摘要:
**基本信息**
聚焦化学反应速率与化学平衡,以“考点-题型-典例”三层架构构建系统性训练,融合概念辨析、定量计算与图像分析,强化科学思维与探究能力。
**专项设计**
|模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|化学反应速率|15题|含概念辨析、计算比较及图像分析|从定义到计算,构建“含义-表示-影响因素”认知链|
|化学平衡|28题|平衡判断、移动分析及常数计算|遵循“建立-特征-移动-计算”逻辑,衔接勒夏特列原理|
|综合应用|14题|涉及等效平衡、反应调控及工业案例|整合速率与平衡,体现“理论-实践-调控”学科价值|
内容正文:
第二章 化学反应速率与化学平衡
常考题型·精准突破
考点一 化学反应速率(重)
题型1 化学反应速率含义、单位
题型2 化学反应速率的表示方法
题型3 化学反应速率的大小比较
题型4 化学反应速率计算
考点二 外界条件对化学反应速率的影响(重)
题型1 反应速率的测定
题型2 浓度对化学反应速率的影响
题型3 压强对化学反应速率的影响
题型4 温度对化学反应速率的影响
考点三 催化剂、活化能与反应历程(高频)
题型1 催化剂对化学反应速率的影响
题型2 活化能对反应速率的影响
题型3 基元反应与反应历程
考点四 速率综合、图像与速率方程
题型1 外因对化学反应速率影响的综合分析
题型2 反应速率的调控作用
题型3 化学反应速率的图像
题型4 速率常数、速率方程
考点五 化学平衡的建立与平衡状态判断(重)
题型1 可逆反应及反应限度
题型2 化学平衡建立的过程
题型3 化学平衡状态本质及特征
题型4 化学平衡状态的判断方法
考点六 化学平衡移动与勒夏特列原理(高频)
题型1 化学平衡的移动
题型2 浓度对化学平衡移动的影响
题型3 温度对化学平衡移动的影响
题型4 压强对化学平衡移动的影响
题型5 勒夏特列原理的应用
考点七 化学平衡常数、计算与图像(高频)
题型1 化学平衡常数的概念及表达方式
题型2 化学平衡常数的影响因素及应用
题型3 化学平衡常数的计算
题型4 转化率的计算
题型5 化学平衡题中基于图表数据的相关计算
考点八 化学反应方向、等效平衡与反应调控
题型1 等效平衡理论的综合应用
题型2 化学反应自发过程
题型3 焓判据
题型4 熵判据
题型5 复合判据
题型6 合成氨条件的选择
综合攻坚·知能拔高
常考题型·精准突破
考点一 化学反应速率
◆题型1 化学反应速率含义、单位
1.(25-26高二上·湖南邵阳·阶段检测)下列关于化学反应速率的说法正确的是
A.化学反应速率是指一定时间内任何一种反应物浓度的减少或任何一种生成物浓度的增加
B.化学反应速率为0.8mol·L-1·s-1是指1s时某物质的浓度为0.8mol·L-1
C.根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢
D.对于任何化学反应来说,反应速率越大,反应现象就越明显
【答案】C
【详解】A.固体和纯液体的浓度视为定值,不能用其浓度变化表示化学反应速率,并非所有反应物、生成物都可用于表示反应速率,A错误;
B.化学反应速率为平均速率, 指内某物质的浓度平均变化量为,不是时的瞬时浓度,B错误;
C.化学反应速率是衡量化学反应进行快慢的物理量,根据其大小可以判断化学反应进行的快慢,C正确;
D.反应速率与反应现象无必然联系,如酸碱中和反应速率极快,但无明显现象,D错误;
故答案选C。
2.(25-26高二上·天津蓟州·期中)下列关于化学反应速率说法中不正确的是
A.反应速率用于衡量化学反应进行的快慢
B.决定反应速率的主要因素是反应物的性质
C.增大反应物的浓度、提高反应温度都能增大反应速率
D.温度升高时吸热反应速率加快,放热反应速率减慢
【答案】D
【详解】A.化学反应速率的定义就是衡量化学反应进行快慢程度的物理量,A正确;
B.决定反应速率的主要因素(内因)是反应物本身的性质,温度、浓度等属于外界影响因素,B正确;
C.增大反应物浓度,单位体积内活化分子数增多,有效碰撞频率升高,反应速率加快;升高温度,活化分子百分数增大,有效碰撞频率升高,反应速率加快,C正确;
D.升高温度时,无论是吸热反应还是放热反应,活化分子百分数均增大,反应速率都加快,仅吸热反应速率增大的幅度更大,D错误;
故答案选D。
◆题型2 化学反应速率的表示方法
3.(25-26高二上·广东深圳·阶段检测)下列说法正确的是
A.对于反应:,可以用单位时间内浓度的减小来表示其化学反应速率,而且用和表示的化学反应速率相同
B.对于反应:,可以在温度、体积一定时,测量单位时间内体系压强变化描述其反应速率
C.5%的溶液中加入二氧化锰粉末,分解速率迅速加快的原因是降低了反应的焓变,活化分子数增多,有效碰撞次数增多,反应速率加快
D.下列三支试管中,①20 ℃时,m g粉末状的锌与1 L 2溶液,②20℃时,m g粉末状的锌与1 L 3HCl溶液,③20℃时,m g粉末状的锌与1 L 4 溶液,生成的反应速率最快的是①
【答案】D
【详解】A.是生成物,应用单位时间内其浓度的增大表示反应速率;且水溶液中是溶剂,浓度基本不变,不能用来表示反应速率,A错误;
B.该反应前后气体计量数之和相等,温度、体积一定时体系压强始终不变,无法通过压强变化描述反应速率,B错误;
C.二氧化锰是反应的催化剂,作用是降低反应的活化能,催化剂不改变反应的焓变,C错误;
D.为强氧化性酸,与锌反应不生成,相同温度下,①中浓度为,大于②中浓度,故①生成的反应速率最快,D正确;
故选D。
4.(25-26高二上·广东深圳·阶段检测)一定条件下,溶液的酸碱性对光催化染料R降解反应的影响如图所示。下列说法不正确的是
A.在50min时,pH=2和pH=7时R的降解率相等
B.溶液酸性越强,R的降解速率越快
C.R的起始浓度不同,无法判断溶液的酸碱性对R的降解速率的影响
D.20~25min内,pH=10时R的降解速率为
【答案】C
【详解】A.50 min时,和条件下,均完全降解,降解率均为100%,二者相等,A正确;
B.溶液酸性越强,浓度随时间变化的曲线斜率绝对值越大,单位时间内浓度下降越多,降解速率越快,B正确;
C.可通过比较不同pH条件下曲线的斜率(单位时间的浓度变化量)判断酸碱性对降解速率的影响,与起始浓度无关,该说法错误,C错误;
D.20~25 min内时,,,降解速率,D正确;
故选C。
5.(25-26高二上·广东揭阳·期中)飞秒化学对了解反应机理十分重要。光分解反应,经过2×10-15 s后的浓度减少6×10-5 mol·L-1。下列说法正确的是
A.用I·表示的反应速率是6×1010 mol·L-1·s-1
B.在2×10-15 s时,I·浓度是浓度的2倍
C.2×10-15 s末时的反应速率是3×1010 mol·L-1·s-1
D.CF2-CF2、I·的速率关系:v(CF2-CF2)=2v(I·)
【答案】A
【详解】A.根据反应方程式中物质的转化关系可知与I·化学计量数之比是1∶2,在2×10-15 s后的浓度减少6×10-5 mol·L-1,则I·的浓度变化为1.2×10-4 mol·L-1,则用I·表示的反应速率v(I·)==6×1010 mol·L-1·s-1,A正确;
B.在2×10-15 s时,I·改变的浓度是改变的浓度的2倍,而不是I·浓度是浓度的2倍,B错误;
C.在0~2×10-15 s时,的平均反应速率v()==3×1010 mol·L-1·s-1,而不是2×10-15 s末的瞬时速率为3×1010 mol·L-1·s-1,C错误;
D.化学反应速率之比等于方程式中相应物质的化学计量数之比,则、I·的速率关系:2v()=v(I·),D错误;
故答案选A。
◆题型3 根化学反应速率的大小比较
6.(25-26高二上·甘肃兰州·期中)反应在四种不同情况下的反应速率分别为:
①
②
③
④
该反应进行的快慢顺序为
A.④>③=②>① B.①>②=③>④ C.②>①=④>③ D.①>④>②=③
【答案】A
【详解】A.将所有速率统一换算为以表示、单位为的速率:①,②,③,④,速率顺序为,故A正确;
7.(24-25高二上·宁夏·阶段检测)在不同条件下,分别测得反应2SO2+O22SO3的化学反应速率,其中表示该反应进行得最快的是
A.v(SO2)=4mol·L-1·min-1 B.v(O2)=3mol·L-1·min-1
C.v(SO2)=6mol·L-1·min-1 D.v(O2)=0.1mol·L-1·s-1
【答案】D
【详解】A.;
B.;
C.;
D.,;
综上所述,数值最大的为D,反应速率最快的是D;
故选D。
8.(25-26高二上·重庆·期中)下列表示反应速率最快的是
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】A.将除以其化学计量数1,得,速率数值小于B,故A错误;
B.先统一单位:,除以其化学计量数3得,速率数值最大,故B正确;
C.将除以其化学计量数2,得,数值小于B,故C错误;
D.将除以其化学计量数3,得,速率数值最小,故D错误;
答案选B。
9.(25-26高二上·河北衡水·期中)目前,丙烷脱氢生产丙烯是一项富有前景的技术,丙烷(CH3CH2CH3)脱氢反应原理为C3H8(g)⇌C3H6(g)+H2(g)(正反应为吸热反应)。一定条件下,向2L的恒容密闭容器中加入5mol C3H8发生上述反应,反应30min时,测得n(C3H6)=0.6mol,下列说法错误的是
A.任意时间段内平均反应速率v正(H2)=v正(C3H6)=v正(C3H8)
B.0~30min内平均反应速率v(C3H8)=0.01mol·L-1·min-1
C.向容器内通入氦气能加快该反应的反应速率
D.升高反应体系温度,该反应的逆反应速率加快
【答案】C
【详解】A.同一反应中,各物质的正反应速率之比等于其化学计量数之比,该反应中、、的计量数均为1,故任意时间段内,A正确;
B.0~30min内生成,则消耗,,B正确;
C.恒容密闭容器中通入氦气,参与反应的各物质浓度不变,反应速率不变,C错误;
D.升高温度,活化分子百分数增大,正、逆反应速率均加快,D正确;
故选C。
10.化学反应速率与化学计量数的关系
对于已知反应,其化学反应速率可用不同的反应物或生成物来表示,当单位相同时,化学反应速率的数值之比等于__________之比,即__________。如一定温度下,在密闭容器中发生反应:。已知,则__________,__________。
【答案】 化学计量数 0.2 0.4
【详解】对于反应,根据化学反应速率的定义及相关规律,当单位相同时,化学反应速率的数值之比等于化学计量数之比,即。
在反应中,根据化学反应速率之比等于化学计量数之比,,已知,则。,则。
◆题型4 化学反应速率计算
11.(25-26高二上·广东深圳·阶段检测)在4L密闭容器中充入6molA气体和5molB气体,在一定条件下发生反应: ,5s时,生成了2molC,经测定D的浓度为0.5mol⋅L-1,下列判断正确的是
A.x=1 B.5s内C的平均反应速率为0.1mol⋅L-1⋅s-1
C.此时A的浓度为1.50mol·L-1 D.5s内B的平均反应速率为0.2mol⋅L-1⋅s-1
【答案】B
【详解】A.5s时,生成,反应中物质的量变化量之比等于化学计量数之比,因此,解得,A错误;
B.5s内C的平均反应速率,B正确;
C.生成2mol C时,消耗A的物质的量为,剩余A的物质的量为,浓度为,C错误;
D.生成2 mol C时,消耗B的物质的量为,B的平均反应速率,D错误;
故选B。
12.(25-26高二上·云南·期中)图1是测定铁屑与稀硫酸反应速率的装置图(每次用相同体积的硫酸,忽略反应前后溶液体积变化),下列说法正确的是
A.将铁屑换为等质量的铁片,反应速率不变
B.将稀硫酸改为浓硫酸,反应速率明显加快
C.图2是测得反应速率与时间的关系图,AB段变化的原因是开始时硫酸的浓度比较大
D.若第一次测得,第二次测得,则第二次速率大
【答案】D
【详解】A.将铁屑换为等质量的铁片,铁的表面积变小,反应速率变慢,A错误;
B.常温下铁遇浓硫酸发生钝化,表面生成致密氧化物薄膜,阻碍反应进一步进行,反应速率减慢,B错误;
C.硫酸与铁反应放热,因此AB段因温度升高而反应速率加快,BC段下降是因为酸的浓度降低,C错误;
D.根据反应的化学方程式,Fe2+的速率等于H2的速率,而第二次的速率,第二次速率大,D正确。
故选D。
13.(25-26高二上·山东济宁·期中)一定温度下,在某密闭容器中发生反应: 。若0~15s内由降到,则下列说法正确的是
A.0~15s内用表示的平均反应速率为
B.由降到所需的反应时间大于10s
C.升高温度,活化能降低,正逆反应速率均加快
D.减小反应体系的体积,正逆反应速率增大幅度相等
【答案】B
【详解】A.为固体,固体浓度视为常数,不能用固体表示化学反应速率,A错误;
B.0~15s内,随着反应进行反应物浓度降低,反应速率减慢,因此由降到的平均速率小于,所需时间大于10s,B正确;
C.升高温度会增大活化分子百分数,正逆反应速率均加快,但反应的活化能是反应固有属性,不会随温度改变而降低,C错误;
D.减小反应体系体积,压强增大,该反应正反应为气体分子数减小的反应,正反应速率增大幅度大于逆反应速率,二者增大幅度不相等,D错误;
故选B。
14.(25-26高二上·天津南开·期末)某反应的速率方程为,改变反应物浓度时,反应的瞬时速率如下表所示。
0.25
0.50
1.00
0.50
1.00
0.050
0.050
0.100
0.100
0.200
1.6
3.2
3.2
8
下列说法正确的是
A., B.
C., D.升温、加压,均能使增大
【答案】C
【详解】A.保持不变,加倍时反应速率也加倍,故,得;保持不变,加倍时反应速率不变,故,得,A错误;
B.由速率方程,代入第一组数据、,得,B错误;
C.,对应表中速率单位得;最后一组,故,C正确;
D.速率常数仅与温度、催化剂有关,加压只改变反应物浓度,不影响,D错误;
故选C。
15.(24-25高二上·甘肃白银·阶段检测)在一定条件下,容积为2 L的密闭容器中,将2 mol L气体和3 mol M气体混合,发生如下反应:2L(g)+3M(g)=xQ(g)+3R(g),10 s末,生成2.4 mol R,并测得Q的浓度为0.4 mol·L-1。计算:
(1)前10 s内用L和M表示的化学反应速率之比_______。
(2)10 s末L的物质的量浓度为________。
(3)前10 s内用M表示的化学反应速率为________。
(4)化学方程式中x值为________。
(5)在恒温恒容条件下,往容器中加入1 mol氦气,反应速率________(填“增大”、“减小”或“不变”,下同)。
(6)在恒温恒压条件下,往容器中加入1 mol氦气,反应速率________。
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
不变
(6)
减小
【详解】(1)同一反应同一时间段内,不同物质表示的化学反应速率之比等于其对应化学计量数之比,因此。
(2)根据反应计量关系,生成时,消耗的物质的量为,剩余的物质的量为,则。
(3) 生成时,根据计量数可知消耗的物质的量为,根据反应速率定义,代入数据得。
(4) 10 s末的物质的量,同一反应中生成物的物质的量变化量之比等于化学计量数之比,即,代入数据解得。
(5) 恒温恒容条件下,充入不参与反应的氦气,反应体系中各反应物、生成物的浓度均不改变,因此反应速率不变。
(6) 恒温恒压条件下,充入不参与反应的氦气,为维持压强恒定,容器体积增大,反应体系中各物质的浓度减小,因此反应速率减小。
考点二 外界条件对化学反应速率的影响
◆题型1 反应速率的测定
A.实验前,甲需检查装置的气密性,乙装置无需检查装置的气密性
B.甲、乙两实验均可通过收集一定体积的氢气所需的时间来测定反应速率的大小
C.甲、乙两实验测得生成氢气的速率一定相等
D.其他条件相同时,甲装置所测反应速率的误差比乙装置小
【答案】B
【详解】A.甲、乙两装置均为制取并测定气体体积的装置,实验前都必须检查装置的气密性,以保证气体体积测定的准确性,A错误;
B.甲、乙两实验均可测定收集一定体积气体所需的时间,从而测定反应速率的大小,B正确;
C.甲装置中,往锥形瓶内加入稀硫酸时,会排出空气,从而导致收集的气体体积增大,所以甲、乙两实验测得生成氢气的体积不同,速率不相等,C错误;
D.甲装置反应时需将硫酸滴入,滴入的硫酸会占用一定体积,使得甲装置测得反应速率误差大,D错误;
故选B。
2.(25-26高二上·黑龙江鸡西·阶段检测)下列实验能达到实验目的的是
A.图1完成喷泉实验 B.图2随关随停制备少量氧气
C.图3验证非金属性强弱:Cl>C>Si D.图4测定锌与稀硫酸的反应速率
【答案】D
【详解】A.在水中溶解度较小,无法形成足够的压强差完成喷泉实验,A不符合题意;
B.是粉末状物质,易与水接触反应,无法实现固液分离达到随关随停的效果,B不符合题意;
C.验证非金属性强弱需比较最高价氧化物对应水化物的酸性,HCl不是Cl的最高价含氧酸,无法证明Cl的非金属性强于C,C不符合题意;
D.通过秒表测定反应时间,注射器测定生成氢气的体积,可计算锌与稀硫酸的反应速率,D符合题意;
故选D。
◆题型2 浓度对化学反应速率的影响
3.(25-26高二上·天津·阶段检测)下列关于化学反应速率的说法正确的是
A.使用催化剂可改变反应速率,从而改变该反应过程中吸收或放出的热量
B.升高温度能使化学反应速率增大,主要原因是增大了反应物分子中活化分子的百分数
C.有气体参加的化学反应,若增大压强(即缩小反应容器的体积),可增加活化分子的百分数,
从而使反应速率增大
D.增大反应物浓度,可增大活化分子的百分数,从而使单位时间有效碰撞次数增多
【答案】B
【详解】A.催化剂通过降低反应活化能改变反应速率,但无法改变反应物和生成物的总能量差,因此不能改变反应过程中吸收或放出的热量,A错误;
B.升高温度能为反应物分子提供能量,使部分普通分子转化为活化分子,增大了反应物分子中活化分子的百分数,有效碰撞频率提升,化学反应速率增大,B正确;
C.增大压强(即缩小反应容器体积)仅会提高单位体积内的活化分子数,活化分子的百分数不会发生改变,C错误;
D.增大反应物浓度仅会提高单位体积内的活化分子数,活化分子的百分数不会发生改变,D错误;
故选B。
4.(25-26高二上·新疆昌吉·期中)下列有关说法正确的是
A.升高温度,使反应物分子中活化分子数增多,但活化分子百分数不变
B.C(s)+H2O(g)⇌CO(g)+H2(g)在容积可变的密闭容器中进行,增加的量反应速率增大
C.N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)在恒温恒压条件下进行,向容器中通入Ar(g),化学反应速率减小
D.100mL2的盐酸与锌反应时,加入适量的NaCl溶液,生成H2的速率不变
【答案】C
【详解】A.升高温度,反应物分子获得能量,活化分子数增多,同时活化分子百分数也增大,A错误;
B.为固体,固体浓度视为常数,增加的量对反应速率无影响,B错误;
C.恒温恒压条件下通入,容器体积增大,反应物浓度降低,化学反应速率减小,C正确;
D.加入适量溶液会稀释盐酸,浓度降低,生成的速率减慢,D错误;
故选C。
5.(25-26高二上·内蒙古兴安·阶段检测)下列关于化学反应速率的说法错误的是
A.升高温度可提高活化分子百分数,加快反应速率
B.对于有气体作反应物的反应,缩小容器体积增大压强能加快化学反应速率,但活化分子百分数不变
C.催化剂能降低反应活化能,加快反应速率。
D.增大反应物浓度可增加单位体积内活化分子数,活化分子百分数提高,加快反应速率
【答案】D
【详解】A.升高温度使反应物分子的平均能量提高,活化分子百分数增大,有效碰撞次数增多,反应速率加快,A正确;
B.对于有气体作反应物的反应,缩小容器体积增大压强会增大气体反应物浓度,使单位体积内活化分子数增多;温度和反应活化能均不变,活化分子百分数不变,反应速率加快,B正确;
C.催化剂能降低反应的活化能,使活化分子百分数增大,有效碰撞次数增多,从而加快反应速率,C正确;
D.在温度和催化剂不变时,增大反应物浓度只会增加单位体积内的活化分子数,不会改变分子的能量分布和活化分子百分数;该说法中“活化分子百分数提高”错误,D错误;
故选D。
6.(25-26高二上·湖北孝感·开学考试)某研究性学习小组利用溶液和酸性溶液的反应探究“外界条件的改变对化学反应速率的影响”,进行了如下实验:
实验序号溶液
实验温度/K
酸性溶液
溶液
颜色褪至无色所需时间/s
A
293
2
0.02
4
0.1
0
B
2
0.02
3
0.1
8
C
313
2
0.02
0.1
l
(1)通过实验A、B可探究________(填外部因素)的改变对反应速率的影响,其中___________、___________,通过实验__________(填实验序号)可探究温度变化对反应速率的影响,其中___________。
(2)若,则由此实验可以得出的结论是__________________________________________________。忽略溶液体积的变化,利用实验B中数据计算,0~8 s内,用的浓度变化表示的反应速率_________________________________。
(3)该小组的一位同学设计该实验证明,分别取等体积等浓度的和溶液混合,平均分成两份,一份中不加任何试剂,一份加入少量的某固体催化剂,但最终观察到两溶液都没有褪色,原因是________________________________。
【答案】(1) 浓度 1 293 BC 3
(2) 当其他条件不变时,增大反应物浓度,反应速率增大
(3)过量(或不足)
【详解】(1)探究浓度对反应速率的影响时,需遵循控制变量法,保证其他条件(如温度、溶液总体积)相同。实验A的总体积为,则实验B的总体积也应为,故;温度应与A相同,即。探究温度对反应速率的影响时,需保证浓度等其他条件相同,只有温度不同。对比实验B和C可知,两者温度不同,则需保证溶液总体积和各反应物加入体积相同,故。
(2)实验A中的体积大于实验B,即A中反应物浓度更大。若,说明A褪色所需时间更短,反应速率更快,由此可得出结论:其他条件相同时,反应物浓度越大,反应速率越快。在实验B中,的初始物质的量为,的初始物质的量为。根据反应方程式可知,过量,完全反应。混合后溶液总体积为,的浓度变化量,则。
(3)等体积等浓度的和溶液混合,两者的物质的量之比为。根据反应方程式可知,完全反应所需两者的物质的量之比为。因此,反应中不足,过量。由于溶液本身呈紫红色,过量的会使反应结束后的溶液依然保持紫红色,故观察不到褪色现象。
◆题型3 压强对化学反应速率的影响
7.(25-26高二上·山东德州·阶段检测)下列措施能降低化学反应速率的是
A.中和滴定时,边滴边摇锥形瓶 B.锌粉和盐酸反应时加水稀释
C.石墨合成金刚石时增大压强 D.催化氧化氨制备硝酸时加入铂
【答案】B
【详解】A.中和滴定时边滴边摇锥形瓶,可增大反应物接触几率,加快化学反应速率,A不符合题意;
B.锌粉和盐酸反应时加水稀释,会降低的浓度,反应物浓度减小,降低化学反应速率,B符合题意;
C.石墨合成金刚石的反应中反应物和生成物均为固体,增大压强对该反应速率几乎无影响,C不符合题意;
D.铂是氨催化氧化反应的催化剂,加入正催化剂会加快化学反应速率,D不符合题意;
故选B。
8.(24-25高二上·天津·阶段检测)对于在一个密闭容器中进行的反应 ,下列条件的改变对反应速率几乎没有影响的是
A.恒温恒容,增加的量 B.恒容,降低反应体系的温度
C.恒温恒容,充入少量He D.恒温恒压,充入少量He
【答案】C
【详解】A.恒温恒容下增加气态反应物的量,浓度增大,反应速率加快,A不符合题意;
B.降低温度会使活化分子百分数减小,无论反应吸热还是放热,反应速率均减慢,B不符合题意;
C.恒温恒容下充入惰性气体,容器体积不变,参与反应的各气态物质的浓度均不发生改变,因此对反应速率没有影响,C符合题意;
D.恒温恒压下充入惰性气体,为维持压强不变容器体积会增大,参与反应的各气态物质的浓度减小,反应速率减慢,D不符合题意;
故答案选C。
9.(25-26高二上·青海西宁·期中)在反应中可使反应速率增大的措施是
①增大压强 ②增加碳的量 ③通入 ④恒压下充入 ⑤恒容下充入
A.①③⑤ B.②④ C.①③ D.③⑤
【答案】C
【详解】① 增大压强可提高气体反应物浓度,反应速率增大,符合题意;
②碳为固体,增加固体的量不改变其浓度,不影响反应速率 ,不符合题意;
③通入可增大反应物浓度,反应速率增大 ,符合题意;
④ 恒压下充入,容器体积扩大,反应物浓度减小,反应速率减小,不符合题意;
⑤ 恒容下充入,反应物浓度不变,反应速率不变,不符合题意;
符合题意的为①③,故答案选C。
10.在一密闭容器中充入和,压强为p(Pa),并在一定温度下使其发生反应:。该密闭容器有一个可移动的活塞(如下图)。
(1)向下压缩该活塞,该反应的气体浓度和反应速率将如何变化?___________
(2)从浓度的角度来解释压强的变化对化学反应速率的影响。___________
(3)对于固体和液体反应体系,增大压强,反应速率如何变化?___________
【答案】(1)气体浓度增大,化学反应速率加快
(2)增大压强→气体体积缩小→反应物浓度增大→化学反应速率加快;反之,化学反应速率减慢
(3)增大压强几乎不能改变固体、液体的浓度,对无气体参加的反应,压强的变化对其化学反应速率的影响可以忽略不计
【详解】(1)向下压缩活塞会使密闭容器体积减小,所有气体的物质的量不变,因此气体浓度增大,化学反应速率加快;
(2)增大压强使气体体积缩小,所有气体的物质的量不变,因此气体浓度增大,化学反应速率加快;反之,化学反应速率减慢。
(3)由于固体、液体粒子间的空隙很小,增大压强几乎不能改变它们的浓度,因此对只有固体或液体参加的反应,压强的变化对其化学反应速率的影响可以忽略不计。
◆题型4 温度对化学反应速率的影响
11.(25-26高二上·广东肇庆·阶段检测)化学与社会、生产、生活密切相关,下列说法错误的是
A.用光催化分解代替电解水制可实现节能环保
B.将煤气化,有利于提供更多的能量,而且有效地减少温室气体的产生
C.食品放入冰箱中,因为温度低,变质速率慢,所以食品能够保存较长时间
D.燃烧煤炭时将煤炭碾碎并吹入炉膛中的目的是让煤炭充分燃烧
【答案】B
【详解】A.光催化分解水利用太阳能,无需消耗大量电能,相比电解水制可实现节能环保,A正确;
B.根据盖斯定律,煤气化后燃烧的总能量变化与煤直接燃烧相同,不会提供更多能量,且碳元素总量不变,最终生成的量也不会减少,无法有效减少温室气体产生,B错误;
C.降低温度会减慢化学反应速率,食品变质属于化学反应,温度低变质速率慢,可延长保存时间,C正确;
D.将煤炭碾碎并吹入炉膛可增大煤炭与氧气的接触面积,使煤炭充分燃烧,提高燃料利用率,D正确;
故选B。
12.(25-26高二上·贵州毕节·期末)分析反应的化学反应速率增大的原因,不正确的是
A.增大压强使容器容积减小,可使单位体积内的活化分子数增多
B.增大的浓度,有效碰撞几率增大是因为增大了活化分子百分数
C.升高温度,可使反应物分子中活化分子的百分数增大
D.使用适宜的催化剂,可使反应物分子中活化分子的百分数增大
【答案】B
【详解】A.增大压强使容器容积减小,反应物浓度增大,单位体积内的活化分子数增多,有效碰撞频率增大,反应速率增大,A正确;
B.增大的浓度,会使单位体积内的活化分子数增多,但温度不变时活化分子的百分数不变,B错误;
C.升高温度,反应物分子的平均能量升高,活化分子的百分数增大,有效碰撞频率增大,反应速率增大,C正确;
D.使用适宜的催化剂可降低反应的活化能,使活化分子的百分数增大,有效碰撞频率增大,反应速率增大,D正确;
故选B。
13.(25-26高二上·吉林松原·期中)I.某探究性学习小组利用溶液和酸性溶液之间的反应来探究外界条件改变对化学反应速率的影响,实验如下。
实验序号
实验温度/K
溶液(含硫酸)
溶液
溶液颜色褪至无色时所需时间/s
V/mL
c/
V/mL
c/
V/mL
A
293
2
0.02
5
0.1
5
B
2
0.02
4
0.1
8
C
313
2
0.02
0.1
6
(1)通过实验A、B可探究_______(填外部因素)的改变对反应速率的影响,其中_______;_______;通过实验_______探究温度变化对化学反应速率的影响。
(2)若,则由此实验可以得出的结论是_______;利用实验B中数据计算,用的浓度变化表示的反应速率为_______。
(3)同学们在实验中发现反应速率总是如图所示,其中时间内速率变快的主要原因可能是:
①该反应为放热反应,反应放出的热量使环境温度升高,加快了反应速率。
②_______。
Ⅱ.某实验小组设计用50 mL 1.0 mol/L盐酸跟50 mL 1.1 mol/L氢氧化钠溶液在如图所示装置中进行中和反应。试回答下列问题:
(4)如图所示装置中,仪器A的名称是_______。
(5)本实验中用稍过量的NaOH的原因教材中说是为保证盐酸完全被中和。试问:盐酸在反应中若因为有放热现象,而造成少量盐酸在反应中挥发,则测得的中和热_______(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
【答案】(1) 草酸浓度 6 293 BC
(2) 其他条件相同时,增大反应物浓度,反应速率增大 0.025
(3)产物(或)是反应的催化剂
(4)玻璃搅拌器
(5)偏小
【详解】(1)实验A、B,从表中数据可知改变的条件是浓度,故通过实验A、B,可探究出水浓度的改变对反应速率的影响;
溶液的总体积相同,高锰酸钾和草酸的浓度相同,用量也相同,根据实验可知,溶液总体积为12 mL,所以V1=6.0 mL;
其他条件相同,探究浓度对化学反应速率的影响,故温度=293 K;
其他条件相同,探究温度对化学反应速率的影响,则B和C符合。
(2)若,则由此实验可以得出的结论是:其他条件相同时,增大反应物浓度,反应速率增大;
草酸的物质的量为,高锰酸钾的物质的量为:。草酸和高锰酸钾的物质的量之比为为10:1,由可知,草酸足量,高锰酸钾少量,高锰酸钾会完全反应,则。
(3)时间内速率变快的主要原因可能是:产物中有锰离子存在,有催化作用;该反应为放热反应,反应放出的热量使环境温度升高,加快了反应速率。
(4)仪器A的名称为玻璃搅拌器。
(5)盐酸挥发,参加反应的盐酸减少,引起放出的热量会减少,所测得的中和热会偏小。
考点三 催化剂、活化能与反应历程
◆题型1 催化剂对化学反应速率的影响
1.(25-26高二上·广东深圳·阶段检测)在石墨烯负载型Pd单原子催化剂(Pd/SVG)上还原NO生成和路径机理及活化能(单位为)如图所示。下列说法正确的是
A.在整个反应过程中,只存在极性键的形成
B.Pd/SVG上还原NO,更容易生成,不容易生成
C.根据如图数据可计算的
D.由图可知,相同催化剂下反应只能存在一种反应历程
【答案】B
【详解】A.由图可知,该反应中,有键和键、键形成,因此反应过程中,存在非极性键、极性键的形成,A错误;
B.生成的路径中决速步为反应⑥,活化能为,远高于生成路径中的最高活化能,活化能越低反应越易进行,因此上还原更容易生成,不容易生成,B正确;
C.图中仅给出各步正反应的活化能,反应的正反应活化能逆反应活化能,缺少逆反应活化能数据,无法计算该反应的,C错误;
D.由图可知,相同催化剂下存在生成和生成两种不同的反应历程,D错误;
故选B。
2.(23-24高二上·河南·期中)我国科学家研制出一种新型复合光催化剂,利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水,其主要过程如图所示。下列说法正确的是
A.使用催化剂降低了总反应的焓变
B.整个分解水反应的ΔH>0
C.过程Ⅰ、Ⅱ都是一个化学变化
D.过程Ⅲ仅形成新化学键
【答案】B
【详解】A.使用催化剂降低反应活化能,不能降低总反应的焓变,A错误;
B.水的分解是吸热反应,,B正确;
C.化学变化必须同时发生旧键的断裂和新键的形成,过程Ⅰ只发生旧键的断裂,过程Ⅱ只发生新键的形成,均不是一个化学变化,C错误;
D.过程Ⅲ有键的断裂,不是仅形成化学键,D错误;
故选B。
◆题型2 活化能对反应速率的影响
3.(25-26高二上·河南·期中)已知反应:2NO(g)+Br2(g)2NOBr(g)ΔH=-akJ•mol-1(a>0),其反应机理如下:①NO(g)+Br2(g)NOBr2(g) 快;②NO(g)+NOBr2(g)2NOBr(g) 慢。下列有关该反应的说法正确的是
A.该反应的速率主要取决于①的快慢
B.使用催化剂能增大活化分子百分数,加快反应速率
C.①的活化能比②的大
D.NOBr2是该反应的催化剂
【答案】B
【详解】A.反应速率主要取决于慢的一步,取决于②的快慢,错误;
B.使用催化剂降低了活化能,所以能加快反应速率,正确;
C.②的反应较慢,①的反应较快,则②的活化能比①的大,错误;
D.NOBr2是反应过程中的中间产物,不是该反应的催化剂,错误;
故答案选B。
4.(25-26高二上·陕西榆林·阶段检测)上海交通大学仇毅翔等研究了不同含金化合物催化乙烯加氢[ 反应物的相对能量为0kJ/mol]的反应历程如下图所示:
下列说法正确的是
A.该反应的焓变:
B.催化乙烯加氢效果较好的催化剂是AuF
C.催化剂可以增大活化分子百分数,但不能改变平衡转化率
D.稳定性:过渡态1>过渡态2
【答案】C
【详解】A.焓变等于生成物总能量减去反应物总能量,生成物相对能量为,反应物总能量为,故,A错误;
B.反应活化能越小催化效果越好,经计算对应的活化能为,对应的活化能为,故催化效果更好,B错误;
C.催化剂通过降低反应活化能,使更多普通分子变为活化分子,增大活化分子百分数,加快反应速率,但催化剂不改变反应的平衡状态,不能改变平衡转化率,C正确;
D.物质能量越低稳定性越强,过渡态1的能量高于过渡态2,故稳定性:过渡态1<过渡态2,D错误;
故选C。
5.(25-26高二上·浙江杭州·阶段检测)反应 分三步进行,各步的相对能量变化如图Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ所示:
下列说法不正确的是
A.三步分反应中决定总反应速率的是反应Ⅰ
B.Ⅰ、Ⅱ两步的总反应为
C.根据图像无法判断过渡状态a、b、c的稳定性相对高低
D.反应Ⅲ逆反应的活化能
【答案】D
【详解】A.总反应速率由活化能最大的慢反应决定,反应Ⅰ活化能298.4为三步中最高,A正确;
B.根据盖斯定律,反应Ⅰ+Ⅱ的总反应为,焓变,B正确;
C.过渡态a、b、c的相对能量均以各自反应的反应物为能量基准,基准不同无法比较绝对能量高低,因此无法判断稳定性,C正确;
D.反应Ⅲ的,由,得,与选项给出的454.9不符,D错误;
故选D。
◆题型3 基元反应与反应历程
6.(25-26高二上·广东肇庆·阶段检测)已知化合物A与在一定条件下反应生成化合物B与,其反应历程如图所示,其中TS表示过渡态,I表示中间体。下列说法正确的是
A.A与在一定条件下反应生成B与的
B.中间体I2比中间体I1更稳定
C.该历程中的第二步为该反应的决速步
D.使用更高效的催化剂可降低反应的反应热
【答案】C
【详解】A.反应物的总能量为,生成物的总能量为,生成物总能量低于反应物,反应放热,,A错误;
B.能量越低物质越稳定,中间体相对能量为,低于的,故更稳定,B错误;
C.多步反应的决速步为活化能最大的步骤,第二步的活化能是三步中最大的,反应速率最慢,为该反应的决速步,C正确;
D.催化剂可降低反应的活化能,但不改变反应物和生成物的总能量差,即不改变反应热,D错误;
故选C。
7.(25-26高二上·重庆·期中)二氧化碳甲烷化的研究对缓解能源危机意义重大。以催化二氧化碳甲烷化的反应机理如图所示(LaNiO3与作用生成和),下列说法错误的是
A.若是反应的决速步,则该步的化学反应速率最快
B.在反应中为中间产物
C.催化剂在反应中参加了反应,降低了活化能,加快了反应速率
D.图示过程的总反应式可表示为
【答案】A
【详解】A.决速步是反应历程中活化能最大的步骤,其化学反应速率最慢,而非最快,A错误;
B.是反应过程中生成、后续又被消耗的物质,属于中间产物,B正确;
C.催化剂在反应中会参与反应,通过改变反应路径降低反应的活化能,从而加快反应速率,C正确;
D.根据反应机理,反应物为和,产物为和,配平后总反应式为,D正确;
故答案选A。
8.(25-26高二上·浙江舟山·期中)铁的配合物离子(用[L-Fe-H]表示)催化某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如图所示:
下列说法不正确的是
A.该过程的总反应为HCOOHCO2↑+H2↑
B.该反应为放热反应
C.H+浓度过大或者过小,均导致反应速率降低
D.该过程的总反应速率由Ⅱ→Ⅲ步骤决定
【答案】D
【详解】A.由左图可得,反应物为HCOOH,生成物为、,同时[L-Fe-H]为催化剂,因此反应方程式为HCOOHCO2↑+H2↑,A正确;
B.由右图可得反应物相对能量高于生成物的相对能量,因此该反应为放热反应,B正确;
C.由左图可得,浓度过大,会抑制电离,降低浓度,不利于前期基元反应进行;浓度过小,不利于有参与的后续基元反应进行,因此浓度过大或过小均会导致反应速率降低,C正确;
D.总反应的决速步是该反应中反应速率最慢的一步,由于活化能越大,反应速率越慢,在该反应过程中Ⅱ→Ⅲ的活化能,Ⅳ与过渡态2能量差,Ⅱ→Ⅲ步骤的活化能并不是最大的,因此Ⅱ→Ⅲ步骤不能决定该过程的反应速率,D错误;
故选D。
9.(25-26高二上·北京·期末)尿素[]合成的发展体现了化学科学与技术的不断进步。
(1)十九世纪初,用氰酸银()与在一定条件下反应制得,实现了由无机物到有机物的合成。该反应的化学方程式是________。
(2)二十世纪初,工业上以和为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步:
ⅰ.和生成;
ⅱ.分解生成尿素。
结合反应过程中能量变化示意图,下列说法正确的是________(填序号)。
a.活化能:反应ⅰ<反应ⅱ
b.ⅰ为放热反应,ⅱ为吸热反应
c.
【答案】(1)
(2)ab
【详解】(1)根据原子守恒分析,反应物和反应生成后,剩余的和结合为,配平后即可得到该反应的化学方程式;
(2)a.反应ⅰ的正反应活化能为,反应ⅱ的正反应活化能为,由能量图可知,a正确;
b.反应ⅰ的反应物总能量高于生成物的总能量,为放热反应;反应ⅱ的反应物总能量低于生成物总能量,为吸热反应,b正确;
c.总反应的焓变等于两步反应焓变之和,即,不等于,c错误;
故选ab。
考点四 速率综合、图像与速率方程
◆题型1 外因对化学反应速率影响的综合分析
1.(24-25高二上·广东深圳·阶段检测)化学与生产、生活息息相关,下列措施不是为了改变化学反应速率的是
A.将食物存放在冰箱中 B.用酒精溶解碘单质配成碘酊
C.合成氨工业中使用铁触媒催化剂 D.合成氨工业中要控制温度在400-500℃
【答案】B
【详解】A.将食物存放在冰箱中,通过降低温度减慢食物氧化变质的化学反应速率,A不符合题意;
B.用酒精溶解碘单质配成碘酊,属于物理溶解过程,无化学反应发生,与改变化学反应速率无关,B符合题意;
C.合成氨工业中使用铁触媒催化剂,可加快合成氨的化学反应速率,C不符合题意;
D.合成氨工业中控制温度在400~500℃,可保证催化剂活性处于较高水平以加快反应速率,目的包含改变化学反应速率,D不符合题意;
故选B。
2.(24-25高二上·广东河源·期中)下列做法的目的与反应速率无关的是
A.用浓度更大的盐酸与铁反应 B.加热促进食盐溶解
C.将煤块粉碎后燃烧 D.炎热夏天将食品放冰箱储存
【答案】B
【详解】A.用浓度更大的盐酸与铁反应,增大了反应物的浓度,根据浓度对反应速率的影响,浓度越大反应速率越快,该做法目的是加快反应速率,与反应速率有关,故A不符合题意;
B.加热促进食盐溶解,食盐溶解属于物理扩散过程,没有发生化学反应,不存在化学反应速率的概念,该做法的目的是加速物理溶解过程,和化学反应速率无关,故B符合题意;
C.将煤块粉碎后燃烧,增大了煤与氧气的接触面积,根据接触面积对反应速率的影响,接触面积越大反应速率越快,该做法目的是加快燃烧反应的速率,与反应速率有关,故C不符合题意;
D.炎热夏天将食品放冰箱储存,降低了温度,根据温度对反应速率的影响,温度越低反应速率越慢,该做法目的是减慢食品腐败变质的化学反应速率,与反应速率有关,故D不符合题意;
答案选B。
◆题型2 反应速率的调控作用
3.(25-26高二上·广东·阶段检测)化学与生活、生产密切相关,下列过程中化学反应速率的增大对人类有益的是
A.钢铁的腐蚀 B.橡胶的老化 C.汽车尾气的处理 D.肉类的腐败
【答案】C
【详解】A.钢铁腐蚀会造成铁制品损耗,缩短其使用寿命,反应速率越大损失越严重,对人类无益,A错误;
B.橡胶老化会导致橡胶制品性能下降、使用寿命缩短,反应速率增大对人类有害,B错误;
C.汽车尾气处理可将一氧化碳、氮氧化物等有害污染物转化为无害的二氧化碳和氮气,反应速率增大能更快降低污染物排放,对人类有益,C正确;
D.肉类腐败会使肉类变质失去食用价值,反应速率增大会缩短肉类保质期,对人类有害,D错误;
故选C。
4.(25-26高二上·新疆·期末)下列措施能提高化学反应速率的是
A.用锌与稀硫酸制时,将纯锌改为粗锌
B.实验室制备时,增加的用量
C.工业合成氨时,不断地将氨气液化
D.为了防止食品腐败,将其保存在冰箱中
【答案】A
【详解】A. 将纯锌改为粗锌,粗锌中的杂质可形成原电池,加速锌与稀硫酸的反应,从而提高反应速率,A正确;
B. 增加的用量,但作为固体反应物,其反应速率主要取决于盐酸浓度和接触面积,增加用量若不改变表面积或浓度,不会提高反应速率,B错误;
C. 将氨气液化移除产物,虽有利于平衡向正反应方向移动,提高氨的产率,但氨气浓度减小,不能提高化学反应速率,C错误;
D. 保存在冰箱中降低温度,减缓微生物反应,降低食品腐败的反应速率,D错误;
故选A。
5.(25-26高二上·安徽池州·期中)下列做法与调控化学反应速率无关的是
A.向门窗合页里注油
B.糕点包装袋内放入除氧剂
C.煅烧矿石时,向炉膛中鼓入空气增强火势
D.暖贴中除了加入铁粉,还加入活性炭、食盐等
【答案】A
【详解】A.向门窗合页里注油是为了提高润滑作用,减少摩擦,与反应速率无关,A符合题意;
B.糕点包装袋内放入除氧剂,减慢化学反应速率,B不符合题意;
C.煅烧矿石时,向炉膛中鼓入空气增强火势,目的是增大氧气的浓度和扩大氧气与矿石的接触面积,从而可加快化学反应速率,C不符合题意;
D.暖贴中除了加入铁粉,还加入活性炭、食盐等形成原电池,加快反应速率,D不符合题意;
故答案为:A。
6.(25-26高二上·甘肃兰州·期中)下列生产活动体现了我国古代劳动人民的聪明智慧,其中目的是减慢化学反应速率的是
A.地窖存粮 B.加酒曲酿酒 C.高温烧陶 D.风箱鼓风煮饭
【答案】A
【详解】A.地窖中温度较低且O2浓度低,减缓粮食氧化腐败,A符合题意;
B.酒曲作为催化剂加快酿酒反应速率,B不符合题意;
C.高温提高烧陶反应速率,C不符合题意;
D.鼓风增加O2浓度,加快燃烧速率,D不符合题意;
故选A。
◆题型3 化学反应速率的图像
7.(25-26高二上·河南漯河·阶段检测)紫外光照射时,不同催化剂作用下将 CO2和 H2O(g)转化为 CH4和O2,CH4产量随光照时间的变化如图1,以TiO2/Cu2Al2O4为催化剂,可以将 CO2和 CH4直接转化成乙酸,不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率的关系如图 2.下列有关说法正确的是
A.由图1 知,在 0~15h 内,CH4的平均生成速率由大到小的顺序: III>II>I
B.由图1 知,在0~35 h 内,CH4的平均生成速率由大到小的顺序: II>III> I
C.由图2 知,250℃时催化剂的活性最高
D.由图2 知,乙酸的生成最佳温度范围: 400℃以上
【答案】C
【详解】A.由图1知,0~15内相同时间下产量II>III>I,平均生成速率与产量成正比,故顺序为II>III>I,A错误;
B.由图1知,0~35内最终产量III>II>I,故平均生成速率顺序为III>II>I,B错误;
C.由图2知,250℃时催化剂的催化效率达到最大值,故催化剂活性最高,C正确;
D.由图2知,400℃以上催化剂催化效率为0,已经失活,乙酸生成最佳温度为250℃左右,此时催化活性高且生成速率较快,D错误;
故选C。
8.(25-26高二上·山西吕梁·阶段检测)的综合利用是实现碳中和的措施之一,和在催化剂表面可以合成,该反应的历程和相对能量的变化情况如下图所示(*指微粒吸附在催化剂表面,指吸附在催化剂载体上的氢原子,表示过渡态):
下列说法正确的是
A.该反应的历程中有5个基元反应
B.比能量高
C.催化剂2条件下,决定该过程的总反应速率的基元反应为
D.催化效果更好的是催化剂1
【答案】C
【详解】A.由反应历程图可知,第一步是反应物被催化剂吸附,最后一步是生成物从催化剂上脱附,均不是基元反应,该反应过程中基元反应的数目是3个,A不符合题意;
B.吸附过程通常放热,吸附态的能量低于气态,B不符合题意;
C.决定总反应速率的基元反应是活化能最大的一步,由图可知催化剂2条件下该基元反应为,C符合题意;
D.由图可知催化剂2使决定速率步骤的活化能更小、催化效果更好,D不符合题意;
故选C。
9.(25-26高二上·广西崇左·期中)一定温度下,恒容密闭容器中,物质Z发生反应 ,一段时间后开始计时,测得各物质的浓度随时间变化如图所示。
在下列说法正确的是
A.曲线Ⅰ代表物质X,曲线Ⅲ代表物质Z
B.图中时刻该反应的正反应速率等于逆反应速率
C.若降低温度,正反应速率减慢,逆反应速率加快
D.0~40 min,用物质Y表示的平均反应速率为
【答案】D
【详解】A.根据反应中生成物浓度变化量之比等于化学计量数之比,Y的浓度变化量为X的2倍,因此上升幅度更大的曲线I代表Y,浓度下降的曲线III代表反应物Z,A错误;
B.时刻后Z的浓度仍在减小,X、Y的浓度仍在增大,反应正向进行,正反应速率大于逆反应速率,B错误;
C.降低温度,活化分子百分数降低,正、逆反应速率均减慢,C错误;
D.0~40 min,,,反应速率之比等于化学计量数之比,因此,D正确;
故选D。
10.(25-26高二上·江苏连云港·期中)Ⅰ.控制变量法是科学探究中非常重要的思想方法。控制变量法探究影响化学反应速率因素的一般原则是“定多变一”,即要保持其他变量不变,改变其中一个变量进行实验,测定数据,通过系列实验,找出变量对反应速率的影响。某实验小组以分解为例,研究浓度、催化剂、温度对反应速率的影响。按照如下方案完成实验。
方案
反应物
催化剂
温度
①
溶液
无
②
溶液
无
③
溶液
无
④
溶液
1-2滴溶液
通过实验得到氧气的体积与时间的关系如图-1所示。通过阅读回答下列问题:
(1)请填出曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表哪个实验方案:曲线Ⅰ代表方案______,曲线Ⅱ代表方案______,曲线Ⅲ代表方案______,曲线Ⅳ代表方案______(填数字)。
(2)甲同学为了探究温度对化学反应速率的影响,应进行方案______和______。乙同学进行方案③和④,你认为他想探究的是______对化学反应速率的影响。
Ⅱ.另一组同学为了研究碳酸钙与稀盐酸反应的反应速率,他们通过实验测定反应中生成的气体体积随反应时间变化的情况,绘制出图-2所示的曲线。
已知随着反应的进行,反应体系的温度逐渐升高。请分析讨论以下问题。
在、、三个相同的时间段里,
(3)反应速率最大的是______时间段。
A. B. C.
(4)反应速率最大的原因是______。
A.该时间段内稀盐酸浓度增大 B.该时间段内体系压强增大 C.该时间段内溶液温度升高
【答案】(1) ④ ③ ② ①
(2) ② ③ 催化剂
(3)B
(4)C
【详解】(1)增大反应物的浓度、增大气体压强、使用正催化剂、升温等均能加快反应速率。反应速率越快,曲线斜率越大,反应越快达到最终产物体积;最终生成的体积由的量决定:只有实验①是的,总物质的量最小,最终体积最小,对应曲线Ⅳ;实验②③④都是的,最终体积相同,速率排序为:④(有催化剂、温度)>)>),速率越快所用的时间越短,因此对应曲线Ⅰ为④,Ⅱ为③,Ⅲ为②;
(2)探究温度对速率的影响,需要保证其他条件(浓度、催化剂)相同,只改变温度,因此选实验②和③;实验③和④中,浓度、温度都相同,③无催化剂、④有催化剂,因此探究的是催化剂对反应速率的影响;
(3)反应速率可以用相同时间内生成的体积表示:相同时间段内,生成越多,速率越大。由图可知,内生成的体积大于的,也大于的,因此速率最大,选B;
(4)反应过程中稀盐酸不断被消耗,浓度逐渐降低,A错误;压强对固体和液体反应物的浓度影响小到可以忽略,故可忽略体系压强对该反应速率的影响,B错误;题目已知反应放热,体系温度逐渐升高,该阶段温度升高对速率的促进作用大于浓度降低的减慢作用,因此速率加快,C正确。
◆题型4 速率常数、速率方程
11.(24-25高二上·天津滨海新区·期中)反应中,每生成放出166 kJ的热量,该反应的速率表达式为(k为速率常数,温度不变,数值不变。k、m、n待测),其反应包含两步:①(慢),②(快)
时测得有关实验数据如下:
序号
速率
I
0.0060
0.0010
Ⅱ
0.0060
0.0020
Ⅲ
0.0010
0.0060
Ⅳ
0.0020
0.0060
下列说法正确的是
A.整个反应速率由第②步反应决定
B.正反应的活化能一定是①<②
C.该反应速率表达式:
D.该反应的热化学方程式为
【答案】C
【详解】A.整个反应速率由慢反应决定,第①步为慢反应,故反应速率由第①步决定,A错误;
B.活化能越低反应速率越快,慢反应①的活化能大于快反应②,即正反应活化能①>②,B错误;
C.对比实验I、Ⅱ,不变,变为原来2倍时速率也变为原来2倍,得;对比实验Ⅲ、Ⅳ,不变,变为原来2倍时速率变为原来4倍,得;代入实验I数据,解得,故速率表达式为,C正确;
D.生成0.25mol 放出166kJ热量,则生成1mol 放出664kJ热量,放热反应<0,热化学方程式的应为,D错误;
答案选C。
12.(25-26高二上·湖北宜昌·阶段检测)反应,在295K时,其反应物浓度与反应速率关系的数据如下:
①
②
③
已知:①反应物浓度与反应速率关系式为(k为速率常数,与活化能和温度等有关);②反应级数是反应速率方程式中各反应物浓度的指数之和。下列说法错误的是
A.该反应的反应级数为3级
B.该条件下速率常数
C.加入催化剂可降低反应的活化能,增大速率常数k,从而加快反应速率
D.相同条件下,NO浓度对反应速率的影响小于浓度对反应速率的影响
【答案】D
【详解】A.由①②组数据,浓度不变时,浓度变为原来的5倍,速率变为原来的25倍,得;由①③组数据,浓度不变时,浓度变为原来的5倍,速率变为原来的5倍,得,反应级数为级,A正确;
B.代入①组数据计算,B正确;
C.催化剂可降低反应的活化能,温度不变时速率常数增大,反应速率加快,C正确;
D.速率方程中的级数为2,的级数为1,相同浓度变化下对反应速率的影响更大,即浓度对反应速率的影响大于,D错误;
13.反应速率v和反应物浓度的关系是用实验方法测定的。化学反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)的反应速率v可表示为v=kcm(H2)·cn(Cl2),式中k为常数,m、n值可用下表中数据确定。下列说法不正确的是
实验序号
c(H2)/(mol·L-1)
c(Cl2)/(mol·L-1)
v/(mol·L-1·s-1)
①
1.0
1.0
1.0k
②
2.0
1.0
2.0k
③
2.0
4.0
4.0k
A.在上述反应中,H2、HCl、Cl2的反应速率之比为1:2:1
B.加入催化剂,正反应速率增大,逆反应速率减小
C.上述化学反应速率表达式中m=1、n=
D.相同条件下,H2的浓度对反应速率的影响大于Cl2
【答案】B
【详解】A.化学反应速率之比等于对应物质的化学计量数之比,故H2、HCl、Cl2的反应速率之比应为1:2:1,A正确;
B.加入催化剂,正、逆反应速率都增大,B错误;
C.反应速率v可表示为v=kcm(H2)·cn(Cl2),结合①和②两组数据可计算:m=1,利用②和③两组数据可计算:n=,C正确;
D.由C分析,v=kc(H2)·c0.5 (Cl2),则相同条件下,H2的浓度对反应速率的影响大于Cl2,D正确。
故选B。
考点五 化学平衡的建立与平衡状态判断
◆题型1 可逆反应及反应限度
1.(25-26高二上·青海西宁·阶段检测)合成氨的热化学方程式为 ,下列有关叙述错误的是
A.反应物的总能量大于生成物的总能量
B.生成1 mol 时放出46.2 kJ的热量
C.形成化学键放出的总能量大于断裂化学键吸收的总能量
D.将1 mol 与3 mol 置于密闭容器中充分反应后放出热量为92.4 kJ
【答案】D
【详解】A.由 , 可知,表明该反应为放热反应,反应物的总能量大于生成物的总能量,A正确;
B.反应放出的热量与化学反应方程式的计量数成正比,由 可知,生成2 mol 时放出92.4kJ的热量,则生成1 mol 时放出46.2kJ的热量,B正确;
C.该反应为放热反应,形成化学键放出的总能量大于断裂化学键吸收的总能量,C正确;
D.由 ,这是一个可逆反应,反应不可能完全,将1mol 与3 mol 置于密闭容器中充分反应后放出热量小于92.4 kJ ,D错误。
故答案选D。
2.(25-26高二上·天津南开·阶段检测)一定条件下,将NO2与SO2以体积比1:2置于恒压容器中发生反应:NO2(g) + SO2(g)SO3(g) + NO(g) ΔH=-41.8kJ· mol-1,下列不能说明反应达到平衡状态的是
A.气体的密度保持不变 B.混合气体颜色保持不变
C.SO3和NO2的体积比保持不变 D.每消耗1mol SO3的同时消耗1mol NO2
【答案】A
【分析】平衡标志是达到平衡状态时正、逆反应速率相等,各组分的浓度保持不变,正、逆反应速率相等是指用同一种物质来表示的反应速率,不同物质表示的反应速率与化学计量数成正比。
【详解】A.由质量守恒定律可知,混合气体质量始终不变,反应前后系数不变,恒压条件下,混合气体的体积不变,则混合气体的密度不再变化,无法判断是否达到平衡状态,A符合题意;
B.该反应是一个气体颜色变浅的反应,混合气体颜色保持不变说明各物质的浓度不变,正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,B不符合题意;
C.SO3和NO2的体积比保持不变,说明它们的物质的量不随时间的变化而变化,说明反应达到平衡,C不符合题意;
D.消耗1mol SO3为逆反应速率,消耗1mol NO2为正反应速率,说明正逆反应速率相等,能说明反应达到平衡状态,D不符合题意;
故选A。
◆题型2 化学平衡建立的过程
3.(25-26高二上·新疆昌吉·期中)一定温度下在容积不变的密闭容器中进行如下可逆反应:SiF4(g)+2H2O(g)SiO2(s)+4HF(g),下列能表明该反应已达到化学平衡状态的是
①v正(SiF4)=4v逆(HF) ②HF的浓度不再变化 ③容器内气体压强不再变化
④混合气体的密度保持不变 ⑤2mol O-H键断裂的同时,有2mol H-F键断裂
A.①②③ B.②③④ C.③④⑤ D.②③④⑤
【答案】D
【详解】①反应达到平衡时正逆反应速率之比应等于化学计量数之比,满足,给出的不符合要求,错误;
②HF的浓度不再变化是平衡状态的特征,正确;
③反应前后气体总物质的量不等,容积固定时压强不变说明气体总物质的量不变,反应达平衡,正确;
④根据,容积固定,反应有固体生成,气体总质量随反应进行变化,密度不变说明气体质量不变,反应达平衡,正确;
⑤2 mol O-H键断裂对应消耗1mol H2O(正反应方向),按反应计量数,此时正反应会生成2 mol H-F键,同时断裂2 mol H-F键,说明逆反应速率等于正反应速率,达到平衡,正确;
符合题意的为②③④⑤,故答案选D。
4.(24-25高二上·广东肇庆·阶段检测)向绝热恒容密闭容器中通入和,在一定条件下发生反应:,该反应的正反应速率随着时间变化的示意图如图所示。
下列说法正确的是
A.d点:v(正)>v(逆) B.该反应的
C.c点时的转化率最大 D.a、b、c、d四点对应的压强:
【答案】A
【详解】A.体系由反应物开始,达到平衡前反应始终向正反应方向进行;d点之后正反应速率仍在下降,说明d点尚未达到平衡,因此d点的正反应速率大于逆反应速率,A正确;
B.随反应进行,反应物浓度减小,但绝热容器内正反应速率先增大,说明正反应放出的热量使体系温度升高,故,B错误;
C.c点只是正反应速率的最大值点;c点后体系仍向正反应方向进行,CO继续被消耗,其转化率继续增大,所以c点时CO的转化率不是最大值,C错误;
D.该反应前后气体总物质的量不变,故;恒容时。正反应放热且从a点到d点反应仍向正向进行,体系温度依次升高,因此,D错误;
故选A。
5.(25-26高二上·甘肃天水·期中)对于反应(g紫色),下列叙述能够说明已达平衡状态的是
A.各物质的物质的量浓度之比为
B.混合气体的颜色不再变化
C.1molH-H键生成的同时有2molH-I键断裂
D.温度和体积一定时,容器内压强不再变化
【答案】B
【详解】A.平衡状态下各物质的浓度比与初始投料、转化率均有关,无固定比例,因此浓度比为无法说明反应达平衡,A错误;
B.混合气体颜色由的浓度决定,颜色不再变化说明浓度恒定,符合平衡状态的特征,B正确;
C.键生成、键断裂均对应正反应方向,无法说明正、逆反应速率相等,不能判断反应达平衡,C错误;
D.该反应前后气体总物质的量不变,温度和体积一定时,压强始终恒定,因此压强不变无法说明反应达平衡,D错误;
故选B。
◆题型3 化学平衡状态本质及特征
6.(24-25高二上·四川成都·阶段检测)在温度不变的2L恒容密闭容器中发生反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),开始时加入1mol N2 和3mol H2,5min时测得氢气的浓度为0.9。下列说法错误的是
A.前5min的平均反应速率
B.5min时,N2和H2的转化率均为40%
C.5min时的压强与起始时的压强之比为5∶4
D.当NH3的物质的量保持不变时,说明反应达到化学平衡状态
【答案】C
【分析】氢气是起始浓度为:c(H2)==1.5mol·L-1,5min时浓度为0.9mol·L-1,浓度改变量为1.5mol·L-1-0.9mol·L-1=0.6mol·L-1,N2浓度改变量为0.2mol·L-1,N2剩余浓度为,生成的氨气浓度为0.4mol·L-1,以此分析。
【详解】A.根据分析可知,,A正确;
B.转化率为,转化率为,二者转化率均为40%,B正确;
C.恒温恒容条件下,气体压强之比等于总物质的量之比,起始总物质的量为,5min时总物质的量为,压强比为,不是,C错误;
D.的物质的量保持不变,说明各组分含量不再随时间变化,反应达到化学平衡状态,D正确;
故选C。
7.(25-26高二上·福建泉州·阶段检测)一定温度下,在某恒容的密闭容器中,建立化学平衡:。下列叙述不能说明该反应已达到化学平衡状态的是
A.加入碳后,浓度不增加 B.气体的密度不再发生变化
C.气体的压强不再发生变化 D.生成,同时生成
【答案】A
【详解】A.碳是固体,其浓度视为常数,加入碳后平衡不移动,无论反应是否达到平衡,浓度都不会增加,因此该现象不能说明反应达到平衡状态,A符合题意;
B.恒容条件下容器体积不变,反应中因有固体碳参与,气体总质量为变量,气体密度为变量,当密度不再变化时说明反应达到平衡状态,B不符合题意;
C.恒温恒容下,气体压强与气体总物质的量成正比,该反应前后气体计量数之和不等,反应过程中气体总物质的量变化,压强为变量,当压强不再变化时说明反应达到平衡状态,C不符合题意;
D.生成为正反应方向,同时生成为逆反应方向,且二者速率之比等于化学计量数之比,说明正逆反应速率相等,反应达到平衡状态,D不符合题意;
故选A。
8.(25-26高二上·广西南宁·阶段检测)一定条件下,进行可逆反应,若、、、起始浓度分别为、、、(均不为零,且反应正向进行),到达平衡时,、、、的浓度分别为,,,,则下列判断不正确的是
A.
B.平衡时,和生成速率的关系为
C.和的转化率相等
D.的取值范围为
【答案】D
【详解】A.设正向反应的浓度变化量为,则,,所以,A正确;
B.平衡时正、逆反应速率相等。逆反应生成B的化学计量数为2,正反应生成C的化学计量数为3,因此,即,B正确;
C.A、B的转化率分别为和,二者相等,C正确;
D.反应正向进行,且C、D的起始浓度均不为零,故,,因此。由可得,两端点均不能取到,D错误;
故选D。
9.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_______,常用_______表示,即Q=。
(2)化学平衡常数表达式:当在一定温度下达到化学平衡时,K=。
(3)Q与K的关系:当反应中有关物质的浓度商_______平衡常数时,表明反应达到限度,即达到化学平衡状态。
①Q>Kc,反应_______向进行,v正_______ v逆。
②Q=Kc,反应达到平衡状态,v正_______ v逆。
③Q<Kc,反应_______向进行,v正_______ v逆。
【答案】 浓度商 Q 等于 逆 < = 正 >
【详解】(1) 浓度商定义:对于给定可逆反应,任意时刻生成物浓度的系数次幂乘积与反应物浓度的系数次幂乘积的比值称为浓度商,常用符号表示。
(2)平衡状态判断逻辑:化学平衡常数是一定温度下可逆反应达到平衡时的浓度商,因此当浓度商等于平衡常数时,反应达到化学平衡状态。
(3)与的关系对应规律:
①当时,体系生成物浓度高于平衡浓度、反应物浓度低于平衡浓度,反应向逆反应方向进行,此时。
② 当时,体系各物质浓度达到平衡浓度,反应处于平衡状态,此时。
③当时,体系反应物浓度高于平衡浓度、生成物浓度低于平衡浓度,反应向正反应方向进行,此时。
◆题型4 化学平衡状态的判断方法
10.(25-26高二上·广东深圳·阶段检测)已知: ,下列有关该反应的说法正确的有几句
①使用催化剂可以降低该反应的焓变,进而降低正逆反应的活化能,同时加快正逆反应速率
②当每断裂6个N-H键的同时断裂3个H-H键,说明该可逆反应一定达到平衡
③升高温度时,体系中的活化分子百分数增大,活化分子增多,有效碰撞增多,反应速率加快
④在恒压、恒温容器中进行反应,当反应容器内气体密度不随时间变化时,一定达到平衡
⑤一定温度下,该反应的正逆平衡常数的关系为
⑥在恒温、恒容容器中,混合气体中的体积分数为33.3%时,反应一定达到了平衡
⑦一定条件下达到平衡后,加入,平衡向右移动,的转化率增大,则该反应的增大
⑧一定条件下达到平衡后,加入催化剂,该反应的活化能变小,、均变小,但是平衡不移动
A.2句 B.4句 C.6句 D.8句
【答案】B
【详解】①催化剂仅能降低反应活化能、加快正逆反应速率,不改变反应的焓变,①错误;
②断裂6个键对应逆反应消耗2mol,断裂3个键对应正反应消耗3mol,正逆反应速率相等,反应达到平衡,②正确;
③升高温度,普通分子吸收能量变为活化分子,活化分子百分数增大,有效碰撞次数增多,反应速率加快,③正确;
④恒压恒温条件下,反应体系气体总质量不变,该反应为气体分子数减小的反应,未平衡时容器体积随反应进行变化,密度,当不变时说明气体总物质的量不变,反应达到平衡,④正确;
⑤逆反应的平衡常数为正反应平衡常数的倒数,故,⑤正确;
⑥体积分数为33.3%与起始投料比有关,并非平衡状态的特有标志,⑥错误;
⑦加入平衡右移,但的转化率降低,且为反应的固有属性,不随平衡移动变化,⑦错误;
⑧加入催化剂反应活化能降低,、均同等程度增大,平衡不移动,⑧错误;
综上,正确的说法共4句,故选B。
11.(24-25高二上·山东聊城·阶段检测)一定量的氨基甲酸铵置于密闭容器中(容器体积不变,固体体积忽略),在恒温下使其达到分解平衡:H2NCOONH4(s)2NH3(g)+CO2(g),可以判断该反应已经达到平衡的是
A.v(NH3)=2v(CO2)
B.密闭容器中气体的平均相对分子质量不变
C.密闭容器中混合气体的密度不变
D.密闭容器中氨气的体积分数不变
【答案】C
【详解】A.v(NH3)=2v(CO2)不能说明正逆反应速率相等,无法判断反应是否达到平衡,A错误;
B.由方程式可知,反应生成的氨气与二氧化碳的物质的量之比始终为2:1,反应中气体平均相对分子质量始终不变,密闭容器中气体的平均相对分子质量不变不能说明正逆反应速率相等,无法判断反应是否达到平衡,B错误;
C.由质量守恒定律可知,反应中气体的质量增大,密闭容器中混合气体的密度增大,则密度不变时说明正逆反应速率相等,反应达到平衡,C正确;
D.由方程式可知,反应生成的氨气与二氧化碳的物质的量之比始终为2:1,氨气的体积分数始终不变,所以密闭容器中氨气的体积分数不变不能说明正逆反应速率相等,无法判断反应是否达到平衡,D错误;
故选C。
12.(25-26高二上·云南昭通·期中)一定温度下,向2L恒容密闭容器中加4molA和6molB发生反应:,经2min后达到平衡,此时B的物质的量浓度为。下列说法正确的是
A.容器内混合气体的压强不再改变时反应达到平衡状态
B.向容器中充入He,化学反应速率加快
C.用D表示的平均反应速率是
D.平衡时B的转化率为35%
【答案】C
【详解】A.该反应是反应前后气体的分子数不变的反应,所以在平衡前后容器内混合气体的压强始终保持不变,故容器内混合气体的压强不再改变时不能判断反应已经达到平衡状态,A错误;
B.容器体积不变,充入He,反应容器内压强增大,但B(g)、C(g)、D(g)的物质的量浓度并没有变化,因此化学反应速率不会改变,B错误;
C.平衡时B的物质的量浓度为1.8mol·L−1,B的浓度减少1.2mol/L,根据反应比例(B:D=3:1),D的浓度增加量为1.2mol/L×=0.4 mol/L,0~2min的平均反应速率是mol·L−1·min−1=0.2mol·L−1·min−1,C正确;
D.平衡时B的物质的量浓度为1.8mol·L−1,平衡时B物质的量为3.6mol,则反应消耗了2.4mol B,故平衡时B的转化率,D错误;
故答案选C。
考点六 化学平衡移动与勒夏特列原理
◆题型1 化学平衡的移动
1.(25-26高二上·广东深圳·阶段检测)下列事实能用勒夏特列原理解释的有几句
①实验室制取氯气时,采用排饱和食盐水的方法收集
②高压比常压有利于提高合成氨的产率
③氯气在水中的溶解度大于在饱和食盐水中的溶解度
④、蒸气、HI组成的平衡体系加压后颜色变深
⑤开启啤酒后,瓶中马上有泡沫产生
⑥夏天将食品储藏在冰箱中
⑦光照新制氯水,颜色变浅
⑧由和组成的平衡体系加压后颜色先变深后变浅
⑨实验室制取乙酸乙酯时,将乙酸乙酯不断蒸出
⑩工业合成氨需要500℃高温
A.10句 B.9句 C.8句 D.7句
【答案】D
【详解】首先明确勒夏特列原理适用范围:仅适用于可逆反应的平衡体系,当改变影响平衡的一个条件时,平衡会向着减弱这种改变的方向移动,非平衡移动相关现象不能用其解释。对10个事实逐一判断:
①与水存在可逆平衡,饱和食盐水中浓度大,平衡逆向移动降低溶解度,可解释,正确;
②合成氨反应正反应气体分子数减少,加压平衡正向移动提高氨产率,可解释,正确;
③同①的平衡原理,饱和食盐水中使平衡逆向移动,溶解度小于水中,可解释,正确;
④反应前后气体分子数相等,加压平衡不移动,颜色变深是体积减小浓度增大导致,与平衡移动无关,不可解释,错误;
⑤啤酒中存在溶解平衡,开启后压强减小,平衡逆向移动逸出产生泡沫,可解释,正确;
⑥食品腐败是不可逆反应,低温储藏是降低反应速率,与平衡移动无关,不可解释,错误;
⑦氯水中存在,光照时分解浓度降低,平衡正向移动浓度减小颜色变浅,可解释,正确;
⑧平衡体系,加压时先因体积缩小浓度增大颜色变深,后平衡正向移动浓度降低颜色变浅,可解释,正确;
⑨乙酸乙酯合成是可逆反应,蒸出乙酸乙酯降低生成物浓度,平衡正向移动提高产率,可解释,正确;
⑩合成氨正反应放热,低温更有利于平衡正向移动,选择500℃是为了提高反应速率、保证催化剂活性,与平衡移动无关,不可解释,错误。
综上能用勒夏特列原理解释的共7句,故选D。
2.(25-26高二上·四川广安·期中)下列叙述及解释正确的是
A.2NO2(g)(红棕色)N2O4(g)(无色) ΔH<0,达平衡后,对平衡体系采取缩小容积、增大压强的措施,因为平衡向正反应方向移动,故体系颜色变浅
B.H2(g)+I2(g) 2HI(g) ΔH<0,达平衡后,对平衡体系采取增大容积、减小压强的措施,因为平衡不移动,故体系颜色不变
C.对于N2+3H22NH3,平衡后,在压强不变的条件下充入He,平衡左移
D.FeCl3+3KSCNFe(SCN)3(红色)+3KCl,达平衡后,加少量KCl,因为平衡向逆反应方向移动,故体系颜色变浅
【答案】C
【详解】A.缩小容积、增大压强时,尽管平衡向正反应方向移动,但体积减小使最终仍大于原平衡浓度,体系颜色加深,A错误;
B.增大容积、减小压强时,该反应前后气体总分子数相等,平衡不移动,但体积增大使减小,体系颜色变浅,B错误;
C.平衡后压强不变充入,容器容积增大,反应体系各组分分压减小,平衡向气体总分子数增大的逆反应方向(左)移动,C正确;
D.该反应的本质为,不参与离子反应,加入少量平衡不移动,体系颜色不变,D错误;
故选C。
◆题型2 浓度对化学平衡移动的影响
3.(25-26高二上·广东深圳·阶段检测)在体积为L的恒容密闭容器中盛有一定量,通入发生反应: 。当温度分别为、,平衡时的体积分数与(g)的物质的量的变化关系如图所示。下列说法不正确的是
A.
B.a、b两点的反应速率:a<b
C.为了提高(g)的转化率,可采取增加(g)通入量的方法
D.a点比b点体系的颜色浅
【答案】C
【详解】A.该反应正反应,为放热反应,升高温度平衡逆向移动,体积分数增大。相同时对应的体积分数更大,故,A正确;
B.a、b均处于温度下,b点的物质的量更大,恒容容器中浓度更大,反应速率更快,故反应速率,B正确;
C.增加的通入量,平衡虽正向移动,但的转化率会降低,无法提高其转化率,C错误;
D.为红棕色气体,浓度越大颜色越深,b点的浓度高于a点,故a点比b点体系的颜色浅,D正确;
故选C。
4.(25-26高二上·新疆昌吉·期中)下列叙述与图像对应符合的是
A.图1表示达到平衡状态的N2(g)+3H2(g)2NH3(g) 在t0时刻充入了一定量的NH3,平衡逆向移动
B.对于反应A(g)+2B(g)3C(g)+D(s),缩小容器容积,可使图2的曲线b变为曲线a
C.图3表示温度对反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH<0的影响
D.对于反应2X(g)+3Y(g)2Z(g) ΔH<0,若p3<p4,y可以表示Z的百分含量
【答案】B
【详解】A.若时刻充入一定量,反应物浓度瞬间不变,正反应速率应在原有平衡速率基础上逐渐升高,与图中突变不符,A错误;
B.反应反应前后气体计量数之和相等,缩小容器容积(增大压强),反应速率加快、平衡不移动,的平衡转化率不变,可使曲线变为曲线,B正确;
C.反应为放热反应,升高温度反应速率加快,先达到平衡,且平衡逆向移动,平衡含量降低,则下先达到平衡且平衡含量更低,图像不符合规律,C错误;
D.反应正反应气体分子数减小,,增大压强平衡正向移动,的百分含量应升高,与图中相同温度下对应的值更低不符,D错误;
故选B。
◆题型3 温度对化学平衡移动的影响
5.(25-26高二上·广东深圳·阶段检测)一定温度下,在某恒容密闭容器中加入一定量X(g)发生反应:,反应达到平衡后,仅降低温度,容器内气体的密度增大。下列叙述不正确的是
A.若正反应是吸热反应,则X为气态
B.若正反应是放热反应,则X为非气态
C.若X为非气态,则向平衡体系中加入少量X,反应的平衡常数增大
D.若X为气态,则向平衡体系中加入少量X,X的平衡转化率不变
【答案】C
【详解】A.若正反应是吸热反应,降低温度平衡逆向移动,容器内气体密度增大说明气体总质量增大;若X为气态,逆向移动时消耗固体Z生成气态X,气体总质量增大,符合现象,A正确;
B.若正反应是放热反应,降低温度平衡正向移动,容器内气体密度增大说明气体总质量增大;若X为非气态,正向移动时非气态X转化为气态Y,气体总质量增大,符合现象,B正确;
C.平衡常数仅与温度有关,温度不变,平衡常数不变,加入少量X不会改变平衡常数,C错误;
D.若X为气态,该反应前后气体计量数之和相等,恒容下加入少量X相当于增大压强,平衡不移动,X的平衡转化率不变,D正确;
故选C。
6.(25-26高二上·河南·期中)反应N2O4(g)2NO2(g) ΔH=+57kJ•mol-1,在温度为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是
A.B、C两点的反应速率:B<C
B.A、C两点气体的颜色:A深,C浅
C.由状态B到状态A,可以用加热的方法
D.A、C两点气体的平均相对分子质量:A<C
【答案】B
【分析】由图可知,B→A的过程中,NO2的体积分数增大,平衡正向移动,由于正反应是吸热反应,则该过程是升高温度,所以T2>T1,据此分析作答。
【详解】A.C点的温度、压强均高于B点,反应速率B<C,A正确;
B.A→C的过程是增大压强,的浓度首先增大,然后平衡逆向移动的物质的量减小,浓度减小,最终的浓度还是增大,所以两点气体的颜色:A浅,C深,B错误;
C.根据分析可知,T2>T1,则状态B到状态A,可以用加热的方法,C正确;
D.平均相对分子质量,体系总质量不变,C点压强大,平衡逆向移动,气体总物质的量更小,因此平均相对分子质量C>A,即A<C,D正确;
故选B。
7.(25-26高二上·陕西渭南·阶段检测)随着我国碳中和、碳达峰目标的确定,的综合利用备受关注。已知为放热反应,在固定容积为的密闭容器中充入的和的,测得和的物质的量随时间变化如图。请回答:
(1)下列措施能加快反应速率的是_________。
A.往容器中充入增大压强 B.升高温度 C.选择高效的催化剂
(2)的反应速率为_________。
(3)恒容密闭条件下,能说明反应已达平衡状态的是_________。
A. B.混合气体的平均相对分子量不变
C.容器中浓度与浓度之比为1:1 D.混合气体的密度保持不变
(4)欲增大平衡时的转化率,可采取的措施是_________。(任填2项)
(5)已知下的平衡常数。保持容器温度不变,向的某密闭容器中充入、、、各,反应一段时间后测得,判断此时该可逆反应_________(填是或否)达到平衡,若未达到平衡请说明理由并说明平衡移动方向。_________。
【答案】(1)BC
(2)
(3)AB
(4)增大压强、降低温度
(5) 否 浓度商为,所以反应没有达到平衡状态,反应向逆反应方向进行
【详解】(1)恒容时充入惰性气体,反应物和生成物的浓度均不变,反应速率不变,A错误;升高温度,活化分子百分数增大,有效碰撞频率增大,反应速率加快,B正确;高效催化剂能降低反应的活化能,使反应速率加快,C正确;
(2)由图可知,内的物质的量由0增至,则其平均反应速率为;
(3)A.当时,按反应计量关系可知正、逆反应速率相等,反应达到平衡状态,A正确;
B.该反应前后气体总物质的量发生变化,而混合气体总质量不变;平均相对分子质量保持不变,说明气体总物质的量不再变化,反应达到平衡状态,B正确;
C.与按1:1的化学计量关系同时生成,两者浓度之比始终为1:1,不能据此判断是否达到平衡,C错误;
D.恒容密闭容器中混合气体的总质量和体积始终不变,密度在反应过程中始终不变,不能据此判断是否达到平衡,D错误;
故选AB。
(4)该正反应为气体分子数减小的放热反应。增大压强,平衡向气体分子数减小的正反应方向移动;降低温度,平衡向放热的正反应方向移动,均能提高的平衡转化率;
(5)容器体积为,各物质的物质的量数值等于其浓度数值。测得,说明反应相对初始状态逆向进行,故此时各物质的浓度分别为、、。浓度商,故此时未达到平衡,反应向逆反应方向进行。
◆题型4 压强对化学平衡移动的影响
8.(25-26高二上·广东深圳·阶段检测)下列图示与对应的叙述不相符合的是
甲
乙
丙
丁
A.图甲表示密闭容器中达到平衡时,的转化率与压强、温度的变化关系曲线,说明
B.图乙表示反应在恒温下起始物质的量相同时,平衡时的体积分数随起始物质的量变化的曲线,则达到平衡时的转化率大小为
C.图丙表示恒温密闭容器中发生反应时,随反应时间变化的曲线,时刻改变的条件可能是增大压强
D.图丁表示反应 在不同温度时,K随压强的变化关系,则
【答案】B
【详解】A.该反应正反应为气体分子数增大的反应,温度相同时,压强越大,平衡逆向移动,转化率越低;同温度下对应的转化率更高,故,A不符合题意;
B.起始物质的量相同,增大的起始物质的量,平衡正向移动,的转化率增大,故转化率大小为,与选项中不符,B符合题意;
C.该反应平衡常数,恒温下不变,故平衡时为定值;时刻增大压强,瞬间容器体积减小,突然增大,随后平衡逆向移动,减小,最终回到原平衡浓度,与图像一致,C不符合题意;
D.该反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,平衡常数减小;只与温度有关,与压强无关,图中对应的更大,故,D不符合题意;
故选B。
9.(25-26高二上·广东肇庆·阶段检测)下图所示为工业合成氨的流程图。有关说法错误的是
A.步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒
B.步骤③、④、⑤均有利于提高原料平衡的转化率
C.步骤②中“加压”既可以提高原料的转化率,又可以加快反应速率
D.产品液氨除可生产化肥外,还可用作制冷剂
【答案】B
【详解】A.原料气中的杂质会导致合成氨的催化剂失去活性,步骤①的“净化”可除去杂质,防止催化剂中毒,A正确;
B.步骤③中使用催化剂,催化剂仅能改变反应速率,不改变化学平衡状态,无法提高原料的平衡转化率;仅④液化分离、⑤未反应的和循环利用有利于提高原料的转化率,B错误;
C.合成氨的正反应为气体分子数减小的反应,加压可增大反应物浓度,加快反应速率,同时使平衡正向移动,提高原料的平衡转化率,C正确;
D.液氨可与酸反应制备铵态化肥,且液氨汽化时吸收大量热量,可用作制冷剂,D正确;
故选B。
◆题型5 勒夏特列原理的应用
10(25-26高二上·广东肇庆·阶段检测)下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
A.夏天打开可乐有大量泡沫溢出
B.实验室制备乙酸乙酯时,将乙酸乙酯不断蒸出
C.用排饱和食盐水法收集氯气
D.高炉炼铁时,将焦炭和铁矿石预先粉碎
【答案】D
【详解】A.可乐中存在平衡,打开瓶盖时体系压强降低,平衡正向移动生成大量,可以用勒夏特列原理解释,A不符合题意;
B.乙酸乙酯的制备反应为可逆反应,不断蒸出乙酸乙酯会降低生成物浓度,使平衡正向移动提高产率,可以用勒夏特列原理解释,B不符合题意;
C.氯气溶于水存在可逆反应,饱和食盐水中浓度较高,使平衡逆向移动,降低氯气的溶解度,可以用勒夏特列原理解释,C不符合题意;
D.将焦炭和铁矿石预先粉碎,目的是增大反应物的接触面积,加快化学反应速率,该操作不涉及化学平衡的移动,不能用勒夏特列原理解释,D符合题意;
故选D。
11.(25-26高二上·广东广州·阶段检测)下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
A.压缩和反应的平衡混合气体,气体颜色变深
B.选取适宜的温度,使K成蒸气从反应混合物中分离出来
C.高压比常压更有利于合成氨反应
D.实验室可用排饱和食盐水的方法收集氯气
【答案】A
【详解】A.与的反应为,反应前后气体分子数相等,压缩体积时压强增大但平衡不移动,气体颜色变深是体积减小,导致浓度增大,与平衡移动无关,不能用勒夏特列原理解释,A符合题意;
B.将生成物分离,生成物浓度降低,平衡向正反应方向移动,符合勒夏特列原理,B不符合题意;
C.合成氨反应为,正反应气体分子数减少,增大压强平衡向生成的方向移动,故高压更有利,符合勒夏特列原理,C不符合题意;
D.氯气与水存在平衡,饱和食盐水中浓度大,抑制平衡正向移动,降低溶解度,符合勒夏特列原理,D不符合题意;
故选A。
12.(24-25高二上·广东深圳·阶段检测)下列事实中,不能用勒夏特列原理解释的是
A.夏天,打开啤酒瓶时会从瓶口逸出气泡
B.工业制硫酸过程中,二氧化硫的催化氧化一般选择在常压条件下进行
C.将盛有二氧化氮和四氧化二氮混合气体的密闭容器置于冷水中,混合气体颜色变浅
D.用饱和食盐水除去氯气中的氯化氢气体
【答案】B
【详解】A.该过程存在平衡,打开啤酒瓶时瓶内压强减小,的溶解平衡向气体逸出的方向移动,因此逸出气泡,可用勒夏特列原理解释,A不符合题意;
B.二氧化硫催化氧化的反应为,增大压强平衡正向移动,有利于生成,但常压下的转化率已经很高,加压会大幅增加生产成本,因此选择常压是出于经济效益考虑,不能用勒夏特列原理解释,B符合题意;
C.体系中存在平衡 ,置于冷水中温度降低,平衡正向移动,浓度降低,混合气体颜色变浅,可用勒夏特列原理解释,C不符合题意;
D.氯气与水存在平衡,饱和食盐水中浓度较高,使平衡逆向移动,降低氯气溶解度,可除去氯化氢的同时减少氯气损失,可用勒夏特列原理解释,D不符合题意;
故答案选B。
13.(24-25高二上·广西南宁·阶段检测)丙烯腈()是一种重要的化工原料,工业上可用“丙烯氨氧化法”生产。主要副产物有丙烯醛()和乙腈()等。回答下列问题:
(1)以丙烯、氨、氧气为原料,在催化剂存在下生成丙烯腈()和副产物丙烯醛()的热化学方程式如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
①有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是________。
A.升高温度 B.使用催化剂 C.降低压强 D.及时分离产生的水蒸气
②提高丙烯腈反应选择性的关键因素是________________。
(2)下图为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线,最高产率对应的温度为460℃。
①低于460℃时:丙烯腈的产率________(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率,判断理由是_______________________________________________________________。
②高于460℃时,丙烯腈产率降低的可能原因是_______________________。
A.催化剂活性降低 B.平衡常数变小 C.副反应增多 D.反应活化能增大
(3)某研究小组探究催化剂对丙烯腈产率的影响。将丙烯、氨、氧气以一定的流速通过两种不同的催化剂(Ⅰ和Ⅱ)进行反应,相同时间内测量丙烯腈产率和温度的关系结果如图所示(不考虑副反应)。
①催化剂应选择________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
②若温度低于200℃,图中曲线丙烯腈产率随温度升高而变化不大的主要原因是________________________。
【答案】(1) CD 选择合适的催化剂
(2) 不是 反应Ⅰ的,为放热反应。若达到平衡,升高温度平衡逆向移动,丙烯腈的产率应下降。图像中低于时产率随温度升高而增大,说明该阶段反应尚未达到平衡。 ABC
(3) Ⅱ 温度低于时,催化剂的活性较低,反应速率较慢,相同时间内反应生成的丙烯腈较少
【详解】(1)① 反应Ⅰ正向是气体分子数增大的放热反应。升高温度,平衡逆向移动,丙烯腈产率降低;使用催化剂只能改变反应速率,不影响化学平衡;降低压强,平衡向气体分子数增大的方向(即正向)移动,产率提高;及时分离出水蒸气,生成物浓度降低,平衡正向移动,产率提高。故选CD。
② 在存在多个副反应的复杂反应体系中,提高目标产物反应选择性的关键因素是使用合适的催化剂,以加快主反应速率。
(2)① 反应Ⅰ的,为放热反应。若达到平衡,升高温度平衡逆向移动,丙烯腈的产率应下降。图像中低于时产率随温度升高而增大,说明该阶段反应尚未达到平衡,温度升高使反应速率加快,相同时间内生成的丙烯腈增多。
② 高于时产率降低,可能是温度过高导致催化剂活性降低,反应速率减慢,A正确;也可能是因为反应已达平衡,该反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,平衡常数变小,B正确;或者是高温下副反应增多,消耗了更多原料,C正确;反应活化能一般不随温度的改变而发生显著变化,D错误。故选ABC。
(3)① 由图2可知,使用催化剂Ⅱ时,丙烯腈的最高产率(超过)明显高于使用催化剂Ⅰ时的最高产率(约),为了获得更高的产率,故应选择催化剂Ⅱ。
② 温度低于时,催化剂的活性较低,反应速率较慢,相同时间内反应生成的丙烯腈较少,因此产率随温度升高而变化不大。
考点七 化学平衡常数、计算与图像
◆题型1 化学平衡常数的概念及表达方式
1.(25-26高二上·广东深圳·阶段检测)一定温度下,在一个容积为1L的密闭容器中,充入1 mol和1 mol,发生反应:,经充分反应达到平衡后,生成的HI(g)占气体体积的50%;该温度下,在另一个容积为2L的密闭容器中充入1 molHI(g)发生反应:。则下列判断正确的是
A.后一反应达到平衡时,HI(g)的浓度为
B.前一反应的平衡常数为1
C.后一反应达到平衡时,的浓度为
D.后一反应的平衡常数为0.5
【答案】D
【分析】一定温度下,在一个容积为1 L的密闭容器中,充入和,经充分反应达到平衡后,生成的占气体体积的50%,设的变化量为,根据三段式:,平衡后,的体积占气体体积的50%,则,解得,该温度下化学平衡常数为:,该温度下,在另一个容积为2L的密闭容器中充入发生反应:,与充入和视为等效平衡,且该反应为气体体积不变的反应,则与原平衡成比例,则达到新平衡时,的物质的量为:,的物质的量为:,据此分析解答。
【详解】A.由分析可知,后一反应达到平衡时,的物质的量为:,的平衡浓度为:,A错误;
B.由分析可知,前一反应平衡时,,,平衡常数,B错误;
C.由分析可知,后一反应达到平衡时,的物质的量为:,的平衡浓度为:,C错误;
D.温度不变,平衡常数不变,反应的平衡常数为前一反应平衡常数倒数的次方,即 ,D正确;
故选D。
2.(25-26高二上·新疆昌吉·期中)为减少对环境造成的影响,发电厂试图采用以下方法将废气排放中的CO进行合理利用,以获得重要工业产品。Burns和Dainton研究发现Cl2与CO合成COCl2的反应机理如下:①Cl2(g)2Cl·(g) 快;②CO(g)+Cl·(g)COCl·(g) 快;③COCl·(g)+Cl2(g)COCl2(g)+Cl·(g) 慢。反应②的速率方程v正=k正c(CO)×c(Cl·),v逆=k逆c(COCl·),k正、k逆是速率常数。下列说法准确的是
A.反应②的平衡常数K=
B.反应①的活化能大于反应③的活化能
C.加入催化剂,活化能、ΔH均减小,反应速率加快
D.COCl·(g)是该反应的催化剂
【答案】A
【详解】A.反应②达到平衡时正逆反应速率相等,即,平衡常数,A正确;
B.活化能越大反应速率越慢,反应①为快反应、反应③为慢反应,故反应①的活化能小于反应③的活化能,B错误;
C.加入催化剂可降低反应活化能、加快反应速率,但焓变只由反应物和生成物的总能量差决定,催化剂不改变,C错误;
D.在反应②中生成、反应③中消耗,属于反应中间产物,不是催化剂,D错误;
故选A。
◆题型2 化学平衡常数的影响因素及应用
3.(25-26高二上·河南·期中) ,500℃时体积相同的甲、乙、丙三个容器中,甲容器绝热恒容,充入2 mol和6 mol,乙容器恒温恒容,充入4 mol,丙容器恒温恒压,充入4 mol,充分反应达到平衡,下列说法不正确的是
A.乙中的体积分数大于丙
B.转化率:
C.p乙>p丙
D.甲和丙中反应的化学平衡常数互为倒数
【答案】D
【详解】A.乙容器恒温恒容,充入4 mol,反应逆向进行,体系压强会增大,丙容器恒温恒压,充入4 mol,反应逆向进行,分解是气体体积增大的反应,丙容器体积会增大;压强越大,平衡越往生成的方向移动,所以乙中的体积分数大于丙,A正确;
B.若甲为恒温恒容,充入2 mol和6 mol,与乙充入4 mol是等效平衡,此时,但此时甲容器绝热恒容,温度升高,减小,所以,B正确;
C.乙容器恒温恒容,反应逆向进行时,体系压强会增大;丙容器恒温恒压,反应逆向进行时,丙容器体积会增大,压强始终等于初始压强;因此,乙平衡时压强会比丙大,即p乙>p丙,C正确;
D.甲容器绝热,温度会升高,平衡常数随温度变化,所以甲和丙中化学平衡常数不同且无关,D错误;
故答案选D。
4.(25-26高二上·贵州贵阳·阶段检测)在一个容积不变的密闭容器中发生反应:,其平衡常数和温度的关系如下表所示。下列说法不正确的是
t/℃
700
800
830
1000
1200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
A.该反应的平衡常数表达式为
B.K越大,说明平衡时反应物的转化率越大
C.在830℃时,向容器中充入1 mol CO、,保持温度不变,反应达到平衡后,
D.若1200℃时,在某时刻反应混合物中、、CO、的浓度分别为2 mol/L、2 mol/L、4mol/L、4 mol/L,则此时上述反应向正反应方向进行
【答案】D
【详解】A.平衡常数为生成物浓度幂的乘积与反应物浓度幂的乘积的比值,该反应中所有物质均为气体,故平衡常数表达式为,A正确;
B.平衡常数反映反应进行的限度,越大说明平衡正向进行的程度越大,反应物的转化率越大,B正确;
C.平衡常数仅与温度有关,温度不变时不变,830℃时该反应平衡常数为1.0,故反应达到平衡后,C正确;
D.1200℃时,该时刻浓度商,此时反应向逆反应方向进行,D错误;
故选D。
5.(25-26高二上·天津·阶段检测)在硫酸工业中, 。如下表所示为不同温度、压强下,反应达平衡时的转化率。下列相关叙述正确的是
温度/℃
平衡时的转化率/%
0.1 MPa
1 MPa
10 MPa
450
97.5
99.2
99.7
550
85.6
94.9
98.3
A.实际生产中应采用50 MPa高压
B.通入过量可增大该反应的平衡常数
C.回收并循环使用尾气中的可提高其转化率
D.低温、高压条件下有利于提高的反应速率
【答案】C
【详解】A.由反应 ,正方向气体分子总数目减少,是放热反应。增大压强和降低温度有利于提高的平衡转化率。由表格数据可知,压强为时转化率已达97.5%,继续升高压强转化率提升幅度很小,且高压对设备、能耗要求高,实际生产不会采用该压强,A错误;
B.平衡常数仅与温度有关,温度不变时,通入过量平衡正向移动,但平衡常数不变,B错误;
C.回收尾气中未反应的并循环利用,可使更多转化为,提高总转化率,C正确;
D.降低温度会减小反应速率,低温不利于提高的反应速率,D错误;
故答案选C。
◆题型3 化学平衡常数的计算
6.(25-26高二上·陕西榆林·阶段检测)在25℃时,密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如表所示,下列说法不正确的是
物质
X
Y
Z
初始浓度/
1
2
0
平衡浓度/
0.5
0.5
1
A.反应可表示为
B.Y的平衡转化率为75%,化学平衡常数为16
C.反应前后气体总压强之比为
D.增大压强,平衡会正向移动,反应的平衡常数增大
【答案】D
【详解】A.X、Y、Z的浓度变化量分别为、、,变化量之比为,等于化学计量数之比,因此反应可表示为,A正确;
B.Y的平衡转化率为,平衡常数,B正确;
C.恒温恒容条件下,气体压强之比等于总物质的量浓度之比,反应前总浓度为,平衡后总浓度为,故总压强之比为,C正确;
D.平衡常数仅与温度有关,增大压强平衡正向移动,但温度不变,平衡常数不变,D错误;
故选D。
7.(25-26高二上·天津静海·期中)已知反应,在某温度下的平衡常数为0.25,在此条件下,氨的合成反应的平衡常数为
A.4 B.2 C.1 D.0.5
【答案】B
【详解】反应的平衡常数,其逆反应的平衡常数;所求反应的平衡常数,故平衡常数,故选B。
8.(25-26高二上·内蒙古兴安·阶段检测)Ⅰ.二甲醚是一种重要的清洁燃料,可以通过分子间脱水制得: 在恒容密闭容器中建立上述平衡,体系中各组分浓度随时间变化如图所示。
(1)该条件下反应平衡常数表达式________;在时,反应的平衡常数为________;
(2)达到平衡时________。
(3)相同条件下,若改变起始浓度,某时刻各组分浓度依次为:、、,此时反应________(是否)达到平衡状态。
Ⅱ.已知可逆反应: ,请回答下列问题:
(4)在某温度下,反应物的起始浓度分别为,达到平衡后,M的转化率为60%,此时N的转化率为________。
(5)若反应温度升高,正反应速率________,逆反应速率________。(填“增大”、“减小”或“不变”)。
【答案】(1)
(2)
(3)否
(4)
(5) 增大 增大
【详解】(1)根据反应方程式,该反应的平衡常数表达式为 K=;
由图像可知,在 达到平衡时,各物质的浓度分别为:c(CH3OCH3)= 1.0 mol⋅L−1,c(H2O)=0.8 mol⋅L−1,c(CH3OH)=0.4 mol⋅L−1。代入平衡常数表达式计算可得:K==5;
(2)在恒容密闭容器中,气体的物质的量之比等于其浓度之比。因此达到平衡时,1.0:0.4:0.8=5:2:4;
(3)此时反应的浓度商为 Qc===0.125。因为 Qc=0.125≠K=5,所以此时反应未达到平衡状态;
(4)达到平衡后,M 的转化率为 60%,则反应消耗的 M 的浓度为 Δc(M)=1 mol⋅L−1×60%=0.6 mol⋅L−1。根据化学方程式 M(g)+N(g) P(g)+Q(g)的计量数关系可知,消耗的 N 的浓度 Δc(N)=Δc(M)=0.6 mol⋅L−1。因此,N 的转化率为×100%=25%;
(5)对于任何化学反应,升高温度都会使分子热运动加剧,活化分子百分数增加,有效碰撞频率提高,因此正反应速率和逆反应速率都会增大。
◆题型4 转化率的计算
9.(25-26高三上·江苏连云港·阶段检测)相同温度下,向三个体积不等的恒容密闭容器中分别通入2 mol NOCl(g),发生反应:,后,三个容器中的转化率如图所示。已知点已达到平衡状态,下列叙述正确的是
A.A点未到平衡状态
B.容器体积
C.B点对应容器中,再通入和,平衡不移动
D.当三个容器都达到平衡状态时,体积为的容器中转化率最低
【答案】C
【分析】该反应是气体分子数增大的反应:,其他条件相同时,容器体积越大(压强越小),NOCl的平衡转化率越高,已知B点已达平衡。
【详解】A.A点对应容器体积,反应物初始浓度比B点更大,反应速率更快,B点在时已经达到平衡,因此A点必然也早已达到平衡,A点40%的转化率是小体积(高压强)下的平衡转化率,并非未到平衡,A错误;
B.A、B均为平衡态,温度相同则平衡常数相等。分别计算:对体积为的容器:初始为2 mol,转化率40%,平衡时,,,;对体积为的容器:初始为2 mol,转化率50%,平衡时,,,。 由相等解得,并非,B错误;
C.B点原平衡中,,,,体积为。再通入1 mol NOCl和1 mol NO后,,与原平衡的相等,,平衡不移动,C正确;
D.该反应压强越小(容器体积越大),NOCl平衡转化率越高,因此体积最大的容器中压强最小,NOCl平衡转化率最高,体积最小的容器转化率最低,D错误;
故选C。
10.(25-26高二上·山东济宁·期中)某温度下,在恒容密闭容器中投入一定量的、,发生反应:,时达到平衡,生成的物质的量为(反应进程如图所示)。下列说法中正确的是
A.时,的物质的量为
B.内,D的平均反应速率为
C.且该温度下的化学平衡常数为
D.图中两曲线相交时,A的消耗速率等于B的生成速率
【答案】C
【分析】先从图像提取基础数据:容器体积为2 L,12s平衡时:
根据反应的浓度变化量之比等于化学计量数之比:可得,。
【详解】A.12s平衡时B的浓度为,容器体积2L,因此B的物质的量为,A错误;
B.D是固体,浓度视为常数,不能用浓度变化表示化学反应速率,B错误;
C.由上述推导得;平衡时体系中气体浓度:,,,D为固体不写入平衡常数表达式: ,C正确;
D.两曲线交点处A、B浓度相等,根据计量数关系,A的消耗速率是B的生成速率的3倍时才满足正逆速率相等,此时A的消耗速率不等于B的生成速率,D错误;
故选C。
11.(25-26高二上·新疆喀什·阶段检测)在一定温度下密闭容器中,(红棕色)和(无色)之间发生反应随时间的变化曲线如图所示。
(1)请写出该反应的化学方程式____________。
(2)若升高温度,则v(正)______,v(逆)______(填“加快”或“减慢”)。
(3)在0到60s内用表示该反应的速率是______,达到平衡时的转化率______,该反应的平衡常数为______。
(4)下列描述能表示反应达平衡状态的是______。
A.容器中与的物质的量相等 B.容器内气体的颜色不再改变
C.容器的压强保持一定 D.
【答案】(1)
(2)
加快
加快
(3)
(4)BC
【详解】(1)根据图象可知,反应从0开始到60s达到平衡时,的浓度从减小到,变化量,为反应物;的浓度从0增大到,变化量,为生成物。二者浓度变化量之比等于化学计量数之比,即与的化学计量数之比为,故该反应的化学方程式为。
(2)对于任何化学反应,升高温度都会使分子的平均动能增加,活化分子百分数增大,有效碰撞频率增加,因此正反应速率和逆反应速率均加快。
(3)由图可知,在0到60s内,用表示的反应速率为:;达到平衡时,的转化率为:;该反应的平衡常数为:。
(4)A.容器中与的物质的量相等,只是反应过程中的某一个特定状态,不能说明各组分浓度不再变化,不能作为判断平衡的标志,A错误;
B.是红棕色气体,是无色气体,容器内气体的颜色不再改变,说明的浓度不再改变,说明反应达到了平衡状态,B正确;
C.该反应是气体分子数增大的反应,在恒温恒容密闭容器中,压强保持一定,说明气体的总物质的量不再改变,反应达到了平衡状态,C正确;
D.达到平衡时,正逆反应速率相等,即。又因为同一方向的速率之比等于化学计量数之比,即,代入可得,选项中的关系式错误,D错误。
故选BC。
◆题型5 化学平衡题中基于图表数据的相关计算
12.(25-26高二上·河北衡水·期中)向一密闭容器中充入1mol N2和3mol H2发生反应:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) ΔH。实验测得不同温度、压强下的平衡常数(K)及N2的平衡转化率(α)如表所示。下列判断正确的是
温度/℃
压强/MPa
K
N2的平衡转化率(α)/%
400
1
0.5
10%
400
2
x
20%
400
3
y
30%
500
2
0.2
z
A.表中x=y=0.5
B.400℃时,该反应的逆反应平衡常数K逆=1
C.表中z=30%
D.增大压强,平衡正向移动,K增大
【答案】A
【详解】A.平衡常数仅与温度有关,400℃时压强变化不改变值,故,A正确;
B.同一温度下,可逆反应的正、逆反应平衡常数互为倒数,400℃时正反应,故逆反应,B错误;
C.压强相同时,温度从400℃升高到500℃,减小,说明平衡逆向移动,平衡转化率降低,故,C错误;
D.该反应正向气体分子数减小,增大压强平衡正向移动,但仅由温度决定,压强改变不变,D错误;
故选A。
13.(25-26高二上·湖南邵阳·期末)一定温度下,100mLN2O5的CCl4溶液中发生反应。在不同时刻测量放出的O2体积,换算成N2O5浓度如下表:
0
600
1200
1710
2220
2820
x
c(N2O5)/(mol/L)
1.40
0.96
0.66
0.48
0.35
0.24
0.12
下列说法正确的是
A.0~1200s内,用N2O5表示的平均反应速率约为
B.1710s时,生成的O2的物质的量为
C.反应达到平衡时,
D.推测上表中的x为3900
【答案】A
【详解】A.0~1200s内,,平均反应速率,A正确;
B.1710s时,消耗的物质的量为,根据反应计量关系,生成的物质的量为,与选项数值不符,B错误;
C.反应达到平衡时,正逆反应速率之比等于化学计量数之比,即,选项关系错误,C错误;
D.分析表中数据可知,浓度减半的时间为,浓度从降到需要1110s,故,不是3900,D错误;
故选A。
14.(24-25高二上·贵州毕节·期中)工业上合成氨的化学反应为 。在容积为10L的密闭容器中,通入40mol和120mol在一定条件下进行反应,4s后达到平衡状态,此时的浓度为。通过计算回答下列问题:
(1)该反应的______0。
(2)4s内,用表示的平均反应速率是______。
(3)在该条件下的最大转化率是______;此时平衡常数为______(结果保留两位有效数字,下同),混合气体中的物质的量分数是______。
(4)为了提高氨气的平衡产率,可以选择的方法是______(填序号)。
①升高温度 ②增大压强 ③使用催化剂 ④及时分离出
(5)合成氨工业中采用循环操作,主要是为了______。
A.增大化学反应速率 B.提高平衡混合物中氨的含量
C.降低氨的沸点 D.提高氮气和氢气的利用率
【答案】(1)<
(2)0.5mol·L-1·s-1
(3) 50% 0.037 33%
(4)②④
(5)D
【详解】(1) N2(g)+3H2(g) ⇌ 2NH3(g)反应中气体的物质的量减少,混乱度减小,ΔS<0,
(2)达到平衡时N2的浓度为2 mol/L,平衡时氮气的物质的量为:n(N2)=2 mol/L×10 L=20 mol,达到平衡时消耗氮气的物质的量为40 mol-20 mol=20 mol,==0.5 mol·L-1·s-1;
(3)平衡时氮气的转化率达到最大,该条件下N2的最大转化率为=50%;平衡时生成氨气40 mol,剩余氢气=60 mol,则平衡常数==0.037,混合气体中NH3的体积分数=物质的量分数=×100%=33%;
(4)要提高氨气的产率,需要使平衡正向移动,该反应为气体体积减小的放热反应,则低温、高压条件下有利于平衡正向移动,及时分离出氨气,有利于提高氨气的产率,催化剂只改变反应速率,不影响平衡转化率,故选②④;
(5)A.循环操作是将未反应的原料重新投入反应,不会增大反应速率,A错误;
B.循环操作不能改变平衡状态,无法提高平衡混合物中氨的含量,B错误;
C.循环操作与氨的沸点无关,C错误;
D.循环操作可以将未反应的氮气和氢气重新参与反应,提高原料利用率,D正确;
故选D。
考点八 化学反应方向、等效平衡与反应调控
◆题型1 等效平衡理论的综合应用
1.(25-26高二上·天津宝坻·阶段检测)已知 。向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体(甲)2 mol A和1 mol B;(乙)1 mol A和0.5 mol B;(丙)2 mol C;恒温、恒容下反应达平衡时,下列关系一定正确的是
A.C的质量m:
B.容器内压强P:
C.c(A)与c(B)之比k:
D.反应放出或吸收热量的数值Q:
【答案】A
【详解】A.甲与丙为恒温恒容下的完全等效平衡,平衡时的质量相等,即;甲等效为在乙的平衡基础上增大压强,平衡向气体分子数减少的正反应方向移动,的质量增大,故,因此,A正确;
B.甲与丙为等效平衡,平衡时气体总物质的量相等,故压强;甲等效为乙达到平衡后加压,平衡正向移动,气体总物质的量减小,故,即,B错误;
C.甲、乙起始、物质的量之比为2:1,反应过程中、按2:1消耗,平衡时仍为2:1;丙中分解按2:1生成、,平衡时也为2:1,故,C错误;
D.甲从正反应方向开始,反应放热,丙从逆反应方向开始,反应吸热,二者为等效平衡时,等于该反应的焓变绝对值,二者不相等,D错误;
故选A。
2.(25-26高二上·湖北十堰·期中)在相同温度下,将和分别置于初始体积相同的甲乙两密闭容器中发生反应:并达到平衡,甲容器始终保持恒温恒容,乙容器始终保持恒温恒压,达到平衡时,下列关于的百分含量的说法正确的是
A.乙<甲 B.乙=甲 C.甲<乙 D.不确定
【答案】C
【详解】相同温度下,在甲乙密闭容器中发生如下平衡且起始物质的量相同,反应正方向气体体积减少,故可利用等效平衡思想,令甲乙起始条件均为恒温恒容,在反应达到平衡后,容器内压强减少,增加乙容器的压强到初始压强即保证恒温恒压,则平衡正向移动,百分含量乙大于甲,故选C。
3.(25-26高二上·山东菏泽·阶段检测)(多选)相同温度下,容积均为0.25L的两个恒容密闭容器中发生可逆反应:。实验测得起始时的有关数据如表所示:
容器
编号
起始时各物质的物质的量/mol
达到平衡时体系
能量的变化
①
1
3
0
放出热量:23.05kJ
②
0.9
2.7
0.2
放出热量:Q
下列叙述错误的是
A.容器①②中反应的平衡常数不等
B.容器②中达到平衡时放出的热量
C.平衡时,两个容器中的体积分数均为
D.若容器①的容积为0.5L,则平衡时放出的热量小于23.05kJ
【答案】AB
【详解】A.反应的温度没有发生变化,K不变,A错误;
B.将容器②起始的0.2mol 按反应计量数完全折算为反应物,相当于起始总投入1mol 、3mol ,和容器①是恒温恒容下的等效平衡,两容器平衡状态完全一致。 容器①中投入1mol 和3mol ,最终仅放出23.05 kJ热量,说明实际参与反应的 为。而容器②起始已经含有0.2mol ,相当于已经有0.1mol 和0.3mol 提前反应生成了这部分NH3,因此容器②中实际需要正向反应的小于0.25mol,最终放出的热量,B错误;
C.容器①平衡时:反应消耗0.25 mol 、0.75 mol ,生成0.5 mol ,平衡总物质的量为,NH3的体积分数为;两容器为等效平衡,因此容器②平衡时NH3体积分数也为,C正确;
D.若容器①容积变为0.5 L,相比原0.25 L容器压强减小,该反应是气体分子数减小的反应,减压会使平衡逆向移动,反应物的转化率降低,实际反应的N₂小于0.25 mol,因此平衡时放出的热量小于23.05 kJ,D正确;
故选AB。
◆题型2 化学反应自发过程
4.(25-26高二上·山东德州·阶段检测)工业上利用甲烷制取炭黑的反应是① ;反应过程中容易发生副反应:② 。下列有关说法中错误的是
A.反应①在常温下无法自发进行
B.熵变是副反应②自发进行的决定因素
C.制取炭黑允许的最低温度是927.8K
D.温度越高对制取炭黑越有利
【答案】D
【详解】A.常温(298K)时反应①:,反应①的,反应无法自发进行,A不符合题意;
B.副反应②的为+376.426 kJ/mol,为吸热反应,焓变不利于反应自发,>0,有自发进行的倾向,所以熵变才是副反应②自发进行的决定因素, B不符合题意;
C.反应①自发进行的最低温度满足,即,C不符合题意;
D.温度过高时,副反应②自发进行的趋势增大,会消耗甲烷生成乙炔,降低炭黑的产率,并非温度越高越有利,D符合题意;
故答案选D。
5.下列说法中,正确的是
A.同一物质,S(g) > S(l) > S(s)
B.固体溶解是一个熵减小的过程
C.能够自发进行的反应一定是熵增加的过程
D.能够自发进行的反应一定是放热反应
【答案】A
【详解】A.同一物质的混乱度气态大于液态,液态大于固态,熵是衡量系统混乱度的物理量,故,A正确;
B.固体溶解时,构成固体的粒子分散到溶剂中,系统混乱度增大,属于熵增过程,B错误;
C.反应能否自发进行由复合判据决定,时反应可自发进行,熵增不是唯一判断依据,部分熵减反应在低温下也可自发进行,C错误;
D.根据复合判据,部分吸热反应()若熵变,在高温下也可满足自发进行,因此自发反应不一定是放热反应,D错误;
故选A。
6.(25-26高二上·山东德州·阶段检测)下列对化学反应预测正确的是
选项
化学方程式
已知条件
预测
A
ΔH<0
任何温度都自发进行
B
常温下,自发进行
ΔH>0
C
能自发反应
ΔH>0
D
ΔH>0
该反应是非自发反应
A.A B.B C.C D.D
【答案】A
【详解】A.反应气体分子数增大,,已知,根据吉布斯自由能判据(为热力学温度,恒为正),恒小于0,任何温度都能自发进行,A正确;
B.反应气体分子数减小,,常温下自发说明,代入公式得,即,B错误;
C.反应气体分子数增大,,能自发时,既可以小于0(任何温度都自发),也可以大于0(高温下自发),无法推出一定大于0,C错误;
D.反应生成气体,,已知,高温下时,反应可自发进行,并非是非自发反应,D错误;
故选A。
◆题型3 焓判据
7.(24-25高二上·云南临沧·期中)研究化学反应能否自发进行在工业生产中具有重要意义。下列说法正确的是
A.反应 能自发进行
B.反应在低温下能自发进行,则该反应的
C.反应的
D.若反应可以自发进行,则该反应的反应速率一定很快
【答案】C
【详解】A.反应、,该反应的,不能自发进行,A项错误;
B.反应在低温下能自发进行,可知,从化学方程式可知,则,B项错误;
C.为反应前后气体分子数减小的反应,故,C项正确;
D.反应能否自发与反应速率无关,如自然界中发生的缓慢的氧化还原反应属于自发反应,但反应速率很小,D项错误;
故选C。
8.(25-26高二上·甘肃天水·期中)对于化学反应方向,下列说法错误的是
A.自发进行的化学反应的方向,应由焓判据和熵判据的复合判据来判断
B.一定温度下,反应的,
C.非自发的反应不能通过改变条件使其成为自发反应
D.常温下反应能自发进行,则该反应的
【答案】C
【详解】A.判断化学反应自发进行的复合判据为,时反应可自发进行,因此自发反应的方向应由焓判据和熵判据共同判断,A正确;
B.该反应为分解反应,多数分解反应吸热,故;反应中生成气体,体系混乱度增大,故,B正确;
C.非自发反应在改变温度等条件时,可使,反应变为自发进行,如、的反应,升高温度可使反应自发,C错误;
D.该反应中气体参与反应后全部转化为固体,体系混乱度减小,故,常温下反应自发即,代入可得,D正确;
故选C。
9.(24-25高二上·广东深圳·阶段检测)已知反应: ,则此反应
A.任何条件下都可自发进行 B.任何条件下都不可自发进行
C.高温下可自发进行 D.低温下可自发进行
【答案】C
【详解】A.反应自发进行的判据为,该反应、,低温时,不能自发进行,并非任何条件都可自发,A错误;
B.该反应、,高温时,,反应可自发进行,并非任何条件都不可自发,B错误;
C.该反应为气体物质的量增大的吸热反应,、,高温下,反应可自发进行,C正确;
D.低温下较小,,,反应不能自发进行,D错误;
故选C。
◆题型4 熵判据
10.(25-26高二上·陕西宝鸡·阶段检测)“碳达峰·碳中和”是我国社会发展的重大战略之一,CH4还原CO2是实现“双碳”经济的有效途径之一,相关主要反应有:
Ⅰ:CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g)ΔH1=+247kJ/mol,K1
Ⅱ:CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41kJ/mol,K2
下列说法正确的是
A.反应Ⅰ的平衡常数K1=
B.反应Ⅱ的ΔS>0,所以任意条件均能自发进行
C.有利于提高CO2平衡转化率的条件是高温低压
D.Ⅰ、Ⅱ反应均能在低温条件自发进行
【答案】C
【详解】A.平衡常数为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值,反应Ⅰ的,选项给出的是其倒数,A错误;
B.反应Ⅱ的>0,且反应,根据反应才能自发,可知只有高温下反应可自发,并非任意条件都能自发,B错误;
C.两个反应的均大于0,升高温度平衡均正向移动,可提高转化率;反应Ⅰ为气体分子数增大的反应,降低压强平衡正向移动,反应Ⅱ压强对平衡无影响,故低压也有利于提高转化率,因此高温低压可提高平衡转化率,C正确;
D.两个反应的均为正值,反应Ⅰ,需满足才能自发,即高温下可自发;反应Ⅱ接近0,低温下,不能自发,故两个反应均不能在低温下自发进行,D错误;
故选C。
11.(25-26高二上·江苏连云港·阶段检测)新型催化剂可催化氧化获得。 。下列说法正确的是
A.该反应
B.使用催化剂能降低该反应的
C.反应的平衡常数为
D.与反应转移电子数约为
【答案】A
【详解】A.该反应反应物总气体物质的量为,生成物总气体物质的量为,属于气体分子数减少的反应,混乱度降低,故,A正确;
B.催化剂只能降低反应的活化能,加快反应速率,无法改变反应的焓变,B错误;
C.该反应的平衡常数表达式应为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值,需包含气态水的浓度项,即,选项表达式缺,C错误;
D.该反应为可逆反应,与无法完全反应,转移电子数小于,无法确定具体数值,D错误;
故选A。
12.(25-26高二上·辽宁沈阳·阶段检测)相同温度和压强下,关于物质熵的大小比较,合理的是
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【详解】A.同温同压下,均为气态的等物质的量的物质,分子组成越复杂熵值越大,分子结构比更复杂,故,A错误;
B.同温同压下同状态的同种物质,物质的量越大混乱度越大、熵值越高,故,B正确;
C.等物质的量的同种物质,熵值满足气态>液态>固态,故,C错误;
D.等物质的量的同种物质,固体粒子排列有序,水溶液中离子自由移动混乱度更大,故,D错误;
故选B。
◆题型5 复合判据
13.(25-26高二上·陕西榆林·阶段检测)下列推论正确的是
A.C(石墨,s)=C(金刚石,s) ;则石墨比金刚石稳定
B.氨的液化过程中,
C. , ,则
D. 、,则该反应在高温时才能自发进行
【答案】A
【详解】A.石墨转化为金刚石的反应为吸热反应,则石墨的能量低于金刚石,能量越低物质越稳定,所以石墨比金刚石稳定,A正确;
B.氨的液化是氨气由气态变为液态的过程,该过程是熵变小于0的过程,B错误;
C.二氧化硫气体的能量高于液态二氧化硫,则硫蒸气与氧气反应生成液态二氧化硫放出的热量更多,则焓变的大小关系为:ΔH1<ΔH2,C错误;
D.由题意可知,低温条件下反应(ΔH−TΔS)小于0,能自发进行,D错误;
故选A。
14.(24-25高二上·天津宝坻·阶段检测)在下列各说法中,正确的是
A.增大反应物浓度,可增大单位体积内活化分子百分数,从而使有效碰撞次数增加
B.反应,进行一段时间后加入少量KCl溶液,能使反应速率减慢
C.室温下不能自发进行,说明该反应的
D.催化剂能改变反应速率,但不能改变反应的反应热和活化能
【答案】B
【详解】A.增大反应物浓度仅能增大单位体积内活化分子总数,活化分子百分数不变(活化分子百分数仅受温度、催化剂影响),A错误;
B.该反应的实质为,、不参与反应,加入溶液相当于稀释体系,反应物、浓度降低,反应速率减慢,B正确;
C.该反应生成气体,,室温下不能自发说明,可推得,C错误;
D.催化剂能降低反应的活化能从而改变反应速率,反应热仅与反应物和生成物的总能量差有关,故催化剂不改变反应热,D错误;
故选B。
15.(25-26高二上·山东聊城·阶段检测)石灰石高温下发生分解的反应为 。下列温度中,该反应能自发进行的较低温度为
A.500℃ B.700K C.950℃ D.1050K
【答案】D
【详解】根据,该反应能自发进行,代入数据:,解得T>1047K,D符合题意。
◆题型6 合成氨条件的选择
16.(24-25高二上·四川成都·期中)针对工业合成氨N2+3H23NH3,下列说法不正确的是
A.为加快反应速率,需选择适宜的温度
B.为防止催化剂中毒,原料气必须净化
C.合成塔出来的气体分离出NH3后循环使用
D.增大压强既可加快反应又可提高转化率,故工业生产压强越高越好
【答案】D
【详解】A.合成氨反应温度过低时反应速率过慢,选择适宜温度可加快反应速率,同时保证催化剂活性较高,A正确;
B.原料气中的杂质会导致催化剂失去活性,即催化剂中毒,因此原料气必须净化,B正确;
C.合成氨为可逆反应,反应物转化率较低,分离出后未反应的、循环使用可提高原料利用率,C正确;
D.增大压强确实可加快反应速率且使平衡正向移动提高反应物转化率,但压强过高会大幅提升设备成本和能耗,因此工业生产选择适宜压强而非压强越高越好,D错误;
故选D。
17.(25-26高二上·山东威海·期中)下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
A.工业合成氨反应一般选择进行
B.打开冰镇啤酒瓶,倒入杯中立即泛起泡沫
C.溴水中加入硝酸银溶液后,溶液颜色变浅
D.实验室中常用排饱和食盐水的方法收集氯气
【答案】A
【详解】A.合成氨反应为放热反应,升高温度会使平衡向逆反应方向移动;工业上选择主要是为了兼顾反应速率和催化剂活性,不能用勒夏特列原理解释,A正确;
B.打开啤酒瓶后瓶内压强减小,平衡向生成气态二氧化碳的方向移动,逸出的二氧化碳使啤酒泛起泡沫,可用勒夏特列原理解释,B错误;
C.溴水中存在平衡。加入硝酸银溶液后发生反应,溴离子浓度减小,前一平衡向右移动,溴单质浓度减小,溶液颜色变浅,可用勒夏特列原理解释,C错误;
D.氯水中存在平衡。饱和食盐水中氯离子浓度较大,该平衡向左移动,使氯气在其中的溶解损失减小,可用勒夏特列原理解释,D错误;
故选A。
18(25-26高二上·广东广州·期中)下列事实中,不能用勒夏特列原理解释的是
A.红棕色的NO2体系加压后,颜色先变深后逐渐变浅
B.溴水中有下列平衡,当加入硝酸银溶液后,溶液颜色变浅
C.H2(g)、I2(g)、HI(g)的平衡体系,扩大容器体积,气体颜色变浅
D.合成氨反应(正反应为放热反应),为提高氨的产率,理论上应采取降低温度的措施
【答案】C
【详解】A.NO2体系中存在平衡,加压瞬间NO2浓度增大颜色先变深,随后压强增大使平衡向气体分子数减少的正反应方向移动,NO2浓度降低,颜色又逐渐变浅,能用勒夏特列原理解释,A不符合题意;
B.加入硝酸银后,会与反应生成AgBr沉淀,使平衡的生成物浓度降低,平衡正向移动,浓度减小,溶液颜色变浅,能用勒夏特列原理解释,B不符合题意;
C.该反应为,反应前后气体分子数相等,扩大容器体积时体系压强减小,但平衡不发生移动;气体颜色变浅的原因是容器体积扩大导致的浓度直接降低,和平衡移动无关,不能用勒夏特列原理解释,C符合题意;
D.合成氨正反应为放热反应,降低温度时平衡向放热的正反应方向移动,反应物转化率提升,氨的产率提高,能用勒夏特列原理解释,D不符合题意;
故选C。
19.(25-26高二上·四川眉山·阶段检测)氨气广泛应用于化工、化肥、制药、合成纤维等领域。反应原理:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) (放热反应)。工业上合成氨的部分工艺流程如图:
(1)下列合成氨条件中,不能用化学平衡移动原理解释的是___________。
A.使用铁催化剂 B.采用500℃ C.移出液态NH3 D.压缩加压
(2)恒温下,向体积为4升的密闭容器中通入2molN2和6molH2,下列说法能说明反应达到最大限度的是___________。
A.2v正(NH3)=3v逆(H2) B.混合气体的密度保持不变
C.c(N2):c(H2)=1:3 D.混合气体的平均分子量保持不变
【答案】(1)AB
(2)D
【分析】由图可知,工业上合成氨的流程为氮气和氢气混合气体经过干燥净化后进入压缩机加压,混合气体经热交换器预热,在铁催化剂的表面共热发生反应生成氨气,反应生成的氨气冷却后转化为液氨,未反应的氮气和氢气通入热交换器中循环反应。
【详解】(1)A.催化剂能降低反应的活化能,加快反应速率,但化学平衡不移动,氨气的产率不变,所以合成氨使用铁催化剂不能用化学平衡移动原理解释,A符合题意;
B.合成氨反应是放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,氨气的产率降低,则合成氨采用500℃高温不能用化学平衡移动原理解释,B符合题意;
C.移出液氨,生成物的浓度减小,平衡向正反应方向移动,氨气的产率增大,则合成氨移出液氨能用化学平衡移动原理解释,C不符合题意;
D.合成氨反应是气体体积减小的反应,增大压强,平衡向正反应方向移动,氨气的产率增大,则合成氨压缩加压能用化学平衡移动原理解释,D不符合题意;
故选AB;
(2)A.由物质的反应速率之比等于化学计量数之比可知,2v正(NH3)=3v逆(H2) 不能说明正逆反应速率相等,无法判断反应是否达到平衡,A错误;
B.由质量守恒定律可知,反应前后气体的质量相等,在恒容密闭容器中混合气体的密度始终不变,则混合气体的密度保持不变不能说明正逆反应速率相等,无法判断反应是否达到平衡,B错误
C.氮气和氢气的投料比是1:3,由方程式可知,反应中氮气和氢气的浓度恒定为1:3,则c(N2):c(H2)=1:3恒定不变,不能说明正逆反应速率相等,无法判断反应是否达到平衡,C错误;
D.由质量守恒定律可知,反应前后气体的质量相等,合成氨反应是气体体积减小的反应,反应中混合气体的平均分子量增大,则混合气体的平均分子量保持不变说明正逆反应速率相等,反应已达到平衡,D正确;
故选D。
综合攻坚·知能拔高
1.(25-26高二上·广东深圳·阶段检测)下列图示与对应的叙述不相符合的是
甲
乙
丙
丁
A.图甲表示密闭容器中达到平衡时,的转化率与压强、温度的变化关系曲线,说明
B.图乙表示反应在恒温下起始物质的量相同时,平衡时的体积分数随起始物质的量变化的曲线,则达到平衡时的转化率大小为
C.图丙表示恒温密闭容器中发生反应时,随反应时间变化的曲线,时刻改变的条件可能是增大压强
D.图丁表示反应 在不同温度时,K随压强的变化关系,则
【答案】B
【详解】A.该反应正反应为气体分子数增大的反应,温度相同时,压强越大,平衡逆向移动,转化率越低;同温度下对应的转化率更高,故,A不符合题意;
B.起始物质的量相同,增大的起始物质的量,平衡正向移动,的转化率增大,故转化率大小为,与选项中不符,B符合题意;
C.该反应平衡常数,恒温下不变,故平衡时为定值;时刻增大压强,瞬间容器体积减小,突然增大,随后平衡逆向移动,减小,最终回到原平衡浓度,与图像一致,C不符合题意;
D.该反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,平衡常数减小;只与温度有关,与压强无关,图中对应的更大,故,D不符合题意;
故选B。
2.(25-26高二上·广东深圳·阶段检测)工业上用乙烯()氧化法制备环氧乙烷(化学式为),主要涉及反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
在恒容密闭容器中充入1 mol乙烯和含1 mol的净化空气(只含和,的体积分数为20%),发生Ⅰ、Ⅱ两个反应,反应相同时间后测得乙烯的转化率及的分压随温度变化如图所示,已知200℃时测得环氧乙烷的选择性为(某产物的选择性=)。则下列说法不正确的是
A.反应Ⅰ在低温时自发进行
B.点时,乙烯的消耗速率大于生成速率
C.点容器内的总压强为
D.200℃时反应Ⅰ的平衡常数为(以各气体的分压代替浓度计算)
【答案】D
【详解】A.反应Ⅰ: ,反应的,该反应的气体分子数减小,即,根据反应自发进行的条件,低温时自发进行,A正确;
B.由图可知,a点时乙烯的转化率还未达到最大值,说明反应正向进行,所以乙烯的消耗速率大于生成速率,B正确;
C.充入乙烯和含的净化空气(只含和,的体积分数为20%),则n(N2)= 4 mol,c点时乙烯的转化率为60%,则有0.6 mol乙烯参加反应,环氧乙烷的选择性为,则有0.4 mol乙烯转化为环氧乙烷,则,,平衡时,,,,,,平衡时气体总物质的量为n总=0.4 mol+0.2 mol+0.4 mol+0.4 mol+0.4 mol+4 mol=5.8 mol,恒容密闭容器中,压强之比等于物质的量之比,按氧气的分压列式,,C正确;
D.根据C选项的数据可得: 时反应Ⅰ的平衡常数为,D错误;
故选D。
3.(25-26高二上·广东深圳·阶段检测)已知: ,下列有关该反应的说法正确的有几句
①使用催化剂可以降低该反应的焓变,进而降低正逆反应的活化能,同时加快正逆反应速率
②当每断裂6个N-H键的同时断裂3个H-H键,说明该可逆反应一定达到平衡
③升高温度时,体系中的活化分子百分数增大,活化分子增多,有效碰撞增多,反应速率加快
④在恒压、恒温容器中进行反应,当反应容器内气体密度不随时间变化时,一定达到平衡
⑤一定温度下,该反应的正逆平衡常数的关系为
⑥在恒温、恒容容器中,混合气体中的体积分数为33.3%时,反应一定达到了平衡
⑦一定条件下达到平衡后,加入,平衡向右移动,的转化率增大,则该反应的增大
⑧一定条件下达到平衡后,加入催化剂,该反应的活化能变小,、均变小,但是平衡不移动
A.2句 B.4句 C.6句 D.8句
【答案】B
【详解】①催化剂仅能降低反应活化能、加快正逆反应速率,不改变反应的焓变,①错误;
②断裂6个键对应逆反应消耗2mol,断裂3个键对应正反应消耗3mol,正逆反应速率相等,反应达到平衡,②正确;
③升高温度,普通分子吸收能量变为活化分子,活化分子百分数增大,有效碰撞次数增多,反应速率加快,③正确;
④恒压恒温条件下,反应体系气体总质量不变,该反应为气体分子数减小的反应,未平衡时容器体积随反应进行变化,密度,当不变时说明气体总物质的量不变,反应达到平衡,④正确;
⑤逆反应的平衡常数为正反应平衡常数的倒数,故,⑤正确;
⑥体积分数为33.3%与起始投料比有关,并非平衡状态的特有标志,⑥错误;
⑦加入平衡右移,但的转化率降低,且为反应的固有属性,不随平衡移动变化,⑦错误;
⑧加入催化剂反应活化能降低,、均同等程度增大,平衡不移动,⑧错误;
综上,正确的说法共4句,故选B。
4.(25-26高三上·江苏连云港·阶段检测)相同温度下,向三个体积不等的恒容密闭容器中分别通入2 mol NOCl(g),发生反应:,后,三个容器中的转化率如图所示。已知点已达到平衡状态,下列叙述正确的是
A.A点未到平衡状态
B.容器体积
C.B点对应容器中,再通入和,平衡不移动
D.当三个容器都达到平衡状态时,体积为的容器中转化率最低
【答案】C
【分析】该反应是气体分子数增大的反应:,其他条件相同时,容器体积越大(压强越小),NOCl的平衡转化率越高,已知B点已达平衡。
【详解】A.A点对应容器体积,反应物初始浓度比B点更大,反应速率更快,B点在时已经达到平衡,因此A点必然也早已达到平衡,A点40%的转化率是小体积(高压强)下的平衡转化率,并非未到平衡,A错误;
B.A、B均为平衡态,温度相同则平衡常数相等。分别计算:对体积为的容器:初始为2 mol,转化率40%,平衡时,,,;对体积为的容器:初始为2 mol,转化率50%,平衡时,,,。 由相等解得,并非,B错误;
C.B点原平衡中,,,,体积为。再通入1 mol NOCl和1 mol NO后,,与原平衡的相等,,平衡不移动,C正确;
D.该反应压强越小(容器体积越大),NOCl平衡转化率越高,因此体积最大的容器中压强最小,NOCl平衡转化率最高,体积最小的容器转化率最低,D错误;
故选C。
5.(25-26高二上·山东青岛·阶段检测)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.生成P的速率:Ⅲ>Ⅰ
C.平衡时P产率:Ⅱ=Ⅰ D.进程Ⅳ中,Z起催化作用
【答案】C
【详解】A.进程Ⅰ中反应物的总能量高于产物的总能量,为放热反应,A错误;
B.反应速率由决速步活化能决定,活化能越小反应速率越快,进程Ⅲ的决速步活化能大于进程Ⅰ的决速步活化能,故生成的速率:Ⅲ<Ⅰ,B错误;
C.进程Ⅱ中为催化剂,催化剂只改变化学反应速率,不改变平衡状态,其他条件相同时,平衡时的产率:Ⅱ=Ⅰ,C正确;
D.进程Ⅳ的最终产物为,参与反应后没有被释放,属于反应物,不起催化作用,D错误;
故选C。
6.(25-26高二上·河南·期中) ,500℃时体积相同的甲、乙、丙三个容器中,甲容器绝热恒容,充入2 mol和6 mol,乙容器恒温恒容,充入4 mol,丙容器恒温恒压,充入4 mol,充分反应达到平衡,下列说法不正确的是
A.乙中的体积分数大于丙
B.转化率:
C.p乙>p丙
D.甲和丙中反应的化学平衡常数互为倒数
【答案】D
【详解】A.乙容器恒温恒容,充入4 mol,反应逆向进行,体系压强会增大,丙容器恒温恒压,充入4 mol,反应逆向进行,分解是气体体积增大的反应,丙容器体积会增大;压强越大,平衡越往生成的方向移动,所以乙中的体积分数大于丙,A正确;
B.若甲为恒温恒容,充入2 mol和6 mol,与乙充入4 mol是等效平衡,此时,但此时甲容器绝热恒容,温度升高,减小,所以,B正确;
C.乙容器恒温恒容,反应逆向进行时,体系压强会增大;丙容器恒温恒压,反应逆向进行时,丙容器体积会增大,压强始终等于初始压强;因此,乙平衡时压强会比丙大,即p乙>p丙,C正确;
D.甲容器绝热,温度会升高,平衡常数随温度变化,所以甲和丙中化学平衡常数不同且无关,D错误;
故答案选D。
7.(25-26高二上·山东枣庄·阶段检测)二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为
在密闭容器中,、时,平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的实际转化率随温度的变化如图所示。的选择性可表示为。下列说法正确的是
A.反应的焓变
B.的平衡选择性随着温度的升高而增加
C.用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度范围约为
D.时,提高的值或增大压强,均能使平衡转化率达到X点的值
【答案】D
【详解】A. ①CO2(g)+4H2(g)═CH4(g)+2H2O(g) ΔH=-164.7 kJ·mol-1,②CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g) ΔH=41.2 kJ·mol-1,根据盖斯定律:①-②×2计算反应2CO(g)+2H2(g)═CO2(g)+CH4(g)的焓变ΔH=-164.7 kJ·mol-1-(41.2 kJ·mol-1)×2=-247.1 kJ/mol,A错误;
B.生成CH4的反应是放热反应,升高温度时平衡逆向移动,CH4的物质的量减小,温度达到550℃后,CO2平衡转化率增大,则CH4的选择性降低,B错误;
C. 由图可知,400℃时CO2实际转化率最大,用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度范围约为350~400℃,C错误;
D. 生成CH4的反应是气体体积减小的反应,增大压强、增大氢气的浓度均能使平衡正向移动,有利于提高CO2平衡转化率,450℃时,提高(该比值为CH4的选择性,提高该比值可促进生成甲烷的主反应正向进行,提高CO₂平衡转化率)的值或增大压强,均能使平衡转化率达到X点的值,D正确;
故选D。
8.(25-26高二上·浙江杭州·阶段检测)反应 分三步进行,各步的相对能量变化如图Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ所示:
下列说法不正确的是
A.三步分反应中决定总反应速率的是反应Ⅰ
B.Ⅰ、Ⅱ两步的总反应为
C.根据图像无法判断过渡状态a、b、c的稳定性相对高低
D.反应Ⅲ逆反应的活化能
【答案】D
【详解】A.总反应速率由活化能最大的慢反应决定,反应Ⅰ活化能298.4为三步中最高,A正确;
B.根据盖斯定律,反应Ⅰ+Ⅱ的总反应为,焓变,B正确;
C.过渡态a、b、c的相对能量均以各自反应的反应物为能量基准,基准不同无法比较绝对能量高低,因此无法判断稳定性,C正确;
D.反应Ⅲ的,由,得,与选项给出的454.9不符,D错误;
故选D。
9.(24-25高三上·广东茂名·期末)催化NH3分解转化为燃料氢气,供给电子工业使用。往固定体积的密闭容器中加入一定量的NH3分解制H2,反应为图中曲线a、b分别表示在。T1℃时c(NH3)及T2℃时c(H2)随时间t的变化。下列说法正确的是
A.T1>T2
B.15 min后,若T1变为T2,该平衡逆向移动
C.5min时,T1时H2的百分含量大于T2时
D.T1℃下,0~5 min内
【答案】D
【详解】A.温度越高,反应速率越快,达到平衡的时间越短,曲线b(℃下的)比曲线a(℃下的)更早达到浓度不变的平衡状态,说明反应速率,因此,A错误;
B. 氨气分解为吸热反应,升高温度平衡正向移动,由A选项知,15min时体系已达平衡,若将温度从变为更高的,平衡会正向移动而非逆向,B错误;
C. 5 min时,下,对应生成的,而下5 min时因此时的百分含量小于时,C错误;
D.下0~5 min内,,根据反应计量关系,,因此,D正确;
故选D。
10.(25-26高二上·天津宝坻·阶段检测)已知 。向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体(甲)2 mol A和1 mol B;(乙)1 mol A和0.5 mol B;(丙)2 mol C;恒温、恒容下反应达平衡时,下列关系一定正确的是
A.C的质量m:
B.容器内压强P:
C.c(A)与c(B)之比k:
D.反应放出或吸收热量的数值Q:
【答案】A
【详解】A.甲与丙为恒温恒容下的完全等效平衡,平衡时的质量相等,即;甲等效为在乙的平衡基础上增大压强,平衡向气体分子数减少的正反应方向移动,的质量增大,故,因此,A正确;
B.甲与丙为等效平衡,平衡时气体总物质的量相等,故压强;甲等效为乙达到平衡后加压,平衡正向移动,气体总物质的量减小,故,即,B错误;
C.甲、乙起始、物质的量之比为2:1,反应过程中、按2:1消耗,平衡时仍为2:1;丙中分解按2:1生成、,平衡时也为2:1,故,C错误;
D.甲从正反应方向开始,反应放热,丙从逆反应方向开始,反应吸热,二者为等效平衡时,等于该反应的焓变绝对值,二者不相等,D错误;
故选A。
11.(25-26高二上·四川成都·期中)已知在热力学上焓(H)、自由能(G)、熵(S)均是与能量相关的函数,其大小只与反应体系的始态和终态有关,与反应路径无关。相同条件下有如下反应:①;②;③。则有关于三个反应的平衡常数(K)、焓变()、自由能变()、熵变()关系正确的是
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】A.根据反应关系①+③=2×②,平衡常数满足,即,与选项不符,A错误;
B.焓变为广度性质,反应相加时焓变直接相加,由①+③=2×②得,即,与选项不符,B错误;
C.自由能变为广度性质,反应相加时自由能变直接相加,由①+③=2×②得,即,与选项不符,C错误;
D.熵变为广度性质,反应相加时熵变直接相加,由①+③=2×②得,与选项一致,D正确;
故选D。
12.(25-26高三上·江苏南通·阶段检测)铼(Re)具有多种价态,可用于合金和催化剂制造。以富铼渣(含、、、等)为原料制取高铼酸铵和金属铼的过程如下:
(1)氧化酸浸。和混合液对富铼渣进行氧化酸浸,酸浸后的溶液中含、、和,浸出渣中含单质和部分未反应的富铼渣。
①富铼渣中硫元素可能被氧化为或单质。则完全反应至少消耗的物质的量为________。
②硫酸浓度、体积和富铼渣的用量一定,控制起始加入的体积不同,测得铼的浸出率和所得渣率(渣率)与加入双氧水体积关系如图1所示。双氧水体积超过越多,渣率越小的原因是______________。
(2)制。通过萃取与反萃取可实现铼元素的富集,提纯后得到高纯度。含有机胺(,表示烃基)的有机溶剂可作为萃取剂提取,原理为:
(有机层)
由萃取后得到的有机层制取溶液的方法是____________。
(3)制铼。在氢气中加热固体可制取铼粉。在空气或氢气中加热固体,剩余固体的质量与温度的变化关系如图2所示。
①计算氢气中加热至时所得氧化物的化学式,并写出计算过程__________。
②空气中加热至可得到、和三种气体。写出反应的化学方程式:__________。
③从结构角度分析,高于时可得铼粉却无法得到固体,原因是____________。
【答案】(1) 3.5mol 用量大,将更多的硫元素氧化成,使浸出后固渣中单质硫减少
(2)向有机层加入适量的氨水,振荡、静置、分液,取水层
(3) 铼为金属晶体,熔点高,为分子晶体,沸点低,高于时变成气体
【详解】(1)①若硫元素氧化为S单质转移电子的物质的量少,消耗双氧水少, 被氧化为、S转移7mol电子,1mol双氧水转移2mol电子,所以完全反应至少消耗的物质的量为3.5mol。
②浸出渣中含S单质和部分未反应的富铼渣,双氧水体积超过150mL越多,S元素被氧化为的越多,浸出渣中S单质越少,所以渣率越小。
(2)降低氢离子浓度,可以使平衡逆向移动,所以萃取后得到的有机层中加氨水,振荡、静置、分液得到溶液;
(3)①,,可知加热过程中剩余固体里金属铼的质量不变,所得氧化物中氧元素的物质的量,,,则所得氧化物的化学式为。
②空气中加热至500℃可得到、和三种气体,根据元素守恒,反应的化学方程式为。
③铼为金属晶体,熔点高,为分子晶体,沸点低,高于时变成气体。
13.(25-26高二上·内蒙古赤峰·期末)科研人员向10 L的恒容密闭容器中充入和,发生反应 ,测得不同温度下的平衡转化率如图所示,回答下列问题:
(1)该反应为_______(填“放热”或“吸热”)反应,判断的理由为_______。
(2)为了提高的平衡转化率,可采取的措施为_______(填标号)。
A.降低温度 B.压缩容器体积
C.增大的浓度 D.保持容器体积和温度不变,充入少量的氖气
(3)时,从反应开始到达到平衡所用时间为4 min。
①0~4min内,_______。
②反应前后混合气体总压强的比值为_______(填具体数字)。
③该反应的平衡常数K=_______(列出计算式即可)。
(4)平衡常数:_______(填“>”或“<”)。
(5)点时,混合气体中碳元素的质量为_______g。
【答案】(1) 放热 随着温度升高,的平衡转化率减小
(2)AB
(3) 0.003
(4)>
(5)1.2
【详解】(1)由图可知,随着温度升高,CO2平衡转化率减小,说明升温逆向移动,正反应为放热反应;
(2)A.正反应放热,降低温度平衡正向移动,的平衡转化率增大,A正确;
B.正反应气体分子数减小,压缩容器体积,平衡正向移动,的平衡转化率增大,B正确;
C.增大的浓度,平衡逆向移动,的平衡转化率减小,C错误;
D.保持容器体积和温度不变,充入少量的氖气,对平衡无影响,D错误;
故选AB;
(3)结合题给数据列出三段式:
①0~4min内, ;
②温度体积相同时,压强之比=物质的量之比=浓度之比,反应前后混合气体总压强的比值为;
③该反应的平衡常数K=;
(4)正反应放热,温度升高,平衡逆向移动,平衡常数减小,故 >
(5)反应前后元素守恒,点时混合气体中碳元素的质量和起始时混合气体中碳元素的质量相同,都是。
14.(25-26高二上·江苏扬州·期末)燃料高效燃烧、排放控制、碳循环是燃烧低碳技术的研究核心。
(1)的化学链燃烧。相同条件下,以一定流速向装有CuO和的反应器内间歇通入空气、,交替发生步骤Ⅰ、步骤Ⅱ的反应,其原理如图1所示:
①步骤Ⅱ发生的化学反应方程式为_______。
②与与空气直接混合燃烧相比,化学链燃烧技术的优点有_______(写出两点即可)。
(2)的捕集。固体有机胺()能实现的低温捕集和释放,反应原理为 。多孔作为的载体,氨基(-)是对的活性吸附点,捕集装置如图2所示。
①选用多孔作为载体的原因是_______。
②当吸附剂中含量大于60%时,的吸附量会减小,其原因是_______。
③通过调节温度和压强,有机胺释放出会再生,有利于再生的条件是_______。
(3)的再生。可催化加氢合成。催化加氢反应中,在Ni表面解离为H原子,在表面转化为的可能机理如图3所示。
①步骤Ⅲ中,元素Ce化合价发生的变化为_______(填“升高”“降低”或“不变”)。
②在答题卡上补全虚线方框内的有关结构式_______。
【答案】(1) 得到高纯度、实现无接触安全燃烧
(2) 性质稳定、增大吸附剂表面积 有机胺过多堵塞多孔管道,造成接触面积减少 低压、高温
(3) 降低
【详解】(1)①由图可知,步骤Ⅱ发生的反应为CH4转化为CO2和H2O,根据氧化还原原理可知该转化需要氧化剂的参与,故反应为CH4还原CuO,生成Cu2O、CO2和H2O,配平得到步骤Ⅱ的化学反应方程式;
②与直接燃烧相比,化学链燃烧中CH4与CuO反应,不与空气直接接触,避免了空气中N2的混入,得到高纯度的CO2,并实现CH4无接触安全燃烧;
(2)①化学性质稳定,不与与发生反应,可作为惰性载体稳定存在;且多孔材料比表面积大,能增加固体有机胺()与的接触面积,从而提高的吸附率;
②氨基(-)是对的活性吸附点,含量大于60%时可能堵塞多孔管道,或分子间相互作用增强导致氨基被包裹,造成接触面积减少,导致吸附量下降;
③ ,正反应气体分子数减小、反应放热,为促进有机胺释放出会再生即平衡逆向移动,有利于再生的条件是低压、高温;
(3)
①步骤Ⅲ中CeO2转化为,CeO2失去一个氧原子,故Ce化合价降低;
②步骤Ⅱ过程中碳原子本来连接一个H和两个O,而后断裂其中一个C-O,再与2个H原子形成共价键,根据碳四价原则和原子守恒,图2虚线方框内为甲基,其结构式为 。
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第二章 化学反应速率与化学平衡
常考题型·精准突破
考点一 化学反应速率(重)
题型1 化学反应速率含义、单位
题型2 化学反应速率的表示方法
题型3 化学反应速率的大小比较
题型4 化学反应速率计算
考点二 外界条件对化学反应速率的影响(重)
题型1 反应速率的测定
题型2 浓度对化学反应速率的影响
题型3 压强对化学反应速率的影响
题型4 温度对化学反应速率的影响
考点三 催化剂、活化能与反应历程(高频)
题型1 催化剂对化学反应速率的影响
题型2 活化能对反应速率的影响
题型3 基元反应与反应历程
考点四 速率综合、图像与速率方程
题型1 外因对化学反应速率影响的综合分析
题型2 反应速率的调控作用
题型3 化学反应速率的图像
题型4 速率常数、速率方程
考点五 化学平衡的建立与平衡状态判断(重)
题型1 可逆反应及反应限度
题型2 化学平衡建立的过程
题型3 化学平衡状态本质及特征
题型4 化学平衡状态的判断方法
考点六 化学平衡移动与勒夏特列原理(高频)
题型1 化学平衡的移动
题型2 浓度对化学平衡移动的影响
题型3 温度对化学平衡移动的影响
题型4 压强对化学平衡移动的影响
题型5 勒夏特列原理的应用
考点七 化学平衡常数、计算与图像(高频)
题型1 化学平衡常数的概念及表达方式
题型2 化学平衡常数的影响因素及应用
题型3 化学平衡常数的计算
题型4 转化率的计算
题型5 化学平衡题中基于图表数据的相关计算
考点八 化学反应方向、等效平衡与反应调控
题型1 等效平衡理论的综合应用
题型2 化学反应自发过程
题型3 焓判据
题型4 熵判据
题型5 复合判据
题型6 合成氨条件的选择
综合攻坚·知能拔高
常考题型·精准突破
考点一 化学反应速率
◆题型1 化学反应速率含义、单位
1.(25-26高二上·湖南邵阳·阶段检测)下列关于化学反应速率的说法正确的是
A.化学反应速率是指一定时间内任何一种反应物浓度的减少或任何一种生成物浓度的增加
B.化学反应速率为0.8mol·L-1·s-1是指1s时某物质的浓度为0.8mol·L-1
C.根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢
D.对于任何化学反应来说,反应速率越大,反应现象就越明显
2.(25-26高二上·天津蓟州·期中)下列关于化学反应速率说法中不正确的是
A.反应速率用于衡量化学反应进行的快慢
B.决定反应速率的主要因素是反应物的性质
C.增大反应物的浓度、提高反应温度都能增大反应速率
D.温度升高时吸热反应速率加快,放热反应速率减慢
◆题型2 化学反应速率的表示方法
3.(25-26高二上·广东深圳·阶段检测)下列说法正确的是
A.对于反应:,可以用单位时间内浓度的减小来表示其化学反应速率,而且用和表示的化学反应速率相同
B.对于反应:,可以在温度、体积一定时,测量单位时间内体系压强变化描述其反应速率
C.5%的溶液中加入二氧化锰粉末,分解速率迅速加快的原因是降低了反应的焓变,活化分子数增多,有效碰撞次数增多,反应速率加快
D.下列三支试管中,①20 ℃时,m g粉末状的锌与1 L 2溶液,②20℃时,m g粉末状的锌与1 L 3HCl溶液,③20℃时,m g粉末状的锌与1 L 4 溶液,生成的反应速率最快的是①
4.(25-26高二上·广东深圳·阶段检测)一定条件下,溶液的酸碱性对光催化染料R降解反应的影响如图所示。下列说法不正确的是
A.在50min时,pH=2和pH=7时R的降解率相等
B.溶液酸性越强,R的降解速率越快
C.R的起始浓度不同,无法判断溶液的酸碱性对R的降解速率的影响
D.20~25min内,pH=10时R的降解速率为
5.(25-26高二上·广东揭阳·期中)飞秒化学对了解反应机理十分重要。光分解反应,经过2×10-15 s后的浓度减少6×10-5 mol·L-1。下列说法正确的是
A.用I·表示的反应速率是6×1010 mol·L-1·s-1
B.在2×10-15 s时,I·浓度是浓度的2倍
C.2×10-15 s末时的反应速率是3×1010 mol·L-1·s-1
D.CF2-CF2、I·的速率关系:v(CF2-CF2)=2v(I·)
◆题型3 根化学反应速率的大小比较
6.(25-26高二上·甘肃兰州·期中)反应在四种不同情况下的反应速率分别为:
①
②
③
④
该反应进行的快慢顺序为
A.④>③=②>① B.①>②=③>④ C.②>①=④>③ D.①>④>②=③
7.(24-25高二上·宁夏·阶段检测)在不同条件下,分别测得反应2SO2+O22SO3的化学反应速率,其中表示该反应进行得最快的是
A.v(SO2)=4mol·L-1·min-1 B.v(O2)=3mol·L-1·min-1
C.v(SO2)=6mol·L-1·min-1 D.v(O2)=0.1mol·L-1·s-1
8.(25-26高二上·重庆·期中)下列表示反应速率最快的是
A. B.
C. D.
9.(25-26高二上·河北衡水·期中)目前,丙烷脱氢生产丙烯是一项富有前景的技术,丙烷(CH3CH2CH3)脱氢反应原理为C3H8(g)⇌C3H6(g)+H2(g)(正反应为吸热反应)。一定条件下,向2L的恒容密闭容器中加入5mol C3H8发生上述反应,反应30min时,测得n(C3H6)=0.6mol,下列说法错误的是
A.任意时间段内平均反应速率v正(H2)=v正(C3H6)=v正(C3H8)
B.0~30min内平均反应速率v(C3H8)=0.01mol·L-1·min-1
C.向容器内通入氦气能加快该反应的反应速率
D.升高反应体系温度,该反应的逆反应速率加快
10.化学反应速率与化学计量数的关系
对于已知反应,其化学反应速率可用不同的反应物或生成物来表示,当单位相同时,化学反应速率的数值之比等于__________之比,即__________。如一定温度下,在密闭容器中发生反应:。已知,则__________,__________。
◆题型4 化学反应速率计算
11.(25-26高二上·广东深圳·阶段检测)在4L密闭容器中充入6molA气体和5molB气体,在一定条件下发生反应: ,5s时,生成了2molC,经测定D的浓度为0.5mol⋅L-1,下列判断正确的是
A.x=1 B.5s内C的平均反应速率为0.1mol⋅L-1⋅s-1
C.此时A的浓度为1.50mol·L-1 D.5s内B的平均反应速率为0.2mol⋅L-1⋅s-1
12.(25-26高二上·云南·期中)图1是测定铁屑与稀硫酸反应速率的装置图(每次用相同体积的硫酸,忽略反应前后溶液体积变化),下列说法正确的是
A.将铁屑换为等质量的铁片,反应速率不变
B.将稀硫酸改为浓硫酸,反应速率明显加快
C.图2是测得反应速率与时间的关系图,AB段变化的原因是开始时硫酸的浓度比较大
D.若第一次测得,第二次测得,则第二次速率大
13.(25-26高二上·山东济宁·期中)一定温度下,在某密闭容器中发生反应: 。若0~15s内由降到,则下列说法正确的是
A.0~15s内用表示的平均反应速率为
B.由降到所需的反应时间大于10s
C.升高温度,活化能降低,正逆反应速率均加快
D.减小反应体系的体积,正逆反应速率增大幅度相等
14.(25-26高二上·天津南开·期末)某反应的速率方程为,改变反应物浓度时,反应的瞬时速率如下表所示。
0.25
0.50
1.00
0.50
1.00
0.050
0.050
0.100
0.100
0.200
1.6
3.2
3.2
8
下列说法正确的是
A., B.
C., D.升温、加压,均能使增大
15.(24-25高二上·甘肃白银·阶段检测)在一定条件下,容积为2 L的密闭容器中,将2 mol L气体和3 mol M气体混合,发生如下反应:2L(g)+3M(g)=xQ(g)+3R(g),10 s末,生成2.4 mol R,并测得Q的浓度为0.4 mol·L-1。计算:
(1)前10 s内用L和M表示的化学反应速率之比_______。
(2)10 s末L的物质的量浓度为________。
(3)前10 s内用M表示的化学反应速率为________。
(4)化学方程式中x值为________。
(5)在恒温恒容条件下,往容器中加入1 mol氦气,反应速率________(填“增大”、“减小”或“不变”,下同)。
(6)在恒温恒压条件下,往容器中加入1 mol氦气,反应速率________。
考点二 外界条件对化学反应速率的影响
◆题型1 反应速率的测定
A.实验前,甲需检查装置的气密性,乙装置无需检查装置的气密性
B.甲、乙两实验均可通过收集一定体积的氢气所需的时间来测定反应速率的大小
C.甲、乙两实验测得生成氢气的速率一定相等
D.其他条件相同时,甲装置所测反应速率的误差比乙装置小
2.(25-26高二上·黑龙江鸡西·阶段检测)下列实验能达到实验目的的是
A.图1完成喷泉实验 B.图2随关随停制备少量氧气
C.图3验证非金属性强弱:Cl>C>Si D.图4测定锌与稀硫酸的反应速率
◆题型2 浓度对化学反应速率的影响
3.(25-26高二上·天津·阶段检测)下列关于化学反应速率的说法正确的是
A.使用催化剂可改变反应速率,从而改变该反应过程中吸收或放出的热量
B.升高温度能使化学反应速率增大,主要原因是增大了反应物分子中活化分子的百分数
C.有气体参加的化学反应,若增大压强(即缩小反应容器的体积),可增加活化分子的百分数,
从而使反应速率增大
D.增大反应物浓度,可增大活化分子的百分数,从而使单位时间有效碰撞次数增多
4.(25-26高二上·新疆昌吉·期中)下列有关说法正确的是
A.升高温度,使反应物分子中活化分子数增多,但活化分子百分数不变
B.C(s)+H2O(g)⇌CO(g)+H2(g)在容积可变的密闭容器中进行,增加的量反应速率增大
C.N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)在恒温恒压条件下进行,向容器中通入Ar(g),化学反应速率减小
D.100mL2的盐酸与锌反应时,加入适量的NaCl溶液,生成H2的速率不变
5.(25-26高二上·内蒙古兴安·阶段检测)下列关于化学反应速率的说法错误的是
A.升高温度可提高活化分子百分数,加快反应速率
B.对于有气体作反应物的反应,缩小容器体积增大压强能加快化学反应速率,但活化分子百分数不变
C.催化剂能降低反应活化能,加快反应速率。
D.增大反应物浓度可增加单位体积内活化分子数,活化分子百分数提高,加快反应速率
6.(25-26高二上·湖北孝感·开学考试)某研究性学习小组利用溶液和酸性溶液的反应探究“外界条件的改变对化学反应速率的影响”,进行了如下实验:
实验序号溶液
实验温度/K
酸性溶液
溶液
颜色褪至无色所需时间/s
A
293
2
0.02
4
0.1
0
B
2
0.02
3
0.1
8
C
313
2
0.02
0.1
l
(1)通过实验A、B可探究________(填外部因素)的改变对反应速率的影响,其中___________、___________,通过实验__________(填实验序号)可探究温度变化对反应速率的影响,其中___________。
(2)若,则由此实验可以得出的结论是__________________________________________________。忽略溶液体积的变化,利用实验B中数据计算,0~8 s内,用的浓度变化表示的反应速率_________________________________。
(3)该小组的一位同学设计该实验证明,分别取等体积等浓度的和溶液混合,平均分成两份,一份中不加任何试剂,一份加入少量的某固体催化剂,但最终观察到两溶液都没有褪色,原因是________________________________。
◆题型3 压强对化学反应速率的影响
7.(25-26高二上·山东德州·阶段检测)下列措施能降低化学反应速率的是
A.中和滴定时,边滴边摇锥形瓶 B.锌粉和盐酸反应时加水稀释
C.石墨合成金刚石时增大压强 D.催化氧化氨制备硝酸时加入铂
8.(24-25高二上·天津·阶段检测)对于在一个密闭容器中进行的反应 ,下列条件的改变对反应速率几乎没有影响的是
A.恒温恒容,增加的量 B.恒容,降低反应体系的温度
C.恒温恒容,充入少量He D.恒温恒压,充入少量He
9.(25-26高二上·青海西宁·期中)在反应中可使反应速率增大的措施是
①增大压强 ②增加碳的量 ③通入 ④恒压下充入 ⑤恒容下充入
A.①③⑤ B.②④ C.①③ D.③⑤
10.在一密闭容器中充入和,压强为p(Pa),并在一定温度下使其发生反应:。该密闭容器有一个可移动的活塞(如下图)。
(1)向下压缩该活塞,该反应的气体浓度和反应速率将如何变化?___________
(2)从浓度的角度来解释压强的变化对化学反应速率的影响。___________
(3)对于固体和液体反应体系,增大压强,反应速率如何变化?___________
◆题型4 温度对化学反应速率的影响
11.(25-26高二上·广东肇庆·阶段检测)化学与社会、生产、生活密切相关,下列说法错误的是
A.用光催化分解代替电解水制可实现节能环保
B.将煤气化,有利于提供更多的能量,而且有效地减少温室气体的产生
C.食品放入冰箱中,因为温度低,变质速率慢,所以食品能够保存较长时间
D.燃烧煤炭时将煤炭碾碎并吹入炉膛中的目的是让煤炭充分燃烧
12.(25-26高二上·贵州毕节·期末)分析反应的化学反应速率增大的原因,不正确的是
A.增大压强使容器容积减小,可使单位体积内的活化分子数增多
B.增大的浓度,有效碰撞几率增大是因为增大了活化分子百分数
C.升高温度,可使反应物分子中活化分子的百分数增大
D.使用适宜的催化剂,可使反应物分子中活化分子的百分数增大
13.(25-26高二上·吉林松原·期中)I.某探究性学习小组利用溶液和酸性溶液之间的反应来探究外界条件改变对化学反应速率的影响,实验如下。
实验序号
实验温度/K
溶液(含硫酸)
溶液
溶液颜色褪至无色时所需时间/s
V/mL
c/
V/mL
c/
V/mL
A
293
2
0.02
5
0.1
5
B
2
0.02
4
0.1
8
C
313
2
0.02
0.1
6
(1)通过实验A、B可探究_______(填外部因素)的改变对反应速率的影响,其中_______;_______;通过实验_______探究温度变化对化学反应速率的影响。
(2)若,则由此实验可以得出的结论是_______;利用实验B中数据计算,用的浓度变化表示的反应速率为_______。
(3)同学们在实验中发现反应速率总是如图所示,其中时间内速率变快的主要原因可能是:
①该反应为放热反应,反应放出的热量使环境温度升高,加快了反应速率。
②_______。
Ⅱ.某实验小组设计用50 mL 1.0 mol/L盐酸跟50 mL 1.1 mol/L氢氧化钠溶液在如图所示装置中进行中和反应。试回答下列问题:
(4)如图所示装置中,仪器A的名称是_______。
(5)本实验中用稍过量的NaOH的原因教材中说是为保证盐酸完全被中和。试问:盐酸在反应中若因为有放热现象,而造成少量盐酸在反应中挥发,则测得的中和热_______(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
考点三 催化剂、活化能与反应历程
◆题型1 催化剂对化学反应速率的影响
1.(25-26高二上·广东深圳·阶段检测)在石墨烯负载型Pd单原子催化剂(Pd/SVG)上还原NO生成和路径机理及活化能(单位为)如图所示。下列说法正确的是
A.在整个反应过程中,只存在极性键的形成
B.Pd/SVG上还原NO,更容易生成,不容易生成
C.根据如图数据可计算的
D.由图可知,相同催化剂下反应只能存在一种反应历程
2.(23-24高二上·河南·期中)我国科学家研制出一种新型复合光催化剂,利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水,其主要过程如图所示。下列说法正确的是
A.使用催化剂降低了总反应的焓变
B.整个分解水反应的ΔH>0
C.过程Ⅰ、Ⅱ都是一个化学变化
D.过程Ⅲ仅形成新化学键
◆题型2 活化能对反应速率的影响
3.(25-26高二上·河南·期中)已知反应:2NO(g)+Br2(g)2NOBr(g)ΔH=-akJ•mol-1(a>0),其反应机理如下:①NO(g)+Br2(g)NOBr2(g) 快;②NO(g)+NOBr2(g)2NOBr(g) 慢。下列有关该反应的说法正确的是
A.该反应的速率主要取决于①的快慢
B.使用催化剂能增大活化分子百分数,加快反应速率
C.①的活化能比②的大
D.NOBr2是该反应的催化剂
4.(25-26高二上·陕西榆林·阶段检测)上海交通大学仇毅翔等研究了不同含金化合物催化乙烯加氢[ 反应物的相对能量为0kJ/mol]的反应历程如下图所示:
下列说法正确的是
A.该反应的焓变:
B.催化乙烯加氢效果较好的催化剂是AuF
C.催化剂可以增大活化分子百分数,但不能改变平衡转化率
D.稳定性:过渡态1>过渡态2
5.(25-26高二上·浙江杭州·阶段检测)反应 分三步进行,各步的相对能量变化如图Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ所示:
下列说法不正确的是
A.三步分反应中决定总反应速率的是反应Ⅰ
B.Ⅰ、Ⅱ两步的总反应为
C.根据图像无法判断过渡状态a、b、c的稳定性相对高低
D.反应Ⅲ逆反应的活化能
◆题型3 基元反应与反应历程
6.(25-26高二上·广东肇庆·阶段检测)已知化合物A与在一定条件下反应生成化合物B与,其反应历程如图所示,其中TS表示过渡态,I表示中间体。下列说法正确的是
A.A与在一定条件下反应生成B与的
B.中间体I2比中间体I1更稳定
C.该历程中的第二步为该反应的决速步
D.使用更高效的催化剂可降低反应的反应热
7.(25-26高二上·重庆·期中)二氧化碳甲烷化的研究对缓解能源危机意义重大。以催化二氧化碳甲烷化的反应机理如图所示(LaNiO3与作用生成和),下列说法错误的是
A.若是反应的决速步,则该步的化学反应速率最快
B.在反应中为中间产物
C.催化剂在反应中参加了反应,降低了活化能,加快了反应速率
D.图示过程的总反应式可表示为
8.(25-26高二上·浙江舟山·期中)铁的配合物离子(用[L-Fe-H]表示)催化某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如图所示:
下列说法不正确的是
A.该过程的总反应为HCOOHCO2↑+H2↑
B.该反应为放热反应
C.H+浓度过大或者过小,均导致反应速率降低
D.该过程的总反应速率由Ⅱ→Ⅲ步骤决定
9.(25-26高二上·北京·期末)尿素[]合成的发展体现了化学科学与技术的不断进步。
(1)十九世纪初,用氰酸银()与在一定条件下反应制得,实现了由无机物到有机物的合成。该反应的化学方程式是________。
(2)二十世纪初,工业上以和为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步:
ⅰ.和生成;
ⅱ.分解生成尿素。
结合反应过程中能量变化示意图,下列说法正确的是________(填序号)。
a.活化能:反应ⅰ<反应ⅱ
b.ⅰ为放热反应,ⅱ为吸热反应
c.
考点四 速率综合、图像与速率方程
◆题型1 外因对化学反应速率影响的综合分析
1.(24-25高二上·广东深圳·阶段检测)化学与生产、生活息息相关,下列措施不是为了改变化学反应速率的是
A.将食物存放在冰箱中 B.用酒精溶解碘单质配成碘酊
C.合成氨工业中使用铁触媒催化剂 D.合成氨工业中要控制温度在400-500℃
2.(24-25高二上·广东河源·期中)下列做法的目的与反应速率无关的是
A.用浓度更大的盐酸与铁反应 B.加热促进食盐溶解
C.将煤块粉碎后燃烧 D.炎热夏天将食品放冰箱储存
◆题型2 反应速率的调控作用
3.(25-26高二上·广东·阶段检测)化学与生活、生产密切相关,下列过程中化学反应速率的增大对人类有益的是
A.钢铁的腐蚀 B.橡胶的老化 C.汽车尾气的处理 D.肉类的腐败
4.(25-26高二上·新疆·期末)下列措施能提高化学反应速率的是
A.用锌与稀硫酸制时,将纯锌改为粗锌
B.实验室制备时,增加的用量
C.工业合成氨时,不断地将氨气液化
D.为了防止食品腐败,将其保存在冰箱中
5.(25-26高二上·安徽池州·期中)下列做法与调控化学反应速率无关的是
A.向门窗合页里注油
B.糕点包装袋内放入除氧剂
C.煅烧矿石时,向炉膛中鼓入空气增强火势
D.暖贴中除了加入铁粉,还加入活性炭、食盐等
6.(25-26高二上·甘肃兰州·期中)下列生产活动体现了我国古代劳动人民的聪明智慧,其中目的是减慢化学反应速率的是
A.地窖存粮 B.加酒曲酿酒 C.高温烧陶 D.风箱鼓风煮饭
◆题型3 化学反应速率的图像
7.(25-26高二上·河南漯河·阶段检测)紫外光照射时,不同催化剂作用下将 CO2和 H2O(g)转化为 CH4和O2,CH4产量随光照时间的变化如图1,以TiO2/Cu2Al2O4为催化剂,可以将 CO2和 CH4直接转化成乙酸,不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率的关系如图 2.下列有关说法正确的是
A.由图1 知,在 0~15h 内,CH4的平均生成速率由大到小的顺序: III>II>I
B.由图1 知,在0~35 h 内,CH4的平均生成速率由大到小的顺序: II>III> I
C.由图2 知,250℃时催化剂的活性最高
D.由图2 知,乙酸的生成最佳温度范围: 400℃以上
8.(25-26高二上·山西吕梁·阶段检测)的综合利用是实现碳中和的措施之一,和在催化剂表面可以合成,该反应的历程和相对能量的变化情况如下图所示(*指微粒吸附在催化剂表面,指吸附在催化剂载体上的氢原子,表示过渡态):
下列说法正确的是
A.该反应的历程中有5个基元反应
B.比能量高
C.催化剂2条件下,决定该过程的总反应速率的基元反应为
D.催化效果更好的是催化剂1
9.(25-26高二上·广西崇左·期中)一定温度下,恒容密闭容器中,物质Z发生反应 ,一段时间后开始计时,测得各物质的浓度随时间变化如图所示。
在下列说法正确的是
A.曲线Ⅰ代表物质X,曲线Ⅲ代表物质Z
B.图中时刻该反应的正反应速率等于逆反应速率
C.若降低温度,正反应速率减慢,逆反应速率加快
D.0~40 min,用物质Y表示的平均反应速率为
10.(25-26高二上·江苏连云港·期中)Ⅰ.控制变量法是科学探究中非常重要的思想方法。控制变量法探究影响化学反应速率因素的一般原则是“定多变一”,即要保持其他变量不变,改变其中一个变量进行实验,测定数据,通过系列实验,找出变量对反应速率的影响。某实验小组以分解为例,研究浓度、催化剂、温度对反应速率的影响。按照如下方案完成实验。
方案
反应物
催化剂
温度
①
溶液
无
②
溶液
无
③
溶液
无
④
溶液
1-2滴溶液
通过实验得到氧气的体积与时间的关系如图-1所示。通过阅读回答下列问题:
(1)请填出曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表哪个实验方案:曲线Ⅰ代表方案______,曲线Ⅱ代表方案______,曲线Ⅲ代表方案______,曲线Ⅳ代表方案______(填数字)。
(2)甲同学为了探究温度对化学反应速率的影响,应进行方案______和______。乙同学进行方案③和④,你认为他想探究的是______对化学反应速率的影响。
Ⅱ.另一组同学为了研究碳酸钙与稀盐酸反应的反应速率,他们通过实验测定反应中生成的气体体积随反应时间变化的情况,绘制出图-2所示的曲线。
已知随着反应的进行,反应体系的温度逐渐升高。请分析讨论以下问题。
在、、三个相同的时间段里,
(3)反应速率最大的是______时间段。
A. B. C.
(4)反应速率最大的原因是______。
A.该时间段内稀盐酸浓度增大 B.该时间段内体系压强增大 C.该时间段内溶液温度升高
◆题型4 速率常数、速率方程
11.(24-25高二上·天津滨海新区·期中)反应中,每生成放出166 kJ的热量,该反应的速率表达式为(k为速率常数,温度不变,数值不变。k、m、n待测),其反应包含两步:①(慢),②(快)
时测得有关实验数据如下:
序号
速率
I
0.0060
0.0010
Ⅱ
0.0060
0.0020
Ⅲ
0.0010
0.0060
Ⅳ
0.0020
0.0060
下列说法正确的是
A.整个反应速率由第②步反应决定
B.正反应的活化能一定是①<②
C.该反应速率表达式:
12.(25-26高二上·湖北宜昌·阶段检测)反应,在295K时,其反应物浓度与反应速率关系的数据如下:
①
②
③
已知:①反应物浓度与反应速率关系式为(k为速率常数,与活化能和温度等有关);②反应级数是反应速率方程式中各反应物浓度的指数之和。下列说法错误的是
A.该反应的反应级数为3级
B.该条件下速率常数
C.加入催化剂可降低反应的活化能,增大速率常数k,从而加快反应速率
D.相同条件下,NO浓度对反应速率的影响小于浓度对反应速率的影响
13.反应速率v和反应物浓度的关系是用实验方法测定的。化学反应H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)的反应速率v可表示为v=kcm(H2)·cn(Cl2),式中k为常数,m、n值可用下表中数据确定。下列说法不正确的是
实验序号
c(H2)/(mol·L-1)
c(Cl2)/(mol·L-1)
v/(mol·L-1·s-1)
①
1.0
1.0
1.0k
②
2.0
1.0
2.0k
③
2.0
4.0
4.0k
A.在上述反应中,H2、HCl、Cl2的反应速率之比为1:2:1
B.加入催化剂,正反应速率增大,逆反应速率减小
C.上述化学反应速率表达式中m=1、n=
D.相同条件下,H2的浓度对反应速率的影响大于Cl2
考点五 化学平衡的建立与平衡状态判断
◆题型1 可逆反应及反应限度
1.(25-26高二上·青海西宁·阶段检测)合成氨的热化学方程式为 ,下列有关叙述错误的是
A.反应物的总能量大于生成物的总能量
B.生成1 mol 时放出46.2 kJ的热量
C.形成化学键放出的总能量大于断裂化学键吸收的总能量
D.将1 mol 与3 mol 置于密闭容器中充分反应后放出热量为92.4 kJ
2.(25-26高二上·天津南开·阶段检测)一定条件下,将NO2与SO2以体积比1:2置于恒压容器中发生反应:NO2(g) + SO2(g)SO3(g) + NO(g) ΔH=-41.8kJ· mol-1,下列不能说明反应达到平衡状态的是
A.气体的密度保持不变 B.混合气体颜色保持不变
C.SO3和NO2的体积比保持不变 D.每消耗1mol SO3的同时消耗1mol NO2
◆题型2 化学平衡建立的过程
3.(25-26高二上·新疆昌吉·期中)一定温度下在容积不变的密闭容器中进行如下可逆反应:SiF4(g)+2H2O(g)SiO2(s)+4HF(g),下列能表明该反应已达到化学平衡状态的是
①v正(SiF4)=4v逆(HF) ②HF的浓度不再变化 ③容器内气体压强不再变化
④混合气体的密度保持不变 ⑤2mol O-H键断裂的同时,有2mol H-F键断裂
A.①②③ B.②③④ C.③④⑤ D.②③④⑤
4.(24-25高二上·广东肇庆·阶段检测)向绝热恒容密闭容器中通入和,在一定条件下发生反应:,该反应的正反应速率随着时间变化的示意图如图所示。
下列说法正确的是
A.d点:v(正)>v(逆) B.该反应的
C.c点时的转化率最大 D.a、b、c、d四点对应的压强:
5.(25-26高二上·甘肃天水·期中)对于反应(g紫色),下列叙述能够说明已达平衡状态的是
A.各物质的物质的量浓度之比为
B.混合气体的颜色不再变化
C.1molH-H键生成的同时有2molH-I键断裂
D.温度和体积一定时,容器内压强不再变化
◆题型3 化学平衡状态本质及特征
6.(24-25高二上·四川成都·阶段检测)在温度不变的2L恒容密闭容器中发生反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),开始时加入1mol N2 和3mol H2,5min时测得氢气的浓度为0.9。下列说法错误的是
A.前5min的平均反应速率
B.5min时,N2和H2的转化率均为40%
C.5min时的压强与起始时的压强之比为5∶4
D.当NH3的物质的量保持不变时,说明反应达到化学平衡状态
7.(25-26高二上·福建泉州·阶段检测)一定温度下,在某恒容的密闭容器中,建立化学平衡:。下列叙述不能说明该反应已达到化学平衡状态的是
A.加入碳后,浓度不增加 B.气体的密度不再发生变化
C.气体的压强不再发生变化 D.生成,同时生成
8.(25-26高二上·广西南宁·阶段检测)一定条件下,进行可逆反应,若、、、起始浓度分别为、、、(均不为零,且反应正向进行),到达平衡时,、、、的浓度分别为,,,,则下列判断不正确的是
A.
B.平衡时,和生成速率的关系为
C.和的转化率相等
D.的取值范围为
9.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_______,常用_______表示,即Q=。
(2)化学平衡常数表达式:当在一定温度下达到化学平衡时,K=。
(3)Q与K的关系:当反应中有关物质的浓度商_______平衡常数时,表明反应达到限度,即达到化学平衡状态。
①Q>Kc,反应_______向进行,v正_______ v逆。
②Q=Kc,反应达到平衡状态,v正_______ v逆。
③Q<Kc,反应_______向进行,v正_______ v逆。
◆题型4 化学平衡状态的判断方法
10.(25-26高二上·广东深圳·阶段检测)已知: ,下列有关该反应的说法正确的有几句
①使用催化剂可以降低该反应的焓变,进而降低正逆反应的活化能,同时加快正逆反应速率
②当每断裂6个N-H键的同时断裂3个H-H键,说明该可逆反应一定达到平衡
③升高温度时,体系中的活化分子百分数增大,活化分子增多,有效碰撞增多,反应速率加快
④在恒压、恒温容器中进行反应,当反应容器内气体密度不随时间变化时,一定达到平衡
⑤一定温度下,该反应的正逆平衡常数的关系为
⑥在恒温、恒容容器中,混合气体中的体积分数为33.3%时,反应一定达到了平衡
⑦一定条件下达到平衡后,加入,平衡向右移动,的转化率增大,则该反应的增大
⑧一定条件下达到平衡后,加入催化剂,该反应的活化能变小,、均变小,但是平衡不移动
A.2句 B.4句 C.6句 D.8句
11.(24-25高二上·山东聊城·阶段检测)一定量的氨基甲酸铵置于密闭容器中(容器体积不变,固体体积忽略),在恒温下使其达到分解平衡:H2NCOONH4(s)2NH3(g)+CO2(g),可以判断该反应已经达到平衡的是
A.v(NH3)=2v(CO2)
B.密闭容器中气体的平均相对分子质量不变
C.密闭容器中混合气体的密度不变
D.密闭容器中氨气的体积分数不变
12.(25-26高二上·云南昭通·期中)一定温度下,向2L恒容密闭容器中加4molA和6molB发生反应:,经2min后达到平衡,此时B的物质的量浓度为。下列说法正确的是
A.容器内混合气体的压强不再改变时反应达到平衡状态
B.向容器中充入He,化学反应速率加快
C.用D表示的平均反应速率是
D.平衡时B的转化率为35%
考点六 化学平衡移动与勒夏特列原理
◆题型1 化学平衡的移动
1.(25-26高二上·广东深圳·阶段检测)下列事实能用勒夏特列原理解释的有几句
①实验室制取氯气时,采用排饱和食盐水的方法收集
②高压比常压有利于提高合成氨的产率
③氯气在水中的溶解度大于在饱和食盐水中的溶解度
④、蒸气、HI组成的平衡体系加压后颜色变深
⑤开启啤酒后,瓶中马上有泡沫产生
⑥夏天将食品储藏在冰箱中
⑦光照新制氯水,颜色变浅
⑧由和组成的平衡体系加压后颜色先变深后变浅
⑨实验室制取乙酸乙酯时,将乙酸乙酯不断蒸出
⑩工业合成氨需要500℃高温
A.10句 B.9句 C.8句 D.7句
2.(25-26高二上·四川广安·期中)下列叙述及解释正确的是
A.2NO2(g)(红棕色)N2O4(g)(无色) ΔH<0,达平衡后,对平衡体系采取缩小容积、增大压强的措施,因为平衡向正反应方向移动,故体系颜色变浅
B.H2(g)+I2(g) 2HI(g) ΔH<0,达平衡后,对平衡体系采取增大容积、减小压强的措施,因为平衡不移动,故体系颜色不变
C.对于N2+3H22NH3,平衡后,在压强不变的条件下充入He,平衡左移
D.FeCl3+3KSCNFe(SCN)3(红色)+3KCl,达平衡后,加少量KCl,因为平衡向逆反应方向移动,故体系颜色变浅
◆题型2 浓度对化学平衡移动的影响
3.(25-26高二上·广东深圳·阶段检测)在体积为L的恒容密闭容器中盛有一定量,通入发生反应: 。当温度分别为、,平衡时的体积分数与(g)的物质的量的变化关系如图所示。下列说法不正确的是
A.
B.a、b两点的反应速率:a<b
C.为了提高(g)的转化率,可采取增加(g)通入量的方法
D.a点比b点体系的颜色浅
4.(25-26高二上·新疆昌吉·期中)下列叙述与图像对应符合的是
A.图1表示达到平衡状态的N2(g)+3H2(g)2NH3(g) 在t0时刻充入了一定量的NH3,平衡逆向移动
B.对于反应A(g)+2B(g)3C(g)+D(s),缩小容器容积,可使图2的曲线b变为曲线a
C.图3表示温度对反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH<0的影响
D.对于反应2X(g)+3Y(g)2Z(g) ΔH<0,若p3<p4,y可以表示Z的百分含量
◆题型3 温度对化学平衡移动的影响
5.(25-26高二上·广东深圳·阶段检测)一定温度下,在某恒容密闭容器中加入一定量X(g)发生反应:,反应达到平衡后,仅降低温度,容器内气体的密度增大。下列叙述不正确的是
A.若正反应是吸热反应,则X为气态
B.若正反应是放热反应,则X为非气态
C.若X为非气态,则向平衡体系中加入少量X,反应的平衡常数增大
D.若X为气态,则向平衡体系中加入少量X,X的平衡转化率不变
6.(25-26高二上·河南·期中)反应N2O4(g)2NO2(g) ΔH=+57kJ•mol-1,在温度为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是
A.B、C两点的反应速率:B<C
B.A、C两点气体的颜色:A深,C浅
C.由状态B到状态A,可以用加热的方法
D.A、C两点气体的平均相对分子质量:A<C
7.(25-26高二上·陕西渭南·阶段检测)随着我国碳中和、碳达峰目标的确定,的综合利用备受关注。已知为放热反应,在固定容积为的密闭容器中充入的和的,测得和的物质的量随时间变化如图。请回答:
(1)下列措施能加快反应速率的是_________。
A.往容器中充入增大压强 B.升高温度 C.选择高效的催化剂
(2)的反应速率为_________。
(3)恒容密闭条件下,能说明反应已达平衡状态的是_________。
A. B.混合气体的平均相对分子量不变
C.容器中浓度与浓度之比为1:1 D.混合气体的密度保持不变
(4)欲增大平衡时的转化率,可采取的措施是_________。(任填2项)
(5)已知下的平衡常数。保持容器温度不变,向的某密闭容器中充入、、、各,反应一段时间后测得,判断此时该可逆反应_________(填是或否)达到平衡,若未达到平衡请说明理由并说明平衡移动方向。_________。
◆题型4 压强对化学平衡移动的影响
8.(25-26高二上·广东深圳·阶段检测)下列图示与对应的叙述不相符合的是
甲
乙
丙
丁
A.图甲表示密闭容器中达到平衡时,的转化率与压强、温度的变化关系曲线,说明
B.图乙表示反应在恒温下起始物质的量相同时,平衡时的体积分数随起始物质的量变化的曲线,则达到平衡时的转化率大小为
C.图丙表示恒温密闭容器中发生反应时,随反应时间变化的曲线,时刻改变的条件可能是增大压强
D.图丁表示反应 在不同温度时,K随压强的变化关系,则
9.(25-26高二上·广东肇庆·阶段检测)下图所示为工业合成氨的流程图。有关说法错误的是
A.步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒
B.步骤③、④、⑤均有利于提高原料平衡的转化率
C.步骤②中“加压”既可以提高原料的转化率,又可以加快反应速率
D.产品液氨除可生产化肥外,还可用作制冷剂
◆题型5 勒夏特列原理的应用
10(25-26高二上·广东肇庆·阶段检测)下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
A.夏天打开可乐有大量泡沫溢出
B.实验室制备乙酸乙酯时,将乙酸乙酯不断蒸出
C.用排饱和食盐水法收集氯气
D.高炉炼铁时,将焦炭和铁矿石预先粉碎
11.(25-26高二上·广东广州·阶段检测)下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
A.压缩和反应的平衡混合气体,气体颜色变深
B.选取适宜的温度,使K成蒸气从反应混合物中分离出来
C.高压比常压更有利于合成氨反应
D.实验室可用排饱和食盐水的方法收集氯气
12.(24-25高二上·广东深圳·阶段检测)下列事实中,不能用勒夏特列原理解释的是
A.夏天,打开啤酒瓶时会从瓶口逸出气泡
B.工业制硫酸过程中,二氧化硫的催化氧化一般选择在常压条件下进行
C.将盛有二氧化氮和四氧化二氮混合气体的密闭容器置于冷水中,混合气体颜色变浅
D.用饱和食盐水除去氯气中的氯化氢气体
13.(24-25高二上·广西南宁·阶段检测)丙烯腈()是一种重要的化工原料,工业上可用“丙烯氨氧化法”生产。主要副产物有丙烯醛()和乙腈()等。回答下列问题:
(1)以丙烯、氨、氧气为原料,在催化剂存在下生成丙烯腈()和副产物丙烯醛()的热化学方程式如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
①有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是________。
A.升高温度 B.使用催化剂 C.降低压强 D.及时分离产生的水蒸气
②提高丙烯腈反应选择性的关键因素是________________。
(2)下图为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线,最高产率对应的温度为460℃。
①低于460℃时:丙烯腈的产率________(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率,判断理由是_______________________________________________________________。
②高于460℃时,丙烯腈产率降低的可能原因是_______________________。
A.催化剂活性降低 B.平衡常数变小 C.副反应增多 D.反应活化能增大
(3)某研究小组探究催化剂对丙烯腈产率的影响。将丙烯、氨、氧气以一定的流速通过两种不同的催化剂(Ⅰ和Ⅱ)进行反应,相同时间内测量丙烯腈产率和温度的关系结果如图所示(不考虑副反应)。
①催化剂应选择________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
②若温度低于200℃,图中曲线丙烯腈产率随温度升高而变化不大的主要原因是________________________。
考点七 化学平衡常数、计算与图像
◆题型1 化学平衡常数的概念及表达方式
1.(25-26高二上·广东深圳·阶段检测)一定温度下,在一个容积为1L的密闭容器中,充入1 mol和1 mol,发生反应:,经充分反应达到平衡后,生成的HI(g)占气体体积的50%;该温度下,在另一个容积为2L的密闭容器中充入1 molHI(g)发生反应:。则下列判断正确的是
A.后一反应达到平衡时,HI(g)的浓度为
B.前一反应的平衡常数为1
C.后一反应达到平衡时,的浓度为
D.后一反应的平衡常数为0.5
2.(25-26高二上·新疆昌吉·期中)为减少对环境造成的影响,发电厂试图采用以下方法将废气排放中的CO进行合理利用,以获得重要工业产品。Burns和Dainton研究发现Cl2与CO合成COCl2的反应机理如下:①Cl2(g)2Cl·(g) 快;②CO(g)+Cl·(g)COCl·(g) 快;③COCl·(g)+Cl2(g)COCl2(g)+Cl·(g) 慢。反应②的速率方程v正=k正c(CO)×c(Cl·),v逆=k逆c(COCl·),k正、k逆是速率常数。下列说法准确的是
A.反应②的平衡常数K=
B.反应①的活化能大于反应③的活化能
C.加入催化剂,活化能、ΔH均减小,反应速率加快
D.COCl·(g)是该反应的催化剂
◆题型2 化学平衡常数的影响因素及应用
3.(25-26高二上·河南·期中) ,500℃时体积相同的甲、乙、丙三个容器中,甲容器绝热恒容,充入2 mol和6 mol,乙容器恒温恒容,充入4 mol,丙容器恒温恒压,充入4 mol,充分反应达到平衡,下列说法不正确的是
A.乙中的体积分数大于丙
B.转化率:
C.p乙>p丙
D.甲和丙中反应的化学平衡常数互为倒数
4.(25-26高二上·贵州贵阳·阶段检测)在一个容积不变的密闭容器中发生反应:,其平衡常数和温度的关系如下表所示。下列说法不正确的是
t/℃
700
800
830
1000
1200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
A.该反应的平衡常数表达式为
B.K越大,说明平衡时反应物的转化率越大
C.在830℃时,向容器中充入1 mol CO、,保持温度不变,反应达到平衡后,
D.若1200℃时,在某时刻反应混合物中、、CO、的浓度分别为2 mol/L、2 mol/L、4mol/L、4 mol/L,则此时上述反应向正反应方向进行
5.(25-26高二上·天津·阶段检测)在硫酸工业中, 。如下表所示为不同温度、压强下,反应达平衡时的转化率。下列相关叙述正确的是
温度/℃
平衡时的转化率/%
0.1 MPa
1 MPa
10 MPa
450
97.5
99.2
99.7
550
85.6
94.9
98.3
A.实际生产中应采用50 MPa高压
B.通入过量可增大该反应的平衡常数
C.回收并循环使用尾气中的可提高其转化率
D.低温、高压条件下有利于提高的反应速率
◆题型3 化学平衡常数的计算
6.(25-26高二上·陕西榆林·阶段检测)在25℃时,密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如表所示,下列说法不正确的是
物质
X
Y
Z
初始浓度/
1
2
0
平衡浓度/
0.5
0.5
1
A.反应可表示为
B.Y的平衡转化率为75%,化学平衡常数为16
C.反应前后气体总压强之比为
7.(25-26高二上·天津静海·期中)已知反应,在某温度下的平衡常数为0.25,在此条件下,氨的合成反应的平衡常数为
A.4 B.2 C.1 D.0.5
8.(25-26高二上·内蒙古兴安·阶段检测)Ⅰ.二甲醚是一种重要的清洁燃料,可以通过分子间脱水制得: 在恒容密闭容器中建立上述平衡,体系中各组分浓度随时间变化如图所示。
(1)该条件下反应平衡常数表达式________;在时,反应的平衡常数为________;
(2)达到平衡时________。
(3)相同条件下,若改变起始浓度,某时刻各组分浓度依次为:、、,此时反应________(是否)达到平衡状态。
Ⅱ.已知可逆反应: ,请回答下列问题:
(4)在某温度下,反应物的起始浓度分别为,达到平衡后,M的转化率为60%,此时N的转化率为________。
(5)若反应温度升高,正反应速率________,逆反应速率________。(填“增大”、“减小”或“不变”)。
◆题型4 转化率的计算
9.(25-26高三上·江苏连云港·阶段检测)相同温度下,向三个体积不等的恒容密闭容器中分别通入2 mol NOCl(g),发生反应:,后,三个容器中的转化率如图所示。已知点已达到平衡状态,下列叙述正确的是
A.A点未到平衡状态
B.容器体积
C.B点对应容器中,再通入和,平衡不移动
D.当三个容器都达到平衡状态时,体积为的容器中转化率最低
10.(25-26高二上·山东济宁·期中)某温度下,在恒容密闭容器中投入一定量的、,发生反应:,时达到平衡,生成的物质的量为(反应进程如图所示)。下列说法中正确的是
A.时,的物质的量为
B.内,D的平均反应速率为
C.且该温度下的化学平衡常数为
D.图中两曲线相交时,A的消耗速率等于B的生成速率
11.(25-26高二上·新疆喀什·阶段检测)在一定温度下密闭容器中,(红棕色)和(无色)之间发生反应随时间的变化曲线如图所示。
(1)请写出该反应的化学方程式____________。
(2)若升高温度,则v(正)______,v(逆)______(填“加快”或“减慢”)。
(3)在0到60s内用表示该反应的速率是______,达到平衡时的转化率______,该反应的平衡常数为______。
(4)下列描述能表示反应达平衡状态的是______。
A.容器中与的物质的量相等 B.容器内气体的颜色不再改变
C.容器的压强保持一定 D.
◆题型5 化学平衡题中基于图表数据的相关计算
12.(25-26高二上·河北衡水·期中)向一密闭容器中充入1mol N2和3mol H2发生反应:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) ΔH。实验测得不同温度、压强下的平衡常数(K)及N2的平衡转化率(α)如表所示。下列判断正确的是
温度/℃
压强/MPa
K
N2的平衡转化率(α)/%
400
1
0.5
10%
400
2
x
20%
400
3
y
30%
500
2
0.2
z
A.表中x=y=0.5
B.400℃时,该反应的逆反应平衡常数K逆=1
C.表中z=30%
D.增大压强,平衡正向移动,K增大
13.(25-26高二上·湖南邵阳·期末)一定温度下,100mLN2O5的CCl4溶液中发生反应。在不同时刻测量放出的O2体积,换算成N2O5浓度如下表:
0
600
1200
1710
2220
2820
x
c(N2O5)/(mol/L)
1.40
0.96
0.66
0.48
0.35
0.24
0.12
下列说法正确的是
A.0~1200s内,用N2O5表示的平均反应速率约为
B.1710s时,生成的O2的物质的量为
C.反应达到平衡时,
D.推测上表中的x为3900
14.(24-25高二上·贵州毕节·期中)工业上合成氨的化学反应为 。在容积为10L的密闭容器中,通入40mol和120mol在一定条件下进行反应,4s后达到平衡状态,此时的浓度为。通过计算回答下列问题:
(1)该反应的______0。
(2)4s内,用表示的平均反应速率是______。
(3)在该条件下的最大转化率是______;此时平衡常数为______(结果保留两位有效数字,下同),混合气体中的物质的量分数是______。
(4)为了提高氨气的平衡产率,可以选择的方法是______(填序号)。
①升高温度 ②增大压强 ③使用催化剂 ④及时分离出
(5)合成氨工业中采用循环操作,主要是为了______。
A.增大化学反应速率 B.提高平衡混合物中氨的含量
C.降低氨的沸点 D.提高氮气和氢气的利用率
考点八 化学反应方向、等效平衡与反应调控
◆题型1 等效平衡理论的综合应用
1.(25-26高二上·天津宝坻·阶段检测)已知 。向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体(甲)2 mol A和1 mol B;(乙)1 mol A和0.5 mol B;(丙)2 mol C;恒温、恒容下反应达平衡时,下列关系一定正确的是
A.C的质量m:
B.容器内压强P:
C.c(A)与c(B)之比k:
D.反应放出或吸收热量的数值Q:
2.(25-26高二上·湖北十堰·期中)在相同温度下,将和分别置于初始体积相同的甲乙两密闭容器中发生反应:并达到平衡,甲容器始终保持恒温恒容,乙容器始终保持恒温恒压,达到平衡时,下列关于的百分含量的说法正确的是
A.乙<甲 B.乙=甲 C.甲<乙 D.不确定
3.(25-26高二上·山东菏泽·阶段检测)(多选)相同温度下,容积均为0.25L的两个恒容密闭容器中发生可逆反应:。实验测得起始时的有关数据如表所示:
容器
编号
起始时各物质的物质的量/mol
达到平衡时体系
能量的变化
①
1
3
0
放出热量:23.05kJ
②
0.9
2.7
0.2
放出热量:Q
下列叙述错误的是
A.容器①②中反应的平衡常数不等
B.容器②中达到平衡时放出的热量
C.平衡时,两个容器中的体积分数均为
D.若容器①的容积为0.5L,则平衡时放出的热量小于23.05kJ
◆题型2 化学反应自发过程
4.(25-26高二上·山东德州·阶段检测)工业上利用甲烷制取炭黑的反应是① ;反应过程中容易发生副反应:② 。下列有关说法中错误的是
A.反应①在常温下无法自发进行
B.熵变是副反应②自发进行的决定因素
C.制取炭黑允许的最低温度是927.8K
D.温度越高对制取炭黑越有利
5.下列说法中,正确的是
A.同一物质,S(g) > S(l) > S(s)
B.固体溶解是一个熵减小的过程
C.能够自发进行的反应一定是熵增加的过程
D.能够自发进行的反应一定是放热反应
6.(25-26高二上·山东德州·阶段检测)下列对化学反应预测正确的是
选项
化学方程式
已知条件
预测
A
ΔH<0
任何温度都自发进行
B
常温下,自发进行
ΔH>0
C
能自发反应
ΔH>0
D
ΔH>0
该反应是非自发反应
A.A B.B C.C D.D
◆题型3 焓判据
7.(24-25高二上·云南临沧·期中)研究化学反应能否自发进行在工业生产中具有重要意义。下列说法正确的是
A.反应 能自发进行
B.反应在低温下能自发进行,则该反应的
C.反应的
D.若反应可以自发进行,则该反应的反应速率一定很快
8.(25-26高二上·甘肃天水·期中)对于化学反应方向,下列说法错误的是
A.自发进行的化学反应的方向,应由焓判据和熵判据的复合判据来判断
B.一定温度下,反应的,
C.非自发的反应不能通过改变条件使其成为自发反应
D.常温下反应能自发进行,则该反应的
9.(24-25高二上·广东深圳·阶段检测)已知反应: ,则此反应
A.任何条件下都可自发进行 B.任何条件下都不可自发进行
C.高温下可自发进行 D.低温下可自发进行
◆题型4 熵判据
10.(25-26高二上·陕西宝鸡·阶段检测)“碳达峰·碳中和”是我国社会发展的重大战略之一,CH4还原CO2是实现“双碳”经济的有效途径之一,相关主要反应有:
Ⅰ:CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g)ΔH1=+247kJ/mol,K1
Ⅱ:CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41kJ/mol,K2
下列说法正确的是
A.反应Ⅰ的平衡常数K1=
B.反应Ⅱ的ΔS>0,所以任意条件均能自发进行
C.有利于提高CO2平衡转化率的条件是高温低压
D.Ⅰ、Ⅱ反应均能在低温条件自发进行
11.(25-26高二上·江苏连云港·阶段检测)新型催化剂可催化氧化获得。 。下列说法正确的是
A.该反应
B.使用催化剂能降低该反应的
C.反应的平衡常数为
D.与反应转移电子数约为
12.(25-26高二上·辽宁沈阳·阶段检测)相同温度和压强下,关于物质熵的大小比较,合理的是
A.
B.
C.
D.
◆题型5 复合判据
13.(25-26高二上·陕西榆林·阶段检测)下列推论正确的是
A.C(石墨,s)=C(金刚石,s) ;则石墨比金刚石稳定
B.氨的液化过程中,
C. , ,则
D. 、,则该反应在高温时才能自发进行
14.(24-25高二上·天津宝坻·阶段检测)在下列各说法中,正确的是
A.增大反应物浓度,可增大单位体积内活化分子百分数,从而使有效碰撞次数增加
B.反应,进行一段时间后加入少量KCl溶液,能使反应速率减慢
C.室温下不能自发进行,说明该反应的
D.催化剂能改变反应速率,但不能改变反应的反应热和活化能
15.(25-26高二上·山东聊城·阶段检测)石灰石高温下发生分解的反应为 。下列温度中,该反应能自发进行的较低温度为
A.500℃ B.700K C.950℃ D.1050K
◆题型6 合成氨条件的选择
16.(24-25高二上·四川成都·期中)针对工业合成氨N2+3H23NH3,下列说法不正确的是
A.为加快反应速率,需选择适宜的温度
B.为防止催化剂中毒,原料气必须净化
C.合成塔出来的气体分离出NH3后循环使用
D.增大压强既可加快反应又可提高转化率,故工业生产压强越高越好
17.(25-26高二上·山东威海·期中)下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
A.工业合成氨反应一般选择进行
B.打开冰镇啤酒瓶,倒入杯中立即泛起泡沫
C.溴水中加入硝酸银溶液后,溶液颜色变浅
D.实验室中常用排饱和食盐水的方法收集氯气
18(25-26高二上·广东广州·期中)下列事实中,不能用勒夏特列原理解释的是
A.红棕色的NO2体系加压后,颜色先变深后逐渐变浅
B.溴水中有下列平衡,当加入硝酸银溶液后,溶液颜色变浅
C.H2(g)、I2(g)、HI(g)的平衡体系,扩大容器体积,气体颜色变浅
D.合成氨反应(正反应为放热反应),为提高氨的产率,理论上应采取降低温度的措施
19.(25-26高二上·四川眉山·阶段检测)氨气广泛应用于化工、化肥、制药、合成纤维等领域。反应原理:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) (放热反应)。工业上合成氨的部分工艺流程如图:
(1)下列合成氨条件中,不能用化学平衡移动原理解释的是___________。
A.使用铁催化剂 B.采用500℃ C.移出液态NH3 D.压缩加压
(2)恒温下,向体积为4升的密闭容器中通入2molN2和6molH2,下列说法能说明反应达到最大限度的是___________。
A.2v正(NH3)=3v逆(H2) B.混合气体的密度保持不变
C.c(N2):c(H2)=1:3 D.混合气体的平均分子量保持不变
综合攻坚·知能拔高
1.(25-26高二上·广东深圳·阶段检测)下列图示与对应的叙述不相符合的是
甲
乙
丙
丁
A.图甲表示密闭容器中达到平衡时,的转化率与压强、温度的变化关系曲线,说明
B.图乙表示反应在恒温下起始物质的量相同时,平衡时的体积分数随起始物质的量变化的曲线,则达到平衡时的转化率大小为
C.图丙表示恒温密闭容器中发生反应时,随反应时间变化的曲线,时刻改变的条件可能是增大压强
D.图丁表示反应 在不同温度时,K随压强的变化关系,则
2.(25-26高二上·广东深圳·阶段检测)工业上用乙烯()氧化法制备环氧乙烷(化学式为),主要涉及反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
在恒容密闭容器中充入1 mol乙烯和含1 mol的净化空气(只含和,的体积分数为20%),发生Ⅰ、Ⅱ两个反应,反应相同时间后测得乙烯的转化率及的分压随温度变化如图所示,已知200℃时测得环氧乙烷的选择性为(某产物的选择性=)。则下列说法不正确的是
A.反应Ⅰ在低温时自发进行
B.点时,乙烯的消耗速率大于生成速率
C.点容器内的总压强为
D.200℃时反应Ⅰ的平衡常数为(以各气体的分压代替浓度计算)
3.(25-26高二上·广东深圳·阶段检测)已知: ,下列有关该反应的说法正确的有几句
①使用催化剂可以降低该反应的焓变,进而降低正逆反应的活化能,同时加快正逆反应速率
②当每断裂6个N-H键的同时断裂3个H-H键,说明该可逆反应一定达到平衡
③升高温度时,体系中的活化分子百分数增大,活化分子增多,有效碰撞增多,反应速率加快
④在恒压、恒温容器中进行反应,当反应容器内气体密度不随时间变化时,一定达到平衡
⑤一定温度下,该反应的正逆平衡常数的关系为
⑥在恒温、恒容容器中,混合气体中的体积分数为33.3%时,反应一定达到了平衡
⑦一定条件下达到平衡后,加入,平衡向右移动,的转化率增大,则该反应的增大
⑧一定条件下达到平衡后,加入催化剂,该反应的活化能变小,、均变小,但是平衡不移动
A.2句 B.4句 C.6句 D.8句
4.(25-26高三上·江苏连云港·阶段检测)相同温度下,向三个体积不等的恒容密闭容器中分别通入2 mol NOCl(g),发生反应:,后,三个容器中的转化率如图所示。已知点已达到平衡状态,下列叙述正确的是
A.A点未到平衡状态
B.容器体积
C.B点对应容器中,再通入和,平衡不移动
D.当三个容器都达到平衡状态时,体积为的容器中转化率最低
5.(25-26高二上·山东青岛·阶段检测)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.生成P的速率:Ⅲ>Ⅰ
C.平衡时P产率:Ⅱ=Ⅰ D.进程Ⅳ中,Z起催化作用
6.(25-26高二上·河南·期中) ,500℃时体积相同的甲、乙、丙三个容器中,甲容器绝热恒容,充入2 mol和6 mol,乙容器恒温恒容,充入4 mol,丙容器恒温恒压,充入4 mol,充分反应达到平衡,下列说法不正确的是
A.乙中的体积分数大于丙
B.转化率:
C.p乙>p丙
D.甲和丙中反应的化学平衡常数互为倒数
7.(25-26高二上·山东枣庄·阶段检测)二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为
在密闭容器中,、时,平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的实际转化率随温度的变化如图所示。的选择性可表示为。下列说法正确的是
A.反应的焓变
B.的平衡选择性随着温度的升高而增加
C.用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度范围约为
D.时,提高的值或增大压强,均能使平衡转化率达到X点的值
8.(25-26高二上·浙江杭州·阶段检测)反应 分三步进行,各步的相对能量变化如图Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ所示:
下列说法不正确的是
A.三步分反应中决定总反应速率的是反应Ⅰ
B.Ⅰ、Ⅱ两步的总反应为
C.根据图像无法判断过渡状态a、b、c的稳定性相对高低
D.反应Ⅲ逆反应的活化能
9.(24-25高三上·广东茂名·期末)催化NH3分解转化为燃料氢气,供给电子工业使用。往固定体积的密闭容器中加入一定量的NH3分解制H2,反应为图中曲线a、b分别表示在。T1℃时c(NH3)及T2℃时c(H2)随时间t的变化。下列说法正确的是
A.T1>T2
B.15 min后,若T1变为T2,该平衡逆向移动
C.5min时,T1时H2的百分含量大于T2时
D.T1℃下,0~5 min内
10.(25-26高二上·天津宝坻·阶段检测)已知 。向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体(甲)2 mol A和1 mol B;(乙)1 mol A和0.5 mol B;(丙)2 mol C;恒温、恒容下反应达平衡时,下列关系一定正确的是
A.C的质量m:
B.容器内压强P:
C.c(A)与c(B)之比k:
D.反应放出或吸收热量的数值Q:
11.(25-26高二上·四川成都·期中)已知在热力学上焓(H)、自由能(G)、熵(S)均是与能量相关的函数,其大小只与反应体系的始态和终态有关,与反应路径无关。相同条件下有如下反应:①;②;③。则有关于三个反应的平衡常数(K)、焓变()、自由能变()、熵变()关系正确的是
A. B.
C. D.
12.(25-26高三上·江苏南通·阶段检测)铼(Re)具有多种价态,可用于合金和催化剂制造。以富铼渣(含、、、等)为原料制取高铼酸铵和金属铼的过程如下:
(1)氧化酸浸。和混合液对富铼渣进行氧化酸浸,酸浸后的溶液中含、、和,浸出渣中含单质和部分未反应的富铼渣。
①富铼渣中硫元素可能被氧化为或单质。则完全反应至少消耗的物质的量为________。
②硫酸浓度、体积和富铼渣的用量一定,控制起始加入的体积不同,测得铼的浸出率和所得渣率(渣率)与加入双氧水体积关系如图1所示。双氧水体积超过越多,渣率越小的原因是______________。
(2)制。通过萃取与反萃取可实现铼元素的富集,提纯后得到高纯度。含有机胺(,表示烃基)的有机溶剂可作为萃取剂提取,原理为:
(有机层)
由萃取后得到的有机层制取溶液的方法是____________。
(3)制铼。在氢气中加热固体可制取铼粉。在空气或氢气中加热固体,剩余固体的质量与温度的变化关系如图2所示。
①计算氢气中加热至时所得氧化物的化学式,并写出计算过程__________。
②空气中加热至可得到、和三种气体。写出反应的化学方程式:__________。
③从结构角度分析,高于时可得铼粉却无法得到固体,原因是____________。
13.(25-26高二上·内蒙古赤峰·期末)科研人员向10 L的恒容密闭容器中充入和,发生反应 ,测得不同温度下的平衡转化率如图所示,回答下列问题:
(1)该反应为_______(填“放热”或“吸热”)反应,判断的理由为_______。
(2)为了提高的平衡转化率,可采取的措施为_______(填标号)。
A.降低温度 B.压缩容器体积
C.增大的浓度 D.保持容器体积和温度不变,充入少量的氖气
(3)时,从反应开始到达到平衡所用时间为4 min。
①0~4min内,_______。
②反应前后混合气体总压强的比值为_______(填具体数字)。
③该反应的平衡常数K=_______(列出计算式即可)。
(4)平衡常数:_______(填“>”或“<”)。
(5)点时,混合气体中碳元素的质量为_______g。
14.(25-26高二上·江苏扬州·期末)燃料高效燃烧、排放控制、碳循环是燃烧低碳技术的研究核心。
(1)的化学链燃烧。相同条件下,以一定流速向装有CuO和的反应器内间歇通入空气、,交替发生步骤Ⅰ、步骤Ⅱ的反应,其原理如图1所示:
①步骤Ⅱ发生的化学反应方程式为_______。
②与与空气直接混合燃烧相比,化学链燃烧技术的优点有_______(写出两点即可)。
(2)的捕集。固体有机胺()能实现的低温捕集和释放,反应原理为 。多孔作为的载体,氨基(-)是对的活性吸附点,捕集装置如图2所示。
①选用多孔作为载体的原因是_______。
②当吸附剂中含量大于60%时,的吸附量会减小,其原因是_______。
③通过调节温度和压强,有机胺释放出会再生,有利于再生的条件是_______。
(3)的再生。可催化加氢合成。催化加氢反应中,在Ni表面解离为H原子,在表面转化为的可能机理如图3所示。
①步骤Ⅲ中,元素Ce化合价发生的变化为_______(填“升高”“降低”或“不变”)。
②在答题卡上补全虚线方框内的有关结构式_______。
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第二章 化学反应速率与化学平衡
常考题型·精准突破
考点一 化学反应速率
◆题型1 化学反应速率含义、单位
1.C
2.D
◆题型2 化学反应速率的表示方法
3.D
4.C
5.A
◆题型3 根化学反应速率的大小比较
6.A
7.D
8.B
9.C
10
化学计量数 0.2 0.4
◆题型4 化学反应速率计算
11.B
12.D
13.B
14.C
15.
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
不变
(6)
减小
考点二 外界条件对化学反应速率的影响
◆题型1 反应速率的测定
1.B
2.D
◆题型2 浓度对化学反应速率的影响
3.B
4.C
5.D
6.
(1) 浓度 1 293 BC 3
(2) 当其他条件不变时,增大反应物浓度,反应速率增大
(3)过量(或不足)
◆题型3 压强对化学反应速率的影响
7.B
8.C
9.C
10(1)气体浓度增大,化学反应速率加快
(2)增大压强→气体体积缩小→反应物浓度增大→化学反应速率加快;反之,化学反应速率减慢
(3)增大压强几乎不能改变固体、液体的浓度,对无气体参加的反应,压强的变化对其化学反应速率的影响可以忽略不计
◆题型4 温度对化学反应速率的影响
11.B
12B
13.
(1) 草酸浓度 6 293 BC
(2) 其他条件相同时,增大反应物浓度,反应速率增大 0.025
(3)产物(或)是反应的催化剂
(4)玻璃搅拌器
(5)偏小
考点三 催化剂、活化能与反应历程
◆题型1 催化剂对化学反应速率的影响
1.
2.B
◆题型2 活化能对反应速率的影响
3.B
4.C
5.D
◆题型3 基元反应与反应历程
6.C
7.A
8.D
9.
(1)
(2)ab
考点四 速率综合、图像与速率方程
◆题型1 外因对化学反应速率影响的综合分析
1.B
2.B
◆题型2 反应速率的调控作用
3.C
4.A
5.A
6.A
◆题型3 化学反应速率的图像
7.C
8.C
9.D
10.
【答案】(1) ④ ③ ② ①
(2) ② ③ 催化剂
(3)B
(4)C
◆题型4 速率常数、速率方程
11.C
12.D
13.B
考点五 化学平衡的建立与平衡状态判断
◆题型1 可逆反应及反应限度
1.D
2.A
◆题型2 化学平衡建立的过程
3.D
4.A
5.B
◆题型3 化学平衡状态本质及特征
6.C
7.A
8.D
9. 浓度商 Q 等于 逆 < = 正 >
◆题型4 化学平衡状态的判断方法
10.B
11.C
12.C
考点六 化学平衡移动与勒夏特列原理
◆题型1 化学平衡的移动
1.D
2.C
◆题型2 浓度对化学平衡移动的影响
3.C
4.B
◆题型3 温度对化学平衡移动的影响
5.C
6.B
7.(1)BC
(2)
(3)AB
(4)增大压强、降低温度
(5) 否 浓度商为,所以反应没有达到平衡状态,反应向逆反应方向进行
◆题型4 压强对化学平衡移动的影响
8.B
9.B
◆题型5 勒夏特列原理的应用
10.D
11.A
12.B
13.(1) CD 选择合适的催化剂
(2) 不是 反应Ⅰ的,为放热反应。若达到平衡,升高温度平衡逆向移动,丙烯腈的产率应下降。图像中低于时产率随温度升高而增大,说明该阶段反应尚未达到平衡。 ABC
(3) Ⅱ 温度低于时,催化剂的活性较低,反应速率较慢,相同时间内反应生成的丙烯腈较少
考点七 化学平衡常数、计算与图像
◆题型1 化学平衡常数的概念及表达方式
1.D
2.A
◆题型2 化学平衡常数的影响因素及应用
3.D
4.D
5.C
◆题型3 化学平衡常数的计算
6.D
7.B
8.
【答案】(1)
(2)
(3)否
(4)
(5) 增大 增大
◆题型4 转化率的计算
9.C
10.C
11
【答案】(1)
(2)
加快
加快
(3)
(4)BC
◆题型5 化学平衡题中基于图表数据的相关计算
12.A
13.A
14
【答案】(1)<
(2)0.5mol·L-1·s-1
(3) 50% 0.037 33%
(4)②④
(5)D
考点八 化学反应方向、等效平衡与反应调控
◆题型1 等效平衡理论的综合应用
1.A
2.C
3.AB
◆题型2 化学反应自发过程
4.D
5. A
6.A
◆题型3 焓判据
7.C
8.C
9.C
◆题型4 熵判据
10.C
11.A
12.B
◆题型5 复合判据
13.A
14.B
15.D
◆题型6 合成氨条件的选择
16.D
17A
18C
19.
【答案】(1)AB
(2)D
综合攻坚·知能拔高
1.B
2.D
3.B
4.C
5.C
6.D
7.D
8.D
9.D
10.A
11.D
12.
【答案】(1) 3.5mol 用量大,将更多的硫元素氧化成,使浸出后固渣中单质硫减少
(2)向有机层加入适量的氨水,振荡、静置、分液,取水层
(3) 铼为金属晶体,熔点高,为分子晶体,沸点低,高于时变成气体
13.
【答案】(1) 放热 随着温度升高,的平衡转化率减小
(2)AB
(3) 0.003
(4)>
(5)1.2
14.
【答案】(1) 得到高纯度、实现无接触安全燃烧
(2) 性质稳定、增大吸附剂表面积 有机胺过多堵塞多孔管道,造成接触面积减少 低压、高温
(3) 降低
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