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2023新教材高考化学二轮专题复习专题8化学反应速率和化学平衡
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专题八 化学反应速率和化学平衡
真题研练·析考情
【真 题 研 练】
1.[2022·广东卷]在相同条件下研究催化剂Ⅰ、Ⅱ对反应X―→2Y的影响,各物质浓度c随反应时间t的部分变化曲线如图,则( )
A.无催化剂时,反应不能进行
B.与催化剂Ⅰ相比,Ⅱ使反应活化能更低
C.a曲线表示使用催化剂 Ⅱ 时X的浓度随t的变化
D.使用催化剂Ⅰ时,0~2 min内,v(X)=1.0 mol·L-1·min-1
2.[2022·辽宁卷]某温度下,在1 L恒容密闭容器中2.0 mol X发生反应2X(s)⇌Y(g)+2Z(g),有关数据如下:
时间段/min
产物Z的平均生成速率/mol·L-1·min-1
0~2
0.20
0~4
0.15
0~6
0.10
下列说法错误的是( )
A.1 min时,Z的浓度大于0.20 mol·L-1
B.2 min时,加入0.20 mol Z,此时v正(Z)
D.5 min时,X的物质的量为1.4 mol
3.[2022·海南卷]某温度下,反应CH2===CH2(g)+H2O(g)⇌CH3CH2OH(g)在密闭容器中达到平衡,下列说法正确的是( )
A.增大压强,v正>v逆,平衡常数增大
B.加入催化剂,平衡时CH3CH2OH(g)的浓度增大
C.恒容下,充入一定量的H2O(g),平衡向正反应方向移动
D.恒容下,充入一定量的CH2===CH2(g),CH2===CH2(g)的平衡转化率增大
4.[2022·广东卷]恒容密闭容器中,BaSO4(s)+4H2(g)⇌BaS(s)+4H2O(g)在不同温度下达平衡时,各组分的物质的量(n)如图所示。下列说法正确的是( )
A.该反应的ΔH<0
B.a为n(H2O)随温度的变化曲线
C.向平衡体系中充入惰性气体,平衡不移动
D.向平衡体系中加入BaSO4,H2的平衡转化率增大
5.[2022·湖南卷](双选)向体积均为1 L的两恒容容器中分别充入2 mol X和1 mol Y发生反应:2X(g)+Y(g)⇌Z(g) ΔH,其中甲为绝热过程,乙为恒温过程,两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.ΔH>0
B.气体的总物质的量:na
D.反应速率:va正
A.随c(X)的减小,反应①、②的速率均降低
B.体系中v(X)=v(Y)+v(Z)
C.欲提高Y的产率,需提高反应温度且控制反应时间
D.温度低于T1时,总反应速率由反应②决定
7.[2020·山东卷](双选)1,3 -丁二烯与HBr发生加成反应分两步:第一步H+进攻1,3 -丁二烯生成碳正离子();第二步Br-进攻碳正离子完成1,2 -加成或1,4 -加成。反应进程中的能量变化如下图所示。已知在0 ℃和40 ℃时,1,2 -加成产物与1,4-加成产物的比例分别为70∶30和15∶85。下列说法正确的是( )
A.1,4-加成产物比1,2-加成产物稳定
B.与0 ℃相比,40 ℃时1,3-丁二烯的转化率增大
C.从0 ℃升至40 ℃,1,2-加成正反应速率增大,1,4-加成正反应速率减小
D.从0 ℃升至40 ℃,1,2-加成正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度
【考情分析】
考点
考向
预测
化学反应速率
化学反应速率的计算
化学反应速率与化学平衡是每年的必考点,化学反应速率会结合化学速率(或平衡)图像或速率方程,考查化学反应速率的计算、影响因素等,化学平衡仍会延续近两年的命题方式,在选择题或非选择题中以表格或图像形式,考查化学平衡图像及分析、化学平衡常数的计算等,题目情景越来越接近生产实际,要注意多反应平衡体系的分析与计算。
化学反应速率的影响因素及实验分析
化学平衡
化学平衡状态的判断
化学平衡常数、转化率的计算
化学反应速率与平衡的综合应用
化学反应速率与平衡的图像分析
化学反应速率与平衡在工业生产中的应用
核心突破·提能力
考点1 化学反应速率及其影响因素
【核 心 梳 理】
1.化学反应速率的计算
(1)公式法
v(B)=ΔcBΔt=ΔnBV·Δt,
①浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质,不适用于固体和纯液体。②计算时一定要注意容器或溶液的体积。③同时还要注意单位及规范书写。
(2)比值法
同一化学反应,各物质的反应速率之比等于反应方程式中的化学计量数之比。对于反应“mA(g)+nB(g)===pC(g)+qD(g)”,有v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q。
2.化学反应速率的影响因素(外因)
【特别提醒】
(1)外界条件对可逆反应的正、逆反应速率的影响方向是一致的,但影响程度不一定相同。如升高温度,v正和v逆都增大,但吸热反应方向的反应速率增大的程度大;降低温度反之。
(2)密闭容器中充入惰性气体
①恒容条件,充入惰性气体,反应速率不改变。
②恒压条件下,充入惰性气体,相当于扩大容器体积,反应速率减小。
3.速率常数
(1)假设基元反应(能够一步完成的反应)为aA(g)+bB(g)===cC(g)+dD(g),其速率可表示为v=k·ca(A)·cb(B),式中的k称为反应速率常数或速率常数,k与浓度无关,但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响,通常反应速率常数越大,反应进行得越快。
(2)正、逆反应的速率常数与平衡常数的关系
对于基元反应aA(g)+bB(g)⇌cC(g)+dD(g),v正=k正·ca(A)·cb(B),v逆=k逆·cc(C)·cd(D),平衡常数K=ccC·cdDcaA·cbB=k正·v逆k逆·v正,反应达到平衡时v正=v逆,故K=k正k逆。
【典 题 精 研】
考向1化学反应速率及影响因素
例1[2021·辽宁卷]某温度下,降冰片烯在钛杂环丁烷催化下聚合,反应物浓度与催化剂浓度及时间关系如图。已知反应物消耗一半所需的时间称为半衰期,下列说法错误的是( )
A.其他条件相同时,催化剂浓度越大,反应速率越大
B.其他条件相同时,降冰片烯浓度越大,反应速率越大
C.条件①,反应速率为0.012 mol·L-1·min-1
D.条件②,降冰片烯起始浓度为3.0 mol·L-1时,半衰期为62.5 min
[题型分析] 化学反应速率及影响化学反应速率的因素是高考的高频考点,变化的形式较多,有计算、有图像、有叙述等多种命题形式,主要考向有:化学反应速率的含义、化学反应速率大小的比较、化学反应速率图像、三段式计算等,考查学生的信息提取能力、推理能力及计算能力。
2023年高考可能这样考
1.用Na2FeO4溶液氧化废水中的还原性污染物M,为研究降解效果,设计如下对比实验探究温度、浓度、pH对降解速率和效果的影响,实验测得M的浓度与时间关系如图所示,下列说法不正确的是( )
实验编号
温度/℃
pH
①
25
1
②
45
1
③
25
7
④
25
1
A.实验①在15 min内M的降解速率约为1.33×10-5 mol·L-1·min-1
B.若其他条件相同,实验①②说明升高温度,M降解速率增大
C.若其他条件相同,实验①③证明pH越高,越不利于M的降解
D.实验④说明M的起始浓度越小,降解的速率越快
考向2化学反应速率常数及其应用
例2[2021·河北卷]室温下,某溶液初始时仅溶有M和N且浓度相等,同时发生以下两个反应:①M+N===X+Y;②M+N===X+Z。反应①的速率可表示为v1=k1c2(M),反应②的速率可表示为v2=k2c2(M)(k1、k2为速率常数)。反应体系中组分M、Z的浓度随时间变化情况如图。下列说法错误的是( )
A.0~30 min时间段内,Y的平均反应速率为6.67×10-3 mol·L-1·min-1
B.反应开始后,体系中Y和Z的浓度之比保持不变
C.如果反应能进行到底,反应结束时62.5%的M转化为Z
D.反应①的活化能比反应②的活化能大
[题型分析] 速率方程及速率常数是这几年新增加的考点,属于信息给予型题目,常与反应速率的计算、化学平衡结合在一起命题,一般题目难度不大。解答这类问题的关键在于抓住信息,依据题给数据进行数学推理。
2023年高考可能这样考
2.反应2H2(g)+2NO(g)===2H2O(g)+N2(g)的速率方程为v=kcα(H2)×cβ(NO),该反应在不同条件下的反应速率如下:
温度
c(H2)/(mol·L-1)
c(NO)/(mol·L-1)
反应速率
T1
0.1
0.1
v
T1
0.2
0.2
8v
T1
0.3
0.2
12v
T2
0.3
0.2
16v
下列说法正确的是( )
A.T2
C.其他条件不变时,只有反应物浓度改变对v有影响,且c(NO)影响较大
D.T2、c(NO)=0.1 mol·L-1条件下,反应速率为8v,则c(H2)=0.3 mol·L-1
考点2 化学平衡及其影响因素
【核 心 梳 理】
1.化学平衡的判断
(1)化学平衡状态标志的判断要注意“三关注”:
一要关注反应条件,是恒温恒容、恒温恒压还是绝热容器;
二要关注反应特点,是等体积反应,还是非等体积反应;
三要关注特殊情况,是否有固体参加或生成,或固体的分解反应。
(2)巧用“正逆相等,变量不变”做出判断。
2.化学平衡移动方向的判断
(1)根据勒夏特列原理判断平衡移动的方向
通过比较改变外界条件,平衡破坏瞬间的正、逆反应速率的相对大小来判断平衡移动的方向。
引起v正、v逆的变化
占优势的反应
化学平衡移动方向
外界条件改变
v正>v逆
正反应占优势
向正反应方向(或向右)移动
v正
向逆反应方向(或向左)移动
v正=v逆
双向进行程度相等
化学平衡不移动
【特别提醒】
牢记几种不能用勒夏特列原理解释的问题
(1)若外界条件改变后,无论平衡向正反应方向移动或向逆反应方向移动都无法减弱外界条件的变化,则平衡不移动。如对于H2(g)+Br2(g)⇌2HBr(g),由于反应前后气体的分子总数不变,外界压强增大或减小时,平衡无论正向或逆向移动都不能减弱压强的改变,所以对于该反应,压强改变,平衡不发生移动。
(2)催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率,所以催化剂不会影响化学平衡。
(2)根据浓度商(Q)与平衡常数(K)的大小判断平衡移动的方向
(3)恒温条件下,密闭反应体系中通入稀有气体,平衡移动方向的判断
3.工业生产中适宜条件选择的原则
条件
原则
从化学反应速率分析
既不能过快,又不能太慢
从化学平衡移动分析
既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性,又要注意二者影响的矛盾性
从原料的利用率分析
增加易得廉价原料,提高难得高价原料的利用率,从而降低生产成本
从实际生产能力分析
如设备承受高温、高压能力等
从催化剂的活性分析
注意温度对催化剂活性的影响
【典 题 精 研】
考向1化学平衡状态的判断
例3 在一体积可变的密闭容器中加入一定量的Mn(s)并充入一定量的CO2(g),发生反应:Mn(s)+CO2(g)⇌MnO(s)+CO(g) ΔH<0。下列说法不能说明该反应达到平衡状态的是( )
A.容器的体积不再改变
B.固体的质量不再改变
C.气体的总质量不再改变
D.v正(CO2)=v逆(CO)
[题型分析] 关于平衡状态的判断常在化学反应原理综合题中出现,分析这类问题关键在于审清容器特点、反应特征的基础上利用“变量不变”即可。
2023年高考可能这样考
3.合成尿素的反应为:2NH3(g)+CO2(g)⇌CO(NH2)2(g)+H2O(l) ΔH=-87.0 kJ·mol-1,若向某恒温且恒容的密闭容器中加入等物质的量的NH3和CO2,发生上述反应。下列叙述不能说明反应已经达到平衡状态的是________(填标号)。
A.断裂6 mol N—H键的同时断裂2 mol O—H键
B.压强不再变化
C.混合气体的密度不再变化
D.CO2的体积分数不再变化
考向2化学平衡移动的分析
例4[2021·辽宁卷]某温度下,在恒容密闭容器中加入一定量X,发生反应2X(s)⇌Y(s)+Z(g),一段时间后达到平衡。下列说法错误的是( )
A.升高温度,若c(Z)增大,则ΔH>0
B.加入一定量Z,达新平衡后m(Y)减小
C.加入等物质的量的Y和Z,达新平衡后c(Z)增大
D.加入一定量氩气,平衡不移动
[题型分析] 化学平衡状态是可逆反应都有的状态,而且是一种动态的平衡,每一年的高考试题中都有相关的试题,而且形式多样,包括图像、计算、文字描述等,和溶液中的反应联系也比较多。解答有关平衡移动的题目首先要依据平衡移动原理,正确判断平衡移动的方向,然后再依据平衡移动方向分析相应物理量的变化,进行比较或计算。
2023年高考可能这样考
4.在照片底片冲洗的过程中会发生如下反应:AgBrs+2S2O32-(aq)⇌[Ag(S2O3)2]3-(aq)+Br-(aq),下列说法正确的是( )
A.当溶液中c(S2O32-)∶c(Br-)=2∶1时,上述反应到达平衡
B.向平衡体系中加AgBr,平衡将向正反应方向移动
C.配合物[Ag(S2O3)2]3-中配体S2O32-与H+可发生反应产生气体
D.常温下,加水稀释时平衡向正反应方向移动,平衡常数会变大
考点3 化学反应速率与化学平衡图像
【核 心 梳 理】
1.三类基本图像
反应mA(g)+nB(g)⇌pC(g)+qD(g),m+n>p+q,且ΔH>0。
(1)速率—时间图——注意断点
[图像分析] t1时增大反应物的浓度,正反应速率瞬间增大,然后逐渐减小,而逆反应速率逐渐增大;t2时升高温度,对任何反应,正反应和逆反应速率均增大,吸热反应的正反应速率增大较快;t3时减小压强,容器容积增大,浓度变小,正反应速率和逆反应速率均减小;t4时使用催化剂,正反应速率和逆反应速率均瞬间同倍数增大。
(2)转化率(或含量)—时间图——先拐先平
[图像分析] 甲表示压强对反应物转化率的影响,对于气体反应物化学计量数之和大于气体生成物化学计量数之和的反应,压强越大,反应物的转化率越大;乙表示温度对反应物转化率的影响,对于吸热反应,温度越高,反应物的转化率越大;丙表示催化剂对反应物转化率的影响,催化剂只能改变化学反应速率,不能改变反应物的转化率。
(3)恒压(温)线——定一议二
[图像分析] 分析时可沿横轴作一条平行于纵轴的虚线,即为等压线或等温线,然后分析另一条件变化对该反应的影响。
2.解答化学平衡图像题四步骤
【典 题 精 研】
考向1常规图像的分析与应用
例5[2021·湖南卷](双选)已知:A(g)+2B(g)⇌3C(g) ΔH<0,向一恒温恒容的密闭容器中充入1 mol A和3 mol B发生反应,t1时达到平衡状态Ⅰ,在t2时改变某一条件,t3时重新达到平衡状态Ⅱ,正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.容器内压强不变,表明反应达到平衡
B.t2时改变的条件:向容器中加入C
C.平衡时A的体积分数φ:φ(Ⅱ)>φ(Ⅰ)
D.平衡常数K:K(Ⅱ)
2023年高考可能这样考
5.工业上生产CO是由焦炭和CO2在高温反应而得。现将焦炭和CO2放入体积为2 L的刚性密闭容器中,高温下进行下列反应:C(s)+CO2(g)⇌2CO(g) ΔH=Q kJ·mol-1。图为CO2、CO的物质的量n随时间t的变化关系图。下列说法正确的是( )
A.0~1 min,v(CO)=1 mol·L-1·min-1;1~3 min时,v正(CO)=v逆(CO2)
B.当容器内的气体密度(D)不变时,反应一定达到平衡状态,且D平衡D起始<1
C.5 min时再充入一定量的CO,a、d曲线分别表示n(CO)、n(CO2)的变化
D.3 min时温度由T1升高到T2,则Q>0,再达平衡时KT2KT1≈4.7
考向2陌生图像的分析与应用
例6 一定条件下,反应:6H2(g)+2CO2(g)⇌C2H5OH(g)+3H2O(g)的数据如图所示。
下列说法正确的是( )
A.该反应的ΔH>0
B.达平衡时,v正(H2)=v逆(CO2)
C.b点对应的平衡常数K值大于c点
D.a点对应的H2的平衡转化率为90%
[题型分析] 新型图像多以实际生产情境为载体进行命题,综合考查化学反应速率和化学平衡,以化学平衡为主,涉及定性分析和定量计算。定性分析主要考查外界条件对化学反应速率、化学平衡的影响,定量计算多以转化率、平衡常数的计算为主。
2023年高考可能这样考
6.工业上利用S8与CH4为原料制备CS2,发生反应S8(s)⇌4S2(g)、2S2(g)+CH4(g)⇌CS2(g)+2H2S(g),在密闭容器中,原料为1∶1时,部分物质变化曲线如图所示,下列说法正确的是( )
A.生成CS2的反应为吸热反应
B.一定温度下,气体总压不变时反应达平衡状态
C.应在低温下进行反应以提高产出效率
D.当温度为450 ℃时,S8转化率为67.5%
模考精练·抓落实
1.[2022·山东省泰安市一模]下列现象或做法与化学反应速率无关的是( )
A.“冰墩墩”制作材料生产过程中添加抗老化助剂
B.水果箱中放置乙烯利
C.馒头制作过程中用酵头发酵
D.新冠病毒可能通过气溶胶加速传播
2.[2022·河北省唐山市一模]氨气去除NO的反应原理为:4NH3(g)+6NO(g)⇌5N2(g)+6H2O(g) ΔH<0,反应速率与浓度之间存在如下关系:v正=k正·c4(NH3)·c6(NO),v逆=k逆·c5(N2)·c6(H2O),k正、k逆为速率常数,只受温度影响。350 ℃时,在2 L恒容密闭容器中,通入0.9 mol NH3(g)和1.2 mol NO(g)发生反应,保持温度不变,5 min后反应达平衡,NO的转化率为50%。下列说法正确的是( )
A.用NH3表示的化学反应速率为0.06 mol·L-1·min-1
B.350 ℃时,该反应的平衡常数为0.5
C.其他条件不变,往反应后的容器中再通入0.9 mol NH3(g)和1.2 mol NO(g),重新达平衡时NO的体积分数增大
D.当温度改变为T℃时,若k正=k逆,则T>350
3.[2022·北京市房山区一模]以[Cu(H2O)4]2+(蓝)+4Cl-⇌[CuCl4]2-(黄)+4H2O ΔH>0为例,探究影响平衡移动的因素。取相同浓度的CuCl2溶液,分别进行下列实验,对实验现象的分析不正确的是( )
操作和现象
分析
A
观察溶液为绿色
[Cu(H2O)4]2+和[CuCl4]2-同时存在
B
升高温度,溶液变为黄绿色
平衡正移,[CuCl4]2-的浓度增大
C
加几滴AgNO3溶液,静置,上层清液为蓝色
平衡逆移,[CuCl4]2-的浓度减小
D
加少量Zn片,静置,上层清液为浅黄绿色
平衡正移,[CuCl4]2-的浓度增大
4.[2022·福建省龙岩市一检]顺-1,2-二甲基环丙烷(M)和反-1,2-二甲基环丙烷(N)可发生如下转化:
该反应的速率方程可表示为:v正=k正c(M)和v逆=k逆c(N),k正和k逆在一定温度时为常数,分别称作正、逆反应速率常数;反应的平衡常数K=3。下列说法正确的是( )
A.该温度下,M的转化率为66.7%
B.升高温度,k正和k逆都增大
C.常温下,N为气态
D.M比N更稳定
5.[2022·广东省佛山市二模]一定条件下,将CO2和H2按物质的量为1∶3的投料比充入某刚性密闭容器中,发生反应:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.5 kJ·mol-1,测得CO2的物质的量浓度随反应时间的变化如图所示,下列说法正确的是( )
A.0~5分钟,共放出19.8 kJ的热量
B.CO2和H2的转化率相等时,反应达到平衡
C.9 min时,改变的外界条件可能是降温
D.平衡常数Kb一定大于Ka
6.[2022·江苏省泰州市一调]草酸二甲酯[(COOCH3)2]催化加氢制乙二醇的反应体系中,发生的主要反应为
反应Ⅰ:(COOCH3)2(g)+2H2(g)⇌CH3OOCCH2OH(g)+CH3OH(g) ΔH1<0
反应Ⅱ:(COOCH3)2(g)+4H2(g)⇌HOCH2CH2OH(g)+2CH3OH(g) ΔH2<0
压强一定的条件下,将(COOCH3)2、H2按一定比例、流速通过装有催化剂的反应管,测得(COOCH3)2的转化率及CH3OOCCH2OH、HOCH2CH2OH的选择性
[n生成CH3OOCCH2OH或n生成HOCH2CH2OHn总转化COOCH32×100%]与温度的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.曲线B表示HOCH2CH2OH的选择性随温度变化
B.190~198 ℃范围内,温度升高,(COOCH3)2的平衡转化率增大
C.190~198 ℃范围内,温度升高,nCH3OHnHOCH2CH2OH逐渐减小
D.192 ℃时,其他条件一定,加快气体的流速可以提高(COOCH3)2转化率
专题八 化学反应速率和化学平衡
真题研练·析考情
1.解析:由图可知,无催化剂时,随反应进行,生成物浓度也在增加,说明反应也在进行,故A错误;由图可知,催化剂Ⅰ比催化剂Ⅱ催化效果好,说明催化剂Ⅰ使反应活化能更低,反应更快,故B错误;由图可知,使用催化剂Ⅱ时,在0~2 min 内Y的浓度变化了2.0 mol·L-1,而a曲线表示的X的浓度变化了2.0 mol·L-1,二者变化量之比不等于化学计量数之比,所以a曲线不表示使用催化剂Ⅱ时X浓度随时间t的变化,故C错误;使用催化剂Ⅰ时,在0~2 min 内,Y的浓度变化了4.0 mol·L-1,则v(Y)=ΔcYΔt=4.0 mol·L-12 min=2.0 mol·L-1·min-1,v(X)=12v(Y)=12×2.0 mol·L-1·min-1=1.0 mol·L-1·min-1,故D正确。
答案:D
2.解析:反应开始一段时间,随着时间的延长,反应物浓度逐渐减小,产物Z的平均生成速率逐渐减小,则0~1 min内Z的平均生成速率大于0~2 min内的,故1 min时,Z的浓度大于0.20 mol·L-1,A正确;4 min时生成的Z的物质的量为0.15 mol·L-1·min-1×4 min×1 L=0.6 mol,6 min时生成的Z的物质的量为0.10 mol·L-1·min-1×6 min×1 L=0.6 mol,故反应在4 min时已达到平衡,设达到平衡时生了a mol Y,列三段式:
2X(s)⇌Y(g)+2Z(g)
初始量/mol 2.0 0 0
转化量/mol 2aa2a
平衡量/mol 2.0-2aa0.6
根据2a=0.6,得a=0.3,则Y的平衡浓度为0.3 mol·L-1,Z的平衡浓度为0.6 mol·L-1,平衡常数K=c2(Z)·c(Y)=0.108,2 min时Y的浓度为0.2 mol·L-1,Z的浓度为0.4 mol·L-1,加入0.2 mol Z后Z的浓度变为0.6 mol·L-1,Qc=c2(Z)·c(Y)=0.072
答案:B
3.解析:该反应是一个气体分子数减少的反应,增大压强可使平衡向正反应方向移动,故v正>v逆,但是因为温度不变,故平衡常数不变,A错误;催化剂不影响化学平衡状态,因此,加入催化剂不影响平衡时CH3CH2OH(g)的浓度,B错误;恒容下,充入一定量的H2O(g),H2O(g)的浓度增大,平衡向正反应方向移动,C正确;恒容下,充入一定量的CH2===CH2(g),平衡向正反应方向移动,但是CH2===CH2(g)的平衡转化率减小,D错误。
答案:C
4.解析:从图示可以看出,平衡时升高温度,氢气的物质的量减少,则平衡正向移动,说明该反应的正反应是吸热反应,即ΔH>0,故A错误; 在恒容密闭容器中,随着温度升高氢气平衡时的物质的量减少,则平衡随着温度升高正向移动,水蒸气的物质的量增加,而a曲线表示的是物质的量不随温度变化而变化,故B错误;容器体积固定,向容器中充入惰性气体,没有改变各物质的浓度,平衡不移动,故C正确;BaSO4是固体,向平衡体系中加入BaSO4,不能改变其浓度,因此平衡不移动,氢气的转化率不变,故D错误。
答案:C
5.解析:由图可知,绝热过程甲开始时压强增大,而2X(g)+Y(g)⇌Z(g)是气体物质的量减少的反应,故该反应放热,ΔH<0,A项错误;a、c两点压强相同,a点温度高于c点,故气体的总物质的量:na
起始量/mol 2 1 0
变化量/mol 2xxx
平衡量/mol 2-2x 1-xx
a点时压强为起始压强的一半,则3-2x=1.5,解得x=0.75,K=0.752-1.52×1-0.75=12,而a点平衡实际上是绝热条件下达到的平衡,要使平衡压强为p,体系中的气体总物质的量应小于1.5 mol,计算得到x偏小,故a点平衡常数K>12,C项正确;a点温度高于b点,故反应速率:va正>vb正,D项错误。
答案:BC
6.解析:由图甲中的信息可知,随c(X)的减小,c(Y)先增大后减小,c(Z)增大,因此,反应①的速率随c(X)的减小而减小,而反应②的速率先增大后减小,A错误;根据体系中发生的反应可知,在Y的浓度达到最大值之前,单位时间内X的减少量等于Y和Z的增加量,因此,v(X)=v(Y)+v(Z),但是,在Y的浓度达到最大值之后,单位时间内Z的增加量等于Y和X的减少量,故v(X)+v(Y)=v(Z),B错误;升高温度可以加快反应①的速率,但是反应①的速率常数随温度升高增大的幅度小于反应②的,且反应②的速率随着Y的浓度的增大而增大,因此,欲提高Y的产率,需提高反应温度且控制反应时间,C正确;由图乙信息可知,温度低于T时,k1>k2,反应②为慢反应,因此,总反应速率由反应②决定,D正确。
答案:AB
7.解析:结合图像可知,1,4-加成产物的能量比1,2-加成产物的能量低,即1,4-加成产物比1,2-加成产物稳定,A项正确;结合题图可知该加成反应不管生成1,2-加成产物还是1,4-加成产物,均为放热反应,则升高温度,1,3-丁二烯的转化率减小,B项错误;温度升高,1,2-加成反应和1,4-加成反应的正反应速率均加快,C项错误;由0 ℃升温至40 ℃时,1,3-丁二烯发生的反应由以1,2-加成为主变为以1,4-加成为主,即1,2-加成正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度,D项正确。
答案:AD
核心突破·提能力
[例1] 解析:由图中曲线①②可知,其他条件相同时,催化剂浓度越大,反应所需要的时间越短,故反应速率越大,A项正确;由图中曲线①③可知,其他条件相同时,降冰片烯的浓度①是③的两倍,所用时间①也是③的两倍,反应速率相等,故说明反应速率与降冰片烯浓度无关,B项错误;条件①,反应速率为v=ΔcΔt=3.0 mol·L-1-0 mol·L-1250 min=0.012 mol·L-1·min-1,C项正确;反应物消耗一半所需的时间称为半衰期,条件②,降冰片烯起始浓度为3.0 mol·L-1时,半衰期为125 min×12=62.5 min,D项正确。
答案:B
1.解析:由图中数据可知,实验①在15 min内Δc(M)=(0.30 mol·L-1-0.10 mol·L-1)×10-3=2×10-4 mol·L-1,则v(M)=ΔcΔt=2×10-4 mol·L-115 min≈1.33×10-5 mol·L-1·min-1,故A正确;由图中曲线变化可看出实验②相对于实验①,M降解速率增大,由表中数据可知,其他条件相同,实验②的温度高,所以说明升高温度,M降解速率增大,故B正确;由图中曲线变化可看出实验①相对于实验③,M降解速率增大,由表中数据可知,其他条件相同,实验③的pH高,所以说明pH越高,越不利于M的降解,故C正确;根据图示可知M的起始浓度越小,降解速率越小,故D错误。
答案:D
[例2] 解析:0~30 min时间段内,Δc(Z)=0.125 mol·L-1,Δc(M)=0.500 mol·L-1-0.300 mol·L-1=0.200 mol·L-1,反应①中Δc(M)=0.200 mol·L-1-0.125 mol·L-1=0.075 mol·L-1,则Δc(Y)=0.075 mol·L-1,v(Y)=ΔcYΔt=0.075 mol·L-130 min=2.5×10-3 mol·L-1·min-1,A说法错误;反应①、②速率之比为v1v2=k1c2Mk2c2M=k1k2,为定值,则Y、Z的浓度变化量之比也为定值,故反应开始后,体系中Y和Z的浓度之比保持不变,B说法正确;由上述分析可知,v1v2=k1k2=0.075 mol·L-10.125 mol·L-1=35,如果反应能进行到底,反应结束时①、②的转化率之比为3∶5,因此有58(即62.5%)的M转化为Z,C说法正确;结合C选项,反应①的速率小于反应②的速率,所以反应①的活化能比反应②的活化能大,D说法正确。
答案:A
2.解析:当c(H2)=0.3 mol·L-1,c(NO)=0.2 mol·L-1时,T2时的速率大于T1时的速率,所以T2>T1,A错误;把c(H2)=0.1 mol·L-1,c(NO)=0.1 mol·L-1代入速率公式v=kcα(H2)·cβ(NO),再把c(H2)=0.2 mol·L-1,c(NO)=0.2 mol·L-1代入速率公式v=kcα(H2)·cβ(NO),得v8v=k0.1α×0.1βk0.2α×0.2β=12α×12β=12α+β=123,α+β=3,把T1时c(H2)=0.2 mol·L-1,c(NO)=0.2 mol·L-1代入速率公式v=kcα(H2)cβ(NO),再把T1时c(H2)=0.3 mol·L-1,c(NO)=0.2 mol·L-1代入速率公式v=kcα(H2)cβ(NO),得8v12v=k0.2α×0.2βk0.3α×0.2β=23α×(1)β=23α=23,α=1,α+β=3,β=2,B错误;其他条件不变时,因为β=2,反应体系中四种物质浓度的改变,只有反应物浓度改变对v有影响,且c(NO)影响较大,C正确;T2、c(NO)=0.1 mol·L-1条件下,反应速率为8v,则c(H2)=0.6 mol·L-1,D错误。
答案:C
[例3] 解析:该反应为反应前后气体分子数不变的放热反应,根据“变量不变达平衡”进行判断。A项,反应前后气体分子数不变,反应过程中容器的体积始终不变,为定量,不能作为平衡状态的判断依据;B项,该反应是一个固体质量增大的反应,当固体质量不再改变说明反应达到平衡状态;C项,该反应是一个气体质量减小的反应,当气体的总质量不再改变说明反应达到平衡状态;D项,正、逆反应速率相等,说明反应达到平衡状态。
答案:A
3.解析:A项,根据方程式可知:在断裂6 mol N—H键时,会形成6 mol O—H键,若同时断裂2 mol O—H键,正、逆反应速率不相等,没有达到平衡;B项,在恒温恒容条件下,由于反应前后气体的物质的量不相等,建立平衡的过程中,压强是变量,当压强不变时,则反应达到了平衡状态;在恒温恒容条件下,反应前后气体的质量发生变化,气体的密度是变量,当密度不变时,则反应达到了平衡状态;D项,反应体系中任一组分的百分含量不再变化时,反应达到了平衡状态。
答案:A
[例4] 解析:根据勒夏特列原理可知,升高温度,化学平衡向着吸热反应方向移动,而c(Z)增大,说明平衡正向移动,故ΔH>0,A正确;加入一定量Z,Z的浓度增大,平衡逆向移动,故达新平衡后m(Y)减小,B正确;加入等物质的量的Y和Z,Z的浓度增大,平衡逆向移动,由于X、Y均为固体,故K=c(Z),达新平衡后c(Z)不变,C错误;加入一定量氩气,加入瞬间,X、Z的浓度保持不变,故正、逆反应速率不变,故平衡不移动,D正确。
答案:C
4.解析:起始浓度未知,溶液中c(S2O32-)∶c(Br-)=2∶1,反应不一定达到平衡,A错误;AgBr为固体,因此向平衡体系中加AgBr,平衡不移动,B错误;S2O32-与H+可发生反应产生SO2气体和S单质:S2O32-+2H+===SO2↑+S↓+H2O,C正确;温度不变,平衡常数不会发生改变,D错误。
答案:C
[例5] 解析:该反应是反应前后气体分子数不变的反应,随着反应的进行,气体的总物质的量始终不变,总压强始终不变,A错误;t2时,设向容器中加入3 mol C,正反应速率逐渐增大,达到新的平衡后保持不变,变化情况与图像相符,B正确;t2时,设向容器中加入3 mol C,相当于加入1 mol A和2 mol B,A的比例增大,体积分数增大,即φ(Ⅱ)>φ(Ⅰ),C正确;化学平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数不变,即K(Ⅱ)=K(Ⅰ),D错误。
答案:BC
5.解析:由图可知,0~1 min,一氧化碳物质的量增加2 mol,则反应速率v(CO)=2 mol2 L1 min=1 mol·L-1·min-1;1~3 min时,平衡不移动,反应速率之比等于化学计量数之比,则v正(CO)=2v逆(CO2),A错误;该反应反应前后质量发生变化,体积不变,则其密度为变量,当容器内气体的密度不变时,说明反应达到平衡状态;根据ρ=MV知,体积不变,反应达到平衡时,气体的质量增大,则平衡时气体的密度大于起始时气体的密度,则D平衡D起始>1,B错误;5 min时再充入一定量的CO,CO的物质的量瞬间增大,平衡逆向移动,CO的物质的量又逐渐减小,5 min时CO2浓度不变,平衡逆向移动,CO2的物质的量逐渐增大,则b表示n(CO2)的变化,c表示n(CO)的变化,C错误;由图可知,3 min时升高温度,一氧化碳增多,说明反应是吸热反应,T1温度平衡,一氧化碳物质的量为2 mol,二氧化碳物质的量为7 mol;平衡常数K(T1)=c2COcCO2=2 mol2 L27 mol2 L=27,T2温度平衡,一氧化碳物质的量为4 mol,二氧化碳物质的量为6 mol,平衡常数K(T2)=c2COcCO2=4 mol2 L26 mol2 L=43,则KT2KT1≈4.7,D正确。
答案:D
[例6] 解析:升高温度,CO2的转化率减小,平衡向左移动,正反应为放热反应,ΔH<0,A项错误;达平衡时,v正(H2)=3v逆(CO2),B项错误;升温,平衡左移,b点温度高,其平衡常数小,C项错误。
答案:D
6.解析:由图可知,随温度升高,甲烷的转化率降低,故生成CS2的正反应为放热反应,故A错误;反应S8(s)⇌4S2(g)有固体反应物参与,前后气体分子数改变,在密闭容器中总压不变,能判断反应达到平衡状态,B正确;温度较高时反应速率快,且由图可知较高温度下S2体积分数较大说明产率较高,甲烷的转化率较小即可减少S2的反应损耗,因此应在较高温度下进行反应以提高产出效率,C错误;当温度为450 ℃时,甲烷的转化率为98%,S2的体积分数为20%,原料投入为1∶1,设加入S8与CH4均为1 mol,则转化的甲烷为1×98%=0.98,设S8转化率为x,列三段式
S8(s)⇌4S2(g)
起始量/mol 1 0
变化量/mol x 4x
平衡量/mol 1-x 4x
2S2(g)+CH4(g)⇌CS2(g)+2H2S(g)
起始量/mol 4x 1 0 0
转化量/mol 1.96 0.98 0.98 1.96
平衡量/mol 4x-1.96 0.02 0.98 1.96
由S2的体积分数为20%,
则4x-1.964x-1.96+0.02+0.98+1.96×100%=20%,解得x=69.5%,D错误。
答案:B
模考精练·抓落实
1.解析:A.材料生产过程中添加抗老化助剂是为了减缓材料老化速率,不符合题意;B.水果箱中放置乙烯利是为了加速水果成熟,不符合题意;C.馒头制作过程中用酵头发酵,是为了加速发酵速率,不符合题意;D.新冠病毒通过气溶胶传播不是化学反应过程,与化学反应速率无关,符合题意。
答案:D
2.解析:由题意可得如下三段式:
4NH3(g)+6NO(g)⇌5N2(g)+6H2O(g)
起(mol·L-1) 0.45 0.6 0 0
变(mol·L-1) 0.2 0.3 0.25 0.3
平(mol·L-1) 0.25 0.3 0.25 0.3
由三段式数据可知,用氨气表示的化学反应速率为0.2 mol·L-15 min=0.04 mol·L-1·min-1,A错误;350 ℃时,反应的平衡常数为0.25 mol·L-15×0.3 mol·L-160.25 mol·L-14×0.3 mol·L-16=0.25,B错误;其他条件不变,往反应后的容器中再通入0.9 mol氨气和1.2 mol一氧化氮相当于增大压强,该反应是气体体积增大的反应,增大压强,平衡向逆反应方向移动,一氧化氮的体积分数增大,C正确;反应达到平衡时,正反应速率和逆反应速率相等,则反应速率k正·c4(NH3)·c6(NO)=k逆·c5(N2)·c6(H2O),k正k逆=c5N2c6H2Oc4NH3c6NO=K,当k正=k逆时,平衡常数K=1>0.25说明平衡向正反应方向移动,该反应为放热反应,则反应温度小于350 ℃,D错误。
答案:C
3.解析:[Cu(H2O)4]2+呈现蓝色,[CuCl4]2-呈现黄色,二者混合溶液为绿色,故[Cu(H2O)4]2+和[CuCl4]2-同时存在,A正确;升高温度,平衡正向移动,[CuCl4]2-的浓度增大,溶液变为黄绿色,B正确;加几滴AgNO3溶液,Cl-与Ag+反应,即Ag++Cl-===AgCl↓,Cl-浓度减小,平衡向逆反应方向移动,[CuCl4]2-的浓度减小,[Cu(H2O)4]2+浓度增大,上层清液为蓝色,C正确;加入少量Zn片,会发生Cu2++Zn===Zn2++Cu,Cu2+浓度减小,则[Cu(H2O)4]2+、[CuCl4]2-浓度均减小,上层清液为浅黄绿色,D错误。
答案:D
4.解析:设在该温度下,M的初始浓度为1,达平衡时M的转化浓度为x,则达平衡时M的浓度为1-x,N的浓度为x,则有K=x1-x=3,解得x=0.75,则该温度下,M的转化率为75%,A错误;该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,但正、逆反应速率都增加,只不过逆反应速率增加的多,k正和k逆都增大,B正确;反-1,2-二甲基环丙烷(N)含5个碳原子,常温下不是气态,C错误;能量越低越稳定,该反应为放热反应,则N的能量低,N比M更稳定,D错误。
答案:B
5.解析:不确定容器的体积和消耗的二氧化碳的物质的量,不能计算反应放出热量数值,A错误;反应中CO2和H2按反应的系数比投料,则两者的转化率一直相等,不能用来判断反应是否达到平衡,B错误;反应为放热反应,降低温度平衡正向移动,二氧化碳的浓度减小,符合图像,C正确;对于确定反应,平衡常数只受温度的影响,不确定是否温度一定改变,故不能判断两者K值的大小,D错误。
答案:C
6.解析:由曲线A上CH3OOCCH2OH选择性为50%时,曲线C表示HOCH2CH2OH的选择性恰好为50%,曲线C表示HOCH2CH2OH的选择性随温度变化,A错误;两反应均为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,190~198 ℃范围内,温度升高,(COOCH3)2的平衡转化率减小,B错误;190~198 ℃范围内,温度升高,反应Ⅱ:(COOCH3)2(g)+4H2(g)⇌HOCH2CH2OH(g)+2CH3OH(g) ΔH2<0的选择性增大,升高温度,对于放热反应,平衡逆向移动,每减少2 mol CH3OH,只减少1 mol HOCH2CH2OH,HOCH2CH2OH减小的幅度小于CH3OH,nCH3OHnHOCH2CH2OH逐渐减小,故C正确;192 ℃时,其他条件一定,加快气体的流速,反应时间变短,反应物(COOCH3)2转化率降低,D错误。
答案:C
专题八 化学反应速率和化学平衡
真题研练·析考情
1.解析:由图可知,无催化剂时,随反应进行,生成物浓度也在增加,说明反应也在进行,故A错误;由图可知,催化剂Ⅰ比催化剂Ⅱ催化效果好,说明催化剂Ⅰ使反应活化能更低,反应更快,故B错误;由图可知,使用催化剂Ⅱ时,在0~2 min 内Y的浓度变化了2.0 mol·L-1,而a曲线表示的X的浓度变化了2.0 mol·L-1,二者变化量之比不等于化学计量数之比,所以a曲线不表示使用催化剂Ⅱ时X浓度随时间t的变化,故C错误;使用催化剂Ⅰ时,在0~2 min 内,Y的浓度变化了4.0 mol·L-1,则v(Y)=ΔcYΔt=4.0 mol·L-12 min=2.0 mol·L-1·min-1,v(X)=12v(Y)=12×2.0 mol·L-1·min-1=1.0 mol·L-1·min-1,故D正确。
答案:D
2.解析:反应开始一段时间,随着时间的延长,反应物浓度逐渐减小,产物Z的平均生成速率逐渐减小,则0~1 min内Z的平均生成速率大于0~2 min内的,故1 min时,Z的浓度大于0.20 mol·L-1,A正确;4 min时生成的Z的物质的量为0.15 mol·L-1·min-1×4 min×1 L=0.6 mol,6 min时生成的Z的物质的量为0.10 mol·L-1·min-1×6 min×1 L=0.6 mol,故反应在4 min时已达到平衡,设达到平衡时生了a mol Y,列三段式:
2X(s)⇌Y(g)+2Z(g)
初始量/mol 2.0 0 0
转化量/mol 2aa2a
平衡量/mol 2.0-2aa0.6
根据2a=0.6,得a=0.3,则Y的平衡浓度为0.3 mol·L-1,Z的平衡浓度为0.6 mol·L-1,平衡常数K=c2(Z)·c(Y)=0.108,2 min时Y的浓度为0.2 mol·L-1,Z的浓度为0.4 mol·L-1,加入0.2 mol Z后Z的浓度变为0.6 mol·L-1,Qc=c2(Z)·c(Y)=0.072
答案:B
3.解析:该反应是一个气体分子数减少的反应,增大压强可使平衡向正反应方向移动,故v正>v逆,但是因为温度不变,故平衡常数不变,A错误;催化剂不影响化学平衡状态,因此,加入催化剂不影响平衡时CH3CH2OH(g)的浓度,B错误;恒容下,充入一定量的H2O(g),H2O(g)的浓度增大,平衡向正反应方向移动,C正确;恒容下,充入一定量的CH2===CH2(g),平衡向正反应方向移动,但是CH2===CH2(g)的平衡转化率减小,D错误。
答案:C
4.解析:从图示可以看出,平衡时升高温度,氢气的物质的量减少,则平衡正向移动,说明该反应的正反应是吸热反应,即ΔH>0,故A错误; 在恒容密闭容器中,随着温度升高氢气平衡时的物质的量减少,则平衡随着温度升高正向移动,水蒸气的物质的量增加,而a曲线表示的是物质的量不随温度变化而变化,故B错误;容器体积固定,向容器中充入惰性气体,没有改变各物质的浓度,平衡不移动,故C正确;BaSO4是固体,向平衡体系中加入BaSO4,不能改变其浓度,因此平衡不移动,氢气的转化率不变,故D错误。
答案:C
5.解析:由图可知,绝热过程甲开始时压强增大,而2X(g)+Y(g)⇌Z(g)是气体物质的量减少的反应,故该反应放热,ΔH<0,A项错误;a、c两点压强相同,a点温度高于c点,故气体的总物质的量:na
起始量/mol 2 1 0
变化量/mol 2xxx
平衡量/mol 2-2x 1-xx
a点时压强为起始压强的一半,则3-2x=1.5,解得x=0.75,K=0.752-1.52×1-0.75=12,而a点平衡实际上是绝热条件下达到的平衡,要使平衡压强为p,体系中的气体总物质的量应小于1.5 mol,计算得到x偏小,故a点平衡常数K>12,C项正确;a点温度高于b点,故反应速率:va正>vb正,D项错误。
答案:BC
6.解析:由图甲中的信息可知,随c(X)的减小,c(Y)先增大后减小,c(Z)增大,因此,反应①的速率随c(X)的减小而减小,而反应②的速率先增大后减小,A错误;根据体系中发生的反应可知,在Y的浓度达到最大值之前,单位时间内X的减少量等于Y和Z的增加量,因此,v(X)=v(Y)+v(Z),但是,在Y的浓度达到最大值之后,单位时间内Z的增加量等于Y和X的减少量,故v(X)+v(Y)=v(Z),B错误;升高温度可以加快反应①的速率,但是反应①的速率常数随温度升高增大的幅度小于反应②的,且反应②的速率随着Y的浓度的增大而增大,因此,欲提高Y的产率,需提高反应温度且控制反应时间,C正确;由图乙信息可知,温度低于T时,k1>k2,反应②为慢反应,因此,总反应速率由反应②决定,D正确。
答案:AB
7.解析:结合图像可知,1,4-加成产物的能量比1,2-加成产物的能量低,即1,4-加成产物比1,2-加成产物稳定,A项正确;结合题图可知该加成反应不管生成1,2-加成产物还是1,4-加成产物,均为放热反应,则升高温度,1,3-丁二烯的转化率减小,B项错误;温度升高,1,2-加成反应和1,4-加成反应的正反应速率均加快,C项错误;由0 ℃升温至40 ℃时,1,3-丁二烯发生的反应由以1,2-加成为主变为以1,4-加成为主,即1,2-加成正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度,D项正确。
答案:AD
核心突破·提能力
[例1] 解析:由图中曲线①②可知,其他条件相同时,催化剂浓度越大,反应所需要的时间越短,故反应速率越大,A项正确;由图中曲线①③可知,其他条件相同时,降冰片烯的浓度①是③的两倍,所用时间①也是③的两倍,反应速率相等,故说明反应速率与降冰片烯浓度无关,B项错误;条件①,反应速率为v=ΔcΔt=3.0 mol·L-1-0 mol·L-1250 min=0.012 mol·L-1·min-1,C项正确;反应物消耗一半所需的时间称为半衰期,条件②,降冰片烯起始浓度为3.0 mol·L-1时,半衰期为125 min×12=62.5 min,D项正确。
答案:B
1.解析:由图中数据可知,实验①在15 min内Δc(M)=(0.30 mol·L-1-0.10 mol·L-1)×10-3=2×10-4 mol·L-1,则v(M)=ΔcΔt=2×10-4 mol·L-115 min≈1.33×10-5 mol·L-1·min-1,故A正确;由图中曲线变化可看出实验②相对于实验①,M降解速率增大,由表中数据可知,其他条件相同,实验②的温度高,所以说明升高温度,M降解速率增大,故B正确;由图中曲线变化可看出实验①相对于实验③,M降解速率增大,由表中数据可知,其他条件相同,实验③的pH高,所以说明pH越高,越不利于M的降解,故C正确;根据图示可知M的起始浓度越小,降解速率越小,故D错误。
答案:D
[例2] 解析:0~30 min时间段内,Δc(Z)=0.125 mol·L-1,Δc(M)=0.500 mol·L-1-0.300 mol·L-1=0.200 mol·L-1,反应①中Δc(M)=0.200 mol·L-1-0.125 mol·L-1=0.075 mol·L-1,则Δc(Y)=0.075 mol·L-1,v(Y)=ΔcYΔt=0.075 mol·L-130 min=2.5×10-3 mol·L-1·min-1,A说法错误;反应①、②速率之比为v1v2=k1c2Mk2c2M=k1k2,为定值,则Y、Z的浓度变化量之比也为定值,故反应开始后,体系中Y和Z的浓度之比保持不变,B说法正确;由上述分析可知,v1v2=k1k2=0.075 mol·L-10.125 mol·L-1=35,如果反应能进行到底,反应结束时①、②的转化率之比为3∶5,因此有58(即62.5%)的M转化为Z,C说法正确;结合C选项,反应①的速率小于反应②的速率,所以反应①的活化能比反应②的活化能大,D说法正确。
答案:A
2.解析:当c(H2)=0.3 mol·L-1,c(NO)=0.2 mol·L-1时,T2时的速率大于T1时的速率,所以T2>T1,A错误;把c(H2)=0.1 mol·L-1,c(NO)=0.1 mol·L-1代入速率公式v=kcα(H2)·cβ(NO),再把c(H2)=0.2 mol·L-1,c(NO)=0.2 mol·L-1代入速率公式v=kcα(H2)·cβ(NO),得v8v=k0.1α×0.1βk0.2α×0.2β=12α×12β=12α+β=123,α+β=3,把T1时c(H2)=0.2 mol·L-1,c(NO)=0.2 mol·L-1代入速率公式v=kcα(H2)cβ(NO),再把T1时c(H2)=0.3 mol·L-1,c(NO)=0.2 mol·L-1代入速率公式v=kcα(H2)cβ(NO),得8v12v=k0.2α×0.2βk0.3α×0.2β=23α×(1)β=23α=23,α=1,α+β=3,β=2,B错误;其他条件不变时,因为β=2,反应体系中四种物质浓度的改变,只有反应物浓度改变对v有影响,且c(NO)影响较大,C正确;T2、c(NO)=0.1 mol·L-1条件下,反应速率为8v,则c(H2)=0.6 mol·L-1,D错误。
答案:C
[例3] 解析:该反应为反应前后气体分子数不变的放热反应,根据“变量不变达平衡”进行判断。A项,反应前后气体分子数不变,反应过程中容器的体积始终不变,为定量,不能作为平衡状态的判断依据;B项,该反应是一个固体质量增大的反应,当固体质量不再改变说明反应达到平衡状态;C项,该反应是一个气体质量减小的反应,当气体的总质量不再改变说明反应达到平衡状态;D项,正、逆反应速率相等,说明反应达到平衡状态。
答案:A
3.解析:A项,根据方程式可知:在断裂6 mol N—H键时,会形成6 mol O—H键,若同时断裂2 mol O—H键,正、逆反应速率不相等,没有达到平衡;B项,在恒温恒容条件下,由于反应前后气体的物质的量不相等,建立平衡的过程中,压强是变量,当压强不变时,则反应达到了平衡状态;在恒温恒容条件下,反应前后气体的质量发生变化,气体的密度是变量,当密度不变时,则反应达到了平衡状态;D项,反应体系中任一组分的百分含量不再变化时,反应达到了平衡状态。
答案:A
[例4] 解析:根据勒夏特列原理可知,升高温度,化学平衡向着吸热反应方向移动,而c(Z)增大,说明平衡正向移动,故ΔH>0,A正确;加入一定量Z,Z的浓度增大,平衡逆向移动,故达新平衡后m(Y)减小,B正确;加入等物质的量的Y和Z,Z的浓度增大,平衡逆向移动,由于X、Y均为固体,故K=c(Z),达新平衡后c(Z)不变,C错误;加入一定量氩气,加入瞬间,X、Z的浓度保持不变,故正、逆反应速率不变,故平衡不移动,D正确。
答案:C
4.解析:起始浓度未知,溶液中c(S2O32-)∶c(Br-)=2∶1,反应不一定达到平衡,A错误;AgBr为固体,因此向平衡体系中加AgBr,平衡不移动,B错误;S2O32-与H+可发生反应产生SO2气体和S单质:S2O32-+2H+===SO2↑+S↓+H2O,C正确;温度不变,平衡常数不会发生改变,D错误。
答案:C
[例5] 解析:该反应是反应前后气体分子数不变的反应,随着反应的进行,气体的总物质的量始终不变,总压强始终不变,A错误;t2时,设向容器中加入3 mol C,正反应速率逐渐增大,达到新的平衡后保持不变,变化情况与图像相符,B正确;t2时,设向容器中加入3 mol C,相当于加入1 mol A和2 mol B,A的比例增大,体积分数增大,即φ(Ⅱ)>φ(Ⅰ),C正确;化学平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数不变,即K(Ⅱ)=K(Ⅰ),D错误。
答案:BC
5.解析:由图可知,0~1 min,一氧化碳物质的量增加2 mol,则反应速率v(CO)=2 mol2 L1 min=1 mol·L-1·min-1;1~3 min时,平衡不移动,反应速率之比等于化学计量数之比,则v正(CO)=2v逆(CO2),A错误;该反应反应前后质量发生变化,体积不变,则其密度为变量,当容器内气体的密度不变时,说明反应达到平衡状态;根据ρ=MV知,体积不变,反应达到平衡时,气体的质量增大,则平衡时气体的密度大于起始时气体的密度,则D平衡D起始>1,B错误;5 min时再充入一定量的CO,CO的物质的量瞬间增大,平衡逆向移动,CO的物质的量又逐渐减小,5 min时CO2浓度不变,平衡逆向移动,CO2的物质的量逐渐增大,则b表示n(CO2)的变化,c表示n(CO)的变化,C错误;由图可知,3 min时升高温度,一氧化碳增多,说明反应是吸热反应,T1温度平衡,一氧化碳物质的量为2 mol,二氧化碳物质的量为7 mol;平衡常数K(T1)=c2COcCO2=2 mol2 L27 mol2 L=27,T2温度平衡,一氧化碳物质的量为4 mol,二氧化碳物质的量为6 mol,平衡常数K(T2)=c2COcCO2=4 mol2 L26 mol2 L=43,则KT2KT1≈4.7,D正确。
答案:D
[例6] 解析:升高温度,CO2的转化率减小,平衡向左移动,正反应为放热反应,ΔH<0,A项错误;达平衡时,v正(H2)=3v逆(CO2),B项错误;升温,平衡左移,b点温度高,其平衡常数小,C项错误。
答案:D
6.解析:由图可知,随温度升高,甲烷的转化率降低,故生成CS2的正反应为放热反应,故A错误;反应S8(s)⇌4S2(g)有固体反应物参与,前后气体分子数改变,在密闭容器中总压不变,能判断反应达到平衡状态,B正确;温度较高时反应速率快,且由图可知较高温度下S2体积分数较大说明产率较高,甲烷的转化率较小即可减少S2的反应损耗,因此应在较高温度下进行反应以提高产出效率,C错误;当温度为450 ℃时,甲烷的转化率为98%,S2的体积分数为20%,原料投入为1∶1,设加入S8与CH4均为1 mol,则转化的甲烷为1×98%=0.98,设S8转化率为x,列三段式
S8(s)⇌4S2(g)
起始量/mol 1 0
变化量/mol x 4x
平衡量/mol 1-x 4x
2S2(g)+CH4(g)⇌CS2(g)+2H2S(g)
起始量/mol 4x 1 0 0
转化量/mol 1.96 0.98 0.98 1.96
平衡量/mol 4x-1.96 0.02 0.98 1.96
由S2的体积分数为20%,
则4x-1.964x-1.96+0.02+0.98+1.96×100%=20%,解得x=69.5%,D错误。
答案:B
模考精练·抓落实
1.解析:A.材料生产过程中添加抗老化助剂是为了减缓材料老化速率,不符合题意;B.水果箱中放置乙烯利是为了加速水果成熟,不符合题意;C.馒头制作过程中用酵头发酵,是为了加速发酵速率,不符合题意;D.新冠病毒通过气溶胶传播不是化学反应过程,与化学反应速率无关,符合题意。
答案:D
2.解析:由题意可得如下三段式:
4NH3(g)+6NO(g)⇌5N2(g)+6H2O(g)
起(mol·L-1) 0.45 0.6 0 0
变(mol·L-1) 0.2 0.3 0.25 0.3
平(mol·L-1) 0.25 0.3 0.25 0.3
由三段式数据可知,用氨气表示的化学反应速率为0.2 mol·L-15 min=0.04 mol·L-1·min-1,A错误;350 ℃时,反应的平衡常数为0.25 mol·L-15×0.3 mol·L-160.25 mol·L-14×0.3 mol·L-16=0.25,B错误;其他条件不变,往反应后的容器中再通入0.9 mol氨气和1.2 mol一氧化氮相当于增大压强,该反应是气体体积增大的反应,增大压强,平衡向逆反应方向移动,一氧化氮的体积分数增大,C正确;反应达到平衡时,正反应速率和逆反应速率相等,则反应速率k正·c4(NH3)·c6(NO)=k逆·c5(N2)·c6(H2O),k正k逆=c5N2c6H2Oc4NH3c6NO=K,当k正=k逆时,平衡常数K=1>0.25说明平衡向正反应方向移动,该反应为放热反应,则反应温度小于350 ℃,D错误。
答案:C
3.解析:[Cu(H2O)4]2+呈现蓝色,[CuCl4]2-呈现黄色,二者混合溶液为绿色,故[Cu(H2O)4]2+和[CuCl4]2-同时存在,A正确;升高温度,平衡正向移动,[CuCl4]2-的浓度增大,溶液变为黄绿色,B正确;加几滴AgNO3溶液,Cl-与Ag+反应,即Ag++Cl-===AgCl↓,Cl-浓度减小,平衡向逆反应方向移动,[CuCl4]2-的浓度减小,[Cu(H2O)4]2+浓度增大,上层清液为蓝色,C正确;加入少量Zn片,会发生Cu2++Zn===Zn2++Cu,Cu2+浓度减小,则[Cu(H2O)4]2+、[CuCl4]2-浓度均减小,上层清液为浅黄绿色,D错误。
答案:D
4.解析:设在该温度下,M的初始浓度为1,达平衡时M的转化浓度为x,则达平衡时M的浓度为1-x,N的浓度为x,则有K=x1-x=3,解得x=0.75,则该温度下,M的转化率为75%,A错误;该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,但正、逆反应速率都增加,只不过逆反应速率增加的多,k正和k逆都增大,B正确;反-1,2-二甲基环丙烷(N)含5个碳原子,常温下不是气态,C错误;能量越低越稳定,该反应为放热反应,则N的能量低,N比M更稳定,D错误。
答案:B
5.解析:不确定容器的体积和消耗的二氧化碳的物质的量,不能计算反应放出热量数值,A错误;反应中CO2和H2按反应的系数比投料,则两者的转化率一直相等,不能用来判断反应是否达到平衡,B错误;反应为放热反应,降低温度平衡正向移动,二氧化碳的浓度减小,符合图像,C正确;对于确定反应,平衡常数只受温度的影响,不确定是否温度一定改变,故不能判断两者K值的大小,D错误。
答案:C
6.解析:由曲线A上CH3OOCCH2OH选择性为50%时,曲线C表示HOCH2CH2OH的选择性恰好为50%,曲线C表示HOCH2CH2OH的选择性随温度变化,A错误;两反应均为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,190~198 ℃范围内,温度升高,(COOCH3)2的平衡转化率减小,B错误;190~198 ℃范围内,温度升高,反应Ⅱ:(COOCH3)2(g)+4H2(g)⇌HOCH2CH2OH(g)+2CH3OH(g) ΔH2<0的选择性增大,升高温度,对于放热反应,平衡逆向移动,每减少2 mol CH3OH,只减少1 mol HOCH2CH2OH,HOCH2CH2OH减小的幅度小于CH3OH,nCH3OHnHOCH2CH2OH逐渐减小,故C正确;192 ℃时,其他条件一定,加快气体的流速,反应时间变短,反应物(COOCH3)2转化率降低,D错误。
答案:C
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