第2章 化学反应速率与化学平衡 高考真题演练-【金版教程】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修1作业与测评课件PPT（人教版2019）

第二章　化学反应速率与化学平衡 高考真题演练 1．(2023·浙江1月选考)标准状态下，气态反应物和生成物的相对能量与反应历程示意图如下[已知O2(g)和Cl2(g)的相对能量为0]，下列说法不正确的是(　　) A．E6－E3＝E5－E2 B．可计算Cl—Cl键能为2(E2－E3) kJ·mol－1 C．相同条件下，O3的平衡转化率：历程Ⅱ>历程Ⅰ D．历程Ⅰ、历程Ⅱ中速率最快的一步反应的热化学方程式为ClO(g)＋O(g)===O2(g)＋Cl(g)　ΔH＝(E5－E4) kJ·mol－1 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 解析 解析　一定条件下，增大H2O(g)的浓度，能提高CH4的转化率，即x值越小，CH4的转化率越大，则x1<x2，A正确；b点和c点温度相同，CH4的起始物质的量都为1 mol，b点x值小于c点，则b点加H2O(g)多，反应物浓度大，则反应速率：vb正>vc正，B错误；由图像可知，x一定时，温度升高CH4的平衡转化率增大，说明正反应为吸热反应，温度升高平衡正向移动，K增大；温度相同，K不变，则点a、b、c对应的平衡常数：Ka<Kb＝Kc，C正确；该反应为气体分子数增大的反应，反应进行时压强发生改变，所以温度一定，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 解析 解析　由题图可知，随温度升高，CO的体积分数增大， CH4的体积分数减小，说明反应Ⅰ平衡正向移动，反应Ⅱ平 衡逆向移动，反应ⅠΔH>0，反应ⅡΔH<0，A错误；M点： CH4的体积分数为0，CO2和CO的体积分数均为50%，说明 此时只发生反应Ⅰ，因起始投料比n(CO2)∶n(H2)＝1∶1，故M点n(CO2)＝n(CO)＝n(H2)＝n(H2O)，K＝1，B错误；N点CO与CH4体积分数相同，故n(CO)＝n(CH4)，n反应Ⅰ(H2O)＝n(CO)，n反应Ⅱ(H2O)＝2n(CH4)，得出3n(CH4)＝n(H2O)，恒容条件下压强之比等于物质的量之比，故C正确；若按n(CO2)∶n(H2)＝1∶2投料，CO2的转化率增大，平衡时CO2的体积分数减小，CH4、CO的体积分数增大，则曲线交点位置改变，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 p1<p2<p3 合成氨的反应为气体分子数减少的反应，压强越大平衡时氨的摩尔分数越大 图2 33.33% 1 2 3 4 5 6 7 8 解析 解析　 (1)合成氨的反应中，压强越大越有利于氨的合成，因此压强越大平衡时氨的摩尔分数越大。由图中信息可知，在相同温度下，反应达平衡时氨的摩尔分数p1<p2<p3，因此图中压强由小到大的顺序为p1<p2<p3。 (2)对比图1和图2中的信息可知，在相同温度和相同压强下，图2中平衡时氨的摩尔分数较小。在恒压下充入惰性气体Ar，反应混合物中各组分的浓度减小，各组分的分压也减小，化学平衡向气体分子数增大的方向移动，因此充入惰性气体Ar不利于合成氨，进料组成中含有惰性气体Ar的图是图2。 1 2 3 4 5 6 7 8 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 10 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 CDE 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 a 减小 不变 1 2 3 4 5 6 7 8 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 　　　　　　　　　　　　　 R 解析　 根据历程Ⅰ，O3(g)＋O(g)2O2(g)的ΔH＝(E6－E3) kJ·mol－1，根据历程Ⅱ，O3(g)＋O(g)2O2(g)的反应热ΔH＝(E5－E2) kJ·mol－1，则E6－E3＝E5－E2，A正确；根据图示，Cl(g)的相对能量为(E2－E3) kJ·mol－1，由于Cl2(g)的相对能量为0，故Cl2(g)===Cl(g)＋Cl(g)的ΔH＝2(E2－E3) kJ·mol－1，即Cl—Cl键能为2(E2－E3) kJ· mol－1，B正确；历程Ⅱ使用了催化剂Cl，催化剂不能使平衡发生移动，则O3的平衡转化率：历程Ⅱ＝历程Ⅰ，C错误；历程Ⅰ、历程Ⅱ中速率最快的一步反应为活化能最小的反应，即ClO(g)＋O(g)===O2(g)＋Cl(g)　ΔH＝(E5－E4) kJ·mol－1，D正确。 2．(2023·湖南卷)向一恒容密闭容器中加入1 mol CH4和一定量的H2O，发生反应：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)。CH4的平衡转化率按不同投料比xeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x＝\f(n（CH4）,n（H2O）)))随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是(　　) A．x1<x2 B．反应速率：vb正<vc正 C．点a、b、c对应的平衡常数：Ka<Kb＝Kc D．反应温度为T1，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态 3．(2023·江苏卷)二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为 CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－164.7 kJ·mol－1 CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝41.2 kJ·mol－1 在密闭容器中，1.01×105 Pa、eq \f(n起始（CO2）,n起始（H2）)＝1∶4时，CO2平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的CO2实际转化率随温度的变化如下图所示。CH4的选择性可表示为eq \f(n生成（CH4）,n反应（CO2）)×100%。下列说法正确的是(　　) A．反应2CO(g)＋2H2(g)===CO2(g)＋CH4(g)的焓变ΔH＝－205.9 kJ·mol－1 B．CH4的平衡选择性随着温度的升高而增加 C．用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度范围约为480～530 ℃ D．450 ℃时，提高eq \f(n起始（H2）,n起始（CO2）)的值或增大压强，均能使CO2平衡转化率达到X点的值 解析　由盖斯定律可知反应2CO(g)＋2H2(g)===CO2(g)＋CH4(g)的焓变ΔH＝－2×41.2 kJ·mol－1＋(－164.7 kJ·mol－1)＝－247.1 kJ·mol－1，A错误；CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)为放热反应，升高温度平衡逆向移动，CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)为吸热反应，升高温度平衡正向移动，故CH4的平衡选择性随着温度的升高而降低，B错误；根据题图，CO2实际转化率在350～400 ℃范围内最高，最佳温度范围约为350～400 ℃，C错误；450 ℃时，提高eq \f(n起始（H2）,n起始（CO2）)的值可提高二氧化碳的平衡转化率，增大压强反应CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)平衡正向移动，可提高二氧化碳的平衡转化率，均能使CO2平衡转化率达到X点的值，D正确。 4．(2023·重庆卷)逆水煤气变换体系中存在以下两个反应： 反应Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) 反应Ⅱ：CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g) 在恒容条件下，按n(CO2)∶n(H2)＝1∶1投料比进行反应，平衡时含碳物质体积分数随温度的变化如图所示。下列说法正确的是(　　) A．反应Ⅰ的ΔH<0，反应Ⅱ的ΔH>0 B．M点反应Ⅰ的平衡常数K<1 C．N点H2O的压强是CH4的3倍 D．若按n(CO2)∶n(H2)＝1∶2投料，则曲线之间交点位置不变 5．(2022·浙江6月选考)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：2NH3(g)eq \o(,\s\up17(催化剂))N2(g)＋3H2(g)，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①，0～20 min，v(N2)＝1.00×10－5 mol·L－1·min－1 B．实验②，60 min时处于平衡状态，x≠0.40 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 解析　实验①中，0～20 min，氨气浓度变化量为2.40×10－3 mol·L－1－2.00×10－3 mol·L－1＝4.00×10－4 mol·L－1，v(NH3)＝eq \f(4.00×10－4 mol·L－1,20 min)＝2.00×10－5 mol·L－1· min－1，反应速率之比等于化学计量数之比，v(N2)＝eq \f(1,2)v(NH3)＝1.00×10－5 mol·L－1· min－1，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4.00×10－4 mol·L－1，则实验①达平衡时氨气浓度也为4.00×10－4 mol·L－1，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②60 min时处于平衡状态，x<0.40，B正确；实验①、实验②中0～20 min、20～40 min氨气浓度变化量都是4.00×10－4 mol·L－1，则相同条件下，增加氨气的浓度，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，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。 6．(2023·新课标卷节选)氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力位居世界首位。回答下列问题： 在不同压强下，以两种不同组成进料，反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如下图所示。其中一种进料组成为xH2＝0.75、xN2＝0.25，另一种为xH2＝0.675、xN2＝0.225、xAr＝0.10。eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(物质ⅰ的摩尔分数：xⅰ＝\f(nⅰ,n总))) (1)图中压强由小到大的顺序为____________，判断的依据是________________ ______________________________________________________________________。 (2)进料组成中含有惰性气体Ar的图是________。 (3)图1中，当p2＝20 MPa、xNH3＝0.20时，氮气的转化率α＝________。该温度时，反应eq \f(1,2)N2(g)＋eq \f(3,2)H2(g)NH3(g)的平衡常数Kp＝________(MPa)－1(化为最简式)。 eq \f(\r(3),36) (3)图1中，进料组成为xH2＝0.75、xN2＝0.25时，两者物质的量之比为3∶1。假设进料中氢气和氮气的物质的量分别为3 mol和1 mol，达到平衡时氮气的变化量为y mol，则有： N2(g)　＋　3H2(g)2NH3(g) 始(mol) 1 3 0 变(mol) y 3y 2y 平(mol) 1－y 3－3y 2y 当p2＝20 MPa、xNH3＝0.20时，xNH3＝eq \f(2y,4－2y)＝0.20，解之得y＝eq \f(1,3)，则氮气的转化率α＝eq \f(1,3)≈33.33%；平衡时N2、H2、NH3的物质的量分别为eq \f(2,3) mol、2 mol、eq \f(2,3) mol，其物质的量分数分别为eq \f(1,5)、eq \f(3,5)、eq \f(1,5)，则该温度下Kp′＝eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,5)p2))\s\up22(2),\f(1,5)p2×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,5)p2))\s\up22(3))＝eq \f(25,27×400)(MPa)－2。因此该温度下，反应eq \f(1,2)N2(g)＋eq \f(3,2)H2(g)NH3(g)的平衡常数Kp＝eq \r(\a\vs4\al(Kp′))＝eq \r(\f(25,27×400) （MPa）－2)＝eq \f(\r(3),36) (MPa)－1。 7．(2023·重庆卷节选)银及其化合物在催化与电化学等领域中具有重要应用。 一定条件下，银催化剂表面上存在反应Ag2O(s)2Ag(s)＋eq \f(1,2)O2(g)，该反应平衡压强pe与温度T的关系如下： T/K 401 443 463 pe/kPa 10 51 100 (1)463 K时的平衡常数Kp＝________(kPa)eq \s\up6(\f(1,2))。 (2)起始状态Ⅰ中Ag2O、Ag和O2，经下列过程达到各平衡状态。 已知状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等，下列叙述正确的是________(填字母)。 A．从Ⅰ到Ⅱ的过程ΔS>0 B．pe(Ⅱ)>pe(Ⅲ) C．平衡常数：K(Ⅱ)>K(Ⅳ) D．若体积V(Ⅲ)＝2V(Ⅰ)，则Q(Ⅰ)＝eq \r(2)K(Ⅲ) E．逆反应的速率：v(Ⅰ)>v(Ⅱ)＝v(Ⅲ)>v(Ⅳ) (3)某温度下，向恒容容器中加入Ag2O，分解过程中反应速率v(O2)与压强p的关系为v(O2)＝keq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－\f(p,pe)))，k为速率常数(定温下为常数)。当固体质量减少4%时，逆反应速率最大。若转化率为14.5%，则v(O2)＝____________(用k表示)。 eq \f(3,4)k 解析　(1)463 K时，pe(O2)＝100 kPa，Kp＝p12(\f(1,2))eq \o\al(,e) (O2)＝10 (kPa)eq \s\up6(\f(1,2))。 (2)由平衡状态Ⅱ→平衡状态Ⅲ，温度不变，体积增大，平衡右移，n(O2)增大，但Kp不变，故pe(Ⅱ)＝pe(Ⅲ)；状态Ⅰ与状态Ⅲ固体质量相等，则n(O2)：Ⅰ＝Ⅲ，则n(O2)：Ⅰ>Ⅱ，从Ⅰ到Ⅱ的ΔS<0，A、B错误；由温度越高pe越大知该反应为吸热反应，温度：Ⅱ＝Ⅲ>Ⅳ，则K(Ⅱ)>K(Ⅳ)，C正确；恒温条件下，气体体积与压强成反比，若V(Ⅲ)＝2V(Ⅰ)，则2pe(Ⅲ)＝p(Ⅰ)，K(Ⅲ)＝eq \r(pe（Ⅲ）)，Q(Ⅰ)＝eq \r(p（Ⅰ）)＝eq \r(2pe（Ⅲ）)＝eq \r(2)K(Ⅲ)，D正确；由A项分析可知n(O2)：Ⅰ>Ⅱ，则状态Ⅰ→状态Ⅱ反应逆向进行，逆反应速率：v(Ⅰ)>v(Ⅱ)，状态Ⅱ与状态Ⅲ中pe(O2)相同，反应速率相同，v(Ⅱ)＝v(Ⅲ)，状态Ⅳ的温度比状态Ⅲ低，逆反应速率：v(Ⅲ)>v(Ⅳ)，综上可知，E正确。 (3)Ag2O(s)2Ag(s)＋eq \f(1,2)O2(g)　Δm 232 g 0.5 mol 16 g 当固体质量减少4%时，逆反应速率最大，此时达到平衡状态，得关系式eq \f(232 g×4%,n平（O2）)＝eq \f(16 g,0.5 mol)，n平(O2)＝0.29 mol；转化率为14.5%时，生成0.0725 mol O2，则eq \f(p,pe)＝eq \f(n（O2）,n平（O2）)＝eq \f(0.0725,0.29)＝eq \f(1,4)，v(O2)＝eq \f(3,4)k。 8．(2023·山东卷节选)一定条件下，水气变换反应CO＋H2OCO2＋H2的中间产物是HCOOH。为探究该反应过程，研究HCOOH水溶液在密封石英管中的分解反应： Ⅰ.HCOOHCO＋H2O(快) Ⅱ.HCOOHCO2＋H2(慢) 研究发现，在反应Ⅰ、Ⅱ中，H＋仅对反应Ⅰ有催化加速作用；反应Ⅰ速率远大于反应Ⅱ，近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。忽略水的电离，其浓度视为常数。回答下列问题： T3温度下，在密封石英管内完全充满1.0 mol·L－1 HCOOH水溶液，使HCOOH分解，分解产物均完全溶于水。含碳物种浓度与反应时间的变化关系如图所示(忽略碳元素的其他存在形式)。t1时刻测得CO、CO2的浓度分别为0.70 mol·L－1 、0.16 mol·L－1，反应Ⅱ达平衡时，测得H2的浓度为y mol·L－1。体系达平衡后eq \f(c（CO）,c（CO2）)＝________(用含y的代数式表示，下同)，反应Ⅱ的平衡常数为________。 eq \f(5－5y,6y) eq \f(6y2,1－y) 相同条件下，若反应起始时溶液中同时还含有0.10 mol·L－1盐酸，则图示点a、b、c、d中，CO新的浓度峰值点可能是________(填标号)。与不含盐酸相比，CO达浓度峰值时，CO2浓度________(填“增大”“减小”或“不变”)，eq \f(c（CO）,c（HCOOH）)的值________(填“增大”“减小”或“不变”)。 解析　t1时刻时，c(CO)达到最大值，说明此时反应Ⅰ达平衡状态。此时 HCOOHCO＋H2O t1时刻转化浓度（mol·L－1） 0.70 0.70 HCOOHCO2＋H2 t1时刻转化浓度（mol·L－1） 0.16 0.16 0.16 故t1时刻c(HCOOH)＝(1.0－0.70－0.16) mol·L－1＝0.14 mol·L－1，K(Ⅰ)＝eq \f(c（CO）,c（HCOOH）)＝eq \f(0.70,0.14)＝5。设t1时刻→反应Ⅱ达平衡过程， HCOOHCO＋H2O t1时刻到反应Ⅱ平衡转化浓度(mol·L－1) a a HCOOHCO2＋H2 t1时刻到反应Ⅱ平衡转化浓度(mol·L－1) b b b 则c(H2)＝(b＋0.16) mol·L－1＝y mol·L－1，b＝y－0.16，c(HCOOH)＝(0.14－a－b) mol·L－1＝(0.3－a－y) mol·L－1，c(CO)＝(a＋0.7) mol·L－1，K(Ⅰ)＝eq \f(c（CO）,c（HCOOH）)＝eq \f(a＋0.7,0.3－a－y)＝5，a＝eq \f(0.8－5y,6)。故eq \f(c（CO）,c（CO2）)＝eq \f(\f(0.8－5y,6)＋0.7,y)＝eq \f(5－5y,6y)，K(Ⅱ)＝eq \f(c（CO2）c（H2）,c（HCOOH）)＝eq \f(y·y,0.3－\f(0.8－5y,6)－y)＝eq \f(6y2,1－y)。加入0.1 mol·L－1盐酸后，H＋对反应Ⅰ起催化作用，加快反应Ⅰ的反应速率，缩短到达平衡所需时间，故CO浓度峰值提前，由于时间缩短，反应Ⅱ消耗的HCOOH减小，体系中HCOOH浓度增大，导致CO浓度大于t1时刻的峰值，故c(CO)最有可能在a处达到峰值。此时c(CO2)会小于不含盐酸的浓度，eq \f(c（CO）,c（HCOOH）)＝K(Ⅰ)，温度不变，平衡常数不变，则eq \f(c（CO）,c（HCOOH）)的值不变。 $$