第2章 化学反应速率与化学平衡 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（人教版2019）

化学 选择性必修1 化学反应原理 RJ 1 2 第二章素养检测 刷速度 2 建议用时：60分钟 1.[江西景德镇2023高二月考] 治理汽车尾气排放的、 的办法是在汽车排气管上安装催化转 化器，使与 反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，反应原理： ，在、下， ， 。下列说法错误的是( ) D A.该反应为熵减小的反应 B.该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量 C.该反应在、 下能自发进行 D.其他条件不变时，加入催化剂，可以改变化学反应方向 3 解析 该反应的 ，即该反应为熵减小的反应，A项正确；该反应是 放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，B项正确； ， 故在、 下该反应可自发进行，C项正确；催化剂只能改变反应速率，不能改变反 应方向，D项错误。 4 2.[河南郑州2023高二期中] 在某温度下，存在反应： ， 的浓度随时间变化曲线如图， 下列有关描述正确的是( ) D A.若 是有色气体，其他条件不变，压缩容器的容积，平衡不 移动，则气体颜色不变 B.当 时，说明该化学反应已经达到平衡 C.8分钟时若升高体系温度，则减小， 增大 D.若平衡时的转化率为，则起始时 的物质的量浓度为 5 解析 该反应是反应前后气体的分子数不变的反应，压缩容器容积，平衡不移动，但由于容器的 容积减小，气体的浓度增大，则气体颜色加深，故A错误；反应过程中一直是 ， 不能说明该化学反应已经达到平衡，故B错误；升高温度，正、逆反应速率都增大，故C错误；由 题图可知，的起始浓度为，平衡时浓度转化量为，则 浓度变化量为 ，若平衡时的转化率为，则起始时 的物质的量浓度为 ，故D正确。 6 3.[安徽合肥八中2023高二期中] 在三个容积均为 的恒容密闭容器中，按如表所示进行投料 并控制相应的温度，容器内发生反应： 。下列说法错误的是 ( ) 容器 温度/ 起始时物质的量/ 平衡时物质的量/ C Ⅰ 380 0.15 0.10 0 0 0.05 Ⅱ 380 0.30 0.20 0 0 Ⅲ 500 0.15 0.10 0 0 0.04 D A.该反应的正反应为吸热反应 B.达到平衡时，表中 C.达到平衡时，容器Ⅲ中的反应速率比容器Ⅰ的大 D.容器Ⅲ中达到平衡时，再充入或加入C、、、各，达到平衡前：（正） （逆） 7 解析 对比容器Ⅰ、容器Ⅲ中数据可知，反应达到平衡时，条件下，为 ， 条件下，为 ，说明升高温度，平衡向正反应方向移动，故正反应为吸热反 应，A项正确；对比容器Ⅰ、Ⅱ中数据可知，容器Ⅱ相当于两个容器Ⅰ平衡后叠加并压缩，该反 应为气体体积增大的反应，压缩过程中平衡向逆反应方向移动，故 ，B项正确；容器Ⅲ 中的温度高于容器Ⅰ，温度越高反应速率越快，C项正确；由题给信息，可列式： 时平衡常数，当反应物和生成物各再投入 时， ，平衡应向逆反应方向移动，则达到平衡前：（逆） （正），D 项错误。 8 4. [云南曲靖2024高二期末] 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 9 【教材变式】本题是教材P32合成氨浓度与时间图像变式题，综合考查了浓度、体积分数的图像。 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。 11 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 12 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。 13 【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 。 14 6.[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( ) 15 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 √ 16 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。 17 7.[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。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：__________________________________________ ____________________。 ① ② 18 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 。 19 （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 0.09 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 ； 20 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 。 21 （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，第二步为决速步反应，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 22 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。 23 （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 _____________________________________________________________________ __。 24 8.[河南鹤壁高中2023高二月考] 具有良好的导电和导热性，可用作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的反应趋势远大于反应 ，其原因是_____________ ____________________________________________________________________________________。 反应ⅰ和ⅱ的焓变相近，但反应ⅱ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 25 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。 26 （2）在、反应条件下，将、、以物质的量之比为 加入 反应容器中进行反应ⅲ。后反应达到平衡状态，平衡时混合气体中与 的分压相 等，则的平衡转化率为________（保留三位有效数字）， 内，以分压表示 的平均反应速率为_______ 。 1.125 27 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，四氯化钛、氮气、氢气、氯化氢 的物质的量分别为、、、 ，平衡时混合气体中氮 气和氢气的分压相等，则，即，解得 ，则四氯化钛的平 衡转化率为；平衡时，混合气体的总物质的量为，在、 反应条件 下， 内四氯化钛的反应速率为 。 28 （3）在某刚性容器中合成原料氨气。将和 投入反 应容器中， 测得反应过程中的体积分数和反应体系的总压强 随着温度的升高而 变化的曲线如图： 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： 29 解析 根据题给信息可知反应开始时的体积分数为0，由题图可知， 点氨气的体积分数最大， 反应在、点达到平衡，点反应未达到平衡状态，故A错误；由题图可知， 点氨气的体积分数 最大，反应已达到平衡，过程为化学平衡移动过程，升高温度， 的体积分数降低，所以 该反应的正反应为放热反应，同理 过程为化学平衡移动过程，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，反应前后气体的总质量相等，合成氨反应为 ，的体积分数越大，气体总物质的量越小，则、、 三点气体总物质的量 依次增大，混合气体的平均摩尔质量： ，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。 30 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，平衡向吸热的逆反应方向移动，反应的平衡常数减小，由 题图可知，、、三点对应温度依次增大，所以平衡常数依次减小，故 。 31 ③当温度为时，该反应达到平衡，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 由题图可知，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 ，则平衡时总 物质的量为，氮气、氢气和氨气的物质的量分别为、、 ，氮气、 氢气和氨气的平衡分压分别为、 和 ，反应的平衡常数 。 32 9.[辽宁鞍山2023高二月考] 为实现生产生活中的“碳减”和经济的可持续发展，科学工作者开展 了 的价值型转化的相关研究。请回答以下有关问题。 Ⅰ.利用太阳能分解获得氢气，再通过催化加氢制取甲醇 等燃料的工艺流程如图 甲所示，从而实现可再生能源和 的资源化利用。 （1）过程Ⅰ、Ⅱ是典型的人工光合作用过程： ，该反应是 ______（填“吸热”或“放热”）反应。 吸热 解析 光合作用需要吸收太阳能，故为吸热反应。 33 （2）过程Ⅱ中 催化加氢制取甲醇，反应如下： 主反应： 副反应： ①、反应生成 的热化学方程式是_____________________________________________ ______。 解析 根据盖斯定律，由主反应-副反应可得、反应生成 的热化学方程式为 。 34 ②一定条件下，向容积为的恒容密闭容器中通入和 ，发生上述反应，达到 平衡时，容器中为，为，此时的浓度为_______ （用含、、 的代数式表示）。 解析 一定条件下，向容积为的恒容密闭容器中通入和 发生题述反应，达 到平衡时，容器中为，则主反应消耗氢气；为 ，则副反应消耗氢 气，则反应后氢气有，此时的浓度为 。 ③为提高 在单位时间内的产率，即加快反应速率，可采取增大压强、选择合适催化剂等措施。 ③为提高 在单位时间内的产率，可采取措施：________________________________ （写出一条即可）。 增大压强（或选择合适催化剂等） 35 Ⅱ.催化加氢也可制取乙烯： ， 在容积为的恒容容器中制取乙烯，投入和，测得温度对 的平衡转化率 的影响如图乙所示，曲线表示，改变投料比测量后得到曲线 。 36 （3）曲线条件下投料比发生改变，则___1（填“ ”“ ”或“ ”）；反应从开始 分别进行到、、三点时，放出的热量、、 由大到小的顺序为______________。 解析 相同条件下，曲线中二氧化碳的平衡转化率较低， 的量不变，说明增加了二氧化碳的 量，即大于1。相同投料比时，二氧化碳的转化率越高，反应放热越多，则 ；在相同温 度下，二氧化碳的量增大，氢气的转化率增大，平衡正向移动，反应放热更多，则 ，故 。 （4）工业生产中采取较高温度左右 ，原因是______________________________________ ___________。 为了提高催化效率（或催化剂活性），加快反应速率 解析 在 左右催化剂的催化效果最高，故为了提高催化效率（或催化剂活性），加快反应 速率，选择在 左右进行工业生产。 37 10.[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。 （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）。 、和的物质的量浓度之比为 键断裂的同时生成 键 .容器中气体的压强不变 的生成速率与的生成速率之比为 38 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。 39 （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， 。 40 （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， 。 41 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 解析 ，温度下，平衡时的体积分数为，设转化了 ，可列出三段 式： 42 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 。 43 （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。 44 $$