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专题09 化学反应速率与化学平衡
考点01 化学反应速率及其影响因素
(一)、 核心考点清单
1.化学反应速率
2.活化能与反应机理
使用催化剂,可以改变活化能,改变反应机理,在反应机理中每一步反应的活化能不同,
且均比总反应的活化能低,故一般使用催化剂可以降低反应活化能,加快反应速率,如
图所示:
E1为总反应的活化能,E2、E3为使用催化剂反应机理中各步的活化能。
(二)、知识拓展
1.速率常数的含义
速率常数(k)是指在给定温度下,反应物浓度皆为1 mol·L-1时的反应速率。在相同浓度
的条件下,可用速率常数大小来比较化学反应的反应速率。
化学反应速率与反应物浓度(或浓度的次方)成正比,而速率常数是其比例常数,在恒
温条件下,速率常数不随反应物浓度的变化而改变。因此,可以应用速率方程求出该
温度下任意浓度时的反应速率。
2.速率方程
一定温度下,化学反应速率与反应物浓度以其计量数为指数的幂的乘积成正比。
对于反应:aA+bB===gG+hH
则v=k·ca(A)·cb(B)(其中k 为速率常数)。
如:①SO2Cl2SO2+Cl2
v=k1·c(SO2Cl2)
②2NO22NO+O2 v=k2·c2(NO2)
③2H2+2NON2+2H2O
v=k3·c2(H2)·c2(NO)
3.速率常数的影响因素
温度对化学反应速率的影响是显著的,速率常数是温度的函数。同一反应,温度不同,速
率常数将有不同的值,但浓度不影响速率常数。
★ 高考真题(2025 新高考)
1.(2025·安徽卷)恒温恒压密闭容器中,
时加入
,各组分物质的量分数x 随反
应时间t 变化的曲线如图(反应速率
,k 为反应速率常数)。
下列说法错误的是
A.该条件下
B.
时间段,生成M 和N 的平均反应速率相等
C.若加入催化剂,
增大,
不变,则
和
均变大
D.若
和
均为放热反应,升高温度则
变大
【答案】C
【详解】A.①
的
,②
,②-①得到
,则K=
,A 正确;
B.由图可知,
时间段,生成M 和N 的物质的量相同,由此可知,成M 和N 的平均反
应速率相等,B 正确;
C.若加入催化剂,
增大,更有利于生成M,则
变大,但催化剂不影响平衡移动,
不变,C 错误;
D.若
和
均为放热反应,升高温度,两个反应均逆向移动,A 的
物质的量分数变大,即
变大,D 正确;
故选C。
2.(2025·黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古卷)一定条件下,“
”4 种原料按固定流速不断注入连续流动反应器中,体系
pH-t 振荡图像及涉及反应如下。其中AB 段发生反应①~④,①②为快速反应。下列说法错
误的是
①
②
③
④
⑤
A.原料中
不影响振幅和周期
B.反应④:
C.反应①~④中,
对
的氧化起催化作用
D.利用pH 响应变色材料,可将pH 振荡可视化
【答案】A
【详解】A.根据图像可知氢离子浓度影响振幅大小,A 错误;
B.反应④中亚硫酸被氧化,反应的离子方程式为
,B
正确;
C.由于①②为快速反应,而溴酸根离子直接氧化的是亚硫酸,所以反应①~④中,
对
的氧化起催化作用,C 正确;
D.根据题干信息和图像可知利用pH 响应变色材料,可将pH 振荡可视化,D 正确;
答案选A。
3.(2025·河南卷)在催化剂a 或催化剂b 作用下,丙烷发生脱氢反应制备丙烯,总反应
的化学方程式为
,反应进程中的相对能量变化
如图所示(*表示吸附态,
中部分进程已省略)。
下列说法正确的是
A.总反应是放热反应
B.两种不同催化剂作用下总反应的化学平衡常数不同
C.和催化剂b 相比,丙烷被催化剂a 吸附得到的吸附态更稳定
D.①转化为②的进程中,决速步骤为
【答案】C
【详解】A.由图可知,生成物能量高,总反应为吸热反应,A 错误;
B.平衡常数只和温度有关,与催化剂无关,B 错误;
C.由图可知,丙烷被催化剂a 吸附后能量更低,则被催化剂a 吸附后得到的吸附态更稳定,
C 正确;
D.活化能高的反应速率慢,是反应的决速步骤,故决速步骤为
*CH3CHCH3→*CH3CHCH2+*H
或
*CH3CHCH3+*H→*CH3CHCH2+2*H,D 错误;
故选C。
4.(2025·河北卷)氮化镓(GaN)是一种重要的半导体材料,广泛应用于光电信息材料等
领域,可利用反应
制备。反应历程(TS 代表过渡
态)如下:
下列说法错误的是
A.反应ⅰ是吸热过程
B.反应ⅱ中
脱去步骤的活化能为2.69eV
C.反应ⅲ包含2 个基元反应
D.总反应的速控步包含在反应ⅱ中
【答案】D
【详解】A.观察历程图可知,反应ⅰ中
的相对能量为0,经TS1、
TS2、TS3 完成反应,生成
和
,此时的相对能量为0.05eV,因此体系能量
在反应中增加,则该反应为吸热过程,A 正确;
B.反应ⅱ中因
脱去步骤需要经过TS5,则活化能为0.70eV 与TS5 的相对能量差,
即3.39eV-0.70eV=2.69eV,B 正确;
C.反应ⅲ从
生成
经历过渡态TS6、TS7,说明该反应分两
步进行,包含2 个基元反应,C 正确;
D.整反应历程中,活化能最高的步骤是反应ⅲ中的TS7 对应得反应步骤(活化能为
3.07eV),所以总反应的速控步包含在反应ⅲ中,D 错误;
故选D。
★ 巩固训练
1.某反应
分三步进行:
①
②
③
其相对能量变化如图所示。
时,向一恒容密闭容器中充入
,发生上述反应。下列
叙述正确的是
A.反应①的正反应速率一定大于反应②的正反应速率
B.仅升高温度,达到新平衡时,
的产率更大
C.选择催化剂主要是为了降低反应③的活化能
D.其他条件不变,平衡后再充入X,X 的平衡转化率减小
【答案】C
【详解】A.根据题意,反应①的正反应速率
,反应②的正反应速率
,因无法确定速率常数、浓度大小关系,故无法确定反应①正反应速率和反应
②正反应速率大小,A 错误;
B.由相对能量变化图可知,总反应
中,反应物2X(g)相对能量高于生成物
Y(g),总反应ΔH<0,是放热反应,仅升高温度,平衡逆向移动,Y(g)产率降低,B 错误;
C.由图可知,反应③的能垒最大,为该反应的决速步骤,则选择催化剂主要是为了降低反
应③的能垒,从而加快反应速率,C 正确;
D.反应
是气体分子数减小的反应,恒容密闭容器中,平衡后再充入X,相
当于增大压强,平衡正向移动,X 的平衡转化率增大,D 错误;
故答案选C。
2.我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH 的催化反应历程。该
历程示意图如下。
下列说法不正确的是( )
A.生成CH3COOH 总反应的原子利用率为100%
B.CH4→CH3COOH 过程中,有C—H 发生断裂
C.①→②放出能量并形成了C—C
D.该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率
答案 D
解析 根据图示CH4 与CO2 在催化剂存在时生成CH3COOH ,总反应为CH4 +
CO2――――→CH3COOH,只有CH3COOH 一种生成物,原子利用率为100%,A 项正确;CH4
选择性活化变为①过程中,有1 个C—H 断裂,B 项正确;根据图示,①的总能量高于②的
总能量,①→②放出能量,对比①和②,①→②形成了C—C,C 项正确;催化剂只影响化
学反应速率,不影响化学平衡,不能提高反应物的平衡转化率,D 项错误。
3.已知:2H2O(l)===2H2(g)+O2(g) ΔH=+571.0 kJ·mol-1。以太阳能为热源分解Fe3O4,
经热化学铁氧化合物循环分解水制H2的过程如下:
过程Ⅰ:2Fe3O4(s)===6FeO(s)+O2(g) ΔH=+313.2 kJ·mol-1
过程Ⅱ:……
下列说法不正确的是( )
A.过程Ⅰ中每消耗232 g Fe3O4转移2 mol 电子
B.过程Ⅱ的热化学方程式为3FeO(s)+H2O(l)===H2(g)+Fe3O4(s) ΔH=+128.9 kJ·mol-1
C.过程Ⅰ、Ⅱ中能量转化的形式依次是太阳能→化学能→热能
D.铁氧化合物循环制H2具有成本低、产物易分离等优点
答案 C
解析 过程Ⅰ中每消耗232 g Fe3O4反应生成0.5 mol O2,转移电子0.5×4 mol=2 mol,故
A 正确;由盖斯定律可知,总反应×-过程Ⅰ反应×得过程Ⅱ反应及焓变,故B 正确;过
程Ⅰ和过程Ⅱ都是吸热反应,过程Ⅰ是将光能转化为热能,热能转化为化学能,过程Ⅱ中
能量转化的形式还是热能转化为化学能,故C 错误;铁氧化合物循环制H2以太阳能为热源
分解Fe3O4,以水和Fe3O4为原料,具有成本低的优点,氢气和氧气分步生成,具有产物易
分离的优点,故D 正确。
4.Shyam Kattle 等结合实验与计算机模拟结果,研究了在Pt/SiO2催化剂表面上CO2与H2
的反应历程,前三步历程如图所示,吸附在Pt/SiO2催化剂表面上的物种用“·”标注,Ts
表示过渡态。下列有关说法错误的是( )
A.物质被吸附在催化剂表面形成过渡态的过程是吸热的
B.形成过渡态Ts1 的活化能为1.05 eV
C.前三步总反应的ΔH<0
D.反应历程中能量变化最大的反应方程式为·HOCO+H2(g)===·CO+·OH+H2(g)
答案 D
解析 A 项,从图示可看出形成过渡态物质的能量都是升高的,正确;B 项,从图中能量
差可知,过渡态Ts1 的能量为0.15 eV,则该步的活化能为[0.15-(-0.9)] eV=1.05 eV,正
确;D 项,前三步中能量变化最大的是第二步,该步骤分两步形成稳定的微粒,反应方程
式为·HOCO+H2(g)===·CO+·OH+·H+3H2(g),错误。
5.铁的配合物离子(用[LFeH]+表示)催化某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如
图所示:
下列说法错误的是( )
A.该过程的总反应为HCOOH=====CO2↑+H2↑
B.H+浓度过大或者过小,均导致反应速率降低
C.该催化循环中Fe 元素的化合价发生了变化
D.该过程的总反应速率由Ⅱ→Ⅲ步骤决定
答案 D
解析 由反应机理可知,HCOOH 电离出氢离子后,HCOO-与催化剂结合,放出二氧化碳,
然后又结合氢离子转化为氢气,所以总反应化学方程式为HCOOH=====CO2↑+H2↑,
故A 正确;若氢离子浓度过低,则反应Ⅲ→Ⅳ的反应物浓度降低,反应速率减慢,若氢离
子浓度过高,则会抑制甲酸的电离,使甲酸根离子浓度降低,反应Ⅰ→Ⅱ速率减慢,所以
氢离子浓度过高或过低,均导致反应速率减慢,故B 正确;由反应机理可知,Fe 在反应过
程中,化学键数目发生变化,则化合价也发生变化,故C 正确;由反应进程可知,反应
Ⅳ→Ⅰ能垒最大,反应速率最慢,对该过程的总反应起决定作用,故D 错误。
6.我国科学家实现了在铜催化剂条件下将DMF[(CH3)2NCHO]转化为三甲胺[N(CH3)3]。计
算机模拟单个DMF 分子在铜催化剂表面的反应历程如图所示,下列说法正确的是( )
A.该历程中最小能垒的化学方程式为 (CH3)2NCH2OH*===(CH3)2NCH2+OH*
B.该历程中最大能垒(活化能)为2.16 eV
C.该反应的热化学方程式为(CH3)2NCHO(g)+2H2(g)===N(CH3)3(g)+H2O(g) ΔH=
-1.02 eV·mol-1
D.增大压强或升高温度均能加快反应速率,并增大DMF 的平衡转化率
答案 A
解析 从图中可以看出,在正向进行的三个吸热反应中,其能垒分别为[-1.23-(-
2.16)]eV=0.93 eV、[-1.55-(-1.77)]eV=0.22 eV、[-1.02-(-2.21)]eV=1.19 eV。从以
上分析知,该历程中最小能垒为0.22 eV,是由(CH3)2NCH2OH*转化为(CH3)2NCH2的反应,
化学方程式为 (CH3)2NCH2OH*===(CH3)2NCH2+OH*,A 正确;该历程中最大能垒(活化能)
为1.19 eV,B 不正确;该反应的总反应是由(CH3)2NCHO(g)转化为N(CH3)3(g),但1.02 eV
为单个(CH3)2NCHO(g)反应时放出的热量,所以热化学方程式为(CH3)2NCHO(g)+2H2(g)===
N(CH3)3(g)+H2O(g) ΔH=-1.02NA eV·mol-1,C 不正确;增大压强或升高温度均能加快
反应速率,但升高温度平衡逆向移动,不能增大DMF 的平衡转化率,D 不正确。
7.我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程,
如图所示,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ΔH________0(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
:
____________________________________。
答案 小于 2.02 COOH*+H*+H2O*===COOH*+2H*+OH*(或H2O*===H*+OH*)
解析 观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,由题图知,最大活化能E 正=1.86 eV-(-0.16 eV)=2.02 eV,
该步起始物质为COOH*+H*+H2O*,产物为COOH*+2H*+OH*。
考点02 化学平衡及化学平衡常数
(一)、 核心考点清单
1.化学平衡状态
(1)概念
一定条件下的可逆反应中,当正反应和逆反应速率相等时,反应物和生成物的浓度均保持
不变,即体系的组成不随时间而改变的状态。
(2)建立
(3)平衡特点
归纳总结:判断化学平衡状态的两种方法
(1)动态标志:v 正=v 逆≠0
①同种物质:同一物质的生成速率等于消耗速率。
②不同物质:必须标明是“异向”的反应速率关系。如aA+bBcC+dD,=时,反应达
到平衡状态。
(2)静态标志:“变量”不变
在未达到平衡时不断变化、在达到平衡时不再发生变化的各种物理量(如各物质的质量、物
质的量或浓度、百分含量、压强、密度或颜色等),如果不再发生变化,即达到平衡状态。
可简单总结为“正逆相等,变量不变”。
2、化学平衡常数
(1).概念
在一定温度下,当一个可逆反应达到化学平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积
的比值是一个常数,即化学平衡常数,用符号K 表示。
(2).表达式
对于一般的可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),当在一定温度下达到平衡时,K=(固
体和纯液体的浓度视为常数,通常不计入化学平衡常数表达式中)。
(3).影响因素
K 只受温度影响,与反应物或生成物的浓度变化无关,与压强变化、是否使用催化剂无
关。
(4).平衡常数意义及应用
a、判断可逆反应进行的程度
K
<10-5
10-5~105
>105
反应程度
很难进行
反应可逆
反应接近完全
b、判断反应是否达到平衡或进行的方向
对于化学反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)的任意状态,浓度商:Q=。
Q<K,反应向正反应方向进行;
Q=K,反应处于平衡状态;
Q>K,反应向逆反应方向进行。
(3)判断可逆反应的热效应
归纳总结:化学平衡常数与方程式书写形式的关系
(1)正、逆反应的平衡常数互为倒数。
(2)若化学方程式中各物质的化学计量数都变成n 倍或倍,则化学平衡常数变为原来的n 次
幂或次幂。
(3)两方程式相加得到新的方程式,其化学平衡常数是两反应平衡常数的乘积。
知识拓展:压强平衡常数(Kp)
提醒 混合气体的总压等于相同温度下各组分气体的分压之和。
(二)、 高频易错点
化学平衡中的特殊情况
(1)当反应混合物中存在与其他物质不相混溶的固体或液体物质时,由于其“浓度”是恒定
的,不随其量的增减而变化,故改变这些固体或液体的量,对化学平衡没影响。
(2)同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时,应视为压强的影响。
(3)充入惰性气体与平衡移动的关系
①恒温、恒容条件
原平衡体系――――――→体系总压强增大―→体系中各组分的浓度不变―→平衡不移动
②恒温、恒压条件
原平衡体系――――――→容器容积增大,各反应气体的分压减小―→体系中各组分的浓
度同倍数减小(等效于减压)
★ 高考真题(2025 新高考)
1.(2025·河南卷)在催化剂a 或催化剂b 作用下,丙烷发生脱氢反应制备丙烯,总反应
的化学方程式为
,反应进程中的相对能量变化
如图所示(*表示吸附态,
中部分进程已省略)。
下列说法正确的是
A.总反应是放热反应
B.两种不同催化剂作用下总反应的化学平衡常数不同
C.和催化剂b 相比,丙烷被催化剂a 吸附得到的吸附态更稳定
D.①转化为②的进程中,决速步骤为
【答案】C
【详解】A.由图可知,生成物能量高,总反应为吸热反应,A 错误;
B.平衡常数只和温度有关,与催化剂无关,B 错误;
C.由图可知,丙烷被催化剂a 吸附后能量更低,则被催化剂a 吸附后得到的吸附态更稳定,
C 正确;
D.活化能高的反应速率慢,是反应的决速步骤,故决速步骤为
*CH3CHCH3→*CH3CHCH2+*H
或
*CH3CHCH3+*H→*CH3CHCH2+2*H,D 错误;
故选C。
2.(2025·北京卷)为研究三价铁配合物性质进行如下实验(忽略溶液体积变化)。
已知:
为黄色、
为红色、
为无色。
下列说法不正确的是
A.①中浓盐酸促进
平衡正向移动
B.由①到②,生成
并消耗
C.②、③对比,说明
:②>③
D.由①→④推断,若向①深黄色溶液中加入
、淀粉溶液,溶液也无明显变化
【答案】D
【分析】
的FeCl3溶液滴加数滴浓盐酸,生成更多的
,溶液黄色加深;继
续滴加1 滴KSCN 溶液,
转化为
,溶液变为红色;再加入NaF 固体,
转化为
,溶液红色褪去,变为无色;再滴加KI 溶液、淀粉溶液,无
色溶液未见明显变化,说明I-未被氧化。
【详解】A.①中滴加数滴浓盐酸,试管溶液黄色加深,生成更多的
,说明浓盐酸
促进
平衡正向移动,A 正确;
B.由①到②,溶液变为红色,说明
转化为
,即生成
并
消耗
,B 正确;
C.②、③溶液中,均存在平衡
,由于温度不变,故该反应的
平衡常数不变,由于②、③溶液中含有的初始
浓度相同,且②溶液为红色,③溶液
为无色,故能说明
:②>③,C 正确;
D.类似C 选项分析,由①→④推断,溶液中的
是越来越小的,若向①深黄色溶液
中加入
、淀粉溶液,无法确定①中溶液中的
的含量是否能够氧化I-,D 错误;
故选D。
3.(2025·浙江1 月卷)下列说法正确的是
A.常温常压下
和
混合无明显现象,则反应
在该条
件下不自发
B.
,升高温度,平衡逆移,则反应的平衡常数减
小
C.
,则正反应的活化能大于逆反应的活化能
D.
,则
【答案】B
【详解】A.根据复合判据ΔG=ΔH-TΔS,该反应ΔH<0、ΔS<0,温度较低时ΔG<0,故低
温能自发进行,A 错误;
B.该反应为放热反应,升高温度,平衡逆移,平衡常数减小,B 正确;
C.该反应为放热反应,则
,则正反应的活化能小于逆反应的活化能,C 错误;
D.
,根
据盖斯定律,反应①-反应②得到目标反应Na(s)+
Cl2(g)=Na+(g)+Cl−(g),则ΔH=
,由于不能明确
相对大小,则ΔH 不能确定,D 错误;
故选B。
4.(2025·山东卷)在恒容密闭容器中,
热解反应所得固相产物和气相产物均
为含氟化合物。平衡体系中各组分物质的量随温度的变化关系(实线部分)如图所示。已知:
温度时,
完全分解;体系中气相产物在
、
温度时的分压分别为
、
。
下列说法错误的是
A.a 线所示物种为固相产物
B.
温度时,向容器中通入
,气相产物分压仍为
C.
小于
温度时热解反应的平衡常数
D.
温度时、向容器中加入b 线所示物种,重新达平衡时逆反应速率增大
【答案】D
【分析】
热解反应所得固相产物和气相产物均为含氟化合物,则其分解产物为
和
,其分解的化学方程式为
,根据图数据
分析可知,a 线代表
,b 线代表
,c 线代表
。由各线的走势可知,
该反应为吸热反应,温度升高,化学平衡正向移动。
【详解】A.a 线所示物种为
,
固相产物,A 正确;
B.
温度时,向容器中通入
,恒容密闭容器的体积不变,各组分的浓度不变,化学平
衡不发生移动,虽然总压变大,但是气相产物分压不变,仍为
,B 正确;
C.由图可知,升温b 线代表的SiF4增多,则反应
为吸热反
应,升温Kp 增大,已知:
温度时,
完全分解,则该反应T2以及之后正向进行
趋势很大,Qp<Kp,体系中气相产物在
温度时的分压为
,
,恒容密闭容器的平
衡体系的气相产物只有
,
=p(
),即
温度时热解反应的平衡常数
=p(
),C 正确;
D.据分析可知,b 线所示物种为
,恒容密闭容器的平衡体系的气相产物只有
,
=p(
),温度不变Kp不变,
温度时向容器中加入
,重新达平衡时p(
)不变,则逆反应速率不变,D 错误;
综上所述,本题选D。
5.(2025·江苏卷)甘油
水蒸气重整获得
过程中的主要反应:
反应Ⅰ
反应Ⅱ
反应Ⅲ
条件下,
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理论计算结果如图所示。下列说法正确的是
A.
时,
的平衡转化率为20%
B.
反应达平衡状态时,
C.其他条件不变,在
范围,平衡时
的物质的量随温度升高而增大
D.其他条件不变,加压有利于增大平衡时
的物质的量
【答案】A
【分析】550℃时,曲线①物质的量是5mol,根据原子守恒,n(C)=3mol,则其不可能是含
碳微粒,故曲线①表示
,升高温度,反应Ⅰ平衡正移,反应Ⅱ平衡逆向移动,CO 物质
的量增大,则曲线③代表CO,温度升高,反应Ⅲ逆向移动,
物质的量降低,则曲线②
代表
,据此解答。
【详解】A.
时,
,
,
,根
据C 原子守恒,可得
,根据O 原子守恒,
可得
(也可利用H 原子守恒计算,
结果相同),则
,A 正确;
B.
时,
,
,则
,B 错误;
C.
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,C 错误;
D.增大压强,反应Ⅰ平衡逆向移动,反应Ⅱ平衡不移动,反应Ⅲ平衡正向移动,
的物
质的量减小,D 错误;
故选A。
6.(2025·甘肃卷)
加氢转化成甲烷,是综合利用
实现“碳中和”和“碳达峰”
的重要方式。525℃,101kPa 下,
。
反应达到平衡时,能使平衡向正反应方向移动的是
A.减小体系压强
B.升高温度
C.增大
浓度
D.恒容下充入惰性气体
【答案】C
【详解】A.反应物气体总物质的量为5mol,生成物为3mol,减小压强会使平衡向气体体
积增大的方向(逆反应)移动,A 不符合题意;
B.该反应为放热反应,升高温度会使平衡向吸热的逆反应方向移动,B 不符合题意;
C.增大
浓度会提高反应物浓度,根据勒夏特列原理,平衡向正反应方向移动以消耗增
加的
,C 符合题意;
D.恒容充入惰性气体不改变各物质浓度,对平衡无影响,D 不符合题意;
故选C。
★ 巩固训练
1.使用CH3COOCH3与H2反应制C2H5OH 过程中的主要反应为
反应I:CH3COOCH3(g)+2H2(g)= C2H5OH(g)+CH3OH(g) ΔH1=1004kJ·mol-1
反应II:CH3COOCH3(g)+H2(g)= CH3CHO(g)+CH3OH(g) ΔH2=1044kJ·mol-1
反应III:CH3COOCH3(g)+C2H5OH(g)=CH3COOCH2CH3(g)+CH3OH(g) ΔH3= 1160kJ·mol-1
在催化剂作用下,在1.0×105 Pa、n 起始(CH3COOCH3) n∶
起始(H2)=1 2∶时,若仅考虑上述反应,反
应相同时间,CH3COOCH3转化率、C2H5OH 和CH3COOCH2CH3的选择性随温度的变化如图所
示。[C2H5OH 的选择性=
×100%]。下列说法正确的是
A.反应CH3CHO(g)+H2(g)=C2H5OH(g)的焓变ΔH = 40 kJ·mol-1
B.185℃时,若起始n(CH3COOCH3)为1mol,则反应后体系中C2H5OH 为0.04 mol
C.温度在165
~205
℃
℃之间,反应后的体系中存在CH3CHO
D.温度在225
~235
℃
℃之间,C2H5OH 的选择性保持不变,说明反应I 达到了平衡
【答案】B
【详解】A.根据盖斯定律,反应I 减去反应II 得:CH3CHO(g)+H2(g)=C2H5OH(g)的焓变ΔH
=ΔH1-ΔH2=1004kJ·mol-1-1044kJ·mol-1=-40 kJ·mol-1,A 错误;
B.185℃时,若起始n(CH3COOCH3)为1mol,则CH3COOCH3反应了1mol
=0.2 mol,
,则
反应后体系中C2H5OH 为0.04 mol,B 正确;
C.温度在165
~205
℃
℃之间,C2H5OH 和CH3COOCH2CH3的选择性之和为100%,则反应后的
体系中不存在CH3CHO,C 错误;
D.温度在225
~235
℃
℃之间,C2H5OH 的选择性保持不变,但是CH3COOCH3转化率增大,
根据C2H5OH 的选择性=
×100%,则
增大,即反应I 没有达到平衡,D 错误;
故选B。
2.向体积均为1 L 的两个刚性容器中各充入4molHBr(g)和1molO2(g),分别在绝热和恒温条
件下发生反应
,测得压强变化ΔP(ΔP=P0-Px,P0为
起始压强,Px为某时刻压强)随时间变化关系如图所示。
下列说法正确的是
A.L1表示绝热条件下ΔP 随时间变化关系B.ΔH>0
C.HBr 的转化率:
D.b 点对应的平衡常数
【答案】D
【详解】A.恒温恒容条件下,容器中气体的压强与气体的物质的量成正比,根据方程式
知,反应前后气体的物质的量之和减小,则压强减小,在绝热条件下进行,随着反应的进
行,容器内压强先增大后减小,说明开始时温度对压强的影响大于气体的物质的量,则L2
表示绝热条件下ΔP 随时间变化关系,A 错误;
B.恒温恒容条件下,容器中气体的压强与气体的物质的量成正比,根据方程式知,反应前
后气体的物质的量之和减小,则压强减小,
,在图中以ac 所在线表示;在绝热条件
下进行,随着反应的进行,容器内压强先增大后减小,说明开始时温度对压强的影响大于
气体的物质的量,说明该反应为放热反应,
,B 错误;
C.b 点温度高于c 点,该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,所以HBr 的转化率:
,C 错误;
D.在恒温恒容条件下,气体压强之比等于总物质的量之比,根据三段式:
,根据a 点时数据有:
,解得x=0.75,此时浓度商
,a、b 点总
压强相等,容器体积相等,b 点温度较高,故b 点气体的物质的量小于a 点,正反应是气体
分子数减小的反应,说明b 点HBr 的转化率大于a 点,即b 点平衡常数K 大于a 点Qc,D 正
确;
故选D。
3.温度
,在恒容密闭反应器中进行高压液态+氢萘
催化脱氢实验,反应Ⅰ:
;反应Ⅱ:
;
,
测得
和
的产率
和
(以物质的量分数计)随时间的变化关系如图所示,下列说
法中错误的是
A.由图可知:反应活化能
B.温度对Ⅱ反应限度影响大
C.改变催化剂可调控两种有机生成物比例
D.
时,共产生
【答案】B
【详解】A.由图可知,相同时间内
(反应Ⅱ产物产率)大于
(反应Ⅰ产物产率),
说明反应Ⅱ的反应速率比反应Ⅰ快,一般情况下,反应速率越快,反应的活化能越低,所
以反应活化能Ⅱ<Ⅰ,A 选项正确;
B.已知
,反应Ⅰ和反应Ⅱ均为吸热反应,且反应Ⅰ的
更大。根据勒夏特
列原理,升高温度,平衡向吸热方向移动,对于吸热反应,
越大,温度对反应限度影
响越大,所以温度对反应Ⅰ的反应限度影响大,B 选项错误;
C.催化剂具有选择性,不同的催化剂对不同反应的催化效果不同,所以改变催化剂可调控
两种有机生成物比例,C 选项正确;
D.8h 时,
= 0.027,
= 0.374,起始时
,根据反应Ⅰ,生成
的
物质的量
,同时生成
的物质的量
;根据反应Ⅱ,生成
的物质的量
,同时生成
的物质的量
,则共产生
的物质的量
,D 选项正确;
故答案选B。
4.T0时,
,
,
,其中
、
只与温度有关,将一定量的NO2充入注射器中,改变
活塞位置,气体透光率随时间的变化如图(气体颜色越深,透光率越低),下列说法正确的
是
A.T0时,
B.T1时,
,则T1<T0
C.d 点
D.保持容积不变,再充入一定量NO2气体,新平衡后NO2的物质的量分数增大
【答案】C
【详解】A.由反应达到平衡时,正逆反应速率相等可得:
,则
,
,A 不符合题意;
B.
时,由
可得:平衡常数
,说明平衡向逆反应方向移动,温
度
,B 不符合题意;
C.由图可知,d 点后透光率减小,说明二氧化氮浓度增大,平衡向逆反应方向移动,则二
氧化氮的正反应速率小于逆反应速率,C 符合题意;
D.保持容积不变,再充入一定量二氧化氮气体相当于增大压强,加压反应相对原平衡向
正反应方向移动,则平衡后
的物质的量分数减小,D 不符合题意;
故选C。
5.一定温度下,在三个体积
的恒容密闭容器中发生反应
。相关数
据见下表,下列说法正确的是
容器编
号
温度
(
)
℃
起始物质的量(
)
平衡物质的量(
)
X
Y
Z
I
2
0.8
II
5
z
III
5
1
A.
时,该反应的平衡常数
B.
C.向容器III 再充入
和
,此时
D.若
,则该反应
【答案】C
【分析】根据反应式,容器I 中初始有2molX,平衡时有0.4molX、0.8molY 和0.8molZ,容
器II 中有5molX,平衡时有(5-2z)molX、zmolY 和zmolZ,容器I 和容器II 的温度相同,则两
者平衡常数相同,即:
,解得z=2mol;容器III 中初始有
5molX,平衡时有3molX、1molY 和1molZ,则
。
【详解】A.据分析,
,故A 错误;
B.据分析,z=2,故B 错误;
C.向容器III 再充入
和
,此时
,反应逆向进行,v 正<v 逆,
故C 正确;
D.据分析,
,若
,则正反应吸热,
,故D 错误;
故答案为C。
6.
催化加氢直接合成二甲醚过程中有以下2 个反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ(副反应):
其他条件相同时,反应温度对
平衡总转化率及反应2.5 小时的
实际总转化率影响
如图1 所示;反应温度对二甲醚的平衡选择性及反应2.5 小时的二甲醚实际选择性影响如
图2 所示。
资料:
的选择性
下列说法正确的是
A.280℃后,
平衡总转化率升高的原因是:温度升高,反应速率加快
B.240
-300
℃
℃,
实际总转化率升高的原因是:温度升高,反应速率加快,且温度
对主反应的影响大于副反应
C.240
-300
℃
℃,二甲醚实际选择性降低的原因是:副反应速率>主反应速率
D.由图可知:该条件下投入等物质的量
时,产生二甲醚的物质的量:
260
>220
℃
℃
【答案】D
【详解】A.
为吸热反应,升高温度平衡正向移动,
为放热反应,升高温度平衡逆向移动,当温
度高于280℃时,随着温度升高,
平衡向右移动的程度
大于
平衡向左移动的程度,导致CO2的平衡
总转化率上升,A 错误;
B.240
-300
℃
℃,
实际总转化率小于平衡总转化率,说明反应未达到平衡,
实际
总转化率升高的原因是:温度升高,主反应和副反应反应速率均加快,不能说明温度对主
反应的影响大于副反应,B 错误;
C.240
-300
℃
℃范围内,二甲醚实际选择性降低的原因是:升高温度,主反应和副反应速
率均增大,但是副反应的增大程度大于主反应,不能说明副反应速率>主反应速率,C 错误;
D.由图可知,260℃时
实际总转化率大于220℃,260℃时
实际选择性小于
220℃,但260℃时
实际总转化率与
实际选择性的乘积大于220℃,产生二甲醚的
物质的量:260
>220
℃
℃,D 正确;
故选D。
7.温度为
时,在三个容积均为1L 的恒容密闭容器中仅发生反应:
。正、逆反应速率可以表示为
和
和
分别为正、
逆反应的速率常数,仅受温度影响。下列说法错误的是
容器编
号
起始浓度
平衡浓度
①
1.0
1.0
0
0.5
②
1.0
1.0
1.0
③
0
0.5
1.0
A.达平衡时,容器①与容器②中逆反应速率之比为1:2
B.B.开始时,容器②中正反应速率大于逆反应速率
C.达平衡时,容器③中
比容器①中的大
D.当温度改变为
时,若
,则
【答案】A
【详解】A.根据①中数据可知
时,平衡常数为
,②中相当于起始量M 和N
均是2mol,在①的基础上增大压强,平衡正向进行,平衡时Q 的浓度大于
,所
以达平衡时,根据
可知容器①与容器②中逆反应速率之比小于1:2,A 错误;
B.开始时,容器②中浓度商为
,所以正反应速率大于逆反应速率,B 正确;
C.③中若
,则此时浓度商为
,反应没有达到平衡状态,反应向正反
应方向进行,所以达平衡时,容器③中
比容器①中的大,C 正确;
D.当温度改变为
时,若
,则此时平衡常数为
,正反应放热,因此
,
D 正确;
故选A。
8.下列过程不能用平衡移动原理解释的是
A.中和等体积、等pH 的盐酸和醋酸,醋酸所需NaOH 的物质的量更多
B.将
通入饱和氨盐水(溶质为
、NaCl)中,有固体析出
C.将
浓溶液与
浓溶液混合,迅速产生气泡
D.将锌片插入pH=4 的硫酸中无明显现象,加入少量
固体,有气泡产生
【答案】D
【详解】A.等pH 的盐酸和醋酸中氢离子浓度相等,醋酸是弱酸,在水溶液中不完全电离,
加入氢氧化钠会促进醋酸电离产生氢离子、进一步被中和,则醋酸所需NaOH 的物质的量
更多,能用化学平衡移动原理解释,A 错误;
B.二氧化碳与水反应生成碳酸,碳酸是弱酸、一水合氨是弱碱,弱酸和弱碱在水溶液中均
不完全电离,将
通入饱和氨盐水(溶质为
、NaCl)中,氢离子和氢氧根离子发生中
和反应,促进碳酸和一水合氨电离,增大了铵离子和碳酸氢根的浓度,导致溶解度小的碳
酸氢钠以晶体析出,能用化学平衡移动原理解释,B 错误;
C.
浓溶液中碳酸氢根水解程度大于电离程度呈碱性,
溶液中铝离子水
解呈酸性,将
浓溶液与
浓溶液混合,碳酸氢根和铝离子相互促进水解,
迅速产生二氧化碳气体和氢氧化铝沉淀,能用化学平衡移动原理解释,C 错误;
D.硫酸铜与锌发生置换反应,析出的铜、锌和稀硫酸构成原电池,原电池总反应为
,原电池反应加快了气泡产生,不能用化学平衡移动原理解释,D 正
确;
故选D。
9.在恒压密闭容器中投入8mol
(g)、11.7mol
(g)和18.8mol
(g)、发生反应
。测得压强在0.1MPa 和0.5MPa 下,
平衡转化率随温度的变化
如图所示。
下列分析不正确的是
A.
为0.5MPa,
为0.1MPa
B.M 对应的容器体积为V L,则525℃时K=0.1V
C.体系的状态由N 转为M 时,吸收19.6kJ 热量
D.转化率M 小于N 的原因是,压强对体系的影响大于温度的影响
【答案】B
【分析】在恒压密闭容器中投入8mol
(g)、11.7mol
(g)和18.8mol
(g),
不参
与反应,则只发生反应
,由图曲线变化趋势可知,随温度升
高,
平衡转化率逐渐降低,说明平衡向左移动,则正反应为放热反应,
;同时
该反应为气体体积减小的反应,增大压强平衡向右移动,
平衡转化率逐渐增大,则压
强
,据此分析解答。
【详解】A.根据分析,压强
,则
为0.5MPa,
为0.1MPa,A 正确;
B.如M 对应的容器体积为V L,此时
平衡转化率为90%,列三段式:
则反应的平衡常数为:
,B 错误;
C.该反应
,为放热反应,体系的状态由N 转为M 时
平衡转化率降低,平衡向
左移动,反应吸热,所以可能吸收19.6kJ 热量,C 正确;
D.根据图中曲线,比较 M 点(低压
平衡左移、较低温
平衡右移)和N 点(高压
平衡
右移、高温
平衡左移) 的温度和压强对转化率的影响,可以得到压强的推动作用大于了
温度的不利影响,D 正确;
故答案为:B。
10.一种以
、
为原料制取COS 的过程中主要反应如下:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
反应Ⅲ:
将等物质的量的
和
充入反应器中,压强一定,平衡时
和
的转
化率、
和
选择性与温度的关系如下图所示。
或
选择性
。下列说法正确的是
A.X 代表的物质是COS
B.温度越高,平衡时所得
的物质的量越少
C.400℃之前,容器内只发生反应Ⅰ
D.600℃时,其他条件一定,适当增大起始反应的压强,既能加快反应速率也能提高
COS 的平衡选择性
【答案】D
【详解】A.反应Ⅰ生成
和
,反应Ⅲ也生成
,则
的选择性应高于
,
由图可知,X 的选择性高于Y,所以X 代表
,Y 代表
,A 错误;
B.反应Ⅰ、Ⅲ均生成
,且均为吸热反应,温度升高,平衡正向移动,
的物质的
量应增多,B 错误;
C.
之前,
、
有转化率,
、
有选择性,同时反应Ⅱ中
分解也
会发生(只是程度小),不可能只发生反应Ⅰ,C 错误;
D.增大压强,反应速率加快;反应Ⅰ是气体分子数不变的反应,反应Ⅱ逆向移动(减少
分解 ),反应Ⅲ气体分子数不变,整体有利于
生成,能提高其平衡选择性,D 正
确;
故答案选D。
11.
的排放来自汽车尾气,研究利用反应
,用活性炭可对其进行吸附。已知在密闭容器中加入足量的
和一定
量的
气体,保持恒压测得NO 的转化率随温度的变化如图所示,下列有关说法不正确的
是
A.若能测得反应产生
,则反应放出的热量为
B.达到平衡后减小活性炭的用量,平衡逆向移动
C.在
之间,化学反应速率:
D.使用合适的催化剂,可加快反应,反应的
不变
【答案】B
【详解】A.
物质的量为
,反应产生
放热
,产生
放热
,
物质的量为
,反应放出热量为
,A 正确;
B.活性炭是固体,固体的量的改变不影响平衡移动,B 错误;
C.在
之间,
转化率在减小,说明反应逆向进行,所以
,C 正确;
D.催化剂可加快反应速率,但不改变反应的
,D 正确;
故选B。
12.在恒容密闭容器中发生反应:
,测
得
的平衡转化率与起始投料比[
,
分别为
、
、
]、温度关系如图
所示。下列说法错误的是
A.
B.曲线
代表的投料比为
C.若
下,测得
点对应的总压强为
,则
分压
D.保持
不变,向
点反应体系中再加入
和
,平衡后
转
化率小于
【答案】D
【分析】二氧化碳浓度不变时增大氨气的浓度,平衡正向移动二氧化碳转化率增大,则
a、b、c 分别代表的投料比为1:1、2:1、3:1,据此解答:
【详解】A.同一投料比下,升高温度,CO2转化率减小,平衡逆向移动,正反应放热,
ΔH<0,故A 正确;
B.据分析,曲线a 代表的投料比为1:1,故B 正确;
C.曲线c 投料比为3:1,假设NH3和CO2初始物质的量分别为3mol 和1mol,平衡时CO2
转化率为x,则平衡时NH3的物质的量为(3-2x)mol,CO2的物质的量为(1-x)mol,T1℃下,M
点总压强为
,因此
分压
,故C 正确;
D.N 点初始投料比为2:1,假设NH3和CO2初始物质的量分别为2mol 和1mol,可计算
,向
点反应体系中再加入
和
,则
,平衡不动,平衡
后
转化率等于y,故D 错误;
故答案为D。
13.向体积均为1L 的两恒容容器中分别充入
和
发生反应:
,其中一个为绝热过程,另一个为恒温过程,两反应体系的压
强随时间的变化曲线如图所示。下列说法错误的是
A.
为恒容恒温过程
B.气体的总物质的量:
C.逆反应速率:
D.点平衡常数:
【答案】B
【详解】A.该反应正向气体分子数增多,是吸热反应,绝热过程中体系温度降低,反应
正向进行程度小,压强小,恒温过程压强变化符合正常反应进程,
压强大,所以
为恒
容恒温过程,
为恒容绝热过程,A 正确;
B.a 点和c 点压强相等,温度
(
绝热温度降低),根据
(V 相同),T
越大,n 越小,所以气体总物质的量
,B 错误;
C.b 点温度高于c 点(
恒温,
绝热降温),温度越高反应速率越快,所以逆反应速率
v(b)>v(c) ,C 正确;
D.假设是恒温恒容,b 点平衡时压强为起始的
倍,根据阿伏伽德罗定律
,可得
平衡时气体总物质的量为
,通过三段式计算
,平衡时
,解得x = 0.5,平衡常数
,c 点
温度低,反应正向进行程度小,所以平衡常数K < 16 ,D 正确;
故答案选B。
14.一种捕获并资源化利用CO2的方法是将CO2催化加氢合成CH3OCH3,其过程中主要发生
如下反应:
I.
Ⅱ.
向恒压密闭容器中充入
和
,
的平衡转化率和
的平衡选择性
[
的选择性
]随温度的变化如图所示。下列说法不正确的
是
A.A 点时,容器中
为0.0625mol
B.反应
的
C.
平衡转化率由A 到B 点,可采取的措施为加压或减小
D.使用对反应I 催化活性更高的催化剂可提高
的实际选择性
【答案】A
【详解】A.反应状态达A 点时,CO2的平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性均为25%,
根据
的选择性
可得:25%
,故反
应状态达A 点时,容器中n(CH3OCH3)为0.03125mol,A 错误;
B.由题干信息可知反应Ⅰ.2CO2(g)+6H2(g) CH
═
3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH1=-122.5kJ•mol-1,反应Ⅱ.
CO2(g)+H2(g) CO(g)+H
═
2O(g)ΔH2=+41.2kJ•mol-1,由2CO(g)+4H2(g) CH
═
3OCH3(g)+H2O(g)=I-2×Ⅱ可
得,ΔH=(-122.5-2×41.2)kJ•mol-1=-204.9kJ•mol-1,B 正确;
C.由反应方程式可知,增大压强反应
平衡正
向移动,CO2平衡转化率增大,减小
即增大H2的用量,则CO2的平衡转化率增大,
即加压或减小
均可实现
平衡转化率由A 到B 点,C 正确;
D.使用对反应I 催化活性更高的催化剂即可加快反应I 的速率,从而提高
的实际
选择性,D 正确;
故答案为:A。
15.在恒温、恒容的密闭容器中发生反应:
,实验测得三组数据如下:
容器编
号
起始时各物质的物质的量
达到平衡时体系的能量变化
①
1
4
0
0
0.8a
②
0.5
3.5
0.5
0.5
b
③
1
1
2
2
c
下列说法错误的是
A.①达平衡后,
的转化率为20%
B.达平衡后,
的体积分数:①>②
C.③起始时反应速率:(正)
(逆)
D.达到平衡时③中能量变化:
【答案】B
【分析】分析片段
【详解】A.由热化学方程式
可知,
消耗
时可以释放出
能量,而①中达到平衡时释放了
能量,根据热化学
方程式可知消耗
的物质的量为
,列三段式:
,设容器体积为VL,该反应的
平衡常数为
,
的平衡转化率为
,
A 正确;
B.②的浓度熵为:
,平衡将向右移动,设转化的CO 为xmol,列三段
式:
,由于恒温,K 不变,设容
器体积为VL,有
,解得
,平衡时
,则①的
体积分数为
和
②的
体积分数为
,则平
衡时
的体积分数:①=②,(或可以换个思路,①和②起始投虽然不同,但经过一边倒转
化之后是互为等效平衡的,故平衡时
的体积分数:①=②),B 错误;
C.③根据浓度熵
,则平衡将向逆反应方向移动,则起始时反应速率:
(正)
(逆),C 正确;
D.根据C 选项的判断,设③消耗的
为xmol,列三段式:
,设容器体积为VL,由平衡常
数
,解得
,根据热化学方程式当生成1mol
或消耗1mol
的能量变化量为akJ,则消耗0.5mol
的能量变化量:
,D 正确;
故答案为:B。
16.随着汽车使用量增大,尾气污染已经受到人们的普遍关注。研究表明,一定条件下存
在反应:
。在相同温度下,向两个密闭刚性的甲、
乙容器中都充入一定量的反应物,甲容器保持绝热(即与外界无热量交换),乙容器保持
恒温,在相同的温度下同时开始反应,测得有关数据如表所示,下列说法正确的是
容器编
号
容器体
积/L
起始物质的
量/mol
5s 时物质的量浓度
(mol/L)
10s 时物质的量浓度
(mol/L)
CO
NO
甲
1
2
2
0.3
0.5
乙
2
4
4
0.25
0.5
A.甲、乙两容器达到平衡时,平衡常数:
B.平衡后,往容器甲中再充入2mol CO 和2mol NO,平衡时
C.平衡后,往容器乙再充入1mol CO 和1mol
,NO 的转化率增加
D.其他条件不变,若将乙容器改为恒温恒压,则5s 时
的浓度小于0.25mol/L
【答案】C
【详解】A.甲为绝热容器,5s 时甲容器氮气浓度高说明反应为放热反应,随反应进行温
度升高K 减小,甲的平衡常数小于乙的,A 错误;
B.该反应为放热反应,甲为绝热容器,未平衡前甲容器氮气的浓度应大于乙容器的,但
10s 时甲乙容器氮气浓度相等,说明甲已达到平衡,平衡时氮气浓度为0.5mol/L,则平衡时
一氧化氮浓度为1mol/L,再按起始投料加反应物,反应放热,平衡时一氧化氮浓度小于
2mol/L,B 错误;
C.乙为恒温容器,该反应为气体体积减小的反应,平衡后按化学计量系数增加投料的同时
压强增大平衡正移,一氧化氮转化率增大,C 正确;
D.该反应为气体体积减小的反应,其他条件不变,若将乙容器改为恒温恒压,等效于加
压,则5s 时氮气的浓度大于0.25mol/L,D 错误;
故答案选C。
17.已知在恒容密闭容器中发生反应
(方程式已配平),在210℃和
220℃时A 的转化率随反应时间的变化关系如图所示,设A 的起始浓度为
。下列说
法错误的是
A.220℃时反应的平衡常数
mol/L
B.从反应体系中移出部分甲醇可以提高A 的转化率
C.210℃时,0~200min 内A 的平均反应速率为
mol/(L·min)
D.a、b 两点用物质B 表示的瞬时反应速率:b<a
【答案】D
【详解】A.c 点时A 的转化率为99%,转化浓度为0.99d,根据
,
平衡时A 浓度为0.01d,B 浓度为0.99d,CH3OH 浓度为0.99d,则220℃时反应的平衡常数
mol/L,A 正确;
B.甲醇为生成物,从反应体系中移出部分甲醇,减少生成物的浓度,平衡正向移动,可以
提高A 的转化率,B 正确;
C.210℃、200min 时A 的转化率为68%,则A 的转化浓度为0.68dmol/L,0~200min 内A 的
平均反应速率为
mol/(L·min),C 正确;
D.a、b 两点反应的转化率相等,b 点对应的斜率大,对应的温度高,瞬时速率大,瞬时反
应速率:b>a,D 错误;
答案选D。
18.以CO、
为原料合成
涉及的主要反应如下。
①
②
反应时间等其他条件相同时,按
充入原料气,不同温度下CO 的转化率
和产物选择性如下图。
已知:产物A 的选择性
下列说法不正确的是
A.
选择性提高可能是由温度对反应速率的影响导致的
B.根据温度升高时CO 的转化率增大,可推断
C.相较于230℃,270℃时单位时间内能合成更多的
D.除反应②外,体系中还存在其他副反应
【答案】B
【分析】由图可知,随温度升高,
选择性减小,故反应①为放热反应,据此分析;
【详解】A.反应②为放热反应,故
选择性提高可能是由于温度升高达到催化剂适宜
温度,提高了化学反应速率导致,A 错误;
B.由分析可知,
,B 错误;
C.相较于230℃,270℃时温度高,化学反应速率增加,单位时间内能合成更多的
,C 正确;
D.
和
的选择性和在减少,而CO 的转化率在增加,故除反应②外,体系中还
存在其他副反应,D 正确;
故选B。
19.乙酸甲酯制乙醇的反应为:
三
个10L 恒容密闭容器中分别加入
和
,在不同温度下,反应分钟
时乙酸甲酯物质的量
如图所示。
下列说法正确的是
A.该反应的
B.容器甲中平均反应速率
C.容器乙中乙醇的体积分数为
D.容器丙中当前状态下反应速率(正)
(逆)
【答案】C
【分析】温度越高反应速率越快,比较乙丙可知,丙反应升高温度,醋酸甲酯量增大,则
反应逆向进行,正反应为放热反应,焓变小于0;
【详解】A.由分析,该反应的
,A 错误;
B.容器甲中平均反应速率
,B 错误;
C.容器乙中乙酸甲酯物质的量为0.1mol,则
容器乙中乙醇的体积分数为
,C 正确;
D.温度越高反应速率越快,比较乙丙可知,丙反应速率快,而其醋酸甲酯量增大,说明
其达到平衡状态,则(正)
(逆),D 错误;
故选C。
20.一种
催化加氢合成
的方法,反应如下:
①
②
1.3MPa 时,将
和
按一定流速通过催化剂,相同时间内测得
的转化率
和CO 的选择性随温度的变化如图1 所示。只发生反应①时,
的平衡转化率随温度的变
化如图2 所示。
已知:CO 的选择性
下列说法不正确的是
A.CO 与
合成
反应的热化学方程式:
B.图1 中,温度升高,
的转化率和CO 的选择性都升高,可能因为反应②速率增
大的程度大于反应①速率增大的程度
C.由图1 可知,300℃时
的转化率为8%
D.其他条件不变,改进催化剂,可使相同时间内200℃时
的转化率大幅提高
【答案】C
【详解】A.根据已知反应①
与反应②
及盖斯定律可知:CO 与
合成
反应的焓变ΔH=ΔH1-2ΔH2=−255.9kJ mol
⋅
−1,A 不符合题意;
B.反应①为放热反应,反应②为吸热反应,温度升高,反应向放热方向进行,反应②速率
增大的程度大于反应①速率增大的程度,B 符合题意;
C.根据图1 可知,CO2转化率8%,其转化物质的量:
,CO 选择性
30%,生成CO 的CO2:
,转化为
的CO2:
,根据反应①可知
消耗0.168mol,根据反应②可知
消
耗0.024mol,
的转化率:
,C 不符合题意;
D.改进催化剂,反应未达平衡时,反应速率加快,200℃下CO2转化率提高,D 不符合题
意;
答案选C。
21.一定条件下,在容积为10 L 的固定容器中发生反应:
,反应过程中部分物质的物质的量(n)随时间(t)变化的曲线如图。下列说法错
误的是
A.曲线Y 表示
的物质的量变化
B.
时刻:正反应速率等于逆反应速率
C.在10 min 时改变的条件可能是降低温度
D.0~8 min 内,
的平均反应速率为
【答案】B
【分析】8 分钟时X 增加的量为0.6mol,Y 的减少量为1.2mol-0.3mol=0.9mol,二者改变量
之比等于方程式的系数比为0.6:0.9=2:3,则X 代表NH3的物质的量变化,Y 代表H2的物质
的量变化。
【详解】A.根据分析可知,曲线Y 表示
的物质的量变化,A 正确;
B.t1时刻反应未达到平衡状态,正反应速率不等于逆反应速率,B 错误;
C.8 分钟达到平衡状态,10 分钟后H2的物质的量减少,NH3的物质的量增加,合成氨反应
的平衡正向移动,合成氨反应为放热反应,在10 min 时改变的条件可能是降低温度,C 正
确;
D.0~8 min 内,
的平均反应速率为
,D 正确;
答案选B。
22.在550K~650K,反应
温度升高反应速率显著加
快。在(573K,150kPa)、(573K,300kPa)、(553K,150kPa)三种初始状态下,向相同恒容密
闭容器中分别按
投料,保持温度不变,
随时间变化如图。
曲线a 的M 平衡转化率
,曲线b 对应初始状态为(573K,300kPa)。下列说法
正确的是
A.曲线c 对应初始状态为(573K,150kPa)
B.在573K 下,该反应的平衡常数
C.
最大的是曲线a
D.对应曲线a 初始状态下,保持恒温恒压,则
【答案】D
【详解】A.曲线b 对应初始状态为(573K,300kPa),(553K,150kPa)和(573K,150kPa)相比,
(573K,150kPa)温度更高,(573K,150kPa)时先达到平衡,图像显示,曲线a 先平衡,则曲线c
对应初始状态为(553K,150kPa) ,A 错误;
B.设起始时n(M)=2mol,n(N) = 1mol ,曲线a 的M 平衡转化率
,则平衡时
,
,
,总物质的量
,
该反应在恒容密闭容器中进行,根据
(R、T、V 不变),分压之比等于物质的量之
比,
,
,
;平
衡常数
,B 错误;
C.由反应特点可知,温度不变时,压强越小,平衡正向进行程度越大,压强相同时、温度
越低,平衡正向进行程度越大,即温度越低、压强越小,
越大,曲线c 对
应(553K,150kPa),所以
最大的是曲线c,C 错误;
D.由a 项分析可知,对应曲线a 初始状态(573K,150kPa) ,该反应正方向气体物质的量减
小,恒温恒压下,相当于在原平衡基础上减压,减压平衡正向移动,
,D 错误;
故答案选D。
23.常温下,将
、
和10 mL NaOH 溶液混合,发生
反应:
。溶液中
与反应时间(t)的关系如图所示。
下列说法错误的是
A.当
不再变化时,该反应达到平衡状态
B.
时的
小于
时的
C.若平衡时溶液的
,则该反应的平衡常数
D.在酸性条件下,
的氧化性大于
【答案】C
【详解】A.当
不再变化时,可说明各物质的浓度不再变化,反应达到平
衡状态,A 正确;
B.
时未达到平衡,
随时间增加而增加,平衡正向移动,
时
小于的
小于的
,B 正确;
C.根据题意可知,起始时,
,由图可知,平衡时
,
,
,平衡时溶液的
,则
,反
应的平衡常数
,C 错误;
D.在酸性条件下,
,平衡逆向移动,
为氧化剂,
为氧化产物,故
的氧化性大于
,D 正确;
故选C。
24.燃油汽车尾气中含有
和
等有毒气体,某研究小组用新型催化剂对
、
在
不同条件下的催化转化进行研究,反应原理为:
。在密闭容器中充入
和
,平衡时
的体积分数随温度、压强的
变化关系如图。下列说法错误的是
A.点
的平衡转化率约为57.1%
B.a 点和
点的反应速率可能相同
C.若在点扩大容器体积并加热,可能达到点状态
D.恒温恒容条件下,向b 点平衡体系中再充入1mol
和
,重新达到平衡后,
与点状态相比,NO 的体积分数将减小
【答案】C
【详解】A.c 点NO 体积分数为25%,设转化的NO 为amol:
则总的物质的量为(4-0.5a)mol,
mol,则CO 的平衡转化率为
≈57.1%,故A 正确;
B.该反应为气体体积减小的放热反应,压强相同时,温度越高,平衡时NO 的体积分数越
大,则T1>T2,d 点温度低但压强大,a 点温度高但压强小,则d 点的反应速率可能等于a
点,故B 正确:
C.由B 分析可知,e 点温度高于c,则e 点加热不会达到c 点,故C 错误;
D.恒温恒压条件下,向b 点平衡体系中再充入1mol NO 和1mol CO,等效于对原平衡加压,
重新达到平衡后,NO 的体积分数减小,故D 正确;
故选:C。