第六讲 化学反应速率与化学平衡
2016高考导航——适用于全国卷Ⅰ
最新考纲
高频考点
高考印证
命题趋势
1.了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法。
2．了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。
3．了解化学反应的可逆性。
4．了解化学平衡建立的过程。理解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行简单的计算。
5．理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率和化学平衡的影响，认识并能用相关理论解释其一般规律。
6．了解化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。
7．以上各部分知识的综合应用。
化学反应速率
及影响因素
2015·T28
2014·T9
2013·T28
1．化学反应速率与化学平衡常结合起来进行考查；化学平衡的影响因素及在外界条件改变时平衡移动的方向，是考查化学平衡的必考点，此类问题在选择题和非选择题中均可能出现，试题常常与化学平衡图像相结合进行考查。
2．化学平衡状态的判断是高考常考点，考查角度多样，但都是围绕v(正)和v(逆)是否相等、物质的浓度是否变化来判断。化学平衡常数从表达式的书写到有关计算都有考查，预计今后仍将延续近年的命题形式和特点。
化学平衡状态
及影响因素
2014·T28
2013·T28
化学平衡常数
及有关计算
2015·T28
2014·T28
考点一 化学反应速率及影响因素
[学生用书P25]
1．对化学反应速率计算公式的剖析
v(B)＝＝
(1)浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质，不适用于固体和纯液体。
(2)化学反应速率是某段时间内的平均反应速率，而不是瞬时速率，且计算时取正值。
(3)同一反应用不同的物质表示反应速率时，数值可能不同，但意义相同。不同物质表示的反应速率之比等于其化学计量数之比。
(4)对于可逆反应，反应进行的净速率是正、逆反应速率之差，当达到平衡时，净速率为零。
2．分析有气体参与的化学反应的反应速率
(1)恒温时，压缩体积压强增大―→气体反应物浓度增大反应速率增大。
(2)恒温恒容时
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①充入气体反应物气体反应物浓度增大(压强也增大)反应速率增大。
②充入“惰性”气体总压强增大―→气体反应物浓度未改变反应速率不变。
(3)恒温恒压时，充入“惰性”气体体积增大气体反应物浓度减小反应速率减小。
3．外界条件对可逆反应的正、逆反应速率的影响方向是一致的，但影响程度不一定相同
(1)当增大反应物浓度时，v(正)增大，v(逆)瞬间不变，随后也增大；
(2)增大压强，气体分子数减小方向的反应速率变化程度大；
(3)对于反应前后气体分子数不变的反应，改变压强可以同等程度地改变正、逆反应速率；
(4)升高温度，v(正)和v(逆)都增大，但吸热反应方向的反应速率增大的程度大；
(5)使用催化剂，能同等程度地改变正、逆反应速率。
化学反应速率的影响因素
1．(概念判断类)(2015·高考福建卷)在不同浓度(c)、温度(T)条件下，蔗糖水解的瞬时速率(v)如下表。下列判断不正确的是( )
A.a＝6.00
B．同时改变反应温度和蔗糖的浓度，v可能不变
C．bv逆(N)，选项C正确。M点时在恒容条件下再加入一定量X，相当于增大压强，平衡正向移动，平衡后X的转化率增大，选项D不正确。
有关化学反应速率的易错点
(1)错误地把化学反应速率等同于瞬时速率，化学反应速率是某一段时间内的平均速率，而不是瞬时速率。
(2)进行化学反应速率的相关计算时，错误地用某物质的物质的量代替物质的量浓度计算，速率大小比较时易忽视各物质的速率的单位是否一致和单位书写是否正确。
(3)错误地认为固体和纯液体不会改变化学反应速率，实际上不能用固体和纯液体物质的变化量表示化学反应速率，但若将固体的颗粒变小(增大固体的接触面积)则化学反应速率会加快。
(4)错误地认为只要增大压强，有气体参加的反应的化学反应速率一定增大；实际上若反应在密闭固定容积的容器中进行，充入氦气(或不参与反应的气体)，压强增大，但气体反应物的浓度不变，反应速率不变；若反应在密闭可变容积的容器中进行，充入氦气(或不参与反应的气体)而保持压强不变，相当于压强减小，气体反应物的浓度减小，反应速率减小。
(5)不能正确区分外界条件对可逆反应的正、逆反应速率的影响趋势。例如：对ΔH
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v逆，则化学平衡向正反应方向(或向右)移动；
b．若外界条件改变，引起v正K，平衡逆向移动；
②若Q＝K，平衡不移动；
③若Q105时，可以认为该反应已经进行完全。虽然转化率也能表示反应进行的程度，但转化率不仅与温度有关，而且与起始条件有关。
②K的大小只与温度有关，与反应物或生成物的起始浓度的大小无关。
(2)化学平衡常数的两个应用
①判断反应进行的方向
若任意状态下的生成物与反应物的浓度幂之积的比值为Q，则Q>K，反应向逆反应方向进行；
Q＝K，反应处于平衡状态；
Q0，将X和Y以一定比例混合通入密闭容器中进行反应，各物质的浓度随时间的改变如图所示。下列说法不正确的是( )
A．反应方程式中n＝1
B．10 min时，曲线发生变化的原因是升高温度
C．10 min时，曲线发生变化的原因是增大压强
D．0～5 min内，用X表示的反应速率为v(X)＝0.08 mol·L－1·min－1
解析：选B。由图像可以看出，0～5 min，X的浓度减小了0.4 mol·L－1，而Z的浓度增大了0.4 mol·L－1，说明X与Z的化学计量数之比为1∶1，故n＝1，A项正确；10 min时，X、Y、Z的浓度同时增大一倍，且随后平衡正向移动，说明改变的条件为增大压强，B项错误，C项正确；0～5 min内，v(X)＝＝0.08 mol·L－1·min－1，D项正确。
6．(2015·江西南昌调研)在一恒容的密闭容器中充入0.1 mol/L CO2、0.1 mol/L CH4，在一定条件下发生反应CH4(g)＋CO2(g) 2CO(g)＋2H2(g)，测得CH4
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的平衡转化率与温度、压强的关系如图，下列有关说法不正确的是( )
A．上述反应的ΔHp3>p2>p1
C．压强为p4，温度为1 100 ℃时该反应平衡常数为1.64
D．压强为p4时，在y点：v正>v逆
解析：选A。 由图像可知，压强一定时，温度越高，CH4的平衡转化率越大，故正反应为吸热反应，ΔH>0，A项错误；该反应为气体分子数增加的反应，压强越大，CH4的平衡转化率越小，故压强p4>p3>p2>p1，B项正确；p4、1 100 ℃时，CH4的平衡转化率为80.00%，故平衡时各物质的浓度分别为c(CH4)＝0.02 mol/L，c(CO2)＝0.02 mol/L，c(CO)＝0.16 mol/L，c(H2)＝0.16 mol/L，即平衡常数K＝＝1.64，C项正确；压强为p4时，y点未达到平衡状态，此时y点CH4的平衡转化率小于80.00%，故v正>v逆，D项正确。
7．向一体积不变的密闭容器中加入2 mol A、0.6 mol C和一定量的B三种气体，在一定条件下发生反应，各物质浓度随时间变化的情况如图甲所示。图乙为t2时刻后改变反应条件，该平衡体系中反应速率随时间变化的情况，且四个阶段都各改变一种不同的条件。已知t3～t4阶段使用了催化剂；图甲中t0～t1阶段c(B)的变化情况未画出。
下列说法不正确的是( )
A．该反应为吸热反应
B．B在t0～t1阶段的转化率为60%
C．t4～t5阶段改变的条件为减小压强
D．t1时该反应的化学平衡常数K＝
解析：选B。在图乙中t3～t4阶段使用了催化剂；t4～t5阶段正、逆反应速率均减小，但平衡不移动，这说明此阶段是降低压强，平衡不移动，说明反应前后气体体积不变，C项正确。根据图甲可知A一定是反应物，平衡时A消耗了0.2 mol·L－1，C是生成物，平衡时C增加了0.3 mol·L－1，因此B是反应物，即该反应的化学方程式可表示为2A＋B 3C。t5～t6阶段正、逆反应速率均增大，平衡向正反应方向进行，因此改变的条件是升高温度，故该反应是吸热反应，A项正确。B的平衡浓度是0.4 mol·L－1，消耗了0.1 mol·L－1，因此B在t0～t1阶段的转化率为20%，B项错误；t1时，达平衡时A、B、C的浓度分别是0.8 mol·L－1、0.4 mol·L－1、0.6 mol·L－1，故平衡常数K＝＝，D项正确。
8．根据下表所示化学反应与数据关系，回答下列问题：
化学反应
平衡
常数
温度
973 K
1 173 K
①Fe(s)＋CO2(g) FeO(s)＋CO(g)
K1
1.47
2.15
22
②Fe(s)＋H2O(g) FeO(s)＋H2(g)
K2
2.38
1.67
③CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)
K3
？
？
(1)反应①是________(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)写出反应③的平衡常数K3的表达式：____________。
(3)根据反应①②③可推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3＝________(用K1、K2表示)。
(4)要使反应③在一定条件下建立的平衡向逆反应方向移动，可采取措施有________(填写字母序号)。
A．缩小反应容器的容积
B．扩大反应容器的容积
C．升高温度
D．使用合适的催化剂
E．设法减小平衡体系中的CO浓度
(5)若反应③的逆反应速率与时间的关系如图所示：
①可见反应在t1、t3、t7时都达到了平衡，而t2、t8时都改变了一种条件，试判断改变的是什么条件：t2时________；t8时________。
②若t4时降压，t6时增大反应物的浓度，请在图中画出t4～t6时逆反应速率与时间的关系曲线。
解析：(1)由表可知，温度升高，反应①的K1增大，故该反应为吸热反应。(2)反应③ 的平衡常数K3＝。(3)K3＝，K1＝，K2＝，故K3＝。(4)反应①为吸热反应，其逆反应为放热反应，反应②是放热反应，而反应③是反应①的逆反应与反应②的和，故反应③是放热反应，且反应前后气体的体积不变，故只有C、E可使平衡向逆反应方向移动。(5)①由图可知，t2时改变的条件使反应速率增大，且平衡逆向移动，故改变的条件是升高温度或增大CO2的浓度或增大H2的浓度；t8时改变的条件使反应速率加快且平衡不移动，故改变的条件是使用催化剂或加压或减小容器的容积。②若t4时降压，则反应速率减小，曲线在原来平衡曲线的下方，平衡不移动，故该曲线为水平直线，且纵坐标为t6时的v逆。
答案：(1)吸热 (2)K3＝ (3)
(4)CE (5)①升高温度(或增大CO2的浓度或增大H2的浓度) 使用催化剂(或加压或减小容器的容积)
②
9．(2015·北京朝阳期末)甲醇汽油是一种新能源清洁燃料，可以作为汽油的替代物。工业上可用CO和H2制取甲醇，化学方程式为CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) ΔH＝a kJ/mol。
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为研究平衡时CO的转化率与反应物投料比及温度的关系，研究小组在10 L的密闭容器中进行模拟反应，并绘出下图：
回答下列问题。
(1)反应热a__________0(填“>”或“”或“”、“
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