2025全國(guó)高考二輪化學(xué)導(dǎo)學(xué)案第1篇專(zhuān)題二　化學(xué)反應(yīng)與能量　化學(xué)反應(yīng)速率　化學(xué)平衡微專(zhuān)題5　化學(xué)反應(yīng)速率　化學(xué)平衡

2025全國(guó)高考二輪化學(xué)導(dǎo)學(xué)案專(zhuān)題5化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)平衡綱舉目張考向1化學(xué)反應(yīng)速率1.(2024·甘肅卷)下列措施能降低化學(xué)反應(yīng)速率的是(C)A.催化氧化氨制備硝酸時(shí)加入鉑B.中和滴定時(shí)，邊滴邊搖錐形瓶C.鋅粉和鹽酸反應(yīng)時(shí)加水稀釋D.石墨合成金剛石時(shí)增大壓強(qiáng)【解析】鉑可以作氧化氨反應(yīng)的催化劑，能降低反應(yīng)的活化能，加快反應(yīng)速率，A錯(cuò)誤；中和滴定時(shí)，邊滴邊搖錐形瓶，使酸堿充分混合接觸，能加快反應(yīng)速率，B錯(cuò)誤；鋅粉和鹽酸反應(yīng)時(shí)，加水稀釋會(huì)使鹽酸的濃度降低，能降低化學(xué)反應(yīng)速率，C正確；石墨和金剛石均為固體，石墨合成金剛石時(shí)增大壓強(qiáng)，反應(yīng)速率不變，D錯(cuò)誤。2.(2024·安徽卷)室溫下，為探究納米鐵去除水樣中SeOeq\o\al(2－,4)的影響因素，測(cè)得不同條件下SeOeq\o\al(2－,4)濃度隨時(shí)間變化關(guān)系如圖所示。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(shuō)法正確的是(C)A.實(shí)驗(yàn)①中，0～2h內(nèi)平均反應(yīng)速率v(SeOeq\o\al(2－,4))＝2.0mol/(L·h)B.實(shí)驗(yàn)③中，反應(yīng)的離子方程式為2Fe＋SeOeq\o\al(2－,4)＋8H＋=2Fe3＋＋Se＋4H2OC.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，SeOeq\o\al(2－,4)的去除效果越好【解析】實(shí)驗(yàn)①中，0～2h的平均反應(yīng)速率v(SeOeq\o\al(2－,4))＝eq\f(5.0－1.0×10－3mol/L,2h)＝2×10－3mol/(L·h)，A錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)③是堿性環(huán)境，反應(yīng)物中不能有H＋，B錯(cuò)誤；若水樣初始pH過(guò)低，H＋濃度過(guò)大，納米鐵會(huì)與H＋反應(yīng)，從而影響SeOeq\o\al(2－,4)的去除，D錯(cuò)誤。3.(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(shí)間t的部分變化曲線如圖，則下列說(shuō)法正確的是(D)A.無(wú)催化劑時(shí)，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.曲線a表示使用催化劑Ⅱ時(shí)X的濃度隨t的變化D.使用催化劑Ⅰ時(shí)，0～2min內(nèi)，v(X)＝1.0mol/(L·min)【解析】無(wú)催化劑時(shí)，生成物濃度也隨時(shí)間在增加，說(shuō)明反應(yīng)也在進(jìn)行，A錯(cuò)誤；催化劑Ⅰ比催化劑Ⅱ反應(yīng)更快，說(shuō)明催化劑Ⅰ使反應(yīng)活化能更低，B錯(cuò)誤；反應(yīng)X→2Y，濃度的變化量之比應(yīng)該等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，曲線a表示的X的濃度變化了2.0mol/L，則Y應(yīng)增加4mol/L，曲線a對(duì)應(yīng)的為催化劑Ⅰ，C錯(cuò)誤；使用催化劑Ⅰ時(shí)，在0～2min內(nèi)，Y的濃度變化了4.0mol/L，則v(Y)＝eq\f(4.0mol/L,2min)＝2.0mol/(L·min)，v(X)＝1.0mol/(L·min)，D正確?？枷?反應(yīng)歷程4.(2024·北京卷)苯在濃硝酸和濃硫酸作用下，反應(yīng)過(guò)程中能量變化示意圖如下。下列說(shuō)法不正確的是(C)A.從中間體到產(chǎn)物，無(wú)論從產(chǎn)物穩(wěn)定性還是反應(yīng)速率的角度均有利于產(chǎn)物ⅡB.X為苯的加成產(chǎn)物，Y為苯的取代產(chǎn)物C.由苯得到M時(shí)，苯中的大π鍵沒(méi)有變化D.對(duì)于生成Y的反應(yīng)，濃硫酸作催化劑【解析】生成產(chǎn)物Ⅱ的反應(yīng)的活化能更低，反應(yīng)速率更快，且產(chǎn)物Ⅱ的能量更低即產(chǎn)物Ⅱ更穩(wěn)定，以上2個(gè)角度均有利于產(chǎn)物Ⅱ，A正確；M的六元環(huán)中與—NO2相連的碳原子為sp3雜化，苯中大π鍵發(fā)生改變，C錯(cuò)誤。5.(2024·安徽卷)某溫度下，在密閉容器中充入一定量的X(g)，發(fā)生下列反應(yīng)：X(g)Y(g)ΔH1＜0，Y(g)Z(g)ΔH2＜0，測(cè)得各氣體濃度與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如圖所示。下列反應(yīng)進(jìn)程示意圖符合題意的是(B)ABCD【解析】從圖像中X、Y、Z的變化趨勢(shì)可知，生成Y的速率較快，生成Z的速率較慢，因此第一步反應(yīng)的活化能小于第二步，結(jié)合第一步和第二步反應(yīng)均為放熱反應(yīng)，故選B。6.(2024·河北卷)我國(guó)科技工作者設(shè)計(jì)了如圖所示的可充電Mg－CO2電池，以Mg(TFSI)2為電解質(zhì)，電解液中加入1,3－丙二胺(PDA)以捕獲CO2，使放電時(shí)CO2還原產(chǎn)物為MgC2O4。該設(shè)計(jì)克服了MgCO3導(dǎo)電性差和釋放CO2能力差的障礙，同時(shí)改善了Mg2＋的溶劑化環(huán)境，提高了電池充放電循環(huán)性能。對(duì)上述電池放電時(shí)CO2的捕獲和轉(zhuǎn)化過(guò)程開(kāi)展了研究，電極上CO2轉(zhuǎn)化的三種可能反應(yīng)路徑及相對(duì)能量變化如圖(*表示吸附態(tài))。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(D)A.PDA捕獲CO2的反應(yīng)為B.路徑2是優(yōu)先路徑，決速步驟的反應(yīng)式為C.路徑1、3經(jīng)歷不同的反應(yīng)步驟但產(chǎn)物相同；路徑2、3起始物相同但產(chǎn)物不同D.三個(gè)路徑?jīng)Q速步驟均涉及*COeq\o\al(*－,2)轉(zhuǎn)化，路徑2、3的決速步驟均伴有PDA再生【解析】路徑2的能壘最低，為優(yōu)先路徑，由圖像可知其速控步驟為*COeq\o\al(*－,2)→*C2Oeq\o\al(2－,4)，結(jié)合圖中路徑2可寫(xiě)出決速步驟的反應(yīng)式，B正確；通過(guò)對(duì)比反應(yīng)進(jìn)程圖像可知，路徑1、3過(guò)程不同，產(chǎn)物相同，路徑2、3起始物質(zhì)相同，但最終產(chǎn)物分別是*MgC2O4和*MgCO3，C正確；對(duì)比三個(gè)路徑的速控步驟均涉及*COeq\o\al(*－,2)轉(zhuǎn)化，路徑2決速步驟的反應(yīng)式為，有PDA的生成，路徑3決速步驟的反應(yīng)為*COeq\o\al(*－,2)＋e－＋*CO2→*COeq\o\al(2－,3)＋*CO，因此路徑3的決速步驟沒(méi)有PDA的再生，D錯(cuò)誤。7．(2023·湖南卷)N2H4是一種強(qiáng)還原性的高能物質(zhì)，在航天、能源等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。我國(guó)科學(xué)家合成的某Ru(Ⅱ)催化劑{用[L—Ru—NH3]＋表示}能高效電催化氧化NH3合成N2H4，其反應(yīng)機(jī)理如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(B)A.Ru(Ⅱ)被氧化至Ru(Ⅲ)后，配體NH3失去質(zhì)子能力增強(qiáng)B.M中Ru的化合價(jià)為＋3C.該過(guò)程有非極性鍵的形成D.該過(guò)程的總反應(yīng)：4NH3－2e－=N2H4＋2NHeq\o\al(＋,4)【解析】由圖可知，[L—Ru—NH3]＋失去電子生成[L—Ru—NH3]2＋，[L—Ru—NH3]2＋與氨氣反應(yīng)生成NHeq\o\al(＋,4)和[L—Ru—NH2]＋，說(shuō)明配體NH3失去質(zhì)子能力增強(qiáng)，A正確；[L—Ru—NH2]＋和M之間存在平衡轉(zhuǎn)化關(guān)系，轉(zhuǎn)化關(guān)系分析可知，M中Ru元素的化合價(jià)為＋2，B錯(cuò)誤；反應(yīng)過(guò)程中有N—N非極性共價(jià)鍵形成，C正確；由整個(gè)反應(yīng)機(jī)理圖可得該過(guò)程的總反應(yīng)：4NH3－2e－=N2H4＋2NHeq\o\al(＋,4)，D正確。8．(2023·新課標(biāo)卷)“肼合成酶”以其中的Fe2＋配合物為催化中心，可將NH2OH與NH3轉(zhuǎn)化為肼(NH2NH2)，其反應(yīng)歷程如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(D)A.NH2OH、NH3和H2O均為極性分子B.反應(yīng)涉及N—H、N—O斷裂和N—N生成C.催化中心的Fe2＋被氧化為Fe3＋，后又被還原為Fe2＋D.將NH2OH替換為ND2OD，反應(yīng)可得ND2ND2【解析】根據(jù)反應(yīng)歷程可知，生成的NH2NH2中2個(gè)H原子來(lái)源于NH3，所以將NH2OH替換為ND2OD，不可能得到ND2ND2，應(yīng)得到ND2NH2和HDO，D錯(cuò)誤。9.(雙選)(2023·山東卷)一定條件下，化合物E和TFAA合成H的反應(yīng)路徑如下：已知反應(yīng)初始E的濃度為0.10mol/L，TFAA的濃度為0.08mol/L，部分物種的濃度隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖所示，忽略反應(yīng)過(guò)程中的體積變化。下列說(shuō)法正確的是(AC)A.t1時(shí)刻，體系中有E存在B.t2時(shí)刻，體系中無(wú)F存在C.E和TFAA反應(yīng)生成F的活化能很小D.反應(yīng)達(dá)平衡后，TFAA的濃度為0.08mol/L【解析】由圖像可知，t1時(shí)刻TFAA含量為0，H的濃度小于0.01mol/L，說(shuō)明反應(yīng)Geq\o(,\s\up7(＋CF3CO2H),\s\do5(－CF3CO2H))H＋TFAA生成的TFAA小于0.01mol/L且生成的TFAA立刻與E反應(yīng)，此時(shí)與E反應(yīng)的TFAA的總量小于0.09mol/L，E有剩余，A正確；t2時(shí)刻H的濃度為0.08mol/L，TFAA的濃度約為0.06mol/L，說(shuō)明E幾乎無(wú)剩余，而H與G的總量小于0.10mol/L，說(shuō)明體系中有F存在，B錯(cuò)誤；0～t1范圍內(nèi)，體系中無(wú)TFAA存在，說(shuō)明E和TFAA反應(yīng)生成F的速率非?？?，則反應(yīng)的活化能很小，C正確；G生成H和TFAA的反應(yīng)為可逆反應(yīng)，反應(yīng)達(dá)到平衡后，TFAA濃度小于0.08mol/L，D錯(cuò)誤?？枷?化學(xué)平衡及其移動(dòng)10.(2024·湖南卷)恒壓下，向某密閉容器中充入一定量的CH3OH(g)和CO(g)，發(fā)生如下反應(yīng)：主反應(yīng)：CH3OH(g)＋CO(g)=CH3COOH(g)ΔH1副反應(yīng)：CH3OH(g)＋CH3COOH(g)=CH3COOCH3(g)＋H2O(g)ΔH2在不同溫度下，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，測(cè)得兩種含碳產(chǎn)物的分布分?jǐn)?shù)δeq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(δCH3COOH＝\f(nCH3COOH,nCH3COOH＋nCH3COOCH3)))隨投料比x(物質(zhì)的量之比)的變化關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法正確的是(D)A.投料比x代表eq\f(nCH3OH,nCO)B.曲線c代表乙酸的分布分?jǐn)?shù)C.ΔH1<0，ΔH2>0D.L、M、N三點(diǎn)的平衡常數(shù)：K(L)＝K(M)>K(N)【解析】生成CH3COOH的反應(yīng)為主反應(yīng)，生成CH3COOCH3的反應(yīng)為副反應(yīng)，所以曲線a、b為CH3COOH分布分?jǐn)?shù)曲線，曲線c、d為CH3COOCH3分布分?jǐn)?shù)曲線。增大投料比x，CH3COOH占比增大，所以投料比x代表eq\f(nCO,nCH3OH)，A錯(cuò)誤；曲線c代表503K時(shí)CH3COOCH3分布分?jǐn)?shù)，B錯(cuò)誤；升高溫度，CH3COOH占比增大，CH3COOCH3占比減小，說(shuō)明升溫副反應(yīng)平衡逆向移動(dòng)，ΔH2<0，C錯(cuò)誤；L、M點(diǎn)溫度相等，K相等，N點(diǎn)溫度更高，由于ΔH2<0，則N點(diǎn)平衡常數(shù)更小，K(L)＝K(M)>K(N)，D正確。11.(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x[x＝eq\f(nCH4,nH2O)]隨溫度的變化曲線如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(B)A.x1＜x2B.反應(yīng)速率：vb正＜vc正C.點(diǎn)a、b、c對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)：Ka＜Kb＝KcD.反應(yīng)溫度為T(mén)1，當(dāng)容器內(nèi)壓強(qiáng)不變時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)【解析】相同溫度下，eq\f(nCH4,nH2O)比值越大，甲烷轉(zhuǎn)化率越小，由圖像可知x1＜x2，A正確；b、c點(diǎn)反應(yīng)的溫度相同，b點(diǎn)甲烷轉(zhuǎn)化率大，因?yàn)槌跏剂緾H4的量固定為1mol，則b點(diǎn)H2O(g)的物質(zhì)的量大，濃度大，則vb正＞vc正，B錯(cuò)誤；升高溫度，甲烷轉(zhuǎn)化率增大，說(shuō)明正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡常數(shù)增大，則Ka＜Kb＝Kc，C正確；該反應(yīng)為氣體數(shù)體積改變的反應(yīng)，溫度為T(mén)1時(shí)，當(dāng)容器內(nèi)壓強(qiáng)不變時(shí)，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，D正確。12.(雙選)(2024·山東卷)逆水氣變換反應(yīng)：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH>0。一定壓力下，按CO2、H2物質(zhì)的量之比n(CO2)∶n(H2)＝1∶1投料，T1、T2溫度時(shí)反應(yīng)物摩爾分?jǐn)?shù)隨時(shí)間變化關(guān)系如圖所示。已知該反應(yīng)的速率方程為v＝kc0.5(H2)·c(CO2)，T1，T2溫度時(shí)反應(yīng)速率常數(shù)k分別為k1、k2。下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是(CD)A.k1>k2B.T1、T2溫度下達(dá)到平衡時(shí)反應(yīng)速率的比值：eq\f(vT1,vT2)<eq\f(k1,k2)C.溫度不變，僅改變體系初始?jí)毫?，反?yīng)物摩爾分?jǐn)?shù)隨時(shí)間的變化曲線不變D.T2溫度下，改變初始投料比例，可使平衡時(shí)各組分摩爾分?jǐn)?shù)與T1溫度時(shí)相同【解析】反應(yīng)吸熱，溫度升高，平衡正向移動(dòng)，平衡時(shí)反應(yīng)物的摩爾分?jǐn)?shù)較小，結(jié)合圖像可知T1>T2，速率常數(shù)k與溫度正相關(guān)，所以k1＞k2，A正確；反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，結(jié)合速率方程有eq\f(vT1,vT2)＝eq\f(k1c\o\al(0.5,1)H2·c1CO2,k2c\o\al(0.5,2)H2·c2CO2)，由圖可知，T1溫度下平衡時(shí)反應(yīng)物的濃度較小，所以eq\f(c\o\al(0.5,1)H2·c1CO2,c\o\al(0.5,2)H2·c2CO2)＜1，可得eq\f(k1c\o\al(0.5,1)H2·c1CO2,k2c\o\al(0.5,2)H2·c2CO2)＜eq\f(k1,k2)，即eq\f(vT1,vT2)＜eq\f(k1,k2)，B正確；溫度不變，平衡常數(shù)不變，僅改變體系初始?jí)毫Γ捎诜磻?yīng)前后氣體分子數(shù)不變，所以平衡不移動(dòng)，平衡時(shí)反應(yīng)物的摩爾分?jǐn)?shù)不變，但是改變壓強(qiáng)，反應(yīng)速率改變，反應(yīng)物的摩爾分?jǐn)?shù)隨時(shí)間的變化曲線隨之改變，C錯(cuò)誤：CO2和H2的物質(zhì)的量投料比為1∶1時(shí)，平衡時(shí)CO2與H2的摩爾分?jǐn)?shù)相等，但改變初始投料比之后，平衡時(shí)CO2與H2的摩爾分?jǐn)?shù)不再相等，D錯(cuò)誤。考向4化學(xué)反應(yīng)原理綜合13.(2024·山東卷)水煤氣是H2的主要來(lái)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)＋H2O(g)=CO(g)＋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(wèn)題：(1)C(s)＋CaO(s)＋2H2O(g)CaCO3(s)＋2H2(g)的焓變?chǔ)＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3(用代數(shù)式表示)。(2)壓力p下，C－H2O－CaO體系達(dá)到平衡后，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H2(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逆向移動(dòng)，所以CO2的摩爾分?jǐn)?shù)減小。(3)壓力p下、溫度為T(mén)0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＝eq\f(5,9)；此時(shí)氣體總物質(zhì)的量為4.0mol，則CaCO3(s)的物質(zhì)的量為0.5mol；若向平衡體系中通入少量CO2(g)，重新達(dá)到平衡后，分壓p(CO2)將不變(填“增大”“減小”或“不變”，下同)，p(CO)將不變?！窘馕觥?1)目標(biāo)反應(yīng)式＝反應(yīng)Ⅰ＋反應(yīng)Ⅱ＋反應(yīng)Ⅲ，根據(jù)蓋斯定律，ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。(2)T1之前，無(wú)反應(yīng)Ⅰ，有反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ，升溫，反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ平衡均左移，H2摩爾分?jǐn)?shù)減小，曲線a、b、c中只有a呈減小趨勢(shì)，故a線對(duì)應(yīng)物質(zhì)為H2。(3)結(jié)合圖示，T0時(shí)，x(H2)＝0.50，x(CO)＝0.15，x(CO2)＝0.05，則x(H2O)＝0.30。反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)Kp(Ⅱ)＝eq\f(pCO2·pH2,pCO·pH2O)＝eq\f(xCO2·xH2,xCO·xH2O)＝eq\f(0.05×0.50,0.15×0.30)＝eq\f(5,9)。此時(shí)氣體總物質(zhì)的量為4.0mol，則n(H2)＝2.0mol，n(CO)＝0.6mol，n(CO2)＝0.2mol，n(H2O)＝1.2mol，設(shè)從起始到該時(shí)刻，三個(gè)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化量分別為ⅠC(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)Δn1/molaaaaⅡCO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)Δn2/molbbbbⅢCaO(s)＋CO2(g)CaCO3(s)Δn3/molccc(a－b)mol＝0.6mol，(a＋b)mol＝2.0mol，得a＝1.3，b＝0.7。n(CO2)＝(b－c)mol＝0.2mol，則c＝0.5，n(CaCO3)＝0.5mol。若向平衡體系中通入少量CO2(g)，重新達(dá)到平衡，溫度不變，Kp(Ⅲ)＝eq\f(1,pCO2)不變，則p(CO2)不變，Kp(Ⅱ)＝eq\f(pCO2·pH2,pCO·pH2O)不變，且總壓強(qiáng)p＝p(CO2)＋p(H2)＋p(CO)＋p(H2O)不變，僅有反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ，p(CO)與p(H2O)的變化趨勢(shì)相同，故p(H2)、p(CO)、p(H2O)均不變。14.(2024·安徽卷)乙烯是一種用途廣泛的有機(jī)化工原料。由乙烷制乙烯的研究備受關(guān)注。回答下列問(wèn)題：[乙烷制乙烯](1)C2H6氧化脫氫反應(yīng)：2C2H6(g)＋O2(g)=2C2H4(g)＋2H2O(g)ΔH1＝－209.8kJ/molC2H6(g)＋CO2(g)=C2H4(g)＋H2O(g)＋CO(g)ΔH2＝＋178.1kJ/mol計(jì)算：2CO(g)＋O2(g)2CO2(g)ΔH3＝－566kJ/mol。(2)C2H6直接脫氫反應(yīng)為C2H6(g)C2H4(g)＋H2(g)ΔH4，C2H6的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系如圖1所示，則ΔH4>(填“>”“<”或“＝”)0。結(jié)合圖1。下列條件中，達(dá)到平衡時(shí)轉(zhuǎn)化率最接近40%的是b(填字母)。圖1a.600℃，0.6MPab.700℃，0.7MPac.800℃，0.8MPa(3)一定溫度和壓強(qiáng)下，反應(yīng)ⅰC2H6(g)C2H4(g)＋H2(g)Kx1反應(yīng)ⅱC2H6(g)＋H2(g)2CH4(g)Kx2其中Kx2遠(yuǎn)大于Kx1，Kx是以平衡時(shí)物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)代替平衡濃度計(jì)算的平衡常數(shù)。①僅發(fā)生反應(yīng)ⅰ時(shí)。C2H6的平衡轉(zhuǎn)化率為25.0%，計(jì)算Kx1＝eq\f(1,15)。②同時(shí)發(fā)生反應(yīng)ⅰ和ⅱ時(shí)。與僅發(fā)生反應(yīng)ⅰ相比，C2H4的平衡產(chǎn)率增大(填“增大”“減小”或“不變”)。[乙烷和乙烯混合氣的分離](4)通過(guò)Cu＋修飾的Y分子篩的吸附－脫附?？蓪?shí)現(xiàn)C2H4和C2H6混合氣的分離。Cu＋的4s空軌道與C2H4分子的π鍵電子形成配位鍵，這種配位鍵強(qiáng)弱介于范德華力和共價(jià)鍵之間。用該分子篩分離C2H4和C2H6的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)C2H4吸附性高，易脫附。(5)常溫常壓下，將C2H4和C2H6等體積混合，以一定流速通過(guò)某吸附劑。測(cè)得兩種氣體出口濃度(c)與進(jìn)口濃度(c0)之比隨時(shí)間變化關(guān)系如圖2所示。下列推斷合理的是BC(填字母)。圖2A.前30min，兩種氣體均未被吸附B.p點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，出口氣體的主要成分是C2H6C.a～b對(duì)應(yīng)的時(shí)間段內(nèi)，吸附的C2H6逐漸被C2H4替代【解析】(1)根據(jù)蓋斯定律，ΔH3＝ΔH1－2×ΔH2＝(－209.8－2×178.1)kJ/mol＝－566kJ/mol。(2)根據(jù)圖像可知壓強(qiáng)相同時(shí)，溫度越高C2H6平衡轉(zhuǎn)化率越高，說(shuō)明升溫平衡正向移動(dòng)，反應(yīng)吸熱，ΔH4>0；觀察圖像可知，700℃，0.7MPa時(shí)，平衡轉(zhuǎn)化率介于20%～50%之間，且偏向50%，因此達(dá)到平衡時(shí)轉(zhuǎn)化率最接近40%的為b項(xiàng)。(3)①若僅發(fā)生反應(yīng)ⅰ，假設(shè)C2H6起始量為1mol，可列三段式：C2H6(g)C2H4(g)＋H2(g)起始/mol100轉(zhuǎn)化/mol0.250.250.25平衡/mol0.750.250.25n總＝(0.75＋0.25＋0.25)mol＝1.25mol，Kx1＝eq\f(\f(0.25mol,1.25mol)×\f(0.25mol,1.25mol),\f(0.75mol,1.25mol))＝eq\f(1,15)。②兩反應(yīng)相加可得2C2H6(g)C2H4(g)＋2CH4(g)，Kx＝Kx1·Kx2，Kx2遠(yuǎn)大于Kx1，故C2H4的平衡產(chǎn)率接近50%，所以C2H4的平衡產(chǎn)率增大。(4)Cu＋的價(jià)層電子排布為3d10,4s軌道為空軌道，因此形成配位鍵用4s空軌道。(5)由圖可知前30min，出口濃度與進(jìn)口濃度之比接近0，說(shuō)明氣體幾乎全部被吸附，A錯(cuò)誤；p點(diǎn)時(shí)C2H6的出口濃度遠(yuǎn)高于C2H4的出口濃度，所以出口氣體的主要成分為C2H6，B正確；a～b階段，C2H6對(duì)應(yīng)的eq\f(c,c0)＞1時(shí)為脫附過(guò)程，a點(diǎn)后一段時(shí)間，C2H4的eq\f(c,c0)仍為0，說(shuō)明吸附的C2H6逐漸被C2H4替代，p點(diǎn)到b點(diǎn)之間，吸附的C2H6仍被C2H4替代但是速率減小，吸附劑可能因?yàn)槲搅坑邢薜仍?，無(wú)法繼續(xù)吸附C2H4，b點(diǎn)時(shí)兩種物質(zhì)對(duì)應(yīng)的eq\f(c,c0)＝1，此時(shí)吸附劑不再吸附兩種物質(zhì)，即a～b時(shí)間段吸附的C2H6逐漸被C2H4替代，C正確。15.(2024·湖北卷)用BaCO3和焦炭為原料，經(jīng)反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ得到BaC2，再制備乙炔是我國(guó)科研人員提出的綠色環(huán)保新路線。反應(yīng)Ⅰ：BaCO3(s)＋C(s)BaO(s)＋2CO(g)反應(yīng)Ⅱ：BaO(s)＋3C(s)BaC2(s)＋CO(g)回答下列問(wèn)題：(1)寫(xiě)出BaC2與水反應(yīng)的化學(xué)方程式：BaC2＋2H2O→Ba(OH)2＋HC≡CH↑。(2)已知Kp＝pn(CO)、K＝eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(pCO,105Pa)))n(n是CO的化學(xué)計(jì)量系數(shù))。反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ的lgK與溫度的關(guān)系曲線見(jiàn)圖1。①反應(yīng)BaCO3(s)＋4C(s)BaC2(s)＋3CO(g)在1585K的Kp＝1016Pa3。②保持1320K不變，假定恒容容器中只發(fā)生反應(yīng)Ⅰ，達(dá)到平衡時(shí)p(CO)＝105Pa，若將容器容積壓縮到原來(lái)的eq\f(1,2)，重新建立平衡后p(CO)＝105Pa。圖1lgK與T的關(guān)系曲線(3)恒壓容器中，焦炭與BaCO3的物質(zhì)的量之比為4∶1，Ar為載氣。1400K和1823K下，BaC2產(chǎn)率隨時(shí)間的關(guān)系曲線依實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到圖2(不考慮接觸面積的影響)。圖2BaC2產(chǎn)率與時(shí)間的關(guān)系曲線①初始溫度為900K，緩慢加熱至1400K時(shí)，實(shí)驗(yàn)表明BaCO3已全部消耗，此時(shí)反應(yīng)體系中含Ba物種為BaO。②1823K下，反應(yīng)速率的變化特點(diǎn)為速率不變至BaC2產(chǎn)率接近100%，其原因是容器中只有反應(yīng)Ⅱ：BaO(s)＋3C(s)BaC2(s)＋CO(g)，反應(yīng)條件恒溫1823K、恒壓，且該反應(yīng)只有CO為氣態(tài)，據(jù)K＝eq\f(pCO,105Pa)可知，CO的壓強(qiáng)為定值，所以化學(xué)反應(yīng)速率不變?！窘馕觥?2)①由題可知反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ相加得到反應(yīng)BaCO3(s)＋4C(s)BaC2(s)＋3CO(g)，根據(jù)蓋斯定律可知，K＝KⅠ·KⅡ，則K＝eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(pCO,105Pa)))2×eq\f(pCO,105Pa)＝102.5×10－1.5＝10，Kp＝p3(CO)＝10×(105)3Pa3＝1016Pa3。②由圖可知K＝eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(pCO,105Pa)))2＝100＝1，p(CO)＝105Pa，若將容器容積壓縮到原來(lái)的eq\f(1,2)，由于溫度不變，故Kp不變，則p(CO)不變，故仍是105Pa。(3)①由圖可知1400K時(shí)，BaC2產(chǎn)率為0，說(shuō)明該過(guò)程中沒(méi)有生成BaC2，根據(jù)元素守恒可知生成了BaO，反應(yīng)為BaCO3＋Ceq\o(=,\s\up7(900～1400K))BaO＋2CO↑，故反應(yīng)體系中含Ba物種為BaO。②由圖中產(chǎn)率變化趨勢(shì)可知，產(chǎn)率逐漸升高，曲線斜率不變，說(shuō)明1823K下，t1～t2階段凈反應(yīng)速率不變，反應(yīng)平衡后凈反應(yīng)速率為0。16.(2024·新課標(biāo)卷)Ni(CO)4(四羰合鎳，沸點(diǎn)為43℃)可用于制備高純鎳，也是有機(jī)化合物羰基化反應(yīng)的催化劑?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)基態(tài)Ni原子價(jià)層電子的軌道表示式為。鎳的晶胞結(jié)構(gòu)類(lèi)型與銅的相同，晶胞體積為a3，鎳原子半徑為eq\f(\r(2),4)a。(2)Ni(CO)4結(jié)構(gòu)如圖甲所示，其中含有σ鍵的數(shù)目為8，Ni(CO)4晶體的類(lèi)型為分子晶體。甲(3)在總壓分別為0.10、0.50、1.0、2.0MPa下，Ni(s)和CO(g)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，Ni(CO)4體積分?jǐn)?shù)x與溫度的關(guān)系如圖乙所示。反應(yīng)Ni(s)＋4CO(g)=Ni(CO)4(g)的ΔH小于(填“大于”或“小于”)0。從熱力學(xué)角度考慮，降低溫度、增大壓強(qiáng)有利于Ni(CO)4的生成(寫(xiě)出兩點(diǎn))。p3、100℃時(shí)CO的平衡轉(zhuǎn)化率α＝97.3%，該溫度下平衡常數(shù)Kp＝9000(MPa)－3。乙(4)對(duì)于同位素交換反應(yīng)：Ni(C16O)4＋C18O→Ni(C16O)3C18O＋C16O,20℃時(shí)反應(yīng)物濃度隨時(shí)間的變化關(guān)系為cteq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(NiC16O4))＝c0eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(NiC16O4))e－kt(k為反應(yīng)速率常數(shù))，則Ni(C16O)4反應(yīng)一半所需時(shí)間teq\s\do7(\f(1,2))＝eq\f(ln2,k)(用k表示)。【解析】(3)根據(jù)圖像知，隨著溫度的升高，Ni(CO)4的體積分?jǐn)?shù)減小，故升高溫度，平衡左移，該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即ΔH<0，降溫、加壓有利于Ni(CO)4的生成，則p3＝1.0MPa。設(shè)初始時(shí)CO的物質(zhì)的量為4mol，平衡時(shí)CO消耗了4αmol，列三段式：Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)初始/mol40轉(zhuǎn)化/mol4αα平衡/mol4－4aαeq\f(α,4－3α)＝eq\f(9,10)，α＝eq\f(36,37)，Kp＝eq\f(p[NiCO4],p4CO)＝eq\f(\f(9,10)×1,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,10)×1))4)MPa－3＝9×103MPa－3。(4)由公式知eq\f(ct[NiC16O4],c0[NiC16O4])＝e－kt，Ni(C16O)4消耗一半，則eq\f(1,2)＝e－kt,2＝ekt，兩邊取自然對(duì)教，ln2＝kt，故t＝eq\f(ln2,k)。17.(2024·全國(guó)甲卷)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?wèn)題：(1)已知如下熱化學(xué)方程式：①CH4(g)＋Br2(g)=CH3Br(g)＋HBr(g)ΔH1＝－29kJ/mol②3CH3Br(g)=C3H6(g)＋3HBr(g)ΔH2＝＋20kJ/mol計(jì)算反應(yīng)3CH4(g)＋3Br2(g)=C3H6(g)＋6HBr(g)的ΔH＝－67kJ/mol。(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，達(dá)到平衡時(shí)，n(CH4)、n(CH3Br)與溫度的關(guān)系見(jiàn)下圖(假設(shè)反應(yīng)后的含碳物質(zhì)只有CH4、CH3Br和CH2Br2)。(ⅰ)圖中代表CH3Br變化的曲線是a(填“a”或“b”)。(ⅱ)560℃時(shí)，CH4的轉(zhuǎn)化率α＝80%，n(HBr)＝7.8mmol。(ⅲ)560℃時(shí)，反應(yīng)CH3Br(g)＋Br2(g)=CH2Br2(g)＋HBr(g)的平衡常數(shù)K＝10.92。(3)少量I2可提高生成CH3Br的選擇性。500℃時(shí)，分別在有I2和無(wú)I2的條件下，將8mmolCH4和8mmolBr2，通入密閉容器，CH3Br的物質(zhì)的量(n)隨時(shí)間(t)的變化關(guān)系見(jiàn)下圖。(ⅰ)在11～19s之間，有I2和無(wú)I2時(shí)CH3Br的生成速率之比eq\f(v有I2,v無(wú)I2)＝eq\f(3,2)(或3∶2)。(ⅱ)從圖中找出I2提高了CH3Br選擇性的證據(jù)：5s以后有I2催化的CH2Br2的含量逐漸降低，有I2催化的CH3Br的含量陡然上升。(ⅲ)研究表明，I2參與反應(yīng)的可能機(jī)理如下：①I(mǎi)2(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)＋I(xiàn)Br(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：I2的投入消耗了部分CH2Br2，使得消耗的CH2Br2發(fā)生反應(yīng)生成了CH3Br?！窘馕觥磕繕?biāo)反應(yīng)可由反應(yīng)①×3＋②得到，由蓋斯定律可知ΔH＝－29kJ/mol×3＋20kJ/mol＝－67kJ/mol。(2)(ⅰ)CH4(g)＋Br2(g)CH3Br(g)＋HBr(g)為放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，n(CH3Br)逐漸減小，則圖中CH3Br的曲線是a。(ⅱ)由圖像可知，560℃平衡時(shí)，n(CH4)＝1.6mmol，則CH4的轉(zhuǎn)化率α＝eq\f(8－1.6mmol,8mmol)×100%＝80%；由圖像可知，560℃時(shí)，n(CH3Br)＝5.0mmol，結(jié)合碳原子守恒可知n(CH2Br2)＝(8－1.6－5.0)mmol＝1.4mmol,則生成的n(HBr)＝n(CH3Br)＋2×n(CH2Br2)＝5.0mmol＋2×1.4mmol＝7.8mmol，則n(Br2)＝(8－7.8)mmol－0.2mmol。(ⅲ)該反應(yīng)在密閉容器中進(jìn)行，且反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變，則560℃時(shí)，反應(yīng)CH3Br(g)＋Br2(g)=CH2Br2(g)＋HBr(g)的平衡常數(shù)K＝eq\f(1.4mmol×7.8mmol,5.0mmol×0.2mmol)＝10.92。(3)由圖可知，在11～19s之間，有I2和無(wú)I2時(shí)CH3Br的生成速率之比為eq\f(v有I2,v無(wú)I2)＝eq\f(\f(3.2－2.6,19－11)mmol/s,\f(2.2－1.8,19－11)mmol/s)＝eq\f(3,2)。1.(2024·蕪湖二模)“碳中和”的實(shí)現(xiàn)離不開(kāi)化學(xué)。工業(yè)生產(chǎn)中，實(shí)現(xiàn)碳中和的一種方法是通過(guò)特殊催化劑直接將CO2與NH3反應(yīng)生成尿素，向某恒溫恒壓的密閉容器中加入等物質(zhì)的量的NH3和CO2，發(fā)生反應(yīng)：2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(C)A.體系中CO2的體積分?jǐn)?shù)始終是50%B.體系達(dá)到平衡時(shí)，斷裂2molN—H的同時(shí)斷裂2molO—HC.通過(guò)及時(shí)分離出CO(NH2)2，可促進(jìn)平衡右移，提高反應(yīng)限度D.體系達(dá)到平衡后，恒溫下恢復(fù)至初始體積并恒容，達(dá)到新平衡時(shí)反應(yīng)速率比原平衡慢【解析】設(shè)起始量都為2mol，消耗二氧化碳物質(zhì)的量為x，結(jié)合三段式列式計(jì)算：2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)，起始量/mol2200變化量/mol2xxxx平衡量/mol2－2x2－xxx體系中CO2的體積分?jǐn)?shù)＝eq\f(2－x,2－2x＋2－x＋x)×100%＝50%，體系中CO2的體積分?jǐn)?shù)始終是50%，A正確；反應(yīng)過(guò)程分析可知，斷裂2molN—H表示消耗2molNH3，斷裂2molO—H消耗1molH2O，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，B正確；CO(NH2)2為固體，通過(guò)及時(shí)分離出CO(NH2)2，不改變化學(xué)平衡，不改變反應(yīng)限度，C錯(cuò)誤；體系達(dá)到平衡后，恒溫下恢復(fù)至初始體積并恒容，體系壓強(qiáng)減小，達(dá)到新平衡時(shí)反應(yīng)速率比原平衡慢，D正確。2.(2024·合肥三模)1,2－丙二醇(CH2OHCHOHCH3)單分子解離可以得到多種不同的產(chǎn)物或自由基，反應(yīng)相對(duì)能量隨反應(yīng)歷程的部分變化如圖所示。解離路徑包括碳碳鍵斷裂解離和脫水過(guò)程。下列說(shuō)法正確的是(D)A.可用質(zhì)譜法鑒別TS1和TS2兩條路徑的產(chǎn)物B.從能量的角度分析，TS2路徑的速率比TS1路徑快C.產(chǎn)物CH3CH=CHOH比產(chǎn)物CH3C(OH)=CH2更穩(wěn)定D.1,2－丙二醇中C—C的鍵能相差約為1.4kJ/mol【解析】TS1與TS2路徑對(duì)應(yīng)的有機(jī)產(chǎn)物互為同分異構(gòu)體，應(yīng)用紅外光譜儀鑒別，A錯(cuò)誤；TS2的能壘比TS1的大，TS2路徑反應(yīng)慢，B錯(cuò)誤；CH3C(OH)=CH2的相對(duì)能量為3.1kJ/mol，CH3CH=CHOH的相對(duì)能量為8.4kJ/mol，相對(duì)能量低的物質(zhì)更穩(wěn)定，C錯(cuò)誤；H2COH②CHOH①CH3中①處C—C斷裂和②處C—C斷裂生成對(duì)應(yīng)自由基的相對(duì)能量相差為(85.1－83.7)kJ/mol＝1.4kJ/mol，D正確。3.(2024·武漢二模)丙烯是一種重要的化工原料。利用丙烷脫氫制備丙烯的原理為直接脫氫：C3H8(g)=C3H6(g)＋H2(g)ΔH1回答下列問(wèn)題：(1)各化學(xué)鍵的鍵能如下表，則ΔH1＝＋119kJ/mol?；瘜W(xué)鍵C—HC—C(π鍵)H—H鍵能/(kJ/mol)413271436(2)計(jì)算機(jī)模擬直接脫氫的反應(yīng)歷程如圖所示。①基元反應(yīng)速率大小：第一步＜(填“＞”“＜”或“＝”)第二步。②依據(jù)該歷程圖推測(cè)丙烷脫氫可能會(huì)產(chǎn)生的副產(chǎn)物為C6H14(填分子式)。(3)一種提高丙烷轉(zhuǎn)化率的催化劑－膜系統(tǒng)，能讓部分氫氣透過(guò)膜后與反應(yīng)體系分離，其工作原理如圖所示。①該系統(tǒng)能提高丙烷轉(zhuǎn)化率的原因?yàn)锳r吹掃分離出部分氫氣，生成物的濃度減小，有利于平衡正向移動(dòng)。②在T、p0條件下，1mol丙烷通入無(wú)膜反應(yīng)器，丙烷的平衡轉(zhuǎn)化率為50%，該反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp＝eq\f(p0,3)；在相同條件下，若換成上圖所示有膜反應(yīng)器，丙烷的平衡轉(zhuǎn)化率為75%，則相同時(shí)間內(nèi)出口a和出口b的氫氣質(zhì)量之比為1∶5。(4)丙烯還可通過(guò)丙烷氧化脫氫的方法制備，原理為C3H8(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=C3H6(g)＋H2O(g)ΔH2＝－118kJ/mol相比直接脫氫，氧化脫氫制備丙烯的優(yōu)點(diǎn)為丙烷轉(zhuǎn)化率較高，缺點(diǎn)為氧氣與丙烷會(huì)發(fā)生副反應(yīng)(答案合理即可)(各寫(xiě)1點(diǎn)即可)?！窘馕觥?1)ΔH1＝反應(yīng)物的總鍵能一生成物的總鍵能＝[413×8－(271＋413×6＋436)]kJ/mol＝＋119kJ/mol。(2)①活化能越大，反應(yīng)速率越小，第一步反應(yīng)的活化能較大，因此第一步基元反應(yīng)速率較小。②依據(jù)反應(yīng)歷程圖可推測(cè)出丙烷脫氫可能會(huì)產(chǎn)生的副產(chǎn)物為C6H14。(3)②根據(jù)題給信息列三段式：C3H8(g)C3H6(g)＋H2(g)初始/mol100變化/mol0.50.50.5平衡/mol0.50.50.5n總＝1.5mol，Kp＝eq\f(pC3H6·pH2,pC3H8)＝eq\f(\f(0.5,1.5)×p0×\f(0.5,1.5)×p0,\f(0.5,1.5)×p0)＝eq\f(1,3)p0。換成有膜反應(yīng)器后，丙烷的轉(zhuǎn)化率增大，列三段式：C3H8(g)C3H6(g)＋H2(g)初始/mol100變化/mol0.750.750.75平衡/mol0.250.750.75設(shè)出口b的氫氣為xmol，則出口a的氫氣為(0.75－x)mol，出口a處n總＝(1.75－x)mol，因溫度不變，則平衡常數(shù)不變，則Kp＝eq\f(pC3H6·pH2,pC3H8)＝eq\f(\f(0.75,1.75－x)×p0×\f(0.75－x,1.75－x)×p0,\f(0.25,1.75－x)×p0)＝eq\f(1,3)p0，解得x＝0.625，即出口b的氫氣為0.625mol，則出口a的氫氣為0.125mol，相同時(shí)間內(nèi)出口a和出口b的氫氣質(zhì)量比為1∶5。4.(2024·福州4月質(zhì)檢)研究氮氧化物(NOx)的還原處理方法是環(huán)保領(lǐng)域的主要方向之一。Ⅰ.用H2還原NO的反應(yīng)為2H2(g)＋2NO(g)=N2(g)＋2H2O(g)ΔH<0。(1)該反應(yīng)的正反應(yīng)速率方程可表示為v正＝k·cm(NO)·cn(H2)，某溫度下，測(cè)得正反應(yīng)速率v正與c(NO)或c(H2)的變化關(guān)系如圖1所示。則m＝2，n＝1。圖1圖2(2)研究表明上述反應(yīng)歷程分兩步基元反應(yīng)：ⅰ.2NO(g)＋H2(g)=N2(g)＋H2O2(l)；ⅱ.H2O2(l)＋H2(g)=2H2O(g)。根據(jù)(1)所給信息判斷，H2還原NO總反應(yīng)的速率由反應(yīng)ⅰ(填“ⅰ”或“ⅱ”)決定。(3)將一定量的H2和NO置于以下條件下發(fā)生反應(yīng)(起始容器的容積、溫度、壓強(qiáng)均相同)，達(dá)到平衡時(shí)，H2的平衡轉(zhuǎn)化率最大的是b(填字母)。a.恒溫恒容 b.恒溫恒壓c.恒容絕熱Ⅱ.脫除汽車(chē)尾氣中NO和CO包括以下兩個(gè)反應(yīng)：反應(yīng)ⅰ.2NO＋CO=N2O＋CO2；反應(yīng)ⅱ.N2O＋CO=N2＋CO2。反應(yīng)過(guò)程中各物質(zhì)相對(duì)能量如圖2(TS表示過(guò)渡態(tài))。(4)CO和NO反應(yīng)生成N2的熱化學(xué)方程式為2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)ΔH＝－747.2kJ/mol。將恒定組成的NO和CO混合氣體通入不同溫度的反應(yīng)器，相同時(shí)間內(nèi)檢測(cè)物質(zhì)濃度，結(jié)果如圖3。圖3(5)NO和CO的脫除應(yīng)選擇高溫(填“高溫”或者“低溫”)。(6)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，高于340℃后N2O濃度逐漸減小，試分析發(fā)生該變化的原因是反應(yīng)ⅰ、ⅱ速率隨溫度的升高而增大，高于340℃后反應(yīng)ⅱ速率增加的程度超過(guò)反應(yīng)ⅰ，所以N2O濃度減小。(7)450℃時(shí)，該時(shí)間段內(nèi)NO的脫除率＝88%[保留2位有效數(shù)字，NO的脫除率＝eq\f(n轉(zhuǎn)化為N2的NO,n初始的NO)×100%]。【解析】(1)由圖中數(shù)據(jù)可知c(H2)＝eq\f(v正,k)，c2(NO)＝eq\f(v正,k)，所以m＝2，n＝1。(2)v正＝k·c2(NO)·c(H2)，則反應(yīng)速率主要由c(NO)決定，所以H2還原NO總反應(yīng)的速率由反應(yīng)ⅰ決定。(3)設(shè)恒溫恒容時(shí)H2的平衡轉(zhuǎn)化率為x，該反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，恒溫恒壓時(shí)相對(duì)于恒溫恒容時(shí)，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡正移，氫氣轉(zhuǎn)化率比x大；該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，恒容絕熱時(shí)，混合氣體溫度升高，相對(duì)于恒溫恒容時(shí)，平衡逆移，氫氣轉(zhuǎn)化率小于x，所以氫氣轉(zhuǎn)化率最大的是恒溫恒壓時(shí)，選b。(4)由圖可知，反應(yīng)?。篊O(g)＋2NO(g)CO2(g)＋N2O(g)ΔH1＝－628.6kJ/mol；反應(yīng)ⅱ：CO(g)＋N2O(g)CO2(g)＋N2(g)ΔH2＝－118.6kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律知，CO和NO反應(yīng)生成N2的熱化學(xué)方程式為2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝－747.2kJ/mol。(5)由圖3知，NO和CO的濃度在高溫時(shí)低，所以脫除應(yīng)選擇高溫。(7)根據(jù)氮元素守恒，NO的初始濃度為(200＋125×2＋1625×2)ppm＝3700ppm，轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾腘O的濃度為1625×2ppm＝3250ppm，NO的脫除率＝eq\f(3250ppm,3700ppm)×100%≈88%。能力1催化劑與反應(yīng)速率、化學(xué)平衡1.催化機(jī)理作用機(jī)制(1)提供反應(yīng)表面：催化劑通常具有較大的比表面積，為反應(yīng)物分子提供了更多的接觸機(jī)會(huì)和反應(yīng)的活性位點(diǎn)。催化劑的活性位點(diǎn)越多，反應(yīng)速率越快。(2)吸附作用：反應(yīng)物分子在催化劑表面被吸附，吸附會(huì)使物質(zhì)的能量降低，這是催化反應(yīng)的第一步。吸附可以是物理吸附或化學(xué)吸附，其中化學(xué)吸附在催化過(guò)程中更為重要?；瘜W(xué)吸附使反應(yīng)物分子與催化劑表面形成化學(xué)鍵，從而改變其反應(yīng)活性。(3)催化劑與反應(yīng)速率：催化機(jī)理的復(fù)雜性在于催化劑與反應(yīng)物之間的相互作用以及反應(yīng)路徑的多樣性。不同類(lèi)型的催化劑(如金屬催化劑、酸催化劑、堿催化劑等)和不同的反應(yīng)體系(如均相催化、多相催化等)具有不同的催化機(jī)理。此外，催化劑的活性、選擇性和穩(wěn)定性等性能也受到多種因素的影響，如催化劑的組成、結(jié)構(gòu)、制備方法以及反應(yīng)條件等。2.催化劑與反應(yīng)速率(1)一般我們所說(shuō)的催化劑都是正催化劑。催化劑能改變反應(yīng)的歷程，降低反應(yīng)的活化能，使更多的分子變?yōu)榛罨肿?，提高了活化分子的百分?jǐn)?shù)，所以催化劑使反應(yīng)速率大大增加。但是催化劑不能改變反應(yīng)的焓變(圖中Ea表示正反應(yīng)的活化能，Ea′表示逆反應(yīng)的活化能。反應(yīng)為放熱反應(yīng))。(2)催化機(jī)理循環(huán)圖根據(jù)箭頭的方向和序號(hào)，可判斷各步反應(yīng)先后、反應(yīng)物、生成物、催化劑以及中間產(chǎn)物；根據(jù)反應(yīng)過(guò)程中元素的化合價(jià)，判斷是否發(fā)生氧化還原反應(yīng)等(如圖1、圖2)。圖1圖2(3)催化能壘圖例1：在Rh催化下，甲酸分解制H2的反應(yīng)歷程如圖所示。其中帶“*”的物種表示吸附在Rh表面①圖中反應(yīng)前最左側(cè)能量下降－0.21eV，是氣態(tài)的甲酸分子被吸附在催化劑表面的活性位點(diǎn)上，所以能量下降。②在催化能壘圖中，有幾個(gè)波峰，就有幾步反應(yīng)，也就是有幾個(gè)基元反應(yīng)，該反應(yīng)機(jī)理有3個(gè)基元反應(yīng)。③每步基元反應(yīng)的快慢取決于其能壘的大小，能壘越大，反應(yīng)速率越慢。所以決定反應(yīng)的速率是第1步反應(yīng)?？梢杂脠D中每步基元反應(yīng)前后的活性物質(zhì)和能量變化，寫(xiě)出其熱化學(xué)反應(yīng)方程式。則該反應(yīng)過(guò)程中決定反應(yīng)速率步驟的熱化學(xué)方程式為HCOOH*=HCOO*＋H*ΔH＝＋0.33NAeV/mol[注意：如果縱坐標(biāo)相對(duì)能量是電子伏特(eV)，焓變應(yīng)轉(zhuǎn)化成每摩爾阿伏加德羅常數(shù)用NA表示]。④甲酸分解制H2的熱化學(xué)方程式可表示為HCOOH(g)=CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－0.16NAeV/mol。例2：(2024·肇慶一檢)二氧化碳催化加氫生成甲醇和水，也有利于減少溫室效應(yīng)。其總反應(yīng)分為以下兩步：第一步：CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)ΔH1＝＋akJ/mol第二步：CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g)ΔH2＝－bkJ/mol已知b>a，第一步反應(yīng)為決定速率的反應(yīng)。請(qǐng)?jiān)趫D1中補(bǔ)全上述總反應(yīng)過(guò)程的“能量變化－反應(yīng)歷程”示意圖。圖1圖2[分析]已知b＞a，則總反應(yīng)為放熱反應(yīng)，第一步反應(yīng)為決定速率的反應(yīng)，則第一步反應(yīng)的活化能要比第二步反應(yīng)活化能更高，總反應(yīng)過(guò)程的“能量變化－反應(yīng)歷程”示意圖如圖2所示。(4)基元反應(yīng)與質(zhì)量作用定律①基元反應(yīng)基元反應(yīng)是指在反應(yīng)中一步直接轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的反應(yīng)。②質(zhì)量作用定律基元反應(yīng)的速率與各反應(yīng)物濃度的冪乘積成正比。aA＋bB＋…→產(chǎn)物v＝kca(A)·cb(B)…(k為反應(yīng)速率常數(shù)，只與溫度有關(guān)，與濃度無(wú)關(guān))反應(yīng)速率取決于整個(gè)反應(yīng)歷程中最慢的一步。如2NO(g)＋O2(g)eq\o(,\s\up7(k))2NO2(g)反應(yīng)歷程：eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①2NO\o(,\s\up7(k1),\s\do5(k－1))N2O2快速達(dá)到平衡,②N2O2＋O2\o(,\s\up7(k2))2NO2慢反應(yīng)))由反應(yīng)①可得：v正＝k1c2(NO)＝v逆＝k－1c(N2O2)則有：eq\f(k1,k－1)＝eq\f(cN2O2,c2NO)→c(N2O2)＝eq\f(k1,k－1)c2(NO)由反應(yīng)②可得：v＝k2c(N2O2)·c(O2)v＝eq\f(k1k2,k－1)c2(NO)·c(O2)總反應(yīng)速率v＝kc2(NO)·c(O2)即k＝eq\f(k1k2,k－1)3.催化劑與化學(xué)平衡(1)當(dāng)反應(yīng)是可逆反應(yīng)時(shí)，如果一種催化劑對(duì)正反應(yīng)具有良好的催化作用，那么對(duì)逆反應(yīng)也具有良好的催化作用。催化劑能同時(shí)增大正、逆反應(yīng)的反應(yīng)速率，能縮短達(dá)到平衡所需的時(shí)間。(2)催化劑不能使平衡發(fā)生移動(dòng)(包括多重平衡)，所以催化劑不能改變平衡轉(zhuǎn)化率。(3)催化劑的選擇同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，可以有不同的催化劑。催化效率選擇主要考慮不同催化劑的催化效率。①選擇在較低溫度下催化效率高的催化劑。②選擇催化效率高、不易失活的催化劑。③催化劑對(duì)主反應(yīng)的選擇性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于副反應(yīng)。如圖所示，在相同條件下，在甲、乙兩種催化劑作用下進(jìn)行下列反應(yīng)。主反應(yīng)：4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g)ΔH副反應(yīng)：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)由圖可知，催化劑乙在低溫下具有很強(qiáng)的催化活性，故選擇催化劑乙。圖中M點(diǎn)處(對(duì)應(yīng)溫度為210℃)NO的轉(zhuǎn)化率低于同溫度下乙作催化劑時(shí)的轉(zhuǎn)化率，所以M點(diǎn)一定不是該溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率。4.催化劑的失活與中毒(1)催化劑失活是指催化劑在使用過(guò)程中因受到某些因素的影響而失去活性或活性顯著下降的現(xiàn)象。催化劑失活的原因有多種，如反應(yīng)物濃度變化、反應(yīng)體系溫度或壓力的變化、催化劑表面覆蓋等。(2)催化劑中毒的原因①原料中含有雜質(zhì)：反應(yīng)原料中含有的微量雜質(zhì)可能與催化劑的活性中心發(fā)生化學(xué)作用，形成沒(méi)有活性的物質(zhì)，從而導(dǎo)致催化劑中毒。②強(qiáng)吸附作用：某些物質(zhì)可能具有強(qiáng)吸附(多為化學(xué)吸附)，占據(jù)在催化劑的活性位點(diǎn)，使催化劑無(wú)法再與反應(yīng)物有效接觸，從而導(dǎo)致催化劑中毒，降低催化活性。③副反應(yīng)的發(fā)生：在催化劑的制備過(guò)程中或原料或反應(yīng)產(chǎn)物中的某些物質(zhì)可能與催化劑的活性中心發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，改變其化學(xué)性質(zhì)或結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致催化劑中毒。(3)常見(jiàn)的催化劑恢復(fù)活性的方法包括升溫還原、酸堿再生或焚燒等。為了防止催化劑失活，可以在生產(chǎn)過(guò)程中采取一些預(yù)防措施，如定期更換催化劑、控制反應(yīng)條件、避免反應(yīng)物濃度過(guò)高等。5.催化劑的活性與溫度(1)催化劑的活性與溫度的一般規(guī)律：隨著溫度升高，催化劑的催化活性會(huì)增加。但是往往會(huì)出現(xiàn)拐點(diǎn)，即到達(dá)一定的溫度之后，溫度增加，催化劑的活性下降。例1：以TiO2/Cu2Al2O4為催化劑，可以將CO2和CH4直接轉(zhuǎn)化成乙酸。在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率的關(guān)系如圖所示。乙酸的生成速率主要取決于溫度影響的范圍是________________________。[分析]根據(jù)圖像，溫度超過(guò)250℃時(shí)，催化劑效率降低，在300℃時(shí)失去活性，故300～400℃時(shí)乙酸的生成速率主要取決于溫度影響。例2:在有氧條件下，新型催化劑M能催化NH3與NOx反應(yīng)生成N2。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(yīng)器中反應(yīng)(裝置見(jiàn)圖1)。圖1圖2反應(yīng)相同時(shí)間NOx的去除率隨反應(yīng)溫度的變化曲線如圖2所示。①反應(yīng)在50～250℃范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，NOx的去除率先迅速上升的主要原因是：催化劑活性隨溫度升高而增大，與溫度升高共同使NOx去除反應(yīng)速率迅速增大。②反應(yīng)在250～380℃上升緩慢段的主要原因是：溫度升高催化劑活性下降，NOx去除反應(yīng)速率緩慢增大。③反應(yīng)溫度高于380℃時(shí)，NOx的去除率迅速下降的原因可能是：催化劑活性下降，NH3與O2反應(yīng)生成了NO。(2)依據(jù)催化劑的催化效率隨溫度升高出現(xiàn)的這個(gè)“拐點(diǎn)”是不能用來(lái)確定反應(yīng)是否達(dá)到平衡點(diǎn)的。因?yàn)楹苡锌赡茉诳赡娣磻?yīng)還沒(méi)達(dá)到平衡之前，催化劑的活性就隨著溫度的升高而下降了。(3)酶作催化劑時(shí)，溫度太低，催化活性低，溫度較高，酶發(fā)生變性，催化活性降低。能力2化學(xué)平衡常數(shù)與反應(yīng)速率常數(shù)的關(guān)系對(duì)于基元反應(yīng)：aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(v正＝k正caA·cbB,v逆＝k逆ccC·cdD))平衡時(shí)v正＝v逆即k正ca(A)·cb(B)＝k逆cc(C)·cd(D)則K＝eq\f(k正,k逆)＝eq\f(ccC·cdD,caA·cbB)例：反應(yīng)H2(g)＋I(xiàn)2(g)2HI(g)的反應(yīng)機(jī)理如下：第一步：I2eq\o(,\s\up7(k1),\s\do5(k－1))2I(快速平衡)第二步：I＋H2eq\o(,\s\up7(k2),\s\do5(k－2))H2I(快速平衡)第三步：H2I＋I(xiàn)eq\o(,\s\up7(k3))2HI(慢反應(yīng))(1)第一步反應(yīng)吸收(填“放出”或“吸收”)能量。(2)只需一步完成的反應(yīng)稱為基元反應(yīng)，基元反應(yīng)如aA(g)＋dD(g)=gG(g)＋hH(g)的速率方程v＝kca(A)·cd(D)，k為常數(shù)；非基元反應(yīng)由多個(gè)基元反應(yīng)組成，非基元反應(yīng)的速率方程可由反應(yīng)機(jī)理推定。H2(g)與I2(g)反應(yīng)生成HI(g)的速率方程為v＝eq\f(k1k2k3,k－1k－2)c(H2)·c(I2)(用含k1、k－1、k2、k3的代數(shù)式表示)?！窘馕觥?1)第一步反應(yīng)斷裂共價(jià)鍵，吸收能量。(2)反應(yīng)速率由慢反應(yīng)決定，即v＝k3c(H2I)·c(I)，第一步是快速平衡，k1c(I2)＝k－1c2(I)，可得c2(I)＝eq\f(k1,k－1)·c(I2)，第二步也是快速平衡，k2c(I)·c(H2)＝k－2c(H2I)，可得c(H2I)＝eq\f(k2,k－2)·c(H2)·c(I)，則速率方程為v＝k3·eq\f(k2,k－2)·c(H2)·c(I)·c(I)＝k3·eq\f(k2,k－2)·c(H2)·eq\f(k1,k－1)·c(I2)＝eq\f(k1k2k3,k－1k－2)c(H2)·c(I2)。能力3化學(xué)平衡1.平衡常數(shù)K與濃度商Q的關(guān)系達(dá)到平衡狀態(tài)，Q＝K；平衡正向移動(dòng)，Q＜K；平衡逆向移動(dòng)，Q＞K。2.平衡常數(shù)K與溫度的關(guān)系溫度變化可逆反應(yīng)的ΔHK的變化升溫吸熱反應(yīng)，ΔH＞0增大降溫減小升溫放熱反應(yīng)，ΔH＜0減小降溫增大3.化學(xué)平衡與平衡轉(zhuǎn)化率(1)轉(zhuǎn)化率和平衡轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率有未達(dá)到平衡的“一般轉(zhuǎn)化率”和已達(dá)到平衡的“平衡轉(zhuǎn)化率”，在審題的時(shí)候一定要注意轉(zhuǎn)化率是否為“平衡轉(zhuǎn)化率”。(2)轉(zhuǎn)化率與溫度可逆反應(yīng)的焓變?chǔ)升高溫度吸熱反應(yīng)，ΔH＞0未達(dá)到平衡的，升溫轉(zhuǎn)化率增大已達(dá)到平衡的，升溫平衡轉(zhuǎn)化率增大放熱反應(yīng)，ΔH＜0未達(dá)到平衡的，升溫轉(zhuǎn)化率增大已達(dá)到平衡的，升溫平衡轉(zhuǎn)化率減小(3)增大反應(yīng)物的濃度與平衡轉(zhuǎn)化率變化的關(guān)系(其中A、B、C均為氣體)可逆反應(yīng)改變條件平衡移動(dòng)方向反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率備注A＋BC增大A的濃度正向移動(dòng)α(A)減小α(B)增大實(shí)際是考慮壓強(qiáng)的影響AB＋Cα(A)減小2AB＋Cα(A)不變3AB＋Cα(A)增大(4)如果兩氣體物質(zhì)的投料比按照化學(xué)計(jì)量數(shù)投料，那么無(wú)論是否達(dá)到化學(xué)平衡，兩者的轉(zhuǎn)化率一直相等。4.有關(guān)平衡常數(shù)Kc與Kp例：在一體積不變的密閉容器中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)Fe2O3(s)＋2NH3(g)2Fe(s)＋N2(g)＋3H2O(g)ΔH，實(shí)驗(yàn)測(cè)得化學(xué)平衡時(shí)的有關(guān)變化曲線如圖所示。M點(diǎn)的平衡常數(shù)Kp＝eq\f(p1×18.75%·p1×56.25%3,p1×25%2)。表達(dá)式說(shuō)明Kc＝eq\f(cN2·c3H2O,c2NH3)平衡濃度Kp＝eq\f(pN2·p3H2O,p2NH3)用平衡分壓代替平衡濃度；氣體分壓＝氣體總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)【解析】M點(diǎn)氨氣的體積分?jǐn)?shù)為25%，則氮?dú)?、水蒸氣的體積分?jǐn)?shù)之和為75%，且氮?dú)夂退魵獾捏w積之比為1∶3，則氮?dú)怏w積分?jǐn)?shù)為75%×eq\f(1,4)＝18.75%、水蒸氣的體積分?jǐn)?shù)為75%×eq\f(3,4)＝56.25%，相同條件下其體積分?jǐn)?shù)等于其物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，則氨氣的壓強(qiáng)p(NH3)＝25%p1、p(N2)＝18.75%p1、p(H2O)＝56.25%p1，則M點(diǎn)平衡常數(shù)Kp＝eq\f(pN2·p3H2O,p2NH3)＝eq\f(p1×18.75%·p1×56.25%3,p1×25%2)。5.惰性氣體對(duì)化學(xué)平衡的影響(1)恒容時(shí)充入惰性氣體，對(duì)于氣體反應(yīng)體系各組分的濃度不變，速率不變，平衡不移動(dòng)。(2)恒溫、恒壓，充入惰性氣體。體積必增大，對(duì)于氣體反應(yīng)體系相當(dāng)于減壓對(duì)平衡的影響。能力4有關(guān)多重平衡及選擇性在多重平衡中，幾個(gè)可逆反應(yīng)是相互影響的。(1)如果主反應(yīng)的生成物又與主反應(yīng)的某一反應(yīng)物發(fā)生另一個(gè)可逆反應(yīng)，那么該反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率就會(huì)增大。(2)在一定溫度下，特定的混合體系，多重平衡選擇性為定值。因?yàn)槠胶獬?shù)不變，催化劑的選用與平衡無(wú)關(guān)。催化劑不能提高某一物質(zhì)的平衡轉(zhuǎn)化率。(3)如果在同一條件下，兩個(gè)物質(zhì)同時(shí)可以發(fā)生幾個(gè)可逆反應(yīng)，那么催化劑的選用就可以使其中某一反應(yīng)的選擇性提高。例如：NH3與O2作用分別生成N2、NO、N2O的反應(yīng)均為放熱反應(yīng)。工業(yè)尾氣中的NH3可通過(guò)催化氧化為N2除去。將一定比例NH3、O2和N2的混合氣體以一定流速通過(guò)裝有催化劑的反應(yīng)管，NH3的轉(zhuǎn)化率、N2的選擇性eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(2n生成N2,n總轉(zhuǎn)化NH3)×100%))與溫度的關(guān)系如圖所示。[圖像分析]①上圖實(shí)際是兩個(gè)圖的疊加，圖中縱坐標(biāo)的轉(zhuǎn)化率不是平衡轉(zhuǎn)化率，NH3與O2作用分別生成N2、NO、N2O的三個(gè)反應(yīng)均為放熱反應(yīng)，在未達(dá)到平衡之前，升高溫度，NH3的轉(zhuǎn)化率增大，當(dāng)達(dá)到平衡后，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，NH3的平衡轉(zhuǎn)化率減小。②其他條件不變，在175～300℃范圍，則隨溫度的升高，N2的選擇性減小。③低溫下NH3轉(zhuǎn)化率較低，N2選擇性較高。如果高效除去尾氣中的NH3，則需研發(fā)低溫下NH3轉(zhuǎn)化率高和N2選擇性高的催化劑。④多重平衡體系中隨著溫度的增加，如果兩種物質(zhì)的選擇性之和等于100%，那么兩者的選擇性變化曲線呈鏡像對(duì)稱。能力5化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性當(dāng)反應(yīng)的ΔH－TΔS<0，則可以自發(fā)進(jìn)行。ΔHΔSΔH－TΔS自發(fā)情況＜0＞0是負(fù)值該反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行＞0＜0是正值該反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行＞0＞0低溫為正值，高溫為負(fù)值高溫可以自發(fā)進(jìn)行＜0＜0低溫為負(fù)值，高溫為正值低溫可以自發(fā)進(jìn)行考向1化學(xué)反應(yīng)速率基本概念例1(2024·江蘇卷)下列說(shuō)法正確的是(C)A.豆科植物固氮過(guò)程中，固氮酶能提高該反應(yīng)的活化能B.C2H4與O2反應(yīng)中，Ag催化能提高生成CH3CHO的選擇性C.H2O2制O2反應(yīng)中，MnO2能加快化學(xué)反應(yīng)速率D.SO2與O2反應(yīng)中，V2O5能減小該反應(yīng)的焓變【解析】固氮酶屬于催化劑，可以降低反應(yīng)的活化能，A錯(cuò)誤；C2H4與O2在Ag作催化劑作用下主要生成環(huán)氧乙烷，生成CH3CHO的選擇性較小，B錯(cuò)誤；H2O2分解生成O2，MnO2是該反應(yīng)的催化劑，所以可以加快化學(xué)反應(yīng)速率，C正確；V2O5是SO2與O2反應(yīng)生成SO3的催化劑，催化劑不可以改變反應(yīng)的焓變，D錯(cuò)誤?？枷?化學(xué)平衡及其移動(dòng)例2(2024·福州質(zhì)檢)“還原”反應(yīng)：3H2(g)＋WO3(s)W(s)＋3H2O(g)ΔH，實(shí)驗(yàn)測(cè)得一定條件下，平衡時(shí)H2的體積分?jǐn)?shù)隨溫度的變化曲線如圖所示。(1)該反應(yīng)ΔH>(填“>”或“<”)0。(2)由圖可知，a點(diǎn)處v正>(填“>”或“<”或“＝”)v逆。(3)900℃時(shí)該反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp＝27(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))?！窘馕觥?1)由圖像可知，隨著溫度的升高，平衡時(shí)H2的體積分?jǐn)?shù)減小，說(shuō)明升高溫度平衡正向移動(dòng)，則該反應(yīng)正向?yàn)槲鼰岱磻?yīng)，ΔH>0。(2)a點(diǎn)時(shí)，H2的體積分?jǐn)?shù)高于對(duì)應(yīng)平衡狀態(tài)時(shí)H2的體積分?jǐn)?shù)，說(shuō)明a點(diǎn)沒(méi)有達(dá)到平衡，反應(yīng)正向進(jìn)行，則v正>v逆。(3)由圖像可知，900K達(dá)到平衡時(shí)，H2的體積分?jǐn)?shù)為25%，題給反應(yīng)中僅有H2和H2O兩種氣體，則此時(shí)H2O的體積分?jǐn)?shù)為75%，又相同條件下，氣體的體積之比等于物質(zhì)的量之比，且反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變，故p(H2)＝0.1MPa×eq\f(1,4)，p(H2O)＝0.1MPa×eq\f(3,4)，Kp＝eq\f(p3H2O,p3H2)＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.3MPa,4)))3,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.1MPa,4)))3)＝27。例3(2024·湖南師大附中)甲烷水蒸氣重整制合成氣[CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)ΔH]是利用甲烷資源的途徑之一。其他條件相同時(shí)，在不同催化劑(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下，反應(yīng)相同時(shí)間后，CH4的轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)溫度的變化如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(C)A.該反應(yīng)ΔH＞0B.平衡常數(shù)：Ka＝Kb＜KcC.催化劑催化效率：Ⅰ＜Ⅱ＜ⅢD.增大壓強(qiáng)，v正增大倍數(shù)小于v逆增大倍數(shù)【解析】隨著溫度的升高，甲烷的轉(zhuǎn)化率增大，平衡正向移動(dòng)，因此該反應(yīng)正向?yàn)槲鼰岱磻?yīng)，ΔH＞0，A正確；平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，對(duì)于同一反應(yīng)，溫度相同，平衡常數(shù)也相同，該反應(yīng)的正反應(yīng)方向?yàn)槲鼰岱磻?yīng)，升高溫度K增大，Ka＝Kb＜Kc，B正確；根據(jù)圖像可知在相同條件下，曲線Ⅰ中甲烷的轉(zhuǎn)化率最高，其次是Ⅱ、Ⅲ，則三種催化劑Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的催化效率由高到低的順序是Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ，C錯(cuò)誤；增大壓強(qiáng)，向氣體體積分?jǐn)?shù)較小的方向移動(dòng)，即反應(yīng)逆向移動(dòng)，說(shuō)明v正增大倍數(shù)小于v逆增大倍數(shù)，D正確?？枷?催化機(jī)理例4(2023·浙江卷1月)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，氣態(tài)反應(yīng)物和生成物的相對(duì)能量與反應(yīng)歷程示意圖如下[已知O2(g)和Cl2(g)的相對(duì)能量為0]，下列說(shuō)法不正確的是(C)A.E6－E3＝E5－E2B.可計(jì)算Cl—Cl的鍵能為2(E2－E3)kJ/molC.相同條件下，O3的平衡轉(zhuǎn)化率：歷程Ⅱ>歷程ⅠD.歷程Ⅰ、歷程Ⅱ中速率最快的一步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為ClO(g)＋O(g)=O2(g)＋Cl(g)ΔH＝(E5－E4)kJ/mol【解析】對(duì)比兩個(gè)歷程可知，歷程Ⅱ中增加了催化劑，降低了反應(yīng)的活化能，加快了反應(yīng)速率。催化劑能降低活化能，但是不能改變反應(yīng)的焓變，因此E6－E3＝E5－E2，A正確；已知Cl2(g)的相對(duì)能量為0，對(duì)比兩個(gè)歷程可知，Cl(g)的相對(duì)能量為(E2－E3)kJ/mol，則Cl—Cl鍵能為2(E2－E3)kJ/mol，B正確；催化劑不能改變反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率，因此相同條件下，O3的平衡轉(zhuǎn)化率：歷程Ⅱ＝歷程Ⅰ，C錯(cuò)誤；活化能越低，反應(yīng)速率越快，由圖像可知，歷程Ⅱ中第二步反應(yīng)的活化能最低，所以速率最快的一步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為ClO(g)＋O(g)=O2(g)＋Cl(g)ΔH＝(E5－E4)kJ/mol，D正確例5(2024·甘肅卷)甲烷在某含Mo催化劑作用下部分反應(yīng)的能量變化如圖所示，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(C)A.E2＝1.41eVB.步驟2逆向反應(yīng)的ΔH＝＋0.29eVC.步驟1的反應(yīng)比步驟2快D.該過(guò)程實(shí)現(xiàn)了甲烷的氧化【解析】由能量變化圖可知，E2＝0.70eV－(－0.71eV)＝1.41eV，A正確；由能量變化圖可知，步驟2逆向反應(yīng)的ΔH＝－0.71eV－(－1.00eV)＝＋0.29eV,B正確；由能量變化圖可知，步驟1的活化能大于步驟2的活化能，則步驟1的反應(yīng)比步驟2慢，C錯(cuò)誤。例6(2024·淄博一模)酯在NaOH溶液中發(fā)生水解反應(yīng)，歷程如下：已知：①②RCOOCH2CH3水解相對(duì)速率與取代基R的關(guān)系如下表：取代基R—CH3—CH2Cl—CHCl2水解相對(duì)速率12907200下列說(shuō)法不正確的是(D)A.步驟Ⅰ是OH－與酯中Cδ＋作用B.步驟Ⅲ使Ⅰ和Ⅱ平衡正向移動(dòng)，使酯在NaOH溶液中發(fā)生的水解反應(yīng)不可逆C.酯的水解速率：FCH2COOCH2CH3＞ClCH2COOCH2CH3D.與OH－反應(yīng)、與18OH－反應(yīng)，二者所得醇和羧酸鹽均不同【解析】步驟Ⅰ加入OH－使平衡Ⅰ正向移動(dòng)，OH－與羧基反應(yīng)使平衡Ⅱ也向正向移動(dòng)，使得酯在NaOH溶液中發(fā)生的水解反應(yīng)不可逆，B正確；結(jié)合信息②得到，隨著取代基R上Cl個(gè)數(shù)的增多，水解相對(duì)速率增大，因?yàn)镃l的電負(fù)性較強(qiáng)，對(duì)電子的吸引能力較強(qiáng)，使得酯基的水解速率增大，F(xiàn)的電負(fù)性失于Cl，對(duì)電子的吸引能力更強(qiáng)，因此酯的水解速率：FCH2COOCH2CH3＞ClCH2COOCH2CH3，C正確；與OH－反應(yīng)，根據(jù)信息①可知，第一步反應(yīng)后18O既存在于羥基中，也存在于—O－中，隨著反應(yīng)進(jìn)行，最終18O存在于羧酸鹽和醇中，同理與18OH－反應(yīng)，最終18O存在于醇和羧酸鹽中，二者所得醇和羧酸鹽相同，D錯(cuò)誤。例7(2024·武漢二模)CO2甲烷化是“負(fù)碳排放”的重要研究方向，某研究團(tuán)隊(duì)報(bào)道了鎳基催化劑上CO2與H2反應(yīng)生成甲烷的兩種機(jī)理如圖所示，其中吸附在催化劑表面的物種用*表示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(C)A.鎳基催化劑增加了活化分子的百分?jǐn)?shù)B.兩種機(jī)理均涉及極性鍵的斷裂和生成C.Ni@SiXNS－H2O機(jī)理中CH4的選擇性更高D.Ni@SiXNS－C2H5OH機(jī)理涉及反應(yīng)：*CO2＋H＋e－=*HCOO－【解析】鎳基催化劑能降低反應(yīng)活化能，增加活化分子百分?jǐn)?shù)，A正確；兩種機(jī)理均涉及碳氧雙鍵的斷裂和C—H的生成，B正確；由機(jī)理圖可知，Ni@SiXNS－C2H5OH機(jī)理中，CH4的選擇性更高，C錯(cuò)誤?？枷?化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡綜合例8(2024·泉州質(zhì)檢)科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)CH3I熱裂解時(shí)主要發(fā)生如下反應(yīng)：反應(yīng)?。?CH3I(g)2HI(g)＋C2H4(g)ΔH1＝＋80.2kJ/mol反應(yīng)ⅱ：3C2H4(g)2C3H6(g)ΔH2＝－108kJ/mol反應(yīng)ⅲ：2C2H4(g)C4H8(g)ΔH3＝－84kJ/mol反應(yīng)ⅳ：2HI(g)H2(g)＋I(xiàn)2(g)ΔH4＝＋11kJ/mol回答下列問(wèn)題：(1)反應(yīng)3CH3I(g)C3H6(g)＋3HI(g)ΔH＝＋66.3kJ/mol。(2)在密閉剛性容器中投料1molCH3I(g)，若只發(fā)生反應(yīng)ⅰ、ⅱ、ⅲ，平衡總壓強(qiáng)為pMPa，溫度對(duì)平衡體系中乙烯、丙烯和丁烯物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)的影響如圖甲所示。甲①隨溫度升高，C3H6物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)先增大后減小的原因是反應(yīng)ⅰ為吸熱反應(yīng)，溫度升高，反應(yīng)ⅰ平衡正向移動(dòng)，乙烯濃度增大，使得反應(yīng)ⅱ平衡正向移動(dòng)；反應(yīng)ⅱ為放熱反應(yīng)，溫度升高，反應(yīng)ⅱ平衡逆向移動(dòng)；低于800K，乙烯濃度對(duì)反應(yīng)ⅱ的影響占主導(dǎo)，高于800K，溫度對(duì)反應(yīng)ⅱ的影響占主導(dǎo)。②CH3I(g)轉(zhuǎn)化率α(A)<(填“>”“<”或“＝”)α(B)；715K時(shí)，反應(yīng)ⅰ平衡常數(shù)Kp＝eq\f(0.64p2×0.04p,0.16p2)或0.64pMPa(列計(jì)算式)。(3)反應(yīng)ⅳ的相關(guān)信息如表(單位：kJ/mol)：H—H鍵能I—I鍵能H—I鍵能正反應(yīng)活化能Ea436151m173.1①m＝299，反應(yīng)ⅳ逆反應(yīng)的活化能＝162.1kJ/mol。②研究反應(yīng)ⅳ發(fā)現(xiàn)：v正＝kax(H2)·x(I2)，v逆＝kbx2(HI)，其中ka、kb為常數(shù)。在某溫度下，向剛性密閉容器中充入一定量的HI(g)，碘化氫的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x(HI)與反應(yīng)時(shí)間t的關(guān)系如圖乙所示。0～40min，反應(yīng)的平均速率v(HI)＝0.00375(或3.75×10－3或eq\f(3,800))min－1(用單位時(shí)間內(nèi)物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)的變化表示)。該溫度下，反應(yīng)ⅳ的eq\f(ka,kb)＝eq\f(0.7842,0.1082)(列計(jì)算式)。乙【解析】(1)結(jié)合蓋斯定律可知，由eq\f(1,2)×(3×反應(yīng)?。磻?yīng)ⅱ)可得3CH3I(g)C3H6(g)＋3HI(g)，則ΔH＝eq\f(1,2)×(3×ΔH1＋ΔH2)＝eq\f(1,2)×(3×80.2kJ/mol－108kJ/mol)＝＋66.3kJ/mol。(2)②由于B處的溫度高于A處的溫度，反應(yīng)ⅰ是吸熱反應(yīng)溫度越高，反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率就越高，所以α(B)>α(A)；由題圖可知，715K平衡時(shí)n(C3H6)＝n(C4H8)＝2n(C2H4)，設(shè)平衡時(shí)n(C2H4)＝xmol，則n(C3H6)＝n(C4H8)＝2xmol，n(CH3I)