适用于新高考新教材2024版高考化学二轮复习热点提速练13化学反应速率和化学平衡图像（附解析）

这是一份适用于新高考新教材2024版高考化学二轮复习热点提速练13化学反应速率和化学平衡图像（附解析），共8页。试卷主要包含了H2O2分解速率受多种因素影响，7 ml·L-1·s-1，SCl2可用作有机合成的氯化剂等内容，欢迎下载使用。

1.(2023·辽宁沈阳五校联考)H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70 ℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.图甲表明,其他条件相同时,H2O2浓度越小,其分解速率越快
B.图乙表明,其他条件相同时,溶液pH越小,H2O2分解速率越快
C.图丙表明,少量Mn2+存在时,溶液碱性越强,H2O2分解速率越快
D.图丙和图丁表明,碱性溶液中,Mn2+对H2O2分解速率的影响大
2.(2023·河北邢台一模)室温下,某溶液初始时仅溶有M,同时发生以下两个反应:①MX+Y;②MX+Z。反应①的速率可表示为v1=k1c(M),反应②的速率可表示为v2=k2c(M)(k1、k2为速率常数)。体系中生成物浓度(c)随时间(t)变化的曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A.0~10 s内,M的平均反应速率v(M)=0.7 ml·L-1·s-1
B.温度不变,反应过程中的值不变
C.反应①的活化能比反应②的活化能大
D.温度升高,体系中的值减小
3.(2023·浙江宁波十校联考)某温度下,在容积为2 L的密闭容器中投入一定量的A、B发生反应3A(g)+bB(g)cC(g) ΔH=-Q kJ· ml-1(Q>0),12 s时反应达到平衡,生成C的物质的量为0.8 ml,反应过程中A、B的物质的量浓度随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.前12 s内,A的平均反应速率为0.025 ml·L-1·s-1
B.12 s后,A的消耗速率等于B的生成速率
C.化学计量数之比b∶c=1∶2
D.12 s内,A和B反应放出的热量为0.2Q kJ
命题角度2 化学平衡图像及分析
4.(2023·广东惠州一模)在容积为1 L的恒容密闭容器中充入1 ml CO2和3 ml H2,一定条件下反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。测得CO2和CH3OH的浓度随时间变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.平衡时CO2的转化率为75%
B.平衡后充入惰性气体,平衡正向移动
C.该条件下,第9 min时v逆(CH3OH)大于第3 min时v正(CH3OH)
D.混合气体的密度不随时间的变化而变化,则说明上述反应达到平衡状态
5.(2023·广东江门一模)一定量的CO2与足量的碳在容积可变的恒压密闭容器中反应:C(s)+CO2(g)2CO(g),平衡时,体系中气体体积分数与温度的关系如图所示:
已知:气体分压(p分)=气体总压(p总)×体积分数。下列说法错误的是( )
A.该反应的ΔH>0
B.550 ℃时,充入惰性气体将使v(正)>v(逆)
C.650 ℃时,反应达平衡后CO2的转化率为25.0%
D.925 ℃时,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=24.0 Pa
6.(2023·北京门头沟区一模)在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下,催化反应相同时间,测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法不正确的是( )
A.反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的ΔH<0
B.图中X点所示条件下,延长反应时间能提高NO转化率
C.图中Y点所示条件下,增加O2的浓度不能提高NO转化率
D.380 ℃下,c起始(O2)=5.0×10-4 ml·L-1,NO平衡转化率为50%,则平衡常数K>2 000
7.(2023·辽宁铁岭一模)SCl2可用作有机合成的氯化剂。在容积为2 L的密闭容器中充入1 ml SCl2(g),发生反应:2SCl2(g)S2Cl2(g)+Cl2(g),图中所示曲线分别表示反应在10 min时和平衡时SCl2的转化率(α)与温度(T)的关系。下列说法正确的是( )
A.2SCl2(g)S2Cl2(g)+Cl2(g)的ΔH<0
B.55 ℃,从0~10 min,以S2Cl2表示反应的平均速率为0.025 ml·L-1·min-1
C.当容器中混合气体的平均相对分子质量恒定不变时,反应达到平衡状态
D.82 ℃,若起始时在该密闭容器中充入SCl2、S2Cl2和Cl2各5 ml,则此时v(逆)8.(2023·辽宁沈阳二模)在起始温度均为T℃、容积均为10 L的密闭容器A(恒温)、B(绝热)中均加入1 ml N2O和4 ml CO,发生反应N2O(g)+CO(g)N2(g)+CO2(g) ΔH<0。已知:k正、k逆分别是正、逆反应速率常数,v(正)=k正·c(N2O)·c(CO),v(逆)=k逆·c(N2)·c(CO2),A、B容器中N2O的转化率随时间的变化关系如图所示。下列说法中正确的是( )
A.曲线M、N的平衡常数大小为K(N)>K(M)
B.N2与CO2浓度比为1∶1时,标志此反应已达平衡
C.T℃时,k逆=76k正
D.用CO的浓度变化表示曲线N在0~100 s内的平均速率为1×10-3 ml·L-1·s-1
命题角度3 化工生产图像及反应条件控制
9.(2023·辽宁锦州4月质检)工业上用Na2CO3固体作固硫剂,氢气还原辉钼矿(MS2)获得钼(M)的反应原理为MS2(s)+4H2(g)+2Na2CO3(s)M(s)+2CO(g)+4H2O(g)+2Na2S(s) ΔH。在恒容密闭容器中进行该反应,平衡时气体浓度和正逆反应平衡常数与温度的关系如图所示。下列说法正确的是( )
图1 平衡时气体浓度与温度的关系
图2 正逆反应的平衡常数(K)与温度(T)的关系
A.该反应在低温下可以自发进行
B.粉碎矿物和增大压强都能提高辉钼矿的平衡转化率
C.结合图1分析推测图2中T1温度为130 ℃
D.若图1中A点对应温度下体系总压强为10 MPa,则H2O(g)的分压为5 MPa
10.(2023·北京西城区二模)中国科学家首次用C60改性铜基催化剂,将草酸二甲酯加氢制乙二醇的反应条件从高压降至常压。草酸二甲酯加氢的主要反应有:
①+2H2(g)+CH3OH(g)
②CH3OOCCH2OH(g)+2H2(g)HOCH2CH2OH(g)+CH3OH(g)
③HOCH2CH2OH(g)+H2(g)C2H5OH(g)+H2O(g)
其他条件相同时,相同时间内温度对产物选择性的影响结果如图。
已知:ⅰ.物质B的选择性S(B)=×100%。
ⅱ.450~500 K,反应③的平衡常数远大于反应①和反应②的平衡常数。
下列说法不正确的是( )
A.制乙二醇适宜的温度范围是470~480 K
B.实验条件下反应③的活化能最高,升温更有利于反应③进行
C.减压可提高乙二醇的平衡产率
D.铜基催化剂用C60改性后反应速率增大,可以降低反应所需的压强
11.(2023·北京朝阳区二模)脱除汽车尾气中的NO和CO包括以下两个反应:
①2NO+CON2O+CO2;②N2O+CON2+CO2。将恒定组成的NO和CO混合气通入不同温度的反应器,相同时间内检测物质浓度,结果如下。
已知:NO的脱除率=×100%。下列分析不正确的是( )
A.低温不利于NO和CO的脱除
B.420 ℃,该时间段内几乎不发生反应①,主要发生反应②
C.450 ℃,该时间段内NO的脱除率约为88%
D.高温下的主要脱除反应为2NO+2CON2+2CO2
热点提速练13 化学反应速率和化学平衡图像
1.D 浓度对反应速率的影响是浓度越大,反应速率越快,A错误;NaOH浓度越大,即pH越大,H2O2分解速率越快,B错误;由题图可知,Mn2+存在时,0.1ml·L-1NaOH中H2O2的分解速率比1.0ml·L-1NaOH中的快,C错误;由题图可知,碱性条件下,Mn2+存在时,对H2O2分解速率影响大,D正确。
2.D 由反应可知,M的浓度变化量等于Y和Z的浓度变化量之和,0~10s内,M的平均反应速率为v(M)==0.7ml·L-1·s-1,A正确;,温度不变时,比值不变,则恒定不变,v1与v(Y)成正比,v2与v(Z)成正比,则的值不变,B正确;相同条件下,Z的速率大于Y,可知反应②的速率大于反应①,根据反应活化能越大反应速率越小,可知反应①的活化能比反应②的活化能大,C正确;反应的吸放热情况不确定,温度升高,平衡的移动方向不确定,故体系中的值无法确定,D错误。
3.C 分析图像可知12s内A的浓度变化为(0.8-0.2)ml·L-1=0.6ml·L-1,反应速率v(A)==0.05ml·L-1·s-1,A错误;分析图像,12s内B的浓度变化为(0.5-0.3)ml·L-1=0.2ml·L-1,v(B)=ml·L-1·s-1,速率之比等于化学计量数之比,3∶b=0.05∶,则b=1,3∶c=0.05∶,则c=2,A、B的化学计量数不同,12s后达到平衡状态,A的消耗速率不等于B的生成速率,B错误,C正确;消耗3mlA放热QkJ,12s内消耗A的物质的量为0.6ml·L-1×2L=1.2ml,消耗1.2mlA放出的热量为0.4QkJ,D错误。
4.A 利用CO2初始和平衡浓度可得平衡时CO2的转化率为×100%=75%,A正确;恒容容器充入惰性气体,与反应有关的各物质浓度不变,平衡不移动,B错误;平衡之前始终有v逆(CH3OH)5.D 随着温度的升高,CO2的体积分数降低,即升温该平衡正向移动,所以该反应为吸热反应,ΔH>0,A正确;恒压充入惰性气体,容器容积变大,平衡向气体体积增大的方向移动,即平衡正向移动,则有v(正)>v(逆),B正确;设CO2为1ml,该条件下转化率为x,根据已知信息建立三段式如下:
C(s)+ CO2(g) 2CO(g)
起始1ml0
变化xml2xml
平衡(1-x)ml2xml
650℃时CO2和CO的体积分数分别为60.0%和40.0%,即,解得x=0.25,则转化率为25.0%,C正确;925℃时,CO的体积分数为96.0%,故化学平衡常数Kp==23.04p总,D错误。
6.C 由图像可知,升高温度一氧化氮的转化率降低,说明升高温度平衡逆向移动,平衡向吸热反应方向移动,则正反应是放热反应,ΔH<0,A正确;题图中X点在该温度下没有达到平衡状态,此点反应正向移动,故延长时间能提高NO转化率,B正确;题图中Y点为该温度下的平衡点,增加O2的浓度平衡正向移动,提高NO转化率,C错误;设氧气浓度变化是xml·L-1,则一氧化氮浓度的变化量是2xml·L-1,一氧化氮的转化率是50%,一氧化氮的起始浓度是4xml·L-1,平衡时c(NO)=2xml·L-1,c(NO2)=2xml·L-1,c(O2)=(5.0×10-4-x)ml·L-1,故化学平衡常数为K=>2000,D正确。
7.D 升高温度,SCl2的平衡转化率增大,则正反应为吸热反应,ΔH>0,A错误;55℃,从0~10min,以S2Cl2表示反应的平均速率为=0.0125ml·L-1·min-1,B错误;该反应中混合气体的总物质的量不变,混合气体的摩尔质量始终不变,则平均相对分子质量恒定不变,故当容器中混合气体的平均相对分子质量恒定不变时,不能说明反应达到平衡状态,C错误;82℃下,反应达平衡时,SCl2的转化率为90%,则达平衡时,c(SCl2)==0.05ml·L-1,c(S2Cl2)=c(Cl2)==0.225ml·L-1,该反应的平衡常数K==20.25,若起始时在该密闭容器中充入SCl2、S2Cl2和Cl2各5ml,则浓度商Q==18.A 起始温度相同,容器A为恒温装置,温度始终不变,则K不变,容器B为绝热体系,反应为放热反应,随反应进行体系内温度升高,则平衡常数减小。温度越高反应速率越快,反应先达到平衡状态,则M对应容器B,N对应容器A,则有K(N)>K(M),A正确。N2与CO2为生成物,且化学计量数比为1∶1,两者浓度始终保持1∶1不变,故不能据此判断平衡状态,B错误。该反应在温度为T℃条件下进行,据A项分析可知,N表示在恒温(A)下进行的反应,反应开始时n(N2O)=1ml,n(CO)=4ml,反应达到平衡时N2O的转化率是25%,则根据反应N2O(g)+CO(g)N2(g)+CO2(g)的转化关系可知平衡时n(N2O)=0.75ml,n(CO)=3.75ml,n(N2)=n(CO2)=0.25ml,由于容器的容积是10L,则平衡浓度c(N2O)=0.075ml·L-1,c(CO)=0.375ml·L-1,c(N2)=c(CO2)=0.025ml·L-1,反应达到平衡时v(正)=v(逆),k正·c(N2O)·c(CO)=k逆·c(N2)·c(CO2),,C错误。0~100s时N2O的转化率为10%,N2O的反应量为1ml×10%=0.1ml,根据方程式中物质反应转化关系可知CO的反应量为0.1ml,则用CO的浓度变化表示曲线N在0~100s内的反应速率为v(CO)==1×10-4ml·L-1·s-1,D错误。
9.C 由方程式聚集状态知ΔS>0,由题图1可知正反应是吸热反应,ΔH>0,则根据ΔG=ΔH-TΔS<0知,该反应为高温下的自发反应,A错误;该反应是气体分子数增大的反应,增大压强平衡向逆反应方向移动,不利于反应向右进行,不能提高辉钼矿的平衡转化率,B错误;根据题图1可知,130℃时该反应的平衡常数K==1,根据题图2可知,T1℃时正逆反应化学平衡常数相等,即此时平衡常数为1,C正确;A点各组分的浓度之和为5ml·L-1,在同一容器中,压强之比等于物质的量之比,也等于浓度之比,若A点对应温度下体系压强为10MPa时,H2O(g)的浓度为2ml·L-1,则H2O(g)的分压为4MPa,D错误。
10.C 由题图可知,温度为470~480K时,生成乙二醇的选择性最高,A正确;升高温度有利于生成乙醇,实验条件下反应③的活化能最高,所以升温有利于反应③进行,B正确;反应②为气体分子数减小的反应,则增大压强可以提高乙二醇的平衡产率,C错误;铜基催化剂用C60改性后,将草酸二甲酯加氢制乙二醇的反应条件从高压降至常压,则催化剂可以使反应速率增大,D正确。
11.B 低温时,经过相同时间,容器中NO、CO的浓度较高,低温不利于NO和CO的脱除,A正确;420℃,N2O是反应①的生成物,N2O是反应②的反应物,N2是反应②的产物,容器中有较高浓度的N2,说明该时间段内一定发生反应①,B错误;根据450℃各物质的浓度,NO的初始浓度为(200+125×2+1625×2)ppm=3700ppm,转化为氮气的NO的浓度为1625ppm×2=3250ppm,该时间段内NO的脱除率约为×100%≈88%,C正确;高温条件下主要生成氮气和二氧化碳,高温下的主要脱除反应为2NO+2CON2+2CO2,D正确。