專題11化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡-原卷版

專題11化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡【核心考點(diǎn)梳理】考點(diǎn)一、化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算及影響因素1、表達(dá)式及單位：v＝eq\f(Δc,Δt)，單位為mol·L－1·min－1或mol·L－1·s－1。同一化學(xué)反應(yīng)，相同條件下用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率，其數(shù)值可能不同，但表示的意義相同。(2)不能用固體或純液體表示化學(xué)反應(yīng)速率，因?yàn)楣腆w或純液體的濃度視為常數(shù)。影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素（1）內(nèi)因：反應(yīng)物本身的性質(zhì)（2）外因：濃度、壓強(qiáng)、催化劑等【注意】氣體反應(yīng)體系中充入惰性氣體(不參加反應(yīng))時(shí)對(duì)反應(yīng)速率的影響恒溫恒容：充入“惰性氣體”→總壓增大→物質(zhì)濃度不變(活化分子濃度不變)→反應(yīng)速率不變。恒溫恒壓：充入“惰性氣體”→體積增大→物質(zhì)濃度減小(活化分子濃度減小)→反應(yīng)速率減小。4、有效碰撞理論（1）活化分子：能夠發(fā)生有效碰撞的分子。（2）活化能：圖中：E1為正反應(yīng)的活化能，使用催化劑時(shí)的活化能為E3，反應(yīng)熱為E1－E2。(注：E2為逆反應(yīng)的活化能)（3）有效碰撞：活化分子之間能夠引發(fā)化學(xué)反應(yīng)的碰撞?？键c(diǎn)二、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向考點(diǎn)三、化學(xué)平衡狀態(tài)及化學(xué)平衡移動(dòng)1、化學(xué)平衡狀態(tài)判斷反應(yīng)mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)是否已達(dá)平衡狀態(tài)混合物體系中各組分的含量各物質(zhì)的物質(zhì)的量或各物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)一定平衡各物質(zhì)的質(zhì)量或各物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定平衡各氣體的體積或體積分?jǐn)?shù)一定平衡總壓強(qiáng)、總體積、總物質(zhì)的量一定不一定平衡正、逆反應(yīng)速率的關(guān)系在單位時(shí)間內(nèi)消耗nmolB，同時(shí)生成mmolA，即v正=v逆平衡在單位時(shí)間內(nèi)消耗nmolB，同時(shí)生成pmolC，均指v正不一定平衡v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q，v正不一定等于v逆不一定平衡在單位時(shí)間內(nèi)生成了nmolB，同時(shí)消耗qmolD，均指v逆不一定平衡壓強(qiáng)壓強(qiáng)不再變化，當(dāng)m＋n≠p＋q時(shí)平衡壓強(qiáng)不再變化，當(dāng)m＋n＝p＋q時(shí)不一定平衡混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量MrMr一定，當(dāng)m＋n≠p＋q時(shí)平衡Mr一定，當(dāng)m＋n＝p＋q時(shí)不一定平衡溫度任何化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量變化，在其他條件不變的情況下，體系的溫度一定時(shí)平衡顏色反應(yīng)體系內(nèi)有色物質(zhì)的顏色不變，即有色物質(zhì)的濃度不變平衡體系的密度ρ若m＋n＝p＋q，且ρ一定不一定平衡若m＋n≠p＋q，恒溫恒壓且ρ一定平衡混合體系中各組分的濃度各組分的濃度一定平衡各組分的濃度相等不一定平衡c(A)∶c(B)∶c(C)∶c(D)＝m∶n∶p∶q不一定平衡考點(diǎn)四、化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡圖像分析1、速率—時(shí)間圖像反應(yīng)mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，m＋n>p＋q，且ΔH>0(1)t1時(shí)增大反應(yīng)物的濃度，正反應(yīng)速率瞬間增大，然后逐漸減小，而逆反應(yīng)速率逐漸增大；(2)t2時(shí)升高溫度，正反應(yīng)和逆反應(yīng)速率均增大，吸熱反應(yīng)的反應(yīng)速率增大得快；(3)t3時(shí)減小壓強(qiáng)，容器容積增大，濃度變小，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率均減小，正反應(yīng)的反應(yīng)速率減小得多；(4)t4時(shí)使用催化劑，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率均瞬間增大但仍相等。2.轉(zhuǎn)化率(或含量)—時(shí)間圖像反應(yīng)mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，m＋n>p＋q，且ΔH>0(1)圖甲表示壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的影響，對(duì)于氣體反應(yīng)物化學(xué)計(jì)量數(shù)之和大于氣體生成物化學(xué)計(jì)量數(shù)之和的反應(yīng)，壓強(qiáng)越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大；(2)圖乙表示溫度對(duì)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的影響，對(duì)于吸熱反應(yīng)，溫度越高，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大；(3)圖丙表示催化劑對(duì)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的影響，催化劑只能改變化學(xué)反應(yīng)速率，不能改變反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。3．恒壓(溫)線（α表示反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，c表示反應(yīng)物的平衡濃度）圖①，若P1>P2>P3，則正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，ΔH<0；圖②，若T1>T2，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。分析時(shí)可沿橫軸作一條平行于縱軸的虛線，即為等壓線或等溫線，然后分析另一條件變化對(duì)該反應(yīng)的影響。4．特殊類型圖像(1)對(duì)于化學(xué)反應(yīng)mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，如圖所示，M點(diǎn)前，表示從反應(yīng)物開始，v正＞v逆；M點(diǎn)為剛達(dá)到平衡點(diǎn)；M點(diǎn)后為平衡受溫度的影響情況，即升溫，A的百分含量增加或C的百分含量減少，平衡左移，故正反應(yīng)ΔH＜0。(2)對(duì)于化學(xué)反應(yīng)mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，如圖所示，L線上所有的點(diǎn)都是平衡點(diǎn)。L線的左上方(E點(diǎn))，A的百分含量大于此壓強(qiáng)時(shí)平衡體系的A的百分含量，所以E點(diǎn)v正＞v逆；則L線的右下方(F點(diǎn))，v正＜v逆。(3)曲線的意義是外界條件（如溫度、壓強(qiáng)等）對(duì)正、逆反應(yīng)速率影響的變化趨勢(shì)及變化幅度。圖中交點(diǎn)A是平衡狀態(tài)，壓強(qiáng)增大，正反應(yīng)速率增大得快，平衡正向移動(dòng)。化學(xué)平衡圖像題的解答原則(1)“定一議二”原則。在化學(xué)平衡圖像中，包括縱坐標(biāo)、橫坐標(biāo)和曲線所表示的三個(gè)量，確定橫坐標(biāo)所表示的量后，討論縱坐標(biāo)與曲線的關(guān)系或確定縱坐標(biāo)所表示的量，討論橫坐標(biāo)與曲線的關(guān)系。(2)“先拐先平，數(shù)值大”原則。在化學(xué)平衡圖像中，先出現(xiàn)拐點(diǎn)的反應(yīng)則先達(dá)到平衡，先出現(xiàn)拐點(diǎn)的曲線表示的溫度較高或表示的壓強(qiáng)較大。考點(diǎn)五、化學(xué)平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率的相關(guān)計(jì)算1、平衡常數(shù)表達(dá)式對(duì)于反應(yīng)，K＝eq\f(cp(C)·cq(D),cm(A)·cn(B))(固體和純液體的濃度視為常數(shù)，通常不計(jì)入平衡常數(shù)表達(dá)式中)。2、平衡常數(shù)常見應(yīng)用（1）判斷、比較可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度一般來(lái)說(shuō)，一定溫度下的一個(gè)具體的可逆反應(yīng)：K值正反應(yīng)進(jìn)行的程度平衡時(shí)生成物濃度平衡時(shí)反應(yīng)物濃度反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率越大越大越大越小越高越小越小越小越大越低（2）判斷正在進(jìn)行的可逆反應(yīng)是否達(dá)到平衡或反應(yīng)進(jìn)行的方向（3）判斷可逆反應(yīng)的熱效應(yīng)【注意】(1)K的大小只與溫度有關(guān)，與反應(yīng)物或生成物的起始濃度的大小無(wú)關(guān)。(2)代入平衡常數(shù)表達(dá)式的是平衡濃度，而不是任意時(shí)刻的濃度，更不能將物質(zhì)的量代入。(3)同一化學(xué)反應(yīng)，可以用不同的化學(xué)方程式表示，每個(gè)化學(xué)方程式都有自己的平衡常數(shù)表達(dá)式及相應(yīng)的平衡常數(shù)。因此，要注意使用與化學(xué)方程式相對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)。3、轉(zhuǎn)化率的分析與判斷反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率分析①若反應(yīng)物起始物質(zhì)的量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，達(dá)到平衡后，它們的轉(zhuǎn)化率相等。②若只增加A的量，平衡正向移動(dòng)，B的轉(zhuǎn)化率提高，A的轉(zhuǎn)化率降低。③若按原比例同倍數(shù)地增加(或降低)A、B的濃度，等效于壓縮(或擴(kuò)大)容器體積，氣體反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率與其化學(xué)計(jì)量數(shù)有關(guān)。同倍增大c(A)和c(B)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(a＋b＝c＋dA、B的轉(zhuǎn)化率不變,a＋b>c＋dA、B的轉(zhuǎn)化率增大,a＋b<c＋dA、B的轉(zhuǎn)化率減小))【點(diǎn)對(duì)點(diǎn)真題回顧】1.（2023·江蘇卷）二氧化碳加氫制甲烷過(guò)程中的主要反應(yīng)為在密閉容器中，、時(shí)，平衡轉(zhuǎn)化率、在催化劑作用下反應(yīng)相同時(shí)間所測(cè)得的實(shí)際轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如題圖所示。的選擇性可表示為。下列說(shuō)法正確的是A.反應(yīng)的焓變B.的平衡選擇性隨著溫度的升高而增加C.用該催化劑催化二氧化碳反應(yīng)的最佳溫度范圍約為480~530℃D.450℃時(shí)，提高的值或增大壓強(qiáng)，均能使平衡轉(zhuǎn)化率達(dá)到X點(diǎn)的值2.（2022·江蘇卷）乙醇水催化重整可獲得。其主要反應(yīng)為，，在、時(shí)，若僅考慮上述反應(yīng)，平衡時(shí)和CO的選擇性及的產(chǎn)率隨溫度的變化如圖所示。CO的選擇性，下列說(shuō)法正確的是A.圖中曲線①表示平衡時(shí)產(chǎn)率隨溫度的變化B.升高溫度，平衡時(shí)CO的選擇性增大C.一定溫度下，增大可提高乙醇平衡轉(zhuǎn)化率D.一定溫度下，加入或選用高效催化劑，均能提高平衡時(shí)產(chǎn)率3.（2021·江蘇卷）NH3與O2作用分別生成N2、NO、N2O的反應(yīng)均為放熱反應(yīng)。工業(yè)尾氣中的NH3可通過(guò)催化氧化為N2除去。將一定比例的NH3、O2和N2的混合氣體以一定流速通過(guò)裝有催化劑的反應(yīng)管，NH3的轉(zhuǎn)化率、生成N2的選擇性[100%]與溫度的關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法正確的是A.其他條件不變，升高溫度，NH3平衡轉(zhuǎn)化率增大B.其他條件不變，在175～300℃范圍，隨溫度的升高，出口處N2和氮氧化物的量均不斷增大C.催化氧化除去尾氣中的NH3應(yīng)選擇反應(yīng)溫度高于250℃D.高效除去尾氣中的NH3，需研發(fā)低溫下NH3轉(zhuǎn)化率高和N2選擇性高的催化劑4.（2020·江蘇卷）CH4與CO2重整生成H2和CO的過(guò)程中主要發(fā)生下列反應(yīng)在恒壓、反應(yīng)物起始物質(zhì)的量比條件下，CH4和CO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的曲線如圖所示。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是A.升高溫度、增大壓強(qiáng)均有利于提高CH4的平衡轉(zhuǎn)化率B.曲線B表示CH4的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化C.相同條件下，改用高效催化劑能使曲線A和曲線B相重疊D.恒壓、800K、n(CH4)：n(CO2)=1:1條件下，反應(yīng)至CH4轉(zhuǎn)化率達(dá)到X點(diǎn)的值，改變除溫度外的特定條件繼續(xù)反應(yīng)，CH4轉(zhuǎn)化率能達(dá)到Y(jié)點(diǎn)的值5.（2019·江蘇卷）在恒壓、NO和O2的起始濃度一定的條件下，催化反應(yīng)相同時(shí)間，測(cè)得不同溫度下NO轉(zhuǎn)化為NO2的轉(zhuǎn)化率如圖中實(shí)線所示(圖中虛線表示相同條件下NO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化)。下列說(shuō)法正確的是A.反應(yīng)2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的ΔH>0B.圖中X點(diǎn)所示條件下，延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間能提高NO轉(zhuǎn)化率C.圖中Y點(diǎn)所示條件下，增加O2的濃度不能提高NO轉(zhuǎn)化率D.380℃下，c起始(O2)=5.0×10?4mol·L?1，NO平衡轉(zhuǎn)化率為50%，則平衡常數(shù)K>2000【點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模擬仿真】1．（2023春·江蘇揚(yáng)州·高三統(tǒng)考開學(xué)考試）重整可獲得。重整反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為反應(yīng)I：反應(yīng)Ⅱ：反應(yīng)Ⅲ：下，將的混合氣體置于密閉容器中，不同溫度下重整體系中，平衡時(shí)各氣體組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是A．曲線X表示B．反應(yīng)進(jìn)行的程度很小C．500℃，時(shí)，向平衡體系中再充入一定量的，達(dá)新平衡后，保持不變D．隨著溫度升高，變小。原因是反應(yīng)Ⅲ增大的程度小于反應(yīng)Ⅱ增大的程度2．（2023·江蘇·高三統(tǒng)考專題練習(xí)）通過(guò)反應(yīng)Ι：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)可以實(shí)現(xiàn)CO2捕獲并資源化利用。密閉容器中，反應(yīng)物起始物質(zhì)的量比=3時(shí)，在不同條件下(分別在溫度為250℃下壓強(qiáng)變化和在壓強(qiáng)為5×105Pa下溫度變化)達(dá)到平衡時(shí)CH3OH物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)變化如下圖所示，主要反應(yīng)如下：反應(yīng)II：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2=+42.5kJ·mol1反應(yīng)Ⅲ：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH3=—90.7kJ·mol1下列說(shuō)法正確的是A．反應(yīng)Ι的ΔH1=+48.2kJ·mol1B．曲線②表示CH3OH的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)的變化C．一定溫度下，增大的比值，可提高CO2平衡轉(zhuǎn)化率D．在5×105Pa、250℃、起始=3條件下，使用高效催化劑，能使CH3OH物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)從X點(diǎn)達(dá)到Y(jié)點(diǎn)3．（2023·江蘇淮安·淮陰中學(xué)校考模擬預(yù)測(cè)）碳熱還原氧化鋅反應(yīng)可用于循環(huán)制氫。碳熱還原氧化鋅的主要反應(yīng)如下：反應(yīng)Ⅰ：；反應(yīng)Ⅱ：，在不同容器中分別發(fā)生反應(yīng)Ⅰ、反應(yīng)Ⅱ，不同壓強(qiáng)(或)下分別達(dá)平衡時(shí)，兩個(gè)反應(yīng)中隨溫度變化的關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法正確的是A．壓強(qiáng)大?。築．在圖中所示條件下，反應(yīng)Ⅰ可表示為C．選擇反應(yīng)Ⅱ的比值大于反應(yīng)Ⅰ的條件，將C與ZnO置于同一密閉容器中，碳熱還原氧化鋅反應(yīng)能順利進(jìn)行D．一定條件下將C與ZnO置于同一密閉容器中反應(yīng)，的比值越大，平衡時(shí)氣體中的比值越小4．（2023秋·江蘇揚(yáng)州·高三江蘇省高郵中學(xué)校聯(lián)考期末）在恒壓密閉容器中，充入起始量一定的和，主要發(fā)生下列反應(yīng)：反應(yīng)I：

反應(yīng)Ⅱ：

達(dá)平衡時(shí)，轉(zhuǎn)化率和的選擇性隨溫度的變化如圖所示[的選擇性]，下列說(shuō)法不正確的是A．反應(yīng)I的B．溫度一定，通過(guò)增大壓強(qiáng)能提高的平衡產(chǎn)率C．溫度高于300℃時(shí)，曲線②隨溫度升高而升高說(shuō)明此時(shí)主要發(fā)生反應(yīng)ID．同時(shí)提高的平衡轉(zhuǎn)化率和平衡時(shí)的選擇性，應(yīng)選擇在低溫低壓條件下反應(yīng)5．（2023·江蘇連云港·連云港高中校考模擬預(yù)測(cè)）用乙醇制乙烯，其主要反應(yīng)為反應(yīng)I：

反應(yīng)Ⅱ:

在催化劑作用下，向容器中通入乙醇，測(cè)得乙醇轉(zhuǎn)化率和乙烯選擇性隨溫度、乙醇進(jìn)料量(單位：)的關(guān)系如圖所示(保持其他條件相同)。的選擇性下列說(shuō)法正確的是A．

B．當(dāng)乙醇進(jìn)料量一定，隨乙醇轉(zhuǎn)化率增大，乙烯選擇性升高C．當(dāng)乙醇進(jìn)料量為，溫度410℃~440℃之間，隨溫度的升高，乙醚的產(chǎn)率先增大后減小D．當(dāng)乙醇進(jìn)料量為，溫度高于430℃后，隨溫度的升高，乙烯選擇性下降的原因是以反應(yīng)Ⅱ?yàn)橹?．（2023·江蘇南通·?？寄M預(yù)測(cè)）碳熱還原氧化鋅反應(yīng)可用于循環(huán)制氫。碳熱還原氧化鋅的主要反應(yīng)如下：反應(yīng)I；反應(yīng)Ⅱ在不同容器中分別發(fā)生反應(yīng)I、反應(yīng)Ⅱ，不同壓強(qiáng)(P1或P2)下分別達(dá)平衡時(shí)，兩個(gè)反應(yīng)中隨溫度變化的關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法正確的是A．壓強(qiáng)大?。築．在如圖所示條件下，反應(yīng)I可表示為C．選擇反應(yīng)Ⅱ的小于反應(yīng)I的條件，將C與ZnO置于同一密閉容器中，碳熱還原氧化鋅反應(yīng)能順利進(jìn)行D．一定條件下將C與ZnO置于同一密閉容器中反應(yīng)，當(dāng)時(shí)，增大的值，可減少平衡時(shí)氣體中的含量7．（2023·江蘇南通·海門中學(xué)?？寄M預(yù)測(cè)）飛機(jī)在平流層飛行時(shí)，尾氣中的NO會(huì)破壞臭氧層。如何有效消除NO成為環(huán)保領(lǐng)域的重要課題。某研究小組用新型催化劑對(duì)CO、NO催化轉(zhuǎn)化進(jìn)行研究，測(cè)得一段時(shí)間內(nèi)NO的轉(zhuǎn)化率、CO剩余的百分率隨溫度變化情況如圖所示。已知NO可發(fā)生下列反應(yīng)：反應(yīng)I：反應(yīng)Ⅱ：下列敘述不正確的是A．，B．溫度大于775K時(shí)，催化劑活性降低C．時(shí)，控制溫度875K已可較好的去除NOD．775K，時(shí)，不考慮其他反應(yīng)，該時(shí)刻8．（2023·江蘇鹽城·鹽城市伍佑中學(xué)?？?/p>