2021年高考化学二轮复习专题8化学反应速率与化学平衡学案

其中纵坐标表示 CO2 平衡转化率的是图________(填“甲”或“乙”)；压强 p1、p2、p3
由 大 到 小 的 顺 序 为 __________； 图 乙 中 T1温 度 时 ， 三 条 曲 线 几 乎 交 于 一 点 的 原 因 是
________________________________________
答案：(1)＋40.9
a＋b
b（a＋b）
(2)
V （1－a－b）（3－3a－b）
(3)乙 p1、p2、p3 T1 时以反应Ⅲ为主，反应Ⅲ前后气体分子数相等，压强改变对平衡 没有影响
(4)A
化学平衡是重要的化学基本理论，是中学化学的重点和难点，也是考查学生能力的重要 载体，是高考历久不衰的热点。化学平衡是包含溶解平衡、电离平衡、水解平衡等的一个平 衡理论体系，而化学平衡则是这一体系的核心，是分析其他平衡移动的基础。通过对全国卷 的分析研究，可以看出化学反应速率与化学平衡是历年高考的重点和热点，其重视程度呈加 强趋势，题型主要是填空题，试题重点考查化学平衡的基本概念和影响平衡移动的条件，化 学反应速率和化学平衡的实验分析和设计，速率和平衡计算及读图、析图，获取信息，采集 处理数据等，需特别关注平衡常数表达式的简单计算及应用。
根据反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g) a－x 3(a－x) a－x a－x，
CH3OH(g)＋H2O(g)
反应Ⅱ：CO(g)＋2H2(g)
x 2x
x，
CH3OH(g)
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反应Ⅲ：CO2(g)＋H2(g)
CO(g)＋H2O(g)
b＋x b＋x b＋x b＋x，
（a＋b）mol 所以平衡时水的物质的量为(a－x)mol＋(b＋x)mol＝(a＋b)mol，浓度为：
限度
C．加入 FeSO4 固体，平衡逆向移动
c2（Fe2＋） D．该反应的平衡常数 K＝
c2（Fe3＋）·c2（I－）
解析：A 项，加入苯振荡，苯将 I2 萃取到苯层，水溶液中 c(I2)减小，平衡正向移动， 正确；B 项，将 5 mL 0.1 mol·L－1KI溶液与 1 mL 0.1 mol·L－1FeCl3 溶液混合，参与反应的 Fe3 ＋与 I－物质的量之比为 1∶1，反应后 I－一定过量，经苯 2 次萃取分离后，在水溶液中加入
答案：(1)2Fe2＋＋BH－4 ＋4OH－===2Fe＋2H2↑＋B(OH)－4 (2)纳米铁粉与 H＋反应生成 H2 (3)Cu或 Cu2＋催化纳米铁粉去除 NO－3 的反应(或形成的 Fe­Cu 原电池增大纳米铁粉去除 NO－3 的反应速率)
在判断外界条件对速率影响时，一定要和平衡移动区分开，速率比较的是快慢，而 平衡移动取决于 v(正)、v(逆)的相对大小，平衡向正反应方向移动，正反应速率可能反而降 低，如对于放热反应降低温度；另外需注意在进行化学反应速率的相关计算时，不能用某物 质的物质的量代替物质的量浓度计算，速率大小比较时，易忽视各物质的速率的单位是否一 致，单位书写是否正确。
答案：D
3．[2020·新高考卷Ⅰ(山东卷)]探究 CH3OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提
高 CH3OH的产率。以 CO2、H2 为原料合成 CH3OH涉及的主要反应如下：
Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)
CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－49.5 kJ·mol－1
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考点一 化学反应速率及其影响因素
1．化学反应速率的计算
(1)公式法：化学反应速率可用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表
Δn（B）
Δc（B）
示，v(B)＝
＝V
Δt
Δt
①浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质，不适用于固体和纯液体。
②化学反应速率是某段时间内的平均反应速率，而不是瞬时速率，且计算时取正值。
考点二 化学平衡状态
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1．化学平衡状态：化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应速 率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。化学平衡的实质是 v(正)＝v(逆)≠0 时，表现为平衡体系中各组分的物质的量或物质的量分数不再变化，因此 v(正)＝v(逆)＞0 是化学平衡判断的充要条件，运用 v(正)＝v(逆)≠0 时，注意方向和数量关系。如果一个量 是随反应进行而改变的，当不变时为平衡状态；一个随反应的进行保持不变的量，不能作为 是否是平衡状态的判断依据。
③同一反应用不同的物质表示反应速率时，数值可能不同，但意义相同。
(2)比值法：同一化学反应，各物质的反应速率之比等于方程式中的化学计量数之比。
v（A） v（B） v（C） v（D）
对于反应：mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)来说。则有
＝
＝
＝
。
m
n
p
q
2．外界条件对化学反应速率的影响
(1)纯液体和固体浓度视为常数，它们的量的改变不会影响化学反应速率。但固体颗粒
解析：(1)反应物为 Fe2＋、BH－4 ，生成物为 Fe、H2 和 B(OH)－4 ，BH－4 中 H 显－1 价，被氧 化为 H2，注意溶液呈碱性，配平。(2)pH偏低，说明 c(H＋)大，纳米铁粉能与 H＋反应。(3)由 图可知含有 Cu2＋的溶液中去除速率快，可以从影响速率的因素角度分析，如 Cu2＋的催化作用， 铁置换 Cu构成原电池，加快纳米铁的反应速率。
移动，反应Ⅲ气体体积不变化，平衡不移动，故压强增大 CH3OH的平衡产率增大，根据图所以 压强关系为：p1>p2>p3；温度升高，反应Ⅰ和Ⅱ平衡向逆反应方向移动，反应Ⅲ向正反应方向 移动，所以 T1 温度时，三条曲线交于一点的原因为：T1 时以反应Ⅲ为主，反应Ⅲ前后分子数 相等，压强改变对平衡没有影响。(4)根据图示可知，温度越低，CO2 的平衡转化率越大，CH3OH 的平衡产率越大，压强越大，CO2 的平衡转化率越大，CH3OH的平衡产率越大，所以选择低温 和高压，答案选 A。
解析： (1)分析三个热化学方程式，可应用盖斯定律计算，反应Ⅰ－Ⅱ即可得反应Ⅲ， 则 ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝－49.5 kJ·mol－1－(－90.4 kJ·mol－1)＝＋40.9 kJ·mol－1。(2)假设 反应Ⅱ中，CO反应了 x mol，则Ⅱ生成的 CH3OH为 x mol，反应Ⅰ生成的 CH3OH为(a－x)mol， 反应Ⅲ生成 CO为(b＋x)mol，
__________________________________________。
(4)为 同 时 提 高 CO2 的 平 衡 转 化 率 和 CH3OH 的 平 衡 产 率 ， 应 选 择 的 反 应 条 件 为 ________(填字母)。
A．低温、高压
B．高温、低压
C．低温、低压 D．高温、高压
(3)不同压强下，按照 n(CO2)∶n(H2)＝1∶3 投料，实验测定 CO2 的平衡转化率和 CH3OH 的平衡产率随温度的变化关系如下图所示。
n（CO2）初始－n（CO2）平衡
已知：CO2 的平衡转化率＝
n（CO2）初始
×100%
n（CH3OH）平衡
CH3OH的平衡产率＝
×100%
n（CO2）初始
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专题八 化学反应速率与化学平衡
1．(2020·浙江卷)5 mL 0.1 mol·L－1KI溶液与 1 mL 0.1 mol·L－1FeCl3 溶液发生反应：
2Fe3＋(aq)＋2I－(aq)
2Fe2＋(aq)＋I2(aq)，达到平衡。下列说法不正确的是( )
A．加入苯，振荡，平衡正向移动
B．经苯 2 次萃取分离后，在水溶液中加入 KSCN，溶液呈血红色，表明该化学反应存在
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__________________________________________。 (2)纳米铁粉与水中 NO－3 反应的离子方程式为 4Fe＋ NO－3 ＋10H＋===4Fe2＋＋NH＋4 ＋3H2O。 研究发现，若 pH偏低将会导致 NO－3 的去除率下降，其原因是__________ __________________________________________。 (3)相同条件下，纳米铁粉去除不同水样中 NO－3 的速率有较大差异(见图)，产生该差异 的可能原因是______ ___________________________________________。
引起 度减小) ― ― →反应速率减小。
(2020·宁波五校适应性考试)纳米铁粉可用于处理地下水中的污染物。 (1)一定条件下，向 FeSO4 溶液中滴加碱性 NaBH4 溶液，溶液中 BH－4 (B元素的化合价为＋ 3)与 Fe2＋反应生成纳米铁粉、H2 和 B(OH)－4 ，其离子方程式为__________
KSCN溶液呈血红色，说明水溶液中仍含有 Fe3＋，即 Fe3＋没有完全消耗，表明该化学反应存在
限度，正确；C 项，加入 FeSO4 固体溶于水电离出 Fe2＋，c(Fe2＋)增大，平衡逆向移动，正确；
c2（Fe2＋）·c（I2）
D 项，该反应的平衡常数 K＝
，错误。
c2（Fe3＋）·c2（I－）
答案：D
解析：测定二氧化氮的相对分子质量，要使测定结果误差最小，应该使混合气体中 NO2 的含量越多越好，为了实现该目的，应该改变条件使平衡尽可以的逆向移动。该反应是一个
反应前后气体分子数减小的放热反应，可以通过减小压强、升高温度使平衡逆向移动，则选
项中，温度高的为 130 ℃，压强低的为 50 kPa，结合二者答案选 D。
VL
a＋b ＝
mol·L－1；平衡时 CO2 的物质的量为 1 mol－(a－x)mol－(b＋x)mol＝(1－a－b)mol， V
H2 的物质的量为 3 mol－3(a－x)mol－2x－(b＋x)mol＝(3－3a－b)mol，CO的物质的量为 b
b a＋b
×
b × （a＋b）
VV
mol，则反应Ⅲ的平衡常数为：
到最大，故在许多工业生产中温度的选择还需考虑催化剂的活性温度范围。
(5)“惰性气体”(不参加反应的气体)对反应速率的影响。
引起 ①恒温恒容：充入“惰性气体” ― ― →总压强增大―→物质浓度不变(活化分子浓度
不变)，反应速率不变。
引起
引起
②恒温恒压：充入“惰性气体” ― ― →体积增大 ― ― →物质浓度减小(活化分子浓
Ⅱ.CO(g)＋2H2(g)
CH3OH(g) ΔH2＝－90.4 kJ·mol－1
பைடு நூலகம்
Ⅲ.CO2(g)＋H2(g) 回答下列问题：
CO(g)＋H2O(g) ΔH3
(1)ΔH3＝________kJ·mol－1。 (2)一定条件下，向体积为 VL 的恒容密闭容器中通入 1molCO2 和 3molH2 发生上述反应， 达到平衡时，容器中 CH3OH(g)为 a mol，CO为 b mol，此时 H2O(g)的浓度为__________mol·L －1(用含 a、b、V 的代数式表示，下同)，反应Ⅲ的平衡常数为________。
2．(2020·浙江卷)一定条件下：2NO2(g) 子质量时，下列条件中，测定结果误差最小的是(
N2O4(g) ΔH<0。在测定 NO2 的相对分 )
A．温度 0 ℃、压强 50 kPa
B．温度 130 ℃、压强 300 kPa
C．温度 25 ℃、压强 100 kPa
D．温度 130 ℃、压强 50 kPa
＝
。(3)反
1－a－b 3－3a－b （1－a－b） × （3－3a－b）
×
V
V
应Ⅰ和Ⅱ为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，则 CH3OH的平衡产率减少，所以图 甲表示 CH3OH的平衡产率，图乙中，开始升高温度，由于反应Ⅰ和Ⅱ为放热反应，升高温度， 平衡向逆反应方向移动，CO2 的平衡转化率降低，反应Ⅲ为吸热反应，升高温度反应Ⅲ向正反 应方向移动，升高一定温度后以反应Ⅲ为主，CO2 的平衡转化率又升高，所以图乙表示 CO2 的 平衡转化率；压强增大，反应Ⅰ和Ⅱ是气体体积减小的反应，反应Ⅰ和Ⅱ平衡向正反应方向
的大小导致接触面积的大小发生变化，故影响反应速率。
(2)对于固体、液体物质，由于压强改变时对它们的体积影响很小，因而压强对它们浓
度的影响可看作不变，即压强对无气体参加的化学反应的速率无影响。
(3)升高温度，不论吸热反应还是放热反应，也不论正反应速率还是逆反应速率都增大。
(4)用催化剂催化的反应，由于催化剂只有在适宜的温度下活性最大，反应速率才能达