题目性质:自编仿真题——题目、材料、选项、数据与情境均为按课程标准与联招常见考点独立编写的原创仿真题,非真题原文,未取自任何题库、教辅或试卷;解析与采分点为教研整理,非官方评分标准。
一、考点定位与做题顺序
把两条线分开画:速率线关心「单位时间出多少」,升温、增浓、加压、加催化剂都让速率上升;平衡线关心「最终最多出多少」,对放热反应升温使平衡逆向移动、对气体分子数减小的反应加压使平衡正向移动,而催化剂完全不改变平衡位置。题目问「选择某条件的理由」,就要看它落在哪条线上、有没有反作用。
答题模板固定三件:①该条件对速率的影响;②该条件对平衡(或副反应)的影响;③综合取舍(为什么选这个折中点,兼顾产率、能耗、设备、安全)。只写「加快反应速率」通常只拿一半分。下面流程、物质代号与数据均为自编示意,不代表真实工业体系或配方。
二、题目呈现
自编示意流程(非真实配方)
某自编体系主反应:A(g) + 2B(g) ⇌ C(g) + Q(Q>0,放热;气体分子数 3→1)。示意实验数据(自编,仅用于判断趋势):
温度 350 K:平衡时 A 转化率 78%,达到平衡约需 60 min;
温度 450 K:平衡时 A 转化率 45%,达到平衡约需 8 min;
温度 400 K:平衡时 A 转化率 62%,达到平衡约需 18 min;
400 K 加催化剂 K:平衡转化率仍为 62%,达到平衡约需 4 min。
另:B 过量会提高 A 转化率但增加回收负荷;压强升高使 A 转化率上升,但压缩能耗与设备要求随之提高。
题1(单选)
下列关于该自编体系条件影响的说法,正确的一项是( )
A. 升温既加快速率又提高 A 的平衡转化率
B. 催化剂使 A 的平衡转化率由 62% 提高到 78%
C. 增大压强既加快速率,又因气体分子数减小使平衡正向移动
D. 提高 B 的比例只影响速率,不影响平衡转化率
题2(简答)
工业上取 400 K 并加催化剂 K,而不取 350 K 或 450 K。请分别从速率线、平衡线、综合取舍三层说明理由(数据引自上面的自编表)。
题3(简答·评价)
有同学提出「继续升高压强就能一直提高产率」。请指出这一说法的两处问题,并写出条件选择类题目的规范表述(须含速率、平衡、成本/安全三要素)。
三、分步解析
题1 C。A 错:升温确实加快速率(60 min → 8 min),但放热反应升温使平衡逆向,转化率由 78% 降到 45%,是相反要求。B 错:催化剂只缩短达平衡时间(18 min → 4 min),不改平衡位置,转化率仍 62%,表中已明示。C 正确:增压提高浓度使速率上升,且反应气体分子数 3→1,增压使平衡向分子数减小方向(正向)移动。D 错:增大 B 的浓度使平衡正向移动,A 转化率提高(表中文字已给),不只是速率。故答案为 C。
题2 速率线:350 K 达平衡需 60 min,太慢;400 K 需 18 min,450 K 需 8 min;加入催化剂 K 后 400 K 只需 4 min,已比 450 K 更快,说明「要快」不必靠高温。平衡线:主反应放热,升温使平衡逆向,A 平衡转化率 350 K 为 78%、400 K 为 62%、450 K 仅 45%;350 K 产率最高但太慢,450 K 最快但产率损失过大。综合取舍:取 400 K 是折中——保留 62% 转化率,避免 450 K 的产率大幅损失与高温能耗/设备负担,再用催化剂把时间从 18 min 压到 4 min,弥补速率;催化剂不改变平衡,所以「快」与「多」可以分开解决,这正是选它的理由。三层齐才给满分。
题3 问题一(平衡收益递减且非无限):增压确使平衡正向移动,但随压强升高,转化率提升幅度逐渐变小,且平衡常数只由温度决定,压强不能改变 K,不能「一直提高」到任意产率。问题二(成本与安全被忽略):压缩能耗、设备耐压等级、密封与投资都随压强上升,还带来泄漏与安全风险;条件选择必须算综合账,不是只算产率。规范表述示例:「升高压强可提高反应物浓度,使反应速率加快(速率);因主反应气体分子数减小,增压使平衡正向移动,A 转化率提高(平衡);但压强过高会显著增加压缩能耗、设备投资与安全风险,且转化率增幅递减,故选择兼顾产率与成本的适宜压强(成本/安全)。」采分点就是括号里那三件。
四、采分点对照
| 题号 | 答案 | 采分点构成 |
|---|---|---|
| 题1 | C | 逐项判定各 1 分;A 项须写出升温对速率/平衡的相反作用 1 分;B 项写出催化剂不改平衡 1 分;D 项写出浓度影响平衡 1 分 |
| 题2 | 三层作答 | 速率线(含 60/18/8/4 min 数据)2 分;平衡线(78%/62%/45% 与放热)2 分;综合取舍(折中+催化剂分工)2 分 |
| 题3 | 见解析 | 两处问题各 1 分;规范表述含速率 1 分、平衡 1 分、成本/安全 1 分;写出 K 只由温度决定 1 分 |
五、高频易错点
- 把「加快反应」与「提高产率」混为一谈:升温对放热反应两者相反。
- 认为催化剂能提高转化率:它只改到达平衡的时间,不改平衡位置与 K。
- 只写「升高温度反应更快」,漏掉平衡移动与能耗,条件题丢一半分。
- 说「加压可以无限提高产率」:忽略增幅递减、设备承压与安全成本。
- 把自编示意数据当真实工艺参数引用;本文数值仅用于判断趋势。
六、小结与自查清单
| 条件 | 速率线 | 平衡线(放热、3→1) | 综合代价 |
|---|---|---|---|
| 升温 | 加快(60→8 min) | 逆向,转化率 78%→45% | 能耗、设备、副反应 |
| 加催化剂 K | 大幅加快(18→4 min) | 不改变,仍 62% | 催化剂成本与回收 |
| 增压 | 加快 | 正向,转化率提高 | 压缩能耗、耐压与安全 |
| B 过量 | 略加快 | 正向,A 转化率提高 | 过量 B 回收负荷 |
- □ 条件题先分两栏:速率怎么变、平衡往哪移,再写综合取舍。
- □ 看到放热 + 升温,立刻标出「速率↑、产率↓」的相反要求。
- □ 催化剂一律写「不改平衡位置、不改 K、只缩短达平衡时间」。
- □ 涉及压强时同时写设备、能耗与安全,别只算转化率。
- □ 引用数据前确认是自编示意值,结论只谈趋势不谈真实工艺。
条件选择的本质是两条线的谈判:速率要快、平衡要多,二者常常打架,而催化剂是少数只帮一边、不损另一边的工具。把「速率—平衡—成本/安全」写成固定三段,任何「为什么选这个温度/压强」的题都能答得完整。本组反应式、代号、转化率与时间数据均为自编示意,不代表真实工业体系或配方。