专题2 化学反应速率与化学平衡 高考强化-【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（苏教版2019）

化学 选择性必修1 化学反应原理 SJ 1 2 专题2高考强化 刷真题 2 1.[江苏化学2023·10，3分] 金属硫化物催化反应， 既可以除去天然气中的，又可以获得。下列说法正确的是( ) C A.该反应的 B.该反应的平衡常数 C.如图所示的反应机理中，步骤Ⅰ可理解为中带部分负电荷的与催化剂 中的之间发生作用 D.该反应中每消耗，转移电子的数目约为 3 解析 该反应是反应后气体分子数增大的反应，即熵增反应，所以，A错误；该反应的化 学平衡常数，B错误；由反应机理图示可知步骤Ⅰ中分子中带部分负电荷的 与催化剂中的之间发生了作用，C正确；由于分子中C元素显价、分子中C元素显 价，所以由化学方程式可知有参与反应时，转移电子，所以每消耗将转 移电子，即转移电子数约为，D错误。 4 2.[江苏化学2022·10，3分] 用尿素水解生成的催化还原，是柴油机车辆尾气净化的主要 方法。反应为 下列说法正确的是( ) B A.上述反应 B.上述反应平衡常数 C.上述反应中消耗，转移电子的数目为 D.实际应用中，加入尿素的量越多，柴油机车辆排放的尾气对空气污染程度越小 5 解析 该反应正向是气体分子数增大的反应，即熵增反应，所以，A错误；化学平衡常数 等于生成物平衡浓度幂次方之积除以反应物平衡浓度幂次方之积，B正确；该反应中元素化 合价升高、中元素和中元素化合价降低，反应消耗转移电子，C错误； 加入的尿素越多，生成的越多，过多的也会带来环境污染，D错误。 6 3.[重庆化学2023·14，3分] 逆水煤气变换体系中存在以下两个反应： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 在恒容条件下，按投料比进行反应，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( ) C A.反应Ⅰ的，反应Ⅱ的 B.点反应Ⅰ的平衡常数 C.点的压强是的3倍 D.若按投料，则曲线之间交点位置不变 7 解析 随着温度升高，平衡时甲烷含量减小、一氧化碳含量增大，说明随着温度升高，反应Ⅱ平 衡逆向移动、反应Ⅰ平衡正向移动，则反应Ⅱ为放热反应,、反应Ⅰ为吸热反应,， A错误；点体系中不含甲烷，且二氧化碳、一氧化碳含量相等，投料， 则此时反应Ⅰ平衡时二氧化碳、氢气、一氧化碳、水的物质的量相等，反应Ⅰ的平衡常数 ，B错误；点一氧化碳、甲烷物质的量相等，结合反应方程式的化学计量数 可知，生成水的总的物质的量为甲烷的3倍，结合阿伏加德罗定律可知，同温同体积下，物质的 量之比等于压强之比，即的压强是的3倍，C正确；反应Ⅰ为气体分子数不变的反应、反 应Ⅱ为气体分子数减小的反应，若按投料，相当于增加氢气的投料，会使 得甲烷含量增大，导致甲烷、一氧化碳曲线之间交点位置发生改变，D错误。 8 4.[湖南化学2023·13，3分] 向一恒容密闭容器中加入和一定量的 ，发生反应：。的平衡转化率按 不同投料比 随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是 ( ) B A. B.反应速率：正正 C.点、、对应的平衡常数： D.反应温度为，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态 9 【思路导引】由题图可知，投料比不变时，随温度的升高的平衡转化率增大，所以该反应为 吸热反应;在相同的温度下，投料比减小，相当于在的投料量不变的情况下增大的 投料量，当反应物不止一种时，其他条件不变，增大其中一种反应物的投料量（固体或纯液体除 外）会增大其他反应物的平衡转化率，同时降低自身平衡转化率，故投料比越小，的平衡转 化率越大。 10 解析 由题图可知，点对应的平衡转化率大于点，结合分析可知，点对应投料比小于点， 故,A正确；点、均为平衡状态，，点的平衡转化率大于点，假设两点 的投料量相同，则反应产物、的平衡浓度：点 点，两点温度相同，故逆 逆，正正，B错误；由分析可知，该反应为吸热反应，随温度升高，平衡常数增大，点 、温度相同，则平衡常数：，C正确；该反应为反应前后气体分子数改变的反应， 恒温恒容条件下，随着反应的进行容器内压强改变，当压强不变时，反应达到平衡状态，D正确。 11 5.[江苏化学2023·13，3分] 二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为 在密闭容器中，、时，平衡转化率、在催化剂作用 下反应相同时间所测得的实际转化率随温度的变化如图所示。的选择性可表示为 。下列说法正确的是( ) D A.反应的焓变 B.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 D.时，提高的值或增大压强，均能使平衡转化率达到点 的值 12 解析 已知反应，反应 ，反应 反应②可得目标反 应，由盖斯定律求算出目标反应的焓变 ，A错误；由于 生成的反应是放热反应，所以温度升高抑制反应的进行，即的平衡选择性随着温度的升 高而降低，B错误；由图像可知的平衡转化率随着温度的升高先降低后小幅度地升高，说明 前以生成甲烷的反应为主，后以生成的反应为主，而的实际转化率先升 高后降低，在左右时最高，所以用该催化剂催化反应的最佳温度在 左右，C错误；生成的反应是反应后气体分子数减小的反应，所以增大压强可以使反应正 向移动，提高的平衡转化率，而提高的值也可以理解为在不变的情况下增 大，也可以提高的平衡转化率，故两种方法均能使平衡转化率达到点的值，D 正确。 13 6.[福建化学2023·13节选] 探究甲醇对丙烷制丙烯的影响。 丙烷制烯烃过程主要发生的反应有 ⅲ. 已知：为用气体分压表示的平衡常数，分压物质的量分数×总压强。 14 （1）在、下，丙烷单独进料时，平衡体系中各组分的体积分数 见下表。 组分 /% 21.0 23.7 55.2 0.1 0.0 ①从初始进料到体系达平衡时，反应ⅰ、ⅱ、ⅲ消耗丙烷的平均速率从大到小的顺序为反应____ 反应____ 反应____（填序号）。 ⅱ ⅰ ⅲ 解析 根据平衡体积分数 （甲烷） （乙烯） （丙烯），消耗丙烷生成丙 烯或乙烯或甲烷，可知反应速率： ⅲ。 15 ②平衡体系中检测不到，可认为存在反应：，下列相关说 法正确的是____（填序号）。 . . .使用催化剂，可提高丙烯的平衡产率 .平衡后再通入少量丙烷，可提高丙烯的体积分数 解析 目标反应 反应反应ⅲ，故，正确；分压物质的量分数×总压强 体积分数×总压强，故，正确； 催化剂不能影响平衡，错误；通入丙烷平衡正向移动，根据勒夏特列原理并不能够将丙烷增加 的影响消除，因此丙烯的体积分数会降低，错误。 16 ③由表中数据推算：丙烯选择性________________________________ （列出计算式并计算出结果）。 解析 在相同条件下，物质的量之比等于体积之比，同时消耗丙烷生成丙烯或乙 烯或甲烷，生成乙烯时同时生成等量的甲烷，因此丙烯的选择性 。 17 （2）丙烷甲醇共进料时，还发生反应： ⅳ. 在、下，平衡体系中各组分体积分数与进料比的关系如图所示。 解析 ⅲ.，ⅳ. ，目标反应反应ⅲ反应ⅳ，故 ；甲醇投料增加，氢气增多，导致反应ⅰ逆移，则丙烯体积分数降低。 18 ①进料比（丙烷）（甲醇）时，体系总反应 _____。 ②随着甲醇投料增加，平衡体系中丙烯的体积分数降低的原因是________________________________ ____________________________________。 甲醇投料增加，氢气增多，导致反应ⅰ逆移，则丙烯体积分数降低 19 7.[江苏化学2023·17节选] 空气中含量的控制和资源利用具有重要意义。 （1）合成尿素是利用的途径之一。尿素合成主要通过下列反应实现 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 解析 ①由图像可知温度升高、减小，即随着温度的升高、平衡常数逐渐减小，则该反应正 反应是放热反应，即。②已知反应中会发生尿素水解、尿素缩合生成缩二脲、尿素转化为 氰酸铵等副反应，副反应有氨气生成，实际生产中增加投料比可以适当抑制副反应的发生；而且 和都是反应物，和的投料比值越大、的转化率越高。 20 ①密闭体系中反应Ⅰ的平衡常数与温度的关系如图甲所示，反应Ⅰ的____ （填“”“”或“”）。 ②反应体系中除发生反应Ⅰ、反应Ⅱ外，还发生尿素水解、尿素缩合生成缩二脲 和尿素转化为氰酸铵等副反应。尿素生产中实际投入 和的物质的量之比为，其实际投料比值远大于理 论值的原因是_________________________________________________________________ ________。 适当抑制副反应的发生；和的投料比值越大、的转化率越高 21 8.[［全国新课标化学2023·29，15分] ］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： 甲 能量转换关系 （1）根据图甲数据计算反应的 _____。 解析 根据题图中的能量数据可知，题给反应的 。 22 乙 反应机理 （2）研究表明，合成氨反应在催化剂上可能通过图乙机理进行 表示催化剂表面吸附位，表示被吸附于催化剂表面的 。判断上述 反应机理中，速率控制步骤（即速率最慢步骤）为________（填步骤前的 序号），理由是_________________________________________________。 （ⅱ） 分子中键能很高，解离为原子所需能量最多 解析 在该反应历程中，步骤（ⅰ）和（ⅲ）为吸附过程，释放能量；步骤 形成共价键，释放能量；步骤（ⅱ）和（ⅳ）破坏共价键，需要吸收能 量。又因键的键能大于键的键能，所以步骤（ⅱ）需要吸收更多的能量，使得该步骤 反应速率最慢，成为速率控制步骤。 23 （3）合成氨催化剂前驱体（主要成分为）使用前经还原，生成包裹的。已 知属于立方晶系，晶胞参数，密度为。则晶胞中含有的原 子数为________________（列出计算式，阿伏加德罗常数的值为）。 解析 晶胞的体积，则晶胞的质量 ，1个原子的质量为，因此晶胞含有的原子数为 。 24 （4）在不同压强下，以两种不同组成进料，反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如图 丙、丁所示。其中一种进料组成为、，另一种为、 、。（物质的摩尔分数：） 25 ①图中压强由小到大的顺序为_______________，判断的依据是___________________________________ ____________________________________________________________。 合成氨为分子数减少的反应，相同温度下，压强越大，产物氨的平衡产率越高，摩尔分数越大 解析 的正反应是气体总物质的量减小的反应，在其他条件不变的情 况下，增大压强平衡正移，平衡时的摩尔分数增大，根据图像可知。 ②进料组成中含有惰性气体的图是____。 丁 解析 不参与反应，两种进料组成中与的物质的量之比均为，在总压强不变的情况下 加入相当于按比例减小了与反应有关的气体的压强，则当温度和总压强不变时，加入了的体 系正向进行的程度低于未加入的体系，即加入了的体系达到平衡时的摩尔分数低于未加 入的体系，因此图丁表示进料组成中含有的体系。 26 ③图丙中，当、时，氮气的转化率_______________。该温度时，反 应的平衡常数___（化为最简式）。 （或） 解析 设图丙体系的进料组成为和，达到平衡时转化了，可得三段式： 结合题中信息可得，解得，即平衡时的转化率为。平衡时，气体总物质 的量为，、、的物质的量分别为、、，即、 、的物质的量分数分别为0.2、0.6、，因此 ，，压强平衡常数 。 27 2 专题2高考强化 刷原创 28 1.标准状况下，气态反应物和生成物的相对能量与反应历程如图所示，反应历程Ⅱ为有催化剂存 在时的变化情况。下列说法错误的是( ) D A.反应历程Ⅰ中，断键所吸收的能量小于成键所释放 的能量 B. C.标准状况下，和的能量高于 的能量 D.反应历程Ⅱ中第一步的热化学方程式为 29 解析 反应历程Ⅰ中，断键所吸收的能量为，成键所释放的能量为 ，由题图知，断键所吸收的能量小于成键所释放的能量，A正确；生成 物总能量-反应物总能量，催化剂不能改变反应的焓变，因此有，则得 ，B正确；由题图反应历程Ⅰ知，和的能量高于 的能量，C正确；反应历程Ⅱ中第一步反应的热化学方程式为 ，D错误。 30 2.双氧水、盐酸和在催化剂作用下，制备1，或2，的反应如下： 达到平衡时，的转化率和随温度的变化如图 所示，下列说法正确的是( ) C A.时，催化剂的活性最强 B.②点的一定大于①点的 C.高于时，的转化率下降可能是由于分解 D.时，若反应进行后达到平衡，则内 1，的平均生成速率约为 31 解析 时，的平衡转化率最高，催化剂不影响反应物的平衡转化率，无法判断催化剂此 时活性是否最强，故A项错误；②点与①点的转化率相同，不考虑分解及挥发的情况 下，各反应物的浓度相等，②点的温度高，但催化剂的活性与速率常数均受温度的影响，因此② 点的不一定大于①点的，故B项错误；高于时，可能会受热加快分解，导致转 化率下降，故C项正确；时，反应达到平衡，的转化率是，参与反应的的物质的量 为，此时，由题意可得关系式：,（或2,），则生成 1,的物质的量，故内1，的平 均生成速率约为，故D项错误。 32 3.乙炔可在催化剂作用下发生选择性加氢反应转化为乙烯。该反应速率方程为 ，（、为速率常数，只与温度、催化剂有关）。 （1）该过程在催化剂表面的反应机理如图甲， 其中吸附在表面上的物种用*标注。 吸附阶段发生反应， 该反应在低温时自发趋势较大，理由是_____________ __________________________________________________ __________________________________________________ ________________________。 该反应的，气体被催化剂吸附导致熵减，则，低温时才能满足，因此该反应在低温时自发趋势较大 33 （2）已知实际生产过程中往往伴随副反应：，在密闭容器中充入 和，发生上述两个反应，测得平衡转化率与温度、压强的关系如图乙所 示。在、下的选择性等于选择性。下，主反应的平 衡常数______（为用气体分压计算的平衡常数，气体分压气体总压强×气体的物 质的量分数）。 1.75 34 解析 时，设平衡时、的物质的量分别为、： 由题图乙可知，在、下的平衡转化率为，则，在、 下的选择性等于，则，解得，，平衡时 ，，，，则反应体系中 气体总物质的量为，则下，主反应的平衡常 数。 35 （3）在两个相同的恒容密闭容器中，各加入和，分别选用两种催化剂，反 应进行相同时间，测得的转化率随反应温度的变化如图丙所示。 已知：在温度范围内，同一温度下，催化剂Ⅰ、Ⅱ对该反应的催化效果不同。使用催化 剂Ⅰ时反应的活化能______催化剂Ⅱ（填“大于”“小于”或“等于”）。温度高于时， 的转化率降低的原因可能是__________________________________。 小于 反应放热，温度升高，平衡逆向移动 解析 相同温度条件下,催化剂Ⅰ对应的转化率更高，说明使用催化剂Ⅰ时反应速率更快，活化能 更小。两种催化剂在相同温度下的催化效果不同，但温度为时，转化率相同，且随温度升高 转化率降低，说明时反应达到平衡，随温度升高，转化率降低的原因是反应放热,温度升高, 平衡逆向移动。 36 $$