文档内容
专题 09 化学反应速率与化学平衡
化学平衡的相关计
内容 化学反应速率 化学平衡 化学反应进行的方向
算
1.了解化学反应速率的概念和 1.了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立
课
定量表示方法 1.能正确计算化学
2.掌握化学平衡的特征
标
2.了解反应活化能的概念，了
反应的转化率(α)
解 解催化剂的重要作用 3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂
解读 2.了解化学平衡常
等)对化学平衡的影响,能用相关理论解释其一
读 3.理解外界条件(浓度、温度、 数(K)的含义，能
般规律
压强、催化剂等)对反应速率的 利用化学平衡常数
影响，能用相关理论解释其一
4.了解化学反应速率和化学平衡的调控在生进行相关计算
般规律 活、生产和科学研究领域中的重要作用
本专题主要结合实际生产命题,以定性、定量相结合的方式综合考查化学反应速率和化学平衡，
包括化学反应速率的计算、影响化学平衡的因素及规律、平衡状态的判断、平衡常数和转化率
考情分析
的计算，同时渗透对计算能力、数形结合能力、语言组织能力等的考查。考查学生对信息的提
取、应用能力。
本专题涉及化学反应速率、化学平衡的相关计算及化学平衡移动的影响因素，主要考查学生运
备考策略
用图表、图形分析和解决化学问题的能力。
高频考点一 化学反应速率和化学平衡的影响因素
1．特殊条件的改变对化学反应速率和化学平衡的影响
(1)纯液体和固体浓度视为常数，它们的量的改变不会影响化学反应速率和平衡移动。但固体颗粒的大小
导致接触面积的大小发生变化，故影响反应速率。但仍不影响平衡移动。
(2)对于有固、液参加的反应，改变压强不会影响其反应速率和平衡移动。
(3)使用催化剂催化的化学反应，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。但催化剂的改变不影响平衡移动。
(4)“惰气”对反应速率和平衡的影响。
①恒温恒容，充入“惰气”，不改变反应速率和平衡移动。
②恒温恒压，充入“惰气”体积增大(相当于压强减小)，v 、v 均减小，平衡向气体分子数增多的方向
正 逆
移动。
2．突破化学平衡状态的判断标志
(1)等——“正逆相等”(三种表述)。
①同一物质(两种表述)：v ＝v 、断键数＝成键数。
正 逆
②不同物质：＝
(2)定——“变量不变”：如果一个量是随反应进行而改变的(即变量)，当其“不变”时反应就达到平衡状
态，即“变量”不变可说明达到平衡状态。(3)依Q(浓度商)与K关系判断：若Q＝K，反应处于平衡状态。
3．平衡移动方向判断两方法
(1)根据v 与v 的相对大小
正 逆
①若外界条件改变，引起v >v ，此时正反应占优势，则化学平衡向正反应方向(或向右)移动；
正 逆
②若外界条件改变，引起v K，平衡逆向移动；
②若Q＝K，平衡不移动；
③若Qp＋q，且ΔH>0
(1)t 时增大反应物的浓度，正反应速率瞬间增大，然后逐渐减小，而逆反应速率逐渐增大；
1
(2)t 时升高温度，正反应和逆反应速率均增大，吸热反应的反应速率增大得快；
2
(3)t 时减小压强，容器容积增大，浓度变小，正反应速率和逆反应速率均减小，正反应的反应速率减小
3
得多；
(4)t 时使用催化剂，正反应速率和逆反应速率均瞬间增大但仍相等。
4
2. 转化率(或含量)—时间图像
反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，m＋n>p＋q，且ΔH>0
(1)图甲表示压强对反应物转化率的影响，对于气体反应物化学计量数之和大于气体生成物化学计量数之
和的反应，压强越大，反应物的转化率越大；
(2)图乙表示温度对反应物转化率的影响，对于吸热反应，温度越高，反应物的转化率越大；
(3)图丙表示催化剂对反应物转化率的影响，催化剂只能改变化学反应速率，不能改变反应物的转化率。
3．恒压(温)线
反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，m＋n>p＋q，且ΔH>0
分析时可沿横轴作一条平行于纵轴的虚线，即为等压线或等温线，然后分析另一条件变化对该反应的影响。
4．特殊类型图像(1)对于化学反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，如图所示，M点前，表示从反应物开始，v ＞v ；
正 逆
M点为刚达到平衡点；M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A的百分含量增加或C的百分含量减少，
平衡左移，故正反应ΔH＜0。
(2)对于化学反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，如图所示，L线上所有的点都是平衡点。L线的左上
方(E点)，A的百分含量大于此压强时平衡体系的A的百分含量，所以E点v ＞v ；则L线的右下方(F点)，v
正 逆
＜v 。
正 逆
5．速率、平衡图像题的分析方法
(1)认清坐标系，弄清纵、横坐标所代表的意义，并与有关原理相结合。
(2)看清起点，分清反应物、生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物，一般生成物多数以原
点为起点。
(3)看清曲线的变化趋势，注意渐变和突变，分清正、逆反应曲线，从而判断反应特点。
(4)注意终点。例如，在浓度—时间图像上，一定要看清终点时反应物的消耗量、生成物的增加量，并结
合有关原理进行推理判断。
(5)图像中先拐先平数值大。例如，在转化率—时间图像上，先出现拐点的曲线先达到平衡，此时逆向推
理可得该曲线对应的温度高、浓度大或压强大。
(6)定一议二原则。当图像中有三个量时，先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系。
高频考点四 速率与平衡图像在生产中的综合应用
1．图像分析
(1) ⇒(2) ⇒
(3)对于A(g)＋2B(g) C(g)
⇒
(4) ⇒
2．图像题的一般分析思路
(1)一审题：审明各物质的状态(有无固体、液体)，明确气体分子数的变化(变大、变小、不变)，正反应是
吸热还是放热。
(2)二析图像
(3)三想方法规律
①三步分析法：一看反应速率是增大还是减小；二看v(正)、v(逆)的相对大小；三看化学平衡移动的方向。
②先拐先平数值大：在含量(转化率)－时间曲线中，先出现拐点的反应则先达到平衡，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。
③定一议二：当图像中有三个量时，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。
④想规律做判断：联想化学反应速率、化学平衡移动规律，将图表与原理结合，对照得出结论。
高频考点五 分压平衡常数(K )与速率常数(k 、k )
p 正 逆
1．K 的两种计算模板
p
(1)平衡总压为p
N ＋ 3H 2NH
2 2 3
n(平) a b c
p(分压) p p p
0 0 0
K ＝。
p(2)刚性容器起始压强为p，平衡转化率为α
0
2NO NO
2 2 4
p(始) p 0
0
Δp pα pα
0 0
p(平) p－pα pα
0 0 0
K ＝。
p
2．K 与k 、k 的关系
p 正 逆
以2NO NO 为例
2 2 4
――→k p2(NO )＝
正 2
k p(N O)―→＝＝K 。
逆 2 4 p
【题型突破】
题型一 化学反应速率与影响因素
例1．（2022·广东卷）在相同条件下研究催化剂I、Ⅱ对反应 的影响，各物质浓度c随反应时间
t的部分变化曲线如图，则
A. 无催化剂时，反应不能进行
B. 与催化剂Ⅰ相比，Ⅱ使反应活化能更低
C. a曲线表示使用催化剂Ⅱ时X的浓度随t的变化
D. 使用催化剂Ⅰ时， 内，
【答案】D
【解析】由图可知，无催化剂时，随反应进行，生成物浓度也在增加，说明反应也在进行，故A错误；
由图可知，催化剂I比催化剂II催化效果好，说明催化剂I使反应活化能更低，反应更快，故B错误；由图可
知，使用催化剂II时，在0~2min 内Y的浓度变化了2.0mol/L，而a曲线表示的X的浓度变化了2.0mol/L，二
者变化量之比不等于化学计量数之比，所以a曲线不表示使用催化剂II时X浓度随时间t的变化，故C错误；使用催化剂I时，在0~2min 内，Y的浓度变化了4.0mol/L，则 v(Y)=== =2.0 ，
v(X) = (Y) = 2.0 =1.0 ，故D正确；答案选D。
【变式探究】(2022·河北卷)恒温恒容条件下，向密闭容器中加入一定量X，发生反应的方程式为①
；② 。反应①的速率 ，反应②的速率 ，式中 为速率常数。图
甲为该体系中X、Y、Z浓度随时间变化的曲线，图乙为反应①和②的 曲线。下列说法错误的是
A. 随 的减小，反应①、②的速率均降低
B. 体系中
C. 欲提高Y的产率，需提高反应温度且控制反应时间
D. 温度低于 时，总反应速率由反应②决定
【答案】AB
【解析】由图中的信息可知，浓度随时间变化逐渐减小的代表的是X，浓度随时间变化逐渐增大的代表的
是Z，浓度随时间变化先增大后减小的代表的是Y；由图乙中的信息可知，反应①的速率常数随温度升高增大
的幅度小于反应②的。由图甲中的信息可知，随c(X)的减小，c(Y) 先增大后减小，c(Z)增大，因此，反应①
的速率随c(X)的减小而减小，而反应②的速率先增大后减小，A说法错误；根据体系中发生的反应可知，在Y
的浓度达到最大值之前，单位时间内X的减少量等于Y和Z的增加量，因此，v (X)= v (Y) +v(Z)，但是，在Y的浓度达到最大值之后，单位时间内Z的增加量等于Y和X的减少量，故v (X) + v (Y) = v(Z)，B说法错
误；升高温度可以可以加快反应①的速率，但是反应①的速率常数随温度升高增大的幅度小于反应②的，且反
应②的的速率随着Y的浓度的增大而增大，因此，欲提高Y的产率，需提高反应温度且控制反应时间，C说
法正确；由图乙信息可知，温度低于T时，k＞k，反应②为慢反应，因此，总反应速率由反应②决定，D说
1 2
法正确；综上所述，本题选AB 。
【变式探究】（2022·浙江卷）在恒温恒容条件下，发生反应A(s)+2B(g ) 3X(g)，c(B)随时间的变化如
图中曲线甲所示。下列说法不正确的是
A.从a、c两点坐标可求得从a到c时间间隔内该化学反应的平均速率
B.从b点切线的斜率可求得该化学反应在反应开始时的瞬时速率
在
C. 不同时刻都存在关系：2v(B)=3v(X)
D.维持温度、容积、反应物起始的量不变，向反应体系中加入催化剂，c(B)随时间变化关系如图中曲线乙
所示
【答案】C
【解析】图像中可以得到单位时间内的浓度变化，反应速率是单位时间内物质的浓度变化计算得到，从
a、c两点坐标可求得从a到c时间间隔内该化学反应的平均速率，选项A正确；b点处的切线的斜率是此时刻
物质浓度除以此时刻时间，为反应物B的瞬时速率，选项B正确；化学反应速率之比等于化学方程式计量数
之比分析，3v(B)=2v(X)，选项C不正确；维持温度、容积不变，向反应体系中加入催化剂，平衡不移动，反
应速率增大，达到新的平衡状态，平衡状态与原来的平衡状态相同，选项D错误；故选C。
题型二 化学平衡常数
例2．（2022·海南卷）某温度下，反应 在密闭容器中达到平
衡，下列说法正确的是
A. 增大压强， ，平衡常数增大B. 加入催化剂，平衡时 的浓度增大
的
C. 恒容下，充入一定量 ，平衡向正反应方向移动
D. 恒容下，充入一定量的 ， 的平衡转化率增大
【答案】C
【解析】该反应是一个气体分子数减少的反应，增大压强可以加快化学反应速率，正反应速率增大的幅度
大于逆反应的，故v > v ，平衡向正反应方向移动，但是因为温度不变，故平衡常数不变，A不正确；催化
正 逆
剂不影响化学平衡状态，因此，加入催化剂不影响平衡时CHCHOH(g)的浓度，B不正确；恒容下，充入一定
3 2
量的HO(g)，HO(g)的浓度增大，平衡向正反应方向移动，C正确；恒容下，充入一定量的CH=CH (g)，平
2 2 2 2
衡向正反应方向移动，但是CH=CH (g)的平衡转化率减小，D不正确；综上所述，本题选C。
2 2
【变式探究】（2022·江苏卷）用尿素水解生成的 催化还原 ，是柴油机车辆尾气净化的主要方
法。反应为 ，下列说法正确的是
A. 上述反应
B. 上述反应平衡常数
C. 上述反应中消耗 ，转移电子的数目为
D. 实际应用中，加入尿素的量越多，柴油机车辆排放的尾气对空气污染程度越小
【答案】B
【解析】由方程式可知，该反应是一个气体分子数增大的反应，即熵增的反应，反应△S＞0，故A错
误；由方程式可知，反应平衡常数 ，故B正确；由方程式可知，反应每消耗
4mol氨气，反应转移12mol电子，则反应中消耗1mol氨气转移电子的数目为3mol×4×
×6.02×1023=3×6.02×1023，故C错误；实际应用中，加入尿素的量越多，尿素水解生成的氨气过量，柴油机车辆排放的氨气对空气污染程度增大，故D错误；故选B。
题型三 化学平衡转化率
例3.（2022·江苏卷）乙醇-水催化重整可获得 。其主要反应为
，
，在 、 时，若
仅考虑上述反应，平衡时 和CO的选择性及 的产率随温度的变化如图所示。
CO的选择性 ，下列说法正确的是
A. 图中曲线①表示平衡时 产率随温度的变化
B. 升高温度，平衡时CO的选择性增大
C. 一定温度下，增大 可提高乙醇平衡转化率
D. 一定温度下，加入 或选用高效催化剂，均能提高平衡时 产率
【答案】D
【解析】根据已知反应① ，反应②
，且反应①的热效应更大，故温度升高的时候对反应①影响更大一些，即CO 选择性增大，同时CO的选择性减小，根据CO的选择性的定义可知③代表CO 的选择
2 2
性，①代表CO的选择性，②代表H 的产率，以此解题。由分析可知②代表H 的产率，A错误；由分析可知
2 2
升高温度，平衡时CO的选择性减小，B错误；两种物质参加反应增大一种物质的浓度，会降低该物质的平衡
转化率，C错误；加入 与水反应放热，对反应①影响较大，可以增大 产率，或者选用对反应①影
响较大的高效催化剂，也可以增大 产率，D正确；故选D。
【变式探究】（2021·海南卷）制备水煤气的反应 ，下列说法正
确的是
A．该反应 B．升高温度，反应速率增大
C．恒温下，增大总压，HO(g)的平衡转化率不变 D．恒温恒压下，加入催化剂，平衡常数增大
2
【答案】B
【解析】该反应的正反应是气体体积增大的反应，所以△S＞0，A错误；升高温度，物质的内能增加，分
子运动速率加快，有效碰撞次数增加，因此化学反应速率增大，B正确；恒温下，增大总压，化学平衡向气体
体积减小的逆反应方向移动，使HO(g)的平衡转化率减小，C错误；恒温恒压下，加入催化剂，化学平衡不移
2
动，因此化学平衡常数不变，D错误；故选B。
题型四 化学图像图表综合分析
例4. （2022·湖南卷）反应物(S)转化为产物(P或P·Z)的能量与反应进程的关系如下图所示：
下列有关四种不同反应进程的说法正确的是
A. 进程Ⅰ是放热反应 B. 平衡时P的产率：Ⅱ>Ⅰ
C. 生成P的速率：Ⅲ>Ⅱ D. 进程Ⅳ中，Z没有催化作用
【答案】AD
【解析】由图中信息可知，进程Ⅰ中S的总能量大于产物P的总能量，因此进程I是放热反应，A说法正
确；进程Ⅱ中使用了催化剂X，但是催化剂不能改变平衡产率，因此在两个进程中平衡时P的产率相同，B说法不正确；进程Ⅲ中由S•Y转化为P•Y的活化能高于进程Ⅱ中由S•X转化为P•X的活化能，由于这两步反应
分别是两个进程的决速步骤，因此生成P的速率为Ⅲ<Ⅱ，Ｃ说法不正确；由图中信息可知，进程Ⅳ中S吸附
到Z表面生成S•Z，然后S•Z转化为产物P•Z，由于P•Z没有转化为P＋Z，因此，Z没有表现出催化作用，D
说法正确；综上所述，本题选AD。
【变式探究】（2022·湖南卷）向体积均为1L的两恒容容器中分别充入 和 发生反应：
，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
A. B. 气体的总物质的量：
C. a点平衡常数： D. 反应速率：
【答案】B
【解析】甲容器在绝热条件下，随着反应的进行，压强先增大后减小，根据理想气体状态方程PV=nRT可
知，刚开始压强增大的原因是因为容器温度升高，则说明上述反应过程放热，即 ＜0，故A错误；根据A
项分析可知，上述密闭溶液中的反应为放热反应，图中a点和c点的压强相等，因甲容器为绝热过程，乙容器
为恒温过程，若两者气体物质的量相等，则甲容器压强大于乙容器压强，则说明甲容器中气体的总物质的量此
时相比乙容器在减小即气体总物质的量：n＜n，故B正确；a点为平衡点，此时容器的总压为p，假设在恒温
a c
恒容条件下进行，则气体的压强之比等于气体的物质的量（物质的量浓度）之比，所以可设Y转化的物质的
量浓度为xmol∙L−1，则列出三段式如下： ，则有，计算得到x=0.75，那么化学平衡常数K=
，又甲容器为绝热条件，等效为恒温条件下升温，平衡逆向移动，则平衡常数减小即平衡常数K＜12，故C错
误；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V ＞V
a正 b
，故D错误。综上所述，答案为B。
正
【变式探究】（2022·浙江卷）恒温恒容的密闭容器中，在某催化剂表面上发生氨的分解反应：
，测得不同起始浓度和催化剂表面积下氨浓度随时间的变化，如下表所示，下
列说法不正确的是
A.实验①， ，
B.实验②， 时处于平衡状态，
C.相同条件下，增加氨气的浓度，反应速率增大
D.相同条件下，增加催化剂的表面积，反应速率增大
【答案】C
【解析】实验①中，0~20min，氨气浓度变化量为2.40×10-3mol/L-2.00×10-3mol/L=
4.00×10-4mol/L，v(NH )= =2.00×10-5mol/(L·min)，反应速率之比等于化学计量数之比，
3
v(N )=v(NH )=1.00×10-5mol/(L·min)，A正确；催化剂表面积大小只影响反应速率，不影响平衡，实验③中氨气
2 3
初始浓度与实验①中一样，实验③达到平衡时氨气浓度为4.00×10-4mol/L，则实验①达平衡时氨气浓度也为
4.00×10-4mol/L，而恒温恒容条件下，实验②相对于实验①为减小压强，平衡正向移动，因此实验②60min时
处于平衡状态，x<0.4，即x≠0.4，B正确；实验①、实验②中0~20min、20min~40min氨气浓度变化量都是
4.00×10-4mol/L，实验②中60min时反应达到平衡状态，实验①和实验②催化剂表面积相同，实验①中氨气初始浓度是实验②中氨气初始浓度的两倍，实验①60min时反应未达到平衡状态，相同条件下，增加氨气浓度，
反应速率并没有增大，C错误；对比实验①和实验③，氨气浓度相同，实验③中催化剂表面积是实验①中催化
剂表面积的2倍，实验③先达到平衡状态，实验③的反应速率大，说明相同条件下，增加催化剂的表面积，反
应速率增大，D正确；故选C。
