2025全國高考二輪化學配套熱練微專題4反應熱電化學微專題熱練9反應熱電化學1.(2024·安徽聯考)小型化電子設備的大規模應用使鋰電池大顯身手，一種鋰電池的工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是(D)A.甲電極為負極，Li發生氧化反應生成Li＋B.電池工作時，Li＋穿過陽離子交換膜進入水電解液中C.正極的電極反應式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－D.該電池總反應為4Li＋O2=2Li2O【解析】該電池放電時，鋰失電子而作負極，Li發生氧化反應生成Li＋，電極反應式為Li－e－=Li＋，A正確；根據圖知，該原電池多孔空氣電極上生成氫氧根離子，正極上氧氣得電子發生還原反應，電極反應式為2H2O＋O2＋4e－=4OH－，電池工作時，陽離子移向正極，Li＋穿過陽離子交換膜進入水電解液中生成LiOH，B、C正確；該電池總反應為4Li＋O2＋2H2O=4LiOH，D錯誤。2.(2021·廣東卷)火星大氣中含有大量CO2，一種有CO2參加反應的新型全固態電池有望為火星探測器供電。該電池以金屬鈉為負極，碳納米管為正極，放電時(B)A.負極上發生還原反應 B.CO2在正極上得電子C.陽離子由正極移向負極 D.將電能轉化為化學能【解析】原電池的負極發生氧化反應，A錯誤；金屬鈉為負極，則CO2在正極上得電子發生還原反應，B正確；原電池工作時陽離子向正極移動，C錯誤；原電池是將化學能轉化為電能的裝置，D錯誤。3.(2024·深圳二模)我國科研工作者研發了一種光電催化系統，其工作原理如圖所示。工作時，光催化Fe2O3電極產生電子和空穴；H2O在雙極膜界面處解離成H＋和OH－，有利于電極反應順利進行。下列說法不正確的是(B)A.雙極膜中靠近Fe2O3電極的一側為陰膜B.左室溶液pH逐漸增大C.GDE電極發生的反應為O2＋2H＋＋2e－=H2O2D.空穴和電子的產生驅動了脫硫與H2O2制備反應的發生【解析】該裝置是原電池，右側氧氣進入GDF電極為正極，左側Fe2O3電極為負極。電池工作時，光催化Fe2O3電極產生電子和空穴，負極反應為SOeq\o\al(2－,3)＋2OH－－2e－=SOeq\o\al(2－,4)＋H2O，正極反應為O2＋2H＋＋2e－=H2O2，電解質溶液中陰離子移向負極，陽離子移向正極，故雙極膜靠近Fe2O3電極的一側為陰膜，OH－通過陰離子交換膜移向負極，H＋通過陽離子交換膜移向正極，A正確；左室溶液中，OH－濃度減小，左室溶液pH逐漸減小，B錯誤；空穴和電子的產生促使形成原電池反應，驅動了脫硫與H2O2制備反應的發生，D正確。4．(2023·廣東卷)負載有Pt和Ag的活性炭，可選擇性去除Cl－實現廢酸的純化，其工作原理如圖。下列說法正確的是(B)A．Ag作原電池正極B．電子由Ag經活性炭流向PtC．Pt表面發生的電極反應：O2＋2H2O＋4e－=4OH－D．每消耗標準狀況下11.2L的O2，最多去除1molCl－【解析】該裝置為原電池，Ag電極失去電子發生氧化反應，Ag為負極，O2在Pt電極得電子發生還原反應，Pt為正極，A錯誤；電子由負極Ag經活性炭流向正極Pt，B正確；溶液為酸性，故Pt表面發生的電極反應為O2＋4H＋＋4e－=2H2O，C錯誤；每消耗標準狀況下11.2L的O2，轉移電子2mol，負極Ag失去2mole－，與Cl－結合生成AgCl，故最多可去除2molCl－，D錯誤。5.(2024·湖南長郡中學)利用原電池原理，光催化CO2可制備甲烷，其原理如圖所示。下列說法錯誤的是(D)A.H＋由b區向a區移動B.該原理總過程涉及了極性鍵的斷裂和形成C.a區的電極反應式為8H＋＋CO2＋8e－=CH4＋2H2OD.標準狀況下，每轉移4mol電子，生成11.2L氣體【解析】a區中CO2得到電子生成CH4，C元素化合價降低，發生還原反應，a為正極，電極反應式為8H＋＋CO2＋8e－=CH4＋2H2O，b區H2O得到電子生成O2，電極反應式為2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，生成的H＋由b區向a區移動，A、C正確；該過程中H2O得到電子生成O2，為極性鍵的斷裂，生成CH4，為極性鍵的形成，B正確；標準狀況下，每轉移4mol電子，a區可生成0.5molCH4，即11.2L，b區生成1molO2，即22.4L，共生成33.6L氣體，D錯誤。6.(2024·甘肅卷)某固體電解池工作原理如圖所示，下列說法錯誤的是(B)A.電極1的多孔結構能增大與水蒸氣的接觸面積B.電極2是陰極，發生還原反應：O2＋4e－=2O2－C.工作時O2－從多孔電極1遷移到多孔電極2D.理論上電源提供2mole－能分解1molH2O【解析】電極1的多孔結構能增大與水蒸氣的接觸面積，提高電解效率，A正確；多孔電極2為電解池陽極，發生氧化反應：2O2－－4e－=O2(g)，B錯誤；電解池工作時，O2－由陰極(多孔電極1)定向遷移至陽極(多孔電極2)，C正確；電解總反應為2H2O(g)eq\o(=,\s\up7(電解))2H2(g)＋O2(g)，理論上電源提供2mol電子能分解1molH2O，D正確。7.(2024·福建三模)如圖所示裝置可實現鎳離子(Ni2＋)和鈷離子(Co2＋)的分離。雙極膜內的H2O解離為H＋和OH－，在直流電場作用下分別向兩極遷移。已知：Co2＋與乙酰丙酮不反應；Ni和Co的摩爾質量均為59g/mol。下列說法正確的是(D)A.離子交換膜只允許陰離子通過B.石墨M的電極反應式為Co2＋＋2e－=CoC.雙極膜內水解離出的OH－能抑制Ⅱ室中的轉化反應D.若導線中通過1mol電子，Ⅰ室與Ⅲ室溶液質量變化之差為65g【解析】由圖可知，離子交換膜允許Ni2＋從左向右通過，A錯誤；石墨M電極上由Cl－失電子，電極反應式為2Cl－－2e－=Cl2↑，B錯誤；Ⅱ室中的轉化反應生成H＋，故水解離出的OH－可以促進Ⅱ室中的轉化反應，C錯誤；導線中流過2mole－，Ⅰ室移入Ⅱ室的Ni2＋和Co2＋的總物質的量為1mol(即59g)，同時有2molCl－生成Cl2(即71g)，質量減少共130g，Ⅲ室中陰極反應消耗的H＋由水解離出的H＋等量補充，溶液質量不變，故兩室溶液質量變化之差約為130g，故若導線中通過1mol電子，Ⅰ室與Ⅲ室溶液質量變化之差為65g，D正確。8.(2023·全國乙卷)室溫鈉－硫電池被認為是一種成本低、比能量高的能源存儲系統。一種室溫鈉－硫電池的結構如圖所示。將鈉箔置于聚苯并咪唑膜上作為一個電極，表面噴涂有硫黃粉末的炭化纖維素紙作為另一電極。工作時，在硫電極發生反應：eq\f(1,2)S8＋e－→eq\f(1,2)Seq\o\al(2－,8)，eq\f(1,2)Seq\o\al(2－,8)＋e－→Seq\o\al(2－,4)，2Na＋＋eq\f(x,4)Seq\o\al(2－,4)＋2(1－eq\f(x,4))e－→Na2Sx。下列敘述錯誤的是(A)A.充電時Na＋從鈉電極向硫電極遷移B.放電時外電路電子流動的方向是a→bC.放電時正極反應為2Na＋＋eq\f(x,8)S8＋2e－→Na2SxD.炭化纖維素紙的作用是增強硫電極導電性能【解析】放電時鈉電極為原電池負極，硫電極得電子，硫電極為原電池正極。充電時為電解池裝置，即鈉電極為陰極，陽離子移向陰極，Na＋由硫電極遷移至鈉電極，A錯誤。9.(2020·江蘇卷)將金屬M連接在鋼鐵設施表面，可減緩水體中鋼鐵設施的腐蝕。在如圖所示的情境中，下列有關說法正確的是(C)A.陰極的電極反應式：Fe－2e－=Fe2＋B.金屬M的活動性比Fe的活動性弱C.鋼鐵設施表面因積累大量電子而被保護D.鋼鐵設施在河水中的腐蝕速率比在海水中的快10.(2019·江蘇卷)將鐵粉和活性炭的混合物用NaCl溶液濕潤后，置于如圖所示裝置中，進行鐵的電化學腐蝕實驗。有關該實驗的說法正確的是(C)A.鐵被氧化的電極反應式：Fe－3e－=Fe3＋B.鐵腐蝕過程中化學能全部轉化為電能C.活性炭的存在會加速鐵的腐蝕D.以水代替NaCl溶液，鐵不能發生吸氧腐蝕【解析】鐵被氧化的電極反應式為Fe－2e－=Fe2＋，A錯誤；鐵腐蝕過程中，化學能不會全部轉化為電能，還有部分轉化為熱能等，B錯誤。11.(2023·海南卷)各相關物質的燃燒熱數據如下表。下列熱化學方程式正確的是(D)物質C2H6(g)C2H4(g)H2(g)ΔH/(kJ/mol)－1559.8－1411－285.8A.C2H4(g)＋3O2(g)=2CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－1411kJ/molB.C2H6(g)=C2H4(g)＋H2(g)ΔH＝－137kJ/molC.H2O(l)=O2(g)＋H2(g)ΔH＝＋285.8kJ/molD.C2H6(g)＋eq\f(7,2)O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－1559.8kJ/mol【解析】H2O為氣態，不是穩定的氧化物，A錯誤；由燃燒熱數值分別可得到C2H6(g)＋eq\f(7,2)O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH＝－1559.8kJ/mol①，C2H4(g)＋3O2(g)=2CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－1411kJ/mol②，eq\f(1,2)O2(g)＋H2(g)=H2O(l)ΔH＝－285.8kJ/mol③，根據蓋斯定律①－②－③可得，C2H6(g)=C2H4(g)＋H2(g)ΔH＝＋137kJ/mol，故B錯誤、D正確；H2O(l)=eq\f(1,2)O2(g)＋H2(g)ΔH＝＋285.8kJ/mol，C錯誤。12.(1)(2024·浙江卷1月)通過電化學、熱化學等方法，將CO2轉化為HCOOH等化學品，是實現“雙碳”目標的途徑之一。①某研究小組采用電化學方法將CO2轉化為HCOOH，裝置如圖。電極B上的電極反應式是CO2＋2H＋＋2e－=HCOOH。②該研究小組改用熱化學方法，相關熱化學方程式如下：Ⅰ：C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH1＝－393.5kJ/molⅡ：C(s)＋H2(g)＋O2(g)=HCOOH(g)ΔH2＝－378.7kJ/molⅢ：CO2(g)＋H2(g)=HCOOH(g)ΔH3①ΔH3＝＋14.8kJ/mol。(2)(2022·福建卷)異丙醇(C3H8O)可由生物質轉化得到，催化異丙醇脫水制取高值化學品丙烯(C3H6)的工業化技術已引起人們的關注，其主要反應如下：Ⅰ.C3H8O(g)C3H6(g)＋H2O(g)ΔH1＝＋52kJ/molⅡ.2C3H6(g)C6H12(g)ΔH2＝－97kJ/mol已知2C3H8O(g)＋9O2(g)=6CO2(g)＋8H2O(g)ΔH＝－3750kJ/mol，則C3H6(g)燃燒生成CO2(g)和H2O(g)的熱化學方程式為2C3H6(g)＋9O2(g)=6CO2(g)＋6H2O(g)ΔH＝－3854kJ/mol。【解析】(1)②根據蓋斯定律，由反應Ⅱ－反應Ⅰ得到反應Ⅲ，則ΔH3＝ΔH2－ΔH1＝(－378.7＋393.5)kJ/mol＝＋14.8kJ/mol。(2)設2C3H8O(g)＋9O2(g)=6CO2(g)＋8H2O(g)ΔH＝－3750kJ/mol為反應Ⅲ，根據蓋斯定律，Ⅲ－2×Ⅰ得2C3H6(g)＋9O2(g)=6CO2(g)＋6H2O(g)ΔH＝(－3750－2×52)kJ/mol＝－3854kJ/mol。13.甲醇[CH3OH(l)]作為燃料，在化石能源和可再生能源時期均有廣泛的應用前景。Ⅰ.甲醇可以替代汽油和柴油作為內燃機燃料(1)汽油的主要成分之一是辛烷[C8H18(l)]。已知：25℃、101kPa時，0.2mol辛烷完全燃燒生成氣態CO2和液態H2O，放出1103.6kJ熱量。該反應的熱化學方程式為C8H18(l)＋eq\f(25,2)O2(g)=8CO2(g)＋9H2O(l)ΔH＝－5518kJ/mol。25℃、101kPa，CH3OH(l)＋eq\f(3,2)O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH＝－726.5kJ/mol，相同質量的甲醇和辛烷分別燃燒釋放熱量多的是辛烷(填“甲醇”或“辛烷”)。(2)CH3OH(l)＋O2(g)=CO(g)＋2H2O(g)ΔH＝－393kJ/mol，該反應相關化學鍵鍵能數據如下表：化學鍵O=OC—OC≡OH—OC—HE/(kJ/mol)4963431076x413則x＝465。Ⅱ.甲醇的合成(3)以CO2(g)和H2(g)為原料合成甲醇，反應的能量變化如圖所示。①補全圖：圖中A處應填入1molCO2(g)＋3molH2(g)。②該反應需要加入銅鋅基催化劑。則加入催化劑后，該反應的ΔH不變(填“變大”“變小”或“不變”)。③已知：CO的燃燒熱為－283kJ/mol；反應Ⅰ：H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH1＝－242kJ/mol反應Ⅱ：CH3OH(g)＋eq\f(3,2)O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)ΔH2＝－676kJ/mol以CO(g)和H2(g)為原料合成甲醇的熱化學方程式為CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g)ΔH＝－91kJ/mol。【解析】Ⅰ.(1)由題意知，1molC8H18(l)完全燃燒放出的熱量＝eq\f(1mol×1103.6kJ,0.2mol)＝5518kJ，則反應的熱化學方程式見答案；由題意知，1molCH3OH～726.5kJ/mol，1mol辛烷～5518kJ，則相同質量的甲醇和辛烷分別完全燃燒時釋放的熱量，辛烷釋放得多。(2)由題意可列出方程：413kJ/mol×3＋343kJ/mol＋xkJ/mol＋496kJ/mol－(1076kJ/mol＋4xkJ/mol)＝－393kJ/mol，解得x＝465。Ⅱ.(3)①根據原子守恒，生成1mol甲醇和1mol水需要1molCO2和3molH2。②加入催化劑，不能改變反應的焓變。③由題意可標記反應Ⅲ為CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH3＝－283kJ/mol，根據蓋斯定律計算Ⅲ＋Ⅰ×2－Ⅱ得到：CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g)ΔH＝[－283＋(－242×2)－(－676)]kJ/mol＝－91kJ/mol。微專題熱練11化學反應速率與化學平衡(選擇題)1.(2022·天津卷)向恒溫恒容密閉容器中通入2molSO2和1molO2，反應2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)達到平衡后，再通入一定量O2，達到新平衡時，下列有關判斷錯誤的是(B)A.SO3的平衡濃度增大B.反應平衡常數增大C.正向反應速率增大D.SO2的轉化總量增大【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；平衡常數是與溫度有關的常數，溫度不變，平衡常數不變，B錯誤；通入一定量O2，反應物濃度增大，正向反應速率增大，C正確；通入一定量O2，促進二氧化硫的轉化，SO2的轉化總量增大，D正確。2.(2024·黑吉遼卷)異山梨醇是一種由生物質制備的高附加值化學品，150℃時其制備過程及相關物質濃度隨時間變化如圖所示，15h后異山梨醇濃度不再變化。下列說法錯誤的是(A)A.3h時，反應②正、逆反應速率相等B.該溫度下的平衡常數：①>②C.0～3h平均速率v(異山梨醇)＝0.014mol/(kg·h)D.反應②加入催化劑不改變其平衡轉化率【解析】根據圖像可知3h后異山梨醇的濃度仍然在升高，說明3h時反應②并未達到平衡，正、逆反應速率并不相等，A錯誤；當反應達到平衡狀態，山梨醇濃度接近0，說明山梨醇基本可以全部轉化為對應產物，而1,4－失水山梨醇并不能全部轉化為異山梨醇，說明反應②有一定限度，而反應①進行程度較大，該溫度下平衡常數：①>②，B正確；0～3h異山梨醇濃度變化量為0.042mol/kg，因此v＝eq\f(0.042,3)mol/(kg·h)＝0.014mol/(kg·h)，C正確；催化劑只能改變反應歷程，加快反應速率，不影響反應限度，因此催化劑不能改變平衡轉化率，D正確。3.(2022·廣東卷)恒容密閉容器中，BaSO4(s)＋4H2(g)BaS(s)＋4H2O(g)在不同溫度下達平衡時，各組分的物質的量(n)如圖所示。下列說法正確的是(C)A.該反應的ΔH＜0B.a為n(H2O)隨溫度的變化曲線C.向平衡體系中充入惰性氣體，平衡不移動D.向平衡體系中加入BaSO4，H2的平衡轉化率增大【解析】從圖示可以看出，達到平衡后升高溫度，氫氣的物質的量減少，則平衡正向移動，說明該反應的正反應是吸熱反應，即ΔH＞0，A錯誤；在恒容密閉容器中，隨著溫度升高，平衡正向移動，水蒸氣的物質的量增加，而a曲線表示的是物質的量基本不隨溫度變化而變化，B錯誤；在恒容密閉容器中，容器容積固定，向容器中充入惰性氣體，沒有改變各物質的濃度，平衡不移動，C正確；向平衡體系中加入BaSO4固體，平衡不移動，所以氫氣的轉化率不變，D錯誤。4.(2024·浙江卷6月)二氧化碳氧化乙烷制備乙烯，主要發生如下兩個反應：Ⅰ.C2H6(g)＋CO2(g)C2H4(g)＋CO(g)＋H2O(g)ΔH1＞0Ⅱ.C2H6(g)＋2CO2(g)4CO(g)＋3H2(g)ΔH2＞0向容積為10L的密閉容器中投入2molC2H6和3molCO2，不同溫度下，測得5min時(反應均未平衡)的相關數據見下表，下列說法不正確的是(D)溫度/°C400500600乙烷轉化率/%2.29.017.8乙烯選擇性/%92.680.061.8注：乙烯選擇性＝eq\f(轉化為乙烯的乙烷的物質的量,轉化的乙烷的總物質的量)×100%。A.反應活化能：Ⅰ＜ⅡB.500℃時，0～5min反應Ⅰ的平均速率為v(C2H4)＝2.88×10－3mol/(L·min)C.其他條件不變，平衡后及時移除H2O(g)，可提高乙烯的產率D.其他條件不變，增大投料比[eq\f(nC2H6,nCO2)]投料，平衡后可提高乙烷轉化率【解析】乙烯的選擇性高于50%，說明反應Ⅰ的速率大于反應Ⅱ，因此反應活化能：Ⅰ<Ⅱ，A正確；500℃時，0～5min內生成C2H4的物質的量＝2×9%×80%＝0.144mol，反應Ⅰ的平均速率v(C2H4)＝eq\f(0.144,10×5)mol/(L·min)＝2.88×10－3mol/(L·min)，B正確；其他條件不變，平衡后及時移除H2O(g)可使反應Ⅰ平衡右移，可提高乙烯的產率，C正確；其他條件不變，增大投料比投料，平衡后乙烷轉化率降低，D錯誤。5.(2023·江蘇卷)二氧化碳加氫制甲烷過程中的主要反應為CO2(g)＋4H2(g)=CH4(g)＋2H2O(g)ΔH＝－164.7kJ/molCO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)ΔH＝＋41.2kJ/mol在密閉容器中，1.01×105Pa、n起始(CO2)∶n起始(H2)＝1∶4時，CO2平衡轉化率、在催化劑作用下反應相同時間所測得的CO2實際轉化率隨溫度的變化如題圖所示。CH4的選擇性可表示為eq\f(n生成CH4,n反應CO2)×100%。下列說法正確的是(D)A.反應2CO(g)＋2H2(g)=CO2(g)＋CH4(g)的焓變ΔH＝－205.9kJ/molB.CH4的平衡選擇性隨著溫度的升高而增加C.用該催化劑催化二氧化碳反應的最佳溫度范圍約為480～530℃D.450℃時，提高eq\f(n起始H2,n起始CO2)的值或增大壓強，均能使CO2平衡轉化率達到X點的值【解析】將已給的兩個熱方程式標為①、②，根據蓋斯定律：①－2×②可知2CO(g)＋2H2(g)=CO2(g)＋CH4(g)ΔH＝－247.1kJ/mol，A錯誤；生成CH4為放熱反應，隨著溫度的升高，平衡左移，CH4的選擇性減小，B錯誤；從圖中看出該催化劑催化二氧化碳在400℃左右為最佳溫度，C錯誤。6.(2024·濟南期末)一定條件下，HCOOH水溶液在密封石英管中的分解反應如下：Ⅰ.HCOOHCO＋H2OK1Ⅱ.HCOOHCO2＋H2K2已知H＋僅對反應Ⅰ有催化作用。一定溫度下，在密封石英管內完全充滿1.0mol/LHCOOH水溶液，使HCOOH分解，分解產物均完全溶于水。含碳物種濃度與反應時間的變化關系如圖所示(忽略碳元素的其他存在形式)。下列說法正確的是(B)A.反應的活化能：Ⅰ＞ⅡB.反應的平衡常數：K1＜K2C.反應達平衡后，c(CO)＋c(CO2)＝1.0mol/LD.向體系中加入鹽酸，CO新的濃度峰值點對應CO2的濃度可能是點a【解析】根據圖像可知，CO濃度達到最大值時表明反應Ⅰ達平衡，此時二氧化碳濃度未達最大值，即反應Ⅱ尚未達平衡狀態，說明反應Ⅰ的反應速率大于反應Ⅱ，即活化能：反應Ⅰ＜反應Ⅱ，A錯誤；K1＝eq\f(cCO·cH2O,cHCOOH)，K2＝eq\f(cCO2·cH2,cHCOOH)，達到平衡時，二氧化碳濃度遠大于一氧化碳，則K1＜K2，B正確；根據碳元素守恒，在密封石英管內完全充滿1.0mol/LHCOOH水溶液，HCOOH發生分解生成CO與CO2，由于過程Ⅰ和Ⅱ均為可逆過程，則有c(HCOOH)＋c(CO)＋c(CO2)＝1.0mol/L，C錯誤；H＋僅對反應Ⅰ有催化作用，加快反應Ⅰ的反應速率，縮短到達平衡所需時間，CO濃度峰值提前，由于時間縮短，反應Ⅱ消耗的HCOOH減小，體系中HCOOH濃度增大，導致CO濃度大于t1時刻的峰值，二氧化碳濃度降低，但不為a點，D錯誤。7.(2024·黃山二模)由γ－羥基丁酸生成γ－丁內酯的反應如下：＋H2O，在298K下，γ－羥基丁酸水溶液的初始濃度為0.180mol/L，隨著反應的進行，測得γ－丁內酯的濃度隨時間變化的數據如下表所示。下列說法錯誤的是(C)t/min215080100120160220∞c/(mol/L)0.0240.0500.0710.0810.0900.1040.1160.132A.其他條件相同時，升高溫度，化學反應速率加快B.在80～100min內，以γ－丁內酯的濃度變化表示的反應速率為5.0×10－4mol/(L·min)C.120min時γ－羥基丁酸的轉化率為60%D.298K時該反應的平衡常數K＝2.75【解析】其他條件相同時，升高溫度，活化分子數增多，化學反應速率加快，A正確；80～100min內，用γ－丁內酯的濃度變化表示的反應速率為v＝eq\f(0.081－0.071mol/L,20min)＝5.0×10－4mol/(L·min)，B正確；120min時，γ－丁內酯的濃度為0.090mol/L，則γ－羥基丁酸的濃度變化量為0.090mol/L，故γ－羥基丁酸轉化率為eq\f(0.09,0.18)mol/L＝50%，C錯誤；298K時，平衡時c(γ－丁內酯)＝0.132mol/L，平衡時c(γ－羥基丁酸)＝0.180mol/L－0.132mol/L＝0.048mol/L，該反應的平衡常數K＝eq\f(0.132mol/L,0.048mol/L)＝2.75，D正確。8.(2024·馬鞍山三模)已知：反應Ⅰ.COS(g)＋H2(g)CO(g)＋H2S(g)；反應Ⅱ.COS(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2S(g)。在恒壓條件下，按n(COS)∶n(H2)＝1∶1投料比進行反應，含碳物質的平衡體積分數隨溫度的變化如圖所示。下列說法正確的是(D)A.反應Ⅱ高溫易自發進行B.加入合適的催化劑可使Q點上移C.隨著溫度的升高，COS的轉化率減小D.R點反應Ⅰ的平衡常數K＝1【解析】反應中CH3OH的平衡體積分數隨著溫度升高而減小，說明反應Ⅱ的ΔH<0，ΔS<0，反應在低溫下易自發進行，A錯誤；催化劑可加快反應速率，但不能使平衡發生移動，也不能使Q點上移，B錯誤；CO的平衡體積分數隨著溫度升高而升高，說明升高溫度反應Ⅰ正向進行，CH3OH的平衡體積分數隨著溫度升高而減小，說明升高溫度反應Ⅱ逆向進行，COS的轉化率變化取決于兩個反應誰占主導，故隨著溫度的升高，COS的轉化率不一定減小，C錯誤；恒壓條件下，按n(COS)∶n(H2)＝1∶1投料比進行反應，設起始n(COS)＝n(H2)＝1mol，反應消耗amolCOS，平衡時n(COS)＝n(H2)＝(1－a)mol、n(CO)＝n(H2S)＝amol、n(總)＝2mol，R點COS、CO平衡體積分數相等均為25%，可知eq\f(1－a,2)×100%＝25%，解得a＝eq\f(1,2)，故平衡時n(COS)＝n(CO)＝n(H2S)＝n(H2)＝eq\f(1,2)mol，反應Ⅰ的平衡常數K＝eq\f(cCO·cH2S,cCOS·cH2)＝1，D正確。9.(2024·岳陽二模)二氧化碳加氫制甲醇可以實現溫室氣體資源化利用，過程中的主要反應為①CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)ΔH＝＋41.2kJ/mol②CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g)ΔH＝－99kJ/mol密閉容器中，反應物起始物質的量比eq\f(nH2,nCO2)＝3時，在不同條件下(①溫度為250℃下壓強變化，②壓強為5×105Pa下溫度變化)達到平衡時CH3OH物質的量分數變化如圖所示。下列有關說法正確的是(B)A.反應CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g)的焓變ΔH＝＋57.8kJ/molB.在250℃、9×105Pa條件下，平衡時甲醇的物質的量分數為0.10C.當甲醇的物質的量分數為0.03時，CO2的平衡轉化率為11.3%D.提高CO2轉化為CH3OH的平衡轉化率，需要研發在高溫區的高效催化劑【解析】根據蓋斯定律，①＋②可得：CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH＝－57.8kJ/mol，A錯誤；溫度不變時，壓強增大，反應②正向移動，CH3OH的平衡轉化率增大，則向上的曲線為等溫線；壓強不變時，升高溫度，反應②逆向移動，CH3OH的平衡轉化率減小，則向下的曲線為等壓線，由圖可知，在250℃、9×105Pa條件下，平衡時甲醇的物質的量分數為0.10，B正確；沒有給出指定的溫度與壓強，不能計算CO2的平衡轉化率，C錯誤；該反應為放熱反應，要提高CH3OH的產率，需使平衡正向移動，則反應②應在低溫、高壓下進行，需要研發在低溫區的高效催化劑，D錯誤。10.(2024·濰坊一調)CO2－CH4催化重整可獲得合成氣(CO、H2)。重整過程中主要反應的熱化學方程式如下：反應①：CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)ΔH＝＋247kJ/mol反應②：CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)ΔH＝＋41kJ/mol反應③：CH4(g)=C(s)＋2H2(g)ΔH＝＋75kJ/mol反應④：2CO(g)=CO2(g)＋C(s)ΔH＝－172kJ/mol研究發現在密閉容器中p＝101kPa下，n始(CO2)＝n始(CH4)＝0.5mol，平衡時各含碳物種的物質的量隨溫度的變化如圖所示。下列說法正確的是(D)A.圖中a表示CH4B.C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)的ΔH＝－131kJ/molC.其他條件不變，在500～1000℃范圍，隨著溫度的升高，平衡時n(H2O)不斷增大D．當n始(CO2)＋n始(CH4)＝1mol，其他條件不變時，提高eq\f(n始CO2,n始CH4)的值，能減少平衡時積碳量【解析】溫度升高，a的物質的量增大，由反應①和③知，溫度升高，平衡正向移動，CH4減小，所以a一定不是CH4，A錯誤；根據蓋斯定律，反應－②－④可得：C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)的ΔH＝＋131kJ/mol，B錯誤；根據C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)反應為吸熱反應，其他條件不變，在500～1000℃范圍，隨著溫度的升高，平衡正向移動，n(H2O)不斷減小，C錯誤；當n始(CO2)＋n始(CH4)＝1mol，其他條件不變時，提高eq\f(n始CO2,n始CH4)的值，二氧化碳物質的量增大，甲烷物質的量減小，平衡③④逆向移動，消耗C，能減少平衡時積碳量，D正確。11.(2024·淮北一模)聯胺(NH2NH2)與丙酮(CO)在H＋催化下生成CN—NH2的部分反應機理如下，已知：NH2NH2為堿性。下列說法錯誤的是(B)A.活化能：Ea①＜Ea②B.H＋濃度越大反應速率越大C.通過分子篩分離水可以增大平衡時CN—NH2的百分含量D.總反應為【解析】慢反應活化能大，活化能：Ea①＜Ea②，A正確；②為決速步，NH2NH2是其反應物，已知NH2NH2為堿性，H＋濃度越大，消耗NH2NH2使其濃度降低，則決速步反應速率下降，反應速率慢，B錯誤；通過分子篩分離水，可以促進反應正向進行，可以增大平衡時CN—NH2的百分含量，C正確；據圖可知總反應為，D正確。12.(2024·湖北名校聯盟三模)N2O無害化處理的一種方法為2N2O(g)2N2(g)＋O2(g)，在一定容積的密閉容器中發生此反應，若N2O起始濃度為1mol/L，其轉化率如圖所示。下列說法錯誤的是(B)A.該反應為吸熱反應B.a點的逆反應速率小于c點的逆反應速率C.反應過程中N2的體積分數一定小于eq\f(2,3)D.a點混合氣體的密度與b點的相同【解析】N2O在230℃時的平衡轉化率高于180℃時的平衡轉化率，所以該反應為吸熱反應，A正確；a點與c點轉化率相同，反應體系中各物質的濃度相等，但是a點的溫度高，所以a點的逆反應速率大于c點的逆反應速率，B錯誤；若N2O完全轉化為N2和O2，則N2的體積分數為eq\f(2,3)，但可逆反應過程中不可能完全轉化，所以N2的體積分數一定小于eq\f(2,3)，C正確；恒容體系中的反應，質量守恒，氣體密度不變，D正確。13.(2024·黃岡八模)已知2N2O(g)2N2(g)＋O2(g)的速率方程為v＝k·cn(N2O)(k為速率常數，只與溫度、催化劑有關)。實驗測得，N2O在催化劑X表面反應的變化數據如下：t/min010203040506070c(N2O)/(mol/L)0.1000.080c10.0400.020c2c30下列說法正確的是(B)A.n＝1，c1＞c2＝c3B.t＝10min時，v(N2O)＝2.0×10－3mol/(L·min)C.相同條件下，增大N2O的濃度或催化劑X的表面積，都能加快反應速率D.保持其他條件不變，若N2O起始濃度為0.200mol/L，當濃度減至一半時共耗時不到50min【解析】由表中數據可知該反應的速率始終不變，則反應速率與N2O濃度無關，即n＝0，則c1＝0.06＞c2＝c3＝0，A錯誤；該反應為勻速反應，t＝10min時，瞬時速率等于平均速率，v(N2O)＝eq\f(0.100－0.080mol/L,10min)＝2×10－3mol/(L·min)，B正確；速率方程中n＝0，反應速率與N2O的濃度無關，C錯誤；若起始濃度為0.2mol/L，當濃度減至一半時所耗時間為eq\f(0.100mol/L,2×10－3mol/L·min)＝50min，D錯誤。微專題5化學反應速率化學平衡微專題熱練10催化劑與反應歷程1.(2024·莆田二檢)2－溴丁烷在乙醇鉀(C2H5OK)作用下發生消去反應的能量變化如圖所示。下列說法正確的是(C)A.活化能：反應Ⅰ<反應ⅡB.產物的穩定性：1－丁烯>2－丁烯C.相同條件下完全燃燒放出的熱量：1－丁烯>2－丁烯D.選擇相對較短的反應時間，及時分離可獲得高產率的1－丁烯【解析】由圖可知活化能：反應Ⅰ>反應Ⅱ，A錯誤；能量越低越穩定，產物的穩定性：1－丁烯<2－丁烯，B錯誤；1－丁烯的能量大于2－丁烯，所以相同條件下完全燃燒放出的熱量：1－丁烯>2－丁烯，C正確；活化能：反應Ⅰ>反應Ⅱ，反應Ⅱ反應速率快，選擇相對較短的反應時間，及時分離可獲得高產率的2－丁烯，D錯誤。2.(2024·佛山聯考)MnO2催化除去HCHO的機理如圖所示。下列說法不正確的是(A)A.反應①～④均是氧化還原反應B.反應②中碳氧雙鍵未斷裂C.HCHO中碳原子采取sp2雜化D.上述機理總反應為HCHO＋O2eq\o(→,\s\up7(MnO2))CO2＋H2O【解析】反應④為HCOeq\o\al(－,3)＋H＋=CO2↑＋H2O，該反應沒有元素的化合價發生變化，不是氧化還原反應，A錯誤；反應②為·OH＋HCHO→H2O＋·CHO，該過程中碳氧雙鍵沒有斷裂，B正確；HCHO中碳原子價層電子對數為3，采取sp2雜化，C正確；該反應的機理是在MnO2作催化劑的條件下，O2和HCHO反應生成CO2和H2O，則總反應為HCHO＋O2eq\o(→,\s\up7(MnO2))CO2＋H2O，D正確。3.(2024·深圳一模)光催化氧化甲烷制甲醛的機理如圖所示。設NA為阿伏加德羅常數的值。下列說法不正確的是(C)A.在光催化劑表面會發生反應：H2O＋h＋=H＋＋·OHB.CH3OOH為中間產物C.上述過程中有非極性鍵的斷裂與生成D.每生成30gHCHO，總反應轉移電子數目為4NA【解析】光催化劑表面水轉化為H＋和·OH，其反應為H2O＋h＋=H＋＋·OH，A正確；·OOH和·CH3反應生成CH3OOH，CH3OOH進一步反應生成HCHO，則CH3OOH是該反應的中間產物，B正確；CH3OOH進一步反應生成HCHO，該過程中氧與氧之間的非極性鍵發生斷裂，但整個過程中沒有非極性鍵的生成，C錯誤；甲烷制甲醛的化學方程式為CH4＋O2eq\o(=,\s\up7(催化劑))HCHO＋H2O，則每生成30gHCHO，其物質的量為1mol，則總反應轉移電子數目為4NA，D正確。4.(2024·福州質檢4月)實驗室以苯甲醛為原料合成苯甲酸苯甲酯的反應機理如圖(已知RO－極易結合H＋轉化為ROH)。下列說法正確的是(D)A.該反應的催化劑為苯甲醇，能降低反應的焓變B.久置的苯甲醛中含有少量苯甲酸，能加快該歷程反應速率C.合成苯甲酸甲酯總反應方程式為D.與酯化反應相比，該反應的原子利用率高【解析】該反應的催化劑為，不能改變反應的焓變，A錯誤；苯甲酸會使轉化為苯甲醇，導致催化劑失效，故久置的苯甲醛中含有少量苯甲酸，會減慢該歷程反應速率，B錯誤；合成苯甲酸苯甲酯的總反應式為，沒有水生成，C錯誤；該反應沒有副產物，只有目標產物，原子利用率為100%，與酯化反應相比，該反應的原子利用率高，D正確。5.(2023·廣東卷)催化劑Ⅰ和Ⅱ均能催化反應R(g)P(g)。反應歷程如圖所示，M為中間產物。其他條件相同時，下列說法不正確的是(C)A.使用Ⅰ和Ⅱ，反應歷程都分4步進行B.反應達平衡時，升高溫度，R的濃度增大C.使用Ⅱ時，反應體系更快達到平衡D.使用Ⅰ時，反應過程中M所能達到的最高濃度更大【解析】由圖可知兩種催化劑均出現4個波峰，所以使用Ⅰ和Ⅱ，反應歷程都分4步進行，A正確；該反應是放熱反應，所以達平衡時，升高溫度平衡向左移動，R的濃度增大，B正確；Ⅰ的最高活化能小于Ⅱ的最高活化能，所以使用Ⅰ時反應速率更快，反應體系更快達到平衡，C錯誤；在前兩個歷程中使用Ⅰ，活化能較低，反應速率較快，后兩個歷程中使用Ⅰ活化能較高，反應速率較慢，所以使用Ⅰ時，反應過程中M所能達到的最高濃度更大，D正確。6.(2024·馬鞍山三模)甲酸常用于橡膠、醫藥等工業。在一定條件下可分解生成CO和H2O，在有無催化劑條件下的能量與反應歷程的關系如圖所示：下列說法錯誤的是(C)A.該反應為放熱反應B.若用D(氘)標記甲酸中的羧基氫，最終產物中可能存在DHOC.途徑Ⅱ的反應歷程中，存在3種中間產物D.由途徑Ⅱ可知氫離子可以作為甲酸分解生成CO和H2O的催化劑【解析】該反應為反應物總能量高于生成物總能量的放熱反應，A正確；甲酸分解的總反應為HCOOHeq\o(→,\s\up7(催化劑),\s\do5())CO↑＋H2O，則若用D標記甲酸中的羧基氫，最終產物中存在DHO，B正確；途徑Ⅱ的反應歷程中存在三步反應，中間產物有5種，C錯誤；途徑Ⅱ中氫離子是反應的催化劑，催化劑作用下甲酸分解生成一氧化碳和水，D正確。7.(2024·合肥二模)電催化偶聯N2和CO2制備尿素[CO(NH2)2]，可實現室溫下尿素的綠色合成。結合實驗和計算機模擬在酸性介質中催化劑表面的反應歷程如圖所示，吸附在催化劑表面的物種用*標注。下列有關該碳氮偶聯過程的說法錯誤的是(B)A.化合價發生改變的元素有C和NB.有O—N的生成和斷裂C.*NCON*的生成可減少副產物NH3的形成D.該過程生成尿素的總反應式：N2＋CO2＋6e－＋6H＋=CO(NH2)2＋H2O【解析】轉化過程中，H、O的化合價不變，化合價發生改變的元素有C和N，A正確；轉化過程的物質中不存在O—N，故沒有O—N的生成和斷裂，B錯誤；*NCON*生成得越多，生成的*NNH越少，則*NCON*的生成可減少副產物NH3的形成，C正確；該過程氮氣生成尿素，N元素降低為－3價，有二氧化碳參與反應，根據電荷守恒和元素守恒得總反應為N2＋CO2＋6e－＋6H＋=CO(NH2)2＋H2O，D正確。8.(2024·廣州三模)基于非金屬原子嵌入石墨烯三嗪基C3N4中，用于催化一氧化碳加氫生成甲醇的反應歷程如圖，其中吸附在催化劑表面上的物種用“*”標注。下列說法錯誤的是(C)A.整個反應歷程中有極性鍵的斷裂和生成B.過渡態相對能量：TS55>TS44>TS77C.物種吸附在催化劑表面的過程為吸熱過程D.反應決速步的活化能為0.95eV【解析】一氧化碳催化加氫生成甲醇的反應中有極性鍵的斷裂和生成，A正確；過渡態相對能量的大小順序為TS55>TS44>TS77，B正確；由反應歷程：H2CO*＋H2→H2CO*＋Heq\o\al(*,2)可知，物種吸附在催化劑表面過程能量降低，為放熱過程，C錯誤；反應的活化能越大，反應速率越慢，反應決速步為慢反應，由圖可知，反應決速步的活化能為0.35eV—(—0.60eV)＝0.95eV，D正確。9.(2024·青島三模)酯在堿性條件下發生水解反應的歷程如圖，下列說法正確的是(D)A.反應④為該反應的決速步B.若用18OH－進行標記，反應結束后醇和羧酸鈉中均存在18OC.該反應歷程中碳原子雜化方式沒有發生改變D.反應①中OH－攻擊的位置由碳和氧電負性大小決定【解析】反應歷程中最慢的一步是整個反應的決速步，結合圖示可知，反應①為該反應的決速步，A錯誤；反應①中斷開了酯基的碳氧雙鍵結合18OH－，反應②中斷裂出原酯基中的—OR′，反應③轉移了氫離子得到醇R′OH，反應④生成羧酸鈉沒有轉移氧原子，若用18OH－進行標記，反應結束后醇中不存在18O，B錯誤；反應①酯基中的碳原子為sp2雜化，與OH－結合后碳原子為sp3雜化，轉化為羧基后變為sp2雜化，故該反應歷程中碳原子雜化方式發生了改變，C錯誤；反應①中OH－攻擊電負性較弱且在成鍵后電子云密度較小的碳原子，D正確。10.(2024·福州質檢2月)PtNiFe-LDHGO催化甲醛氧化的反應機理如圖：下列說法錯誤的是(B)A.步驟Ⅰ中甲醛通過氫鍵吸附在催化劑表面的—OH上B.上述反應機理涉及極性鍵和非極性鍵的形成C.該反應每生成1molCO2，轉移4mol電子D.PtNiFe－LDHGO降低了該反應的活化能【解析】由反應機理圖可知，步驟Ⅰ中甲醛通過甲醛中的氧原子與催化劑中的羥基形成氫鍵，從而被吸附在催化劑表面的—OH上，A正確；整個過程中只有碳氧鍵、氫氧鍵等極性鍵的形成，沒有非極性鍵的形成，B錯誤；總反應為HCHO＋O2=CO2＋H2O，每生成1molCO2轉移4mol電子，C正確；催化劑能降低反應的活化能，加快反應速率，D正確。11.(2023·浙江省6月)一定條件下，1－苯基丙炔(Ph—C≡C—CH3)可與HCl發生催化加成，反應如下：甲乙反應過程中該炔烴及反應產物的占比隨時間的變化如圖(已知：反應Ⅰ、Ⅲ為放熱反應)。下列說法不正確的是(C)A.反應焓變：反應Ⅰ>反應ⅡB.反應活化能：反應Ⅰ<反應ⅡC.增加HCl濃度可增加平衡時產物Ⅱ和產物Ⅰ的比例D.選擇相對較短的反應時間，及時分離可獲得高產率的產物Ⅰ【解析】反應Ⅱ可由反應Ⅰ＋反應Ⅲ得到，則ΔH2＝ΔH1＋ΔH3，由題意可知ΔH1和ΔH3均小于0，則ΔH1>ΔH2，A正確；由反應產物占比隨時間的變化圖像可知，反應前期，產物Ⅰ的占比遠大于產物Ⅱ，說明反應Ⅰ的反