1、 专题八专题八 化学反应速率和化学平衡化学反应速率和化学平衡 挖命题 【考情探究】 考点 内容解读 5 年考情 预测热 度 考题示例 难度 关联考点 化学 反应 速率 1.了解化学反应速率的概念和表示方法。 2.结合具体实例,理解外界条件对化学反 应速率的影响。 3.认识化学反应速率的调控在生活、生产 和科学研究领域中的重要作用。 4.通过催化剂实际应用的实例,了解催化 剂在生活、生产和科学研究领域中的重大 作用。 2017 天津理 综,10(1)(2) 2015 天津理 综,3 2014 天津理 综,3 中 化学 平衡 1.了解化学反应的可逆性和化学平衡建立 的过程。 2.理解化学平衡的含义
2、。 3.结合具体实例,理解外界条件对化学平 衡的影响。 4.认识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。 2018 天津理 综,10(2) 2014 天津理 综,10(2) 中 化学反 应与能 量 化学理解化学平衡常数的含义,并进行简单计2017 天津理中 平衡 常数 及应 用 算。 综,6 2016 天津理 综,10(3) 2015 天津理 综,6、10(3) 分析解读 高考对本专题内容的考查主要包括:化学反应速率的计算和化学平衡概念的 分析;化学平衡状态的判断;外界条件对化学反应速率和化学平衡移动的影响;以化学 平衡常数为中心的计算等。题目多以图像、图表等形式呈现。多侧重于
3、各个知识点的综合考 查。考查学生的变化观念与平衡思想素养。 【真题典例】 破考点 【考点集训】 考点一 化学反应速率 1.下列延长食品保质期的方法中,其原理与其他几种不同的是( ) A.加食盐腌制 B.抽真空 C.充氮气 D.使用吸氧剂 答案 A 2.把镁条(去除氧化膜)投入盛有盐酸的敞口容器中,产生 H2的速率 v 与时间 t 的关系如下图 所示,其中影响 AB 段速率的主要因素是( ) A.H +的浓度 B.体系的压强 C.溶液的温度 D.Cl -的浓度 答案 C 镁条与盐酸的反应是放热反应,AB 段反应放热使温度升高,反应速率加快;BC 段随 着反应的进行盐酸的浓度逐渐减小,反应速率减慢
4、。 3.在100 时,将0.40 mol NO2气体充入2 L的密闭容器中,发生如下反应:2NO2(g) N2O4(g) H25/9 D.若上述反应在 120 时进行,则反应至 80 s 时,n(N2O4)0 B.达平衡时,v正(H2)=v逆(CO2) C.b 点对应的平衡常数 K 值大于 c 点 D.a 点对应的 H2的平衡转化率为 90 % 答案 D 2.一定温度下,向 10 mL 0.40 molL -1 H 2O2溶液中加入适量 FeCl3溶液,不同时刻测得生成 O2的体积(已折算为标准状况)如下表所示: t/min 0 2 4 6 V(O2)/mL 0 9.9 17.2 22.4 资
5、料显示,反应分两步进行:2Fe 3+H 2O2 2Fe 2+O 2+2H +,H 2O2+2Fe 2+2H+ 2H2O+2Fe 3+, 反应过程中能量变化如图所示: 下列说法不正确的是( ) A.06 min 的平均反应速率:v(H2O2)=3.3310 -2 molL-1 min-1 B.Fe 3+的作用是增大过氧化氢的分解速率 C.反应是吸热反应,反应是放热反应 D.反应 2H2O2(aq) 2H2O(l)+O2(g)的 H=E1-E20),该温度下 K=0.263,下列有关该反应的说法正确的是( ) A.达到化学平衡状态时,若 c(CO)=0.100 mol/L,则 c(CO2)=0.0
6、26 3 mol/L B.若要提高 CO 的转化率,则应该加入适当过量的 FeO C.若容器内压强不随时间变化,则可以判断该反应已达到化学平衡状态 D.若生成 56 g Fe,则吸收的热量小于 a kJ 答案 A 3.已知反应 2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)在某温度下的平衡常数为 400。 此温度下,在2 L 的密闭容器中加入 a mol CH3OH,反应到某时刻测得各组分的浓度如下: 物质 CH3OH CH3OCH3 H2O 浓度/(molL -1) 0.44 0.6 0.6 下列说法正确的是( ) A.a=1.64 B.此时刻正反应速率大于逆反应速率 C.若起始时加
7、入 2a mol CH3OH,则达到平衡时 CH3OH 的转化率增大 D.若混合气体的平均摩尔质量不再变化,则说明反应已达到平衡状态 答案 B 过专题 【五年高考】 考点一 化学反应速率 A 组 自主命题天津卷题组 1.(2015 天津理综,3,6 分)下列说法不正确 的是( ) A.Na 与 H2O 的反应是熵增的放热反应,该反应能自发进行 B.饱和 Na2SO4溶液或浓硝酸均可使蛋白质溶液产生沉淀,但原理不同 C.FeCl3和 MnO2均可加快 H2O2分解,同等条件下二者对 H2O2分解速率的改变相同 D.Mg(OH)2固体在溶液中存在平衡:Mg(OH)2(s) Mg 2+(aq)+2O
8、H-(aq),该固体可溶于NH 4Cl溶 液 答案 C B 组 统一命题、省(区、市)卷题组 2.(2016 北京理综,8,6 分)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 3.(2015 上海单科,20,4 分)对于合成氨反应,达到平衡后,以下分析正确的是( ) A.升高温度,对正反应的反应速率影响更大 B.增大压强,对正反应的反应速率影响更大 C.减小反应物浓度,对逆反应的反应速率影响更大 D.加入催化剂,对逆反应的反应速率影响更大 答案 B 4.(2014 课标,9,6 分)已知分解 1 mol H2O2放出热量 9
9、8 kJ。在含少量 I -的溶液中,H 2O2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 kJmol -1 D.v(H2O2)=v(H2O)=v(O2) 答案 A 5.(2017 江苏单科,10,2 分)H2O2分解速率受多种因素影响。 实验测得 70 时不同条件下 H2O2 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
10、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,H 2O2分解速率越快 D.图丙和图丁表明,碱性溶液中,Mn 2+对 H 2O2分解速率的影响大 答案 D 6.(2015 福建理综,12,6 分)在不同浓度(c)、 温度(T)条件下,蔗糖水解的瞬时速率(v)如下表。 下列判断不正确 的是 ( ) c/molL -1 v/mmolL-1min-1T/K 0.600 0.500 0.400 0.300 318.2 3.60 3.00 2.40 1.80 328.2 9.00 7.50 a 4.50 b 2.16 1.80 1.44 1.08 A.
11、a=6.00 B.同时改变反应温度和蔗糖的浓度,v 可能不变 C.b2p3 C.v13(SO2) D.c22c3,2(SO3)+3(SO2)c(NO 2 -)c(CH 3COO -) b、c 6.(2018 课标,28,15 分)采用 N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术,在含能材料、 医药 等工业中得到广泛应用。回答下列问题: (1)1840年Devil用干燥的氯气通过干燥的硝酸银,得到N2O5。 该反应的氧化产物是一种气体, 其分子式为 。 (2)F.Daniels 等曾利用测压法在刚性反应器中研究了 25 时 N2O5(g)分解反应: 2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g) 2
12、N2O4(g) 其中 NO2二聚为 N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强 p 随时间 t 的变化如下表所示 t=时,N2O5(g)完全分解: t/min 0 40 80 160 260 1 300 1 700 p/kPa 35.8 40.3 42.5 45.9 49.2 61.2 62.3 63.1 已知:2N2O5(g) 2N2O4(g)+O2(g) H1=-4.4 kJmol -1 2NO2(g) N2O4(g) H2=-55.3 kJmol -1 则反应 N2O5(g) 2NO2(g)+1 2O2(g)的 H= kJmol -1。 研究表明,N2O5(g)分解的反应速率 v=21
13、0 -3 N2O5(kPamin -1)。t=62 min 时,测得体系 中 O2=2.9 kPa,则此时的 N2O5= kPa,v= kPamin -1。 若提高反应温度至 35 ,则 N2O5(g)完全分解后体系压强 p(35 ) 63.1 kPa(填 “大于”“等于”或“小于”),原因 是 。 25 时 N2O4(g) 2NO2(g)反应的平衡常数 Kp= kPa(Kp为以分压表示的平衡常数, 计算结果保留 1 位小数)。 (3)对于反应 2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g),R.A.Ogg 提出如下反应历程: 第一步 N2O5 NO2+NO3 快速平衡 第二步 NO2+NO3
14、NO+NO2+O2 慢反应 第三步 NO+NO3 2NO2 快反应 其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是 (填标号)。 A.v(第一步的逆反应)v(第二步反应) B.反应的中间产物只有 NO3 C.第二步中 NO2与 NO3的碰撞仅部分有效 D.第三步反应活化能较高 答案 (1)O2 (2)53.1 30.0 6.010 -2 大于 温度提高,体积不变,总压强提 高;NO2二聚为放热反应,温度提高,平衡左移,体系物质的量增加,总压强提高 13.4 (3)AC C 组 教师专用题组 7.(2017 课标,28,14 分)砷(As)是第四周期A 族元素,可以形成 As2S3
15、、 As2O5、 H3AsO3、 H3AsO4 等化合物,有着广泛的用途。回答下列问题: (1)画出砷的原子结构示意图 。 (2)工业上常将含砷废渣(主要成分为 As2S3)制成浆状,通入 O2氧化,生成 H3AsO4和单质硫。 写 出发生反应的化学方程式 。 该反应需要在加压下进行, 原因是 。 (3)已知:As(s)+3 2H2(g)+2O2(g) H3AsO4(s) H1 H2(g)+1 2O2(g) H2O(l) H2 2As(s)+5 2O2(g) As2O5(s) H3 则反应 As2O5(s)+3H2O(l) 2H3AsO4(s)的 H= 。 (4)298 K 时,将 20 mL
16、 3x molL -1 Na 3AsO3、20 mL 3x molL -1 I 2和 20 mL NaOH 溶液混合, 发生反应:AsO3 3-(aq)+I 2(aq)+2OH -(aq) AsO4 3-(aq)+2I-(aq)+H 2O(l)。溶液中 c(AsO4 3-)与反 应时间(t)的关系如图所示。 下列可判断反应达到平衡的是 (填标号)。 a.溶液的 pH 不再变化 b.v(I -)=2v(AsO 3 3-) c.c(AsO4 3-)/c(AsO 3 3-)不再变化 d.c(I -)=y molL-1 tm时,v正 v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。 tm时 v逆 tn时 v逆(
17、填“大于”“小于”或“等于”),理由 是 。 若平衡时溶液的 pH=14,则该反应的平衡常数 K 为 。 答案 (1) (2)2As2S3+5O2+6H2O 4H3AsO4+6S 增加反应物 O2的浓度,提高 As2S3的转化速率 (3)2H1-3H2-H3 (4)a、c 大于 小于 tm时生成物浓度较低 4 3 ( - )2(molL -1)-1 8.(2016 海南单科,16,9 分)顺-1,2-二甲基环丙烷和反-1,2-二甲基环丙烷可发生如下转化: 该反应的速率方程可表示为:v(正)=k(正)c(顺)和 v(逆)=k(逆)c(反),k(正)和 k(逆)在一定 温度时为常数,分别称作正、逆
18、反应速率常数。回答下列问题: (1)已知:t1温度下,k(正)=0.006 s -1,k(逆)=0.002 s-1。该温度下反应的平衡常数值 K1= ;该反应的活化能 Ea(正)小于 Ea(逆),则 H 0(填“小于”“等于”或 “大于”)。 (2)t2温度下,图中能表示顺式异构体的质量分数随时间变化的曲线是 (填曲线编号), 平衡常数值 K2= ;温度 t2 t1(填“小于”“等于”或“大于”),判断理由 是 。 答案 (9 分)(1)3 小于 (2)B 7 3 大于 放热反应升高温度时平衡向逆反应方向移动 9.(2016 四川理综,11,16 分)资源的高效利用对保护环境、促进经济持续健康
19、发展具有重要 作用。磷尾矿主要含 Ca5(PO4)3F 和 CaCO3MgCO3。某研究小组提出了磷尾矿综合利用的研究 方案,制备具有重要工业用途的 CaCO3、Mg(OH)2、P4和 H2,其简化流程如下: 已知:Ca5(PO4)3F 在 950 不分解; 4Ca5(PO4)3F+18SiO2+30C 2CaF2+30CO+18CaSiO3+3P4 请回答下列问题: (1)950 煅烧磷尾矿生成气体的主要成分是 。 (2)实验室过滤所需的玻璃仪器是 。 (3)NH4NO3溶液能从磷矿中浸取出 Ca 2+的原因是 。 (4)在浸取液中通入 NH3,发生反应的化学方程式是 。 (5)工业上常用磷
20、精矿Ca5(PO4)3F和硫酸反应制备磷酸。已知 25 ,101 kPa 时: CaO(s)+H2SO4(l) CaSO4(s)+H2O(l) H=-271 kJ/mol 5CaO(s)+3H3PO4(l)+HF(g) Ca5(PO4)3F(s)+5H2O(l) H=-937 kJ/mol 则 Ca5(PO4)3F 和硫酸反应生成磷酸的热化学方程式是 。 (6)在一定条件下 CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),当 CO 与 H2O(g)的起始物质的量之比为 15,达平衡时,CO 转化了5 6。若 a kg 含 Ca5(PO4)3F(相对分子质量为 504)的质量分数为 10%
21、的磷尾矿,在上述过程中有 b%的 Ca5(PO4)3F 转化为 P4,将产生的 CO 与 H2O(g)按起始物质的量 之比 13 混合,则在相同条件下达平衡时能产生 H2 kg。 答案 (16 分)(1)CO2 (2)漏斗、烧杯、玻璃棒 (3)NH4 水解使溶液呈酸性,与 CaO、Ca(OH) 2反应生成 Ca 2+ (4)MgSO4+2NH3+2H2O Mg(OH)2+(NH4)2SO4 (5)Ca5(PO4)3F(s)+5H2SO4(l) 5CaSO4(s)+3H3PO4(l)+HF(g) H=-418 kJ/mol (6) 44 800 10.(2016课标,27,14分)丙烯腈(CH2
22、CHCN)是一种重要的化工原料,工业上可用“丙烯氨 氧化法”生产,主要副产物有丙烯醛(CH2CHCHO)和乙腈(CH3CN)等。回答下列问题: (1)以丙烯、 氨、 氧气为原料,在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的热 化学方程式如下: C3H6(g)+NH3(g)+3 2O2(g) C3H3N(g)+3H2O(g) H=-515 kJmol -1 C3H6(g)+O2(g) C3H4O(g)+H2O(g) H=-353 kJmol -1 两个反应在热力学上趋势均很大,其原因是 ;有利 于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是 ;提高丙烯腈反应选择性的 关键因素是 。 (
23、2)图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线,最高产率对应的温度为 460 。低于 460 时,丙烯腈的产率 (填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率,判断理由 是 ;高于 460 时,丙烯腈产率降低的可能原因 是 (双选,填标号)。 A.催化剂活性降低 B.平衡常数变大 C.副反应增多 D.反应活化能增大 (3)丙烯腈和丙烯醛的产率与 n(氨)/n(丙烯)的关系如图(b)所示。由图可知,最佳 n(氨)/n(丙烯)约为 ,理由 是 。进料气氨、空气、丙 烯的理论体积比约为 。 答案 (14 分)(1)两个反应均为放热量大的反应 降低温度降低压强 催化剂 (2)不是 该反应为放热反应,平衡产率
24、应随温度升高而降低 AC (3)1 该比例下丙烯腈产率最高,而副产物丙烯醛产率最低 17.51 11.(2016 上海单科,五,12 分)随着科学技术的发展和环保要求的不断提高,CO2的捕集利用 技术成为研究的重点。完成下列填空: 29.目前国际空间站处理 CO2的一个重要方法是将 CO2还原,所涉及的反应方程式为: CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) 已知 H2的体积分数随温度升高而增加。 若温度从 300 升至 400 ,重新达到平衡,判断下列表格中各物理量的变化。(选填“增 大”“减小”或“不变”) v正 v逆 平衡常数 K 转化率 30.相同温度时,上述反应在不同
25、起始浓度下分别达到平衡,各物质的平衡浓度如下表: CO2/molL -1 H2/molL -1 CH4/molL -1 H2O/molL -1 平衡 a b c d 平衡 m n x y a、b、c、d 与 m、n、x、y 之间的关系式为 。 31.碳酸:H2CO3,Kil=4.310 -7,K i2=5.610 -11 草酸:H2C2O4,Kil=5.910 -2,K i2=6.410 -5 0.1 mol/L Na2CO3溶液的 pH 0.1 mol/L Na2C2O4溶液的 pH。(选填“大于”“小于” 或“等于”) 等浓度的草酸溶液和碳酸溶液中,氢离子浓度较大的是 。 若将等浓度的草酸
26、溶液和碳酸溶液等体积混合,溶液中各种离子浓度大小的顺序正确的 是 。(选填编号) a.H +HC 2O4 -HCO 3 -CO 3 2- b.HCO3 -HC 2O4 -C 2O4 2-CO 3 2- c.H +HC 2O4 -C 2O4 2-CO 3 2- d.H2CO3HCO3 -HC 2O4 -CO 3 2- 32.人体血液中的碳酸和碳酸氢盐存在平衡:H +HCO 3 - H2CO3,当有少量酸性或碱性物质进 入血液中时,血液的 pH 变化不大,用平衡移动原理解释上述现象。 答案 29. v正 v逆 平衡常数 K 转化率 增大 增大 减小 减小 30. 2 4= 2 4 31.大于 草酸
27、 ac 32.当少量酸性物质进入血液中,平衡向右移动,使 H +浓度变化较小,血液的 pH 基本不变;当 少量碱性物质进入血液中,平衡向左移动,使 H +浓度变化较小,血液的 pH 基本不变。(合理即 给分) 【三年模拟】 一、选择题(每题 6 分,共 36 分) 1.(2018 天津河北区一模,5)下面是某化学研究小组探究外界条件对化学反应速率和化学平 衡影响时所画的图像,其中图像和实验结论表达均正确的是( ) A.是其他条件一定时,反应速率随温度变化的图像,正反应的 Hp2 答案 C 2.(2018 天津河西一模,6)已知气相直接水合法制取乙醇的反应为 H2O(g)+C2H4(g) CH3
28、CH2OH(g)。在容积为 3 L 的密闭容器中,当 n(H2O)n(C2H4)=11 时,乙烯的平衡转化率与 温度、压强的关系如下图所示: 下列说法正确的是( ) A.a、b 两点的平衡常数:ba B.压强大小顺序:p1p2p3 C.当混合气体的密度不变时反应达到了平衡 D.其他条件不变,增大起始投料比 (H2O) (C2H4),可提高乙烯转化率 答案 D 3.(2018 天津南开中学高三 6 月月考,6)T2时,将 1 mol X 和 2 mol Y 投入 2 L 的密闭容器 中,发生反应:X(g)+2Y(g) 3Z(g) H,测得 X、Y 的物质的量随时间变化如下表,平衡时 物质 X 的
29、体积分数为 ,该反应的平衡常数(K)随温度的变化如下图,则下列判断正确的是 ( ) 时间/min 0 1 2 3 4 5 6 n(X)/mol 1 0.80 0.66 0.58 0.52 0.50 0.50 n(Y)/mol 2 1.60 A.前 5 min 用 Z 表示的平均反应速率为 1.2 mol/(Lmin) B.T2时,对于反应1 2X(g)+Y(g) 3 2Z(g) H,2H=H C.T2时,若把 1 mol X、2 mol Y 和 1 mol Z 充入上述容器中,达到平衡时 X 的体积分数比 大 D.该反应的正反应是吸热反应,且 T1p C.达到平衡时,容器中逆反应速率比容器中的
30、大 D.达平衡后,再向容器中充入 0.16 mol SO2、0.04 mol SO3,则此时反应向逆反应方向进行 答案 C 5.(2018 天津耀华中学高三第二次月考,2)某密闭容器中的反应:3H2(g)+N2(g) 2NH3(g),其正反应速率随时间变化的情况如图所示。判断下列有关 t1时刻条件变化的说法, 正确的是( ) A.增大 NH3浓度的同时减小 N2浓度 B.增大 N2和 H2的浓度 C.扩大容器的体积 D.降低反应温度 答案 A 6.(2018 天津一中第二次月考,19)在四个恒容密闭容器中按下表中的相应量充入气体,发生 反应:2N2O(g) 2N2(g)+O2(g),容器、中 N2O 的平衡转化率如图所示: 容器 容积/L 起始物质的量/mol N2O N2 O2 V1 0.1 0 0 1.0 0.1 0 0 V3 0.1 0 0 1.0 0.06 0.06 0.04 下列说法正确的是( ) A.该反应的正反应放热 B.相同温度下反应时,平均反应速率:v()v() C.图中 A、B、C 三点处容器内总压强:p()A”“=”或“ 0.06 mol/(Lmin) 450 D
