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备考2024届高考化学一轮复习强化训练第七章化学反应速率和化学平衡第1讲化学反应速率
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这是一份备考2024届高考化学一轮复习强化训练第七章化学反应速率和化学平衡第1讲化学反应速率，共5页。试卷主要包含了5％的M转化为Z，5－0，[2021上海]已知如下方程式等内容，欢迎下载使用。
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 ）
A.0～30 min时间段内，Y的平均反应速率为6.67×10－3 ml·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62.5％的M转化为Z
D.反应①的活化能比反应②的活化能大
解析 由①M＋NX＋Y、②M＋NX＋Z可知M减少的物质的量为Y和Z增加的物质的量之和，故30 min时Δc（Y）＝（0.5－0.300－0.125）ml·L－1＝0.075 ml·L－1，故v（Y）＝0.075ml·L－130min＝2.5×10－3 ml·L－1·min－1，A错误；由题中两个反应速率公式相比可得v1v2＝k1k2，而Δc（Y）＝v1Δt，Δc（Z）＝v2Δt，故反应开始后，体系中c（Y）∶c（Z）＝k1∶k2，为定值，B正确；0～30 min，Δc（Z）＝0.125 ml·L－1、Δc（Y）＝0.075 ml·L－1，Δc（Y）∶Δc（Z）＝3∶5，即M转化为Z的百分比为58×100％＝62.5％，C正确；0～30 min，Δc（Z）＝0.125 ml·L－1、Δc（Y）＝0.075 ml·L－1，故反应②速率较快，反应的活化能较小，D正确。
2.[2021浙江]取50 mL过氧化氢水溶液，在少量I－存在下分解：2H2O22H2O＋O2↑。在一定温度下，测得O2的放出量，转换成H2O2浓度（c）如下表：
下列说法不正确的是（ C ）
A.反应20 min时，测得O2体积为224 mL（标准状况）
B.20～40 min，消耗H2O2的平均速率为0.010 ml·L－1·min－1
C.第30 min时的瞬时速率小于第50 min时的瞬时速率
D.H2O2分解酶或Fe2O3代替I－也可以催化H2O2分解
解析 由表中数据可得反应20 min时，H2O2浓度的变化量为（0.80－0.40） ml·L－1＝ 0.40 ml·L－1，消耗H2O2的物质的量为0.05 L×0.40 ml·L－1＝0.02 ml，生成氧气的体积为224 mL，A正确；20～ 40 min，H2O2浓度的变化量为（0.40－0.20） ml·L－1＝ 0.20 ml·L－1，v（H2O2）＝0.20ml·L－120min＝0.01 ml·L－1·min－1，B正确；第30 min时H2O2的浓度大于第50 min时H2O2的浓度，浓度越大反应速率越快，C不正确；H2O2分解酶或Fe2O3都能催化H2O2分解，D正确。
3.[反应历程图示][2020山东改编]1， 3－丁二烯与HBr发生加成反应分两步：第一步H＋进攻1， 3－丁二烯生成碳正离子（）；第二步Br－进攻碳正离子完成1，2－加成或1，4－加成。反应进程中的能量变化如图所示。已知在0 ℃和40 ℃时，1，2－加成产物与1，4－加成产物的比例分别为70∶30和15∶85。下列说法正确的是（ D ）
A.1，2－加成产物比1，4－加成产物稳定
B.与0 ℃相比，40 ℃时1，3－丁二烯的转化率增大
C.从0 ℃升至40 ℃，1，2－加成正反应速率增大，1，4－加成正反应速率减小
D.从0 ℃升至40 ℃，1，2－加成正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度
解析 结合题图可知，1，4－加成产物的能量比1，2－加成产物的能量低，即1，4－加成产物比1，2－加成产物稳定，A项错误；结合题图知，1，3－丁二烯发生1，2－加成反应和1，4－加成反应均为放热反应，则升高温度1，3－丁二烯的转化率减小，B项错误；温度升高，1，2－加成正反应速率和1，4－加成正反应速率均增大，C项错误；由0 ℃升温至40 ℃时，1，3－丁二烯发生的反应由以1，2－加成为主变为以1，4－加成为主，即1，2－加成正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度，D项正确。
4.[2022山东]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（ D ）
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②的历程时，最终生成的水减少
解析 含N分子参与的反应有NO＋·OOHNO2＋·OH、NO＋NO2＋H2O2HONO、NO2＋·C3H7HONO＋C3H6、HONONO＋·OH，各反应中均有元素化合价发生变化，则一定有电子转移，A项正确；由NO生成HONO的反应历程有NO＋·OOHNO2＋·OH、NO＋NO2＋H2O2HONO和NO＋·OOHNO2＋·OH、NO2＋·C3H7HONO＋C3H6两种，B项正确；NO为催化剂，催化剂不能使平衡发生移动，故增大NO的量，C3H8的平衡转化率不变，C项正确；总反应为2C3H8＋O22C3H6＋2H2O，故主要发生包含②的历程时，最终生成的水不变，D项错误。
5.[2021上海]已知如下方程式：
Fe2O3＋CO⇌2FeO＋CO2 ①
FeO＋CO⇌Fe＋CO2 ②
Fe3O4＋4CO⇌3Fe＋4CO2 ③
3Fe＋4H2O（g）⇌Fe3O4＋4H2 ④
4Fe＋3O22Fe2O3 ⑤
总反应式：CO（g）＋xH2O（g）＋1－x2O2（g）⇌CO2（g）＋xH2（g）
写出总反应的催化剂 氧化铁（或Fe2O3） ，K＝ c（CO2）·cx（H2）c（CO）·cx（H2O）·c1－x2（O2） 。当x＝89时，在2 L的容器内充入1.8 ml 反应物，10 min达到平衡时气体的总量为1.7 ml，求0～10 min内，vCO＝ 0.09 ml·L－1·min－1 。
6.[2023山东]一定条件下，水气变换反应CO＋H2O⇌CO2＋H2的中间产物是HCOOH。为探究该反应过程，研究HCOOH水溶液在密封石英管中的分解反应：
Ⅰ.HCOOH⇌CO＋H2O（快）
Ⅱ.HCOOH⇌CO2＋H2（慢）
研究发现，在反应Ⅰ、Ⅱ中，H＋仅对反应Ⅰ有催化加速作用；反应Ⅰ速率远大于反应Ⅱ，近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。忽略水的电离，其浓度视为常数。
反应Ⅰ正反应速率方程为v＝kc（H＋）·c（HCOOH），k为反应速率常数。T1温度下，HCOOH电离平衡常数为Ka，当HCOOH平衡浓度为x ml·L－1时，H＋浓度为 Kax ml·L－1，此时反应Ⅰ正反应速率v＝ kKaxx ml·L－1·h－1（用含Ka、x和k的代数式表示）。
解析 根据HCOOH⇌HCOO－＋H＋，设平衡时H＋浓度为a ml·L－1，则HCOOH电离平衡常数Ka＝a2x，a＝Kax，此时反应Ⅰ正反应速率v＝k·c（H＋）·c（HCOOH）＝kKaxx ml·L－1·h－1。
7.[全国Ⅱ高考]CH4－CO2催化重整不仅可以得到合成气（CO和H2），还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：
（1）CH4－CO2催化重整反应为CH4（g）＋CO2（g）2CO（g）＋2H2（g）。
已知：C（s）＋2H2（g）CH4（g） ΔH＝－75 kJ·ml－1
C（s）＋O2（g）CO2（g） ΔH＝－394 kJ·ml－1
C（s）＋12O2（g）CO（g） ΔH＝－111 kJ·ml－1
该催化重整反应的ΔH＝ 247 kJ·ml－1。有利于提高CH4平衡转化率的条件是 A （填标号）。
A.高温低压B.低温高压
C.高温高压D.低温低压
某温度下，在体积为2 L的容器中加入2 ml CH4、1 ml CO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2
的转化率是50％，其平衡常数为 13 ml2·L－2。
（2）反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表：
①由上表判断，催化剂X 劣于 Y（填“优于”或“劣于”），理由是 相对于催化剂X，催化剂Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消碳反应活化能相对较小，消碳反应速率大 。在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下，某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图1所示，升高温度时，下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数（K）和速率（v）的叙述正确的是 AD （填标号）。
图1
A.K积、K消均增加B.v积减小、v消增加
C.K积减小、K消增加D.v消增加的倍数比v积增加的倍数大
②在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v＝k·p（CH4）·[p（CO2）]－0.5（k为速率常数）。在p（CH4）一定时，不同p（CO2）下积碳量随时间的变化趋势如图2所示，则pa（CO2）、pb（CO2）、pc（CO2）从大到小的顺序为 pc（CO2）、pb（CO2）、pa（CO2） 。
图2
解析 （1）将已知中的3个反应依次记为①、②、③，根据盖斯定律③×2－①－②得该催化重整反应的ΔH＝（－111×2＋75＋394） kJ·ml－1＝247 kJ·ml－1。由于该反应为吸热且气体体积增大的反应，要提高CH4的平衡转化率，需在高温低压下进行。根据平衡时消耗的CO2为1 ml×50％＝0.5 ml，则消耗的CH4为0.5 ml，生成的CO和H2均为1 ml，根据“三段式”法可知平衡时CH4、CO2、CO和H2的平衡浓度分别为0.75 ml·L－1、0.25 ml·L－1、0.5 ml·L－1、0.5 ml·L－1，则平衡常数K＝（0.5ml·L－1）2×（0.5ml·L－1）20.75ml·L－1×0.25ml·L－1＝13 ml2·L－2。（2）①从表格中数据可看出相对于催化剂X，用催化剂Y催化时积碳反应的活化能大，则积碳反应的反应速率小，而消碳反应活化能相对较小，则消碳反应的反应速率大，再根据题干信息“反应中催化剂活性会因积碳反应而降低”可知催化剂X劣于催化剂Y。结合图示可知500～600 ℃随温度升高积碳量增加，而600～700 ℃随温度升高积碳量减少，故随温度升高，K积和K消均增加，且消碳反应速率增加的倍数比积碳反应的大，故A、D正确。②由该图像可知在反应时间和p（CH4）相同时，图像中速率关系va＞vb＞vc，结合沉积碳的生成速率方程v＝k·p（CH4）·[p（CO2）]－0.5，在p（CH4）相同时，随着p（CO2）增大，反应速率逐渐减慢，即可判断pc（CO2）＞pb（CO2）＞pa（CO2）。t/min
0
20
40
60
80
c/（ml·L－1）
0.80
0.40
0.20
0.10
0.050
积碳反应CH4（g）
C（s）＋2H2（g）
消碳反应CO2（g）＋C（s）
2CO（g）
ΔH/（kJ·ml－1）
75
172
活化能/
（kJ·ml－1）
催化剂X
33
91
催化剂Y
43
72
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 ）
A.0～30 min时间段内，Y的平均反应速率为6.67×10－3 ml·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62.5％的M转化为Z
D.反应①的活化能比反应②的活化能大
解析 由①M＋NX＋Y、②M＋NX＋Z可知M减少的物质的量为Y和Z增加的物质的量之和，故30 min时Δc（Y）＝（0.5－0.300－0.125）ml·L－1＝0.075 ml·L－1，故v（Y）＝0.075ml·L－130min＝2.5×10－3 ml·L－1·min－1，A错误；由题中两个反应速率公式相比可得v1v2＝k1k2，而Δc（Y）＝v1Δt，Δc（Z）＝v2Δt，故反应开始后，体系中c（Y）∶c（Z）＝k1∶k2，为定值，B正确；0～30 min，Δc（Z）＝0.125 ml·L－1、Δc（Y）＝0.075 ml·L－1，Δc（Y）∶Δc（Z）＝3∶5，即M转化为Z的百分比为58×100％＝62.5％，C正确；0～30 min，Δc（Z）＝0.125 ml·L－1、Δc（Y）＝0.075 ml·L－1，故反应②速率较快，反应的活化能较小，D正确。
2.[2021浙江]取50 mL过氧化氢水溶液，在少量I－存在下分解：2H2O22H2O＋O2↑。在一定温度下，测得O2的放出量，转换成H2O2浓度（c）如下表：
下列说法不正确的是（ C ）
A.反应20 min时，测得O2体积为224 mL（标准状况）
B.20～40 min，消耗H2O2的平均速率为0.010 ml·L－1·min－1
C.第30 min时的瞬时速率小于第50 min时的瞬时速率
D.H2O2分解酶或Fe2O3代替I－也可以催化H2O2分解
解析 由表中数据可得反应20 min时，H2O2浓度的变化量为（0.80－0.40） ml·L－1＝ 0.40 ml·L－1，消耗H2O2的物质的量为0.05 L×0.40 ml·L－1＝0.02 ml，生成氧气的体积为224 mL，A正确；20～ 40 min，H2O2浓度的变化量为（0.40－0.20） ml·L－1＝ 0.20 ml·L－1，v（H2O2）＝0.20ml·L－120min＝0.01 ml·L－1·min－1，B正确；第30 min时H2O2的浓度大于第50 min时H2O2的浓度，浓度越大反应速率越快，C不正确；H2O2分解酶或Fe2O3都能催化H2O2分解，D正确。
3.[反应历程图示][2020山东改编]1， 3－丁二烯与HBr发生加成反应分两步：第一步H＋进攻1， 3－丁二烯生成碳正离子（）；第二步Br－进攻碳正离子完成1，2－加成或1，4－加成。反应进程中的能量变化如图所示。已知在0 ℃和40 ℃时，1，2－加成产物与1，4－加成产物的比例分别为70∶30和15∶85。下列说法正确的是（ D ）
A.1，2－加成产物比1，4－加成产物稳定
B.与0 ℃相比，40 ℃时1，3－丁二烯的转化率增大
C.从0 ℃升至40 ℃，1，2－加成正反应速率增大，1，4－加成正反应速率减小
D.从0 ℃升至40 ℃，1，2－加成正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度
解析 结合题图可知，1，4－加成产物的能量比1，2－加成产物的能量低，即1，4－加成产物比1，2－加成产物稳定，A项错误；结合题图知，1，3－丁二烯发生1，2－加成反应和1，4－加成反应均为放热反应，则升高温度1，3－丁二烯的转化率减小，B项错误；温度升高，1，2－加成正反应速率和1，4－加成正反应速率均增大，C项错误；由0 ℃升温至40 ℃时，1，3－丁二烯发生的反应由以1，2－加成为主变为以1，4－加成为主，即1，2－加成正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度，D项正确。
4.[2022山东]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（ D ）
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②的历程时，最终生成的水减少
解析 含N分子参与的反应有NO＋·OOHNO2＋·OH、NO＋NO2＋H2O2HONO、NO2＋·C3H7HONO＋C3H6、HONONO＋·OH，各反应中均有元素化合价发生变化，则一定有电子转移，A项正确；由NO生成HONO的反应历程有NO＋·OOHNO2＋·OH、NO＋NO2＋H2O2HONO和NO＋·OOHNO2＋·OH、NO2＋·C3H7HONO＋C3H6两种，B项正确；NO为催化剂，催化剂不能使平衡发生移动，故增大NO的量，C3H8的平衡转化率不变，C项正确；总反应为2C3H8＋O22C3H6＋2H2O，故主要发生包含②的历程时，最终生成的水不变，D项错误。
5.[2021上海]已知如下方程式：
Fe2O3＋CO⇌2FeO＋CO2 ①
FeO＋CO⇌Fe＋CO2 ②
Fe3O4＋4CO⇌3Fe＋4CO2 ③
3Fe＋4H2O（g）⇌Fe3O4＋4H2 ④
4Fe＋3O22Fe2O3 ⑤
总反应式：CO（g）＋xH2O（g）＋1－x2O2（g）⇌CO2（g）＋xH2（g）
写出总反应的催化剂 氧化铁（或Fe2O3） ，K＝ c（CO2）·cx（H2）c（CO）·cx（H2O）·c1－x2（O2） 。当x＝89时，在2 L的容器内充入1.8 ml 反应物，10 min达到平衡时气体的总量为1.7 ml，求0～10 min内，vCO＝ 0.09 ml·L－1·min－1 。
6.[2023山东]一定条件下，水气变换反应CO＋H2O⇌CO2＋H2的中间产物是HCOOH。为探究该反应过程，研究HCOOH水溶液在密封石英管中的分解反应：
Ⅰ.HCOOH⇌CO＋H2O（快）
Ⅱ.HCOOH⇌CO2＋H2（慢）
研究发现，在反应Ⅰ、Ⅱ中，H＋仅对反应Ⅰ有催化加速作用；反应Ⅰ速率远大于反应Ⅱ，近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。忽略水的电离，其浓度视为常数。
反应Ⅰ正反应速率方程为v＝kc（H＋）·c（HCOOH），k为反应速率常数。T1温度下，HCOOH电离平衡常数为Ka，当HCOOH平衡浓度为x ml·L－1时，H＋浓度为 Kax ml·L－1，此时反应Ⅰ正反应速率v＝ kKaxx ml·L－1·h－1（用含Ka、x和k的代数式表示）。
解析 根据HCOOH⇌HCOO－＋H＋，设平衡时H＋浓度为a ml·L－1，则HCOOH电离平衡常数Ka＝a2x，a＝Kax，此时反应Ⅰ正反应速率v＝k·c（H＋）·c（HCOOH）＝kKaxx ml·L－1·h－1。
7.[全国Ⅱ高考]CH4－CO2催化重整不仅可以得到合成气（CO和H2），还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：
（1）CH4－CO2催化重整反应为CH4（g）＋CO2（g）2CO（g）＋2H2（g）。
已知：C（s）＋2H2（g）CH4（g） ΔH＝－75 kJ·ml－1
C（s）＋O2（g）CO2（g） ΔH＝－394 kJ·ml－1
C（s）＋12O2（g）CO（g） ΔH＝－111 kJ·ml－1
该催化重整反应的ΔH＝ 247 kJ·ml－1。有利于提高CH4平衡转化率的条件是 A （填标号）。
A.高温低压B.低温高压
C.高温高压D.低温低压
某温度下，在体积为2 L的容器中加入2 ml CH4、1 ml CO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2
的转化率是50％，其平衡常数为 13 ml2·L－2。
（2）反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表：
①由上表判断，催化剂X 劣于 Y（填“优于”或“劣于”），理由是 相对于催化剂X，催化剂Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消碳反应活化能相对较小，消碳反应速率大 。在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下，某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图1所示，升高温度时，下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数（K）和速率（v）的叙述正确的是 AD （填标号）。
图1
A.K积、K消均增加B.v积减小、v消增加
C.K积减小、K消增加D.v消增加的倍数比v积增加的倍数大
②在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v＝k·p（CH4）·[p（CO2）]－0.5（k为速率常数）。在p（CH4）一定时，不同p（CO2）下积碳量随时间的变化趋势如图2所示，则pa（CO2）、pb（CO2）、pc（CO2）从大到小的顺序为 pc（CO2）、pb（CO2）、pa（CO2） 。
图2
解析 （1）将已知中的3个反应依次记为①、②、③，根据盖斯定律③×2－①－②得该催化重整反应的ΔH＝（－111×2＋75＋394） kJ·ml－1＝247 kJ·ml－1。由于该反应为吸热且气体体积增大的反应，要提高CH4的平衡转化率，需在高温低压下进行。根据平衡时消耗的CO2为1 ml×50％＝0.5 ml，则消耗的CH4为0.5 ml，生成的CO和H2均为1 ml，根据“三段式”法可知平衡时CH4、CO2、CO和H2的平衡浓度分别为0.75 ml·L－1、0.25 ml·L－1、0.5 ml·L－1、0.5 ml·L－1，则平衡常数K＝（0.5ml·L－1）2×（0.5ml·L－1）20.75ml·L－1×0.25ml·L－1＝13 ml2·L－2。（2）①从表格中数据可看出相对于催化剂X，用催化剂Y催化时积碳反应的活化能大，则积碳反应的反应速率小，而消碳反应活化能相对较小，则消碳反应的反应速率大，再根据题干信息“反应中催化剂活性会因积碳反应而降低”可知催化剂X劣于催化剂Y。结合图示可知500～600 ℃随温度升高积碳量增加，而600～700 ℃随温度升高积碳量减少，故随温度升高，K积和K消均增加，且消碳反应速率增加的倍数比积碳反应的大，故A、D正确。②由该图像可知在反应时间和p（CH4）相同时，图像中速率关系va＞vb＞vc，结合沉积碳的生成速率方程v＝k·p（CH4）·[p（CO2）]－0.5，在p（CH4）相同时，随着p（CO2）增大，反应速率逐渐减慢，即可判断pc（CO2）＞pb（CO2）＞pa（CO2）。t/min
0
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c/（ml·L－1）
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积碳反应CH4（g）
C（s）＋2H2（g）
消碳反应CO2（g）＋C（s）
2CO（g）
ΔH/（kJ·ml－1）
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活化能/
（kJ·ml－1）
催化剂X
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催化剂Y
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