專題48 化學反應速率與平衡綜合問題 十年（2015-2024）高考化學真題分類匯編(解析版)

2013-2024年十年高考真題匯編PAGEPAGE1專題48化學反應速率與平衡綜合問題考點十年考情(2015-2024)命題趨勢考點1速率平衡綜合問題(選擇題)2024·浙江6月卷、2024·江蘇卷、2023?江蘇卷、2022?江蘇卷、2021?北京卷、2021?海南選擇性考試、2020?浙江1月卷、2020?江蘇卷、2020?天津卷、2019?浙江4月卷、2019?浙江4月卷、2018?天津卷、2018?江蘇卷化學反應速率和化學平衡的綜合問題，延續(xù)選擇題或非選擇題的形式。涉及化學反應速率和化學平衡類綜合問題，往往結合圖象來呈現(xiàn)，試題利用數(shù)形結合，將影響化學反應速率和化學平衡的外界因素(如溫度、濃度、壓強和催化劑等)融入其中，充分考查學生的分析與推理能力，尤其是近年來把工業(yè)生產的投料比、轉化率的變化及反應條件的控制等隱含在坐標圖象中，讓圖象的判讀更加復雜困難。此類題目信息量較大，能充分考查學生讀圖、提取信息、解決問題的能力，在新課標選考中受到命題者的青睞?？键c2速率平衡綜合問題(非選擇題)2019?新課標Ⅰ卷、2019?新課標Ⅱ卷、2019?北京卷、2019?江蘇卷、2018?新課標Ⅰ卷、2018?新課標Ⅱ卷、2018?天津卷、2018?江蘇卷、2017?新課標Ⅱ卷、2017?新課標Ⅲ卷、2017?北京卷考點1速率平衡綜合問題(選擇題)1．(2024·浙江6月卷，11，3分)二氧化碳氧化乙烷制備乙烯，主要發(fā)生如下兩個反應：I．C2H6(g)＋CO2(g)C2H4(g)＋CO(g)＋H2O(g)ΔH1II．C2H6(g)＋2CO2(g)4CO(g)＋3H2(g)ΔH2向容積為的密閉容器中投入2molC2H6和3molCO2，不同溫度下，測得時(反應均未平衡)的相關數(shù)據見下表，下列說法不正確的是()溫度()400500600乙烷轉化率()2.29.017.8乙烯選擇性()92.680.061.8注：乙烯選擇性A．反應活化能：B．時，0~5min反應I的平均速率為：v(C2H4)=2.88×10-3mol·L－1·min－1C．其他條件不變，平衡后及時移除H2O(g)，可提高乙烯的產率D．其他條件不變，增大投料比[n(C2H6)/n(CO2)]投料，平衡后可提高乙烷轉化率【答案】D【解析】A項，由表可知，相同溫度下，乙烷在發(fā)生轉化時，反應Ⅰ更易發(fā)生，則反應活化能：Ⅰ<Ⅱ，A正確；B項，由表可知，500℃時，乙烷的轉化率為9.0%，可得轉化的乙烷的總物質的量為2mol×9.0%=0.18mol，而此溫度下乙烯的選擇性為80%，則轉化為乙烯的乙烷的物質的量為0.18mol×80%=0.144mol，根據方程式可得，生成乙烯的物質的量為0.144mol，則0~5min反應I的平均速率為：，B正確；C項，其他條件不變，平衡后及時移除H2O(g)，反應Ⅰ正向進行，可提高乙烯的產率，C正確；D項，其他條件不變，增大投料比[n(C2H6)/n(CO2)]投料，平衡后CO2轉化率提高，C2H6轉化率降低，D錯誤；故選D。2．(2024·江蘇卷，13，3分)二氧化碳加氫制甲醇的過程中的主要反應(忽略其他副反應)為：①CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)ΔH1＝41.2kJ·mol?1②CO(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()A．L4處與L5處反應①的平衡常數(shù)K相等B．反應②的焓變ΔH2C．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【答案】C【解析】A項，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；B項，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；C項，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，反應①為氣體分子數(shù)不變的反應，其向右進行時，n(H2O)增大，反應②為氣體分子數(shù)減小的反應，且沒有H2O的消耗與生成，故n總減小而n(H?O)增加，即H2O的體積分數(shù)會增大，故L6處的H2O的體積分數(shù)大于L5處，C正確；D項，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，兩者反應時間相同，說明CO的生成速率大于CH3OH的生成速率，D錯誤；故選C。3．(2023?江蘇卷，10，3分)金屬硫化物(MxSy)催化反應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．該反應的ΔSB．該反應的平衡常數(shù)C．題圖所示的反應機理中，步驟Ⅰ可理解為H2S中帶部分負電荷的S與催化劑中的M之間發(fā)生作用D．該反應中每消耗1molH2S，轉移電子的數(shù)目約為2【答案】C【解析】A項，左側反應物氣體計量數(shù)之和為3，右側生成物氣體計量數(shù)之和為5，ΔS，A錯誤；B項，由方程形式知，，B錯誤；C項，由題圖知，經過步驟Ⅰ后，H2S中帶部分負電荷的S與催化劑中的M之間形成了作用力，C正確；D項，由方程式知，消耗1molH2S同時生成2molH2，轉移4mole-，數(shù)目為4，D錯誤；故選C。4．(2022?江蘇卷，10)用尿素水解生成的NH3催化還原，是柴油機車輛尾氣凈化的主要方法。反應為4NH3(g)+O2(g)+4NO(g)4N2(g)+6H2O(g)，下列說法正確的是()A．上述反應ΔSB．上述反應平衡常數(shù)C．上述反應中消耗1molNH3，轉移電子的數(shù)目為D．實際應用中，加入尿素的量越多，柴油機車輛排放的尾氣對空氣污染程度越小【答案】B【解析】A項，由方程式可知，該反應是一個氣體分子數(shù)增大的反應，即熵增的反應，反應△S＞0，故A錯誤；B項，由方程式可知，反應平衡常數(shù)，故B正確；C項，由方程式可知，反應每消耗4mol氨氣，反應轉移12mol電子，則反應中消耗1mol氨氣轉移電子的數(shù)目為3mol×4××6.02×1023=3×6.02×1023，故C錯誤；D項，實際應用中，加入尿素的量越多，尿素水解生成的氨氣過量，柴油機車輛排放的氨氣對空氣污染程度增大，故D錯誤；故選B。5．(2021?北京卷，10)已知2NO2(g)N2O4(g)△H<0。下列說法正確的是()A．1mol混合氣體含有1molN原子B．完全斷開2molNO2分子中的共價鍵所吸收的熱量比完全斷開1molN2O4分子中的共價鍵所吸收的熱量多C．將氣體體積壓縮至一半，氣體顏色變深是因為平衡發(fā)生了移動D．將氣體溫度升高，氣體顏色會變深【答案】D【解析】A項，1molNO2含有1molN原子，1molN2O4含有2molN原子，現(xiàn)為可逆反應，為NO2和N2O4的混合氣體，A錯誤；B項，反應2NO2(g)N2O4(g)為放熱反應，故完全斷開2molNO2分子中的共價鍵所吸收的熱量比完全斷開1molN2O4分子中的共價鍵所吸收的熱量少，B錯誤；C項，氣體體積壓縮至一半，顏色變深是因為體積減小，濃度變大引起的，C錯誤；D項，溫度升高，平衡逆向移動，顏色加深，D正確；故選D。6．(2021?海南選擇性考試，8)制備水煤氣的反應C(s)＋H2O(l)CO(g)＋H2(g)△H＞0，下列說法正確的是()A．該反應B．升高溫度，反應速率增大C．恒溫下，增大總壓，H2O(g)的平衡轉化率不變D．恒溫恒壓下，加入催化劑，平衡常數(shù)增大【答案】B【解析】A項，該反應的正反應是氣體體積增大的反應，所以△S＞0，A錯誤；B項，升高溫度，物質的內能增加，分子運動速率加快，有效碰撞次數(shù)增加，因此化學反應速率增大，B正確；C項，恒溫下，增大總壓，化學平衡向氣體體積減小的逆反應方向移動，使H2O(g)的平衡轉化率減小，C錯誤；D項，恒溫恒壓下，加入催化劑，化學平衡不移動，因此化學平衡常數(shù)不變，D錯誤；故選B。7．(2020?浙江1月卷，19)在干燥的HCl氣流中加熱MgCl2·6H2O，能得到無水MgCl2。下列說法不正確的是()A．MgCl2·nH2O(s)=MgCl2·(n－1)H2O(s)＋H2O(g)ΔH＞0B．MgCl2·2H2O(s)=Mg(OH)2(s)＋2HCl(g)，HCl氣流可抑制反應進行C．MgCl2·H2O(s)=Mg(OH)Cl(s)＋HCl(g)，升高溫度，反應更易發(fā)生D．MgCl2·4H2O(s)=MgCl2·2H2O(s)＋2H2O(g)，HCl氣流可抑制反應進行【答案】D【解析】A項，MgCl2·nH2O的失水反應是吸熱反應，焓變ΔH＞0，故A正確；B項，在HCl氣流中，能使MgCl2·2H2O的水解平衡向逆反應方向移動，抑制反應進行，故B正確；C項，MgCl2·H2O的水解反應是吸熱反應，升高溫度，水解平衡向正反應方向移動，促進反應進行，故C正確；D項，MgCl2·4H2O的失水反應沒有氯化氫生成，HCl氣流對反應沒有影響，故D錯誤；故選D。8．(2020?江蘇卷，8)反應可用于純硅的制備。下列有關該反應的說法正確的是()A．該反應、B．該反應的平衡常數(shù)C．高溫下反應每生成1molSi需消耗D．用E表示鍵能，該反應【答案】B【解析】A項，SiCl4、H2、HCl為氣體，且反應前氣體系數(shù)之和小于反應后氣體系數(shù)之和，因此該反應為熵增，即△S>0，故A錯誤；B項，根據化學平衡常數(shù)的定義，該反應的平衡常數(shù)K=，故B正確；C項，題中說的是高溫，不是標準狀況下，因此不能直接用22.4L·mol－1計算，故C錯誤；D項，△H=反應物鍵能總和－生成物鍵能總和，即△H=4E(Si－Cl)＋2E(H－H)－4E(H－Cl)－2E(Si－Si)，故D錯誤；故選B。9．(2020?天津卷，12)已知[Co(H2O)6]2+呈粉紅色，[CoCl4]2-呈藍色，[ZnCl4]2-為無色。現(xiàn)將CoCl2溶于水，加入濃鹽酸后，溶液由粉紅色變?yōu)樗{色，存在以下平衡：[Co(H2O)6]2++4Cl-[CoCl4]2-+6H2OΔH，用該溶液做實驗，溶液的顏色變化如下：以下結論和解釋正確的是()A．等物質的量的[Co(H2O)6]2+和[CoCl4]2-中σ鍵數(shù)之比為3：2B．由實驗①可推知△H<0C．實驗②是由于c(H2O)增大，導致平衡逆向移動D．由實驗③可知配離子的穩(wěn)定性：[ZnCl4]2->[CoCl4]2-【答案】D【解析】A項，1個[Co(H2O)6]2+中含有18個σ鍵，1個[CoCl4]2-中含有4個σ鍵，等物質的量的[Co(H2O)6]2+和[CoCl4]2-所含σ鍵數(shù)之比為18：4=9：2，A錯誤；B項，實驗①將藍色溶液置于冰水浴中，溶液變?yōu)榉奂t色，說明降低溫度平衡逆向移動，則逆反應為放熱反應，正反應為吸熱反應，?H>0，B錯誤；C項，實驗②加水稀釋，溶液變?yōu)榉奂t色，加水稀釋，溶液的體積增大，[Co(H2O)6]2+、[CoCl4]2-、Cl-濃度都減小，[Co(H2O)6]2+、Cl-的化學計量數(shù)之和大于[CoCl4]2-的化學計量數(shù)，則瞬時濃度商>化學平衡常數(shù)，平衡逆向移動，C錯誤；D項，實驗③加入少量ZnCl2固體，溶液變?yōu)榉奂t色，說明Zn2+與Cl-結合成更穩(wěn)定的[ZnCl4]2-，導致溶液中c(Cl-)減小，平衡逆向移動，則由此說明穩(wěn)定性：[ZnCl4]2->[CoCl4]2-，D正確；故選D。10．(2019?浙江4月卷，17)下列說法正確的是()A．H(g)＋I2(g)2HI(g)，其他條件不變，縮小反應容器體積，正逆反應速率不變B．C(s)＋H2O(g)H2(g)＋CO(g)，碳的質量不再改變說明反應已達平衡C．若壓強不再隨時間變化能說明反應2A(?)＋B(g)?2C(?)已達平衡，則A項，C不能同時是氣體D．1molN2和3molH2反應達到平衡時H2轉化率為10%，放出的熱量為Q1；在相同溫度和壓強下，當2molNH3分解為N2和H2的轉化率為10%時，吸收的熱量為Q2，Q2不等于Q1【答案】B【解析】A項，該可逆反應的反應前后氣體計量數(shù)不發(fā)生變化，當縮小反應容器體積，相當于加壓，正逆反應速率同等程度增加，A項錯誤；B項，在建立平衡前，碳的質量不斷改變，達到平衡時，質量不變，因而碳的質量不再改變說明反應已達平衡，B項正確；C項，若壓強不再改變說明反應達到平衡，表明反應前后氣體的計量數(shù)不等，故A項，C不可能均為氣體，C項錯誤；D項，易知N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)ΔH，合成氨氣實際參與反應n(H2)=3×10％=0.3mol，因而Q1=0.3/3×|ΔH|=0.1|ΔH|，分解氨氣時實際消耗的n(NH3)=2×10％=0.2mol，Q2=0.2/2×|ΔH|=0.1|ΔH|，則Q1=Q2，D項錯誤。故選B。11．(2019?浙江4月卷，22)高溫高壓液態(tài)水具有接近常溫下弱酸的c(H+)或弱堿的c(OH?)，油脂在其中能以較快的反應速率水解。與常溫常壓水相比，下列說法不正確的是()A．高溫高壓液態(tài)水中，體系溫度升高，油脂水解反應速率加快B．高溫高壓液態(tài)水中，油脂與水的互溶能力增強，油脂水解反應速率加快C．高溫高壓液態(tài)水中，c(H+)增大，可催化油脂水解反應，且產生的酸進一步催化水解D．高溫高壓液態(tài)水中的油脂水解，相當于常溫下在體系中加入了相同c(H+)的酸或相同c(OH?)的堿的水解【答案】D【解析】A項，對于任何化學反應，體系溫度升高，均可加快反應速率，A項正確；B項，由于高溫高壓液態(tài)水中，c(H+)和c(OH?)增大，油脂水解向右移動的傾向變大，因而油脂與水的互溶能力增強，反應速率加快，B項正確；C項，油脂在酸性條件下水解，以H+做催化劑，加快水解速率，因而高溫高壓液態(tài)水中，c(H+)增大，可催化油脂水解反應，且產生的酸進一步催化水解，C項正確；D項，高溫高壓液態(tài)水中的油脂水解，其水環(huán)境仍呈中性，因而不能理解成相當于常溫下在體系中加入了相同c(H+)的酸或相同c(OH?)的堿的水解，而是以體系升溫、增加水和油脂的互溶以及提高水中H+濃度的方式，促進油脂的水解，D項不正確。故選D。12．(2018?天津卷，5)室溫下，向圓底燒瓶中加入1molC2H5OH和含1molHBr的氫溴酸，溶液中發(fā)生反應；C2H5OH+HBrC2H5Br+H2O，充分反應后達到平衡。已知常壓下，C2H5Br和C2H5OH的沸點分別為38.4℃和78.5℃。下列有關敘述錯誤的是()A．加入NaOH，可增大乙醇的物質的量B．增大HBr濃度，有利于生成C2H5BrC．若反應物增大至2mol，則兩種反應物平衡轉化率之比不變D．若起始溫度提高至60℃，可縮短反應達到平衡的時間【答案】D【解析】A項，加入NaOH，中和HBr，平衡逆向移動，可增大乙醇的物質的量，A正確；B項，增大HBr濃度，平衡正向移動，有利于生成C2H5Br，B正確；C項，若反應物增大至2mol，實際上就是將反應的濃度都增大至原來的2倍，比例不變(兩次實驗反應物的比例都是1：1，等于方程式中的系數(shù)比)，這里有一個可以直接使用的結論：只要反應物的投料比等于系數(shù)比，達平衡時反應物的轉化率一定是相等的。所以兩種反應物的轉化率一定是1：1，C正確；D項，若起始溫度提高至60℃，考慮到HBr是揮發(fā)性酸，在此溫度下會揮發(fā)出去，降低HBr的濃度減慢速率，增加了反應時間，D錯誤。13．(2018?江蘇卷，15)一定溫度下，在三個容積相同的恒容密閉容器中按不同方式投入反應物，發(fā)生反應2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)(正反應放熱)，測得反應的相關數(shù)據如下：下列說法正確的是()A．v1<v2，c2<2c1B．K1>K3，p2>2p3C．v1<v3，α1(SO2)>α3(SO2)D．c2>2c3，α2(SO3)+α3(SO2)<1【答案】CD【解析】對比容器的特點，將容器1和容器2對比，將容器1和容器3對比。容器2中加入4molSO3等效于在相同條件下反應物投入量為4molSO2和2molO2，容器2中起始反應物物質的量為容器1的兩倍，容器2相當于在容器1達平衡后增大壓強，將容器的體積縮小為原來的一半，增大壓強化學反應速率加快，υ2>υ1，增大壓強平衡向正反應方向移動，平衡時c2>2c1，p2<2p1，α1(SO2)+α2(SO3)<1，容器1和容器2溫度相同，K1=K2；容器3相當于在容器1達到平衡后升高溫度，升高溫度化學反應速率加快，υ3>υ1，升高溫度平衡向逆反應方向移動，平衡時c3<c1，p3>p1，α3(SO2)<α1(SO2)，K3<K1。根據上述分析，A項，υ2>υ1，c2>2c1，A項錯誤；B項，K3<K1，p2<2p1，p3>p1，則p2<2p3，B項錯誤；C項，υ3>υ1，α3(SO2)<α1(SO2)，C項正確；D項，c2>2c1，c3<c1，則c2>2c3，α1(SO2)+α2(SO3)<1，α3(SO2)<α1(SO2)，則α2(SO3)+α3(SO2)<1，D項正確；故選CD?？键c2速率平衡綜合問題(非選擇題)1．(2019?新課標Ⅰ卷，28)水煤氣變換[CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)]是重要的化工過程，主要用于合成氨、制氫以及合成氣加工等工業(yè)領域中?；卮鹣铝袉栴}：(1)Shibata曾做過下列實驗：①使純H2緩慢地通過處于721℃下的過量氧化鈷CoO(s)，氧化鈷部分被還原為金屬鈷(Co)，平衡后氣體中H2的物質的量分數(shù)為0.0250。②在同一溫度下用CO還原CoO(s)，平衡后氣體中CO的物質的量分數(shù)為0.0192。根據上述實驗結果判斷，還原CoO(s)為Co(s)的傾向是CO_________H2(填“大于”或“小于”)。(2)721℃時，在密閉容器中將等物質量的CO(g)和H2O(g)混合，采用適當?shù)拇呋瘎┻M行反應，則平衡時體系中H2的物質的量分數(shù)為_________(填標號)。A．＜0.25B．0.25C．0.25~0.50D．0.50E．＞0.50(4)Shoichi研究了467℃、489℃時水煤氣變換中CO和H2分壓隨時間變化關系(如下圖所示)，催化劑為氧化鐵，實驗初始時體系中的PH2O和PCO相等、PCO2和PH2相等。計算曲線a的反應在30~90min內的平均速率(a)=___________kPa·min?1。467℃時PH2和PCO隨時間變化關系的曲線分別是___________、___________。489℃時PH2和PCO隨時間變化關系的曲線分別是___________、___________。【答案】(1)大于(2)C(4)0.0047bcad【解析】(1)H2還原氧化鈷的方程式為：H2(g)＋CoO(s)=Co(s)＋H2O(g)；CO還原氧化鈷的方程式為：CO(g)＋CoO(s)=Co(s)＋CO2(g)，平衡時H2還原體系中H2的物質的量分數(shù)()高于CO還原體系中CO的物質的量分數(shù)()，故還原CoO(s)為Co(s)的傾向是CO大于H2；(2)721℃時，在密閉容器中將等物質的量的CO(g)和H2O(g)混合，可設其物質的量為1mol，則CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)起始(mol)1100轉化(mol)xxxx平衡(mol)1-x1-xxx則平衡時體系中H2的物質的量分數(shù)=，因該反應為可逆反應，故x<1，可假設二者的還原傾向相等，則x=0.5，由(1)可知CO的還原傾向大于H2，所以CO更易轉化為H2，故x>0.5，由此可判斷最終平衡時體系中H2的物質的量分數(shù)介于0.25~0.50，故答案為C；(4)由圖可知，30~90min內a曲線對應物質的分壓變化量Δp=(4.08-3.80)kPa=0.28kPa，故曲線a的反應在30~90min內的平均速率(a)==0.0047kPa·min?1；由(2)中分析得出H2的物質的量分數(shù)介于0.25~0.5，CO的物質的量分數(shù)介于0~0.25，即H2的分壓始終高于CO的分壓，據此可將圖分成兩部分：由此可知，A項，b表示的是H2的分壓，C項，d表示的是CO的分壓，該反應為放熱反應，故升高溫度，平衡逆向移動，CO分壓增加，H2分壓降低，故467℃時PH2和PCO隨時間變化關系的曲線分別是B項，c；489℃時PH2和PCO隨時間變化關系的曲線分別是A項，d。2．(2019?新課標Ⅱ卷，27)環(huán)戊二烯()是重要的有機化工原料，廣泛用于農藥、橡膠、塑料等生產。回答下列問題：(2)某溫度下，等物質的量的碘和環(huán)戊烯()在剛性容器內發(fā)生反應③，起始總壓為105Pa，平衡時總壓增加了20%，環(huán)戊烯的轉化率為_________，該反應的平衡常數(shù)Kp=_________Pa。達到平衡后，欲增加環(huán)戊烯的平衡轉化率，可采取的措施有__________(填標號)。A．通入惰性氣體B．提高溫度C．增加環(huán)戊烯濃度D．增加碘濃度(3)環(huán)戊二烯容易發(fā)生聚合生成二聚體，該反應為可逆反應。不同溫度下，溶液中環(huán)戊二烯濃度與反應時間的關系如圖所示，下列說法正確的是__________(填標號)。A．T1＞T2B．a點的反應速率小于c點的反應速率C．a點的正反應速率大于b點的逆反應速率D．b點時二聚體的濃度為0.45mol·L?1【答案】(2)40％3.56×104BD(3)CD【解析】(2)假設反應前碘單質與環(huán)戊烯均為nmol，平衡時環(huán)戊烯反應了xmol，根據題意可知：(g)+I2(g)=(g)+2HI(g)增加的物質的量1mol1mol1mol2mol1molxmol2n×20%得x=0.4nmol，轉化率為0.4n/n×100%=40%；(g)+I2(g)=(g)+2HI(g)P(初)0.5×1050.5×10500ΔP0.5×105×40%0.5×105×40%0.5×105×40%1×105×40%P(平)0.3×1050.3×1050.2×1050.4×105Kp==3.56×104；A項，T、V一定，通入惰性氣體，由于對反應物和生成物濃度無影響，速率不變，平衡不移動，故A錯誤；B項，升高溫度，平衡向吸熱方向移動，環(huán)戊烯轉化率升高，故B正確；C項，增加環(huán)戊烯的濃度平衡正向移動，但環(huán)戊烯轉化率降低；D項，增加I2的濃度，平衡正向移動，環(huán)戊烯轉化率升高，故D正確；(3)A項，溫度越高，反應速率越快，其濃度下降的也越快。因此T1<T2，故A錯誤；B項，a點比b點溫度低，但是濃度大。此選項討論的是瞬時反應速率，其表現(xiàn)是曲線上某時刻點，對應的曲線切線的斜率大小。從圖中的兩條切線不難看出，a處斜率較c要更負一些。也就是a處的反應速率更大，故B錯誤；C項，a點、b點溫度相同，反應一直在正向進行，故v(正)>v(逆)，a點反應物濃度大于b點，故a點正反應速率大于b點，因此v(正a)>v(逆b)，故C正確；D項，．b點時環(huán)戊二烯濃度由1.5mol/L減小到0.6mol/L，減少了0.9mol/L，因此生成二聚體0.45mol/L，故D正確；故選CD3．(2019?北京卷，11節(jié)選)氫能源是最具應用前景的能源之一，高純氫的制備是目前的研究熱點。(1)甲烷水蒸氣催化重整是制高純氫的方法之一。①反應器中初始反應的生成物為H2和CO2，其物質的量之比為4∶1，甲烷和水蒸氣反應的方程式是______________。③反應物投料比采用n(H2O)∶n(CH4)=4∶1，大于初始反應的化學計量數(shù)之比，目的是________________(選填字母序號)。A．促進CH4轉化B．促進CO轉化為CO2C．減少積炭生成④用CaO可以去除CO2。H2體積分數(shù)和CaO消耗率隨時間變化關系如下圖所示。從t1時開始，H2體積分數(shù)顯著降低，單位時間CaO消耗率_______(填“升高”“降低”或“不變”)。此時CaO消耗率約為35%，但已失效，結合化學方程式解釋原因：____________________________?！敬鸢浮?1)①CH4+2H2O=4H2+CO2③abc④降低H2體積分數(shù)在t1之后較少，結合CaO+H2O=Ca(OH)2可知水蒸氣濃度較小，反應器內反應逆向反應，氧化鈣很難和CO2反應，因而失效【解析】(1)①由于生成物為H2和CO2，其物質的量之比為4：1，反應物是甲烷和水蒸氣，因而反應方程式為CH4+2H2O=4H2+CO2；③初始反應n(H2O)：n(CH4)=2：1，說明加入的水蒸氣過量，又反應器中反應都存在一定可逆性，根據反應ⅰ知水蒸氣濃度越大，甲烷的轉化率越高，a正確；根據反應ⅱ知水蒸氣濃度越大，CO的轉化率越高，b正確；ⅰ和ⅱ產生氫氣，使得氫氣濃度變大，抑制反應ⅲ，積炭生成量減少，c正確；④t1時CaO消耗率曲線斜率減小，因而單位時間內CaO的消耗率降低，H2體積分數(shù)在t1之后較少，結合CaO+H2O=Ca(OH)2可知水蒸氣濃度較小，反應器內反應逆向反應，氧化鈣很難和CO2反應，因而失效。4．(2019?江蘇卷，17節(jié)選)CO2的資源化利用能有效減少CO2排放，充分利用碳資源。(3)CO2催化加氫合成二甲醚是一種CO2轉化方法，其過程中主要發(fā)生下列反應：反應Ⅰ：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)ΔH=41.2kJ·mol?1反應Ⅱ：2CO2(g)+6H2(g)=CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH=﹣122.5kJ·mol?1在恒壓、CO2和H2的起始量一定的條件下，CO2平衡轉化率和平衡時CH3OCH3的選擇性隨溫度的變化如圖。其中：CH3OCH3的選擇性=×100％①溫度高于300℃，CO2平衡轉化率隨溫度升高而上升的原因是________。②220℃時，在催化劑作用下CO2與H2反應一段時間后，測得CH3OCH3的選擇性為48%(圖中A點)。不改變反應時間和溫度，一定能提高CH3OCH3選擇性的措施有________。【答案】(3)①反應Ⅰ的ΔH＞0，反應Ⅱ的ΔH＜0，溫度升高使CO2轉化為CO的平衡轉化率上升，使CO2轉化為CH3OCH3的平衡轉化率下降，且上升幅度超過下降幅度②增大壓強，使用對反應Ⅱ催化活性更高的催化劑【解析】(3)①根據反應方程式，反應I為吸熱反應，升高溫度，平衡向正反應方向移動，CO2的轉化率增大，反應II為放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向進行，CO2的轉化率降低，根據圖像，上升幅度超過下降幅度，因此溫度超過300℃時，CO2轉化率上升；②圖中A點CH3OCH3的選擇性沒有達到此溫度下平衡時CH3OCH3的選擇性，依據CH3OCH3選擇性公式，提高CH3OCH3選擇性，不改變反應時間和溫度時，根據反應II，可以增大壓強，或者使用對反應II催化活性更高的催化劑。5．(2018?新課標Ⅰ卷，28節(jié)選)采用N2O5為硝化劑是一種新型的綠色硝化技術，在含能材料、醫(yī)藥等工業(yè)中得到廣泛應用?；卮鹣铝袉栴}(2)F.Daniels等曾利用測壓法在剛性反應器中研究了25℃時N2O5(g)分解反應：其中NO2二聚為N2O4的反應可以迅速達到平衡。體系的總壓強p隨時間t的變化如下表所示(t=∞時，N2O5(g)完全分解)：t/min0408016026013001700∞p/kPa35.840.342.5.45.949.261.262.363.1①已知：2N2O5(g)＝2N2O4(g)+O2(g)ΔH1=?4.4kJ·mol?12NO2(g)＝N2O4(g)ΔH2=?55.3kJ·mol?1則反應N2O5(g)＝2NO2(g)+1/2O2(g)的ΔH=_______kJ·mol?1。②研究表明，N2O5(g)分解的反應速率v=2×10?3×(kPa·min?1)，t=62min時，測得體系中=2.9kPa，則此時的=________kPa，v=_______kPa·min?1。③若提高反應溫度至35℃，則N2O5(g)完全分解后體系壓強p∞(35℃)____63.1kPa(填“大于”“等于”或“小于”)，原因是________。④25℃時N2O4(g)2NO2(g)反應的平衡常數(shù)Kp=_______kPa(Kp為以分壓表示的平衡常數(shù)，計算結果保留1位小數(shù))。(3)對于反應2N2O5(g)→4NO2(g)+O2(g)，R.A．Ogg提出如下反應歷程：第一步N2O5NO2+NO3快速平衡第二步NO2+NO3→NO+NO2+O2慢反應第三步NO+NO3→2NO2快反應其中可近似認為第二步反應不影響第一步的平衡。下列表述正確的是_______(填標號)。A．v(第一步的逆反應)＞v(第二步反應)B．反應的中間產物只有NO3C．第二步中NO2與NO3的碰撞僅部分有效D．第三步反應活化能較高【答案】(1)O2(2)①53.1②30.06.0×10－2③大于溫度提高，體積不變，總壓強提高；NO2二聚為放熱反應，溫度提高，平衡左移，體系物質的量增加，總壓強提高④13.4(3)AC【解析】(2)①根據蓋斯定律可知ⅰ÷2－ⅱ即得到N2O5(g)＝2NO2(g)+1/2O2(g)△H1＝＋53.1kJ/mol；②根據方程式可知氧氣與消耗五氧化二氮的物質的量之比是1：2，又因為壓強之比是物質的量之比，所以消耗五氧化二氮減少的壓強是2.9kPa×2＝5.8kPa，則此時五氧化二氮的壓強是35.8kPa－5.8kPa＝30.0kPa，因此此時反應速率v＝2.0×10－3×30＝6.0×10－2(kPa·min－1)；③由于溫度升高，容器容積不變，總壓強提高，且二氧化氮二聚為放熱反應，溫度提高，平衡左移，體系物質的量增加，總壓強提高，所以若提高反應溫度至35℃，則N2O5(g)完全分解后體系壓強p∞(35℃)大于63.1kPa。④根據表中數(shù)據可知五氧化二氮完全分解時的壓強是63.1kPa，根據方程式可知完全分解時最初生成的二氧化氮的壓強是35.8kPa×2＝71.6kPa，氧氣是35.8kPa÷2＝17.9kPa，總壓強應該是71.6kPa+17.9kPa＝89.5kPa，平衡后壓強減少了89.5kPa－63.1kPa＝26.4kPa，所以根據方程式2NO2(g)N2O4(g)可知平衡時四氧化二氮對應的壓強是26.4kPa，二氧化氮對應的壓強是71.6kPa－26.4kPa×2＝18.8kPa，則反應的平衡常數(shù)。(3)A項，第一步反應快，所以第一步的逆反應速率大于第二步的逆反應速率，A正確；B項，根據第二步和第三步可知中間產物還有NO，B錯誤；C項，根據第二步反應生成物中有NO2可知NO2與NO3的碰撞僅部分有效，C正確；D項，第三步反應快，所以第三步反應的活化能較低，D錯誤。故選AC。6．(2018?新課標Ⅱ卷，27節(jié)選)CH4-CO2催化重整不僅可以得到合成氣(CO和H2)，還對溫室氣體的減排具有重要意義?；卮鹣铝袉栴}：(1)CH4-CO2催化重整反應為：CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。已知：C(s)+2H2(g)=CH4(g)ΔH=-75kJ·mol?1C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH=-394kJ·mol?1C(s)+1/2O2(g)=CO(g)ΔH=-111kJ·mol?1該催化重整反應的ΔH==______kJ·mol?1。有利于提高CH4平衡轉化率的條件是____(填標號)。A．高溫低壓B．低溫高壓C．高溫高壓D．低溫低壓某溫度下，在體積為2L的容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化劑進行重整反應，達到平衡時CO2的轉化率是50%，其平衡常數(shù)為_______mol2·L?2。(2)反應中催化劑活性會因積碳反應而降低，同時存在的消碳反應則使積碳量減少。相關數(shù)據如下表：積碳反應CH4(g)=C(s)+2H2(g)消碳反應CO2(g)+C(s)=2CO(g)ΔH/(kJ·mol?1)75172活化能/(kJ·mol?1)催化劑X3391催化劑Y4372①由上表判斷，催化劑X____Y(填“優(yōu)于”或“劣于”)，理由是_________________。在反應進料氣組成、壓強及反應時間相同的情況下，某催化劑表面的積碳量隨溫度的變化關系如圖所示。升高溫度時，下列關于積碳反應、消碳反應的平衡常數(shù)(K)和速率(v)的敘述正確的是________填標號)。A．K積、K消均增加B．v積減小，v消增加C．K積減小，K消增加D．v消增加的倍數(shù)比v積增加的倍數(shù)大②在一定溫度下，測得某催化劑上沉積碳的生成速率方程為v=k·p(CH4)·[p(CO2)]-0.5(k為速率常數(shù))。在p(CH4)一定時，不同p(CO2)下積碳量隨時間的變化趨勢如圖所示，則pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)從大到小的順序為________________。【答案】(1)247A(2)劣于相對于催化劑X，催化劑Y積碳反應的活化能大，積碳反應的速率??；而消碳反應活化能相對小，消碳反應速率大ADpc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)【解析】(1)已知：①C(s)+2H2(g)=CH4(g)ΔH=-75kJ·mol?1②C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH=-394kJ·mol?1③C(s)+1/2O2(g)=CO(g)ΔH=-111kJ·mol?1根據蓋斯定律可知③×2－②－①即得到該催化重整反應CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)的ΔH=＋247kJ·mol?1。正反應是體積增大的吸熱反應，所以有利于提高CH4平衡轉化率的條件是高溫低壓，故選A；某溫度下，在體積為2L的容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化劑進行重整反應，達到平衡時CO2的轉化率是50%，根據方程式可知CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)起始濃度(mol/L)10.500轉化濃度(mol/L)0.250.250.50.5平衡濃度(mol/L)0.750.250.50.5所以其平衡常數(shù)為mol2·L?2。(2)①根據表中數(shù)據可知相對于催化劑X，催化劑Y積碳反應的活化能大，積碳反應的速率小；而消碳反應活化能相對小，消碳反應速率大，所以催化劑X劣于Y。A．正反應均是吸熱反應，升高溫度平衡向正反應方向進行，因此K積、K消均增加，A正確；B．升高溫度反應速率均增大，B錯誤；C．根據A中分析可知選項C錯誤；D．積碳量達到最大值以后再升高溫度積碳量降低，這說明v消增加的倍數(shù)比v積增加的倍數(shù)大，D正確。故選AD。②根據反應速率方程式可知在p(CH4)一定時，生成速率隨p(CO2)的升高而降低，所以根據圖像可知pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)從大到小的順序為pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)。7．(2018?天津卷，8節(jié)選)CO2是一種廉價的碳資源，其綜合利用具有重要意義?；卮鹣铝袉栴}：(2)CO2與CH4經催化重整，制得合成氣：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)①已知上述反應中相關的化學鍵鍵能數(shù)據如下：化學鍵C—HC=OH—HCO(CO)鍵能/kJ·mol?14137454361075分別在VL恒溫密閉容器A(恒容)、B(恒壓，容積可變)中，加入CH4和CO2各1mol的混合氣體。兩容器中反應達平衡后放出或吸收的熱量較多的是_______(填“A”或“B”)。②按一定體積比加入CH4和CO2，在恒壓下發(fā)生反應，溫度對CO和H2產率的影響如圖3所示。此反應優(yōu)選溫度為900℃的原因是________?！敬鸢浮竣貰②900℃時，合成氣產率已經較高，再升高溫度產率增幅不大，能耗升高，經濟效益降低。【解析】(2)①化學反應的焓變應該等于反應物鍵能減去生成物的鍵能，所以焓變?yōu)?4×413+2×745)－(2×1075+2×436)=+120kJ·mol-1。初始時容器A項，B的壓強相等，A容器恒容，隨著反應的進行壓強逐漸增大(氣體物質的量增加)；B容器恒壓，壓強不變；所以達平衡時壓強一定是A中大，B中小，此反應壓強減小平衡正向移動，所以B的反應平衡更靠右，反應的更多，吸熱也更多。②根據圖3得到，900℃時反應產率已經比較高，溫度再升高，反應產率的增大并不明顯，而生產中的能耗和成本明顯增大，經濟效益會下降，所以選擇900℃為反應最佳溫度。8．(2018?江蘇卷，19節(jié)選)NOx(主要指NO和NO2)是大氣主要污染物之一。有效去除大氣中的NOx是環(huán)境保護的重要課題。(4)在有氧條件下，新型催化劑M能催化NH3與NOx反應生成N2。②將一定比例的O2、NH3和NOx的混合氣體，勻速通入裝有催化劑M的反應器中反應。反應相同時間NOx的去除率隨反應溫度的變化曲線如題20圖?2所示，在50～250℃范圍內隨著溫度的升高，NOx的去除率先迅速上升后上升緩慢的主要原因是____________________________；當反應溫度高于380℃時，NOx的去除率迅速下降的原因可能是___________________________?！敬鸢浮?4)②迅速上升段是催化劑活性隨溫度升高增大與溫度升高共同使NOx去除反應速率迅速增大；上升緩慢段主要是溫度升高引起的NOx去除反應速率增大催化劑活性下降；NH3與O2反應生成了NO【解析】(4)①NH3與NO2的反應為8NH3+6NO27N2+12H2O，該反應中NH3中-3價的N升至0價，NO2中+4價的N降至0價，生成7molN2轉移24mol電子。生成1molN2時轉移電子數(shù)為24/7mol。②因為反應時間相同，所以低溫時主要考慮溫度和催化劑對化學反應速率的影響；高溫時NH3與O2發(fā)生催化氧化反應。在50~250℃范圍內，NOx的去除率迅速上升段是催化劑活性隨溫度升高增大與溫度升高共同使NOx去除反應速率迅速增大；上升緩慢段主要是溫度升高引起的NOx去除反應速率增大，溫度升高催化劑活性下降。反應溫度高于380℃時，NOx的去除率迅速下降的原因可能是NH3與O2反應生成了NO，反應的化學方程式為4NH3+5O24NO+6H2O。9．(2017?新課標Ⅱ卷，27)丁烯是一種重要的化工原料，可由丁烷催化脫氫制備。回答下列問題：(1)正丁烷(C4H10)脫氫制1-丁烯(C4H8)的熱化學方程式如下：①C4H10(g)=C4H8(g)+H2(g)ΔH1已知：②C4H10(g)+O2(g)=C4H8(g)+H2O(g)ΔH2=?119kJ·mol?1③H2(g)+O2(g)=H2O(g)ΔH3=?242kJ·mol?1反應①的ΔH1為________kJ·mol?1。圖(a)是反應①平衡轉化率與反應溫度及壓強的關系圖，x_________0.1(填“大于”或“小于”)；欲使丁烯的平衡產率提高，應采取的措施是__________(填標號)。A．升高溫度 B．降低溫度 C．增大壓強 D．降低壓強(2)丁烷和氫氣的混合氣體以一定流速通過填充有催化劑的反應器(氫氣的作用是活化催化劑)，出口氣中含有丁烯、丁烷、氫氣等。圖(b)為丁烯產率與進料氣中n(氫氣)/n(丁烷)的關系。圖中曲線呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢，其降低的原因是___________。(3)圖(c)為反應產率和反應溫度的關系曲線，副產物主要是高溫裂解生成的短碳鏈烴類化合物。丁烯產率在590℃之前隨溫度升高而增大的原因可能是___________、____________；590℃之后，丁烯產率快速降低的主要原因可能是_____________?！敬鸢浮?1)+123小于AD(2)氫氣是產物之一，隨著n(氫氣)/n(丁烷)增大，逆反應速率增大(3)升高溫度有利于反應向吸熱方向進行溫度升高反應速率加快丁烯高溫裂解生成短鏈烴類【解析】(1)根據蓋斯定律，用②式-③式可得①式，因此△H1=△H2-△H3=-119kJ/mol+242kJ/mol=+123kJ/mol。由a圖可以看出，溫度相同時，由0.1MPa變化到xMPa，丁烷的轉化率增大，即平衡正向移動，所以x的壓強更小，x<0.1。由于反應①為吸熱反應，所以溫度升高時，平衡正向移動，丁烯的平衡產率增大，因此A正確、B錯誤。反應①正向進行時體積增大，加壓時平衡逆向移動，丁烯的平衡產率減小，因此C錯誤，D正確。正確答案：+43kJ·mol－1、小于、AD。(2)一方面H2可以活化催化劑，同時作為反應①的產物，他也會促使平衡逆向移動，從而減少平衡體系中的丁烯的含量。正確答案：原料中過量H2會使反應①平衡逆向移動，所以丁烯轉化率下降。(3)590℃之前，溫度升高時反應速率加快，生成的丁烯會更多，同時由于反應①是吸熱反應，升高溫度平衡正向移動