内容正文:
专题06 化学反应速率与化学平衡 反应机理图
考点1 化学反应速率与化学平衡
1.(2022·广东卷)恒容密闭容器中,在不同温度下达平衡时,各组分的物质的量(n)如图所示。下列说法正确的是
A.该反应的
B.a为随温度的变化曲线
C.向平衡体系中充入惰性气体,平衡不移动
D.向平衡体系中加入,H2的平衡转化率增大
2.(2022·广东卷)在相同条件下研究催化剂I、Ⅱ对反应的影响,各物质浓度c随反应时间t的部分变化曲线如图,则
A.无催化剂时,反应不能进行
B.与催化剂Ⅰ相比,Ⅱ使反应活化能更低
C.a曲线表示使用催化剂Ⅱ时X的浓度随t的变化
D.使用催化剂Ⅰ时,内,
考点2 反应机理图
1.(2024·广东卷)对反应(I为中间产物),相同条件下:①加入催化剂,反应达到平衡所需时间大幅缩短;②提高反应温度,增大,减小
。基于以上事实,可能的反应历程示意图(——为无催化剂,------为有催化剂)为
A. B.
C. D.
2.(2023·广东卷)催化剂Ⅰ和Ⅱ均能催化反应。反应历程(下图)中,M为中间产物。其它条件相同时,下列说法不正确的是
A.使用Ⅰ和Ⅱ,反应历程都分4步进行 B.反应达平衡时,升高温度,R的浓度增大
C.使用Ⅱ时,反应体系更快达到平衡 D.使用Ⅰ时,反应过程中M所能达到的最高浓度更大
1.(2024届广东省深圳二模)一定温度下,向恒容密闭容器中投入E和M发生如下反应:E(g)+M(g)F(g)G(g)。已知反应初始c0(E)=c0(M)=0.10mol/L,部分物质的浓度(c)随时间(t)的变化关系如图所示,t2后反应体系达到平衡状态。下列说法正确的是
A.X为c(F)随的变化曲线 B.0~t1内,=mol•L-1•s-1
C.反应的活化能:①>② D.t2时,扩大容器的体积,n(F)减小
2.(2024届广东省佛山二模)在恒容密闭容器中发生反应:,Y的平衡转化率按不同投料比()随温度变化的曲线如图所示。下列说法正确的是
A.
B.平衡常数:
C.当容器内气体密度不变时,反应达到平衡
D.温度下增大压强,c点向a点方向移动
3.(2024届广东省大湾区二模)甲醇是重要的化工原料。CO2与H2反应可合成甲醇,反应如下:,恒容密闭容器中,a mol CO2和3a mol H2,下温度下反应达到平衡时,各组分的物质的量浓度(c)随温度(T)变化如图所示。下列说法正确的是
A.随温度升高该反应的平衡常数变大
B.加入合适催化剂有利于提高CO2的平衡转化率
C.℃时,恒容下充入Ar,压强增大,平衡正向移动,平衡时浓度变小
D.℃时,恒压下2a mol 与6a mol 反应达到平衡时
4.(2024届广东省广州三模)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温度的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是
A.
B.两点的正反应速率:
C.此反应在任意温度下都可自发进行
D.当容器内气体的平均相对分子质量不变时,反应达平衡状态
5.(2024届广东省省二模)一定条件下,在恒容密闭容器中发生分解反应: ,随时间的变化如图所示。已知时反应达到平衡,时改变某单一条件(浓度、温度或催化剂等),下列说法不正确的是
A.由0到,的浓度不断增大
B.由到,
C.时,可能向容器中通入了
D.平衡常数可能小于
6.(2024届广东省广州二模)恒容密闭容器中充入X,在催化剂作用下发生反应:,起始压强为p kPa,反应时间为t s,测得X的转化率随温度的变化如图中实线所示(虚线表示平衡转化率)。下列说法正确的是
A.该反应的
B.催化剂可降低该反应的焓变,提高平衡转化率
C.增大起始压强,X的平衡转化率增大
D.800℃时,内化学反应速率
7.(2024届广东省揭阳二模)的回收和利用是实现“碳中和”的有效途径。在一恒容密闭反应器中充入体积之比为的和,发生反应:① ,② 。在相同时间内,的转化率、的选择性[的选择性]与温度的关系如图所示。下列叙述错误的是
A.温度高于时,主要发生反应②
B.温度低于时,的选择性随温度升高而增大
C.平衡时,再充入和,再次达到平衡时,的物质的量增大
D.下反应达到平衡时,、、的浓度之比为
8.(2024届广东省深圳一模)常温下,向某溶剂(不参与反应)中加入一定量X、Y和M,所得溶液中同时存在如下平衡:
(ⅰ)
(ⅱ)
(ⅲ)
X、Y的物质的量浓度随反应时间的变化关系如图所示,300 s后反应体系达到平衡状态。
下列说法正确的是
A.100~300 s内,
B.时,反应(ⅲ)的逆反应速率大于正反应速率
C.若反应(ⅲ)的,则X比Y更稳定
D.若再向容器中加入上述溶剂,则、均不变
9.(2024届广东省汕头一模)氮氧化物的排放是导致酸雨的原因。某研究小组利用反应探究NO的转化: ,向体积均为IL的两个密闭容器中分别加入2molCO(g)和2molNO(g),探究绝热恒容和恒温恒容条件下压强随时间的变化曲线,如图所示,下列有关说法错误的是
A.乙为恒温恒容条件下发生的反应
B.甲容器中NO的平衡转化率为
C.反应平衡常数:M<N
D.甲容器压强先增大的原因是反应放热,产生的热量使体系温度升高,压强增大
10.(2024届广东省湛江一调)我国科学家团队打通了温和条件下草酸二甲酯【(COOCH3)2】催化加氢制乙二醇的技术难关,反应为。如图所示,在恒容密闭容器中,反应温度为T1时,c(HOCH2CH2OH)和c(H2)随时间t的变化分别为曲线I和Ⅱ,反应温度为T2时,c(H2)随时间t的变化为曲线Ⅲ。下列判断正确的是
A.ΔH>0
B.a、b两时刻生成乙二醇的速率:v(a)=v(b)
C.在T2温度下,反应在0~t2内的平均速率为
D.其他条件相同,在T1温度下,起始时向该容器中充入一定量的氮气,则反应达到平衡的时间小于t1
11.(2024届广东省顺德三模)某1L恒容密闭容器发生反应: 。向容器中通入0.2molM和nmolN发生上述反应,测得M的平衡转化率与投料比以及温度的关系如图。下列说法正确的是
A.
B.时,C点的平衡常数值为2500
C.当时,反应达到平衡
D.其它条件不变,增大压强,可使B点移向C点
12.(2024届广东省深圳一模)光催化氧化甲烷制甲醛的机理如图所示。设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法不正确的是
A.在光催化剂表面会发生反应
B.CH3OOH为中间产物
C.上述过程中有非极性键的断裂与生成
D.每生成30 g HCHO,总反应转移电子数目为4NA
13.(2024届广东省佛山一模)氨氧化法是工业制硝酸的重要途径,其中氨氧化过程如下图所示。下列说法错误的是
A.能降低氧化的活化能
B.该过程的总反应式为:
C.第一电离能:O>N>H
D.可用氨还原法处理硝酸工业的尾气
14.(2024届广东省肇庆二模)催化剂X和Y均能催化反应A(g)B(g),其反应历程如图所示,“●”表示反应物或生成物吸附在催化剂表面。其他条件相同时,下列说法正确的是
A.使用催化剂X和Y,反应均分2步进行
B.使用催化剂Y比使用催化剂X,反应更快达到平衡
C.反应达到平衡后,降低温度,B的浓度减小
D.反应过程中A·Y所能达到的最高浓度大于A·X
15.(2024届广东省佛山一模)密闭容器中,发生 和 两个竞争反应,反应历程如图所示.下列说法正确的是
A.增大压强,物质C的浓度不变
B.升高温度,平衡时体系内D的浓度增大
C.反应
D.加入催化剂Ⅱ更有利于D的生成
16.(2024届广东省广州一模)反应在有水和无水条件下,反应历程如图,图中表示中间产物,表示过渡态,其它条件相同时,下列说法正确的是
A.在有水条件下,反应更快达到平衡
B.有水和无水时,反应分别分3步和2步进行
C.反应达到平衡时,升高温度,P的浓度增大
D.无水条件下R的平衡转化率比有水条件下大
17.(2024届广东省茂名二模)我国科研人员探究了不同催化剂电化学催化生产HCOOH的催化性能,反应机理如图所示。下列说法不正确的是
A.使用三种催化剂,反应历程都分4步进行
B.该反应过程仅涉及键的断裂与形成
C.相同条件下,HCOOH(l)比(g)稳定
D.相同条件下,使用催化剂In(101)时,反应过程中*OCHO所能达到的最高浓度更大
18.(2024届广东省梅州一模)中国科学院化学研究所发表了催化氢化机理。其机理中化合物化合物的过程和其相对能量变化如图所示。下列说法不正确的是
A.选择更优催化剂可以提升单位时间内的转化率
B.该过程的总反应速率主要由过程①决定
C.化合物化合物的过程包含两个基元反应
D.低温有利于化合物化合物的反应自发进行
19.(2024届广东省汕头一模)三甲胺是重要的化工原料。我国科学家利用(简称DMF)在铜催化作用下转化得到,下图是计算机模拟单个DMF分子在铜催化剂表面的反应历程如图所示(*表示物质吸附在铜催化剂上),下列说法错误的是
A.该反应为放热反应,降温可提高DMF的平衡转化率
B.该历程包含6个基元反应,最大能垒(活化能)为1.19eV
C.设法提高的速率可以提高总反应速率
D.若1molDMF完全转化为三甲胺,则会吸收1.02eV·NA的能量
20.(2024届广东省省二模)一定条件下,与反应合成的反应历程如图所示。已知其他条件不变时,反应物中的元素被质量数更大的同位素替换时,反应速率会变慢。下列说法正确的是
说明:过渡态中“--”表示化学键未完全断裂或形成。
A.反应历程中的两个反应均涉及氢原子的成键
B.相同条件下,与发生上述反应,则其过渡态Ⅰ的能量比b高
C.该反应的
D.与发生上述反应,只能获得1种相对分子质量的有机产物
21.(2024届广东省大湾区二模)纳米碗C40H10是一种奇特的碗状共轭体系。高温条件下,C40H10可以由C40H20分子经过连续5步氢抽提和闭环脱氢反应生成。其中的反应机理和能量变化如图。下列说法不正确的是
A.选择相对较高的温度更有利于制备纳米碗
B.推测 C40H10纳米碗中含5个五元环
C.
D.该反应历程包含了3步基元反应,且第3步是该反应的决速步骤
22.(2024届广东省佛山二模)一种催化制备的部分反应历程和能量变化如图所示,其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。下列说法正确的是
A.有4个基元反应
B.升温有利于的吸附
C.反应不是决速步
D.增大的投入量,可提高其平衡转化率
23.(2024届广东省深圳二模)基元反应过渡态理论认为,基元反应在从反应物到产物的变化过程中要经历一个中间状态,这个状态称为过渡态。某反应在催化剂作用下的反应进程如图所示,下列说法正确的是
A.步骤ii→iii为决速步
B.使用催化剂降低了反应的焓变
C.基于上述理论,该反应进程中包含四步基元反应
D.升高温度,反应物分子中活化分子的百分数不变
24.(2024届广东省名校预测)1,3-丁二烯与HBr发生加成反应机理如图。反应Ⅰ和反应Ⅱ都经过同一中间体,进一步发生基元反应②和基元反应③得到两种不同的加成产物。下列说法错误的是
A.基元反应①△H>0,基元反应②△H<0
B.基元反应③相对于基元反应②为慢反应
C.同一条件下,反应Ⅱ的倾向性比反应Ⅰ的倾向性大
D.反应过程中,升高温度,1,2-加成产物的产率明显增加
25.(2024届广东省广州三模)基于非金属原子嵌入石墨烯三嗪基中,用于催化一氧化碳加氢生成甲醇的反应历程如图,其中吸附在催化剂表面上的物种用“”标注,下列说法中错误的是
A.整个反应历程中有极性键的断裂和生成 B.过渡态相对能量:TS55>TS44>TS77
C.物种吸附在催化剂表面的过程为吸热过程 D.反应决速步的活化能为
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专题06 化学反应速率与化学平衡 反应机理图
考点1 化学反应速率与化学平衡
1.(2022·广东卷)恒容密闭容器中,在不同温度下达平衡时,各组分的物质的量(n)如图所示。下列说法正确的是
A.该反应的
B.a为随温度的变化曲线
C.向平衡体系中充入惰性气体,平衡不移动
D.向平衡体系中加入,H2的平衡转化率增大
【答案】C
【解析】A.从图示可以看出,平衡时升高温度,氢气的物质的量减少,则平衡正向移动,说明该反应的正反应是吸热反应,即ΔH>0,故A错误;
B.从图示可以看出,在恒容密闭容器中,随着温度升高氢气的平衡时的物质的量减少,则平衡随着温度升高正向移动,水蒸气的物质的量增加,而a曲线表示的是物质的量不随温度变化而变化,故B错误;
C.容器体积固定,向容器中充入惰性气体,没有改变各物质的浓度,平衡不移动,故C正确;
D.BaSO4是固体,向平衡体系中加入BaSO4,不能改变其浓度,因此平衡不移动,氢气的转化率不变,故D错误;
故选C。
2.(2022·广东卷)在相同条件下研究催化剂I、Ⅱ对反应的影响,各物质浓度c随反应时间t的部分变化曲线如图,则
A.无催化剂时,反应不能进行
B.与催化剂Ⅰ相比,Ⅱ使反应活化能更低
C.a曲线表示使用催化剂Ⅱ时X的浓度随t的变化
D.使用催化剂Ⅰ时,内,
【答案】D
【解析】A.由图可知,无催化剂时,随反应进行,生成物浓度也在增加,说明反应也在进行,故A错误;
B.由图可知,催化剂I比催化剂II催化效果好,说明催化剂I使反应活化能更低,反应更快,故B错误;
C.由图可知,使用催化剂II时,在0~2min 内Y的浓度变化了2.0mol/L,而a曲线表示的X的浓度变化了2.0mol/L,二者变化量之比不等于化学计量数之比,所以a曲线不表示使用催化剂II时X浓度随时间t的变化,故C错误;
D.使用催化剂I时,在0~2min 内,Y的浓度变化了4.0mol/L,则(Y) ===2.0,(X) =(Y) =2.0=1.0,故D正确;
答案选D。
考点2 反应机理图
1.(2024·广东卷)对反应(I为中间产物),相同条件下:①加入催化剂,反应达到平衡所需时间大幅缩短;②提高反应温度,增大,减小
。基于以上事实,可能的反应历程示意图(——为无催化剂,------为有催化剂)为
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】提高反应温度,增大,说明反应的平衡逆向移动,即该反应为放热反应,减小,说明S生成中间产物I的反应平衡正向移动,属于吸热反应,由此可排除C、D选项,加入催化剂,反应达到平衡所需时间大幅缩短,即反应的决速步骤的活化能下降,使得反应速率大幅加快,活化能大的步骤为决速步骤,符合条件的反应历程示意图为A,故A正确,
故选A。
2.(2023·广东卷)催化剂Ⅰ和Ⅱ均能催化反应。反应历程(下图)中,M为中间产物。其它条件相同时,下列说法不正确的是
A.使用Ⅰ和Ⅱ,反应历程都分4步进行 B.反应达平衡时,升高温度,R的浓度增大
C.使用Ⅱ时,反应体系更快达到平衡 D.使用Ⅰ时,反应过程中M所能达到的最高浓度更大
【答案】C
【解析】A.由图可知两种催化剂均出现四个波峰,所以使用Ⅰ和Ⅱ,反应历程都分4步进行,A正确;
B.由图可知该反应是放热反应,所以达平衡时,升高温度平衡向左移动,R的浓度增大,B正确;
C.由图可知Ⅰ的最高活化能小于Ⅱ的最高活化能,所以使用Ⅰ时反应速率更快,反应体系更快达到平衡,C错误;
D.由图可知在前两个历程中使用Ⅰ活化能较低反应速率较快,后两个历程中使用Ⅰ活化能较高反应速率较慢,所以使用Ⅰ时,反应过程中M所能达到的最高浓度更大,D正确;
故选C。
1.(2024届广东省深圳二模)一定温度下,向恒容密闭容器中投入E和M发生如下反应:E(g)+M(g)F(g)G(g)。已知反应初始c0(E)=c0(M)=0.10mol/L,部分物质的浓度(c)随时间(t)的变化关系如图所示,t2后反应体系达到平衡状态。下列说法正确的是
A.X为c(F)随的变化曲线 B.0~t1内,=mol•L-1•s-1
C.反应的活化能:①>② D.t2时,扩大容器的体积,n(F)减小
【答案】B
【分析】由题干反应E(g)+M(g)F(g) G(g)信息可知,达到平衡之前,F的浓度先增大后减小,G的浓度一直增大,E、M的浓度一直减小,故可知X为G,浓度一直减小的曲线为E或者M,浓度先增大后减小的曲线为F,据此分析解题。
【解析】A.由分析可知,X为c(G)随的变化曲线,A错误;
B.由分析可知,X为c(G)随的变化曲线,根据图像信息可知,0~t1s内,G的浓度增大了(0.10-a)mol/L,则=mol•L-1•s-1,B正确;
C.由题干图像信息可知,F的浓度先增大后减小,且F的浓度增大比X的增大的快,故反应①的速率大于反应②的速率,活化能越大,反应速率越慢,故反应的活化能:①<②,C错误;
D.由题干图像信息可知,反应①即E(g)+M(g)=F(g)不可逆,反应②即F(g) G(g)反应前后体积不变,平衡不移动,故时,扩大容器的体积,n(F)不变,D错误;
故选B。
2.(2024届广东省佛山二模)在恒容密闭容器中发生反应:,Y的平衡转化率按不同投料比()随温度变化的曲线如图所示。下列说法正确的是
A.
B.平衡常数:
C.当容器内气体密度不变时,反应达到平衡
D.温度下增大压强,c点向a点方向移动
【答案】C
【分析】由题图可知,投料比不变时,随温度的升高Y的平衡转化率减小,平衡逆向移动,所以该反应正向为放热反应;在相同的温度下,投料比增大,相当于在Y的投料量不变的情况下增大X的投料量,当反应物不止一种时,其他条件不变,增大其中一种气态反应物的投料量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,故投料比越大,Y的平衡转化率越大。
【解析】A.由题图可知,温度相同时,γ2对应曲线的Y的转化率大于γ1对应曲线的Y的转化率,故γ2>γ1,A错误;
B.该反应正向为放热反应,温度越高,K越小,故Ka>Kb=Kc,B错误;
C.由于产物之一为固体,容器恒容,若反应未平衡,气体总质量会改变,气体密度会改变,故当容器内气体密度不变时,反应达到平衡,C正确;
D.正向反应气体体积数减小,温度一定,增大压强,平衡逆向移动,Y的转化率不会升高,D错误;
本题选C。
3.(2024届广东省大湾区二模)甲醇是重要的化工原料。CO2与H2反应可合成甲醇,反应如下:,恒容密闭容器中,a mol CO2和3a mol H2,下温度下反应达到平衡时,各组分的物质的量浓度(c)随温度(T)变化如图所示。下列说法正确的是
A.随温度升高该反应的平衡常数变大
B.加入合适催化剂有利于提高CO2的平衡转化率
C.℃时,恒容下充入Ar,压强增大,平衡正向移动,平衡时浓度变小
D.℃时,恒压下2a mol 与6a mol 反应达到平衡时
【答案】D
【分析】由题干图像信息可知,随着温度的升高,平衡体系中H2的浓度增大,说明升高温度上述平衡逆向移动,则X代表CO2,Y代表CH3OH或者H2O,据此分析解题。
【解析】A.由题干图像信息可知,随着温度的升高,平衡体系中H2的浓度增大,说明升高温度上述平衡逆向移动,故随温度升高该反应的平衡常数变小,A错误;
B.催化剂只能改变反应速率不能使化学平衡发生移动,故加入合适催化剂不能提高CO2的平衡转化率,B错误;
C.℃时,恒容下充入Ar,压强增大,但反应体系中的CO2、H2、CH3OH和H2O的能读均不改变,正逆反应速率均不改变,即平衡不移动,平衡时浓度不变,C错误;
D.℃时,恒压下2a mol 与6a mol 就保持CO2和H2的投料比相等为1:3,二者反应体系达到等效平衡,故反应达到平衡时,D正确;
故答案为:D。
4.(2024届广东省广州三模)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温度的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是
A.
B.两点的正反应速率:
C.此反应在任意温度下都可自发进行
D.当容器内气体的平均相对分子质量不变时,反应达平衡状态
【答案】C
【解析】A.越大,甲烷的转化率越小,相同温度下x1甲烷的转化率大于x2,则,A正确;
B.b点和c点温度相同,CH4的起始物质的量都为1mol,b点x值小于c点,则b点加水多,反应物浓度大,则反应速率,B正确;
C.a、b投料比相同,升高温度,甲烷的转化率增大,说明升高温度平衡正向移动,正向,正向体积增大则,时T较大,故该反应高温自发,C错误;
D.都是气体参加的反应,正向体积增大,则平均相对分子量是个变值,平均相对分子量不变时各组分含量不再变化,达到平衡,D正确;
故选C。
5.(2024届广东省省二模)一定条件下,在恒容密闭容器中发生分解反应: ,随时间的变化如图所示。已知时反应达到平衡,时改变某单一条件(浓度、温度或催化剂等),下列说法不正确的是
A.由0到,的浓度不断增大
B.由到,
C.时,可能向容器中通入了
D.平衡常数可能小于
【答案】D
【解析】A.由图可知,0到t1的过程为氨气分解形成平衡的过程,反应中氢气的浓度不断增大,故A正确;
B.由图可知,t1时反应达到平衡,正逆反应速率相等,则t1到t2的过程中,反应速率的关系为,故B正确;
C.由图可知,t2条件改变的瞬间,逆反应速率增大,可能是通入氮气,增大了生成物氮气的浓度,故C正确;
D.由图可知,t2条件改变的瞬间,逆反应速率增大,随后减小,说明平衡向逆反应方向移动,该反应是吸热反应,若改变条件为升高温度,平衡向正反应方向移动,与图示不符合,所以改变条件不可能是升高温度,温度不变,平衡常数不变,则反应的平衡常数KⅠ等于KⅡ,故D错误;
故选D。
6.(2024届广东省广州二模)恒容密闭容器中充入X,在催化剂作用下发生反应:,起始压强为p kPa,反应时间为t s,测得X的转化率随温度的变化如图中实线所示(虚线表示平衡转化率)。下列说法正确的是
A.该反应的
B.催化剂可降低该反应的焓变,提高平衡转化率
C.增大起始压强,X的平衡转化率增大
D.800℃时,内化学反应速率
【答案】D
【解析】A.根据图像可知,虚线表示平衡转化率,随温度升高,X的转化率增大,根据勒夏特列原理,该反应正反应为吸热反应,即ΔH>0,故A错误;
B.给定的反应中,焓变只与始终态有关,催化剂可以改变活化能,不能改变焓变,催化剂对平衡移动无影响,故B错误;
C.该反应为气体物质的量增大反应,增大起始压强,平衡逆向进行,X的平衡转化率降低,故C错误;
D.该时间段内,用X表示变化的压强为0.4pkpa,则Y的变化压强为0.4kPa,根据化学反应速率的定义,v(Y)==kPa/s,故D正确;
答案为D。
7.(2024届广东省揭阳二模)的回收和利用是实现“碳中和”的有效途径。在一恒容密闭反应器中充入体积之比为的和,发生反应:① ,② 。在相同时间内,的转化率、的选择性[的选择性]与温度的关系如图所示。下列叙述错误的是
A.温度高于时,主要发生反应②
B.温度低于时,的选择性随温度升高而增大
C.平衡时,再充入和,再次达到平衡时,的物质的量增大
D.下反应达到平衡时,、、的浓度之比为
【答案】D
【解析】A.根据图像可知,当温度高于673 K时,CO2的转化率增加,但HCOOH的选择性降低,故以发生反应②为主,A正确;
B.根据图像可知,当温度低于673K时,HCOOH的选择性随温度升高而增大,B正确;
C.平衡时再通入0.1molCO2和0.1molH2,平衡一定正向移动,HCOOH的物质的量一定增大,C正确;
D.根据题意,利用转化率和选择性表达式可知,673K时CO2的转化率为95%,其中HCOOH的选择性为30%,那么CO的选择性为70%,设起始时二氧化碳的物质的量为amol,根据化学方程式利用元素守恒,平衡时二氧化碳0.05amol,HCOOH和CO物质的量之和为0.95amol,那么HCOOH的物质的量为0.95a×30%=0.285amol,CO的物质的量为0.95a×70%=0.665amol,容密闭容器中CO2、HCOOH、CO的浓度之比为10:57:133,故D错误;
故选D。
8.(2024届广东省深圳一模)常温下,向某溶剂(不参与反应)中加入一定量X、Y和M,所得溶液中同时存在如下平衡:
(ⅰ)
(ⅱ)
(ⅲ)
X、Y的物质的量浓度随反应时间的变化关系如图所示,300 s后反应体系达到平衡状态。
下列说法正确的是
A.100~300 s内,
B.时,反应(ⅲ)的逆反应速率大于正反应速率
C.若反应(ⅲ)的,则X比Y更稳定
D.若再向容器中加入上述溶剂,则、均不变
【答案】B
【解析】A.由图可知,100~300s内,生成物N的浓度变化量为(0.112—0.090)mol/L+(0.011—0.010)mol/L=0.023mol/L,则n的反应速率为=1.15×10—4 mol/(L·s),故A错误;
B.由图可知,300s时反应达到平衡,反应(ⅲ)的平衡常数K==9,100s时反应(ⅲ)的浓度熵Q=>K,则反应向逆反应方向进行,逆反应速率大于正反应速率,故B正确;
C.若反应(ⅲ)的,则该反应为反应物总能量大于生成物总能量的放热反应,X的能量高于Y的能量,物质的能量越低越稳定,则Y比X更稳定,故C错误;
D.若再向容器中加入上述溶剂,平衡体系中各物质浓度均减小,反应(ⅰ)、(ⅱ)均向逆反应方向移动,X、Y的物质的量均增大,故D错误;
故选B。
9.(2024届广东省汕头一模)氮氧化物的排放是导致酸雨的原因。某研究小组利用反应探究NO的转化: ,向体积均为IL的两个密闭容器中分别加入2molCO(g)和2molNO(g),探究绝热恒容和恒温恒容条件下压强随时间的变化曲线,如图所示,下列有关说法错误的是
A.乙为恒温恒容条件下发生的反应
B.甲容器中NO的平衡转化率为
C.反应平衡常数:M<N
D.甲容器压强先增大的原因是反应放热,产生的热量使体系温度升高,压强增大
【答案】B
【解析】A.由图可知,反应中甲容器的压强大于乙容器,则甲为绝热恒容条件下发生的反应、乙为恒温恒容条件下发生的反应,故A正确;
B.设恒温恒容条件下发生的反应,平衡时生成氮气的物质的量为amol,由方程式可知,平衡时,混合气体的总物质的量物质的(4—a)mol,由气体的压强之比等于物质的量之比可得:=,解得a=,则一氧化氮的转化率为=,该反应为放热反应,绝热恒容条件下,反应温度升高,平衡向逆反应方向移动,一氧化氮的转化率减小,则甲容器中一氧化氮的平衡转化率小于,故B错误;
C.该反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小,绝热恒容条件下,反应温度升高,则M点反应温度高于N点,平衡常数小于N点,故C正确;
D.绝热恒容条件下,反应温度升高,会使容器中气体压强增大,则甲容器压强先增大的原因是反应放热,产生的热量使体系温度升高,压强增大,故D正确;
故选B。
10.(2024届广东省湛江一调)我国科学家团队打通了温和条件下草酸二甲酯【(COOCH3)2】催化加氢制乙二醇的技术难关,反应为。如图所示,在恒容密闭容器中,反应温度为T1时,c(HOCH2CH2OH)和c(H2)随时间t的变化分别为曲线I和Ⅱ,反应温度为T2时,c(H2)随时间t的变化为曲线Ⅲ。下列判断正确的是
A.ΔH>0
B.a、b两时刻生成乙二醇的速率:v(a)=v(b)
C.在T2温度下,反应在0~t2内的平均速率为
D.其他条件相同,在T1温度下,起始时向该容器中充入一定量的氮气,则反应达到平衡的时间小于t1
【答案】C
【解析】A.反应温度为T1和T2,以c(H2)随时间t的变化为曲线比较,Ⅱ比Ⅲ先达到平衡,所以T1>T2,温度升高,c(H2)增大,平衡逆向移动,反应放热,选项A错误;
B.升高温度,反应速率加快,T1>T2,则反应速率v(a)>v(b),选项B错误;
C.T2时,在0~t2内,△c(H2)=0.05mol。L-1,则,选项C正确;
D.向恒容容器中充入氮气,不影响反应物浓度,不影响反应速率,选项D错误;
答案选C。
11.(2024届广东省顺德三模)某1L恒容密闭容器发生反应: 。向容器中通入0.2molM和nmolN发生上述反应,测得M的平衡转化率与投料比以及温度的关系如图。下列说法正确的是
A.
B.时,C点的平衡常数值为2500
C.当时,反应达到平衡
D.其它条件不变,增大压强,可使B点移向C点
【答案】B
【分析】该反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,M的平衡转化率减小,则,增大,相等于增大M的物质的量,平衡正向移动,M的平衡转化率减小,以此解答。
【解析】A.由分析可知,,A错误;
B.时,A点M的平衡转化率为80%,列出“三段式”
A点的平衡常数值K==2500,A点和C点温度相等,平衡常数也相等,B正确;
C.当时,不能说明正逆反应速率相等,不能说明反应达到平衡,C错误;
D.该反应是气体体积减小的反应,其它条件不变,增大压强,平衡正向移动,M的平衡转化率增大,D错误;故选B。
12.(2024届广东省深圳一模)光催化氧化甲烷制甲醛的机理如图所示。设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法不正确的是
A.在光催化剂表面会发生反应
B.CH3OOH为中间产物
C.上述过程中有非极性键的断裂与生成
D.每生成30 g HCHO,总反应转移电子数目为4NA
【答案】C
【解析】A.由图可知:光催化剂表面水转化为H+和·OH,其反应为,A正确;
B.·OOH和·CH3反应生成CH3OOH,CH3OOH进一步反应生成HCHO,则CH3OOH是该反应的中间产物,B正确;
C.CH3OOH进一步反应生成HCHO,该过程中氧与氧之间的非极性键发生断裂,但整个过程中没有非极性键的生成,C错误;
D.甲烷制甲醛的化学方程式为CH4+O2HCHO+H2O,可见:每生成30 gHCHO,其物质的量为1 mol,则总反应转移电子数目为4NA,D正确;
故合理选项是C。
13.(2024届广东省佛山一模)氨氧化法是工业制硝酸的重要途径,其中氨氧化过程如下图所示。下列说法错误的是
A.能降低氧化的活化能
B.该过程的总反应式为:
C.第一电离能:O>N>H
D.可用氨还原法处理硝酸工业的尾气
【答案】C
【分析】由图可知,反应物为NH3和氧气,生成物为水与NO,Pt / CaTiO3为反应的催化剂,据此回答。
【解析】A.Pt / CaTiO3为反应的催化剂,降低NH3氧化的活化能,A正确;
B.根据分析可知,该过程的总反应式为:,B正确;
C.第一电离能:N>O>H,N的2p能级半满,能量低,比相邻元素第一电离能大,C错误;
D.氨还原法处理硝酸工业的尾气NO,方程式为,D正确;
故选C。
14.(2024届广东省肇庆二模)催化剂X和Y均能催化反应A(g)B(g),其反应历程如图所示,“●”表示反应物或生成物吸附在催化剂表面。其他条件相同时,下列说法正确的是
A.使用催化剂X和Y,反应均分2步进行
B.使用催化剂Y比使用催化剂X,反应更快达到平衡
C.反应达到平衡后,降低温度,B的浓度减小
D.反应过程中A·Y所能达到的最高浓度大于A·X
【答案】D
【解析】A.由图可知两种催化剂均出现3个波峰,所以使用催化剂X和Y,反应历程都分3步进行,A错误;
B.由图可知,X的最高活化能小于Y的最高活化能,所以使用X时反应速率更快,反应体系更快达到平衡,B错误;
C.由图可知,该反应是放热反应,所以达平衡时,降低温度平衡向右移动,B的浓度增大,C错误;
D.由图可知,A·X生成B·X的活化能小于A·Y生成B·Y的活化能,则A·Y更难转化为B·Y,故反应过程中A·Y所能达到的最高浓度大于A·X,D正确;
故选D。
15.(2024届广东省佛山一模)密闭容器中,发生 和 两个竞争反应,反应历程如图所示.下列说法正确的是
A.增大压强,物质C的浓度不变
B.升高温度,平衡时体系内D的浓度增大
C.反应
D.加入催化剂Ⅱ更有利于D的生成
【答案】D
【解析】
A.反应2为气体体积减小的反应,增大压强会使反应朝正向进行,导致A和B的浓度减小,从而导致反应1朝逆向进行,导致C的浓度减小,A错误;
B.根据反应历程可知,反应2为放热反应,反应1为吸热反应,升高温度会使反应2向逆向进行,使反应1向正向进行,最终会导致D的浓度减小,B错误;
C.根据盖斯定律可得:,C错误;
D.催化剂Ⅱ能够使反应2的活化能降的更低,故更有利于D的生成,D正确;
故选D。
16.(2024届广东省广州一模)反应在有水和无水条件下,反应历程如图,图中表示中间产物,表示过渡态,其它条件相同时,下列说法正确的是
A.在有水条件下,反应更快达到平衡
B.有水和无水时,反应分别分3步和2步进行
C.反应达到平衡时,升高温度,P的浓度增大
D.无水条件下R的平衡转化率比有水条件下大
【答案】A
【解析】A.由图可知,有水条件下的第二步反应的活化能远小于无水条件下的第二步反应的活化能,反应的活化能越小,反应速率越快,则在有水条件下,反应更快达到平衡,故A正确;
B.由图可知,有水和无水时,中间产物都为1,所以反应都是分2步进行,故B错误;
C.由图可知,该反应为反应物总能量大于生成物总能量的放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,生成物P的浓度减小,故C错误;
D.由图可知,水是反应的催化剂,催化剂能降低反应活化能,加快反应速率,但化学平衡不移动,R的平衡转化率不变,故D错误;
故选A。
17.(2024届广东省茂名二模)我国科研人员探究了不同催化剂电化学催化生产HCOOH的催化性能,反应机理如图所示。下列说法不正确的是
A.使用三种催化剂,反应历程都分4步进行
B.该反应过程仅涉及键的断裂与形成
C.相同条件下,HCOOH(l)比(g)稳定
D.相同条件下,使用催化剂In(101)时,反应过程中*OCHO所能达到的最高浓度更大
【答案】B
【解析】A.使用三种催化剂,反应历程中4次活化能的改变,反应历程都分4步进行 ,A正确;
B.在In(101)反应过程CO2转化→HCOOH,反应历程同时涉及π键的断裂与形成,B错误;
C.HCOOH(l)所具有的能量比(g)低,能量越低越稳定,C正确;
D.相同条件下,使用催化剂In(101)时,活化能较低反应速率较快,反应过程中*OCHO所能达到的最高浓度更大,D正确;
故选D。
18.(2024届广东省梅州一模)中国科学院化学研究所发表了催化氢化机理。其机理中化合物化合物的过程和其相对能量变化如图所示。下列说法不正确的是
A.选择更优催化剂可以提升单位时间内的转化率
B.该过程的总反应速率主要由过程①决定
C.化合物化合物的过程包含两个基元反应
D.低温有利于化合物化合物的反应自发进行
【答案】B
【解析】A.催化剂可以加快反应速率,从而可以提升单位时间内的转化率,故A正确;
B.过程①的活化能为:(6.05-0.00)=6.05kJ·mol-1,②的活化能为:(11.28-2.08)=9.20kJ·mol-1,过程①的活化能小于过程②的活化能,过程①的反应速率大于过程②的反应速率,故该过程的总反应速率主要由过程②决定,故B错误;
C.化合物1经两步反应转化为化合物2,每步反应均为基元反应,故C正确;
D.由能量关系图可知化合物化合物的反应为放热反应,则低温有利于反应自发进行,故D正确;故选:B。
19.(2024届广东省汕头一模)三甲胺是重要的化工原料。我国科学家利用(简称DMF)在铜催化作用下转化得到,下图是计算机模拟单个DMF分子在铜催化剂表面的反应历程如图所示(*表示物质吸附在铜催化剂上),下列说法错误的是
A.该反应为放热反应,降温可提高DMF的平衡转化率
B.该历程包含6个基元反应,最大能垒(活化能)为1.19eV
C.设法提高的速率可以提高总反应速率
D.若1molDMF完全转化为三甲胺,则会吸收1.02eV·NA的能量
【答案】D
【解析】A.由图可知,该反应为反应物总能量高于生成物总能量的放热反应,降低温度,平衡向正反应方向移动,DMF的平衡转化率增大,故A正确;
B.由图可知,该历程包含6个基元反应,最大能垒(活化能)为1.19eV,故B正确;
C.反应的活化能越大,反应速率越慢,总反应的速率取决于慢反应,由图可知,最大能垒(活化能)为1.19eV,反应的方程式为,故C正确;
D.由反应物和生成物的相对能量可知,反应放热为0eV-(-1.02eV)=1.02eV,1molDMF完全转化为三甲胺,则会释放出1.02eV·NA的能量,故D错误;
故选D。
20.(2024届广东省省二模)一定条件下,与反应合成的反应历程如图所示。已知其他条件不变时,反应物中的元素被质量数更大的同位素替换时,反应速率会变慢。下列说法正确的是
说明:过渡态中“--”表示化学键未完全断裂或形成。
A.反应历程中的两个反应均涉及氢原子的成键
B.相同条件下,与发生上述反应,则其过渡态Ⅰ的能量比b高
C.该反应的
D.与发生上述反应,只能获得1种相对分子质量的有机产物
【答案】B
【解析】A.根据图知,反应历程中的第一个反应涉及氢原子的成键,第二个反应没涉及氢原子的成键,A错误;
B.已知其他条件不变时,反应物中的元素被质量数更大的同位素替换时,反应速率会变慢,所以相同条件下,与发生上述反应,反应速率会变慢,则其过渡态Ⅰ的能量比b高,B正确;
C.该反应的,即生成物的能量减去反应物的能量,C错误;
D.根据图可知,与发生上述反应,可以获得、有机产物,D错误;
故选B。
21.(2024届广东省大湾区二模)纳米碗C40H10是一种奇特的碗状共轭体系。高温条件下,C40H10可以由C40H20分子经过连续5步氢抽提和闭环脱氢反应生成。其中的反应机理和能量变化如图。下列说法不正确的是
A.选择相对较高的温度更有利于制备纳米碗
B.推测 C40H10纳米碗中含5个五元环
C.
D.该反应历程包含了3步基元反应,且第3步是该反应的决速步骤
【答案】B
【解析】A.由题干反应历程图可知,该反应总反应为一个吸热反应,升高温度平衡正向移动,且反应速率加快,给选择相对较高的温度更有利于制备纳米碗,A正确;
B.由C40H20的结构可知其中含有1个五元环,10个六元环,每脱两个氢形成一个五元环,则C40H10总共含有6个五元环,10个六元环,B错误;
C.由题干反应历程图可知,该反应总反应为: ,C正确;
D.该反应包含3个基元反应,分别为C40H20+H••C40H19+H2,•C40H19•C40H19、C40H19•C40H18+H•,其中第三个反应的活化能最大,反应速率最慢,是该反应的决速步骤,D正确;
故答案为:B。
22.(2024届广东省佛山二模)一种催化制备的部分反应历程和能量变化如图所示,其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。下列说法正确的是
A.有4个基元反应
B.升温有利于的吸附
C.反应不是决速步
D.增大的投入量,可提高其平衡转化率
【答案】C
【解析】A.根据图示可知,该过程包含、2个基元反应,A错误;
B.,升高温度不利于的吸附,B错误;
C.活化能较大,反应速率较慢,是决速步,C正确;
D.增大的投入量,可提高反应速率,但不能提高平衡转化率,D错误;
答案选C。
23.(2024届广东省深圳二模)基元反应过渡态理论认为,基元反应在从反应物到产物的变化过程中要经历一个中间状态,这个状态称为过渡态。某反应在催化剂作用下的反应进程如图所示,下列说法正确的是
A.步骤ii→iii为决速步
B.使用催化剂降低了反应的焓变
C.基于上述理论,该反应进程中包含四步基元反应
D.升高温度,反应物分子中活化分子的百分数不变
【答案】A
【解析】A.步骤ii→iii的活化能最大,反应速率最慢,所以步骤ii→iii为决速步,A正确;
B.使用催化剂降低了反应的活化能,不能改变反应的焓变,B错误;
C.基元反应在从反应物到产物的变化过程中要经历一个中间状态,这个状态称为过渡态,该反应进程共有2个过渡态,所有有2个基元反应,C错误;
D.升高温度,反应物分子中活化分子的百分数增加,D错误;
故选A。
24.(2024届广东省名校预测)1,3-丁二烯与HBr发生加成反应机理如图。反应Ⅰ和反应Ⅱ都经过同一中间体,进一步发生基元反应②和基元反应③得到两种不同的加成产物。下列说法错误的是
A.基元反应①△H>0,基元反应②△H<0
B.基元反应③相对于基元反应②为慢反应
C.同一条件下,反应Ⅱ的倾向性比反应Ⅰ的倾向性大
D.反应过程中,升高温度,1,2-加成产物的产率明显增加
【答案】D
【解析】A.根据反应机理图可知,基元反应①为吸热反应△H>0,基元反应②为放热反应△H<0,A正确;
B.基元反应③活化能较大,反应速率较慢,所以基元反应③相对于基元反应②为慢反应,B正确;
C.根据,反应可自发进行,两反应均为熵减反应,反应Ⅰ为吸热反应,反应Ⅱ为放热反应,反应Ⅱ的倾向性比反应Ⅰ的倾向性大,C正确;
D.根据反应机理图可知,1,2-加成反应活化能较小,升高温度,对于1,2-加成反应产率影响较小,D错误;
答案选D。
25.(2024届广东省广州三模)基于非金属原子嵌入石墨烯三嗪基中,用于催化一氧化碳加氢生成甲醇的反应历程如图,其中吸附在催化剂表面上的物种用“”标注,下列说法中错误的是
A.整个反应历程中有极性键的断裂和生成 B.过渡态相对能量:TS55>TS44>TS77
C.物种吸附在催化剂表面的过程为吸热过程 D.反应决速步的活化能为
【答案】C
【解析】A.由图可知,一氧化碳催化加氢生成甲醇的反应中有极性键的断裂和生成,故A正确;
B.由图可知,过渡态相对能量的大小顺序为TS55>TS44>TS77,故B正确;
C.由图可知,吸附在催化剂表面的生成物总能量低于反应物的总能量,为放热过程,故C错误;
D.反应的活化能越大,反应速率越慢,反应决速步为慢反应,由图可知,反应H2CO*+H=H3CO-H的活化能最大,反应速率最慢,则反应决速步的活化能为0.35eV—(—0.60eV)=0.95eV,故D正确;
故选C。
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