大单元五 四类必考大题解题方略(一) 热化学与化学反应速率、平衡的综合应用-【优化探究】2026年高考化学二轮专题复习课时作业巩固提升课件（单选版）

2 3 4 1 1.(2025·河南名校学术联盟模拟冲刺)过二硫酸铵[(NH4)2S2O8]是一种常用的氧化剂,氧化I-的离子方程式:S2(aq)+3I-(aq)⥫⥬2S(aq)+(aq)。回答下列问题: (1)过二硫酸(H2S2O8)、H2SO4的结构式分别为 、 ,根据上述反应判断,过二硫酸铵中键能最小的共 价键是　　　　(填字母)。  A.H—N　　　　　　　　 B.S==O C.O—O D.S—O C 1 2 3 4 1 解析:过二硫酸铵易断裂氧氧键(过氧键),该键键能最小,故选C。 2 2 3 4 1 (2)上述反应速率很小,根据碰撞理论解释其主要原因可能是   　 。  S2和I-都带负电荷,相互排斥,二者碰撞频率低 解析:发生化学反应的前提条件是“碰撞”,S2和I-都带负电荷,相互排斥,二者碰撞频率低。 3 2 3 4 1 (3)S2(aq)+3I-(aq)⥫⥬2S(aq)+(aq)的速率方程为v=kcα(S2)·cβ (I-)(k为速率常数,只与温度、催化剂有关;α、β为反应级数)。常温下,测得浓度与速率的关系如表所示。 根据实验数据可知,k=　　 　　(保留两位有效数字)。  实验 c(S2)/ (mol·L-1) c(I-)/ (mol·L-1) v/ (mol·L-1·s-1) ① 0.038 0.060 1.4×10-5 ② 0.076 0.060 2.8×10-5 ③ 0.076 0.030 1.4×10-5 6.1×10-3 4 2 3 4 1 解析:根据实验数据①②可得出α=1,根据实验数据②③可得出β=1,将实验数据①代入速率方程可得:k=≈6.1×10-3。 5 2 3 4 1 (4)现在公认的反应机理由3个基元反应分步完成。 总反应: S2(aq)+3I-(aq)⥫⥬2S(aq)+(aq)　ΔH ①S2(aq)+I-(aq)⥫⥬S2O8I3-(aq)　ΔH1 ②S2O8I3-(aq)+I-(aq)⥫⥬2S(aq)+I2(aq)　ΔH2 ③I2(aq)+I-(aq)⥫⥬(aq)　ΔH3 已知活化能:①>②,①>③。 速控反应是　　　　(填序号);ΔH=　　 　　(用含ΔH1、ΔH2、ΔH3的代数式表示)。  ① ΔH1+ΔH2+ΔH3 6 2 3 4 1 解析:活化能最大的基元反应速率最慢,最慢反应是速控反应,故为①;根据盖斯定律,3个基元反应加合得到目标反应,故ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。 7 2 3 4 1 (5)已知:速率常数与活化能、温度的阿伦尼乌斯表达式为Rln k=-(R为常数)。实验测得不同催化剂Cat1、Cat2作用下,Rln k与的关系如图所示(假设活化能不随温度变化)。 8 2 3 4 1 催化效率较高的催化剂是　　　　(填“Cat1”或“Cat2”)。在催化剂Cat1作用下,活化能Ea为　　　　(保留两位有效数字)kJ·mol-1。  Cat1 53 解析:根据图像可知,温度变化值相同时,Rln k变化绝对值越小,活化能越小,催化剂催化效率越高,故催化效率较高的催化剂是Cat1。代入a、b点数据可计算活化能取近似值:Ea=-Rln k·T=0.175× kJ·mol-1≈53 kJ·mol-1。 9 2 3 4 1 (6)常温下,在某容器中投入1 mol (NH4)2S2O8和3 mol KI,加入蒸馏水配制成1 L溶液,发生上述反应达到平衡时S2的平衡转化率为α。则该温度 下,平衡常数K为　　　 　。若达到平衡后,加入四氯化碳,振荡, S2的平衡转化率　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。  增大 10 2 3 4 1 解析:根据题意可列出三段式: 　　　 　　　 S2(aq)+3I-(aq)⥫⥬2S(aq)+(aq) 起始(mol·L-1) 1 3 0 0 转化(mol·L-1) α 3α 2α α 平衡(mol·L-1) 1-α 3-3α 2α α 平衡常数K==;加入四氯化碳,萃取了I2,平衡正向移动,S2的平衡转化率增大。 11 2 3 4 1 2.(2025·河南豫西名校模拟考试)研究CO2的综合利用、实现CO2资源化是能源领域的重要发展方向。 (1)以二氧化钛表面覆盖的Cu2Al2O4为催化剂,可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。 ①研究发现该反应在250~300 ℃时,温度升高,乙酸的生成速率反而降低,原因是________________________________________________________  　 。  ②为了提高该反应中CH4的平衡转化率,可以采取的措施是____________   　 (写出两种)。  250~300 ℃时,温度升高,催化剂的催化效率降低对反应速率的影响大于温度升高对反应速率的影响 增大体系压强、增大CO2的浓度、及时分离出乙酸(任写两种) 12 2 3 4 1 解析:①250~300 ℃时,温度升高,乙酸的生成速率反而降低,考虑到反应使用了金属催化剂,推测是催化剂的催化效率降低对反应速率的影响大于温度升高对反应速率的影响;②为了提高该反应中CH4的平衡转化率,可以采取增大体系压强、增大CO2的浓度、及时分离出乙酸等措施。 13 2 3 4 1 (2)我国科学家研究发现二氧化碳电催化还原制甲醇的反应CO2(g)+3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH需通过以下两步实现: Ⅰ.CO2(g)+H2(g)⥫⥬CO(g)+H2O(g)　ΔH1 Ⅱ.CO(g)+2H2(g)⥫⥬CH3OH(g)　ΔH2 反应进程中各物质的相对能量变化情况如图所示。 14 2 3 4 1 ①ΔH1=　　 　 　。稳定性:过渡态1　　　(填“大于”“小于”或“等于”)过渡态2。  ②为探究反应CO2(g)+3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH,进行如下实验:在一恒温、体积为2 L的密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,进行该反应(不考虑其他副反应)。10 min时测得CO2和CH3OH的体积分数之比为1∶4且比值不再随时间发生变化。反应开始到平衡时,v(H2)= 　 　　　。该温度下的平衡常数K=　　　　(保留三位有效数字)。  +41 kJ·mol-1 小于 0.12 mol·L-1·mol-1 59.3 15 2 3 4 1 解析:①由图像可知,CO2(g)+H2(g)⥫⥬CO(g)+H2O(g)　ΔH1=+41 kJ·mol-1;过渡态1能量高于过渡态2,故稳定性:过渡态1小于过渡态2;②设达到平衡时,CH3OH的浓度为x mol·L-1,则平衡时H2O的浓度为x mol·L-1,CO2的浓度为(0.5-x)mol·L-1,H2的浓度为(1.5-3x)mol·L-1,根据CO2和CH3OH的体积分数之比为1∶4得到如下关系式:=,则x=0.4,则有v(H2)== =0.12 mol·L-1·min-1,而该温度下的平衡常数K=≈59.3。 16 2 3 4 1 (3)近年来,生物电催化技术运用微生物电解池实现了CO2的甲烷化,其工作原理如图所示。 ①微生物电解池中实现CO2甲烷化的阴极电极反应为 　 。  ②如果处理有机物[(CH2O)n]产生标准状况下112 m3 CH4,则理论上导线中通过的电子的物质的量为　　 　　。  CO2+8H++8e-===CH4+2H2O 4×104 mol 17 2 3 4 1 解析:①CO2在阴极得到电子生成CH4,阴极电极反应为CO2+8H++8e-===CH4+2H2O;②标准状况下112 m3的甲烷的物质的量为= 5 000 mol,CO2甲烷化过程中碳元素化合价由+4价降低为-4价,所以理论上导线中通过的电子的物质的量为5 000 mol×8=4×104 mol。 18 2 3 4 1 3.(2025·四川部分学校4月联考)环己烯是工业常用的化工品,工业上通过催化重整将环己烷脱氢制备环己烯。根据所学知识,回答下列问题: (1)1,6-己二硫醇[HS(CH2)6SH]在铜的作用下可制得环己烷。涉及的反应有: Ⅰ.HS(CH2)6SH(g)+Cu(s)⥫⥬CuS(s)+CH3(CH2)5SH(g)　ΔH1 Ⅱ.CH3(CH2)5SH(g)+Cu(s)⥫⥬CuS(s)+CH3(CH2)4CH3(g)　ΔH2 Ⅲ.CH3(CH2)4CH3(g)⥫⥬C6H12(环己烷,g)+H2(g)　ΔH3 已知:几种物质的燃烧热如表所示。 物质 C6H12(环己烷,g) CH3(CH2)4CH3(g) H2(g) 燃烧热/(kJ·mol-1) -3 952.9 -4 192.1 -285.8 19 2 3 4 1 则ΔH3=　　　　kJ·mol-1,反应Ⅲ在　　　　(填“高温”“低温”或“任意温度”)下能自发进行。  +46.6 高温 解析:由燃烧热数值可得:①C6H12(环己烷,g)+9O2(g)===6CO2(g)+6H2O(l)　ΔH=-3 952.9 kJ·mol-1;②CH3(CH2)4CH3(g)+O2(g)===6CO2(g)+7H2O(l)　ΔH=-4 192.1 kJ·mol-1;③H2(g)+O2(g)===H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1,根据盖斯定律,②-(③+①)可得CH3(CH2)4CH3(g)⥫⥬C6H12(环己烷,g)+H2(g)　ΔH3=-4 192.1 kJ·mol-1-[(-285.8 kJ·mol-1)+(-3 952.9 kJ·mol-1)]=+46.6 kJ·mol-1,该反应是气体体积增大的吸热反应,ΔH3>0,ΔS>0,当ΔH-TΔS<0时,反应能够自发进行,则该反应在高温下能自发进行。 20 2 3 4 1 (2)在恒温恒容密闭容器中充入环己烷气体,发生反应C6H12(环己烷,g) ⥫⥬C6H10(环己烯,g)+H2(g)　ΔH4>0。下列叙述错误的是　　　　(填字母)。  A.气体平均摩尔质量不随时间变化时反应达到平衡状态 B.平衡后再充入C6H12(环己烷,g),平衡正向移动,转化率增大 C.加入高效催化剂,单位时间内C6H10(环己烯,g)的产率可能会增大 D.增大固体催化剂的质量,一定能加快正、逆反应速率 BD 21 2 3 4 1 解析: A.该反应过程中气体总质量为定值,气体总物质的量增大,气体平均摩尔质量减小,气体平均摩尔质量不随时间变化时反应达到平衡状态,A正确;B.平衡后再充入C6H12(环己烷,g),平衡正向移动,根据勒夏特列原理,转化率减小,B错误;C.加入高效催化剂,反应速率加快,若反应未达到平衡,单位时间内C6H10(环己烯,g)的产率可能会增大,C正确;D.增大固体催化剂的质量,若不能增大与反应物的接触面积则不一定能加快正、逆反应速率,D错误。 22 2 3 4 1 (3)其他条件不变时,环己烷的平衡转化率和环己烯的选择性(选择性=)随温度的变化如图所示[发生的反应为(2)中的反应]。 ①随着温度升高,环己烷平衡转化率增大的原因是   　 。  ②随着温度升高,环己烯的选择性变化的原因可能是 　 。  正反应是吸热反应,升高温度,平衡正向移动 环己烷裂解发生副反应,环己烯易发生聚合反应 23 2 3 4 1 解析:①随着温度升高,环己烷平衡转化率增大的原因是正反应是吸热反应,升高温度,平衡正向移动;②随着温度升高,环己烯的选择性变化的原因可能是环己烷裂解发生副反应,环己烯易发生聚合反应。 2 3 4 1 (4)在723 K、压强恒定为120 kPa条件下,向反应器中充入氩气和环己烷的混合气体,发生反应:C6H12(环己烷,g)⥫⥬C6H10(环己烯,g)+H2(g)。 ①环己烷的平衡转化率随的增大而升高,其原因是_____________ _______________________________________________。  ②当=时,达到平衡所需时间为20 min,环己烷的平衡转化率为,则环己烷分压的平均转化速率为 　　　　kPa·min-1。  ③该温度下,Kp=　　　 　。  恒压条件下,增大Ar的物质的量,相当于减小压强,平衡正向移动 3.5 80 kPa 2 3 4 1 解析:①环己烷的平衡转化率随的增大而升高,其原因是恒压条件下,增大Ar的物质的量,相当于减小压强,平衡正向移动,环己烷的平衡转化率升高;②当=时,达到平衡所需时间为20 min,环己烷的平衡转化率为,设起始时向反应器中充入Ar、C6H12的物质的量分别为a mol、 3a mol,根据反应列出三段式: 　　　　 C6H12(环己烷,g)⥫⥬C6H10(环己烯,g)+H2(g)　Ar 起始量(mol) 3a 0 0 a 变化量(mol) 2a 2a 2a 0 平衡量(mol) a 2a 2a a 2 3 4 1 起始时,环己烷的分压p(C6H12)=×120 kPa=90 kPa,平衡时p(C6H12)=×120 kPa=20 kPa,则环己烷分压的平均转化速率为(90 kPa-20 kPa)÷20 min=3.5 kPa·min-1;③由②中数据可知,该温度下,Kp==80 kPa。 2 3 4 1 4.(2025·安徽滁州高三一模)我国提出2060年前实现碳中和,为有效降低大气中CO2的含量,以CO2为原料制备甲烷、戊烷和甲醇等能源物质具有较好的发展前景。CO2在固体催化剂表面加氢合成甲烷过程中发生如下反应: 主反应:CO2(g)+4H2(g)⥫⥬CH4(g)+2H2O(g)　ΔH1=-156.9 kJ·mol-1 副反应:CO2(g)+H2(g)===CO(g)+H2O(g)　ΔH2=+41.1 kJ·mol-1 (1)已知:CO2(g)+CH4(g)===2CO(g)+2H2(g)　ΔH3,则ΔH3= 　 　　　。  +239.1 kJ·mol-1 28 2 3 4 1 解析: CO2(g)+CH4(g)===2CO(g)+2H2(g)可以由“副反应×2-主反应”得到,由盖斯定律得:ΔH3=ΔH2×2-ΔH1=(+41.1 kJ·mol-1)×2-(-156.9 kJ·mol-1) =+239.1 kJ·mol-1。 29 2 3 4 1 (2)向体积相同的容器中加入1 mol CO2(g)和2 mol H2(g)(假设只发生主反应),其中甲为绝热恒容,乙为恒温恒容,两容器中压强(Pa)随时间变化曲线如图: 30 2 3 4 1 ①甲容器中,从开始到a点压强增大的原因是________________________ ______________________________________________________________  　 。  ②乙容器中,从开始到b点,用CO2分压变化表示的反应速率为　 　Pa·s-1 (用含p的表达式表示,分压=总压×物质的量分数)。  ③c点对应的平衡常数　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)d点对应的平衡常数。  甲为绝热体系,反应时放热使体系温度升高使压强增大的影响程度大于体系气体的总物质的量减小使压强减小的影响程度,故压强增大 0.01p 小于 31 2 3 4 1 解析:①由于甲容器是绝热容器,反应放热使体系温度升高,且正反应是气体分子数减小的反应,但从开始到a点压强增大,则反应时放热使体系温度升高使压强增大的影响程度大于体系气体的总物质的量减小使压强减小的影响程度,所以甲容器中,从开始到a点压强增大的原因是甲为绝热体系,反应时放热使体系温度升高使压强增大的影响程度大于体系气体的总物质的量减小使压强减小的影响程度,故压强增大; 32 2 3 4 1 ②设乙容器中,从开始到b点CO2变化量为a mol,列出三段式: 　　　　 CO2(g)+4H2(g)⥫⥬CH4(g)+2H2O(g) 起始(mol) 1 2 0 0 转化(mol) a 4a a 2a b点(mol) 1-a 2-4a a 2a 恒温恒容下,气体物质的量之比等于其压强之比,则=,解得a=0.1,则b点时CO2分压为×2.8p Pa=0.9p Pa,同理求得CO2起始分压为p Pa,则用CO2分压变化表示的反应速率为=0.01p Pa·s-1; 33 2 3 4 1 ③主反应为放热反应,甲容器绝热,故d点甲容器温度高于乙,甲中平衡相对乙逆向移动,平衡常数减小,所以c点平衡常数小于d点平衡常数。 2 3 4 1 (3)500 ℃时,向1 L恒容密闭容器中充入4 mol CO2和12 mol H2,初始压强为p,20 min时主、副反应都达到平衡状态,测得c(H2O)=5 mol·L-1,体系压强为p,则平衡时CH4选择性=　　　　(CH4选择性=×100%,计算结果保留三位有效数字)。  66.7% 2 3 4 1 解析: 500 ℃时,向1 L恒容密闭容器中充入4 mol CO2和12 mol H2,初始压强为p,20 min时主、副反应都达到平衡状态,测得c(H2O)=5 mol·L-1,体系压强为p,设主、副反应CO2转化量分别为x mol、y mol,建立三段式: 　　　　 CO2(g)+4H2(g)⥫⥬CH4(g)+2H2O(g) 起始(mol) 4 12 0 0 转化(mol) x 4x x 2x 平衡(mol) 4-x 12-4x x 2x 2 3 4 1 　　　　 CO2(g)+H2(g)　⥫⥬　CO(g)+H2O(g) 起始(mol) 4-x 12-4x 0 2x 转化(mol) y y y y 平衡(mol) 4-x-y 12-4x-y y 2x+y 由题意可得2x+y=5,根据物质的量之比等于压强之比得=,解得x=2,y=1,则平衡时CH4的选择性=×100%≈66.7%。 2 3 4 1 (4)以CO2催化加氢合成的甲醇为原料,在催化剂作用下可以制取丙烯,反应的化学方程式为3CH3OH(g)⥫⥬C3H6(g)+3H2O(g)。该反应的Arrhenius经验公式的实验数据如图中曲线a所示,已知Arrhenius经验公式Rln k= -+C(Ea为活化能,k为速率常数,R和C为常数),则该反应的活化能Ea= 　　　　kJ·mol-1。当改变外界条件时,实验数据如图中的曲线b所示,则实验可能改变的外界条件是______________________________________ 　 。  64 使用更高效的催化剂(或增大催化剂的 比表面积) 2 3 4 1 解析:将曲线a上两点数据代入Arrhenius经验公式Rln k=-+C得 8.0×10-3 kJ·mol-1·K-1=-3.2×10-3 K-1×Ea+C,1.6×10-3 kJ·mol-1·K-1= -3.3×10-3 K-1×Ea+C,联立两式解得:Ea=64 kJ·mol-1。当改变外界条件时,实验数据如题图中的曲线b所示,曲线b没有曲线a陡峭,说明曲线b对应的活化能较小,即改变外界条件,使活化能降低,则实验可能改变的外界条件是使用更高效的催化剂(或增大催化剂的比表面积)。 $