第6章 化学反应速率和化学平衡（八大题型）-【举一反三】2024-2025学年高一化学同步讲与练（沪科版2020必修第二册）

第6章 化学反应速率和化学平衡常数 题型01 化学反应速率 题型02 外界条件对化学反应速率的影响 题型03 可逆反应及化学平衡 题型04 化工生产 题型05 化学平衡的移动 题型01 化学反应速率 知识积累 通过上图我们可以发现化学反应有快有慢，怎样表示化学反应的快慢呢？请完成下列知识点： 1．表示 化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示。 (1)计算公式：v(A)＝。 (2)常用单位：mol·L－1·s－1或mol·L－1·min－1。 2．意义 化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量，同一化学反应用不同的物质来表示化学反应速率时，其数值可能不同，但这些数值所表示的意义相同。 3．规律 对于同一反应，用不同的物质来表示反应速率，其比值一定等于化学方程式中相应的化学计量数之比。 如对于反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q。 【典例1】在反应中（各物质均为气体），表示该反应速率最快的是 A． B． C． D． 【答案】B 【解析】单位换算一致后，将各反应速率换算为同一物质进行比较，假如都换算为A物质的速率，则 A项为：；则A项为； B项为； C项为； D项为。 故选B。 【变式1-1】反应：，在不同条件下，化学反应速率最大的是 A． B． C． D． 【答案】D 【解析】在速率单位统一的情况下，反应速率与化学计量数的比值越大，反应速率越大，则：A. mol·(L·min)-1；B. mol·(L·min)-1；C. mol·(L·min)-1；D. mol·(L·min)-1；显然D中比值最大，反应速率最大，故选项D正确； 答案为D。 【变式1-2】关于化学反应速率的说法正确的是 A．化学反应速率可表示反应进行的程度 B．化学反应速率是指一定时间内，任何一种反应物浓度的减少或任何一种生成物浓度的增加 C．对于任何化学反应来说，反应速率越快，反应现象就越明显 D．根据反应速率的大小可知化学反应进行的相对快慢 【答案】D 【解析】A．化学反应速率可表示反应进行的快慢，A错误； B．反应中固体和纯液体不能表示反应速率，B错误； C．有些反应无反应现象，如酸碱中和反应，盐酸和氢氧化钠溶液反应瞬间进行速率大，但反应现象不明显，C错误； D．化学反应速率的大小是衡量反应快慢的物理量，根据化学反应速率的大小可知化学反应进行的快慢，D正确； 故选D。 【变式1-3】汽车尾气中生成过程的能量变化如图所示。 和反应生成过程中的能量变化 发生的反应方程式为： (1)和完全反应生成会 (填“吸收”或“放出”) 能量。 (2)汽车尾气中含有等有害气体，某新型催化剂能促使发生如下反应，将转化为无毒气体。回答下列问题： 为了测定在该催化剂作用下的反应速率，在某温度下用气体传感器测得不同时间的和浓度如表所示： 时间 0 1 2 3 4 5 前内的平均反应速率 。 【答案】(1) 吸收 180 (2) (3) (4)abc 【解析】（1）由图反应的焓变为，焓变大于0，则会吸收180能量； （2）由反应和表数据，前内的平均反应速率； 题型02 外界条件对化学反应速率的影响 知识积累 1．实验探究温度、催化剂对化学反应速率的影响 (1)温度对化学反应速率影响的探究[探究P43] 实验操作 实验现象 溶液中产生气泡速率的相对大小为热水＞常温＞冷水 实验结论 其他条件不变时，温度越高，反应速率越大 注意控制变量 (2)催化剂对化学反应速率影响的探究 实验操作 实验现象 产生气泡的速率的相对大小为②＞①，③＞① 实验结论 催化剂能加大H2O2分解的反应速率 2.外界条件对化学反应速率的影响 气体的压强改变⇒引起浓度改变⇒速率改变 化学反应速率影响因素注意点 1. 主要因素(内因) 不同的化学反应，具有不同的反应速率，因此，参加反应的物质的性质是决定化学反应速率的主要因素。 2. 外界因素(外因) ①温度：当其他条件不变时，升高温度，可以增大化学反应速率；降低温度，可以减小化学反应速率。 ②催化剂：当其他条件不变时，使用适当的催化剂通常能极大地加快化学反应速率。 ③浓度：当其他条件不变时，增大反应物的浓度，可以增大化学反应速率；减小反应物的浓度，可以减小化学反应速率。 ④压强：对于有气体参加的反应，当其他条件不变时，增大气体的压强，可以增大化学反应速率；减小气体的压强，可以减小化学反应速率。 ⑤固体表面积：固体颗粒越小，其单位质量的表面积越大，与其他反应物的接触面积越大，化学反应速率越大。 ⑥反应物状态：一般来说，配成溶液或反应物是气体，都能增大反应物之间的接触面积，有利于增大反应速率。 ⑦形成原电池，可以增大氧化还原反应的反应速率。 【典例2】在4L密闭容器中充入6molA气体和5molB气体，在一定条件下发生反应：3A(g)+B(g)2C(g)+xD(g)，达到平衡时生成了2molC，经测定D的浓度为0.5mol/L，下列判断正确的是 A．x=1 B．达到平衡时，在相同温度下容器内混合气体的压强是反应前的8.5倍 C．平衡时A的浓度为1.50mol/L D．B的转化率为20% 【答案】D 【分析】到平衡时，生成了2molC，D的物质的量为4L×0.5mol/L=2mol， 进而可计算平衡时各物质的浓度、转化率等物理量，以此解答该题。 【解析】A．由以上分析可知x=2，故A错误； B．反应前后气体的物质的量不变，则压强不变，故B错误； C．平衡时A的浓度为=0.75mol/L，故C错误； D．B的转化率为=20%，故D正确； 答案选D。 【变式2-1】在硫酸工业中，通过下列反应使SO2氧化为SO3： 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=－196.6 kJ/mol。下表列出了在不同温度和压强下，反应达到平衡时SO2的转化率。下列说法错误的是 温度/℃ 平衡时SO2的转化率/% 0.1 MPa 0.5 MPa 1 MPa 5 MPa 10 MPa 450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 A．在实际生产中，从成本的角度考虑选择常压下进行反应 B．在实际生产中，选定的温度为400～500 ℃，这与催化剂的活性无关 C．反应过程中通入过量的空气，以提高平衡时SO2的转化率 D．为避免污染环境和提高原料利用率，尾气中的SO2需回收处理 【答案】B 【解析】A．由表格数据可知，在常压及400～500℃时，二氧化硫的转化率已经很高，继续增大压强，虽然二氧化硫的平衡转化率会提高，但不明显，且会增加设备成本，增大投资和能量消耗，故A正确； B．温度太高时，催化剂失去活性，则实际生产中，选定的温度为400~500℃，主要原因是考虑催化剂的活性最佳，故B错误； C．空气的成本较低，在实际生产中，通入过量的空气，反应物浓度增大，反应速率加快，平衡正向移动，从而可提高成本较高的二氧化硫的转化率，故C正确； D．尾气中的SO2必须回收循环利用，防止污染环境并提高原料的利用率，故D正确； 故选B。 【变式2-2】我国将力争2060年前实现碳中和，CO2的捕捉是减少碳排放的措施之一，一种利用NaOH溶液捕捉回收CO2的过程如图所示。下列说法正确的是 A．44 gCO2的体积是22.4 L B．0.1 mol/LNaOH溶液中含有Na+数为 C．该流程可实现全部回收CO2 D．捕捉CO2时NaOH溶液常喷成雾状，是为了增大接触面积，使反应更快，更充分 【答案】D 【解析】A．44 gCO2的物质的量是1 mol，但由于缺少气体所处的温度和压强，因此不能确定CO2气体的体积，A错误； B．只有溶液浓度，缺少溶液体积，不能计算微粒的数目，B错误； C．根据流程图可知CO2含量高的空气用NaOH溶液喷雾吸收后，产生的空气中仍然含有少量CO2气体，可见该流程不可实现全部回收CO2，C错误； D．在捕捉CO2时NaOH溶液常喷成雾状，可以使CO2与NaOH溶液充分接触，这样可以增大接触面积，使反应更快，更充分，D正确； 故合理选项是D。 【变式2-3】下列日常生活中的做法，与控制反应速率无关的是 A．用煤粉代替煤球 B．自制米酒控制温度 C．用冰箱冷藏食物 D．奶茶中添加甜味剂 【答案】D 【解析】A．用煤粉代替煤球，煤粉与空气的接触面积比煤球大得多。根据化学反应速率的影响因素，增大反应物的接触面积可以加快反应速率，A错误； B．自制米酒时，温度是影响发酵反应速率的重要因素，不同的微生物发酵在适宜的温度范围内反应速率不同，控制温度能够调节米酒发酵的反应速率，B错误； C．用冰箱冷藏食物，降低了温度，温度降低会使食物变质（如食物的氧化、微生物的生长繁殖等化学反应）的反应速率减慢，C错误； D．奶茶中添加甜味剂是为了改变奶茶的口味，甜味剂的添加与奶茶中各种成分之间的化学反应速率没有直接关系，D正确； 故选D。 题型03 可逆反应及化学平衡 知识积累 1.可逆反应的定义 (1)定义：在同一条件下正反应方向和逆反应方向均能进行的化学反应。 (2)特点 ①正向反应和逆向反应同时进行。 ②一定条件下，反应物不可能全部转化为生成物，即反应物的转化率不可能达到100%。 (3)表示：书写可逆反应的化学方程式时不用“===”而用“”。 2.化学平衡状态 (1)化学平衡的建立 (2)化学平衡状态(简称化学平衡) 在一定条件下，可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度不再改变的状态。 【典例3】常温下，在密闭容器中加入一定量的发生反应：。能说明该反应达到平衡状态的是 A． B．容器内气体的密度不变 C．消耗同时生成 D．与的物质的量浓度的比值不变 【答案】B 【解析】A．达到化学平衡时，应有，故A不选； B．反应有固体参与，恒容容器内气体的密度不变，说明气体的质量不变，反应达平衡状态，故B选； C．消耗一定同时生成，都描述的是正反应方向，不一定平衡，故C不选； D．从反应开始投料，与的物质的量浓度的比值一直不变，故D不选； 答案选B。 【变式3-1】一氧化碳与一氧化氮的反应可应用于汽车尾气的净化。一定条件下，在恒容密闭容器中发生反应：2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)。达到化学平衡状态时，下列说法正确的是 A．反应停止 B．N2的浓度保持不变 C．CO完全转化 D．CO与N2的浓度相等 【答案】B 【解析】A．化学平衡是一种动态平衡，正反应速率与逆反应速率相等，但反应仍在进行，故A错误； B．一定条件下的可逆反应达到化学平衡状态时，正反应速率与逆反应速率相等，反应物与生成物的浓度不再改变，则N2的浓度保持不变，故B正确； C．一定条件下的可逆反应，反应物无法完全消耗，则达到化学平衡状态时，CO不能完全转化，故C错误； D．达到化学平衡状态时，各物质的浓度不再发生变化，CO与N2的浓度保持不变，但不一定相等，故D错误； 答案选B。 【变式3-2】在一定温度下的密闭容器中，不能说明可逆反应已经达到平衡状态的标志是 A．HI的生成速率与HI的分解速率相等 B．HI的生成速率与的生成速率之比是2∶1 C．单位时间内一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂 D．单位时间里断裂2molHI的同时生成 【答案】D 【解析】A．HI的生成速率与HI的分解速率相等，说明正反应速率与逆反应速率相等，即达到平衡状态，A项正确； B．HI的生成速率与H2的生成速率之比是2∶1，根据各物质的化学反应速率之比等于化学计量数之比可知，当转换成同一物质H2后能反映出正反应速率与逆反应速率相等，即可说明达到平衡状态，B项正确； C．单位时间内一个H－H键断裂的同时有两个H－I键断裂，说明正反应速率与逆反应速率相等，即达到平衡状态，C项正确； D．单位时间里断裂2 mol HI的同时生成1 mol I2，只代表逆反应方向的速率，不能说明正反应速率是否等于逆反应速率，因此不能说明反应是否达到平衡状态，D项错误； 故选D。 【变式3-3】在一定条件下的密闭容器中，发生可逆反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。下列情况下不能说明该反应一定达到化学平衡的是 A．NH3的质量分数保持不变 B．H2的含量保持不变 C．正反应和逆反应的速率相等 D．N2、H2和NH3的物质的量之比为1：3：2 【答案】D 【解析】A．反应物、生成物均为气体，混合气体的质量不变，当NH3的质量分数保持不变，即NH3的质量不变，说明正、逆反应速率相等，反应一定达到平衡状态，A不符合题意； B．H2的含量保持不变，说明正、逆反应速率相等，反应一定达到平衡状态，B不符合题意； C．正反应和逆反应的速率相等，各物质浓度不再改变，说明反应一定达到平衡状态，C不符合题意； D．N2、H2和NH3的物质的量之比为1∶3∶2，不能判断浓度是否还发生改变，不能说明该反应一定达到化学平衡，D符合题意； 故选D。 题型04 化工生产 知识积累 1．原料 硫铁矿（或硫磺）、空气、水。 2．反应原理 4FeS2 + 11O22Fe2O3 + 8SO2 2SO2 + O22SO3 SO3 + H2O → H2SO4 3．主要设备 沸腾炉、接触室、合成塔 4．以硫铁矿为原料生产硫酸的流程 硫铁矿的破碎与配矿→焙烧→净化→二氧化硫的催化氧化→加水生成硫酸 · 三种原料：硫铁矿（FeS2）、空气、水。 利用接触法制硫酸一般可以用硫黄、黄铁矿、石膏、有色金属冶炼厂的烟气(含一定量的SO2)等。其中用硫黄作原料成本低、对环境污染少。但我国硫黄资源较少，主要用黄铁矿（主要成分为FeS2）作生产硫酸的原料。 · 三步骤、三反应： （1） 4FeS2 +11O2 2Fe2O3+8SO2 （硫磺燃烧也可以） （2）2 SO2+ O2 2 SO3， （3） SO3 + H2O → H2SO4 · 三设备：（1）沸腾炉（2）接触室（3）合成塔 · 三原理：化学平衡原理、热交换原理、逆流吸收原理。 （1）增大反应物浓度、增大反应物间接触面积，能提高反应速率并使化学平衡向正反应方向移动，以充分提高原料利用率。 （2）热交换原理：在接触室中生成的热量经过热交换器，传递给进入接触室的需要预热的混合气体，为二氧化硫的接触氧化和三氧化硫的吸收创造了有利条件。 （3）逆流原理：液体由上向下流，气体由下向上升，两者在逆流过程中充分反应。 三原料 三阶段 三反应（均放热） 三设备 三净化 黄铁矿或S 造气 4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2 沸腾炉 除尘 空气 接触氧化 2 SO2 + O2   2 SO3  接触室 （含热交换器） 洗涤 98.3%浓硫酸 三氧化硫吸收 SO3+ H2O →  H2SO4 吸收塔 干燥 接触法制硫酸的原理、过程及典型设备 接触法制硫酸示意图： 5．应用化学反应速率和化学平衡移动原理选择适宜条件 二氧化硫接触氧化的反应是一个气体总体积缩小的、放热的反应。 1、压强、温度对SO2的转化率的影响如表所示 压强、温度对SO2的转化率的影响如表所示 温度 （℃） 压强（MPa） 0.1 0.5 1 10 400 99.2 99.6 99.7 99.9 500 93.5 96.9 97.8 99.3 600 73.7 85.8 89.5 96.4 条件选择：400-500℃，常压，催化剂 不选择高压的原因：此温度下，增大压强对SO2转化率影响不大，但加压对设备要求高 温度在400-500℃的原因：催化剂在此温度活性高；温度过低，反应速率慢；温度过高，平衡逆向移动，SO2转化率低 6．不能用水吸收三氧化硫而用98.3%的浓硫酸，若用水或稀硫酸吸收，容易形成酸雾，且吸收速度慢。 7．硫酸生产中的“三废”处理 硫酸厂的尾气必须进行处理，因为烟道气里含有大量的二氧化硫气体，如果不加利用而排空会严重污染空气。 （１）尾气吸收 1. 用氨水吸收，再用H2SO4处理：SO2+2NH3+H2O→(NH4)2SO3 (NH4)2SO3+H2SO4→(NH4)2SO4+SO2↑+H2O ②用Na2SO3溶液吸收：Na2SO3+SO2+H2O→2NaHSO3 ③石灰石膏法： SO2 + Ca(OH)2 → CaSO3 + H2O 【典例4】对于硫酸工业中的催化氧化反应，下列说法错误的是 A．使用催化剂能加快化学反应速率 B．增大压强对反应速率无影响 C．降低反应温度，化学反应速率减慢 D．增大浓度，化学反应速率增大 【答案】B 【解析】A．使用催化剂，能降低反应活化能，反应速率加快，A正确； B．该反应为气态物质之间的反应，增大压强可增大反应物和生成物的浓度，反应速率加快，B错误； C．温度越低，反应速率越慢，C正确； D．增大反应物的浓度，化学反应速率增大，D正确； 故答案为B。 【变式4-1】在硫酸工业生产中，的吸收过程是在吸收塔（如图）中进行，吸收塔里还装入了大量瓷环。下列有关说法错误的是 A．从①处通入的气体中含大量，整个吸收操作采取逆流的形式 B．从②处喷下98.3%的硫酸，瓷环的作用是增大接触面积 C．从③处导出的气体只含有少量，可直接排入大气 D．从④处流出的是可用水或稀硫酸稀释的浓硫酸 【答案】C 【解析】A．从①处通入的气体中含大量，采取逆流的形式，这样有利于气、液的充分接触，吸收效果好，A正确； B．在吸收塔中装有瓷环，其目的是增大浓硫酸与SO3的接触面积，使SO3尽可能被98.3%的硫酸吸收，B正确； C．从③处导出的尾气中含有SO2，O2，二氧化硫有毒，所以不可直接排入大气中，C错误； D．SO3被98.3%的硫酸吸收后得到浓度更高的浓硫酸，可用水或稀硫酸稀释使用，D正确； 故选C。 【变式4-2】在硫酸工业中，通过如下反应使转化为：  。下列说法不正确的是 A．使用合适的催化剂可加快该反应的反应速率和提高单位时间的产率 B．为提高效益，提高的转化率，工业生产中选择在尽可能低的温度下进行 C．通入过量的空气可以提高的转化率 D．反应后尾气中的必须回收 【答案】B 【解析】A．使用合适的催化剂可加快该反应的反应速率，从而提高单位时间的产率，A正确； B．为使SO2尽可能多地转化为SO3即平衡正向移动，同时考虑到温度对速率的影响，工业生产中的反应温度并不是越低越好，应该尽可能选择催化剂的活性温度，B错误； C．通入过量的空气促使平衡正向移动，可以提高SO2的转化率，C正确；    D．二氧化硫在转化中并未达到100%转化且二氧化硫有毒性的污染性气体需回收并循环利用，D正确； 故选B。 【变式4-3】在硫酸工业生产中，为了有利于的转化，且能充分利用热能，采用了下图的转化器。下列说法中，正确的是 A．a、b两处的混合气体成分含量相同，温度相同 B．a、b两处的混合气体成分含量相同，温度不同 C．c、d两处的混合气体成分含量相同，温度相同 D．c、d两处的混合气体成分含量相同，温度不同 【答案】B 【解析】a处进入的气体是净化后的原料气，主要成分是SO2、空气等，气体的温度为常温；b出来的气体是被预热的气体，其成分与a气体相同，但温度升高了；c处气体是反应物第一次催化反应后的气体，成分中增加了SO3，温度比b处的高。d处是第二次催化后的气体，SO3的含量比c处的高，温度与c处也不相同；答案为B。 题型05 化学平衡的移动 知识积累 1．化学平衡移动的含义 对一个化学平衡状态改变条件时，原来的化学平衡将被破坏，并在新的条件下建立新的化学平衡，即发生化学平衡移动。 2．影响化学平衡移动的因素 影响因素有温度、反应物浓度、压强等。 3．应用 在化工生产中，为了提高反应进行的程度而调控反应条件时，需要考虑控制反应条件的成本和实际可能性，例如，合成氨的生产在温度较低时，氨的产率较高；压强越大，氨的产率越高。但温度低，反应速率小，需要很长时间才能达到化学平衡，生产成本高，工业上通常选择在400～500 ℃下进行。而压强越大，对动力和生产设备的要求也越高，合成氨厂随着生产规模和设备条件的不同，采用的压强通常为10～30 MPa。 1．化学平衡建立的速率图像 2．化学平衡状态的特征概括为：逆、等、动、定、变，即： 【典例5】下列事实或现象能用勒夏特列原理解释的是 A．合成氨工业使用铁触媒能提高氨的产量 B．溶液中加入铁粉后溶液红色变浅 C．升高温度或使用催化剂，反应物活化分子百分数增大 D．在硫酸工业中，转化为的反应，选用常压而不选用高压 【答案】B 【解析】A．催化剂能提高氨的产量，是因为反应速率快，但催化剂不影响合成氨反应的平衡状态，不能用勒夏特列原理解释，A项错误； B．溶液中存在化学平衡：，加入铁粉发生反应，减小，平衡逆向移动，溶液红色变浅，B项正确； C．升高温度或使用催化剂，反应物活化分子百分数增大，与勒夏特列原理无关，C项错误； D．转化为的反应为气体分子数减小的反应，理论上应选择高压，实际上选择常压不能用勒夏特列原理解释，D项错误； 答案选B。 【变式5-1】下列事实能用勒夏特列(平衡移动)原理解释的是 A．反应Fe3++3SCN-Fe(SCN)3，平衡后加入铁粉溶液颜色变浅 B．硫酸工业中的重要反应2SO2+O22SO3，工业上常加入V2O5做催化剂 C．密闭容器中发生反应H2(g)+I2(g)2HI(g)，平衡后增大压强气体颜色变深 D．合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92.4kJ/mol，工业上采用高温条件更有利于合成氨 【答案】A 【解析】A．加入铁粉，发生反应2Fe3++Fe=3Fe2+，Fe3+浓度降低，平衡逆向移动，溶液颜色变浅，能用勒夏特列原理解释，A符合题意； B．催化剂只能改变反应速率，不能改变平衡状态，不能用勒夏特列原理解释，B不符合题意； C．密闭容器中发生反应H2(g) + I2(g) 2HI(g)，增大压强平衡不移动，平衡后增大压强气体颜色变深，不能用勒夏特列原理解释，C不符合题意； D．合成氨反应N2 (g)+ 3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4kJ/mol。升高温度，平衡逆向移动，不能用勒夏特列原理解释工业上采用高温条件合成氨，D不符合题意； 故选A。 【变式5-2】工业生产过程中产生的含硫化合物(，等)会造成环境问题，可用多种方法脱除。 Ⅰ．由次氯酸钠碱性废水(含有杂质)处理硫酸工业尾气的流程如下： (1)控制合适的条件有利于提高的吸收率(脱硫率)。 ①脱硫时需保持溶液呈碱性，此过程的主要反应之一为：；另一个为氧化还原反应，请写出该反应的离子方程式： 。 ②提高脱硫率的可行措施有 (填序号)。 a．加快通入尾气的速率 b．吸收塔中喷淋的碱液与气体逆向接触 c．提高碱液pH ③温度控制在40-60℃之间，脱硫率较高，原因是 。 (2)滤渣的主要成分为 (填化学式)。 Ⅱ．一种铁基脱硫剂脱除硫化氢()的方法包括吸收和再生两个阶段，其工艺流程原理如下： (3)写出“吸收”反应的离子方程式： 。 (4)当吸收448mL(标准状况)时，若要保持脱硫液中的物质的量不变，则所通入的氧气的物质的量为 mol。 【答案】(1) 或 bc 温度过低，反应速率慢；温度过高NaClO或HClO不稳定分解或温度过高SO2溶解度减小 (2)CaSO4或CaSO4·2H2O (3) (4)0.01 【解析】（1）①废水中含有次氯酸钠，可以将氧化为，根据电子守恒、元素守恒可得离子方程式为或，②a．加快通入尾气的速率，导致气体无法与液体充分接触，会降低脱硫效率，a不符合题意；b．吸收塔中喷淋的碱液与气体逆向接触，可以增大气体和液体的接触面积，提高脱硫效率，b符合题意；c．SO2为酸性氧化物，提高碱液pH可以充分吸收SO2，提高脱硫效率，c符合题意；综上所述bc符合题意，③温度过低，反应速率慢；温度过高NaClO或HClO不稳定分解或温度过高SO2溶解度减小，所以温度控制在40～60℃之间，答案：或、bc、温度过低，反应速率慢；温度过高NaClO或HClO不稳定分解或温度过高SO2溶解度减小； （2）废水中含有钙离子，SO2会被氧化为硫酸根，得到微溶物硫酸钙，所以滤渣的主要成分为CaSO4或CaSO4·2H2O，答案：CaSO4或CaSO4·2H2O； （3）据图可知吸收过程中Fe3+将H2S氧化为S，根据电子守恒、元素守恒可得离子方程式为，答案：； （4）据图可知Fe3+为催化剂，整个过程的总反应为2H2S+O2=2S+2H2O，448mL (标准状况)H2S的物质的量为，根据化学计量数之比等于物质的量之比，得所需氧气的物质的量为，答案：0.01。 【变式5-3】硫酸是重要的化工原料。工业上以黄铁矿为原料生产硫酸的某流程如下图所示。 回答下列问题。 (1)将黄铁矿粉碎的目的是 。 (2)中硫元素的化合价为 。 (3) (“能”、“不能”)完全转化为，原因是 。 (4)制备反应中 (①、②、③)是氧化还原反应。 (5)硫酸工业尾气含有造成酸雨的污染物 ，用碱液吸收后，可与 反应回收。(填写编号) a．        b．稀HCl溶液        c．稀溶液 【答案】(1)增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分 (2) (3) 不能 二氧化硫转化为三氧化硫是可逆反应，反应物不可能全部转化为产物 (4)①、② (5) a c 【解析】（1）将黄铁矿粉碎的目的是增大接触面积，加快反应速率，使反应更充分； （2）FeS2中Fe显+2价，根据化合价代数和等于0，S的化合价为-1； （3）二氧化硫转化为三氧化硫是可逆反应，反应物不可能全部转化为产物，故二氧化硫不能完全转化为三氧化硫； （4）①中燃烧生成二氧化硫，硫、氧元素化合价改变，为氧化还原反应； ②中二氧化硫转化为三氧化硫，硫、氧元素化合价改变，为氧化还原反应； ③中二氧化硫和水生成硫酸，无元素化合价改变，不是氧化还原反应； 故选①、②； （5）硫酸工业尾气含有造成酸雨的污染物为二氧化硫，二氧化硫中空气中转化为酸性物质，形成酸雨；用碱液吸收后，二氧化硫转化为亚硫酸盐，亚硫酸盐和稀硫酸生成二氧化硫，故可与稀硫酸反应回收。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第6章 化学反应速率和化学平衡常数 题型01 化学反应速率 题型02 外界条件对化学反应速率的影响 题型03 可逆反应及化学平衡 题型04 化工生产 题型05 化学平衡的移动 题型01 化学反应速率 知识积累 通过上图我们可以发现化学反应有快有慢，怎样表示化学反应的快慢呢？请完成下列知识点： 1．表示 化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示。 (1)计算公式：v(A)＝。 (2)常用单位：mol·L－1·s－1或mol·L－1·min－1。 2．意义 化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量，同一化学反应用不同的物质来表示化学反应速率时，其数值可能不同，但这些数值所表示的意义相同。 3．规律 对于同一反应，用不同的物质来表示反应速率，其比值一定等于化学方程式中相应的化学计量数之比。 如对于反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q。 【典例1】在反应中（各物质均为气体），表示该反应速率最快的是 A． B． C． D． 【变式1-1】反应：，在不同条件下，化学反应速率最大的是 A． B． C． D． 【变式1-2】关于化学反应速率的说法正确的是 A．化学反应速率可表示反应进行的程度 B．化学反应速率是指一定时间内，任何一种反应物浓度的减少或任何一种生成物浓度的增加 C．对于任何化学反应来说，反应速率越快，反应现象就越明显 D．根据反应速率的大小可知化学反应进行的相对快慢 【变式1-3】汽车尾气中生成过程的能量变化如图所示。 和反应生成过程中的能量变化 发生的反应方程式为： (1)和完全反应生成会 (填“吸收”或“放出”) 能量。 (2)汽车尾气中含有等有害气体，某新型催化剂能促使发生如下反应，将转化为无毒气体。回答下列问题： 为了测定在该催化剂作用下的反应速率，在某温度下用气体传感器测得不同时间的和浓度如表所示： 时间 0 1 2 3 4 5 前内的平均反应速率 。 题型02 外界条件对化学反应速率的影响 知识积累 1．实验探究温度、催化剂对化学反应速率的影响 (1)温度对化学反应速率影响的探究[探究P43] 实验操作 实验现象 溶液中产生气泡速率的相对大小为热水＞常温＞冷水 实验结论 其他条件不变时，温度越高，反应速率越大 注意控制变量 (2)催化剂对化学反应速率影响的探究 实验操作 实验现象 产生气泡的速率的相对大小为②＞①，③＞① 实验结论 催化剂能加大H2O2分解的反应速率 2.外界条件对化学反应速率的影响 气体的压强改变⇒引起浓度改变⇒速率改变 化学反应速率影响因素注意点 1. 主要因素(内因) 不同的化学反应，具有不同的反应速率，因此，参加反应的物质的性质是决定化学反应速率的主要因素。 2. 外界因素(外因) ①温度：当其他条件不变时，升高温度，可以增大化学反应速率；降低温度，可以减小化学反应速率。 ②催化剂：当其他条件不变时，使用适当的催化剂通常能极大地加快化学反应速率。 ③浓度：当其他条件不变时，增大反应物的浓度，可以增大化学反应速率；减小反应物的浓度，可以减小化学反应速率。 ④压强：对于有气体参加的反应，当其他条件不变时，增大气体的压强，可以增大化学反应速率；减小气体的压强，可以减小化学反应速率。 ⑤固体表面积：固体颗粒越小，其单位质量的表面积越大，与其他反应物的接触面积越大，化学反应速率越大。 ⑥反应物状态：一般来说，配成溶液或反应物是气体，都能增大反应物之间的接触面积，有利于增大反应速率。 ⑦形成原电池，可以增大氧化还原反应的反应速率。 【典例2】在4L密闭容器中充入6molA气体和5molB气体，在一定条件下发生反应：3A(g)+B(g)2C(g)+xD(g)，达到平衡时生成了2molC，经测定D的浓度为0.5mol/L，下列判断正确的是 A．x=1 B．达到平衡时，在相同温度下容器内混合气体的压强是反应前的8.5倍 C．平衡时A的浓度为1.50mol/L D．B的转化率为20% 【变式2-1】在硫酸工业中，通过下列反应使SO2氧化为SO3： 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=－196.6 kJ/mol。下表列出了在不同温度和压强下，反应达到平衡时SO2的转化率。下列说法错误的是 温度/℃ 平衡时SO2的转化率/% 0.1 MPa 0.5 MPa 1 MPa 5 MPa 10 MPa 450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 A．在实际生产中，从成本的角度考虑选择常压下进行反应 B．在实际生产中，选定的温度为400～500 ℃，这与催化剂的活性无关 C．反应过程中通入过量的空气，以提高平衡时SO2的转化率 D．为避免污染环境和提高原料利用率，尾气中的SO2需回收处理 【变式2-2】我国将力争2060年前实现碳中和，CO2的捕捉是减少碳排放的措施之一，一种利用NaOH溶液捕捉回收CO2的过程如图所示。下列说法正确的是 A．44 gCO2的体积是22.4 L B．0.1 mol/LNaOH溶液中含有Na+数为 C．该流程可实现全部回收CO2 D．捕捉CO2时NaOH溶液常喷成雾状，是为了增大接触面积，使反应更快，更充分 【变式2-3】下列日常生活中的做法，与控制反应速率无关的是 A．用煤粉代替煤球 B．自制米酒控制温度 C．用冰箱冷藏食物 D．奶茶中添加甜味剂 题型03 可逆反应及化学平衡 知识积累 1.可逆反应的定义 (1)定义：在同一条件下正反应方向和逆反应方向均能进行的化学反应。 (2)特点 ①正向反应和逆向反应同时进行。 ②一定条件下，反应物不可能全部转化为生成物，即反应物的转化率不可能达到100%。 (3)表示：书写可逆反应的化学方程式时不用“===”而用“”。 2.化学平衡状态 (1)化学平衡的建立 (2)化学平衡状态(简称化学平衡) 在一定条件下，可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度不再改变的状态。 【典例3】常温下，在密闭容器中加入一定量的发生反应：。能说明该反应达到平衡状态的是 A． B．容器内气体的密度不变 C．消耗同时生成 D．与的物质的量浓度的比值不变 【变式3-1】一氧化碳与一氧化氮的反应可应用于汽车尾气的净化。一定条件下，在恒容密闭容器中发生反应：2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)。达到化学平衡状态时，下列说法正确的是 A．反应停止 B．N2的浓度保持不变 C．CO完全转化 D．CO与N2的浓度相等 【变式3-2】在一定温度下的密闭容器中，不能说明可逆反应已经达到平衡状态的标志是 A．HI的生成速率与HI的分解速率相等 B．HI的生成速率与的生成速率之比是2∶1 C．单位时间内一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂 D．单位时间里断裂2molHI的同时生成 【变式3-3】在一定条件下的密闭容器中，发生可逆反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。下列情况下不能说明该反应一定达到化学平衡的是 A．NH3的质量分数保持不变 B．H2的含量保持不变 C．正反应和逆反应的速率相等 D．N2、H2和NH3的物质的量之比为1：3：2 题型04 化工生产 知识积累 1．原料 硫铁矿（或硫磺）、空气、水。 2．反应原理 4FeS2 + 11O22Fe2O3 + 8SO2 2SO2 + O22SO3 SO3 + H2O → H2SO4 3．主要设备 沸腾炉、接触室、合成塔 4．以硫铁矿为原料生产硫酸的流程 硫铁矿的破碎与配矿→焙烧→净化→二氧化硫的催化氧化→加水生成硫酸 · 三种原料：硫铁矿（FeS2）、空气、水。 利用接触法制硫酸一般可以用硫黄、黄铁矿、石膏、有色金属冶炼厂的烟气(含一定量的SO2)等。其中用硫黄作原料成本低、对环境污染少。但我国硫黄资源较少，主要用黄铁矿（主要成分为FeS2）作生产硫酸的原料。 · 三步骤、三反应： （1） 4FeS2 +11O2 2Fe2O3+8SO2 （硫磺燃烧也可以） （2）2 SO2+ O2 2 SO3， （3） SO3 + H2O → H2SO4 · 三设备：（1）沸腾炉（2）接触室（3）合成塔 · 三原理：化学平衡原理、热交换原理、逆流吸收原理。 （1）增大反应物浓度、增大反应物间接触面积，能提高反应速率并使化学平衡向正反应方向移动，以充分提高原料利用率。 （2）热交换原理：在接触室中生成的热量经过热交换器，传递给进入接触室的需要预热的混合气体，为二氧化硫的接触氧化和三氧化硫的吸收创造了有利条件。 （3）逆流原理：液体由上向下流，气体由下向上升，两者在逆流过程中充分反应。 三原料 三阶段 三反应（均放热） 三设备 三净化 黄铁矿或S 造气 4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2 沸腾炉 除尘 空气 接触氧化 2 SO2 + O2   2 SO3  接触室 （含热交换器） 洗涤 98.3%浓硫酸 三氧化硫吸收 SO3+ H2O →  H2SO4 吸收塔 干燥 接触法制硫酸的原理、过程及典型设备 接触法制硫酸示意图： 5．应用化学反应速率和化学平衡移动原理选择适宜条件 二氧化硫接触氧化的反应是一个气体总体积缩小的、放热的反应。 1、压强、温度对SO2的转化率的影响如表所示 压强、温度对SO2的转化率的影响如表所示 温度 （℃） 压强（MPa） 0.1 0.5 1 10 400 99.2 99.6 99.7 500 93.5 96.9 97.8 99.3 600 85.8 89.5 96.4 条件选择：400-500℃，常压，催化剂 不选择高压的原因：此温度下，增大压强对SO2转化率影响不大，但加压对设备要求高 温度在400-500℃的原因：催化剂在此温度活性高；温度过低，反应速率慢；温度过高，平衡逆向移动，SO2转化率低 6．不能用水吸收三氧化硫而用98.3%的浓硫酸，若用水或稀硫酸吸收，容易形成酸雾，且吸收速度慢。 7．硫酸生产中的“三废”处理 硫酸厂的尾气必须进行处理，因为烟道气里含有大量的二氧化硫气体，如果不加利用而排空会严重污染空气。 （１）尾气吸收 1. 用氨水吸收，再用H2SO4处理：SO2+2NH3+H2O→(NH4)2SO3 (NH4)2SO3+H2SO4→(NH4)2SO4+SO2↑+H2O ②用Na2SO3溶液吸收：Na2SO3+SO2+H2O→2NaHSO3 ③石灰石膏法： SO2 + Ca(OH)2 → CaSO3 + H2O【典例4】对于硫酸工业中的催化氧化反应，下列说法错误的是 A．使用催化剂能加快化学反应速率 B．增大压强对反应速率无影响 C．降低反应温度，化学反应速率减慢 D．增大浓度，化学反应速率增大 【变式4-1】在硫酸工业生产中，的吸收过程是在吸收塔（如图）中进行，吸收塔里还装入了大量瓷环。下列有关说法错误的是 A．从①处通入的气体中含大量，整个吸收操作采取逆流的形式 B．从②处喷下98.3%的硫酸，瓷环的作用是增大接触面积 C．从③处导出的气体只含有少量，可直接排入大气 D．从④处流出的是可用水或稀硫酸稀释的浓硫酸 【变式4-2】在硫酸工业中，通过如下反应使转化为：  。下列说法不正确的是 A．使用合适的催化剂可加快该反应的反应速率和提高单位时间的产率 B．为提高效益，提高的转化率，工业生产中选择在尽可能低的温度下进行 C．通入过量的空气可以提高的转化率 D．反应后尾气中的必须回收 【变式4-3】在硫酸工业生产中，为了有利于的转化，且能充分利用热能，采用了下图的转化器。下列说法中，正确的是 A．a、b两处的混合气体成分含量相同，温度相同 B．a、b两处的混合气体成分含量相同，温度不同 C．c、d两处的混合气体成分含量相同，温度相同 D．c、d两处的混合气体成分含量相同，温度不同 题型05 化学平衡的移动 知识积累 1．化学平衡移动的含义 对一个化学平衡状态改变条件时，原来的化学平衡将被破坏，并在新的条件下建立新的化学平衡，即发生化学平衡移动。 2．影响化学平衡移动的因素 影响因素有温度、反应物浓度、压强等。 3．应用 在化工生产中，为了提高反应进行的程度而调控反应条件时，需要考虑控制反应条件的成本和实际可能性，例如，合成氨的生产在温度较低时，氨的产率较高；压强越大，氨的产率越高。但温度低，反应速率小，需要很长时间才能达到化学平衡，生产成本高，工业上通常选择在400～500 ℃下进行。而压强越大，对动力和生产设备的要求也越高，合成氨厂随着生产规模和设备条件的不同，采用的压强通常为10～30 MPa。 1．化学平衡建立的速率图像 2．化学平衡状态的特征概括为：逆、等、动、定、变，即： 【典例5】下列事实或现象能用勒夏特列原理解释的是 A．合成氨工业使用铁触媒能提高氨的产量 B．溶液中加入铁粉后溶液红色变浅 C．升高温度或使用催化剂，反应物活化分子百分数增大 D．在硫酸工业中，转化为的反应，选用常压而不选用高压 【变式5-1】下列事实能用勒夏特列(平衡移动)原理解释的是 A．反应Fe3++3SCN-Fe(SCN)3，平衡后加入铁粉溶液颜色变浅 B．硫酸工业中的重要反应2SO2+O22SO3，工业上常加入V2O5做催化剂 C．密闭容器中发生反应H2(g)+I2(g)2HI(g)，平衡后增大压强气体颜色变深 D．合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92.4kJ/mol，工业上采用高温条件更有利于合成氨 【变式5-2】工业生产过程中产生的含硫化合物(，等)会造成环境问题，可用多种方法脱除。 Ⅰ．由次氯酸钠碱性废水(含有杂质)处理硫酸工业尾气的流程如下： (1)控制合适的条件有利于提高的吸收率(脱硫率)。 ①脱硫时需保持溶液呈碱性，此过程的主要反应之一为：；另一个为氧化还原反应，请写出该反应的离子方程式： 。 ②提高脱硫率的可行措施有 (填序号)。 a．加快通入尾气的速率 b．吸收塔中喷淋的碱液与气体逆向接触 c．提高碱液pH ③温度控制在40-60℃之间，脱硫率较高，原因是 。 (2)滤渣的主要成分为 (填化学式)。 Ⅱ．一种铁基脱硫剂脱除硫化氢()的方法包括吸收和再生两个阶段，其工艺流程原理如下： (3)写出“吸收”反应的离子方程式： 。 (4)当吸收448mL(标准状况)时，若要保持脱硫液中的物质的量不变，则所通入的氧气的物质的量为 mol。 【变式5-3】硫酸是重要的化工原料。工业上以黄铁矿为原料生产硫酸的某流程如下图所示。 回答下列问题。 (1)将黄铁矿粉碎的目的是 。 (2)中硫元素的化合价为 。 (3) (“能”、“不能”)完全转化为，原因是 。 (4)制备反应中 (①、②、③)是氧化还原反应。 (5)硫酸工业尾气含有造成酸雨的污染物 ，用碱液吸收后，可与 反应回收。(填写编号) a．        b．稀HCl溶液        c．稀溶液 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$