第二章 化学反应速率与化学平衡(单元培优卷)化学人教版选择性必修1
2026-08-05
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4份
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30页
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 化学 |
| 教材版本 | 高中化学人教版选择性必修1 化学反应原理 |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | 整理与提升 |
| 类型 | 作业-单元卷 |
| 知识点 | 化学反应速率,化学平衡 |
| 使用场景 | 同步教学-单元练习 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 3.05 MB |
| 发布时间 | 2026-08-05 |
| 更新时间 | 2026-08-05 |
| 作者 | 微光 |
| 品牌系列 | 上好课·上好课 |
| 审核时间 | 2026-08-05 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/59097553.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
**基本信息**
高二化学选择性必修1第二章“化学反应速率与化学平衡”单元培优卷,75分钟100分,覆盖速率计算、平衡移动等核心知识,适配单元复习,注重科学思维与探究能力培养。
**题型特征**
|题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色|
|----|-----------|----------|----------|
|选择题|16题/48分|反应速率比较、勒夏特列原理应用、平衡状态判断、能量变化分析|结合哈伯合成氨工业流程、捷里多维奇反应机理等真实情境,考查化学观念|
|非选择题|4题/52分|碘钟反应实验探究、反应速率与平衡计算、CO₂催化加氢综合分析|设计碘钟反应变量控制实验(科学探究),融入双碳背景下的工业反应(科学态度),通过图像数据考查科学思维|
内容正文:
2026-2027学年高二化学单元培优卷(人教版选择性必修1)
第二章 化学反应速率与化学平衡
(参考答案)
一、选择题(本大题共16个小题,每题3分,共48分,每题只有一个选项符合题目要求)
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
答案
D
C
A
C
C
B
B
C
A
A
B
A
B
B
C
B
二、非选择题(本大题共4个小题,共52分)
17.(14分)(除标明外,每空2分)
(1)
(2)Na2S2O3或(1分) 无(1分) 蓝(1分)
(3)2 浓度(1分) 温度(1分)
(4)慢(1分) >(1分)
(5)③(1分) 温度升高,活化分子百分数增大,有效碰撞次数增加,实验③反应速率最快
18.(12分)(每空2分)
(1)+226.73kJ/mol 0.07mol/(L·min)
(2)< 一定条件下,增大其中一种反应物的浓度,平衡正向移动,另一种反应物的平衡转化率会提高 增大压强
19.(13分)(除标明外,每空2分)
(1)+10.4
(2)D
(3)低温(1分)
(4)(1分) 进料比、温度相同条件下,压强越大,平衡正向移动,转化率越高(合理即可)
(5)不变(1分) 相当于在相同条件下增大投料量但保持各反应物的比例不变。由于温度不变,平衡常数不变,达到的平衡状态中各组分的物质的量分数相同,因此CO的转化率保持不变。(相当于初始时在相同条件下按原比例增加反应物的量,同时容器体积也相应增大,使得起始浓度、温度、压强均相同,由于平衡常数不变,达到的平衡状态各组分的物质的量分数也相同,因此CO的转化率保持不变。)
20.(13分)(除标明外,每空2分)
(1) 增大反应压强或增大NO的投入量(任写1条,合理即可)
(2) <(1分) 正反应是放热反应,降低温度,平衡正移,达平衡时多,说明甲的温度低(合理均可)
(3)
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… 学校:______________姓名:_____________班级:_______________考号:______________________
2026-2027学年高二化学单元培优卷(人教版选择性必修1)
第二章 化学反应速率与化学平衡
(考试时间:75分钟 试卷满分:100分)
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16
一、选择题(本大题共16个小题,每题3分,共48分,每题只有一个选项符合题目要求)
1.反应A(g)+3B(g)2C(g)+2D(g)在四种不同情况下的反应速率分别为:①v(A)=0.45 mol·L-1·s-1、②v(B)=0.6 mol·L-1·s-1、③v(C)=0.4 mol·L-1·s-1、④v(D)=0.45 mol·L-1·s-1,该反应进行的快慢顺序为( )
A.①>③>②>④ B.①>②=③>④ C.②>①=④>③ D.①>④>②=③
2.下列事实,不能用勒夏特列原理解释的是
A.滴有酚酞的氨水溶液,适当加热溶液(氨气不挥发)后颜色变深
B.开启啤酒瓶后,瓶中立刻泛起大量泡
C.对平衡体系增加压强使颜色变深
D.硫酸工业中,增大的浓度有利于提高的转化率
3.一定温度下,在恒容、密闭容器中发生反应:。当、、、的浓度不再变化时,下列说法正确的是
A.该反应已达到化学平衡状态
B.正、逆反应速率相等且等于零
C.和全部转化为和
D.、、、的浓度一定相等
4.捷里多维奇(Zeldovich)发现的和反应生成的能量变化过程如下图所示:
已知TS表示过渡态,下列说法错误的是
A.该历程中有三个基元反应 B.经过TS2的反应式为
C.该反应决速步骤为经过TS3的步骤 D.反应的
5.下列有关反应的说法中不正确的是
A.生成标准状况下转移 B.溶液能催化该反应
C.该反应的熵变 D.该反应在任意温度下均能自发进行
6.1913年德国化学家哈伯发明了以低成本制造大量氨的方法,从而大大满足了当时日益增长的人口对粮食的需求。下列所示是哈伯法的流程图,其中为提高原料转化率而采取的措施是( )
A.①②③ B.②④⑤ C.①③⑤ D.②③④
7.利用“(橙色)(黄色)”研究温度、浓度对化学平衡的影响,进行如图实验。已知:微热试管a中溶液,黄色加深。下列说法错误的是
A.反应的△H>0
B.试管b加水后,溶液的pH减小
C.室温下,试管c比试管b黄色更深,但该反应的平衡常数不变
D.试管d比试管b橙色更深,原因是增大
8.在一真空密闭容器中盛有,加热到200℃,发生反应:,反应达到平衡时,在混合气体中的体积分数为m%。若在相同的温度和相同的容器中,起始时加入,反应达到平衡时,在混合气体中的体积分数为n%,则m和n的关系正确的是
A. B. C. D.无法比较
9.恒温条件下,用如图所示的50 mL注射器吸入和的混合气体,将细管端用橡胶塞封闭,注射器的活塞位于Ⅰ处(将此处的平衡标注为平衡Ⅰ),然后把活塞拉到Ⅱ处(此处的平衡标注为平衡Ⅱ),观察管内混合气体颜色的变化。下列说法错误的是
A.平衡Ⅱ时混合气体的平均相对分子质量比平衡Ⅰ大
B.把活塞从Ⅰ处拉到Ⅱ处,气体颜色先变浅后变深,最终颜色比拉动活塞之前浅
C.平衡Ⅱ时,与平衡Ⅰ时相等
D.实验结束后,可将注射器内气体注入NaOH溶液中吸收,防止污染空气
10.某温度下,某气相反应达到化学平衡,平衡常数,且正反应为吸热反应。下列说法正确的是
A.该反应的化学方程式为
B.减小压强,平衡向生成X的方向移动
C.降低温度,平衡向生成F的方向移动,逆反应速率增大
D.增大c(X),则c(Y)和K增大
11.一定温度下,在恒压密闭容器中发生某反应并达到平衡状态。若保持温度不变,在t0时刻改变外界条件,反应速率发生如图所示的变化。则下列情景与图像不符合的是
A.,t0时充入CO2
B.,t0时充入HI
C.,t0时分离出NH3
D.,t0时充入NO2
12.绝热恒容下发生反应:,测得、随时间变化如图。下列说法正确的是
A.该反应的 B.时,
C.时,A的转化率最大 D.、时,反应平衡常数
13.汽车尾气治理可用碳在催化剂的条件下还原NO2:2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)。在恒压密闭容器中加入等量的碳和NO2气体,保持温度不变,测得相同时间内NO2的转化率在不同压强下的变化如图所示。下列说法错误的是
A.b、e两点转化率相同,反应速率不同
B.最高点之前,NO2的转化率升高是因为压强增大使平衡正向移动
C.e点CO2的体积分数约为33.3%
D.向e点添加体积比为1:2的N2和CO2达新平衡,CO2的体积分数不变
14.已知,恒容密闭容器中加入和一定量,的平衡转化率按不同投料比随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是
A.投料比: B.压强:
C.反应速率: D.在投料比条件下,d点反应正向进行
15.丙二酸()加热到熔点以上时,会生成乙酸和,反应过程如图。
下列说法错误的是
A.过程②中反应物和生成物互为同分异构体
B.过程①的逆反应的活化能为
C.过程①的
D.过程①中既有O-H键的断裂,又有O-H键的生成
16.开发CO2催化加氢可合成二甲醚。其主要反应为:
① CO2(g)+ 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g) ΔH1 =﹣49.01 kJ·mol−1
② 2CH3OH(g)CH3OCH3(g) + H2O(g) ΔH2 =﹣24.52 kJ·mol−1
合成二甲醚时还会发生副反应:
③ CO2(g)+ H2(g)CO(g) + H2O(g) ΔH3 = + 41.2 kJ·mol−1
其他条件相同时,反应温度对CO2平衡总转化率及反应2.5小时的CO2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。(已知:CH3OCH3的选择性=×100%)。
下列说法正确的是
A.不改变反应时间和温度,增大压强或增大CO2与H2的投料比都能进一步提高CO2实际总转化率和二甲醚实际选择性
B.CO2催化加氢合成二甲醚的最佳温度为240℃左右
C.温度高于290℃,CO2平衡总转化率随温度升高而上升的原因为反应①进行程度大于反应③
D.一定温度下,加入多孔CaO(s)或选用高效催化剂,均能提高平衡时H2的转化率
二、非选择题(本大题共4个小题,共52分)
17.(14分)碘钟反应是一种化学振荡反应,某化学兴趣小组以过硫酸根()—碘离子(I-)—硫代硫酸根()体系的碘钟反应,探究外界条件对化学反应速率的影响。
已知:该“碘钟实验”反应分两步进行,反应机理如下:
第一步:(慢反应);
第二步:(快反应)。
设计的实验方案如下表所示(试剂:0.10mol·L-1 K2S2O8溶液、0.50mol·L-1 KI溶液、0.10mol·L-1 Na2S2O3溶液、0.2%淀粉溶液)。
实验
编号
实验温度
/℃
试剂体积V/mL
K2S2O8溶液
KI溶液
水
Na2S2O3溶液
淀粉溶液
①
25
10
4
0
4
2
②
25
8
4
Vx
4
2
③
35
10
4
0
4
2
回答下列问题:
(1)该“碘钟实验”的总反应离子方程式为___________。
(2)该实验的“时钟效应”体现在向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液,当溶液中的___________耗尽后,溶液颜色将由___________色变为___________色。
(3)实验中Vx=___________。实验①②是探究___________对化学反应速率的影响,实验①③是探究___________对化学反应速率的影响。
(4)整个反应的反应速率由___________反应决定,第一步反应活化能Ea1___________第二步反应活化能Ea2(填“>”“<”或“=”)。
(5)实验①②③中,变色时间最短的为实验___________,用碰撞理论解释原因:___________。
18.(12分)氢气既是重要的化工原料,又属于洁净能源,是未来人类重点开发的能源之一,请回答下列问题:
(1)氢气可以与煤在催化剂作用下制备乙炔,其总反应式为: 。已知部分反应如下:Ⅰ. ;
Ⅱ. ;
Ⅲ. ;
① ;
②一定条件下,向2L的恒容密闭容器中加入足量碳粉和1mol,发生上述反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,5min后容器内总压强不再变化,容器中为0.1mol,为0.1mol,为0.3mol,5min内的平均反应速率 ,反应Ⅰ的平衡常数 (写出计算式)。
(2)氢气可以用于合成甲醇的反应为 ,在恒压条件下测得的平衡转化率与温度和投料比关系如图所示:
①已知,则 (填“>”“<”或“=”)0。
②由图可知,同温同压下越大,的平衡转化率越大,原因为 。
③写出一条可同时提高反应速率和平衡转化率的措施: 。
19.(13分)Ⅰ.氢能作为一种零碳、高效的二次能源,被广泛认为是推动全球能源结构转型、实现“双碳”目标的核心载体之一、可利用甲酸催化分解制氢,涉及的反应有:
反应ⅰ:
反应ⅱ:
反应ⅲ:
回答下列问题:
(1)_______。
(2)恒温恒容条件下,发生上述反应,则下列能判断反应达到平衡状态的标志是_______(填标号)。
A. B.混合气体的密度不变
C.和物质的量相等 D.混合气体的平均摩尔质量不变
Ⅱ.乙二醇()是重要的化工原料,主要用于生产防冻剂,其合成路线方法为
(3)该反应在_______下能自发反应(填“高温”、“低温”、“任何温度”)。
(4)按进料,固定平衡转化率,探究温度与压强的关系。分别为0.45、0.55和0.65时,温度与压强的关系如图所示。
①代表的曲线为_______,理由是_______。
②若在温度为T K,在压强100 kPa条件下,测得的平衡转化率为75%,则该反应的压强平衡常数_______(列出计算式即可)。已知:各物质的分压=物质的量分数×体系总压,利用各物质的分压代替浓度,即为压强平衡常数。
(5)若保持温度、压强不变,平衡后按原比例再次通入CO、,再次达到平衡,CO的转化率将_______(填“增大”、“减小”或“不变”),理由是_______。
20.(13分)在“两碳”背景下,燃油汽车将逐步被新能源汽车所替代。CO选择性催化还原(SCR)技术脱除燃油汽车尾气中的和,有利于环境保护。回答下列问题:
(1)将和转化为无毒的大气循环气体,发生的反应如下:
ⅰ.
ⅱ.
①还原生成无毒的大气循环气体的热化学方程式为_____;该反应的化学平衡常数_____(用含、的式子表示)。
②对于反应ⅱ,既能加快正反应的速率,又能提高CO的平衡转化率,可采取的措施有_____。(任写1条即可)
(2)在甲、乙两个密闭容器中均进行反应ii,反应前的相关数据如下表所示,反应过程中的物质的量(n)与时间(t)的关系如图所示。
容器
温度
催化剂
容积
起始反应物的物质的量
起始容器内压强
甲
℃
M
10L
2molCO、2molNO
乙
℃
N
10L
2molCO、2molNO
①内,甲中用NO浓度变化表示的平均反应速率_____。
②_____(填“>”“<”或“=”),判断依据为_____。
(3)研究同一催化剂同时催化反应i、ii。一定温度下,向容积为的恒容密闭容器中充入和,容器中反应ⅰ和反应ⅱ都存在,末达到平衡,测得,的转化率。平衡时的物质的量为_____。
试题 第3页(共8页) 试题 第4页(共8页)
试题 第1页(共8页) 试题 第2页(共8页)
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2026-2027学年高二化学单元培优卷(人教版选择性必修1)
第二章 化学反应速率与化学平衡
(考试时间:75分钟 试卷满分:100分)
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16
一、选择题(本大题共16个小题,每题3分,共48分,每题只有一个选项符合题目要求)
1.反应A(g)+3B(g)2C(g)+2D(g)在四种不同情况下的反应速率分别为:①v(A)=0.45 mol·L-1·s-1、②v(B)=0.6 mol·L-1·s-1、③v(C)=0.4 mol·L-1·s-1、④v(D)=0.45 mol·L-1·s-1,该反应进行的快慢顺序为( )
A.①>③>②>④ B.①>②=③>④ C.②>①=④>③ D.①>④>②=③
2.下列事实,不能用勒夏特列原理解释的是
A.滴有酚酞的氨水溶液,适当加热溶液(氨气不挥发)后颜色变深
B.开启啤酒瓶后,瓶中立刻泛起大量泡
C.对平衡体系增加压强使颜色变深
D.硫酸工业中,增大的浓度有利于提高的转化率
3.一定温度下,在恒容、密闭容器中发生反应:。当、、、的浓度不再变化时,下列说法正确的是
A.该反应已达到化学平衡状态
B.正、逆反应速率相等且等于零
C.和全部转化为和
D.、、、的浓度一定相等
4.捷里多维奇(Zeldovich)发现的和反应生成的能量变化过程如下图所示:
已知TS表示过渡态,下列说法错误的是
A.该历程中有三个基元反应 B.经过TS2的反应式为
C.该反应决速步骤为经过TS3的步骤 D.反应的
5.下列有关反应的说法中不正确的是
A.生成标准状况下转移 B.溶液能催化该反应
C.该反应的熵变 D.该反应在任意温度下均能自发进行
6.1913年德国化学家哈伯发明了以低成本制造大量氨的方法,从而大大满足了当时日益增长的人口对粮食的需求。下列所示是哈伯法的流程图,其中为提高原料转化率而采取的措施是( )
A.①②③ B.②④⑤ C.①③⑤ D.②③④
7.利用“(橙色)(黄色)”研究温度、浓度对化学平衡的影响,进行如图实验。已知:微热试管a中溶液,黄色加深。下列说法错误的是
A.反应的△H>0
B.试管b加水后,溶液的pH减小
C.室温下,试管c比试管b黄色更深,但该反应的平衡常数不变
D.试管d比试管b橙色更深,原因是增大
8.在一真空密闭容器中盛有,加热到200℃,发生反应:,反应达到平衡时,在混合气体中的体积分数为m%。若在相同的温度和相同的容器中,起始时加入,反应达到平衡时,在混合气体中的体积分数为n%,则m和n的关系正确的是
A. B. C. D.无法比较
9.恒温条件下,用如图所示的50 mL注射器吸入和的混合气体,将细管端用橡胶塞封闭,注射器的活塞位于Ⅰ处(将此处的平衡标注为平衡Ⅰ),然后把活塞拉到Ⅱ处(此处的平衡标注为平衡Ⅱ),观察管内混合气体颜色的变化。下列说法错误的是
A.平衡Ⅱ时混合气体的平均相对分子质量比平衡Ⅰ大
B.把活塞从Ⅰ处拉到Ⅱ处,气体颜色先变浅后变深,最终颜色比拉动活塞之前浅
C.平衡Ⅱ时,与平衡Ⅰ时相等
D.实验结束后,可将注射器内气体注入NaOH溶液中吸收,防止污染空气
10.某温度下,某气相反应达到化学平衡,平衡常数,且正反应为吸热反应。下列说法正确的是
A.该反应的化学方程式为
B.减小压强,平衡向生成X的方向移动
C.降低温度,平衡向生成F的方向移动,逆反应速率增大
D.增大c(X),则c(Y)和K增大
11.一定温度下,在恒压密闭容器中发生某反应并达到平衡状态。若保持温度不变,在t0时刻改变外界条件,反应速率发生如图所示的变化。则下列情景与图像不符合的是
A.,t0时充入CO2
B.,t0时充入HI
C.,t0时分离出NH3
D.,t0时充入NO2
12.绝热恒容下发生反应:,测得、随时间变化如图。下列说法正确的是
A.该反应的 B.时,
C.时,A的转化率最大 D.、时,反应平衡常数
13.汽车尾气治理可用碳在催化剂的条件下还原NO2:2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)。在恒压密闭容器中加入等量的碳和NO2气体,保持温度不变,测得相同时间内NO2的转化率在不同压强下的变化如图所示。下列说法错误的是
A.b、e两点转化率相同,反应速率不同
B.最高点之前,NO2的转化率升高是因为压强增大使平衡正向移动
C.e点CO2的体积分数约为33.3%
D.向e点添加体积比为1:2的N2和CO2达新平衡,CO2的体积分数不变
14.已知,恒容密闭容器中加入和一定量,的平衡转化率按不同投料比随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是
A.投料比: B.压强:
C.反应速率: D.在投料比条件下,d点反应正向进行
15.丙二酸()加热到熔点以上时,会生成乙酸和,反应过程如图。
下列说法错误的是
A.过程②中反应物和生成物互为同分异构体
B.过程①的逆反应的活化能为
C.过程①的
D.过程①中既有O-H键的断裂,又有O-H键的生成
16.开发CO2催化加氢可合成二甲醚。其主要反应为:
① CO2(g)+ 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g) ΔH1 =﹣49.01 kJ·mol−1
② 2CH3OH(g)CH3OCH3(g) + H2O(g) ΔH2 =﹣24.52 kJ·mol−1
合成二甲醚时还会发生副反应:
③ CO2(g)+ H2(g)CO(g) + H2O(g) ΔH3 = + 41.2 kJ·mol−1
其他条件相同时,反应温度对CO2平衡总转化率及反应2.5小时的CO2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。(已知:CH3OCH3的选择性=×100%)。
下列说法正确的是
A.不改变反应时间和温度,增大压强或增大CO2与H2的投料比都能进一步提高CO2实际总转化率和二甲醚实际选择性
B.CO2催化加氢合成二甲醚的最佳温度为240℃左右
C.温度高于290℃,CO2平衡总转化率随温度升高而上升的原因为反应①进行程度大于反应③
D.一定温度下,加入多孔CaO(s)或选用高效催化剂,均能提高平衡时H2的转化率
二、非选择题(本大题共4个小题,共52分)
17.(14分)碘钟反应是一种化学振荡反应,某化学兴趣小组以过硫酸根()—碘离子(I-)—硫代硫酸根()体系的碘钟反应,探究外界条件对化学反应速率的影响。
已知:该“碘钟实验”反应分两步进行,反应机理如下:
第一步:(慢反应);
第二步:(快反应)。
设计的实验方案如下表所示(试剂:0.10mol·L-1 K2S2O8溶液、0.50mol·L-1 KI溶液、0.10mol·L-1 Na2S2O3溶液、0.2%淀粉溶液)。
实验
编号
实验温度
/℃
试剂体积V/mL
K2S2O8溶液
KI溶液
水
Na2S2O3溶液
淀粉溶液
①
25
10
4
0
4
2
②
25
8
4
Vx
4
2
③
35
10
4
0
4
2
回答下列问题:
(1)该“碘钟实验”的总反应离子方程式为___________。
(2)该实验的“时钟效应”体现在向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液,当溶液中的___________耗尽后,溶液颜色将由___________色变为___________色。
(3)实验中Vx=___________。实验①②是探究___________对化学反应速率的影响,实验①③是探究___________对化学反应速率的影响。
(4)整个反应的反应速率由___________反应决定,第一步反应活化能Ea1___________第二步反应活化能Ea2(填“>”“<”或“=”)。
(5)实验①②③中,变色时间最短的为实验___________,用碰撞理论解释原因:___________。
18.(12分)氢气既是重要的化工原料,又属于洁净能源,是未来人类重点开发的能源之一,请回答下列问题:
(1)氢气可以与煤在催化剂作用下制备乙炔,其总反应式为: 。已知部分反应如下:Ⅰ. ;
Ⅱ. ;
Ⅲ. ;
① ;
②一定条件下,向2L的恒容密闭容器中加入足量碳粉和1mol,发生上述反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,5min后容器内总压强不再变化,容器中为0.1mol,为0.1mol,为0.3mol,5min内的平均反应速率 ,反应Ⅰ的平衡常数 (写出计算式)。
(2)氢气可以用于合成甲醇的反应为 ,在恒压条件下测得的平衡转化率与温度和投料比关系如图所示:
①已知,则 (填“>”“<”或“=”)0。
②由图可知,同温同压下越大,的平衡转化率越大,原因为 。
③写出一条可同时提高反应速率和平衡转化率的措施: 。
19.(13分)Ⅰ.氢能作为一种零碳、高效的二次能源,被广泛认为是推动全球能源结构转型、实现“双碳”目标的核心载体之一、可利用甲酸催化分解制氢,涉及的反应有:
反应ⅰ:
反应ⅱ:
反应ⅲ:
回答下列问题:
(1)_______。
(2)恒温恒容条件下,发生上述反应,则下列能判断反应达到平衡状态的标志是_______(填标号)。
A. B.混合气体的密度不变
C.和物质的量相等 D.混合气体的平均摩尔质量不变
Ⅱ.乙二醇()是重要的化工原料,主要用于生产防冻剂,其合成路线方法为
(3)该反应在_______下能自发反应(填“高温”、“低温”、“任何温度”)。
(4)按进料,固定平衡转化率,探究温度与压强的关系。分别为0.45、0.55和0.65时,温度与压强的关系如图所示。
①代表的曲线为_______,理由是_______。
②若在温度为T K,在压强100 kPa条件下,测得的平衡转化率为75%,则该反应的压强平衡常数_______(列出计算式即可)。已知:各物质的分压=物质的量分数×体系总压,利用各物质的分压代替浓度,即为压强平衡常数。
(5)若保持温度、压强不变,平衡后按原比例再次通入CO、,再次达到平衡,CO的转化率将_______(填“增大”、“减小”或“不变”),理由是_______。
20.(13分)在“两碳”背景下,燃油汽车将逐步被新能源汽车所替代。CO选择性催化还原(SCR)技术脱除燃油汽车尾气中的和,有利于环境保护。回答下列问题:
(1)将和转化为无毒的大气循环气体,发生的反应如下:
ⅰ.
ⅱ.
①还原生成无毒的大气循环气体的热化学方程式为_____;该反应的化学平衡常数_____(用含、的式子表示)。
②对于反应ⅱ,既能加快正反应的速率,又能提高CO的平衡转化率,可采取的措施有_____。(任写1条即可)
(2)在甲、乙两个密闭容器中均进行反应ii,反应前的相关数据如下表所示,反应过程中的物质的量(n)与时间(t)的关系如图所示。
容器
温度
催化剂
容积
起始反应物的物质的量
起始容器内压强
甲
℃
M
10L
2molCO、2molNO
乙
℃
N
10L
2molCO、2molNO
①内,甲中用NO浓度变化表示的平均反应速率_____。
②_____(填“>”“<”或“=”),判断依据为_____。
(3)研究同一催化剂同时催化反应i、ii。一定温度下,向容积为的恒容密闭容器中充入和,容器中反应ⅰ和反应ⅱ都存在,末达到平衡,测得,的转化率。平衡时的物质的量为_____。
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2026-2027学年高二化学单元培优卷(人教版选择性必修1)
第二章 化学反应速率与化学平衡
(考试时间:75分钟 试卷满分:100分)
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16
一、选择题(本大题共16个小题,每题3分,共48分,每题只有一个选项符合题目要求)
1.反应A(g)+3B(g)2C(g)+2D(g)在四种不同情况下的反应速率分别为:①v(A)=0.45 mol·L-1·s-1、②v(B)=0.6 mol·L-1·s-1、③v(C)=0.4 mol·L-1·s-1、④v(D)=0.45 mol·L-1·s-1,该反应进行的快慢顺序为( )
A.①>③>②>④ B.①>②=③>④ C.②>①=④>③ D.①>④>②=③
【答案】D
【解析】不同物质表示的速率之比等于其化学计量数之比,故各物质表示的反应速率与其化学计量数之比越大,反应速率越快。①=0.45 mol·L-1·s-1;②=0.2 mol·L-1·s-1;③=0.2 mol·L-1·s-1;④=0.225 mol·L-1·s-1;反应速率①>④>②=③。
2.下列事实,不能用勒夏特列原理解释的是
A.滴有酚酞的氨水溶液,适当加热溶液(氨气不挥发)后颜色变深
B.开启啤酒瓶后,瓶中立刻泛起大量泡
C.对平衡体系增加压强使颜色变深
D.硫酸工业中,增大的浓度有利于提高的转化率
【答案】C
【解析】A.氨水受热促进解离,浓度增大,颜色变深,可用勒夏特列原理解释,A正确;
B.开启啤酒瓶后压强降低,逸出,平衡向气体体积增大的方向移动,可用勒夏特列原理解释,B正确;
C.反应前后气体物质的量相等,加压仅增大各物质浓度但平衡不移动,颜色变深是浓度变化而非平衡移动导致,不能用勒夏特列原理解释,C错误;
D.增大浓度使平衡向生成方向移动,提高转化率,可用勒夏特列原理解释,D正确;
故答案选C。
3.一定温度下,在恒容、密闭容器中发生反应:。当、、、的浓度不再变化时,下列说法正确的是
A.该反应已达到化学平衡状态
B.正、逆反应速率相等且等于零
C.和全部转化为和
D.、、、的浓度一定相等
【答案】A
【解析】A.当反应物和生成物的浓度都不再变化,说明正逆反应速率相等,反应达到平衡,A正确;
B.反应物和生成物浓度不变可说明反应达到平衡,但是化学平衡为动态平衡,正逆反应速率相等但不等于零,B错误;
C.该反应为可逆反应,反应物不可能全部转化为产物,C错误;
D.题干中只说明了反应物和产物的浓度不再变化,但是其浓度不一定相等,这与反应进行程度和初始投料比有关,D错误;
故答案选A。
4.捷里多维奇(Zeldovich)发现的和反应生成的能量变化过程如下图所示:
已知TS表示过渡态,下列说法错误的是
A.该历程中有三个基元反应 B.经过TS2的反应式为
C.该反应决速步骤为经过TS3的步骤 D.反应的
【答案】C
【解析】A.由图可知反应历程中有三个过渡态,故该历程中有三个基元反应,A正确;
B.形成过渡态TS2的步骤是N原子和生成NO和O的过程,B正确;
C.决速步骤是活化能最大的步骤,该反应决速步骤为经过TS1的步骤,C错误;
D.由图可知,三步反应加和得总反应,TS2步和TS3加和反应为,根据盖斯定律两式加和得反应,D正确;
故选C。
5.下列有关反应的说法中不正确的是
A.生成标准状况下转移 B.溶液能催化该反应
C.该反应的熵变 D.该反应在任意温度下均能自发进行
【答案】C
【解析】A.标准状况下的物质的量为,根据方程式可知,,所以此时转移电子的物质的量为1mol,A正确;
B.氯化铁可催化过氧化氢分解,B正确;
C.上述反应中由液态过氧化氢生成气体氧气,则反应的熵变,C错误;
D.上述反应为熵增的放热反应,则任何温度下均能自发进行,D正确;
故选C。
6.1913年德国化学家哈伯发明了以低成本制造大量氨的方法,从而大大满足了当时日益增长的人口对粮食的需求。下列所示是哈伯法的流程图,其中为提高原料转化率而采取的措施是( )
A.①②③ B.②④⑤ C.①③⑤ D.②③④
【答案】B
【解析】②④⑤操作均有利于合成氨的化学平衡向右移动,提高转化率。
7.利用“(橙色)(黄色)”研究温度、浓度对化学平衡的影响,进行如图实验。已知:微热试管a中溶液,黄色加深。下列说法错误的是
A.反应的△H>0
B.试管b加水后,溶液的pH减小
C.室温下,试管c比试管b黄色更深,但该反应的平衡常数不变
D.试管d比试管b橙色更深,原因是增大
【答案】B
【解析】A.微热试管a中溶液,黄色加深,说明升高温度,平衡正向移动,则该反应为吸热反应,即△H>0,A正确;
B.试管b加水后,平衡正向移动,增大,但减小,溶液的pH增大,B错误;
C.试管c比试管b黄色更深,平衡正向移动,但平衡常数只受温度的影响,平衡常数不变,C正确;
D.试管d中加浓硫酸,溶液中增大,平衡逆向移动,溶液橙色变深,D正确;
故选B。
8.在一真空密闭容器中盛有,加热到200℃,发生反应:,反应达到平衡时,在混合气体中的体积分数为m%。若在相同的温度和相同的容器中,起始时加入,反应达到平衡时,在混合气体中的体积分数为n%,则m和n的关系正确的是
A. B. C. D.无法比较
【答案】C
【解析】开始加入所达到的平衡,可以等效为先将体积增大1倍达到的平衡状态,该状态与开始加入是完全相同的平衡状态,然后再将体积压缩恢复到原来的体积,增大压强平衡向体积减小的方向移动,即平衡向逆反应方向移动,的体积分数增大,故,答案选C。
9.恒温条件下,用如图所示的50 mL注射器吸入和的混合气体,将细管端用橡胶塞封闭,注射器的活塞位于Ⅰ处(将此处的平衡标注为平衡Ⅰ),然后把活塞拉到Ⅱ处(此处的平衡标注为平衡Ⅱ),观察管内混合气体颜色的变化。下列说法错误的是
A.平衡Ⅱ时混合气体的平均相对分子质量比平衡Ⅰ大
B.把活塞从Ⅰ处拉到Ⅱ处,气体颜色先变浅后变深,最终颜色比拉动活塞之前浅
C.平衡Ⅱ时,与平衡Ⅰ时相等
D.实验结束后,可将注射器内气体注入NaOH溶液中吸收,防止污染空气
【答案】A
【分析】发生的反应为:。
【解析】A.活塞位于Ⅱ处时注射器内压强较小,平衡向生成的方向移动,气体分子数变多,混合气体的平均相对分子质量比Ⅰ处小,A错误;
B.把活塞从Ⅰ处拉到Ⅱ处,由于体积增大,气体浓度减小,气体颜色先变浅,随后由于平衡向生成的方向移动,颜色有所加深,最终依然比Ⅰ处浅,B正确;
C.发生的反应为:,为该反应的平衡常数,温度没有发生改变,故不变,C正确;
D.可以与NaOH溶液反应,故可用NaOH溶液吸收注射器内气体,D正确;
故选A。
10.某温度下,某气相反应达到化学平衡,平衡常数,且正反应为吸热反应。下列说法正确的是
A.该反应的化学方程式为
B.减小压强,平衡向生成X的方向移动
C.降低温度,平衡向生成F的方向移动,逆反应速率增大
D.增大c(X),则c(Y)和K增大
【答案】A
【解析】A.平衡常数是生成物浓度幂次方之积与反应物浓度幂次方之积的比值,则该反应的化学方程式为,故A正确;
B.该反应前后气体分子数不变,改变压强,平衡不移动,故B错误;
C.正反应为吸热反应,降低温度,正、逆反应速率都降低,平衡向逆反应方向移动,所以降低温度,平衡向生成F的方向移动,逆反应速率减小,故C错误;
D.平衡常数为温度函数,温度不变,平衡常数不变,增大X的浓度,平衡向逆反应方向移动,Y的浓度减小,平衡常数不变,故D错误;
故选A。
11.一定温度下,在恒压密闭容器中发生某反应并达到平衡状态。若保持温度不变,在t0时刻改变外界条件,反应速率发生如图所示的变化。则下列情景与图像不符合的是
A.,t0时充入CO2
B.,t0时充入HI
C.,t0时分离出NH3
D.,t0时充入NO2
【答案】B
【分析】图像中时刻改变条件后:正反应速率和逆反应速率均突变(排除浓度渐变的情况),且 v正'>v逆',平衡正向移动,容器为恒压体系,充入气体或分离气体会改变体积,进而改变浓度。
【解析】A.,时充入,恒压下充入,容器体积增大,浓度增大, 正反应速率突变增大,浓度减小,逆反应速率突变减小,满足 v正'>v逆',平衡正向移动,符合图像,故A正确;
B.,时充入,恒压下充入,容器体积增大,浓度增大,逆反应速率突变增大,、浓度减小,正反应速率突变减小,此时v逆'>v正',平衡逆向移动,不符合图像,故B错误;
C.,时分离出,恒压下分离,容器体积减小,浓度减小,逆反应速率突变减小,、浓度增大,正反应速率突变增大,满足 v正'>v逆',平衡正向移动,符合图像,故C正确;
D.,时充入,恒压下充入,容器体积增大,浓度增大,正反应速率突变增大,浓度减小,逆反应速率突变减小,满足 v正'>v逆',平衡正向移动,符合图像,故D正确;
故答案选B。
12.绝热恒容下发生反应:,测得、随时间变化如图。下列说法正确的是
A.该反应的 B.时,
C.时,A的转化率最大 D.、时,反应平衡常数
【答案】A
【解析】A.反应开始至t1,反应速率加快,说明容器内温度升高,则该反应放热, ,故A正确;
B.根据图示,时,,故B错误;
C.时,,反应仍正向进行,A的转化率没有达到最大值,故C错误;
D.根据以上分析,正反应放热,时的温度小于时,升高温度平衡逆向移动,反应平衡常数,故D错误;
选A。
13.汽车尾气治理可用碳在催化剂的条件下还原NO2:2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)。在恒压密闭容器中加入等量的碳和NO2气体,保持温度不变,测得相同时间内NO2的转化率在不同压强下的变化如图所示。下列说法错误的是
A.b、e两点转化率相同,反应速率不同
B.最高点之前,NO2的转化率升高是因为压强增大使平衡正向移动
C.e点CO2的体积分数约为33.3%
D.向e点添加体积比为1:2的N2和CO2达新平衡,CO2的体积分数不变
【答案】B
【分析】随压强增大,反应速率加快,相同时间内反应物的转化率增大,在最高点,反应达平衡状态;最高点后的每个点,反应都达平衡状态,且平衡逆向移动。
【解析】A.e点压强更大,反应速率更快,A正确;
B.最高点之前,反应尚未达平衡状态,压强的增大加快了反应速率,故NO2的转化率逐渐增大,B错误;
C.e点时,NO2的转化率为40%,设NO2的起始投入量为2mol,则生成N2为0.4mol,CO2为0.8mol,剩余NO2为1.2mol,CO2的体积分数:×100%=33.3%,C正确;
D.e点时,在恒压密闭容器中按照体积比1∶2添加一定量的N2和CO2,与原平衡为等效平衡,达新平衡时,CO2体积分数不变,D正确;
答案选B。
14.已知,恒容密闭容器中加入和一定量,的平衡转化率按不同投料比随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是
A.投料比:
B.压强:
C.反应速率:
D.在投料比条件下,d点反应正向进行
【答案】B
【解析】A.增大水的浓度,x值减小,平衡正向移动,的平衡转化率增大,所以,故A正确;
B.b点甲烷转化率大于a点,可知b点物质的量大于a点,b点温度大于a点,所以压强:,故B错误;
C.b、c均为平衡点,正逆反应速率相等,b点水的投料大于c点,b点反应速率大于c,故C正确;
D.在投料比条件下,d点甲烷的转化率小于平衡转化率,所以d点反应正向进行,故D正确;
选B。
15.丙二酸()加热到熔点以上时,会生成乙酸和,反应过程如图。
下列说法错误的是
A.过程②中反应物和生成物互为同分异构体
B.过程①的逆反应的活化能为
C.过程①的
D.过程①中既有O-H键的断裂,又有O-H键的生成
【答案】C
【解析】A.由图可知,过程②中反应物和生成物CH3COOH的分子式相同,都为C2H4O2,但结构不同,互为同分异构体,A正确;
B.由图可知,过程①的逆反应的活化能为,B正确;
C.由图可知,过程①为反应物总能量小于生成物总能量的吸热反应,反应的,C错误;
D.由图可知,过程①的反应为:+CO2,反应中既有O-H键的断裂,又有O-H键的生成,D正确;
故选C。
16.开发CO2催化加氢可合成二甲醚。其主要反应为:
① CO2(g)+ 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g) ΔH1 =﹣49.01 kJ·mol−1
② 2CH3OH(g)CH3OCH3(g) + H2O(g) ΔH2 =﹣24.52 kJ·mol−1
合成二甲醚时还会发生副反应:
③ CO2(g)+ H2(g)CO(g) + H2O(g) ΔH3 = + 41.2 kJ·mol−1
其他条件相同时,反应温度对CO2平衡总转化率及反应2.5小时的CO2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。(已知:CH3OCH3的选择性=×100%)。
下列说法正确的是
A.不改变反应时间和温度,增大压强或增大CO2与H2的投料比都能进一步提高CO2实际总转化率和二甲醚实际选择性
B.CO2催化加氢合成二甲醚的最佳温度为240℃左右
C.温度高于290℃,CO2平衡总转化率随温度升高而上升的原因为反应①进行程度大于反应③
D.一定温度下,加入多孔CaO(s)或选用高效催化剂,均能提高平衡时H2的转化率
【答案】B
【解析】A.增大压强,反应①化学平衡正向移动,反应③化学平衡不移动,CO2实际总转化率和二甲醚实际选择性都提高,但是增大CO2和H2的投料比,CO2的实际总转化率降低,A错误;B.从图2中可知,240℃时二甲醚实际选择性最大,CO2催化加氢合成二甲醚的最佳温度为240℃左右,B正确;C.反应①为放热反应,反应③为吸热反应,升高温度反应③平衡正向移动,反应①平衡逆向移动,温度高于290℃,CO2平衡总转化率随温度升高而上升原因为反应③进行程度大于反应①,C错误;D.使用高效催化剂,能加快反应速率但是不能提高平衡时氢气的转化率,D错误;故答案选B。
二、非选择题(本大题共4个小题,共52分)
17.(14分)碘钟反应是一种化学振荡反应,某化学兴趣小组以过硫酸根()—碘离子(I-)—硫代硫酸根()体系的碘钟反应,探究外界条件对化学反应速率的影响。
已知:该“碘钟实验”反应分两步进行,反应机理如下:
第一步:(慢反应);
第二步:(快反应)。
设计的实验方案如下表所示(试剂:0.10mol·L-1 K2S2O8溶液、0.50mol·L-1 KI溶液、0.10mol·L-1 Na2S2O3溶液、0.2%淀粉溶液)。
实验
编号
实验温度
/℃
试剂体积V/mL
K2S2O8溶液
KI溶液
水
Na2S2O3溶液
淀粉溶液
①
25
10
4
0
4
2
②
25
8
4
Vx
4
2
③
35
10
4
0
4
2
回答下列问题:
(1)该“碘钟实验”的总反应离子方程式为___________。
(2)该实验的“时钟效应”体现在向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液,当溶液中的___________耗尽后,溶液颜色将由___________色变为___________色。
(3)实验中Vx=___________。实验①②是探究___________对化学反应速率的影响,实验①③是探究___________对化学反应速率的影响。
(4)整个反应的反应速率由___________反应决定,第一步反应活化能Ea1___________第二步反应活化能Ea2(填“>”“<”或“=”)。
(5)实验①②③中,变色时间最短的为实验___________,用碰撞理论解释原因:___________。
【答案】(除标明外,每空2分)
(1)
(2)Na2S2O3或(1分) 无(1分) 蓝(1分)
(3)2 浓度(1分) 温度(1分)
(4)慢(1分) >(1分)
(5)③(1分) 温度升高,活化分子百分数增大,有效碰撞次数增加,实验③反应速率最快
【分析】该“碘钟实验”的总反应: ,分两步进行: 第一步:(慢反应);第二步:(快反应);
,根据淀粉遇碘变蓝和控制变量法,改变单一变量;
【解析】(1)将两步反应、相加,得到总反应离子方程式为;
(2)在反应过程中,Na2S2O3会优先消耗第一步生成的I2,当Na2S2O3耗尽后,后续生成的I2会与淀粉结合,使溶液由无色变为蓝色;
(3)实验探究应控制变量,溶液总体积应相同,故Vx=2。实验①②中变量是浓度,是探究浓度对化学反应速率的影响。实验①③中变量是温度,是探究温度对化学反应速率的影响;
(4)整个反应的反应速率由慢反应(第一步反应)决定;活化能越大,反应速率越慢,因此第一步反应活化能Ea1大于第二步反应活化能Ea2;
(5)实验③变色时间最短,从碰撞理论看,实验③温度最高且K2S2O8溶液浓度与实验①相同,温度升高,活化分子百分数增大,有效碰撞次数增加,反应速率加快。
18.(12分)氢气既是重要的化工原料,又属于洁净能源,是未来人类重点开发的能源之一,请回答下列问题:
(1)氢气可以与煤在催化剂作用下制备乙炔,其总反应式为: 。已知部分反应如下:
Ⅰ. ;
Ⅱ. ;
Ⅲ. ;
① ;
②一定条件下,向2L的恒容密闭容器中加入足量碳粉和1mol,发生上述反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,5min后容器内总压强不再变化,容器中为0.1mol,为0.1mol,为0.3mol,5min内的平均反应速率 ,反应Ⅰ的平衡常数 (写出计算式)。
(2)氢气可以用于合成甲醇的反应为 ,在恒压条件下测得的平衡转化率与温度和投料比关系如图所示:
①已知,则 (填“>”“<”或“=”)0。
②由图可知,同温同压下越大,的平衡转化率越大,原因为 。
③写出一条可同时提高反应速率和平衡转化率的措施: 。
【答案】(每空2分)
(1)+226.73kJ/mol 0.07mol/(L·min)
(2)< 一定条件下,增大其中一种反应物的浓度,平衡正向移动,另一种反应物的平衡转化率会提高 增大压强
【解析】(1)①由盖斯定律可知,;
②当容器内总压强不再变化时可知反应达到平衡,反应前气体只有,反应后气体有、、、,
根据氢原子守恒,平衡时,则5min内消耗的为,则5 min内的平均反应速率;反应Ⅰ的平衡常数;
(2)①已知,由图可知温度越高的平衡转化率越低,所以反应为放热反应,;
②由图可知,同温同压下越大,的平衡转化率越大,原因为一定条件下,增大其中一种反应物的浓度,平衡正向移动,另一种反应物的平衡转化率会提高;
③可同时提高反应速率和平衡转化率的措施为加压。
19.(13分)Ⅰ.氢能作为一种零碳、高效的二次能源,被广泛认为是推动全球能源结构转型、实现“双碳”目标的核心载体之一、可利用甲酸催化分解制氢,涉及的反应有:
反应ⅰ:
反应ⅱ:
反应ⅲ:
回答下列问题:
(1)_______。
(2)恒温恒容条件下,发生上述反应,则下列能判断反应达到平衡状态的标志是_______(填标号)。
A. B.混合气体的密度不变
C.和物质的量相等 D.混合气体的平均摩尔质量不变
Ⅱ.乙二醇()是重要的化工原料,主要用于生产防冻剂,其合成路线方法为
(3)该反应在_______下能自发反应(填“高温”、“低温”、“任何温度”)。
(4)按进料,固定平衡转化率,探究温度与压强的关系。分别为0.45、0.55和0.65时,温度与压强的关系如图所示。
①代表的曲线为_______,理由是_______。
②若在温度为T K,在压强100 kPa条件下,测得的平衡转化率为75%,则该反应的压强平衡常数_______(列出计算式即可)。已知:各物质的分压=物质的量分数×体系总压,利用各物质的分压代替浓度,即为压强平衡常数。
(5)若保持温度、压强不变,平衡后按原比例再次通入CO、,再次达到平衡,CO的转化率将_______(填“增大”、“减小”或“不变”),理由是_______。
【答案】(除标明外,每空2分)
(1)+10.4
(2)D
(3)低温(1分)
(4)(1分) 进料比、温度相同条件下,压强越大,平衡正向移动,转化率越高(合理即可)
(5)不变(1分) 相当于在相同条件下增大投料量但保持各反应物的比例不变。由于温度不变,平衡常数不变,达到的平衡状态中各组分的物质的量分数相同,因此CO的转化率保持不变。(相当于初始时在相同条件下按原比例增加反应物的量,同时容器体积也相应增大,使得起始浓度、温度、压强均相同,由于平衡常数不变,达到的平衡状态各组分的物质的量分数也相同,因此CO的转化率保持不变。)
【解析】(1)根据盖斯定律,反应反应 反应,则。
(2)A.不能说明正逆反应速率相等,不能作为平衡的标志,A不选;
B.混合气体的密度,在恒容条件下,不变。反应物和生成物均为气体,根据质量守恒定律,体系总质量不变。因此,密度在整个反应过程中始终不变,不能作为平衡标志,B不选;
C.根据反应i和iii,生成的CO2和H2的化学计量数之比为1:1,反应过程中CO2和物质的量始终相等,因此不能作为平衡标志,C不选;
D.混合气体的平均摩尔质量,体系总质量不变。但反应i和ii是气体分子数增加的反应,所以反应过程中气体的总物质的量会发生变化。当反应达到平衡时,各组分的物质的量不再变化,也恒定,因此保持不变可以作为平衡标志,D选;
故选D。
(3)反应的,吉布斯自由能 时反应自发,该反应过程中气体分子数减少,体系混乱度降低,所以,该反应在低温下能自发反应。
(4)①反应是气体物质的量减小的反应,进料比、温度相同条件下,压强增大,平衡正向移动,反应物的转化率越高,是最大转化率,对应压强最大,故曲线为;
②设起始时,, 平衡转化率为,则:
总物质的量,各物质分压:,,,压强平衡常数 。
(5)若保持温度、压强不变,平衡后按原比例再次通入CO、,相当于在相同条件下增大投料量但保持各反应物的比例不变。由于温度不变,平衡常数不变,达到的平衡状态中各组分的物质的量分数相同,因此CO的转化率保持不变(相当于初始时在相同条件下按原比例增加反应物的量,同时容器体积也相应增大,使得起始浓度、温度、压强均相同,由于平衡常数不变,达到的平衡状态各组分的物质的量分数也相同,因此CO的转化率保持不变。)
20.(13分)在“两碳”背景下,燃油汽车将逐步被新能源汽车所替代。CO选择性催化还原(SCR)技术脱除燃油汽车尾气中的和,有利于环境保护。回答下列问题:
(1)将和转化为无毒的大气循环气体,发生的反应如下:
ⅰ.
ⅱ.
①还原生成无毒的大气循环气体的热化学方程式为_____;该反应的化学平衡常数_____(用含、的式子表示)。
②对于反应ⅱ,既能加快正反应的速率,又能提高CO的平衡转化率,可采取的措施有_____。(任写1条即可)
(2)在甲、乙两个密闭容器中均进行反应ii,反应前的相关数据如下表所示,反应过程中的物质的量(n)与时间(t)的关系如图所示。
容器
温度
催化剂
容积
起始反应物的物质的量
起始容器内压强
甲
℃
M
10L
2molCO、2molNO
乙
℃
N
10L
2molCO、2molNO
①内,甲中用NO浓度变化表示的平均反应速率_____。
②_____(填“>”“<”或“=”),判断依据为_____。
(3)研究同一催化剂同时催化反应i、ii。一定温度下,向容积为的恒容密闭容器中充入和,容器中反应ⅰ和反应ⅱ都存在,末达到平衡,测得,的转化率。平衡时的物质的量为_____。
【答案】(除标明外,每空2分)
(1) 增大反应压强或增大NO的投入量(任写1条,合理即可)
(2) <(1分) 正反应是放热反应,降低温度,平衡正移,达平衡时多,说明甲的温度低(合理均可)
(3)
【解析】(1)根据题意写出目标反应方程式并配平为,根据盖斯定律,将反应2ⅰ+ⅱ即可得目标反应,,故答案为: ;
结合盖斯定律可知,反应2ⅰ+ⅱ即可得目标反应,则K=;
(2)①由图可知,内,甲中生成的物质的量为,根据反应ⅱ的化学计量数关系,消耗的物质的量为,则。
②正反应是放热反应,降低温度,平衡正移,达平衡时多,说明甲的温度低,即;
(3)根据题意和达到平衡,,的转化率。则:
ⅰ.
ⅱ.
故平衡时的物质的量为。
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