專題七化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡A組基礎(chǔ)鞏固練1.(2023·寧夏銀川六盤山高級中學(xué)期末)某溫度下,反應(yīng)CH2=CH2(g)+H2O(g)

CH3CH2OH(g)在密閉容器中達到平衡,下列說法正確的是(

)A.增大壓強,v正>v逆,平衡常數(shù)增大B.加入催化劑,平衡時CH3CH2OH(g)的濃度增大C.恒容下,充入一定量的H2O(g),平衡向正反應(yīng)方向移動D.恒容下,充入一定量的CH2=CH2(g),CH2=CH2(g)的平衡轉(zhuǎn)化率增大C解析

該反應(yīng)是一個氣體分子數(shù)減少的反應(yīng),增大壓強可以加快化學(xué)反應(yīng)速率,正反應(yīng)速率增大的幅度大于逆反應(yīng)速率增大的幅度,故v正>v逆,平衡向正反應(yīng)方向移動,但是因為溫度不變,故平衡常數(shù)不變,A不正確;催化劑不影響化學(xué)平衡狀態(tài),因此,加入催化劑不影響平衡時CH3CH2OH(g)的濃度,B不正確;恒容下,充入一定量的H2O(g),H2O(g)的濃度增大,平衡向正反應(yīng)方向移動,C正確;恒容下,充入一定量的CH2=CH2(g),平衡向正反應(yīng)方向移動,但是CH2=CH2(g)的平衡轉(zhuǎn)化率減小,D不正確。2.(2023·福建省名校聯(lián)盟聯(lián)考)研究CH3I與自由基Cl原子(用Cl*表示)的反應(yīng)有助于保護臭氧層。已知:Cl*+CH3I反應(yīng)有4條反應(yīng)路徑(TS表示過渡態(tài),IM表示中間物)如圖所示?；磻?yīng)指反應(yīng)中一步直接轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物,下列說法錯誤的是(

)A.路徑①的ΔH>0B.路徑②是基元反應(yīng)C.路徑③的速率最快D.路徑④的逆反應(yīng)的活化能最大B解析

路徑②所示反應(yīng)中有中間產(chǎn)物生成,沒有一步直接轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物,不是基元反應(yīng),B錯誤。3.(2023·陜西西安鐵一中學(xué)期末)一定溫度下,將0.16molX和0.16molY加入10L的恒容密閉容器中,發(fā)生反應(yīng)X(s)+2Y(g)2Z(g)

ΔH<0,一段時間后達到平衡。反應(yīng)過程中測定的數(shù)據(jù)如表:t/min2479n(Y)/mol0.120.110.100.10下列說法正確的是(

)A.溫度升高,此反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K>0.36B.當(dāng)容器內(nèi)氣體的密度不變時,反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)C.反應(yīng)前2min的平均反應(yīng)速率v(Z)=4.0×10-3mol·L-1·min-1D.其他條件不變,再充入0.6molZ,平衡時Z的體積分數(shù)增大B4.(2023·遼寧葫蘆島一模)活性炭基材料煙氣脫硝技術(shù)備受當(dāng)前研究者關(guān)注,其反應(yīng)原理為C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g)

ΔH>0。下列說法不正確的是(

)A.增大壓強,平衡向脫硝方向移動B.上述脫硝反應(yīng)平衡常數(shù)C.若恒容體系內(nèi)密度恒定不變,反應(yīng)達到了平衡D.每處理標(biāo)準狀況下2.24LNO,轉(zhuǎn)移電子0.2molA解析

該反應(yīng)反應(yīng)前后氣體體積不變,改變壓強,不影響平衡狀態(tài),A錯誤。

5.(2023·遼寧鞍山一模)T0時,向容積為5L的恒容密閉容器中充入一定量的A(g)和B(g),發(fā)生反應(yīng):2A(g)+B(g)3C(g)+D(g)

ΔH<0。測得反應(yīng)過程中的部分數(shù)據(jù)如表所示,下列說法錯誤的是(

)t/minn(A)/moln(B)/mol04.02.052.01.0102.01.0A.其他條件不變,溫度變?yōu)門1時,平衡時測得C的濃度為0.8mol·L-1,則T1>T0B.8min時,該反應(yīng)的v(正)=v(逆)C.5min時,該反應(yīng)達到平衡狀態(tài),且A、B的轉(zhuǎn)化率相等D.平衡時,C的體積分數(shù)約為42.9%A解析

升高溫度,平衡逆向移動,根據(jù)圖表數(shù)據(jù),T0時達到平衡,消耗1

mol

B,則生成3

mol

C,C的濃度為0.6

mol·L-1,其他條件不變,溫度變?yōu)門1時,平衡時測得C的濃度為0.8

mol·L-1,說明平衡正向移動,則T1<T0,A錯誤;5

min后氣體物質(zhì)的量不再改變,說明5

min后反應(yīng)達到平衡狀態(tài),則8

min時,該反應(yīng)的v(正)=v(逆),投料比等于化學(xué)計量數(shù)比,故A、B的轉(zhuǎn)化率相等,B、C正確;列出“三段式”:

2A(g)+B(g)3C(g)+D(g)初始/mol

4

2

0

0轉(zhuǎn)化/mol

2

1

3

1平衡/mol

2

1

3

1則平衡時,C的體積分數(shù)約為

×100%≈42.9%,D正確。6.(2023·吉林通化模擬)在10L密閉容器中,A、B、C三種氣態(tài)物質(zhì)構(gòu)成了可逆反應(yīng)的體系;當(dāng)在某一溫度時,A、B、C物質(zhì)的量與時間的關(guān)系如圖甲,經(jīng)過相同時間C的百分含量與溫度的關(guān)系如圖乙。下列分析正確的是(

)A.該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2A(g)+B(g)2C(g)B.0~4min內(nèi),B的平均反應(yīng)速率為0.05mol·L-1·min-1C.由T1向T2變化時,正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率D.該反應(yīng)正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)C解析

由題圖可知,該反應(yīng)是可逆反應(yīng),A、B、C的物質(zhì)的量變化量之比=(2.4-1.6)∶(1.6-1.2)∶(0.4-0)=2∶1∶1,故該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2A(g)+B(g)C(g),A錯誤;0~4

min時,A減少(2.4-2.0)

mol,則有v(B)==0.005

mol·L-1·min-1,B錯誤;由T1向T2變化時,C的百分含量增大,平衡正向進行,故正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率,C正確;T3時反應(yīng)達到平衡,T3之后,升高溫度,平衡逆向移動,逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng),則正反應(yīng)是放熱反應(yīng),D錯誤。7.(2023·安徽省鼎尖名校聯(lián)考)CO2的有效利用對發(fā)展碳循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)生了巨大的影響。其中利用CO2和H2,在一定條件下合成乙醇的反應(yīng)為2CO2(g)+6H2(g)C2H5OH(g)+3H2O(g)

ΔH。向2L剛性不可變?nèi)萜髦谐淙?molCO2和3molH2,單位時間內(nèi)測得CO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是(

)A.上述反應(yīng)的ΔH>0B.混合氣體的密度保持不變時,說明該反應(yīng)達平衡狀態(tài)C.c點平衡后,向容器中再充入等量原反應(yīng)氣體,達新平衡時,CO2的轉(zhuǎn)化率增大D.反應(yīng)從開始到a點需時5min,5min內(nèi)用H2表示的反應(yīng)速率為0.3mol·L-1·min-1C解析

根據(jù)題圖知,b點之前,單位時間內(nèi),隨著溫度的升高,速率加快,所以二氧化碳的轉(zhuǎn)化率增大,但b點之后,溫度升高,不利于平衡正向移動,導(dǎo)致二氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率降低,則該反應(yīng)為放熱反應(yīng),ΔH<0,A錯誤;2

L剛性不可變?nèi)萜髦邪l(fā)生反應(yīng),氣體的總質(zhì)量不變,容器的容積不變,氣體的密度始終不變,不能判斷是否達到平衡狀態(tài),B錯誤;c點平衡后,向容器中再充入等量原反應(yīng)氣體,等效于增大壓強,則會使平衡正向移動,達新平衡時,CO2的轉(zhuǎn)化率增大,C正確;a點時CO2的轉(zhuǎn)化率為50%,則轉(zhuǎn)化的CO2為0.5

mol,轉(zhuǎn)化的H2為0.5

mol×3=1.5

mol,則有v(H2)=0.15

mol·L-1·min-1,D錯誤。8.(2023·四川達州二診)工業(yè)上常用甲烷和水蒸氣催化重整制備H2,該工藝同時發(fā)生如下反應(yīng):反應(yīng)Ⅰ:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)

ΔH1反應(yīng)Ⅱ:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

ΔH2(1)反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ以物質(zhì)的量分數(shù)表示的平衡常數(shù)Kx與溫度T變化關(guān)系如圖甲所示,則ΔH1-ΔH2

(填“>”“<”或“=”)0。

圖甲

>(2)恒容密閉容器中,按質(zhì)量比為8∶9加入CH4和H2O,下列說法正確的是

。

A.達平衡時,CH4和H2O的轉(zhuǎn)化率相等B.反應(yīng)Ⅰ在低溫時容易自發(fā)進行C.當(dāng)壓強不再發(fā)生改變時,反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ均達到了平衡D.單位時間內(nèi),若有2molH—O鍵斷裂,同時有3molH—H鍵斷裂,則反應(yīng)Ⅰ處于平衡狀態(tài)C(3)某科研小組研究了反應(yīng)Ⅰ的動力學(xué),獲得其速率方程v正=k正·cm(CH4)·cn(H2O),k正為速率常數(shù)(只受溫度影響),反應(yīng)級數(shù)是反應(yīng)的速率方程式中各反應(yīng)物濃度的指數(shù)之和。在某溫度下進行實驗,測得各組分初始濃度和反應(yīng)初始速率如下:實驗序號123CH4濃度/(mol·L-1)0.10000.20000.2000H2O濃度/(mol·L-1)0.10000.10000.2000速率/(mol·L-1·s-1)3.75×10-41.50×10-33.00×10-3若某時刻,測得c(CH4)=0.4000mol·L-1,c(H2O)=0.4000mol·L-1,則此時的反應(yīng)速率v正=

。

0.024mol·L-1·s-1(4)在2.4MPa下,將CH4和H2O(g)按照物質(zhì)的量之比1∶3的比例通入反應(yīng)器中。平衡時各組分的物質(zhì)的量分數(shù)與溫度的關(guān)系如圖乙所示。圖乙

①600℃時,若經(jīng)過tmin,反應(yīng)達到平衡。該條件下,反應(yīng)Ⅰ的Kp=

(MPa)2(列出計算式即可)。

②H2的含量在740℃左右出現(xiàn)峰值的原因為

。

740℃前,反應(yīng)Ⅰ正向進行程度大;740℃后,則是反應(yīng)Ⅱ逆向進行程度大(5)某工廠用電解原理除去H2中的雜質(zhì)CH4、CO和CO2,其裝置如圖丙所示:圖丙

①CH4參與的電極反應(yīng)為

。

②經(jīng)測定,原料氣中各氣體的體積分數(shù)為氣體H2CH4COCO2體積分數(shù)82%3%5%10%若電解過程中消耗了100m3的原料氣,則可得到相同條件下純凈H2

m3。

CH4-8e-+10OH-══

+7H2O99(2)A.CH4和H2O物質(zhì)的量投料比為1∶1,反應(yīng)Ⅰ中甲烷與水系數(shù)比為1∶1,水還參與反應(yīng)Ⅱ,故達平衡時,CH4和H2O的轉(zhuǎn)化率不相等,A錯誤;B.結(jié)合圖像可知,隨著溫度升高,lnK1增大,反應(yīng)Ⅰ為吸熱反應(yīng),反應(yīng)Ⅰ為熵增反應(yīng),故在高溫時容易自發(fā)進行,B錯誤;C.反應(yīng)Ⅰ為氣體分子數(shù)改變的反應(yīng),且2個反應(yīng)同時進行,當(dāng)壓強不再發(fā)生改變時,說明平衡不再移動,反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ均達到了平衡,C正確;D.由于反應(yīng)Ⅱ中也存在氫氧鍵斷裂、氫氫鍵斷裂,故單位時間內(nèi),若有2

mol

H—O鍵斷裂,同時有3

mol

H—H鍵斷裂,不說明反應(yīng)Ⅰ中正、逆反應(yīng)速率相等,不能說明反應(yīng)Ⅰ處于平衡狀態(tài),D錯誤;故選C。(3)由3組實驗數(shù)據(jù)得:①3.75×10-4=k正·0.100

0m·0.100

0n②1.50×10-3=k正·0.200

0m·0.100

0n③3.00×10-3=k正·0.200

0m·0.200

0n解得m=2,n=1,k正=0.375當(dāng)c(CH4)=0.400

0

mol·L-1,c(H2O)=0.400

0

mol·L-1時,v正=0.375×0.400

02×0.400

0

mol·L-1·s-1=0.024

mol·L-1·s-1。(4)①600

℃時,在2.4

MPa下,將CH4和H2O(g)按照物質(zhì)的量之比1∶3的比例通入反應(yīng)器中,假設(shè)甲烷、水投料分別為1

mol、3

mol:

CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)起始/mol

1

3

0

0轉(zhuǎn)化/mol

a

a

a

3a平衡/mol

CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)起始/mol轉(zhuǎn)化/mol

b

b

b

b平衡/mol②等量水參與反應(yīng),反應(yīng)Ⅰ生成氫氣更多,740

℃前,反應(yīng)Ⅰ正向進行程度大,740

℃后,則是反應(yīng)Ⅱ逆向進行程度大,導(dǎo)致H2的含量在740

℃左右出現(xiàn)峰值。(5)①CH4在陽極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成碳酸根離子,參與的電極反應(yīng)為CH4-8e-+10OH-══

+7H2O。②用電解原理除去H2中的雜質(zhì)CH4、CO和CO2,混合氣中CO2被氫氧化鈉吸收,不是氧化還原反應(yīng),CH4、CO在陽極發(fā)生氧化反應(yīng)均生成碳酸根離子,根據(jù)電子守恒可知,CH4~8e-~4H2、CO~2e-~H2,則甲烷、一氧化碳生成氫氣分別為100

m3×3%×4=12

m3、100

m3×5%×1=5

m3,原混合氣中有氫氣82

m3,故共得到相同條件下純凈H2

99

m3。9.(2023·陜西銅川二模)碳排放問題是第26屆聯(lián)合國氣候變化大會討論的焦點。我國向國際社會承諾2030年實現(xiàn)“碳達峰”,2060年實現(xiàn)“碳中和”。為了實現(xiàn)這個目標(biāo),加強了對CO2轉(zhuǎn)化的研究,因此CO2的捕集、利用與封存成為科學(xué)家研究的重要課題。根據(jù)信息回答下列問題。Ⅰ.研究表明CO2與CH4在催化劑存在下可發(fā)生反應(yīng)制得合成氣:CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)

ΔH一定壓強下,由最穩(wěn)定單質(zhì)生成1mol化合物的焓變?yōu)樵撐镔|(zhì)的摩爾生成焓。(1)已知CO2(g)、CH4(g)、CO(g)的摩爾生成焓分別為-395kJ·mol-1、-74.9kJ·mol-1、-110.4kJ·mol-1,則上述反應(yīng)的ΔH=

kJ·mol-1。

Ⅱ.研究表明CO2與H2能發(fā)生下列反應(yīng):反應(yīng)1:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)

ΔH1=-154kJ·mol-1反應(yīng)2:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH2=-49kJ·mol-1+249.1(2)在573K時,容積為2L的恒容容器中投入2molCO2和6molH2發(fā)生反應(yīng)2達到平衡。①為了提高CH3OH產(chǎn)率可以采取的措施有

、

(任寫兩項措施)。

②圖1中能表示該反應(yīng)的平衡常數(shù)的對數(shù)lnK與(T表示溫度)之間的變化關(guān)系的曲線是

(填“m”或“n”)。

圖1增大體系壓強

通入H2

n③測得在相同時間內(nèi),不同溫度下的H2轉(zhuǎn)化率如圖2所示,v(a)逆

(填“>”“<”或“=”)v(c)逆;T2溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K值為

(保留兩位小數(shù))。

圖2<14.81(3)在恒容密閉容器中,反應(yīng)1按進料濃度比c(CO2)∶c(H2)分別等于1∶2、1∶5、1∶7時,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨條件X的變化關(guān)系如圖3所示:①曲線a的進料濃度比c(CO2)∶c(H2)為

。

②條件X是

(填“溫度”或“壓強”),依據(jù)是

。

圖31∶2

壓強

該反應(yīng)的正反應(yīng)氣體分子數(shù)減小,增大壓強,平衡向正反應(yīng)方向移動,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大,與圖3曲線一致(4)我國學(xué)者探究了BiIn合金催化劑電化學(xué)還原CO2生產(chǎn)HCOOH的催化性能及機理,并通過DFT計算催化劑表面該還原過程的物質(zhì)的相對能量,如圖4所示(帶“*”表示物質(zhì)處于吸附態(tài))。試從圖4分析,采用BiIn合金催化劑既優(yōu)于單金屬Bi催化劑,又優(yōu)于單金屬In催化劑的原因是

圖4相對于單金屬Bi催化劑,BiIn合金催化劑能夠促進CO2的吸附,增強對*OCHO中間體的吸附;相對于單金屬In催化劑,BiIn合金催化劑能夠降低*OCHO脫附形成*HCOOH的活化能

。

解析

(1)CH4(g)與CO2(g)反應(yīng)生成CO(g)和H2(g)的方程式:CO2(g)+CH4(g)

2CO(g)+2H2(g),在一定溫度和壓強下,由最穩(wěn)定單質(zhì)生成1

mol化合物的焓變稱為該物質(zhì)的摩爾生成焓。根據(jù)此定義,穩(wěn)定單質(zhì)的摩爾生成焓為0,CO2(g)、CH4(g)、CO(g)的摩爾生成焓分別為-395

kJ·mol-1、-74.9

kJ·mol-1、-110.4

kJ·mol-1,則反應(yīng)焓變ΔH=2×(-110.4

kJ·mol-1)-[-395

kJ·mol-1+(-74.9

kJ·mol-1)]=+249.1

kJ·mol-1。(2)①反應(yīng)2:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)是氣體體積減小的放熱反應(yīng),增大體系壓強、通入H2、降低溫度等可以提高CH3OH產(chǎn)率。③溫度越高,反應(yīng)速率越快,Tc>Ta,則v(a)逆<v(c)逆;T2溫度下H2轉(zhuǎn)化率為80%,列出“三段式”:

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)(3)①反應(yīng)1為CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g),c(H2)增大,平衡正向移動,CO2的轉(zhuǎn)化率增大,則c(CO2)∶c(H2)的數(shù)值越大,CO2的轉(zhuǎn)化率越小,曲線a的進料濃度比c(CO2)∶c(H2)為1∶2。②該反應(yīng)的正反應(yīng)氣體分子數(shù)減小,增大壓強,平衡向正反應(yīng)方向移動,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大,與圖3曲線一致,條件X是壓強。(4)相對于單金屬Bi催化劑,BiIn合金催化劑能夠促進CO2的吸附,增強對*OCHO中間體的吸附;相對于單金屬In催化劑,BiIn合金催化劑能夠降低*OCHO脫附形成*HCOOH的活化能,則采用BiIn合金催化劑既優(yōu)于單金屬Bi催化劑,又優(yōu)于單金屬In催化劑。10.(2023·四川成都一診)直接將CO2轉(zhuǎn)化為有機物并非植物的“專利”,科學(xué)家通過多種途徑實現(xiàn)了CO2合成甲醛,總反應(yīng)為CO2(g)+2H2(g)HCHO(g)+H2O(g)

ΔH。轉(zhuǎn)化步驟如圖1所示:圖1(1)原料CO2可通過捕捉技術(shù)從空氣中或工業(yè)尾氣中獲取,寫出一種常見的可作為CO2捕捉劑的廉價試劑

。

(2)已知2H2(g)+O2(g)══2H2O(g)

ΔH4,則總反應(yīng)的ΔH=

(用圖1中焓變以及ΔH4表示)。

Na2CO3溶液或氨水或石灰乳

ΔH1+ΔH2+ΔH3/2-ΔH4/2(3)T

℃,在容積為2L的恒容密閉容器中充入1molCO2和一定量H2,只發(fā)生可逆反應(yīng)①。若起始時容器內(nèi)氣體壓強為1.2kPa,達到平衡時,CH3OH(g)的分壓與起始投料比

的變化關(guān)系如圖2所示。圖2(ⅰ)若5min時到達c點,則0~5min時的平均反應(yīng)速率v(H2)=

mol·L-1·min-1;

(ⅱ)Kp(b)=

(寫計算表達式);

(ⅲ)c點時,再加入CO2(g)和H2O(g),使兩者分壓均增大0.05kPa,H2的平衡轉(zhuǎn)化率

(填“增大”“不變”或“減小”)。

0.18增大

(4)在恒溫恒容條件下只發(fā)生反應(yīng)②。關(guān)于該步驟的下列說法錯誤的是

。

A.若反應(yīng)②正向為自發(fā)反應(yīng),需滿足ΔH2<0B.若氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變,說明反應(yīng)②體系已經(jīng)達到平衡C.增大O2的濃度,HCHO(g)的平衡物質(zhì)的量分數(shù)一定增大D.反應(yīng)②體系存在v正(H2O2)=v正(CH3OH)(5)已知Arrhenius公式:Rlnk=+C(Ea為活化能,k為速率常數(shù),R和C為常數(shù))。反應(yīng)①②的有關(guān)數(shù)據(jù)分別如圖3所示,Ea相對較小的是

;研究表明,加入某極性介質(zhì)有助于加快整個反應(yīng)的合成速率,原因可能是

。

圖3C反應(yīng)②

極性介質(zhì)使反應(yīng)①的活化能降低

解析

總反應(yīng)CO2(g)+2H2(g)HCHO(g)+H2O(g)

ΔH可以根據(jù)蓋斯定律計算出該反應(yīng)的活化能;根據(jù)平衡常數(shù)的表達式能計算出用分壓表示的平衡常數(shù),根據(jù)勒夏特列原理分析平衡移動的情況;根據(jù)反應(yīng)的活化能和速率成反比,可以根據(jù)反應(yīng)的活化能判斷反應(yīng)速率的相對大小。(1)能與CO2反應(yīng)的,均可以作為CO2捕獲劑,一般選擇堿性物質(zhì),結(jié)合題目要求需要選擇廉價并常見的試劑,可以是Na2CO3溶液或氨水或石灰乳。

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)初始/mol

1

2

0

0轉(zhuǎn)化/mol

0.6

1.8

0.6

0.6平衡/mol

0.4

0.2

0.6

0.6(4)根據(jù)圖1反應(yīng)②CH3OH(g)+O2(g)HCHO(g)+H2O2(l),A.若反應(yīng)②正向為自發(fā)反應(yīng),則說明ΔH-TΔS<0,該反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),故ΔS<0,需滿足ΔH2<0才能自發(fā)進行,A正確;B.該反應(yīng)隨著反應(yīng)的進行,n(HCHO)增大,氣體的平均相對分子質(zhì)量逐漸減小,B正確;C.增大O2的濃度,平衡正向移動,則HCHO(g)的平衡物質(zhì)的量一定增大,物質(zhì)的量分數(shù)不一定增大,C錯誤;D.反應(yīng)②中每消耗1

mol

CH3OH,生成1

mol

H2O2,D正確;故選C。(5)根據(jù)圖示,反應(yīng)②的斜率比反應(yīng)①小,根據(jù)公式Rlnk=-+C,斜率即Ea的大小,所以活化能較小的是反應(yīng)②;總反應(yīng)的決速步驟一般是反應(yīng)速率較慢的那個反應(yīng),加入某極性介質(zhì)有助于加快整個反應(yīng)的合成速率,根據(jù)圖示分析,反應(yīng)速率較慢的是反應(yīng)①,所以可能是極性介質(zhì)使反應(yīng)①的活化能降低,從而加快了總反應(yīng)的速率。B組能力提升練1.(2023·江蘇泰州中學(xué)調(diào)研)高爐煉鐵的反應(yīng)為Fe2O3(s)+3CO(g)══2Fe(s)+3CO2(g)

ΔH=-23.5kJ·mol-1。下列有關(guān)說法正確的是(

)A.該反應(yīng)一定能自發(fā)進行,則該反應(yīng)的ΔS>0B.升高溫度使反應(yīng)物活化分子數(shù)增多,能提高反應(yīng)速率和CO平衡轉(zhuǎn)化率C.增加煉鐵爐高度,延長CO和鐵礦石接觸時間,能降低平衡時尾氣中CO的體積分數(shù)D.制備的生鐵中含少量FexC,相同條件下與酸反應(yīng)放出氫氣的速率比純鐵慢A解析

該反應(yīng)的反應(yīng)熱ΔH<0,要使反應(yīng)自發(fā)進行,要滿足ΔH-TΔS<0,則該反應(yīng)的ΔS>0,A正確;升高溫度,使反應(yīng)物活化分子數(shù)增多,能提高反應(yīng)速率,但由于該反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度,化學(xué)平衡會向逆反應(yīng)方向移動,導(dǎo)致CO平衡轉(zhuǎn)化率降低,B錯誤;增加煉鐵爐高度,延長CO和鐵礦石接觸時間,不改變其他外界條件,化學(xué)平衡不移動,故不能改變平衡時混合氣體中CO的體積分數(shù),C錯誤;制備生鐵中若含少量FexC,Fe、FexC及酸溶液構(gòu)成原電池,使Fe與酸反應(yīng)放出氫氣的速率比純鐵快,D錯誤。2.(2023·寧夏銀川六盤山高級中學(xué)期末)在NO催化下,丙烷與氧氣反應(yīng)制備丙烯的部分反應(yīng)機理如圖所示。下列說法錯誤的是(

)A.含N分子參與的反應(yīng)一定有電子轉(zhuǎn)移B.由NO生成HONO的反應(yīng)歷程有2種C.增大NO的量,C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率增大D.當(dāng)主要發(fā)生包含②的歷程時,最終生成的水不變C解析

根據(jù)反應(yīng)機理的圖示知,含N分子發(fā)生的反應(yīng)有NO+·OOH══NO2+·OH、NO+NO2+H2O══2HONO、NO2+·C3H7══C3H6+HONO、HONO══NO+·OH,含N分子NO、NO2、HONO中N元素的化合價依次為+2價、+4價、+3價,上述反應(yīng)中均有元素化合價的升降,都為氧化還原反應(yīng),一定有電子轉(zhuǎn)移,A項正確;根據(jù)圖示,由NO生成HONO的反應(yīng)歷程有2種,B項正確;NO是催化劑,增大NO的量,C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率不變,C項錯誤;無論反應(yīng)歷程如何,在NO催化下丙烷與O2反應(yīng)制備丙烯的總反應(yīng)都為2C3H8+O22C3H6+2H2O,當(dāng)主要發(fā)生包含②的歷程時,最終生成的水不變,D項正確。3.(2023·山東煙臺診斷)某密閉容器中充入等物質(zhì)的量的A和B,一定溫度下發(fā)生反應(yīng)A(g)+xB(g)2C(g),達到平衡后,在不同的時間段內(nèi)反應(yīng)物的濃度隨時間的變化如甲圖所示,正、逆反應(yīng)速率隨時間的變化如乙圖所示。下列說法錯誤的是(

)A.前20minB的平均反應(yīng)速率為0.05mol·L-1·min-1B.30~40min間該反應(yīng)使用了催化劑C.化學(xué)方程式中的x=1,正反應(yīng)為放熱反應(yīng)D.30min、40min時分別改變的條件是減小壓強、升高溫度答案

B

解析

前20

min

B的平均反應(yīng)速率為=0.05

mol·L-1·min-1,A正確;30

min時,C和A、B的濃度都下降,而催化劑只會改變反應(yīng)速率,不會瞬間改變反應(yīng)物的濃度,B錯誤;A、B的濃度變化相同,故A、B的化學(xué)計量數(shù)相同,則x=1,40

min時正逆反應(yīng)速率都增大,則改變的條件為升高溫度,而條件改變后C濃度減小,A、B濃度增大,說明平衡發(fā)生了逆向移動,則正反應(yīng)為放熱反應(yīng),C正確;30

min時,C和A、B的濃度都下降了,反應(yīng)速率也減小,但是平衡不移動,經(jīng)分析x=1,該反應(yīng)前后氣體分子數(shù)目不變,則改變的條件為減小壓強,D正確。4.(2023·天津十二區(qū)重點校聯(lián)考)某溫度下,在2L的密閉容器中,加入1molX(g)和2molY(g)發(fā)生反應(yīng):X(g)+mY(g)3Z(g),平衡時,X、Y、Z的體積分數(shù)分別為30%、60%、10%。在此平衡體系中加入1molZ(g),再次達到平衡后,X、Y、Z的體積分數(shù)不變。下列敘述不正確的是(

)A.m=2B.兩次平衡的平衡常數(shù)相同C.X與Y的平衡轉(zhuǎn)化率之比為1∶1D.第二次平衡時,Z的濃度為0.4mol·L-1D解析

向平衡體系中加入1

mol

Z(g),再次達到平衡后,X、Y、Z的體積分數(shù)不變,說明兩種平衡相同,該反應(yīng)前后氣體的總體積不變,則有m+1=3,m=2,A正確;平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),兩次平衡溫度不變,故兩次平衡的平衡常數(shù)相同,B正確;起始量X與Y之比為1∶2,等于其化學(xué)計量數(shù)之比,故X與Y的平衡轉(zhuǎn)化率之比為1∶1,C正確;該反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體總量不變的反應(yīng),故第二次平衡時Z的物質(zhì)的量為4

mol×10%=0.4

mol,c(Z)==0.2

mol·L-1,D錯誤。5.(2023·北京東城區(qū)一模)某溫度下,H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常數(shù)K=4。該溫度下,在甲、乙、丙、丁4個相同的恒容密閉容器中進行該反應(yīng),起始濃度如下表所示。編號甲乙丙丁c(H2)/(mol·L-1)0.010.020.010.02c(I2)/(mol·L-1)0.010.010.010.01c(HI)/(mol·L-1)000.020.02下列判斷不正確的是(

)A.化學(xué)反應(yīng)速率:乙>甲 B.平衡時,甲中I2的轉(zhuǎn)化率為50%C.平衡時,丙中c(I2)=0.01mol·L-1 D.平衡時,乙和丁中

相等D解析

據(jù)題表中數(shù)據(jù)可知,其他條件相同,乙中c(H2)為甲中的2倍,乙中反應(yīng)速率較大,A正確;設(shè)甲中I2的轉(zhuǎn)化率為x,根據(jù)“三段式”有:

H2(g)

+

I2(g)

2HI(g)起始/(mol·L-1)

0.01

0.01

0變化/(mol·L-1)

0.01x

0.01x

0.02x平衡/(mol·L-1)

0.01(1-x)

0.01(1-x)

0.02x6.(2023·遼寧葫蘆島協(xié)作校聯(lián)考)某溫度下,在1L恒容密閉容器中投入10molN2O5發(fā)生反應(yīng)N2O5(g)N2O(g)+2O2(g),有關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示。下列說法正確的是(

)時間/s0~1010~2020~3030~40產(chǎn)物O2的平均生成速率/(mol·L-1·s-1)0.200.160.100.00A.O2的平均生成速率越來越小是因為容器的壓強越來越小B.15s若向體系中充入N2O,平衡一定逆向移動C.20s時N2O5的轉(zhuǎn)化率為8%D.35s時,向體系中又充入N2O5,再次平衡時,其體積分數(shù)將增大D解析

O2的平均生成速率越來越小,主要是N2O5的濃度減小,A錯誤;15

s時,該體系還沒有達到平衡狀態(tài),如果N2O的量很少,在一定溫度下,若Q<K,平衡依然正向移動,B錯誤;在0~10

s時O2的生成量為2

mol,在10~20

s時生成O2為1.6

mol,即20

s時,生成3.6

mol氧氣,同時有1.8

mol

N2O5發(fā)生轉(zhuǎn)化,故轉(zhuǎn)化率為18%,C錯誤;35

s時,向體系中又充入N2O5,則反應(yīng)達到新的平衡時N2O5的體積分數(shù)必將增大,D正確。7.(2023·湖北省部分重點校聯(lián)考)恒溫密閉容器發(fā)生可逆反應(yīng):Z(?)+W(?)X(g)+Y(?)

ΔH,在t1時刻反應(yīng)達到平衡,在t2時刻縮小容器體積,t3時刻再次達到平衡狀態(tài)后不再改變條件。下列有關(guān)說法中,正確的是(

)A.該條件下,Z和W中的一種可能為氣態(tài)B.t1~t2時間段與t3時刻后,兩時間段反應(yīng)體系中氣體的平均摩爾質(zhì)量不相等C.若在該溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為K=c(X),則t1~t2時間段與t3時刻后的X濃度不相等D.若該反應(yīng)ΔH>0,則該反應(yīng)的平衡常數(shù)K隨溫度升高而增大D解析

根據(jù)題圖可知,正反應(yīng)速率不隨反應(yīng)時間和壓強的改變而改變,故Z和W都不是氣體,A錯誤;結(jié)合題圖可知,X是氣體,Y可能不是氣體,也可能是氣體,若Y不是氣體,產(chǎn)物只有X,反應(yīng)過程中氣體的摩爾質(zhì)量始終不變,若Y是氣體,由于生成的X和Y是按照比例生成的,氣體平均摩爾質(zhì)量不會改變,所以兩時間段反應(yīng)體系中氣體的平均摩爾質(zhì)量一定相等,B錯誤;由于化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),該溫度下平衡常數(shù)的表達式K=c(X)是定值,則t1~t2時間段與t3時刻后的c(X)相等,C錯誤;該反應(yīng)ΔH>0則該反應(yīng)是吸熱反應(yīng),升高溫度平衡正向移動,平衡常數(shù)增大,D正確。8.(2023·四川成都二診)汽車尾氣的氮氧化物是大氣污染物的主要來源,研究汽車尾氣處理是環(huán)境保護的重要課題。試回答下列問題:(1)有關(guān)汽車尾氣的生成已知:①N2(g)+O2(g)══2NO(g)

ΔH1=+180.50kJ·mol-1②2NO(g)+O2(g)══2NO2(g)

ΔH2=-144.14kJ·mol-1③2N2O(g)2N2(g)+O2(g)

ΔH3=-244.10kJ·mol-1則3NO(g)══N2O(g)+NO2(g)

ΔH=

。

-130.52kJ·mol-1(2)用CO消除汽車尾氣在催化劑a作用下將尾氣轉(zhuǎn)化為無污染的氣體而除去。向密閉容器中充入10molCO(g)和8molNO(g)發(fā)生反應(yīng)2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)

ΔH,測得平衡時NO體積分數(shù)與溫度、壓強的關(guān)系如圖。①已知T2>T1,則反應(yīng)ΔH

(填“>”“=”或“<”)0。

②該反應(yīng)達到平衡后,為了同時提高反應(yīng)速率和NO的平衡轉(zhuǎn)化率,可采取的措施有

(填字母)。

a.改用高效催化劑b.恒溫恒容條件下,按投料比增大反應(yīng)物濃度c.移去CO2d.升高溫度e.縮小反應(yīng)容器的容積

<be③在溫度為T1、容器容積為4L的條件下,反應(yīng)進行到10min時恰好在D點達到平衡。則從反應(yīng)開始到平衡時,NO平均反應(yīng)速率v(NO)=

;若其他條件不變,升高溫度,用分壓表示的平衡常數(shù)Kp

(填“變大”“變小”或“不變”)。

④在X點,對反應(yīng)容器升溫的同時擴大容積使體系壓強減小,重新達到平衡狀態(tài)可能為圖中

(填A(yù)~F)點。

0.1mol·L-1·min-1

變小

A(3)用NH3消除汽車尾氣新型催化劑b在含有少量O2條件下,能催化NH3和NOx反應(yīng)生成N2,且高溫下活性很強。在盛有催化劑b的管式反應(yīng)容器[如圖(一)]中按一定比例勻速通入NH3、NOx、O2發(fā)生反應(yīng)。NOx的除去率隨反應(yīng)溫度變化曲線如圖(二)所示。圖(一)圖(二)①在50℃之前,NOx的除去率隨溫度升高而緩慢上升的原因是

。

②當(dāng)溫度高于300℃時,NOx除去率迅速下降的原因是

。

催化劑的活性較小,溫度升高速率增加緩慢

O2與NH3反應(yīng)生成NO(2)①根據(jù)圖中信息可知,過X點的等壓線上,已知T2>T1,溫度越高,NO的體積分數(shù)越大,說明平衡逆向移動,逆方向為吸熱反應(yīng),正方向為放熱反應(yīng),則反應(yīng)ΔH<0。②a.改用高效催化劑,化學(xué)反應(yīng)速率增大,但催化劑不能使平衡移動,NO的轉(zhuǎn)化率不變;b.恒溫恒容條件下,按投料比增大反應(yīng)物濃度,相當(dāng)于增大壓強,化學(xué)反應(yīng)速率增大,平衡向氣體體積縮小的正反應(yīng)方向移動,NO的轉(zhuǎn)化率增大;c.移去CO2,生成物的濃度減小,反應(yīng)速率減小,平衡正向移動,NO的轉(zhuǎn)化率增大;d.升高溫度,化學(xué)反應(yīng)速率增大,但正反應(yīng)為放熱反應(yīng),平衡逆向移動,NO的轉(zhuǎn)化率減小;e.縮小反應(yīng)容器的容積,相當(dāng)于增大壓強,化學(xué)反應(yīng)速率增大,平衡向氣體體積縮小的正反應(yīng)方向移動,NO的轉(zhuǎn)化率增大。③向密閉容器中充入10

mol

CO(g)和8

mol

NO(g)發(fā)生反應(yīng)2NO(g)+2CO(g)

N2(g)+2CO2(g),設(shè)NO轉(zhuǎn)化率為x,根據(jù)三段式有:

2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)起始量/mol

8

10

0

0變化量/mol

8x

8x

4x

8x平衡量/mol

8-8x

10-8x

4x

8x若其他條件不變,升高溫度,平衡逆向移動,生成物的平衡分壓減小,反應(yīng)物的平衡分壓增大,用分壓表示的平衡常數(shù)Kp變小。④由圖結(jié)合反應(yīng)可知,升溫會使反應(yīng)逆向移動,導(dǎo)致NO的體積分數(shù)增加,減壓也會使反應(yīng)逆向移動,導(dǎo)致NO的體積分數(shù)增加,所以升溫和減壓后,NO的體積分數(shù)必然增加,達到平衡狀態(tài)時,NO的體積分數(shù)一定比X點對應(yīng)的體積分數(shù)大,符合條件的只有A點。(3)①已知新型催化劑b在高溫下活性很強,隨溫度的升高,催化劑b活性增強,但由于溫度仍然較低,活性提高程度不大,反應(yīng)速率加快但不明顯,故50

℃之前NOx的除去率緩慢增大。②已知新型催化劑b在高溫下活性很強,當(dāng)溫度高于300

℃時NOx的除去率迅速下降與催化劑活性無關(guān),所通氣體為NOx、NH3和O2的混合物,當(dāng)溫度高于300

℃時,NH3與O2可能發(fā)生副反應(yīng):4NH3+5O2

4NO+6H2O,氨的濃度減小,導(dǎo)致NOx除去率迅速下降。9.(2023·陜西漢中二模)有效去除大氣中的H2S、SO2以及廢水中的硫化物是環(huán)境保護的重要課題。(1)氨水可以脫除煙氣中的SO2。氨水脫硫的相關(guān)熱化學(xué)方程式如下:2NH3(g)+H2O(l)+SO2(g)══(NH4)2SO3(aq)ΔH=akJ·mol-12NH4HSO3(aq)══(NH4)2SO3(aq)+H2O(l)+SO2(g)

ΔH=bkJ·mol-12(NH4)2SO3(aq)+O2(g)══2(N