【备战2013】高考化学 考前30天冲刺押题系列 第二部分 专题07 化学反应速率与化学平衡

【备战2013】高考化学考前30天冲刺押题系列第二部分专题07

化学反应速率与化学平衡

1．了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法及简单计算。

2．了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。

3．了解化学反应的可逆性。

4.了解化学平衡建立的过程，理解化学平衡的概念、特征及标志。理解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行简单的计算。

5.理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对反应速率和化学平衡的影响，认识其一般规律。掌握化学平衡与化学反应速率之间的内在联系以及有关图像、等效平衡的问题。

6.了解化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。

化学反应速率与化学平衡是每年高考必考的知识，出现的题目有选择题和填空题。在选择题部分中，以考查化学平衡的基本概念和影响平衡移动的条件为主，化学平衡和化学反应速率计算的考查也有时出现。而在第Ⅱ卷中，常出现思维强度较高的题目，以考查学生的综合思维能力。预计今后的高考有下列趋势：一是保持对传统知识点的考查，如化学反应速率的大小比较，化学平衡的判断，平衡移动方向的判断，有关平衡的计算题，要求考生对基本概念和基本理论有较系统的掌握；二是依然会注重对考生解题方法和技巧的考查，如运用图像、等效平衡等方法解决实际问题；三是更会注重化学反应速率理论和平衡移动理论在社会生产、日常生活和科学研究等实际工作中的应用。

【高频考点】

考点一化学反应速率的计算及其影响因素

利用化学反应速率的公式、结合图像及化学计量数进行化学反应速率的大小判断及有关计算或书写反应的化学方程式等，同时涉及速率的外界影响因素。

【例1】(2012·福建，12)一定条件下，溶液的酸碱性对TiO2光催化燃料R降解反应的影响如下图所示。下列判断正确的是( )。

A．在0～50 min之间，pH＝2和pH＝7时R的降解百分率相等

B．溶液酸性越强，R的降解速率越小

C．R的起始浓度越小，降解速率越大

D．在20～25 min之间，pH＝10时R的平均降解速率为0.04 mol·L－1·min－1

【变式】一定温度下，在某密闭容器中发生反应：2HI(g) H2(g)＋I2(s) ΔH>0，若0～15 s内c(HI)由0.1 mol·L－1降到0.07 mol·L－1，则下列说法正确的是( )。

A．0～15 s内用I2的平均反应速率为v(I2)＝0.001 mol·L－1·s－1

B．c(HI)由0.07 mol·L－1降到0.05 mol·L－1所需的反应时间为小于10 s

C．升高温度正反应速率加快，逆反应速率减慢

D．减小反应体系的体积，化学反应速率加快

【特别提醒】

1．对化学反应速率的相关计算，要注意题目所给的是某物质的物质的量还是其浓度，速率大小比较时各物质的速率的单位是否一致。

2．当增加纯固体和纯液体的量时，不会改变化学反应速率，但若将固体的颗粒变小(增大固体的接触面积)则化学反应速率加快。

3．反应在密闭固定体积的容器中进行，若充入氦气，压强增大，但参与反应的各物质的浓度不变，反应速率不变；若反应在密闭体积可变的容器中进行，若充入氦气而保持压

强不变，相当于压强减小，反应速率减小。

4．对于可逆反应，改变一个条件(温度、浓度、压强等)正、逆反应速率如何变化易发生混乱，主要区别在于“多变”、“少变”、“突变”、“渐变”等。

考点二 化学平衡及其影响因素

主要考查化学平衡状态的判断、平衡的移动、等效平衡及其有关图像的问题。 【例2】 (2012·江苏，14)温度为T 时，向2.0 L 恒容密闭容器中充入1.0 mol PCl 5，反应PCl 5(g) PCl 3(g)＋Cl 2(g)经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表：

下列说法正确的是( )。

A ．反应在前50 s 的平均速率v (PCl 3)＝0.003 2 mol·L －1

·s －1

B ．保持其他条件不变，升高温度，平衡时c (PCl 3)＝0.11 mol·L －1

，则反应的ΔH <0 C ．相同温度下，起始时向容器中充入1.0 mol PCl 5、0.20 mol PCl 3和0.20 mol Cl 2，反应达到平衡前v (正)>v (逆)

D ．相同温度下，起始时向容器中充入2.0 mol PCl 3和2.0 mol Cl 2，达到平衡时，PCl 3

的转化率小于80%

1.0 mol Cl 2建立的平衡为相同平衡，充入1.0 mol PCl 5建立平衡PCl 5的转化率为

0.20 mol

1.0 mol ×100%＝20%，则如充入1.0 mol PCl 3和1.0 mol Cl 2建立平衡PCl 3的转化率为80%，当向容器中充入

2.0 mol PCl 3和2.0 mol Cl 2时，相当于将上述两个平衡合并压缩体积到2.0 L ，平衡左移，PCl 3转化率大于80%，D 项错误。

答案 C

【变式】一定条件下，体积为10 L的密闭容器中，1 mol X和1 mol Y进行反应：2X(g)＋Y(g) Z(g)，经60 s达到平衡，生成0.3 mol Z。下列说法正确的是( )。

A．以X浓度变化表示的反应速率为0.001 mol·L－1·s－1

B．若Z的消耗速率与Y的生成速率相等时反应达到平衡状态

C．若增大压强，则物质Y的转化率减小

D．若升高温度，X的体积分数增大，则该反应的ΔH>0

【特别提醒】

1．判断化学平衡状态时的注意事项

(1)速率相等要指明正、逆反应速率，或有正、逆反应速率的描述，否则只知道速率相等不能判断是平衡状态。

(2)各反应混合物的含量“保持不变”，并非是“相等”或“成比例”。

2．化学平衡问题中的“三不混同”

(1)不要将平衡的移动和速率的变化混同起来。如：化学反应速率改变，平衡不一定发生移动，但平衡发生移动，化学反应速率一定改变；再如：别以为平衡正向移动一定是v(正)加快，v(逆)减慢等。

(2)不要将平衡的移动和浓度的变化混同起来。如：别以为平衡正向移动时，反应物浓度一定减少，生成物浓度一定增加等。

(3)不要将平衡的移动和反应物的转化率提高混同起来。如：别以为平衡正向移动时，反应物的转化率一定提高。

考点三化学平衡常数及转化率的计算

主要考查化学平衡常数、反应物的转化率、各组分的含量和平衡前后气体的物质的量或体积的变化等计算，以及平衡移动对其产生的影响。

【例3】 (2012·海南，15)已知A(g)＋B(g) C(g)＋D(g)反应的平衡常数和温度的关系如下：

回答下列问题：

(1)该反应的平衡常数表达式K ＝________，ΔH ________0(填“<”“ >”“ ＝”)； (2)830 ℃时，向一个5 L 的密闭容器中充入0.20 mol 的A 和0.80 mol 的B ，如反应初始6 s 内A 的平均反应速率v (A)＝0.003 mol·L －1

·s －1

，则6 s 时c (A)＝________mol·L

－1,

C 的物质的量为________mol ；若反应经一段时间后，达到平衡时A 的转化率为________，

如果这时向该密闭容器中再充入1 mol 氩气，平衡时A 的转化率为________；

(3)判断该反应是否达到平衡的依据为______(填正确选项前的字母)： a ．压强不随时间改变 b ．气体的密度不随时间改变 c ．c (A)不随时间改变

d ．单位时间里生成C 和D 的物质的量相等 (4)1 200 ℃时反应C(g)＋D(g)

A(g)＋B(g)的平衡常数的值为________。

【变式】 某温度下，H 2(g)＋CO 2(g) H 2O(g)＋CO(g)的平衡常数K ＝9

4。该温度下在甲、

乙、丙三个恒容密闭容器中，投入H 2(g)和CO 2(g)，其起始浓度如下表所示。

下列判断不正确的是( )。 A ．平衡时，乙中CO 2的转化率大于60% B ．平衡时，甲中和丙中H 2的转化率均是60%

C ．平衡时，丙中c(CO 2)是甲中的2倍，是0.012 mol·L －1

D ．反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢

【特别提醒】

1．化学平衡常数的应用 (1)判断反应进行的程度

对于同类型的反应，K 值越大，表示反应进行的程度越大；K 值越小，表示反应进行的程度越小。

(2)判断反应进行的方向，应用浓度商Q c 与平衡常数K 的关系判断

????

?

Q c ＜K ，反应向正反应方向进行Q c ＝K ，反应处于平衡状态Q c ＞K ，反应向逆反应方向进行

(3)判断反应的热效应

若升高温度，K 值增大，则正反应为吸热反应； 若升高温度，K 值减小，则正反应为放热反应。

(4)利用化学平衡常数计算平衡浓度、转化率、体积分数等。 2．化学平衡常数和平衡转化率的相关计算 (1)步骤

①写出有关化学平衡的方程式。

②确定各物质的起始量、转化量、平衡量。

③根据已知条件建立等式关系进行解答。

由于乙相对于甲增大了c (H 2)，因此CO 2的转化率增大，A 项正确；

丙容器相当于将两个相同的甲容器压缩在一起，该反应是气体体积不变的反应，平衡不发生移动，因此丙中CO 2的转化率也为60%，B 项正确；

平衡时甲中c (CO 2)＝0.010 mol·L －1

－0.006 mol·L －1

＝0.004 mol·L －1

，丙中c (CO 2)＝0.020 mol·L －1

－0.012 mol·L －1

＝0.008 mol·L －1

，C 项错误；反应开始时，丙中反应物浓度最大，反应速率最快，甲中反应物浓度最小，反应速率最慢，D 项正确。

答案 C,(3)说明

①反应物：c (平)＝c (始)－c (变) 生成物：c (平)＝c (始)＋c (变)

②各物质的转化浓度之比等于化学方程式中化学计量数之比。 ③转化率＝反应物转化的物质的量浓度反应物起始的物质的量浓度×100%。

【专家预测】

1．一定条件下，在体积为10 L 的固定容器中发生反应：N 2(g)＋3H 2(g) 2NH 3(g) ΔH ＜0，反应过程如图：

下列说法正确的是( )。 A ．t 1 min 时正、逆反应速率相等

B ．X 曲线表示NH 3的物质的量随时间变化的关系

C ．0～8 min ，H 2的平均反应速率v (H 2)＝34 mol·L －1·min －1

D ．10～12 min ，升高温度使反应速率加快，平衡正向移动

2． 2SO 2(g)＋O 2(g) 2SO 3(g) ΔH ＜0是制备硫酸的重要反应，在固定体积的密闭容器中达到平衡时，下列叙述正确的是( )。

A ．缩小反应体系的体积，平衡将向气体化学计量数增大的正反应方向移动

B ．降低温度将向吸热反应方向即逆反应方向移动

C ．平衡时单位时间内生成n mol O 2同时消耗2n mol SO 2

D ．平衡时容器中气体的密度不再发生变化

解析 缩小反应体系的体积，即增大了压强，平衡将向气体化学计量数减小的正反应方向移动，A 项错误；降低温度将向放热反应方向移动，B 项错误；生成n mol O 2同时消耗2n mol SO 2是两个反应方向且速率相等，C 项正确；反应混合物全部是气体且反应容器的体积不变，则无论是否是平衡状态，气体的密度均不变，D 项错误。

答案 C

3．合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经过多步反应制得，其中的一步反应为：CO(g)＋H 2O(g)

CO 2(g)＋H 2(g) ΔH <0。反应达到平衡后，为提高CO 的转化率，下列措

施中正确的是( )。

A．增加压强B．降低温度

C．增大CO的浓度D．更换催化剂

4．一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收：SO2(g)＋2CO(g) 2CO2(g)＋S(l) ΔH<0。若反应在恒容的密闭容器中进行，下列有关说法正确的是( )。

A．平衡前，随着反应的进行，容器内压强始终不变

B．平衡时，其他条件不变，分离出硫，正反应速率加快

C．平衡时，其他条件不变，升高温度可提高SO2的转化率

D．其他条件不变，使用不同催化剂，该反应的平衡常数不变

5．偏二甲肼与N2O4是常用的火箭推进剂，二者发生如下化学反应：(CH3)2NNH2(l)＋2N2O4(l)===2CO2(g)＋3N2(g)＋4H2O(g)(I)，N2O4(g) 2NO2(g)(Ⅱ)。一定温度下，反应(Ⅱ)的焓变为ΔH。现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是( )。

6．已知2SO 2(g)＋O 2(g) 2SO 3 (g) ΔH ＝－197 kJ·mol －1

。向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体：(甲)2 mol SO 2和1 mol O 2；(乙)1 mol SO 2和0.5 mol O 2 ；(丙)2 mol SO 3。恒温、恒容下反应达平衡时，下列关系一定正确的是( )。

A ．容器内压强p ：p 甲＝p 丙 > 2p 乙

B ．SO 3的质量m ：m 甲＝m 丙>2m 乙

C ．c (SO 2)与c (O 2)之比为k ：k 甲＝k 丙>k 乙

D ．反应放出或吸收热量的数值Q ：Q 甲＝Q 丙>2Q 乙

解析 甲和丙容器内的平衡是完全相同的平衡(等同平衡)，各物理参数除热量都相同，

Q 甲≠Q 丙。甲和乙的比较可用下图处理帮助理解，

2 mol SO 21 mol O 2

――→变化1

――→变化2 2 mol SO 21 mol O 2

p 甲＜2p 乙，m 甲>2m 乙，k 甲＝k 乙，Q 甲>2Q 乙，Q 甲不等于Q 乙所以选B 。

答案 B

7．相同温度下，在体积相等的三个恒容密闭容器中发生可逆反应：N 2(g)＋3H 2(g) 2NH 3(g) ΔH ＝－92.4 kJ·mol －1

。 实验测得起始、平衡时的有关数据如下表：

下列叙述正确的是( )。 A ．放出热量关系：a

B ．三个容器内反应的平衡常数：③>①>②

C ．达平衡时氨气的体积分数：①>③

D ．N 2的转化率：②>①>③

8．一定温度下，在容积为2 L 的密闭容器中发生反应CO(g)＋H 2O(g) CO 2(g)

＋H 2(g)，部分数据见下表(表中t 2>t 1)：

下列说法正确的是( )。

A ．反应在t 1 min 内的平均速率为v (H 2)＝0.4t 1

mol·L －1·min －1

B ．平衡时CO 的转化率为66.67%

C ．该温度下反应的平衡常数为1

D ．其他条件不变，若起始时n (CO)＝0.60 mol ，n (H 2O)＝1.20 mol ，则平衡时n (CO 2)＝

0.20 mol

9．对于可逆反应N 2(g)＋3H 2

(g) 2NH 3(g) ΔH <0，下列研究目的和示意图相符的是

( )。

解析 根据“先拐先平”的原理可知压强越大，平衡先达到平衡，A 项错；化学平衡常数与压强无关，B 项错；对于选项C 可以这样理解，合成氨反应开始时，浓度影响起主导作用，N 2的体积分数减小，达平衡时，N 2的体积分数最小，该反应正反应为放热反应，随着升温，温度影响起主导作用，化学平衡逆向移动，N 2的体积分数增大，C 项正确，正反应为放热反应，故温度低时NH 3体积分数大，D 错。

答案 C

10．一定温度下，在2 L 的密闭容器中，X 、Y 、Z 三种气体的量随时间变化的曲线如图所示：

(1)从反应开始到10 s，用Z表示的反应速率为________，X的物质的量浓度减少了__________，Y的转化率为__________。

(2)该反应的化学方程式为_______________________________________________。

(3)10 s后的某一时刻(t1)改变了外界条件，其反应速率随时间的变化图像如图所示：

则下列说法符合该图像的是________。

A．t1时刻，增大了X的浓度

B．t1时刻，升高了体系温度

C．t1时刻，缩小了容器体积

D．t1时刻，使用了催化剂

(2)由各物质转化的量：X为0.79 mol，Y为0.79 mol，Z为1.58 mol。可知化学方程式中各物质的化学计量数之比为1∶1∶2。则化学方程式为X(g)＋Y(g) 2Z(g)。

11．煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及热值等问题。已知：CO(g)＋H2O(g) H2(g)＋CO2(g)的平衡常数随温度的变化如下表：

试回答下列问题：

(1)上述正向反应是________(填“放热”或“吸热”)反应。

(2)在800 ℃发生上述反应，以表中的物质的量投入恒容反应器，其中向正反应方向移动的有________(选填A、B、C、D、E)。

(3)已知在一定温度下，C(s)＋CO2(g) 2CO(g)平衡常数K；

C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g) 平衡常数K1

CO(g)＋H2O(g) H2(g)＋CO2(g) 平衡常数K2

则K、K1、K2之间的关系是________。

(4)若在500 ℃时进行，设起始时CO和H2O的起始浓度均为0.020 mol·L－1，在该条件下，CO的平衡转化率为________。

(5)若反应在800 ℃进行，设起始时CO和H2O(g)共5 mol，水蒸气的体积分数为x；平衡时CO转化率为y，则y随x变化的函数关系式为y＝________。

(5)CO(g)＋H 2O(g) H 2(g)＋CO 2(g)

起始浓度/

mol·L

－1 5(1－x ) 5x 0 0 转化浓度/

mol·L

－1 5y (1－x ) 5y (1－x ) 5y (1－x ) 5y (1－x ) 平衡浓度/

mol·L －1 5(1－y )(1－x ) 5(x －y ＋ xy ) 5y (1－x ) 5y (1－x ) 800 ℃时，K 2＝

c CO 2·c H 2c CO ·c H 2O ＝1，解得x ＝y 。

答案 (1)放热 (2)BCE (3)K ＝K 1K 2

(4)75% (5)x

12． (1)]将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH 2COONH 4(s) 2NH 3(g)

＋CO 2(g)

实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：

平衡总压强/kPa

①可以判断该分解反应已经达到平衡的是________。

A．2v(NH3)＝v(CO2)

B．密闭容器中总压强不变

C．密闭容器中混合气体的密度不变

D．密闭容器中氨气的体积分数不变

②根据表中数据，列式计算25.0 ℃时的分解平衡常数：

__________________________。

③取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中，在25.0 ℃下达到分解平衡。若在恒温下压缩容器体积，氨基甲酸铵固体的质量将________(填“增加”、“减少”或“不变”)。

13．已知反应2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)。某温度下的平衡常数为400。此温度下，在密闭容器中加入CH3OH，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：

0.6

(1)比较此时正、逆反应速率的大小：v正________v逆(填“>”、“<”或“＝”)。

(2)若加入CH3OH后，经10 min反应达到平衡，此时c(CH3OH)＝________；该时间内反

应速率v(CH3OH)＝________；CH3OH的转化率为________。

(3)CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如下图所示。该反应ΔH________0(填“>”或“<”)。实际生产条件控制在250 ℃、1.3×104kPa左右，选择此压强的理由是_________________________。

(3)由图可知，温度升高，CO的转化率降低，平衡向逆反应方向移动，故逆反应是吸热反应，正反应是放热反应，ΔH<0；压强大，有利于加快反应速率，有利于使平衡正向移动，