（广东版）新高考化学三轮冲刺强化练习 第15题 化学反应速率与平衡  水溶液中的离子平衡（解析版）

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1．（2023广东卷，15）催化剂Ⅰ和Ⅱ均能催化反应。反应历程(下图)中，M为中间产物。其它条件相同时，下列说法不正确的是

A．使用Ⅰ和Ⅱ，反应历程都分4步进行B．反应达平衡时，升高温度，R的浓度增大
C．使用Ⅱ时，反应体系更快达到平衡D．使用Ⅰ时，反应过程中M所能达到的最高浓度更大
【答案】C
【解析】A．由图可知两种催化剂均出现四个波峰，所以使用Ⅰ和Ⅱ，反应历程都分4步进行，A正确；
B．由图可知该反应是放热反应，所以达平衡时，升高温度平衡向左移动，R的浓度增大，B正确；
C．由图可知Ⅰ的最高活化能小于Ⅱ的最高活化能，所以使用Ⅰ时反应速率更快，反应体系更快达到平衡，C错误；
D．由图可知在前两个历程中使用Ⅰ活化能较低反应速率较快，后两个历程中使用Ⅰ活化能较高反应速率较慢，所以使用Ⅰ时，反应过程中M所能达到的最高浓度更大，D正确；
故选C。
2．（2022广东卷，13）恒容密闭容器中，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
B．a为随温度的变化曲线
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，H2的平衡转化率增大
【答案】C
【解析】A．从图示可以看出，平衡时升高温度，氢气的物质的量减少，则平衡正向移动，说明该反应的正反应是吸热反应，即ΔH＞0，故A错误；
B．从图示可以看出，在恒容密闭容器中，随着温度升高氢气的平衡时的物质的量减少，则平衡随着温度升高正向移动，水蒸气的物质的量增加，而a曲线表示的是物质的量不随温度变化而变化，故B错误；
C．容器体积固定，向容器中充入惰性气体，没有改变各物质的浓度，平衡不移动，故C正确；
D．BaSO4是固体，向平衡体系中加入BaSO4，不能改变其浓度，因此平衡不移动，氢气的转化率不变，故D错误；
故选C。
3．（2022广东卷，15）在相同条件下研究催化剂I、Ⅱ对反应的影响，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，内，
【答案】D
【解析】A．由图可知，无催化剂时，随反应进行，生成物浓度也在增加，说明反应也在进行，故A错误；
B．由图可知，催化剂I比催化剂II催化效果好，说明催化剂I使反应活化能更低，反应更快，故B错误；
C．由图可知，使用催化剂II时，在0~2min 内Y的浓度变化了2.0ml/L，而a曲线表示的X的浓度变化了2.0ml/L，二者变化量之比不等于化学计量数之比，所以a曲线不表示使用催化剂II时X浓度随时间t的变化，故C错误；
D．使用催化剂I时，在0~2min 内，Y的浓度变化了4.0ml/L，则(Y) ===2.0，(X) =(Y) =2.0=1.0，故D正确；
答案选D。
4．（2021广东卷，8）鸟嘌呤()是一种有机弱碱，可与盐酸反应生成盐酸盐(用表示)。已知水溶液呈酸性，下列叙述正确的是
A．水溶液的
B．水溶液加水稀释，升高
C．在水中的电离方程式为：
D．水溶液中：
【答案】B
【解析】
A．GHCl为强酸弱碱盐，电离出的GH+会发生水解，弱离子的水解较为微弱，因此0.001ml/L GHCl水溶液的pH>3，故A错误；
B．稀释GHCl溶液时，GH+水解程度将增大，根据勒夏特列原理可知溶液中c(H+)将减小，溶液pH将升高，故B正确；
C．GHCl为强酸弱碱盐，在水中电离方程式为GHCl=GH++Cl-，故C错误；
D．根据电荷守恒可知，GHCl溶液中c(OH-)+c(Cl-)=c(H+)+c(GH+)，故D错误；
综上所述，叙述正确的是B项，故答案为B。
5．（2021广东卷，14）反应经历两步：①；②。反应体系中、、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为随t的变化曲线
B．时，
C．时，的消耗速率大于生成速率
D．后，
【答案】D
【分析】
由题中信息可知，反应经历两步：①；②。因此，图中呈不断减小趋势的ａ线为X的浓度随时间的变化曲线，呈不断增加趋势的线为Z的浓度随时间的变化曲线，先增加后减小的线为Y的浓度随时间的变化曲线。
【解析】
A．X是唯一的反应物，随着反应的发生，其浓度不断减小，因此，由图可知，为随的变化曲线，A正确；
B．由图可知，分别代表3种不同物质的曲线相交于时刻，因此，时，B正确；
C．由图中信息可知，时刻以后，Y的浓度仍在不断减小，说明时刻反应两步仍在向正反应方向发生，而且反应①生成Y的速率小于反应②消耗Y的速率，即时的消耗速率大于生成速率，C正确；
D．由图可知，时刻反应①完成，X完全转化为Y，若无反应②发生，则，由于反应②的发生，时刻Y浓度的变化量为，变化量之比等于化学计量数之比，所以Z的浓度的变化量为，这种关系在后仍成立， 因此，D不正确。
综上所述，本题选D。
一、化学反应速率与平衡
知能点1 化学反应机理与历程
1.反应机理
(1)反应机理是用来描述某反应物到反应产物所经由的全部基元反应，就是把一个复杂反应分解成若干个基元反应，以图示的形式来描述某一化学变化所经由的全部反应，然后按照一定规律组合起来，从而阐述复杂反应的内在联系，以及总反应与基元反应内在联系。
(2)反应机理详细描述了每一步转化的过程，包括过渡态的形成、键的断裂和生成以及各步的相对速率大小等。典型的反应机理理论是基元反应碰撞理论和基元反应过渡态理论。
(3)反应机理中包含的基元反应是单分子反应或双分子反应。完整的反应机理需要考虑到反应物、催化剂、反应的立体化学、产物以及各物质的用量。
2.能垒与决速步骤
能垒:可以简单理解为从左往右进行中，向上爬坡最高的为能垒，而包含此能垒的反应我们称之为决速步骤，也称为慢反应。如图中，从中间态HCOO*+H*到过渡态2的能量就是能垒，而HCOO*+H*CO2+2H*是在Rh作催化剂时该历程的决速步骤。
3.催化剂与中间产物
催化剂:在连续反应中从一开始就参与了反应，在最后又再次生成，所以仅从结果上来看似乎并没有发生变化，实则是消耗多少后续又生成多少。
中间产物:在连续反应中为第一步的产物，在后续反应中又作为反应物被消耗，所以仅从结果上来看似乎并没有生成，实则是生成多少后续又消耗多少。
例如，在含少量 I-的溶液中，H2O2分解的机理为
H2O2 + I- H2O + IO-(慢)
H2O2 + IO- O2 + I-+H2O(快)
在该反应中I-为催化剂， IO-为中间产物。
4.催化剂的化学反应机理分析
(1)牢记两种反应机理模型。
①循环模型。
②微观原子模型。
(2)巧抓三个关键点。
①未给出具体物质模型或给出微观模型，要先将模型转化为具体物质，再进行分析，避免途中混淆。
②确定物质:进入循环图的箭头为反应物，离开循环图的箭头为生成物，生成最终产物的步骤同时生成催化剂，其余为中间产物。
用H2制备H2O2的一种反应机理如图所示，总反应为H2+O2H2O2;催化剂为[PdCl4]2-;中间产物为[PdCl2O2]2-和Pd。
③反应机理中，涉及过渡态、基元反应、碰撞理论等知识，应做到理解，避免储备不足导致无法解析题干。
知能点2 速率常数及应用
1.设基元反应(能够一步完成的反应)为aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)，其速率可表示为v=k·ca(A)·cb(B)，式中的k称为反应速率常数或速率常数，它表示单位浓度下的化学反应速率，与浓度无关，但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响，通常反应速率常数越大，反应进行得越快。不同反应有不同的速率常数。
2.正、逆反应的速率常数与平衡常数的关系
对于基元反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)，v正=k正·ca(A)·cb(B)，v逆=k逆·cc(C)·cd(D)，平衡常数K=cc(C)·cd(D)ca(A)·cb(B)=k正·v逆k逆·v正，反应达到平衡时v正=v逆，故K=k正k逆。
知能点3 化学反应速率及平衡图像分析
1.速率与平衡图像常见类型
(1)速率变化图像。
对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，ΔH>0。
①v正、v逆同时突变。
②v正、v逆之一渐变。
(2)平衡移动图像。
对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，m+n>p+q，且ΔH>0。
①速率-时间图——注意断点。
②转化率(或含量)-时间图——先拐先平。
(3)恒压(温)曲线。
分析时可沿横轴作一条平行于纵轴的虚线，即为等压线或等温线，然后分析另一条件变化对该反应的影响。
2.陌生图像关键点的分析
(1)

(2)

(3)对于反应A(g)+2B(g)C(g)
(4)
一、水溶液中的离子平衡
知能点1 “四大平衡”及粒子浓度的比较
1.四大平衡及其影响因素
2.有关粒子浓度的判断
(1)巧用守恒思想，明确定量关系。
(2)溶液中粒子浓度大小比较解题流程。
知能点2 Kw、Ka、Kb、Ksp、Kh之间的关系
1.平衡常数之间的关系
已知:常温下，H2S的电离常数为Ka1、Ka2，Cu(OH)2、CuS、Ag2S的溶度积常数分别为Ksp、Ksp′、Ksp″。
(1)水解常数与电离常数、水的离子积之间的关系。
常温下的Na2S溶液中，S2-的水解常数Kh1=KwKa2，HS-的水解常数Kh2=KwKa1。
(2)水解常数与溶度积、水的离子积之间的关系。
常温下的CuCl2溶液中，Cu2+的水解常数Kh=Kw2Ksp。
(3)平衡常数与电离常数、溶度积之间的关系。
①反应CuS(s)+2Ag+(aq)Cu2+(aq)+Ag2S(s)的平衡常数K=Ksp'Ksp″。
②反应CuS(s)+2H+(aq)Cu2+(aq)+H2S(aq)的平衡常数K=Ksp'Ka1·Ka2。
(4)判断溶液的酸碱性。
NaHS溶液呈碱性，离子浓度大小顺序为c(Na+)>c(HS-)>c(OH-)>c(H+)>c(S2-)。
上述判断的理由是HS-的水解常数(KwKa1)大于其电离常数(Ka2)。
2.根据图形节点求算弱电解质的电离平衡常数
(1)由图形起点计算平衡常数。
(2)由图形交点计算平衡常数。
知能点3 电解质溶液图像题的分析
1.电解质溶液的稀释图像
(1)25 ℃时相同体积、相同浓度的盐酸、醋酸溶液的稀释。
(2)25 ℃时相同体积、相同pH的盐酸、醋酸溶液的稀释。
(3)pH与稀释倍数的线性关系。
2.两种离子积图像[K=c(X+)·c(Y-)]
(1)双曲线型。
(2)直线型(pM-pR曲线)。
3.酸碱中和滴定曲线分析
(1)滴定曲线特点。
(2)滴定曲线上的特殊点的分析与应用。
①室温下，向20 mL 0.1 ml·L-1 HA溶液中逐滴加入0.1 ml·L-1 NaOH溶液，溶液pH的变化如图所示:
②各点的特点及意义。
(3)滴定曲线图中各特殊点对水电离程度的影响。
室温下，向20 mL 0.1 ml·L-1醋酸溶液中逐滴加入0.1 ml·L-1 NaOH溶液，溶液pH及水电离程度的变化图像:
4.分布率曲线分析
分布率曲线图是指以pH[或c(OH-)、c(H+)]为横坐标、各组分的分布系数为纵坐标的关系曲线。
5.对数图像及对数曲线
(1)对数图像的特点:由于离子浓度、平衡常数等数值很小，经对数换算后转化为常用的数值范围。
(2)常考对数类型。
①直接取对数:特点是换算后数值的变化趋势不变，本身数值越大，取对数后数值也越大。
如lg c，即离子浓度的对数，lg c越大，离子浓度越大。离子浓度比值取对数，即lg c(A2−)c(HA-)，取值为0时，表示离子浓度相等;数值越大，离子浓度比值越大。
②取负对数:特点是数值的变化趋势换算后相反，本身数值越大，取负对数后数值越小。
如pc，即离子浓度的负对数，pc越大，离子浓度越小;pK，即平衡常数的负对数，pK越大，平衡常数越小。
(3)常考图像举例。
考点一 化学反应速率与平衡
1．（2024届广东省省二模）液化石油气的主要成分C3H8在光照条件下与Cl2反应，可得到各种氯代丙烷。已知：
①C3H8与Cl2反应的机理为自由基反应，包括以下几步：
Ⅰ．链引发：
Ⅱ．链传递：，，……
Ⅲ．链终止：，，……
②丙烷氯代反应中链传递的一步反应能量变化如下。
下列说法正确的是
A．将液化石油气灶改用天然气为燃料，若进气口保持不变，则需要调大风门
B．先将Cl2用光照射，然后迅速在黑暗处与C3H8混合，可得到氯代丙烷
C．先将Cl2用光照射，然后在黑暗处放置较长时间，再与C3H8混合，可得到氯代丙烷
D．断裂—CH3中1 ml C—H比断裂—CH2—中1 ml C—H所需能量小
【答案】B
【解析】A．当将液化石油气灶改用为天然气燃料时，如果进气口保持不变，即燃料气体的流量不变，由于天然气的的耗氧量低，则可以调节小风门，A错误；
B．在光照条件下，氯气分子会吸收光能并分解成自由基，在黑暗处，已经生成的氯自由基与丙烷反应，可以生成氯代丙烷，B正确；
C．在黑暗条件下，已经生成的氯自由基会很快失去活性，因为它们无法继续吸收光能来维持链式反应。因此，即使氯气在光照下已经部分分解，但在黑暗处放置较长时间后，这些自由基的数量会大大减少，甚至可能几乎不存在，几乎不可能生成氯代丙烷，C错误；
D．键能越大的化学键越稳定，越不容易被断裂。甲基中的C-H键比亚甲基中的C-H键更强，那么断裂甲基中的C-H键所需的能量应该更大，D错误；
故选B。
2．（2024届广东省深圳一模）常温下，向某溶剂（不参与反应）中加入一定量X、Y和M，所得溶液中同时存在如下平衡：
(ⅰ)
(ⅱ)
(ⅲ)
X、Y的物质的量浓度随反应时间的变化关系如图所示，300 s后反应体系达到平衡状态。
下列说法正确的是
A．100～300 s内，
B．时，反应(ⅲ)的逆反应速率大于正反应速率
C．若反应(ⅲ)的，则X比Y更稳定
D．若再向容器中加入上述溶剂，则、均不变
【答案】B
【解析】A．由图可知，100～300s内，生成物N的浓度变化量为(0.112—0.090)ml/L+(0.011—0.010)ml/L=0.023ml/L，则n的反应速率为=1.15×10—4 ml/(L·s)，故A错误；
B．由图可知，300s时反应达到平衡，反应(ⅲ)的平衡常数K==9，100s时反应(ⅲ)的浓度熵Q=＞K，则反应向逆反应方向进行，逆反应速率大于正反应速率，故B正确；
C．若反应(ⅲ)的，则该反应为反应物总能量大于生成物总能量的放热反应，X的能量高于Y的能量，物质的能量越低越稳定，则Y比X更稳定，故C错误；
D．若再向容器中加入上述溶剂，平衡体系中各物质浓度均减小，反应(ⅰ)、(ⅱ)均向逆反应方向移动，X、Y的物质的量均增大，故D错误；
故选B。
3．（2024届广东省肇庆二模）催化剂X和Y均能催化反应A(g)B(g)，其反应历程如图所示，“●”表示反应物或生成物吸附在催化剂表面。其他条件相同时，下列说法正确的是
A．使用催化剂X和Y，反应均分2步进行
B．使用催化剂Y比使用催化剂X，反应更快达到平衡
C．反应达到平衡后，降低温度，B的浓度减小
D．反应过程中A·Y所能达到的最高浓度大于A·X
【答案】D
【解析】A．由图可知两种催化剂均出现3个波峰，所以使用催化剂X和Y，反应历程都分3步进行，A错误；
B．由图可知，X的最高活化能小于Y的最高活化能，所以使用X时反应速率更快，反应体系更快达到平衡，B错误；
C．由图可知，该反应是放热反应，所以达平衡时，降低温度平衡向右移动，B的浓度增大，C错误；
D．由图可知，A·X生成B·X的活化能小于A·Y生成B·Y的活化能，则A·Y更难转化为B·Y，故反应过程中A·Y所能达到的最高浓度大于A·X，D正确；
故选D。
4．（2024届广东省省一模）下，分别向恒为的恒温密闭容器甲、恒为的绝热密闭容器乙中加入和，发生反应，两容器中的转化率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是
A．若后加入催化剂，则曲线Ⅰ中的平衡转化率会增大
B．曲线Ⅰ、Ⅱ对应反应的平衡常数：K（Ⅰ））>K（Ⅱ）
C．点的大于点的
D．内，曲线Ⅱ中的平均反应速率
【答案】C
【解析】A．后反应已经达到平衡状态，催化剂不能改变平衡转化率，A项错误；
B．曲线Ⅰ先出现拐点，说明温度更高，反应放热，则曲线Ⅰ是绝热装置乙的曲线，由于反应放热，温度升高平衡逆向移动，K（Ⅰ）小于K（Ⅱ），B项错误；
C．两点转化率相同，则两者浓度相同，两点都向正反应方向进行，则都大于，a点温度更高，则点的大于点的大于点的，C项正确；
D．内，曲线Ⅱ的转化率为，转化的浓度均为，，D项错误；
故选C。
5．（2024届广东省佛山二模）一种催化制备的部分反应历程和能量变化如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。下列说法正确的是
A．有4个基元反应
B．升温有利于的吸附
C．反应不是决速步
D．增大的投入量，可提高其平衡转化率
【答案】C
【解析】A．根据图示可知，该过程包含、2个基元反应，A错误；
B．，升高温度不利于的吸附，B错误；
C．活化能较大，反应速率较慢，是决速步，C正确；
D．增大的投入量，可提高反应速率，但不能提高平衡转化率，D错误；
答案选C。
6．（2024届广东省佛山二模）在恒容密闭容器中发生反应：，Y的平衡转化率按不同投料比()随温度变化的曲线如图所示。下列说法正确的是
A．
B．平衡常数：
C．当容器内气体密度不变时，反应达到平衡
D．温度下增大压强，c点向a点方向移动
【答案】C
【分析】由题图可知，投料比不变时，随温度的升高Y的平衡转化率减小，平衡逆向移动，所以该反应正向为放热反应；在相同的温度下，投料比增大，相当于在Y的投料量不变的情况下增大X的投料量，当反应物不止一种时，其他条件不变，增大其中一种气态反应物的投料量会增大其他反应物的平衡转化率，同时降低自身平衡转化率，故投料比越大，Y的平衡转化率越大。
【解析】A．由题图可知，温度相同时，γ2对应曲线的Y的转化率大于γ1对应曲线的Y的转化率，故γ2>γ1，A错误；
B．该反应正向为放热反应，温度越高，K越小，故Ka>Kb=Kc，B错误；
C．由于产物之一为固体，容器恒容，若反应未平衡，气体总质量会改变，气体密度会改变，故当容器内气体密度不变时，反应达到平衡，C正确；
D．正向反应气体体积数减小，温度一定，增大压强，平衡逆向移动，Y的转化率不会升高，D错误；
本题选C。
7．（2024届广东省佛山一模）密闭容器中，发生 和 两个竞争反应，反应历程如图所示．下列说法正确的是
A．增大压强，物质C的浓度不变
B．升高温度，平衡时体系内D的浓度增大
C．反应
D．加入催化剂Ⅱ更有利于D的生成
【答案】D
【解析】
A．反应2为气体体积减小的反应，增大压强会使反应朝正向进行，导致A和B的浓度减小，从而导致反应1朝逆向进行，导致C的浓度减小，A错误；
B．根据反应历程可知，反应2为放热反应，反应1为吸热反应，升高温度会使反应2向逆向进行，使反应1向正向进行，最终会导致D的浓度减小，B错误；
C．根据盖斯定律可得：，C错误；
D．催化剂Ⅱ能够使反应2的活化能降的更低，故更有利于D的生成，D正确；
故选D。
8．（2024届广东省广州二模）恒容密闭容器中充入X，在催化剂作用下发生反应：，起始压强为p kPa，反应时间为t s，测得X的转化率随温度的变化如图中实线所示（虚线表示平衡转化率）。下列说法正确的是
A．该反应的
B．催化剂可降低该反应的焓变，提高平衡转化率
C．增大起始压强，X的平衡转化率增大
D．800℃时，内化学反应速率
【答案】D
【解析】A．根据图像可知，虚线表示平衡转化率，随温度升高，X的转化率增大，根据勒夏特列原理，该反应正反应为吸热反应，即ΔH＞0，故A错误；
B．给定的反应中，焓变只与始终态有关，催化剂可以改变活化能，不能改变焓变，催化剂对平衡移动无影响，故B错误；
C．该反应为气体物质的量增大反应，增大起始压强，平衡逆向进行，X的平衡转化率降低，故C错误；
D．该时间段内，用X表示变化的压强为0.4pkpa，则Y的变化压强为0.4kPa，根据化学反应速率的定义，v(Y)==kPa/s，故D正确；
答案为D。
9．（2024届广东省广州一模）反应在有水和无水条件下，反应历程如图，图中表示中间产物，表示过渡态，其它条件相同时，下列说法正确的是
A．在有水条件下，反应更快达到平衡
B．有水和无水时，反应分别分3步和2步进行
C．反应达到平衡时，升高温度，P的浓度增大
D．无水条件下R的平衡转化率比有水条件下大
【答案】A
【解析】A．由图可知，有水条件下的第二步反应的活化能远小于无水条件下的第二步反应的活化能，反应的活化能越小，反应速率越快，则在有水条件下，反应更快达到平衡，故A正确；
B．由图可知，有水和无水时，中间产物都为1，所以反应都是分2步进行，故B错误；
C．由图可知，该反应为反应物总能量大于生成物总能量的放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，生成物P的浓度减小，故C错误；
D．由图可知，水是反应的催化剂，催化剂能降低反应活化能，加快反应速率，但化学平衡不移动，R的平衡转化率不变，故D错误；
故选A。
10．（2024届广东省惠州三模）一定条件下，1-苯基丙炔(Ph-C=C-CH3)可与HCl发生催化加成，反应如下：
反应过程中该炔烃及反应产物的占比随时间的变化如图(已知：反应I、Ⅲ为放热反应)，下列说法不正确的是
A．反应活化能：反应Ic>a=b
①MOH为强碱、ROH为弱碱;
②c(ROH)>c(MOH);
③水的电离程度:a>b
图像类型
不同温度下水的离子积曲线
常温下，CaSO4的离子积曲线
图像
图像特点
曲线上的点都满足该温度下的Kw
曲线上的点都满足该温度下的Ksp
图像信息
①A、C、B三点溶液均为中性，温度依次升高，Kw依次增大;
②D点为酸性溶液，E点为碱性溶液，Kw=1×10-14;
③AB直线的左上方均为碱性溶液，任意一点:c(H+)Ksp，将会有沉淀生成;
③d点在曲线的下方，QCaCO3>MnCO3;
③X点对CaCO3要析出沉淀，对CaSO4是不饱和溶液，能继续溶解CaSO4;
④Y点:c(SO42−)>c(Ca2+)，两者的浓度积等于10-5;
⑤Z点:c(CO32−)7
强酸与强碱反应时，终点pH=7;
强酸与弱碱反应时，终点pH