整理與提升化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控考向一從微觀反應(yīng)機(jī)理分析反應(yīng)速率與平衡1.(2023·江蘇，10)金屬硫化物(MxSy)催化反應(yīng)CH4(g)+2H2S(g)=CS2(g)+4H2(g)，既可以除去天然氣中的H2S，又可以獲得H2。下列說法正確的是()A.該反應(yīng)的ΔS<0B.該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=cC.題圖所示的反應(yīng)機(jī)理中，步驟Ⅰ可理解為H2S中帶部分負(fù)電荷的S與催化劑中的M之間發(fā)生作用D.該反應(yīng)中每消耗1molH2S，轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目約為2×6.02×10232.[2023·新課標(biāo)卷，29(1)(2)]氨是最重要的化學(xué)品之一，我國目前氨的生產(chǎn)能力位居世界首位?；卮鹣铝袉栴}：(1)根據(jù)圖1數(shù)據(jù)計(jì)算反應(yīng)12N2(g)+32H2(g)=NH3(g)的ΔH=

kJ·mol(2)研究表明，合成氨反應(yīng)在Fe催化劑上可能通過圖2機(jī)理進(jìn)行(*表示催化劑表面吸附位，N2*表示被吸附于催化劑表面的N2)。判斷上述反應(yīng)機(jī)理中，速率控制步驟(即速率最慢步驟)為(填標(biāo)號(hào))，理由是

。

考向二選擇題中圖像的分析與推理3.(2024·安徽，12)室溫下，為探究納米鐵去除水樣中SeO42-實(shí)驗(yàn)序號(hào)水樣體積/mL納米鐵質(zhì)量/mg水樣初始pH①5086②5026③5028下列說法正確的是()A.實(shí)驗(yàn)①中，0~2小時(shí)內(nèi)平均反應(yīng)速率v(SeO42-)=2.0mol·LB.實(shí)驗(yàn)③中，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe+SeO42-+8H+=2Fe3+C.其他條件相同時(shí)，適當(dāng)增加納米鐵質(zhì)量可加快反應(yīng)速率D.其他條件相同時(shí)，水樣初始pH越小，SeO4.(2024·黑吉遼，10)異山梨醇是一種由生物質(zhì)制備的高附加值化學(xué)品，150℃時(shí)其制備過程及相關(guān)物質(zhì)濃度隨時(shí)間變化如圖所示，15h后異山梨醇濃度不再變化。下列說法錯(cuò)誤的是()A.3h時(shí)，反應(yīng)②正、逆反應(yīng)速率相等B.該溫度下的平衡常數(shù)：①>②C.0~3h平均速率(異山梨醇)=0.014mol·kg-1·h-1D.反應(yīng)②加入催化劑不改變其平衡轉(zhuǎn)化率考向三簡答題中化學(xué)反應(yīng)原理的歸因分析5.[2024·山東，20(2)(3)]水煤氣是H2的主要來源，研究CaO對(duì)C-H2O體系制H2的影響，涉及主要反應(yīng)如下：C(s)+H2(g)(Ⅰ)ΔH1>0CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)(Ⅱ)ΔH2<0CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s)(Ⅲ)ΔH3<0回答下列問題：(2)壓力p下，C-H2O-CaO體系達(dá)平衡后，圖示溫度范圍內(nèi)C(s)已完全反應(yīng)，CaCO3(s)在T1溫度時(shí)完全分解。氣相中CO、CO2和H2摩爾分?jǐn)?shù)隨溫度的變化關(guān)系如圖所示，則a線對(duì)應(yīng)物種為

(填化學(xué)式)。當(dāng)溫度高于T1時(shí)，隨溫度升高c線對(duì)應(yīng)物種摩爾分?jǐn)?shù)逐漸降低的原因是

。

(3)壓力p下、溫度為T0時(shí)，圖示三種氣體的摩爾分?jǐn)?shù)分別為0.50、0.15、0.05，則反應(yīng)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常數(shù)Kp=；此時(shí)氣體總物質(zhì)的量為4.0mol，則CaCO3(s)的物質(zhì)的量為mol；若向平衡體系中通入少量CO2(g)，重新達(dá)平衡后，分壓p(CO2)將(填“增大”“減小”或“不變”)，p(CO)將(填“增大”“減小”或“不變”)。

考向四化學(xué)反應(yīng)速率和平衡常數(shù)有關(guān)計(jì)算6.(2024·甘肅，17)SiHCl3是制備半導(dǎo)體材料硅的重要原料，可由不同途徑制備。(1)由SiCl4制備SiHCl3：SiCl4(g)+H2(g)=SiHCl3(g)+HCl(g)ΔH1=+74.22kJ·mol-1(298K)已知SiHCl3(g)+H2(g)=Si(s)+3HCl(g)ΔH2=+219.29kJ·mol-1(298K)298K時(shí)，由SiCl4(g)+2H2(g)=Si(s)+4HCl(g)制備56g硅(填“吸”或“放”)熱kJ。升高溫度有利于制備硅的原因是

。

(2)在催化劑作用下由粗硅制備SiHCl3：3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s)4SiHCl3(g)。773K，2L密閉容器中，經(jīng)不同方式處理的粗硅和催化劑混合物與0.4molH2和0.1molSiCl4氣體反應(yīng)，SiCl4轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化如下圖所示：①0~50min，經(jīng)方式處理后的反應(yīng)速率最快；在此期間，經(jīng)方式丙處理后的平均反應(yīng)速率v(SiHCl3)=mol·L-1·min-1。

②當(dāng)反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，H2的濃度為mol·L-1，平衡常數(shù)K的計(jì)算式為

。

③增大容器體積，反應(yīng)平衡向移動(dòng)。

7.[2024·全國甲卷，28(2)(3)]甲烷轉(zhuǎn)化為多碳化合物具有重要意義。一種將甲烷溴化再偶聯(lián)為丙烯(C3H6)的研究所獲得的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下?；卮鹣铝袉栴}：已知如下熱化學(xué)方程式：①CH4(g)+Br2(g)=CH3Br(g)+HBr(g)ΔH1=-29kJ·mol-1②3CH3Br(g)=C3H6(g)+3HBr(g)ΔH2=+20kJ·mol-1(2)CH4與Br2反應(yīng)生成CH3Br，部分CH3Br會(huì)進(jìn)一步溴化。將8mmolCH4和8mmolBr2通入密閉容器，平衡時(shí)，n(CH4)、n(CH3Br)與溫度的關(guān)系見下圖(假設(shè)反應(yīng)后的含碳物質(zhì)只有CH4、CH3Br和CH2Br2)。(ⅰ)圖中CH3Br的曲線是(填“a”或“b”)。

(ⅱ)560℃時(shí)，CH4的轉(zhuǎn)化率α=，

n(HBr)=mmol。

(ⅲ)560℃時(shí)，反應(yīng)CH3Br(g)+Br2(g)=CH2Br2(g)+HBr(g)的平衡常數(shù)K=。

(3)少量I2可提高生成CH3Br的選擇性。500℃時(shí)，分別在有I2和無I2的條件下，將8mmolCH4和8mmolBr2通入密閉容器，溴代甲烷的物質(zhì)的量(n)隨時(shí)間(t)的變化關(guān)系見下圖。(ⅰ)在11~19s之間，有I2和無I2時(shí)CH3Br的生成速率之比v(有I2(ⅱ)從圖中找出I2提高了CH3Br選擇性的證據(jù)：

。

(ⅲ)研究表明，I2參與反應(yīng)的可能機(jī)理如下：①I2(g)=·I(g)+·I(g)②·I(g)+CH2Br2(g)=IBr(g)+·CH2Br(g)③·CH2Br(g)+HBr(g)=CH3Br(g)+·Br(g)④·Br(g)+CH4(g)=HBr(g)+·CH3(g)⑤·CH3(g)+IBr(g)=CH3Br(g)+·I(g)⑥·I(g)+·I(g)=I2(g)根據(jù)上述機(jī)理，分析I2提高CH3Br選擇性的原因：

。

答案精析高考真題導(dǎo)向1.C2.(1)-45(2)(ⅱ)N≡N的鍵能比H—H的大，使其斷裂需要的能量多3.C[實(shí)驗(yàn)①中，0~2小時(shí)內(nèi)平均反應(yīng)速率v(SeO42-)=Δc(SeO42-)Δt=5.0×10-5mol·L-1-1.0×10-5mol·L-12h=2.0×10-5mol·L-1·h-1，A不正確；實(shí)驗(yàn)③中水樣初始pH=8，溶液顯弱堿性，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式中不能用H+配電荷守恒，B不正確；由實(shí)驗(yàn)①和②可知，在相同時(shí)間內(nèi)，實(shí)驗(yàn)①中Se4.A[由圖可知，3h后異山梨醇濃度繼續(xù)增大，15h后異山梨醇濃度才不再變化，所以3h時(shí)，反應(yīng)②未達(dá)到平衡狀態(tài)，即正、逆反應(yīng)速率不相等，故A錯(cuò)誤；圖像顯示該溫度下，15h后所有物質(zhì)濃度都不再變化，且此時(shí)山梨醇轉(zhuǎn)化完全，即反應(yīng)充分，而1，4?失水山梨醇仍有剩余，即反應(yīng)②正向進(jìn)行程度小于反應(yīng)①，所以該溫度下的平衡常數(shù)：①>②，故B正確；在0~3h內(nèi)異山梨醇的濃度變化量為0.042mol·kg-1，所以平均速率(異山梨醇)=0.042mol·kg-13h=0.014mol·kg-1·h-15.(2)H2當(dāng)溫度高于T1，CaCO3(s)已完全分解，只發(fā)生反應(yīng)Ⅱ，溫度升高，反應(yīng)Ⅱ逆向進(jìn)行，所以CO2的摩爾分?jǐn)?shù)減小(3)590.5解析(2)圖示溫度范圍內(nèi)C(s)已完全反應(yīng)，則反應(yīng)Ⅰ已經(jīng)進(jìn)行完全，反應(yīng)Ⅱ和Ⅲ均為放熱反應(yīng)，從開始到T1，溫度不斷升高，反應(yīng)Ⅱ和Ⅲ逆向移動(dòng)，依據(jù)反應(yīng)Ⅱ，H2量減小，摩爾分?jǐn)?shù)減小，CO量升高，摩爾分?jǐn)?shù)增大，所以a線代表H2的摩爾分?jǐn)?shù)的變化，b線代表CO的摩爾分?jǐn)?shù)的變化。T1時(shí)，CaCO3(s)已完全分解，當(dāng)溫度高于T1，相當(dāng)于只發(fā)生反應(yīng)Ⅱ，CO2的摩爾分?jǐn)?shù)減小，則c線代表CO2的摩爾分?jǐn)?shù)隨溫度的變化。(3)壓力p下、溫度為T0時(shí)，H2、CO、CO2的摩爾分?jǐn)?shù)分別為0.50、0.15、0.05，則H2O(g)的摩爾分?jǐn)?shù)為1-0.5-0.15-0.05=0.3，則反應(yīng)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常數(shù)Kp=p(CO2)·p(H2)p(CO)·p(Ⅰ：C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)Ⅳ：C(s)+2H2O(g)===CO2(g)+2H2(g)Ⅴ：C(s)+CaO(s)+2H2O(g)CaCO3(s)+2H2(g)平衡時(shí)氣體n(總)=4mol，根據(jù)H2、CO、CO2的摩爾分?jǐn)?shù)可計(jì)算三者的物質(zhì)的量分別為：n(H2)=4mol×0.5=2mol，同理，n(CO)=0.6mol，n(CO2)=0.2mol，平衡時(shí)，由反應(yīng)(Ⅰ)生成的H2：n(H2)Ⅰ=n(CO)=0.6mol，由反應(yīng)(Ⅳ)生成的H2：n(H2)Ⅳ=2n(CO2)=2×0.2mol=0.4mol，則由反應(yīng)(Ⅴ)生成的H2：n(H2)Ⅴ=2mol-0.6mol-0.4mol=1mol，由反應(yīng)(Ⅴ)產(chǎn)物關(guān)系可得n(CaCO3)=12n(H2)Ⅴ=12×1mol=0.5mol；若向平衡體系中通入少量CO2(g)后，反應(yīng)ⅢCaO(s)+CO2(g)===CaCO3(s)重新達(dá)平衡，Kp=1p(CO2)，溫度不變，Kp不變，則分壓p(CO2)不變，Kc=16.(1)吸587.02該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，反應(yīng)正向進(jìn)行，有利于制備硅(2)①甲5.6×10-5②0.19520.009740.解析(1)①SiCl4(g)+H2(g)===SiHCl3(g)+HCl(g)ΔH1=+74.22kJ·mol-1，②SiHCl3(g)+H2(g)===Si(s)+3HCl(g)ΔH2=+219.29kJ·mol-1，由①+②得SiCl4(g)+2H2(g)===Si(s)+4HCl(g)，根據(jù)蓋斯定律可知，該反應(yīng)的ΔH=ΔH1+ΔH2=+74.22kJ·mol-1+219.29kJ·mol-1=+293.51kJ·mol-1，則制備56gSi需要吸收的熱量為293.51kJ·mol-1×56g28g·mol-1=587.02kJ；該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，反應(yīng)正向進(jìn)行，有利于制備硅。(2)①由圖像可知，0~50min，經(jīng)方式甲處理后的反應(yīng)速率最快；經(jīng)方式丙處理后，50min時(shí)SiCl4的轉(zhuǎn)化率為4.2%，生成SiHCl3的物質(zhì)的量為0.1mol×4.2%×43=0.0056mol，v(SiHCl3)=0.0056mol2L×50min=5.6×10-5mol·L-13SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s)4SiHCl3(g)起始/(mol·L-1) 0.05 0.2 0轉(zhuǎn)化/(mol·L-1) 0.0073 0.0048 0.0097平衡/(mol·L-1) 0.0427 0.1952 0.0097當(dāng)反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，H2的濃度為0.1952mol·L-1，平衡常數(shù)K的計(jì)算式為0.009740.7.(2)(ⅰ)a(ⅱ)80%7.8(ⅲ)10.92(3)(ⅰ)32(或3∶2)(ⅱ)有I2的條件下，反應(yīng)平衡時(shí)，CH3Br的物質(zhì)的量比無I2的條件下多，CH2Br2的物質(zhì)的量比無I2的條件下少(ⅲ)I2的投入消耗了部分CH2Br2，生成的IBr與·CH2Br分別與·CH3和HBr反應(yīng)生成了CH3解析(2)(ⅰ)升高溫度，反應(yīng)向吸熱反應(yīng)方向進(jìn)行。反應(yīng)①為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，CH4(g)的含量增多，CH3Br(g)的含量減少，即表示CH3Br變化的曲線為a。(ⅱ)560℃反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，剩余的CH4(g)的物質(zhì)的量為1.6mmol，其轉(zhuǎn)化率α=(8mmol-1.6mmol)8mmol×100%=80%；若只發(fā)生一步反應(yīng)，則生成6.4mmolCH3Br，但此時(shí)剩余CH3Br的物質(zhì)的量為5.0mmol，說明還有1.4mmolCH3Br發(fā)生反應(yīng)生成