内容正文:
专题十三 化学反应速率与化学平衡
考情概览:解读近年命题思路和内容要求,统计真题考查情况。
2024年真题研析:分析命题特点,探寻常考要点,真题分类精讲。
近年真题精选:分类精选近年真题,把握命题趋势。
必备知识速记:归纳串联解题必备知识,总结易错易混点。
最新模拟探源:精选适量最新模拟题,发掘高考命题之源。
命题解读
考向
分析近年高考试题,可以看出在选择题中,对于化学反应速率和化学平衡内容的考查不算太多,这是因为在主观题中,化学反应速率和化学平衡才是考查的重头戏,不过随着新高考单科卷的实行,选择题题量大增,有关化学反应速率和化学平衡试题的考查在选择题中开始有所增加,考查的核心知识还是有关化学反应速率的比较、计算和影响因素的判断,化学平衡常数、转化率、物质的浓度的计算,以及平衡移动原理的分析等,常结合坐标图像或表格进行考查,预测在2025年的高考中,会延续这种命题形式。
考向一 化学反应速率计算与影响因素判断
考向二 化学平衡移动及其应用
考向三 化学反应速率、平衡图像分析
命题分析
分析2024年高考化学试题,在选择题中,对于该部分内容的考查多结合化学反应机理和控制变量法实验探究以及化学反应速率、平衡图像相结合,总体难度会偏大,涉及的计算量也较大。
试题精讲
考向一 化学反应速率计算与影响因素判断
1.(2024·甘肃卷)下列措施能降低化学反应速率的是
A.催化氧化氨制备硝酸时加入铂 B.中和滴定时,边滴边摇锥形瓶
C.锌粉和盐酸反应时加水稀释 D.石墨合成金刚石时增大压强
2.(2024·安徽卷)室温下,为探究纳米铁去除水样中的影响因素,测得不同条件下浓度随时间变化关系如下图。
实验序号
水样体积/
纳米铁质量/
水样初始
①
50
8
6
②
50
2
6
③
50
2
8
下列说法正确的是
A.实验①中,0~2小时内平均反应速率
B.实验③中,反应的离子方程式为:
C.其他条件相同时,适当增加纳米铁质量可加快反应速率
D.其他条件相同时,水样初始越小,的去除效果越好
3.(2024·江苏卷)催化剂能改变化学反应速率而不改变反应的焓变,常见倠化剂有金属及其氧化物、酸和碱等。倠化反应广泛存在,如豆科植物固氮、石墨制金刚石、和制(二甲醚)、倠化氧化等。催化剂有选择性,如与反应用Ag催化生成(环氧乙烷)、用催化生成。催化作用能消除污染和影响环境,如汽车尾气处理、废水中电倠化生成、氯自由基催化分解形成臭氧空洞。我国在石油催化领域领先世界,高效、经济、绿色是未来催化剂研究的发展方向。下列说法正确的是
A.豆科植物固氮过程中,固氮酶能提高该反应的活化能
B.与反应中,Ag催化能提高生成的选择性
C.制反应中,能加快化学反应速率
D.与反应中,能减小该反应的焓变
考向二 化学平衡移动及其应用
4.(2024·浙江6月卷)二氧化碳氧化乙烷制备乙烯,主要发生如下两个反应:
I.
II.
向容积为的密闭容器中投入和,不同温度下,测得时(反应均未平衡)的相关数据见下表,下列说法不正确的是
温度()
400
500
600
乙烷转化率()
2.2
9.0
17.8
乙烯选择性()
92.6
80.0
61.8
注:乙烯选择性
A.反应活化能:
B.时,反应I的平均速率为:
C.其他条件不变,平衡后及时移除,可提高乙烯的产率
D.其他条件不变,增大投料比投料,平衡后可提高乙烷转化率
5.(2024·山东卷)逆水气变换反应:。一定压力下,按,物质的量之比投料,,温度时反应物摩尔分数随时间变化关系如图所示。已知该反应的速率方程为,,温度时反应速率常数k分别为。下列说法错误的是
A.
B.温度下达平衡时反应速率的比值:
C.温度不变,仅改变体系初始压力,反应物摩尔分数随时间的变化曲线不变
D.温度下,改变初始投料比例,可使平衡时各组分摩尔分数与温度时相同
考向三 化学反应速率、平衡图像分析
6.(2024·河北卷)在水溶液中,可与多种金属离子形成配离子。X、Y、Z三种金属离子分别与形成配离子达平衡时,与的关系如图。
下列说法正确的是
A.的X、Y转化为配离子时,两溶液中的平衡浓度:
B.向Q点X、Z的混合液中加少量可溶性Y盐,达平衡时
C.由Y和Z分别制备等物质的量的配离子时,消耗的物质的量:
D.若相关离子的浓度关系如P点所示,Y配离子的解离速率小于生成速率
7.(2024·黑吉辽卷)异山梨醇是一种由生物质制备的高附加值化学品,时其制备过程及相关物质浓度随时间变化如图所示,后异山梨醇浓度不再变化。下列说法错误的是
A.时,反应②正、逆反应速率相等
B.该温度下的平衡常数:①>②
C.平均速率(异山梨醇)
D.反应②加入催化剂不改变其平衡转化率
8.(2024·江苏卷)二氧化碳加氢制甲醇的过程中的主要反应(忽略其他副反应)为:
①
②
、下,将一定比例、混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及L1、L2、L3…位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、CO和的体积分数如图所示。下列说法正确的是
A.L4处与L5处反应①的平衡常数K相等
B.反应②的焓变
C.L6处的的体积分数大于L5处
D.混合气从起始到通过L1处,CO的生成速率小于的生成速率
9.(2024·湖南卷)恒压下,向某密闭容器中充入一定量的和,发生如下反应:
主反应:
副反应:
在不同温度下,反应达到平衡时,测得两种含碳产物的分布分数随投料比x(物质的量之比)的变化关系如图所示,下列说法正确的是
A.投料比x代表
B.曲线c代表乙酸的分布分数
C.,
D.L、M、N三点的平衡常数:
考向一 化学反应速率计算与影响因素判断
1.(2023·山东卷)一定条件下,化合物E和TFAA合成H的反应路径如下:
已知反应初始E的浓度为0.10mol∙L-1,TFAA的浓度为0.08mol∙L-1,部分物种的浓度随时间的变化关系如图所示,忽略反应过程中的体积变化。下列说法正确的是
A.t1时刻,体系中有E存在
B.t2时刻,体系中无F存在
C.E和TFAA反应生成F的活化能很小
D.反应达平衡后,TFAA的浓度为0.08mol∙L-1
2.(2021·湖南卷)铁的配合物离子(用表示)催化某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如图所示:
下列说法错误的是
A.该过程的总反应为
B.浓度过大或者过小,均导致反应速率降低
C.该催化循环中元素的化合价发生了变化
D.该过程的总反应速率由Ⅱ→Ⅲ步骤决定
考向二 化学平衡移动及其应用
3.(2023·北京卷)下列事实能用平衡移动原理解释的是
A.溶液中加入少量固体,促进分解
B.密闭烧瓶内的和的混合气体,受热后颜色加深
C.铁钢放入浓中,待不再变化后,加热能产生大量红棕色气体
D.锌片与稀反应过程中,加入少量固体,促进的产生
4.(2022·天津卷)向恒温恒容密闭容器中通入2mol 和1mol ,反应达到平衡后,再通入一定量,达到新平衡时,下列有关判断错误的是
A.的平衡浓度增大 B.反应平衡常数增大
C.正向反应速率增大 D.的转化总量增大
5.(2022·重庆卷)两种酸式碳酸盐的分解反应如下。某温度平衡时总压强分别为p1和p2。
反应1:NH4HCO3(s)NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) p1=3.6×104Pa
反应2:2NaHCO3(s)Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g) p2=4×103Pa
该温度下,刚性密闭容器中放入NH4HCO3和Na2CO3固体,平衡后以上3种固体均大量存在。下列说法错误的是
A.反应2的平衡常数为4×106Pa2 B.通入NH3,再次平衡后,总压强增大
C.平衡后总压强为4.36×105Pa D.缩小体积,再次平衡后总压强不变
6.(2022·江苏卷)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
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
7.(2022·浙江卷)恒温恒容的密闭容器中,在某催化剂表面上发生氨的分解反应:,测得不同起始浓度和催化剂表面积下氨浓度随时间的变化,如下表所示,下列说法不正确的是
A.实验①,,
B.实验②,时处于平衡状态,
C.相同条件下,增加氨气的浓度,反应速率增大
D.相同条件下,增加催化剂的表面积,反应速率增大
8.(2022·北京卷)某多孔材料孔径大小和形状恰好将“固定”,能高选择性吸附。废气中的被吸附后,经处理能全部转化为。原理示意图如下。
已知:
下列说法不正确的是
A.温度升高时不利于吸附
B.多孔材料“固定”,促进平衡正向移动
C.转化为的反应是
D.每获得时,转移电子的数目为
9.(2022·辽宁卷)某温度下,在恒容密闭容器中发生反应,有关数据如下:
时间段/
产物Z的平均生成速率/
0~2
0.20
0~4
0.15
0~6
0.10
下列说法错误的是
A.时,Z的浓度大于
B.时,加入,此时
C.时,Y的体积分数约为33.3%
D.时,X的物质的量为
考向三 化学反应速率、平衡图像分析
10.(2023·湖南卷)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
A.
B.反应速率:
C.点a、b、c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
11.(2023·辽宁卷)一定条件下,酸性溶液与发生反应,(Ⅱ)起催化作用,过程中不同价态含粒子的浓度随时间变化如下图所示。下列说法正确的是
A.(Ⅲ)不能氧化
B.随着反应物浓度的减小,反应速率逐渐减小
C.该条件下,(Ⅱ)和(Ⅶ)不能大量共存
D.总反应为:
12.(2023·浙江卷)一定条件下,苯基丙炔()可与发生催化加成,反应如下:
反应过程中该炔烃及反应产物的占比随时间的变化如图(已知:反应I、Ⅲ为放热反应),下列说法不正确的是
A.反应焓变:反应I>反应Ⅱ
B.反应活化能:反应I<反应Ⅱ
C.增加浓度可增加平衡时产物Ⅱ和产物I的比例
D.选择相对较短的反应时间,及时分离可获得高产率的产物Ⅰ
13.(2022·湖南卷)向体积均为1L的两恒容容器中分别充入和发生反应:,其中甲为绝热过程,乙为恒温过程,两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是
A. B.气体的总物质的量:
C.a点平衡常数: D.反应速率:
14.(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
15.(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,
16.(2022·北京卷)CO2捕获和转化可减少CO2排放并实现资源利用,原理如图1所示。反应①完成之后,以N2为载气,以恒定组成的N2、CH4混合气,以恒定流速通入反应器,单位时间流出气体各组分的物质的量随反应时间变化如图2所示。反应过程中始终未检测到CO2,在催化剂上有积碳。
下列说法不正确的是
A.反应①为CaO+CO2=CaCO3;反应②为CaCO3+CH4CaO+2CO+2H2
B.t1~t3,n(H2)比n(CO)多,且生成H2速率不变,可能有副反应CH4C+2H2
C.t2时刻,副反应生成H2的速率大于反应②生成H2速率
D.t3之后,生成CO的速率为0,是因为反应②不再发生
17.(2022·江苏卷)乙醇-水催化重整可获得。其主要反应为,,在、时,若仅考虑上述反应,平衡时和CO的选择性及的产率随温度的变化如图所示。
CO的选择性,下列说法正确的是
A.图中曲线①表示平衡时产率随温度的变化
B.升高温度,平衡时CO的选择性增大
C.一定温度下,增大可提高乙醇平衡转化率
D.一定温度下,加入或选用高效催化剂,均能提高平衡时产率
判断正误
一、化学反应速率
1.由v=计算平均速率,用反应物表示为正值,用生成物表示为负值( )
2.单位时间内反应物浓度的变化量表示正反应速率,生成物浓度的变化量表示逆反应速率( )
3.对于任何化学反应来说,都必须用单位时间内反应物或生成物浓度的变化量来表示化学反应速率( )
4.化学反应速率为0.8 mol·L-1·s-1是指1 s时某物质的浓度为0.8 mol·L-1( )
5.同一化学反应,相同条件下用不同物质表示的反应速率,数值越大,表示化学反应速率越快( )
二、影响化学反应速率的因素
1.催化剂参与化学反应,改变了活化能,但反应前后的性质保持不变( )
2.升温时吸热反应速率增大,放热反应速率减小( )
3.对于反应:A+BC,改变容器容积,化学反应速率一定发生变化( )
4.碳酸钙与盐酸反应的过程中,再增加CaCO3固体,可以加快反应速率( )
5.增大反应物的浓度,能够增大活化分子的百分数,所以反应速率增大( )
6.100 mL 2 mol·L-1盐酸与锌片反应,加入适量的氯化钠溶液,反应速率不变( )
三、化学平衡的建立
1.反应2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O、Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3互为可逆反应( )
2.化学反应达到平衡后,反应物和生成物的浓度或百分含量相等( )
3.在1 L的密闭容器中发生反应:2NO(g)+O2(g) 2NO2(g),当容器中气体的颜色保持不变时,说明反应已达到平衡状态( )
4.对于反应H2(g)+I2(g) 2HI(g),当压强不变时,反应达到平衡状态( )
5.恒温恒容下进行的可逆反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),当SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等时,反应达到平衡状态( )
6.在一定条件下,向密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2充分反应,生成2 mol NH3( )
四、化学平衡常数
1.平衡常数表达式中,可以是物质的任一浓度( )
2.增大反应物的浓度,平衡正向移动,化学平衡常数增大( )
3.对某一可逆反应,升高温度则化学平衡常数一定变大( )
4.一个可逆反应的正反应K正与逆反应K逆相等( )
5.平衡常数发生变化,化学平衡不一定发生移动( )
6.化学平衡常数和转化率都能体现反应进行的程度( )
五、化学平衡的移动
1.升高温度,平衡向吸热反应方向移动,此时v放减小,v吸增大( )
2.化学平衡正向移动,反应物的转化率一定增大( )
3.向平衡体系FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl中加入适量KCl固体,平衡逆向移动,溶液的颜色变浅( )
4.对于2NO2(g) N2O4(g)的平衡体系,压缩体积,增大压强,平衡正向移动,混合气体的颜色变浅( )
5.C(s)+CO2(g) 2CO(g) ΔH>0,其他条件不变时,升高温度,反应速率v(CO2)和CO2的平衡转化率均增大( )
6.只要v正增大,平衡一定正向移动( )
1.(2024·北京师范大学附属中学三模)下列事实能用平衡移动原理解释的是
A.H2O2溶液中加入少量MnO2固体,促进H2O2分解
B.制备乙酸乙酯的实验中将酯蒸出
C.工业合成氨选择500℃左右的条件进行
D.锌片与稀H2SO4反应过程中,加入少量CuSO4固体,促进H2的产生
2.(2024·江苏宿迁一模)以CuZnOAl2O3作催化剂发生反应2CH3CHO(g)+H2O(g)C2H5OH(g)+CH3COOH(g) ΔH<0,下列说法正确的是
A.该反应的平衡常数K=
B.反应物的键能总和小于生成物的键能总和
C.该反应中每消耗1 mol H2O(g),转移电子数约为6.02×1023
D.将C2H5OH移出一段时间后,v正增大
3.(2024·浙江五校联盟3月联考)醛酮在酸或碱的催化下生成偕二醇的反应历程如下:
酸催化历程:
碱催化历程:
已知:部分羰基化合物的反应平衡常数
羰基化合物
平衡常数K
下列说法不正确的是
A.酸催化历程的步骤I中与羰基中的O结合,增大了碳氧双键的极性
B.对比酸和碱的催化历程可知,与羰基反应的活性:
C.无论酸或碱催化,生成偕二醇的平衡常数:
D.催化下,的溶液中无法生成
4.(2024·吉林·三模)一定条件下,反应H2(g)+Br2(g)2HBr(g)的速率方程为v=kcα(H2)·cβ(Br2)·cγ(HBr),某温度下,该反应在不同浓度下的反应速率如下:
c(H2)/mol·L−1
c(Br2)/mol·L−1
c(HBr)/mol·L−1
反应速率
0.1
0.1
2
v
0.1
0.4
2
8v
0.2
0.4
2
16v
0.4
0.1
4
2v
0.2
0.1
c
4v
根据表中的测定结果,下列结论错误的是
A.α的值为1
B.表中c的值为2
C.反应体系的三种物质中,Br2(g)的浓度对反应速率影响最大
D.在反应体系中保持其他物质浓度不变,增大HBr(g)浓度,会使反应速率降低
5.(2024·河北邢台一模)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
6.(2024·湖南永州·三模)室温下,在P和Q浓度相等的混合溶液中,同时发生反应①P+Q=X+Z和反应②P+Q=Y+Z,反应①和②的速率方程分别是v1=k1c2(P)、v2=k2c2(P)(k1、k2为速率常数)。反应过程中,Q、X的浓度随时间变化情况如图所示。下列说法错误的是
A.反应开始后,体系中X和Y的浓度之比保持不变
B.45min时Z的浓度为0.4mol·L-1
C.反应①的活化能比反应②的活化能大
D.如果反应能进行到底,反应结束时,有40%的P转化为Y
7.(2024·安徽合肥·三模)已知双环戊二烯解聚成环戊二烯的反应为 。若将3 mol双环戊二烯通入2L恒容密闭容器中,测得℃和℃下n(双环戊二烯或环戊二烯)随时间的变化如图所示,℃时反应到a点恰好达到平衡。下列有关说法错误的是
A. T1>T2
B.℃时,0~2h内的平均反应速率:v(环戊二烯) mol⋅L⋅h
C.℃时,当容器内的气体压强为起始的1.5倍时:v(正)(逆)
D.℃时,反应恰好达到平衡时:44.8 mol(环戊二烯)mol
8.(2024·辽宁·三模)催化剂在反应中能够改变反应历程,即改变反应速率。在催化剂()上还原NO生成和的机理及活化能()如图所示。下列说法正确的是
A.还原NO生成过程中,速率最慢的步骤为⑦
B.在催化剂上,NO被还原为比还原为更容易
C.决定NO生成速率的基元反应为
D.生成的各基元反应中,N元素均被还原
9.(2024·北京师范大学附属中学三模)CH4和CO2联合重整能减少温室气体的排放。其主要反应为:
①
②
其他条件相同时,投料比为,不同温度下反应的结果如图。
下列说法不正确的是
A.由图中信息无法判断反应①、②哪个先达到平衡
B.始终低于1.0,与反应②有关
C.加压有利于增大CH4和CO2反应的速率但不利于提高二者的平衡转化率
D.若不考虑其他副反应,体系中存在:
10.(2024·河北保定·三模)一定条件下,在甲、乙两个恒容密闭容器(容器容积)中投入等物质的量的X和Y,发生反应,达到平衡时,Q的物质的量浓度与温度和容器容积的关系如图所示。下列说法正确的是
A.x+y>p+q
B.c(P):b>2a
C.压强:2p(b)<p(c)
D.平衡常数:
11.(2024·辽宁抚顺·三模)工业上,常用离子交换法软化自来水,其原理是,。常温下,向一定体积的自来水中加入离子交换树脂(NaR),测得自来水中变化如图所示。下列叙述正确的是
A.反应达到平衡后,加入少量NaCl,离子交换反应的平衡常数减小
B.6 min时的逆反应速率大于4 min时的逆反应速率
C.其他条件不变时,10 min时离子交换反应已停止
D.4~8 min内平均反应速率:mol⋅L⋅min
12.(2024·广东广州·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
13.(2024·湖南长沙雅礼中学模拟)醛、酮与可发生加成反应:,平衡常数为K。微量碱存在时的催化机理如下所示:
已知不同基团(-R、-R′)对平衡常数的影响如下表所示:
-R
-R′
平衡常数K
①
-H
210
②
-H
530
③
-CH3
-CH2CH3
38
④
-C(CH3)3
-C(CH3)3
≪1
下列说法不正确的是
A.HCN中C是sp杂化
B.若将微量碱改成加入酸,则反应速率减慢
C.由①②可知推电子基团可以使上的C原子活化,增大平衡常数
D.④的平衡常数小于③,可能是因为④中受到的空间位阻更大
14.(2024·江苏苏州·三模)催化加氢制甲醇主要反应:
反应Ⅰ.
反应Ⅱ.
压强分别为、时,将的混合气体置于密闭容器中反应,不同温度下体系中或的平衡选择性如图所示。((或)的平衡选择性)
下列说法正确的是
A.曲线①、②表示的是平衡选择性
B.曲线①、②表示的压强:
C.随温度升高,的平衡转化率受压强影响减小
D.相同温度下,压强分别为、时,反应Ⅰ的平衡常数
15.(2024·重庆·三模)工业制氢,反应Ⅰ: ,
反应Ⅱ: 。
维持T℃、560kPa不变,向容积可变的密闭容器中投入10mol 和10mol ,、CO的转化率随时间的变化分别对应如图甲、乙曲线。下列说法错误的是
A.开始时,的分压
B.50min后反应到达平衡,平均反应速率可表达为为2.24kPa/min
C.保持温度不变,若增大压强,的转化率变化曲线将是丙
D.保持压强不变,若降低温度,CO的转化率变化曲线将是戊
16.(2024·山东淄博三模)某密闭容器中发生以下两个反应:①;②。反应①的正反应速率,反应②的正反应速率,其中、为速率常数。某温度下,体系中生成物浓度随时间变化的关系如图所示。下列说法正确的是
A.反应①的活化能大于反应②
B.时,正反应速率
C.内,X的平均反应速率
D.该温度时,
17.(2024·江西吉安一中一模)在金表面分解的实验数据如下表。已知反应物消耗一半所需的时间称为半衰期。下列说法错误的是
0
20
40
60
80
A.消耗一半时的反应速率为
B.100min时消耗完全
C.该反应的速率与的浓度有关
D.该反应的半衰期与起始浓度的关系满足
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专题十三 化学反应速率与化学平衡
考情概览:解读近年命题思路和内容要求,统计真题考查情况。
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命题解读
考向
分析近年高考试题,可以看出在选择题中,对于化学反应速率和化学平衡内容的考查不算太多,这是因为在主观题中,化学反应速率和化学平衡才是考查的重头戏,不过随着新高考单科卷的实行,选择题题量大增,有关化学反应速率和化学平衡试题的考查在选择题中开始有所增加,考查的核心知识还是有关化学反应速率的比较、计算和影响因素的判断,化学平衡常数、转化率、物质的浓度的计算,以及平衡移动原理的分析等,常结合坐标图像或表格进行考查,预测在2025年的高考中,会延续这种命题形式。
考向一 化学反应速率计算与影响因素判断
考向二 化学平衡移动及其应用
考向三 化学反应速率、平衡图像分析
命题分析
分析2024年高考化学试题,在选择题中,对于该部分内容的考查多结合化学反应机理和控制变量法实验探究以及化学反应速率、平衡图像相结合,总体难度会偏大,涉及的计算量也较大。
试题精讲
考向一 化学反应速率计算与影响因素判断
1.(2024·甘肃卷)下列措施能降低化学反应速率的是
A.催化氧化氨制备硝酸时加入铂 B.中和滴定时,边滴边摇锥形瓶
C.锌粉和盐酸反应时加水稀释 D.石墨合成金刚石时增大压强
【答案】C
【解析】A.催化剂可以改变化学反应速率,一般来说,催化剂可以用来加快化学反应速率,故催化氧化氨制备硝酸时加入铂可以加快化学反应速率,A项不符合题意;
B.中和滴定时,边滴边摇锥形瓶,可以让反应物快速接触,可以加快化学反应速率,B项不符合题意;
C.锌粉和盐酸反应时加水稀释会降低盐酸的浓度,会降低化学反应速率,C项符合题意;
D.石墨合成金刚石,该反应中没有气体参与,增大压强不会改变化学反应速率,D项不符合题意;
故选C。
2.(2024·安徽卷)室温下,为探究纳米铁去除水样中的影响因素,测得不同条件下浓度随时间变化关系如下图。
实验序号
水样体积/
纳米铁质量/
水样初始
①
50
8
6
②
50
2
6
③
50
2
8
下列说法正确的是
A.实验①中,0~2小时内平均反应速率
B.实验③中,反应的离子方程式为:
C.其他条件相同时,适当增加纳米铁质量可加快反应速率
D.其他条件相同时,水样初始越小,的去除效果越好
【答案】C
【解析】A. 实验①中,0~2小时内平均反应速率,A不正确;
B. 实验③中水样初始=8,溶液显弱碱性,发生反应的离子方程式中不能用配电荷守恒,B不正确;
C. 综合分析实验①和②可知,在相同时间内,实验①中浓度的变化量大,因此,其他条件相同时,适当增加纳米铁质量可加快反应速率,C正确;
D. 综合分析实验③和②可知,在相同时间内,实验②中浓度的变化量大,因此,其他条件相同时,适当减小初始,的去除效果越好,但是当初始太小时,浓度太大,纳米铁与反应速率加快,会导致与反应的纳米铁减少,因此,当初始越小时的去除效果不一定越好,D不正确;
综上所述,本题选C。
3.(2024·江苏卷)催化剂能改变化学反应速率而不改变反应的焓变,常见倠化剂有金属及其氧化物、酸和碱等。倠化反应广泛存在,如豆科植物固氮、石墨制金刚石、和制(二甲醚)、倠化氧化等。催化剂有选择性,如与反应用Ag催化生成(环氧乙烷)、用催化生成。催化作用能消除污染和影响环境,如汽车尾气处理、废水中电倠化生成、氯自由基催化分解形成臭氧空洞。我国在石油催化领域领先世界,高效、经济、绿色是未来催化剂研究的发展方向。下列说法正确的是
A.豆科植物固氮过程中,固氮酶能提高该反应的活化能
B.与反应中,Ag催化能提高生成的选择性
C.制反应中,能加快化学反应速率
D.与反应中,能减小该反应的焓变
【答案】C
【解析】固氮酶是豆科植物固氮过程的催化剂,能降低该反应的活化能,A错误;
B.根据题意,催化剂有选择性,如C2H4与O2反应用Ag催化生成(环氧乙烷)、用CuCl2/PdCl2催化生成CH3CHO,则判断Ag催化不能提高生成CH3CHO的选择性,B错误;
C. MnO2是H2O2制O2反应的催化剂,能加快化学反应速率,C正确;
D. V2O5是SO2与O2反应的催化剂,能加快反应速率,但不能改变该反应的焓变,D错误;
故选C。
考向二 化学平衡移动及其应用
4.(2024·浙江6月卷)二氧化碳氧化乙烷制备乙烯,主要发生如下两个反应:
I.
II.
向容积为的密闭容器中投入和,不同温度下,测得时(反应均未平衡)的相关数据见下表,下列说法不正确的是
温度()
400
500
600
乙烷转化率()
2.2
9.0
17.8
乙烯选择性()
92.6
80.0
61.8
注:乙烯选择性
A.反应活化能:
B.时,反应I的平均速率为:
C.其他条件不变,平衡后及时移除,可提高乙烯的产率
D.其他条件不变,增大投料比投料,平衡后可提高乙烷转化率
【答案】D
【解析】由表可知,相同温度下,乙烷在发生转化时,反应Ⅰ更易发生,则反应活化能:Ⅰ<Ⅱ,A正确;由表可知,500℃时,乙烷的转化率为9.0%,可得转化的乙烷的总物质的量为2mol×9.0%=0.18mol,而此温度下乙烯的选择性为80%,则转化为乙烯的乙烷的物质的量为0.18mol×80%=0.144mol,根据方程式可得,生成乙烯的物质的量为0.144mol,则反应I的平均速率为:,B正确;其他条件不变,平衡后及时移除,反应Ⅰ正向进行,可提高乙烯的产率,C正确;其他条件不变,增大投料比投料,平衡后CO2转化率提高,C2H6转化率降低,D错误。
5.(2024·山东卷)逆水气变换反应:。一定压力下,按,物质的量之比投料,,温度时反应物摩尔分数随时间变化关系如图所示。已知该反应的速率方程为,,温度时反应速率常数k分别为。下列说法错误的是
A.
B.温度下达平衡时反应速率的比值:
C.温度不变,仅改变体系初始压力,反应物摩尔分数随时间的变化曲线不变
D.温度下,改变初始投料比例,可使平衡时各组分摩尔分数与温度时相同
【答案】CD
【分析】由图可知,T1比T2反应速率速率快,则T1>T2;T1温度下达到平衡时反应物的摩尔分数低于T2温度下平衡时;由于起始CO2与H2的物质的量之比为1∶1,则达到平衡时CO2和H2的摩尔分数相等。
【解析】A.根据分析,T1比T2反应速率速率快,反应速率常数与温度有关,结合反应速率方程知k1>k2,A项正确;
B.反应的速率方程为v=kc0.5(H2)c(CO2),则,T1温度下达到平衡时反应物的摩尔分数低于T2温度下平衡时,则,B项正确;
C.温度不变,仅改变体系初始压力,虽然平衡不移动,但反应物的浓度改变,反应速率改变,反应达到平衡的时间改变,反应物摩尔分数随时间的变化曲线变化,C项错误;
D.T2温度下,改变初始投料比,相当于改变某一反应物的浓度,达到平衡时H2和CO2的摩尔分数不可能相等,故不能使平衡时各组分摩尔分数与T1温度时相同,D项错误;
答案选CD。
考向三 化学反应速率、平衡图像分析
6.(2024·河北卷)在水溶液中,可与多种金属离子形成配离子。X、Y、Z三种金属离子分别与形成配离子达平衡时,与的关系如图。
下列说法正确的是
A.的X、Y转化为配离子时,两溶液中的平衡浓度:
B.向Q点X、Z的混合液中加少量可溶性Y盐,达平衡时
C.由Y和Z分别制备等物质的量的配离子时,消耗的物质的量:
D.若相关离子的浓度关系如P点所示,Y配离子的解离速率小于生成速率
【答案】B
【解析】A.的X、Y转化为配离子时,溶液中,则,根据图像可知,纵坐标约为时,溶液中,则溶液中的平衡浓度:,A错误;
B.Q点时,即,加入少量可溶性Y盐后,会消耗形成Y配离子,使得溶液中减小(沿横坐标轴向右移动),与曲线在Q点相交后,随着继续增大,X对应曲线位于Z对应曲线上方,即,则,B正确;
C.设金属离子形成配离子的离子方程式为金属离子配离子,则平衡常数,,即,故X、Y、Z三种金属离子形成配离子时结合的越多,对应曲线斜率越大,由题图知,曲线斜率:,则由Y、Z制备等物质的量的配离子时,消耗的物质的量:,C错误;
D.由P点状态移动到形成Y配离子的反应的平衡状态时,不变,增大,即增大、c(Y配离子)减小,则P点状态Y配离子的解离速率>生成速率,D错误;
本题选B。
7.(2024·黑吉辽卷)异山梨醇是一种由生物质制备的高附加值化学品,时其制备过程及相关物质浓度随时间变化如图所示,后异山梨醇浓度不再变化。下列说法错误的是
A.时,反应②正、逆反应速率相等
B.该温度下的平衡常数:①>②
C.平均速率(异山梨醇)
D.反应②加入催化剂不改变其平衡转化率
【答案】A
【解析】A.由图可知,3小时后异山梨醇浓度继续增大,后异山梨醇浓度才不再变化,所以时,反应②未达到平衡状态,即正、逆反应速率不相等,故A错误;
B.图像显示该温度下,后所有物质浓度都不再变化,且此时山梨醇转化完全,即反应充分,而1,4-失水山梨醇仍有剩余,即反应②正向进行程度小于反应①、反应限度小于反应①,所以该温度下的平衡常数:①>②,故B正确;
C.由图可知,在内异山梨醇的浓度变化量为0.042mol/kg,所以平均速率(异山梨醇)=,故C正确;
D.催化剂只能改变化学反应速率,不能改变物质平衡转化率,所以反应②加入催化剂不改变其平衡转化率,故D正确;
故答案为:A。
8.(2024·江苏卷)二氧化碳加氢制甲醇的过程中的主要反应(忽略其他副反应)为:
①
②
、下,将一定比例、混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及L1、L2、L3…位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、CO和的体积分数如图所示。下列说法正确的是
A.L4处与L5处反应①的平衡常数K相等
B.反应②的焓变
C.L6处的的体积分数大于L5处
D.混合气从起始到通过L1处,CO的生成速率小于的生成速率
【答案】C
【解析】L4处与L5处的温度不同,故反应①的平衡常数K不相等,A错误;由图像可知,L1-L3温度在升高,该装置为绝热装置,反应①为吸热反应,所以反应②为放热反应,ΔH2<0,B错误;从L5到L6,甲醇的体积分数逐渐增加,说明反应②在向右进行,反应②消耗 CO,而 CO 体积分数没有明显变化,说明反应①也在向右进行,反应①为气体分子数不变的反应,其向右进行时,n(H2O) 增大,反应②为气体分子数减小的反应,且没有H2O的消耗与生成,故 n总减小而n(H₂O)增加,即H2O的体积分数会增大,故L6处的 H2O的体积分数大于L5处,C正确;L1处CO 的体积分数大于 CH3OH,说明生成的 CO 的物质的量大于CH3OH,两者反应时间相同,说明CO的生成速率大于 CH3OH的生成速率,D错误。
9.(2024·湖南卷)恒压下,向某密闭容器中充入一定量的和,发生如下反应:
主反应:
副反应:
在不同温度下,反应达到平衡时,测得两种含碳产物的分布分数随投料比x(物质的量之比)的变化关系如图所示,下列说法正确的是
A.投料比x代表
B.曲线c代表乙酸的分布分数
C.,
D.L、M、N三点的平衡常数:
【答案】D
【解析】题干明确指出,图中曲线表示的是测得两种含碳产物的分布分数即分别为、,若投料比x代表,x越大,可看作是CH3OH的量增多,则对于主、副反应可知生成的CH3COOCH3越多,CH3COOCH3分布分数越高,则曲线a或曲线b表示CH3COOCH3分布分数,曲线c或曲线d表示CH3COOH分布分数,据此分析可知AB均正确,可知如此假设错误,则可知投料比x代表,曲线a或曲线b表示,曲线c或曲线d表示。根据分析可知,投料比x代表,A错误;曲线c表示CH3COOCH3分布分数,B错误;曲线a或曲线b表示,当同一投料比时,观察图像可知T2时大于T1时,而可知,温度越高则越大,说明温度升高主反应的平衡正向移动,;曲线c或曲线d表示,当同一投料比时,观察可知T1时大于T2时,而可知,温度越高则越小,说明温度升高副反应的平衡逆向移动,,C错误;L、M、N三点对应副反应,且,升高温度平衡逆向移动,,D正确。
考向一 化学反应速率计算与影响因素判断
1.(2023·山东卷)一定条件下,化合物E和TFAA合成H的反应路径如下:
已知反应初始E的浓度为0.10mol∙L-1,TFAA的浓度为0.08mol∙L-1,部分物种的浓度随时间的变化关系如图所示,忽略反应过程中的体积变化。下列说法正确的是
A.t1时刻,体系中有E存在
B.t2时刻,体系中无F存在
C.E和TFAA反应生成F的活化能很小
D.反应达平衡后,TFAA的浓度为0.08mol∙L-1
【答案】AC
【分析】一定条件下,化合物E和TFAA合成H的反应路径中,共发生三个反应:
①E+TFAAF ②FG ③GH+TFAA
t1之后的某时刻,H为0.02 mol∙L-1,此时TFAA的浓度仍为0,则表明0.10mol∙L-1E、起始时的0.08mol∙L-1TFAA、G分解生成的0.02 mol∙L-1 TFAA全部参加反应,生成0.10mol∙L-1F;在t2时刻,H为0.08mol∙L-1,TFAA为0.06mol∙L-1,G为0.01 mol∙L-1,则F为0.01 mol∙L-1。
【解析】A.t1时刻,H的浓度小于0.02 mol∙L-1,此时反应③生成F的浓度小于0.02 mol∙L-1,参加反应①的H的浓度小于0.1 mol∙L-1,则参加反应E的浓度小于0.1 mol∙L-1,所以体系中有E存在,A正确;
B.由分析可知,t2时刻,H为0.08mol∙L-1,TFAA为0.06mol∙L-1,G为0.01 mol∙L-1,则F为0.01 mol∙L-1,所以体系中有F存在,B不正确;
C.t1之后的某时刻,H为0.02 mol∙L-1,此时TFAA的浓度仍为0,表明此时E和TFAA完全反应生成F,所以E和TFAA生成F的反应速率快,反应的活化能很小,C正确;
D.在t2时刻,H为0.08mol∙L-1,TFAA为0.06mol∙L-1,G为0.01 mol∙L-1,F为0.01 mol∙L-1,只有F、G全部转化为H和TFAA时,TFAA的浓度才能为0.08mol∙L-1,而GH+TFAA为可逆反应,所以反应达平衡后,TFAA的浓度一定小于0.08mol∙L-1,D不正确;
故选AC。
2.(2021·湖南卷)铁的配合物离子(用表示)催化某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如图所示:
下列说法错误的是
A.该过程的总反应为
B.浓度过大或者过小,均导致反应速率降低
C.该催化循环中元素的化合价发生了变化
D.该过程的总反应速率由Ⅱ→Ⅲ步骤决定
【答案】D
【解析】
A.由反应机理可知,HCOOH电离出氢离子后,HCOO-与催化剂结合,放出二氧化碳,然后又结合氢离子转化为氢气,所以化学方程式为HCOOHCO2↑+H2↑,故A正确;
B.若氢离子浓度过低,则反应Ⅲ→Ⅳ的反应物浓度降低,反应速率减慢,若氢离子浓度过高,则会抑制加酸的电离,使甲酸根浓度降低,反应Ⅰ→Ⅱ速率减慢,所以氢离子浓度过高或过低,均导致反应速率减慢,故B正确;
C.由反应机理可知,Fe在反应过程中,化学键数目发生变化,则化合价也发生变化,故C正确;
D.由反应进程可知,反应Ⅳ→Ⅰ能垒最大,反应速率最慢,对该过程的总反应起决定作用,故D错误;
故选D。
考向二 化学平衡移动及其应用
3.(2023·北京卷)下列事实能用平衡移动原理解释的是
A.溶液中加入少量固体,促进分解
B.密闭烧瓶内的和的混合气体,受热后颜色加深
C.铁钢放入浓中,待不再变化后,加热能产生大量红棕色气体
D.锌片与稀反应过程中,加入少量固体,促进的产生
【答案】B
【解析】A.MnO2会催化 H2O2分解,与平衡移动无关,A项错误;
B.NO2转化为N2O4 的反应是放热反应,升温平衡逆向移动, NO2浓度增大,混合气体颜色加深,B项正确;
C.铁在浓硝酸中钝化,加热会使表面的氧化膜溶解,铁与浓硝酸反应生成大量红棕色气体,与平衡移动无关,C项错误;
D.加入硫酸铜以后,锌置换出铜,构成原电池,从而使反应速率加快,与平衡移动无关,D项错误;
故选B。
4.(2022·天津卷)向恒温恒容密闭容器中通入2mol 和1mol ,反应达到平衡后,再通入一定量,达到新平衡时,下列有关判断错误的是
A.的平衡浓度增大 B.反应平衡常数增大
C.正向反应速率增大 D.的转化总量增大
【答案】B
【解析】A.平衡后,再通入一定量,平衡正向移动,的平衡浓度增大,A正确;
B.平衡常数是与温度有关的常数,温度不变,平衡常数不变,B错误;
C.通入一定量,反应物浓度增大,正向反应速率增大,C正确;
D.通入一定量,促进二氧化硫的转化,的转化总量增大,D正确;
故选B。
5.(2022·重庆卷)两种酸式碳酸盐的分解反应如下。某温度平衡时总压强分别为p1和p2。
反应1:NH4HCO3(s)NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) p1=3.6×104Pa
反应2:2NaHCO3(s)Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g) p2=4×103Pa
该温度下,刚性密闭容器中放入NH4HCO3和Na2CO3固体,平衡后以上3种固体均大量存在。下列说法错误的是
A.反应2的平衡常数为4×106Pa2 B.通入NH3,再次平衡后,总压强增大
C.平衡后总压强为4.36×105Pa D.缩小体积,再次平衡后总压强不变
【答案】B
【解析】A.反应2的平衡常数为,A正确;
B.刚性密闭容器,温度不变平衡常数不变,再次达平衡后,容器内各气体分压不变,总压强不变,B错误;
C., ,,,所以总压强为:,C正确;
D.达平衡后,缩小体积,平衡逆向移动,温度不变,平衡常数不变,再次平衡后总压强不变,D正确;
故选B。
6.(2022·江苏卷)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
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
【答案】B
【解析】A.由方程式可知,该反应是一个气体分子数增大的反应,即熵增的反应,反应△S>0,故A错误;
B.由方程式可知,反应平衡常数,故B正确;
C.由方程式可知,反应每消耗4mol氨气,反应转移12mol电子,则反应中消耗1mol氨气转移电子的数目为3mol×4××6.02×1023=3×6.02×1023,故C错误;
D.实际应用中,加入尿素的量越多,尿素水解生成的氨气过量,柴油机车辆排放的氨气对空气污染程度增大,故D错误;
故选B。
7.(2022·浙江卷)恒温恒容的密闭容器中,在某催化剂表面上发生氨的分解反应:,测得不同起始浓度和催化剂表面积下氨浓度随时间的变化,如下表所示,下列说法不正确的是
A.实验①,,
B.实验②,时处于平衡状态,
C.相同条件下,增加氨气的浓度,反应速率增大
D.相同条件下,增加催化剂的表面积,反应速率增大
【答案】C
【解析】A.实验①中,0~20min,氨气浓度变化量为2.4010-3mol/L-2.0010-3mol/L=4.0010-4mol/L,v(NH3)==2.0010-5mol/(L·min),反应速率之比等于化学计量数之比,v(N2)=v(NH3)=1.0010-5mol/(L·min),A正确;
B.催化剂表面积大小只影响反应速率,不影响平衡,实验③中氨气初始浓度与实验①中一样,实验③达到平衡时氨气浓度为4.0010-4mol/L,则实验①达平衡时氨气浓度也为4.0010-4mol/L,而恒温恒容条件下,实验②相对于实验①为减小压强,平衡正向移动,因此实验②60min时处于平衡状态,x<0.4,即x≠0.4,B正确;
C.实验①、实验②中0~20min、20min~40min氨气浓度变化量都是4.0010-4mol/L,实验②中60min时反应达到平衡状态,实验①和实验②催化剂表面积相同,实验①中氨气初始浓度是实验②中氨气初始浓度的两倍,实验①60min时反应未达到平衡状态,相同条件下,增加氨气浓度,反应速率并没有增大,C错误;
D.对比实验①和实验③,氨气浓度相同,实验③中催化剂表面积是实验①中催化剂表面积的2倍,实验③先达到平衡状态,实验③的反应速率大,说明相同条件下,增加催化剂的表面积,反应速率增大,D正确;
答案选C。
8.(2022·北京卷)某多孔材料孔径大小和形状恰好将“固定”,能高选择性吸附。废气中的被吸附后,经处理能全部转化为。原理示意图如下。
已知:
下列说法不正确的是
A.温度升高时不利于吸附
B.多孔材料“固定”,促进平衡正向移动
C.转化为的反应是
D.每获得时,转移电子的数目为
【答案】D
【分析】废气经过MOFs材料之后,NO2转化成N2O4被吸附,进而与氧气和水反应生成硝酸,从该过程中我们知道,NO2转化为N2O4的程度,决定了整个废气处理的效率。
【解析】A.从可以看出,这个是一个放热反应,升高温度之后,平衡逆向移动,导致生成的N2O4减少,不利于NO2的吸附,A正确;
B.多孔材料“固定”,从而促进平衡正向移动,B正确;
C.N2O4和氧气、水反应生成硝酸,其方程式为,C正确;
D.在方程式中,转移的电子数为4e-,则每获得,转移的电子数为0.4mol,即个数为,D错误;
故选D。
9.(2022·辽宁卷)某温度下,在恒容密闭容器中发生反应,有关数据如下:
时间段/
产物Z的平均生成速率/
0~2
0.20
0~4
0.15
0~6
0.10
下列说法错误的是
A.时,Z的浓度大于
B.时,加入,此时
C.时,Y的体积分数约为33.3%
D.时,X的物质的量为
【答案】B
【解析】A.反应开始一段时间,随着时间的延长,反应物浓度逐渐减小,产物Z的平均生成速率逐渐减小,则内Z的平均生成速率大于内的,故时,Z的浓度大于,A正确;
B.时生成的Z的物质的量为,时生成的Z的物质的量为,故反应在时已达到平衡,设达到平衡时生了,列三段式:
根据,得,则Y的平衡浓度为,Z的平衡浓度为,平衡常数,时Y的浓度为,Z的浓度为,加入后Z的浓度变为,,反应正向进行,故,B错误;
C.反应生成的Y与Z的物质的量之比恒等于1∶2,反应体系中只有Y和Z为气体,相同条件下,体积之比等于物质的量之比,,故Y的体积分数始终约为33.3%,C正确;
D.由B项分析可知时反应处于平衡状态,此时生成Z为,则X的转化量为,初始X的物质的量为,剩余X的物质的量为,D正确;
故答案选B。
考向三 化学反应速率、平衡图像分析
10.(2023·湖南卷)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
A.
B.反应速率:
C.点a、b、c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
【答案】B
【解析】A.一定条件下,增大水的浓度,能提高CH4的转化率,即x值越小,CH4的转化率越大,则,故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:,故B错误;
C.由图像可知,x一定时,温度升高CH4的平衡转化率增大,说明正反应为吸热反应,温度升高平衡正向移动,K增大;温度相同,K不变,则点a、b、c对应的平衡常数:,故C正确;
D.该反应为气体分子数增大的反应,反应进行时压强发生改变,所以温度一定时,当容器内压强不变时,反应达到平衡状态,故D正确;
答案选B。
11.(2023·辽宁卷)一定条件下,酸性溶液与发生反应,(Ⅱ)起催化作用,过程中不同价态含粒子的浓度随时间变化如下图所示。下列说法正确的是
A.(Ⅲ)不能氧化
B.随着反应物浓度的减小,反应速率逐渐减小
C.该条件下,(Ⅱ)和(Ⅶ)不能大量共存
D.总反应为:
【答案】C
【分析】开始一段时间(大约13min前)随着时间的推移Mn(Ⅶ)浓度减小直至为0,Mn(Ⅲ)浓度增大直至达到最大值,结合图像,此时间段主要生成Mn(Ⅲ),同时先生成少量Mn(Ⅳ)后Mn(Ⅳ)被消耗;后来(大约13min后)随着时间的推移Mn(Ⅲ)浓度减少,Mn(Ⅱ)的浓度增大;据此作答。
【解析】A.由图像可知,随着时间的推移Mn(Ⅲ)的浓度先增大后减小,说明开始反应生成Mn(Ⅲ),后Mn(Ⅲ)被消耗生成Mn(Ⅱ),Mn(Ⅲ)能氧化H2C2O4,A项错误;
B.随着反应物浓度的减小,到大约13min时开始生成Mn(Ⅱ),Mn(Ⅱ)对反应起催化作用,13min后反应速率会增大,B项错误;
C.由图像可知,Mn(Ⅶ)的浓度为0后才开始生成Mn(Ⅱ),该条件下Mn(Ⅱ)和Mn(Ⅶ)不能大量共存,C项正确;
D.H2C2O4为弱酸,在离子方程式中应以化学式保留,总反应为2+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O,D项错误;
答案选C。
12.(2023·浙江卷)一定条件下,苯基丙炔()可与发生催化加成,反应如下:
反应过程中该炔烃及反应产物的占比随时间的变化如图(已知:反应I、Ⅲ为放热反应),下列说法不正确的是
A.反应焓变:反应I>反应Ⅱ
B.反应活化能:反应I<反应Ⅱ
C.增加浓度可增加平衡时产物Ⅱ和产物I的比例
D.选择相对较短的反应时间,及时分离可获得高产率的产物Ⅰ
【答案】C
【解析】A.反应I、Ⅲ为放热反应,相同物质的量的反应物,反应I放出的热量小于反应Ⅱ放出的热量,反应放出的热量越多,其焓变越小,因此反应焓变:反应I>反应Ⅱ,故A正确;
B.短时间里反应I得到的产物比反应Ⅱ得到的产物多,说明反应I的速率比反应Ⅱ的速率快,速率越快,其活化能越小,则反应活化能:反应I<反应Ⅱ,故B正确;
C.增加浓度,平衡正向移动,但平衡时产物Ⅱ和产物I的比例可能降低,故C错误;
D.根据图中信息,选择相对较短的反应时间,及时分离可获得高产率的产物Ⅰ,故D正确。
综上所述,答案为C。
13.(2022·湖南卷)向体积均为1L的两恒容容器中分别充入和发生反应:,其中甲为绝热过程,乙为恒温过程,两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是
A. B.气体的总物质的量:
C.a点平衡常数: D.反应速率:
【答案】B
【解析】A.甲容器在绝热条件下,随着反应的进行,压强先增大后减小,根据理想气体状态方程PV=nRT可知,刚开始压强增大的原因是因为容器温度升高,则说明上述反应过程放热,即<0,故A错误;
B.根据A项分析可知,上述密闭溶液中的反应为放热反应,图中a点和c点的压强相等,因甲容器为绝热过程,乙容器为恒温过程,若两者气体物质的量相等,则甲容器压强大于乙容器压强,则说明甲容器中气体的总物质的量此时相比乙容器在减小即气体总物质的量:na<nc,故B正确;
C.a点为平衡点,此时容器的总压为p,假设在恒温恒容条件下进行,则气体的压强之比等于气体的物质的量(物质的量浓度)之比,所以可设Y转化的物质的量浓度为xmol∙L−1,则列出三段式如下:,则有,计算得到x=0.75,那么化学平衡常数K=,又甲容器为绝热条件,等效为恒温条件下升温,平衡逆向移动,则平衡常数减小即平衡常数K<12,故C错误;
D.根据图像可知,甲容器达到平衡的时间短,温度高,所以达到平衡的速率相对乙容器的快,即Va正>Vb正,故D错误。
综上所述,答案为B。
14.(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。
15.(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。
16.(2022·北京卷)CO2捕获和转化可减少CO2排放并实现资源利用,原理如图1所示。反应①完成之后,以N2为载气,以恒定组成的N2、CH4混合气,以恒定流速通入反应器,单位时间流出气体各组分的物质的量随反应时间变化如图2所示。反应过程中始终未检测到CO2,在催化剂上有积碳。
下列说法不正确的是
A.反应①为CaO+CO2=CaCO3;反应②为CaCO3+CH4CaO+2CO+2H2
B.t1~t3,n(H2)比n(CO)多,且生成H2速率不变,可能有副反应CH4C+2H2
C.t2时刻,副反应生成H2的速率大于反应②生成H2速率
D.t3之后,生成CO的速率为0,是因为反应②不再发生
【答案】C
【解析】A.由题干图1所示信息可知,反应①为CaO+CO2=CaCO3,结合氧化还原反应配平可得反应②为,A正确;
B.由题干图2信息可知,t1~t3,n(H2)比n(CO)多,且生成H2速率不变,且反应过程中始终未检测到CO2,在催化剂上有积碳,故可能有副反应,反应②和副反应中CH4和H2的系数比均为1:2,B正确;
C.由题干反应②方程式可知,H2和CO的反应速率相等,而t2时刻信息可知,H2的反应速率未变,仍然为2mmol/min,而CO变为1~2mmol/min之间,故能够说明副反应生成H2的速率小于反应②生成H2速率,C错误;
D.由题干图2信息可知,t3之后,CO的速率为0,CH4的速率逐渐增大,最终恢复到1,说明生成CO的速率为0,是因为反应②不再发生,而后副反应逐渐停止反应,D正确;
答案选C。
17.(2022·江苏卷)乙醇-水催化重整可获得。其主要反应为,,在、时,若仅考虑上述反应,平衡时和CO的选择性及的产率随温度的变化如图所示。
CO的选择性,下列说法正确的是
A.图中曲线①表示平衡时产率随温度的变化
B.升高温度,平衡时CO的选择性增大
C.一定温度下,增大可提高乙醇平衡转化率
D.一定温度下,加入或选用高效催化剂,均能提高平衡时产率
【答案】B
【分析】根据已知反应①,反应②,且反应①的热效应更大,温度升高的时候对反应①影响更大一些,根据选择性的含义,升温时CO选择性增大,同时CO2的选择性减小,所以图中③代表CO的选择性,①代表CO2的选择性,②代表H2的产率,以此解题。
【解析】A.由分析可知②代表H2的产率,故A错误;
B.由分析可知升高温度,平衡时CO的选择性增大,故B正确;
C.一定温度下,增大,可以认为开始时水蒸气物质的量不变,增大乙醇物质的量,乙醇的平衡转化率降低,故C错误;
D.加入或者选用高效催化剂,不会影响平衡时产率,故D错误;
故选B。
判断正误
一、化学反应速率
1.由v=计算平均速率,用反应物表示为正值,用生成物表示为负值( )
2.单位时间内反应物浓度的变化量表示正反应速率,生成物浓度的变化量表示逆反应速率( )
3.对于任何化学反应来说,都必须用单位时间内反应物或生成物浓度的变化量来表示化学反应速率( )
4.化学反应速率为0.8 mol·L-1·s-1是指1 s时某物质的浓度为0.8 mol·L-1( )
5.同一化学反应,相同条件下用不同物质表示的反应速率,数值越大,表示化学反应速率越快( )
答案 1.× 2.× 3.× 4.× 5.×
二、影响化学反应速率的因素
1.催化剂参与化学反应,改变了活化能,但反应前后的性质保持不变( )
2.升温时吸热反应速率增大,放热反应速率减小( )
3.对于反应:A+BC,改变容器容积,化学反应速率一定发生变化( )
4.碳酸钙与盐酸反应的过程中,再增加CaCO3固体,可以加快反应速率( )
5.增大反应物的浓度,能够增大活化分子的百分数,所以反应速率增大( )
6.100 mL 2 mol·L-1盐酸与锌片反应,加入适量的氯化钠溶液,反应速率不变( )
答案 1.× 2.× 3.× 4.× 5.× 6.×
三、化学平衡的建立
1.反应2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O、Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3互为可逆反应( )
2.化学反应达到平衡后,反应物和生成物的浓度或百分含量相等( )
3.在1 L的密闭容器中发生反应:2NO(g)+O2(g) 2NO2(g),当容器中气体的颜色保持不变时,说明反应已达到平衡状态( )
4.对于反应H2(g)+I2(g) 2HI(g),当压强不变时,反应达到平衡状态( )
5.恒温恒容下进行的可逆反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),当SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等时,反应达到平衡状态( )
6.在一定条件下,向密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2充分反应,生成2 mol NH3( )
答案 1.× 2.× 3.√ 4.× 5.× 6.×
四、化学平衡常数
1.平衡常数表达式中,可以是物质的任一浓度( )
2.增大反应物的浓度,平衡正向移动,化学平衡常数增大( )
3.对某一可逆反应,升高温度则化学平衡常数一定变大( )
4.一个可逆反应的正反应K正与逆反应K逆相等( )
5.平衡常数发生变化,化学平衡不一定发生移动( )
6.化学平衡常数和转化率都能体现反应进行的程度( )
答案 1.× 2.× 3.× 4.× 5.× 6.√
五、化学平衡的移动
1.升高温度,平衡向吸热反应方向移动,此时v放减小,v吸增大( )
2.化学平衡正向移动,反应物的转化率一定增大( )
3.向平衡体系FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl中加入适量KCl固体,平衡逆向移动,溶液的颜色变浅( )
4.对于2NO2(g) N2O4(g)的平衡体系,压缩体积,增大压强,平衡正向移动,混合气体的颜色变浅( )
5.C(s)+CO2(g) 2CO(g) ΔH>0,其他条件不变时,升高温度,反应速率v(CO2)和CO2的平衡转化率均增大( )
6.只要v正增大,平衡一定正向移动( )
答案 1.× 2.× 3.× 4.× 5.√ 6.×
1.(2024·北京师范大学附属中学三模)下列事实能用平衡移动原理解释的是
A.H2O2溶液中加入少量MnO2固体,促进H2O2分解
B.制备乙酸乙酯的实验中将酯蒸出
C.工业合成氨选择500℃左右的条件进行
D.锌片与稀H2SO4反应过程中,加入少量CuSO4固体,促进H2的产生
【答案】B
【解析】A.H2O2溶液中加入少量MnO2固体,促进H2O2分解,MnO2做催化剂只能加快反应速率,A不能用平衡移动原理解释;
B.制备乙酸乙酯的实验中将酯蒸出,减小生成物浓度,平衡正向移动,可以提高乙酸乙酯的产率, B能用平衡移动原理解释;
C.工业合成氨反应是放热反应,升高温度平衡逆向移动,从平衡角度分析低温有利于平衡正向有利于合成氨,选择500℃左右的条件进行不能用平衡移动原理解释,C不能用平衡移动原理解释;
D.锌片与稀H2SO4反应过程中,加入少量CuSO4固体,促进H2的产生,是因为锌置换出铜,形成铜锌原电池反应加快反应速率,D不能用平衡移动原理解释;
故选B。
2.(2024·江苏宿迁一模)以CuZnOAl2O3作催化剂发生反应2CH3CHO(g)+H2O(g)C2H5OH(g)+CH3COOH(g) ΔH<0,下列说法正确的是
A.该反应的平衡常数K=
B.反应物的键能总和小于生成物的键能总和
C.该反应中每消耗1 mol H2O(g),转移电子数约为6.02×1023
D.将C2H5OH移出一段时间后,v正增大
【答案】B
【解析】A.气态水的浓度会发生变化,应写入表达式中,该反应的平衡常数K=,A错误;
B.ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和<0,可得反应物的键能总和小于生成物的键能总和,B正确;
C.CH3CHO转化为CH3COOH相当于增加一个O原子,转移2个电子,该反应中每消耗1 mol H2O(g),转移2mol电子,转移电子数约为2×6.02×1023,C错误;
D.将C2H5OH移出生成物浓度减小,逆反应速率减小,平衡正向移动,一段时间后,反应物浓度减小,则v正减小,D错误;
故答案为:B。
3.(2024·浙江五校联盟3月联考)醛酮在酸或碱的催化下生成偕二醇的反应历程如下:
酸催化历程:
碱催化历程:
已知:部分羰基化合物的反应平衡常数
羰基化合物
平衡常数K
下列说法不正确的是
A.酸催化历程的步骤I中与羰基中的O结合,增大了碳氧双键的极性
B.对比酸和碱的催化历程可知,与羰基反应的活性:
C.无论酸或碱催化,生成偕二醇的平衡常数:
D.催化下,的溶液中无法生成
【答案】D
【解析】A.酸催化历程的步骤I中H+与羰基中的O结合,降低了O吸引碳氧双键中共用电子对的能力,导致碳氧双键的极性增大,故A正确;
B.H2O需要H+催化才能与羰基结合,OH-可直接与羰基结合,则与羰基反应的活性:OH->H2O,故B正确;
C.根据表中数据知,羰基连接的碳原子上含有吸电子基团时,其反应平衡常数越大,Cl原子是吸电子基团,吸电子基团越多,其平衡常数越大,所以无论酸或碱催化,生成偕二醇的平衡常数: ,故C正确;
D.碱催化产物有,在继续催化下能够产生,故D错误;
故选D。
4.(2024·吉林·三模)一定条件下,反应H2(g)+Br2(g)2HBr(g)的速率方程为v=kcα(H2)·cβ(Br2)·cγ(HBr),某温度下,该反应在不同浓度下的反应速率如下:
c(H2)/mol·L−1
c(Br2)/mol·L−1
c(HBr)/mol·L−1
反应速率
0.1
0.1
2
v
0.1
0.4
2
8v
0.2
0.4
2
16v
0.4
0.1
4
2v
0.2
0.1
c
4v
根据表中的测定结果,下列结论错误的是
A.α的值为1
B.表中c的值为2
C.反应体系的三种物质中,Br2(g)的浓度对反应速率影响最大
D.在反应体系中保持其他物质浓度不变,增大HBr(g)浓度,会使反应速率降低
【答案】B
【分析】速率方程为v=kcα(H2)·cβ(Br2)·cγc(HBr),将表中数据代入速率方程可得到①,②,③,④,由①②得到,②③得到,①④得到,对于⑤与①,将,,代入,解得c=1,据此分析解题。
【解析】A.根据分析,α的值为1,A正确;
B.根据分析,c的值为1,B错误;
C.由于v=kcα(H2)·cβ(Br2)·cγc(HBr),,,,速率与H2(g)和Br2(g)的浓度成正比,与HBr(g)的浓度成反比,反应体系的三种物质中,Br2(g)的浓度对反应速率影响最大,C正确;
D.由于,增大HBr(g)的浓度,cγc(HBr)减小,在反应体系中保持其他物质浓度不变,增大HBr(g)浓度,会使反应速率降低,D正确;
答案选B。
5.(2024·河北邢台一模)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。
6.(2024·湖南永州·三模)室温下,在P和Q浓度相等的混合溶液中,同时发生反应①P+Q=X+Z和反应②P+Q=Y+Z,反应①和②的速率方程分别是v1=k1c2(P)、v2=k2c2(P)(k1、k2为速率常数)。反应过程中,Q、X的浓度随时间变化情况如图所示。下列说法错误的是
A.反应开始后,体系中X和Y的浓度之比保持不变
B.45min时Z的浓度为0.4mol·L-1
C.反应①的活化能比反应②的活化能大
D.如果反应能进行到底,反应结束时,有40%的P转化为Y
【答案】D
【解析】A.根据①和②的速率方程分别是v1=k1c2(P)、v2=k2c2(P)(k1、k2为速率常数),反应开始后,体系中X和Y的浓度之比为,保持不变,故A正确;
B.根据反应①P+Q=X+Z和反应②P+Q=Y+Z方程式,可知每消耗1molQ同时生成1molZ,反应到45min时,Q的浓度降低0.4mol/L, 则Z的浓度为0.4mol·L-1,故B正确;
C.反应到20min时,Q的浓度降低0.3mol/L,反应①中X浓度增大0.12mol/L,则反应②中Y浓度增大0.18mol/L,反应②的速率大于反应①,所以反应①的活化能比反应②的活化能大,故C正确;
D.反应到20min时,Q的浓度降低0.3mol/L,反应①中X浓度增大0.12mol/L,则反应②中Y浓度增大0.18mol/L,如果反应能进行到底,反应结束时,有60%的P转化为Y,故D错误;
选D。
7.(2024·安徽合肥·三模)已知双环戊二烯解聚成环戊二烯的反应为 。若将3 mol双环戊二烯通入2L恒容密闭容器中,测得℃和℃下n(双环戊二烯或环戊二烯)随时间的变化如图所示,℃时反应到a点恰好达到平衡。下列有关说法错误的是
A. T1>T2
B.℃时,0~2h内的平均反应速率:v(环戊二烯) mol⋅L⋅h
C.℃时,当容器内的气体压强为起始的1.5倍时:v(正)(逆)
D.℃时,反应恰好达到平衡时:44.8 mol(环戊二烯)mol
【答案】B
【解析】A.由图可知,℃时,双环戊二烯前1h减少1.8 mol,相当于环戊二烯增加3.6 mol,℃时,环戊二烯增加4 molmol,所以,A正确;
B.℃时,0~2h内的平均反应速率:v(环戊二烯)mol⋅L⋅h,B错误;
C.由a点可知,℃时,平衡时气体总物质的量为2×(3 mol-0.6 mol)+0.6 mol=5.4 mol,是初始3 mol的1.8倍,气体的压强为起始时的1.5倍时,反应正向进行,(正)(逆),C正确;
D.在℃时,反应达到平衡,消耗双环戊二烯的物质的量为(3-0.6)mol=2.4mol,此时生成环戊二烯的物质的量为2.4×2 mol=4.8 mol,因为T₁>T₂,该反应为吸热反应,升高温度,平衡正向移动,则℃时n(环戊二烯)mol,假设双环戊二烯全部反应,则生成环戊二烯的物质的量为6 mol,但该反应为可逆反应,不能进行到底,因此n(环戊二烯)mol,D正确;
故选B。
8.(2024·辽宁·三模)催化剂在反应中能够改变反应历程,即改变反应速率。在催化剂()上还原NO生成和的机理及活化能()如图所示。下列说法正确的是
A.还原NO生成过程中,速率最慢的步骤为⑦
B.在催化剂上,NO被还原为比还原为更容易
C.决定NO生成速率的基元反应为
D.生成的各基元反应中,N元素均被还原
【答案】D
【解析】A.还原NO生成过程中,活化能最大的是⑥,速率最慢的步骤为⑥不是⑦,故A错误;
B.NO被还原为的最大活化能明显大于还原生成,故在该催化剂作用下,NO被还原为更容易,故B错误;
C.生成的基元反应中,这一步活化能最大,相同条件下反应速率最慢,是决定NO生成速率的基元反应,故C错误;
D.图示可知,生成氨气的过程为:,每步反应中N元素化合价均是降低,被还原,故D正确;
故选D。
9.(2024·北京师范大学附属中学三模)CH4和CO2联合重整能减少温室气体的排放。其主要反应为:
①
②
其他条件相同时,投料比为,不同温度下反应的结果如图。
下列说法不正确的是
A.由图中信息无法判断反应①、②哪个先达到平衡
B.始终低于1.0,与反应②有关
C.加压有利于增大CH4和CO2反应的速率但不利于提高二者的平衡转化率
D.若不考虑其他副反应,体系中存在:
【答案】D
【解析】A.图中横坐标为温度,与时间无关,仅从图中信息无法判断反应①、②哪个先达到平衡,A正确;
B.从反应①的方程式可知,生成的氢气和CO的物质的量之比为1:1,反应②中消耗氢气生成CO,使得氢气与CO的物质的量之比小于1.0,与反应②有关,B正确;
C.加压能增大反应速率,有利于增大CH4和CO2的反应速率,但是加压反应①化学平衡逆向移动,CH4和CO2的转化率减小,C正确;
D.不妨令初始时CH4物质的量为1mol,CO2物质的量为1.3mol,设反应①消耗CO2amol,反应②消耗CO2bmol,则有,,则c(CH4)+c(CO)+c(CO2)=2.3mol,4c(CH4)+2c(H2)+2c(H2O)=4,则有,D错误;
故答案选D。
10.(2024·河北保定·三模)一定条件下,在甲、乙两个恒容密闭容器(容器容积)中投入等物质的量的X和Y,发生反应,达到平衡时,Q的物质的量浓度与温度和容器容积的关系如图所示。下列说法正确的是
A.x+y>p+q B.c(P):b>2a
C.压强:2p(b)<p(c) D.平衡常数:
【答案】D
【分析】由于容器容积V甲:V乙=1:2但投入的是等物质的量的X和Y,故甲中Q的浓度更大,但是小于乙中Q的浓度的2倍,说明容器体积减小,平衡逆向移动,反应是气体体积数增大的反应,随温度升高,Q浓度增大,说明正反应吸热;
【解析】A.由分析,x+y<p+q,A错误;
B.a、b两点Q的浓度相等,由于反应起始物是X和Y,产生的P和Q物质的量之比等于化学计量数之比,故a、b两点P的浓度也相等,B错误;
C.起始反应物是X和Y,甲的体积是乙的一半,由于体积缩小平衡逆向移动,使总压强减小,故压强p(c)<2p(b),C错误;
D.b、c两点温度相同,K相等,正反应吸热,a温度更低平衡逆向移动,K更小,故平衡常数:Ka<Kb=Kc,D正确;
本题选D。
11.(2024·辽宁抚顺·三模)工业上,常用离子交换法软化自来水,其原理是,。常温下,向一定体积的自来水中加入离子交换树脂(NaR),测得自来水中变化如图所示。下列叙述正确的是
A.反应达到平衡后,加入少量NaCl,离子交换反应的平衡常数减小
B.6 min时的逆反应速率大于4 min时的逆反应速率
C.其他条件不变时,10 min时离子交换反应已停止
D.4~8 min内平均反应速率:mol⋅L⋅min
【答案】B
【解析】A.平衡常数只与温度有关,改变离子浓度,平衡常数不变,A项错误;
B.在达到平衡前,反应正向发生,随各物质浓度变化,正反应速率增大,逆反应速率减小,6min时逆反应速率大于4min时逆反应速率,B项正确;
C.化学平衡状态为动态平衡,反应并未停止,C项错误;
D.如果只考虑镁离子、钙离子交换,根据电荷守恒,mol⋅L⋅min,镁离子、钙离子交换速率不确定,无法计算单一离子交换速率,D项错误。
答案选B。
12.(2024·广东广州·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。
13.(2024·湖南长沙雅礼中学模拟)醛、酮与可发生加成反应:,平衡常数为K。微量碱存在时的催化机理如下所示:
已知不同基团(-R、-R′)对平衡常数的影响如下表所示:
-R
-R′
平衡常数K
①
-H
210
②
-H
530
③
-CH3
-CH2CH3
38
④
-C(CH3)3
-C(CH3)3
≪1
下列说法不正确的是
A.HCN中C是sp杂化
B.若将微量碱改成加入酸,则反应速率减慢
C.由①②可知推电子基团可以使上的C原子活化,增大平衡常数
D.④的平衡常数小于③,可能是因为④中受到的空间位阻更大
【答案】C
【解析】A.HCN中C和H形成一个单键和一个碳氮三键,是sp杂化,A正确;
B.能与结合生成,降低浓度,所以若将微量碱改成加入酸,则反应速率减慢,B正确;
C.由①②可知吸电子基团可以使上的C原子活化,增大平衡常数,C错误;
D.由于④中受到的空间位阻更大,不利于反应进行,所以④的平衡常数小于③,D正确;
故选C。
14.(2024·江苏苏州·三模)催化加氢制甲醇主要反应:
反应Ⅰ.
反应Ⅱ.
压强分别为、时,将的混合气体置于密闭容器中反应,不同温度下体系中或的平衡选择性如图所示。((或)的平衡选择性)
下列说法正确的是
A.曲线①、②表示的是平衡选择性
B.曲线①、②表示的压强:
C.随温度升高,的平衡转化率受压强影响减小
D.相同温度下,压强分别为、时,反应Ⅰ的平衡常数
【答案】C
【分析】只看一条曲线,可知该物质的平衡选择性随温度升高而升高,反应Ⅰ为放热反应,升温平衡逆向移动,反应Ⅱ为吸热反应,升温平衡正向移动。故升温CO的平衡选择性增大,符合图象。
【解析】A.由上述分析可知,图中表示的是CO的平衡选择性,A错误;
B.同一温度下,压强由P1变为P2,CO的平衡选择性增大。根据反应可知,降压反应Ⅰ逆向移动,从而导致反应Ⅱ正向移动, CO的平衡选择性增大,故P1>P2,B错误;
C.随温度升高,CO的平衡选择性接近100%,可知升温后主要发生反应Ⅱ,反应Ⅱ的平衡移动与压强无关,故随温度升高,的平衡转化率受压强影响减小,C正确;
D.平衡常数只与温度有关,温度相同平衡常数相同,D错误;
故选C。
15.(2024·重庆·三模)工业制氢,反应Ⅰ: ,
反应Ⅱ: 。
维持T℃、560kPa不变,向容积可变的密闭容器中投入10mol 和10mol ,、CO的转化率随时间的变化分别对应如图甲、乙曲线。下列说法错误的是
A.开始时,的分压
B.50min后反应到达平衡,平均反应速率可表达为为2.24kPa/min
C.保持温度不变,若增大压强,的转化率变化曲线将是丙
D.保持压强不变,若降低温度,CO的转化率变化曲线将是戊
【答案】C
【解析】A.开始时,总压强为560kPa ,的分压,故A正确;
B.50min后反应到达平衡,根据图中甲曲线为的转化率随时间的变化,可得此时甲烷转化率为40%,,故B正确;
C.保持温度不变,为反应前后气体计量数不变的反应,因此若增大压强,平衡不移动,为反应气体计量数增大的反应,若增大压强,平衡逆向移动,转化率降低,且压强增大会导致反应速率加快,达到平衡的时间减少,因此的转化率变化曲线将是丁,故C错误;
D.保持压强不变,为放热反应,若降低温度,平衡正向移动,CO的转化率增大,为吸热反应,若降低温度,平衡逆向移动,CO的转化率增大,降低温度会导致速率减慢,达到平衡的时间增加,因此CO的转化率变化曲线将是戊,故D正确;
故答案选C。
16.(2024·山东淄博三模)某密闭容器中发生以下两个反应:①;②。反应①的正反应速率,反应②的正反应速率,其中、为速率常数。某温度下,体系中生成物浓度随时间变化的关系如图所示。下列说法正确的是
A.反应①的活化能大于反应②
B.时,正反应速率
C.内,X的平均反应速率
D.该温度时,
【答案】BD
【解析】A.由图可知,初始生成M的速率大于N,则反应①的话化能小于反应②,A错误;
B.由图可知,初始生成M的速率大于N,则>,10s时两个反应均达到平衡状态,由于、,则正反应速率,B正确;
C.①②反应中XQ的系数均为1,则内,X的平均反应速率为,C错误;
D.、,则,由图可知,平衡时刻M、N的浓度分别为2mol/L、5mol/L,则,D错误;
故选A。
17.(2024·江西吉安一中一模)在金表面分解的实验数据如下表。已知反应物消耗一半所需的时间称为半衰期。下列说法错误的是
0
20
40
60
80
A.消耗一半时的反应速率为
B.100min时消耗完全
C.该反应的速率与的浓度有关
D.该反应的半衰期与起始浓度的关系满足
【答案】C
【解析】A.从表中可知,20min时,浓度为,而在60min时,浓度变为原来的一半,因此消耗一半时的反应速率==,A正确;
B.由表中数据可知,每20min浓度消耗0.020mol/L,因此当100min时消耗完全,B正确;
C.由表中数据可知,该反应匀速进行,与起始浓度无关,C错误;
D.结合选项A的解析,起始浓度为时,40分钟达到半衰期,代入关系式验证,可得:40min=500×0.080,D正确。
因此,本题选C。
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