内容正文:
专题2 化学反应速率与化学平衡
A 题型聚焦·专项突破
考点一 化学反应速率(重点)
题型01 化学反应速率的概念
题型02 化学反应速率的简单计算
题型03 化学反应速率的测定
题型04 化学反应速率大小的比较
考点二 影响化学反应速率的因素(重点)
题型01 活化能和有效碰撞理论
题型02 浓度对化学反应速率的影响
题型03 压强对化学反应速率的影响
题型04 温度、催化剂对化学反应速率的影响
题型05 化学反应速率影响因素的相关综合
题型06 控制变量法分析反应速率的影响因素
题型07 化学反应速率的图像分析
题型08 化学反应历程图像分析
考点三 化学反应的方向(重点)
题型01 自发反应
题型02 反应焓变与反应方向
题型03 反应熵变与反应方向
题型04 化学反应方向的判断
题型05 温度对化学反应方向的影响
考点四 化学平衡状态(难点)
题型01 可逆反应
题型02 化学平衡状态
题型03 化学平衡状态的判断
考点五 化学平衡常数(重点)
题型01 化学平衡常数及影响因素
题型02 平衡常数之间的关系
题型03 化学平衡常数的应用
题型04 化学平衡常数、平衡转化率的计算
题型05 速率常数
题型06 压强平衡常数 (Kp)
考点六 化学平衡的移动(重点)
题型01 浓度对化学平衡移动的影响
题型02 压强对化学平衡移动的影响
题型03 温度、催化剂对化学平衡移动的影响
题型04 勒夏特列原理在化工生产中的应用
题型05 含“断点”的速率变化图像
题型06 百分含量(或转化率)——温度(压强)——时间图像
题型07 恒温线(恒压线)图像
题型08 “投料比”曲线分析
题型09 多重平衡图像分析
题型10 化工生产适宜条件的选择
题型11 等效平衡
B 综合攻坚·知能拔高
A 题型聚焦·专项突破
考点一 化学反应速率(重点)
◆题型01 化学反应速率的概念
1.下列说法中正确的是
A.化学反应速率通常用单位时间内反应物或生成物的质量变化来表示
B.用不同物质的浓度变化表示同一时间内、同一反应的速率时,其数值之比等于化学反应方程式中对应物质的化学计量数之比
C.对任何化学反应,反应速率越大,反应现象越明显
D.无论用反应物还是用生成物表示的化学反应速率可能为正值,也可能为负值
【答案】B
【解析】A.化学反应速率通常用单位时间内反应物或生成物的浓度变化(而非质量变化)来表示,质量变化受摩尔质量和体积影响,无法统一衡量速率,A错误;
B.同一反应中,各物质的速率数值之比等于化学计量数之比,这是化学反应速率的基本规律,B正确;
C.反应速率快不一定现象明显(如快速的中和反应可能无明显现象),现象是否明显还与反应类型和条件有关,C错误;
D.化学反应速率是浓度变化的绝对值与时间的比值,无论用反应物还是生成物表示,速率均为正值,D错误;
答案选B。
2.化学反应4A(s)+3B(g)2C(g)+D(g),经2 min,物质B的浓度减少0.6 mol·L-1。对此反应速率的表示正确的是
A.用A表示的反应速率是0.4 mol·L-1·min-1
B.2 min内,v正(B)和v逆(C)表示的反应速率的值都是逐渐减小的
C.2 min末的反应速率用B表示是0.3 mol·L-1·min-1
D.分别用B、C、D表示的反应速率的比值是3∶2∶1
【答案】D
【解析】A.A是固体,浓度不变,不能用A的浓度变化表示反应速率,A错误;
B.B是反应物,浓度降低导致v正(B)减小,C是生成物,浓度增大导致v逆(C)增大,B错误;
C.是2min内的平均速率,而非2min末的瞬时速率,C错误;
D.速率之比等于化学计量数之比,v(B):v(C):v(D)=3:2:1,D正确;
故答案为D。
◆题型02 化学反应速率的简单计算
3.氨分解反应2NH3(g)⥫⥬N2(g)+3H2(g)在容积为2 L的密闭容器内进行,已知起始时氨气的物质的量为4 mol,5 s末为2.4 mol,则用氨气表示该反应的反应速率为( )
A.0.32 mol/(L·s) B.0.16 mol/(L·s)
C.1.6 mol/(L·s) D.0.8 mol/(L·s)
【答案】B
【解析】反应速率通常用单位时间内浓度的变化量来表示。反应进行到5 s末,消耗的氨气为4 mol-2.4 mol=1.6 mol,所以用氨气表示的反应速率为=0.16 mol/(L·s),所以选项B符合题意。
4.已知某反应的各物质浓度数据如下:
起始浓度()
3.0
1.0
0
2s末浓度()
1.8
0.6
0.8
据此可推算出上述反应化学方程式中,各物质的化学计量数之比是
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】根据起始浓度和2s末浓度可知,∆c(A)=3.0mol/L-1.8mol/L =1.2mol/L,∆c(B)=1.0mol/L-0.6mol/L=0.4mol/L,∆c(C)=0.8mol/L,各物质浓度变化之比等于化学计量数之比,因此化学计量数之比=1.2:0.4:0.8=3:1:2;
故选B。
◆题型03 化学反应速率的测定
5. 利用如图所示装置探究浓度对反应速率的影响,实验药品:不同浓度的硫酸溶液,体积均为,锌粒大小形状相同且足量。下列说法错误的是
A.该反应为放热反应
B.将稀硫酸换为浓硫酸,氢气的产生速率加快
C.根据相同时间产生氢气的体积可比较反应速率快慢
D.内,的硫酸比的硫酸与锌反应产生的氢气多
【答案】B
【解析】A.锌与稀硫酸反应属于放热反应,A正确;
B.将稀硫酸换为浓硫酸,氢离子浓度降低,氢气的产生速率减慢,B错误;
C.相同时间产生氢气的体积越大,反应速率越快,故根据相同时间产生氢气的体积可比较反应速率快慢,C正确;
D.根据反应方程式,足量时,硫酸的浓度越大,物质的量越多,产生氢气的体积越大,故内,的硫酸比的硫酸与锌反应产生的氢气多,D正确;
答案选B。
6.某温度下按如图装置进行实验,锥形瓶内盛有6.5 g锌粒(颗粒大小基本相同),通过分液漏斗加入40 mL 2.5 mol·L-1的硫酸溶液,将产生的H2收集在一个注射器中,用时10 s时恰好收集到气体的体积为 50 mL(若折合成0 ℃、101 kPa条件下的H2体积为44.8 mL),在该温度下,下列说法不正确的是
A.用锌粒表示的10 s内该反应的速率为0.013 g·s-1
B.忽略锥形瓶内溶液体积的变化,用H+表示的10 s内该反应的速率为0.01 mol·L-1·s-1
C.忽略锥形瓶内溶液体积的变化,用Zn2+表示的10 s内该反应的速率为0.01 mol·L-1·s-1
D.用H2表示的10 s内该反应的速率为0.000 2 mol·L-1·s-1
【答案】CD
【解析】A.生成H2的物质的量为n(H2)=,由反应Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑可知,消耗Zn的物质的量为0.002 mol,质量为0.002 mol×65g/mol=0.13g,速率为0.013 g·s-1,A正确;
B.消耗H+的物质的量为2n(H2)=0.004mol,溶液体积为0.04 L,速率为0.01 mol·L-1·s-1, B正确;
C.生成Zn2+的物质的量为0.002 mol,速率为0.005 mol·L-1·s-1,选项中0.01错误,C不正确;
D.H2为气体,其浓度变化需气体所在容器体积,题目未给出锥形瓶总体积,无法用mol·L⁻¹·s⁻¹表示速率,且数值0.0002无依据,D不正确;
故选CD。
◆题型04 化学反应速率大小的比较
7.(24-25高二下·宁夏石嘴山·期中)在反应中,下列表示该反应速率最快的是
A.v(X)=0.5mol·L-1·s-1 B.v(Y)=0.3mol·L-1·s-1
C.v(Z)=0.6mol·L-1·s-1 D.v(W)=0.9mol·L-1·min-1
【答案】B
【分析】根据反应速率与化学计量数的关系,将各物质的速率除以其对应系数并统一单位。
【解析】A.;
B.;
C.;
D.;
综合比较后,B选项的比值最大,表示反应速率最快;
故选B。
8. 将N2、H2的混合气体分别充入甲、乙、丙三个容器后,测得反应速率分别为甲:υ(H2)=3mol/(L·min);乙:υ(N2)=2mol/(L·min);丙:υ(NH3)=1mol/(L·min)则三个容器中合成氨的速率
A.υ(甲)>υ(乙)>υ(丙) B.υ(乙)>υ(丙)>υ(甲)
C.υ(丙)>υ(甲)>υ(乙) D.υ(乙)>υ(甲)>υ(丙)
【答案】D
【解析】由化学反应速率之比等于化学计量数之比可知,υ(甲)(N2)=υ(甲)(H2)=1mol•L-1•min-1、υ(乙)(N2)=2mol•L-1•min-1、υ(丙)(N2)=υ(丙)(NH3)=0.5mol•L-1•min-1,则三个容器中合成氨的反应速率的大小关系为υ(乙)>υ(甲)>υ(丙);
故选D。
考点二 影响化学反应速率的因素(重点)
◆题型01 活化能和有效碰撞理论
9.下列说法不正确的是
A.能量较高、有可能发生有效碰撞的分子称为活化分子
B.活化分子的平均能量与所有分子的平均能量之差称为活化能
C.催化剂能参与反应,可降低原反应所需活化能
D.非活化分子也有可能发生有效碰撞
【答案】D
【解析】A.在化学反应中,只有能量比平均能量高的反应物分子发生碰撞时才有可能发生化学反应,若能量较高但碰撞时分子取向不合理也不会引发化学反应(属于无效的碰撞),我们把能引发化学反应的碰撞称为有效碰撞,发生有效碰撞的分子称为活化分子,则能量较高、有可能发生有效碰撞的分子称为活化分子,,故A正确;
B.将普通分子变成活化分子至少需要吸收的能量称为活化能,活化能是活化分子的平均能量与所有分子的平均能量之差,故B正确;
C.催化剂参加反应,改变了反应途径,能够降低原反应的活化能,从而加快反应速率,故C正确;
D.有效碰撞是活化分子发生反应时的碰撞,要求具有一定能量和取向,非活化分子不可能发生有效碰撞,故D错误;
故选D。
10.(24-25高二上·四川绵阳·阶段练习)下列说法正确的是
A.其他条件不变时,反应物浓度增大,活化分子百分数增大,单位时间内有效碰撞次数增多,化学反应速率增大
B.其他条件不变时,温度升高,活化分子数目增多,活化分子百分数增大,单位时间内有效碰撞次数增多,化学反应速率增大
C.其他条件不变时,增大压强,活化分子百分数增大,单位时间内有效碰撞次数增多,化学反应速率增大
D.其他条件不变时,使用催化剂,反应的活化能降低,活化分子百分数减小,化学反应速率增大
【答案】B
【解析】A.其他条件不变,浓度增大,则活化分子百分数不变,单位体积内活化分子数增多,相同时间内有效碰撞次数增多,化学反应速率增大,故A错误;
B.其他条件不变,升高温度,提供分子反应所需的能量,活化分子数、百分数均增大,相同时间内有效碰撞次数增多,则化学反应速率增大,故B正确;
C.其他条件不变,增大气体压强,单位体积内活化分子数目增大,但百分数不变,相同时间内有效碰撞次数增多,则化学反应速率增大,故C错误;
D.其他条件不变,使用催化剂,降低反应所需的活化能,活化分子数、百分数均增大,化学反应速率增大,故D错误;
答案选B。
11.(24-25高二上·浙江温州·期中)下列关于有效碰撞理论与影响速率因素之间关系正确的是
A.增大反应物浓度,可以提高活化分子百分数,从而提高反应速率
B.升高温度,反应物分子的能量增加,增加了活化分子的百分数,从而提高反应速率
C.加入催化剂可以降低活化能,活化分子百分数虽然没变,但可以加快反应速率
D.只要增大压强,就可提高单位体积内活化分子数,从而提高反应速率
【答案】B
【解析】A.增大反应物浓度,增大单位体积内活化分子个数,活化分子百分数不变,故A错误;
B.升高温度,活化分子百分数增大,则化学反应速率加快,故B正确;
C.催化剂能降低反应所需活化能,增大活化分子百分数,增大化学反应速率,不改变平衡移动,反应物转化率不变,故C错误;
D.对于气体反应来说,压缩体积增大压强,增大单位体积内活化分子个数,活化分子有效碰撞几率增大,反应速率加快,对固体反应来说,增大压强无影响,故D错误;
故选:B。
◆题型02 浓度对化学反应速率的影响
12. 用如图所示的实验装置进行实验X及Y时,每隔半分钟分别测定反应放出气体的体积。下列选项能正确表示实验X及Y的结果的是( )
实验
所用盐酸
X
25 mL 0.2 mol·L-1
Y
50 mL 0.1 mol·L-1
【答案】A
【解析】由镁和盐酸反应的化学方程式知,两组实验中镁均过量,n(H+)相等,故二者产生等量的氢气,排除选项C和D;根据其他条件相同时,反应物浓度越大,化学反应速率越大可知,实验X产生氢气的速率大,体现在图像上即实验X对应的曲线的斜率比实验Y的大,结合以上两点可知,选项A符合题意。
13.(23-24高二上·浙江宁波·期中)把下列四种X溶液分别加入四个盛有10mL2mol/L盐酸的烧杯中,均加水稀释到50mL,此时,X和盐酸缓慢地进行反应,其中反应最快的是
A.10℃20mL3mol/L的X溶液
B.20℃30mL2mol/L的X溶液
C.20℃20mL4mol/L的X溶液
D.10℃10mL2mol/L的X溶液
【答案】C
【分析】反应速率由反应物浓度和温度共同决定,稀释后总体积均为50mL,各选项中X的浓度和温度分别为:
【解析】A.,温度10℃;
B.,温度20℃;
C.,温度20℃;
D.,温度10℃;
对比四个选项,C选项的X浓度最高:1.6mol/L,且温度较高:20℃,因此反应速率最大;
故答案为:C。
◆题型03 压强对化学反应速率的影响
14.一定温度下,反应N2(g)+O2(g) ⥫⥬2NO(g)在密闭容器中进行,下列措施不能改变化学反应速率的是( )
A.缩小容器容积使压强增大
B.恒容,充入N2
C.恒容,充入He
D.恒压,充入He
【答案】C
【解析】A项,缩小容器容积,各物质的浓度增大,反应速率增大,不符合题意;B项,恒容,充入氮气,氮气的浓度增大,反应速率增大,不符合题意;C项,恒容,充入惰性气体,对参加反应的各物质的浓度无影响,反应速率不改变,符合题意;D项,恒压,充入惰性气体,容器的容积增大,参与反应的各物质的浓度减小,反应速率减小,不符合题意。
15. 在一密闭容器中充入1 mol H2和1 mol I2,在一定温度下使其发生反应:H2(g)+I2(g) ⥫⥬2HI(g) ΔH<0。下列说法正确的是( )
A.保持容器容积不变,向其中加入1 mol H2(g),反应速率加快
B.保持容器容积不变,向其中加入1 mol N2(N2不参加反应),反应速率一定加快
C.保持容器内气体压强不变,向其中加入1 mol N2(N2不参加反应),反应速率一定加快
D.保持容器内气体压强不变,向其中加入1 mol H2(g)和1 mol I2(g),再次平衡时反应速率一定加快
【答案】A
【解析】增大反应物的浓度,反应速率加快,A项正确;加入氮气,因为容器容积不变,体系中各气体的浓度不变,故反应速率不变,B项错误;保持容器中压强不变,加入氮气,容器容积增大,反应体系中各气体的浓度减小,反应速率减慢,C项错误;保持压强不变,再次充入1 mol H2(g)和1 mol I2(g),则容器容积增大为原来的2倍,再次平衡时反应体系中各气体的浓度不变,反应速率不变,D项错误。
◆题型04 温度、催化剂对化学反应速率的影响
16.对于放热反应:A+B===C,下列条件的改变一定能使化学反应速率加快的是( )
A.增加A的物质的量 B.升高体系温度
C.增大体系压强 D.降低体系温度
【答案】B
【解析】由于A的状态未知,增加A的物质的量,不能确定反应速率一定加快,A错误;升高体系温度,活化分子百分数增加,单位体积内的有效碰撞次数增加,反应速率一定加快,B正确;增大体系压强,不能确定反应体系中的物质是否含有气体,反应速率不一定加快,C错误;降低体系温度,反应速率减慢,D错误。
17.(24-25高二上·广东广州·期末)在相同条件下研究催化剂Ⅰ、Ⅱ对反应X→2Y的影响,各物质浓度c随反应时间t的部分变化曲线如图,则下列说法不正确的是
A.催化剂改变反应历程,加快反应速率
B.a曲线表示使用催化剂Ⅰ时X的浓度随t的变化
C.使用催化剂Ⅱ时,内
D.与催化剂Ⅱ相比,催化剂Ⅰ使反应活化能降至更低
【答案】C
【分析】X是反应物,则a代表X的浓度随时间变化曲线,另外3条为Y的浓度随时间变化曲线。
【解析】A.催化剂通过参与反应,改变反应历程,降低反应的活化能,从而加快反应速率,A正确;
B.0~2min,使用催化剂Ⅰ时Y浓度增加4.0mol/L,对应X应减小2.0mol/L,与图a曲线相符,故a曲线表示使用催化剂Ⅰ时X的浓度随t的变化,B正确;
C.使用催化剂Ⅱ时,内,反应速率之比=化学计量数之比,则,C错误;
D.由图可知与使用催化剂Ⅱ相比,使用催化剂Ⅰ反应速率更快,则催化剂Ⅰ使反应活化能降至更低,D正确;
答案选C。
◆题型05 化学反应速率影响因素的相关综合
18. (24-25高二下·四川内江·期中)在的反应中,采取下列措施能够使反应速率增大的是
①缩小容器体积 ②增大浓度 ③增加碳的量 ④恒压下充入
⑤恒容下充入 ⑥升高温度 ⑦将碳粉碎
A.①②④⑤ B.②③⑤⑥ C.①③⑥⑦ D.①②⑥⑦
【答案】D
【解析】①缩小容器体积,气体浓度增大,速率加快;②增大反应物浓度,正反应速率增大;③碳为固体,增加固体的用量不影响速率;④恒压下充He,体积增大,浓度降低,速率减小;⑤恒容充入He,反应物、生成物浓度不变,速率不变;⑥升温,加快反应速率;⑦粉碎碳,增大接触面积,速率加快;能够使反应速率增大的措施为①②⑥⑦,D正确;
故选D。
19.下列有关化学反应速率的说法正确的是( )
A.C与CO2反应生成CO时,增加C的量能使反应速率增大
B.等质量的锌粉和锌片与相同体积、相同物质的量浓度的盐酸反应,反应速率相等
C.SO2的催化氧化是一个放热反应,所以升高温度,反应速率减小
D.汽车尾气中的NO和CO可以缓慢反应生成N2和CO2,使用催化剂可以增大该化学反应速率
【答案】D
【解析】C是固体,增加C的量不影响化学反应速率,A不正确;锌粉的表面积大,反应速率大,B不正确;升高温度,吸热反应、放热反应速率均增大,C不正确;催化剂可以增大化学反应速率,D正确。
20.某化学小组欲测定KClO3溶液与NaHSO3溶液反应的化学反应速率,所用试剂为10 mL 0.1 mol·L-1 KClO3溶液和10 mL 0.3 mol·L-1 NaHSO3溶液,所得实验数据如图所示。
已知:ClO+3HSO⥫⥬Cl-+3SO+3H+。
下列说法错误的是( )
A.该反应在3~7 min的化学反应速率约为v(Cl-)=0.007 5 mol·L-1·min-1
B.在反应过程中,该反应的化学反应速率变化趋势为先增大后减小
C.该反应一定是放热反应
D.实验室可以利用该反应设计原电池
【答案】C
【解析】该反应在3~7 min的化学反应速率约为v(Cl-)= mol·L-1·min-1=0.007 5 mol·L-1·min-1,A正确;由题图可知,在反应过程中,该反应的化学反应速率变化趋势是先增大后减小,B正确;一段时间后反应速率明显增大,可能是生成的氯离子或硫酸根离子作催化剂使反应速率加快,也可能是反应放热温度升高的结果,故该反应可能是放热反应,C错误;该反应为自发的氧化还原反应,可以利用该反应设计原电池,D正确。
◆题型06 控制变量法分析反应速率的影响因素
21. 在25℃时,实验测得溶液中的反应在反应物浓度不同时的实验数据如下表。(已知:碘单质溶于水后,溶液为棕黄色。)
实验编号
①
②
③
初始/()
0.1
0.1
0.2
初始/()
0.1
0.2
0.1
从混合到出现棕黄色的时间/s
13
6.5
6.6
将实验①延长至20s,测得。若用KI代替HI,溶液未出现棕黄色,有无色气体生成,过程中检测到。下列说法不正确的是
A.在20s内①的
B.由实验数据可知,增大反应物浓度可以加快反应速率
C.加入KI时,反应可能有:、
D.上述实验说明酸性环境下,I-还原性增强
【答案】D
【解析】A.根据实验数据,20s内H2O2浓度变化为0.02mol/L,根据反应方程式,HI浓度变化为0.04mol/L,因此(HI)==0.002mol/(L•s),A正确;
B.对比实验①②、①③数据可知,增大反应物浓度可以缩短反应时间,即加快反应速率,B正确;
C.加入KI后,溶液未出现棕黄色,说明I-没有被氧化为I2,而是发生了其他反应,检测到IO-,说明发生了H2O2+I-=H2O+IO-,由于有无色气体生成,说明IO-进一步反应生成了O2,可能是IO-+H2O2=O2+I-+H2O,即加入KI为I-催化H2O2分解,C正确;
D.用KI代替HI后,溶液未出现棕黄色未产生I2,而产生了IO-,说明在酸性环境下,I-易被氧化为I2,而中性环境中易被氧化为IO-,说明酸性条件下I-还原性减弱,且还能是溶液酸碱性影响了H2O2的氧化性,不易被H2O2氧化,D错误;
故答案为:D。
22 .(24-25高二下·安徽·期末)某小组探究KI与的反应,实验条件对反应速率的影响,设计如下实验,并记录结果如下:
编号
温度
溶液
KI溶液
1%淀粉溶液体积
出现蓝色时间
①
1mL
40s
②
1mL
20s
③
1mL
5s
④
1mL
未见蓝色
下列说法正确的是
A.由实验①②可知,增大,反应速率加快
B.实验②③是探究浓度对反应速率的影响
C.在被氧化过程中,不参加反应
D.由实验①③④可知,温度升高,反应速率越慢
【答案】A
【分析】反应速率与温度、浓度、催化剂等有关,一般而言,温度越高反应速率越快,浓度越大反应速率越快,催化剂能降低反应的活化能,加快反应速率;探究实验条件对KI与的反应速率的影响,需采用控制变量法。
【解析】A.实验①②温度相同,H2SO4浓度和体积相同,KI溶液的浓度从0.40mol/L增至0.80mol/L,出现蓝色时间从40s缩短至20s,说明c(I-)增大使反应速率加快,A正确;
B.实验②③中温度不同、KI溶液的浓度也不同,变量不唯一,无法单独探究浓度对反应速率的影响,B错误;
C.根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒可确定该反应过程中的离子方程式为4I-+ O2 + 4H+ = 2I2 + 2H2O,H+作为反应物参与了反应,C错误;
D.实验①→③温度升高(20℃→50℃),反应速率加快(40s→5s);实验④(100℃)未见蓝色可能因I2被进一步氧化,而非速率变慢,D错误;
故选A。
23. 某化学课外小组的同学通过实验探究温度和浓度对反应速率的影响。实验原理及方案:在酸性溶液中,碘酸钾(KIO3)和亚硫酸钠可发生反应生成碘,反应原理是:2IO+5SO+2H+===I2+5SO+H2O,生成的碘可用淀粉溶液检验,根据出现蓝色所需的时间来衡量该反应的速率。
实验序号
0.01 mol·L-1 KIO3酸性溶液(含淀粉)的体积/mL
0.01 mol·L-1 Na2SO3溶液的体积/mL
水的体积/mL
实验温度/℃
出现蓝色的时间/s
①
5
5
V1
5
t1
②
5
5
40
25
t2
③
5
V2
35
25
t3
下列判断不正确的是( )
A.最先出现蓝色的一组是实验③
B.实验①③中V1=40,V2=10
C.探究温度对化学反应速率的影响应该选择实验①②
D.出现蓝色的时间:t3>t2>t1
【答案】D
【解析】①②浓度相同,②温度高,②的反应速率比①快,③反应温度与②相同,但浓度比②大,因此最先出现蓝色的一组是实验③,A正确;根据混合后溶液体积一样,实验①③中V1=40,V2=10,B正确;①②浓度相同,温度不同,因此探究温度对化学反应速率的影响应该选择实验①②,C正确;出现蓝色的时间:t1>t2>t3,D错误。
◆题型07 化学反应速率的图像分析
24. (24-25高二下·安徽宣城·期末)在容积为2L的恒容密闭容器中,通入一定量的A,发生反应 。温度恒定为100℃时,体系中A和B的物质的量随时间变化如图所示。
下列说法不正确的是
A.0~10s时段,反应速率为
B.时刻体系内为
C.若,则反应达到平衡状态
D.欲测定A的相对分子质量,应采用的适宜条件为高温低压
【答案】C
【解析】A.由图可知,0~10s时段,反应速率为,A正确;
B.结合方程式可知,时刻体系内,B正确;
C.不能说明正、逆反应速率相等,反应不平衡,C错误;
D.该反应为气体分子数减小的放热反应,则欲测定A的相对分子质量,应该使平衡尽可能逆向移动,应采用的适宜条件为高温低压,D正确;
故选C。
25.(24-25高二上·陕西汉中·期末)一定温度下,在2L的恒容密闭容器中X、Y、Z、W(均为气体)发生反应,反应过程中各物质的物质的量随时间变化如图所示。下列说法错误的是
A.反应的化学方程式为
B.反应至时,Y的转化率为
C.内,
D.反应任意时刻体系的压强与初始压强之比均为
【答案】B
【分析】由图可知,X、Y的物质的量减小,是反应的反应物,Z、W的物质的量增大,是反应的生成物,X、Y、Z、W的物质的量比为(1.0—0.4)mol:(1.0—0.2)mol:1.0mol:0.4mol=3:4:5:2,反应的化学方程式为。
【解析】A.由分析可知,反应的化学方程式为,故A正确;
B.由图可知,反应至2 min时Y的物质的量为0.6mol,转化率为,故B错误;
C.由图可知,反应至6 min时,X的物质的量为0.4mol,X的速率,故C正确;
D.由分析可知,反应的化学方程式为,该反应是气体体积不变的反应,所以反应任意时刻体系的压强与初始压强之比均为,故D正确;
故选B。
26. (24-25高二下·河南濮阳·期末)丙烯酸乙酯()是合成功能高分子材料的重要原料,其制备原理为。向2L恒容密闭容器中加入适量和,加入催化剂,在120℃时发生上述反应,测得和的物质的量与时间的关系如图所示。已知:净反应速率。
下列叙述正确的是
A.正反应速率:
B.净反应速率:
C.5~10 min内,
D.该条件下,的平衡转化率约为33.3%
【答案】D
【解析】A.a点反应物浓度大于c点,所以正反应速率,故A错误;
B.a点反应物浓度大于b点,正反应速率;a点生成物浓度大于小于b点,逆反应速率;所以净反应速率,故B错误;
C.5min时,乙醇的物质的量为0.015mol-0.002mol=0.013mol,10min时,乙醇的物质的量为0.0115mol,5~10 min内,,故C错误;
D.该条件下,反应达到平衡时,乙醇的物质的量为0.015mol-0.005mol=0.01mol,的平衡转化率约为33.3%,故D正确;
选D。
◆题型08 化学反应历程图像分析
27.(24-25高二下·陕西汉中·期末)在合成氨的反应中,反应物、生成物的能量与活化能的关系如图所示,下列说法正确的是
A.过程I为旧键断裂放热的过程
B.该反应的反应热为
C.稀盐酸与碳酸氢钠反应的能量变化与如图所示能量变化相符
D.该反应若仅改变温度,能量的变化如图中的曲线Ⅲ所示
【答案】B
【分析】合成氨反应的反应物为氮气和氢气,生成物为氨气,反应物总能量高于生成物总能量,该反应属于放热反应,且反应热为,图中过程I为旧键断裂吸收热量的过程,图中过程II为新键形成释放热量的过程,曲线Ⅲ可表示加入催化剂后的能量变化,使用催化剂可以降低反应的活化能,但不会改变反应的反应热。
【解析】A.反应开始时,反应物需要吸收能量达到一个较高的能量状态(活化能为),过程I为旧键断裂吸热的过程,故A错误;
B.反应热等于反应过程中旧键断裂吸收的能量减去新键形成释放的能量,则反应热为,故B正确;
C.稀盐酸与碳酸氢钠发生的反应属于吸热反应,结合分析知,图中是放热反应,稀盐酸与碳酸氢钠反应的能量变化与如图所示能量变化不相符,C错误;
D.仅改变温度,不会改变反应的活化能,能量变化不会如图中的曲线Ⅲ所示,曲线Ⅲ可表示加入催化剂后的能量变化,故D错误;
故选B。
28. (24-25高二下·福建莆田·期末)一定条件下,M与反应生成Q和,其反应过程如下图所示,其中TS表示过渡态,L表示中间体。下列说法错误的是
A.中间体的稳定性比的强
B.决速步骤的活化能是18.9kJ·mol-1
C.使用高效催化剂,不能降低反应焓变
D.一定条件下,总反应为放热反应
【答案】A
【解析】A.L1物质的能量比L2物质的能量更低,根据能量越低越稳定,则中间体L1比中间体L2更稳定,A符合题意;
B.多步反应历程的决速步是反应最慢的一步,即活化能最大的步骤,反应速率最慢,是该历程中的决速步,由图可知,该历程中最大活化能为,因此决速步骤的活化能是18.9kJ/mol,B不符合题意;
C.使用高效的催化剂可降低反应所需的活化能,但反应焓变不能改变,C不符合题意;
D.根据反应物的总能量大于生成物的总能量,因此该反应是放热反应,D不符合题意;
故选A。
29. (24-25高二上·四川成都·期末)我国学者采用量子力学法研究了钯基作催化剂时,用和制备的机理,其中某段反应的相对能量与历程的关系如图所示,图中的TS1~TS5为过渡态,吸附在钯催化剂表面上的物质用*标注。下列说法正确的是
A.钯基催化剂可改变该反应中单位体积内活化分子百分数和单位时间产率
B.过程是该段反应历程中的决速步骤
C.五种过渡态中,过渡态TS4对应的物质最稳定
D.该段反应过程中,生成1mol共吸收热量65.7kJ
【答案】A
【解析】A.催化剂降低了反应的活化能,让更多的普通分子转化为活化分子,活化分子百分数增大,化学反应速率加快,单位时间产率增加,A正确;
B.能垒(活化能)越大反应速率越慢,最慢的反应历程是决速步骤,由题干历程图可知,该历程中决速步骤的反应为或,B错误;
C.五种过渡态中,过渡态TS4对应的物质具有的能量最高,是最不稳定的,C错误;
D.根据图示信息,该反应过程中,生成1mol时,起始相对能量为0kJ,终点相对能量为-65.7kJ,表示该段过程放出热量65.7kJ,即该反应不是吸收热量,D错误;
故答案为:A。
考点三 化学反应的方向(难点)
◆题型01 自发反应
30.下列关于自发反应的叙述中,正确的是
A.自发反应的逆过程在相同条件下也必定是自发的
B.铁在潮湿的空气中生锈属于自发反应
C.自发过程必然是自发反应
D.自发反应与外界条件无关
【答案】B
【解析】A.自发反应的逆过程在相同条件下ΔG变为正值,因此不可能自发,故A错误;
B.铁在潮湿空气中生锈是放热反应,常温下ΔG<0,属于自发反应,故B正确;
C.自发过程包括物理过程(如冰融化)和化学反应,不一定是自发反应,故C错误;
D.ΔG=ΔH-TΔS,温度等外界条件会影响ΔG的正负,因此自发反应与外界条件有关,故D错误;
选B。
31.下列说法中正确的是
A.能够自发进行的反应一定是熵增的过程 B.能够自发进行的反应一定是焓减的过程
C.的反应就在任何温度下都可自发进行 D.水凝结成冰的过程中,
【答案】C
【解析】A.ΔH-TΔS<0即可自发,例如氨气和氯化氢化合为氯化铵晶体的反应是熵减的放热反应,在室温下即可自发,A错误;
B.ΔH-TΔS<0即可自发,例如Ba(OH)2∙8H2O与NH4Cl的反应是吸热反应,即∆H>0,在室温下即可自发,B错误;
C.ΔH<0,ΔS>0,则ΔH-TΔS<0,因此在任何温度下都可自发进行,C正确;
D.水凝结成冰的过程中,液体变为固体,ΔS<0,D错误;
故选C。
◆题型02 反应焓变与反应方向
32. 下列自发反应可用焓判据来解释的是( )
A.2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g) ΔH=+56.7 kJ·mol-1
B.(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)+NH3(g) ΔH=+74.9 kJ·mol-1
C.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1
D.CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g) ΔH=+178.2 kJ·mol-1
【答案】C
【解析】从焓变的角度分析,化学反应由高能状态向低能状态转化,使体系能量降低的趋势,表现为放热反应较易进行。
33.下列说法正确的是( )
A.能自发进行的反应一定能迅速发生
B.NH4Cl(s)===NH3(g)+HCl(g)室温下不能自发进行,说明该反应的ΔH<0
C.NH4HCO3(s)===NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) ΔH>0,该反应在高温下能自发进行
D.加入合适的催化剂能改变反应的焓变,使非自发反应转化为自发反应
【答案】C
【解析】自发进行的反应需要一定的反应条件才能进行,不一定能实际发生,A错误;该反应是熵值增加的反应,ΔS>0,ΔH-TΔS<0,反应才能自发,由于在室温下不能自发进行,则该反应的ΔH>0,B错误;ΔH-TΔS<0,反应才能自发,NH4HCO3(s)===NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) ΔH>0,ΔS>0,该反应在高温下能自发进行,C正确;催化剂通过降低反应活化能加快反应速率,但不能改变反应的焓变,D错误。
◆题型03 反应熵变与反应方向
34. 下列生活中的自发过程能用熵判据解释的是
A.自然界中水由高处往低处流 B.低于0 ℃时水变成冰
C.墨水滴到水中会扩散到整个水体 D.铁器暴露在潮湿的空气中会生锈并放出热量
【答案】C
【解析】A.水由高处流向低处是重力势能转化为动能的过程,主要与能量变化(焓变)有关,而非熵增,A错误;
B.水结冰是液态变为固态,系统有序性增加,熵减少,该过程由焓变(放热)驱动,B错误;
C.墨水扩散是分子从有序分布到无序分布的过程,系统混乱度增加(ΔS>0),符合熵判据,C正确;
D.铁生锈是放热反应(ΔH<0),虽然可能伴随熵减,但自发性的主要驱动力是焓变,D错误;
故答案为C。
35. (24-25高二上·浙江·期中)相同温度和压强下,关于物质熵的大小比较,合理的是
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】A.相同状态的相同物质,物质的量越大,熵值越大,所以熵值,A正确;
B.CO2和O2物质的量相同,且均为气态,CO2含有的原子总数多,CO2的摩尔质量大,所以熵值,B错误;
C.等量的同物质,熵值关系为:S(g)>S(l)>S(s),所以熵值,C错误;
D.从金刚石和石墨的结构组成上来看,金刚石的微观结构更有序,熵值更低,所以熵值,D错误;
故选A。
36. (24-25高二上·广东清远·期中)化学反应的方向问题对于理论研究与生产实践都有着重要的意义,下列有关化学反应方向的判断不正确的是
A.某吸热反应能自发进行,因此该反应是熵增反应
B.知道了某过程有自发性之后,就能确定该过程一定会发生
C.硝酸铵晶体溶于水是熵增的过程,能自发进行
D.在常温下能自发进行,则该反应的
【答案】B
【解析】A.吸热反应(),若要自发(),需满足且温度足够高,A正确;
B.自发性仅说明反应的热力学趋势(),但实际是否发生还受动力学因素(如反应速率)影响,B错误;
C.硝酸铵溶于水时,固体分解为离子,体系混乱度增大(),且常温下可自发进行,C正确;
D.反应气体物质的量减少()。若常温下自发(),则需以抵消的正贡献,D正确;
故选B。
◆题型04 化学反应方向的判断
37.下列对于反应的预测正确的是
选项
化学反应方程式
已知条件
预测
A
室温下不能自发进行
B
,低温下自发反应
可以等于3
C
常温下能自发反应
D
,能自发反应
A.A B.B C.C D.D
【答案】B
【分析】反应能自发进行;
【解析】A.该反应生成气体,熵增(ΔS>0),室温下不能自发说明ΔH-TΔS>0,故ΔH>0,A错误;
B.若x=3,反应气体减少(ΔS<0),但ΔH<0,低温时ΔH主导,满足ΔH-TΔS<0,x可以等于3,B正确;
C.反应气体增加(ΔS>0),常温自发需ΔH-TΔS<0,但ΔH可能>0(高温有利),预测ΔH<0不一定正确,C错误;
D.ΔH>0且反应自发,需ΔS>0且高温下TΔS>ΔH时可自发,D错误;
故选B。
38.(24-25高二上·广东茂名·期中)某密闭容器中,在高温条件下,有利于自发进行的反应是
A.C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH>0
B.N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0
C.2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH<0
D.2NO2(g)N2O4(g) ΔH<0
【答案】A
【解析】A.反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH>0、ΔS>0,由ΔG=ΔH-TΔS<0可知,在高温下能自发进行,故A正确;
B.反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0、ΔS<0,由ΔG=ΔH-TΔS<0可知,在低温下能自发进行,故B错误;
C.反应2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH<0、ΔS<0,由ΔG=ΔH-TΔS<0可知,在低温下能自发进行,故C错误;
D.反应2NO2(g)N2O4(g) ΔH<0、ΔS<0,由ΔG=ΔH-TΔS<0可知,在低温下能自发进行,故D错误;
故选:A。
39.(24-25高二上·湖北黄冈·期中)下列叙述错误的是
A.自发进行的化学反应的方向,应由焓判据和熵判据的复合判据来判断
B.一定温度下,反应的
C.在其他外界条件不变的情况下,使用催化剂可以改变化学反应进行的方向
D.水结冰的过程不能自发进行的原因是熵减的过程,但改变条件可以自发进行
【答案】C
【解析】A.根据△G=ΔH-TΔS<0可以自发进行,自发进行的化学反应的方向,应由焓判据和熵判据的复合判据来判断,故A正确;
B.反应是NaCl的电解,属于吸热反应,则ΔH>0,反应后气体分子数增多,是熵增加的过程,则ΔS>0,故B正确;
C.催化剂改变反应速率,不改变反应进行的程度和方向,故C错误;
D.水结冰的过程不能自发进行的原因是熵减的过程,改变条件能自发进行,如降温可发生,故D正确;
答案选C。
◆题型05 温度对化学反应方向的影响
40. 已知,H2O2分解成H2O和O2,其中ΔH=-196.1 kJ· mol-1,ΔS=125.8 J·mol-1·K-1,据此,下列说法正确的是
A.该反应在常温下不能自发
B.该反应在常温下能自发
C.该反应反应前后熵值减小
D.该反应反应物的总能量低于生成物的总能量
【答案】B
【分析】该反应的化学方程式为:,据此分析解答。
【解析】A.根据,判断反应自发性,常温(298 K)下,H=-196.1 kJ/mol,S=0.1258kJ/(mol۰K),代入得G-196.1-298×0.1258-233.6 kJ/mol <0,反应自发,A错误;
B.G<0,该反应在常温下能自发,B正确;
C. 根据方程式,分解生成O2气体,系统混乱度增大,,C错误;
D. 为放热反应,反应物总能量高于生成物,D错误;
故选B。
41.已知2A(g)⥫⥬3B(g)+C(g) ΔH>0,假设ΔH和ΔS不随温度变化而改变,下列说法中正确的是( )
A.低温下能自发进行
B.高温下能自发进行
C.任何温度下都能自发进行
D.任何温度下都不能自发进行
【答案】B
【解析】2A(g)⥫⥬3B(g)+C(g) ΔH>0,即正反应是气体体积增大的吸热反应,ΔH>0,ΔS>0,由ΔH-TΔS<0时反应可自发进行可知,该反应在高温下能自发进行,在低温下不能自发进行。
42.二氧化碳的捕捉与封存是实现温室气体减排的重要途径之一,也是未来实现低碳经济转型的重要环节。一些科学家利用太阳能加热反应器来“捕捉”空气中的CO2(如图所示)。下列说法中正确的是( )
A.步骤一中生成CaCO3的反应为吸热反应
B.步骤一中反应的ΔS>0
C.步骤一与步骤二中的反应互为可逆反应
D.步骤二的反应能否自发进行,与温度有关
【答案】D
【解析】CaO和CO2反应为放热反应,A错误;步骤一中反应为CaO和CO2化合生成CaCO3为熵减的反应,ΔS<0,B错误;步骤一和步骤二的条件不同,所以不互为可逆反应,C错误;步骤二的反应CaCO3CaO+CO2为熵增的吸热反应,若要使ΔG=ΔH-TΔS<0,则高温有利于自发进行,D正确。
考点四 化学平衡状态(重点)
◆题型01 可逆反应
43.下列有关可逆反应的说法不正确的是( )
A.可逆反应是指在同一条件下能同时向正、逆两个方向进行的反应
B.2HIH2+I2是可逆反应
C.2H2+O22H2O与2H2O2H2↑+O2↑互为可逆反应
D.可逆反应中反应物和生成物同时存在
【答案】C
【解析】C项中两个反应是在不同的条件下进行的,故不能称为可逆反应,C项不正确。
44.在下列反应CO+H2O⥫⥬CO2+H2中,加入C18O后,则18O存在于( )
A.只存在于CO和CO2中
B.存在于CO、H2O、CO2中
C.只存在于CO中
D.存在于CO、H2O、CO2、H2中
【答案】B
【解析】由于反应CO+H2O⥫⥬CO2+H2为可逆反应,正、逆反应同时进行,则含有氧元素的物质中均含有18O,故选B。
◆题型02 化学平衡状态
45. 下列对化学反应限度的叙述中,不正确的是( )
A.任何可逆反应在给定的条件下的进程都有一定的限度,不同反应的限度不同
B.可逆反应的最大转化率不能达到100%,所以可逆反应不容易发生
C.化学反应达到平衡时,反应物和生成物的浓度均不再改变,但物质间的转化仍在进行
D.改变反应条件,化学反应限度可能改变
【答案】B
【解析】任何可逆反应都有一定的限度,但化学反应不同,限度不同,A正确;可逆反应不可能完全转化,反应物的转化率不可能达到100%,但有些可逆反应容易发生,如氨气溶于水与水反应就是容易发生的可逆反应,B错误;当化学反应达到反应限度时,正、逆反应速率相等,但反应没有停止,只不过生成与消耗的同种物质的物质的量相等,C正确;化学反应限度是在一定条件下的平衡状态,当外界条件发生改变时,正、逆反应速率可能不相等,则平衡可能发生移动,即化学反应的限度可以通过改变条件而改变,D正确。
46.一定温度下,向一体积不变的密闭容器中加入一定量的SO2和O2,发生反应:2SO2(g)+O2(g)⥫⥬2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ·mol-1。下列有关该反应的叙述正确的是( )
A.达到平衡状态时,正、逆反应速率相等
B.达到平衡状态时,SO2和O2的浓度都为0
C.若起始时加入2 mol SO2和1 mol O2,则达平衡时放出的热量为196.6 kJ
D.若反应达到平衡状态后,2 min时生成a mol SO3,则4 min时生成2a mol SO3
【答案】A
【解析】该反应为可逆反应,达到平衡状态时,反应物不能完全转化为生成物,所以SO2和O2的浓度不等于0,B错误;因为是可逆反应,所以消耗的SO2的物质的量小于2 mol,消耗的O2的物质的量小于1 mol,放出的热量小于196.6 kJ,C错误;反应达到平衡状态时,各物质的物质的量不变,2~4 min三氧化硫的物质的量不变,为a mol,D错误。
◆题型03 化学平衡状态的判断
47.(24-25高二下·北京西城·期中)在恒温恒容条件下,对于密闭容器中进行的反应:,下列说法能充分说明该反应已达到化学平衡状态的是
A.正、逆反应速率相等且等于零 B.容器内压强不再变化
C.X、Y、Z在容器中共存 D.3v正(Y)=2v逆(Z)
【答案】B
【解析】A.速率等于零说明反应停止,但化学平衡是动态平衡,平衡时的正、逆反应速率相等但不为零,A不符合题意;
B.该反应是一个正向气体的总物质的量减小的反应,在达到平衡之前,容器内的气体总物质的量一直在变化,压强也一直在变化,当容器内压强不再变化时,说明该反应达到了平衡状态,B符合题意;
C.对于可逆反应,无论是否达到平衡状态,反应物和生成物始终共存,C不符合题意;
D.根据反应方程式中Y和Z的化学计量数知,始终存在:v(Y):v(Z)=3:2,即2v(Y)=3v(Z),所以当2v正(Y)=3v逆(Z)时,正逆反应速率相等,说明反应达到了平衡状态,而3v正(Y)=2v逆(Z)不能说明正逆反应速率相等,不能说明反应达到了平衡状态,D不符合题意;
故选B。
48.(24-25高二上·浙江丽水·期末)在恒温恒压容器中发生:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1,下列选项不能表明反应已达平衡状态的是
A.c(N2)不再变化
B.相同时间内,断开H-H键的数目和断开N-H键的数目之比为1:2
C.v(N2):v(H2):v(NH3)=1:3:2
D.容器内气体的密度不再变化
【答案】C
【解析】A.浓度不再变化是平衡状态的特征标志,A项不符合题意;
B.相同时间内,断开 H-H键和断开N-H键数目比为1:2,说明正逆反应速率相等,达到平衡状态,B项不符合题意;
C.速率比为化学计量数之比,没有指明反应速率的方向,不能判断反应是否平衡,C项符合题意;
D.恒温恒压下,建立平衡的过程中气体体积是变量,气体质量不变,气体密度是变量,容器内气体的密度不再变化能说明反应达到平衡,D项不符合题意;
综上,选C。
49. 可逆反应:2NO2(g) 2NO(g)+O2(g)在恒容的密闭容器中进行,达到平衡状态的标志是( )
①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2
②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO
③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态
④混合气体的颜色不再改变的状态
⑤混合气体的密度不再改变的状态
⑥混合气体的压强不再改变的状态
⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
A.①④⑥⑦ B.②③⑤⑦
C.①③④⑤ D.全部
【答案】A
【解析】依据v正=v逆≠0判断:①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2,能说明反应已达平衡;②描述的均是正反应速率,无法判断;③无论反应是否达到平衡,均有此关系;④NO2为有颜色的气体(红棕色),颜色不变能说明反应体系中NO2的浓度一定,已达到平衡;⑤因ρ=,反应前后,m、V均不变,ρ也不变,不能说明反应达到平衡;此反应是一个不等体反应,⑥、⑦均能说明反应已达平衡。
考点五 化学平衡常数(重点)
◆题型01 化学平衡常数及影响因素
50.在相同的温度下,已知:反应①N2(g)+O2(g)2NO(g)的平衡常数为3.84×10-31,反应②2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的平衡常数为3.10×1026(mol·L-1)-1。则在该温度下,两个化学反应的反应程度之间的关系为
A.①>② B.①<② C.①=② D.不能确定
【答案】B
【解析】平衡常数(K)越大,反应进行的程度越大。反应①的K=3.84×10-31(极小),表明反应几乎不进行;反应②的K=3.10×1026(极大),表明反应进行程度很高。直接比较K值可知,①的K远小于②,因此反应程度①<②;
故选B。
51.在25 ℃时,密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表所示:
物质
X
Y
Z
初始浓度/(mol·L-1)
0.1
0.2
0
平衡浓度/(mol·L-1)
0.05
0.05
0.1
下列说法错误的是( )
A.反应达到平衡时,X的转化率为50%
B.反应可表示为X(g)+3Y(g)⥫⥬2Z(g),其平衡常数为1 600
C.增大压强使平衡向生成Z的方向移动,平衡常数增大
D.改变温度可以改变此反应的平衡常数
【答案】C
【解析】X的转化率=×100%=50%,A正确;反应达到平衡时,X、Y、Z的浓度变化量分别为0.05 mol·L-1、0.15 mol·L-1、0.1 mol·L-1,且X、Y的浓度减小,Z的浓度增大,所以该反应的化学方程式为X(g)+3Y(g)⥫⥬2Z(g),平衡常数K===1 600,B正确;平衡常数只受温度的影响,不受压强和浓度的影响,C错误,D正确。
◆题型02 平衡常数之间的关系
52.某温度下密闭容器中反应 的平衡常数K的值为59,下列说法正确的是
A.加压,
B.反应的
C.使用催化剂,
D.分解反应的平衡常数的表达式为
【答案】C
【解析】A.加压不会改变平衡常数K,K仍为59,A错误;
B.逆反应的平衡常数应为原反应的倒数(1/59),且平衡常数不可能为负,B错误;
C.催化剂不影响平衡常数,K保持59,C正确;
D.HI分解反应的平衡常数表达式应为,D错误;
答案选C。
53.将与放入的密闭容器中,在一定条件下反应:达到平衡,测得平衡时的浓度为。则此条件下反应:的平衡常数K为
A.2 B.1 C.0.5 D.0.25
【答案】C
【解析】根据题干信息,根据三段式可知:
反应平衡常数:;
逆反应平衡常数:;
答案选C。
◆题型03 化学平衡常数的应用
54. 我国科学家成功利用CO还原NO,从源头上减少煤粉燃烧产生的大气污染。一定温度下,在1 L的恒容密闭容器中,充入1 mol CO和1 mol NO,反应2CO(g)+2NO(g)⥫⥬N2(g)+2CO2(g)平衡时,测得c(N2)=0.2 mol/L,下列说法正确的是( )
A.升高温度,正、逆反应速率以相同倍数增大
B.加入催化剂使正反应速率加快,逆反应活化能增大
C.若往容器中再通入1 mol NO和1 mol CO2,则此时v正>v逆
D.若往容器中再通入2 mol CO和1 mol N2,则此时v正>v逆
【答案】D
【解析】一定温度下,在1 L的恒容密闭容器中,充入1 mol CO和1 mol NO,反应2CO(g)+2NO(g)⥫⥬N2(g)+2CO2(g)平衡时,测得c(N2)=0.2 mol/L,则可建立如下三段式:
2NO(g)+2CO(g)⥫⥬N2(g)+2CO2(g)
起始量/(mol/L) 1.0 1.0 0 0
变化量/(mol/L) 0.4 0.4 0.2 0.4
平衡量/(mol/L) 0.6 0.6 0.2 0.4
K=≈0.25。升高温度,平衡一定发生移动,则正、逆反应速率不同,增大的倍数不同,A不正确;加入催化剂使正反应速率加快,则该催化剂降低正反应的活化能,逆反应活化能也减小,B不正确;若往容器中再通入1 mol NO和1 mol CO2,Q=≈0.43>0.25,则此时平衡逆向移动,v正<v逆,C不正确;若往容器中再通入2 mol CO和1 mol N2,则此时Q=≈0.079<0.25,平衡正向移动,v正>v逆,D正确。
55. 恒温条件下,分别向体积为1L、2L的两个密闭容器(分别编号为Ⅰ、Ⅱ)中充入1molC2H6发生C2H6(g)C2H4(g)+H2(g),10min后测得剩余两个容器中C2H6的浓度分别为0.5mol/L、0.2mol/L,下列说法不正确的是
A.平均反应速率:I>Ⅱ
B.该条件下,平衡常数的值K=0.5
C.两个均达到平衡状态
D.此条件下,容器I达到平衡时,平衡转化率为50%
【答案】C
【解析】A.反应速率与浓度变化成正比,容器Ⅰ和Ⅱ中C2H6的浓度变化分别为0.5mol/L和0.3mol/L,时间相同,故速率Ⅰ>Ⅱ,A正确;
B.10min内消耗的物质的量分别为0.5mol、0.6mol,容器Ⅰ的体积小,压强大,但在10min内消耗的物质的量却不是最大,只有一种可能就是压强大导致平衡逆移,因此可以判断容器Ⅰ中10min时必然处于平衡状态,平衡常数的值,B正确;
C.平衡常数K=0.5,只与温度有关,10min后容器Ⅱ的,说明反应未达到平衡状态,C错误;
D.容器Ⅰ中平衡时转化率为,D正确;
故选C。
56. (24-25高二上·河南驻马店·阶段练习)是一种新型硝化剂,在温度下可发生下列反应: 。温度下的平衡常数为。下列说法错误的是
A.反应的
B.该反应在高温下可自发进行
C.温度下的平衡常数为,若为130,则温度高于
D.温度下,在体积为1 L的恒温密闭容器中充入2 mol,4 mol ,1 mol,此时反应将向逆反应方向进行
【答案】D
【解析】A.反应正向气体分子数增加,是熵增反应,反应的,A正确;
B.,,为保证,该反应在高温下可自发进行,B正确;
C.由于该反应的正反应是吸热反应,升高温度,平衡正向移动,平衡常数增大,则温度高于,C正确;
D.T1温度下,在体积为1 L的恒温密闭容器中充入2 mol,4 mol ,1 mol,,此时反应将向正反应方向进行,D错误;
故选D;
◆题型04 化学平衡常数、平衡转化率的计算
57.(24-25高二上·广东东莞·阶段练习)450℃时,向某恒容密闭容器中充入、,控制适当条件使其发生反应: ,反应在时达到平衡且此时的物质的量浓度为。下列分析错误的是
A.的平衡转化率为80%
B.500℃时,该反应的平衡常数小于80
C.向平衡体系中充入和后,容器中
D.平衡时压强是反应开始前的0.75倍
【答案】C
【分析】设转化了xmol/L,列三段式,,平衡时,1-2x=0.2,得出x=0.4;则K=,据此分析;
【解析】A.由分析可知,转化的SO2的物质的量浓度为0.8mol/L,则SO2的转化率为,A正确;
B.反应是放热反应,温度升高,平衡逆向移动,K值减小,时,该反应的平衡常数K小于80,B正确;
C.向平衡体系中充入和,此时0.2mol/L,=0.5mol/L,=1.2mol/L,Q==<K,反应正向进行,,C错误;
D.恒温恒容下,反应前后压强之比等于气体的物质的量之比,也等于反应前后气体总浓度之比,=,D正确;
故选C。
58. (24-25高三上·云南德宏·开学考试)一定温度下,在2L的恒容密闭容器中发生反应。反应过程中的部分数据如下表所示:
t/min
n(A)/mol
n(B)/mol
n(C)/mol
0
2.0
2.4
0
5
0.9
10
1.6
15
1.6
下列说法正确的是
A.该反应在10min后才达到平衡 B.物质B的平衡转化率为20%
C.平衡状态时,c(C)=0.6 mol·L-1 D.该温度下的平衡常数为
【答案】C
【解析】A.在10min时,A的转化量为2.0 mol-1.6 mol=0.4mol,由方程式可知B转化量为0.8 mol,10 min时,n(B)=2.4 mol-0.8 mol=1.6 mol,15 min时,n(B)仍为1.6 mol,故10 min时已达平衡,可能是5~10min内的某一时间达到平衡状态,故A错误;
B.10 min时已达平衡,A物质转化0.4 mol,由方程式可知B的转化量为0.8 mol,则B的平衡转化率为=33.3%,故B错误。
C.10 min时已达平衡,A物质转化0.4 mol,由方程式可知生成C物质为1.2 mol,c(C)==0.6 mol·L-1,故C正确;
D.10 min时已达平衡,A物质转化0.4 mol,由方程式可知C的转化量为1.2 mol,平衡时n(C)=1.2mol,该温度下的平衡常数为,故D错误;
选C。
59. (24-25高二上·海南儋州·阶段练习)加热依次发生的分解反应为①;②。在容积为的密闭容器中充入,加热到,达到平衡状态后为为。则时反应①的平衡常数为
A.8.0 B.8.5 C.9.6 D.10.2
【答案】A
【解析】根据已知条件列出“三段式”
达到平衡状态后为,为,则x+y=8,x-y=3.6,解得x=5.8,y=2.2,则时反应①的平衡常数K= =8.0,故选A。
◆题型05 速率常数
60.(24-25高二上·山东菏泽·期中)光气广泛应用于农药、医药、精细化学品等领域,由与CO合成它的反应机理如下(为只与温度有关的速率常数、K为平衡常数):①快反应;②快反应;③慢反应。其中反应②存在。下列说法错误的是
A.总反应的化学反应速率由反应③决定 B.反应②的
C.三个反应中,反应②的活化能最大 D.反应①属于焓增、熵增的变化
【答案】C
【解析】A.慢反应速率决定总反应速率,总反应的化学反应速率由反应③决定,故A正确;
B.反应②达到平衡,即,故B正确;
C.活化能越大,反应速率越慢,三个反应中,反应③是慢反应,反应③的活化能最大,故C错误;
D.反应①Cl-Cl键断裂,气体物质的量增多,断键吸热,反应①属于焓增、熵增的变化,故D正确;
选C。
61.(24-25高二上·河南南阳·阶段练习)一定温度下,恒容密闭容器中碘甲烷(CH3I)热裂解制低碳烯烃的反应如下:
反应①:
反应②:
反应②的正、逆反应速率表达式:,(、为反应速率常数,只与温度、催化剂有关),反应②正反应的活化能小于逆反应的活化能。测得浓度随时间的变化如下表。
0
1
2
3
4
5
0.160
0.113
0.080
0.056
0.040
0.028
下列说法正确的是
A.0~4min内,C2H4的平均反应速率为
B.若降低温度,的值减小
C.5min时,反应①和反应②均达到化学平衡
D.2min时,若测得,则此时压强与起始压强比为
【答案】D
【解析】A.反应①中,2 mol 生成1 mol 。0~4 min内,浓度减少0.120 mol/L,理论上生成的浓度为0.060 mol/L,平均速率为0.060 / 4 = 0.015 mol/(L·min)。但反应②会消耗部分(生成),实际的净生成量小于理论值,故A错误;
B.反应②正反应的活化能小于逆反应,说明正反应为放热( < 0)。降温时,平衡向正反应方向移动,平衡常数 增大。因此, 的值应增大,故B错误;
C.表格中的浓度在5 min时看不出是否平衡,反应②的进行依赖反应①生成的,因此反应②也不能确定达平衡,故C错误;
D.2 min时,的浓度为0.080 mol/L,变化量为0.080 mol/L。反应①生成:0.080 / 2 = 0.040 mol/L,:0.080 mol/L。反应②中,浓度为0.01 mol/L,消耗:,净浓度:0.040 - 0.015 = 0.025 mol/L。总物质的量浓度:0.080 () + 0.025 () + 0.080 () + 0.01 () = 0.195 mol/L。初始总浓度:0.160 mol/L。压强比为 ,故D正确。
故选D。
62.(24-25高二上·山东菏泽·期中)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.
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,比反应速率快,则>;温度下达到平衡时反应物的摩尔分数低于温度下平衡时;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,据此分析;
【解析】A.根据分析,,A正确;
B.根据分析,,反应为吸热反应,则温度越高,K越大,故,B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错误;
D.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温度时相同,D错误;
故选CD。
◆题型06 压强平衡常数 (Kp)
63.(23-24高二下·河南信阳·期中)T℃时,向容积为2 L的刚性密闭容器中充入1 mol CO2和一定量的H2发生反应:。平衡时p(HCHO)与起始的关系如图所示。已知初始加入2 mol H2,容器内的总压强为1.2m kPa。下列说法正确的是
A.5 min时反应到达c点,
B.a点时,混合气体平均摩尔质量为
C.b点时,
D.c点时,再加入CO2(g)和H2O(g),使二者分压均增大0.1m kPa,平衡不移动
【答案】D
【解析】A.根据图像可知:在反应开始时加入n(CO2)=1 mol,n(H2)=2 mol,反应进行到c点时,假设CO2变化的物质的量是x mol,根据物质反应转化关系可知反应产生HCHO、H2O的物质的量是x mol,平衡时气体的物质的量分别是n(CO2)=(1-x) mol,n(H2)=(2-2x) mol,n(HCHO)=n(H2O)=x mol,平衡时气体总物质的量为n(总)=(1-x) mol+(2-2x) mol+x mol+x mol=(3-x)mol,此时气体总压强p(总)=,HCHO的压强为p(HCHO)==0.2m kPa,解得x=0.5 mol,故5 min时反应到达c点,v(H2)==0.1 mol/(L·min),A错误;
B.根据图像可知:在a点时=1,n(H2)=n(CO2)=1 mol,假设反应消耗CO2的物质的量是y mol,根据物质反应转化关系可知平衡时n(CO2)=(1-y) mol,n(H2)=(1-2y)mol,n(HCHO)=n(H2O)=y mol,平衡时气体总物质的量为n(总)=(1-y) mol+(1-2y) mol+y mol+y mol=(2-y)mol,平衡时气体压强为p(平衡)=,p(HCHO)==x mkPa,解得y=mol,气体的总物质的量n(总)=(2-y)mol=(2-)mol,a点混合气体的平均摩尔质量为g/mol,B错误;
C.温度不变,化学平衡常数不变,故b点时反应的化学平衡常数与c点对应的平衡常数相等,c点平衡下,p(CO2)=;同理p(H2)=0.4mkPa,p(HCHO)=p(H2O)=0.2mkPa,则Kp=,C 错误;
D.c点时再加入CO2(g)和H2O(g),使二者分压均增大0.1m kPa,此时Qp==Kp,化学平衡不移动,D正确;
故合理选项是D。
64.(24-25高二下·安徽阜阳·期末)实验室模拟工业固氮,在压强为p MPa的恒压容器中充入1mol 和3mol ,反应混合物中的物质的量分数随温度的变化曲线如图所示,其中一条是经过一定时间反应后的曲线,另一条是平衡时的曲线。下列说法错误的是
A.曲线Ⅰ是平衡时的曲线
B.图中a点时,转化率转化率
C.图中b点时,
D.475℃时,该反应的压强平衡常数的表达式 (用平衡分压代替平衡浓度计算,平衡分压=总压×物质的量分数)
【答案】B
【解析】A.在b点,的体积分数为25%,在a点,的体积分数为50%,曲线Ⅰ中,400℃时,的体积分数最大,随温度升高,的体积分数减小,则曲线Ⅰ为平衡时的曲线,曲线Ⅱ为经过一定时间反应后的曲线,A正确;
B.,充入1mol 和3mol ,投料比等于参加反应物质的系数比,转化率=转化率,B错误;
C.与曲线Ⅰ相比,的体积分数小于平衡时的体积分数,所以反应未达平衡,,C正确;
D.475℃反应达平衡时,在a点的体积分数为50%,设的物质的量的变化量为y,则可建立如下三段式:
则,y=,该反应的压强平衡常数的表达式,D正确;
故答案选B。
65.(24-25高二上·甘肃白银·期末)利用臭氧可除去室内的HCHO(甲醛)。一定条件下,将2molHCHO(g)和2.5mol(g)充入一密闭容器中发生反应。实验测得HCHO的平衡转化率与温度和压强的关系如图所示,已知为用平衡分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数。下列说法错误的是
A.该反应的△H<0
B.
C.M点的压强平衡常数
D.及时移出(g)可增大HCHO的平衡转化率
【答案】C
【解析】A.升高温度,HCHO的平衡转化率降低,说明升温平衡逆向移动,则该反应的△H<0,A正确;
B.水是液体,该反应气体分子数减小,温度不变时,增大压强平衡正向移动,HCHO的平衡转化率增大,则p1>p2>p3,B正确;
C.M点列出三段式:,平衡时气体总物质的量是,M点的压强平衡常数Kp=≈,C错误;
D.及时移出O2(g),减小生成物浓度,平衡正向移动,HCHO的平衡转化率增大,D正确;
故选C。
66.(24-25高二下·吉林长春·开学考试)环戊二烯(C5H6)是一种重要的有机化工原料。
Ⅰ.环戊二烯容易反应生成双环戊二烯(C10H12):2C5H6(g)C10H12(g)。不同温度下,溶液中环戊二烯(C5H6)浓度(初始浓度为1.5mol·L-1 )与反应时间的关系如图所示。
(1)反应开始至b点时,用环戊二烯(C5H6)表示的平均速率为 mol·L-1·h-1 。
(2)T1 T2 (填“大于”、“小于”或“等于”)
Ⅱ.可用环戊二烯(C5H6)制备环戊烯(C5H8)。有如下反应:
反应i:C5H8(g) C5H6(g)+ H2(g) ∆H1=+100.3kJ·mol-1 K1
反应ii:2HI(g) H2 (g) + I2(g) ∆H2=+11.0 kJ·mol-1 K2
反应iii:C5H8(g) + I2(g) C5H6(g) + 2HI(g) ∆H3 K3
(3)反应iii的焓变∆H3= kJ·mol-1,反应iii的平衡常数K3为 (用K1,K2表示)。
(4)某温度时在恒容密闭容器中充入等物质的量的碘和环戊烯发生反应iii,起始总压为P0,平衡时总压为1.2 P0
①平衡时环戊烯(C5H8)的体积分数为 %。
②用平衡分压(分压=总压×物质的量分数)代替平衡浓度计算压强平衡常数Kp = 。
A. B. C. D.
【答案】(1)0.9
(2)小于
(3) +89.3
(4) 25 A
【解析】(1)反应开始至b点时,用环戊二烯(C5H6)表示的平均速率为= 0.9mol·L-1·h-1 。故答案为:0.9;
(2)由图象可知,相同时间内,环戊二烯(C5H6)浓度变化量时T1小于T2,说明T1时反应速率小于T2,温度越高,反应速率越快,故T1小于T2。故答案为:小于;
(3)由盖斯定律ⅰ-ⅱ可得反应ⅲ,反应iii的焓变∆H3= ∆H1-∆H2==100.3kJ·mol-1-11.0kJ·mol-1= +89.3 kJ·mol-1,反应iii的平衡常数K3为(用K1,K2表示)。故答案为:+89.3;;
(4)①某温度时在恒容密闭容器中充入等物质的量的碘和环戊烯发生反应ⅲ,设充入碘和环戊烯的物质的量均为1 mol,
压强之比等于物质的量之比,则 ,解得x=0.4mol,平衡时环戊烯(C5H8)的体积分数为 =25%。故答案为:25;
②用平衡分压(分压=总压×物质的量分数)代替平衡浓度计算压强平衡常数Kp =。故答案为:A。
考点六 化学平衡的移动(重点)
◆题型01 浓度对化学平衡移动的影响
67.将5 mL 0.005 mol·L-1 FeCl3溶液和5 mL 0.015 mol·L-1 KSCN溶液混合,达到平衡后呈红色,再将混合液分为5份,分别进行如下实验:
试管①:滴加4滴水,振荡
试管②:滴加4滴饱和FeCl3溶液,振荡
试管③:滴加4滴1 mol·L-1 KCl溶液,振荡
试管④:滴加4滴1 mol·L-1 KSCN溶液,振荡
试管⑤:滴加4滴1 mol·L-1 NaOH溶液,振荡
下列说法不正确的是( )
A.对比试管①和②,为了证明增大反应物浓度,平衡正向移动
B.对比试管①和③,为了证明增大反应物浓度,平衡逆向移动
C.对比试管①和④,为了证明增大反应物浓度,平衡正向移动
D.对比试管①和⑤,为了证明减小反应物浓度,平衡逆向移动
【答案】B
【解析】试管②与①对比,只改变了Fe3+浓度,A正确;FeCl3溶液和KSCN溶液反应的本质是Fe3++3SCN-⥫⥬Fe(SCN)3,改变钾离子或氯离子的浓度对平衡没有影响,B错误;试管④与①对比,只改变了反应物SCN-的浓度,C正确;在原平衡体系中加入NaOH溶液,
Fe3+与之反应生成Fe(OH)3沉淀,溶液中Fe3+的浓度减小,D正确。
68.从一种植物的花中提取一种有机物,可用简化式HIn表示,在溶液中因存在下列电离平衡:HIn(溶液红色) ⥫⥬H+(溶液)+In-(溶液黄色),故可用作酸碱指示剂。在该水溶液中加入下列物质,能使该指示剂显黄色的是( )
A.盐酸 B.碳酸钠溶液
C.氯化钠溶液 D.过氧化钠
【答案】B
【解析】改变条件后溶液呈黄色,说明平衡向正反应方向移动,应该降低氢离子的浓度,符合要求的是B、D两个选项,但是过氧化钠具有漂白性,黄色会褪去,只有B项正确。
◆题型02 压强对化学平衡移动的影响
69.(24-25高二上·四川成都·期末)某小组用50mL注射器吸入20mL和的混合气体,活塞位于Ⅰ处。封闭注射器后将活塞拉到Ⅱ处。下列叙述错误的是
A.该实验研究了压强对平衡移动的影响 B.向外拉动活塞,增大
C.活塞拉到Ⅱ处后,气体颜色最终变浅 D.保持温度不变,推拉活塞,平衡常数K保持不变
【答案】B
【分析】和的混合气体之间的反应为;
【解析】A.活塞向外拉,管内容积增大,c()、c()浓度减小,颜色变浅,管内压强减小,平衡向着生成的方向进行,气体颜色变深,但比原来颜色浅,研究了压强对平衡移动的影响,A正确;
B.活塞向外拉,管内容积增大,c()、c()浓度减小,B错误;
C.由A分析,活塞拉到Ⅱ处后,气体颜色最终变浅,C正确;
D.平衡常数受温度影响,温度不变,K不变,D正确;
故选B。
70.已知化学反应2A(?)+B(g) ⥫⥬2C(?)达到平衡,当增大压强时,平衡向逆反应方向移动,则下列情况可能的是( )
A.A是气体,C是固体 B.A、C均为气体
C.A、C均为固体 D.A是固体或液体,C是气体
【答案】D
【解析】增大压强,平衡向逆反应方向移动,说明逆向为气体体积减小的反应,由于B为气体,所以C为气体,A为非气体。
◆题型03 温度、催化剂对化学平衡移动的影响
71. 反应:A(g)+3B(g) ⥫⥬2C(g) ΔH<0达到平衡后,将反应体系的温度降低,下列叙述中正确的是( )
A.正反应速率增大,逆反应速率减小,平衡向右移动
B.正反应速率减小,逆反应速率增大,平衡向左移动
C.正反应速率和逆反应速率都减小,平衡向右移动
D.正反应速率和逆反应速率都减小,平衡向左移动
【答案】C
【解析】降低温度,v正、v逆均减小,平衡向放热反应方向移动,即平衡正向移动。
72. 已知反应:2NO2(g) ⥫⥬N2O4(g),把NO2、N2O4的混合气体盛装在两个连通的烧瓶里,然后用弹簧夹夹住橡皮管,把烧瓶A放入热水里,把烧瓶B放入冰水里,如图所示。与常温时烧瓶内气体的颜色进行对比发现,A烧瓶内气体颜色变深,B烧瓶内气体颜色变浅。下列说法错误的是( )
A.上述过程中,A烧瓶内正、逆反应速率均加快
B.上述过程中,B烧瓶内c(NO2)减小,c(N2O4)增大
C.上述过程中,A、B烧瓶内气体密度均保持不变
D.反应2NO2(g) ⥫⥬N2O4(g)的逆反应为放热反应
【答案】D
【解析】升高温度,正、逆反应速率都增大,A项正确;B烧瓶内气体颜色变浅,说明平衡向生成N2O4的方向移动,B烧瓶内c(NO2)减小,c(N2O4)增大,B项正确;容器的容积不变,混合气体的质量不变,A、B烧瓶内气体密度都不变,C项正确;放在热水中的A烧瓶内气体颜色变深,放在冰水中的B烧瓶内气体颜色变浅,说明升高温度平衡向生成NO2的方向移动,降低温度平衡向生成N2O4的方向移动,故反应2NO2(g) ⥫⥬N2O4(g)的正反应为放热反应,D项错误。
◆题型04 勒夏特列原理在化工生产中的应用
73.(24-25高二上·浙江丽水·期末)下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
A.实验室制备乙酸乙酯时,加入稍过量的乙醇
B.工业上SO2的催化氧化在常压下进行
C.实验室收集氯气时,常用排饱和食盐水的方法
D.工业上在10MPa-30MPa条件下合成氨
【答案】B
【解析】A.制备乙酸乙酯时,加入稍过量的乙醇,增加反应物浓度促进反应,平衡正向移动,能用勒夏特列原理解释,A错误;
B.工业上SO2的催化氧化在常压下进行,常压的选择是实际生产中的经济性考量(高压成本高),而非平衡移动的结果,不能用勒夏特列原理解释,B正确;
C.收集氯气时,常用排饱和食盐水的方法,用高Cl-浓度抑制Cl2溶解,属于浓度对平衡的影响,能用勒夏特列原理解释,C错误;
D.工业上在10MPa-30MPa条件下合成氨,增大压强,平衡正向移动,能用勒夏特列原理解释,D错误;
故选B。
74.(24-25高二上·陕西安康·期末)勒夏特列原理又称平衡移动原理。下列现象不能用该原理解释的是
A.夏天打开汽水瓶盖时汽水中产生大量气泡
B.往新制氯水中加入适量碳酸钙固体可以增强漂白能力
C.唾液可以使淀粉水解速率加快
D.CO中毒者应及时移至空气流通处,必要时应放入高压氧舱
【答案】C
【解析】A.打开瓶盖,压强减小,CO2的溶解平衡以及H2CO3分解平衡(H2CO3CO2+H2O)均向着压强增大,即气体数增多的方向进行,能用勒夏特列原理解释,A不符合题意;
B.新制氯水中存在平衡Cl2+H2OH++Cl-+HClO,加入适量碳酸钙固体消耗H+,平衡正向移动,HClO浓度增大,漂白能力增强,能用勒夏特列原理解释,B不符合题意;
C.唾液中的唾液淀粉酶可以作为催化剂加快淀粉的水解,但催化剂不影响化学平衡,不能用勒夏特列原理解释,C符合题意;
D.CO中毒是血红蛋白与CO结合,反应的方程式为CO+HbO2O2+HbCO,将中毒者移至空气流通处或进入高压氧舱治疗,肺泡中氧气浓度提高,化学平衡逆向移动,血液的含氧量也会逐渐恢复,能用勒夏特列原理解释,D不符合题意;
故选C。
75.(2025·浙江·模拟预测)工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破,其反应如下:。下面说法正确的是
A.合成氨一般选择400~500℃的原因主要考虑了温度对速率的影响
B.将生成的氨气及时液化分离,可推动平衡正向移动,加快反应速率
C.增大压强虽能提高平衡产率,但实际生产中常采用20MPa以节省设备成本
D.由于在空气中含量高,因此直接将空气与氢气混合通入反应炉
【答案】C
【解析】A.合成氨选择,既考虑温度对速率的影响(加快反应速率),也考虑催化剂(铁触媒)的活性,该温度下催化剂活性高,不只是考虑速率, A错误;
B.及将氨气及时液化分离,平衡正向移动,但浓度降低了,反应速率会减慢,不是加快,B错误;
C.增大压强,平衡正向移动,能提高平衡产率,但压强过大对设备要求高、成本高,实际生产采用20MPa左右可节省设备成本,C正确;
D.直接将空气与氢气混合通入反应炉,空气中的氧气会与氢气混合发生爆炸等危险,且空气中含有其他杂质气体,会影响反应,不能直接混合,D错误;
故答案选C。
◆题型05 含“断点”的速率变化图像
76. 可逆反应:的图像如图甲所示;若其他条件都不变,只是在反应前加入合适的催化剂,其图像如图乙所示。
①;②;③;④;⑤;⑥;⑦图甲与图乙中阴影部分的面积相等;⑧图乙中阴影部分面积更大。
以上所述正确的组合为
A.②④⑤⑦ B.②④⑥⑧ C.②③⑤⑦ D.①④⑤⑧
【答案】A
【解析】加入催化剂的结果一是正、逆反应速率都增大,二是缩短了达到平衡的时间,由此可得:、,由于催化剂不影响平衡移动,则两图中阴影部分面积相等,②④⑤⑦正确;
故选A。
77.可逆反应A(g)+2B(g)2C(g) ΔH>0速率图像如图所示。导致t′时刻的速率图线变化的原因可能是
A.增大了A的浓度 B.使用了催化剂
C.增大了压强 D.升高了温度
【答案】B
【解析】因为在t′时刻v′正和v′逆同等倍数的增大,又因该反应为气体体积缩小的反应,所以只有使用催化剂符合题意,故答案选B。
78.(24-25高二上·陕西西安·阶段练习)25℃时,在体积为2L的密闭容器中,气态物质A、B、C的物质的量n随时间t的变化如图1所示。
(1)根据图1数据,该反应的化学方程式为 。
(2)计算5~7min的平均反应速率 。
(3)在5~7min内,若K不变,则此处曲线变化的原因是 ,若K变化且温度降低,则该反应的正反应 0(填“<”或“>”)。
(4)已知达到平衡后,降低温度,A的转化率将增大。图2表示此反应的反应速率v和时间t的关系图,结合图1判断,下列哪些时刻是因增大了反应物活化分子百分数而影响反应速率的 ;A的平衡转化率最大的一段时间是 。
【答案】(1)A+2B2C
(2)
(3) 增大压强 <
(4) 、 t2~t3
【解析】(1)由图1可知,A、B为反应物,C为生产物,且最后A、B的物质的量不为0,为可逆反应,3min时△n(A):△n(B):△n(C)=(1-0.7)mol:(1-0.4)mol:0.6mol=1:2:2,物质的量之比等于化学计量数之比,所以反应方程式为A+2B2C;
(2)由图,5~7min的平均反应速率
(3)在5~7min内,若K不变,则温度不变,C的量增大,则反应正向移动,由于反应为气体分子数减小的反应,则此处曲线变化的原因是增大压强;若K变化且温度降低,温度降低,平衡正向移动,则该反应的正反应为放热反应,焓变小于0;
(4)已知达平衡后,降低温度,A的转化率将增大,说明降低温度,平衡正向移动,<0;由图,t3时刻正逆反应速率瞬间增大且逆反应速率大于正反应速率,平衡逆向进行,为升高温度;t5时刻正逆反应速率瞬间增大且逆反应速率等于正反应速率,平衡不移动,为使用催化剂;t6时刻正逆反应速率瞬间均减小且逆反应速率大于正反应速率,平衡逆向进行,为减小压强;升高温度、使用催化剂均能增大反应物活化分子百分数,故t3、t5时刻是因增大了反应物活化分子百分数而影响反应速率;结合分析,A的平衡转化率最大的一段时间是t2~ t3。
◆题型06 百分含量(或转化率)——温度(压强)——时间图像
79.(24-25高二下·河南·期末)一定温度下,在固体催化剂存在下与等物质的量的反应。X、Y和Z的物质的量分数随时间的变化如图所示。
已知发生的反应有:
反应I:
反应II:
反应III:
下列说法错误的是
A.由图可知,反应I的活化能小于反应II的活化能
B.
C.增大,平衡时的值增大
D.若将固体催化剂换成纳米颗粒,产物Y的峰值点可能变为
【答案】C
【解析】A.从图中可知,反应开始时Y的物质的量分数增长比Z快,说明反应I的反应速率比反应II快。在相同条件下,反应速率越快,活化能越小,所以反应I的活化能小于反应II的活化能,A正确;
B.反应II可由反应I+反应III得到,即,已知,,所以,B正确;
C.c(Z):c(Y)的值即为反应III的平衡常数,平衡常数仅与温度有关,温度不变,平衡常数不变,即c(Z):c(Y)的值不变,C错误;
D.若将固体催化剂换成纳米颗粒,催化剂的接触面积增大,反应速率加快,反应I达到峰值的时间会提前,产物Y的峰值点可能变为a,D正确;
故选C。
80.(23-24高二上·浙江宁波·期中)向一恒容密闭容器中加入1molCH4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(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T,Pb>Pc
【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x1<x2,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:vb正>vc正,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相同,则点a、b、c对应的平衡常数: Ka<Kb=Kc,C正确;
D.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)反应为分子数增多的反应,反应温度为T,转化率越大,气体的物质的量越多,压强越大,由图知,b点的转化率高于c点,则Pb>Pc,D正确;
故选B。
81. (24-25高二上·福建漳州·期中)目前,常利用催化技术将汽车尾气中NO和CO转化为CO2和N2。为研究不同条件下对该化学反应的影响。某课题组按下表数据进行了实验探究。实验中使用了等质量的同种催化剂,测得CO的浓度随时间的变化如图所示。下列说法不正确的是
编号
T/℃
c(NO)/(mol·L-1)
c(CO)/(mol·L-1)
催化剂的比表面积/(m2·g-1)
Ⅰ
280
6.50×10-3
4.00×10-3
80.0
Ⅱ
x
4.00×10-3
120.0
Ⅲ
360
6.50×10-3
y
80.0
A.x=280 ;y=4.00×10-3
B.实验Ⅰ达到平衡时,NO的浓度为4.50×10-3 mol·L-1
C.由实验Ⅰ、Ⅱ可知,增大催化剂的比表面积,该化学反应的反应速率增大
D.该反应的反应热ΔH<0
【答案】B
【解析】A.根据表中数据可知,实验Ⅰ、Ⅱ为探究催化剂的比表面积不同对化学反应的影响;则温度相同,即x=280;实验Ⅰ、Ⅲ应该为探究不同温度对反应的影响,则c(CO)应相同,即y=4.00×10-3,A正确;
B.NO和CO转化为CO2和N2,反应方程式为,,所以平衡时,NO的浓度为,B错误;
C.实验Ⅰ、Ⅱ催化剂比表面不同,结合坐标图可知,增大催化剂的比表面积,化学反应速率增大,C正确;
D.对比反应Ⅰ和Ⅲ,温度升高,平衡时CO浓度降低,平衡逆向移动,说明正反应放热,焓变小于0,D正确;
答案选B。
◆题型07 恒温线(恒压线)图像
82. (24-25高二上·河南南阳·阶段练习)已知图甲表示反应①:;图乙表示反应②: 。
下列关于反应及图像的描述错误的是
A.图甲中
B.图甲中A、C、D三点的平衡常数:
C.反应②中化学计量数
D.反应②在高温下可自发进行
【答案】B
【解析】A.反应①为放热反应,相同条件下,升高温度,平衡逆向移动,CO转化率降低,则图甲中,A正确;
B.结合A分析,平衡常数:,平衡常数只受温度影响,则,故存在,B错误;
C.由图可知,相同条件下,增大压强,Z体积分数减小,则平衡逆向移动,说明反应②中化学计量数,C正确;
D.结合C分析,反应②为气体分子数增大的熵增反应;由图可知,相同条件下,升高温度,Z体积分数增大,平衡正向移动,反应②为吸热的反应,焓变大于0;,反应能够自发进行,则反应②在高温下可自发进行,D正确;
故选B。
83.(24-25高二下·安徽安庆·阶段练习)不同温度下,在某一恒容密闭容器中充入一定量的和,发生反应 ,测得的平衡转化率的变化关系如图所示。下列说法错误的是
A.正反应速率:
B.平衡常数:
C.若混合气体的平均摩尔质量不再随时间改变时,表明反应达到平衡状态
D.a点时,再向容器中通入一定量的,的平衡转化率一定增大
【答案】D
【解析】A.该反应的正反应放热,同一压强下,降低温度,平衡正向移动,的平衡转化率增大,所以,同一压强下,升高温度,反应速率加快,所以正反应速率:,A正确;
B.平衡常数只跟温度有关,该反应的正反应放热,温度降低,平衡正向移动,平衡常数增大,因,则,B正确;
C.由可知,反应前后均为气体,遵循质量守恒定律,所以混合气体总质量为定值,平衡之前混合气体的总物质的量随时间改变,所以混合气体平均摩尔质量不再随时间而改变时,能说明反应达到平衡,C正确;
D.点时,再向容器中通入一定量的,氢气的转化率会增大,的平衡转化率将减小,D错误;
故选D。
84. (24-25高二上·山西太原·期中)在20L的密闭容器中按物质的量之比1:2充入CO和合成甲醇:。测得CO的平衡转化率与温度、压强(、)的关系如图所示,和195℃时随时间的变化如表所示。下列说法正确的是
0
1
3
5
8
5
4
4
A.该反应,
B.和195℃时,0~3min内平均速率
C.在195℃下,该反应的平衡常数K=25
D.下,B点处
【答案】C
【解析】A.根据反应特点,温度不变,压强越大,CO的转化率越大,所以p2>P1,压强不变,升高温度,CO的转化率减小,所以,A错误;
B.p2和195℃时,0~3min ,B错误;
C.达到平衡时,CO、H2、CH3OH的平衡浓度分别为0.1mol·L-1、0.2mol·L-1、0.1mol·L-1,则平衡常数K====25,C正确;
D.从图象可知,若要使B点在该条件下达到平衡,CO的转化率要减小,即反应应向左进行,所以v正<v逆,D错误;
故选C。
85. (24-25高二下·陕西商洛·期末)近年来,为了达成“碳达峰,碳中和”目标,科学家们陆续研发了许多反应实现碳的固定,其中一种是利用H2、CO2合成生物质能源甲醇,反应方程式为。T℃下向两恒温密闭容器甲、乙中均充入1molCO2(g)和3molH2(g),它们分别在有水分子筛(只允许水分子透过)和无水分子筛条件下反应,测得CO2平衡转化率与压强的关系如图。下列说法错误的是
A.随着压强增大,该反应平衡正向移动,CO2的平衡转化率增大
B.使用了水分子筛的容器是甲
C.a、M两点对应的化学平衡常数大小关系:
D.a、M两点对应的反应速率大小关系:
【答案】B
【解析】A.该反应是气体体积缩小的反应,故压强增大,该反应平衡正向移动,CO2的平衡转化率增大,故A正确;
B.使用了水分子隔离膜的反应器可以去除生成物H2O,平衡正向移动,CO2平衡转化率高,所以使用了水分子隔离膜的反应器是乙,故B错误;
C.容器是恒温的,a、M点的温度相同,故平衡常数大小关系:,故C正确;
D.M点压强大于a点的压强,故a、M两点对应的反应速率大小关系:,故D正确;
答案选B。
◆题型08 “投料比”曲线分析
86. (24-25高二上·河南南阳·阶段练习)向2L恒容密闭容器中投入一定量的NO和ICl,发生反应:,NO的平衡转化率与温度、投料比的关系如图所示。下列说法错误的是
A.
B.
C.在400K、条件下,起始投入2molNO、2molICl,平衡后再加入1molNO、1molNOCl、1molICl和1molI2,此时平衡逆向移动
D.在500K、条件下,若缩小容器体积增大压强,NO的平衡转化率可能从Y点到Z点
【答案】C
【分析】反应是气体体积缩小的反应,增大压强,平衡正向移动;由图,升高温度,NO转化率降低,平衡逆向移动,则正反应放热,焓变小于0;
【解析】A.由分析,升高温度,NO转化率降低,平衡逆向移动,则正反应放热,,A正确;
B.相同条件下,增大NO的投料,平衡正向移动,促进ICl的转化,但是NO自身的转化率降低,结合图示中,则,B正确;
C.在400K、条件下,NO平衡转化率为50%,则反应1molNO,
则,平衡后再加入1molNO、1molNOCl、1molICl和1molI2,则,则平衡正向移动,C错误;
D.反应为气体分子数减小的反应,在500K、条件下,若缩小容器体积增大压强,平衡正向移动,NO转化率增大,则NO的平衡转化率可能从Y点到Z点,D正确;
故选C。
87. 一定条件下,CH4与H2O(g)发生反应:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)。设起始=Z,在恒压条件下,平衡时CH4的体积分数φ(CH4)与Z和温度T的关系如图所示,下列说法正确的是( )
A.该反应的焓变ΔH>0
B.图中Z的大小关系为a>3>b
C.图中X点对应的平衡混合物中=3
D.温度不变时,增大X点对应的平衡体系的压强后,φ(CH4)减小
【答案】A
【解析】由题图可知,Z一定时,温度越高,平衡时CH4的体积分数越小,表明正反应吸热,ΔH>0,A正确;CH4的物质的量一定的情况下,Z增大,H2O(g)的物质的量增大,促进平衡正向移动,CH4的转化率增大,平衡时CH4的体积分数减小,则b>3>a,B错误;反应起始时=3,但H2O和CH4按1∶1反应,平衡混合物中二者比例一定不为3,C错误;温度不变时,压强增大,平衡逆向移动,φ(CH4)增大,D错误。
◆题型09 多重平衡图像分析
88. (24-25高二下·江苏南京·期末)CO2加氢转化为二甲醚(CH3OCH3)的主要反应(忽略其他副反应)为:
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.1kJ·mol-1
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2kJ·mol-1
Ⅲ.2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH3=-23.4kJ·mol-1
在3.0MPa的恒压密闭容器中充入5.4mol H2和2mol CO2发生上述反应,CO2的平衡转化率、CH3OCH3和CO生成物的选择性随温度变化如图所示。已知:生成物R的选择性=×100%。下列说法不正确的是
A.曲线b表示CH3OCH3的选择性
B.高于280℃后,温度对反应Ⅱ的影响程度大于反应Ⅰ
C.350℃,达到平衡时,容器内H2O的物质的量小于1.7mol
D.为提高二甲醚的产率,需要研发在低温区的高效催化剂
【答案】C
【分析】由题干信息可知,反应Ⅰ、Ⅲ为放热反应,反应Ⅱ为吸热反应,升高温度,反应Ⅰ平衡逆向移动,反应Ⅱ平衡正向移动,则随着温度升高,CO的选择性增大,CH3OCH3的选择性减小,即曲线a表示CO的选择性,曲线b表示CH3OCH3的选择性,曲线c表示CO2的平衡转化率,据此分析解题。
【解析】A.由分析可知,曲线b表示CH3OCH3的选择性,A正确;
B.由题干图像可知,高于280℃后,CO2的平衡转化率增大,CO的选择性增大,CH3OCH3的选择性减小,说明温度对反应Ⅱ(生成CO的反应)的影响程度大于反应Ⅰ,B正确;
C.在350℃时,CO2的平衡转化率为85%,则参加反应的n(CO2) = 2mol×85%=1.7mol,由图像可知,此时CH3OCH3的选择性为0,即此温度下只发生反应Ⅰ、Ⅱ,生成H2O的物质的量为1.7mol,C错误;
D.结合图像,低温有利于提高反应Ⅲ的选择性,为提高二甲醚的产率,需要研发在低温区的高效催化剂,D正确;
故答案为:C。
89. (24-25高二上·江苏·期末)CO2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1∶1的CO2和H2,发生如下反应:
①CO2(g)+H2(g)⇌HCOOH(g) ΔH1=+31.2 kJ·mol-1
②CO2(g)+H2(g) ⇌CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2 kJ·mol-1
在相同时间内,CO2的转化率、HCOOH的选择性[HCOOH的选择性=×100%]与温度的关系如图所示。下列叙述错误的是
A.CO2的转化率等于H2的转化率
B.温度高于673 K时,随着温度的升高CO的选择性增大
C.其他条件不变,改为恒压容器,再次达到平衡时,HCOOH的物质的量减小
D.673 K下反应达到平衡时,CO2、HCOOH、CO的浓度之比为10∶57∶133
【答案】C
【解析】A.反应①和反应②中的CO2、H2物质的量之比均为1∶1,则CO2的转化率等于H2的转化率,A正确;
B.根据图示,温度高于673K时HCOOH的选择性减小,CO2的转化率继续增大,故CO的选择性增大,B正确;
C.其他条件不变,改为恒压容器,则反应①相当于增加压强,平衡正向移动,HCOOH的物质的量增大,C错误;
D.设充入的CO2和H2各为1mol,673K下反应达到平衡时,CO2的转化率为95%,则剩余的CO2为1mol×(1-95%)=0.05mol,HCOOH的选择性为30%,则生成的HCOOH为1mol×95%×30%=0.285mol,生成的CO为1mol×95%×70%=0.665mol,则平衡时CO2、HCOOH、CO的浓度之比为=0.05∶0.285∶0.665=10∶57∶133,D正确;
故选C。
90. (24-25高二下·江苏泰州·期末)甲烷氧化偶联制乙烯涉及的反应如下:
①
②
③
以乙烯为例的选择性定义为。其他条件相同,相同时间内,原料气的对转化率与、、选择性的影响如图所示。下列说法正确的是
A.M点反应①和反应②消耗的量相同
B.的产率在时比=3时更高
C.其他条件不变,增大压强乙烯的平衡产率不变
D.若原料中含有,则N点体系中为0.008mol
【答案】D
【分析】随着增大,的转化率降低,则虚线表示的转化率,其余表示选择性,据此解答。
【解析】A.M点时、的选择性相等,根据方程式物质的量关系可知,反应①消耗是反应②的2倍,A错误;
B.由图可知,时,甲烷的转化率约为33%,乙烯的选择性约为38%,则此时乙烯的产量为;时,甲烷的转化率约为20%,乙烯的选择性约为35%,则此时乙烯的产量为,则的产率在时比=3时更低,B错误;
C.其他条件不变,压强对反应①、③的平衡移动几乎无影响,增大压强反应②平衡正向移动,甲烷浓度降低,从而引发反应①平衡逆向移动,乙烯的平衡产率减小,C错误;
D.N点甲烷的转化率为40%,的选择性为40%,则N点体系中为,D正确;
故选D。
◆题型10 化工生产适宜条件的选择
91.合成氨工业中,常加热至500 ℃,下列有关叙述正确的是( )
A.为加快反应速率,缩短达到平衡所需要的时间
B.加快v正,减小v逆
C.使平衡向合成氨的方向移动
D.提高原料转化率
【答案】A
【解析】合成氨是放热反应,从化学平衡角度来看,采用500 ℃的高温,不利于氨的合成。但是从提高反应速率和催化剂活性角度考虑,可采用适当的高温。
92.汽车安装尾气净化装置也可除去NOx,化学方程式为2NO2(g)+4CO(g)⥫⥬N2(g)+4CO2(g),关于反应2NO2(g)+4CO(g)⥫⥬N2(g)+4CO2(g),下列说法正确的是( )
A.该反应的ΔS>0
B.选择合适的催化剂,可以使NO2完全转化成N2
C.及时移除N2、CO2,正反应速率增大,平衡向正反应方向移动
D.上述反应中每生成0.1 mol N2,转移电子的数目约为0.8×6.02×1023
【答案】D
【解析】根据气体的化学计量数可知此反应的正反应是气体分子数减小的反应,所以该反应的ΔS<0,A错误;催化剂只能改变反应速率不能改变转化率,B错误;及时移除N2、CO2,逆反应速率减小,正反应速率开始不变,平衡向正反应方向移动,导致反应物浓度减小,正反应速率随之减小,C错误;题述反应中当生成1 mol氮气时,转移电子为8 mol,所以每生成0.1 mol N2,转移电子的数目约为0.8×6.02×1023,D正确。
◆题型11 等效平衡
93.(24-25高二上·湖南长沙·期中)恒温恒容条件下,发生反应:在3个密闭容器中,按下列方式投入反应物:I.3molA,1molB;II.6molA,2molB;III.4molC。则在保持恒温恒容反应达到平衡时,下列选项正确的是
A.容器I与容器II中,C的浓度,转化率
B.容器I与容器II中,B的体积分数,反应能量变化
C.容器II与容器III为等效平衡,B的体积分数,转化率,反应能量变化
D.三个容器中,平衡常数的关系为:
【答案】C
【解析】A.容器Ⅱ相当于容器Ⅰ加压,使体积变为原来一半,平衡正移;转化率,A错误;
B.容器Ⅱ相当于容器Ⅰ加压,使体积变为原来一半,平衡正移,B的体积分数;容器Ⅱ的投料为Ⅰ的2倍,Ⅱ的压强大于Ⅰ,加压平衡正向移动,所以反应能量<,故B错误;
C.4molC相当于6molA、2molB,容器Ⅱ与容器Ⅲ为等效平衡,容器Ⅱ从反应物开始,容器Ⅲ从生成物开始,达平衡时各物质的浓度相同,所以B的体积分数相同,两容器中反应物的转化率之和为1,两反应的能量和等于完全反应时放出能量数值的2倍,故C正确;
D.对于给定方程式的化学反应,平衡常数只与温度有关,容器Ⅰ、容器Ⅱ、容器Ⅲ的温度相同,平衡常数相等,则,故D错误;
选C。
94.(24-25高一下·吉林长春·期末)甲、乙、丙三个容器中起始物质及其物质的量如图所示,三个容器最初的容积、温度相同,反应中甲、丙的容积不变,乙中的压强不变,在一定温度下反应达到平衡。下列说法正确的是
A.平衡时的百分含量:乙>甲=丙
B.平衡时各容器内的大小顺序为乙=甲>丙
C.平衡时甲中与丙中的转化率一定相同
D.其它条件不变,向平衡后的丙容器中再加入少量,新平衡后的转化率变大
【答案】A
【分析】三个容器最初的容积、温度相同,反应中甲、丙的容积不变,甲、丙为等效平衡;甲恒温恒容,乙恒温恒压,反应过程中气体物质的量减少,甲压强减小,乙与甲相比,相当于加压,平衡正向移动。
【解析】A.甲、丙为等效平衡,平衡时的百分含量甲=丙;乙与甲相比,乙相当于加压,平衡时的百分含量乙>甲=丙,所以平衡时的百分含量:乙>甲=丙,故A正确;
B.甲、丙为等效平衡,平衡时各容器内的大小顺序为甲=丙,乙与甲相比,乙相当于加压,的大小顺序为乙>甲,所以平衡时各容器内的大小顺序为乙>甲=丙,故B错误;
C.甲、丙为从正逆两个方向建立的等效平衡,平衡时甲中与丙中的转化率和等于1,但不一定相同,故C错误;
D.其它条件不变,向平衡后的丙容器中再加入少量,相当于加压,新平衡后的转化率减小,故D错误;
选A。
95.(2025·江西·二模)挥发性有机物的减排与控制已成为我国当前阶段大气污染治理的重点工作之一,通过催化氧化法去除乙酸乙酯的过程主反应如下:,一定温度下,将不同量的原料通入恒压密闭容器中只发生上述反应,平衡时热量变化如下表:
实验编号
初始投入量/mol
平衡时热量变化
①
2
10
0
0
放热2akJ
②
0
0
4
5
吸热2bkJ
③
0
0
4
4
吸热2ckJ
下列说法正确的是
A.选择高效催化剂可以提高乙酸乙酯氧化反应的选择性和平衡转化率
B.该反应低温自发
C.该反应的
D.向实验②平衡后的体系中通入,的平衡转化率比③中的大
【答案】C
【解析】A.催化剂只能改变反应速率,不能改变平衡转化率,A错误;
B.由实验①可知,该反应正方向为放热反应,且为熵增反应,根据ΔG=ΔH-TΔS<0时反应可以自发,则该反应理论上任意温度均自发,B错误;
C.该反应在恒温、恒压条件下进行,结合①的数据可知,若投入量为1mol乙酸乙酯和5mol氧气,平衡时放热akJ,此时1mol乙酸乙酯和5mol氧气没有消耗完全,,该组实验设为④,对比④和③可知,两者为量相等的等效平衡,结合表格中数据可知,③平衡时吸热2ckJ,即①中平衡时剩余物质若完全转化继续放热2ckJ/mol,则题干中反应的ΔH=−(a+2c)kJ/mol,C正确;
D.该反应在恒温、恒压条件下进行,向实验②平衡后的体系中通入,与实验开始投入5molCO2和5molH2O等效,则此时和③也为等效平衡,即平衡时的平衡转化率和③中一样大,D错误;
故选C。
96.(2025·江西上饶·二模)随着汽车使用量增大,尾气污染已经受到人们的普遍关注。研究表明,一定条件下存在反应:。在相同温度下,向两个密闭刚性的甲、乙容器中都充入一定量的反应物,甲容器保持绝热(即与外界无热量交换),乙容器保持恒温,在相同的温度下同时开始反应,测得有关数据如表所示,下列说法正确的是
容器编号
容器体积/L
起始物质的量/mol
5s时物质的量浓度(mol/L)
10s时物质的量浓度(mol/L)
CO
NO
甲
1
2
2
0.3
0.5
乙
2
4
4
0.25
0.5
A.甲、乙两容器达到平衡时,平衡常数:
B.平衡后,往容器甲中再充入2mol CO和2mol NO,平衡时
C.平衡后,往容器乙再充入1mol CO和1mol ,NO的转化率增加
D.其他条件不变,若将乙容器改为恒温恒压,则5s时的浓度小于0.25mol/L
【答案】C
【解析】A.甲为绝热容器,5s时甲容器氮气浓度高说明反应为放热反应,随反应进行温度升高K减小,甲的平衡常数小于乙的,A错误;
B.该反应为放热反应,甲为绝热容器,未平衡前甲容器氮气的浓度应大于乙容器的,但10s时甲乙容器氮气浓度相等,说明甲已达到平衡,平衡时氮气浓度为0.5mol/L,则平衡时一氧化氮浓度为1mol/L,再按起始投料加反应物,反应放热,平衡时一氧化氮浓度小于2mol/L,B错误;
C.乙为恒温容器,该反应为气体体积减小的反应,平衡后按化学计量系数增加投料的同时压强增大平衡正移,一氧化氮转化率增大,C正确;
D.该反应为气体体积减小的反应,其他条件不变,若将乙容器改为恒温恒压,等效于加压,则5s时氮气的浓度大于0.25mol/L,D错误;
故答案选C。
B 综合攻坚·知能拔高
1.对反应来说,下列反应速率最慢的是
A. B.
C. D.v(A)= 0.2mol/(L·s)
【答案】C
【解析】以A为基准,则根据化学反应速率之比等于化学计量数之比可知;
A.;
B.;
C.;
D.v(A)= 0.2mol/(L·s)=12mol/(L·min);
所以反应速率最慢的选项是C;故选C。
2.(24-25高二上·北京丰台·期中)下列说法中,正确的是
A.同一物质,S(g) > S(l) > S(s)
B.固体溶解是一个熵减小的过程
C.能够自发进行的反应一定是熵增加的过程
D.能够自发进行的反应一定是放热反应
【答案】A
【解析】A.同一物质气态时的熵值最大,液态时的次之,固态时的最小,A正确;
B.固体溶解过程,体系混乱度增大,所以是熵增的过程,B错误;
C.能够自发进行的反应不一定是熵增加的过程,要考虑焓变,C错误;
D.能够自发进行的反应可能是吸热反应,如,在高温下,可自发进行,D错误;
故选A。
3.向一个密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2,在一定条件下使其发生反应生成NH3。达到平衡时,下列说法中正确的是( )
A.N2、H2和NH3的物质的量浓度之比为1∶3∶2
B.N2完全转化为NH3
C.正反应速率和逆反应速率都为零
D.单位时间内消耗a mol N2,同时消耗2a mol NH3
【答案】D
【解析】化学平衡的特征之一为各组分的浓度保持不变,而不是相等或成比例,故N2、H2和NH3的物质的量浓度之比为1∶3∶2,不能说明反应达到化学平衡,其达到平衡时N2、H2和NH3的物质的量浓度之比不一定为1∶3∶2,A错误;由于该反应是一个可逆反应,故N2不可能完全转化为NH3,B错误;由于该反应是一个可逆反应,达到平衡时,正反应速率和逆反应速率相等,但都不为零,C错误;单位时间内消耗a mol N2表示正反应速率,同时消耗2a mol NH3表示逆反应速率,且N2和NH3的化学计量数之比为1∶2,即正逆反应速率相等,故说明达到化学平衡,D正确。
4.合成氨反应通常控制在20~50 MPa的压强和500 ℃左右的温度,且进入合成塔的氮气和氢气的体积比为1∶2.8,经科学测定,在相应条件下氮气和氢气反应所得氨的平衡浓度(体积分数)如表所示:
压强
20 MPa
60 MPa
500 ℃
19.1
42.2
而实际从合成塔出来的混合气体中含有氨约为15%,这表明
A.表中所测数据有明显误差
B.生产条件控制不当
C.氨的分解速率大于预测值
D.合成塔中的反应并未达到平衡
【答案】D
【解析】A.表中数据为通过科学实验所得,不可能有明显误差,A故错误;
B.合成氨连续操作,不可能对生产条件控制不当,B错误;
C.平衡浓度问题与速率的大小没有直接关系,C错误;
D.合成氨工业考虑单位时间的产量问题,并未让合成氨反应达到平衡,题目中实际氨浓度(15%)低于表格中20MPa、500℃对应的平衡浓度(19.1%),说明反应未达到平衡。合成氨工业为提高效率,通常不会让反应完全达到平衡(需更长时间),而是通过控制反应物停留时间,使混合物及时排出以维持连续生产,因此,实际浓度低于平衡值的原因是反应未达平衡,而非数据错误或条件控制问题,D正确;
故答案选D。
5.用氮化硅陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件,能大幅度提高发动机的热效率。工业上用化学气相沉积法制备氮化硅,其反应如下:3SiCl4(g)+2N2(g)+6H2(g) Si3N4(s)+12HCl(g) ΔH<0,一定条件下,在恒容密闭容器中发生上述反应,能说明反应达到化学平衡状态的是
A.3v正(N2)=v正(H2)
B.v正(HCl)=4v正(SiCl4)
C.混合气体密度保持不变
D.单位时间内生成1 mol氮气,同时生成12 mol氢气
【答案】C
【分析】反应3SiCl4(g)+2N2(g)+6H2(g) Si3N4(s)+12HCl(g) ΔH<0,是一个气体体积增大的放热反应。
【解析】A.3v正(N2)=v正(H2)的比例在任何时刻都成立,且表示的都是正反应速率,无法判断平衡,A错误;
B.v正(HCl)=4v正(SiCl4)符合化学计量数关系,但仅涉及正反应速率,无法判断平衡,B错误;
C.因为Si3N4是固体,在恒容密闭容器中,混合气体的体积不变,根据密度,反应前后气体的质量会发生变化(因为有固体生成),当混合气体密度保持不变时,说明气体的质量不再变化,即各物质的物质的量不再变化,反应达到平衡状态,C正确;
D.单位时间内生成1mol氮气,同时生成12 mol氢气,生成氦气是逆反应方向,生成氢气是正反应方向,但正逆反应速率不相等(按照化学计量数之比,生成1mol氮气应同时生成6 mol氢气才达到平衡),D 错误;
故选C。
6.(24-25高二下·安徽蚌埠·期末)为探究化学平衡移动的影响因素,设计方案并进行实验,观察到相关现象。其中方案设计和结论都正确的是
选项
影响因素
方案设计
现象
结论
A
压强
向恒温恒容密闭玻璃容器中充入100mLHI气体,分解达到平衡后再充入100mLAr
气体颜色不变
对于反应前后气体总体积不变的可逆反应,改变压强平衡不移动
B
温度
将封装有和混合气体的烧瓶浸泡在热水中
气体颜色变深
升高温度,平衡向吸热反应方向移动
C
催化剂
向1mL乙酸乙酯中加入1mL0.3mol·L-1溶液,水浴加热
上层液体逐渐减少
使用合适的催化剂可使平衡向正反应方向移动
D
浓度
向1mL0.1mol·L-1溶液中加入1mL1.0mol·L-1HBr溶液
黄色溶液变橙色
增大反应物浓度,平衡向正反应方向移动
A.A B.B C.C D.D
【答案】B
【解析】A.充入Ar未改变反应物浓度,无法验证压强对平衡的影响,A错误;
B.升高温度使NO2浓度增加,说明平衡逆向移动(吸热方向),B正确;
C.催化剂不影响平衡,C错误;
D.加入HBr,H使平衡右移,但同时发生了氧化的副反应,干扰实验,故方案设计不合理,D错误;
故答案为B。
7.一定条件下,在某催化剂表面上发生分解反应生成和,测得的实验结果如图所示。下列说法正确的是
已知:化学上,将反应物消耗一半所用的时间称为半衰期()。
A.的半衰期与起始浓度成正比
B.浓度越高,反应速率越快
C.在该催化剂表面的分解反应是可逆反应
D.ab段的平均生成速率为
【答案】A
【解析】A.由图像可知,H2O(g)起始浓度为0.1mol·L-1时,半衰期为50min,起始浓度为0.05mol·L-1时,半衰期为25min,则的半衰期(将反应物消耗一半所用的时间)与起始浓度成正比,A正确;
B.由图像可知,H2O(g)的分解速率在各时间段内相等,B错误;
C.由图像可知,H2O(g)能完全分解,最终H2O(g)浓度为0,说明在该条件下H2O(g)分解反应不是可逆反应,C错误;
D. ,D错误;
故选A。
8.(24-25高二上·四川攀枝花·阶段练习)下列平衡移动方向和现象判断正确的是
A.,加水,平衡逆向移动,溶液黄色变浅
B.,加入粉,平衡正向移动,溶液颜色加深
C.,压缩容器体积,平衡不移动,气体颜色无变化
D.,升温,溶液由蓝色变为黄绿色
【答案】D
【解析】A.加水稀释,假设加入水后溶液体积是原来二倍,浓度为原来一半,,则平衡正向移动,但由于各离子浓度变小,溶液黄色变浅,A错误;
B.加入Fe粉与反应,反应物浓度减小,平衡逆向移动,减小,溶液颜色变浅,B错误;
C.压缩容器体积相当于增大压强,平衡向气体体积减小的方向移动,由于该反应前后气体分子数不变,则平衡不移动,因为容器体积减小导致平衡时碘单质浓度大于原来平衡浓度,则气体颜色比原来平衡状态深,C错误;
D.其它条件不变时,升高温度平衡正向移动,生成物离子浓度增大,则溶液由蓝绿色变为黄绿色,D正确;
故选D;
9.(24-25高二下·安徽·期末)某小组探究KI与的反应,实验条件对反应速率的影响,设计如下实验,并记录结果如下:
编号
温度
溶液
KI溶液
1%淀粉溶液体积
出现蓝色时间
①
20℃
1mL
40s
②
20℃
1mL
20s
③
50℃
1mL
5s
④
100℃
1mL
未见蓝色
下列说法正确的是
A.由实验①②可知,增大,反应速率加快
B.实验②③是探究浓度对反应速率的影响
C.在被氧化过程中,不参加反应
D.由实验①③④可知,温度升高,反应速率越慢
【答案】A
【解析】A.实验①②温度相同,浓度和体积相同,仅KI浓度不同,且KI浓度高的②反应时间更短,说明c(I⁻)增大反应速率加快,A正确;
B.实验②③温度不同,KI浓度不同,无法判断浓度或温度的影响,B错误;
C.反应中H⁺参与反应:,C错误;
D.由实验①③④中,除了温度不同,其它条件均相同,由实验①③可知,温度升高,出现蓝色的试剂变短,说明升温导致反应速率增大,实验④未出现蓝色,可能是因为实验④在100℃进行,水的沸点下溶氧量极低,且淀粉指示剂高温下易失效,故未出现蓝色现象”,D错误;
故选A。
10.(24-25高二上·重庆铜梁·阶段练习)在某温度下,将含有H2和I2各0.1mol的混合气体充入容积为10L的密闭容器中,发生反应H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH=-14.9kJ/ mol,充分反应并达到平衡后,测得c(H2)=0.008mol/L,H2转化率为α(H2),反应放热Q kJ。在上述温度下,再充入H2和I2各0.1mol,再次达到平衡后,c(H2)=amol/L,下列说法正确的是
①该温度下上述反应的平衡常数K=0.25;②α,(H2)=20%;③Q=1.49;④a=0.008
A.①③ B.①② C.③④ D.②③
【答案】B
【分析】根据三段式知:
【解析】①该温度下上述反应的平衡常数K=,故正确;
②α,(H2)==20%,故正确;
③Q=14.9kJ20%=2.98 kJ,故错误;
④在上述温度下,再充入H2和I2各0.1mol,再次达到平衡后,达到等效平衡,各组分的百分比与原平衡一样,则c(H2)=amol/L=0.016mol/L,a=0.016,故错误;
综上,正确的有①②;
答案选B。
11.(24-25高二下·云南·期中)数形结合是研究化学反应速率及化学平衡的重要数学手段,从如图所示图像得出的结论正确的是
A.图甲: B.图乙:时刻改变的条件可能是加入催化剂或压缩体积加压
C.图丙: D.图丁:
【答案】B
【解析】A.甲中容器体积未知,无法计量用浓度表示的A的反应速率,A错误;
B.反应为等气体分子数的反应,则时刻改变的条件可能是加入催化剂,也可能是加压,B正确;
C.对图中反应升高温度,正反应增大的速率大于逆反应增大的速率,说明平衡正向移动,该反应是吸热反应,焓变大于0,C错误;
D.根据先拐先平数据大,由下面两根曲线得到P2>P1,增大压强,C%增大,说明正向移动,即正向是体积减小的反应,即,D错误;
故选B。
12.(24-25高二下·四川凉山·开学考试)合成氨工业涉及固体燃料的气化,需要研究与之间的转化。现将一定量的与足量碳在体积可变的密闭容器中发生反应:,测得压强、温度对、的平衡组成的影响如图所示。下列说法正确的是
A.平衡体系的压强: B.该反应的活化能:(正)(逆)
C.该反应在高温下,可以自发进行 D.该反应的平衡常数:
【答案】C
【解析】A.为气体体积增大的反应,压强减小,平衡正向移动,(CO)%越大,表示低压强对应高(CO)%,则p1、p2、p3的大小关系为p1<p2<p3,A错误;
B.由图可知,压强相同时,随着温度的升高,(CO)%增大,说明该反应是吸热反应,该反应的活化能:Ea(正)>Ea(逆),B错误;
C.反应是△H>0,△S>0,反应自发进行满足△G=△H-T△S<0,需要高温下△G=△H-T△S<0,C正确;
D.化学平衡常数是温度的函数,a、b两点对应的温度相同,c点对应的温度高于a、b两点,该反应是吸热反应,温度升高,平衡常数增大,则图中a、b、c三点对应的平衡常数大小关系是Ka=Kb<Kc,D错误;
答案选C。
13.(24-25高二上·吉林松原·期末)一定温度下,向某1L恒容密闭容器中充入1.0mol发生反应 ,测定实验数据得到和的曲线如图所示。下列说法错误的是
A.的分解反应在高温条件下能自发进行
B.若平衡时压缩容器体积,反应重新达到平衡,曲线Ⅰ的g点可能变为c点
C.若平衡时升高温度,反应重新达到平衡,曲线Ⅱ的h点可能变为e点
D.该温度下,反应的平衡常数
【答案】B
【解析】A.由题可知,的分解反应是熵增的吸热反应,,,根据判断,若自发进行,须在高温条件下,故A正确;
B.若平衡时压缩容器体积,、都增大,则曲线Ⅰ的g点应变为b点,故B错误;
C.该反应为吸热反应,升高温度,平衡正移,减小,且温度升高反应速率加快,曲线Ⅱ的h点可能变为e点,故C正确;
D.根据g、h点的数据可知,该温度下反应的平衡常数,故D项正确;
故答案为B。
14.(24-25高二下·广西南宁·期末)某密闭容器中有物质的量浓度均为的和,一定条件下发生反应:,测得的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示。下列说法不正确的是
A.反应速率:
B.平衡常数:
C.压强:
D.1100℃,条件下该反应经5min达到平衡,则用CO2表示该反应的速率为
【答案】D
【解析】A.X、Y点都是平衡状态,正、逆速率相等,但是X点温度高,则,A正确;
B.随着温度的升高,CH4转化率增大,说明升高温度,平衡向正反应方向移动,平衡常数增大,温度Z>X,则平衡常数:,B正确;
C.增大压强,平衡向气体体积减小的方向移动,即逆反应方向移动,转化率降低,即P4>P3>P2>P1,C正确;
D.结合题给信息可知,1100℃,条件下该反应经5min达到平衡,则用CO2表示该反应的速率为,D错误;
故选D。
15.(24-25高二下·江苏盐城·期末)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、HCOOH的选择性与温度的关系如图所示。
HCOOH的选择性。
下列叙述不正确的是
A.温度低于673K时,HCOOH的选择性随温度升高而增大
B.温度高于673K时,主要发生反应②
C.平衡时,又充入和,再次达到平衡时,减少
D.673K下反应达到平衡时,、HCOOH、CO的浓度之比为
【答案】C
【解析】A.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,故A正确;
B.根据图像可知,当温度高于673K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,故B正确;
C.平衡时再通入和,平衡一定正向移动,HCOOH的物质的量一定增大,故C错误;
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a mol,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%=0.285a mol,CO的物质的量为0.95a×70%=0.665amol,所以恒容密闭容器中CO2、HCOOH、CO的浓度之比为10:57:133,故D正确;
故选C。
16.合成氨反应为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)。图1表示在一定温度下此反应过程中的能量变化。图2表示在2 L的密闭容器中反应时N2的物质的量随时间的变化曲线。图3表示在其他条件不变的情况下,改变起始物氢气的物质的量,平衡时NH3的质量分数w(NH3)的变化曲线。
下列说法正确的是( )
A.该反应为自发反应,由图1可得加入适当的催化剂,E和ΔH都减小
B.图2中0~10 min内该反应的平均速率v(H2)=0.045 mol·L-1·min-1,从11 min起其他条件不变,压缩容器的体积为1 L,则n(N2)的变化曲线为d
C.图3中,a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物N2的转化率最高的是b点
D.图3中T1和T2表示温度,对应温度下的平衡常数为K1、K2,则:T1>T2,K1>K2
【答案】B
【解析】加入催化剂,活化能E减小,但反应热ΔH不变,A项错误;图3中c点起始时加入的H2最多,N2的转化率最高,C项错误;因合成氨正反应是放热反应,升高温度,平衡左移,图3中当n(H2)相同时,T1温度下达到平衡时的w(NH3)高于T2温度下达到平衡时的w(NH3),所以T1<T2,D项错误。
17.(24-25高二下·江西宜春·阶段练习)某研究性学习小组利用溶液和酸性溶液的反应进行了一系列探究外界条件的改变对化学反应速率的影响实验,相关实验如下:
实验编号
实验温度
试管中所加试剂及其用量
溶液颜色褪至无色所需时间
溶液
溶液
稀硫酸
1
25
3.0
3.0
2.0
2.0
6.4
2
25
4.0
2.0
2.0
2.0
5.0
3
25
5.0
1.0
2.0
4
25
1.5
4.5
2.0
2.0
5
50
5.0
2.0
2.0
(1)实验中发生的化学反应的离子方程式为 。
(2)通过实验1、2、4,可探究 (填外部因素)对化学反应速率的影响。通过实验3、5,可探究温度对化学反应速率的影响,则 。
(3))0~5min内,实验2中高锰酸钾的平均反应速率为 ,进行实验4时发现溶液几乎没有褪色,原因可能是 。
(4)甲同学在实验1、2、3中观察到溶液褪色速率开始时较慢,反应一段时间后逐渐加快。查阅资料获悉:
ⅰ.与酸性溶液反应的一种机理如图所示:
ⅱ.在溶液中呈紫红色,能发生反应通常呈青绿色;呈绿色,在酸性条件下不稳定,迅速分解产生和。
①仅由图示机理分析,反应一段时间后溶液褪色速率突然加快的原因可能为 。
②乙同学将实验1中溶液调至1时再次做实验,发现溶液紫色并未直接褪去,而是先变为青色溶液,一段时间后青色溶液逐渐褪至无色,乙同学结合上述信息,推测紫色溶液变为青色溶液时,青色溶液中可能含有。指导老师否定了该猜想,理由是 。
【答案】(1)
(2) 反应物浓度 2.0
(3) 0.008mol·L-1·min-1 草酸的量少,高锰酸钾有较多剩余
(4) 反应产生了,它对与的反应具有催化作用 酸性条件下不稳定,易分解生成和黑色的沉淀,而实验过程中未观察到溶液中产生黑色沉淀
【分析】通过控制单一变量原则,利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液的反应进行了一系列探究外界条件的改变对化学反应速率的影响实验,离子方程式为;
【解析】(1)草酸与酸性高锰酸钾反应生成CO2和硫酸锰,反应的离子方程式为;
(2)通过实验1、2、4数据可知,变量为草酸的浓度,故可探究反应物浓度对化学反应速率的影响;通过实验3、5数据可知,变量为温度,故需保持其他条件完全相同,V1=2.0;
(3)0~5min内,实验2中高锰酸钾的平均反应速率为;结合计量关系和实验数据可知草酸不足,故进行实验4时发现溶液几乎没有褪色,原因可能是草酸的量少,高锰酸钾有较多剩余;
(4)①由图示机理分析,反应一段时间后溶液褪色速率突然加快的原因可能为反应产生了Mn2+,它对H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液的反应具有催化作用;②酸性条件下不稳定,易分解生成和黑色的MnO2沉淀,而实验过程中未观察到溶液中产生黑色沉淀。
18.(24-25高二下·湖北十堰·期末)石油开采得到的天然气中含有。综合利用天然气是实现“碳中和”的重要途径。和重整制氢的主要反应如下:
反应Ⅰ: ;
反应Ⅱ: ;
反应Ⅲ: ;
查阅资料可知,均为正值。
回答下列问题:
(1)反应Ⅳ: 。()
① (用含的代数式表示), (用含的代数式表示)。
②反应Ⅳ中,每生成12gC(s),此时断裂的键为 mol。
(2)某温度下,在5L恒容密闭容器中充入和,仅发生反应Ⅰ。2min时,该反应达到平衡,此时测得反应前后的压强之比为。
①在不改变起始投入反应物的物质的量的情况下,为了提高的产量,可采用的方法有升高温度和 (填1种即可)。
②的平衡转化率为 %。
③0~2min内, 。
④该反应的平衡常数 (用分数表示)。
【答案】(1) 2
(2) 降低压强等 50 0.02
【解析】(1)①根据盖斯定律可知,反应Ⅳ=Ⅱ+Ⅲ-Ⅰ,则,则,故答案为:;。
②反应Ⅳ中,每生成12gC(s),其物质的量为1mol,则消耗的物质的量为1mol,1个分子中含有2个键,则断裂的键为2mol,故答案为:2。
(2)①恒容密闭容器中,发生反应Ⅰ:,为了提高的产量,则反应应该正向移动,该反应为正方向气体体积增大,则还可采用的方法有降低压强等,故答案为:降低压强等。
②根据题意,有三段式为:,反应在恒容密闭中进行,则有,解得x=0.05,则的平衡转化率为,故答案为:50。
③根据②可知,产生氢气的物质的量为0.2mol,则0~2min内,=,故答案为:0.02。
④该反应的平衡常数=,故答案为:。
19.(24-25高二上·重庆·期末)以、为原料制备甲烷技术的研究不断取得新进展。在固体催化剂表面加氢合成甲烷过程中发生以下两个反应:
反应I:
反应II:
请回答:
(1)反应 。
(2)在一定温度下,在体积不变的容器中,充入和,发生反应,下列不能说明该反应处于平衡状态的是___________(填字母标号)。
A.混合气体平均相对分子质量保持不变
B.和的物质的量之比保持不变
C.压强保持不变
D.混合气体密度保持不变
(3)一定压强下,向某容积可变的密闭容器中通入和的混合气体(其中和的物质的量之比为1:4),在某催化剂的作用下同时发生反应I和反应II,测得的转化率、和的选择性随反应温度的变化如下图所示(或的选择性是指反应生成或时所消耗的的物质的量占参加反应的总物质的量的百分比)。
①提高产率的措施有 、 。
②温度高于时的转化率减小的可能原因是 (不考虑温度对催化剂活性的影响)。
(4)室温下,向体积为的恒容密闭容器中通入和,仅发生反应I,
若反应时保持温度恒定,测得反应过程中压强随时间的变化如下表所示:
时间/min
0
10
20
30
40
50
60
压强
5.00P
4.60P
4.30P
4.15P
4.06P
4.00P
4.00P
①该温度下反应I的 (为用气体的分压表示的平衡常数,分压=气体的体积分数体系总压)。
②反应I的速率方程:,(是速率常数,只与温度有关)。时, (填“>”“<”或“=”)。
【答案】(1)-239.1
(2)BD
(3) 控制反应温度在左右 增大压强 当温度高于时反应已达平衡,反应I逆向移动程度大于反应II正向移动程度,转化率减小
(4) >
【解析】(1)根据盖斯定律可知;
(2)由第(1)问可知反应为体积缩小的放热反应,
A.反应前后质量守恒,物质的量减小,平均摩尔质量为变量,当平均摩尔质量即相对分子质量不变时,说明反应达到平衡状态,A项不符合题意;
B.和的投料比之比等于计量数之比,故和的物质的量之比保持不变时,不能证明反应达到平衡状态,B项符合题意;
C.该反应为气体体积缩小的反应,压强为变量,故当压强保持不变时,反应达到平衡状态,C项不符合题意;
D.反应前后气体的质量守恒,容器的容积始终不变,密度始终不变,故混合气体密度保持不变时,不能证明反应达到平衡状态,D项符合题意;
答案选BD;
(3)①根据题意知的产率等于的转化率与的选择性的乘积,由图可知400℃之前,甲烷的选择性为100%,的转化率最大时即340℃时的产率最大,增大压强能使反应速率加快,反应I平衡正向移动,反应II逆向移动,此时的产率可提高;
②不考虑温度对催化剂活性的影响,由图像可知,当温度高于340℃时,反应已经达到平衡状态,反应I逆向移动程度大于反应II正向移动的程度,的转化率减小;
(4)①设的转化量为xmol,列三段式有:
,反应在50min时达到平衡状态,平衡时的压强与起始时的压强之比为5:4,则,解得,可知的分压为,,,,则平衡常数;
②,,,
20min时,反应还未达到平衡状态,,即>。
20.(24-25高二下·内蒙古赤峰·期末)资源化利用是科学工作者重点研究的课题。一定条件下,可合成甲醇,主要反应的热化学方程式如下:
i.
ii.
iii.
(1) 。该反应自发进行的条件是 (填“高温”“低温”或“任何温度”)。
(2)在时,向恒容密闭容器中通入等量和,只发生反应,则下列能作为判断反应达到化学平衡状态的依据的是___________。
A.容器内气体的压强不变 B.容器内的体积分数不变
C.容器内气体的密度不变 D.容器内与的比例不变
(3)向两个恒压(压强分别为、)密闭容器中均通入、的混合气体,只发生反应和反应iii.平衡时或占所有含碳化合物的物质的量分数随温度的变化曲线如图所示。
①表示压强为时和曲线的分别是 和 (填“甲”“乙”“丙”或“丁”),判断时曲线的理由为 。
②c点时,容器内的物质的量为 。
③600℃时,反应i的压强平衡常数 (列出计算式即可,为用分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
【答案】(1) -48.8 低温
(2)B
(3) 丁 甲 反应iii为放热反应,温度升高,平衡逆向移动,减小,且反应iii随着压强增大,平衡正向移动,增大,故曲线甲为下的 0.2mol (答案合理即可)
【解析】(1)CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)为反应i+反应ii得到,则,该反应放热ΔH<0,气体分子数减小ΔS<0,根据ΔG=ΔH-TΔS<0反应自发进行,则该反应自发进行的条件是低温。
(2)A.随着反应的不断进行,混合气的物质的量不变,体系的体积及温度不变,所以容器内气体的压强不变,无法说明反应达平衡状态,A错误;
B.容器内CO的体积分数不再改变,则正、逆反应速率相等,反应达平衡状态,B正确;
C.不管反应进行到什么程度,混合气的总质量不变,混合气的总物质的量不变,则容器内气体的密度始终不变,所以由气体的密度不变,不能确定反应是否达平衡状态,C错误;
D.某绝热刚性密闭容器中通入等量CO2和H2,依据反应方程式,CO2和H2按1:1摩尔比发生反应,则容器内CO2与H2的比例始终保持不变,所以由CO2与H2的比例不变,不能判断反应是否达平衡状态,D错误;
故答案为B。
(3)向两个恒压(压强分别为0.1MPa、1.0MPa)密闭容器中均通入1molCO2、4molH2的混合气体,只发生反应i和反应ⅲ。反应i为气体体积不变的吸热反应,反应ⅲ为气体体积减小的放热反应,压强一定时,升高温度,反应i的平衡正向移动,增大,反应ⅲ的平衡逆向移动,减小,则甲、乙表示,丙、丁表示;温度一定时,增大压强,反应ⅲ的平衡正向移动,增大,c(H2O)增大,c(CO2)、c(H2)减小,使反应i的平衡逆向移动,减小,即温度一定时压强越大,越大,越小,所以图中甲、乙、丙、丁分别表示1.0MPa时、0.1MPa时、0.1MPa时、1.0MPa时。
①由分析可知,表示压强为1.0MPa时和的曲线分别是甲和丁,判断1.0MPa时曲线的理由为:反应ⅲ为放热反应,温度升高,平衡逆向移动,减小,且反应iii随着压强增大,平衡正向移动,增大,故曲线甲为1.0MPa下的;
②图中曲线乙、丙分别表示0.1MPa时、0.1MPa时,且c点时==40%,++=1,则=20%,c点时n(CH4)=n(CO)=1mol×40%=0.4mol,n(CO2)=1mol-0.4mol-0.4mol=0.2mol,所以c点时,容器内CO2的物质的量为0.2mol;
③图中曲线甲、丁分别表示1.0MPa时、1.0MPa时,且600℃时=10%,=80%,++=1,则=10%,即平衡时n(CH4)=0.8mol,n(CO)=n(CO2)=0.1mol,根据反应ⅰ、ⅲ可知,此时n(H2O)=0.1mol+0.8mol×2=1.7mol,n(H2)=4mol-0.1mol-0.8mol×4=0.7mol,容器中气体的总物质的量为0.8mol+0.1mol+0.1mol+1.7mol+0.7mol=3.4mol,p(CO)=p(CO2)==MPa,p(H2O)=MPa,p(H2)=MPa,则反应i的压强平衡常数Kp==≈2.4。
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专题2 化学反应速率与化学平衡
A 题型聚焦·专项突破
考点一 化学反应速率(重点)
题型01 化学反应速率的概念
题型02 化学反应速率的简单计算
题型03 化学反应速率的测定
题型04 化学反应速率大小的比较
考点二 影响化学反应速率的因素(重点)
题型01 活化能和有效碰撞理论
题型02 浓度对化学反应速率的影响
题型03 压强对化学反应速率的影响
题型04 温度、催化剂对化学反应速率的影响
题型05 化学反应速率影响因素的相关综合
题型06 控制变量法分析反应速率的影响因素
题型07 化学反应速率的图像分析
题型08 化学反应历程图像分析
考点三 化学反应的方向(重点)
题型01 自发反应
题型02 反应焓变与反应方向
题型03 反应熵变与反应方向
题型04 化学反应方向的判断
题型05 温度对化学反应方向的影响
考点四 化学平衡状态(难点)
题型01 可逆反应
题型02 化学平衡状态
题型03 化学平衡状态的判断
考点五 化学平衡常数(重点)
题型01 化学平衡常数及影响因素
题型02 平衡常数之间的关系
题型03 化学平衡常数的应用
题型04 化学平衡常数、平衡转化率的计算
题型05 速率常数
题型06 压强平衡常数 (Kp)
考点六 化学平衡的移动(重点)
题型01 浓度对化学平衡移动的影响
题型02 压强对化学平衡移动的影响
题型03 温度、催化剂对化学平衡移动的影响
题型04 勒夏特列原理在化工生产中的应用
题型05 含“断点”的速率变化图像
题型06 百分含量(或转化率)——温度(压强)——时间图像
题型07 恒温线(恒压线)图像
题型08 “投料比”曲线分析
题型09 多重平衡图像分析
题型10 化工生产适宜条件的选择
题型11 等效平衡
B 综合攻坚·知能拔高
A 题型聚焦·专项突破
考点一 化学反应速率(重点)
◆题型01 化学反应速率的概念
1.下列说法中正确的是
A.化学反应速率通常用单位时间内反应物或生成物的质量变化来表示
B.用不同物质的浓度变化表示同一时间内、同一反应的速率时,其数值之比等于化学反应方程式中对应物质的化学计量数之比
C.对任何化学反应,反应速率越大,反应现象越明显
D.无论用反应物还是用生成物表示的化学反应速率可能为正值,也可能为负值
2.化学反应4A(s)+3B(g)2C(g)+D(g),经2 min,物质B的浓度减少0.6 mol·L-1。对此反应速率的表示正确的是
A.用A表示的反应速率是0.4 mol·L-1·min-1
B.2 min内,v正(B)和v逆(C)表示的反应速率的值都是逐渐减小的
C.2 min末的反应速率用B表示是0.3 mol·L-1·min-1
D.分别用B、C、D表示的反应速率的比值是3∶2∶1
◆题型02 化学反应速率的简单计算
3.氨分解反应2NH3(g)⥫⥬N2(g)+3H2(g)在容积为2 L的密闭容器内进行,已知起始时氨气的物质的量为4 mol,5 s末为2.4 mol,则用氨气表示该反应的反应速率为( )
A.0.32 mol/(L·s) B.0.16 mol/(L·s)
C.1.6 mol/(L·s) D.0.8 mol/(L·s)
4.已知某反应的各物质浓度数据如下:
起始浓度()
3.0
1.0
0
2s末浓度()
1.8
0.6
0.8
据此可推算出上述反应化学方程式中,各物质的化学计量数之比是
A. B. C. D.
◆题型03 化学反应速率的测定
5. 利用如图所示装置探究浓度对反应速率的影响,实验药品:不同浓度的硫酸溶液,体积均为,锌粒大小形状相同且足量。下列说法错误的是
A.该反应为放热反应
B.将稀硫酸换为浓硫酸,氢气的产生速率加快
C.根据相同时间产生氢气的体积可比较反应速率快慢
D.内,的硫酸比的硫酸与锌反应产生的氢气多
6.某温度下按如图装置进行实验,锥形瓶内盛有6.5 g锌粒(颗粒大小基本相同),通过分液漏斗加入40 mL 2.5 mol·L-1的硫酸溶液,将产生的H2收集在一个注射器中,用时10 s时恰好收集到气体的体积为 50 mL(若折合成0 ℃、101 kPa条件下的H2体积为44.8 mL),在该温度下,下列说法不正确的是
A.用锌粒表示的10 s内该反应的速率为0.013 g·s-1
B.忽略锥形瓶内溶液体积的变化,用H+表示的10 s内该反应的速率为0.01 mol·L-1·s-1
C.忽略锥形瓶内溶液体积的变化,用Zn2+表示的10 s内该反应的速率为0.01 mol·L-1·s-1
D.用H2表示的10 s内该反应的速率为0.000 2 mol·L-1·s-1
◆题型04 化学反应速率大小的比较
7.(24-25高二下·宁夏石嘴山·期中)在反应中,下列表示该反应速率最快的是
A.v(X)=0.5mol·L-1·s-1 B.v(Y)=0.3mol·L-1·s-1
C.v(Z)=0.6mol·L-1·s-1 D.v(W)=0.9mol·L-1·min-1
8. 将N2、H2的混合气体分别充入甲、乙、丙三个容器后,测得反应速率分别为甲:υ(H2)=3mol/(L·min);乙:υ(N2)=2mol/(L·min);丙:υ(NH3)=1mol/(L·min)则三个容器中合成氨的速率
A.υ(甲)>υ(乙)>υ(丙) B.υ(乙)>υ(丙)>υ(甲)
C.υ(丙)>υ(甲)>υ(乙) D.υ(乙)>υ(甲)>υ(丙)
考点二 影响化学反应速率的因素(重点)
◆题型01 活化能和有效碰撞理论
9.下列说法不正确的是
A.能量较高、有可能发生有效碰撞的分子称为活化分子
B.活化分子的平均能量与所有分子的平均能量之差称为活化能
C.催化剂能参与反应,可降低原反应所需活化能
D.非活化分子也有可能发生有效碰撞
10.(24-25高二上·四川绵阳·阶段练习)下列说法正确的是
A.其他条件不变时,反应物浓度增大,活化分子百分数增大,单位时间内有效碰撞次数增多,化学反应速率增大
B.其他条件不变时,温度升高,活化分子数目增多,活化分子百分数增大,单位时间内有效碰撞次数增多,化学反应速率增大
C.其他条件不变时,增大压强,活化分子百分数增大,单位时间内有效碰撞次数增多,化学反应速率增大
D.其他条件不变时,使用催化剂,反应的活化能降低,活化分子百分数减小,化学反应速率增大
11.(24-25高二上·浙江温州·期中)下列关于有效碰撞理论与影响速率因素之间关系正确的是
A.增大反应物浓度,可以提高活化分子百分数,从而提高反应速率
B.升高温度,反应物分子的能量增加,增加了活化分子的百分数,从而提高反应速率
C.加入催化剂可以降低活化能,活化分子百分数虽然没变,但可以加快反应速率
D.只要增大压强,就可提高单位体积内活化分子数,从而提高反应速率
◆题型02 浓度对化学反应速率的影响
12. 用如图所示的实验装置进行实验X及Y时,每隔半分钟分别测定反应放出气体的体积。下列选项能正确表示实验X及Y的结果的是( )
实验
所用盐酸
X
25 mL 0.2 mol·L-1
Y
50 mL 0.1 mol·L-1
13.(23-24高二上·浙江宁波·期中)把下列四种X溶液分别加入四个盛有10mL2mol/L盐酸的烧杯中,均加水稀释到50mL,此时,X和盐酸缓慢地进行反应,其中反应最快的是
A.10℃20mL3mol/L的X溶液
B.20℃30mL2mol/L的X溶液
C.20℃20mL4mol/L的X溶液
D.10℃10mL2mol/L的X溶液
◆题型03 压强对化学反应速率的影响
14.一定温度下,反应N2(g)+O2(g) ⥫⥬2NO(g)在密闭容器中进行,下列措施不能改变化学反应速率的是( )
A.缩小容器容积使压强增大
B.恒容,充入N2
C.恒容,充入He
D.恒压,充入He
15. 在一密闭容器中充入1 mol H2和1 mol I2,在一定温度下使其发生反应:H2(g)+I2(g) ⥫⥬2HI(g) ΔH<0。下列说法正确的是( )
A.保持容器容积不变,向其中加入1 mol H2(g),反应速率加快
B.保持容器容积不变,向其中加入1 mol N2(N2不参加反应),反应速率一定加快
C.保持容器内气体压强不变,向其中加入1 mol N2(N2不参加反应),反应速率一定加快
D.保持容器内气体压强不变,向其中加入1 mol H2(g)和1 mol I2(g),再次平衡时反应速率一定加快
◆题型04 温度、催化剂对化学反应速率的影响
16.对于放热反应:A+B===C,下列条件的改变一定能使化学反应速率加快的是( )
A.增加A的物质的量 B.升高体系温度
C.增大体系压强 D.降低体系温度
17.(24-25高二上·广东广州·期末)在相同条件下研究催化剂Ⅰ、Ⅱ对反应X→2Y的影响,各物质浓度c随反应时间t的部分变化曲线如图,则下列说法不正确的是
A.催化剂改变反应历程,加快反应速率
B.a曲线表示使用催化剂Ⅰ时X的浓度随t的变化
C.使用催化剂Ⅱ时,内
D.与催化剂Ⅱ相比,催化剂Ⅰ使反应活化能降至更低
◆题型05 化学反应速率影响因素的相关综合
18. (24-25高二下·四川内江·期中)在的反应中,采取下列措施能够使反应速率增大的是
①缩小容器体积 ②增大浓度 ③增加碳的量 ④恒压下充入
⑤恒容下充入 ⑥升高温度 ⑦将碳粉碎
A.①②④⑤ B.②③⑤⑥ C.①③⑥⑦ D.①②⑥⑦
19.下列有关化学反应速率的说法正确的是( )
A.C与CO2反应生成CO时,增加C的量能使反应速率增大
B.等质量的锌粉和锌片与相同体积、相同物质的量浓度的盐酸反应,反应速率相等
C.SO2的催化氧化是一个放热反应,所以升高温度,反应速率减小
D.汽车尾气中的NO和CO可以缓慢反应生成N2和CO2,使用催化剂可以增大该化学反应速率
20.某化学小组欲测定KClO3溶液与NaHSO3溶液反应的化学反应速率,所用试剂为10 mL 0.1 mol·L-1 KClO3溶液和10 mL 0.3 mol·L-1 NaHSO3溶液,所得实验数据如图所示。
已知:ClO+3HSO⥫⥬Cl-+3SO+3H+。
下列说法错误的是( )
A.该反应在3~7 min的化学反应速率约为v(Cl-)=0.007 5 mol·L-1·min-1
B.在反应过程中,该反应的化学反应速率变化趋势为先增大后减小
C.该反应一定是放热反应
D.实验室可以利用该反应设计原电池
◆题型06 控制变量法分析反应速率的影响因素
21. 在25℃时,实验测得溶液中的反应在反应物浓度不同时的实验数据如下表。(已知:碘单质溶于水后,溶液为棕黄色。)
实验编号
①
②
③
初始/()
0.1
0.1
0.2
初始/()
0.1
0.2
0.1
从混合到出现棕黄色的时间/s
13
6.5
6.6
将实验①延长至20s,测得。若用KI代替HI,溶液未出现棕黄色,有无色气体生成,过程中检测到。下列说法不正确的是
A.在20s内①的
B.由实验数据可知,增大反应物浓度可以加快反应速率
C.加入KI时,反应可能有:、
D.上述实验说明酸性环境下,I-还原性增强
22 .(24-25高二下·安徽·期末)某小组探究KI与的反应,实验条件对反应速率的影响,设计如下实验,并记录结果如下:
编号
温度
溶液
KI溶液
1%淀粉溶液体积
出现蓝色时间
①
1mL
40s
②
1mL
20s
③
1mL
5s
④
1mL
未见蓝色
下列说法正确的是
A.由实验①②可知,增大,反应速率加快
B.实验②③是探究浓度对反应速率的影响
C.在被氧化过程中,不参加反应
D.由实验①③④可知,温度升高,反应速率越慢
23. 某化学课外小组的同学通过实验探究温度和浓度对反应速率的影响。实验原理及方案:在酸性溶液中,碘酸钾(KIO3)和亚硫酸钠可发生反应生成碘,反应原理是:2IO+5SO+2H+===I2+5SO+H2O,生成的碘可用淀粉溶液检验,根据出现蓝色所需的时间来衡量该反应的速率。
实验序号
0.01 mol·L-1 KIO3酸性溶液(含淀粉)的体积/mL
0.01 mol·L-1 Na2SO3溶液的体积/mL
水的体积/mL
实验温度/℃
出现蓝色的时间/s
①
5
5
V1
5
t1
②
5
5
40
25
t2
③
5
V2
35
25
t3
下列判断不正确的是( )
A.最先出现蓝色的一组是实验③
B.实验①③中V1=40,V2=10
C.探究温度对化学反应速率的影响应该选择实验①②
D.出现蓝色的时间:t3>t2>t1
◆题型07 化学反应速率的图像分析
24. (24-25高二下·安徽宣城·期末)在容积为2L的恒容密闭容器中,通入一定量的A,发生反应 。温度恒定为100℃时,体系中A和B的物质的量随时间变化如图所示。
下列说法不正确的是
A.0~10s时段,反应速率为
B.时刻体系内为
C.若,则反应达到平衡状态
D.欲测定A的相对分子质量,应采用的适宜条件为高温低压
25.(24-25高二上·陕西汉中·期末)一定温度下,在2L的恒容密闭容器中X、Y、Z、W(均为气体)发生反应,反应过程中各物质的物质的量随时间变化如图所示。下列说法错误的是
A.反应的化学方程式为
B.反应至时,Y的转化率为
C.内,
D.反应任意时刻体系的压强与初始压强之比均为
26. (24-25高二下·河南濮阳·期末)丙烯酸乙酯()是合成功能高分子材料的重要原料,其制备原理为。向2L恒容密闭容器中加入适量和,加入催化剂,在120℃时发生上述反应,测得和的物质的量与时间的关系如图所示。已知:净反应速率。
下列叙述正确的是
A.正反应速率:
B.净反应速率:
C.5~10 min内,
D.该条件下,的平衡转化率约为33.3%
◆题型08 化学反应历程图像分析
27.(24-25高二下·陕西汉中·期末)在合成氨的反应中,反应物、生成物的能量与活化能的关系如图所示,下列说法正确的是
A.过程I为旧键断裂放热的过程
B.该反应的反应热为
C.稀盐酸与碳酸氢钠反应的能量变化与如图所示能量变化相符
D.该反应若仅改变温度,能量的变化如图中的曲线Ⅲ所示
28. (24-25高二下·福建莆田·期末)一定条件下,M与反应生成Q和,其反应过程如下图所示,其中TS表示过渡态,L表示中间体。下列说法错误的是
A.中间体的稳定性比的强
B.决速步骤的活化能是18.9kJ·mol-1
C.使用高效催化剂,不能降低反应焓变
D.一定条件下,总反应为放热反应
29. (24-25高二上·四川成都·期末)我国学者采用量子力学法研究了钯基作催化剂时,用和制备的机理,其中某段反应的相对能量与历程的关系如图所示,图中的TS1~TS5为过渡态,吸附在钯催化剂表面上的物质用*标注。下列说法正确的是
A.钯基催化剂可改变该反应中单位体积内活化分子百分数和单位时间产率
B.过程是该段反应历程中的决速步骤
C.五种过渡态中,过渡态TS4对应的物质最稳定
D.该段反应过程中,生成1mol共吸收热量65.7kJ
考点三 化学反应的方向(难点)
◆题型01 自发反应
30.下列关于自发反应的叙述中,正确的是
A.自发反应的逆过程在相同条件下也必定是自发的
B.铁在潮湿的空气中生锈属于自发反应
C.自发过程必然是自发反应
D.自发反应与外界条件无关
31.下列说法中正确的是
A.能够自发进行的反应一定是熵增的过程 B.能够自发进行的反应一定是焓减的过程
C.的反应就在任何温度下都可自发进行 D.水凝结成冰的过程中,
◆题型02 反应焓变与反应方向
32. 下列自发反应可用焓判据来解释的是( )
A.2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g) ΔH=+56.7 kJ·mol-1
B.(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)+NH3(g) ΔH=+74.9 kJ·mol-1
C.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1
D.CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g) ΔH=+178.2 kJ·mol-1
33.下列说法正确的是( )
A.能自发进行的反应一定能迅速发生
B.NH4Cl(s)===NH3(g)+HCl(g)室温下不能自发进行,说明该反应的ΔH<0
C.NH4HCO3(s)===NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) ΔH>0,该反应在高温下能自发进行
D.加入合适的催化剂能改变反应的焓变,使非自发反应转化为自发反应
◆题型03 反应熵变与反应方向
34. 下列生活中的自发过程能用熵判据解释的是
A.自然界中水由高处往低处流 B.低于0 ℃时水变成冰
C.墨水滴到水中会扩散到整个水体 D.铁器暴露在潮湿的空气中会生锈并放出热量
35. (24-25高二上·浙江·期中)相同温度和压强下,关于物质熵的大小比较,合理的是
A. B.
C. D.
36. (24-25高二上·广东清远·期中)化学反应的方向问题对于理论研究与生产实践都有着重要的意义,下列有关化学反应方向的判断不正确的是
A.某吸热反应能自发进行,因此该反应是熵增反应
B.知道了某过程有自发性之后,就能确定该过程一定会发生
C.硝酸铵晶体溶于水是熵增的过程,能自发进行
D.在常温下能自发进行,则该反应的
◆题型04 化学反应方向的判断
37.下列对于反应的预测正确的是
选项
化学反应方程式
已知条件
预测
A
室温下不能自发进行
B
,低温下自发反应
可以等于3
C
常温下能自发反应
D
,能自发反应
A.A B.B C.C D.D
38.(24-25高二上·广东茂名·期中)某密闭容器中,在高温条件下,有利于自发进行的反应是
A.C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH>0
B.N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0
C.2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH<0
D.2NO2(g)N2O4(g) ΔH<0
39.(24-25高二上·湖北黄冈·期中)下列叙述错误的是
A.自发进行的化学反应的方向,应由焓判据和熵判据的复合判据来判断
B.一定温度下,反应的
C.在其他外界条件不变的情况下,使用催化剂可以改变化学反应进行的方向
D.水结冰的过程不能自发进行的原因是熵减的过程,但改变条件可以自发进行
◆题型05 温度对化学反应方向的影响
40. 已知,H2O2分解成H2O和O2,其中ΔH=-196.1 kJ· mol-1,ΔS=125.8 J·mol-1·K-1,据此,下列说法正确的是
A.该反应在常温下不能自发
B.该反应在常温下能自发
C.该反应反应前后熵值减小
D.该反应反应物的总能量低于生成物的总能量
41.已知2A(g)⥫⥬3B(g)+C(g) ΔH>0,假设ΔH和ΔS不随温度变化而改变,下列说法中正确的是( )
A.低温下能自发进行
B.高温下能自发进行
C.任何温度下都能自发进行
D.任何温度下都不能自发进行
42.二氧化碳的捕捉与封存是实现温室气体减排的重要途径之一,也是未来实现低碳经济转型的重要环节。一些科学家利用太阳能加热反应器来“捕捉”空气中的CO2(如图所示)。下列说法中正确的是( )
A.步骤一中生成CaCO3的反应为吸热反应
B.步骤一中反应的ΔS>0
C.步骤一与步骤二中的反应互为可逆反应
D.步骤二的反应能否自发进行,与温度有关
考点四 化学平衡状态(重点)
◆题型01 可逆反应
43.下列有关可逆反应的说法不正确的是( )
A.可逆反应是指在同一条件下能同时向正、逆两个方向进行的反应
B.2HIH2+I2是可逆反应
C.2H2+O22H2O与2H2O2H2↑+O2↑互为可逆反应
D.可逆反应中反应物和生成物同时存在
44.在下列反应CO+H2O⥫⥬CO2+H2中,加入C18O后,则18O存在于( )
A.只存在于CO和CO2中
B.存在于CO、H2O、CO2中
C.只存在于CO中
D.存在于CO、H2O、CO2、H2中
◆题型02 化学平衡状态
45. 下列对化学反应限度的叙述中,不正确的是( )
A.任何可逆反应在给定的条件下的进程都有一定的限度,不同反应的限度不同
B.可逆反应的最大转化率不能达到100%,所以可逆反应不容易发生
C.化学反应达到平衡时,反应物和生成物的浓度均不再改变,但物质间的转化仍在进行
D.改变反应条件,化学反应限度可能改变
46.一定温度下,向一体积不变的密闭容器中加入一定量的SO2和O2,发生反应:2SO2(g)+O2(g)⥫⥬2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ·mol-1。下列有关该反应的叙述正确的是( )
A.达到平衡状态时,正、逆反应速率相等
B.达到平衡状态时,SO2和O2的浓度都为0
C.若起始时加入2 mol SO2和1 mol O2,则达平衡时放出的热量为196.6 kJ
D.若反应达到平衡状态后,2 min时生成a mol SO3,则4 min时生成2a mol SO3
◆题型03 化学平衡状态的判断
47.(24-25高二下·北京西城·期中)在恒温恒容条件下,对于密闭容器中进行的反应:,下列说法能充分说明该反应已达到化学平衡状态的是
A.正、逆反应速率相等且等于零 B.容器内压强不再变化
C.X、Y、Z在容器中共存 D.3v正(Y)=2v逆(Z)
48.(24-25高二上·浙江丽水·期末)在恒温恒压容器中发生:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1,下列选项不能表明反应已达平衡状态的是
A.c(N2)不再变化
B.相同时间内,断开H-H键的数目和断开N-H键的数目之比为1:2
C.v(N2):v(H2):v(NH3)=1:3:2
D.容器内气体的密度不再变化
49. 可逆反应:2NO2(g) 2NO(g)+O2(g)在恒容的密闭容器中进行,达到平衡状态的标志是( )
①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2
②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO
③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态
④混合气体的颜色不再改变的状态
⑤混合气体的密度不再改变的状态
⑥混合气体的压强不再改变的状态
⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
A.①④⑥⑦ B.②③⑤⑦
C.①③④⑤ D.全部
考点五 化学平衡常数(重点)
◆题型01 化学平衡常数及影响因素
50.在相同的温度下,已知:反应①N2(g)+O2(g)2NO(g)的平衡常数为3.84×10-31,反应②2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的平衡常数为3.10×1026(mol·L-1)-1。则在该温度下,两个化学反应的反应程度之间的关系为
A.①>② B.①<② C.①=② D.不能确定
51.在25 ℃时,密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表所示:
物质
X
Y
Z
初始浓度/(mol·L-1)
0.1
0.2
0
平衡浓度/(mol·L-1)
0.05
0.05
0.1
下列说法错误的是( )
A.反应达到平衡时,X的转化率为50%
B.反应可表示为X(g)+3Y(g)⥫⥬2Z(g),其平衡常数为1 600
C.增大压强使平衡向生成Z的方向移动,平衡常数增大
D.改变温度可以改变此反应的平衡常数
◆题型02 平衡常数之间的关系
52.某温度下密闭容器中反应 的平衡常数K的值为59,下列说法正确的是
A.加压,
B.反应的
C.使用催化剂,
D.分解反应的平衡常数的表达式为
53.将与放入的密闭容器中,在一定条件下反应:达到平衡,测得平衡时的浓度为。则此条件下反应:的平衡常数K为
A.2 B.1 C.0.5 D.0.25
◆题型03 化学平衡常数的应用
54. 我国科学家成功利用CO还原NO,从源头上减少煤粉燃烧产生的大气污染。一定温度下,在1 L的恒容密闭容器中,充入1 mol CO和1 mol NO,反应2CO(g)+2NO(g)⥫⥬N2(g)+2CO2(g)平衡时,测得c(N2)=0.2 mol/L,下列说法正确的是( )
A.升高温度,正、逆反应速率以相同倍数增大
B.加入催化剂使正反应速率加快,逆反应活化能增大
C.若往容器中再通入1 mol NO和1 mol CO2,则此时v正>v逆
D.若往容器中再通入2 mol CO和1 mol N2,则此时v正>v逆
55. 恒温条件下,分别向体积为1L、2L的两个密闭容器(分别编号为Ⅰ、Ⅱ)中充入1molC2H6发生C2H6(g)C2H4(g)+H2(g),10min后测得剩余两个容器中C2H6的浓度分别为0.5mol/L、0.2mol/L,下列说法不正确的是
A.平均反应速率:I>Ⅱ
B.该条件下,平衡常数的值K=0.5
C.两个均达到平衡状态
D.此条件下,容器I达到平衡时,平衡转化率为50%
56. (24-25高二上·河南驻马店·阶段练习)是一种新型硝化剂,在温度下可发生下列反应: 。温度下的平衡常数为。下列说法错误的是
A.反应的
B.该反应在高温下可自发进行
C.温度下的平衡常数为,若为130,则温度高于
D.温度下,在体积为1 L的恒温密闭容器中充入2 mol,4 mol ,1 mol,此时反应将向逆反应方向进行
◆题型04 化学平衡常数、平衡转化率的计算
57.(24-25高二上·广东东莞·阶段练习)450℃时,向某恒容密闭容器中充入、,控制适当条件使其发生反应: ,反应在时达到平衡且此时的物质的量浓度为。下列分析错误的是
A.的平衡转化率为80%
B.500℃时,该反应的平衡常数小于80
C.向平衡体系中充入和后,容器中
D.平衡时压强是反应开始前的0.75倍
58. (24-25高三上·云南德宏·开学考试)一定温度下,在2L的恒容密闭容器中发生反应。反应过程中的部分数据如下表所示:
t/min
n(A)/mol
n(B)/mol
n(C)/mol
0
2.0
2.4
0
5
0.9
10
1.6
15
1.6
下列说法正确的是
A.该反应在10min后才达到平衡 B.物质B的平衡转化率为20%
C.平衡状态时,c(C)=0.6 mol·L-1 D.该温度下的平衡常数为
59. (24-25高二上·海南儋州·阶段练习)加热依次发生的分解反应为①;②。在容积为的密闭容器中充入,加热到,达到平衡状态后为为。则时反应①的平衡常数为
A.8.0 B.8.5 C.9.6 D.10.2
◆题型05 速率常数
60.(24-25高二上·山东菏泽·期中)光气广泛应用于农药、医药、精细化学品等领域,由与CO合成它的反应机理如下(为只与温度有关的速率常数、K为平衡常数):①快反应;②快反应;③慢反应。其中反应②存在。下列说法错误的是
A.总反应的化学反应速率由反应③决定 B.反应②的
C.三个反应中,反应②的活化能最大 D.反应①属于焓增、熵增的变化
61.(24-25高二上·河南南阳·阶段练习)一定温度下,恒容密闭容器中碘甲烷(CH3I)热裂解制低碳烯烃的反应如下:
反应①:
反应②:
反应②的正、逆反应速率表达式:,(、为反应速率常数,只与温度、催化剂有关),反应②正反应的活化能小于逆反应的活化能。测得浓度随时间的变化如下表。
0
1
2
3
4
5
0.160
0.113
0.080
0.056
0.040
0.028
下列说法正确的是
A.0~4min内,C2H4的平均反应速率为
B.若降低温度,的值减小
C.5min时,反应①和反应②均达到化学平衡
D.2min时,若测得,则此时压强与起始压强比为
62.(24-25高二上·山东菏泽·期中)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.
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
◆题型06 压强平衡常数 (Kp)
63.(23-24高二下·河南信阳·期中)T℃时,向容积为2 L的刚性密闭容器中充入1 mol CO2和一定量的H2发生反应:。平衡时p(HCHO)与起始的关系如图所示。已知初始加入2 mol H2,容器内的总压强为1.2m kPa。下列说法正确的是
A.5 min时反应到达c点,
B.a点时,混合气体平均摩尔质量为
C.b点时,
D.c点时,再加入CO2(g)和H2O(g),使二者分压均增大0.1m kPa,平衡不移动
64.(24-25高二下·安徽阜阳·期末)实验室模拟工业固氮,在压强为p MPa的恒压容器中充入1mol 和3mol ,反应混合物中的物质的量分数随温度的变化曲线如图所示,其中一条是经过一定时间反应后的曲线,另一条是平衡时的曲线。下列说法错误的是
A.曲线Ⅰ是平衡时的曲线
B.图中a点时,转化率转化率
C.图中b点时,
D.475℃时,该反应的压强平衡常数的表达式 (用平衡分压代替平衡浓度计算,平衡分压=总压×物质的量分数)
65.(24-25高二上·甘肃白银·期末)利用臭氧可除去室内的HCHO(甲醛)。一定条件下,将2molHCHO(g)和2.5mol(g)充入一密闭容器中发生反应。实验测得HCHO的平衡转化率与温度和压强的关系如图所示,已知为用平衡分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数。下列说法错误的是
A.该反应的△H<0
B.
C.M点的压强平衡常数
D.及时移出(g)可增大HCHO的平衡转化率
66.(24-25高二下·吉林长春·开学考试)环戊二烯(C5H6)是一种重要的有机化工原料。
Ⅰ.环戊二烯容易反应生成双环戊二烯(C10H12):2C5H6(g)C10H12(g)。不同温度下,溶液中环戊二烯(C5H6)浓度(初始浓度为1.5mol·L-1 )与反应时间的关系如图所示。
(1)反应开始至b点时,用环戊二烯(C5H6)表示的平均速率为 mol·L-1·h-1 。
(2)T1 T2 (填“大于”、“小于”或“等于”)
Ⅱ.可用环戊二烯(C5H6)制备环戊烯(C5H8)。有如下反应:
反应i:C5H8(g) C5H6(g)+ H2(g) ∆H1=+100.3kJ·mol-1 K1
反应ii:2HI(g) H2 (g) + I2(g) ∆H2=+11.0 kJ·mol-1 K2
反应iii:C5H8(g) + I2(g) C5H6(g) + 2HI(g) ∆H3 K3
(3)反应iii的焓变∆H3= kJ·mol-1,反应iii的平衡常数K3为 (用K1,K2表示)。
(4)某温度时在恒容密闭容器中充入等物质的量的碘和环戊烯发生反应iii,起始总压为P0,平衡时总压为1.2 P0
①平衡时环戊烯(C5H8)的体积分数为 %。
②用平衡分压(分压=总压×物质的量分数)代替平衡浓度计算压强平衡常数Kp = 。
A. B. C. D.
考点六 化学平衡的移动(重点)
◆题型01 浓度对化学平衡移动的影响
67.将5 mL 0.005 mol·L-1 FeCl3溶液和5 mL 0.015 mol·L-1 KSCN溶液混合,达到平衡后呈红色,再将混合液分为5份,分别进行如下实验:
试管①:滴加4滴水,振荡
试管②:滴加4滴饱和FeCl3溶液,振荡
试管③:滴加4滴1 mol·L-1 KCl溶液,振荡
试管④:滴加4滴1 mol·L-1 KSCN溶液,振荡
试管⑤:滴加4滴1 mol·L-1 NaOH溶液,振荡
下列说法不正确的是( )
A.对比试管①和②,为了证明增大反应物浓度,平衡正向移动
B.对比试管①和③,为了证明增大反应物浓度,平衡逆向移动
C.对比试管①和④,为了证明增大反应物浓度,平衡正向移动
D.对比试管①和⑤,为了证明减小反应物浓度,平衡逆向移动
68.从一种植物的花中提取一种有机物,可用简化式HIn表示,在溶液中因存在下列电离平衡:HIn(溶液红色) ⥫⥬H+(溶液)+In-(溶液黄色),故可用作酸碱指示剂。在该水溶液中加入下列物质,能使该指示剂显黄色的是( )
A.盐酸 B.碳酸钠溶液
C.氯化钠溶液 D.过氧化钠
◆题型02 压强对化学平衡移动的影响
69.(24-25高二上·四川成都·期末)某小组用50mL注射器吸入20mL和的混合气体,活塞位于Ⅰ处。封闭注射器后将活塞拉到Ⅱ处。下列叙述错误的是
A.该实验研究了压强对平衡移动的影响 B.向外拉动活塞,增大
C.活塞拉到Ⅱ处后,气体颜色最终变浅 D.保持温度不变,推拉活塞,平衡常数K保持不变
70.已知化学反应2A(?)+B(g) ⥫⥬2C(?)达到平衡,当增大压强时,平衡向逆反应方向移动,则下列情况可能的是( )
A.A是气体,C是固体 B.A、C均为气体
C.A、C均为固体 D.A是固体或液体,C是气体
◆题型03 温度、催化剂对化学平衡移动的影响
71. 反应:A(g)+3B(g) ⥫⥬2C(g) ΔH<0达到平衡后,将反应体系的温度降低,下列叙述中正确的是( )
A.正反应速率增大,逆反应速率减小,平衡向右移动
B.正反应速率减小,逆反应速率增大,平衡向左移动
C.正反应速率和逆反应速率都减小,平衡向右移动
D.正反应速率和逆反应速率都减小,平衡向左移动
72. 已知反应:2NO2(g) ⥫⥬N2O4(g),把NO2、N2O4的混合气体盛装在两个连通的烧瓶里,然后用弹簧夹夹住橡皮管,把烧瓶A放入热水里,把烧瓶B放入冰水里,如图所示。与常温时烧瓶内气体的颜色进行对比发现,A烧瓶内气体颜色变深,B烧瓶内气体颜色变浅。下列说法错误的是( )
A.上述过程中,A烧瓶内正、逆反应速率均加快
B.上述过程中,B烧瓶内c(NO2)减小,c(N2O4)增大
C.上述过程中,A、B烧瓶内气体密度均保持不变
D.反应2NO2(g) ⥫⥬N2O4(g)的逆反应为放热反应
◆题型04 勒夏特列原理在化工生产中的应用
73.(24-25高二上·浙江丽水·期末)下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
A.实验室制备乙酸乙酯时,加入稍过量的乙醇
B.工业上SO2的催化氧化在常压下进行
C.实验室收集氯气时,常用排饱和食盐水的方法
D.工业上在10MPa-30MPa条件下合成氨
74.(24-25高二上·陕西安康·期末)勒夏特列原理又称平衡移动原理。下列现象不能用该原理解释的是
A.夏天打开汽水瓶盖时汽水中产生大量气泡
B.往新制氯水中加入适量碳酸钙固体可以增强漂白能力
C.唾液可以使淀粉水解速率加快
D.CO中毒者应及时移至空气流通处,必要时应放入高压氧舱
75.(2025·浙江·模拟预测)工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破,其反应如下:。下面说法正确的是
A.合成氨一般选择400~500℃的原因主要考虑了温度对速率的影响
B.将生成的氨气及时液化分离,可推动平衡正向移动,加快反应速率
C.增大压强虽能提高平衡产率,但实际生产中常采用20MPa以节省设备成本
D.由于在空气中含量高,因此直接将空气与氢气混合通入反应炉
◆题型05 含“断点”的速率变化图像
76. 可逆反应:的图像如图甲所示;若其他条件都不变,只是在反应前加入合适的催化剂,其图像如图乙所示。
①;②;③;④;⑤;⑥;⑦图甲与图乙中阴影部分的面积相等;⑧图乙中阴影部分面积更大。
以上所述正确的组合为
A.②④⑤⑦ B.②④⑥⑧ C.②③⑤⑦ D.①④⑤⑧
77.可逆反应A(g)+2B(g)2C(g) ΔH>0速率图像如图所示。导致t′时刻的速率图线变化的原因可能是
A.增大了A的浓度 B.使用了催化剂
C.增大了压强 D.升高了温度
78.(24-25高二上·陕西西安·阶段练习)25℃时,在体积为2L的密闭容器中,气态物质A、B、C的物质的量n随时间t的变化如图1所示。
(1)根据图1数据,该反应的化学方程式为 。
(2)计算5~7min的平均反应速率 。
(3)在5~7min内,若K不变,则此处曲线变化的原因是 ,若K变化且温度降低,则该反应的正反应 0(填“<”或“>”)。
(4)已知达到平衡后,降低温度,A的转化率将增大。图2表示此反应的反应速率v和时间t的关系图,结合图1判断,下列哪些时刻是因增大了反应物活化分子百分数而影响反应速率的 ;A的平衡转化率最大的一段时间是 。
◆题型06 百分含量(或转化率)——温度(压强)——时间图像
79.(24-25高二下·河南·期末)一定温度下,在固体催化剂存在下与等物质的量的反应。X、Y和Z的物质的量分数随时间的变化如图所示。
已知发生的反应有:
反应I:
反应II:
反应III:
下列说法错误的是
A.由图可知,反应I的活化能小于反应II的活化能
B.
C.增大,平衡时的值增大
D.若将固体催化剂换成纳米颗粒,产物Y的峰值点可能变为
80.(23-24高二上·浙江宁波·期中)向一恒容密闭容器中加入1molCH4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(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T,Pb>Pc
81. (24-25高二上·福建漳州·期中)目前,常利用催化技术将汽车尾气中NO和CO转化为CO2和N2。为研究不同条件下对该化学反应的影响。某课题组按下表数据进行了实验探究。实验中使用了等质量的同种催化剂,测得CO的浓度随时间的变化如图所示。下列说法不正确的是
编号
T/℃
c(NO)/(mol·L-1)
c(CO)/(mol·L-1)
催化剂的比表面积/(m2·g-1)
Ⅰ
280
6.50×10-3
4.00×10-3
80.0
Ⅱ
x
4.00×10-3
120.0
Ⅲ
360
6.50×10-3
y
80.0
A.x=280 ;y=4.00×10-3
B.实验Ⅰ达到平衡时,NO的浓度为4.50×10-3 mol·L-1
C.由实验Ⅰ、Ⅱ可知,增大催化剂的比表面积,该化学反应的反应速率增大
D.该反应的反应热ΔH<0
◆题型07 恒温线(恒压线)图像
82. (24-25高二上·河南南阳·阶段练习)已知图甲表示反应①:;图乙表示反应②: 。
下列关于反应及图像的描述错误的是
A.图甲中
B.图甲中A、C、D三点的平衡常数:
C.反应②中化学计量数
D.反应②在高温下可自发进行
83.(24-25高二下·安徽安庆·阶段练习)不同温度下,在某一恒容密闭容器中充入一定量的和,发生反应 ,测得的平衡转化率的变化关系如图所示。下列说法错误的是
A.正反应速率:
B.平衡常数:
C.若混合气体的平均摩尔质量不再随时间改变时,表明反应达到平衡状态
D.a点时,再向容器中通入一定量的,的平衡转化率一定增大
84. (24-25高二上·山西太原·期中)在20L的密闭容器中按物质的量之比1:2充入CO和合成甲醇:。测得CO的平衡转化率与温度、压强(、)的关系如图所示,和195℃时随时间的变化如表所示。下列说法正确的是
0
1
3
5
8
5
4
4
A.该反应,
B.和195℃时,0~3min内平均速率
C.在195℃下,该反应的平衡常数K=25
D.下,B点处
85. (24-25高二下·陕西商洛·期末)近年来,为了达成“碳达峰,碳中和”目标,科学家们陆续研发了许多反应实现碳的固定,其中一种是利用H2、CO2合成生物质能源甲醇,反应方程式为。T℃下向两恒温密闭容器甲、乙中均充入1molCO2(g)和3molH2(g),它们分别在有水分子筛(只允许水分子透过)和无水分子筛条件下反应,测得CO2平衡转化率与压强的关系如图。下列说法错误的是
A.随着压强增大,该反应平衡正向移动,CO2的平衡转化率增大
B.使用了水分子筛的容器是甲
C.a、M两点对应的化学平衡常数大小关系:
D.a、M两点对应的反应速率大小关系:
◆题型08 “投料比”曲线分析
86. (24-25高二上·河南南阳·阶段练习)向2L恒容密闭容器中投入一定量的NO和ICl,发生反应:,NO的平衡转化率与温度、投料比的关系如图所示。下列说法错误的是
A.
B.
C.在400K、条件下,起始投入2molNO、2molICl,平衡后再加入1molNO、1molNOCl、1molICl和1molI2,此时平衡逆向移动
D.在500K、条件下,若缩小容器体积增大压强,NO的平衡转化率可能从Y点到Z点
87. 一定条件下,CH4与H2O(g)发生反应:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)。设起始=Z,在恒压条件下,平衡时CH4的体积分数φ(CH4)与Z和温度T的关系如图所示,下列说法正确的是( )
A.该反应的焓变ΔH>0
B.图中Z的大小关系为a>3>b
C.图中X点对应的平衡混合物中=3
D.温度不变时,增大X点对应的平衡体系的压强后,φ(CH4)减小
◆题型09 多重平衡图像分析
88. (24-25高二下·江苏南京·期末)CO2加氢转化为二甲醚(CH3OCH3)的主要反应(忽略其他副反应)为:
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.1kJ·mol-1
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2kJ·mol-1
Ⅲ.2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH3=-23.4kJ·mol-1
在3.0MPa的恒压密闭容器中充入5.4mol H2和2mol CO2发生上述反应,CO2的平衡转化率、CH3OCH3和CO生成物的选择性随温度变化如图所示。已知:生成物R的选择性=×100%。下列说法不正确的是
A.曲线b表示CH3OCH3的选择性
B.高于280℃后,温度对反应Ⅱ的影响程度大于反应Ⅰ
C.350℃,达到平衡时,容器内H2O的物质的量小于1.7mol
D.为提高二甲醚的产率,需要研发在低温区的高效催化剂
89. (24-25高二上·江苏·期末)CO2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1∶1的CO2和H2,发生如下反应:
①CO2(g)+H2(g)⇌HCOOH(g) ΔH1=+31.2 kJ·mol-1
②CO2(g)+H2(g) ⇌CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2 kJ·mol-1
在相同时间内,CO2的转化率、HCOOH的选择性[HCOOH的选择性=×100%]与温度的关系如图所示。下列叙述错误的是
A.CO2的转化率等于H2的转化率
B.温度高于673 K时,随着温度的升高CO的选择性增大
C.其他条件不变,改为恒压容器,再次达到平衡时,HCOOH的物质的量减小
D.673 K下反应达到平衡时,CO2、HCOOH、CO的浓度之比为10∶57∶133
90. (24-25高二下·江苏泰州·期末)甲烷氧化偶联制乙烯涉及的反应如下:
①
②
③
以乙烯为例的选择性定义为。其他条件相同,相同时间内,原料气的对转化率与、、选择性的影响如图所示。下列说法正确的是
A.M点反应①和反应②消耗的量相同
B.的产率在时比=3时更高
C.其他条件不变,增大压强乙烯的平衡产率不变
D.若原料中含有,则N点体系中为0.008mol
◆题型10 化工生产适宜条件的选择
91.合成氨工业中,常加热至500 ℃,下列有关叙述正确的是( )
A.为加快反应速率,缩短达到平衡所需要的时间
B.加快v正,减小v逆
C.使平衡向合成氨的方向移动
D.提高原料转化率
92.汽车安装尾气净化装置也可除去NOx,化学方程式为2NO2(g)+4CO(g)⥫⥬N2(g)+4CO2(g),关于反应2NO2(g)+4CO(g)⥫⥬N2(g)+4CO2(g),下列说法正确的是( )
A.该反应的ΔS>0
B.选择合适的催化剂,可以使NO2完全转化成N2
C.及时移除N2、CO2,正反应速率增大,平衡向正反应方向移动
D.上述反应中每生成0.1 mol N2,转移电子的数目约为0.8×6.02×1023
◆题型11 等效平衡
93.(24-25高二上·湖南长沙·期中)恒温恒容条件下,发生反应:在3个密闭容器中,按下列方式投入反应物:I.3molA,1molB;II.6molA,2molB;III.4molC。则在保持恒温恒容反应达到平衡时,下列选项正确的是
A.容器I与容器II中,C的浓度,转化率
B.容器I与容器II中,B的体积分数,反应能量变化
C.容器II与容器III为等效平衡,B的体积分数,转化率,反应能量变化
D.三个容器中,平衡常数的关系为:
94.(24-25高一下·吉林长春·期末)甲、乙、丙三个容器中起始物质及其物质的量如图所示,三个容器最初的容积、温度相同,反应中甲、丙的容积不变,乙中的压强不变,在一定温度下反应达到平衡。下列说法正确的是
A.平衡时的百分含量:乙>甲=丙
B.平衡时各容器内的大小顺序为乙=甲>丙
C.平衡时甲中与丙中的转化率一定相同
D.其它条件不变,向平衡后的丙容器中再加入少量,新平衡后的转化率变大
95.(2025·江西·二模)挥发性有机物的减排与控制已成为我国当前阶段大气污染治理的重点工作之一,通过催化氧化法去除乙酸乙酯的过程主反应如下:,一定温度下,将不同量的原料通入恒压密闭容器中只发生上述反应,平衡时热量变化如下表:
实验编号
初始投入量/mol
平衡时热量变化
①
2
10
0
0
放热2akJ
②
0
0
4
5
吸热2bkJ
③
0
0
4
4
吸热2ckJ
下列说法正确的是
A.选择高效催化剂可以提高乙酸乙酯氧化反应的选择性和平衡转化率
B.该反应低温自发
C.该反应的
D.向实验②平衡后的体系中通入,的平衡转化率比③中的大
96.(2025·江西上饶·二模)随着汽车使用量增大,尾气污染已经受到人们的普遍关注。研究表明,一定条件下存在反应:。在相同温度下,向两个密闭刚性的甲、乙容器中都充入一定量的反应物,甲容器保持绝热(即与外界无热量交换),乙容器保持恒温,在相同的温度下同时开始反应,测得有关数据如表所示,下列说法正确的是
容器编号
容器体积/L
起始物质的量/mol
5s时物质的量浓度(mol/L)
10s时物质的量浓度(mol/L)
CO
NO
甲
1
2
2
0.3
0.5
乙
2
4
4
0.25
0.5
A.甲、乙两容器达到平衡时,平衡常数:
B.平衡后,往容器甲中再充入2mol CO和2mol NO,平衡时
C.平衡后,往容器乙再充入1mol CO和1mol ,NO的转化率增加
D.其他条件不变,若将乙容器改为恒温恒压,则5s时的浓度小于0.25mol/L
B 综合攻坚·知能拔高
1.对反应来说,下列反应速率最慢的是
A. B.
C. D.v(A)= 0.2mol/(L·s)
2.(24-25高二上·北京丰台·期中)下列说法中,正确的是
A.同一物质,S(g) > S(l) > S(s)
B.固体溶解是一个熵减小的过程
C.能够自发进行的反应一定是熵增加的过程
D.能够自发进行的反应一定是放热反应
3.向一个密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2,在一定条件下使其发生反应生成NH3。达到平衡时,下列说法中正确的是( )
A.N2、H2和NH3的物质的量浓度之比为1∶3∶2
B.N2完全转化为NH3
C.正反应速率和逆反应速率都为零
D.单位时间内消耗a mol N2,同时消耗2a mol NH3
4.合成氨反应通常控制在20~50 MPa的压强和500 ℃左右的温度,且进入合成塔的氮气和氢气的体积比为1∶2.8,经科学测定,在相应条件下氮气和氢气反应所得氨的平衡浓度(体积分数)如表所示:
压强
20 MPa
60 MPa
500 ℃
19.1
42.2
而实际从合成塔出来的混合气体中含有氨约为15%,这表明
A.表中所测数据有明显误差
B.生产条件控制不当
C.氨的分解速率大于预测值
D.合成塔中的反应并未达到平衡
5.用氮化硅陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件,能大幅度提高发动机的热效率。工业上用化学气相沉积法制备氮化硅,其反应如下:3SiCl4(g)+2N2(g)+6H2(g) Si3N4(s)+12HCl(g) ΔH<0,一定条件下,在恒容密闭容器中发生上述反应,能说明反应达到化学平衡状态的是
A.3v正(N2)=v正(H2)
B.v正(HCl)=4v正(SiCl4)
C.混合气体密度保持不变
D.单位时间内生成1 mol氮气,同时生成12 mol氢气
6.(24-25高二下·安徽蚌埠·期末)为探究化学平衡移动的影响因素,设计方案并进行实验,观察到相关现象。其中方案设计和结论都正确的是
选项
影响因素
方案设计
现象
结论
A
压强
向恒温恒容密闭玻璃容器中充入100mLHI气体,分解达到平衡后再充入100mLAr
气体颜色不变
对于反应前后气体总体积不变的可逆反应,改变压强平衡不移动
B
温度
将封装有和混合气体的烧瓶浸泡在热水中
气体颜色变深
升高温度,平衡向吸热反应方向移动
C
催化剂
向1mL乙酸乙酯中加入1mL0.3mol·L-1溶液,水浴加热
上层液体逐渐减少
使用合适的催化剂可使平衡向正反应方向移动
D
浓度
向1mL0.1mol·L-1溶液中加入1mL1.0mol·L-1HBr溶液
黄色溶液变橙色
增大反应物浓度,平衡向正反应方向移动
A.A B.B C.C D.D
7.一定条件下,在某催化剂表面上发生分解反应生成和,测得的实验结果如图所示。下列说法正确的是
已知:化学上,将反应物消耗一半所用的时间称为半衰期()。
A.的半衰期与起始浓度成正比
B.浓度越高,反应速率越快
C.在该催化剂表面的分解反应是可逆反应
D.ab段的平均生成速率为
8.(24-25高二上·四川攀枝花·阶段练习)下列平衡移动方向和现象判断正确的是
A.,加水,平衡逆向移动,溶液黄色变浅
B.,加入粉,平衡正向移动,溶液颜色加深
C.,压缩容器体积,平衡不移动,气体颜色无变化
D.,升温,溶液由蓝色变为黄绿色
9.(24-25高二下·安徽·期末)某小组探究KI与的反应,实验条件对反应速率的影响,设计如下实验,并记录结果如下:
编号
温度
溶液
KI溶液
1%淀粉溶液体积
出现蓝色时间
①
20℃
1mL
40s
②
20℃
1mL
20s
③
50℃
1mL
5s
④
100℃
1mL
未见蓝色
下列说法正确的是
A.由实验①②可知,增大,反应速率加快
B.实验②③是探究浓度对反应速率的影响
C.在被氧化过程中,不参加反应
D.由实验①③④可知,温度升高,反应速率越慢
10.(24-25高二上·重庆铜梁·阶段练习)在某温度下,将含有H2和I2各0.1mol的混合气体充入容积为10L的密闭容器中,发生反应H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH=-14.9kJ/ mol,充分反应并达到平衡后,测得c(H2)=0.008mol/L,H2转化率为α(H2),反应放热Q kJ。在上述温度下,再充入H2和I2各0.1mol,再次达到平衡后,c(H2)=amol/L,下列说法正确的是
①该温度下上述反应的平衡常数K=0.25;②α,(H2)=20%;③Q=1.49;④a=0.008
A.①③ B.①② C.③④ D.②③
11.(24-25高二下·云南·期中)数形结合是研究化学反应速率及化学平衡的重要数学手段,从如图所示图像得出的结论正确的是
A.图甲: B.图乙:时刻改变的条件可能是加入催化剂或压缩体积加压
C.图丙: D.图丁:
12.(24-25高二下·四川凉山·开学考试)合成氨工业涉及固体燃料的气化,需要研究与之间的转化。现将一定量的与足量碳在体积可变的密闭容器中发生反应:,测得压强、温度对、的平衡组成的影响如图所示。下列说法正确的是
A.平衡体系的压强: B.该反应的活化能:(正)(逆)
C.该反应在高温下,可以自发进行 D.该反应的平衡常数:
13.(24-25高二上·吉林松原·期末)一定温度下,向某1L恒容密闭容器中充入1.0mol发生反应 ,测定实验数据得到和的曲线如图所示。下列说法错误的是
A.的分解反应在高温条件下能自发进行
B.若平衡时压缩容器体积,反应重新达到平衡,曲线Ⅰ的g点可能变为c点
C.若平衡时升高温度,反应重新达到平衡,曲线Ⅱ的h点可能变为e点
D.该温度下,反应的平衡常数
14.(24-25高二下·广西南宁·期末)某密闭容器中有物质的量浓度均为的和,一定条件下发生反应:,测得的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示。下列说法不正确的是
A.反应速率:
B.平衡常数:
C.压强:
D.1100℃,条件下该反应经5min达到平衡,则用CO2表示该反应的速率为
15.(24-25高二下·江苏盐城·期末)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、HCOOH的选择性与温度的关系如图所示。
HCOOH的选择性。
下列叙述不正确的是
A.温度低于673K时,HCOOH的选择性随温度升高而增大
B.温度高于673K时,主要发生反应②
C.平衡时,又充入和,再次达到平衡时,减少
D.673K下反应达到平衡时,、HCOOH、CO的浓度之比为
16.合成氨反应为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)。图1表示在一定温度下此反应过程中的能量变化。图2表示在2 L的密闭容器中反应时N2的物质的量随时间的变化曲线。图3表示在其他条件不变的情况下,改变起始物氢气的物质的量,平衡时NH3的质量分数w(NH3)的变化曲线。
下列说法正确的是( )
A.该反应为自发反应,由图1可得加入适当的催化剂,E和ΔH都减小
B.图2中0~10 min内该反应的平均速率v(H2)=0.045 mol·L-1·min-1,从11 min起其他条件不变,压缩容器的体积为1 L,则n(N2)的变化曲线为d
C.图3中,a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物N2的转化率最高的是b点
D.图3中T1和T2表示温度,对应温度下的平衡常数为K1、K2,则:T1>T2,K1>K2
17.(24-25高二下·江西宜春·阶段练习)某研究性学习小组利用溶液和酸性溶液的反应进行了一系列探究外界条件的改变对化学反应速率的影响实验,相关实验如下:
实验编号
实验温度
试管中所加试剂及其用量
溶液颜色褪至无色所需时间
溶液
溶液
稀硫酸
1
25
3.0
3.0
2.0
2.0
6.4
2
25
4.0
2.0
2.0
2.0
5.0
3
25
5.0
1.0
2.0
4
25
1.5
4.5
2.0
2.0
5
50
5.0
2.0
2.0
(1)实验中发生的化学反应的离子方程式为 。
(2)通过实验1、2、4,可探究 (填外部因素)对化学反应速率的影响。通过实验3、5,可探究温度对化学反应速率的影响,则 。
(3))0~5min内,实验2中高锰酸钾的平均反应速率为 ,进行实验4时发现溶液几乎没有褪色,原因可能是 。
(4)甲同学在实验1、2、3中观察到溶液褪色速率开始时较慢,反应一段时间后逐渐加快。查阅资料获悉:
ⅰ.与酸性溶液反应的一种机理如图所示:
ⅱ.在溶液中呈紫红色,能发生反应通常呈青绿色;呈绿色,在酸性条件下不稳定,迅速分解产生和。
①仅由图示机理分析,反应一段时间后溶液褪色速率突然加快的原因可能为 。
②乙同学将实验1中溶液调至1时再次做实验,发现溶液紫色并未直接褪去,而是先变为青色溶液,一段时间后青色溶液逐渐褪至无色,乙同学结合上述信息,推测紫色溶液变为青色溶液时,青色溶液中可能含有。指导老师否定了该猜想,理由是 。
18.(24-25高二下·湖北十堰·期末)石油开采得到的天然气中含有。综合利用天然气是实现“碳中和”的重要途径。和重整制氢的主要反应如下:
反应Ⅰ: ;
反应Ⅱ: ;
反应Ⅲ: ;
查阅资料可知,均为正值。
回答下列问题:
(1)反应Ⅳ: 。()
① (用含的代数式表示), (用含的代数式表示)。
②反应Ⅳ中,每生成12gC(s),此时断裂的键为 mol。
(2)某温度下,在5L恒容密闭容器中充入和,仅发生反应Ⅰ。2min时,该反应达到平衡,此时测得反应前后的压强之比为。
①在不改变起始投入反应物的物质的量的情况下,为了提高的产量,可采用的方法有升高温度和 (填1种即可)。
②的平衡转化率为 %。
③0~2min内, 。
④该反应的平衡常数 (用分数表示)。
19.(24-25高二上·重庆·期末)以、为原料制备甲烷技术的研究不断取得新进展。在固体催化剂表面加氢合成甲烷过程中发生以下两个反应:
反应I:
反应II:
请回答:
(1)反应 。
(2)在一定温度下,在体积不变的容器中,充入和,发生反应,下列不能说明该反应处于平衡状态的是___________(填字母标号)。
A.混合气体平均相对分子质量保持不变
B.和的物质的量之比保持不变
C.压强保持不变
D.混合气体密度保持不变
(3)一定压强下,向某容积可变的密闭容器中通入和的混合气体(其中和的物质的量之比为1:4),在某催化剂的作用下同时发生反应I和反应II,测得的转化率、和的选择性随反应温度的变化如下图所示(或的选择性是指反应生成或时所消耗的的物质的量占参加反应的总物质的量的百分比)。
①提高产率的措施有 、 。
②温度高于时的转化率减小的可能原因是 (不考虑温度对催化剂活性的影响)。
(4)室温下,向体积为的恒容密闭容器中通入和,仅发生反应I,
若反应时保持温度恒定,测得反应过程中压强随时间的变化如下表所示:
时间/min
0
10
20
30
40
50
60
压强
5.00P
4.60P
4.30P
4.15P
4.06P
4.00P
4.00P
①该温度下反应I的 (为用气体的分压表示的平衡常数,分压=气体的体积分数体系总压)。
②反应I的速率方程:,(是速率常数,只与温度有关)。时, (填“>”“<”或“=”)。
20.(24-25高二下·内蒙古赤峰·期末)资源化利用是科学工作者重点研究的课题。一定条件下,可合成甲醇,主要反应的热化学方程式如下:
i.
ii.
iii.
(1) 。该反应自发进行的条件是 (填“高温”“低温”或“任何温度”)。
(2)在时,向恒容密闭容器中通入等量和,只发生反应,则下列能作为判断反应达到化学平衡状态的依据的是___________。
A.容器内气体的压强不变 B.容器内的体积分数不变
C.容器内气体的密度不变 D.容器内与的比例不变
(3)向两个恒压(压强分别为、)密闭容器中均通入、的混合气体,只发生反应和反应iii.平衡时或占所有含碳化合物的物质的量分数随温度的变化曲线如图所示。
①表示压强为时和曲线的分别是 和 (填“甲”“乙”“丙”或“丁”),判断时曲线的理由为 。
②c点时,容器内的物质的量为 。
③600℃时,反应i的压强平衡常数 (列出计算式即可,为用分压表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。
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