1、专题十六 化学反应速率和化学平衡综合【高频考点解读】该部分知识在近年高考题中主要以非选择题形式呈现，主要考查对化学反应速率、化学平衡、化学平衡常数以及勒夏特列原理的理解与应用等；在非选择题中则往往以化学平衡常数为中心，考查化学反应速率、化学平衡的基本问题及有关计算，同时结合化学反应中的能量变化、电化学等知识点进行综合考查，强调学科内综合应用。【热点题型】题型一 考查外界条件对化学反应速率、化学平衡的影响 例1、 一定温度下，在2 L恒容密闭容器中发生反应：2N2O5(g) 4NO2(g)O2(g)H0。反应物和部分生成物的物质的量随反应时间变化的曲线如图73所示，下列说法正确的是()A10 m
2、in时，反应达到平衡B达到平衡时N2O5的转化率为60%C020 min内平均反应速率v(N2O5)0.05 molL1min1D曲线a表示NO2的物质的量随反应时间的变化【提分秘籍】外界条件对化学反应速率、化学平衡的影响(只改变一个条件) 改变条件速率变化平衡移动示例：N2(g)3H2(g) 2NH3(g)H92.4 kJmol1温度升高v正、v逆均增大(吸热方向增大得多)向吸热方向移动降低v正、v逆均降低(吸热方向降低得多)向放热方向移动催化剂增大v正、v逆均增大v正、v逆均增大(改变程度相同)浓度增大反应物(生成物)v正(v逆)增大，未改变方向瞬时速率不变向正反应(逆反应)方向移动减小反
3、应物(生成物)v正(v逆)减小，未改变方向瞬时速率不变向逆反应(正反应)方向移动压强增大v正、v逆均增大(体积减小方向增大得多)向体积减小方向移动减小v正、v逆均减小(体积增大方向减小得多)向体积增大方向移动【特别提醒】特殊情况下改变外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响：(1)固体、纯液体无浓度变化，增加其量对反应速率及平衡均无影响。(2)等体积反应改变压强同方向、同等程度的改变正、逆反应速率，只改变到达平衡所需的时间，不影响化学平衡。【举一反三】12013山东卷 对于反应CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g)H0，在其他条件不变的情况下()A加入催化剂，改变了反应的途径，反应的H也
4、随之改变B改变压强，平衡不发生移动，反应放出的热量不变C升高温度，反应速率加快，反应放出的热量不变D若在原电池中进行，反应放出的热量不变 【热点题型】题型二 考查化学平衡状态的判断和化学平衡常数 例2、据报道，在300 、70 MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实，其反应的化学方程式为2CO2(g)6H2(g) CH3CH2OH(g)3H2O(g)。某科研小组将2 mol CO2与4 mol H2通入一体积不变的密闭容器甲进行上述反应，下列叙述正确的是 ()A当v(CO2)正2v(CH3CH2OH)正时，反应一定达到平衡状态B当平衡向正反应方向移动时，平衡常数一定增大C当CO2和H2的物
5、质的量比不变时，说明反应已达平衡状态D当容器中混合气体的密度不变时，反应已达平衡状态【误区警示】 在利用正逆反应速率相等判断化学平衡状态时，要特别注意选项中是否指的是用同一种物质表示的正、逆两个反应方向的反应速率相等。【提分秘籍】化学平衡状态的判断和化学平衡常数1化学平衡的标志(反应前后体积有变化)(1)直接标志正、逆反应速率相等；各组分的量保持不变(如各组分的物质的量、浓度、百分含量、体积分数等)。(2)间接标志反应体系物质的总量如压强、物质的量、平均相对分子质量、密度、体积不变；其他标志：如有色气体参加或生成的反应体系的颜色不变等。2化学平衡常数应用中的注意事项(1)化学平衡常数是指某一具
6、体反应的平衡常数，化学方程式计量数变化，化学平衡常数也变化；(2)化学平衡常数只与温度有关，与反应物、生成物浓度无关。化学平衡常数表达式中各物质的浓度为平衡浓度。固体或纯液体不出现在平衡常数的表达式中，按“1”对待；(3)升高温度K增大，则正反应为吸热反应；升高温度K值减小，则正反应为放热反应； (4)化学平衡常数K越大，反应限度越大，反应物转化率越大；(5)K应用于判断平衡移动的方向：当QcK，反应向正反应方向进行；QcK，反应处于平衡状态；QcK，反应向逆反应方向进行。【举一反三】一定温度下，向某恒容的密闭容器中加入0.2 mol CO和0.2 mol H2O，发生如下反应：CO(g)H2
7、O(g) CO2(g)H2(g)，4 min时反应达到平衡状态，测得n(CO)n(CO2)32。下列说法正确的是()A缩小容器体积，混合气体密度不变Bv逆(CO)v逆(CO2)时，表明反应达到平衡状态C平衡时CO和H2O的转化率相等D无法计算该条件下反应的平衡常数【热点题型】题型三 考查化学反应速率和化学平衡的综合应用 例3、煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及产率等问题。已知：CO(g)H2O(g) H2(g)CO2(g)的平衡常数随温度的变化如下表：温度/4005008301000平衡常数K10910.6试回答下列问题：(1)该反应的化学平衡常数表达式为K_。(2)上述正向反应是_
8、反应(填“放热”或“吸热”)。(3)某温度下上述反应平衡时，恒容、升高温度，原化学平衡向_反应方向移动(填“正”或“逆”)，正反应速率_(填“增大”“减小”或“不变”)，容器内混合气体的压强_(填“增大”“减小”或“不变”)。(4)在830 发生上述反应，按下表中的物质的量投入恒容反应器，其中在向正反应方向移动的有_(选填A、B、C、D)。ABCDn(CO2)3101n(H2)2101n(CO)1230.5n(H2O)5232【提分秘籍】化学反应速率和化学平衡的综合应用 1化学反应速率与化学平衡的有关计算化学反应速率与化学平衡的有关计算往往以化学平衡常数的计算为核心，以转化率为主要考点进行考查
9、。其解题方法往往运用“三段式”。2化学反应速率和化学平衡图表、图像题的解题思路和方法(1)图表一般是信息记录表，主要是围绕探究的主题，以实验报告的形式分析科学探究的实验现象，或是对研究性课题的实验记录的数据进行定量计算等。解题时从表格中获取信息，利用问句中的关键词语，运用化学反应速率和化学平衡的相关原理获取问题的答案。(2)化学反应速率和化学平衡图像题的解题思路和方法可以归纳为“三看两法”，具体内容如下：【举一反三】工业上可用CO2生产甲醇，反应为CO2(g)3H2(g) CH3OH(g)H2O(g)。将6 mol CO2和8 mol H2充入2 L的密闭容器中，测得H2的物质的量随时间变化如
10、图72实线所示。图中虚线表示仅改变某一反应条件时，H2物质的量随时间的变化。下列说法正确的是()A曲线对应的条件改变是降低压强B若曲线对应的条件改变是升高温度，则该反应H0C反应开始至a点时v(H2)1 molL1min1 D其他条件不变，若降低该反应的温度，平衡常数值将减小【高考风向标】 1【2014年高考全国大纲卷第28题】(15分)化合物AX3和单质X2在一定条件下反应可生成化合物AX5。回答下列问题：（1） （1）已知AX3的熔点和沸点分别为936 和76 ，AX5的熔点为167 。室温时AX3与气体X2反应生成lmol AX5，放出热量1238 kJ。该反应的热化学方程式为 。（2）
11、反应AX3(g)X2(g)AX5(g)在容积为10 L的密闭容器中进行。起始时AX3和X2均为02 mol。反应在不同条件下进行，反应体系总压强随时间的变化如图所示。列式计算实验a从反应开始至达到平衡时的反应速率 v(AX5) 。图中3组实验从反应开始至达到平衡时的反应速率v(AX5)由大到小的次序为 (填实验序号)；与实验a相比，其他两组改变的实验条件及判断依据是：b 、c 。用p0表示开始时总压强，p表示平衡时总压强，表示AX3的平衡转化率，则的表达式为 ；实验a和c的平衡转化率：a为 、c为 。2【2014年高考广东卷第31题】（16分）用CaSO4代替O2与燃料CO反应，既可以提高燃烧
12、效率，又能得到高纯CO2，是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术，反应为主反应，反应和为副反应。1/4CaSO4(s)+CO(g)1/4CaS(s)+CO2(g) H1=47.3kJ/molCaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+ CO2(g)+ SO2(g) H2=+210.5kJ/molCO(g)1/2C(s)+1/2CO2(g) H3=-86.2kJ/mol（1）反应2 CaSO4(s)+7CO(g)CaS(s)+CaO(s)+C(s)+6CO2(g)+SO2(g)的H= （用H1H2H3表示）。（2）反应的平衡常数的对数lgK随反应温度T的变化曲线见图18.结合各反应的H，归纳lgKT
13、曲线变化规律：a） b) （3）向盛有CaSO4的真空恒容容器中充入CO，反应于900 C达到平衡，c平衡（CO）=8.010-5molL-1，计算CO的转化率（忽略副反应，结果保留2位有效数字）。（4）为减少副产物，获得更纯净的CO2，可在初始燃料中适量加入 。（5）以反应中生成的CaS为原料，在一定条件下经原子利用率100%的高温反应，可再生成CaSO4，该反应的化学方程式为 ；在一定条件下CO2可与对二甲苯反应，在其苯环上引入一个羧基，产物的结构简式为 。3【2014年高考山东卷第29题】（17分）研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应： 2NO2（g）+NaCl（
14、s）NaNO3（s）+ClNO（g） K1 H 0 （I） 2NO（g）+Cl2（g）2ClNO（g） K2 H ”“p2，a3B图甲，T10C图乙，t1时表示恒温、恒压条件下，向平衡体系中充入一定量的Z气体D图乙，如果a3，t2时表示向体系中加入了催化剂或增大压强2无水氯化铝是一种重要的催化剂，工业上由Al2O3制备无水氯化铝的反应为2Al2O3(s)6Cl2(g)4AlCl3(g)3O2(g)H0。下列分析错误的是()A增大反应体系的压强，反应速率加快B加入碳粉，平衡向右移动，原因是碳与O2反应，降低了生成物的浓度且放出热量C电解熔融的Al2O3和AlCl3均能得到单质铝D将AlCl36H
15、2O在氯化氢气流中加热，也可制得无水氯化铝3氢气既是最理想的能源又是重要的化工原料，用甲烷制氢气是一种廉价的制氢方法。有关的热化学方程式如下：CH4(g)O2(g) CO(g)2H2(g)H0下列说法不正确的是()A当反应中v(CH4)正v(CO)逆时，表明该反应达平衡状态B其他条件不变时，增大体系压强，反应、中甲烷的转化率均减小C使用高效催化剂可以加快反应速率，同时提高CH4的转化率D同一容器内同时发生反应与时，容器内温度可能保持不变4一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收：SO2(g)2CO(g)2CO2(g)S(l)H0若反应在恒容的密闭容器中进行，下列有关说法正确的是()A平
16、衡前，随着反应的进行，容器内压强始终不变B平衡时，其他条件不变，分离出硫，正反应速率加快C平衡时，其他条件不变，升高温度可提高SO2的转化率D其他条件不变，使用不同催化剂，该反应的平衡常数不变5随着汽车数量的逐年增多，汽车尾气污染已成为突出的环境问题之一。反应：2NO(g)2CO(g) 2CO2(g)N2(g)可用于净化汽车尾气，已知该反应速率极慢，570 K时平衡常数为11059。下列说法正确的是()A提高尾气净化效率的最佳途径是研制高效催化剂B提高尾气净化效率的常用方法是升高温度C装有尾气净化装置的汽车排出的气体中不再含有NO或COD570 K时及时抽走CO2、N2，平衡常数将会增大，尾气
17、净化效率更佳6一定温度下，在某2 L恒容密闭容器中加入纳米级Cu2O并通入0.1 mol H2O(g)，发生反应：2H2O(g)2H2(g)O2(g)H484 kJmol1，不同时间产生O2的物质的量见下表：时间/min20406080n(O2)/mol0.001 00.001 60.002 00.002 0下列说法正确的是()A达到平衡时，需要从外界吸收的能量为0.968 kJB前20 min内的平均反应速率v(H2O)2.5105molL1min1C增大c(H2O)，可以提高水的分解率D使用颗粒更小的纳米级Cu2O，可以增大平衡时O2的体积分数7T 时，在1 L的密闭容器中充入2 mol
18、CO2和6 mol H2，一定条件下发生反应：CO2(g)3H2(g) CH3OH(g)H2O(g)H49.0 kJmol1，测得H2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如下表所示。下列说法不正确的是()时间/minc(H2)/molL1c(CH3OH)/molL1v(正)和v(逆)比较t060？t131v(正)v(逆)A.t0t1时间内v(H2)3/(t1t0) molL1min1Bt1时，若升高温度或再充入CO2气体，都可以提高H2的转化率Ct0时，v(正)v(逆)DT 时，平衡常数K1/27，CO2与H2的转化率相等8下列有关化学反应速率的说法中正确的是()。A100 mL 2 molL1
19、的盐酸与锌反应时，加入适量的氯化钠溶液，生成氢气的速率不变B用铁片和稀硫酸反应制取氢气时，改用铁片和浓硫酸可以加快产生氢气的速率C二氧化硫的催化氧化是一个放热反应，所以升高温度，反应速率减慢D汽车尾气中的CO和NO可以缓慢反应生成N2和CO2，减小压强，反应速率减慢9对于可逆反应：4NH3(g)5O2(g) 4NO(g)6H2O(g)，下列叙述正确的是()。A反应达到平衡时，若两种反应物的转化率相等，则起始投入的n(NH3)n(O2)45B反应达到平衡时，对体系充入稀有气体并加压，平衡总是向逆反应方向移动C反应达到平衡时，若向压强固定的密闭容器中充入稀有气体，平衡不移动D当v正(NH3)v正(
20、NO)11时，说明该化学反应已经达到平衡10利用醋酸二氨合铜Cu(NH3)2Ac溶液吸收CO，能达到保护环境和能源再利用的目的，反应方程式为Cu(NH3)2AcCONH3 Cu(NH3)3AcCO。已知该反应的化学平衡常数与温度的关系如表所示：温度/1550100化学平衡常数510421.9105下列说法正确的是()。A上述正反应为吸热反应B15 时，反应Cu(NH3)AcCOCu(NH3)2AcCONH3的平衡常数为0.5C保持其他条件不变，减小压强，CO的转化率减小D醋酸二氨合铜溶液的浓度大小对CO的吸收没有影响11.一定条件下，向容积为2 L的密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol
21、 H2，发生如下反应：CO2(g)3H2(g) CH3OH(g)H2O(g)，5 min后反应达到平衡时c(CH3OH)为0.2 molL1。CO2(g)的平衡物质的量浓度c(CO2)与温度关系如图所示。下列说法错误的是()。A05 min，CO2的平均反应速率为0.04 mol(Lmin)1B反应CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)的H0C在T2 时，若反应处于状态D，则一定有v正v逆D若T1 、T2 时的平衡常数分别为K1、K2，则K1K212在我国汽车尾气已成为主要的大气污染物，使用稀土等催化剂能将汽车尾气中的CO、NOx和碳氢化合物转化成无毒物质，从而减少污染。向容积相
22、同的两个密闭容器内(装有等量的某种催化剂)，分别充入等量的NOx及C3H6，在不同温度下，发生如下反应：18 NO(g)2C3H6(g) 9N2(g)6CO2(g)6H2O(g)；18 NO2(g)4C3H6(g) 9N2(g)12 CO2(g)12 H2O(g)分别测定不同温度时NOx的转化率，所得的曲线如图所示。下列说法正确的是()。A该反应的H0B加入催化剂，NO(g)的转化率比NO2(g)的低C分离出H2O(g)可提高碳氢化合物的转化率D增大C3H6(g)的浓度可提高NOx的转化率，具有实际意义13(1)对于气相反应，用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可表示平衡
23、常数(记作Kp)，则反应CH4(g)H2O(g) CO(g)3H2(g)H206.2 kJmol1的Kp_，随着温度的升高，该平衡常数_(填“增大”“减小”或“不变”)。(2)写出WO3(s)3H2(g)W(s)3H2O(g)的化学平衡常数表达式为_。(3)在恒容绝热(不与外界交换能量)条件下进行2A(g)B(g)2C(g)D(s)反应，按下表数据投料，反应达到平衡状态，测得体系压强升高。简述该反应的平衡常数与温度的变化关系：_。物质ABCD起始投料/mol212014(1)利用H2S废气制取氢气的方法有多种。高温热分解法已知：H2S(g) H2(g)S2(g)在恒容密闭容器中，控制不同温度进
24、行H2S分解实验。以H2S起始浓度均为c molL1测定H2S的转化率，结果见右图。图中a为H2S的平衡转化率与温度关系曲线，b曲线表示不同温度下反应经过相同时间且未达到化学平衡时H2S的转化率。据图计算985 时H2S按上述反应分解的平衡常数K_；说明随温度的升高，曲线b向曲线a逼近的原因：_。 (2)CuBr2分解的热化学方程式为：2CuBr2(s) 2CuBr(s)Br2(g) H105.4 kJ/mol在密闭容器中将过量CuBr2于487 K下加热分解，平衡时p(Br2)为4.66103 Pa。如反应体系的体积不变，提高反应温度，则p(Br2)将会_(填“增大”、“不变”或“减小”)。
25、如反应温度不变，将反应体系的体积增加一倍，则p(Br2)的变化范围为_。15向一容积不变的密闭容器中充入一定量A和B，发生反应：xA(g)2B(s) yC(g)H0。在一定条件下，容器中A、C的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。请回答下列问题：(1)用A的浓度变化表示该反应010 min内的平均反应速率v(A)_。(2)根据图示可确定xy_。(3)010 min容器内压强_(填“变大”、“不变”或“变小”)。(4)推测第10 min引起曲线变化的反应条件可能是_；第16 min引起曲线变化的反应条件可能是_。减压增大A的浓度增大C的量升温降温加催化剂(5)若平衡的平衡常数为K1，平衡的平衡
26、常数为K2，则K1_K2(填“”、“”或“”)。16(1)CO中毒是由于CO与血液中血红蛋白的血红素部分反应生成碳氧血红蛋白，反应的化学方程式可表示为COHbO2O2HbCO，实验表明，c(HbCO)即使只有c(HbO2)的，也可造成人的智力损伤。已知t 时上述反应的平衡常数K200，吸入肺部O2的浓度约为1.0102 molL1，若使c(HbCO)小于c(HbO2)的，则吸入肺部CO的浓度不能超过_molL1。(2)有如下三个与CO相关的反应：Fe(s)CO2(g) FeO(s)CO(g)HQ1，平衡常数K1Fe(s)H2O(g) FeO(s)H2(g)HQ2，平衡常数为K2H2(g)CO2
27、(g) CO(g)H2O(g)HQ3，平衡常数为K3在不同的温度下K1、K2、K3的数值如下：T/K1K2K37001.472.380. 629002.151.67请回答下列问题：Q1、Q2、Q3的关系式：Q3_。K1、K2、K3的关系式：K3_，根据此关系式可计算出上表中900 时，K3的数值为_(精确到小数点后两位)。可进一步推断反应H2(g)CO2 (g) CO(g)H2O(g)为_(填“放”或“吸”)热反应，Q3_0(填“”、“”或“”)。改变条件使可逆反应H2(g)CO2(g) CO(g)H2O(g)已经建立的平衡逆向移动，可采取的措施有_。A缩小容器体积B降低温度C使用催化剂D设法
28、增加H2O(g)的量E升高温度(3)在一定条件下，使CO和O2的混合气体13 g充分反应，所得混合气体在常温下与足量的Na2O2固体反应，结果固体增重7 g，则原混合气体中CO的质量是_g。17 (1)在100 恒温条件下将0.100 mol的N2O4充入体积为1 L的真空密闭容器中，发生反应：N2O4(g) 2NO2(g)H0。隔一定时间对该容器内的物质进行分析，得到如下数据：t/s c/(molL1)020406080100c(N2O4)/(molL1)0.100a0.5b0.4bc(NO2)/(molL1)00.060bc1c2c3请回答下列问题： 表中a_，在020 s内N2O4的平均反应速率为_mol(Ls)1。已知100 时该反应的平衡常数为0.36，则表中b、c1、c2的大小关系为_，c3_molL1，达到平衡时N2O4的转化率为_。(2)室温下，把SiO2细粉放入蒸馏水中，不断搅拌，能形成H4SiO4溶液，反应原理如下：SiO2(s)2H2O(l)H4SiO4(aq)H写出该反应的化学平衡常数K的表达式：_。实际上，在地球的深处，由于压强很大，固体、液体都会受到影响。在一定温度下，在10 000 m以下的地球深处，上述反应的方向是_(填“正方向”、“逆方向”或“不移动”)，理由是_。
