专题2 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（苏教版2019）

化学 选择性必修1 化学反应原理 SJ 1 2 专题2素养检测 刷速度 2 1.[福建厦门2024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.[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） 5 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。 6 3. [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 7 【教材变式】本题是教材P72“选择决策”变式题，综合考查了浓度、体积分数的图像。 8 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。 9 4.[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 10 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。 11 【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，可判断之前反应未达到平衡，之后反应为平衡态，反应的。 12 5.[江苏淮安2023高二期中] 在二氧化碳加氢制甲烷的反应体系中，主要发生反应的热化学方程式 为 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 反应Ⅲ： 向恒压、密闭容器中通入和，平衡时、、的物质的量随温度的变化 如图所示。 下列说法不正确的是( ) 13 A.反应Ⅰ的平衡常数 B.图中曲线C表示的物质的量随温度的变化 C.提高转化为的转化率，需要研发在低温区高效的催化剂 D.的 √ 14 解析 化学平衡常数是生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，反应Ⅰ的平衡常数 ，故A正确；反应Ⅰ和反应Ⅲ均为放热反应，因此的平衡量随着温度的升高 而减小，所以图中曲线A表示的物质的量变化曲线，由反应Ⅱ和Ⅲ可知，温度升高反应Ⅱ正 向移动，反应Ⅲ逆向移动，因此在平衡时的物质的量随着温度升高而增大，故曲线C为的物 质的量变化曲线，则曲线B为的物质的量变化曲线，故B错误；反应Ⅰ和反应Ⅲ为放热反应， 反应Ⅱ为吸热反应，降低温度有利于反应Ⅰ和反应Ⅲ正向移动，反应Ⅱ逆向移动，因此在低温时 的平衡量较高，要提高转化为的转化率，需要研发在低温区高效的催化剂以尽快建立 化学平衡状态，故C正确；根据盖斯定律可知，由（ⅡⅢ）得 ，故D正确。 15 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( ) 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 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。 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。 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 0.10 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； 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减小。 22 （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______________________________________________________________________________ ___ 。 23 8.[江西宜春上高二中2024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的反应趋势远大于反应，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 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。 24 （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。 25 （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： 26 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： 27 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。 28 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。 29 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。 30 9.[福建三明五校协作2023高二期中联考] 为实现生产生活的“碳减”和经济的可持续发展，科学 工作者开展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，再通过加氢制甲醇等燃料，从而实现可再生能源 和的资源化利用。 31 （1）过程Ⅱ中催化加氢制取甲醇，反应如下： 主反应： 副反应： ①、生成的热化学方程式是________________________________________________。 解析 根据盖斯定律分析，主反应-副反应可得热化学方程式为 。 32 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，则主反应消耗二氧化碳，消耗氢气；为 ，则副反应消耗二氧化碳，消耗氢气，则反应后二氧化碳有，氢 气有，此时的浓度为。 33 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、选择合适催化剂等 解析 为提高在单位时间内的产率，应加快反应速率，可采取增大压强、选择合适催化剂 等措施。 34 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，投料为和，测得温度对的平衡转化 率的影响，曲线表示，改变投料比测量后得到曲线。 35 （2）曲线条件下投料比改变，则___1（填“ ”“ ”或“”）；反应从开始分别 进行到、、三点时，放出热量为、、，其由大到小的顺序为______________。 解析 相较于曲线，曲线中二氧化碳的平衡转化率降低，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，在相同温度下，增大二氧化碳的量，平 衡正向移动，反应放热更多，故。 36 （3）工业生产中采取较高温度左右 ，原因是___________________________________________ ________。 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，选择温度为左右。 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。 38 （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 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 42 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。 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 $$