2025版高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)課件 選擇題突破8 反應(yīng)機理 反應(yīng)速率及化學(xué)平衡

選擇題突破八反應(yīng)機理反應(yīng)速率及化學(xué)平衡突破點1化學(xué)反應(yīng)機理分析突破點2化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡目錄索引

突破點1化學(xué)反應(yīng)機理分析聚焦核心要點1.反應(yīng)歷程中的能量變化圖像(1)活化能-反應(yīng)歷程圖像及分析[1]A+B—C→[A…B…C]→A—B+C

①以上為一種基元反應(yīng),其中正反應(yīng)活化能Ea正=b-a,逆反應(yīng)活化能Ea逆=b-c,ΔH=Ea正-Ea逆。②過渡態(tài)([A…B…C])不穩(wěn)定中間體:在多步反應(yīng)中兩個過渡態(tài)之間的是中間體,中間體很活潑,壽命很短,但是會比過渡態(tài)更穩(wěn)定些①反應(yīng)熱取決于反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的相對大小,僅由部分反應(yīng)物和部分生成物的總能量,不能判斷反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)。②從反應(yīng)物至最高點的能量數(shù)值代表正反應(yīng)的活化能(E1),從最高點到生成物的能量數(shù)值代表逆反應(yīng)的活化能(E2)。③催化劑只能改變正、逆反應(yīng)的活化能,從而改變反應(yīng)速率,但不能改變反應(yīng)的ΔH。【應(yīng)用示例1】下面是丙烷(用RH表示)的氯化和溴化反應(yīng)時的相對能量變化圖(已知1eV=1.6×10-19J)及產(chǎn)率關(guān)系。(1)1molRH(g)完全生成1molRCl(g)放熱

J。

(2)穩(wěn)定性Br·

Cl·。

(3)以丙烷、鹵素、氫氧化鈉溶液為原料制備2-丙醇,更優(yōu)越的是_______(填“Br2”或“Cl2”)。

(4)溴代的決速反應(yīng)是第

步;氯代的決速反應(yīng)是第

步。

NA×1.6×10-19(a-b)>Br2一一解析:(1)由圖可知,1個RH(g)分子轉(zhuǎn)化成RCl(g)放熱1.6×10-19(a-b)

J,則1

mol

RH(g)完全生成1

mol

RCl(g)放熱NA×1.6×10-19(a-b)

J;(2)由圖可知,Br·的能量比Cl·低,則Br·比Cl·穩(wěn)定;(3)由題目信息可知,丙烷和Br2發(fā)生取代反應(yīng)時,比和Cl2發(fā)生取代反應(yīng)更加容易生成CH3CH(X)CH3,CH3CH(X)CH3在NaOH水溶液中發(fā)生水解反應(yīng)可以得到2-丙醇,則以丙烷、鹵素、氫氧化鈉溶液為原料制備2-丙醇,Br2優(yōu)于Cl2;(4)由圖可知,溴代和氯代第一步的反應(yīng)活化能大于第二步,說明第一步反應(yīng)速率小于第二步,則溴代和氯代第一步都是決速反應(yīng)。(2)催化機理能壘圖[2]①在催化機理能壘圖中,有幾個活化狀態(tài),就有幾個基元反應(yīng)?？梢杂脠D中每步基元反應(yīng)前后的活性物質(zhì),寫出其熱化學(xué)方程式。注意:如果縱坐標(biāo)相對能量的單位是電子伏特(eV),焓變應(yīng)轉(zhuǎn)化成每摩爾。②每步基元反應(yīng)的快慢取決于其能壘的大小,能壘越大,反應(yīng)速率越慢。例如:在Rh催化下,甲酸分解制H2反應(yīng)的過程如圖所示。其中帶“*”的物種表示吸附在Rh表面,該反應(yīng)歷程中決定反應(yīng)速率步驟的化學(xué)方程式為HCOOH*═HCOO*+H*;甲酸分解制H2的熱化學(xué)方程式可表示為HCOOH(g)═CO2(g)+H2(g)

ΔH=-0.16NAeV·mol-1(阿伏加德羅常數(shù)的值用NA表示)。鏈接高考[1](2022·湖南卷改編)反應(yīng)物(S)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物(P或P·Z)的能量與反應(yīng)歷程的關(guān)系如圖所示:下列說法正確的是(

)A.歷程Ⅰ是放熱反應(yīng)

B.平衡時P的產(chǎn)率:Ⅱ>ⅠC.生成P的速率:Ⅲ>Ⅱ

D.歷程Ⅳ中,Z有催化作用A解析:由圖可知,歷程Ⅰ中S的總能量大于產(chǎn)物P的總能量,因此歷程Ⅰ是放熱反應(yīng),A正確;歷程Ⅱ中使用了催化劑X,但是催化劑不能改變平衡產(chǎn)率,因此兩個歷程平衡時P的產(chǎn)率相同,B錯誤;歷程Ⅲ中由S·Y轉(zhuǎn)化為P·Y的活化能高于歷程Ⅱ中由S·X轉(zhuǎn)化為P·X的活化能,由于這兩步反應(yīng)分別是兩個歷程的決速步驟,因此生成P的速率:Ⅲ<Ⅱ,C錯誤;歷程Ⅳ中S吸附到Z表面生成S·Z,然后S·Z轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物P·Z,由于P·Z沒有轉(zhuǎn)化為P+Z,因此,Z沒有催化作用,D錯誤。鏈接高考[2]1.(2024·甘肅卷)甲烷在某含Mo催化劑作用下部分反應(yīng)的能量變化如圖所示,下列說法錯誤的是(

)A.E2=1.41eVB.步驟2逆向反應(yīng)的ΔH=+0.29eVC.步驟1的反應(yīng)比步驟2快D.該過程實現(xiàn)了甲烷的氧化C2.(2024·北京卷)苯在濃硝酸和濃硫酸作用下,反應(yīng)過程中能量變化示意圖如下。下列說法不正確的是(

)CA.從中間體到產(chǎn)物,無論從產(chǎn)物穩(wěn)定性還是反應(yīng)速率的角度均有利于產(chǎn)物ⅡB.X為苯的加成產(chǎn)物,Y為苯的取代產(chǎn)物C.由苯得到M時,苯中的大π鍵沒有變化D.對于生成Y的反應(yīng),濃硫酸作催化劑3.(2022·山東卷改編)在NO催化下,丙烷與氧氣反應(yīng)制備丙烯的部分反應(yīng)機理如圖所示。(1)含N分子參與的反應(yīng)

(填“一定”或“不一定”)有電子轉(zhuǎn)移。

(2)由NO生成HONO的反應(yīng)歷程有

種。

(3)增大NO的量,C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率

。

(4)在NO催化下丙烷與O2反應(yīng)制備丙烯的總反應(yīng)方程式為

;當(dāng)主要發(fā)生包含②的歷程時,最終生成的水的量

。

一定

2不變

2C3H8+O2

2C3H6+2H2O不變

解析:(1)根據(jù)反應(yīng)機理圖知,含N分子發(fā)生的反應(yīng)有NO+·OOH═NO2+·OH、NO+NO2+H2O═2HONO、NO2+·C3H7═C3H6+HONO、HONO═NO+·OH,NO、NO2、HONO中N元素的化合價依次為+2價、+4價、+3價,上述反應(yīng)中均有元素化合價的升降,都為氧化還原反應(yīng),一定有電子轉(zhuǎn)移;(2)根據(jù)圖示,由NO生成HONO的反應(yīng)歷程有2種;(3)NO是催化劑,增大NO的量,C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率不變;(4)無論反應(yīng)歷程如何,反應(yīng)物為C3H8和O2、生成物為C3H6和H2O,在NO催化下丙烷與O2反應(yīng)制備丙烯的總反應(yīng)都為2C3H8+O2

2C3H6+2H2O,當(dāng)主要發(fā)生包含②的歷程時,最終生成的水的量不變。【應(yīng)用示例2】Cu-Ce-Ox固溶體作為金屬催化劑,能有效促進電化學(xué)還原,反應(yīng)產(chǎn)生CH4和C2H4的共同中間體*CO在催化劑表面的反應(yīng)機理如圖所示。(1)Cu-Ce-Ox固溶體催化劑對生成

有較高選擇性。

(2)制約CO2還原為C2H4反應(yīng)速率的是

。

(3)由*CO生成*OH的反應(yīng)為

。

CH4*CH—COH→C—COH*CO+5H++5e-═CH4+*OH解析:(1)由圖像分析,生成甲烷的最大能壘相對能量低,所以在該催化劑表面更容易生成甲烷,即Cu-Ce-Ox固溶體催化劑對生成CH4有較高選擇性;(2)制約反應(yīng)速率的應(yīng)該是能壘最高的吸熱反應(yīng),所以制約CO2還原為C2H4反應(yīng)速率的是*CH—COH→C—COH;(3)反應(yīng)在催化劑表面吸附狀態(tài)下發(fā)生,由圖像可知是H+參加反應(yīng),所以由*CO生成*OH的反應(yīng)為*CO+5H++5e-═CH4+*OH。2.物質(zhì)轉(zhuǎn)化—循環(huán)圖示及分析[3]在機理圖中,通覽全圖,找準(zhǔn)一“劑”三“物”一“劑”催化劑“先消耗后生成”——催化劑在機理圖中多數(shù)是以完整的循環(huán)出現(xiàn)的,以催化劑粒子為主題的多個物種一定在機理圖中的主線上三“物”反應(yīng)物“只進不出”——通過一個箭頭進入整個歷程的物質(zhì)一般是反應(yīng)物生成物“只出不進”——通過一個箭頭最終脫離整個歷程的物質(zhì)多是產(chǎn)物中間體“先生成后消耗”——通過一個箭頭脫離整個歷程,但又生成的是中間體,通過兩個箭頭進入整個歷程的中間物質(zhì)也是中間體,中間體有時在反應(yīng)歷程中用“[

]”標(biāo)出如下圖所示:最后依據(jù)判斷的反應(yīng)物、生成物形成總化學(xué)方程式。

鏈接高考[3](2020·全國Ⅰ卷)銠的配合物離子[Rh(CO)2I2]-可催化甲醇羰基化,反應(yīng)過程如圖所示。下列說法錯誤的是(

)A.CH3COI是反應(yīng)中間體B.甲醇羰基化反應(yīng)為CH3OH+COCH3CO2HC.反應(yīng)過程中Rh的成鍵數(shù)目保持不變D.存在反應(yīng)CH3OH+HI→CH3I+H2OC解析:題干中明確指出,銠配合物[Rh(CO)2I2]-有催化作用,用于催化甲醇羰基化。由題干中提供的反應(yīng)機理圖可知,銠配合物在整個反應(yīng)歷程中成鍵數(shù)目、配體種類等均發(fā)生了變化;并且也可以觀察出,甲醇羰基化反應(yīng)所需的反應(yīng)物除甲醇外還需要CO,最終產(chǎn)物是乙酸;因此,凡是出現(xiàn)在歷程中的,既非反應(yīng)物又非生成物的物種如CH3COI以及各種配離子等,都可視作中間物種。通過分析可知,CH3COI屬于甲醇羰基化反應(yīng)的反應(yīng)中間體,可與水作用,生成最終產(chǎn)物乙酸的同時,也可以生成使甲醇轉(zhuǎn)化為CH3I的HI,A正確;通過分析可知,甲醇羰基化反應(yīng),反應(yīng)物為甲醇以及CO,產(chǎn)物為乙酸,方程式可寫成:CH3OH+COCH3CO2H,B正確;通過分析可知,銠配合物在整個反應(yīng)歷程中,成鍵數(shù)目、配體種類等均發(fā)生了變化,C錯誤;通過分析可知,反應(yīng)中間體CH3COI與水作用生成的HI可以使甲醇轉(zhuǎn)化為CH3I,方程式可寫成:CH3OH+HI→CH3I+H2O,D正確。精研核心命題命題角度1活化能—反應(yīng)歷程圖像及分析例1(2024·河南六市調(diào)研)X→Y反應(yīng)分兩步進行,在催化劑Cat1、Cat2作用下能量變化如圖所示。下列敘述正確的是(

)A.Cat1作用下,第二步反應(yīng)為決速反應(yīng)B.兩種催化劑不改變總反應(yīng)能量變化C.催化劑可以改變生成物Y的平衡濃度D.升高溫度,第一步反應(yīng)加快,第二步反應(yīng)減慢B解析:化學(xué)反應(yīng)速率取決于慢反應(yīng),由圖可知,Cat1作用下第一步反應(yīng)的活化能大于第二步,則第一步反應(yīng)為慢反應(yīng),為決速反應(yīng),故A錯誤;總反應(yīng)的能量變化取決于反應(yīng)物的總能量和生成物總能量的差值,與催化劑無關(guān),故兩種催化劑不改變總反應(yīng)能量變化,故B正確;催化劑改變反應(yīng)歷程,降低反應(yīng)活化能,加快化學(xué)反應(yīng)速率,但是不能使平衡發(fā)生移動,故催化劑不可以改變生成物Y的平衡濃度,故C錯誤;升高溫度,第一步反應(yīng)加快,第二步反應(yīng)也加快,故D錯誤。[變式演練1](2024·安徽卷)某溫度下,在密閉容器中充入一定量的X(g),發(fā)生下列反應(yīng):X(g)Y(g)(ΔH1<0),Y(g)Z(g)(ΔH2<0),測得各氣體濃度與反應(yīng)時間的關(guān)系如下圖所示。下列反應(yīng)歷程示意圖符合題意的是(

)B解析:由Y曲線可知,Y的量先增加后減少,說明X(g)

Y(g)的速率比Y(g)

Z(g)的速率大,即第一個反應(yīng)的活化能小于第二個反應(yīng)的活化能,C、D錯誤;由兩個反應(yīng)的焓變均小于0,可知A錯誤,B正確。命題角度2催化機理能壘圖例2(2021·山東卷)18O標(biāo)記的乙酸甲酯在足量NaOH溶液中發(fā)生水解,部分反應(yīng)歷程可表示為:

B[變式演練2](雙選)(2024·山東新泰一中二模)Pd催化過氧化氫分解制取O2的反應(yīng)歷程和相對能量變化情況如圖所示,其中吸附在Pd催化劑表面上的物種用*標(biāo)注。下列說法錯誤的是(

)ACA.該反應(yīng)歷程中所有步驟的原子利用率均為100%C.催化劑Pd降低了H2O2分解反應(yīng)的活化能和焓變,加快了H2O2的分解速率D.整個催化分解過程中既有極性鍵的斷裂和形成,也有非極性鍵的斷裂和形成命題角度3物質(zhì)轉(zhuǎn)化—循環(huán)圖示及分析例3CO2/C2H4耦合反應(yīng)制備丙烯酸甲酯的反應(yīng)機理如圖所示,下列敘述錯誤的是(

)DA.LnNi能提高CO2、C2H4混合體系中活化分子百分?jǐn)?shù)B.總反應(yīng)方程式為CO2+CH2=CH2+CH3ICH2=CHCOOCH3+HIC.反應(yīng)①中斷裂的化學(xué)鍵有極性鍵和非極性鍵D.該反應(yīng)的原子利用率為100%解析:對反應(yīng)機理圖分析可知LnNi是催化劑,CO2、CH2=CH2、CH3I為反應(yīng)物,CH2=CHCOOCH3、HI為生成物,其他為中間產(chǎn)物。LnNi是催化劑,能降低反應(yīng)的活化能,提高反應(yīng)物中活化分子的百分?jǐn)?shù),A正確;CO2、CH2=CH2、CH3I為反應(yīng)物,CH2=CHCOOCH3、HI為生成物,則總反應(yīng)方程式為CO2+CH2=CH2+CH3I

CH2=CHCOOCH3+HI,B正確;反應(yīng)①中斷裂了極性鍵(C=O)和非極性鍵(C=C),C正確;由總反應(yīng)方程式可知,除目標(biāo)產(chǎn)物丙烯酸甲酯外還有HI生成,原子利用率不是100%,D錯誤。[變式演練3](2023·湖南卷)N2H4是一種強還原性的高能物質(zhì),在航天、能源等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。我國科學(xué)家合成的某Ru(Ⅱ)催化劑(用[L-Ru—NH3]+表示)能高效電催化氧化NH3合成N2H4,其反應(yīng)機理如圖所示。下列說法錯誤的是(

)A.Ru(Ⅱ)被氧化至Ru(Ⅲ)后,配體NH3失去質(zhì)子能力增強B.M中Ru的化合價為+3C.該過程有非極性鍵的形成D.該過程的總反應(yīng)式:4NH3-2e-═N2H4+2B分層訓(xùn)練層級1練真題·明考向1.(2023·浙江1月卷)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,氣態(tài)反應(yīng)物和生成物的相對能量與反應(yīng)歷程示意圖如下[已知O2(g)和Cl2(g)的相對能量為0],下列說法不正確的是(

)A.E6-E3=E5-E2B.可計算Cl—Cl鍵能為2(E2-E3)kJ·mol-1C.相同條件下,O3的平衡轉(zhuǎn)化率:歷程Ⅱ>歷程ⅠD.歷程Ⅰ、歷程Ⅱ中速率最快的一步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為ClO(g)+O(g)═O2(g)+Cl(g)

ΔH=(E5-E4)kJ·mol-1C解析:對比兩個歷程可知,歷程Ⅱ中增加了催化劑,降低了反應(yīng)的活化能,加快了反應(yīng)速率。催化劑能降低活化能,但是不能改變反應(yīng)的焓變,因此E6-E3=E5-E2,A正確;已知Cl2(g)的相對能量為0,對比兩個歷程可知,Cl(g)的相對能量為(E2-E3)

kJ·mol-1,則Cl—Cl鍵能為2(E2-E3)

kJ·mol-1,B正確;催化劑不能改變反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率,因此相同條件下,O3的平衡轉(zhuǎn)化率:歷程Ⅱ=歷程Ⅰ,C錯誤;活化能越低,反應(yīng)速率越快,由圖像可知,歷程Ⅱ中第二步反應(yīng)的活化能最低,所以速率最快的一步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為ClO(g)+O(g)═O2(g)+Cl(g)

ΔH=(E5-E4)

kJ·mol-1,D正確。2.(2024·河北卷)我國科技工作者設(shè)計了如圖所示的可充電Mg-CO2電池,以Mg(TFSI)2為電解質(zhì),電解液中加入1,3-丙二胺(PDA)以捕獲CO2,使放電時CO2還原產(chǎn)物為MgC2O4。該設(shè)計克服了MgCO3導(dǎo)電性差和釋放CO2能力差的障礙,同時改善了Mg2+的溶劑化環(huán)境,提高了電池充放電循環(huán)性能。對上述電池放電時CO2的捕獲和轉(zhuǎn)化過程開展了進一步研究,電極上CO2轉(zhuǎn)化的三種可能反應(yīng)路徑及相對能量變化如圖(*表示吸附態(tài))。下列說法錯誤的是(

)

D層級2練易錯·避陷阱3.(雙選)常溫下用S-In催化劑電催化還原CO2制甲酸的機理如圖1所示,反應(yīng)歷程如圖2所示,其中吸附在催化劑表面的物種用*標(biāo)注。下列說法錯誤的是(

)CDA.使用S-In催化劑能夠提高反應(yīng)物分子中活化分子的百分?jǐn)?shù)B.制甲酸過程的決速步驟為HCOO

*+H2O+e-→HCOOH

*+OH-C.催化劑S2-活性位點在催化過程中的作用是使水分解D.電催化還原CO2制甲酸反應(yīng)的ΔS>0解析:催化劑降低反應(yīng)的活化能,提高反應(yīng)物分子中活化分子的百分?jǐn)?shù),A正確;HCOO

*+H2O+e-→HCOOH

*+OH-為相對能量差值最大的一步,反應(yīng)速率較慢,為制甲酸過程的決速步驟,B正確;催化劑S2-活性位點在催化過程中的作用是活化水分子,C錯誤;由圖2可知,電催化還原CO2制甲酸總反應(yīng)為CO2+2H2O+2e-═HCOOH+2OH-,反應(yīng)后氣體分子數(shù)減少,則熵變ΔS<0,D錯誤。層級3練預(yù)測·押考向4.下圖是某一電化學(xué)腐蝕過程的原理圖,有關(guān)說法正確的是(

)CA.左側(cè)電勢高于右側(cè)B.浸金過程中的催化劑只有NH3C.整個反應(yīng)過程中,氧化劑為O2D.陽極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)為O2+2H2O+4e-═4OH-解析:正極電勢高于負(fù)極,則左側(cè)電勢低于右側(cè),故A錯誤;依據(jù)催化劑在化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)都不變的特點,浸金過程中的催化劑有NH3和[Cu(NH3)4]2+,故B錯誤;由圖可知,O2在正極得到電子生成OH-,作氧化劑,故C正確;陽極區(qū)發(fā)生氧化反應(yīng),失去電子,故D錯誤。5.科學(xué)家用鎳催化劑在光催化下,以CO2和芳基鹵化物合成氧-芳基氨基甲酸酯,限速步驟是光催化反應(yīng),反應(yīng)機理如圖。已知TMG(C5H13N3)是一種有機堿。下列說法錯誤的是(

)DA.反應(yīng)過程中Ni的化合價發(fā)生了變化B.反應(yīng)①和④均為取代反應(yīng)C.該過程中反應(yīng)②的活化能最大D.A的分子式是C5H14N3X解析:由圖可知,Ni連接的化學(xué)鍵數(shù)目發(fā)生了變化,化合價發(fā)生了變化,故A正確;對比反應(yīng)①和④的反應(yīng)物和產(chǎn)物可知,反應(yīng)①和④均為取代反應(yīng),故B正確;限速步驟是光催化反應(yīng),說明反應(yīng)②速率最慢,活化能最大,故C正確;反應(yīng)④為取代反應(yīng),結(jié)合原子守恒可知A的分子式是C5H12N3X,故D錯誤。突破點2化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡聚焦核心要點1.化學(xué)反應(yīng)速率及其影響因素和相關(guān)計算[1]外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響與結(jié)果【應(yīng)用示例1】氨基甲酸銨(H2NCOONH4)主要用作磷化鋁中間體,也用于醫(yī)藥。在T

℃時,將足量的H2NCOONH4固體置于恒溫恒容容器中,存在如下化學(xué)平衡:H2NCOONH4(s)

2NH3(g)+CO2(g),經(jīng)tmin達(dá)到平衡狀態(tài),平衡時體系的總濃度為c0mol·L-1?；卮鹣铝袉栴}:(1)T

℃時,向平衡體系中加入適量H2NCOONH4,反應(yīng)速率將

。

(2)在0~tmin時間段內(nèi),平均反應(yīng)速率v(CO2)=

。

(3)向平衡體系中充入適量的CO2,逆反應(yīng)速率

。

不變

增大

2.化學(xué)平衡及影響因素[2](1)判斷化學(xué)平衡狀態(tài)的方法(2)影響化學(xué)平衡的因素若其他條件不變,改變下列條件對化學(xué)平衡的影響改變的條件(其他條件不變)化學(xué)平衡移動的方向濃度增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度向正反應(yīng)方向移動減小反應(yīng)物濃度或增大生成物濃度向逆反應(yīng)方向移動壓強反應(yīng)前后氣體體積改變增大壓強向氣體分子總數(shù)減小的方向移動減小壓強向氣體分子總數(shù)增大的方向移動反應(yīng)前后氣體體積不變改變壓強平衡不移動溫度升高溫度向吸熱反應(yīng)方向移動降低溫度向放熱反應(yīng)方向移動催化劑同等程度改變v(正)、v(逆),平衡不移動(3)判斷化學(xué)平衡移動方向的方法根據(jù)離子積(Q)與平衡常數(shù)(K)的大小判斷平衡移動的方向【應(yīng)用示例2】某溫度下,反應(yīng)CH2=CH2(g)+H2O(g)

CH3CH2OH(g)在密閉容器中達(dá)到平衡?；卮鹣铝袉栴}:(1)增大壓強,v(正)

v(逆),平衡常數(shù)將

。

(2)加入催化劑,平衡時CH3CH2OH(g)的濃度將

。

(3)恒容下,充入一定量的H2O(g),平衡向

反應(yīng)方向移動。

(4)恒容下,充入一定量的CH2=CH2(g),CH2=CH2(g)的平衡轉(zhuǎn)化率將

。>不變

不變

正減小解析:(1)該反應(yīng)是一個氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),增大壓強可以加快化學(xué)反應(yīng)速率,正反應(yīng)速率增大的幅度大于逆反應(yīng),故v(正)>v(逆),平衡向正反應(yīng)方向移動,溫度不變,故平衡常數(shù)不變;(2)催化劑不影響化學(xué)平衡狀態(tài),故不影響平衡時CH3CH2OH(g)的濃度;(3)恒容下,充入一定量的H2O(g),H2O(g)的濃度增大,平衡向正反應(yīng)方向移動;(4)恒容下,充入一定量的CH2=CH2(g),平衡向正反應(yīng)方向移動,但是CH2=CH2(g)的平衡轉(zhuǎn)化率減小。3.平衡轉(zhuǎn)化率[3](1)轉(zhuǎn)化率和平衡轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率有未達(dá)到平衡的轉(zhuǎn)化率和已達(dá)到平衡的平衡轉(zhuǎn)化率,在審題的時候一定要注意轉(zhuǎn)化率是否為平衡轉(zhuǎn)化率。(2)轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系可逆反應(yīng)的焓變ΔH升高溫度吸熱反應(yīng),ΔH>0未達(dá)到平衡的轉(zhuǎn)化率增大已達(dá)到平衡的平衡轉(zhuǎn)化率增大放熱反應(yīng),ΔH<0未達(dá)到平衡的轉(zhuǎn)化率增大已達(dá)到平衡的平衡轉(zhuǎn)化率減小(3)增大反應(yīng)物的濃度與平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系(其中A、B、C均為氣體)鏈接高考[1]1.(2024·甘肅卷)下列措施能降低化學(xué)反應(yīng)速率的是(

)A.催化氧化氨制備硝酸時加入鉑B.中和滴定時,邊滴邊搖錐形瓶C.鋅粉和鹽酸反應(yīng)時加水稀釋D.石墨合成金剛石時增大壓強C2.(2022·遼寧卷)某溫度下,在1L恒容密閉容器中2.0molX發(fā)生反應(yīng)2X(s)Y(g)+2Z(g),有關(guān)數(shù)據(jù)如下:下列說法錯誤的是(

)A.1min時,Z的濃度大于0.20mol·L-1B.2min時,加入0.20molZ,此時v正(Z)<v逆(Z)C.3min時,Y的體積分?jǐn)?shù)約為33.3%D.5min時,X的物質(zhì)的量為1.4molB解析:反應(yīng)開始一段時間,隨著時間的延長,反應(yīng)物濃度逐漸減小,產(chǎn)物Z的平均生成速率逐漸減小,則0~1

min內(nèi)Z的平均生成速率大于0~2

min內(nèi)的,故1

min時,Z的濃度大于0.20

mol·L-1,A正確;4

min時生成的Z的物質(zhì)的量為0.15

mol·L-1·min-1×4

min×1

L=0.6

mol,6

min時生成的Z的物質(zhì)的量為0.10

mol·L-1·min-1×6

min×1

L=0.6

mol,故反應(yīng)在4

min時已達(dá)到平衡,設(shè)達(dá)到平衡時生成了a

mol

Y,列三段式:

2X(s)Y(g)+2Z(g)初始量/mol

2.0

0

0轉(zhuǎn)化量/mol

2a

a

2a平衡量/mol

2.0-2a

a

0.6根據(jù)2a=0.6,得a=0.3,則Y的平衡濃度為0.3

mol·L-1,Z的平衡濃度為0.6

mol·L-1,平衡常數(shù)K=c2(Z)·c(Y)=0.108,2

min時Y的濃度為0.2

mol·L-1,Z的濃度為0.4

mol·L-1,加入0.20

mol

Z后Z的濃度變?yōu)?.6

mol·L-1,Q0=c2(Z)·c(Y)=0.072<K,反應(yīng)正向進行,故v正(Z)>v逆(Z),B錯誤;反應(yīng)生成的Y與Z的物質(zhì)的量之比恒等于1∶2,反應(yīng)體系中只有Y和Z為氣體,相同條件下,體積之比等于物質(zhì)的量之比,,故Y的體積分?jǐn)?shù)始終約為33.3%,C正確;由B項分析可知5

min時反應(yīng)處于平衡狀態(tài),此時生成Z為0.6

mol,則X的轉(zhuǎn)化量為0.6

mol,初始X的物質(zhì)的量為2

mol,剩余X的物質(zhì)的量為1.4

mol,D正確。鏈接高考[2]1.(2023·北京卷)下列事實能用平衡移動原理解釋的是(

)A.H2O2溶液中加入少量MnO2固體,促進H2O2分解B.密閉燒瓶內(nèi)的NO2和N2O4的混合氣體,受熱后顏色加深C.鐵釘放入濃硝酸中,待不再變化后,加熱能產(chǎn)生大量紅棕色氣體D.鋅片與稀硫酸反應(yīng)過程中,加入少量CuSO4固體,促進H2的產(chǎn)生B解析:MnO2會催化H2O2分解,與平衡移動無關(guān),A錯誤;NO2轉(zhuǎn)化為N2O4的反應(yīng)是放熱反應(yīng),升溫平衡逆向移動,NO2濃度增大,混合氣體顏色加深,B正確;鐵在濃硝酸中鈍化,加熱會使表面的氧化膜溶解,鐵與濃硝酸反應(yīng)生成大量紅棕色氣體,與平衡移動無關(guān),C錯誤;加入硫酸銅以后,鋅置換出銅,構(gòu)成原電池,從而使反應(yīng)速率加快,與平衡移動無關(guān),D錯誤。2.(2022·天津卷)向恒溫恒容密閉容器中通入2molSO2和1molO2,反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)

2SO3(g)達(dá)到平衡后,再通入一定量O2,達(dá)到新平衡時,下列說法錯誤的是(

)A.SO3的平衡濃度增大B.反應(yīng)平衡常數(shù)增大C.正向反應(yīng)速率增大D.SO2的轉(zhuǎn)化總量增大B解析:平衡后,再通入一定量O2,平衡正向移動,SO3的平衡濃度增大,A正確;平衡常數(shù)是與溫度有關(guān)的常數(shù),溫度不變,平衡常數(shù)不變,B錯誤;通入一定量O2,反應(yīng)物濃度增大,正向反應(yīng)速率增大,C正確;通入一定量O2,促進二氧化硫的轉(zhuǎn)化,SO2的轉(zhuǎn)化總量增大,D正確。鏈接高考[3](2022·河北卷)工業(yè)上常用甲烷水蒸氣重整制備氫氣,體系中發(fā)生如下反應(yīng):(1)下列操作中,能提高CH4(g)平衡轉(zhuǎn)化率的是

(填字母)。A.增加CH4(g)用量B.恒溫恒壓下通入惰性氣體C.移除CO(g)D.加入催化劑

BC解析:增加CH4(g)用量可以提高H2O(g)的轉(zhuǎn)化率,但是CH4(g)平衡轉(zhuǎn)化率減小,A不符合題意;恒溫恒壓下通入惰性氣體,相當(dāng)于減小體系壓強,反應(yīng)混合物中各組分的濃度減小,反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)平衡正向移動,能提高CH4(g)平衡轉(zhuǎn)化率,B符合題意;移除CO(g),減小了反應(yīng)混合物中CO(g)的濃度,反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)平衡正向移動,能提高CH4(g)平衡轉(zhuǎn)化率,C符合題意;加入催化劑不能改變平衡狀態(tài),故不能提高CH4(g)平衡轉(zhuǎn)化率,D不符合題意。(2)恒溫恒壓條件下,1molCH4(g)和5molH2O(g)反應(yīng)達(dá)平衡時,CH4(g)的轉(zhuǎn)化率為0.90,CO2(g)的物質(zhì)的量為0.65mol,則平衡體系中H2(g)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為

(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

43%解析:恒溫恒壓條件下,1

mol

CH4(g)和5

mol

H2O(g)反應(yīng)達(dá)平衡時,α(CH4)=0.90,n(CO2)=0.65

mol,則平衡時,CH4(g)為0.1

mol,根據(jù)C元素守恒可知,CO(g)的物質(zhì)的量為0.25

mol,根據(jù)H和O守恒可知,H2O(g)的物質(zhì)的量為(5-0.90-0.65)

mol=3.45

mol,H2(g)的物質(zhì)的量為(3×0.90+0.65)

mol=3.35

mol,平衡混合物的總物質(zhì)的量為(0.1+3.45+3.35+0.25+0.65)

mol=7.8

mol,平衡體系中H2(g)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為

×100%≈43%。精研核心命題

C[變式演練1](2021·浙江1月卷)取50mL過氧化氫水溶液,在少量I-存在下分解:2H2O2═2H2O+O2↑。在一定溫度下,測得O2的放出量,轉(zhuǎn)換成H2O2濃度(c)如下表:t/min020406080c/(mol·L-1)0.800.400.200.100.050下列說法不正確的是(

)A.反應(yīng)20min時,測得O2體積為224mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)B.20~40min,消耗H2O2的平均速率為0.010mol·L-1·min-1C.第30min時的瞬時速率小于第50min時的瞬時速率D.H2O2分解酶或Fe2O3代替I-也可以催化H2O2分解C解析:反應(yīng)20

min時,過氧化氫的濃度變?yōu)?.4

mol·L-1,說明分解的過氧化氫的物質(zhì)的量n(H2O2)=(0.80-0.40)

mol·L-1×0.05

L=0.02

mol,過氧化氫分解生成的氧氣的物質(zhì)的量n(O2)=0.01

mol,標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積V=n·Vm=0.01

mol×22.4

L·mol-1=0.224

L=224

mL,A正確;20~40

min,消耗過氧化氫的濃度為(0.40-0.20)

mol·L-1=0.20

mol·L-1,則這段時間內(nèi)的平均速率

=0.010

mol·L-1·min-1,B正確;隨著反應(yīng)的不斷進行,過氧化氫的濃度不斷減小,某一時刻分解的過氧化氫的量也不斷減小,故第30

min時的瞬時速率大于第50

min時的瞬時速率,C錯誤;I-在反應(yīng)中起到催化的作用,故也可以利用過氧化氫分解酶或Fe2O3代替,D正確。命題角度2化學(xué)平衡移動及分析例2(2024·山東卷改編)逆水氣變換反應(yīng):CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)

ΔH>0。一定壓力下,按CO2、H2物質(zhì)的量之比n(CO2)∶n(H2)=1∶1投料,T1、T2溫度時反應(yīng)物摩爾分?jǐn)?shù)隨時間變化關(guān)系如圖所示。已知該反應(yīng)的速率方程為v=kc0.5(H2)c(CO2),T1、T2溫度時反應(yīng)速率常數(shù)k分別為k1、k2。下列說法錯誤的是(

)A.k1>k2B.T1、T2溫度下達(dá)平衡時反應(yīng)速率的比值:C.溫度不變,僅改變體系初始壓力,反應(yīng)物摩爾分?jǐn)?shù)隨時間的變化曲線變化D.T2溫度下,改變初始投料比例,可使平衡時各組分摩爾分?jǐn)?shù)與T1溫度時相同D[變式演練2](2024·河北唐山一模)T0時,向容積為5L的恒容密閉容器中充入一定量的A(g)和B(g),發(fā)生反應(yīng):2A(g)+B(g)

3C(g)+D(g)

ΔH<0。反應(yīng)過程中的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表,下列說法錯誤的是(

)t/minn(A)/moln(B)/mol04.02.052.01.0102.01.0A.其他條件不變,溫度變?yōu)門1時,平衡時測得C的濃度為0.8mol·L-1,則T1>T0B.8min時,該反應(yīng)的v(正)=v(逆)C.平衡時,D的體積分?jǐn)?shù)約為14.3%D.5min時,向該容器中再充入4.0molA和2.0molB,達(dá)新平衡后,B的百分含量變大A解析:正反應(yīng)放熱,升高溫度平衡逆向移動,根據(jù)圖表數(shù)據(jù),T0時達(dá)到平衡,消耗1

mol

B,則生成3

mol

C,C的濃度為0.6

mol·L-1,其他條件不變,溫度變?yōu)門1時,平衡時測得C的濃度為0.8

mol·L-1,說明平衡正向移動,則T1<T0,A錯誤;根據(jù)圖表數(shù)據(jù),5

min后氣體物質(zhì)的量不再改變,說明5

min后反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),所以8

min時,該反應(yīng)的v(正)=v(逆),B正確;由三段式:

2A(g)+B(g)

3C(g)+D(g)開始/mol

4

2

0

0變化/mol

2

1

3

1平衡/mol

2

1

3

1平衡時,D的體積分?jǐn)?shù)約為

×100%≈14.3%,C正確;5

min時,向該容器中再充入4.0

mol

A和2.0

mol

B,則相當(dāng)于增大容器的壓強,上述平衡逆向移動,故達(dá)新平衡后,B的百分含量變大,D正確。測得在相同時間內(nèi),環(huán)戊二烯轉(zhuǎn)化率和環(huán)戊烯選擇性隨溫度變化曲線如圖(已知:選擇性=轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)物的反應(yīng)物在總轉(zhuǎn)化量中的占比)。AB下列說法錯誤的是(

)A.60℃時,H2的轉(zhuǎn)化率為80%B.由圖可知,反應(yīng)決速步的活化能①>②D.60℃后,環(huán)戊烯選擇性降低的原因可能是催化劑活性減弱解析:設(shè)起始投料量n(H2)=n(C5H6)=1

mol,由圖可知,60

℃時,環(huán)戊二烯的轉(zhuǎn)化率為90%,環(huán)戊烯的選擇性為80%,則H2的轉(zhuǎn)化量n(H2)=n(環(huán)戊烯)=1

mol×90%×80%=0.72

mol,H2的轉(zhuǎn)化率為72%,A錯誤;由圖可知,環(huán)戊烯選擇性較高,活化能越小,反應(yīng)速率越快,相同時間內(nèi),反應(yīng)①的速率較快,活化能較低,說明反應(yīng)的活化能①<②,B錯誤;相同條件下,若增大

,相當(dāng)于增大H2的物質(zhì)的量,反應(yīng)①中環(huán)戊二烯轉(zhuǎn)化率增大,環(huán)戊烯選擇性增大,C正確;兩個反應(yīng)均為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向移動轉(zhuǎn)化率有所下降,但是選擇性大幅度下降可能是催化劑活性減弱,D正確。分層訓(xùn)練層級1練真題·明考向1.(2024·浙江6月卷)探究各種因素對化學(xué)平衡的影響,下列操作、現(xiàn)象和結(jié)論完全正確的是(

)選項探究因素實驗操作現(xiàn)象結(jié)論A濃度往1mLK2CrO4溶液中加入等體積HBr溶液溶液顏色變?yōu)槌壬磻?yīng)物濃度增大,平衡正向移動B壓強在恒溫恒容體系中分解HI,達(dá)到平衡后通入Ar體系顏色深度不變對于反應(yīng)物和生成物氣體分子數(shù)相等的反應(yīng),壓強不影響其平衡C溫度將已達(dá)到平衡的NO2、N2O4混合氣體封裝到密閉容器中,進行熱水浴顏色加深升高溫度有利于平衡向吸熱反應(yīng)的方向進行D催化劑取3mL乙酸乙酯和1mL硫酸共熱上層厚度逐漸減小合適的催化劑可以使平衡正向移動解析:K2CrO4能與HBr發(fā)生反應(yīng),生成Br2,溶液變?yōu)槌壬?無法得到結(jié)論,A項錯誤;向恒溫恒容體系中通入Ar,各反應(yīng)物、生成物分壓不變,不屬于改變反應(yīng)壓強,B項錯誤;因為2NO2(g)N2O4(g)

ΔH<0,升高溫度平衡左移,混合氣體顏色加深,C項正確;催化劑不影響平衡移動,D項錯誤。層級2練易錯·避陷阱2.(2024·山東聊城一模)CH4/CO2催化重整的反應(yīng)為①CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)

ΔH1,其中,積炭是導(dǎo)致催化劑失活的主要原因。產(chǎn)生積炭的反應(yīng)有:②CH4(g)

C(s)+2H2(g)

ΔH2=+74.6kJ·mol-1③2CO(g)C(s)+CO2(g)

ΔH3=-172.5kJ·mol-1科研人員研究壓強對催化劑活性的影響:在1073K時,將恒定組成的CO2、CH4混合氣體,以恒定流速通過反應(yīng)器,測得數(shù)據(jù)如圖:注:Ra是以CH4的轉(zhuǎn)化率表示的催化劑活性保留分率,即反應(yīng)進行到某