熱點10化學反應速率與化學平衡考向1反應速率與平衡移動【真題研磨】典例(2024·浙江6月選考)為探究化學平衡移動的影響因素,設計方案并進行實驗,觀察到相關現象。其中方案設計和結論都正確的是(C)選項影響因素方案設計現象結論A濃度向1mL0.1mol·L-1K2CrO4溶液中加入1mL0.1mol·L-1HBr溶液黃色溶液變橙色增大反應物濃度,平衡向正反應方向移動B壓強向恒溫恒容密閉玻璃容器中充入100mLHI氣體,分解達到平衡后再充入100mLAr氣體顏色不變對于反應前后氣體總體積不變的可逆反應,改變壓強平衡不移動C溫度將封裝有NO2和N2O4混合氣體的燒瓶浸泡在熱水中氣體顏色變深升高溫度,平衡向吸熱反應方向移動D催化劑向1mL乙酸乙酯中加入1mL0.3mol·L-1H2SO4溶液,水浴加熱上層液體逐漸減少使用合適的催化劑可使平衡向正反應方向移動【審答思維】題干劃線部分關鍵信息解讀關鍵信息信息解讀黃色溶液變橙色橙色溶液可能是Cr2O72-(橙色)恒容、Ar恒容說明容器體積不變,Ar為惰性氣體,恒溫恒容時對平衡沒有影響NO2和N2O4混合氣體反應2NO2(g)N2O4(g)為放熱反應催化劑催化劑只會改變化學反應速率,不影響平衡移動【失分警示】A項容易忽略溴化氫的還原性或者K2CrO4的氧化性而誤認為溶液的橙色一定是由于平衡移動生成Cr2O72-(橙色)【考場技法】反應速率與化學平衡審題順序綜合上述信息對研究對象進行焓變分析、反應速率分析、和平衡狀態及移動分析。注意:對于非恒溫體系平衡常數處理,可先求解恒溫體系的平衡常數,再通過平衡移動判斷大小。【多維演練】1.★★(化學反應速率與化學平衡的關系)某溫度下,反應CH2CH2(g)+H2O(g)CH3CH2OH(g)在密閉容器中達到平衡。下列說法錯誤的是(B)A.增大壓強,v正>v逆,平衡常數不變B.加入催化劑,平衡時CH3CH2OH(g)的濃度增大C.恒容下,充入一定量的H2O(g),平衡向正反應方向移動D.恒容下,充入一定量的CH2CH2(g),CH2CH2(g)的平衡轉化率減小2.★★(化學反應速率的計算和影響因素)利用CH4可消除NO2污染,反應原理為CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g),在10L密閉容器中分別加入0.50molCH4和1.20molNO2,測得不同溫度下n(CH4)隨時間變化的有關實驗數據如表。組別溫度/K時間/min010204050①T1物質的量/moln(CH4)0.500.350.250.100.10②T20.500.300.18M0.15下列說法錯誤的是(C)A.該反應為放熱反應B.組別①中0~10min內,NO2的平均反應速率為0.003mol·L-1·min-1C.若組別②改為恒壓裝置,則M值一定大于0.15D.當有1molC—H鍵斷裂同時有1molO—H鍵斷裂,則達到平衡狀態3.★★(化學反應速率、化學平衡的實驗探究)下列實驗裝置正確且能達到相應實驗目的的是(C)A.裝置甲:探究反應物濃度對化學反應速率的影響B.裝置乙:用于分離乙醇和乙酸C.裝置丙:探究溫度對化學平衡狀態的影響D.裝置丁:探究壓強對平衡的影響考向2平衡圖像分析【真題研磨】典例(2024·黑、吉、遼選擇考)異山梨醇是一種由生物質制備的高附加值化學品,150℃時其制備過程及相關物質濃度隨時間變化如圖所示,15h后異山梨醇濃度不再變化。下列說法錯誤的是(A)A.3h時,反應②正、逆反應速率相等B.該溫度下的平衡常數:①>②C.0~3h平均速率v(異山梨醇)=0.014mol·kg-1·h-1

D.反應②加入催化劑不改變其平衡轉化率【審答思維】題干劃線部分關鍵信息解讀關鍵信息信息解讀正、逆反應速率相等3h時c(1,4-失水山梨醇)=c(異山梨醇),反應②繼續正向進行,v正>v逆

平衡常數溫度一定,反應①平衡常數=c(1,4-失水山梨醇)c(山梨醇),反應②平衡常數=0~3h平均速率v(異山梨醇)=0.042mol·kg-13【失分警示】(1)觀察橫縱坐標。縱坐標為速率時,交叉點代表速率相等;縱坐標為濃度時,交叉點代表濃度相等;當反應平衡時,才會有v正=v逆;(2)溫度一定,平衡常數可根據不同反應的限度大小進行比較;(3)加入催化劑,反應的平衡不移動。【考場技法】平衡圖像分析的常用解題步驟【多維演練】1.★★★(速率與平衡傳統圖像)工業上生產CO是由焦炭和CO2在高溫條件下反應而得。現將焦炭和CO2放入體積為2L的剛性密閉容器中,高溫下進行下列反應:C(s)+CO2(g)2CO(g)ΔH=QkJ·mol-1。圖為CO2、CO的物質的量n隨時間t的變化關系圖。下列說法正確的是(D)A.0~1min,v(CO)=1mol·L-1·min-1;1~3min時,v正(CO)=v逆(CO2)B.當容器內的氣體密度(D)不變時,反應一定達到平衡狀態,且D(C.5min時再充入一定量的CO,a、d曲線分別表示n(CO)、n(CO2)的變化D.3min時溫度由T1升高到T2,則Q>0,再達平衡時K(2.★★★(工業生產實際圖像)利用工業廢氣中的CO2可以制取甲醇,CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),一定條件下往恒容密閉容器中充入1molCO2和3molH2,在不同催化劑作用下發生反應Ⅰ、反應Ⅱ與反應Ⅲ,相同時間內CO2的轉化率隨溫度變化如圖所示:下列說法不正確的是(B)A.反應Ⅰ中使用的催化劑效果最佳,使反應的活化能下降最多B.催化劑具有選擇性、反應Ⅱ的催化劑相對反應Ⅲ的催化劑更能提高平衡產率C.b點v(正)>v(逆)D.如果a點已達平衡狀態,當再升溫時,平衡會逆向移動1.★★(化學反應歷程及速率常數)化學工作者對NO與H2的反應進行研究,提出下列三步機理(k為速率常數)第一步:2NON2O2快速平衡[其速率方程為v正=k正c2(NO);v逆=k逆c(N2O2)]第二步:N2O2+H2N2O+H2O慢反應第三步:N2O+H2N2+H2O快反應其中可近似認為第二步反應不能影響第一步平衡,下列說法錯誤的是(C)A.總反應為2NO+2H2N2+2H2OB.總反應快慢主要由第二步反應決定C.平衡時,2c(NO)=c(N2O2)D.第一步反應的平衡常數K=k2.★★(化學反應速率影響因素及計算)一定溫度下,有兩個體積均為2L的恒容密閉容器Ⅰ和Ⅱ,向Ⅰ中充入1molCO和2molH2,向Ⅱ中充入2molCO和4molH2,均發生下列反應并建立平衡:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。測得不同溫度下CO的平衡轉化率如圖所示。下列說法正確的是(C)A.該反應的ΔH>0B.L、M兩點容器內正反應速率:v(M)<v(L)C.曲線①表示容器Ⅱ的變化過程D.N點對應溫度下該反應的平衡常數K=0.593.★★★(化學平衡移動)已知[Co(H2O)6]2+呈粉紅色,[CoCl4]2-呈藍色,[ZnCl4]2-為無色。現將CoCl2溶于水,加入濃鹽酸后溶液由粉紅色變為藍色,存在以下平衡:[Co(H2O)6]2++4Cl-[CoCl4]2-+6H2OΔH,用該溶液做實驗,溶液的顏色變化如圖。以下結論或解釋正確的是(D)A.將實驗③改為加入少量NaCl固體,溶液變為粉紅色B.由實驗①可推知ΔH<0C.實驗②是由于c(H2O)增大,導致平衡逆向移動D.由實驗③可知離子的穩定性:[ZnCl4]2->[CoCl4]2-4.★★(平衡狀態判斷與平衡移動)研究CO還原NOx對環境的治理有重要意義,相關的主要化學反應有Ⅰ.NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)ΔH1Ⅱ.2NO2(g)+4CO(g)N2(g)+4CO2(g)ΔH2<0已知:1mol下列物質分解為氣態基態原子吸收的能量分別為NO2COCO2NO819kJ1076kJ1490kJ632kJ下列描述正確的是(B)A.ΔH1=+227kJ·mol-1B.若在絕熱恒容密閉容器中只進行反應Ⅰ,壓強不變時能說明反應Ⅰ達到了平衡C.恒溫條件下,增大CO的濃度能使反應Ⅱ正向移動,且提高了CO的平衡轉化率D.上述兩個反應達到平衡后,再升高溫度,逆反應速率均一直增大直至達到新的平衡5.★★(化學反應速率及化學平衡影響因素的實驗探究)下列實驗設計能達到實驗目的的是(D)選項實驗目的實驗設計A測定反應H+(aq)+OH-(aq)===H2O(l)的ΔH用0.1mol·L-1CH3COOH溶液和0.1mol·L-1NaOH溶液進行中和反應反應熱的測定實驗B探究反應Fe2++Ag+Fe3++Ag存在限度將等體積的0.1mol·L-1AgNO3溶液與0.2mol·L-1Fe(NO3)2溶液混合,待其充分反應后,向溶液中滴加KSCN溶液C探究濃度對反應速率的影響向兩支盛有5mL不同濃度KMnO4溶液的試管中分別加入等體積、等濃度的足量草酸(H2C2O4)溶液,觀察溶液褪色時間D探究壓強對化學平衡的影響用50mL注射器吸入20mLNO2和N2O4混合氣體,將細管端用膠塞封閉,推動活塞壓縮氣體,觀察顏色變化6.★★★(平衡圖像分析)一定溫度下,向四個不同的恒容密閉容器中分別通入3molNOCl(g),發生反應2NOCl(g)2NO(g)+Cl2(g)。tmin時,NOCl的轉化率與容器體積的關系如圖所示。下列敘述正確的是(C)A.圖中c點一定處于平衡狀態B.b、d兩點的壓強相等C.通過a點可計算出K=0D.該溫度下,充入一定量的惰性氣體可以提高NOCl的平衡轉化率7.★★★(連續反應多重平衡)已知:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反應歷程分兩步:第1步:2NO(g)N2O2(g)(快)ΔH1<0第2步:N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)(慢)ΔH2<0在固定容積的容器中充入一定量NO和O2發生上述反應,測得體系中部分物質的物質的量(n)隨溫度(T)的變化如圖所示。下列說法錯誤的是(D)A.第1步、第2步正反應活化能分別為E1、E2,則E1<E2B.a點后,n(N2O2)迅速減小的原因是第1步平衡逆向移動,第2步速率加快C.b點后,n(N2O2)增加的原因是第2步平衡逆向移動的程度比第1步的大D.若其他條件不變,僅將容器變為恒壓狀態,則體系建立平衡的時間不變8.★★★(主反應與副反應的多重平衡)CO2催化加氫制甲醇中發生的反應:i.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-49.5kJ·mol-1ii.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2=+40.9kJ·mol-1iii.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH3=-90.4kJ·mol-1將CO2和H2按n(CO2)∶n(H2)=1∶3通入密閉容器中發生反應,測得不同壓強下CO2的平衡轉化率以及相同壓強下CH3OH、CO選擇性[CH3OH選擇性為x(CH3OH)=n(生成CH3A.相同壓強下,從0到350℃,H2O(g)的平衡產率先降低后逐漸增大B.CH3OH的選擇性曲線為aC.p1、p2、p3由大到小的順序為p1>p2>p3D.p1、p2、p3三條曲線接近重合的可能原因為催化劑失去活性熱點10化學反應速率與化學平衡考向1【典例】CA項,K2CrO4溶液中存在平衡:2CrO42-(黃色)+2H+Cr2O72-(橙色)+H2O,但是加入的HBr具有較強的還原性,可以將CrO42-還原為Cr3+,自身被氧化為Br2單質,溴水顏色為橙色,不能用于證明平衡移動,A錯誤;B項,反應2HI(g)H2(g)+I2(g)為反應前后氣體總體積不變的可逆反應,向恒溫恒容密閉玻璃容器中充入100mLHI氣體,分解達到平衡后再充入100mLAr,平衡不發生移動,氣體顏色不變,得到的結論是對于反應前后氣體總體積不變的可逆反應,恒溫恒容時,改變壓強平衡不移動,B錯誤;C項,反應2NO2(g)N2O4(g)為放熱反應,升高溫度,氣體顏色變深,說明平衡逆向移動,即向吸熱反應方向移動,C正確;D項1.B該反應是體積減小的反應,增大壓強,v正>v逆,平衡常數不變,故A正確;加入催化劑,平衡時CH3CH2OH(g)的濃度不變,故B錯誤;恒容下,充入一定量的H2O(g),H2O(g)的濃度增大,平衡向正反應方向移動,故C正確;恒容下,充入一定量的CH2=CH2(g),CH2=CH2(g)的平衡轉化率減小,故D正確。2.C由表格數據可知,T2溫度下反應速率大于T1,則T2>T1,說明反應在T2溫度下先達到平衡狀態,則T2溫度下該反應在40min時已達到平衡狀態,M=0.15,平衡時甲烷物質的量大于T1溫度下,說明升高溫度,平衡逆向移動,則該反應為放熱反應,故A正確;組別①中0~10min內,Δn(CH4)=0.50mol-0.35mol=0.15mol,根據化學方程式可知,Δn(NO2)=2×0.15mol=0.3mol,v(NO2)=0.3mol10L×10min=0.003mol·L-1·min-1,故B正確;該反應是氣體體積增大的反應,若組別②改為恒壓裝置,相當于減小壓強,平衡正向移動,則M值一定小于0.15,故C錯誤;1molC—H鍵斷裂表示正反應,1molO—H鍵斷裂表示逆反應,當有1molC—H鍵斷裂同時有1molO—H鍵斷裂,說明正反應速率等于逆反應速率,3.C由探究實驗變量唯一化原則可知,探究反應物濃度對化學反應速率的影響時,選用的金屬應相同,都為鎂或鐵,則題給裝置無法達到相應實驗目的,故A錯誤;乙醇和乙酸互溶,不能用分液的方法分離,則題給裝置無法達到相應實驗目的,故B錯誤;二氧化氮轉化為四氧化二氮的反應是放熱反應,置于熱水中的二氧化氮和四氧化二氮混合氣體顏色比置于冰水中的二氧化氮和四氧化二氮混合氣體顏色深,說明升高溫度,化學平衡向吸熱反應方向移動,降低溫度,化學平衡向放熱反應方向移動,則題給裝置能達到相應實驗目的,故C正確;氫氣與碘蒸氣反應前后氣體分子數不變,壓強對平衡無影響,故不能探究壓強對平衡移動的影響,故D錯誤。考向2【典例】【審答思維】=正向>0.014A由圖可知,3h后異山梨醇濃度繼續增大,15h后異山梨醇濃度才不再變化,所以3h時,反應②未達到平衡狀態,即正、逆反應速率不相等,故A錯誤;圖像顯示該溫度下,15h后所有物質濃度都不再變化,且此時山梨醇轉化完全,即反應充分,而1,4-失水山梨醇仍有剩余,即反應②正向進行程度小于反應①,反應限度小于反應①,所以該溫度下的平衡常數:①>②,故B正確;由圖可知,在0~3h異山梨醇的濃度變化量為0.042mol·kg-1,所以平均速率v(異山梨醇)=0.0.014mol·kg-1·h-1,故C正確;催化劑只能改變化學反應速率,不能改變物質平衡轉化率,所以反應②加入催化劑不改變其平衡轉化率,故D正確。1.D由圖可知,1min時CO生成2mol,0~1min,v(CO)=2mol21mol·L-1·min-1;1~3min時,反應達到平衡狀態,反應速率之比等于化學計量數比,故v正(CO)=2v逆(CO2),A錯誤;反應容器容積不變,當容器內的氣體密度(D)不變時,混合氣體的總質量不變,正逆反應速率相等,反應達到平衡狀態,反應正向氣體的質量增加,平衡時混合氣體密度增大,故D(平衡)D(起始)>1,B錯誤;5min時再充入一定量的CO,瞬間CO的物質的量增加,然后平衡逆向移動,CO減少,二氧化碳增加,故曲線b為二氧化碳,c或d為CO,C錯誤;由圖可知,溫度為T1時,達到平衡時CO的物質的量為2mol,二氧化碳的物質的量為7mol,平衡常數K(T1)=c2(CO)c(CO2)=(2mol2L)27mol22.BA.反應Ⅰ中相同時間內CO2的轉化率最大,即反應速率最快,則使用的催化劑效果最佳,使反應的活化能下降最多,故A正確;B.催化劑具有選擇性,催化劑只能改變速率,不能改變平衡,不能提高平衡產率,故B錯誤;C.b點反應還沒有達到平衡,所以v(正)>v(逆),故C正確;D.如果a點已達平衡狀態,當再升溫時,CO2的轉化率降低,則平衡逆向移動,故D正確。1.C將第一、二、三步加起來可得總反應為2NO+2H2N2+2H2O,故A正確;第二步N2O2+H2===N2O+H2O慢反應,總反應快慢主要由第二步反應決定,故B正確;平衡時v正=v逆,有k正c2(NO)=k逆c(N2O2),由于k正、k逆未知,故c(NO)和c(N2O2)關系未知,故C錯誤;第一步反應,平衡時:v正=k正·c2(NO)=v逆=k逆·c(N2O2),反應的平衡常數K=c(N2O2)c2.CA.CO的平衡轉化率隨溫度的升高而減小,故正反應為放熱反應,A項錯誤,B.M點容器內反應物濃度比L點容器內反應物濃度大,且M點對應的反應溫度更高,反應速率更快,即v(M)>v(L),B項錯誤;C.相同溫度下,增大壓強,CO的平衡轉化率增大,故曲線①表示容器Ⅱ的變化過程,C項正確;D.N點對應溫度下反應的平衡常數與M點相同,K=c(CH33.DA.將實驗③改為加入少量NaCl固體,增大氯離子濃度,溶液仍為藍色,故A錯誤;B.由信息可知,[Co(H2O)6]2+呈粉紅色,[CoCl4]2-呈藍色,實驗①知:降低溫度,反應逆向移動,由勒夏特列原理可知,降低溫度,平衡向放熱方向移動,則正反應方向為吸熱反應,則ΔH>0,故B錯誤;C.水是純液體,濃度是常數,c(H2O)不變,故C錯誤;D.實驗③平衡逆向移動,說明Zn2+結合Cl-的能力更強,則配離子的穩定性:[ZnCl4]2->[CoCl4]2-,故D正確。4.BΔH1=819kJ·mol-1+1076kJ·mol-1-1490kJ·mol-1-632kJ·mol-1=-227kJ·mol-1,故A項錯誤;由于在絕熱容器中進行反應Ⅰ,因此體系的溫度升高,雖然反應前后氣體體積不變,但溫度升高,壓強變大,因此壓強不變時,說明反應達到平衡狀態,故B項正確;增大CO的濃度,其轉化率降低,故C項錯誤;由于兩個反應ΔH均為負值,故再升高溫度,平衡都會逆向移動,故逆反應速率均瞬間增大,之后逐漸減小至達到新的平衡,故D項錯誤。5.D醋酸為弱電解質,電離過程吸熱,因此不可用于中和反應反應熱的測定,A錯誤;將等體積的0.1mol·L-1AgNO3溶液與0.2mol·L-1Fe(NO3)2溶液混合,發生反應Fe2++Ag+Fe3++Ag,則充分反應后Fe(NO3)2溶液過量,要證明該反應存在限度,應該檢驗反應物中少量的一方依然存在,即證明Ag+存在,可以選用氯化鈉溶液檢驗Ag+,B錯誤;由于不同濃度KMnO4溶液起始顏色不同,因此與足量草酸溶液反應,褪色時間的長短不能說明濃度對反應速率的影響,C錯誤;NO2和N2O4混合氣體中存在平衡:2NO2(g)N2O4(g),壓縮氣體以增大壓強,根據勒夏特列原理可知,反應向氣體分子數減少的方向移動,即向正反應方向移動,現象為混合氣體顏色先變深后變淺,可以探究壓強對化學平衡移動的影響,D正確。6.C濃度越小,反應速率越慢,達到平衡所需的時間越長,則a點容器中反應速率最快,d點容器中反應速率最慢。a、b點反應速率比c點快,由于tmin后c點的NOCl轉化率比a、b點高,則a、b點反應已達到平衡,c點不一定