第2章 化学反应的方向、限度与速率 增分测评卷-（ppt同步课件）【学而思】2026-2027学年高二上学期化学选择性必修一（鲁科版）

该高中化学单元复习课件系统梳理了化学反应的方向、限度与速率核心知识，通过知识框架整合焓变熵变判断反应方向、化学平衡常数与勒夏特列原理分析限度、反应速率影响因素及计算等内容，构建“方向-限度-速率”逻辑链条，帮助学生形成完整知识网络。 其亮点在于融合科学思维与科学探究，设计“实验探究-图表分析-原理应用”复习活动，如通过草酸与高锰酸钾浓度实验培养科学探究能力，结合c-t曲线、平衡常数计算发展证据推理能力，分层设置选择（基础）与非选择（综合）题满足个性化需求，助力教师精准把握学情，提升复习效率。

第2章 化学反应的方向、限度与速率 第1讲　描述运动的基本概念 注意事项 1.全卷满分100分。考试用时90分钟。 2.可能用到的相对原子质量:H-1　C-12　N-14　O-16　Ca-40。 一、选择题(本题共10小题,每小题2分,共20分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要 求的) 1.正确判断反应自发进行的方向对于生产实践具有重要的意义。下列说法正确的是 (　　　) A.水结成冰的过程中ΔH<0,ΔS>0 B.ΔG不仅与焓变和熵变有关,还与温度有关 C.ΔH<0的反应均为可自发进行的反应 D.能够自发进行的反应一定是熵增加的反应 　B     第1讲　描述运动的基本概念 解析　水结成冰过程放热(ΔH<0),同一物质由液态变为固态,体系混乱度降低,ΔS<0,A错误;根据ΔG=ΔH -TΔS,可知ΔG与焓变、熵变和温度有关,B正确;焓变不能单独作为判断反应能否自发进行的依据,必须 综合考虑体系的焓变和熵变,C错误;能自发进行的反应可能熵减小,如反应HCl(g)+NH3(g)  NH4Cl(s) 在常温下可自发进行,D错误。 第1讲　描述运动的基本概念 2.下列事实,能用勒夏特列原理解释的是 (　　　) A.实验室用排饱和食盐水法收集氯气而不用排水法 B.由H2(g)、I2(g)、HI(g)组成的混合气体平衡体系通过缩小容器体积加压后颜色加深 C.加入催化剂,使N2和H2在一定条件下转化为NH3 D.在FeCl2溶液中加入铁粉防止氧化变质 　A     第1讲　描述运动的基本概念 解析　实验室用排饱和食盐水法收集氯气而不用排水法是因为饱和食盐水中Cl-浓度高,会抑制Cl2溶 解,能用勒夏特列原理解释,A符合题意;H2(g)+I2(g)  2HI(g)为反应前后气体总物质的量不变的反应, 加压平衡不移动,颜色加深是因为体积减小导致I2的浓度增大,不能用勒夏特列原理解释,B不符合题意; 催化剂不能使平衡移动,不能用勒夏特列原理解释,C不符合题意;在FeCl2溶液中加入Fe粉的目的是防止 FeCl2被氧化,不涉及平衡移动,不能用勒夏特列原理解释,D不符合题意。 第1讲　描述运动的基本概念 3.下列有关合成氨条件的选择和解释不合理的是 (　　　) A.使用催化剂,可加快N2和H2合成氨的速率 B.高压比常压条件更有利于合成氨 C.采用500 ℃左右主要考虑反应速率问题 D.采用高温高压合成氨有利于提高反应速率和平衡产率 　D     第1讲　描述运动的基本概念 解析　催化剂能够加快反应速率,A合理;合成氨反应为反应前后气体分子数减小的反应,加压有利于平 衡正向移动,即高压比常压条件更有利于合成氨,B合理;在500 ℃左右时,催化剂(铁触媒)活性最大,C合 理;合成氨反应的ΔH<0,其他条件不变时,温度越高越不利于提高NH3的平衡产率,D不合理。 第1讲　描述运动的基本概念 4.某化学小组查阅资料后,得知NO2(g)+CO(g)  NO(g)+CO2(g)的反应历程分两步:①2NO2(g)  NO3 (g)+NO(g)(慢反应)　②NO3(g)+CO(g)  NO2(g)+CO2(g)(快反应) k正、k逆均为速率常数,两步反应的正、逆反应速率方程分别为: ①v正=k正1·c2(NO2),v逆=k逆1·c(NO3)·c(NO); ②v正=k正2·c(NO3)·c(CO),v逆=k逆2·c(NO2)·c(CO2)。 下列说法正确的是 (　　　) A.总反应速率取决于反应② B.反应①的活化能小于反应②的活化能 C.NO2(g)+CO(g)  NO(g)+CO2(g)的平衡常数K=  D.若反应①为吸热反应,则升高温度,k正1增大,k逆1减小 　C     第1讲　描述运动的基本概念 解析　总反应速率取决于慢反应,即反应①,A错误;反应的活化能越大反应越慢,反应①的活化能大于 反应②的活化能,B错误;由反应①、②得K1= = ,K2= = ,平衡常数 K=K1·K2= ,C正确;升高温度,正、逆反应速率均变大,故k正1增大,k逆1也增大,D错误。 第1讲　描述运动的基本概念 5.一定条件下,对于可逆反应X(g)+3Y(g)  2Z(g),若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零), 达到平衡时,X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L-1、0.3 mol·L-1、0.08 mol·L-1,则下列判断不合理的是  (　　　) A.c1∶c2=1∶3 B.X、Y的转化率相等 C.平衡时,Y和Z的生成速率之比为2∶3 D.c1的取值范围为0<c1<0.14 mol·L-1     C     第1讲　描述运动的基本概念 解析　设X转化的浓度为x,列出“三段式”: X(g)　　+　　3Y(g)      　　2Z(g) 初始　    c1　　　　    c2　　　　　　     c3 转化　    x　　　　　3x　　　　　　　 2x 平衡　 0.1 mol·L-1 0.3 mol·L-1　　　 0.08 mol·L-1 则c1∶c2=(x+0.1 mol·L-1)∶(3x+0.3 mol·L-1)=1∶3,A正确;由A项可知,X的转化率为 ×100%,Y的转化率 为 ×100%,c1∶c2=1∶3,则X、Y的转化率相等,B正确;平衡时,正、逆反应速率相等,则Y和Z的生成速 率之比为3∶2,C错误;由极值法可得0<c1<0.14 mol·L-1,D正确。 第1讲　描述运动的基本概念 6.已知298 K、101 kPa时,CO2(g)+3H2(g)  CH3OH(g)+H2O(g)    ΔH=-49.5 kJ· mol-1。该反应在密闭的 刚性容器中进行,CO2的初始浓度相同,在不同温度和催化剂条件下,c(CO2)-t关系如图所示。下列说法 错误的是 (　　　) A.T1下,反应达到平衡时c(CH3OH)=0.15 mol·L-1 B.T1下,催化剂1的催化效果比催化剂2好 C.其他条件不变,20 min时,向容器中充入氦气该反应速率不变 D.T1>T2   　B     第1讲　描述运动的基本概念 解析　结合同一反应中物质的物质的量变化量之比等于化学计量数之比可知,T1下达到平衡时CO2的 浓度为0.25 mol·L-1,即CO2的浓度改变量为0.40 mol·L-1-0.25 mol·L-1=0.15 mol·L-1,反应达到平衡时c(CH3 OH)=0.15 mol·L-1,A正确;温度均为T1条件下,使用催化剂1达到平衡所需要的时间比使用催化剂2更长, 说明催化剂2的催化效果比催化剂1好,B错误;其他条件不变,20 min时,向恒温恒容的密闭容器中充入氦 气,反应体系中参与反应的物质的浓度保持不变,则反应速率不变,C正确;平衡时CO2的浓度在T1温度下 比在T2温度下的大,即T1到T2平衡正向移动,该反应的正反应是一个放热反应,降低温度平衡正向移动,即 T1>T2,D正确。 第1讲　描述运动的基本概念 7.将NH4Br置于密闭容器中,在某温度下发生反应:①NH4Br(s)  NH3(g)+HBr(g),②2HBr(g)  Br2(g) +H2(g),2 min达平衡,测知H2的浓度为1 mol·L-1,HBr的浓度为4 mol·L-1,则该温度下反应①的平衡常数为  (　　　) A.24 mol2·L-2 B.36 mol2·L-2 C.16 mol2·L-2 D.10 mol2·L-2 　A     第1讲　描述运动的基本概念 解析　NH4Br(s)分解生成的HBr有一部分分解,故剩余的HBr的量为NH4Br分解生成的HBr的量减去HBr 分解的量,即c平(HBr)=c生成(HBr)-c分解(HBr),c生成(HBr)=4 mol·L-1+2 mol·L-1=6 mol·L-1,c平(NH3)=c生成(HBr)=6 mol·L-1,则该温度下反应①的平衡常数为K=c平(NH3)×c平(HBr)=6 mol·L-1×4 mol·L-1=24 mol2·L-2,故选A。 第1讲　描述运动的基本概念 8.向体积均为1 L的两恒容容器中分别充入2 mol X和1 mol Y发生反应:2X(g)+Y(g)  Z(g)    ΔH,其中 甲容器内为绝热过程,乙容器内为恒温过程,两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法 正确的是 (　　　) A.ΔH>0 B.气体的总物质的量:na>nc C.a点平衡常数:K>12 mol-2·L2 D.反应速率:va正<vb正 　C     第1讲　描述运动的基本概念 解析　该反应为气体物质的量减小的反应,甲容器压强先增大后减小,且甲容器内为绝热过程,故该反 应ΔH<0,A项错误;a、c两点对应两容器压强相等,甲容器比乙容器温度高,则甲容器比乙容器气体的物 质的量少,na<nc,B项错误;a点温度与反应起始温度不同,根据已知条件,无法计算其平衡常数,由B项可知, a、c两点时na<nc,即c点反应程度小于a点,故可根据c点浓度商来判断a点的平衡常数,设c点时Y转化了m mol,列三段式: 　　　　　2X(g)　+　Y(g)      　Z(g) 初/mol　 　 2　　 1　 　0 转/mol　　 2m　     m　     m c点/mol　　2-2m　　 1-m　     m 恒温恒容时,气体的物质的量之比等于压强之比,则 = ,得m= ,体积为1 L,Q= = 第1讲　描述运动的基本概念  =12 mol-2·L2,a点反应程度大,故Ka>12 mol-2·L2,C项正确;a、b两点均达平衡状态,a点 温度高于b点,反应放热,Ka<Kb,则a点反应程度小于b点,即a点反应物浓度大于b点,则va正>vb正,D项错误。 第1讲　描述运动的基本概念 9.反应物(S)转化为产物(P或P·Z)的能量与反应进程的关系如下图所示:   下列有关四种不同反应进程的说法正确的是 (　　　) A.进程Ⅰ是吸热反应　　B.平衡时P的产率:Ⅱ>Ⅰ C.生成P的速率:Ⅲ>Ⅱ　　D.进程Ⅳ中,Z没有催化作用 　D     第1讲　描述运动的基本概念 解析　从图像中获取关键信息:   进程Ⅰ反应物能量高,产物能量低,反应放热,A项错误;进程Ⅱ中X作催化剂,催化剂不影响化学平衡, Ⅰ、Ⅱ平衡时P的产率相等,B项错误;Ⅲ反应进程中最大活化能比Ⅱ中的大,故反应速率:Ⅱ>Ⅲ,C项错 第1讲　描述运动的基本概念 误;Z作为反应物参与反应,不是催化剂,没有催化作用,D项正确。 第1讲　描述运动的基本概念 10.铁的配离子{用[L—Fe—H]+表示}催化HCOOH(l)  CO2(g)+H2(g)的一种反应机理和相对能量的变 化情况如图所示: 第1讲　描述运动的基本概念 下列说法错误的是 (　　　) A.该反应中CO2(g)和H2(g)的总能量比HCOOH(l)低 B.H+是参与该反应过程的循环物质 C.反应过程中决速步为Ⅳ  H2+Ⅰ D.该反应的催化剂是物质Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 　D     第1讲　描述运动的基本概念 解析　该反应为放热反应,CO2(g)和H2(g)的总能量比HCOOH(l)低,A正确;图中参与循环使用的物质有 H+,B正确;在反应过程中,决速步是能垒最大、反应最慢的一步,结合题图可知决速步为Ⅳ  H2+Ⅰ,C 正确;根据题图可看出物质Ⅰ先参与反应过程,最后又生成了Ⅰ,所以物质Ⅰ为该反应的催化剂,Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 为中间产物,D错误。 第1讲　描述运动的基本概念 二、选择题(本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题意,全部选对得4分,选 对但不全的得2分,有选错的得0分) 11.T ℃下,向某容积为2 L的恒容密闭容器中充入1 mol O2、2 mol SO2,发生反应O2(g)+2SO2(g)  2SO3 (g),反应过程中容器内的总压强随时间的变化如图所示。下列有关说法正确的是 (_______) A.t1 min时,c(SO2)∶c(SO3)=2∶3 B.t2 min时,SO3的体积分数为90% C.T ℃下,该反应的平衡常数K=1 620 L· mol-1 D.其他条件不变,若在恒压容器中进行该反应,反应物转化率增大 　CD     第1讲　描述运动的基本概念 解析　设0~t1 min内,O2物质的量的变化为a mol,则有: 　　　　　　　　O2(g)+2SO2(g)  2SO3(g) 起始/mol　　 1　 　2　 　0 转化/mol　     a　 　2a　　 2a t1 min时/mol　　 1-a 　2-2a　　 2a 恒温恒容条件下,压强之比等于物质的量之比,故 = ,解得a=0.75。c(SO2)∶c(SO3)=0.25 mol·L- 1∶0.75 mol·L-1=1∶3,A项错误;t2 min时反应达到平衡状态,设0~t2 min内O2物质的量的变化量为b mol,列 三段式如下: 　　　　　O2(g)+2SO2(g)  2SO3(g) 起始/mol　　1　　 2　 　0 第1讲　描述运动的基本概念 转化/mol　     b　 　2b　 　2b 平衡/mol　　 1-b　　 2-2b　　2b 可得 = ,解得b=0.9,平衡时SO3的体积分数为 ×100%≈85.7%,B项错误;由上述分析可知,t2 min时c平(SO2)=0.1 mol·L-1,c(O2)=0.05 mol·L-1,c(SO3)=0.9 mol·L-1,可得该反应的平衡常数K=  L· mol-1=1 620 L·mol-1,C项正确;其他条件不变,若在恒压容器中进行该反应,其压强大于恒容容器中平衡时 的压强,对于反应前后气体分子数减小的反应,增大压强平衡正向移动,反应物转化率增大,D项正确。 第1讲　描述运动的基本概念 12.如图所示,隔板Ⅰ固定不动,活塞Ⅱ可自由移动,M、N两个容器中均发生反应:A(g)+3B(g)  2C(g)     ΔH=-192 kJ· mol-1。向M、N中,分别通入x mol A和y mol B的混合气体,初始M、N容积相同,保持温 度不变。下列说法正确的是 (　　　)   A.若平衡时A气体在两容器中的体积分数相等,则x一定等于y B.若x∶y=1∶2,则平衡时M中的转化率:A>B C.若x∶y=1∶3,当M中放出热量172.8 kJ时,A的转化率为90% D.若x=1.4,y=1,N中达到平衡时容积为2 L,C为0.4 mol,则反应起始时N的容积为2.6 L 　A     第1讲　描述运动的基本概念 解析　设平衡时M中消耗了a mol A,N中消耗了b mol A,有 = ,0<a<x,0<b<x,若满足无 论a、b取何值此式均成立,则需x=y,A正确;设平衡时M中消耗了a mol A,则A的转化率为 ×100%,B的 转化率为 ×100%,转化率:A<B,B错误;设M中放热172.8 kJ 时消耗A的物质的量为c mol,则有 = , 解得c=0.9,但x的值不确定,故不能计算A的转化率,C错误;若x=1.4,y=1,列“三段式”如下: 　　　　　　 A(g)　+　3B(g)  2C(g) 起始量(mol)　　1.4　 　1　 　0 转化量(mol)　　0.2　 　0.6　　 0.4 平衡量(mol)　　1.2　 　0.4　 　0.4 所以反应起始时N的容积为 ×2 L=2.4 L,D错误。 第1讲　描述运动的基本概念 13.一定条件下,银催化剂表面上存在反应:Ag2O(s)  2Ag(s)+ O2(g)    ΔH>0,起始状态Ⅰ中有Ag2O、 Ag和O2,经下列过程达到各平衡状态(已知状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等),下列叙述正确的是 (　　　)   A.从Ⅰ到Ⅱ的过程ΔS>0 B.反应的平衡压强:p(Ⅱ)>p(Ⅲ) C.平衡常数:K(Ⅱ)=K(Ⅳ) D.若体积V(Ⅲ)=2V(Ⅰ),则Q(Ⅰ)= K(Ⅲ) 　D     第1讲　描述运动的基本概念 解析　从Ⅱ到Ⅲ为体积增大、平衡正向移动的过程,固体质量减小,已知状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等, 所以从Ⅰ到Ⅱ的过程为固体质量增大的过程,说明从Ⅰ到Ⅱ反应逆向进行,为熵减过程,故从Ⅰ到Ⅱ的 过程ΔS<0,A项错误;平衡常数Kp= (O2),只受温度的影响,温度不变,化学平衡常数不变,所以p(Ⅱ)=p (Ⅲ),B项错误;该反应的正反应为吸热反应,降低温度,化学平衡逆向移动,导致化学平衡常数减小,故平 衡常数:K(Ⅱ)>K(Ⅳ),C项错误;已知状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等,则氧气的物质的量也相等,若体积V(Ⅲ) =2V(Ⅰ),根据阿伏加德罗定律可知,p(O2,Ⅰ)=2p(O2,Ⅲ),Q(Ⅰ)= (O2,Ⅰ),K(Ⅲ)= (O2,Ⅲ),故Q(Ⅰ)= K (Ⅲ),D项正确。 第1讲　描述运动的基本概念 14.在3个容积均为10 L的密闭容器a、b、c中分别放入0.2 mol PCl3和0.2 mol Cl2,在不同条件下发生反 应:PCl3(g)+Cl2(g)  PCl5(g)    ΔH<0。各容器内气体总压强随时间的变化如图所示。下列说法错误的 是 (　　　　) A.a中从开始至平衡的平均速率v(Cl2)=  mol·L-1·min-1 B.与a相比,b中使用了催化剂,c中升高温度 C.a中反应的平衡常数为10 L·mol-1 D.三个容器中Cl2的平衡转化率:c>a=b 　CD     第1讲　描述运动的基本概念 解析　a和b中的起始压强为160 kPa,平衡压强为120 kPa,则平衡时混合气体的总物质的量为 ×0. 4 mol=0.3 mol,利用差量法,可求出参加反应的PCl3、Cl2的物质的量都为0.4 mol-0.3 mol=0.1 mol,生成 PCl5的物质的量也为0.1 mol,a中从开始至达平衡状态的平均速率v(Cl2)= =  mol·L-1·min-1,A项 正确。c在反应开始前压强比a和b的都大,说明c的温度高;a和b的起始压强、平衡时压强都相同,但b先 达平衡,说明b中使用了催化剂,B项正确;结合A项分析得反应的平衡常数K= =100 L·mol-1, C项错误;升高温度,该反应平衡逆向移动,与a、b相比,c的温度较高,则其Cl2的平衡转化率较小,a和b的 温度、压强相同,b使用了催化剂,Cl2的平衡转化率相同,所以三个容器中Cl2的平衡转化率:c<a=b,D项错 误。 第1讲　描述运动的基本概念 15.在3个初始温度均为T ℃的密闭容器中发生反应:2SO2(g)+O2(g)  2SO3(g)(正反应放热)。下列说 法正确的是 (　　　　) 容器 编号 容器类型 初始 容积/L 起始物质的量/mol 平衡时SO3的 物质的量/mol SO2 O2 SO3 Ⅰ 恒温恒容 1.0 2 1 0 1.6 Ⅱ 绝热恒容 1.0 2 1 0 a Ⅲ 恒温恒压 0.5 0 0 1 b A.a<1.6 B.b>0.8 C.平衡时v正(SO2):v(Ⅰ)<v(Ⅱ) D.若起始时向容器Ⅰ中充入1.0 mol SO2(g)、0.2 mol O2(g)和4.0 mol SO3(g),则反应将向正反应方向进行 　AC     第1讲　描述运动的基本概念 解析　容器Ⅰ与容器Ⅱ初始投料相同,容器Ⅱ为绝热恒容容器,该反应为放热反应,随着反应的进行容 器Ⅱ中温度升高,平衡时相当于对容器Ⅰ升高温度所达新平衡,升温平衡向逆反应方向移动,则平衡时 容器Ⅱ中SO3的物质的量比容器Ⅰ中的小,即a<1.6,故A正确;对于容器Ⅰ中,反应开始时n(SO2)=2 mol,n (O2)=1 mol,平衡时n(SO3)=1.6 mol,若容器Ⅲ中反应是在恒温恒容下进行,初始投料是容器Ⅰ的一半,容 器的容积也是容器Ⅰ的一半,则容器Ⅲ中所达平衡与容器Ⅰ中所达平衡等效,平衡时SO3的物质的量是 0.8 mol,但由于该反应的正反应是反应前后气体分子数减小的反应,容器Ⅲ中从逆反应方向进行,反应 在恒温恒压下进行,等效于在容器Ⅰ平衡的基础上减小压强,压强减小化学平衡逆向移动,因此容器Ⅲ 中反应达到平衡时SO3的物质的量小于0.8 mol,即b<0.8,故B错误;容器Ⅱ为绝热恒容容器,随着反应的进 行容器内温度升高,升高温度反应速率加快,则平衡时v正(SO2):v(Ⅰ)<v(Ⅱ),故C正确;列出三段式: 　　　　　　　　　　2SO2(g)+O2(g)  2SO3(g) 起始浓度/(mol/L)　　 2　 　1　 　0 第1讲　描述运动的基本概念 变化浓度/(mol/L)　 　1.6　　 0.8　　 1.6 平衡浓度/(mol/L)　 　0.4　　 0.2　　1.6 平衡常数K=  (mol/L)-1=80 (mol/L)-1,若起始时向容器Ⅰ中充入1.0 mol SO2(g)、0.2 mol O2(g)和4. 0 mol SO3(g),浓度商Q=  (mol/L)-1=80 (mol/L)-1=K,反应处于平衡状态,故D错误。 第1讲　描述运动的基本概念 三、非选择题(本题共5小题,共60分) 16.(10分)实验试剂:0.6 mol·L-1 H2C2O4溶液、0.2 mol·L-1 KMnO4溶液、3 mol·L-1稀硫酸、蒸馏水。 Ⅰ.某小组利用上述试剂来探究“浓度对H2C2O4溶液和KMnO4酸性溶液反应速率的影响”,进行了如下 实验。t*表示溶液从混合至刚好褪色所需时间。 编 号 室温下,试管中所加试剂体积/mL t*/min V(H2C2O4) V(H2O) V(KMnO4) V(H2SO4) 1 3.0 4.0 1.0 2.0 6.4 2 3.0 a 2.0 2.0 5.2 3 3.0 2.0 3.0 2.0 4.0 第1讲　描述运动的基本概念 (1)表中a的值为____________。 (2)为了能观察到溶液紫色褪去,加入试管中的H2C2O4和KMnO4的物质的量需要满足的关系为  ______________。 (3)根据实验3中数据计算,用H2C2O4浓度变化表示0~4 min内的化学反应速率为_____________________。 Ⅱ.该小组甲同学查阅文献发现在线分光光度法可以实时监测浓度变化,借助该仪器分析方法可以更为 直观准确地研究上述化学反应速率变化情况。 (4)甲同学采用仪器分析方法监测了实验3中Mn 浓度变化情况,绘制出了如图所示的c(Mn )随反应 时间变化曲线,由此可知该化学反应速率的变化趋势为___________________。 　先加快后减慢    　0.037 5 mol·L-1·min-1         ≥    　3.0     (1)表中a的值为____________。 (2)为了能观察到溶液紫色褪去,加入试管中的H2C2O4和KMnO4的物质的量需要满足的关系为  ______________。 (3)根据实验3中数据计算,用H2C2O4浓度变化表示0~4 min内的化学反应速率为_____________________。 Ⅱ.该小组甲同学查阅文献发现在线分光光度法可以实时监测浓度变化,借助该仪器分析方法可以更为 直观准确地研究上述化学反应速率变化情况。 (4)甲同学采用仪器分析方法监测了实验3中Mn 浓度变化情况,绘制出了如图所示的c(Mn )随反应 时间变化曲线,由此可知该化学反应速率的变化趋势为___________________。     ≥    第1讲　描述运动的基本概念   (5)针对如图所示化学反应速率变快的现象,甲同学提出以下假设,请完成假设2。 假设1:生成物中某种微粒具有催化作用; 假设2:________________________。 (6)为检验假设1是否成立,甲同学设计了如下实验方案,下表中加入的少量固体最优选择为__________ (填化学式)。 　MnSO4     　该反应放热,溶液温度升高     第1讲　描述运动的基本概念 编 号 室温下,试管中所加试剂用量/mL t*/min V(H2C2O4) V(H2O) V(KMnO4) V(H2SO4) 加入少量固体 4 3.0 2.0 3.0 2.0 — t (7)若假设1成立,则t的取值范围是___________。 　<4    第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)分析题表知实验1和实验2用于探究KMnO4浓度对反应速率的影响,为使草酸、硫酸混合后的 浓度相等,需控制3.0+4.0+1.0+2.0=3.0+a+2.0+2.0,故a=3.0。 (2)H2C2O4转化为CO2,碳元素化合价由+3升高为+4,Mn 转化为Mn2+,锰元素化合价由+7降低为+2,为了 能观察到溶液紫色褪去,应使草酸过量或二者恰好完全反应,根据反应的化学方程式为5H2C2O4+2KM- nO4+3H2SO4  K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O可知,加入试管中的H2C2O4和KMnO4的物质的量需要 满足的关系为 ≥ 。 (3)根据实验3中数据计算,用高锰酸钾表示0~4 min内的化学反应速率为 =0.015 mol·L-1· min-1,则用H2C2O4浓度变化表示0~4 min内的化学反应速率为0.015 mol·L-1·min-1× =0.037 5 mol·L-1·min-1。 (4)根据c(Mn )-t曲线的斜率变化可知该反应速率先加快后减慢。 第1讲　描述运动的基本概念 (6)本实验的目的是验证生成物对反应可以起到催化作用,所以应加入少量的MnSO4固体。 (7)若假设1成立,Mn2+对反应起到催化作用,反应速率加快,则t<4。 第1讲　描述运动的基本概念 17.(8分)在汽车排气系统中安装三元催化转化器,可发生下列反应:2NO(g)+2CO(g)  2CO2(g)+N2(g)。 (1)①假设在密闭容器中发生上述反应,达到平衡时,下列措施能增大NO转化率的是_______(填字母)。 A.选用更有效的催化剂　　　　　　　B.加入N2 C.加入CO　　　　　　　　　　　　　D.缩小容器的容积 ②在某恒容密闭容器中通入等物质的量的CO和NO。在不同温度(T)下发生上述反应时,c(CO)随时间 (t)的变化曲线如图1所示。若平衡后,对该反应体系升温,未达到新平衡之前,v正______v逆(填“>”“<” 或“=”);若温度为T1,平衡时CO和CO2的物质的量之比为________。 　1∶4     　<     　CD     第1讲　描述运动的基本概念 (2)已知:v正=k1·c2(NO)·c2(CO),v逆=k2·c(N2)·c2(CO2)(k1、k2为速率常数)。速率常数随温度变化如图2所示,其 中曲线x表示______(填“正”或“逆”)反应的速率常数。 　逆     第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)①A项,选用更有效的催化剂,化学反应速率加快,但平衡不移动,NO的转化率不变;B项,加入N 2,平衡向逆反应方向移动,NO的转化率减小;C项,加入CO,平衡向正反应方向移动,NO的转化率增大;D 项,该反应是气体分子数减小的反应,缩小容器的容积,压强增大,平衡向正反应方向移动,NO的转化率 增大。②由图1可知,温度为T1时,反应先达到平衡,所以T1大于T2,升高温度,CO的平衡浓度增大,说明升 温平衡向逆反应方向移动,该反应为放热反应,若平衡后,对该反应体系升温,平衡向逆反应方向移动,则 未达到新平衡之前,逆反应速率大于正反应速率;由图1可知,温度为T1的条件下反应达到平衡时,一氧化 碳的浓度为0.4 mol·L-1,由碳原子守恒可知,二氧化碳的浓度为(2-0.4) mol·L-1=1.6 mol·L-1,此时CO和CO2 的物质的量浓度之比为0.4 mol·L-1∶1.6 mol·L-1=1∶4,故平衡时CO和CO2的物质的量之比为1∶4。 (2)该反应为放热反应,升高温度,正、逆反应速率常数都增大,但逆反应的速率常数增大程度大于正反 应的,所以曲线x表示逆反应的速率常数。 第1讲　描述运动的基本概念 18.(14分)钛单质及其化合物在航空、航天、催化等领域应用广泛。 (1)以TiCl4为原料可制备TiCl3。将5.0 mol TiCl4与10.0 mol Ti放入容积为V0 L的恒容密闭容器中,反应体 系存在下列过程。 编号 过程 ΔH (a) Ti(s)+TiCl4(g)  2TiCl2(s) ΔH1 (b) TiCl2(s)+TiCl4(g)  2TiCl3(g) +200.1 kJ/mol (c) Ti(s)+3TiCl4(g)  4TiCl3(g) +132.4 kJ/mol (d) TiCl3(g)  TiCl3(s) ΔH2 第1讲　描述运动的基本概念 ①ΔH1=___________kJ/mol。 ②不同温度下,平衡时反应体系的组成如图。曲线Ⅰ对应的物质为_____________。 　TiCl2(s)     　-267.8     第1讲　描述运动的基本概念 ③温度T0 K下,n[TiCl4(g)]=________mol,反应(c)的平衡常数K=_________________(列出算式,无须化简)。 (2)钛基催化剂可以催化储氢物质肼(N2H4)的分解反应: (e)N2H4  N2↑+2H2↑    (f)3N2H4  N2↑+4NH3↑ 为研究某钛基催化剂对上述反应的影响,以肼的水溶液为原料(含N2H4的物质的量为n0)进行实验,得到n1 /n0、n2/n0随时间t变化的曲线如图。其中,n1为H2与N2的物质的量之和;n2为剩余N2H4的物质的量。设ne 为0~t时间段内反应(e)消耗N2H4的物质的量,该时间段内,本体系中催化剂的选择性用 ×100%表示。       mol·L-1     　0.5     第1讲　描述运动的基本概念   ①0~t0 min内,N2H4的转化率为_______________________(用含y2的代数式表示)。 ②0~t0 min内,催化剂的选择性为______________________(用含y1与y2的代数式表示,写出推导过程)。     (1-y2)×100%        ×100%     第1讲　描述运动的基本概念 答案　设0~t0 min内,反应(e)生成N2的物质的量为p,反应(f)生成N2的物质的量为q,则反应(e)生成H2的物 质的量为2p,消耗N2H4的物质的量为p;反应(f)消耗N2H4的物质的量为3q。y1= = = ,y2=  = ,联立两式解得p= 。由(2)①可知,n0-n2=(1-y2)n0,故催化剂的选择性 ×100% = ×100%= ×100%= ×100%(4分) 第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)①根据盖斯定律,反应(a)=反应(c)-2×反应(b),即ΔH1=+132.4 kJ/mol-2×(+200.1 kJ/mol)=-267.8 kJ/mol。②反应(a)为放热反应,反应(b)和反应(c)为吸热反应。过程(d)中TiCl3由气态变为固态,故为放 热过程。随着温度升高,反应(a)平衡逆向移动,反应(b)平衡正向移动,TiCl2(s)的物质的量减小,故曲线Ⅰ 对应的物质为TiCl2(s),则曲线Ⅱ对应的物质为TiCl3(g)。也可直接推出曲线Ⅱ对应的物质:随着温度升 高,反应(b)和反应(c)平衡正向移动,过程(d)平衡逆向移动,TiCl3(g)的物质的量增大,故曲线Ⅱ对应的物 质为TiCl3(g)。③温度T0 K下,n[TiCl3(s)]=n[TiCl2(s)]=0,根据Ti原子守恒,5.0 mol+10.0 mol=n[Ti(s)]+n [TiCl3(g)]+n[TiCl4(g)]=8.5 mol+6.0 mol+n[TiCl4(g)],则n[TiCl4(g)]=0.5 mol;反应(c)的平衡常数K=  =  mol·L-1。(2)①由题意可知,随着反应的进行,H2与N2的物质的量之和即n1在逐渐增 大,剩余N2H4的物质的量即n2在逐渐减小,则 随着反应的进行逐渐增大, 随着反应的进行逐渐减小, 第1讲　描述运动的基本概念 所以(t0,y1)点所在的曲线对应 ,(t0,y2)点所在的曲线对应 。0~t0 min内,消耗的N2H4的物质的量为n0-n2, 且由题图可知,t0 min时 =y2,所以0~t0 min内,N2H4的转化率为 ×100%=(1- )×100%=(1-y2)×100%。 第1讲　描述运动的基本概念 19.(14分)甲醇是一种可再生能源,具有广阔的开发和应用前景。 (1)利用工业废气中的CO2可制取甲醇,其反应为CO2(g)+3H2(g)  CH3OH(g)+H2O(g)    ΔH<0。为探究 用CO2生产燃料甲醇的反应原理,进行如下实验:在恒温条件下,向一容积为1 L的密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化的曲线如图1所示。从反应开 始到平衡状态,v(H2)=________________________;该温度下的平衡常数K=__________________,能使 平衡体系中 增大的措施有____________________________________________________(任写 一条)。 　降低温度[增大压强、增大H2的量或将H2O(g)从体系中分离等]           mol-2·L2     　0.225 mol·L-1·min-1     第1讲　描述运动的基本概念   (2)工业上利用甲醇制备氢气的常用方法有两种。 ①甲醇部分氧化法。在一定温度下以Ag/CeO2-ZnO为催化剂时,原料气比例对反应的选择性(选择性越 大,表示生成的该物质越多)影响关系如图2所示。 第1讲　描述运动的基本概念   则当 =0.25时,CH3OH与O2发生的主要反应的化学方程式为2CH3OH+O2  _____________+_________,在制备H2时最好控制 =________。 　0.5     　2H2O         2HCHO     第1讲　描述运动的基本概念 ②甲醇蒸气重整法。主要反应为CH3OH(g)  CO(g)+2H2(g)。设在容积为2.0 L的密闭容器中充入0.6 0 mol CH3OH(g),体系压强为p1,在一定条件下达到平衡状态时,体系压强为p2,且 =2.2,则该条件下CH3 OH(g)的平衡转化率为________。 　60%     第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)反应CO2(g)+3H2(g)  CH3OH(g)+H2O(g)    ΔH<0,从反应开始到平衡状态,v(CH3OH)=  =0.075 mol·L-1·min-1,v(H2)=3v(CH3OH)=0.225 mol·L-1·min-1;列出三段式: 　　　　　　　　　　　CO2(g)+3H2(g)  H2O(g)+CH3OH(g) 起始浓度/(mol·L-1)　　 1　　 3　　 0　　 0 转化浓度/(mol·L-1)　　 0.75　　2.25　　 0.75　　0.75 平衡浓度/(mol·L-1)　　 0.25　　0.75　 　0.75　　0.75 该温度下的平衡常数K= =  (mol·L-1)-2=  mol-2·L2;若使平衡体系中  增大,可以采用降温、加压、增大氢气的量、将H2O(g)从体系中分离等措施。 (2)①由题图2可知,当 =0.25时,CH3OH与O2发生的主要反应为甲醇催化氧化生成甲醛,化学方 第1讲　描述运动的基本概念 程式为2CH3OH+O2 2HCHO+2H2O,在制备H2时最好控制 =0.5,此时氢气的选择性最 大。②设在容积为2.0 L的密闭容器中充入0.60 mol CH3OH(g),体系压强为p1,在一定条件下达到平衡状 态时,体系压强为p2,且 =2.2,若平衡时生成x mol CO,列出三段式: 　　　　　　　　　CH3OH(g)  CO(g)+2H2(g) 起始/mol　　 0.60　　 0　 　0 转化/mol　     x　     x　　 2x 平衡/mol　　 0.60-x　     x　　 2x  = =2.2,x=0.36,则该条件下CH3OH(g)的平衡转化率为 ×100%=60%。 第1讲　描述运动的基本概念 20.(14分)水煤气是H2的主要来源,研究CaO对C-H2O体系制H2的影响,涉及主要反应如下: C(s)+H2O(g)  CO(g)+H2(g)    (Ⅰ)    ΔH1>0 CO(g)+H2O(g)  CO2(g)+H2(g)    (Ⅱ)    ΔH2<0 CaO(s)+CO2(g)  CaCO3(s)    (Ⅲ)    ΔH3<0 回答下列问题: (1)压力p下,C-H2O-CaO体系达平衡后,图示温度范围内C(s)已完全反应,CaCO3(s)在T1温度时完全分解。 气相中CO、CO2和H2的摩尔分数随温度的变化关系如图所示,则a线对应物种为_______(填化学式)。当 温度高于T1时,随温度升高c线对应物种摩尔分数逐渐降低的原因是______________________________ ____________________________________________________________________。 于T1时,CO2的量只受反应(Ⅱ)影响,反应(Ⅱ)是放热反应,随温度升高平衡逆向移动(4分)         T1时,CaCO3(s)完全分解,当温度高 　H2     第1讲　描述运动的基本概念   (2)压力p下、温度为T0时,图示三种气体的摩尔分数分别为0.50、0.15、0.05,则反应CO(g)+H2O(g)  CO2(g)+H2(g)的平衡常数Kp=______;此时气体总物质的量为4.0 mol,则CaCO3(s)的物质的量为_______ 　0.5               第1讲　描述运动的基本概念 mol;若向平衡体系中通入少量CO2(g),重新达平衡后,分压p(CO2)将_______(填“增大”“减小”或 “不变”),p(CO)将_______(填“增大”“减小”或“不变”)。 　不变     　不变     第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)根据题给信息,C(s)已完全反应,则各气体的摩尔分数随温度变化主要受反应(Ⅱ)和反应(Ⅲ) 的影响,二者均是放热反应,温度升高,平衡逆向移动,H2的摩尔分数减少,CO的摩尔分数增加,a线、b线 分别表示的是H2、CO的摩尔分数随温度的变化,则c线表示的是CO2的摩尔分数随温度的变化。T1时, CaCO3(s)完全分解,当温度高于T1时,CO2的量只受反应(Ⅱ)影响,反应(Ⅱ)是放热反应,随温度升高平衡逆 向移动,因此随温度升高c线对应的CO2的摩尔分数逐渐降低。(2)压力p下、温度为T0时H2、CO和CO2 的摩尔分数分别为0.50、0.15、0.05,则此时H2O的摩尔分数为0.30,反应(Ⅱ)的Kp,Ⅱ= = 。气 体总物质的量为4.0 mol,则H2、CO、CO2和H2O的物质的量分别为2 mol、0.6 mol、0.2 mol和1.2 mol, 设T0时,反应(Ⅰ)、反应(Ⅱ)和反应(Ⅲ)含C物质变化的物质的量分别为x mol、y mol、z mol,即 　　　　　　C(s)+H2O(g)  CO(g)+H2(g) 变化量/mol　    x　    x　     x　     x 第1讲　描述运动的基本概念 　　　　　　CO(g)+H2O(g)  CO2(g)+H2(g) 变化量/mol　    y　     y　     y　    y 　　　　　　CaO(s)+CO2(g)  CaCO3(s) 变化量/mol　    z　      z　     z 平衡时,n(H2)=x mol+y mol=2 mol,n(CO)=x mol-y mol=0.6 mol,n(CO2)=y mol-z mol=0.2 mol,解得z=0.5,则 此时CaCO3(s)的物质的量为0.5 mol。反应(Ⅲ)的Kp,Ⅲ= ,若向平衡体系中加入少量CO2气体,温度 不变,Kp不变,则重新达平衡后,p(CO2)不变。由反应(Ⅰ)得Kp,Ⅰ= ,由反应(Ⅱ)得Kp,Ⅱ=  , = ,Kp,Ⅰ、Kp,Ⅱ、p(CO2)不变,则p(CO)也不变。 第1讲　描述运动的基本概念 $