2018新高考高考化学三轮：专题七化学反应速率和化学平

专题七化学反应速率和化学平衡
高频考点一化学反应速率
考法一考查化学反应速率的影响因素
1．[2012课标全国，27节选]COCl2的分解反应为COCl2(g)Cl2(g)＋CO(g)ΔH＝
＋108 kJ·mol－1。

反应体系达到平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化状况如图所示(第10～14 min的COCl2浓度变化曲线未示出)：
(1)比较产物CO在2～3 min、5～6 min和12～13 min时平均反应速率[平均反应速率分别以v(2～3)、v(5～6)、v(12～13)表示]的大小：___________________________ ________________________________________________________________________；
(2)比较反应物COCl2在5～6 min和15～16 min时平均反应速率的大小：v(5～6)______(填“＜”“＞”或“＝”)v(15～16)，原因是__________________________________
________________________________________________________________________。

【答案】(1)v(5～6)＞v(2～3)＝v(12～13)
(2)＞在相同温度时，该反应的反应物浓度越高，反应速率越大
【解析】(1)平均反应速率v＝Δc/Δt，而瞬时速率是指某时刻的反应速率。

这里比较的是平均速率，因2～3 min、12～13 min的浓度变化Δc为0，故平均反应速率为0；5～6 min 时浓度变化Δc不等于0，故其平均速率最大，则有v(5～6)＞v(2～3)＝v(12～13)。

(2)由图像可知，反应在4 min时升高温度，第7 min时达到平衡，第10 min时移走CO，平衡正向移动，12 min时达到平衡，在第14 min时扩大反应容器体积，平衡正向移动，16 min 时反应达到平衡，故在5～6 min和15～16 min时反应温度相同，而5～6 min 时反应物COCl2的浓度大于15～16 min时的浓度，故在温度相同的条件下，5～6 min时的平均反应速率大于15～16 min时的平均反应速率。

考法二考查化学反应速率的计算
2．[2014课标全国Ⅱ，26(1)改编]在容积为1.00 L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4(g)2NO2(g)，在0～60 s 时间段，N2O4的浓度由0.100 mol·L－1变为
0.040 mol·L－1，反应速率v(N2O4)为____________mol·L－1·s－1。

【答案】0.001 0
【解析】在0～60 s时间段，N2O4的浓度由0.100 mol·L－1变为0.040 mol·L－1，则有Δt ＝60 s，Δc(N2O4)＝0.100 mol·L－1－0.040 mol·L－1＝0.060 mol·L－1，则该时间段内平均反应速率为v(N2O4)＝Δc(N2O4)/Δt＝(0.060 mol·L－1)/60 s＝0.001 0 mol·L－1·s－1。

高频考点二化学平衡
考法一考查化学平衡移动及分析
3．[2014课标全国Ⅰ，28节选]如图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系(其中n H2O∶n C2H4＝1∶1)。

[注：乙烯气相直接水合反应为C2H4(g)＋H2O(g)===C2H5OH(g)]
(1)图中压强(p1、p2、p3、p4)的大小顺序为________，理由是________________________________________________________________________。

(2)气相直接水合法常采用的工艺条件为：磷酸/硅藻土为催化剂，反应温度290 ℃、压强6.9 MPa，n H2O∶n C2H4＝0.6∶1。

乙烯的转化率为5%，若要进一步提高乙烯转化率，除了可以适当改变反应温度和压强外，还可以采取的措施有________________、________________。

【答案】(1)p1<p2<p3<p4反应分子数减少，相同温度下，压强增大乙烯转化率提高
(2)将产物乙醇液化移去增加n H2O∶n C2H4比
【解析】(1)增大压强，平衡将正向移动，能提高C2H4的转化率，故利用图像可知压强的大小顺序为p1＜p2＜p3＜p4。

(2)为了使平衡正向移动，还可以将乙醇液化及时分离，或采取增大n H2O∶n C2H4之比等措施。

4．[2014课标全国Ⅱ，26节选]在容积为1.00 L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4(g)2NO2(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。

(1)100 ℃时达平衡后，v＝0.001 0 mol·L－1·s－1，改变反应温度为T，c(N2O4)以0.002 0 mol·L－1·s－1的平均速率降低，经10 s又达到平衡。

T________(填“大于”或“小于”)100 ℃，判断理由是_______________________________________________________________。

(2)温度T时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半。

平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动，判断理由是______________________________________________。

【答案】(1)大于反应正方向吸热，反应向吸热方向进行，故温度升高
(2)逆反应对气体分子数增大的反应，增大压强平衡向逆反应方向移动
【解析】(1)由于N2O4的平均反应速率降低，平衡正向移动，正向为吸热反应，所以应该是温度升高，即T＞100 ℃。

(2)温度为T时，反应达到平衡，将反应容器的容积减少一半，即增大压强。

其他条件不变时，增大压强，平衡向气体分子数减小的方向移动，即向逆反应方向移动。

考法二考查化学平衡图像及分析
5．[2013课标全国Ⅰ，28(4)]有研究者在催化剂(含Cu-Zn-Al-O和Al2O3)、压强为5.0 MPa 的条件下，由H2和CO直接制备二甲醚，结果如图所示。

其中CO 转化率随温度升高而降低的原因是
________________________________________________________________________。

[提示：2CO(g)＋4H 2(g)===CH 3OCH 3(g)＋H 2O(g) ΔH ＝－204.7 kJ·mol －1]
【答案】 反应放热，温度升高，平衡左移
【解析】 利用平衡移动原理知，正反应放热，温度升高，平衡左移，CO 的转化率降低。

高频考点三 化学平衡常数和平衡转化率
考法一 考查化学平衡常数表达式及计算
6．(1)[2015课标全国Ⅱ，27(2)节选]反应①[CO(g)＋2H 2(g) CH 3OH(g) ΔH 1]的化学平衡常数K 表达式为_______________________________________________________。

(2)[2014课标全国Ⅱ，26(2)节选]在容积为1.00 L 的容器中，通入一定量的N 2O 4，发生反应N 2O 4(g)2NO 2(g)。

100 ℃时达平衡后，改变反应温度为T ，c (N 2O 4)以0.002 0 mol·L －1·s －
1的平均速率降低，经10 s 又达到平衡。

列式计算温度T 时反应的平衡常数K 2＝________________________________________________________________________。

【答案】 (1)K ＝c （CH 3OH ）c （CO ）·c 2（H 2）⎣
⎢⎡⎦⎥⎤或K p ＝p （CH 3OH ）p （CO ）·p 2（H 2） (2)平衡时，c (NO 2)＝0.120 mol·L －1＋0.002 0 mol·L －1·s －1×10 s×2＝0.160 mol·L －
1，c (N 2O 4)＝0.040 mol·L －1－0.002 0 mol·L －1·s －1×10 s ＝0.020 mol·L －1
，K 2＝（0.160 mol·L －1）2
0.020 mol·L －1＝1.28 mol·L －
1 【解析】 (1)根据化学反应方程式，反应①的K ＝c （CH 3OH ）c （CO ）·c 2（H 2）。

(2)根据题意知，再次达到平衡后N 2O 4的浓度减小，Δc ＝v ·Δt ＝0.002 0 mol·L·s －1×10 s
＝0.020 mol·L －1，则NO 2的浓度增加0.040 mol·L －1，即达到新平衡时N 2O 4的浓度为0.020
mol·L －1，NO 2的浓度为0.160 mol·L －1
，据K ＝c 2（NO 2）c （N 2O 4）可计算出平衡常数K 2。

7．[2016河南豫南九校联盟第一次联考，14]温度为T 时，向V L 的密闭容器中充入一定量的A 和B ，发生反应：A(g)＋B(g)C(s)＋x D(g) ΔH ＞0，容器中A 、B 、D 的物质的量浓度随时间的变化如图所示，下列说法不正确的是( )
A．反应在前10 min 的平均反应速率v(B)＝0.15 mol·(L·min)－1
B．该反应的平衡常数表达式K＝c2（D）
c（A）·c（B）
C．若平衡时保持温度不变，压缩容器体积平衡向逆反应方向移动
D．反应至15 min 时，改变的反应条件是降低温度
【答案】C
【解析】A项，由图像可知，反应在前10 min的平均反应速率v(B)＝（2.5－1.0）mol·L－1
10 min＝0.15 mol·L
－1·min－1，正确；B项，由图像可知，0～10 min时，Δc(B)＝(2.5－1.0)mol·L－1＝1.5 mol·L－1，Δc(D)＝3.0 mol·L－1，则Δc(B)∶Δc(D)＝1.5 mol·L－1∶3.0 mol·L－1＝1∶x，则x＝2，由于C的状态是固态，则该反应的平衡常数表达式K＝c2（D）
c（A）·c（B）
，正确；C项，x＝2，反应前后气体的物质的量不发生变化，故若平衡时保持温度不变，压缩容器体积，压强增大，平衡不发生移动，错误；D项，反应到15 min时，改变条件瞬间，反应混合物的浓度不变，平衡向逆反应方向移动，该反应的正反应为吸热反应，即平衡向放热反应方向移动，说明改变的条件应是降低温度，正确。

考法二考查平衡转化率的分析及计算
8．[2013课标全国Ⅱ，28]在1.0 L密闭容器中放入0.10 mol A(g)，在一定温度进行如下反应：
A(g)B(g)＋C(g)ΔH＝＋85.1 kJ·mol－1
反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表：
(1)欲提高A的平衡转化率，应采取的措施为_______________________________。

(2)由总压强p和起始压强p0计算反应物A的转化率α(A)的表达式为________________________________________________________________________，平衡时A的转化率为________，列式并计算反应的平衡常数K：_____________
________________________。

(3)①由总压强p和起始压强p0表示反应体系的总物质的量n总和反应物A的物质的量n(A)，n总＝________mol，n(A)＝________mol。

②下表为反应物A浓度与反应时间的数据，计算：a＝________。

分析该反应中反应物的浓度c (A)变化与时间间隔(Δt )的规律，得出的结论是_________________________________________________________，
由此规律推出反应在12 h 时反应物的浓度c (A)为________mol·L －1。

【答案】 (1)升高温度、降低压强
(2)(p p 0
－1)×100% 94.1% A(g)
B(g) ＋ C(g) 始/(mol·L －1) 0.10 0 0
平/(mol·L －1) 0.10×（1－94.1%）0.10×94.1%0.10×94.1%
K ＝（0.094 1 mol·L －1）2
0.005 9 mol·L
－1＝1.5 mol·L －1 (3)①0.10×p p 0 0.10×(2－p p 0
) ②0.051 达到平衡前每间隔4 h ，c (A)减少约一半 0.013
【解析】 (1)因正反应为气体物质的量增大的吸热反应，故采取升温、降压均可使反应正向移动，提高反应物的转化率。

(2)在同体积的容器中，压强之比等于气体的物质的量之比，故A 的转化率的表达式为：p －p 0p 0×100%＝(p p 0
－1)×100%；25 h 时反应已达平衡，则将表中数据代入表达式可知平衡时A 的转化率α(A)＝⎝⎛⎭⎫9.534.91－1×100%＝94.1%；依据“三段式”列式进行求解：
A(g)
B(g) ＋ C(g) 始/(mol·L －1) 0.10 0 0
转/(mol·L －1) 0.094 1 0.094 1 0.094 1
平/(mol·L －1) 0.10－0.094 1 0.094 1 0.094 1
K ＝（0.094 1 mol·L －
1）2
0.005 9 mol·L －1＝1.5 mol·L －1。

(3)①依据p p 0＝n 总0.10 mol 可得n 总＝p p 0
×0.10 mol ；n (A)＝n (A)起始－n (A)转化＝0.10 mol×[1－α(A)]＝0.10 mol×[1－(p p 0－1)]＝0.10 mol×(2－p p 0
)；②n (A)＝0.10 mol×⎝⎛⎭⎫2－p p 0＝0.10 mol×⎝⎛⎭⎫2－7.314.91＝0.051 mol ，体积为1 L ，a ＝0.051 mol·L －1；4 h 时浓度大约变为0 h 时的12
，8 h 时浓度又变为4 h 时的12，从8～16 h 经过8 h 浓度变为8 h 时的14
，所以每间隔4 h 浓度均降低为原来的12
，由此得出c (A)变化与时间间隔(Δt )的规律为：达到平衡前每间隔4 h ，c (A)减少约一半；利用该规律很容易知道在12 h 时浓度约为8 h 时的一半或16 h 时的2倍，即
约为0.013 mol·L －1。

9．[2016陕西西安中学高三三模，9]一定条件下存在反应：H2(g)＋I2(g) 2HI(g)ΔH ＜0，现有三个相同的 1 L 恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，在Ⅰ中充入1 mol H2和1 mol I2(g)，在Ⅱ中充入2 mol HI(g)，在Ⅲ中充入2 mol H2和2 mol I2(g)，700 ℃条件下开始反应。

达到平衡时，下列说法正确的是()
A．容器Ⅰ、Ⅱ中正反应速率相同
B．容器Ⅰ中的气体颜色比容器Ⅱ中的气体颜色深
C．容器Ⅰ、Ⅲ中反应的平衡常数相同
D．容器Ⅰ中H2的转化率与容器Ⅱ中HI的转化率之和等于1
【答案】B
【解析】A项，容器Ⅰ中的正反应为放热反应，随着反应的进行，温度升高，容器Ⅱ中的正反应为吸热反应，随着反应的进行，温度降低，故二者在反应过程中的温度不同，平衡时各物质的浓度也不相同，正反应速率也不相同，错误；B项，容器Ⅰ中的温度较高，容器Ⅱ中的温度较低，容器Ⅰ→容器Ⅱ，温度降低，平衡向放热反应方向移动，即平衡向生成HI 气体的方向移动，I2(g)的浓度降低，颜色变浅，即容器Ⅰ中的气体颜色比容器Ⅱ中的气体颜色深，正确；C项，比较容器Ⅰ、Ⅲ中反应，Ⅲ中生成的HI(g)较多，反应放出的热量较多，温度较高，而该反应是放热反应，温度较高，不利于HI(g)的生成，说明平衡常数较小，错误；D项，如果温度相同，容器Ⅰ中H2的转化率与容器Ⅱ中HI的转化率之和等于1，因为容器绝热，容器Ⅱ中所到达的平衡状态，相当于在容器Ⅰ的基础上降低温度，平衡向生成HI的方向移动，HI的转化率比两容器相同温度时容器Ⅱ中HI的转化率低，所以容器Ⅰ中H2的转化率与容器Ⅱ中HI的转化率之和小于1，错误。