内容正文:
序号
知识考点
考试要求(能力层级)
备注
1
化学反应速率的定义与表达式
识记+理解:能用 Δc/Δt 表示速率并指明单位
2
平均速率与瞬时速率的区别
理解:能依据实验曲线判断所求速率类型
3
速率与计量数的关系
应用:会换算不同物质的速率数值
4
影响速率的内因:反应物结构与性质
理解:能解释同类反应速率差异的结构原因
5
影响速率的外因:浓度、压强、温度、催化剂
应用:会预测改变条件时速率变化方向
6
有效碰撞理论
理解:用“活化分子+取向”解释速率变化
7
活化能概念及与速率关系
理解:活化能越低→速率越快,能用图示说明
8
催化剂作用机理与特点
理解:解释“参与反应、改变路径、降低活化能、不改变平衡”
9
速率方程与反应级数(含实验测定)
应用:会依据数据写速率方程、求级数及速率常数 k
10
碰撞理论、过渡态理论的基本观点
识记:能指出两种理论的核心区别
11
可逆反应与化学平衡状态定义
识记:能列举可逆反应特征,判断平衡建立标志
12
动态平衡概念
理解:用“正=逆≠0”解释宏观不变微观持续
13
平衡常数 Kc、Kp 表达式及单位
应用:会写表达式、带单位计算、判断 K 大小与反应限度
14
转化率、产率与平衡移动方向
应用:会互算并比较不同条件下转化率高低
15
勒夏特列原理(平衡移动方向判断)
应用:会分析浓度、压强、温度变化对平衡的影响
16
温度对 K 值的影响(范特霍夫定性)
理解:吸热反应 K 随 T 增大,放热反应反之
17
平衡图像题(c-t、v-t、转化率-T/P 图)
综合:能读图、判断变化条件、写出对应时段反应方向
18
等效平衡概念与判定
理解:会判断恒温恒容/恒压下是否等效
19
速率与平衡综合计算(三段式)
综合:会用“起始-变化-平衡”模式求 K、α、平衡浓度
20
工业生产条件选择(速率+平衡+成本综合)
综合:能评价合成氨、接触法制硫酸等工艺条件
一、化学反应速率的概念及其表示方法
1.定义:衡量化学反应进行快慢的物理量。
2.表示方法
(1)化学反应速率可以用单位时间、单位体积中反应物或生成物的物质的量变化来表示。
(2)如果反应体系的体积是恒定的,则通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。
(3)特点:①同一反应选用不同物质的浓度改变量表示化学反应速率,数值可能不同,但表示的意义相同。
②各物质表示的化学反应速率之比等于其化学方程式中相应物质的化学计量数之比。
3.表达式:v= mol·L-1·s-1或mol/(L·s);单位:mol·L-1·min-1或mol/(L·min)。
二、化学反应速率的测定
1.测定原理
利用与化学反应中任何一种化学物质的浓度相关的可观测量进行测定。
2.测定方法
(1)直接观察测定:如气体的体积和体系的压强等。
(2)科学仪器测定:如反应体系颜色的变化。在溶液中,当反应物或生成物本身有较明显的颜色时,可利用颜色变化与浓度变化间的比例关系来测量反应速率。
三、有关化学反应速率的计算
1.计算依据
(1)平均化学反应速率的公式:v=。
(2)对于同一个化学反应,用不同物质的浓度变化表示的反应速率之比等于相应物质在化学方程式中的化学计量数之比,这是有关化学反应速率的计算或换算的依据。例如,对于化学反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),有下列恒等式:
v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=a∶b∶c∶d=Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)∶Δn(D)=Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)∶Δc(D)。
2.运用“三段式”求解化学反应速率计算题的一般步骤
(1)写出有关反应的化学方程式。
(2)找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。
(3)根据已知条件列方程计算。
例如: mA(g) + nB(g)pC(g)
起始浓度(mol·L-1) a b c
转化浓度(mol·L-1) x
某时刻浓度(mol·L-1) a-x b- c+
计算中注意以下关系:
①对于反应物:c(起始)-c(转化)=c(某时刻)
②对于生成物:c(起始)+c(转化)=c(某时刻)
③各物质的转化量之比等于其化学计量数之比
④转化率=×100%
四、化学反应速率的比较方法
1.定性比较
通过观察实验现象,如反应的剧烈程度、产生气泡或沉淀的快慢、固体消失或气体充满所需时间的长短等来定性判断化学反应的快慢。如K与水反应比Na与水反应剧烈,则反应速率:K>Na。
2.定量比较
同一化学反应速率用不同物质表示时数值可能不同,比较化学反应速率的快慢不能只看数值大小,还要进行一定的转化。
(1)“化物质”:将不同物质的化学反应速率转化成同一物质的化学反应速率,或分别除以相应物质的化学计量数,所得数值大的速率大。
(2)“化单位”:若化学反应速率的单位不一致,需转化为同一单位。
【辨析】
(1)化学反应速率适用于可逆反应,不适用于非可逆反应。 ( )
(2)在可逆反应中,正反应的化学反应速率是正值,逆反应的化学反应速率是负值。 ( )
(3)在化学反应中,一般不用固体来表示反应速率。 ( )
(4)化学反应速率表示某一时刻的瞬时速率。 ( )
(5)在反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)中,5 s末v(N2)=0.5 mol·L-1·s-1时,v(NH3)=1 mol·L-1·s-1。 ( )
(6)在反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)中, 3v(H2)=2v(NH3)。 ( )
(7)甲、乙两容器中分别充入2 mol NO2和4 mol NO2,5分钟后两者各反应掉NO2 1 mol和2 mol,则说明乙中反应速率大。( )
(8)同一化学反应,相同条件下用不同物质表示的反应速率,数值越大,表示化学反应速率越快。 ( )
五、影响化学反应速率的主要因素——内因
不同的化学反应,具有不同的反应速率,因此,参加反应的物质的本身性质是决定化学反应速率的主要因素。
六、影响化学反应速率的外界因素——外因
1.浓度对化学反应速率的影响
(2)实验探究——硫代硫酸钠与硫酸的反应
实验过程
取两支大小相同的试管,分别加入5 mL 0.1mol/L Na2S2O3溶液,向其中一支试管(左图)加入5 mL 0.1mol/L H2SO4溶液,另一支试管(右图)加入5 mL 0.5mol/L H2SO4溶液,振荡。观察、比较两支试管中溶液出现浑浊的快慢
实验装置
化学方程式
Na2S2O3+H2SO4===Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O
实验现象
两支试管中的溶液均变浑浊,滴加0.5mol·L-1 H2SO4溶液的试管先变浑浊
实验结论
增大浓度,化学反应速率增大
(2)影响规律:当其他条件不变时,增大反应物的浓度,可以增大化学反应速率;减小反应物的浓度,可以减小化学反应速率。
2.压强对化学反应速率的影响
(1)研究对象——气体模型的理解
对于气体来说,在一定温度下,一定质量的气体所占的体积与压强成反比
由图可知:其他条件不变时,增大压强,气体体积缩小,浓度增大
(2)影响规律:对于有气体参加的化学反应,在相同温度下,增大压强(减小容器容积),反应速率增大;减小压强(增大容器容积),反应速率减小。
3.温度对化学反应速率的影响
(1)实验探究——硫代硫酸钠与硫酸的反应
实验过程
取两支大小相同的试管,各加入5 mL 0.1mol/L Na2S2O3溶液和5mL 0.1mol/L H2SO4溶液,分别放入盛有热水和冷水的两个烧杯中。观察、比较两支试管中溶液出现浑浊的快慢
实验装置
化学方程式
Na2S2O3+H2SO4===Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O
实验温度
热水
冷水
出现黄色浑浊的时间
短
长
实验结论
若其他条件相同,升高温度,化学反应速率增大;降低温度,化学反应速率减小
(2)影响规律:当其他条件不变时,升高温度,可以增大化学反应速率;降低温度,可以减小化学反应速率。
4.催化剂对化学反应速率的影响
(1)实验探究
实验过程
取两支大小相同的试管,分别加入2 mL 5% H2O2溶液,向其中一支试管(右图)滴加2滴1 mol/L FeCl3溶液。观察、比较两支试管中气泡出现的快慢
实验装置
化学方程式
2H2O22H2O+O2↑
实验现象
无明显现象
产生大量气泡
解释
H2O2分解缓慢
加入FeCl3,H2O2分解速率迅速
实验结论
催化剂能加快化学反应速率
(2)影响规律:当其他条件不变时,使用催化剂,化学反应速率增大。
5.其他因素对化学反应速率的影响
(1)固体表面积:固体颗粒越小,其单位质量的表面积越大,与其他反应物的接触面积越大,化学反应速率越大。
(2)反应物状态:一般来说,配成溶液或反应物是气体,都能增大反应物之间的接触面积,有利于增大反应速率。
【辨析】
(1)决定化学反应速率快慢的根本因素是温度、浓度和催化剂。( )
(2)二氧化锰能加快所有化学反应的速率。( )
(3)锌与硫酸反应时,硫酸的浓度越大,产生H2的速度越快。( )
(4)恒压时,增加惰性气体的量,使有气体物质参加的反应的化学反应速率减慢。( )
七、活化能与反应的微观历程
1.基元反应与反应历程
(1)基元反应:大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成的,而往往经过多个反应步骤才能实现。每一步反应都称为基元反应。基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞。
(2)自由基:带有单电子的原子或原子团叫自由基,如 I·自由基、O·自由基。自由基反应活性很强,寿命很短
(3)反应机理:先后进行的基元反应反映了化学反应的反应历程,反应历程又称反应机理。
(4)基元反应发生的先决条件:基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞,但是并不是每一次分子碰撞都能发生化学反应。
2.有效碰撞
(1)概念:把能够发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞。
(2)条件:具有足够的能量;具有合适的取向。
(3)与反应速率的关系:碰撞的频率越高,则反应速率越快。
3.活化能和活化分子
(1)活化分子:把能够发生有效碰撞的分子叫做活化分子。
(2)活化能:活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差,叫做反应的活化能。
(3)活化分子的特点:活化分子具有比普通分子(非活化分子)更高的能量,活化分子在碰撞后有可能使原子间的化学键断裂从而导致化学反应的发生。
(4)反应物、生成物的能量与活化能的关系图
E1:正反应的活化能
E2:活化分子变成生成物分子放出的能量,也可认为是逆反应的活化能
E1-E2:反应热,即ΔH=E1-E2
4.基元反应发生经历的过程
【辨析】
(1)反应物分子间发生的碰撞都是有效的。 ( )
(2)放热反应的正反应活化能大于逆反应活化能。 ( )
(3)增大反应物的浓度,能够增大活化分子的百分数,所以反应速率增大。 ( )
(4)加热使反应速率增大的原因之一是活化分子百分数增大。 ( )
1.(2017·浙江·高考真题)对水样中溶质M的分解速率影响因素进行研究。在相同温度下,M的物质的量浓度(mol·L-1)随时间(min)变化的有关实验数据见下表。
时间
水样
0
5
10
15
20
25
I (pH=2)
0.40
0.28
0.19
0.13
0.10
0.09
II(pH=4)
0.40
0.31
0.24
0.20
0.18
0.16
Ⅲ(pH=4)
0.20
0.15
0.12
0.09
0.07
0.05
IV(pH=4,含Cu2+)
0.20
0.09
0.05
0.03
0.01
0
下列说法不正确的是( )
A.在0~20 min内,I中M的平均分解速率为0.015mol·L-1·min-1
B.其它条件相同时,水样酸性越强,M的分解速率越快
C.在0~25 min内,Ⅲ中M的分解百分率比II大
D.由于Cu2+存在,IV 中M的分解速率比I快
2.(2016·浙江·高考真题)某温度时,2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)反应到2 s后,NO的浓度减少了0.06 mol·L-1,则以O2表示该时段的化学反应速率是
A.0.03 mol·L-1·s-1 B.0.015 mol·L-1·s-1
C.0.12 mol·L-1·s-1 D.0.06 mol·L-1·s-1
3.(2018·浙江·高考真题)某工业流程中,进入反应塔的混合气体中NO和O2的物质的量分数分别为0.10和0.06,发生化学反应 ,在其他条件相同时,测得实验数据如下表:
压强/(×105Pa)
温度/℃
NO达到所列转化率需要时间/s
50%
90%
98%
1.0
30
12
250
2830
90
25
510
5760
8.0
30
0.2
3.9
36
90
0.6
7.9
74
根据表中数据,下列说法正确的是
A.升高温度,反应速率加快
B.增大压强,反应速率变慢
C.在1.0×105PA.90℃条件下,当转化率为98%时的反应已达到平衡
D.若进入反应塔的混合气体为amol,反应速率以v=Δn/Δt表示,则在8.0×105PA.30℃条件下转化率从50%增至90%时段NO的反应速率为4a/370mol/s
4.(2009·宁夏·高考真题)硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为: Na2S2O3+ H2SO4=Na2SO4+SO2+S↓+H2O,下列各组实验中最先出现浑浊的是
实验
反应温度/℃
Na2S2O3溶液
稀H2SO4
H2O
V/mL
c/(mol·L-1)
V/mL
c/(mol·L-1)
V/mL
A
25
5
0.1
10
0.1
5
B
25
5
0.2
5
0.2
10
C
35
5
0.1
10
0.1
5
D
35
5
0.2
5
0.2
10
5.(2012·福建·高考真题)一定条件下,溶液的酸碱性对TiO2光催化染料R降解反应的影响如图所示。下列判断正确的是
A.在0-50min之间, pH =2和 PH= 7时 R 的降解百分率相等
B.溶液酸性越强, R 的降解速率越小
C.R的起始浓度越小,降解速率越大
D.在 20-25min之间, pH =10时 R 的平均降解速率为 0.04mol·L-1·min-1
6.(2021·浙江·高考真题)取50 mL过氧化氢水溶液,在少量I- 存在下分解:2H2O2=2H2O+O2↑。在一定温度下,测得O2的放出量,转换成H2O2浓度(c)如下表:
t/min
0
20
40
60
80
c/(mol·L-1)
0.80
0.40
0.20
0.10
0.050
下列说法不正确的是
A.反应20min时,测得O2体积为224mL(标准状况)
B.20~40min,消耗H2O2的平均速率为0.010mol·L-1·min-1
C.第30min时的瞬时速率小于第50min时的瞬时速率
D.H2O2分解酶或Fe2O3代替I-也可以催化H2O2分解
7.(2017·江苏·高考真题)H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得 70 ℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法不正确的是
A.图甲表明,其他条件相同时,H2O2浓度越大,其分解速率越快
B.图乙表明,其他条件相同时,NaOH溶液浓度越小,H2O2分解速率越慢
C.图丙表明,少量Mn2+存在时,溶液碱性越强,H2O2分解速率越快
D.图丙和图丁表明,碱性溶液中,Mn2+对H2O2分解速率的影响大
8.(2021·辽宁·高考真题)某温度下,降冰片烯在钛杂环丁烷催化下聚合,反应物浓度与催化剂浓度及时间关系如图。已知反应物消耗一半所需的时间称为半衰期,下列说法错误的是
A.其他条件相同时,催化剂浓度越大,反应速率越大
B.其他条件相同时,降冰片烯浓度越大,反应速率越大
C.条件①,反应速率为
D.条件②,降冰片烯起始浓度为时,半衰期为
9.(2022·浙江·高考真题)在恒温恒容条件下,发生反应A(s)+2B(g)3X(g),c(B)随时间的变化如图中曲线甲所示。下列说法不正确的是
A.从A.c两点坐标可求得从a到c时间间隔内该化学反应的平均速率
B.从b点切线的斜率可求得该化学反应在反应开始时的瞬时速率
C.在不同时刻都存在关系:2v(B)=3v(X)
D.维持温度、容积、反应物起始的量不变,向反应体系中加入催化剂,c(B)随时间变化关系如图中曲线乙所示
10.(2021·重庆·高考真题)甲异腈(CH3NC)在恒容密闭容器中发生异构化反应: CH3NC(g) →CH3CN(g),反应过程中甲异腈浓度c随时间t的变化曲线如图所示(图中T为温度)。该反应的反应速率v与c的关系为v=kc,k为速率常数(常温下为常数),a点和b点反应速率相等,即v(a)=v(b)。下列说法错误的是
A.bf段的平均反应速率为1.0 × 10 -4mol/(L·min)
B.a点反应物的活化分子数多于d点
C.T1>T2
D.3v(d)=2v(e)
11.(2025·广西·高考真题)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
一、化学平衡状态
1.可逆反应
(1)概念:在同一条件下,既能向正反应方向进行,同时又能向逆反应方向进行的反应。
(2)特征
双向性:指可逆反应分为方向相反的两个方向,即正反应方向和逆反应方向。
双同性:指正、逆反应是在相同条件下,同时进行的。
共存性:指反应物的转化率小于100%,反应物与生成物共存
2.化学平衡状态
在一定条件下,可逆反应进行到一定程度时,正、逆反应的速率相等,反应物和生成物的浓度保持不变,即体系的组成不随时间而改变,物质的转化达到了“限度”,这时的状态我们称之为化学平衡状态。
3.化学平衡状态的判断方法
(1)用本质特征判断
判断依据:正反应速率与逆反应速率相等,即v正=v逆。
①同一种物质:该物质的生成速率等于它的消耗速率。
②不同的物质:速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比,但必须是不同方向的速率。
(2)用宏观特征判断
判断依据:反应混合物中各组成成分的浓度、含量保持不变。
①各组成成分的质量、物质的量、分子数、体积(气体)、物质的量浓度均保持不变。
②各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数均保持不变。
③反应物的转化率、产物的产率保持不变。
【辨析】
(1)可逆反应是指在同一条件下能同时向正、逆两个方向进行的反应。 ( √ )
(2)Cl2与水的反应不是可逆反应。 ( × )
(3)NH3和HCl反应生成NH4Cl与NH4Cl分解生成NH3和HCl互为可逆反应。 ( × )
(4)可逆反应中反应物与产物共存。 ( √ )
(5)所有的化学反应都存在化学平衡状态。 ( × )
(6)平衡时反应已经达到最大限度,反应停止了。 ( × )
(7)化学反应的限度不可以通过改变条件而改变。 ( × )
(8)一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度。 ( √ )
(9)对于反应A(g)+B(g)⇌C(g)+D(g),压强不随着时间而变,说明反应已达到平衡状态( × )
(10) 对于反应NO2(g)+SO2(g) ⇌ SO3(g) +NO(g), 当每消耗1 mol SO3的同时生成1molNO2时,说明反应达到平衡状态。( × )
二、化学平衡常数
1.化学平衡常数的概念
在一定温度下,当一个可逆反应达到平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数,该常数就是该反应的化学平衡常数(简称平衡常数),用符号K表示。
2.表达式
对于可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),化学平衡常数K=.。
3.浓度商与化学平衡常数的表达式
(1)浓度商:对于一般的可逆反应,mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在任意时刻的称为浓度商,常用Q表示,即Q=。
(2)Q与K关系:当反应中有关物质的浓度商等于平衡常数时,表明反应达到化学平衡状态。
4.化学平衡常数的意义
平衡常数的大小反映了化学反应进行的程度(也叫反应的限度)。
K越大,表示反应进行得越完全,反应物的转化率越大,当K>105时,该反应就进行的基本完全了。K越小,表示反应进行得越不完全,反应物的转化率越小;当K<10-5时,该反应很难发生。
5.化学平衡常数的影响因素
(1)内因:不同的化学反应及方程式的书写形式是决定化学平衡常数的主要因素。
(2)外因:在化学方程式一定的情况下,K只受温度影响。
6.化学平衡常数的应用
(1)判断反应进行的限度
K
<10-5
10-5~105
>105
反应程度
很难进行
可逆反应
进行得较完全
(2)判断反应是否达到平衡状态
化学反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)的任意状态时,浓度商Q=。
①若Q>K,说明反应向逆反应方向进行;
②若Q=K,说明反应达到平衡状态;
③若Q<K,说明反应向正反应方向进行。
(3)判断可逆反应的热效应
①升高温度,K增大→正反应为吸热反应;K减小→正反应为放热反应。
②降低温度,K增大→正反应为放热反应;K减小→正反应为吸热反应。
1.(2016·浙江·高考真题)可逆反应在一定条件下达到化学平衡时,下列说法不正确的是
A.正反应速率等于逆反应速率 B.反应物和生成物浓度不再发生变化
C.反应体系中混合物的组成保持不变 D.正、逆反应速率都为零
2.(2018·浙江·高考真题)已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92kJ/mol。起始反应物为和,物质的量之比为1:3,且总物质的量不变,在不同压强和温度下,反应达到平衡时,体系中的物质的量分数如下表:
温度
压强
400℃
450℃
500℃
600℃
20MPa
0.387
0.274
0.189
0.088
30MPa
0.478
0.359
0.260
0.129
下列说法正确的是
A.体系中的物质的量分数越大,则正反应速率越大
B.反应达到平衡时,和的转化率之比为1∶1
C.反应达到平衡时,放出的热量均为92.4kJ
D.600℃,30MPa下反应达到平衡时,生成的物质的量最多
3.(2018·天津·高考真题)室温下,向圆底烧瓶中加入1 molC2H5OH和含1molHBr的氢溴酸,溶液中发生反应;C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O,充分反应后达到平衡。已知常压下,C2H5Br和C2H5OH的沸点分别为38.4℃和78.5℃。下列有关叙述错误的是
A.加入NaOH,可增大乙醇的物质的量
B.增大HBr浓度,有利于生成C2H5Br
C.若反应物增大至2 mol,则两种反应物平衡转化率之比不变
D.若起始温度提高至60℃,可缩短反应达到平衡的时间
4.(2019·浙江·高考真题)已知X(g)+3Y(g)⇌2W(g) +M (g) △H=-a kJ·mol-1(a>0)。一定温度下,在体积恒定的密闭容器中,加入1 mol X(g) 与1mol Y (g),下列说法正确的是
A.充分反应后,放出热量为a kJ
B.当反应达到平衡状态时,X与W的物质的量浓度之比一定为1:2
C.当X的物质的量分数不再改变,表明该反应已达平衡
D.若增大Y的浓度,正反应速率增大,逆反应速率减小
5.(2015·天津·高考真题)某温度下,在2L的密闭容器中,加入1molX(g)和2molY(g)发生反应:X(g)+m Y(g)3Z(g),平衡时,X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。在此平衡体系中加入1molZ(g),再次达到平衡后,X、Y、Z的体积分数不变。下列叙述不正确的是
A.m=2
B.两次平衡的平衡常数相同
C.X与Y的平衡转化率之比为1:1
D.第二次平衡时,Z的浓度为0.4 mol·L-1
6.(2019·浙江·高考真题)下列说法正确的是
A.H2(g)+I2(g) ⇌ 2HI(g),其他条件不变,缩小反应容器体积,正逆反应速率不变
B.C(s)+H2O(g) ⇌ H2(g)+CO(g),碳的质量不再改变说明反应已达平衡
C.若压强不再随时间变化能说明反应2A(?)+B(g) ⇌ 2C(?)已达平衡,则A.C不能同时是气体
D.1 mol N2和3 mol H2反应达到平衡时H2转化率为10%,放出的热量为Q1;在相同温度和压强下,当2 mol NH3分解为N2和H2的转化率为10%时,吸收的热量为Q2,Q2不等于Q1
7.(2020·浙江·高考真题)溶液与溶液发生反应:,达到平衡。下列说法不正确的是
A.加入苯,振荡,平衡正向移动
B.经苯2次萃取分离后,在水溶液中加入,溶液呈血红色,表明该化学反应存在限度
C.加入固体,平衡逆向移动
D.该反应的平衡常数
8.(2022·天津·高考真题)向恒温恒容密闭容器中通入2 mol 和1 mol ,反应:达到平衡后,再通入一定量,达到新的平衡时,下列有关判断不正确的是
A.的平衡转化率增大 B.的平衡浓度增大
C.反应平衡常数不变 D.正向反应速率增大
9.(2018·浙江·高考真题)反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0,若在恒压绝热的容器中发生,下列选项表明一定已达平衡状态的是
A.容器内的温度不再变化
B.容器内的压强不再变化
C.相同时间内,断开H-H键的数目和生成N-H键的数目之比1:1
D.容器内气体的浓度c(N2):c(H2):c(NH3)=1:3:2
10.(2024·重庆·高考真题)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
11.(2025·海南·高考真题)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
12.(2025·江西·高考真题)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,
13.(2008·上海·高考真题)在2 L密闭容器内,800 ℃时反应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g),△H<0体系中,n(NO)随时间的变化如表:
时间(s)
0
1
2
3
4
5
n(NO)(mol)
0.020
0.010
0.008
0.007
0.007
0.007
(1)用O2表示从0~2s内该反应的平均速率v= 。
(2)右图中表示NO2浓度的变化的曲线是 。
(3)能说明该反应已达到平衡状态的是 。
A.v(NO2)=2v(O2) B.容器内压强保持不变
C.v逆 (NO)=2v正 (O2) D.容器内密度保持不变
(4)为使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是 。
A.及时分离除NO2气体 B.适当升高温度
C.增大O2的浓度 D.选择高效催化剂
一、化学平衡的移动
1.在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态后,如果改变反应条件,平衡状态被破坏,平衡体系的物质组成也会随之改变,直到达到新的平衡状态。这种由原有的平衡状态达到新的平衡状态的过程叫作化学平衡的移动。 化学平衡移动的过程如下:
2.化学平衡移动的方向
(1)若外界条件改变,引起v正>v逆时,正反应占优势,化学平衡向正反应方向移动;
(2)若外界条件改变,引起v正<v逆时,逆反应占优势,化学平衡向逆反应方向移动;
(3)若外界条件改变,引起v正和v逆都发生变化,如果v正和v逆仍保持相等,化学平衡就没有发生移动。
二、影响化学平衡移动的因素
1.浓度
反应
mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
变化
增大反应物浓度
增大生成物浓度
减小反应物浓度
减小生成物浓度
速率
v正增大,v逆不变
v正不变,v逆增大
v正减小,v逆不变
v逆减小,v正不变
图像
移动
正向
逆向
逆向
正向
规律
浓度增加,平衡向浓度减小方向移动;浓度减小,平衡向浓度增大方向移动
2.压强
(1)压强对化学平衡的影响
反应
mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
变化
增大压强(m+n>p+q)
减小压强(m+n>p+q)
增大压强(m+n<p+q)
减小压强(m+n<p+q)
增大压强(m+n=p+q)
减小压强(m+n=p+q)
速率
v正、v逆增大
v正、v逆减小
v正、v逆增大
v正、v逆减小
v正、v逆增大
v正、v逆减小
图像
移动
正向
逆向
逆向
正向
不移动
不移动
规律
压强增加,平衡向气体减小方向移动;压强减小,平衡向气体增大方向移动
(2)惰性气体对化学平衡的影响
V
c
反应物分压
平衡移动
恒容
不变
不变
不变
不移动
恒压
增大
变小
变小
向气体增多的方向移动
3.温度
反应
mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) △H
变化
升高温度(△H >0)
降低温度(△H >0)
升高温度(△H <0)
降低温度(△H <0)
速率
v正、v逆增大
v正、v逆减小
v正、v逆增大
v正、v逆减小
图像
移动
正向
逆向
逆向
正向
规律
温度增加,平衡向吸热方向移动;温度降低,平衡向放热方向移动
4.催化剂
反应
mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
变化
加入催化剂
速率
v正、v逆增大
图像
移动
不移动
规律
加入催化剂,平衡不移动
三、平衡移动判别——勒夏特列原理
在密闭体系中,如果改变影响化学平衡的一个条件(如温度、压强或浓度等),平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。
内容(适用于可逆反应)
改变某因素,平衡向减小改变的方向移动,但是只能减弱,不能消除
(1)浓度增加,平衡向浓度减小的方向移动;浓度减小,平衡向浓度增加的方向移动
(2)压强增加,平衡向压强(气体)减小的方向移动;压强减小,平衡向压强(气体)增加的方向移动
(3)温度增加,平衡向温度降低(吸热)的方向移动;温度降低,平衡向温度增加(放热)的方向移动
【辨析】
(1)对处于化学平衡的体系,化学平衡发生移动时,化学反应速率一定变化。 ( √ )
(2)改变压强,化学反应速率一定改变,平衡一定移动。 ( × )
(3)已达到平衡的反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),当增加反应物的物质的量时,平衡一定向正反应方向移动。 ( × )
(4)有气体参加的反应达到平衡状态时,若减小反应器容积,平衡一定向气体体积增大的方向移动。 ( × )
1.(2022·浙江·高考真题)关于反应,达到平衡后,下列说法不正确的是
A.升高温度,氯水中的减小
B.氯水中加入少量醋酸钠固体,上述平衡正向移动,增大
C.取氯水稀释,增大
D.取两份氯水,分别滴加溶液和淀粉KI溶液,若前者有白色沉淀,后者溶液变蓝色,可以证明上述反应存在限度
2.(2021·北京·高考真题)NO2和N2O4存在平衡:2NO2(g)⇌N2O4(g) △H<0。下列分析正确的是
A.1 mol平衡混合气体中含1 mol N原子
B.断裂2 mol NO2中的共价键所需能量小于断裂1 mol N2O4中的共价键所需能量
C.恒温时,缩小容积,气体颜色变深,是平衡正向移动导致的
D.恒容时,水浴加热,由于平衡正向移动导致气体颜色变浅
3.(2014·江苏·高考真题)一定温度下,在三个体积约为1.0L的恒容密闭容器中发生反应:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)
容器
编号
温度(℃)
起始物质的量(mol)
平衡物质的量(mol)
CH3OH(g)
CH3OCH3(g)
H2O(g)
I
387
0.20
0.080
0.080
Ⅱ
387
0.40
Ⅲ
207
0.20
0.090
0.090
下列说法正确的是
A.该反应的正反应为吸热反应
B.达到平衡时,容器I中的CH3OH体积分数比容器Ⅱ中的小
C.容器I中反应达到平衡所需时间比容器Ⅲ中的长
D.若起始时向容器I中充入CH3OH 0.1mol、CH3OCH3 0.15mol和H2O 0.10mol,则反应将向正反应方向进行
4.(2024·江西·高考真题)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
5.(2024·浙江·高考真题)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
6.(2021·辽宁·高考真题)某温度下,在恒容密闭容器中加入一定量X,发生反应,一段时间后达到平衡。下列说法错误的是
A.升高温度,若增大,则
B.加入一定量Z,达新平衡后减小
C.加入等物质的量的Y和Z,达新平衡后增大
D.加入一定量氩气,平衡不移动
7.(2020·浙江·高考真题)一定条件下: 。在测定的相对分子质量时,下列条件中,测定结果误差最小的是
A.温度、压强 B.温度、压强
C.温度、压强 D.温度、压强
8.(2019·海南·高考真题)反应C2H6(g)C2H4(g)+H2(g) △H>0,在一定条件下于密闭容器中达到平衡。下列各项措施中,不能提高乙烷平衡转化率的是
A.增大容器容积 B.升高反应温度
C.分离出部分氢气 D.等容下通入惰性气体
9.(2012·天津·高考真题)已知2SO2(g) + O2(g)2SO3(g);ΔH=-197 kJ·mol-1。向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体:(甲) 2 mol SO2和1 mol O2;(乙) 1 mol SO2和0.5 mol O2;(丙) 2 mol SO3。恒温、恒容下反应达平衡时,下列关系一定正确的是
A.容器内压强P:P甲=P丙> 2P乙
B.SO3的质量m:m甲=m丙> 2m乙
C.c(SO2)与c(O2)之比k:k甲=k丙> k乙
D.反应放出或吸收热量的数值Q:Q甲=Q丙> 2Q乙
10.(2018·浙江·高考真题)在催化剂作用下,用乙醇制乙烯,乙醇转化率和乙烯选择性(生成乙烯的物质的量与乙醇转化的物质的量的比值)随温度、乙醇进料量(单位:mL·min-1)的关系如图所示(保持其他条件相同)。
在410~440℃温度范围内,下列说法不正确的是
A.当乙醇进料量一定,随乙醇转化率增大,乙烯选择性升高
B.当乙醇进料量一定,随温度的升高,乙烯选择性不一定增大
C.当温度一定,随乙醇进料量增大,乙醇转化率减小
D.当温度一定,随乙醇进料量增大,乙烯选择性增大
11.(2025·江苏·高考真题)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
12.(2025·贵州·高考真题)TiC是一种极具潜力的超高温结构材料,其制备总反应为:
反应步骤如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
回答下列问题:
(1) ,总反应的随温度T的变化关系如图,则总反应自发进行的温度条件为 。
(2)在恒容密闭容器中,加入1 mol 、5 mol C和8.4 mol氢气,以从20℃升温至1500℃后保持恒温进行反应,测得剩余固体质量分数随时间t变化关系如图。已知:剩余固体质量分数
①148 min之前反应速率逐渐加快的原因是 。
②M、N点的反应速率 (选填“>”“=”或“<”),其原因是 。
③设Q点达平衡,总压为p kPa,则1500℃时总反应的 (分压=总压×物质的量分数,用含p的代数式表示)。
(3)高温下,向和C反应体系中加入NaF,可形成TiC-NaF(l)(TiC与NaF共熔体),最终获得TiC,原理如下:
ⅰ.
ⅱ.______________
ⅲ.
过程ⅱ的化学方程式为 ,加入NaF有利于生成更多TiC的原因是 。
一、自发过程和自发反应
1.自发过程与自发反应区别
自发过程:在一定条件下,不用借助于就能自动进行的过程
自发反应:在给定的条件下,可以自发进行到显著程度的化学反应
2.体系趋向于从高能状态转变为低能状态。
3.体系趋向于从有序体系转变为无序体系。
二、化学反应方向的判断
1.焓判据
焓判据
放热反应过程中体系能量降低,具有自发进行的倾向
焓变与反应自发性的关系
若该反应为放热反应,即ΔH<0,一般能自发进行;若该反应为吸热反应,即ΔH>0,一般不能自发进行
局限性
有些吸热反应也能自发进行,所以焓变是与反应进行的方向有关的因素之一,但不是决定反应能否自发进行的唯一因素
2.熵判据
熵与熵变
熵:科学家用来量度体系的混乱程度的物理量,用S表示。
熵变:ΔS=S(生成物)-S(反应物)
熵增原理
在与外界隔离的体系中,自发过程将导致体系的熵增大,即熵变大于零。
同一物质不同状态的熵值比较:S(g)>S(l)>S(s)
熵判据
体系有自发地向熵减少的方向转变的倾向
局限性
有些熵减反应也能自发进行,所以熵变是与反应进行的方向有关的因素之一,但不是决定反应能否自发进行的唯一因素
三、复合判据
1.表达式:ΔG=ΔH-TΔS。
2.规律:当ΔH<0,ΔS>0时,反应自发进行;当ΔH>0,ΔS<0时,反应不自发进行;当ΔH>0,ΔS>0或ΔH<0,ΔS<0时,反应能否自发与温度有关。
【辨析】
(1)体系有序性越高,熵值就越大。( )
(2)在与外界隔离的体系中,自发过程将导致体系的熵增大。( )
(3)吸热反应不可以自发进行。( )
(4)同种物质气态时熵值最大。( )
(5)过程自发性不仅能用于判断过程的方向,还能确定过程发生的速率。( )
四、化学反应的调控
1.合成氨反应的原理分析
工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破,其反应如下:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1
根据合成氨反应的特点,应如何选择反应条件,以增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨的含量?填入下表。
对合成氨反应的影响
影响因素
浓度
温度
压强
催化剂
增大合成氨的反应速率
增大
升高
增大
使用
提高平衡混合物中氨的含量
提高
降低
提高
不变
2.合成氨反应的条件调控
工业合成氨的适宜条件
压强
10~30 MPa
温度
400~500 ℃
催化剂
铁触媒
浓度
N2和H2的物质的量之比为1∶2.8的投料比,氨及时从混合气中分离出去
3.调控化学反应需考虑的问题
(1)影响化学反应进行的因素:参加反应的物质的组成、结构和性质等本身因素;温度、压强、浓度、催化剂等外界条件。
(2)化学反应的调控
①含义:通过改变外界条件使一个可能发生的反应按照某一方向进行。
②考虑因素:考虑设备条件、安全操作、经济成本等;分析影响化学反应速率和化学平衡的因素,寻找合适的生产条件;根据环境保护及社会效益等方面的规定和要求。
a.反应限度:要考虑尽量增大反应物的转化率,充分利用原料。
b.反应速率:要选择较快的反应速率,提高单位时间内的产量。
c.生产要求:要考虑设备的要求和技术条件。
【辨析】
(1)在反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)中,3v(H2)=2v(NH3)。 ( )
(2)合成氨反应中,5 s末v(N2)=0.5 mol·L-1·s-1时,v(NH3)=1 mol·L-1·s-1。 ( )
(3)合成氨反应在高温下能自发进行。 ( )
(4)已达平衡的反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),当增大N2的浓度时,平衡向正反应方向移动,N2的转化率一定升高。 ( )
(5)铁作催化剂可加快反应速率,且有利于化学平衡向合成氨的方向移动。 ( )
1.(2024·安徽·高考真题)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
2.(2012·江苏·高考真题)下列有关说法正确的是
A.CaCO3(s) =CaO(s) + CO2(g)室温下不能自发进行,说明该反应的△H<0
B.镀铜铁制品镀层受损后,铁制品比受损前更容易生锈
C.N2 (g)+ 3H2(g) 2NH3(g) △H<0,其他条件不变时升高温度,反应速率v(H2)和H2的平衡转化率均增大
D.水的离子积常数Kw随着温度的升高而增大,说明水的电离是放热反应
3.(2008·天津·高考真题)对平衡CO2(g)CO2(aq) △H= -19.75kJ/mol,为增大二氧化碳气体在水中的溶解度,应采用的方法是
A.升温增压 B.降温减压
C.升温减压 D.降温增压
4.(2019·浙江·高考真题)已知:2SO2(g)+ O2(g)= 2SO3(g) △H =-197.8kJ•mol—1。起始反应物为SO2和 O2(物质的量之比为2:1,且总物质的量不变)。SO2的平衡转化率(%)随温度和压强的变化如下表,下列说法不正确的是
温度/K
压强/(105Pa)
1.01
5.07
10.1
25.3
50.7
673
99.2
99.6
99.7
99.8
99.9
723
97.5
98.9
99.2
99.5
99.6
773
93.5
96.9
97.8
98.6
99.0
A.一定压强下降低温度,SO2的转化率增大
B.在不同温度、压强下,转化相同物质的量的SO2所需要的时间相等
C.使用催化剂可以缩短反应达到平衡所需的时间
D.工业生产通常不采取加压措施是因为常压下SO2的转化率已相当高
5.(2011·北京·高考真题)已知反应:2CH3COCH3(l)CH3COCH2COH(CH3)2(l)。取等量CH3COCH3,分别在0 ℃和20 ℃下,测得其转化分数随时间变化的关系曲线(Y-t)如图所示。下列说法正确的是
A.b代表下CH3COCH3的Y-t曲线
B.反应进行到20min末,H3COCH3的
C.升高温度可缩短反应达平衡的时间并能提高平衡转化率
D.从Y=0到Y=0.113,CH3COCH2COH(CH3)2的
6.(2023·重庆·高考真题)逆水煤气变换体系中存在以下两个反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
在恒容条件下,按投料比进行反应,平衡时含碳物质体积分数随温度的变化如图所示。下列说法正确的是
A.反应Ⅰ的,反应Ⅱ的
B.点反应Ⅰ的平衡常数
C.点的压强是的3倍
D.若按投料,则曲线之间交点位置不变
7.(2024·浙江·高考真题)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
8.(2021·北京·高考真题)丙烷经催化脱氢可制丙烯:C3H8C3H6+H2。600℃,将一定浓度的 CO2与固定浓度的C3H8通过含催化剂的恒容反应器,经相同时间,流出的 C3H6、CO和H2浓度随初始 CO2浓度的变化关系如图。
已知:
①C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l) △H=-2220kJ/mol
②C3H6(g)+9/2O2(g)=3CO2(g)+3H2O(l) △H=-2058kJ/mol
③H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H=-286kJ/mol
下列说法不正确的是
A.C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g) △H=+124kJ/mol
B.c(H2)和c(C3H6)变化差异的原因:CO2+H2CO+H2O
C.其他条件不变,投料比c(C3H8)/c(CO2)越大,C3H8转化率越大
D.若体系只有C3H6、CO、H2和H2O生成,则初始物质浓度c0与流出物质浓度c之间一定存在:3c0(C3H8)+c0(CO2)=c(CO)+c(CO2)+3c(C3H8)+3c(C3H6)
9.(2025·甘肃·高考真题)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
10.(2025·山东·高考真题)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
11.(2020·天津·高考真题)利用太阳能光解水,制备的H2用于还原CO2合成有机物,可实现资源的再利用。回答下列问题:
Ⅱ.用H2还原CO2可以在一定条下合成CH3OH(不考虑副反应):
(3)某温度下,恒容密闭容器中,CO2和H2的起始浓度分别为 a mol‧L-1和3 a mol‧L-1,反应平衡时,CH3OH的产率为b,该温度下反应平衡常数的值为 。
(4)恒压下,CO2和H2的起始物质的量比为1:3时,该反应在无分子筛膜时甲醇的平衡产率和有分子筛膜时甲醇的产率随温度的变化如图所示,其中分子筛膜能选择性分离出H2O。
①甲醇平衡产率随温度升高而降低的原因为 。
②P点甲醇产率高于T点的原因为 。
③根据上图,在此条件下采用该分子筛膜时的最佳反应温度为 °C。
12.(2021·全国甲卷·高考真题)二氧化碳催化加氢制甲醇,有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题:
(2)合成总反应在起始物时,在不同条件下达到平衡,设体系中甲醇的物质的量分数为,在℃下的、在下的如图所示。
①用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数,表达式 ;
②图中对应等压过程的曲线是 ,判断的理由是 ;
③当时,的平衡转化率 ,反应条件可能为 或 。
一、选择题(每题只有一个正确答案,每题3分,共45分)
1.(2014·北京·高考真题)在一定温度下,10mL0.40mol/L H2O2发生催化分解。不同时刻测定生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表。
t/min
0
2
4
6
8
10
V(O2)/mL
0.0
9.9
17.2
22.4
26.5
29.9
下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)
A.0~6min的平均反应速率:v(H2O2)mol/(L·min)
B.6~10min的平均反应速率:v(H2O2)<mol/(L·min)
C.反应至6min时,c(H2O2)=0.3mol/L
D.反应至6min时,H2O2分解了50%
2.(2021·河北·高考真题)室温下,某溶液初始时仅溶有M和N且浓度相等,同时发生以下两个反应:①M+N=X+Y;②M+N=X+Z,反应①的速率可表示为v1=k1c2(M),反应②的速率可表示为v2=k2c2(M) (k1、k2为速率常数)。反应体系中组分M、Z的浓度随时间变化情况如图,下列说法错误的是
A.0~30min时间段内,Y的平均反应速率为6.67×10-8mol•L-1•min-1
B.反应开始后,体系中Y和Z的浓度之比保持不变
C.如果反应能进行到底,反应结束时62.5%的M转化为Z
D.反应①的活化能比反应②的活化能大
3.(2021·广东·高考真题)反应经历两步:①;②。反应体系中、、的浓度c随时间t的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是
A.a为随t的变化曲线
B.时,
C.时,的消耗速率大于生成速率
D.后,
4.(2021·浙江·高考真题)一定温度下:在的四氯化碳溶液()中发生分解反应:。在不同时刻测量放出的体积,换算成浓度如下表:
0
600
1200
1710
2220
2820
x
1.40
0.96
0.66
0.48
0.35
0.24
0.12
下列说法正确的是
A.,生成的平均速率为
B.反应时,放出的体积为(标准状况)
C.反应达到平衡时,
D.推测上表中的x为3930
5.(2022·广东·高考真题)在相同条件下研究催化剂I、Ⅱ对反应的影响,各物质浓度c随反应时间t的部分变化曲线如图,则
A.无催化剂时,反应不能进行
B.与催化剂Ⅰ相比,Ⅱ使反应活化能更低
C.a曲线表示使用催化剂Ⅱ时X的浓度随t的变化
D.使用催化剂Ⅰ时,内,
6.(2022·浙江·高考真题)恒温恒容的密闭容器中,在某催化剂表面上发生氨的分解反应:,测得不同起始浓度和催化剂表面积下氨浓度随时间的变化,如下表所示,下列说法不正确的是
A.实验①,,
B.实验②,时处于平衡状态,
C.相同条件下,增加氨气的浓度,反应速率增大
D.相同条件下,增加催化剂的表面积,反应速率增大
7.(2022·辽宁·高考真题)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/
0~2
0.20
0~4
0.15
0~6
0.10
下列说法错误的是
A.时,Z的浓度大于
B.时,加入,此时
C.时,Y的体积分数约为33.3%
D.时,X的物质的量为
8.(2023·河北·高考真题)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的速率方程分别为和,其中、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
0.160
0.113
0.080
0.056
0.040
0.028
下列说法正确的是
A.内,W的平均反应速率为
B.若升高温度,平衡时减小
C.若,平衡时
D.若增大容器容积,平衡时Y的产率增大
9.(2024·广西·高考真题)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
10.(2025·安徽·高考真题)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
11.(2016·四川·高考真题)一定条件下,CH4与H2O(g)发生反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),设起始=Z,在恒压下,平衡时(CH4)的体积分数与Z和T(温度)的关系如图所示。下列说法正确的是
A.该反应的焓变ΔH>0
B.图中Z的大小为a>3>b
C.图中X点对应的平衡混合物中=3
D.温度不变时,图中X点对应的平衡在加压后(CH4)减小
12.(2020·海南·高考真题)NO与CO是燃油汽车尾气中的两种有害气体,常温常压下它们之间的反应:
CO(g)+ NO(g)=CO2(g)+N2(g) ΔH= -374.3 kJ·mol-1 K=2.5×1060, 反应速率较小。有关该反应的说法正确的是
A.K很大,NO与CO在排入大气之前就已反应完全
B.增大压强,平衡将向右移动,K> 2.5×1060
C.升高温度,既增大反应速率又增大K
D.选用适宜催化剂可达到尾气排放标准
13.(2022·重庆·高考真题)两种酸式碳酸盐的分解反应如下。某温度平衡时总压强分别为p1和p2。
反应1:NH4HCO3(s)NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) p1=3.6×104Pa
反应2:2NaHCO3(s)Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g) p2=4×103Pa
该温度下,刚性密闭容器中放入NH4HCO3和Na2CO3固体,平衡后以上3种固体均大量存在。下列说法错误的是
A.反应2的平衡常数为4×106Pa2 B.通入NH3,再次平衡后,总压强增大
C.平衡后总压强为4.36×105Pa D.缩小体积,再次平衡后总压强不变
14.(2024·江苏·高考真题)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
15.(2024·吉林·高考真题)异山梨醇是一种由生物质制备9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
二、解答题(共55分)
16.(2011·全国·高考真题)(13分)反应aA(g)+bB(g)cC(g)(H<0)在等容条件下进行。改变其他反应条件,在I、II、III阶段体系中各物质浓度随时间变化的曲线如下图所示:
回答问题:
(1)反应的化学方程式中,a:b:c为 ;
(2)A的平均反应速率(A)、(A)、(A)从大到小排列次序为 ;
(3)B的平衡转化率中最小的是 ,其值是 ;
(4)由第一次平衡到第二次平衡,平衡移动的方向是 ,采取的措施是 ;
(5)比较第II阶段反应温度()和第III阶段反应速度()的高低: 填“>、=、<”判断的理由是 ;
(6)达到第三次平衡后,将容器的体积扩大一倍,假定10min后达到新的平衡,请在下图中用曲线表示IV阶段体系中各物质的浓度随时间变化的趋势 (曲线上必须标出A、B、C)
17.(2019·浙江·高考真题)(12分)水是“生命之基质”,是“永远值得探究的物质”。
(1) 关于反应H2(g)+1/2O2(g)H2O(l),下列说法不正确的是 。
A.焓变ΔH<0,熵变ΔS<0
B.可以把反应设计成原电池,实现能量的转化
C.一定条件下,若观察不到水的生成,说明该条件下反应不能自发进行
D.选用合适的催化剂,有可能使反应在常温常压下以较快的速率进行
(2) ①根据H2O的成键特点,画出与图中H2O分子直接相连的所有氢键(O-H…O) 。
②将一定量水放入抽空的恒容密闭容器中,测定不同温度(T)下气态、液态水平衡共存[H2O(l)H2O(g)]时的压强(p)。在图中画出从20℃开始经过100℃的p随T变化关系示意图(20℃时的平衡压强用p1表示) 。
(3) 水在高温高压状态下呈现许多特殊的性质。当温度、压强分别超过临界温度(374.2℃)、临界压强(22.1 MPa)时的水称为超临界水。
①与常温常压的水相比,高温高压液态水的离子积会显著增大。解释其原因 。
②如果水的离子积Kw从1.0×10−14增大到1.0×10−10,则相应的电离度是原来的 倍。
③超临界水能够与氧气等氧化剂以任意比例互溶,由此发展了超临界水氧化技术。一定实验条件下,测得乙醇的超临界水氧化结果如图所示,其中x为以碳元素计的物质的量分数,t为反应时间。
下列说法合理的是 。
A.乙醇的超临界水氧化过程中,一氧化碳是中间产物,二氧化碳是最终产物
B.在550℃条件下,反应时间大于15 s时,乙醇氧化为二氧化碳已趋于完全
C.乙醇的超临界水氧化过程中,乙醇的消耗速率或二氧化碳的生成速率都可以用来表示反应的速率,而且两者数值相等
D.随温度升高,xCO峰值出现的时间提前,且峰值更高,说明乙醇的氧化速率比一氧化碳氧化速率的增长幅度更大
18.(2025·海南·高考真题)(15分)石硫合剂是作物抗病抑菌的无机农药。生产上以硫磺、石灰和水为原料,经加热熬煮得棕红混悬液体。制备反应式:
Ⅰ.
回答问题:
(1)在熬煮制备反应中,硫元素的化合价部分降低,部分升高,说明单质S发生了 反应。将该反应置于高压釜中,可大大缩短熬煮时间,原因是温度升高,反应速率 。
(2)已知:Ⅱ.
Ⅲ.
所以 (写表达式)。
(3)在熬煮石硫合剂时加入两亲性的季铵盐氯化十六烷基三甲铵,使得S在水中及在S中有有效浓度分别增大,导致单位时间内分子有效碰撞次数 。
(4)某批次实验表明,硫粉浓度c随时间t的变化满足关系:(k为表观速率常数),如图所示。该实验条件下 。
(5)判断将浓度均为 的、等体积混合,构成K、P、Ca、S四元肥料混合液后,是否析出S及沉淀,造成叶面施肥喷头堵塞,并说明理由 。已知:25℃下,,,,()。分子不稳定,生成即分解为和。
19.(2024·河北·高考真题)(15分)氯气是一种重要的基础化工原料,广泛应用于含氯化工产品的生产。硫酰氯及1,4-二(氯甲基)苯等可通过氯化反应制备。
(1)硫酰氯常用作氯化剂和氯磺化剂,工业上制备原理如下:。
①若正反应的活化能为,则逆反应的活化能 (用含的代数式表示)。
②恒容密闭容器中按不同进料比充入和其,测定温度下体系达平衡时的(为体系初始压强,,P为体系平衡压强),结果如图。
上图中温度由高到低的顺序为 ,判断依据为 。M点的转化率为 ,温度下用分压表示的平衡常数 。
③下图曲线中能准确表示温度下随进料比变化的是 (填序号)。
(2)1,4-二(氯甲基)苯(D)是有机合成中的重要中间体,可由对二甲苯(X)的氯化反应合成。对二甲苯浅度氯化时反应过程为
以上各反应的速率方程均可表示为,其中分别为各反应中对应反应物的浓度,k为速率常数(分别对应反应①~⑤)。某温度下,反应器中加入一定量的X,保持体系中氯气浓度恒定(反应体系体积变化忽略不计),测定不同时刻相关物质的浓度。已知该温度下,。
①时,,且内,反应进行到时, 。
②时,,若产物T的含量可忽略不计,则此时 后,随T的含量增加, (填“增大”“减小”或“不变”)。
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序号
知识考点
考试要求(能力层级)
备注
1
化学反应速率的定义与表达式
识记+理解:能用 Δc/Δt 表示速率并指明单位
2
平均速率与瞬时速率的区别
理解:能依据实验曲线判断所求速率类型
3
速率与计量数的关系
应用:会换算不同物质的速率数值
4
影响速率的内因:反应物结构与性质
理解:能解释同类反应速率差异的结构原因
5
影响速率的外因:浓度、压强、温度、催化剂
应用:会预测改变条件时速率变化方向
6
有效碰撞理论
理解:用“活化分子+取向”解释速率变化
7
活化能概念及与速率关系
理解:活化能越低→速率越快,能用图示说明
8
催化剂作用机理与特点
理解:解释“参与反应、改变路径、降低活化能、不改变平衡”
9
速率方程与反应级数(含实验测定)
应用:会依据数据写速率方程、求级数及速率常数 k
10
碰撞理论、过渡态理论的基本观点
识记:能指出两种理论的核心区别
11
可逆反应与化学平衡状态定义
识记:能列举可逆反应特征,判断平衡建立标志
12
动态平衡概念
理解:用“正=逆≠0”解释宏观不变微观持续
13
平衡常数 Kc、Kp 表达式及单位
应用:会写表达式、带单位计算、判断 K 大小与反应限度
14
转化率、产率与平衡移动方向
应用:会互算并比较不同条件下转化率高低
15
勒夏特列原理(平衡移动方向判断)
应用:会分析浓度、压强、温度变化对平衡的影响
16
温度对 K 值的影响(范特霍夫定性)
理解:吸热反应 K 随 T 增大,放热反应反之
17
平衡图像题(c-t、v-t、转化率-T/P 图)
综合:能读图、判断变化条件、写出对应时段反应方向
18
等效平衡概念与判定
理解:会判断恒温恒容/恒压下是否等效
19
速率与平衡综合计算(三段式)
综合:会用“起始-变化-平衡”模式求 K、α、平衡浓度
20
工业生产条件选择(速率+平衡+成本综合)
综合:能评价合成氨、接触法制硫酸等工艺条件
一、化学反应速率的概念及其表示方法
1.定义:衡量化学反应进行快慢的物理量。
2.表示方法
(1)化学反应速率可以用单位时间、单位体积中反应物或生成物的物质的量变化来表示。
(2)如果反应体系的体积是恒定的,则通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。
(3)特点:①同一反应选用不同物质的浓度改变量表示化学反应速率,数值可能不同,但表示的意义相同。
②各物质表示的化学反应速率之比等于其化学方程式中相应物质的化学计量数之比。
3.表达式:v= mol·L-1·s-1或mol/(L·s);单位:mol·L-1·min-1或mol/(L·min)。
二、化学反应速率的测定
1.测定原理
利用与化学反应中任何一种化学物质的浓度相关的可观测量进行测定。
2.测定方法
(1)直接观察测定:如气体的体积和体系的压强等。
(2)科学仪器测定:如反应体系颜色的变化。在溶液中,当反应物或生成物本身有较明显的颜色时,可利用颜色变化与浓度变化间的比例关系来测量反应速率。
三、有关化学反应速率的计算
1.计算依据
(1)平均化学反应速率的公式:v=。
(2)对于同一个化学反应,用不同物质的浓度变化表示的反应速率之比等于相应物质在化学方程式中的化学计量数之比,这是有关化学反应速率的计算或换算的依据。例如,对于化学反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),有下列恒等式:
v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=a∶b∶c∶d=Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)∶Δn(D)=Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)∶Δc(D)。
2.运用“三段式”求解化学反应速率计算题的一般步骤
(1)写出有关反应的化学方程式。
(2)找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。
(3)根据已知条件列方程计算。
例如: mA(g) + nB(g)pC(g)
起始浓度(mol·L-1) a b c
转化浓度(mol·L-1) x
某时刻浓度(mol·L-1) a-x b- c+
计算中注意以下关系:
①对于反应物:c(起始)-c(转化)=c(某时刻)
②对于生成物:c(起始)+c(转化)=c(某时刻)
③各物质的转化量之比等于其化学计量数之比
④转化率=×100%
四、化学反应速率的比较方法
1.定性比较
通过观察实验现象,如反应的剧烈程度、产生气泡或沉淀的快慢、固体消失或气体充满所需时间的长短等来定性判断化学反应的快慢。如K与水反应比Na与水反应剧烈,则反应速率:K>Na。
2.定量比较
同一化学反应速率用不同物质表示时数值可能不同,比较化学反应速率的快慢不能只看数值大小,还要进行一定的转化。
(1)“化物质”:将不同物质的化学反应速率转化成同一物质的化学反应速率,或分别除以相应物质的化学计量数,所得数值大的速率大。
(2)“化单位”:若化学反应速率的单位不一致,需转化为同一单位。
【辨析】
(1)化学反应速率适用于可逆反应,不适用于非可逆反应。 ( )
(2)在可逆反应中,正反应的化学反应速率是正值,逆反应的化学反应速率是负值。 ( )
(3)在化学反应中,一般不用固体来表示反应速率。 ( )
(4)化学反应速率表示某一时刻的瞬时速率。 ( )
(5)在反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)中,5 s末v(N2)=0.5 mol·L-1·s-1时,v(NH3)=1 mol·L-1·s-1。 ( )
(6)在反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)中, 3v(H2)=2v(NH3)。 ( )
(7)甲、乙两容器中分别充入2 mol NO2和4 mol NO2,5分钟后两者各反应掉NO2 1 mol和2 mol,则说明乙中反应速率大。( )
(8)同一化学反应,相同条件下用不同物质表示的反应速率,数值越大,表示化学反应速率越快。 ( )
【答案】(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)× (7)× (8)×
五、影响化学反应速率的主要因素——内因
不同的化学反应,具有不同的反应速率,因此,参加反应的物质的本身性质是决定化学反应速率的主要因素。
六、影响化学反应速率的外界因素——外因
1.浓度对化学反应速率的影响
(2)实验探究——硫代硫酸钠与硫酸的反应
实验过程
取两支大小相同的试管,分别加入5 mL 0.1mol/L Na2S2O3溶液,向其中一支试管(左图)加入5 mL 0.1mol/L H2SO4溶液,另一支试管(右图)加入5 mL 0.5mol/L H2SO4溶液,振荡。观察、比较两支试管中溶液出现浑浊的快慢
实验装置
化学方程式
Na2S2O3+H2SO4===Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O
实验现象
两支试管中的溶液均变浑浊,滴加0.5mol·L-1 H2SO4溶液的试管先变浑浊
实验结论
增大浓度,化学反应速率增大
(2)影响规律:当其他条件不变时,增大反应物的浓度,可以增大化学反应速率;减小反应物的浓度,可以减小化学反应速率。
2.压强对化学反应速率的影响
(1)研究对象——气体模型的理解
对于气体来说,在一定温度下,一定质量的气体所占的体积与压强成反比
由图可知:其他条件不变时,增大压强,气体体积缩小,浓度增大
(2)影响规律:对于有气体参加的化学反应,在相同温度下,增大压强(减小容器容积),反应速率增大;减小压强(增大容器容积),反应速率减小。
3.温度对化学反应速率的影响
(1)实验探究——硫代硫酸钠与硫酸的反应
实验过程
取两支大小相同的试管,各加入5 mL 0.1mol/L Na2S2O3溶液和5mL 0.1mol/L H2SO4溶液,分别放入盛有热水和冷水的两个烧杯中。观察、比较两支试管中溶液出现浑浊的快慢
实验装置
化学方程式
Na2S2O3+H2SO4===Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O
实验温度
热水
冷水
出现黄色浑浊的时间
短
长
实验结论
若其他条件相同,升高温度,化学反应速率增大;降低温度,化学反应速率减小
(2)影响规律:当其他条件不变时,升高温度,可以增大化学反应速率;降低温度,可以减小化学反应速率。
4.催化剂对化学反应速率的影响
(1)实验探究
实验过程
取两支大小相同的试管,分别加入2 mL 5% H2O2溶液,向其中一支试管(右图)滴加2滴1 mol/L FeCl3溶液。观察、比较两支试管中气泡出现的快慢
实验装置
化学方程式
2H2O22H2O+O2↑
实验现象
无明显现象
产生大量气泡
解释
H2O2分解缓慢
加入FeCl3,H2O2分解速率迅速
实验结论
催化剂能加快化学反应速率
(2)影响规律:当其他条件不变时,使用催化剂,化学反应速率增大。
5.其他因素对化学反应速率的影响
(1)固体表面积:固体颗粒越小,其单位质量的表面积越大,与其他反应物的接触面积越大,化学反应速率越大。
(2)反应物状态:一般来说,配成溶液或反应物是气体,都能增大反应物之间的接触面积,有利于增大反应速率。
【辨析】
(1)决定化学反应速率快慢的根本因素是温度、浓度和催化剂。( )
(2)二氧化锰能加快所有化学反应的速率。( )
(3)锌与硫酸反应时,硫酸的浓度越大,产生H2的速度越快。( )
(4)恒压时,增加惰性气体的量,使有气体物质参加的反应的化学反应速率减慢。( )
【答案】(1)× (2)× (3)× (4)√
七、活化能与反应的微观历程
1.基元反应与反应历程
(1)基元反应:大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成的,而往往经过多个反应步骤才能实现。每一步反应都称为基元反应。基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞。
(2)自由基:带有单电子的原子或原子团叫自由基,如 I·自由基、O·自由基。自由基反应活性很强,寿命很短
(3)反应机理:先后进行的基元反应反映了化学反应的反应历程,反应历程又称反应机理。
(4)基元反应发生的先决条件:基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞,但是并不是每一次分子碰撞都能发生化学反应。
2.有效碰撞
(1)概念:把能够发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞。
(2)条件:具有足够的能量;具有合适的取向。
(3)与反应速率的关系:碰撞的频率越高,则反应速率越快。
3.活化能和活化分子
(1)活化分子:把能够发生有效碰撞的分子叫做活化分子。
(2)活化能:活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差,叫做反应的活化能。
(3)活化分子的特点:活化分子具有比普通分子(非活化分子)更高的能量,活化分子在碰撞后有可能使原子间的化学键断裂从而导致化学反应的发生。
(4)反应物、生成物的能量与活化能的关系图
E1:正反应的活化能
E2:活化分子变成生成物分子放出的能量,也可认为是逆反应的活化能
E1-E2:反应热,即ΔH=E1-E2
4.基元反应发生经历的过程
【辨析】
(1)反应物分子间发生的碰撞都是有效的。 ( )
(2)放热反应的正反应活化能大于逆反应活化能。 ( )
(3)增大反应物的浓度,能够增大活化分子的百分数,所以反应速率增大。 ( )
(4)加热使反应速率增大的原因之一是活化分子百分数增大。 ( )
【答案】(1)× (2)× (3)× (4)√
1.(2017·浙江·高考真题)对水样中溶质M的分解速率影响因素进行研究。在相同温度下,M的物质的量浓度(mol·L-1)随时间(min)变化的有关实验数据见下表。
时间
水样
0
5
10
15
20
25
I (pH=2)
0.40
0.28
0.19
0.13
0.10
0.09
II(pH=4)
0.40
0.31
0.24
0.20
0.18
0.16
Ⅲ(pH=4)
0.20
0.15
0.12
0.09
0.07
0.05
IV(pH=4,含Cu2+)
0.20
0.09
0.05
0.03
0.01
0
下列说法不正确的是( )
A.在0~20 min内,I中M的平均分解速率为0.015mol·L-1·min-1
B.其它条件相同时,水样酸性越强,M的分解速率越快
C.在0~25 min内,Ⅲ中M的分解百分率比II大
D.由于Cu2+存在,IV 中M的分解速率比I快
【答案】D
【解析】A.根据化学反应速率数学表达式,v(M)==0.015mol/(L·min),故A说法正确;B.对比I和II,在相同的时间内,I中消耗M的量大于II中,说明其他条件下不变,酸性越强,M的分解速率越快,故B说法正确;C.在0~25 min内,III中M的分解百分率=×100%=75%,II中M的分解百分率=×100%=60%,因此III中M的分解百分率大于II,故C说法正确;D.I和IV中pH不同,因此不能说明Cu2+存在,IV中M的分解速率大于I,故D说法错误。故选D。
2.(2016·浙江·高考真题)某温度时,2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)反应到2 s后,NO的浓度减少了0.06 mol·L-1,则以O2表示该时段的化学反应速率是
A.0.03 mol·L-1·s-1 B.0.015 mol·L-1·s-1
C.0.12 mol·L-1·s-1 D.0.06 mol·L-1·s-1
【答案】B
【解析】2s后,NO的浓度减少了0.06mol•L-1,则v(NO)==0.03mol/(L·s),速率之比等于化学计量数之比,v(O2)=v(NO)=0.015mol/(L·s),故选B。
3.(2018·浙江·高考真题)某工业流程中,进入反应塔的混合气体中NO和O2的物质的量分数分别为0.10和0.06,发生化学反应 ,在其他条件相同时,测得实验数据如下表:
压强/(×105Pa)
温度/℃
NO达到所列转化率需要时间/s
50%
90%
98%
1.0
30
12
250
2830
90
25
510
5760
8.0
30
0.2
3.9
36
90
0.6
7.9
74
根据表中数据,下列说法正确的是
A.升高温度,反应速率加快
B.增大压强,反应速率变慢
C.在1.0×105PA.90℃条件下,当转化率为98%时的反应已达到平衡
D.若进入反应塔的混合气体为amol,反应速率以v=Δn/Δt表示,则在8.0×105PA.30℃条件下转化率从50%增至90%时段NO的反应速率为4a/370mol/s
【答案】D
【解析】A.相同压强时,温度高时达到相同转化率需要的时间多,升高温度,反应速率越小,故选项A错误;B.相同温度,压强高时达到相同转化率需要的时间少,增大压强,反应速率变快,故选项B错误;C.在此条件下,当转化率为98%时需要的时间较长,不确定反应是否达到了平衡,故选项C错误;D.在amol混合气体进入反应塔,题目所示的外界环境下,NO的反应速率为v=∆n/∆t==mol/s,故D项正确。综上所述,本题正确答案为D。
4.(2009·宁夏·高考真题)硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为: Na2S2O3+ H2SO4=Na2SO4+SO2+S↓+H2O,下列各组实验中最先出现浑浊的是
实验
反应温度/℃
Na2S2O3溶液
稀H2SO4
H2O
V/mL
c/(mol·L-1)
V/mL
c/(mol·L-1)
V/mL
A
25
5
0.1
10
0.1
5
B
25
5
0.2
5
0.2
10
C
35
5
0.1
10
0.1
5
D
35
5
0.2
5
0.2
10
【答案】D
【解析】“最先出现浑浊”,即反应速率最快;A项与B项温度相同、H2SO4浓度相同,B项中Na2S2O3的浓度比A项大,反应速率:B项>A项;C项与D项温度相同、H2SO4浓度相同,D项中Na2S2O3的浓度比C项大,反应速率:D项>C项;B项与D项Na2S2O3、H2SO4浓度都相同,D项温度高于B.反应速率:D项>B项;则反应最快的是D.D项最先出现浑浊,答案选D。
5.(2012·福建·高考真题)一定条件下,溶液的酸碱性对TiO2光催化染料R降解反应的影响如图所示。下列判断正确的是
A.在0-50min之间, pH =2和 PH= 7时 R 的降解百分率相等
B.溶液酸性越强, R 的降解速率越小
C.R的起始浓度越小,降解速率越大
D.在 20-25min之间, pH =10时 R 的平均降解速率为 0.04mol·L-1·min-1
【答案】A
【解析】A.根据图示可知:在0-50min之间,pH=2和pH=7时R的降解百分率都是100%,故A正确;B.溶液酸性越强,即pH越小,线的斜率越大,可以知道R的降解速率越大,故B错误;C.根据影响化学反应速率的因素可知:R的起始浓度越小,降解速率越小,故C错误;D.pH=10时,在20-25min,R的平均降解速率为=0.04×10-4mol∙L-1min-1,D错误;故选A。
6.(2021·浙江·高考真题)取50 mL过氧化氢水溶液,在少量I- 存在下分解:2H2O2=2H2O+O2↑。在一定温度下,测得O2的放出量,转换成H2O2浓度(c)如下表:
t/min
0
20
40
60
80
c/(mol·L-1)
0.80
0.40
0.20
0.10
0.050
下列说法不正确的是
A.反应20min时,测得O2体积为224mL(标准状况)
B.20~40min,消耗H2O2的平均速率为0.010mol·L-1·min-1
C.第30min时的瞬时速率小于第50min时的瞬时速率
D.H2O2分解酶或Fe2O3代替I-也可以催化H2O2分解
【答案】C
【解析】A.反应20min时,过氧化氢的浓度变为0.4mol/L,说明分解的过氧化氢的物质的量n(H2O2)=(0.80-0.40)mol/L×0.05L=0.02mol,过氧化氢分解生成的氧气的物质的量n(O2)=0.01mol,标况下的体积V=n·Vm=0.01mol×22.4L/mol=0.224L=224mL,A正确;B.20~40min,消耗过氧化氢的浓度为(0.40-0.20)mol/L=0.20mol/L,则这段时间内的平均速率v===0.010mol/(L·min),B正确;C.随着反应的不断进行,过氧化氢的浓度不断减小,某一时刻分解的过氧化氢的量也不断减小,故第30min时的瞬时速率大于第50min时的瞬时速率,C错误;D.I-在反应中起到催化的作用,故也可以利用过氧化氢分解酶或Fe2O3代替,D正确;故答案选C。
7.(2017·江苏·高考真题)H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得 70 ℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法不正确的是
A.图甲表明,其他条件相同时,H2O2浓度越大,其分解速率越快
B.图乙表明,其他条件相同时,NaOH溶液浓度越小,H2O2分解速率越慢
C.图丙表明,少量Mn2+存在时,溶液碱性越强,H2O2分解速率越快
D.图丙和图丁表明,碱性溶液中,Mn2+对H2O2分解速率的影响大
【答案】C
【解析】A.图甲表明,相同时间内,pH=13的溶液中,H2O2的起始浓度越大,浓度的变化量越大,其分解速率越快,A正确;B.图乙表明,NaOH溶液浓度越小,相同时间内H2O2的浓度变化量越小,分解速率越慢,B正确;C.图丙表明,Mn2+浓度相同时,1.0mol/LNaOH中H2O2的浓度变化量小于0.1mol/LNaOH中H2O2的浓度变化量,所以溶液的碱性越强,H2O2的分解速率不一定越快,C不正确;D.图丙表明,碱性溶液中,Mn2+对H2O2分解速率的影响大,图丁表明,碱性溶液中,Mn2+浓度越大,对H2O2分解速率的影响越大,D正确;故选C。
8.(2021·辽宁·高考真题)某温度下,降冰片烯在钛杂环丁烷催化下聚合,反应物浓度与催化剂浓度及时间关系如图。已知反应物消耗一半所需的时间称为半衰期,下列说法错误的是
A.其他条件相同时,催化剂浓度越大,反应速率越大
B.其他条件相同时,降冰片烯浓度越大,反应速率越大
C.条件①,反应速率为
D.条件②,降冰片烯起始浓度为时,半衰期为
【答案】B
【解析】A.由题干图中曲线①②可知,其他条件相同时,催化剂浓度越大,反应所需要的时间更短,故反应速率越大,A正确;B.由题干图中曲线①③可知,其他条件相同时,降冰片烯浓度①是③的两倍,所用时间①也是③的两倍,反应速率相等,故说明反应速率与降冰片烯浓度无关,B错误;C.由题干图中数据可知,条件①,反应速率为=,C正确;D.反应物消耗一半所需的时间称为半衰期,由题干图中数据可知,条件②,降冰片烯起始浓度为时,半衰期为125min÷2=,D正确;故答案为:B。
9.(2022·浙江·高考真题)在恒温恒容条件下,发生反应A(s)+2B(g)3X(g),c(B)随时间的变化如图中曲线甲所示。下列说法不正确的是
A.从A.c两点坐标可求得从a到c时间间隔内该化学反应的平均速率
B.从b点切线的斜率可求得该化学反应在反应开始时的瞬时速率
C.在不同时刻都存在关系:2v(B)=3v(X)
D.维持温度、容积、反应物起始的量不变,向反应体系中加入催化剂,c(B)随时间变化关系如图中曲线乙所示
【答案】C
【解析】A.图象中可以得到单位时间内的浓度变化,反应速率是单位时间内物质的浓度变化计算得到,从A.c两点坐标可求得从a到c时间间隔内该化学反应的平均速率,选项A正确; B.b点处的切线的斜率是此时刻物质浓度除以此时刻时间,为反应物B的瞬时速率,选项B正确; C.化学反应速率之比等于化学方程式计量数之比分析,3v(B)=2v(X),选项C不正确; D.维持温度、容积不变,向反应体系中加入催化剂,平衡不移动,反应速率增大,达到新的平衡状态,平衡状态与原来的平衡状态相同,选项D正确;答案选C。
10.(2021·重庆·高考真题)甲异腈(CH3NC)在恒容密闭容器中发生异构化反应: CH3NC(g) →CH3CN(g),反应过程中甲异腈浓度c随时间t的变化曲线如图所示(图中T为温度)。该反应的反应速率v与c的关系为v=kc,k为速率常数(常温下为常数),a点和b点反应速率相等,即v(a)=v(b)。下列说法错误的是
A.bf段的平均反应速率为1.0 × 10 -4mol/(L·min)
B.a点反应物的活化分子数多于d点
C.T1>T2
D.3v(d)=2v(e)
【答案】C
【解析】设T1时,速率常数为k1,T2时,速率常数为R2,v(a)=v(b), , 。A.由题干信息可知, ,A正确;B.ad两点相比较,a点的浓度比d的浓度大,且其他的条件相同,故a点反应物的活化分子数多于d点,B正确;C.由以上可知,k2=2k1,v=kc,浓度相同的时候,v2>v1,温度越高,速率越大,故T2>T1,C错误;D. ,,k2=2k1,可得3v(d)=2v(e),D正确;故选C。
11.(2025·广西·高考真题)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
【解析】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。
一、化学平衡状态
1.可逆反应
(1)概念:在同一条件下,既能向正反应方向进行,同时又能向逆反应方向进行的反应。
(2)特征
双向性:指可逆反应分为方向相反的两个方向,即正反应方向和逆反应方向。
双同性:指正、逆反应是在相同条件下,同时进行的。
共存性:指反应物的转化率小于100%,反应物与生成物共存
2.化学平衡状态
在一定条件下,可逆反应进行到一定程度时,正、逆反应的速率相等,反应物和生成物的浓度保持不变,即体系的组成不随时间而改变,物质的转化达到了“限度”,这时的状态我们称之为化学平衡状态。
3.化学平衡状态的判断方法
(1)用本质特征判断
判断依据:正反应速率与逆反应速率相等,即v正=v逆。
①同一种物质:该物质的生成速率等于它的消耗速率。
②不同的物质:速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比,但必须是不同方向的速率。
(2)用宏观特征判断
判断依据:反应混合物中各组成成分的浓度、含量保持不变。
①各组成成分的质量、物质的量、分子数、体积(气体)、物质的量浓度均保持不变。
②各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数均保持不变。
③反应物的转化率、产物的产率保持不变。
【辨析】
(1)可逆反应是指在同一条件下能同时向正、逆两个方向进行的反应。 ( √ )
(2)Cl2与水的反应不是可逆反应。 ( × )
(3)NH3和HCl反应生成NH4Cl与NH4Cl分解生成NH3和HCl互为可逆反应。 ( × )
(4)可逆反应中反应物与产物共存。 ( √ )
(5)所有的化学反应都存在化学平衡状态。 ( × )
(6)平衡时反应已经达到最大限度,反应停止了。 ( × )
(7)化学反应的限度不可以通过改变条件而改变。 ( × )
(8)一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度。 ( √ )
(9)对于反应A(g)+B(g)⇌C(g)+D(g),压强不随着时间而变,说明反应已达到平衡状态( × )
(10) 对于反应NO2(g)+SO2(g) ⇌ SO3(g) +NO(g), 当每消耗1 mol SO3的同时生成1molNO2时,说明反应达到平衡状态。( × )
【答案】(1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)× (8)√ (9)× (10)×
二、化学平衡常数
1.化学平衡常数的概念
在一定温度下,当一个可逆反应达到平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数,该常数就是该反应的化学平衡常数(简称平衡常数),用符号K表示。
2.表达式
对于可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),化学平衡常数K=.。
3.浓度商与化学平衡常数的表达式
(1)浓度商:对于一般的可逆反应,mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在任意时刻的称为浓度商,常用Q表示,即Q=。
(2)Q与K关系:当反应中有关物质的浓度商等于平衡常数时,表明反应达到化学平衡状态。
4.化学平衡常数的意义
平衡常数的大小反映了化学反应进行的程度(也叫反应的限度)。
K越大,表示反应进行得越完全,反应物的转化率越大,当K>105时,该反应就进行的基本完全了。K越小,表示反应进行得越不完全,反应物的转化率越小;当K<10-5时,该反应很难发生。
5.化学平衡常数的影响因素
(1)内因:不同的化学反应及方程式的书写形式是决定化学平衡常数的主要因素。
(2)外因:在化学方程式一定的情况下,K只受温度影响。
6.化学平衡常数的应用
(1)判断反应进行的限度
K
<10-5
10-5~105
>105
反应程度
很难进行
可逆反应
进行得较完全
(2)判断反应是否达到平衡状态
化学反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)的任意状态时,浓度商Q=。
①若Q>K,说明反应向逆反应方向进行;
②若Q=K,说明反应达到平衡状态;
③若Q<K,说明反应向正反应方向进行。
(3)判断可逆反应的热效应
①升高温度,K增大→正反应为吸热反应;K减小→正反应为放热反应。
②降低温度,K增大→正反应为放热反应;K减小→正反应为吸热反应。
1.(2016·浙江·高考真题)可逆反应在一定条件下达到化学平衡时,下列说法不正确的是
A.正反应速率等于逆反应速率 B.反应物和生成物浓度不再发生变化
C.反应体系中混合物的组成保持不变 D.正、逆反应速率都为零
【答案】D
【解析】A.化学平衡为动态平衡,达到平衡状态时,正逆反应速率相等,A正确;B.达到平衡状态时,各组分浓度不变,即各反应物和生成物浓度都不再发生变化,B正确;C.当反应体系中混合物的组成保持不变时,达到平衡状态,C正确;D.化学平衡为动态平衡,达到平衡状态时,正逆反应速率相等,但都不等于零,D错误;故合理选项为D。
2.(2018·浙江·高考真题)已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92kJ/mol。起始反应物为和,物质的量之比为1:3,且总物质的量不变,在不同压强和温度下,反应达到平衡时,体系中的物质的量分数如下表:
温度
压强
400℃
450℃
500℃
600℃
20MPa
0.387
0.274
0.189
0.088
30MPa
0.478
0.359
0.260
0.129
下列说法正确的是
A.体系中的物质的量分数越大,则正反应速率越大
B.反应达到平衡时,和的转化率之比为1∶1
C.反应达到平衡时,放出的热量均为92.4kJ
D.600℃,30MPa下反应达到平衡时,生成的物质的量最多
【答案】B
【解析】A.体系中的物质的量分数越大,不能表示正反应速率越大,如20MPa,500℃时的物质的量分数大于30MPa,600℃时的物质的量分数,但温度和压强均为后者大,反应速率后者快,故A错误;B. 根据方程式,反应的氮气和氢气的物质的量之比为1:3,起始反应物中和的物质的量之比为1:3,因此反应达到平衡时,和的转化率之比1:1,故B正确;C. 无法确定反应的氮气和氢气的物质的量,因此无法计算平衡时放出的热量,故C错误;D. 根据表格数据,反应物的总物质的量不变时,的物质的量分数越大,生成的物质的量越多,则400℃,30MPa下反应达到平衡时,生成的物质的量最多,故D错误;故选B。
3.(2018·天津·高考真题)室温下,向圆底烧瓶中加入1 molC2H5OH和含1molHBr的氢溴酸,溶液中发生反应;C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O,充分反应后达到平衡。已知常压下,C2H5Br和C2H5OH的沸点分别为38.4℃和78.5℃。下列有关叙述错误的是
A.加入NaOH,可增大乙醇的物质的量
B.增大HBr浓度,有利于生成C2H5Br
C.若反应物增大至2 mol,则两种反应物平衡转化率之比不变
D.若起始温度提高至60℃,可缩短反应达到平衡的时间
【答案】D
【解析】根据题目的反应,主要判断外界条件的变化对平衡和速率的应该结果即可。A.加入NaOH,中和HBr,平衡逆向移动,可增大乙醇的物质的量。选项A正确。B.增大HBr浓度,平衡正向移动,有利于生成C2H5Br。选B正确。C.若反应物增大至2 mol,实际上就是将反应物的浓度都增大至原来的2倍,比例不变(两次实验反应物的比例都是1:1,等于方程式中的系数比),只要反应物的投料比等于系数比,达平衡时反应物的转化率一定是相等的。所以两种反应物的转化率一定是1:1。选项C正确。D.若起始温度提高至60℃,考虑到HBr易挥发性,温度升高化学反应速率加快,而反应物浓度减小能使化学反应速率变慢,故不一定能缩短到达平衡的时间。选项D错误。故选D。
4.(2019·浙江·高考真题)已知X(g)+3Y(g)⇌2W(g) +M (g) △H=-a kJ·mol-1(a>0)。一定温度下,在体积恒定的密闭容器中,加入1 mol X(g) 与1mol Y (g),下列说法正确的是
A.充分反应后,放出热量为a kJ
B.当反应达到平衡状态时,X与W的物质的量浓度之比一定为1:2
C.当X的物质的量分数不再改变,表明该反应已达平衡
D.若增大Y的浓度,正反应速率增大,逆反应速率减小
【答案】C
【解析】A.该反应为可逆反应,不会完全进行,投入原料1mol并未完全反应,故放出的热量小于akJ,选项A不正确;B.X和W分别为反应物和生成物,化学计量数只表示反应过程的转化比例,并不能说明达到平衡后的浓度之比,选项B不正确;C.当X的物质的量分数不再变化时,反应达到平衡,选项C正确;D.若增大反应物浓度,正逆反应速率均会增加,选项D不正确。答案选C。
5.(2015·天津·高考真题)某温度下,在2L的密闭容器中,加入1molX(g)和2molY(g)发生反应:X(g)+m Y(g)3Z(g),平衡时,X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。在此平衡体系中加入1molZ(g),再次达到平衡后,X、Y、Z的体积分数不变。下列叙述不正确的是
A.m=2
B.两次平衡的平衡常数相同
C.X与Y的平衡转化率之比为1:1
D.第二次平衡时,Z的浓度为0.4 mol·L-1
【答案】D
【解析】A.某温度下,在2L的密闭容器中,加入1molX(g)和2molY(g)发生反应:X(g)+m Y(g)3Z(g),平衡时,X、Y、Z的体积分数分别为30%、60%、10%。在此平衡体系中加入1molZ(g),则可等效为两等效平衡体系合,在合并瞬间X、Y、Z的体积分数不变,但单位体积内体系分子总数增多,依据勒夏特列原理平衡应朝使单位体积内分子总数减小方向移动,但再次达到平衡后,X、Y、Z的体积分数不变,则说明m+1=3,故m=2,A项正确;B.同一化学反应的平衡常数只与温度有关,两次平衡温度不变,故两次平衡的平衡常数相同,B项正确;C.m=2,起始量X与Y之比为1:2,则反应过程中由方程式可知反应的X与Y之比为1:2,故X与Y的平衡转化率之比为1:1,C项正确;D.m=2,则该反应为反应前后气体总量不变的反应,故第二次平衡时Z的物质的量为:4mol×10%=0.4mol,故Z的浓度为0.4mol÷2L=0.2mol/L,故D项错误;本题选D。
6.(2019·浙江·高考真题)下列说法正确的是
A.H2(g)+I2(g) ⇌ 2HI(g),其他条件不变,缩小反应容器体积,正逆反应速率不变
B.C(s)+H2O(g) ⇌ H2(g)+CO(g),碳的质量不再改变说明反应已达平衡
C.若压强不再随时间变化能说明反应2A(?)+B(g) ⇌ 2C(?)已达平衡,则A.C不能同时是气体
D.1 mol N2和3 mol H2反应达到平衡时H2转化率为10%,放出的热量为Q1;在相同温度和压强下,当2 mol NH3分解为N2和H2的转化率为10%时,吸收的热量为Q2,Q2不等于Q1
【答案】B
【解析】A.该可逆反应的反应前后气体计量数不发生变化,当缩小反应容器体积,相当于加压,正逆反应速率同等程度增加,A项错误;B.在建立平衡前,碳的质量不断改变,达到平衡时,质量不变,因而碳的质量不再改变说明反应已达平衡,B项正确;C.即使A,C物质均为气体,反应前后气体体积也会发生变化,当压强不随时间变化时,仍能说明反应达到平衡,C项错误;D.易知N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) ΔH,合成氨气实际参与反应n(H2)=3×10%=0.3mol,因而Q1=0.3/3×|ΔH|=0.1|ΔH|,分解氨气时实际消耗的n(NH3)=2×10%=0.2mol,Q2=0.2/2×|ΔH|=0.1|ΔH|,则Q1=Q2,D项错误。故答案选B。
7.(2020·浙江·高考真题)溶液与溶液发生反应:,达到平衡。下列说法不正确的是
A.加入苯,振荡,平衡正向移动
B.经苯2次萃取分离后,在水溶液中加入,溶液呈血红色,表明该化学反应存在限度
C.加入固体,平衡逆向移动
D.该反应的平衡常数
【答案】D
【解析】A.加入苯振荡,苯将I2萃取到苯层,水溶液中c(I2)减小,平衡正向移动,A正确;B.将5mL0.1mol/LKI溶液与1mL0.1mol/LFeCl3溶液混合,参与反应的Fe3+与I-物质的量之比为1:1,反应后I-一定过量,经苯2次萃取分离后,在水溶液中加入KSCN溶液呈血红色,说明水溶液中仍含有Fe3+,即Fe3+没有完全消耗,表明该化学反应存在限度,B正确;C.加入FeSO4固体溶于水电离出Fe2+,c(Fe2+)增大,平衡逆向移动,C正确;D.该反应的平衡常数K=,D错误;答案选D。
8.(2022·天津·高考真题)向恒温恒容密闭容器中通入2 mol 和1 mol ,反应:达到平衡后,再通入一定量,达到新的平衡时,下列有关判断不正确的是
A.的平衡转化率增大 B.的平衡浓度增大
C.反应平衡常数不变 D.正向反应速率增大
【答案】A
【解析】A.平衡后,再通入一定量,平衡正向移动,但是的平衡转化率减小,A错误;B.平衡后,再通入一定量,平衡正向移动,的平衡浓度增大,B正确;C.平衡常数是与温度有关的常数,温度不变,平衡常数不变,C正确;D.再通入一定量,反应物浓度增大,正向反应速率增大,D正确; 故选A。
9.(2018·浙江·高考真题)反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0,若在恒压绝热的容器中发生,下列选项表明一定已达平衡状态的是
A.容器内的温度不再变化
B.容器内的压强不再变化
C.相同时间内,断开H-H键的数目和生成N-H键的数目之比1:1
D.容器内气体的浓度c(N2):c(H2):c(NH3)=1:3:2
【答案】A
【解析】当反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,各物质的浓度、百分含量不变,以及由此衍生的一些量也不发生变化,解题时要注意,选择判断的物理量,随着反应的进行发生变化,当该物理量由变化到定值时,说明可逆反应到达平衡状态,以此解答该题。A.在恒压绝热容器中发生,达到平衡时,各物质的量不变,温度不再发生改变,故A正确;B.恒压条件下反应,压强不能用于判断是否达到平衡状态,故B错误;C.相同时间内,断开H-H键的数目和生成N-H键的数目相等,都为正反应速率,不能用于判断是否达到平衡状态,故C错误;D.平衡常数未知,浓度关系不能用于判断是否达到平衡状态,故D错误。故答案选A。
10.(2024·重庆·高考真题)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
【解析】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;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。
11.(2025·海南·高考真题)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,会提高D的产量,但不提高D的产率,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。
12.(2025·江西·高考真题)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 -26.4lnT,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。
13.(2008·上海·高考真题)在2 L密闭容器内,800 ℃时反应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g),△H<0体系中,n(NO)随时间的变化如表:
时间(s)
0
1
2
3
4
5
n(NO)(mol)
0.020
0.010
0.008
0.007
0.007
0.007
(1)用O2表示从0~2s内该反应的平均速率v= 。
(2)右图中表示NO2浓度的变化的曲线是 。
(3)能说明该反应已达到平衡状态的是 。
A.v(NO2)=2v(O2) B.容器内压强保持不变
C.v逆 (NO)=2v正 (O2) D.容器内密度保持不变
(4)为使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是 。
A.及时分离除NO2气体 B.适当升高温度
C.增大O2的浓度 D.选择高效催化剂
【答案】 0.0015 b BC C
【解析】(1)反应速率通常由单位时间内浓度的变化量来表示。从0~2s内NO减少了0.020mol-0.008mol=0.012mol,则消耗氧气0.006mol,用O2表示从0~2s内该反应的平均速率v==0.0015mol/(L·s);
(2)NO2是生成物,在2s时根据(1)可知生成了0.012mol,其浓度为0.006mol/L,所以曲线b正确;
(3)A. NO2和O2的反应速率之比始终是2︰1,选项A错误;
B. 反应前后体积是变化的,即压强也是变化的,选项B正确;
C. 反应速率的方向是相反的,且满足速率之比是相应的化学计量数之比,选项C正确;
D. 密度是气体的质量和容器体积的比值,因为在反应过程中气体质量和容器体积均不变,所以密度始终不变,选项D错误;
答案选BC;
(4)A. 中降低生成物浓度,反应速率降低,选项A错误;
B. 升高温度,平衡向逆反应方向移动,选项B错误;
C. 增大反应物浓度,平衡向正反应方向移动,选项C正确;
D. 催化剂不能改变平衡状态选项D错误;
答案选C。
一、化学平衡的移动
1.在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态后,如果改变反应条件,平衡状态被破坏,平衡体系的物质组成也会随之改变,直到达到新的平衡状态。这种由原有的平衡状态达到新的平衡状态的过程叫作化学平衡的移动。 化学平衡移动的过程如下:
2.化学平衡移动的方向
(1)若外界条件改变,引起v正>v逆时,正反应占优势,化学平衡向正反应方向移动;
(2)若外界条件改变,引起v正<v逆时,逆反应占优势,化学平衡向逆反应方向移动;
(3)若外界条件改变,引起v正和v逆都发生变化,如果v正和v逆仍保持相等,化学平衡就没有发生移动。
二、影响化学平衡移动的因素
1.浓度
反应
mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
变化
增大反应物浓度
增大生成物浓度
减小反应物浓度
减小生成物浓度
速率
v正增大,v逆不变
v正不变,v逆增大
v正减小,v逆不变
v逆减小,v正不变
图像
移动
正向
逆向
逆向
正向
规律
浓度增加,平衡向浓度减小方向移动;浓度减小,平衡向浓度增大方向移动
2.压强
(1)压强对化学平衡的影响
反应
mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
变化
增大压强(m+n>p+q)
减小压强(m+n>p+q)
增大压强(m+n<p+q)
减小压强(m+n<p+q)
增大压强(m+n=p+q)
减小压强(m+n=p+q)
速率
v正、v逆增大
v正、v逆减小
v正、v逆增大
v正、v逆减小
v正、v逆增大
v正、v逆减小
图像
移动
正向
逆向
逆向
正向
不移动
不移动
规律
压强增加,平衡向气体减小方向移动;压强减小,平衡向气体增大方向移动
(2)惰性气体对化学平衡的影响
V
c
反应物分压
平衡移动
恒容
不变
不变
不变
不移动
恒压
增大
变小
变小
向气体增多的方向移动
3.温度
反应
mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) △H
变化
升高温度(△H >0)
降低温度(△H >0)
升高温度(△H <0)
降低温度(△H <0)
速率
v正、v逆增大
v正、v逆减小
v正、v逆增大
v正、v逆减小
图像
移动
正向
逆向
逆向
正向
规律
温度增加,平衡向吸热方向移动;温度降低,平衡向放热方向移动
4.催化剂
反应
mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
变化
加入催化剂
速率
v正、v逆增大
图像
移动
不移动
规律
加入催化剂,平衡不移动
三、平衡移动判别——勒夏特列原理
在密闭体系中,如果改变影响化学平衡的一个条件(如温度、压强或浓度等),平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。
内容(适用于可逆反应)
改变某因素,平衡向减小改变的方向移动,但是只能减弱,不能消除
(1)浓度增加,平衡向浓度减小的方向移动;浓度减小,平衡向浓度增加的方向移动
(2)压强增加,平衡向压强(气体)减小的方向移动;压强减小,平衡向压强(气体)增加的方向移动
(3)温度增加,平衡向温度降低(吸热)的方向移动;温度降低,平衡向温度增加(放热)的方向移动
【辨析】
(1)对处于化学平衡的体系,化学平衡发生移动时,化学反应速率一定变化。 ( √ )
(2)改变压强,化学反应速率一定改变,平衡一定移动。 ( × )
(3)已达到平衡的反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),当增加反应物的物质的量时,平衡一定向正反应方向移动。 ( × )
(4)有气体参加的反应达到平衡状态时,若减小反应器容积,平衡一定向气体体积增大的方向移动。 ( × )
【答案】(1)√ (2)× (3)× (4)×
1.(2022·浙江·高考真题)关于反应,达到平衡后,下列说法不正确的是
A.升高温度,氯水中的减小
B.氯水中加入少量醋酸钠固体,上述平衡正向移动,增大
C.取氯水稀释,增大
D.取两份氯水,分别滴加溶液和淀粉KI溶液,若前者有白色沉淀,后者溶液变蓝色,可以证明上述反应存在限度
【答案】D
【解析】A.HClO受热易分解,升高温度,HClO分解,平衡正向移动,c(HClO)减小,A正确;B.氯水中加入少量醋酸钠固体,醋酸根离子和氢离子结合生成醋酸分子,氢离子浓度减小,平衡正向移动,c(HClO)增大,B正确;C.氯水稀释,平衡正向移动,而c(HClO)和c(Cl-)均减小,但HClO本身也存在电离平衡HClO⇌H++ClO-,稀释促进了HClO的电离,使c(HClO)减少更多,因此增大,C正确;D.氯水中加硝酸银产生白色沉淀,证明溶液中有氯离子,氯水中加淀粉碘化钾溶液,溶液变蓝,证明生成了碘单质,溶液中有强氧化性的物质,而氯气和次氯酸都有强氧化性,不能证明反应物和生成物共存,即不能证明上述反应存在限度,D错误;答案选D。
2.(2021·北京·高考真题)NO2和N2O4存在平衡:2NO2(g)⇌N2O4(g) △H<0。下列分析正确的是
A.1 mol平衡混合气体中含1 mol N原子
B.断裂2 mol NO2中的共价键所需能量小于断裂1 mol N2O4中的共价键所需能量
C.恒温时,缩小容积,气体颜色变深,是平衡正向移动导致的
D.恒容时,水浴加热,由于平衡正向移动导致气体颜色变浅
【答案】B
【解析】A.1molNO2含有1molN原子,1molN2O4含有2molN原子,现为可逆反应,为NO2和N2O4的混合气体,1 mol平衡混合气体中所含N原子大于1 mol 小于2mol ,A项错误;B.反应2NO2(g)⇌N2O4(g)为放热反应,反应热=反应物总键能-生成物总键能,故完全断开2molNO2分子中的共价键所吸收的热量比完全断开1molN2O4分子中的共价键所吸收的热量少,B项正确;C.气体体积压缩,颜色变深是因为体积减小,浓度变大引起的,C项错误;D.放热反应,温度升高,平衡逆向移动,颜色加深,D项错误;答案选B。
3.(2014·江苏·高考真题)一定温度下,在三个体积约为1.0L的恒容密闭容器中发生反应:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)
容器
编号
温度(℃)
起始物质的量(mol)
平衡物质的量(mol)
CH3OH(g)
CH3OCH3(g)
H2O(g)
I
387
0.20
0.080
0.080
Ⅱ
387
0.40
Ⅲ
207
0.20
0.090
0.090
下列说法正确的是
A.该反应的正反应为吸热反应
B.达到平衡时,容器I中的CH3OH体积分数比容器Ⅱ中的小
C.容器I中反应达到平衡所需时间比容器Ⅲ中的长
D.若起始时向容器I中充入CH3OH 0.1mol、CH3OCH3 0.15mol和H2O 0.10mol,则反应将向正反应方向进行
【答案】D
【解析】A.容器I与容器Ⅲ相比甲醇的起始物质的量相等,但温度不同,温度较低时生成物的物质的量多,这说明升高温度平衡向逆反应方向移动,因此正方应是放热反应,A错误;B.反应前后体积不变,因此容器Ⅱ与容器I相比平衡等效,因此达到平衡时,容器I中的CH3OH体积分数和容器Ⅱ中的相等,B不正确;C.容器I中温度高,反应速率快,因此容器I中反应达到平衡所需时间比容器Ⅲ中的少,C不正确;D.根据容器I表中数据可知,平衡时生成物的浓度均是0.080mol/L,则根据反应的化学方程式可知消耗甲醇的浓度是0.16mol/L,所以平衡时甲醇的浓度是0.04mol/L,所以该温度下的平衡常数K==4。若起始时向容器I中充入CH3OH 0.1mol、CH3OCH3 0.15mol和H2O 0.10mol,则此时=1.5<4,所以反应将向正反应方向进行,D正确;答案选D。
4.(2024·江西·高考真题)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
【解析】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。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。
5.(2024·浙江·高考真题)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。
6.(2021·辽宁·高考真题)某温度下,在恒容密闭容器中加入一定量X,发生反应,一段时间后达到平衡。下列说法错误的是
A.升高温度,若增大,则
B.加入一定量Z,达新平衡后减小
C.加入等物质的量的Y和Z,达新平衡后增大
D.加入一定量氩气,平衡不移动
【答案】C
【解析】A.根据勒夏特列原理可知,升高温度,化学平衡向着吸热反应方向移动,而增大,说明平衡正向移动,故则,A正确;B.加入一定量Z,Z的浓度增大,平衡逆向移动,故达新平衡后减小,B正确;C.加入等物质的量的Y和Z,Z的浓度增大,平衡逆向移动,由于X、Y均为固体,故K=c(Z),达新平衡后不变,C错误;D.加入一定量氩气,加入瞬间,X、Z的浓度保持不变,故正、逆反应速率不变,故平衡不移动,D正确;故答案为:C。
7.(2020·浙江·高考真题)一定条件下: 。在测定的相对分子质量时,下列条件中,测定结果误差最小的是
A.温度、压强 B.温度、压强
C.温度、压强 D.温度、压强
【答案】D
【解析】测定二氧化氮的相对分子质量,要使测定结果误差最小,应该使混合气体中NO2的含量越多越好,为了实现该目的,应该改变条件使平衡尽可以地逆向移动。该反应是一个反应前后气体分子数减小的放热反应,可以通过减小压强、升高温度使平衡逆向移动,则选项中,温度高的为130℃,压强低的为50kPa,结合二者选D。答案为D。
8.(2019·海南·高考真题)反应C2H6(g)C2H4(g)+H2(g) △H>0,在一定条件下于密闭容器中达到平衡。下列各项措施中,不能提高乙烷平衡转化率的是
A.增大容器容积 B.升高反应温度
C.分离出部分氢气 D.等容下通入惰性气体
【答案】D
【解析】A.该反应的正反应是气体体积增大的吸热反应,增大反应容器的容积,体系的压强减小,化学平衡正向移动,能提高乙烷平衡转化率,A不符合题意;B.该反应的正反应是气体体积增大的吸热反应,升高反应温度,化学平衡正向移动,可提高乙烷的平衡转化率,B不符合题意;C.分离出部分氢气,减少了生成物浓度,平衡正向移动,可提高乙烷的平衡转化率,C不符合题意;D.等容下通入惰性气体,体系的总压强增大,物质的浓度不变,因此化学平衡不移动,对乙烷的平衡转化率无影响,D符合题意;故合理选项是D。
9.(2012·天津·高考真题)已知2SO2(g) + O2(g)2SO3(g);ΔH=-197 kJ·mol-1。向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体:(甲) 2 mol SO2和1 mol O2;(乙) 1 mol SO2和0.5 mol O2;(丙) 2 mol SO3。恒温、恒容下反应达平衡时,下列关系一定正确的是
A.容器内压强P:P甲=P丙> 2P乙
B.SO3的质量m:m甲=m丙> 2m乙
C.c(SO2)与c(O2)之比k:k甲=k丙> k乙
D.反应放出或吸收热量的数值Q:Q甲=Q丙> 2Q乙
【答案】B
【解析】由给的数据利用归一法可知甲和丙是等效平衡。A.如果平衡不移动,p甲=p丙=2p乙,但乙加入的物质的量是甲、丙的一半,恒容下相当于减压,平衡左移,压强变大,所以应该是p甲=p丙<2p乙,故A错误;B.根据A项分析,平衡左移,三氧化硫的量减少,所以m甲=m丙>2m乙,故B正确;C.加入的量均为2∶1,反应的量为2∶1,三者剩余的量也一定相等,为2∶1,c(SO2)与c(O2)之比k不变,所以k甲=k丙=k乙,故C错误;D.因为甲和丙是在不同的方向建立起的等效平衡,若转化率均为50%时,反应热的数值应相等,但该反应的转化率不一定是50%,所以Q甲和Q丙不一定相等,故D项错。答案选B。
10.(2018·浙江·高考真题)在催化剂作用下,用乙醇制乙烯,乙醇转化率和乙烯选择性(生成乙烯的物质的量与乙醇转化的物质的量的比值)随温度、乙醇进料量(单位:mL·min-1)的关系如图所示(保持其他条件相同)。
在410~440℃温度范围内,下列说法不正确的是
A.当乙醇进料量一定,随乙醇转化率增大,乙烯选择性升高
B.当乙醇进料量一定,随温度的升高,乙烯选择性不一定增大
C.当温度一定,随乙醇进料量增大,乙醇转化率减小
D.当温度一定,随乙醇进料量增大,乙烯选择性增大
【答案】A
【解析】A.根据图象,当乙醇进料量一定,随乙醇转化率增大,乙烯选择性逐渐升高,但温度高于430℃后,乙烯选择性逐渐降低,A错误,符合题意;B.根据图象,当乙醇进料量一定,随乙醇转化率增大,乙烯选择性逐渐升高,但温度高于430℃后,乙烯选择性逐渐降低,因此,随温度的升高,乙烯选择性不一定增大,B正确,不符合题意;C.根据左图,当温度一定,随乙醇进料量增大,乙醇转化率减小,C正确,不符合题意;D.根据右图,当温度一定,随乙醇进料量增大,乙烯选择性增大,D正确,不符合题意;答案选A。
11.(2025·江苏·高考真题)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
【解析】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。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。
12.(2025·贵州·高考真题)TiC是一种极具潜力的超高温结构材料,其制备总反应为:
反应步骤如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
回答下列问题:
(1) ,总反应的随温度T的变化关系如图,则总反应自发进行的温度条件为 。
(2)在恒容密闭容器中,加入1 mol 、5 mol C和8.4 mol氢气,以从20℃升温至1500℃后保持恒温进行反应,测得剩余固体质量分数随时间t变化关系如图。已知:剩余固体质量分数
①148 min之前反应速率逐渐加快的原因是 。
②M、N点的反应速率 (选填“>”“=”或“<”),其原因是 。
③设Q点达平衡,总压为p kPa,则1500℃时总反应的 (分压=总压×物质的量分数,用含p的代数式表示)。
(3)高温下,向和C反应体系中加入NaF,可形成TiC-NaF(l)(TiC与NaF共熔体),最终获得TiC,原理如下:
ⅰ.
ⅱ.______________
ⅲ.
过程ⅱ的化学方程式为 ,加入NaF有利于生成更多TiC的原因是 。
【答案】(1) 温度高于1258K
(2) 该时间段内,反应体系持续升温,温度升高是导致反应速率加快的主要原因 > 随着反应进行生成了固体覆盖在反应物表面,导致反应物接触面积减小,速率减慢
(3) 加入熔融 NaF 能生成TiC与NaF共熔体,该共熔体为液态,能够从体系中“被移走”,从而不断推动平衡向生成 TiC 的方向移动,有利于得到更多的 TiC
【解析】(1)根据盖斯定律,总反应可由×I +×Ⅱ + ×Ⅲ得到:;由图可知,当时,,反应自发进行;
(2)①148 min之前反应速率逐渐加快的原因是该时间段内,反应体系持续升温,温度升高是导致反应速率加快的主要原因;
②148分钟以后,温度已经保持不变状态,由斜率可看出;原因可能是因为随着反应进行生成了固体覆盖在反应物表面,导致反应物接触面积减小,速率减慢;
③1500℃时时,剩余固体质量分数为68%,初始固体总质量:,剩余固体质量:,设反应的为,三段式为剩余固体质量:,则56x = 140 - 95.2,解得x = 0.8 mol,平衡时,气体总物质的量;
(3)过程ⅱ的化学方程式与的作用 ,过程ⅰ:;过程ⅲ:,因此过程ⅱ为与液态反应生成,方程式为: ;加入熔融 NaF 能生成TiC与NaF共熔体,该共熔体为液态,能够从体系中“被移走”,从而不断推动平衡向生成 TiC 的方向移动,有利于得到更多的 TiC。
一、自发过程和自发反应
1.自发过程与自发反应区别
自发过程:在一定条件下,不用借助于就能自动进行的过程
自发反应:在给定的条件下,可以自发进行到显著程度的化学反应
2.体系趋向于从高能状态转变为低能状态。
3.体系趋向于从有序体系转变为无序体系。
二、化学反应方向的判断
1.焓判据
焓判据
放热反应过程中体系能量降低,具有自发进行的倾向
焓变与反应自发性的关系
若该反应为放热反应,即ΔH<0,一般能自发进行;若该反应为吸热反应,即ΔH>0,一般不能自发进行
局限性
有些吸热反应也能自发进行,所以焓变是与反应进行的方向有关的因素之一,但不是决定反应能否自发进行的唯一因素
2.熵判据
熵与熵变
熵:科学家用来量度体系的混乱程度的物理量,用S表示。
熵变:ΔS=S(生成物)-S(反应物)
熵增原理
在与外界隔离的体系中,自发过程将导致体系的熵增大,即熵变大于零。
同一物质不同状态的熵值比较:S(g)>S(l)>S(s)
熵判据
体系有自发地向熵减少的方向转变的倾向
局限性
有些熵减反应也能自发进行,所以熵变是与反应进行的方向有关的因素之一,但不是决定反应能否自发进行的唯一因素
三、复合判据
1.表达式:ΔG=ΔH-TΔS。
2.规律:当ΔH<0,ΔS>0时,反应自发进行;当ΔH>0,ΔS<0时,反应不自发进行;当ΔH>0,ΔS>0或ΔH<0,ΔS<0时,反应能否自发与温度有关。
【辨析】
(1)体系有序性越高,熵值就越大。( )
(2)在与外界隔离的体系中,自发过程将导致体系的熵增大。( )
(3)吸热反应不可以自发进行。( )
(4)同种物质气态时熵值最大。( )
(5)过程自发性不仅能用于判断过程的方向,还能确定过程发生的速率。( )
【答案】(1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)×
四、化学反应的调控
1.合成氨反应的原理分析
工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破,其反应如下:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1
根据合成氨反应的特点,应如何选择反应条件,以增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨的含量?填入下表。
对合成氨反应的影响
影响因素
浓度
温度
压强
催化剂
增大合成氨的反应速率
增大
升高
增大
使用
提高平衡混合物中氨的含量
提高
降低
提高
不变
2.合成氨反应的条件调控
工业合成氨的适宜条件
压强
10~30 MPa
温度
400~500 ℃
催化剂
铁触媒
浓度
N2和H2的物质的量之比为1∶2.8的投料比,氨及时从混合气中分离出去
3.调控化学反应需考虑的问题
(1)影响化学反应进行的因素:参加反应的物质的组成、结构和性质等本身因素;温度、压强、浓度、催化剂等外界条件。
(2)化学反应的调控
①含义:通过改变外界条件使一个可能发生的反应按照某一方向进行。
②考虑因素:考虑设备条件、安全操作、经济成本等;分析影响化学反应速率和化学平衡的因素,寻找合适的生产条件;根据环境保护及社会效益等方面的规定和要求。
a.反应限度:要考虑尽量增大反应物的转化率,充分利用原料。
b.反应速率:要选择较快的反应速率,提高单位时间内的产量。
c.生产要求:要考虑设备的要求和技术条件。
【辨析】
(1)在反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)中,3v(H2)=2v(NH3)。 ( )
(2)合成氨反应中,5 s末v(N2)=0.5 mol·L-1·s-1时,v(NH3)=1 mol·L-1·s-1。 ( )
(3)合成氨反应在高温下能自发进行。 ( )
(4)已达平衡的反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),当增大N2的浓度时,平衡向正反应方向移动,N2的转化率一定升高。 ( )
(5)铁作催化剂可加快反应速率,且有利于化学平衡向合成氨的方向移动。 ( )
【答案】(1)× (2)× (3)× (4)× (5)×
1.(2024·安徽·高考真题)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。
2.(2012·江苏·高考真题)下列有关说法正确的是
A.CaCO3(s) =CaO(s) + CO2(g)室温下不能自发进行,说明该反应的△H<0
B.镀铜铁制品镀层受损后,铁制品比受损前更容易生锈
C.N2 (g)+ 3H2(g) 2NH3(g) △H<0,其他条件不变时升高温度,反应速率v(H2)和H2的平衡转化率均增大
D.水的离子积常数Kw随着温度的升高而增大,说明水的电离是放热反应
【答案】B
【解析】A.碳酸钙分解的反应,是熵增的反应,但反应不能在室温下自发进行,说明该反应的△H>0,错误;B.镀铜铁制品镀层受损后,铁制品比受损前更容易生锈,是因为铁比铜活泼,形成原电池时,铁做负极,被腐蚀,正确;C.N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H<0,其他条件不变时升高温度,反应速率v(H2 )加快,而平衡逆向移动,氢气的转化率降低,错误;D.水的离子积常数Kw随着温度的升高而增大,说明升高温度,平衡正向移动,则水的电离是放吸热反应,错误;答案选B。
3.(2008·天津·高考真题)对平衡CO2(g)CO2(aq) △H= -19.75kJ/mol,为增大二氧化碳气体在水中的溶解度,应采用的方法是
A.升温增压 B.降温减压
C.升温减压 D.降温增压
【答案】D
【解析】CO2(g)CO2(aq) △H= -19.75kJ/mol的正向是气体体积减小的放热过程,要使CO2在水中的溶解度增大,即使平衡正向移动,可以降低温度、增大压强,答案选D。
4.(2019·浙江·高考真题)已知:2SO2(g)+ O2(g)= 2SO3(g) △H =-197.8kJ•mol—1。起始反应物为SO2和 O2(物质的量之比为2:1,且总物质的量不变)。SO2的平衡转化率(%)随温度和压强的变化如下表,下列说法不正确的是
温度/K
压强/(105Pa)
1.01
5.07
10.1
25.3
50.7
673
99.2
99.6
99.7
99.8
99.9
723
97.5
98.9
99.2
99.5
99.6
773
93.5
96.9
97.8
98.6
99.0
A.一定压强下降低温度,SO2的转化率增大
B.在不同温度、压强下,转化相同物质的量的SO2所需要的时间相等
C.使用催化剂可以缩短反应达到平衡所需的时间
D.工业生产通常不采取加压措施是因为常压下SO2的转化率已相当高
【答案】B
【解析】A.由表格数据及勒夏特列原理知,针对放热反应,一定压强下降低温度,平衡正向移动,反应物SO2的转化率增大,选项A正确;B.由于在不同温度、压强下,化学反应速率不一定相等,故转化相同物质的量的SO2所需要的时间不一定相等,选项B错误;C.催化剂对化学平衡移动无影响,但可以缩短到达平衡所花的时间,选项C正确;D.由图中数据可知,不同温度下,1.01×105Pa(常压)下SO2的转化率分别为99.2%,97.5%,93.5%,已经相当高了,且加压后转化率升高并不明显,所以没有必要通过加压提高转化率,选项D正确。答案选B。
5.(2011·北京·高考真题)已知反应:2CH3COCH3(l)CH3COCH2COH(CH3)2(l)。取等量CH3COCH3,分别在0 ℃和20 ℃下,测得其转化分数随时间变化的关系曲线(Y-t)如图所示。下列说法正确的是
A.b代表下CH3COCH3的Y-t曲线
B.反应进行到20min末,H3COCH3的
C.升高温度可缩短反应达平衡的时间并能提高平衡转化率
D.从Y=0到Y=0.113,CH3COCH2COH(CH3)2的
【答案】D
【解析】A.温度越高反应速率就越快,到达平衡的时间就越短,由图像可看出曲线b首先到达平衡,所以曲线b表示的是20℃时的Y-t曲线,A错误;B.当反应进行到20min时,从图像中可以看出b曲线对应的转化分数高于a曲线对应的转化分数,这说明b曲线在20℃时对应的反应速率快,所以v(0℃)/v(20℃)<1,B错误;C.根据图像温度越高CH3COCH3转化的越少,说明升高温度平衡向逆反应方向进行,即正方应是放热反应,C错误;D.根据图像可以看出当反应进行到66min时A.b曲线对应的转化分数均相同,都是0.113,这说明此时生成的CH3COCH2COH(CH3)2一样多,所以从Y=0到Y=0.113,CH3COCH2COH(CH3)2的△n(0℃)/△n(20℃)=1,D正确;答案选D。
6.(2023·重庆·高考真题)逆水煤气变换体系中存在以下两个反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
在恒容条件下,按投料比进行反应,平衡时含碳物质体积分数随温度的变化如图所示。下列说法正确的是
A.反应Ⅰ的,反应Ⅱ的
B.点反应Ⅰ的平衡常数
C.点的压强是的3倍
D.若按投料,则曲线之间交点位置不变
【答案】C
【解析】A.随着温度的升高,甲烷含量减小、一氧化碳含量增大,则说明随着温度升高,反应Ⅱ逆向移动、反应Ⅰ正向移动,则反应Ⅱ为放热反应焓变小于零、反应Ⅰ为吸热反应焓变大于零,A错误;B.点没有甲烷产物,且二氧化碳、一氧化碳含量相等,投料,则此时反应Ⅰ平衡时二氧化碳、氢气、一氧化碳、水的物质的量相等,反应Ⅰ的平衡常数,B错误;C.点一氧化碳、甲烷物质的量相等,结合反应方程式的系数可知,生成水的总的物质的量为甲烷的3倍,结合阿伏加德罗定律可知,的压强是的3倍,C正确;D.反应Ⅰ为气体分子数不变的反应、反应Ⅱ为气体分子数减小的反应;若按投料,相当于增加氢气的投料,3种物质的体积分数都会变化,交点位置改变,D错误;故选C。
7.(2024·浙江·高考真题)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。
8.(2021·北京·高考真题)丙烷经催化脱氢可制丙烯:C3H8C3H6+H2。600℃,将一定浓度的 CO2与固定浓度的C3H8通过含催化剂的恒容反应器,经相同时间,流出的 C3H6、CO和H2浓度随初始 CO2浓度的变化关系如图。
已知:
①C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l) △H=-2220kJ/mol
②C3H6(g)+9/2O2(g)=3CO2(g)+3H2O(l) △H=-2058kJ/mol
③H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H=-286kJ/mol
下列说法不正确的是
A.C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g) △H=+124kJ/mol
B.c(H2)和c(C3H6)变化差异的原因:CO2+H2CO+H2O
C.其他条件不变,投料比c(C3H8)/c(CO2)越大,C3H8转化率越大
D.若体系只有C3H6、CO、H2和H2O生成,则初始物质浓度c0与流出物质浓度c之间一定存在:3c0(C3H8)+c0(CO2)=c(CO)+c(CO2)+3c(C3H8)+3c(C3H6)
【答案】C
【解析】A.根据盖斯定律结合题干信息①C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l) △H=-2220kJ/mol②C3H6(g)+9/2O2(g)=3CO2(g)+3H2O(l) △H=-2058kJ/mol ③H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H=-286kJ/mol 可知,可由①-②-③得到目标反应C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g),该反应的△H==+124kJ/mol,A正确;B.仅按C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g)可知C3H6、H2的浓度随CO2浓度变化趋势应该是一致的,但是氢气的变化不明显,反而是CO与C3H6的变化趋势是一致的,因此可以推断高温下能够发生反应CO2+H2CO+H2O,从而导致C3H6、H2的浓度随CO2浓度变化趋势出现这样的差异,B正确;C.投料比增大,相当于增大C3H8浓度,浓度增大,转化率减小, C错误; D.根据质量守恒定律,抓住碳原子守恒即可得出,如果生成物只有C3H6、CO、H2O、H2,那么入口各气体的浓度c0和出口各气体的浓度符合3c0(C3H8)+c0(CO2)=3c(C3H6)+c(CO)+3c(C3H8)+c(CO2),D正确;答案为:C。
9.(2025·甘肃·高考真题)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。
10.(2025·山东·高考真题)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
【解析】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。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.根据题给图像,升高温度时物质的量增加,由于反应是在恒容密闭容器中进行,分压 不断增大,在此固气体系中,热解平衡常数 ,随温度升高增大,说明该反应为△H>0的反应。因此,尽管T2温度时,完全分解,但升温至T3过程中,热解平衡常数Kp将不断增大,则在T3时的显然小于 Kp,(Q<K反应未达平衡),由此即可判断出此时,的分压p3小于平衡常数 Kp,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。
11.(2020·天津·高考真题)利用太阳能光解水,制备的H2用于还原CO2合成有机物,可实现资源的再利用。回答下列问题:
Ⅱ.用H2还原CO2可以在一定条下合成CH3OH(不考虑副反应):
(3)某温度下,恒容密闭容器中,CO2和H2的起始浓度分别为 a mol‧L-1和3 a mol‧L-1,反应平衡时,CH3OH的产率为b,该温度下反应平衡常数的值为 。
(4)恒压下,CO2和H2的起始物质的量比为1:3时,该反应在无分子筛膜时甲醇的平衡产率和有分子筛膜时甲醇的产率随温度的变化如图所示,其中分子筛膜能选择性分离出H2O。
①甲醇平衡产率随温度升高而降低的原因为 。
②P点甲醇产率高于T点的原因为 。
③根据上图,在此条件下采用该分子筛膜时的最佳反应温度为 °C。
【答案】 (3)
(4) 该反应为放热反应,温度升高,平衡逆向移动(或平衡常数减小) 分子筛膜从反应体系中不断分离出H2O,有利于反应正向进行,甲醇产率升高 210
【解析】II.(3) CO2和H2的起始浓度分别为 a mol‧L-1和3 a mol‧L-1,CH3OH的产率为b,则生成的CH3OH物质的量浓度为abmol/L,根据三段式
则反应的平衡常数K== =,故答案为:。
(4)①该反应为放热反应(∆H<0),温度升高,平衡逆向移动(或平衡常数减小),故甲醇平衡产率随温度升高而降低,故答案为:该反应为放热反应,温度升高,平衡逆向移动(或平衡常数减小);
②因为分子筛膜能选择性分离出H2O,c(H2O)减小,有利于反应正向进行,甲醇产率升高,故P点甲醇产率高于T点,故答案为:分子筛膜从反应体系中不断分离出H2O,有利于反应正向进行,甲醇产率升高。
③根据图示,使用该分子筛膜210℃时甲醇的产率最大,故在此条件下采用该分子筛膜时的最佳反应温度为210℃,故答案为:210。
12.(2021·全国甲卷·高考真题)二氧化碳催化加氢制甲醇,有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题:
(2)合成总反应在起始物时,在不同条件下达到平衡,设体系中甲醇的物质的量分数为,在℃下的、在下的如图所示。
①用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数,表达式 ;
②图中对应等压过程的曲线是 ,判断的理由是 ;
③当时,的平衡转化率 ,反应条件可能为 或 。
【答案】
(2) b 总反应ΔH<0,升高温度时平衡向逆反应方向移动,甲醇的物质的量分数变小 33.3% 5×105Pa,210℃ 9×105Pa,250℃
【解析】(2)①二氧化碳加氢制甲醇的总反应为,因此利用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数,表达式Kp=,故答案为:。
②该反应正向为放热反应,升高温度时平衡逆向移动,体系中将减小,因此图中对应等压过程的曲线是b,故答案为:b;总反应ΔH<0,升高温度时平衡向逆反应方向移动,甲醇的物质的量分数变小。
③设起始n(CO2)=1mol,n(H2)=3mol,则,当平衡时时,=0.1,解得x=mol,平衡时CO2的转化率α==33.3%;由图可知,满足平衡时的条件有:5×105Pa,210℃或9×105Pa,250℃,故答案为:33.3%;5×105Pa,210℃;9×105Pa,250℃。
一、选择题(每题只有一个正确答案,每题3分,共45分)
1.(2014·北京·高考真题)在一定温度下,10mL0.40mol/L H2O2发生催化分解。不同时刻测定生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表。
t/min
0
2
4
6
8
10
V(O2)/mL
0.0
9.9
17.2
22.4
26.5
29.9
下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)
A.0~6min的平均反应速率:v(H2O2)mol/(L·min)
B.6~10min的平均反应速率:v(H2O2)<mol/(L·min)
C.反应至6min时,c(H2O2)=0.3mol/L
D.反应至6min时,H2O2分解了50%
【答案】C
【解析】A.0~6min时间内,△c(H2O2)=0.002mol÷0.01L=0.2mol/L,所以v(H2O2)=0.2mol/L÷6minmol/(L·min), A正确;B.随着反应的进行,H2O2的浓度逐渐减小,反应速率减慢,B正确;C.6min时,c(H2O2)=0.002mol÷0.01L=0.2mol/L, C错误;D.6min时,H2O2分解率为:=50%, D正确。答案选C。
2.(2021·河北·高考真题)室温下,某溶液初始时仅溶有M和N且浓度相等,同时发生以下两个反应:①M+N=X+Y;②M+N=X+Z,反应①的速率可表示为v1=k1c2(M),反应②的速率可表示为v2=k2c2(M) (k1、k2为速率常数)。反应体系中组分M、Z的浓度随时间变化情况如图,下列说法错误的是
A.0~30min时间段内,Y的平均反应速率为6.67×10-8mol•L-1•min-1
B.反应开始后,体系中Y和Z的浓度之比保持不变
C.如果反应能进行到底,反应结束时62.5%的M转化为Z
D.反应①的活化能比反应②的活化能大
【答案】A
【解析】A.由图中数据可知,时,M、Z的浓度分别为0.300和0.125 ,则M的变化量为0.5-0.300 =0.200 ,其中转化为Y的变化量为0.200-0.125 =0.075 。因此,时间段内,Y的平均反应速率为 ,A说法不正确;B.由题中信息可知,反应①和反应②的速率之比为,Y和Z分别为反应①和反应②的产物,且两者与M的化学计量数相同(化学计量数均为1),因此反应开始后,体系中Y和Z的浓度之比等于 ,由于k1、k2为速率常数,故该比值保持不变,B说法正确;C.结合A.B的分析可知反应开始后,在相同的时间内体系中Y和Z的浓度之比等于=,因此,如果反应能进行到底,反应结束时有 的M转化为Z,即的M转化为Z,C说法正确;D.由以上分析可知,在相同的时间内生成Z较多、生成Y较少,因此,反应①的化学反应速率较小,在同一体系中,活化能较小的化学反应速率较快,故反应①的活化能比反应②的活化能大,D说法正确。综上所述,相关说法不正确的只有A,故本题选A。
3.(2021·广东·高考真题)反应经历两步:①;②。反应体系中、、的浓度c随时间t的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是
A.a为随t的变化曲线
B.时,
C.时,的消耗速率大于生成速率
D.后,
【答案】D
【解析】由题中信息可知,反应经历两步:①;②。因此,图中呈不断减小趋势的a线为X的浓度随时间的变化曲线,呈不断增加趋势的线为Z的浓度随时间的变化曲线,先增加后减小的线为Y的浓度随时间的变化曲线。A.X是唯一的反应物,随着反应的发生,其浓度不断减小,因此,由图可知,为随的变化曲线,A正确;B.由图可知,分别代表3种不同物质的曲线相交于时刻,因此,时,B正确;C.由图中信息可知,时刻以后,Y的浓度仍在不断减小,说明时刻反应两步仍在向正反应方向发生,而且反应①生成Y的速率小于反应②消耗Y的速率,即时的消耗速率大于生成速率,C正确;D.由图可知,时刻反应①完成,X完全转化为Y,若无反应②发生,则,由于反应②的发生,时刻Y浓度的变化量为,变化量之比等于化学计量数之比,所以Z的浓度的变化量为,这种关系在后仍成立, 因此,D不正确。综上所述,本题选D。
4.(2021·浙江·高考真题)一定温度下:在的四氯化碳溶液()中发生分解反应:。在不同时刻测量放出的体积,换算成浓度如下表:
0
600
1200
1710
2220
2820
x
1.40
0.96
0.66
0.48
0.35
0.24
0.12
下列说法正确的是
A.,生成的平均速率为
B.反应时,放出的体积为(标准状况)
C.反应达到平衡时,
D.推测上表中的x为3930
【答案】D
【解析】A.,的变化量为(0.96-0.66)==0.3,在此时间段内的变化量为其2倍,即0.6,因此,生成的平均速率为,A说法不正确;B.由表中数据可知,反应时,的变化量为(1.40-0.35)==1.05,其物质的量的变化量为1.050.1L=0.105mol,的变化量是其,即0.0525mol,因此,放出的在标准状况下的体积为0.0525mol 22.4L/mol=,B说法不正确;C.反应达到平衡时,正反应速率等于逆反应速率,用不同物质表示该反应的速率时,其数值之比等于化学计量数之比,,C说法不正确;D.分析表中数据可知,该反应经过1110s(600-1710,1710-2820)后的浓度会变为原来的,因此,的浓度由0.24变为0.12时,可以推测上表中的x为(2820+1110)=3930,D说法正确。综上所述,本题选D。
5.(2022·广东·高考真题)在相同条件下研究催化剂I、Ⅱ对反应的影响,各物质浓度c随反应时间t的部分变化曲线如图,则
A.无催化剂时,反应不能进行
B.与催化剂Ⅰ相比,Ⅱ使反应活化能更低
C.a曲线表示使用催化剂Ⅱ时X的浓度随t的变化
D.使用催化剂Ⅰ时,内,
【答案】D
【解析】A.由图可知,无催化剂时,随反应进行,生成物浓度也在增加,说明反应也在进行,故A错误;B.由图可知,催化剂I比催化剂Ⅱ催化效果好,说明催化剂I使反应活化能更低,反应更快,故B错误;C.由图可知,使用催化剂Ⅱ时,在0~2min 内Y的浓度变化了2.0mol/L,而a曲线表示的X的浓度变化了2.0mol/L,二者变化量之比不等于化学计量数之比,所以a曲线不表示使用催化剂Ⅱ时X浓度随时间t的变化,故C错误;D.使用催化剂I时,在0~2min 内,Y的浓度变化了4.0mol/L,则(Y) ===2.0,(X) =(Y) =2.0=1.0,故D正确;答案选D。
6.(2022·浙江·高考真题)恒温恒容的密闭容器中,在某催化剂表面上发生氨的分解反应:,测得不同起始浓度和催化剂表面积下氨浓度随时间的变化,如下表所示,下列说法不正确的是
A.实验①,,
B.实验②,时处于平衡状态,
C.相同条件下,增加氨气的浓度,反应速率增大
D.相同条件下,增加催化剂的表面积,反应速率增大
【答案】C
【解析】A.实验①中,0~20min,氨气浓度变化量为2.4010-3mol/L-2.0010-3mol/L=4.0010-4mol/L,v(NH3)==2.0010-5mol/(L·min),反应速率之比等于化学计量数之比,v(N2)=v(NH3)=1.0010-5mol/(L·min),A正确;B.催化剂表面积大小只影响反应速率,不影响平衡,实验③中氨气初始浓度与实验①中一样,实验③达到平衡时氨气浓度为4.0010-4mol/L,则实验①达平衡时氨气浓度也为4.0010-4mol/L,而恒温恒容条件下,实验②相对于实验①为减小压强,平衡正向移动,氨气浓度减小,因此实验②60min时处于平衡状态,根据等效平衡可以判断x<0.2,即x≠0.4,B正确;C.实验①、实验②中0~20min、20min~40min氨气浓度变化量都是4.0010-4mol/L,实验②中60min时反应达到平衡状态,实验①和实验②催化剂表面积相同,实验①中氨气初始浓度是实验②中氨气初始浓度的两倍,实验①60min时反应未达到平衡状态,相同条件下,增加氨气浓度,反应速率并没有增大,C错误;D.对比实验①和实验③,氨气浓度相同,实验③中催化剂表面积是实验①中催化剂表面积的2倍,实验③先达到平衡状态,实验③的反应速率大,说明相同条件下,增加催化剂的表面积,反应速率增大,D正确;答案选C。
7.(2022·辽宁·高考真题)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/
0~2
0.20
0~4
0.15
0~6
0.10
下列说法错误的是
A.时,Z的浓度大于
B.时,加入,此时
C.时,Y的体积分数约为33.3%
D.时,X的物质的量为
【答案】B
【解析】A.反应开始一段时间,随着时间的延长,产物Z的平均生成速率逐渐减小,则内Z的平均生成速率大于内的,故时,Z的浓度大于,A正确;B.时生成的Z的物质的量为,时生成的Z的物质的量为,故反应在时已达到平衡,设达到平衡时生了,列三段式:
根据,得,则Y的平衡浓度为,Z的平衡浓度为,平衡常数,时Y的浓度为,Z的浓度为,加入后Z的浓度变为,,反应正向进行,故,B错误;C.反应生成的Y与Z的物质的量之比恒等于1∶2,反应体系中只有Y和Z为气体,相同条件下,体积之比等于物质的量之比,,故Y的体积分数始终约为33.3%,C正确;D.由B项分析可知时反应处于平衡状态,此时生成Z为,则X的转化量为,初始X的物质的量为,剩余X的物质的量为,D正确;故答案选B。
8.(2023·河北·高考真题)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的速率方程分别为和,其中、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
0.160
0.113
0.080
0.056
0.040
0.028
下列说法正确的是
A.内,W的平均反应速率为
B.若升高温度,平衡时减小
C.若,平衡时
D.若增大容器容积,平衡时Y的产率增大
【答案】B
【解析】A.由表格数据可知,2min时W的浓度为0.080mol/L,则0∼2min内,W的反应速率为=0.040 mol/(L·min),故A错误;B.反应③的活化能大于反应②说明X转化为Z的反应为放热反应,升高温度,反应②平衡向逆反应方向移动,Z的浓度减小,故B正确;C.由反应达到平衡时,正逆反应速率相等可得:=,若,则X和Z的浓度关系为,故C错误;D.由转化关系可知,反应①为W完全分解生成X和Y,Y只参与反应①,所以增大容器容积,平衡时Y的物质的量不变、产率不变,故D错误;故选B。
9.(2024·广西·高考真题)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。
10.(2025·安徽·高考真题)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。
11.(2016·四川·高考真题)一定条件下,CH4与H2O(g)发生反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),设起始=Z,在恒压下,平衡时(CH4)的体积分数与Z和T(温度)的关系如图所示。下列说法正确的是
A.该反应的焓变ΔH>0
B.图中Z的大小为a>3>b
C.图中X点对应的平衡混合物中=3
D.温度不变时,图中X点对应的平衡在加压后(CH4)减小
【答案】A
【解析】A.从图分析,随着温度升高甲烷的体积分数逐渐减小,说明升温平衡正向移动,则正反应为吸热反应,故A正确;B.的比值越大,则甲烷的体积分数越小,故a<3<b,故B错误;C.起始加入量的比值为3,但随着反应的进行甲烷和水是按等物质的量反应,所以到平衡时比值不是3,故C错误;D.温度不变时,加压,平衡逆向移动,甲烷的体积分数增大,故D错误。
12.(2020·海南·高考真题)NO与CO是燃油汽车尾气中的两种有害气体,常温常压下它们之间的反应:
CO(g)+ NO(g)=CO2(g)+N2(g) ΔH= -374.3 kJ·mol-1 K=2.5×1060, 反应速率较小。有关该反应的说法正确的是
A.K很大,NO与CO在排入大气之前就已反应完全
B.增大压强,平衡将向右移动,K> 2.5×1060
C.升高温度,既增大反应速率又增大K
D.选用适宜催化剂可达到尾气排放标准
【答案】D
【解析】A.平衡常数很大,表示该反应所能进行的程度大,由于NO与CO反应速率较小,在排入大气之前没有反应完全,故A错误;B.平衡常数只与温度有关,增大压强,K不变,故B错误;C.CO(g)+ NO(g)=CO2(g)+N2(g)正反应放热,升高温度,速率加快,平衡逆向移动,K减小,故C错误;D.选用适宜催化剂可加快反应速率,使尾气得到净化,达到尾气排放标准,故D正确;选D。
13.(2022·重庆·高考真题)两种酸式碳酸盐的分解反应如下。某温度平衡时总压强分别为p1和p2。
反应1:NH4HCO3(s)NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) p1=3.6×104Pa
反应2:2NaHCO3(s)Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g) p2=4×103Pa
该温度下,刚性密闭容器中放入NH4HCO3和Na2CO3固体,平衡后以上3种固体均大量存在。下列说法错误的是
A.反应2的平衡常数为4×106Pa2 B.通入NH3,再次平衡后,总压强增大
C.平衡后总压强为4.36×105Pa D.缩小体积,再次平衡后总压强不变
【答案】B
【解析】A.反应2的平衡常数为,A正确;B.刚性密闭容器,温度不变,则平衡常数不变,,,再次达到平衡后,气体的分压不变,则总压强不变,B错误;C., ,,,所以总压强为:,C正确;D.达平衡后,缩小体积,增大压强,平衡逆向移动,温度不变,化学平衡常数不变,各组分的分压不变,再次平衡后总压强不变,D正确; 故选B。
14.(2024·江苏·高考真题)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。
15.(2024·吉林·高考真题)异山梨醇是一种由生物质制备9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。
二、解答题(共55分)
16.(2011·全国·高考真题)(13分)反应aA(g)+bB(g)cC(g)(H<0)在等容条件下进行。改变其他反应条件,在I、II、III阶段体系中各物质浓度随时间变化的曲线如下图所示:
回答问题:
(1)反应的化学方程式中,a:b:c为 ;
(2)A的平均反应速率(A)、(A)、(A)从大到小排列次序为 ;
(3)B的平衡转化率中最小的是 ,其值是 ;
(4)由第一次平衡到第二次平衡,平衡移动的方向是 ,采取的措施是 ;
(5)比较第II阶段反应温度()和第III阶段反应速度()的高低: 填“>、=、<”判断的理由是 ;
(6)达到第三次平衡后,将容器的体积扩大一倍,假定10min后达到新的平衡,请在下图中用曲线表示IV阶段体系中各物质的浓度随时间变化的趋势 (曲线上必须标出A、B、C)
【答案】 1:3:2 vⅠ(A)>vⅡ(A)>vⅢ(A) aIII(B) 19% 正方向移动 从反应体系中移出产物C > 此反应为放热反应,降低温度,平衡向正反应方向移动
【解析】(1)根据由图求出各物质的浓度变化,浓度变化量之比等于化学计量数之比,从而求出a:b:c;
(2)根据v=∆c/∆t进行计算,比较vⅠ(A)、vⅡ(A)、vⅢ(A)大小;
(3) 根据α=变化量浓度/起始量浓度×100%进行计算;
(4)由浓度曲线变化可知,由第一次平衡到第二次平衡,A、B 的浓度减小,C的浓度增大,平衡正向移动;由于C的浓度由2.0mol/L变为0,所以采取的措施是分离出产物C;
(5)第II阶段的到第III阶段时,A、B的浓度均减小,C的浓度增大,平衡正向移动,由于I、II、III阶段容器容积不变,且反应的∆H<0,根据平衡移动规律进行分析;
(6)该反应A(g)+3B(g)2C(g);达到第三次平衡后,将容器的体积扩大一倍,相当于减压过程,各物质浓度先减小原来各自的一半,然后平衡向左移动,A、B的浓度再增大一些,而C的浓度再减小一些,据此规律画图。
【解析】(1)由图可知第Ⅰ阶段,平衡时△c(A)=2mol/L-1mol/L=1mol/L,△c(B)=6mol/L-3mol/L=3mol/L,△c(C)=2mol/L,浓度变化量之比等于化学计量数之比,故a:b:c=1mol/L:3mol/L:2mol/L=1:3:2;
综上所述,本题正确答案:1:3:2;
(2)vⅠ(A)=1/2=0.05mol/(L·min),vⅡ(A)=(1-0.62)/15=0.0253mol/(L·min),vⅢ(A)=(0.62-0.5)/10=0.012mol/(L·min),故A的平均反应速率vⅠ(A)>vⅡ(A)>vⅢ(A)。
综上所述,本题正确答案:vⅠ(A)>vⅡ(A)>vⅢ(A);
(3) aI(B)=3mol/L/6mol/L×100%=50% ;aII(B)=(3-1.86)mol/L /3 mol/L×100%=38%;aIII(B)=(1.86-1.5)mol/L/1.86 mol/L =19%;所以B的平衡转化率aI(B)、aII(B)、aIII(B) 中最小的是aIII(B),其值是19%;
综上所述,本题正确答案:aIII(B),19%。
(4)由浓度曲线变化可知,由第一次平衡到第二次平衡,AB 的浓度减小,C的浓度增大,平衡正向移动;由于C的浓度由2.0mol/L变为0,所以采取的措施是分离出产物C;
综上所述,本题正确答案:正方向移动,从反应体系中移出产物C。
(5)第II阶段的到第III阶段时,AB的浓度均减小,C的浓度增大,平衡正向移动,由于I、II、III阶段容器容积不变,且反应的∆H<0,故应是降低了反应温度,则有T2> T3。
综上所述,本题正确的是:>,此反应为放热反应,降低温度,平衡向正反应方向移动;
(6)由a:b:c=1mol/L:3mol/L:2mol/L=1:3:2可知,该反应A(g)+3B(g)2C(g);达到第三次平衡后,将容器的体积扩大一倍,相当于减压过程,各物质浓度先减小原来各自的一半,然后平衡向左移动,A、B的浓度再增大一些,而C的浓度再减小一些,具体变化过程如图:
;
综上所述,本题正确答案:。
17.(2019·浙江·高考真题)(12分)水是“生命之基质”,是“永远值得探究的物质”。
(1) 关于反应H2(g)+1/2O2(g)H2O(l),下列说法不正确的是 。
A.焓变ΔH<0,熵变ΔS<0
B.可以把反应设计成原电池,实现能量的转化
C.一定条件下,若观察不到水的生成,说明该条件下反应不能自发进行
D.选用合适的催化剂,有可能使反应在常温常压下以较快的速率进行
(2) ①根据H2O的成键特点,画出与图中H2O分子直接相连的所有氢键(O-H…O) 。
②将一定量水放入抽空的恒容密闭容器中,测定不同温度(T)下气态、液态水平衡共存[H2O(l)H2O(g)]时的压强(p)。在图中画出从20℃开始经过100℃的p随T变化关系示意图(20℃时的平衡压强用p1表示) 。
(3) 水在高温高压状态下呈现许多特殊的性质。当温度、压强分别超过临界温度(374.2℃)、临界压强(22.1 MPa)时的水称为超临界水。
①与常温常压的水相比,高温高压液态水的离子积会显著增大。解释其原因 。
②如果水的离子积Kw从1.0×10−14增大到1.0×10−10,则相应的电离度是原来的 倍。
③超临界水能够与氧气等氧化剂以任意比例互溶,由此发展了超临界水氧化技术。一定实验条件下,测得乙醇的超临界水氧化结果如图所示,其中x为以碳元素计的物质的量分数,t为反应时间。
下列说法合理的是 。
A.乙醇的超临界水氧化过程中,一氧化碳是中间产物,二氧化碳是最终产物
B.在550℃条件下,反应时间大于15 s时,乙醇氧化为二氧化碳已趋于完全
C.乙醇的超临界水氧化过程中,乙醇的消耗速率或二氧化碳的生成速率都可以用来表示反应的速率,而且两者数值相等
D.随温度升高,xCO峰值出现的时间提前,且峰值更高,说明乙醇的氧化速率比一氧化碳氧化速率的增长幅度更大
【答案】 (1) C
(2)
(3)水的电离为吸热过程,升高温度有利于电离(压强对电离平衡影响不大) 100 ABD
【解析】(1)A.氢气燃烧是放热反应,ΔH<0,该反应中气体变为液体,为熵减过程,故ΔS<0,A项正确;
B.该反应可设计为氢氧燃料电池,其化学能转为电能,B项正确;
C.某条件下自发反应是一种倾向,不代表真实发生,自发反应往往也需要一定的反应条件才能发生,如点燃氢气,C项错误;
D.催化剂降低活化能,加快反应速率,D项正确。
故答案选C。
(2)①H2O电子式为,存在两对孤电子对,因而O原子可形成两组氢键,每个H原子形成一个氢键,图为:
②100℃,101kPa为水的气液分界点,20℃和p1为另一个气液分界点,同时升高温度和增加压强利于水从液体变为气体,因而曲线为增曲线,可做图为:
(3)①水的电离为吸热过程,升高温度有利于电离,压强对固液体影响不大,可忽略。
②c(H+)=,当Kw=1.0×10-14,c1(H+)=10-7mol/L,当Kw=1.0×10-10,c2(H+)=10-5mol/L,易知后者是前者的100倍,所以相应的电离度是原来的100倍。
③A.观察左侧x-t图象可知,CO先增加后减少,CO2一直在增加,所以CO为中间产物,CO2为最终产物,A项正确;
B.观察左侧x-t图象,乙醇减少为0和CO最终减少为0的时间一致,而右图xCO-t图象中550℃,CO在15s减为0,说明乙醇氧化为CO2趋于完全,B项正确;
C.乙醇的消耗速率或二氧化碳的生成速率都可以用来表示反应的速率,但两者数值不相等,比值为化学计量数之比,等于1:2,C项错误;
D.随着温度的升高,乙醇的氧化速率和一氧化碳氧化速率均增大,但CO是中间产物,为乙醇不完全氧化的结果,CO峰值出现的时间提前,且峰值更高,说明乙醇氧化为CO和CO2速率必须加快,且大于CO的氧化速率,D项正确。
故答案选ABD。
18.(2025·海南·高考真题)(15分)石硫合剂是作物抗病抑菌的无机农药。生产上以硫磺、石灰和水为原料,经加热熬煮得棕红混悬液体。制备反应式:
Ⅰ.
回答问题:
(1)在熬煮制备反应中,硫元素的化合价部分降低,部分升高,说明单质S发生了 反应。将该反应置于高压釜中,可大大缩短熬煮时间,原因是温度升高,反应速率 。
(2)已知:Ⅱ.
Ⅲ.
所以 (写表达式)。
(3)在熬煮石硫合剂时加入两亲性的季铵盐氯化十六烷基三甲铵,使得S在水中及在S中有有效浓度分别增大,导致单位时间内分子有效碰撞次数 。
(4)某批次实验表明,硫粉浓度c随时间t的变化满足关系:(k为表观速率常数),如图所示。该实验条件下 。
(5)判断将浓度均为 的、等体积混合,构成K、P、Ca、S四元肥料混合液后,是否析出S及沉淀,造成叶面施肥喷头堵塞,并说明理由 。已知:25℃下,,,,()。分子不稳定,生成即分解为和。
【答案】(1) 氧化还原 增大
(2)
(3)增多
(4)0.0025
(5)
不会析出S沉淀,会析出沉淀
【解析】(1)反应中S(0价)转化为CaS2(S为-1价)和CaS2O3(S为+2价),S元素的化合价部分升高,部分降低,说明单质S发生了歧化(氧化还原)反应;将该反应置于高压釜中,反应的温度升高,反应速率增大,反应时间缩短。
(2)由盖斯定律得:反应I=反应II+3×反应III,则焓变:。
(3)反应物有效浓度增大,使得单位时间内分子有效碰撞次数增多。
(4)由表达式知,k为-lnc随t变化曲线的斜率,所以。
(5)浓度均为2mol/L的、等体积混合后浓度均为1mol/L,即,1mol/L的KH2PO4电离出的H+和的浓度约为,由于c(Ca2+)×c()=1×10-3.6>Ksp(CaHPO4)=10-6.66,以此会产生CaHPO4沉淀;而生成S沉淀需要首先生成分子,而1mol/L的KH2PO4电离出的H+和1mol/L的电离产生的不足以生成,不会产生S沉淀。
19.(2024·河北·高考真题)(15分)氯气是一种重要的基础化工原料,广泛应用于含氯化工产品的生产。硫酰氯及1,4-二(氯甲基)苯等可通过氯化反应制备。
(1)硫酰氯常用作氯化剂和氯磺化剂,工业上制备原理如下:。
①若正反应的活化能为,则逆反应的活化能 (用含的代数式表示)。
②恒容密闭容器中按不同进料比充入和其,测定温度下体系达平衡时的(为体系初始压强,,P为体系平衡压强),结果如图。
上图中温度由高到低的顺序为 ,判断依据为 。M点的转化率为 ,温度下用分压表示的平衡常数 。
③下图曲线中能准确表示温度下随进料比变化的是 (填序号)。
(2)1,4-二(氯甲基)苯(D)是有机合成中的重要中间体,可由对二甲苯(X)的氯化反应合成。对二甲苯浅度氯化时反应过程为
以上各反应的速率方程均可表示为,其中分别为各反应中对应反应物的浓度,k为速率常数(分别对应反应①~⑤)。某温度下,反应器中加入一定量的X,保持体系中氯气浓度恒定(反应体系体积变化忽略不计),测定不同时刻相关物质的浓度。已知该温度下,。
①时,,且内,反应进行到时, 。
②时,,若产物T的含量可忽略不计,则此时 后,随T的含量增加, (填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】(1) 该反应正反应放热,且气体分子数减小,反应正向进行时,容器内压强减小,从到平衡时增大,说明反应正向进行程度逐渐增大,对应温度逐渐降低 0.03 D
(2) 5.54 0.033 增大
【解析】(1)①根据反应热与活化能E正和E逆关系为正反应活化能-逆反应活化能可知,该反应的。
②该反应的正反应为气体体积减小的反应,因此反应正向进行程度越大,平衡时容器内压强越小,即越大。从到,增大,说明反应正向进行程度逐渐增大,已知正反应为放热反应,则温度由到逐渐降低,即。由题图甲中M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,可据此列出“三段式”。
可计算得,。
③由题图甲中M点可知,进料比为2时,,结合“三段式”,以及时化学平衡常数可知,进料比为0.5时,也为,曲线D上存在(0.5,60)。本题也可以快解: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。
(2)①根据化学反应速率的计算公式时,,时,。
②已知,又由题给反应速率方程推知,,则,即后。后,D和G转化为T的速率比为,G消耗得更快,则增大。
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