PAGEPAGE1專題13化學反應速率化學平衡化學反應速率是化學平衡移動的基礎變量?；瘜W反應速率的計算和外界條件對化學反應速率的影響，常結合化學平衡的應用進行綜合考查，有時在選擇題和填空題中單獨考查，應留意理論聯系實際，敏捷分析。高考對化學平衡狀態的考查，往往通過化學平衡的特征及化學平衡常數的計算和理解進行?；瘜W平衡常數是新出現的高考熱點，必需理解透徹。另外還要重點關注化學平衡的現象和實質。高考圍繞勒夏特列原理的理解，通過試驗、推斷、圖像、計算等形成對化學平衡移動進行綜合考查，是化學反應速率和化學(平衡)狀態的綜合應用體現，平常加強針對性強化訓練，留意規律和方法技能的總結，提高解題實力。和2024年大綱相比，在復習中須要留意以下幾點：增加：“能正確計算化學反應的轉化率（α）”；增加：“了解反應活化能的概念”；增加：“駕馭化學平衡的特征”；“化學平衡常數（K）的含義”由“理解”降為“了解”；“化學平衡計算”由“簡潔計算”調整為“相關計算”；“相識其一般規律”調整為“能用相關理論說明其一般規律”。預料結合某個特定的工業生產過程，綜合考查化學反應速率和化學平衡；從圖像中獲得有效信息，解答與化學反應速率和化學平衡有關的問題，如反應速率、反應轉化率、產率，提高轉化率的措施等；從圖表或圖像中獲得信息，計算轉化率、平衡常數等。主要考查方面：一、化學反應進行的方向1．自發過程(1)含義：不用借助于外力就可以自動進行的過程。(2)特點：eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(高能狀態→低能狀態,熵S小→熵S大))2．化學反應方向的判據例1．下列有關說法不正確的是________。A．Na與H2O的反應是熵增的放熱反應，該反應能自發進行B．某吸熱反應能自發進行，因此該反應是熵增反應C．2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)在常溫下能自發進行，則該反應的ΔH＞0D．反應NH3(g)＋HCl(g)=NH4Cl(s)在室溫下可自發進行，則該反應的ΔH<0E．CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)室溫下不能自發進行，說明該反應的ΔH<0F．肯定溫度下，反應MgCl2(l)=Mg(l)＋Cl2(g)的ΔH>0、ΔS>0【答案】CEeq\a\vs4\eq\a\vs4\al([探規尋律])推斷平衡狀態的方法——“逆向相等，變量不變”(1)“逆向相等”：反應速率必需一個是正反應的速率，一個是逆反應的速率，且經過換算后同一種物質的減小速率和生成速率相等。(2)“變量不變”：假如一個量是隨反應進行而變更的，當不變時為平衡狀態；一個隨反應的進行保持不變的量，不能作為是否是平衡狀態的推斷依據。（二）“極值”思想在化學平衡計算中的應用例5．可逆反應N2＋3H22NH3，在容積為10L的密閉容器中進行，起先時加入2molN2和3molH2，達平衡時，NH3的濃度不行能達到()A．0.1mol·L－1 B．0.2mol·L－1C．0.05mol·L－1 D．0.15mol·L－1【答案】B【解析】2molN2和3molH2反應，假設反應能夠進行究竟，則3molH2完全反應，生成2molNH3，此時NH3濃度為0.2mol·L－1，但由于反應是可逆反應，不能完全反應，所以NH3濃度達不到0.2mol·L－1。例6．在密閉容器中進行反應：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始濃度分別為0.1mol·L－1、0.3mol·L－1、0.2mol·L－1，在肯定條件下，當反應達到平衡時，各物質的濃度有可能是()A．Z為0.3mol·L－1 B．Y2為0.4mol·L－1C．X2為0.2mol·L－1 D．Z為0.4mol·L－1【答案】A三、化學平衡移動的影響因素1．化學平衡的移動平衡移動就是由一個“平衡狀態→不平衡狀態→新平衡狀態”的過程?？隙l件下的平衡體系，條件變更后，平衡可能發生移動，如下所示：2．化學平衡移動與化學反應速率的關系v正>v逆，平衡向正反應方向移動；v正＝v逆，反應達到平衡狀態，不發生平衡移動；v正<v逆，平衡向逆反應方向移動。3．外界因素對化學平衡移動的影響4．勒·夏特列原理在化學平衡移動中的應用假如變更影響化學平衡的條件(濃度、壓強、溫度等)之一，平衡將向著減弱這種變更的方向移動。例7．COCl2(g)CO(g)＋Cl2(g)ΔH>0。當反應達到平衡時，下列措施：①升溫；②恒容通入惰性氣體；③增加CO濃度；④減壓；⑤加催化劑；⑥恒壓通入惰性氣體，能提高COCl2轉化率的是()A．①②④B．①④⑥C．②③⑤ D．③⑤⑥【答案】B衡向正反應方向移動，COCl2轉化率增大；⑤加催化劑，變更速率不變更平衡，COCl2轉化率不變；⑥恒壓通入惰性氣體，壓強增大，為保持恒壓，體積增大，平衡正向進行，COCl2轉化率增大。五、化學平衡常數及應用1．概念在肯定溫度下，當一個可逆反應達到化學平衡時，生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值是一個常數，稱為化學平衡常數，用符號K表示。2．表達式對于反應mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，K＝eq\f([C]p[D]q,[A]m[B]n)(固體和純液體的濃度視為常數，通常不計入平衡常數表達式中)。實例：化學方程式平衡常數關系式N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)K1＝eq\f([NH3]2,[N2][H2]3)K2＝eq\r(K1)(或Keq\f(1,2)1)K3＝eq\f(1,K1)eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)H2(g)NH3(g)K2＝eq\f([NH3],[N2]\f(1,2)[H2]\f(3,2))2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)K3＝eq\f([N2]·[H2]3,[NH3]2)3.意義(1)K值越大，反應進行的程度越大，反應物的轉化率越大，一般來說，K≥105認為反應進行得較完全。(2)K值的大小只能預示某可逆反應向某方向進行的最大限度，但不能預示反應達到平衡所須要的時間。4．影響因素一個可逆反應的K僅受溫度影響，與反應物或生成物的濃度變更無關。1、化學平衡常數及其影響因素例10．在肯定條件下，已達平衡的可逆反應：2A(g)＋B(g)2C(g)，下列說法中正確的是()A．平衡時，此反應的平衡常數K與各物質的濃度有如下關系：K＝eq\f([C]2,[A]2[B])B．變更條件后，該反應的平衡常數K肯定不變C．假如變更壓強并加入催化劑，平衡常數會隨之變更D．若平衡時增加A和B的濃度，則平衡常數會減小【答案】A【解析】K只隨溫度的變更而變更，除變更溫度外，變更其他條件都不會引起平衡常數的變更。例11．已知反應①CO(g)＋CuO(s)CO2(g)＋Cu(s)和反應②H2(g)＋CuO(s)Cu(s)＋H2O(g)在相同的某溫度下的平衡常數分別為K1和K2，該溫度下反應③CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的平衡常數為K。則下列說法正確的是()A．反應①的平衡常數K1＝eq\f([CO2][Cu],[CO][CuO])B．反應③的平衡常數K＝eq\f(K1,K2)C．對于反應③，恒容時，溫度上升，H2濃度減小，則該反應的焓變為正值D．對于反應③，恒溫恒容下，增大壓強，H2濃度肯定減小【答案】B2、化學平衡常數的應用例例12．高溫下，某反應達平衡，平衡常數K＝eq\f([CO][H2O],[CO2][H2])，恒容時，溫度上升，H2濃度減小。下列說法正確的是()A．該反應的焓變為正值B．恒溫恒容下，增大壓強，H2濃度肯定減小C．上升溫度，逆反應速率減小D．該反應的化學方程式為CO＋H2Oeq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(高溫))CO2＋H2【答案】A【解析】由平衡常數的表達式可確定該反應的化學方程式為CO2(g)＋H2(g)eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(高溫))CO(g)＋H2O(g)，D項錯誤；在恒容時，溫度上升，H2濃度減小，說明上升溫度時化學平衡向正反應方向移動，說明正反應是吸熱反應，反應的焓變為正值，A項正確；在恒溫且體積不變時，增大壓強，H2濃度可能增大或不變，B項錯誤；若溫度上升，正、逆反應的反應速率均增大，只是增大的程度不同，C項錯誤。例13.煤經氣化和液化使其得以廣泛應用。工業上先將煤轉化為CO，再利用CO和水蒸氣反應制H2時，存在以下反應：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)(1)向1L恒容密閉容器中充入CO和H2O(g)，t℃時測得部分數據如下表。t/min01234n(H2O)/mol0.600.500.440.400.40n(CO)/mol0.400.300.240.200.20則該溫度下反應的平衡常數K＝________。(2)相同溫度下，若向2L恒容密閉容器中充入1molCO、4molH2O(g)、2molCO2、2molH2，此時v正________v逆(填“>”“＝”或“<”)。【答案】(1)0.5(2)<(1)利用化學平衡常數推斷化學平衡移動的方向對于可逆反應aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，在肯定溫度下的隨意時刻，反應物與生成物濃度有如下關系：eq\f(ccC·cdD,caA·cbB)＝Q，稱為濃度商。Qeq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(<K反應向正反應方向進行，v正>v逆,＝K反應處于化學平衡狀態，v正＝v逆,>K反應向逆反應方向進行，v正<v逆))(2)利用化學平衡常數推斷可逆反應的熱效應六、eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(用“三段式法”突破化學平衡的計算))“三段式法”是有效解答化學平衡計算題的“萬能鑰匙”。解題時，要留意清晰條理地列出起始量、轉化量、平衡量，按題目要求進行計算，同時還要留意單位的統一。1．計算步驟2．示例：反應：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物質的量(mol)分別為a、b，達到平衡后，A的消耗量為mx，容器容積為VL。mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始/molab00變更/molmxnxpxqx平衡/mola－mxb－nxpxqx對于反應物：n(平)＝n(始)－n(變)對于生成物：n(平)＝n(始)＋n(變)各轉化量之比等于各反應物的化學系數之比則有：(1)K＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(px,V)))p·\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(qx,V)))q,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a－mx,V)))m·\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(b－nx,V)))n)(2)c平(A)＝eq\f(a－mx,V)(mol·L－1)(3)α(A)平＝eq\f(mx,a)×100%，α(A)∶α(B)＝eq\f(mx,a)∶eq\f(nx,b)＝eq\f(mb,na)(4)φ(A)＝eq\f(a－mx,a＋b＋p＋q－m－nx)×100%(5)eq\f(p平,p始)＝eq\f(a＋b＋p＋q－m－nx,a＋b)(6)eq\x\to(ρ)(混)＝eq\f(a·MA＋b·MB,V)(g·L－1)(7)eq\x\to(M)＝eq\f(a·MA＋b·MB,a＋b＋p＋q－m－nx)(g·mol－1)1、有關轉化率的計算例例14.羰基硫(COS)可作為一種糧食熏蒸劑，能防止某些昆蟲、線蟲和真菌的危害。在恒容密閉容器中，將CO和H2S混合加熱并達到下列平衡：CO(g)＋H2S(g)COS(g)＋H2(g)K＝0.1反應前CO物質的量為10mol，平衡后CO物質的量為8mol。下列說法正確的是()A．上升溫度，H2S濃度增加，表明該反應是吸熱反應B．通入CO后，正反應速率漸漸增大C．反應前H2S物質的量為7molD．CO的平衡轉化率為80%【答案】C例15．尿素是蛋白質代謝的產物，也是重要的化學肥料，工業合成尿素反應如下：2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)在一個真空恒容密閉容器中充入CO2和NH3發生上述反應合成尿素，恒定溫度下混合氣體中的氨氣含量如圖所示。A點的正反應速率v(正)________B點的逆反應速率v(逆)(填“>”“<”或“＝”)；氨氣的平衡轉化率為________?！敬鸢浮?gt;75%【解析】氨氣的體積分數從50%變更為20%后體積分數保持不變，說明B點反應達到平衡狀態，A點氨氣體積百分含量大于B點氨氣體積百分含量，說明反應正向進行達到平衡狀態，A點的正反應速率大于B[易錯警示][易錯警示]有關化學平衡計算的三點留意事項(1)留意反應物和生成物的濃度關系：反應物：c(平)＝c(始)－c(變)；生成物：c(平)＝c(始)＋c(變)。(2)利用eq\x\to(ρ)混＝eq\f(m總,V)和eq\x\to(M)＝eq\f(m總,n總)計算時要留意m總應為氣體的質量，V應為反應容器的體積，n總應為氣體的物質的量。(3)起始濃度、平衡濃度不肯定呈現化學系數比，但物質之間是按化學系數反應和生成的，故各物質的濃度變更之比肯定等于化學系數比，這是計算的關鍵。2、有關化學平衡常數的計算例16.某溫度T1時，向容積為2L的恒容密閉容器中充入肯定量的H2和I2(g)，發生反應：H2(g)＋I2(g)2HI(g)，反應過程中測定的部分數據見下表(表中t2>t1)。反應時間/minn(H2)/moln(I2)/mol00.90.3t10.8t20.2下列說法正確的是()A．反應在t1min內的平均速率為：v(H2)＝eq\f(0.1,t1)mol·L－1·min－1B．保持其他條件不變，向平衡體系中再通入0.20molH2，與原平衡相比，達到新平衡時I2(g)轉化率增大，H2的體積分數不變C．保持其他條件不變，起始時向容器中充入的H2和I2(g)都為0.5mol，達到平衡時n(HI)＝0.2molD．上升溫度至T2時，上述反應平衡常數為0.18，則正反應為吸熱反應【答案】C例17.Bodensteins探討了下列反應：2HI(g)H2(g)＋I2(g)在716K時，氣體混合物中碘化氫的物質的量分數x(HI)與反應時間t的關系如下表：t/min020406080120x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)00.600.730.7730.7800.784(1)依據上述試驗結果，該反應的平衡常數K的計算式為________。(2)上述反應中，正反應速率為v正＝k正x2(HI)，逆反應速率為v逆＝k逆x(H2)x(I2)，其中k正、k逆為速率常數，則k逆為________(以K和k正表示)。若k正＝0.0027min－1，在t＝40min時，v正＝________min－1。(3)由上述試驗數據計算得到v正～x(HI)和v逆～x(H2)的關系可用下圖表示。當上升到某一溫度時，反應重新達到平衡，相應的點分別為________(填字母)。【答案】(1)eq\f(0.108×0.108,0.7842)(2)eq\f(k正,K)1.95×10－3(3)AE七、eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(化學反應速率))1．化學反應速率2．化學反應速率與化學系數的關系(1)內容：對于已知反應mA(g)＋nB(g)=pC(g)＋qD(g)，其化學反應速率可用不同的反應物或生成物來表示，當單位相同時，化學反應速率的數值之比等于方程式中各物質的化學系數之比，即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q。(2)實例：肯定溫度下，在密閉容器中發生反應：3A(g)＋B(g)2C(g)。已知v(A)＝0.6mol·L－1·s－1，則v(B)＝0.2mol·L－1·s－1，v(C)＝0.4mol·L－1·s－1。1、依據化學反應速率的表達式(v＝eq\f(Δc,Δt))計算例18．在密閉容器中，合成氨的反應：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，起先時N2的濃度為8mol·L－1,5min后，N2的濃度為6mol·L－1，則N2的化學反應速率為________。【答案】0.4mol·L－1·min－1【解析】v(N2)＝eq\f(ΔcN2,Δt)＝eq\f(8mol·L－1－6mol·L－1,5min)＝0.4mol·L－1·min－1。2、依據化學方程式計算例19.用O2將HCl轉化為Cl2，可提高效益，削減污染?？隙l件下測得反應過程中n(Cl2)的數據如下：t/min02.04.06.08.0n(Cl2)/10－3mol01.83.75.47.2計算2.0～6.0min內以HCl的物質的量變更表示的反應速率(以mol·min－1為單位，寫出計算過程)。【答案】v(HCl)＝eq\f(5.4－1.8×10－3mol×2,6.0－2.0min)＝1.8×10－3mol·min－1。3、依據圖像計算例20.在容積為1.00L的容器中，通入肯定量的N2O4，發生反應N2O4(g)2NO2(g)，隨溫度上升，混合氣體的顏色變深。在0～60s時段，反應速率v(N2O4)為________mol·L－1·s－1。【答案】0.0010mol·L－1·s－1【解析】由題圖可知，0～60s時段，N2O4的物質的量濃度變更為0.060mol·L－1，v(N2O4)＝eq\f(0.060mol·L－1,60s)＝0.0010mol·L－1·s－1。eq\a\vs4\eq\a\vs4\al([探規尋律])依據圖像求反應速率的步驟第一步：找出橫、縱坐標對應的物質的量；其次步：將圖中的變更量轉化成相應的濃度變更量；第三步：依據公式v＝eq\f(Δc,Δt)進行計算。4、運用“三段式”進行化學反應速率的計算例21．NH3和純凈的O2在肯定條件下發生反應：4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)，現向一容積不變的2L密閉容器中充入4molNH3和3molO2,4min后，測得生成的H2O占混合氣體體積的40%，則下列表示此段時間內該反應的平均速率不正確的是()A．v(N2)＝0.125mol·L－1·min－1B．v(H2O)＝0.375mol·L－1·min－1C．v(O2)＝0.225mol·L－1·min－1D．v(NH3)＝0.250mol·L－1·min－1【答案】C－1，再由各物質表示的速率之比等于各物質的化學系數之比，可得各物質表示的反應速率分別為v(N2)＝0.125mol·L－1·min－1，v(NH3)＝0.250mol·L－1·min－1，v(O2)＝0.1875mol·L－1·min－1?！叭问健狈ǖ慕忸}模式對于反應mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，起始(t0s)時A的濃度為amol·L－1，B的濃度為bmol·L－1，反應進行至t1s時，A消耗了xmol·L－1，則化學反應速率可計算如下：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)t0s/(mol·L－1)ab00轉化/(mol·L－1)xeq\f(nx,m)eq\f(px,m)eq\f(qx,m)t1s/(mol·L－1)a－xb－eq\f(nx,m)eq\f(px,m)eq\f(qx,m)則：v(A)＝eq\f(x,t1－t0)mol·L－1·s－1，v(B)＝eq\f(nx,mt1－t0)mol·L－1·s－1，v(C)＝eq\f(px,mt1－t0)mol·L－1·s－1，v(D)＝eq\f(qx,mt1－t0)mol·L－1·s－1。八、化學反應速率的大小比較1、依據“定量法”推斷不同條件下反應速率的大小例22．已知反應4CO＋2NO2N2＋4CO2在不同條件下的化學反應速率如下，其中表示反應速率最快的是()A．v(CO)＝1.5mol·L－1·min－1B．v(NO2)＝0.7mol·L－1·min－1C．v(N2)＝0.4mol·L－1·min－1D．v(CO2)＝1.1mol·L－1·min－1【答案】C例23.反應A(g)＋3B(g)=2C(g)＋2D(g)在四種不同狀況下的反應速率分別為①v(A)＝0.45mol·L－1·s－1②v(B)＝0.6mol·L－1·s－1③v(C)＝0.4mol·L－1·s－1④v(D)＝0.45mol·L－1·s－1。下列有關反應速率的比較中正確的是()A．④>③＝②>① B．①>④>②＝③C．①>②>③>④ D．④>③>②>①【答案】Beq\a\vs4\al([探規尋律]eq\a\vs4\al([探規尋律])定量法比較化學反應速率的大小(1)歸一法依據化學系數關系換算成同一物質、同一單位表示，再比較數值大小。(2)比值法比較化學反應速率與化學系數的比值。如aA(g)＋bB(g)cC(g)，即比較eq\f(vA,a)與eq\f(vB,b)，若eq\f(vA,a)>eq\f(vB,b)，則用A表示時的反應速率比用B表示時大。2、依據圖像推斷某點反應速率的大小例24.在恒容密閉容器中通入X并發生反應：2X(g)Y(g)，溫度T1、T2下X的物質的量濃度c(X)隨時間t變更的曲線如圖所示，下列敘述正確的是()A．該反應進行到M點放出的熱量大于進行到W點放出的熱量B．T2下，在0～t1時間內，v(Y)＝eq\f(a－b,t1)mol·L－1·min－1C．M點的正反應速率v正大于N點的逆反應速率v逆D．M點時再加入肯定量X，平衡后X的轉化率減小【答案】C【解析】依據圖示可知，T1＞T2，溫度越高平衡時c(X)越高，則逆反應為吸熱反應，正反應為放熱反應，M點X的轉化量小于W點X的轉化量，M點放出的熱量小于W點放出的熱量，A項錯誤；T2下，Δt＝t1，Δc(Y)＝eq\f(a－b,2)mol·L－1，v(Y)＝eq\f(a－b,2t1)mol·L－1·min－1，B項錯誤；M點溫度比W點溫度高，反應物濃度比W點大，所以M點的正反應速率大于W點的正反應速率，即大于W點的逆反應速率，而W點的逆反應速率大于N點的逆反應速率，則M點的正反應速率大于N點的逆反應速率，C項正確；由于是恒容下反應，再加入肯定量X，相當于增加壓強，平衡向正反應方向移動，再次平衡時X的轉化率增大，D項錯誤。例25．反應aA＋bBeq\o(,\s\up7(催化劑))cC在體積為2L的容器中進行反應。在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ階段體系中各物質的量隨時間變更的曲線如圖所示：請回答下列各題：(1)反應的化學方程式為_________________________________________________。(2)A的平均反應速率vⅠ(A)、vⅡ(A)、vⅢ(A)從大到小排列次序為________________。(3)由計算可知，第Ⅰ階段20min時，C的平均速率vⅠ(C)＝____________?！敬鸢浮?1)A＋3B2C(2)vⅠ(A)>vⅡ(A)>vⅢ(A)(3)0.05mol·L－1·min－1eq\a\vs4\al([探規尋律]eq\a\vs4\al([探規尋律])由圖像推斷反應速率大小的方法依據圖像看反應達到平衡所需的時間，時間越短，對應的反應的溫度、濃度或壓強就越大，則對應的反應速率越大。九、eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(化學反應速率的影響因素))1．內因反應物本身的性質是主要因素。如相同條件下Mg、Al與稀鹽酸反應的速率大小關系為Mg>Al。2．外因(其他條件不變，只變更一個條件)3．理論說明——有效碰撞理論(1)活化分子、活化能、有效碰撞①活化分子：能夠發生有效碰撞的分子。②活化能：如圖圖中：E1為反應的活化能，運用催化劑時的活化能為E3，反應熱為E1－E2。③有效碰撞：活化分子之間能夠引發化學反應的碰撞。(2)活化分子、有效碰撞與反應速率的關系1、外界條件對化學反應速率的影響例26．下列說法正確的是()A．因為反應物濃度越大，反應速率越快，所以常溫下，相同的鋁片中分別加入足量的濃、稀硝酸，濃硝酸中鋁片先溶解完B．增大反應物濃度可加快反應速率，因此用濃硫酸與鐵反應能增大生成H2的速率C．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0，其他條件不變時上升溫度，反應速率v(H2)和H2的轉化率均增大D．對于反應2H2O2=2H2O＋O2↑，加入MnO2或上升溫度都能加快O2的生成速率【答案】D【解析】Al片在濃HNO3中“鈍化”，A錯誤；Fe與濃H2SO4反應生成SO2而不是H2，B錯誤；上升溫度，v(H2)增大但平衡逆移，H2的轉化率減小，C錯誤。例27.反應C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)在一可變容積的密閉容器中進行，下列條件的變更對其反應速率幾乎無影響的是()①增加C的量②將容器的體積縮小一半③保持體積不變，充入N2使體系壓強增大④保持壓強不變，充入N2使容器體積變大A．①④ B．②③C．①③ D．②④【答案】C【解析】增大固體的量、恒容時充入惰性氣體對速率無影響。例28．對于合成氨反應，達到平衡后，以下分析正確的是()A．上升溫度，對正反應的反應速率影響更大B．增大壓強，對正反應的反應速率影響更大C．減小反應物濃度，對逆反應的反應速率影響更大D．加入催化劑，對逆反應的反應速率影響更大【答案】B[知能存儲]1．氣體反應體系中充入“惰性氣體”(不參與反應)時對反應速率的影響結果(1)恒溫恒容：充入“惰性氣體”→總壓增大→物質濃度不變(活化分子濃度不變)→反應速率不變。(2)恒溫恒壓：充入“惰性氣體”→體積增大→物質濃度減小(活化分子濃度減小)→反應速率減小。2．外界條件對反應速率的影響結果(1)溫度①正反應是放熱反應：上升溫度，v(正)、v(逆)均增大；但v(逆)增大的幅度更大。②正反應是吸熱反應：上升溫度，v(正)、v(逆)均增大；但v(正)增大的幅度更大。(2)壓強①正反應是氣體物質的量減小的反應：增大壓強，v(正)、v(逆)均增大，但v(正)增大的幅度更大。②正反應是氣體物質的量增大的反應：增大壓強，v(正)、v(逆)均增大，但v(逆)增大的幅度更大。③反應是反應前后氣體物質的量不變的反應：增大壓強，v(正)、v(逆)同等程度的增大。(3)催化劑運用催化劑，v(正)、v(逆)同等程度的增大。2、利用“斷點”突破化學反應速率圖像(v-t圖)例29．對于反應2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH<0已達平衡，假如其他條件不變時，分別變更下列條件，對化學反應速率和化學平衡產生影響，下列條件與圖像不相符的是(O～t1：v正＝v逆；t1時變更條件，t2時重新建立平衡)()【答案】C例30．對于反應：X(g)＋Y(g)2Z(g)ΔH<0的反應，某一時刻變更外界條件，其速率隨時間的變更圖像如圖所示。則下列說法符合該圖像的是()A．t1時刻，增大了X的濃度B．t1時刻，上升了體系溫度C．t1時刻，降低了體系溫度D．t1時刻，運用了催化劑【答案】D【解析】由圖像可知，外界條件同等程度地增大了該反應的正、逆反應速率。增大X的濃度，上升(或降低)體系溫度均不會同等程度地變更正、逆反應速率，A、B、C錯誤。D運用催化劑可同等程度地變更正、逆反應速率，D正確。[探規尋律](1)當可逆反應達到一種平衡后，若某一時刻外界條件發生變更，都可能使速率-時間圖像的曲線出現不連續的狀況，即出現“斷點”。依據“斷點”前后的速率大小，即可對外界條件的變更狀況作出推斷。如：t1時刻變更的條件可能是運用了催化劑或增大壓強(僅適用于反應前后氣體物質的量不變的反應)。(2)常見含“斷點”的速率變更圖像分析圖像t1時刻所變更的條件溫度上升降低上升降低適合正反應為放熱的反應適合正反應為吸熱的反應壓強增大減小增大減小適合正反應為氣體物質的量增大的反應適合正反應為氣體物質的量減小的反應十、eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(限制變量法在探究化學反應速率影響因素中的應用))影響化學反應速率的因素有多種，在探究相關規律時，須要限制其他條件不變，只變更某一個條件，探究這一條件對反應速率的影響。變量探究試驗因為能夠考查學生對于圖表的視察、分析以及處理試驗數據得出合理結論的實力，因而在這幾年高考試題中常有所涉及。解答此類試題時，要仔細審題，弄清試驗目的，明確要探究的外界條件有哪些。然后分析題給圖表，確定一個變更的量，弄清在其他幾個量不變的狀況下，這個變更量對試驗結果的影響，進而總結出規律。如：探究溫度、催化劑對反應：2H2O2=2H2O＋O2↑的影響，因此可以確定催化劑(是否加入MnO2)和溫度(加熱、常溫)作為可變量，其他的則限制為不變量。探究對象的反應2H2O2=2H2O＋O2↑限制的可變量催化劑溫度限制的不變量濃度、溫度等濃度、催化劑等試驗方案取相同量的5%H2O2于兩支規格一樣的試管中，向其中一支試管中加入少量MnO2，另一支不加，在常溫下視察。取相同量的5%H2O2于兩支規格一樣的試管中，給其中一支試管加熱，另一支不加熱，視察。依據兩個對象的反應都有氣體生成的特征，利用導管將生成的氣體導入水槽中，通過視察水槽中產生氣泡的猛烈程度，并以此推斷該限制變量對化學反應速率是否產生影響以及詳細的影響效果。例31.碘在科研與生活中有重要應用。某愛好小組用0.50mol·L－1KI、0.2%淀粉溶液、0.20mol·L－1K2S2O8、0.10mol·L－1Na2S2O3等試劑，探究反應條件對化學反應速率的影響。已知：S2Oeq\o\al(2－,8)＋2I－=2SOeq\o\al(2－,4)＋I2(慢)I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6)(快)(1)向KI、Na2S2O3與淀粉的混合溶液中加入肯定量的K2S2O8溶液，當溶液中的________耗盡后，溶液顏色將由無色變為藍色。為確保能視察到藍色，S2Oeq\o\al(2－,3)與S2Oeq\o\al(2－,8)初始的物質的量需滿意的關系為：n(S2Oeq\o\al(2－,3))∶n(S2Oeq\o\al(2－,8))________。(2)為探究反應物濃度對化學反應速率的影響，設計的試驗方案如下表：試驗序號體積V/mLK2S2O8溶液水KI溶液Na2S2O3溶液淀粉溶液①10.00.04.04.02.0②9.01.04.04.02.0③8.0Vx4.04.02.0表中Vx＝________mL，理由是____________________________________。(3)已知某條件下，濃度c(S2Oeq\o\al(2－,8))～反應時間t的變更曲線如圖所示，若保持其他條件不變，請在圖中，分別畫出降低反應溫度和加入催化劑時c(S2Oeq\o\al(2－,8))～t的變更曲線示意圖(進行相應的標注)。【答案】(1)S2Oeq\o\al(2－,3)(其他合理寫法也可)＜2(2)2.0保證溶液總體積相同，僅變更S2Oeq\o\al(2－,8)的濃度而其他物質的濃度不變(其他合理答案也可)(3)如右圖[探規尋律][探規尋律]利用“限制變量法”的解題策略(1)確定變量：首先要仔細審題，理清影響試驗探究結果的因素有哪些。(2)限制變量——定多變一：在探究過程中，應當先確定其他的因素不變，只變更一種因素，看這種因素與探究的問題存在怎樣的關系；這樣確定一種因素的影響以后，再通過以上方法確定另一種因素的影響，通過分析每種因素與所探究問題之間的關系，得出全部影響因素與所探究問題之間的關系。(3)數據有效：選擇數據(或設置試驗)要有效，保證變量統一才能做出正確的推斷。例32.某試驗小組以H2O2分解為例，探討濃度、催化劑、溶液的酸堿性對反應速率的影響。在常溫下依據如下方案完成試驗。編號反應物催化劑①10mL2%H2O2溶液無②10mL5%H2O2溶液無③10mL5%H2O2溶液1mL0.1mol·L－1FeCl3溶液④10mL5%H2O2溶液＋少量HCl溶液1mL0.1mol·L－1FeCl3溶液⑤10mL5%H2O2溶液＋少量NaOH溶液1mL0.1mol·L－1FeCl3溶液(1)催化劑能加快化學反應速率的緣由是_______________________________。(2)常溫下5%H2O2溶液的pH約為6，H2O2的電離方程式為_______________________。(3)試驗①和②的目的是_______________________________________________。試驗時由于沒有視察到明顯現象而無法得出結論。資料顯示，通常條件下H2O2穩定，不易分解。為了達到試驗目的，你對原試驗方案的改進是___________________。(4)試驗③、④、⑤中，測得生成氧氣的體積隨時間變更的關系如圖所示。分析圖示能夠得出的試驗結論是______________________________________________________________________。【答案】(1)降低了反應的活化能(2)H2O2H＋＋HOeq\o\al(－,2)(3)探究濃度對化學反應速率的影響向反應物中加入等量同種催化劑(或將盛有反應物的試管放入同一熱水浴中)(4)堿性環境能增大H2O2分解的速率，酸性環境能減小H2O2分解的速率，但酸堿性環境對平衡移動無影響十一、eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(化學反應條件的優化——工業合成氨))化學平衡在化工生產中有特別重要的應用，尤其是限制合適的反應條件使平衡向著志向的方向移動，近幾年來涉及面特別廣，如2015·全國卷Ⅱ第27題合成甲醇、2015·浙江卷第28題制苯乙烯、2015·北京卷第26題制氫、2014·天津卷第10題合成氨、2014·全國卷Ⅰ第28題制乙烯等均對化學反應原理進行了考查。以工業合成氨為例分析化工生產中反應條件的優化(1)反應原理N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1(2)反應特點：①反應為可逆反應；②正反應為放熱反應；③反應物、生成物均為氣態，且正反應為氣體物質的量減小的反應。(3)反應條件的優化反應條件對化學反應速率的影響對平衡混合物中氨含量的影響合成氨條件的選擇增大壓強增大反應速率平衡正向移動，提高平衡混合物中氨的含量壓強增大，有利于氨的合成，但須要動力大，對材料、設備的要求高。故采納10～30MPa的高壓上升溫度增大反應速率平衡逆向移動，降低平衡混合物中氨的含量溫度要相宜，既要保證反應有較快的速率，又要使反應物的轉化率不能太低。故采納400～500℃左右的溫度，并且在該溫度下催化劑的活性最大運用催化劑增大反應速率沒有影響工業上一般選用鐵觸媒作催化劑(4)原料氣的充分利用合成氨反應的轉化率較低，從原料充分利用的角度分析，工業生產中可采納循環操作的方法可提高原料的利用率。例33．乙苯催化脫氫制苯乙烯反應：ΔH＝＋124kJ·mol－1(1)工業上，通常在乙苯蒸氣中摻混水蒸氣(原料氣中乙苯和水蒸氣的物質的量之比為1∶9)，限制反應溫度600℃，并保持體系總壓為常壓的條件下進行反應。在不同反應溫度下，乙苯的平衡轉化率和某催化劑作用下苯乙烯的選擇性(指除了H2以外的產物中苯乙烯的物質的量分數)示意圖如右：①摻入水蒸氣能提高乙苯的平衡轉化率，說明說明該事實____________________。②限制反應溫度為600℃的理由是_______________________________________________________________________________________________________________。(2)某探討機構用CO2代替水蒸氣開發了綠色化學合成工藝——乙苯-二氧化碳耦合催化脫氫制苯乙烯。保持常壓和原料氣比例不變，與摻水蒸氣工藝相比，在相同的生產效率下，可降低操作溫度；該工藝中還能夠發生反應：CO2＋H2=CO＋H2O，CO2＋C=2CO。新工藝的特點有________(填編號)。①CO2與H2反應，使乙苯脫氫反應的化學平衡右移②不用高溫水蒸氣，可降低能量消耗③有利于削減積炭④有利于CO2資源利用【答案】(1)①正反應方向氣體分子數增加，加入水蒸氣稀釋，相當于起減壓的效果②600℃，乙苯的轉化率和苯乙烯的選擇性均較高。溫度過低，反應速率慢，轉化率低；溫度過高，選擇性下降。高溫還可能使催化劑失活，且能耗大(2)①②③④例34.合成氨是人類科學技術上的一項重大突破，其反應原理為：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1一種工業合成氨的簡易流程圖如下：(1)自然氣中的H2S雜質常用氨水汲取，產物為NH4HS。肯定條件下向NH4HS溶液中通入空氣，得到單質硫并使汲取液再生，寫出再生反應的化學方程式：____________________________________________________________________________________。(2)步驟Ⅱ中制氫氣原理如下：①CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)ΔH＝＋206.4kJ·mol－1②CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－41.2kJ·mol－1對于反應①，肯定可以提高平衡體系中H2百分含量，又能加快反應速率的措施是________。a．上升溫度 b．增大水蒸氣濃度c．加入催化劑 d．降低壓強利用反應②，將CO進一步轉化，可提高H2產量。若1molCO和H2的混合氣體(CO的體積分數為20%)與H2O反應，得到1.18molCO、CO2和H2的混合氣體，則CO轉化率為__________________。(3)圖1表示500℃、60.0MPa條件下，原料氣投料比與平衡時NH3體積分數的關系。依據圖中a點數據計算N2的平衡體積分數：________________。(4)依據溫度對合成氨反應的影響，在圖2坐標系中，畫出肯定條件下的密閉容器內，從通入原料氣起先，隨溫度不斷上升，NH3物質的量變更的曲線示意圖。(5)上述流程圖中，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步驟是(填序號)__________。簡述本流程中提高合成氨原料總轉化率的方法：___________________。【答案】(1)2NH4HS＋O2eq\o(=,\s\up7(肯定條件),\s\do5())2NH3·H2O＋2S↓(2)a90%(3)14.5%(4)如圖(5)Ⅳ對原料氣加壓；分別液氨后，未反應的N2、H2循環運用[探規尋律]1．化工生產相宜條件選擇的一般原則(1)從化學反應速率分析，既不能過快，又不能太慢。(2)從化學平衡移動分析，既要留意外界條件對速率和平衡影響的一樣性，又要留意二者影響的沖突性。(3)從原料的利用率分析，增加易得廉價原料，提高難得高價原料的利用率，從而降低生產成本。(4)從實際生產實力分析，如設備承受高溫、高壓實力等。(5)留意催化劑的活性對溫度的限制。2．平衡類問題需綜合考慮的幾個方面(1)原料的來源、除雜，尤其考慮雜質對平衡的影響。(2)原料的循環利用。(3)產物的污染處理。(4)產物的酸堿性對反應的影響。(5)氣體產物的壓強對平衡造成的影響。(6)變更外界條件對多平衡體系的影響。十二、突破化學平衡圖像題的“兩個策略”化學平衡圖像類試題是高考的熱點題型，該類試題常常涉及到的圖像類型有含量-時間-溫度(壓強)圖像、恒溫、恒壓曲線等，圖像中蘊含著豐富的信息量，具有簡明、直觀、形象的特點，命題形式敏捷，難度不大，解題的關鍵是依據反應特點，明確反應條件，仔細分析圖像充分挖掘蘊含的信息，緊扣化學原理，找準切入點解決問題。[圖像類型]1．含量(濃度)-時間-溫度(壓強)圖C%指生成物的百分含量，B%指反應物的百分含量。2．恒壓(溫)線該類圖的縱坐標為物質的平衡濃度(c)或反應物的轉化率(α)，橫坐標為溫度(T)或壓強(p)，常見類型有(如下圖所示)：3．其他如圖所示曲線，是其他條件不變時，某反應物的最大轉化率(α)與溫度(T)的關系曲線，圖中標出的1、2、3、4四個點，表示v(正)>v(逆)的點是3，表示v(正)<v(逆)的點是1，而2、4點表示v(正)＝v(逆)。[突破策略]1、利用“拐點”進行突破例35．已知可逆反應：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)ΔH＝－1025kJ·mol－1，若反應物的起始物質的量相同，下列關于該反應的示意圖不正確的是()【答案】C例36．將肯定量的CO2和H2充入一恒容密閉容器中，發生如下