内容正文:
专题01 化学反应速率与化学平衡
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01知识脑图·核心脉络搭建——梳理专题框架,搭建知识体系
02考点深研·知能分层突破——深挖高频考点,突破重点难点
考点01 化学反应速率及其影响因素
考点02 化学平衡状态、化学平衡的移动
考点03 化学平衡常数及其相关计算
考点04 化学反应自发性、化学反应的调控
考点05 化学反应速率与化学平衡图像
03素养进阶·答题技法突破——提炼解题范式,提升答题素养
▶技法提炼·审题点拨
技法点拨01 比较化学反应速率大小的方法
技法点拨02 采用极端假设,界定浓度范围
技法点拨03 化学平衡状态的判断
技法点拨04 解答化学平衡移动题目的思维模型
技法点拨05 压强平衡常数
技法点拨06 判化学反应的调控思路
技法点拨07 化学平衡图像的一般思路
▶易错剖析·避坑攻略
易错剖析01 分析外界因素对化学反应速率的影响时3注意
易错剖析02 压强对反应速率的影响情况
易错剖析03 有关可逆反应的易错点
易错剖析04 “稀有气体”对化学平衡的影响
易错剖析05 使用化学平衡常数应注意的问题
04优题精练·专题实战通关——精选优质试题,强化实战应用
知识脑图·核心脉络搭建
考点深研·知能分层突破
考点01 化学反应速率及其影响因素
基础梳理・自主夯基——核心背记
1.化学反应速率的定义
化学反应速率是用来衡量__ __程度的物理量。
2.化学反应速率的表示方法
通常用单位时间内反应物浓度的__ __或生成物浓度的__ __(均为正值)来表示。
3.数学表达式及单位
v=__ __,单位为__ __或__ __等。
4.化学反应速率与化学计量数的关系
对于已知反应:mA(g)+nB(g)===pC(g)+qD(g),在同一段时间内,用不同物质来表示该反应速率,当单位相同时,反应速率的数值之比等于这些物质在化学方程式中的__ __之比。即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=__ __或v(A)=v(B)=v(C)=v(D)。如在一个2 L的容器中发生反应:3A(g)+B(g)===2C(g),加入2 mol A,1s后剩余1.4 mol,则v(A)=__ __,v(B)=__ __,v(C)=__ __。
5.影响化学反应速率的因素:
(1)内因(主要因素):反应物本身的结构与__ __,反应类型相同,但反应物不同,反应速率不同。
如相同条件下,Na、Mg、Al与稀盐酸反应的速率大小关系是__ __。
(2)外因(其他条件不变,只改变一个条件)。
6.理论解释——有效碰撞理论
(1)基元反应与反应历程
概念
示例
基元
反应
大多数化学反应都是分几步完成的,其中的 称为基元反应
2HIH2+2I·
反应
历程
基元反应构成的 称为反应历程(又称反应机理)
反应2HIH2+I2分两步:①2HIH2+2I·
②2I·I2
简单
反应
反应物一步直接转化为反应产物,其总反应就是基元反应,这类反应又称为简单反应
H++OH-H2O
活化
能
基元反应过程需经历一个高能量的中间状态,此时形成一种旧键没有完全断裂、新键没有完全形成的过渡态, 与反应物的平均能量之差Ea称为基元反应的活化能
Ea为正反应活化能,Ea'为逆反应活化能
【提醒】 同一反应,在不同条件下的反应历程也可能不同。
(2)活化分子、活化能、有效碰撞。
①活化分子:能够发生__ __的分子。
②活化能(如下图):
图中E1为__ __,使用催化剂时的活化能为__ __,反应热为__ __。
③有效碰撞:活化分子之间能够引发__ __反应的碰撞。
(3)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系。
重难突破・考向深研——要点提炼
1.化学反应速率计算的三种方法
(1)定义式法:v(B)==。
(2)比例关系式:化学反应速率之比等于化学计量数之比,如mA(g)+nB(g)===pC(g)中,v(A)∶v(B)∶v(C)=m∶n∶p或==。(这一公式最好用)
(3)三段式法:
化学反应中各物质浓度的计算模式——“三段式”
①写出有关反应的化学方程式。
②找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。
③根据已知条件列方程式计算。
对于反应mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g),起始时A的浓度为a mol·L-1,B的浓度为b mol·L-1,反应进行至t1 s时,A消耗了x mol·L-1,则化学反应速率可计算如下:
mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g)
起始/(mol·L-1) a b 0 0
转化/(mol·L-1) x
t1s时/(mol·L-1) a-x b-
则v(A)= mol·L-1·s-1,v(B)= mol·L-1·s-1,
v(C)= mol·L-1·s-1,v(D)= mol·L-1·s-1。
考点02 化学平衡状态、化学平衡的移动
基础梳理・自主夯基——核心背记
1.可逆反应
(1)定义:在__ __条件下既可以向__ __反应方向进行,同时又可以向__ __反应方向进行的化学反应。(双向性)
(2)特点——“三同一小”:
①三同:a.相同条件下;b.正逆反应__ __进行;c.反应物与生成物__ __存在。
②一小:任一组分的转化率都__ __(填“大于”或“小于”)100%。
(3)表示方法:在化学方程式中用“”表示。
2.化学平衡状态
(1)定义:在一定条件下的__ __反应中,反应物和生成物的__ __不再随时间的延长而发生变化,__ __和__ __相等的状态。
(2)建立过程:在一定条件下,把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。化学平衡的建立过程可用如下v-t图像表示。图像分析:
反应开始时反应物浓度最大,v(正)最大,生成物浓度为0,v(逆)为
↓
反应进行时反应物浓度逐渐减小→v(正) 。生成物浓度由零逐渐增大→v(逆)从零
↓
达到平衡时v(正) v(逆),反应混合物中各组分的浓度 ,即达到化学平衡状态。
3.化学平衡特征
4.判断化学平衡状态的标志
角度
标志
正、逆反应速率
①用同一种物质表示的反应速率v正 = v逆时,反应达到平衡。
②反应方程式[如aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)]中用不同物质表示的反应速率=时,反应达到平衡
浓度
(含量)
①反应方程式中任意一种物质的浓度 时,反应达到平衡。
②反应方程式中各物质的质量分数(或气体体积分数、物质的量分数等)保持不变时,反应达到平衡
平衡常数
物质的浓度商(Qc) 化学平衡常数(Kc)时,反应达到平衡
5.化学平衡移动的过程
6.化学平衡移动与化学反应速率的关系
化学平衡发生移动的根本原因是外界条件的改变造成了v正≠v逆,其具体情况如下:
(1)v正__ __v逆,平衡向正反应方向移动。
(2)v正__ __v逆,平衡不移动。
(3)v正__ __v逆,平衡向逆反应方向移动。
7.若其他条件不变,改变下列条件对平衡的影响如下:
改变的条件(其他条件不变)
化学平衡移动的方向
浓度
增大反应物浓度或减小生成物浓度
向 方向移动
减小反应物浓度或增大生成物浓度
向 方向移动
压强(对有气体参加的反应)
反应前后气体体积改变
增大压强
向气体分子总数 的方向移动
减小压强
向气体分子总数 的方向移动
反应前后气体体积不变
改变压强
平衡 移动
温度
升高温度
向 反应方向移动
降低温度
向 反应方向移动
催化剂
同等程度改变v(正)、v(逆),平衡不移动
8.化学平衡移动原理——勒夏特列原理
如果改变影响化学平衡的条件之一(如__ __、__ __以及参加反应的化学物质的浓度),平衡将向着能够__ __这种改变的方向移动。
重难突破・考向深研——要点提炼
(1)可逆反应不等同于可逆过程,可逆过程包括物理变化和化学变化,而可逆反应属于化学变化。
(2)化学反应的平衡状态可以从正反应方向建立,也可以从逆反应方向建立。
(3)化学反应达到平衡状态的正、逆反应速率相等,是指同一物质的消耗速率和生成速率相等,若用不同物质表示时,反应速率不一定相等。
(4)化学反应达平衡状态时,各组分的浓度、百分含量保持不变,但不一定相等。
考点03 化学平衡常数及其相关计算
基础梳理・自主夯基——核心背记
1.化学平衡常数
(1)含义
在一定__ __下,当一个可逆反应达到__ __时,生成物__ __与反应物__ __的比值是一个常数,简称平衡常数,用符号__ __表示。化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。
(2)表达式
以化学反应aA(g)+bB(g)dD(g)+eE(g)为例
类型
表达式
浓度平衡常数(Kc)
Kc=
分压平衡常数(Kp)
Kp=(p分=p总×物质的量分数)
标准平衡常数(Kθ)
Kθ=,其中pθ=100 kPa
①平衡常数表达式中,各物质的浓度均为平衡时的浓度。其书写形式与化学方程式的书写有关。
②固体和纯液体的浓度视为常数,通常不计入平衡常数表达式中。
(3)意义
①K值越大,正反应进行的程度__ __,反应物的转化率__ __。当K>__ __时,可以认为反应进行得较完全。
②K值越小,正反应进行的程度__ __,反应物的转化率__ __。当K<__ __时,认为反应很难进行。
(4)影响因素
①内因:__ __的性质。
②外因:只受__ __影响,与__ __、__ __、__ __等外界因素无关。即在一定温度下,平衡常数保持不变。
2.化学平衡常数的应用
(1)判断、比较可逆反应进行的程度
一般来说,一定温度下的一个具体的可逆反应:
K值
正反应进行
的程度
平衡时生
成物浓度
平衡时反应
物浓度
反应物
转化率
越大
__ __
__ __
__ __
__ __
越小
__ __
__ __
__ __
__ __
(2)判断正在进行的可逆反应的方向以及反应是否达到平衡
对于可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),若浓度商Qc=,则将浓度商和平衡常数作比较可得可逆反应所处的状态。
(3)判断可逆反应的反应热
3.有关化学平衡常数的计算
(1)一个模式——“三段式”
如mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),令A、B起始物质的量浓度分别为a mol·L-1、b mol·L-1,达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx mol·L-1。
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
c始/(mol·L-1) a b 0 0
c转/(mol·L-1) mx nx px qx
c平/(mol·L-1) a-mx b-nx px qx
K= 。
(2)明确三个量的关系
①三个量:即起始量、变化量、平衡量。
②关系
a.对于同一反应物,起始量-变化量= 量。
b.对于同一生成物,起始量+变化量= 量。
c.各转化量之比等于各反应物的化学 数之比。
(3)掌握四个公式
①反应物的转化率=×100%= 。
②生成物的产率:实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。一般来讲,转化率越大,原料利用率越高,产率越大。
产率= 。
③合物组分的百分含量=×100%。
④某组分的体积分数=。
重难突破・考向深研——要点提炼
平衡转化率的分析与计算
(1)计算公式:
反应物的转化率=×100%=×100%。
(2)转化率的分析:
(ⅰ)以反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)为例。
①若反应物起始物质的量之比等于化学计量数之比,达到平衡后,A、B的转化率相等。
②若只增加A的量,平衡正向移动,B的转化率提高,A的转化率降低。
③由温度或压强引起的化学平衡正向移动,反应物的转化率增大。
④若按原比例同倍数地增加(或降低)A、B的浓度,等效于压缩(或扩大)容器容积,气体反应物的转化率与化学计量数有关。
同倍增大c(A)和c(B)
(ⅱ)以反应mA(g)nB(g)+qC(g)为例。
在T、V不变时,增加A的量,等效于压缩容器容积,A的转化率与化学计量数有关。
增大c(A)
考点04 化学反应自发性、化学反应的调控
基础梳理・自主夯基——核心背记
1.熵
定义:用来描述体系(由大量粒子组成)的无序程度的物理量。
符号:S。熵值越大,体系的无序程度 。
单位:J·mol-1·K-1。
熵的大小:同一种物质,三种聚集状态下,熵值的大小顺序为 S(g) S(l) S(s)。
熵变(ΔS)的定义:反应产物的总熵与反应物的总熵之差。
2.自发反应的判据
判据
内容
注意事项
焓判据
放热反应过程中体系能量降低(ΔH<0),有利于反应自发进行
有些吸热反应也可以自发进行,故不能仅用反应焓变来判断反应能否自发进行
熵判据
熵增加(ΔS>0)有利于反应自发进行
有些熵减小的反应在一定条件下也可以自发进行,故不能仅用反应熵变来判断反应能否自发进行
吉布斯自由能判据(ΔG=ΔH-TΔS)
ΔG 0,则反应能自发进行
ΔG 0,则反应不能自发进行;ΔG=0,则反应处于平衡状态
3.示例
化学反应
ΔH/
(kJ·mol-1)
ΔS/
(J·mol-1·K-1)
能否自发进行
2KClO3(s)2KCl(s)+3O2(g)
-78.03
+494.4
ΔH<0,ΔS>0,任何温度下都能自发进行
CO(g)C(s,石墨)+O2(g)
+110.5
-89.4
ΔH>0,ΔS<0,任何温度下都不能自发进行
4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)4Fe(OH)3(s)
-444.3
-280.1
ΔH<0,ΔS<0,低温下能自发进行
CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)
+178.2
+169.6
ΔH>0,ΔS>0,高温下能自发进行
4.化学反应的调控
既要考虑合适的反应速率因素又要考虑反应限度因素。
含义
通过改变反应条件使一个可能发生的反应按照某一方向进行
需要考
虑的实
际因素
在实际生产中常常需要结合设备条件、安全操作、经济成本等情况,综合考虑影响化学反应速率和化学平衡的因素,寻找适宜的生产条件。此外,还要根据环境保护及社会效益等方面的规定和要求做出分析,权衡利弊,才能实施生产
5.工业合成氨生产的适宜条件
(1)合成氨反应进行的方向
N2(g)+3H2(g)2NH3(g),已知在298 K时,ΔH=-92.2 kJ·mol-1,ΔS=-198.2 J·mol-1·K-1,ΔG= kJ·mol-1(保留两位小数),该反应能正向自发进行。
(2)合成氨反应限度
增大压强、降低温度有利于化学平衡向生成NH3的方向移动。N2和H2的物质的量之比为1∶3(理论投料比)时,平衡转化率最高。
(3)合成氨反应的速率
在特定条件下,合成氨反应的速率与参与反应的物质浓度的关系式为
(4)工业合成氨适宜条件的选择
催化剂
温度
压强
采用 为催化剂(填催化剂名称),该催化剂在500 ℃左右时活性最大
采用400~500 ℃,原因是
采用10 MPa~30 MPa。压强越大,对材料的强度和设备的制造要求越高,需要的动力越大,会大大增加生产投资,降低综合经济效益
重难突破・考向深研——要点提炼
焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响
ΔH
ΔS
ΔH-TΔS
反应情况
-
+
负值
在任何温度下,过程均自发进行
+
-
正值
在任何温度下,过程均不能自发进行
+
+
低温为正
高温为负
低温时非自发,高温时自发
-
-
低温为负
高温为正
低温时自发,高温时非自发
考点05 化学反应速率与化学平衡图像
基础梳理・自主夯基——核心背记
1.v-t图(速率-时间图)
改变反应条件,正、逆反应速率随时间的变化情况与平衡移动方向的关系如表所示[以2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0为例]。
改变条件
c(SO2)增大
c(O2)减小
c(SO3)增大
c(SO3)减小
增大压强
v-t图
平衡移动方向
改变条件
减小压强
升高温度
降低温度
使用催化剂
v-t图
平衡移动方向
2.物质参数-时间图[以aA(g)+bB(g)cC(g) ΔH为例]
浓度-时间图
(t1时刻反应达到平衡)
含量-时间图
(m用催化剂,n不用催化剂)
(T2>T1,正反应为吸热反应)
(T2>T1,正反应为放热反应)
(p1>p2,正反应为气体分子数减小的反应)
(p1>p2,正反应为气体分子数增大的反应)
3.物质参数-温度(压强)图
常规
类型
特殊
类型
平衡点(拐点)前看反应速率——浓度、压强、温度、催化剂影响反应速率
平衡点(拐点)后看平衡移动——浓度、压强、温度影响平衡移动
曲线甲表示正反应为 反应
曲线乙表示正反应为 反应
重难突破・考向深研——要点提炼
v-t图像中的“断点”和“接点”
“断点”表示改变温度、压强、催化剂引起v正、v逆的变化。
“接点”表示改变反应体系中某种物质浓度引起v正、v逆的变化。
素养进阶·答题技法突破
技法提炼・审题点拨——技巧总结
【技法点拨01】比较化学反应速率大小的方法
(1)基准法:①看单位是否统一,若不统一,换算成相同的单位
②换算成同一物质表示的反应速率,再比较数值的大小
(2)比值法:比较化学反应速率与化学计量数的比值,即对于一般反应mA(g)+nB(g)===pC(g)+qD(g),比较与,若>,则A表示的反应速率比B大
【技法点拨02】采用极端假设,界定浓度范围
假设反应正向或逆向进行到底,求出各物质浓度的最大值和最小值,从而确定它们的浓度范围。
假设反应正向进行到底:X2(g)+Y2(g)2Z(g)
起始浓度/(mol·L-1) 0.1 0.3 0.2
改变浓度/(mol·L-1) 0.1 0.1 0.2
终态浓度/(mol·L-1) 0 0.2 0.4
设反应逆向进行到底:X2(g)+Y2(g)2Z(g)
起始浓度/(mol·L-1) 0.1 0.3 0.2
改变浓度/(mol·L-1) 0.1 0.1 0.2
终态浓度/(mol·L-1) 0.2 0.4 0
平衡体系中各物质的浓度范围为c(X2)∈(0,0.2),c(Y2)∈(0.2,0.4),c(Z)∈(0,0.4)。
【技法点拨03】 化学平衡状态的判断
以反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)为例进行说明:
可能的情况举例
是否达到平衡
混合气体的平均相对分子质量()
当m+n≠p+q时,一定
是
当m+n=p+q时,一定
不一定
温度
绝热体系内温度不变
是
气体
密度(ρ)
反应物与生成物均为气体的反应
恒容体系,ρ一定
不一定
恒压体系,当m+n=p+q时,ρ一定
不一定
恒压体系,当m+n≠p+q时,ρ一定
是
其他
如体系(反应前后物质的颜色有改变)颜色不再变化
是
【技法点拨04】 解答化学平衡移动题目的思维模型
【技法点拨05】 压强平衡常数
Kp含义:在化学平衡体系中,各气体物质的分压替代浓度,计算的平衡常数叫压强平衡常数。单位与表达式有关。
计算技巧:第一步,根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度;第二步,计算各气体组分的物质的量分数或体积分数;第三步,根据分压计算分式求出各气体物质的分压,某气体的分压=气体总压强×该气体的体积分数(或物质的量分数);第四步,根据平衡常数计算公式代入计算。例如,N2(g)+3H2(g)2NH3(g),压强平衡常数表达式为Kp=。
【技法点拨06】 判化学反应的调控思路
外界
条件
有利于加快反应速率的条件控制
有利于平衡正向移动的条件控制
综合分析结果
浓度
增大反应物的浓度
增大反应物的浓度、减小生成物的浓度
不断地补充反应物、及时地分离出生成物
催化剂
加合适的催化剂
不需要
加合适的催化剂
温度
高温
ΔH<0
低温
兼顾速率和平衡,考虑催化剂的适宜温度
ΔH>0
高温
在设备条件允许的前提下,尽量采取高温,并考虑催化剂的活性
压强
高压(有气体参加)
反应后气体体积减小的反应
高压
在设备条件允许的前提下,尽量采取高压
反应后气体体积增大的反应
低压
兼顾速率和平衡,选取适宜的压强
【技法点拨07】化学平衡图像的一般思路
易错剖析・避坑攻略——易错归纳
【易错点01】分析外界因素对化学反应速率的影响时3注意
①催化剂在化学反应过程中参与了反应,降低了正、逆反应的活化能,同等程度改变正、逆反应速率,但不会改变反应的限度和反应热。
②升高温度正反应速率和逆反应速率都加快,但加快的程度不同;降低温度正反应速率和逆反应速率都减慢,但减慢的程度不同,吸热反应的反应速率总是受温度影响大。
③对于固体和纯液体反应物,其浓度可视为常数,改变用量速率不变。但当固体颗粒变小时,其表面积增大将导致反应速率增大。
【易错点02】压强对反应速率的影响情况
压强只对有气体参与的化学反应速率有影响。
①恒温时,压缩体积压强增大反应物浓度增大反应速率加快。
②恒温时,对于恒容密闭容器。
a.充入气体反应物气体反应物浓度增大(压强也增大)反应速率加快。
b.充入“惰性”气体总压强增大―→反应物浓度未改变―→反应速率不变。
③恒温恒压时。
充入“惰性”气体体积增大气体反应物浓度减小反应速率减小。
【易错点03】有关可逆反应的易错点
(1)平衡时,反应物与生成物同时存在,任一组分的转化率都 小于 100%。
(2)能量转化可逆:若正反应是吸(放)热反应,则逆反应是 放(吸) 热反应。
【易错点04】“稀有气体”对化学平衡的影响
①恒温、恒容条件:
原平衡体系总压强增大→体系中各组分的浓度不变→v正、v逆不变→平衡不移动。
②恒温、恒压条件:
原平衡体系容器容积增大,各反应气体的分压减小→体系内各气体浓度同等程度减小(等同减压)
平衡不移动平衡向气体体积增大的方向移动
【易错点05】使用化学平衡常数应注意的问题
(1)化学平衡常数K值的大小是可逆反应进行程度的标志,它能够表示可逆反应进行的程度。一个反应的K值越大,表明平衡时生成物的浓度越大,反应物的浓度越小,反应物的转化率也越大。可以说,化学平衡常数是在一定温度下一个反应本身固有的内在性质的定量体现。
(2)化学平衡常数只与温度有关,与反应物或生成物的浓度无关。
(3)反应物或生成物中有固体和纯液体存在时,其浓度可看作“1”,而不计入平衡常数表达式中。如H2O(l)的浓度,固体物质的浓度均不写,但水蒸气浓度要写。
(4)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变,则平衡常数改变,正、逆反应的平衡常数互为倒数;若化学方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小,尽管是同一反应,平衡常数也会改变。
优题精练·专题实战通关
1.(2025·陕西西安·模拟预测)定量实验是学习化学的重要途径。下列所示实验装置或实验操作正确且能达到相应实验目的的是
A.测定化学反应速率
B.中和反应反应热的测定
C.配制NaOH溶液
D.用盐酸滴定未知浓度的氨水
A.A B.B C.C D.D
2.(2026·黑龙江哈尔滨·一模)某兴趣小组欲测定(NH4)2S2O8与KI反应的化学反应速率,实验过程如图所示:
已知:①实验中发生反应:(较慢);(极快)。
②淀粉遇变蓝。
下列说法错误的是
A.当溶液刚好从无色变为蓝色时,立即停止计时
B.
C.利用该原理也可测定其他氧化剂氧化I-的反应速率,但需反应的反应速率较慢
D.若Ⅱ中同时加入1 mL 0.5 mol·L-1 H2SO4溶液,测定的化学反应速率会偏快
3.(2025·广西北海·模拟预测)对于反应,下列说法正确的是
A.增大体系压强,反应体系的活化分子百分数增加
B.使用催化剂一定可以加快反应速率,同时增大平衡时生成物的浓度
C.该反应是一个熵减的反应
D.其他条件不变,增大反应容器体积,可以提高的平衡转化率
4.(25-26高三上·浙江温州·开学考试)丙烯与氢卤酸的加成反应过程主要分两步完成:
其中反应速率主要由第一步烯烃与H+结合生成碳正离子的稳定性决定。
下列说法不正确的是
A.在相同条件下,氢卤酸的酸性越强,反应速率越快
B.上述条件下,由丙烯生成中间产物a的活化能比生成中间产物b的活化能要低
C.升高温度,生成1-氯丙烷的速率增大程度小于生成2-氯丙烷的速率增大程度
D.若使用CF3CH=CH2进行上述反应,则主要产物为CF3CH2CH2Cl
5.(2026·北京·模拟预测)已知: 。向一密闭容器中充入1 mol 和3 mol 发生该反应,时达到平衡状态Ⅰ,保持温度和体积不变,在时改变某一条件,时重新达到平衡状态Ⅱ,逆反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是
A.平衡常数K:K(Ⅱ)(Ⅰ)
B.时改变的条件:向容器中加入
C.平衡时A的体积分数:
D.容器内压强不变,表明反应达到平衡
6.(2026·陕西榆林·模拟预测)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,下列相关说法正确的是
编号
时间/min
表面积/
0
20
40
60
80
Ⅰ
a
2.40
2.00
1.60
1.20
0.80
Ⅱ
a
1.20
0.80
0.40
x
Ⅲ
2a
2.40
1.60
0.80
0.40
0.40
A.实验Ⅰ,第20 min时
B.实验Ⅱ,第60 min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
7.(2026·福建三明·模拟预测)探究反应:的实验步骤如下:
已知:溶液a、b、c、d颜色深浅各不相同下列说法错误的是
A.实验①说明存在一定的限度
B.实验①用萃取一次与分成2 mL萃取两次,溶液b颜色深浅不同
C.实验②,平衡向逆方向移动且减小
D.对比实验②③可用于判断生成物浓度对化学平衡的影响
8.(2025·北京·三模)下列能用平衡移动原理解释的是
A.铁质器件附有铜质配件久置,在接触处铁易生锈
B.草木灰(主要成分K2CO3)不宜与用作氮肥的铵盐混用
C.由H2(g)、I2(g)和HI(g)组成的平衡体系,加压后颜色变深
D.电解饱和NaCl溶液阴极得到NaOH的过程中,抑制了水的电离平衡
9.(2026·广东·高考真题)物质可同时转化为它的同分异构体和,其反应过程的能量变化如图a,某温度下,测得恒容密闭容器中各组分浓度随时间的变化如图b,则
A.时,体系中物质的质量:
B.图b中数据满足关系:
C.体系中,反应先达到平衡
D.体系平衡后,升高温度,B的体积分数增加
10.(2026·广西柳州·模拟预测)某温度下发生反应:,和的消耗速率与本身浓度的关系如图,已知:,,和是速率常数,只与温度、催化剂有关。下列说法正确的是
A.曲线 代表的是
B.其他条件不变,压缩容器体积,体系内活化分子百分数增大
C.此温度下,该反应的平衡常数
D.密闭容器中进行该反应,点时反应逆向进行
11.(2026·海南省直辖县级单位·模拟预测)合成氨是人类科学技术的重大突破,反应原理为 ,工业合成氨的简化流程如图所示:
下列说法错误的是
A.净化的目的是防止催化剂中毒
B.提高原料气中比例,平衡时的体积分数一定会提高
C.③中采用500℃,综合考虑了反应速率、平衡转化率以及催化剂活性
D.采用更高压强虽可提高反应速率和平衡转化率,但成本更高
12.(25-26高三上·浙江温州·开学考试)在1000℃下,有反应 ,达平衡时,。其正反应速率方程为,逆反应速率方程为(和为速率常数,只受温度影响)。下列说法正确的是
A.该反应常温不能自发
B.1000℃下,向装有足量碳(s)的密闭容器中通入1 mol反应,达平衡时放热37.8 kJ
C.其他条件不变,降温再次达到平衡时,可能存在
D.恒温恒压下,随着反应的进行,体系的自由能G增大
13.(25-26高三上·江苏扬州·开学考试)对于反应;。下列说法正确的是
A.该反应的
B.该反应的平衡常数
C.催化剂能降低该反应的焓变
D.该反应中每消耗,转移电子数约为
14.(2026·贵州黔西南·一模)一定条件下,将和按物质的量之比充入反应容器,发生反应:。其他条件相同时,分别测得NO的平衡转化率在不同压强(、)下随温度变化的曲线如图所示。
下列说法错误的是
A.
B.其他条件不变,温度升高,该反应的反应限度减小
C.时,该反应的化学平衡常数的数值
D.、条件下,的平衡转化率为40%
15.(2026·黑龙江·模拟预测)和联合重整能减少温室气体的排放。其主要反应为:
其他条件相同时,投料比 为,不同温度下反应的结果如图。下列说法错误的是
A. ,升温更有利于反应①,反应①先达到平衡
B. 始终低于,与反应②有关
C.加压有利于增大和反应的速率,但不利于提高二者的平衡转化率
D.若不考虑其他反应,时,平衡体系中的体积分数约为
16.(2026·山西忻州·模拟预测)氧化环己烷的过程为:(环己酮)。
图1为环己烷平衡转化率与温度、用量的关系曲线,图2为某温度下氧化产物中环己醇、环己酮百分含量及环己烷转化率随时间的关系曲线。下列说法正确的是
A.总反应
B.与环己烷物质的量比越大,的平衡转化率越高
C.图2中C、F两点处环己烷的消耗速率
D.图2中X、Y两点处,
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专题01 化学反应速率与化学平衡
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目录导航
01知识脑图·核心脉络搭建——梳理专题框架,搭建知识体系
02考点深研·知能分层突破——深挖高频考点,突破重点难点
考点01 化学反应速率及其影响因素
考点02 化学平衡状态、化学平衡的移动
考点03 化学平衡常数及其相关计算
考点04 化学反应自发性、化学反应的调控
考点05 化学反应速率与化学平衡图像
03素养进阶·答题技法突破——提炼解题范式,提升答题素养
▶技法提炼·审题点拨
技法点拨01 比较化学反应速率大小的方法
技法点拨02 采用极端假设,界定浓度范围
技法点拨03 化学平衡状态的判断
技法点拨04 解答化学平衡移动题目的思维模型
技法点拨05 压强平衡常数
技法点拨06 判化学反应的调控思路
技法点拨07 化学平衡图像的一般思路
▶易错剖析·避坑攻略
易错剖析01 分析外界因素对化学反应速率的影响时3注意
易错剖析02 压强对反应速率的影响情况
易错剖析03 有关可逆反应的易错点
易错剖析04 “稀有气体”对化学平衡的影响
易错剖析05 使用化学平衡常数应注意的问题
04优题精练·专题实战通关——精选优质试题,强化实战应用
知识脑图·核心脉络搭建
考点深研·知能分层突破
考点01 化学反应速率及其影响因素
基础梳理・自主夯基——核心背记
1.化学反应速率的定义
化学反应速率是用来衡量__化学反应进行的快慢__程度的物理量。
2.化学反应速率的表示方法
通常用单位时间内反应物浓度的__减小__或生成物浓度的__增大__(均为正值)来表示。
3.数学表达式及单位
v=____,单位为__mol·L-1·min-1__或__mol·L-1·s-1__等。
4.化学反应速率与化学计量数的关系
对于已知反应:mA(g)+nB(g)===pC(g)+qD(g),在同一段时间内,用不同物质来表示该反应速率,当单位相同时,反应速率的数值之比等于这些物质在化学方程式中的__化学计量数__之比。即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=__m∶n∶p∶q__或v(A)=v(B)=v(C)=v(D)。如在一个2 L的容器中发生反应:3A(g)+B(g)===2C(g),加入2 mol A,1s后剩余1.4 mol,则v(A)=__0.3_mol·L-1·s-1__,v(B)=__0.1_mol·L-1·s-1__,v(C)=__0.2_mol·L-1·s-1__。
5.影响化学反应速率的因素:
(1)内因(主要因素):反应物本身的结构与__性质__,反应类型相同,但反应物不同,反应速率不同。
如相同条件下,Na、Mg、Al与稀盐酸反应的速率大小关系是__Na>Mg>Al__。
(2)外因(其他条件不变,只改变一个条件)。
6.理论解释——有效碰撞理论
(1)基元反应与反应历程
概念
示例
基元
反应
大多数化学反应都是分几步完成的,其中的 每一步反应 称为基元反应
2HIH2+2I·
反应
历程
基元反应构成的 反应序列 称为反应历程(又称反应机理)
反应2HIH2+I2分两步:①2HIH2+2I·
②2I·I2
简单
反应
反应物一步直接转化为反应产物,其总反应就是基元反应,这类反应又称为简单反应
H++OH-H2O
活化
能
基元反应过程需经历一个高能量的中间状态,此时形成一种旧键没有完全断裂、新键没有完全形成的过渡态, 过渡态的能量 与反应物的平均能量之差Ea称为基元反应的活化能
Ea为正反应活化能,Ea'为逆反应活化能
【提醒】 同一反应,在不同条件下的反应历程也可能不同。
(2)活化分子、活化能、有效碰撞。
①活化分子:能够发生__有效碰撞__的分子。
②活化能(如下图):
图中E1为__活化能__,使用催化剂时的活化能为__E3__,反应热为__E1-E2__。
③有效碰撞:活化分子之间能够引发__化学__反应的碰撞。
(3)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系。
重难突破・考向深研——要点提炼
1.化学反应速率计算的三种方法
(1)定义式法:v(B)==。
(2)比例关系式:化学反应速率之比等于化学计量数之比,如mA(g)+nB(g)===pC(g)中,v(A)∶v(B)∶v(C)=m∶n∶p或==。(这一公式最好用)
(3)三段式法:
化学反应中各物质浓度的计算模式——“三段式”
①写出有关反应的化学方程式。
②找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。
③根据已知条件列方程式计算。
对于反应mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g),起始时A的浓度为a mol·L-1,B的浓度为b mol·L-1,反应进行至t1 s时,A消耗了x mol·L-1,则化学反应速率可计算如下:
mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g)
起始/(mol·L-1) a b 0 0
转化/(mol·L-1) x
t1s时/(mol·L-1) a-x b-
则v(A)= mol·L-1·s-1,v(B)= mol·L-1·s-1,
v(C)= mol·L-1·s-1,v(D)= mol·L-1·s-1。
考点02 化学平衡状态、化学平衡的移动
基础梳理・自主夯基——核心背记
1.可逆反应
(1)定义:在__相同__条件下既可以向__正__反应方向进行,同时又可以向__逆__反应方向进行的化学反应。(双向性)
(2)特点——“三同一小”:
①三同:a.相同条件下;b.正逆反应__同时__进行;c.反应物与生成物__同时__存在。
②一小:任一组分的转化率都__小于__(填“大于”或“小于”)100%。
(3)表示方法:在化学方程式中用“”表示。
2.化学平衡状态
(1)定义:在一定条件下的__可逆__反应中,反应物和生成物的__浓度__不再随时间的延长而发生变化,__正反应速率__和__逆反应速率__相等的状态。
(2)建立过程:在一定条件下,把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。化学平衡的建立过程可用如下v-t图像表示。图像分析:
反应开始时反应物浓度最大,v(正)最大,生成物浓度为0,v(逆)为
↓
反应进行时反应物浓度逐渐减小→v(正) 。生成物浓度由零逐渐增大→v(逆)从零
↓
达到平衡时v(正) v(逆),反应混合物中各组分的浓度 ,即达到化学平衡状态。
【答案】2. 零 逐渐减小 逐渐增大 = 保持不变
3.化学平衡特征
【答案】3..正反应速率 逆反应速率 质量和浓度
4.判断化学平衡状态的标志
角度
标志
正、逆反应速率
①用同一种物质表示的反应速率v正 = v逆时,反应达到平衡。
②反应方程式[如aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)]中用不同物质表示的反应速率=时,反应达到平衡
浓度
(含量)
①反应方程式中任意一种物质的浓度 保持不变 时,反应达到平衡。
②反应方程式中各物质的质量分数(或气体体积分数、物质的量分数等)保持不变时,反应达到平衡
平衡常数
物质的浓度商(Qc) 等于 化学平衡常数(Kc)时,反应达到平衡
5.化学平衡移动的过程
6.化学平衡移动与化学反应速率的关系
化学平衡发生移动的根本原因是外界条件的改变造成了v正≠v逆,其具体情况如下:
(1)v正__>__v逆,平衡向正反应方向移动。
(2)v正__=__v逆,平衡不移动。
(3)v正__<__v逆,平衡向逆反应方向移动。
7.若其他条件不变,改变下列条件对平衡的影响如下:
改变的条件(其他条件不变)
化学平衡移动的方向
浓度
增大反应物浓度或减小生成物浓度
向 方向移动
减小反应物浓度或增大生成物浓度
向 方向移动
压强(对有气体参加的反应)
反应前后气体体积改变
增大压强
向气体分子总数 的方向移动
减小压强
向气体分子总数 的方向移动
反应前后气体体积不变
改变压强
平衡 移动
温度
升高温度
向 反应方向移动
降低温度
向 反应方向移动
催化剂
同等程度改变v(正)、v(逆),平衡不移动
【答案】正反应 逆反应 减小 增大 不 吸热 放热
8.化学平衡移动原理——勒夏特列原理
如果改变影响化学平衡的条件之一(如__温度__、__压强__以及参加反应的化学物质的浓度),平衡将向着能够__减弱__这种改变的方向移动。
重难突破・考向深研——要点提炼
(1)可逆反应不等同于可逆过程,可逆过程包括物理变化和化学变化,而可逆反应属于化学变化。
(2)化学反应的平衡状态可以从正反应方向建立,也可以从逆反应方向建立。
(3)化学反应达到平衡状态的正、逆反应速率相等,是指同一物质的消耗速率和生成速率相等,若用不同物质表示时,反应速率不一定相等。
(4)化学反应达平衡状态时,各组分的浓度、百分含量保持不变,但不一定相等。
考点03 化学平衡常数及其相关计算
基础梳理・自主夯基——核心背记
1.化学平衡常数
(1)含义
在一定__温度__下,当一个可逆反应达到__化学平衡__时,生成物__浓度幂之积__与反应物__浓度幂之积__的比值是一个常数,简称平衡常数,用符号__K__表示。化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。
(2)表达式
以化学反应aA(g)+bB(g)dD(g)+eE(g)为例
类型
表达式
浓度平衡常数(Kc)
Kc=
分压平衡常数(Kp)
Kp=(p分=p总×物质的量分数)
标准平衡常数(Kθ)
Kθ=,其中pθ=100 kPa
①平衡常数表达式中,各物质的浓度均为平衡时的浓度。其书写形式与化学方程式的书写有关。
②固体和纯液体的浓度视为常数,通常不计入平衡常数表达式中。
(3)意义
①K值越大,正反应进行的程度__越大__,反应物的转化率__越大__。当K>__105__时,可以认为反应进行得较完全。
②K值越小,正反应进行的程度__越小__,反应物的转化率__越小__。当K<__10-5__时,认为反应很难进行。
(4)影响因素
①内因:__反应物本身__的性质。
②外因:只受__温度__影响,与__浓度__、__压强__、__催化剂__等外界因素无关。即在一定温度下,平衡常数保持不变。
2.化学平衡常数的应用
(1)判断、比较可逆反应进行的程度
一般来说,一定温度下的一个具体的可逆反应:
K值
正反应进行
的程度
平衡时生
成物浓度
平衡时反应
物浓度
反应物
转化率
越大
__越大__
__越大__
__越小__
__越高__
越小
__越小__
__越小__
__越大__
__越低__
(2)判断正在进行的可逆反应的方向以及反应是否达到平衡
对于可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),若浓度商Qc=,则将浓度商和平衡常数作比较可得可逆反应所处的状态。
(3)判断可逆反应的反应热
3.有关化学平衡常数的计算
(1)一个模式——“三段式”
如mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),令A、B起始物质的量浓度分别为a mol·L-1、b mol·L-1,达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx mol·L-1。
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
c始/(mol·L-1) a b 0 0
c转/(mol·L-1) mx nx px qx
c平/(mol·L-1) a-mx b-nx px qx
K=。
(2)明确三个量的关系
①三个量:即起始量、变化量、平衡量。
②关系
a.对于同一反应物,起始量-变化量=平衡量。
b.对于同一生成物,起始量+变化量=平衡量。
c.各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。
(3)掌握四个公式
①反应物的转化率=×100%=×100%。
②生成物的产率:实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。一般来讲,转化率越大,原料利用率越高,产率越大。
产率=×100%。
③合物组分的百分含量=×100%。
④某组分的体积分数=。
重难突破・考向深研——要点提炼
平衡转化率的分析与计算
(1)计算公式:
反应物的转化率=×100%=×100%。
(2)转化率的分析:
(ⅰ)以反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)为例。
①若反应物起始物质的量之比等于化学计量数之比,达到平衡后,A、B的转化率相等。
②若只增加A的量,平衡正向移动,B的转化率提高,A的转化率降低。
③由温度或压强引起的化学平衡正向移动,反应物的转化率增大。
④若按原比例同倍数地增加(或降低)A、B的浓度,等效于压缩(或扩大)容器容积,气体反应物的转化率与化学计量数有关。
同倍增大c(A)和c(B)
(ⅱ)以反应mA(g)nB(g)+qC(g)为例。
在T、V不变时,增加A的量,等效于压缩容器容积,A的转化率与化学计量数有关。
增大c(A)
考点04 化学反应自发性、化学反应的调控
基础梳理・自主夯基——核心背记
1.熵
定义:用来描述体系(由大量粒子组成)的无序程度的物理量。
符号:S。熵值越大,体系的无序程度 越大 。
单位:J·mol-1·K-1。
熵的大小:同一种物质,三种聚集状态下,熵值的大小顺序为 S(g) > S(l) > S(s)。
熵变(ΔS)的定义:反应产物的总熵与反应物的总熵之差。
2.自发反应的判据
判据
内容
注意事项
焓判据
放热反应过程中体系能量降低(ΔH<0),有利于反应自发进行
有些吸热反应也可以自发进行,故不能仅用反应焓变来判断反应能否自发进行
熵判据
熵增加(ΔS>0)有利于反应自发进行
有些熵减小的反应在一定条件下也可以自发进行,故不能仅用反应熵变来判断反应能否自发进行
吉布斯自由能判据(ΔG=ΔH-TΔS)
ΔG < 0,则反应能自发进行
ΔG > 0,则反应不能自发进行;ΔG=0,则反应处于平衡状态
3.示例
化学反应
ΔH/
(kJ·mol-1)
ΔS/
(J·mol-1·K-1)
能否自发进行
2KClO3(s)2KCl(s)+3O2(g)
-78.03
+494.4
ΔH<0,ΔS>0,任何温度下都能自发进行
CO(g)C(s,石墨)+O2(g)
+110.5
-89.4
ΔH>0,ΔS<0,任何温度下都不能自发进行
4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)4Fe(OH)3(s)
-444.3
-280.1
ΔH<0,ΔS<0,低温下能自发进行
CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)
+178.2
+169.6
ΔH>0,ΔS>0,高温下能自发进行
4.化学反应的调控
既要考虑合适的反应速率因素又要考虑反应限度因素。
含义
通过改变反应条件使一个可能发生的反应按照某一方向进行
需要考
虑的实
际因素
在实际生产中常常需要结合设备条件、安全操作、经济成本等情况,综合考虑影响化学反应速率和化学平衡的因素,寻找适宜的生产条件。此外,还要根据环境保护及社会效益等方面的规定和要求做出分析,权衡利弊,才能实施生产
5.工业合成氨生产的适宜条件
(1)合成氨反应进行的方向
N2(g)+3H2(g)2NH3(g),已知在298 K时,ΔH=-92.2 kJ·mol-1,ΔS=-198.2 J·mol-1·K-1,ΔG= -33.14 kJ·mol-1(保留两位小数),该反应能正向自发进行。
(2)合成氨反应限度
增大压强、降低温度有利于化学平衡向生成NH3的方向移动。N2和H2的物质的量之比为1∶3(理论投料比)时,平衡转化率最高。
(3)合成氨反应的速率
在特定条件下,合成氨反应的速率与参与反应的物质浓度的关系式为
(4)工业合成氨适宜条件的选择
催化剂
温度
压强
采用 铁触媒 为催化剂(填催化剂名称),该催化剂在500 ℃左右时活性最大
采用400~500 ℃,原因是 使催化剂的活性较高
采用10 MPa~30 MPa。压强越大,对材料的强度和设备的制造要求越高,需要的动力越大,会大大增加生产投资,降低综合经济效益
重难突破・考向深研——要点提炼
焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响
ΔH
ΔS
ΔH-TΔS
反应情况
-
+
负值
在任何温度下,过程均自发进行
+
-
正值
在任何温度下,过程均不能自发进行
+
+
低温为正
高温为负
低温时非自发,高温时自发
-
-
低温为负
高温为正
低温时自发,高温时非自发
考点05 化学反应速率与化学平衡图像
基础梳理・自主夯基——核心背记
1.v-t图(速率-时间图)
改变反应条件,正、逆反应速率随时间的变化情况与平衡移动方向的关系如表所示[以2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0为例]。
改变条件
c(SO2)增大
c(O2)减小
c(SO3)增大
c(SO3)减小
增大压强
v-t图
平衡移动方向
正反应方向
逆反应方向
逆反应方向
正反应方向
正反应方向
改变条件
减小压强
升高温度
降低温度
使用催化剂
v-t图
平衡移动方向
逆反应方向
逆反应方向
正反应方向
不移动
2.物质参数-时间图[以aA(g)+bB(g)cC(g) ΔH为例]
浓度-时间图
(t1时刻反应达到平衡)
含量-时间图
(m用催化剂,n不用催化剂)
(T2>T1,正反应为吸热反应)
(T2>T1,正反应为放热反应)
(p1>p2,正反应为气体分子数减小的反应)
(p1>p2,正反应为气体分子数增大的反应)
3.物质参数-温度(压强)图
常规
类型
特殊
类型
平衡点(拐点)前看反应速率——浓度、压强、温度、催化剂影响反应速率
平衡点(拐点)后看平衡移动——浓度、压强、温度影响平衡移动
曲线甲表示正反应为 放热 反应
曲线乙表示正反应为 吸热 反应
重难突破・考向深研——要点提炼
v-t图像中的“断点”和“接点”
“断点”表示改变温度、压强、催化剂引起v正、v逆的变化。
“接点”表示改变反应体系中某种物质浓度引起v正、v逆的变化。
素养进阶·答题技法突破
技法提炼・审题点拨——技巧总结
【技法点拨01】比较化学反应速率大小的方法
(1)基准法:①看单位是否统一,若不统一,换算成相同的单位
②换算成同一物质表示的反应速率,再比较数值的大小
(2)比值法:比较化学反应速率与化学计量数的比值,即对于一般反应mA(g)+nB(g)===pC(g)+qD(g),比较与,若>,则A表示的反应速率比B大
【技法点拨02】采用极端假设,界定浓度范围
假设反应正向或逆向进行到底,求出各物质浓度的最大值和最小值,从而确定它们的浓度范围。
假设反应正向进行到底:X2(g)+Y2(g)2Z(g)
起始浓度/(mol·L-1) 0.1 0.3 0.2
改变浓度/(mol·L-1) 0.1 0.1 0.2
终态浓度/(mol·L-1) 0 0.2 0.4
设反应逆向进行到底:X2(g)+Y2(g)2Z(g)
起始浓度/(mol·L-1) 0.1 0.3 0.2
改变浓度/(mol·L-1) 0.1 0.1 0.2
终态浓度/(mol·L-1) 0.2 0.4 0
平衡体系中各物质的浓度范围为c(X2)∈(0,0.2),c(Y2)∈(0.2,0.4),c(Z)∈(0,0.4)。
【技法点拨03】 化学平衡状态的判断
以反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)为例进行说明:
可能的情况举例
是否达到平衡
混合气体的平均相对分子质量()
当m+n≠p+q时,一定
是
当m+n=p+q时,一定
不一定
温度
绝热体系内温度不变
是
气体
密度(ρ)
反应物与生成物均为气体的反应
恒容体系,ρ一定
不一定
恒压体系,当m+n=p+q时,ρ一定
不一定
恒压体系,当m+n≠p+q时,ρ一定
是
其他
如体系(反应前后物质的颜色有改变)颜色不再变化
是
【技法点拨04】 解答化学平衡移动题目的思维模型
【技法点拨05】 压强平衡常数
Kp含义:在化学平衡体系中,各气体物质的分压替代浓度,计算的平衡常数叫压强平衡常数。单位与表达式有关。
计算技巧:第一步,根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度;第二步,计算各气体组分的物质的量分数或体积分数;第三步,根据分压计算分式求出各气体物质的分压,某气体的分压=气体总压强×该气体的体积分数(或物质的量分数);第四步,根据平衡常数计算公式代入计算。例如,N2(g)+3H2(g)2NH3(g),压强平衡常数表达式为Kp=。
【技法点拨06】 判化学反应的调控思路
外界
条件
有利于加快反应速率的条件控制
有利于平衡正向移动的条件控制
综合分析结果
浓度
增大反应物的浓度
增大反应物的浓度、减小生成物的浓度
不断地补充反应物、及时地分离出生成物
催化剂
加合适的催化剂
不需要
加合适的催化剂
温度
高温
ΔH<0
低温
兼顾速率和平衡,考虑催化剂的适宜温度
ΔH>0
高温
在设备条件允许的前提下,尽量采取高温,并考虑催化剂的活性
压强
高压(有气体参加)
反应后气体体积减小的反应
高压
在设备条件允许的前提下,尽量采取高压
反应后气体体积增大的反应
低压
兼顾速率和平衡,选取适宜的压强
【技法点拨07】化学平衡图像的一般思路
易错剖析・避坑攻略——易错归纳
【易错点01】分析外界因素对化学反应速率的影响时3注意
①催化剂在化学反应过程中参与了反应,降低了正、逆反应的活化能,同等程度改变正、逆反应速率,但不会改变反应的限度和反应热。
②升高温度正反应速率和逆反应速率都加快,但加快的程度不同;降低温度正反应速率和逆反应速率都减慢,但减慢的程度不同,吸热反应的反应速率总是受温度影响大。
③对于固体和纯液体反应物,其浓度可视为常数,改变用量速率不变。但当固体颗粒变小时,其表面积增大将导致反应速率增大。
【易错点02】压强对反应速率的影响情况
压强只对有气体参与的化学反应速率有影响。
①恒温时,压缩体积压强增大反应物浓度增大反应速率加快。
②恒温时,对于恒容密闭容器。
a.充入气体反应物气体反应物浓度增大(压强也增大)反应速率加快。
b.充入“惰性”气体总压强增大―→反应物浓度未改变―→反应速率不变。
③恒温恒压时。
充入“惰性”气体体积增大气体反应物浓度减小反应速率减小。
【易错点03】有关可逆反应的易错点
(1)平衡时,反应物与生成物同时存在,任一组分的转化率都 小于 100%。
(2)能量转化可逆:若正反应是吸(放)热反应,则逆反应是 放(吸) 热反应。
【易错点04】“稀有气体”对化学平衡的影响
①恒温、恒容条件:
原平衡体系总压强增大→体系中各组分的浓度不变→v正、v逆不变→平衡不移动。
②恒温、恒压条件:
原平衡体系容器容积增大,各反应气体的分压减小→体系内各气体浓度同等程度减小(等同减压)
平衡不移动平衡向气体体积增大的方向移动
【易错点05】使用化学平衡常数应注意的问题
(1)化学平衡常数K值的大小是可逆反应进行程度的标志,它能够表示可逆反应进行的程度。一个反应的K值越大,表明平衡时生成物的浓度越大,反应物的浓度越小,反应物的转化率也越大。可以说,化学平衡常数是在一定温度下一个反应本身固有的内在性质的定量体现。
(2)化学平衡常数只与温度有关,与反应物或生成物的浓度无关。
(3)反应物或生成物中有固体和纯液体存在时,其浓度可看作“1”,而不计入平衡常数表达式中。如H2O(l)的浓度,固体物质的浓度均不写,但水蒸气浓度要写。
(4)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变,则平衡常数改变,正、逆反应的平衡常数互为倒数;若化学方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小,尽管是同一反应,平衡常数也会改变。
优题精练·专题实战通关
1.(2025·陕西西安·模拟预测)定量实验是学习化学的重要途径。下列所示实验装置或实验操作正确且能达到相应实验目的的是
A.测定化学反应速率
B.中和反应反应热的测定
C.配制NaOH溶液
D.用盐酸滴定未知浓度的氨水
A.A B.B C.C D.D
【答案】D
【解析】A.使用长颈漏斗添加过氧化氢,反应生成的氧气会从长颈漏斗逸出,无法准确测定生成气体的体积,且缺少计时仪器,不能达到实验目的,A错误;
B.中和反应反应热的测定实验中缺少环形玻璃搅拌器,无法使酸碱充分混合反应,测得的温度误差大,不能达到实验目的,B错误;
C.容量瓶为定容仪器,不能用于溶解固体氢氧化钠,应在烧杯中溶解冷却后再转移至容量瓶,C错误;
D.盐酸为酸性溶液,盛放在酸式滴定管中符合要求,盐酸滴定氨水的终点生成氯化铵,溶液呈酸性,选用甲基橙作指示剂合理,实验操作正确可达到实验目的,D正确;
故选D。
2.(2026·黑龙江哈尔滨·一模)某兴趣小组欲测定(NH4)2S2O8与KI反应的化学反应速率,实验过程如图所示:
已知:①实验中发生反应:(较慢);(极快)。
②淀粉遇变蓝。
下列说法错误的是
A.当溶液刚好从无色变为蓝色时,立即停止计时
B.
C.利用该原理也可测定其他氧化剂氧化I-的反应速率,但需反应的反应速率较慢
D.若Ⅱ中同时加入1 mL 0.5 mol·L-1 H2SO4溶液,测定的化学反应速率会偏快
【答案】B
【分析】(NH4)2S2O8与KI反应,淀粉溶液为指示剂,为快反应,若溶液变蓝,说明反应完全,立即停止计时,计时t秒来测定反应速率;
【解析】A.根据分析,当溶液刚好从无色变为蓝色时,立即停止计时,A正确;
B.根据关系式:,,B错误;
C.利用该原理也可测定其他氧化剂氧化I-的反应速率,但需反应的反应速率较慢,因为反应速率快,生成较多无法被完全消耗,就会使溶液变蓝,不能测定反应速率,C正确;
D.若Ⅱ中同时加入1 mL 0.5 mol·L-1 H2SO4溶液,酸性条件下反应生成硫和二氧化硫而消耗,溶液变蓝时间变短,测定的化学反应速率会偏快,D正确;
故选B。
3.(2025·广西北海·模拟预测)对于反应,下列说法正确的是
A.增大体系压强,反应体系的活化分子百分数增加
B.使用催化剂一定可以加快反应速率,同时增大平衡时生成物的浓度
C.该反应是一个熵减的反应
D.其他条件不变,增大反应容器体积,可以提高的平衡转化率
【答案】D
【解析】A.增大压强,反应体系的活化分子百分数不变,只是单位体积内的活化分子数增加,A错误;
B.催化剂可以加快反应速率,不能影响化学平衡移动,B错误;
C.该反应是气体体积增大的反应,是一个熵增的反应,C错误;
D.其他条件不变,增大反应容器体积,相当于减小压强,压强减小,平衡向着正反应方向移动,的转化率提高,D正确;
故选D。
4.(25-26高三上·浙江温州·开学考试)丙烯与氢卤酸的加成反应过程主要分两步完成:
其中反应速率主要由第一步烯烃与H+结合生成碳正离子的稳定性决定。
下列说法不正确的是
A.在相同条件下,氢卤酸的酸性越强,反应速率越快
B.上述条件下,由丙烯生成中间产物a的活化能比生成中间产物b的活化能要低
C.升高温度,生成1-氯丙烷的速率增大程度小于生成2-氯丙烷的速率增大程度
D.若使用CF3CH=CH2进行上述反应,则主要产物为CF3CH2CH2Cl
【答案】C
【解析】A.由题意可知,丙烯与氯化氢的加成反应的反应速率主要由第一步烯烃与氢离子结合生成碳正离子决定,说明溶液的酸性越强,反应速率越快,所以丙烯与氢卤酸反应时,在适当条件下氢卤酸的酸性越强,反应速率越快,故A正确;
B.反应的活化能越大,反应速率越慢,由2—氯丙烷为主要产物可知,生成中间产物a的反应速率大于中间产物b的反应速率, 则丙烯生成中间产物a的反应活化能较低,故B正确;
C.活化能越高,反应速率受温度影响越大,升高温度时,活化能更高的反应速率增大程度更显著,生成1-氯丙烷对应活化能更高的碳正离子b,因此生成1-氯丙烷的速率增大程度大于生成2-氯丙烷的速率增大程度,C错误;
D.若将丙烯换成,由于强烈吸电子,会显著地使靠近它的碳正离子不稳定,与氢离子反应生成的中间产物主要为,所以使用进行上述反应得到的主要产物为,故D正确;
故选C。
5.(2026·北京·模拟预测)已知: 。向一密闭容器中充入1 mol 和3 mol 发生该反应,时达到平衡状态Ⅰ,保持温度和体积不变,在时改变某一条件,时重新达到平衡状态Ⅱ,逆反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是
A.平衡常数K:K(Ⅱ)(Ⅰ)
B.时改变的条件:向容器中加入
C.平衡时A的体积分数:
D.容器内压强不变,表明反应达到平衡
【答案】B
【解析】A.平衡常数只与温度有关,题目中温度保持不变,因此,A错误;
B.时向容器中加入,的浓度瞬间增大,逆反应速率瞬间突然升高(图像中时刻逆反应速率突变);随后平衡逆向移动,逆反应速率逐渐减小,直到重新达到平衡,速率符合图像中的变化趋势,B正确;
C.加入后平衡逆向移动,的物质的量增大,最终新平衡中的体积分数,C错误;
D.该反应前后气体总物质的量始终不变,恒温恒容下,容器内压强始终不变,因此压强不变不能说明反应达到平衡,D错误;
故答案选B。
6.(2026·陕西榆林·模拟预测)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,下列相关说法正确的是
编号
时间/min
表面积/
0
20
40
60
80
Ⅰ
a
2.40
2.00
1.60
1.20
0.80
Ⅱ
a
1.20
0.80
0.40
x
Ⅲ
2a
2.40
1.60
0.80
0.40
0.40
A.实验Ⅰ,第20 min时
B.实验Ⅱ,第60 min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】D
【解析】A.是实验Ⅰ中的平均反应速率,不是第20 min的瞬时速率,A错误;
B.催化剂不影响平衡,实验Ⅲ平衡时,则实验Ⅰ平衡时也为;实验Ⅱ初始浓度为实验Ⅰ的一半,恒容下相当于减压,该反应正反应气体分子数增大,平衡正向移动,因此实验Ⅱ平衡时,即,B错误;
C.对比实验Ⅰ和Ⅱ,催化剂表面积相同,实验Ⅰ初始浓度是实验Ⅱ的2倍,但相同时间段内浓度减少量相同,说明反应速率相同,增加氨气浓度反应速率未增大,C错误;
D.对比实验Ⅰ和Ⅲ,初始浓度相同,实验Ⅲ催化剂表面积更大,相同时间内浓度减少量更大,反应速率更快,说明相同条件下增加催化剂的表面积,反应速率增大,D正确;
故选D。
7.(2026·福建三明·模拟预测)探究反应:的实验步骤如下:
已知:溶液a、b、c、d颜色深浅各不相同下列说法错误的是
A.实验①说明存在一定的限度
B.实验①用萃取一次与分成2 mL萃取两次,溶液b颜色深浅不同
C.实验②,平衡向逆方向移动且减小
D.对比实验②③可用于判断生成物浓度对化学平衡的影响
【答案】A
【解析】A.实验①中加入CCl4后,下层显紫色,说明体系中存在I2,但不能说明2Fe3+ + 2I- ⇌ 2Fe2+ + I2存在限度;需要用KSCN证明三价铁未完全反应(上层清液滴加KSCN变红),才能说明该反应是可逆反应,存在反应限度,A错误;
B.实验①用4 mL CCl4一次萃取,实验②用2 mLCCl4萃取两次,多次萃取比一次萃取更充分,因此萃取后水层中I2含量不同,溶液颜色深浅不同,B正确;
C.实验②,加入H2O后,相当于将体系稀释,稀释后平衡向粒子数增多的方向移动,I2浓度减小,因此溶液颜色变浅,C正确;
D.实验②加1 mL水,实验③加1 mL溶液,两者体积变化一致,唯一变量是生成物的浓度,因此对比②③可以判断生成物浓度对化学平衡的影响,D正确;
故答案选A。
8.(2025·北京·三模)下列能用平衡移动原理解释的是
A.铁质器件附有铜质配件久置,在接触处铁易生锈
B.草木灰(主要成分K2CO3)不宜与用作氮肥的铵盐混用
C.由H2(g)、I2(g)和HI(g)组成的平衡体系,加压后颜色变深
D.电解饱和NaCl溶液阴极得到NaOH的过程中,抑制了水的电离平衡
【答案】B
【解析】A.铁质器件附有铜质配件时,形成铁-铜原电池,铁作负极发生电化学腐蚀,该过程为不可逆的氧化还原反应,不存在可逆平衡的移动,A错误;
B.草木灰中存在水解平衡:,铵盐中存在水解平衡:,二者混用时,水解相互促进,两个水解平衡均正向移动,转化为逸出导致肥效降低,B正确;
C.反应前后气体分子数相等,加压时平衡不移动,颜色变深是因为容器体积减小,浓度增大导致,与平衡移动无关,C错误;
D.电解饱和溶液时,阴极发生反应,消耗水电离出的,使水的电离平衡正向移动,是促进水的电离,D错误;
故选B。
9.(2026·广东·高考真题)物质可同时转化为它的同分异构体和,其反应过程的能量变化如图a,某温度下,测得恒容密闭容器中各组分浓度随时间的变化如图b,则
A.时,体系中物质的质量:
B.图b中数据满足关系:
C.体系中,反应先达到平衡
D.体系平衡后,升高温度,B的体积分数增加
【答案】B
【分析】由题图a可知,生成C的活化能小,则反应速率快;相同质量B具有的能量比C低,B相对稳定,则反应足够时间,生成B的量增多,故在题图b中浓度逐渐减小的为A,开始生成速率快的为C,最终生成较多的为B。
【解析】A.设初始加入A的质量为,浓度为,A、B、C互为同分异构体,则摩尔质量相同,等质量时物质的量相等,由题图b可知,时,B、C的浓度相等,则,恒容容器,则气体体积不变,故可得,时,A的转化率未知,无法确定与的关系,A错误;
B.根据A项分析可知,时,,根据原子守恒有,时,A、B的浓度相等,则,设此时C的浓度为,即,可得,由题图b可知时C的浓度大于时C的浓度,即,,则,B正确;
C.A生成B的反应和A生成C的反应是平行反应,应同时达到平衡,C错误;
D.根据题图a可知的反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,B的物质的量减小,而总的物质的量不变,故B的体积分数减小,D错误;
故选B。
10.(2026·广西柳州·模拟预测)某温度下发生反应:,和的消耗速率与本身浓度的关系如图,已知:,,和是速率常数,只与温度、催化剂有关。下列说法正确的是
A.曲线 代表的是
B.其他条件不变,压缩容器体积,体系内活化分子百分数增大
C.此温度下,该反应的平衡常数
D.密闭容器中进行该反应,点时反应逆向进行
【答案】D
【解析】A.由方程式可知,受浓度影响大,故y曲线表示,A错误;
B.其他条件不变,压缩容器体积,可增大单位体积内的活化分子数目,但活化分子百分数不变,B错误;
C.依方程式可判断,当时,反应达到平衡状态,即,该反应的化学平衡常数为:,C错误;
D.依方程式可判断,当时,反应达到平衡状态,而P点,反应逆向进行,D正确;
故选D。
11.(2026·海南省直辖县级单位·模拟预测)合成氨是人类科学技术的重大突破,反应原理为 ,工业合成氨的简化流程如图所示:
下列说法错误的是
A.净化的目的是防止催化剂中毒
B.提高原料气中比例,平衡时的体积分数一定会提高
C.③中采用500℃,综合考虑了反应速率、平衡转化率以及催化剂活性
D.采用更高压强虽可提高反应速率和平衡转化率,但成本更高
【答案】B
【解析】A.净化的目的是除去无关杂质气体,防止催化剂中毒,A项正确;
B.提高原料气中比例,平衡正向移动,但平衡时的体积分数不一定会提高(如若氮气极大过量,可能导致平衡时氨气的体积分数减小),B项错误;
C.③中温度太高,平衡转化率低,温度太低,速率太慢,而且催化剂活性在500℃较高,C项正确;
D.采用更高压强虽可提高反应速率和平衡转化率,但对动力、材料、设备的要求更高,即成本更高,D项正确;
故答案选B。
12.(25-26高三上·浙江温州·开学考试)在1000℃下,有反应 ,达平衡时,。其正反应速率方程为,逆反应速率方程为(和为速率常数,只受温度影响)。下列说法正确的是
A.该反应常温不能自发
B.1000℃下,向装有足量碳(s)的密闭容器中通入1 mol反应,达平衡时放热37.8 kJ
C.其他条件不变,降温再次达到平衡时,可能存在
D.恒温恒压下,随着反应的进行,体系的自由能G增大
【答案】C
【解析】A.由题目信息可知该反应、气体分子数减少,,由可得,常温下较小,,反应可自发,A错误;
B.该反应为可逆反应,通入的1 mol不能完全转化,达平衡时放热小于37.8 kJ,B错误;
C.反应平衡时、,由速率方程可得、,可得,该反应为放热反应,降温平衡正向移动,增大,即,可能存在,C正确;
D.恒温恒压下,反应自发向自由能减小的方向进行,随着反应进行体系自由能G减小,D错误;
答案选C。
13.(25-26高三上·江苏扬州·开学考试)对于反应;。下列说法正确的是
A.该反应的
B.该反应的平衡常数
C.催化剂能降低该反应的焓变
D.该反应中每消耗,转移电子数约为
【答案】D
【解析】A.该反应反应物气体总物质的量为9 mol,生成物气体总物质的量为10 mol,气体分子数增大,,A错误;
B.平衡常数表达式需包含所有气体反应物和生成物,正确表达式为,选项缺生成物的浓度项,B错误;
C.催化剂只能降低反应的活化能,不改变化学反应的焓变,C错误;
D.中N为-3价,反应后生成的中N为+2价,每个参与反应转移5个电子,故每消耗1 mol ,转移电子数约为,D正确;
故选D。
14.(2026·贵州黔西南·一模)一定条件下,将和按物质的量之比充入反应容器,发生反应:。其他条件相同时,分别测得NO的平衡转化率在不同压强(、)下随温度变化的曲线如图所示。
下列说法错误的是
A.
B.其他条件不变,温度升高,该反应的反应限度减小
C.时,该反应的化学平衡常数的数值
D.、条件下,的平衡转化率为40%
【答案】C
【解析】A.正反应为气体体积减小的反应,温度一定时,增大压强平衡向正反应方向移动,NO的转化率增大,故,A正确;
B.由图可知,压强一定时,随温度升高,NO的转化率降低,平衡逆向移动,则该反应的反应限度减小,B正确;
C.化学平衡常数仅与温度有关。根据题中信息无法计算时各物质的平衡浓度或分压,因此无法计算出化学平衡常数的具体数值,C错误;
D.400℃、条件下,平衡时的转化率为40%,和按物质的量之比2:1投入,且按2:1反应,二者转化率相等,即的平衡转化率为40%,D正确;
故选C。
15.(2026·黑龙江·模拟预测)和联合重整能减少温室气体的排放。其主要反应为:
其他条件相同时,投料比 为,不同温度下反应的结果如图。下列说法错误的是
A. ,升温更有利于反应①,反应①先达到平衡
B. 始终低于,与反应②有关
C.加压有利于增大和反应的速率,但不利于提高二者的平衡转化率
D.若不考虑其他反应,时,平衡体系中的体积分数约为
【答案】A
【解析】A.由图可知,随着温度的升高,甲烷的转化率比二氧化碳的转化率升高的快,说明升温更有利于反应①的正向进行,但是多反应体系的所有反应会同时达到平衡,A错误;
B.假设体系中只进行反应①,则,而反应②会消耗H2,产生CO,使,因此与反应②有关,B正确;
C.加压可以提高反应速率,由于反应①为气体分子数增加的反应,反应②为气体分子数不变的反应,加压时反应②平衡不移动,反应①平衡向逆反应方向移动,和的转化率降低,C正确;
D.其他条件相同时,气体物质的量分数等于体积分数,假设起始为a mol,则为2a mol,根据时CH4的转化率为80%,CO2的转化率为65%,列三段式计算:反应①,反应②,因此可知平衡是气体的总物质的量为,平衡体系中的体积分数等于其物质的量的分数为,D正确;
故答案为A。
16.(2026·山西忻州·模拟预测)氧化环己烷的过程为:(环己酮)。
图1为环己烷平衡转化率与温度、用量的关系曲线,图2为某温度下氧化产物中环己醇、环己酮百分含量及环己烷转化率随时间的关系曲线。下列说法正确的是
A.总反应
B.与环己烷物质的量比越大,的平衡转化率越高
C.图2中C、F两点处环己烷的消耗速率
D.图2中X、Y两点处,
【答案】D
【解析】A.由图1可知,温度升高,环己烷平衡转化率增大,化学平衡向正反应方向移动,总反应是吸热反应,,A错误;
B.增大与环己烷的物质的量比,相当于增加浓度,根据平衡移动规律,增加一种反应物浓度,自身平衡转化率降低,另一种反应物转化率升高,所以,平衡转化率随与环己烷物质的量比值的增大而降低,B错误;
C.反应速率与反应物浓度正相关,C点反应时间长于F点,C点环己烷浓度低于F点,环己烷消耗速率,C错误;
D.图2中,Y点时环己烷转化率约为80%,X点时环己烷转化率约为40%,X点、Y点百分含量约为70%,设环己烷初始物质的量为n,X点环己醇的物质的量为,Y点环己酮的物质的量为,,D正确;
答案选D。
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