6.2 化学反应的速率与限度（举一反三专项训练，天津专用） 【上好课】 化学人教版必修第二册

6.2　化学反应的速率与限度 题型01 化学反应速率的含义 题型02 化学反应速率大小比较 题型03 化学反应速率的相关计算 题型04 化学反应速率的测定 题型05 影响化学反应速率的因素 题型06 化学反应速率图像分析方法 题型07 化学平衡状态的判断 题型08 化学反应条件的影响 题型09 化学平衡方向的判断 题型10 化学平衡的图像问题 题型01 化学反应速率的含义 1．概念 化学反应速率是表示化学反应过程进行快慢的物理量。 2．表示方法 (1)表示：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(均取正值)表示。 (2)表达式：v＝或v＝ (3)单位：mol·L－1·min－1或mol·L－1·s－1。 3．实例探究 已知合成氨反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，其浓度数据如下： N2 H2 NH3 起始浓度/(mol·L－1) 1.0 3.0 0 2 s末浓度/(mol·L－1) 0.6 1.8 0.8 (1)2 s末，N2、H2、NH3的物质的量浓度变化各为多少？则2 s内用N2、H2、NH3表示的化学反应速率v(N2)、v(H2)、v(NH3)分别为多少？ 答案：2 s末，Δc(N2)＝(1.0－0.6) mol·L－1＝0.4 mol·L－1 Δc(H2)＝(3.0－1.8) mol·L－1＝1.2 mol·L－1 Δc(NH3)＝(0.8－0) mol·L－1＝0.8 mol·L－1 2 s内v(N2)＝＝＝0.2 mol·L－1·s－1 v(H2)＝＝＝0.6 mol·L－1·s－1 v(NH3)＝＝＝0.4 mol·L－1·s－1。 (2)同一反应在相同时间内，用不同物质表示的反应速率，其数值是否相同？表示的反应快慢是否相同？用不同物质表示同一反应的反应速率其数值有什么规律？ 答案：同一反应在相同时间内，用不同物质表示的反应速率，其数值可能不同，但都表示该反应的反应速率，意义相同；用不同物质表示化学反应速率时，化学反应速率之比等于其化学计量数之比。 【典例1】（25-26高二上·天津·月考）反应在四种不同情况下的反应速率如下，其中表示反应速率最快的是 A． B． C． D． 【答案】D 【分析】用不同物质的速率表示同一反应比较速率大小，需要单位统一，再除以各自的计量系数比较大小。 【详解】A．v(D)=0.45 mol/(L·min)，D的系数为2，比值为0.45/2=0.225，A不符合题意； B．v(B)=0.01 mol/(L·min)，B的系数为3，比值为0.01/3≈0.0033，B不符合题意； C．v(C)=0.40 mol/(L·min)，C的系数为2，比值为0.40/2=0.20，C不符合题意； D．v(A)=0.15 mol/(L·s)，单位转换为0.15×60=9 mol/(L·min)，A的系数为1，比值为9/1=9，D符合题意； 故选D。 【变式1-1】（25-26高二上·天津河北·期中）家里长期使用的水壶底部会形成一层“水垢”，加入食醋可将水垢除去，发生的反应之一为，下列说法错误的是 A．乙酸的酸性强于碳酸 B．不能用CaCO3或H2O来表示反应速率 C．可通过观察产生气泡的快慢比较反应速率的大小 D．用CH3COOH和(CH3COO)2Ca单位时间内的浓度变化表示的反应速率数值相同 【答案】D 【详解】A．根据“强酸制弱酸”，乙酸与碳酸钙反应生成CO2，说明乙酸的酸性强于碳酸，故A正确； B．CaCO3是固体，H2O为纯液体，浓度不变，无法表示反应速率，故B正确； C．产生CO2气泡越快，表示反应速率越快，故C正确； D．CH3COOH的化学计量数为2，(CH3COO)2Ca为1，速率数值比为2:1，故D错误； 选D。 【变式1-2】（25-26高二上·天津蓟州·期中）对于反应：在10L密闭容器内进行，30s后水蒸气增加了4.5mol，则此段时间内反应的平均速率表示正确的是 A． B． C． D． 【答案】C 【分析】H2O增加4.5mol，容器体积10L，时间30s。浓度变化为=0.45mol/L，速率v(H2O)==0.015mol/(L·s)。反应式中各物质系数比等于反应速率之比，据此进行解答。 【详解】A．NH3的速率=0.015mol/(L·s)×=0.01mol/(L·s)，故A错误； B． O₂的速率=0.015mol/(L·s)×=0.0125mol/(L·s)，故B错误； C．NO的速率=0.015mol/(L·s)×=0.01mol/(L·s)，故C正确； D．v(H2O)=0.015mol/(L·s)，故D错误； 故选C。 【变式1-3】（24-25高一下·天津·期中）下列说法不正确的是 A．化学反应速率是用来表示一段时间内化学反应快慢的物理量 B．化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物物质的量浓度的增大来表示 C．对于同一时间、同一个反应，化学反应速率用不同物质表示时数值可能不同 D．用不同物质表示化学反应速率时，其数值之比等于方程式中计量数之比 【答案】D 【详解】A．化学反应速率是用来表示一段时间内化学反应快慢的物理量，即反应物或生成物物质的量浓度改变量和时间的比值表示，故A正确； B．化学反应速率通常用反应物或生成物物质的量浓度改变量随时间的变化表示，故B正确； C．对于同一时间、同一个反应，化学反应速率用不同物质表示时数值可能不同，单位一致时，其数值之比等于方程式中对应物质的化学计量数之比，故C正确； D．用不同物质表示化学反应速率时，只有单位一致时，其数值之比才等于方程式中对应物质的化学计量数之比，故D错误； 题型02 化学反应速率大小比较 1．归一法：同一化学反应速率用不同物质表示时，数值可能不同，比较反应速率的快慢不能只看数值大小，还要进行一定的转化，换算成同一种物质、同一单位表示，再比较数值大小。 2．比值法：比较化学反应速率与化学计量数的比值，如aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g)，比较与，若>，则说明用A表示的化学反应速率大于用B表示的化学反应速率。 【注意】计算时看单位是否统一，若不统一，先换算成相同单位表示，其转化公式为1 mol·L－1·s－1＝60 mol·L－1·min－1。 【典例2】（25-26高二上·天津河西·期中）某小组设计实验，探究影响该反应速率的因素，结合相关数据，下列说法错误的是 实验 反应温度℃ 溶液 稀 出现浑浊的时间 ① 25 5 0.1 10 0.1 x 10 ② 25 5 0.2 5 0.2 10 6 ③ 35 5 0.2 5 0.2 10 2 A． B．依据实验②③可探究反应温度对反应速率的影响 C．实验②中：时恰好消耗完全，则内的平均反应速率为 D．实验①②对比可说明的浓度越大，该反应的化学反应速率越大 【答案】D 【详解】A．根据变量控制法，各实验总体积应相同，实验①总液体体积为5+10+x=5+5+10，解得x=5，A正确； B．实验②③变量为温度不同，可探究反应温度对反应速率的影响，B正确； C．实验②中时恰好消耗完全，则内的平均反应速率为，C正确； D．实验①②变量为浓度不相同，混合后硫酸浓度相同不是变量，可说明的物质的量浓度越大，该反应的化学反应速率越大，而不是的物质的量浓度越大，该反应的化学反应速率越大，D错误； 故答案选D。 【变式2-1】（25-26高三上·天津·月考）甲、乙、丙三个体积均为2 L的密闭刚性容器中分别充入和，在80℃条件下发生反应。起始浓度如下表所示，其中甲经5 min后达到平衡时，的转化率为50%，下列判断不正确的是 起始物质的量(mol) 甲 乙 丙 0.5 1 0.5 0.5 1 1 A．达平衡时，甲容器中用表示的平均反应速率为 B．平衡时，甲、乙、丙中的转化率：甲=乙<丙 C．平衡时混合气体的平均相对分子质量：甲=乙>丙 D．温度降至70℃时，测得该反应的平衡常数为1.2，则该反应的正反应为放热反应 【答案】C 【详解】A．甲中转化率为50%，则的转化量也为0.25 mol，浓度为，反应速率为，故A正确； B．乙的起始浓度为甲的两倍，但反应前后气体物质的量相等，加压不改变平衡状态，转化率仍为50%；丙中过量，推动转化率更高，故甲=乙<丙，故B正确； C．反应前后气体物质的量不变，气体质量不变，所以平均相对分子质量是恒量，甲、乙起始时与物质的量比相同，平衡时平均相对分子质量均为；丙中初始SO₂的物质的量分数更大，丙的平均相对分子质量最大，甲=乙<丙，故C错误； D．80℃时的转化率为50%，平衡常数，降温至70℃时，降低温度K增大，说明平衡正向移动，正反应为放热反应，故D正确； 选C。 【变式2-2】（25-26高二上·天津和平·期中）逆水气变换反应：  。一定压力下，按、物质的量之比投料，、温度时反应物摩尔分数随时间变化关系如图所示。已知该反应的速率方程为，、温度时反应速率常数k分别为、。下列说法错误的是 A． B．、温度下达平衡时反应速率的比值： C．温度不变，仅改变体系初始压力，反应物摩尔分数随时间的变化曲线发生变化 D．温度下，改变初始投料比例，不可使平衡时各组分摩尔分数与温度时相同 【答案】B 【分析】由图可知，T1比T2反应速率快，则T1＞T2；T1温度下达到平衡时反应物的摩尔分数低于T2温度下平衡时；由于起始CO2与H2的物质的量之比为1∶1，则达到平衡时CO2和H2的摩尔分数相等。 【详解】A．根据分析，T1比T2反应速率快，反应速率常数与温度有关，结合反应速率方程知k1＞k2，A正确； B．反应的速率方程为v=kc0.5(H2)c(CO2)，则，T1温度下达到平衡时反应物的摩尔分数低于T2温度下平衡时，则，B错误； C．温度不变，仅改变体系初始压力，虽然平衡不移动，但反应物的浓度改变，反应速率改变，反应达到平衡的时间改变，反应物摩尔分数随时间的变化曲线变化，C正确； D．T2温度下，改变初始投料比，相当于改变某一反应物的浓度，达到平衡时H2和CO2的摩尔分数不可能相等，故不能使平衡时各组分摩尔分数与T1温度时相同，D正确； 故选B。 【变式2-3】（25-26高二上·天津滨海新·期中）在恒容密闭容器中通入并发生反应：，温度、下X的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。下列叙述正确的是 A．，ΔH>0 B．M点时再加入一定量X，平衡后X的转化率增大 C．N点的逆反应速率大于M点的正反应速率 D．下，时间内， 【答案】B 【详解】A．根据图可知，温度为T1先到达平衡，所以，温度越高，平衡时X的物质的量浓度越大，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，升高温度平衡向吸热反应方向移动，故逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，A错误； B．在M点时再加入一定量X平衡会向正反应移动，但到新平衡时结果变化的考虑可运用等效平衡去理解。先设在恒温恒压下，M点再加入X，到平衡时，两平衡等效。则X的转化率相等。题目要求恒容，可以理解为在恒压基础上压缩容器的体积达到恒容，此时平衡会向正向移动，使X的转化率增大。所以在恒温恒容下在M点加入X，会使X的转化率增大，B正确； C．N点未平衡，M点是平衡点，温度越高反应速率越大，已知，则M点的正反应速率大于N点的逆反应速率，故C错误； D．下，在时间内，X的浓度变化为，则Y的浓度变化为，故D错误； 故答案选B。 题型03 化学反应速率的相关计算 计算步骤 1. 找已知量，算目标物质的浓度差； 2. 代入公式求v； 3. 利用计量数比，换算其他物质速率。 注意要点 速率为正值，只取浓度变化的绝对值； 固体/纯液体，浓度视为定值，不计算速率； 比较速率快慢，需换算为同一物质的速率再比较。 【典例3】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 【详解】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3-1】已知反应在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示反应速率最慢的是 A． B．v(CO)=1.5mol/(L·min) C． D． 【答案】A 【分析】同一化学反应中，同一时间段内，各物质的反应速率之比等于其计量数之比，把不同物质的反应速率换算成同一物质的反应速率进行比较，数值越小的反应速率越慢，同时注意单位的统一。 【详解】A．v(CO)=2v(NO2)=1.4mol/(L·min)； B．v(CO)=1.5mol/(L·min)； C．v(CO)=4v(N2)=0.16mol/(L⋅s)=9.6mol/(L·min)； D．v(CO)=v(CO2)=0.1mol/(L⋅s) =6mol/(L·min)； 反应速率大小顺序是C＞D＞B＞A，所以反应速率最慢的是A； 故选A。 【变式3-2】反应在四种不同情况下反应速率分别为①，②，③，④，则该反应在不同条件下速率快慢顺序是 A．④>③>②>① B．②=③>①>④ C．④>②=③>① D．②=③>④>① 【答案】B 【详解】因在同一化学反应中，在反应速率的单位相同的条件下，用不同物质表示的化学反应速率与其化学式前的系数的比值越大，表示该反应速率越快，①；②；③；④，所以该反应在不同情况下，反应速率的快慢关系为。 故B正确。 【变式3-3】反应A(g)+3B(g)⇌2C(g)+2D(g)，在不同情况下测得反应速率，反应最快的是 A．v(D)=0.4mol•L-1•min-1 B．v(C)=0.5mol•L-1•min-1 C．v(B)=0.15mol•L-1•s-1 D．v(A)=0.6mol•L-1•min-1 【答案】C 【分析】同一化学反应中，同一时间段内，各物质的反应速率之比等于其化学计量数之比；先把不同物质的反应速率换算成同一物质的反应速率进行比较，据此分析； 【详解】A．； B．； C．； D．v(A)=0.6mol•L-1•min-1； 故选C。 题型04 化学反应速率的测定 影响化学反应速率的因素 1．实验探究——外界条件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 实验操作 实验现象 ①产生气泡速率最慢 ②产生气泡速率较快 ③产生气泡速率最快 实验结论 对于反应2H2O22H2O＋O2↑来说，温度升高，H2O2的分解速率加快 (2)浓度对化学反应速率影响的探究 实验操作 实验现象 装有12% H2O2溶液的试管中产生气泡的速率较快 实验结论 增大反应物浓度能使H2O2分解速率加快 (3)催化剂对化学反应速率影响的探究 实验操作 实验现象 ①有少量气泡出现 ②产生大量气泡 ③产生大量气泡 实验结论 MnO2、FeCl3可以使H2O2分解的速率加快 【典例4】（24-25高三上·天津滨海新·阶段练习）下列实验操作或装置能达到相应实验目的的是 A．装置甲可用于测定和稀硫酸反应的速率 B．用乙装置制备氧气并收集纯净干燥的氧气 C．利用丙装置测定未知溶液浓度 D．用丁装置验证双液原电池的工作原理 【答案】A 【详解】A．可以通过测定一定时间内产生的气体的体积测定碳酸钠和稀硫酸反应的速率，故A能达到目的； B．二氧化锰为粉末，装置中多孔隔板不起作用，故B不能达到目的； C．溴单质氧化亚铁离子生成铁离子，铁离子和KSCN溶液反应变为红色，不能指示滴定终点，故C不能达到目的； D．验证双液原电池的工作原理，中间应该是盐桥，而不是铜棒，故D不能达到目的； 故选A。 【变式4-1】（24-25高二上·天津河东·期末）下列实验装置（部分夹持装置已略去）不能达到对应实验目的是 实验目的 A．铁制品表面镀铜 B．测定锌与稀硫酸反应速率 实验装置 实验目的 C．探究温度对化学平衡移动的影响 D．验证电解饱和食盐水的阳极产物 实验装置 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A．该电解质装置，铁与电源正极相连做阳极，发生氧化反应，铜与负极相连做阴极，发生还原反应，故无法实现铁制品表面镀铜，A错误； B．通过测定收集一定体积的H2所需的时间或一定时间收集H2的体积大小来测定锌与稀硫酸反应速率，B正确； C．将平衡球放在两个不同温度的水中，根据不同温度下气体颜色的深浅判断温度对化学平衡移动的影响，C正确； D．电解饱和食盐水，阳极发生氧化反应生成Cl2，Cl2具有氧化性，可以用淀粉KI溶液检验，D正确； 故选A。 【变式4-2】（23-24高二上·天津滨海新·期末）下列有关实验内容、实验装置和对应的实验目的均正确的是 A．测定中和热 B．测定氧气的生成速率 C．验证反应是吸热还是放热 D．制备氢氧化铁胶体 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．中和热的测定，缺少了环形玻璃搅拌器，故A错误； B．过氧化氢在二氧化锰的催化作用下制备氧气，不能用长颈漏斗，否则生成的氧气会从长颈漏斗逸出，应该改为分液漏斗，故B错误； C．若X中是吸热反应，集气瓶中空气压强减小，U形管内甲液面升高乙降低；若X中是放热反应，集气瓶中空气压强增大，U形管内甲液面降低乙升高，可以达到实验目的，故C正确； D．制备氢氧化铁胶体的方法：饱和氯化铁溶液滴加到沸水中，溶液变为红褐色后停止加热，不能用硫酸铁饱和溶液，故D错误； 故选C。 【变式4-3】（23-24高三上·天津·期末）下列装置正确的是 A．制取收集氨气 B．制取氯气 C．铁制镀件镀铜 D．定量测定分解化学反应速率 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．氯化钙与氨气发生络合反应，不能用氯化钙干燥氨气，A错误； B．浓盐酸与二氧化锰反应制取氯气需要在加热条件下进行，B错误； C．在铁制品表面镀铜时，铁制品连接在电源的负极作阴极，铜连接在电源的正极作阳极，电解质溶液为可溶性铜盐溶液，C正确； D．装置中应该使用分液漏斗，不能用长颈漏斗，D错误； 故选C。 题型05 影响化学反应速率的因素 影响化学反应速率的因素 (1)内因 反应物本身的性质是影响化学反应速率的主要因素。 (2)外因(其他条件不变，只改变一个条件) ①浓度：增大反应物的浓度，化学反应速率加快，反之减小。 ②压强：对有气体参加的反应，增大压强，化学反应速率加快，反之减小。 ③温度：升高温度，化学反应速率加快，反之减小。 ④使用催化剂，能改变化学反应速率。 ⑤其他因素：固体反应物的表面积、光照、电磁波、溶剂等。 【典例5】（25-26高二上·天津静海·月考）某温度下，在某一恒容密闭容器中，充入一定物质的量的NO和，发生反应下列说法正确的是 A．适当降低温度，该反应的正反应速率加快，逆反应速率减慢 B．该反应的反应物的键能总和大于生成物的键能总和 C．加入合适的催化剂，该反应达到平衡时的值将不变 D．保持其他条件不变，仅充入少量的稀有气体，该反应的速率将增大 【答案】C 【详解】A．降低温度会使反应体系的能量降低，活化分子百分数及活化分子数均减小，因此正反应速率和逆反应速率均减小，而不是正反应速率加快、逆反应速率减慢，A错误； B．该反应为放热反应（），根据ΔH = 反应物键能总和 - 生成物键能总和，可知反应物键能总和小于生成物键能总和，B错误； C．该反应平衡常数，平衡常数只与温度有关，温度不变平衡常数不变，催化剂不改变平衡常数，因此加入催化剂，该反应达到平衡时 的值不变，C正确； D．保持其他条件不变，恒容条件下充入稀有气体，容器内压强增大，但容器内各物质的浓度均保持不变，因此反应速率不变，D错误； 答案选C。 【变式5-1】（25-26高二上·天津河西·期中）向两个锥形瓶中各加入0.05 g镁条，塞紧橡胶塞，用注射器分别注入盐酸、醋酸，测得锥形瓶内气体的压强随时间的变化如图所示。下列说法正确的是 A．a曲线代表醋酸与镁条反应时容器内压强随时间的变化 B．根据b曲线的变化趋势，推测该反应的速率与浓度、温度有关 C．若改为均为的盐酸和醋酸，最终体系的压强也相等 D．用溶液完全中和上述两种酸溶液，盐酸消耗NaOH溶液的体积更大 【答案】B 【分析】盐酸与醋酸同浓度时，盐酸为强酸，更大，盐酸与镁条反应速率更快，相同时间内产生的氢气更多，压强更大，所以曲线a表示镁条与盐酸的反应，曲线b表示镁条与醋酸的反应。 【详解】A．根据分析可知曲线a表示镁条与盐酸的反应，A错误； B．b曲线为醋酸反应，初始氢离子浓度低速率慢，随反应进行醋酸电离补充氢离子且反应放热温度升高，速率可能加快，后氢离子浓度降低速率减慢，可推测该反应的速率与浓度、温度有关，B正确； C．为的醋酸，物质的量浓度大于2 mol/L，若体积仍为2 mL，则最终产生的氢气更多，压强更大，C错误； D．两种酸等浓度、等体积，说明二者物质的量相等，且均为一元酸，故与NaOH溶液反应，消耗NaOH的量相等，D错误； 故选B。 【变式5-2】（25-26高二上·天津南开·期中）下列实验方案设计中，能达到实验目的的是 选项 实验目的 实验方案 A 探究浓度对化学反应速率的影响 两支试管中分别盛有和的酸性高锰酸钾溶液，同时各加入的草酸溶液，观察紫色褪去的快慢 B 探究与对分解的催化效率 分别向两支装有溶液的试管中滴加5滴相同浓度的溶液和溶液，比较两支试管产生气泡快慢 C 探究浓度对化学平衡的影响 向和混合溶液中加入4滴溶液，观察溶液颜色变化 D 除去碱式滴定管尖嘴的气泡 将滴定管尖嘴垂直向下，挤压橡皮管内玻璃球将气泡排出 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．实验中改变高锰酸钾浓度，但草酸浓度和体积相同，符合单一变量原则，可探究浓度对速率的影响。但由于该反应是自催化反应，生成的可作催化剂，且高锰酸钾物质的量不同，褪色时间自然不同，不能探究浓度对化学反应速率的影响，A错误； B．和的阴离子（和）不同，可能影响催化效果，无法单一变量验证与的催化效率，B错误； C．向和混合溶液中加入，显著增加浓度，平衡向正反应方向移动，颜色加深，可验证浓度对平衡的影响，C正确； D．碱式滴定管排气泡应尖嘴45°朝上挤压排出，垂直向下无法有效排出气泡，D错误； 故答案选C。 【变式5-3】（25-26高二上·天津河东·月考）下列生产或实验事实引出的相应结论不正确的是 事实 结论 A 其他条件相同，Na2S2O3溶液和H2SO4溶液反应，升高溶液的温度，析出硫沉淀所需时间缩短 当其他条件不变时，升高反应温度，化学反应速率加快 B 工业合成氨中，将氨气液化分离 可以加快反应速率，提高N2、H2的转化率 C 平衡体系中加入少量KSCN固体，溶液颜色加深 恒温时增大反应物浓度，平衡向正反应方向移动 D A、B两支试管中分别加入等体积5%的H2O2溶液，在B试管中加入2~3滴FeCl3溶液，B试管中产生气泡快 当其他条件不变时，催化剂可以改变化学反应速率 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．升高温度加快反应速率，析出硫的时间缩短，符合温度对速率的影响，A正确； B．将氨气液化分离会降低产物浓度，使平衡右移，提高N2、H2的转化率，但反应物浓度降低导致反应速率减慢，不会加快反应速率，B错误； C．加入KSCN固体后SCN-浓度增大，平衡正向移动，溶液颜色加深，C正确； D．FeCl3作为催化剂加快H2O2分解速率，则B试管中产生气泡快，说明催化剂可以改变化学反应速率，D正确； 故答案选B。 题型06 化学反应速率图像分析方法 化学反应速率图像分析核心方法 1. 先看轴：明确横/纵坐标（时间/温度/压强/速率/浓度/转化率） 2. 再看线：辨v正/v逆、曲线趋势（升/降）、斜率（速率快慢）、突变/渐变 3. 抓特殊点：交点（v正=v逆，平衡态）、拐点/突变点（温/压/催化剂改变）、平台（平衡） 4. 析变化：突变=温/压/催化剂，渐变=浓度；结合条件判断平衡移动方向 【典例6】下列图像及对应的叙述错误的是 A．图1中的阴影部分代表反应物浓度实际减小的量 B．图2中所示反应的化学方程式可以表示为 C．图3表示足量锌分别与盐酸、硫酸反应产生氢气的体积随时间变化的图像 D．图4表示等质量的金刚石、石墨在氧气中完全燃烧时放出的热量不相等 【答案】C 【详解】A．图1为v-t图像，反应速率v=，阴影部分为v正与v逆曲线间的面积，代表从反应开始到平衡过程中净反应速率的积分，即反应物浓度实际减小的量，A正确； B．图2中，10 s达到平衡时，Δn(Z)=1.58 mol，Δn(X)=1.20 mol-0.41 mol=0.79 mol，Δn(Y)=1.00 mol-0.21 mol=0.79 mol，Δn(X):Δn(Y):Δn(Z)=0.79:0.79:1.58=1:1:2，化学方程式为X+Y⇌2Z，B正确； C．0.1 mol/L盐酸中c(H⁺)=0.1 mol/L，0.1 mol/L硫酸中c(H+)=0.2 mol/L，与足量Zn反应时，硫酸的反应速率更快，500 mL 0.1 mol/L盐酸中n(H⁺)=0.5 L×0.1 mol/L=0.05 mol，200 mL 0.1 mol/L硫酸中n(H+)=0.2L×0.1 mol/L×2=0.04 mol，与足量Zn反应时，盐酸产生H2更多，而图中曲线a的反应速率快且生成的气体多， C错误； D．图4中，1 mol金刚石与O2总能量高于1 mol石墨与O2总能量，燃烧生成相同CO2时，金刚石放热更多，因此等质量的金刚石、石墨在氧气中完全燃烧时放出的热量不相等，D正确； 故选C。 【变式6-1】图像分析能力是中学生必备的化学学习能力。下列图像能正确反映对应关系的是 A．图①：向等浓度等体积的稀硫酸中分别加入足量锌粒和含少量铜粉的锌粒，生成的量随时间的变化情况 B．图②：向溶液中通入，生成沉淀的物质的量随通入的量的变化情况 C．图③：向等质量的金属钠中分别加入足量水和乙醇，生成的量随时间的变化情况 D．图④：向含有、的混合溶液中滴加溶液，生成的沉淀的质量随加入溶液的量的变化情况 【答案】B 【详解】A．等浓度等体积稀硫酸中H+总量固定，足量锌粒（无论是否含铜）均能使H+完全反应，最终生成H2量相同；含铜粉的锌粒形成原电池加快反应速率，但图像若显示含铜组H2量更多，则与事实不符，故A错误； B．AlCl3溶液中通入NH3，发生反应，Al(OH)3不溶于过量氨水，沉淀量随NH3通入先增加至Al3+完全沉淀后保持不变，图像应先上升后水平，故B正确； C．等质量钠与足量水或乙醇反应，生成等物质的量的H2（2Na~ H2），但反应速率：水>乙醇，图像若显示H2量不同，则与事实不符，故C错误； D．混合溶液中滴加NaOH，OH-先与Fe3+生成Fe(OH)3沉淀（沉淀质量增加），再与反应生成（沉淀质量不变），最后过量NaOH不影响沉淀，图像应有“上升-水平-水平”三段，若仅“上升-平台”则忽略反应，故D错误； 答案选B。 【变式6-2】室温下，为探究纳米铁去除水样中的影响因素，测得不同条件下浓度随时间变化关系如下图。 实验序号 水样体积/ 纳米铁质量/ 水样初始 ① 50 8 6 ② 50 2 6 ③ 50 2 8 下列说法正确的是 A．实验①中，0~2小时内平均反应速率 B．实验③中，反应的离子方程式为： C．其他条件相同时，适当增加纳米铁质量可加快反应速率 D．其他条件相同时，水样初始越小，的去除效果越好 【答案】C 【详解】A. 实验①中，0~2小时内平均反应速率，A不正确； B. 实验③中水样初始=8，溶液显弱碱性，发生反应的离子方程式中不能用配电荷守恒，B不正确； C. 综合分析实验①和②可知，在相同时间内，实验①中浓度的变化量大，因此，其他条件相同时，适当增加纳米铁质量可加快反应速率，C正确； D. 综合分析实验③和②可知，在相同时间内，实验②中浓度的变化量大，因此，其他条件相同时，适当减小初始，的去除效果越好，但是当初始太小时，浓度太大，纳米铁与反应速率加快，会导致与反应的纳米铁减少，因此，当初始越小时的去除效果不一定越好，D不正确； 综上所述，本题选C。 【变式6-3】向绝热恒容密闭容器中通入和，在一定条件下发生反应，正反应速率随时间变化的示意图如下图，下列结论中正确的个数为    ①反应在c点到达平衡 ②浓度：a点大于c点 ③反应物的总能量高于生成物的总能量 ④逆反应速率图像在此时间段内和上图趋势相同 ⑤混合物颜色不再变化，说明反应达到平衡 ⑥达到平衡后，改变容器体积增大压强，逆反应速率可能先增大后减小 A．2个 B．3个 C．4个 D．5个 【答案】B 【详解】①c点反应速率发生改变，c点没有到达平衡，故①错误； ②随反应进行，浓度逐渐减小， 所以浓度a点大于c点，故②正确； ③由正反应速率增大，可知正反应放热，反应物的总能量高于生成物的总能量，故③正确； ④生成物浓度增大、容器内温度升高，逆反应速率持续增大，逆反应速率图像在此时间段内和上图趋势不相同，故④错误； ⑤混合物颜色不再变化，则浓度不变，说明反应达到平衡，故⑤正确； ⑥达到平衡后，改变容器体积增大压强，正逆反应速率同等程度增大，故⑥错误； 正确的个数为3个，选B。 题型07 化学平衡状态的判断 化学平衡状态 (1)化学平衡状态的概念 如果外界条件(温度、浓度、压强等)不发生改变，当可逆反应进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速率相等，反应物的浓度与生成物的浓度都不再改变的状态，称为化学平衡状态，简称化学平衡。 (2)化学平衡状态的特征 逆：研究对象是可逆反应 等：正反应速率和逆反应速率相等 动：动态平衡，反应并未停止 定：各组分的浓度不再改变 变：外界条件改变，原平衡将被打破，在新条件下建立新的平衡状态 【典例7】（25-26高二上·天津滨海新·期中）在恒容密闭容器中发生反应：。下列叙述不能说明该反应达到平衡状态的是 A．的生成速率与的分解速率相等 B．容器内气体的平均相对分子质量不再变化 C．容器内气体的密度不再变化 D．X的体积分数不再变化 【答案】C 【详解】A．X的生成速率与分解速率相等，即有，已达到平衡状态，A正确； B．气体的平均相对分子质量，该反应过程中不变，但随反应变化，仅有平衡时达到定值，B正确； C．气体密度，总质量守恒且容器体积恒容，密度始终不变，无法判断平衡，C错误； D．随着反应的进行X的体积分数发生变化，达平衡时变为定值，D正确； 故选C。 【变式7-1】（25-26高二上·天津河西·期中）某温度下将和充入密闭的容器中发生反应，该反应的图像如图所示，时刻测定容器内HI的物质的量为1mol。时，保持等温等容，抽取0.5molHI．下列有关叙述正确的是 A．时刻，抽取HI的瞬间，在图像上的变化是c点 B．混合气体的密度保持不变，反应达到平衡状态 C．时刻，抽取HI后再次达到平衡，HI的质量分数减小 D．该温度下，反应的平衡常数的值为2.25 【答案】D 【详解】A．时刻，抽取HI的瞬间，生成物的浓度瞬间减小，但是反应物的浓度瞬间是不变的，因此瞬间不变，则在图像上的变化应该是b点，故A错误； B．该反应均为气体，因此反应的总质量不变，且为等容即体积不变，根据可知，密度为定值，不能用密度判断是否达到平衡状态，故B错误； C．该反应生成物只有一种且为气体，时刻，抽取HI相当于减小压强，平衡不移动，HI的质量分数不变，故C错误； D．时刻测定容器内HI的物质的量为1mol，根据反应方程式的系数可知，和各剩下1.5mol，该反应前后气体物质的系数之和不变，可以用物质的量代替浓度计算平衡常数，故该温度下的平衡常数，故D正确； 故答案选D。 【变式7-2】（25-26高二上·天津河西·期中）在一定温度下的密闭容器中发生反应，平衡时测得A的浓度为。保持温度不变，将容器的容积扩大到原来的两倍，再达平衡时，测得A的浓度为。下列有关判断错误的是 A． B．C的体积分数减小 C．B的转化率增大 D．平衡后，混合气体平均摩尔质量减小 【答案】C 【分析】若化学平衡不移动，保持温度不变，将容器的容积扩大到原来的两倍时，容器的压强减小，A的浓度应为0.25mol/L，由达到新平衡时，A的浓度为0.3mol/L可知，平衡向逆反应方向移动，说明正反应是气体体积减小的反应。 【详解】A．由分析可知，该反应是气体体积减小的反应，则化学计量数的关系为：x+y＞z，故A正确； B．由分析可知，保持温度不变，将容器的容积扩大到原来的两倍时，容器的压强减小，平衡向逆反应方向移动，C的体积分数减小，故B正确； C．由分析可知，保持温度不变，将容器的容积扩大到原来的两倍时，容器的压强减小，平衡向逆反应方向移动，B的转化率减小，故C错误； D．总质量不变，但总物质的量因逆向移动而增加，根据可知，平均摩尔质量减小，故D正确； 故选C。 【变式7-3】（25-26高二上·天津南开·期中）一定温度下，可逆反应达到平衡状态的标志是 A． B．该反应的浓度商不再变化 C．混合气体的平均相对分子质量不再变化 D．单位时间内生成的同时，生成 【答案】B 【详解】A．根据反应式，平衡时应满足2v正(A2) =v逆(AB)，A错误； B．浓度商（Q）等于平衡常数（K）时反应达到平衡，此时Q不再变化，B正确； C．反应前后气体总物质的量相等，总质量恒定，平均相对分子质量始终不变，无法作为平衡标志，C错误； D．单位时间内生成n mol AB的同时，生成n mol B2，不符合比例关系，未达到平衡状态，D错误； 故答案选B。 题型08 化学反应条件的影响 1．化学反应条件控制的目的 (1)促进有利的化学反应：提高反应速率；提高反应物的转化率，即原料的利用率。 (2)抑制有害的化学反应：降低反应速率，控制副反应的发生，减少甚至消除有害物质的产生。 2．化工生产中反应条件的调控 (1)考虑因素 化工生产中调控反应条件时，需要考虑控制反应条件的成本和实际可能性。 (2)实例——合成氨生产条件的选择 ①温度低，反应速率小，氨的产率高； ②压强大，反应速率大，氨的产率高，对动力与生产设备要求高； ③使用催化剂能很大程度加快反应速率。 综合考虑，采用条件： ①温度400~500℃，反应速率大，催化剂的活性大； ②压强10~30MPa，反应速率大，氨的产率高； ③使用催化剂。 【典例8】（25-26高二上·天津静海·月考）下列说法正确的是 A．平衡常数越大，反应物的转化率越大；但反应物的转化率越大，平衡常数不一定越大 B．反应常温下可自发进行，该反应为吸热反应 C．氢氧燃料电池放电时化学能全部转化为电能 D．红色 平衡后，加少量KCl固体，平衡向逆反应方向移动，体系颜色变浅 【答案】A 【详解】A．平衡常数K只与温度有关，K越大，说明反应正向进行程度越大，反应物转化率越高；反应物转化率增大，可能是通过改变浓度、压强等条件实现的，温度不变时K不会改变，A正确； B．反应常温自发，反应中气体分子数减少，即，若要反应自发需满足，即为放热反应，B错误； C．氢氧燃料电池放电时，化学能部分转化为电能，部分化学能以热能等形式损失，并非全部转化，C错误； D．该反应的离子方程式为，加入KCl固体，K+和Cl-离子浓度增加，但二者不影响平衡移动，溶液颜色不变，D错误； 故答案选A。 【变式8-1】（25-26高二上·天津静海·月考）下列实验装置不能达到对应实验目的是 A．设计铜锌双液原电池 B．比较AgCl和AgI溶解度大小 C．滴定终点前用洗瓶冲洗锥形瓶内壁减小误差 D．探究压强对平衡的影响 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A．该电池中，Zn为负极，Cu为正极，可以形成铜锌双液原电池，与实验目的相符，A不符合题意； B．向浓度相同的、的混合溶液中滴加，观察先出现的沉淀颜色，从而可以比较AgCl和AgI溶解度大小，与实验目的相符，B不符合题意； C．中和滴定达终点前，将滴定管的尖端接触锥形瓶内壁，此时有半滴标准液流入锥形瓶，用洗瓶冲洗锥形瓶内壁，使标准液流入锥形瓶内与待测液反应，从而减小误差，与实验目的相符，C不符合题意； D．该反应为气体分子数不变的反应，加压时平衡不移动，颜色加深是因体积减小使浓度增大，与平衡移动无关，无法验证平衡移动原理，与实验目的不相符，D符合题意； 故选D。 【变式8-2】（24-25高二上·天津蓟州·期中）在一定温度下，向容积均为2L的两个密闭容器中通入一定量的一氧化碳和水蒸气，保持温度恒定，发生反应：  ，数据如下表。下列说法正确的是 容器编号 起始时各物质的物质的量/mol 达到平衡的时间/min 达到平衡时体系放出的能量/kJ CO ① 1 4 0 0 ② 2 8 0 0 A．平衡时：①＜② B．平衡常数：①＜② C．达到平衡的时间： D．达到平衡时能量的变化： 【答案】A 【分析】已知容器体积恒定，成倍增大反应物的量，相当于加压；而该反应是气体体积不变的反应，加压平衡不移动，两容体系是等效平衡。 【详解】A．两个体系是等效平衡，达到平衡时容器②中各物质的浓度是容器①中的2倍，A正确； B．温度相同，平衡常数相等，B错误； C．起始时，容器②中反应物的浓度较之容器①加倍，故反应速率快，达到平衡时间更短，C错误； D．两个体系是等效平衡，达到平衡时容器②中反应物消耗量是①的2倍，故能量变化为，D错误。 故答案选A。 【变式8-3】（25-26高二上·天津河北·期中）室温下，水的电离达到平衡，下列叙述正确的是 A．氢氧两种元素只能组成水 B．水的电离方程式可表示为： C．向水中加入少量CH3COOH，平衡逆向移动，Kw 变小 D．向水中加入少量NaHSO4固体，平衡正向移动，水电离程度增大 【答案】B 【详解】A．氢氧两种元素不仅能组成水（），还能组成其他化合物，如过氧化氢（），A不符合题意； B．水的电离方程式可表示为：，B符合题意； C．向水中加入少量CH3COOH，平衡逆向移动，但Kw只与温度有关，C不符合题意； D．向水中加入少量NaHSO4固体，平衡逆向移动，水电离程度受到抑制，D不符合题意； 故选B。 题型09 化学平衡方向的判断 1. 核心依据：勒夏特列原理 改变平衡条件，平衡向减弱该改变的方向移动（仅减弱，不抵消）。 2. 浓度 增反应物/减生成物→正向；减反应物/增生成物→逆向。 3. 温度 升温→向吸热方向；降温→向放热方向。 4. 压强（气体反应） 加压→向气体分子数减少（Δn<0）方向；减压→向气体分子数增多（Δn>0）方向； 等体反应（Δn=0）：压强改变，平衡不移动。 5. 催化剂 同等倍数改变正逆速率，平衡不移动。 6. 速判技巧（v正/v逆） v正>v逆→正向；v正<v逆→逆向；v正=v逆→平衡态。 【典例9】（25-26高二上·天津·期中）下列关于“化学反应速率和化学平衡”的说法正确的是 A．在恒温恒容条件下，当N2O4(g)2NO2(g)达到平衡后，再充入一定量的Ar后，活化分子百分数减小，反应速率减慢 B．已知2Mg(s) + CO2(g)= C(s) + 2MgO(s)  ΔH<0，则该反应能在高温下自发进行 C．某温度下，在恒容密闭容器中加入一定量X，发生反应：2X(g) 2Y(g) + Z(g)，一段时间后达到平衡，再加入一定量X，达新平衡后X的物质的量分数增大 D．在恒温条件下，反应2NH3(g)N2(g) + 3H2(g)达平衡后，缩小容器体积，N2浓度减小 【答案】C 【详解】A．在恒温恒容条件下，向已达到平衡的体系内充入Ar对反应物和生成物的浓度以及活化分子百分数没有影响，反应速率不变，A错误； B．该反应气体分子数减少，，同时有。根据，当低温时反应能自发进行，B错误； C．反应平衡后向恒容容器内加入X，X的浓度增加，平衡向正向移动。但根据勒夏特列原理，该反应是气体体积增大的反应，新平衡与原平衡相比，X的物质的量分数增大，C正确； D．反应达到平衡后缩小容器体积，体系内压强和各物质浓度增加，反应向分子数减少的方向移动，即向逆反应方向移动。但根据勒夏特列原理，平衡的移动不能抵消变化。因此重新达到平衡后，的浓度比初次平衡时有所增加，D错误； 故答案选C。 【变式9-1】（25-26高二上·天津武清·月考）下列说法正确的是 A．合成氨工业温度选择为450℃左右，主要是为了提高的平衡产率 B．化学反应室温下不能自发进行，说明该反应的 C．  ，提高的值可增大的转化率 D．有气体参加的化学反应，其他条件一定时，若增大压强(即缩小反应容器的体积)，可增加单位体积内活化分子百分数，从而使反应速率增大 【答案】C 【详解】A．合成氨反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，会降低平衡产率，选择450℃主要是为了催化剂活性和反应速率，并非提高平衡产率，A错误； B．反应生成气体，ΔS＞0，若室温下不自发（ΔG＞0），即此时ΔH＞TΔS，因ΔS＞0，高温可能使ΔG＜0，说明ΔH＞0，B错误； C．提高O2与SO2的物质的量比，相当于增加O2浓度，促使平衡右移，SO2转化率提高，C正确； D．增大压强（即缩小反应容器的体积）使单位体积内分子总数（包括活化分子）增加，但活化分子百分数与温度及催化剂有关，与压强无关，D错误； 故选C。 【变式9-2】（25-26高二上·天津南开·月考）关于化学反应进行的方向，下列叙述正确的是 A．反应常温下不能自发进行，说明该反应的 B．液态水凝结成冰的过程中，， C．自由能变化的化学反应一定能迅速进行 D．常温常压下和混合无明显现象，则在该条件下不自发 【答案】B 【详解】A．反应CaCO3分解在常温下ΔG>0，因生成气体ΔS>0，故ΔH必须为正才能在低温下不自发，A错误； B．液态水→冰为放热，ΔH<0，且熵减，ΔS<0，B正确； C．ΔG<0仅说明反应自发，与反应速率无关，C错误； D．H2和O2生成H2O在常温下ΔG<0，为自发反应，无明显现象因反应速率慢，D错误； 故选B。 【变式9-3】（25-26高二上·天津·月考）下列反应在任何温度下均能自发进行的是 A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A．反应为放热反应，反应由液态生成气态O2，熵增（ΔS>0），满足ΔH<0且ΔS>0，任何温度下ΔG=ΔH−TΔS<0，A正确； B．该反应为吸热反应，气体物质的量减少，熵减（ΔS<0），ΔG=ΔH−TΔS始终大于零，无法自发，B错误； C．该反应为放热，但Cl2转化为固体AgCl，熵减（ΔS<0），仅在低温下自发，C错误； D．该反应为吸热反应，由固体碳酸钙生成CO2熵增（ΔS>0），但需高温使ΔG=ΔH−TΔS小于零，仅在高温下自发，D错误； 故答案选A。 题型10 化学平衡的图像问题 1. 分析步骤 看轴（明确横纵标）→ 看线（趋势/突变渐变/斜率）→ 抓点（交点/拐点/平台）→ 析平衡（结合勒夏特列原理判移动方向）。 2. 关键结论 催化剂/等体反应加压：v正v逆等倍变，平衡不移动。 温/压改变：正逆速率同时突变，平衡向减弱改变的方向移。 浓度改变：只有一侧速率渐变，平衡向浓度改变的反方向移。 【典例10】（24-25高三上·天津·期末）根据下列图示所得出的结论正确的是 A．图甲中曲线a表示的反应过程，若使反应过程按曲线b进行，可采取的措施是：其他条件不变时压缩体积 B．图乙是镁条与盐酸反应的化学反应速率随反应时间变化的曲线，时刻溶液的温度最高 C．图丙表示向冰醋酸中加水，溶液导电能力的变化曲线，b点表示醋酸溶液的电离程度最大 D．图丁中曲线表示反应，正、逆反应的平衡常数K随温度的变化 【答案】A 【详解】A．反应为气体分子数不变的反应，其他条件不变时压缩体积，物质浓度增大，反应速率加快，但是平衡不移动，平衡时Z含量不变，A正确； B．镁条与盐酸反应为放热反应，随着反应进行放热增多，温度升高，化学反应速率时刻最大，之后反应仍进行，反应放热导致溶液的温度仍会升高，B错误； C．向冰醋酸中加水，溶液浓度减小，促进醋酸的电离，醋酸电离程度一直增大，C错误；   D．反应为放热反应，达到平衡之后，升高温度，平衡逆向移动，对K正影响大于对K逆影响，D错误； 故选A。 【变式10-1】（24-25高二上·天津·月考）为实现碳达峰、碳中和，综合利用的技术不断创新。某实验小组研究和反应得到合成气的原理为；向的恒容密闭容器中充入和，反应过程中的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。下列有关说法正确的是 A．该反应的 B．压强：p2>p1 C．1100℃时，该反应的平衡常数为12.96 D．维持点温度不变，向容器内再充入、、和，此时， 【答案】D 【详解】A．根据图像可知，当压强不变时，升高温度，的平衡转化率增大，说明平衡正向移动，则正反应为吸热反应，该反应的，A错误； B．和的反应属于气体分子数增大的反应，当温度相同时，增大压强，平衡逆向移动，的平衡转化率减小；根据图像可知，相同温度时p2压强对应的平衡转化率大，则压强：，B错误； C．1100℃时，的平衡转化率为60%，向的恒容密闭容器中充入和，则平衡时的物质的量浓度为，因此平衡时、和的物质的量浓度为0.2mol/L、0.6mol/L、0.6mol/L，该反应的平衡常数为==3.24，C错误； D．维持点温度不变，向容器内再充入、、和，此时==，则反应逆向进行，反应速率为，D正确； 答案选D。 【变式10-2】（25-26高二上·天津武清·月考）根据下列图示所得出的结论正确的是 A．图1表示催化剂Ⅰ对反应的催化效果更好 B．图2表示其他条件一定时，反应速率随温度变化的图像，则 C．图3表示合成氨反应，固定投料时其转化率b点最高、c点最低 D．图4表示  ，时缩小体积增大压强，平衡向正反应方向移动 【答案】B 【详解】A．催化剂降低反应活化能加快反应速率，由图，催化剂Ⅱ对反应的催化效果更好，A错误； B．由图可知，达到平衡后，再升高温度v正＞v逆，反应正向移动，则反应为吸热反应，焓变大于0，B正确； C． 增加氢气含量，会促进氮气转化，则c点氮气转化率最高，C错误； D．时缩小体积增大压强，则物质浓度增大，正逆反应速率均增大，D错误； 故选B。 【变式10-3】（25-26高二上·天津武清·月考）甲胺是合成太阳能敏化剂的原料。一定温度下，向容积为2L的恒容密闭容器中投入0.4mol 和0.6mol 发生反应，测得的物质的量与温度和时间的关系如图。下列说法错误的是 A． B．的生成速率：a点＜d点 C．d点的体积分数为30％ D．该可逆反应的活化能： 【答案】B 【分析】根据先拐先平数值大可知，，温度高的乙醇物质的量大，说明升高温度平衡逆向移动，逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，△H<0； 【详解】A．由分析，，A正确；    B．，温度升高反应速率增大，a点反应物浓度也更大，则的生成速率：a点>d点，B错误 ； C．由图，d点为0.1mol，则反应0.3mol、生成0.3mol，反应为气体分子数不变的反应，则d点的体积分数为30%，C正确； D．反应焓变等于正反应活化能减去逆反应活化能；逆反应为吸热反应，则该可逆反应的活化能：，D正确； 故选B。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 6.2　化学反应的速率与限度 题型01 化学反应速率的含义 题型02 化学反应速率大小比较 题型03 化学反应速率的相关计算 题型04 化学反应速率的测定 题型05 影响化学反应速率的因素 题型06 化学反应速率图像分析方法 题型07 化学平衡状态的判断 题型08 化学反应条件的影响 题型09 化学平衡方向的判断 题型10 化学平衡的图像问题 题型01 化学反应速率的含义 1．概念 化学反应速率是表示化学反应过程进行________的物理量。 2．表示方法 (1)表示：用单位时间内反应物________________或生成物________________ (均取正值)表示。 (2)表达式：v＝________或v＝________ (3)单位：________________或________________。 3．实例探究 已知合成氨反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，其浓度数据如下： N2 H2 NH3 起始浓度/(mol·L－1) 1.0 3.0 0 2 s末浓度/(mol·L－1) 0.6 1.8 0.8 (1)2 s末，N2、H2、NH3的物质的量浓度变化各为多少？则2 s内用N2、H2、NH3表示的化学反应速率v(N2)、v(H2)、v(NH3)分别为多少？ (2)同一反应在相同时间内，用不同物质表示的反应速率，其数值是否相同？表示的反应快慢是否相同？用不同物质表示同一反应的反应速率其数值有什么规律？ 【典例1】（25-26高二上·天津·月考）反应在四种不同情况下的反应速率如下，其中表示反应速率最快的是 A． B． C． D． 【变式1-1】（25-26高二上·天津河北·期中）家里长期使用的水壶底部会形成一层“水垢”，加入食醋可将水垢除去，发生的反应之一为，下列说法错误的是 A．乙酸的酸性强于碳酸 B．不能用CaCO3或H2O来表示反应速率 C．可通过观察产生气泡的快慢比较反应速率的大小 D．用CH3COOH和(CH3COO)2Ca单位时间内的浓度变化表示的反应速率数值相同 【变式1-2】（25-26高二上·天津蓟州·期中）对于反应：在10L密闭容器内进行，30s后水蒸气增加了4.5mol，则此段时间内反应的平均速率表示正确的是 A． B． C． D． 【变式1-3】（24-25高一下·天津·期中）下列说法不正确的是 A．化学反应速率是用来表示一段时间内化学反应快慢的物理量 B．化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物物质的量浓度的增大来表示 C．对于同一时间、同一个反应，化学反应速率用不同物质表示时数值可能不同 D．用不同物质表示化学反应速率时，其数值之比等于方程式中计量数之比 题型02 化学反应速率大小比较 1．归一法：同一化学反应速率用不同物质表示时，数值可能不同，比较反应速率的快慢不能只看数值大小，还要进行一定的转化，换算成_____、_____表示，再比较数值大小。 2．比值法：比较化学反应速率与化学计量数的比值，如aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g)，比较与，若>，则说明用A表示的化学反应速率大于用B表示的化学反应速率。 【注意】计算时看单位是否统一，若不统一，先换算成相同单位表示，其转化公式为1 mol·L－1·s－1＝60 mol·L－1·min－1。 【典例2】（25-26高二上·天津河西·期中）某小组设计实验，探究影响该反应速率的因素，结合相关数据，下列说法错误的是 实验 反应温度℃ 溶液 稀 出现浑浊的时间 ① 25 5 0.1 10 0.1 x 10 ② 25 5 0.2 5 0.2 10 6 ③ 35 5 0.2 5 0.2 10 2 A． B．依据实验②③可探究反应温度对反应速率的影响 C．实验②中：时恰好消耗完全，则内的平均反应速率为 D．实验①②对比可说明的浓度越大，该反应的化学反应速率越大 【变式2-1】（25-26高三上·天津·月考）甲、乙、丙三个体积均为2 L的密闭刚性容器中分别充入和，在80℃条件下发生反应。起始浓度如下表所示，其中甲经5 min后达到平衡时，的转化率为50%，下列判断不正确的是 起始物质的量(mol) 甲 乙 丙 0.5 1 0.5 0.5 1 1 A．达平衡时，甲容器中用表示的平均反应速率为 B．平衡时，甲、乙、丙中的转化率：甲=乙<丙 C．平衡时混合气体的平均相对分子质量：甲=乙>丙 D．温度降至70℃时，测得该反应的平衡常数为1.2，则该反应的正反应为放热反应 【变式2-2】（25-26高二上·天津和平·期中）逆水气变换反应：  。一定压力下，按、物质的量之比投料，、温度时反应物摩尔分数随时间变化关系如图所示。已知该反应的速率方程为，、温度时反应速率常数k分别为、。下列说法错误的是 A． B．、温度下达平衡时反应速率的比值： C．温度不变，仅改变体系初始压力，反应物摩尔分数随时间的变化曲线发生变化 D．温度下，改变初始投料比例，不可使平衡时各组分摩尔分数与温度时相同 【变式2-3】（25-26高二上·天津滨海新·期中）在恒容密闭容器中通入并发生反应：，温度、下X的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。下列叙述正确的是 A．，ΔH>0 B．M点时再加入一定量X，平衡后X的转化率增大 C．N点的逆反应速率大于M点的正反应速率 D．下，时间内， 题型03 化学反应速率的相关计算 计算步骤 1. 找已知量，算目标物质的浓度差； 2. 代入公式求v； 3. 利用计量数比，换算其他物质速率。 注意要点 速率为正值，只取浓度变化的绝对值； 固体/纯液体，浓度视为定值，不计算速率； 比较速率快慢，需换算为同一物质的速率再比较。 【典例3】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3-1】已知反应在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示反应速率最慢的是 A． B．v(CO)=1.5mol/(L·min) C． D． 【变式3-2】反应在四种不同情况下反应速率分别为①，②，③，④，则该反应在不同条件下速率快慢顺序是 A．④>③>②>① B．②=③>①>④ C．④>②=③>① D．②=③>④>① 【变式3-3】反应A(g)+3B(g)⇌2C(g)+2D(g)，在不同情况下测得反应速率，反应最快的是 A．v(D)=0.4mol•L-1•min-1 B．v(C)=0.5mol•L-1•min-1 C．v(B)=0.15mol•L-1•s-1 D．v(A)=0.6mol•L-1•min-1 题型04 化学反应速率的测定 影响化学反应速率的因素 1．实验探究——外界条件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 实验操作 实验现象 ①产生气泡速率最慢 ②产生气泡速率较快 ③产生气泡速率最快 实验结论 对于反应2H2O22H2O＋O2↑来说，温度升高，H2O2的分解速率_____ (2)浓度对化学反应速率影响的探究 实验操作 实验现象 装有12% H2O2溶液的试管中产生气泡的速率较快 实验结论 增大反应物浓度能使H2O2分解速率_____ (3)催化剂对化学反应速率影响的探究 实验操作 实验现象 ①有少量气泡出现 ②产生大量气泡 ③产生大量气泡 实验结论 MnO2、FeCl3可以使H2O2分解的速率_____ 【典例4】（24-25高三上·天津滨海新·阶段练习）下列实验操作或装置能达到相应实验目的的是 A．装置甲可用于测定和稀硫酸反应的速率 B．用乙装置制备氧气并收集纯净干燥的氧气 C．利用丙装置测定未知溶液浓度 D．用丁装置验证双液原电池的工作原理 【变式4-1】（24-25高二上·天津河东·期末）下列实验装置（部分夹持装置已略去）不能达到对应实验目的是 实验目的 A．铁制品表面镀铜 B．测定锌与稀硫酸反应速率 实验装置 实验目的 C．探究温度对化学平衡移动的影响 D．验证电解饱和食盐水的阳极产物 实验装置 A．A B．B C．C D．D 【变式4-2】（23-24高二上·天津滨海新·期末）下列有关实验内容、实验装置和对应的实验目的均正确的是 A．测定中和热 B．测定氧气的生成速率 C．验证反应是吸热还是放热 D．制备氢氧化铁胶体 A．A B．B C．C D．D 【变式4-3】（23-24高三上·天津·期末）下列装置正确的是 A．制取收集氨气 B．制取氯气 C．铁制镀件镀铜 D．定量测定分解化学反应速率 A．A B．B C．C D．D 题型05 影响化学反应速率的因素 影响化学反应速率的因素 (1)内因 反应物本身的________是影响化学反应速率的主要因素。 (2)外因(其他条件不变，只改变一个条件) ①浓度：增大反应物的浓度，化学反应速率________，反之________。 ②压强：对有气体参加的反应，增大压强，化学反应速率________，反之________。 ③温度：升高温度，化学反应速率________，反之________。 ④使用催化剂，能改变化学反应速率。 ⑤其他因素：固体反应物的________、光照、电磁波、溶剂等。 【典例5】（25-26高二上·天津静海·月考）某温度下，在某一恒容密闭容器中，充入一定物质的量的NO和，发生反应下列说法正确的是 A．适当降低温度，该反应的正反应速率加快，逆反应速率减慢 B．该反应的反应物的键能总和大于生成物的键能总和 C．加入合适的催化剂，该反应达到平衡时的值将不变 D．保持其他条件不变，仅充入少量的稀有气体，该反应的速率将增大 【变式5-1】（25-26高二上·天津河西·期中）向两个锥形瓶中各加入0.05 g镁条，塞紧橡胶塞，用注射器分别注入盐酸、醋酸，测得锥形瓶内气体的压强随时间的变化如图所示。下列说法正确的是 A．a曲线代表醋酸与镁条反应时容器内压强随时间的变化 B．根据b曲线的变化趋势，推测该反应的速率与浓度、温度有关 C．若改为均为的盐酸和醋酸，最终体系的压强也相等 D．用溶液完全中和上述两种酸溶液，盐酸消耗NaOH溶液的体积更大 【变式5-2】（25-26高二上·天津南开·期中）下列实验方案设计中，能达到实验目的的是 选项 实验目的 实验方案 A 探究浓度对化学反应速率的影响 两支试管中分别盛有和的酸性高锰酸钾溶液，同时各加入的草酸溶液，观察紫色褪去的快慢 B 探究与对分解的催化效率 分别向两支装有溶液的试管中滴加5滴相同浓度的溶液和溶液，比较两支试管产生气泡快慢 C 探究浓度对化学平衡的影响 向和混合溶液中加入4滴溶液，观察溶液颜色变化 D 除去碱式滴定管尖嘴的气泡 将滴定管尖嘴垂直向下，挤压橡皮管内玻璃球将气泡排出 A．A B．B C．C D．D 【变式5-3】（25-26高二上·天津河东·月考）下列生产或实验事实引出的相应结论不正确的是 事实 结论 A 其他条件相同，Na2S2O3溶液和H2SO4溶液反应，升高溶液的温度，析出硫沉淀所需时间缩短 当其他条件不变时，升高反应温度，化学反应速率加快 B 工业合成氨中，将氨气液化分离 可以加快反应速率，提高N2、H2的转化率 C 平衡体系中加入少量KSCN固体，溶液颜色加深 恒温时增大反应物浓度，平衡向正反应方向移动 D A、B两支试管中分别加入等体积5%的H2O2溶液，在B试管中加入2~3滴FeCl3溶液，B试管中产生气泡快 当其他条件不变时，催化剂可以改变化学反应速率 A．A B．B C．C D．D 题型06 化学反应速率图像分析方法 化学反应速率图像分析核心方法 1. 先看轴：明确横/纵坐标（时间/温度/压强/速率/浓度/转化率） 2. 再看线：辨v正/v逆、曲线趋势（升/降）、斜率（速率快慢）、突变/渐变 3. 抓特殊点：交点（v正=v逆，平衡态）、拐点/突变点（温/压/催化剂改变）、平台（平衡） 4. 析变化：突变=温/压/催化剂，渐变=浓度；结合条件判断平衡移动方向 【典例6】下列图像及对应的叙述错误的是 A．图1中的阴影部分代表反应物浓度实际减小的量 B．图2中所示反应的化学方程式可以表示为 C．图3表示足量锌分别与盐酸、硫酸反应产生氢气的体积随时间变化的图像 D．图4表示等质量的金刚石、石墨在氧气中完全燃烧时放出的热量不相等 【变式6-1】图像分析能力是中学生必备的化学学习能力。下列图像能正确反映对应关系的是 A．图①：向等浓度等体积的稀硫酸中分别加入足量锌粒和含少量铜粉的锌粒，生成的量随时间的变化情况 B．图②：向溶液中通入，生成沉淀的物质的量随通入的量的变化情况 C．图③：向等质量的金属钠中分别加入足量水和乙醇，生成的量随时间的变化情况 D．图④：向含有、的混合溶液中滴加溶液，生成的沉淀的质量随加入溶液的量的变化情况 【变式6-2】室温下，为探究纳米铁去除水样中的影响因素，测得不同条件下浓度随时间变化关系如下图。 实验序号 水样体积/ 纳米铁质量/ 水样初始 ① 50 8 6 ② 50 2 6 ③ 50 2 8 下列说法正确的是 A．实验①中，0~2小时内平均反应速率 B．实验③中，反应的离子方程式为： C．其他条件相同时，适当增加纳米铁质量可加快反应速率 D．其他条件相同时，水样初始越小，的去除效果越好 【变式6-3】向绝热恒容密闭容器中通入和，在一定条件下发生反应，正反应速率随时间变化的示意图如下图，下列结论中正确的个数为    ①反应在c点到达平衡 ②浓度：a点大于c点 ③反应物的总能量高于生成物的总能量 ④逆反应速率图像在此时间段内和上图趋势相同 ⑤混合物颜色不再变化，说明反应达到平衡 ⑥达到平衡后，改变容器体积增大压强，逆反应速率可能先增大后减小 A．2个 B．3个 C．4个 D．5个 题型07 化学平衡状态的判断 化学平衡状态 (1)化学平衡状态的概念 如果外界条件(温度、浓度、压强等)不发生改变，当_________反应进行到一定程度时，__________与__________相等，反应物的浓度与生成物的浓度都__________的状态，称为化学平衡状态，简称化学平衡。 (2)化学平衡状态的特征 逆：研究对象是________反应 等：正反应速率和逆反应速率_________ 动：动态平衡，反应___________ 定：各组分的浓度__________ 变：外界条件改变，原平衡将被________，在新条件下建立新的平衡状态 【典例7】（25-26高二上·天津滨海新·期中）在恒容密闭容器中发生反应：。下列叙述不能说明该反应达到平衡状态的是 A．的生成速率与的分解速率相等 B．容器内气体的平均相对分子质量不再变化 C．容器内气体的密度不再变化 D．X的体积分数不再变化 【变式7-1】（25-26高二上·天津河西·期中）某温度下将和充入密闭的容器中发生反应，该反应的图像如图所示，时刻测定容器内HI的物质的量为1mol。时，保持等温等容，抽取0.5molHI．下列有关叙述正确的是 A．时刻，抽取HI的瞬间，在图像上的变化是c点 B．混合气体的密度保持不变，反应达到平衡状态 C．时刻，抽取HI后再次达到平衡，HI的质量分数减小 D．该温度下，反应的平衡常数的值为2.25 【变式7-2】（25-26高二上·天津河西·期中）在一定温度下的密闭容器中发生反应，平衡时测得A的浓度为。保持温度不变，将容器的容积扩大到原来的两倍，再达平衡时，测得A的浓度为。下列有关判断错误的是 A． B．C的体积分数减小 C．B的转化率增大 D．平衡后，混合气体平均摩尔质量减小 【变式7-3】（25-26高二上·天津南开·期中）一定温度下，可逆反应达到平衡状态的标志是 A． B．该反应的浓度商不再变化 C．混合气体的平均相对分子质量不再变化 D．单位时间内生成的同时，生成 题型08 化学反应条件的影响 1．化学反应条件控制的目的 (1)促进有利的化学反应：提高反应________；提高反应物的转化率，即原料的________。 (2)抑制有害的化学反应：________反应速率，控制________的发生，减少甚至消除___________的产生。 2．化工生产中反应条件的调控 (1)考虑因素 化工生产中调控反应条件时，需要考虑控制反应条件的________和________________。 (2)实例——合成氨生产条件的选择 ①温度低，反应速率________，氨的产率________； ②压强大，反应速率________，氨的产率________，对动力与生产设备要求高； ③使用催化剂能很大程度________反应速率。 综合考虑，采用条件： ①温度400~500℃，反应速率________，催化剂的活性________； ②压强10~30MPa，反应速率________，氨的产率________； ③使用催化剂。 【典例8】（25-26高二上·天津静海·月考）下列说法正确的是 A．平衡常数越大，反应物的转化率越大；但反应物的转化率越大，平衡常数不一定越大 B．反应常温下可自发进行，该反应为吸热反应 C．氢氧燃料电池放电时化学能全部转化为电能 D．红色 平衡后，加少量KCl固体，平衡向逆反应方向移动，体系颜色变浅 【变式8-1】（25-26高二上·天津静海·月考）下列实验装置不能达到对应实验目的是 A．设计铜锌双液原电池 B．比较AgCl和AgI溶解度大小 C．滴定终点前用洗瓶冲洗锥形瓶内壁减小误差 D．探究压强对平衡的影响 A．A B．B C．C D．D 【变式8-2】（24-25高二上·天津蓟州·期中）在一定温度下，向容积均为2L的两个密闭容器中通入一定量的一氧化碳和水蒸气，保持温度恒定，发生反应：  ，数据如下表。下列说法正确的是 容器编号 起始时各物质的物质的量/mol 达到平衡的时间/min 达到平衡时体系放出的能量/kJ CO ① 1 4 0 0 ② 2 8 0 0 A．平衡时：①＜② B．平衡常数：①＜② C．达到平衡的时间： D．达到平衡时能量的变化： 【变式8-3】（25-26高二上·天津河北·期中）室温下，水的电离达到平衡，下列叙述正确的是 A．氢氧两种元素只能组成水 B．水的电离方程式可表示为： C．向水中加入少量CH3COOH，平衡逆向移动，Kw 变小 D．向水中加入少量NaHSO4固体，平衡正向移动，水电离程度增大 题型09 化学平衡方向的判断 1. 核心依据：勒夏特列原理 改变平衡条件，平衡向减弱该改变的方向移动（仅减弱，不抵消）。 2. 浓度 增反应物/减生成物→正向；减反应物/增生成物→逆向。 3. 温度 升温→向吸热方向；降温→向放热方向。 4. 压强（气体反应） 加压→向气体分子数减少（Δn<0）方向；减压→向气体分子数增多（Δn>0）方向； 等体反应（Δn=0）：压强改变，平衡不移动。 5. 催化剂 同等倍数改变正逆速率，平衡不移动。 6. 速判技巧（v正/v逆） v正>v逆→正向；v正<v逆→逆向；v正=v逆→平衡态。 【典例9】（25-26高二上·天津·期中）下列关于“化学反应速率和化学平衡”的说法正确的是 A．在恒温恒容条件下，当N2O4(g)2NO2(g)达到平衡后，再充入一定量的Ar后，活化分子百分数减小，反应速率减慢 B．已知2Mg(s) + CO2(g)= C(s) + 2MgO(s)  ΔH<0，则该反应能在高温下自发进行 C．某温度下，在恒容密闭容器中加入一定量X，发生反应：2X(g) 2Y(g) + Z(g)，一段时间后达到平衡，再加入一定量X，达新平衡后X的物质的量分数增大 D．在恒温条件下，反应2NH3(g)N2(g) + 3H2(g)达平衡后，缩小容器体积，N2浓度减小 【变式9-1】（25-26高二上·天津武清·月考）下列说法正确的是 A．合成氨工业温度选择为450℃左右，主要是为了提高的平衡产率 B．化学反应室温下不能自发进行，说明该反应的 C．  ，提高的值可增大的转化率 D．有气体参加的化学反应，其他条件一定时，若增大压强(即缩小反应容器的体积)，可增加单位体积内活化分子百分数，从而使反应速率增大 【变式9-2】（25-26高二上·天津南开·月考）关于化学反应进行的方向，下列叙述正确的是 A．反应常温下不能自发进行，说明该反应的 B．液态水凝结成冰的过程中，， C．自由能变化的化学反应一定能迅速进行 D．常温常压下和混合无明显现象，则在该条件下不自发 【变式9-3】（25-26高二上·天津·月考）下列反应在任何温度下均能自发进行的是 A． B． C． D． 题型10 化学平衡的图像问题 1. 分析步骤 看轴（明确横纵标）→ 看线（趋势/突变渐变/斜率）→ 抓点（交点/拐点/平台）→ 析平衡（结合勒夏特列原理判移动方向）。 2. 关键结论 催化剂/等体反应加压：v正v逆等倍变，平衡不移动。 温/压改变：正逆速率同时突变，平衡向减弱改变的方向移。 浓度改变：只有一侧速率渐变，平衡向浓度改变的反方向移。 【典例10】（24-25高三上·天津·期末）根据下列图示所得出的结论正确的是 A．图甲中曲线a表示的反应过程，若使反应过程按曲线b进行，可采取的措施是：其他条件不变时压缩体积 B．图乙是镁条与盐酸反应的化学反应速率随反应时间变化的曲线，时刻溶液的温度最高 C．图丙表示向冰醋酸中加水，溶液导电能力的变化曲线，b点表示醋酸溶液的电离程度最大 D．图丁中曲线表示反应，正、逆反应的平衡常数K随温度的变化 【变式10-1】（24-25高二上·天津·月考）为实现碳达峰、碳中和，综合利用的技术不断创新。某实验小组研究和反应得到合成气的原理为；向的恒容密闭容器中充入和，反应过程中的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。下列有关说法正确的是 A．该反应的 B．压强：p2>p1 C．1100℃时，该反应的平衡常数为12.96 D．维持点温度不变，向容器内再充入、、和，此时， 【变式10-2】（25-26高二上·天津武清·月考）根据下列图示所得出的结论正确的是 A．图1表示催化剂Ⅰ对反应的催化效果更好 B．图2表示其他条件一定时，反应速率随温度变化的图像，则 C．图3表示合成氨反应，固定投料时其转化率b点最高、c点最低 D．图4表示  ，时缩小体积增大压强，平衡向正反应方向移动 【变式10-3】（25-26高二上·天津武清·月考）甲胺是合成太阳能敏化剂的原料。一定温度下，向容积为2L的恒容密闭容器中投入0.4mol 和0.6mol 发生反应，测得的物质的量与温度和时间的关系如图。下列说法错误的是 A． B．的生成速率：a点＜d点 C．d点的体积分数为30％ D．该可逆反应的活化能： / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $