2019-2020年广东省广州高三化学复习专题十六化学反应速率和化学平衡(有答案)

化学反应速率和化学平衡
一、化学反应速率
化学反应速率是指在一定条件下，化学反应中反应物转变为生成物的速率，往往用单位时间内反应物或生成物浓度变化的正值（绝对值）表示，单位：mol.L-1.时间。

时间可以为s、min或其他时间单位。

浓度变化即
反应速率 =
变化所需时间
通过上式计算得出的实际上是平均速率，当时间间隔趋于0时，平均速率即转化为瞬时速率二、影响化学反应速率的因素
内因：反应的活化能
外因：浓度、温度、催化剂
1、浓度对反应速率的影响
在其他条件不变时，增大反应物浓度，单位体积内参与反应的物质也相应增大，反应速率加快。

反之，反应速率减慢。

固体物质的浓度恒定，故改变固体物质的用量对反应速率无影响。

固体物质对速率的影响只与其表面积的大小和生成物在表面的扩散速率有关。

2、温度对反应速率的影响
一般情况下：在一定温度范围内，对化学反应温度每升高10度反应速率大约增加到原来的2~4倍。

温度升高使反应速率显著提高的原因是：升温是反应物分子的能量增加，大量的非活化分子获得能量后变成活化分子，单位体积内活化分子的百分数大大增加，由小碰撞次数增多，从而反应速率明显增大。

3、催化剂对反应速率的影响
正催化：加速反应速率负催化：减慢反应速率
催化剂影响反应速率的原因
催化作用的实质是改变了反应的机理，降低了反应的活化能，因而提高了反应速率。

不改变反应前后物质的组成和质量，也不改变平衡常数K；缩短平衡到达的时间，加快平衡的到来。

三、化学平衡
一定条件下的可逆反应，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态叫做化学平衡状态。

可逆反应中旧化学平衡的破坏、新化学平衡的建立过程叫做化学平衡的移动。

要从以下几个方面理解化学平衡：
1．“等”2．“定”3．“动” 4．“变”
对于可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，在一定条件下达到平衡状态后，其浓度关系为：
反应物：－＝平衡浓度；生成物： + ＝平
衡浓度。

各物质变化浓度之比等于，即c(A):c(B):c(C):c(D)＝。

计算模式：“三行法”
mA(g)+ nB(g)pC(g)+ qD(g)
起始浓度 a b c d
变化浓度 x px/m
平衡浓度a-x
反应物的转化率公式：
生成物的产率公式：
化学平衡的移动——勒夏特列原理
如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度)，平衡就向着能够减弱这种改变的方向
移动。

外界条件对化学平衡的影响
改变影响平衡的一个条件化学平衡的移动化学平衡移动的结果增大反应物浓度向正反应方向移动反应物浓度减小，但比原来大
减小反应物浓度向逆反应方向移动反应物浓度增大，但比原来小
增大生成物浓度向逆反应方向移动生成物浓度减小，但比原来大
减小生成物浓度向正反应方向移动生成物浓度增大，但比原来小
增大体系压强向气体体积减小的方向移动体系压强减小，但比原来大
减小体系压强向气体体积增大的方向移动体积压强增大，但比原来小升高温度向吸热方向移动体系温度降低，但比原来高
降低温度向放热方向移动体系温度升高，但比原来低
在一定温度下，可逆反应达到时，生成物的与反应物的
的比值是一个常数，其常数叫该反应的化学平衡常数，符号用表示。

对于一般的可逆反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) ，当在一定温度下达到化学平衡状态
时，平衡常数的表达式为：。

书写平衡常数关系式的规则
（1）如果反应中有参加，它们的浓度不应写在平衡关系式中，因为它们的浓
度是固定不变的，化学平衡关系式中只包括的浓度。

（2）稀溶液中进行的反应，如有水参加，水的浓度也不必写在平衡关系式中，如：
（3）非水溶液中的反应，如有水生成或有水参加反应，此时水的浓度不可视为常数，必须
表示在平衡关系式中。

如酒精和醋酸的液相反应C2H5OH+CH3COOH3COOC2H5+H2O K=
（4）同一化学反应，可以用不同的化学反应式来表示，每个化学方程式都有自己的平衡常
数关系式及相应的平衡常数。

化学平衡图像题的解答步骤
（1）看图像：一看面（即纵坐标和横坐标的意义），二看线（即线的走向和趋势），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），五看量的变化（如浓度变化等）。

（2）想规律：联系外界条件对速率和平衡的影响规律。

练习
1．将5.6g 铁粉投入盛有100 mL 2mol ·L －1稀硫酸的烧杯中，2 min 后铁粉刚好溶解完全。

如果反应前后溶液的体积不变，则该反应的平均速率可表示为( )
A ．v (Fe)=0.5 mol/(L ·min)
B ．v (H 2SO 4)=1 mol/(L ·min)
C ．v (H 2)=0.5 mol/(L ·min)
D ．v (FeSO 4)=0.5mol/(L ·min)
2．将4 mol A 气体和2 mol B 气体在2L 的密闭容器中混合并在一定条件下发生反应2A(g)
＋B(g)2C(g)，2 s 时测得C 的浓度为0.6mol ·L －1。

下列说法正确的是( )
①用物质A 表示的平均反应速率为0.3mol/(L ·s)；②用物质B 表示的平均反应速率为
0.6mol/(L ·s)；③2 s 时物质A 的转化率为70%；④2 s 时物质B 的浓度为0.7mol ·L －1。

A ．①③
B ．①④
C ．②③
D ．③④
3．在KIO 3、KHSO 3的酸性混合溶液中加入少量KI 和淀粉，不停搅拌，有下列反应发生：
①IO 3－＋5I －＋6H ＋=3I 2＋3H 2O ②3I 2＋3HSO 3－＋3H 2O=6I －＋3HSO 4－＋6H ＋
当反应进行到15 min 时，溶液突然变为蓝色，随之又很快消失，这一反应称为时钟反应，有人用它来解释生物钟现象。

下列有关说法错误的是( )
A ．在整个反应过程中，起催化作用的物质是KI
B ．上述两个反应中，反应速率较快的是②
C ．时钟反应的快慢由反应②决定
D ．“溶液突然变为蓝色，随之又很快消失”这一现象与①②的反应速率有关
4．下列说法正确的是( )
A ．增大反应物浓度，可增大单位体积内活化分子的百分数，从而使反应速率增大
B ．有气体参加的化学反应，若增大压强(即缩小反应容器的体积)，可增加活化分子的百分数，从而使反应速率增大
C ．升高温度能使化学反应速率增大的主要原因是增加了反应物中活化分子的百分数
D ．活化分子间所发生的碰撞都是有效碰撞
5．下列说法不正确的是( )
A ．焓变是一个反应能否自发进行的相关因素，多数体系焓减小的反应能自发进行
B ．同一物质在不同的条件下有不同的熵值，起混乱程度越大，熵值也越大
C ．一个反应能否自发进行，由焓变和熵变共同决定
D ．能自发进行的反应一定能迅速完成
6．某温度下，在容积固定不变的密闭容器中发生下列可逆反应：X(g)＋2Y(g)2Z(g)，平衡时，X 、Y 、Z 的物质的量分别为1mol 、1mol 、2mol ，保持温度不变，再向容器中分别充入1mol 、1mol 、2mol 的X 、Y 、Z 。

下列叙述正确的是( )
A ．刚充入时，反应速率v (正)减少，v (逆)增大
B ．达到新平衡时，容器内气体的物质的量分数和原来相同
C ．达到新平衡时，容器内气体的压强是原来的两倍
D ．达到新平衡时，容器内气体的密度是原来的两倍
7．某密闭容器中进行如下反应：X(g)＋2Y(g)2Z(g)要使平衡时反应物总物质的量与生成物的总物质的量相等。

若最初时只加入X 、Y 两种物质，则X 、Y 的初始物质的量之比的范围应满足( )
A ．3)()(1<<Y n X n
B ．32)()(41<<Y n X n
C ．4)
()(3<<Y n X n D ．2
3)()(41<<Y n X n
8．已知反应2A(g)＋B(g)2C(g)；△H<0.若甲为恒温恒压容器，乙为恒温恒容容器，初始时两容器的温度、体积相同。

如果向甲容器中充入2mol A 、1mol B ，向乙容器中充入amol C ，一段时间后两容器中反应均达到平衡，而且两容器中A 的物质的量分数相同。

下列说法可能正确的是( )
A ．a<2
B ．a=2，并增大甲的压强
C ．a>2
D ．a=2，并降低乙的温度 9在恒温时，一固定容积的容器内发生如下反应：2NO 2(g)N 2O 4(g)，达平衡时，再向容器内通入一定量的NO 2(g)，重新达到平衡后，与第一次平衡时相比，NO 2的体积分数
( )
A ．不变
B ．增大
C ．减少
D ．无法判断
10．对于可逆反应，达到平衡时，各生成物浓度以其计量数为指数幂的乘积与各反应物浓度以其计量数为指数幂的乘积之比为一常数，它只与温度有关，该常数叫做化学平衡常数，用K 表示。

对于可逆反应aA+bB mC+nD ，b
a n
m B c A c D c C c K )()()()( ，(固体的浓度为1)。

在一固定体积的密闭容器中，有下列化学反应：CO(g)＋H 2O(g)CO 2(g)＋H 2(g) 其化学平衡常数K 和温度T 有如下关系，则下列有关的叙述正确的是( )
T/℃ 700 800 830 1000 1200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 A ．该反应正向反应为放热反应
B ．在温度升高平衡移动的过程中气体压强始终保持不变
C ．若绝热时(容器内外没有热量交换)，平衡移动的结果使二氧化碳的浓度增大，则容器内气体的温度一定降低
D ．若在某平衡状态时，c(CO 2)×c(H 2)=c(CO )×c(H 2O)，则此时的温度为830℃
11．在一个固定体积的密闭容器中，向容器中充入2mol A 和1mol B ，发生反应2A(g)＋
B(g)3C(g)＋D(s)，反应达到平衡时C 的浓度为1.2mol ·L －1。

(1)若使容器温度升高，平衡时混合气体的平均相对摩尔质量减小，则正反应为___________(填“吸热”或“放热”)反应。

(2)若维持容器体积和温度不变，按下列方法加入起始物质，达到平衡时C 的浓度仍为
1.2mol ·L －1的是_______(填序号)。

①4mol A ＋2mol B ②3mol C ＋1mol D ＋1mol B
③3mol C ＋2mol D ④1.6mol A ＋0.8mol B ＋0.6mol C
(3)向容器中加入3mol C 和0.8mol D ，反应达到平衡时C 的浓度仍为1.2 mol ·L －1，则
容器的容积V 应大于__________L 。

(4)若设容器体积为1L ，温度不变，反应从逆反应开始(反应物只有C 和D)，按不同的配
比作为起始物质，达到平衡时，C 的浓度仍为1.2mol ·L －1，则D 的起始物质的量应
满足的条件是_________。

12．t ℃将3mol A 气体和2mol B 气体通入2L 固定体积的密闭容器中，发生反应3A(g)＋B(g)xC(g)，2min 时反应达到平衡状态(温度不变)，剩余0.8mol B ，并测得C 的浓
度为0.4mol ·L －1。

请填写下列空白：
(1)从开始反应至达到平衡状态，生成C 的平均反应速率为_________，x=_________。

(2)若继续向原平衡混合物中通入少量氦气(假设氦气和A 、B 、C 都不反应)后，化学平衡将_________移动。

(3)若向原平衡混合物的容器中再充入amol C ，t ℃在达到新的平衡，此时B 的物质的量
为n(B)=_______mol 。

(4)如果上述反应在相同温度和容器中进行，欲使反应达到平衡时各物质的量分数与原平衡时相同，起始加入的三种物质的量n(A)、n(B)、n(C)之间应该满足的关系为_________。

13．高炉炼铁发生的基本反应之一为：FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO 2(g)；△H>0。

该反应的平衡常数可表达为)
()(2CO c CO c K ，已知1100℃时K=0.263。

(1)温度升高，化学平衡移动后达到新的平衡，高炉内CO 2和CO 的体积比_______，平衡常数K 值=_______(填：增大、减小或不变)。

(2)1100℃时测得高炉中，c(CO 2)=0.025 mol·L －1，c(CO)=0.1 mol·L －1，在这种情况下，
该反应是否处于化学平衡状态________(选填是或否)。

此时，化学反应速率是v (正)____v (逆)(选填大于、小于或等于)，其原因是________________。

14．反应Fe(s)＋CO 2(g)FeO(s)＋CO(g)的平衡常数K 1；反应Fe(s)＋H 2O(g)FeO(s)＋H 2(g)的平衡常数为K 2。

在不同温度时K 1，K 2的值见下表：
温度/K K 1 K 2
973 1.47 2.38
1173 2.15 1.67
(1)推导反应CO 2(g)＋H 2(g)CO(g)＋H 2O(g)的平衡常数K 与K 1、K 2的关系式_____。

(2)计算K 值：温度为973K 时K=_______；1173K 时K=_______。

通过K 值的计算可知，反应CO 2(g)＋H 2(g)CO(g)＋H 2O(g)是_______反应(填“吸热”或“放热”)。

(3)在一定体积为10L 的密闭容器中，加入一定量的CO 2和H 2O(气)，在1173K 时发生反应并记录前5min 的浓度，第6min 时改变了反应的条件。

各物质的浓度变化(mol/L)见下表：
时间/min CO 2 H 2 CO H 2O
0 0.2000 0.3000 0 0
2 0.1740 0.2740 0.0260 0.0260
3 c 1 c 2 c 3 c 3
4 c 1 c 2 c 3
5 0.0727 0.0727 0.1273 0.1273
6 0.0350 0.1350 0.1650
①前2min ，用CO 表示的该化学反应的速率是______________。

②在3min ～4min 之间，反应处于________状态(填“平衡”或“非平衡”)。

③第6min 时，平衡向_______方向移动，可能的原因是________。

答案：
1．D 2．B 3．C 4．C 5．D 6．D 7．D 8．C 、D 9．C 10．C 、D 11．(1)吸热 (2)② (3)0.5 2.5 (4) ＞0.6mol
12．(1)0.2mol·L －1·min －1 4 (2)不 (3)0.8＋0.2a (4)n(A)∶n(B)=3∶1；n(C)≥0
13．(1)增大 增大 (2)否 大于 (3)此时c(CO 2)c(CO)
<0.263，因温度不变，K 值不变，为增大c(CO 2)c(CO)比值，需v (正)＞v (逆)
14．(1)K=K 1/K 2 (2)0.62 1.29 吸热 (3)①0.013mol ·L －1·min －
1 ②平衡 ③有或正反应
升高温度（或减少了H 2的浓度)。