高考化学热点试题热点13化学反应速率与化学平衡含解析答案

这是一份高考化学热点试题热点13化学反应速率与化学平衡含解析答案，共13页。试卷主要包含了在水溶液中进行的反应，肼是一种含氢量高的燃料，稀土被称为新材料的宝库，据《石油与天然气化工》报导，乙醇-水催化重整可获得等内容，欢迎下载使用。


化学反应速率与化学平衡是高考的必考内容，一直是高考命题的重点和热点，题型大多以生产、生活、环境或科技素材为载体进行设置，还可能将电化学、电解质溶液知识等融于其中。主要考查点有：
①结合图像(或速率方程式)计算化学反应速率或分析反应速率变化的原因；
②结合化学平衡图像，考查化学平衡常数(或压强平衡常数)和平衡转化率的计算、化学平衡移动的原因分析等。
其中外界因素对平衡状态的影响、化学平衡常数、与化学平衡和化学反应速率相关的计算是考查的重点。侧重考查考生分析问题能力，信息整合应用能力等，试题难度有逐渐加大的趋势。
1．乙醇水蒸气重整释氢过程中主要反应的热化学方程式为：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
反应Ⅲ：
以和为原料气，通过装有催化剂的反应器，反应相同时间，乙醇转化率、、、选择性随温度变化的曲线如图所示。下列说法不正确的是
A．向乙醇水蒸气重整反应体系中通入适量，可以为重整反应提供热量
B．其他条件不变，升高温度乙醇的平衡转化率增大
C．300～450℃时，随温度升高，的产率增大
D．增加原料气中水的比例，可以增大的选择性
2．某温度下，向恒容密闭容器中充入等物质的量浓度的X(g)和Y(g)，同时发生以下两个反应：①X(g)+Y(g)Z(g)+W(g)，②X(g)+Y(g)Z(g)+M(g)。反应①的速率可表示为v1=k1c2(X)，反应②的速率可表示为v2=k2c2(X)(k1、k2为速率常数)。反应体系中组分X(g)、W(g)的物质的量浓度c随时间的变化情况如图所示。下列说法错误的是
A．0~10min，Y(g)的平均反应速率为0.025ml•L-1•min-1
B．体系中W和M的浓度之比保持不变，说明反应已平衡
C．平衡时，反应②的平衡常数K=
D．反应①的活化能比反应②的活化能更大
3．室温下，某溶液中初始时仅溶有等物质的量的M和N，同时发生以下两个反应：①；②。反应①的速率可表示为，反应②的速率可表示为(、为速率常数)。反应体系中M、Z的浓度随时间变化情况如图。下列说法错误的是
A．分钟内，M的平均反应速率为
B．反应过程中，体系中Y和Z的浓度之比逐渐增大
C．反应①的活化能比反应②的活化能大
D．如果反应能进行到底，反应结束时37.5％的N转化为Y
4．在水溶液中进行的反应：，已知该反应速率方程为(k为常数)，为探究反应速率(v)与反应物浓度的关系，在20℃进行实验，所得的数据如下表：
下列结论正确的是
A．反应体系的三种物质中，H+(aq)的浓度对反应速率影响最大
B．速率常数的数值为0.03
C．a、b、c的值分别为1、5、6
D．实验⑤中，
5．肼()是一种含氢量高的燃料。向恒容密闭容器内加入，一定条件下体系中存在以下平衡：
I．
Ⅱ．
不同温度下达到平衡时，均几乎完全分解，分解产物的物质的量如图。下列说法正确的是
A．曲线a对应的物质是
B．低于M点对应温度时，以反应Ⅰ为主
C．体系中还存在
D．N点时，体系内为3：4
6．稀土被称为新材料的宝库。稀土中的镧系离于可用离子交换法分离，其反应可表示为：。某温度时，随时间变化关系如图所示。下列说法正确的是
A．时的正反应速率大于时的逆反应速率
B．时间段的平均反应速率为：
C．时增大，该平衡左移，平衡常数减小
D．时离子交换反应停止
7．由CO2催化加氢制CH3OH的反应体系中，发生的主要反应如下。
反应I：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)；ΔH=+41.1kJ•ml-1。
反应II：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)；ΔH=-49.0kJ•ml-1。
在其他条件相同的情况下，按n(CO2)∶n(H2)=1∶3(总量一定)投料于恒容密闭容器中进行反应，CO2的平衡转化率和甲醇的选择性[甲醇的选择性：]随温度的变化趋势如图所示。

下列说法不正确的是
A．若反应2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)；ΔH=-24.5kJ•ml-1，则由H2和CO制备二甲醚的热化学方程式：2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)；ΔH=-204.7kJ•ml-1
B．根据图中数据，温度选择553K，达到平衡时，反应体系内甲醇的产量最高
C．随着温度的升高，CO2的平衡转化率增加但甲醇的选择性降低，其原因可能是反应II平衡逆向移动幅度弱于反应I正向移动幅度
D．473～513K范围内，温度升高，平衡时的逐渐增大
8．向一恒容密闭容器中加入 和一定量的 ，发生反应 。的平衡转化率按不同投料比随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是
A．
B．两点对应的混合气体的平均相对分子质量：
C．点 对应的平衡常数：
D．反应温度为 ，当容器内密度不变时，反应达到平衡状态
9．据《石油与天然气化工》报导：国家重点实验室在与重整制氢和催化剂的稳定性研究中，取得了显著的成果。其主副反应分别为：
主反应： kJ⋅ml
副反应： kJ⋅ml
图一为在两种催化剂上的反应速率与时间的关系
图二为在M/Cluster催化剂上的平衡浓度与温度的关系
已知1mmlml，下列有关说法正确的是
A．由图一可知，应选用M/Cm作反应的催化剂
B．由图二可知，催化剂的活性降低使氢气平衡浓度降低
C．当反应体系的密度为1g/cm时，1.2mml⋅(g⋅min)的的速率为1.2ml⋅(L⋅min)
D．由图二分析可知，温度升高，主反应平衡逆移程度小于副反应平衡正移程度
10．乙醇-水催化重整可获得。其主要反应为



在密闭容器中，、起始时，若仅考虑上述反应，平衡时的体积分数随温度的变化如题图所示。下列说法正确的是
A．一定温度下，增大可提高乙醇平衡转化率
B．反应的
C．研发高效催化剂可提高的平衡产率
D．控制反应的最佳温度约为
①
②
③
④
⑤
0.008
0.008
0.004
0.008
0.008
0.001
0.001
0.001
0.002
0.001
0.10
0.20
0.20
0.10
0.40
v1
参考答案：
1．D
【详解】A．向乙醇水蒸气重整反应体系中通入适量，乙醇可以和氧气反应放出热量，从而为重整反应提供热量，A正确；
B．根据题给信息可知，乙醇水蒸气重整释氢过程中涉及的反应为吸热反应，故升温后平衡正向移动，平衡转化率增大，B正确；
C．由图可知，300～450℃时，随温度升高一氧化碳和甲烷的选择性降低，此时主要发生反应I，的产率增大，C正确；
D．增加原料气中水的比例，则反应I进行的较多，不利于生成一氧化碳，D错误；
故选D。
2．B
【详解】A．0~10min内，∆c(Y)= ∆c(X)=(0.6-0.35)=0.25ml/L，因此Y(g)的平均反应速率为=0.025ml•L-1•min-1，故A正确；
D．相同时间内，W和M的浓度之比等于两者的平均反应速率之比，因W和M分别是反应①和反应②的产物，故两者的浓度之比为定值，则其浓度为定值时保持不变，不能作为平衡的依据，故B错误；
C．平衡时，c(Y)= c(X)= 0.28ml/L，c(Z)= 0.32ml/L，c(W)= 0.15ml/L，∆c(X)=0.6-0.28=0.32ml/L，则c(M)= 0.32-0.15=0.17ml/L，反应②的平衡常数K=，故C正确；
D．在相同的时间内生成Z较多、生成Y较少，因此，反应①的化学反应速率较小，在同一体系中，活化能较小的化学反应速率较快，故反应①的活化能比反应②的活化能大，故D正确；
故选B。
3．B
【分析】由图可知，M的起始浓度为0.5ml/L，反应①的速率，反应②的速率，k1、k2为速率常数，则同一反应体系中反应①、②的速率之比始终不变，所以Y、Z的浓度变化之比始终不变；①；②，则体系中始终有c(Y)+c(Z)=△c(A)，由图可知，30min时△c(M)=0.5ml/L-0.300ml/L=0.2ml/L，c(Z)=0.125ml/L，则c(Y)=0.2ml/L-0.125ml/L=0.075ml/L，即反应开始后，体系中Y和Z的浓度之比为0.075ml/L：0.125ml/L=3：5；结合反应的活化能与反应速率关系比较反应①、②的活化能大小，根据和转化率公式计算反应速率和转化率，据此分析解答。
【详解】A．由图可知，30min时△c(M)=0.5ml/L-0.300ml/L=0.2ml/L，M的平均反应速率为，故A正确；
B． 反应①的速率，反应②的速率，k1、k2为速率常数，则同一反应体系中反应①、②的速率之比始终不变，所以Y、Z的浓度变化之比始终不变，故B错误；
C． 由图可知，30min时△c(M)=0.5ml/L-0.300ml/L=0.2ml/L，c(Z)=0.125ml/L，则c(Y)=△c(M )-c(Z)=0.2ml/L-0.125ml/L=0.075ml/L，则v(Y)：v(Z)=0.075ml/L：0.125ml/L=3：5，即v(Y)＜v(Z)、v1＜v2，反应的活化能越高，反应速率越慢，所以反应①的活化能大于反应②的活化能，故C正确；
D． 由上述分析可知，体系中Y和Z的浓度之比为3：5，所以反应能进行到底时，c(Y)+c(Z)=0.5ml/L，则c(Z)=×0.5ml/L=0.3125ml/L，c(Y)= ×0.5ml/L=0.1875ml·L－1，反应结束时A转化为Z的转化率为，故D正确；
故选B。
4．A
【详解】A．由①②数据得b=1， 由①④数据得a=1，由②③数据得c=2，则反应体系的三种物质中，H+(aq)的浓度对反应速率影响最大，A正确；
B．结合A分析，将①中数据代入中，则，=3.75，B错误；
C．由A分析可知，abc分别为1、1、2，C错误；
D．实验⑤中，，D错误；
故选A。
5．C
【详解】A．图中为分解产物的物质的量，当温度升高时，NH3趋于0，以反应Ⅰ为主，根据反应，曲线a对应的物质是，故A错误；
B．低于M点对应温度时，NH3含量高，以反应Ⅱ为主，故B错误；
C．由图可知，不同温度下达到平衡时，均几乎完全分解，温度升高时，NH3趋于0，所以体系中还存在，故C正确；
D．N点时，，，体系内为2：3，故D错误；
故答案选C。
6．A
【详解】A．随着反应的进行，反应物浓度逐渐下降，生成物浓度逐渐上升，直到达到平衡，即正反应逐渐下降，逆反应逐渐上升，直到相等，期间正反应速率始终大于逆反应速率，A正确；
B．化学反应速率之比等于化学计量数之比，即，B错误；
C．温度不变，平衡常数不变，C错误；
D．t3时反应达到平衡，此时的平衡是一种动态平衡，v正=v逆，反应并未停止，D错误；
故选A。
7．D
【详解】A．设反应Ⅲ2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)；ΔH=-24.5kJ•ml-1，反应Ⅳ，则由盖斯定律可知，Ⅳ=2×II-2×I+Ⅲ，则反应Ⅳ的反应热ΔH=2×(-49.0kJ•ml-1)- 2×(+41.1kJ•ml-1)+( -24.5kJ•ml-1)= -204.7kJ•ml-1，A正确；
B．由图可知，温度选择553K，达到平衡时甲醇的选择性最低，二氧化碳的平衡转化率最大，故此时反应体系内甲醇的产量最高，B正确；
C．反应II为放热反应，同时该反应生成甲醇，反应II为吸热反应，该反应消耗二氧化碳，但是不产生甲醇，则随着温度的升高，CO2的平衡转化率增加但甲醇的选择性降低，其原因可能是反应II平衡逆向移动幅度弱于反应I正向移动幅度，C正确；
D．由图可知，随着温度的升高，甲醇的选择性在降低，二氧化碳的转化率在增大，则平衡时的逐渐减小，D错误；
故选D。
8．D
【详解】A．一定条件下，增大水的浓度，能提高CH4的转化率，即x值越小，CH4的转化率越大，则x1B．b点和a点，b点CH4的转化率大于a，则b平衡正向移动，平衡向着分子数增大的方向进行，则质量不变，分子数增加，相对分子质量减小，则Mb＜Ma，故B正确；
C．由图像可知，x一定时，温度升高CH4的平衡转化率增大，说明正反应为吸热反应，温度升高平衡正向移动，K增大；温度相同，K不变，则点a、b、c对应的平衡常数：KaD．该反应恒容密闭容器中在发生，各组分均为气体，由于在反应过程中气体的总质量和总体积均不发生改变，即气体的密度不变，所以温度一定时，当容器内密度不变时，无法判断反应是否达到平衡状态，故D错误；
答案选D。
9．C
【详解】A．图一中M/Cluster作催化剂时的反应速率高，应选用M/Cluster作反应的催化剂，故A错误；
B．催化剂只能改变化学反应速率，不能改变平衡时的浓度，催化剂的活性降低不能使氢气平衡浓度降低，故B错误；
C．当反应体系的密度为1g/cm时，1g混合气体的体积mL，由1.2mml⋅(g⋅min)的的速率ml⋅(L⋅min)，故C正确；
D．升高温度平衡向吸热反应方向移动，主反应逆移，的平衡浓度减小；副反应向正移，的平衡浓度增大；从图二知总的平衡浓度减小，说明主反应的平衡逆移程度大于副反应的平衡正移程度，故D错误；
选C。
10．D
【详解】A．，增大，相当于减少H2O的投入，平衡逆向移动，乙醇平衡转化率减小，故A错误；
B．已知① ，② ，所以反应可为②-①，，故B错误；
C．催化剂不影响平衡的移动，故C错误；
D．由图可知，温度在约为时，H2的物质的体积分数最大，而且温度继续升高变化不大，所以反应的最佳温度约为，故D正确；
故答案选D。