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  • 2022-03-30 发布

化学反应速率与化学平衡高考题分析

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《化学反应速率及化学平衡》在近三年高考题中的考查情况一、近三年高考考察点及特点:全国Ⅰ卷全国Ⅱ卷全国Ⅲ卷2018年第28题:涉及知识有反应速率的计算、分压的计算(三段式)、平衡的移动方向、平衡常数的计算、有效碰撞、活化能特点:利用物质分压代替浓度进行计算,陌生度增加第27题:涉及知识有提高转化率的方法、平衡常数的计算(三段式)、活化能与催化剂的优劣、图像分析(积碳量-温度,积碳量-时间、压强)、速率方程的计算特点:利用活化能变化分析催化剂的优劣第28题:涉及知识有图像分析(转化率-时间)、转化率计算、平衡常数的计算、提高转化率及反应速率的方法、速率方程的计算特点:利用物质的量分数代替浓度进行计算、先推出速率方程表达式再计算,难度增大2017年第28题:涉及知识有平衡转化率的计算、平衡常数的计算(三段式)、平衡的移动方向及结果、转化率的变化特点:利用物质的量分数进行计算第27题:涉及知识有图像分析(转化率-温度、产率-温度、产率-投料比)、提高转化率的方法、不同条件对产率的影响特点:图像信息量大、对分析图像的能力要求高第28题:涉及知识有图像分析(浓度-时间)、平衡状态的判断、平衡移动的方向与速率的关系、平衡常数的计算特点:计算时需考虑体积改变引起浓度的变化2016年第27题:涉及知识有图像分析(浓度-浓度)、平衡转化率的变化及条件、平衡常数的计算(三段式)特点:常规、量少第27题:涉及知识有提高产率的条件、图像分析(产率-温度、产率-投料比)、平衡移动的方向及原因、投料比计算第27题:涉及知识有平衡移动的方向及条件、活化能、图像分析(分压-温度)、平衡常数表达式 二、各知识点重复考查情况知识点2018年2017年2016年Ⅰ卷Ⅱ卷Ⅲ卷Ⅰ卷Ⅱ卷Ⅲ卷Ⅰ卷Ⅱ卷Ⅲ卷反应速率的计算√影响速率的因素√速率方程表达式及计算√平衡移动的方向√√√√√√√√平衡移动的结果(产率及转化率的变化)√√√√√√√产率及转化率的计算√√平衡常数的表达式及计算√√√√√√√平衡状态的判断√平衡与速率的关系√活化能√√√有效碰撞√三段式的应用√√√√图像分析√√√√√√√三、题型特点:1、题干信息:多以工业生产过程为考查内容,并结合热化学知识(反应热的计算或热化学方程式的书写)、化学方程式的书写等,重点考察化学平衡及化学反应速率的核心知识。2、设问内容:考查知识比较广泛,但可看出重点在于:①平衡移动的方向(8次):包括引起平衡移动的条件的判断、平衡的移动等。②平衡移动的结果(7次):对平衡移动的方向重点体现在结果分析上,即引起了转化率或产率的如何改变,与生产实际相结合。③平衡常数(7次):重点在于平衡常数的计算,间或考察表达式。3、知识运用方面:①图像分析(7次):且图像内容不统一,考察角度多变。②计算中三段式的应用(4次):平衡常数或转化率的计算需应用三段式③计算(12次):考察计算次数多且角度多,如平衡常数的计算、转化率的计算、反应速率的计算、速率方程的计算、投料比的计算、分压的计算等等。 四、三年的题型变化:近三年来,该题型的分值、考察范围、难度、陌生度均有提高。如图像的内容多变,分压的计算角度多变,对学生知识的理解、运用能力的要求均在提高。同时要注意对有效碰撞理论、活化能知识的理解及运用的考察。五、2019年考察方向预测仍然以工业生产过程为考察点,重心仍然为图像分析、平衡移动的方向及结果、平衡常数的计算等方面。但要注意相关知识的运用,如催化剂、活化能、有效碰撞、以分压(或其它量)代替浓度的计算等。六、附:近三年相关内容高考题2018年:全国Ⅰ卷第28题:(15分)采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术,在含能材料、医药等工业中得到广泛应用,回答下列问题:(2)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25℃时N2O5(g)分解反应:其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡,体系的总压强p随时间t的变化如下表所示(t=∞时,N2O4(g)完全分解):t/min0408016026013001700∞p/kPa35.840.342.5.45.949.261.262.363.1②研究表明,N2O5(g)分解的反应速率v=2×10−3×(kPa·min−1),t=62min时,测得体系中=2.9kPa,则此时的=________kPa,v=_______kPa·min−1。③若提高反应温度至35℃,则N2O5(g)完全分解后体系压强p∞(35℃)____63.1kPa(填“大于”“等于”或“小于”),原因是________。④25℃时N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数Kp=_______kPa(Kp为以分压表示的平衡常数,计算结果保留1位小数)。(3)对于反应2N2O5(g)→4NO2(g)+O2(g),R.A.Ogg提出如下反应历程:第一步N2O5NO3+NO2快速平衡第二步NO2+NO3→NO+NO2+O2慢反应第三步NO+NO3→2NO2快反应 其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是_________(填标号)。A.v(第一步的逆反应)>v(第二步反应)B.反应的中间产物只有NO3C.第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效D.第三步反应活化能较高【答案】(2)①53.1②30.06.0×10-2③大于温度提高,体积不变,总压强提高;NO2二聚为放热反应,温度提高,平衡左移,体系物质的量增加,总压强提高④13.4(3)AC2018年全国Ⅱ卷第27题:(14分)CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2),还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题:(1)CH4-CO2催化重整反应为:CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。已知:C(s)+2H2(g)=C(g)ΔH=-75kJ·mol−1C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH=-394kJ·mol−1C(s)+(g)=CO(g)ΔH=-111kJ·mol−1该催化重整反应的ΔH==______kJ·mol−1,有利于提高CH4平衡转化率的条件是____(填标号)。A.高温低压B.低温高压C.高温高压D.低温低压某温度下,在体积为2L的容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化剂进行重整反应,达到平衡时CO2的转化率是50%,其平衡常数为_______mol2·L−2。(2)反应中催化剂话性会因积碳反应而降低,同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表:积碳反应CH4(g)=C(s)+2H2(g)消碳反应CO2(g)+C(s)=2CO(g)ΔH/(kJ·mol−1)75172活化能/(kJ·mol−1)催化剂X3391催化剂Y4372 ①由上表判断,催化剂X____Y(填“优于”或“劣于”),理由是_________________。在反应进料气组成、压强及反应时同相同的情况下,某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图所示。升高温度时,下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是________填标号)。A.K积、K消均增加B.v积减小,v消增加C.K积减小,K消增加D.v消增加的倍数比v积增加的倍数大②在一定温度下,测得某催化剂上沉积碳的生成速率方v=k·p(CH4)·(k为速率常数)。在p(CH4)一定时,不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图所示,则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为________________。【答案】(1)247A(2)①劣于相对于催化剂X,催化剂Y积碳反应的活化能大,积碳反应的速率小;而消碳反应活化能相对小,消碳反应速率大AD②pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)2018年全国Ⅲ卷第28题:(15分)三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题:(3)对于反应2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g),采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂,在323K和343K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。 ①343K时反应的平衡转化率α=_________%。平衡常数K343K=__________(保留2位小数)。②在343K下:要提高SiHCl3转化率,可采取的措施是___________;要缩短反应达到平衡的时间,可采取的措施有____________、___________。③比较a、b处反应速率大小:va________vb(填“大于”“小于”或“等于”)。反应速率v=v正−v逆=−,k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数,x为物质的量分数,计算a处=__________(保留1位小数)。【答案】(3)①220.02②及时移去产物改进催化剂提高反应物压强(浓度)③大于1.32017年全国Ⅰ卷第28题:(14分)近期发现,H2S是继NO、CO之后的第三个生命体系气体信号分子,它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题:(3)H2S与CO2在高温下发生反应:H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g)。在610K时,将0.10molCO2与0.40molH2S充入2.5L的空钢瓶中,反应平衡后水的物质的量分数为0.02。①H2S的平衡转化率=_______%,反应平衡常数K=________。②在620K重复试验,平衡后水的物质的量分数为0.03,H2S的转化率_____,该反应的H_____0。(填“>”“<”或“=”)③向反应器中再分别充入下列气体,能使H2S转化率增大的是________(填标号)A.H2SB.CO2C.COSD.N2 【答案】(3)①2.52.8×10-37②>>③B2017年全国Ⅱ卷第27题:(14分)丁烯是一种重要的化工原料,可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题:(1)正丁烷(C4H10)脱氢制1-丁烯(C4H8)的热化学方程式如下:①C4H10(g)=C4H8(g)+H2(g)ΔH1已知:②C4H10(g)+O2(g)=C4H8(g)+H2O(g)ΔH2=−119kJ·mol−1③H2(g)+O2(g)=H2O(g)ΔH3=−242kJ·mol−1反应①的ΔH1为________kJ·mol−1。图(a)是反应①平衡转化率与反应温度及压强的关系图,x_________0.1(填“大于”或“小于”);欲使丁烯的平衡产率提高,应采取的措施是__________(填标号)。A.升高温度B.降低温度C.增大压强D.降低压强(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂),出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图(b)为丁烯产率与进料气中n(氢气)/n(丁烷)的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势,其降低的原因是___________。(3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线,副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在590℃之前随温度升高而增大的原因可能是___________、____________;590℃之后,丁烯产率快速降低的主要原因可能是_____________。【答案】(1)123小于AD(2)氢气是产物之一,随着n(氢气)/n(丁烷)增大,逆反应速率增大(3)升高温度有利于反应向吸热方向进行温度升高反应速率加快 丁烯高温裂解生成短链烃类2017年全国Ⅲ卷第28题:(14分)砷(As)是第四周期ⅤA族元素,可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物,有着广泛的用途。回答下列问题:(4)298K时,将20mL3xmol·L−1Na3AsO3、20mL3xmol·L−1I2和20mLNaOH溶液混合,发生反应:(aq)+I2(aq)+2OH−(aq)(aq)+2I−(aq)+H2O(l)。溶液中c()与反应时间(t)的关系如图所示。①下列可判断反应达到平衡的是__________(填标号)。a.溶液的pH不再变化b.v(I−)=2v()c.c()/c()不再变化d.c(I−)=ymol·L−1②tm时,v正_____v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。③tm时v逆_____tn时v逆(填“大于”“小于”或“等于”),理由是_____________。④若平衡时溶液的pH=14,则该反应的平衡常数K为___________。【答案】(4)①a、c②大于③小于tm时生成物浓度较低④2016年全国Ⅰ卷第27题:10.元素铬(Cr)在溶液中主要以Cr3+(蓝紫色)、Cr(OH)4−(绿色)、Cr2O72−(橙红色)、CrO42−(黄色)等形式存在,Cr(OH)3为难溶于水的灰蓝色固体,回答下列问题:(2)CrO42−和Cr2O72−在溶液中可相互转化。室温下,初始浓度为1.0molL−1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O72−)随c(H+)的变化如图所示。 ①用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应____________。②由图可知,溶液酸性增大,CrO42−的平衡转化率__________(填“增大”“减小”或“不变”)。根据A点数据,计算出该转化反应的平衡常数为__________。③升高温度,溶液中CrO42−的平衡转化率减小,则该反应的ΔH______0(填“大于”“小于”或“等于”)。【答案】(2)①2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O;②增大;1.0×1014;③小于;2016年全国Ⅱ卷第27题:丙烯腈(CH2=CHCN)是一种重要的化工原料,工业上可用“丙烯氨氧化法”生产,主要副产物有丙烯醛(CH2=CHCHO)和乙腈(CH3CN)等,回答下列问题:(1)以丙烯、氨、氧气为原料,在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的热化学方程式如下:①C3H6(g)+NH3(g)+3/2O2(g)=C3H3N(g)+3H2O(g)ΔH=-515kJ/mol①C3H6(g)+O2(g)=C3H4O(g)+H2O(g)ΔH=-353kJ/mol两个反应在热力学上趋势均很大,其原因是________;有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是________;提高丙烯腈反应选择性的关键因素是________。(2)图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线,最高产率对应温度为460℃。低于460℃时,丙烯腈的产率________(填“是”或者“不是”)对应温度下的平衡产率,判断理由是________;高于460℃时,丙烯腈产率降低的可能原因是________(双选,填标号)A.催化剂活性降低B.平衡常数变大C.副反应增多D.反应活化能增大(3)丙烯腈和丙烯醛的产率与n(氨)/n(丙烯)的关系如图(b)所示。由图可知,最佳n(氨)/n(丙烯)约为,理由是_______________。进料氨、空气、丙烯的理论体积约为________。【答案】(1)两个反应均为放热量大的反应降低温度降低压强催化剂(2)不是该反应为放热反应,平衡产率应随温度升高而降低AC(3)1该比例下丙烯腈产率最高,而副产物丙烯醛产率最低1:7.5:1 2016年全国Ⅲ卷第27题:煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx,形成酸雨、污染大气,采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。回答下列问题:(2)在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气,反应温度为323K,NaClO2溶液浓度为5×10−3mol·L−1。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。离子SO42−SO32−NO3−NO2−Cl−c/(mol·L−1)8.35×10−46.87×10−61.5×10−41.2×10−53.4×10−3①写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式__________。增加压强,NO的转化率______(填“提高”、“不变”或“降低”)。②随着吸收反应的进行,吸收剂溶液的pH逐渐______(填“增大”“不变”或“减小”)。③由实验结果可知,脱硫反应速率______脱硝反应速率(填“大于”或“小于”)。原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同,还可能是___________。(3)在不同温度下,NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中,SO2和NO的平衡分压pe如图所示。①由图分析可知,反应温度升高,脱硫、脱硝反应的平衡常数均______________(填“增大”、“不变”或“减小”)。②反应ClO2−+2SO32−===2SO42−+Cl−的平衡常数K表达式为___________。(4)如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2,也能得到较好的烟气脱硫效果。①从化学平衡原理分析,Ca(ClO)2相比NaClO具有的优点是_______。【答案】(2)①4OH-+3ClO2-+4NO=4NO3-+3Cl-+2H2O;提高②减小;③大于;NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高(3)①减小;②(4)①形成CaSO4沉淀,反应平衡向产物方向移动,SO2转化率提高②△H1+△H2-△H3