2027高考化学化学一轮复习:化学反应速率与化学平衡(含答案)

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2027高考化学化学一轮复习:化学反应速率与化学平衡(含答案)

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2027高考化学化学一轮复习:化学反应速率与化学平衡
一.选择题(共25小题)
1.(2026 江西)CexCuy/ZSM﹣5是一种降解含氰废气的催化剂,其原理是Ce4+/Ce3+和Cu2+/Cu+氧化还原循环协同作用,反应路径如图(TS代表过渡态,*代表吸附态)。下列说法正确的是(  )
A.通入HCl会降低催化活性,因为生成了CuCl2
B.CN键初始氢化所需要克服的能垒为﹣1.75eV
C.TS﹣2所属的基元反应为决速步骤
D.物种①为
2.(2026 河北)25℃下,在0.1mol L﹣1的KI溶液中加入一定量I2(s),达平衡时,溶液中﹣lgc(I2)和c(X)或与pH的关系如图所示(溶液体积变化忽略不计):
已知:I.pH<8.73时,体系中有I2(s)存在;
Ⅱ.溶液中存在①;②。
下列说法正确的是(  )
A.反应①的平衡常数
B.溶液中始终有,且pH>8.73时,的值随pH增大而减小
C.若在平衡体系中加入少量I2(s),和的平衡浓度均增大
D.若改变KI溶液的初始浓度,相同pH下达平衡时,的值不变
3.(2026 北京)我国科研团队在催化合成氨领域取得了最新进展。将金属锂(Li)原子电化学沉积在金属钌(Ru)表面,构建了具有高活性Li/Ru界面的新型催化剂,相比传统高温、高压条件下的合成氨工艺,实现了在温和条件下N2与H2高效合成氨。下列说法不正确的是(  )
A.Li元素位于元素周期表第ⅠA族
B.高温是为了提高N2的平衡转化率
C.Li/Ru能降低合成氨反应的活化能
D.Li/Ru实现了温和条件下氮的固定
4.(2026 北京)恒温恒容密闭容器中,投入H2和I2,其初始浓度均为,发生反应H2(g)+I2(g)═2HI(g)。反应过程中的能量变化示意图如图1所示。H2的转化率随反应时间变化示意图如图2所示,H2的平衡转化率为b。
下列说法正确的是(  )
A.热化学方程式为H2(g)+I2(g) 2HI(g)ΔH=E2﹣E1
B.用HI表示反应开始到tah的平均速率是
C.该温度下,H2(g)+I2(g) 2HI(g)K=b2/(1﹣b)2
D.其他条件不变,若升高初始温度,H2的平衡浓度大于
5.(2026 重庆)碘化铵(NH4I)在分析检测和医药领域应用广泛。在刚性真空容器中,NH4I固体在某温度下快速分解:
反应1:NH4I(s) NH3(g)+HI(g) ΔH1>0
在t1 t2时段,压强恒为xPa(t2之前HI的分解量很小,可忽略)。
t2后压强发生变化,HI分解:
反应2: ΔH2>0
t3后压强恒为yPa。下列叙述错误的是(  )
A.t2~t3时段,v(HI):v(NH3)=x:y
B.反应2的平衡常数
C.t3后减小体积,再达平衡后HI的压强与t3时相等
D.t3后升高温度,再达平衡后NH3的体积分数与t3时相等
6.(2026 贵州)反式氨甲环酸具有凝血功能。理论计算表明,其由顺式氨甲环酸异构化制得的过程中,只经历一个过渡态。该异构化过程,平衡常数Kc与温度T的关系如图。
下列说法正确的是(  )
A.降低温度,顺式氨甲环酸的转化率增大
B.温度不变,加入顺式氨甲环酸,平衡常数增大,有利于反应的进行
C.温度不变,向平衡后的体系中加入催化剂,平衡向正反应方向移动
D.升高温度,正反应速率增大的程度比逆反应更显著
7.(2026 山东)研究甲、乙两种催化剂对下列反应的催化作用及产物选择性的影响。
反应Ⅰ:CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)ΔH1
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)ΔH2
恒压条件下,CO2,H2,N2按体积比1:4:5投料,分别使用甲或乙作催化剂,在200℃下反应固定时间后测定CO2的实验转化率;不改变其他条件,每间隔50℃重复上述实验。CO2的实验转化率和理论平衡转化率随温度的变化如图所示。已知:甲催化时,CH4选择性在400℃为100%;甲、乙分别催化时,CO选择性在750℃均达100%。
下列说法正确的是(  )
A.ΔH1>0,ΔH2<0
B.200~400℃范围内,使用甲催化时,CH4选择性随温度升高而增大
C.500~800℃范圈内,相同温度下,无论使用甲还是乙催化,产物选择性相同
D.其他条件不变,仅减小N2投料量,CO选择性达100%时的温度仍为750℃
8.(2026 广东)物质A(g)可同时转化为它的同分异构体B(g)和C(g),其反应过程的能量变化如图a。某温度下,测得恒容密闭容器中各组分浓度c随时间t的变化如图b。则(  )
A.t1时,体系中物质的质量:m(A)=2m(B)
B.图b中数据满足关系:2z>x+y
C.体系中,反应A(g) C(g)先达到平衡
D.体系平衡后,升高温度,B的体积分数增加
9.(2026 湖南)可用CO2氧化烷烃脱氢制取烯烃。向密闭容器中通入C3H8、CO2和He(体积比为1:1:2),维持压强为p0kPa,发生反应:。测得C3H8的平衡转化率与温度的关系如图中曲线①所示。下列说法错误的是(  )
A.该反应是吸热反应
B.512℃下,CO2的平衡转化率为50%,则该反应的
C.543℃下,体系中3n(C3H8)=2n(C3H6)时,表明反应已达平衡
D.若减小通入气体中He的占比,C3H8的平衡转化率与温度的关系可能是曲线②
10.(2026 河南)向一恒容密闭容器中加入物质M,发生基元反应:M(g)=N(g),N(g)=Q(g),温度为T1、T2时,各组分的物质的量浓度c与时间t的关系如图1、图2所示。温度为T1时,M的浓度随时间的变化关系为lnc=lnc0﹣kt,k为反应M(g)=N(g)的速率常数。
下列说法正确的是(  )
A.T1>T2
B.温度为T1时,M反应一半需要的时间为
C.N的浓度达到最大值时,N的生成速率等于消耗速率
D.加入某催化剂,仅使反应N(g)=Q(g)的速率增大,则N的浓度最大值将增大
11.(2026 黑龙江)恒容密闭容器中,等物质的量的C3H8和SO2发生的总反应如下:3C3H8(g)+SO2(g) 3C3H6(g)+H2S(g)+2H2O(g),达到平衡时,相关物质平衡组成随温度变化关系如图。下列说法正确的是(  )
A.该反应的ΔH<0,ΔS>0
B.L点C3H8的消耗速率大于a物质的生成速率
C.M点该反应的Kx=0.135(用物质的量分数代替浓度计算)
D.N点C3H8的平衡转化率为75%
12.(2025 云南)铜催化下,由CO2电合成正丙醇的关键步骤如图。下列说法正确的是(  )
A.Ⅰ到Ⅱ的过程中发生氧化反应
B.Ⅱ到Ⅲ的过程中有非极性键生成
C.Ⅳ的示意图为
D.催化剂Cu可降低反应热
13.(2025 江苏)甘油(C3H8O3)、水蒸气重整获得H2过程中的主要反应:
反应Ⅰ C3H8O3(g)=3CO(g)+4H2(g) ΔH>0
反应Ⅱ CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g) ΔH<0
反应Ⅲ CO2(g)+4H2(g)═CH4(g)+2H2O(g) ΔH<0
1.0×105Pa条件下,1mol C3H8O3和9mol H2O发生上述反应达平衡状态时,体系中CO、H2、CO2和CH4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.550℃时,H2O的平衡转化率为20%
B.550℃反应达平衡状态时,n(CO2):n(CO)=11:25
C.其他条件不变,在400~550℃范围,平衡时H2O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H2的物质的量
14.(2025 山东)在恒容密闭容器中,Na2SiF6(s)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:T2温度时,Na2SiF6(s)完全分解;体系中气相产物在T1,T3温度时的分压分别为p1,p3。下列说法错误的是(  )
A.a线所示物种为固相产物
B.T1温度时,向容器中通入N2,气相产物分压仍为p1
C.p3小于T3温度时热解反应的平衡常数Kp
D.T1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
15.(2025 安徽)恒温恒压密闭容器中,t=0时加入A(g),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v= kx,k为反应速率常数)。
下列说法错误的是(  )
A.该条件下
B.0~t1时间段,生成M和N的平均反应速率相等
C.若加入催化剂,k1增大,k2不变,则x1和xM,平衡均变大
D.若A(g)→M(g)和A(g)→N(g)均为放热反应,升高温度则xA,平衡变大
16.(2025 广西)某种氨基喹啉衍生物(M)合成反应的可能历程如图,Ea表示活化能(kJ mol﹣1)。下列说法错误的是(  )
A.L—CuI是反应的催化剂
B.步骤①发生了N—O键断裂
C.反应速率:历程Ⅱ>历程Ⅰ
D.反应热:历程Ⅱ>历程Ⅰ
17.(2025 江西)一定压强下,乙烯水合反应为:C2H4(g)+H2O(g) C2H5OH(g)
已知:ΔH(J/mol)=﹣34585﹣26.4T
ΔG(J/mol)=﹣34585+26.4T lnT+45.19T
气体均视为理想气体,下列说法正确的是(  )
A.反应的活化能:E正>E逆
B.恒温恒容充入N2,平衡向左移动
C.ΔS随温度升高而降低
D.平衡后,升高温度,Δv正>Δv逆
18.(2025 甘肃)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℃,101kPa下,CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)ΔH=﹣185kJ/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
19.(2025 河南)乙二胺(H2NCH2CH2NH2,简写为Y)可结合H+转化为[H2NCH2CH2NH3]+(简写为HY+)[H3NCH2CH2NH3]2+(简写为H2Y2+)。Ag+与Y可形成[AgY]+和[AgY2]+两种配离子。室温下向AgNO3溶液中加入Y,通过调节混合溶液的pH改变Y的浓度,从而调控不同配离子的浓度(忽略体积变化)。混合溶液中Ag+和Y的初始浓度分别为1.00×10﹣3mol L﹣1和1.15×10﹣2mol L﹣1。﹣lg[c(M)/(mol L﹣1)]与﹣lg[c(Y)/(mol L﹣1)]的变化关系如图1所示(其中M代表Ag+、[AgY]+或[AgY2]+),分布系数δ(N)与pH的变化关系如图2所示(其中N代表Y、HY+或H2Y2+)。比如δ(H2Y2+)。下列说法错误的是(  )
A.曲线Ⅰ对应的离子是[AgY2]+
B.δ(HY+)最大时对应的pH=8.39
C.反应Ag++Y [AgY]+的平衡常数K1=104.70
D.﹣lg[c(Y)/(mol L﹣1)]=3.00时,c(HY+)>c(H2Y2+)>c(Y)
20.(2024 安徽)室温下,为探究纳米铁去除水样中的影响因素,测得不同条件下浓度随时间变化关系如图。
实验序号 水样体积/mL 纳米铁质量/mg 水样初始pH
① 50 8 6
② 50 2 6
③ 50 2 8
下列说法正确的是(  )
A.实验①中,0~2小时内平均反应速率v()=2.0mol L﹣1 h﹣1
B.实验③中,反应的离子方程式为:2Fe8H+═2Fe3++Se+4H2O
C.其他条件相同时,适当增加纳米铁质量可加快反应速率
D.其他条件相同时,水样初始pH越小,的去除效果越好
21.(2024 安徽)某温度下,在密闭容器中充入一定量的X(g),发生下列反应:X(g) Y(g)(ΔH1<0),Y(g) Z(g)(ΔH2<0),测得各气体浓度与反应时间的关系如图所示。下列反应进程示意图符合题意的是(  )
A. B.
C. D.
22.(2024 江苏)二氧化碳加氢制甲醇过程中的主要反应(忽略其他副反应)为:
①CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g)ΔH1=41.2kJ mol﹣1
②CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)ΔH2
225℃、8×106Pa下,将一定比例CO2、H2混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及L1、L2、L3…位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、CO和CH3OH的体积分数如图所示。下列说法正确的是(  )
A.L4处与L5处反应①的平衡常数K相等
B.反应②的焓变ΔH2>0
C.L6处的H2O的体积分数大于L5处
D.混合气从起始到通过L1处,CO的生成速率小于CH3OH的生成速率
23.(2024 北京)苯在浓HNO3和浓H2SO4作用下,反应过程中能量变化示意图如图。下列说法不正确的是(  )
A.从中间体到产物,无论从产物稳定性还是反应速率的角度均有利于产物Ⅱ
B.X为苯的加成产物,Y为苯的取代产物
C.由苯得到M时,苯中的大π键没有变化
D.对于生成Y的反应,浓H2SO4作催化剂
24.(2024 浙江)为探究化学平衡移动的影响因素,设计方案并进行实验,观察到相关现象。其中方案设计和结论都正确的是(  )
选项 影响因素 方案设计 现象 结论
A 浓度 向1mL0.1mol/LK2CrO4溶液中加入1mL1.0mol/LHBr溶液 黄色溶液变橙色 增大反应物浓度,平衡向正反应方向移动
B 压强 向恒温恒容密闭玻璃容器中充入100mLHI气体,分解达到平衡后再充入100mLAr 气体颜色不变 对于反应前后气体总体积不变的可逆反应,改变压强平衡不移动
C 温度 将封装有NO2和N2O4混合气体的烧瓶浸泡在热水中 气体颜色变深 升高温度,平衡向吸热反应方向移动
D 催化剂 向1mL乙酸乙酯中加入1mL0.3mol/LH2SO4溶液,水浴加热 上层液体逐渐减少 使用合适的催化剂可使平衡向正反应方向移动
A.A B.B C.C D.D
25.(2024 广东)对反应S(g) T(g)(I为中间产物),相同条件下:①加入催化剂,反应达到平衡所需时间大幅缩短;②提高反应温度,c平(S)/c平(T)增大,c平(S)/c平(I)减小。基于以上事实,可能的反应历程示意图(—为无催化剂,…为有催化剂)为(  )
A. B.
C. D.
2027高考化学化学一轮复习:化学反应速率与化学平衡
参考答案与试题解析
一.选择题(共25小题)
1.(2026 江西)CexCuy/ZSM﹣5是一种降解含氰废气的催化剂,其原理是Ce4+/Ce3+和Cu2+/Cu+氧化还原循环协同作用,反应路径如图(TS代表过渡态,*代表吸附态)。下列说法正确的是(  )
A.通入HCl会降低催化活性,因为生成了CuCl2
B.CN键初始氢化所需要克服的能垒为﹣1.75eV
C.TS﹣2所属的基元反应为决速步骤
D.物种①为
【答案】D
【分析】A.HCl会与Cu+反应生成难溶物CuCl;
B.CN键初始氢化所需要克服的能垒为TS﹣1所属的基元反应的能垒;
C.活化能大的反应速率慢,反应速率慢的为决速步骤;
D.由图1可知,TS﹣2所属的基元反应的生成物为CH3CONH*+H*,故物种①不为CH3CONH*+H*。
【解答】解:A.HCl会与Cu+反应生成难溶物CuCl,导致催化活性降低,故A错误;
B.CN键初始氢化所需要克服的能垒为TS﹣1所属的基元反应的能垒,即﹣1.75 eV﹣(﹣3.57 eV)=1.82 eV,故B错误;
C.活化能大的反应速率慢,反应速率慢的为决速步骤根据图1中的数据计算可知,TS﹣1所属的基元反应的能垒最大,为决速步骤,故C错误;
D.TS﹣2所属的基元反应的生成物为CH3CONH*+H*,故物种①不为CH3CONH*+H*,推测OH*中的O直接与CH3CNH*中的C成键,形成的物种①为CH3COHNH*,故D正确;
故选:D。
【点评】本题主要考查化学反应的历程等,注意完成此题,可以从题干中抽取有用的信息,结合已有的知识进行解题。
2.(2026 河北)25℃下,在0.1mol L﹣1的KI溶液中加入一定量I2(s),达平衡时,溶液中﹣lgc(I2)和c(X)或与pH的关系如图所示(溶液体积变化忽略不计):
已知:I.pH<8.73时,体系中有I2(s)存在;
Ⅱ.溶液中存在①;②。
下列说法正确的是(  )
A.反应①的平衡常数
B.溶液中始终有,且pH>8.73时,的值随pH增大而减小
C.若在平衡体系中加入少量I2(s),和的平衡浓度均增大
D.若改变KI溶液的初始浓度,相同pH下达平衡时,的值不变
【答案】B
【分析】碘元素在不同pH条件下的平衡涉及两个关键反应:①I﹣+I2(aq) ;②36 OH﹣ 8 I﹣3 H2O结合图像与已知条件(pH<8.73时存在I2(s),c(I2)恒定)。
【解答】解:A.在pH = 8.73时,由图得:c(I﹣)=0.049 mol/L,c()=0.049 mol/L,c(I2)=10﹣2.87 mol/L,反应①的平衡常数:K1102.87,故A错误;
B.初始 c(I﹣)=0.1 mol/L,即使部分转化为 ,其最大值仅0.049 mol L 1(pH=8.73),且pH>8.73后 c( ) 下降、c(I﹣)上升,故始终有 c(I﹣)>c(),比值变化:pH>8.73时,反应②右移,c()减小、c(I﹣) 增大,导致比值 随pH增大而减小,故B正确;
C.当pH<8.73时,体系中有I2(s),加入少量I2(s)不改变溶液中 c(I2),故反应①和②平衡不移动,c()和 c( ) 不变,仅当pH>8.73时,加入I2(s)才会使两者浓度增大,因未限定pH范围,该说法不严谨,故C错误;
D.由反应②平衡常数:K2,将c()=K1 c(I﹣) c(I2)代入,整理得:c5(I﹣)×c()K2×c3(I2)×c6(OH﹣),相同 pH 下c(OH﹣)不变,温度不变K1、K2不变;但改变 KI 初始浓度,平衡时c(I2)会发生改变,因此c5(I﹣) c()数值会变化,故D 错误;
故选:B。
【点评】本题依托碘元素双平衡图像,综合考查多平衡体系平衡常数计算、平衡移动判断、平衡式变形推导与物料守恒应用。
3.(2026 北京)我国科研团队在催化合成氨领域取得了最新进展。将金属锂(Li)原子电化学沉积在金属钌(Ru)表面,构建了具有高活性Li/Ru界面的新型催化剂,相比传统高温、高压条件下的合成氨工艺,实现了在温和条件下N2与H2高效合成氨。下列说法不正确的是(  )
A.Li元素位于元素周期表第ⅠA族
B.高温是为了提高N2的平衡转化率
C.Li/Ru能降低合成氨反应的活化能
D.Li/Ru实现了温和条件下氮的固定
【答案】B
【分析】A.Li元素位于元素周期表第ⅠA族;
B.氨气的合成是放热反应;
C.Li/Ru是催化剂;
D.Li/Ru实现了温和条件下氮的固定。
【解答】解:A.Li元素位于元素周期表第ⅠA族,故A正确;
B.氨气的合成是放热反应,高温平衡逆向移动,升温是为了提高反应速率,故B错误;
C.Li/Ru是催化剂能降低合成氨反应的活化能,故C正确;
D.Li/Ru实现了温和条件下氮的固定,故D正确;
故选:B。
【点评】本题考查元素的位置和化学平衡的相关知识,属于基础知识的考查,题目比较简单。
4.(2026 北京)恒温恒容密闭容器中,投入H2和I2,其初始浓度均为,发生反应H2(g)+I2(g)═2HI(g)。反应过程中的能量变化示意图如图1所示。H2的转化率随反应时间变化示意图如图2所示,H2的平衡转化率为b。
下列说法正确的是(  )
A.热化学方程式为H2(g)+I2(g) 2HI(g)ΔH=E2﹣E1
B.用HI表示反应开始到tah的平均速率是
C.该温度下,H2(g)+I2(g) 2HI(g)K=b2/(1﹣b)2
D.其他条件不变,若升高初始温度,H2的平衡浓度大于
【答案】D
【分析】A.由图1可知,反应物的总能量高于生成物的总能量;
B.ta时刻H2转化率为a,消耗H2浓度为ac0,根据反应计量关系分析;
C.平衡时H2转化率为b,则平衡浓度:c(H2)=c(I2)=c0(1﹣b)mol L﹣1,c(HI)=2bc0mol L﹣1,代入平衡常数表达式计算;
D.由图1可知,该反应为放热反应(ΔH<0),升高温度平衡逆向移动,H2平衡转化率减小。
【解答】解:A.由图1可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,该反应为放热反应,焓变ΔH=正反应活化能﹣逆反应活化能,即ΔH=E1﹣E2,故A错误;
B.ta时刻H2转化率为a,消耗H2浓度为ac0,根据反应计量关系,生成HI浓度为2ac0,平均速率v(HI)mol L﹣1 h﹣1,故B错误;
C.平衡时H2转化率为b,则平衡浓度:c(H2)=c(I2)=c0(1﹣b)mol L﹣1,c(HI)=2bc0mol L﹣1,代入平衡常数表达式:
K=(2bc0)2÷[c0(1﹣b) c0(1﹣b)],故C错误;
D.由图1可知,该反应为放热反应(ΔH<0),升高温度平衡逆向移动,H2平衡转化率减小,平衡浓度大于原平衡的c0(1﹣b)mol L 1,故D正确;
故选:D。
【点评】本题主要考查化学反应与能量变化、化学反应速率的计算、化学平衡常数的计算以及外界条件对化学平衡的影响等知识,注意完成此题,可以从题干中抽取有用的信息,结合已有的知识进行解题。
5.(2026 重庆)碘化铵(NH4I)在分析检测和医药领域应用广泛。在刚性真空容器中,NH4I固体在某温度下快速分解:
反应1:NH4I(s) NH3(g)+HI(g) ΔH1>0
在t1 t2时段,压强恒为xPa(t2之前HI的分解量很小,可忽略)。
t2后压强发生变化,HI分解:
反应2: ΔH2>0
t3后压强恒为yPa。下列叙述错误的是(  )
A.t2~t3时段,v(HI):v(NH3)=x:y
B.反应2的平衡常数
C.t3后减小体积,再达平衡后HI的压强与t3时相等
D.t3后升高温度,再达平衡后NH3的体积分数与t3时相等
【答案】B
【分析】碘化铵(NH4I)在分析检测和医药领域应用广泛。在刚性真空容器中,NH4I固体在某温度下快速分解,在t1 t2时段,只有反应1发生且达到平衡,所以,,t3后两个反应均平衡,压强恒为yPa,设p(NH3)=P,分解的HI分压为z,则p(HI)=P﹣z,,总压:,得,结合,得,,,据此解答。
【解答】解:A.t2~t3,该时段的平均反应速率等于分压变化量绝对值与时间的比值,,HI净分压变化,速率比:,故A正确;
B.t3后两个反应均平衡,压强恒为yPa,设p(NH3)=P,分解的HI分压为z,则p(HI)=P﹣z,,总压:,得,结合,得,,,反应2:,平衡常数:,故B错误;
C.Kp1=p(NH3) p(HI)、,根据物料关系p(NH3)=p(HI)+2p(H2),联立上式,推导可得,因此p(HI)与体积无关,改变体积再平衡,HI压强不变,故C正确;
D.由前面的推导可知,只要体系中的气体全部来源于NH4I的分解,平衡体系中,n(NH3)=n,总物质的量,因此NH3的体积分数,这一比例是化学计量关系决定的,不受温度或压强改变的影响,故D正确;
故选:B。
【点评】本题考查了化学平衡影响因素分析判断、平衡醋酸的计算应用,注意知识的熟练掌握,题目难度较大。
6.(2026 贵州)反式氨甲环酸具有凝血功能。理论计算表明,其由顺式氨甲环酸异构化制得的过程中,只经历一个过渡态。该异构化过程,平衡常数Kc与温度T的关系如图。
下列说法正确的是(  )
A.降低温度,顺式氨甲环酸的转化率增大
B.温度不变,加入顺式氨甲环酸,平衡常数增大,有利于反应的进行
C.温度不变,向平衡后的体系中加入催化剂,平衡向正反应方向移动
D.升高温度,正反应速率增大的程度比逆反应更显著
【答案】D
【分析】A.结合平衡常数与温度的关系图可知,平衡常数随温度升高增大,反应为吸热反应;
B.平衡常数随温度变化;
C.催化剂能同等程度增大正逆反应速率,平衡不变;
D.升高温度,正逆反应速率增大,平衡向吸热反应方向进行。
【解答】解:A.结合平衡常数与温度的关系图可知,平衡常数随温度升高增大,反应为吸热反应,降低温度,平衡向放热反应方向进行,顺式氨甲环酸的转化率减小,故A正确
B.对于给定反应,平衡常数随温度变化,温度不变。平衡常数不变,故B错误;
C.温度不变,向平衡后的体系中加入催化剂,同等程度增大正逆反应速率,平衡向不发生移动,故C错误;
D.升高温度,正逆反应速率增大,但吸热反应速率增大程度大于放热反应速率增大程度,故D正确;
故选:D。
【点评】本题考查了化学平衡影响因素的分析判断,注意知识的熟练掌握,题目难度不大。
7.(2026 山东)研究甲、乙两种催化剂对下列反应的催化作用及产物选择性的影响。
反应Ⅰ:CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)ΔH1
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)ΔH2
恒压条件下,CO2,H2,N2按体积比1:4:5投料,分别使用甲或乙作催化剂,在200℃下反应固定时间后测定CO2的实验转化率;不改变其他条件,每间隔50℃重复上述实验。CO2的实验转化率和理论平衡转化率随温度的变化如图所示。已知:甲催化时,CH4选择性在400℃为100%;甲、乙分别催化时,CO选择性在750℃均达100%。
下列说法正确的是(  )
A.ΔH1>0,ΔH2<0
B.200~400℃范围内,使用甲催化时,CH4选择性随温度升高而增大
C.500~800℃范圈内,相同温度下,无论使用甲还是乙催化,产物选择性相同
D.其他条件不变,仅减小N2投料量,CO选择性达100%时的温度仍为750℃
【答案】C
【分析】A.根据图象中理论平衡转化率随温度升高而降低,说明总反应为放热反应,结合反应Ⅰ和反应Ⅱ的热化学性质,进行分析;
B.根据题干已知“甲催化时,CH4选择性在400℃为100%”,且反应Ⅰ为放热反应,升高温度不利于正向进行,进行分析;
C.根据图象中500~800℃范围内,甲、乙催化剂对应的实验转化率曲线重合,且最终均达到CO选择性100%,进行分析;
D.根据恒压条件下减小N2投料量相当于增大反应体系的分压(即增大压强),压强改变会影响反应速率及平衡移动方向,进而影响达到特定选择性的温度,进行分析。
【解答】解:A.由图可知,理论平衡转化率曲线在低温(200℃)时接近100%,随温度升高逐渐下降,说明低温下平衡转化率高的反应(反应Ⅰ,生成CH4)占主导,且反应Ⅰ为放热反应(ΔH1<0)。高温(>500℃)时,理论平衡转化率缓慢上升,说明反应Ⅱ(生成CO)占主导,反应Ⅱ为吸热反应(ΔH2>0),因此,ΔH1<0,ΔH2>0,故A错误;
B.甲催化时,400℃CH4选择性为100%(即CO选择性为0)。200℃时,甲的实验转化率远低于理论平衡转化率(未达平衡),但200℃时甲的实验转化率约为5%,而乙的实验转化率约为10%。由于反应Ⅰ(生成CH4)是主反应,200℃时甲的CH4选择性应较高(因低温有利于反应Ⅰ),但随温度升高至400℃,反应速率加快,CH4选择性可能先升高后降低(400℃时达100%)。但200℃时甲的实验转化率较低,可能CH4选择性并非随温度升高而增大,故B错误;
C.观察图象可知,在500~800℃范围内,使用甲催化剂和使用乙催化剂的CO2实验转化率曲线基本重合,且已知两者在750℃时CO选择性均达100%,说明在此高温区间内,催化剂的种类不再显著影响产物的分布,反应主要受热力学控制或两种催化剂均表现出对生成CO的高选择性,故C正确;
D.该实验是在恒压条件下进行的。若减小N2的投料量,为了维持恒压,容器体积会减小,导致反应体系中各组分(CO2、H2 等)的分压增大,相当于增大了反应体系的压强。对于反应I(气体分子数减小的反应),加压有利于平衡正向移动;对于反应Ⅱ(气体分子数不变的反应),加压不影响平衡移动但会加快反应速率。压强的改变会改变两个竞争反应的相对速率和平衡状态,因此CO选择性达到100%时的温度很可能会发生改变,不再是750℃,故D错误;
故选:C。
【点评】本题主要考查化学反应原理综合应用,涉及化学平衡图象分析、催化剂对反应的影响、外界条件(温度、压强)对化学平衡及选择性的影响等知识点,注意完成此题,可以从题干中抽取有用的信息,结合已有的知识进行解题。
8.(2026 广东)物质A(g)可同时转化为它的同分异构体B(g)和C(g),其反应过程的能量变化如图a。某温度下,测得恒容密闭容器中各组分浓度c随时间t的变化如图b。则(  )
A.t1时,体系中物质的质量:m(A)=2m(B)
B.图b中数据满足关系:2z>x+y
C.体系中,反应A(g) C(g)先达到平衡
D.体系平衡后,升高温度,B的体积分数增加
【答案】B
【分析】A.t1时,x=y,则生成的B和C相等,则消耗的A等于生成B的2倍;
B.物质A(g)可同时转化为它的同分异构体B(g)和C(g),则x+y+z不变;
C.由于A转化为C的活化能小,反应速率快;
D.由于C具有的能量大于B,则体系平衡后,升高温度,向C生成的方向进行。
【解答】解:A.t1时,x=y,则生成的B和C相等,则消耗的A等于生成B的2倍,但原固体中A的质量未知,无法确定剩余物质的质量:m(A)≠2m(B),故A错误;
B.根据原子守恒可知t1时,原A的总物质的量为(y+2x)mol,设知t1时,原A的总物质的量为(y+2x)mol,未知物质的量为amol,且a<x,此时总物质的量为(2z+a)mol,则(y+2x)=(2z+a)<(2z+x),可知2z>x+y,故B正确;
C.A生成B的反应和A生成C的反应为平行反应,应同时达到平衡,故C错误;
D.由于C具有的能量大于B,则体系平衡后,升高温度,向C生成的方向进行,则B的体积分数减小,故D错误;
故选:B。
【点评】本题考查化学平衡,侧重考查学生基础知识的掌握情况,试题难度中等。
9.(2026 湖南)可用CO2氧化烷烃脱氢制取烯烃。向密闭容器中通入C3H8、CO2和He(体积比为1:1:2),维持压强为p0kPa,发生反应:。测得C3H8的平衡转化率与温度的关系如图中曲线①所示。下列说法错误的是(  )
A.该反应是吸热反应
B.512℃下,CO2的平衡转化率为50%,则该反应的
C.543℃下,体系中3n(C3H8)=2n(C3H6)时,表明反应已达平衡
D.若减小通入气体中He的占比,C3H8的平衡转化率与温度的关系可能是曲线②
【答案】B
【分析】A.从图中曲线①可以看出,温度升高,C3H8的平衡转化率增大,说明升高温度平衡正向移动;
B.设通入的C3H8、CO2和He的物质的量分别为1mol、1mol、2mol,总物质的量为4mol,维持压强为p0kPa,512℃下,CO2的平衡转化率为50%,则反应的CO2为0.5mol,根据反应C3H8(g)+CO2(g) C3H6(g)+CO(g)+H2O(g),各物质的平衡物质的量:n(C3H8)=(1﹣0.5)mol=0.5mol,n(CO2)=(1﹣0.5)mol=0.5mol,n(C3H6)=0.5mol,n(CO)=0.5mol,n(H2O)=0.5mol,n(He)=2mol,总物质的量为(0.5+0.5+0.5+0.5+0.5+2)mol=4.5mol,各物质的分压:p(C3H8)p0p0,p(CO2)p0,p(C3H6)p0,p(CO)p0,p(H2O)p0,平衡常数Kp;
C.543℃下,C3H8的平衡转化率为60%,设起始C3H8为1mol,则平衡时n(C3H8)=(1﹣0.6)mol=0.4mol,n(C3H6)=0.6mol,此时3n(C3H8)=3×0.4mol=1.2mol,即3n(C3H8)=2n(C3H6);
D.He是惰性气体,减小通入气体中He的占比,相当于增大反应体系的压强,该反应是气体分子数增多的反应,增大压强平衡逆向移动,C3H8的平衡转化率降低。
【解答】解:A.从图中曲线①可以看出,温度升高,C3H8的平衡转化率增大,说明升高温度平衡正向移动,根据勒夏特列原理,正反应为吸热反应,故A正确;
B.设通入的C3H8、CO2和He的物质的量分别为1mol、1mol、2mol,总物质的量为4mol,维持压强为p0kPa,512℃下,CO2的平衡转化率为50%,则反应的CO2为0.5mol,根据反应C3H8(g)+CO2(g) C3H6(g)+CO(g)+H2O(g),各物质的平衡物质的量:n(C3H8)=(1﹣0.5)mol=0.5mol,n(CO2)=(1﹣0.5)mol=0.5mol,n(C3H6)=0.5mol,n(CO)=0.5mol,n(H2O)=0.5mol,n(He)=2mol,总物质的量为(0.5+0.5+0.5+0.5+0.5+2)mol=4.5mol,各物质的分压:p(C3H8)p0p0,p(CO2)p0,p(C3H6)p0,p(CO)p0,p(H2O)p0,平衡常数Kpp0,故B错误;
C.543℃下,C3H8的平衡转化率为60%,设起始C3H8为1mol,则平衡时n(C3H8)=(1﹣0.6)mol=0.4mol,n(C3H6)=0.6mol,此时3n(C3H8)=3×0.4mol=1.2mol,即3n(C3H8)=2n(C3H6),说明反应已达平衡,故C正确;
D.He是惰性气体,减小通入气体中He的占比,相当于增大反应体系的压强,该反应是气体分子数增多的反应,增大压强平衡逆向移动,C3H8的平衡转化率降低,所以C3H8的平衡转化率与温度的关系可能是曲线②,故D正确;
故选:B。
【点评】本题主要考查了化学平衡的计算,题目难度较大,掌握化学平衡常数计算的方法是解答该题的关键。
10.(2026 河南)向一恒容密闭容器中加入物质M,发生基元反应:M(g)=N(g),N(g)=Q(g),温度为T1、T2时,各组分的物质的量浓度c与时间t的关系如图1、图2所示。温度为T1时,M的浓度随时间的变化关系为lnc=lnc0﹣kt,k为反应M(g)=N(g)的速率常数。
下列说法正确的是(  )
A.T1>T2
B.温度为T1时,M反应一半需要的时间为
C.N的浓度达到最大值时,N的生成速率等于消耗速率
D.加入某催化剂,仅使反应N(g)=Q(g)的速率增大,则N的浓度最大值将增大
【答案】C
【分析】A.温度越高,反应速率越快,相同时间内反应物消耗越快;
B.由lnc=lnc0﹣kt可知,lnkt,当M反应一半时,cc0,则lnkt;
C.N是中间产物,N浓度增大时,N的生成速率大于消耗速率;N浓度达到最大值后开始下降,此时N的生成速率小于消耗速率;
D.催化剂仅改变反应速率,不改变浓度变化的趋势。
【解答】解:A.温度越高,反应速率越快,相同时间内反应物消耗越快;对比两图可知,T2时M的浓度下降更快,反应速率更快,故T1<T2,故A错误;
B.由lnc=lnc0﹣kt可知,lnkt,当M反应一半时,cc0,则lnkt,lnkt,﹣ln2=﹣kt,t,故B错误;
C.N是中间产物,N浓度增大时,N的生成速率大于消耗速率;N浓度达到最大值后开始下降,此时N的生成速率小于消耗速率,则N浓度最大时,生成速率等于消耗速率,故C正确;
D.催化剂仅改变反应速率,不改变浓度变化的趋势,若仅增大N→Q的反应速率,N生成后消耗更快,会使N的浓度最大值减小,故D错误;
故选:C。
【点评】本题考查化学平衡,侧重考查学生基础知识的掌握情况,试题难度中等。
11.(2026 黑龙江)恒容密闭容器中,等物质的量的C3H8和SO2发生的总反应如下:3C3H8(g)+SO2(g) 3C3H6(g)+H2S(g)+2H2O(g),达到平衡时,相关物质平衡组成随温度变化关系如图。下列说法正确的是(  )
A.该反应的ΔH<0,ΔS>0
B.L点C3H8的消耗速率大于a物质的生成速率
C.M点该反应的Kx=0.135(用物质的量分数代替浓度计算)
D.N点C3H8的平衡转化率为75%
【答案】D
【分析】根据图中达到平衡时相关物质平衡组成随温度变化知,随着温度的升高,C3H8的物质的量分数减小,说明反应正向进行,正反应为吸热反应,生成物的物质的量分数逐渐增大,则a、b、c都表示生成物,生成物的计量数越大,其物质的量分数越大,所以a、b、c分别表示C3H6、H2O、H2S的物质的量分数随温度变化曲线;
A.根据以上分析知,正反应为放热反应;该反应前后气体计量数之和增大,则混乱度增大;
B.a为C3H8,C3H8、C3H6的计量数相等,反应速率之比等于其计量数之比;
C.M点C3H8、H2O的物质的量分数相等,二者的物质的量相等,设开始时n(C3H8)=n(SO2)=1mol,M点n(C3H8)=n(H2O)=ymol,
可逆反应3C3H8(g)+SO2(g) 3C3H6(g)+H2S(g)+2H2O(g)
开始(mol)1 1 0 0 0
反应(mol)1.5y 0.5y 1.5y 0.5y y
M点(mol)1﹣1.5y 1﹣0.5y 1.5y 0.5y y
M点C3H8的物质的量等于H2O的物质的量,则1﹣1.5y=y,y=0.4,则M点C3H8、SO2、C3H6、H2S、H2O的物质的量分别是0.4、0.8、0.6、0.2、0.4,气体总物质的量为(0.4+0.8+0.6+0.2+0.4)mol=2.4mol,C3H8、SO2、C3H6、H2S、H2O的物质的量分数分别是、、、、;
D.开始时n(C3H8)=n(SO2)=1mol,N点n(C3H8)=n(H2S)=zmol,
可逆反应3C3H8(g)+SO2(g) 3C3H6(g)+H2S(g)+2H2O(g)
开始(mol)1 1 0 0 0
反应(mol)3z z 3z z 2z
M点(mol)1﹣3z 1﹣z 3z z 2z
N点1﹣3z=z,则z=0.25。
【解答】解:A.根据以上分析知,正反应为吸热反应,ΔH>0;该反应前后气体计量数之和增大,则混乱度增大,所以ΔS>0,故A错误;
B.a为C3H8,C3H8、C3H6的计量数相等,L点反应正向进行,反应速率之比等于其计量数之比,所以L点C3H8的消耗速率等于a物质的生成速率,故B错误;
C.M点C3H8、H2O的物质的量分数相等,二者的物质的量相等,设开始时n(C3H8)=n(SO2)=1mol,M点n(C3H8)=n(H2O)=ymol,
可逆反应3C3H8(g)+SO2(g) 3C3H6(g)+H2S(g)+2H2O(g)
开始(mol)1 1 0 0 0
反应(mol)1.5y 0.5y 1.5y 0.5y y
M点(mol)1﹣1.5y 1﹣0.5y 1.5y 0.5y y
M点C3H8的物质的量等于H2O的物质的量,则1﹣1.5y=y,y=0.4,则M点C3H8、SO2、C3H6、H2S、H2O的物质的量分别是0.4、0.8、0.6、0.2、0.4,气体总物质的量为(0.4+0.8+0.6+0.2+0.4)mol=2.4mol,C3H8、SO2、C3H6、H2S、H2O的物质的量分数分别是、、、、,M点该反应的Kx0.023,故C错误;
D.开始时n(C3H8)=n(SO2)=1mol,N点n(C3H8)=n(H2S)=zmol,
可逆反应3C3H8(g)+SO2(g) 3C3H6(g)+H2S(g)+2H2O(g)
开始(mol)1 1 0 0 0
反应(mol)3z z 3z z 2z
M点(mol)1﹣3z 1﹣z 3z z 2z
N点1﹣3z=z,则z=0.25,N点C3H8的平衡转化率为100%=75%,故D正确;
故选:D。
【点评】本题考查化学平衡的计算,侧重考查图象分析判断及计算能力,明确曲线与微粒成分的关系、化学平衡常数的计算方法是解本题的关键,题目难度较大。
12.(2025 云南)铜催化下,由CO2电合成正丙醇的关键步骤如图。下列说法正确的是(  )
A.Ⅰ到Ⅱ的过程中发生氧化反应
B.Ⅱ到Ⅲ的过程中有非极性键生成
C.Ⅳ的示意图为
D.催化剂Cu可降低反应热
【答案】C
【分析】A.得到电子的反应属于还原反应,反之属于氧化反应;
B.不同的原子之间形成极性键,反之为非极性键;
C.Ⅲ到Ⅳ的过程中,得到H+和一个电子;
D.催化剂不能改变反应热,反应热与键能有关。
【解答】解:A.由图可知,Ⅰ到Ⅱ的过程中,得到电子,发生还原反应,故A错误;
B.由图可知,Ⅱ到Ⅲ的过程中有C—H极性键生成,故B错误;
C.由图可知,Ⅲ到Ⅳ的过程中,得到H+和一个电子,故Ⅳ的示意图为,故C正确;
D.催化剂Cu可以降低反应的活化能,加快反应速率,但不能改变反应热,故D错误;
故选:C。
【点评】本题主要考查氧化反应与还原反应的判断,键的极性、催化剂的作用等,属于基本知识的考查,难度不大。
13.(2025 江苏)甘油(C3H8O3)、水蒸气重整获得H2过程中的主要反应:
反应Ⅰ C3H8O3(g)=3CO(g)+4H2(g) ΔH>0
反应Ⅱ CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g) ΔH<0
反应Ⅲ CO2(g)+4H2(g)═CH4(g)+2H2O(g) ΔH<0
1.0×105Pa条件下,1mol C3H8O3和9mol H2O发生上述反应达平衡状态时,体系中CO、H2、CO2和CH4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.550℃时,H2O的平衡转化率为20%
B.550℃反应达平衡状态时,n(CO2):n(CO)=11:25
C.其他条件不变,在400~550℃范围,平衡时H2O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H2的物质的量
【答案】A
【分析】根据原子守恒可知,1mol C3H8O3中,n(C)=3mol,由图可知,550℃时,n(CO2)=2.2mol,则n(C)剩=0.8mol,故曲线①代表H2,且H2为5mol,曲线②和③代表CO或CH4,分别为0.4mol,共含有0.8mol碳原子,又反应Ⅰ为吸热反应,升高温度,平衡正向移动,反应Ⅱ、反应Ⅲ均为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,所以升高温度,CO逐渐增多,CH4逐渐减少,曲线②代表CH4,曲线③代表CO,另根据题意可知,3个反应的变化量以及平衡量分别如下:
反应Ⅰ C3H8O3(g)=3CO(g)+4H2(g)
起始量(mol) 1 0 0
变化量(mol) 1 3 4
反应Ⅱ CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g)
起始量(mol) 3 9 0 4
变化量(mol) 2.6 2.6 2.6 2.6
平衡量(mol) 0.4 6.4 2.6 6.6
反应Ⅲ CO2(g)+4H2(g)═CH4(g)+2H2O(g)
起始量(mol) 2.6 6.6 0 6.4
变化量(mol) 0.4 1.6 0.4 0.8
平衡量(mol) 2.2 5.0 0.4 7.2
据此分析作答。
【解答】解:A.根据分析可知,平衡时,H2O(g)为7.2mol,消耗量为1.8mol,则550℃时,H2O的平衡转化率为20%,故A正确;
B.根据分析可知,550℃反应达平衡状态时,n(CO2):n(CO)=2.2mol:0.4mol=11:2,故B错误;
C.400~550℃范围,随温度升高,反应Ⅱ、Ⅲ平衡均逆向移动,n(CO2)增大,说明反应Ⅲ逆向移动程度更大,则H2O的物质的量减小,故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,H2的物质的量减小,故D错误;
故选:A。
【点评】本题主要考查多平衡体系图像分析、平衡移动、化学平衡计算等,对学生的能力要求较高,属于高考高频考点,难度较大。
14.(2025 山东)在恒容密闭容器中,Na2SiF6(s)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:T2温度时,Na2SiF6(s)完全分解;体系中气相产物在T1,T3温度时的分压分别为p1,p3。下列说法错误的是(  )
A.a线所示物种为固相产物
B.T1温度时,向容器中通入N2,气相产物分压仍为p1
C.p3小于T3温度时热解反应的平衡常数Kp
D.T1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】A.由图可知,1mol Na2SiF6(s)完全热解生成2mola线所示物种,1molb线所示物种,反应的方程式为Na2SiF6(s) 2NaF(s)+SiF4(g),则a线所示的物质为NaF;
B.T1温度时,向容器中通入N2,因为容器恒容,N2为惰性气体,不参与反应,对气相产物的物质的量和容器体积都没有影响;
C.由图可知,升温b线代表的SiF4增多,则反应Na2SiF6(s) 2NaF(s)+SiF4(g)为吸热反应,升温Kp增大,已知:T2温度时,Na2SiF6(s)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T3温度时的分压为p3,p3=Qp,恒容密闭容器的平衡体系的气相产物只有SiF4,Kp=p(SiF4);
D.b线所示物种为气相产物,恒容密闭容器的平衡体系的气相产物只有SiF4,Kp=p(SiF4),温度不变Kp不变。
【解答】解:A.由图可知,1mol Na2SiF6(s)完全热解生成2mola线所示物种,1molb线所示物种,反应的方程式为Na2SiF6(s) 2NaF(s)+SiF4(g),则a线所示的物质为NaF,为固相产物,故A正确;
B.T1温度时,向容器中通入N2,因为容器恒容,N2为惰性气体,不参与反应,对气相产物的物质的量和容器体积都没有影响,根据pV = nRT(V、T不变,n不变),所以气相产物分压仍为p1,故B正确;
C.由图可知,升温b线代表的SiF4增多,则反应Na2SiF6(s) 2NaF(s)+SiF4(g)为吸热反应,升温Kp增大,已知:T2温度时,Na2SiF6(s)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T3温度时的分压为p3,p3=Qp,恒容密闭容器的平衡体系的气相产物只有SiF4,Kp=p(SiF4),即T3温度时热解反应的平衡常数Kp=p(SiF4),故C正确;
D.b线所示物种为气相产物,恒容密闭容器的平衡体系的气相产物只有SiF4,Kp=p(SiF4),温度不变Kp不变,T1温度时、向容器中加入SiF4,重新达平衡时p(SiF4)不变,则逆反应速率不变,故D错误;
故选:D。
【点评】本题主要考查影响化学平衡的因素,为高频考点,题目难度一般。
15.(2025 安徽)恒温恒压密闭容器中,t=0时加入A(g),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v= kx,k为反应速率常数)。
下列说法错误的是(  )
A.该条件下
B.0~t1时间段,生成M和N的平均反应速率相等
C.若加入催化剂,k1增大,k2不变,则x1和xM,平衡均变大
D.若A(g)→M(g)和A(g)→N(g)均为放热反应,升高温度则xA,平衡变大
【答案】C
【分析】A.根据题意有:①A(g) M(g)的K,②A(g) N(g)的K,②﹣①得到:M(g) N(g),则K,将数据代入计算即可;
B.由图可知,0~t1时间段,生成M和N的物质的量相等;
C.催化剂不影响平衡移动,故xM,平衡不变;
D.若A(g)→M(g)和A(g)→N(g)均为放热反应,升高温度,升高温度,2个反应均逆向移动,A的物质的量分数增大,进一步判断xA,平衡的变化情况。
【解答】解:A.①A(g) M(g)的K,②A(g) N(g)的K,②﹣①得到:M(g) N(g),则K,故A正确;
B.由图可知,0~t1时间段,生成M和N的物质的量相等,故生成M和N的平均反应速率相等,故B正确;
C.若加入催化剂,k1增大,k2不变,更有利于生成M,则x1变大,但催化剂不影响平衡移动,故xM,平衡不变,故C错误;
D.若A(g)→M(g)和A(g)→N(g)均为放热反应,升高温度,升高温度,2个反应均逆向移动,A的物质的量分数增大,则xA,平衡变大,故D正确;
故选:C。
【点评】本题主要考查化学平衡常数的计算,化学平衡的影响因素等,属于基本知识的考查,难度中等。
16.(2025 广西)某种氨基喹啉衍生物(M)合成反应的可能历程如图,Ea表示活化能(kJ mol﹣1)。下列说法错误的是(  )
A.L—CuI是反应的催化剂
B.步骤①发生了N—O键断裂
C.反应速率:历程Ⅱ>历程Ⅰ
D.反应热:历程Ⅱ>历程Ⅰ
【答案】D
【分析】A.根据催化剂的特点并结合图示信息来分析;
B.根据步骤①中转化为化学键的断裂规律来分析;
C.根据多步反应中,活化能最大的步骤为决速步来分析;
D.根据反应热只与反应的始态和终态有关来分析。
【解答】解:A.由图可知,L—CuI在反应历程中先被消耗,后又生成,是反应的催化剂,故A正确;
B.由图可知,步骤①中转化为,发生了N—O键断裂,故B正确;
C.由图可知,历程Ⅰ中活化能最大为112.8kJ/mol(决速步),历程Ⅱ中活化能最大为82.3kJ/mol(决速步),活化能越大,反应速率越慢,则反应速率:历程Ⅱ>历程Ⅰ,故C正确;
D.由图可知,历程Ⅱ和历程Ⅰ起始反应物和最终生成物相同,反应热相等,故D错误;
故选:D。
【点评】本题主要考查了氨基喹啉衍生物(M)合成反应的可能历程,根据图示信息并结合所学知识即可解答,难度不大。
17.(2025 江西)一定压强下,乙烯水合反应为:C2H4(g)+H2O(g) C2H5OH(g)
已知:ΔH(J/mol)=﹣34585﹣26.4T
ΔG(J/mol)=﹣34585+26.4T lnT+45.19T
气体均视为理想气体,下列说法正确的是(  )
A.反应的活化能:E正>E逆
B.恒温恒容充入N2,平衡向左移动
C.ΔS随温度升高而降低
D.平衡后,升高温度,Δv正>Δv逆
【答案】C
【分析】A.ΔH=正反应的活化能﹣逆反应的活化能;
B.恒温恒容条件下,充入氮气,反应物和生成物的浓度都不变;
C.ΔG=ΔH﹣TΔS,根据“ΔH(J/mol)=﹣34585﹣26.4T”知,T增大,ΔH减小;根据“ΔG(J/mol)=﹣34585+26.4T lnT+45.19T”知,T增大,ΔG增大;
D.平衡后,升高温度,平衡向吸热方向移动。
【解答】解:A.ΔH=正反应的活化能﹣逆反应的活化能<0,则反应的活化能:E正<E逆,故A错误;
B.恒温恒容条件下,充入氮气,反应物和生成物的浓度都不变,则平衡不移动,故B错误;
C.根据“ΔH(J/mol)=﹣34585﹣26.4T”知,T增大,ΔH减小;根据“ΔG(J/mol)=﹣34585+26.4T lnT+45.19T”知,T增大,ΔG增大,ΔG=ΔH﹣TΔS中ΔS应该减小,所以ΔS随温度升高而降低,故C正确;
D.该反应的正反应为放热反应,平衡后,升高温度,平衡逆向移动,则Δv正<Δv逆,故D错误;
故选:C。
【点评】本题考查化学平衡的影响因素,侧重考查分析、判断及知识的灵活运用能力,明确焓变与活化能的关系、外界条件对化学平衡影响的原理是解本题的关键,题目难度不大。
18.(2025 甘肃)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℃,101kPa下,CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)ΔH=﹣185kJ/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
【答案】C
【分析】A.减小压强平衡向气体体积增大的方向移动;
B.升高温度平衡向吸热反应方向移动;
C.加入反应物,平衡向正反应方向移动;
D.恒容下充入惰性气体正逆反应速率均不变,平衡不移动。
【解答】解:A.该反应为气体体积减小的反应,减小压强平衡向气体体积增大的方向移动,即向逆反应方向移动,故A错误;
B.该反应为放热反应,升高温度平衡向吸热反应方向移动,即向逆反应方向移动,故B错误;
C.加入反应物,平衡向正反应方向移动,则增大H2浓度平衡向正反应方向移动,故C正确;
D.恒容下充入惰性气体正逆反应速率均不变,平衡不移动,故D错误;
故选:C。
【点评】本题主要考查影响化学平衡移动的因素,为高频考点,题目难度不大。
19.(2025 河南)乙二胺(H2NCH2CH2NH2,简写为Y)可结合H+转化为[H2NCH2CH2NH3]+(简写为HY+)[H3NCH2CH2NH3]2+(简写为H2Y2+)。Ag+与Y可形成[AgY]+和[AgY2]+两种配离子。室温下向AgNO3溶液中加入Y,通过调节混合溶液的pH改变Y的浓度,从而调控不同配离子的浓度(忽略体积变化)。混合溶液中Ag+和Y的初始浓度分别为1.00×10﹣3mol L﹣1和1.15×10﹣2mol L﹣1。﹣lg[c(M)/(mol L﹣1)]与﹣lg[c(Y)/(mol L﹣1)]的变化关系如图1所示(其中M代表Ag+、[AgY]+或[AgY2]+),分布系数δ(N)与pH的变化关系如图2所示(其中N代表Y、HY+或H2Y2+)。比如δ(H2Y2+)。下列说法错误的是(  )
A.曲线Ⅰ对应的离子是[AgY2]+
B.δ(HY+)最大时对应的pH=8.39
C.反应Ag++Y [AgY]+的平衡常数K1=104.70
D.﹣lg[c(Y)/(mol L﹣1)]=3.00时,c(HY+)>c(H2Y2+)>c(Y)
【答案】D
【分析】银离子与Y可形成[AgY]+和[AgY2]+两种配离子,发生的反应为Ag++Y [AgY]+、[AgY]++Y [AgY2]+,故随着Y浓度的变大,银离子的浓度变小,[AgY]+先增大后减小,[AgY2]+增大,则从图上(从右向左表示Y浓度的变大)可以看出,曲线Ⅰ表示[AgY2]+浓度,曲线Ⅱ表示浓度[AgY]+浓度,曲线Ⅲ表示Ag+浓度;调节溶液pH,当酸性较强时,H2Y2+浓度大,当碱性较强时,Y的浓度大,故曲线Ⅳ表示H2Y2+浓度,曲线Ⅴ表示HY+浓度,曲线Ⅵ表示Y浓度。
【解答】解:A.Ag+与Y可形成[AgY]+和[AgY2]+两种配离子,发生的反应为Ag++Y [AgY]+、[AgY]++Y [AgY2]+,故随着Y浓度的变大,Ag+浓度变小,[AgY]+先增大后减小,[AgY2]+增大,则曲线Ⅰ表示[AgY2]+,故A正确;
B.Y可以视为二元弱碱,第一次电离方程式为:Y+H2O HY++OH﹣,当c(HY+) = c(Y)时,c(H+) = 10 9.93,c(OH﹣) = 10﹣4.07,则Kb1= 10﹣4.07,同理Kb2= 10﹣7.15,Kb1 Kb2 10﹣11.22,根据分布系数δ(N)与pH的变化关系图可知,当δ(H2Y2+) = δ(Y)时,δ(HY+)最大,则c(OH﹣) = 10﹣5.61,pH = 8.39,故B正确;
C.当c(Y) = 10﹣4.70mol/L时,c(AgY2)+ = c(Ag+),则反应Ag++Y [AgY]+的平衡常数K104.70,故C正确;
D.﹣lg[c(Y)/mol L 1]= 3.00时,c(Y) = 10﹣3mol/L,c(Ag+) = 10﹣5.01mol/L,c([AgY2]+) = c([AgY]+),由物料守恒可知,c(Ag+)+c([AgY2]+)+c([AgY]+) = 1.00×10﹣3mol/L,则c([AgY2]+) = c([AgY]+) = 4.95 10﹣4mol/L,Y的初始浓度为1.15×10﹣2mol L 1,由物料守恒得2c([AgY2]+)+c([AgY]+)+c(Y)+c(HY+)+c(H2Y+) = 1.15×10﹣2mol/L,代入数据,c(Y)+c(HY+)+c(H2Y+)≈0.01mol/L,则δ(Y) = c(Y)/(c(Y)+c(HY )+c(H2Y ))= 0.1,由分布系数δ(N)与pH的变化关系图可知,pH在8.39﹣9.93之间,此时c(HY+)>c(Y)>c(H2Y2+),故D错误;
故选:D。
【点评】本题主要考查化学平衡的计算等,注意完成此题,可以从题干中抽取有用的信息,结合已有的知识进行解题。
20.(2024 安徽)室温下,为探究纳米铁去除水样中的影响因素,测得不同条件下浓度随时间变化关系如图。
实验序号 水样体积/mL 纳米铁质量/mg 水样初始pH
① 50 8 6
② 50 2 6
③ 50 2 8
下列说法正确的是(  )
A.实验①中,0~2小时内平均反应速率v()=2.0mol L﹣1 h﹣1
B.实验③中,反应的离子方程式为:2Fe8H+═2Fe3++Se+4H2O
C.其他条件相同时,适当增加纳米铁质量可加快反应速率
D.其他条件相同时,水样初始pH越小,的去除效果越好
【答案】C
【分析】A.实验①中,0~2小时内c()=(5.0﹣1.0)×10﹣3mol/L,v();
B.实验③中水样的初始溶液pH=8,溶液显弱碱性,离子方程式中不能写氢离子;
C.综合实验①②,相同时间内实验①中c()浓度变化最大,纳米铁的量最多;
D.其他条件相同时,适当减小初始pH,离子去除效果越好,但当初始pH太小,氢离子浓度太大,纳米铁会和氢离子反应,导致离子反应的纳米铁减小。
【解答】解:A.实验①中,0~2小时内平均反应速率v()2.0×10﹣3mol L﹣1 h﹣1,故A错误;
B.实验③中水样的初始溶液pH=8,溶液显弱碱性,反应的离子方程式为:2Fe4H2O═2Fe3++Se+8OH﹣,故B错误;
C.综合实验①②,相同时间内实验①中c()浓度变化最大,其他条件相同时,适当增加纳米铁质量可加快反应速率,故C正确;
D.综合实验②和③,相同时间内实验②中c()浓度变化最大,其他条件相同时,适当减小初始pH,离子去除效果越好,但当初始pH太小,氢离子浓度太大,纳米铁会和氢离子反应,导致离子反应的纳米铁减小,因此水样初始pH越小,的去除效果不一定越好,故D错误;
故选:C。
【点评】本题考查了化学反应速率的计算、化学反应速率影响因素的分析判断,注意题干信息的理解应用和图象变化分析应用,题目难度中等。
21.(2024 安徽)某温度下,在密闭容器中充入一定量的X(g),发生下列反应:X(g) Y(g)(ΔH1<0),Y(g) Z(g)(ΔH2<0),测得各气体浓度与反应时间的关系如图所示。下列反应进程示意图符合题意的是(  )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】发生下列反应:X(g) Y(g)(ΔH1<0),Y(g) Z(g)(ΔH2<0),都是放热反应,图中分析可知,随着时间增长,X浓度逐渐减小,Y和Z浓度逐渐增大,后来随着时间推移,X、Y浓度减小,Z的浓度增大,X(g) Y(g)(ΔH1<0)反应速率大于反应Y(g) Z(g)(ΔH2<0),说明反应X(g) Y(g)(ΔH1<0)的活化能小于反应Y(g)=Z(g)(ΔH2<0)的活化能,据此分析判断。
【解答】解:A.两个反应都是放热反应,反应物能量高于生成物,图中X(g) Y(g)为吸热反应,不符合,故A错误;
B.X(g) Y(g)(ΔH1<0),Y(g) Z(g)(ΔH2<0),都是放热反应,反应X(g) Y(g)(ΔH1<0)的活化能小于反应Y(g) Z(g)(ΔH2<0)的活化能,图象符合,故B正确;
C.图象中反应X(g) Y(g)(ΔH1<0)的活化能大于反应Y(g) Z(g)(ΔH2<0)的活化能,图象不符合,故C错误;
D.图象中Y(g) Z(g)为吸热反应,反应X(g) Y(g)(ΔH1<0)的活化能大于反应Y(g) Z(g)(ΔH2<0)的活化能,图象不符合,故D错误;
故选:B。
【点评】本题考查了化学反应影响因素的分析判断,主要是反应活化能的比较判断,题目难度不大。
22.(2024 江苏)二氧化碳加氢制甲醇过程中的主要反应(忽略其他副反应)为:
①CO2(g)+H2(g)═CO(g)+H2O(g)ΔH1=41.2kJ mol﹣1
②CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)ΔH2
225℃、8×106Pa下,将一定比例CO2、H2混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及L1、L2、L3…位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、CO和CH3OH的体积分数如图所示。下列说法正确的是(  )
A.L4处与L5处反应①的平衡常数K相等
B.反应②的焓变ΔH2>0
C.L6处的H2O的体积分数大于L5处
D.混合气从起始到通过L1处,CO的生成速率小于CH3OH的生成速率
【答案】C
【分析】A.平衡常数K与温度有关;
B.由图可知,随着反应的进行,气体的温度不断升高;
C.从L5到L6,甲醇的体积分数逐渐增大;
D.单位时间内生成的越多,则反应速率越大。
【解答】解:A.图中白圈标记的曲线代表气体温度,L4处与L5处对应的温度不同,故平衡常数K不相等,故A错误;
B.由图可知,随着反应的进行,气体的温度不断升高说明有热量放出,而ΔH1>0,是吸热反应,故反应2肯定是放热反应,故ΔH2<0,故B错误;
C.从L5到L6,甲醇的体积分数逐渐增大,说明反应②在向右进行,反应②消耗 CO,而CO体积分数没有明显变化,说明反应①也在向右进行,反应①为气体分子数不变的反应,其向右进行时,n(H2O)增大,反应②为气体分子数减小的反应,且没有H2O的消耗与生成,故 n总 减小且n(H2O) 增加,即H2O的体积分数会增大,故 L6处的H2O的体积分数大于L5处,故C正确;
D.L1处,CO的体积分数大于CH3OH,说明生成的CO的物质的量大于CH3OH,两者反应时间相同,说明CO的生成 速率大于 CH3OH的生成速率,故D错误;
故选:C。
【点评】本题考查平衡移动分析、焓变判断等知识,属于化学原理的考查,题目难度中等。
23.(2024 北京)苯在浓HNO3和浓H2SO4作用下,反应过程中能量变化示意图如图。下列说法不正确的是(  )
A.从中间体到产物,无论从产物稳定性还是反应速率的角度均有利于产物Ⅱ
B.X为苯的加成产物,Y为苯的取代产物
C.由苯得到M时,苯中的大π键没有变化
D.对于生成Y的反应,浓H2SO4作催化剂
【答案】C
【分析】A.基元反应的活化能越小,反应速率更快,生成物的能量越低,越稳定;
B.根据前后结构对照可知,苯发生加成反应生成X,苯发生取代反应生成Y;
C.苯环中C的杂化方式改变,苯中大π键发生改变;
D.催化剂在反应前后质量和性质不发生改变。
【解答】解:A.由图可知,生成产物Ⅱ的反应的活化能更低,反应速率更快,产物Ⅱ的能量更低即产物Ⅱ更稳定,以上2个角度均有利于产物Ⅱ的生成,故A正确;
B.根据前后结构对照可知,X为苯的加成产物,Y为苯的取代产物,故B正确;
C.由图可知,M的六元环中与—NO2相连的C为sp3杂化,C的杂化方式改变,苯中大π键发生改变,故C错误;
D.苯的硝化反应中浓H2SO4作催化剂,故D正确;
故选:C。
【点评】本题主要考查反应历程,同时考查学生对苯的硝化反应的理解,属于基本知识的考查,难度中等。
24.(2024 浙江)为探究化学平衡移动的影响因素,设计方案并进行实验,观察到相关现象。其中方案设计和结论都正确的是(  )
选项 影响因素 方案设计 现象 结论
A 浓度 向1mL0.1mol/LK2CrO4溶液中加入1mL1.0mol/LHBr溶液 黄色溶液变橙色 增大反应物浓度,平衡向正反应方向移动
B 压强 向恒温恒容密闭玻璃容器中充入100mLHI气体,分解达到平衡后再充入100mLAr 气体颜色不变 对于反应前后气体总体积不变的可逆反应,改变压强平衡不移动
C 温度 将封装有NO2和N2O4混合气体的烧瓶浸泡在热水中 气体颜色变深 升高温度,平衡向吸热反应方向移动
D 催化剂 向1mL乙酸乙酯中加入1mL0.3mol/LH2SO4溶液,水浴加热 上层液体逐渐减少 使用合适的催化剂可使平衡向正反应方向移动
A.A B.B C.C D.D
【答案】C
【分析】A.溴单质溶液呈橙色;
B.向恒温恒容密密闭玻璃容器中充入与反应无关的气体,平衡不发生移动;
C.升高温度,放热反应逆向移动;
D.催化剂只会改变化学反应速率,不影响平衡移动。
【解答】解:A.K2CrO4溶液中溶液中存在平衡:(黄色)+2H+ Cr2(橙色)+H2O,向1mL0.1mol/LK2CrO4溶液中加入1mL1.0mol/LHBr溶液,重铬酸根有强氧化性,氧化溴离子变为溴单质,干扰现象判断,故A错误;
B.反应2HI H2+I2为反应前后气体总物质的量不变的可逆反应,向恒温恒容密密闭玻璃容器中充入100mLHI气体,分解达到平衡后再充入100mLAr,HI、H2和I2的浓度不变,分压不变,因此平衡不移动,但无法得到的结论:对于反应前后气体总体积不变的可逆反应,恒温恒容时,改变压强平衡不移动,故B错误;
C.反应2NO2 N2O4为放热反应,升高温度,气体颜色变深,说明平衡逆向移动,即向吸热反应方向移动,故C正确;
D.催化剂只会改变化学反应速率,不影响平衡移动,故D错误;
故选:C。
【点评】本题考查化学平衡的影响因素,掌握外界因素对化学平衡的影响为解答的关键,侧重分析能力的考查,题目难度适中。
25.(2024 广东)对反应S(g) T(g)(I为中间产物),相同条件下:①加入催化剂,反应达到平衡所需时间大幅缩短;②提高反应温度,c平(S)/c平(T)增大,c平(S)/c平(I)减小。基于以上事实,可能的反应历程示意图(—为无催化剂,…为有催化剂)为(  )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】提高反应温度,c平(S)/c平(T)增大,说明反应S(g) T(g)的平衡逆向进行,即该反应为放热反应,c平(S)/c平(I)减小,说明S生成中间产物I的反应平衡正向进行,属于吸热反应,由此分析判断。
【解答】解:A.提高反应温度,c平(S)/c平(T)增大,说明反应S(g) T(g)的平衡逆向进行,即该反应为放热反应,S生成中间产物I的反应平衡正向进行,属于吸热反应,加入催化剂反应达到平衡所需时间缩短,反应的决速步的活化能降低,反应速率增大,活化能大的步骤为决速步,故A正确;
B.活化能大的步骤为决速步,为S生成中间产物I的反应,加入催化剂反应达到平衡所需时间缩短,反应的决速步的活化能降低,反应速率增大,故B错误;
C.c平(S)/c平(I)减小,说明S生成中间产物I的反应平衡正向进行,属于吸热反应,故C错误;
D.结合C选项分析可知反应S(g) T(g)为吸热反应,故D错误;
故选:A。
【点评】本题考查了化学反应过程的分析判断,主要是反应能力变化和活化能分析应用,注意知识的准确掌握,题目难度中等。

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