2025届高考化学一轮复习 课件 专题七 化学反应速率和限度

化学反应速率和限度 专题七 1   考题命题探究 真题考向分析 命 题 特 色 　化学反应速率和平衡是高考的热点也是难点,以多反应体系(连续型或竞争型)考查为主,通常会借助图像应用化学平衡移动原理对反应体系中涉及的化学反应速率、平衡移动方向、平衡常数计算等进行多角度综合考查;另外在近几年的高考中,化学反应的微观机理图也是考查的热点和难点,考查形式主要为循环反应机理图和能量反应历程图两种:循环反应机理图通常涉及物质变化过程中反应物、生成物、中间体、催化剂判断等;能量反应历程图通常涉及反应速率、活化能、选择性、物质稳定性等多个角度综合考查 　(1)化学反应速率与平衡: 　湖北卷(2023、2022、2021),辽宁卷(2023、2022、2021),湖南卷(2023、2022、2021),河北卷(2022、2021) ,山东卷(2023、2022、2021),广东卷(2023、2022、2021),新课标全国卷(2023)   考题命题探究 真题考向分析 能 力 素 养 　理解与辨析能力、分析与推测能力:结合图像和具体数据分析,使学生认识到活化能对化学反应速率的影响;建构化学平衡常数模型,要求学生运用化学平衡常数判断平衡状态,分析预测平衡移动方向。 　　(2)化学反应机理分析: 　湖北卷(2023、2021),辽宁卷(2022),湖南卷(2023、2022、2021),河北卷(2022、2021),山东卷(2022、2021),广东卷(2023),新课标全国卷(2023) 微专题16　化学反应速率和 化学平衡 高考怎么考 高考考什么 命题角度一 单一反应体系分析 命题角度二 多反应体系分析 高考精准练 4 高考怎么考 1. [2022•辽宁卷] 某温度下,在1 L恒容密闭容器中2.0 mol X发生反应2X(s)⇌Y(g)+2Z(g),有关数据如下: 下列说法错误的是 ( 　) A.1 min时,Z的浓度大于0.20 mol·L-1 B.2 min时,加入0.20 mol Z,此时v正(Z)<v逆(Z) C.3 min时,Y的体积分数约为33.3% D.5 min时,X的物质的量为1.4 mol B 时间段/min 产物Z的平均生成 速率/(mol·L-1·min-1) 0~2 0.20 0~4 0.15 0~6 0.10 高考怎么考 [解析]反应开始后,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0~1 min内Z的平均生成速率大于0~2 min内的,故1 min时,Z的浓度大于0.20 mol·L-1, A正确; 4 min时生成Z的物质的量为0.15 mol·L-1· min-1×4 min×1 L=0.6 mol,6 min时生成的Z的物质的量为0.10 mol·L-1·min-1×6 min×1 L=0.6 mol,故反应在4 min时已达到平衡,则平衡时c(Z)=0.6 mol·L-1,Y的平衡浓度为0.3 mol·L-1,平衡常数K=c2(Z)·c(Y)=0.108,2 min时Z的浓度为0.4 mol·L-1,Y的浓度为0.2 mol·L-1,加入0.2 mol Z后Z的浓度变为0.6 mol·L-1, Q=c2(Z)·c(Y)=0.072<K,反应正向进行,故v正(Z)>v逆(Z),B错误; 时间段/min 产物Z的平均生成速率/(mol·L-1·min-1) 0~2 0.20 0~4 0.15 0~6 0.10 高考怎么考 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; 由B项分析可知5 min时反应处于平衡状态,此时生成Z为0.6 mol,则X减少0.6 mol,初始X的物质的量为2 mol,剩余X的物质的量为1.4 mol,D正确。 时间段/min 产物Z的平均生成速率/(mol·L-1·min-1) 0~2 0.20 0~4 0.15 0~6 0.10 高考怎么考 2. [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=3.6×104 Pa 反应2:2NaHCO3(s) ⇌ Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)　p2=4×103 Pa 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4×106 Pa2 B.通入NH3,再次平衡后,总压强增大 C.平衡后总压强为4.36×105 Pa D.缩小体积,再次平衡后总压强不变 B 高考怎么考 [解析]反应2的平衡常数为Kp2=p(CO2)p(H2O)=p2××p2×=4×106 Pa2,A正确; 由反应1和反应2的特点可知,H2O和CO2的量始终相等,达平衡时p(H2O)=p(CO2)=2×103 Pa,刚性密闭容器,温度不变平衡常数不变,通入NH3再次达平衡后,容器内各气体分压不变,总压强不变,B错误; Kp1=c(NH3)c(CO2)p(H2O)=p1××p1××p1×=(1.2×104)3 Pa3,由B项分析可知,p(NH3)= Pa=4.32×105 Pa,所以平衡后总压强为p(NH3)+p(CO2)+p(H2O)=4.36×105 Pa, C正确; 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。 高考怎么考 3. [2023•湖南卷] 向一恒容密闭容器中加入1 mol CH4和一定量的H2O,发生反应:CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g)。CH4的平衡转化率按不同投料比x随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是 (　 ) A.x1<x2 B.反应速率:vb正<vc正 C.点a、b、c对应的平衡常数:Ka<Kb=Kc D.反应温度为T1,当容器内压强不变时,反应 达到平衡状态 B 高考怎么考 [解析]一定条件下,增大H2O(g)的浓度,能提高CH4的平衡转化率,即x值越小,CH4的平衡转化率越大,则x1<x2,故A正确; b点和c点温度相同,CH4的起始物质的量都为1 mol,b点x值小于c点,则b点相当于在c点平衡基础上再加入H2O(g),反应物浓度大,平衡正向移动,两次平衡的正反应速率:vb正>vc正,故B错误; 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,而温度相同,K不变,则点a、b、c对应的平衡常数:Ka<Kb=Kc,故C正确; 该正反应为气体分子数增大的反应,恒温恒容条件下,反应进行时压强发生改变,所以温度为T1,当容器内压强不变时,反应达到平衡状态,故D正确。 高考怎么考 4. [2021•河北卷] 室温下,某溶液初始时仅溶有M和N且浓度相等,同时发生以下两个反应:①M+N=X+Y;②M+N=X+Z。反应①的速率可表示为v1=k1c2(M),反应②的速率可表示为v2=k2c2(M)(k1、k2为速率常数)。反应体系中组分M、Z的浓度随时间变化情况如图。下列说法错误的是 ( ) A.0~30 min时间段内,Y的平均反应速率为 6.67×10-3 mol·L-1·min-1 B.反应开始后,体系中Y和Z的浓度之比保持不变 C.如果反应能进行到底,反应结束时62.5%的 M转化为Z D.反应①的活化能比反应②的活化能大 A 高考怎么考 [解析]由图中数据可知,30 min时,M、Z的浓度分别为0.300 mol·L-1和0.125 mol·L-1,则M的浓度减少0.5 mol·L-1-0.300 mol·L-1=0.200 mol·L-1,其中转化为Y的浓度为0.200 mol·L-1-0.125 mol·L-1=0.075 mol·L-1,因此,0~30 min时间段内,Y的平均反应速率为=2.5×10-3 mol·L-1·min-1,A不正确; 由题中信息可知,反应①和反应②的速率之比为,Y和Z 分别为反应①和反应②的产物,且两者与M的化学计量数 相同(化学计量数均为1),因此反应开始后,体系中Y和Z的 浓度之比等于,由于k1、k2为速率常数,故该比值保持不变,B正确; 高考怎么考 结合A、B的分析可知反应开始后,在相同的时间内体系中Y和Z的浓度之比等于==,因此,如果反应能进行到底,反应结束时有的M转化为Z,即62.5%的M转化为Z,C正确; 由以上分析可知,在相同的时间内生成Z较多、生成Y较少,因此,反应①的化学反应速率较小,在同一体系中,活化能较小的化学反应速率较大,故反应①的活化能比反应②的活化能大,D正确。 整合要点·夯实必备 高考考什么 一、化学反应速率和化学平衡移动方向判断 1. 化学反应速率的计算方法 (1)根据题给(图表)数据和定义计算 v(X)=,即v(X)==。 (2)根据化学方程式计算 对于反应“mA+nB= pC+qD”,有v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q,或===。 命题角度一 单一反应体系分析 [微点拨1] ①计算时一定要注意容器或溶液的体积,不能忽视容器或溶液的体积V,盲目地把Δn当作Δc代入公式进行计算。 ②v(X)是平均值、正值,v(X)的计算只适用于气体和溶液中的溶质,不适用于固体和纯液体。 整合要点·夯实必备 高考考什么 2. 外界条件对反应速率的影响 (1)影响的原理——活化能、有效碰撞 整合要点·夯实必备 高考考什么 [微点拨2]分析外界条件对反应速率的影响时主要看外界条件的改变对单位体积内活化分子数的影响及对单位时间、单位体积内有效碰撞次数的影响,这两个方面直接影响反应速率的快慢。 (2)探究方法——变量控制 ①确定变量:先弄清楚影响反应速率的因素有哪些。 ②控制变量:“定多变一”,仅要探究的因素(如催化剂)不同,其余的因素(浓度、温度、压强等)要完全相同。 ③得出结论:根据现象得出该因素对反应速率的影响。 整合要点·夯实必备 高考考什么 3. 平衡移动方向的判断方法 整合要点·夯实必备 高考考什么 　依据勒夏特列原理判断 　如果改变影响平衡的一个条件(如温度、浓度、压强等),平衡就向能使这种改变减弱的方向移动 　依据图像中正、逆反应速率相对大小判断 　若v正>v逆,则平衡向正反应方向移动;反之向逆反应方向移动 　依据变化过程中速率变化的性质判断 　若平衡移动过程中,正反应速率逐渐增大(减小),则平衡向逆(正)反应方向移动 　依据浓度商(Q)规则判断 　某温度下,若Q<K,平衡向正反应方向移动;若Q>K,平衡向逆反应方向移动 二、单一反应体系平衡图像分析 反应mA(g)+nB(g)⇌pC(g)+qD(g),m+n>p+q,且ΔH>0。 1. 速率-时间图像 (1)v正、v逆同时突变 整合要点·夯实必备 高考考什么 (2)v正、v逆之一突变 (3)同一反应体系中多次改变单一因素 整合要点·夯实必备 高考考什么 2. 转化率(或含量)-时间图 先拐先平衡,对应的温度较高或压强较大。 整合要点·夯实必备 高考考什么 3. 恒温(恒压)下,压强(温度)-平衡转化率(产率)图像 　 分析方法:“定一议二”原则;作垂直于横坐标的辅助线(即为等压辅助线或等温辅助线),结合规律进行判断。如图甲中任取一条温度曲线研究,压强增大,α(A)增大,平衡正移,正反应为气体分子数减小的反应,即m+n>p+q;在图甲中作等压辅助线,即能分析出正反应为吸热反应。 整合要点·夯实必备 高考考什么 4. 特殊图像 (1)若mA(g)+nB(g)⇌pC(g)+qD(g)　ΔH<0,百分含量-温度图像如下图,M点为刚好达到平衡点;M点后为平衡受温度的影响情况。 整合要点·夯实必备 高考考什么 (2)L线上所有的点都是平衡点(如下图)。L线的左上方处E点,A的百分含量大于此压强时平衡体系中A的百分含量,E点v正>v逆;则L线的右下方处F点, v正<v逆。 分析方法:由E点或F点画垂直于横坐标的虚线,与L线的交点即为同压强下的平衡点,对应E'点或F'点,再分析E→E',A%减小,则向正反应方向进行,即v正> v逆;同理F→F',A%增加,则向逆反应方向进行,即v逆 >v正。 整合要点·夯实必备 高考考什么 探究典例·提升能力 高考考什么 例1 [2022•湖南卷改编] 向体积均为1 L的两恒容容器中分别充入2 mol X和1 mol Y发生反应:2X(g)+Y(g)⇌Z(g)　ΔH,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。下列说法不正确的是 (　 ) A.ΔH<0 B.气体的总物质的量:na<nc C.a点平衡常数:K>12 D.反应速率:va正<vb正 D　 探究典例·提升能力 高考考什么 [解析]甲为绝热过程,由图可知随着反应的进行,甲过程的压强先增大后减小,根据pV=nRT可知,刚开始压强增大的原因是容器内温度升高,则说明上述反应过程放热,即ΔH<0,A正确; 根据A项分析可知,该反应为放热反应,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,说明此时甲容器中气体的总物质的量小于乙容器,即气体总物质的量:na<nc,B正确; 探究典例·提升能力 高考考什么 根据pV=nRT,甲容器中,=,因绝热容器中反应放热,T始<Ta,则na< mol,设甲容器中达到a点时,Y转化的物质的量为x mol,列出三段式如下: 2X(g) + Y(g) ⇌ Z(g) 起始/mol　　　 2　　　 1　　　　0 转化/mol　　　2x　　　 x　　　 x 平衡/mol　　　2-2x　　 1-x　　　 x 则有[(2-2x)+(1-x)+x] mol< mol,解得x>0.75,则a点化学平衡常数K==>=12,C正确; 甲容器达到平衡时温度高,所以达到平衡的正、逆反应速率比乙容器的快,即 va正>vb正,D错误。 探究典例·提升能力 高考考什么 迁移应用 [2023•湖北部分重点中学质检] 已知反应:2X(g)⇌Y(g)　ΔH<0。在T1 ℃和T2 ℃下,容积均为2 L的恒容密闭容器中,气体X的浓度与反应时间的变化曲线如图所示。下列说法错误的是 (　 ) A.容器内压强不变时,可以判断反应已达到 平衡状态 B.从起始到a、b、c三点,气体X的平均反应 速率大小:c>a>b C.T1 ℃,反应进行1 h时,Y(g)的体积分数为 D.其他条件相同时,T1 ℃、T2 ℃下X的平衡转化率:α(T1)<α(T2) D　 探究典例·提升能力 高考考什么 [解析]该反应前后气体分子数发生改变,恒温恒容密闭容器中,当压强不变时,表明反应达到平衡,A项正确; 从起始到a、c两点,c(X)改变量相同,但c点用时少,则平均反应速率:c>a,随反应进行,X的浓度减小,反应速率减小,则平均反应速率:a>b,B项正确; 探究典例·提升能力 高考考什么 T1 ℃条件下反应1 h时,X的浓度为0.5 mol·L-1,Y的浓度为 mol·L-1=0.45 mol· L-1,则Y(g)的体积分数为=,C项正确; 该反应ΔH<0,升高温度,平衡逆向移动,X的平衡转化率减小,T1<T2,故α(T1)>α(T2),D项错误。 整合要点·夯实必备 高考考什么 1. 连续(连串)型多反应体系 (1)反应特点 指前一个反应的反应产物同时可以进一步反应生成其他产物的反应。如2023年广东卷中涉及的反应体系:M+L⇌ML、ML+L⇌ML2。反应通式可表示为A→B→C,其主要特征是中间产物生成后又被消耗,A的消耗速率由慢反应(即活化能大的反应)来决定。A B C 若v1≫v2,则中间产物B的含量会快速上升,后缓慢下降; 若v2≫v1,则中间产物B的含量始终维持在较低水平。 命题角度二 多反应体系分析 整合要点·夯实必备 高考考什么 (2)思维模型构建 整合要点·夯实必备 高考考什么 2. 竞争(平行)型多反应体系 (1)反应特点 指反应物能同时平行地进行两个或两个以上的不同反应,得到不同的产物。如2023年湖南卷中考查到的反应体系: ④C6H5C2H5(g)⇌C6H5CH=CH2(g)+H2(g) ⑤C6H5C2H5(g)⇌C6H6(g)+CH2 =CH2(g) ⑥C6H5C2H5(g)+H2(g)⇌C6H5CH3(g)+CH4(g)。 反应过程可用下图表示: v=(k1+k2)c(A),A的消耗主要由快反应(即活化能小的反应)来决定。 整合要点·夯实必备 高考考什么 (2)思维模型构建 探究典例·提升能力 高考考什么 例2 [2022•河北卷改编] 恒温恒容条件下,向密闭容器中加入一定量X,发生反应的方程式为①X=Y;②Y=Z。反应①的速率v1=k1c(X),反应②的速率v2=k2c(Y),式中k1、k2为速率常数。图甲为该体系中X、Y、Z浓度随时间变化的曲线,图乙为反应①和②的ln k~曲线。下列说法正确的是 ( 　) A.随c(X)的减小,反应①②的速率均降低 B.体系中v(X)=v(Y)+v(Z) C.欲提高Y的产率,需提高反应温度且控制 反应时间 D.温度低于T1时,总反应速率由反应②决定 D　 探究典例·提升能力 高考考什么 [解析]恒温条件下,k1、k2不变,则速率v与反应物浓度有关,图甲中一直下降的曲线代表c(X)随时间的变化,一直上升的曲线代表c(Z)随时间的变化,先上升后下降的曲线代表c(Y)随时间的变化,反应开始时,随着c(X)的减小,c(Y)增大,反应①的速率降低、反应②的速率增大,A错误; 根据图甲和反应①X= Y、反应②Y= Z,Y浓度达到最大值前,X的减少量等于Y和Z的增加量之和,根据速率之比等于相同时间内各物质的浓度变化量之比,故v(X)=v(Y)+v(Z),Y浓度达到最大值后,v(X)+v(Y)=v(Z),B错误; 探究典例·提升能力 高考考什么 由图乙可知,随着增大,即T减小,k1、k2均减小,但k2减小的幅度较大,即k2受温度影响较大,欲提高Y的产率,应使v1>v2,故需适当降低反应温度,根据图甲可知还需要控制反应时间,C错误; 温度为T1时,k1=k2,降低温度时,k2<k1,v2减小程度大,反应②成为总反应速率的决速步,D正确。 探究典例·提升能力 高考考什么 【思维过程】 分析甲图:(1) 探究典例·提升能力 高考考什么 【思维过程】 (2) 探究典例·提升能力 高考考什么 【思维过程】 分析乙图: (1)升高温度加快反应①②的速率,反应①的速率常数增大的幅度小于反应②,即k2受温度影响较大,因此,欲提高Y的产率,应使v1>v2,需降低反应温度,根据图甲可知还需控制反应时间。 (2)温度低于T1时,k1>k2 →②为慢反应,决定总反应速率。 迁移应用 甲烷是一种温室气体,将它转化为高附加值产品甲醇具有重要意义。目前工业上的甲烷转化大多需要先通过重整生成合成气(CO、H2)再转化为甲醇,涉及的反应如下:反应Ⅰ:2CH4(g)+O2(g)⇌2CO(g)+4H2(g)　ΔH1=-71.2 kJ·mol-1 反应Ⅱ:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)　ΔH2=-90.7 kJ·mol-1 在密闭容器中通入3 mol CH4和2 mol O2,假设只发生反应Ⅰ和Ⅱ, 分别在0.2 MPa和2 MPa下进行反应,其中CH4和CH3OH的平衡 体积分数随温度变化如图所示。已知:对于反应Ⅱ,v正=k正·p(CO)·p2(H2),v逆=k逆·p(CH3OH), k正、k逆为速率常数,只与温度有关,分压=总压×物质的量分数。下列说法不正确的是(　 ) A.压强为0.2 MPa时,表示CH4和CH3OH的曲线分别是b、d B.混合气体的平均相对分子质量保持不变时,说明反应体系已达到平衡 C.在升温的过程中,反应Ⅱ速率常数增大的倍数:k正>k逆 D.500 K、2 MPa条件下,若平衡时CO的物质的量为1 mol,则CH4的转化率约为66.7% C 探究典例·提升能力 高考考什么 探究典例·提升能力 高考考什么 [解析] 2个反应均为放热反应,随着温度降低,平衡均正向移动,甲烷含量减小、甲醇含量增加,故a、b为甲烷变化曲线,c、d为甲醇变化曲线;反应Ⅰ为气体分子数增大的反应、反应Ⅱ为气体分子数减小的反应,相同条件下,增大压强,反应Ⅰ平衡逆向移动、反应Ⅱ平衡正向移动,使得甲烷含量增加、甲醇含量增大,则b、d为0.2 MPa变化曲线,a、c为2 MPa变化曲线。 由分析可知,压强为0.2 MPa时,表示CH4和CH3OH的曲线分别是b、d,A正确; 混合气体的平均相对分子质量M=,气体质量不变,但是气体的总物质的量随反应进行而改变,所以M会发生改变,当M不变时,反应达到平衡,B正确; 探究典例·提升能力 高考考什么 已知:对于反应Ⅱ,v正=k正·p(CO)·p2(H2),v逆=k逆·p(CH3OH),当v正=v逆时,即达到化学平衡态,此时=Kp,因为反应Ⅱ正反应是放热反应,升温Kp减小,所以升高温度减小,即k逆增加的倍数更大,C错误; 在密闭容器中通入3 mol CH4和2 mol O2,只发生反应Ⅰ和Ⅱ,若平衡时CO的物质的量为1 mol: 2CH4(g)+O2(g)⇌2CO(g)+4H2(g) 转化/mol　 2a　　　a　　 2a　　4a CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) 转化/mol　 2a-1　　　　　2a-1 由图可知,500 K(即=2×10-3 K-1)、2 MPa条件下,平衡时,甲烷、甲醇含量相等,则3-2a=2a-1,解得a=1,CH4的转化率约为×100%≈66.7%,D正确。 探究典例·提升能力 高考考什么 例3 [2023•江苏卷] 二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为 CO2(g)+4H2(g) =CH4(g)+2H2O(g)　ΔH=-164.7 kJ·mol-1 CO2(g)+H2(g)= CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.2 kJ·mol-1 在密闭容器中,1.01×105Pa、n起始(CO2)∶n起始(H2)=1∶4时,CO2平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的CO2实际转化率随温度的变化如图所示。CH4的选择性可表示为×100%。下列说法正确的是 ( 　) A.反应2CO(g)+2H2(g)=CO2(g)+CH4(g)的焓变ΔH=-205.9 kJ·mol-1 B.CH4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480~530 ℃ D.450 ℃时,提高的值或增大压强,均能使CO2平衡转化率达到X点的值 D　 探究典例·提升能力 高考考什么 [解析]已知反应①:CO2(g)+4H2(g) =CH4(g)+2H2O(g)　ΔH1=-164.7 kJ·mol-1,反应②: CO2(g)+H2(g) =CO(g)+H2O(g)　ΔH2=+41.2 kJ·mol-1。 A项,根据盖斯定律,反应①-2×反应②得2CO(g)+2H2(g)=CO2(g)+CH4(g)　ΔH=ΔH1-2×ΔH2=-164.7 kJ·mol-1-2×41.2 kJ·mol-1=-247.1 kJ·mol-1,错误; B项,反应①的ΔH1<0,反应②的ΔH2>0,升高温度,反应①平衡逆向移动,反应②平衡正向移动,CH4的平衡选择性减小,错误; 探究典例·提升能力 高考考什么 C项, 根据题图,CO2实际转化率在350~400 ℃范围内最高,最佳温度范围约为350~400 ℃, 错误; D项,450 ℃时,提高的值或增大压强,均能使反应①平衡正向移动,CO2平衡转化率增大,均能达到X点,正确。 迁移应用 [2023•辽宁沈阳实验中学模拟] 我国积极推动技术创新,力争2060年前达到碳中和。CO2催化还原的主要反应有: (Ⅰ)CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)　ΔH1　K1 (Ⅱ)CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH2　K2 反应(Ⅰ)和反应(Ⅱ)的lg K1~、lg K2~满足题图: 在恒温恒压条件下通入1 mol CO2和3 mol H2进行反应。 下列说法错误的是 (　 ) A.若反应体系密度不再变化,说明反应(Ⅰ)和(Ⅱ)都达到了平衡状态 B.使用催化剂可能在反应体系未达平衡前使甲醇产率提高 C.反应Ⅱ在高温条件下易自发进行 D.升高温度,CO2的转化率可能下降 C 探究典例·提升能力 高考考什么 探究典例·提升能力 高考考什么 [解析] (Ⅰ)和(Ⅱ)反应前后气体总质量不变,在恒温恒压条件下,混合气体的密度不变时,容器容积不变,容器内混合气的总物质的量不变,正逆反应速率相等,反应(Ⅰ)和(Ⅱ)均达到平衡状态,A正确; 催化剂具有选择性,在反应体系未达平衡前使用某种催化剂,可有利于反应Ⅱ发生,使甲醇产率提高,B正确; 探究典例·提升能力 高考考什么 由图可知,增大即T减小时,lg K2增大,则降温反应Ⅱ平衡正向移动,反应Ⅱ正反应为放热反应,ΔH<0,反应Ⅱ正向气体分子数减小,ΔS<0,故该反应在低温时ΔH-TΔS<0,有利于反应自发进行,C错误; 由C项分析可知反应Ⅱ正反应为放热反应,由图可知,增大即T减小时,lg K1减小,则降温反应Ⅰ平衡逆向移动,反应Ⅰ正反应为吸热反应,故升高温度时,反应Ⅰ平衡正向移动,反应Ⅱ平衡逆向移动,如温度升高对平衡的Ⅱ的影响程度更大,则CO2的转化率可能下降,D正确。 1. (不定选)[2021•湖南卷] 已知:A(g)+2B(g)⇌3C(g)　ΔH<0,向一恒温恒容的密闭容器中充入1 mol A和3 mol B发生反应,t1时达到平衡状态Ⅰ,在t2时改变某一条件,t3时重新达到平衡状态Ⅱ,正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是(　 ) A.容器内压强不变,表明反应达到平衡 B.t2时改变的条件:向容器中加入C C.平衡时A的体积分数φ:φ(Ⅱ)>φ(Ⅰ) D.平衡常数K:K(Ⅱ)<K(Ⅰ) BC　　　 高考精准练 51 [解析]根据A(g)+2B(g)⇌3C(g)可知,反应前后气体分子数不变,容器内压强不变,不能表明反应达到平衡,故A错误; t2时加入C,生成物浓度增大,逆反应速率瞬时增大,正反应速率瞬时不变,平衡逆移,使得正反应速率增大,逆反应速率减小,故B正确; 高考精准练 52 可假设等温等容的两个容器,容器甲:1 mol A+2 mol B,容器乙:1 mol A+2 mol B+ x mol C,由反应可知,甲和乙达等效平衡,平衡时两容器内A的体积分数相同,再向甲、乙两容器内各加入1 mol B,平衡均右移,但甲容器向右移动的程度大,则再次达平衡时两容器内A的体积分数为乙>甲,即φ(Ⅱ)>φ(Ⅰ),故C正确; 平衡常数受温度影响,Ⅰ和Ⅱ温度相同,平衡常数相同,故D错误。 高考精准练 53 2. [2023•浙江6月选考] 一定条件下,1-苯基丙炔(Ph—C≡C—CH3)可与HCl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HCl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 C　　　 高考精准练 54 [解析]设反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的焓变分别ΔH1、ΔH2、ΔH3,由盖斯定律可知,ΔH2=ΔH1+ΔH3,因ΔH1<0,ΔH3<0,则ΔH1>ΔH2,故A正确; 由图可知,反应开始短时间内反应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; 增加HCl浓度,平衡正向移动,但平衡时产物Ⅱ和产物Ⅰ的比例不变,故C错误; 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。 高考精准练 55 3. [2023•湖北天门模拟] 阿伦尼乌斯经验公式为ln k=ln A-(Ea为活化能,k为速率常数,R和A为常数),已知反应 (l)⇌ (l),其ln k正和ln k逆随温度变化的曲线如图所示。下列有关该反应的说法不正确的是 (　 ) A.正反应的活化能大于逆反应的活化能 B.完全燃烧等质量的M(l)、N(l),N(l)放出的热量多 C.选用合适的催化剂能提高M的平衡转化率 D.温度变化对速率常数的影响程度:ln k正>ln k逆 C　　　 高考精准练 56 [解析]根据阿伦尼乌斯经验公式ln k=ln A-(Ea为活化能)可知,题图中曲线的斜率代表活化能大小,ln k正的斜率大,活化能大,A正确; 正反应的活化能大于逆反应的活化能,则该正反应为吸热反应,生成物N(l)的能量更高,完全燃烧等质量的M(l)、N(l),N(l)放出的热量更多,B正确; 催化剂只影响化学反应速率,不影响化学平衡,不能改变平衡转化率,C错误; ln k正的斜率大,正反应的活化能大,温度变化对k正的影响程度大于对k逆的影响程度,D正确。 高考精准练 57 4. [2023•辽宁部分名校模拟] C2H6制C2H4的平衡体系中存在如下反应: 反应Ⅰ　C2H6(g)+CO2(g)⇌C2H4(g)+CO(g)+H2O(g)　ΔH>0 反应Ⅱ　C2H6(g)+2CO2(g)⇌4CO(g)+3H2(g)　ΔH>0 将2 mol C2H6和3 mol CO2投入容积为1 L的恒容密闭容器中发生反应,测得平衡时乙烷的转化率、乙烯的选择性(L1条件下)与温度、压强的关系如图所示。已知:乙烯的选择性=×100%。下列说法错误的是 (　 ) A.X代表温度,L代表压强 B.L2>L1 C.N点时,C2H6转化成的CO的物质的量为0.4 mol D.M点时,反应Ⅰ的平衡常数为0.5 D　　　 高考精准练 58 [解析]根据题给平衡体系中方程式特点判断,两个反应均为吸热反应,温度升高,平衡均正向移动,乙烷的平衡转化率会增大,两个反应均为气体分子数增大的反应,压强增大,平衡逆向移动,乙烷的平衡转化率会减小,而图像中随着X的增大,乙烷的平衡转化率逐渐增大,则X代表温度,L代表压强,A项正确; 同一温度下,L2对应的乙烷平衡转化率低于L1对应的,即L2代表的压强大于L1,B项正确; 根据乙烯的选择性公式判断,反应中,乙烷转化成的乙烯的物质的量为2 mol×50%×80%= 0.8 mol,则乙烷转化成的CO的物质的量为(2 mol×50%-0.8 mol)×2=0.4 mol,C项正确; 高考精准练 59 由C项分析可知,反应Ⅰ消耗的C2H6和CO2分别为0.8 mol、0.8 mol,生成的C2H4、CO和H2O分别为0.8 mol、0.8 mol、0.8 mol,反应Ⅱ消耗的C2H6和CO2分别为0.2 mol、0.4 mol,生成CO和H2分别为0.8 mol、0.6 mol,则平衡时C2H6(g)、CO2(g)、C2H4(g)、CO(g)、H2O(g)、H2(g)的物质的量分别为1 mol、1.8 mol、0.8 mol、1.6 mol、0.8 mol、0.6 mol,反应Ⅰ的平衡常数K==≈0.57,D项错误。 高考精准练 60 $$