专题7.解决化学反应速率、化学平衡问题
考试说明中：①了解化学反应速率的概念和平均反应速率的定量表示方法。②了解温度、浓
度、压强和催化剂等影响化学反应速率的一般规律。③认识催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。④了解化学反应的可逆性。能用焓变和熵变说明常见简单化学反应的方向。⑤理解化学平衡和化学平衡常数的含义。⑥理解浓度、温度、压强、催化剂等对化学平衡影响的一般规律。⑦认识化学反应速率和化学
平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。
高考试卷中：江苏高考试卷中在选择题中一道完全是化学反应速率、化学平衡方面试题，另
外有一道选择题与化学反应速率、化学平衡方面相关的试题。在非选择题中，化学反应速率、化学平衡方面知识在化学反应原理综合题中呈现出来。由于化学反应速率和化学平衡是高中化学课程的重点和难点内容, 每年均有该内容试题出现，且难度和分值有上升趋势，有的题目甚至达到选拔优秀的难度。
答题过程中：要认真审题，合理运用平衡移动原理、化学平衡常数、图象题的解法与思路、
转化率大小变化的判断、等效平衡各方面知识，有针对性、准确答题。
一． 能力展示
1. 下列说法正确的是
A. 一定温度下，反应MgCl2(1) === Mg(1)＋ Cl2(g)的 △H＞0 △S＞0 B. 水解反应NH4＋H2O
＋
NH3·H2O＋H达到平衡后，升高温度平衡逆向移动
＋
C. 铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生还原反应
D. 对于反应2H2O2 === 2H2O＋O2↑,加入MnO2或升高温度都能加快O2的生成速率 2.700℃时，向容积为2L的密闭容器中充入一定量的CO和H2O,发生反应： CO(g)＋H2O(g)
CO2＋H2(g)
反应过程中测定的部分数据见下表（表中t1＞t2）： 反应时间/min 0 t1 t2 下列说法正确的是
A. 反应在t1min内的平均速率为v(H2)＝0.40/t1 mol·L·min
B. 保持其他条件不变，起始时向容器中充入0.60 molCO和1.20 molH2O，到达平衡时，n(CO2)＝0.40 mol。
C. 保持其他条件不变，向平衡体系中再通入0.20 mol H2O，与原平衡相比，达到新平衡时CO转化率增大，H2O的体积分数增大
D. 温度升至800℃，上述反应平衡常数为0.64，则正反应为吸热反应
3. 某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵（NH2COONH4）分解反应平衡常数和水解反应速率的测定。
－1
－1
n(CO)/mol 1.20 0.80 H2O/ mol 0.60 0.20 （1）将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：
温度(℃) 平衡总压强(kPa) 平衡气体总浓度(×103－2NH3(g)＋CO2(g)。
15.0 5.7 2.4 20.0 8.3 3.4 25.0 12.0 4.8 30.0 17.1 6.8 35.0 24.0 9.4 mol/L) ①可以判断该分解反应已经达到化学平衡的是___________。 A
．
2v(NH3)
＝
v(CO2) B．密闭容器中总压强不变
C．密闭容器中混合气体的密度不变 D．密闭容器中氨气的体积分数不变
②根据表中数据，列式计算25.0℃时的分解平衡常数：____________________。 ③取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中，在25℃下达到分解平衡。若在恒温下压缩容器体积，氨基甲酸铵固体的质量______（填“增加”、“减小”或“不变”）。
④氨基甲酸铵分解反应的焓变△H____0，熵变△S___0（填＞、＜或＝）。 （2）已知：NH2COONH4＋2H2O
NH4HCO3＋NH3·H2O。该研究小组分别用三份不同初始浓
－
度的氨基甲酸铵溶液测定水解反应速率，得到c(NH2COO)随时间变化趋势如图所示。
⑤计算25℃时，0～6min氨基甲酸铵水解反应的平均速率______________。 ⑥根据图中信息，如何说明水解反应速率随温度升高而增大：___________。 过程分析：
1.A选项分解反应是吸热反应，熵变、焓变都大于零。B选项水解反应是吸热反应，温度越高水解程度越大，有利于向水解方向移动。C选项铅蓄电池放电时的负极失电子，发生氧化
反应。D选项升高温度和加入正催化剂一般都能加快反应速率。答案：A、D。本题是化学反应与热效应、电化学等的简单综合题，着力考查熵变、焓变，水解反应、原电池、电解池、化学反应速率的影响因素等方面的能力。
2.A选项反应在t1min内的平均速率应该是t1min内H2浓度变化与t1的比值，而不是H2
物质的量的变化与t1的比值。B选项因为反应前后物质的量保持不变，保持其他条件不变，平衡常数不会改变，起始时向容器中充入0.60 mol CO和1.20 molH2O，与起始时向容器中充入0.60molH2O和1.20 molCO效果是一致的，到达平衡时，n(CO2)＝0.40 mol。C选项保持其他条件不变，向平衡体系中再通入0.20molH2O，与原平衡相比，平衡向右移动，达到新平衡时CO转化率增大，H2O转化率减小，H2O的体积分数会增大。D选项原平衡常数可通过三段式列式计算（注意浓度代入）结果为1，温度升至800℃，上述反应平衡常数为0.64，说明温度升高，平衡是向左移动的，那么正反应应为放热反应。答案：B、C。本题属于基本理论中化学平衡问题，主要考查学生对速率概念与计算，平衡常数概念与计算，平衡移动等有关内容理解和掌握程度。
3.（1）①A．不能表示正逆反应速率相等；B．反应进行则压强增大；C．恒容，反应进行则密度增大；D．反应物是固体，NH3的体积分数始终为2/3②需将25℃的总浓度转化为NH3和CO2的浓度；K可不带单位。③加压，平衡逆移；④据表中数据，升温，反应正移，△H＞0，固体分解为气体，△S＞0。（2）⑤v＝△c/t＝(2.2－1.9) ＝ 0.05mol·L·min；⑥图中标▲与标·的曲线相比能确认。答案：（1）①B、C； ②K＝c(NH3)·c(CO2)＝(2c/3)(1c/3)＝1.6×10（mol·L) ③增加； ④＞，＞。（2）⑤0.05mol·L·min；⑥25℃反应物的起始浓度较小，但0～6min的平均反应速率（曲线的斜率）仍比15℃大。 精要点评：
1．化学平衡状态的判断：化学反应是否达到平衡状态，关键是要看正反应速率和逆反应速率是否相等及反应混合物中各组分百分含量是否还随时间发生变化。
2．化学反应速率的计算与分析：要充分利用速率之比等于化学方程式中的计量数之比。 3．化学平衡移动的分析：影响因素主要有：浓度、压强、温度，其移动可通过勒沙特列原理进行分析。化学平衡移动的实质是浓度、温度、压强等客观因素对正、逆反应速率变化产生不同的影响，使V正≠V逆，原平衡状态发生移动。
4．等效平衡的分析：主要有等温等容和等温等压两种情况。 5．速率与平衡的图象分析：主要要抓住三点，即起点、拐点和终点。 二．能力培养
1. 下列各表述与示意图一致的是
－8
－13
－1
－1
2
2
－1
－1
A．图①表示25℃时，用0.1 mol·L盐酸滴定20 mL 0.1 mol·L NaOH溶液，溶液的pH随加入酸体积的变化
B．图②中曲线表示反应2SO2(g) + O2(g) 常数K随温度的变化
C．图③表示10 mL 0.01 mol·L KMnO4 酸性溶液与过量的0.1 mol·L H2C2O4溶液混合时，n(Mn) 随时间的变化
D．图④中a、b曲线分别表示反应CH2＝CH2 (g) + H2(g)???CH3CH3(g)；ΔH< 0使用和未使用催化剂时，反应过程中的能量变化
分析：酸碱中和在接近终点时，pH会发生突变，曲线的斜率会很大，故A错；正逆反应的平衡常数互为倒数关系，故B正确；反应是放热反应，且反应生成的Mn对该反应有催化作用，故反应速率越来越快，C错；反应是放热反应，但图像描述是吸热反应，故D错。答案：B
2.在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得
?1反应达到平衡时的有关数据如下（已知N2(g)?3H2(g)?2NH3(g) ?H??92.4kJ·mol）
2+
2+
－1
－1
－1－1
2SO3(g)；ΔH < 0 正、逆反应的平衡
容器 反应物投入量 NH3的浓度（mol·L反应的能量变化 体系压强（Pa） 反应物转化率 下列说法正确的是
?1甲 1mol N2、3mol H2 ） 乙 2mol NH3 丙 4mol NH3 c1 放出akJ c2 吸收bkJ c3 吸收ckJ p1 p2 p3 α1 α2 α3 A．2c1?c3 B．a?b?92.4 C．2p2?p3 D．α1?α3?1
分析：本题主要考查的是化学平衡知识。A项，起始浓度不同，转化率也不同，不成倍数关系，B项，实际上为等同平衡，不同的是反应的起始方向不同，在此过程中乙吸收的热热量相当于甲完全转化需再放出的热量，故a+b=92.4， C项，通过模拟中间状态分析，丙的转化率小于乙，故2p2> p3，D项，a1+b1=1.，而a2> a3,所以a1+ a3<1.综上分析可知，本题选BD项。答案：BD
3.接触法制硫酸工艺中，其主反应在450℃并有催化剂存在下进行：
???2SO3(g)?190KJ2SO2(g)?O2(g)???
（1）该反应所用的催化剂是 (填写化合物名称)，该反应450℃时的平衡常数 500℃时的平衡常数(填“大于”、“小于”或“等于”)。
（2）该热化学反应方程式的意义是 ． （3）下列说法达到平衡状态的是 a．
v(o2)正?2（vSO3）逆 b．容器中气体的平均分子量不随时间而变化
c．容器中气体的密度不随时间而变化 d．容器中气体的分子总数不随时间而变化 （4）在一个固定容积为5L的密闭容器中充入0.20 mol SO2和0.10molSO2，半分钟后达到平衡，测得容器中含SO30.18mol，则
v(o2)= mol.L.min：若继续通入0.20mol SO2
-1-1
和0.10mol O2，则平衡 移动(填“向正反应方向”、“向逆反应方向” 或“不”)，再次达到平衡后， mol 分析：（1）工业制硫酸时二氧化硫催化氧化使用的催化剂是五氧化二钒；该反应正向放热，故温度越高化学平衡常数越小；（2）热化学方程式表示的是450℃时，2molSO2气体和1molO2气体完全反应生成2molSO3气体时放出的热量为190kJ；（3）根据化学平衡状态的特征，容器中气体的平均相对分子质量不随时间变化、分子总数不随时间变化时，说明反应达到平衡状态；（4）当达到平衡时，容器中SO3的物质的量为0.18mol，则v（SO3）=0.072mol.L.min，则v（O2）=0.036mol.L.min；再继续通入0.20molSO2和0.10molO2时，平衡向正反应方向移动，在此达到平衡时，SO3的物质的量介于0.36和0.40之间。答案：（1）五氧化二钒（V2O5）；大于；（2）在450℃时，2molSO2气体和1molO2气体完全反应生成2molSO3气体时放出的热量为190kJ；（3）bd；（4）0.036；向正反应方向；0.36；0.40。 方法指导： 1.化学平衡常数只是和温度相关的函数，其随温度变化而变化。若正反应为吸热反应，温度升高K值增大；若正反应为放热反应，温度升高K值减小。 2. 有关化学平衡的计算包括：求平衡时各组分含量、平衡浓度、起始浓度、反应物转化率、混合气体的密度或平均相对分子质量、化学方程式中某物质的化学计量数、体系压强等．解这类试题的基本方法是“起始”、“转化”“平衡”三段分析法． 3.关于图像题的解题方法是：（1）．看图像：一看图(即纵坐标与横坐标的意义)，二看线(即线的走向和变化趋势)，三看点(即起点、折点、交点、终点)，四看辅助线(如等温线、等压线、平衡线等)，五看量的变化(如浓度变化、温度变化等)。（2）．想规律、作判断：① 先拐先平：在转化率一时间曲线中，先出现拐点的曲线先达到平衡(代表温度高、压强大)；② 定一议二：图像中有三个量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系。 三．能力测评 1.低脱硝技术可用于处理废气中的氮氧化物，发生的化学反应为： -1 -1 -1 -1 ?2H3（g）＋3H2O（g） ?H<0 2NH2（g）＋NO（g）＋NH2（g）???催化剂在恒容的密闭容器中，下列有关说法正确的是 A.平衡时，其他条件不变，升高温度可使该反应的平衡常数增大 B.平衡时，其他条件不变，增加NH3的浓度，废气中氮氧化物的转化率减小 C.单位时间内消耗NO和N2的物质的量比为1∶2时，反应达到平衡 D.其他条件不变，使用高效催化剂，废气中氮氧化物的转化率增大 2＋2＋ 2.25℃时，在含有Pb、Sn的某溶液中，加入过量金属锡(Sn)，发生反应： Sn(s)＋Pb(aq) 2＋ 150℃Sn(aq)＋Pb(s)，体系中c(Pb)和c(Sn)变化关系如下图所示。 2＋2＋2＋
2014年高考化学解题突破专题复习7解决化学反应速率、化学平衡问题
