高考化学考纲解读与热点难点突破专题化学反应速率和化学平衡教学案含解析

化学反应速率和化学平衡
【2019年高考考纲解读】
1．了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法。

2．了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。

3．了解化学反应的可逆性。

4．了解化学平衡建立的过程；了解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行简单的计算。

5．理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率和化学平衡的影响，认识其一般规律。

6．了解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。

【重点、难点剖析】 一、化学反应速率与计算
1．外界条件对可逆反应的正、逆反应速率的影响趋势和程度
(1)当增大反应物(或生成物)浓度时，v (正)[或v (逆)]增大，v (逆)[或v (正)]瞬间不变，随后也增大； (2)增大压强，气体分子数减小方向的反应速率变化程度大；
(3)对于反应前后气体分子数不变的反应，改变压强可以同等程度地改变正、逆反应速率；
(4)升高温度，不论放热反应还是吸热反应，v (正)和v (逆)都增大，但吸热反应方向的反应速率增大的程度大；
(5)使用催化剂，能同等程度地改变正、逆反应速率。

2．惰性气体对反应速率的影响
我们把与化学反应体系中各反应成分均不起反应的气体统称为“惰性气体”。

(1)恒温恒容时
充入“惰性气体”――→引起
体系总压强增大，但各反应成分分压不变，即各反应成分的浓度不变，化学反应速率不变。

(2)恒温恒压时
充入“惰性气体”――→引起容器容积增大――→引起各反应成分浓度降低――→引起
反应速率减小。

二、化学平衡
1．可逆反应达到平衡状态的标志
(1)直接标志⎩⎪⎨⎪
⎧①v （正）＝v （逆）②各组分的物质的量或质量不变③各组分的含量（w 、φ）不变
(2)间接标志⎩⎪⎪⎨⎪
⎪⎧①总量：n （总）[或恒温恒压下的V （总）、恒
温恒容下的p （总）]不变（需具体分析）②复合量：混合气体的平均相对分子质量 M －r
不变，或混合气体的密度ρ不变
（需具体分析）③其他：如平衡体系的颜色不变（实际上是 有色物质的浓度不变）
2．平衡移动方向的判定 (1)应用平衡移动原理
如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等)，平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。

①原理中“减弱这种改变”的正确理解应当是升高温度时，平衡向吸热反应方向移动；增加反应物浓度，平衡向反应物浓度减少的方向移动；增大压强时，平衡向气体体积缩小的方向移动。

②化学平衡移动的根本原因是外界条件(如温度、压强、浓度等)的改变破坏了原平衡体系，使得正、逆反应速率不再相等。

当v 正＞v 逆时，平衡向正反应方向移动，当v 正＜v 逆时，平衡向逆反应方向移动，移动的结果是v 正＝v 逆。

若条件的改变不能引起正、逆反应速率的变化，或者正、逆反应速率的变化相同，则平衡不发生移动。

(2)应用浓度商Q c 与平衡常数K 的关系
⎩⎪⎨⎪
⎧Q c ＜K ，反应向正反应方向进行Q c ＝K ，反应处于平衡状态
Q c ＞K ，反应向逆反应方向进行
3．化学平衡分析中两种重要思想的应用
(1)等价转化思想。

化学平衡状态的建立与反应途径无关，即无论可逆反应是从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始，或从中间状态开始，只要起始投入物质的物质的量相等，则可达到一样的平衡状态。

(2)放大缩小思想。

该方法适用于起始投入物质的物质的量存在一定的倍数关系。

它指的是将反应容器的体积扩大或缩小一定的倍数，让起始物质的浓度相同，则在一定的条件下，可建立相同的平衡状态。

然后在此基础上进行压缩或扩大，使其还原为原来的浓度。

分析在压缩或扩大过程中，平衡如何移动，再依据勒夏特列原理，分析相关量的变化情况。

三、化学平衡常数及转化率
1．化学平衡计算的基本模式——平衡“三步曲”
根据反应进行(或平衡移动)的方向，设某反应物消耗的量，然后列式求解。

例： m A ＋ n B
p C ＋ q D
起始量： a b 0 0 变化量： mx nx px qx 平衡量： a －mx b －nx px qx
注意：①变化量与化学方程式中各物质的化学计量数成比例。

②这里a 、b 可指：物质的量、浓度、体积等。

③弄清起始量、平衡量、平衡转化率三者之间的互换关系。

④在使用平衡常数时，要注意反应物或生成物的状态。

2．化学平衡计算的极限思维模式——“一边倒”思想 极限思维可概括为：“始转平，平转始，欲求范围找极值”。

例： m A ＋ n B
p C
起始： a b c 转化极限： a n m a p m
a 平衡极限： 0
b －n m a
c ＋p m
a 3．转化率计算公式
转化率α＝反应物转化的物质的量（或质量、浓度）
反应物起始的物质的量（或质量、浓度）×100%。

【题型示例】
题型一、化学反应速率的影响因素与定量计算 1．外界条件对化学反应速率的影响
(1)纯液体和固体浓度可视为常数，它们的量的改变不会影响化学反应速率。

但固体颗粒的大小导致接触面积的大小发生变化，故影响化学反应速率。

(2)对使用催化剂的反应，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。

(3)对于有气体参与的化学反应，有以下几种情况：
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。

(4)外界条件对可逆反应的正、逆反应速率的影响方向是一致的，但影响程度不一定相同。

①当增大反应物浓度时，v 正增大，v 逆瞬间不变，随后也增大； ②改变压强，气体分子数减小方向的反应速率变化程度大；
③对于反应前后气体分子数不变的反应，改变压强正、逆反应速率改变程度相同；
④升高温度，v 正和v 逆都增大，但吸热反应方向的反应速率增大的程度大；降低温度、v 正和v 逆都减小，但吸热反应方向的反应速率减小的程度大；
⑤使用催化剂，能同等程度地改变正、逆反应速率。

2．方法：化学反应速率的求算
(1)公式法：v (B)＝Δc （B ）
Δt
＝
Δn （B ）
V
Δt
用上式进行某物质反应速率计算时需注意以下几点：
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，而不是即时速率，且计算时取正值。

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。

不同物质表示的反应速率之比等于其化学计量数之比。

(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。

对于反应：m A(g)＋n B(g)===p C(g)＋q D(g)来说，则有
v （A ）m ＝v （B ）n ＝v （C ）p ＝v （D ）
q。

【例1】(2016·北京理综，8)下列食品添加剂中，其使用目的与反应速率有关的是( ) A ．抗氧化剂 B ．调味剂 C ．着色剂 D ．增稠剂
答案 A
【变式探究】10 mL浓度为1 mol·L－1的盐酸与过量的锌粉反应，若加入适量的下列溶液，能减慢反应速率但又不影响氢气生成量的是(双选)( )
A．K2SO4B．CH3COONa
C．CuSO4D．Na2CO3
解析锌与稀盐酸反应过程中，若加入物质使反应速率降低，则溶液中的氢离子浓度减小，但由于不影响氢气的生成量，故氢离子的总物质的量不变。

A项，硫酸钾为强酸强碱盐，不发生水解，若加入其溶液，则对盐酸产生稀释作用，氢离子浓度减小，但H＋物质的量不变，正确；B项，加入醋酸钠，则与盐酸反应生成醋酸，使溶液中氢离子浓度减小，随着反应的进行，CH3COOH最终又完全电离，故H＋物质的量不变，正确；C项，加入硫酸铜溶液，Cu2＋会与锌反应生成铜，构成原电池，会加快反应速率，错误；D项，加入碳酸钠溶液，会与盐酸反应，使溶液中的氢离子的物质的量减少，导致反应速率减小，生成氢气的量减少，错误。

答案 D
【变式探究】(2014·北京理综)一定温度下，10 mL 0.40 mol/L H2O2溶液发生催化分解。

不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表。

下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)( )
A．0～6 min的平均反应速率：v(H2O2)≈3.3×10－2mol/(L·min)
B．6～10 min的平均反应速率：v(H2O2)<3.3×10－2mol/(L·min)
C．反应至6 min时，c(H2O2)＝0.30 mol/L
D．反应至6 min时，H2O2分解了50%
【答案】C
【解析】
【举一反三】(2014·新课标Ⅰ)已知分解1 mol H2O2放出热量98 kJ。

在含少量I－的溶液中，H2O2分解的机理为：
H2O2＋I－―→H2O＋IO－慢
H2O2＋IO－―→H2O＋O2＋I－快
下列有关该反应的说法正确的是( )
A．反应速率与I－浓度有关
B．IO－也是该反应的催化剂
C．反应活化能等于98 kJ·mol－1
D．v(H2O2)＝v(H2O)＝v(O2)
【答案】A
【感悟提升】化学反应速率的5个易错点
1．错误地把化学反应速率等同于瞬时速率。

化学反应速率是某一段时间内的平均速率，而不是瞬时速率。

2．进行化学反应速率的相关计算时，错误地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。

3．错误地认为纯固体和纯液体不会改变化学反应速率。

实际上不能用纯固体和纯液体物质的变化表示化学反应速率，但若将固体的颗粒变小(增大固体的接触面积)则化学反应速率会加快。

4．错误地认为只要增大压强，化学反应速率一定增大。

实际上反应在密闭固定容积的容器中进行，若充入氦气(或不参与反应的气体)，压强增大，但参与反应的各物质的浓度不变，反应速率不变；若反应在密闭容积可变的容器中进行，充入氦气(或不参与反应的气体)而保持压强不变，相当于压强减小，反应速率减小。

5．不能正确区分外界条件对可逆反应的正、逆反应速率的影响趋势。

如对ΔH>0的反应，升高温度，平衡逆向移动，正、逆反应速率都增大，并不是只增大逆反应速率，只是逆反应速率增大的程度大于正反应速率；工业合成氨中，移出部分氨气(平衡右移)，正逆反应速率都减小，并不是增大了正反应速率。

题型二、化学平衡状态和移动方向的判断
【例2】(2018·全国卷Ⅱ)CH 4­CO 2催化重整不仅可以得到合成气(CO 和H 2)，还对温室气体的减排具有重要意义。

回答下列问题：
(1)CH 4­CO 2催化重整反应为CH 4(g)＋CO 2(g)===2CO(g)＋2H 2(g)。

已知：C(s)＋2H 2(g)===CH 4(g) ΔH ＝－75 kJ·mol －1
C(s)＋O 2(g)===CO 2(g) ΔH ＝－394 kJ·mol －1
C(s)＋12
O 2(g)===CO(g) ΔH ＝－111 kJ·mol －1
该催化重整反应的ΔH ＝________kJ·mol －1。

有利于提高CH 4平衡转化率的条件是________(填标号)。

A ．高温低压 B ．低温高压 C ．高温高压
D ．低温低压
某温度下，在体积为2 L 的容器中加入2 mol CH 4、1 mol CO 2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO 2的转化率是50%，其平衡常数为________mol 2
·L －2。

(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。

相关数据如下表：
①由上表判断，催化剂X________Y(填“优于”或“劣于”)，理由是_____________________________________________________________。

在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下，某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图1所示，升高温度时，下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K )和速率(v )的叙述正确的是________(填标号)。

A ．K 积、K 消均增加
B ．v 积减小、v 消增加
C ．K 积减小、K 消增加
D ．v 消增加的倍数比v 积增加的倍数大
图1 图2
②在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v＝k·p(CH4)·[p(CO2)]－0.5(k为速率常数)。

在p(CH4)一定时，不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图2所示，则p a(CO2)、p b(CO2)、p c(CO2)从大到小的顺序为_________________________________________________________。

【答案】(1)247 A 1 3
(2)①劣于相对于催化剂X，催化剂Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大AD
②p c(CO2)、p b(CO2)、p a(CO2)
【变式探究】【2017江苏卷】温度为T1时，在三个容积均为1 L的恒容密闭容器中仅发生反应：2NO2(g)
2NO(g)+O2 (g) (正反应吸热)。

实验测得：v正= v(NO2)消耗=k正c2(NO2)，v逆=v(NO)消耗=2v(O2)消耗=k逆
c2(NO)·c(O2)，k正、k逆为速率常数，受温度影响。

下列说法正确的是
A．达平衡时，容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比为4∶5
B．达平衡时，容器Ⅱ中
()
()2
2
O
NO
c
c
比容器Ⅰ中的大
C．达平衡时，容器Ⅲ中NO的体积分数小于50% D．当温度改变为T2时，若k正=k逆，则T2> T1 【答案】
CD
由反应 2NO2
2NO + O2
起始量(mol/L) 0.3 0.5 0.2
变化量(mol/L) 2x 2x x
平衡量(mol/L) 0.3−2x 0.5+2x 0.2+x
因为，
，解之得x =
1
30
，求出此时浓度商Q c =>K ，所以容器II
达平衡时，()()
22O NO c c 一定小于1，B 错误；C ．若容器III 在某时刻，NO 的体积分数为50%，
由反应 2NO 2
2NO + O 2
起始量(mol/L) 0 0.5 0.35 变化量(mol/L) 2x 2x x
平衡量(mol/L) 2x 0.5−2x 0.35−x
由0.5−2x =2x +0.35−x ，解之得，x =0.05，求出此时浓度商Q c =>
1
K
，说明此时反应未达平衡，反应继续向逆反应方向进行，NO 进一步减少，所以C 正确；D ．温度为T 2时，
21k K k ==正
逆
>0.8，因为正反应是吸热反应，升高温度后化学平衡常数变大，所以T 2>T 1，D 正确。

答案 AD
【举一反三】[2016·浙江理综，28(1)(2)(3)(4)]催化还原CO 2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。

研究表明，在Cu/ZnO 催化剂存在下，CO 2和H 2可发生两个平行反应，分别生成CH 3OH 和CO 。

反应的热化学方程式如下： CO 2(g)＋3H 2(g)CH 3OH(g)＋H 2O(g) ΔH 1＝－53.7 kJ·mol －1
Ⅰ CO 2(g)＋H 2(g)
CO(g)＋H 2O(g) ΔH 2 Ⅱ
某实验室控制CO 2和H 2初始投料比为1∶2.2，在相同压强下，经过相同反应时间测得如下实验数据：
【备注】Cat.1：Cu/ZnO 纳米棒；Cat.2：Cu/ZnO 纳米片；甲醇选择性：转化的CO 2中生成甲醇的百分比 已知：①CO 和H 2的标准燃烧热分别为－283.0 kJ·mol －1
和－285.8 kJ·mol －1
②H 2O(l)===H 2O(g) ΔH 3＝44.0 kJ·mol －1
请回答(不考虑温度对ΔH的影响)：
(1)反应Ⅰ的平衡常数表达式K＝________；反应Ⅱ的ΔH2＝________ kJ·mol－1。

(2)有利于提高CO2转化为CH3OH平衡转化率的措施有________。

A．使用催化剂Cat.1
B．使用催化剂Cat.2
C．降低反应温度
D．投料比不变，增加反应物的浓度
E．增大CO2和H2的初始投料比
(3)表中实验数据表明，在相同温度下不同的催化剂对CO2转化成CH3OH的选择性有显著的影响，其原因是________________________________________________________________。

(4)在图中分别画出反应Ⅰ在无催化剂、有Cat.1和有Cat.2三种情况下“反应过程－能量”示意图。

(3)从表格数据分析，在相同的温度下，不同的催化剂，其二氧化碳的转化率也不同，说明不同的催化
剂的催化能力不同；相同催化剂不同的温度，二氧化碳的转化率不同，且温度高的转化率大，因为正反应为放热反应，说明表中数据是未到平衡数据。

故由表中数据表明此时反应未达到平衡，不同的催化剂对反应Ⅰ的催化能力不同，因而在该时刻下对甲醇选择性有影响。

答案 A
【变式探究】(2015·江苏化学，15，4分)在体积均为1.0 L的两恒容密闭容器中加入足量的相同的碳粉，再分别加入0.1 mol CO2和0.2 mol CO2，在不同温度下反应CO2(g)＋C(s)2CO(g)达到平衡，平衡时CO2的物质的量浓度c(CO2)随温度的变化如图所示(图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点均处于曲线上)。

下列说法正确的是)
(双选)(
B．体系的总压强p总：p总(状态Ⅱ)＞2p总(状态Ⅰ)
C．体系中c(CO)：c(CO，状态Ⅱ)＜2c(CO，状态Ⅲ)
D．逆反应速率：v逆(状态Ⅰ)＞v逆(状态Ⅲ)
CO2（g）＋C（s ）2CO（g）
n（始）/mol0.200
n（转）/mol0.120.24
n（平）/mol0.080.24
此时气体总的物质的量为0.32 mol，此时Ⅱ中气体总物质的量大于Ⅰ中气体总物质的量的2倍，且Ⅱ的温度高，气体体积膨胀，压强又要增大，则p总(状态Ⅱ)>2p总(状态Ⅰ)，正确；C项，状态Ⅱ和Ⅲ，温度相同，Ⅱ中CO2的投料量是Ⅲ中CO2投料量的2倍，若恒容时两平衡等效，则有c(CO，状态Ⅱ)＝2c(CO，状态Ⅲ)，但成比例增加投料量，相当于加压，平衡向逆反应方向移动，所以c(CO，状态Ⅱ)<2c(CO，状态Ⅲ)，正确；D项，状态Ⅰ和Ⅲ相比，Ⅲ的温度高，反应速率快，所以v逆(状态Ⅲ)>v逆(状态Ⅰ)，错误。

【答案】(1)①30.0 6.0×10－2②大于温度升高，体积不变，总压强增大；NO2二聚为放热反应，温度升高，平衡左移，体系物质的量增加，总压强提高
③13.4(2)AC
【变式探究】【2017天津卷】常压下羰基化法精炼镍的原理为：Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)
4(g)。

230℃时，该反应的平衡常数K=2×10−5。

已知：Ni(CO)4的沸点为42.2℃，固体杂质不参与反应。

第一阶段：将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4；
第二阶段：将第一阶段反应后的气体分离出来，加热至230℃制得高纯镍。

下列判断正确的是
A．增加c(CO)，平衡向正向移动，反应的平衡常数增大
B．第一阶段，在30℃和50℃两者之间选择反应温度，选50℃
C．第二阶段，Ni(CO)4分解率较低
D．该反应达到平衡时，v生成[Ni(CO)4]=4v生成(CO)
【答案】B
【变式探究】（1）[2016·新课标全国Ⅰ，27(2)]CrO2－4和Cr2O2－7在溶液中可相互转化。

室温下，初始浓度为1.0 mol·L－1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O2－7)随c(H＋)的变化如图所示。

①用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应______________________________________。

②由图可知，溶液酸性增大，CrO 2－
4的平衡转化率______(填“增大”、“减小”或“不变”)。

根据A 点数据，计算出该转化反应的平衡常数为________。

③升高温度，溶液中CrO 2－
4的平衡转化率减小，则该反应的ΔH ________0(填“大于”“小于”或“等于”)。

(2)[2015·全国课标Ⅰ，28(4)①②]Bodensteins 研究了下列反应：2HI(g)
H 2(g)＋I 2(g)
在716 K 时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x (HI)与反应时间t 的关系如下表：
①根据上述实验结果，该反应的平衡常数K 的计算式为____________________________________。

②上述反应中，正反应速率为v 正＝k 正x 2
(HI)，逆反应速率为v 逆＝k 逆x (H 2)x (I 2)，其中k 正、k 逆为速率常数，则k 逆为________________(以K 和k 正表示)。

若k 正＝0.002 7 min －1
，在t ＝40 min 时，v 正＝________min
－1。

答案 (1)①2CrO 2－
4＋2H
＋
Cr 2O 2－7＋H 2O ②增大 1.0×1014
③小于
(2)①0.108×0.1080.784
2
②k 正/K 1.95×10－3
【变式探究】(2014·山东理综，节选)研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：
2NO 2(g)＋NaCl(s)=NaNO 3(s)＋ClNO(g) K 1 ΔH 1<0 (Ⅰ)
2NO(g)＋Cl 2(g)=2ClNO(g) K 2 ΔH 2<0 (Ⅱ)
(1)4NO 2(g)＋2NaCl(s)=2NaNO 3(s)＋2NO(g)＋Cl 2(g)的平衡常数K ＝________(用K 1、K 2表示)。

(2)为研究不同条件对反应(Ⅱ)的影响，在恒温条件下，向2 L 恒容密闭容器中加入0.2 mol NO 和0.1 mol Cl 2，10 min 时反应(Ⅱ)达到平衡。

测得10 min 内v (ClNO)＝7.5×10－3
mol·L －1
·min －1
，则平衡后
n (Cl 2)＝________mol ，NO 的转化率α1＝________。

其他条件保持不变，反应(Ⅱ)在恒压条件下进行，平
衡时NO 的转化率α2________α1(填“>”“<”或“＝”)，平衡常数K 2________(填“增大”“减小”或“不变”)。

若要使K 2减小，可采取的措施是________。

【答案】(1)K 21K 2
(2)2.5×10－2
75% > 不变 升高温度
【变式探究】(2013·重庆理综，7)将E 和F 加入密闭容器中，在一定条件下发生反应：E(g)＋F(s) 2G(g)。

忽略固体体积，平衡时G 的体积分数(%)随温度和压强的变化如下表所示。

①b ＜f ②915 ℃，2.0MPa 时E 的转化率为60% ③该反应的ΔS ＞0 ④K (1 000 ℃)＞K (810 ℃) 上述①～④中正确的有( )。

A ．4个 B ．3个 C ．2个 D ．1个 【答案】A
②假设起始时加入的E的物质的量为n
E(g)＋F(s) 2G(g)
起始n 0
平衡n－x 2x
2x
×100%＝75%
n＋x
x＝0.6n
此时，E的转化率为60%，正确。

③该反应为熵增加的反应，ΔS＞0，正确。

④由于该反应为吸热反应，升温，平衡右移，K增大，正确。

【变式探究】工业上，可用CO和H 2合成CH3OH，此反应的化学方程式为CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)。

该反应不同温度下的平衡常数如表所示：
下列叙述中正确的是( )。

A．该反应的正反应是吸热反应
B．100 ℃时，向体积为V1 L的恒容密闭容器中充入2 mol CO和4 mol H2，达到平衡时，CO的转化率为40%，则V1＝12
C．250 ℃时，向体积为V2L的恒容密闭容器中充入3 mol CO和3 mol H2，达到平衡时，混合气体中CO的体积分数为50%
D．250 ℃时，向体积为V2 L的恒容密闭容器中充入3 mol CO和3 mol H2，达到平衡时，混合气体中CH3OH(g)的体积分数为62.5%
【答案】C
达到平衡时，气体的总物质的量为(6－2x)mol，混合气体中CO的体积分数为3－x
6－2x
×100%＝50%；达到
平衡时，混合气体中CH3OH(g)的体积分数为x
6－2x
×100%。

在没有给出250 ℃时该反应的化学平衡常数的前提下，无法求出上式中x的值，由于达到平衡时，混合气体中CO的体积分数为50%，则CH3OH(g)的体积分数肯定小于50%，C项正确，D项错误。

题型四、有关速率和平衡图表题
例4、(2018·全国卷Ⅲ，节选)对于反应2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。

(1)343 K时反应的平衡转化率α＝________%。

平衡常数K343 K＝________(保留2位小数)。

(2)在343 K下：要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是________；要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有________、________。

(3)比较a 、b 处反应速率大小：v a ________v b (填“大于”“小于”或“等于”)。

反应速率v ＝v 正－v
逆
＝k 正－k 逆，k 正、k 逆分别为正、逆向反应速率常数，x 为物质的量分数，计算a 处的
v 正
v 逆
＝________(保留1位小数)。

2SiHCl 3(g)===SiH 2Cl 2(g)＋SiCl 4(g) 开始/mol y 0 0 转化/mol 0.22y 0.11y 0.11y 平衡/mol 0.78y 0.11y 0.11y 代入k 正
＝k 逆
得，k 正0.782
＝k 逆0.112
，k 正k 逆＝0.112
0.782
①
在a 处SiHCl 3的转化率为20%，根据三段式法得 2SiHCl 3(g)===SiH 2Cl 2(g)＋SiCl 4(g)
开始/mol y 0 0
转化/mol 0.2y
0.1y
0.1y
a 处/mol 0.8y 0.1y
0.1y
则v 正v 逆＝＝k 正k 逆×0.820.12，将①代入计算得出v 正
v 逆
≈1.3。

【答案】 (1)22 0.02
(2)及时移去产物 改进催化剂 提高反应物压强(浓度) (3)大于 1.3
【变式探究】【2017江苏卷】H 2O 2分解速率受多种因素影响。

实验测得70℃时不同条件下H 2O 2浓度随
时间的变化如图所示。

下列说法正确的是
A．图甲表明，其他条件相同时，H2O2浓度越小，其分解速率越快
B．图乙表明，其他条件相同时，溶液pH越小，H2O2分解速率越快
C．图丙表明，少量Mn 2+存在时，溶液碱性越强，H2O2分解速率越快
D．图丙和图丁表明，碱性溶液中，Mn2+对H2O2分解速率的影响大
【答案】D
【变式探究】在一定条件下，N2O分解的部分实验数据如下：
下图能正确表示该反应有关物理量变化规律的是( )
(注：图中半衰期指任一浓度N2O消耗一半时所需的相应时间，c1、c2均表示N2O初始浓度且c1<c2)
【答案】A
【方法技巧】四步法妙解图表题
有关化学平衡、化学反应速率的图表题一直是高考关注的热点，在审题时，一般采用“看特点，识图表，想原理，巧整合”四步法解答。

第一步：看特点。

即分析可逆反应方程式，观察物质的状态、气态物质分子数的变化(正反应是气体分子数增大的反应，还是气体分子数减小的反应)、反应热(正反应是放热反应，还是吸热反应)等。

第二步：识图像。

即识别图像类型，横坐标和纵坐标的含义、线和点(平台、折线、拐点等)的关系。

利用规律“先拐先平，数值大”判断，即曲线先出现拐点，先达到平衡，其温度、压强越大。

第三步：想原理。

联想化学反应速率、化学平衡移动原理，特别是影响因素及使用前提条件等。

第四步：巧整合。

图表与原理整合。

逐项分析图表，重点看图表是否符合可逆反应的特点、化学反应速率和化学平衡原理。

【变式探究】对于可逆反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0。

下列研究目的和图示相符的是( )。

【答案】C
题型五、综合考查反应速率、化学平衡
反应速率和化学平衡有关计算模板——三段式
m A(g)＋n B(g)
p C(g)＋q D(g)
起始/mol·L －1
(kPa) a b 0 0 变化/mol·L －1
(kPa) mx nx px qx 平衡/mol·L －1(kPa) a －mx b －nx px qx (1)v (A)＝mx
Δt。

(2)α
(A)
＝mx a
×100%。

(3)K ＝
px
p qx q a －mx
m
b －nx
n ⎣
⎢⎡
⎦
⎥⎤K P ＝px p qx q
a －mx m
b －nx
n。

(4)生成物的产率：实际产量占理论产量的百分数。

一般来说，转化率越高，原料利用率越高，产率越高。

产率＝产物实际质量理论产量×100%。

(5)混合物中某组分的百分含量＝
平衡量
平衡总量
×100%。

例5． (2017·全国卷Ⅱ，改编)丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。

回答下列问题： (1)正丁烷(C 4H 10)脱氢制1­丁烯(C 4H 8)的热化学方程式如下： C 4H 10(g)===C 4H 8(g)＋H 2(g) ΔH 1＞0
图(a)是反应平衡转化率与反应温度及压强的关系图，x ________0.1(填“大于”或“小于”)；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是________(填标号)。

A ．升高温度
B ．降低温度
C ．增大压强
D ．降低压强
图(a) 图(b)
图(c)
(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂)，出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。

图(b)为丁烯产率与进料气中n(氢气)/n(丁烷)的关系。

图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势，其降低的原因是__________________________________________ ________________________________________________________。

(3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。

丁烯产率在590 ℃之前随温度升高而增大的原因可能是__________、________；590 ℃之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是_______________________________________________________________________。

(2)由于氢气是产物之一，随着n(氢气)/n(丁烷)增大，逆反应速率增大，所以丁烯产率降低。

(3)该反应的正反应为吸热反应，因此升高温度可以使平衡向右移动，使丁烯的产率增大，另外，反应速率也随温度的升高而增大。

由题意知，丁烯在高温条件下能够发生裂解，因此当温度超过590 ℃时，参与裂解反应的丁烯增多，而使产率降低。

【答案】(1)小于AD
(2)氢气是产物之一，随着n(氢气)/n(丁烷)增大，逆反应速率增大
(3)升高温度有利于反应向吸热方向进行温度升高反应速率加快丁烯高温裂解生成短链烃类
【变式探究】(2016·全国卷Ⅲ，节选)煤燃烧排放的烟气含有SO2和NO x，形成酸雨、污染大气，采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。

回答下列问题：
在不同温度下，NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中SO2和NO的平衡分压p e如图所示。

(1)由图分析可知，反应温度升高，脱硫、脱硝反应的平衡常数均________(填“增大”“不变”或“减
小”)。

(2)反应ClO－2＋2SO2－3===2SO2－4＋Cl－的平衡常数K表达式为______________________________。

【答案】(1)减小(2)K＝c2SOo\al(2－,4)c Cl－
c2SOo\al(2－,3)c ClOo\al(－,2)
【变式探究】(2015·课标全国卷Ⅰ，28，15分)碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。

回答下列问题：
(1)大量的碘富集在海藻中，用水浸取后浓缩，再向浓缩液中加MnO2和H2SO4，即可得到I2，该反应的还
原产物为________。

(2)上述浓缩液中主要含有I－、Cl－等离子，取一定量的浓缩液，向其中滴加AgNO3溶液，当AgCl开始
沉淀时，溶液中c（I－）
c（Cl－）
为________________，已知K sp(AgCl)＝1.8×10－10，K sp(AgI)＝8.5×10－17。

(3)已知反应2HI(g)===H2(g)＋I2(g)的ΔH＝＋11 kJ·mol－1，1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436 kJ、151 kJ的能量，则 1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为_________kJ。

(4)Bodensteins研究了下列反应：H
2(g)＋I2(g)在716 K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表：。