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文檔簡介
專題八化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡1.(2023·廣東卷)催化劑Ⅰ和Ⅱ均能催化反應(yīng)R(g)P(g)。反應(yīng)歷程(下圖)中,M為中間產(chǎn)物。其他條件相同時,下列說法不正確的是()A.使用Ⅰ和Ⅱ,反應(yīng)歷程都分4步進(jìn)行B.反應(yīng)達(dá)平衡時,升高溫度,R的濃度增大C.使用Ⅱ時,反應(yīng)體系更快達(dá)到平衡D.使用Ⅰ時,反應(yīng)過程中M所能達(dá)到的最高濃度更大解析:由題圖可知兩種催化劑均出現(xiàn)四個波峰,所以使用Ⅰ和Ⅱ,反應(yīng)歷程都分4步進(jìn)行,A項(xiàng)正確;由題圖可知該反應(yīng)是放熱反應(yīng),所以達(dá)平衡時,升高溫度,平衡逆向移動,R的濃度增大,B項(xiàng)正確;由題圖可知Ⅰ的最高活化能小于Ⅱ的最高活化能,所以使用Ⅰ時反應(yīng)速率更大,反應(yīng)體系更快達(dá)到平衡,C項(xiàng)錯誤;由題圖可知在前兩個歷程中使用Ⅰ活化能較低,反應(yīng)速率較大,后兩個歷程中使用Ⅰ活化能較高,反應(yīng)速率較慢,所以使用Ⅰ時,反應(yīng)過程中M所能達(dá)到的最高濃度更大,D項(xiàng)正確。故選C。答案:C2.(2023·湖南卷)向一恒容密閉容器中加入1molCH4和一定量的H2O,發(fā)生反應(yīng):CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),CH4的平衡轉(zhuǎn)化率按不同投料比xeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x=\f(n(CH4),n(H2O))))隨溫度的變化曲線如圖所示。下列說法錯誤的是()A.x1<x2B.反應(yīng)速率:vb正<vc正C.點(diǎn)a、b、c對應(yīng)的平衡常數(shù):Ka<Kb=KcD.反應(yīng)溫度為T1,當(dāng)容器內(nèi)壓強(qiáng)不變時,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)解析:一定條件下,增大水的濃度,能提高CH4的轉(zhuǎn)化率,即x值越小,CH4的轉(zhuǎn)化率越大,則x1<x2,故A項(xiàng)正確;b點(diǎn)和c點(diǎn)溫度相同,CH4的起始物質(zhì)的量都為1mol,b點(diǎn)x值小于c點(diǎn),則b點(diǎn)加水多,反應(yīng)物濃度大,則反應(yīng)速率:vb正>vc正,故B項(xiàng)錯誤;由題圖可知,x一定時,溫度升高CH4的平衡轉(zhuǎn)化率增大,說明正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),溫度升高平衡正向移動,K增大,溫度相同,K不變,則點(diǎn)a、b、c對應(yīng)的平衡常數(shù):Ka<Kb=Kc,故C項(xiàng)正確;該反應(yīng)為氣體分子數(shù)增大的反應(yīng),反應(yīng)進(jìn)行時壓強(qiáng)發(fā)生改變,所以溫度一定時,當(dāng)容器內(nèi)壓強(qiáng)不變時,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故D項(xiàng)正確。故選B。答案:B3.(2023·浙江卷)“碳達(dá)峰·碳中和”是我國社會發(fā)展重大戰(zhàn)略之一,CH4還原CO2是實(shí)現(xiàn)“雙碳”經(jīng)濟(jì)的有效途徑之一,相關(guān)的主要反應(yīng)有:Ⅰ:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)ΔH1=+247kJ·mol-1,K1Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41kJ·mol-1,K2請回答下列問題:(1)有利于提高CO2平衡轉(zhuǎn)化率的條件是__________(填字母)。A.低溫低壓B.低溫高壓C.高溫低壓D.高溫高壓(2)反應(yīng)CH4(g)+3CO2(g)4CO(g)+2H2O(g)的ΔH=__________kJ·mol-1,K=__________(用K1、K2表示)。(3)恒壓、750℃時,CH4和CO2按物質(zhì)的量之比1∶3投料,反應(yīng)經(jīng)如下流程(主要產(chǎn)物已標(biāo)出)可實(shí)現(xiàn)CO2高效轉(zhuǎn)化。①下列說法正確的是________(填字母)。A.Fe3O4可循環(huán)利用,CaO不可循環(huán)利用B.過程ⅱ,CaO吸收CO2可促進(jìn)Fe3O4氧化CO的平衡正移C.過程ⅱ產(chǎn)生的H2O最終未被CaO吸收,在過程ⅲ被排出D.相比于反應(yīng)Ⅰ,該流程的總反應(yīng)還原1molCO2需吸收的能量更多②過程ⅱ平衡后通入He,測得一段時間內(nèi)CO物質(zhì)的量上升,根據(jù)過程ⅲ,結(jié)合平衡移動原理,解釋CO物質(zhì)的量上升的原因:________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)CH4還原能力(R)可衡量CO2轉(zhuǎn)化效率,R=eq\f(Δn(CO2),Δn(CH4))(同一時段內(nèi)CO2與CH4的物質(zhì)的量變化量之比)。①常壓下CH4和CO2按物質(zhì)的量之比1∶3投料,某一時段內(nèi)CH4和CO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化如圖1,請?jiān)趫D2中畫出400~1000℃之間R的變化趨勢,并標(biāo)明1000℃時間R值。②催化劑X可提高R值,另一時段內(nèi)CH4轉(zhuǎn)化率、R值隨溫度變化如下表:溫度/℃480500520550CH4轉(zhuǎn)化率/%7.911.520.234.8R2.62.42.11.8下列說法不正確的是________(填字母)。A.R值提高是由于催化劑X選擇性地提高反應(yīng)Ⅱ的速率B.溫度越低,含氫產(chǎn)物中H2O占比越高C.溫度升高,CH4轉(zhuǎn)化率增加,CO2轉(zhuǎn)化率降低,R值減小D.改變催化劑提高CH4轉(zhuǎn)化率,R值不一定增大解析:(1)反應(yīng)Ⅰ為氣體體積增大的吸熱反應(yīng),反應(yīng)Ⅱ?yàn)闅怏w體積不變的吸熱反應(yīng),ΔH>0,升高溫度,平衡正移,CH4平衡轉(zhuǎn)化率增大;降低壓強(qiáng),平衡正移,CH4平衡轉(zhuǎn)化率增大,故有利于提高CO2平衡轉(zhuǎn)化率的條件是高溫低壓;故選C。(2)根據(jù)蓋斯定律,將反應(yīng)Ⅰ+Ⅱ×2得反應(yīng)CH4(g)+3CO2(g)4CO(g)+2H2O(g);故ΔH=ΔH1+2ΔH2=+329kJ·mol-1,K=K1·Keq\o\al(2,2)。(3)①根據(jù)流程可知,F(xiàn)e3O4轉(zhuǎn)化為Fe,F(xiàn)e又轉(zhuǎn)化為Fe3O4,F(xiàn)e3O4可循環(huán)利用;CaCO3受熱分解生成CaO和CO2,CaO又與CO2反應(yīng)生成CaCO3,CaO也可循環(huán)利用,A項(xiàng)錯誤;過程ⅱ,CaO吸收CO2,使CO2濃度降低,促進(jìn)Fe3O4氧化CO的平衡正移,B項(xiàng)正確;過程ⅱCaO吸收CO2,而產(chǎn)生的H2O最終未被CaO吸收,在過程ⅲ被排出,C項(xiàng)正確;焓變只與起始物質(zhì)的量有關(guān),與過程無關(guān),故相比于反應(yīng)Ⅰ,該流程的總反應(yīng)還原1molCO2需吸收的能量一樣多,D項(xiàng)錯誤;故選BC。②通入He,CaCO3分解平衡正移,導(dǎo)致eq\f(c(CO2),c(CO))增大,促進(jìn)Fe還原CO2平衡正移,故過程ⅱ平衡后通入He,測得一段時間內(nèi)CO物質(zhì)的量上升。(4)①根據(jù)題圖1可知1000℃時,CH4轉(zhuǎn)化率為100%,即Δn(CH4)=1mol,CO2轉(zhuǎn)化率為60%,即Δn(CO2)=3mol×60%=1.8mol,故R=eq\f(Δn(CO2),Δn(CH4))=eq\f(1.8mol,1mol)=1.8,確定始末兩點(diǎn)后,再找出R的變化趨勢,在700~1000℃,α(CH4)接近100%,而α(CO2)繼續(xù)增大,所以這一段R的趨勢為增大(700℃時,R<1.8),另一方面,起始點(diǎn)R=2.1,比700℃時高,所以應(yīng)該是一條拐點(diǎn)在600~700℃的曲線。故400~1000℃R的變化趨勢如圖。②R值提高是由于催化劑X選擇性地提高反應(yīng)Ⅱ的速率,使單位時間內(nèi)反應(yīng)Ⅱ中CO2的轉(zhuǎn)化率增大,Δn(CO2)增大的倍數(shù)比Δn(CH4)大,則R提高,A項(xiàng)正確;根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知,溫度越低,CH4轉(zhuǎn)化率越小,而R越大,Δn(CO2)增大的倍數(shù)比Δn(CH4)大,含氫產(chǎn)物中H2O占比越高,B項(xiàng)正確;溫度升高,CH4轉(zhuǎn)化率增加,CO2轉(zhuǎn)化率也增大,且兩個反應(yīng)中的CO2轉(zhuǎn)化率均增大,增大倍數(shù)多,故R值增大,C項(xiàng)不正確;改變催化劑使反應(yīng)有選擇性按反應(yīng)Ⅰ而提高CH4轉(zhuǎn)化率,若CO2轉(zhuǎn)化率減小,則R值不一定增大,D項(xiàng)正確。故選C。答案:(1)C(2)+329K1·Keq\o\al(2,2)(3)①BC②通入He,CaCO3分解平衡正移,導(dǎo)致eq\f(c(CO2),c(CO))增大,促進(jìn)Fe還原CO2平衡正移(4)①圖見解析②C化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡是高中化學(xué)重要理論主干知識,試題難度一般較大,特別是原理綜合題型,將多個知識點(diǎn)組合在一起,客觀上增加了思維容量。化學(xué)反應(yīng)速率一般考查形式:一是考查化學(xué)反應(yīng)速率圖像問題;二是考查化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素;三是在填空題中綜合考查。化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向和限度一般考查形式有一是在選擇題中某個選項(xiàng)考查可逆反應(yīng)焓變和熵變的大??;二是考查化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷;三是與化學(xué)平衡相結(jié)合考查化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用等。化學(xué)平衡的移動考查形式固定,一般是以圖像或者表格的形式為載體,考查平衡移動、化學(xué)平衡的計(jì)算、等效平衡、平衡圖像等知識點(diǎn),綜合性強(qiáng),難度大,為選擇題中的壓軸題型。在填空題中也會結(jié)合工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)考查平衡狀態(tài)的判斷、平衡圖像、化學(xué)平衡常數(shù)等。1.下列說法正確的是()A.往平衡體系FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl中加入KCl固體。平衡將向逆反應(yīng)方向移動,溶液顏色將變淺B.升高溫度,平衡向吸熱反應(yīng)方向移動,此時v(放)減小,v(吸)增大C.合成氨反應(yīng)需要使用催化劑,說明催化劑可以促進(jìn)該平衡向生成氨的方向移動,所以也可以用勒夏特列原理解釋使用催化劑的原因D.二氧化氮與四氧化二氮的平衡體系,加壓后顏色加深解析:A項(xiàng),反應(yīng)的本質(zhì)是Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,與K+、Cl-無關(guān),錯誤;B項(xiàng),升高溫度,反應(yīng)速率均增大,錯誤;C項(xiàng),催化劑可以縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時間,但是不會改變平衡狀態(tài),錯誤;D項(xiàng),增大壓強(qiáng),平衡向生成N2O4的方向移動,但是NO2的濃度是增大的,正確。故選D。答案:D2.在密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)N2+O22NO,下列條件能增大反應(yīng)速率的是()A.增大體積使壓強(qiáng)減小B.體積不變,充入N2使壓強(qiáng)增大C.體積不變,充入He使壓強(qiáng)增大D.壓強(qiáng)不變,充入氣體Ne解析:增大體積使壓強(qiáng)減小,物質(zhì)濃度減小,反應(yīng)速率減小,故A項(xiàng)錯誤;體積不變,充入N2使壓強(qiáng)增大,氮?dú)鉂舛仍龃?,反?yīng)速率增大,故B項(xiàng)正確;體積不變,充入He使壓強(qiáng)增大,反應(yīng)物濃度不變,反應(yīng)速率不變,故C項(xiàng)錯誤;壓強(qiáng)不變,充入氣體Ne,體積增大,反應(yīng)物濃度減小,反應(yīng)速率減小,故D項(xiàng)錯誤。故選B。答案:B3.A(g)+3B(g)2C(g)在不同條件下的反應(yīng)速率表示如下,其中反應(yīng)進(jìn)行最快的是()A.v(A)=0.01mol/(L·s)B.v(B)=0.02mol/(L·s)C.v(B)=0.60mol/(L·min)D.v(C)=1.00mol/(L·min)解析:解答本題可根據(jù)不同物質(zhì)的速率之比等于計(jì)量數(shù)之比將不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率轉(zhuǎn)化為同一物質(zhì)以同一單位表示的速率進(jìn)行比較。v(A)=0.01mol/(L·s)=0.6mol/(L·min);v(B)=0.02mol/(L·s)=1.2mol/(L·min),則v(A)=eq\f(1,3)v(B)=0.4mol/(L·min);v(B)=0.60mol/(L·min),則v(A)=eq\f(1,3)v(B)=0.2mol/(L·min);v(C)=1.00mol/(L·min),則v(A)=eq\f(1,2)v(C)=0.5mol/(L·min);綜上所述反應(yīng)進(jìn)行最快的是A項(xiàng)。故選A。答案:A4.在一密閉容器中,進(jìn)行如下反應(yīng):CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),能作為判斷該反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)的是()A.混合氣體的密度保持不變B.容器內(nèi)的總壓不隨時間變化C.v正(H2)=v逆(H2O)D.c(CO2)=c(CO)解析:在一密閉容器中,反應(yīng)物、生成物都是氣體,所以混合氣體的密度保持不變不能作為判斷反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù),故A項(xiàng)錯誤;因?yàn)榉磻?yīng)前、后化學(xué)計(jì)量數(shù)相等,所以容器內(nèi)的總壓不隨時間變化時,不能作為判斷反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù),故B項(xiàng)錯誤;根據(jù)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)反應(yīng)可知,當(dāng)v正(H2)=v逆(H2O)說明反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài),故C項(xiàng)正確;根據(jù)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)反應(yīng)可知,當(dāng)c(CO2)=c(CO)不能說明反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài),故D項(xiàng)錯誤。故選C。答案:C5.在一容積不變,絕熱的密閉容器中發(fā)生可逆反應(yīng):2X(s)Y(g)+Z(g),以下不能說明該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是()A.混合氣體的密度不再變化B.反應(yīng)容器中Y的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變C.該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)不變D.容器中混合氣體的平均相對分子量不變解析:由2X(s)Y(g)+Z(g)可知,反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量是變量,容器的體積不變,則反應(yīng)過程中混合氣體的密度是變量,當(dāng)混合氣體的密度不再變化時,各氣體的質(zhì)量不再改變,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),所以混合氣體的密度不再變化,能判斷反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故A項(xiàng)不符合題意;當(dāng)反應(yīng)容器中Y的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變時,因?yàn)轶w積不變,說明Y的濃度不再改變,反應(yīng)達(dá)到平衡,所以反應(yīng)容器中Y的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變,能說明該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài),故B項(xiàng)不符合題意;由反應(yīng)2X(s)Y(g)+Z(g)是在絕熱的密閉容器中進(jìn)行可知,溫度是變量,而平衡常數(shù)只是溫度的函數(shù),當(dāng)反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)不變時,說明溫度不再改變,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),所以該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)不變,能說明該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài),故C項(xiàng)不符合題意;由2X(s)Y(g)+Z(g)可知,反應(yīng)前反應(yīng)物是固體,反應(yīng)后產(chǎn)物是氣體,且產(chǎn)生的氣體比例不會改變,總是1∶1,則混合氣體的平均相對分子量M=eq\f(M(Y)+M(Z),2)是定值,所以當(dāng)容器內(nèi)氣體的平均相對分子量不變時,不能判斷反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故D項(xiàng)符合題意。故選D。答案:D6.已知反應(yīng):2X(l)Y(l),取等量X,分別在0℃和20℃下,測得其轉(zhuǎn)化率隨時間變化的關(guān)系曲線(αt)如圖所示。下列說法正確的是()A.曲線Ⅰ代表0℃下X的αt曲線B.反應(yīng)進(jìn)行到66min時,Y的物質(zhì)的量為0.113molC.該反應(yīng)ΔH>0D.加入催化劑,X的平衡轉(zhuǎn)化率升高解析:據(jù)圖可知,平衡前反應(yīng)相同時間,曲線Ⅰ所示條件下轉(zhuǎn)化率更小,即反應(yīng)速率更小,溫度越低,反應(yīng)速率越小,所以曲線Ⅰ代表0℃下X的αt曲線,A項(xiàng)正確;據(jù)圖可知反應(yīng)進(jìn)行到66min時,X的轉(zhuǎn)化率為0.113,但初始投料未知,所以無法計(jì)算此時Y的物質(zhì)的量,B項(xiàng)錯誤;曲線Ⅱ所示溫度更高,但平衡時X的轉(zhuǎn)化率低,說明升高溫度,平衡逆向移動,正反應(yīng)為放熱反應(yīng),ΔH<0,C項(xiàng)錯誤;催化劑可以增大反應(yīng)速率,但不能改變平衡轉(zhuǎn)化率,D項(xiàng)錯誤。故選A。答案:A考點(diǎn)一化學(xué)反應(yīng)速率及其影響因素1.化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算(1)公式法:v(B)=eq\f(Δc(B),Δt)。注意:①求純液體、固體物濃度,不能使用公式法。②無論濃度是增加還是減少,反應(yīng)速率只取正值。③單位使用要規(guī)范。(2)比值法:同一化學(xué)反應(yīng),各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于方程式中的系數(shù)比。對于反應(yīng):aA(g)+bB(g)=cC(g)+dD(g),v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=a∶b∶c∶d。2.正確理解化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素(1)“惰性氣體”對反應(yīng)速率的影響。①恒溫恒容:充入“惰性氣體”總壓增大→參與反應(yīng)的物質(zhì)濃度不變(活化分子濃度不變)→反應(yīng)速率不變。②恒溫恒壓:充入“惰性氣體”體積增大參與反應(yīng)的物質(zhì)濃度減小(活化分子濃度減小)反應(yīng)速率減小。(2)純液體、固體對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。在化學(xué)反應(yīng)中,純液體和固態(tài)物質(zhì)的濃度為常數(shù),故不能用固態(tài)物質(zhì)的濃度變化來表示反應(yīng)速率,但是固態(tài)反應(yīng)物顆粒的大小是影響反應(yīng)速率的條件之一,如煤粉由于表面積大,燃燒時比煤塊快得多。(3)外界條件對可逆反應(yīng)的正、逆反應(yīng)速率的影響方向是一致的,但影響程度不一定相同。條件改變影響增大反應(yīng)物濃度v(正)瞬間增大,v(逆)瞬間不變,隨后也增大增大壓強(qiáng)v(正)和v(逆)都增大,氣體分子數(shù)減小方向的反應(yīng)速率增大的程度大對無氣體參加或生成的化學(xué)反應(yīng)的速率無影響反應(yīng)前、后氣體分子數(shù)不變的反應(yīng),正、逆反應(yīng)速率同等程度地增大升高溫度v(正)和v(逆)都增大,但吸熱反應(yīng)方向的反應(yīng)速率增大的程度大使用催化劑能同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率3.活化分子、有效碰撞與反應(yīng)速率的關(guān)系1.解答化學(xué)反應(yīng)速率及影響因素試題的思維建模2.化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)拓展對于一個基元反應(yīng):αA+βD=γG+hH其化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)數(shù)學(xué)表達(dá)式為:v=kcα(A)cβ(D)上式中的k稱為反應(yīng)速率常數(shù)又稱速率常數(shù)。k的物理意義:在一定的條件下(溫度、催化劑),反應(yīng)物濃度為1mol·L-1時的反應(yīng)速率。k與反應(yīng)物濃度無關(guān)。其特征有:(1)反應(yīng)不同,k值不同。(2)同一反應(yīng),溫度不同k值不同。(3)同一反應(yīng),溫度一定時,有無催化劑k也是不同的。不同反應(yīng)有不同的速率常數(shù),速率常數(shù)與反應(yīng)溫度、反應(yīng)介質(zhì)(溶劑)、催化劑等有關(guān),甚至?xí)S反應(yīng)器的形狀、性質(zhì)而異。與濃度無關(guān),但受溫度、催化劑、固體表面性質(zhì)等因素的影響。(2022·浙江卷)在恒溫恒容條件下,發(fā)生反應(yīng)A(s)+2B(g)3X(g),c(B)隨時間的變化如圖中曲線甲所示。下列說法不正確的是()A.從a、c兩點(diǎn)坐標(biāo)可求得從a到c時間間隔內(nèi)該化學(xué)反應(yīng)的平均速率B.從b點(diǎn)切線的斜率可求得該化學(xué)反應(yīng)在反應(yīng)開始時的瞬時速率C.不同時刻都存在關(guān)系:2v(B)=3v(X)D.維持溫度、容積、反應(yīng)物起始的量不變,向反應(yīng)體系中加入催化劑,c(B)隨時間變化關(guān)系如圖中曲線乙所示解析:題圖中可以得到單位時間內(nèi)的濃度變化,反應(yīng)速率是單位時間內(nèi)物質(zhì)的濃度變化量,從a、c兩點(diǎn)坐標(biāo)可求得從a到c時間間隔內(nèi)該化學(xué)反應(yīng)的平均速率,選項(xiàng)A正確;b點(diǎn)處的切線的斜率是此時刻物質(zhì)濃度除以此時刻時間,為反應(yīng)物B的瞬時速率,選項(xiàng)B正確;化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比,3v(B)=2v(X),選項(xiàng)C不正確;維持溫度、容積不變,向反應(yīng)體系中加入催化劑,平衡不移動,反應(yīng)速率增大,達(dá)到新的平衡狀態(tài),平衡狀態(tài)與原來的平衡狀態(tài)相同,選項(xiàng)D正確。故選C。答案:C化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡是歷年高考的重點(diǎn)和熱點(diǎn),近幾年高考對化學(xué)平衡的考查比較穩(wěn)定,題型有選擇題和填空題。在選擇題中命題內(nèi)容常與熱化學(xué)結(jié)合,融圖像于一體,重點(diǎn)考查化學(xué)平衡的基本概念和影響平衡移動的條件,化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的實(shí)驗(yàn)分析和設(shè)計(jì),速率和平衡計(jì)算及讀圖、析圖、獲取信息、采集處理數(shù)據(jù)等,需特別關(guān)注平衡常數(shù)表達(dá)式的簡單計(jì)算及應(yīng)用。在分析外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響時,一定要和平衡移動區(qū)分開,速率比較的是快慢,而平衡移動取決于v(正)和v(逆)的相對大小。例如對于一個放熱反應(yīng),降低溫度,平衡正向移動,v(正)>v(逆),但是v(正)和v(逆)較原平衡均是減小的;另外需要注意的是不能用物質(zhì)的量的變化量計(jì)算反應(yīng)速率;比較速率大小時要注意用同一反應(yīng)物或生成物的速率比較,單位要一致。1.(2022·廣東卷)在相同條件下研究催化劑Ⅰ、Ⅱ?qū)Ψ磻?yīng)X→2Y的影響,各物質(zhì)濃度c隨反應(yīng)時間t的部分變化曲線如圖,則()A.無催化劑時,反應(yīng)不能進(jìn)行B.與催化劑Ⅰ相比,Ⅱ使反應(yīng)活化能更低C.a(chǎn)曲線表示使用催化劑Ⅱ時X的濃度隨t的變化D.使用催化劑Ⅰ時,0~2min內(nèi),v(X)=1.0mol/(L·min)解析:由題圖可知,無催化劑時,隨反應(yīng)進(jìn)行,生成物濃度也在增加,說明反應(yīng)也在進(jìn)行,故A項(xiàng)錯誤;由題圖可知,催化劑Ⅰ比催化劑Ⅱ催化效果好,說明催化劑Ⅰ使反應(yīng)活化能更低,反應(yīng)更快,故B項(xiàng)錯誤;由題圖可知,使用催化劑Ⅱ時,在0~2min內(nèi)Y的濃度變化了2.0mol·L-1,而a曲線表示的X的濃度變化了2.0mol·L-1,二者變化量之比不等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,所以a曲線不表示使用催化劑Ⅱ時X濃度隨時間t的變化,故C項(xiàng)錯誤;使用催化劑Ⅰ時,在0~2min內(nèi),Y的濃度變化了4.0mol·L-1,則v(Y)=eq\f(c(Y),t)=eq\f(4.0mol·L-1,2min)=2.0mol/(L·min),v(X)=eq\f(1,2)v(Y)=eq\f(1,2)×2.0mol/(L·min)=1.0mol/(L·min),故D項(xiàng)正確。故選D。答案:D2.(2021·廣東卷)反應(yīng)X=2Z經(jīng)歷兩步:①X→Y;②Y→2Z。反應(yīng)體系中X、Y、Z的濃度c隨時間t的變化曲線如圖所示。下列說法不正確的是()A.a(chǎn)為c(X)隨t的變化曲線B.t1時,c(X)=c(Y)=c(Z)C.t2時,Y的消耗速率大于生成速率D.t3后,c(Z)=2c0-c(Y)解析:由題中信息可知,反應(yīng)X=2Z經(jīng)歷兩步:①X→Y;②Y→2Z。因此,題圖中呈不斷減小趨勢的a線為X的濃度c隨時間t的變化曲線,呈不斷增加趨勢的線為Z的濃度c隨時間t的變化曲線,先增加后減小的線為Y的濃度c隨時間t的變化曲線。X是唯一的反應(yīng)物,隨著反應(yīng)的發(fā)生,其濃度不斷減小,因此,由題圖可知,a為c(X)隨t的變化曲線,A項(xiàng)正確;由題圖可知,分別代表3種不同物質(zhì)的曲線相交于t1時刻,因此,t1時c(X)=c(Y)=c(Z),B項(xiàng)正確;由題圖中信息可知,t2時刻以后,Y的濃度仍在不斷減小,說明t2時刻兩步反應(yīng)仍在向正反應(yīng)方向發(fā)生,而且反應(yīng)①生成Y的速率小于反應(yīng)②消耗Y的速率,即t2時Y的消耗速率大于生成速率,C項(xiàng)正確;由題圖可知,t3時刻反應(yīng)①完成,X完全轉(zhuǎn)化為Y,若無反應(yīng)②發(fā)生,則c(Y)=c0,由于反應(yīng)②Y→2Z的發(fā)生,t3時刻Y濃度的變化量為c0-c(Y),變化量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,所以Z的濃度的變化量為2[c0-c(Y)],這種關(guān)系在t3后仍成立,D項(xiàng)不正確。故選D。答案:D3.(2022·浙江卷改編)恒溫恒容的密閉容器中,在某催化劑表面上發(fā)生氨的分解反應(yīng):2NH3(g)N2(g)+3H2(g),測得不同起始濃度和催化劑表面積下氨濃度隨時間的變化,如下表所示,下列說法不正確的是()編號表面積/cm2不同時刻的c(NH3)/(×103mol·L-1)0min20min40min60min80min①a2.402.001.601.200.80②a1.200.800.40x③2a2.401.600.800.400.40A.實(shí)驗(yàn)①,0~20min,v(N2)=1.00×10-5mol/(L·min)B.實(shí)驗(yàn)②,60min時處于平衡狀態(tài),x≠0.40C.相同條件下,增加氨的濃度,反應(yīng)速率增大D.相同條件下,增加催化劑的表面積,反應(yīng)速率增大解析:實(shí)驗(yàn)①中,0~20min,氨濃度變化量為2.40×10-3mol·L-1-2.00×10-3mol·L-1=4.00×10-4mol·L-1,v(NH3)=eq\f(4.00×10-4mol·L-1,20min)=2.00×10-5mol/(L·min),反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,v(N2)=eq\f(1,2)v(NH3)=1.00×10-5mol/(L·min),A項(xiàng)正確;催化劑表面積大小只影響反應(yīng)速率,不影響平衡,實(shí)驗(yàn)③中氨初始濃度與實(shí)驗(yàn)①中一樣,實(shí)驗(yàn)③達(dá)到平衡時氨濃度為4.00×10-4mol·L-1,則實(shí)驗(yàn)①達(dá)到平衡時氨濃度也為4.00×10-4mol·L-1,而恒溫恒容條件下,實(shí)驗(yàn)②相對于實(shí)驗(yàn)①為減小壓強(qiáng),平衡正向移動,因此實(shí)驗(yàn)②60min時處于平衡狀態(tài),x<0.4,即x≠0.4,B項(xiàng)正確;實(shí)驗(yàn)①、實(shí)驗(yàn)②中0~20min、20min~40min氨濃度變化量都是4.00×10-4mol·L-1,實(shí)驗(yàn)②中60min時反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),實(shí)驗(yàn)①和實(shí)驗(yàn)②催化劑表面積相同,實(shí)驗(yàn)①中氨初始濃度是實(shí)驗(yàn)②中氨初始濃度的兩倍,實(shí)驗(yàn)①60min時反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài),相同條件下,增加氨濃度,反應(yīng)速率并沒有增大,C項(xiàng)錯誤;對比實(shí)驗(yàn)①和實(shí)驗(yàn)③,氨濃度相同,實(shí)驗(yàn)③中催化劑表面積是實(shí)驗(yàn)①中催化劑表面積的兩倍,實(shí)驗(yàn)③先達(dá)到平衡狀態(tài),實(shí)驗(yàn)③的反應(yīng)速率大,說明相同條件下,增加催化劑的表面積,反應(yīng)速率增大,D項(xiàng)正確。故選C。答案:C4.(2022·北京卷)CO2捕獲和轉(zhuǎn)化可減少CO2排放并實(shí)現(xiàn)資源利用,原理如圖1所示。反應(yīng)①完成之后,以N2為載氣,將恒定組成的N2、CH4混合氣,以恒定流速通入反應(yīng)器,單位時間流出氣體各組分的物質(zhì)的量隨反應(yīng)時間變化如圖2所示。反應(yīng)過程中始終未檢測到CO2,在催化劑上有積炭。下列說法不正確的是()A.反應(yīng)①為CaO+CO2=CaCO3;反應(yīng)②為CaCO3+CH4CaO+2CO+2H2B.t1~t3,n(H2)比n(CO)多,且生成H2的速率不變,推測有副反應(yīng)CH4C+2H2C.t2時刻,副反應(yīng)生成H2的速率大于反應(yīng)②生成H2的速率D.t3之后,生成CO的速率為0,是因?yàn)榉磻?yīng)②不再發(fā)生解析:由題干圖1所示信息可知,反應(yīng)①為CaO+CO2=CaCO3,結(jié)合氧化還原反應(yīng)配平可得反應(yīng)②為CaCO3+CH4CaO+2CO+2H2,A項(xiàng)正確;由題圖2信息可知,t1~t3,n(H2)比n(CO)多,且生成H2速率不變,且反應(yīng)過程中始終未檢測到CO2,在催化劑上有積炭,故可能有副反應(yīng)CH4C+2H2,反應(yīng)②和副反應(yīng)中CH4和H2的系數(shù)比均為1∶2,B項(xiàng)正確;由反應(yīng)②方程式可知,H2和CO的反應(yīng)速率相等,而由題圖2中t2時刻信息可知,H2的反應(yīng)速率未變,仍然為2mmol·min-1,而CO變?yōu)?~2mmol·min-1之間,故能夠說明副反應(yīng)生成H2的速率小于反應(yīng)②生成H2速率,C項(xiàng)錯誤;由題圖2信息可知,t3之后,CO的速率為0,CH4的速率逐漸增大,最終恢復(fù)到1,說明生成CO的速率為0,是因?yàn)榉磻?yīng)②不再發(fā)生,而后副反應(yīng)逐漸停止反應(yīng),D項(xiàng)正確。故選C。答案:C5.(2023·梅州統(tǒng)考模擬預(yù)測)在恒容密閉容器中,分別在T1、T2溫度下T1<T2,發(fā)生反應(yīng)3A(g)2B(g)ΔH<0,反應(yīng)體系中各
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