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專題08 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡--2023—2025年新課標(biāo)全國卷高考化學(xué)分類匯編(含解析)

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專題08 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡--2023—2025年新課標(biāo)全國卷高考化學(xué)分類匯編(含解析)

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專題08 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡
考點1 化學(xué)反應(yīng)速率及影響因素
1.(2025·云南·高考真題)銅催化下,由電合成正丙醇的關(guān)鍵步驟如圖。下列說法正確的是
A.Ⅰ到Ⅱ的過程中發(fā)生氧化反應(yīng) B.Ⅱ到Ⅲ的過程中有非極性鍵生成
C.Ⅳ的示意圖為 D.催化劑Cu可降低反應(yīng)熱
C
【詳解】A.由圖可知,Ⅰ到Ⅱ的過程中消耗了氫離子和電子,屬于還原反應(yīng),A錯誤;
B.Ⅱ到Ⅲ的過程中生成了一根C-H鍵,如圖,有極性鍵生成,不是非極性鍵,B錯誤;
C.Ⅱ到Ⅲ的過程中生成了一根C-H鍵,由Ⅲ結(jié)合氫離子和電子可知,Ⅲ到Ⅳ也生成了一根C-H鍵,Ⅳ到Ⅴ才結(jié)合CO,可知Ⅳ的示意圖為,C正確;
D.催化劑可改變活化能,加快反應(yīng)速率,不能改變反應(yīng)熱,D錯誤;
故選C。
2.(2025·北京·高考真題)乙烯、醋酸和氧氣在鈀()催化下高效合成醋酸乙烯酯()的過程示意圖如下。
下列說法不正確的是
A.①中反應(yīng)為
B.②中生成的過程中,有鍵斷裂與形成
C.生成總反應(yīng)的原子利用率為
D.催化劑通過參與反應(yīng)改變反應(yīng)歷程,提高反應(yīng)速率
C
【詳解】A.①中反應(yīng)物為CH3COOH、O2、Pd,生成物為H2O和Pd(CH3COO)2,方程式為:,A正確;
B.②中生成的過程中,有C-H斷開和C-O的生成,存在鍵斷裂與形成,B正確;
C.生成總反應(yīng)中有H2O生成,原子利用率不是,C錯誤;
D.是反應(yīng)的催化劑,改變了反應(yīng)的歷程,提高了反應(yīng)速率,D正確;
答案選C。
3.(2025·安徽·高考真題)恒溫恒壓密閉容器中,時加入,各組分物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x隨反應(yīng)時間t變化的曲線如圖(反應(yīng)速率,k為反應(yīng)速率常數(shù))。
下列說法錯誤的是
A.該條件下
B.時間段,生成M和N的平均反應(yīng)速率相等
C.若加入催化劑,增大,不變,則和均變大
D.若和均為放熱反應(yīng),升高溫度則變大
C
【詳解】A.①的,②,②-①得到,則K=,A正確;
B.由圖可知,時間段,生成M和N的物質(zhì)的量相同,由此可知,成M和N的平均反應(yīng)速率相等,B正確;
C.若加入催化劑,增大,更有利于生成M,則變大,但催化劑不影響平衡移動,不變,C錯誤;
D.若和均為放熱反應(yīng),升高溫度,兩個反應(yīng)均逆向移動,A的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)變大,即變大,D正確;
故選C。
4.(2024·廣西·高考真題)烯烴進行加成反應(yīng)的一種機理如下:
此外,已知實驗測得與進行加成反應(yīng)的活化能依次減小。下列說法錯誤的是
A.乙烯與HCl反應(yīng)的中間體為
B.乙烯與氯水反應(yīng)無生成
C.鹵化氫與乙烯反應(yīng)的活性:
D.烯烴雙鍵碳上連接的甲基越多,與的反應(yīng)越容易
B
【詳解】A.HCl中氫帶正電荷、氯帶負(fù)電荷,結(jié)合機理可知,乙烯與HCl反應(yīng)的中間體為氫和乙烯形成正離子:,A正確;
B.氯水中存在HClO,其結(jié)構(gòu)為H-O-Cl,其中Cl帶正電荷、OH帶負(fù)電荷,結(jié)合機理可知,乙烯與氯水反應(yīng)可能會有生成,B錯誤;
C.由機理,第一步反應(yīng)為慢反應(yīng),決定反應(yīng)的速率,溴原子半徑大于氯,HBr中氫溴鍵鍵能更小,更容易斷裂,反應(yīng)更快,則鹵化氫與乙烯反應(yīng)的活性:,C正確;
D.已知實驗測得與進行加成反應(yīng)的活化能依次減小;則烯烴雙鍵碳上連接的甲基越多,與的反應(yīng)越容易,D正確;
故選B。
5.(2024·甘肅·高考真題)下列措施能降低化學(xué)反應(yīng)速率的是
A.催化氧化氨制備硝酸時加入鉑 B.中和滴定時,邊滴邊搖錐形瓶
C.鋅粉和鹽酸反應(yīng)時加水稀釋 D.石墨合成金剛石時增大壓強
C
【詳解】A.催化劑可以改變化學(xué)反應(yīng)速率,一般來說,催化劑可以用來加快化學(xué)反應(yīng)速率,故催化氧化氨制備硝酸時加入鉑可以加快化學(xué)反應(yīng)速率,A項不符合題意;
B.中和滴定時,邊滴邊搖錐形瓶,可以讓反應(yīng)物快速接觸,可以加快化學(xué)反應(yīng)速率,B項不符合題意;
C.鋅粉和鹽酸反應(yīng)時加水稀釋會降低鹽酸的濃度,會降低化學(xué)反應(yīng)速率,C項符合題意;
D.石墨合成金剛石,該反應(yīng)中沒有氣體參與,增大壓強不會改變化學(xué)反應(yīng)速率,D項不符合題意;
故選C。
6.(2024·安徽·高考真題)室溫下,為探究納米鐵去除水樣中的影響因素,測得不同條件下濃度隨時間變化關(guān)系如下圖。
實驗序號 水樣體積/ 納米鐵質(zhì)量/ 水樣初始
① 50 8 6
② 50 2 6
③ 50 2 8
下列說法正確的是
A.實驗①中,0~2小時內(nèi)平均反應(yīng)速率
B.實驗③中,反應(yīng)的離子方程式為:
C.其他條件相同時,適當(dāng)增加納米鐵質(zhì)量可加快反應(yīng)速率
D.其他條件相同時,水樣初始越小,的去除效果越好
C
【詳解】A. 實驗①中,0~2小時內(nèi)平均反應(yīng)速率,A不正確;
B. 實驗③中水樣初始=8,溶液顯弱堿性,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式中不能用配電荷守恒,B不正確;
C. 綜合分析實驗①和②可知,在相同時間內(nèi),實驗①中濃度的變化量大,因此,其他條件相同時,適當(dāng)增加納米鐵質(zhì)量可加快反應(yīng)速率,C正確;
D. 綜合分析實驗③和②可知,在相同時間內(nèi),實驗②中濃度的變化量大,因此,其他條件相同時,適當(dāng)減小初始,的去除效果越好,但是當(dāng)初始太小時,濃度太大,納米鐵與反應(yīng)速率加快,會導(dǎo)致與反應(yīng)的納米鐵減少,因此,當(dāng)初始越小時的去除效果不一定越好,D不正確;
綜上所述,本題選C。
考點二 化學(xué)平衡移動及影響因素
1.(2025·江蘇·高考真題)甘油水蒸氣重整獲得過程中的主要反應(yīng):
反應(yīng)Ⅰ
反應(yīng)Ⅱ
反應(yīng)Ⅲ
條件下,和發(fā)生上述反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)時,體系中和的物質(zhì)的量隨溫度變化的理論計算結(jié)果如圖所示。下列說法正確的是
A.時,的平衡轉(zhuǎn)化率為20%
B.反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)時,
C.其他條件不變,在范圍,平衡時的物質(zhì)的量隨溫度升高而增大
D.其他條件不變,加壓有利于增大平衡時的物質(zhì)的量
A
【分析】550℃時,曲線①物質(zhì)的量是5mol,根據(jù)原子守恒,n(C)=3mol,則其不可能是含碳微粒,故曲線①表示,升高溫度,反應(yīng)Ⅰ平衡正移,反應(yīng)Ⅱ平衡逆向移動,CO物質(zhì)的量增大,則曲線③代表CO,溫度升高,反應(yīng)Ⅲ逆向移動,物質(zhì)的量降低,則曲線②代表,據(jù)此解答。
【詳解】A.時,,,,根據(jù)C原子守恒,可得,根據(jù)O原子守恒,可得(也可利用H原子守恒計算,結(jié)果相同),則,A正確;
B.時,,,則,B錯誤;
C.范圍,隨溫度升高,反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ平衡均逆向移動,增大,說明反應(yīng)Ⅲ逆向移動程度更大,則的物質(zhì)的量減小,C錯誤;
D.增大壓強,反應(yīng)Ⅰ平衡逆向移動,反應(yīng)Ⅱ平衡不移動,反應(yīng)Ⅲ平衡正向移動,的物質(zhì)的量減小,D錯誤;
故選A。
2.(2025·山東·高考真題)在恒容密閉容器中,熱解反應(yīng)所得固相產(chǎn)物和氣相產(chǎn)物均為含氟化合物。平衡體系中各組分物質(zhì)的量隨溫度的變化關(guān)系(實線部分)如圖所示。已知:溫度時,完全分解;體系中氣相產(chǎn)物在、溫度時的分壓分別為、。下列說法錯誤的是
A.a(chǎn)線所示物種為固相產(chǎn)物
B.溫度時,向容器中通入,氣相產(chǎn)物分壓仍為
C.小于溫度時熱解反應(yīng)的平衡常數(shù)
D.溫度時、向容器中加入b線所示物種,重新達(dá)平衡時逆反應(yīng)速率增大
D
【分析】熱解反應(yīng)所得固相產(chǎn)物和氣相產(chǎn)物均為含氟化合物,則其分解產(chǎn)物為和,其分解的化學(xué)方程式為,根據(jù)圖數(shù)據(jù)分析可知,a線代表,b線代表,c線代表。由各線的走勢可知,該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),溫度升高,化學(xué)平衡正向移動。
【詳解】A.a(chǎn)線所示物種為,固相產(chǎn)物,A正確;
B.溫度時,向容器中通入,恒容密閉容器的體積不變,各組分的濃度不變,化學(xué)平衡不發(fā)生移動,雖然總壓變大,但是氣相產(chǎn)物分壓不變,仍為,B正確;
C.由圖可知,升溫b線代表的SiF4增多,則反應(yīng)為吸熱反應(yīng),升溫Kp增大,已知:溫度時,完全分解,則該反應(yīng)T2以及之后正向進行趨勢很大,Qp<Kp,體系中氣相產(chǎn)物在溫度時的分壓為,,恒容密閉容器的平衡體系的氣相產(chǎn)物只有,=p(),即溫度時熱解反應(yīng)的平衡常數(shù)=p(),C正確;
D.據(jù)分析可知,b線所示物種為,恒容密閉容器的平衡體系的氣相產(chǎn)物只有,=p(),溫度不變Kp不變,溫度時向容器中加入,重新達(dá)平衡時p()不變,則逆反應(yīng)速率不變,D錯誤;
綜上所述,本題選D。
3.(2025·甘肅·高考真題)加氫轉(zhuǎn)化成甲烷,是綜合利用實現(xiàn)“碳中和”和“碳達(dá)峰”的重要方式。525℃,101kPa下,。反應(yīng)達(dá)到平衡時,能使平衡向正反應(yīng)方向移動的是
A.減小體系壓強 B.升高溫度
C.增大濃度 D.恒容下充入惰性氣體
C
【詳解】A.反應(yīng)物氣體總物質(zhì)的量為5mol,生成物為3mol,減小壓強會使平衡向氣體體積增大的方向(逆反應(yīng))移動,A不符合題意;
B.該反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度會使平衡向吸熱的逆反應(yīng)方向移動,B不符合題意;
C.增大濃度會提高反應(yīng)物濃度,根據(jù)勒夏特列原理,平衡向正反應(yīng)方向移動以消耗增加的,C符合題意;
D.恒容充入惰性氣體不改變各物質(zhì)濃度,對平衡無影響,D不符合題意;
故選C。
4.(2024·廣西·高考真題)573K、高壓條件下,一定量的苯甲腈在密閉容器中發(fā)生連續(xù)水解:(苯甲腈)(苯甲酰胺)(苯甲酸)。如圖為水解過程中上述三者(分別用表示)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨時間的變化曲線,其中。下列說法錯誤的是
A.水解產(chǎn)物除了還有
B.點時
C.在15min前基本不變,15min后明顯增大,可能是水解產(chǎn)物對生成的反應(yīng)有催化作用
D.任意25min時間段內(nèi)存在
D
【詳解】A.苯甲腈在溶液中發(fā)生連續(xù)水解:,,有NH3生成,A正確;
B.a(chǎn)點之前x(Y)逐漸增大,;a點之后,x(Y)逐漸減小,a點是Y物質(zhì)的最大值,則生成和消耗的速率相等。即,B正確;
C.在15min前基本不變,15min后明顯增大,在沒有另加物質(zhì)、沒有改變反應(yīng)條件的情況下,可能是水解產(chǎn)物對生成的反應(yīng)有催化作用,C正確;
D.根據(jù)圖像所示,反應(yīng)的前期應(yīng)該有,a點之后,由于明顯減小,顯著增大,三者的速率關(guān)系不再滿足,D錯誤;
故選D。
5.(2024·福建·高考真題)多鹵離子在水溶液中的分解反應(yīng)及平衡常數(shù)值如下:
離子 分解反應(yīng) 平衡常數(shù)值
K
下列說法錯誤的是
A.
B.上述分解反應(yīng)均為氧化還原反應(yīng)
C.共價鍵極性:
D.可分解為和
B
【詳解】A.已知電負(fù)性,因此氯在化合物中更容易吸引電子,導(dǎo)致比更容易斷裂,所以電離程度>,,A正確;
B.每個碘離子可以與一個碘分子結(jié)合,形成,這個過程中,離子能夠離解成碘和碘離子,形成平衡反應(yīng):,所以溶液中存在的電離平衡,此變化不是氧化還原反應(yīng),、中碘元素是價,氯元素是價,和中,碘元素是價,溴元素是價;三個變化過程中,各元素化合價都沒有改變,不是氧化還原反應(yīng),B錯誤;
C.同主族元素從上往下,電負(fù)性逐漸減小,因此氯的電負(fù)性大于溴的電負(fù)性,形成共價鍵的兩元素之間的電負(fù)性的差值越大,則鍵的極性越強,因此共價鍵極性的大小關(guān)系為,C正確;
D.已知電負(fù)性,因此氯在化合物中更容易吸引電子,導(dǎo)致容易斷裂產(chǎn)生為和,D正確;
故答案選B。
6.(2024·重慶·高考真題)醋酸甲酯制乙醇的反應(yīng)為:。三個恒容密閉容器中分別加入醋酸甲酯和氫氣,在不同溫度下,反應(yīng)t分鐘時醋酸甲酯物質(zhì)的量n如圖所示。下列說法正確的是
A.該反應(yīng)的 B.容器甲中平均反應(yīng)速率
C.容器乙中當(dāng)前狀態(tài)下反應(yīng)速率 D.容器丙中乙醇的體積分?jǐn)?shù)為
D
【分析】溫度越高反應(yīng)速率越快,比較乙丙可知,丙反應(yīng)升高溫度,醋酸甲酯量增大,則反應(yīng)逆向進行,正反應(yīng)為放熱反應(yīng),焓變小于0;
【詳解】A.由分析,該反應(yīng)的,A錯誤;
B.容器甲中平均反應(yīng)速率,B錯誤;
C.溫度越高反應(yīng)速率越快,比較乙丙可知,丙達(dá)到平衡狀態(tài),但不確定乙是否平衡,不能確定正逆反應(yīng)速率相對大小,C錯誤;
D.對丙而言:
容器丙中乙醇的體積分?jǐn)?shù)為,D正確;
故選D。
考點3 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的計算
1.(2025·重慶·高考真題)水是化學(xué)反應(yīng)的良好介質(zhì),探索水溶液中的酸堿平衡具有重要意義。
(3)利用馳豫法可研究快速反應(yīng)的速率常數(shù)(k,在一定溫度下為常數(shù))。其原理是通過微擾(如瞬時升溫)使化學(xué)平衡發(fā)生偏離,觀測體系微擾后從不平衡態(tài)趨向新平衡態(tài)所需的馳豫時間(),從而獲得k的信息。對于,若將純水瞬時升溫到25℃,測得。已知:25℃時,,,,(為的平衡濃度)。
①25℃時,的平衡常數(shù) (保留2位有效數(shù)字)。
②下列能正確表示瞬時升溫后反應(yīng)建立新平衡的過程示意圖為 。
③25℃時,計算得為 。
【答案】;D;
【詳解】(3)①對于反應(yīng),平衡常數(shù)K的定義為:K=,在25℃的純水中,水的離子積常數(shù)為Kw=,而且平衡時,已知,帶入公式:K=,保留兩位小數(shù)K;
②瞬時升溫后,逆反應(yīng)速率增大,但水的濃度是恒定的,正反應(yīng)速率不變,所以建立新平衡的過程示意圖為D;
③馳豫時間公式為,其中,,帶入得:,在平衡時,,可推出,帶入已知值:,即,將k1帶入馳豫時間公式為:,整理可得,,計算括號內(nèi):,,由于,可忽略不計,所以,得出。
2.(2025·河北·高考真題)乙二醇(EG)是一種重要的基礎(chǔ)化工原料,可通過石油化工和煤化工等工業(yè)路線合成。
(1)石油化工路線中,環(huán)氧乙烷(EO)水合工藝是一種成熟的乙二醇生產(chǎn)方法,環(huán)氧乙烷和水反應(yīng)生成乙二醇,伴隨生成二乙二醇(DEG)的副反應(yīng)。
主反應(yīng):
副反應(yīng):
體系中環(huán)氧乙烷初始濃度為,恒溫下反應(yīng)30min,環(huán)氧乙烷完全轉(zhuǎn)化,產(chǎn)物中。
①0~30min內(nèi), 。
②下列說法正確的是 (填序號)。
a.主反應(yīng)中,生成物總能量高于反應(yīng)物總能量
b.0~30min內(nèi),
c.0~30min內(nèi),
d.選擇適當(dāng)催化劑可提高乙二醇的最終產(chǎn)率
(2)煤化工路線中,利用合成氣直接合成乙二醇,原子利用率可達(dá)100%,具有廣闊的發(fā)展前景。反應(yīng)如下:。按化學(xué)計量比進料,固定平衡轉(zhuǎn)化率,探究溫度與壓強的關(guān)系。分別為0.4、0.5和0.6時,溫度與壓強的關(guān)系如圖:
①代表的曲線為 (填“”“”或“”);原因是 。
② 0(填“>”“<”或“=”)。
③已知:反應(yīng),,x為組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。M、N兩點對應(yīng)的體系, (填“>”“<”或“=”),D點對應(yīng)體系的的值為 。
④已知:反應(yīng),,p為組分的分壓。調(diào)整進料比為,系統(tǒng)壓強維持,使,此時 (用含有m和的代數(shù)式表示)。
【答案】(1) cd
(2) 該反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng),溫度相同時,增大壓強,平衡正向移動,平衡轉(zhuǎn)化率增大 < = 12
【詳解】(1)①0~30min內(nèi),環(huán)氧乙烷完全轉(zhuǎn)化,;
②a.,主反應(yīng)中,,則生成物總能量低于反應(yīng)物總能量,a錯誤;
b.由題中信息可知主反應(yīng)伴隨副反應(yīng)發(fā)生,EG作為主反應(yīng)的生成物同時也是副反應(yīng)的反應(yīng)物,即EG濃度的變化量小于EO濃度的變化量,0~30min內(nèi),,b錯誤;
c.主反應(yīng)中,,副反應(yīng),同一反應(yīng)體系中物質(zhì)一量變化量之比等于濃度變化量之比,產(chǎn)物中,即,,反應(yīng)時間相同,則,,則,c正確;
d.選擇適當(dāng)催化劑可提高主反應(yīng)的選擇性,可提高 乙二醇的最終產(chǎn)率,d正確;
故選cd;
(2)①該反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng),溫度相同時,增大壓強,平衡正向移動,平衡轉(zhuǎn)化率增大,,故、、對應(yīng)α為0.6、0.5、0.4;
②由圖可知,壓強相同時,溫度升高,平衡轉(zhuǎn)化率減小,說明升高溫度平衡逆向移動,則正反應(yīng)為放熱反應(yīng),<0;
③M、N的進料相同,平衡轉(zhuǎn)化率相等,平衡時各組分物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)分別相等,則=;D點對應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率為0.5,根據(jù)題中信息,該反應(yīng)按化學(xué)計量比進料,設(shè)起始加入2molCO和3molH2,列三段式:,平衡時,、、的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)分別為,;
④設(shè)起始加入mmolCO和3molH2,此時,列三段式:,平衡時,氣體總的物質(zhì)的量為mmol,、、平衡分壓分別,。
3.(2025·河南·高考真題)的熱分解與催化的重整結(jié)合,可生產(chǎn)高純度合成氣,實現(xiàn)碳資源的二次利用。主要反應(yīng)如下:
反應(yīng)Ⅰ:
反應(yīng)Ⅱ:
反應(yīng)Ⅲ:
回答下列問題:
(6)一定溫度、下,向體系中加入和,假設(shè)此條件下其他副反應(yīng)可忽略,恒壓反應(yīng)至平衡時,體系中轉(zhuǎn)化率為,轉(zhuǎn)化率為,物質(zhì)的量為,反應(yīng)Ⅲ的平衡常數(shù) (保留小數(shù)點后一位),此時原位利用率為 。
已知:原位利用率
【答案】1.2 70%
【詳解】(6)一定溫度、下,向體系中加入和,恒壓反應(yīng)至平衡時,體系中轉(zhuǎn)化率為,反應(yīng)Ⅰ:平衡時生成,轉(zhuǎn)化率為,物質(zhì)的量為,則
氣體總物質(zhì)的量n總=(1.3+0.1+0.1+1.1+0.4)mol=3mol,
反應(yīng)Ⅲ的平衡常數(shù),平衡時,原位利用率為,故答案為:1.2;70%。
4.(2025·甘肅·高考真題)乙炔加氫是除去乙烯中少量乙炔雜質(zhì),得到高純度乙烯的重要方法。該過程包括以下兩個主要反應(yīng):
反應(yīng)1:
反應(yīng)2:
(3)對于反應(yīng)1,反應(yīng)速率與濃度的關(guān)系可用方程式表示(k為常數(shù))。時,保持其他條件不變,測定了不同濃度時的反應(yīng)速率(如下表)。當(dāng)時, 。
實驗組


【答案】)9.2×10-3
【詳解】(3)將數(shù)據(jù)代入方程,②÷①得到,則,時,,。
5.(2025·陜晉青寧卷·高考真題)/循環(huán)在捕獲及轉(zhuǎn)化等方面具有重要應(yīng)用??蒲腥藛T設(shè)計了利用與反應(yīng)生成的路線,主要反應(yīng)如下:
I.
II.
III.
回答下列問題,
(4)下,在密閉容器中和各發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)物(、)的平衡轉(zhuǎn)化率和生成物(、)的選擇性隨溫度變化關(guān)系如下圖(反應(yīng)III在以下不考慮)。
注:含碳生成物選擇性
①表示選擇性的曲線是 (填字母)。
②點M溫度下,反應(yīng)Ⅱ的 (列出計算式即可)。
③在下達(dá)到平衡時, 。,隨溫度升高平衡轉(zhuǎn)化率下降的原因可能是 。
【答案】c 0.2 反應(yīng)Ⅱ生成的氫氣多于反應(yīng)Ⅲ消耗的氫氣
【詳解】
(4)已知反應(yīng)I為吸熱反應(yīng), Ⅱ為放熱反應(yīng),III為吸熱反應(yīng),根據(jù)圖像,溫度逐漸升高,則碳酸鎂的轉(zhuǎn)化率逐漸升高,氫氣的轉(zhuǎn)化率下降,在以下不考慮反應(yīng)Ⅲ,則二氧化碳的選擇性上升,甲烷的選擇性下降,所以a表示碳酸鎂的轉(zhuǎn)化率,b表示二氧化碳的選擇性,c表示甲烷的選擇性。
①表示選擇性的曲線是c,故答案為:c;
②點M溫度下,從圖中看出碳酸鎂的轉(zhuǎn)化率為49%,則剩余的碳酸鎂為0.51mol,根據(jù)碳原子守恒,甲烷和二氧化碳中碳原子的物質(zhì)的量之和為0.49mol,又因為此時二氧化碳的選擇性和甲烷的選擇性相等,則二氧化碳和甲烷的物質(zhì)的量為0.245mol,根據(jù)氧原子守恒得出水的物質(zhì)的量為0.49mol,根據(jù)氫原子守恒得出 氫氣的物質(zhì)的量為0.02mol,總的物質(zhì)的量為0.02+0.245+0.245+0.49=1mol,,,,則反應(yīng)Ⅱ的,故答案為:;
③在下達(dá)到平衡時,碳酸鎂完全轉(zhuǎn)化,二氧化碳的選擇性為70%,甲烷的選擇性為10%,則生成的二氧化碳為0.7mol,生成的甲烷為0.1mol,根據(jù)碳原子守恒得出1-0.7-0.1 mol=0.2mol;因為反應(yīng)Ⅱ是放熱的,反應(yīng)Ⅲ是吸熱的。在,隨溫度升高,反應(yīng)Ⅱ逆向移動,反應(yīng)Ⅲ正向移動,由于反應(yīng)Ⅱ生成的氫氣多于反應(yīng)Ⅲ消耗的氫氣,導(dǎo)致平衡轉(zhuǎn)化率下降,故答案為:0.2;反應(yīng)Ⅱ生成的氫氣多于反應(yīng)Ⅲ消耗的氫氣。
6.(2025·廣東·高考真題)鈦單質(zhì)及其化合物在航空、航天、催化等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。
(3)以為原料可制備。將與10.0molTi放入容積為的恒容密閉容器中,反應(yīng)體系存在下列過程。
編號 過程
(a)
(b)
(c)
(d)
②不同溫度下,平衡時反應(yīng)體系的組成如圖。曲線Ⅰ對應(yīng)的物質(zhì)為 。
③溫度下, ,反應(yīng)(c)的平衡常數(shù) (列出算式,無須化簡)。
(4)鈦基催化劑可以催化儲氫物質(zhì)肼的分解反應(yīng):
(e)
(f)
為研究某鈦基催化劑對上述反應(yīng)的影響,以肼的水溶液為原料(含的物質(zhì)的量為),進行實驗,得到、隨時間t變化的曲線如圖。其中,為與的物質(zhì)的量之和;為剩余的物質(zhì)的量。設(shè)為0~t時間段內(nèi)反應(yīng)(e)消耗的物質(zhì)的量,該時間段內(nèi),本體系中催化劑的選擇性用表示。
①內(nèi),的轉(zhuǎn)化率為 (用含的代數(shù)式表示)。
②內(nèi),催化劑的選擇性為 (用含與的代數(shù)式表示,寫出推導(dǎo)過程)。
【答案】(3) 0.5
(4)
【詳解】(3)② 由表格可知,反應(yīng)a為放熱反應(yīng),反應(yīng)b、c為吸熱反應(yīng),反應(yīng)d也是放熱的,曲線Ⅰ,Ⅱ可表示或的物質(zhì)的量隨溫度的變化情況,隨著溫度升高,反應(yīng)b、c正向移動,反應(yīng)a、d為逆向移動,所以的含量逐漸上升,的含量逐漸下降,所以曲線Ⅰ對應(yīng)的物質(zhì)為,故答案為:;
③ 溫度下,,,,根據(jù)Ti元素守恒,可推出(10+5-6-8.5)mol=0.5mol,則,,反應(yīng)(c)的平衡常數(shù)=,故答案為:0.5;;
(4)① 因為肼為反應(yīng)物,肼的含量逐漸下降,起始時,時, ,則內(nèi),的轉(zhuǎn)化率為=,故答案為:;
② 由圖可知,內(nèi),,,則,反應(yīng)掉的肼為,生成的氮氣和氫氣的物質(zhì)的量為,根據(jù)反應(yīng)前后原子個數(shù)守恒,可得,反應(yīng)f消耗的肼為,反應(yīng)e消耗的肼為, 則本體系中催化劑的選擇性===,故答案為:。
考點一 化學(xué)反應(yīng)速率及影響因素
1.(2025·北京海淀·二模)溴乙烷與NaOH的乙醇溶液主要發(fā)生消去反應(yīng),同時也會發(fā)生取代反應(yīng),反應(yīng)過程中的能量變化如圖。下列說法正確的是
A.反應(yīng)①的活化能大于反應(yīng)②的
B.溴乙烷與NaOH的乙醇溶液的反應(yīng)需加熱,目的是提高反應(yīng)速率
C.無論從產(chǎn)物穩(wěn)定性還是反應(yīng)速率的角度,均有利于的生成
D.若將溶劑乙醇換成水,兩種產(chǎn)物的比例不發(fā)生改變
B
【詳解】A.由圖可知,反應(yīng)①的活化能是,反應(yīng)②的活化能是,活化能:反應(yīng)①<反應(yīng)②,A錯誤;
B.加熱使普通分子轉(zhuǎn)化為活化分子,有效碰撞次數(shù)增加,故加熱的目的是提高反應(yīng)速率,B正確;
C.從穩(wěn)定性角度看,乙醇的能量更低,乙醇是優(yōu)勢產(chǎn)物;從反應(yīng)速率角度看,生成乙烯的活化能更低,乙烯是優(yōu)勢產(chǎn)物,C錯誤;
D.若將溶劑乙醇換成水,主要發(fā)生的是水解反應(yīng),乙醇的比例會增加,D錯誤;
故選B。
2.(2025·北京東城·二模)實驗表明,其他條件相同時,一定范圍內(nèi),(X為Br或I)在NaOH水溶液中發(fā)生反應(yīng)生成的速率與無關(guān)。該反應(yīng)過程的能量變化如圖所示。
①下列說法不正確的是
A.該反應(yīng)為取代反應(yīng)
B.中C的雜化方式不完全相同
C.X為Br時的、和均不等于X為I時的和
D.該反應(yīng)速率與無關(guān)的原因主要是不參與①
C
【詳解】A.該反應(yīng)為鹵代烴的水解反應(yīng),屬于取代反應(yīng),A正確;
B.甲基的碳原子是雜化,與三個甲基相連的碳原子失去了1個電子,帶正電,價電子對數(shù)是3,為雜化,B正確;
C.表示斷裂碳鹵鍵吸收的能量,則Br和I的不相同,表示形成鍵釋放的能量,則Br和I的相同,C錯誤;
D.決速步驟(活化能大的步驟)為碳鹵鍵的離解(步驟①),不涉及OH ,故速率與其濃度無關(guān),D正確;
故選C。
3.(2025·天津·一模)科學(xué)家提出一種大氣中在和作用下轉(zhuǎn)變?yōu)榈臋C理(圖1),其能量變化如圖2所示。
已知:的結(jié)構(gòu)式為,下列說法正確的是
A.由圖2可知,該過程的決速步是①
B.①中只涉及鍵的斷裂,無鍵的形成
C.②③均發(fā)生了氧化還原反應(yīng)
D.總反應(yīng)中還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比為2:1
A
【詳解】A.由圖2可知,步驟①正反應(yīng)的活化能最大,反應(yīng)速率最慢,則該過程的決速步是①,A正確;
B.①中與硫原子相連的O-H鍵斷裂,生成涉及鍵的生成,B錯誤;
C.②中反應(yīng)無元素化合價發(fā)生變化,沒有發(fā)生氧化還原反應(yīng),C錯誤;
D.在和作用下轉(zhuǎn)變?yōu)椋蛟鼗蟽r升高了2,是還原劑,被還原為,氮元素化合價降低了1,是氧化劑,由得失電子守恒可得關(guān)系式2~,總反應(yīng)中還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比為1:2,D錯誤;
故答案選A。
4.(2025·天津濱海新·三模)某溫度下, 在密閉容器中充入一定量的 R(g), 發(fā)生反應(yīng), 該反應(yīng)經(jīng)歷兩步:①。 ②, 催化劑M能催化第②步反應(yīng), 反應(yīng)歷程如圖所示。下列說法不正確的是
A.升高溫度,減小, 且減小
B.不使用催化劑M,反應(yīng)過程中c(I)先增大后減小
C.使用催化劑M,反應(yīng)①的活化能不變,反應(yīng)②的活化能變?yōu)?br/>D.使用催化劑M,反應(yīng)①速率不變,反應(yīng)②速率加快
C
【詳解】A.由反應(yīng)歷程圖可知,反應(yīng)①為吸熱反應(yīng),反應(yīng)②為放熱反應(yīng),對于反應(yīng)②,升高溫度,平衡逆向移動,減小,增大,故減小,總反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向移動,減小,增大,故減小,A項正確;
B.由圖可知反應(yīng)①的速率大于反應(yīng)②,開始時I的生成速率大于消耗速率,隨著反應(yīng)的進行,I的濃度逐漸減小,故不使用催化劑M,反應(yīng)過程中I的濃度先增大后減小,B項正確;
C.催化劑M能催化第②步反應(yīng),故使用催化劑M,反應(yīng)①的活化能不變,對于反應(yīng)②,加入催化劑,降低反應(yīng)的活化能,由圖可知,其反應(yīng)熱為,不是活化能,C項錯誤;
D.催化劑M能催化第②步反應(yīng),故使用催化劑M,反應(yīng)①的活化能不變,對于反應(yīng)②,加入催化劑,能降低反應(yīng)的活化能,使反應(yīng)速率加快,D項正確;
答案選C。
5.(2025·北京豐臺·二模)某小組用、HI和KI探究外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。室溫下,按下列初始濃度進行實驗。
實驗Ⅰ.
實驗編號 ① ② ③ ④ ⑤
0.1 0.1 0.1 0.2 0.3
0.1 0.2 0.3 0.1 0.1
出現(xiàn)棕黃色的時間/s 13 6.5 4.3 6.6 4.4
實驗Ⅱ.用KI替代HI做上述5組實驗,觀察到有無色氣體產(chǎn)生,一段時間內(nèi)溶液均未見棕黃色。
下列說法不正確的是
A.由實驗Ⅰ可知,氧化HI的反應(yīng)速率與和的乘積成正比
B.實驗①中反應(yīng)繼續(xù)進行,20s時測得為,則0~20s的平均反應(yīng)速率:
C.實驗Ⅱ中的現(xiàn)象可能是因為分解的速率大于氧化KI的速率
D.對比實驗Ⅰ和Ⅱ,Ⅰ-的還原性隨酸性減弱而減弱
D
【詳解】A.對比實驗①、②、③:HI濃度增加反應(yīng)速率增加,對比實驗①、④、⑤:H2O2濃度增加反應(yīng)速率增加,因此,H2O2氧化HI的反應(yīng)速率與和的乘積成正比,故A正確;
B.0~20s的平均反應(yīng)速率:,故B正確;
C.實驗II向H2O2加入KI產(chǎn)生氧氣,而未產(chǎn)生I2,說明H2O2分解的速率大于H2O2氧化KI的速率,故C正確;
D.實驗II引入了K+,K+對H2O2的分解有影響,不能說明酸性對I-還原性的影響,故D錯誤;
故答案為D。
6.(2025·湖南婁底·一模)合成的兩條途徑如圖示。下列敘述正確的是
A.的空間結(jié)構(gòu)為平面三角形,中心原子N的雜化方式為
B.在ER途徑中,形成自由基,該過程破壞了中的鍵和鍵
C.在LH途徑中,改變了反應(yīng)的焓變,提高合成氨的反應(yīng)速率
D.使用催化劑可以降低ER途徑和LH途徑中的決速步驟活化能,提高平衡轉(zhuǎn)化率
B
【詳解】A.中N原子價層電子對數(shù)為4,采用雜化,有一對孤電子,空間結(jié)構(gòu)為三角錐形,A錯誤;
B.氮分子之間存在非極性鍵(含鍵和鍵),形成自由基破壞了中的鍵和鍵,B正確;
C.催化劑只改變反應(yīng)途徑,不能改變焓變(反應(yīng)熱),C錯誤;
D.催化劑可降低決速步驟活化能,提高反應(yīng)速率,但不能提高平衡轉(zhuǎn)化率,D錯誤;
故答案選B。
考點二 化學(xué)平衡移動及影響因素
1.(2025·江蘇連云港·一模)使用CH3COOCH3與H2反應(yīng)制C2H5OH過程中的主要反應(yīng)為
反應(yīng)I:CH3COOCH3(g)+2H2(g)= C2H5OH(g)+CH3OH(g) ΔH1=1004kJ·mol-1
反應(yīng)II:CH3COOCH3(g)+H2(g)= CH3CHO(g)+CH3OH(g) ΔH2=1044kJ·mol-1
反應(yīng)III:CH3COOCH3(g)+C2H5OH(g)=CH3COOCH2CH3(g)+CH3OH(g) ΔH3= 1160kJ·mol-1
在催化劑作用下,在1.0×105 Pa、n起始(CH3COOCH3)∶n起始(H2)=1∶2時,若僅考慮上述反應(yīng),反應(yīng)相同時間,CH3COOCH3轉(zhuǎn)化率、C2H5OH和CH3COOCH2CH3的選擇性隨溫度的變化如圖所示。[C2H5OH的選擇性=×100%]。下列說法正確的是
A.反應(yīng)CH3CHO(g)+H2(g)=C2H5OH(g)的焓變ΔH = 40 kJ·mol-1
B.185℃時,若起始n(CH3COOCH3)為1mol,則反應(yīng)后體系中C2H5OH為0.04 mol
C.溫度在165℃~205℃之間,反應(yīng)后的體系中存在CH3CHO
D.溫度在225℃~235℃之間,C2H5OH的選擇性保持不變,說明反應(yīng)I達(dá)到了平衡
B
【詳解】A.根據(jù)蓋斯定律,反應(yīng)I減去反應(yīng)II得:CH3CHO(g)+H2(g)=C2H5OH(g)的焓變ΔH =ΔH1-ΔH2=1004kJ·mol-1-1044kJ·mol-1=-40 kJ·mol-1,A錯誤;
B.185℃時,若起始n(CH3COOCH3)為1mol,則CH3COOCH3反應(yīng)了1mol=0.2 mol,,則反應(yīng)后體系中C2H5OH為0.04 mol,B正確;
C.溫度在165℃~205℃之間,C2H5OH和CH3COOCH2CH3的選擇性之和為100%,則反應(yīng)后的體系中不存在CH3CHO,C錯誤;
D.溫度在225℃~235℃之間,C2H5OH的選擇性保持不變,但是CH3COOCH3轉(zhuǎn)化率增大,根據(jù)C2H5OH的選擇性=×100%,則增大,即反應(yīng)I沒有達(dá)到平衡,D錯誤;
故選B。
2.(2025·河北保定·三模)是一種重要的化工原料,常用于催化劑、媒染劑和消毒劑等。在一定溫度下,在液態(tài)有機相中存在以下氯化絡(luò)合反應(yīng):
① ;
② ;
③ ;
④ 。
保持溫度不變,改變某濃度有機相稀溶液中的起始濃度,測得銅元素的部分微粒分布系數(shù)與平衡濃度的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是
A.已知的空間結(jié)構(gòu)為平面正方形,則的雜化軌道類型為
B.曲線b代表溶液中的分布系數(shù)與平衡濃度的關(guān)系
C.A點時,的濃度為
D.向上述溶液中繼續(xù)加入有機試劑稀釋,體系中比值減小
B
【分析】由圖及反應(yīng)①②③④可知,隨著c(Cl-)的增加,平衡正向移動,c(Cu2+)減小,c(CuCl+)增加,故曲線a表示Cu2+的分布系數(shù),曲線b表示CuCl+的分布系數(shù),則曲線c表示CuCl2的分布系數(shù)。
【詳解】A.已知[CuCl4]2-的空間結(jié)構(gòu)為平面正方形,而sp3雜化的VSEPR模型是四面體形,A錯誤;
B.根據(jù)分析可知,曲線b表示CuCl+的分布系數(shù)與平衡濃度的關(guān)系,B正確;
C.由分析和圖可知,A點時和分布系數(shù)幾乎為0,可以忽略不計,主要含銅微粒為Cu2+、CuCl+和CuCl2,A點為曲線a與曲線b的交點,故A點時c(Cu2+)=c(CuCl+),且K1=1.5,則,則c(Cl-) = 1/1.5 = 2/3 mol/L,C錯誤;
D.根據(jù)反應(yīng)③④可得c{}=K3×c3(Cl-)×c(Cu2+),c{}=K4×c4(Cl-)×c(Cu2+),則,稀釋時,溶液中Cl-濃度減小,所以體系中的值增大,D錯誤;
故答案選B。
3.(2025·山東淄博·三模)向體積均為1 L的兩個剛性容器中各充入4molHBr(g)和1molO2(g),分別在絕熱和恒溫條件下發(fā)生反應(yīng),測得壓強變化ΔP(ΔP=P0-Px,P0為起始壓強,Px為某時刻壓強)隨時間變化關(guān)系如圖所示。
下列說法正確的是
A.L1表示絕熱條件下ΔP隨時間變化關(guān)系 B.ΔH>0
C.HBr的轉(zhuǎn)化率: D.b點對應(yīng)的平衡常數(shù)
D
【詳解】A.恒溫恒容條件下,容器中氣體的壓強與氣體的物質(zhì)的量成正比,根據(jù)方程式知,反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量之和減小,則壓強減小,在絕熱條件下進行,隨著反應(yīng)的進行,容器內(nèi)壓強先增大后減小,說明開始時溫度對壓強的影響大于氣體的物質(zhì)的量,則L2表示絕熱條件下ΔP隨時間變化關(guān)系,A錯誤;
B.恒溫恒容條件下,容器中氣體的壓強與氣體的物質(zhì)的量成正比,根據(jù)方程式知,反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量之和減小,則壓強減小,,在圖中以ac所在線表示;在絕熱條件下進行,隨著反應(yīng)的進行,容器內(nèi)壓強先增大后減小,說明開始時溫度對壓強的影響大于氣體的物質(zhì)的量,說明該反應(yīng)為放熱反應(yīng),,B錯誤;
C.b點溫度高于c點,該反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向移動,所以HBr的轉(zhuǎn)化率:,C錯誤;
D.在恒溫恒容條件下,氣體壓強之比等于總物質(zhì)的量之比,根據(jù)三段式:,根據(jù)a點時數(shù)據(jù)有:,解得x=0.75,此時濃度商,a、b點總壓強相等,容器體積相等,b點溫度較高,故b點氣體的物質(zhì)的量小于a點,正反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),說明b點HBr的轉(zhuǎn)化率大于a點,即b點平衡常數(shù)K大于a點Qc,D正確;
故選D。
4.(2025·河北·一模)向恒壓密閉容器中加入一定量X和Y發(fā)生反應(yīng): 。不同溫度下X和Y的投入比例與平衡時Z的體積分?jǐn)?shù)(w)變化關(guān)系如下圖。下列說法錯誤的是
A.
B.溫度下,時,Z的體積分?jǐn)?shù)可能位于N點
C.M點時X與Y的轉(zhuǎn)化率相等
D.M點時Z的體積分?jǐn)?shù)一定小于
B
【詳解】A.反應(yīng)為放熱反應(yīng),相同條件下,溫度降低,平衡正移,的體積分?jǐn)?shù)增大,則,A項正確;
B.時,的體積分?jǐn)?shù)最大,時,Z的體積分?jǐn)?shù)不可能位于N點,B項錯誤;
C.按系數(shù)比投料時,與的轉(zhuǎn)化率相等,C項正確;
D.的體積分?jǐn)?shù)等于的體積分?jǐn)?shù),所以點時的體積分?jǐn)?shù)一定小于50%,D項正確;
故選B。
5.(2025·遼寧沈陽·三模)溫度,在恒容密閉反應(yīng)器中進行高壓液態(tài)+氫萘催化脫氫實驗,反應(yīng)Ⅰ:;反應(yīng)Ⅱ:;,測得和的產(chǎn)率和(以物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)計)隨時間的變化關(guān)系如圖所示,下列說法中錯誤的是
A.由圖可知:反應(yīng)活化能 B.溫度對Ⅱ反應(yīng)限度影響大
C.改變催化劑可調(diào)控兩種有機生成物比例 D.時,共產(chǎn)生
B
【詳解】A.由圖可知,相同時間內(nèi)(反應(yīng)Ⅱ產(chǎn)物產(chǎn)率)大于(反應(yīng)Ⅰ產(chǎn)物產(chǎn)率),說明反應(yīng)Ⅱ的反應(yīng)速率比反應(yīng)Ⅰ快,一般情況下,反應(yīng)速率越快,反應(yīng)的活化能越低,所以反應(yīng)活化能Ⅱ<Ⅰ,A選項正確;
B.已知,反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ均為吸熱反應(yīng),且反應(yīng)Ⅰ的更大。根據(jù)勒夏特列原理,升高溫度,平衡向吸熱方向移動,對于吸熱反應(yīng),越大,溫度對反應(yīng)限度影響越大,所以溫度對反應(yīng)Ⅰ的反應(yīng)限度影響大,B選項錯誤;
C.催化劑具有選擇性,不同的催化劑對不同反應(yīng)的催化效果不同,所以改變催化劑可調(diào)控兩種有機生成物比例,C選項正確;
D.8h時,= 0.027,= 0.374,起始時,根據(jù)反應(yīng)Ⅰ,生成的物質(zhì)的量,同時生成的物質(zhì)的量;根據(jù)反應(yīng)Ⅱ,生成的物質(zhì)的量,同時生成的物質(zhì)的量,則共產(chǎn)生的物質(zhì)的量,D選項正確;
故答案選B。
6.(2025·遼寧撫順·二模)T0時, ,,,其中、只與溫度有關(guān),將一定量的NO2充入注射器中,改變活塞位置,氣體透光率隨時間的變化如圖(氣體顏色越深,透光率越低),下列說法正確的是
A.T0時,
B.T1時,,則T1C.d點
D.保持容積不變,再充入一定量NO2氣體,新平衡后NO2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大
C
【詳解】A.由反應(yīng)達(dá)到平衡時,正逆反應(yīng)速率相等可得:,則,,A不符合題意;
B.時,由可得:平衡常數(shù),說明平衡向逆反應(yīng)方向移動,溫度,B不符合題意;
C.由圖可知,d點后透光率減小,說明二氧化氮濃度增大,平衡向逆反應(yīng)方向移動,則二氧化氮的正反應(yīng)速率小于逆反應(yīng)速率,C符合題意;
D.保持容積不變,再充入一定量二氧化氮氣體相當(dāng)于增大壓強,加壓反應(yīng)相對原平衡向正反應(yīng)方向移動,則平衡后的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)減小,D不符合題意;
故選C。
考點三 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的計算
1.(2025·山東淄博·三模)甲醇水蒸氣催化重整制氫氣,涉及主要反應(yīng)如下:
Ⅰ.CH3OH(g)+H2O(g)3H2(g)+CO2(g) ΔH1=+49.0 kJ·mol-1
Ⅱ.CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) ΔH2=+90.2 kJ·mol-1
Ⅲ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH3
回答下列問題:
(3)溫度T時,向恒容密閉容器中按=1∶1投料,測得起始壓強為a kPa,加入適量CaO(s),體系達(dá)平衡后,CO2的選擇性為80%,CaO對CO2的吸收率為50%,已知溫度T時,反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=bkPa,則平衡時,分壓p(H2)= kPa;反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)Kp= ;若向平衡體系中再加入少量CH3OH(g),重新達(dá)平衡后,將 (填“增大”“減小”或“不變”)。
【答案】7b 增大
【詳解】(3)已知溫度T時,反應(yīng)的平衡常數(shù),即平衡時,由于CaO對CO2的吸收率為50%,即反應(yīng)Ⅰ生成的,溫度T時,向恒容密閉容器中按=1∶1投料,測得起始壓強為a kPa,即,體系達(dá)平衡后,CO2的選擇性為80%,則,解得,由C守恒可得,由Ⅰ.CH3OH(g)+H2O(g)3H2(g)+CO2(g) 、Ⅱ.CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)可知,;反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù);若向平衡體系中再加入少量CH3OH(g),由于溫度未發(fā)生變化,則不變,加入CH3OH(g)使得增大,故重新達(dá)平衡后,增大。
2.(2025·河北·二模)油氣開采、石油化工、煤化工等工業(yè)廢氣中普遍含有,需要回收處理并加以利用。
(3)在、條件下,將的混合氣進行熱分解反應(yīng)。平衡時混合氣中與的分壓相等。
①的平衡轉(zhuǎn)化率為 ,平衡常數(shù) 。
②工業(yè)上,通常在等溫、等壓條件下將與的混合氣體通入反應(yīng)器,發(fā)生熱分解反應(yīng),達(dá)到平衡狀態(tài)后,若繼續(xù)向反應(yīng)器中通入,的平衡轉(zhuǎn)化率會 (填“增大”“減小”或“不變”),利用平衡常數(shù)與濃度商的關(guān)系說明理由: 。
【答案】50% 5 增大 等溫等壓通入,體積增大,各物質(zhì)分壓減小,,平衡正向移動,轉(zhuǎn)化率增大
【詳解】(3)①設(shè),,設(shè)分解的物質(zhì)的量2x,則:
平衡時與分壓相等,因同溫同體積條件下,分壓之比等于物質(zhì)的量之比,所以1-2x=2x,解得x=0.25。轉(zhuǎn)化率=;
總物質(zhì)的量=1-2x+x+2x+4=5+x=5.25mol。各物質(zhì)的物質(zhì)的量,,,各物質(zhì)分壓:,,;
②等溫等壓下通入,容器體積增大,各物質(zhì)濃度同等程度減小,相當(dāng)于減小壓強。正反應(yīng)方向是氣體分子數(shù)增大的方向,減小壓強,平衡正向移動,平衡轉(zhuǎn)化率增大;設(shè)等溫等壓下通入的濃度商為,溫度不變,不變,通入后,體積增大,各物質(zhì)分壓減小,中分子分母同比例減小,所以,平衡正向移動,轉(zhuǎn)化率增大;
故答案為:①50%;5;
②增大;等溫等壓通入,體積增大,各物質(zhì)分壓減小,,平衡正向移動,轉(zhuǎn)化率增大。
3.(2025·河北保定·二模)乙烯是重要化工原料,也是制備聚乙烯塑料的單體?;卮鹣铝袉栴}:
(5)用丙烷制乙烯的反應(yīng)為,在某溫度下,總壓保持為120kPa,向體積可變的密閉容器中充入和,達(dá)到平衡時的轉(zhuǎn)化率為50%。平衡體系中為 kPa.該溫度下,該反應(yīng)的平衡常數(shù) kPa。提示:用氣體分壓計算的平衡常數(shù)為壓強平衡常數(shù)(),分壓總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。
【答案】20 20
【詳解】(5)由題知,平衡體系中含1mol C3H8、1mol CH4、1mol C2H4和3mol Ar,已知總壓強為120 kPa,則,。
4.(2025·廣西南寧·模擬預(yù)測)1,3-丁二烯是石油化工的重要原料,采用CO2氧化1-丁烯脫氫生產(chǎn)1,3-丁二烯既可以實現(xiàn)1-丁烯高值轉(zhuǎn)化,又可以實現(xiàn)的資源化利用。發(fā)生的反應(yīng)如下:
反應(yīng)I: ΔH1=akJ·mol-1
同時還發(fā)生以下副反應(yīng):
反應(yīng)Ⅱ: ΔH2=bkJ·mol-1
反應(yīng)Ⅲ: ΔH3=+46kJ·mol-1
已知:b>46
回答下列問題:
(3)600℃時,恒定總壓0.10MPa,以起始物質(zhì)的量均為1mol的1-丁烯、CO2投料,達(dá)平衡時,測得1-丁烯和CO2的轉(zhuǎn)化率分別為80%、10%。則600℃時,反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)Kp= (列出計算式)。
(5)1,3-丁二烯與HBr發(fā)生加成反應(yīng)分兩步:第一步H+進攻1,3-丁二烯生成碳正離子();第二步Br-進攻碳正離子完成1,2-加成或1,4-加成。反應(yīng)進程中的能量變化如圖所示。
由阿倫尼烏斯公式推知,同一反應(yīng)在不同溫度(T)下,反應(yīng)速率常數(shù)(k)與活化能(Ea)的關(guān)系如下:(其中R為常數(shù))。其他條件不變的情況下,升高溫度,更有利提高 (填“1,2-加成”或“1,4-加成”)的反應(yīng)速率。
【答案】(3)
(5)1,4-加成
【詳解】(3)由題給數(shù)據(jù)可建立如下三段式:,,由三段式數(shù)據(jù)可知,600℃時,反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)Kp=;
(5)由題中阿倫尼烏斯公式可知,升高相同的溫度,活化能越大,速率常數(shù)k增大的越多,所以升高溫度,對1,4加成產(chǎn)物的生成速率提高更有利。
5.(2025·吉林長春·模擬預(yù)測)萘類物質(zhì)的加成反應(yīng),可以合成多種環(huán)狀結(jié)構(gòu)的異構(gòu)體,并在工業(yè)中有重要應(yīng)用,利用1-甲基萘(1-MN)制備四氫萘類物質(zhì)(MTLs,包括1-MTL和5-MTL)。反應(yīng)過程中伴有生成1-甲基十氫萘(1-MD)的副反應(yīng),涉及反應(yīng)如圖:
(3)已知:以上各反應(yīng)的速率方程均可表示為,其中、分別為各反應(yīng)中對應(yīng)反應(yīng)物的濃度,k為速率常數(shù)(k1~k4分別對應(yīng)反應(yīng)R1~R4);一定溫度下,將一定量的1-MN投入一密閉容器中,保持體系中濃度恒定(反應(yīng)體系體積變化忽略不計),測定不同時刻相關(guān)物質(zhì)的濃度。已知該溫度下,k1:k2:k3:k4=21:4:7:23,60min時,c(5-MTL)=0.099mol/L,若0-60min產(chǎn)物1-MD的含量可忽略不計,則此時c(1-MTL)= mol/L,60min后,隨1-MD的含量增加, (填“增大”“減小”或“不變”)。
(4)一定溫度下,在體積1L的密閉容器中投入1mol 和10mol 發(fā)生上述反應(yīng),達(dá)到平衡時,容器中為0.2mol,為0.3mol,的轉(zhuǎn)化率為25%,的產(chǎn)率為 。
【答案】(3)0.033 增大(4)30%
【詳解】(3)已知,由速率方程均可表示為,其中、分別為各反應(yīng)中對應(yīng)反應(yīng)物的濃度,k為速率常數(shù)(k1~k4分別對應(yīng)反應(yīng)R1~R4)可知,60min時,c(5-MTL)=0.099mol/L,若0-60min產(chǎn)物1-MD的含量可忽略不計,此時,則;60min后,,60min后5-MTL和1-MTL轉(zhuǎn)化為1-MD的速率比為,1-MTL消耗得更快,則隨1-MD的含量增加,增大;
(4)根據(jù)反應(yīng)關(guān)系圖可知,生成1mol 1-MD共需要5molH2,生成1mol 5-MTL需要2mol H2,生成1mol 1-MTL需要2mol H2,設(shè)生成xmol的1-MD,則共消耗H2的物質(zhì)的量為2×0.2mol+2×0.3mol+5x=10mol×25%,解得x=0.3,1-MD的產(chǎn)率為。
6.(2025·河北保定·三模)我國力爭2030年前實現(xiàn)“碳達(dá)峰”,2060年前實現(xiàn)“碳中和”。某科研團隊通過鎵改性的疏水二氧化硅負(fù)載銅基催化劑,實現(xiàn)了加氫制二甲醚的高效催化。其主要反應(yīng)為:
反應(yīng)Ⅰ:
反應(yīng)Ⅱ:
反應(yīng)Ⅲ:2CO2
(4)一定溫度下在某恒容密閉容器中按和的濃度比為投料進行上述反應(yīng),測得不同時間段部分物質(zhì)的濃度如下表:
時間(min) 濃度(mol/L) 0 10 20 30 40
1.00 0.68 0.40 0.30 0.30
0 0.05 0.08 0.10 0.10
①內(nèi),的平均反應(yīng)速率 。
②根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算反應(yīng)Ⅲ的平衡常數(shù) (列式,代入數(shù)據(jù),不計算結(jié)果)。
(5)對上述反應(yīng)實驗研究得出:在相同溫度下,的轉(zhuǎn)化率等物理量隨催化劑的組成比的變化關(guān)系如圖所示。
若溫度不變,催化劑中約是 時最有利于二甲醚的合成;此時,若增大反應(yīng)物投料比,平衡常數(shù)K將 (填“增大”“減小”或“不變”)。
【答案】(4)
(5)3.0 不變
【詳解】(4)一定溫度下在某恒容密閉容器中按和的濃度比為投料進行上述反應(yīng),起始時,則。
①根據(jù)表中數(shù)據(jù),內(nèi),的改變量為,則其平均反應(yīng)速率為。
②在30min時反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài),剩余的,消耗的,生成,根據(jù)反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅲ都可以看出反應(yīng)中和的反應(yīng)比始終為3:1,則,得到剩余的,根據(jù)C原子守恒可得,根據(jù)H原子守恒得到生成的,則反應(yīng)Ⅲ的平衡常數(shù)為。
(5)根據(jù)圖形可知,當(dāng)時,二甲醚的選擇性最高;因溫度不變,則平衡常數(shù)K不變。
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專題08 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡
考點1 化學(xué)反應(yīng)速率及影響因素
1.(2025·云南·高考真題)銅催化下,由電合成正丙醇的關(guān)鍵步驟如圖。下列說法正確的是
A.Ⅰ到Ⅱ的過程中發(fā)生氧化反應(yīng) B.Ⅱ到Ⅲ的過程中有非極性鍵生成
C.Ⅳ的示意圖為 D.催化劑Cu可降低反應(yīng)熱
2.(2025·北京·高考真題)乙烯、醋酸和氧氣在鈀()催化下高效合成醋酸乙烯酯()的過程示意圖如下。
下列說法不正確的是
A.①中反應(yīng)為
B.②中生成的過程中,有鍵斷裂與形成
C.生成總反應(yīng)的原子利用率為
D.催化劑通過參與反應(yīng)改變反應(yīng)歷程,提高反應(yīng)速率
3.(2025·安徽·高考真題)恒溫恒壓密閉容器中,時加入,各組分物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x隨反應(yīng)時間t變化的曲線如圖(反應(yīng)速率,k為反應(yīng)速率常數(shù))。
下列說法錯誤的是
A.該條件下
B.時間段,生成M和N的平均反應(yīng)速率相等
C.若加入催化劑,增大,不變,則和均變大
D.若和均為放熱反應(yīng),升高溫度則變大
4.(2024·廣西·高考真題)烯烴進行加成反應(yīng)的一種機理如下:
此外,已知實驗測得與進行加成反應(yīng)的活化能依次減小。下列說法錯誤的是
A.乙烯與HCl反應(yīng)的中間體為
B.乙烯與氯水反應(yīng)無生成
C.鹵化氫與乙烯反應(yīng)的活性:
D.烯烴雙鍵碳上連接的甲基越多,與的反應(yīng)越容易
5.(2024·甘肅·高考真題)下列措施能降低化學(xué)反應(yīng)速率的是
A.催化氧化氨制備硝酸時加入鉑 B.中和滴定時,邊滴邊搖錐形瓶
C.鋅粉和鹽酸反應(yīng)時加水稀釋 D.石墨合成金剛石時增大壓強
6.(2024·安徽·高考真題)室溫下,為探究納米鐵去除水樣中的影響因素,測得不同條件下濃度隨時間變化關(guān)系如下圖。
實驗序號 水樣體積/ 納米鐵質(zhì)量/ 水樣初始
① 50 8 6
② 50 2 6
③ 50 2 8
下列說法正確的是
A.實驗①中,0~2小時內(nèi)平均反應(yīng)速率
B.實驗③中,反應(yīng)的離子方程式為:
C.其他條件相同時,適當(dāng)增加納米鐵質(zhì)量可加快反應(yīng)速率
D.其他條件相同時,水樣初始越小,的去除效果越好
考點二 化學(xué)平衡移動及影響因素
1.(2025·江蘇·高考真題)甘油水蒸氣重整獲得過程中的主要反應(yīng):
反應(yīng)Ⅰ
反應(yīng)Ⅱ
反應(yīng)Ⅲ
條件下,和發(fā)生上述反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)時,體系中和的物質(zhì)的量隨溫度變化的理論計算結(jié)果如圖所示。下列說法正確的是
A.時,的平衡轉(zhuǎn)化率為20%
B.反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)時,
C.其他條件不變,在范圍,平衡時的物質(zhì)的量隨溫度升高而增大
D.其他條件不變,加壓有利于增大平衡時的物質(zhì)的量
2.(2025·山東·高考真題)在恒容密閉容器中,熱解反應(yīng)所得固相產(chǎn)物和氣相產(chǎn)物均為含氟化合物。平衡體系中各組分物質(zhì)的量隨溫度的變化關(guān)系(實線部分)如圖所示。已知:溫度時,完全分解;體系中氣相產(chǎn)物在、溫度時的分壓分別為、。下列說法錯誤的是
A.a(chǎn)線所示物種為固相產(chǎn)物
B.溫度時,向容器中通入,氣相產(chǎn)物分壓仍為
C.小于溫度時熱解反應(yīng)的平衡常數(shù)
D.溫度時、向容器中加入b線所示物種,重新達(dá)平衡時逆反應(yīng)速率增大
3.(2025·甘肅·高考真題)加氫轉(zhuǎn)化成甲烷,是綜合利用實現(xiàn)“碳中和”和“碳達(dá)峰”的重要方式。525℃,101kPa下,。反應(yīng)達(dá)到平衡時,能使平衡向正反應(yīng)方向移動的是
A.減小體系壓強 B.升高溫度
C.增大濃度 D.恒容下充入惰性氣體
4.(2024·廣西·高考真題)573K、高壓條件下,一定量的苯甲腈在密閉容器中發(fā)生連續(xù)水解:(苯甲腈)(苯甲酰胺)(苯甲酸)。如圖為水解過程中上述三者(分別用表示)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨時間的變化曲線,其中。下列說法錯誤的是
A.水解產(chǎn)物除了還有
B.點時
C.在15min前基本不變,15min后明顯增大,可能是水解產(chǎn)物對生成的反應(yīng)有催化作用
D.任意25min時間段內(nèi)存在
5.(2024·福建·高考真題)多鹵離子在水溶液中的分解反應(yīng)及平衡常數(shù)值如下:
離子 分解反應(yīng) 平衡常數(shù)值
K
下列說法錯誤的是
A.
B.上述分解反應(yīng)均為氧化還原反應(yīng)
C.共價鍵極性:
D.可分解為和
6.(2024·重慶·高考真題)醋酸甲酯制乙醇的反應(yīng)為:。三個恒容密閉容器中分別加入醋酸甲酯和氫氣,在不同溫度下,反應(yīng)t分鐘時醋酸甲酯物質(zhì)的量n如圖所示。下列說法正確的是
A.該反應(yīng)的 B.容器甲中平均反應(yīng)速率
C.容器乙中當(dāng)前狀態(tài)下反應(yīng)速率 D.容器丙中乙醇的體積分?jǐn)?shù)為
考點3 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的計算
1.(2025·重慶·高考真題)水是化學(xué)反應(yīng)的良好介質(zhì),探索水溶液中的酸堿平衡具有重要意義。
(3)利用馳豫法可研究快速反應(yīng)的速率常數(shù)(k,在一定溫度下為常數(shù))。其原理是通過微擾(如瞬時升溫)使化學(xué)平衡發(fā)生偏離,觀測體系微擾后從不平衡態(tài)趨向新平衡態(tài)所需的馳豫時間(),從而獲得k的信息。對于,若將純水瞬時升溫到25℃,測得。已知:25℃時,,,,(為的平衡濃度)。
①25℃時,的平衡常數(shù) (保留2位有效數(shù)字)。
②下列能正確表示瞬時升溫后反應(yīng)建立新平衡的過程示意圖為 。
③25℃時,計算得為 。
2.(2025·河北·高考真題)乙二醇(EG)是一種重要的基礎(chǔ)化工原料,可通過石油化工和煤化工等工業(yè)路線合成。
(1)石油化工路線中,環(huán)氧乙烷(EO)水合工藝是一種成熟的乙二醇生產(chǎn)方法,環(huán)氧乙烷和水反應(yīng)生成乙二醇,伴隨生成二乙二醇(DEG)的副反應(yīng)。
主反應(yīng):
副反應(yīng):
體系中環(huán)氧乙烷初始濃度為,恒溫下反應(yīng)30min,環(huán)氧乙烷完全轉(zhuǎn)化,產(chǎn)物中。
①0~30min內(nèi), 。
②下列說法正確的是 (填序號)。
a.主反應(yīng)中,生成物總能量高于反應(yīng)物總能量
b.0~30min內(nèi),
c.0~30min內(nèi),
d.選擇適當(dāng)催化劑可提高乙二醇的最終產(chǎn)率
(2)煤化工路線中,利用合成氣直接合成乙二醇,原子利用率可達(dá)100%,具有廣闊的發(fā)展前景。反應(yīng)如下:。按化學(xué)計量比進料,固定平衡轉(zhuǎn)化率,探究溫度與壓強的關(guān)系。分別為0.4、0.5和0.6時,溫度與壓強的關(guān)系如圖:
①代表的曲線為 (填“”“”或“”);原因是 。
② 0(填“>”“<”或“=”)。
③已知:反應(yīng),,x為組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。M、N兩點對應(yīng)的體系, (填“>”“<”或“=”),D點對應(yīng)體系的的值為 。
④已知:反應(yīng),,p為組分的分壓。調(diào)整進料比為,系統(tǒng)壓強維持,使,此時 (用含有m和的代數(shù)式表示)。
3.(2025·河南·高考真題)的熱分解與催化的重整結(jié)合,可生產(chǎn)高純度合成氣,實現(xiàn)碳資源的二次利用。主要反應(yīng)如下:
反應(yīng)Ⅰ:
反應(yīng)Ⅱ:
反應(yīng)Ⅲ:
回答下列問題:
(6)一定溫度、下,向體系中加入和,假設(shè)此條件下其他副反應(yīng)可忽略,恒壓反應(yīng)至平衡時,體系中轉(zhuǎn)化率為,轉(zhuǎn)化率為,物質(zhì)的量為,反應(yīng)Ⅲ的平衡常數(shù) (保留小數(shù)點后一位),此時原位利用率為 。
已知:原位利用率
4.(2025·甘肅·高考真題)乙炔加氫是除去乙烯中少量乙炔雜質(zhì),得到高純度乙烯的重要方法。該過程包括以下兩個主要反應(yīng):
反應(yīng)1:
反應(yīng)2:
(3)對于反應(yīng)1,反應(yīng)速率與濃度的關(guān)系可用方程式表示(k為常數(shù))。時,保持其他條件不變,測定了不同濃度時的反應(yīng)速率(如下表)。當(dāng)時, 。
實驗組


5.(2025·陜晉青寧卷·高考真題)/循環(huán)在捕獲及轉(zhuǎn)化等方面具有重要應(yīng)用。科研人員設(shè)計了利用與反應(yīng)生成的路線,主要反應(yīng)如下:
I.
II.
III.
回答下列問題,
(4)下,在密閉容器中和各發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)物(、)的平衡轉(zhuǎn)化率和生成物(、)的選擇性隨溫度變化關(guān)系如下圖(反應(yīng)III在以下不考慮)。
注:含碳生成物選擇性
①表示選擇性的曲線是 (填字母)。
②點M溫度下,反應(yīng)Ⅱ的 (列出計算式即可)。
③在下達(dá)到平衡時, 。,隨溫度升高平衡轉(zhuǎn)化率下降的原因可能是 。
6.(2025·廣東·高考真題)鈦單質(zhì)及其化合物在航空、航天、催化等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。
(3)以為原料可制備。將與10.0molTi放入容積為的恒容密閉容器中,反應(yīng)體系存在下列過程。
編號 過程
(a)
(b)
(c)
(d)
②不同溫度下,平衡時反應(yīng)體系的組成如圖。曲線Ⅰ對應(yīng)的物質(zhì)為 。
③溫度下, ,反應(yīng)(c)的平衡常數(shù) (列出算式,無須化簡)。
(4)鈦基催化劑可以催化儲氫物質(zhì)肼的分解反應(yīng):
(e)
(f)
為研究某鈦基催化劑對上述反應(yīng)的影響,以肼的水溶液為原料(含的物質(zhì)的量為),進行實驗,得到、隨時間t變化的曲線如圖。其中,為與的物質(zhì)的量之和;為剩余的物質(zhì)的量。設(shè)為0~t時間段內(nèi)反應(yīng)(e)消耗的物質(zhì)的量,該時間段內(nèi),本體系中催化劑的選擇性用表示。
①內(nèi),的轉(zhuǎn)化率為 (用含的代數(shù)式表示)。
②內(nèi),催化劑的選擇性為 (用含與的代數(shù)式表示,寫出推導(dǎo)過程)。
考點一 化學(xué)反應(yīng)速率及影響因素
1.(2025·北京海淀·二模)溴乙烷與NaOH的乙醇溶液主要發(fā)生消去反應(yīng),同時也會發(fā)生取代反應(yīng),反應(yīng)過程中的能量變化如圖。下列說法正確的是
A.反應(yīng)①的活化能大于反應(yīng)②的
B.溴乙烷與NaOH的乙醇溶液的反應(yīng)需加熱,目的是提高反應(yīng)速率
C.無論從產(chǎn)物穩(wěn)定性還是反應(yīng)速率的角度,均有利于的生成
D.若將溶劑乙醇換成水,兩種產(chǎn)物的比例不發(fā)生改變
2.(2025·北京東城·二模)實驗表明,其他條件相同時,一定范圍內(nèi),(X為Br或I)在NaOH水溶液中發(fā)生反應(yīng)生成的速率與無關(guān)。該反應(yīng)過程的能量變化如圖所示。
①下列說法不正確的是
A.該反應(yīng)為取代反應(yīng)
B.中C的雜化方式不完全相同
C.X為Br時的、和均不等于X為I時的和
D.該反應(yīng)速率與無關(guān)的原因主要是不參與①
3.(2025·天津·一模)科學(xué)家提出一種大氣中在和作用下轉(zhuǎn)變?yōu)榈臋C理(圖1),其能量變化如圖2所示。
已知:的結(jié)構(gòu)式為,下列說法正確的是
A.由圖2可知,該過程的決速步是①
B.①中只涉及鍵的斷裂,無鍵的形成
C.②③均發(fā)生了氧化還原反應(yīng)
D.總反應(yīng)中還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比為2:1
4.(2025·天津濱海新·三模)某溫度下, 在密閉容器中充入一定量的 R(g), 發(fā)生反應(yīng), 該反應(yīng)經(jīng)歷兩步:①。 ②, 催化劑M能催化第②步反應(yīng), 反應(yīng)歷程如圖所示。下列說法不正確的是
A.升高溫度,減小, 且減小
B.不使用催化劑M,反應(yīng)過程中c(I)先增大后減小
C.使用催化劑M,反應(yīng)①的活化能不變,反應(yīng)②的活化能變?yōu)?br/>D.使用催化劑M,反應(yīng)①速率不變,反應(yīng)②速率加快
5.(2025·北京豐臺·二模)某小組用、HI和KI探究外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。室溫下,按下列初始濃度進行實驗。
實驗Ⅰ.
實驗編號 ① ② ③ ④ ⑤
0.1 0.1 0.1 0.2 0.3
0.1 0.2 0.3 0.1 0.1
出現(xiàn)棕黃色的時間/s 13 6.5 4.3 6.6 4.4
實驗Ⅱ.用KI替代HI做上述5組實驗,觀察到有無色氣體產(chǎn)生,一段時間內(nèi)溶液均未見棕黃色。
下列說法不正確的是
A.由實驗Ⅰ可知,氧化HI的反應(yīng)速率與和的乘積成正比
B.實驗①中反應(yīng)繼續(xù)進行,20s時測得為,則0~20s的平均反應(yīng)速率:
C.實驗Ⅱ中的現(xiàn)象可能是因為分解的速率大于氧化KI的速率
D.對比實驗Ⅰ和Ⅱ,Ⅰ-的還原性隨酸性減弱而減弱
6.(2025·湖南婁底·一模)合成的兩條途徑如圖示。下列敘述正確的是
A.的空間結(jié)構(gòu)為平面三角形,中心原子N的雜化方式為
B.在ER途徑中,形成自由基,該過程破壞了中的鍵和鍵
C.在LH途徑中,改變了反應(yīng)的焓變,提高合成氨的反應(yīng)速率
D.使用催化劑可以降低ER途徑和LH途徑中的決速步驟活化能,提高平衡轉(zhuǎn)化率
考點二 化學(xué)平衡移動及影響因素
1.(2025·江蘇連云港·一模)使用CH3COOCH3與H2反應(yīng)制C2H5OH過程中的主要反應(yīng)為
反應(yīng)I:CH3COOCH3(g)+2H2(g)= C2H5OH(g)+CH3OH(g) ΔH1=1004kJ·mol-1
反應(yīng)II:CH3COOCH3(g)+H2(g)= CH3CHO(g)+CH3OH(g) ΔH2=1044kJ·mol-1
反應(yīng)III:CH3COOCH3(g)+C2H5OH(g)=CH3COOCH2CH3(g)+CH3OH(g) ΔH3= 1160kJ·mol-1
在催化劑作用下,在1.0×105 Pa、n起始(CH3COOCH3)∶n起始(H2)=1∶2時,若僅考慮上述反應(yīng),反應(yīng)相同時間,CH3COOCH3轉(zhuǎn)化率、C2H5OH和CH3COOCH2CH3的選擇性隨溫度的變化如圖所示。[C2H5OH的選擇性=×100%]。下列說法正確的是
A.反應(yīng)CH3CHO(g)+H2(g)=C2H5OH(g)的焓變ΔH = 40 kJ·mol-1
B.185℃時,若起始n(CH3COOCH3)為1mol,則反應(yīng)后體系中C2H5OH為0.04 mol
C.溫度在165℃~205℃之間,反應(yīng)后的體系中存在CH3CHO
D.溫度在225℃~235℃之間,C2H5OH的選擇性保持不變,說明反應(yīng)I達(dá)到了平衡
2.(2025·河北保定·三模)是一種重要的化工原料,常用于催化劑、媒染劑和消毒劑等。在一定溫度下,在液態(tài)有機相中存在以下氯化絡(luò)合反應(yīng):
① ;
② ;
③ ;
④ 。
保持溫度不變,改變某濃度有機相稀溶液中的起始濃度,測得銅元素的部分微粒分布系數(shù)與平衡濃度的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是
A.已知的空間結(jié)構(gòu)為平面正方形,則的雜化軌道類型為
B.曲線b代表溶液中的分布系數(shù)與平衡濃度的關(guān)系
C.A點時,的濃度為
D.向上述溶液中繼續(xù)加入有機試劑稀釋,體系中比值減小
3.(2025·山東淄博·三模)向體積均為1 L的兩個剛性容器中各充入4molHBr(g)和1molO2(g),分別在絕熱和恒溫條件下發(fā)生反應(yīng),測得壓強變化ΔP(ΔP=P0-Px,P0為起始壓強,Px為某時刻壓強)隨時間變化關(guān)系如圖所示。
下列說法正確的是
A.L1表示絕熱條件下ΔP隨時間變化關(guān)系 B.ΔH>0
C.HBr的轉(zhuǎn)化率: D.b點對應(yīng)的平衡常數(shù)
4.(2025·河北·一模)向恒壓密閉容器中加入一定量X和Y發(fā)生反應(yīng): 。不同溫度下X和Y的投入比例與平衡時Z的體積分?jǐn)?shù)(w)變化關(guān)系如下圖。下列說法錯誤的是
A.
B.溫度下,時,Z的體積分?jǐn)?shù)可能位于N點
C.M點時X與Y的轉(zhuǎn)化率相等
D.M點時Z的體積分?jǐn)?shù)一定小于
5.(2025·遼寧沈陽·三模)溫度,在恒容密閉反應(yīng)器中進行高壓液態(tài)+氫萘催化脫氫實驗,反應(yīng)Ⅰ:;反應(yīng)Ⅱ:;,測得和的產(chǎn)率和(以物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)計)隨時間的變化關(guān)系如圖所示,下列說法中錯誤的是
A.由圖可知:反應(yīng)活化能 B.溫度對Ⅱ反應(yīng)限度影響大
C.改變催化劑可調(diào)控兩種有機生成物比例 D.時,共產(chǎn)生
6.(2025·遼寧撫順·二模)T0時, ,,,其中、只與溫度有關(guān),將一定量的NO2充入注射器中,改變活塞位置,氣體透光率隨時間的變化如圖(氣體顏色越深,透光率越低),下列說法正確的是
A.T0時,
B.T1時,,則T1C.d點
D.保持容積不變,再充入一定量NO2氣體,新平衡后NO2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大
考點三 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的計算
1.(2025·山東淄博·三模)甲醇水蒸氣催化重整制氫氣,涉及主要反應(yīng)如下:
Ⅰ.CH3OH(g)+H2O(g)3H2(g)+CO2(g) ΔH1=+49.0 kJ·mol-1
Ⅱ.CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) ΔH2=+90.2 kJ·mol-1
Ⅲ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH3
回答下列問題:
(3)溫度T時,向恒容密閉容器中按=1∶1投料,測得起始壓強為a kPa,加入適量CaO(s),體系達(dá)平衡后,CO2的選擇性為80%,CaO對CO2的吸收率為50%,已知溫度T時,反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=bkPa,則平衡時,分壓p(H2)= kPa;反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)Kp= ;若向平衡體系中再加入少量CH3OH(g),重新達(dá)平衡后,將 (填“增大”“減小”或“不變”)。
2.(2025·河北·二模)油氣開采、石油化工、煤化工等工業(yè)廢氣中普遍含有,需要回收處理并加以利用。
(3)在、條件下,將的混合氣進行熱分解反應(yīng)。平衡時混合氣中與的分壓相等。
①的平衡轉(zhuǎn)化率為 ,平衡常數(shù) 。
②工業(yè)上,通常在等溫、等壓條件下將與的混合氣體通入反應(yīng)器,發(fā)生熱分解反應(yīng),達(dá)到平衡狀態(tài)后,若繼續(xù)向反應(yīng)器中通入,的平衡轉(zhuǎn)化率會 (填“增大”“減小”或“不變”),利用平衡常數(shù)與濃度商的關(guān)系說明理由: 。
3.(2025·河北保定·二模)乙烯是重要化工原料,也是制備聚乙烯塑料的單體?;卮鹣铝袉栴}:
(5)用丙烷制乙烯的反應(yīng)為,在某溫度下,總壓保持為120kPa,向體積可變的密閉容器中充入和,達(dá)到平衡時的轉(zhuǎn)化率為50%。平衡體系中為 kPa.該溫度下,該反應(yīng)的平衡常數(shù) kPa。提示:用氣體分壓計算的平衡常數(shù)為壓強平衡常數(shù)(),分壓總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。
4.(2025·廣西南寧·模擬預(yù)測)1,3-丁二烯是石油化工的重要原料,采用CO2氧化1-丁烯脫氫生產(chǎn)1,3-丁二烯既可以實現(xiàn)1-丁烯高值轉(zhuǎn)化,又可以實現(xiàn)的資源化利用。發(fā)生的反應(yīng)如下:
反應(yīng)I: ΔH1=akJ·mol-1
同時還發(fā)生以下副反應(yīng):
反應(yīng)Ⅱ: ΔH2=bkJ·mol-1
反應(yīng)Ⅲ: ΔH3=+46kJ·mol-1
已知:b>46
回答下列問題:
(3)600℃時,恒定總壓0.10MPa,以起始物質(zhì)的量均為1mol的1-丁烯、CO2投料,達(dá)平衡時,測得1-丁烯和CO2的轉(zhuǎn)化率分別為80%、10%。則600℃時,反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)Kp= (列出計算式)。
(5)1,3-丁二烯與HBr發(fā)生加成反應(yīng)分兩步:第一步H+進攻1,3-丁二烯生成碳正離子();第二步Br-進攻碳正離子完成1,2-加成或1,4-加成。反應(yīng)進程中的能量變化如圖所示。
由阿倫尼烏斯公式推知,同一反應(yīng)在不同溫度(T)下,反應(yīng)速率常數(shù)(k)與活化能(Ea)的關(guān)系如下:(其中R為常數(shù))。其他條件不變的情況下,升高溫度,更有利提高 (填“1,2-加成”或“1,4-加成”)的反應(yīng)速率。
5.(2025·吉林長春·模擬預(yù)測)萘類物質(zhì)的加成反應(yīng),可以合成多種環(huán)狀結(jié)構(gòu)的異構(gòu)體,并在工業(yè)中有重要應(yīng)用,利用1-甲基萘(1-MN)制備四氫萘類物質(zhì)(MTLs,包括1-MTL和5-MTL)。反應(yīng)過程中伴有生成1-甲基十氫萘(1-MD)的副反應(yīng),涉及反應(yīng)如圖:
(3)已知:以上各反應(yīng)的速率方程均可表示為,其中、分別為各反應(yīng)中對應(yīng)反應(yīng)物的濃度,k為速率常數(shù)(k1~k4分別對應(yīng)反應(yīng)R1~R4);一定溫度下,將一定量的1-MN投入一密閉容器中,保持體系中濃度恒定(反應(yīng)體系體積變化忽略不計),測定不同時刻相關(guān)物質(zhì)的濃度。已知該溫度下,k1:k2:k3:k4=21:4:7:23,60min時,c(5-MTL)=0.099mol/L,若0-60min產(chǎn)物1-MD的含量可忽略不計,則此時c(1-MTL)= mol/L,60min后,隨1-MD的含量增加, (填“增大”“減小”或“不變”)。
(4)一定溫度下,在體積1L的密閉容器中投入1mol 和10mol 發(fā)生上述反應(yīng),達(dá)到平衡時,容器中為0.2mol,為0.3mol,的轉(zhuǎn)化率為25%,的產(chǎn)率為 。
6.(2025·河北保定·三模)我國力爭2030年前實現(xiàn)“碳達(dá)峰”,2060年前實現(xiàn)“碳中和”。某科研團隊通過鎵改性的疏水二氧化硅負(fù)載銅基催化劑,實現(xiàn)了加氫制二甲醚的高效催化。其主要反應(yīng)為:
反應(yīng)Ⅰ:
反應(yīng)Ⅱ:
反應(yīng)Ⅲ:2CO2
(4)一定溫度下在某恒容密閉容器中按和的濃度比為投料進行上述反應(yīng),測得不同時間段部分物質(zhì)的濃度如下表:
時間(min) 濃度(mol/L) 0 10 20 30 40
1.00 0.68 0.40 0.30 0.30
0 0.05 0.08 0.10 0.10
①內(nèi),的平均反應(yīng)速率 。
②根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算反應(yīng)Ⅲ的平衡常數(shù) (列式,代入數(shù)據(jù),不計算結(jié)果)。
(5)對上述反應(yīng)實驗研究得出:在相同溫度下,的轉(zhuǎn)化率等物理量隨催化劑的組成比的變化關(guān)系如圖所示。
若溫度不變,催化劑中約是 時最有利于二甲醚的合成;此時,若增大反應(yīng)物投料比,平衡常數(shù)K將 (填“增大”“減小”或“不變”)。
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