《2025年高中总复习优化设计高中化学》

对点训练 1
(2024·广东湛江调研)我国科学家团队打通了温和条件下草酸二甲酯$[(COOCH_{3})_{2}]$催化加氢制乙二醇的技术难关，反应为$(COOCH_{3})_{2}(g)+4H_{2}(g)\longrightleftharpoons HOCH_{2}CH_{2}OH(g)+2CH_{3}OH(g)$ $\Delta H$。如图所示，在恒容密闭容器中，反应温度为$T_{1}$时，$c(HOCH_{2}CH_{2}OH)$和$c(H_{2})$随时间$t$的变化分别为曲线Ⅰ和Ⅱ，反应温度为$T_{2}$时，$c(H_{2})$随时间$t$的变化为曲线Ⅲ。下列判断正确的是(C)


A.$\Delta H＞0$
B.a、b 两时刻生成乙二醇的速率：$v(a)=v(b)$
C.在$T_{2}$温度下，反应在$0\sim t_{2}s$内的平均速率为$v(HOCH_{2}CH_{2}OH)=\frac{0.05}{4t_{2}}mol\cdot L^{-1}\cdot s^{-1}$
D.其他条件相同，在$T_{1}$温度下，起始时向该容器中充入一定量的氮气，则反应达到平衡的时间小于$t_{1}s$

答案： 对点训练1 C 解析 反应温度为$T_1$和$T_2$，以$c(\mathrm{H}_2)$随时间$t$的变化曲线比较，Ⅱ比Ⅲ先达到平衡，所以$T_1＞T_2$，温度升高，$c(\mathrm{H}_2)$增大，平衡逆向移动，反应放热，A错误；升高温度，反应速率加快，$T_1＞T_2$，则反应速率$v(\mathrm{a})＞v(\mathrm{b})$，B错误；$T_2$时，在$0\sim t_2$ s内，$\Delta c(\mathrm{H}_2)=0.05\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}$，则$v(\mathrm{HOCH_2CH_2OH})=\frac{0.05}{4t_2}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}\cdot s^{-1}}$，C正确；向恒容容器中充入氮气，不影响反应物浓度，不影响反应速率，D错误。

例 2 (2023·湖南长沙模拟)在起始温度均为$T$、容积均为$10L$的密闭容器 A(恒温)、B(绝热)中均加入$1molN_{2}O$和$4molCO$，发生反应$N_{2}O(g)+CO(g)\longrightleftharpoons N_{2}(g)+CO_{2}(g)$ $\Delta H＜0$。已知：$k(正)$、$k(逆)$分别是正、逆反应速率常数，$v(正)=k(正)\cdot c(N_{2}O)\cdot c(CO)$，$v(逆)=k(逆)\cdot c(N_{2})\cdot c(CO_{2})$，A、B 容器中$N_{2}O$的转化率随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是(C)


A.用 CO 的浓度变化表示曲线$N$在$0\sim 100s$内的反应速率为$4× 10^{-4}mol\cdot L^{-1}\cdot s^{-1}$
B.曲线$N$表示 B 容器中$N_{2}O$的转化率随时间的变化
C.Q 点$v(正)$大于 P 点$v(逆)$
D.温度为$T$时，$\frac{k(正)}{k(逆)}=\frac{1}{76}$

答案： 例2 C 解析 曲线N在100 s时$\mathrm{N_2O}$的转化率为10%，则转化的物质的量为$1\ \mathrm{mol}×10\% = 0.1\ \mathrm{mol}$，$0\sim100$ s内$\mathrm{N_2O}$的反应速率为$v(\mathrm{N_2O})=\frac{\Delta n}{V\cdot\Delta t}=\frac{0.1\ \mathrm{mol}}{10\ \mathrm{L}×100\ \mathrm{s}} = 1×10^{-4}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}\cdot s^{-1}}$，则有$v(\mathrm{CO}) = v(\mathrm{N_2O}) = 1×10^{-4}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}\cdot s^{-1}}$，A错误；该反应为放热反应，绝热容器中体系温度上升，平衡逆向移动，$\mathrm{N_2O}$的转化率减小，故曲线M表示B容器中$\mathrm{N_2O}$的转化率随时间的变化，B错误；Q和P点均未达到平衡状态，反应正向进行，B容器温度高，反应速率快，则Q点$v(\mathrm{正})$大于P点$v(\mathrm{逆})$，C正确；容器A为恒温T，平衡时$\mathrm{N_2O}$的转化率为25%，利用容器A可得三段式：
$\mathrm{N_2O}(g)+\mathrm{CO}(g)\longrightarrow\mathrm{CO_2}(g)+\mathrm{N_2}(g)$
起始浓度/($\mathrm{mol\cdot L^{-1}}$) $0.1$ $0.4$ $0$ $0$
转化浓度/($\mathrm{mol\cdot L^{-1}}$) $0.1×25\%$ $0.025$ $0.025$ $0.025$
平衡浓度/($\mathrm{mol\cdot L^{-1}}$) $0.075$ $0.375$ $0.025$ $0.025$
由于反应速率$v(\mathrm{正}) = k(\mathrm{正})\cdot c(\mathrm{N_2O})\cdot c(\mathrm{CO})$，$v(\mathrm{逆}) = k(\mathrm{逆})$，$v(\mathrm{正}) = v(\mathrm{逆})$，则$\frac{k(\mathrm{正})}{k(\mathrm{逆})}=\frac{c(\mathrm{N_2})\cdot c(\mathrm{CO_2})}{c(\mathrm{N_2O})\cdot c(\mathrm{CO})}=\frac{0.025×0.025}{0.075×0.375}=\frac{1}{45}$，D错误。

对点训练 2
工业上利用$CH_{4}$(混有 CO 和$H_{2}$)与水蒸气在一定条件下制取$H_{2}$，原理为$CH_{4}(g)+H_{2}O(g)⇌ CO(g)+3H_{2}(g)$，该反应的逆反应速率表达式为$v(逆)=k· c(CO)· c^{3}(H_{2})$，$k$为速率常数，在某温度下测得实验数据如表所示：

由上述数据可得该温度下，$c_{2}=$0.2$mol· L^{-1}$，该反应的逆反应速率常数$k=$$1.0×10^{4}$$L^{3}· mol^{-3}· min^{-1}$。

答案： 对点训练2 答案 0.2 $1.0×10^{4}$
解析 根据$v(\mathrm{逆}) = k· c(\mathrm{CO})· c^3(\mathrm{H_2})$，由表中数据可得：$c_1^3 = \frac{8.0\ \mathrm{mol· L^{-1}· min^{-1}}}{0.1\ \mathrm{mol· L^{-1}}× k}$，$c_2^3 = \frac{6.75\ \mathrm{mol· L^{-1}· min^{-1}}}{(0.15\ \mathrm{mol· L^{-1}})^3× k}=16.0\ \mathrm{mol^{-1}· L^{3}· min^{-1}}$，解得$k = 1.0×10^{4}\ \mathrm{L^{3}· mol^{-3}· min^{-1}}$，代入$c_2$的等式可得$c_2 = 0.2\ \mathrm{mol· L^{-1}}$。