09化学反应速率与化学平衡--江苏省2023-2024学年高三化学上学期期末专题练习（苏教版）

这是一份09化学反应速率与化学平衡--江苏省2023-2024学年高三化学上学期期末专题练习（苏教版），共37页。试卷主要包含了单选题，填空题，解答题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题
1．（2024上·江苏苏州·高三统考期末）与重整生成和的过程中主要发生下列反应：


在恒压、反应物起始物质的量比条件下，和 的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示。下列有关说法正确的是
A．曲线表示的平衡转化率随温度的变化
B．工业上为提高和的产率，需要研发低温下的高效催化剂
C．高于时，随着温度升高，平衡体系中逐渐减小
D．恒压、、条件下，反应至转化率达到 点的值，延长反应时间，转化率能达到点的值
2．（2024上·江苏扬州·高三统考期末）二氧化碳加氢制甲醇涉及的反应可表示为：
反应I：
反应II：
一体积固定的密闭容器中，在5MPa下，按照n(CO2)：n(H2)=1：3投料，平衡时，CO和CH3OH在含碳产物中物质的量百分数及CO2的转化率随温度的变化如题图所示。下列说法错误的是
A．200~400℃的平衡转化率始终低于CO2
B．270℃时反应II的平衡常数为0.015
C．加入选择性高的催化剂，可提高单位时间内CH3OH的产率
D．150~250℃范围内，反应II平衡常数增大的幅度大于反应I平衡常数减小的幅度
3．（2023上·江苏扬州·高三江苏省高邮中学校联考期末）在恒压密闭容器中，充入起始量一定的和，主要发生下列反应：
反应I：
反应Ⅱ：
达平衡时，转化率和的选择性随温度的变化如图所示[的选择性]，下列说法不正确的是

A．反应I的
B．温度一定，通过增大压强能提高的平衡产率
C．温度高于300℃时，曲线②随温度升高而升高说明此时主要发生反应I
D．同时提高的平衡转化率和平衡时的选择性，应选择在低温低压条件下反应
4．（2023上·江苏扬州·高三江苏省高邮中学校联考期末）二氧化硫是一种重要的化工原料，可以制取硫酸、焦亚硫酸钠等化工产品。其中，催化制取三氧化硫的热化学方程式为： 。在恒温恒压的密闭容器中进行二氧化硫转化成三氧化硫的反应时，下列说法正确的是
A．该反应中，反应物的键能之和大于产物的键能之和
B．升高温度，能加快反应速率，提高二氧化硫的平衡转化率
C．增大压强，可使平衡时的值增大
D．其他条件不变，加入高效的催化剂能提高单位体积内的活化分子百分数
5．（2023上·江苏泰州·高三校联考期末）CO2催化加氢可合成二甲醚，发生的主要反应有：
反应Ⅰ： 2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)；ΔH1=-122.5 kJ·ml-1
反应Ⅱ： CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)；ΔH2=a kJ·ml-1
在恒压、n始(CO2)和n始(H2)=1∶3时，若仅考虑上述反应，平衡时CH3OCH3和CO的选择性及CO2的转化率随温度的变化如图中实线所示。CH3OCH3的选择性=×100%，下列说法错误的是
A．图中曲线③表示平衡时CO2转化率随温度的变化
B．a>0
C．平衡时H2转化率随温度的变化可能如图中虚线所示
D．200 ℃时， 使用对反应Ⅰ选择性高的催化剂可提高CH3OCH3的生产效率
6．（2023上·江苏泰州·高三校联考期末）某MOFs多孔超分子材料的空腔大小适配N2O4可将其“固定”得到R(如下图所示)，实现从烟气中分离出N2O4并可制备HNO3。
已知反应；ΔH0.4 ml·L-1时，加入CuSO4氨水的体系中Au浸出率下降，且溶液中c(S4O)未明显增大，其可能原因是 。

25．（2023上·江苏南通·高三统考期末）金属镓被称为“电子工业脊梁”，性质与铝相似。氮化镓是5G技术中广泛应用的新型半导体材料。
【方法一】利用粉煤灰(主要成分为Ga2O3、ZnO、SiO2，还有少量Fe2O3等杂质)制备氮化镓流程如图：
已知：常温下，相关元素可溶性组分物质的量浓度与pH的关系如图所示。回答下列问题：
(1)基态Ga原子的电子排布式为 。
(2)“焙烧”的目的是制得NaGaO2，该反应的化学方程式为 。
(3)常温下，反应Ga(OH)3+OH-[Ga(OH)4]-的平衡常数K= 。
(4)“碱浸”后溶液的主要成分为Na[Ga(OH)4]、Na2SiO3、Na2[Zn(OH)4]。请补充完整流程中“操作”过程的步骤： 。
[实验中须使用的试剂和仪器有0.1ml•L-1H2SO4溶液、0.1ml•L-1NaOH溶液、pH计]
【方法二】溶胶凝胶法
(5)步骤一：溶胶——凝胶过程包括水解和缩聚两个过程
①水解过程：乙氧基镓[Ga(OC2H5)3]与乙醇中少量的水脱除部分乙氧基，形成Ga－OH键
Ga(OC2H5)3+2H2O=Ga(OH)2OC2H5+2C2H5OH
Ga(OH)2OC2H5+H2O=Ga(OH)3+C2H5OH
②缩聚过程：在之后较长时间的成胶过程中，通过失水和失醇缩聚形成Ga2O3无机聚合凝胶
失水缩聚：－Ga－OH+HO－Ga—===—Ga－O－Ga－+H2O
失醇缩聚： 。(参考“失水缩聚”书写该过程的方程式)
(6)步骤二：高温氨化(原理：Ga2O3+2NH3=2GaN+3H2O)
该实验操作为：将Ga2O3无机聚合凝胶置于管式炉中，先通20min氮气后停止通入，改通入氨气，并加热至850～950℃充分反应20min，再 (补充实验操作)，得到纯净的GaN粉末。
选项
探究方案
探究目的
A
向Na2CO3溶液中滴加稀硫酸，反应产生的气体直接通入Na2SiO3溶液中，观察现象
非金属性：C＞Si
B
向K2CrO4溶液中缓慢滴加少量浓硫酸，观察溶液颜色的变化
溶液中存在平衡：Cr2O(橙色)+H2O2CrO(黄色)+2H+
C
向淀粉溶液中加适量稀硫酸，加热，冷却后加NaOH溶液至碱性，再加入新制Cu(OH)2悬浊液并加热，观察现象
淀粉在酸性条件下可发生水解
D
用pH计分别测定浓度均为0.1ml•L-1的NaCN和Na2S的pH
Ka1(H2S)＞Ka(HCN)
参考答案：
1．D
【详解】A．CH4(g)＋CO2(g)═2H2(g)＋2CO(g)中CH4和CO2以1：1反应，且CO2也参加H2(g)＋CO2(g)═H2O(g)＋CO(g)的反应，导致相同条件下CH4转化率小于CO2的转化率，根据图知，相同温度下转化率：曲线A大于曲线B，所以曲线B表示CH4的平衡转化率随温度的变化，故A错误；
B．CH4(g)＋CO2(g)═2H2(g)＋2CO(g)和H2(g)＋CO2(g)═H2O(g)＋CO(g)为反应前后气体体积增大的吸热反应，升高温度平衡正向移动，和的产率高，所以应该研发高温下的高效催化剂，故B错误；
C．高于900K时，随着温度升高，率仍然增大，两个反应的平衡均正向移动，平衡体系中逐渐增大，故C错误；
D．恒压、800K、n(CH4)：n(CO2)＝1：1 条件下，除了改变温度外，还可以通过改变生成物浓度使平衡正向移动，从而提高反应物转化率，所以可以通过减小生成物浓度使平衡正向移动来提高CH4转化率，即改变除温度外的特定条件继续反应，减小生成物浓度CH4转化率能达到Y点的值，充入CO2也能使得CH4转化率达到Y点的值，故D正确；
故答案选D。
2．D
【分析】反应I为放热反应，温度越高，该反应的产物的含量越低，故m曲线代表的是的物质的量百分数，n曲线代表的是CO的物质的量百分数。
【详解】A．起始投料，只发生反应I时，由于反应Ⅰ中和的化学计量数之比为1：3，所以和的转化率相同；发生反应II时，由于反应Ⅱ中和的化学计量数之比为1：1，所以的平衡转化率小于的转化率，所以当I、II都发生时，的平衡转化率小于的转化率，所以的平衡转化率始终低于，A项正确；
B．270℃时，二氧化碳的转化率为24%，且甲醇和一氧化碳的选择性各为50%，设初始投料，，容器体积为V，根据题意列出三段式如下：
平衡时， ，、、，则，B项正确；
C．若加入选择性高的催化剂，可以加快二氧化碳和氢气生成甲醇的反应速率，提高单位时间内的产率，C项正确；
D．范围内，温度升高，反应Ⅰ是放热反应，平衡逆向移动，造成二氧化碳转化率减小，平衡常数减小；反应Ⅱ是吸热反应，平衡正向移动，造成二氧化碳转化率增大，平衡常数增大；由于二氧化碳的转化率下降，说明该温度范围内反应II平衡常数增大的幅度小于反应I平衡常数减小的幅度，D项错误；
故选D。
3．D
【分析】反应I是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，CO的选择性逐渐增大，因此曲线①是的选择性。
【详解】A．反应I能够自发进行，根据 ，则，故A正确；
B．反应I正向反应是等体积反应，反应Ⅱ正向反应是体积减小的反应，温度一定，增大压强，反应Ⅱ正向移动，的平衡产率增大，故B正确；
C．根据前面分析曲线②是转化率,反应I是吸热反应，反应Ⅱ是放热反应，温度高于300℃时，曲线②随温度升高而升高，说明此时主要发生反应I，故C正确；
D．反应Ⅱ正向反应是体积减小的放热反应，要同时提高的平衡转化率和平衡时的选择性，应选择在低温高压条件下反应，故D错误。
综上所述，答案为D。
4．D
【详解】A．该反应放热，反应物的键能之和小于产物的键能之和，故A错误；
B．该反应放热，升高温度，平衡逆向移动，二氧化硫的平衡转化率减小，故B错误；
C．平衡常数只与温度有关，增大压强，K=的值不变，故C错误；
D．其他条件不变，催化剂能降低反应活化能，所以加入高效的催化剂能提高单位体积内的活化分子百分数，故D正确；
选D。
5．C
【分析】反应Ⅰ焓变小于零，升高温度，平衡Ⅰ逆向移动，则平衡时CH3OCH3选择性随温度升高会下降，结合图像可知，②表示平衡时CH3OCH3选择性随温度的变化曲线；曲线①随温度升高上升，说明反应Ⅱ为吸热反应，升高温度，平衡Ⅱ正向移动，导致CO的选择性增大，故曲线③表示平衡时CO2转化率随温度的变化、曲线①表示平衡时CO的选择性随温度的变化，反应Ⅱ为吸热反应，焓变大于零，故a>0；
【详解】A．由分析可知，曲线③表示平衡时CO2转化率随温度的变化，A正确；
B．由分析可知，a>0，B正确；
C．n始(CO2)：n始(H2)=1∶3，若只发生反应Ⅰ，则二氧化碳和氢气的平衡转化率之比为1:1，若只发生反应Ⅱ，则二氧化碳转化率和氢气转化率之比为3:1，由于两个反应均发生，则1:1＜二氧化碳转化率与氢气的转化率之比＜3:1；温度升高平衡Ⅰ逆向移动，平衡Ⅱ正向移动，二氧化碳转化率和氢气转化率之比越来越远离1:1，即相等，故图中虚线不可能表示氢气的平衡转化率，C错误；
D．使用对反应Ⅰ选择性高的催化剂，则单位时间内生成CH3OCH3的速率加快，可提高CH3OCH3的生产效率，D正确；
故选C。
6．C
【详解】A．氮的固定是指游离态的氮气转化为氮的化合物，是两种含氮化合物的相互转化，不属于氮的固定，A错误；
B．该反应的放热反应，高温下平衡逆向移动，不利于从烟气中分离出，B错误；
C．由图可知，R在中水洗，发生反应：，可制得HNO3同时实现再生，C正确
D．材料可以于储存，但是不一定能储存，D错误；
故选C。
7．D
【详解】A．设反应Ⅲ2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)；ΔH=-24.5kJ•ml-1，反应Ⅳ，则由盖斯定律可知，Ⅳ=2×II-2×I+Ⅲ，则反应Ⅳ的反应热ΔH=2×(-49.0kJ•ml-1)- 2×(+41.1kJ•ml-1)+( -24.5kJ•ml-1)= -204.7kJ•ml-1，A正确；
B．由图可知，温度选择553K，达到平衡时甲醇的选择性最低，二氧化碳的平衡转化率最大，故此时反应体系内甲醇的产量最高，B正确；
C．反应II为放热反应，同时该反应生成甲醇，反应II为吸热反应，该反应消耗二氧化碳，但是不产生甲醇，则随着温度的升高，CO2的平衡转化率增加但甲醇的选择性降低，其原因可能是反应II平衡逆向移动幅度弱于反应I正向移动幅度，C正确；
D．由图可知，随着温度的升高，甲醇的选择性在降低，二氧化碳的转化率在增大，则平衡时的逐渐减小，D错误；
故选D。
8．D
【详解】A．二氧化碳通入硅酸钠溶液中，溶液变浑浊，说明碳酸的酸性大于硅酸，则非金属性：C＞Si，A正确；
B．K2CrO4溶液中存在平衡Cr2O(橙色)+H2O2CrO(黄色)+2H+，滴入稀硫酸后氢离子浓度增大，平衡逆向移动，则重根酸根离子浓度增大，溶液显示橙色，B正确；
C．淀粉在稀硫酸作用下水解生成葡萄糖，其中含有醛基，用氢氧化钠将溶液调至碱性后可以和新制氢氧化铜反应生成红色沉淀，C正确；
D．用pH计分别测定浓度均为0.1ml•L-1的NaCN和Na2S的pH，只能证明Ka2(H2S)和Ka(HCN)相对大小，D错误；
故选D。
9．B
【详解】A．已知反应2Mg(s)+CO2(g)=2MgO(s)+C(s) ＜0，故反应2Mg(s)+CO2(g)=2MgO(s)+C(s)能自发进行，说明该反应ΔH＜0，A错误；
B．向Ca(ClO)2溶液中滴加少量酚酞溶液，出现先变红后褪色的现象说明溶液显碱性，同时具有漂白性物质，即可说明Ca(ClO)2溶液中存在：ClO-+H2OHClO+OH-，B正确；
C．某温度下，反应BaCO3(s)BaO(s)+CO2(g)达平衡，该反应的平衡常数表达式为K=c(CO2),温度不变K不变，故压缩体积后达新平衡时容器中的CO2浓度将不变，C错误；
D．由题干合金晶胞图所示信息可知，每个Al周围距离最近的Mg的数目为8，如图所示 ，D错误；
故答案为：B。
10．A
【详解】A．，△H＜0，则升高温度，平衡逆向移动，不利于N2O4的固定，A不正确；
B．多孔材料能高选择性吸附NO2，并不断转化为N2O4，但并未改变反应物和生成物的能量，所以不能改变的焓变，B正确；
C．使用多孔材料，能高选择性吸附NO2，从而增大NO2的浓度，促进平衡正向移动，有利于NO2的去除，C正确；
D．加入的 H2O和O2，与N2O4发生氧化还原反应，经处理能全部转化为HNO3，化学反应方程式为：，D正确；
故选A。
11．A
【详解】A．过氧化钠是由1个钠离子和1个过氧根离子构成的、硫化钠是由1个钠离子和1个硫离子构成的，1分子中均含有1个阴离子，且两者的相对分子质量均为78；则和混合物可看作NaM，且物质的量为0.1ml，其所含的阴离子总数为，A正确；
B．溶液中存在Cr2O+H2O2CrO+2H+，导致离子数小于，B错误；
C．1分子P4中存在6个P-P键，常温常压下，（物质的量为1ml）中所含键的数目为，C错误；
D．向密闭容器中充入1ml与1ml，反应为等分子数的反应，故容器内的分子数等于，D错误；
故选A。
12．C
【详解】A．相同温度下，增大压强，反应I、II均逆向移动，乙烷转化率降低，所以，故A错误；
B．压强为，温度为210℃时，乙烷的转化率为50%，乙烯的选择性为80%，参与反应I的乙烷为2ml×50%×80%=0.8ml，反应I生成的乙烯、一氧化碳都是0.8ml，参与反应II的乙烷为2ml×50%×20%=0.2ml，反应II生成的一氧化碳是0.8ml，反应达平衡时，生成CO的总物质的量1.6ml，生成乙烯的总物质的量为0.8ml，故B错误；
C．温度升高，反应I和反应II受温度影响，平衡都会正向移动，由图可知，温度升高的过程中乙烷的转化率逐渐增大，但乙烯转化率却逐渐降低，说明温度升高的过程中，反应II为主，且生成的抑制了反应I的进行，故C正确；
D．反应I正向为吸热反应，温度升高更有利于C2H4的生成，因此为提高平衡时C2H4的产率，可研发高温下C2H4选择性高的催化剂，故D错误；
选 C。
13．B
【分析】反应I中一个CH4分子消耗一个CO2分子，反应II中一个CH4分子消耗三个CO2分子；低于600℃，随着温度的升高CH4的还原能力减小，说明此过程中升高温度对反应I的影响大于反应II；温度在600~1000℃之间，随着温度的升高CH4的还原能力增大，说明此过程中升高温度对反应I的影响小于反应II。
【详解】A．反应CH4(g)＋3CO2(g)⇌4CO(g)＋2H2O(g)的平衡常数K=，A项错误；
B．升高温度，反应I、II都正向移动，反应III逆向移动，CH4、CO2的平衡体积分数随温度升高而减小，CO的平衡体积分数随温度升高而增大，结合分析和反应的特点，低于600℃，升高温度对反应I的影响大于反应III，随温度升高H2的平衡体积分数增大，温度在600~1000℃之间，升高温度对反应I的影响小于反应III，随温度升高H2的平衡体积分数减小，故图中曲线X表示平衡时H2的体积分数随温度的变化，B项正确；
C．反应I中一个CH4分子消耗一个CO2分子，反应II中一个CH4分子消耗三个CO2分子，温度在600~1000℃，随着温度的升高CH4的还原能力增强，结合CH4还原能力的定义，温度在600~1000℃，升高温度对反应I的影响小于反应II，C项错误；
D．其他条件不变，增大压强，反应I、II都逆向移动，CO的平衡产率减小，选择合适的催化剂，平衡不移动，CO的平衡产率不变，D项错误；
答案选B。
14．D
【详解】A．该反应ΔH＝－208.2 kJ·ml－1