根据给定文件的信息,我们可以总结出以下几个关键知识点:
### 化学反应速率
1. **催化剂的影响**:催化剂能够加快化学反应的速率而不被消耗。催化剂通过提供一个活化能更低的路径来实现这一点,因此它能同时增加正向反应和逆向反应的速率。
- 在题目给出的例子中,加入催化剂后,反应速率(即图中的斜率)增加,但是达到平衡所需的时间减少(\(t_2 < t_1\)),这表明催化剂确实加速了反应的进程。
- 阴影部分面积代表的是反应过程中未反应物质的量,催化剂不会改变最终的平衡位置,所以阴影面积保持不变(选项⑦正确)。
2. **工业合成氮化镓**:工业上通常利用镓(Ga)与氨气(NH₃)在高温条件下合成固态半导体材料氮化镓(GaN),同时生成氢气(H₂)。
- 根据题目中的信息,反应过程中每生成3摩尔的H₂会放出30.8千焦的能量。这表明该反应是放热反应。
- 图像Ⅰ中的纵轴若表示正反应速率,则在t时刻改变条件为升温或加压,这些变化通常会导致反应速率的增加。
3. **二氧化硫的催化氧化**:二氧化硫(SO₂)和氧气(O₂)在五氧化二钒(V₂O₅)的催化作用下生成三氧化硫(SO₃)。
- 反应速率主要取决于较慢步骤的速度,即五氧化二钒还原为二氧化钒的步骤,而不是催化剂的总量(选项A错误)。
- 二氧化钒不是整个过程的催化剂,而是催化机理中的一个中间产物(选项B错误)。
- 增大SO₂的浓度虽然可以提高反应速率,但根据题目信息,速率的控制因素是五氧化二钒转化为二氧化钒的过程(选项D错误)。
### 化学平衡
4. **平衡移动原理**:勒夏特列原理指出,当系统受到外力作用时,平衡将向减弱这种作用的方向移动。
- 对于反应 A₂(g) + 2B₂(g) ⇌ 2AB₂(g) ΔH < 0,该反应是放热的。
- 升高温度将使平衡向吸热的方向移动,即逆向移动,因此逆反应速率增加(选项A错误)。
- 达到平衡后,升高温度会使平衡向逆向移动,以吸收更多的热量,同时逆反应速率也会增加(选项B正确)。
- 达到平衡后,降低温度或减小压强都有利于正向移动,因为这会减少系统对外界的压力和热量(选项D正确)。
5. **化学平衡状态的判断**:在恒温、恒容条件下,对于可逆反应 H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2HI(g),可以通过观察系统的某些特性来判断是否达到了平衡状态。
- 气体颜色的变化是由碘的存在引起的,当颜色保持不变时,说明I₂的浓度不再发生变化,达到平衡状态(选项D正确)。
6. **化学平衡常数**:平衡常数(K)反映了反应达到平衡时产物与反应物浓度之间的比例关系。
- 当温度升高时,对于吸热反应,平衡常数会增加;反之,对于放热反应,平衡常数会减小。因此,若T₁ > T₂,且反应为吸热反应,则K₁ > K₂(选项C正确)。
通过以上分析,我们可以看到不同类型的化学反应及其在特定条件下如何受到影响。这些知识点不仅适用于高中化学的学习,也是理解和解决实际化学问题的基础。