山东专用2025届高考化学一轮复习专题十六化学反应速率和化学平衡1检测含解析

PAGE14-专题十六化学反应速率和化学平衡考点1化学反应速率1.[2024山东,14,4分][双选]1,3-丁二烯与HBr发生加成反应分两步:第一步H+进攻1,3-丁二烯生成碳正离子();其次步Br-进攻碳正离子完成1,2-加成或1,4-加成。反应进程中的能量变更如图所示。已知在0℃和40℃时,1,2-加成产物与1,4-加成产物的比例分别为70∶30和15∶85。下列说法正确的是 ()A.1,4-加成产物比1,2-加成产物稳定B.与0℃相比,40℃时1,3-丁二烯的转化率增大C.从0℃升至40℃,1,2-加成正反应速率增大,1,4-加成正反应速率减小D.从0℃升至40℃,1,2-加成正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度2.[2024浙江4月选考,21,2分]对水样中溶质M的分解速率影响因素进行探讨。在相同温度下,M的物质的量浓度(mol·L-1)随时间(min)变更的有关试验数据见下表。时间M的物质的量浓度水样0510152025Ⅰ(pH=2)0.400.280.190.130.100.09Ⅱ(pH=4)0.400.310.240.200.180.16Ⅲ(pH=4)0.200.150.120.090.070.05Ⅳ(pH=4,含Cu2+)0.200.090.050.030.010下列说法不正确的是 ()A.在0~20min内,Ⅰ中M的分解速率为0.015mol·L-1·min-1B.水样酸性越强,M的分解速率越快C.在0~25min内,Ⅲ中M的分解百分率比Ⅱ大D.由于Cu2+存在,Ⅳ中M的分解速率比Ⅰ快3.[2024海南,16节选,7分](1)100℃时,在不同金属离子存在下,纯过氧化氢24h的分解率见下表:离子加入量/(mg·L-1)分解率/%离子加入量/(mg·L-1)分解率/%无—2Fe3+1.015Al3+102Cu2+0.186Zn2+1010Cr3+0.196由上表数据可知,能使过氧化氢分解反应活化能降低最多的离子是。贮运过氧化氢时,可选用的容器材质为(填标号)。

A.不锈钢B.纯铝C.黄铜D.铸铁(2)过氧化氢的Ka1=2.24×10-12,H2O2的酸性H2O(填“大于”“小于”或“等于”)。探讨表明,过氧化氢溶液中H的浓度越大,过氧化氢的分解速率越快。常温下,不同浓度的过氧化氢分解率与pH的关系如图所示。肯定浓度的过氧化氢,pH增大分解率增大的缘由是;相同pH下,过氧化氢浓度越大分解率越低的缘由是。

考点2化学平衡状态及化学平衡的移动4.[2024浙江4月选考,17,2分]下列说法正确的是 ()A.H2(g)+I2(g)2HI(g),其他条件不变,缩小反应容器体积,正逆反应速率不变B.C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g),碳的质量不再变更说明反应已达平衡C.若压强不再随时间变更能说明反应2A(?)+B(g)2C(?)已达平衡,则A、C不能同时是气体D.1molN2和3molH2反应达到平衡时H2转化率为10%,放出热量Q1;在相同温度和压强下,当2molNH3分解为N2和H2的转化率为10%时,汲取热量Q2,Q2不等于Q15.[2024江苏,15,4分][双选]在恒压、NO和O2的起始浓度肯定的条件下,催化反应相同时间,测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变更)。下列说法正确的是 ()A.反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的ΔH>0B.图中X点所示条件下,延长反应时间能提高NO转化率C.图中Y点所示条件下,增加O2的浓度不能提高NO转化率D.380℃下,c起始(O2)=5.0×10-4mol·L-1,NO平衡转化率为50%,则平衡常数K>2000考点3化学平衡常数与转化率6.[2024全国卷Ⅱ,27改编]环戊二烯()是重要的有机化工原料,广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题:(1)某温度下,等物质的量的碘和环戊烯()在刚性容器内发生反应(g)+I2(g)(g)+2HI(g)ΔH>0,起始总压为105Pa,平衡时总压增加了20%,环戊烯的转化率为,该反应的平衡常数Kp=Pa。达到平衡后,欲增加环戊烯的平衡转化率,可实行的措施有(填标号)。

A.通入稀有气体B.提高温度C.增加环戊烯浓度D.增加碘浓度(2)环戊二烯简单发生聚合生成二聚体,该反应为可逆反应。不同温度下,溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示,下列说法正确的是(填标号)。

A.T1>T2B.a点的反应速率小于c点的反应速率C.a点的正反应速率大于b点的逆反应速率D.b点时二聚体的浓度为0.45mol·L-17.[2024全国卷Ⅰ,28,14分]水煤气变换[CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)]是重要的化工过程,主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题:(1)Shibata曾做过下列试验:①使纯H2缓慢地通过处于721℃下的过量氧化钴CoO(s),氧化钴部分被还原为金属钴Co(s),平衡后气体中H2的物质的量分数为0.0250。②在同一温度下用CO还原CoO(s),平衡后气体中CO的物质的量分数为0.0192。依据上述试验结果推断,还原CoO(s)为Co(s)的倾向是COH2(填“大于”或“小于”)。

(2)721℃时,在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合,采纳适当的催化剂进行反应,则平衡时体系中H2的物质的量分数为(填标号)。

A.<0.25B.0.25C.0.25~0.50D.0.50E.>0.50(3)我国学者结合试验与计算机模拟结果,探讨了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程,如图1所示,其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。可知水煤气变换的ΔH0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E正=eV,写出该步骤的化学方程式。

(4)Shoichi探讨了467℃、489℃时水煤气变换中CO和H2分压随时间变更关系(如图2所示),催化剂为氧化铁,试验初始时体系中的和pCO相等、和相等。计算曲线a的反应在30~90min内的平均速率(a)=kPa·min-1。467℃时和pCO随时间变更关系的曲线分别是、。489℃时和pCO随时间变更关系的曲线分别是、。

拓展变式1.[2024湖北黄冈质检]酸催化乙烯水合制乙醇的反应机理、能量与反应历程的关系如图所示。下列说法正确的是 ()A.①、②、③三步反应均释放能量B.该反应历程中有两个过渡态C.第③步反应的原子利用率为100%D.总反应速率由第①步的反应速率确定2.SCR脱硝是目前最成熟的烟气脱硝技术,其反应原理为8NH3(g)+6NO2(g)7N2(g)+12H2O(g)ΔH<0。向10L的密闭容器中加入0.040molNH3和0.030molNO2以及适量催化剂,在T℃时发生反应,用气体传感器测得不同时间的NO2转化率α随时间变更的数据如表所示。t/s012345678α/%018.033.845.055.664.271.180.080.0(1)0~3s内的平均反应速率v(NO2)=;与之相比3~6s内的平均反应速率(填“增大”“减小”或“相等”);由此可得出的结论是。

(2)T℃时该反应的平衡常数(K)的计算式为。

(3)探讨表明:在运用等质量催化剂时,增大催化剂的比表面积可提高化学反应速率。①为了分别验证温度、催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律,某同学设计了如表所示的三组试验,请完善表格中的数据。试验编号温度/℃c(NH3)初始/(mol·L-1)c(NO2)初始/(mol·L-1)催化剂的比表面积/(m2·g-1)Ⅰ3508.0×10-36.0×10-3120Ⅱ80Ⅲ15080②请在给出的坐标图中,画出表中Ⅱ、Ⅲ中NO2浓度随时间变更的趋势曲线,并标明试验编号。3.[2024全国卷Ⅲ,28节选,7分]298K时,将20mL3xmol·L-1Na3AsO3、20mL3xmol·L-1I2和20mLNaOH溶液混合,发生反应:As(aq)+I2(aq)+2OH-(aq)As(aq)+2I-(aq)+H2O(l)。溶液中c(As)与反应时间(t)的关系如图所示。(1)下列可推断反应达到平衡的是(填标号)。

a.溶液的pH不再变更b.v(I-)=2v(As)c.c(As)/c(As)不再变更d.c(I-)=ymol·L-1(2)tm时,v正v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。

(3)tm时v逆tn时v逆(填“大于”“小于”或“等于”),理由是。

(4)若平衡时溶液的pH=14,则该反应的平衡常数K为。

4.肯定温度下,密闭容器中进行反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH<0。测得v正(SO2)随反应时间(t)的变更如图所示,其中在t2时变更了某个条件。下列有关说法正确的是 ()A.t1时平衡常数K1小于t3时平衡常数K2B.t1时平衡混合气的大于t3时平衡混合气的C.t2时变更的条件可能是升温或缩小容器体积D.t1时平衡混合气中SO3的体积分数等于t3时平衡混合气中SO3的体积分数5.向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2,肯定条件下使反应SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)达到平衡,正反应速率随时间变更的示意图的一部分如图所示。(1)由图可得出的正确结论是(填标号)。

A.反应在c点达到平衡状态B.反应物浓度:a点小于b点C.反应物的总能量小于生成物的总能量D.Δt1=Δt2时,SO2的转化率:a~b段小于b~c段(2)请补充完整该反应从起先到平衡这一过程的v正-t示意图。6.[n-t图像][2024浙江杭州中学模拟]在容积为2L的刚性密闭容器中加入1molCO2和3molH2,发生反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。在其他条件不变的状况下,温度对反应的影响如图所示(注:T1、T2均大于300℃)。下列说法正确的是 ()A.该反应在T1时的平衡常数比在T2时的小B.处于A点的反应体系从T1变到T2,达到平衡时减小C.T2时,0~tBmin生成甲醇的反应速率v(CH3OH)=mol·L-1·min-1D.T1时,若反应达到平衡后CO2的转化率为α,则容器内的压强与起始压强之比为(2-α)∶27.[α-T图像][2015广东,31改编]已知反应4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)。试验测得在肯定压强下,反应的HCl平衡转化率随温度变更的αHCl~T曲线如图所示。在上述试验中若压缩体积使压强增大,画出相应αHCl~T曲线的示意图,并简要说明理由:。

8.向密闭容器中加入0.2molH2S,反应在不同温度(900~1500℃)下达到平衡时,混合气体中各组分的体积分数如图所示,则在此温度区间内,H2S分解反应的主要化学方程式为。

答案专题十六化学反应速率和化学平衡1.AD由题图可知,1,4-加成产物的能量低,1,2-加成产物的能量高,能量越低越稳定,A项正确;由题图可知1,2-加成反应与1,4-加成反应都为放热反应,0℃时1,3-丁二烯的转化率大于40℃时的转化率,B项错误;温度上升,1,2-加成反应和1,4-加成反应的正反应速率均增大,C项错误;从0℃升至40℃时,1,3-丁二烯发生的加成反应由以1,2-加成为主变成以1,4-加成为主,即1,2-加成正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度,D项正确。2.D0~20min内,水样Ⅰ中vM=(0.40-0.10)mol·L-1÷20min=0.015mol·L-1·min-1,A项正确;比较水样Ⅰ和Ⅱ可知,水样酸性越强,M的分解速率越快,B项正确;在0~25min内,水样Ⅲ中M的分解百分率为75%,而水样Ⅱ中M的分解百分率为60%,C项正确;虽然水样Ⅳ中有Cu2+存在,但是在相同时间内,水样Ⅰ中M的分解速率仍比Ⅳ快,D项错误。3.(1)Cr3+(1分)B(1分)(2)大于(1分)pH上升,H的浓度增加,分解速率加快(2分)过氧化氢浓度越高,其电离程度越低,分解率越小(2分)【解析】(1)依据题表中数据可知,加入的Cr3+浓度最小,H2O2分解率最大,故能使过氧化氢分解反应活化能降低最多的离子为Cr3+。结合题表中数据可知,贮运过氧化氢时,可选用的容器材质为纯铝。(2)水的电离常数K=c(H+)·c(OH-)/c(H2O)=(1×10-7×1×10-7)÷55.6=1.8×10-16,水的电离常数小于H2O2的Ka1,故H2O2的酸性大于H2O的酸性。pH增大,平衡体系H2O2H++H中c(H+)减小,电离平衡向正反应方向移动,c(H)增大,H2O2的分解速率加快,因此分解率增大。相同pH下,过氧化氢浓度越大,其电离程度越小,c(H)越小,故分解率越低。4.B对于反应H2(g)+I2(g)2HI(g),反应前后气体分子数相等,缩小反应容器体积,平衡不移动,正逆反应速率增大相同的倍数,A项错误;碳的质量不变,说明正、逆反应速率相等,反应已达平衡状态,B项正确;恒温恒容条件下,若A、C同时为气体,当压强不变时,也能说明反应达到平衡状态,C项错误;设N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-a(a>0)kJ·mol-1,1molN2和3molH2反应达到平衡时H2转化率为10%,放出热量Q1=0.1akJ,当2molNH3分解为N2和H2的转化率为10%时,汲取热量Q2=0.1akJ,故Q1=Q2,D项错误。5.BDA项,实线表示不同温度下相同时间内NO的转化率,虚线表示相同条件下NO的平衡转化率,由题图知,随着温度上升,NO的平衡转化率减小,即温度上升,反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的平衡逆向移动,说明该反应为放热反应,ΔH<0,错误;B项,X点对应NO的转化率低于该温度下NO的平衡转化率,所以反应没有达到平衡状态,延长反应时间,可以提高NO的转化率,正确;C项,Y点时反应已达平衡状态,增加O2的浓度,平衡正向移动,NO的转化率会提高,错误;D项,设起始时c(NO)=amol·L-1,则:2NO+O22NO2起始浓度/(mol·L-1) a 5.0×10-4 0转化浓度/(mol·L-1) 0.5a 0.25a 0.5a平衡浓度/(mol·L-1) 0.5a 5.0×10-4-0.25a 0.5aK==,当0.25a=0时,K=2000,但0.25a>0,所以K>2000,正确。6.(1)40%3.56×104BD(2)CD【解析】(1)设容器中起始加入I2(g)和环戊烯的物质的量均为1mol,平衡时转化的环戊烯的物质的量为xmol,由“三段式”法得:(g)+I2(g)(g)+2HI(g)起始量/mol:1100转化量/mol: xxx2x平衡量/mol: 1-x 1-xx2x依据平衡时总压强增加了20%,且恒温恒容时,压强之比等于气体物质的量之比,得=,解得x=0.4,则环戊烯的转化率为40%,平衡时(g)、I2(g)、(g)、HI(g)的分压分别为、、、,则Kp==p总,依据p总=1.2×105Pa,可得Kp=×1.2×105Pa≈3.56×104Pa。由刚性容器(恒容),可知通入稀有气体时各反应物及产物浓度不变,化学平衡不移动,A项不符合题意;该反应为吸热反应,提高温度,平衡正向移动,可提高环戊烯的平衡转化率,B项符合题意;增加环戊烯浓度,能提高I2(g)的平衡转化率,但环戊烯的平衡转化率降低,C项不符合题意;增加I2(g)的浓度,化学平衡右移,能提高环戊烯的平衡转化率,D项符合题意。(2)由相同时间内,环戊二烯浓度减小量越大,反应速率越快可知,T1<T2,A项错误;影响反应速率的因素有温度和环戊二烯的浓度等,a点时温度较低,但环戊二烯浓度较大,c点时温度较高,但环戊二烯浓度较小,故无法比较a点和c点的反应速率大小,B项错误;a点和b点温度相同,a点时环戊二烯的浓度大于b点时环戊二烯的浓度,即a点的正反应速率大于b点的正反应速率,因为b点时反应未达到平衡,b点的正反应速率大于逆反应速率,故a点的正反应速率大于b点的逆反应速率,C项正确;b点时,环戊二烯的浓度减小0.9mol·L-1,结合生成的二聚体浓度为环戊二烯浓度变更量的,可知二聚体的浓度为0.45mol·L-1,D项正确。7.(1)大于(1分)(2)C(2分)(3)小于(1分)2.02(2分)COOH*+H*+H2O*COOH*+2H*+OH*(或H2O*H*+OH*)(2分)(4)0.0047(2分)b(1分)c(1分)a(1分)d(1分)【解析】(1)由题给信息①可知,H2(g)+CoO(s)Co(s)+H2O(g)(i)K1===39,由题给信息②可知,CO(g)+CoO(s)Co(s)+CO2(g)(ii)K2==≈51.08。相同温度下,平衡常数越大,反应倾向越大,故CO还原氧化钴的倾向大于H2。(2)第(1)问和第(2)问的温度相同,利用盖斯定律,由(ii)-(i)得CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)K==≈1.31。设起始时CO(g)、H2O(g)的物质的量都为1mol,容器体积为1L,在721℃下,反应达平衡时H2的物质的量为xmol。CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)起始量:1mol1mol00转化量:xmolxmolxmolxmol平衡量:(1-x)mol(1-x)molxmolxmolK==1.31>1,由>1,可知x>1-x,进而可得>0.25,该反应可逆,所以x<1,故<0.5,则0.25<<0.5,即氢气的物质的量分数介于0.25与0.5之间,故选C。(3)视察始态物质的相对能量与终态物质的相对能量知,终态物质相对能量低于始态物质相对能量,说明该反应是放热反应,ΔH小于0。过渡态物质相对能量与始态物质相对能量相差越大,活化能越大,由题图1知,最大活化能E正=1.86eV-(-0.16eV)=2.02eV,该步起始物质为COOH*+H*+H2O*,产物为COOH*+2H*+OH*。(4)由题图2可知,30~90min内(a)==0.0047kPa·min-1。30~90min,曲线a、b、c、d对应的分压变更量分别为0.28kPa、0.34kPa、0.34kPa、0.28kPa,则曲线b和曲线c为同一温度下的一组反应数据,曲线a和曲线d为同一温度下的一组反应数据,CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)为放热反应,上升温度,平衡逆向移动,则K(721℃)=1.31<K(489℃)<K(467℃),试验初始时体系中的和pCO相等,故反应达到平衡时=>=pCO,由此可知同一温度下,平衡时分压大的为生成物,分压小的为反应物,即曲线a、b表示,曲线c、d表示pCO。结合题图2可以看出曲线b、c分别代表的和pCO的差值比曲线a、d分别代表的和pCO的差值大,则其平衡常数更大,对应的反应温度更低,由此可知曲线b、c分别为467℃时的和pCO,曲线a、d分别为489℃时的和pCO。1.D综上分析,A、B项错误,D项正确;由原子守恒和电荷守恒知,第③步反应还有H+产生,原子利用率不是100%,C项错误。2.(1)4.5×10-4mol·L-1·s-1减小温度肯定,随着反应的进行,反应物浓度减小,化学反应速率减小(2)(3)①试验编号温度/℃c(NH3)初始/(mol·L-1)c(NO2)初始/(mol·L-1)催化剂的比表面积/(m2·g-1)ⅠⅡ3508.0×10-36.0×10-3Ⅲ8.0×10-36.0×10-3②【解析】(1)0~3s内反应的NO2的物质的量为0.030mol×45.0%=0.0135mol,则v(NO2)==4.5×10-4mol·L-1·s-1。3~6s内NO2的转化率为71.1%-45.0%=26.1%,相同时间内,0~3s内NO2的转化率较大,故0~3s内NO2的平均反应速率大于3~6s内NO2的平均反应速率,由此可知,温度相同时,随着反应的不断进行,反应物浓度渐渐减小,反应速率减小。(2)由题表中数据可知,平衡时NO2的转化率为80.0%,依据“三段式”法可求出平衡时NH3、NO2、N2和H2O的浓度分别为8.0×10-4mol·L-1、6.0×10-4mol·L-1、2.8×10-3mol·L-1、4.8×10-3mol·L-1,代入平衡常数的表达式得K=。(3)①探究温度、催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律时,依据限制单一变量原则,三组试验中NH3、NO2的初始浓度应相同,结合Ⅰ、Ⅲ中温度不同,Ⅰ、Ⅱ中催化剂的比表面积不同,则Ⅰ、Ⅱ中应温度相同。②Ⅱ中催化剂的比表面积比Ⅰ中的小,达到平衡的时间比Ⅰ的长;Ⅱ、Ⅲ中催化剂的比表面积相同,Ⅲ的反应温度较低,则达到平衡时用时最长;又由题意知,该反应为放热反应,降低温度会使平衡正向移动,故平衡时Ⅲ中的c(NO2)要比Ⅰ、Ⅱ中的c(NO2)小。3.(1)a、c(2分)(2)大于(1分)(3)小于(1分)tm时生成物浓度较低(1分)(4)(mol·L-1)-1(2分)【解析】(1)溶液的pH不再变更,即OH-的浓度不再变更,所以平衡体系中各组分的浓度均不再变更,说明反应达到平衡状态,a项正确;当v正(I-)=2v逆(As)或v逆(I-)=2v正(As)时反应达到平衡状态,选项中的速率未指明是正反应速率还是逆反应速率,b项错误;反应达到平衡之前,c(As)渐渐减小而c(As)渐渐增大,故c(As)/c(As)渐渐增大,当c(As)/c(As)不变时反应达到平衡状态,c项正确;依据离子方程式可知反应体系中恒有c(I-)=2c(As),视察题图可知反应达到平衡时c(As)=ymol·L-1,此时c(I-)=2ymol·L-1,d项错误。(2)tm时反应未达到平衡状态,反应向正反应方向进行,所以v正大于v逆。(3)从tm到tn,反应渐渐趋于平衡状态,反应物浓度渐渐减小而生成物浓度渐渐增大,所以正反应速率渐渐减小,逆反应速率渐渐增大,故tm时v逆小于tn时v逆。(4)依据题意,起始时c(As)=c(I2)=xmol·L-1。依据题图可知平衡时c(As)=ymol·L-1,则此时c(I-)=2ymol·L-1,c(As)=c(I2)=(x-y)mol·L-1,平衡时溶液的pH=14,则c(OH-)=1mol·L-1,故该反应的平衡常数K==(mol·L-1)-1。4.D该反应是气体分子数减小的放热反应,由题图知,t2时变更条件后正反应速率瞬间增大,之后渐渐减小,即平衡正向移动,则t2时变更的条件不行能是温度,温度不变,平衡常数不变,故A、C