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(共32张PPT)
专题四　化学反应速率与限度
化学反应速率、化学平衡图像分析
1.平衡常数K与浓度商Q的关系
达到平衡状态,Q=K;
平衡正向移动,Q平衡逆向移动,Q>K。
2.平衡常数K与温度的关系
温度变化 可逆反应的ΔH K的变化
升温 吸热反应,ΔH>0 增大
降温 减小
升温 放热反应,ΔH<0 减小
降温 增大
3.化学平衡与平衡转化率
(1)转化率和平衡转化率
转化率有未达到平衡的转化率和已达到平衡的平衡转化率,在审题的时候一定要注意转化率是否为平衡转化率。
(2)转化率与温度的关系
可逆反应的焓变ΔH 升高温度
吸热反应,ΔH>0 未达到平衡的转化率增大
已达到平衡的平衡转化率增大
放热反应,ΔH<0 未达到平衡的转化率增大
已达到平衡的平衡转化率减小
　(3)增大反应物的浓度与平衡转化率的关系(其中A、B、C均为气体)
可逆 反应 改变 条件 平衡移 动方向 反应物 转化率 备注
A+B C 增大A的浓度 正向移动 α(A)减小 α(B)增大 -
A B+C 增大A的浓度 正向移动 α(A)减小 反应物转化率实际是考虑压强的影响
2A B+C 增大A的浓度 正向移动 α(A)不变 3A B+C 增大A的浓度 正向移动 α(A)增大 (4)如果两种气体物质的投料比按照化学计量数投料,那么无论是否达到化学平衡,两者的转化率一直相等。
1.(2025·广东惠州一调)反应M(g) N(g)(O为中间产物)的反应历程如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.无论是否使用催化剂,反应历程都分2步进行
B.反应达到平衡状态时,升高温度,M的浓度减小
C.增大M的浓度,M的平衡转化率增大
D.使用催化剂时,反应过程中O所能达到的最高浓度更大
D　
【解析】由图可知使用催化剂出现3个波峰,不使用催化剂出现2个波峰,反应历程步骤不同,A错误;由图可知该反应是放热反应,所以达平衡时,升高温度平衡向逆反应方向移动,M浓度增大,B错误;反应前后体积不变,增大M的浓度,相当于增大压强,平衡不移动,M的平衡转化率不变,C错误;由图可知在前两个历程中使用催化剂后,使得生成O的活化能较低,反应速率较快,则反应过程中O所能达到的最高浓度更大,D正确。
2.(2025·广东汕头三模)丙烯与HBr发生加成反应,存在以下两种途径:
已知:1-溴丙烷的能量大于2-溴丙烷的能量。两个途径的反应过程,其图像如下:
下列说法正确的是(　　)
A.相同条件下,生成2-溴丙烷的速率快
B.相同条件下,生成1-溴丙烷的产率高
C.生成两种溴代产物时,决速步均由第二步反应决定
D.
A　
【解析】1-溴丙烷的能量大于2-溴丙烷的能量,故A物质是1-溴丙烷,B物质是2-溴丙烷,由图像可知生成2-溴丙烷的活化能更小,故速率更快,A正确;生成2-溴丙烷更稳定,故相同条件下,生成2-溴丙烷的产率高,B错误;由图像可知,都是第一步反应的活化能大于第二步反应,故决速步均由第一步反应决定,C错误;1-溴丙烷的能量大于2-溴丙烷的能量,
为放热反应,ΔH<0,D错误。
3.(2025·广东大湾区二模)一定温度下,向恒容密闭容器中投入等物质的量的P和Q发生反应:①P(g)+Q(g) ═M(g); ②M(g) N(g) 。部分物质的浓度随时间的变化如图所示,t2后达到平衡状态。下列说法正确的是(　　)
A.X为c(M)随t的变化曲线
B.反应的活化能:①>②
C.O~t1内,v(N)=mol/(L·s)
D.该条件下,反应②的平衡常数K=
C　
【解析】根据分析,X为c(N)随t的变化曲线,A错误;由图可知,O~t1时间段
内,M的浓度大于N,由此可知反应①为快反应,反应②为慢反应,反应的活化能:①<②,B错误;O~t1内,P或Q浓度减少c1 mol/L,反应①生成M的浓度为c1 mol/L,t1时M浓度只有c2 mol/L,说明反应②消耗的M的浓度为(c1-c2) mol/L,则生成的N的浓度为(c1-c2) mol/L,O~t1内,v(N)= mol/(L·s),C正确;t2时间P与Q完全反应,生成M的浓度为c1 mol/L,同时t2达到平衡时剩余M为c3 mol/L,生成的N的浓度为(c1-c3) mol/L,反应②的平衡常数为K=,D错
误。
4.(2025·广东深圳一模)单乙醇胺(MEA)捕获CO2的反应为2MEA+CO2
MEACOOMEA,在催化剂Ⅰ和Ⅱ的作用下,该反应均需经历“吸附-反应-脱附”过程,能量变化如图(*表示吸附态)所示。下列说法不正确的是(　　)
A.使用催化剂Ⅱ更有利于捕获CO2
B.除吸附与脱附外,两种反应历程均分2步进行
C.使用催化剂Ⅰ比使用催化剂Ⅱ放出的热量更多
D.反应达平衡后,升高温度有利于CO2的释放
C　
【解析】由图可知,使用催化剂Ⅱ时反应所需的活化能更低,反应速率更快,则使用催化剂Ⅱ更有利于捕获CO2,A正确;由图可知,在催化剂Ⅰ和Ⅱ的作用
下,除吸附与脱附外,两种反应历程均分2步进行,B正确;催化剂不改变反应的焓变,则使用催化剂Ⅰ和使用催化剂Ⅱ放出的热量相等,C错误;由图可知,该反应中反应物的总能量高于生成物,为放热反应,反应达平衡后,升高温度,平衡2MEA+CO2 MEACOOMEA逆向移动,有利于CO2的释放,D正确。
5.(2025·北京市顺义牛栏山第一中学)医学研究证实:痛风病与关节滑液中形成的尿酸钠(NaUr)有关(NaUr增多,病情加重),其化学原理为:HUr(aq)
+Na+(aq) NaUr(s)+H+(aq)　ΔH<0,下列说法不正确的是(　　)
A.大量饮水会增加痛风发作的可能性
B.秋冬季节更易诱发关节疼痛
C.饮食中摄入过多咸菜,会加重痛风的病情
D.痛风病患者应少吃能代谢产生更多尿酸的食物
A　
【解析】大量饮水会减小溶液中HUr、Na+、H+的浓度,从而使平衡逆向移动,NaUr减少,则可减小痛风病发作的可能性,A不正确;秋冬季节,气温降低,平衡正向移动,NaUr增多,更易诱发关节疼痛,B正确;饮食中摄入过多咸菜,会增大溶液中的Na+浓度,促使平衡正向移动,从而加重痛风病病情,C正确;患痛风病的人应少吃能代谢产生更多尿酸的食物,否则会增大关节中HUr浓度,促使平衡正向移动,从而使NaUr增多,痛风病加重,D正确。
6.(2024·北京卷)可采用Deacon催化氧化法将工业副产物HCl制成Cl2,实现氯资源的再利用。反应的热化学方程式:4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g) 　ΔH=-114.4 kJ·mol-1。下图所示为该法的一种催化机理。
下列说法不正确的是(　　)
A.Y为反应物HCl,W为生成物H2O
B.反应制得1 mol Cl2,须投入2 mol CuO
C.升高反应温度,HCl被O2氧化制Cl2的反应平衡常数减小
D.图中转化涉及的反应中有两个属于氧化还原反应
B　
【解析】由分析可知,Y为反应物HCl,W为生成物H2O,A正确;CuO在反应中作催化剂,会不断循环,适量即可,B错误;总反应为放热反应,其他条件一定,升温平衡逆向移动,平衡常数减小,C正确;图中涉及的两个氧化还原反应是CuCl2→CuCl和CuCl→Cu2OCl2,D正确。
1.(2025·甘肃卷)CO2加氢转化成甲烷,是综合利用CO2实现碳中和和碳达峰的重要方式。525 ℃,101 kPa下,CO2(g)+4H2(g)═CH4(g)+2H2O(g)　ΔH=-185 kJ/mol。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H2浓度
D.恒容下充入惰性气体
C　
【解析】反应物气体总物质的量为5 mol,生成物为3 mol,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;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;增大H2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H2,C符合题意;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。
2.(2025·浙江1月选考)下列说法正确的是(　　)
A.常温常压下H2(g)和O2(g)混合无明显现象,则反应2H2(g)+O2(g)═2H2O(l)在该条件下不自发
B.3H2(g)+N2(g) 2NH3(g)　ΔH<0,升高温度,平衡逆移,则反应的平衡常数减小
C.CO(g)+H2(g) C(s)+H2O(g)
ΔH<0,则正反应的活化能大于逆反应的活化能
D.Na(s)+Cl2(g)═NaCl(s)　ΔH<0,Na+(g)+Cl-(g)═NaCl(s)　ΔH<0,则Na(s)+Cl2(g)═Na+(g)+Cl-(g)ΔH<0
B　
【解析】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;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;该反应为放热反应,则E正-E逆<0,则正反应的活化能小于逆反应的活化能,C错误;①Na+Cl2(g)═NaCl ΔH1<0,　②Na+(g)+Cl-(g)═NaClΔH2<0,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=ΔH1-ΔH2,由于不能明确ΔH1、ΔH2相对大小,则ΔH不能确定,D错误。
3.(2024·甘肃卷)下列措施能降低化学反应速率的是(　　)
A.催化氧化氨制备硝酸时加入铂
B.中和滴定时,边滴边摇锥形瓶
C.锌粉和盐酸反应时加水稀释
D.石墨合成金刚石时增大压强
C　
【解析】A项,催化氧化氨制备硝酸时加入铂,铂为催化剂,可以增大化学反应速率;B项,中和滴定时,边滴边摇锥形瓶,可以让反应物快速接触,可以增大化学反应速率;C项,锌粉和盐酸反应时加水稀释会降低盐酸的浓度,会降低化学反应速率;D项,石墨合成金刚石的反应中没有气体参与,增大压强不会改变化学反应速率。
4.(2024·浙江6月选考)二氧化碳氧化乙烷制备乙烯,主要发生如下两个反应:
Ⅰ.C2H6(g)+CO2(g) C2H4(g)+CO(g)+H2O(g)　ΔH1>0
Ⅱ.C2H6(g)+2CO2(g) 4CO(g)+3H2(g)　ΔH2>0
向容积为10 L的密闭容器中投入2 mol C2H6和3 mol CO2,不同温度下,测得5 min时(反应均未平衡)的相关数据见下表。下列说法不正确的是(　　)
注:乙烯选择性=×100%
D　
A.反应活化能:Ⅰ<Ⅱ
B.500 ℃时,0~5 min反应Ⅰ的平均速率为v(C2H4)=2.88×10-3 mol·L-1·min-1
C.其他条件不变,平衡后及时移除H2O(g),可提高乙烯产率
D.其他条件不变,增大投料比[n(C2H6)/n(CO2)]投料,平衡后可提高乙烷转化率
温度/℃ 400 500 600
乙烷转化率/% 2.2 9.0 17.8
乙烯选择性/% 92.6 80.0 61.8
【解析】由题表可知,相同温度下,乙烷在发生转化时,反应Ⅰ更易发生,故反应活化能:Ⅰ< Ⅱ,A正确;由题表可知,500 ℃时,乙烷转化率为9.0%,可得转化的乙烷的总物质的量为2 mol×9.0%=0.18 mol,而此温度下乙烯选择性为80%,转化为乙烯的乙烷的物质的量为0.18 mol×80%=0.144 mol,根据化学方程式可得,生成乙烯的物质的量为0.144 mol,0~5 min反应Ⅰ的平均速率v(C2H4)==2.88×10-3 mol·L-1·min-1,B正确;其他条件不变,平衡后及时移除H2O(g),反应Ⅰ的平衡正向移动,可提高乙烯产率,C正确;其他条件不变,增大投料比[n(C2H6)/n(CO2)] 投料,平衡后CO2 转化率提高,C2H6转化率降低,D错误。
5.(2024·湖南卷)恒压下,向某密闭容器中充入一定量的CH3OH(g)和CO(g),发生如下反应:
主反应:CH3OH(g)+CO(g)═CH3COOH(g) ΔH1
副反应:CH3OH(g)+CH3COOH(g)═CH3COOCH3(g)+H2O(g)　ΔH2
在不同温度下,反应达到平衡时,测得两种含碳产物的分布分数δ[δ(CH3COOH)=]随投料比x(物质的量之比)的变化关系如图所示,下列说法正确的是(　　)
D　
A.投料比x代表
B.曲线c代表乙酸的分布分数
C.ΔH1<0,ΔH2>0
D.L、M、N三点的平衡常数:K(L)=K(M)>K(N)
【解析】题干明确指出,图中曲线表示的是测得两种含碳产物的分布分数即分别为δ(CH3COOH)、δ(CH3COOCH3),若投料比x代表,x越大,可看作是CH3OH的量增多,则对于主、副反应可知生成的CH3COOCH3越多,
CH3COOCH3分布分数越高,则曲线a或曲线b表示CH3COOCH3分布分数,曲线c或曲线d表示CH3COOH分布分数,据此分析可知A、B均正确,可知如此假设错误,则可知投料比x代表,曲线a或曲线b表示δ(CH3COOH),曲线c或曲线d表示δ(CH3COOCH3),据此作答。根据分析可知,投料比x代表,故A错误;根据分析可知,曲线c表示CH3COOCH3分布分数,故B
错误;根据分析可知,曲线a或曲线b表示δ(CH3COOH),当同一投料比时,观察图像可知T2时δ(CH3COOH)大于T1时δ(CH3COOH),而T2>T1可知,温度越高则δ(CH3COOH)越大,说明温度升高主反应的平衡正向移动,ΔH1>0;曲线c或曲线d表示δ(CH3COOCH3),当同一投料比时,观察可知T1时δ(CH3COOCH3)大于T2时δ(CH3COOCH3),而T2>T1可知,温度越高则δ(CH3COOCH3)越小,说明温度升高副反应的平衡逆向移动,ΔH2<0,C错误;L、M、N三点对应副反应ΔH2<0,且T(N)>T(M)=T(L),升高温度平衡逆向移动,K(L)=K(M)>K(N),故D正确。

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