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专 题 七 化学反应速率和化学平衡
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1.(2021·山东卷)18O标记的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中发生水解,部分反应历程可表示为
能量变化如图所示。已知为快速平衡,下列说法正确的是( )
A.反应Ⅱ、Ⅲ为决速步
B.反应结束后,溶液中存在18OH-
C.反应结束后,溶液中存在CHOH
D.反应Ⅰ与反应Ⅳ活化能的差值等于图示总反应的焓变
解析 一般来说,反应的活化能越高,反应速率越慢,由图可知,反应Ⅰ和反应Ⅳ的活化能较高,因此反应的决速步为反应Ⅰ、Ⅳ,故A项错误;反应Ⅰ为加成反应,而为快速平衡,反应Ⅱ的成键和断键方式为或,后者能生成18OH-,因此反应结束后,溶液中存在18OH-,故B项正确;反应Ⅲ的成键和断键方式为或,因此反应结束后溶液中不会存在CH318OH,故C项错误;该总反应对应反应物的总能量高于生成物总能量,总反应为放热反应,因此和CH3O-的总能量与和OH-的总能量之差等于图示总反应的焓变,故D项错误。
答案 B
2.(2020·海南卷)NO与CO是燃油汽车尾气中的两种有害气体,常温常压下它们之间的反应:
CO(g)+NO(g)===CO2(g)+N2(g) ΔH=-374.3 kJ·mol-1 K=2.5×1060,反应速率较小。有关该反应的说法正确的是( )
A.K很大,NO与CO在排入大气之前就已反应完全
B.增大压强,平衡将向右移动,K>2.5×1060
C.升高温度,既增大反应速率又增大K
D.选用适宜催化剂可达到尾气排放标准
解析 平衡常数很大,表示该反应所能进行的程度大,但由于NO与CO反应速率较小,在排入大气之前没有反应完全,故A项错误;平衡常数只与温度有关,增大压强,K不变,故B项错误;CO(g)+NO(g)===CO2(g)+N2(g)正反应放热,升高温度,速率加快,平衡逆向移动,K减小,故C项错误;选用适宜催化剂可加快反应速率,使尾气得到净化,达到尾气排放标准,故D项正确。
答案 D
3.(2021·河北卷)室温下,某溶液初始时仅溶有M和N且浓度相等,同时发生以下两个反应:①M+N===X+Y;②M+N===X+Z,反应①的速率可表示为v1=k1c2(M),反应②的速率可表示为v2=k2c2(M)(k1、k2为速率常数)。反应体系中组分M、Z的浓度随时间变化情况如图,下列说法错误的是( )
A.0~30 min时间段内,Y的平均反应速率为6.67×10-3 mol·L-1·min-1
B.反应开始后,体系中Y和Z的浓度之比保持不变
C.如果反应能进行到底,反应结束时62.5%的M转化为Z
D.反应①的活化能比反应②的活化能大
解析 由图中数据可知,30 min时,M、Z的浓度分别为0.300 mol·L-1和0.125 mol·L-1,则M的变化量为0.5 mol·L-1-0.300 mol·L-1=0.200 mol·L-1,其中转化为Y的变化量为0.200 mol·L-1-0.125 mol·L-1=0.075 mol·L-1。因此,0~30 min时间段内,Y的平均反应速率为=0.002 5 mol·L-1·min-1,A项错误;由题中信息可知,反应①和反应②的速率之比为,Y和Z分别为反应①和反应②的产物,且两者与M的化学计量数相同(化学计量数均为1),因此反应开始后,体系中Y和Z的浓度之比等于,由于k1、k2为速率常数,故该比值保持不变,B项正确;结合A、B的分析可知反应开始后,在相同的时间内,体系中Y和Z的浓度之比等于==,因此,如果反应能进行到底,反应结束时有的M转化为Z,即62.5%的M转化为Z,C项正确;由以上分析可知,在相同的时间内生成Z较多、生成Y较少,因此,反应①的化学反应速率较小,在同一体系中,活化能较小的化学反应速率较快,故反应①的活化能比反应②的活化能大,D项正确。
答案 A
4.(2021·广东卷)反应X===2Z经历两步:①X→Y;②Y→2Z。反应体系中X、Y、Z的浓度c随时间t的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是( )
A.a为c(X)随t的变化曲线
B.t1时,c(X)=c(Y)=c(Z)
C.t2时,Y的消耗速率大于生成速率
D.t3后,c(Z)=2c0-c(Y)
解析 由题中信息可知,反应X===2Z经历两步:①X→Y;②Y→2Z。因此,题图中呈不断减小趋势的a线为X的浓度c随时间t的变化曲线,呈不断增加趋势的线为Z的浓度c随时间t的变化曲线,先增加后减小的线为Y的浓度c随时间t的变化曲线,A项正确;由题图可知,分别代表3种不同物质的曲线相交于t1时刻,因此,t1时c(X)=c(Y)=c(Z),B项正确;由题图中信息可知,t2时刻以后,Y的浓度仍在不断减小,说明t2时刻反应两步仍在向正反应方向发生,而且反应①生成Y的速率小