北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟A版化学
第九章 化学反应速率与化学平衡
新高考
1.室温下,某溶液初始时仅溶有A,同时发生两个反应:①A B+C;②A B+D。反应
①的速率可表示为v =k c(A),反应②的速率可表示为v =k c(A)(k 、k 为速率常数)。图
1 1 2 2 1 2
1为T 温度时,该体系中A、B、C、D的浓度随时间变化的曲线,图2为反应①和②的
2
1
lnk与温度的倒数( )的关系曲线。下列说法正确的是( )
T
E
已知:lnk=lnA- a ,R为定值,A为指前因子(同一反应的A为定值),E 为反应的活化能。
a
RT
A.曲线a表示C的浓度随时间的变化
B.t s时曲线c表示的物质的反应速率为1.5 mol·L-1·s-1
1
C.由图2可知,反应①的活化能比反应②的活化能小
c(D)
D.若图1中反应的温度降低,则t s时体系中 值变大
0 c(C)
答案 D
2.如图所示,无摩擦、有质量的隔板1、2、3将容器分为甲、乙、丙3个部分,同时进
行反应:A(g)+B(g) C(g) ΔH<0。起始时各物质的物质的量已标在图中。在固定
的温度和压强下充分反应后,各部分的体积分别为V 、V 、V 。此时若抽走隔板1,不
甲 乙 丙
会引起其他活塞移动。下列说法错误的是( )
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A.若乙中气体密度不再改变,说明乙中反应已经达到平衡状态
B.若x=1,V =V
甲 乙
C.若将3个隔板全部固定,与未固定相比,丙中放热量减少
D.若将该容器逆时针旋转90°竖立在桌面上,重新平衡时,乙中C的体积分数减小
答案 D
3.苯乙烯是合成树脂、离子交换树脂及合成橡胶等的重要单体,常用如下反应来制备:
(g) (g)+H(g)
2
在T ℃、10 MPa条件下,向甲、乙、丙三个容器中分别通入n(乙苯)∶n(N )为1∶1、
1 2
1∶4、1∶9的混合气体,发生上述反应,测得乙苯的转化率随时间的变化如下表所示。
10 min 20 min 30 min 40 min 50 min
甲 20.5% 39.0% 54.5% 60.0% 60.0%
乙 23.5% 44.5% 61.0% 66.8% x
丙 25.0% 45.5% 63.8% 74.0% 80.0%
下列说法正确的是( )
Δc(乙苯)
A.20 min内,乙苯的平均反应速率[v(乙苯)= ]从大到小的顺序是丙、乙、甲
Δt
B.若其他条件不变,把容器甲改为恒容容器,则平衡转化率变大
45
C.T ℃时,该反应的K = MPa
1 p
13
D.50 min时,容器丙中的反应已达到平衡状态
答案 C
E
4.阿伦尼乌斯公式是反应速率常数随温度变化关系的经验公式,可写作Rlnk=- a+C(k
T
为反应速率常数,E 为反应的活化能,R和C为大于0的常数)。甲醇生成丙烯的反应为
a
3CH OH(g) C H (g)+3H O(g),
3 3 6 2
1
在m、n两种催化剂作用下,Rlnk~ 关系如图所示。下列说法错误的是( )
T
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A.对该反应催化效率较高的是催化剂n
B.根据图像可以判断降低温度时该反应平衡移动的方向
C.其他条件不变时,升高温度,E 不变,k值增大
a
D.在催化剂m的作用下,该反应的活化能E =96 kJ·mol-1
a
答案 B
5.已知反应:Cl (g)+CH CHCH (g) CH CHCH Cl(g)+HCl(g)。在一定压强下,按w=
2 2 3 2 2
向密闭容器中充入氯气与丙烯。图甲表示平衡时,丙烯的体积分数
(φ)与温度T、w的关系。图乙表示正、逆反应的平衡常数与温度的关系。下列说法中
正确的是 ( )
A.图甲中:w <1
2
B.图乙中,A线表示正反应的平衡常数
C.温度为T 、w=1时,平衡时,丙烯的体积分数(φ)为25%
1
D.若在恒容绝热的装置中进行上述反应,容器内压强始终保持不变
答案 C
广东
6.一定温度下,向容积为2 L的恒容密闭容器中充入6 mol CO 和8 mol H ,发生反应
2 2
CO (g)+3H (g) CH OH(g)+H O(g) ΔH=-49.0 kJ·mol-1,测得n(H )随时间的变化如
2 2 3 2 2
下图实线所示,下列说法正确的是( )
A.升高温度,可以提高上述反应的平衡产率
B.该反应在0~1 min内CO 的平均反应速率是1 mol·L-1·min-1
2
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C.该反应在8 min后,容器内总压强不再改变
D.加入催化剂(其他条件相同),n(H )随时间的变化会如上图虚线所示
2
答案 C
7.恒容密闭容器中充入X,在催化剂作用下发生反应:2X(g) 2Y(g)+Z(g),起始压强
为p kPa,反应时间为t s,测得X的转化率随温度的变化如图中实线所示(虚线表示平
衡转化率)。下列说法正确的是( )
A.该反应的ΔH<0
B.催化剂可降低该反应的焓变,提高平衡转化率
C.增大起始压强,X的平衡转化率增大
0.4 p
D.800 ℃时,0~t s内化学反应速率v(Y)= kPa·s-1
t
答案 D
8.一定条件下,NH 在恒容密闭容器中发生分解反应:2NH (g) N (g)+3H (g)
3 3 2 2
ΔH>0,v(NH )随时间的变化如图所示。已知t 时反应达到平衡,t 时改变某单一条件
3 1 2
(浓度、温度或催化剂等),下列说法不正确的是( )
A.由0到t ,H 的浓度不断增大
1 2
B.由t 到t ,2v (H )=3v (NH )
1 2 正 2 逆 3
C.t 时,可能向容器中通入了N
2 2
D.平衡常数K 可能小于K
Ⅰ Ⅱ
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答案 D
9.向一恒容密闭容器中加入1 mol CH 和一定量的H O,发生反应:CH (g)+H O(g)
4 2 4 2
CO(g)+3H (g)。CH
的平衡转化率按不同投料比x[x=n(CH )
]随温度的变化曲线如图
2 4 4
n(H O)
2
所示。下列说法不正确的是( )
A.x <x
1 2
B.点b、c的正反应速率:v >v
b c
C.此反应在任意温度下都可自发进行
D.当容器内气体的平均相对分子质量不变时,反应达平衡状态
答案 C
10.CO 的回收和利用是实现“碳中和”的有效途径。在一恒容密闭反应器中充入体积
2
之比为1∶1的CO 和H ,发生反应:①CO (g)+H (g) HCOOH(g)
2 2 2 2
ΔH =+31.2 kJ·mol-1,②CO (g)+H (g) CO(g)+H O(g) ΔH =+41.2 kJ·mol-1。在
1 2 2 2 2
n(HCOOH)
相同时间内,CO 的转化率、HCOOH的选择性[HCOOH的选择性=
2 n(HCOOH)+n(CO)
×100%]与温度的关系如图所示。下列叙述错误的是( )
A.温度高于673 K时,主要发生反应②
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B.温度低于673 K时,HCOOH的选择性随温度升高而增大
C.平衡时,再充入0.1 mol CO 和0.1 mol H ,再次达到平衡时,HCOOH的物质的量增大
2 2
D.673 K下反应达到平衡时,CO 、HCOOH、CO的浓度之比为5∶57∶133
2
答案 D
江苏
11.硫及其化合物之间的转化在生产中有着重要作用。接触法制硫酸中,SO 制取SO 的
2 3
反应为2SO (g)+O (g) 2SO (g) ΔH=-196.6 kJ·mol-1。该反应在有、无催化剂条
2 2 3
件下的能量变化如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.V O 催化时,该反应的速率取决于步骤①
2 5
B.使用V O 作催化剂,同时降低了正、逆反应的活化能
2 5
C.其他条件相同,增大起始投料比
n(O )
,SO 的转化率减小
2 2
n(SO )
2
D.反应2SO (g)+O (g) 2SO (s)的ΔH>-196.6 kJ·mol-1
2 2 3
答案 B
12.某MOFs多孔材料孔径大小和形状恰好将N O “固定”,能高选择性吸附NO 。废气中
2 4 2
的NO 被吸附后,经处理能全部转化为HNO ,原理示意图如下。
2 3
已知:2NO (g) N O (g) ΔH<0。
2 2 4
下列说法不正确的是( )
A.气体温度升高后有利于N O 的固定
2 4
B.使用多孔材料不能改变2NO (g) N O (g)的焓变
2 2 4
C.使用多孔材料能促进2NO (g) N O (g)平衡正向移动,有利于NO 的去除
2 2 4 2
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D.加入H O和O ,发生反应的化学方程式为2N O +O +2H O 4HNO
2 2 2 4 2 2 3
答案 A
13.利用甲醇(CH OH)和甲苯(Tol)发生甲基化反应可以获得对二甲苯(p-X)、间二甲苯
3
(m-X)和邻二甲苯(o-X),反应过程中还有乙烯生成,涉及的反应如下:
反应Ⅰ 2CH OH(g) C H (g)+2H O(g) ΔH =-26 kJ·mol-1
3 2 4 2 1
反应Ⅱ Tol(g)+CH OH(g) p-X(g)+H O(g) ΔH =-71.3 kJ·mol-1
3 2 2
反应Ⅲ Tol(g)+CH OH(g) m-X(g)+H O(g) ΔH =-72.1 kJ·mol-1
3 2 3
反应Ⅳ Tol(g)+CH OH(g) o-X(g)+H O(g) ΔH =-69.7 kJ·mol-1
3 2 4
研究发现,在密闭容器中,101 kPa、n (Tol)=n (CH OH)=1 mol,平衡时甲苯的转化
起始 起始 3
率、反应Ⅰ的选择性[ 2n (C H ) ×100%]及反应Ⅳ的选择性[ n (o-X)
生成 2 4 生成
n (CH OH) n (CH OH)
反应 3 反应 3
×100%]随温度的变化如图所示。
下列说法正确的是( )
A.p-X(g) m-X(g) ΔH>0
B.随着温度的升高,反应Ⅳ的平衡常数先增大后减小
C.在400~600 K范围内,随着温度的升高,n(H O)基本不变
2
D.800 K下反应达平衡后,增大压强,n(Tol)保持不变
答案 C
14.工业上采用RuO 催化氧化处理HCl废气实现氯资源循环利用:4HCl(g)+O (g)
2 2
2Cl (g)+2H O(g) ΔH。不同温度下,HCl转化率(α)与HCl和O 的起始流速变化关系
2 2 2
如图所示(较低流速下转化率可近似为平衡转化率)。下列说法不正确的是( )
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A.ΔH<0,ΔS<0
B.增大n(O )∶n(HCl)的比值,可提高M点HCl转化率
2
C.较高流速时α(HCl)低的原因是在较短时间内达到了平衡状态
D.N点为平衡状态,用平衡物质的量分数代替平衡浓度计算,该温度下反应的平衡常数
K=36
答案 C
15.利用管状透氧膜反应器实现乙醇—水重整制氢,具有无需额外热源、氧气可协助消
除积炭等优点。其主要反应如下。
反应Ⅰ:C H OH(g)+H O(g) 2CO(g)+4H (g) ΔH =+256 kJ·mol-1
2 5 2 2 1
反应Ⅱ:2C H OH(g)+3O (g) 4CO (g)+6H (g) ΔH =-1 107 kJ·mol-1
2 5 2 2 2 2
反应Ⅲ:CO(g)+H O(g) CO (g)+H (g) ΔH =-41 kJ·mol-1
2 2 2 3
反应Ⅳ:2H (g)+O (g) 2H O(g) ΔH
2 2 2 4
一定温度下,将一定比例的C H OH、H O、Ar气体通过装有催化剂的管状透氧膜反应器。
2 5 2
经计算机仿真模拟,控制n (C H OH)=1 mol,平衡时氢醇比[ n (H ) ]随水醇
投料 2 5 生成 2
n (C H OH)
投料 2 5
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比[ n (H O) ]、膜管长度的变化如图所示。若仅考虑上述反应,下列说法正确
投料 2
n (C H OH)
投料 2 5
的是( )
1
A.ΔH = (2ΔH -ΔH +4ΔH )
4 1 2 3
3
B.水醇比为0时,膜管长度超过10 cm后氢醇比下降的原因可能是O 氧化H
2 2
C.水醇比为1、膜管长度为2 cm,若C H OH、O 转化率为100%且 n (CO) =9,则管状
2 5 2 生成
n (CO )
生成 2
透氧膜透过氧气0.1 mol
D.实际生产中,水醇比越大、膜管长度越短,氢气产率越高
答案 B
16.使用合适的催化剂进行乙酸直接加氢可制备乙醇,反应原理如下:
主反应:CH COOH(g)+2H (g) CH CH OH(g)+H O(g) ΔH<0
3 2 3 2 2
副反应:CH COOH(g)+CH CH OH(g) CH COOCH CH (g)+H O(g) ΔH<0(热效应小可忽
3 3 2 3 2 3 2
略)
在密闭容器中控制n (H )∶n (CH COOH)=10。2 MPa下平衡时S(乙醇)和S(乙酸乙
起始 2 起始 3
酯)随温度的变化与250 ℃下平衡时S(乙醇)和S(乙酸乙酯)随压强的变化如图所示。
n(乙醇)
乙醇的选择性可表示为S(乙醇)= 。下列说法正确的是(
n(乙醇)+2n(乙酸乙酯)
)
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A.反应2CH COOH(g)+2H (g) CH COOCH CH (g)+2H O(g) ΔH>0
3 2 3 2 3 2
B.曲线②变化的原因是随温度升高,副反应正向进行的程度减小
C.图中曲线③表示2 MPa下乙酸乙酯选择性随温度的变化
D.300 ℃、0.5 MPa下,反应足够长时间,S(乙醇)>95%
答案 C
山东
17.已知橙红色的配离子[FeR ]2+可被HNO 氧化成淡蓝色的配离子[FeR ]3+(HNO 的还原产
3 3 3 3
物是HNO ),现用浓度分别为2.0 mol·L-1、2.5 mol·L-1、3.0 mol·L-1的HNO 溶液进
2 3
行实验,c{[FeR ]2+}随时间t的变化曲线如图所示。下列有关说法错误的是( )
3
A.实验中n{[FeR ]2+}、n{[FeR ]3+}之和不变时,反应达到平衡状态
3 3
B.三组实验中,反应速率都是前期速率增大,后期速率减小
C.2.0 mol·L-1的HNO 溶液进行实验,平衡时[FeR ]2+的平均消耗速率为4.7×10-5
3 3
mol·L-1·min-1
c{[FeR ]2+}
D.平衡后加水稀释, 3 增大
c{[FeR ]3+}
3
答案 AC
18.体积均为2 L的多个恒容密闭容器,分别充入1 mol CO(g)和1 mol H O(g)发生反应
2
CO(g)+H O(g) CO (g)+H (g) ΔH=-41.5 kJ·mol-1,在不同温度下反应50 s,测得
2 2 2
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正、逆反应的平衡常数的自然对数lnK(lnK 或lnK )、H 体积分数与热力学温度的倒
正 逆 2
数关系如图所示,下列说法错误的是( )
A.曲线N表示lnK 的变化情况
正
B.0~50 s,a点对应容器中的反应的平均速率v(CO)=0.001 mol·L-1·s-1
C.b点时一定处于平衡状态
D.c点时,v <v
正 逆
答案 BD
19.一定条件下,1-苯基丙炔( )与HCl发生催化加成,反应如下:
E
a
1
反应Ⅰ: +HCl(g) (g); ;ΔH <0
1
E
a
2
反应Ⅱ: +HCl(g) (g); ;ΔH
2
反应Ⅲ: (g) (g);ΔH <0
3
T ℃,向密闭容器中通入2 mol 和3 mol HCl(g),平衡时测得
的转化率为α,反应Ⅲ用物质的量分数表示的平衡常数 =6,反
K
x
3
应过程中有机物的物质的量分数随时间变化如图。下列说法错误的是( )
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A.活化能:
E <E
a a
1 2
B.ΔH <1
1
ΔH
2
12α(5-2α)
C.T ℃反应Ⅰ的平衡常数K =
x 1 7(3-2α)(2-2α)
D.若保持温度和压强不变,再向容器中通N ,反应Ⅰ的化学平衡将逆向移动
2
答案 C
20.一定条件下, 与浓硫酸发生取代反应生成水和单萘磺酸,反应过程和有机
物占比随时间的变化如图所示:
下列说法正确的是( )
A.升高温度,反应Ⅰ的速率增大程度大于反应Ⅱ
B.产物Ⅰ的热稳定性比产物Ⅱ强
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C.平衡常数的比值K =6
2
K
1
D.加催化剂(只催化反应Ⅰ),极值点e可能移动至a点
答案 CD
21.工业试剂硫酰氯的制备原理为SO (g)+Cl (g) SO Cl (g) ΔH<0。恒容密闭容
2 2 2 2
器中按不同进料比充入SO (g)和Cl (g),测定T 、T 和T 温度下体系达平衡时的
2 2 1 2 3
Δp(Δp=p -p,其中p =240 kPa为体系初始压强,p为体系平衡压强),结果如图所示。下
0 0
列说法正确的是( )
A.温度关系为T >T >T
1 2 3
B.T 温度下,平衡常数K =0.03 kPa-1
1 p
11
C.N点时,SO Cl 的体积分数为
2 2
48
D.T 温度下且n(SO )/n(Cl )=0.5时,Δp=60 kPa
1 2 2
答案 BD
新高考
22. CH 和CO 两种温室气体的共活化转化对实现“碳中和”有重要意义,它们和C H 反
4 2 2 2
应可以生成乙酸乙烯酯(CH COOCH CH )。
3 2
(1)已知:
①CH (g)+CO (g) CH COOH(g) ΔH =+36.2 kJ·mol-1
4 2 3 1
②CH COOH(g)+C H (g) CH COOCH CH (g) ΔH=-109.6 kJ·mol-1
3 2 2 3 2
计算反应③CO (g)+CH (g)+C H (g) CH COOCH CH (g)的ΔH = kJ·mol-1。
2 4 2 2 3 2 3
热力学上,此反应若要自发进行,应该在 (填“高温”或“低温”)条件下。
(2)在密闭容器中,不同压强下按物质的量之比1∶1∶1投料发生反应③,平衡时乙酸乙
烯酯的物质的量分数随温度的变化曲线如图1所示。
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①压强p 100 kPa(填“>”“<”或“=”),判断依据是
1
。
②在600 K、100 kPa下,反应③经t min后达到平衡,此时间段内CO 分压的平均变化
2
率为 kPa·min-1,该温度下平衡常数K = (kPa)-2。
p
(3)CH 和CO 在催化剂(Cu基或Zn基)作用下生成乙酸的反应历程如图2所示(*表示吸
4 2
E 1
附态)。已知: lnk =- a× +lnA,其中k为速率常数,E 为活化能,R、A为常
a
R T
数,lnk~1/T变化关系如图3所示。
①使用Cu基催化剂时,决速步骤的化学方程式为
。
②图3中a对应的催化剂是 (填“Cu基”或“Zn基”)。
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答案 (1)-73.4 低温 (2)①> 反应③是气体分子数减小的反应,相同条件下,增大
30
压强,乙酸乙烯酯的物质的量分数增大 ② 2.43 (3)①*CH +CO (g)
4 2
t
*CH +*H+CO (g)或*CH *CH +*H ②Zn基
3 2 4 3
广东23.某课题组研究CO 加氢制甲醇。涉及的主要反应有:
2
反应Ⅰ:CO (g)+3H (g) CH OH(g)+H O(g) ΔH =-48.3 kJ·mol-1
2 2 3 2 1
反应Ⅱ:CO (g)+H (g) CO(g)+H O(g) ΔH =+41.2 kJ·mol-1
2 2 2 2
反应Ⅲ:CO (g)+4H (g) CH (g)+2H O(g) ΔH =-154.8 kJ·mol-1
2 2 4 2 3
反应Ⅳ:CO(g)+2H (g) CH OH(g) ΔH
2 3 4
回答下列问题:
(1)反应Ⅳ的ΔH = 。
4
(2)下列有关说法正确的是 。
A.增压时,CO的物质的量分数一定增大
B.当甲醇的分压不再改变时,体系达到平衡
C.在恒容密闭容器中充入Ar,反应Ⅲ的反应速率不变
D.升温时,反应Ⅱ逆反应速率加快的程度大于正反应速率
(3)研究发现,在3 MPa条件下,当起始n(CO )∶n(H )=1∶3,平衡时,CO 的转化率、含碳
2 2 2
产物的选择性(转化的CO 中生成CH OH、CH 或CO的百分比,如甲醇的选择性=
2 3 4
生成CH OH的量×100%)与温度关系如图1所示,回答下列问题:
3
消耗CO 的量
2
①随着温度升高,甲醇选择性降低而CO 的转化率却升高的原因可能是
2
。
②在T ℃下,若CH 的选择性为10%,计算此温度下反应Ⅱ的平衡常数K(写出计算过程)。
4
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(4)一种在铜基催化剂上CO 加氢制甲醇的机理如图2,其中吸附在铜基催化剂表面上的
2
物种用“*”标注。
①基态铜原子的价层电子排布式为 。
②决速步的化学方程式为 。
(5)写出甲醇在生产或生活中的一种应用: 。
答案 (1)-89.5 kJ·mol-1 (2)BC
(3)①生成甲醇的反应均为放热反应,升温时平衡逆向移动,甲醇选择性降低,反应Ⅱ是
吸热反应,升温时平衡正向移动,且反应Ⅱ占主导作用
②设起始时,n(CO )=1 mol,n(H )=3 mol,根据守恒关系和题目信息,达到平衡
2 2
时:n(CO )=0.4 mol,n(CH OH)=0.36 mol,n(CO)=0.18 mol,n(CH )=0.06 mol,根据氧原
2 3 4
子守恒,n(H O)=0.66 mol,再根据氢原子守恒,n(H )=1.5
mol,K=c(CO)·c(H O)
2 2 2
c(CO )·c(H )
2 2
=0.198
(4)①3d104s1 ②CH O*+OH*+2H* CH OH*+H O* (5)作燃料(或制甲醛等合理答案均
3 3 2
可)
山东24.环氧丙醇(GLD)常用作树脂改性剂,在液相有机体系中,可通过碳酸二甲酯(DMC)
和丙三醇(GL)制得,体系中同时存在如下反应:
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反应Ⅰ: (l)+ (l) +2CHOH(l) ΔH<0
3 1
反应Ⅱ: +CO(g) ΔH>0
2 2
反应Ⅲ: (l)+ (l) +2CHOH(l)+CO(g) ΔH<0
3 2 3
已知:①在敞口容器中CO 的分压为40 Pa;
2
②对于物质状态不同的多相反应,如在溶剂E(l)中发生的反应A(l)+B(g) D(l),其
x(D)
平衡常数表达式可表示为K= [p为气体分压;x为液相体系中物质的摩
x(A)·p(B)
尔分数,x(A)+x(D)+x(E)=1]。
回答下列问题:
(1)反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的焓变ΔH随温度T的变化如图所示,表示反应Ⅱ的焓变曲线为
(填“a”“b”或“c”),T ℃下b曲线上M点的值为 。
3
(2)T ℃时,反应达平衡后再注入惰性溶剂CCl 稀释,W表示体系中加入CCl 的物质的量
3 4 4
与反应物总物质的量的比值。实验测定W不同时,DMC的平衡转化率随温度的变化关系
如图甲所示。
第 17 页 共 18 页北京曲一线图书策划有限公司 5年高考3年模拟A版化学
图甲 图乙
W由大到小的顺序是 ;在不同催化剂下,反应相同时间DMC的转化率随温度变化
的关系如图乙,图乙中a、b、c、d四点可能是图甲测绘时选取的点的是 。
(3)T ℃时,向敞口容器中加入1.0 mol CCl 、1.0 mol DMC和1.0 mol GL,发生上述反
3 4
应,达平衡时,测得x(GLD)=10%,反应Ⅱ的平衡常数K =40 Pa,此时GLD的物质的量为
2
mol,反应Ⅲ的平衡常数K = Pa。
3
答案 (1)a -2.92 (2)W >W >W b、d
1 2 3
(3)0.375 144
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