化学反应速率与化学平衡-2023年高考化学母题题源解密（全国通用）（解析版）.pdf

专题1 0 化学反应速率与化学平衡【母题来源】2022年湖南卷【母题题文】(双 选)向体积均为1L 的两恒容容器中分别充入2m O 1X和I m o l Y 发生反应：2X(g)+Y(g)=Z(g)A H,其中甲为绝热过程，乙为恒温过程，两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是C.a 点平衡常数：K 12 D.反应速率：va i E T 始,压强：P a=；P蛤，则 n a 0.7 5,那么化学平x 2x衡常数K=-c(Z)0.7 5C2(X)-C(Y)0.52X0.25=12,故 C正确;D.根据图像可知，甲容器达到平衡的时间短，温度高，所以达到平衡的速率相对乙容器的快，即VaJ Vh故 D 错误。起始组成：4 m01Hl1 mol BaSO4国200 400 600 800综上所述，答案为BC。【母题来源】2022年广东卷【母题题文】恒容密闭容器中，BaSO/s)+4H2(g)=iB a S(s)+4 H q(g)在不同温度下达平衡时，各组分的物质的量(n)如图所示。下列说法正确的是i431 21077A.该反应的B.a 为(H Q)随温度的变化曲线C.向平衡体系中充入惰性气体，平衡不移动D.向平衡体系中加入B aS O,出 的平衡转化率增大【答案】C【试题解析】A.从图示可以看出，平衡时升高温度，氢气的物质的量减少，则平衡正向移动，说明该反应的正反应是吸热反应，即 ”(),故 A 错误；B.从图示可以看出，在恒容密闭容器中，随着温度升高氢气的平衡时的物质的量减少，则平衡随着温度升高正向移动，水蒸气的物质的量增加，而 a 曲线表示的是物质的量不随温度变化而变化，故 B 错误；C.容器体积固定，向容器中充入惰性气体，没有改变各物质的浓度，平衡不移动，故 C 正确；D.BaSO4是固体，向平衡体系中加入BaSCU,不能改变其浓度，因此平衡不移动，氢气的转化率不变，故D 错误；故选C。圜题困圈【命题意图】本题主要考查了化学平衡状态的建立及其途径、影响化学化学平衡的因素、有关化学平衡的计算等等。考查学生对化学平衡转化率相关原理的理解和掌握程度，也考查了学生对图表信息的获取、分析和加工能力。该题意在引导学生重视化学平衡等基本原理的理解和应用，关注信息获取、加工和处理能力的提高。明确影响反应速率的因素和影响平衡移动的因素是解题关键，会利用“三段式”法进行化学计算，培养学生分析化学平衡图象的能力。【命题方向】化学反应速率与化学平衡是每年高考的必考内容。化学反应速率是化学平衡移动的基础变量。化学反应速率的计算和外界条件对化学反应速率的影响，常结合化学平衡的应用进行综合考查，有时在选择题和填空题中单独考查，应注意理论联系实际，灵活分析。高考对化学平衡状态的考渣，往往通过化学平衡的特征及化学平衡常数的计算和理解进行。化学平衡常数是新出现的高考热点，必须理解透彻。另外还要重点关注化学平衡的现象和实质。高考围绕勒夏特列原理的理解，通过实验、判断、图像、计算等形成对化学平衡移动进行综合考查，是化学反应速率和化学(平衡)状态的综合应用体现，平时加强针对性强化训练，注重规律和方法技能的总结，提高解题能力。【得分要点】1.化学平衡移动方向的判断。浓度、压强影响化学平衡的几种特殊情况：(1)当反应混合物中存在与其他物质不相混溶的固体或纯液体物质时，由于其“浓度”是恒定的，不随其量的增减而变化，故改变这些固体或液体的量，对平衡基本无影响。(2)由于压强的变化对非气态物质的浓度基本无影响，因此，当反应混合物中不存在气态物质时，压强的变化不能使无气态物质存在的化学平衡发生移动。(3)气体减压或增压与溶液稀释或浓缩的化学平衡移动规律相似。(4)对于反应前后气体分子数无变化的反应，如H 2(g)+b(g)=2HI(g),压强的变化对其平衡无影响。这是因为在这种情况下，压强的变化对正、逆反应速率的影响程度是等同的，故平衡不移动。(5)同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度，应视为压强对平衡的影响，如某合成氨平衡体系中，C(N2)=0.1 m o l-L-1,C(H2)=0.3 m o l-L1,c(N H3)=0.2 m o l-L-1,当浓度同时增大一倍时,即让 c(N 2)=0.2 m o l L，c(H2)=0.6 c(N H3)=0.4 m o l.L 1,此时相当于压强增大一倍，平衡向生成NH3的方向移动。(6)“惰性气体”对化学平衡的影响：恒温、恒容条件：原平衡体系充入惰性气体.体系总压强增大 体系中各组分的浓度不变 一平衡不移动。恒温、恒压条件：原平衡体系-充入惰性气体容器容积增大,各反应气体的分压减小一 体系中各组分的浓度同倍数减小(等效于减压)，平衡向气体体积增大的方向移动。注意：(1)压强影响的实质是浓度的影响，所以只有当这些“改变”造成浓度改变时，平衡才有可能移动。（2）化学平衡移动的目的是“减弱”外界条件的改变，而不是“消灭”外界条件的改变，改变是不可逆转的。新平衡时此物理量更靠近于改变的方向。如：增大反应物A的浓度，平衡右移，A的浓度在增大的基础上减小，但达到新平衡时，A的浓度一定比原平衡大。若将体系温度从5 0 升 高 到 8 0 ,则化学平衡向吸热反应方向移动，达到新的平衡状态时5 0 T 8 0 C。若对体系N 2（g）+3 H 2（g）=2 N H 3（g）加压，例如从3 0 M P a 加压到6 0 M P a,化学平衡向气体分子数减小的方向移动，达到新的平衡时3 0 M P a p P2,正反应为气体体积增大的反应)恒压(温)线(如图3 所示)：该类图的纵坐标为物质的平衡浓度(c)或反应物的转化率(a),横坐标为温度(7)或压强(p),常见类型如下所示:图3图4其他：如图4 所示曲线是其他条件不变时，某反应物的最大转化率(a)与温度(7)的关系曲线，图中标出 的 1、2、3、4 四个点，表 不 v iEu迹 的点是3,表示v 正 丫 逆 的点是1,而 2、4 点表不口正=丫逆。(2)具体步骤化学平衡图象题的解题步骤：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，识图象，想原理，巧整合“四步法。第一步：看特点。即分析可逆反应化学方程式，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：识图象。即识别图象类型，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。即:一 看 面（纵、横坐标的意义）；二 看 线（线的走向和变化趋势）；三 看 点（起点、拐点、终 点）；四看辅助线（如等温线、等压线、平衡 线）五看量的变化（如浓度变化、温度变化）联想平衡移动原理，分析条件对反应速率、化学平衡移动的影响利用原理，结合图像，分析图像中所代表反应速率变化或化学平衡的线，作出判断（3）解题技巧紧扣特征，弄清可逆反应的正反应是吸热还是放热，体积增大、减小还是不变，有无固体、纯液体物质参与反应等。先拐先平，在含量（转化率）一时间曲线中，先出现拐点的则先达到平衡，说明该曲线反应速率快，表示温度较高、有催化剂、压强较大等。定一议二，当图象中有三个量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系，有时还需要作辅助线。三步分析法，一看反应速率是增大还是减小；二看v 正、口述的相对大小；三看化学平衡移动的方向。I.（2022江苏泰州模拟预测）SO2 转化为 SCh 的反应为 2so2（g）+O2（g）=2SO3（g）H=-197.7kJmoll,2对于反应2SO2（g）+O2（g）？=i2S O 3（g）,下列说法正确的是A.升高温度，能增加SCh的反应速率和转化率B.使用催化剂，能改变反应路径并降低反应活化能C.工业上不采用高压条件，是因为加压会降低SO2的平衡转化率D.单位时间内生成2moiSO2、同时消耗2m osO 3,则反应处于平衡状态【答案】B【解析】A.该反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，SCh的转化率会减小，A 错误：B.催化剂可以降低反应的路径，降低反应的活化能，B 正确；C.增大压强有利于加快化学反应速率和提高SO2的转化率，不采用高压的原因是常压下转化率已经很大,增大压强对设备要求高，经济效益低，所以c 错误；D.单位时间内生成2moiS02、同时消耗2m osC h,两者描述的都是正反应方向，无法判断平衡，D 错误；故选B,2.（2022北京 北师大实验中学三模）在一定条件下，利用C02合成CH30H的反应如下：C02（g）+3H2（g）脩 B CH3OH（g）+H2O（g）A H,研究发现,反应过程中会有副反应:C02（g）+H2（g）脩”C0（g）+H2O(g)A H 2,温度对CH3OH、C O 的平衡产率影响如图所示。下列说法中，不正确的是100n-120 d CH0H0-1-1-1-1-1-!-200 220 240 260 280 300温度代A.ZiHiCO,AH20B.增大压强有利于加快合成反应的速率C.实际生产过程中，升高温度一定降低CH.QH的产率D.实际生产过程中，可以通过使用合适的催化剂提高CH30H的选择性【答案】C【解析】A.由题干图像信可知，升高温度C O 的产率增大，即副反应正向移动，则A H?)。，CH30H的产率减小，即合成反应逆向移动，则AHiVO,A 正确：B.增大压强即压缩体积，反应物浓度增大，故有利于加快合成反应的速率，B 正确：C.实际生产过程中，往往保持一定流速通入气体反应物，故在反应未达到平衡之前，温度越高反应速率越快，则 CH30H的产率越大，升高一定温度时，反应达到平衡后再升高温度平衡逆向移动，则 CH30H的产率反而降低，故升高温度不一定降低CH30H的产率，C 错误；D.实际生产过程中，可以通过使用合适的催化剂提高CH30H的选择性，减少副反应的发生而提高原料的利用率和CH30H的产率，D 正确；故答案为：Co3.(2022北京市十一学校三模)现有反应2NQ(g)脩”2N2(g)+O?(g),在四个恒容密闭容器中按下表充入气体进行反应，容 器 I、H、III中N。的平衡转化率如图所示。下列说法正确的是容器容积/L起始物质的量/molN2ON202IV、0.100II1.00.100IIIV,0.100IV1.00.060.060.04温度代A.该反应的正反应放热B.相同温度下，起始反应速率：v(D v(n)C.图中A、B、C三点 处,三个容器内的压强:pA(I)pB(I I)pc(H I)D.I V 在4 7 0 进行反应，其起始速率：vj E(N2O)vj(N2O)【答案】C【解析】A.从图中可以看出，随着温度的升高，N?0 的平衡转化率增大，故升温平衡正向移动，反应为吸热反应，A错误；B.从图中可以看出，相同温度下N8的平衡转化率：三者的起始投料量相同，该反应为气体分子数减少的反应，压强减小，平衡正向移动，N 2 0 的转化率增大，故压强P|V P U 1 V 3,温度相同时，容器体积越大，反应物浓度越低，起始的反应速率越低，故起始反应速率：v(I)i v3,且A、B、c三点中c点对应的温度最高，故压强：pA(i)pB(n)pc(m),c正确；D.I V 中Q c =0*黑6/=0 0 4,平衡常数只与温度有关，如图，4 7 0 时，H的 N 2 O 的转化率为6 0%,2N2O(g)峰”2N 式 g)+O2(g)可列出三段式:(m o l)0.10 0 0.0 3x(0.0 6)2 c c,K =-J,=0.0 675,Q c V j 2(N2O),D错误；故选C o4.(20 22河南信阳二模)在恒温恒压下，某一体积可变的密闭容器中发生反应A(g)+B(g)2C(g)11B.t 2时改变的条件是向密闭容器中加入物质CC.0 t 2 时,v i E v D.I、I I 两过程达到平衡时，平衡常数：K(I)4B(g)+C(g),2B(g)=D(g)。反应体系中A、B、C 的分压随时间t 的变化曲线如图所示。下列说法错误的是A.容器内压强保持不变，表明反应达到平衡状态B.ti时刻A 物质反应完全C.25时，反应的分压平衡常数Kp=：kPa-8D.当 C、D 的分压相等时，反应中B 的转化率为20%【答案】D【解析】【分析】由题中反应式可知，反应不是可逆反应，能够进行完全，假如向容器中加入2molA相当于加入4molB和ImolC,4molB再发生反应生成D,反应为可逆反应，根据图中H时刻B、C 压强不再改变，说明达到平衡状态，据此列出三段式计算解答。A.反应为可逆反应，反应前后气体的物质的量改变，容器中的压强是变量，若容器内压强保持不变，表明反应达到平衡状态，故 A 正确；B.由图像可知，口时刻A 物质分压为0,说明A 反应完全，故 B 正确；C.设起始加入2m olA,发生反应生成4molB和 hnol C,再设4molB发生反应生成D 的物质的量为x,列出三段式：2B(g)?D(g)起始(mol)4 0转化(mol)lx x平衡(mol)4-2x x平衡时，容器中含有气体的总物质的量为：(4-2x)+x+l=(5-x),根据压强之比等于物质的量之比，平衡时容器中气体总压强=3 x 4 0 k P a,此时B 的分压=土3x=x 4 0 k P a=1 6 k P a,解得x=1.6mol,平衡时总压强2 5-x 2=-x40kPa=68kPa；B 气体的分压二 16kPa,D 气体的分压=妁 乂681=321a,则平衡常数_ P(D)32kPa-P2(B)(16kPa)2故 C 正确;D.结合C 选项分析，当 C、D 的分压相等时，C、D 的物质的量相等，均 为 Im o l,则转化的B 的物质的量为B 的转化率=黑 刎 00%=5。,故 D 错误:答案选D。8.(2022 湖北黄冈模拟预测)利用CO2合成二甲醛的反应：2CO2(g)+6H2(g)C H 3 O C H3(g)+3H2O(g)H=-135.4kJ/molo将 2.0mol CO2和 6.0mol H2充入2L 密闭容器中，测得不同温度和压强下，二甲醛的平衡物质的量分数变化如图所示。下列说法正确的是甲醛的物质的量分数A.由图可知，温度：TtT2T3T4,压强：P1P2P3 乃 乃 八，压强:A错误；B.温 度-定时，K.不变，根据可知A c R T,R均为常数，丁为定值,所以而也不变，B错误；C.平衡时，逆，因为T/A,P：P4,所以平衡时，刀、P/条件下的正反应速率大于A、上条件下的逆反应速率，C错误；D.Ti、D条 件 下,若“(C O 2)：”(H 2)：”(C H 3 0 c H 3):(H 2 O)=2:6:1:3,二甲醛的物质的量分数为 0.2 5 0.10,则平衡逆向移动，所以逆，D正确；故选D。9.(2 0 2 2.河北秦皇岛.三模)一定温度下，在容积为1 L的恒容密闭容器中发生反应X(g)+2 Y(g)诲B Z(g)AH,各物质的物质的量随时间变化如表。下列说法正确的是时间/m i n0t 2 t3 t4tn(X)/m o l20.4n(Y)/m o l40.8n(Z)/m o l01.4A.若升高温度，X(g)的转化率减小，则该反应的AH。8B.0 3 t m in 内，v(Z)=m o l-L m in-115 tc.单位时间内消耗X(g)和生成Z(g)的物质的量相等，说明该反应达到平衡D.其他条件不变，增大Y(g)的浓度，平衡正向移动，该反应的平衡常数增大【答案】B【解析】A.若升高温度，X(g)的转化率减小，说明平衡逆向移动，则该反应的A H V O,故A错误；B.0 3 t m in 内,X 物质的量减少 1.6 m o l,则 Z 的物质的量增加 1.6 m o l,v(Z)=mol_=*m o L L.m in,lL x 3 t m in 15 t故B正确；c.单位时间内消耗X(g)和生成Z(g)的物质的量相等，表示的都是正反应速率，不能判断正逆反应速率是否相等，所以该反应不一定达到平衡，故c错误；D.平衡常数只与温度有关，温度不变平衡常数不变，故D错误：选 Bo10.(2022 河北唐山 三模)利用间接转化法可将氮氧化物转化为化工产品以实现氮氧化物的充分利用。已知 2NO(g)+2ICl(g)2N O C l(g)+I2(g)A/,2N O C l(g)y2N O(g)+Cl2(g)也 k(g)+C12(g)2 IC l(g)AH,O若某温度下，向 VL密闭容器中加入2moiNO和 2moiIC1发生上述反应，达平衡时容器中NOCl(g)为 amol,Cl2为 bmol。下列说法不正确的是A.若升高温度NOC1的物质的量增大，则公耳。且 AH2 0 和 4 0,且反应生成NOC1的程度大于反应消耗NOC1的程度，A 错误；B.设反应中NO 的转化量为2xm ol,根据达平衡时容器中NOCl(g)为 amol,Cl2为 bmol可列出以下三段 2NO(g)+2ICl(g)2NOCl(g)+I2(g)1I 转化量(mol)2x 2x2 N O C l(g)2 N 0(g)转化量(mol)2x-a 2x-aI2(g)+Cl2(g)转化量(mol)2-b 2-b2 2r z2x-a,i a+2b.a+2b.广 心x-(-b)mol=-mol,浓度为-mol/L,B 正确；2 2 2Vc.若该密闭容器中气体颜色保持不变，说明卜和 C12浓度保持不变，说明各反应已达平衡状态，c 正确；D.NO 的净转化率为：(2-(2 X-xl00%-xl00%,D 正确；2 2故选Ao11.(2022 湖南长沙一中一模)在一定条件下A2和 B2可发生反应：A?(g)+3B式 g)|去 T2AB2(g)。图 1表示在一定温度下反应过程中的能量变化，图 2 表示在固定容积为2L 的密闭容器中反应时A2的物质的量随时间变化的关系，图 3 表示在其他条件不变的情况下，改变反应物BZ的起始物质的量对此反应平衡的影响。下列说法正确的是2x x+Cl2(g)2x-a，T2N0(g)2x-a,平衡时b 的物质的量为:x-(-b)哈枇会血西V空邂洋二meba dFFU图2图1A.该反应属于高温自发进行的反应B.lOmin内该反应的平均速率，皿)=0.09|1101-1/川小C.llmin时，其他条件不变，压缩容器容积至IL,n(A2)的变化趋势如图2中曲线d所示D.图3中TIAH,B|JAG0,反应不能自发进行，A错误：O.3molB.lOmin内该反应的平均速率v(A?)=c_ 2L _n n,mol/(L min),根据方程式可知t lOminv(B2)=3v(A2)=0.045mol/(L-min),B 错误;C.llmin时，其他条件不变，压缩容器容积至IL,由于物质的浓度增大，化学平衡正向移动，不断消耗A2,所以n(A2)的物质的量会进一步减少，n(A变化趋势如图2中曲线d所示，C正确；D.在温度不变时，增大某种反应物的浓度，化学平衡正向移动，可以使其它反应物的转化率提高，故当TT2,c点由于n(B?)最大，故其对应状态下A：的转化率最高，D错误；故合理选项是Co12.(2022湖南模拟预测)我国科学家开发单原子钳催化剂Pd/NiG,实现苯乙焕高效选择性与H?加成制备苯乙烯，为除去苯乙烯中少量苯乙焕杂质提供新思路。在一定温度下，向2L恒容密闭容器中充入Imol苯乙焕(g)和nmolH2(g),只发生反应：C6H5C=CH(g)+H2(g)C6H5CH=CH2(g)实验测得苯乙烯的平衡分压与起始投料的关系如图。当时，起始时容器内气体的总压强为80kPa,若n(苯乙快)n(本乙快)5min时反应到达c点(提示：用气体分压计算的平衡常数为Kp,分压=总压x物质的量分数)。下列推断错误的是A.达到 c 点时，0 5min 内 v(H2)=0.05mol.Llmina 点平衡常数KP=0.02(kPa)-1若 c 点增大H2、苯乙烯的量使其压强都增大5%,平衡不移动D.d 点的逆反应速率大于正反应速率【答案】D【解析】设达到c 点平衡时，转化的氢气的物质的量为X,建立三段式;C6H5c 三 CH(g)+H2(g)起 始 量（mol）转 化 量（mol）平 衡 量（mol）“H5cH=C%(g)0则平衡时容器气体的压强为：p（平衡）=x 8 O k P a,故有p（苯乙烯尸3 p（平衡）=1 L*W x 8 0 k P a=1 04 4-x 4-x 4k P a,解得：x=0.5mol,故 p（平衡）=70kPa,据此分析解题。A.起始时容器内气体的总压强为80kPa,若 5min时反应到达c 点，达到c 点时，由分析可知，v（Fh）=的=（）.5mol=0.05mol.L【iTiirri,故 A 正确；V t 2Lx5minB.温度不变，化学平衡常数不变，故 a 点对应的平衡常数与c 点对应的平衡常数相等，由分析可知，c 点1-0 5 3-0 5平 衡 卜，p（苯乙烯）=10 kPa,p（范乙焕）=.-x 70kPa=1 OkPa,p（H2）=.-x 70kPa=50kPa,故4-0.5 4-0.5p（苯乙烯）10叱p（苯乙焕）书（乩 厂 0牝 x50叱=0.02(kPa)L 故 B 正确;C.若 c 点增大Hz、苯乙烯的量使其压强都增大5%,则此时p（苯乙烯）10.5 此p（苯乙焕）中（国 厂 10优 x52.5他=0.02（kPa）=K p,则平衡不移动，故 C 正确:D.当反应处于d 点，该反应没有达到平衡状态，苯乙烯的压强小于平衡时的分压，要使该反应达到平衡状态，则反应向正反应方向移动，则逆反应速率小于正反应速率，故 D 错误；答案选D。