第7講 化學反應速率與化學平衡考向一化學反應速率的影響因素1(2016北京卷)下列食品添加劑中，其使用目的與反應速率有關的是()A抗氧化劑 B調(diào)味劑C著色劑 D增稠劑解析A項，抗氧化劑屬于還原劑，比食品更易與氧氣反應，從而降低氧氣濃度，減緩食品被氧化的反應速率，正確；B項，調(diào)味劑是為了增加食品的口感，與反應速率無關，錯誤；C項，著色劑是為了使食品色澤更能引起食欲，與反應速率無關，錯誤；D項增稠劑是用于改善和增加食品的粘稠度，保持流態(tài)食品、膠凍食品的色、香、味和穩(wěn)定性，改善食品物理性狀，并能使食品有潤滑適口的感覺，與反應速率無關，錯誤。答案A2(2015福建卷)在不同濃度(c)、溫度(T)條件下，蔗糖水解的瞬時速率(v)如下表。下列判斷不正確的是()A.a6.00B同時改變反應溫度和蔗糖的濃度，v可能不變Cb<318.2D不同溫度時，蔗糖濃度減少一半所需的時間相同解析A項，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可知：328.2 K時，蔗糖溶液的濃度越大，水解的速率越快。根據(jù)濃度與速率的變化關系可知，蔗糖的濃度每減小0.100 molL1，速率減小1.50 mmolL1min1，所以在濃度為0.400 molL1時，蔗糖水解的速率a6.00 mmolL1min1，正確；B項，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可知：溫度升高，水解速率越快，濃度越高，水解速率也越快，同時改變反應物的濃度和反應的溫度，若二者對反應速率的影響趨勢相反，并能相互抵消，反應速率也可能不變，正確；C項，在物質(zhì)的濃度不變時，溫度升高，水解速率加快，溫度降低，水解速率減慢。由于在物質(zhì)的濃度為0.600 molL1時，當318.2 K時水解速率是3.60 mmolL1min1，現(xiàn)在該反應的速率為2.16 mmolL1min1小于3.60 mmolL1min1，所以反應溫度低于318.2 K，即b<318.2，正確；D項，由于溫度不同時，在相同的濃度時的反應速率不同，所以不同溫度下，蔗糖濃度減小一半所需的時間不同，錯誤。答案D3(2018全國卷)CH4CO2催化重整不僅可以得到合成氣(CO和H2)，還對溫室氣體的減排具有重要意義。回答下列問題：反應中催化劑活性會因積碳反應而降低，同時存在的消碳反應則使積碳量減少。相關數(shù)據(jù)如下表：(1)由上表判斷，催化劑X_Y(填“優(yōu)于”或“劣于”)，理由是_。在反應進料氣組成、壓強及反應時間相同的情況下，某催化劑表面的積碳量隨溫度的變化關系如圖甲所示。升高溫度時，下列關于積碳反應、消碳反應的平衡常數(shù)(K)和速率(v)的敘述正確的是_(填標號)。AK積、K消均增加Bv積減小、v消增加CK積減小、K消增加Dv消增加的倍數(shù)比v積增加的倍數(shù)大(2)在一定溫度下，測得某催化劑上沉積碳的生成速率方程為vkp(CH4)p(CO2)0.5(k為速率常數(shù))。在p(CH4)一定時，不同p(CO2)下積碳量隨時間的變化趨勢如圖乙所示，則pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)從大到小的順序為_。解析(1)表中數(shù)據(jù)表明催化劑Y的積碳反應活化能大，消碳反應活化能小，故積碳反應速率小，消碳反應速率大；而催化劑X的積碳反應活化能小，消碳反應活化能大，其積碳反應速率大，消碳反應速率小，所以催化劑X劣于Y。由表中積碳反應和消碳反應的H均大于0知，積碳反應和消碳反應均為吸熱反應，溫度升高，平衡常數(shù)增加，A正確，C錯誤；升高溫度，無論是放熱反應還是吸熱反應，反應速率均增加，故v積、v消均增加，B錯誤；圖中600 后，升高溫度積碳量減少，說明升高溫度消碳反應速率增加的倍數(shù)比積碳反應速率增加的倍數(shù)大，D正確。由速率方程可知，p(CH4)一定，p(CO2)越大，p(CO2)0.5越小，催化劑上沉積碳的生成速率越小，積碳量越小，即積碳量隨著p(CO2)的增大而減小，故pc(CO2)最大、pa(CO2)最小，即從大到小的順序為pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)。答案(1)劣于相對于催化劑X，催化劑Y積碳反應的活化能大，積碳反應的速率??；而消碳反應的活化能相對小，消碳反應速率大AD(2)pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)考向二結合信息或圖象，判斷化學平衡的移動方向4(2017天津卷)常壓下羰基化法精煉鎳的原理為：Ni(s)4CO(g)Ni(CO)4(g)。230 時，該反應的平衡常數(shù)K2105。已知：Ni(CO)4的沸點為42.2 ，固體雜質(zhì)不參與反應。第一階段：將粗鎳與CO反應轉化成氣態(tài)Ni(CO)4；第二階段：將第一階段反應后的氣體分離出來，加熱至230 制得高純鎳。下列判斷正確的是()A增加c(CO)，平衡向正向移動，反應的平衡常數(shù)增大B第一階段，在30 和50 兩者之間選擇反應溫度，選50 C第二階段，Ni(CO)4分解率較低D該反應達到平衡時，v生成Ni(CO)44v生成(CO)解析增加c(CO)，平衡正向移動，但平衡常數(shù)只與溫度有關，溫度不變，平衡常數(shù)不變，A項錯誤；第一階段，50 時，反應速率較快且Ni(CO)4為氣態(tài)，能從反應體系中分離出來，B項正確；相同溫度下，第二階段與第一階段的平衡常數(shù)互為倒數(shù)，則230 時，第二階段的平衡常數(shù)K5104，反應進行的程度大，故Ni(CO)4分解率較高，C項錯誤；該反應達到平衡時，4v生成Ni(CO)4v生成(CO)，D項錯誤。答案B5(2017全國卷)丁烯是一種重要的化工原料，可由丁烷催化脫氫制備。回答下列問題：(1)正丁烷(C4H10)脫氫制1丁烯(C4H8)的熱化學方程式如下：C4H10(g)=C4H8(g)H2(g)H1123 kJmol1已知：C4H10(g)O2(g)=C4H8(g)H2O(g)H2119 kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(g)H3242 kJmol1圖(a)是反應平衡轉化率與反應溫度及壓強的關系圖，x_(填“大于”或“小于”)0.1；欲使丁烯的平衡產(chǎn)率提高，應采取的措施是_(填標號)。A升高溫度 B降低溫度C增大壓強 D降低壓強(2)丁烷和氫氣的混合氣體以一定流速通過填充有催化劑的反應器(氫氣的作用是活化催化劑)，出口氣中含有丁烯、丁烷、氫氣等。圖(b)為丁烯產(chǎn)率與進料氣中n(氫氣)/n(丁烷)的關系。圖中曲線呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢，其降低的原因是_。(3)圖(c)為反應產(chǎn)率和反應溫度的關系曲線，副產(chǎn)物主要是高溫裂解生成的短碳鏈烴類化合物。丁烯產(chǎn)率在590 之前隨溫度升高而增大的原因可能是_、_；590 之后，丁烯產(chǎn)率快速降低的主要原因可能是_。解析(1)反應為氣體總體積增大的反應，在溫度相同時，減小壓強，平衡正向移動，有利于提高平衡轉化率，故x<0.1；反應為吸熱反應，升溫使化學平衡正向移動，降低壓強使平衡向氣體總體積增大的方向(即正向)移動，要提高丁烯的平衡產(chǎn)率，可升高溫度或降低壓強。(2)結合圖(b)可知，隨著n(氫氣)/n(丁烷)增大，丁烯產(chǎn)率先增大后降低，由于氫氣是生成物，當n(氫氣)/n(丁烷)逐漸增大時，逆反應速率明顯加快，平衡逆向移動，導致丁烯的產(chǎn)率逐漸降低。(3)在590 前，隨溫度升高，丁烯產(chǎn)率逐漸增大，這是因為隨溫度升高反應反應速率加快，且平衡正向移動；溫度高于590 時，可看出副產(chǎn)物逐漸增多，這可能是丁烯高溫裂解生成短鏈烴類，導致丁烯產(chǎn)率逐漸降低。答案(1)小于AD(2)氫氣是產(chǎn)物之一，隨著n(氫氣)/n(丁烷)增大，逆反應速率增大(3)升高溫度有利于反應向吸熱方向進行溫度升高反應速率加快丁烯高溫裂解生成短鏈烴類考向三結合數(shù)據(jù)或圖象定量分析反應進行限度6(2017江蘇卷)(雙選)溫度為T1時，在三個容積均為1 L的恒容密閉容器中僅發(fā)生反應：2NO2(g)2NO(g)O2(g)(正反應吸熱)。實驗測得：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逆為速率常數(shù)，受溫度影響。下列說法正確的是()A.達平衡時，容器與容器中的總壓強之比為45B達平衡時，容器中比容器中的大C達平衡時，容器中NO的體積分數(shù)小于50%D當溫度改變?yōu)門2時，若k正k逆，則T2>T1解析容器中平衡時，c(NO2)0.2 molL1，c(NO)0.4 molL1，c(O2)0.2 molL1，容器容積為1 L，氣體總物質(zhì)的量為(0.20.40.2)mol0.8 mol，容器中投入量為(0.30.50.2)mol1 mol，若容器中投入量與平衡量相等，則兩容器內(nèi)壓強之比為0.8145，根據(jù)容器中的相關數(shù)據(jù)，知該反應的平衡常數(shù)K0.8 molL1，容器中Qc0.56 molL1<K，說明容器中反應未達到平衡，反應向右進行，則達到平衡時兩容器中壓強之比小于45，A項錯誤；容器中反應相當于起始加入0.7 molL1 NO2和0.1 molL1 NO，達到平衡時，相對容器，平衡逆向移動，則容器中的值小，B項錯誤；容器中達到平衡時NO的體積分數(shù)為100%50%，容器中相當于起始加入0.5 molL1 NO2和0.1 molL1 O2，達到平衡時，相對容器，平衡逆向移動，則容器中NO的體積分數(shù)小于50%，C項正確；容器中，T1時，平衡常數(shù)K0.8 molL1，T2時，k正k逆，反應達平衡時，v正v逆，即k正c2(NO2)k逆c2(NO)c(O2)，得c2(NO2)c2(NO)c(O2)，Kc2(NO)c(O2)/c2(NO2)1，平衡常數(shù)增大，反應正向移動，該反應為吸熱反應，則應升高溫度，即T2>T1，D項正確。答案CD7(2018全國卷)三氯氫硅(SiHCl3)是制備硅烷、多晶硅的重要原料?；卮鹣铝袉栴}：對于反應2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)SiCl4(g)H148 kJmol1采用大孔弱堿性陰離子交換樹脂催化劑，在323 K和343 K時SiHCl3的轉化率隨時間變化的結果如圖所示。(1)343 K時反應的平衡轉化率_%。平衡常數(shù)K343 K_(保留2位小數(shù))。(2)在343 K下：要提高SiHCl3轉化率，可采取的措施是_；要縮短反應達到平衡的時間，可采取的措施有_、_。(3)比較a、b處反應速率大?。簐a_vb(填“大于”、“小于”或“等于”)。反應速率vv正v逆k正x2SiHCl3k逆xSiH2Cl2xSiCl4，k正、k逆分別為正、逆向反應速率常數(shù)，x為物質(zhì)的量分數(shù)，計算a處的_(保留1位小數(shù))。解析(1)利用“先拐先平數(shù)值大”可知，a點所在曲線是343 K時SiHCl3轉化率變化曲線，由圖示可知，343 K下SiHCl3的平衡轉化率為22%；假設起始時c(SiHCl3)1 molL1，采用“三段式”可知平衡時SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的濃度分別為0.78 molL1、0.11 molL1、0.11 molL1，故反應的平衡常數(shù)K0.02。(2)在343 K下，要提高平衡轉化率，可采用不斷移去產(chǎn)物的方法，要縮短達到平衡的時間，則需要加快反應速率，所以可采取改進催化劑或縮小反應容器容積以增大反應物的濃度等措施。(3)a、b兩點處容器內(nèi)各物質(zhì)濃度相同，但a點溫度高，故a點反應速率大；在343 K時，K0.02，而a點SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4物質(zhì)的量分數(shù)分別為0.8、0.1、0.1，故0.02641.3。答案(1)220.02(2)及時移去產(chǎn)物改進催化劑提高反應物壓強(濃度)(3)大于1.3題型特點：選擇題填空題考向評析：本部分知識在卷中考查速率及平衡的影響或結合圖象分析平衡移動；卷中通常在化學反應原理綜合題中，通過圖象研究速率、平衡影響，通過獲取數(shù)據(jù)或圖象信息計算轉化率和平衡常數(shù)，同時結合工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際考查學生運用所學知識解決實際問題的能力。答題啟示：輪復習時，應注意新情景下平衡狀態(tài)的判定，及化學平衡常數(shù)的多種表示形式的書寫，同時加強審讀圖象獲取解題信息的強化訓練。