考点7 化学反应速率与化学平衡—高考化学一轮复习考点创新题训练（含解析）

考点7 化学反应速率与化学平衡—高考化学一轮复习考点创新题训练
1.苯乙烯是合成橡胶的重要单体，工业上利用如下反应制备：
压强恒为1 atm条件下，采用三种不同投料方式：Ⅰ.（乙苯）：=1:10、Ⅱ. （乙苯）：=1:10、Ⅲ.仅乙苯，分别反应达到平衡时，乙苯的转化率与温度的关系如图所示，已知K，为用平衡分压代替平衡浓度得到的平衡常数。
下列说法不正确的是( )
A.其他条件不变时，升高温度平衡正向移动
B.相同条件下投料方式为（乙苯）： =1:10时的a最高的原因可能是与发生反应
C.计算720 K时投料方式为（乙苯）： =1:10的
D.生产时为了防止积碳并保持催化剂活性，可用水蒸气代替
2.电催化还原是一种典型的涉及两种反应物（和）的反应。某科研团队构建了一种双活性位点催化剂，实现了多碳产物的高效电合成，催化反应过程如图所示，下列说法正确的是( )
A.图甲过程涉及极性键、非极性键的断裂和形成
B.图乙说明上催化转化为的反应速率比Cu（111）面上更快
C.该反应合成的多碳产物有乙醇、乙烯
D.使用催化剂可大大提高，的平衡转化率
3.下列关于各图象的解释或得出的结论不正确的是( )
A.由甲图可知，反应在时刻可能改变了压强或使用了催化剂
B.由乙图可知，反应在m点可能达到了平衡状态
C.由丙图可知，反应过程中>的点是C点
D.由丁图可知，交点A表示反应一定处于平衡状态，此时=
4.在-30℃时，阳离子和分子耦合生成阳离子，反应中自由能变化示意图如下。
下列说法正确的是( )
A.该过程可以自发进行 B.三种微粒互为同素异形体
C.有两种化学环境的磷原子 D.单电子氧化可制备分子
5.25℃时，PbR(为或)的沉淀溶解平衡关系如下图所示。已知。下列说法错误的是( )
A.线α表示
B.Y点溶液是的不饱和溶液
C.的平衡常数为
D.向X点对应的悬浊液中加少量水，可转化为Y点
6.一定压强下，向密闭容器中充入和，发生反应。与的消耗速率与温度的关系如图，下列说法正确的是( )
A.四点中只有A点达到平衡状态
B.正反应的活化能小于逆反应的活化能
C.
D.，反应达平衡后缩小容器体积，各物质浓度不变
7.向一恒容密闭容器中，加入1mol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。下列说法正确的是( )
A.投料比：
B.正反应速率：
C.压强：
D.投料比为时d点浓度商Q大于c点平衡常数K
8.分别与、反应生成甲醇，体系的能量随反应进程的变化如下图所示（两者历程相似，图中以示例）。直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢。下列说法正确的是( )
A.步骤Ⅰ和Ⅱ涉及极性键和非极性键的变化
B.与反应的能量变化对应图中曲线
C.上述反应达平衡时，升高温度，甲醇的产量升高
D.若与反应，生成的氘代甲醇有2种
9.和联合重整能减少温室气体的排放。其他条件相同时，投料比为，发生以下两个反应：
①；
②。
或的平衡转化率与温度变化关系如图所示，下列说法错误的是( )
A.在上述条件下，反应①②同时达到平衡
B.，升温更有利于反应②
C.加热、加压都有利于增大反应①②的速率
D.始终低于1.0，是因为发生了反应②
10.利用催化剂将汽车尾气中的NO和CO发生反应：。使用等量的同种催化剂，设计实验探究温度、催化剂比表面积对反应速率的影响，实验结果如下表。已知：x>y>z，下列分析错误的是( )
实验编号 温度(℃) NO起始浓度() CO起始浓度() 催化剂比表面积() CO平衡浓度() 平衡时间(min)
1 280 6.5×10-3 4.0×10-3 80 a x
2 280 6.5×10-3 4.0×10-3 120 1.0×10-3 y
3 360 6.5×10-3 4.0×10-3 80 2.0×10-3 z
A.对比实验1、2可知，
B.实验2中，CO平衡转化率为75%
C.对比实验1、2可知，增大催化剂比表面积可加快反应速率
D.对比实验1、3可知，该反应的
11.冠醚能与碱金属离子结合（如图所示），是有机反应很好的催化剂，能加快与环己烯的反应速率。

用结合常数表示冠醚与碱金属离子的结合能力，结合常数越大两者结合能力越强。
碱金属离子 结合常数 冠醚 （直径：204pm） （直径：276pm）
冠醚A（空腔直径：260～320pm） 199 1183
冠醚B（空腔直径：170～220pm） 371 312
下列说法不正确的是（ ）
A.推测结合常数的大小与碱金属离子直径、冠醚空腔直径有关
B.实验 中：①＞②＞③
C.冠醚通过与结合将携带进入有机相，从而加快反应速率
D.为加快与环己烯的反应速率，选择冠醚A比冠醚B更合适
12.已知是一种有机二元弱碱。常温下，某溶液中的物质的量浓度之和为，测得溶液中含微粒的分布系数随变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.曲线①表示
B.常温下，时溶液中
C.等体积、等物质的量浓度的溶液与盐酸混合后，溶液中：
D.的平衡常数
13.氨氧化法是工业制硝酸的常见方法。
第一步：合成氨。
（1）传统方法：在恒温恒容的密闭容器中，进行如下化学反应：，对该反应的条件进行探究，下列实验措施与结论正确对应的是___________（填字母）。
A.通过更换不同种类的催化剂，可以调节平衡时原料的转化率
B.反应装置保持在相对较低的温度下，将有利于该反应的自发进行
C.在反应过程中任意时刻移除部分产物，都可以使反应正向进行，但该反应的平衡常数保持不变
D.当检测到装置内的保持不变时，不一定能说明反应已经达到平衡状态
（2）铁基循环制氨：如图所示，工作时，使用熔融的电解质通过两步循环实现氨的合成，该工艺合成氨的化学方程式为_______。
（3）电解法在常温常压下实现合成氨：工作时，电极生成的微观示意图如图所示，其中电解液为溶有三氟甲硝酸锂和乙醇的惰性有机溶剂。电极上生成的电极反应式为_______。
第二步：氮氧化物的制备。
（4）氨催化氧化生成后，氧化生成的总反应为，可分两步进行，其反应过程中的能量变化示意图如图所示：
.
.
决定氧化反应速率的步骤是_______（填“”或“”）。
（5）已知：，将一定物质的量的充入某恒容密闭容器中，测得不同温度下和的平衡体积分数如图所示：
①代表的曲线是_______（填“”或“”）。
②假设平衡时体系的总压为，则A点温度下的平衡常数_______（用含的表达式表示），的平衡转化率_______（保留3位有效数字）。
第三步；硝酸的制备。
（6）已知：，则_______。
14.用下列反应处理航天员呼吸产生的，可实现空间站中的循环利用。
Sabatier反应：
光解水反应：
（1）Sabatier反应的能量变化如图，该反应是_________（填“放热”或“吸热”）反应。已知、、的键能分别为、、，则的键能为_________。
（2）在恒温、恒容的密闭体系中，仅发生Sabatier反应，下列描述能说明该反应已经达到最大限度的是___________（填字母）。
A.的体积分数不再改变
B.、、、的物质的量之比为1：4：1：2
C.单位时间内，消耗同时生成
D.单位时间内，断裂键的同时断裂键
（3）120℃时将和通入的恒容密闭容器中发生Sabatier反应，测得部分物质的物质的量随时间的变化如图。
①在0 4min内，_________。
②4min末，消耗的速率_________生成的速率（填“>”“<”或“=”）。
（4）光解水反应是采用新型复合光催化剂（），使水在太阳光下高效分解，原理如图。
该反应的能量转化形式为_________。反应Ⅰ的化学方程式为_________。
15.甲基叔戊基醚（TAME，简写为T）常用作汽油添加剂。在催化剂作用下，通过甲醇（简写为M）与2-甲基-2-丁烯（简写为A）的液相反应制得。通过控制条件，体系中主要发生如下反应（B为2-甲基-1-丁烯的简写，不考虑其他副反应）：
反应ⅰ：
反应ⅱ：
反应ⅲ：
（1）磷钼酸（）可作为制备TAME反应催化剂的浸渍试剂。已知钼元素位于第五周期第ⅥB族，核外电子排布与Cr相似。基态钼原子的价层电子排布式为_____。
（2）比较_____（填“>”、“<”或“=”）。
（3）我国学者团队对制备TAME反应的催化剂进行了研究。研究表明：用不同浓度（1～3%）的磷钼酸浸渍催化剂，浓度越大催化剂催化活性越好。用浓度分别为1%、2%、3%的磷钼酸浸渍催化剂进行了三组实验，得到随时间的变化曲线如图所示。
①用3%的磷钼酸浸渍时，在4~6h内，T的平均生成速率为_____。
②下列说法正确的有_____。
A.三组实验中，反应速率都随反应进程一直增大
B.平衡后加入惰性溶剂四氢呋喃稀释，减小
C.催化剂可加快化学反应速率，提高甲醇的平衡转化率
D.降低温度，反应ⅰ和ⅱ的正、逆反应速率都减小
E.达到平衡后，加入M，不变
（4）研究团队继续研究其他条件不变时，不同醇烯比（甲醇M与烯烃A的起始物质的量浓度之比）对平衡的影响，当A起始浓度时，测得平衡时B和T的随的变化曲线如图。
当时，计算反应i的平衡常数_____（保留小数点后两位）。
答案以及解析
1.答案：C
解析：由题图可知，三种投料方式下，随温度升高，乙苯的转化率均逐渐增大，因此该反应为吸热反应，其他条件不变时，升高温度平衡正问移动，A正确；投料方式为时的α最高，可能的原因是与反应生成的发生反应：，使减小，促使平衡向问正反应方向移动，使乙苯的转化率增大，B正确；。只与温度有关，因此同温度下三种不同投料方式下反应的。相同，因此可以由题图中α点数据求720K时反应的。由于压强恒为1 atm，则由α点时乙苯转化率为10%可知，平衡时，，则代入可得，C错误；生产时用水蒸气代替，水蒸气与积碳发生反应：，可防止积碳并保持催化剂活性，D正确。
2.答案：C
解析：题图甲过程涉及O—H键等极性键的断裂，C—H键等极性键、C—C键等非极性键的形成，无非极性键的断裂，A错误；由题图乙知上转化为的能垒比Cu（111）面上高，说明上催化转化为的反应速率较慢，B错误；题图甲中产物有乙醇、乙烯，C正确；催化剂只能改变反应速率，不能改变平衡转化率，D错误。
3.答案：D
解析：A.改变条件后，正逆反应速率增大且相等，可能是加了催化剂；对前后气体分子数相等的化学反应，也可能是加压，A正确；
B.已知生成物的百分含量随温度的升高而增大，m为曲线的最高点，生成物的百分含量达到最大值，即建立了相应温度下的平衡状态，B正确；
C.曲线上B点表示在此温度下反应达到平衡时所能达到的最大转化率，A位于曲线以上，表示超过该温度下的最大转化率，此时平衡会向逆反应方向移动，>；C点位于曲线以下，表示未达到该温度下的最大转化率，此时平衡会向正反应方向移动，>，C正确；
D.A点时c（反应物）=c（生成物），不一定达到平衡状态，D错误；
答案选D。
4.答案：A
解析：A.由图可知，产物总自由能小于反应物总自由能，即，反应可自发进行，A正确；
B.同素异形体是指由同种元素组成而性质不同的单质，和是离子，不是单质，则三种微粒不互为同素异形体，B错误；
C.中所有磷原子均为sp3杂化，只有一种化学环境的磷原子，C错误；
D.制备需要得到一个电子，发生还原反应，D错误；
故选A。
5.答案：D
解析：略
6.答案：B
解析：A.A点，未达到平衡，故A错误；
B.随着温度升高，的消耗速率大于的消耗速率的二倍，则逆反应速率大于正反应速率，说明温度升高，平衡逆向移动，是放热反应，则正反应的活化能小于逆反应的活化能，故B正确；
C.该反应为放热反应，温度升高，K减小，由图可知，C点温度最低，则K最大，故，故C错误；
D.300℃时，反应达平衡后缩小容器体积，平衡不移动，但是体积缩小，各组分浓度均增加，故D错误。
故选B。
7.答案：C
解析：略
8.答案：D
解析：A.步骤I涉及碳氢键的断裂和氢氧键的形成，步骤Ⅱ中涉及碳氧键形成，不涉及非极性键的变化，A错误；
B.已知：直接参与化学键变化的元素被替换为更重的元素时，反应速率会变慢，活化能变大，则与反反应的能量变化应为图中曲线c，反应的活化能更大，B错误；
C.由图可知，生成物能量低于反应物的能量，则反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，甲醇产量减小，C错误；
D.根据反应机理可知，若与反应，生成的氘代甲醇可能为或，共两种，D正确；
故选D。
9.答案：B
解析：A.反应①②同时发生，反应②会破坏反应①的平衡，所以两个反应应该同时达到平衡，故A正确；
B.由图可知，550～600℃条件下，甲烷的转化率大于二氧化碳的转化率，说明升温更有利于反应①，故B错误；
C.升高温度和增大压强，化学反应速率均增大，则加热、加压时，反应①②的反应速率均会增大，故C正确；
D.由方程式可知，反应①中氢气与一氧化碳的物质的量比始终为1.0，则氢气与一氧化碳的物质的量比始终低于1.0说明发生了反应②，故D正确；
故选B。
10.答案：D
解析：A.结合实验目的可知，实验1、2是验证催化剂比表面积对化学反应速率的影响，催化剂只影响反应速率不影响化学平衡，故达到平衡时，CO平衡浓度相同，即，故A正确；
B.由表格数据可知，实验2中，CO转化浓度为，平衡转化率为，故B正确；
C.对比实验1、2可知，实验2到达平衡的时间比实验1到达平衡的时间短，说明反应速率大，实验2的催化剂比表面积比实验1的大，可知，增大催化剂比表面积可加快反应速率，故C正确；
D.结合实验目的可知，实验1、3是验证温度对化学反应速率的影响，实验3的温度比实验1的温度高，平衡时，实验3中CO平衡浓度比实验1中CO平衡浓度大，即平衡逆向移动，温度升高平衡向吸热方向移动，说明升高温度，该反应正向移动，该反应为放热反应，即该反应的，故D错误；
故选D。
11.答案：B
解析：A.从表中数据可以看出，冠醚的空腔直径与或直径接近时，结合常数大，由此可推测结合常数的大小与碱金属离子直径、冠醚空腔直径有关，A正确；
B.冠醚A结合的能力弱于结合的能力，所以可将冠醚A中的部分替代出来，由实验 中，可得出：①＞③＞②，B不正确；
C.冠醚与结合，从而将携带进入有机相，催化与环己烯的反应，从而加快反应速率，C正确；
D.由表中数据可推出，冠醚A结合的能力比冠醚B强，为加快与环己烯的反应速率，选择冠醚A比冠醚B更合适，D正确；
故选B。
12.答案：B
解析：B.当pH=11时，，根据，则，故B正确。
13.答案：（1）BCD
（2）
（3）
（4）
（5）b；；
（6）-447.3
解析：（1）A.催化剂不能使平衡移动，通过更换不同种类的催化剂，不能改变平衡时原料的转化率，故A错误；
B.该反应焓变小于0、熵变小于0，反应装置保持在相对较低的温度下，将有利于该反应的自发进行，故B正确；
C.平衡常数只与温度有关，在反应过程中任意时刻移除部分产物，都可以使反应正向进行，但该反应的平衡常数保持不变，故C正确；
D.若投料比等于系数比，是恒量，当检测到装置内的保持不变时，不一定能说明反应已经达到平衡状态，故D正确；
选BCD。
（2）根据图示，氮气、水反应生成氨气和氧气，该工艺合成氨的化学方程式为。
（3）根据图示，氮气得电子生成氨气，电极上生成的电极反应式为。
（4）活化能越大，反应速率越慢，慢反应决定总反应速率，决定氧化反应速率的步骤是II。
（5）①正反应放热，升高温度、平衡逆向移动，含量增大，代表的曲线是。
②假设平衡时体系的总压为，由图可知，A点温度下，和的体积分数相等，则和的分压均为，则A点温度下的平衡常数，设初始通入amol，转化的的物质的量为xmol，a-x=0.5x，x=，的平衡转化率。
（6）①
②，则根据盖斯定律，将①×3+②×2得。
14.答案：（1）放热；462
（2）AD
（3）；=
（4）光能转化为化学能（或太阳能转化为化学能）；
解析：（1）该反应反应物总能量高于生成物总能量，为放热反应；由图可知，Sabatier反应的反应热=-260kJ/mol=反应物总键能-生成物总键能，设O-H键的键能为xkJ/mol，故，解得x=462，故的键能为：462kJ/mol；
（2）A.的体积分数不再改变时，该反应达到最大限度，A正确；
B.、、、的物质的量之比为1：4：1：2，不能判断达到最大限度，B错误；
C.单位时间内，消耗同时生成，均为正反应方向，不能判断达到最大限度，C错误；
D.单位时间内，断裂（消耗1molH2）键的同时断裂键（消耗0.5molH2O），正逆反应速率相等，能判断达到最大限度，D正确；
故选AD；
（3）①在0 4min内，；
②4min末，消耗氢气4mol，生成甲烷1mol，10min时甲烷的物质的量仍为1mol，故4min已经达到平衡，正逆反应速率相等，故消耗的速率=生成的速率；
（4）由图可知：反应I为，反应II为：。
水在太阳光下高效分解，能量转化形式为：光能转化为化学能（或太阳能转化为化学能）；反应Ⅰ的化学方程式为：。
15.答案：（1）
（2）>
（3）；BDE
（4）6.25
解析：（1）已知钼元素位于第五周期第ⅥB族，核外电子排布与Cr相似，Cr价电子排布式为，则基态钼原子的价层电子排布式为；故答案为：。
（2）根据第一个方程式是第三个方程式减去第二个方程式得到，则>；故答案为：>。
（3）①根据用不同浓度（1～3%）的磷钼酸浸渍催化剂，浓度越大催化剂催化活性越好。则曲线是代表为3%的磷钼酸浸渍时，在4~6h内，T的平均生成速率为；故答案为：。
②A.三组实验中，磷钼酸的浓度逐渐减少，反应速率都随反应进行一直减小，故A错误；
B.平衡后加入惰性溶剂四氢呋喃稀释，c（A）减小，反应ⅰ的平衡常数不变，减小，故B正确；C.催化剂可加快化学反应速率，但不能提高甲醇的平衡转化率，故C错误；D.降低温度，速率都减小即反应ⅰ和ⅱ的正、逆反应速率都减小，故D正确；E.达到平衡后，c（T）不变，反应ⅱ平衡逆向移动，c（B）减小，但反应ⅲ平衡常数只与温度有关，故E正确；综上所述，答案为：BDE。
（4）根据题中A起始浓度时，则，
，则，，则反应ⅰ的平衡常数；故答案为：6.25。