内容正文:
专题03 化学平衡
3大高频考点概览
考点01 化学平衡
考点02 影响化学平衡移动的因素
考点03 化学平衡常数
地 城
考点01
化学平衡
1.(2024-2025高二上·吉林BEST合作体·期末)一定温度下,在容积恒定的密闭容器中进行反应。,下列叙述能表明该反应已达到平衡状态的是
①混合气体的密度不变 ②容器内气体的压强不变
③混合气体的总物质的量不变 ④B的物质的量浓度不变
⑤ ⑥
A.②⑤⑥ B.①④⑤ C.②④⑤⑥ D.只有④
2.(2024-2025高二上·辽宁五校·期末)活性炭还原可防止空气污染,其反应原理:。在密闭容器中,1mol和足量C发生上述反应,反应相同时间内测得的生成速率与的生成速率随温度变化的关系如图1所示;维持温度不变,反应相同时间内测得的平衡转化率随压强的变化如图2所示。
下列说法错误的是
A.图1中的A、B、C、D四个点,只有C点和D点的,图2中E点的小于F点的
B.在恒温恒容下,向图2中G点体系中再充入一定量的,与原平衡相比,的平衡转化率减小
C.图2中G点平衡常数
D.图2中E点的体积分数为50%
3.(2024-2025高二上·内蒙古包头·期末)以物质的量之比为1:2向桓压密闭容器中充入X,Y,发生反应 ,相同时间内测得Z的产率和Z在不同温度下的平衡产率随温度的变化关系如图所示。下列说法错误的是
A.Q点,N点均已达到平衡状态 B.M,N点反应物分子的有效碰撞几率不同
C.升温平衡逆向移动,说明 D.由于温度低导致反应速率慢M点未达平衡
4.(2024-2025高二上·吉林长春·期末)是汽车尾气和化工生产中的常见大气污染物,其综合治理是当前重要的研究课题。工业上可以用不同的方法处理。
Ⅰ.碘蒸气存在能大幅度提高的分解速率,反应方程式为,反应历程可表示为:
第一步(快反应)
第二步(慢反应)……
第三步(快反应)
(1)写出第二步反应 。
(2)下列表述正确的是___________。
A.增大的浓度能提高的平衡转化率 B.第二步活化能比第三步大
C.第三步对总反应速率起决定作用 D.IO为反应的催化剂
Ⅱ.汽车尾气中含有较多的氮氧化合物和不完全燃烧的CO,汽车三元催化器可以将其转化成两种无污染的气体,从而降低氯氧化合物的排放量。
(3)在绝热,恒容的密闭容器中,充入1mol CO和1mol NO,下列选项中不能说明该反应已经达到平衡状态的是___________。
A.CO和NO的物质的量之比不变 B.混合气体的密度保持不变
C.平衡常数K保持不变 D.
(4)为探究温度和催化剂对反应的影响,分别在不同温度、不同催化剂下,保持其他条件不变,在相同时间内测得NO转化率与温度的关系如图所示。M点是否为平衡点 (填“是”或“不是”),M点以后,乙催化剂条件下,NO转化率降低,其原因是 。
(5)一定温度下,在2L的密闭容器中充入1mol CO和1mol NO,压强为20kPa,平衡时压强变为起始的0.9倍,已知:,(、为速率常数,只与温度有关)。若升高温度,增大的倍数 (填“>”或“<”)增大的倍数;该温度下, 。(保留小数点后2位)
注:为用气体分压计算的平衡常数,气体分压等于气体总压×物质的量分数。
地 城
考点02
影响化学平衡移动的因素
5.(2024-2025高二上·辽宁协作体·期末)在某恒容密闭容器中,一定量的SO2和O2发生反应:。温度分别为和时,的体积分数随时间的变化如图所示。下列说法正确的是
A.温度:
B.高温条件有利于该反应自发进行
C.当混合气体的密度不再随时间变化时,该反应达到平衡
D.该反应的反应物的能量总和大于生成物的能量总和
6.(2024-2025高二上·辽宁抚顺六校·期末)关于可逆反应 ΔH<0,下列关于示意图的解释与图像相符的是
A.p2>p1
B.t1时刻改变的条件为升高温度
C.Y可表示平衡时CO(g)的质量分数
D.②表示加入了催化剂
7.(2024-2025高二上·吉林松原·期末)下列实验装置(部分夹持装置略)或操作能达到相应实验目的的是
A.探究温度对化学平衡的影响
B.探究浓度对化学反应速率的影响
C.推动活塞探究压强对平衡的影响
D.验证FeCl3对H2O2分解的催化作用
8.(2024-2025高二上·黑龙江大庆·期末)为探究Fe2+是否与SCN-发生反应,某化学小组进行了如下两组实验:
下列说法错误的是
A.②中溶液变为深红色,证明还原性Fe2+>SCN-
B.通过②和⑤对比,能证明①中:SCN-与Fe2+已经发生反应
C.③比⑥红色深是因为③中的Fe3+浓度大,证明①中Fe2+与SCN-发生反应
D.①中FeCO3的沉淀溶解平衡正向移动
9.(2024-2025高二上·黑龙江哈尔滨·期末)在碱性条件下,的取代和消去反应同时存在。两个反应的能量-进程图如下所示(TS表示过渡态,TS1结构已示出)。两反应均可进行到底(忽略可逆反应)。下列说法错误的是
A.的消去反应:
B.两个反应中均涉及极性键的断裂与生成
C.若底物改为,则取代产物为
D.升高温度能提高消去产物在整体产物中的比例
10.(2024-2025高二上·黑龙江大庆·期末)当1,3丁二烯和溴单质以物质的量之比为1:1加成时,其反应机理及能量变化如下:
不同反应条件下,经过相同时间测得生成物组成如下表:
实验编号
反应条件
反应时间
产物中A的物质的量分数
产物中B的物质的量分数
1
-15℃
T min
62%
38%
2
25℃
T min
12%
88%
下列分析不合理的是
A.产物A、B互为同分异构体,由中间体生成A、B的反应互相竞争
B.实验1测定产物组成时,体系一定已达平衡状态
C.相同条件下由活性中间体C生成产物A的速率更快
D.实验1在T min时,若升高温度至25℃,部分产物A会经活性中间体C转化成产物B
11.(2024-2025高二上·黑龙江哈尔滨·期末)我国中科院首次提出使用“亚熔盐氧化法”从铬铁矿(主要成分为FeCr2O4及杂质)提铬技术。(已知:亚熔盐是一种高浓度的电解质溶液)
下列说法错误的是
A.将矿石粉碎和加压浸取都有利于加快浸出速率和提高浸出率
B.相对于熔融盐,使用亚熔盐能耗低,更符合节能减碳
C.“加压浸取”主要发生反应:4FeCr2O4+16NaOH+7O2=8Na2CrO4+2Fe2O3+8H2O
D.向Na2CrO4溶液加入硫酸酸化,溶液由橙色变为绿色
12.(2024-2025高二上·黑龙江牡丹江·期末)下列实验操作、现象及结论均正确的是
操作
现象
结论
A
向两支盛有少量溶液的试管中分别加入的溶液和的溶液
加入溶液的试管生成气体的速率比加入溶液的快
对分解的催化效果比强
B
在蓝色溶液中有如下平衡
,加热该溶液
溶液由蓝色转变为黄绿色
对于该反应,升高温度,平衡正向移动
C
取两支试管,各加入酸性溶液,然后向一支试管中加入溶液2mL,另一支试管中加入溶液2mL
浓度大的一支试管中溶液先褪色
其他条件相同时,反应物浓度越大,反应速率越快
D
已知K2CrO4溶液中存在以下平衡:2H+(aq)+2(aq,黄色)(aq,橙色)+H2O(l)向4mL0.1mol/LK2CrO4溶液中滴加浓盐酸
溶液由黄色变为橙色
增大c(H+)有利于平衡正向移动
13.(2024-2025高二上·黑龙江哈尔滨·期末)重铬酸钾溶液中存在如下平衡:(橙色)(黄色),向溶液中加入下列哪种试剂,溶液颜色会从黄色逐渐变为橙色
A. B. C. D.KOH
14.(2024-2025高二上·黑龙江哈尔滨·期末)甲异腈在恒容密闭容器中发生异构化反应:,在温度分别为℃和℃条件下,反应过程中甲异腈浓度c随时间t的变化曲线如图所示。下列说法正确的是
A.段平均反应速率
B.由图可知
C.点等于d点
D.a、f点转化率相等
15.(2024-2025高二上·黑龙江绥化·期末)在密闭容器中发生反应aA(g)cC(g)+dD(g),反应达到平衡后,将气体体积压缩到原来的一半,当再次达到平衡时,D的浓度为原平衡的1.7倍,下列叙述正确的是
A.A的转化率增大 B.平衡向正反应方向移动
C.D的体积分数变大 D.a<c+d
16.(2024-2025高二上·黑龙江包头·期末)T℃,在容积为2L的密闭容器中发生反应 ,平衡时C生成0.8mol;反应过程中A,B随时间的变化关系如图所示。下列说法。正确的是
A.前12s内, B.当表明反应达平衡状态
C.化学计量数之比 D.开始至平衡反应放出的热量为0.2QkJ
17.(2024-2025高二上·内蒙古呼和浩特·期末)硫酸工业中,转化为是关键步骤: ,下列叙述正确的是
A.升高温度,变小,变大
B.平衡后,增大压强(压缩体积)达到新的平衡,的浓度增大
C.平衡后,增大的浓度使平衡右移,平衡常数减小
D.使用催化剂,的平衡转化率增大
18.(2024-2025高二上·内蒙古通辽·期末)利用反应 可净化汽车尾气,如果要同时提高该反应的速率和NO的转化率,采取的措施是
A.降低温度 B.增大压强同时加催化剂
C.恒温恒容时,充入惰性气体 D.及时将和从反应体系中移走
19.(2024-2025高二上·内蒙古通辽·期末)某温度下,容积一定的密闭容器中进行如下可逆反应: ,下列叙述正确的是
A.加入少量,(逆)会一直增大
B.加入少量,平衡不移动
C.平衡后加入,上述方程中的一定增大
D.当容器中压强不变时,能判断反应达到平衡状态
20.(2024-2025高二上·黑龙江大庆·期末)乙烯是现代有机合成的重要原料。
(1)乙烯和水加成制备乙醇的能量变化过程如图所示:
由图可知,总反应的决速基元反应是 (填“反应①”或“反应②”);
(2)乙烯气相直接水合反应制备乙醇过程中,乙烯的平衡转化率随温度、压强的转化关系如图[起始时,,容器的容积为]
图中压强的大小关系为 ,图中a点对应的平衡常 。
(3)催化加氢可制备乙烯,反应原理为,向的恒容密闭容器中加入和,在催化剂作用下发生反应,测得平衡时体系中各气体的物质的量随温度的变化关系如图所示。
①图中代表氢气的曲线是 (填字母)。
②下列说法不正确的是 (填字母)。
A.使用催化剂,可降低反应的活化能,加快反应速率,提高反应物平衡产率
B.其他条件不变时,若扩大容器容积,正、逆反应速率均减小,则平衡不移动
C.若容器内混合气体的平均相对分子质量不再随时间改变,则说明反应已达到平衡状态
D.保持温度不变,按物质的量之比为再通入和,达到平衡时的转化率增大,平衡常数K保持不变
③时,的平衡转化率为 %。
地 城
考点03
化学平衡常数
21.(2024-2025高二上·吉林松原·期末)向刚性密闭容器甲、乙中分别加入物质的量均为1mol的X和Y,发生反应: ,已知容器甲、乙的体积比为1∶2,达到平衡时,测得M的物质的量浓度与温度和容器容积的关系如图所示。已知容器乙中反应在条件下经过xmin达到平衡。下列说法正确的是
A. B.压强:
C.平衡常数: D.0~xmin内,容器乙中mol·L-1·min-1
22.(2024-2025高二上·辽宁协作体·期末)近年来,研究者开发出新工艺利用乙酸合成乙酸乙酯,使生产成本明显降低。一定温度下,向某恒容密闭容器中充入0.2mol乙烯(g)与0.2mol乙酸(g),发生的反应为 ,测得在不同压强下乙酸乙酯的产率随温度(T)的变化关系如图所示。下列说法错误的是
A.压强:
B.正反应速率:
C.该反应的平衡常数:
D.该反应的正反应活化能大于逆反应的活化能
23.(2024-2025高二上·吉林通化·期末)汽车排气系统中的三元催化剂能将尾气中的NO与CO转化为无污染气体,反应为。T℃,向2 L恒容密闭容器中通入2 mol NO和2 mol CO,一定条件下测得N2的物质的量随时间变化关系如表所示:
t/min
0
0.35
0.7
0.8
0.8
下列说法错误的是
A.
B.若,则0~5 min内
C.该温度下的化学平衡常数
D.若改为恒压密闭容器,达到化学平衡时,
24.(2024-2025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
25.(2024-2025高二上·辽宁协作体·期末)环境保护与治理对建设“美丽中国”,打造宜居环境有着重要的意义。回答下列问题:
Ⅰ.以氨气为脱硝剂,可将还原为。
(1)已知:反应i.
反应ii.
反应iii.
则= (用含、的代数式表示);反应Ⅱ在 (填“高温”“低温”或“任意温度”)下能自发进行。
(2)一定条件下,向恒容密闭容器中充入和NO,起始时按为1:2、2:3、3:1进行投料,发生反应Ⅱ,测得不同起始投料比条件下,反应相同时间内NO脱除率随温度变化的曲线如图。
①曲线a中,NO的起始浓度为,900K时,NO的脱除率从0.55升至0.75经过10s,则该时间段内的平均反应速率为 。
②图中表示起始投料与NO的物质的量之比为1:2的曲线是 (填“a”“b”或“c”),其理由是 。
③曲线b中,Z点的转化率为 %。
Ⅱ.臭氧也是理想的烟气脱硝剂,其脱硝的反应之一为,在某体积可变的密闭容器中充入1mol和2mol,达到平衡时的物质的量随温度、压强的变化如图所示。
(3)反应速率:M点 (填“>”“<”或“=”)N点;、条件下该反应的平衡常数= (用平衡分压代替平衡浓度计算,)。
26.(2024-2025高二上·吉林松原·期末)丙烯是三大合成材料的基本原料之一,可由异丙醇催化脱水或丙烷催化脱氢制得。回答下列问题:
Ⅰ.异丙醇催化脱水制丙烯的主要反应如下:ⅰ. ;ⅱ. 。
(1)在恒温刚性密闭容器中,下列说法不能作为反应ⅰ、ⅱ均达到化学平衡状态的判断依据的是_______(填选项字母)。
A.混合气体密度不变
B.的体积分数不变
C.的分压
D.
(2)如图所示为反应ⅰ、ⅱ达到平衡时与温度的关系曲线。
已知:对于可逆反应任意时刻,式中表示物质A的分压。
①图中曲线X表示反应 (填“ⅰ”或“ⅱ”)。
②向温度为T的恒压平衡体系中再充入少量时,反应ⅰ的状态最有可能对应图中的 点(填“a”、“b”或“c”),判断依据是 。
Ⅱ.丙烷催化脱氢制丙烯的主要反应为。
(3)在一定温度下,保持压强为100kPa,向密闭容器中按为4∶1、1∶1、1∶4通入和的混合气,测得转化率随时间的变化如图所示:
①充入的目的是 。
②0~6s内,曲线 (填“甲”、“乙”或“丙”)对应的平均反应速率最慢。
③曲线丙中0~6s内,分压的平均变化率为 。
27.(2024-2025高二上·吉林长春·期末)CO2是一种温室气体,对人类的生存环境产生巨大的影响,将CO2作为原料转化为有用化学品,对实现碳中和及生态环境保护有着重要意义。
(1)在恒容密闭容器中发生反应:2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) ΔH<0。下列说法正确的是_____。
A.增大CO2的浓度,有利于NH3的转化率增大
B.反应在任何温度下都能自发进行
C.当混合气体的密度不再发生改变时反应达平衡状态
D.充入He,压强增大,平衡向正反应移动
(2)可利用CO2和CH4催化制备合成气(CO、H2),在一定温度下容积为1L密闭容器中,充入等物质的量CH4和CO2,加入Ni/Al2O3使其发生反应:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。反应达平衡后,平衡常数K=81,此时测得c(CO)为3mol/L,则CH4的转化率为 (保留2位有效数字)。
(3)制备“合成气”反应历程分两步:
步骤
反应
正反应速率方程
逆反应速率方程
反应①
CH4(g)C(ads)+2H2(g)
v正=k1·c(CH4)
v逆=k2·c2(H2)
反应②
C(ads)+CO2(g)2CO(g)
v正=k3·c(CO2)
v逆=k4·c2(CO)
上述反应中C(ads)为吸附性活性炭,反应历程的能量图变化如下图所示:
①反应速率快慢比较:反应① 反应②(填“>”“<”或“=”),请依据有效碰撞理论微观探析其原因 。
②一定温度下,反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)的平衡常数K= (用k1、k2、k3、k4表示)。
(4)制备合成气(CO、H2)过程中发生副反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.0kJ/mol,在刚性密闭容器中,进料比分别等于1.0、1.5、2.0,且反应达到平衡状态。反应体系中,随温度变化的关系如图所示:
随着进料比的增加,的值 (填“增大”、“不变”或“减小”),其原因是 。
28.(2024-2025高二上·黑龙江德强高中·期末)环氧乙烷常作消毒剂。现代工业常用银作催化剂,氧化乙烯制备环氧乙烷,相关反应如下:
主反应i:
副反应ii:
回答下列问题:
(1) 。反应i的正反应自发进行的条件是 (填“高温”“低温”或“任意温度”)。
(2)一定温度下,在恒容密闭容器中充入和,发生上述反应,下列情况表明反应一定达到平衡状态的是_______(填标号)。
A.混合气体密度不随时间变化 B.气体平均摩尔质量不随时间变化
C.气体总压强不随时间变化 D.
(3)将和的混合气体以不同起始流速通入负载催化剂的反应器中,通过检测流出气体成分绘制乙烯转化率和环氧乙烷选择性曲线如图所示。
已知:环氧乙烷选择性。
①随着起始流速增大,乙烯转化率降低,可能的原因是 。
②下列措施一定可以提高环氧乙烷平衡产率的是 (填标号)。
A.减小反应体系压强 B.升高反应体系温度 C.及时分离出环氧乙烷
(4)某温度下,保持压强为,向密闭容器中充入和,经过达到平衡,乙烯平衡转化率为,环氧乙烷选择性为。
①内用分压表示的反应速率为 (用含t的代数式表示)。
②反应ii的平衡常数为 (只列计算式)。
29.(2024-2025高二上·内蒙古通辽·期末)亚硝酰氯是有机合成中的重要试剂,可由与反应得到,热化学方程式为 。回答下列问题。
(1)已知几种化学键的键能数据如下:
化学键
中的
氮氧键
中的
氯氮键
中的
氮氧键
键能
630
243
a
607
则 。
(2)的正、逆反应速率的表达式分别为、(、代表正、逆反应的速率常数,其与温度、催化剂等因素有关),该反应的平衡常数 (用含、的代数式表示)。
(3)若向绝热恒容密闭容器中充入物质的量之比为的和进行上述反应,能判断该反应已达到化学平衡状态的是 (填选项字母)。
a.和的体积比保持不变
b.
c.混合气体的平均相对分子质量保持不变
d.该反应平衡常数保持不变
(4)向某密闭容器中充入和发生上述反应,不同条件下达到平衡时的转化率为,在时和时的图像如图所示。
①该反应的 0(填“”“”或“”)。
②曲线a表示与 (填“p”或“T”)的关系曲线,原因为 。
③x、y、z三点平衡常数、、的大小关系为 。
④在y点对应条件下,该反应的平衡常数 (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的显分数)。
试卷第1页,共3页
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专题03 化学平衡
3大高频考点概览
考点01 化学平衡
考点02 影响化学平衡移动的因素
考点03 化学平衡常数
地 城
考点01
化学平衡
1.(2024-2025高二上·吉林BEST合作体·期末)一定温度下,在容积恒定的密闭容器中进行反应。,下列叙述能表明该反应已达到平衡状态的是
①混合气体的密度不变 ②容器内气体的压强不变
③混合气体的总物质的量不变 ④B的物质的量浓度不变
⑤ ⑥
A.②⑤⑥ B.①④⑤ C.②④⑤⑥ D.只有④
【答案】B
【解析】①混合气的密度等于混合气的总质量除以容器体积,A是固体,所以混合气的总质量是一个变量,容器体积是定值,所以混合气密度在未平衡前一直在变化,当密度不变时,反应达到平衡状态,①符合题意;
②该反应是反应前后气体系数之和相等的反应,在温度和容积一定时,压强和气体的总物质的量成正比,所以容器内气体的压强一直不变,则压强不变不能判断该反应是否平衡,②不符合题意;
③该反应的混合气的总物质的量一直不变,故不能用总的物质的量不变判断是否平衡,③不符合题意;
④B的物质的量浓度不再变化说明达到了平衡状态,④符合题意;
⑤用C表示的正反应速率等于用D表示的逆反应速率,说明正逆反应速率相等,反应达到了平衡状态,⑤符合题意;
⑥当各物质浓度不发生变化,反应达到平衡,⑤不符合题意;
故①④⑤都是平衡状态的标志;
故答案为:B。
2.(2024-2025高二上·辽宁五校·期末)活性炭还原可防止空气污染,其反应原理:。在密闭容器中,1mol和足量C发生上述反应,反应相同时间内测得的生成速率与的生成速率随温度变化的关系如图1所示;维持温度不变,反应相同时间内测得的平衡转化率随压强的变化如图2所示。
下列说法错误的是
A.图1中的A、B、C、D四个点,只有C点和D点的,图2中E点的小于F点的
B.在恒温恒容下,向图2中G点体系中再充入一定量的,与原平衡相比,的平衡转化率减小
C.图2中G点平衡常数
D.图2中E点的体积分数为50%
【答案】C
【解析】A.C、D点时,NO2的生成速率是N2的生成速率的2倍,此时反应到达平衡状态,平衡时同种物质正逆反应速率相等,因此有C、D点;该反应是气体体积增大的反应,增大压强,平衡逆向移动,NO2的转化率减小,故图2中E到F段曲线还未达到平衡状态,v逆逐渐增大,F恰好达到平衡状态,因此图2中E点的v逆小于F点的v正,A正确;
B.在恒温恒容下,向图2中G点平衡体系中充入一定量的NO2,反应物浓度增大,化学平衡正向移动,但与原平衡相比,等效于加压,NO2的平衡转化率减小,B正确;
C.结合已知条件列三段式得:
总气体物质的量为1.2mol,总压强p总=1100kPa,,C错误;
D.结合已知条件列三段式得:
的体积分数,D正确;
故选:C。
3.(2024-2025高二上·内蒙古包头·期末)以物质的量之比为1:2向桓压密闭容器中充入X,Y,发生反应 ,相同时间内测得Z的产率和Z在不同温度下的平衡产率随温度的变化关系如图所示。下列说法错误的是
A.Q点,N点均已达到平衡状态 B.M,N点反应物分子的有效碰撞几率不同
C.升温平衡逆向移动,说明 D.由于温度低导致反应速率慢M点未达平衡
【答案】A
【解析】A.观察图可知,点的产率小于平衡产率,Q点未达到平衡,A错误;
B.点Z的产率相同,但温度不同,所以反应物分子的有效碰撞几率不同,B正确;
C.根据图中在不同温度下的平衡产率随温度的变化关系可知,随着温度升高,Z的平衡产率逐渐降低,说明升温平衡逆向移动,说明,该反应是放热反应,C正确;
D.根据图可知,点Z的产率小于Z的平衡产率,说明M点还没有达到平衡,说明温度较低,反应速率较慢,D正确;
故选A。
4.(2024-2025高二上·吉林长春·期末)是汽车尾气和化工生产中的常见大气污染物,其综合治理是当前重要的研究课题。工业上可以用不同的方法处理。
Ⅰ.碘蒸气存在能大幅度提高的分解速率,反应方程式为,反应历程可表示为:
第一步(快反应)
第二步(慢反应)……
第三步(快反应)
(1)写出第二步反应 。
(2)下列表述正确的是___________。
A.增大的浓度能提高的平衡转化率 B.第二步活化能比第三步大
C.第三步对总反应速率起决定作用 D.IO为反应的催化剂
Ⅱ.汽车尾气中含有较多的氮氧化合物和不完全燃烧的CO,汽车三元催化器可以将其转化成两种无污染的气体,从而降低氯氧化合物的排放量。
(3)在绝热,恒容的密闭容器中,充入1mol CO和1mol NO,下列选项中不能说明该反应已经达到平衡状态的是___________。
A.CO和NO的物质的量之比不变 B.混合气体的密度保持不变
C.平衡常数K保持不变 D.
(4)为探究温度和催化剂对反应的影响,分别在不同温度、不同催化剂下,保持其他条件不变,在相同时间内测得NO转化率与温度的关系如图所示。M点是否为平衡点 (填“是”或“不是”),M点以后,乙催化剂条件下,NO转化率降低,其原因是 。
(5)一定温度下,在2L的密闭容器中充入1mol CO和1mol NO,压强为20kPa,平衡时压强变为起始的0.9倍,已知:,(、为速率常数,只与温度有关)。若升高温度,增大的倍数 (填“>”或“<”)增大的倍数;该温度下, 。(保留小数点后2位)
注:为用气体分压计算的平衡常数,气体分压等于气体总压×物质的量分数。
【答案】(1)I(g)+N2O(g) N2(g)+ IO(g)
(2)B
(3)AB
(4) 不是 温度升高,催化剂活性降低
(5) <
【解析】(1)由总反应方程式和分步反应方程式可知,第二步反应为碘原子与一氧化二氮反应生成氮气和一氧化碘,反应的化学方程式为I(g)+N2O(g) N2(g)+ IO(g);
(2)A.碘是反应的催化剂,增大碘的浓度,反应速率加快,但化学平衡不移动,一氧化二氮的转化率不变,故错误;
B.反应的活化能越大,反应速率越慢,由题意可知,第二步反应为慢反应、第三步反应为快反应,则第二步的活化能比第三步的活化能大,故正确;
C.慢反应是总反应的决速步骤,由题意可知,第二步反应为慢反应、第三步反应为快反应,则第二步对总反应速率起决定作用,故错误;
D.由题意可知,碘是反应的催化剂,一氧化碘是中间产物,故错误;
故选B;
(3)A.由方程式可知,反应中一氧化氮和一氧化碳的物质的量比始终不变,则一氧化氮和一氧化碳的物质的量之比不变不能说明正逆反应速率相等,无法判断反应是否达到平衡,故符合题意;
B.由质量守恒定律可知,反应前后气体的质量相等,在恒容密闭容器中混合气体的密度始终不变,则混合气体的密度保持不变不能说明正逆反应速率相等,无法判断反应是否达到平衡,故符合题意;
C.该反应为放热反应,反应放出的热量会使绝热容器中的反应温度升高,平衡向逆反应方向移动,反应的平衡常数减小,所以绝热容器中平衡常数K保持不变说明正逆反应速率相等,反应已达到平衡,故不符合题意;
D.由方程式可知,说明正逆反应速率相等,反应已达到平衡,故不符合题意;
故选AB;
(4)由图可知,M点一氧化氮的转化率小于对应温度400℃条件下甲中曲线对应点的转化率,说明反应未达到平衡,则M点正反应速率大于逆反应速率;温度升高后,两种催化剂条件下一氧化氮转化效率均明显降低说明温度升高催化剂活性降低;
(5)该反应为放热反应,达到平衡后,仅升高温度,平衡向逆反应方向移动,逆反应速率大于正反应速率,则逆反应的速率常数大于正反应的速率常数;设平衡时反应生成氮气的物质的量为amol,由题意可建立如下三段式:
平衡时压强变为起始的0.9倍,则平衡时气体压强为20kPa×0.9=18kPa,由气体的物质的量之比等于气体压强之比可得:=,解得a=0.2,则反应的平衡常数Kp=。
地 城
考点02
影响化学平衡移动的因素
5.(2024-2025高二上·辽宁协作体·期末)在某恒容密闭容器中,一定量的SO2和O2发生反应:。温度分别为和时,的体积分数随时间的变化如图所示。下列说法正确的是
A.温度:
B.高温条件有利于该反应自发进行
C.当混合气体的密度不再随时间变化时,该反应达到平衡
D.该反应的反应物的能量总和大于生成物的能量总和
【答案】D
【解析】根据“先拐先平”者大,从图像中可以看出T1先达到平衡,所以温度,由降低温度时SO3的体积分数增大,平衡正向移动,故该反应为放热反应,,反应过程中分子数减少,故,据此回答。
A.根据“先拐先平”者大,从图像中可以看出T1先达到平衡,所以温度,A错误;
B.由于温度,降低温度时SO3的体积分数增大,平衡正向移动,故该反应为分子数减少的放热反应,由可自发进行,可得低温条件有利于该反应自发进行,B错误;
C.由于该反应气体体积质量不变,容器体积不变,故当混合气体的密度不再随时间变化时,不能说明该反应达到平衡,C错误;
D.由于该反应为放热反应,反应物的能量总和大于生成物的能量总和,D正确;
故选D。
6.(2024-2025高二上·辽宁抚顺六校·期末)关于可逆反应 ΔH<0,下列关于示意图的解释与图像相符的是
A.p2>p1
B.t1时刻改变的条件为升高温度
C.Y可表示平衡时CO(g)的质量分数
D.②表示加入了催化剂
【答案】C
【解析】A.p1时先达到平衡状态,反应速率快,故p2<p1,加压平衡正向移动,CH3OH的体积分数增大,A不符合题意;
B.升高温度,正、逆反应速率都要增大,图像上表现为不连续,该反应为放热反应,升温平衡逆向移动,逆反应速率大于正反应速率,B不符合题意;
C.该反应为放热反应,升温平衡逆向移动,平衡时CO(g)的质量分数增大,C符合题意;
D.加入催化剂反应速率加快,①表示加入了催化剂,D不符合题意;
故选C。
7.(2024-2025高二上·吉林松原·期末)下列实验装置(部分夹持装置略)或操作能达到相应实验目的的是
A.探究温度对化学平衡的影响
B.探究浓度对化学反应速率的影响
C.推动活塞探究压强对平衡的影响
D.验证FeCl3对H2O2分解的催化作用
【答案】A
【解析】A.两个圆底烧瓶中的可逆反应相同,只有温度这一反应条件不同,则反应达到平衡后两个烧瓶中气体颜色不同,可以达到验证温度对化学平衡的影响的目的,A符合题意;
B.H2O2具有强氧化性,可以将亚硫酸氢根离子氧化成硫酸根离子,其自身被还原成H2O,但此反应前后无明显现象,且两实验中存在溶液总体积、浓度两个变量,则无法探究浓度对化学反应速率的影响,B不符合题意;
C.为反应前后气体物质的量不变的反应,则推动活塞时压强的变化不能引起化学平衡发生移动,因此无法通过针管内气体颜色的变化来探究压强对平衡的影响,C不符合题意;
D.该实验既有温度的影响,又有氯化铁的影响,影响因素有多个,不符合控制变量法研究外界条件对化学反应速率的影响,故无法验证FeCl3是否有催化作用,D不符合题意;
故合理选项是A。
8.(2024-2025高二上·黑龙江大庆·期末)为探究Fe2+是否与SCN-发生反应,某化学小组进行了如下两组实验:
下列说法错误的是
A.②中溶液变为深红色,证明还原性Fe2+>SCN-
B.通过②和⑤对比,能证明①中:SCN-与Fe2+已经发生反应
C.③比⑥红色深是因为③中的Fe3+浓度大,证明①中Fe2+与SCN-发生反应
D.①中FeCO3的沉淀溶解平衡正向移动
【答案】B
【解析】A.②中溶液变为深红色,说明溶液中含有Fe3+,Fe3+与SCN-反应生成Fe(SCN)3,滴加H2O2后Fe2+被氧化成Fe3+,故Fe2+的还原性比SCN-强,故A正确;
B.②中溶液变为深红色,⑤中溶液基本无色,溶液中未控制单一变量,不能说明Fe2+与SCN-已经发生反应,故B错误;
C.由实验现象可知,③中溶液颜色比⑥中深,故③中Fe3+浓度更大,则FeCO3溶解的更多,FeCO3(s)⇌Fe2+(aq)+CO(aq),加入KSCN后促进FeCO3溶解,上层清液中Fe2+浓度大,证明①中Fe2+与SCN-发生反应,故C正确;
D.FeCO3存在溶解平衡FeCO3(s)⇌Fe2+(aq)+CO(aq),①中Fe2+与SCN-发生反应,生成可溶性物质,使得FeCO3的沉淀溶解平衡正向移动,故D正确;
故选:B。
9.(2024-2025高二上·黑龙江哈尔滨·期末)在碱性条件下,的取代和消去反应同时存在。两个反应的能量-进程图如下所示(TS表示过渡态,TS1结构已示出)。两反应均可进行到底(忽略可逆反应)。下列说法错误的是
A.的消去反应:
B.两个反应中均涉及极性键的断裂与生成
C.若底物改为,则取代产物为
D.升高温度能提高消去产物在整体产物中的比例
【答案】C
【解析】A.由图可知,的消去反应中,反应物总能量低于生成物总能量,是吸热反应,ΔH>0,A正确;
B.取代反应中,C-Br键断裂,C-O键生成;消去反应中C-Br键、C-H键断裂,C=C键、H-O键生成,C-Br、C-O、C-H、H-O键都是极性键,所以两个反应均涉及极性键的断裂与生成,B正确;
C.根据取代反应机理,若底物改变,取代产物中羟基应取代溴原子位置,与所给结构不符,C错误;
D.消去反应是吸热反应,升高温度,平衡向吸热方向(消去反应方向)移动,能提高消去产物在整体产物中的比例,D正确。
故选C。
10.(2024-2025高二上·黑龙江大庆·期末)当1,3丁二烯和溴单质以物质的量之比为1:1加成时,其反应机理及能量变化如下:
不同反应条件下,经过相同时间测得生成物组成如下表:
实验编号
反应条件
反应时间
产物中A的物质的量分数
产物中B的物质的量分数
1
-15℃
T min
62%
38%
2
25℃
T min
12%
88%
下列分析不合理的是
A.产物A、B互为同分异构体,由中间体生成A、B的反应互相竞争
B.实验1测定产物组成时,体系一定已达平衡状态
C.相同条件下由活性中间体C生成产物A的速率更快
D.实验1在T min时,若升高温度至25℃,部分产物A会经活性中间体C转化成产物B
【答案】B
【解析】A.产物A、B分子式相同,结构不同,二者互为同分异构体,由题表知,活性中间体C在不同温度下生成A、B的量不同,但A、B的总量不变,故由中间体C生成A、B的反应互相竞争,A项正确;
B.实验1测定产物组成时,不能确定各物质含量保持不变,体系不一定达平衡状态,B项错误;
C.从图象中反应活化能分析可知,相同条件下由活性中间体C生成产物A的活化能较小,则速率更快,C项正确;
D.实验1在Tmin时,若升高温度至25℃,产物中B的物质的量分数增大,说明升温部分产物A会经活性中间体C转化成产物B,D项正确;
故选B。
11.(2024-2025高二上·黑龙江哈尔滨·期末)我国中科院首次提出使用“亚熔盐氧化法”从铬铁矿(主要成分为FeCr2O4及杂质)提铬技术。(已知:亚熔盐是一种高浓度的电解质溶液)
下列说法错误的是
A.将矿石粉碎和加压浸取都有利于加快浸出速率和提高浸出率
B.相对于熔融盐,使用亚熔盐能耗低,更符合节能减碳
C.“加压浸取”主要发生反应:4FeCr2O4+16NaOH+7O2=8Na2CrO4+2Fe2O3+8H2O
D.向Na2CrO4溶液加入硫酸酸化,溶液由橙色变为绿色
【答案】D
【解析】铬铁矿(主要成分为FeCr2O4及杂质)加入NaOH亚熔盐、空气氧化加压浸取,过滤,滤液中的NaOH溶液循环利用,滤饼经过溶解除杂除去Fe2O3,滤液II经过提纯得到Na2CrO4。
A.将矿石粉碎可以增大 的接触面积,加压增大氧气的浓度,都有利于加快浸出速率和提高浸出率,A正确;
B.熔融盐所需温度高,使用亚熔盐能耗低,更符合节能减碳,B正确;
C.“加压浸取”FeCr2O4被氧气氧化,在碱性条件下得到Fe2O3和Na2CrO4,主要发生反应:4FeCr2O4+16NaOH+7O2=8Na2CrO4+2Fe2O3+8H2O,C正确;
D.Na2CrO4溶液加入硫酸酸化,Na2CrO4转化为Na2Cr2O7,溶液由黄色变为橙色,D错误;
答案选D。
12.(2024-2025高二上·黑龙江牡丹江·期末)下列实验操作、现象及结论均正确的是
操作
现象
结论
A
向两支盛有少量溶液的试管中分别加入的溶液和的溶液
加入溶液的试管生成气体的速率比加入溶液的快
对分解的催化效果比强
B
在蓝色溶液中有如下平衡
,加热该溶液
溶液由蓝色转变为黄绿色
对于该反应,升高温度,平衡正向移动
C
取两支试管,各加入酸性溶液,然后向一支试管中加入溶液2mL,另一支试管中加入溶液2mL
浓度大的一支试管中溶液先褪色
其他条件相同时,反应物浓度越大,反应速率越快
D
已知K2CrO4溶液中存在以下平衡:2H+(aq)+2(aq,黄色)(aq,橙色)+H2O(l)向4mL0.1mol/LK2CrO4溶液中滴加浓盐酸
溶液由黄色变为橙色
增大c(H+)有利于平衡正向移动
【答案】B
【解析】A.催化剂不同、催化剂的浓度不同,两个变量不能说明催化剂的催化效果,A错误;
B.该反应是吸热反应,加热该溶液,溶液由蓝色转变为黄绿色,说明升高温度平衡正向移动,B正确;
C.高锰酸钾均过量,不能观察颜色褪去,应控制高锰酸钾不足,改变草酸的浓度探究浓度对速率的影响,C 错误;
D.K2CrO4溶液中存在平衡2H+(aq)+2(aq,黄色)(aq,橙色)+H2O(l),滴加浓盐酸,H+浓度增大,平衡正向移动,浓度增大,溶液由黄色变为橙色,增大c(H+)有利于平衡向正反应方向移动;同时浓盐酸中Cl-具有还原性,会和强氧化性的发生氧化还原反应,生成的Cr3+在水溶液中显绿色,所以溶液最终会由橙色变为绿色,故D错误;
故选B。
13.(2024-2025高二上·黑龙江哈尔滨·期末)重铬酸钾溶液中存在如下平衡:(橙色)(黄色),向溶液中加入下列哪种试剂,溶液颜色会从黄色逐渐变为橙色
A. B. C. D.KOH
【答案】A
【解析】A.在溶液中电离产生氢离子,氢离子浓度增大,使平衡逆向移动,溶液由黄色逐渐变为橙色,A正确;
B.在溶液中电离产生碳酸氢根,能消耗氢离子,氢离子浓度减小,使平衡正向移动,溶液由橙色逐渐变为黄色,B错误;
C.在溶液中电离产生醋酸根,能消耗氢离子,氢离子浓度减小,使平衡正向移动,溶液由橙色逐渐变为黄色,C错误;
D.KOH在溶液中电离产生氢氧根,能消耗氢离子,氢离子浓度减小,使平衡正向移动,溶液由橙色逐渐变为黄色,D错误;
故选A。
14.(2024-2025高二上·黑龙江哈尔滨·期末)甲异腈在恒容密闭容器中发生异构化反应:,在温度分别为℃和℃条件下,反应过程中甲异腈浓度c随时间t的变化曲线如图所示。下列说法正确的是
A.段平均反应速率
B.由图可知
C.点等于d点
D.a、f点转化率相等
【答案】A
【解析】A.根据图像可知,段平均反应速率,A正确;
B.a、f两点浓度相同,根据图像可知,二者浓度变化曲线斜率不同,a点大于f点,说明a点反应速率大于f点,温度越高反应速率越大,则,B错误;
C.随着反应的不断进行,反应物分子数逐渐减少,活化分子数逐渐减少,则a点大于d点,C错误;
D.T1和T2初始浓度不同,a、f两点时浓度相同,则转化率不同,D错误;
故选A 。
15.(2024-2025高二上·黑龙江绥化·期末)在密闭容器中发生反应aA(g)cC(g)+dD(g),反应达到平衡后,将气体体积压缩到原来的一半,当再次达到平衡时,D的浓度为原平衡的1.7倍,下列叙述正确的是
A.A的转化率增大 B.平衡向正反应方向移动
C.D的体积分数变大 D.a<c+d
【答案】D
【解析】假定平衡不移动,将气体体积压缩到原来的一半,D的浓度为原来的2倍,实际再次达到新平衡时,D的浓度为原来的1.7倍,说明压强增大,平衡向逆反应移动,即a<c+d。
A.根据分析,平衡向逆反应移动,A的转化率降低,A错误;
B.根据分析,平衡逆向移动,B错误;
C.根据分析,平衡逆向移动,D的体积分数减小,C错误;
D.根据分析,a<c+d,D正确;
故选D。
16.(2024-2025高二上·黑龙江包头·期末)T℃,在容积为2L的密闭容器中发生反应 ,平衡时C生成0.8mol;反应过程中A,B随时间的变化关系如图所示。下列说法。正确的是
A.前12s内, B.当表明反应达平衡状态
C.化学计量数之比 D.开始至平衡反应放出的热量为0.2QkJ
【答案】D
【解析】由图可知,12s时反应达到平衡,B的浓度变化量,A的浓度变化量,生成C的物质的量为0.8mol,则,则::=3:1:4,化学计量数之比b:c=1:4,该方程式为,以此解题。
A.前12s内,A的平均反应速率为,A错误;
B.结合分析可知,当,此时正、逆反应速率相等,表明反应达平衡状态,B错误;
C.由分析可知,化学计量数之比b:c=1:4,C错误;
D. 表示消耗3molA,放出QkJ能量,平衡时A的消耗量为0.6mol,结合方程式可知,放出的热量为0.2Q kJ,D正确;
故选D。
17.(2024-2025高二上·内蒙古呼和浩特·期末)硫酸工业中,转化为是关键步骤: ,下列叙述正确的是
A.升高温度,变小,变大
B.平衡后,增大压强(压缩体积)达到新的平衡,的浓度增大
C.平衡后,增大的浓度使平衡右移,平衡常数减小
D.使用催化剂,的平衡转化率增大
【答案】B
【解析】A.升高温度,、均变大,A错误;
B.平衡后,压缩体积,增大压强,气体反应物、生成物浓度都增大,平衡会向气体分子数减少的方向移动,即向正反应方向移动,达到新的平衡,SO2的浓度增大,B正确;
C.平衡后,增大O2的浓度使平衡右移,温度不变则平衡常数不变,C错误;
D.使用催化剂只能加快反应速率,不改变SO2的平衡转化率,D错误;
答案选B。
18.(2024-2025高二上·内蒙古通辽·期末)利用反应 可净化汽车尾气,如果要同时提高该反应的速率和NO的转化率,采取的措施是
A.降低温度 B.增大压强同时加催化剂
C.恒温恒容时,充入惰性气体 D.及时将和从反应体系中移走
【答案】B
【解析】提高该反应的速率可以采取增大压强、使用催化剂、升高温度等,同时提高NO的转化率,应采取措施使平衡向正反应方向移动,结合平衡移动原理分析解答。
A.降低温度,反应速率减小,A不符合题意;
B.增大压强平衡正向移动,的转化率增大,且增大压强同时加催化剂,均加快反应速率,B符合题意;
C.恒温恒容时,充入惰性气体,参加反应物质的浓度未发生变化,平衡不移动,转化率不变,C不符合题意;
D.及时将和从反应体系中移走,平衡虽然正向移动但反应速率减小,D不符合题意;
答案选B。
19.(2024-2025高二上·内蒙古通辽·期末)某温度下,容积一定的密闭容器中进行如下可逆反应: ,下列叙述正确的是
A.加入少量,(逆)会一直增大
B.加入少量,平衡不移动
C.平衡后加入,上述方程中的一定增大
D.当容器中压强不变时,能判断反应达到平衡状态
【答案】B
【解析】A.加入少量,开始逆反应速率不变,然后增大,平衡后不再发生变化,A错误;
B.加入少量固体,平衡不移动,B正确;
C.与方程式中化学计量数呈正比,与某种反应物的量无关,C错误;
D.反应前后体积不变,则压强不变,不能根据压强判断是否达到平衡状态,D错误;
故选B。
20.(2024-2025高二上·黑龙江大庆·期末)乙烯是现代有机合成的重要原料。
(1)乙烯和水加成制备乙醇的能量变化过程如图所示:
由图可知,总反应的决速基元反应是 (填“反应①”或“反应②”);
(2)乙烯气相直接水合反应制备乙醇过程中,乙烯的平衡转化率随温度、压强的转化关系如图[起始时,,容器的容积为]
图中压强的大小关系为 ,图中a点对应的平衡常 。
(3)催化加氢可制备乙烯,反应原理为,向的恒容密闭容器中加入和,在催化剂作用下发生反应,测得平衡时体系中各气体的物质的量随温度的变化关系如图所示。
①图中代表氢气的曲线是 (填字母)。
②下列说法不正确的是 (填字母)。
A.使用催化剂,可降低反应的活化能,加快反应速率,提高反应物平衡产率
B.其他条件不变时,若扩大容器容积,正、逆反应速率均减小,则平衡不移动
C.若容器内混合气体的平均相对分子质量不再随时间改变,则说明反应已达到平衡状态
D.保持温度不变,按物质的量之比为再通入和,达到平衡时的转化率增大,平衡常数K保持不变
③时,的平衡转化率为 %。
【答案】(1) 反应②
(2)
(3) m AB 33.3
【解析】(1)反应的决速步骤是活化能高的反应②;反应① ,反应② ,根据盖斯定律,反应①+反应②得 ;故答案为:反应②;;
(2)由可知该反应的正反应是气体体积减小的反应,所以增大压强,平衡正向移动,乙烯的平衡转化率增大,因此压强:;
起始时,,容器容积为,a点乙烯的平衡转化率为20%,则转化的乙烯的物质的量浓度为,列如下三段式:
,所以;
(3)①该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,则随温度升高,物质的量增大的曲线m、n代表反应物,随温度升高,物质的量减小的曲线p、q代表生成物,结合化学计量数关系可知,m表示的物质的量随温度的变化,n表示的物质的量随温度的变化,p表示的物质的量随温度的变化,q表示的物质的量随温度的变化;
②A.使用催化剂,可降低反应的活化能,加快反应速率,但不能提高平衡产率,选项A错误;
B.该反应为气体分子数减小的反应,扩大容器容积相当于减小压强,则正、逆反应速率均减小,平衡逆向移动,选项B错误;
C.混合气体的平均相对分子质量随着反应的进行增大,若容器内混合气体的平均相对分子质量不再随时间改变,则说明反应已达到平衡状态,选项C正确;
D.再按通入和,相当于增大压强,平衡正向移动,转化率增大,平衡常数K只与温度有关,故K保持不变,选项D正确。
答案选AB。
③设℃反应达到平衡时生成,列如下三段式:
,由题图可知,℃时和的物质的量相等,有,解得,则的转化率为%≈33.3%。
地 城
考点03
化学平衡常数
21.(2024-2025高二上·吉林松原·期末)向刚性密闭容器甲、乙中分别加入物质的量均为1mol的X和Y,发生反应: ,已知容器甲、乙的体积比为1∶2,达到平衡时,测得M的物质的量浓度与温度和容器容积的关系如图所示。已知容器乙中反应在条件下经过xmin达到平衡。下列说法正确的是
A. B.压强:
C.平衡常数: D.0~xmin内,容器乙中mol·L-1·min-1
【答案】D
【解析】A.乙→甲过程中相当于进行加压操作,体积变为原来的一半,c→a时,若平衡不移动,则M的浓度应为1mol·L-1,而图象上为0.8mol·L-1,说明平衡逆向移动,该反应是气体体积增大的反应,即,故A项错误;
B.乙→甲过程中相当于进行加压操作,由于平衡逆向移动,a中压强要比略小,即,故B项错误;
C.平衡常数只与温度有关,由得该反应为吸热反应,则升高温度,平衡常数变大,即有,故C项错误;
D.容器乙中达到平衡时,mol·L-1,则0∼xmin内mol·L-1·min-1,又因为化学计量数,则容器乙中mol·L-1·min-1,D项正确;
综上所述,正确的是D项。
22.(2024-2025高二上·辽宁协作体·期末)近年来,研究者开发出新工艺利用乙酸合成乙酸乙酯,使生产成本明显降低。一定温度下,向某恒容密闭容器中充入0.2mol乙烯(g)与0.2mol乙酸(g),发生的反应为 ,测得在不同压强下乙酸乙酯的产率随温度(T)的变化关系如图所示。下列说法错误的是
A.压强:
B.正反应速率:
C.该反应的平衡常数:
D.该反应的正反应活化能大于逆反应的活化能
【答案】D
【解析】A.由可知,该反应为分子数减少的反应,增大压强,平衡正向移动,乙酸乙酯的产率增大,则压强:,A正确;
B.温度相同时,压强越大,反应速率越大,故正反应速率:,B正确;
C.由于a、b、c三点的温度相等,该反应的平衡常数:,C正确;
D.由图知,压强相同时,温度越高,乙酸乙酯的产率增大,则该反应为吸热反应,正反应活化能小于逆反应的活化能,D错误;
故选D。
23.(2024-2025高二上·吉林通化·期末)汽车排气系统中的三元催化剂能将尾气中的NO与CO转化为无污染气体,反应为。T℃,向2 L恒容密闭容器中通入2 mol NO和2 mol CO,一定条件下测得N2的物质的量随时间变化关系如表所示:
t/min
0
0.35
0.7
0.8
0.8
下列说法错误的是
A.
B.若,则0~5 min内
C.该温度下的化学平衡常数
D.若改为恒压密闭容器,达到化学平衡时,
【答案】B
【解析】利用三段式处理数据:,,据此回答。
A.由表中数据可知两个时间段的相等,而是逐渐减小,故,A正确;
B.若,则0~5 min内,根据计量系数关系,故,B错误;
C.根据分析可知,C正确;
D.由于该反应正向为气体分子数减小的反应,若改为恒压,跟恒容相比,相当于加压,平衡正向移动,产率更高,所以达到化学平衡时,,D正确;
故选B。
24.(2024-2025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。
25.(2024-2025高二上·辽宁协作体·期末)环境保护与治理对建设“美丽中国”,打造宜居环境有着重要的意义。回答下列问题:
Ⅰ.以氨气为脱硝剂,可将还原为。
(1)已知:反应i.
反应ii.
反应iii.
则= (用含、的代数式表示);反应Ⅱ在 (填“高温”“低温”或“任意温度”)下能自发进行。
(2)一定条件下,向恒容密闭容器中充入和NO,起始时按为1:2、2:3、3:1进行投料,发生反应Ⅱ,测得不同起始投料比条件下,反应相同时间内NO脱除率随温度变化的曲线如图。
①曲线a中,NO的起始浓度为,900K时,NO的脱除率从0.55升至0.75经过10s,则该时间段内的平均反应速率为 。
②图中表示起始投料与NO的物质的量之比为1:2的曲线是 (填“a”“b”或“c”),其理由是 。
③曲线b中,Z点的转化率为 %。
Ⅱ.臭氧也是理想的烟气脱硝剂,其脱硝的反应之一为,在某体积可变的密闭容器中充入1mol和2mol,达到平衡时的物质的量随温度、压强的变化如图所示。
(3)反应速率:M点 (填“>”“<”或“=”)N点;、条件下该反应的平衡常数= (用平衡分压代替平衡浓度计算,)。
【答案】(1) 任意温度
(2) c 其他条件相同时,与NO的物质的量的比值越大,NO的脱除率越大 45
(3) > 或
【解析】(1)由盖斯定律,反应ⅱ+5×反应ⅰ得反应ⅲ,则;反应ii.为熵增的放热反应,由可知,该反应在任意温度下自发进行;
(2)①曲线a中,NO的起始浓度为,900 K时,NO的脱除率从0.55升至0.75经过10 s,则该时间段内NH3的平均反应速率为;
②其他条件相同时,NH3与NO的物质的量的比值越大,越会促进NO的转化,使得NO的脱除率越大,故图中表示起始投料NH3与NO的物质的量之比为1:2的曲线是c;
③结合②分析,曲线b中,起始时按n(NH3):n(NO)为2:3进行投料发生反应ⅲ,假设n(NH3)、n(NO)投料分别为2mol、3mol,NO脱除率为0.45,则Z点反应NH3为,故氨气转化率为;
(3)反应为气体分子数减小的反应,相同条件下,压强越大,N2O5(g)的生成量越大,结合图,则压强p1>p2,则达到平衡时,M点>N点;、条件下,平衡时,由三段式,,该反应的平衡常数。
26.(2024-2025高二上·吉林松原·期末)丙烯是三大合成材料的基本原料之一,可由异丙醇催化脱水或丙烷催化脱氢制得。回答下列问题:
Ⅰ.异丙醇催化脱水制丙烯的主要反应如下:ⅰ. ;ⅱ. 。
(1)在恒温刚性密闭容器中,下列说法不能作为反应ⅰ、ⅱ均达到化学平衡状态的判断依据的是_______(填选项字母)。
A.混合气体密度不变
B.的体积分数不变
C.的分压
D.
(2)如图所示为反应ⅰ、ⅱ达到平衡时与温度的关系曲线。
已知:对于可逆反应任意时刻,式中表示物质A的分压。
①图中曲线X表示反应 (填“ⅰ”或“ⅱ”)。
②向温度为T的恒压平衡体系中再充入少量时,反应ⅰ的状态最有可能对应图中的 点(填“a”、“b”或“c”),判断依据是 。
Ⅱ.丙烷催化脱氢制丙烯的主要反应为。
(3)在一定温度下,保持压强为100kPa,向密闭容器中按为4∶1、1∶1、1∶4通入和的混合气,测得转化率随时间的变化如图所示:
①充入的目的是 。
②0~6s内,曲线 (填“甲”、“乙”或“丙”)对应的平均反应速率最慢。
③曲线丙中0~6s内,分压的平均变化率为 。
【答案】(1)A
(2) ⅰ c 曲线X表示反应ⅰ,恒压时充入水蒸气,变大,变小
(3) 减小丙烷分压,使平衡正向移动,提高丙烷的平衡转化率 甲 5
【解析】(1)反应ⅰ、ⅱ的反应物和生成物均为气体,混合气体的总质量不变,刚性密闭容器体积不变,则混合气体密度不变,不能作为反应ⅰ、ⅱ均达到化学平衡状态的判断依据,A项符合题意;的体积分数不变,反应ⅰ、ⅱ中其他组分的体积分数也不变,可以作为反应ⅰ、ⅱ均达到化学平衡状态的判断依据,B项不符合题意;的分压不变,说明反应ⅰ、ⅱ中其他组分的分压也不变,可以作为反应ⅰ、ⅱ均达到化学平衡状态的判断依据,C项不符合题意;根据反应ⅰ得,,说明正逆反应速率相等,反应|达平衡,则的分压不变,也说明反应ⅱ也达平衡,即可以作为反应ⅰ、ⅱ均达到化学平衡状态的判断依据,D项不符合题意。
故选A。
(2)①反应ⅰ为气体体积增大的吸热反应,反应Ⅱ为气体体积减小的放热反应,则升高温度,反应|正向移动,逐渐增大,逐渐变小;反应ⅱ逆向移动,逐渐减小,逐渐变大。分析图中曲线趋势,可知曲线X表示反应ⅰ,曲线Y表示反应ⅱ。
②向温度为T的恒压平衡体系中充入少量时,反应ⅰ的生成物浓度增大,使得增大,即变小,因为曲线X表示反应ⅰ,则此时反应ⅰ的状态最有可能对应图中的c。
(3)①丙烷催化脱氢制丙烯的反应是反应物和生成物均为气体且体积增大的反应,充入Ar,丙烷的分压减小,平衡正向移动,有利于丙烷转化率增大,则充入Ar的目的是减小丙烷分压,使平衡正向移动,提高丙烷的平衡转化率。
②根据图中信息,为4∶1、1∶1、1∶4进行投料,投料比越大,则丙烷的转化率越小,则曲线丙对应的投料比为4∶1,丙烷分压越大,反应速率越快,反之,丙烷分压越小,反应速率越慢,因此0~6s内,曲线甲对应的平均反应速率最慢。
③曲线丙中0~6s内,的转化率为25%,已知曲线丙对应的投料比为4∶1,设丙烷物质的量为4mol,Ar物质的量为1mol,则6s时转化的丙烷物质的量为molmol,列三段式:开始时分压为80kPa,后来分压为kPakPa,则0~6s内分压的平均变化率为kPa·s-1。
27.(2024-2025高二上·吉林长春·期末)CO2是一种温室气体,对人类的生存环境产生巨大的影响,将CO2作为原料转化为有用化学品,对实现碳中和及生态环境保护有着重要意义。
(1)在恒容密闭容器中发生反应:2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) ΔH<0。下列说法正确的是_____。
A.增大CO2的浓度,有利于NH3的转化率增大
B.反应在任何温度下都能自发进行
C.当混合气体的密度不再发生改变时反应达平衡状态
D.充入He,压强增大,平衡向正反应移动
(2)可利用CO2和CH4催化制备合成气(CO、H2),在一定温度下容积为1L密闭容器中,充入等物质的量CH4和CO2,加入Ni/Al2O3使其发生反应:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。反应达平衡后,平衡常数K=81,此时测得c(CO)为3mol/L,则CH4的转化率为 (保留2位有效数字)。
(3)制备“合成气”反应历程分两步:
步骤
反应
正反应速率方程
逆反应速率方程
反应①
CH4(g)C(ads)+2H2(g)
v正=k1·c(CH4)
v逆=k2·c2(H2)
反应②
C(ads)+CO2(g)2CO(g)
v正=k3·c(CO2)
v逆=k4·c2(CO)
上述反应中C(ads)为吸附性活性炭,反应历程的能量图变化如下图所示:
①反应速率快慢比较:反应① 反应②(填“>”“<”或“=”),请依据有效碰撞理论微观探析其原因 。
②一定温度下,反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)的平衡常数K= (用k1、k2、k3、k4表示)。
(4)制备合成气(CO、H2)过程中发生副反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.0kJ/mol,在刚性密闭容器中,进料比分别等于1.0、1.5、2.0,且反应达到平衡状态。反应体系中,随温度变化的关系如图所示:
随着进料比的增加,的值 (填“增大”、“不变”或“减小”),其原因是 。
【答案】(1)AC
(2)60%
(3) < 反应②活化能低,同条件下单位体积内活化分子数多,有效碰撞几率大,速率快
(4) 减小 原因是随着投料比的增加,n(CO2)增大,副反应平衡正向移动,导致n(CO)增多,n(H2)减少,减少
【解析】(1)A.增大CO2的浓度,平衡正向移动,有利于NH3的转化率增大,故A正确;
B.因为正反应是熵减的反应,即ΔS<0,且ΔH<0,根据ΔH-TΔS<0可知,反应在低温下才能自发进行,高温下是不能自发进行的,故B错误;
C.容积恒定,但尿素是固体,反应中气体质量随着反应而变化,因此混合气体的密度不再发生改变,即混合气体的质量不在改变,也即各组分的量不再改变,反应达到平衡状态,故C正确;
D.在恒容密闭容器中,充入He,各物质浓度不变,平衡不移动,故D错误;
故答案为AC;
(2)设充入CH4和CO2物质的量都为xmol,列三段式:,,解得x=2.5mol,CH4的转化率为;
(3)①活化能大反应速率慢,反应②比反应①活化能低,则反应速率:反应①<反应②;原因是:反应②活化能低,同条件下单位体积内活化分子数多,有效碰撞几率大,速率快;
②一定温度下,反应到达平衡时正逆反应速率相等,,则;
(4)可对比同一温度下,三条线的横坐标的大小,由图可知随着进料比的增加,的值减小,其原因是随着投料比的增加,n(CO2)增大,副反应平衡正向移动,导致n(CO)增多,n(H2)减少,减少。
28.(2024-2025高二上·黑龙江德强高中·期末)环氧乙烷常作消毒剂。现代工业常用银作催化剂,氧化乙烯制备环氧乙烷,相关反应如下:
主反应i:
副反应ii:
回答下列问题:
(1) 。反应i的正反应自发进行的条件是 (填“高温”“低温”或“任意温度”)。
(2)一定温度下,在恒容密闭容器中充入和,发生上述反应,下列情况表明反应一定达到平衡状态的是_______(填标号)。
A.混合气体密度不随时间变化 B.气体平均摩尔质量不随时间变化
C.气体总压强不随时间变化 D.
(3)将和的混合气体以不同起始流速通入负载催化剂的反应器中,通过检测流出气体成分绘制乙烯转化率和环氧乙烷选择性曲线如图所示。
已知:环氧乙烷选择性。
①随着起始流速增大,乙烯转化率降低,可能的原因是 。
②下列措施一定可以提高环氧乙烷平衡产率的是 (填标号)。
A.减小反应体系压强 B.升高反应体系温度 C.及时分离出环氧乙烷
(4)某温度下,保持压强为,向密闭容器中充入和,经过达到平衡,乙烯平衡转化率为,环氧乙烷选择性为。
①内用分压表示的反应速率为 (用含t的代数式表示)。
②反应ii的平衡常数为 (只列计算式)。
【答案】(1) 低温
(2)BC
(3) 流速越快,原料气与催化剂接触时间越短,原子利用率越低,导致乙烯转化率越低 C
(4)
【解析】(1)根据盖斯定律可知反应可由×[主反应i×(-1)+2×副反应ii]得到,故;当时,反应能自发进行,根据方程式可知,主反应i有,,要使,应在低温条件下;
(2)A.根据质量守恒定律,混合气体的质量始终不变,容器的容积不变,则混合气体的密度始终不变,故不能判断反应是否达到平衡状态,A项错误;
B.根据质量守恒定律,混合气体的质量始终不变,主反应i为气体体积减小的反应,副反应ii为气体体积不变的反应,气体总物质的量为变量,当变量不变时说明反应达到平衡状态,故当气体总物质的量不变时,气体平均摩尔质量不随时间的变化而变化,说明反应达到平衡状态,B项正确;
C.主反应i为气体体积减小的反应,副反应ii为气体体积不变的反应,气体的总压强为变量,当变量不变时说明反应达到平衡状态,故气体总体积不随时间的变化而变化时,说明反应达到了平衡状态,C项正确;
D.根据碳原子守恒,关系恒成立,故不能判断反应是否达到平衡状态,D项错误;
答案选BC;
(3)①反应器中催化剂的表面积是固定的,流速越快,原料气与催化剂接触的时间就越短,会导致乙烯的转化率降低;
②要提高环氧乙烷平衡产率,应使平衡正向移动,
A.减小反应体系的压强,主反应平衡逆向移动,副反应平衡不移动,环氧乙烷的产率减小,A项错误;
B.升高反应体系的温度,主反应和副反应的平衡均逆向移动,环氧乙烷的产率减小,B项错误;
C.及时分离出环氧乙烷,主反应平衡正向移动,环氧乙烷的产率增大,C项正确;
答案选C;
(4)根据题意可得
因乙烯平衡转化率为,环氧乙烷选择性为,则有,,解得,;
①起始时的分压为,平衡时的分压为,故内用分压表示的反应速率为;
②由上述过程可知平衡时,,,,,又因该反应为等体积反应,故可用物质的量代替分压计算平衡常数,即平衡常数为。
29.(2024-2025高二上·内蒙古通辽·期末)亚硝酰氯是有机合成中的重要试剂,可由与反应得到,热化学方程式为 。回答下列问题。
(1)已知几种化学键的键能数据如下:
化学键
中的
氮氧键
中的
氯氮键
中的
氮氧键
键能
630
243
a
607
则 。
(2)的正、逆反应速率的表达式分别为、(、代表正、逆反应的速率常数,其与温度、催化剂等因素有关),该反应的平衡常数 (用含、的代数式表示)。
(3)若向绝热恒容密闭容器中充入物质的量之比为的和进行上述反应,能判断该反应已达到化学平衡状态的是 (填选项字母)。
a.和的体积比保持不变
b.
c.混合气体的平均相对分子质量保持不变
d.该反应平衡常数保持不变
(4)向某密闭容器中充入和发生上述反应,不同条件下达到平衡时的转化率为,在时和时的图像如图所示。
①该反应的 0(填“”“”或“”)。
②曲线a表示与 (填“p”或“T”)的关系曲线,原因为 。
③x、y、z三点平衡常数、、的大小关系为 。
④在y点对应条件下,该反应的平衡常数 (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的显分数)。
【答案】(1)183
(2)
(3)cd
(4) < P 该反应为气体总体积减小的反应,随着压强增大,平衡右移,NO的转化率升高 K(x)=K(z)>K(y) 0.0675
【解析】(1)△H=反应物总键能-生成物总键能,根据题表化学键的键能数据可得:△H=2×630kJ·mol-1+243kJ·mol-1-2akJ·mol-1-2×607kJ·mol-1=-77kJ·mol-1,解得a=183;
(2)当反应达到平衡时正、逆反应速率相等,因此 k正·c2(NO)·c(Cl2)=k逆 ·c2(NOCl),因此该反应的平衡常数 K==;
(3)NO和Cl2的体积比始终是2:1,故NO2和Cl2的体积比保持不变不能说明反应达到平衡状态,a错误;
2v正(NO)=v逆(Cl2),正、逆反应速率不相等,反应未达到平衡状态,b错误;
混合气体的平均相对分子质量在数值上等于体系的总质量与总物质的量之比,平衡时总质量不变,但是总物质的量改变,故平均相对分子质量是变量,当它不再变化则说明反应已经达到平衡状态,c正确;
绝热容器中,随着反应进行,温度会改变,温度改变平衡常数就会改变,当平衡常数不再变化时能说明反应已经达到平衡状态,d正确;
故选cd。
(4)①该反应为反应前后气体总体积减小的反应,因此△S<0;
②曲线a 表示α(NO)与p的关系曲线,原因为该反应为反应前后气体总体积减小的反应,随着压强增大,平衡右移,NO的转化率升高;
③曲线 a 中各点均为在150℃下的反应数据,因此 K(x)=K(z),y点对应温度为 200℃,该反应为放热反应,温度升高,平衡常数减小,因此K(x)=K(z)>K(y);
④反应在压强为200kPa的恒压条件下进行,y点对应的α(NO)=0.60,由反应后各物质变化量可列三段式(单位为mol):
平衡时气体的总物质的量为2.4 mol, 各气体的平衡分压分别为:
P(NO)=、P(Cl2)=、P(NOCl)=。因 此 在y点对应条件下 , 该反应的平衡常数为Kp===0.0675。
试卷第1页,共3页
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