第二章 化学反应速率与化学平衡 整理与提升-【金版教程】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修1创新导学案课件PPT（人教版2019，不定项版）

整理与提升 构网络 01 悟真题 02 目录 CONTENTS 构网络 构网络 目录 4 构网络 目录 5 悟真题 1．(2023·北京卷)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．密闭烧瓶内的NO2和N2O4的混合气体，受热后颜色加深 C．铁钉放入浓HNO3中，待不再变化后，加热能产生大量红棕色气体 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 解析　 A项，MnO2会催化H2O2分解，与平衡移动无关；B项，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，与平衡移动有关；C项，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NO2，与平衡移动无关；D项，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。 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 悟真题 目录 7 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 悟真题 目录 8 答案 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 悟真题 目录 9 答案 解析　从题图可以看出，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ΔH＞0，故A错误；在恒容密闭容器中，H2的起始物质的量为4 mol，达到平衡时小于1 mol，则n(H2O)应大于3 mol，应是最上边那条曲线为n(H2O)随温度的变化曲线，故B错误；容器体积固定，向容器中充入惰性气体，平衡不移动，故C正确；BaSO4是固体，向平衡体系中加入BaSO4，平衡不移动，氢气的转化率不变，故D错误。 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 悟真题 目录 10 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 悟真题 目录 11 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 悟真题 目录 12 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 答案 6．(2021·河北高考)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(　　) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 悟真题 目录 13 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 悟真题 目录 14 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 悟真题 目录 15 答案 70% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 悟真题 目录 16 答案 (2)该制备反应的ΔH随温度变化关系如图2所示。该条件下反应为________反应(填“吸热”或“放热”)，且反应热随温度升高而________。 (3)该小组为提高转化率采用的措施中有：使用浓磷酸作反应物、向系统中不断通入水蒸气等。它们能提高转化率的原因是：不使用稀磷酸______________________________________________________________________；通入水蒸气，_________________________________________________。 吸热 降低 使用浓磷酸作反应物可以提高磷酸的浓度，促使反应正向进行 使得气体中氯化氢的分压减小，促使反应正向进行 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 悟真题 目录 17 答案 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 悟真题 目录 18 答案 CDE 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 悟真题 目录 19 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 悟真题 目录 20 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 悟真题 目录 21 答案 (ⅱ) 在化学反应中，最大的能垒为速率控制步骤，而断开化学键的步骤都属于能垒，由于N≡N的键能比H—H键的大很多，因此，在题述反应机理中，速率控制步骤为(ⅱ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 悟真题 目录 22 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 悟真题 目录 23 答案 p1<p2<p3 合成氨的反应为气体分子数减少的反应，压强越大平衡时氨的摩尔分数越大 图3 33.33% 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 悟真题 目录 24 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 悟真题 目录 25 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 悟真题 目录 26 答案 BC 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 悟真题 目录 27 答案 0.43 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 悟真题 目录 28 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 悟真题 目录 29 解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 悟真题 目录 30 　　　　　　　　　　　　　 R 2．(2023·江苏卷)金属硫化物(MxSy)催化反应CH4(g)＋2H2S(g)===CS2(g)＋4H2(g)，既可以除去天然气中的H2S，又可以获得H2。下列说法正确的是(　　) A．该反应的ΔS<0 B．该反应的平衡常数K＝eq \f(c(CH4)·c2(H2S),c(CS2)·c4(H2)) C．图示的反应机理中，步骤Ⅰ可理解为H2S中带部分负电荷的S与催化剂中的M之间发生作用 D．该反应中每消耗1 mol H2S，转移电子的数目约为2×6.02×1023 解析　由方程式知，ΔS>0，A错误；K＝eq \f(c(CS2)·c4(H2),c(CH4)·c2(H2S))，B错误；消耗1 mol H2S同时生成2 mol H2，转移4 mol e－，数目为4×6.02×1023，D错误。 3．(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 解析　反应Ⅲ的平衡常数K＝eq \f(c(产物Ⅱ),c(产物Ⅰ))，平衡常数与温度有关，温度不变，K不变，故增加HCl浓度，平衡时产物Ⅱ和产物Ⅰ的比例不变，C错误。 4．(2022·广东高考)恒容密闭容器中，BaSO4(s)＋4H2(g)BaS(s)＋4H2O(g)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ΔH＜0 B．a为n(H2O)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BaSO4，H2的平衡转化率增大 5．(2022·辽宁高考)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： 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 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 解析　4 min时生成的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，列三段式： 　　　 　　2X(s)Y(g)＋2Z(g) 初始量/mol 2.0 0 0 转化量/mol 0.6 0.3 0.6 平衡量/mol 2.0－0.6 0.3 0.6 则Y的平衡浓度为0.3 mol·L－1，Z的平衡浓度为0.6 mol·L－1，平衡常数K＝c2(Z)·c(Y)＝0.108，2 min时Y的浓度为0.2 mol·L－1，Z的浓度为0.4 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。 解析　由题图中数据可知，30 min时，M、Z的浓度分别为 0.300 mol·L－1和0.125 mol·L－1，则M的变化量为0.5 mol·L－1－ 0.300 mol·L－1＝0.200 mol·L－1，其中转化为Y的变化量为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eq \f(0.075 mol·L－1,30 min)＝0.0025 mol·L－1·min－1，A错误；由题中信息可知，反应①和反应②的速率之比为eq \f(k1,k2)，Y和Z分别为反应①和反应②的产物，且两者与M的化学计量数均为1，因此反应开始后，体系中Y和Z的浓度之比等于eq \f(k1,k2)，由于k1、k2为速率常数，故该比值保持不变，B正确； 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eq \f(k1,k2)＝eq \f(0.075 mol·L－1,0.125 mol·L－1)＝ eq \f(3,5)，因此，如果反应能进行到底，反应结束时有eq \f(5,8)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快，故反应①的活化能比反应②的活化能大，D正确。 7．(2023·海南卷)磷酸二氢钾在工农业生产及国防工业等领域都有广泛的应用。某研究小组用质量分数为85%的磷酸与KCl(s)反应制备KH2PO4(s)，反应方程式为H3PO4(aq)＋KCl(s)KH2PO4(s)＋HCl(g)一定条件下的实验结果如图1所示。 回答问题： (1)该条件下，反应至1 h时KCl的转化率为________。 8．(2023·重庆卷节选)一定条件下，银催化剂表面上存在反应Ag2O(s)2Ag(s)＋eq \f(1,2)O2(g)，该反应平衡压强pe与温度T的关系如下： T/K 401 443 463 pe/kPa 10 51 100 (1)463 K时的平衡常数Kp＝________(kPa)eq \s\up15(\f(1,2))。 (2)起始状态Ⅰ中Ag2O、Ag和O2，经下列过程达到各平衡状态。 eq \x(\a\al(起始,状态Ⅰ)) eq \o(――→,\s\up15(温度不变),\s\do15(体积不变)) eq \x(\a\al(平衡,状态Ⅱ)) eq \o(――→,\s\up15(温度不变),\s\do15(体积增大)) eq \x(\a\al(平衡,状态Ⅲ)) eq \o(――→,\s\up15(体积不变),\s\do15(温度降低)) eq \x(\a\al(平衡,状态Ⅳ)) 已知状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等，下列叙述正确的是________(填字母)。 A．从Ⅰ到Ⅱ的过程ΔS>0 B．pe(Ⅱ)>pe(Ⅲ) C．平衡常数：K(Ⅱ)>K(Ⅳ) D．若体积V(Ⅲ)＝2V(Ⅰ)，则Q(Ⅰ)＝eq \r(2)K(Ⅲ) E．逆反应的速率：v(Ⅰ)>v(Ⅱ)＝v(Ⅲ)>v(Ⅳ) (3)某温度下，向恒容容器中加入Ag2O，分解过程中反应速率v(O2)与压强p的关系为v(O2)＝keq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－\f(p,pe)))，k为速率常数(定温下为常数)。当固体质量减少4%时，逆反应速率最大。若转化率为14.5%，则v(O2)＝________(用k表示)。 eq \f(3,4)k 解析　(2)由平衡状态Ⅱ→平衡状态Ⅲ，温度不变，体积增大，平衡右移，n(O2)增大，但Kp不变，故pe(Ⅱ)＝pe(Ⅲ)；状态Ⅰ与状态Ⅲ固体质量相等，则n(O2)：Ⅰ＝Ⅲ，则n(O2)：Ⅰ>Ⅱ，从Ⅰ到Ⅱ的ΔS<0，A、B错误；由温度越高pe越大知该反应为吸热反应，温度：Ⅱ＝Ⅲ>Ⅳ，则K(Ⅱ)>K(Ⅳ)，C正确；恒温条件下，气体体积与压强成反比，若V(Ⅲ)＝2V(Ⅰ)，则2pe(Ⅲ)＝p (Ⅰ)，K(Ⅲ)＝eq \r(pe(Ⅲ))，Q(Ⅰ)＝eq \r(pe(Ⅰ))＝eq \r(2p (Ⅲ))＝eq \r(2)K(Ⅲ)，D正确；由A项分析可知n(O2)：Ⅰ>Ⅱ，则状态Ⅰ→状态Ⅱ反应逆向进行，逆反应速率：v(Ⅰ)>v(Ⅱ)，状态Ⅱ与状态Ⅲ中pe(O2)相同，反应速率相同，v(Ⅱ)＝v(Ⅲ)，状态Ⅳ的温度比状态Ⅲ低，逆反应速率：v(Ⅲ)>v(Ⅳ)，综上可知，E正确。 (3)Ag2O(s)2Ag(s)＋eq \f(1,2)O2(g)　 Δm 232 g 0.5 mol 16 g 当固体质量减少4%时，逆反应速率最大，此时达到平衡状态，得关系式eq \f(232 g×4%,n平(O2))＝eq \f(16 g,0.5 mol)，n平(O2)＝0.29 mol；转化率为14.5%时，生成0.0725 mol O2，则eq \f(p,pe)＝eq \f(n(O2),n平(O2))＝eq \f(0.0725,0.29)＝eq \f(1,4)，v(O2)＝eq \f(3,4)k。 9．(2023·新课标卷节选)(1)研究表明，合成氨反应在Fe催化剂上可能通过图1机理进行(*表示催化剂表面吸附位，Neq \o\al(*,2)表示被吸附于催化剂表面的N2)。判断上述反应机理中，速率控制步骤(即速率最慢步骤)为________(填步骤前的标号)，理由是___________________________________________________________ ___________________________________________________________ ______________________。 (2)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下图所示。其中一种进料组成为＝0.75、＝0.25，另一种为＝0.675、＝0.225、xAr＝0.10。eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(物质ⅰ的摩尔分数：xⅰ＝\f(nⅰ,n总))) ①图中压强由小到大的顺序为____________，判断的依据是______________________________________________________________________。 ②进料组成中含有惰性气体Ar的图是________。 ③图2中，当p2＝20 MPa、＝0.20时，氮气的转化率α＝________。该温度时，反应eq \f(1,2)N2(g)＋eq \f(3,2)H2(g)NH3(g)的平衡常数Kp＝________(MPa)－1(化为最简式)。 eq \f(\r(3),36) 解析　(2)②对比图2和图3中的信息可知，在相同温度和相同压强下，图3中平衡时氨的摩尔分数较小。在恒压下充入惰性气体Ar，反应混合物中各组分的浓度减小，各组分的分压也减小，化学平衡向气体分子数增大的方向移动，不利于合成氨，因此进料组成中含有惰性气体Ar的图是图3。 ③图2中，进料组成为＝0.75、＝0.25时，两者物质的量之比为3∶1。假设进料中氢气和氮气的物质的量分别为3 mol和1 mol，达到平衡时氮气的变化量为y mol，则列三段式有： N2(g)　＋　3H2(g)2NH3(g) 始(mol) 1 3 0 变(mol) y 3y 2y 平(mol) 1－y 3－3y 2y 当p2＝20 MPa、＝0.20时，xNH3＝eq \f(2y,4－2y)＝0.20，解之得y＝eq \f(1,3)，则氮气的转化率α＝eq \f(1,3)≈33.33%；平衡时N2、H2、NH3的物质的量分别为eq \f(2,3) mol、2 mol、eq \f(2,3) mol，其物质的量分数分别为eq \f(1,5)、eq \f(3,5)、eq \f(1,5)，则该温度下Kp′＝eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,5)p2))\s\up12(2),\f(1,5)p2×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,5)p2))\s\up12(3))＝eq \f(25,27×400)(MPa)－2。因此该温度下，反应eq \f(1,2)N2(g)＋eq \f(3,2)H2(g)NH3(g)的平衡常数Kp＝eq \r(\a\vs4\al(Kp′))＝ eq \r(\f(25,27×400) (MPa)－2)＝eq \f(\r(3),36) (MPa)－1。 10．(2022·河北高考节选)工业上常用甲烷水蒸气重整制备氢气，体系中发生如下反应。 Ⅰ.CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g) Ⅱ.CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) (1)下列操作中，能提高CH4(g)平衡转化率的是________(填标号)。 A．增加CH4(g)用量　　　　　　　　B．恒温恒压下通入惰性气体 C．移除CO(g) 　　　　　　　　　　D．加入催化剂 (2)恒温恒压条件下，1 mol CH4(g)和1 mol H2O(g)反应达平衡时，CH4(g)的转化率为α，CO2(g)的物质的量为b mol，则反应Ⅰ的平衡常数Kx＝________________________(写出含有α、b的计算式：对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，Kx＝eq \f(xp(C)·xq(D),xm(A)·xn(B))，x为物质的量分数)。其他条件不变，H2O(g)起始量增加到5 mol，达平衡时，α＝0.90，b＝0.65，平衡体系中H2(g)的物质的量分数为________(结果保留两位有效数字)。 eq \f((α－b)(3α＋b)3,(1－α)(1－α－b)(2＋2α)2) 解析　(2)恒温恒压条件下，1 mol CH4(g)和1 mol H2O(g)反应达平衡时，CH4(g)的转化率为α，CO2(g)的物质的量为b mol，则转化的CH4(g)为α mol，剩余的CH4(g)为(1－α) mol，根据C守恒可知，CO(g)的物质的量为(α－b) mol，根据H和O守恒可知，H2O(g)的物质的量为(1－α－b) mol，H2(g)的物质的量为(3α＋b) mol，则反应混合物的总物质的量为(2α＋2) mol，平衡混合物中，CH4(g)、H2O(g)、CO(g)、H2(g)的物质的量分数分别为eq \f(1－α,2＋2α)、eq \f(1－α－b,2＋2α)、eq \f(α－b,2＋2α)、eq \f(3α＋b,2＋2α)，因此，反应Ⅰ的平衡常数Kx＝eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(α－b,2＋2α)))×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3α＋b,2＋2α)))\s\up12(3),\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1－α,2＋2α)))×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1－α－b,2＋2α))))＝eq \f((α－b)(3α＋b)3,(1－α)(1－α－b)(2＋2α)2)； 其他条件不变，H2O(g)起始量增加到5 mol，达平衡时，α＝0.90，b＝0.65，则平衡时，CH4(g)为0.1 mol，根据C守恒可知，CO(g)的物质的量为0.25 mol，根据H和O守恒可知，H2O(g)的物质的量为(5－0.90－0.65) mol＝3.45 mol，H2(g)的物质的量为(3α＋b) mol＝3.35 mol，平衡混合物的总物质的量为7.8 mol，平衡体系中H2(g)的物质的量分数为eq \f(3.35,7.8)≈0.43。 $$