2024版步步高新高考化学考前三个月专项练习第一篇 主题九 热点题空17 化学反应速率与化学平衡文字说理题.pdf
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1、热点题空热点题空 17化学反应速率与化学平衡文字说理题化学反应速率与化学平衡文字说理题1平衡移动类文字说理题答题模板叙特点(反应特点或容器特点)变条件定方向得结论(或结果)(1)温度:该反应正向为(放热或吸热)反应,其他条件不变,升高(或降低)温度,平衡(正向或逆向)移动,因此(得结论)。(2)压强:反应的正反应是气体分子数减小(或增大)的反应,当温度一定时,增大压强,平衡正向(或逆向)移动,因此(得结论)。2工业生产图像中转化率、产率变化文字说理题答题要领考向一平衡转化率之文字说理12020山东,18(3)(4)探究 CH3OH 合成反应化学平衡的影响因素,有利于提高 CH3OH 的产率。以
2、 CO2、H2为原料合成 CH3OH 涉及的主要反应如下:.CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H149.5 kJmol1.CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H290.4 kJmol1.CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H340.9 kJmol1不同压强下,按照 n(CO2)n(H2)13 投料,实验测定 CO2的平衡转化率和 CH3OH 的平衡产率随温度的变化关系如下图所示。(3)其中纵坐标表示 CO2平衡转化率的是图_(填“甲”或“乙”);压强 p1、p2、p3由大到小的顺序为_;图乙中 T1温度时,三条曲线几乎交于一点的原因是_一手网课和试卷教辅关注公众号网
3、课来了,微信MM2026-1一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-12024版步步高新高考化学考前三个月专项练习第一篇主题九热点题空17化学反应速率与化学平衡文字说理题_。(4)为同时提高 CO2的平衡转化率和 CH3OH 的平衡产率,应选择的反应条件为_(填标号)。A低温、高压 B高温、低压C低温、低压 D高温、高压答案(3)乙p1p2p3T1时以反应为主,反应前后气体分子数相等,压强改变对平衡没有影响(4)A解析(3)由反应、可知,随着温度的升高,甲醇的平衡产率逐渐降低,因此图甲的纵坐标表示的是甲醇的平衡产率,图乙的纵坐标表示的是 CO2的平衡转化率。同温度下,随着压强的
4、增大,甲醇的平衡产率应增大,因此压强由大到小的顺序为 p1p2p3。图乙中,当升温到 T1时,CO2的平衡转化率与压强的大小无关,说明以反应为主,因为反应前后气体分子数相等。(4)由图甲和图乙知,要提高 CO2的平衡转化率和 CH3OH 的平衡产率,需要低温、高压的条件,A 正确。2丙烷氧化脱氢制备丙烯的反应为 C3H8(g)12O2(g)C3H6(g)H2O(g)H”或“”),原因是_。(3)M 点时,O2的转化率是_(保留三位有效数字)。一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1答案(1)在温度一定时,nC3H8nO
5、2减小相当于增大氧气的浓度,平衡向正反应方向移动,丙烷的转化率增大,平衡时的体积分数减小,“”“”“”“”代表nC3H8nO2比值分别为 13、12、11、21(2)该反应是放热反应,C3H8与 O2起始物质的量之比相同时,升高温度,平衡逆向移动,C3H8体积分数增大,故横坐标向左是升高温度,所以 T3T4(3)27.3%解析(3)由图可知,M 点时,起始nC3H8nO211,丙烷的体积分数为 20%,设丙烷和氧气的物质的量都为 1 mol,平衡时生成 a mol 丙烯,由题意可建立如下三段式:C3H8(g)12O2(g)C3H6(g)H2O(g)起/mol 1 1 0 0 变/mol a 0
6、.5a a a 平/mol 1a 10.5a a a由丙烷的体积分数可得:1a20.5a100%20%,解得 a611,则氧气的转化率为611 mol 0.51 mol100%27.3%。32021天津,16(3)CS2是一种重要的化工原料。工业上可以利用硫(S8)与 CH4为原料制备CS2,S8受热分解成气态 S2,发生反应 2S2(g)CH4(g)CS2(g)2H2S(g)。回答下列问题:一定条件下,CH4与 S2反应中 CH4的平衡转化率、S8分解产生 S2的体积分数随温度的变化曲线如下图所示。据图分析,生成 CS2的反应为_(填“放热”或“吸热”)反应。工业上通常采用在 600650
7、的条件下进行此反应,不采用低于 600 的原因是_。答案放热600 时甲烷的平衡转化率高达 99%,低于 600 时,S2的体积分数明显偏小,一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1且反应速率慢4F.Daniels 等曾利用测压法在刚性反应器中研究了 25 时 N2O5(g)分解反应:2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)2N2O4(g)其中 NO2二聚为 N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强 p 随时间 t 的变化如表所示t时,N2O5(g)完全分解:t/min040801602601 3001 700p
8、/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1已知:2N2O5(g)=2N2O4(g)O2(g)H14.4 kJmol1;2NO2(g)N2O4(g)H255.3 kJmol1。若提高反应温度至 35,则 N2O5(g)完全分解后体系压强 p(35)_(填“大于”“等于”或“小于”)63.1 kPa,原因是_。答案大于温度升高,体积不变,总压强升高;NO2二聚反应为放热反应,温度升高,平衡左移,体系物质的量增加,总压强升高考向二选择性与转化率之文字说理5科学家正致力于研究一种“碳中和”技术(CH4-CO2)重整,该技术具有一定的经济效益和深远的社会意义。其工艺过程中涉
9、及如下反应:CH4(g)CO2(g)2CO(g)2H2(g)H1234 kJmol1:H2(g)CO2(g)H2O(g)CO(g)H241 kJmol1将 1 mol CH4与 1 mol CO2在 2 L 密闭容器中反应制取 CO 和 H2时,CH4和 CO2的平衡转化率随温度变化关系如图所示。(1)923 K 时 CO2的平衡转化率大于 CH4的原因是_。一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1(2)1 200 K 以上 CO2和 CH4的平衡转化率趋于相等的原因可能是_。答案(1)CH4和 CO2按 11 投料发
10、生反应时转化率相等,CO2还发生反应,所以平衡转化率大于 CH4(2)1 200 K 以上时反应的正向进行程度远大于反应6丁烯是一种重要的化工原料,可由丁烷催化脱氢制备。C4H10(g)C4H8(g)H2(g)H123 kJmol1。回答下列问题:(1)图(a)是该反应平衡转化率与反应温度及压强的关系图,x_0.1(填“大于”或“小于”);欲使丁烯的平衡产率提高,应采取的措施是_(填字母)。A升高温度 B降低温度C增大压强 D降低压强(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂),出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图(b)为丁烯产率与进料气中 n(氢气)/
11、n(丁烷)的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势,其降低的原因是_。(3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线,副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在 590 之前随温度升高而增大的原因可能是_;590 之后,丁烯产率快速降低的主要原因可能是_。答案(1)小于AD(2)氢气是产物之一,随着n氢气n丁烷的增大,该平衡向逆反应方向移动(3)升高温度,反应速率加快,生成的丁烯会增多,同时由于反应是吸热反应,升高温度,平一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1衡向正反应方向移动丁烯高温裂解生成短碳链烃类化
12、合物解析(1)由图(a)可以看出,温度相同时,由 0.1 MPa 变化到 x MPa,丁烷的转化率增大,即平衡正向移动,所以 x0.1。由于正反应为吸热反应,所以温度升高时,平衡正向移动,丁烯的平衡产率增大,因此 A 正确、B 错误;反应正向进行时体积增大,加压时平衡逆向移动,丁烯的平衡产率减小,因此 C 错误、D 正确。(2)反应初期,H2可以活化催化剂,进料气中n氢气n丁烷较小,丁烷浓度大,反应向正反应方向进行的程度大,丁烯产率升高;随着进料气中n氢气n丁烷增大,原料中过量的 H2会使平衡逆向移动,所以丁烯产率下降。72021辽宁,17(2)(3)(4)苯催化加氢制备环己烷是化工生产中的重
13、要工艺,一定条件下,发生如下反应:.主反应:(g)3H2(g)(g)H10回答下列问题:(2)有利于提高平衡体系中环己烷体积分数的措施有_(填字母)。A适当升温 B适当降温C适当加压 D适当减压(3)反应在管式反应器中进行,实际投料往往在 n(H2)n(C6H6)31 的基础上适当增大H2用量,其目的是_。(4)氢原子和苯分子吸附在催化剂表面活性中心时,才能发生反应,机理如图。当 H2中混有微 量 H2S 或 CO 等 杂 质 时,会 导 致 反 应 的 产 率 降 低,推 测 其 可 能 原 因 为_。答案(2)BC(3)提高苯的利用率(4)金属催化剂会与 H2S 或 CO 反应从而失去催化
14、活性8将甲醇转化耦合到丁烯裂解过程中生产丙烯,主要涉及下列反应:2C4H8(g)2C3H6(g)C2H4(g)H02CH3OH(g)C2H4(g)2H2O(g)H0C2H4(g)C4H8(g)2C3H6(g)H0已知:甲醇吸附在催化剂上,可以活化催化剂;甲醇浓度过大也会抑制丁烯在催化剂上的转一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1化。(1)图 1 是 C3H6及某些副产物的产率与nCH3OHnC4H8的关系曲线。最佳的nCH3OHnC4H8约为_。(2)图 2 是某压强下,将 CH3OH 和 C4H8按一定的物质的量之
15、比投料,反应达到平衡时 C3H6的体积分数随温度的变化曲线。由图 2 可知平衡时 C3H6的体积分数随温度的升高呈现先升高后降低的变化,其原因可能是_。答案(1)1.0(2)300500 时,丁烯裂解(反应)为主要反应,是吸热反应,升高温度,平衡正向移动,使 C3H6的体积分数增大;温度高于 500 时,反应为主要反应,是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,使 C3H6的体积分数降低,同时温度升高易发生副反应,C3H6可能转化为 C2H4、C3H8、C4H10、C5等,使 C3H6的体积分数降低考向三催化活性之文字说理9乙烯是重要的基础化工原料,工业上利用乙烷脱氢制乙烯的相关反应如下:反应:C2
16、H6(g)C2H4(g)H2(g)H1137 kJmol1反应:CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H241 kJmol1(1)科研人员研究催化剂对乙烷无氧脱氢的影响在一定条件下,Zn/ZSM-5 催化乙烷脱氢转化为乙烯的反应历程如图所示,该历程的各步反应中,生成下列物质速率最慢的是_(填字母)。一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1AC2H*6 BZn-C2H5CC2H*4 DH*2用 Co 基催化剂研究 C2H6催化脱氢,该催化剂对 CH 和 CC 的断裂均有高活性,易形成碳单质。一定温度下,Co 基催化
17、剂在短时间内会失活,其失活的原因是_。(2)在 923 K 和催化剂条件下,向体积固定的容器中充入 1.0 mol C2H6与一定量 CO2发生反应(忽略反应和反应外的其他反应),平衡时 C2H6、C2H4和 CO 的物质的量分数随起始投料比nCO2nC2H6的变化关系如图所示。曲线 c 表示的物质为 CO,表示 C2H6的曲线为_(填“a”或“b”),判断依据是_。答案(1)C积碳在其表面快速沉积使其失活(2)anCO2nC2H6比值增大,乙烷转化率增大,其物质的量分数变化比 CO 和 C2H4要大一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了
18、,微信MM2026-1题型抢分练题型抢分练选择题专练选择题专练A 组组1丙烷脱氢是工业制丙烯的重要途径之一,反应原理为 2C3H8(g)O2(g)2C3H6(g)2H2O(g)H0。下列说法正确的是()A该反应的 S0,故 A 错误;选用合适的催化剂,能降低反应的活化能,提高反应速率,能提高丙烯的生产效率,故 B 正确;恒温恒容下,增大氧气的浓度,丙烯的体积分数不一定增大,如氧气增加得特别多,此时生成的丙烯很有限,丙烯的体积分数就会降低,故 C 错误;恒温下,减小压强,平衡正向移动,但平衡常数只与温度有关,平衡常数不变,故 D 错误。2H2(g)2ICl(g)=2HCl(g)I2(g)能量曲线
19、如图。下列描述正确的是()A反应为放热反应,反应为吸热反应B若加入催化剂可降低反应热C热化学方程式可表示为 H2(g)2ICl(g)=2HCl(g)I2(g)218 kJmol1D若反应的生成物为 2HCl(g)I2(s),则反应热数值将变大答案D解析根据图像可知,反应和反应中反应物总能量都大于生成物总能量,则反应、反应均为放热反应,故 A 错误;若加入催化剂,只能改变反应速率,不能改变反应热,故 B错误;根据盖斯定律可知,反应、反应的焓变之和为 H218 kJmol1,即 H2(g)2ICl(g)=2HCl(g)I2(g)218 kJmol1,故 C 错误。一手网课和试卷教辅关注公众号网课来
20、了,微信MM2026-1一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-13向某密闭容器中充入 NO2,发生反应:2NO2(g)N2O4(g)(已知:N2O4为无色气体)。其他条件相同时,不同温度下平衡体系中各物质的物质的量分数如下表:t/27354970NO2/%20254066N2O4/%80756034下列说法正确的是()A平衡时,v(NO2消耗)2v(N2O4消耗)B27 时,该平衡体系中 NO2的转化率为 80%C升高温度,该反应的化学平衡常数增大D温度不变,缩小容器体积,达到平衡时气体颜色变浅答案A解析由 2NO2(g)N2O4(g)可知,反应速率之比等于化学计量数之比,平
21、衡时,v(NO2消耗)2v(N2O4消耗),故 A 正确;27 时,该平衡体系中 NO2的物质的量分数为 20%,N2O4的物质的量分数为 80%,设平衡时 NO2、N2O4的物质的量分别为 0.2 mol、0.8 mol,由化学方程式可知,转化的 NO2的物质的量为 1.6 mol,则该平衡体系中 NO2的转化率为1.61.60.2100%88.89%,故 B 错误;由表中数据可知升高温度,NO2物质的量分数增大,N2O4物质的量分数减小,则平衡逆向移动,该反应的化学平衡常数减小,故 C 错误;温度不变,缩小容器体积,浓度因体积缩小而增大,气体颜色加深,平衡正向移动,又使气体颜色在此基础上变
22、浅,但达到平衡时气体颜色比原来的要深,故 D 错误。4我国学者利用催化剂催化丙烷氧化脱氢的历程如图(吸附在催化剂表面的物质用*标注)。下列说法正确的是()A反应历程中第一步化学反应为决速步骤B催化剂改变了丙烷氧化脱氢的焓变(H)C过渡态物质的稳定性:过渡态 2 小于过渡态 1D吸附过程为吸热过程答案A解析化学反应的决速步骤是慢反应,而活化能越大,反应的速率越慢,由图可知能垒(活化一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1能)最大的是 C3H8*到过渡态 1 的能量,故第一步化学反应为决速步骤,A 正确;催化剂不能改变反应
23、的焓变(H),B 错误;物质具有的能量越低越稳定,故过渡态 2 更稳定,C 错误;由图可知吸附过程为放热过程,D 错误。5(2022山东,10)在 NO 催化下,丙烷与氧气反应制备丙烯的部分反应机理如图所示。下列说法错误的是()A含 N 分子参与的反应一定有电子转移B由 NO 生成 HONO 的反应历程有 2 种C增大 NO 的量,C3H8的平衡转化率不变D当主要发生包含的历程时,最终生成的水减少答案D解析根据反应机理图知,含 N 分子发生的反应有 NOOOH=NO2OH、NONO2H2O=2HONO、NO2C3H7=C3H6HONO、HONO=NOOH,NO、NO2、HONO中 N 元素的化
24、合价依次为2 价、4 价、3 价,上述反应中均有元素化合价的升降,都为氧化还原反应,一定有电子转移,A 项正确;根据图示,由 NO 生成 HONO 的反应历程有 2种,B 项正确;NO 是催化剂,增大 NO 的量,C3H8的平衡转化率不变,C 项正确;无论反应历程如何,在NO催化下丙烷与O2反应制备丙烯的总反应都为2C3H8O2NO 2C3H62H2O,当主要发生包含的历程时,最终生成的水不变,D 项错误。6(2023广东二模)某温度下,向恒温、恒压容器中充入 3 mol H2和 1 mol CO2,在催化剂作用下发生反应:3H2(g)CO2(g)CH3OH(g)H2O(g)H0,平衡时体系中
25、 H2、CO2和H2O 的物质的量分数(x)与平衡总压的关系如图所示。下列说法不正确的是()A曲线 a 表示 x(H2O)随压强的变化情况B其他条件不变,降低温度会使 x(b)和 x(c)减小CQ 点 CO2的转化率为 75%D若起始压强为 106 Pa,将容器改为恒容容器,平衡时 x(a)x1一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1一手网课和试卷教辅关注公众号网课来了,微信MM2026-1答案D解析由图可知,随着平衡总压的增大,平衡正向移动,水的物质的量分数增大,则曲线 a表示 x(H2O)随压强的变化情况,A 正确;a 表示 x(H2O),则 x(b)和 x(c)应该表示
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