《高考快车道》选择题突破8　反应机理　反应速率及化学平衡（课后习题）（学生版）（有答案）高三 二轮专题复习讲义 化学

选择题突破八　反应机理　反应速率及化学平衡
1.(2025·广东汕头一模)一定温度下,利用测压法在刚性反应器中研究固体催化剂作用下的A的分解反应:A(g)B(g)+2C(g)。体系的总压强p随时间t的变化如表所示:
t/min 0 100 150 250 420 500 580
p/kPa 12.1 13.3 13.9 15.1 17.14 x 19.06
下列说法不正确的是(　　)
A.100~150 min,消耗A的平均速率为0.006 kPa·min-1
B.其他条件不变,420 min时向刚性容器中再充入少量A,反应速率比420 min时大
C.推测x为18.1
D.升高体系温度,不一定能加快反应速率
2.(2025·山东卷)用肼(N2H4)的水溶液处理核冷却系统内壁上的铁氧化物时,通常加入少量CuSO4,反应原理如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.N2是还原反应的产物
B.还原性:N2H4C.处理后溶液的pH增大
D.图示反应过程中起催化作用的是Cu2+
3.某温度下,在金表面发生反应:2N2O(g)2N2(g)+O2(g),其速率方程式为v=kcn(N2O)(k为速率常数)。反应过程中,c(N2O)与S(催化剂)及时间关系如图所示。已知T1/2(半衰期)为反应物消耗一半所用的时间,下列叙述错误的是(　　)
A.n=2,Ⅰ条件下k=0.075 mol·L-1·min-1
B.其他条件相同,S(催化剂)越大,k越大
C.其他条件相同,c(N2O)增大,反应速率不变
D.该温度下,当S(催化剂)=450 m2·g-1,=3.0 mol·L-1时,T1/2为20 min
4.氮氧化物的排放是导致酸雨的原因。某研究小组利用反应探究NO的转化:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)　ΔH<0,向容积均为1 L的两个密闭容器中分别加入2 mol CO(g)和2 mol NO(g),探究绝热恒容和恒温恒容条件下压强随时间的变化曲线,如图所示。下列有关说法错误的是(　　)
A.乙为恒温恒容条件下发生的反应
B.甲容器中NO的平衡转化率为
C.反应平衡常数:MD.甲容器压强先增大的原因是反应放热,产生的热量使体系温度升高,压强增大
5.(2024·江苏卷)二氧化碳加氢制甲醇过程中的主要反应(忽略其他副反应)为:
①CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH1=+41.2 kJ·mol-1
②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH2
225 ℃、8×106 Pa下,将一定比例CO2、H2混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及L1、L2、L3…位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、CO和CH3OH的体积分数如图所示。下列说法正确的是 (　　)
A.L4处与L5处反应①的平衡常数K相等
B.反应②的焓变ΔH2>0
C.L6处的H2O的体积分数大于L5处
D.混合气从起始到通过L1处,CO的生成速率小于CH3OH的生成速率
6.(2025·辽宁抚顺二模)密闭容器中,发生A(g)+B(g)2C(g)　ΔH1和A(g)+B(g)D(g)　ΔH2两个竞争反应,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2C(g)D(g)　　ΔH=ΔH1+ΔH2
D.加入催化剂Ⅱ更有利于D的生成
7.三甲胺N(CH3)3是重要的化工原料。我国科学家利用(CH3)2NCHO(简称DMF)在铜催化作用下转化得到N(CH3)3,计算机模拟单个DMF分子在铜催化剂表面的反应历程如图所示(*表示物质吸附在铜催化剂上),下列说法错误的是(　　)
A.该反应为放热反应,降温可提高DMF的平衡转化率
B.该历程包含6个基元反应,最大能垒(活化能)为1.19 eV
C.设法提高N(CH3)3+OH*+H*N(CH3)3(g)+H2O(g)的速率可以提高总反应速率
D.若1 mol DMF完全转化为三甲胺,则会吸收1.02 eV·NA的能量
8.(2025·黑龙江齐齐哈尔二模)一定温度下,向密闭容器中通入等物质的量的T(g)和W(g)发生反应:T(g)+W(g)X(g)+P(g),该反应由两步完成:①T(g)+W(g)Y(g)+P(g),②Y(g)X(g),其中反应②v(正)=k正·c(Y),v(逆)=k逆·c(X),测得X、Y的物质的量浓度c随时间t的变化曲线如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.平衡时,c(P)=1.0 mol·L-1
B.30 s时,反应②k正∶k逆=1
C.Y是该反应的催化剂
D.Y浓度达到最大值时,反应①未达到平衡状态,此时v(正)>v(逆)
9.CO2的有效利用对发展碳循环经济产生了巨大的影响。其中利用CO2和H2,在一定条件下合成乙醇的反应为2CO2(g)+6H2(g)C2H5OH(g)+3H2O(g)　ΔH。向2 L刚性不可变容器中充入1 mol CO2和3 mol H2,单位时间内测得CO2的转化率随温度变化关系如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.上述反应的ΔH>0
B.混合气体的密度保持不变时,说明该反应达平衡状态
C.c点平衡后,向容器中再充入等量原反应气体,达新平衡时,CO2的转化率增大
D.反应从开始到a点需5 min,5 min内用H2表示的反应速率为0.3 mol·L-1·min-1
参考答案
1.B　解析 反应A(g)B(g)+2C(g),反应前后气体压强变化和生成C的量成正比,同时A的变化为变化量的一半,用压强代表浓度,则100~150 min体系压强变化=13.9 kPa-13.3 kPa=0.6 kPa,消耗A的平均速率==0.006 kPa·min-1,故A正确;0~100 min,压强变化为1.2 kPa,150~250 min,压强变化为1.2 kPa,则100~500 min,体系压强变化1.2×4 kPa=4.8 kPa,则500 min时,体系压强=13.3 kPa+4.8 kPa=18.1 kPa,故C正确;由C项分析可知,随着反应的进行,A的物质的量减少,但反应速率不变,所以,其他条件不变,420 min时向刚性容器中再充入少量A,反应速率与420 min时相等,故B错误;反应在催化剂表面反应,升高体系温度,催化剂活性减小时,反应速率减小,不一定能加快反应速率,故D正确。
2.C　解析 该反应总化学方程式为2Fe3O4+N2H4+12H+6Fe2++N2↑+8H2O。N2是氧化反应的产物,A项错误;N2H4为还原剂,还原性:N2H4>Fe2+,B项错误;由反应原理可知,H+被消耗,处理后溶液的pH增大,C项正确;图示反应过程中起催化作用的是[Cu(N2H4)2]2+,D项错误。
3.A　解析 根据如图所示,Ⅰ和Ⅲ条件相同,起始浓度不同,但反应速率相同,说明反应速率与起始浓度无关,所以n=0,k=v(N2O)=0.075 mol·L-1·min-1,A错误;对比Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ,Ⅱ中S(催化剂)最大,反应速率越大,k越大,Ⅰ和Ⅲ的S(催化剂)相同,反应速率相同,k相同,所以在其他条件相同时,S(催化剂)越大,k越大,B正确;由以上分析,c(N2O)与反应速率无关,C正确;由图可知,在条件Ⅰ,S(催化剂)=450 m2·g-1,c(N2O)起始=3.0 mol·L-1消耗一半即消耗1.5 mol·L-1所用的时间为20 min,所以半衰期为20 min,D正确。
4.B　解析 由图可知,反应中甲容器的压强大于乙容器,则甲为绝热恒容条件下发生的反应、乙为恒温恒容条件下发生的反应,故A正确;设恒温恒容条件下发生的反应,平衡时生成氮气的物质的量为a mol,由方程式可知,平衡时,混合气体的总物质的量为(4-a) mol,由气体的压强之比等于物质的量之比可得:,解得a=,则一氧化氮的转化率为,该反应为放热反应,绝热恒容条件下,反应温度升高,平衡向逆反应方向移动,一氧化氮的转化率减小,则甲容器中一氧化氮的平衡转化率小于,故B错误;该反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小,绝热恒容条件下,反应温度升高,则M点反应温度高于N点,平衡常数小于N点,故C正确;绝热恒容条件下,反应温度升高,会使容器中气体压强增大,则甲容器压强先增大的原因是反应放热,产生的热量使体系温度升高,压强增大,故D正确。
5.C　解析 图中白圈标记的曲线代表气体温度,L4处与L5处对应的温度不同,平衡常数只与温度有关,故L4处与L5处反应①的平衡常数不同,A项错误;由图可知,随着气体在绝热反应管中前进,气体温度不断升高,说明有热量放出,而反应①ΔH1>0,故反应②ΔH2<0,B项错误;从L5到L6,甲醇的体积分数逐渐增加,说明反应②在向右进行,反应②消耗CO,而CO体积分数没有明显变化,说明反应①也在向右进行,反应①为气体分子数不变的反应,其向右进行时,n(H2O)增大,反应②为气体分子数减小的反应,且没有H2O的消耗与生成,故n总减小而n(H2O)增加,即H2O的体积分数会增大,故L6处的H2O的体积分数大于L5处,C项正确;L1处,CO的体积分数大于CH3OH的,说明生成的CO的物质的量大于CH3OH的,两者反应时间相同,说明CO的生成速率大于CH3OH的生成速率,D项错误。
6.D　解析 第2个反应为气体体积减小的反应,增大压强会使反应正向进行,导致A和B的浓度减小,从而导致第1个反应逆向进行,导致C的浓度减小,A错误;根据反应历程可知,第2个反应为放热反应,第1个反应为吸热反应,升高温度会使第2个反应向进行,使第1个反应正向进行,最终会导致D的浓度减小,B错误;根据盖斯定律可得:2C(g)D(g)　ΔH=ΔH2-ΔH1,C错误;催化剂Ⅱ能够使第2个反应的活化能降得更低,故更有利于D的生成,D正确。
7.D　解析 由图可知,该反应为反应物总能量高于生成物总能量的放热反应,降低温度,平衡向正反应方向移动,DMF的平衡转化率增大,故A正确;由图可知,该历程包含6个基元反应,最大能垒(活化能)为1.19 eV,故B正确;反应的活化能越大,反应速率越慢,总反应的速率取决于慢反应,由图可知,最大能垒(活化能)为1.19 eV,反应的方程式为N(CH3)3+OH*+H*N(CH3)3(g)+H2O(g),故C正确;由反应物和生成物的相对能量可知,反应放热为0 eV-(-1.02 eV)=1.02 eV,1 mol DMF完全转化为三甲胺,则会释放出1.02 eV·NA的能量,故D错误。
8.D　解析 由图可知,平衡时X、Y的浓度分别为2.5 mol·L-1、1.0 mol·L-1,则由方程式可知,P的浓度为2.5 mol·L-1+1.0 mol·L-1=3.5 mol·L-1,故A错误;由图可知,30 s时X、Y的浓度相等,但反应②未达到平衡,正反应速率大于逆反应速率,正反应速率常数大于逆反应速率,故B错误;由方程式可知,Y是反应①的生成物、反应②的反应物,所以Y是反应的中间产物,故C错误;由图可知,Y浓度达到最大值后,Y的浓度逐渐减小,说明反应①未达到平衡状态且反应正向进行,所以此时正反应速率大于逆反应速率,故D正确。
9.C　解析 根据图像知,b点之前,单位时间内,随着温度的升高,速率加快,所以二氧化碳的转化率增大,但b点之后,温度升高,不利于平衡正向移动,导致二氧化碳的平衡转化率降低,所以推知上述反应为放热反应。b点之后图像上的点均为平衡点。根据分析可知,上述反应的ΔH<0,A错误;在2 L刚性不可变容器中发生反应,气体的总质量不变,容器的容积不变,所以气体的密度始终不变,则气体密度不变不能说明反应达到平衡状态,B错误;c点平衡后,向容器中再充入等量原反应气体,等效于加压,则会使平衡正向移动,达新平衡时,CO2的转化率增大,C正确;a点,二氧化碳转化率为50%,则转化的二氧化碳的物质的量为0.5 mol,转化的氢气的物质的量为0.5 mol×3=1.5 mol,根据速率公式可知,5 min内用H2表示的反应速率为0.15 mol·L-1·min-1,D错误。