第2章 化学反应速率与化学平衡 整理与提升（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高二化学选择性必修1 化学反应原理学习笔记（人教版 浙江专版）

该高中化学单元复习讲义围绕“化学反应的调控”主题，通过考向划分系统构建知识体系，结合典型例题解析梳理反应速率、平衡移动、微观机理等核心内容，用对比表格呈现实验条件对反应的影响，清晰展现重难点分布与内在联系。 讲义亮点在于分层练习设计，涵盖选择、简答、计算等题型，如通过图像分析实验数据（考向二）培养科学思维，结合反应机理归因（考向三）提升证据推理能力。解析详细且方法指导性强，基础学生可掌握规律，优秀学生能深化理解，助力教师实施精准教学与学生自主高效复习。

整理与提升 化学反应的调控 考向一　从微观反应机理分析反应速率与平衡 1.(2023·江苏，10)金属硫化物(MxSy)催化反应CH4(g)+2H2S(g)===CS2(g)+4H2(g)，既可以除去天然气中的H2S，又可以获得H2。下列说法正确的是(　　) A.该反应的ΔS<0 B.该反应的平衡常数K= C.题图所示的反应机理中，步骤Ⅰ可理解为H2S中带部分负电荷的S与催化剂中的M之间发生作用 D.该反应中每消耗1 mol H2S，转移电子的数目约为2×6.02×1023 答案　C 解析　左侧反应物气体计量数之和为3，右侧生成物气体计量数之和为5，ΔS>0，A错误；由方程式知，K=，B错误；由方程式知，消耗1 mol H2S同时生成2 mol H2，转移4 mol e-，数目为4×6.02×1023，D错误。 2.[2023·新课标卷，29(1)(2)]氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力位居世界首位。回答下列问题： (1)根据图1数据计算反应N2(g)+H2(g)===NH3(g)的ΔH=　　kJ·mol-1。  (2)研究表明，合成氨反应在Fe催化剂上可能通过图2机理进行(*表示催化剂表面吸附位，N2*表示被吸附于催化剂表面的N2)。判断上述反应机理中，速率控制步骤(即速率最慢步骤)为　　　　　(填标号)，理由是　　　　 　　　　。  答案　(1)-45　(2)(ⅱ)　N≡N的键能比H—H的大，使其断裂需要的能量多　 解析　由图1中的信息可知，N2(g)===N(g)的ΔH=+473 kJ·mol-1，则N≡N的键能为946 kJ·mol-1；H2(g)===3H(g)的ΔH=+654 kJ·mol-1，则H—H的键能为436 kJ·mol-1。由于N≡N的键能比H—H的大很多，因此，在上述反应机理中，速率控制步骤为(ⅱ)。 考向二　选择题中图像的分析与推理 3.(2024·安徽，12)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/mL 纳米铁 质量/mg 水样初 始pH 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v()=2.0 mol·L-1·h-1 B.实验③中，反应的离子方程式为：2Fe++8H+===2Fe3++Se+4H2O 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pH越小，的去除效果越好 答案　C 解析　实验①中，0~2小时内平均反应速率v()===2.0×10-5mol·L-1·h-1 ，A不正确；实验③中水样初始pH=8，溶液显弱碱性，发生反应的离子方程式中不能用H+配电荷守恒，B不正确；由实验①和②可知，在相同时间内，实验①中浓度的变化大，则其他条件相同时，适当增加纳米铁质量可加快反应速率，C正确；由实验②和③可知，在相同时间内，实验②中浓度的变化大，则其他条件相同时，适当减小水样初始pH，的去除效果较好，但是当初始pH太小时，H+浓度太大，纳米铁与H+反应速率加快，会导致与反应的纳米铁减少，因此，初始pH越小，的去除效果不一定越好，D不正确。 4.(2024·黑吉辽，10)异山梨醇是一种由生物质制备的高附加值化学品，150 ℃时其制备过程及相关物质浓度随时间变化如图所示，15 h后异山梨醇浓度不再变化。下列说法错误的是(　　) A.3 h时，反应②正、逆反应速率相等 B.该温度下的平衡常数：①>② C.0~3 h平均速率(异山梨醇)=0.014 mol·kg-1·h-1 D.反应②加入催化剂不改变其平衡转化率 答案　A 解析　由图可知，3 h后异山梨醇浓度继续增大，15 h后异山梨醇浓度才不再变化，所以3 h时，反应②未达到平衡状态，即正、逆反应速率不相等，故A错误；图像显示该温度下，15 h后所有物质浓度都不再变化，且此时山梨醇转化完全，即反应充分，而1，4⁃失水山梨醇仍有剩余，即反应②正向进行程度小于反应①，所以该温度下的平衡常数：①>②，故B正确；在0~3 h内异山梨醇的浓度变化量为0.042 mol·kg-1，所以平均速率(异山梨醇)==0.014 mol·kg-1·h-1，故C正确；催化剂只能改变化学反应速率，不能改变物质平衡转化率，故D正确。 考向三　简答题中化学反应原理的归因分析 5.[2025·浙江1月选考，18(1)(5)]二甲胺[(CH3)2NH]、N，N⁃二甲基甲酰胺[HCON(CH3)2]均是用途广泛的化工原料。请回答： (1)用氨和甲醇在密闭容器中合成二甲胺，反应方程式如下： Ⅰ.NH3(g)+CH3OH(g)CH3NH2(g)+H2O(g) Ⅱ.CH3NH2(g)+CH3OH(g)(CH3)2NH(g)+H2O(g) Ⅲ.(CH3)2NH(g)+CH3OH(g)(CH3)3N(g)+H2O(g) 可改变甲醇平衡转化率的因素是　　　　　。  A.温度 B.投料比[n(NH3)∶n(CH3OH)] C.压强 D.催化剂 (5)有研究采用CO2、H2和(CH3)2NH催化反应制备HCON(CH3)2。在恒温密闭容器中，投料比n(CO2)∶n(H2)∶n[(CH3)2NH]=20∶15∶1，催化剂M足量。反应方程式如下： Ⅳ.CO2(g)+H2(g)HCOOH(g) Ⅴ.HCOOH(g)+(CH3)2NH(g)HCON(CH3)2(g)+H2O(g) HCOOH、(CH3)2NH、HCON(CH3)2三种物质的物质的量百分比随反应时间变化如图所示。 (例：HCOOH的物质的量百分比=×100%) ①请解释HCOOH的物质的量百分比随反应时间变化的原因(不考虑催化剂M活性降低或失活)　　　。  ②若用SiH4代替H2作为氢源与CO2反应生成HCOOH，可以降低反应所需温度。请从化学键角度解释原因　　　。  答案　(1)AB　(5)①t时刻之前反应Ⅳ的速率比反应Ⅴ的快，t时刻之后由于浓度的影响导致反应Ⅳ的速率比反应Ⅴ的慢　②用H2作氢源需要断裂H—H，用SiH4作氢源需要断裂Si—H，由于Si原子半径大于H，Si—H的键能比H—H小，所以用SiH4代替H2作为氢源与CO2反应生成HCOOH，可以降低反应所需温度 解析　(1)已知化学反应必然有热效应，故改变温度化学平衡一定能够发生改变，即改变温度一定能够改变甲醇的平衡转化率，A符合题意；增大投料比[n(NH3)∶n(CH3OH)] ，将增大CH3OH的平衡转化率，相反减小投料比，将减小CH3OH的平衡转化率，B符合题意；由题干方程式可知，反应前后气体的体积不变，故改变压强不能使化学平衡发生移动，即不能改变CH3OH的平衡转化率，C不合题意；催化剂只能同等幅度改变正、逆化学反应速率，不能使平衡发生移动，即不能改变CH3OH的平衡转化率，D不合题意。(5)①由题干图示信息可知，t时刻之前HCOOH的物质的量百分比增大速率比HCON(CH3)2的增大速率大，而t时刻之后HCOOH逐渐减小至不变，HCON(CH3)2继续增大，故t时刻之前反应Ⅳ的速率比反应Ⅴ的快，t时刻之后由于浓度的影响导致反应Ⅳ的速率比反应Ⅴ的慢。 考向四　化学反应速率和平衡常数有关计算 6.[2024·浙江1月选考，19(2)②(3)]通过电化学、热化学等方法，将CO2转化为HCOOH等化学品，是实现“双碳”目标的途径之一。 (2)该研究小组改用热化学方法，相关热化学方程式如下： Ⅰ：C(s)+O2(g)===CO2(g)　ΔH1=-393.5 kJ·mol-1 Ⅱ：C(s)+H2(g)+O2(g)===HCOOH(g)　ΔH2=-378.7 kJ·mol-1 Ⅲ：CO2(g)+H2(g)HCOOH(g)　ΔH3 ②反应Ⅲ在恒温、恒容的密闭容器中进行，CO2和H2的投料浓度均为1.0 mol·L-1，平衡常数K=2.4×10-8，则CO2的平衡转化率为　　　　　　　。  (3)为提高效率，该研究小组参考文献优化热化学方法，在如图2密闭装置中充分搅拌催化剂M的DMSO(有机溶剂)溶液，CO2和H2在溶液中反应制备HCOOH，反应过程中保持CO2(g)和H2(g)的压强不变，总反应CO2+H2HCOOH的反应速率为v，反应机理如下列三个基元反应，各反应的活化能E2<E1≪E3(不考虑催化剂活性降低或丧失)。 Ⅳ：M+CO2Q　　　　　E1 Ⅴ：Q+H2L　　　　　　E2 Ⅵ：LM+HCOOH　　　E3 ①催化剂M足量条件下，下列说法正确的是　　　　(填字母)。  A.v与CO2(g)的压强无关 B.v与溶液中溶解H2的浓度无关 C.温度升高，v不一定增大 D.在溶液中加入N(CH2CH3)3，可提高CO2转化率 ②实验测得：298 K，p(CO2)=p(H2)=2 MPa下，v随催化剂M浓度c变化如图3。c≤c0时，v随c增大而增大；c>c0时，v不再显著增大。请解释原因：　　　 　　　　。  答案　(2)②2.4×10-6%　(3)①CD ②c≤c0时，M为基元反应Ⅳ的反应物，v随c增大而增大，c>c0时，反应Ⅳ和Ⅴ达到化学平衡状态，M的浓度不再是影响速率的主要因素，L的浓度不会再有明显的变化，此时反应速率受限于CO2(g)和H2(g)在溶液中的溶解速度(或浓度)，所以速率不再随M的浓度增大而增大 解析　(2)②根据三段式，设转化的CO2为x mol·L-1，则： 　　　　　　　　CO2(g)+H2(g)HCOOH(g) 起始/(mol·L-1)　　1.0　　　1.0　　　　0 转化/(mol·L-1)　　x　　　　x　　　　　x 平衡/(mol·L-1)　　1.0-x　　1.0-x　　　　x 则K==2.4×10-8，x≈2.4×10-8，则转化率为×100%=2.4×10-6 %。(3)①v与CO2(g)的压强有关，压强越大，溶液中CO2的浓度越大，v越大，A项错误；v与溶液中溶解H2的浓度有关，氢气浓度越大，反应速率越快，B项错误；温度升高，v不一定增大，反应Ⅳ和Ⅴ是快反应，而Ⅵ是慢反应(决速步骤)，若Ⅳ和Ⅴ是放热反应且可以快速建立平衡状态，则随着温度升高L的浓度减小，若L的浓度减小对反应速率的影响大于温度升高对总反应速率的影响，则总反应速率减小，故总反应的速率不一定增大，C项正确；在溶液中加入的N(CH2CH3)3会与HCOOH反应，使得三个平衡正向移动，可提高CO2转化率，D项正确。 7.[2024·全国甲卷，28(2)(3)]甲烷转化为多碳化合物具有重要意义。一种将甲烷溴化再偶联为丙烯(C3H6)的研究所获得的部分数据如下。回答下列问题： 已知如下热化学方程式： ①CH4(g)+Br2(g)===CH3Br(g)+HBr(g)　ΔH1=-29 kJ·mol-1 ②3CH3Br(g)===C3H6(g)+3HBr(g)　ΔH2=+20 kJ·mol-1 (2)CH4与Br2反应生成CH3Br，部分CH3Br会进一步溴化。将8 mmol CH4和8 mmol Br2通入密闭容器，平衡时，n(CH4)、n(CH3Br)与温度的关系见下图(假设反应后的含碳物质只有CH4、CH3Br和CH2Br2)。 (ⅰ)图中CH3Br的曲线是　　　　(填“a”或“b”)。  (ⅱ)560 ℃时，CH4的转化率α=　　　　，n(HBr)=　　　　mmol。  (ⅲ)560 ℃时，反应CH3Br(g)+Br2(g)===CH2Br2(g)+HBr(g)的平衡常数K=　　　　　。  (3)少量I2可提高生成CH3Br的选择性。500 ℃时，分别在有I2和无I2的条件下，将8 mmol CH4和8 mmol Br2通入密闭容器，溴代甲烷的物质的量(n)随时间(t)的变化关系见下图。 (ⅰ)在11~19 s之间，有I2和无I2时CH3Br的生成速率之比=　　　　　　　。  (ⅱ)从图中找出I2提高了CH3Br选择性的证据：　　　　　　。  (ⅲ)研究表明，I2参与反应的可能机理如下： ①I2(g)===·I(g)+·I(g) ②·I(g)+CH2Br2(g)===IBr(g)+·CH2Br(g) ③·CH2Br(g)+HBr(g)===CH3Br(g)+·Br(g) ④·Br(g)+CH4(g)===HBr(g)+·CH3(g) ⑤·CH3(g)+IBr(g)===CH3Br(g)+·I(g) ⑥·I(g)+·I(g)===I2(g) 根据上述机理，分析I2提高CH3Br选择性的原因：　　　 　　　　　。  答案　(2)(ⅰ)a　(ⅱ)80%　7.8　(ⅲ)10.92　(3)(ⅰ)(或3∶2)　(ⅱ)有I2的条件下，反应平衡时，CH3Br的物质的量比无I2的条件下多，CH2Br2的物质的量比无I2的条件下少　(ⅲ) I2的投入消耗了部分CH2Br2，生成的IBr与·CH2Br分别与·CH3和HBr反应生成了CH3Br 解析　(2)(ⅰ)升高温度，反应向吸热反应方向进行。反应①为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，CH4(g)的含量增多，CH3Br(g)的含量减少，即表示CH3Br变化的曲线为a。(ⅱ)560 ℃反应达到平衡时，剩余的CH4(g)的物质的量为1.6 mmol，其转化率α=×100%=80%；若只发生一步反应，则生成6.4 mmol CH3Br，但此时剩余CH3Br的物质的量为5.0 mmol，说明还有1.4 mmol CH3Br发生反应生成CH2Br2，则此时生成的HBr的物质的量n=(6.4+1.4) mmol=7.8 mmol。(ⅲ)平衡时，反应中各组分的物质的量分别为n(CH3Br)=5.0 mmol、n(Br2)=0.2 mmol、n(CH2Br2)=1.4 mmol、n(HBr)=7.8 mmol，设容器容积为V L，该反应的平衡常数K===10.92。(3)(ⅰ)设容器容积为V L，11~19 s时，有I2时CH3Br的生成速率v= mmol·L-1·s-1= mmol·L-1·s-1，无I2时CH3Br的生成速率v= mmol·L-1·s-1= mmol·L-1·s-1，==。 学科网（北京）股份有限公司 $