资源简介 专题九 化学反应速率与化学平衡1.一定温度下,在某刚性密闭容器中充入一定量溶液和发生反应:。下列有关说法正确的是( )A.当单位时间内消耗1mol的同时生成1mol时,反应达到平衡状态B.的去除率增大时,也增大C.的平均反应速率之比为3:1:1:3D.混合气体密度不随时间变化时达到平衡状态2.如图所示为工业合成氨的流程图,下列说法错误的是( )A.步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒B.步骤②中“加压”既可以提高原料的转化率,又可以加快反应速率C.步骤③既可以加快反应速率,又有利于提高原料平衡的转化率D.步骤④、⑤可以提高原料的转化率,又可以节约原料,降低成本3.三氯氢硅是制备硅烷、多晶硅的重要原料。对于反应,采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂,在323K和343K时的转化率随时间变化的结果如图所示。下列说法不正确的是( )A.343K时反应的平衡转化率为22%B.a处反应速率大于b处C.在343K下,要缩短反应达到平衡的时间,可采取的措施有及时移去产物、改进催化剂D.已知反应速率,分别为正、逆向反应速率常数,x为物质的量分数,则a处=1.3(保留1位小数)4.用活性炭还原可防止空气污染,其反应原理为。在密闭容器中1 mol 和足量C发生上述反应,反应相同时间内测得的生成速率与的生成速率随温度 变化的关系如图1所示;维持温度不变,反应相同时间内测得的转化率随压强的变化如图2所示。下列说法错误的是( )A.图1中的A、B、C三个点中只有C点的B.图2中E点的小于F点的C.图2中平衡常数K(E)=K(G),则的平衡浓度c(E)=c(G)D.在恒温恒容下,向图2中G点平衡体系中充入一定量的,与原平衡相比,的平衡转化率减小5.下列关于自发过程及其判据的说法错误的是( )A.只有加热可以加快水的蒸发速度B.某吸热反应能自发进行,则该反应一定是熵增加反应C.反应的,则该反应能否自发进行与温度有关D.反应在一定条件下能自发进行,则该反应可能为吸热反应6.在、条件下,分别向两个容积为2L的刚性容器中充入和,发生反应:。实验测得两容器中或的物质的量随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是( )A.当容器中混合气体的密度不随时间变化时,该反应达到平衡状态B.ac段的平均反应速率为C.逆反应速率:D.时,该反应的平衡常数7.利用液化石油气中的丙烷脱氢可制取丙烯:向起始体积为2L的恒压密闭容器中充入1mol丙烷,在不同温度、压强下测得平衡时反应体系中丙烷与丙烯的物质的量分数如图所示(已知为0.1MPa)。下列说法错误的是( )A.反应的B.压强C.556℃压强时,该反应的压强平衡常数为D.556℃压强时,容器中通入1.2mol、0.8mol、0.6mol,此时8.在一容积为2L的密闭容器中加入反应物,发生如下反应:,反应过程中的部分数据如表所示。下列说法正确的是( )0 1 1.2 02 0.94 0.756 0.3A.0~2min内,的反应速率为B.2min时,的物质的量为0.3molC.4min时,反应未达到平衡状态D.4~6min内,容器内气体的总物质的量不变9.在一容积为2L的密闭容器中加入反应物,发生如下反应:,反应过程中的部分数据如表所示。下列说法正确的是( )0 1 1.2 02 0.94 0.756 0.3A.0~2min内,的反应速率为B.2min时,的物质的量为0.3molC.4min时,反应未达到平衡状态D.4~6min内,容器内气体的总物质的量不变10.T K温度下,控制体积不变,向某密闭容器中充入等物质的量的和,发生下列反应:i.ii.和的分压随时间变化如下图所示,其中第3min时只改变了影响反应的一个条件。已知:可以用分压表示反应速率及化学平衡。下列说法错误的是( )A. 图中代表变化的曲线为B. 0~2min内的平均反应速率C. T K温度下,反应i的平衡常数D. 3min时改变的条件为增大压强11.下列反应为工业上用制备的体系中发生的反应:反应①:反应②:反应③:相关反应的平衡常数K与温度的关系如图所示:回答下列问题:(1)曲线Ⅰ对应的是反应_________(填标号,下同),该反应在_________(填“高温”、“低温”或“任何温度”)下能自发进行。(2)水煤气法制的反应为,则:①_________。②该反应在M催化剂上的反应历程为:第一步:,快反应。第二步:,慢反应。下列图像与该反应历程相符的是_________(填标号)。A.B.C.D.③℃时,向2L恒容密闭容器中充入1mol和1mol,5min后,反应达到平衡,则0~5min内,_________;该温度下该反应的平衡常数_________。(3)℃时,向某恒容密闭容器中加入1mol和1mol,同时发生反应①和③,测得起始压强为p,达到平衡后,测得压强为起始压强的1.4倍,已知该条件下转化为的选择性[的选择性为20%],则的转化率为_________;平衡时,CO的分压为_________(用含p的代数式表示)。12.催化还原是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。研究表明,在Cu/ZnO催化剂存在下,和可发生两个平行反应,分别生成和CO。反应的热化学方程式如下:某实验室控制和初始投料比为1:2.2,经过相同反应时间测得如下实验数据:实验编号 温度/K 催化剂 转化率/% 甲醇选择性/%A 543 Cat. 1 12.3 42.3B 543 Cat. 2 10.9 72.7C 553 Cat. 3 15.3 39.1d 553 Cat. 2 12.0 71.6【备注】Cat.1为Cu/ZnO纳米棒;Cat.2为Cu/ZnO纳米片。甲醇选择性:转化的中生成甲醇的百分比。已知①CO和的燃烧热分别为和②回答下列问题(不考虑温度对的影响):(1)反应I的平衡常数表达式为_______;反应Ⅱ的______。(2)有利于提高转化为平衡转化率的措施有______。A.使用催化剂Cat.1B.使用催化剂Cat.2C.降低反应温度D.投料比不变,增加反应物的浓度E.增大和的初始投料比(3)对比实验a和c可发现:相同催化剂下,温度升高,转化率升高,而甲醇的选择性却降低,请解释甲醇选择性降低的可能原因______,对比实验a和b可发现:相同温度下,采用Cu/ZnO纳米片使转化率降低,而甲醇的选择性却提高,请解释甲醇的选择性提高的可能原因______。(4)在图中分别画出反应Ⅰ在无催化剂、有Cat.1和有Cat.2三种情况下“反应过程—能量”示意图。(5)研究证实,也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇,则生成甲醇的反应发生在________极,该电极反应式是________。13.利用二氧化碳制备甲醇,既能有效减少碳排放又能得到高附加值碳基燃料,具有重要的战略意义。回答下列问题:(1)工业上,二氧化碳和氢气在催化剂作用下可以制备甲醇,发生以下两个平行反应。a.b.①相关化学键键能的数据如下表所示。化学键 H—H CO H—O C—H C—O436 745 463 413 351反应a的为________。②反应a在催化剂条件下的反应历程如图所示,其中吸附在催化剂表面的物种用*标注,TS为过渡态。要使上述反应的反应速率加快,需要降低某步反应的活化能,其活化能_______eV,写出该步骤的化学方程式_______。③某研究小组向密闭容器中通入3mol和1mol,在催化剂作用下只发生反应a和反应b,在不同条件下达到平衡,在温度300℃下甲醇的体积分数随压强的变化、在=600kPa下随温度的变化如图所示。i.曲线________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)为等压线;X、Y点对应的反应a的平衡常数:________(填“>”“=”或“<”)。ii.已知M点:容器中的物质的量为,CO的物质的量为,则此时的分压为________kPa,反应a的压强平衡常数=_______(压强平衡常数是以分压代替浓度表示的平衡常数,分压=总压×物质的量分数)。ⅲ.图中M点的高于N点的原因是________。(2)我国科学家设计了离子液体电还原合成工艺,写出碱性条件下生成的电极反应式________14.我国力争于2030年前做到碳达峰,2060年前实现碳中和,因此,实现资源化利用的研究成为工作的重点。Ⅰ.以、为原料合成涉及的主要反应如下:①②③(1)=_________。(2)恒温恒容下,向密闭容器按投料比通入原料气,若只发生主反应,能判断反应处于平衡状态的是______(填标号)。A.B.体系内压强保持不变C.的体积分数保持不变D.断裂3molH—H键的同时断裂3molH—O键(3)不同压强下,按照投料,实验测定的平衡转化率和的平衡产率随温度的变化关系如图所示。已知:的平衡转化率;的平衡产率=其中纵坐标表示平衡转化率的是图________(填“甲”或“乙”);压强由大到小的顺序为_________。Ⅱ.二氧化碳催化加氢合成乙烯的原理为。原料初始组成,体系压强恒定为0.1MPa,不同温度下反应达到平衡时,四种组分的物质的量分数随温度的变化如图丙所示:(4)图中表示的变化曲线分别是(5)催化加氢合成反应的_____0(填“大于”或“小于”)。(6)根据图中点A(a、b两线交点),计算该温度时反应的平衡常数_____(列出计算式,可不计算出结果,以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。答案以及解析1.答案:D解析:根据反应式可知,单位时间内消耗1mol的同时消耗1mol时,反应达到平衡状态,A项错误;可逆反应的化学计量数与反应热成正比例,化学计量数不变,反应热不变,转化率与反应热无关,B项错误;在化学反应中,反应速率之比等于气体化学计量数之比,水为液态,其浓度保持不变,不能用浓度变化计量液态水的反应速率,C项错误;随着反应进行,气体质量减小,即气体密度由大到小,不变时达到平衡状态,D项正确。2.答案:C解析:A.合成氨工艺需要催化剂,“净化”可以防止催化剂中毒,故A项正确;B.合成氨反应后分子系数减小,根据勒夏特列原理,加压可以使平衡正向移动,提高原料的转化率,同时又可以加快反应速率,故B项正确;C.催化剂可以加快反应速率,不影响平衡移动,不能提高原料的平衡转化率,故C项错误;D.将氨气液化分离,可以使反应正向进行,提高原料的转化率;同时将和再循环,可以循环利用,降低了成本,故D项正确;故答案选C。3.答案:C解析:A.温度越高,反应速率越快,图像中点a所在曲线先建立平衡,温度高,表示的是343K时的曲线,由图示可知343K时反应的平衡转化率α=22%,故A正确;B.a所在曲线表示的是343K时的曲线,b所在曲线表示的是323K时的曲线,a的反应温度高于b,温度越高,反应速率越快,所以a点的反应速率比b高,故B正确;C.在343K下,要缩短反应达到平衡的时间,需要使反应速率加快,可采取的措施有改进催化剂,及时移去产物,产物的浓度降低,反应速率减慢,故C错误;D.平衡时正、逆反应速率相等,即,则==K。由图可知343K时反应的平衡转化率α=22%,设的起始浓度为cmol/L,则平衡常数=≈0.02。a点时转化率为20%,设起始时的物质的量为nmol,根据,为气体物质的量不变的反应,则a点。反应速率分别为正、逆向反应速率常数,则a点时,因此=,故D正确;故选C。4.答案:C解析:A.由可知,的生成速率逆反应速率应该是的生成速率(正反应速率)的二倍时才能使正、逆反应速率相等,即达到平衡,只有C点满足,故A正确; B.由图2知,E点反应未达到平衡,F点反应达到平衡,且压强E5.答案:A6.答案:CD7.答案:CD解析:A.图象中物质的量分数随温度升高丙烯增加,丙烷减少,说明升温平衡正向进行,正反应为吸热反应,反应的,故A正确;B.温度一定,压强越大平衡逆向进行,丙烯的物质的量分数减小,压强下丙烯物质的量分数大于状态,说明>,即压强<0.1MPa,故B正确;C.根据图象可知556℃压强时,平衡时丙烷的物质的量分数为50%,则,根据方程式可知剩余50%的气体中,丙烯和氢气各占一半,所以,所以压强平衡常数K==,故C错误;D.根据图象可知556℃压强时,平衡时丙烷的物质的量分数为50%,丙烷物质的量为1mol,设消耗物质的量为x,列三段式有:则有=50%,解得x=,所以平衡常数K==;起始向2L密闭容器中通入1.2mol、0.8mol、0.6mol,此时浓度商为=0.2>,所以反应逆向进行,,故D错误;综上所述答案为CD。8.答案:AD解析:依据表中数据可得:0~2min内,的反应速率为,A项正确;由上述分析可知,2min时的物质的量为0.9mol,B项错误;根据分析可知,4min时与6min时各组分的浓度相等,说明该反应已达到平衡状态,C项错误;4~6min内反应处于平衡状态,则容器内气体的总物质的量不变,D项正确。9.答案:AD解析:依据表中数据可得:0~2min内,的反应速率为,A项正确;由上述分析可知,2min时的物质的量为0.9mol,B项错误;根据分析可知,4min时与6min时各组分的浓度相等,说明该反应已达到平衡状态,C项错误;4~6min内反应处于平衡状态,则容器内气体的总物质的量不变,D项正确。10.答案:AD11.答案:(1);③高温(2)-41.2;C;0.5;1(3)0.2p;50%12.答案:(1);+41.2(2)CD(3)反应Ⅰ为放热反应,反应Ⅱ为吸热反应,催化剂相同的条件下,升高温度有利于转化为CO,不利于转化为,甲醇的选择性降低相同温度下,催化剂Cat.2对反应Ⅰ催化效率更高,相同时间内得到的甲醇较多,甲醇选择性提高(4)(5)阴;解析:由已知①可得①,②,又已知③,根据盖斯定律,由②-①+③可得反应Ⅱ,故。(2)催化剂对化学平衡无影响,A、B错误;反应Ⅰ为放热反应,降低温度有利于反应正向进行,C正确;投料比不变,增大反应物浓度,平衡正向移动,D正确;增大和的初始投料比,转化率降低,E错误。(4)由(3)可知,催化剂Cat.2比Cat.1对反应Ⅰ催化效率高,反应的活化能低,无催化剂时反应的活化能最高,由活化能高低画出能垒,注意各反应的反应物和生成物的能量相同。(5),C的价态降低,故在阴极产生,电极反应式是。13.答案:(1)①;②1.4;;③ⅰ.Ⅱ;>;ⅱ.80;;ⅲ.反应a为放热且气体分子数减小的反应,M点相对于N点,温度更低,压强更大,更有利于反应a平衡的正向移动,使甲醇的体积分数增大(2)解析:(1)①反应的变等于反应物的续能之减去生成的续能之和,则反应a的。②决定整个反应速率的步骤的活化能最大,由图象可以看出,反应的最大活化能在这一步,此步的活化能,反应的化学方程式为。③i.反应a为正向气体分子数减小的反应,故在温度一定的条件下,增大压强平衡正向移动,甲醇的体积分数增大,故曲线Ⅰ代表等温线;反应a是放热反应,在压强一定的条件下,升高温度平衡逆向移动,甲醇的体积分数减小,故曲线Ⅱ代表等压线。Y点在等温线上,温度为300℃,X点在等压线上,温度为200℃,升高温度反应a平衡逆向移动,故。ii.设平衡时,密闭容器中生成的物质的量为,生成CO(g)的物质的量为,列三段式分析如下:已知M点:容器中的物质的量为,CO的物质的量为,即,,解得,则平衡时气体总物质的量为,此时容器的总压强为800kPa,则此时的分压,同理可知,,反应a的压强平衡常数。ⅲ.图中M点处于等温线上,温度为300℃,压强为800kPa,N点处于等压线上,温度为800℃,压强为600kPa,反应a为放热且气体分子数减小的反应,M点相对于N点,温度更低,压强更大,更有利于平衡的正向移动,使甲醇的体积分数增大。(2)合成的过程中碳元素得电子,结合反应在碱性条件下进行可写出电极反应式为。14.答案:(1)+40.9(2)BD(3)乙;(4)a;d(5)小于(6)或2 展开更多...... 收起↑ 资源预览