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高考解密07 化学反应速率与化学平衡
考点热度 ★★★★★
考点1、考查化学反应速率及其影响因素和相关计算
1．（2022·浙江·统考高考真题）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】A．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，v(N)=
3 2
v(NH)=1.00 10-5mol/(L·min)，A正确；B．催化剂表面积大小只影响反应速率，不影响平衡，实验③中
3
氨气初始浓度与实验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，氨气浓度减小，因此实验②60min时处于平衡状态，根据等效平衡可以判断x<0.2，即x≠0.4，B正确；C．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；D．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；答案选
C。
考点2、考查化学平衡及其影响因素和相关计算
2．（2022·辽宁·统考高考真题）某温度下，在 恒容密闭容器中 发生反应
，有关数据如下：
时间段/
产物Z的平均生成速率/
0～2 0.20
0～4 0.15
0～6 0.10
下列说法错误的是
A． 时，Z的浓度大于
B． 时，加入 ，此时
C． 时，Y的体积分数约为33.3%
D． 时，X的物质的量为
【答案】B
【解析】A．反应开始一段时间，随着时间的延长，反应物浓度逐渐减小，产物Z的平均生成速率逐渐减小，
则 内Z的平均生成速率大于 内的，故 时，Z的浓度大于 ，A正确；B．
时生成的Z的物质的量为 ， 时生成的Z的物质的量为
，故反应在 时已达到平衡，设达到平衡时生了 ，列三
段式：
根据 ，得 ，则Y的平衡浓度为 ，Z的平衡浓度为 ，平衡常数
， 时Y的浓度为 ，Z的浓度为 ，加入 后Z的
浓度变为 ， ，反应正向进行，故 ，B错误；C．反应
生成的Y与Z的物质的量之比恒等于1∶2，反应体系中只有Y和Z为气体，相同条件下，体积之比等于物质的量之比， ，故Y的体积分数始终约为33.3%，C正确；D．由B项分析可知 时反应处于
平衡状态，此时生成Z为 ，则X的转化量为 ，初始X的物质的量为 ，剩余X的物质的
量为 ，D正确；故答案选B。
考点3、考查化学平衡常数及有关计算
3．（2022·湖南·高考真题）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】BC
【解析】A．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；
B．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；C．a点为平衡点，此时容
a c
器的总压为p，根据理想气体状态方程PV=nRT可知，在恒容条件下进行，气体的物质的量之比等于 整体
之比，根据A项分析可知，绝热条件下，反应到平衡状态放热，所以T＞T ，压强：Pa= P ，则n＜ n
a 始 始 a
，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
始
＜ ，计算得到x＞0.75，那么化学平衡常数K= ＞
，故C正确；D．根据图象可知，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 ，故D错误。综上所述，答案为BC。
a正 b正
考点4、考查图像、图表题的信息提取与应用4．（2022·河北·高考真题）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。A．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；B．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；C．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；D．由图乙信息可知，温度低于T 时，k＞k，反应②为慢反应，
1 1 2
因此，总反应速率由反应②决定，D说法正确；综上所述，本题选AB。
1、对点核心素养
（1）变化观念与平衡思想：认识化学反应是有快慢和限度的,能多角度、动态地分析外因对化学反应速率
和化学平衡状态的影响,并运用化学平衡移动原理解决实际问题。
（2）证据推理与模型认知：通过对化学反应速率和化学平衡的深刻讨论,建立平衡思想,并能广泛应用于
一定条件下的可逆过程中,揭示平衡移动的本质与规律。
（3）科学探究与创新能力：通过探究外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率和化学平衡的影响，能用相
关理论解释其一般规律并设计实验验证。
（4）科学态度与社会责任：能针对具体反应选择合适的条件,能对与化学有关的社会热点问题做出正确的
价值判断。
2、对点命题分析
本讲内容是高考的重点内容，通常与理论综合题结合，以填空题的形式考查化学反应速率和化学平衡的简单计算，结合图表、图像、实验等探究化学反应速率和化学平衡的影响因素及实验设计能力。难度一
般中档偏上，在填空题中的情境多侧重与生产实际的联系。预计今后，可能通过表格、图象、数据的分析，
进行化学反应速率计算的考查，以选择题、填空题、图象或图表题形式考查化学反应速率和化学平衡的影
响因素，考查平衡常数的表达式的书写及有关计算；还结合外界条件对化学平衡的影响，考查化学平衡常
数的影响因素及应用。
核心考点一 化学反应速率及其影响因素
1．对化学反应速率计算公式的剖析
v(B)＝＝
(1)浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质，不适用于固体和纯液体。
(2)化学反应速率是某段时间内的平均反应速率，而不是瞬时速率，且计算时取正值。
(3)同一反应用不同的物质表示反应速率时，数值可能不同，但意义相同。同一化学反应中用不同物质表
示的反应速率之比等于其化学计量数之比。
(4)对于可逆反应，反应进行的净速率是正、逆反应速率之差，当达到平衡时，净速率为零。
2．影响反应速率的因素
(1)内因
反应物本身的性质是主要因素，如相同条件下Mg、Al与稀盐酸反应的速率大小关系为v(Mg)>v(Al)。
(2)外因(只改变一个条件，其他条件不变)
3．理论解释——有效碰撞理论
(1)活化分子：能够发生有效碰撞的分子。
(2)活化能：如图
图中：E 为正反应的活化能，使用催化剂时的活化能为E，E 为逆反应的活化能，反应热为E－E。
1 3 2 1 2
(3)有效碰撞：活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。
活化分子、有效碰撞与反应速率的关系。4．分析有气体参与的化学反应的反应速率
(1)恒温时，压缩体积――→压强增大―→气体反应物浓度增大――→反应速率增大。
(2)恒温恒容时
①充入气体反应物――→气体反应物浓度增大(压强也增大)――→反应速率增大。
②充入“惰性”气体――→总压强增大―→气体反应物浓度未改变――→反应速率不变。
(3)恒温恒压时，充入“惰性”气体――→体积增大――→气体反应物浓度减小――→反
应速率减小。
5．外界条件对可逆反应的正、逆反应速率的影响方向是一致的，但影响程度不一定相同。
(1)当增大反应物浓度时，v(正)瞬间增大，随后逐渐减小；v(逆)瞬间不变，随后逐渐增大；直至v(正)和
v(逆)相等时达到平衡。
(2)增大压强，气体分子数减小方向的反应速率变化程度大。
(3)对于反应前后气体分子数不变的反应，改变压强可以同等程度地改变正、逆反应速率。
(4)升高温度，v(正)和v(逆)都增大，但吸热反应方向的反应速率增大的程度大。
(5)使用催化剂，能同等程度地改变正、逆反应速率。
6.化学反应速率计算的常见错误
(1)不注意容器的容积。
(2)漏写单位或单位写错。
(3)忽略有效数字。
7.比较化学反应速率大小的注意事项
(1)看单位是否统一,若不统一,要换算成相同单位。
(2)比较不同时间段内的化学反应速率大小时,可先换算成用同一物质表示的反应速率,再比较数值的大小。
(3)比较化学反应速率与化学计量数的比值。例如,对于一般反应aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g),比较不同时间
v(A) v(B) v(A) v(B)
段内 与 的大小,若 > ,则用A表示的反应速率比用B表示的大。要注意反应速
a b a b
率的单位要一致。
8．化学反应速率常数拓展
对于一个基元反应：αA＋βD===γG＋hH
其化学反应速率常数数学表达式为：v＝kcα(A)cβ(D)
上式中的k称为反应速率常数又称速率常数。
k的物理意义：在一定的条件下(温度、催化剂)，反应物浓度为1 mol·L－1时的反应速率。k与反应物浓度无
关。
(1)反应不同，k值不同。
(2)同一反应，温度不同k值不同。(3)同一反应，温度一定时，有无催化剂k也是不同的。
不同反应有不同的速率常数，速率常数与反应温度、反应介质(溶剂)、催化剂等有关，甚至会随反应器的
形状、性质而异。与浓度无关，但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响。
核心考点二 化学平衡状态与化学反应进行的方向
1．化学平衡状态判断的“两类标志”及“一角度”
判断化学反应是否达到化学平衡状态，关键是看给定条件下能否推出“变量”达到“不变”。常用到的判
断标志有：
(1)绝对标志
(2)相对标志
①有气体参加的反应，气体的总压强、总体积、总物质的量不变时，对于反应前后气体分子数不变的反应
来说，不一定达到平衡；对于反应前后气体分子数不相等的反应来说，达到平衡；
②气体的密度()、气体的平均相对分子质量()不变时，要具体分析各表达式中的分子或分母变化情况，判
断是否平衡；
③如果平衡体系中的物质有颜色，则平衡体系的颜色不变时，达到平衡。
(3)一角度
从微观的角度分析，如反应N(g)＋3H(g)2NH(g)，下列各项均可说明该反应达到了平衡状态：
2 2 3
2．化学平衡移动判断的方法和规律
(1)通过比较化学平衡破坏瞬时的正、逆反应速率的相对大小来判断平衡移动的方向。
①外界条件改变对化学平衡的影响
a．若外界条件改变，引起v >v ，则化学平衡向正反应方向(或向右)移动；
正 逆
b．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Q0的反应任何温度下都能自发进行；
②ΔH>0，ΔS<0的反应任何温度下都不能自发进行；
③ΔH和ΔS的作用相反，且相差不大时，温度对反应的方向起决定性作用。当ΔH<0，ΔS<0时低温下反应
能自发进行；当ΔH>0，ΔS>0时，高温下反应能自发进行。
说明：对于一个特定的气相反应，熵变的大小取决于反应前后的气体物质的化学计量数大小。
核心考点三 化学平衡常数及其影响因素和相关计算
1．化学平衡常数的全面突破
(1)化学平衡常数的意义
①化学平衡常数可表示反应进行的程度。K越大，反应进行的程度越大，K>105时，可以认为该反应已经进
行完全。虽然转化率也能表示反应进行的程度，但转化率不仅与温度有关，而且与起始条件有关。
②K的大小只与温度有关，与反应物或生成物的起始浓度的大小无关。
(2)化学平衡常数的两个应用
①判断反应进行的方向若任意状态下的生成物与反应物的浓度幂之积的比值为Q，则Q>K，反应向逆反应方向进行；
c c
Q＝K，反应处于平衡状态；
c
Q0,m+n>p+q]
(1)速率曲线图:
(2)转化率曲线图:2）几种特殊的图像
(1)对于化学反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),如下图甲、乙,M点之前,表示从反应物开始,v(正)>v(逆);M
点为达到平衡;M点之后为平衡受温度的影响情况,即升温时A的百分含量增加、C的百分含量减少,平衡左
移,故正反应的ΔH<0。
(2)对于化学反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),如上图丙,l曲线上所有的点都是平衡点。l曲线的左上方(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点时v(正)>v(逆);则l曲线的右下方(F
点)v(正)0)，反应体系中CO的平衡转化率α(CO)与温度、压强的关系如图所
示。下列说法错误的是A．升高温度，平衡常数减小
B．
C．在不同温度、压强下进行该反应，α(CO)不可能相等
D．若 ，则合成气中
【解析】反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小；反应为气体分子数减小的反应，相同
条件下，增大压强，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，故 ；
A．由分析可知，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，A正确； B．由分析可知，增大压强，平衡正向
移动，CO的平衡转化率增大，故 ，B正确；C．温度、压强均会改变平衡移动，由图可知，不同
温度、压强下进行该反应，α(CO)可能相等，C错误；D．若 ，则反应中投料比等于反应的
系数比，故合成气中 ，D正确；故选C。
【答案】C
【名师点睛】解答化学速率与平衡图像题时，可采取“先拐先平数值大”原则对反应速率进行初步分析。再
进一步判断过程的变化趋势。具体方法可总结为：
（1）看坐标系，确定纵、横坐标所代表的具体含义；
（2）分析反应的特征，搞清正反应方向是吸热还是放热；气体体积增大、减小还是不变；有无固体或纯
液体参加或生成等；
（3）分析自变量和因变量，弄明白始末状态，结合勒夏特列原理进行分析；
（4）看清起点、拐点和终点，分清极值和斜率的一对一，把握曲线变化规律，得出结论。
【变式训练1】（考查化学反应速率图象分析）（2022·浙江舟山·舟山中学校考模拟预测）半衰期为反
应物消耗一半所需的时间，某温度下，降冰片烯在钛杂环丁烷催化剂作用下发生聚合反应生成聚降冰片烯，
反应物浓度与催化剂浓度及时间关系如图所示，下列说法正确的是A．其他条件相同时，降冰片烯浓度越大，反应速率越大
B．条件②，0～125min，降冰片烯反应的平均速率为
C．其他条件相同时，若将钛杂环丁烷催化剂制成蜂窝形状可提高该反应的平衡转化率
D．其他条件相同时，将条件①中降冰片烯起始浓度增加为 ，则半衰期为250min
【解析】A．根据①和③的曲线变化可知，降冰片烯的反应速率相等，则降冰片烯浓度与反应速率没有关
系，A错误；B．0-125min，降冰片烯的浓度变化量为3mol/L，则平均反应速率为
，B错误；C．催化剂只能改变反应速率，不能改变反应的平衡转化率，C错误；
D．条件①中反应速率为 ，且根据A中分析可知，降冰片烯浓度对反应速率没
有影响，则将条件①的降冰片烯起始浓度增加为6mol/L，其浓度降为3mol/L需要250min，半衰期为
250min，D正确；故答案选D。
【答案】D
【变式训练2】（考查化学平衡图象分析）（2022·浙江·模拟预测）减少碳排放、控制温室气体排放的
增长已经成为可能。一种由二氧化碳和氢气合成乙醇的反应为
。选择合适的催化剂，相同时间内可以得出温度对合成乙
醇的影响情况如图所示(乙醇选择性 )。下列说法正确的是
A．该反应的
B．增大压强和升高温度都能提高 的平衡转化率C．温度为 时，乙醇的产率为57.4%
D． 温度下，随温度升高，乙醇的产率降低
【解析】A．根据图像， 后随着温度的升高，乙醇的选择性和 转化率均减小，说明升高温度，反应
平衡逆向移动，即正反应放热，所以该反应的 ，A错误；B．该反应为气体分子数减小的反应，增大
压强，平衡正向移动， 的平衡转化率增大，该反应的 ，随着温度升高，平衡逆向移动， 的
平衡转化率降低，B错误；C．由图像可知，温度为 时，乙醇的产率=乙醇选择性 转化率
，C正确；D． 温度下，随温度升高，乙醇的选择性变大，二氧化碳的转化率下
降， 转化率的变化程度未知，无法确定乙醇产率的变化情况，D错误。
故选C。
【答案】C
【变式训练3】（综合考查化学反应速率和化学平衡图象分析）（2022·上海嘉定·统考一模）T℃时在2
L密闭容器中使X(g)与Y(g)发生反应生成Z(g)。反应过程中X、Y、Z的物质的量变化如图1所示；若保持
其他条件不变，温度分别为T和T时，Y的体积分数与时间的关系如图2所示。则下列结论正确的是
1 2
A．反应进行的前3 min内，用X表示的反应速率v(X)=0.3 mol/(L·min)
B．容器中发生的反应可表示为3X(g)＋Y(g) 2Z(g)
C．保持其他条件不变，升高温度，反应的化学平衡常数K减小
D．若改变反应条件，使反应进程如图3所示，则改变的条件是增大压强
【解析】A．根据图1所示可知反应进行的前3 min内，X的浓度减小了△c(X)=2.0 mol/L-1.4 mol/L=0.6
mol/L，则用X表示的化学反应速率v(X)= ，A错误；B．根据图示可知：在反应
过程中X、Y浓度减小，Z浓度增加，反应进行到3 min时三种物质都存在，且它们的浓度不再发生变化，
说明该反应是可逆反应，其中X、Y是反应物，Z是生成物，在前3 min内X、Y、Z三种物质的浓度变化分
别是0.6 mol/L、0.2 mol/L、0.4 mol/L，三种物质的变化变化的比为3：1：2，故反应方程式可表示为
3X(g)+Y(g) 2Z(g)，B正确；C．在其它条件不变时，温度升高，化学反应速率加快，达到平衡所需时间
缩短。根据图2可知温度：T＞T。升高温度，Y的体积分数减少，说明升高温度，化学平衡正向移动，导
2 1
致反应的化学平衡常数K增大，C错误；D．若改变反应条件，使反应进程如图3所示，反应达到平衡所需
时间缩短，但各种物质的含量不变，说明化学平衡不移动。由于反应3X(g)+Y(g) 2Z(g)是反应前后气体
体积改变的反应，则改变的条件应该是使用了催化剂，而不可能是增大体系的压强，D错误；故合理选项
是B。
【答案】B
