新高考化学二轮复习强化练习重难点11 化学反应速率与化学平衡（2份打包，原卷版+解析版）

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化学反应速率与化学平衡是高考的必考内容，一直是高考命题的重点和热点，题型大多以生产、生活、环境或科技素材为载体进行设置，还可能将电化学、电解质溶液知识等融于其中。主要考查点有：
①结合图像(或速率方程式)计算化学反应速率或分析反应速率变化的原因；
②结合化学平衡图像，考查化学平衡常数(或压强平衡常数)和平衡转化率的计算、化学平衡移动的原因分析等。
预计2024年高考对本专题的考查仍会以选择题和综合题为主，其中外界因素对平衡状态的影响、化学平衡常数、与化学平衡和化学反应速率相关的计算是考查的重点。侧重考查考生分析问题能力，信息整合应用能力等，试题难度有逐渐加大的趋势。
【策略1】掌握化学反应速率的计算公式及影响因素
1．常用表示方法及计算
（1）表达式：v(A)＝eq \f(Δc（A）,Δt)＝eq \f(Δn（A）,V·Δt)，单位时间内反应物浓度的减小量或生成物浓度的增加量（均取正值）；
（2）单位：ml·L－1·s－1、ml·L－1·min－1、ml·L－1·h－1
（3）注意事项：
①浓度变化只适用于气体和液体中的溶质，不适用于固体和纯液体；
②v指某段时间内的平均反应速率，而不是即时速率，且计算时取正值；
③化学反应速率在一定条件下，也可以用其他物理量表示。如单位时间内气体体积变化、压强变化、颜色变化、固体质量变化等。
（4）用不同物质的浓度变化表示同一化学反应的反应速率时，反应速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。例如，对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q。
2．化学反应速率大小的比较方法
由于同一化学反应的反应速率用不同物质表示时数值可能不同，所以比较反应的快慢不能只看数值的大小，而要进行一定的转化。
（1）看单位是否统一，若不统一，换算成相同的单位。
（2）单位统一后，换算成同一物质表示的速率，再比较数值的大小。
（3）也可以直接比较化学反应速率与化学计量数的比值。
即对于一般反应aA＋bB===cC＋dD，比较eq \f(v（A）,a)与eq \f(v（B）,b)，若eq \f(v（A）,a)＞eq \f(v（B）,b)，则A表示的反应速率比B的大。
3．影响化学反应速率的因素
（1）内因(主要因素)：反应物本身的性质是影响化学反应速率的决定因素。如卤素单质与H2反应的速率大小关系为F2>Cl2>Br2>I2，镁、铝、锌、铁与稀硫酸反应的速率大小关系为Mg>Al>Zn>Fe。
（2）外因(只改变一个条件，其他条件不变)
4．基元反应和有效碰撞理论
（1）基元反应：大多数化学反应往往经历多个反应步骤才能实现，其中每一步反应都称为基元反应。
反应历程：基元反应反映了化学反应的历程，反应历程又称反应机理。
如：2HI===H2＋I2实际上经过下列两步反应完成：
①2HI→H2＋2I·
②2I·→I2
（2）有效碰撞
①基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞。
②反应物分子的每一次碰撞并不是都能发生反应，能够发生化学反应的碰撞叫作有效碰撞。发生有效碰撞的两个条件是反应物分子能量足够和取向合适。
（3）活化分子、活化能
①活化分子：能够发生有效碰撞的分子。
②活化能：活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差。
图中：
E1为反应的活化能；
E2为活化分子变成生成物分子放出的能量；
E3为使用催化剂时反应的活化能；
反应热ΔH＝E1－E2。
③有效碰撞：活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。
（4）从活化分子、有效碰撞角度分析外界条件对反应速率的影响

【策略2】掌握化学平衡状态及其移动影响因素
1．化学平衡状态的判断
（1）动态标志：v正＝v逆≠0
①同一物质(两种表述)：v正＝v逆、断键数＝成键数。
②不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系。
如aA＋bBcC＋dD，eq \f(v正（A）,v逆（B）)＝eq \f(a,b)时，反应达到平衡状态。
（2）“变量不变”：如果一个量是随反应进行而改变的(即变量)，当其“不变”时反应就达到平衡状态。
A. 混合体系中各组分的物质的量、质量、物质的量浓度、百分含量(体积分数、质量分数)、转化率等会随时间变化而变化，为变量，当其不随时间而改变时，反应达到平衡。
B. 绝热体系中温度为变量，当其不随时间而改变时，反应达到平衡。
C. eq \(M,\s\up7(—))、ρ、p总等，不一定为变量，要根据不同情况进行判断：
注：若有非气体物质参与反应，无论Δn(g)是否等于0，eq \(M,\s\up7(—))、ρ均为变量，若其恒定不变，则化学反应达到平衡状态。
2．影响化学平衡的因素
（1）若其他条件不变，改变下列条件对化学平衡的影响，结果如下：
（2）外界条件对化学平衡影响的图示分析
①浓度对化学平衡的影响
a．当反应体系中存在固体或纯液体物质时，可认为其“浓度”是恒定的，不随其量的增减而变化，故改变这些固体或纯液体的量，对化学平衡没影响。
b．同等程度地改变反应气体混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响。
②压强对化学平衡的影响
对于反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，若m＋n>p＋q，则图像对应图1、图2；若m＋n＝p＋q，则图像对应图3、图4。
说明：
a．改变压强，相当于改变体积，也就相当于改变浓度。
b．若反应前后气体体积无变化，改变压强，能同时改变正、逆反应速率，v(正)＝v(逆)，平衡不移动。如H2(g)＋I2(g)2HI(g)。
③温度对化学平衡的影响
在其他条件不变的情况下，升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动；降低温度，化学平衡向放热反应方向移动。
注意：
a.升高温度，不管是吸热还是放热方向，反应速率均增大，但吸热方向速率增大的倍数大于放热方向速率增大的倍数，使v(吸热)>v(放热)，故平衡向吸热方向移动。
b．只要是升高温度，新平衡状态的速率值一定大于原平衡状态的速率值；反之则小。
v-t图像[以N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔHv逆；M点恰好达到平衡；M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A的百分含量增加或C的百分含量减少，平衡左移，故正反应ΔH＜0。
（2）对于化学反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，L线上所有的点都是平衡点(如图)。L线的左上方(E点)，A的百分含量大于此压强时平衡体系的A的百分含量，所以E点满足v正>v逆；同理，L线的右下方(F点)满足v正＜v逆。
7．化工生产中的复杂图像分析
除通过图像获取有用信息和对获取的信息进行加工处理外，还需注意以下4点：
（1）曲线上的每个点是否都达到平衡
往往需要通过曲线的升降趋势或斜率变化来判断，如果还未达到平衡则不能使用平衡移动原理，只有达到平衡以后的点才能应用平衡移动原理。
如图中虚线表示单位时间内A的产率随温度的升高先增大后减小，先增大的原因是P点之前反应尚未达到平衡，随温度的升高，反应速率增大，故单位时间内A的产率增大。
（2）催化剂的活性是否受温度的影响
不同的催化剂因选择性不同受温度的影响也会不同。一般来说，催化剂的活性在一定温度下最高，低于或高于这个温度都会下降。
如图，250～300 ℃时，温度升高而B的生成速率降低的原因是温度超过250 ℃时，催化剂的催化效率降低。
（3）不同的投料比对产率也会造成影响
可以采用定一议二的方法，根据相同投料比下温度或压强的改变对产率的影响或相同温度或压强下改变投料比时平衡移动的方向进行判断，确定反应的吸放热或系数和的大小。
如图，对于反应2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)。
当投料比一定时，温度越高，CO2的转化率越低，所以升温，平衡左移，正反应为放热反应。若温度不变，提高投料比[n(H2)/n(CO2)]，则提高了二氧化碳的转化率。
（4）考虑副反应的干扰或影响
往往试题会有一定的信息提示，尤其温度的改变影响较大。
考向一 化学反应速率及影响因素
1．（2022·辽宁·统考高考真题）某温度下，在恒容密闭容器中发生反应，有关数据如下：
下列说法错误的是
A．时，Z的浓度大于
B．时，加入，此时
C．时，Y的体积分数约为33.3%
D．时，X的物质的量为
【答案】B
【详解】A．反应开始一段时间，随着时间的延长，产物Z的平均生成速率逐渐减小，则内Z的平均生成速率大于内的，故时，Z的浓度大于，A正确；
B．时生成的Z的物质的量为，时生成的Z的物质的量为，故反应在时已达到平衡，设达到平衡时生了，列三段式：
根据，得，则Y的平衡浓度为，Z的平衡浓度为，平衡常数，时Y的浓度为，Z的浓度为，加入后Z的浓度变为，，反应正向进行，故，B错误；
C．反应生成的Y与Z的物质的量之比恒等于1∶2，反应体系中只有Y和Z为气体，相同条件下，体积之比等于物质的量之比，，故Y的体积分数始终约为33.3%，C正确；
D．由B项分析可知时反应处于平衡状态，此时生成Z为，则X的转化量为，初始X的物质的量为，剩余X的物质的量为，D正确；
故答案选B。
2．（2022·浙江·统考高考真题）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：，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，，
B．实验②，时处于平衡状态，
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
【答案】C
【详解】A．实验①中，0~20min，氨气浓度变化量为2.4010-3ml/L-2.0010-3ml/L=4.0010-4ml/L，v(NH3)==2.0010-5ml/(L·min)，反应速率之比等于化学计量数之比，v(N2)=v(NH3)=1.0010-5ml/(L·min)，A正确；
B．催化剂表面积大小只影响反应速率，不影响平衡，实验③中氨气初始浓度与实验①中一样，实验③达到平衡时氨气浓度为4.0010-4ml/L，则实验①达平衡时氨气浓度也为4.0010-4ml/L，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，氨气浓度减小，因此实验②60min时处于平衡状态，根据等效平衡可以判断x 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；
综上所述，本题选C。
6．（2021·辽宁·统考高考真题）某温度下，在恒容密闭容器中加入一定量X，发生反应，一段时间后达到平衡。下列说法错误的是
A．升高温度，若增大，则
B．加入一定量Z，达新平衡后减小
C．加入等物质的量的Y和Z，达新平衡后增大
D．加入一定量氩气，平衡不移动
【答案】C
【详解】A．根据勒夏特列原理可知，升高温度，化学平衡向着吸热反应方向移动，而增大，说明平衡正向移动，故则，A正确；
B．加入一定量Z，Z的浓度增大，平衡逆向移动，故达新平衡后减小，B正确；
C．加入等物质的量的Y和Z，Z的浓度增大，平衡逆向移动，由于X、Y均为固体，故K=c(Z)，达新平衡后不变，C错误；
D．加入一定量氩气，加入瞬间，X、Z的浓度保持不变，故正、逆反应速率不变，故平衡不移动，D正确；
故答案为：C。
考向三 “图像型”化学反应速率与平衡综合分析
7．（2023·湖南·统考高考真题）向一恒容密闭容器中加入和一定量的，发生反应：。的平衡转化率按不同投料比随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是
A．
B．反应速率：
C．点a、b、c对应的平衡常数：
D．反应温度为，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态
【答案】B
【详解】A．一定条件下，增大水的浓度，能提高CH4的转化率，即x值越小，CH4的转化率越大，则，故A正确；
B．b点和c点温度相同，CH4的起始物质的量都为1ml，b点x值小于c点，则b点加水多，反应物浓度大，则反应速率：，故B错误；
C．由图像可知，x一定时，温度升高CH4的平衡转化率增大，说明正反应为吸热反应，温度升高平衡正向移动，K增大；温度相同，K不变，则点a、b、c对应的平衡常数：，故C正确；
D．该反应为气体分子数增大的反应，反应进行时压强发生改变，所以温度一定时，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态，故D正确；
答案选B。
8．（2022·江苏·高考真题）乙醇-水催化重整可获得。其主要反应为，，
在、时，若仅考虑上述反应，平衡时和CO的选择性及的产率随温度的变化如图所示。
CO的选择性，下列说法正确的是
A．图中曲线①表示平衡时产率随温度的变化
B．升高温度，平衡时CO的选择性增大
C．一定温度下，增大可提高乙醇平衡转化率
D．一定温度下，加入或选用高效催化剂，均能提高平衡时产率
【答案】B
【详解】根据已知反应①，反应②，且反应①的热效应更大，温度升高的时候对反应①影响更大一些，根据选择性的含义，升温时CO选择性增大，同时CO2的选择性减小，所以图中③代表CO的选择性，①代表CO2的选择性，②代表H2的产率，以此解题。
A．由分析可知②代表H2的产率，故A错误；
B．由分析可知升高温度，平衡时CO的选择性增大，故B正确；
C．一定温度下，增大，可以认为开始时水蒸气物质的量不变，增大乙醇物质的量，乙醇的平衡转化率降低，故C错误；
D．加入CaO同时吸收CO2和水蒸气，无法判断平衡如何移动，无法判断如何影响平衡时产率，故D错误；
故选B。
9．（2021·广东·高考真题）反应经历两步：①；②。反应体系中、、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为随t的变化曲线B．时，
C．时，的消耗速率大于生成速率D．后，
【答案】D
【详解】由题中信息可知，反应经历两步：①；②。因此，图中呈不断减小趋势的ａ线为X的浓度随时间的变化曲线，呈不断增加趋势的线为Z的浓度随时间的变化曲线，先增加后减小的线为Y的浓度随时间的变化曲线。
A．X是唯一的反应物，随着反应的发生，其浓度不断减小，因此，由图可知，为随的变化曲线，A正确；
B．由图可知，分别代表3种不同物质的曲线相交于时刻，因此，时，B正确；
C．由图中信息可知，时刻以后，Y的浓度仍在不断减小，说明时刻反应两步仍在向正反应方向发生，而且反应①生成Y的速率小于反应②消耗Y的速率，即时的消耗速率大于生成速率，C正确；
D．由图可知，时刻反应①完成，X完全转化为Y，若无反应②发生，则，由于反应②的发生，时刻Y浓度的变化量为，变化量之比等于化学计量数之比，所以Z的浓度的变化量为，这种关系在后仍成立， 因此，D不正确。
综上所述，本题选D。
考向四 “表格型”化学反应速率与平衡综合分析
10．（2023·河北·统考高考真题）在恒温恒容密闭容器中充入一定量，发生如下反应：
反应②和③的速率方程分别为和，其中分别为反应②和③的速率常数，反应③的活化能大于反应②。测得的浓度随时间的变化如下表。
下列说法正确的是
A．内，X的平均反应速率为
B．若增大容器容积，平衡时Y的产率增大
C．若，平衡时
D．若升高温度，平衡时减小
【答案】D
【详解】A．由表知内∆c(W)=0.16-0.08=0.08ml/L，生成∆c(X)=2∆c(W)=0.16ml/L，但一部分X转化为Z，造成∆c(X)