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选择题突破七　化学反应速率与化学平衡
命题角度1 化学反应速率与化学平衡的描述分析
1.(2023·北京卷)下列事实能用平衡移动原理解释的是(　　)
A.H2O2溶液中加入少量MnO2固体，促进H2O2分解
B.密闭烧瓶内的NO2和N2O4的混合气体，受热后颜色加深
C.铁钉放入浓HNO3中，待不再变化后，加热能产生大量红棕色气体
D.锌片与稀H2SO4反应过程中，加入少量CuSO4固体，促进H2的产生
2.(2022·海南卷)某温度下，反应CH2===CH2(g)＋H2O(g)CH3CH2OH(g)在密闭容器中达到平衡，下列说法正确的是(　　)
A.增大压强，v正>v逆，平衡常数增大
B.加入催化剂，平衡时CH3CH2OH(g)的浓度增大
C.恒容下，充入一定量的H2O(g)，平衡向正反应方向移动
D.恒容下，充入一定量的CH2===CH2(g)，CH2===CH2(g)的平衡转化率增大
3.(2022·浙江6月选考)恒温恒容的密闭容器中，在某催化剂表面上发生氨的分解反应：2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)，测得不同起始浓度和催化剂表面积下氨浓度随时间的变化，如下表所示，下列说法不正确的是(　　)
A.实验①，0～20 min，v(N2)＝1.00×10－5 mol·L－1·min－1
B.实验②，60 min时处于平衡状态，x≠0.40
C.相同条件下，增加氨气的浓度，反应速率增大
D.相同条件下，增加催化剂的表面积，反应速率增大
命题角度2 化学反应速率与化学平衡的图像分析
4.(2022·广东卷)恒容密闭容器中，BaSO4(s)＋4H2(g)BaS(s)＋4H2O(g)在不同温度下达平衡时，各组分的物质的量(n)如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.该反应的ΔH<0
B.a为n(H2O)随温度的变化曲线
C.向平衡体系中充入惰性气体，平衡不移动
D.向平衡体系中加入BaSO4，H2的平衡转化率增大
5.(2022·广东卷)在相同条件下研究催化剂Ⅰ、Ⅱ对反应X→2Y的影响，各物质浓度c随反应时间t的部分变化曲线如图，则(　　)
A.无催化剂时，反应不能进行
B.与催化剂Ⅰ相比，Ⅱ使反应活化能更低
C.a曲线表示使用催化剂Ⅱ时X的浓度随t的变化
D.使用催化剂Ⅰ时，0～2 min内，v(X)＝1.0 mol·L－1·min－1
6.(2021·广东卷)反应X===2Z经历两步：①X→Y；②Y→2Z。反应体系中X、Y、Z的浓度c随时间t的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.a为c(X)随t的变化曲线
B.t1时，c(X)＝c(Y)＝c(Z)
C.t2时，Y的消耗速率大于生成速率
D.t3后，c(Z)＝2c0－c(Y)
微题型1 化学反应速率、化学平衡及影响因素
【典题精练】
1.(2023·梅州大埔县虎山中学段考)已知CO和NO能发生反应：2CO(g)＋2NO(g)2CO2(g)＋N2(g)　ΔH<0，一定条件下反应达平衡时，下列说法正确的是(　　)
A.NO的转化率为100%
B.体系中c(CO)与c(NO)一定相等
C.升高温度会减小正反应速率
D.保持体系压强不变，增大CO的浓度，逆反应速率减小
2.T ℃时，向体积恒定为2 L的密闭容器中充入Q(s)发生反应：Q(s)M(g)＋N(g)　ΔH>0，K＝0.062 5。实验测得n(Q)随时间(t)的变化关系如下表所示：
t/min 0 20 40 60 80
n(Q)/mol 1.00 0.80 0.65 0.55 0.50
下列叙述错误的是(　　)
A.0～20 min内，用M(g)表示的平均反应速率v(M)＝0.005 mol·L－1·min－1
B.其他条件不变，升高温度，N(g)的生成速率和平衡产率均增大
C.其他条件不变，加入催化剂，80 min时Q(s)的转化率不变
D.若起始时向该容器中加入2.00 mol Q(s)，达到平衡时0.25 mol·L－13.(2023·梅州二模)工业上以NH3和CO2为原料合成尿素，其能量转化关系如图所示。总反应为2NH3(l)＋CO2(g)===H2O(l)＋H2NCONH2(l)　ΔH＝－103.7 kJ·mol－1。
下列有关说法正确的是(　　)
A.ΔS1>0，ΔH4>0
B.H2NCOONH4(l)的能量比H2NCONH2(l)的低，H2NCOONH4(l)更稳定
C.其他条件不变，增大压强，总反应速率和平衡转化率均增大
D.过程③的反应速率慢，使用合适的催化剂可减小ΔH3从而加快反应速率
【智能提升】
1.化学反应速率计算的两种方法
(1)公式法：v(B)＝＝
(2)比值法
同一化学反应，各物质的反应速率之比等于反应方程式中的化学计量数之比。对于反应：mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)来说，则有＝＝＝。
2.化学反应速率的影响因素
(1)内因——活化能
相同条件下，不同化学反应的速率不同，主要是内因——活化能大小不同，活化能小的化学反应速率快，活化能大的化学反应速率慢。
(2)外因——浓度、压强、温度、催化剂、光照、接触面积等
①浓度(c)：增大(减小)反应物浓度→单位体积内活化分子数目增加(减少)，活化分子百分数不变→有效碰撞频率提高(降低)→化学反应速率加快(减慢)；
②压强(p)：对于气相反应来说，增大(减小)压强→相当于减小(增大)容器容积→相当于增大(减小)反应物的浓度→化学反应速率加快(减慢)；
③温度(T)：升高(降低)温度→活化分子百分数增大(减小)→有效碰撞频率提高(降低)→化学反应速率加快(减慢)；
④催化剂：使用催化剂→降低反应的活化能→活化分子百分数增大→有效碰撞频率提高→化学反应速率加快。
3.“两方法”、“三关注”判断化学平衡状态
(1)“两方法”——逆向相等、变量不变。
①“逆向相等”：反应速率必须一个是正反应的速率，一个是逆反应的速率，且经过换算后同一种物质的消耗速率和生成速率相等；
②“变量不变”：如果一个量是随反应进行而改变的，当不变时为平衡状态；一个随反应的进行保持不变的量，不能作为是否达到平衡状态的判断依据。
(2)“三关注”
①关注反应条件，是恒温恒容、恒温恒压还是绝热容器；
②关注反应特点，是等体积反应，还是非等体积反应；
③关注特殊情况，是否有固体参加或生成，或固体的分解反应。
4.“三角度”判断化学平衡移动的方向
(1)通过比较平衡破坏瞬间的正、逆反应速率的相对大小来判断平衡移动的方向。
①若外界条件改变，引起v正＞v逆，则化学平衡向正反应方向移动；
②若外界条件改变，引起v正＜v逆，则化学平衡向逆反应方向移动；
③若外界条件改变，虽能引起v正和v逆变化，但变化后新的v′正和v′逆仍保持相等，则化学平衡不发生移动。
(2)通过比较浓度商(Q)与平衡常数(K)的大小来判断平衡移动的方向。
①若Q＞K，平衡逆向移动；
②若Q＝K，平衡不移动；
③若Q＜K，平衡正向移动。
(3)依据勒夏特列原理判断
如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等)，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。
①当增大反应物的浓度时，平衡向正反应方向移动，反之向逆反应方向移动；
②当升高反应温度时，平衡向吸热反应方向移动，反之向放热反应方向移动；
③在有气体参加或生成的可逆反应中，当增大压强时，平衡总是向气体体积缩小的方向移动，反之向气体体积增大的方向移动。
微题型2 化学反应速率与化学平衡图像
【典题精练】
4.(2023·广州测试)恒容密闭容器中，在硫(S8)与CH4为原料制备CS2，S8受热分解成气态S2，S2发生反应2S2(g)＋CH4(g)CS2(g)＋2H2S(g)　ΔH。CH4的平衡转化率、S2的体积分数随温度的变化曲线如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.ΔH>0
B.温度升高，S8分解率增大，S2体积分数增大
C.向平衡体系中充入稀有气体，平衡向右移动
D.其他条件相同，S2体积分数越大，CH4的平衡转化率越小
5.(2023·佛山一模)向1 L的恒容密闭容器中加入1 mol X和3 mol Y，发生反应X(g)＋3Y(g)2Z(g)，X的转化率α随温度t的变化如图所示(不同温度下的转化率均为反应第10 min数据)。下列说法正确的是(　　)
A.a点的反应速率v(Z)＝0.03 mol·L－1·min－1
B.a、b、c点对应的v(Y)逆大小关系为：b>c>a
C.c点时，每消耗3 mol Y的同时，消耗2 mol Z
D.若将容器体积扩大为2倍，则c点对应温度下的α(X)增大
6.(2023·广东二模)某温度下，向恒温、恒压容器中充入3 mol H2和1 mol CO2，在催化剂作用下发生反应：3H2(g)＋CO2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＜0，平衡时体系中H2、CO2和H2O的物质的量分数(x)与平衡总压的关系如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.曲线a表示x(H2O)随压强的变化情况
B.其他条件不变，降低温度会使x(b)和x(c)减小
C.Q点CO2的转化率为75%
D.若起始压强为106 Pa，将容器改为恒容容器，平衡时x(a)＞x1
【智能提升】
1.利用图像“断点”判断影响反应速率的外界条件
可逆反应达到平衡后，若某一时刻改变外界条件，速率－时间图像的曲线可能会出现“渐变”或“突变”。根据“断点”前后速率的大小变化，即可对外界条件的变化情况作出判断。
图像 速率变化分析 条件变化判断 平衡移动方向判断
v′正突变， v′逆渐变， 且v′正＞v′逆 增大反应物浓度 平衡正向移动
v′正、v′逆都突然减小，且v′正＞v′逆 ①降低温度(正反应放热)； ②减小压强(正反应气体总体积增大) 平衡正向移动
v′正、v′逆都突然增大，且增大程度相同 ①使用催化剂； ②增大压强(反应前后气体总体积不变) 平衡不移动
2.两种典型的图像
(1)转化率(或百分含量)与温度变化图像
[析图关键]　表示两个外界条件同时变化时，反应物A的转化率变化情况，解决这类图像一般采用“定一议二”的方法，即把自变量(温度、压强)之一设为恒量，讨论另外两个变量的关系。如：图1中，当压强相等(任意一条等压线)时，升高温度，A的转化率增大，说明升高温度平衡向正反应方向移动，即正反应为吸热反应。当温度相等时，在图1中作垂线，与三条等压线交于三点，这三点自下而上为增大压强，A的转化率增大，说明增大压强平衡向正反应方向移动，即正反应为气体体积减小的反应。
(2)转化率(或百分含量)与压强变化图像
[析图关键]　图3中，当温度相等(任意一条等温线)时，增大压强，A的转化率增大，说明增大压强平衡正向移动，即正反应是气体体积减小的反应。当压强相等时，在图3中作垂线，与两条等温线交于两点，这两点自下而上为降低温度，A的转化率增大，说明降低温度平衡正向移动，即正反应为放热反应。
选择题突破七　化学反应速率与化学平衡
真题导航·明确考向
1.B　[A.MnO2会催化 H2O2分解，与平衡移动无关，A项错误；B.NO2转化为N2O4的反应是放热反应，升温平衡逆向移动， NO2浓度增大，混合气体颜色加深，B项正确；C.铁在浓硝酸中钝化，加热会使表面的氧化膜溶解，铁与浓硝酸反应生成大量红棕色气体，与平衡移动无关，C项错误；D.加入硫酸铜以后，锌置换出铜，构成原电池，从而使反应速率加快，与平衡移动无关，D项错误。]
2.C　[A.该反应是一个气体分子数减少的反应，增大压强可以加快化学反应速率，正反应速率增大的幅度大于逆反应的，故v正>v逆，平衡向正反应方向移动，但是因为温度不变，故平衡常数不变，A不正确；B.催化剂不影响化学平衡状态，因此，加入催化剂不影响平衡时CH3CH2OH(g)的浓度，B不正确；C.恒容下，充入一定量的H2O(g)，H2O(g)的浓度增大，平衡向正反应方向移动，C正确；D.恒容下，充入一定量的CH2===CH2 (g)，平衡向正反应方向移动，但是CH2===CH2 (g)的平衡转化率减小，D不正确。]
3.C　[实验①中，0～20 min，v(N2)＝v(NH3)＝×(2.40×10－3 mol·L－1－2.00×10－3 mol·L－1)÷20 min＝1.00×10－5 mol·L－1·min－1，A正确；催化剂表面积大小只影响反应速率，不影响平衡，则实验①达平衡时氨气浓度也为4.00×10－4 mol·L－1，而恒温恒容条件下，实验②相对于实验①为减小压强，平衡正向移动，因此实验②60 min时处于平衡状态，x<0.4，即x≠0.4，B正确；实验①、实验②中0～20 min、20～40 min氨气浓度变化量相同，速率相同，实验①是实验②中氨气初始浓度的两倍，相同条件下，增加氨气浓度，反应速率并没有增大，C错误；对比实验①和实验③，氨气浓度相同，实验③中催化剂表面积是实验①中催化剂表面积的2倍，实验③先达到平衡状态，实验③的反应速率大，D正确。]
4.C　[从图示可以看出，平衡时升高温度，氢气的物质的量减少，则平衡正向移动，说明该反应的正反应是吸热反应，即ΔH＞0，故A错误；由A项分析知平衡随着温度升高正向移动，水蒸气的物质的量增加，而a曲线表示的是物质的物质的量不随温度变化而变化，故B错误；容器体积固定，向容器中充入惰性气体，没有改变各物质的浓度，平衡不移动，故C正确；BaSO4是固体，向平衡体系中加入BaSO4，不能改变其浓度，因此平衡不移动，氢气的平衡转化率不变，故D错误。]
5.D　[由图可知，无催化剂时，随反应进行，生成物的浓度也在增加，说明反应也在进行，故A错误；由图可知，催化剂Ⅰ比催化剂Ⅱ催化效果好，说明催化剂Ⅰ使反应活化能更低，反应更快，故B错误；由图可知，使用催化剂Ⅱ时，在0～2 min 内Y的浓度变化了2.0 mol·L－1，而a曲线表示的X的浓度变化了2.0 mol·L－1，二者变化量之比不等于化学计量数之比，所以a曲线不表示使用催化剂Ⅱ时X的浓度随时间t的变化，故C错误；使用催化剂Ⅰ时，在0～2 min内，Y的浓度变化了4.0 mol·L－1，则v(Y)＝＝＝2.0 mol·L－1·min－1，v(X)＝v(Y)＝×2.0 mol·L－1·min－1＝1.0 mol·L－1·min－1，故D正确。]
6.D　[由题图知，a起始浓度最大，在整个反应过程中一直减小，所以a代表c(X)随t的变化曲线，A说法正确；t1时，三条曲线相交，三种物质的浓度相等，B说法正确；结合题给反应判断，先增加后减小的是c(Y)随t变化的线，一直增大的是c(Z)随t变化的曲线，t2时，c(Y)在减小，说明Y的消耗速率大于生成速率，C说法正确；由题图知，t3后，只有Y和Z，X完全反应，结合反应①②可得出c(Z)＝2c0－2c(Y)，D说法错误。]
剖析题型·培育能力
微题型1
典题精练
1.D　[A.可逆反应中物质的转化率不可能达到100%，故A错误；B.当上述可逆反应达到平衡时，体系中c(CO)与c(NO)不变，但不一定相等，故B错误；C.升高温度，反应速率增大，故C错误；D.恒压条件下增大CO的浓度，则体系的体积增大，CO2和N2的浓度减小，逆反应速率减小，故D正确。]
2.D　[0～20 min，Q的物质的量减少0.2 mol，生成M的物质的量为0.2 mol，v(M)＝0.2 mol÷2 L÷20 min＝0.005 mol·L－1·min－1，A项正确；该反应为吸热反应，其他条件不变，升高温度平衡正向移动，N(g)的生成速率和平衡产率均增大，B项正确；80 min时，Q反应0.5 mol，M的物质的量为0.5 mol，N的物质的量为0.5 mol，c(M)＝c(N)＝0.5 mol÷2 L＝0.25 mol·L－1，Qc＝c(M)·c(N)＝0.25×0.25＝0.062 5＝K，说明80 min时反应达到平衡状态，由于催化剂不影响化学平衡，故其他条件不变，加入催化剂，80 min时Q(s)的转化率不变，C项正确；若起始时向该容器中加入2.00 mol Q(s)，设达平衡时c(M)＝c(N)＝x mol·L－1，则K＝c(M)·c(N)＝x2＝0.062 5，解得x＝0.25，故D项错误。]
3.C　[二氧化碳气体转化为液态二氧化碳是一个熵减的过程，A项错误；反应③为吸热反应，说明H2NCOONH4(l)的能量比液态水和H2NCONH2(l)的总能量低，无法比较H2NCOONH4(l)和H2NCONH2(l)的能量高低，所以无法判断两者的稳定性强弱，B项错误；压强增大，反应速率增大，该反应为反应前后气体体积减小的反应，其他条件不变，增大压强，平衡向正反应方向移动，平衡转化率增大，C项正确；过程③使用合适的催化剂可降低反应的活化能，但不改变反应热ΔH3的大小，D项错误。]
微题型2
典题精练
4.B　[根据图示，升高温度，CH4的平衡转化率减小，说明平衡逆向移动，则正反应为放热反应，ΔH<0，A项错误；S8(s)4S2(g)为吸热反应，2S2(g)＋CH4(g)CS2(g)＋2H2S(g)为放热反应，升高温度，S8(s)??4S2(g)平衡正向移动，S8分解率增大，2S2(g)＋CH4(g)CS2(g)＋2H2S(g)平衡逆向移动，S2体积分数增大，B项正确；向平衡体系中充入稀有气体，体系中各物质浓度不变，平衡不移动，C项错误；其他条件相同，S2体积分数增大，相当于增大S2浓度，2S2(g)＋CH4(g)CS2(g)＋2H2S(g)平衡正向移动，CH4的平衡转化率增大，D项错误。]
5.C　[A.由题干图像信息可知，a点X的转化率为30%，故a点X的反应速率为：v(X)＝＝0.03 mol·L－1·min－1，根据反应速率之比等于化学计量数之比，故a点的反应速率v(Z)＝2v(X)＝2×0.03 mol·L－1·min－1＝0.06 mol·L－1·min－1，A错误；B.由题干图像信息可知，a、b两点10 min时未达到平衡，而c点10 min时达到平衡，温度越高正、逆反应速率越快，且b、c点浓度差异较小，故a、b、c点对应的v(Y)逆大小关系为：c>b>a，B错误；C.由题干图像信息可知，c点时反应达到化学平衡，故有每消耗3 mol Y的同时消耗2 mol Z即正、逆反应速率相等，C正确；D.由反应方程式可知X(g)＋3Y(g)2Z(g)正反应是一个气体体积减小的反应，若将容器体积扩大为2倍，即减小容器压强，平衡逆向移动，则c点对应温度下的α(X)减小，D错误。]
6.D　[A.由图可知，随着平衡总压的增大，平衡正向移动，水的物质的量分数增大，则曲线a表示x(H2O)随压强的变化情况，A正确；B.由选项A分析可知，a表示x(H2O)，则x(b)和x(c)应该表示反应物，该反应为放热反应，其他条件不变，降低温度，平衡正向移动，则会使x(b)和x(c)减小，B正确；C.假设Q点时，转化的CO2是a mol，列三段式，Q点平衡时H2O(g) 、H2(g)物质的量分数相等，即物质的量相等，可得3－3a＝a，a＝0.75，则Q点CO2的转化率为×100%＝75%，C正确；D.该反应为气体计量系数减小的反应，若起始压强为106Pa，将容器改为恒容容器，则随着反应进行，压强减小，平衡逆向移动，即平衡时x(a)

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