第二章　化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡　體系構(gòu)建　高考體驗 學(xué)案 （含答案）-2023-2024學(xué)年（人教版2023）高中化學(xué)選擇性必修1

第第頁第二章化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡體系構(gòu)建高考體驗學(xué)案（含答案）—2023-2024學(xué)年（人教版2023）高中化學(xué)選擇性必修1第二章化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡體系構(gòu)建高考體驗

考向一化學(xué)反應(yīng)速率

例1(2022·廣東，15)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－1·min－1

例2(2022·浙江6月選考，20)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()

編號時間/mincNH3/10－3mol·L－1表面積/cm2020406080

①a2.402.001.601.200.80

②a1.200.800.40x

③2a2.401.600.800.400.40

A.實驗①，0～20min，v(N2)＝1.00×10－5mol·L－1·min－1

B．實驗②，60min時處于平衡狀態(tài)，x≠0.40

C．相同條件下，增加氨氣的濃度，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

考向二化學(xué)平衡

例3(2022·全國甲卷，28)金屬鈦(Ti)在航空航天、醫(yī)療器械等工業(yè)領(lǐng)域有著重要用途，目前生產(chǎn)鈦的方法之一是將金紅石(TiO2)轉(zhuǎn)化為TiCl4，再進(jìn)一步還原得到鈦?；卮鹣铝袉栴}：

(1)TiO2轉(zhuǎn)化為TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1000℃時反應(yīng)的熱化學(xué)方程式及其平衡常數(shù)如下：

(ⅰ)直接氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(g)＋O2(g)ΔH1＝＋172kJ·mol－1，Kp1＝1.0×10－2

(ⅱ)碳氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(g)＋2CO(g)ΔH2＝－51kJ·mol－1，Kp2＝1.2×1012Pa

①反應(yīng)2C(s)＋O2(g)===2CO(g)的ΔH為__________kJ·mol－1，Kp＝__________Pa。

②碳氯化的反應(yīng)趨勢遠(yuǎn)大于直接氯化，其原因是___________________________________。

③對于碳氯化反應(yīng)：增大壓強(qiáng)，平衡__________移動(填“向左”“向右”或“不”)；溫度升高，平衡轉(zhuǎn)化率______(填“變大”“變小”或“不變”)。

(2)在1.0×105Pa，將TiO2、C、Cl2以物質(zhì)的量比1∶2.2∶2進(jìn)行反應(yīng)。體系中氣體平衡組成比例(物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))隨溫度變化的理論計算結(jié)果如圖所示。

①反應(yīng)C(s)＋CO2(g)===2CO(g)的平衡常數(shù)Kp(1400℃)＝__________Pa。

②圖中顯示，在200℃平衡時TiO2幾乎完全轉(zhuǎn)化為TiCl4，但實際生產(chǎn)中反應(yīng)溫度卻遠(yuǎn)高于此溫度，其原因是______________________________________________________________。

(3)TiO2碳氯化是一個“氣固固”反應(yīng)，有利于TiO2C“固固”接觸的措施是________________________________________________________________。

體系構(gòu)建高考體驗

考向一化學(xué)反應(yīng)速率

例1(2022·廣東，15)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－1·min－1

答案D

解析由圖可知，無催化劑時，隨反應(yīng)進(jìn)行，生成物的濃度也在增加，說明反應(yīng)也在進(jìn)行，故A錯誤；由圖可知，催化劑Ⅰ比催化劑Ⅱ催化效果好，反應(yīng)速率大，說明催化劑Ⅰ使反應(yīng)活化能更低，故B錯誤；由圖可知，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)計量數(shù)之比，所以a曲線不表示使用催化劑Ⅱ時X的濃度隨時間t的變化，故C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)＝＝2.0mol·L－1·min－1，v(X)＝v(Y)＝×2.0mol·L－1·min－1＝1.0mol·L－1·min－1，故D正確。

例2(2022·浙江6月選考，20)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()

編號時間/mincNH3/10－3mol·L－1表面積/cm2020406080

①a2.402.001.601.200.80

②a1.200.800.40x

③2a2.401.600.800.400.40

A.實驗①，0～20min，v(N2)＝1.00×10－5mol·L－1·min－1

B．實驗②，60min時處于平衡狀態(tài)，x≠0.40

C．相同條件下，增加氨氣的濃度，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

答案C

解析實驗①中，0～20min，v(N2)＝v(NH3)＝×＝1.00×10－5mol·L－1·min－1，A正確；催化劑表面積大小只影響反應(yīng)速率，不影響平衡，實驗③中氨氣的初始濃度與實驗①一樣，則實驗①達(dá)平衡時氨氣濃度為4.00×10－4mol·L－1，而恒溫恒容條件下，實驗②相對于實驗①為減小壓強(qiáng)，平衡正向移動，因此實驗②60min時處于平衡狀態(tài)，x<0.40，即x≠0.40，B正確；實驗①、實驗②中0～20min、20～40min氨氣濃度變化量相同，速率相同，實驗①中氨氣初始濃度是實驗②中氨氣初始濃度的兩倍，則相同條件下，增加氨氣濃度，反應(yīng)速率并沒有增大，C錯誤；對比實驗①和實驗③，氨氣濃度相同，實驗③中催化劑表面積是實驗①中催化劑表面積的2倍，實驗③先達(dá)到平衡狀態(tài)，實驗③的反應(yīng)速率大，D正確。

考向二化學(xué)平衡

例3(2022·全國甲卷，28)金屬鈦(Ti)在航空航天、醫(yī)療器械等工業(yè)領(lǐng)域有著重要用途，目前生產(chǎn)鈦的方法之一是將金紅石(TiO2)轉(zhuǎn)化為TiCl4，再進(jìn)一步還原得到鈦。回答下列問題：

(1)TiO2轉(zhuǎn)化為TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1000℃時反應(yīng)的熱化學(xué)方程式及其平衡常數(shù)如下：

(ⅰ)直接氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(g)＋O2(g)ΔH1＝＋172kJ·mol－1，Kp1＝1.0×10－2

(ⅱ)碳氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(g)＋2CO(g)ΔH2＝－51kJ·mol－1，Kp2＝1.2×1012Pa

①反應(yīng)2C(s)＋O2(g)===2CO(g)的ΔH為__________kJ·mol－1，Kp＝__________Pa。

②碳氯化的反應(yīng)趨勢遠(yuǎn)大于直接氯化，其原因是____________________________________。

③對于碳氯化反應(yīng)：增大壓強(qiáng)，平衡__________移動(填“向左”“向右”或“不”)；溫度升高，平衡轉(zhuǎn)化率______(填“變大”“變小”或“不變”)。

(2)在1.0×105Pa，將TiO2、C、Cl2以物質(zhì)的量比1∶2.2∶2進(jìn)行反應(yīng)。體系中氣體平衡組成比例(物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))隨溫度變化的理論計算結(jié)果如圖所示。

①反應(yīng)C(s)＋CO2(g)===2CO(g)的平衡常數(shù)Kp(1400℃)＝__________Pa。

②圖中顯示，在200℃平衡時TiO2幾乎完全轉(zhuǎn)化為TiCl4，但實際生產(chǎn)中反應(yīng)溫度卻遠(yuǎn)高于此溫度，其原因是______________________________________________________________。

(3)TiO2碳氯化是一個“氣-固-固”反應(yīng)，有利于TiO2-C“固-固”接觸的措施是___________。

答案(1)①－2231.2×1014②碳氯化反應(yīng)氣體分子數(shù)增加，ΔH小于0，是熵增、放熱過程，ΔG＝ΔH－TΔS＜0，故該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，而直接氯化的體系氣體分子數(shù)不變且是吸熱過程，反應(yīng)趨勢遠(yuǎn)小于碳氯化③向左變小

(2)①7.2×105②為了提高反應(yīng)速率，在相同時間內(nèi)得到更多的TiCl4產(chǎn)品，提高效益

(3)將兩固體粉碎后混合，同時鼓入Cl2，使固體粉末“沸騰”

解析(1)①根據(jù)蓋斯定律，將“反應(yīng)(ⅱ)－反應(yīng)(ⅰ)”得到反應(yīng)2C(s)＋O2(g)===2CO(g)，則ΔH＝－51kJ·mol－1－(＋172kJ·mol－1)＝－223kJ·mol－1；則Kp＝＝Pa＝1.2×1014Pa。②碳氯化的反應(yīng)趨勢遠(yuǎn)大于直接氯化，因為碳氯化反應(yīng)氣體分子數(shù)增加，ΔH小于0，是熵增、放熱過程，根據(jù)ΔG＝ΔH－TΔS可知ΔG＜0，故該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，而直接氯化的體系氣體分子數(shù)不變且是吸熱過程，反應(yīng)趨勢遠(yuǎn)小于