2026全国版高考化学一轮基础知识练--第九章 化学反应速率与化学平衡（含解析）
2026全国版高考化学一轮
第九章 化学反应速率与化学平衡
第1节 化学反应速率
五年高考
1.★(2024甘肃,4,3分)下列措施能降低化学反应速率的是( )
A.催化氧化氨制备硝酸时加入铂
B.中和滴定时,边滴边摇锥形瓶
C.锌粉和盐酸反应时加水稀释
D.石墨合成金刚石时增大压强
2.★★(2022广东,15,4分)在相同条件下研究催化剂Ⅰ、Ⅱ对反应X 2Y的影响,各物质浓度c随反应时间t的部分变化曲线如图,则( )
A.无催化剂时,反应不能进行
B.与催化剂Ⅰ相比,Ⅱ使反应活化能更低
C.a曲线表示使用催化剂Ⅱ时X的浓度随t的变化
D.使用催化剂Ⅰ时,0~2 min内,v(X)=1.0 mol·L-1·min-1
3.★★(2024重庆,14,3分)醋酸甲酯制乙醇的反应为
CH3COOCH3(g)+2H2(g) CH3CH2OH(g)+CH3OH(g)。三个10 L恒容密闭容器中分别加入1 mol醋酸甲酯和9.8 mol氢气,在不同温度下,
反应t分钟时醋酸甲酯物质的量n如图所示。下列说法正确的是( )
A.该反应的ΔH>0
B.容器甲中平均反应速率v(H2)= mol/(L·min)
C.容器乙中当前状态下反应速率v(正)
4.★★(2024安徽,12,3分)室温下,为探究纳米铁去除水样中Se的影响因素,测得不同条件下Se浓度随时间变化关系如下图。
实验序号 水样体积/mL 纳米铁质量/mg 水样初始pH
① 50 8 6
② 50 2 6
③ 50 2 8
下列说法正确的是( )
A.实验①中,0~2小时内平均反应速率v(Se)=2.0 mol·L-1·h-1
B.实验③中,反应的离子方程式为2Fe+Se+8H+ 2Fe3++Se+4H2O
C.其他条件相同时,适当增加纳米铁质量可加快反应速率
D.其他条件相同时,水样初始pH越小,Se的去除效果越好
5.★★(2021浙江6月选考,20,2分)一定温度下,在N2O5的四氯化碳溶液(100 mL)中发生分解反应:2N2O5 4NO2+O2。在不同时刻测量放出的O2体积,换算成N2O5浓度如下表:
t/s 0 600 1 200 1 710 2 220 2 820 x
c(N2O5)/(mol·L-1) 1.40 0.96 0.66 0.48 0.35 0.24 0.12
下列说法正确的是( )
A.600~1 200 s,生成NO2的平均速率为5.0×10-4 mol·L-1·s-1
B.反应2 220 s时,放出的O2体积为11.8 L(标准状况)
C.反应达到平衡时,v正(N2O5)=2v逆(NO2)
D.推测上表中的x为3 930
6.★★(2021辽宁,12,3分)某温度下,降冰片烯在钛杂环丁烷催化下聚合,反应物浓度与催化剂浓度及时间关系如图。已知反应物消耗一半所需的时间称为半衰期,下列说法错误的是( )
A.其他条件相同时,催化剂浓度越大,反应速率越大
B.其他条件相同时,降冰片烯浓度越大,反应速率越大
C.条件①,反应速率为0.012 mol·L-1·min-1
D.条件②,降冰片烯起始浓度为3.0 mol·L-1时,半衰期为62.5 min
7.★★(2024黑、吉、辽,10,3分)异山梨醇是一种由生物质制备的高附加值化学品,150 ℃时其制备过程及相关物质浓度随时间变化如图所示,15 h后异山梨醇浓度不再变化。下列说法错误的是( )
A.3 h时,反应②正、逆反应速率相等
B.该温度下的平衡常数:①>②
C.0~3 h平均速率v(异山梨醇)=0.014 mol·kg-1·h-1
D.反应②加入催化剂不改变其平衡转化率
8.★★(2021广东,14,4分)反应X2Z经历两步:①XY;②Y2Z。反应体系中X、Y、Z的
浓度c随时间t的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是( )
A.a为c(X)随t的变化曲线
B.t1时,c(X)=c(Y)=c(Z)
C.t2时,Y的消耗速率大于生成速率
D.t3后,c(Z)=2c0-c(Y)
9.★★(2024广西,13,3分)573 K、高压条件下,一定量的苯甲腈在密闭容器中发生连续水解:C6H5CN(苯甲腈)→C6H5CONH2(苯甲酰胺)→C6H5COOH(苯甲酸)。
如图为水解过程中上述三者(分别用X、Y、Z表示)的物质的质量分数x(A)随时间t的变化曲线,其中x(A)=。下列说法错误的是( )
A.水解产物除了Y、Z还有NH3
B.a点时v(Y)消耗=v(Y)生成
C.x(Z)在15 min前基本不变,15 min后明显增大,可能是水解产物对生成Z的反应有催化作用
D.任意25 min时间段内存在v(X)=v(Y)+v(Z)
三年模拟
10.★(2025届辽宁沈阳郊联体开学考,14)一定温度下,向容积为1 L的恒容密闭容器中加入2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)发生反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),采集的有关数据如下表所示。下列说法正确的是( )
时间段/min 0~2 0~4 0~6
SO2的平均消耗速率/(mol·L-1·min-1) 0.40 0.30 0.20
A.1 min时,O2的物质的量浓度为0.8 mol·L-1
B.4 min时,SO2的体积分数约为33.3%
C.5 min时,SO3的物质的量为1 mol
D.6 min时,充入氖气,正反应速率增大
11.★(2024河北保定九县三模,10)铌(Nb)被广泛应用于航空航天、原子能、超导材料等领域,是一种十分重要的战略物资。P204[(C8H17O)2PO2H]常用于萃取铌:Nb4+(aq)+4(C8H17O)2PO2H(l) Nb[(C8H17O)2PO2]4(l)+4H+(aq)。某温度下,萃取过程中溶液中c(H+)与时间的变化关系如图所示。下列叙述正确的是( )
A.其他条件不变,t≥t3时萃取反应已停止
B.c(H+)增大,萃取反应平衡向左移动,平衡常数减小
C.t2 min、t3 min时萃取反应的正反应速率:v2
12.★★(2025届广西部分示范高中摸底,14)室温下,某溶液初始时仅溶有A,同时发生两个反应:①A B+C;②A B+D。反应①的速率可表示为v1=k1c(A),反应②的速率可表示为v2=k2c(A)(k1、k2为速率常数)。图1为T2温度时,该体系中A、B、C、D的浓度随时间变化的曲线,图2为反应①和②的lnk与温度的倒数()的关系曲线。下列说法正确的是( )
已知:lnk=lnA-,R为定值,A为指前因子(同一反应的A为定值),Ea为反应的活化能。
A.曲线a表示C的浓度随时间的变化
B.t1 s时曲线c表示的物质的反应速率为1.5 mol·L-1·s-1
C.由图2可知,反应①的活化能比反应②的活化能小
D.若图1中反应的温度降低,则t0 s时体系中值变大
13.★★(2024广东深圳二模,16)一定温度下,向恒容密闭容器中投入E和M发生如下反应:E(g)+M(g) F(g) G(g)。已知反应初始c0(E)=c0(M)=0.10 mol·L-1,部分物质的浓度(c)随时间(t)的变化关系如图所示,t2后反应体系达到平衡状态。下列说法正确的是( )
A.X为c(F)随t的变化曲线
B.0~t1 s内,v(G)= mol·L-1·s-1
C.反应的活化能:①>②
D.t2 s时,扩大容器的体积,n(F)减小
第2节 化学平衡
五年高考
1.★★(2024江西,9,3分)温度T下,向1 L真空刚性容器中加入1 mol (CH3)2CHOH,反应达到平衡时,c(Y)=0.4 mol/L。下列说法正确的是 ( )
(CH3)2CHOH(g) (CH3)2CO(g)+H2(g)
X Y Z
A.再充入1 mol X和1 mol Y,此时v正
C.再充入1 mol N2,平衡向右移动
D.若温度升高,X的转化率增加,则上述反应ΔH<0
2.★★(2024海南,7,2分)已知298 K,101 kPa时,CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.5 kJ·mol-1。该反应在密闭的刚性容器中分别于T1、T2温度下进行,CO2的初始浓度为0.4 mol·L-1,c(CO2)-t关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.T1>T2
B.T1下反应达到平衡时c(CH3OH)=0.15 mol·L-1
C.使用催化剂1的反应活化能比催化剂2的大
D.使用催化剂2和催化剂3的反应历程相同
3.★★(2024浙江6月选考,16,3分)为探究化学平衡移动的影响因素,设计方案并进行实验,观察到相关现象。其中方案设计和结论都正确的是( )
选项 影响因素 方案设计 现象 结论
A 浓度 向1 mL 0.1 mol/L K2CrO4溶液中加入1 mL 1.0 mol/L HBr溶液 黄色溶液 变橙色 增大反应物浓度,平衡向正反应方向移动
B 压强 向恒温恒容密闭玻璃容器中充入100 mL HI气体,分解达到平衡后再充入100 mL Ar 气体颜 色不变 对于反应前后气体总体积不变的可逆反应,改变压强平衡不移动
C 温度 将封装有NO2和N2O4混合气体的烧瓶浸泡在热水中 气体颜 色变深 升高温度,平衡向吸热反应方向移动
D 催化 剂 向1 mL乙酸乙酯中加入1 mL 0.3 mol/L H2SO4溶液,水浴加热 上层液体 逐渐减少 使用合适的催化剂可使平衡向正反应方向移动
4.★★(2022广东,13,4分)恒容密闭容器中,BaSO4(s)+4H2(g) BaS(s)+4H2O(g)在不同温度下达平衡时,各组分的物质的量(n)如图所示。下列说法正确的是( )
A.该反应的ΔH<0
B.a为n(H2O)随温度的变化曲线
C.向平衡体系中充入惰性气体,平衡不移动
D.向平衡体系中加入BaSO4,H2的平衡转化率增大
5.★★(创新点:运用数学思维解答)(2024海南,16,10分)氨是一种理想的储氢载体,具有储氢密度高、储运技术成熟等优点。
已知298 K、101 kPa时,反应①:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH1=-92 kJ·mol-1;p(NH3)=总压×NH3物质的量分数。
回答问题:
(1)题述条件下,反应②:2NH3(g) N2(g)+3H2(g) ΔH2= kJ·mol-1。
(2)设反应为一步完成,且ΔH与温度无关。已知673 K下,反应①活化能为335 kJ·mol-1,则NH3(g)分解反应的活化能为 kJ·mol-1。
(3)既能影响反应②平衡转化率又能影响其反应速率的因素有 、 。
(4)温度T下恒容密闭容器中进行氨催化分解反应,p(NH3)-t关系曲线如图所示,其函数关系p(NH3)/kPa= (写表达式),增大氨的初始分压,氨的转化速率 。假设吸附到催化剂表面后NH3都变成活化分子,其他条件不变,改用比表面积更大的催化剂,则单位时间H2的产量将 。
6.★★★(创新点:利用化学方程式计算Kp得出反应的热效应)(2024重庆,17,14分)高辛烷值的汽油可提升发动机的抗爆震性能,异构烷烃具有较高的辛烷值。
(1)在密闭容器中,n-C5H12(正戊烷)发生异构化反应,可同时生成i-C5H12(异戊烷)和t-C5H12(新戊烷),其平衡常数Kp随温度的变化如下表所示。
异构化反应 Kp
456 K 486 K 512 K
反应1 n-C5H12(g) i-C5H12(g) 2.80 2.50 2.31
反应2 n-C5H12(g) t-C5H12(g) 1.40 1.00 0.77
①体系平衡后,增加压强,反应1的平衡 (填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)。
②456 K平衡时,i-C5H12和t-C5H12的体积比值为 。
③根据上表数据推断t-C5H12(g) i-C5H12(g)为吸热反应,其推断过程是
。
(2)加入H2后,n-C5H12在双功能催化剂Pt/分子筛上发生异构化反应且选择性高,主要产物为i-C5H12,其反应机理如下(表示分子筛固体酸催化剂);
对于反应,下列说法正确的是 。
A.Pt只能催化脱氢反应,不能催化加氢反应
B.H2的加入增大了平衡常数,有利于反应的进行
C.分子筛固体酸催化剂酸性越强,越有利于的形成
D.H2的加入促进了的加氢反应,减少了副反应的发生
(3)Pb(CH2CH3)4(四乙基铅)能提高汽油的辛烷值,可电解合成。电解池的阳极为Pb,阴极为碳钢,电解液为溶有格氏试剂(CH3CH2MgCl CH3C+MgCl+)的有机体系。
①阳极上生成Pb(CH2CH3)4的电极反应式为 。
②为了实现阴极产物的循环利用,电解一段时间后,需在阴极区不断加入适量的CH3CH2Cl,其原理是
。
③为减少铅污染,Pb(CH2CH3)4被限制使用。(CH3O)2CO是一种潜在替代品,其电解合成的原理如图所示(Pt/C为催化剂)。总反应化学方程式为 ;
外电路转移1 mol电子时,理论上可生成(CH3O)2CO的物质的量为 mol。
三年模拟
7.★★(2025届河南林州一中10月月考,18)利用气相沉积法制备TiN的反应为2TiCl4(g)+N2(g)+4H2(g) 2TiN(s)+8HCl(g) ΔH=-346.2 kJ·mol-1。现将一定量的三种反应物投入密闭容器中,测得反应过程中TiN的质量(m)和
反应体系的压强(p)随温度的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.曲线Ⅰ表示的是TiN的质量随温度变化的曲线
B.曲线Ⅱ中a、b、c三点均已达到平衡状态
C.混合气体的平均摩尔质量:M(a)>M(c)
D.该反应的平衡常数:K(b)
A.若乙中气体密度不再改变,说明乙中反应已经达到平衡状态
B.若x=1,V甲=V乙
C.若将3个隔板全部固定,与未固定相比,丙中放热量减少
D.若将该容器逆时针旋转90°竖立在桌面上,重新平衡时,乙中C的体积分数减小
9.★★(2024北京东城二模,11)工业上常用H2除去CS2:CS2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2S(g)。一定温度下,向恒容反应器中按照不同投料(见下表)充入气体。按照①进行投料时,测得体系中各成分的物质的量随时间变化如图所示。
投料 CS2(g) H2(g) CH4(g) H2S(g)
① 1 mol 4 mol 0 0
② 0.4 mol 1.6 mol 0.8 mol 1.6 mol
③ 1 mol 1 mol 0 0
下列说法不正确的是( )
A.图中曲线M对应的物质是H2S
B.①中达到平衡时,n(H2)=0.8 mol
C.按照②进行投料时,反应向逆反应方向进行
D.任意时刻③中CS2的体积分数均为50%
10.★★(教考衔接:鲁科版选择性必修1第2章第2节·资料在线)(2024河北承德部分示范高中三模,8)常压下羰基化法精炼镍的原理为Ni(s)+4CO(g) Ni(CO)4(g)。230 ℃时,该反应的平衡常数K=2×10-5。已知:Ni(CO)4的沸点为42.2 ℃,固体杂质不参与反应。
第一阶段:将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4。
第二阶段:将第一阶段反应后的气体分离出来,加热至230 ℃制得高纯镍。
下列判断错误的是( )
A.一定温度下,增加c(CO),平衡正向移动,但反应的平衡常数不变
B.该反应达到平衡时,4v生成[Ni(CO)4]=v生成(CO)
C.第一阶段,在30 ℃和50 ℃两者之间选择反应温度,选30 ℃
D.第二阶段,Ni(CO)4分解率较大
第3节 化学平衡常数及其相关计算
五年高考
1.★★(2022重庆,14,3分)两种酸式碳酸盐的分解反应如下。某温度平衡时总压强分别为p1和p2。
反应1:NH4HCO3(s) NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) p1=3.6×104 Pa
反应2:2NaHCO3(s) Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g) p2=4×103 Pa
该温度下,刚性密闭容器中放入NH4HCO3和Na2CO3固体,平衡后以上3种固体均大量存在。下列说法错误的是( )
A.反应2的平衡常数为4×106 Pa2
B.通入NH3,再次平衡后总压强增大
C.平衡后总压强为4.36×105 Pa
D.缩小体积,再次平衡后总压强不变
2.★★(2024湖南,14,3分)恒压下,向某密闭容器中充入一定量的CH3OH(g)和CO(g),发生如下反应:
主反应:CH3OH(g)+CO(g) CH3COOH(g) ΔH1
副反应:CH3OH(g)+CH3COOH(g) CH3COOCH3(g)+H2O(g) ΔH2
在不同温度下,反应达到平衡时,测得两种含碳产物的分布分数δ[如δ(CH3COOH)=
]随投料比x(物质的量之比)的变化关系如图所示,下列说法正确的是( )
A.投料比x代表
B.曲线c代表乙酸的分布分数
C.ΔH1<0,ΔH2>0
D.L、M、N三点的平衡常数:K(L)=K(M)>K(N)
3.★★(2024广西,17节选)二氯亚砜(SOCl2)是重要的液态化工原料。回答下列问题:
(1)合成SOCl2前先制备SCl2。有关转化关系为
则S(s)+Cl2(g) SCl2(l)的ΔH3= kJ·mol-1。
(2)密闭容器中,以活性炭为催化剂,由SCl2和O2制备SOCl2。反应如下:
Ⅰ SCl2(g)+O2(g) SO2Cl2(g)
Ⅱ SCl2(g)+SO2Cl2(g) 2SOCl2(g)
①反应Ⅱ的lgK(K为平衡常数)随(T为温度)的变化如图1,推断出该反应为 (填“吸热”或“放热”反应)。
图2
②466 K时,平衡体系内各组分的物质的量分数x(A)随的变化如图2,反应Ⅱ的平衡常数K1= (保留1位小数)。保持T和不变,增大SCl2平衡转化率的措施有 (任举一例)。
③改变T,使反应Ⅱ的平衡常数K2=K1,导致图2中的曲线变化,则x(SCl2)等于x(SOCl2)的新交点将出现在 (填“d”“e”“f”或“g”)处。
4.★★(2024甘肃,17,14分)SiHCl3是制备半导体材料硅的重要原料,可由不同途径制备。
(1)由SiCl4制备SiHCl3:SiCl4(g)+H2(g) SiHCl3(g)+HCl(g) ΔH1=+74.22 kJ·mol-1(298 K)
已知:SiHCl3(g)+H2(g) Si(s)+3HCl(g) ΔH2=+219.29 kJ·mol-1(298 K)。
298 K时,由SiCl4(g)+2H2(g) Si(s)+4HCl(g)制备56 g硅 (填“吸”或“放”)热 kJ。升高温度有利于制备硅的原因是 。
(2)在催化剂作用下由粗硅制备SiHCl3:3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s) 4SiHCl3(g)。在773 K、2 L密闭容器中,经不同方式处理的粗硅和催化剂混合物与0.4 mol H2(g)和0.1 mol SiCl4(g)反应,SiCl4转化率随时间的变化如下图所示:
①0~50 min,经方式 处理后的反应速率最快;在此期间,经方式丙处理后的平均反应速率v(SiHCl3)= mol·L-1·min-1。
②当反应达平衡时,H2的浓度为 mol·L-1,平衡常数K的计算式为 。
③增大容器体积,反应平衡向 移动。
5.★★★(2024黑、吉、辽,18节选)为实现氯资源循环利用,工业上采用RuO2催化氧化法处理HCl废气:
2HCl(g)+O2(g) Cl2(g)+H2O(g) ΔH1=-57.2 kJ·mol-1 ΔS K
将HCl和O2分别以不同起始流速通入反应器中,在360 ℃、400 ℃和440 ℃下反应,通过检测流出气成分绘制HCl转化率(α)曲线,如下图所示(较低流速下转化率可近似为平衡转化率)。
图1
图2
回答下列问题:
(1)ΔS 0(填“>”或“<”);T3= ℃。
(2)结合以下信息,可知H2的燃烧热ΔH= kJ·mol-1。
H2O(l) H2O(g) ΔH2=+44.0 kJ·mol-1
H2(g)+Cl2(g) 2HCl(g) ΔH3=-184.6 kJ·mol-1
(3)下列措施可提高M点HCl转化率的是 (填标号)。
A.增大HCl的流速 B.将温度升高40 ℃
C.增大n(HCl)∶n(O2) D.使用更高效的催化剂
(4)图中较高流速时,α(T3)小于α(T2)和α(T1),原因是 。
(5)设N点的转化率为平衡转化率,则该温度下反应的平衡常数K= (用平衡物质的量分数代替平衡浓度计算)。
三年模拟
6.★★(2025届重庆南开中学第二次质量检测,14)复相平衡中有一类特殊的类型,其特点是平衡只涉及气体生成物,而其余都是凝聚相,如:NH4Cl(s) NH3(g)+HCl(g),这类反应在特定温度下达到平衡时,所生成气体的总压力称为该物质的分解压,如NH4Cl(s)的分解压p分解=+pHCl。下表为600 K时,某些氧化物的分解压。则下列说法不正确的是 ( )
氧化物 CuO FeO MnO MgO
分解压p/kPa 2.0×10-8 3.3×10-18 3.0×10-31 3.4×10-50
A.某温度时NH4Cl(s)的Kp=
B.随着温度的升高,NH4Cl(s)的分解压升高
C.上述氧化物的分解压越大,则该物质稳定性越差
D.600 K时将MnO还原为Mn,可用Fe作为脱氧剂
7.★★(2024天津和平二模,12)氢能是清洁的绿色能源。现有一种太阳能两步法甲烷、水蒸气催化重整制氢工艺,第Ⅰ、Ⅱ步反应原理及反应的lgKp-T关系如图所示。下列有关说法正确的是( )
A.CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) ΔH<0
B.NiFe2O4改变反应历程,降低了反应活化能,提升了反应物的平衡转化率
C.1 000 ℃时,反应CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)平衡常数Kp=4
D.某温度下,向反应体系中通入等体积的CH4(g)和H2O(g),达到平衡时CH4的转化率为60%,则此时混合气体中H2的体积分数为56.25%
8.★★(2025届福建福州二中适应考,13节选)煤制天然气的关键步骤是从合成气中生产CH4。合成气转化为CH4的过程中涉及以下反应:
Ⅰ.CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g) ΔH1<0
Ⅱ.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH2<0
Ⅲ.CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH3
(3)向添加了催化剂的管式反应器中以一定的气体流速通入合成气[n(CO)∶n(H2)∶n(N2)=1∶3∶1,p总=0.1 MPa],在一定温度下发生上述反应,在管式反应器的进、出口检测各成分的含量。已知:
CO转化率:α(CO)=×100%
CH4选择性:S(CH4)=×100%
CH4产率:Y(CH4)=×100%
②某次实验过程中测得如下数据:
物质 n进(CO) n出(CH4) n出(CO2) n出(CH3OH)
n/mol 1.00 0.87 0.02 0.01
(a)此次实验中S(CH4)= (保留3位有效数字),氢气的转化率α(H2)= 。
(b)若实验过程中反应Ⅰ~Ⅲ均达到平衡,试计算此时反应Ⅱ的平衡常数KⅡ= (保留2位有效数字)。
考法突破16 分压平衡常数的计算
五年高考
1.★★(2024河北,17节选)氯气是一种重要的基础化工原料,广泛应用于含氯化工产品的生产。硫酰氯及1,4-二(氯甲基)苯等可通过氯化反应制备。
(1)硫酰氯常用作氯化剂和氯磺化剂,工业上制备原理如下:
SO2(g)+Cl2(g) SO2Cl2(g) ΔH=-67.59 kJ·mol-1
①若正反应的活化能为E正kJ·mol-1,则逆反应的活化能E逆= kJ·mol-1(用含E正的代数式表示)。
②恒容密闭容器中按不同进料比充入SO2(g)和Cl2(g),测定T1、T2、T3温度下体系达平衡时的Δp(Δp=p0-p,p0为体系初始压强,p0=240 kPa,p为体系平衡压强),结果如图1。
图1
图1中温度由高到低的顺序为 ,判断依据为
。M点Cl2的转化率为 ,T1温度下用分压表示的平衡常数Kp= kPa-1。
③图2曲线中能准确表示T1温度下Δp随进料比变化的是 (填字母)。
图2
2.★★(2023新课标,29,15分)氨是最重要的化学品之一,我国目前氨的生产能力位居世界首位。回答下列问题:
(1)根据图1数据计算反应H2(g) NH3(g)的ΔH= kJ·mol-1。
(2)研究表明,合成氨反应在Fe催化剂上可能通过图2机理进行(*表示催化剂表面吸附位,表示被吸附于催化剂表面的N2)。判断上述反应机理中,速率控制步骤(即速率最慢步骤)为 (填步骤前的标号),理由是
。
(3)合成氨催化剂前驱体(主要成分为Fe3O4)使用前经H2还原,生成α-Fe包裹的Fe3O4。已知α-Fe属于立方晶系,晶胞参数a=287 pm,密度为7.8 g·cm-3。则α-Fe晶胞中含有Fe的原子数为 (列出计算式,阿伏加德罗常数的值为NA)。
(4)在不同压强下,以两种不同组成进料,反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如图所示。其中一种进料组成为=0.75、=0.25,另一种为=0.675、=0.225、xAr=0.10。(物质i的摩尔分数:xi=ni/n总)
①图中压强由小到大的顺序为 ,判断的依据是 。
图3
图4
②进料组成中含有惰性气体Ar的图是 。
③图3中,当p2=20 MPa、=0.20时,氮气的转化率α= 。该温度时,反应H2(g) NH3(g)的平衡常数Kp= MPa-1(化为最简式)。
3.★★(创新点:利用Kp反向求分压)(2024湖南,18,15分)丙烯腈()是一种重要的化工原料。工业上以N2为载气,用TiO2作催化剂生产的流程如下:
已知:①进料混合气进入两釜的流量恒定,两釜中反应温度恒定;
②反应釜Ⅰ中发生的反应:
ⅰ.HOCH2CH2COOC2H5(g)
+H2O(g) ΔH1
③反应釜Ⅱ中发生的反应:
ⅱ.+NH3(g) +C2H5OH(g) ΔH2
ⅲ.
+H2O(g) ΔH3
④在此生产条件下,酯类物质可能发生水解。
回答下列问题:
(1)总反应HOCH2CH2COOC2H5(g)+NH3(g) +C2H5OH(g)+2H2O(g) ΔH= (用含ΔH1、ΔH2和ΔH3的代数式表示);
(2)进料混合气中n(HOCH2CH2COOC2H5)∶n(C2H5OH)=1∶2,出料中四种物质(、、C2H5OH、H2O)的流量(单位时间内出料口流出的物质的量)随时间变化关系如图所示:
①表示的曲线是 (填“a”“b”或“c”);
②反应釜Ⅰ中加入C2H5OH的作用是 ;
③出料中没有检测到的原因是 ;
④反应11 h后,a、b、c曲线对应物质的流量逐渐降低的原因是
;
(3)催化剂TiO2再生时会释放CO2,可用氨水吸收获得NH4HCO3。现将一定量的NH4HCO3固体(含0.72 g水)置于密闭真空容器中,充入CO2和NH3,其中CO2的分压为100 kPa,在27 ℃下进行干燥。为保证NH4HCO3不分解,NH3的分压应不低于 kPa[已知p(H2O)=2.5×102 kPa·mol-1×n(H2O),NH4HCO3分解的平衡常数Kp=4×104(kPa)3];
(4)以为原料,稀硫酸为电解液,Sn作阴极,用电解的方法可制得Sn(CH2CH2CN)4,其阴极反应式为 。
4.★★★(2024贵州,17,14分)在无氧环境下,CH4经催化脱氢芳构化可以直接转化为高附加值的芳烃产品。一定温度下,CH4芳构化时同时存在如下反应:
ⅰ.CH4(g) C(s)+2H2(g) ΔH1=+74.6 kJ·mol-1 ΔS=+80.84 J·mol-1·K-1
ⅱ.6CH4(g) C6H6(l)+9H2(g) ΔH2
回答下列问题:
(1)反应ⅰ在1 000 K时 (选填“能”或“不能”)自发进行。
(2)已知25 ℃时有关物质的燃烧热数据如表,则反应ⅱ的ΔH2= kJ·mol-1(用含a、b、c的代数式表示)。
物质 CH4(g) C6H6(l) H2(g)
ΔH/(kJ·mol-1) a b c
(3)受反应ⅰ影响,随着反应进行,单位时间内甲烷转化率和芳烃产率逐渐降低,原因是 。
(4)对催化剂在不同的pH条件下进行处理,能够改变催化剂的活性。将催化剂在5种不同pH条件下处理后分别用于催化CH4芳构化,相同反应时间内测定相关数据如下表,其中最佳pH为 ,理由是 。
pH CH4平均转化率/% 芳烃平均产率/% 产物中积炭平均含量/%
2.4 9.60 5.35 40.75
4.0 9.80 4.60 45.85
7.0 9.25 4.05 46.80
10.0 10.45 6.45 33.10
12.0 9.95 4.10 49.45
(5)973 K、100 kPa下,在某密闭容器中按n(C6H6)∶n(CH4)=1∶5充入气体,发生反应C6H6(g)+CH4(g) C7H8(g)+H2(g),平衡时C6H6与C7H8的分压比为4∶1,则C6H6的平衡转化率为 ,平衡常数Kp= (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数,列出计算式即可)。
(6)引入丙烷可促进甲烷芳构化制备苯和二甲苯,反应如下:
(两个反应可视为同级数的平行反应)
对于同级数的平行反应有,其中v、k分别为反应速率和反应速率常数,Ea为反应活化能,A1、A2为定值,R为常数,T为温度,同一温度下是定值。已知Ea,苯
5.★★(2024江西新余二模,12)苯乙烯是合成树脂、离子交换树脂及合成橡胶等的重要单体,常用如下反应来制备:
(g) (g)+H2(g)
在T1 ℃、10 MPa条件下,向甲、乙、丙三个容器中分别通入n(乙苯)∶n(N2)为1∶1、1∶4、1∶9的混合气体,发生上述反应,测得乙苯的转化率随时间的变化如下表所示。
10 min 20 min 30 min 40 min 50 min
甲 20.5% 39.0% 54.5% 60.0% 60.0%
乙 23.5% 44.5% 61.0% 66.8% x
丙 25.0% 45.5% 63.8% 74.0% 80.0%
下列说法正确的是( )
A.20 min内,乙苯的平均反应速率[v(乙苯)=]从大到小的顺序是丙、乙、甲
B.若其他条件不变,把容器甲改为恒容容器,则平衡转化率变大
C.T1 ℃时,该反应的Kp= MPa
D.50 min时,容器丙中的反应已达到平衡状态
6.★★(2025届广西河池八校摸底,17节选)(4)一定温度下,向恒容密闭容器中充入1 mol C3H8,开始压强为p kPa,发生丙烷脱氢制丙烯反应:C3H8(g) C3H6(g)+H2(g)。反应过程中,C3H8的体积分数与反应时间的关系如图所示。此温度下该反应的平衡常数Kp= kPa(用含字母p的代数式表示,Kp是用反应体系中气体物质的分压表示的平衡常数,平衡分压=总压×物质的量分数)。
7.★★(2024黑龙江齐齐哈尔三模,18节选)(6)在恒压密闭容器中,加入甲烷和水蒸气各3 mol,一定条件下发生反应:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) ΔH>0。测得平衡时H2的体积分数与温度、压强的关系如图所示。
①压强p1 p2(填“大于”“小于”或“等于”)。
②温度为T4 ℃、压强为p1 MPa时,N点表示的正、逆反应速率v正 v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。
③在T5 ℃、p1 MPa时该反应的压强平衡常数Kp= (MPa)2(用含p1的代数式表示)。
8.★★(创新点:与热化学方程式结合求平衡常数)(2024浙江西湖高级中学5月模拟,19节选)(一)汽车尾气净化装置中CO和NO发生如下反应:
①CO(g)+2NO(g) CO2(g)+N2O(g) ΔH1,
②CO(g)+N2O(g) CO2(g)+N2(g) ΔH2,
③2N2O(g) 2N2(g)+O2(g) ΔH3,
(1)上述反应的pKp-T的线性关系如图所示(pKp=-lgKp)。ΔH3 0(填“>”或“<”),反应2CO2(g) 2CO(g)+O2(g)的K= (用表示)。
(二)工业上可通过环己烷脱氢来制备环己烯。在873 K、100 kPa条件下,向反应器中充入氩气和环己烷的混合气体,仅发生反应:C6H12(g) C6H10(g)+H2(g)。
(2)环己烷的平衡转化率随的增大而升高,其原因是
。
(3)当=1∶3时,环己烷的平衡转化率为,则环己烷脱氢反应的Kp= kPa(结果保留2位小数)。
9.★★(2025届陕西学业水平选择性考试,17)CH4和CO2两种温室气体的共活化转化对实现“碳中和”有重要意义,它们和C2H2反应可以生成乙酸乙烯酯(CH3COOCHCH2)。
(1)已知:
①CH4(g)+CO2(g) CH3COOH(g) ΔH1=+36.2 kJ·mol-1
②CH3COOH(g)+C2H2(g) CH3COOCHCH2(g) ΔH=-109.6 kJ·mol-1
计算反应③CO2(g)+CH4(g)+C2H2(g) CH3COOCHCH2(g)的ΔH3= kJ·mol-1。热力学上,此反应若要自发进行,应该在 (填“高温”或“低温”)条件下。
(2)在密闭容器中,不同压强下按物质的量之比1∶1∶1投料发生反应③,平衡时乙酸乙烯酯的物质的量分数随温度的变化曲线如图1所示。
①压强p1 100 kPa(填“>”“<”或“=”),判断依据是
。
②在600 K、100 kPa下,反应③经t min后达到平衡,此时间段内CO2分压的平均变化率为 kPa·min-1,该温度下平衡常数Kp= (kPa)-2。
(3)CH4和CO2在催化剂(Cu基或Zn基)作用下生成乙酸的反应历程如图2所示(*表示吸附态)。已知: lnk =-+lnA,其中k为速率常数,Ea为活化能,R、A为常数,lnk~1/T变化关系如图3所示。
①使用Cu基催化剂时,决速步骤的化学方程式为 。
②图3中a对应的催化剂是 (填“Cu基”或“Zn基”)。
考法突破17 反应速率常数的应用
五年高考
1.★★(双选)(2024山东,15,4分)逆水气变换反应:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH>0。一定压力下,按CO2、H2物质的量之比n(CO2)∶n(H2)=1∶1投料,T1、T2温度时反应物摩尔分数随时间变化关系如图所示。已知该反应的速率方程为v=kc0.5(H2)c(CO2),T1、T2温度时反应速率常数k分别为k1、k2。下列说法错误的是( )
A.k1>k2
B.T1、T2温度下达平衡时反应速率的比值:
C.温度不变,仅改变体系初始压力,反应物摩尔分数随时间的变化曲线不变
D.T2温度下,改变初始投料比例,可使平衡时各组分摩尔分数与T1温度时相同
2.★(2022辽宁,17节选)(5)某合成氨速率方程为v=kcα(N2)cβ(H2)cγ(NH3),根据表中数据,γ= ;
实验
1 m n p q
2 2m n p 2q
3 m n 0.1p 10q
4 m 2n p 2.828q
在合成氨过程中,需要不断分离出氨的原因为 。
a.有利于平衡正向移动 b.防止催化剂中毒
c.提高正反应速率
3.★(2023重庆,17节选)(2)一定条件下,银催化剂表面上存在反应:Ag2O(s) 2Ag(s)+O2(g)。该反应平衡压强pe与温度T的关系如下:
T/K 401 443 463
pe/kPa 10 51 100
①463 K时的平衡常数Kp= (kPa。
③某温度下,向恒容容器中加入Ag2O,分解过程中反应速率v(O2)与压强p的关系为v(O2)=k(1-),k为速率常数(定温下为常数)。当固体质量减少4%时,逆反应速率最大。若转化率为14.5%,则v(O2)= (用k表示)。
4.★★(2024河北,17节选)(2)1,4-二(氯甲基)苯(D)是有机合成中的重要中间体,可由对二甲苯(X)的氯化反应合成。对二甲苯浅度氯化时反应过程为
以上各反应的速率方程均可表示为v=kc(A)c(B),其中c(A)、c(B)分别为各反应中对应反应物的浓度,k为速率常数(k1~k5分别对应反应①~⑤)。
某温度下,反应器中加入一定量的X,保持体系中氯气浓度恒定(反应体系体积变化忽略不计),测定不同时刻相关物质的浓度。
已知该温度下,k1∶k2∶k3∶k4∶k5=100∶21∶7∶4∶23。
①30 min时,c(X)=6.80 mol·L-1,且30~60 min内v(X)=0.042 mol·L-1·min-1,反应进行到60 min时,c(X)= mol·L-1。
②60 min时,c(D)=0.099 mol·L-1,若0~60 min产物T的含量可忽略不计,则此时c(G)=
mol·L-1;60 min后,随T的含量增加, (填“增大”“减小”或“不变”)。
三年模拟
5.★★(2025届山东潍坊开学考,15改编)CO2催化重整制CH4意义重大。在体积相等的多个恒容密闭容器中,分别充入1 mol CO2和4 mol H2发生反应CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)。在不同温度下反应相同时间,测得lgk正、lgk逆、H2的转化率与温度的关系如图所示。已知该反应的速率方程为v正=k正c(CO2)c4(H2),v逆=k逆c(CH4)c2(H2O),其中k正、k逆为速率常数,只受温度影响。下列说法错误的是( )
A.曲线Ⅱ代表lgk正
B.反应的活化能:Ea正
D.T2温度下达平衡时总压为p,该反应的Kp=
6.★★(2025届吉林市一模,15)室温下,某溶液初始时仅溶有M和N且浓度相等,同时发生以下两个反应:①M+NX+Y;②M+NX+Z。反应①的速率可表示为v1=k1c2(M),反应②的速率可
表示为v2=k2c2(M)(k1、k2为速率常数)。反应体系中组分M、Z的浓度随时间变化情况如图。下列说法错误的是 ( )
A.0~30 min时间段内,Y的平均反应速率为2.5×10-3 mol·L-1·min-1
B.反应开始后,体系中Y和Z的浓度之比保持不变
C.如果反应能进行到底,反应结束时37.5%的M转化为Z
D.反应①的活化能比反应②的活化能大
7.★★(2025届湖北市级示范高中12月月考,12)阿伦尼乌斯公式是反应速率常数随温度变化关系的经验公式,可写作Rlnk=-+C(k为反应速率常数,Ea为反应的活化能,R和C为大于0的常数)。甲醇生成丙烯的反应为3CH3OH(g) C3H6(g)+3H2O(g),
在m、n两种催化剂作用下,Rlnk~关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.对该反应催化效率较高的是催化剂n
B.根据图像可以判断降低温度时该反应平衡移动的方向
C.其他条件不变时,升高温度,Ea不变,k值增大
D.在催化剂m的作用下,该反应的活化能Ea=96 kJ·mol-1
8.★★(2025届四川达州通川开学考,17节选)Ⅱ.甲烷水蒸气催化重整是制备高纯氢的方法之一,反应如下:
反应ⅰ.CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) ΔH=+206 kJ/mol
反应ⅱ.CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g) ΔH=+165 kJ/mol
(5)反应ⅱ的速率方程v=k·cm(CH4)·c0.5(H2O),k为速率常数(只受温度影响)。在某温度下进行实验,测得各组分的初始浓度和反应初始的瞬时速率如下表。
实验序号 c(H2O)/(mol/L) c(CH4)/(mol/L) v/mol/(L·s)
1 1.0 1.0 1.20
2 1.0 2.0 2.40
①m= ,k= (不要求写单位)。
②当实验2进行到c(H2O)=0.25 mol/L时,反应的瞬时速率v= mol/(L·s)。
第4节 化学反应的方向与调控
五年高考
1.★★(2021江苏,14,3分)NH3与O2作用分别生成N2、NO、N2O的反应均为放热反应。工业尾气中NH3可通过催化氧化为N2除去。将一定比例NH3、O2和N2的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管,NH3的转化率、N2的选择性[×100%]与温度的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.其他条件不变,升高温度,NH3的平衡转化率增大
B.其他条件不变,在175~300 ℃范围,随着温度的升高,出口处氮气、氮氧化物的量均不断增大
C.催化氧化除去尾气中的NH3应选择反应温度高于250 ℃
D.高效除去尾气中的NH3,需研发低温下NH3转化率高和N2选择性高的催化剂
2.★★(2024北京,7,3分)硫酸是重要化工原料,工业生产制取硫酸的原理示意图如下。
下列说法不正确的是( )
A.Ⅰ的化学方程式:3FeS2+8O2 Fe3O4+6SO2
B.Ⅱ中的反应条件都是为了提高SO2平衡转化率
C.将黄铁矿换成硫黄可以减少废渣的产生
D.生产过程中产生的尾气可用碱液吸收
3.★★(2022辽宁,17节选)工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破,目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖,其反应为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1 ΔS=-200 J·K-1·mol-1
回答下列问题:
(1)合成氨反应在常温下 (填“能”或“不能”)自发进行。
(2) 温(填“高”或“低”,下同)有利于提高反应速率, 温有利于提高平衡转化率,综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素,工业常采用400~500 ℃。
针对反应速率与平衡产率的矛盾,我国科学家提出了两种解决方案。
(3)方案一:双温—双控—双催化剂。使用Fe-TiO2-xHy双催化剂,通过光辐射产生温差(如体系温度为495 ℃时,Fe的温度为547 ℃,而TiO2-xHy的温度为415 ℃)。
下列说法正确的是 。
a.氨气在“冷Ti”表面生成,有利于提高氨的平衡产率
b.在“热Fe”表面断裂,有利于提高合成氨反应速率
c.“热Fe”高于体系温度,有利于提高氨的平衡产率
d.“冷Ti”低于体系温度,有利于提高合成氨反应速率
三年模拟
4.★★(2025届山西盐湖五中8月月考,16节选)乙烯(CH2CH2)是重要的工业原料,随着我国碳达峰、碳中和目标的确定,利用二氧化碳制乙烯:2CO2(g)+6H2(g) CH2CH2(g)+4H2O(g) ΔH<0的合成工艺备受关注。回答下列问题:
(2)下列措施一定有利于提高该反应中CO2的平衡转化率的是 。
a.使用高效催化剂并增大催化剂的表面积 b.增大(投料比)
c.恒容下向反应器中通入惰性气体 d.反应器进行降温处理
(4)若该体系中发生的反应如下:
主反应Ⅰ:2CO2(g)+6H2(g) CH2CH2(g)+4H2O(g) ΔH<0
副反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH>0
副反应Ⅲ:……
不同条件下CO2的平衡转化率如图所示:
①400 ℃时,压强p1、p2、p3由大到小的顺序是 。
②从热力学视角出发,为提高M点CH2CH2的选择性,可调控的最优条件为 (填标号),原因是 、
。
a.温度320~400 ℃ b.温度850~950 ℃
c.压强p1~p2 d.压强p2~p3
5.★★(2024河南开封三模,28节选)含硫化合物是实验室和工业上的常用化学品。回答下列问题:
(1)实验室可用铜与浓硫酸反应制备少量SO2:
Cu(s)+2H2SO4(l) CuSO4(s)+SO2(g)+2H2O(l) ΔH=-11.9 kJ·mol-1,判断该反应的自发性,并说明理由 。
(3)接触法制硫酸工艺中,其主反应在450~500 ℃并有催化剂存在条件下进行:
SO2(g)+O2(g) SO3(g) ΔH=-98.9 kJ·mol-1
②为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度,绘制相应转化率(α)下反应速率(数值已略去)与温度的关系如图所示。下列说法正确的是 (填标号)。
a.温度越高,反应速率越大
b.α=0.88的曲线代表平衡转化率
c.α越大,反应速率最大值对应温度越低
d.可根据不同α对应的最大反应速率,选择最佳生产温度
④为提高钒催化剂的综合性能,我国科学家对其进行了改良。不同催化剂下,温度和转化率关系如下图所示,催化性能最佳的是 (填标号)。
考法突破18 反应速率和平衡图像分析
五年高考
1.★★(2022北京,14,3分)CO2捕获和转化可减少CO2排放并实现资源利用,原理如图1所示。反应①完成之后,以N2为载气,将恒定组成的N2、CH4混合气,以恒定流速通入反应器,单位时间流出气体各组分的物质的量随反应时间变化如图2所示。反应过程中始终未检测到CO2,在催化剂上检测到有积炭。下列说法不正确的是( )
A.反应①为CaO+CO2 CaCO3;反应②为CaCO3+CH4 CaO+2CO+2H2
B.t1~t3,n(H2)比n(CO)多,且生成H2的速率不变,推测有副反应CH4 C+2H2
C.t2时刻,副反应生成H2的速率大于反应②生成H2的速率
D.t3之后,生成CO的速率为0,是因为反应②不再发生
2.★★★(2023江苏,13,3分)二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为
CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) ΔH=-164.7 kJ·mol-1
CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH=41.2 kJ·mol-1
在密闭容器中,1.01×105 Pa、n起始(CO2)∶n起始(H2)=1∶4时,CO2平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的CO2实际转化率随温度的变化如图所示。CH4的选择性可表示为×100%。下列说法正确的是( )
A.反应2CO(g)+2H2(g) CO2(g)+CH4(g)的焓变ΔH=-205.9 kJ·mol-1
B.CH4的平衡选择性随着温度的升高而增加
C.用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度范围约为480~530 ℃
D.450 ℃时,提高的值或增大压强,均能使CO2平衡转化率达到X点的值
3.★★★(2024全国甲,28,15分)甲烷转化为多碳化合物具有重要意义。一种将甲烷溴化再偶联为丙烯(C3H6)的研究所获得的部分数据如下。回答下列问题:
(1)已知如下热化学方程式:
CH4(g)+Br2(g) CH3Br(g)+HBr(g) ΔH1=-29 kJ·mol-1
3CH3Br(g) C3H6(g)+3HBr(g) ΔH2=+20 kJ·mol-1
计算反应3CH4(g)+3Br2(g) C3H6(g)+6HBr(g)的ΔH= kJ·mol-1。
(2)CH4与Br2反应生成CH3Br,部分CH3Br会进一步溴化。将8 mmol CH4和8 mmol Br2通入密闭容器,平衡时,n(CH4)、n(CH3Br)与温度的关系见下图(假设反应后的含碳物质只有CH4、CH3Br和CH2Br2)。
(ⅰ)图中CH3Br的曲线是 (填“a”或“b”)。
(ⅱ)560 ℃时,CH4的转化率α= ,n(HBr)= mmol。
(ⅲ)560 ℃时,反应CH3Br(g)+Br2(g) CH2Br2(g)+HBr(g)的平衡常数K= 。
(3)少量I2可提高生成CH3Br的选择性。500 ℃时,分别在有I2和无I2的条件下,将8 mmol CH4和8 mmol Br2通入密闭容器,溴代甲烷的物质的量(n)随时间(t)的变化关系见下图。
(ⅰ)在11~19 s之间,有I2和无I2时CH3Br的生成速率之比= 。
(ⅱ)从图中找出I2提高了CH3Br选择性的证据: 。
(ⅲ)研究表明,I2参与反应的可能机理如下:
①I2(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)+IBr(g) CH3Br(g)+·I(g)
⑥·I(g)+·I(g) I2(g)
根据上述机理,分析I2提高CH3Br选择性的原因: 。
4.★★★(2024安徽,17节选)乙烯是一种用途广泛的有机化工原料,由乙烷制乙烯的研究备受关注。回答下列问题:
【乙烷制乙烯】
(1)C2H6氧化脱氢反应:
2C2H6(g)+O2(g) 2C2H4(g)+2H2O(g)
ΔH1=-209.8 kJ·mol-1
C2H6(g)+CO2(g) C2H4(g)+H2O(g)+CO(g) ΔH2=178.1 kJ·mol-1
计算:2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) ΔH3= kJ·mol-1
(2)C2H6直接脱氢反应为C2H6(g) C2H4(g)+H2(g) ΔH4,C2H6的平衡转化率与温度和压强的关系如图所示,则ΔH4 0(填“>”“<”或“=”)。结合下图,下列条件中,达到平衡时转化率最接近40%的是 (填标号)。
a.600 ℃,0.6 MPa b.700 ℃,0.7 MPa
c.800 ℃,0.8 MPa
(3)一定温度和压强下,反应ⅰ C2H6(g) C2H4(g)+H2(g)
反应ⅱ C2H6(g)+H2(g) 2CH4(g) )
(Ka是以平衡物质的量分数代替平衡浓度计算的平衡常数)
①仅发生反应ⅰ时,C2H6的平衡转化率为25.0%,计算= 。
②同时发生反应ⅰ和ⅱ时,与仅发生反应ⅰ相比,C2H4的平衡产率 (填“增大”“减小”或“不变”)。
【乙烷和乙烯混合气的分离】
(4)通过Cu+修饰的Y分子筛的吸附—脱附,可实现C2H4和C2H6混合气的分离。Cu+的 与C2H4分子的π键电子形成配位键,这种配位键强弱介于范德华力和共价键之间。用该分子筛分离C2H4和C2H6的优点是 。
三年模拟
5.★(2025届安徽江淮十校第二次联考,12)以物质的量之比为1∶2向恒压密闭容器中充入X、Y,发生反应X(g)+Y(g) 2Z(g) ΔH。相同时间内测得Z的产率和Z在不同温度下的平衡产率随温度的变化关系如图所示。
下列说法正确的是( )
A.据图像分析,该反应是吸热反应
B.Q点是最高点,Q点为平衡状态
C.M、N点反应物分子的有效碰撞几率不同
D.从M点到P点,可通过加入催化剂或分离产物Z而达到平衡点
6.★★(2024重庆九龙坡三模,13)已知反应:Cl2(g)+CH2CHCH3(g) CH2CHCH2Cl(g)+HCl(g)。在一定压强下,按w=向密闭容器中充入氯气与丙烯。图甲表示平衡时,丙烯的体积分数(φ)与温度T、w的关系。图乙表示正、逆反应的平衡常数与温度的关系。下列说法中正确的是 ( )
A.图甲中:w2<1
B.图乙中,A线表示正反应的平衡常数
C.温度为T1、w=1时,平衡时,丙烯的体积分数(φ)为25%
D.若在恒容绝热的装置中进行上述反应,容器内压强始终保持不变
7.★★(2025届湖南师大附中第一次月考,7)在催化剂作用下,以CO2和H2为原料进行合成CH3OH的实验。保持压强一定,将起始n(CO2)∶n(H2)=1∶3的混合气体通过装有催化剂的反应管,测得出口处CO2的转化率和CH3OH的选择性[×100%]与温度的关系如图所示。已知反应管内发生的反应为
反应1:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.5 kJ·mol-1
反应2:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2 kJ·mol-1。
下列说法正确的是( )
A.反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)在高温下自发进行
B.图中CO2实际转化率随温度升高而增大的原因是温度对反应2的平衡移动影响更大
C.220~280 ℃时,反应1的速率高于反应2的速率
D.为提高CH3OH的产率,应研发高温下催化活性更强的催化剂
微专题3 化工生产中多重平衡体系分析
五年高考
1.★★(2022河北,16节选)氢能是极具发展潜力的清洁能源,以氢燃料为代表的燃料电池有良好的应用前景。
(2)工业上常用甲烷水蒸气重整制备氢气,体系中发生如下反应:
Ⅰ CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)
Ⅱ CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)
①下列操作中,能提高CH4(g)平衡转化率的是 (填标号)。
A.增加CH4(g)用量
B.恒温恒压下通入惰性气体
C.移除CO(g)
D.加入催化剂
②恒温恒压条件下,1 mol CH4(g)和1 mol H2O(g)反应达平衡时,CH4(g)的转化率为α,CO2(g)的物质的量为b mol,则反应Ⅰ的平衡常数Kx= [写出含有α、b的计算式;对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),Kx=,x为物质的量分数]。其他条件不变,H2O(g)起始量增加到5 mol,达平衡时α=0.90,b=0.65,平衡体系中H2(g)的物质的量分数为 (结果保留两位有效数字)。
2.★★★(2022福建,13节选)异丙醇(C3H8O)可由生物质转化得到,催化异丙醇脱水制取高值化学品丙烯(C3H6)的工业化技术已引起人们的关注。其主要反应如下:
Ⅰ.C3H8O(g) C3H6(g)+H2O(g) ΔH1=+52 kJ·mol-1
Ⅱ.2C3H6(g) C6H12(g) ΔH2=-97 kJ·mol-1
回答下列问题:
(4)在一定条件下,若反应Ⅰ、Ⅱ的转化率分别为98%和40%,则丙烯的产率为 。
(5)如图为反应Ⅰ、Ⅱ达到平衡时lgQp与温度的关系曲线。[已知:对于可逆反应aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g),任意时刻Qp=,式中p(X)表示物质X的分压]
①在350 ℃恒压平衡体系中充入少量水蒸气时,反应Ⅰ的状态最有可能对应图中的 点(填“甲”“乙”或“丙”),判断依据是 ;
②350 ℃时,在密闭容器中加入一定量的C3H8O,体系达到平衡后,测得C6H12的分压为x MPa,则水蒸气的分压为 MPa(用含x的代数式表示)。
3.★★★(2024江西,16节选)目前开采的天然气含有H2S,综合利用天然气制氢是实现“碳中和”的重要途径。CH4和H2S重整制氢的主要反应如下:
反应Ⅰ:CH4(g)+2H2S(g) CS2(g)+4H2(g) ΔH1=+260 kJ/mol
反应Ⅱ:CH4(g) C(s)+2H2(g) ΔH2=+90 kJ/mol
反应Ⅲ:2H2S(g) S2(g)+2H2(g) ΔH3=+181 kJ/mol
回答下列问题:
(1)H2S分子的电子式为 。
(2)反应Ⅳ:CS2(g) S2(g)+C(s) ΔH4= kJ/mol。
(3)保持反应器进料口总压为100 kPa。分别以8 kPa CH4、24 kPa H2S(He作辅气)与25 kPa CH4、75 kPa H2S进料,CH4平衡转化率与温度的关系如图1,含有He的曲线为 ,理由是 。
(4)假设在10 L的恒温刚性容器中,通入0.3 mol CH4和0.15 mol H2S发生反应Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ,起始总压为p0,CH4和H2S的转化率与时间的关系如图2,0~5 min内H2的化学反应速率为 mol/(L·min);5 min时,容器内总压为 。
4.★★★(2024福建,14,15分)SiHCl3是制造多晶硅的原料,可由Si和SiCl4耦合加氢得到,相关反应如下:
Ⅰ.SiCl4(g)+H2(g) SiHCl3(g)+HCl(g) ΔH1=+52 kJ·mol-1
Ⅱ.Si(s)+3HCl(g) SiHCl3(g)+H2(g) ΔH2=-236 kJ·mol-1
Ⅲ.Si(s)+SiCl4(g)+2H2(g) 2SiH2Cl2(g) ΔH3=+16 kJ·mol-1
(1)生成SiHCl3的总反应:
Ⅳ.Si(s)+3SiCl4(g)+2H2(g) 4SiHCl3(g) ΔH4= kJ·mol-1
(2)体系达到平衡状态且其他条件不变时:
①压缩平衡体系体积,重新达到平衡后物质的量分数增大的组分为 。
a.SiCl4 b.SiHCl3 c.SiH2Cl2 d.HCl
②反应温度升高不利于提高平衡时产物SiHCl3选择性的原因是
。
(3)在压强为p0的恒压体系中通入2.0 mol H2和1.0 mol SiCl4,达到平衡时,气体组分的物质的量分数随温度变化如图所示(忽略气体组分在硅表面的吸附量)。已知:Kp为用气体分压表示的平衡常数,分压=物质的量分数×总压。
①图中n代表的组分为 (填化学式)。
②750 K时,反应Ⅲ的平衡常数Kp= (列出计算式)。
③750 K时,SiCl4的平衡转化率为f,消耗硅的物质的量为 mol(列出计算式)。
(4)673 K下、其他条件相同时,用Cu、CuO和CuCl分别催化上述反应,一段时间内SiCl4的转化率如下表所示(产物SiHCl3选择性均高于98.5%)。
催化剂 Cu CuO CuCl
SiCl4的转化率/% 7.3 14.3 22.3
①使用不同催化剂时,反应Ⅳ的ΔH:CuO催化剂 CuCl催化剂(填“>”“<”或“=”);反应Ⅳ的活化能:Cu催化剂 CuCl催化剂(填“>”“<”或“=”)。
②使用CuCl催化剂,初始投料α mol SiCl4,该段时间内得到β mol SiHCl3,则SiHCl3的选择性=×100%= ×100%(列出计算式)。
三年模拟
5.★★(2025届黑龙江大庆第一次质检,18节选)化学工业在碳中和领域起着重要作用,目前对二氧化碳的综合利用有多种途径。
途径二:二氧化碳和氢气合成甲醇,原理如下。
反应ⅱ CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=-49.4 kJ·mol-1
反应ⅲ CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH3=+41.2 kJ·mol-1
请回答下列问题:
(5)研究途径二时,在1 L的密闭容器中,充入1 mol CO2(g)和5 mol H2(g)发生反应,CO2平衡转化率和甲醇选择性随着温度变化如下图所示(该过程只发生反应ⅱ和反应ⅲ)。
已知:甲醇的选择性=×100%。
①结合图像分析,在255~280 ℃间,随着温度升高CO2平衡转化率下降的原因:
。
②270 ℃时,测得反应经10 min达到平衡,则0~10 min内,用CO表示的平均反应速率v(CO)= ;该温度下,反应ⅱ的平衡常数K= (写出计算式即可)。
6.★★(2024安徽安庆二模,17)以CO和CO2为原料合成有机物,是科学家研究的主要课题。回答下列问题:
(1)CO2与H2催化重整制备CH3OCH3的过程中存在以下反应:
Ⅰ.2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g);
Ⅱ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)。
相关物质能量变化的示意图如下所示。
①由已知信息可知2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH= kJ·mol-1。
②向密闭容器中以物质的量之比为1∶3充入CO2与H2,实验测得CO2的平衡转化率随温度和压强的变化关系如图所示。
由图可知,p1、p2、p3由大到小的顺序为 ,T2时主要发生反应 (填“Ⅰ”或“Ⅱ”),平衡转化率随温度变化先降后升的原因是
。
(2)工业上常用合成气(主要成分为CO、H2)在一定条件下制备甲醇,涉及的反应如下:
反应1:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH<0
反应2:CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g) ΔH<0
反应3:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH<0
向容积为2 L的刚性密闭催化反应器中充入2 mol CO和4 mol H2发生上述反应,测得不同温度下,2 min内CO的转化率和CH3OH的选择性(CH3OH的选择性=×100%)如图所示。
①若反应过程中催化剂的活性几乎不受温度影响,则T1 K前CO转化率升高的原因是 。
②反应在T1 K下,2 min时达到平衡,此时体系压强为a kPa,c(CO2)=0.05 mol·L-1。用CO的分压变化表示的化学反应速率为 kPa·min-1,反应3的Kp= 。(Kp是指用平衡分压代替平衡浓度进行计算的平衡常数,如A的平衡分压=p总×A的物质的量分数,以上两空结果均保留3位小数)
7.★★★(2024山东淄博三模,20)H2S和CH4的重整制氢涉及如下反应:
反应Ⅰ:2H2S(g) 2H2(g)+S2(g) ΔH1=+169.8 kJ·mol-1
反应Ⅱ:CH4(g)+S2(g) CS2(g)+2H2(g) ΔH2=+63.7 kJ·mol-1
反应Ⅲ:2H2S(g)+CH4(g) CS2(g)+4H2(g) ΔH3
回答下列问题:
(1)ΔH3= kJ·mol-1,该反应在 (填“高温”或“低温”)下能自发进行。
(2)一定温度下,向容积不等的恒容密闭容器中分别通入等量的H2S发生反应Ⅰ,经过相同时间,测得各容器中H2S的转化率与容器容积的关系如图所示,下列说法正确的是 。
A.b、c点的Q=K
B.正反应速率:a>c
C.a点所示条件下满足v正(H2S)=2v逆(S2)
D.在a点再通入H2S,平衡后H2S的转化率将增大
(3)在恒压100 kPa下按组成n(H2S)∶n(CH4)∶n(Ar)=1∶1∶4.7通入混合气体,反应相同时间后,H2、S2和CS2的体积分数随温度的变化关系如图甲所示,测得平衡状态下S2的收率和H2S的转化率随温度的变化曲线如图乙所示。
[已知:H2的收率=×100%,S2的收率=×100%]
①1 050 ℃时,H2的体积分数为 ,在950 ℃~1 150 ℃范围内,其他条件不变,随着温度升高,S2(g)的体积分数先增大而后减小,其原因可能是 。
②计算T1 ℃,H2的收率= 。保持恒压100 kPa和投料比n(H2S)∶n(CH4)=1∶1不变,不通入Ar,则相同温度下H2S转化率 (填“增大”“减小”或“不变”)。
③设为相对压力平衡常数,其表达式写法:在浓度平衡常数表达式中,用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以p0(p0=100 kPa)。计算T1 ℃时反应Ⅰ的相对压力平衡常数= (列式表示)。
第九章 化学反应速率与化学平衡
第1节 化学反应速率
五年高考
1.★(2024甘肃,4,3分)下列措施能降低化学反应速率的是( )
A.催化氧化氨制备硝酸时加入铂
B.中和滴定时,边滴边摇锥形瓶
C.锌粉和盐酸反应时加水稀释
D.石墨合成金刚石时增大压强
答案 C
2.★★(2022广东,15,4分)在相同条件下研究催化剂Ⅰ、Ⅱ对反应X 2Y的影响,各物质浓度c随反应时间t的部分变化曲线如图,则( )
A.无催化剂时,反应不能进行
B.与催化剂Ⅰ相比,Ⅱ使反应活化能更低
C.a曲线表示使用催化剂Ⅱ时X的浓度随t的变化
D.使用催化剂Ⅰ时,0~2 min内,v(X)=1.0 mol·L-1·min-1
答案 D
3.★★(2024重庆,14,3分)醋酸甲酯制乙醇的反应为
CH3COOCH3(g)+2H2(g) CH3CH2OH(g)+CH3OH(g)。三个10 L恒容密闭容器中分别加入1 mol醋酸甲酯和9.8 mol氢气,在不同温度下,
反应t分钟时醋酸甲酯物质的量n如图所示。下列说法正确的是( )
A.该反应的ΔH>0
B.容器甲中平均反应速率v(H2)= mol/(L·min)
C.容器乙中当前状态下反应速率v(正)
答案 D
4.★★(2024安徽,12,3分)室温下,为探究纳米铁去除水样中Se的影响因素,测得不同条件下Se浓度随时间变化关系如下图。
实验序号 水样体积/mL 纳米铁质量/mg 水样初始pH
① 50 8 6
② 50 2 6
③ 50 2 8
下列说法正确的是( )
A.实验①中,0~2小时内平均反应速率v(Se)=2.0 mol·L-1·h-1
B.实验③中,反应的离子方程式为2Fe+Se+8H+ 2Fe3++Se+4H2O
C.其他条件相同时,适当增加纳米铁质量可加快反应速率
D.其他条件相同时,水样初始pH越小,Se的去除效果越好
答案 C
5.★★(2021浙江6月选考,20,2分)一定温度下,在N2O5的四氯化碳溶液(100 mL)中发生分解反应:2N2O5 4NO2+O2。在不同时刻测量放出的O2体积,换算成N2O5浓度如下表:
t/s 0 600 1 200 1 710 2 220 2 820 x
c(N2O5)/(mol·L-1) 1.40 0.96 0.66 0.48 0.35 0.24 0.12
下列说法正确的是( )
A.600~1 200 s,生成NO2的平均速率为5.0×10-4 mol·L-1·s-1
B.反应2 220 s时,放出的O2体积为11.8 L(标准状况)
C.反应达到平衡时,v正(N2O5)=2v逆(NO2)
D.推测上表中的x为3 930
答案 D
6.★★(2021辽宁,12,3分)某温度下,降冰片烯在钛杂环丁烷催化下聚合,反应物浓度与催化剂浓度及时间关系如图。已知反应物消耗一半所需的时间称为半衰期,下列说法错误的是( )
A.其他条件相同时,催化剂浓度越大,反应速率越大
B.其他条件相同时,降冰片烯浓度越大,反应速率越大
C.条件①,反应速率为0.012 mol·L-1·min-1
D.条件②,降冰片烯起始浓度为3.0 mol·L-1时,半衰期为62.5 min
答案 B
7.★★(2024黑、吉、辽,10,3分)异山梨醇是一种由生物质制备的高附加值化学品,150 ℃时其制备过程及相关物质浓度随时间变化如图所示,15 h后异山梨醇浓度不再变化。下列说法错误的是( )
A.3 h时,反应②正、逆反应速率相等
B.该温度下的平衡常数:①>②
C.0~3 h平均速率v(异山梨醇)=0.014 mol·kg-1·h-1
D.反应②加入催化剂不改变其平衡转化率
答案 A
8.★★(2021广东,14,4分)反应X2Z经历两步:①XY;②Y2Z。反应体系中X、Y、Z的
浓度c随时间t的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是( )
A.a为c(X)随t的变化曲线
B.t1时,c(X)=c(Y)=c(Z)
C.t2时,Y的消耗速率大于生成速率
D.t3后,c(Z)=2c0-c(Y)
答案 D
9.★★(2024广西,13,3分)573 K、高压条件下,一定量的苯甲腈在密闭容器中发生连续水解:C6H5CN(苯甲腈)→C6H5CONH2(苯甲酰胺)→C6H5COOH(苯甲酸)。
如图为水解过程中上述三者(分别用X、Y、Z表示)的物质的质量分数x(A)随时间t的变化曲线,其中x(A)=。下列说法错误的是( )
A.水解产物除了Y、Z还有NH3
B.a点时v(Y)消耗=v(Y)生成
C.x(Z)在15 min前基本不变,15 min后明显增大,可能是水解产物对生成Z的反应有催化作用
D.任意25 min时间段内存在v(X)=v(Y)+v(Z)
答案 D
三年模拟
10.★(2025届辽宁沈阳郊联体开学考,14)一定温度下,向容积为1 L的恒容密闭容器中加入2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)发生反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),采集的有关数据如下表所示。下列说法正确的是( )
时间段/min 0~2 0~4 0~6
SO2的平均消耗速率/(mol·L-1·min-1) 0.40 0.30 0.20
A.1 min时,O2的物质的量浓度为0.8 mol·L-1
B.4 min时,SO2的体积分数约为33.3%
C.5 min时,SO3的物质的量为1 mol
D.6 min时,充入氖气,正反应速率增大
答案 B
11.★(2024河北保定九县三模,10)铌(Nb)被广泛应用于航空航天、原子能、超导材料等领域,是一种十分重要的战略物资。P204[(C8H17O)2PO2H]常用于萃取铌:Nb4+(aq)+4(C8H17O)2PO2H(l) Nb[(C8H17O)2PO2]4(l)+4H+(aq)。某温度下,萃取过程中溶液中c(H+)与时间的变化关系如图所示。下列叙述正确的是( )
A.其他条件不变,t≥t3时萃取反应已停止
B.c(H+)增大,萃取反应平衡向左移动,平衡常数减小
C.t2 min、t3 min时萃取反应的正反应速率:v2
答案 D
12.★★(2025届广西部分示范高中摸底,14)室温下,某溶液初始时仅溶有A,同时发生两个反应:①A B+C;②A B+D。反应①的速率可表示为v1=k1c(A),反应②的速率可表示为v2=k2c(A)(k1、k2为速率常数)。图1为T2温度时,该体系中A、B、C、D的浓度随时间变化的曲线,图2为反应①和②的lnk与温度的倒数()的关系曲线。下列说法正确的是( )
已知:lnk=lnA-,R为定值,A为指前因子(同一反应的A为定值),Ea为反应的活化能。
A.曲线a表示C的浓度随时间的变化
B.t1 s时曲线c表示的物质的反应速率为1.5 mol·L-1·s-1
C.由图2可知,反应①的活化能比反应②的活化能小
D.若图1中反应的温度降低,则t0 s时体系中值变大
答案 D
13.★★(2024广东深圳二模,16)一定温度下,向恒容密闭容器中投入E和M发生如下反应:E(g)+M(g) F(g) G(g)。已知反应初始c0(E)=c0(M)=0.10 mol·L-1,部分物质的浓度(c)随时间(t)的变化关系如图所示,t2后反应体系达到平衡状态。下列说法正确的是( )
A.X为c(F)随t的变化曲线
B.0~t1 s内,v(G)= mol·L-1·s-1
C.反应的活化能:①>②
D.t2 s时,扩大容器的体积,n(F)减小
答案 B
第2节 化学平衡
五年高考
1.★★(2024江西,9,3分)温度T下,向1 L真空刚性容器中加入1 mol (CH3)2CHOH,反应达到平衡时,c(Y)=0.4 mol/L。下列说法正确的是 ( )
(CH3)2CHOH(g) (CH3)2CO(g)+H2(g)
X Y Z
A.再充入1 mol X和1 mol Y,此时v正
C.再充入1 mol N2,平衡向右移动
D.若温度升高,X的转化率增加,则上述反应ΔH<0
答案 A
2.★★(2024海南,7,2分)已知298 K,101 kPa时,CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.5 kJ·mol-1。该反应在密闭的刚性容器中分别于T1、T2温度下进行,CO2的初始浓度为0.4 mol·L-1,c(CO2)-t关系如图所示。下列说法错误的是( )
A.T1>T2
B.T1下反应达到平衡时c(CH3OH)=0.15 mol·L-1
C.使用催化剂1的反应活化能比催化剂2的大
D.使用催化剂2和催化剂3的反应历程相同
答案 D
3.★★(2024浙江6月选考,16,3分)为探究化学平衡移动的影响因素,设计方案并进行实验,观察到相关现象。其中方案设计和结论都正确的是( )
选项 影响因素 方案设计 现象 结论
A 浓度 向1 mL 0.1 mol/L K2CrO4溶液中加入1 mL 1.0 mol/L HBr溶液 黄色溶液 变橙色 增大反应物浓度,平衡向正反应方向移动
B 压强 向恒温恒容密闭玻璃容器中充入100 mL HI气体,分解达到平衡后再充入100 mL Ar 气体颜 色不变 对于反应前后气体总体积不变的可逆反应,改变压强平衡不移动
C 温度 将封装有NO2和N2O4混合气体的烧瓶浸泡在热水中 气体颜 色变深 升高温度,平衡向吸热反应方向移动
D 催化 剂 向1 mL乙酸乙酯中加入1 mL 0.3 mol/L H2SO4溶液,水浴加热 上层液体 逐渐减少 使用合适的催化剂可使平衡向正反应方向移动
答案 C
4.★★(2022广东,13,4分)恒容密闭容器中,BaSO4(s)+4H2(g) BaS(s)+4H2O(g)在不同温度下达平衡时,各组分的物质的量(n)如图所示。下列说法正确的是( )
A.该反应的ΔH<0
B.a为n(H2O)随温度的变化曲线
C.向平衡体系中充入惰性气体,平衡不移动
D.向平衡体系中加入BaSO4,H2的平衡转化率增大
答案 C
5.★★(创新点:运用数学思维解答)(2024海南,16,10分)氨是一种理想的储氢载体,具有储氢密度高、储运技术成熟等优点。
已知298 K、101 kPa时,反应①:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH1=-92 kJ·mol-1;p(NH3)=总压×NH3物质的量分数。
回答问题:
(1)题述条件下,反应②:2NH3(g) N2(g)+3H2(g) ΔH2= kJ·mol-1。
(2)设反应为一步完成,且ΔH与温度无关。已知673 K下,反应①活化能为335 kJ·mol-1,则NH3(g)分解反应的活化能为 kJ·mol-1。
(3)既能影响反应②平衡转化率又能影响其反应速率的因素有 、 。
(4)温度T下恒容密闭容器中进行氨催化分解反应,p(NH3)-t关系曲线如图所示,其函数关系p(NH3)/kPa= (写表达式),增大氨的初始分压,氨的转化速率 。假设吸附到催化剂表面后NH3都变成活化分子,其他条件不变,改用比表面积更大的催化剂,则单位时间H2的产量将 。
答案 (1)+92 (2)427 (3)压强 温度 (4)35-2.3t 不变 增大
6.★★★(创新点:利用化学方程式计算Kp得出反应的热效应)(2024重庆,17,14分)高辛烷值的汽油可提升发动机的抗爆震性能,异构烷烃具有较高的辛烷值。
(1)在密闭容器中,n-C5H12(正戊烷)发生异构化反应,可同时生成i-C5H12(异戊烷)和t-C5H12(新戊烷),其平衡常数Kp随温度的变化如下表所示。
异构化反应 Kp
456 K 486 K 512 K
反应1 n-C5H12(g) i-C5H12(g) 2.80 2.50 2.31
反应2 n-C5H12(g) t-C5H12(g) 1.40 1.00 0.77
①体系平衡后,增加压强,反应1的平衡 (填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)。
②456 K平衡时,i-C5H12和t-C5H12的体积比值为 。
③根据上表数据推断t-C5H12(g) i-C5H12(g)为吸热反应,其推断过程是
。
(2)加入H2后,n-C5H12在双功能催化剂Pt/分子筛上发生异构化反应且选择性高,主要产物为i-C5H12,其反应机理如下(表示分子筛固体酸催化剂);
对于反应,下列说法正确的是 。
A.Pt只能催化脱氢反应,不能催化加氢反应
B.H2的加入增大了平衡常数,有利于反应的进行
C.分子筛固体酸催化剂酸性越强,越有利于的形成
D.H2的加入促进了的加氢反应,减少了副反应的发生
(3)Pb(CH2CH3)4(四乙基铅)能提高汽油的辛烷值,可电解合成。电解池的阳极为Pb,阴极为碳钢,电解液为溶有格氏试剂(CH3CH2MgCl CH3C+MgCl+)的有机体系。
①阳极上生成Pb(CH2CH3)4的电极反应式为 。
②为了实现阴极产物的循环利用,电解一段时间后,需在阴极区不断加入适量的CH3CH2Cl,其原理是
。
③为减少铅污染,Pb(CH2CH3)4被限制使用。(CH3O)2CO是一种潜在替代品,其电解合成的原理如图所示(Pt/C为催化剂)。总反应化学方程式为 ;
外电路转移1 mol电子时,理论上可生成(CH3O)2CO的物质的量为 mol。
答案 (1)①不移动 ②2 ③反应1减去反应2得到t-C5H12(g) i-C5H12(g),该反应的Kp=,得出456 K、486 K、512 K时Kp分别是2、2.5、3,随着温度升高,Kp增大,则t-C5H12(g) i-C5H12(g)为吸热反应
(2)C
(3)①Pb-4e-+4CH3CH2MgCl Pb(CH3CH2)4+4MgCl+
②阴极上MgCl+得电子发生还原反应MgCl++2e- Mg+Cl-,电解一段时间,加入适量的CH3CH2Cl,发生反应CH3CH2Cl+Mg CH3CH2MgCl,实现阴极产物的循环利用 ③CO2+2CH3OH (CH3O)2CO+H2O 0.5
三年模拟
7.★★(2025届河南林州一中10月月考,18)利用气相沉积法制备TiN的反应为2TiCl4(g)+N2(g)+4H2(g) 2TiN(s)+8HCl(g) ΔH=-346.2 kJ·mol-1。现将一定量的三种反应物投入密闭容器中,测得反应过程中TiN的质量(m)和
反应体系的压强(p)随温度的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.曲线Ⅰ表示的是TiN的质量随温度变化的曲线
B.曲线Ⅱ中a、b、c三点均已达到平衡状态
C.混合气体的平均摩尔质量:M(a)>M(c)
D.该反应的平衡常数:K(b)
8.★★(2024重庆南开中学第九次质检,13)如图所示,无摩擦、有质量的隔板1、2、3将容器分为甲、乙、丙3个部分,同时进行反应:A(g)+B(g) C(g) ΔH<0。起始时各物质的物质的量已标在图中。在固定的温度和压强下充分反应后,各部分的体积分别为V甲、V乙、V丙。此时若抽走隔板1,不会引起其他活塞移动。下列说法错误的是( )
A.若乙中气体密度不再改变,说明乙中反应已经达到平衡状态
B.若x=1,V甲=V乙
C.若将3个隔板全部固定,与未固定相比,丙中放热量减少
D.若将该容器逆时针旋转90°竖立在桌面上,重新平衡时,乙中C的体积分数减小
答案 D
9.★★(2024北京东城二模,11)工业上常用H2除去CS2:CS2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2S(g)。一定温度下,向恒容反应器中按照不同投料(见下表)充入气体。按照①进行投料时,测得体系中各成分的物质的量随时间变化如图所示。
投料 CS2(g) H2(g) CH4(g) H2S(g)
① 1 mol 4 mol 0 0
② 0.4 mol 1.6 mol 0.8 mol 1.6 mol
③ 1 mol 1 mol 0 0
下列说法不正确的是( )
A.图中曲线M对应的物质是H2S
B.①中达到平衡时,n(H2)=0.8 mol
C.按照②进行投料时,反应向逆反应方向进行
D.任意时刻③中CS2的体积分数均为50%
答案 C
10.★★(教考衔接:鲁科版选择性必修1第2章第2节·资料在线)(2024河北承德部分示范高中三模,8)常压下羰基化法精炼镍的原理为Ni(s)+4CO(g) Ni(CO)4(g)。230 ℃时,该反应的平衡常数K=2×10-5。已知:Ni(CO)4的沸点为42.2 ℃,固体杂质不参与反应。
第一阶段:将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4。
第二阶段:将第一阶段反应后的气体分离出来,加热至230 ℃制得高纯镍。
下列判断错误的是( )
A.一定温度下,增加c(CO),平衡正向移动,但反应的平衡常数不变
B.该反应达到平衡时,4v生成[Ni(CO)4]=v生成(CO)
C.第一阶段,在30 ℃和50 ℃两者之间选择反应温度,选30 ℃
D.第二阶段,Ni(CO)4分解率较大
答案 C
第3节 化学平衡常数及其相关计算
五年高考
1.★★(2022重庆,14,3分)两种酸式碳酸盐的分解反应如下。某温度平衡时总压强分别为p1和p2。
反应1:NH4HCO3(s) NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) p1=3.6×104 Pa
反应2:2NaHCO3(s) Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g) p2=4×103 Pa
该温度下,刚性密闭容器中放入NH4HCO3和Na2CO3固体,平衡后以上3种固体均大量存在。下列说法错误的是( )
A.反应2的平衡常数为4×106 Pa2
B.通入NH3,再次平衡后总压强增大
C.平衡后总压强为4.36×105 Pa
D.缩小体积,再次平衡后总压强不变
答案 B
2.★★(2024湖南,14,3分)恒压下,向某密闭容器中充入一定量的CH3OH(g)和CO(g),发生如下反应:
主反应:CH3OH(g)+CO(g) CH3COOH(g) ΔH1
副反应:CH3OH(g)+CH3COOH(g) CH3COOCH3(g)+H2O(g) ΔH2
在不同温度下,反应达到平衡时,测得两种含碳产物的分布分数δ[如δ(CH3COOH)=
]随投料比x(物质的量之比)的变化关系如图所示,下列说法正确的是( )
A.投料比x代表
B.曲线c代表乙酸的分布分数
C.ΔH1<0,ΔH2>0
D.L、M、N三点的平衡常数:K(L)=K(M)>K(N)
答案 D
3.★★(2024广西,17节选)二氯亚砜(SOCl2)是重要的液态化工原料。回答下列问题:
(1)合成SOCl2前先制备SCl2。有关转化关系为
则S(s)+Cl2(g) SCl2(l)的ΔH3= kJ·mol-1。
(2)密闭容器中,以活性炭为催化剂,由SCl2和O2制备SOCl2。反应如下:
Ⅰ SCl2(g)+O2(g) SO2Cl2(g)
Ⅱ SCl2(g)+SO2Cl2(g) 2SOCl2(g)
①反应Ⅱ的lgK(K为平衡常数)随(T为温度)的变化如图1,推断出该反应为 (填“吸热”或“放热”反应)。
图2
②466 K时,平衡体系内各组分的物质的量分数x(A)随的变化如图2,反应Ⅱ的平衡常数K1= (保留1位小数)。保持T和不变,增大SCl2平衡转化率的措施有 (任举一例)。
③改变T,使反应Ⅱ的平衡常数K2=K1,导致图2中的曲线变化,则x(SCl2)等于x(SOCl2)的新交点将出现在 (填“d”“e”“f”或“g”)处。
答案 (1)-50 (2)①放热 ②32.4 移走SOCl2(g)或加入SO2Cl2 ③d
4.★★(2024甘肃,17,14分)SiHCl3是制备半导体材料硅的重要原料,可由不同途径制备。
(1)由SiCl4制备SiHCl3:SiCl4(g)+H2(g) SiHCl3(g)+HCl(g) ΔH1=+74.22 kJ·mol-1(298 K)
已知:SiHCl3(g)+H2(g) Si(s)+3HCl(g) ΔH2=+219.29 kJ·mol-1(298 K)。
298 K时,由SiCl4(g)+2H2(g) Si(s)+4HCl(g)制备56 g硅 (填“吸”或“放”)热 kJ。升高温度有利于制备硅的原因是 。
(2)在催化剂作用下由粗硅制备SiHCl3:3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s) 4SiHCl3(g)。在773 K、2 L密闭容器中,经不同方式处理的粗硅和催化剂混合物与0.4 mol H2(g)和0.1 mol SiCl4(g)反应,SiCl4转化率随时间的变化如下图所示:
①0~50 min,经方式 处理后的反应速率最快;在此期间,经方式丙处理后的平均反应速率v(SiHCl3)= mol·L-1·min-1。
②当反应达平衡时,H2的浓度为 mol·L-1,平衡常数K的计算式为 。
③增大容器体积,反应平衡向 移动。
答案 (1)吸 587.02 该反应为吸热反应,升高温度,反应正向移动,有利于制备硅
(2)①甲 5.6×10-5 ②0.1952 ③逆反应方向
5.★★★(2024黑、吉、辽,18节选)为实现氯资源循环利用,工业上采用RuO2催化氧化法处理HCl废气:
2HCl(g)+O2(g) Cl2(g)+H2O(g) ΔH1=-57.2 kJ·mol-1 ΔS K
将HCl和O2分别以不同起始流速通入反应器中,在360 ℃、400 ℃和440 ℃下反应,通过检测流出气成分绘制HCl转化率(α)曲线,如下图所示(较低流速下转化率可近似为平衡转化率)。
图1
图2
回答下列问题:
(1)ΔS 0(填“>”或“<”);T3= ℃。
(2)结合以下信息,可知H2的燃烧热ΔH= kJ·mol-1。
H2O(l) H2O(g) ΔH2=+44.0 kJ·mol-1
H2(g)+Cl2(g) 2HCl(g) ΔH3=-184.6 kJ·mol-1
(3)下列措施可提高M点HCl转化率的是 (填标号)。
A.增大HCl的流速 B.将温度升高40 ℃
C.增大n(HCl)∶n(O2) D.使用更高效的催化剂
(4)图中较高流速时,α(T3)小于α(T2)和α(T1),原因是 。
(5)设N点的转化率为平衡转化率,则该温度下反应的平衡常数K= (用平衡物质的量分数代替平衡浓度计算)。
答案 (1)< 360 (2)-285.8 (3)BD
(4)温度低,反应速率慢,HCl的转化率低 (5)6
三年模拟
6.★★(2025届重庆南开中学第二次质量检测,14)复相平衡中有一类特殊的类型,其特点是平衡只涉及气体生成物,而其余都是凝聚相,如:NH4Cl(s) NH3(g)+HCl(g),这类反应在特定温度下达到平衡时,所生成气体的总压力称为该物质的分解压,如NH4Cl(s)的分解压p分解=+pHCl。下表为600 K时,某些氧化物的分解压。则下列说法不正确的是 ( )
氧化物 CuO FeO MnO MgO
分解压p/kPa 2.0×10-8 3.3×10-18 3.0×10-31 3.4×10-50
A.某温度时NH4Cl(s)的Kp=
B.随着温度的升高,NH4Cl(s)的分解压升高
C.上述氧化物的分解压越大,则该物质稳定性越差
D.600 K时将MnO还原为Mn,可用Fe作为脱氧剂
答案 D
7.★★(2024天津和平二模,12)氢能是清洁的绿色能源。现有一种太阳能两步法甲烷、水蒸气催化重整制氢工艺,第Ⅰ、Ⅱ步反应原理及反应的lgKp-T关系如图所示。下列有关说法正确的是( )
A.CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) ΔH<0
B.NiFe2O4改变反应历程,降低了反应活化能,提升了反应物的平衡转化率
C.1 000 ℃时,反应CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)平衡常数Kp=4
D.某温度下,向反应体系中通入等体积的CH4(g)和H2O(g),达到平衡时CH4的转化率为60%,则此时混合气体中H2的体积分数为56.25%
答案 D
8.★★(2025届福建福州二中适应考,13节选)煤制天然气的关键步骤是从合成气中生产CH4。合成气转化为CH4的过程中涉及以下反应:
Ⅰ.CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g) ΔH1<0
Ⅱ.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH2<0
Ⅲ.CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH3
(3)向添加了催化剂的管式反应器中以一定的气体流速通入合成气[n(CO)∶n(H2)∶n(N2)=1∶3∶1,p总=0.1 MPa],在一定温度下发生上述反应,在管式反应器的进、出口检测各成分的含量。已知:
CO转化率:α(CO)=×100%
CH4选择性:S(CH4)=×100%
CH4产率:Y(CH4)=×100%
②某次实验过程中测得如下数据:
物质 n进(CO) n出(CH4) n出(CO2) n出(CH3OH)
n/mol 1.00 0.87 0.02 0.01
(a)此次实验中S(CH4)= (保留3位有效数字),氢气的转化率α(H2)= 。
(b)若实验过程中反应Ⅰ~Ⅲ均达到平衡,试计算此时反应Ⅱ的平衡常数KⅡ= (保留2位有效数字)。
答案 (3)②(a)96.7% 87% (b)0.092
考法突破16 分压平衡常数的计算
五年高考
1.★★(2024河北,17节选)氯气是一种重要的基础化工原料,广泛应用于含氯化工产品的生产。硫酰氯及1,4-二(氯甲基)苯等可通过氯化反应制备。
(1)硫酰氯常用作氯化剂和氯磺化剂,工业上制备原理如下:
SO2(g)+Cl2(g) SO2Cl2(g) ΔH=-67.59 kJ·mol-1
①若正反应的活化能为E正kJ·mol-1,则逆反应的活化能E逆= kJ·mol-1(用含E正的代数式表示)。
②恒容密闭容器中按不同进料比充入SO2(g)和Cl2(g),测定T1、T2、T3温度下体系达平衡时的Δp(Δp=p0-p,p0为体系初始压强,p0=240 kPa,p为体系平衡压强),结果如图1。
图1
图1中温度由高到低的顺序为 ,判断依据为
。M点Cl2的转化率为 ,T1温度下用分压表示的平衡常数Kp= kPa-1。
③图2曲线中能准确表示T1温度下Δp随进料比变化的是 (填字母)。
图2
答案 (1)①E正+67.59 ②T3、T2、T1 该反应为气体分子数减小的反应,且ΔH<0,反应正向进行时,容器内压强减小,温度从T3到T1,平衡时的Δp增大,说明反应正向进行程度逐渐增大,对应温度逐渐降低 75% 0.03 ③D
2.★★(2023新课标,29,15分)氨是最重要的化学品之一,我国目前氨的生产能力位居世界首位。回答下列问题:
(1)根据图1数据计算反应H2(g) NH3(g)的ΔH= kJ·mol-1。
(2)研究表明,合成氨反应在Fe催化剂上可能通过图2机理进行(*表示催化剂表面吸附位,表示被吸附于催化剂表面的N2)。判断上述反应机理中,速率控制步骤(即速率最慢步骤)为 (填步骤前的标号),理由是
。
(3)合成氨催化剂前驱体(主要成分为Fe3O4)使用前经H2还原,生成α-Fe包裹的Fe3O4。已知α-Fe属于立方晶系,晶胞参数a=287 pm,密度为7.8 g·cm-3。则α-Fe晶胞中含有Fe的原子数为 (列出计算式,阿伏加德罗常数的值为NA)。
(4)在不同压强下,以两种不同组成进料,反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如图所示。其中一种进料组成为=0.75、=0.25,另一种为=0.675、=0.225、xAr=0.10。(物质i的摩尔分数:xi=ni/n总)
①图中压强由小到大的顺序为 ,判断的依据是 。
图3
图4
②进料组成中含有惰性气体Ar的图是 。
③图3中,当p2=20 MPa、=0.20时,氮气的转化率α= 。该温度时,反应H2(g) NH3(g)的平衡常数Kp= MPa-1(化为最简式)。
答案 (1)-45
(2)(ⅱ) N2分子中键能很高,解离为N原子所需能量最多
(3)
(4)①p1、p2、p3 正反应是气体分子数减小的反应,同温下,压强越大平衡转化率越大,越大 ②图4 ③33.3%
3.★★(创新点:利用Kp反向求分压)(2024湖南,18,15分)丙烯腈()是一种重要的化工原料。工业上以N2为载气,用TiO2作催化剂生产的流程如下:
已知:①进料混合气进入两釜的流量恒定,两釜中反应温度恒定;
②反应釜Ⅰ中发生的反应:
ⅰ.HOCH2CH2COOC2H5(g)
+H2O(g) ΔH1
③反应釜Ⅱ中发生的反应:
ⅱ.+NH3(g) +C2H5OH(g) ΔH2
ⅲ.
+H2O(g) ΔH3
④在此生产条件下,酯类物质可能发生水解。
回答下列问题:
(1)总反应HOCH2CH2COOC2H5(g)+NH3(g) +C2H5OH(g)+2H2O(g) ΔH= (用含ΔH1、ΔH2和ΔH3的代数式表示);
(2)进料混合气中n(HOCH2CH2COOC2H5)∶n(C2H5OH)=1∶2,出料中四种物质(、、C2H5OH、H2O)的流量(单位时间内出料口流出的物质的量)随时间变化关系如图所示:
①表示的曲线是 (填“a”“b”或“c”);
②反应釜Ⅰ中加入C2H5OH的作用是 ;
③出料中没有检测到的原因是 ;
④反应11 h后,a、b、c曲线对应物质的流量逐渐降低的原因是
;
(3)催化剂TiO2再生时会释放CO2,可用氨水吸收获得NH4HCO3。现将一定量的NH4HCO3固体(含0.72 g水)置于密闭真空容器中,充入CO2和NH3,其中CO2的分压为100 kPa,在27 ℃下进行干燥。为保证NH4HCO3不分解,NH3的分压应不低于 kPa[已知p(H2O)=2.5×102 kPa·mol-1×n(H2O),NH4HCO3分解的平衡常数Kp=4×104(kPa)3];
(4)以为原料,稀硫酸为电解液,Sn作阴极,用电解的方法可制得Sn(CH2CH2CN)4,其阴极反应式为 。
答案 (1)ΔH1+ΔH2+ΔH3
(2)①c ②抑制酯类物质的水解 ③反应ⅲ为不可逆反应 ④催化剂TiO2的活性减弱 (3)40
(4)Sn+4CH2CHCN+4H++4e-Sn(CH2CH2CN)4
4.★★★(2024贵州,17,14分)在无氧环境下,CH4经催化脱氢芳构化可以直接转化为高附加值的芳烃产品。一定温度下,CH4芳构化时同时存在如下反应:
ⅰ.CH4(g) C(s)+2H2(g) ΔH1=+74.6 kJ·mol-1 ΔS=+80.84 J·mol-1·K-1
ⅱ.6CH4(g) C6H6(l)+9H2(g) ΔH2
回答下列问题:
(1)反应ⅰ在1 000 K时 (选填“能”或“不能”)自发进行。
(2)已知25 ℃时有关物质的燃烧热数据如表,则反应ⅱ的ΔH2= kJ·mol-1(用含a、b、c的代数式表示)。
物质 CH4(g) C6H6(l) H2(g)
ΔH/(kJ·mol-1) a b c
(3)受反应ⅰ影响,随着反应进行,单位时间内甲烷转化率和芳烃产率逐渐降低,原因是 。
(4)对催化剂在不同的pH条件下进行处理,能够改变催化剂的活性。将催化剂在5种不同pH条件下处理后分别用于催化CH4芳构化,相同反应时间内测定相关数据如下表,其中最佳pH为 ,理由是 。
pH CH4平均转化率/% 芳烃平均产率/% 产物中积炭平均含量/%
2.4 9.60 5.35 40.75
4.0 9.80 4.60 45.85
7.0 9.25 4.05 46.80
10.0 10.45 6.45 33.10
12.0 9.95 4.10 49.45
(5)973 K、100 kPa下,在某密闭容器中按n(C6H6)∶n(CH4)=1∶5充入气体,发生反应C6H6(g)+CH4(g) C7H8(g)+H2(g),平衡时C6H6与C7H8的分压比为4∶1,则C6H6的平衡转化率为 ,平衡常数Kp= (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数,列出计算式即可)。
(6)引入丙烷可促进甲烷芳构化制备苯和二甲苯,反应如下:
(两个反应可视为同级数的平行反应)
对于同级数的平行反应有,其中v、k分别为反应速率和反应速率常数,Ea为反应活化能,A1、A2为定值,R为常数,T为温度,同一温度下是定值。已知Ea,苯
(3)反应ⅰ有积炭生成,随着反应的进行,生成的积炭逐渐增多,覆盖在催化剂表面,使催化剂催化性能逐渐降低,化学反应速率逐渐减小
(4)10.0 pH=10.0时,产物中积炭平均含量最低,CH4平均转化率最大,芳烃平均产率最高
(5)20%
(6)适当降低温度,加入合适的催化剂(合理即可)
三年模拟
5.★★(2024江西新余二模,12)苯乙烯是合成树脂、离子交换树脂及合成橡胶等的重要单体,常用如下反应来制备:
(g) (g)+H2(g)
在T1 ℃、10 MPa条件下,向甲、乙、丙三个容器中分别通入n(乙苯)∶n(N2)为1∶1、1∶4、1∶9的混合气体,发生上述反应,测得乙苯的转化率随时间的变化如下表所示。
10 min 20 min 30 min 40 min 50 min
甲 20.5% 39.0% 54.5% 60.0% 60.0%
乙 23.5% 44.5% 61.0% 66.8% x
丙 25.0% 45.5% 63.8% 74.0% 80.0%
下列说法正确的是( )
A.20 min内,乙苯的平均反应速率[v(乙苯)=]从大到小的顺序是丙、乙、甲
B.若其他条件不变,把容器甲改为恒容容器,则平衡转化率变大
C.T1 ℃时,该反应的Kp= MPa
D.50 min时,容器丙中的反应已达到平衡状态
答案 C
6.★★(2025届广西河池八校摸底,17节选)(4)一定温度下,向恒容密闭容器中充入1 mol C3H8,开始压强为p kPa,发生丙烷脱氢制丙烯反应:C3H8(g) C3H6(g)+H2(g)。反应过程中,C3H8的体积分数与反应时间的关系如图所示。此温度下该反应的平衡常数Kp= kPa(用含字母p的代数式表示,Kp是用反应体系中气体物质的分压表示的平衡常数,平衡分压=总压×物质的量分数)。
答案 (4)0.9p
7.★★(2024黑龙江齐齐哈尔三模,18节选)(6)在恒压密闭容器中,加入甲烷和水蒸气各3 mol,一定条件下发生反应:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) ΔH>0。测得平衡时H2的体积分数与温度、压强的关系如图所示。
①压强p1 p2(填“大于”“小于”或“等
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