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】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)。2．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（3）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。3．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。二、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向三、化學(xué)平衡狀態(tài)及化學(xué)平衡移動(dòng)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不一定平衡四、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)行的程度一般來說，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))五、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)?；瘜W(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?！军c(diǎn)對(duì)點(diǎn)真題回顧】1.（2023·北京卷）下列事實(shí)能用平衡移動(dòng)原理解釋的是A.溶液中加入少量固體，促進(jìn)分解B.密閉燒瓶內(nèi)的和的混合氣體，受熱后顏色加深C.鐵釘放入濃中，待不再變化后，加熱能產(chǎn)生大量紅棕色氣體D.鋅片與稀反應(yīng)過程中，加入少量固體，促進(jìn)的產(chǎn)生2.（2022·北京卷）某多孔材料孔徑大小和形狀恰好將“固定”，能高選擇性吸附。廢氣中的被吸附后，經(jīng)處理能全部轉(zhuǎn)化為。原理示意圖如下。已知：下列說法不正確的是A.溫度升高時(shí)不利于吸附B.多孔材料“固定”，促進(jìn)平衡正向移動(dòng)C.轉(zhuǎn)化為的反應(yīng)是D.每獲得時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為3.（2022·北京卷）捕獲和轉(zhuǎn)化可減少排放并實(shí)現(xiàn)資源利用，原理如圖1所示。反應(yīng)①完成之后，以為載氣，以恒定組成的混合氣，以恒定流速通入反應(yīng)器，單位時(shí)間流出氣體各組分的物質(zhì)的量隨反應(yīng)時(shí)間變化如圖2所示。反應(yīng)過程中始終未檢測到，在催化劑上有積碳。下列說法不正確的是A.反應(yīng)①為；反應(yīng)②為B.，比多，且生成速率不變，可能有副反應(yīng)C.時(shí)刻，副反應(yīng)生成的速率大于反應(yīng)②生成速率D.之后，生成的速率為0，是因?yàn)榉磻?yīng)②不再發(fā)生4.（2021·北京卷）10.NO2和N2O4存在平衡:2NO2(g)?N2O4(g)△H<0。下列分析正確的是A.1mol平衡混合氣體中含1molN原子B.斷裂2molNO2中的共價(jià)鍵所需能量小于斷裂1molN2O4中的共價(jià)鍵所需能量C.恒溫時(shí)，縮小容積，氣體顏色變深，是平衡正向移動(dòng)導(dǎo)致的D.恒容時(shí)，水浴加熱，由于平衡正向移動(dòng)導(dǎo)致氣體顏色變淺【點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模擬仿真】1．（2023·北京海淀·101中學(xué)?？既＃┢囄矚庵蠧O與NO轉(zhuǎn)化的三段反應(yīng)歷程及各物質(zhì)的相對(duì)能量如圖所示，其中TS代表過渡態(tài)，IM表示反應(yīng)過程中的復(fù)雜中間產(chǎn)物，每段歷程的反應(yīng)物相對(duì)總能量定義為0.下列說法不正確的是A．反應(yīng)①?zèng)Q定尾氣轉(zhuǎn)化的快慢B．反應(yīng)①為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)②、③為放熱反應(yīng)C．由上圖可判斷過渡態(tài)的相對(duì)能量：TS1>TS3>TS2D．采用對(duì)反應(yīng)③選擇性高的催化劑可以避免尾氣中出現(xiàn)2．（2023·北京昌平·統(tǒng)考二模）催化加氫制甲醇中發(fā)生的反應(yīng)有：i．

ii．

在恒溫密閉容器中，維持壓強(qiáng)和投料不變，將和按一定流速通過反應(yīng)器，轉(zhuǎn)化率和選擇性隨溫度變化關(guān)系如圖所示，下列說法正確的是A．升高溫度，有利于反應(yīng)i正向進(jìn)行B．236℃后，隨著溫度升高，i、ii反應(yīng)速率減慢C．236℃后，溫度升高對(duì)反應(yīng)的影響：i>iiD．236℃后的曲線變化趨勢不可能是由于反應(yīng)i中催化劑失去活性而造成的3．（2023·北京西城·北京四中?？寄M預(yù)測）向一容積可變密閉容器中充入等物質(zhì)的量的A、B，發(fā)生反應(yīng)：2A(g)+2B(g)3C(s)+4D(g)在不同壓強(qiáng)下，該反應(yīng)平衡常數(shù)隨溫度變化如表所示。下列判斷正確的是壓強(qiáng)Mpa平衡常數(shù)溫度/℃1.01.52.0300ab16516c64d800160fgA．c＞a，g＞f B．正反應(yīng)是放熱反應(yīng)C．2.0MPa、800℃時(shí)，A的轉(zhuǎn)化率最小 D．1.5MPa、300℃時(shí)，B的轉(zhuǎn)化率為50%4．（2023·北京朝陽·統(tǒng)考二模）脫除汽車尾氣中的和包括以下兩個(gè)反應(yīng)：①②將恒定組成的和混合氣通入不同溫度的反應(yīng)器，相同時(shí)間內(nèi)檢測物質(zhì)濃度，結(jié)果如下。已知：的脫除率下列分析不正確的是A．低溫不利于和的脫除B．，該時(shí)間段內(nèi)幾乎不發(fā)生反應(yīng)①，主要發(fā)生反應(yīng)②C．，該時(shí)間段內(nèi)的脫除率約為88%D．高溫下的主要脫除反應(yīng)為：5．（2023春·北京海淀·高三首都師范大學(xué)附屬中學(xué)?？茧A段練習(xí)）有研究認(rèn)為，強(qiáng)堿性溶液中反應(yīng)分三步進(jìn)行，其中兩步如下：第一步：第二步：……第三步：下列說法不正確的是A．反應(yīng)第二步為 B．升高溫度可以使增大C．由K可判斷，第三步不是整個(gè)過程的決速步 D．分子的空間結(jié)構(gòu)為V型6．（2023·北京海淀·101中學(xué)?？既＃〤O2催化加氫合成二甲醚是一種CO2轉(zhuǎn)化方法，其過程中主要發(fā)生下列反應(yīng)：反應(yīng)Ⅰ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H1反應(yīng)Ⅱ：2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)△H2恒壓，投入1molCO2和適當(dāng)過量的H2，CO2平衡轉(zhuǎn)化率和平衡時(shí)CH3OCH3的選擇性隨溫度的變化如圖。其中：CH3OCH3的選擇性=×100%下列說法中不正確的是A．△H1＞0，△H2＜0B．溫度高于300℃，反應(yīng)Ⅰ正移程度超過反應(yīng)Ⅱ逆移程度C．220℃時(shí)，反應(yīng)一段時(shí)間后，測得CH3OCH3的選擇性為48%(即圖中A點(diǎn))。此時(shí)反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ均未達(dá)到平衡狀態(tài)D．若平衡時(shí)CH3OCH3的選擇性為48%，則體系中c(CH3OCH3)∶c(CO)=48∶527．（2023·北京西城·北師大實(shí)驗(yàn)中學(xué)?？既＃┠晨蒲腥藛T提出與在羥基磷灰石()表面催化氧化生成、的歷程，該歷程示意圖如下(圖中只畫出了HAP的部分結(jié)構(gòu))。下列說法不正確的是A．在反應(yīng)過程中，有鍵發(fā)生斷裂B．若用標(biāo)記HAP中氧原子，則反應(yīng)后仍在HAP中C．該反應(yīng)可表示為：D．HAP能提高與的反應(yīng)速率8．（2023·北京東城·北京五十五中?？寄M預(yù)測）五氯化磷(PCl5)是有機(jī)合成中重要的氯化劑，可由如下反應(yīng)制得：PCl3(g)＋Cl2(g)?PCl5(g)

ΔH=93.0kJ/mol。某溫度下，在2.0L的恒容密閉容器中充入2.0molPCl3和1.0molCl2，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下。t/s050150250350n(PCl5)/mol00.240.360.400.40下列說法正確的是A．0～150s內(nèi)的υ(PCl3)=2.4×103mol·L1·s1B．該溫度下，反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=C．升高溫度，PCl3的平衡轉(zhuǎn)化率大于20%D．增大壓強(qiáng)，活化分子百分?jǐn)?shù)增大，反應(yīng)速率加快9．（2023·北京豐臺(tái)·統(tǒng)考二模）工業(yè)上可以利用水煤氣(、)合成二甲醚()，同時(shí)生成。合成過程中，主要發(fā)生三個(gè)反應(yīng)，℃時(shí)，有關(guān)反應(yīng)及相關(guān)數(shù)據(jù)如下。保持原料氣組成、壓強(qiáng)、反應(yīng)時(shí)間等因素不變，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測得轉(zhuǎn)化率隨溫度變化曲線如下圖。下列說法不正確的是A．℃時(shí)，水煤氣合成二甲醚的熱化學(xué)方程式：

B．℃時(shí)，增大壓強(qiáng)、加入催化劑均可提高的平衡轉(zhuǎn)化率C．220℃~240℃時(shí)，溫度升高反應(yīng)速率加快，轉(zhuǎn)化率升高D．溫度高于240℃時(shí)，溫度升高轉(zhuǎn)化率降低的原因可能是平衡逆向移動(dòng)10．（2023·北京海淀·統(tǒng)考二模）光解水制氫的關(guān)鍵步驟是水的氧化。我國科學(xué)家用仿生催化劑[用表示]實(shí)現(xiàn)在NaHCO3溶液中高效催化水的氧化，該過程物質(zhì)轉(zhuǎn)化及反應(yīng)能量變化示意圖如下：下列說法不正確的是A．步驟①可表示為B．水的氧化反應(yīng)為：C．D．催化劑參與反應(yīng)，降低活化能，加快反應(yīng)速率11．（2023·北京西城·統(tǒng)考二模）中國科學(xué)家首次用改性銅基催化劑，將草酸二甲酯加氫制乙