2025全國高考二輪化學微專題5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()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.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＋H2O3.(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()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4NA4.(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()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()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()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()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＋H2O8.(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()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0.95eV9.(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()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()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()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Ⅰ12.(2024·南京)臭氧分解過程如圖所示。下列說法正確的是()A.催化反應①②均為放熱反應B.決定O3分解反應速率的是催化反應②C.E2＋ΔH是催化反應②對應的逆反應的活化能D.溫度升高，總反應的正反應速率增加，逆反應速率減小13.(2022·南京、鹽城一模)二維銻片(Sb)是一種新型的CO2電化學還原催化劑。酸性條件下，人工固碳裝置中CO2氣體在Sb表面發生三種催化競爭反應，其反應歷程如圖所示(“*”表示吸附態中間體)。下列說法不正確的是()A.生成HCOOH吸收的能量最多B.使用Sb改變了反應的路徑C.Sb電極表面生成CO的反應為*CO2＋2e－＋H2O=CO＋2OH－D.Sb對三種催化競爭反應的選擇效果：HCOOH＞H2＞CO14.(2024·無錫)在催化劑作用下，HCOOH分解生成CO2和H2可能的反應機理如圖所示。下列說法不正確的是()A.該反應的ΔS＞0B.第一步轉化N與H間形成配位鍵C.若用HCOOD催化釋氫，反應除生成CO2外，還生成D2D.若用HCOOK溶液代替HCOOH最終所得氣體中H2的純度會提高15.(2024·廈門二模)CH4干法重整中鎳基催化劑活性會因積碳反應而降低，同時存在的消碳反應則使積碳碳量減少，其中涉及的相關數據如表。催化劑表面發生的不同積碳反應在不同溫度下的質量增量如圖。下列說法錯誤的是()基元反應RhNiRh6NiEa正/(kJ/mol)Ea逆/(kJ/mol)Ea正/(kJ/mol)Ea逆/(kJ/mol)積碳：C*＋C*=Ceq\o\al(*,2)65.5136.8103.1109.8消碳：C*＋O*=CO*139.7326.6117.551.0吸附在催化劑表面上的物種用*標注A.一氧化碳歧化反應是放熱反應B.甲烷裂解是鎳基催化劑表面積碳的主要來源C.C*＋C*eq\o(=,\s\up7(RhNi))Ceq\o\al(*,2)的焓變為－71.3kJ/molD.由上表判斷，催化劑Rh6Ni劣于RhNi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()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.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()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()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()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()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a7.(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()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＝2.758.(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()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＝19.(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()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()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()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()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()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微專題熱練12化學反應原理綜合(一)1.(2024·廈門二檢)利用熱分解法測定硫酸回收量(以SO2、SO3的硫元素含量計)。有關熱化學方程式為反應Ⅰ：H2SO4(l)SO3(g)＋H2O(g)ΔH1K1反應Ⅱ：2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g)ΔH2＝＋196kJ/molK2(1)已知反應Ⅲ：2H2SO4(l)2SO2(g)＋O2(g)＋2H2O(g)ΔH3＝＋550kJ/mol則ΔH1＝____________kJ/mol。(2)下列能說明在密閉容器中反應Ⅱ達到平衡狀態的有________(填字母)。A.2v正(SO3)＝v逆(O2)B.c(SO2)＝2c(O2)C.混合氣體平均相對分子質量不再改變D.O2的體積分數保持不變(3)在壓強為p的反應體系中對1g酸渣(含硫酸、瀝青質等)進行熱分解，平衡時體系中SO2、SO3氣體體積分數和熱解氣體總體積(已折算為標準狀況)隨溫度變化如圖。①K1______K2(選填“＞”或“＜”)，依據是______________________________________。②結合平衡移動原理分析，SO2氣體體積分數隨溫度變化的原因可能為____________________________________________________________。2.(2024·黑吉遼卷)為實現氯資源循環利用，工業上采用RuO2催化氧化法處理HCl廢氣：2HCl(g)＋eq\f(1,2)O2(g)Cl2(g)＋H2O(g)ΔH1＝－57.2kJ/molΔSK。將HCl和O2分別以不同起始流速通入反應器中，在360℃、400℃和440℃下反應，通過檢測流出氣成分繪制HCl轉化率(α)曲線，如圖所示(較低流速下轉化率可近似為平衡轉化率)。回答下列問題：(1)ΔS______0(填“>”或“<”)；T3＝__________℃。(2)結合以下信息，可知H2的燃燒熱ΔH＝________________kJ/mol。H2O(l)=H2O(g)ΔH2＝＋44.0kJ/molH2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH3＝－184.6kJ/mol(3)下列措施可提高M點HCl轉化率的是________(填字母)A.增大HCl的流速B.將溫度升高40℃C.增大n(HCl)∶n(O2)D.使用更高效的催化劑(4)圖中較高流速時，α(T3)小于α(T2)和α(T1)，原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________。(5)設N點的轉化率為平衡轉化率，則該溫度下反應的平衡常數K＝______(用平衡物質的量分數代替平衡濃度計算)(6)負載在TiO2上的RuO2催化活性高，穩定性強，TiO2和RuO2的晶體結構均可用如圖表示，二者晶胞體積近似相等，RuO2與TiO2的密度比為1.66，則Ru的相對原子質量為__________(Ti—48，精確至1)。3.(2024·泉州質檢三)甲烷干重整(DRM)以溫室氣體CH4和CO2為原料在催化條件下生成合成氣CO和H2。體系中發生的反應如下：ⅰ.CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)ΔH1＝＋247kJ/molⅱ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2＝＋41kJ/molⅲ.CH4(g)C(s)＋2H2(g)ΔH3＝＋74.9kJ/molⅳ.2CO(g)C(s)＋CO2(g)ΔH4(1)ΔH4＝________________kJ/mol。(2)________(填“高溫”或“低溫”)有利于反應ⅰ自發進行。(3)起始投入CH4和CO2各1kmol，DRM反應過程中所有物質在100kPa下的熱力學平衡數據如圖1所示。圖1①950℃時，向反應器中充入N2作為稀釋氣，CH4的平衡轉化率________(填“升高”“不變”或“降低”)，理由是____________________________________________________________________________________________________________。②625℃時，起始投入CH4、CO2、H2、CO、H2O各0.5kmol，此時反應ⅱ的v正______v逆(填“＞”“＝”或“＜”)。③625℃時，反應體系經過tmin達到平衡狀態，測得甲烷的平衡轉化率為α。0～tmin生成CO的平均速率為______kmol/min；用物質的量分數表示反應ⅰ的平衡常數Kx＝______(用含α的表達式表示，列計算式即可)。(4)CO2在Ni基催化劑表面氫助解離有兩種可能路徑，圖2為不同解離路徑的能量變化，其中吸附在催化劑表面上的物種用*標注。①基態Ni的價層電子排布式為________________。②寫出最有可能發生的“氫助解離”路徑的決速步反應化學方程式：__________________________________。圖2(5)對催化劑載體CeO2改性，使其形成氧空位，可減少積碳。取干燥CeO2在Ar氣條件下加熱，熱重分析顯示樣品一直處于質量損失狀態；X射線衍射分析結果表明隨著溫度升高，該晶胞邊長變長，但鈰離子空間排列沒有發生變化[CeO2晶胞結構如圖3所示，M(CeO2)＝172g/mol]。圖3①加熱過程中，Ce4＋被還原為Ce3＋。寫出該反應化學方程式：____________________________________。②已知：失重率＝eq\f(損失的質量,總質量)×100%。加熱后，當失重率為2.32%時，每個晶胞擁有的O2－的個數為______。4.(2024·合肥二模)我國科研人員一直致力于氮氧化物(NOx)治理與消除技術研究，以實現“藍天保衛戰”。回答下列問題：(1)三元催化器可以將汽車尾氣中的NO(g)和CO(g)轉化成兩種無污染的氣體。①已知N2(g)＋O2(g)=2NO(g)ΔH＝＋180.0kJ/mol，CO燃燒熱為283.5kJ/mol，則2CO(g)＋2NO(g)=2CO2(g)＋N2(g)ΔH＝____________kJ/mol。②若在恒溫恒容密閉容器中，充入等量的CO和NO發生上述轉化反應，以下哪些值不變能說明該反應達到平衡狀態________(填字母)。A.正反應速率B.氣體密度C.平衡常數D.反應物與生成物物質的量之比(2)NH3催化還原NOx技術(SCR技術)是煙氣脫硝中應用最廣泛的技術。標準SCR有下列反應：主反應：4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g)Kp(1)副反應：4NH3(g)＋4NO(g)＋3O2(g)4N2O(g)＋6H2O(g)Kp(2)①模擬煙氣投料比n(NH3)∶n(NO)＝1∶1，不同溫度下達平衡時標準SCR實驗數據如圖1所示(N2的選擇性＝eq\f(生成N2的物質的量,消耗NO的物質的量)×100%)。圖1圖2300℃時NO的轉化率最高，此時體系中O2的平衡分壓為p，則該溫度時主副反應的分壓平衡常數之比eq\f(Kp1,Kp2)＝______________(用含有p的式子表示)。②β－MnO2作催化劑能有效減少副產物N2O的量，其晶胞如圖2所示，圖中“●”表示______原子，該晶胞密度為______g/cm3(Mn—55，用含有a、b的式子表示)，(3)煙氣中的NO還可先氧化為NO2，再用堿液吸收。NO在某催化劑表面的氧化機理如下(*為吸附位點，k為速率常數)：O2(g)＋2*eq\o(,\s\up7(k1),\s\do5(k′1))2O*(S1)NO(g)＋*eq\o(,\s\up7(k2),\s\do5(k′2))NO*(S2)NO(g)＋O*eq\o(→,\s\up7(k3))NOeq\o\al(*,2)(S3)NOeq\o\al(*,2)eq\o(,\s\up7(k4),\s\do5(k′4))NO2(g)＋*(S4)假設NO、NO2和O均被相同類型的表面位點吸附，其分數覆蓋率用θ表示(θ＝eq\f(被占據的吸附位點數,總吸附位點數)，如：θNO)，未被占據的吸附位點記作θv。①S1的正、逆反應速率方程分別表示為v正＝k1c(O2)θeq\o\al(2,v)和v逆＝k′1θeq\o\al(2,O)，則S3的正反應速率方程可表示為__________________________。②某些催化劑反應歷程不經過步驟S3，而是通過NO*＋O*eq\o(→,\s\up7(k5))*＋NOeq\o\al(*,2)(S5)進行，當溫度和NO濃度恒定時，在一定量某催化劑下的NO氧化反應速率與O2濃度的關系如圖3所示，則該催化機理符合________(填“S3”或“S5”)，理由是__________________________________________________________________________________________________________________________________。圖3微專題熱練13化學反應原理綜合(二)1.(2024·蕪湖二模)丙烯是生產塑料、橡膠和纖維三大合成材料的重要基礎化工原料。(1)丙烷經催化脫氫可制丙烯：C3H8(g)C3H6(g)＋H2(g)ΔH1＝＋124kJ/mol，該反應自發進行的條件是________。下列措施既能提高反應物C3H8的平衡轉化率，又能增大生成C3H6的反應速率的是______(填字母)。A.升高溫度B.增大壓強C.加入催化劑D.恒容條件增加C3H8的量(2)已知丙烷和丙烯的燃燒熱分別為2220kJ/mol和2058kJ/mol，則丙烷氧化脫氫反應：C3H8(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=C3H6(g)＋H2O(g)ΔH2______(填“＞”“＜”或“＝”)－162kJ/mol。(3)溫度一定時，假定體系內只有反應C3H8(g)C3H6(g)＋H2(g)發生，反應過程中壓強恒定為p0kPa(即C3H8的初始壓強)，平衡轉化率為α，該反應的平衡常數Kp為__________kPa(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓＝總壓×物質的量分數)。(4)在上述體系中壓強恒定為xp0kPa和p0kPa下，丙烷平衡轉化率與溫度的關系如圖1所示。圖1根據圖中數據可得x＝__________(已知：x＜1。計算結果保留一位小數)。(5)在催化劑條件下，向恒溫恒容的C3H8平衡體系中通入不同量的CO2。已知：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)經相同時間，體系中C3H6、CO和H2濃度隨初始通入CO2量的關系如圖2。由圖可知，其中曲線b代表的產物是________，理由是______________________________________________________________________________________________________________________________________________。圖24·龍巖5月質檢)丙烯腈()是合成橡膠及合成樹脂等工業中的重要原料，以為原料合成丙烯腈的反應過程如下：反應Ⅰ：反應Ⅱ：科學家通過DFT計算得出反應Ⅱ的歷程包含p、q兩步，其中p步反應的化學方程式為。已知：部分化學鍵鍵能如表所示：化學鍵鍵能/(kJ/mol)化學鍵鍵能/(kJ/mol)C—H413C=C615O—H463C—O351N—H389C=O745C—C348C≡N891C—N305(1)q步反應的熱化學方程式為____________。(2)在盛有催化劑TiO2、壓強為200kPa的恒壓密閉容器中按體積比2∶15充入和NH3發生反應，通過實驗測得平衡體系中含碳物質(乙醇除外)的物質的量分數隨溫度的變化如圖所示。①ΔH1______0(填“＞”“＜”)。②含碳物質檢測過程中，未檢測出，反應活化能相對大小應為p______(填“＞”或“＜”)q。③M點時，體系中H2O(g)的體積分數為______________(保留三位有效數字)。④N點時，反應Ⅱ的壓強平衡常數Kp＝____________kPa(保留三位有效數字)；150～350℃范圍內，物質的量分數表示的平衡常數Kx的相對大小：反應Ⅰ______(填“＞”“＜”或“＝”)反應Ⅱ。⑤上述條件下丙烯腈的平衡產率不高，實際生產中會向反應器中再充入一定量N2(不參與反應)，請解釋該操作的目的并說明理由：______________________________________________________。3.(2024·岳陽三模)2024年上海國際碳中和技術博覽會以“中和科技、碳素未來”為主題，重點聚焦二氧化碳的捕捉、利用與封存(CCUS)等問題。回答下列問題：Ⅰ.CO2是典型的溫室氣體，Sabatier反應可實現CO2轉化為甲烷，實現CO2的資源化利用。合成CH4過程中涉及如下反應：甲烷化反應(主反應)：①CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)ΔH1＝－164.7kJ/mol逆變換反應(副反應)：②CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2＝＋41.1kJ/mol(1)反應③2CO(g)＋2H2(g)CO2(g)＋CH4(g)ΔH＝______________________________，該反應在________(填“高溫”“低溫”或“任何溫度”)下能自發進行。(2)下列敘述能說明反應①達到平衡狀態的是________(填字母)。A.斷裂4molC—H的同時斷裂1molC=OB.恒溫恒容條件下，體系壓強不再變化C.恒溫恒容條件下，氣體的密度不再變化D.v正(CO2)＝v逆(H2O)E.絕熱恒容條件下，eq\f(cCH4·c2H2O,cCO2·c4H2)不再變化(3)科研小組按eq\f(nH2,nCO2)＝eq\f(4,1)進行投料，下面探究影響CH4選擇性的一些因素。①若在恒容容器中進行反應(初始壓強為0.1MPa)，平衡時各氣體的物質的量分數隨溫度變化的曲線如圖所示。圖中表示H2O(g)的物質的量分數隨溫度變化的曲線是__________(填“曲線1”“曲線2”或“曲線3”)。曲線1和曲線3交叉點處CO2的平衡分壓為______________(該空忽略副反應逆變換反應)。②積碳會使催化劑的活性降低，從而影響甲烷的選擇性，各積碳反應的平衡常數與溫度關系如下表所示：溫度/℃K1K2K380021.600.1360.13385033.940.0580.06790051.380.0270.036反應a：CH4(g)C(s)＋2H2(g)K1反應b：2CO(g)C(s)＋CO2(g)K2反應c：CO(g)＋H2(g)C(s)＋H2O(g)K3由表中數據可知，積碳反應主要由反應______引起(填“a”“b”或“c”)。Ⅱ.完成下列問題(4)一定條件下，向4L恒容密閉容器中充入2molCO2和6molH2，發生反應CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)。已知容器內起始壓強為240kPa，反應達平衡時容器內壓強為150kPa，該溫度下反應的標準平衡常數Kθ＝________________{該反應標準平衡常數的表達式為Kθ＝eq\f(\f(pCH3OH,pθ)×\f(pH2O,pθ),\f(pCO2,pθ)×[\f(pH2,pθ)]3)，其中p為分壓，分壓＝總壓×物質的量分數，pθ＝100kPa}。4.(2024·青島三模)丙醛是一種重要的有機原料，在許多領域都有廣泛的應用。在銠催化劑作用下，乙烯羰基合成丙醛涉及的反應如下：主反應Ⅰ.C2H4(g)＋H2(g)＋CO(g)CH3CH2CHO(g)ΔH1副反應Ⅱ.C2H4(g)＋H2(g)C2H6(g)ΔH2圖1(1)ΔH1______0(填“＞”或“＜”)。(2)保持溫度不變，在恒容反應器中，按照n(C2H4)∶n(CO)∶n(H2)＝1∶2∶1投料，發生反應Ⅰ和Ⅱ，初始壓強為4pkPa，反應tmin達到平衡，平衡時C2H4的轉化率為80%，C2H6的選擇性為25%，則H2的轉化率為________%，v(CO)＝______kPa/min，反應Ⅰ的Kp＝______kPa－2[用含p的代數式表示，C2H6的選擇性＝eq\f(n生成C2H6,n消耗C2H4)]。(3)在裝有相同催化劑的相同恒壓容器中，按n(C2H4)∶n(CO)∶n(H2)＝1∶2∶1投料，發生反應Ⅰ和Ⅱ，相同時間內，測得不同溫度下C2H4的轉化率(α)如圖2所示。圖2B、D兩點的平均反應速率v(B)______(填“＞”“＝”“＜”)v()，產生這一結果的原因可能是______________________________________________________________________________________。(4)T℃時，向恒溫恒容的甲容器中，通入1molC2H4、1molCO和2molH2；向絕熱恒容的乙容器中通入1molC2H4、1molCO、2molH2，若只發生上述反應Ⅰ。則甲、乙容器中C2H4的平衡轉化率α甲______α乙(填“＞”“＜”或“＝”)，理由是____________________________________________________________________________________。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．C【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．A【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．C【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．D【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．C【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．C【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．B【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．C【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．D【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．B【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．C【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的反應速率遠大于反應Ⅱ，則反應活化能：反應Ⅰ<反應Ⅱ，B正確；溫度不變，反應Ⅲ的平衡常數不變，則增加HCl濃度不能增加平衡時產物Ⅱ和產物Ⅰ的比例，C錯誤；由反應產物的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，則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，D正確。12．C【解析】由圖可知，催化反應①為吸熱反應，催化反應②為放熱反應，A錯誤；決定O3分解反應速率的是活化能最大的反應，即由催化反應①決定，B錯誤；催化反應②對應的逆反應的活化能為過渡態能量－生成物能量，則E2＋ΔH是催化反應②對應的逆反應的活化能，C正確；溫度升高，總反應的正反應速率增加，逆反應速率增加，D錯誤。13．C【解析】三種產物中HCOOH的相對能量最大，故吸收的能量最多，A正確；由圖可知，催化劑Sb改變了反應的路徑，B正確；由圖可知，反應條件為酸性，不可能生成OH－，C錯誤；反應活化能越小，反應越容易進行，根據圖中活化能大小可知，Sb對三種催化競爭反應的選擇效果為HCOOH>H2>CO，D正確。14．C【解析】根據題意可得總反應為HCOOHeq\o(=,\s\up7(Pd))CO2↑＋H2O，該反應氣體分子數增多的反應，ΔS>0，A正確；N原子含有孤電子對、H＋有空軌道，N與HCOOH電離出的H＋通過配位鍵結合，B正確；第一步HCOOD電離出D＋與N結合，第二步：HCOO－→CO2＋H－，第三步D＋、H－反應生成HD，所以HCOOD催化釋氫，除生成CO2外，還生成HD，C錯誤；如果用HCOOK溶液代替HCOOH，HCOOK水解生成了HCOOH，后面的釋氫歷程不變，且反應生成的KOH能吸收CO2，所以最終所得氣體中CO2的量會減少，H2的純度提高，D正確。15．D【解析】由圖可知溫度在0～360℃內，CO歧化反應生成碳單質的質量隨溫度升高而降低，可知升高溫度，該反應逆向進行，則正反應為放熱反應，A正確；在相同溫度條件下，甲烷裂解反應生成的碳單質質量高于一氧化碳歧化反應和一氧化碳氧化還原反應生成的碳單質質量，說明甲烷裂解是鎳基催化劑表面積碳的主要來源，B正確；C*＋C*eq\o(=,\s\up7(RhNi))Ceq\o\al(*,2)的焓變ΔH＝Ea正－Ea逆＝(65.5－136.8)kJ/mol＝－71.3kJ/mol，C正確；由表中數據可知，催化劑Rh6Ni積碳反應活化能高于RhNi，而消碳反應活化能低于RhNi，可知Rh6Ni有利于消碳，不利于積碳，則Rh6Ni更有利于CH4重整反應，D錯誤。微專題熱練11化學反應速率與化學平衡(選擇題)1．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．A【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．C【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．D【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．D【解析】將已給的兩個熱化學方程式標為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．B【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．C【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．D【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．B【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．D【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．B【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．B【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．B【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。微專題熱練12化學反應原理綜合(一)1．(1)＋177(2)CD(3)①＜平衡時SO3的體積分數遠小于SO2②溫度升高，反應Ⅱ平衡正向移動程度小于酸渣中瀝青質分解程度【解析】(1)根據蓋斯定律，反應Ⅲ＝反應Ⅰ×2＋反應Ⅱ，故ΔH3＝2ΔH1＋ΔH2，所以ΔH1＝eq\f(1,2)×(550－196)kJ/mol＝＋177kJ/mol。(2)當v正(SO3)＝2v逆(O2)時反應才達到平衡，A錯誤；SO2與O2均為生成物，c(SO2)＝2c(O2)始終成立，不能說明反應達到平衡，B錯誤。(3)①由圖可知，平衡時SO3的體積分數遠小于SO2，說明大多數SO3已分解，故K1<K2。②SO2體積分數隨溫度升高而降低可能是反應Ⅱ平衡正向移動程度小于酸渣中瀝青質分解程度。2．(1)＜360(2)－285.8(3)BD(4)流速過快，反應物分子來不及在催化劑表面接觸而發生反應，導致轉化率下降，同時，T3溫度低，反應速率低，故單位時間內氯化氫的轉化率低(5)6(6)101【解析】(1)該反應的反應前氣體系數大于反應后氣體系數，ΔS<0；根據題意較低流速下的轉化率可近似為平衡轉化率，因此從圖1可以看出，較低流速下，HCl轉化率大小為α(T1)<α(T2)<α(T3)，由于反應放熱，則升溫HCl平衡轉化率下降，所以T3為低溫，T3＝360℃。(2)①2HCl(g)＋eq\f(1,2)O2(g)H2O(g)＋Cl2(g)ΔH1＝－57.2kJ/mol；②H2O(l)=H2O(g)ΔH2＝＋44.0kJ/mol；③H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH3＝－184.6kJ/mol；④H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH。則反應④＝反應③＋反應①－反應②，ΔH＝ΔH3＋ΔH1－ΔH2＝(－184.6－57.2－44.0)kJ/mol＝－285.8kJ/mol。(3)M點為高流速，因此體系中反應并未達到平衡態，對應的HCl轉化率為一段時間內的轉化率，因此可以通過增大反應速率來提高M點HCl的轉化率，B、D正確，從圖中可看出增大流速，HCl轉化率會下降，A錯誤，增大比例時，HCl的轉化率下降，C錯誤。(4)高流速下反應未達到平衡態，因此HCl的轉化率與反應速率有關，T3為360℃，其他條件相同的情況下，溫度越低，反應速率越慢，因此α(T3)小于α(T2)和α(T1)。(5)N點時HCl和O2比例為4∶4，HCl轉化率為80%，可列式：2HCl(g)＋eq\f(1,2)O2(g)H2O(g)＋Cl2(g)起始/mol4400轉化/mol3.20.81.61.6平衡/mol0.83.21.61.6n總＝(0.8＋3.2＋1.6＋1.6)mol＝7.2mol，K＝eq\f(\f(1.6,n總)×\f(1.6,n總),\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.8,n總)))2×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3.2,n總)))\f(1,2))＝6。(6)eq\f(ρ1,ρ2)＝eq\f(\f(m1,V1),\f(m2,V2))，由于兩種晶胞的體積近似相等，因此eq\f(ρ1,ρ2)＝eq\f(m1,m2)＝1.66，根據晶胞結構可知小球共2個，大球共4個，所以1個晶胞含有2個TiO2或RuO2，因此eq\f(m1,m2)＝eq\f(2×MRu＋2MO,2×MTi＋2MO)＝eq\f(MRu＋32,48＋32)，則MRu≈101。3．(1)－172.1(2)高溫(3)①升高950℃時，體系中只有反應ⅰ，該反應為體積增大的反應，恒壓條件充入氮氣，平衡正向移動，CH4轉化率升高②＜③eq\f(1,2t)eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\f(1,2),2＋α)))2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\f(4α－1,2),2＋α)))2,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1－α,2＋α)))\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\f(1,2),2＋α))))(4)①3d84s2②*OOCH=CO(g)＋*OH(5)①4CeO2eq\o(=,\s\up7(△))2Ce2O3＋O2↑②7【解析】(1)由蓋斯定律，反應ⅳ＝反應ⅲ－反應ⅰ，所以ΔH4＝(＋74.9－247)kJ/mol＝－172.1kJ/mol。(2)反應ⅰ的ΔH＞0、ΔS＞0，由ΔG＝ΔH－TΔS<0，可知高溫有利于反應自發進行。(3)②625℃時，起始投入CH4、CO2、H2、CO、H2O各0.5kmol，此時Qc＝eq\f(cCO·cH2O,cCO2·cH2)＝1，由圖1可知，平衡時n(CO)＝n(CO2)＝n(H2O)＜n(H2)，即平衡常數K＜1，所以此時Qc＞K，平衡逆向進行，所以反應ⅱ的v正＜v逆。③由圖1可知，625℃平衡時n(CO)＝0.5kmol，所以0～tmin生成CO的平均速率為eq\f(0.5kmol,tmin)＝eq\f(1,2t)kmol/min，由圖1可知，625℃平衡時n(CO)＝n(CO2)＝n(H2O)＝0.5kmol，由反應的化學計量數可知，反應ⅰ和反應ⅲ生成的氫氣的物質的量為消耗的甲烷的2倍，反應ⅱ消耗氫氣的物質的量與生成的水的物質的量相等，所以平衡時n(H2)＝(2a－0.5)kmol＝eq\f(4a－1,2)kmol，n(CH4)＝(1－a)kmol，即平衡時氣體總物質的量為(2α－0.5＋1－α＋0.5＋0.5＋0.5)kmol＝(2＋a)kmol，所以平衡常數Kx＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\f(1,2),2＋α)))2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\f(4α－1,2),2＋α)))2,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1－α,2＋α)))\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\f(1,2),2＋α))))。(4)②活化能大的反應速度慢，速率慢的反應為決速步，由圖2可知最有可能發生的“氫助解離”路徑的決速步反應化學方程式為*OOCH=CO(g)＋*OH。(5)②一個晶胞中Ce4＋個數為8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4、O2－個數為8,1molCeO2質量為172g，加熱后當失重率為2.32%時，損失的質量為氧元素的質量，即172g×2.32%＝4g，n(O)＝eq\f(4g,16g/mol)0.25mol，一個晶胞中4個Ce4＋、8個O2－，失去O2－的個數為0.25×4＝1，每個晶胞擁有的O2－的個數為8－1＝7。4．(1)①－747②AD(2)①256p2②錳eq\f(1.74×1032,a2bNA)(3)①v＝k3c(NO)θO②S5從S5可以看出，v由NO和O的吸附量共同決定，二者的吸附競爭，當氧濃度過大導致氧吸附量增多，使得NO的吸附量減少，故v不升反降【解析】(1)①N2(g)＋O2(g)=2NO(g)ΔH＝＋180.0kJ/mol，CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH＝－283.0kJ/mol，由蓋斯定律，目標反應式＝②×2－①，ΔH＝2ΔH2－ΔH1＝[2×(－283.5)－180]kJ/mol＝－747kJ/mol。②恒溫恒容下，容器容積不變，反應前后氣體總質量不變，故混合氣體的密度始終不變，不能說明反應達到平衡，B錯誤；溫度不變平衡常數始終不變，不能說明反應已達平衡，C錯誤。(2)①假設初始時NH3和NO均為1mol,300℃時NO轉化率最高，NO的平衡轉化率是50%，N2的選擇性為80%，消耗的NO為0.5mol，生成的N2為0.4mol，則NH3的平衡轉化率為50%，消耗NH3的物質的量為0.5mol，由N原子守恒，N2O的物質的量為eq\f(1,2)×(0.5＋0.5－0.4×2)＝0.1mol，eq\f(Kp1,Kp2)＝eq\f(\f(p6H2O·p4N2,p4NH3·p4NOpO2),\f(p4N2O·p6H2O,p4NH3·p4NO·p3O2))＝eq\f(p4N2·p2O2,p4N2O)，eq\f(p4N2,p4N2O)＝eq\f(n4N2,n4N2O)，則eq\f(Kp1,Kp2)＝eq\f(n4N2,n4N2O)·p2(O2)＝eq\f(0.44×p2,0.14)＝256p2。②由晶胞圖知，黑球位于頂點和體心，共有2個，白球位于面上和體內，共有4個，由化學式可知，黑球為錳原子，白球為氧原子；密度為ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(2×32＋55,a×10－102×b×10－10×NA)g/cm3＝eq\f(1.74×1032,a2bNA)g/cm3。微專題熱練13化學反應原理綜合(二)1．(1)高溫a(2)＞(3)eq\f(α2,1－α2)p0(4)0.1(5)H2由起點可知a、b兩線為C3H6和H2，加入CO2后，因發生反應：CO2＋H2CO＋H2O，H2濃度比C3H6濃度越來越低，所以b為H2【解析】(1)該反應為吸熱的熵增反應，在高溫條件下自發。升高溫度，化學反應速率增大，平衡正向移動，能提高C3H8的平衡轉化率，A正確；增大壓強，化學反應速率增大，平衡逆向移動，C3H8的平衡轉化率降低，B錯誤；加入催化劑，化學反應速率增大，C3H8的平衡轉化率不變，C錯誤；恒容條件增加C3H8的量，化學反應速率增大，C3H8的平衡轉化率減小，D錯誤。(2)丙烷燃燒熱的熱化學方程式為①C3H8(g)＋5O2(g)=3CO2(g)＋4H2O(l)ΔH3＝－2220kJ/mol，丙烯燃燒熱的熱化學方程式為②C3H6(g)＋eq\f(9,2)O2(g)=3CO2(g)＋3H2O(l)ΔH4＝－2058kJ/mol，根據蓋斯定律，①－②得C3H8(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=C3H6(g)＋H2O(l)ΔH＝(－2220＋2058)＝－162kJ/mol，由于生成液態水放熱更多，所以ΔH2＞－162kJ/mol。(3)假設起始時C3H8的物質的量為1mol，則轉化的C3H8為αmol，生成的C3H6、H2各為αmol，平衡時C3H8、C3H6、H2分別為(1－α)mol、αmol、αmol，則p(C3H6)＝p(H2)＝eq\f(α,1＋α)p0kPa，p(C3H8)＝eq\f(1－α,1＋α)p0kPa，Kp＝eq\f(pH2pC3H6,pC3H8)＝eq\f(α2,1－α2)p0。(4)該反應正向為氣體體積增大的方向，加壓平衡逆向移動，根據x＜1，則p0的壓強更大，轉化率更小，為40%，xp0的轉化率為80%，根據溫度不變，平衡常數不變，代入eq\f(α2,1－α2)p0，可得eq\f(0.82,1－0.82)xp0＝eq\f(0.42,1－0.42)p0，x≈0.1。2．(1)(2)①＞②＜③12.4%④2.14＞⑤提高丙烯腈的平衡轉化率，因為恒壓下充入N2，反應Ⅱ中各物質分壓減小，平衡正向移動【解析】(1)反應熱＝反應物鍵能總和－生成物鍵能總和可知，ΔH＝(8×413＋615＋2×351＋2×348＋745＋3×389)kJ/mol－(8×413＋615＋2×348＋745＋305＋2×389＋351＋463)kJ/mol＝－28kJ/mol。(2)①由圖知，在200℃之前，平衡體系中物質的量分數幾乎不變，即反應Ⅱ反應程度變化不大，平衡體系中的物質的量分數隨溫度的升高而逐漸增大，的物質的量分數隨溫度的升高而逐漸減小，則說明反應Ⅰ平衡正向移動，即反應Ⅰ為吸熱反應，ΔH1＞0。②反應Ⅱ的歷程包含p、q兩步，含碳物質檢測過程中，未檢測出，說明生成該物質的速率慢，消耗該物質的速率快，即其中q步為決速步驟，該步驟活化能較大，p步活化能＜q步活化能。③設初始投入物質的量為2mol，NH3物質的量為15mol，M點平衡體系中的含碳物質的物質的量分數為80%，幾乎為0，則反應Ⅰ生成的H2O(g)物質的量為2mol，根據三段式分析：則eq\f(2－x,2)×100%＝80%，解得x＝0.4mol，平衡體系中H2O(g)的體積分數＝eq\f(2＋0.4mol,19＋0.4mol)×100%≈12.4%。④N點平衡體系中與的含碳物質的物質的量分數均為50%，幾乎為0，利用三段式分析：則則eq\f(2－y,2)×100%＝50%，解得y＝1mol，平衡體系中與的物質的量均為1mol，NH3的物質的量為14mol，H2O(g)的物質的量為3mol，的物質的量為1mol，氣體總物質的量為20mol，反應Ⅱ的壓強平衡常數Kp＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(200kPa×\f(1mol,20mol)))×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(200kPa×\f(3mol,20mol)))×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(200kPa×\f(1mol,20mol))),\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(200kPa×\f(1mol,20mol)))×\b\lc