第2章 化学反应的方向、限度与速率(专项训练)化学鲁科版选择性必修1
2026-08-19
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摘要:
**基本信息**
聚焦化学反应原理核心模块,以"判据-平衡-速率-调控"为主线,构建分级突破体系,融合概念辨析与综合应用,培养科学思维与问题解决能力。
**专项设计**
|模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|反应方向判据|3题型7题|焓变/熵变/复合判据应用|从单一判据到综合判据的认知进阶|
|化学平衡状态|3题型10题|平衡判断/特征分析/实验探究|平衡本质→特征→判断方法的逻辑链|
|平衡常数|3题型13题|表达式书写/影响因素/计算应用|概念→影响因素→定量计算的递进|
|反应条件影响|3题型15题|外界条件/勒夏特列原理/等效平衡|条件对速率与平衡的双重影响规律|
|反应速率|5题型20题|表示方法/计算/测定/影响因素/图像|定义→计算→影响因素→图像分析的系统训练|
|平衡图像|4题型15题|转化率/百分含量/物质的量-温度/压强图像|从单一变量到多变量图像的解读能力培养|
|条件控制|3题型12题|控制方法/合成氨条件选择/工业优化|理论原理→工业实践的应用迁移|
内容正文:
第2章 化学反应的方向、限度与速率
常考题型·精准突破
考点一 化学反应的方向判据
题型1 反应焓变与化学反应方向
题型2 反应熵变与化学反应方向
题型3 复合判据与化学反应方向及其应用(重)
考点二 化学平衡状态
题型1 可逆反应及反应限度
题型2 化学平衡状态的本质及特征(重)
题型3 化学平衡状态的判断方法(重)
考点三 化学平衡常数
题型1 化学平衡常数的概念及表达式(重)
题型2 化学平衡常数的影响因素及应用(难)
题型3 化学平衡常数和转化率的计算 (难)
考点四 反应条件对化学平衡的影响
题型1 外界条件对化学平衡的影响(重)
题型2 勒夏特列原理的应用(难)
题型3 等效平衡理论的综合应用(难)
考点五 化学反应速率
题型1 化学反应速率的表示方法(重)
题型2 化学反应速率的计算(难)
题型3 化学反应速率的测定
题型4 外界条件对化学反应速率的影响(高频)
题型5 化学反应速率的图像分析(难)
考点六 化学平衡图像分析
题型1 与转化率变化有关的平衡图像分析(难)
题型2 与物质百分含量变化有关的平衡图像分析(难)
题型3 物质的量与温度、压强的图像分析(难)
题型4 化学反应速率与化学平衡的综合图像分析(难)
考点七 化学反应条件的控制及优化
题型1 化学反应条件的控制
题型2 合成氨条件的选择(重)
题型3 其他化学反应条件的选择及优化(高频)
综合攻坚·知能拔高
常考题型·精准突破
考点一 化学反应的方向判据
◆题型1 反应焓变与化学反应方向
1.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
2.下列说法中不正确的是
A.分解为CaO(s)和,该反应
B.在室温下能自发进行,则该反应的
C.通过外力可能使非自发的反应进行
D.放热反应都是自发的,因为吸热反应都是非自发的
◆题型2 反应熵变与化学反应方向
3.现有两个热化学方程式:
(1)(1) ①
(1)(1) ②
下列说法中正确的是
A.反应①②中都存在:
B.无论温度如何,反应②都可自发进行
C.通常情况下,①②都能自发进行
D.反应①一定不能自发进行
4.硫酸是实验室的常见试剂,下列说法正确的是
A.浓硫酸的稀释属于放热反应
B.浓硫酸稀释过程中,
C.使用浓硫酸和NaOH溶液测定中和反应反应热,测得的偏大
D.为了提高反应速率,可用浓硫酸代替稀硫酸与锌反应制备氢气
◆题型3 复合判据与化学反应方向及其应用
5.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
6.有人认为自然固氮可能发生反应:。已知:这个反应中,断裂键总键能大于形成键总键能。下列分析与评价正确的是
选项项目
A
B
C
D
焓变
>0
>0
<0
熵变()
<0
>0
<0
自发性评价
任何温度不自发
高温能自发
任何温度能自发
低温能自发
A.A B.B C.C D.D
7.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
考点二 化学平衡状态
◆题型1 可逆反应及反应限度
8.为了探究Fe2(SO4)3溶液和KI溶液的反应是否存在一定的限度,取5 mL 0.1mol/L的KI溶液,滴加0.1 mol/L的Fe2(SO4)3溶液5~6滴,充分反应。下列实验能说明溶液中存在化学平衡“”的是
实验编号
实验操作
实验现象
①
滴入KSCN溶液
溶液变红色
②
滴入AgNO3溶液
有黄色沉淀生成
③
滴入K3[Fe(CN)6]溶液
有蓝色沉淀生成
④
滴入淀粉溶液
溶液变蓝色
已知离子方程式: (蓝色沉淀)
A.① B.③ C.②③④ D.①②④
9.下列对实验操作及现象的解释不合理的是
选项
实验操作及现象
解释
A
常温下,反应前分别测量盐酸、NaHCO3溶液的温度,得到平均温度为T1,测量NaHCO3溶液和盐酸混合反应后的温度为T2,T1>T2
NaHCO3和盐酸反应为放热反应
B
用50mL注射器吸入20mL NO2和N2O4的混合气体,将细管端用橡胶塞封闭,把活塞向外拉一段距离,气体颜色先变浅后变深
体系存在平衡:2NO2N2O4,颜色后变深是平衡逆向移动的结果
C
向K2Cr2O7溶液中缓慢滴加6mol·L-1NaOH溶液,溶液由橙色变为黄色
减小H+浓度,平衡向生成的方向移动
D
将0.1mol·L-1的KI溶液和0.1mol·L-1的FeCl3溶液等体积混合,充分反应后,滴加KSCN溶液,溶液显红色
I-与Fe3+的反应有一定限度
A.A B.B C.C D.D
◆题型2 化学平衡状态的本质及特征
10.一定温度下在一容积不变的密闭容器中发生可逆反应2X(g)Y(g)+Z(g),以下说明该反应达到化学平衡状态的是
A.混合气体的总物质的量不再变化
B.反应容器中Y的质量分数不变
C.X的分解速率与Y的消耗速率相等
D.单位时间内生成1molY的同时消耗2molX
11.和存在平衡,下列分析正确的是:
A.1 mol平衡混合气体中含1 mol N原子
B.断裂中的共价键所需的能量小于断裂中的共价键所需的能量
C.恒容时,水浴加热,混合气体密度不再变化时反应达到平衡状态
D.恒容时,水浴加热,由于平衡正向移动导致气体颜色变浅
12.在恒温密闭容器中,反应达到平衡。下列说法正确的是
A.减小容积,达新平衡时的浓度降低
B.维持恒容,加入一定量的,达新平衡时的浓度降低
C.维持恒压,加入一定量的氦气,达新平衡时的转化率减小
D.达平衡后,和的浓度保持不变
◆题型3 化学平衡状态的判断方法
13.一定温度下的恒容容器中,当下列物理量不再发生变化时,能说明反应已达到平衡状态的是
A.混合气体的平均相对分子质量
B.各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比
C.单位时间内生成,同时消耗
D.混合气体的压强
14.一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
15.金属钛具有良好的耐高低温、抗酸碱、高强度和低密度等优良特性,广泛应用于航空航天、医疗等领域。是工业上制备金属钛的重要原料,它的一种制备方法:。下列说法中不正确的是
A.该反应在任何温度下都可以自发进行
B.恒温恒容条件下,混合气体的密度保持不变能说明该反应达到平衡状态
C.该反应在工业生产中的适宜条件是低温、低压
D.恒温恒容条件下,向平衡体系中再加入少量的体积分数将减小
考点三 化学平衡常数
◆题型1 化学平衡常数的概念及表达式
16.对于可逆反应FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g),在一定温度下,其平衡常数为K,则下列说法正确的是
A.K=
B.达到平衡状态时,c(CO2)不一定等于c(CO)
C.改变反应的温度,平衡常数不一定变化
D.已知加入CO(g)平衡向右移动,则达到新平衡状态时,K增大
17.反应达到平衡后,保持温度不变,再通入O2,重新达到平衡,则新平衡与旧平衡相比的值
A.变小 B.变大 C.不变 D.无法确定
18.压强0.7 MPa,温度370℃下,化合物WS2催化反应可用于制备甲硫醇。下列说法正确的是
A.该反应的平衡常数
B.反应中仅有极性共价键的断裂和形成
C.由静电作用判断,图中“”代表S原子
D.过程Ⅰ:∆S>0
◆题型2 化学平衡常数的影响因素及应用
19.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
20.探究温度、浓度对化学平衡的影响,利用反应:(橙色)+H2O2(黄色)+2H+,取四支试管,按下图进行实验,下列说法正确的是
A.微热试管a中溶液,黄色加深,故
B.试管b加水后,平衡正向移动,溶液中减小
C.试管c比试管b黄色更深,说明试管c中平衡正向移动,该反应平衡常数K增大
D.试管d比试管b橙色更深,说明平衡逆向移动,使d中浓度比b中大
21.利用醋酸二氨合铜[Cu(NH3)2Ac]溶液吸收CO,能达到保护环境和能源再利用的目的,反应方程式为Cu(NH3)2Ac+CO+NH3[Cu(NH3)3]Ac·CO。已知该反应的化学平衡常数与温度的关系如表所示:
温度/℃
15
50
100
化学平衡常数
5×104
2
1.9×10-5
下列说法正确的是
A.上述正反应为吸热反应
B.15℃时,反应[Cu(NH3)3]Ac·COCu(NH3)2Ac+CO+NH3的平衡常数为5×104
C.保持其他条件不变,减小压强,CO的转化率减小
D.醋酸二氨合铜溶液的浓度大小对CO的吸收没有影响
◆题型3 化学平衡常数和转化率的计算
22.已知下列3个化学方程式(K为平衡常数),则的表达式为
①
②
③
A. B. C. D.
23.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
24.随着“双碳”目标推进,优化能源结构、研究燃料热值对发展清洁能源至关重要。
甲醚(CH3OCH3)是一种重要的清洁燃料,未来可能替代柴油和液化气作为洁净燃料使用。利用水煤气合成甲醚的三步反应如下:
①2H2 (g) CO(g) CH3OH(g) H90.8 kJ mol 1
②2CH3OH(g) CH3OCH3(g) H2O(g) H 23.5 kJ mol1
③CO(g) H 2O(g)CO 2(g) H 2(g) H3 41.2 kJ mol1
1.总反应:3H2 (g) 3CO(g)CH3OCH3 (g) CO2 (g) H ________。
2.写出总反应的平衡常数表达式__________________________。
3.一定温度下,在恒容密闭容器中发生反应②,当容器内气体的总压强不再变化时,下列说法正确的是 。
A.该反应一定处于化学平衡状态
B.正、逆反应速率可能相等
C.CH3OH 全部转化为CH3OCH3和H2O
D.CH3OH、CH3OCH3、H2O的浓度一定相等
4.TC时,反应②的平衡常数为1.5,此温度下,向密闭容器中加入一定量的CH3OH,反应一段时间后容器中甲醇和水蒸气的浓度分别为 0.45mol·L-1 和 0.65mol·L-1。比较此时正反应速率_____________________逆反应速率(填“大于”、“小于”或“等于”)。判断依据为________。
考点四 反应条件对化学平衡的影响
◆题型1 外界条件对化学平衡的影响
25.溶液中存在平衡: 已知:含铬元素的离子在溶液中的颜色:(橙色)、(黄色)、(绿色)。用溶液分别进行如下实验,下列说法正确的是
A.向溶液中加入10滴浓硫酸,溶液温度升高,橙色变深
B.向溶液中加入10滴浓溶液,平衡正向移动,溶液变黄色
C.向溶液中加水稀释,浓度商大于平衡常数,平衡逆向移动
D.向溶液中加入乙醇,溶液将由橙色变为绿色,说明有强还原性
26.下图表示温度、压强对下列平衡的影响:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) <0
图中y轴表示的意义是
A.正反应速率 B.平衡混合气体中NH3的含量
C.平衡混合气体中N2的物质的量 D.H2的转化率
27.在3个体积均为2.0L 的恒容密闭容器中,发生反应: ,反应达到平衡时,相关数据如表所示。下列说法正确的是
容器
温度
物质的起始物质的量浓度/()
物质的平衡浓度/()
c(X)
c(Y)
c(Z)
c(Z)
I
T₁
0.20
0.10
0
0.04
Ⅱ
T2
0.20
0.10
0.20
C1
Ⅲ
T3
0
0
0.20
C2
A.
B.在容器Ⅰ中,达到平衡时充入氦气,则平衡向正反应方向移动
C.若达到平衡时,容器Ⅲ中 Z的转化率大于80%,则
D.若温度为T1,起始时向同体积恒容密闭容器中充入0.20mol X、0.20mol Y 和0.20mol Z,则该反应向逆反应方向进行
◆题型2 勒夏特列原理的应用
28.下列事实不能用勒夏特列原理来解释的是
A.实验室用排饱和食盐水的方法收集
B.增大压强,有利于和反应生成
C.工业选择比室温更有利于合成氨
D.向含有的溶液中加入适量铁粉,振荡后溶液红色变浅
29.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
30.某研究小组利用图1所示的实验装置,测定压强变化对平衡体系的影响。恒温条件下,注射器内压强随时间变化如图2所示。下列说法正确的
A.反应速率:b点v(正)>v(逆)、f点v(正)>v(逆)
B.体系颜色深浅:b>c,可以用勒夏特列原理解释
C.反应的平衡常数K:
D.a点时进行的操作是拉注射器活塞,e点时进行的操作是推注射器活塞
31.油气开采、石油化工、煤化工等行业产生的废气普遍含有硫化氢,需要回收处理并利用。已知下列反应的热化学方程式:
① (平衡常数)
② (平衡常数)
③ (平衡常数)
(1)______________(用含和的代数式表示)。
(2)下列叙述一定能说明反应②达到平衡状态的是________(填标号)。
A.断裂4 mol键的同时生成4 mol键
B.恒温恒容,和浓度之比不再变化
C.恒温恒压,混合气体的密度不再变化
D.恒容绝热,不再变化
(3)列举两种可提高反应②中转化率的措施____________________。
(4)在恒压密闭容器内,充入0.2mol(g)与0.4mol(g)只发生反应③。(g)的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
①请回答:比较压强:______(填“>”“<”或“=”),维持温度不变,向A点状态的容器中充入氩气,的转化率______(填“升高”“降低”或“不变”)。
②B点处,容器体积为2 L,则℃时该反应的平衡常数K=___________L/mol。
③比较A、B、C三点的平衡常数大小___________(用KA、KB、KC表示)。
◆题型3 等效平衡理论的综合应用
32.一定温度下,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
33.为探究外界条件对反应: 的影响,以A和B的物质的量之比为开始反应,通过实验得到不同条件下反应达到平衡时的物质的量分数与压强及温度的关系,实验结果如图所示。下列判断正确的是
A.
B.
C.升高温度,减小,增大,平衡常数减小
D.恒温恒压时,向已达到平衡的体系中加入少量,再次达到平衡后Z的物质的量分数不变
34.一定条件下,分别向体积为的密闭容器中充入气体,发生反应:,测得实验①、②、③反应过程中体系压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是
实验
充入气体量
反应过程条件
①
恒温
②
恒温
③
绝热
A.曲线Ⅰ对应实验② B.正反应为吸热反应
C.气体的总物质的量: D.b点平衡常数比c点平衡常数大
35.可逆反应①、②分别在密闭容器的两个反应室中进行,反应室之间有无摩擦、可滑动的密封隔板。反应开始和达到平衡状态时有关物理量的变化如图所示:下列判断正确的是
A.反应①的正反应是吸热反应
B.对于反应②,达到平衡I时的压强与反应开始时的压强之比为14:15
C.达到平衡I时,的转化率为
D.在平衡I和平衡II中,M的体积分数相等
考点五 化学反应速率
◆题型1 化学反应速率的表示方法
36.已知反应4CO(g)+2NO2(g)N2(g)+4CO2(g)在不同条件下的化学反应速率如下,其中表示反应速率最慢的是
A.v(CO)=0.04 mol·L-1·min-1 B.v(NO2)=0.06 mol·L-1·min-1
C.v(N2)=0.04 mol·L-1·min-1 D.v(CO2)=0.01 mol·L-1·s-1
37.某研究性学习小组为探究浓度、温度对化学反应速率的影响,利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液的反应进行如下实验。下列说法错误的是
实验序号
实验温度/℃
有关物质的体积/mL
溶液褪至无色所需时间/s
0.02酸性KMnO4溶液
H2C2O4溶液
H2O
1
293
2
4
t1
2
T1
2
3
V1
8
3
313
2
V2
1
t2
A.T1=293,V2=3
B.实验2、3探究温度对化学反应速率的影响
C.t1<8,t2<8
D.实验2,0~8s内用KMnO4浓度变化表示的反应速率v=2.5×10-3mol·L-1·s-1
◆题型2 化学反应速率的计算
38.T温度时,体积为2L的恒容密闭容器中发生反应: >0,测得部分实验数据如表所示。下列说法错误的是
t/s
0
50
100
150
n(X2O5)/mol
4.00
2.50
2.00
2.00
A.内X2O5分解速率为0.03mol·L-1·s-1
B.时X2O5的转化率为50%
C.该温度下的平衡常数K=8
D.T1温度下的平衡常数为K1,T2温度下的平衡常数为K2,若T1<T2,则K1<K2
39.某温度下,在一个2 L的密闭容器中,加入4 mol a和2 mol b进行如下反应:3a(g)+2b(g) 4c(s)+2d(g) ΔH>0,10 min后达到平衡,测得生成1.6 mol c,则下列说法正确的是
A.10 min时,用a表示的平均反应速率为0.12 mol/(L·min)
B.增大该体系的压强,化学平衡常数增大
C.该反应的化学平衡常数表达式为K=
D.平衡时,密闭容器中b的体积分数是25%
40.在2 L密闭容器中进行反应:,式中、、、为化学计量数。在内,各物质物质的量的变化如下表所示:
物质
时间
X
Y
Z
Q
起始/mol
0.7
1
2 min末/mol
0.8
2.7
0.8
2.7
3 min末/mol
0.8
已知2 min内,。
(1)试确定以下物质的相关量:起始时n(Y)=_________;n(Q)=________。
(2)方程式中m=______,n=______,p=______,q=______。
(3)用Z表示2min内的反应速率_________。
◆题型3 化学反应速率的测定
41.用甲、乙两装置分别定量测定锌与一定浓度稀硫酸的反应速率。下列说法正确的是
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
42.某兴趣小组测定与KI反应的化学反应速率,实验过程如下:
已知:①实验中仅发生两个反应:(较慢);(极快)
②淀粉遇显蓝色
下列说法正确的是
A.加入溶液时应采用逐滴加入的方式
B.当溶液刚好从无色变为蓝色时,立即停止计时
C.若记录时间为30 s,则
D.利用该原理也可测定酸性与KI反应的化学反应速率
43.用酸性KMnO4和H2C2O4(草酸)反应研究影响反应速率的因素,离子方程式为。一实验小组欲通过测定单位时间内生成CO2的速率,探究某种影响化学反应速率的因素,设计实验方案如下(KMnO4溶液已酸化):
实验序号
A溶液
B溶液
①
20mL 0.1mol·L-1 H2C2O4溶液
30mL 0.01mol·L-1 KMnO4溶液
②
20mL 0.2mol·L-1 H2C2O4溶液
30mL 0.01mol·L-1 KMnO4溶液
(1)该实验探究的是__________因素对化学反应速率的影响。如图一,相同时间内针筒中所得CO2的体积大小关系是__________>__________(填实验序号)。
(2)若实验①在2min末收集了4.48mL CO2(标准状况下),则在2min末,c()=__________mol·L-1。
(3)除通过测定一定时间内CO2的体积来比较反应速率外,本实验还可通过测定__________来比较化学反应速率。
(4)小组同学发现反应速率总是如图二,其中t1~t2时间内速率变快的主要原因可能是①该反应放热、②________________。
◆题型4 外界条件对化学反应速率的影响
44.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
45.一定条件下,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
46.利用催化剂将汽车尾气中的和发生反应:。使用等量的同种催化剂,设计实验探究温度、催化剂比表面积对反应速率的影响,实验结果如表。已知:,下列分析错误的是
实验编号
温度(℃)
起始浓度(mol/L)
起始浓度(mol/L)
催化剂比表面积(m2/g)
平衡浓度(mol/L)
平衡时间(min)
1
280
80
a
2
280
120
3
360
80
A.对比实验1、2可知,
B.实验2中,平衡转化率为75%
C.对比实验1、2可知,增大催化剂比表面积可加快反应速率
D.对比实验1、3可知,该反应的
◆题型5 化学反应速率的图像分析
47.某化学研究小组探究外界条件对化学反应的速率和平衡的影响,图像如下,下列判断正确的是
A.由图a可知,,该反应的逆反应为放热反应
B.由图b可知,该反应
C.图c是绝热条件下速率和时间的图像,由此说明该反应吸热
D.图d中,曲线a对应的实验可能增大了反应物的浓度
48.在密闭容器中投入一定量的A发生反应,不同温度下,A的浓度与反应时间的关系如图所示,下列说法正确的是
A.
B.a点的正反应速率大于b点的逆反应速率
C.b点时A的浓度为
D.a点的正反应速率小于c点的正反应速率
49.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:
50.某温度时,在2L的密闭容器中,X、Y、Z(均为气体)的物质的量随时间的变化曲线如图所示。请回答下列问题:
(1)由图中所给数据进行分析,该反应的化学方程式为_____________________________。
(2)反应从开始至2min,用Z的浓度变化表示的平均反应速率v(Z)=____________。达到平衡时,Z的体积分数为_________。
(3)2min后反应达到平衡,容器内混合气体的平均相对分子质量比起始时_______(填“增大”“减小”或“不变”);X的平衡转化率为_______。
(4)将amolX与bmolY的混合气体通入2L的密闭容器中并发生上述反应,反应到某时刻各物质的物质的量恰好满足:n(X)=n(Y)=n(Z),则原混合气体中a:b=_______。
(5)下列说法正确的是___________。
A.已知正反应是吸热反应,升高温度正反应速率增大,逆反应速率减小
B.化学反应的限度与时间长短无关
C.化学反应的限度是不可能改变的
D.增大Y的浓度,正反应速率增大,逆反应速率减小
考点六 化学平衡图像分析
◆题型1 与转化率变化有关的平衡图像分析
51.一定条件下,将和充入反应容器中,发生反应。其他条件相同时,测得NO的平衡转化率在不同压强下随温度变化的曲线如图所示。下列说法错误的是
A.该反应的平衡常数:
B.反应达到平衡时,生成
C.曲线Ⅰ上任意一点均满足
D.保持其他条件不变,适当降低温度,该反应的平衡常数增大
52.在一恒容密闭容器中,充入物质的量之和为6 mol的NO和Cl2,发生反应;。平衡时某反应物的平衡转化率与氯氮比[]及温度的关系如图所示。下列说法错误的是
A.图中纵坐标表示NO的平衡转化率
B.
C.a、b、c三点Cl2的平衡转化率:b>a>c
D.若容器容积为2 L,b点的平衡常数Kc为2
53.可用CO2氧化烷烃脱氢制取烯烃。向密闭容器中通入C3H8、CO2和He(体积比为1:1:2),维持压强为 kPa,发生反应:。测得C3H8的平衡转化率与温度的关系如图中曲线①所示。下列说法错误的是
A.该反应的活化能:E正>E逆
B.体系中,He的体积分数不再改变时,表明反应已达平衡
C.543℃下,体系中C3H6的平衡分压为p0
D.若减小通入气体中He的占比,C3H8的平衡转化率与温度的关系可能是曲线②
54.在密闭容器中通入物质的量均为0.2 mol的CH4和CO2,在一定条件下发生反应CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g),CH4的平衡转化率随温度、压强的变化关系如下图所示。下列说法错误的是
A.该反应的逆反应为放热反应
B.p1<p2
C.X点与Z点的平衡常数相等
D.若Y点所处的压强为p2,此时的正反应速率大于逆反应速率
◆题型2 与物质百分含量变化有关的平衡图像分析
55.在恒容密闭容器中,充入和,在一定条件下发生反应,测得平衡体系中、的物质的量分数()与温度的关系如图所示。下列说法正确的是
A.该反应正反应的活化能大于逆反应的活化能
B.时,若反应经达到平衡,则
C.时,当时反应达到平衡状态
D.b点时,往容器中再充入、各,再次平衡时减小
56.反应mX(g)⇌nY(g)+pZ(g) ΔH,在不同温度下的平衡体系中物质Y的体积分数随压强变化的曲线如图所示。下列说法错误的是
A.该反应的ΔH<0
B.m<n+p
C.B、C两点化学平衡常数:KB<KC
D.A、C两点的反应速率:v(A)<v(C)
57.二氧化碳资源化利用相关反应如下:
i.
ii.
向、的恒压密闭容器中分别通入和的混合气体,达到平衡时,含碳化合物的物质的量分数()随温度变化如图。
已知:
为气体分压表示的平衡常数,分压=物质的量分数×总压。下列说法错误的是
A.乙代表时的
B.c点,
C.600℃、时,
D.655℃时,反应ii的
58.丙烯是重要的化工原料,在密闭容器中利用反应制备。压强为5 MPa下平衡时物质的量分数随温度变化和温度为600 K时平衡时物质的量分数随压强变化如图。下列说法正确的是
A.表示随压强的变化关系
B.将a点反应体系升温并加压可转化为b点
C.5 MPa、575 K时,用物质的量分数表示的平衡常数
D.保持温度、压强不变,向b点反应体系中充入氩气,的平衡转化率减小
◆题型3 物质的量与温度、压强的图像分析
59.一定条件下,丙三醇水蒸气重整制氢气涉及的主要反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
在恒容密闭容器中通入和发生上述反应,达平衡状态时,体系中、、和的物质的量随温度变化的结果如图所示(已知高于一定温度后,可完全反应)。
下列叙述错误的是
A.曲线甲对应的物质为
B.时,的转化率为
C.时,反应Ⅱ的平衡常数
D.当时,平衡后缩小容器容积,重新达到平衡,增大
60.向体积均为VL的两恒容容器中分别充入2a mol X和a mol Y发生反应: ,其中甲为绝热体系,乙为恒温体系,两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是
A. B.混合气体的平均摩尔质量
C.反应速率: D.平衡常数:
61.恒容密闭容器中,Mg2(OH)2CO3(s)发生热解反应。平衡体系中部分物种物质的量随温度变化关系(实线部分)如图。已知:T3温度时Mg2(OH)2CO3(s)完全分解;体系中气相产物在T2、T4温度时的总压分别为p2、p4,下列说法正确的
A.①线所示物种为气相产物
B.T1时,固相物种的
C.T2时,再通入少量氮气,气相产物分压大于p2
D.T4时,压强平衡常数
62.甘油()和水蒸气重整获得过程中的主要反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
回答下列问题:
(1)反应Ⅰ的正反应活化能为,逆反应活化能为,则反应的焓变________,化学平衡常数________(用含、或的代数式表示)。
(2)恒压为的密封容器中,1 mol 和9 mol 发生上述反应达平衡状态时,体系中CO、、和的物质的量随温度变化的理论计算结果如图所示。
①甲线所示物种为________(填化学式)。
②550℃时,的平衡转化率为________%,该温度下反应Ⅲ的________(用含的代数式表示)。
③其他条件不变,在400~550℃范围,平衡时的物质的量随温度升高而________(填“增大”“减小”或“不变”),原因是________。
◆题型4 化学反应速率与化学平衡的综合图像分析
63.焦炭催化还原二氧化硫的化学方程式为。一定压强下,向1 L密闭容器中充入足量的焦炭和1 mol 发生反应,测得的生成速率与的生成速率随温度变化的关系如图所示,下列说法正确的是
A.该反应的
B.C点时达到平衡状态
C.增加C的量能够增大的转化率
D.时增大压强,能增大活化分子百分数
64.在一个绝热的恒容密闭容器中通入CO(g)和H2O(g),一定条件下使反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)达到平衡状态,正反应速率随时间变化的示意图如图所示。由图可得出的结论正确的是
A.反应物浓度:A点大于C点
B.反应物的总能量低于生成物的总能量
C.反应过程中压强始终不变
D.Δt1=Δt2时,H2的产率:AB段大于BC段
65.在恒温恒容的密闭容器中,充入1molA和2molB发生反应A(g)+2B(g)3C(g)+D(s) <0。其正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是
A.t1、t3时刻反应都是逆向进行
B.混合气体平均相对分子质量不再改变,表明反应达到平衡
C.平衡时C的质量一定有:Ⅱ<Ⅰ
D.反应平衡常数K(Ⅱ)>K(Ⅰ)
66.氨是最基本的化工原料之一。工业合成氨的反应为 3H2(g)+N2(g)2NH3(g) ∆H<0,在一定条件下,将H2(g)和N2(g)充入恒容密闭容器中,反应过程中各物质的物质的量浓度随时间的变化如图所示∶
下列叙述正确的是
A.图中两次平衡时反应的化学平衡常数不相等
B.第10min时改变的一个条件为加压或加入催化剂
C.可用勒夏特列原理来解释工业合成氨需在高温下进行
D.25至30min时间段,反应的平均速率v(H2)=0.015 mol/(L·min)
考点七 化学反应条件的控制及优化
◆题型1 化学反应条件的控制
67.工业可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯,在容积固定的密闭容器中,投入等物质的量和,测得相同时间内的转化率随温度变化如下图所示。下列说法不正确的是
A.b点反应速率
B.升高温度,甲醇平衡转化率会增大
C.生产时反应温度控制在为宜
D.平衡常数,反应速率
68.温度改变对催化剂活性有影响,评价催化剂的活性参数——空时收率和CO的选择性可表示如下:
空时收率
CO的选择性
某学习小组以反应: 为研究对象,在不同温度下,对四组其他条件都相同的反应物进行研究,经过相同时间小时,测得空时收率、CO的选择性数据如下表所示。
组别
反应温度(℃)
空时收率
CO的选择性(%)
①
130
0.70
72.5
②
140
0.75
71.0
③
150
0.71
55.6
④
160
0.66
63.3
下列说法正确的是
A.温度升高,空时收率先增大后减小,说明
B.温度升高,催化剂活性逐渐减弱,对CO的选择性逐渐降低
C.时,CO的选择性最高,说明CO生成的转化率最高
D.综合考虑空时收率和CO的选择性,工业生成时,选择效果最好
69.如图是实验室模拟硫酸工业中合成的反应装置,以下说法中错误的是
A.装置甲的作用是混合气体、干燥等 B.乙处导出的气体主要含有、、
C.反应生成的不宜直接通入水中吸收 D.工业中用高压提高的产率
◆题型2 合成氨条件的选择
70.工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破,其反应如下:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4kJ·mol−1。下面说法正确的是
A.由于N2在空气中含量高,因此直接将空气与氢气混合通入反应炉
B.将生成的氨气及时液化分离,可推动平衡正向移动,加快反应速率
C.合成氨一般选择400~500℃的原因主要考虑了温度对平衡移动的影响
D.增大压强虽能提高平衡产率,但实际生产中常采用20MPa以节省设备成本
71.关于工业合成氨反应,下列说法正确的是
A.任意条件下反应均可以正向自发进行
B.仅从平衡移动角度考虑,合成氨时应选择低温高压条件
C.原料气可直接通入合成塔中进行反应
D.、的投料比采用1:2.8(物质的量比)而不是1:3,是为了提高的转化率
72.工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破,目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖,其反应为: ,。回答下列问题:
(1)常温下(298K)时合成氨反应的自由能_______,在常温下_______(填“能”或“不能”)自发进行。
(2)高温有利于提高反应速率,低温有利于提高平衡转化率,工业常采用400-500℃的主要原因是_______。
(3)对反应速率与平衡产率的矛盾,我国科学家提出了两种解决方案。
方案一:双温-双控-双催化剂。使用双催化剂,通过光辐射产生温差(如体系温度为495℃时,的温度为547℃,而的温度为415℃)。
下列说法错误的是_______。(填标号)
a.氨气在“冷”表面生成,有利于提高氨的平衡产率
b.在“热”表面断裂,有利于提高合成氨反应速率
c.“热”高于体系温度,有利于提高氨的平衡产率
d.“冷”低于体系温度,有利于提高合成氨反应速率
方案二:M-LiH复合催化剂。
下列说法正确的是_______。(填标号)
a.300℃时,复合催化剂比单一催化剂效率更高
b.同温同压下,复合催化剂有利于提高氨的平衡产率
c.温度越高,复合催化剂活性一定越高
(4)某合成氨速率方程为:,根据表中数据,_______。
实
验
1
m
n
p
q
2
2m
n
p
2q
3
m
n
0.1p
10q
(5)在不同压强下,以两种不同组成进料,反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如下图所示。其中一种进料组成为、,另一种为、、。(物质i的摩尔分数:)
①进料组成中含有惰性气体Ar的图是_______。
②图甲中,当、时,氮气的转化率_______(保留两位有效数字),该温度时,反应的平衡常数_______。
◆题型3 其他化学反应条件的选择及优化
73.工业上利用乙烷和二氧化碳反应脱氢制乙烯的相关反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
在923K条件下,向VL恒容密闭容器中充入与一定量发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,平衡时和CO的物质的量分数随起始投料比的变化关系如下图所示。下列说法不正确的是
A.若图中曲线p表示CO,则曲线m表示
B.为了提高乙烯的产率可选择高温
C.当时,平衡时体系中
D.在923K条件下,向容器中再充入和的平衡转化率增大
74.工业合成甲醇的原理为 H<0,其工艺流程如图所示。下列叙述正确的是
A.“干燥净化”的目的是防止催化剂失活
B.合成甲醇时压强越大越好
C.“冷却装置”能提高原料平衡转化率和反应速率
D.采用“高温”有利于提高甲醇的平衡产率
75.工业上以纯度为98%左右的粗硅为原料制备高纯硅的反应如下:① ;② 。当①、②反应体系的压强各为、时,分别改变进料比和反应温度,二者对产率和的平衡转化率影响如图1、图2所示。下列说法正确的是
A.
B.反应①,增加HCl浓度,反应速率加快,产率增大
C.反应①更适合在较低温度下进行
D.反应②,工业上选择反应温度1300℃更合适
综合攻坚·知能拔高
1.下列反应在任何温度下均能正向自发进行的是
A.
B.
C.
D.
2.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
3.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
A.在制备乙酸乙酯中,加入过量的乙醇
B.夏天,打开冰镇啤酒瓶盖产生大量泡沫
C.工业合成氨反应为放热反应,反应中采用400~500℃的高温
D.Fe(SCN)3溶液中加入铁粉后溶液颜色变浅
4.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
5.用○、●分别表示H原子、N原子,表示催化剂,工业合成氨的反应微观历程如下图所示,下列说法中错误的是
A.过程②→③吸收能量,过程③→④放出能量
B.使用新型催化剂可使N2与H2在较低温度和压强下合成NH3
C.合成氨反应达平衡时,反应速率关系:
D.合成氨工业中采用循环操作的主要目的是提高N2与H2的利用率
6.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
7.下列图示与对应叙述相符的是
A.图1各物质均为气体,升高温度时,反应的平衡常数会增大
B.图2为在绝热恒容密闭容器中,反应的正反应速率随时间变化的示意图,由图可知该反应为吸热反应
C.图3为合成氨反应中,其它条件不变时,起始时用量对反应的影响图,则图中温度、a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物的转化率最高的是b点
D.图4中,反应,L线上所有的点都是平衡点,则E点
8.CO2催化加氢合成二甲醚是一种转化的方法,其过程主要发生下列反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
在恒压、和的起始量一定的条件下,的平衡转化率和平衡时的选择性随温度的变化如图所示。其中:的选择性
下列说法正确的是
A.曲线a代表平衡转化率随温度的变化
B.恒压下,同一体系中发生反应Ⅰ、Ⅱ,平衡后再充入惰性气体,反应Ⅰ平衡不移动
C.温度高于300℃时,反应Ⅰ正向移动的程度低于反应Ⅱ逆向移动的程度
D.若反应I的正反应活化能为a kJ∙mol-1,则逆反应活化能为(a-41.2) kJ∙mol-1
9.已知反应A(g)+2B(g)⇌2C(g) ΔH<0,向一恒温恒容的密闭容器中充入1molA和3molB发生反应,t1时达到平衡状态I.在t2时改变某一条件,t3时重新达到平衡状态II,正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是
A.t2时改变的条件可能是减小容器体积
B.平衡常数K:K(II)<K(I)
C.平衡时C的体积分数C%:II>I
D.t2~t3时反应向正反应方向移动
10.催化加氢合成甲醇是重要的碳捕获利用与封存技术。催化加氢主要反应有:
反应Ⅰ.
反应Ⅱ.
压强分别为、时,将和的混合气体置于密闭容器中充分反应,不同温度下体系中的平衡转化率和、CO的选择性如图所示。
(或CO)的选择性
下列说法正确的是
A.反应为吸热反应
B.曲线③、④表示CO的选择性,且
C.相同温度下,反应I、Ⅱ的平衡常数
D.a点时可以获得的物质的量为0.09 mol
11.向某密闭容器中充入一定量的、混合气体,一定条件下发生反应: ,平衡时C的物质的量分数与温度、压强的关系如图所示。下列说法正确的是
A.该反应的 B.增大压强,该反应的平衡常数增大
C.温度升高,增大,减小 D.
12.向密闭容器中加入与发生反应:,固定平衡转化率α,探究温度与压强的关系。α分别为、和时,温度与压强的关系如图:
已知:为以物质的量分数表示的平衡常数。下列说法错误的是
A.代表的曲线是 B.
C.N、M两点的相等 D.N、D两点的相等
13.“碳中和”是通过植树造林和其他人工技术(或工程)对排放的碳加以捕集利用,从而使排放到大气中的CO2净增量为零。
Ⅰ.一定温度下,向某固定容积的密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体。 。反应过程中CO2气体和CO气体的浓度与时间的关系如图所示。请回答下列问题:
(1) min时,________(填“>”“<”或“=”)。
(2)4 min时,CO2的转化率为________;该温度下的化学平衡常数K=________。(填写计算结果)
(3)下列叙述能说明上述反应达到平衡状态的是________(填序号)。
a.气体的压强不再变化
b.混合气体的密度不再变化
c.混合气体的平均相对分子质量不再变化
d.单位时间内消耗nmol CO2,同时生成nmolCO
Ⅱ.由CO2与H2制备甲醇(CH3OH)是当今研究的热点之一,历程如下:
。
制备过程发生如下副反应:
反应①:
反应②: 。
(4)写出CO2与H2制备CH3OH的热化学方程式________。
(5)恒压下,将CO2和H2按物质的量之比为1:3充入密闭容器,甲醇平衡产率在无分子筛膜和有分子筛膜(能选择性分离出H2O)时随温度的变化如图所示。
①相同温度下,P点甲醇产率高于T点的原因________。
②对比曲线Ⅰ和Ⅱ,分析曲线Ⅱ中甲醇平衡产率随温度升高在P点之前增大而P点以后减小的原因________。
14.由丙烷生产丙烯的主要反应有:
反应ⅰ.
反应ⅱ.
已知催化剂作用下反应ⅰ、ⅱ的反应机理如图1:
(1)反应ⅰ__________(填“高温”、“低温”、“任意温度”)自发。
(2)一定温度下,将体积比1:1的和以一定流速通入装有催化剂的固定床反应器。在催化剂活性温度范围内,催化历程包括反应物分子在催化剂表面吸附、反应及产物分子的脱附等过程。请据图1回答①~③:
①写出反应ⅰ生成的决速步骤的反应式__________。
②已知:目标产物的选择性。反应器出口处测得的选择性大于,可能原因是_______________。
③提高反应温度,其他条件不变,测得的选择性降低。可能原因是______________。
(3)高温脱氢时会发生副反应:
iii.。其他条件相同,以不同流速进气,测得反应器出口处的转化率和的选择性随进气流速的变化如图2。请从图示坐标数据中选择最适宜的进气流速范围:__________。进气时以一定比例混合进气,的主要作用是_______________。
(4)一种提高丙烷转化率的催化剂-钯膜(只允许透过)反应器,工作原理如图3。
①和下,将和以体积比1:1通入多个无钯膜串联反应器,只发生反应i和ii。若的平衡转化率为,的平衡选择性为,则反应i的压强平衡常数________kPa(以含的最简分数表示)。
②相同条件下,若换成“钯膜反应器”,只发生反应i和ii。的平衡转化率提高到的平衡选择性提高到85%。下列说法正确的是__________。
A.钯膜是反应i的高选择性催化剂
B.透过钯膜,及时从反应器中分离,促使反应i正向移动
C.降低进气时与的体积比,的平衡转化率提高
D.升高温度,的平衡转化率和的平衡选择性均提高
15.哈伯合成氨,为人类带来丰收和喜悦,氨是最重要的化学品之一,我国目前氨的生产能力位居世界位。
(1)科学家研究利用铁触媒催化合成氨的反应历程如图所示,其中吸附在催化剂表面的微粒用“ad”表示。
由图可知合成氨反应的_________。该历程中反应速率最慢的步骤的化学方程式为_________。
(2)在恒温恒容密闭容器中进行合成氨的反应,下列能说明该反应已达到平衡状态的是_________(填序号)。
a.容器内、、的浓度之比为
b.
c.容器内压强保持不变
d.混合气体的密度保持不变
(3)若在0.5 L的恒容密闭容器中,一定量的氮气和氢气进行反应: ,其化学平衡常数K与温度T的关系如下表所示:
T/℃
200
300
400
K
0.5
_________(填“<”“>”或“=”,下同);400℃时,当测得、和物质的量分别为3 mol、2 mol和1 mol时,则该反应的_________。
(4)某科研小组研究:在其他条件不变的情况下,改变起始物氢气的物质的量对工业合成氨反应的影响。实验结果如图所示(图中T表示温度,n表示物质的量)。
①图像中和的关系是:________(填“>”“<”或“=”)。
②a、b、c、d四点所处的平衡状态中,反应物的转化率最高的是_________(填字母)。
(5)已知反应:的标准平衡常数,其中为标准压强,、和为各组分的平衡分压,如:,p为平衡总压,为平衡系统中的物质的量分数。将组成(物质的量分数)为m% 、3m% 和q% He的气体通入反应容器,在温度为T、压强为p的条件下进行反应,平衡时若的转化率为α,则的压强为_________,_________(用含α、m、p、的最简式表示)。
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第2章 化学反应的方向、限度与速率
常考题型·精准突破
考点一 化学反应的方向判据
题型1 反应焓变与化学反应方向
题型2 反应熵变与化学反应方向
题型3 复合判据与化学反应方向及其应用(重)
考点二 化学平衡状态
题型1 可逆反应及反应限度
题型2 化学平衡状态的本质及特征(重)
题型3 化学平衡状态的判断方法(重)
考点三 化学平衡常数
题型1 化学平衡常数的概念及表达式(重)
题型2 化学平衡常数的影响因素及应用(难)
题型3 化学平衡常数和转化率的计算 (难)
考点四 反应条件对化学平衡的影响
题型1 外界条件对化学平衡的影响(重)
题型2 勒夏特列原理的应用(难)
题型3 等效平衡理论的综合应用(难)
考点五 化学反应速率
题型1 化学反应速率的表示方法(重)
题型2 化学反应速率的计算(难)
题型3 化学反应速率的测定
题型4 外界条件对化学反应速率的影响(高频)
题型5 化学反应速率的图像分析(难)
考点六 化学平衡图像分析
题型1 与转化率变化有关的平衡图像分析(难)
题型2 与物质百分含量变化有关的平衡图像分析(难)
题型3 物质的量与温度、压强的图像分析(难)
题型4 化学反应速率与化学平衡的综合图像分析(难)
考点七 化学反应条件的控制及优化
题型1 化学反应条件的控制
题型2 合成氨条件的选择(重)
题型3 其他化学反应条件的选择及优化(高频)
综合攻坚·知能拔高
常考题型·精准突破
考点一 化学反应的方向判据
◆题型1 反应焓变与化学反应方向
1.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。
2.下列说法中不正确的是
A.分解为CaO(s)和,该反应
B.在室温下能自发进行,则该反应的
C.通过外力可能使非自发的反应进行
D.放热反应都是自发的,因为吸热反应都是非自发的
【答案】D
【详解】A.分解生成气体,体系混乱度增大,因此,A说法正确;
B.该反应中气体变为固体,混乱度减小,;室温下反应能自发进行,满足,因此必然有,B说法正确;
C.非自发反应可借助外力发生,例如电解水,水分解为氢气和氧气是常温下非自发反应,通电(外力)即可使反应发生,C说法正确;
D.反应是否自发由、、共同决定:放热反应不一定都是自发的,吸热反应也可以自发,例如常温下与的反应是吸热反应,但可以自发进行,D说法错误;
故选D。
◆题型2 反应熵变与化学反应方向
3.现有两个热化学方程式:
(1)(1) ①
(1)(1) ②
下列说法中正确的是
A.反应①②中都存在:
B.无论温度如何,反应②都可自发进行
C.通常情况下,①②都能自发进行
D.反应①一定不能自发进行
【答案】D
【详解】A.反应①②均为气体物质的量减小的反应,属于熵减反应,即,A错误;
B.反应②,,根据,仅低温时,反应可自发进行,高温时不能自发,B错误;
C.反应①,,任意温度下,均不能自发进行,C错误;
D.反应①,,任意温度下,一定不能自发进行,D正确;
故选D。
4.硫酸是实验室的常见试剂,下列说法正确的是
A.浓硫酸的稀释属于放热反应
B.浓硫酸稀释过程中,
C.使用浓硫酸和NaOH溶液测定中和反应反应热,测得的偏大
D.为了提高反应速率,可用浓硫酸代替稀硫酸与锌反应制备氢气
【答案】B
【详解】A.浓硫酸稀释是物理溶解过程,没有新物质生成,不属于化学反应,因此不能称为放热反应,A错误;
B.浓硫酸稀释时,原本高浓度的硫酸体系分散到大量水中,粒子的混乱度增大,因此熵变,B正确;
C.浓硫酸本身稀释放热,会使中和反应总共放出的热量偏多,而焓变是负值,因此测得的会偏小,C错误;
D.浓硫酸具有强氧化性,和锌反应生成二氧化硫而非氢气,不能用浓硫酸代替稀硫酸制备氢气,D错误;
故选B。
◆题型3 复合判据与化学反应方向及其应用
5.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。
6.有人认为自然固氮可能发生反应:。已知:这个反应中,断裂键总键能大于形成键总键能。下列分析与评价正确的是
选项项目
A
B
C
D
焓变
>0
>0
<0
熵变()
<0
>0
<0
自发性评价
任何温度不自发
高温能自发
任何温度能自发
低温能自发
A.A B.B C.C D.D
【答案】A
【详解】该反应断裂键总键能大于形成键总键能,故;反应后气体总物质的量减少,混乱度降低,故,此时恒大于0,任何温度下都不自发,故选A。
7.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。
考点二 化学平衡状态
◆题型1 可逆反应及反应限度
8.为了探究Fe2(SO4)3溶液和KI溶液的反应是否存在一定的限度,取5 mL 0.1mol/L的KI溶液,滴加0.1 mol/L的Fe2(SO4)3溶液5~6滴,充分反应。下列实验能说明溶液中存在化学平衡“”的是
实验编号
实验操作
实验现象
①
滴入KSCN溶液
溶液变红色
②
滴入AgNO3溶液
有黄色沉淀生成
③
滴入K3[Fe(CN)6]溶液
有蓝色沉淀生成
④
滴入淀粉溶液
溶液变蓝色
已知离子方程式: (蓝色沉淀)
A.① B.③ C.②③④ D.①②④
【答案】A
【分析】在的KI溶液中滴加的溶液5~6滴,充分反应后过量。若不是可逆反应,全部转化为,则溶液中无,故只需要证明溶液中含,即能证明此反应为可逆反应,能建立化学平衡。
【详解】①向溶液中滴入KSCN溶液,溶液变红,则说明溶液中有,即能说明反应存在平衡,故①正确;
②向溶液中滴入溶液,有黄色沉淀生成,溶液中过量,无论是否存在反应平衡,都会有黄色沉淀生成,所以不能说明反应存在平衡,故②错误;
③无论反应存不存在化学平衡,溶液中均存在,滴入溶液均有蓝色沉淀生成,所以不能说明反应存在平衡,故③错误;
④无论反应存不存在平衡,溶液中均有,滴入淀粉溶液后溶液均变蓝色,故不能证明存在平衡,故④错误;
能说明溶液中存在化学平衡“”的只有①,故选A。
9.下列对实验操作及现象的解释不合理的是
选项
实验操作及现象
解释
A
常温下,反应前分别测量盐酸、NaHCO3溶液的温度,得到平均温度为T1,测量NaHCO3溶液和盐酸混合反应后的温度为T2,T1>T2
NaHCO3和盐酸反应为放热反应
B
用50mL注射器吸入20mL NO2和N2O4的混合气体,将细管端用橡胶塞封闭,把活塞向外拉一段距离,气体颜色先变浅后变深
体系存在平衡:2NO2N2O4,颜色后变深是平衡逆向移动的结果
C
向K2Cr2O7溶液中缓慢滴加6mol·L-1NaOH溶液,溶液由橙色变为黄色
减小H+浓度,平衡向生成的方向移动
D
将0.1mol·L-1的KI溶液和0.1mol·L-1的FeCl3溶液等体积混合,充分反应后,滴加KSCN溶液,溶液显红色
I-与Fe3+的反应有一定限度
A.A B.B C.C D.D
【答案】A
【详解】A.温度T1>T2,说明碳酸氢钠溶液与盐酸的反应是吸收热量的吸热反应,A错误;
B.二氧化氮转化为四氧化二氮的反应是气体体积减小的反应,把活塞向外拉一段距离,容器体积增大,混合气体的浓度降低使得颜色变浅,随后变深是因为气体压强减小,平衡向逆反应方向移动所致,B正确;
C.重铬酸钾溶液中存在如下平衡:Cr2O+H2O2CrO+2H+,向溶液中加入氢氧化钠溶液中和溶液中的氢离子,溶液中氢离子浓度减小,使得平衡向正反应方向移动,溶液由橙色变为黄色,C正确;
D.碘化钾溶液和氯化铁溶液的反应为:2I-+2Fe3+=I2+2Fe2+,则向等体积等浓度的碘化钾溶液和氯化铁溶液的混合溶液中加入硫氰化钾溶液,溶液变为红色说明溶液中存在铁离子,证明该反应存在限度,D正确;
故选A。
◆题型2 化学平衡状态的本质及特征
10.一定温度下在一容积不变的密闭容器中发生可逆反应2X(g)Y(g)+Z(g),以下说明该反应达到化学平衡状态的是
A.混合气体的总物质的量不再变化
B.反应容器中Y的质量分数不变
C.X的分解速率与Y的消耗速率相等
D.单位时间内生成1molY的同时消耗2molX
【答案】B
【详解】A.该反应前后气体总分子数相等,混合气体的总物质的量始终为定值,因此总物质的量不再变化不能说明反应达到平衡,A不符合题意;
B.反应容器中Y的质量分数不变,说明Y的物质的量不再随时间改变,各组分含量保持恒定,反应达到平衡状态,B符合题意;
C.X的分解速率为正反应速率,Y的消耗速率为逆反应速率,平衡时二者速率比应等于化学计量数比2:1,速率相等时正逆反应速率不相等,未达到平衡,C不符合题意;
D.生成Y和消耗X均为正反应方向的变化,二者始终满足化学计量数关系,无法说明正逆反应速率相等,不能判断反应达到平衡,D不符合题意;
故选B。
11.和存在平衡,下列分析正确的是:
A.1 mol平衡混合气体中含1 mol N原子
B.断裂中的共价键所需的能量小于断裂中的共价键所需的能量
C.恒容时,水浴加热,混合气体密度不再变化时反应达到平衡状态
D.恒容时,水浴加热,由于平衡正向移动导致气体颜色变浅
【答案】B
【详解】A.1mol 含1mol N原子,1mol 含2mol N原子,平衡混合气体为二者混合物,故1mol平衡混合气体中N原子物质的量介于1mol和2mol之间,A错误;
B.该反应,反应热反应物总键能生成物总键能,因此断裂2mol 中共价键吸收的总能量小于断裂1mol 中共价键吸收的总能量,B正确;
C.恒容条件下,反应体系中全为气体,气体总质量恒定,容器体积不变,故混合气体密度始终恒定,密度不变无法说明反应达到平衡状态,C错误;
D.该反应为放热反应,恒容加热时温度升高,平衡逆向移动,浓度增大,气体颜色加深,D错误;
故选B。
12.在恒温密闭容器中,反应达到平衡。下列说法正确的是
A.减小容积,达新平衡时的浓度降低
B.维持恒容,加入一定量的,达新平衡时的浓度降低
C.维持恒压,加入一定量的氦气,达新平衡时的转化率减小
D.达平衡后,和的浓度保持不变
【答案】D
【详解】A.减小容积即增大体系压强,平衡逆向移动,根据勒夏特列原理,平衡移动只能减弱浓度增大趋势而不能抵消体积压缩带来的浓度提升,因此新平衡下浓度依旧高于原平衡浓度,A错误;
B.维持恒容,加入,生成物浓度增大,平衡逆向移动,生成量增多,浓度升高,B错误;
C.维持恒压,通入氦气,容器总容积增大,各反应组分分压降低,等效减压,平衡向气体分子数增大的正反应方向移动,转化率增大,C错误;
D.化学平衡的本质特征为一定条件下可逆反应达到限度,各物质的浓度保持恒定,达到平衡后,与浓度不再发生变化,D正确;
故选D。
◆题型3 化学平衡状态的判断方法
13.一定温度下的恒容容器中,当下列物理量不再发生变化时,能说明反应已达到平衡状态的是
A.混合气体的平均相对分子质量
B.各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比
C.单位时间内生成,同时消耗
D.混合气体的压强
【答案】A
【详解】A.混合气体的平均相对分子质量在数值上与摩尔质量相等,反应前后气体总物质的量为定值,但气体总质量随反应进行发生变化,则混合气体的平均相对分子质量不变时,说明反应达到平衡状态,A符合题意;
B.各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比不能说明各组分浓度保持恒定,无法判断反应达到平衡状态,B不符合题意;
C.单位时间内生成,反应逆向进行,同时消耗,反应逆向进行,不能说明正逆反应速率相等,无法判断反应达到平衡状态,C不符合题意;
D.反应前后气体总物质的量不变,恒温恒容条件下,混合气体的压强始终为定值,故压强不变,无法判断反应达到平衡状态,D不符合题意;
故选A。
14.一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。
15.金属钛具有良好的耐高低温、抗酸碱、高强度和低密度等优良特性,广泛应用于航空航天、医疗等领域。是工业上制备金属钛的重要原料,它的一种制备方法:。下列说法中不正确的是
A.该反应在任何温度下都可以自发进行
B.恒温恒容条件下,混合气体的密度保持不变能说明该反应达到平衡状态
C.该反应在工业生产中的适宜条件是低温、低压
D.恒温恒容条件下,向平衡体系中再加入少量的体积分数将减小
【答案】C
【详解】A.该反应,正反应气体总物质的量增大,故,根据,可知任意温度下均满足,反应可自发进行,A正确;
B.恒温恒容条件下,容器体积不变,反应有固体物质参与,混合气体总质量随反应进行变化,当密度不变时,说明气体总质量不变,反应达到平衡状态,B正确;
C.工业生产需要考虑反应速率和经济效益,低温会大幅降低反应速率,生产效率极低,低压也会降低反应速率,因此低温、低压不是该反应的适宜工业条件,C错误;
D.恒温恒容条件下加入,平衡逆向移动,物质的量减小,同时体系总气体物质的量增大,故的体积分数减小,D正确;
故选C。
考点三 化学平衡常数
◆题型1 化学平衡常数的概念及表达式
16.对于可逆反应FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g),在一定温度下,其平衡常数为K,则下列说法正确的是
A.K=
B.达到平衡状态时,c(CO2)不一定等于c(CO)
C.改变反应的温度,平衡常数不一定变化
D.已知加入CO(g)平衡向右移动,则达到新平衡状态时,K增大
【答案】B
【详解】A.固体和纯液体的浓度视为常数,FeO、Fe为固体,因此K=,A错误;
B.虽然两者的化学计量数相等,但平衡时,两者的浓度不一定相等,B正确;
C.平衡常数K是温度的函数,K的大小受温度影响,温度改变则K发生变化,C错误;
D.平衡常数只与温度有关,加入CO使平衡右移,但温度不变的情况下K值保持不变,D错误;
故选B。
17.反应达到平衡后,保持温度不变,再通入O2,重新达到平衡,则新平衡与旧平衡相比的值
A.变小 B.变大 C.不变 D.无法确定
【答案】C
【详解】为反应的平衡常数,仅受温度影响,题干中保持温度不变,因此该比值不变;
故选C。
18.压强0.7 MPa,温度370℃下,化合物WS2催化反应可用于制备甲硫醇。下列说法正确的是
A.该反应的平衡常数
B.反应中仅有极性共价键的断裂和形成
C.由静电作用判断,图中“”代表S原子
D.过程Ⅰ:∆S>0
【答案】B
【详解】A.反应在370℃下进行,水为气态,所以该反应的平衡常数,A不正确;
B.反应中断裂S-H键、C-O键,形成C-S键、O-H键,都是极性键,所以仅有极性共价键的断裂和形成,B正确;
C.在H2O和H2S中,O、S都显负价,在WS2中,S显负价,W显正价,由静电作用判断,图中“”吸引带负电的S、O原子,则其带正电,代表W原子,C不正确;
D.过程Ⅰ为CH3OH和H2S从气态被吸附在催化剂表面,由自由移动的分子变为有序吸附态,混乱度减小,∆S<0,D不正确;
故选B。
◆题型2 化学平衡常数的影响因素及应用
19.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。
20.探究温度、浓度对化学平衡的影响,利用反应:(橙色)+H2O2(黄色)+2H+,取四支试管,按下图进行实验,下列说法正确的是
A.微热试管a中溶液,黄色加深,故
B.试管b加水后,平衡正向移动,溶液中减小
C.试管c比试管b黄色更深,说明试管c中平衡正向移动,该反应平衡常数K增大
D.试管d比试管b橙色更深,说明平衡逆向移动,使d中浓度比b中大
【答案】D
【详解】A.微热试管a中溶液,黄色加深说明平衡正向移动,正反应为吸热反应,故,A错误;
B.该反应平衡常数,变形可得,加水后温度不变不变,减小,故该比值增大,B错误;
C.加入溶液消耗,平衡正向移动黄色加深,但平衡常数仅与温度有关,温度不变则不变,C错误;
D.加入溶液,浓度增大,平衡逆向移动,浓度增大,橙色更深,故d中浓度比b中大,D正确;
故选D。
21.利用醋酸二氨合铜[Cu(NH3)2Ac]溶液吸收CO,能达到保护环境和能源再利用的目的,反应方程式为Cu(NH3)2Ac+CO+NH3[Cu(NH3)3]Ac·CO。已知该反应的化学平衡常数与温度的关系如表所示:
温度/℃
15
50
100
化学平衡常数
5×104
2
1.9×10-5
下列说法正确的是
A.上述正反应为吸热反应
B.15℃时,反应[Cu(NH3)3]Ac·COCu(NH3)2Ac+CO+NH3的平衡常数为5×104
C.保持其他条件不变,减小压强,CO的转化率减小
D.醋酸二氨合铜溶液的浓度大小对CO的吸收没有影响
【答案】C
【详解】A.由表格数据可知,温度升高,该反应的化学平衡常数减小,说明升高温度平衡逆向移动,正反应为放热反应,A错误;
B.15℃时正反应的平衡常数为,逆反应的平衡常数为正反应平衡常数的倒数,即,不是,B错误;
C.该反应的正反应为气体分子数减小的反应,保持其他条件不变,减小压强,平衡向气体分子数增大的逆向移动,的转化率减小,C正确;
D.增大醋酸二氨合铜溶液的浓度,平衡正向移动,可提高的吸收率,故其浓度大小对的吸收有影响,D错误;
故选C。
◆题型3 化学平衡常数和转化率的计算
22.已知下列3个化学方程式(K为平衡常数),则的表达式为
①
②
③
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】反应③=(反应①×2+反应②),则平衡常数关系为,因此,C正确;故选C。
23.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。
24.随着“双碳”目标推进,优化能源结构、研究燃料热值对发展清洁能源至关重要。
甲醚(CH3OCH3)是一种重要的清洁燃料,未来可能替代柴油和液化气作为洁净燃料使用。利用水煤气合成甲醚的三步反应如下:
①2H2 (g) CO(g) CH3OH(g) H90.8 kJ mol 1
②2CH3OH(g) CH3OCH3(g) H2O(g) H 23.5 kJ mol1
③CO(g) H 2O(g)CO 2(g) H 2(g) H3 41.2 kJ mol1
1.总反应:3H2 (g) 3CO(g)CH3OCH3 (g) CO2 (g) H ________。
2.写出总反应的平衡常数表达式__________________________。
3.一定温度下,在恒容密闭容器中发生反应②,当容器内气体的总压强不再变化时,下列说法正确的是 。
A.该反应一定处于化学平衡状态
B.正、逆反应速率可能相等
C.CH3OH 全部转化为CH3OCH3和H2O
D.CH3OH、CH3OCH3、H2O的浓度一定相等
4.TC时,反应②的平衡常数为1.5,此温度下,向密闭容器中加入一定量的CH3OH,反应一段时间后容器中甲醇和水蒸气的浓度分别为 0.45mol·L-1 和 0.65mol·L-1。比较此时正反应速率_____________________逆反应速率(填“大于”、“小于”或“等于”)。判断依据为________。
【答案】1. 2. 3.B 4.小于 此时浓度商 ,反应向逆反应方向进行
【详解】1.根据盖斯定律,观察目标反应方程式,可由反应得到,因此,目标反应的焓变:;
2.根据总反应方程式,化学平衡常数表达式为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值,纯固体或纯液体不列入表达式。该反应全为气体,故平衡常数表达式为;
3.反应②是一个反应前后气体分子总数不变的反应。在恒温恒容的密闭容器中,无论反应进行到什么程度,气体的总物质的量始终保持不变,因此容器内的总压强始终不变;
A.由分析知,压强不变不能作为判断该反应达到平衡的标志,A错误;
B.因为压强始终不变,此时反应可能恰好处于平衡状态(正、逆反应速率相等),也可能未处于平衡状态,故正、逆反应速率“可能”相等,B正确;
C.可逆反应存在反应限度,反应物不能100%完全转化,C错误;
D.平衡时各物质的浓度保持不变,但不一定相等,具体取决于初始投料量和转化率,D错误;
故选B;
4.初始时只向密闭容器中加入,根据反应②的化学方程式可知,生成的 和 的物质的量始终按 的比例增加,因此两者的浓度相等,即此时 。计算此时的浓度商:,因为浓度商QC> K = 1.5,说明此时生成物的浓度偏大,反应尚未达到平衡且向逆反应方向进行,因此正反应速率小于逆反应速率。
考点四 反应条件对化学平衡的影响
◆题型1 外界条件对化学平衡的影响
25.溶液中存在平衡: 已知:含铬元素的离子在溶液中的颜色:(橙色)、(黄色)、(绿色)。用溶液分别进行如下实验,下列说法正确的是
A.向溶液中加入10滴浓硫酸,溶液温度升高,橙色变深
B.向溶液中加入10滴浓溶液,平衡正向移动,溶液变黄色
C.向溶液中加水稀释,浓度商大于平衡常数,平衡逆向移动
D.向溶液中加入乙醇,溶液将由橙色变为绿色,说明有强还原性
【答案】B
【详解】A.加入浓硫酸时稀释放热使温度升高,正反应为吸热反应,温度升高平衡正向移动应使橙色变浅,最终橙色变深是因为浓度增大使平衡逆向移动,二者不存在因果关系,A错误;
B.加入浓溶液,与反应使浓度减小,平衡正向移动,浓度增大,溶液变黄色,B正确;
C.加水稀释时,浓度商小于平衡常数,平衡正向移动,C错误;
D.溶液由橙色变为绿色是被还原为,说明有强氧化性,D错误;
故选B。
26.下图表示温度、压强对下列平衡的影响:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) <0
图中y轴表示的意义是
A.正反应速率 B.平衡混合气体中NH3的含量
C.平衡混合气体中N2的物质的量 D.H2的转化率
【答案】C
【详解】A.温度升高、压强增大均会使正反应速率增大,相同温度下压强越大正反应速率越大,应表现为压强越高值越大,与图像不符,A错误;
B.该反应是放热反应,温度升高平衡逆向移动,的含量降低,应表现为温度越高值越小;且相同温度下压强越大平衡正向移动,含量越高,压强越高值越大,均与图像不符,B错误;
C.温度升高平衡逆向移动,平衡时的物质的量增大,表现为温度越高值越大;相同温度下压强越大平衡正向移动,的物质的量越小,表现为压强越高值越小,与图像一致,C正确;
D.温度升高平衡逆向移动,的转化率降低,应表现为温度越高值越小;相同温度下压强越大平衡正向移动,转化率越高,压强越高值越大,均与图像不符,D错误;
答案选C。
27.在3个体积均为2.0L 的恒容密闭容器中,发生反应: ,反应达到平衡时,相关数据如表所示。下列说法正确的是
容器
温度
物质的起始物质的量浓度/()
物质的平衡浓度/()
c(X)
c(Y)
c(Z)
c(Z)
I
T₁
0.20
0.10
0
0.04
Ⅱ
T2
0.20
0.10
0.20
C1
Ⅲ
T3
0
0
0.20
C2
A.
B.在容器Ⅰ中,达到平衡时充入氦气,则平衡向正反应方向移动
C.若达到平衡时,容器Ⅲ中 Z的转化率大于80%,则
D.若温度为T1,起始时向同体积恒容密闭容器中充入0.20mol X、0.20mol Y 和0.20mol Z,则该反应向逆反应方向进行
【答案】D
【详解】A.容器Ⅱ起始投料等效于和,若温度与相同,加压平衡正向移动,,且,温度未知无法确定数值,A错误;
B.恒容容器中充入氦气,平衡体系各组分浓度不变,正逆反应速率不变,平衡不移动,B错误;
C.容器Ⅲ等效于起始加入和,与容器Ⅰ起始投料相同,若温度为,平衡时的转化率为,转化率大于说明平衡逆向移动,反应,升高温度平衡逆向移动,故,C错误;
D.下平衡常数,起始时浓度商,反应向逆反应方向进行,D正确;
故选D。
◆题型2 勒夏特列原理的应用
28.下列事实不能用勒夏特列原理来解释的是
A.实验室用排饱和食盐水的方法收集
B.增大压强,有利于和反应生成
C.工业选择比室温更有利于合成氨
D.向含有的溶液中加入适量铁粉,振荡后溶液红色变浅
【答案】C
【详解】A.实验室用排饱和食盐水收集Cl2,是因为饱和食盐水中Cl-浓度高,使Cl2溶于水的平衡(Cl2 + H2O ⇌ H+ + Cl- + HClO)左移,减少Cl2溶解,符合勒夏特列原理,A不符合题意;
B.增大压强有利于SO2和O2生成SO3,反应的气体分子数减少,增大压强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.工业合成氨选择400~500℃而非室温,虽然低温有利于平衡正向移动(N2 + 3H2 ⇌ 2NH3为放热反应),但高温是为了提高反应速率和催化剂活性,不能用勒夏特列原理解释,C符合题意;
D.溶液中存在平衡 ,加入铁粉后被还原,浓度降低,平衡逆向移动,浓度减小,红色变浅,符合勒夏特列原理,D不符合题意;
故选C。
29.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。
30.某研究小组利用图1所示的实验装置,测定压强变化对平衡体系的影响。恒温条件下,注射器内压强随时间变化如图2所示。下列说法正确的
A.反应速率:b点v(正)>v(逆)、f点v(正)>v(逆)
B.体系颜色深浅:b>c,可以用勒夏特列原理解释
C.反应的平衡常数K:
D.a点时进行的操作是拉注射器活塞,e点时进行的操作是推注射器活塞
【答案】B
【分析】根据图2压强随时间变化曲线可知,a点到b点压强迅速增大,说明a点的操作是向内快速推注射器活塞,导致压强增大,是气体分子数减小的反应,压强增大后,平衡向正反应方向移动;e点到f点压强迅速减小,说明e点的操作是向外快速拉注射器活塞,c点二氧化氮浓度比b点低,但比a点高,据此分析解答。
【详解】A.a点到b点是向内推活塞,减小体积,增大压强,平衡向气体分子数减小的正反应方向移动,故b点v(正)>v(逆),e点到f点是向外拉活塞,体积增大,减小压强,平衡向气体分子数增大的逆反应方向进行,故f点,故A错误;
B.b点到c点压强缓慢减小,说明平衡向正反应方向移动,二氧化氮的浓度缓慢减小,所以达到新平衡后c点二氧化氮的浓度比b点低,b点的颜色比c点的深,可用勒夏特列原理解释,故B正确;
C.反应平衡常数与温度有关,因为温度不变,所以平衡常数不变,则反应的平衡常数,故C错误;
D.根据上述分析结合图2中a点到b点的压强变化可知,a点时进行的操作是压缩注射器,e点到f点压强迅速减小,说明e点的操作是向外快速拉注射器活塞,故D错误;
故选B。
31.油气开采、石油化工、煤化工等行业产生的废气普遍含有硫化氢,需要回收处理并利用。已知下列反应的热化学方程式:
① (平衡常数)
② (平衡常数)
③ (平衡常数)
(1)______________(用含和的代数式表示)。
(2)下列叙述一定能说明反应②达到平衡状态的是________(填标号)。
A.断裂4 mol键的同时生成4 mol键
B.恒温恒容,和浓度之比不再变化
C.恒温恒压,混合气体的密度不再变化
D.恒容绝热,不再变化
(3)列举两种可提高反应②中转化率的措施____________________。
(4)在恒压密闭容器内,充入0.2mol(g)与0.4mol(g)只发生反应③。(g)的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
①请回答:比较压强:______(填“>”“<”或“=”),维持温度不变,向A点状态的容器中充入氩气,的转化率______(填“升高”“降低”或“不变”)。
②B点处,容器体积为2 L,则℃时该反应的平衡常数K=___________L/mol。
③比较A、B、C三点的平衡常数大小___________(用KA、KB、KC表示)。
【答案】(1)
(2)CD
(3)增大浓度、及时移出生成物(或适当升高温度、减小压强,任意回答2条,合理即可)
(4) > 降低 200
【详解】(1)根据盖斯定律可得,反应②=反应①-反应③,反应平衡常数,答案为;
(2)A.断裂4 mol键表示反应消耗1 mol,生成4 mol键表示反应生成4 mol,由反应②化学方程式可知两者均表示正反应速率,不能判断反应是否达到平衡状态,A不符合题意;
B.由反应②方程式可知反应中与物质的量变化量之比为1:4,恒温恒容条件下,两者浓度之比等于物质的量之比,始终为1:4,不能判断反应是否达到平衡状态,B不符合题意;
C.反应②气体总物质的量随着反应的进行而变化,反应物和生成物均为气体,容器内气体总质量不变,恒温恒压条件下,混合气体体积与气体总物质的量成正比,反应平衡时,混合气体总物质的量、气体体积保持恒定,混合气体密度保持不变,C符合题意;
D.由盖斯定律可得反应②焓变,恒容绝热条件下,随着反应的进行,容器内温度不断变化,反应平衡常数随之变化,当反应达到平衡状态时,容器内温度保持不变,不再改变,D符合题意;
答案选CD;
(3)反应②,正反应为吸热反应、气体分子数增加,可通过增大浓度、及时移出生成物、适当升高温度、减小压强等操作使得反应平衡正向移动,增大反应②中的转化率,答案为增大浓度、及时移出生成物(或适当升高温度、减小压强,任意回答2条,合理即可);
(4)①由已知信息反应③,正反应为气体分子总数减小的反应,相同温度下,增大压强,反应平衡向气体分子数减小的方向移动,即反应平衡正向移动,平衡转化率增大,因此可得压强大小关系为,答案为>;
温度不变、恒压密闭容器中充入氩气,容器体积增大,容器内各气体浓度减小,反应平衡逆向(向气体分子数增加的方向)移动,转化率降低,答案为降低;
②B点平衡转化率为80%,根据反应方程式,平衡时容器内、、、,反应平衡常数,答案为200;
③反应平衡常数只与温度有关,A、B点温度均为,反应平衡常数不变,即,由图像可知温度,反应③,正反应为放热反应、逆反应为吸热反应,温度升高,反应平衡逆向移动(向吸热反应方向移动),反应平衡常数减小,答案为。
◆题型3 等效平衡理论的综合应用
32.一定温度下,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。
33.为探究外界条件对反应: 的影响,以A和B的物质的量之比为开始反应,通过实验得到不同条件下反应达到平衡时的物质的量分数与压强及温度的关系,实验结果如图所示。下列判断正确的是
A.
B.
C.升高温度,减小,增大,平衡常数减小
D.恒温恒压时,向已达到平衡的体系中加入少量,再次达到平衡后Z的物质的量分数不变
【答案】D
【详解】A.压强相同时,温度越高的物质的量分数越小,说明升高温度平衡逆向移动,正反应为放热反应,,A错误;
B.温度相同时,压强越大的物质的量分数越大,说明增大压强平衡正向移动,正反应气体总分子数减小,即,B错误;
C.升高温度,活化分子百分数增大,、均增大;正反应放热,升高温度平衡逆向移动,平衡常数减小,选项中减小的描述错误,C错误;
D.恒温恒压时,向已达到平衡的体系中加入少量,新平衡与原平衡互为等效平衡,再次达到平衡后的物质的量分数不变,D正确;
故答案选D。
34.一定条件下,分别向体积为的密闭容器中充入气体,发生反应:,测得实验①、②、③反应过程中体系压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是
实验
充入气体量
反应过程条件
①
恒温
②
恒温
③
绝热
A.曲线Ⅰ对应实验② B.正反应为吸热反应
C.气体的总物质的量: D.b点平衡常数比c点平衡常数大
【答案】C
【详解】A.恒温恒容条件下,气体的压强之比等于物质的量之比,起始时实验②与实验③的压强相等,实验①的初始压强是实验②、③的初始压强的3倍,则曲线Ⅰ对应实验①,故A错误;
B.实验①与实验②的温度相等,实验①与实验②达平衡时互为等效平衡,故曲线Ⅱ对应实验②,曲线Ⅲ对应实验③,实验②与实验③充入等物质的量的Z,实验③比实验②达到平衡所用的时间长,反应在恒容条件下进行,说明实验③的温度低,反应速率小,实验③中反应逆向进行,体系温度降低,故正反应是放热反应,故B错误;
C.根据, c、d两点的压强相同,V相同,由于反应吸热,c点的温度比d点低,故气体的总物质的量:,故C正确;
D.正反应是放热反应,温度越低,该反应的平衡常数越大,c点的温度比b点低,故b点平衡常数小于c点的平衡常数,故D错误;
选C。
35.可逆反应①、②分别在密闭容器的两个反应室中进行,反应室之间有无摩擦、可滑动的密封隔板。反应开始和达到平衡状态时有关物理量的变化如图所示:下列判断正确的是
A.反应①的正反应是吸热反应
B.对于反应②,达到平衡I时的压强与反应开始时的压强之比为14:15
C.达到平衡I时,的转化率为
D.在平衡I和平衡II中,M的体积分数相等
【答案】C
【详解】A.降温由平衡(I)向平衡(II)移动时,左侧体积减小,说明反应①平衡正向移动,正反应为放热反应,A错误;
B.反应②为气体分子数不变的反应,气体总物质的量恒为2 mol,根据,恒温下压强与体积成反比,平衡(I)时右侧体积为2.2,初始体积为2,故压强比为,B错误;
C.平衡(I)时左右压强相等,同温同压下体积比等于物质的量之比,右侧总物质的量恒为2 mol,故左侧总物质的量为 mol,反应①每消耗1 mol X总物质的量减少1 mol,总物质的量减少量为 mol,故X的转化率为,C正确;
D.由平衡(I)到平衡(II)温度发生改变,反应②平衡发生移动,且右侧体积改变,故M的体积分数不相等,D错误;
故选C。
考点五 化学反应速率
◆题型1 化学反应速率的表示方法
36.已知反应4CO(g)+2NO2(g)N2(g)+4CO2(g)在不同条件下的化学反应速率如下,其中表示反应速率最慢的是
A.v(CO)=0.04 mol·L-1·min-1 B.v(NO2)=0.06 mol·L-1·min-1
C.v(N2)=0.04 mol·L-1·min-1 D.v(CO2)=0.01 mol·L-1·s-1
【答案】A
【详解】A.将该速率除以对应物质计量数得标准速率值为,数值最小,反应速率最慢,A符合题意;
B.换算为标准速率值为,数值大于A,反应速率更快,B不符合题意;
C.换算为标准速率值为,数值大于A,反应速率更快,C不符合题意;
D.先统一单位得,换算为标准速率值为,数值最大,反应速率最快,D不符合题意;
故选A。
37.某研究性学习小组为探究浓度、温度对化学反应速率的影响,利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液的反应进行如下实验。下列说法错误的是
实验序号
实验温度/℃
有关物质的体积/mL
溶液褪至无色所需时间/s
0.02酸性KMnO4溶液
H2C2O4溶液
H2O
1
293
2
4
t1
2
T1
2
3
V1
8
3
313
2
V2
1
t2
A.T1=293,V2=3
B.实验2、3探究温度对化学反应速率的影响
C.t1<8,t2<8
D.实验2,0~8s内用KMnO4浓度变化表示的反应速率v=2.5×10-3mol·L-1·s-1
【答案】D
【详解】A.探究浓度对反应速率的影响时需控制温度相同,故;为保证除变量外其余条件一致,所有实验溶液总体积为,因此,A正确;
B.实验2、3中反应物浓度完全相同,仅温度不同,符合控制变量法要求,可探究温度对化学反应速率的影响,B正确;
C.实验1与实验2温度相同,实验1草酸浓度更大,反应速率更快,故;实验3温度高于实验2,反应物浓度与实验2相同,反应速率更快,故,C正确;
D.实验2中溶液总体积为,的浓度变化量为,反应速率,不是,D错误;
故答案为D。
◆题型2 化学反应速率的计算
38.T温度时,体积为2L的恒容密闭容器中发生反应: >0,测得部分实验数据如表所示。下列说法错误的是
t/s
0
50
100
150
n(X2O5)/mol
4.00
2.50
2.00
2.00
A.内X2O5分解速率为0.03mol·L-1·s-1
B.时X2O5的转化率为50%
C.该温度下的平衡常数K=8
D.T1温度下的平衡常数为K1,T2温度下的平衡常数为K2,若T1<T2,则K1<K2
【答案】A
【详解】A.内的物质的量变化量为,分解速率,不是,A错误;
B.时的转化率为,B正确;
C.后的物质的量不变,反应达到平衡,根据物质的量的改变量之比等于反应系数之比,则
平衡时,,,平衡常数,C正确;
D.该反应,正反应为吸热反应,升高温度平衡正向移动,平衡常数增大,若,则,D正确;
答案选A。
39.某温度下,在一个2 L的密闭容器中,加入4 mol a和2 mol b进行如下反应:3a(g)+2b(g) 4c(s)+2d(g) ΔH>0,10 min后达到平衡,测得生成1.6 mol c,则下列说法正确的是
A.10 min时,用a表示的平均反应速率为0.12 mol/(L·min)
B.增大该体系的压强,化学平衡常数增大
C.该反应的化学平衡常数表达式为K=
D.平衡时,密闭容器中b的体积分数是25%
【答案】D
【分析】2 L的密闭容器中,加入4 mol a和2 mol b进行如下反应:,10 min后达到平衡,测得生成1.6 mol c,则列三段式
,据此解题。
【详解】A.10 min内用a表示的平均反应速率为==,A错误;
B.化学平衡常数只受温度影响,增大压强,平衡常数不变,B错误;
C.物质c是固体,不计入平衡常数表达式,该反应的化学平衡常数表达式为=,C错误;
D.平衡时,密闭容器中b的体积分数为,D正确;
故选D。
40.在2 L密闭容器中进行反应:,式中、、、为化学计量数。在内,各物质物质的量的变化如下表所示:
物质
时间
X
Y
Z
Q
起始/mol
0.7
1
2 min末/mol
0.8
2.7
0.8
2.7
3 min末/mol
0.8
已知2 min内,。
(1)试确定以下物质的相关量:起始时n(Y)=_________;n(Q)=________。
(2)方程式中m=______,n=______,p=______,q=______。
(3)用Z表示2min内的反应速率_________。
【答案】(1) 1 mol 3 mol
(2) 2 34 17 6
(3)
【分析】已知2 min内,容器体积V=2 L,时间,根据公式可得,根据表中数据可知,2 min内X的物质的量变化为0.8 mol-0.7 mol=0.1 mol(生成),Y的物质的量变化为2.7 mol-1 mol=1.7 mol(生成),根据反应速率,可知,Z的物质的量变化为,据此分析进行解答。
【详解】(1)关于n(Y):由表格直接读出,n(Y)=1 mol;关于n(Q):由分析知,2 min内X、Y物质的量均出现增加,说明在2 min内X、Y为生成物,反应逆向进行,则Q为反应物,由表格可知2 min末n(Q)2 min=2.7 mol,故起始时;
(2)由分析可知,,,,,根据反应方程式中物质的量变化与其化学计量数成正比,得;
(3)2 min内消耗Z的物质的量为,则用Z表示2 min内的反应速率为:。
◆题型3 化学反应速率的测定
41.用甲、乙两装置分别定量测定锌与一定浓度稀硫酸的反应速率。下列说法正确的是
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。
42.某兴趣小组测定与KI反应的化学反应速率,实验过程如下:
已知:①实验中仅发生两个反应:(较慢);(极快)
②淀粉遇显蓝色
下列说法正确的是
A.加入溶液时应采用逐滴加入的方式
B.当溶液刚好从无色变为蓝色时,立即停止计时
C.若记录时间为30 s,则
D.利用该原理也可测定酸性与KI反应的化学反应速率
【答案】B
【详解】A.测定反应速率需要保证反应物同时开始反应,若逐滴加入,无法准确确定反应起始时间,导致计时误差,应一次性快速加入,A错误;
B.当完全消耗后,溶液中才会积累,使淀粉从无色变为蓝色,因此刚好变蓝时立即停止计时,符合实验原理,B正确;
C.计算反应速率: 总溶液体积,。 根据反应关系:,得,时间,则: ,与题目中不符,C错误;
D.酸性本身为紫色,会干扰终点蓝色的观察,且氧化性强,会优先氧化,无法用该原理测定反应速率,D错误;
故选B。
43.用酸性KMnO4和H2C2O4(草酸)反应研究影响反应速率的因素,离子方程式为。一实验小组欲通过测定单位时间内生成CO2的速率,探究某种影响化学反应速率的因素,设计实验方案如下(KMnO4溶液已酸化):
实验序号
A溶液
B溶液
①
20mL 0.1mol·L-1 H2C2O4溶液
30mL 0.01mol·L-1 KMnO4溶液
②
20mL 0.2mol·L-1 H2C2O4溶液
30mL 0.01mol·L-1 KMnO4溶液
(1)该实验探究的是__________因素对化学反应速率的影响。如图一,相同时间内针筒中所得CO2的体积大小关系是__________>__________(填实验序号)。
(2)若实验①在2min末收集了4.48mL CO2(标准状况下),则在2min末,c()=__________mol·L-1。
(3)除通过测定一定时间内CO2的体积来比较反应速率外,本实验还可通过测定__________来比较化学反应速率。
(4)小组同学发现反应速率总是如图二,其中t1~t2时间内速率变快的主要原因可能是①该反应放热、②________________。
【答案】(1) 浓度 ② ①
(2)0.0052
(3)溶液完全褪色所需的时间
(4)产物是该反应的催化剂(或生成的起催化作用)
【详解】(1)实验①和②中,只有草酸的浓度不同,故该实验探究的是浓度对化学反应速率的影响;在其他条件相同时,反应物浓度越大,化学反应速率越快。实验②中草酸浓度()大于实验①(),因此反应速率更快,相同时间内生成的体积更大,即大小关系为② > ①。
(2)标准状况下, 的物质的量为: ,根据离子方程式 可知,反应消耗的 的物质的量为: ,实验①中初始 的物质的量为: , 末剩余 的物质的量为: ,混合溶液的总体积为 ,则 末 的物质的量浓度为: 。
(3)由于溶液呈紫红色,反应后生成的接近无色,且实验中草酸过量,会完全反应至褪色。因此,除了测定生成气体的体积外,还可以通过测定溶液完全褪色所需的时间来比较化学反应速率。
(4)反应开始后速率逐渐加快,除了反应放热使溶液温度升高导致速率加快外,另一个主要原因是反应生成的对该反应具有催化作用,即产物是该反应的催化剂,从而加快了反应速率。
◆题型4 外界条件对化学反应速率的影响
44.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。
45.一定条件下,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。
46.利用催化剂将汽车尾气中的和发生反应:。使用等量的同种催化剂,设计实验探究温度、催化剂比表面积对反应速率的影响,实验结果如表。已知:,下列分析错误的是
实验编号
温度(℃)
起始浓度(mol/L)
起始浓度(mol/L)
催化剂比表面积(m2/g)
平衡浓度(mol/L)
平衡时间(min)
1
280
80
a
2
280
120
3
360
80
A.对比实验1、2可知,
B.实验2中,平衡转化率为75%
C.对比实验1、2可知,增大催化剂比表面积可加快反应速率
D.对比实验1、3可知,该反应的
【答案】D
【详解】A.实验1、2温度、反应物起始浓度均相同,催化剂仅改变化学反应速率,不影响平衡状态,故平衡时浓度相同,即,A正确;
B.实验2中转化浓度为,平衡转化率为,B正确;
C.实验1、2其余条件一致,实验2催化剂比表面积更大,平衡时间,说明反应速率更快,可得出增大催化剂比表面积可加快反应速率的结论,C正确;
D.实验1、3其余条件一致,实验3温度更高,平衡时浓度更大,说明升温平衡逆向移动,正反应为放热反应,即,D错误;
故选D。
◆题型5 化学反应速率的图像分析
47.某化学研究小组探究外界条件对化学反应的速率和平衡的影响,图像如下,下列判断正确的是
A.由图a可知,,该反应的逆反应为放热反应
B.由图b可知,该反应
C.图c是绝热条件下速率和时间的图像,由此说明该反应吸热
D.图d中,曲线a对应的实验可能增大了反应物的浓度
【答案】B
【详解】A.图a中,曲线先达到平衡,说明;升高温度时生成物C的平衡百分含量降低,说明平衡逆向移动,故正反应放热、逆反应吸热,A错误;
B.图b中,增大压强时生成物C的平衡百分含量增大,说明加压使平衡正向移动;加压使平衡向气体物质的量减小的方向移动,因此,B正确;
C.绝热条件下,图c显示反应初期速率随时间增大,说明反应放热使体系温度升高,从而使反应速率增大;后期因反应物浓度降低,速率减小,因此该反应为放热反应,C错误;
D.图d中两曲线的起点和最终平衡时B的百分含量均相同,仅曲线a更快达到平衡,说明改变只影响反应速率而不改变平衡状态,可能使用了催化剂;增大反应物浓度会改变初始组成并使平衡移动,D错误;
故选B。
48.在密闭容器中投入一定量的A发生反应,不同温度下,A的浓度与反应时间的关系如图所示,下列说法正确的是
A.
B.a点的正反应速率大于b点的逆反应速率
C.b点时A的浓度为
D.a点的正反应速率小于c点的正反应速率
【答案】B
【详解】A.温度为时曲线下降较快,反应更快,说明,A错误;
B.a、b两点均在温度为的曲线上,且均未达到平衡。a点反应物A的浓度大于b点,因此a点的正反应速率大于b点的正反应速率;b点仍处于正向建立平衡的过程中,其正反应速率大于逆反应速率,所以a点的正反应速率大于b点的逆反应速率,B正确;
C.由图中b点所在的横向刻度线可读出,此时A的浓度为,不是,C错误;
D.浓度—时间曲线的斜率反映A浓度的净变化速率,不能单独表示正反应速率;a、c两点的温度和A的浓度均不同,又缺少相应速率常数,不能据图比较两点的正反应速率,D错误;
故选B。
49.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。
50.某温度时,在2L的密闭容器中,X、Y、Z(均为气体)的物质的量随时间的变化曲线如图所示。请回答下列问题:
(1)由图中所给数据进行分析,该反应的化学方程式为_____________________________。
(2)反应从开始至2min,用Z的浓度变化表示的平均反应速率v(Z)=____________。达到平衡时,Z的体积分数为_________。
(3)2min后反应达到平衡,容器内混合气体的平均相对分子质量比起始时_______(填“增大”“减小”或“不变”);X的平衡转化率为_______。
(4)将amolX与bmolY的混合气体通入2L的密闭容器中并发生上述反应,反应到某时刻各物质的物质的量恰好满足:n(X)=n(Y)=n(Z),则原混合气体中a:b=_______。
(5)下列说法正确的是___________。
A.已知正反应是吸热反应,升高温度正反应速率增大,逆反应速率减小
B.化学反应的限度与时间长短无关
C.化学反应的限度是不可能改变的
D.增大Y的浓度,正反应速率增大,逆反应速率减小
【答案】(1)
(2)
(3) 增大
(4)
(5)B
【详解】(1)由图可知,随着反应的进行,X、Y的物质的量减小,为反应物;Z的物质的量增大,为生成物;时反应达到平衡,此时,,;
相同时间内各物质的物质的量变化量之比等于化学计量数之比,即,故该反应的化学方程式为。
(2)反应从开始至,Z的物质的量增加了,则用Z表示的平均反应速率;
达到平衡时,混合气体的总物质的量为,相同条件下气体的体积分数等于其物质的量分数,故Z的体积分数为。
(3)根据质量守恒定律,反应前后混合气体的总质量保持不变。该反应正向是气体分子数减小的反应,达到平衡时混合气体的总物质的量比起始时减小,由平均相对分子质量可知,容器内混合气体的平均相对分子质量比起始时增大;
X的平衡转化率为。
(4)设反应到某时刻生成了 Z,根据方程式可知,此时消耗了 X和 Y;此时各物质的物质的量分别为,,;由题意可得:且,解得,,故原混合气体中。
(5)A.升高温度,正、逆反应速率均增大,A错误;
B.化学反应达到平衡状态(即反应限度)后,各物质的浓度不再随时间变化,说明化学反应的限度与时间长短无关,B正确;
C.改变影响平衡的条件(如温度、浓度、压强等),化学平衡可能发生移动,即化学反应的限度是可能改变的,C错误;
D.增大Y的浓度,正反应速率瞬间增大,此时生成物浓度还未改变,逆反应速率瞬间不变,随后随着生成物浓度的增加,逆反应速率逐渐增大,D错误;
故选B。
考点六 化学平衡图像分析
◆题型1 与转化率变化有关的平衡图像分析
51.一定条件下,将和充入反应容器中,发生反应。其他条件相同时,测得NO的平衡转化率在不同压强下随温度变化的曲线如图所示。下列说法错误的是
A.该反应的平衡常数:
B.反应达到平衡时,生成
C.曲线Ⅰ上任意一点均满足
D.保持其他条件不变,适当降低温度,该反应的平衡常数增大
【答案】B
【分析】反应方程式为,该反应气体分子数减少。图像是平衡转化率随温度变化曲线,压强、,温度升高,平衡转化率下降,说明正反应放热;压强越大平衡正向移动,平衡转化率越高,所以,曲线上所有点都是平衡状态。
【详解】A.、两点温度相同。平衡常数只与温度有关,温度相等,则,A正确;
B.投料,,二者恰好为化学计量数之比,但该反应是可逆反应,反应物不能完全转化,因此生成的物质的量小于,B错误;
C.曲线Ⅰ是的平衡转化率曲线,曲线上任意一点都处于化学平衡状态,平衡时同一物质正逆反应速率相等,满足,C正确;
D.随温度升高,平衡转化率降低,升温平衡逆向移动,说明正反应为放热反应。降低温度,平衡向正反应方向移动,平衡常数增大,D正确;
故选B。
52.在一恒容密闭容器中,充入物质的量之和为6 mol的NO和Cl2,发生反应;。平衡时某反应物的平衡转化率与氯氮比[]及温度的关系如图所示。下列说法错误的是
A.图中纵坐标表示NO的平衡转化率
B.
C.a、b、c三点Cl2的平衡转化率:b>a>c
D.若容器容积为2 L,b点的平衡常数Kc为2
【答案】C
【详解】A.根据图中信息可知,随着氯氮比的增大,平衡转化率增大,故图中纵坐标表示NO的平衡转化率,A正确;
B.反应 ΔH<0为放热反应,升高温度平衡逆向移动,NO的平衡转化率减小,故T1>T2,B正确;
C.a、b氯氮比不同,比值越大,氯气的转化率越小,故b<a;b、c氯氮比相同,NO的转化率越大,氯气的转化率也增大,故b>c,C错误;
D.若容器容积为2 L,b点时NO和Cl2各为3 mol,a、b两点温度相同,平衡常数相同,a点NO的转化率为50%,NO和Cl2分别为4 mol和2 mol,根据三段式有:,平衡常数Kc为,D正确;
故选C。
53.可用CO2氧化烷烃脱氢制取烯烃。向密闭容器中通入C3H8、CO2和He(体积比为1:1:2),维持压强为 kPa,发生反应:。测得C3H8的平衡转化率与温度的关系如图中曲线①所示。下列说法错误的是
A.该反应的活化能:E正>E逆
B.体系中,He的体积分数不再改变时,表明反应已达平衡
C.543℃下,体系中C3H6的平衡分压为p0
D.若减小通入气体中He的占比,C3H8的平衡转化率与温度的关系可能是曲线②
【答案】C
【详解】A.温度升高,平衡向吸热方向移动,的平衡转化率上升,表明平衡向正向移动,正向为吸热方向,吸热反应,正反应活化能E正>E逆,A正确;
B.维持压强为 kPa,该反应为气体分子数目增多的反应,只要平衡发生移动,He的体积分数就会改变,He的体积分数不变时,体系中各物质浓度不再变化,表明反应达到平衡,B正确;
C.543℃下,平衡转化率为60%,C3H8、CO2和He(体积比为1:1:2),即,设=1 mol,=1 mol,=2 mol,那么,
平衡时气体总的物质的量为:,
物质的量为0.6 mol,总压强为kPa,,C错误;
D.减小通入气体中He的占比,维持总压强为 kPa不变,则反应体系中各气体分压增大,该反应正方向气体分子数增大,加压平衡逆向移动,平衡转化率降低,对应曲线②,D正确;
故答案选C。
54.在密闭容器中通入物质的量均为0.2 mol的CH4和CO2,在一定条件下发生反应CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g),CH4的平衡转化率随温度、压强的变化关系如下图所示。下列说法错误的是
A.该反应的逆反应为放热反应
B.p1<p2
C.X点与Z点的平衡常数相等
D.若Y点所处的压强为p2,此时的正反应速率大于逆反应速率
【答案】C
【详解】A.温度升高,的平衡转化率增大,说明平衡正向移动,正反应为吸热反应,则逆反应为放热反应,A正确;
B.该反应正反应为气体分子数增大的反应,压强越大,平衡逆向移动,平衡转化率越低,相同温度下对应的转化率更低,故,B正确;
C.平衡常数仅与温度有关,X点与Z点温度不同,因此平衡常数不相等,C错误;
D.Y点在的平衡曲线下方,当前转化率低于该温度下的平衡转化率,反应正向进行,因此正反应速率大于逆反应速率,D正确;
故选C。
◆题型2 与物质百分含量变化有关的平衡图像分析
55.在恒容密闭容器中,充入和,在一定条件下发生反应,测得平衡体系中、的物质的量分数()与温度的关系如图所示。下列说法正确的是
A.该反应正反应的活化能大于逆反应的活化能
B.时,若反应经达到平衡,则
C.时,当时反应达到平衡状态
D.b点时,往容器中再充入、各,再次平衡时减小
【答案】B
【详解】A.正反应为放热反应(),根据,可知,A错误;
B.设时反应达到平衡,物质的量分数为40%,则(为生成量),解得,浓度变化为,若经1s达到平衡,,B正确;
C.平衡时应满足(速率与系数成正比),而时反应未平衡,C错误;
D.充入和后,反应物浓度增大,平衡正向移动,物质的量分数增大,D错误;
故选B。
56.反应mX(g)⇌nY(g)+pZ(g) ΔH,在不同温度下的平衡体系中物质Y的体积分数随压强变化的曲线如图所示。下列说法错误的是
A.该反应的ΔH<0
B.m<n+p
C.B、C两点化学平衡常数:KB<KC
D.A、C两点的反应速率:v(A)<v(C)
【答案】A
【详解】A.相同压强下,温度从300℃升高到500℃时,Y的体积分数增大,说明升高温度平衡正向移动,正反应为吸热反应,,A错误;
B.温度不变时,增大压强,Y的体积分数减小,说明增大压强平衡逆向移动;增大压强平衡向气体分子数减少的方向移动,因此逆反应为气体分子数减少的方向,可得,B正确;
C.平衡常数只与温度有关,该反应,温度越高越大;B点温度为300℃,C点温度为500℃,因此KB<KC,C正确;
D.A、C两点温度相同(均为500℃),C点压强大于A点压强,压强越大反应速率越快,则C点的速率大于A点,D正确;
故答案为:A。
57.二氧化碳资源化利用相关反应如下:
i.
ii.
向、的恒压密闭容器中分别通入和的混合气体,达到平衡时,含碳化合物的物质的量分数()随温度变化如图。
已知:
为气体分压表示的平衡常数,分压=物质的量分数×总压。下列说法错误的是
A.乙代表时的
B.c点,
C.600℃、时,
D.655℃时,反应ii的
【答案】D
【分析】反应i是吸热反应,反应ii是放热反应,升高温度,反应i平衡正向移动,反应ii平衡逆向移动,CO(g)的物质的量分数()增大,的物质的量分数()减小,反应i是气体体积不变的反应,反应ii是气体体积减小的反应,增大压强,反应i平衡不移动,反应ii平衡正向移动,的物质的量分数()增大,CO(g)的物质的量分数()减小,则甲代表时的,乙代表时的,丙代表0.1Mpa时的,丁代表1MPa时的。
【详解】A.由分析可知,乙代表时的,A正确;
B.c点时,==40%,=1-40%-40%=20%,初始时通入和的混合气体,由C元素守恒可知n()+n(CO)+n(CO2)=1mol,则,B正确;
C.由图可知,1.0MPa时,=80%,=10%,=1-80%-10%=10%,由C元素守恒可知n()+n(CO)+n(CO2)=1mol,n()=1mol×80%=0.8mol,n(CO)=1mol×10%=0.1mol,n(CO2)=1mol×10%=0.1mol,由O元素守恒可知,,C正确;
D.由图可知,655℃时,==40%,=1-40%-40%=20%,初始时通入和的混合气体,由C元素守恒可知n()+n(CO)+n(CO2)=1mol,则,n()=0.4mol=n(CO),由O元素守恒可知,,由H元素守恒可知,n(H2)= =2mol,此时体系内气体总的物质的量为(0.2+0.4+0.4+2+1.2)=4.2mol,655℃时,c点压强为0.1MPa,反应ii的平衡常数,D错误;
故选D。
58.丙烯是重要的化工原料,在密闭容器中利用反应制备。压强为5 MPa下平衡时物质的量分数随温度变化和温度为600 K时平衡时物质的量分数随压强变化如图。下列说法正确的是
A.表示随压强的变化关系
B.将a点反应体系升温并加压可转化为b点
C.5 MPa、575 K时,用物质的量分数表示的平衡常数
D.保持温度、压强不变,向b点反应体系中充入氩气,的平衡转化率减小
【答案】B
【分析】是气体物质的量增大的反应,增大压强平衡逆向移动,减小,说明表示随压强的变化关系,则表示随温度的变化关系,升高温度增大,说明平衡正向移动,该反应为吸热反应,以此解答。
【详解】A.由分析可知,表示随温度的变化关系,A错误;
B.a点在温度曲线(L1,p=5 MPa)上,升温至600 K(x增大),再加压(平衡逆向移动x减小)可转化为b点(压强曲线L2上,T=600 K),B正确;
C.由中系数关系可知,5 MPa、575 K时,x(C3H6)=0.2,x(H2)=0.2,x(C3H8)=1-0.2-0.2=0.6,Kx=≈0.067,C错误;
D.是气体物质的量增大的反应,恒温恒压的条件下充入氩气,体积增大相当于减压,平衡正向移动,C3H8转化率增大,D错误;
故选B。
◆题型3 物质的量与温度、压强的图像分析
59.一定条件下,丙三醇水蒸气重整制氢气涉及的主要反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
在恒容密闭容器中通入和发生上述反应,达平衡状态时,体系中、、和的物质的量随温度变化的结果如图所示(已知高于一定温度后,可完全反应)。
下列叙述错误的是
A.曲线甲对应的物质为
B.时,的转化率为
C.时,反应Ⅱ的平衡常数
D.当时,平衡后缩小容器容积,重新达到平衡,增大
【答案】D
【分析】在恒容密闭容器中通入和发生上述反应,达平衡状态,结合碳守恒,碳原子共3mol,则丁不是含碳微粒,丁为氢气,升高温度,反应Ⅱ正向移动、反应Ⅲ逆向移动,CO的物质的量增大、甲烷的物质的量减小,则甲为甲烷、乙为一氧化碳,那么丙为二氧化碳
【详解】A.由分析,曲线甲对应的物质为,A正确;
B.由图,时,二氧化碳为2mol、一氧化碳、甲烷均为0.5mol,碳原子共3mol,结合碳守恒,则完全反应,其转化率为,B正确;
C.由图,时,二氧化碳为2mol、一氧化碳、甲烷均为0.5mol,列三段式:
平衡时二氧化碳、氢气、一氧化碳、水分别为2mol、7-1-1.5=4.5mol、0.5mol、4-3+1+0.5=2.5mol,反应Ⅱ为气体分子数不变的反应,则其平衡常数,C正确;
D.结合B分析,当时,已经完全反应,平衡后缩小容器容积,反应Ⅲ正向移动,甲烷的物质的量增大,结合碳守恒,重新达到平衡,减小,D错误;
故选D。
60.向体积均为VL的两恒容容器中分别充入2a mol X和a mol Y发生反应: ,其中甲为绝热体系,乙为恒温体系,两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是
A. B.混合气体的平均摩尔质量
C.反应速率: D.平衡常数:
【答案】B
【详解】A.甲为绝热体系,反应初始压强升高,说明体系温度升高,证明反应放热,ΔH<0,A正确;
B.该反应为放热反应,甲为绝热体系,平衡时体系温度T甲>T乙,放热反应升温平衡逆向移动,因此平衡时甲中总气体物质的量na>nb,总质量m不变,平均摩尔质量,因此,B错误;
C.a点是甲的平衡点,温度高于b,a点由于平衡逆向移动使反应物浓度更大,因此正反应速率va正>vb正,C正确;
D.平衡常数K仅与温度有关,该反应ΔH<0,温度越高K越小,Ta>Tb,因此Ka<Kb,D正确;
故选B。
61.恒容密闭容器中,Mg2(OH)2CO3(s)发生热解反应。平衡体系中部分物种物质的量随温度变化关系(实线部分)如图。已知:T3温度时Mg2(OH)2CO3(s)完全分解;体系中气相产物在T2、T4温度时的总压分别为p2、p4,下列说法正确的
A.①线所示物种为气相产物
B.T1时,固相物种的
C.T2时,再通入少量氮气,气相产物分压大于p2
D.T4时,压强平衡常数
【答案】B
【分析】初始有,热解反应为: ,①代表,②线是两种气相产物,据此解答。
【详解】A.T3温度时Mg2(OH)2CO3(s)完全分解生成2mol,①线所示物种为固相产物,A错误;
B.T1时,与物质的量相同,设反应xmol,生成2xmol,可得1-x=2x,x=,则固相物种的,B正确;
C.恒容容器,T2时,再通入少量氮气,体系总压增大,但气相产物浓度不变,各气相产物的分压不变,气相产物分压等于p2,C错误;
D.T4时,已完全分解,没有处在平衡状态,容器内有气体产物1mol、1mol,总压为p4,计算的是压强商,不是压强平衡常数,D错误;
故选B。
62.甘油()和水蒸气重整获得过程中的主要反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
回答下列问题:
(1)反应Ⅰ的正反应活化能为,逆反应活化能为,则反应的焓变________,化学平衡常数________(用含、或的代数式表示)。
(2)恒压为的密封容器中,1 mol 和9 mol 发生上述反应达平衡状态时,体系中CO、、和的物质的量随温度变化的理论计算结果如图所示。
①甲线所示物种为________(填化学式)。
②550℃时,的平衡转化率为________%,该温度下反应Ⅲ的________(用含的代数式表示)。
③其他条件不变,在400~550℃范围,平衡时的物质的量随温度升高而________(填“增大”“减小”或“不变”),原因是________。
【答案】(1) +128
(2) 20 减小 400~550℃范围,随温度升高,反应Ⅱ、Ⅲ平衡均逆向移动,增大,说明反应Ⅲ逆向移动程度更大,则的物质的量减小
【详解】(1)反应的焓变=正反应活化能-逆反应活化能,因此反应Ⅰ的。目标反应可由「反应Ⅰ + 3×反应Ⅱ得到,根据盖斯定律: 。总反应的平衡常数为分步反应平衡常数的幂次乘积,因此。
(2)①甘油重整的目标产物是,三个反应中生成的趋势大,且反应Ⅰ为吸热反应,温度升高正向移动会大量生成,因此随温度升高物质的量持续增大、数值最大的甲线对应。
②转化率与计算: 550℃时,平衡体系中、、、。含有C原子的微粒物质的量总和为0.4 mol+2.2 mol+0.4 mol=3 mol,根据C原子守恒可知,此时体系中不存在C3H8O3。根据H原子守恒:初始H原子总量为,设平衡时剩余为,则,代入数值得,消耗的为,转化率为; 平衡总物质的量,各物质分压:、、、,代入反应Ⅲ的表达式化简后得。
③ 反应Ⅱ和反应Ⅲ均为放热反应。升高温度,这两个平衡均向左(逆向)移动。 其中,反应Ⅱ逆向移动生成,反应Ⅲ逆向移动消耗,而增大,说明反应Ⅲ逆向移动消耗的量大于反应Ⅱ逆向移动生成的量,因此平衡物质的量随温度升高而减小。
◆题型4 化学反应速率与化学平衡的综合图像分析
63.焦炭催化还原二氧化硫的化学方程式为。一定压强下,向1 L密闭容器中充入足量的焦炭和1 mol 发生反应,测得的生成速率与的生成速率随温度变化的关系如图所示,下列说法正确的是
A.该反应的
B.C点时达到平衡状态
C.增加C的量能够增大的转化率
D.时增大压强,能增大活化分子百分数
【答案】B
【详解】A.温度高于C点后,升高温度,生成速率与生成速率之比大于2:1,说明逆反应速率大于正反应速率,平衡逆向移动,逆反应为吸热反应,因此正反应,A错误;
B.平衡状态下,不同物质的正逆反应速率之比等于化学计量数之比,的生成速率(逆反应速率)与的生成速率(正反应速率)之比应为2:1,C点符合该比例,达到平衡,B正确;
C.为固体,改变固体的量不影响平衡移动,因此不能增大的转化率,C错误;
D.增大压强,仅会增大单位体积内的活化分子数,活化分子百分数(由温度、催化剂决定)不变,D错误;
故选B。
64.在一个绝热的恒容密闭容器中通入CO(g)和H2O(g),一定条件下使反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)达到平衡状态,正反应速率随时间变化的示意图如图所示。由图可得出的结论正确的是
A.反应物浓度:A点大于C点
B.反应物的总能量低于生成物的总能量
C.反应过程中压强始终不变
D.Δt1=Δt2时,H2的产率:AB段大于BC段
【答案】A
【详解】A.A到C时正反应速率增加,反应物浓度随时间不断减小,所以反应物浓度:A点大于C点,A正确;
B.A到C时正反应速率增加,之后正反应速率减小,说明反应刚开始时温度升高对正反应速率的影响大于浓度减小对正反应速率的影响,说明该反应为放热反应,即反应物的总能量高于生成物的总能量,B错误;
C.绝热的恒容密闭容器,反应为等体积反应,反应过程中温度发生变化,压强发生变化,C错误;
D.根据图示,正反应速率:AB段小于BC段,Δt1=Δt2时,H2的产率:AB段小于BC段,D错误;
故选A。
65.在恒温恒容的密闭容器中,充入1molA和2molB发生反应A(g)+2B(g)3C(g)+D(s) <0。其正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是
A.t1、t3时刻反应都是逆向进行
B.混合气体平均相对分子质量不再改变,表明反应达到平衡
C.平衡时C的质量一定有:Ⅱ<Ⅰ
D.反应平衡常数K(Ⅱ)>K(Ⅰ)
【答案】B
【详解】A.由图可知, 时刻正反应速率还在下降,反应正向进行;时刻正反应速率还在增大,反应逆向进行,A错误;
B.该反应中D是固体,反应前后气体的总物质的量始终为3 mol(反应物气体系数和1+2=3,生成物气体系数为3),但气体的总质量会随反应进行不断变化(固体D的生成/消耗会改变气体总质量)。根据,当混合气体平均相对分子质量不再改变时,说明气体总质量不再变化,反应达到平衡,B正确;
C.根据图像变化曲线可知,过程中,时刻瞬间不变,瞬间增大,则说明反应向逆反应方向移动,则时刻改变的条件为增大生成物浓度即向容器中加入C,根据勒夏特列原理可知,平衡时C的质量:Ⅱ>Ⅰ,C错误;
D.平衡常数只和温度有关,根据图像变化曲线可知,过程中,时刻瞬间不变,瞬间增大,则说明反应向逆反应方向移动,则时刻改变的条件为增大生成物浓度即向容器中加入C,温度不变,即K(Ⅱ)=K(Ⅰ),D错误;
故选B。
66.氨是最基本的化工原料之一。工业合成氨的反应为 3H2(g)+N2(g)2NH3(g) ∆H<0,在一定条件下,将H2(g)和N2(g)充入恒容密闭容器中,反应过程中各物质的物质的量浓度随时间的变化如图所示∶
下列叙述正确的是
A.图中两次平衡时反应的化学平衡常数不相等
B.第10min时改变的一个条件为加压或加入催化剂
C.可用勒夏特列原理来解释工业合成氨需在高温下进行
D.25至30min时间段,反应的平均速率v(H2)=0.015 mol/(L·min)
【答案】D
【详解】A.平衡常数只与温度有关,图中两次平衡时反应温度未发生变化,化学平衡常数不变,故A错;
B.由图可知,在10min时改变条件,反应速率加快,若加压,10min时刻各组分的浓度均增大,根据图示信息可知,10min时刻各组分浓度保持不变,然后再逐渐变化,所以改变的条件不可能是加压,故B错;
C.合成氨反应属于放热反应,升高温度平衡逆向移动,所以不能用勒夏特列原理来解释工业合成氨需要在高温下进行,故C错;
D.,故选D;
答案选D
考点七 化学反应条件的控制及优化
◆题型1 化学反应条件的控制
67.工业可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯,在容积固定的密闭容器中,投入等物质的量和,测得相同时间内的转化率随温度变化如下图所示。下列说法不正确的是
A.b点反应速率
B.升高温度,甲醇平衡转化率会增大
C.生产时反应温度控制在为宜
D.平衡常数,反应速率
【答案】B
【详解】A.b点位于转化率随温度升高而增大的阶段,反应未达到平衡,正向进行,因此,A正确;
B.由最高点后温度升高CO转化率降低可知,该反应正反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,甲醇平衡转化率减小,B错误;
C.温度在范围内CO转化率最高,生产效益最优,因此反应温度控制在该范围为宜,C正确;
D.该反应为放热反应,温度越高平衡常数越小,故;温度越高反应速率越快,d点温度高于b点,故,D正确;
故选B。
68.温度改变对催化剂活性有影响,评价催化剂的活性参数——空时收率和CO的选择性可表示如下:
空时收率
CO的选择性
某学习小组以反应: 为研究对象,在不同温度下,对四组其他条件都相同的反应物进行研究,经过相同时间小时,测得空时收率、CO的选择性数据如下表所示。
组别
反应温度(℃)
空时收率
CO的选择性(%)
①
130
0.70
72.5
②
140
0.75
71.0
③
150
0.71
55.6
④
160
0.66
63.3
下列说法正确的是
A.温度升高,空时收率先增大后减小,说明
B.温度升高,催化剂活性逐渐减弱,对CO的选择性逐渐降低
C.时,CO的选择性最高,说明CO生成的转化率最高
D.综合考虑空时收率和CO的选择性,工业生成时,选择效果最好
【答案】D
【详解】A.根据表格数据,温度升高,空时收率先增大后减少,空时收率与的质量、反应时间、催化剂的体积三个因素有关,温度越高,建立平衡需要的反应时间越少,不能判断的质量的变化,也就无法判断反应的焓变,A错误;
B.根据数据,温度升高,CO的选择性先逐渐降低,后又升高,说明反应温度在时副反应较多,随着温度升高,催化剂活性可能逐渐增强,对CO的选择性又逐渐升高,B错误;
C.时,CO的选择性最高,只能说明此时的副反应较少,不能说明CO生成的转化率是否最高,C错误;
D.在时空时收率达到最高,CO的选择性也较高,副反应较少,因此工业生成时,选择效果最好,D正确;
故选D。
69.如图是实验室模拟硫酸工业中合成的反应装置,以下说法中错误的是
A.装置甲的作用是混合气体、干燥等 B.乙处导出的气体主要含有、、
C.反应生成的不宜直接通入水中吸收 D.工业中用高压提高的产率
【答案】D
【详解】A.由实验装置图可知,装置甲的作用是干燥SO2和O2,并让二者气体充分混合,以及控制两气体的通入速率等作用,A正确;
B.由于反应2SO2+O22SO3是一个可逆反应,故乙处导出的气体主要含有、、,B正确;
C.水吸收时会放出大量的热,形成酸雾,影响吸收效率,应用浓硫酸吸收,C正确;
D.由于反应2SO2+O22SO3在常压的转化率就已经很高了,增大压强将增加设备和动力成本,故工业中通常在常压增大氧气的浓度来提高SO3的产率,D错误;
故答案为:D。
◆题型2 合成氨条件的选择
70.工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破,其反应如下:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H=-92.4kJ·mol−1。下面说法正确的是
A.由于N2在空气中含量高,因此直接将空气与氢气混合通入反应炉
B.将生成的氨气及时液化分离,可推动平衡正向移动,加快反应速率
C.合成氨一般选择400~500℃的原因主要考虑了温度对平衡移动的影响
D.增大压强虽能提高平衡产率,但实际生产中常采用20MPa以节省设备成本
【答案】D
【详解】A.空气中含有,与混合在高温下易发生爆炸,且存在其他杂质会干扰反应,不能直接将空气与氢气混合通入反应炉,A错误;
B.将生成的及时液化分离,会降低生成物浓度,虽然可推动平衡正向移动,但反应速率会减慢,无法加快反应速率,B错误;
C.合成氨反应,升高温度平衡会逆向移动,选择400~500℃主要是因为该温度下催化剂铁触媒的活性最高,同时可加快反应速率,并非考虑温度对平衡移动的影响,C错误;
D.该反应正向为气体分子数减少的反应,增大压强平衡正向移动可提高平衡产率,但压强过高会大幅提升设备抗压要求、增加生产成本,实际生产采用20MPa左右可节省设备成本,D正确;
故选D。
71.关于工业合成氨反应,下列说法正确的是
A.任意条件下反应均可以正向自发进行
B.仅从平衡移动角度考虑,合成氨时应选择低温高压条件
C.原料气可直接通入合成塔中进行反应
D.、的投料比采用1:2.8(物质的量比)而不是1:3,是为了提高的转化率
【答案】B
【详解】A.反应自发进行需满足ΔG<0,该反应ΔH<0但ΔS<0(气体分子数减少),高温时ΔG可能大于0,故不是任意条件下自发,A错误;
B.该反应为放热反应(ΔH<0)且气体分子数减小(4→2),根据勒夏特列原理,低温有利于平衡向放热方向(正向)移动,高压有利于平衡向气体体积减小方向(正向)移动,故仅从平衡移动角度,低温高压条件有利于合成氨,B正确;
C.工业合成氨中,原料气需净化去除杂质(如O2、H2O等),以防催化剂中毒,不能直接通入合成塔,C错误;
D.投料比1:2.8(n(N2):n(H2))中H2量(2.8)少于化学计量比1:3,导致N2过量,这有利于提高H2的转化率,但会降低N2的转化率(因N2未完全反应),而选项中表示“为了提高N2转化率”,与事实不符,D错误;
故选B。
72.工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破,目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖,其反应为: ,。回答下列问题:
(1)常温下(298K)时合成氨反应的自由能_______,在常温下_______(填“能”或“不能”)自发进行。
(2)高温有利于提高反应速率,低温有利于提高平衡转化率,工业常采用400-500℃的主要原因是_______。
(3)对反应速率与平衡产率的矛盾,我国科学家提出了两种解决方案。
方案一:双温-双控-双催化剂。使用双催化剂,通过光辐射产生温差(如体系温度为495℃时,的温度为547℃,而的温度为415℃)。
下列说法错误的是_______。(填标号)
a.氨气在“冷”表面生成,有利于提高氨的平衡产率
b.在“热”表面断裂,有利于提高合成氨反应速率
c.“热”高于体系温度,有利于提高氨的平衡产率
d.“冷”低于体系温度,有利于提高合成氨反应速率
方案二:M-LiH复合催化剂。
下列说法正确的是_______。(填标号)
a.300℃时,复合催化剂比单一催化剂效率更高
b.同温同压下,复合催化剂有利于提高氨的平衡产率
c.温度越高,复合催化剂活性一定越高
(4)某合成氨速率方程为:,根据表中数据,_______。
实
验
1
m
n
p
q
2
2m
n
p
2q
3
m
n
0.1p
10q
(5)在不同压强下,以两种不同组成进料,反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如下图所示。其中一种进料组成为、,另一种为、、。(物质i的摩尔分数:)
①进料组成中含有惰性气体Ar的图是_______。
②图甲中,当、时,氮气的转化率_______(保留两位有效数字),该温度时,反应的平衡常数_______。
【答案】(1) 能
(2)催化剂在400-500℃时活性最大
(3) cd a
(4)
(5) 图乙 33% 432
【详解】(1)根据自由能公式 ,统一单位:,代入得: ;
,常温下反应能自发进行。
(2)合成氨反应放热,低温平衡转化率高但反应速率慢,高温速率快但平衡转化率低;400~500℃是催化剂活性最高的温度,同时兼顾了反应速率和平衡转化率。
(3)方案一:
a.冷Ti温度低,合成氨放热,低温平衡正向移动,利于提高氨平衡产率,a正确;
b.热Fe温度高,活化分子百分数增加,利于断裂,提高反应速率,b正确;
c.合成氨放热,高温使平衡逆向移动,降低氨平衡产率,c错误;
d.低温降低反应速率,冷Ti温度低,不利于提高反应速率,d错误;
故选cd;
方案二:
a. 由图可知,300℃时,复合催化剂(含LiH)的反应速率远高于单一催化剂,催化效率更高,a正确;
b. 催化剂不改变平衡状态,不能提高平衡产率,b错误;
c. 由图可知,温度过高后复合催化剂活性下降,不是温度越高活性一定越高,c错误;
故选a。
(4)对比实验1和3,、不变,只有变为原来的0.1倍,变为原来的10倍:由表中关系得 ,得,故。
(5)① 恒压下加入惰性气体,会降低反应物分压,合成氨是气体分子数减少的反应,平衡逆向移动,的摩尔分数降低,相同温度、压强下,图乙的更低,故乙是含的进料;
② 设起始,,转化的物质的量为,列三段式:
平衡时,体系中总物质的量为;
由得:,解得; 氮气转化率;
平衡时各物质分压:,,;
对反应, 。
◆题型3 其他化学反应条件的选择及优化
73.工业上利用乙烷和二氧化碳反应脱氢制乙烯的相关反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
在923K条件下,向VL恒容密闭容器中充入与一定量发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,平衡时和CO的物质的量分数随起始投料比的变化关系如下图所示。下列说法不正确的是
A.若图中曲线p表示CO,则曲线m表示
B.为了提高乙烯的产率可选择高温
C.当时,平衡时体系中
D.在923K条件下,向容器中再充入和的平衡转化率增大
【答案】D
【详解】A.图中曲线p表示的物质为CO,随起始投料比比值增大,浓度增大,致使反应Ⅱ正向移动,浓度降低,致使反应Ⅰ也正向移动,乙烯浓度增大,但由于起始的物质的量的增加,乙烯的平衡物质的量分数减小,反应Ⅰ正向移动使乙烷的转化率增大,平衡物质的量减小,平衡物质的量分数减小,因此,乙烷的平衡物质的量分数改变量比乙烯的物质的量分数改变量变化大,故表示的曲线为m, A正确;
B.反应Ⅰ的焓变大于0,为吸热反应,升高温度平衡正向移动,的产率提高, B正确;
C.当时,CO平衡物质的量分数为12%,曲线m与曲线n相交,,利用三段式分析计算:
平衡时为为xmol,,解得,平衡时CO为ymol,总气体物质的量为,代入,总气体为2.7mol,CO平衡物质的量分数为,解得,即平衡时体系中, C正确;
D.恒温恒容条件下,向容器中再充入和,反应Ⅰ逆向移动,的平衡转化率减小, D错误;
故选D。
74.工业合成甲醇的原理为 H<0,其工艺流程如图所示。下列叙述正确的是
A.“干燥净化”的目的是防止催化剂失活
B.合成甲醇时压强越大越好
C.“冷却装置”能提高原料平衡转化率和反应速率
D.采用“高温”有利于提高甲醇的平衡产率
【答案】A
【详解】A.步骤①中“净化”是除去杂质以防止铁触媒中毒失活,确保工业生产过程中的效率和产品质量,故A正确;
B.是气体体积减小的反应,增大压强可以使平衡正向移动,增大反应物的转化率,但压强过大会增加对设备材料和制造的要求,提高投资费用,在实际生产中,压强的选择并不是越大越好,而是需要综合考虑多个因素,故B错误;
C.是放热反应,“冷却装置”能提高原料平衡转化率,但不能提高反应速率,故C错误;
D.是放热反应,采用“高温”不利于提高甲醇的平衡产率,故D错误;
故选A。
75.工业上以纯度为98%左右的粗硅为原料制备高纯硅的反应如下:① ;② 。当①、②反应体系的压强各为、时,分别改变进料比和反应温度,二者对产率和的平衡转化率影响如图1、图2所示。下列说法正确的是
A.
B.反应①,增加HCl浓度,反应速率加快,产率增大
C.反应①更适合在较低温度下进行
D.反应②,工业上选择反应温度1300℃更合适
【答案】C
【详解】A.由图1可知,随温度升高,的产率下降,,图2可知,随温度升高,的平衡转化率增大,,因此,A错误;
B.由图1可知,反应①,增加HCl浓度,反应速率加快,产率减小,B错误;
C.反应①,,,根据,反应①更适合在较低温度下进行,C正确;
D.由图2可知,1300℃与1100℃曲线很接近,工业上选择反应温度还要考虑效能与成本的关系,故选择1100℃更合适,D错误;
故选C。
综合攻坚·知能拔高
1.下列反应在任何温度下均能正向自发进行的是
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【详解】A.该反应,反应后气体物质的量增大,,根据,仅高温下满足,不是任何温度都能自发,A错误;
B.该反应,反应后气体物质的量减小,,任何温度下均大于0,反应不能自发进行,B错误;
C.该反应,反应后气体物质的量减小,,根据,仅低温下满足,不是任何温度都能自发,C错误;
D.该反应,反应后有气体生成、混乱度增大,,任何温度下均满足,反应在任何温度下都能正向自发进行,D正确;
故选D。
2.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。
3.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
A.在制备乙酸乙酯中,加入过量的乙醇
B.夏天,打开冰镇啤酒瓶盖产生大量泡沫
C.工业合成氨反应为放热反应,反应中采用400~500℃的高温
D.Fe(SCN)3溶液中加入铁粉后溶液颜色变浅
【答案】C
【详解】A.制备乙酸乙酯的反应为可逆反应,加入过量乙醇可增大反应物浓度,使平衡正向移动,提高乙酸乙酯产率,符合勒夏特列原理,A不符合题意;
B.啤酒中存在的溶解平衡,打开瓶盖后体系压强减小,平衡向生成的方向移动,产生大量泡沫,符合勒夏特列原理,B不符合题意;
C.合成氨反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,不利于生成,采用400~500℃高温是为了提高反应速率、使催化剂活性达到最佳,与平衡移动无关,不能用勒夏特列原理解释,C符合题意;
D.溶液中存在平衡,加入铁粉后与反应使浓度降低,平衡逆向移动,浓度减小,溶液颜色变浅,符合勒夏特列原理,D不符合题意;
故选C。
4.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。
5.用○、●分别表示H原子、N原子,表示催化剂,工业合成氨的反应微观历程如下图所示,下列说法中错误的是
A.过程②→③吸收能量,过程③→④放出能量
B.使用新型催化剂可使N2与H2在较低温度和压强下合成NH3
C.合成氨反应达平衡时,反应速率关系:
D.合成氨工业中采用循环操作的主要目的是提高N2与H2的利用率
【答案】C
【详解】A.由题干反应历程图中,过程②→③表示化学键断裂,故吸收能量,而过程③→④表示化学键形成,故放出能量,A正确;
B.使用新型催化剂可以降低反应所需要的活化能,故可使与在较低温度和压强下合成,B正确;
C.合成氨反应为根据反应速率之比等于化学计量系数之比可知,,故当时,,即合成氨反应未达平衡,C错误;
D.合成氨工业中采用循环操作的主要目的是及时分离出NH3,化学平衡正向移动,并将和循环利用,故可提高与的利用率,D正确;
故选C。
6.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。
7.下列图示与对应叙述相符的是
A.图1各物质均为气体,升高温度时,反应的平衡常数会增大
B.图2为在绝热恒容密闭容器中,反应的正反应速率随时间变化的示意图,由图可知该反应为吸热反应
C.图3为合成氨反应中,其它条件不变时,起始时用量对反应的影响图,则图中温度、a、b、c三点所处的平衡状态中,反应物的转化率最高的是b点
D.图4中,反应,L线上所有的点都是平衡点,则E点
【答案】D
【详解】A. 由图1可计算合成氨反应的,正反应为放热反应。升高温度时,平衡逆向移动,该反应的平衡常数会减小,A错误;
B.绝热恒容容器中,反应初始阶段正反应速率随时间增大,说明反应放出的热量使体系温度升高,温度对反应速率的提升作用超过反应物浓度下降的减速作用,因此该正反应为放热反应,而非吸热反应,c点后速率下降是因为反应物浓度大幅降低,平衡逆向移动,B错误;
C.合成氨正反应放热,温度越高平衡时越低,因此图中;在量固定的前提下,增大的起始用量,的转化率会持续升高,因此a、b、c三点中转化率最高的是c点,不是b点,C错误;
D.图4中L为平衡线,线上所有点对应压强下的A%均为平衡态的A%。E点的A%高于同压强下平衡态的A%,说明反应需要正向进行消耗A、使A%降低才能达到平衡,因此E点,D正确;
故选D。
8.CO2催化加氢合成二甲醚是一种转化的方法,其过程主要发生下列反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
在恒压、和的起始量一定的条件下,的平衡转化率和平衡时的选择性随温度的变化如图所示。其中:的选择性
下列说法正确的是
A.曲线a代表平衡转化率随温度的变化
B.恒压下,同一体系中发生反应Ⅰ、Ⅱ,平衡后再充入惰性气体,反应Ⅰ平衡不移动
C.温度高于300℃时,反应Ⅰ正向移动的程度低于反应Ⅱ逆向移动的程度
D.若反应I的正反应活化能为a kJ∙mol-1,则逆反应活化能为(a-41.2) kJ∙mol-1
【答案】D
【分析】反应I吸热,反应Ⅱ放热,其它条件相同,升高温度,反应I平衡正向移动,反应Ⅱ平衡逆向移动,CH3OCH3(g)选择性降低,则曲线a表示CH3OCH3的选择性随温度的变化,曲线b表示CO2平衡转化率随温度的变化。
【详解】A.由分析可知,曲线a表示CH3OCH3的选择性随温度的变化,A错误;
B.反应Ⅰ是气体体积不变的反应,反应Ⅱ是气体体积减小的反应,恒压条件下发生反应Ⅰ和Ⅱ,平衡后再充入惰性气体,容器体积增大,相当于减小压强,反应Ⅱ平衡逆向移动,CO2和H2的体积分数增大,使反应Ⅰ平衡正向移动,B错误;
C.反应I吸热,反应Ⅱ放热,温度高于300℃时,CO2平衡转化率增大,说明温度升高使反应I的正向移动程度大于反应Ⅱ逆向移动的程度,C错误;
D.反应I的焓变△H=正反应的活化能-逆反应的活化能,故逆反应的活化能=正反应的活化能-△H=(a-41.2) kJ∙mol-1,D正确;
故选D。
9.已知反应A(g)+2B(g)⇌2C(g) ΔH<0,向一恒温恒容的密闭容器中充入1molA和3molB发生反应,t1时达到平衡状态I.在t2时改变某一条件,t3时重新达到平衡状态II,正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是
A.t2时改变的条件可能是减小容器体积
B.平衡常数K:K(II)<K(I)
C.平衡时C的体积分数C%:II>I
D.t2~t3时反应向正反应方向移动
【答案】C
【详解】A.减小容器体积,增大压强,正逆反应速率均立即增加而不会是从原平衡点开始增加,故时改变的条件不可能是减小容器体积,A错误;
B.平衡常数K只受温度影响,由于恒温过程,故K(II)=K(I),B错误;
C.t2时正反应速率瞬时不变,随后增大,说明改变的条件是增大生成物C浓度,平衡逆向移动,最终达到平衡时,C的体积分数C%:II>I(化学平衡移动只是削弱改变),C正确;
D.t2~t3时v'逆>v'正,反应向逆反应方向移动,D错误;
故选C。
10.催化加氢合成甲醇是重要的碳捕获利用与封存技术。催化加氢主要反应有:
反应Ⅰ.
反应Ⅱ.
压强分别为、时,将和的混合气体置于密闭容器中充分反应,不同温度下体系中的平衡转化率和、CO的选择性如图所示。
(或CO)的选择性
下列说法正确的是
A.反应为吸热反应
B.曲线③、④表示CO的选择性,且
C.相同温度下,反应I、Ⅱ的平衡常数
D.a点时可以获得的物质的量为0.09 mol
【答案】D
【详解】A.根据盖斯定律,由反应减去反应得到,,为放热反应,A错误;
B.温度升高,反应平衡逆向移动,选择性降低,反应平衡正向移动,选择性升高,故③、④表示的选择性;压强增大,反应平衡正向移动,选择性减小,相同温度下曲线④的选择性低于曲线③,故,B错误;
C.平衡常数仅与温度有关,反应的平衡常数随温度升高而减小,反应的平衡常数随温度升高而增大,未给定具体温度,无法比较和的大小,C错误;
D.a点温度为,的平衡转化率为30%,参与反应的,此时的选择性为30%,故,D正确;
故选D。
11.向某密闭容器中充入一定量的、混合气体,一定条件下发生反应: ,平衡时C的物质的量分数与温度、压强的关系如图所示。下列说法正确的是
A.该反应的 B.增大压强,该反应的平衡常数增大
C.温度升高,增大,减小 D.
【答案】D
【详解】A.在压强相同(如10 MPa)时,由图像可知:温度升高,C的物质的量分数逐渐增大。根据勒夏特列原理,升高温度平衡向吸热反应方向移动,说明正反应为吸热反应,即,选项A错误;
B.平衡常数是温度的专属函数,仅与温度有关,压强的改变不会引起平衡常数的变化,因此增大压强,该反应的平衡常数不变,选项B错误;
C.温度升高时,分子能量提升,活化分子百分数增加,正、逆反应速率均会增大,只是吸热方向的反应速率增大幅度更大,选项C错误;
D.在温度相同(如600 ℃)时,由图像可知:压强从10 MPa增大到30 MPa,C的物质的量分数逐渐增大。根据勒夏特列原理,增大压强平衡向气体分子数减少的方向移动,说明反应物一侧的气体分子数之和大于生成物一侧的气体分子数之和,即,选项D正确 ;
故选D。
12.向密闭容器中加入与发生反应:,固定平衡转化率α,探究温度与压强的关系。α分别为、和时,温度与压强的关系如图:
已知:为以物质的量分数表示的平衡常数。下列说法错误的是
A.代表的曲线是 B.
C.N、M两点的相等 D.N、D两点的相等
【答案】A
【详解】A.从图像可以看出,当是气体分子总数减少的反应,温度相同时,平衡转化率随压强增加而增加,因此,分别代表为0.6、0.5、0.4的曲线,A错误;
B.压强一定时,反应平衡转化率随温度上升而降低,因此,该反应为放热反应,,B正确;
C.Kx是以物质的量分数表示的平衡常数,N、M两点的转化率相等,各物质的物质的量分数相等,Kx相等,C正确;
D.Kc(以浓度表示的平衡常数)也仅由温度决定,N、D两点处于同一竖直线上,温度完全相同,因此二者相等,D正确;
故答案选A。
13.“碳中和”是通过植树造林和其他人工技术(或工程)对排放的碳加以捕集利用,从而使排放到大气中的CO2净增量为零。
Ⅰ.一定温度下,向某固定容积的密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体。 。反应过程中CO2气体和CO气体的浓度与时间的关系如图所示。请回答下列问题:
(1) min时,________(填“>”“<”或“=”)。
(2)4 min时,CO2的转化率为________;该温度下的化学平衡常数K=________。(填写计算结果)
(3)下列叙述能说明上述反应达到平衡状态的是________(填序号)。
a.气体的压强不再变化
b.混合气体的密度不再变化
c.混合气体的平均相对分子质量不再变化
d.单位时间内消耗nmol CO2,同时生成nmolCO
Ⅱ.由CO2与H2制备甲醇(CH3OH)是当今研究的热点之一,历程如下:
。
制备过程发生如下副反应:
反应①:
反应②: 。
(4)写出CO2与H2制备CH3OH的热化学方程式________。
(5)恒压下,将CO2和H2按物质的量之比为1:3充入密闭容器,甲醇平衡产率在无分子筛膜和有分子筛膜(能选择性分离出H2O)时随温度的变化如图所示。
①相同温度下,P点甲醇产率高于T点的原因________。
②对比曲线Ⅰ和Ⅱ,分析曲线Ⅱ中甲醇平衡产率随温度升高在P点之前增大而P点以后减小的原因________。
【答案】(1)>
(2) 75% 3
(3)bc
(4)
(5) 分子筛膜能够选择性地不断分离出水蒸气,降低了生成物的浓度,促使主反应的平衡正向移动 P点之前,分子筛膜分离出水蒸气促使平衡正向移动的作用占主导地位,因此甲醇产率随温度升高而增大;在P点之后,温度升高导致主反应平衡逆向移动,同时副反应平衡正向移动消耗了反应物,此时温度对平衡移动的影响占主导地位,导致甲醇的平衡产率减小
【详解】(1)由图可知,在 min时,的浓度仍在不断增大,的浓度仍在减小,说明反应正向进行,尚未达到平衡状态,因此正反应速率大于逆反应速率,即。
(2)起始时的浓度为,4 min时达到平衡,的浓度为0.2mol/L。则的转化率为。平衡时,,该温度下的化学平衡常数。
(3)a项,该反应前后气体分子数不变,在恒容容器中气体压强始终保持不变,因此压强不变不能说明反应达到平衡状态,错误;
b项,反应中有固体参与和生成,反应前后气体的总质量发生变化,而容器体积不变,则混合气体的密度是变量,当密度不再变化时说明达到平衡状态,正确;
c项,气体总质量变化,但气体的总物质的量不变,故混合气体的平均相对分子质量是变量,其不再变化说明达到平衡状态,正确;
d项,单位时间内消耗和生成均表示正反应方向的速率,不能说明正逆反应速率相等,错误。
故选bc。
(4)已知副反应的热化学方程式:
①
②
根据盖斯定律,由①-②可得主反应的热化学方程式: ,其焓变。
(5)① P点使用了分子筛膜,能够选择性地不断分离出水蒸气,降低了生成物的浓度,促使主反应的平衡正向移动,从而提高了甲醇的平衡产率。
② 主反应为放热反应(),副反应①②均为吸热反应。在P点之前,分子筛膜分离出水蒸气促使平衡正向移动的作用占主导地位,因此甲醇产率随温度升高而增大;在P点之后,温度升高导致主反应平衡逆向移动,同时副反应平衡正向移动消耗了反应物,此时温度对平衡移动的影响占主导地位,导致甲醇的平衡产率减小。
14.由丙烷生产丙烯的主要反应有:
反应ⅰ.
反应ⅱ.
已知催化剂作用下反应ⅰ、ⅱ的反应机理如图1:
(1)反应ⅰ__________(填“高温”、“低温”、“任意温度”)自发。
(2)一定温度下,将体积比1:1的和以一定流速通入装有催化剂的固定床反应器。在催化剂活性温度范围内,催化历程包括反应物分子在催化剂表面吸附、反应及产物分子的脱附等过程。请据图1回答①~③:
①写出反应ⅰ生成的决速步骤的反应式__________。
②已知:目标产物的选择性。反应器出口处测得的选择性大于,可能原因是_______________。
③提高反应温度,其他条件不变,测得的选择性降低。可能原因是______________。
(3)高温脱氢时会发生副反应:
iii.。其他条件相同,以不同流速进气,测得反应器出口处的转化率和的选择性随进气流速的变化如图2。请从图示坐标数据中选择最适宜的进气流速范围:__________。进气时以一定比例混合进气,的主要作用是_______________。
(4)一种提高丙烷转化率的催化剂-钯膜(只允许透过)反应器,工作原理如图3。
①和下,将和以体积比1:1通入多个无钯膜串联反应器,只发生反应i和ii。若的平衡转化率为,的平衡选择性为,则反应i的压强平衡常数________kPa(以含的最简分数表示)。
②相同条件下,若换成“钯膜反应器”,只发生反应i和ii。的平衡转化率提高到的平衡选择性提高到85%。下列说法正确的是__________。
A.钯膜是反应i的高选择性催化剂
B.透过钯膜,及时从反应器中分离,促使反应i正向移动
C.降低进气时与的体积比,的平衡转化率提高
D.升高温度,的平衡转化率和的平衡选择性均提高
【答案】(1)高温
(2) 反应ⅰ的决速步骤活化能小于反应ⅱ的决速步骤活化能,相同条件下反应ⅰ的反应速率更快,单位时间内转化为丙烯的丙烷占比更高,丙烯选择性更大 温度升高时,活化能更大的反应ⅱ的反应速率增大的幅度比反应ⅰ更大,更多丙烷发生裂解生成乙烯,导致丙烯的选择性降低
(3) 35~40 稀释,降低其分压,有利于反应i正向进行,同时抑制积碳副反应
(4) BC
【分析】图2分析,该图展示了进气流速对丙烷转化率、丙烯选择性的影响,左纵轴:的转化率,右纵轴:的选择性。图3中反应i生成的选择性穿过钯膜进入中心管,被通入的及时携带移出体系,持续降低催化剂床层内的分压,推动平衡正向移动,在不改变反应体系温度、总压的条件下大幅提高丙烷的平衡转化率。
【详解】(1)反应ⅰ的,且反应后气体分子数增多,属于熵增反应()。根据自发反应判据,只有温度足够高时,才能满足,因此反应在高温下自发。
(2)① 决速步骤是反应活化能最高、能垒最大的基元反应。从图1可知反应ⅰ的最高能垒(TSⅡ)对应从吸附态到的步骤,该步为决速步,反应式为。
② 催化剂不改变平衡转化率,选择性由反应速率差异决定:图1中反应ⅱ的最高能垒(TSⅢ')远高于反应ⅰ的最高能垒(TSII),反应ⅱ速率更慢,因此转化为丙烯的丙烷占比更高。
③ 反应ⅱ的活化能比反应ⅰ更高,升高温度时,活化能更大的反应ⅱ的速率提升幅度远大于反应ⅰ,更多丙烷通过反应ⅱ转化为乙烯,导致丙烯的选择性降低。
(3) 流速范围内丙烷转化率较高,同时丙烯选择性也处于较高水平,兼顾生产效率和目标产物占比;作为稀释气,降低丙烷的分压,一方面促进反应ⅰ、ⅱ等气体分子数增加的平衡正向移动,另一方面可以减少副反应iii(积碳反应)的发生。
(4)①设初始通入、各1 mol,丙烷平衡转化率50%,即共消耗0.5 mol丙烷;丙烯选择性80%,则反应i消耗的丙烷为,反应ii消耗的丙烷为。平衡时体系总物质的量:,,,,,,总物质的量为2.5 mol。 反应i的。
②A.钯膜只允许透过,不是反应i的催化剂,不能改变反应的活化能,A错误;
B.从体系分离,反应i的生成物浓度下降,平衡正向移动,B正确;
C.降低与体积比,相当于减小丙烷分压,反应i、ii均为气体分子数增多的反应,平衡正向移动,丙烷平衡转化率提高,C正确;
D.反应i、ii均为吸热反应,升温平衡正向移动,丙烷总转化率提高,但升温对活化能更高的反应ii促进更强,丙烯的平衡选择性会降低,D错误;
故选BC。
【点睛】活化能最高、能垒最大的基元反应是决速步骤。温度一定时,活化能越小 ,速率常数k越大 ,反应速率越快。活化能越大的反应,反应速率受温度影响越显著:升温,所有反应速率都加快,Ea大的反应速率提升倍数更大;降温,所有反应速率减慢;Ea大的反应速率下降更剧烈。
15.哈伯合成氨,为人类带来丰收和喜悦,氨是最重要的化学品之一,我国目前氨的生产能力位居世界位。
(1)科学家研究利用铁触媒催化合成氨的反应历程如图所示,其中吸附在催化剂表面的微粒用“ad”表示。
由图可知合成氨反应的_________。该历程中反应速率最慢的步骤的化学方程式为_________。
(2)在恒温恒容密闭容器中进行合成氨的反应,下列能说明该反应已达到平衡状态的是_________(填序号)。
a.容器内、、的浓度之比为
b.
c.容器内压强保持不变
d.混合气体的密度保持不变
(3)若在0.5 L的恒容密闭容器中,一定量的氮气和氢气进行反应: ,其化学平衡常数K与温度T的关系如下表所示:
T/℃
200
300
400
K
0.5
_________(填“<”“>”或“=”,下同);400℃时,当测得、和物质的量分别为3 mol、2 mol和1 mol时,则该反应的_________。
(4)某科研小组研究:在其他条件不变的情况下,改变起始物氢气的物质的量对工业合成氨反应的影响。实验结果如图所示(图中T表示温度,n表示物质的量)。
①图像中和的关系是:________(填“>”“<”或“=”)。
②a、b、c、d四点所处的平衡状态中,反应物的转化率最高的是_________(填字母)。
(5)已知反应:的标准平衡常数,其中为标准压强,、和为各组分的平衡分压,如:,p为平衡总压,为平衡系统中的物质的量分数。将组成(物质的量分数)为m% 、3m% 和q% He的气体通入反应容器,在温度为T、压强为p的条件下进行反应,平衡时若的转化率为α,则的压强为_________,_________(用含α、m、p、的最简式表示)。
【答案】(1) -46 (或)
(2)c
(3) > <
(4) < c
(5)
【详解】(1)生成物总能量−反应物总能量。该历程中反应速率最慢的步骤即是活化能最大的步骤,化学方程式为;
(2)达到平衡状态时,正逆反应速率相等,各物质的浓度不变,以此判断;
a.浓度比为仅代表某一时刻的浓度比例,和投料、转化率有关,不能说明浓度不再变化,无法判断平衡;
b.平衡时正逆速率需满足计量数关系,正确关系应为,该等式不满足平衡要求;
c.合成氨反应前后气体分子数不相等,恒温恒容下压强和气体物质的量成正比,压强不变说明气体总物质的量不再变化,反应达到平衡;
d.混合气体总质量不变,容器恒容体积不变,密度始终为定值,密度不变不能判断平衡;
故选c;
(3)该反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,平衡常数减小,所以K1>K2;
容器体积为0.5 L,则NH3、N2和H2物质的量浓度分别为6 mol/L、4 mol/L、2 mol/L,此时浓度商Q==1.125>0.5,所以平衡逆向移动,则v正(N2)<v逆(N2);
(4)①合成氨为放热反应,其他条件相同时温度越低,平衡正向程度越大,平衡时的百分含量越高,图中对应的平衡氨含量高于,即<;
②增加氢气的物质的量,平衡向正反应方向移动,氮气的转化率增大,则的转化率最高的是c;
(5)设起始气体总物质的量为,则,平衡时若的转化率为, ,平衡时气体总物质的量为,则,, ,。
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第2章 化学反应的方向、限度与速率
常考题型·精准突破
考点一 化学反应的方向判据
◆题型1 反应焓变与化学反应方向
1.C
2.D
◆题型2 反应熵变与化学反应方向
3.D
4.B
◆题型3 复合判据与化学反应方向及其应用
5.A
6.A
7.D
考点二 化学平衡状态
◆题型1 可逆反应及反应限度
8.A
9.A
◆题型2 化学平衡状态的本质及特征
10.B
11.B
12.D
◆题型3 化学平衡状态的判断方法
13.A
14.D
15.C
考点三 化学平衡常数
◆题型1 化学平衡常数的概念及表达式
16.C
18.B
◆题型2 化学平衡常数的影响因素及应用
19.D
20.D
21.C
◆题型3 化学平衡常数和转化率的计算
22.C
23.D
24.1. 2. 3.B 4.小于 此时浓度商 ,反应向逆反应方向进行
考点四 反应条件对化学平衡的影响
◆题型1 外界条件对化学平衡的影响
25.B
26.C
27.D
◆题型2 勒夏特列原理的应用
28.D
29.D
30.C
31.(1)
(2)CD
(3)增大浓度、及时移出生成物(或适当升高温度、减小压强,任意回答2条,合理即可)
(4) > 降低 200
◆题型3 等效平衡理论的综合应用
32.D
33.D
34.C
35.C
考点五 化学反应速率
◆题型1 化学反应速率的表示方法
36.A
37.D
◆题型2 化学反应速率的计算
38.A
39.D
40.(1) 1 mol 3 mol
(2) 2 34 17 6
(3)
◆题型3 化学反应速率的测定
41.B
42.A
43.(1) 浓度 ② ①
(2)0.0052
(3)溶液完全褪色所需的时间
(4)产物是该反应的催化剂(或生成的起催化作用)
◆题型4 外界条件对化学反应速率的影响
44.B
45.C
46.D
◆题型5 化学反应速率的图像分析
47.B
48.B
49.A
50.(1)
(2)
(3) 增大
(4)
(5)B
考点六 化学平衡图像分析
◆题型1 与转化率变化有关的平衡图像分析
51.B
52.C
53.C
54.C
◆题型2 与物质百分含量变化有关的平衡图像分析
55.B
56.A
57.D
58.B
◆题型3 物质的量与温度、压强的图像分析
59.D
60.B
61.B
62.(1) +128
(2) 20 减小 400~550℃范围,随温度升高,反应Ⅱ、Ⅲ平衡均逆向移动,增大,说明反应Ⅲ逆向移动程度更大,则的物质的量减小
◆题型4 化学反应速率与化学平衡的综合图像分析
63.B
64.A
65.B
66.D
考点七 化学反应条件的控制及优化
◆题型1 化学反应条件的控制
67.B
68.D
69.D
◆题型2 合成氨条件的选择
70.D
71.B
72.(1) 能
(2)催化剂在400-500℃时活性最大
(3) cd a
(4)
(5) 图乙 33% 432
◆题型3 其他化学反应条件的选择及优化
73.D
74.A
75.C
综合攻坚·知能拔高
1.D
2.D
3.C
4.C
5.C
6.C
7.D
8.D
9.C
10.D
11.D
12.A
13.(1)>
(2) 75% 3
(3)bc
(4)
(5) 分子筛膜能够选择性地不断分离出水蒸气,降低了生成物的浓度,促使主反应的平衡正向移动 P点之前,分子筛膜分离出水蒸气促使平衡正向移动的作用占主导地位,因此甲醇产率随温度升高而增大;在P点之后,温度升高导致主反应平衡逆向移动,同时副反应平衡正向移动消耗了反应物,此时温度对平衡移动的影响占主导地位,导致甲醇的平衡产率减小
14.(1)高温
(2) 反应ⅰ的决速步骤活化能小于反应ⅱ的决速步骤活化能,相同条件下反应ⅰ的反应速率更快,单位时间内转化为丙烯的丙烷占比更高,丙烯选择性更大 温度升高时,活化能更大的反应ⅱ的反应速率增大的幅度比反应ⅰ更大,更多丙烷发生裂解生成乙烯,导致丙烯的选择性降低
(3) 35~40 稀释,降低其分压,有利于反应i正向进行,同时抑制积碳副反应
(4) BC
15.(1) -46 (或)
(2)c
(3) > <
(4) < c
(5)
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