安徽省高考化学三年（2021-2023）模拟题汇编-17化学反应速率与化学平衡（2）

这是一份安徽省高考化学三年（2021-2023）模拟题汇编-17化学反应速率与化学平衡（2），共39页。试卷主要包含了单选题，原理综合题，工业流程题等内容，欢迎下载使用。
安徽省高考化学三年（2021-2023）模拟题汇编-17化学反应速率与化学平衡（2）

一、单选题
1．（2022·安徽淮北·统考一模）向的和3 mL 30%的的混合溶液中加入经处理过的铁丝，铁丝表面产生气泡，随后消失，再产生气泡，再消失，周而往复，振荡周期(现象重复出现的时间间隔)为20 s左右，可维持数小时。一种可能的反应机理为：
(a)
(b)
(c)
(d)
下列说法错误的是
A．该振荡反应与浓度的变化有关 B．、为中间产物
C．冰水浴比室温条件下的振荡周期要短 D．由该机理可知：产生的气体是
2．（2022·安徽铜陵·统考二模）甲酸(HCOOH)在催化剂表面分解的微观历程与能量变化关系如图所示：

下列说法正确的是
A．甲酸分解过程吸收能量
B．甲酸分解速率由步骤Ⅳ→Ⅴ决定
C．反应过程存在非极性键的断裂和生成
D．使用高效催化剂可使步骤Ⅰ和Ⅴ之间差值增大
3．（2022·安徽宣城·二模）2021年9月24日《科学》杂志发表了中国科学家的原创性重大突破——首次在实验室实现到淀粉的全合成。其部分合成路线如下。

下列说法正确的是
A．DHA和淀粉中碳原子的成键方式完全相同
B．反应①中有极性键和非极性键的断裂与生成
C．升高温度一定会加快反应②的反应速率
D．反应③属于加成反应
4．（2022·安徽蚌埠·统考模拟预测）CO与N2O在铁催化剂表面进行如下两步反应：
第一步：Fe*+N2O=FeO*+N2
第二步：FeO*+CO=Fe*+CO2
其相对能量与反应历程如下图所示，下列说法不正确的是

A．总反应是放热反应，化学方程式为CO+N2OCO2+N2
B．在反应过程中，有极性键和非极性键的断裂和生成
C．总反应的反应速率由第一步反应决定
D．Fe*为反应的催化剂，FeO*为中间产物
5．（2022·安徽淮北·统考二模）ICl与H2能发生的总反应为H2(g)+2ICl(g)=I2(g)+2HCl(g)  △HEa2
下列判断正确的是
A．总反应中I2为氧化产物
B．第一步的化学反应速率大于第二步的化学反应速率
C．已知键能：，可推知键能H-Cl60％，则a_______b(填“>”、“=”或“”、“=”或“0，在恒温密闭容器中，维持压强和投料比不变，将CO2和H2按一定流速通过反应器，CO2转化率和甲醇选择性[x(CH3OH)%=]随温度变化关系如下图所示：

     CO2转化率和甲醇选择性随温度的变化曲线
①若233-251℃时催化剂的活性受温度影响不大，分析235℃后图中曲线下降的原因_______。
②在压强为P的恒温恒压密闭容器中，加入1molCO2和3molH2反应并达到平衡状态，CO2平衡转化率为20%，甲醇的选择性为50%，计算CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)在该温度下的平衡常数Kp=_______。(列出计算式)
14．（2022·安徽蚌埠·统考模拟预测）二氧化碳加氢可转化为二甲醚(CH3OCH3)，既可以降低二氧化碳排放量，也可以得到性能优良的燃料，是实现碳中和的有效手段之一、回答下列问题：
(1)已知：①CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ∆H1=-49.0kJ∙mol-1
②2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g) ∆H2=-23.5kJ∙mol-1
用二氧化碳和氢气反应制取二甲醚的热化学方程式为_______。
(2)一定条件下，向体积为2L的恒容闭容器中通入2molCO2和6molH2发生上述反应。
①下列有关叙述正确的是_______(填字母序号)。
a．容器内气体密度不再发生改变，说明反应达化学平衡状态
b．使用合适的催化剂可以提高单位时间内CH3OCH3的产率
c．反应达化学平衡后，向容器内通入少量氦气，则平衡向正反应方向移动
d．反应达平衡状态后向容器内再通入1molCO2和3molH2，重新达平衡后CH3OCH3体积分数增大
②升高温度，二甲醚的平衡产率_______(填“增大”、“减小”或“不变”)，原因是_______。
③CO2与H2混合气体以一定的比例和一定流速分别通过填充有催化剂I和催化剂II的反应器，CO2转化率与温度的关系如图。a点的CO2转化率_______(填“是”或“不是”)平衡转化率，在催化剂I作用下，温度高于T1时，CO2转化率下降的原因可能是_______

(3)将组成(物质的量分数)为20％CO2(g)、60％H2(g)和20％N2(g)(N2不参与反应)的气体通入反应器，在一定温度和p=2.0MPa的条件下发生反应CO2(g)+3H2(g)→CH3OH(g)+H2O(g)。平衡时，若CO2(g)转化率为50％，则H2O(g)的分压为_______MPa，反应的平衡常数Kp=_______(MPa)-2(保留两位有效数字，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压x物质的量分数)。
15．（2022·安徽马鞍山·统考三模）甲醇是一种重要的液体清洁燃料，工业上有多种制备甲醇的方法。
Ⅰ.利用H2O2来氧化CH4制取液体燃料甲醇。
(1)已知： 2CH4(g) + O2(g) = 2CH3OH(l) ∆H1
2H2O2(l)= O2(g) + 2H2O(l) △H2
则H2O2氧化CH4的热化学方程式为_______ ( 用∆H1和∆H2来表示∆H)。
(2)该方法采用的温度为70℃，不选择更低或更高温度的原因是_______。
Ⅱ.工业。上也常使用CO2和H2在高温条件下制备甲醇，发生的反应为
主反应： CO2(g)+ 3H2(g) CHOH(g)+ H2O(g) ∆HI-Cl，C错误；
D．总反应方程式减去第一步反应方程式可得第二步化学方程式，所给方程式正确，D正确；
故选D。
6．D
【详解】A．因为M→N的反应速率较快，所以该催化过程中基元反应M→N的活化能较小，A不正确；
B．从反应过程中配合物的组成可以看出，Ir元素的化合价发生改变，B不正确；
C．从转化关系看，存在反应：CH3COI+H2O→CH3COOH+HI，C不正确；
D．反应的总反应为CH3OH+CO→CH3COOH，所以甲醇的羰基化反应原子利用率为100%，D正确；
故选D。
7．B
【详解】A．由于反应中生成的锰离子对反应起催化作用，所以不能依据褪色时间的长短比较反应物浓度对反应速率的影响，A错误；
B．蔗糖和浓硫酸混合发生炭化，体现浓硫酸的脱水性，生成的碳继续被氧化，还原产物二氧化硫能使品红溶液褪色，所以可探究浓硫酸的脱水性和氧化性，B正确；
C．溶液显中性，发生的吸氧腐蚀，C错误；
D．挥发出的乙醇也能使酸性高锰酸钾溶液褪色，不能验证该装置产生乙烯，D错误；
答案选B。
8．(1)-304
(2)BC
(3) 0.8 1 1 I
(4)随着温度升高，压强对平衡的影响逐渐减弱
(5)
(6)2Br--2e-=Br2

【解析】(1)
反应4HBr(g)+O2(g)⇌2H2O(g)+2Br2(g)中，ΔH=363kJ/mol×4+498kJ/mol-（467kJ/mol×4+193kJ/mol×2）=-304kJ·mol-1。故答案为：-304；
(2)
A. k正为正反应速率常数，k逆是逆反应速率常数，只与温度和催化剂有关，增大压强k正、k逆均不变，故A错误；B. 升高温度，正逆反应速率均增大，k正和k逆都增大，故B正确；C. 加入催化剂，正逆反应速率均增大，k正和k逆都增大，故C正确；D. k正为正反应速率常数，k逆是逆反应速率常数，只与温度和催化剂有关，增大接触面积，k正和k逆都不变，故答案为：BC；
(3)
①结合实验1、2，v正=k正ca(HBr)·cb(O2)，b=1，再对比实验1和3，得a=1，结合实验3、4，得x=0.8，a=1，b=1。故答案为：0.8；1；1；
②决定反应O2（g）+4HBr（g）⇌2Br2（g）+2H2O（g）速率快慢的基元反应是反应Ⅰ，反应Ⅰ的活化能最大，活化能最大的反应是I(填代号)。故答案为：I；
(4)
根据HBr的转化率与温度、压强的关系图，随着温度升高，三种不同压强下HBr的转化率趋向相等，其原因是随着温度升高，压强对平衡的影响逐渐减弱。故答案为：随着温度升高，压强对平衡的影响逐渐减弱；
(5)
在一定温度下，向恒容密闭容器中充入4molHBr(g)和1molO2(g)， ，测得起始的压强为10akPa，发生上述反应达到平衡时气体压强为起始压强的， ，x=0.5。该温度下，平衡常数Kp= == (kPa)-1(用含a的代数式表示)。故答案为：；
(6)
常温下，如果将上述反应设计成酸性燃料电池，负极溴离子放电，失电子发生氧化反应生成溴单质，反应式为2Br--2e-=Br2，故答案为：2Br--2e-=Br2。
9．(1)-41
(2) < > C
(3)1×10-10
(4) C2H4+6CO-12e-=8CO2+2H2O 3∶4

【详解】（1）根据盖斯定律可知，①－③得出ΔH2=[(＋131)－(＋172)]kJ·mol－1=－41kJ·mol－1，故答案为－41；
（2）根据图1，随着温度升高，CH3OH的转化率降低，说明升高温度，平衡向逆反应方向进行，根据勒夏特列原理，正反应ΔH＜0；该反应为物质的量增大反应，相同条件下，增大压强，平衡向逆反应方向进行，CH3OH转化率降低，因此p2＞p1，压强增大，化学反应速率加快，即N点v(CH3OH)正＞M点v(CH3OH)逆；故答案为＜；＞；
化学平衡常数只受温度影响，该反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向进行，K减小，根据图2，推出C点符合题意；故答案为C；
（3）容器为恒容，总压为3×105Pa，开始时充入1molCO和2molH2，则开始时P(CO)=1×105Pa，P(H2)=2×105Pa，令达到平衡时消耗CO的分压为xPa，则达到平衡时的总压为(1×105－x)＋(2×105－2x)+x=3×105－3×105×，解得x=0.5×105，达到平衡时Kp==1×10－10；故答案为1×10－10；
（4）根据装置图，石墨Ⅰ上C2H4转化成CO2和H2O，C的化合价由－2价升高为＋4价，根据原电池工作原理，该电极为负极，熔融碳酸盐作电解质，碳酸根需要在负极上参与反应，电极反应式为C2H4＋6CO－12e－=8CO2＋2H2O；石墨Ⅱ为正极，电极反应式为O2＋2CO2＋4e－=2CO，电路中得失电子数目守恒，进入石墨Ⅱ电极上的CO2与石墨Ⅰ电极上生成的CO2的物质的量之比是6∶8=3∶4；因此故答案为C2H4＋6CO－12e－=8CO2＋2H2O；3∶4。
10．(1)+388
(2) B 温度过高，催化剂活性降低
(3) 104.7 66.7%
(4) 加入CaO的体系与二氧化碳反应，使反应I、II 的化学平衡正向移动，氢气含量增大 >

【解析】(1)
已知：①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-885 kJ/mol
②2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) ΔH2=-2600 kJ/mol
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH3=-572 kJ/mol
根据盖斯定律，由①-②-③得反应2CH4(g)=C2H2(g)+3H2(g) ΔH=(-885 kJ/mol)-(-2600 kJ/mol)-(-572 kJ/mol)=+388kJ/mol；
(2)
因为A→B吸收能量，B→C放出能量，所以B点能量最高，答案为B；
t0℃后CH4的转化率突减的原因可能是温度过高，催化剂活性降低；
(3)
①将该反应的平衡常数表达式，将气体的平衡浓度换为平衡分压，t3℃时, 化学反应2CH4(g)=C2H2(g)+ 3H2(g)的气体分压为: p(CH4)= 103、p(H2)= 104、p(C2H2)= 10-1.3，压强平衡常数Kp===104.7；
②设CH4的开始浓度为0.3mol/L，转化浓度为xmol/L，根据反应方程式2CH4(g)=C2H4(g)+ 2H2(g)中物质反应转化关系可知平衡时c(CH4)=(0.3-x)mol/L，c(C2H4)=mol/L，c(H2)=xmol/L，达到平衡时，测得p(C2H4)=p(CH4)，由于容器的容积不变，气体的物质的量的比等于压强的比，可知: 0.3-x=，所以x=0.2mol/L，故CH4的平衡转化率=100%=66.7%；
(4)
①CaO为碱性氧化物，加入CaO的体系与二氧化碳反应，使反应II的化学平衡正向移动，CO浓度降低，反应I的平衡也正向移动，使氢气含量增大，
故答案为:加入CaO的体系与二氧化碳反应，使反应I、II 的化学平衡正向移动，氢气含量增大；
②500℃时，E点压强低于G点压强，G点甲烷浓度大，答案为>。
11．(1) 反应2消耗CO2、H2，且有H2O(g)生成，CO2、H2浓度减小和H2O( g)浓度增大都使反应1逆向进行 选择性催化剂（选择CH3OH的催化剂）
(2)A
(3)③④
(4)76.6
(5)

【分析】当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些物理量也不发生变化，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态；根据图象判断反应热，根据盖斯定律，计算反应热；根据反应速率的计算公式，根据元素守恒可知反应中的各物质的量，从而计算出反应Ⅲ的K值，以此来解析；
【详解】（1）反应2消耗CO2、H2，且有H2O(g)生成，CO2、H2浓度减小和H2O( g)浓度增大都使反应1逆向进行；根据影响反应速率的因素，一定温度、压强下，温度压强不能改变，可以利用催化剂，可以用选择性催化剂，选择生成CH3OH的催化剂；
（2）②反应1为放热反应，则反应物总能量高于生成物总能量，反应2为吸热反应，则反应物总能量低于生成物总能量，BC错误；反应1的速率大于反应2的速率，说明反应1的活化能小于反应2，D错误，则A正确；
故选A。
（3）①．v(CO2)正和v(H2)逆的比值为1：3，才能证明正逆反应速率相等，此时给定的条件不能判断平衡，①不符合题意；
②．CO2和H2O的物质的量相等，不能说明正逆反应速率相等，不能表明反应已达到平衡，②不符合题意；
③．H2的百分含量为一个变量，当H2的百分含量不变时，说明正逆反应速率相等，则反应达平衡状态，③符合题意；
④．反应1为放热反应，容器为恒容绝热，容器的温度会随着反应的温度发生改变，温度为一个变量，当容器的温度恒定不变时，说明正逆反应速率相等，则反应达平衡状态，④符合题意；
故选③④。
（4）根据图中信息可知反应 △H1=+135.4 kJ·mol-1；△H3=+106.0 kJ·mol-1；根据盖斯定律可知2反应Ⅲ-反应Ⅰ=反应Ⅱ，故△H2 =2×△H3-△H1=2×106.0 kJ·mol-1-135.4 kJ·mol-1=76.6 kJ·mol-1；
（5）1mol CH3OH(g)发生上述反应，t min达到平衡时，容器中HCOOCH3为amol，CO为bmol，根据C守恒可知，t min时容器中n(CH3OH)=(1-2a-b)mol，反应的甲醇的物质的量为：(2a+b)mol，v(CH3OH)= = = =mol·L-1·min-1；根据H守恒，可知t min时容器中n(H2)= =(2a+2b)mol，根据C守恒可知，t min时容器中n(CH3OH)=(1-2a-b)mol，CO为bmol，该温度下，反应Ⅲ的平衡常数K= ==；
12．(1) C(s)+CO2(g)=2CO(g) ΔH =+172 kJ·mol-1 不变 低温
(2) < < >
(3) 1

【解析】（1）
①4CO(g)+Fe3O4(s)=3Fe(s)+4CO2(g)   ΔH1=-14kJ·mol-1
②3Fe(s)+2O2(g)=Fe3O4(s)      ΔH2=-1118kJ·mol-1
③C(s)+O2(g)=CO2(g)           ΔH3=-394kJ·mol-1
由盖斯定：③-×②-×①可得CO2与C反应生成CO的热化学方程式为C(s)+CO2(g)=2CO(g) ΔH =+172 kJ·mol-1；
反应①的平衡常数表达式K=，平衡后充入CO2，由于温度不变，K不变，即不变，则不变，不变，则不变；
自发过程要满足熵增、放热至少一个条件，只满足熵增时需要高温才能实现自发，只满足放热时需要低温才能实现自发，熵增和放热同时满足在任何温度下都自发，反应②的正反应是熵减的放热反应，则低温条件下更有利于反应的自发进行；
（2）
X点CO2的转化率=60％，则CO2(g)和CH4(g)的转化量均为0.6b mol，CH4的转化率=×100%，要使X点时CH4的转化率>60％即×100%>60％，解得a