内容正文:
专题06 化学反应机理 化学平衡
考点概览
题型一 化学反应机理
题型二 化学反应速率与化学平衡
化学反应机理题型一
1.(2025·山东潍坊·一模)丙烯和溴化氢在通常情况下发生加成反应主要得到2-溴丙烷,其机理如下。下列说法不正确的是
A.上述反应中,第一步为反应的决速步骤
B.碳正离子中间体的稳定性:
C.丙烯与卤化氢加成时,的反应速率最大
D.与加成的主要产物为
【答案】D
【解析】A.上述反应中,第一步为反应慢,为决速步骤,A正确;
B.第一步慢反应得到的碳正离子为,可以推得碳正离子中间体稳定性:,B正确;
C.慢反应决定反应速率,酸性HI>HBr>HCl,故加入HI第一步反应更快,可知CH3CH=CH2与氢卤酸反应时速率大小HI>HBr>HCl,C正确;
D.根据题干信息,烯烃与HBr反应第一步是氢离子结合有一定负电性的碳原子,由于-CF3为吸电子基团,故与HBr加成的主要产物为,D错误;
故选D。
2.(2025·山东聊城·一模)复旦大学某团队以1,3-环己二烯为载体,与苯胺和碘苯,通过钯与改进的Ming-Phos催化,实现了高对映、区域选择性的三组分碳胺化转化,并提出了如图所示的反应机理(部分无机产物略去)。已知:①Ph一为苯基;②动力学实验表明参加的反应为决速步骤;③反应V为副反应。下列说法正确的是
A.步骤I中存在非极性键的断裂
B.步骤II中发生加成反应
C.步骤IV中两种有机产物的质谱图完全一样
D.步骤V中钯的化合价没有发生变化
【答案】B
【解析】A.步骤I是极性键的断开和生成,不存在非极性键的断开和生成,A错误;
B.步骤II是环己二烯的加成反应,B正确;
C.质谱图是有机物分解产生的粒子的质荷比,步骤IV两种有机物分解的产生的粒子不完全相同,质荷比也不完全相同,C错误;
D.反应V为副反应,步骤V中钯的化合价降低,发生了变化,D错误;
答案选B。
3.(2025·山东省实验中学·一模)H2O2是一种重要的工业原料,利用H2和O2直接法合成H2O2的反应历程如图所示,下列说法中错误的是
A.[PdCl4]2-和[PdO2Cl2]2-中Pd的化合价相同
B.[PdCl4]2-降低了反应的活化能,加快了反应速率
C.直接法合成H2O2的总反应,原子利用率理论上为100%
D.步骤2中,若有1mol O2参与反应,转移4mol电子
【答案】D
【解析】A.[PdO2Cl2]2-中存在过氧键,氧化合价为-1,Pd化合价为+2,[PdCl4]2-中Pd化合价为+2,两者相同,故A正确;
B.[PdCl4]2-作为催化剂起到降低了反应的活化能、加快了反应速率的作用,故B正确;
C.直接法为氢气和氧气直接化合为过氧化氢,没有其他产物生成,原子利用率理论上为100%,故C正确;
D.步骤2中,氧气转化为过氧键,化合价变化0→-1,1mol氧气参与反应转移2mol电子,故D错误;
故答案为D。
4.(2025·山东泰安·一模)一种汽车尾气脱硝处理的机理如图所示,下列说法错误的是
A.是反应的催化剂
B.状态③到状态④的过程中,有O–H键的形成
C.状态④到状态⑤过程中,NO发生氧化反应
D.该过程中Cu元素的化合价未发生变化
【答案】D
【解析】A.根据反应历程图,是催化剂,反应前后不变,A正确;
B.状态③到状态④的变化过程中有H2O生成,即有O-H键的形成,B正确;
C.状态④到状态⑤过程中,NO化合价由+2价升高到+4价,被氧化,发生氧化反应,C正确;
D.状态②到状③的过程中, Cu 和 N 的化合价发生变化,其中 Cu 的化合价降低,N元素化合价升高,D错误;
故选D。
故答案选B。
5.(2025·山东青岛·一模)非金属卤化物中心原子具有和价层空轨道时可发生亲核水解;中心原子有孤电子对时,孤电子对进攻的可发生亲电水解。亲核水解机理如图。下列说法错误的是
A.图示过程只有极性键的断裂与生成
B.图示过程中有2种杂化方式
C.和均能发生亲核水解
D.水解产物可能为和
【答案】C
【解析】A.图示中有H-O、Si-Cl极性键断开,有Si-O、H-Cl极性键生成,A正确;
B.SiCl4的Si杂化方式为sp3,与水分子中的O原子成键后,周围有5个共价键,杂化方式为sp3d,B正确;
C.C的最外层为L层,没有d轨道接受水中的孤电子对,的中心原子P上有孤电子对,发生亲电水解,二者均不能发生亲核水解,C错误;
D.中心原子N上有孤电子对,孤电子对进攻的可发生亲电水解,得到NH3和HClO,D正确;
答案选C。
化学反应速率与化学平衡题型二
6.(2025·山东潍坊·一模)以物质的量之比为向恒压密闭容器中充入X、Y,发生反应,相同时间内测得Z的产率和Z在不同温度下的平衡产率随温度的变化关系如图所示。下列说法正确的是
A.据图像分析,该反应是吸热反应
B.Q点是最高点,Q点为平衡状态
C.M、N点反应物分子的有效碰撞几率不同
D.从M点到P点,可通过加入催化剂或分离产物Z而达到平衡点
【答案】C
【解析】A.根据图像中Z在不同温度下的平衡产率随温度的变化关系可知,随着温度升高,平衡产率逐渐降低,说明升温平衡逆向移动,得到,该反应是放热反应,A错误;
B.据图像可知,Q点Z的产率小于平衡产率,未达到平衡,B错误;
C.M、N点产率相同,但温度不同,所以反应物分子的有效碰撞几率不同,C正确;
D.图中M点未达到平衡是由于温度低导致速率低而反应时间不够,可通过加入催化剂或延长时间使其达到平衡,但分离Z会使反应速率降低,达不到目的,D错误;
故选C。
7.(2025·山东青岛·一模)工业合成尿素:。恒容密闭容器加入等物质的量的和,在和反应达到平衡,与关系如图所示(压强单位均为)。反应的标准平衡常数。下列说法正确的是
A.
B.
C.下,平衡时体系的总压强为时,
D.若改为恒压密闭容器,则平衡时的体积分数减小
【答案】BC
【分析】表示物质的分压强,值越大,说明其分压越大,说明其体积分数或物质的量分数越大,据此分析解答。
【解析】A.平衡时,相同的时,温度时的小于时的 ,说明温度到时,平衡逆向移动,该反应是放热反应,则,故A错误;
B.,则=,=,故,故B正确;
C.时,=1,=3,则=10,,=1000,则,若平衡时,,则则=240.1 , ,则平衡时体系的总压强为,故C正确;
D.此反应是总物质的量减小的反应,若改为恒压密闭容器,相对于恒容密闭容器来说,相当于增大压强的反应,增大压强,平衡会正向移动,则若改为恒压密闭容器,平衡时的体积分数会增大,故D错误;
答案BC。
8.(2025·山东聊城·一模)稀土是国家的战略资源之一,以下是一种以独居石[主要成分为,含有、和少量杂质]为原料制备的工艺流程图。
已知:①步骤1中转化为;②在空气中易被氧化成;③25℃时,,,。
下列说法正确的是
A.仅“热分解”步骤发生了氧化还原反应
B.滤液可吸收“溶解”步骤产生的废气
C.共沉渣成分主要为和
D.“沉淀”步骤所得溶液中
【答案】C
【分析】独居石的主要成分为,含有和少量镭杂质,加入进行热分解,发生反应:,中的被氧化为,将热分解后的物质加水稀释后过滤,得到的滤液中含有,过滤得到的固体产物中加入盐酸,具有氧化性,与盐酸发生反应:,废气为氯气,调节,使铀和转化为和沉淀,向滤液中加入硫酸铵和氯化钡,使形成共沉淀,得到含有的溶液,经过一系列操作,得到,据此分析作答。
【解析】A.在“溶解”步骤中也发生了氧化还原反应:,A错误;
B.得到的滤液中含有,废气含有氯气,磷元素已经处于最高化合价,不会被氯气氧化,所以二者不会发生反应,B错误;
C.根据分析可知,共沉渣成分主要为和,C正确;
D.“沉淀”步骤,根据溶度积常数可得:,D错误;
故选C。
9.(2025·山东菏泽·一模)已知基元反应NO(g)+O3(g)⇌NO2(g)+O2(g)的速率方程为v正=k正c(NO)·c(O3)、v逆=k逆c(NO2)·c(O2)。向2L恒容密闭容器中充入0.4molNO(g)和0.6molO3(g)发生上述反应,T1,T2温度时NO的体积分数x(NO)随时间变化关系如图所示。下列说法错误的是
A.正、逆反应活化能的大小关系为Ea(正)<Ea(逆)
B.a点:k正/k逆<[c(NO2)·c(O2)]/[c(NO)·c(O3)]
C.T2温度下,O3的平衡转化率为50%
D.温度不变,仅改变初始容器体积,x(NO)随时间的变化曲线不变
【答案】BD
【分析】根据先拐先平数值大可知,,温度较高的时体积分数大,说明升高温度平衡逆向移动,逆反应为吸热反应,正反应为放热反应。
【解析】A.根据先拐先平数值大可知,,温度较高的时体积分数大,说明升高温度平衡逆向移动,逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,故正、逆反应活化能的大小关系为,A正确;
B.平衡时,,而点,反应未达平衡,还在正向移动,此时的,代入上式可知,,B错误;
C.温度下,平衡时,占总气体量的,由于是等体积反应,反应前后气体的总物质的量不变(均为),所以平衡时,剩余的为,反应的,根据方程式可知,反应了,所以的平衡转化率为,C正确;
D.温度不变,仅改变初始容器体积,此反应是气体等体积反应,平衡不移动,但是会导致气体浓度改变,化学反应速率变化,随时间的变化曲线会变,D错误;
故选BD。
10.(2025·山东烟台、德州、东营·一模)一定条件下,2,3-二甲基-1,3-丁二烯与溴单质发生液相加成反应分两步进行,第一步生成中间体M,第二步生成产物Z或W,表示如下。反应进程及能量变化如图所示。下列说法错误的是
A.生成Z的反应热为ΔE1-ΔE2
B.反应开始时,反应速率 v(Z)>v(W)
C.达到平衡时,Z的含量小于W
D.达到平衡后,升高温度减小
【答案】D
【解析】A.由图像可知,生成Z的反应,ΔE1为反应物到中间产物吸收的热量,ΔE2为中间产物到Z释放的热量,反应为放热反应,故反应热为ΔE1-ΔE2,故A正确;
B.由图像可知,M转化为Z的活化能更小,所以开始时生成Z的反应速率更快,故B正确;
C.由反应物生成Z或W都是放热反应,生成W时放热更多,更有利用反应进行,故平衡时生成的W更多,故C正确;
D.生成W的反应活化能更大,故升高温度生成W的反应逆向移动的程度更大,c平(W)减小更多,故增大,故D错误;
答案选D。
11.(2025·山东日照·一模)分别向恒温恒压密闭容器Ⅰ(T1、P1),恒温恒压密闭容器Ⅱ(T2、P2)中充入1molC3H8(g)发生反应 >0,反应过程中c(C3H8)随时间t的变化曲线如图所示。已知:v=kc(C3H8),T1、T2时反应速率常数分别为k1、k2,v(x)=v(y),t1时容器Ⅱ达到化学平衡状态。下列说法错误的是
A.反应速率常数k1:k2=18:13
B.x点的活化分子数目多于z点
C.减小容器Ⅰ的压强,可使平衡时各组分的物质的量分数与容器Ⅱ中的相同
D.若容器Ⅱ初始充入1mol丙烷和5molAr,则平衡后,丙烷的转化率为75%
【答案】ACD
【分析】从图像分析,容器Ⅰ(T1、P1)初始小于容器Ⅱ(T2、P2)初始,说明容器Ⅰ体积大于容器Ⅱ,;x点,,y点,,由,即,则,。
【解析】A.根据图像分析,x点,,y点,,由,即,则,A项错误;
B.相同温度下,y点比z点大,,由,则,结合x点与z点相同,说明单位体积x点的活化分子数目多于z点,容器Ⅰ体积大于容器Ⅱ,则x点的活化分子数目多于z点,B项正确;
C.从上述分析可知,,再减小容器Ⅰ的压强,反应平衡正移,压强影响容器Ⅰ平衡比容器Ⅱ正移程度大,>0,,温度影响容器Ⅰ平衡比容器Ⅱ正移程度大,故在容器Ⅰ、容器Ⅱ分别处于温度下,减小容器Ⅰ的压强,不可使平衡时各组分的物质的量分数与容器Ⅱ中的相同,C项错误;
D.容器Ⅱ(T2、P2)初始1molC3H8(g),,则容器体积为1L,t1时达到化学平衡状态,,根据三段式分析计算,, ,解得;平衡时气体,;温度不变,不变,若丙烷的转化率为75%时,计算,,此时,,此时不是平衡状态,即平衡后,丙烷的转化率不等于75%,D项错误;
答案选ACD。
12.(2025·山东济宁·一模)不对称催化剂催化2-乙酰氨基-3-苯基烯酸乙酯(记为X)不对称氢化的机理如图所示。平衡时,,(已知:XM生成XH2的反应为基元反应;k1、k2为速率常数,K1、K2为平衡常数)。
下列说法正确的是
A.平衡常数K2:K1=800
B.升高温度,k1/k2减小
C.其他条件不变,增加M的物质的量,X的平衡转化率增大
D.已知存在XM(R)⇌XM(S),提高H2的压强,平衡时,n[XH2(R)]/n[XH2(S)]不变
【答案】BD
【解析】A.平衡常数K2:K1=,A错误;
B.升高温度,k1、k2均增大,反应2的活化能大,温度对k2的影响大,升高温度k2增加的多,k1/k2减小,B正确;
C.M是催化剂,反应前后不变,改变催化剂的量,对平衡转化率无影响,C错误;
D.反应中XM(R)⇌XM(S),反应物和生成物都没有H2,增加氢气的量,对平衡无影响,提高H2的压强,平衡时,n[XH2(R)]/n[XH2(S)]不变,D正确;
答案选BD。
13.(2025·山东淄博·一模)和制备的相关反应如下,T℃时,反应在密闭体系中达平衡时各组分摩尔分数随的变化关系如图所示:
I.
II.
下列说法正确的是
A.曲线表示摩尔分数随的变化
B.T℃,反应II的平衡常数
C.降温达新平衡后,曲线和新交点可能出现在处
D.T℃,缩小容器体积达新平衡后,的值变小
【答案】B
【分析】发生的反应I. ,II. ,反应I全反应,故当=1时,量最多的为,L3代表,随着增加,反应II 正向进行,曲线L1代表摩尔分数增加,因的量不是一直增加,故摩尔分数先增加后减少,曲线L2代表, 据此分析;
【解析】A.根据分析可知,曲线表示摩尔分数随的变化,A错误;
B.T℃时,温度不变,则K不变,=2时,设投放了1mol和2mol,反应II反应了amol,列三段式,,根据图中给出L1与L3交叉点信息,列式,,解得a=0.8mol,, B正确;
C.降温达新平衡后,反应II正向进行,摩尔分数减少,摩尔分数增加,曲线和新交点不可能在a点,可能出现在b处,C错误;
D.T℃,缩小容器体积,压强增大,反应II不移动达新平衡后,的值不变,D错误;
故选B。
14.(2025·山东泰安·一模)马来酸,富马酸和苹果酸在水热条件下存在如下相互转化过程。190℃时,相关物质的物质的量分数随时间变化如图所示。6.5h后,苹果酸的物质的量分数不再随时间变化。下列说法错误的是
A.二元弱酸的第一级电离常数:(马来酸)(富马酸)
B.190℃时的平衡常数:K(反应①)(反应②)(反应③)
C.平均反应速率:(马来酸)(富马酸)(苹果酸)
D.1.25h后转化过程以反应③为主
【答案】C
【解析】A.由图可知,马来酸属于顺式结构,电离出的H+与未电离的羧基中的氧原子可以形成分子内氢键,这种分子内氢键的形成使电离产生的阴离子更加稳定,从而有利于一级电离的进行,故第一级电离常数:(马来酸)(富马酸),A正确;
B.平衡时,, ,,故时的平衡常数:(反应①)>(反应②(反应③),B正确
C.根据物料守恒,,反应平均速率,则(马来酸)(富马酸)(苹果酸),C错误;
D.1.25h后,马来酸含量几乎为0,说明反应①、②基本完成,富马酸含量减少,苹果酸含量增大,说明以反应③为主,D正确;
故选C。
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专题06 化学反应机理 化学平衡
考点概览
题型一 化学反应机理
题型二 化学反应速率与化学平衡
化学反应机理题型一
1.(2025·山东潍坊·一模)丙烯和溴化氢在通常情况下发生加成反应主要得到2-溴丙烷,其机理如下。下列说法不正确的是
A.上述反应中,第一步为反应的决速步骤
B.碳正离子中间体的稳定性:
C.丙烯与卤化氢加成时,的反应速率最大
D.与加成的主要产物为
2.(2025·山东聊城·一模)复旦大学某团队以1,3-环己二烯为载体,与苯胺和碘苯,通过钯与改进的Ming-Phos催化,实现了高对映、区域选择性的三组分碳胺化转化,并提出了如图所示的反应机理(部分无机产物略去)。已知:①Ph一为苯基;②动力学实验表明参加的反应为决速步骤;③反应V为副反应。下列说法正确的是
A.步骤I中存在非极性键的断裂
B.步骤II中发生加成反应
C.步骤IV中两种有机产物的质谱图完全一样
D.步骤V中钯的化合价没有发生变化
3.(2025·山东省实验中学·一模)H2O2是一种重要的工业原料,利用H2和O2直接法合成H2O2的反应历程如图所示,下列说法中错误的是
A.[PdCl4]2-和[PdO2Cl2]2-中Pd的化合价相同
B.[PdCl4]2-降低了反应的活化能,加快了反应速率
C.直接法合成H2O2的总反应,原子利用率理论上为100%
D.步骤2中,若有1mol O2参与反应,转移4mol电子
4.(2025·山东泰安·一模)一种汽车尾气脱硝处理的机理如图所示,下列说法错误的是
A.是反应的催化剂
B.状态③到状态④的过程中,有O–H键的形成
C.状态④到状态⑤过程中,NO发生氧化反应
D.该过程中Cu元素的化合价未发生变化
5.(2025·山东青岛·一模)非金属卤化物中心原子具有和价层空轨道时可发生亲核水解;中心原子有孤电子对时,孤电子对进攻的可发生亲电水解。亲核水解机理如图。下列说法错误的是
A.图示过程只有极性键的断裂与生成
B.图示过程中有2种杂化方式
C.和均能发生亲核水解
D.水解产物可能为和
化学反应速率与化学平衡题型二
6.(2025·山东潍坊·一模)以物质的量之比为向恒压密闭容器中充入X、Y,发生反应,相同时间内测得Z的产率和Z在不同温度下的平衡产率随温度的变化关系如图所示。下列说法正确的是
A.据图像分析,该反应是吸热反应
B.Q点是最高点,Q点为平衡状态
C.M、N点反应物分子的有效碰撞几率不同
D.从M点到P点,可通过加入催化剂或分离产物Z而达到平衡点
7.(2025·山东青岛·一模)工业合成尿素:。恒容密闭容器加入等物质的量的和,在和反应达到平衡,与关系如图所示(压强单位均为)。反应的标准平衡常数。下列说法正确的是
A.
B.
C.下,平衡时体系的总压强为时,
D.若改为恒压密闭容器,则平衡时的体积分数减小
8.(2025·山东聊城·一模)稀土是国家的战略资源之一,以下是一种以独居石[主要成分为,含有、和少量杂质]为原料制备的工艺流程图。
已知:①步骤1中转化为;②在空气中易被氧化成;③25℃时,,,。
下列说法正确的是
A.仅“热分解”步骤发生了氧化还原反应
B.滤液可吸收“溶解”步骤产生的废气
C.共沉渣成分主要为和
D.“沉淀”步骤所得溶液中
9.(2025·山东菏泽·一模)已知基元反应NO(g)+O3(g)⇌NO2(g)+O2(g)的速率方程为v正=k正c(NO)·c(O3)、v逆=k逆c(NO2)·c(O2)。向2L恒容密闭容器中充入0.4molNO(g)和0.6molO3(g)发生上述反应,T1,T2温度时NO的体积分数x(NO)随时间变化关系如图所示。下列说法错误的是
A.正、逆反应活化能的大小关系为Ea(正)<Ea(逆)
B.a点:k正/k逆<[c(NO2)·c(O2)]/[c(NO)·c(O3)]
C.T2温度下,O3的平衡转化率为50%
D.温度不变,仅改变初始容器体积,x(NO)随时间的变化曲线不变
10.(2025·山东烟台、德州、东营·一模)一定条件下,2,3-二甲基-1,3-丁二烯与溴单质发生液相加成反应分两步进行,第一步生成中间体M,第二步生成产物Z或W,表示如下。反应进程及能量变化如图所示。下列说法错误的是
A.生成Z的反应热为ΔE1-ΔE2
B.反应开始时,反应速率 v(Z)>v(W)
C.达到平衡时,Z的含量小于W
D.达到平衡后,升高温度减小
11.(2025·山东日照·一模)分别向恒温恒压密闭容器Ⅰ(T1、P1),恒温恒压密闭容器Ⅱ(T2、P2)中充入1molC3H8(g)发生反应 >0,反应过程中c(C3H8)随时间t的变化曲线如图所示。已知:v=kc(C3H8),T1、T2时反应速率常数分别为k1、k2,v(x)=v(y),t1时容器Ⅱ达到化学平衡状态。下列说法错误的是
A.反应速率常数k1:k2=18:13
B.x点的活化分子数目多于z点
C.减小容器Ⅰ的压强,可使平衡时各组分的物质的量分数与容器Ⅱ中的相同
D.若容器Ⅱ初始充入1mol丙烷和5molAr,则平衡后,丙烷的转化率为75%
12.(2025·山东济宁·一模)不对称催化剂催化2-乙酰氨基-3-苯基烯酸乙酯(记为X)不对称氢化的机理如图所示。平衡时,,(已知:XM生成XH2的反应为基元反应;k1、k2为速率常数,K1、K2为平衡常数)。
下列说法正确的是
A.平衡常数K2:K1=800
B.升高温度,k1/k2减小
C.其他条件不变,增加M的物质的量,X的平衡转化率增大
D.已知存在XM(R)⇌XM(S),提高H2的压强,平衡时,n[XH2(R)]/n[XH2(S)]不变
13.(2025·山东淄博·一模)和制备的相关反应如下,T℃时,反应在密闭体系中达平衡时各组分摩尔分数随的变化关系如图所示:
I.
II.
下列说法正确的是
A.曲线表示摩尔分数随的变化
B.T℃,反应II的平衡常数
C.降温达新平衡后,曲线和新交点可能出现在处
D.T℃,缩小容器体积达新平衡后,的值变小
14.(2025·山东泰安·一模)马来酸,富马酸和苹果酸在水热条件下存在如下相互转化过程。190℃时,相关物质的物质的量分数随时间变化如图所示。6.5h后,苹果酸的物质的量分数不再随时间变化。下列说法错误的是
A.二元弱酸的第一级电离常数:(马来酸)(富马酸)
B.190℃时的平衡常数:K(反应①)(反应②)(反应③)
C.平均反应速率:(马来酸)(富马酸)(苹果酸)
D.1.25h后转化过程以反应③为主
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