專題3.4 速率與平衡類試題的解題方法與技巧化學反應速率是化學平衡移動的基礎變量?；瘜W反應速率的計算和外界條件對化學反應速率的影響，常結合化學平衡的應用進行綜合考查，有時在選擇題和填空題中單獨考查，應注意理論聯(lián)系實際，靈活分析。高考對化學平衡狀態(tài)的考查，往往通過化學平衡的特征及化學平衡常數(shù)的計算和理解進行?；瘜W平衡常數(shù)是新出現(xiàn)的高考熱點，必須理解透徹。另外還要重點關注化學平衡的現(xiàn)象和實質。高考圍繞勒夏特列原理的理解，通過實驗、判斷、圖像、計算等形成對化學平衡移動進行綜合考查，是化學反應速率和化學(平衡)狀態(tài)的綜合應用體現(xiàn)，平時加強針對性強化訓練，注重規(guī)律和方法技能的總結，提高解題能力。預計2019年高考試題命題的創(chuàng)新性、探究性會進一步提升。如：化學反應速率和化學平衡的實驗分析和設計、考查問題多樣化的平衡圖像問題、設計新穎的速率、平衡計算以及通過圖像、表格獲取信息、數(shù)據(jù)等試題在情境上、取材上都有所創(chuàng)新，而且化學反應速率與化學平衡還與元素化合物知識相互聯(lián)系，綜合考查，并且兩者的結合也日趨緊密。一、化學反應速率及其影響因素1、定義：用來衡量化學反應進行快慢的物理量，符號用。2、表示方法：通常用單位時間內反應濃度的減少或生成物濃度的增加來表示。3、表達式：（：平均速率，c：濃度變化量，t：時間變化量）。4、單位：mol/（Ls）或mol/（Lmin）或molL1min1或molL1s15、規(guī)律：同一反應在同一時間內，用不同物質來表示的反應速率可能不同，但反應速率的數(shù)值之比等于這些物質在化學方程式中的化學計量數(shù)之比。 方法技巧可逆反應達到平衡狀態(tài)有兩個核心的判斷依據(jù)：正反應速率和逆反應速率相等。反應混合物中各組成成分的百分含量保持不變。只要抓住這兩個特征就可確定反應是否達到平衡狀態(tài)，對于隨反應的發(fā)生而發(fā)生變化的物理量如果不變了，即說明可逆反應達到了平衡狀態(tài)。判斷化學反應是否達到平衡狀態(tài)，關鍵是看給定的條件能否推出參與反應的任一物質的物質的量不再發(fā)生變化。3、化學平衡移動（1）概念：可逆反應達到平衡狀態(tài)以后，若反應條件(如溫度、濃度、壓強等)發(fā)生了變化，平衡混合物中各組分的濃度也會隨之改變，從而在一段時間后達到新的平衡狀態(tài)。這種由原平衡狀態(tài)向新平衡狀態(tài)的變化過程，叫做化學平衡的移動。（2）過程：（3）平衡移動方向與化學反應速率的關系：v正v逆，平衡向正反應方向移動；v正v逆，平衡不移動；v正v逆，平衡向逆反應方向移動。4、外界條件對化學平衡的影響：可以用一句話概括，即勒夏特列原理（平衡移動原理）：如果改變影響平衡的條件之一（如溫度，壓強，濃度），平衡向著能夠減弱這種改變的方向移動。注意（1）由于壓強的變化對非氣態(tài)物質的濃度基本無影響，因此，當反應混合物中不存在氣態(tài)物質時，壓強的變化不能使無氣態(tài)物質存在的化學平衡發(fā)生移動。（2）氣體減壓或增壓與溶液稀釋或濃縮的化學平衡移動規(guī)律相似（3）對于反應前后氣體分子數(shù)無變化的反應，壓強的變化對其平衡無影響。這是因為，在這種情況下，壓強的變化對正、逆反應速率的影響程度是等同的，故平衡不移動。（4）同等程度地改變反應混合物中各物質的濃度，應視為壓強對平衡的影響。（5）“惰性氣體”對化學平衡的影響恒溫、恒容條件：原平衡體系體系總壓強增大體系中各組分的濃度不變平衡不移動。恒溫、恒壓條件：原平衡體系容器容積增大，各反應氣體的分壓減小體系中各組分的濃度同倍數(shù)減?。ǖ刃в跍p壓），平衡向氣體體積增大的方向移動。（6）催化劑對化學平衡的影響：由于使用催化劑對正反應速率和逆反應速率影響的程度是等同的，所以平衡不移動。但是使用催化劑可以影響可逆反應達到平衡所需的時間。方法技巧（1）不要把v正增大與化學平衡向正反應方向移動等同，只有v正v逆時，才使化學平衡向正反應方向移動。（2）不要把化學平衡向正反應方向移動與反應物轉化率的提高等同，當反應物總量不變時，化學平衡向正反應方向移動，反應物的轉化率提高；當增大一種反應物的濃度，使化學平衡向正反應方向移動時，會使另一種反應物的轉化率提高，而本身的轉化率降低。（3）對原理中“減弱這種改變”的正確理解是升高溫度時，化學平衡向吸熱反應的方向移動；增加反應物，化學平衡向反應物減少的方向移動；增大壓強時，化學平衡向氣體體積縮小的方向移動。（4）結果只是減弱了外界條件的變化，而不能完全抵消外界條件的變化。達到新化學平衡時，此物理量更靠近改變的方向。如增大反應物A的濃度，化學平衡右移，但達到新化學平衡時，A的濃度比原化學平衡時大；同理，若改變的條件是溫度或壓強等，其變化也相似。（5）平衡移動原理不僅能用于判斷化學平衡的移動方向，也能用于判斷溶解平衡等其他平衡移動的方向，可以說，平衡移動原理對所有的動態(tài)平衡都適用，如電離平衡、水解平衡等。（6）平衡移動原理能用來判斷平衡移動的方向，但不能用來判斷建立新平衡所需要的時間。5、化學平衡常數(shù)（1）概念：在一定溫度下，一個可逆反應達到化學平衡時，生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值是一個常數(shù)比值，用符號K表示。（2）表達式：對于一般的可逆反應：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，在一定溫度下達到平衡時：K。注意（1）表達式中各物質的濃度是平衡時的濃度，不是起始濃度也不是物質的量。（2）對于一個具體的可逆反應，平衡常數(shù)K只與溫度（T）有關，與反應物或生成物的濃度無關。（3）正逆反應的化學平衡常數(shù)不一樣，互為倒數(shù)關系。（4）反應物或生成物中有固體或純液體存在時，由于其濃度看視為常數(shù)，是固定不變的，不能代入平衡常數(shù)表達式中。 （5）化學平衡常數(shù)是指某一具體反應的平衡常數(shù)。若化學方程式中各物質的化學計量數(shù)等倍擴大或縮小，盡管是同一反應，平衡常數(shù)也會改變。（6）稀溶液中進行的反應，如有水參加，水的濃度不必寫在平衡常數(shù)表達式中。方法技巧（1）化學平衡常數(shù)值的大小是可逆反應進行程度的標志。K值越大，說明平衡時生成物的濃度越大，反應物的濃度越小，它的正向反應進行的程度越大，即該反應進行得越完全，反應物轉化率越高。反之，則相反。一般地，K105時，該反應就進行得基本完全了?？梢哉f，化學平衡常數(shù)是在一定溫度下一個反應本身固有的內在性質的定量體現(xiàn)。（2）可以利用K值做標準，判斷正在進行的可逆反應是否平衡及不平衡時向何方進行建立平衡。（Q：濃度積）對于可逆反應aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)，在一定溫度下的任意時刻，反應物與生成物濃度有如下關系Qc，則QcK反應向正反應方向進行，v正v逆；QcK反應處于化學平衡狀態(tài)，v正v逆；QcK反應向逆反應方向進行，v正v逆。（3）利用K值可判斷反應的熱效應若溫度升高，K值增大，則正反應為吸熱反應若溫度升高，K值減小，則正反應為放熱反應三、化學平衡及其移動圖像中的數(shù)形思想化學平衡圖像題的解題步驟：有關化學平衡、化學反應速率的圖表題一直是高考關注的熱點，在審題時，一般采用“看特點，識圖像，想原理，巧整合”四步法。 （2）各成分的濃度保持不變?！纠?】下列事實不能用平衡移動原理解釋的是A.開啟啤酒瓶后，瓶中馬上泛起大量泡沫B.由I2(g)、I2(g)、HI(g)組成的平衡體系加壓后顏色變深C.實驗室制取乙酸乙酯時，將乙酸乙酯不斷蒸出D.石灰?guī)r受地下水長期溶蝕形成溶洞AA BB CC DD【答案】B【解析】【詳解】A.啤酒中存在平衡：CO2(g)CO2(aq)，開啟啤酒瓶，瓶中壓強降低，平衡向氣體體積增大的方向移動，即向生成CO2氣體的方向移動，A項排除；B.反應H2（g）+I2(g)2HI(g)是一個反應前后氣體分子數(shù)不變的反應，壓強的改變并不能使平衡發(fā)生移動，此混合氣體加壓后顏色變深，是因為I2（g）的濃度的增大，B項可選；C.實驗室制取乙酸乙酯時，采用加熱的方式將生成的乙酸乙酯不斷蒸出，從而使平衡向生成乙酸乙酯的方向移動，C項排除；D.石灰?guī)r地貌的形成與以下反應有關：CaCO3+CO2+H2OCa(HCO3)2，固體的溶解和凝結的反反復復，涉及了平衡的移動，D項排除；答案選B項。 2在一定溫度時，將1 mol A和2 mol B放入容積為5 L 的某密閉容器中發(fā)生如下反應：A(s) + 2B(g) C(g) + 2D(g)，經(jīng)5 min后，測得容器內B的濃度減少了0.2 molL-1。下列敘述不正確的是( )A5 min時容器內氣體總的物質的量為3 molB5 min時,容器內D的濃度為0.2 molL-1C該可逆反應隨反應的進行,容器內壓強逐漸增大D在5 min內該反應用C的濃度變化表示的反應速率為0.02 molL-1min-1【答案】A【解析】【分析】經(jīng)5 min后，測得容器內B的濃度減少了0.2 molL-1，消耗的B的物質的量為5 L0.2 molL-1=1mol，A(s) + 2B(g) C(g) + 2D(g)起始（mol） 1 2 0 0轉化（mol） 0.5 1 0.5 1平衡（mol） 0.5 1 0.5 1【詳解】3有可逆反應A(g)3B(g) 2C(g)H0。該反應的速率與時間的關系如圖所示：如果t2、t4、t6、t8時都只改變了一個反應條件，則對應t2、t4、t6、t8時改變的條件正確的是A增大反應物濃度、使用了催化劑、減小壓強、升高溫度B升高溫度、減小壓強、增大反應物濃度、使用了催化劑C使用了催化劑、增大壓強、減小反應物濃度、降低溫度D升高溫度、減小壓強、減小反應物濃度、使用了催化劑【答案】B【解析】【分析】t2時刻正逆反應速率均突然增大，且平衡逆向移動，根據(jù)正反應方向為氣體體積減小的放熱反應分析是升溫還是加壓；t4時刻正逆反應速率均減小，且平衡逆向移動，根據(jù)正反應方向為氣體體積減小反應分析壓強如何變化；t6時刻逆反應速率不變，正反應速率突然增大，逆反應速率不變，改變的條件一定為增大濃度，考慮增大的為反應物濃度還是生成物濃度；考慮t8時刻能夠同等程度的增大正逆反應速率，但不影響平衡的外界條件是加入催化劑?！驹斀狻?某電路板生產企業(yè)的水質情況及國家允許排放的污水標準如下表所示。為研究廢水中Cu2+處理的最佳pH，取5份等量的廢水，分別用30%的NaOH溶液調節(jié)pH至8.5、9、9.5、10、11，靜置后，分析上層清液中銅元素的含量，實驗結果如下圖所示。查閱資料，平衡I：Cu(OH)2 + 4NH3 Cu(NH3)42+ + 2OH-；平衡II：Cu(OH)2 + 2OH- Cu(OH-)42-項目廢水水質排放標準pH1.069Cu2+/ mgL-1720.5NH4+/ mgL-1263215下列說法不正確的是A廢水中Cu2+處理的最佳pH約為9Bbc段：隨pH升高，Cu(OH)2的量增加，平衡I正向移動，銅元素含量上升Ccd段：隨pH升高，c(OH-)增加，平衡I逆向移動，銅元素含量下降Dd點以后，隨c(OH-)增加，銅元素含量可能上升【答案】B【解析】【詳解】5在一定溫度下，體積不變的密閉容器中，可逆反應X（g）+3Y（g）2Z（g）達到平衡的標志是A氣體總質量保持不變 B消耗Z的速率是生成X的速率的2倍CX、Y、Z的濃度不再發(fā)生變化 DX、Y、Z的分子數(shù)之比為1：3：2【答案】C【解析】【分析】可逆反應X（g）+3Y（g）2Z（g）達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率與逆反應速率相等，各組分的濃度、百分含量不再發(fā)生變化，注意該反應前后都是氣體，反應過程中氣體的總質量、密度始終不變?！驹斀狻緼項、該反應前后都是氣體，則反應過程中氣體的總質量始終不變，不能根據(jù)質量不會判斷平衡狀態(tài)，故A錯誤；B項、消耗Z的速率是是逆反應速率，生成X的速率是逆反應速率，不能判斷平衡狀態(tài)，故B錯誤；CX、Y、Z的物質的量不再發(fā)生變化，表明各組分的濃度不變、正逆反應速率相等，則該反應達到了平衡狀態(tài)，故C正確；DX、Y、Z的分子數(shù)之比為1：3：2時，不能判斷各組分的濃度是否變化，則無法判斷是否達到平衡狀態(tài)，故D錯誤。故選C?！军c睛】本題考查了化學平衡狀態(tài)的判斷，明確化學平衡狀態(tài)的特征為解答關鍵，注意可逆反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率一定相等。 7在容積為的密閉容器內，物質在時發(fā)生反應，其反應物和生成物的物質的量隨時間的變化關系如圖，下列敘述不正確的是（ ）A若在第7分鐘時增加的物質的量，則表示的物質的量變化正確的是a曲線B該反應的化學方程式為，該反應的平衡常數(shù)表達式為C已知反應的，則第5分鐘時圖象呈現(xiàn)上述變化的原因可能是升高體系的溫度D從反應開始到第一次達到平衡時，物質的平均反應速率為【答案】A【解析】【詳解】8氮及其化合物是科學家們一直在探究的問題，它們在工農業(yè)生產和生命活動中起著重要的作用。回答下列問題：I.（1）已知氮氧化物轉化過程中的能量變化如圖(圖中表示生成2 moI NO2的能量變化)。1 moI NO氧化為NO2的焓變H=_kJ/mol。（2）某溫度下，反應的平衡常數(shù)如下：a.2NO2(g)N2(g)+2O2(g) K=6.71016b.2NO(g)N2(g)+O2(g) K=2.21030分解反應趨勢較大的反應是_(填“a”或“b”)；反應2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的K=_。（3）已知反應2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的正反應速率v正=k1cm(NO)cn(O2)，其中k為速率常數(shù)，該反應的歷程為：第一步：NO+NO=N2O2 快速平衡第二步：N2O2+O22NO2 慢反應其中可近似認為第二步反應不影響第一步的平衡，第一步反應中：v(正)=k1c2(NO)，(逆)=k1c(N2O2)。下列敘述正確的是_(填字母)。A.第一步反應的平衡常數(shù)K=B.v(第一步的正反應)<v(第二步的反應)C.第二步的活化能比第一步的活化能高D.第二步中N2O2與O2的碰撞100%有效II.氯氨是氯氣遇到氨氣反應生成的一類化合物，是常用的飲用水二級消毒劑，主要包括一氯氨、二氯氨和三氯氨(NH2Cl、NHCl2和NCl3)，副產物少于其它水消毒劑。工業(yè)上可利用反應2C12(g)+NH3(g)NHCl2(l)+HCl(g)制備二氯胺。（1）二氯氨在中性、酸性環(huán)境中會發(fā)生強烈水解，生成具有強殺菌作用的物質，寫出具有強殺菌作用的物質的電子式_。（2）在恒溫條件下，將2 mol Cl2和1 moI NH3充入某密閉容器中發(fā)生上述反應，測得平衡時Cl2和HC1的物質的量濃度與平衡總壓的關系如圖所示。則A、B、C三點中Cl2轉化率最高的是_點(填“A”“B”或“C”)；計算C點時該反應的壓強平衡常數(shù)Kp(C)=_(Kp是平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓物質的量分數(shù)。)【答案】56 b 3.31013 AC B 0.5 MPa1 【解析】【分析】I. (1 )由圖結合蓋斯定律計算出生成1molNO放出的熱量；(2 )平衡常數(shù)越大，反應越容易進行； 平衡分壓代替平衡濃度計算C點時該反應的壓強平衡常數(shù)Kp（C）=0.5MPa1?！军c睛】本題考查了反應熱的計算、化學平衡狀態(tài)的判斷、化學平衡移動以及化學平衡常數(shù)計算、化學方程式的書寫等，題目涉及的知識點較多，側重于考查學生對基礎知識的綜合應用能力，題目難度中等。9研究碳、氮及其化合物的轉化對于環(huán)境的改善有重大意義。(1)氧化還原法消除NOx的轉化如下，已知：3NO(g)+O3(g)=3NO2(g)H=317. 1kJ/mol，NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g)H=200.9 kJ/mol，則NO與O2反應的熱化學方程式為_。NONO2N2(2)汽車尾氣中的CO與NO可在催化劑作用下反應，從而減少污染。該反應的化學方程式是_。某科研組研究了-Al2O3、HZSM-5、TiO2、SiO2、MgO五種物質負載Fe催化劑上CO還原NO的反應，發(fā)現(xiàn)-Al2O3負載Fe催化劑效果最好，這體現(xiàn)出催化劑具有_。已知該反應為放熱反應，但常溫下直接將CO與NO混合并不反應，其原因可能是_。(3)活性炭也可用于處理汽車尾氣中的NO?，F(xiàn)在10L，初始壓強為101kPa的恒容密閉容器中加入0.1000 mol NO和2.030mol固體活性炭，生成A、B兩種氣體，在不同溫度下測得平衡體系中各物質的物質的量如表所示：200C時，經(jīng)過3min達平衡，則用A表示該反應的反應速率是_。200C時，平衡后向該容器中再充入0.1000 moI NO，再次平衡后，NO的濃度為_。已知該反應為放熱反應，則T_200(填“>”“<”或“=”)，反應在TC時的壓強平衡常數(shù)Kp=_。(分壓=總壓體積分數(shù))【答案】2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)H=116.2kJ/mol 2CO+2NON2+2CO2 不同的催化活性 反應物的活化能高，斷裂反應物的化學鍵需要吸收的能量多 0.001mol/(Lmin) 0.5625 0.008mol/L 0.2500 【解析】【詳解】(1)3NO(g)+O3(g)=3NO2(g)H=317. 1kJ/mol，NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g)H=200.9 kJ/mol，-，整理可得：2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)H=116.2kJ/mol；(2) CO與NO可在催化劑作用下反應產生N2和CO2，反應的方程式為2CO+2NON2+2CO2，某科研組研究了-Al2O3、HZSM-5、TiO2、SiO2、MgO五種物質負載Fe催化劑上CO還原NO的反應，發(fā)現(xiàn)-Al2O3負載Fe催化劑效果最好，這體現(xiàn)出催化劑具有不同的催化活性。已知反應2CO+2NON2+2CO2為放熱反應，但常溫下直接將CO與NO混合并不反應，是因為反應物的活化能很高，斷裂反應物的化學鍵需要吸收很高的能量，與該反應是放熱反應還是吸熱反應無關；已知該反應為放熱反應，根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知：在溫度為T時生成N2、CO2的濃度降低，說明平衡逆向移動。根據(jù)平衡移動原理，升高溫度，平衡向吸熱的逆反應方向移動，所以溫度T>200，由于該反應是反應前后氣體體積相等的反應，所以氣體的物質的量的比等于它們的濃度比，故反應在TC時的壓強平衡常數(shù)Kp=。