第2章 化学反应的方向、 限度与速率 素养检测-【高中必刷题】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修1同步课件（鲁科版2019）

化学 选择性必修1 化学反应原理 LK 1 2 第2章素养检测 刷速度 2 1.[北京清华大学附中2024高二期中] 是工业制硫酸的重要反 应，下列说法不正确的是( ) A A.其他条件不变，使用催化剂能同时提高反应速率和的平衡转化率 B.其他条件不变，升高温度能加快反应速率，但的平衡转化率降低 C.其他条件不变，通入过量空气能提高的平衡转化率，但化学平衡常数不变 D.其他条件不变，增大压强能同时提高反应速率和的平衡转化率，但生产成本增加 3 解析 使用催化剂只能提高反应速率，不能提高的平衡转化率，故A错误；该反应为放热反应， 升高温度能加快反应速率，但平衡逆向移动，的平衡转化率降低，故B正确；通入过量空气能 提高的平衡转化率，温度不变，所以化学平衡常数不变，故C正确；增大压强能提高反应速率， 该反应的正反应为分子数减小的反应，增大压强平衡正向移动，的平衡转化率增大，但压强 增大对设备要求提高，生产成本增加，故D正确。 4 2.[浙江台州山海协作体2023高二期中] 一定条件下，在的密闭容器中进行反应： ，反应过程中的有关数据见表： 时间/ 0 1.2 1 0 2 0.8 6 0.1 8 0.3 下列说法正确的是( ) C A.反应在前内，用表示的化学反应速率为 B.该温度下，该反应的平衡常数为30 C.保持其他条件不变，升高温度，平衡时，则反应的 D.若保持其他条件不变，在第再充入和气体，达到新平衡时的 体积分数小于原平衡的体积分数 5 解析 在内的浓度变化了，根据用各物质表示的反 应速率之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比可知，反应在前内，的浓度也变化 ，则用表示的化学反应速率为，A错误；根据 表格数据可知，在前内消耗的物质的量为，则根据物质反应转化关系可知，的物质 的量也应该改变，此时的物质的量应该为，与时相同，说 明时反应已经达到平衡状态，反应生成的 的物质的量是，则该温度下，该反应的平衡常数， B错误；根据选项B分析可知，在该温度下反应达到平衡时， ，保持其他条件不变，升高温度，平衡时 ，说明升高温度，化学平衡逆向移动，逆反应方向是吸热反应， 该反应的正反应是放热反应，，C正确；若保持其他条件不变，在第再充入和 气体，与开始时加入和气体相同，相当于增大了体系的压强，化学平 衡向气体体积减小的正反应方向移动，导致达到新平衡时的体积分数大于原平衡中的体积 分数，D错误。 6 3.[山东泰安一中2024高二月考] 合成氨反应：。图甲表示在 容积为的恒容密闭容器中，的物质的量浓度随时间的变化曲线。图乙表示在其他条件不变 时，平衡时的体积分数随起始时的物质的量的变化曲线。下列说法正确的是( ) B A.图甲中，末的消耗速率 B.图甲中，其他条件不变，第时迅速压缩容器容积为，则曲线变化为 C.图乙中，反应物的平衡转化率： D.图乙中，、表示温度，则 7 解析 由题图数据只能计算前内的平均消耗速率，不能计算末的瞬时速率，A 错误；第时迅速压缩容器容积为，平衡正向移动，先瞬间增大后继续增大至不 变，则曲线变化为，B正确；起始时氢气的物质的量越大，反应物的平衡转化率越 大，故的平衡转化率：，C错误；该反应为放热反应，其他条件相同时，升高温度， 平衡逆向移动，平衡时氨气的体积分数减小，故温度，D错误。 8 4.[河南名校2023高二联考] 烷烃裂解是石油炼制中 获取低碳烷烃和低碳烯烃等化工原料的重要途径。正 丁烷催化裂解为乙烷和乙烯的反应 历程如图（*代表催化剂）： 下列说法错误的是( ) B A.①为正丁烷的吸附过程 B.过渡态、、中稳定性最强的是 C.正丁烷裂解生成乙烷和乙烯的反应为放热反应 D.正丁烷裂解生成乙烷和乙烯的决速步骤是② 9 解析 由题图可知，①中没有新物质生成，是正丁烷的吸附过程，故A正确；物质的能量越高， 越不稳定，由题图可知，的能量最高，稳定性最差，故B错误；由题图可知，正丁烷裂解生成 乙烷和乙烯的反应中，反应物总能量高于生成物总能量，故为放热反应，故C正确；反应的活化 能越大，反应速率越慢，化学反应的决速步骤为慢反应，由题图可知，②的活化能最大，反应速 率最慢，则正丁烷裂解生成乙烷和乙烯的决速步骤是②，故D正确。 10 5.[山西临汾2024高二期中] 在一定条件下，向某容积为的恒容密 闭容器中充入、，发生反应 ，测得反应时，不同温 度下氢气的转化率如图所示已知：该反应的速率方程 、，、只 与温度有关 。 下列说法错误的是( ) D A.图中、、三点对应的由大到小的顺序为 B.该反应的 C.温度下，起始时容器内的压强为，，则该温度下 D.升高温度或增大压强，都可以提高反应物的平衡转化率 11 解析 、、三点温度升高，产物浓度增大，逆反应速率增大，故由大到小的顺序为 ，A正确；随着温度的升高，的转化率先升高后降低，温度低时，反应还没达到平 衡，时反应达到平衡，后的转化率随温度的升高而降低，反应平衡逆向移动，则该反 应，B正确；时，反应达到平衡，氢气的转化率为，起始充入、 ，压强为，可以推出起始分压为，分压为，恒容条件下可列式： ，又根据、的表达式，推出， ，C正确；反应，升 高温度，平衡逆移，反应物的平衡转化率下降，D错误。 12 【关键点拨】曲线表达的是反应时不同温度下氢气的转化率，可以看出，之前随温度升高， 转化率增大，之后，随温度升高，转化率减小，由于温度越高，速率越快，平衡所需时间越 短，可判断之前反应未平衡，之后反应为平衡态，反应的。 13 6.[湖南株洲2023高二期中] 在容积为的恒容密闭容器中充入一定量的气体，发生反应： ，平衡时各物质的物质的量浓度与温度的关系如图所示。下 列说法正确的是( ) AC A.点和点：的物质的量的浓度之比为 B.时的平衡常数大于时的平衡常数 C.时，反应达到平衡时的转化率为 D.时，向点容器中再充入和，重新平衡前： （逆）（正） 14 解析 根据题图可知，时点，起始时只投入一定量的， ，则，时点，，从到，设转 化了，则，解得，故该温度下， ，据此分析选项。点和点：的物质的量的浓度分别为和 ，二者之比为，A正确；根据题图可知，，的物质的量浓度下降，平衡 朝正反应方向移动，则平衡常数增大，故时的平衡常数小于时的平衡常数，B错误；据 分析可知，时，反应达到平衡时的物质的量是，生成的， 则转化的，故转化率为，C正确；时平衡常数 ，向点容器中再充入和，则浓度商 ，则，平衡不移动，（逆）（正），D错误。 15 7.[福建厦门一中2024高二期中] 恒压条件下，密闭容器中按照体积比为充入、，合成 ，其中涉及的主要反应： Ⅰ. Ⅱ. 在不同催化剂作用下发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，在相同的时间段内的选择性和产率随温度的变 化如图所示： 已知： 的选择性 下列说法正确的是( ) 16 A.保持恒温恒压下充入氮气，不影响的产率 B.合成甲醇的适宜工业条件是约，催化剂选择 C.使用催化剂，以上，升高温度甲 醇的产率降低，原因可能是催化剂的活性降低 D.使用催化剂，以上，升高温度甲醇的产率 降低，可能是因为反应Ⅱ平衡正向移动 √ 17 解析 恒温恒压条件下充入氮气，容器容积增大，反应物与生成物的总分压减小，反应Ⅰ平衡逆 向移动，和的物质的量增加，从而导致反应Ⅱ的反应物浓度增大，平衡正向移动，所以 的产率增加，A错误；时，相同条件下使用催化剂，选择性更高，且 的产率较高，所以合成甲醇的适宜工业条件为约，催化剂选择，B错 误；以上时温度较高，反应Ⅰ为放热反应，升温平衡逆向移动，而反应Ⅱ为吸热反应，升 温平衡正向移动，导致甲醇的产率降低，C错误；以上时，使用催化剂，甲醇的选择性 降低，且升高温度反应Ⅱ正向移动，所以该条件下主要以反应Ⅱ为主，导致甲醇的产率降低，D 正确。 18 8.已知反应：，该反应的 ，、分别为正、逆 反应速率常数。在一定压强下，按向密闭容器中充入氯气与丙烯。图甲表示 平衡时，丙烯的体积分数与温度、的关系。下列说法中正确的是 ( ) 19 A.相同温度下，该反应的会随催化剂的不同而发生改变 B.该反应的、随温度变化的曲线如图乙所示，则曲线表示随温度变化的曲线 C.相同温度下，平衡体系中的体积分数小于的 D.当温度为、时，的转化率约为 √ √ 20 解析 已知，，当达到平 衡时，，则，化学平衡常数不会随催化剂的不同而发生 改变，故A错误；由图甲可知，当一定时，温度升高，丙烯的体积分数增大，说明该反应正向 为放热反应，则升温时，反应逆向进行，增大的程度大于，减小的程度更大，所以曲 线表示随温度变化的曲线，故B错误；相同温度下，增大氯气的比例，值增大，平衡正向 移动，但平衡时气体总物质的量增大程度大于平衡移动导致的增大的程度， 平衡体系中的体积分数小于的，故C正确；当温度为、时， ，由题可知，反应物初始投料之比等于化学计量数之比，则丙烯与减少的物质的量相 同，则反应达到平衡后，各物质的体积分数 均为，则求得平衡常数，当温度为 ，时，设的起始浓度为，转化浓度为，列三段 式： 21 则，解得，则的转化率约为，故D正确。 9.[江西南昌二中2024高二期中] 氮的氧化物和碳的氧化物在化工生产中应用广泛。 （1）和分别与氧气反应的热化学方程式如下。 ① ② 已知某反应的平衡常数表达式为，写出此反应的热化学方程式：________________ _____________________________________________________。 解析 已知某反应的平衡常数表达式为，可以写出此反应的化学方程式并且根据 盖斯定律，由得此反应 ，故其热化学方程 式为。 23 （2）一定温度下的恒容容器中，反应的部分实验数据如下： 反应时间/ 0 10 20 30 40 0.10 0.09 0.08 0.07 0.06 反应时间/ 50 60 70 80 0.05 0.03 0.02 ①根据表格中的数据推测______。 0.04 解析 由题表格可知，反应每分解，故根据题表中的数据推测； ②完全分解所需时间为_________。 解析 根据分析，完全分解所需时间为； 24 ③不同温度下，的分解半衰期随起始压强的变化关系如图甲所示 （图中半衰期指任一浓度消耗一半时所需的相应时间），则___（填 “ ”“”或“ ”），当温度为、起始压强为时，反应至时， 体系压强________（用表示）。 解析 压强一定时，温度越高，反应速率越快，半衰期越短，由题图甲可知，压强一定时，温 度时的半衰期大于温度时的半衰期，则温度大于；设起始一氧化二氮的物质的量为， 由半衰期的定义可知，反应至时，一氧化二氮、氮气和氧气的物质的量分别为、 、，温度一定时，气体的压强之比等于物质的量之比，可得，解得 。 25 （3）实验发现生产硝酸过程中，升高温度，和的反应速率减慢，该 反应分两步进行： Ⅰ.（快平衡） Ⅱ.（慢反应） 升温该反应速率减慢的原因是____________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ _______________。 第一步为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，浓度减小，第二步为决速反应，浓度减小对反应速率的影响大于温度升高对反应速率的影响 解析 总反应分为两步，总反应速率由慢反应决定，结合题给信息知第二步决定总反应速率，第 一步为放热反应，温度升高平衡逆向移动，浓度减小，而第二步反应中，减小反应 速率减慢，温度升高反应速率增快，浓度减小对反应速率的影响大于温度升高对反应速率 的影响，故温度升高该反应的反应速率却减小。 26 （4）中国科学院大学以为电极材料，利用电化学催化还原 制备。用计算机模拟在电极材料表面发生还 原反应的历程如图乙（*表示微粒与的接触位点）所示。 依据反应历程图中的数据，你认为电化学催化还原生成 的选择性______（填“高于”或“低于”）生成的 高于 生成的中间体的活化能高于生成的中间体的活化能 解析 由题图乙可知，电化学催化还原制备的中间体活化能高，电化学催化还原 制备的中间体活化能低，活化能越低，反应速率越快，选择性越好。 选择性，原因是________________________________________________________________________。 27 10.[河南鹤壁高中2023高二月考] 具有良好的导电和导热性，可用于高温结构材料和超导材 料。可利用化学气相沉积技术来制备氮化钛。请回答下列问题： （1）已知下，三种制备氮化钛反应的热化学方程式： ⅲ. 利用反应ⅰ和ⅱ两种方式制备时，反应ⅱ的反应趋势远大于，其原因是___________________ ______________________________________________________________________________________________ ______。 反应ⅰ和ⅱ的焓变相近，但反应ⅱ反应前后气体分子数增大较多，熵增程度大，因此反应ⅱ的反应趋势远大于反应ⅰ 解析 由热化学方程式可知，反应ⅰ和ⅱ的焓变相近，但反应ⅱ反应前后气体分子数增大较多， 熵增程度远大于反应，远小于反应，所以反应ⅱ的反应趋势远大于反应ⅰ。 28 （2）在、条件下，将、、以物质的量之比加入反应 容器进行反应ⅲ。后反应达到平衡状态，平衡时混合气体中与的分压相等，则 平衡转化率为________（保留三位有效数字），之间，以分压表示的 平均反应速率为_______。 1.125 解析 设起始加入四氯化钛、氮气和氢气的物质的量分别为、和，四氯化钛的转 化量为，由热化学方程式可知，后反应达到平衡时，四氯化钛、氮气、氢气、氯化 氢的物质的量分别为、、、，由平衡时混合气体中 氮气和氢气的分压相等可得：，解得，则四氯化钛的转化率为。 平衡时混合气体的总物质的量为；由题意知，，反应起始时，的物质的 量分数为，后平衡时，的物质的量分数为，则四氯化钛的反应速率为 。 29 （3）合成制备氮化钛所需的原料氨气。将和投入某刚性反应容器中，测 得反应过程中的体积分数和反应体系的总压随着温度的升高而变化的曲线如图： 30 ①对于该可逆反应过程，下列有关说法正确的是____（填序号）。 BC A.、、三点时，该反应均处于平衡状态 B.过程中，该反应平衡逆向移动 C.混合气体的平均摩尔质量： D.混合气体的密度： 31 解析 合成氨的反应为，化学反应限度是一定条件下化学反应所能达 到的最大限度，由图可知，点氨气的体积分数最大，反应达到平衡，则点为平衡的形成过程， 反应未达到平衡状态，故A错误。由图可知，点氨气的体积分数最大，反应达到平衡，过 程为化学平衡移动过程，升高温度，氨的体积分数降低，所以该反应的正反应为放热反应， 过程为化学平衡移动过程，该反应为放热反应，升高温度，平衡向吸热的逆反应方向移动， 故B正确。由质量守恒定律可知，反应前后气体的质量相等，该反应为气体分子数减小的反应， 的体积分数越大，和反应的物质的量越多，体系中总物质的量越小，则、、三点混 合气体的总物质的量依次增大，平均摩尔质量、、依次减小，故C正确。由质量 守恒定律可知，反应前后气体的总质量相等，在恒容密闭容器中混合气体的密度始终不变，则 、、三点混合气体的密度相等，故D错误。 32 ②、、三点对应温度下的平衡常数由大到小的顺序为_____________________。 解析 该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，反应的平衡常数减小，由图可知，、、 三点对应温度依次增大，所以平衡常数依次减小，故。 ③当温度为，该反应达到平衡时，以气体分压表示的该反应的平衡常数______ （列出计算式即可）。 解析 由图可知，当温度为，反应达到平衡时，氨气的体积分数为、体系总压强为， 设氮气的转化率为，平衡时氮气、氢气和氨气的物质的量分别为、 和，由氨气的体积分数为可得，解得 ，则氮气、氢气和氨气的平衡分压为、和 ，反应的平衡常数。 33 11.[重庆名校联盟2024高二期中联考] 氨是化肥工业和基本有机化工的主要原料。合成氨的反应 为，回答下列问题： （1）写出一种提高产率的方法：________________________________。 及时分离出氨气（答案合理即可） 解析 及时分离出产物氨气可使平衡正向移动，从而提高的产率。 34 （2）恒温恒容条件下，向密闭容器中充入一定量的和，则下列条件中一定能判断该反应达 到平衡状态的是____（填序号）。 cd a.、和的物质的量浓度之比为 b.键断裂的同时生成键 c.容器中气体的压强不变 d.的生成速率与的生成速率之比为 解析 、和的物质的量浓度之比为并不代表、和的物质的量不再改变了， 故不能说明反应达到平衡状态，不符合题意；键断裂和键生成均只涉及逆反应，不能 说明反应达到平衡状态，不符合题意；合成氨是气体体积减小的反应，反应过程中压强减小，当 容器中气体的压强不变时，说明反应达到平衡，符合题意；的生成速率代表正反应速率，的 生成速率代表逆反应速率，当二者之比为时，可以说明反应达到了平衡状态，符合题意。 35 （3）合成氨的速率方程式为，根据表中数据，___；____。 实验 1 0.1 0.3 0.2 2 0.2 0.3 0.2 3 0.1 0.3 0.02 4 0.1 0.6 0.2 1 解析 合成氨的速率方程式为，由实验1数据可得： ，由实验2数据可得： ，由实验3数据可 得： ，联立方程可得，。 36 （4）向一密闭容器中充入和发生合成氨反应，平衡时，氨气的体积分数 随压强和温度的变化如图甲所示。 ①、、由大到小的顺序是_____________。 解析 对于反应，其他条件不变时，压强越大，氨气的体积分数也越 大，结合题图甲可知，。 37 ②若，则温度下，点对应的的平衡转化率为______（保留3位有效数字）， 压强平衡常数____（结果用分数表示，为用分压表示的平衡常数，分压总压×物 质的量分数）。 66.7 38 解析 ，温度下，平衡时的体积分数为，设转化了，可列出三段 式： 则，解得，平衡时、、的物质的量分别为、 、，气体总物质的量为，所以点对应的的平衡转 化率为 ，压强平衡常数。 39 （5）氮氧化物是空气中的污染物之一，在有氧条件下，新型催 化剂能催化与反应生成，将一定比例的、和 的混合气体匀速通入装有催化剂的反应器中，反应相同时 间，的去除率随反应温度的变化曲线如图乙所示。解释在 范围内随温度升高，的去除率迅速上升的主要 原因是_______________________________________________________ _________________________________________________________。 在范围内，催化剂活性随温度升高而增大，使的去除率迅速增大，且温度升高，反应速率加快 解析 在范围内，催化剂的活性增大，使的去除率迅速增大，同时升高温度，化 学反应速率加快。 40 $$