内容正文:
专题13 化学反应速率与化学平衡
三年考情概览:解读近三年命题思路和内容要求,统计真题考查情况。
典型真题精析:代表性真题分类精讲并点评命题规律,设置仿照题目。
近年真题精选:分类精选近年真题,把握命题趋势。
易错易错速记:归纳串联解题必备知识,总结易错易混点。
高考模拟探源:精选适量最新模拟题,发掘高考命题之源。
命题解读
考向
近三年考查统计
分析近三年的高考试题可知,在新高考单科卷中,选择题中有关化学反应速率和化学平衡试题的考查有所增加,但主观题仍是考查的重头戏。试题的陌生度和难度呈增加趋势,图像内容多变,除常见的 “浓度 - 时间”“转化率 - 时间” 等图像外,还出现了 “产率 - 投料比”“积碳量 - 温度” 等新颖图像,对考生图像分析能力要求提高。同时,计算题数量增加,平衡常数的计算角度愈发多变,三段式运用更加灵活。另外,试题情境丰富,涉及化工生产、化学与技术、化学与生命以及化学与环境等,体现了化学知识的真实性和应用价值。核心知识包括化学反应速率的比较、计算和影响因素的判断,化学平衡常数、转化率、物质的浓度的计算,以及平衡移动原理的分析等。预计 2026 年高考中,化学反应速率和化学平衡仍将是考查的重点内容。试题可能会以与生产生活实际联系紧密的创新题材为载体,如新能源开发、环境保护等领域的化学反应。考查内容方面,除了传统的化学反应速率和平衡的影响因素、化学平衡常数的计算等知识点外,速率常数的理解与应用可能会继续受到关注。同时,试题可能会更加注重对学生综合能力的考查,如结合图像、表格等信息进行分析推理,以及将化学反应速率和化学平衡知识与其他化学知识(如电化学、电解质溶液等)相结合进行考查。
考向一 化学反应速率及影响因素
2025·安徽卷T11
2025·北京卷T10
2024·甘肃卷T4
2024·广东卷T15
2023·广东卷T15
2023·海南卷T13
考向二 化学平衡及其影响因素
2025·山东卷T10
2025·江西卷T12
2025·甘肃卷T4
2025·浙江卷T11
2024·浙江6月卷T16
2023·江苏卷T13
考向三 化学反应速率及化学平衡的相关计算
2025·江苏卷T13
2024·重庆卷T14
2024·海南卷T7
2024·浙江卷T11
2024·江西卷T9
2023·河北卷T12
考向四 化学反应速率、平衡图像分析
2024·安徽卷T12
2024·江苏卷T13
2024·湖南卷T14
2024·吉林卷T10
2024·广西卷T13
2024·安徽卷T10
考向一 化学反应速率及影响因素
【典题1】(2025·海南卷)恒温下,反应物A与Q按图示计量关系,同时发生三个基元反应,分别生成产物B、C、D,反应速率。下列说法正确的是
A.反应的活化能①>②>③
B.提高温度仅提高反应②中活化分子百分数
C.加入催化剂,使反应③的活化能变小,D的产量降低
D.总反应速率
【答案】D
【解析】A.基元反应的反应速率与活化能成反比(活化能越低,速率越快),已知,则活化能应为①<②<③,A错误;B.升高温度会使所有反应的活化分子百分数均提高,并非“仅提高反应②”,B错误;C.催化剂降低反应③的活化能,会加快反应③的速率,使D的生成速率增大,不影响D的产量,C错误;D.三个反应为平行反应,共同消耗反应物A和Q,总反应速率(反应物消耗速率)等于各反应速率之和,即,D正确;故答案选D。
◆一句话点评:试题围绕多个基元反应的速率、活化能等核心知识展开,全面且精准地考查了化学反应原理的综合应用,能很好地检测学生对相关概念和规律的掌握程度与运用能力。
【仿照题】(2025·湖南张家界·三模)在某密闭容器中充入等物质的量的和,发生反应,该反应的速率方程,其中k为速率常数,已知速率常数与反应活化能(,单位为)、温度(T,单位为K)的关系式为(R、C为常数),与催化剂、的关系如图所示。下列说法正确的是
A.降低温度会导致速率常数k增大
B.催化剂A的催化效果比催化剂B的好
C.使用催化剂B时,活化能Ea的范围:
D.依据反应体系中体积分数不变,可确定该反应达到化学平衡状态
【答案】C
【解析】A.根据关系式,降低温度T减小, 增大,Ea为正值,则-Rlnk增大,即lnk减小,k减小,A错误;B.相同温度(相同)时,催化剂B对应的-Rlnk更小,即lnk更大,k更大,反应速率更快,催化效果更好,B错误;C.图像中-Rlnk与呈线性关系,斜率为Ea。催化剂B直线取=0.9×10-2 K-1时,-Rlnk≈1.5,斜率Ea在200kJ/mol= =150 kJ/mol,结合图像趋势,Ea的范围为150 kJ/mol < Ea < 200 kJ/mol,C正确;D.初始SO2和Cl2等物质的量,反应中按1:1消耗,平衡时SO2体积分数= ,始终不变,不能判断平衡,D错误;故选C。
【典题2】(2025·安徽卷)恒温恒压密闭容器中,时加入,各组分物质的量分数x随反应时间t变化的曲线如图(反应速率,k为反应速率常数)。
下列说法错误的是
A.该条件下
B.时间段,生成M和N的平均反应速率相等
C.若加入催化剂,增大,不变,则和均变大
D.若和均为放热反应,升高温度则变大
【答案】C
【解析】A.①的,②,②-①得到,则K=,A正确;B.由图可知,时间段,生成M和N的物质的量相同,由此可知,成M和N的平均反应速率相等,B正确;C.若加入催化剂,增大,更有利于生成M,则变大,但催化剂不影响平衡移动,不变,C错误;D.若和均为放热反应,升高温度,两个反应均逆向移动,A的物质的量分数变大,即变大,D正确;故选C。
◆一句话点评:试题结合物质的量分数随时间变化曲线与反应速率公式,综合考查化学速率相关知识,对学生分析图像、运用反应原理的能力有较好的检验效果。
【仿照题2】(2025·安徽·模拟预测)起始温度均为T℃,容积均为10L的甲(绝热)、乙(恒温)密闭容器中,向甲、乙中均加入1mol(g)和4molCO(g),发生反应,N2O的转化率随时间的变化关系如图所示。已知:、分别是正、逆反应速率常数,,。下列说法正确的是
A.此反应正反应活化能>逆反应活化能
B.反应速率:
C.容器甲,0~200 s内,
D.升高温度,增大,减小
【答案】B
【分析】由图可知,绝热容器甲先达到平衡,说明该反应为放热反应,反应放出的热量使温度升高,平衡逆向移动,导致N2O的转化率减小,则该反应为放热反应。
【解析】A.由分析可知,该反应为放热反应,ΔH=正反应活化能-逆反应活化能<0,故正反应活化能<逆反应活化能,A错误;B.由分析可知,绝热容器甲中反应温度高于恒温容器乙,由图可知,Q点与P点一氧化二氮转化率相同,则两个容器内同一种气体的浓度相同,而Q点反应温度高于P点,则Q点正反应速率高于P点正反应速率,P点对应未达到平衡,正反应速率大于逆反应速率,所以Q点正反应速率大于P点逆反应速率,故B正确;C.由图可知,200s时,容器甲中一氧化二氮的转化率为20%,则内,一氧化二氮的反应速率为=,C错误;D.升高温度,正逆反应速率常数k正、k逆均增大,D错误;故选B。
考向二 化学平衡及其影响因素
【典题1】(2025·山东卷)在恒容密闭容器中,热解反应所得固相产物和气相产物均为含氟化合物。平衡体系中各组分物质的量随温度的变化关系(实线部分)如图所示。已知:温度时,完全分解;体系中气相产物在、温度时的分压分别为、。下列说法错误的是
A.a线所示物种为固相产物
B.温度时,向容器中通入,气相产物分压仍为
C.小于温度时热解反应的平衡常数
D.温度时、向容器中加入b线所示物种,重新达平衡时逆反应速率增大
【答案】D
【分析】热解反应所得固相产物和气相产物均为含氟化合物,则其分解产物为和,其分解的化学方程式为,根据图数据分析可知,a线代表,b线代表,c线代表。由各线的走势可知,该反应为吸热反应,温度升高,化学平衡正向移动。
【解析】A.a线所示物种为,固相产物,A正确;B.温度时,向容器中通入,恒容密闭容器的体积不变,各组分的浓度不变,化学平衡不发生移动,虽然总压变大,但是气相产物分压不变,仍为,B正确;C.T2时Na2SiF6完全反应,气体压强只与温度有关,但此时温度升高,平衡常数Kp增大,此时Kp3大于气相产物的分压,即p3<,C正确;D.若b线为气相产物,加入后分压增大,逆反应速率瞬时增大,平衡左移。重新平衡时,温度不变,平衡常数不变,气相产物分压不变,逆反应速率不变,D错误;故选D。
◆一句话点评:试题依托物质的量随温度变化的图像,综合考查化学平衡移动、平衡常数等知识,能有效考查学生对化学平衡相关原理的理解与应用能力。
【仿照题】(2025·四川巴中·模拟预测)甲醇有“木醇”与“木精”之名,现代甲醇是直接在一氧化碳、二氧化碳和氢的一个催化作用的工业过程中制造的。向2L恒容密闭容器中充入和,在一定条件下,发生反应 。在甲、乙两种不同催化剂的作用下,反应时间均为时,测得甲醇的物质的量分数随温度的变化如图所示。下列说法不正确的是
A.后甲醇的物质的量分数减小的原因是温度升高平衡逆向移动
B.相同温度下,催化剂效果更好的是甲
C.下,再充入和,达平衡后的转化率增大
D.和下,平衡常数:
【答案】D
【解析】A.不同的催化剂下,后甲醇的物质的量分数相同,说明后反应达平衡。由反应知,升温,平衡逆向移动。故甲醇的物质的量分数减小的原因是温度升高,平衡逆向移动,所以物质的量分数减小,A正确;B.相同条件下甲催化下甲醇的物质的量分数更大,催化剂效果更好,B正确;C.下,再充入和,相当于加压,平衡正向移动,的转化率增大,C正确;D.,正反应放热,温度升高,平衡逆向移动,平衡常数减小,,D错误;故选D。
【典题2】(2025·江西卷)一定压强下,乙烯水合反应为:
已知:
气体均视为理想气体,下列说法正确的是
A.反应的活化能: B.恒温恒容充入,平衡向左移动
C.随温度升高而降低 D.平衡后,升高温度,
【答案】C
【解析】A.ΔH = E正 - E逆,题目中ΔH = -34585 -26.4T,为负值且随温度升高更负,说明E正 < E逆,A错误;B.恒温恒容充入N2,总压增大但各反应物分压不变,平衡不移动,B错误;C.由ΔG = ΔH - TΔS代入数据得ΔS = -71.59 -26.4TlnT,温度T升高时lnT增大,ΔS更小,ΔS随温度升高而降低,C正确;D.该反应的ΔH<0,为放热反应,升温使放热反应的逆反应速率增加更多,Δv逆 > Δv正,D错误;故选C。
◆一句话点评:试题结合反应的焓变、吉布斯自由能公式,综合考查化学反应的热效应、熵变及化学平衡移动等知识,能较好地检验学生对化学反应原理的综合运用能力。
【仿照题2】(2025·山西太原·模拟预测)逆水煤气变换反应为:,这是实现资源化利用的有效途径。若该反应已达到化学平衡状态,则下列叙述正确的是
A.和完全转化为CO和
B.、、CO、的浓度一定相等
C.正、逆反应速率相等且等于零
D.CO的浓度保持不变
【答案】D
【解析】A.可逆反应达到平衡时反应物和生成物共存,不可能完全转化,A错误;B.平衡时各物质浓度由初始条件和反应程度决定,不一定相等,B错误;C.平衡时正、逆反应速率相等但不为零(动态平衡),若速率为零,则反应停止,C错误;D.平衡状态下各物质浓度不再变化,CO的浓度保持不变是平衡的直接标志,D正确;故选D。
考向三 化学反应速率及化学平衡的相关计算
【典题1】(2025·江苏卷)甘油水蒸气重整获得过程中的主要反应:
反应Ⅰ
反应Ⅱ
反应Ⅲ
条件下,和发生上述反应达平衡状态时,体系中和的物质的量随温度变化的理论计算结果如图所示。下列说法正确的是
A.时,的平衡转化率为20%
B.反应达平衡状态时,
C.其他条件不变,在范围,平衡时的物质的量随温度升高而增大
D.其他条件不变,加压有利于增大平衡时的物质的量
【答案】A
【分析】550℃时,曲线①物质的量是5mol,根据原子守恒,n(C)=3mol,则其不可能是含碳微粒,故曲线①表示,升高温度,反应Ⅰ平衡正移,反应Ⅱ平衡逆向移动,CO物质的量增大,则曲线③代表CO,温度升高,反应Ⅲ逆向移动,物质的量降低,则曲线②代表,据此解答。
【解析】A.时,,,,根据C原子守恒,可得,根据O原子守恒,可得(也可利用H原子守恒计算,结果相同),则,A正确;B.时,,,则,B错误;C.范围,随温度升高,反应Ⅱ、Ⅲ平衡均逆向移动,增大,说明反应Ⅲ逆向移动程度更大,则的物质的量减小,C错误;D.增大压强,反应Ⅰ平衡逆向移动,反应Ⅱ平衡不移动,反应Ⅲ平衡正向移动,的物质的量减小,D错误;故选A。
◆一句话点评:试题围绕甘油水蒸气重整制氢的多个反应,结合物质的量随温度变化的图像,综合考查化学平衡的相关计算,能有效考查学生对复杂反应体系中平衡移动等原理的理解与应用能力。
【仿照题】(2025·重庆江津·模拟预测)工业试剂硫酰氯制备原理为,恒容密闭容器中按不同进料比充入和,测定不同温度(已知:)下体系达平衡时的(,其中,为体系初始压强,为体系平衡压强),结果如图所示。下列说法正确的是
A.该反应的(不考虑对的影响)
B.温度下,平衡常数
C.点时,平均反应速率
D.且时,
【答案】B
【解析】A.当相同时,由可知升高温度,减小,即平衡向逆反应方向移动,故该反应的,A错误;B.由题图中点可知,进料比为,平衡时,已知恒温恒容情况下,容器内气体物质的量之比等于压强之比,根据三段式:计算得到,B正确;C.题目没有给定时间,无法计算反应速率,C错误;D.根据“等效平衡”原理,该反应中和的化学计量数之比为,则和的进料比互为倒数(如2与0.5)时,相等,即且时,D错误;故选B。
【典题2】(2024·重庆卷)醋酸甲酯制乙醇的反应为:。三个恒容密闭容器中分别加入醋酸甲酯和氢气,在不同温度下,反应t分钟时醋酸甲酯物质的量n如图所示。下列说法正确的是
A.该反应的 B.容器甲中平均反应速率
C.容器乙中当前状态下反应速率 D.容器丙中乙醇的体积分数为
【答案】D
【分析】温度越高反应速率越快,比较乙丙可知,丙反应升高温度,醋酸甲酯量增大,则反应逆向进行,正反应为放热反应,焓变小于0;
【解析】A.由分析,该反应的,A错误;B.容器甲中平均反应速率,B错误;C.温度越高反应速率越快,比较乙丙可知,丙达到平衡状态,但不确定乙是否平衡,不能确定正逆反应速率相对大小,C错误;D.对丙而言:
容器丙中乙醇的体积分数为,D正确;故选D。
◆一句话点评:试题结合不同温度下反应物物质的量变化图像,综合考查化学反应速率、化学平衡移动及相关计算,能较好地检验学生对化学平衡原理的理解与应用能力。
【仿照题2】(2025·河北张家口·二模)T K下,分别向三个容积不等的恒容密闭容器中投入1mol SOCl2和1mol H2S发生反应:,反应t min后,三个容器中SOCl2的转化率如图所示。下列说法正确的是
A.0~t min内,三个容器中的正反应速率:
B.b点为平衡转化率,a、c点不是平衡转化率
C.T K时,该反应的平衡常数为2 mol·L-1
D.V1 L容器中反应达到平衡后,若再投入1mol SOCl2和1mol S2O,平衡不移动
【答案】D
【解析】A.0~t min内,以表示正反应速率,,,,容积:,所以正反应速率:,A错误;B.三个容器中的SOCl2的转化率:b>a=c,浓度大时速率快,a点的转化率比b点低,说明a点达到了平衡,则可推知a点是平衡点,b、c点不是平衡点,B错误;C.根据平衡点a点列三段式:
,C错误;D.若再投入1mol SOCl2和1mol S2O,,平衡不移动,D正确;故选D。
考向四 化学反应速率、平衡图像分析
【典题1】(2024·安徽卷)室温下,为探究纳米铁去除水样中的影响因素,测得不同条件下浓度随时间变化关系如下图。
实验序号
水样体积/
纳米铁质量/
水样初始
①
50
8
6
②
50
2
6
③
50
2
8
下列说法正确的是
A.实验①中,0~2小时内平均反应速率
B.实验③中,反应的离子方程式为:
C.其他条件相同时,适当增加纳米铁质量可加快反应速率
D.其他条件相同时,水样初始越小,的去除效果越好
【答案】C
【解析】A. 实验①中,0~2小时内平均反应速率,A不正确;B. 实验③中水样初始=8,溶液显弱碱性,发生反应的离子方程式中不能用配电荷守恒,B不正确;C. 综合分析实验①和②可知,在相同时间内,实验①中浓度的变化量大,因此,其他条件相同时,适当增加纳米铁质量可加快反应速率,C正确;D. 综合分析实验③和②可知,在相同时间内,实验②中浓度的变化量大,因此,其他条件相同时,适当减小初始,的去除效果越好,但是当初始太小时,浓度太大,纳米铁与反应速率加快,会导致与反应的纳米铁减少,因此,当初始越小时的去除效果不一定越好,D不正确;综上所述,本题选C。
◆一句话点评:试题结合实验数据与浓度 - 时间图像,探究纳米铁去除水样中的影响因素,全面考查化学反应速率等知识及实验分析能力,能有效检测学生对化学原理在实际实验中应用的掌握程度。
【仿照题】(2025·江苏徐州·一模)高炉炼铁过程中涉及如下反应:
①
②
③
在恒容密闭容器中加入足量、C,发生上述反应。改变温度,测得平衡时容器内总压强的对数、或的物质的量分数变化如图所示。
下列叙述错误的是
A.
B.、曲线分别代表、
C.若改为恒压容器,则曲线向下移动
D.加入催化剂,可提高单位时间内的转化率
【答案】B
【分析】反应体系中只有两种气体,CO和CO2的物质的量分数之和为1,b、c两条曲线的右坐标之和恒为1,对应体系中的两种气体;温度升高反应②③正向进行,反应①逆向进行,x(CO)随温度升高而增大,因此x(CO)随着温度升高而增大对应曲线b,x(CO2)随着温度升高而降低对应曲线c,对应曲线a,以此解题。
【解析】A.结合分析可知,该反应体系中,只有、两种气体,两种气体的物质的量分数之和等于1.0,A正确;B.结合分析可知,、曲线分别代表、,B错误;C.恒容条件下,气体总物质的量增大,气体压强增大,改为恒压容器,相当于减小压强,减压时,反应①平衡不移动,反应②和③平衡向右移动,增大,减小,曲线向下移动,曲线向上移动,C正确;D.加入催化剂,能提高反应速率,故单位时间内的转化率会增大,D正确;故选B。
【典题2】(2024·江苏卷)二氧化碳加氢制甲醇的过程中的主要反应(忽略其他副反应)为:
①
②
、下,将一定比例、混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及L1、L2、L3…位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、CO和的体积分数如图所示。下列说法正确的是
A.L4处与L5处反应①的平衡常数K相等
B.反应②的焓变
C.L9处的的体积分数大于L5处
D.混合气从起始到通过L1处,CO的生成速率小于的生成速率
【答案】C
【解析】A.L4处与L5处的温度不同,故反应①的平衡常数K不相等,A错误;B.由图像可知,L1-L3温度在升高,该装置为绝热装置,反应①为吸热反应,所以反应②为放热反应,ΔH2<0,B错误;C.从L5到L9,甲醇的体积分数逐渐增加,说明反应②在向右进行,反应②消耗 CO,而 CO 体积分数没有明显变化,说明反应①也在向右进行,反应①为气体分子数不变的反应,其向右进行时,n(H2O) 增大,反应②为气体分子数减小的反应,且没有H2O的消耗与生成,故 n总减小而n(H₂O)增加,即H2O的体积分数会增大,故L9处的 H2O的体积分数大于L5处,C正确;D.L1处CO 的体积分数大于 CH3OH,说明生成的 CO 的物质的量大于CH3OH,两者反应时间相同,说明CO的生成速率大于 CH3OH的生成速率,D错误;故选C。
◆一句话点评:试题围绕二氧化碳加氢制甲醇的反应,结合绝热反应管内的温度与物质体积分数变化图像,综合考查化学平衡常数、反应焓变及反应速率等知识,能有效考查学生对复杂反应体系中化学平衡与反应速率相关原理的理解和应用能力。
【仿照题2】(2025·重庆·模拟预测)已知反应:①,②。常压下,将和气体通入恒压容器中,发生上述反应,在相同时间不同温度下测得部分气体的体积分数随温度的变化如图所示。下列说法错误的是
A.反应的活化能:①<②
B.曲线X是的体积分数随温度的变化
C.相同时间,时,两个反应可能已达到平衡
D.时,的物质的量为
【答案】D
【解析】A.由图像可知反应②大约时才能进行,因此反应的活化能①<②,A正确;B.根据两个反应特点可知,只有氢气的量随温度的升高一直升高,所以曲线X表示的是的体积分数随温度的变化,B正确;C.由题可知两个反应都是吸热反应,随温度升高,反应均正向移动,和的体积分数均会增大,无法判断两个反应是否达到平衡,因此时有可能已经平衡,C正确;D.根据题干和图中数据,列三段式:
,解得,D错误;故选D。
考向一 化学反应速率及影响因素
1.(2025·北京卷)乙烯、醋酸和氧气在钯()催化下高效合成醋酸乙烯酯()的过程示意图如下。
下列说法不正确的是
A.①中反应为
B.②中生成的过程中,有键断裂与形成
C.生成总反应的原子利用率为
D.催化剂通过参与反应改变反应历程,提高反应速率
【答案】C
【解析】A.①中反应物为CH3COOH、O2、Pd,生成物为H2O和Pd(CH3COO)2,方程式为:,A正确;B.②中生成的过程中,有C-H断开和C-O的生成,存在键断裂与形成,B正确;C.生成总反应中有H2O生成,原子利用率不是,C错误;D.是反应的催化剂,改变了反应的历程,提高了反应速率,D正确;答案选C。
2.(2024·甘肃卷)下列措施能降低化学反应速率的是
A.催化氧化氨制备硝酸时加入铂 B.中和滴定时,边滴边摇锥形瓶
C.锌粉和盐酸反应时加水稀释 D.石墨合成金刚石时增大压强
【答案】C
【解析】A.催化剂可以改变化学反应速率,一般来说,催化剂可以用来加快化学反应速率,故催化氧化氨制备硝酸时加入铂可以加快化学反应速率,A项不符合题意;B.中和滴定时,边滴边摇锥形瓶,可以让反应物快速接触,可以加快化学反应速率,B项不符合题意;C.锌粉和盐酸反应时加水稀释会降低盐酸的浓度,会降低化学反应速率,C项符合题意;D.石墨合成金刚石,该反应中没有气体参与,增大压强不会改变化学反应速率,D项不符合题意;故选C。
3.(2024·广东卷)对反应(I为中间产物),相同条件下:①加入催化剂,反应达到平衡所需时间大幅缩短;②提高反应温度,增大,减小。基于以上事实,可能的反应历程示意图(——为无催化剂,------为有催化剂)为
A.B.C. D.
【答案】A
【解析】提高反应温度,增大,说明反应的平衡逆向移动,即该反应为放热反应,减小,说明S生成中间产物I的反应平衡正向移动,属于吸热反应,由此可排除C、D选项,加入催化剂,反应达到平衡所需时间大幅缩短,即反应的决速步骤的活化能下降,使得反应速率大幅加快,活化能大的步骤为决速步骤,符合条件的反应历程示意图为A,故A正确,故选A。
4.(2023·广东卷)催化剂Ⅰ和Ⅱ均能催化反应。反应历程(下图)中,M为中间产物。其它条件相同时,下列说法不正确的是
A.使用Ⅰ和Ⅱ,反应历程都分4步进行 B.反应达平衡时,升高温度,R的浓度增大
C.使用Ⅱ时,反应体系更快达到平衡 D.使用Ⅰ时,反应过程中M所能达到的最高浓度更大
【答案】C
【解析】A.由图可知两种催化剂均出现四个波峰,所以使用Ⅰ和Ⅱ,反应历程都分4步进行,A正确;B.由图可知该反应是放热反应,所以达平衡时,升高温度平衡向左移动,R的浓度增大,B正确;C.由图可知Ⅰ的最高活化能小于Ⅱ的最高活化能,所以使用Ⅰ时反应速率更快,反应体系更快达到平衡,C错误;D.由图可知在前两个历程中使用Ⅰ活化能较低反应速率较快,后两个历程中使用Ⅰ活化能较高反应速率较慢,所以使用Ⅰ时,反应过程中M所能达到的最高浓度更大,D正确;故选C。
考向二 化学平衡及其影响因素
5.(2025·甘肃卷)加氢转化成甲烷,是综合利用实现“碳中和”和“碳达峰”的重要方式。525℃,101kPa下,。反应达到平衡时,能使平衡向正反应方向移动的是
A.减小体系压强 B.升高温度
C.增大浓度 D.恒容下充入惰性气体
【答案】C
【解析】A.反应物气体总物质的量为5mol,生成物为3mol,减小压强会使平衡向气体体积增大的方向(逆反应)移动,A不符合题意;B.该反应为放热反应,升高温度会使平衡向吸热的逆反应方向移动,B不符合题意;C.增大浓度会提高反应物浓度,根据勒夏特列原理,平衡向正反应方向移动以消耗增加的,C符合题意;D.恒容充入惰性气体不改变各物质浓度,对平衡无影响,D不符合题意;故选C。
6.(2025·浙江卷)下列说法正确的是
A.常温常压下和混合无明显现象,则反应在该条件下不自发
B.,升高温度,平衡逆移,则反应的平衡常数减小
C.,则正反应的活化能大于逆反应的活化能
D.,则
【答案】B
【解析】A.根据复合判据ΔG=ΔH-TΔS,该反应ΔH<0、ΔS<0,温度较低时ΔG<0,故低温能自发进行,A错误;B.该反应为放热反应,升高温度,平衡逆移,平衡常数减小,B正确;C.该反应为放热反应,则,则正反应的活化能小于逆反应的活化能,C错误;D.,根据盖斯定律,反应①-反应②得到目标反应Na(s)+Cl2(g)=Na+(g)+Cl−(g),则ΔH=,由于不能明确相对大小,则ΔH不能确定,D错误;故选B。
7.(2024·浙江卷)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
浓度
向溶液中加入溶液
黄色溶液变橙色
增大反应物浓度,平衡向正反应方向移动
B
压强
向恒温恒容密闭玻璃容器中充入气体,分解达到平衡后再充入
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
C
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
D
催化剂
向乙酸乙酯中加入溶液,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
【答案】C
【解析】A. 在K2CrO4溶液中存在平衡 ,且该溶液具有氧化性,HBr具有还原性,向溶液中加入溶液,可发生氧化还原反应生成Br2使溶液变为橙色,干扰探究浓度对化学平衡的影响,A错误;B.反应2HIH2+I2为反应前后气体总体积不变的可逆反应,向恒温恒容密闭玻璃容器中充入气体,分解达到平衡后再充入,不能改变反应混合物中各组分的浓度,因此气体颜色不变,但是不能由此得到改变压强平衡不移动的结论,因为容器的体积没有改变,B错误;C.反应为放热反应,升高温度,气体颜色变深,说明平衡逆向移动,即向吸热反应方向移动,C正确;D.催化剂只会改变化学反应速率,不影响平衡移动,D错误;答案选C。
8.(2024·天津卷)在恒温密闭容器中,反应达到平衡。下列说法正确的是
A.达平衡后,和的浓度保持不变
B.减小容积,达新平衡时的浓度降低
C.维持恒容,加入一定量的,达新平衡时的浓度降低
D.维持恒压,加入一定量的氩气,达新平衡时的转化率减小
【答案】A
【解析】A.达平衡时,各物质的浓度不再变化是化学平衡的基本特征,因此PCl5和PCl3的浓度保持不变,A正确;B.减小容积(加压),平衡向气体物质的量少的一侧(逆反应)移动,PCl5的浓度应升高而非降低,B错误;C.恒容下加入PCl3,平衡逆向移动,生成更多PCl5,其浓度应升高而非降低,C错误;D.恒压下加入氩气,容器体积增大,相当于减压,平衡正向移动,PCl5的转化率应增大而非减小,D错误;故选A。
考向三 化学反应速率及化学平衡的相关计算
9.(2024·海南卷)已知298K,101kPa时,。该反应在密闭的刚性容器中分别于T1、T2温度下进行,CO2的初始浓度为,关系如图所示。下列说法错误的是
A. T1>T2
B.T1下反应达到平衡时
C.使用催化剂1的反应活化能比催化剂2的大
D.使用催化剂2和催化剂3的反应历程相同
【答案】D
【解析】A.平衡时CO2的浓度T1温度下比T2温度下的大,即T1到T2平衡正向移动,而结合题干方程式可知,该反应正反应是一个放热反应,即降低温度平衡才是正向移动,即T1>T2,A正确;B.T1温度下达到平衡时CO2的浓度为0.25mol/L,即CO2的浓度改变量为:0.40mol/L-0.25mol/L=0.15mol,结合变化量之比等于化学计量系数之比可知,T1下反应达到平衡时,B正确;C.在温度均为T1时,使用催化剂1达到平衡所需要的时间比催化剂2更长即催化剂1时的反应速率比催化剂2的更慢,说明使用催化剂1的反应活化能比催化剂2的大,C正确;D.催化剂2和催化剂3分别在不同温度下达到平衡所需要的时间是相同的,但温度不同,反应速率也不同,说明催化剂2和催化剂3的反应历程不相同,才能保证在不同温度下达到相同的平衡时间,D错误;故答案为:D。
10.(2023·河北卷)在恒温恒容密闭容器中充入一定量W(g),发生如下反应:
反应②和③的速率方程分别为v2=k2c2(X)和v3=k3c(Z),其中k2、k3分别为反应②和③的速率常数,反应③的活化能大于反应②。测得W(g)的浓度随时间的变化如下表。
t/min
0
1
2
3
4
5
c(W)/(mol•L-1)
0.160
0.113
0.080
0.056
0.040
0.028
下列说法正确的是
A.0~2min内,X的平均反应速率为
B.若增大容器容积,平衡时Y的产率增大
C.若k2=k3,平衡时c(Z)=c(X)
D.若升高温度,平衡时c(Z)减小
【答案】D
【分析】该气相反应体系中,有三个化学反应共存,反应②和反应③互为逆反应。W和Y只参与了反应①,X和 Z同时参与了反应①②③,其中反应②为气体分子数减小的反应,反应③为气体分子数增大的反应。X同时参与了反应①②③,其平均反应速率由三个反应共同决定,据此分析作答;
【解析】A.根据题表中数据计算可得,0~2min内,,但一部分X转化为Z,造成,则,A错误;B.该体系中Y只参与了反应①,最终体系达平衡时,反应①进行到底,W全部转化为X和Y,因此增大容器容积不影响Y的产率,B错误;C.X和Z之间的反应为可逆反应,达平衡时正、逆反应速率相等,,若k2=k3,则,C错误;D.反应③的活化能大于反应②,由此可知,反应②正反应活化能-逆反应活化能<0,该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,则平衡时减小,D正确;故答案选D
11.(2024·浙江卷)二氧化碳氧化乙烷制备乙烯,主要发生如下两个反应:
I.
II.
向容积为的密闭容器中投入和,不同温度下,测得时(反应均未平衡)的相关数据见下表,下列说法不正确的是
温度()
400
500
600
乙烷转化率()
2.2
9.0
17.8
乙烯选择性()
92.6
80.0
61.8
注:乙烯选择性
A.反应活化能:
B.时,反应I的平均速率为:
C.其他条件不变,平衡后及时移除,可提高乙烯的产率
D.其他条件不变,增大投料比投料,平衡后可提高乙烷转化率
【答案】D
【解析】A.由表可知,相同温度下,乙烯的选择性高于50%,说明反应I的速率大于反应Ⅱ,则反应活化能为Ⅰ<Ⅱ,A正确;B.由表可知,500℃时,乙烷的转化率为9.0%,可得转化的乙烷的总物质的量为2mol×9.0%=0.18mol,而此温度下乙烯的选择性为80%,则转化为乙烯的乙烷的物质的量为0.18mol×80%=0.144mol,根据方程式可得,生成乙烯的物质的量为0.144mol,则反应I的平均速率为:,B正确;C.其他条件不变,平衡后及时移除,反应Ⅰ正向进行,可提高乙烯的产率,C正确;D.其他条件不变,增大投料比投料,平衡后CO2转化率提高,C2H6转化率降低,D错误;答案选D。
12.(2024·江西卷)温度T下,向1L真空刚性容器中加入,反应达到平衡时,,
下列说法正确的是
A.再充入1mol X和1mol Y,此时
B.再充入1mol X,平衡时
C.再充入,平衡向右移动
D.若温度升高,X的转化率增加,则上述反应
【答案】A
【分析】由题意可知,平衡时Y的浓度为0.4mol/L,由方程式可知,X的浓度为1mol/L—0.4mol/L=0.6 mol/L,Z的浓度为0.4mol/L,则反应的平衡常数K=≈0.27。
【解析】A.向真空刚性容器中再充入1mol X和1mol Y时,反应的浓度商Qc==0.35>K,则反应向逆反应方向进行,正反应速率小于逆反应速率,故A正确;B.向真空刚性容器中再充入1mol X相当于增大压强,该反应是气体体积增大的反应,增大压强,平衡向逆反应方向移动,则平衡时,Y的浓度小于0.8mol/L,故B错误;C.向真空刚性容器中再充入不参与反应的1mol氮气,反应体系中各物质浓度不变,平衡不移动,故C错误;D.温度升高,X的转化率增加,说明平衡向正反应方向移动,该反应为焓变大于0的吸热反应,故D错误;故选A。
考向四 化学反应速率、平衡图像分析
13.(2024·湖南卷)恒压下,向某密闭容器中充入一定量的和,发生如下反应:
主反应:
副反应:
在不同温度下,反应达到平衡时,测得两种含碳产物的分布分数随投料比x(物质的量之比)的变化关系如图所示,下列说法正确的是
A.投料比x代表
B.曲线c代表乙酸的分布分数
C.,
D.L、M、N三点的平衡常数:
【答案】D
【分析】题干明确指出,图中曲线表示的是测得两种含碳产物的分布分数即分别为、,若投料比x代表,x越大,可看作是CH3OH的量增多,则对于主、副反应可知生成的CH3COOCH3越多,CH3COOCH3分布分数越高,则曲线a或曲线b表示CH3COOCH3分布分数,曲线c或曲线d表示CH3COOH分布分数,据此分析可知AB均正确,可知如此假设错误,则可知投料比x代表,曲线a或曲线b表示,曲线c或曲线d表示,据此作答。
【解析】A.根据分析可知,投料比x代表,故A错误;B.根据分析可知,曲线c表示CH3COOCH3分布分数,故B错误;C.甲醇与一氧化碳的反应为熵减反应,若反应为吸热,则任何条件下都不能自发,所以甲醇和一氧化碳的反应为放热反应,则ΔH1<0;当同一投料比时,观察可知T1时大于T2时,由T2>T1可知,温度越高则越小,说明温度升高副反应的平衡逆向移动,,故C错误;D.L、M、N三点对应副反应,且,升高温度平衡逆向移动,,故D正确;故答案选D。
14.(2024·吉林卷)异山梨醇是一种由生物质制备的高附加值化学品,时其制备过程及相关物质浓度随时间变化如图所示,后异山梨醇浓度不再变化。下列说法错误的是
A.时,反应②正、逆反应速率相等
B.该温度下的平衡常数:①>②
C.平均速率(异山梨醇)
D.反应②加入催化剂不改变其平衡转化率
【答案】A
【解析】A.由图可知,3小时后异山梨醇浓度继续增大,后异山梨醇浓度才不再变化,所以时,反应②未达到平衡状态,即正、逆反应速率不相等,故A错误;B.图像显示该温度下,后所有物质浓度都不再变化,且此时山梨醇转化完全,即反应充分,而1,4-失水山梨醇仍有剩余,即反应②正向进行程度小于反应①、反应限度小于反应①,所以该温度下的平衡常数:①>②,故B正确;C.由图可知,在内异山梨醇的浓度变化量为0.042mol/kg,所以平均速率(异山梨醇)=,故C正确;D.催化剂只能改变化学反应速率,不能改变物质平衡转化率,所以反应②加入催化剂不改变其平衡转化率,故D正确;故答案为:A。
15.(2024·广西卷)573K、高压条件下,一定量的苯甲腈在密闭容器中发生连续水解:(苯甲腈)(苯甲酰胺)(苯甲酸)。如图为水解过程中上述三者(分别用表示)的物质的量分数随时间的变化曲线,其中。下列说法错误的是
A.水解产物除了还有
B.点时
C.在15min前基本不变,15min后明显增大,可能是水解产物对生成的反应有催化作用
D.任意25min时间段内存在
【答案】D
【解析】A.苯甲腈在溶液中发生连续水解:,,有NH3生成,A正确;B.a点之前x(Y)逐渐增大,;a点之后,x(Y)逐渐减小,a点是Y物质的最大值,则生成和消耗的速率相等。即,B正确;C.在15min前基本不变,15min后明显增大,在没有另加物质、没有改变反应条件的情况下,可能是水解产物对生成的反应有催化作用,C正确;D.根据图像所示,反应的前期应该有,a点之后,由于明显减小,显著增大,三者的速率关系不再满足,D错误;故选D。
16.(2024·安徽卷)某温度下,在密闭容器中充入一定量的,发生下列反应:,,测得各气体浓度与反应时间的关系如图所示。下列反应进程示意图符合题意的是
A.B.C.D.
【答案】B
【分析】由图可知,反应初期随着时间的推移X的浓度逐渐减小、Y和Z的浓度逐渐增大,后来随着时间的推移X和Y的浓度逐渐减小、Z的浓度继续逐渐增大,说明X(g)Y(g)的反应速率大于Y(g)Z(g)的反应速率,则反应X(g)Y(g)的活化能小于反应Y(g)Z(g)的活化能。
【解析】A.X(g)Y(g)和Y(g)Z(g)的∆H都小于0,而图像显示Y的能量高于X,即图像显示X(g)Y(g)为吸热反应,A项不符合题意;B.图像显示X(g)Y(g)和Y(g)Z(g)的∆H都小于0,且X(g)Y(g)的活化能小于Y(g)Z(g)的活化能,B项符合题意;C.图像显示X(g)Y(g)和Y(g)Z(g)的∆H都小于0,但图像上X(g)Y(g)的活化能大于Y(g)Z(g)的活化能,C项不符合题意;D.图像显示X(g)Y(g)和Y(g)Z(g)的∆H都大于0,且X(g)Y(g)的活化能大于Y(g)Z(g)的活化能,D项不符合题意;选B。
一、易错易混提醒
1.无论是用某一反应物表示还是用某一生成物表示,由于Δc是取浓度变化的绝对值,因此,其化学反应速率都取正值,且是某一段时间内的平均速率。除了用物质浓度的变化量表示反应速率外,还可以用物质质量、物质的量、压强、体积的变化量表示。
2.化学反应速率可用反应体系中一种反应物或生成物浓度的变化来表示,一般是以最容易测定的一种物质表示,书写时应标明是什么物质的反应速率。
3.在一定温度下,固体和纯液体物质,其单位体积里的物质的量保持不变,即物质的量浓度为常数,因此它们的化学反应速率也被视为常数。由此可知,现在采用的表示化学反应速率的方法还有一定的局限性。
4.在同一反应中,用不同的物质表示同一时间的反应速率时,其数值可能不同,但这些数值所表达的意义是相同的即都是表示同一反应的速率。各物质表示的反应速率的数值有相互关系,彼此可以根据化学方程式中的各化学计量数进行换算。
5.一般来说在反应过程中都不是等速进行的,因此某一时间内的反应速率实际上是这一段时间内的平均速率。
6.由于固体和纯液体的浓度可视为常数,故改变其用量反应速率不变。但当固体颗粒变小时,其表面积增大将导致反应速率增大。
7.压强对化学反应速率的影响是通过改变反应物浓度实现的,所以分析压强的改变对反应速率的影响时,要从反应物浓度是否发生改变的角度来分析。若改变总压强而各物质的浓度不改变,则反应速率不变,如恒容时通入稀有气体来增大压强,反应速率不变(因为浓度未改变)。
8.改变温度,使用催化剂,反应速率一定发生变化,其他外界因素的改变,反应速率则不一定发生变化。
9.其他条件一定,升高温度,不论正反应还是逆反应,不论放热反应还是吸热反应,反应速率都要增大,只不过正、逆反应速率增加的程度不同。
10.在不同条件下进行的反应物和生成物相反的反应不是可逆反应。
11.各物质的物质的量之比等于方程式的化学计量数之比时,不一定是平衡状态,因为此条件并不能说明各组分的物质的量不再变化了。
12.化学平衡的建立与途径无关,既可以从正反应方向(投入反应物),也可以从逆反应方向(投入生成物)建立。
13.某一可逆反应,在一定条件下达到了平衡,化学反应速率再改变时,平衡不一定发生移动,如反应前后气体体积不变的 反应,增大压强或使用催化剂,速率发生变化,但平衡不移动。如果平衡发生了移动,则化学反应速率一定发生了改变。
14.化学平衡向正反应方向移动,则反应物的转化率不一定增大,若有多种反应物的反应,当增大某一反应物的浓度,化学平衡向正反应方向移动,只会使别的反应物的转化率增大,但该物质的转化率反而减小。
15.增加固体或纯液体的量,化学平衡不移动,因为当反应混合物中存在与其他物质不相混溶的固体或液体物质时,由于其“浓度”是恒定 的,不随其量的增减而变化,故改变这些固体或液体的量,对化学反应速率以及化学平衡均无影响,但要注意固体的表面积对化学反应速率的影响。
16.化学平衡发生移动时,化学平衡常数不一定改变,只有温度改变,平衡常数才会改变。
17.要记清楚最基本的速率时间图,如改变反应物或生成物的浓度导致速率变化时,正反应和逆反应速率中有一支与原平衡点相连。若同时改变反应物和生成物浓度(或改变压强、温度、使用催化剂)则与原平衡点相脱离。记住先到达平衡表示温度高,压强大。根据平衡图像分析可逆反应特点时,往往从最高点以后进行分析,也就是说研究的对象必须是已建立平衡的反应。
18.改变浓度和压强不能改变活化分子百分数,但能改变单位体积活化分子数,故能改变反应速率。改变温度和使用催化剂均能改变活化分子百分数,使单位体积活化分子数改变,从而改变反应速率。
19.勒夏特列原理只适用于判断“改变一个条件”时平衡移动的方向。若同时改变影响平衡移动的几个条件,不能简单地根据平衡移动原理来判断平衡移动的方向,只有在改变的条件对平衡移动的方向影响一致时,才能根据平衡移动原理进行判断。例如,N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0,同时加压、升温,平衡移动的方向无法确定。若加压同时又降温,则平衡向正反应方向移动。高温、高压
催化剂
20.正、逆反应的平衡常数互为倒数;若化学方程式中各物质的化学计量数都扩大或缩小至原来的n倍,则化学平衡常数变为原来的n次幂或次幂;两方程式相加得到新的化学方程式,其化学平衡常数是两反应平衡常数的乘积。
21.代入平衡常数表达式的是平衡浓度,而不是任意时刻的浓度,更不能将物质的量代入,反应物或生成物中有固体和纯液体存在时,由于其浓度可看做“l”而不代入公式。
22.化学平衡常数只与温度有关,与反应物或生成物的浓度无关。
23.起始浓度、平衡浓度不一定符合化学计量数之比,但物质之间是按化学计量数之比反应和生成的,故各物质的浓度变化之比一定等于化学计量数之比,这是计算的关键。
24.反应能否自发进行需综合考虑焓变和熵变对反应的影响,复合判据ΔH-TΔS<0的反应不一定能够实际发生,只是指出了在该条件下化学反应自发进行的趋势,还要考虑化学反应的快慢问题。
25.判断一个化学反应能否自发进行,若无任何外加条件,可以认为我们所学过的化学反应(电解反应除外)都是能够自发进行的。
26.升高温度,不论吸热还是放热反应,也不论正反应速率还是逆反应速率都增大。
27.向恒温恒容已达平衡的反应体系中,充入“惰性气体”(不参加反应的气体),对平衡无影响。
28.增大压强(缩小体积),化学平衡向气体物质的量减小的方向移动,但v正、v逆均增大。
29.平衡常数K只受温度影响,既与任何一种反应物或生成物的浓度变化无关,也与压强的改变无关。
30.对于一个可逆反应,若升高温度,K值增大,则正反应为吸热反应。
二、走出误区 ——化学平衡图像解读
(1)v-t图像解读
①看改变条件的一瞬间(t1),若v′正在v′逆上方,则平衡向正反应方向移动;反之,则平衡向逆反应方向移动。
②若a、b重合为一点,则t1时刻改变的是某一物质的浓度。
③若a、b不重合,则t1时刻可能是改变了温度或压强。
④若v′正和v′逆改变程度相同,即v′正=v′逆,平衡不移动,则t1时刻可能是使用了催化剂或是对反应前后气体分子数不变的反应改变压强。
(2)物质的量(或浓度或转化率)与时间关系的图像解读
①每条曲线在转折点以前表示该条件下此反应未达平衡状态,转折点后表示已达平衡状态。
②先出现转折点的则先达到平衡。如图甲,压强为p1条件下先达平衡,可推知p1>p2;图乙中,温度为T2条件下先达平衡,可推知T2>T1。根据Y表示的意义,可推断反应前后气体的化学计量数之和的大小,或判断正反应是吸热反应还是放热反应。
(3)等温(压)平衡曲线解读
①纵坐标Y可表示物质的量、浓度、转化率以及物质的量分数等含义。
②解题分析时,常需要作辅助线(对横坐标轴作垂线),若横坐标表示温度(或压强),则此辅助线为等温线(或等压线)。
③如图丙所示,在曲线上的每个点(如B点)都达到平衡状态,若纵坐标表示反应物转化率,则有:
A点是非平衡状态,若要达到平衡,需降低转化率,即平衡要向逆反应方向移动,此点v正<v逆;
C点是非平衡状态,若要达到平衡,需增大转化率,即平衡要向正反应方向移动,此点v正>v逆;
处于平衡状态或非平衡状态的各点的反应速率,其大小主要由温度决定,故有vC>vB>vA。
(4)同一段时间内,不同温度下反应进程中某个量的图像解读
如图是不同温度下经过一段时间,某反应物的转化率与温度的关系。
①此图像表明该反应的正反应为放热反应。若正反应为吸热反应,则同一时间段内温度越高,平衡正向移动程度越大,反应物的转化率越大,曲线应一直为增函数,与图像不符。
②T1~T2段,反应未达到平衡,随温度升高,反应速率加快,反应物转化率增大。
③T2点表示反应达到平衡状态。
④T2~T3段是随温度升高平衡向吸热反应方向移动的结果,T2~T3段曲线上的点均为平衡点。
三、规避“2”个易失分点
1.化学平衡状态判断“三关注”
①关注反应条件,是恒温恒容、恒温恒压,还是绝热恒容容器;
②关注反应特点,是等体积反应,还是非等体积反应;
③关注特殊情况,是否有固体参加或生成,或固体的分解反应。
2.不能作为“标志”的四种情况
①反应组分的物质的量之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。
②恒温恒容下的体积不变的反应,体系的压强或总物质的量不再随时间而变化,如2HI(g)H2(g)+I2(g)。
③全是气体参加的体积不变的反应,体系的平均相对分子质量不再随时间而变化,如2HI(g)H2(g)+I2(g)。
④全是气体参加的反应,恒容条件下体系的密度保持不变。
1.(2025·山东·模拟预测)在2L的密闭容器中充入4 mol 和5 mol 发生反应: ;一段时间内测得的转化率随温度的变化如图所示。
下列说法错误的是
A.化学反应速率:
B.单位时间内断裂N—H和O—H数目相等时达到平衡状态
C.化学反应的平衡常数:
D.5 min到达b点,则
【答案】D
【解析】A.a点氨气的转化率高于c点,即a点氨气的浓度低于c点,又a点温度低于c点,所以化学反应速率:,A正确;B.单位时间内断裂N—H键数目表示v(正),断裂O—H键数目表示v(逆),平衡时消耗4 mol 断裂12 mol N—H键,同时消耗6 mol 断裂12 mol O—H键,单位时间内断裂N—H键和O—H键数目相同,说明达到平衡状态,B正确;C.图中c点温度高于b点,该反应为放热反应,平衡后升高温度化学平衡逆向移动,化学平衡常数减小,故,C正确;D.b点的转化率为50%,消耗的,根据反应方程式:可知,,则,D错误;故答案为D。
2.(2025·安徽合肥·模拟预测)以和为原料可以合成尿素,涉及的化学反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
某温度下,在密闭容器中充入一定量的和,测得各气体浓度与反应时间的关系如图所示。
(X代表,Y代表,Z代表)
已知:
①反应速率可表示为,式中称速率常数;②阿仑尼乌斯指出速率常数和温度的定量关系为:,其中为常数,为活化能,为热力学温度
下列有关说法不正确的是
A.生产过程中温度越高,尿素产量不一定越高
B.反应Ⅱ是总反应的决速步,反应Ⅰ活化能一定低于反应Ⅱ
C.m点时,反应Ⅱ正、逆反应速率不相等
D.温度升高时,研究发现曲线Y的最高点会往左上角移动,说明氨气的消耗速率比水的生成速率的增长幅度更大
【答案】B
【解析】A.总反应为放热反应(ΔH=-100.5 kJ/mol),升高温度总反应平衡逆向移动;反应Ⅰ放热、反应Ⅱ吸热,升温会抑制反应Ⅰ(减少中间产物)、促进反应Ⅱ(消耗中间产物),但综合导致尿素产量可能降低,故温度越高产量不一定越高,A正确;B.决速步由反应速率最慢的步骤决定,而速率常数k受活化能(Ea)和指前因子(A)共同影响())。即使反应Ⅱ是决速步(速率慢),也可能因反应Ⅱ的A值过小导致k小,而非Ea一定高,故“反应Ⅰ活化能一定低于反应Ⅱ”的“一定”错误,B错误;C.m点时Y(中间产物)浓度仍在下降(曲线未达稳定),说明反应Ⅱ正在正向移动,即正反应速率大于逆反应速率,正逆速率不相等,C正确;D.Y最高点左上角移动意味着浓度更高(上移)、时间更短(左移)。温度升高时,若氨气消耗速率(反应Ⅰ)增长幅度大于水生成速率(反应Ⅱ),则综合会导致Y生成更快、积累更多,更快达到生成与消耗速率相等的点,符合左上角移动,D正确;故答案为B。
3.(2025·四川成都·三模)晶态和非晶态TiO2固体表面均可以吸附CO2,最终将CO2催化还原为CH4。在密闭容器中,CO2吸附量与时间、催化剂种类及质量的关系如下图所示。下列说法正确的是
A.其他条件相同时,增大催化剂质量,反应速率不变
B.晶态TiO2的催化性能优于非晶态TiO2
C.温度升高有利于TiO2固体表面吸附CO2
D.0~10min内③中CO2的平均吸附速率
【答案】D
【解析】A.其他条件相同时,增大催化剂质量(如非晶态1g与2g),相同时间内CO2吸附量增大分别为:5.0×10-6mol-1.5×10-6mol=3.5×10-6mol,9.0×10-6 mol-3.0×10-6mol=6.0×10-6mol,吸附速率加快,反应速率增大,A错误;B.相同质量(1g)时,晶态TiO2在10min内CO2吸附量(1.5×10-6 mol)小于非晶态5.0×10-6mol-1.5×10-6mol=3.5×10-6mol,说明非晶态催化性能更优,B错误;C.温度升高,不利于气体的吸附过程,即升高温度不利于CO2吸附,C错误;D.0~10min内③(非晶态2g)CO2吸附量从3×10-6mol增至9.0×10-6mol,平均吸附速率===6×10-7mol·min-1,D正确;故答案为:D。
4.(2025·江西·模拟预测)时,在2L的恒容密闭容器中通入,同时发生以下两个反应:①;②。反应体系中的物质的量随时间变化情况如图。下列说法错误的是
A.内,A的平均消耗速率为
B.
C.内,A的消耗速率主要由反应②决定
D.反应①的活化能比反应②的活化能小
【答案】C
【解析】A.0~5min内,A的物质的量由4mol降低到1.8mol,消耗,平均消耗速率,A正确;B.反应①生成B的物质的量为2.8mol,由反应①A(g)⇌2B(g)可知,反应①消耗A的物质的量为。根据总消耗A为2.2mol,则反应②消耗A为0.8mol,反应②生成C的物质的量为1.6mol,则a=,B正确;C.0~5min内,反应①消耗A 1.4mol,反应②消耗A 0.8mol,反应①消耗A更多,A的消耗速率主要由反应①决定,C错误;D.相同时间内,反应①消耗A的速率大于反应②,反应速率越快活化能越小,故反应①活化能比反应②小,D正确;故选C。
5.(2025·湖南益阳·一模)羰基硫(COS)是一种粮食熏蒸剂,能防止某些害虫和真菌的危害。在容积不变的密闭容器中,使CO与发生如下反应并达到平衡: △H,在不同温度下达到化学平衡时,的转化率如图所示。下列说法正确的是
A.平衡常数:
B.正反应速率:
C.若将容器体积缩小至原来的一半,的转化率增大
D.反应温度为200℃时,当容器内压强不变时,反应达到平衡状态
【答案】B
【解析】A.由图可知,升高温度,的平衡转化率减小,说明平衡逆向移动,该反应为放热反应,平衡常数随着温度的升高而减小,则平衡常数:,A错误;B.由图可知,b点的转化率小于平衡转化率,说明此时反应还没有平衡,则正反应速率:,B正确;C.该反应是气体体积不变的反应,若将容器体积缩小至原来的一半,压强增大,平衡不发生移动,的转化率不变,C错误;D.该反应是气体体积不变的反应,反应过程中容器内的压强是定值,当容器内压强不变时,不能说明反应达到平衡状态,D错误;故选B。
6.(2025·河北秦皇岛·二模)水煤气制乙烯的反应原理为 。在压强为0.5 MPa的条件下,2 mol CO和4 mol 反应,测得达到平衡时有关气体体积分数的变化如图中实线所示。下列判断正确的是
A.该反应的
B.X为的变化曲线,Y为(g)的变化曲线
C.压强为1 MPa时,虚线可能为的体积分数变化曲线
D.Z点的转化率约为66.7%
【答案】D
【解析】A.升高温度时,反应物H2体积分数减小,说明平衡正向移动,正反应为吸热反应,,A错误;B.根据反应,生成的物质的量是的2倍,其体积分数应大于,Y的曲线应在X上方,B错误;C.增大压强平衡正向移动,H2体积分数减小,虚线应在原实线下方,C错误;D.设H2反应了,列出三段式:,因为点时,的体积分数相同,则有,解得,氢气反应的量为,其转化率为:,D正确;故选D。
7.(2025·辽宁丹东·二模)工业上以、为原料合成的反应分为如下两步:
ⅰ. ;ⅱ.
实验测定的平衡转化率()、的选择性(S)随温度、压强的变化关系如图[选择性]。
下列说法正确的是
A.压强:
B.反应ⅱ的活化能:
C.压强、200℃时,以反应ⅱ为主
D.平衡后,压缩容器体积,反应ⅰ平衡正向移动,反应ⅱ平衡不移动
【答案】B
【解析】A.反应ⅰ为气体分子数减少的反应,反应ⅱ为气体分子数不变的反应,其他条件不变时,增大压强,反应ⅰ平衡正向移动,浓度增大,使反应ⅱ平衡逆向移动,导致的选择性(S)增大,则结合图示可知,压强:p1>p2,A错误;B.的选择性与CO的选择性之和为100%,由图可知,同一压强下,升高温度,的选择性减小,即CO的选择性增大,说明反应ⅰ平衡逆向移动,反应ⅱ平衡正向移动,则反应ⅰ为放热反应,反应ⅱ为吸热反应,即反应ⅱ的,所以反应ⅱ的活化能:,B正确;C.由图可知,压强、200 ℃时,CH3OH的选择性(S)很高,说明转化的中大部分生成了CH3OH,则以反应ⅰ为主,C错误;D.平衡后,压缩容器体积,相当于增大压强,反应ⅰ平衡正向移动,浓度增大,使反应ⅱ平衡逆向移动,D错误;故选B。
8.(2025·江苏盐城·模拟预测)催化处理焦炉气(主要成分为CO、SO2)的主要反应为
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
将一定比例的焦炉气置于密闭容器中发生反应,10分钟时的实际产率、的平衡产率及COS的平衡产率随温度的变化如图所示。下列说法正确的是
A.
B.从700K~900K,浓度变化对反应Ⅰ平衡产率的影响小于温度变化的影响
C.从700K~900K,平衡时SO2的浓度随温度的升高逐渐降低
D.800K时,10分钟后S2的实际产率可能先升高后降低
【答案】D
【解析】A.由图可知,随温度升高,产率降低,则反应②逆向移动,反应②为放热反应;温度升高,反应②逆向移动,SO2和CO浓度增大,可以使反应①正向移动,温度升高平衡产率上升的原因可能是由于浓度影响超过温度影响,反应①不一定是吸热反应,即不一定存在,A错误;B.由图,700K到900K,随温度升高,S2平衡产率上升,说明反应I平衡正向移动,温度升高,反应Ⅱ平衡逆向移动,使c(SO2)、c(CO)增大,对于反应I,浓度改变对平衡的影响超过温度改变的影响,导致平衡正向移动,B错误;C.SO2为两反应共同反应物,温度升高反应Ⅱ逆向生成SO2,反应Ⅰ正向消耗SO2,由COS产率下降幅度大于S2产率上升幅度,可知SO2生成量大于消耗量,浓度升高,C错误;D.通过观察图像可知,800K时S2的实际产率大于平衡产率,其最终要减小到与800K时S2平衡产率相等,则800K,在10min后继续反应足够长时间,S2实际产率的变化趋势可能为先增大后减小至800K时S2的平衡产率后保持不变,D正确;故选D。
9.(2025·陕西西安·模拟预测)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,发生反应:① ΔH1=+31.2 kJ·mol-1,② 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=]与温度的关系如图所示。下列叙述错误的是
A.温度高于673 K时,主要发生反应②
B.温度等于673 K时,参加反应①的H2的转化率是28.5%
C.平衡时,再充入0.1 mol CO2和0.1 mol H2,再次平衡,HCOOH的物质的量增大
D.如果673 K下反应达到平衡时,CO2、HCOOH、CO的浓度之比为5:57:133
【答案】D
【解析】A.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,A正确;B.据题意,利用转化率和选择性表达式可知,673K时CO2的转化率为95%,其中HCOOH的选择性为30%,那么CO的选择性为70%,设起始时二氧化碳的物质的量为amol,根据化学方程式利用元素守恒,平衡时二氧化碳0.05amol,HCOOH和CO物质的量之和为0.95amol,那么HCOOH的物质的量为0.95a×30%=0.285amol,CO的物质的量为0.95a×70%=0.665amol,则参加反应①的H2为0.285amol,故参加反应①的H2的转化率是28.5%,B正确;C.反应①为气体分子数减小的反应、反应②为气体分子数不变的反应,则平衡时再充入0.1 molCO2和0.1 molH2,使得反应①平衡正向移动,导致HCOOH的物质的量增大,C正确;D.由B分析,恒容密闭容器中CO2、HCOOH、CO的浓度之比为10:57:133,D错误;故选D。
10.(2025·安徽马鞍山·二模)已知 ,已知G和H的摩尔质量分别为X g/mol、Y g/mol,平衡体系中气体的平均摩尔质量在不同温度下随压强p的变化曲线如图所示。下列说法正确的是
A.反应速率:
B.平衡常数:
C.温度:
D.当时,
【答案】A
【解析】A.反应速率取决于温度和压强,温度越高、压强越大,速率越快。假设a、b在T2曲线(高温)上,a点压强小于b点,故v(b)>v(a);c点在T1曲线(低温)上,若c点压强大于b点但温度低于b点,由于温度对速率影响更大,v(b)>v(c);c点压强大于a点,故v(c)>v(a)。综上,v(b)>v(c)>v(a),A正确;B.平衡常数K仅与温度有关,反应吸热(ΔH>0),温度升高K增大。若a、b在T2(高温),c在T1(低温),则K(a)=K(b)>K(c),B错误;C.反应吸热,升温平衡正向移动(n总增大,M̄减小)。相同压强下,T2曲线M̄更小(温度更高),故T2>T1,C错误;D.M̄=时,结合X=2Y(质量守恒),推导得n(G):n(H)=1:1,D错误;答案选A。
11.(2025·重庆·三模)可以消除工业废气中的,其反应为。向体积为的恒温恒容密闭容器中加入一定量和发生反应,起始压强为,测得容器内的压强(p)与时间(t)的关系如图所示。在时刻,将容器体积瞬间缩小为;到时刻达到平衡,此时容器内压强为,忽略固体体积对压强的影响。下列说法正确的是
A.时刻一定达到平衡状态
B.若在时刻再加入,则正反应速率增大
C.内,用表示的平均反应速率为
D.时刻达到平衡时,的分压为
【答案】C
【分析】由题意,起始加入20mol CO(g)在4L容器中,压强为200kPa,反应到t1时刻压强为300kPa,则t1时刻气体总物质的量为30mol,其转化如下:
此时CO、CO2、SO2的分压均为100kPa;t2时刻将容器体积缩小为2L,则CO、CO2、SO2的分压均为200kPa,到t3时刻达平衡,总压为560kPa,则此时气体总物质的量为28mol,存在如下转化:
此时CO、CO2、SO2的分压分别为240kPa、160kPa、160kPa。
【解析】A.根据t3时刻是平衡状态,可计算反应的KP=kPa,t1时刻反应Qp=kPa<Kp,故t1时刻反应未达到平衡状态,应是CaSO4(s)不足量,故A错误;B.CaSO4(s)是固体,加入CaSO4(s)反应速率不变,故B错误;C.由方程式可知,0→t1min内CO的压强减少100kPa,用CO表示的平均反应速率为,故C正确;D.t3时刻SO2的分压为160kPa,故D错误;故选:C。
12.(2025·湖南·二模)将HCl和O2分别以不同的起始流速通入一定体积的反应器中,发生反应:,在T1、T2、T3温度下反应,通过检测流出的气体成分绘制HCl转化率(α)曲线,如图所示(较低流速下转化率可近似为平衡转化率)。下列说法错误的是
A.T1>T2>T3
B.该反应在低温下可自发进行
C.加入高效催化剂或升温可提高M点转化率
D.若通气1 h,则N点氯气的物质的量为0.092 mol
【答案】D
【分析】根据题给信息,较低流速下转化率视为平衡转化率,则由图可以看出:P点以后,流速较大,说明此时的转化率不是平衡转化率,此时反应未达到平衡状态。
【解析】A.P点以后,流速较高,反应未达平衡状态。温度越高,反应速率越快,单位时间内氯化氢的转化率越高。在P点后,同一流速下,T1温度下的氯化氢的转化率最大;T3温度下的氯化氢的转化率最小,说明温度:T1>T2>T3,A正确;B.根据题给信息,较低流速下转化率近似为平衡转化率,在较低流速时,T3转化率最大,T1转化率最小,温度:T1>T2>T3,则此反应是放热反应,并且△S<0,根据△G=△H-T△S<0是自发进行,所以此反应必须在低温下才能自发进行,B正确;C.M点未达到平衡状态,使用高效催化剂或升高温度,可以增大反应速率,使M点HCl的转化率增加,故加入高效催化剂或升温可提高M点转化率,C正确;D.N点HCl流速0.16 mol/h,1 h通入HCl的物质的量为n(HCl)=0.16 mol/h ×1 h=0.16 mol,α=70%,反应的HCl的物质的量为n(HCl)消耗=0.16 mol×70%=0.112 mol,根据反应转化关系可知反应生成Cl2的物质的量为n(Cl2)=n(HCl) 消耗=×0.112 mol=0.056 mol<0.092 mol,D错误;故合理选项是D。
13.(2025·江西·一模)热裂解可制取乙烯等低碳烯烃化工原料。热裂解时主要反应如下:
反应I:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
向容积为1L的密闭容器中起始投入,反应温度对平衡体系中乙烯、丙烯和丁烯占所有气体物质的量分数的影响如图所示。已知:时,的转化率为。下列说法正确的是
A.曲线a表示乙烯
B.温度低于时,不发生反应Ⅱ的反应
C.使用活性更强的催化剂,曲线a变为曲线
D.715K时,的平衡物质的量浓度为
【答案】A
【解析】A.反应I为吸热反应,反应Ⅱ、Ⅲ均为放热反应,温度升高,反应I平衡正向移动,反应Ⅱ、Ⅲ平衡逆向移动,都会导致乙烯含量增加,故曲线a表示反应温度对平衡体系中乙烯物质的量分数的影响,A正确;B.由图知,以下,也发生反应Ⅱ的反应,B错误;C.催化剂不能提高平衡转化率,C错误;D.时,的转化率为,此时丁烯、丙烯的物质的量分数均为,乙烯的物质的量分数为,设此时的物质的量为a,的物质的量为,由C原子守恒知,,则,D错误。故选A。
14.(2025·江西·模拟预测)某恒温环境下,体积均为的三个密闭容器甲、乙、丙中,加入催化剂后,与加热至600℃发生反应。三个容器中起始投料如表所示。下列说法正确的是
物质
甲
乙
丙
1
0
2
2
0
4
0
2
0
A.三个容器中反应的平衡常数大小不相等
B.达到平衡时,丙容器中的大于乙容器中的的2倍
C.后甲容器达到平衡,测得气体压强为反应前的90%,则内的平均反应速率为
D.若丙容器中的平衡转化率为80%,则丙容器中反应平衡常数
【答案】D
【解析】A.温度相同,则三个容器中反应的平衡常数大小相等,A错误;B.由表,甲乙为等效平衡,丙投料较甲增大一倍,反应为气体分子数减小的反应,增大压强平衡正向移动,则达到平衡时,丙容器中的小于乙容器中的的2倍,B错误;C.后甲容器达到平衡,测得气体压强为反应前的90%,则此时总的物质的量为3mol×90%=2.7mol,减小0.3mol,反应为气体分子数减小1的反应,则反应0.3mol氧气,内的平均反应速率为,C错误;D.若丙容器中的平衡转化率为80%,则反应1.6mol氧气、3.2mol二氧化硫、生成3.2mol三氧化硫,剩余0.4mol氧气、0.8mol二氧化硫,丙容器中反应平衡常数,D正确;故选D。
15.(2025·江西萍乡·二模)某温度下,在恒容密闭容器中发生反应,有关数据如下:
时间段
产物Z的平均生成速率
下列说法正确的是
A.时,Z的浓度等于
B.时,加入,此时
C.时,Y的体积分数约为
D.时,在容器中再加入和,重新平衡后Z的浓度大于
【答案】C
【解析】A.随反应进行,反应速率减慢,0~1min内Z的生成速率大于0.2,时Z的浓度大于,故A错误;B.4min时Z的浓度为,6min时Z的浓度为,可知4min反应达到平衡状态,Z的平衡浓度为0.6mol/L,则Y的平衡浓度为1.2mol/L,K=。时,Z的浓度等于、Y的浓度等于0.8mol/L,加入,Y的浓度变为1.2mol/L,Q=,反应正向进行,此时,故B错误;C.根据,可知反应体系中只有YZ是气体,且体积比始终为2:1,时,Y的体积分数约为,故C正确;D.平衡常数K=,时,Z的浓度为0.6mol/L,在容器中再加入和,相当于增大压强,平衡逆向移动,平衡常数不变,所以重新平衡后Z的浓度等于,故D错误;选C。
16.(2025·河北保定·模拟预测)丙烯是重要的化工原料。丙烷脱氢制备丙烯涉及的反应如下:
反应i.
反应ii.
反应iii.
回答下列问题:
(1)反应i的正反应活化能为,逆反应活化能为,则反应的 , (用含、的代数式表示)。
(2)向恒压(100 kPa)密闭容器中投入一定量,若只发生反应i和反应iii,测得平衡体系中的转化率、生成物和的选择性与温度的变化曲线如图甲所示。已知(生成物的选择性)。
若向反应体系中通入惰性气体,反应iii平衡 (填“正向”“逆向”或“不”)移动;已知温度越高,越大,则下, ;下,反应的压强平衡常数 。
(3)我国学者研究新型催化剂分子筛催化丙烷脱氢制备丙烯的反应机理,得出反应物初始用量相同,在单位时间内,使用单位面积的不同催化剂时,生成的物质的量(用表示)的自然对数与的关系如图乙。
①下列有关分子筛催化剂的说法正确的是 (填选项字母)。
a.能使反应i的活化分子数增多
b.催化剂的颗粒越小,的平衡转化率越高
c.改变催化剂的表面积,随之改变
d.利用射线衍射技术可测定分子筛的结构
②由图乙可知,使用催化剂 (填“1”或“2”)时反应i的活化能更小。
③使用催化剂1时,温度升高平衡转化率增大,产生此变化趋势的原因为 。
【答案】(1)
(2)正向
(3)①ad ②1 ③反应ii的,温度升高平衡逆向移动;反应i、iii的均大于0,温度升高,平衡正向移动,反应i、iii对平衡转化率的影响更大,故平衡转化率增大
【解析】(1)反应i的正反应活化能为,逆反应活化能为,则;由反应反应ii可得反应,由盖斯定律可知,该反应的;
(2)向恒压密闭容器中通入惰性气体,体系中气体浓度均减小,而反应iii为气体分子数增大的反应,故平衡正向移动;只发生反应i、iii,则,对比图中三条曲线可知,曲线、为选择性曲线,因温度越高,越大,则曲线为的选择性曲线,曲线为的选择性曲线,与在反应iii中的化学计量数相等,故下,;设初始为,由图可知,下,的平衡转化率为,则转化的为,又由图可知、,则生成的、分别为、,列三段式:
则平衡体系中气体的总物质的量为,则、,故下,反应i的压强平衡常数。
(3)①使用催化剂,反应的活化能降低,活化分子数增多,a项正确;催化剂颗粒越小,则表面积越大,化学反应速率增大,但平衡转化率和焓变不变,b、c项错误;射线衍射实验能测定物质的结构,d项正确;故选ad;
②由图乙可知,单位时间内,相同温度下,在催化剂1作用下生成的物质的量大,则使用该催化剂时,反应i的活化能更小;
③反应ii的,温度升高平衡逆向移动;反应i、iii的均大于0,温度升高,平衡正向移动,反应i、iii对平衡转化率的影响更大,故温度升高平衡转化率增大。
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专题13 化学反应速率与化学平衡
三年考情概览:解读近三年命题思路和内容要求,统计真题考查情况。
典型真题精析:代表性真题分类精讲并点评命题规律,设置仿照题目。
近年真题精选:分类精选近年真题,把握命题趋势。
易错易错速记:归纳串联解题必备知识,总结易错易混点。
高考模拟探源:精选适量最新模拟题,发掘高考命题之源。
命题解读
考向
近三年考查统计
分析近三年的高考试题可知,在新高考单科卷中,选择题中有关化学反应速率和化学平衡试题的考查有所增加,但主观题仍是考查的重头戏。试题的陌生度和难度呈增加趋势,图像内容多变,除常见的 “浓度 - 时间”“转化率 - 时间” 等图像外,还出现了 “产率 - 投料比”“积碳量 - 温度” 等新颖图像,对考生图像分析能力要求提高。同时,计算题数量增加,平衡常数的计算角度愈发多变,三段式运用更加灵活。另外,试题情境丰富,涉及化工生产、化学与技术、化学与生命以及化学与环境等,体现了化学知识的真实性和应用价值。核心知识包括化学反应速率的比较、计算和影响因素的判断,化学平衡常数、转化率、物质的浓度的计算,以及平衡移动原理的分析等。预计 2026 年高考中,化学反应速率和化学平衡仍将是考查的重点内容。试题可能会以与生产生活实际联系紧密的创新题材为载体,如新能源开发、环境保护等领域的化学反应。考查内容方面,除了传统的化学反应速率和平衡的影响因素、化学平衡常数的计算等知识点外,速率常数的理解与应用可能会继续受到关注。同时,试题可能会更加注重对学生综合能力的考查,如结合图像、表格等信息进行分析推理,以及将化学反应速率和化学平衡知识与其他化学知识(如电化学、电解质溶液等)相结合进行考查。
考向一 化学反应速率及影响因素
2025·安徽卷T11
2025·北京卷T10
2024·甘肃卷T4
2024·广东卷T15
2023·广东卷T15
2023·海南卷T13
考向二 化学平衡及其影响因素
2025·山东卷T10
2025·江西卷T12
2025·甘肃卷T4
2025·浙江卷T11
2024·浙江6月卷T16
2023·江苏卷T13
考向三 化学反应速率及化学平衡的相关计算
2025·江苏卷T13
2024·重庆卷T14
2024·海南卷T7
2024·浙江卷T11
2024·江西卷T9
2023·河北卷T12
考向四 化学反应速率、平衡图像分析
2024·安徽卷T12
2024·江苏卷T13
2024·湖南卷T14
2024·吉林卷T10
2024·广西卷T13
2024·安徽卷T10
考向一 化学反应速率及影响因素
【典题1】(2025·海南卷)恒温下,反应物A与Q按图示计量关系,同时发生三个基元反应,分别生成产物B、C、D,反应速率。下列说法正确的是
A.反应的活化能①>②>③
B.提高温度仅提高反应②中活化分子百分数
C.加入催化剂,使反应③的活化能变小,D的产量降低
D.总反应速率
【仿照题】(2025·湖南张家界·三模)在某密闭容器中充入等物质的量的和,发生反应,该反应的速率方程,其中k为速率常数,已知速率常数与反应活化能(,单位为)、温度(T,单位为K)的关系式为(R、C为常数),与催化剂、的关系如图所示。下列说法正确的是
A.降低温度会导致速率常数k增大
B.催化剂A的催化效果比催化剂B的好
C.使用催化剂B时,活化能Ea的范围:
D.依据反应体系中体积分数不变,可确定该反应达到化学平衡状态
【典题2】(2025·安徽卷)恒温恒压密闭容器中,时加入,各组分物质的量分数x随反应时间t变化的曲线如图(反应速率,k为反应速率常数)。
下列说法错误的是
A.该条件下
B.时间段,生成M和N的平均反应速率相等
C.若加入催化剂,增大,不变,则和均变大
D.若和均为放热反应,升高温度则变大
【仿照题2】(2025·安徽·模拟预测)起始温度均为T℃,容积均为10L的甲(绝热)、乙(恒温)密闭容器中,向甲、乙中均加入1mol(g)和4molCO(g),发生反应,N2O的转化率随时间的变化关系如图所示。已知:、分别是正、逆反应速率常数,,。下列说法正确的是
A.此反应正反应活化能>逆反应活化能
B.反应速率:
C.容器甲,0~200 s内,
D.升高温度,增大,减小
考向二 化学平衡及其影响因素
【典题1】(2025·山东卷)在恒容密闭容器中,热解反应所得固相产物和气相产物均为含氟化合物。平衡体系中各组分物质的量随温度的变化关系(实线部分)如图所示。已知:温度时,完全分解;体系中气相产物在、温度时的分压分别为、。下列说法错误的是
A.a线所示物种为固相产物
B.温度时,向容器中通入,气相产物分压仍为
C.小于温度时热解反应的平衡常数
D.温度时、向容器中加入b线所示物种,重新达平衡时逆反应速率增大
【仿照题】(2025·四川巴中·模拟预测)甲醇有“木醇”与“木精”之名,现代甲醇是直接在一氧化碳、二氧化碳和氢的一个催化作用的工业过程中制造的。向2L恒容密闭容器中充入和,在一定条件下,发生反应 。在甲、乙两种不同催化剂的作用下,反应时间均为时,测得甲醇的物质的量分数随温度的变化如图所示。下列说法不正确的是
A.后甲醇的物质的量分数减小的原因是温度升高平衡逆向移动
B.相同温度下,催化剂效果更好的是甲
C.下,再充入和,达平衡后的转化率增大
D.和下,平衡常数:
【典题2】(2025·江西卷)一定压强下,乙烯水合反应为:
已知:
气体均视为理想气体,下列说法正确的是
A.反应的活化能: B.恒温恒容充入,平衡向左移动
C.随温度升高而降低 D.平衡后,升高温度,
【仿照题2】(2025·山西太原·模拟预测)逆水煤气变换反应为:,这是实现资源化利用的有效途径。若该反应已达到化学平衡状态,则下列叙述正确的是
A.和完全转化为CO和
B.、、CO、的浓度一定相等
C.正、逆反应速率相等且等于零
D.CO的浓度保持不变
考向三 化学反应速率及化学平衡的相关计算
【典题1】(2025·江苏卷)甘油水蒸气重整获得过程中的主要反应:
反应Ⅰ
反应Ⅱ
反应Ⅲ
条件下,和发生上述反应达平衡状态时,体系中和的物质的量随温度变化的理论计算结果如图所示。下列说法正确的是
A.时,的平衡转化率为20%
B.反应达平衡状态时,
C.其他条件不变,在范围,平衡时的物质的量随温度升高而增大
D.其他条件不变,加压有利于增大平衡时的物质的量
【仿照题】(2025·重庆江津·模拟预测)工业试剂硫酰氯制备原理为,恒容密闭容器中按不同进料比充入和,测定不同温度(已知:)下体系达平衡时的(,其中,为体系初始压强,为体系平衡压强),结果如图所示。下列说法正确的是
A.该反应的(不考虑对的影响)
B.温度下,平衡常数
C.点时,平均反应速率
D.且时,
【典题2】(2024·重庆卷)醋酸甲酯制乙醇的反应为:。三个恒容密闭容器中分别加入醋酸甲酯和氢气,在不同温度下,反应t分钟时醋酸甲酯物质的量n如图所示。下列说法正确的是
A.该反应的 B.容器甲中平均反应速率
C.容器乙中当前状态下反应速率 D.容器丙中乙醇的体积分数为
【仿照题2】(2025·河北张家口·二模)T K下,分别向三个容积不等的恒容密闭容器中投入1mol SOCl2和1mol H2S发生反应:,反应t min后,三个容器中SOCl2的转化率如图所示。下列说法正确的是
A.0~t min内,三个容器中的正反应速率:
B.b点为平衡转化率,a、c点不是平衡转化率
C.T K时,该反应的平衡常数为2 mol·L-1
D.V1 L容器中反应达到平衡后,若再投入1mol SOCl2和1mol S2O,平衡不移动
考向四 化学反应速率、平衡图像分析
【典题1】(2024·安徽卷)室温下,为探究纳米铁去除水样中的影响因素,测得不同条件下浓度随时间变化关系如下图。
实验序号
水样体积/
纳米铁质量/
水样初始
①
50
8
6
②
50
2
6
③
50
2
8
下列说法正确的是
A.实验①中,0~2小时内平均反应速率
B.实验③中,反应的离子方程式为:
C.其他条件相同时,适当增加纳米铁质量可加快反应速率
D.其他条件相同时,水样初始越小,的去除效果越好
【仿照题】(2025·江苏徐州·一模)高炉炼铁过程中涉及如下反应:
①
②
③
在恒容密闭容器中加入足量、C,发生上述反应。改变温度,测得平衡时容器内总压强的对数、或的物质的量分数变化如图所示。
下列叙述错误的是
A.
B.、曲线分别代表、
C.若改为恒压容器,则曲线向下移动
D.加入催化剂,可提高单位时间内的转化率
【典题2】(2024·江苏卷)二氧化碳加氢制甲醇的过程中的主要反应(忽略其他副反应)为:
①
②
、下,将一定比例、混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及L1、L2、L3…位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、CO和的体积分数如图所示。下列说法正确的是
A.L4处与L5处反应①的平衡常数K相等
B.反应②的焓变
C.L9处的的体积分数大于L5处
D.混合气从起始到通过L1处,CO的生成速率小于的生成速率
【仿照题2】(2025·重庆·模拟预测)已知反应:①,②。常压下,将和气体通入恒压容器中,发生上述反应,在相同时间不同温度下测得部分气体的体积分数随温度的变化如图所示。下列说法错误的是
A.反应的活化能:①<②
B.曲线X是的体积分数随温度的变化
C.相同时间,时,两个反应可能已达到平衡
D.时,的物质的量为
考向一 化学反应速率及影响因素
1.(2025·北京卷)乙烯、醋酸和氧气在钯()催化下高效合成醋酸乙烯酯()的过程示意图如下。
下列说法不正确的是
A.①中反应为
B.②中生成的过程中,有键断裂与形成
C.生成总反应的原子利用率为
D.催化剂通过参与反应改变反应历程,提高反应速率
2.(2024·甘肃卷)下列措施能降低化学反应速率的是
A.催化氧化氨制备硝酸时加入铂 B.中和滴定时,边滴边摇锥形瓶
C.锌粉和盐酸反应时加水稀释 D.石墨合成金刚石时增大压强
3.(2024·广东卷)对反应(I为中间产物),相同条件下:①加入催化剂,反应达到平衡所需时间大幅缩短;②提高反应温度,增大,减小。基于以上事实,可能的反应历程示意图(——为无催化剂,------为有催化剂)为
A.B.C. D.
4.(2023·广东卷)催化剂Ⅰ和Ⅱ均能催化反应。反应历程(下图)中,M为中间产物。其它条件相同时,下列说法不正确的是
A.使用Ⅰ和Ⅱ,反应历程都分4步进行 B.反应达平衡时,升高温度,R的浓度增大
C.使用Ⅱ时,反应体系更快达到平衡 D.使用Ⅰ时,反应过程中M所能达到的最高浓度更大
考向二 化学平衡及其影响因素
5.(2025·甘肃卷)加氢转化成甲烷,是综合利用实现“碳中和”和“碳达峰”的重要方式。525℃,101kPa下,。反应达到平衡时,能使平衡向正反应方向移动的是
A.减小体系压强 B.升高温度
C.增大浓度 D.恒容下充入惰性气体
6.(2025·浙江卷)下列说法正确的是
A.常温常压下和混合无明显现象,则反应在该条件下不自发
B.,升高温度,平衡逆移,则反应的平衡常数减小
C.,则正反应的活化能大于逆反应的活化能
D.,则
7.(2024·浙江卷)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
浓度
向溶液中加入溶液
黄色溶液变橙色
增大反应物浓度,平衡向正反应方向移动
B
压强
向恒温恒容密闭玻璃容器中充入气体,分解达到平衡后再充入
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
C
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
D
催化剂
向乙酸乙酯中加入溶液,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
8.(2024·天津卷)在恒温密闭容器中,反应达到平衡。下列说法正确的是
A.达平衡后,和的浓度保持不变
B.减小容积,达新平衡时的浓度降低
C.维持恒容,加入一定量的,达新平衡时的浓度降低
D.维持恒压,加入一定量的氩气,达新平衡时的转化率减小
考向三 化学反应速率及化学平衡的相关计算
9.(2024·海南卷)已知298K,101kPa时,。该反应在密闭的刚性容器中分别于T1、T2温度下进行,CO2的初始浓度为,关系如图所示。下列说法错误的是
A. T1>T2
B.T1下反应达到平衡时
C.使用催化剂1的反应活化能比催化剂2的大
D.使用催化剂2和催化剂3的反应历程相同
10.(2023·河北卷)在恒温恒容密闭容器中充入一定量W(g),发生如下反应:
反应②和③的速率方程分别为v2=k2c2(X)和v3=k3c(Z),其中k2、k3分别为反应②和③的速率常数,反应③的活化能大于反应②。测得W(g)的浓度随时间的变化如下表。
t/min
0
1
2
3
4
5
c(W)/(mol•L-1)
0.160
0.113
0.080
0.056
0.040
0.028
下列说法正确的是
A.0~2min内,X的平均反应速率为
B.若增大容器容积,平衡时Y的产率增大
C.若k2=k3,平衡时c(Z)=c(X)
D.若升高温度,平衡时c(Z)减小
11.(2024·浙江卷)二氧化碳氧化乙烷制备乙烯,主要发生如下两个反应:
I.
II.
向容积为的密闭容器中投入和,不同温度下,测得时(反应均未平衡)的相关数据见下表,下列说法不正确的是
温度()
400
500
600
乙烷转化率()
2.2
9.0
17.8
乙烯选择性()
92.6
80.0
61.8
注:乙烯选择性
A.反应活化能:
B.时,反应I的平均速率为:
C.其他条件不变,平衡后及时移除,可提高乙烯的产率
D.其他条件不变,增大投料比投料,平衡后可提高乙烷转化率
12.(2024·江西卷)温度T下,向1L真空刚性容器中加入,反应达到平衡时,,
下列说法正确的是
A.再充入1mol X和1mol Y,此时
B.再充入1mol X,平衡时
C.再充入,平衡向右移动
D.若温度升高,X的转化率增加,则上述反应
考向四 化学反应速率、平衡图像分析
13.(2024·湖南卷)恒压下,向某密闭容器中充入一定量的和,发生如下反应:
主反应:
副反应:
在不同温度下,反应达到平衡时,测得两种含碳产物的分布分数随投料比x(物质的量之比)的变化关系如图所示,下列说法正确的是
A.投料比x代表
B.曲线c代表乙酸的分布分数
C.,
D.L、M、N三点的平衡常数:
14.(2024·吉林卷)异山梨醇是一种由生物质制备的高附加值化学品,时其制备过程及相关物质浓度随时间变化如图所示,后异山梨醇浓度不再变化。下列说法错误的是
A.时,反应②正、逆反应速率相等
B.该温度下的平衡常数:①>②
C.平均速率(异山梨醇)
D.反应②加入催化剂不改变其平衡转化率
15.(2024·广西卷)573K、高压条件下,一定量的苯甲腈在密闭容器中发生连续水解:(苯甲腈)(苯甲酰胺)(苯甲酸)。如图为水解过程中上述三者(分别用表示)的物质的量分数随时间的变化曲线,其中。下列说法错误的是
A.水解产物除了还有
B.点时
C.在15min前基本不变,15min后明显增大,可能是水解产物对生成的反应有催化作用
D.任意25min时间段内存在
16.(2024·安徽卷)某温度下,在密闭容器中充入一定量的,发生下列反应:,,测得各气体浓度与反应时间的关系如图所示。下列反应进程示意图符合题意的是
A.B.C.D.
一、易错易混提醒
1.无论是用某一反应物表示还是用某一生成物表示,由于Δc是取浓度变化的绝对值,因此,其化学反应速率都取正值,且是某一段时间内的平均速率。除了用物质浓度的变化量表示反应速率外,还可以用物质质量、物质的量、压强、体积的变化量表示。
2.化学反应速率可用反应体系中一种反应物或生成物浓度的变化来表示,一般是以最容易测定的一种物质表示,书写时应标明是什么物质的反应速率。
3.在一定温度下,固体和纯液体物质,其单位体积里的物质的量保持不变,即物质的量浓度为常数,因此它们的化学反应速率也被视为常数。由此可知,现在采用的表示化学反应速率的方法还有一定的局限性。
4.在同一反应中,用不同的物质表示同一时间的反应速率时,其数值可能不同,但这些数值所表达的意义是相同的即都是表示同一反应的速率。各物质表示的反应速率的数值有相互关系,彼此可以根据化学方程式中的各化学计量数进行换算。
5.一般来说在反应过程中都不是等速进行的,因此某一时间内的反应速率实际上是这一段时间内的平均速率。
6.由于固体和纯液体的浓度可视为常数,故改变其用量反应速率不变。但当固体颗粒变小时,其表面积增大将导致反应速率增大。
7.压强对化学反应速率的影响是通过改变反应物浓度实现的,所以分析压强的改变对反应速率的影响时,要从反应物浓度是否发生改变的角度来分析。若改变总压强而各物质的浓度不改变,则反应速率不变,如恒容时通入稀有气体来增大压强,反应速率不变(因为浓度未改变)。
8.改变温度,使用催化剂,反应速率一定发生变化,其他外界因素的改变,反应速率则不一定发生变化。
9.其他条件一定,升高温度,不论正反应还是逆反应,不论放热反应还是吸热反应,反应速率都要增大,只不过正、逆反应速率增加的程度不同。
10.在不同条件下进行的反应物和生成物相反的反应不是可逆反应。
11.各物质的物质的量之比等于方程式的化学计量数之比时,不一定是平衡状态,因为此条件并不能说明各组分的物质的量不再变化了。
12.化学平衡的建立与途径无关,既可以从正反应方向(投入反应物),也可以从逆反应方向(投入生成物)建立。
13.某一可逆反应,在一定条件下达到了平衡,化学反应速率再改变时,平衡不一定发生移动,如反应前后气体体积不变的 反应,增大压强或使用催化剂,速率发生变化,但平衡不移动。如果平衡发生了移动,则化学反应速率一定发生了改变。
14.化学平衡向正反应方向移动,则反应物的转化率不一定增大,若有多种反应物的反应,当增大某一反应物的浓度,化学平衡向正反应方向移动,只会使别的反应物的转化率增大,但该物质的转化率反而减小。
15.增加固体或纯液体的量,化学平衡不移动,因为当反应混合物中存在与其他物质不相混溶的固体或液体物质时,由于其“浓度”是恒定 的,不随其量的增减而变化,故改变这些固体或液体的量,对化学反应速率以及化学平衡均无影响,但要注意固体的表面积对化学反应速率的影响。
16.化学平衡发生移动时,化学平衡常数不一定改变,只有温度改变,平衡常数才会改变。
17.要记清楚最基本的速率时间图,如改变反应物或生成物的浓度导致速率变化时,正反应和逆反应速率中有一支与原平衡点相连。若同时改变反应物和生成物浓度(或改变压强、温度、使用催化剂)则与原平衡点相脱离。记住先到达平衡表示温度高,压强大。根据平衡图像分析可逆反应特点时,往往从最高点以后进行分析,也就是说研究的对象必须是已建立平衡的反应。
18.改变浓度和压强不能改变活化分子百分数,但能改变单位体积活化分子数,故能改变反应速率。改变温度和使用催化剂均能改变活化分子百分数,使单位体积活化分子数改变,从而改变反应速率。
19.勒夏特列原理只适用于判断“改变一个条件”时平衡移动的方向。若同时改变影响平衡移动的几个条件,不能简单地根据平衡移动原理来判断平衡移动的方向,只有在改变的条件对平衡移动的方向影响一致时,才能根据平衡移动原理进行判断。例如,N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0,同时加压、升温,平衡移动的方向无法确定。若加压同时又降温,则平衡向正反应方向移动。高温、高压
催化剂
20.正、逆反应的平衡常数互为倒数;若化学方程式中各物质的化学计量数都扩大或缩小至原来的n倍,则化学平衡常数变为原来的n次幂或次幂;两方程式相加得到新的化学方程式,其化学平衡常数是两反应平衡常数的乘积。
21.代入平衡常数表达式的是平衡浓度,而不是任意时刻的浓度,更不能将物质的量代入,反应物或生成物中有固体和纯液体存在时,由于其浓度可看做“l”而不代入公式。
22.化学平衡常数只与温度有关,与反应物或生成物的浓度无关。
23.起始浓度、平衡浓度不一定符合化学计量数之比,但物质之间是按化学计量数之比反应和生成的,故各物质的浓度变化之比一定等于化学计量数之比,这是计算的关键。
24.反应能否自发进行需综合考虑焓变和熵变对反应的影响,复合判据ΔH-TΔS<0的反应不一定能够实际发生,只是指出了在该条件下化学反应自发进行的趋势,还要考虑化学反应的快慢问题。
25.判断一个化学反应能否自发进行,若无任何外加条件,可以认为我们所学过的化学反应(电解反应除外)都是能够自发进行的。
26.升高温度,不论吸热还是放热反应,也不论正反应速率还是逆反应速率都增大。
27.向恒温恒容已达平衡的反应体系中,充入“惰性气体”(不参加反应的气体),对平衡无影响。
28.增大压强(缩小体积),化学平衡向气体物质的量减小的方向移动,但v正、v逆均增大。
29.平衡常数K只受温度影响,既与任何一种反应物或生成物的浓度变化无关,也与压强的改变无关。
30.对于一个可逆反应,若升高温度,K值增大,则正反应为吸热反应。
二、走出误区 ——化学平衡图像解读
(1)v-t图像解读
①看改变条件的一瞬间(t1),若v′正在v′逆上方,则平衡向正反应方向移动;反之,则平衡向逆反应方向移动。
②若a、b重合为一点,则t1时刻改变的是某一物质的浓度。
③若a、b不重合,则t1时刻可能是改变了温度或压强。
④若v′正和v′逆改变程度相同,即v′正=v′逆,平衡不移动,则t1时刻可能是使用了催化剂或是对反应前后气体分子数不变的反应改变压强。
(2)物质的量(或浓度或转化率)与时间关系的图像解读
①每条曲线在转折点以前表示该条件下此反应未达平衡状态,转折点后表示已达平衡状态。
②先出现转折点的则先达到平衡。如图甲,压强为p1条件下先达平衡,可推知p1>p2;图乙中,温度为T2条件下先达平衡,可推知T2>T1。根据Y表示的意义,可推断反应前后气体的化学计量数之和的大小,或判断正反应是吸热反应还是放热反应。
(3)等温(压)平衡曲线解读
①纵坐标Y可表示物质的量、浓度、转化率以及物质的量分数等含义。
②解题分析时,常需要作辅助线(对横坐标轴作垂线),若横坐标表示温度(或压强),则此辅助线为等温线(或等压线)。
③如图丙所示,在曲线上的每个点(如B点)都达到平衡状态,若纵坐标表示反应物转化率,则有:
A点是非平衡状态,若要达到平衡,需降低转化率,即平衡要向逆反应方向移动,此点v正<v逆;
C点是非平衡状态,若要达到平衡,需增大转化率,即平衡要向正反应方向移动,此点v正>v逆;
处于平衡状态或非平衡状态的各点的反应速率,其大小主要由温度决定,故有vC>vB>vA。
(4)同一段时间内,不同温度下反应进程中某个量的图像解读
如图是不同温度下经过一段时间,某反应物的转化率与温度的关系。
①此图像表明该反应的正反应为放热反应。若正反应为吸热反应,则同一时间段内温度越高,平衡正向移动程度越大,反应物的转化率越大,曲线应一直为增函数,与图像不符。
②T1~T2段,反应未达到平衡,随温度升高,反应速率加快,反应物转化率增大。
③T2点表示反应达到平衡状态。
④T2~T3段是随温度升高平衡向吸热反应方向移动的结果,T2~T3段曲线上的点均为平衡点。
三、规避“2”个易失分点
1.化学平衡状态判断“三关注”
①关注反应条件,是恒温恒容、恒温恒压,还是绝热恒容容器;
②关注反应特点,是等体积反应,还是非等体积反应;
③关注特殊情况,是否有固体参加或生成,或固体的分解反应。
2.不能作为“标志”的四种情况
①反应组分的物质的量之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。
②恒温恒容下的体积不变的反应,体系的压强或总物质的量不再随时间而变化,如2HI(g)H2(g)+I2(g)。
③全是气体参加的体积不变的反应,体系的平均相对分子质量不再随时间而变化,如2HI(g)H2(g)+I2(g)。
④全是气体参加的反应,恒容条件下体系的密度保持不变。
1.(2025·山东·模拟预测)在2L的密闭容器中充入4 mol 和5 mol 发生反应: ;一段时间内测得的转化率随温度的变化如图所示。
下列说法错误的是
A.化学反应速率:
B.单位时间内断裂N—H和O—H数目相等时达到平衡状态
C.化学反应的平衡常数:
D.5 min到达b点,则
2.(2025·安徽合肥·模拟预测)以和为原料可以合成尿素,涉及的化学反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
某温度下,在密闭容器中充入一定量的和,测得各气体浓度与反应时间的关系如图所示。
(X代表,Y代表,Z代表)
已知:
①反应速率可表示为,式中称速率常数;②阿仑尼乌斯指出速率常数和温度的定量关系为:,其中为常数,为活化能,为热力学温度
下列有关说法不正确的是
A.生产过程中温度越高,尿素产量不一定越高
B.反应Ⅱ是总反应的决速步,反应Ⅰ活化能一定低于反应Ⅱ
C.m点时,反应Ⅱ正、逆反应速率不相等
D.温度升高时,研究发现曲线Y的最高点会往左上角移动,说明氨气的消耗速率比水的生成速率的增长幅度更大
3.(2025·四川成都·三模)晶态和非晶态TiO2固体表面均可以吸附CO2,最终将CO2催化还原为CH4。在密闭容器中,CO2吸附量与时间、催化剂种类及质量的关系如下图所示。下列说法正确的是
A.其他条件相同时,增大催化剂质量,反应速率不变
B.晶态TiO2的催化性能优于非晶态TiO2
C.温度升高有利于TiO2固体表面吸附CO2
D.0~10min内③中CO2的平均吸附速率
4.(2025·江西·模拟预测)时,在2L的恒容密闭容器中通入,同时发生以下两个反应:①;②。反应体系中的物质的量随时间变化情况如图。下列说法错误的是
A.内,A的平均消耗速率为
B.
C.内,A的消耗速率主要由反应②决定
D.反应①的活化能比反应②的活化能小
5.(2025·湖南益阳·一模)羰基硫(COS)是一种粮食熏蒸剂,能防止某些害虫和真菌的危害。在容积不变的密闭容器中,使CO与发生如下反应并达到平衡: △H,在不同温度下达到化学平衡时,的转化率如图所示。下列说法正确的是
A.平衡常数:
B.正反应速率:
C.若将容器体积缩小至原来的一半,的转化率增大
D.反应温度为200℃时,当容器内压强不变时,反应达到平衡状态
6.(2025·河北秦皇岛·二模)水煤气制乙烯的反应原理为 。在压强为0.5 MPa的条件下,2 mol CO和4 mol 反应,测得达到平衡时有关气体体积分数的变化如图中实线所示。下列判断正确的是
A.该反应的
B.X为的变化曲线,Y为(g)的变化曲线
C.压强为1 MPa时,虚线可能为的体积分数变化曲线
D.Z点的转化率约为66.7%
7.(2025·辽宁丹东·二模)工业上以、为原料合成的反应分为如下两步:
ⅰ. ;ⅱ.
实验测定的平衡转化率()、的选择性(S)随温度、压强的变化关系如图[选择性]。
下列说法正确的是
A.压强:
B.反应ⅱ的活化能:
C.压强、200℃时,以反应ⅱ为主
D.平衡后,压缩容器体积,反应ⅰ平衡正向移动,反应ⅱ平衡不移动
8.(2025·江苏盐城·模拟预测)催化处理焦炉气(主要成分为CO、SO2)的主要反应为
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
将一定比例的焦炉气置于密闭容器中发生反应,10分钟时的实际产率、的平衡产率及COS的平衡产率随温度的变化如图所示。下列说法正确的是
A.
B.从700K~900K,浓度变化对反应Ⅰ平衡产率的影响小于温度变化的影响
C.从700K~900K,平衡时SO2的浓度随温度的升高逐渐降低
D.800K时,10分钟后S2的实际产率可能先升高后降低
9.(2025·陕西西安·模拟预测)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,发生反应:① ΔH1=+31.2 kJ·mol-1,② 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=]与温度的关系如图所示。下列叙述错误的是
A.温度高于673 K时,主要发生反应②
B.温度等于673 K时,参加反应①的H2的转化率是28.5%
C.平衡时,再充入0.1 mol CO2和0.1 mol H2,再次平衡,HCOOH的物质的量增大
D.如果673 K下反应达到平衡时,CO2、HCOOH、CO的浓度之比为5:57:133
10.(2025·安徽马鞍山·二模)已知 ,已知G和H的摩尔质量分别为X g/mol、Y g/mol,平衡体系中气体的平均摩尔质量在不同温度下随压强p的变化曲线如图所示。下列说法正确的是
A.反应速率:
B.平衡常数:
C.温度:
D.当时,
11.(2025·重庆·三模)可以消除工业废气中的,其反应为。向体积为的恒温恒容密闭容器中加入一定量和发生反应,起始压强为,测得容器内的压强(p)与时间(t)的关系如图所示。在时刻,将容器体积瞬间缩小为;到时刻达到平衡,此时容器内压强为,忽略固体体积对压强的影响。下列说法正确的是
A.时刻一定达到平衡状态
B.若在时刻再加入,则正反应速率增大
C.内,用表示的平均反应速率为
D.时刻达到平衡时,的分压为
12.(2025·湖南·二模)将HCl和O2分别以不同的起始流速通入一定体积的反应器中,发生反应:,在T1、T2、T3温度下反应,通过检测流出的气体成分绘制HCl转化率(α)曲线,如图所示(较低流速下转化率可近似为平衡转化率)。下列说法错误的是
A.T1>T2>T3
B.该反应在低温下可自发进行
C.加入高效催化剂或升温可提高M点转化率
D.若通气1 h,则N点氯气的物质的量为0.092 mol
13.(2025·江西·一模)热裂解可制取乙烯等低碳烯烃化工原料。热裂解时主要反应如下:
反应I:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
向容积为1L的密闭容器中起始投入,反应温度对平衡体系中乙烯、丙烯和丁烯占所有气体物质的量分数的影响如图所示。已知:时,的转化率为。下列说法正确的是
A.曲线a表示乙烯
B.温度低于时,不发生反应Ⅱ的反应
C.使用活性更强的催化剂,曲线a变为曲线
D.715K时,的平衡物质的量浓度为
14.(2025·江西·模拟预测)某恒温环境下,体积均为的三个密闭容器甲、乙、丙中,加入催化剂后,与加热至600℃发生反应。三个容器中起始投料如表所示。下列说法正确的是
物质
甲
乙
丙
1
0
2
2
0
4
0
2
0
A.三个容器中反应的平衡常数大小不相等
B.达到平衡时,丙容器中的大于乙容器中的的2倍
C.后甲容器达到平衡,测得气体压强为反应前的90%,则内的平均反应速率为
D.若丙容器中的平衡转化率为80%,则丙容器中反应平衡常数
15.(2025·江西萍乡·二模)某温度下,在恒容密闭容器中发生反应,有关数据如下:
时间段
产物Z的平均生成速率
下列说法正确的是
A.时,Z的浓度等于
B.时,加入,此时
C.时,Y的体积分数约为
D.时,在容器中再加入和,重新平衡后Z的浓度大于
16.(2025·河北保定·模拟预测)丙烯是重要的化工原料。丙烷脱氢制备丙烯涉及的反应如下:
反应i.
反应ii.
反应iii.
回答下列问题:
(1)反应i的正反应活化能为,逆反应活化能为,则反应的 , (用含、的代数式表示)。
(2)向恒压(100 kPa)密闭容器中投入一定量,若只发生反应i和反应iii,测得平衡体系中的转化率、生成物和的选择性与温度的变化曲线如图甲所示。已知(生成物的选择性)。
若向反应体系中通入惰性气体,反应iii平衡 (填“正向”“逆向”或“不”)移动;已知温度越高,越大,则下, ;下,反应的压强平衡常数 。
(3)我国学者研究新型催化剂分子筛催化丙烷脱氢制备丙烯的反应机理,得出反应物初始用量相同,在单位时间内,使用单位面积的不同催化剂时,生成的物质的量(用表示)的自然对数与的关系如图乙。
①下列有关分子筛催化剂的说法正确的是 (填选项字母)。
a.能使反应i的活化分子数增多
b.催化剂的颗粒越小,的平衡转化率越高
c.改变催化剂的表面积,随之改变
d.利用射线衍射技术可测定分子筛的结构
②由图乙可知,使用催化剂 (填“1”或“2”)时反应i的活化能更小。
③使用催化剂1时,温度升高平衡转化率增大,产生此变化趋势的原因为 。
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