化学反应速率与化学平衡专题复习

化学反应速率与化学平衡专题复习一、考纲分析1. 考纲原文（1）了解化学反应速率的概念及反应速率的表示方法。

理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对反应速率的影响。

（2）了解化学反应的可逆性。

理解化学平衡的含义及其与反应速率之间的联系。

（3）理解勒夏特列原理的含义。

理解浓度、温度、压强等条件对化学平衡移动的影响。

（4）以合成氨工业生产为例，用化学反应速率和化学平衡的观点理解工业生产的条件。

2. 考情分析化学反应速率和化学平衡是近年来高考化学反应理论模块的重点内容之一，主要涉及反应方向、反应速率快慢以及反应程度等方面的判断。

分析近年的高考试题，有以下几方面的特点：选择题一般会从平衡状态和平衡移动、物质转化率和浓度变化、平衡体系密度和相对分子质量的变化等方面考查，也常结合图像考查根据图像获取数据分析、解决问题的能力等。

而新课标中的化学平衡常数和化学反应方向的判断这些内容正成为本专题高考命题的新热点。

3. 复习指导（1）准确了解、掌握有关概念，学会从概念相关的定义出发思考、分析问题。

如气体压强对平衡移动的影响，必须通过浓度的变化来分析、思考，即只有浓度变化时，压强变化才对平衡移动有效。

（2）要准确理解图表所表示的含义，也能通过图表获取关键信息，并用于分析与解决问题。

同时，要会用文字、图表等方式进行清晰、准确地表述。

（3）要善于归纳、整理影响物质变化的关键变量，并能运用这些变量找出其变化规律，然后再用图、表或文字的方式将这些规律进行准确表达。

CO/ mol CO2/ mol H2/ mol CH4/ mol H2O/ mol 0 min 4 3 40 0 030 min 2 2 a 3 —70 min 1 b c d 6（4）学会一些常规的方法，对反应体系进行分析、判断，如典型的三步计算分析法、等效平衡分析法、平衡常数计算法等，这些都是解决化学反应速率与化学平衡相关问题的重要方法。

二、考点例析【例题1】煤制成天然气是煤气化的一种重要方法。

其工艺核心是合成过程中的甲烷化，涉及的主要反应：CO(g) + 3H2(g) CH4(g) + H2O(g) △H＜0 ①CO2(g) + 4H2(g) CH4(g) + 2H2O(g) △H＜0 ②现在300℃，容积为2L的密闭容器中进行有关合成天然气的实验，相关数据记录如下：下列有关说法错误的是A. a = 30，b = 1.5B. c = 25，d = 4.5C. 前30 min内，反应①的平均反应速率v(CH4) = 0.05 mol/(L·min)D. 后40 min内，反应②的平均反应速率v(H2) = 0.025 mol/(L·min)【解析】根据表中数据，在前30 min内，反应①消耗了2 mol CO，同时消耗H2的物质的量是消耗CO的3倍，即6 mol，而反应②消耗了1 mol CO2，同时消耗H2的物质的量是消耗CO2的2倍，即4 mol，共消耗H2 10 mol，则a = 30；到70 min时，H2O为6 mol，反应①消耗的CO为3 mol，由反应①生成的H2O为3 mol，则由应②生成的H2O也为3 mol，同时消耗的CO2为1.5 mol，则不难得出b = 1.5，c = 25，d =4.5。

前30 min内由反应①生成的CH4为2 mol,浓度该变量为 1mol/L，对应的反应速率v(CH4) 约为 0.033 mol/(L·min)；后40 min内由反应②消耗的H2为2 mol，浓度改变量为1 mol/L，对应的反应速率v(H2)为0.025 mol/(L·min)。

答案：C【点拨】化学反应速率是表示反应进行快慢的物理量，它用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示，单位有mol/(L·h)、mol/(L·min)、mol/(L·s)等。

计算公式如下：式中B是物质的化学式，△c(B)表示物质B浓度的变化，△n(B)表示物质B的物质的量的变化，V表示容器或溶液的体积，△t表示反应进行的时间。

用上式进行进行某物质反应速率计算时需注意以下几点：（1）浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质，不适用于固体和纯液体。

（2）化学反应速率是某段时间内的平均速率，而不是即时速率，且计算时取正值。

（3）同一反应用不同的物质表示反应速率时，数值可能不同，但意义相同。

不同物质表示的反应速率之比等于化学计量数之比。

【例题2】在某温度时，将2 mol A和 1 mol B两种气体通入容积为2 L 的密闭容器中，发生反应：2 A(g) + B(g) xC(g)，2 min 时反应达到平衡状态，经测定B的物质的量为 0.4 mol，C的反应速率为 0.45 mol/(L·min)。

下列各项能表示该反应达到平衡的是A．v A正: v B逆＝ 1 : 2 B．混合气体的密度不再变化C．混合气体的压强不再变化 D．A的转化率不再变化【解析】解答本题的关键是首先根据题给A、B起始的物质的量、平衡B的物质的量以及C的反应速率求得x＝3。

2 A(g) + B(g) xC(g)起始（mol） 2 1 0转化（mol） 2a a ax平衡（mol） 2－2a 1－a ax1 mol － a ＝ 0.4 mol，a ＝ 0.6 mol，ax ＝2 min×2 L×0.45mol/(L·min)，x＝3，2 A(g) + B(g) 3C(g)，是等气体分子数反应。

再判断反应是否达到平衡。

化学平衡状态的根本标志是v正＝v逆（同一物质），因此需要把A项中原来的v A正和v B逆换算成同一物质表示形式，根据反应式v A正: v B逆＝1中化学计量系数知，若v B逆＝2，则v A 逆＝4，由v A正 : v B逆＝1 : 2，可知，v A正＝ 1，故v A正≠ v A逆，A错；因为该反应中各物质都是气体，其质量不变，该容器又是恒容容器，所以混合气体的密度始终不变，B错；该反应是等气体分子数的反应，故气体压强不变；即压强和密度不能作为本反应平衡判断的标志，C也错；当转化率不变时，表明该反应达到平衡状态。

答案：D【点拨】关于平衡状态的判断，可以将各种情况转化成同一物质正、逆反应速率是否相等，或平衡体系中个物质百分含量保持不变（或浓度不变）。

判断是否达到平衡状态的标志有：（1）直接标志：①v正＝v逆，即用速率关系表示化学平衡状态，式中既要有正反应速率，又要有逆反应速率，且两者之比等于该反应中的化学计量数之比。

②各组分的质量、物质的量不变，③各组分的浓度（或百分含量）不变；（2）间接标志：对于有气体存在且反应前后气体的总体积发生改变（△n(g) ≠ 0）的反应，如N 2(g) +3H2(g)2NH3(g)，①通过总量：n总（或恒温恒压下的V总、恒温恒容下的p总）不变，②通过复合量：（平均摩尔质量、密度）不变，则说明该反应已达平衡状态。

③对于有气体存在且反应前后气体的总体积不发生改变（△n(g) = 0）的反应，如H 2(g)+ I2(g)2HI(g)，反应过程中任何时刻体系的压强、气体的物质的量、平均摩尔质量都不变，故压强、气体的物质的量、平均摩尔质量不变均不能说明反应已达平衡状态。

④其它：对于有色气体存在的反应体系，如H 2(g)+ I2(g)2HI(g)和2NO 2(g)N2O4(g)等，若体系的颜色不再发生改变，则反应已达平衡状态。

（3）微观标志：如N 2(g) +3H2(g)2NH3(g)，下列各项均可说明该反应达到平衡状态：①断裂1 mol N≡N键的同时生成1 mol N≡N 键；②断裂1 mol N≡N键的同时生成3 mol H－H键；③断裂1 mol N≡N键的同时生成6 mol N－H键；④生成1 mol N≡N键的同时断裂6 mol N－H键。

【例题3】在密闭容器中，发生以下反应：3A(g) + B(g) xC(g)（1）密闭容器中充有2 mol A和一定量的B，当反应进行到4 min时，测得A为0.4 mol。

若反应进行到2 min时，容器中A的物质的量为A．1.2 mol B．小于1.2 mol C．1.6 mol D．大于1.6 mol（2）现有甲、乙两个容积相等的恒容密闭容器，向甲中通入6 mol A和2 mol B，向乙中通入1.5 molA、0.5 mol B和3 mol C，控制温度不变，使上述反应达到平衡，此时测得甲、乙两容器中C的体积分数都为0.2。

①若平衡时，甲、乙两容器中A的物质的量相等，则x ＝______；若平衡时甲、乙两容器中A的物质的量不相等，则x ＝______；②平衡时，甲、乙两容器中A、B的物质的量之比是否相等______（填“相等”或“不相等”），平衡时甲中A的体积分数为______；③若平衡时两容器中的压强不相等，则两容器中的压强之比为______。

【解析】（1）反应进行到4 min时，，测得A为0.4 mol，消耗了1.6 mol。

如果反应是匀速的，在2 min时，A 消耗了0.8 mol，实际上反应不是匀速的，开始时反应物的浓度大，反应速率较快，故消耗A 的量大于0.8 mol。

（2）①若平衡时，甲、乙两容器中A的物质的量相等，且C的体积分数都为0.2。

说明将乙中的C完全转化为A和B，再分别加上A 和B的原始量，得A的物质的量等于6 mol，B的物质的量等于2 mol，这样可得x ＝ 2；若平衡时，甲、乙两容器中A的物质的量不相等，C的体积分数也是为0.2，说明该反应一定是个等体积反应，所以x ＝ 4；②因为甲、乙中A、B的起始的物质的量之比为3 : 1，等于反应计量系数之比，所以不论反应程度如何，其比值均为3 : 1。

根据n(A) : n(B) ＝3 : 1，假设甲中A的体积分数为3y，B的体积分数为y，即3y + y + 0.2 ＝ 1，y＝0.2，A的体积分数为0.6。

③平衡时压强不等，即平衡时气体的物质的量不等，但是要求达到平衡时C 的体积分数都为0.2，根据①的分析结果x ＝ 4，即反应就是一个等体积反应，故压强比实际上就是气体起始的物质的量之比。

答案：（1）B （2）①2 4 ②相等 0.6 ③ 8 : 5【点拨】学会利用“建模”思想建立“等效平衡”，来解决平衡移动问题。

方法如下：（1）构建等温、等容平衡思想模式（见图示）：新的平衡状态可以认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而成，相当于增大压强。

（2）构建等温、等压平衡思想模式（见图示）：新的平衡状态可以认为是两个原平衡状态简单的叠加而成，压强不变，平衡不移动。

【例题4】已知二甲醚是一种重要的清洁燃料，可以通过CH3OH分子间脱水制得：2CH 3OH(g)CH3OCH3(g) + H2O(g) △H = 23.5kJ·mol－1。