大单元四 第11章 第51讲 化学反应速率与化学平衡图像分类突破（课件PPT）-【步步高】2025年高考化学大一轮复习讲义（鲁科版 鲁琼）

第51讲 化学反应速率与化学平衡图像分类突破 1.了解化学反应速率、化学平衡图像的常见类型。 2.通过解答不同类型图像问题，初步建立解答化学反应速率、化学平衡相关图像问题的思维模型。 复 习 目 标 分析、解答化学反应速率与化学平衡图像题的三个步骤 第一步：看图像 一看面——横坐标、纵坐标代表的量(如纵坐标是反应物百分含量，还是反应物的转化率等)，确定坐标值与化学量的正变与负变关系。 二看线——曲线的走向、变化趋势(斜率大小、升与降、平与陡、渐变与突变、连续与断变、转折等)，同时对走势有转折变化的曲线，要分段进行分析，找出各段曲线的变化趋势及含义。例如，升高温度，v吸增加得多，v放增加得少；增大反应物浓度，v正突变，v逆渐变。 必备知识 整合 三看点——起点(分清反应物、生成物。浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物，一般生成物多数以原点为起点)，终点(终点是否达到平衡)，转折点(转折点前后影响的主要因素不同)等；此外还有顶点、拐点、交叉点、平衡点等都要认真分析。 四看辅助线——要不要作等温线、等压线，讨论单变量。 五看量——一般标出具体数值的量在解题中都会用到。 必备知识 整合 第二步：想规律 在看清图的基础上，根据坐标x轴的变化，确定y轴的变化，结合外因对化学反应速率、化学平衡的影响因素分析变化的本质原因。 第三步：作判断 必备知识 整合 一、反应进程类图像(横坐标为时间t) 1.在一密闭容器中发生反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＜0，达到平衡后，只改变某一个条件时，反应速率与反应时间的关系如图所示。 回答下列问题： (1)处于平衡状态的时间段是________(填字母，下同)。 A.t0～t1 B.t1～t2 C.t2～t3 D.t3～t4 E.t4～t5 F.t5～t6 ACDF 提升 关键能力 根据图示可知，t0～t1、t2～t3、t3～t4、t5～t6时间段内，v正、v逆相等，反应处于平衡状态。 提升 关键能力 (2)判断t1、t3、t4时刻分别改变的一个条件。 A.增大压强 B.减小压强 C.升高温度 D.降低温度 E.加催化剂 F.充入氮气 t1时刻______；t3时刻______；t4时刻______。 B C E t1时，v正、v逆同时增大，且v逆增大的更快，平衡向逆反应方向移动，所以t1时改变的条件是升温；t3时，v正、v逆同时增大且增大程度相同，平衡不移动，所以t3时改变的条件是加催化剂；t4时，v正、v逆同时减小，且v正减小的更快，平衡向逆反应方向移动，所以t4时改变的条件是减小压强。 提升 关键能力 (3)依据(2)中的结论，下列时间段中，氨的百分含量最高的是______。 A.t0～t1 B.t2～t3 C.t3～t4 D.t5～t6 A 根据图示知，t1～t2、t4～t5时间段内平衡均向逆反应方向移动，则NH3的含量均比t0～t1时间段内的低，所以t0～t1时间段内NH3的百分含量最高。 提升 关键能力 (4)如果在t6时刻，从反应体系中分离出部分氨，t7时刻反应达到平衡状态，请在图中画出反应速率的变化曲线。 t6时刻分离出部分NH3，v逆立刻减小，而v正逐渐减小，在t7时刻二者相等，反应重新达到平衡，据此可画出反应速率的变化曲线。 答案　 提升 关键能力 方法指导 在分析v－t图像时，要特别注意反应速率的变化，即v正、v逆是都增大了还是都减小了(条件改变的瞬间，v正、v逆的起点与原平衡点不重合)，还是一个增大(或减小)而另一个不变(条件改变的瞬间，v正、v逆中不变的那个，起点与原平衡点重合)。 提升 关键能力 2.已知：反应为mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)。 (1) T1 T2，正反应为 反应。 < 放热 提升 关键能力 (2) p1 p2，正反应为气体体积 的反应。 < 增大 提升 关键能力 (3) 图中 使用催化剂；或者增大压强，此时m＋n p＋q。 a ＝ 提升 关键能力 3.现将一定量N2O4气体充入恒容密闭容器中，控制反应温度为T1 ℃[N2O4(g) 2NO2(g)　ΔH>0]，c(N2O4)随t(时间)变化曲线如图，画出0～t2时段，c(NO2)随t变化曲线。保持其他条件不变，改变反应温度为T2(T2＞T1)，再次画出0～t2时段，c(NO2)随t变化趋势的曲线。 答案 提升 关键能力 根据反应N2O4(g) 2NO2(g)，NO2的改变量是N2O4的两倍，从N2O4的曲线可知其达到平衡时减少了0.03 mol·L－1，则NO2从0升高到平衡时的0.06 mol·L－1，即可画出曲线；该反应ΔH>0，保持其他条件不变，随着温度的升高，平衡正向移动，且反应速率增大，达到平衡的时间缩短，即可画出曲线。 提升 关键能力 4.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323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。 (1)343 K时反应的平衡转化率α＝_______%。平衡常数K343 K＝________(保留2位小数)。 22 0.02 (2)在343 K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____________、________________。 及时移去产物 改进催化剂 提高反应物压强 提升 关键能力 温度越高，反应速率越快，达到平衡的时间越短，则a点所在曲线代表343 K时SiHCl3的转化率变化，b点所在曲线代表323 K时SiHCl3的转化率变化。343 K时反应的平衡转化率α＝22%。设起始时SiHCl3(g)的浓度为1 mol·L－1，则有 　　　　　　　　2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g) 起始/(mol·L－1)　　　1　　　　　0　　　　　0 转化/(mol·L－1)　　 0.22　　　　0.11　　　 0.11 平衡/(mol·L－1)　　 0.78　　　　0.11　　　 0.11 提升 关键能力 (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、逆反应速率常数， x为物质的量分数，计算a处的 ＝_____(保留1位小数)。 大于 1.3 提升 关键能力 温度越高，反应速率越快，a点温度为343 K，b点温度为323 K，故反应速率：va>vb。反应速率v＝ v正－v逆＝ ，则有 343 K下反应达到平衡状态时v正 ＝v逆，即 经计算可得SiHCl3、 SiH2Cl2、SiCl4的物质的量分数分别为0.78、0.11、0.11，则有k正×0.782＝k逆× 提升 关键能力 a处SiHCl3的平衡转化率α＝20%，此时SiHCl3、SiH2Cl2、SiCl4的物质的量分数分别为0.8、0.1、0.1， 提升 关键能力 方法指导 此类图像一般纵坐标表示物质的量、浓度、百分含量、转化率，横坐标表示反应时间。解题的关键是找转折点。 (1)转折点之前，用外因对速率的影响分析问题，用“先拐先平数值大”的规律判断不同曲线表示温度或压强的大小。 (2)转折点之后是平衡状态或平衡移动，解题时要抓住量的变化，找出平衡移动的方向，利用化学平衡移动原理推理分析。 提升 关键能力 二、恒温(恒压)线 5.反应：aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)　ΔH 图像     结论 a＋b c＋d，ΔH 0 a＋b c＋d，ΔH 0 > > > > 提升 关键能力 6.在一恒容的密闭容器中充入0.1 mol·L－1 CO2、0.1 mol·L－1 CH4，在一定条件下发生反应：CH4(g)＋CO2(g) 2CO(g)＋2H2(g)，测得CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图，下列有关说法不正确的是 A.上述反应的ΔH<0 B.压强：p4>p3>p2>p1 C.压强为p4、温度为1 100 ℃时该反应的平衡 常数约为1.64 mol2·L－2 D.压强为p4时，在y点：v正<v逆 √ √ 提升 关键能力 由图像可知，压强一定时，温度越高，CH4的平衡转化率越高，故正反应为吸热反应，ΔH>0，A项错误； 该反应为气体分子总数增加的反应，压强越大，甲烷的平衡转化率越小，故压强：p4>p3 >p2>p1，B项正确； 提升 关键能力 压强为p4、温度为1 100 ℃时，甲烷的平衡转化率为80.00%，故平衡时各物质的浓度分别为c(CH4)＝0.02 mol·L－1，c(CO2)＝0.02 mol· L－1，c(CO)＝0.16 mol·L－1，c(H2)＝0.16 mol· L－1，平衡常数K＝ mol2·L－2≈ 1.64 mol2·L－2，C项正确； 压强为p4时，y点未达到平衡，此时v正>v逆，D项错误。 提升 关键能力 方法指导 此类图像的纵坐标为某物质的平衡浓度或转化率，横坐标为温度或压强，解答此类问题，要关注曲线的变化趋势，有多个变量时，注意控制变量，即“定一议二”。 提升 关键能力 三、投料比—转化率相关图像 7.一定条件下，反应：6H2(g)＋2CO2(g) C2H5OH(g)＋3H2O(g)的数据如图所示。 下列说法正确的是 A.该反应的ΔH＞0 B.达平衡时，v正(H2)＝v逆(CO2) C.b点对应的平衡常数K值大于c点 D.a点对应的H2的平衡转化率为90% √ 提升 关键能力 升高温度，CO2的平衡转化率减小，平衡向左移动，正反应为放热反应，ΔH＜0，A项错误； 达平衡时，v正(H2)＝3v逆(CO2)，B项错误； 升温，平衡左移，b点温度高，其平衡常数小，C项错误。 提升 关键能力 8.采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu-Mn合金)，利用CO和H2制备二甲醚(DME)。 主反应：2CO(g)＋4H2(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g) 副反应：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)， CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) 测得反应体系中各物质的产率或转化率与催化剂的 关系如图所示。 则催化剂中 约为______时最有利于二甲醚的合成。 2.0 由图可知当催化剂中 约为2.0时，CO的转化率最大，生成的二甲醚最多。 提升 关键能力 方法指导 (1)改变投料比相当于增加一种反应物的浓度，另一种反应物的转化率升高，而自身的转化率降低。(2)当按化学反应方程式的计量数之比投入反应物，各组分的平衡转化率相同，平衡时产物的体积分数最大。 提升 关键能力 9.[2023·湖北，19(5)(6)](5) 40H19(g) C40H18(g)＋H·(g)及 40H11(g) C40H10(g)＋H·(g)反应的ln K(K为平衡常数)随温度倒数的关系如图所示。已知本实验条件下，ln K＝－ ＋c(R为理想气体常数，c为截距)。图中两条线几乎平行，从结构的角度分析其原因是___________________________ _______________。 在反应过程中，断裂和形成 的化学键相同 提升 关键能力 图中两条线几乎平行，说明斜率几乎相等，根据ln K＝－ ＋c(R为理想气体常数，c为截距)可知，斜率相等，则说明焓变相等，因为在反应过程中，断裂和形成的化学键相同。 提升 关键能力 (6)下列措施既能提高反应物的平衡转化率，又能增大生成C40H10的反应速率的是______(填标号)。 a.升高温度　　b.增大压强　　c.加入催化剂 a 由反应历程可知，该反应为吸热反应，升温，反应正向进行，提高了平衡转化率，反应速率也加快，a符合题意； 该反应为正向体积增大的反应，加压，反应逆向进行，降低了平衡转化率，b不符合题意； 加入催化剂，平衡不移动，不能提高平衡转化率，c不符合题意。 提升 关键能力 10.[2022·福建，13(5)]异丙醇(C3H8O)可由生物质转化得到，催化异丙醇脱水制取高值化学品丙烯(C3H6)的工业化技术已引起人们的关注。其主要反应如下： Ⅰ.C3H8O(g)　　C3H6(g)＋H2O(g)　ΔH1＝＋52 kJ·mol－1 Ⅱ.2C3H6(g)　　C6H12(g)　ΔH2＝－97 kJ·mol－1 如图为反应Ⅰ、Ⅱ达到平衡时lg Qp与温度的关系曲线。 [已知：对于可逆反应aA(g)＋bB(g)　　cC(g)＋dD(g)， 任意时刻Qp＝　　　　　，式中p(X)表示物质X的分压] 提升 关键能力 ①在350 ℃恒压平衡体系中充入少量水蒸气时，反应Ⅰ的状态最有可能对应图中的______(填“甲”“乙”或“丙”)点，判断依据是___________________________ ____________________。 甲 反应Ⅰ平衡曲线为N，恒压时充入水蒸气，Qp增大 提升 关键能力 反应Ⅰ为气体体积增大的吸热反应，反应Ⅱ为气体体 积减小的放热反应，则升高温度，反应Ⅰ正向进行， Qp逐渐增大，反应Ⅱ逆向进行，Qp逐渐减小，即反应 Ⅰ的平衡曲线为N，反应Ⅱ的平衡曲线为M；在350 ℃ 恒压平衡体系中充入少量水蒸气时，对于反应Ⅰ而言， 相当于增大生成物浓度，使得Qp>Kp，即lg Qp增大，反应Ⅰ的状态最有可能对应图中的甲。 提升 关键能力 ②350 ℃时，在密闭容器中加入一定量的C3H8O，体系达到平衡后，测得C6H12的分压为x MPa，则水蒸气的分压为________MPa(用含x的代数式表示)。 提升 关键能力 由图可知，350 ℃时达平衡后，反应Ⅱ的lg Qp＝0，则350 ℃时反应Ⅱ的Kp＝Qp＝1 MPa－1，设水蒸气的平衡分压为a MPa，则反应Ⅱ的C3H6起始分压为a MPa，对反应Ⅱ列三段式有 　　　　　　2C3H6(g) C6H12(g) 起始/Mpa　　a　　　　　 0 变化/Mpa　　2x　　　　　 x 平衡/Mpa　　a－2x　　　 x 提升 关键能力 11.[2021·全国乙卷，28(3)]McMorris测定和计算了在136～180 ℃范围内下列反应的平衡常数Kp。 2NO(g)＋2ICl(g) 2NOCl(g)＋I2(g)　Kp1 2NOCl(g) 2NO(g)＋Cl2(g)　Kp2 ①由图可知，NOCl分解为NO和Cl2，反应的ΔH_____ 0(填“大于”或“小于”)。 大于 提升 关键能力 结合图可知，温度越高， 越小，lg Kp2越大，即Kp2越大，说明升高温度平衡2NOCl(g) 2NO(g) ＋Cl2(g)正向移动，则NOCl分解为NO和Cl2反应的ΔH大于0。 提升 关键能力 ②反应2ICl(g)===Cl2(g)＋I2(g)的K＝________(用Kp1、Kp2表示)；该反应的ΔH_______0(填“大于” 或“小于”), 写出推理过程：_________________ __________________________________________ Kp1·Kp2 大于 __________________________________________ _______________________________________________________________________________________________。 < ，由图可知：lg Kp2(T′)－lg Kp2(T)> |lg Kp1(T′)－lg Kp1(T)|＝lg Kp1(T)－lg Kp1(T′)， 则：lg[Kp2(T′)·Kp1(T′)]>lg[Kp2(T)·Kp1(T)]，即K(T′)>K(T)，因此该反应正反应为吸热反应，即ΔH大于0 提升 关键能力 五、多重平衡的复杂图像 12.(2023·泰安模拟)二甲醚(CH3OCH3)是一种极具发展潜力的有机化工产品和洁净燃料。CO2加氢制二甲醚的反应体系中，主要发生反应的热化学方程式为 反应Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)　　CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝＋41.2 kJ·mol－1 反应Ⅱ：CO2(g)＋3H2(g)　　CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－49.5 kJ·mol－1 反应Ⅲ：2CH3OH(g)　　CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH＝－23.5 kJ·mol－1 提升 关键能力 在2 MPa，起始投料　　　 ＝3时，CO2的平衡转化率及CO、CH3OCH3、CH3OH 的平衡体积分数随温度变化如图所示。下列有关说法正确的是 A.反应2CO2(g)＋6H2(g)　　CH3OCH3(g)＋3H2O(g)的ΔH ＝－73.0 kJ·mol－1 B.图中Y表示CO C.为提高二甲醚的产率，需要研发在低温区的高效催化剂 D.温度从553 K上升至573 K时，反应Ⅰ消耗的CO2少于反 应Ⅱ生成的CO2 √ √ 提升 关键能力 由盖斯定律知：反应Ⅱ×2＋Ⅲ得反应：2CO2(g)＋6H2(g) CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　ΔH＝2× (－49.5 kJ·mol－1)＋(－23.5 kJ·mol－1)＝－122.5 kJ· mol－1，A错误； 升高温度，反应Ⅰ正向进行，则CO的平衡体积分数应增大，故Y表示CO，B 正确； 由图可知，温度从553 K上升至573 K时，反应Ⅰ消耗的CO2大于反应Ⅱ生成的CO2，D错误。 提升 关键能力 特别提醒 (1)在多重平衡体系中，某物质的平衡浓度，是所有有关反应的平衡浓度，对各相关反应的平衡常数都满足。 (2)在计算某反应的平衡常数时，要善于选特殊点计算。只要温度不变，这个平衡常数值可以运用于平衡曲线上的任何一点，选取多曲线的交点，往往能简化计算。 提升 关键能力 课时精练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1.(2022·广东，13)恒容密闭容器中，BaSO4(s)＋4H2(g) BaS(s)＋4H2O(g)在不同温度下达平衡时，各组分的物质的量(n)如图所示。 下列说法正确的是 A.该反应的ΔH<0 B.a为n(H2O)随温度的变化曲线 C.向平衡体系中充入惰性气体，平衡不移动 D.向平衡体系中加入BaSO4，H2的平衡转化率增大 √ 14 一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 从图示可以看出，平衡时升高温度，氢气的物质的量 减少，则平衡正向移动，说明该反应的正反应是吸热 反应，即ΔH＞0，故A错误； 由A项分析知随着温度升高平衡正向移动，水蒸气的 物质的量增加，而a曲线表示的物质的物质的量几乎 不随温度变化而变化，故B错误； 容器体积固定，向容器中充入惰性气体，没有改变各物质的浓度，平衡不移动，故C正确； BaSO4是固体，向平衡体系中加入BaSO4，不能改变其浓度，因此平衡不移动，氢气的平衡转化率不变，故D错误。 14 2.(2022·浙江1月选考，19)在恒温恒容条件下，发生反应A(s)＋2B(g) 3X(g)，c(B)随时间的变化如图中曲线甲所示。下列说法不正确的是 A.从a、c两点坐标可求得从a到c时间间隔内该化学反应的平均 速率 B.从b点切线的斜率可求得该化学反应在反应开始时的瞬时速率 C.在不同时刻都存在关系：2v(B)＝3v(X) D.维持温度、容积、反应物起始的量不变，向反应体系中加入催化剂，c(B)随时间 变化关系如图中曲线乙所示 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 √ 14 3.将4 mol H2和2 mol CO通入1 L的反应器中，一定条件下发生反应：2CO(g)＋4H2(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH，其中CO的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图所示，下列说法正确的是 A.ΔH>0 B.p1<p2 C.X点和Y点对应的化学平衡常数K(X)<K(Y) D.在p2和316 ℃时，若将6 mol H2和2 mol CO通入 容器中，则平衡时CO的平衡转化率大于50% √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 由图可知，压强一定时，温度越高，CO的平衡 转化率越低，说明升高温度，平衡向逆反应方 向移动，则正反应为放热反应，即ΔH＜0，故 A错误； 正反应为气体体积减小的反应，温度一定时，增 大压强，平衡向正反应方向移动，CO的平衡转化率增大，故压强：p1＞p2，故B错误； X点和Y点对应的温度相同，则化学平衡常数K(X)＝K(Y)，故C错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 在p2和316 ℃时，若将6 mol H2和2 mol CO通入容器中，相当于在原平衡的基础上增大氢气的浓度，平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，故CO的平衡转化率应大于50%，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 4.还原CoO制备Co可通过下列两个反应实现： Ⅰ.CoO(s)＋H2(g) Co(s)＋H2O(g) Ⅱ.CoO(s)＋CO(g) Co(s)＋CO2(g) 723 K下，在初始压强相同(均为12.0 kPa)的甲、乙两密闭容器中分别发生反应Ⅰ、反应Ⅱ，得到部分气体的分压随时间的变化关系如图所示。下列说法错误的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 A.甲容器中，10～40 min内用H2表示的平均反应速率v(H2)＝0.15 kPa·min－1 B.增大起始时容器的压强，CoO的平衡转化率增大 C.此条件下，选择CO还原CoO的效率更高 D.723 K时，反应Ⅱ的平衡常数Kp＝119 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 √ 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 甲容器中，10～40 min内，氢气分压变化为(7.5－3.0) kPa＝4.5 kPa，用氢气表示 的平均反应速率为 ＝0.15 kPa·min－1，故A正确； 根据题给反应方程式，反应前后气体系数之和相等，增大起始时压强，平衡不移动，CoO的平衡转化率不变，故B错误； 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 根据两个图像可知，CO还原CoO 的速率更快，达到平衡时间更短， CO还原CoO达到平衡时，CO2分 压为11.9 kPa，起始压强为12.0 kPa， 说明CO还原CoO转化更彻底，因 此选择CO还原CoO的效率更高，故C正确； 达到平衡时，CO2分压为11.9 kPa，该反应前后气体系数之和相等，总压强不变， 即CO的分压为0.1 kPa，Kp＝ ＝119，故D正确。 14 5.某温度下，在容积为2 L的刚性固定容器中加入1 mol环戊烯( )和1 mol I2发生可逆反应 (g)＋I2(g) (g)＋2HI(g)　ΔH>0，实验测得容器内压强随时间的变化关系如图所示。下列说法错误的是 A.0～2 min内，环戊烯的平均反应速率为 0.10 mol·L－1· min－1 B.环戊烯的平衡转化率为50% C.高温低压有利于提高环戊烯的平衡转化率 D.该温度下，反应的平衡常数为K＝2 mol·L－1 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 同温同体积下，压强之比等于物质的量之比， 根据图中信息及方程式可知，压强增大0.20倍， 消耗0.4 mol环戊烯，所以0～2 min内，环戊烯 的平均反应速率为 ＝0.10 mol·L－1· min－1，A正确； 平衡时，压强增大0.25倍，消耗0.5 mol环戊烯，其平衡转化率为50%，B正确； 该反应为吸热反应，且生成物中气体的系数之和大于反应物中气体系数之和，升高温度、减小压强有利于提高环戊烯的平衡转化率，C正确； 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 平衡时n(I2)＝n(环戊烯)＝n( )＝0.5 mol、n(HI)＝1 mol，该反应的平衡常数为 14 6.在密闭容器中充入1 mol CO和1 mol NO，在一定条件下发生反应2NO(g)＋2CO(g) N2(g)＋2CO2(g)，测得NO的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示。实验测得，v正＝k正c2(NO)·c2(CO)，v逆＝k逆c(N2)·c2(CO2)(k正、k逆为速率常数)，下列说法错误的是 A.达到平衡后，仅升高温度，k正增大的倍数小于k逆增大 的倍数 B.若密闭容器体积为1 L，在p1压强下，b点 ＝160 C.NO的物质的量：b点>a点 D.逆反应速率：a点>c点 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 7.(2024·洛阳高三适应性考试)25 ℃时，向恒容容器中加入A发生反应：①2N2O5(g) ===4NO2(g)＋O2(g)；②2NO2(g) N2O4(g)。反应体系中N2O5、NO2、O2的分压随时间t的变化曲线如图所示。下列说法正确的是 A.曲线C表示NO2的分压随时间的变化曲线 B.25 ℃时，反应②的压强平衡常数Kp＝ kPa－1 C.当O2、N2O4的分压相等时，反应②中的NO2转化率为12.5% D.t1 min后，保持温度和体积不变，再充入NO2(g)，则O2(g)的 分压增大 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 √ 14 起始时刻N2O5分压为40 kPa，发生反应①完全转化为二氧化氮和氧气，氧气分压为20 kPa，二氧化氮发生反应②部分转化为四氧化二氮，平衡时二氧化氮分压为16 kPa，A、B、C分别为N2O5、NO2、O2的分压随时间t的变化曲线，A错误； 　　　　　　　　2NO2(g) N2O4(g) 起始分压/kPa　　 80　　　　　 0 变化分压/kPa　　 64　　　　　32 平衡分压/kPa　　 16　　　　　32 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 某时刻O2、N2O4的分压相等为20 kPa时： 　　　　　　　 2NO2(g) N2O4(g) 起始分压/kPa　　80　　　　 0 变化分压/kPa　　40　　　　 20 平衡分压/kPa　　40　　　　 20 二氧化氮的转化率为50%，C错误； t1 min后，保持温度和体积不变，再充入NO2(g)引起②化学平衡发生移动，由勒·夏特列原理知体系中总的物质的量依然增大，O2(g)的物质的量不变，氧气分压减小，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 8.含氮化合物在生活、生产、研究领域至关重要。我国学者在容积不变的刚性容器中按投料比 ＝1发生反应2H2(g)＋2NO(g) N2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－664.1 kJ· mol－1，不同催化剂条件下，反应相同时间测得NO转化率与温度的关系如图所示。且研究表明该反应v＝kcm(H2)·c2(NO)，其中k为速率常数。下列说法错误的是 A.当使用催化剂乙时，温度高于350 ℃ NO转化率下降是由 于反应放热，达到平衡后，升高温度使平衡逆向移动 B.使用催化剂甲比使用催化剂乙正反应的活化能更高 C.对于反应2H2(g)＋2NO(g) N2(g)＋2H2O(g)，其他条件 不变，加压使平衡正向移动 D.T1 ℃的初始速率为v0，当H2转化率为60%时，反应速率为0.064v0，由此可知m＝1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 √ 14 二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。 √ 当使用催化剂乙时，温度低于350 ℃时，催化剂的活性随温度升高逐渐增强，反应速率加快，NO转化率也增大，温度高于350 ℃时，催化剂活性降低甚至失去活性，反应速率下降，导致NO转化率下降，A错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 单位时间内，使用催化剂甲比使用催化剂乙 反应速率快，NO转化率高，则使用催化剂甲比使用催化剂乙正反应的活化能更低，B错误； 14 设初始一氧化氮和氢气的物质的量均为1 mol，容器体积为1 L，则初始一氧化氮和氢气的浓度均为1 mol·L－1，v0＝k×1m×12＝k，当H2转化率为60%时，c(H2)＝0.4 mol·L－1，c(NO)＝0.4 mol·L－1，此时的反应速率为0.064v0，则有0.064v0＝k×0.4m×0.42＝v0×0.4m×0.42，解得m＝1，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 9.(2023·滨州联考模拟)向1 L的恒容密闭容器中加入1 mol X和2 mol Y，发生反应：X(g)＋2Y(g) 2Z(g)，X的转化率α随温度T的变化如图所示(图中不同温度下的转化率是第5 min数据)。下列说法正确的是 A.300 ℃时，0～5 min内平均反应速率v(Z) ＝0.3 mol·L－1· min－1 B.b、c点对应的v逆(Y)大小关系：b>c C.c点时，反应消耗p mol X(p<1)，同时消耗2p mol Z D.若将容器体积缩小为0.5 L，则c点温度下的α(X)增大 √ 14 √ a点时，X的转化率为30%，此时生成的Z为0.6 mol，Z的平均反应速率为0.12 mol·L－1·min－1，A错误； c点达平衡，反应消耗p mol X，同时消耗2p mol Z，C正确； c点温度下，压缩体积，即增大压强，平衡正向移动，α(X)增大，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 10.(2023·江苏盐城统考模拟)焦炉煤气(主要成分：CH4、CO2、H2、CO)在炭催化下，使CH4与CO2重整生成H2和CO。其主要反应为 反应Ⅰ：CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)　ΔH1＝＋247.1 kJ·mol－1 反应Ⅱ：H2(g)＋CO2(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH2＝＋41.2 kJ·mol－1 反应Ⅲ：C(s)＋CO2(g)===2CO(g)　ΔH3＝＋172 kJ·mol－1 反应Ⅳ：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH4＝＋131.29 kJ·mol－1 在1×105Pa下、将焦炉煤气以一定流速通过装有炭 催化剂的反应管，CH4、CO、H2的相对体积和CO2 的转化率随温度变化的曲线如图所示。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 相对体积V(CH4)＝ 、相对体积V(CO 或H2)＝ 下列说法不正确的是 A.温度低于900 ℃时，反应Ⅰ基本不发生 B.850～900 ℃时，主要发生反应Ⅳ C.增大焦炉煤气流速一定能提高CO的相对体积 D.工业生产上需要研发低温下CH4转化率高的催化剂 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 √ 14 从图中可以看出，温度低于900 ℃时，CH4的相对体积基本上是100%，所以反应Ⅰ基本不发生，所以工业生产上需要研发低温下CH4转化率高的催化剂，A、D正确； 850～900 ℃时，H2、CO的相对体积都增大，且增大的幅度相近，而CH4的相对体积变化不大，所以主要发生反应Ⅳ，B正确； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 从图中可以看出，4个反应均为生成CO的反应，且都为吸热反应，所以若想提高CO的相对体积，应选择升高温度，与增大焦炉煤气的流速无关，C不正确。 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 11.(1)CO2催化加氢生成乙烯和水的反应中，主要反应为2CO2＋6H2 C2H4＋4H2O，理论计算表明，原料初始组成n(CO2)∶n(H2)＝1∶3，在体系压强为0.1 MPa，反应达到平衡时，四种组分的物质的量分数x随温度T的变化如图所示。 图中，表示C2H4、CO2变化的曲线分别是______、 _____。 CO2催化加氢合成C2H4反应的ΔH_______0(填“大于”或“小于”)。 d c 小于 14 三、非选择题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 由平衡图像结合反应方程式和原始投料n(CO2)∶ n(H2)＝1∶3可得，390 K时物质的量分数之比满足1∶3的是c曲线和a曲线，物质的量分数之比满足1∶4的是d曲线和b曲线，则曲线c表示CO2，曲线a表示H2，曲线d表示C2H4，曲线b表示H2O；由图像的变化趋势可知，升高温度，曲线a、c增大，曲线b、d减小，说明平衡左移，所以正反应放热，ΔH＜0。 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (2)根据图中点A(440,0.39)，计算该温度时反应的 平衡常数Kp＝___________(MPa)－3(列出计算式，以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。 14 起始投料比n(CO2)∶n(H2)＝1∶3，平衡时总压为0.1 MPa，结合反应方程式可知p(CO2)∶p(H2)＝1∶3，p(C2H4)∶p(H2O)＝1∶4，由图像可知平衡时p(H2)＝p(H2O)＝0.1 ×0.39 MPa，所以 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 12.在T1 ℃和T2 ℃时(T1<T2)，向恒容容器中投入等物质的量的两种反应物，发生以下反应：HN==C==O(g)＋NH3(g) CO(NH2)2(g)，平衡时lg p(NH3)与lg p[CO(NH2)2]的关系如图所示，p为物质的分压(单位为kPa)。若v正＝k正× p(HN==C==O)×p(NH3)，v逆＝k逆×p[CO(NH2)2]。T1 ℃时， ＝________kPa－1。T2 ℃时此反应的标准平衡常数Kθ＝ 1 000 ______{已知：分压＝总压×该组分物质的量分数，对于反应：dD(g)＋eE(g) gG(g)， 1 000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 反应HN==C==O(g)＋NH3(g) CO(NH2)2(g)为放热反应，因为T1<T2，故在图中上面的那条线是T1对应的图像，则平衡时v正＝v逆，即k正×p(HN==C==O)×p(NH3)＝k逆× p[CO(NH2)2]，代入B点的数据， 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 13.[2023·湖南，16(1)(3)(4)(5)(6)]聚苯乙烯是一类重要的高分子材料，可通过苯乙烯聚合制得。 Ⅰ.苯乙烯的制备 (1)已知下列反应的热化学方程式： ①C6H5C2H5(g)＋ O2(g)===8CO2(g)＋5H2O(g)　ΔH1＝－4 386.9 kJ·mol－1 ②C6H5CH==CH2(g)＋10O2(g)===8CO2(g)＋4H2O(g)　ΔH2＝－4 263.1 kJ·mol－1 ③H2(g)＋ O2(g)===H2O(g)　ΔH3＝－241.8 kJ·mol－1 计算反应④C6H5C2H5(g) C6H5CH==CH2(g)＋H2(g)的ΔH4＝________kJ·mol－1。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 ＋118 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 根据盖斯定律，将①－②－③可得C6H5C2H5(g) C6H5CH==CH2(g)＋H2(g)　 ΔH4＝－4 386.9 kJ·mol－1－(－4 263.1 kJ·mol－1)－(－241.8 kJ·mol－1)＝＋118 kJ· mol－1。 14 (3)在913 K、100 kPa下，以水蒸气作稀释气、Fe2O3作催化剂，乙苯除脱氢生成苯乙烯外，还会发生如下两个副反应： ⑤C6H5C2H5(g) C6H6(g)＋CH2==CH2(g) ⑥C6H5C2H5(g)＋H2(g) C6H5CH3(g)＋CH4(g) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 以上反应体系中，芳香烃产物苯乙烯、苯和甲苯的选 择性S(S＝ ×100%)随 乙苯转化率的变化曲线如图所示，其中曲线b代表的 产物是______，理由是__________________________ ______________________________________________。 甲苯 主反应生成的H2能使副反应 ⑥的平衡正向移动，甲苯的选择性大于苯的选择性 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 生成苯乙烯的反应为主反应，则苯乙烯的选择性最高，主反应生成的氢气能使副反应⑥的平衡正向移动，则甲苯的选择性大于苯的选择性，故b代表的产物为甲苯。 14 (4)关于本反应体系中催化剂Fe2O3的描述错误的是_______。 A.X射线衍射技术可测定Fe2O3晶体结构 B.Fe2O3可改变乙苯平衡转化率 C.Fe2O3降低了乙苯脱氢反应的活化能 D.改变Fe2O3颗粒大小不影响反应速率 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 BD 测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪，A项正确； 催化剂不能使平衡发生移动，不能改变乙苯的平衡转化率，B项错误； 催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，C项正确； 催化剂颗粒大小会影响接触面积，会影响反应速率，D项错误。 14 Ⅱ.苯乙烯的聚合 苯乙烯聚合有多种方法，其中一种方法的关键步骤是某Cu(Ⅰ)的配合物促进C6H5CH2X(引发剂，X表示卤素)生成自由基C6H5 H2，实现苯乙烯可控聚合。 (5)引发剂C6H5CH2Cl、C6H5CH2Br、C6H5CH2I中活性最高的是___________。 (6)室温下，①Cu＋在配体L的水溶液中形成[Cu(L)2]＋，其反应平衡常数为K；②CuBr在水中的溶度积常数为Ksp。由此可知，CuBr在配体L的水溶液中溶解反应的平衡常数为________(所有方程式中计量系数关系均为最简整数比)。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 C6H5CH2I K·Ksp 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 14.(2023·辽宁，18)硫酸工业在国民经济中占有重要地位。 (1)我国古籍记载了硫酸的制备方法——“炼石胆(CuSO4·5H2O)取精华法”。借助现代仪器分析，该制备过程中CuSO4·5H2O分解 的TG曲线(热重)及DSC曲线(反映体系热量变 化情况，数值已省略)如图1所示。700 ℃左右 有两个吸热峰，则此时分解生成的氧化物有 SO2、_______和______(填化学式)。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 CuO SO3 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 由图可知，起始时有2.5 mg CuSO4·5H2O，其物质的量是0.01 mmol，所含结晶水的质量为0.9 mg，则固体质量剩余1.6 mg时所得固体为CuSO4，加热过程中Cu元素的质量不变，则固体质量剩余0.8 mg时所得的固体是CuO，结合题图DSC曲线有两个吸 热峰可知，700 ℃发生的反应为CuSO4―→CuO＋SO3、SO3―→SO2＋O2，则生成的氧化物除SO2外，还有CuO、SO3。 14 (2)铅室法使用了大容积铅室制备硫酸(76%以下)，副产物为亚硝基硫酸，主要反应如下： NO2＋SO2＋H2O===NO＋H2SO4 2NO＋O2===2NO2 ⅰ.上述过程中NO2的作用为_________。 ⅱ.为了适应化工生产的需求，铅室法最终被接触法所代替，其主要原因是________ ________________________________________________________________(答出两点即可)。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 催化剂 制得的产品中存在亚硝基硫酸杂质，生产过程中需使用有毒的氮氧化物 铅室法 14 (3)接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化：SO2(g)＋ O2(g) SO3(g)　ΔH＝ －98.9 kJ·mol－1 ⅰ.为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度，绘制相应转化率(α)下反应速率(数值已略去)与温度的关系如图2所示，下列说法正确的是______。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 a.温度越高，反应速率越大 b.α＝0.88的曲线代表平衡转化率 c.α越大，反应速率最大值对应温度越低 d.可根据不同α下的最大速率，选择最佳生产 温度 cd 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 根据不同转化率下的反应速率曲线可以看出，随着温度的升高反应速率先加快后减慢，a错误； 随着转化率的增大，最大反应速率不断减小，最大反应速率出现的温度也逐渐降低，c正确。 14 ⅱ.为提高钒催化剂的综合性能，我国科学家对其进行了改良。不同催化剂下，温度和转化率关系如图3所示，催化性能最佳的是______(填标号)。 ⅲ.设O2的平衡分压为p，SO2的平衡转化率为αe，用含p和αe的代数式表示上述催化氧化反应的Kp＝ ____________(用平衡分压代替平衡浓度计算)。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 d 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 利用平衡分压代替平衡浓度计算平衡常数，反应的平衡常数Kp＝ 设SO2初始量为m，则平衡时n(SO2)＝ m－m·αe＝m(1－αe)，n(SO3)＝m·αe，Kp＝ 。 返回 14 看条件(T，p，c)→同结果正确，不同则错。 则343 K时该反应的平衡常数K343 K＝＝≈0.02。 0.112，＝≈0.02。 则有＝ ＝≈1.3。 四、平衡常数K(lg K)与T()关系曲线 ＋2x  Kp＝ MPa－1＝1 MPa－1，解得a＝＋2x。 得到lg Kp1～和lg Kp2～均为线性关系，如图所示： 设T′>T，即 ＝  K＝ mol·L－1＝1 mol·L－1，D错误。  Kp＝＝＝ kPa－1，B正确； ， ×  p(CO2)＝×0.39 Mpa,p(C2H4)＝×0.39 MPa， 该温度下的平衡常数Kp＝＝ (MPa)－3＝×(MPa)－3。  Kθ＝，其中pθ＝100 kPa，p(G)、p(D)、p(E)为各组分的平衡分压}。 ＝＝ kPa－1＝1 000 kPa－1； 根据标准平衡常数的表达式，并代入A点的数据，则Kθ＝ ＝＝1 000。 Cu＋在配体L的水溶液中形成[Cu(L)2]＋，则Cu＋＋2L [Cu(L)2]＋的平衡常数K＝；CuBr在水溶液中的溶度积常数Ksp＝c(Cu＋)·c(Br－)；CuBr在配体L的水溶液中溶解反应为CuBr＋2L [Cu(L)2]＋＋Br－，该反应的平衡常数为＝＝K·Ksp。 $