大單元六化學反應速率化學平衡大單元整合提能力驗考情六壹能力提升1化工生產中的適宜條件1.化工生產適宜條件選擇的一般原則外界條件有利于加快速率的條件控制有利于平衡正向移動的條件控制綜合分析結果濃度增大反應物的濃度增大反應物的濃度，減小生成物的濃度不斷補充反應物，及時分離出生成物催化劑加合適的催化劑縮短達到平衡的時間加合適的催化劑外界條件有利于加快速率的條件控制有利于平衡正向移動的條件控制綜合分析結果溫度高溫ΔH＜0低溫兼顧速率和平衡，考慮催化劑的適宜溫度ΔH＞0高溫在設備條件允許的前提下，盡量采取高溫，并考慮催化劑的活性壓強高壓(有氣體參加)反應后氣體分子數(shù)減小的反應高壓在設備條件允許的前提下，盡量采取高壓反應后氣體分子數(shù)增大的反應低壓兼顧反應速率和平衡轉化率，選取適宜的壓強備注從原料的利用率分析，通過增加易得廉價原料，提高難得高價原料的利用率，從而降低生產成本2.工業(yè)合成氨條件選擇1.有催化劑參加的反應稱為催化反應。催化反應一般分為均相催化反應和多相催化反應。(1)均相催化：催化劑與反應物狀態(tài)一致。(2)多相催化：催化劑與反應物狀態(tài)不一致。2.多相催化反應中催化劑經常是固體，多相催化是在催化劑表面進行的。反應的主要步驟：反應物分子擴散到固體催化劑表面并被吸附；被吸附在催化劑表面的反應物分子發(fā)生反應，生成產物；產物分子從固體催化劑表面脫附并擴散離開催化劑。2催化劑與化學反應速率、化學平衡(1)合成氨的催化歷程示意圖如下：熱力學原因：與H2相比，N2容易獲得，適度過量有利于提高H2的轉化率。動力學原因：N2在催化劑表面吸附是決速步驟，合理地占據(jù)活性位點，有利于提高整體反應的化學反應速率。②NH3的濃度過大，反應速率減慢的原因熱力學原因：NH3的濃度過大，分壓較大，不利于反應正向進行。動力學原因：NH3的濃度過大，不利于脫附和擴散，過多地占據(jù)活性位點，阻礙反應進行。(2)多相催化的思維模型3.催化劑“四能”“四不能”4.催化劑與轉化率(或產率)(1)轉化率(或產率)分平衡前轉化率(或產率)和平衡轉化率(或平衡產率)，催化劑加快反應速率，使平衡前轉化率(或產率)提高，但不能改變平衡轉化率(或平衡產率)。(2)實際工業(yè)生產中大多數(shù)反應未達到平衡就流出反應器，所以實際轉化率總比平衡轉化率低。但反應速率提高，單位時間內產量提高，目標產物的產率相應得以提升。貳高考新視野1.(2024·甘肅卷)下列措施能降低化學反應速率的是(

)A.催化氧化氨制備硝酸時加入鉑B.中和滴定時，邊滴邊搖錐形瓶C.鋅粉和鹽酸反應時加水稀釋D.石墨合成金剛石時增大壓強1化學反應速率及影響因素【解析】

催化氧化氨制備硝酸時加入鉑作催化劑可以加快化學反應速率，A錯誤；中和滴定時，邊滴邊搖錐形瓶，可以使反應物快速接觸，加快化學反應速率，B錯誤；鋅粉和鹽酸反應時加水稀釋會降低鹽酸濃度，降低化學反應速率，C正確；石墨合成金剛石，該反應中沒有氣體參與，增大壓強不會改變化學反應速率，D錯誤。C2.(2024·江蘇卷)催化劑有選擇性，如C2H4與O2反應用Ag催化生成

(環(huán)氧乙烷)、用CuCl2/PdCl2催化生成CH3CHO。下列說法正確的是(

)A.豆科植物固氮過程中，固氮酶能提高該反應的活化能B.C2H4與O2反應中，Ag催化能提高生成CH3CHO的選擇性C.H2O2制O2反應中，MnO2能加快化學反應速率D.SO2與O2反應中，V2O5能減小該反應的焓變【解析】

固氮酶是豆科植物固氮過程的催化劑，能降低該反應的活化能，A錯誤；C2H4與O2反應用Ag催化，提高環(huán)氧乙烷的選擇性，B錯誤；MnO2是H2O2制O2的催化劑，能加快化學反應速率，C正確；V2O5是SO2與O2反應的催化劑，能加快反應速率，但不能改變該反應的焓變，D錯誤。C實驗序號水樣體積/mL納米鐵質量/mg水樣初始pH①5086②5026③5028C4.(2024·浙江6月卷)二氧化碳氧化乙烷制備乙烯，主要發(fā)生如下兩個反應：2化學反應速率與化學平衡及其圖像向容積為10L的密閉容器中投入2molC2H6和3molCO2，不同溫度下，測得

5min時(反應均未平衡)的相關數(shù)據(jù)見下表。下列說法不正確的是(

)A.反應活化能：Ⅰ<ⅡB.500℃時，0～5min反應Ⅰ的平均速率v(C2H4)＝2.88×10－3mol/(L·min)C.其他條件不變，平衡后及時移除H2O(g)，可提高乙烯的產率溫度/℃400500600乙烷轉化率/%2.29.017.8乙烯選擇性/%92.680.061.8D5.(2024·黑吉遼卷)異山梨醇是一種由生物質制備的高附加值化學品，150℃時其制備過程及相關物質濃度隨時間變化如圖所示，15h后異山梨醇濃度不再變化。下列說法錯誤的是(

)A.3h時，反應②正、逆反應速率相等B.該溫度下的平衡常數(shù)：①>②C.0～3h平均速率v(異山梨醇)＝0．014mol/(kg·h)D.反應②加入催化劑不改變其平衡轉化率A6.(2024·江蘇卷)二氧化碳加氫制甲醇的過程中的主要反應如下(忽略其他副反應)：①CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)ΔH1＝＋41.2kJ/mol②CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)ΔH2225℃、8×106Pa下，將一定比例CO2、H2混合氣勻速通過裝有催化劑的絕熱反應管。裝置及L1、L2、L3…位點處(相鄰位點距離相同)的氣體溫度、CO和CH3OH的體積分數(shù)如圖所示。下列說法正確的是(

)CA.L4處與L5處反應①的平衡常數(shù)K相等B.反應②的焓變ΔH2>0C.L6處的H2O的體積分數(shù)大于L5處D.混合氣從起始到通過L1處，CO的生成速率小于CH3OH的生成速率【解析】

L4處與L5處的溫度不同，故反應①的平衡常數(shù)K不相等，A錯誤；由圖像可知，L1→L3溫度在升高，該裝置為絕熱裝置，反應①為吸熱反應，所以反應②為放熱反應，ΔH2<0，B錯誤；從L5到L6，甲醇的體積分數(shù)逐漸增加，說明反應②在向右進行，反應②消耗CO，而CO體積分數(shù)沒有明顯變化，說明反應①也在向右進行，L6處的H2O的體積分數(shù)大于L5處，C正確；L1處CO的體積分數(shù)大于CH3OH，說明生成的CO的物質的量大于CH3OH，二者反應時間相同，說明CO的生成速率大于CH3OH的生成速率，D錯誤。7.(2024·甘肅卷)甲烷在某含Mo催化劑作用下部分反應的能量變化如圖所示。下列說法錯誤的是

(

)A.E2＝1.41eVB.步驟2逆向反應的ΔH＝＋0.29eVC.步驟1的反應比步驟2快D.該過程實現(xiàn)了甲烷的氧化3催化劑與反應機理C【解析】

由圖可知，E2＝0.70eV－(－0.71eV)＝1.41eV，A正確；步驟2逆向反應的ΔH＝－0.71eV－(－1.00eV)＝＋0.29eV，B正確；步驟1的活化能E1＝

0.70eV，步驟2的活化能E3＝－0.49eV－(－0.71eV)＝0.22eV，步驟1的活化能大于步驟2的活化能，步驟1的反應比步驟2慢，C錯誤；該過程甲烷轉化為甲醇，屬于加氧氧化，D正確。BA

BC

D9.(2024·北京卷)苯在濃硝酸和濃硫酸作用下，反應過程中能量變化示意圖如圖所示。下列說法不正確的是(

)A.從中間體到產物，無論從產物穩(wěn)定性還是反應速率的角度均有利于產物ⅡB.X為苯的加成產物，Y為苯的取代產物C.由苯得到M時，苯中的大π鍵沒有變化D.對于生成Y的反應，濃硫酸作催化劑C【解析】

生成產物Ⅱ的反應的活化能更低，反應速率更快，且產物Ⅱ的能量更低即產物Ⅱ更穩(wěn)定，以上2個角度均有利于產物Ⅱ，A正確；根據(jù)前后結構對照，X為苯的加成產物，Y為苯的取代產物，B正確；M的六元環(huán)中與—NO2相連的C為sp3雜化，苯中大π鍵發(fā)生改變，C錯誤；苯的硝化反應中濃硫酸作催化劑，D正確。10.(2024·貴州卷)AgCN與CH3CH2Br可發(fā)生取代反應，反應過程中CN－的C原子和N原子均可進攻CH3CH2Br，分別生成腈(CH3CH2CN)和異腈(CH3CH2NC)兩種產物。通過量子化學計算得到的反應歷程及能量變化如圖(TS為過渡態(tài)，Ⅰ、Ⅱ為后續(xù)物)。由圖示信息，下列說法錯誤的是(

)A.從CH3CH2Br生成CH3CH2CN和CH3CH2NC的反應都是放熱反應B.過渡態(tài)TS1是由CN－的C原子進攻CH3CH2Br的α-C而形成的C.Ⅰ中“N—Ag”之間的作用力比Ⅱ中“C—Ag”之間的作用力弱D.生成CH3CH2CN放熱更多，低溫時CH3CH2CN是主要產物D【解析】AgCN＋CH3CH2Br的總能量大于CH3CH2CN＋AgBr的總能量，AgCN＋CH3CH2Br的總能量大于CH3CH2NC＋AgBr的總能量，兩個反應都是放熱反應，A正確；CN－的C原子進攻CH3CH2Br的α-C，形成過渡態(tài)TS1，B正確；中間產物Ⅰ斷鍵所需能量少，C正確；生成CH3CH2CN活化能大，D錯誤。11.(2024·河北卷改編)我國科技工作者設計了某可充電Mg-CO2電池，以Mg(TFSI)2為電解質，電解液中加入1,3-丙二胺(PDA)以捕獲CO2，使放電時CO2還原產物為MgC2O4。對上述電池放電時CO2的捕獲和轉化過程開展了進一步研究，電極上CO2轉化的三種可能反應路徑及相對能量變化如圖所示(*表示吸附態(tài))。A.PDA捕獲CO2的反應為

B.路徑2是優(yōu)先路徑，速控步驟反應式為下列說法錯誤的是(

)D12.(2024·江蘇卷)氫能是理想清潔能源，氫能產業(yè)鏈由制氫、儲氫和用氫組成。①H2中含有CO會使催化劑中毒。CH3COO[Cu(NH3)2]和氨水的混合溶液能吸收CO生成CH3COO[Cu(NH3)3CO]溶液，該反應的化學方程式為____________________

_____________________________________________________________________________________________________________________。CH3COO[Cu(NH3)2]＋NH3·H2O＋CO===CH3COO[Cu(NH3)3CO]＋H2O或CH3COO[Cu(NH3)2]＋NH3＋CO===CH3COO[Cu(NH3)3CO]②Al2O3含量與α-Fe表面積、出口處氨含量關系如圖1所示。Al2O3含量大于

2%，出口處氨含量下降的原因是__________________________________________________________________________________________________________________。圖1

Al2O3含量大于2%，α-Fe表面積減小，反應速率減小，產生的NH3減少；多孔Al2O3可作為氣體吸附劑，含量增大會吸附更多的NH3①密閉容器中，其他條件不變，向含有催化劑的0.1mol/LNaHCO3溶液中通入H2，HCOO－產率隨溫度變化如圖2所示。溫度高于70℃，HCOO－產率下降的可能原因是__________________________________________________________________________。圖2下降—NHD、DCOO－圖313.(2024·安徽卷)乙烯是一種用途廣泛的有機化工原料。由乙烷制乙烯的研究備受關注。[乙烷制乙烯](1)C2H6氧化脫氫反應：4學反應速率與化學平衡綜合－566(2)C2H6直接脫氫反應為C2H6(g)===C2H4(g)＋H2(g)

ΔH4，C2H6的平衡轉化率與溫度和壓強的關系如圖所示，則ΔH4___0(填“>”“<”或“＝”)。下列條件中，達到平衡時轉化率最接近40%的是___(填字母)。a.600℃，0.6MPab.700℃，0.7MPac.800℃，0.8MPa>b(Kx2遠大于Kx1)(Kx是以平衡物質的量分數(shù)代替平衡濃度計算的平衡常數(shù))。①僅發(fā)生反應ⅰ時，C2H6的平衡轉化率為25.0%，計算Kx1＝___。②同時發(fā)生反應ⅰ和ⅱ時，與僅發(fā)生反應ⅰ相比，C2H4的平衡產率______(填“增大”“減小”或“不變”)。增大[乙烷和乙烯混合氣的分離](4)通過Cu＋修飾的Y分子篩的吸附-脫附?？蓪崿F(xiàn)C2H4和C2H6混合氣的分離。

Cu＋的____________與C2H4分子的π鍵電子形成配位鍵，這種配位鍵強弱介于范德華力和共價鍵之間。用該分子篩分離C2H4和C2H6的優(yōu)點是________________________________________________________________________________。4s空軌道識別度高，能有效將C2H4和C2H6分離，分離出的產物中雜質少，純度較高(5)常溫常壓下，將C2H4和C2H6等體積混合，以一定流速通過某吸附劑。測得兩種氣體出口濃度(c)與進口濃度(c0)之比隨時間變化關系如圖所示。下列推斷合理的是______(填字母)。A.前30min，兩種氣體均未被吸附B.p點對應的時刻，出口氣體的主要成分是C2H6C.a～b對應的時間段內，吸附的C2H6逐漸被C2H4替代【解析】(1)根據(jù)蓋斯定理，反應①－反應②×2可得目標反應ΔH3＝ΔH1－2ΔH2＝(－209.8－178.1×2)kJ/mol＝－566kJ/mol。(2)從圖中可知，壓強相同的情況下，隨著溫度升高，C2H6的平衡轉化率增大，因此該反應為吸熱反應，ΔH4>0。600℃，0.6MPa時，C2H6的平衡轉化率略小于20%，a錯誤；700℃，0.7MPa時，C2H6的平衡轉化率略小于50%，最接近40%，b正確；800℃，0.8MPa時，C2H6的平衡轉化率略小于80%，c錯誤。BC叁高考特訓14化學反應原理小綜合化學反應機理1.(2024·常州期末)固載Ru基催化劑催化反應CO2(g)＋H2(g)===HCOOH(g)是實現(xiàn)CO2資源化的重要途徑。將一定比例的CO2和H2的混合氣體以一定流速通過裝有催化劑的反應器，在反應器出口處檢測到大量CO，其選擇性高達90%以上。下列說法錯誤的是(

)A.HCOOH既有酸性，又有還原性C.該反應中每消耗1molH2，轉移電子的數(shù)目約為2×6.02×1023D.該反應可能經歷了以下過程：①CO2＋H2===CO＋H2O、②CO＋H2O===HCOOH，且反應①的活化能大于反應②

D【解析】HCOOH可以繼續(xù)被氧化為CO2，分子中含有—COOH，故其既有還原性，又有酸性，A正確；反應物和生成物都是氣體，均可列入平衡常數(shù)表達式中，B正確；由CO2(g)＋H2(g)===HCOOH(g)知，每消耗1molH2，轉移2mol電子，則轉移電子的數(shù)目約為2×6.02×1023，C正確；在反應器出口處檢測到大量CO，其選擇性高達90%以上，說明反應②的速率較慢，故反應②的活化能大于反應①，D錯誤。A.該反應的ΔS>0C.反應中每消耗22.4LO2(標準狀況)，轉移電子數(shù)約為2×6.02×1023D.溫度不變，提高c起始(O2)或增大反應壓強，均能提高反應速率和SO2的轉化率DA.該反應的ΔS<0B.該反應達到平衡后，移除部分H2O(g)，正反應速率增大C.提高n(NO2)∶n(CH4)的比例，可增大NO2的平衡轉化率D.該反應每消耗1molNO2，轉移電子的數(shù)目約為4×6.02×1023【解析】

該反應為氣體分子數(shù)增加的反應，則ΔS>0，A錯誤；H2O(g)是生成物，在該反應達到平衡后，在移除部分H2O(g)的瞬間，逆反應速率減小而正反應速率不變，化學平衡正向移動，B錯誤；若提高n(NO2)∶n(CH4)的比例，相當于n(CH4)不變、增大n(NO2)，CH4的平衡轉化率增大，但NO2的平衡轉化率降低，C錯誤。D4.(2024·南通一模)反應2C2H4(g)＋6NO(g)＋3O2(g)===4CO2(g)＋4H2O(g)＋3N2(g)可用于去除氮氧化物，Cu＋催化該反應的過程如圖所示。下列說法正確的是(

)A.反應過程中，Cu＋參與反應，降低了反應的焓變D.步驟Ⅲ中每消耗1molCu＋(NO2)，轉移電子數(shù)目約為4×6.02×1023D5.(2024·無錫期末)電催化是利用催化劑電極進行電解以實現(xiàn)物質轉變的前沿方法。使用單原子催化劑電催化將CO2轉化為CO的部分機理如圖所示。下列說法正確的是(

)A.該催化過程在電解池的陽極進行B.該催化過程CO2發(fā)生了氧化反應C.甲、乙中的C原子的雜化類型不同D.催化劑原子吸附CO2中帶負電的部分C【解析】CO2轉變?yōu)镃O的過程中需要得到電子，故該過程在電解池的陰極進行，A錯誤；該催化過程中，C元素的化合價降低，CO2發(fā)生了還原反應，B錯誤；CO2分子中的C原子采取sp雜化，CO2分子得一個電子后，C原子的雜化方式改變，則甲、乙中C原子的雜化類型不同，C正確；催化劑吸附CO2中的C原子，CO2分子中的C原子帶正電荷，故催化劑原子吸附CO2中帶正電的部分，D錯誤。6.(2023·淮安期初)煉油、石化等含S2－工業(yè)廢水可通過催化氧化法進行處理。將MnO2嵌于聚苯胺(高溫會分解)表面制成催化劑，堿性條件下，催化氧化廢水的機理如圖所示。下列有關說法錯誤的是(

)A.催化劑因S覆蓋表面或進入空位而失效，高溫灼燒后也不可繼續(xù)使用C.反應過程中只有硫元素被氧化D.反應Ⅲ的ΔH>0CDA.該反應的ΔH>0C.反應前后，碳原子的雜化方式和化合價均沒有發(fā)生變化D.如圖所示的反應機理中，步驟Ⅰ可理解為帶部分負電荷的氫與HCO中帶部分正電荷的碳結合，帶部分正電荷的氫與帶部分負電荷的羥基氧結合生成水，HCO轉化為HCOO－8.(2024·蘇州期末)在壓強0.7MPa、溫度370℃下，化合物WS2催化反應H2S＋CH3OH===H2O＋CH3SH可用于制備甲硫醇，其反應過程如圖所示。下列說法正確的是(

)B.過程Ⅰ存在反應物吸附，S—H沒有斷裂D.若用CH3OD代替CH3OH，則生成CH3SDB【解析】0.7MPa、370℃時，H2O為氣態(tài)，應列入平衡常數(shù)表達式中，A錯誤；由圖可知，CH3OH、H2S中略帶負電荷的O、S均與大灰球相連，說明大灰球代表的是W原子，C錯誤；由圖中過程Ⅲ可知，在該過程中斷裂了C—O，若用CH3OD代替CH3OH，則應生成CH3SH，D錯誤。9.(2023·蘇州期中)利用CO2和H2組成原電池，在Pt電極的催化下可以生成甲烷，總反應為CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)。裝置中正負極之間采用質子交換膜分隔，在電極上CO2先轉化為*CO吸附在催化劑表面，隨后生成甲烷，部分機理如圖所示。下列說法正確的是(

)B.正極獲得CO的電極反應式：2H＋＋CO2－2e－

===CO＋H2OC.氣體中CO2的濃度越高，越利于甲烷的生成D.在催化劑表面生成CH4的反應為*CO＋6H===CH4＋H2ODDA.該反應的ΔS<0C.催化劑表面酸性越強，苯乙烯的產率越高11.(2024·無錫期末)MOFs是一種金屬團簇化合物材料，具有多孔結構，其吸

收H2S的機理如圖所示(R表示

)：

(1)適當增大MOFs材料中鋅含量，可提高吸附H2S的總量，原因是_________________________________________________________________________________。(2)狀態(tài)Ⅲ脫除H2S轉變?yōu)闋顟B(tài)Ⅰ，該過程可描述為_______________________________________________________________________(僅從斷鍵和成鍵角度描述)?！窘馕觥?1)由圖Ⅰ可知，Zn是配位中心，H2S可被Zn吸附，故適當增大MOFs材料中鋅含量，可提高配位中心的數(shù)量，從而提高吸附H2S的總量。適當增大MOFs材料中鋅含量，提高配位中心(吸附中心)的數(shù)量，從而提高吸附H2S的總量Zn===S斷裂，H—O斷裂；H與S形成H2S分子中S—H，Zn與O形成Zn—O肆高考特訓15化學反應速率與化學平衡綜合1.某溫度下，在一恒容密閉容器中進行如下兩個反應并達到平衡狀態(tài)：下列敘述錯誤的是(

)A.加入適量Z，①②平衡均不移動B.通入稀有氣體Ar，①平衡正向移動C.降溫時無法判斷Q濃度的增減D.通入Y，N的濃度增大B【解析】Z是固體，對平衡移動無影響，A正確；恒容通入Ar，參與反應的各物質濃度不變，平衡不移動，B錯誤；反應①是放熱反應，反應②是吸熱反應，降低溫度，兩個反應的移動方向不同，反應物的起始濃度未知，無法判斷Q的濃度增減，C正確；通入Y，反應①正向移動，Q的濃度增大，導致反應②逆向移動，則N的濃度增大，D正確。2.(2024·泰州一模)二甲醚和水蒸氣制氫氣可作為燃料電池的氫能源，發(fā)生的主要反應如下：反應Ⅰ.CH3OCH3(g)＋H2O(g)===2CH3OH(g)ΔH1>0反應Ⅱ.CH3OH(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋3H2(g)ΔH2>0反應Ⅲ.CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)ΔH3>0A.曲線a表示CH3OCH3實際轉化率隨溫度的變化B.200℃時，反應Ⅱ的速率大于反應Ⅲ的速率D.一定溫度下，若增大壓強，CO的平衡產量不變D3.(2024·蘇錫常鎮(zhèn)一模)采用熱分解法脫除沼氣中的H2S過程中涉及的主要反應如下：保持100kPa不變，將H2S與CH4按2∶1體積比投料，并用N2稀釋，在不同溫度下反應達到平衡時，所得H2、S2與CS2的體積分數(shù)如圖所示。下列說法正確的是(

)B.曲線Y代表的是CS2的平衡體積分數(shù)C.高于1050℃時，H2S平衡轉化率與CH4平衡轉化率的差值隨溫度升高減小D.1050℃下反應，增大體系的壓強，平衡后H2的體積分數(shù)可能達到0.07C4.(2024·南通二模)逆水煤氣變換反應是一種CO2