内容正文:
清单11 化学反应速率和化学平衡
内容导览| 知识·方法·能力清单
第一部分 命题解码 洞察命题意图,明确攻坚方向
第二部分 方法建模 构建思维框架,提炼通用解法
流程建模 技法清单
技法01 速率常数、平衡常数及应用
技法02 化学反应速率和平衡图像及分析方法
第三部分 思维引路 示范思考过程,贯通方法应用
母题精讲 思维解析 变式应用
类型01 反应速率和平衡的判断与计算
类型02 单一平衡体系图像
类型03 多反应体系图像
第四部分 分级实战 分级强化训练,实现能力跃迁
化学反应速率和化学平衡题主要以图像形式呈现,要求能够根据题给图示,分析反应过程中物质、能量和微粒的变化的关系,能够利用变量控制的方法分析外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响,能够识别隐含的前提条件,能够理清复杂动态体系的变化过程。研究对象多为复杂动态体系,呈现方式主要是图像与表格的形式,每个选项涉及的考点多,主要包括速率和移动分析,速率、转化率和各类平衡常数等计算,物质的结构和性质等。
预计2026年命题会增大创设新情境的设置,增强图像的复杂性和陌生度,凸显试题的选拔功能。反应速率、转化率与各类平衡常数的计算;尤其是多平衡体系图像分析将是平衡题目的主打,图像中变量多信息量大,考查了读图能力和分析推理能力,是高考考查的一个方向和趋势。
流程建模
第一步:仔细审题
阅读题目,获取对解题有价值的信息,排除无效信息,并作标记。
第二步:确定变量
明确横、纵轴代表的物理量,确定变量。
第三步 分析图像
分析不同类型的图像的变化趋势,选择不同的特殊点或添加辅助线。
①关注曲线的走向和变化趋势,分析变化的原因;
②关注起点、拐点、交叉点、平衡点、标有具体坐标的点、含量或转化率相同的点、终点、按化学计量数投料点的含义;
③判断是否要作辅助线,如等温线、等压线、等时间线等。
第四步:逐项判断
图表与原理整合,逐项分析图表,根据相关反应原理(特别是影响因素及使用前提条件等)及题干信息进行分析判断。
技法清单
技法01 速率常数、平衡常数及应用
1.化学反应速率常数
(1)速率方程
对于基元反应:aA(g)+bB(g)gG(g)+hH(g),则v正=k正ca(A)·cb(B)(其中k正为正反应的速率常数),v逆=k逆cg(G)·ch(H)(其中k逆为逆反应的速率常数)。如:2NO2(g)2NO(g)+O2(g) v逆=k逆·c2(NO)·c(O2)
温度越高,速率常数(k)越大。
(2)速率常数与平衡常数的关系
对于基元反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),v正=k正·ca(A)·cb(B),v逆=k逆·cc(C)·cd(D),平衡常数K==,反应达到平衡时,v正=v逆,故K=。
2.化学平衡常数
(1)高考常考的4种化学平衡常数
以aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)为例
①浓度平衡常数(Kc):Kc=。
②压强平衡常数(Kp):Kp=。
③物质的量分数平衡常数(Kx):Kx=。
④标准平衡常数(Kθ)
对于反应dD(g)+eE(g)gG(g)+hH(g),Kθ=,其中pθ=100 kPa,pG、pH、pD、pE为各组分的平衡分压。
(2)平衡常数的应用
①判断、比较可逆反应进行的程度
一般来说,一定温度下的一个具体的可逆反应:
K值
正反应进行的程度
平衡时生成物浓度
平衡时反应物浓度
反应物转化率
越大
越大
越大
越小
越高
越小
越小
越小
越大
越低
②判断正在进行的可逆反应的方向以及反应是否达到平衡
Q<K,反应向正反应方向进行,v正>v逆;
Q=K,反应处于平衡状态,v正=v逆;
Q>K,反应向逆反应方向进行,v正<v逆。
③判断可逆反应的反应热
升高温度
降低温度
技法02 化学反应速率和平衡图像及分析方法
1.速率-时间图像
(1)常见含“断点”的速率变化图像分析
图像
t1时刻
所改变的条件
温度
升高
降低
升高
降低
正反应为放热反应
正反应为吸热的反应
压强
增大
减小
增大
减小
正反应为气体物质的量增大的反应
正反应为气体物质的量减小的反应
当可逆反应达到一种平衡后,若某一时刻外界条件发生改变,都可能使速率—时间图像的曲线出现不连续的情况,根据出现“断点”前后的速率大小,即可对外界条件的变化情况作出判断。
t1时刻改变的条件是使用催化剂或可能加压(仅适用于反应前后气体物质的量不变的反应)。
(2)分析方法
①找平衡点:c(或n)保持不变的点。
②找出曲线变化的影响因素,若存在多种影响因素,根据曲线变化趋势确定哪种因素是主要因素。
2.含量/转化率-压强/温度-时间图像
(1)常见图像形式
图Ⅰ.T2下先达到平衡,则T2>T1,温度升高,生成物含量降低,平衡逆向移动,正反应是放热反应。
图Ⅱ.p2下先达到平衡,则p2>p1,压强增大,反应物的转化率减小,说明正反应是反应前后分子数增大的反应。
图Ⅲ.生成物的百分含量不变,说明平衡不发生移动,但反应速率a>b,故a可能使用了催化剂;若该反应是反应前后分子数相等的可逆反应,a也可能是增大压强(压缩体积)。
(2)分析方法
①“先拐先平数值大”。在化学平衡图像中,先出现拐点的反应先达到平衡,先出现拐点的曲线表示的温度较高、压强较大或使用了催化剂。
②正确掌握图像中反应规律的判断方法。
3.转化率(或含量)—温度/压强图像
(1)恒压线图像
当压强相等(任意一条恒压线)时温度升高,A的转化率增大,平衡正向移动,这则正反应为吸热反应。
当温度相等时,即作垂直于横轴的辅助线,与三条恒压线交于三点,这三点自下而上压强增大,A的妆化率增大,平衡正向移动,则正反应为反应前后气体分子数减小的反应。
(2)恒温线图像
当温度相等(任意一条等温线)时,增大压强,A的转化率增大,说明增大压强平衡正向移动,即正反应是气体体积减小的反应。
当压强相等时,在图3中作直线,与两条等温线交于两点,这两点自下而上为降低温度,A的转化率增大,说明降低温度平衡正向移动,即正反应为放热反应。
(3)含量(转化率)—温度曲线
①对于反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g) ΔH<0。
M点之前,温度越高,反应速率越大,反应物浓度减小或生成物浓度增大;M点时达到平衡状态;
M点之后,温度升高,反应物浓度增大或生成物浓度减小。发生变化的原因有:
反应放热,升温,平衡逆向移动;
b.温度升高,催化剂活性降低,反应速率减小,反应可能未达到平衡状态。
②平衡转化率-温度曲线
如图所示曲线是其他条件不变时,某反应物的平衡转化率与温度的关系曲线。图中标出的1、2、3、4四个点,表示v正>v逆的是点3,表示v正<v逆的是点1,而点2、4表示v正=v逆。
图像曲线上的点全为对应条件下的平衡点。
4.工业生产中的速率和平衡图像
(1)含量/转化率—投料比图像
以恒温恒容密闭容器中发生反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在不同温度平衡时生成物C的体积分数与投料比的关系为例:
曲线上的点均为不同温度下对应投料比下的平衡点,n(A):n(B)=a时,平衡时C的体积分数最大。
一定条件下,用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化剂对燃煤烟气进行回收,使SO2转化生成S。催化剂不同,其(2)温度—选择性图像
以一定条件下,使用不同催化剂在相同时间内2SO2+O22SO3,SO2的转化率随反应温度的变化图像为例。
340 ℃左右,催化剂的催化能力较大,二氧化硫的转化率也是较大,反应速率较快,所以选择Fe2O3作催化剂,最适宜温度为340 ℃左右;a点以后,催化剂催化能力需要维持在一定的温度下,温度太高,催化剂活性可能会降低。
类型01 反应速率与平衡的判断与计算
母题精讲 1.(2025·安徽卷)恒温恒压密闭容器中,t=0时加入A(g),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v=kx,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,k1增大,k2不变,则x1和xM,平衡均变大
D.若和均为放热反应,升高温度则xA,平衡变大
思维解析【答案】C
【第一步 仔细审题】本题是图像是各组分物质的量分数x随反应时间t变化的曲线。
【第二步 确定变量】横坐标是时间t,纵坐标是各组分物质的量分数x。其中,xM先增大后减小直至达到平衡状态。
【第三步 分析图像】
【第四步 逐项判断】
A.①A(g)M(g)的K=,②A(g)N(g)的K=,②-①得到M(g) N(g),则K=,A正确;
B.由图可知,0~t1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,k1增大,更有利于生成M,则x1变大,但催化剂不影响平衡移动,xM,平衡不变,C错误;
D.若A(g)—→M(g)和A(g)—→N(g)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xA,平衡变大,D正确。
变式应用
1. (2025·黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古卷)一定条件下,“”4种原料按固定流速不断注入连续流动反应器中,体系pH-t振荡图像及涉及反应如下。其中AB段发生反应①~④,①②为快速反应。下列说法错误的是
①
②
③
④
⑤
A.原料中不影响振幅和周期
B.反应④:
C.反应①~④中,对的氧化起催化作用
D.利用pH响应变色材料,可将pH振荡可视化
【答案】A
【详解】A.根据图像可知氢离子浓度影响振幅大小,A错误;
B.反应④中亚硫酸被氧化,反应的离子方程式为,B正确;
C.由于①②为快速反应,而溴酸根离子直接氧化的是亚硫酸,所以反应①~④中,对的氧化起催化作用,C正确;
D.根据题干信息和图像可知利用pH响应变色材料,可将pH振荡可视化,D正确;
答案选A。
2.(2025·辽宁抚顺·二模)T0时, ,,,其中、只与温度有关,将一定量的NO2充入注射器中,改变活塞位置,气体透光率随时间的变化如图(气体颜色越深,透光率越低),下列说法正确的是
A.T0时,
B.T1时,,则T1<T0
C.d点
D.保持容积不变,再充入一定量NO2气体,新平衡后NO2的物质的量分数增大
【答案】C
【详解】A.由反应达到平衡时,正逆反应速率相等可得:,则,,A不符合题意;
B.时,由可得:平衡常数,说明平衡向逆反应方向移动,温度,B不符合题意;
C.由图可知,d点后透光率减小,说明二氧化氮浓度增大,平衡向逆反应方向移动,则二氧化氮的正反应速率小于逆反应速率,C符合题意;
D.保持容积不变,再充入一定量二氧化氮气体相当于增大压强,加压反应相对原平衡向正反应方向移动,则平衡后的物质的量分数减小,D不符合题意;
故选C。
类型02 单一反应平衡体系图像
母题精讲 2.(2025·山东卷)在恒容密闭容器中,Na2SiF6(s)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:T2温度时,Na2SiF6(s)完全分解;体系中气相产物在T1、T3温度时的分压分别为p1、p3。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N2,气相产物分压仍为p1
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
思维解析【答案】D
【第一步 仔细审题】题干中的重要信息:①恒温恒容;②热解反应所得固相产物和气相产物均为含氟化合物;③平衡体系中各组分物质的量随温度的变化关系;④T2温度时,Na2SiF6(s)完全分解;⑤体系中气相产物在T1、T3温度时的分压分别为p1、p3。
【第二步 确定变量】平衡体系中各组分物质的量随温度的变化关系。
【第三步 分析图像】
【第四步 逐项判断】
B.T1温度时,向容器中通入N2,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p1,B正确;
C.由图可知,升温b线代表的SiF4增多,则反应Na2SiF6(s)2NaF(s)+SiF4(g)为吸热反应,升温Kp增大,已知:T2温度时,Na2SiF6(s)完全分解,则该反应T2以及之后正向进行趋势很大,Qp<Kp,体系中气相产物在T3温度时的分压为p3,p3=Qp,恒容密闭容器的平衡体系的气相产物只有SiF4(g),Kp =p(SiF4),即T3温度时热解反应的平衡常数Kp =p(SiF4),C正确;
D.据分析可知,b线所示物种为SiF4(g),恒容密闭容器的平衡体系的气相产物只有SiF4(g),Kp=p(SiF4),温度不变Kp不变,T1温度时向容器中加入SiF4(g),重新达平衡时p(SiF4)不变,则逆反应速率不变,D错误。
变式应用
1.(2026·黑龙江辽宁·一模)工业上常通过烷烃催化裂解制取低碳烯烃。 向容积1L的容器中通入,发生反应:,其他条件不变、相同时间内丙烯产率随温度变化如图所示。下列说法正确的是
A.该反应正反应活化能小于逆反应活化能
B.其他条件不变,初始温度为600℃,若改为在绝热的容器中反应,产率应低于
C.时,丙烯产率的变化主要是温度导致的
D.时,
【答案】B
【详解】A.该反应为吸热反应,吸热反应中,正反应的活化能大于逆反应的活化能,A错误;
B.由图可知,时,丙烯的产率为,由恒温改为绝热,因为反应吸热,故温度下降,速率降低,平衡产率也降低,无论时是否达到平衡,从热力学和动力学的角度分析,丙烯产率都应下降,B正确;
C.该反应为吸热反应,温度升高应导致丙烯产率升高,而该段丙烯产率陡降,故这段丙烯产率的变化主因不是温度,这可能是由于高温下催化剂失活导致的,错误
D.由于该反应吸热,其他条件不变时,时丙烯的平衡产率一定要高于时的平衡产率,而图中b点()时丙烯的产率低于a点(),故b点一定不是平衡点,根据图中的数据无法计算时,D错误;
故答案选B。
2.(2025·浙江嘉兴·一模)某种处理再利用的方法为:。在密闭容器中充入,其他条件不变时的平衡转化率随温度和压强的变化如图所示。下列说法不正确的是
A.反应中是气态 B.总键能:反应物>生成物
C.速率大小: D.平衡常数:
【答案】D
【分析】,恒压时,温度升高,硫化氢的平衡转化率增大,即平衡正向移动,该反应为吸热反应;恒温时,已知,压强越大,硫化氢的平衡转化率减小,即平衡逆向移动,因此为气体。
【详解】A.由分析得,反应中为气体,A正确;
B.由分析得,该反应为吸热反应,因此反应物总键能大于生成物总键能,B正确;
C.Y点温度和压强均大于X点温度和压强,因此,点Y、点Z为温度相等,Z点压强大于Y点,因此,C正确;
D.Y点温度高于X点,该反应为吸热反应,温度升高,平衡正向移动,平衡常数增大,因此,D错误;
故答案选D。
类型03 多反应体系图像
母题精讲 3.(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
思维解析【答案】A
【第一步 仔细审题】本题为多反应体系图像。其中反应Ⅰ 为吸热反应,反应Ⅱ和反应Ⅲ为放热反应;初始量为和。
【第二步 确定变量】体系中和的物质的量随温度变化的理论计算结果。
【第三步 分析图像】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H2,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,CH4物质的量降低,则曲线②代表CH4。
【第四步 逐项判断】
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。
变式应用
1.(2024·黑吉辽卷)异山梨醇是一种由生物质制备的高附加值化学品,150℃时其制备过程及相关物质浓度随时间变化如图所示,15h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,15h后异山梨醇浓度才不再变化,所以3h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,15h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0~3h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。
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.L6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】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;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;从L5到L6,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L6处的 H2O的体积分数大于L5处,C正确;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。
巩固提升
1.(2025·北京卷)为研究三价铁配合物性质进行如下实验(忽略溶液体积变化)。
已知:为黄色、为红色、为无色。
下列说法不正确的是
A.①中浓盐酸促进平衡正向移动
B.由①到②,生成并消耗
C.②、③对比,说明:②>③
D.由①→④推断,若向①深黄色溶液中加入、淀粉溶液,溶液也无明显变化
【答案】D
【分析】的FeCl3溶液滴加数滴浓盐酸,生成更多的,溶液黄色加深;继续滴加1滴KSCN溶液,转化为,溶液变为红色;再加入NaF固体,转化为,溶液红色褪去,变为无色;再滴加KI溶液、淀粉溶液,无色溶液未见明显变化,说明I-未被氧化。
【详解】A.①中滴加数滴浓盐酸,试管溶液黄色加深,生成更多的,说明浓盐酸促进平衡正向移动,A正确;
B.由①到②,溶液变为红色,说明转化为,即生成并消耗,B正确;
C.②、③溶液中,均存在平衡,由于温度不变,故该反应的平衡常数不变,由于②、③溶液中含有的初始浓度相同,且②溶液为红色,③溶液为无色,故能说明:②>③,C正确;
D.类似C选项分析,由①→④推断,溶液中的是越来越小的,若向①深黄色溶液中加入、淀粉溶液,无法确定①中溶液中的的含量是否能够氧化I-,D错误;
故选D。
2.(2025·广西卷)常温下,浓度均为的和混合溶液体系,存在竞争反应:
I.
II.
初始的条件下,含氯微粒的浓度随时间的变化曲线如图(忽略其他反应)。下列说法正确的是
A.曲线②表示的微粒为
B.内,逐渐减小
C.内,
D.体系中时,反应I达到平衡状态
【答案】B
【详解】A.由反应I和II可知,生成物为ClO2、、Cl-,根据氯元素守恒及2s时数据,得出c(ClO2)=0.64×10-3mol/L,c(Cl-)=0.42×10-3mol/L,=0.10×10-3mol/L,故曲线②为Cl-,为曲线③,A错误;
B.反应I消耗H+(0.32×10-3mol/L),反应II生成H⁺(0.10×10-3mol/L),总H⁺变化量Δc(H⁺)= -0.22×10-3mol/L<0,即H⁺浓度逐渐减小,B正确;
C.0~2s内HClO浓度变化Δc=Δc(Cl-)=0.42×10-3mol/L,v===2.1×10-4mol·L-1·s-1,C错误;
D.v正(HClO)为两反应消耗HClO的总速率,v逆(ClO2)仅为反应I的逆速率,平衡时应满足反应I的v正I(HClO):v逆(ClO2)=1:2,而非总v正(HClO),D错误;
故选B。
3.(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
【详解】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。
4.(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
【详解】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。
5.(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
【详解】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。
6.(2025·河南·模拟预测)对反应(Z为中间产物),T0温度下,总反应的平衡常数为K,相同条件下,加入催化剂①和②前后的反应历程如图所示(一为无催化剂,---为有催化剂)。
下列说法正确的是
A.提高反应温度,增大
B.催化剂①能提高X的平衡转化率
C.T0温度下,当时,总反应达到平衡状态
D.催化剂①和②均可使反应达到平衡所需时间大幅缩短
【答案】C
【分析】由题干图示信息可知,反应历程中①X(g)Z(g)是一个吸热反应,而②Z(g)Y(g)是一个放热反应,其反应①的活化能比反应②大,即反应①是决速步骤,据此分析解题。
【详解】A.由分析可知,①X(g)Z(g)是一个吸热反应,而②Z(g)Y(g)是一个放热反应,提高反应温度,反应①平衡正向移动,反应②平衡逆向移动,导致c平(X)减小,c平(Z)增大,则减小,A错误;
B.已知催化剂只能改变反应速率,不能使平衡发生移动,故催化剂①不能提高X的平衡转化率,B错误;
C.已知平衡常数仅仅是温度的函数,故T0温度下,当时,即,即总反应达到平衡状态,C正确;
D.反应①的活化能比反应②大,即反应①是决速步骤,则催化剂①可使反应达到平衡所需时间大幅缩短,而催化剂②不能,D错误;
故答案为:C。
7.(2025·河北衡水·三模)甲醇是有机合成的重要原料。甲醇合成汽油添加剂甲基叔戊基醚(,简写为T)的反应如下,反应式中各物质分别为:甲醇(简写为M)、2-甲基-2-丁烯(简写为A)、2-甲基-1-丁烯(简写为B)。
反应ⅰ: 。
反应ⅱ:
反应ⅲ: 。
实验小组为验证浓度越大的磷铝酸浸渍催化剂对以上反应的催化活性越好,进行了三组实验,得到随时间()的变化曲线如图所示。下列说法正确的是
A.
B.图中曲线表示的磷铝酸浓度为Ⅰ<Ⅱ<Ⅲ
C.降低温度,反应ⅰ的速率减小,反应ⅱ的速率增大
D.达到平衡后加入M,不变
【答案】D
【详解】A.根据盖斯定律,反应ⅲ=反应ⅰ+反应ⅱ,则,因,则,A错误;
B.催化剂浓度越大,催化活性越好,反应速率越快,相同时间内生成T的浓度越大。由图可知,相同时间时c(T):Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ,说明反应速率Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ,故磷铝酸浓度Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ,B错误;
C.降低温度,无论放热反应(反应ⅰ)还是吸热反应(反应ⅱ),活化分子百分数均减小,反应速率均减小,C错误;
D.反应ⅲ为A⇌B,平衡常数,平衡常数只与温度有关,达到平衡后加入M,温度不变,K3不变,则也不变,D正确;
故选D。
8.(2025·辽宁大连·模拟预测)振荡反应是一个充满相互竞争的复杂反应体系。将一定浓度的四种溶液(①溶液;②稀溶液;③溶液;④溶液)混合,混合后溶液的pH随时间的变化如图所示。已知:在极短时间内达到平衡。下列说法错误的是
A.pH下降阶段:快速产生
B.pH上升阶段:作氧化剂
C.被氧化之后的产物可用来检验
D.10 min前pH迅速下降是因为在反应过程中起到了催化作用
【答案】C
【详解】A.pH下降阶段浓度增大,可能是被氧化为并释放,该过程会快速产生,A正确;
B.pH上升阶段浓度减小,可能是()作氧化剂被还原,反应消耗导致pH上升,B正确;
C.中被氧化为,产物为(铁氰化钾),其可检验而非,C错误;
D.10 min前pH迅速下降,说明H⁺的生成速率突然加快,这是自催化反应的特征,即反应产物H⁺对该反应有催化作用,D正确;
故答案为:C。
9.(2025·重庆·三模)是硅生产工艺的重要中间物,“”的生产工艺备受关注,总反应方程式为:,该工艺源于对如下反应研究:
反应ⅰ:
反应ⅱ:
A℃时,向刚性密闭容器中通入初始浓度均为的和,发生反应ⅰ,经5min反应达到平衡,已知反应ⅰ的与温度的变化关系如图中曲线X或Y所示。
下列说法正确的是
A.随温度T变化的曲线为图中的X
B.该工艺总反应的平衡常数
C.反应达到平衡时,用表示反应ⅰ在上述条件下的平均反应速率约为
D.若在刚性密闭容器中初始时加入,的平衡转化率会减小
【答案】C
【详解】A.反应i为吸热反应(ΔH1>0),升高温度,平衡正向移动,K1增大,pK₁=-lgK1减小,故pK1随温度升高而减小,对应曲线Y,A错误;
B.由盖斯定律可知,总反应=3×反应i+反应ii,平衡常数K=(K1)3·K2,B错误;
C.根据已知条件列出“三段式”
反应i的K1=,曲线Y在A℃时pK1=2,pK1=-lgK1=2,则K1=0.01,解得x≈0.18mol/L,v(H2)= ≈0.036mol·L⁻¹·min⁻¹,C正确;
D.向反应容器中加入固体Si,不能影响平衡移动,故的平衡转化率不变,D错误;
故选C。
10.(2025·吉林·二模)已知在恒容密闭容器中发生反应(方程式已配平),在210℃和220℃时A的转化率随反应时间的变化关系如图所示,设A的起始浓度为。下列说法错误的是
A.220℃时反应的平衡常数mol/L
B.从反应体系中移出部分甲醇可以提高A的转化率
C.210℃时,0~200min内A的平均反应速率为mol/(L·min)
D.a、b两点用物质B表示的瞬时反应速率:b<a
【答案】D
【详解】A.c点时A的转化率为99%,转化浓度为0.99d,根据,平衡时A浓度为0.01d,B浓度为0.99d,CH3OH浓度为0.99d,则220℃时反应的平衡常数mol/L,A正确;
B.甲醇为生成物,从反应体系中移出部分甲醇,减少生成物的浓度,平衡正向移动,可以提高A的转化率,B正确;
C.210℃、200min时A的转化率为68%,则A的转化浓度为0.68dmol/L,0~200min内A的平均反应速率为mol/(L·min),C正确;
D.a、b两点反应的转化率相等,b点对应的斜率大,对应的温度高,瞬时速率大,瞬时反应速率:b>a,D错误;
答案选D。
冲刺突破
11.(2025·天津河西·三模)在恒温、恒容的密闭容器中发生反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH= a kJ·mol-1(a>0),实验测得三组数据如下:
容器编号
起始时各物质的物质的量
达到平衡时体系的能量变化
①
1
4
0
0
0.8a
②
0.5
3.5
0.5
0.5
b
③
1
1
2
2
c
下列说法错误的是
A.①达平衡后,的转化率为20%
B.达平衡后,的体积分数:①>②
C.③起始时反应速率:(正)(逆)
D.达到平衡时③中能量变化:
【答案】B
【分析】分析片段
【详解】A.由热化学方程式CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH= a kJ·mol-1(a>0)可知,消耗时可以释放出能量,而①中达到平衡时释放了能量,根据热化学方程式可知消耗的物质的量为,列三段式:,设容器体积为VL,该反应的平衡常数为,的平衡转化率为,A正确;
B.②的浓度熵为:,平衡将向右移动,设转化的CO为xmol,列三段式:,由于恒温,K不变,设容器体积为VL,有,解得,平衡时,则①的体积分数为和②的体积分数为,则平衡时的体积分数:①=②,(或可以换个思路,①和②起始投虽然不同,但经过一边倒转化之后是互为等效平衡的,故平衡时的体积分数:①=②),B错误;
C.③根据浓度熵,则平衡将向逆反应方向移动,则起始时反应速率:(正)(逆),C正确;
D.根据C选项的判断,设③消耗的为xmol,列三段式:,设容器体积为VL,由平衡常数,解得,根据热化学方程式当生成1mol或消耗1mol的能量变化量为akJ,则消耗0.5mol的能量变化量:,D正确;
故答案为:B。
12.(2025·北京海淀·二模)以CO、为原料合成涉及的主要反应如下。
①
②
反应时间等其他条件相同时,按充入原料气,不同温度下CO的转化率和产物选择性如下图。
已知:产物A的选择性
下列说法不正确的是
A.选择性提高可能是由温度对反应速率的影响导致的
B.根据温度升高时CO的转化率增大,可推断
C.相较于230℃,270℃时单位时间内能合成更多的
D.除反应②外,体系中还存在其他副反应
【答案】B
【分析】由图可知,随温度升高,选择性减小,故反应①为放热反应,据此分析;
【详解】A.反应②为放热反应,故选择性提高可能是由于温度升高达到催化剂适宜温度,提高了化学反应速率导致,A错误;
B.由分析可知,,B错误;
C.相较于230℃,270℃时温度高,化学反应速率增加,单位时间内能合成更多的,C正确;
D.和的选择性和在减少,而CO的转化率在增加,故除反应②外,体系中还存在其他副反应,D正确;
故选B。
13.(2025·湖南邵阳·二模)燃油汽车尾气中含有和等有毒气体,某研究小组用新型催化剂对、在不同条件下的催化转化进行研究,反应原理为: 。在密闭容器中充入和,平衡时的体积分数随温度、压强的变化关系如图。下列说法错误的是
A.点的平衡转化率约为57.1%
B.a点和点的反应速率可能相同
C.若在点扩大容器体积并加热,可能达到点状态
D.恒温恒容条件下,向b点平衡体系中再充入1mol和,重新达到平衡后,与点状态相比,NO的体积分数将减小
【答案】C
【详解】A.c点NO体积分数为25%,设转化的NO为amol:
则总的物质的量为(4-0.5a)mol,mol,则CO的平衡转化率为≈57.1%,故A正确;
B.该反应为气体体积减小的放热反应,压强相同时,温度越高,平衡时NO的体积分数越大,则T1>T2,d点温度低但压强大,a点温度高但压强小,则d点的反应速率可能等于a点,故B正确:
C.由B分析可知,e点温度高于c,则e点加热不会达到c点,故C错误;
D.恒温恒压条件下,向b点平衡体系中再充入1mol NO和1mol CO,等效于对原平衡加压,重新达到平衡后,NO的体积分数减小,故D正确;
故选:C。
14.(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
【详解】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。
15.(2025·江西景德镇·二模)一定温度下,在三个体积的恒容密闭容器中发生反应2X(g) Y(g) +Z(g)。相关数据见下表,下列说法正确的是
容器编号
温度(℃)
起始物质的量()
平衡物质的量()
X
Y
Z
I
2
0.8
II
5
z
III
5
1
A.时,该反应的平衡常数
B.
C.向容器III再充入和,此时
D.若,则该反应
【答案】C
【分析】根据反应式,容器I中初始有2molX,平衡时有0.4molX、0.8molY和0.8molZ,容器II中有5molX,平衡时有(5-2z)molX、zmolY和zmolZ,容器I和容器II的温度相同,则两者平衡常数相同,即:,解得z=2mol;容器III中初始有5molX,平衡时有3molX、1molY和1molZ,则。
【详解】A.据分析,,故A错误;
B.据分析,z=2,故B错误;
C.向容器III再充入和,此时,反应逆向进行,v正<v逆,故C正确;
D.据分析,,若,则正反应吸热,,故D错误;
故答案为C。
16.(2025·四川巴中·三模)的排放来自汽车尾气,研究利用反应,用活性炭可对其进行吸附。已知在密闭容器中加入足量的和一定量的气体,保持恒压测得NO的转化率随温度的变化如图所示,下列有关说法不正确的是
A.若能测得反应产生,则反应放出的热量为
B.达到平衡后减小活性炭的用量,平衡逆向移动
C.在之间,化学反应速率:
D.使用合适的催化剂,可加快反应,反应的不变
【答案】B
【详解】A.物质的量为,反应产生放热,产生放热,物质的量为,反应放出热量为,A正确;
B.活性炭是固体,固体的量的改变不影响平衡移动,B错误;
C.在之间,转化率在减小,说明反应逆向进行,所以,C正确;
D.催化剂可加快反应速率,但不改变反应的,D正确;
故选B。
17.(2025·湖南邵阳·三模)在恒容密闭容器中发生反应: ,测得的平衡转化率与起始投料比[,分别为、、]、温度关系如图所示。下列说法错误的是
A.
B.曲线代表的投料比为
C.若下,测得点对应的总压强为,则分压
D.保持不变,向点反应体系中再加入和,平衡后转化率小于
【答案】D
【分析】二氧化碳浓度不变时增大氨气的浓度,平衡正向移动二氧化碳转化率增大,则a、b、c分别代表的投料比为1:1、2:1、3:1,据此解答:
【详解】A.同一投料比下,升高温度,CO2转化率减小,平衡逆向移动,正反应放热,ΔH<0,故A正确;
B.据分析,曲线a代表的投料比为1:1,故B正确;
C.曲线c投料比为3:1,假设NH3和CO2初始物质的量分别为3mol和1mol,平衡时CO2转化率为x,则平衡时NH3的物质的量为(3-2x)mol,CO2的物质的量为(1-x)mol,T1℃下,M点总压强为,因此分压,故C正确;
D.N点初始投料比为2:1,假设NH3和CO2初始物质的量分别为2mol和1mol,可计算,向点反应体系中再加入和,则,平衡不动,平衡后转化率等于y,故D错误;
故答案为D。
18.(2025·河南·三模)温度为时,在三个容积均为1L的恒容密闭容器中仅发生反应:。正、逆反应速率可以表示为和和分别为正、逆反应的速率常数,仅受温度影响。下列说法错误的是
容器编号
起始浓度
平衡浓度
①
1.0
1.0
0
0.5
②
1.0
1.0
1.0
③
0
0.5
1.0
A.达平衡时,容器①与容器②中逆反应速率之比为1:2
B.开始时,容器②中正反应速率大于逆反应速率
C.达平衡时,容器③中比容器①中的大
D.当温度改变为时,若,则
【答案】A
【详解】A.根据①中数据可知时,平衡常数为,②中相当于起始量M和N均是2mol,在①的基础上增大压强,平衡正向进行,平衡时Q的浓度大于,所以达平衡时,根据可知容器①与容器②中逆反应速率之比小于1:2,A错误;
B.开始时,容器②中浓度商为,所以正反应速率大于逆反应速率,B正确;
C.③中若,则此时浓度商为,反应没有达到平衡状态,反应向正反应方向进行,所以达平衡时,容器③中比容器①中的大,C正确;
D.当温度改变为时,若,则此时平衡常数为,正反应放热,因此,D正确;
故选A。
19.(2025·北京东城·二模)在恒压密闭容器中投入8mol (g)、11.7mol (g)和18.8mol (g)、发生反应。测得压强在0.1MPa和0.5MPa下,平衡转化率随温度的变化如图所示。
下列分析不正确的是
A.为0.5MPa,为0.1MPa
B.M对应的容器体积为V L,则525℃时K=0.1V
C.体系的状态由N转为M时,吸收19.6kJ热量
D.转化率M小于N的原因是,压强对体系的影响大于温度的影响
【答案】B
【分析】在恒压密闭容器中投入8mol (g)、11.7mol (g)和18.8mol (g),不参与反应,则只发生反应,由图曲线变化趋势可知,随温度升高,平衡转化率逐渐降低,说明平衡向左移动,则正反应为放热反应,;同时该反应为气体体积减小的反应,增大压强平衡向右移动,平衡转化率逐渐增大,则压强,据此分析解答。
【详解】A.根据分析,压强,则为0.5MPa,为0.1MPa,A正确;
B.如M对应的容器体积为V L,此时平衡转化率为90%,列三段式:
则反应的平衡常数为:,B错误;
C.该反应,为放热反应,体系的状态由N转为M时平衡转化率降低,平衡向左移动,反应吸热,所以可能吸收19.6kJ热量,C正确;
D.根据图中曲线,比较 M点(低压平衡左移、较低温平衡右移)和N点(高压平衡右移、高温平衡左移) 的温度和压强对转化率的影响,可以得到压强的推动作用大于了温度的不利影响,D正确;
故答案为:B。
20.(2025·北京昌平·二模)催化加氢直接合成二甲醚过程中有以下2个反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ(副反应):
其他条件相同时,反应温度对平衡总转化率及反应2.5小时的实际总转化率影响如图1所示;反应温度对二甲醚的平衡选择性及反应2.5小时的二甲醚实际选择性影响如图2所示。
资料:的选择性
下列说法正确的是
A.280℃后,平衡总转化率升高的原因是:温度升高,反应速率加快
B.240℃-300℃,实际总转化率升高的原因是:温度升高,反应速率加快,且温度对主反应的影响大于副反应
C.240℃-300℃,二甲醚实际选择性降低的原因是:副反应速率>主反应速率
D.由图可知:该条件下投入等物质的量时,产生二甲醚的物质的量:260℃>220℃
【答案】D
【详解】A.为吸热反应,升高温度平衡正向移动,为放热反应,升高温度平衡逆向移动,当温度高于280℃时,随着温度升高,平衡向右移动的程度大于平衡向左移动的程度,导致CO2的平衡总转化率上升,A错误;
B.240℃-300℃,实际总转化率小于平衡总转化率,说明反应未达到平衡,实际总转化率升高的原因是:温度升高,主反应和副反应反应速率均加快,不能说明温度对主反应的影响大于副反应,B错误;
C.240℃-300℃范围内,二甲醚实际选择性降低的原因是:升高温度,主反应和副反应速率均增大,但是副反应的增大程度大于主反应,不能说明副反应速率>主反应速率,C错误;
D.由图可知,260℃时实际总转化率大于220℃,260℃时实际选择性小于220℃,但260℃时实际总转化率与实际选择性的乘积大于220℃,产生二甲醚的物质的量:260℃>220℃,D正确;
故选D。
21.(2025·山东淄博·三模)向体积均为1 L的两个刚性容器中各充入4molHBr(g)和1molO2(g),分别在绝热和恒温条件下发生反应,测得压强变化ΔP(ΔP=P0-Px,P0为起始压强,Px为某时刻压强)随时间变化关系如图所示。
下列说法正确的是
A.L1表示绝热条件下ΔP随时间变化关系
B.ΔH>0
C.HBr的转化率:
D.b点对应的平衡常数
【答案】D
【详解】A.恒温恒容条件下,容器中气体的压强与气体的物质的量成正比,根据方程式知,反应前后气体的物质的量之和减小,则压强减小,在绝热条件下进行,随着反应的进行,容器内压强先增大后减小,说明开始时温度对压强的影响大于气体的物质的量,则L2表示绝热条件下ΔP随时间变化关系,A错误;
B.恒温恒容条件下,容器中气体的压强与气体的物质的量成正比,根据方程式知,反应前后气体的物质的量之和减小,则压强减小,,在图中以ac所在线表示;在绝热条件下进行,随着反应的进行,容器内压强先增大后减小,说明开始时温度对压强的影响大于气体的物质的量,说明该反应为放热反应,,B错误;
C.b点温度高于c点,该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,所以HBr的转化率:,C错误;
D.在恒温恒容条件下,气体压强之比等于总物质的量之比,根据三段式:,根据a点时数据有:,解得x=0.75,此时浓度商,a、b点总压强相等,容器体积相等,b点温度较高,故b点气体的物质的量小于a点,正反应是气体分子数减小的反应,说明b点HBr的转化率大于a点,即b点平衡常数K大于a点Qc,D正确;
故选D。
22.(2025·辽宁沈阳·三模)温度,在恒容密闭反应器中进行高压液态+氢萘催化脱氢实验,反应Ⅰ:;反应Ⅱ:;,测得和的产率和(以物质的量分数计)随时间的变化关系如图所示,下列说法中错误的是
A.由图可知:反应活化能
B.温度对Ⅱ反应限度影响大
C.改变催化剂可调控两种有机生成物比例
D.时,共产生
【答案】B
【详解】A.由图可知,相同时间内(反应Ⅱ产物产率)大于(反应Ⅰ产物产率),说明反应Ⅱ的反应速率比反应Ⅰ快,一般情况下,反应速率越快,反应的活化能越低,所以反应活化能Ⅱ<Ⅰ,A选项正确;
B.已知,反应Ⅰ和反应Ⅱ均为吸热反应,且反应Ⅰ的更大。根据勒夏特列原理,升高温度,平衡向吸热方向移动,对于吸热反应,越大,温度对反应限度影响越大,所以温度对反应Ⅰ的反应限度影响大,B选项错误;
C.催化剂具有选择性,不同的催化剂对不同反应的催化效果不同,所以改变催化剂可调控两种有机生成物比例,C选项正确;
D.8h时,= 0.027,= 0.374,起始时,根据反应Ⅰ,生成的物质的量,同时生成的物质的量;根据反应Ⅱ,生成的物质的量,同时生成的物质的量,则共产生的物质的量,D选项正确;
故答案选B。
23.(2025·江苏南通·三模)一种以、为原料制取COS的过程中主要反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
将等物质的量的和充入反应器中,压强一定,平衡时和的转化率、和选择性与温度的关系如下图所示。
或选择性。
下列说法正确的是
A.X代表的物质是COS
B.温度越高,平衡时所得的物质的量越少
C.400℃之前,容器内只发生反应Ⅰ
D.600℃时,其他条件一定,适当增大起始反应的压强,既能加快反应速率也能提高COS的平衡选择性
【答案】D
【详解】A.反应Ⅰ生成和,反应Ⅲ也生成,则的选择性应高于,由图可知,X的选择性高于Y,所以X代表,Y代表,A错误;
B.反应Ⅰ、Ⅲ均生成,且均为吸热反应,温度升高,平衡正向移动,的物质的量应增多,B错误;
C.之前,、有转化率,、有选择性,同时反应Ⅱ中分解也会发生(只是程度小),不可能只发生反应Ⅰ,C错误;
D.增大压强,反应速率加快;反应Ⅰ是气体分子数不变的反应,反应Ⅱ逆向移动(减少分解 ),反应Ⅲ气体分子数不变,整体有利于生成,能提高其平衡选择性,D正确;
故答案选D。
24.(2025·江苏苏州·三模)一种捕获并资源化利用CO2的方法是将CO2催化加氢合成CH3OCH3,其过程中主要发生如下反应:
I.
Ⅱ.
向恒压密闭容器中充入和,的平衡转化率和的平衡选择性[的选择性]随温度的变化如图所示。下列说法不正确的是
A.A点时,容器中为0.0625mol
B.反应的
C.平衡转化率由A到B点,可采取的措施为加压或减小
D.使用对反应I催化活性更高的催化剂可提高的实际选择性
【答案】A
【详解】A.反应状态达A点时,CO2的平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性均为25%,根据的选择性可得:25%,故反应状态达A点时,容器中n(CH3OCH3)为0.03125mol,A错误;
B.由题干信息可知反应Ⅰ.2CO2(g)+6H2(g)═CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH1=-122.5kJ•mol-1,反应Ⅱ.CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.2kJ•mol-1,由2CO(g)+4H2(g)═CH3OCH3(g)+H2O(g)=I-2×Ⅱ可得,ΔH=(-122.5-2×41.2)kJ•mol-1=-204.9kJ•mol-1,B正确;
C.由反应方程式可知,增大压强反应平衡正向移动,CO2平衡转化率增大,减小即增大H2的用量,则CO2的平衡转化率增大,即加压或减小均可实现平衡转化率由A到B点,C正确;
D.使用对反应I催化活性更高的催化剂即可加快反应I的速率,从而提高的实际选择性,D正确;
故答案为:A。
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清单11 化学反应速率和化学平衡
内容导览| 知识·方法·能力清单
第一部分 命题解码 洞察命题意图,明确攻坚方向
第二部分 方法建模 构建思维框架,提炼通用解法
流程建模 技法清单
技法01 速率常数、平衡常数及应用
技法02 化学反应速率和平衡图像及分析方法
第三部分 思维引路 示范思考过程,贯通方法应用
母题精讲 思维解析 变式应用
类型01 反应速率和平衡的判断与计算
类型02 单一平衡体系图像
类型03 多反应体系图像
第四部分 分级实战 分级强化训练,实现能力跃迁
化学反应速率和化学平衡题主要以图像形式呈现,要求能够根据题给图示,分析反应过程中物质、能量和微粒的变化的关系,能够利用变量控制的方法分析外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响,能够识别隐含的前提条件,能够理清复杂动态体系的变化过程。研究对象多为复杂动态体系,呈现方式主要是图像与表格的形式,每个选项涉及的考点多,主要包括速率和移动分析,速率、转化率和各类平衡常数等计算,物质的结构和性质等。
预计2026年命题会增大创设新情境的设置,增强图像的复杂性和陌生度,凸显试题的选拔功能。反应速率、转化率与各类平衡常数的计算;尤其是多平衡体系图像分析将是平衡题目的主打,图像中变量多信息量大,考查了读图能力和分析推理能力,是高考考查的一个方向和趋势。
流程建模
第一步:仔细审题
阅读题目,获取对解题有价值的信息,排除无效信息,并作标记。
第二步:确定变量
明确横、纵轴代表的物理量,确定变量。
第三步 分析图像
分析不同类型的图像的变化趋势,选择不同的特殊点或添加辅助线。
①关注曲线的走向和变化趋势,分析变化的原因;
②关注起点、拐点、交叉点、平衡点、标有具体坐标的点、含量或转化率相同的点、终点、按化学计量数投料点的含义;
③判断是否要作辅助线,如等温线、等压线、等时间线等。
第四步:逐项判断
图表与原理整合,逐项分析图表,根据相关反应原理(特别是影响因素及使用前提条件等)及题干信息进行分析判断。
技法清单
技法01 速率常数、平衡常数及应用
1.化学反应速率常数
(1)速率方程
对于基元反应:aA(g)+bB(g)gG(g)+hH(g),则v正=k正ca(A)·cb(B)(其中k正为正反应的速率常数),v逆=k逆cg(G)·ch(H)(其中k逆为逆反应的速率常数)。如:2NO2(g)2NO(g)+O2(g) v逆=k逆·c2(NO)·c(O2)
温度越高,速率常数(k)越大。
(2)速率常数与平衡常数的关系
对于基元反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),v正=k正·ca(A)·cb(B),v逆=k逆·cc(C)·cd(D),平衡常数K==,反应达到平衡时,v正=v逆,故K=。
2.化学平衡常数
(1)高考常考的4种化学平衡常数
以aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)为例
①浓度平衡常数(Kc):Kc=。
②压强平衡常数(Kp):Kp=。
③物质的量分数平衡常数(Kx):Kx=。
④标准平衡常数(Kθ)
对于反应dD(g)+eE(g)gG(g)+hH(g),Kθ=,其中pθ=100 kPa,pG、pH、pD、pE为各组分的平衡分压。
(2)平衡常数的应用
①判断、比较可逆反应进行的程度
一般来说,一定温度下的一个具体的可逆反应:
K值
正反应进行的程度
平衡时生成物浓度
平衡时反应物浓度
反应物转化率
越大
越大
越大
越小
越高
越小
越小
越小
越大
越低
②判断正在进行的可逆反应的方向以及反应是否达到平衡
Q<K,反应向正反应方向进行,v正>v逆;
Q=K,反应处于平衡状态,v正=v逆;
Q>K,反应向逆反应方向进行,v正<v逆。
③判断可逆反应的反应热
升高温度
降低温度
技法02 化学反应速率和平衡图像及分析方法
1.速率-时间图像
(1)常见含“断点”的速率变化图像分析
图像
t1时刻
所改变的条件
温度
升高
降低
升高
降低
正反应为放热反应
正反应为吸热的反应
压强
增大
减小
增大
减小
正反应为气体物质的量增大的反应
正反应为气体物质的量减小的反应
当可逆反应达到一种平衡后,若某一时刻外界条件发生改变,都可能使速率—时间图像的曲线出现不连续的情况,根据出现“断点”前后的速率大小,即可对外界条件的变化情况作出判断。
t1时刻改变的条件是使用催化剂或可能加压(仅适用于反应前后气体物质的量不变的反应)。
(2)分析方法
①找平衡点:c(或n)保持不变的点。
②找出曲线变化的影响因素,若存在多种影响因素,根据曲线变化趋势确定哪种因素是主要因素。
2.含量/转化率-压强/温度-时间图像
(1)常见图像形式
图Ⅰ.T2下先达到平衡,则T2>T1,温度升高,生成物含量降低,平衡逆向移动,正反应是放热反应。
图Ⅱ.p2下先达到平衡,则p2>p1,压强增大,反应物的转化率减小,说明正反应是反应前后分子数增大的反应。
图Ⅲ.生成物的百分含量不变,说明平衡不发生移动,但反应速率a>b,故a可能使用了催化剂;若该反应是反应前后分子数相等的可逆反应,a也可能是增大压强(压缩体积)。
(2)分析方法
①“先拐先平数值大”。在化学平衡图像中,先出现拐点的反应先达到平衡,先出现拐点的曲线表示的温度较高、压强较大或使用了催化剂。
②正确掌握图像中反应规律的判断方法。
3.转化率(或含量)—温度/压强图像
(1)恒压线图像
当压强相等(任意一条恒压线)时温度升高,A的转化率增大,平衡正向移动,这则正反应为吸热反应。
当温度相等时,即作垂直于横轴的辅助线,与三条恒压线交于三点,这三点自下而上压强增大,A的妆化率增大,平衡正向移动,则正反应为反应前后气体分子数减小的反应。
(2)恒温线图像
当温度相等(任意一条等温线)时,增大压强,A的转化率增大,说明增大压强平衡正向移动,即正反应是气体体积减小的反应。
当压强相等时,在图3中作直线,与两条等温线交于两点,这两点自下而上为降低温度,A的转化率增大,说明降低温度平衡正向移动,即正反应为放热反应。
(3)含量(转化率)—温度曲线
①对于反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g) ΔH<0。
M点之前,温度越高,反应速率越大,反应物浓度减小或生成物浓度增大;M点时达到平衡状态;
M点之后,温度升高,反应物浓度增大或生成物浓度减小。发生变化的原因有:
反应放热,升温,平衡逆向移动;
b.温度升高,催化剂活性降低,反应速率减小,反应可能未达到平衡状态。
②平衡转化率-温度曲线
如图所示曲线是其他条件不变时,某反应物的平衡转化率与温度的关系曲线。图中标出的1、2、3、4四个点,表示v正>v逆的是点3,表示v正<v逆的是点1,而点2、4表示v正=v逆。
图像曲线上的点全为对应条件下的平衡点。
4.工业生产中的速率和平衡图像
(1)含量/转化率—投料比图像
以恒温恒容密闭容器中发生反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在不同温度平衡时生成物C的体积分数与投料比的关系为例:
曲线上的点均为不同温度下对应投料比下的平衡点,n(A):n(B)=a时,平衡时C的体积分数最大。
一定条件下,用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化剂对燃煤烟气进行回收,使SO2转化生成S。催化剂不同,其(2)温度—选择性图像
以一定条件下,使用不同催化剂在相同时间内2SO2+O22SO3,SO2的转化率随反应温度的变化图像为例。
340 ℃左右,催化剂的催化能力较大,二氧化硫的转化率也是较大,反应速率较快,所以选择Fe2O3作催化剂,最适宜温度为340 ℃左右;a点以后,催化剂催化能力需要维持在一定的温度下,温度太高,催化剂活性可能会降低。
类型01 反应速率与平衡的判断与计算
母题精讲 1.(2025·安徽卷)恒温恒压密闭容器中,t=0时加入A(g),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v=kx,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,k1增大,k2不变,则x1和xM,平衡均变大
D.若和均为放热反应,升高温度则xA,平衡变大
思维解析【答案】C
【第一步 仔细审题】本题是图像是各组分物质的量分数x随反应时间t变化的曲线。
【第二步 确定变量】横坐标是时间t,纵坐标是各组分物质的量分数x。其中,xM先增大后减小直至达到平衡状态。
【第三步 分析图像】
【第四步 逐项判断】
A.①A(g)M(g)的K=,②A(g)N(g)的K=,②-①得到M(g) N(g),则K=,A正确;
B.由图可知,0~t1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,k1增大,更有利于生成M,则x1变大,但催化剂不影响平衡移动,xM,平衡不变,C错误;
D.若A(g)—→M(g)和A(g)—→N(g)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xA,平衡变大,D正确。
变式应用
1. (2025·黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古卷)一定条件下,“”4种原料按固定流速不断注入连续流动反应器中,体系pH-t振荡图像及涉及反应如下。其中AB段发生反应①~④,①②为快速反应。下列说法错误的是
①
②
③
④
⑤
A.原料中不影响振幅和周期
B.反应④:
C.反应①~④中,对的氧化起催化作用
D.利用pH响应变色材料,可将pH振荡可视化
2.(2025·辽宁抚顺·二模)T0时, ,,,其中、只与温度有关,将一定量的NO2充入注射器中,改变活塞位置,气体透光率随时间的变化如图(气体颜色越深,透光率越低),下列说法正确的是
A.T0时,
B.T1时,,则T1<T0
C.d点
D.保持容积不变,再充入一定量NO2气体,新平衡后NO2的物质的量分数增大
类型02 单一反应平衡体系图像
母题精讲 2.(2025·山东卷)在恒容密闭容器中,Na2SiF6(s)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:T2温度时,Na2SiF6(s)完全分解;体系中气相产物在T1、T3温度时的分压分别为p1、p3。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N2,气相产物分压仍为p1
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
思维解析【答案】D
【第一步 仔细审题】题干中的重要信息:①恒温恒容;②热解反应所得固相产物和气相产物均为含氟化合物;③平衡体系中各组分物质的量随温度的变化关系;④T2温度时,Na2SiF6(s)完全分解;⑤体系中气相产物在T1、T3温度时的分压分别为p1、p3。
【第二步 确定变量】平衡体系中各组分物质的量随温度的变化关系。
【第三步 分析图像】
【第四步 逐项判断】
B.T1温度时,向容器中通入N2,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p1,B正确;
C.由图可知,升温b线代表的SiF4增多,则反应Na2SiF6(s)2NaF(s)+SiF4(g)为吸热反应,升温Kp增大,已知:T2温度时,Na2SiF6(s)完全分解,则该反应T2以及之后正向进行趋势很大,Qp<Kp,体系中气相产物在T3温度时的分压为p3,p3=Qp,恒容密闭容器的平衡体系的气相产物只有SiF4(g),Kp =p(SiF4),即T3温度时热解反应的平衡常数Kp =p(SiF4),C正确;
D.据分析可知,b线所示物种为SiF4(g),恒容密闭容器的平衡体系的气相产物只有SiF4(g),Kp=p(SiF4),温度不变Kp不变,T1温度时向容器中加入SiF4(g),重新达平衡时p(SiF4)不变,则逆反应速率不变,D错误。
变式应用
1.(2026·黑龙江辽宁·一模)工业上常通过烷烃催化裂解制取低碳烯烃。 向容积1L的容器中通入,发生反应:,其他条件不变、相同时间内丙烯产率随温度变化如图所示。下列说法正确的是
A.该反应正反应活化能小于逆反应活化能
B.其他条件不变,初始温度为600℃,若改为在绝热的容器中反应,产率应低于
C.时,丙烯产率的变化主要是温度导致的
D.时,
2.(2025·浙江嘉兴·一模)某种处理再利用的方法为:。在密闭容器中充入,其他条件不变时的平衡转化率随温度和压强的变化如图所示。下列说法不正确的是
A.反应中是气态 B.总键能:反应物>生成物
C.速率大小: D.平衡常数:
类型03 多反应体系图像
母题精讲 3.(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
思维解析【答案】A
【第一步 仔细审题】本题为多反应体系图像。其中反应Ⅰ 为吸热反应,反应Ⅱ和反应Ⅲ为放热反应;初始量为和。
【第二步 确定变量】体系中和的物质的量随温度变化的理论计算结果。
【第三步 分析图像】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H2,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,CH4物质的量降低,则曲线②代表CH4。
【第四步 逐项判断】
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。
变式应用
1.(2024·黑吉辽卷)异山梨醇是一种由生物质制备的高附加值化学品,150℃时其制备过程及相关物质浓度随时间变化如图所示,15h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
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.L6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
巩固提升
1.(2025·北京卷)为研究三价铁配合物性质进行如下实验(忽略溶液体积变化)。
已知:为黄色、为红色、为无色。
下列说法不正确的是
A.①中浓盐酸促进平衡正向移动
B.由①到②,生成并消耗
C.②、③对比,说明:②>③
D.由①→④推断,若向①深黄色溶液中加入、淀粉溶液,溶液也无明显变化
2.(2025·广西卷)常温下,浓度均为的和混合溶液体系,存在竞争反应:
I.
II.
初始的条件下,含氯微粒的浓度随时间的变化曲线如图(忽略其他反应)。下列说法正确的是
A.曲线②表示的微粒为
B.内,逐渐减小
C.内,
D.体系中时,反应I达到平衡状态
3.(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
4.(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
5.(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
6.(2025·河南·模拟预测)对反应(Z为中间产物),T0温度下,总反应的平衡常数为K,相同条件下,加入催化剂①和②前后的反应历程如图所示(一为无催化剂,---为有催化剂)。
下列说法正确的是
A.提高反应温度,增大
B.催化剂①能提高X的平衡转化率
C.T0温度下,当时,总反应达到平衡状态
D.催化剂①和②均可使反应达到平衡所需时间大幅缩短
7.(2025·河北衡水·三模)甲醇是有机合成的重要原料。甲醇合成汽油添加剂甲基叔戊基醚(,简写为T)的反应如下,反应式中各物质分别为:甲醇(简写为M)、2-甲基-2-丁烯(简写为A)、2-甲基-1-丁烯(简写为B)。
反应ⅰ: 。
反应ⅱ:
反应ⅲ: 。
实验小组为验证浓度越大的磷铝酸浸渍催化剂对以上反应的催化活性越好,进行了三组实验,得到随时间()的变化曲线如图所示。下列说法正确的是
A.
B.图中曲线表示的磷铝酸浓度为Ⅰ<Ⅱ<Ⅲ
C.降低温度,反应ⅰ的速率减小,反应ⅱ的速率增大
D.达到平衡后加入M,不变
8.(2025·辽宁大连·模拟预测)振荡反应是一个充满相互竞争的复杂反应体系。将一定浓度的四种溶液(①溶液;②稀溶液;③溶液;④溶液)混合,混合后溶液的pH随时间的变化如图所示。已知:在极短时间内达到平衡。下列说法错误的是
A.pH下降阶段:快速产生
B.pH上升阶段:作氧化剂
C.被氧化之后的产物可用来检验
D.10 min前pH迅速下降是因为在反应过程中起到了催化作用
9.(2025·重庆·三模)是硅生产工艺的重要中间物,“”的生产工艺备受关注,总反应方程式为:,该工艺源于对如下反应研究:
反应ⅰ:
反应ⅱ:
A℃时,向刚性密闭容器中通入初始浓度均为的和,发生反应ⅰ,经5min反应达到平衡,已知反应ⅰ的与温度的变化关系如图中曲线X或Y所示。
下列说法正确的是
A.随温度T变化的曲线为图中的X
B.该工艺总反应的平衡常数
C.反应达到平衡时,用表示反应ⅰ在上述条件下的平均反应速率约为
D.若在刚性密闭容器中初始时加入,的平衡转化率会减小
10.(2025·吉林·二模)已知在恒容密闭容器中发生反应(方程式已配平),在210℃和220℃时A的转化率随反应时间的变化关系如图所示,设A的起始浓度为。下列说法错误的是
A.220℃时反应的平衡常数mol/L
B.从反应体系中移出部分甲醇可以提高A的转化率
C.210℃时,0~200min内A的平均反应速率为mol/(L·min)
D.a、b两点用物质B表示的瞬时反应速率:b<a
冲刺突破
11.(2025·天津河西·三模)在恒温、恒容的密闭容器中发生反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH= a kJ·mol-1(a>0),实验测得三组数据如下:
容器编号
起始时各物质的物质的量
达到平衡时体系的能量变化
①
1
4
0
0
0.8a
②
0.5
3.5
0.5
0.5
b
③
1
1
2
2
c
下列说法错误的是
A.①达平衡后,的转化率为20%
B.达平衡后,的体积分数:①>②
C.③起始时反应速率:(正)(逆)
D.达到平衡时③中能量变化:
12.(2025·北京海淀·二模)以CO、为原料合成涉及的主要反应如下。
①
②
反应时间等其他条件相同时,按充入原料气,不同温度下CO的转化率和产物选择性如下图。
已知:产物A的选择性
下列说法不正确的是
A.选择性提高可能是由温度对反应速率的影响导致的
B.根据温度升高时CO的转化率增大,可推断
C.相较于230℃,270℃时单位时间内能合成更多的
D.除反应②外,体系中还存在其他副反应
13.(2025·湖南邵阳·二模)燃油汽车尾气中含有和等有毒气体,某研究小组用新型催化剂对、在不同条件下的催化转化进行研究,反应原理为: 。在密闭容器中充入和,平衡时的体积分数随温度、压强的变化关系如图。下列说法错误的是
A.点的平衡转化率约为57.1%
B.a点和点的反应速率可能相同
C.若在点扩大容器体积并加热,可能达到点状态
D.恒温恒容条件下,向b点平衡体系中再充入1mol和,重新达到平衡后,与点状态相比,NO的体积分数将减小
14.(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
15.(2025·江西景德镇·二模)一定温度下,在三个体积的恒容密闭容器中发生反应2X(g) Y(g) +Z(g)。相关数据见下表,下列说法正确的是
容器编号
温度(℃)
起始物质的量()
平衡物质的量()
X
Y
Z
I
2
0.8
II
5
z
III
5
1
A.时,该反应的平衡常数
B.
C.向容器III再充入和,此时
D.若,则该反应
16.(2025·四川巴中·三模)的排放来自汽车尾气,研究利用反应,用活性炭可对其进行吸附。已知在密闭容器中加入足量的和一定量的气体,保持恒压测得NO的转化率随温度的变化如图所示,下列有关说法不正确的是
A.若能测得反应产生,则反应放出的热量为
B.达到平衡后减小活性炭的用量,平衡逆向移动
C.在之间,化学反应速率:
D.使用合适的催化剂,可加快反应,反应的不变
17.(2025·湖南邵阳·三模)在恒容密闭容器中发生反应: ,测得的平衡转化率与起始投料比[,分别为、、]、温度关系如图所示。下列说法错误的是
A.
B.曲线代表的投料比为
C.若下,测得点对应的总压强为,则分压
D.保持不变,向点反应体系中再加入和,平衡后转化率小于
18.(2025·河南·三模)温度为时,在三个容积均为1L的恒容密闭容器中仅发生反应:。正、逆反应速率可以表示为和和分别为正、逆反应的速率常数,仅受温度影响。下列说法错误的是
容器编号
起始浓度
平衡浓度
①
1.0
1.0
0
0.5
②
1.0
1.0
1.0
③
0
0.5
1.0
A.达平衡时,容器①与容器②中逆反应速率之比为1:2
B.开始时,容器②中正反应速率大于逆反应速率
C.达平衡时,容器③中比容器①中的大
D.当温度改变为时,若,则
19.(2025·北京东城·二模)在恒压密闭容器中投入8mol (g)、11.7mol (g)和18.8mol (g)、发生反应。测得压强在0.1MPa和0.5MPa下,平衡转化率随温度的变化如图所示。
下列分析不正确的是
A.为0.5MPa,为0.1MPa
B.M对应的容器体积为V L,则525℃时K=0.1V
C.体系的状态由N转为M时,吸收19.6kJ热量
D.转化率M小于N的原因是,压强对体系的影响大于温度的影响
20.(2025·北京昌平·二模)催化加氢直接合成二甲醚过程中有以下2个反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ(副反应):
其他条件相同时,反应温度对平衡总转化率及反应2.5小时的实际总转化率影响如图1所示;反应温度对二甲醚的平衡选择性及反应2.5小时的二甲醚实际选择性影响如图2所示。
资料:的选择性
下列说法正确的是
A.280℃后,平衡总转化率升高的原因是:温度升高,反应速率加快
B.240℃-300℃,实际总转化率升高的原因是:温度升高,反应速率加快,且温度对主反应的影响大于副反应
C.240℃-300℃,二甲醚实际选择性降低的原因是:副反应速率>主反应速率
D.由图可知:该条件下投入等物质的量时,产生二甲醚的物质的量:260℃>220℃
21.(2025·山东淄博·三模)向体积均为1 L的两个刚性容器中各充入4molHBr(g)和1molO2(g),分别在绝热和恒温条件下发生反应,测得压强变化ΔP(ΔP=P0-Px,P0为起始压强,Px为某时刻压强)随时间变化关系如图所示。
下列说法正确的是
A.L1表示绝热条件下ΔP随时间变化关系
B.ΔH>0
C.HBr的转化率:
D.b点对应的平衡常数
22.(2025·辽宁沈阳·三模)温度,在恒容密闭反应器中进行高压液态+氢萘催化脱氢实验,反应Ⅰ:;反应Ⅱ:;,测得和的产率和(以物质的量分数计)随时间的变化关系如图所示,下列说法中错误的是
A.由图可知:反应活化能
B.温度对Ⅱ反应限度影响大
C.改变催化剂可调控两种有机生成物比例
D.时,共产生
23.(2025·江苏南通·三模)一种以、为原料制取COS的过程中主要反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
将等物质的量的和充入反应器中,压强一定,平衡时和的转化率、和选择性与温度的关系如下图所示。
或选择性。
下列说法正确的是
A.X代表的物质是COS
B.温度越高,平衡时所得的物质的量越少
C.400℃之前,容器内只发生反应Ⅰ
D.600℃时,其他条件一定,适当增大起始反应的压强,既能加快反应速率也能提高COS的平衡选择性
24.(2025·江苏苏州·三模)一种捕获并资源化利用CO2的方法是将CO2催化加氢合成CH3OCH3,其过程中主要发生如下反应:
I.
Ⅱ.
向恒压密闭容器中充入和,的平衡转化率和的平衡选择性[的选择性]随温度的变化如图所示。下列说法不正确的是
A.A点时,容器中为0.0625mol
B.反应的
C.平衡转化率由A到B点,可采取的措施为加压或减小
D.使用对反应I催化活性更高的催化剂可提高的实际选择性
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