第2章 章末提升课 第2课时 化学反应速率与化学平衡综合图像（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高二化学选择性必修1 化学反应原理学习笔记（人教版 浙江专版）

该高中化学讲义围绕化学反应速率与化学平衡综合图像，通过分类型解析特殊曲线（抛物线型、曲线外标记点等）和多曲线复杂图像，结合例题构建知识体系，并用“四看”方法（横纵坐标、平衡态、曲线走势、方程式特点）梳理分析思路，突出重难点内在联系。 讲义亮点在于例题与练习设计，如通过Q与K比较判断反应方向、结合平衡常数计算转化率，培养科学思维中的证据推理能力。“四看”方法指导学生系统分析图像，基础题巩固方法，综合题提升能力，助力分层教学，支持学生自主复习和教师精准教学。

第2课时　化学反应速率与化学平衡综合图像 [核心素养发展目标]　1.了解几种常考特殊图像。2.能提取有效信息综合分析多曲线图像，正确解答相关问题。 一、几种特殊曲线分析 类型一　抛物线型曲线分析 例1　对于反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)　ΔH=Q的变化曲线如图(图中表示在相同时间内反应物或生成物的百分含量随时间或压强的变化关系)： (1)M点之前，温度低反应速率小，测定时反应为非平衡状态，v正>v逆。 (2)M点为平衡点，M点后为平衡移动受温度影响的情况。升高温度，平衡向逆反应方向移动，Q<0。 (3)由图2可得出a+b<c+d。 例2　向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下反应SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如图所示。 (1)反应过程中压强增大(填“增大”“减小”或“不变”)。 (2)反应物浓度：a点>b点(填“>”“<”或“=”，下同)。 (3)该反应的焓变ΔH<0。 (4)c点是否是平衡状态：否(填“是”或“否”)。 例3　一定温度下，发生反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，改变反应物的投料比，NH3的平衡体积分数随的变化曲线如图所示。 (1)a=3∶1。 (2)A、B、C三点H2的平衡转化率由大到小的顺序：αA(H2)>αB(H2)>αC(H2)，三点的平衡常数大小关系：相等。 类型二　曲线及曲线外标记特殊点图像 例4　对于化学反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)(如图)，分析E、F点反应进行的方向。 (1)L线上所有的点都是平衡点，L线上方(E点)，A%大于平衡体系的A%，则E点Q<K，反应正向进行，v正>v逆。 (2)同理分析，F点Q>K，反应逆向进行，v正<v逆。 1.已知A(g)+B(g)2C(g)，反应过程中C的百分含量与温度的关系如图所示，下列说法正确的是(　　) A.正反应速率：v(c)>v(d)>v(b) B.化学平衡常数：K(d)>K(c) C.c点向d点变化时，v正<v逆 D.d点状态加入合适的催化剂可使C%增大 答案　C 解析　温度越高，反应速率越大，则正反应速率：v(d)>v(c)>v(b)，A错误；正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，K减小，则化学平衡常数：K(d)<K(c)，B错误；由c点向d点变化时，平衡逆向移动，可知v正<v逆，C正确；d点时加入催化剂不会使平衡移动，C%不变，D错误。 2.如图是在其他条件一定时，反应：2NO(g)+O2(g)2NO2(g)中NO的最大转化率与温度的关系曲线。图中坐标有A、B、C、D、E 5点。 (1)其中表示已达平衡状态，v正=v逆的点是BD。 (2)其中表示未达平衡状态，v正>v逆的点是C。 (3)其中表示未达平衡状态，v正<v逆的点是AE。 (4)该反应的ΔH<0。 二、多曲线复杂图像的分析 类型一　与平衡移动有关的多曲线图像分析 例1　150 ℃时，发生的反应为CS2(g)+2H2O(g)CO2(g)+2H2S(g)　ΔH=-46 kJ·mol-1。在恒温恒容条件下发生上述反应，测得H2O的平衡转化率[α(H2O)]与温度、投料比[]的关系如图所示。 X代表　　　　，A1　　　　(填“>”“<”或“=”)A2，判断依据是　　　　。  答案　温度　>　温度相同时，增大CS2(g)的投料，平衡正向移动，水的转化率升高 例2　2HI(g) H2(g)+I2(g)　ΔH>0，v正~x(HI)和v逆~x(H2)的关系可用下图表示。 当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为　　　　(填字母)。  答案　AE 解析　当v正=v逆时为平衡状态，升高温度正、逆反应速率均增大，对应两点在1.6上面，升高温度，平衡向正反应方向移动，x(HI)减小(A点符合)，x(H2)增大(E点符合)。 类型二　根据图像判断催化效率或反应的选择性 例3　丙烷催化直接脱氢反应：C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)　ΔH1=+124.3 kJ·mol -1 (ⅰ) 副反应：C3H8(g)C2H4(g)+ CH4(g)　ΔH2(ⅱ) (1)反应ⅰ的平衡常数、产物丙烯选择性、副产物乙烯选择性与温度的关系如图所示，分析工业生产中采用的温度为650 ℃左右的原因是　　　　　。  (2)温度为 670 ℃时，若在 1 L 的容器中投入8 mol C3H8，充分反应后，平衡混合气体中有 2 mol CH4和一定量C3H8、C3H6、H2、C2H4，计算该条件下C3H6 的选择性为　　　　%(C3H6的选择性=×100%)。  答案　(1)丙烯选择性高，反应速率快，平衡常数大　(2)50 解析　(2)平衡混合气体中有 2 mol CH4，则根据反应 ⅱ 可知平衡时该反应消耗的n1(C3H8)=2 mol；设平衡时C3H6的物质的量为x mol，根据反应ⅰ可知平衡时n(H2)=x mol，反应ⅰ消耗的n2(C3H8)=x mol，则平衡时容器中n(C3H8)=(8-2-x)mol，据图可知该温度下反应ⅰ的lg=0，所以K=1，容器体积为1 L，则有=1，解得x=2，C3H6的选择性=×100%=×100%=50%。 例4　采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu⁃Mn的合金)，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。  答案　2.0 解析　由图可知当催化剂中约为2.0时，CO的转化率最大，二甲醚的产率最大。 分析复杂图像要做到四看 　　一看横纵坐标、二看是否平衡态、三看曲线走势关键点、四看方程式的特点(系数、热效应)。 1.在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下，催化反应相同时间，测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是(　　) A.反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的ΔH>0 B.图中X点所示条件下，延长反应时间不能提高NO的转化率 C.图中Y点所示条件下，增加O2的浓度不能提高NO的转化率 D.380 ℃下，c起始(O2)=5.0×10-4 mol·L-1，NO的平衡转化率为50%，则平衡常数K>2 000 答案　D 解析　由虚线可知，随温度升高，NO的平衡转化率逐渐降低，说明平衡逆向移动，则NO与O2反应生成NO2的反应为放热反应，ΔH<0，A项错误；由图像知，X点未达到平衡，延长时间反应继续向右进行，NO的转化率增大，B项错误；Y点为平衡点，增大O2的浓度，平衡正向移动，可以提高NO的转化率，C项错误；设NO的起始浓度为a mol·L-1，NO的转化率为50%，则平衡时NO、O2和NO2的浓度分别为0.5a mol·L-1、(5.0×10-4-0.25a) mol·L-1、0.5a mol·L-1，该反应的平衡常数K==>=2 000，D项正确。 2.已知：无CO时反应为2NO(g)N2(g)+O2(g)，有CO时反应为2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)。 某研究小组以AgZSM为催化剂，在容积为1 L的容器中，相同时间下测得0.1 mol NO转化为N2的转化率随温度变化如图所示。下列说法不正确的是(　　) A.反应2NO(g)N2(g)+O2(g)的ΔH<0 B.X点可以通过更换高效催化剂提高NO的反应速率 C.Y点再通入CO、N2各0.01 mol，此时v正(CO)<v逆(CO) D.达平衡后，其他条件不变，改变物料使>1，CO转化率下降 答案　C 解析　由图可知，升高温度NO的转化率减小，则升高温度平衡逆向移动，2NO(g)N2(g)+O2(g)的ΔH<0，A正确；催化剂具有选择性，X点可以通过更换高效催化剂提高NO的反应速率，B正确；Y点时NO的转化率为80%，体积为1 L，=1，则c(CO)=c(NO)=0.1 mol·L-1，列三段式： 　　　　　　　　2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g) 起始/(mol·L-1)　　0.1　　　0.1　　　　0　　　0 转化/(mol·L-1)　　0.08　　0.08　　　0.08　　0.04 平衡/(mol·L-1)　　0.02　　0.02　　　0.08　　0.04 K==1 600，Y点再通入CO、N2各0.01 mol，Q=≈888.9<K，平衡正向移动，则此时v正(CO)>v逆(CO)，C错误；2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)中增大CO的量，可促进NO的转化，而CO的转化率下降，D正确。 3.将燃煤废气中的CO2转化为二甲醚的反应原理为2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)。已知在压强为a MPa下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO2的转化率如图。 此反应　　　　(填“放热”或“吸热”)；若温度不变，提高投料比，则K将　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。  答案　放热　不变 解析　当投料比一定时，温度越高，CO2的转化率越低，所以升温，平衡左移，正反应为放热反应。平衡常数只与温度有关，不随投料比的变化而变化。 课时对点练 [分值：100分] [1~9题，每小题6分] 1.I2在KI溶液中存在下列平衡：I2(aq)+I-(aq)(aq)，某I2、KI混合溶液中，的物质的量浓度c()与温度T的关系如图所示(曲线上任何一点都表示平衡状态)。下列说法不正确的是(　　) A.温度为T1 ℃时，向该平衡体系中加入KI固体，平衡正向移动 B.I2(aq)+I-(aq) (aq)的ΔH<0 C.T1 ℃时，反应进行到状态d时，一定有v正>v逆 D.状态a与状态b相比，状态b时I2的转化率更高 答案　D 解析　加入KI固体，c(I-)增大，平衡正向移动，A项正确；由图可知，温度越高，c()越小，则升高温度，平衡逆向移动，正反应为放热反应，ΔH<0，B项正确；T1 ℃时，反应进行到状态d时，c()小于平衡时的浓度，则平衡向正反应方向移动，则一定有v正>v逆，C项正确；a、b点均为平衡点，a点时c()大，则状态a时I2的转化率更高，D项错误。 2.将0.4 mol N2O4气体充入2 L容积固定的密闭容器中发生反应：N2O4(g)2NO2(g)　ΔH。在T1和T2时，测得NO2的物质的量随时间变化的曲线如图1所示，在温度为T3、T4时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化的曲线如图2所示。 下列叙述中正确的有(　　) ①ΔH>0；②T1时，40~80 s内用NO2表示的平均反应速率为0.15 mol·L-1·min-1；③A、C两点的反应速率：A<C；④A、B两点N2O4的转化率：A>B；⑤由A点到B点可以采用降温的方法；⑥A、B、C三点的平衡常数：K(A)=K(C)>K(B) A.六项 B.五项 C.四项 D.三项 答案　A 解析　由图1可知反应在T1温度下比T2温度下先达到平衡状态，所以T1>T2，T1温度下，反应达到平衡时n(NO2)比T2时多，故升高温度，平衡向生成NO2的方向移动，即向吸热反应方向移动，所以ΔH>0，①正确；T1温度下，40~80 s内，v(NO2)==0.002 5 mol·L-1·s-1=0.15 mol·L-1·min-1，②正确；A、C两点温度相同，C点对应压强大，反应速率大，③正确；A、B两点压强相同，温度不同，A点NO2的体积分数大于B点，而反应N2O4(g)2NO2(g)　ΔH>0，升高温度，平衡向右移动，NO2的体积分数增大，故温度：T4>T3，N2O4转化率：A>B，④正确；由④的分析可知，降温平衡左移，NO2的体积分数减小，所以由A点到B点可以采用降温的方法，⑤正确；A、C两点温度相同，化学平衡常数相等，B点温度低于A、C两点，正反应为吸热反应，降低温度K减小，则A、B、C三点平衡常数K(A)=K(C)>K(B)，⑥正确。 3.某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对反应A2(g)+3B2(g)2AB3(g)化学平衡状态的影响，得到如图所示的变化规律(图中T表示温度，n表示物质的量)，根据图像得出的下列结论不正确的是(　　) A.反应速率：c>b>a B.达到平衡时A2的转化率：b>a>c C.若T2>T1，则正反应一定是吸热反应 D.达到平衡时，AB3的物质的量：c>b>a 答案　B 解析　根据图像可知，a、b、c点B2的起始物质的量依次增大，即反应物的浓度依次增大，反应速率依次增大，故A正确；根据图像可知，a、b、c点B2的起始物质的量依次增大，对于可逆反应来说，增大一种反应物的物质的量浓度，有利于平衡向正反应方向移动，则另一种反应物的转化率增大，达到平衡时A2的转化率大小顺序为c>b>a，生成物的物质的量增多，所以达到平衡时，AB3的物质的量大小顺序为c>b>a，故B错误、D正确；若T2>T1，由图像可知，温度升高，生成物的物质的量增大，说明升高温度平衡向正反应方向移动，则正反应为吸热反应，故C正确。 4.将一定量硫化氢气体加入密闭容器中，发生反应：2H2S(g)S2(g)+2H2(g)。该反应的平衡常数的负对数(-lg K)随温度(T)的变化曲线如图所示，下列说法不正确的是(　　) A.该反应的ΔH>0 B.C点对应状态的平衡常数K=10-3.638 0 C.反应速率：vA>vC D.30 ℃时，B点对应状态的v正>v逆 答案　D 解析　由图像可知，升高温度-lg K减小，说明升高温度K增大，平衡正向移动，则正反应为吸热反应，即该反应的ΔH>0，A正确；C点-lg K=3.638 0，则平衡常数K=10-3.638 0，B正确；因为A点温度比C点高，所以反应速率：vA>vC，C正确；B点浓度商大于30 ℃时的化学平衡常数，故反应逆向进行，则B点对应状态的v正<v逆，D错误。 5.(2024·杭师大附中期中)温度为T ℃时，向体积不等的恒容密闭容器中均充入1 mol气体X，发生反应：X(g)Y(g)+Z(g)　ΔH，反应相同时间，测得各容器中X的转化率与容器体积的关系如图所示。下列说法正确的是(　　) A.a点对应X的平衡转化率大于40% B.b、c两点V2∶V3=5∶9 C.d点有v正=v逆 D.正反应速率v(b)=v(d) 答案　B 解析　a、b、c、d四点所对应容器容积不同，容积越小，浓度越大，反应速率越快，相同时间内X的转化率应该越大，但X的转化率：a<b<c，说明a、b由于体积小于c，导致c平衡右移，从而转化率增大，即a、b、c达到平衡状态，d未达到平衡状态，据此分析作答。a点已平衡，所以a点X的平衡转化率等于40%，故A错误； 根据发生反应：X(g)Y(g)+Z(g)，b点X转化率为50%， 　　　　　　　　X(g)Y(g)+Z(g) 起始/mol　　　　1　　　　0　　0 转化/mol　　　　0.5　　　0.5　0.5 平衡/mol　　　　0.5　　　0.5　0.5 c点X转化率为60%， 　　　　　　　　X(g)Y(g)+Z(g) 起始/mol　　　　1　　　　0　　0 转化/mol　　　　0.6　　　0.6　0.6 平衡/mol　　　　0.4　　　0.6　0.6 温度不变，平衡常数不变，所以有=，所以V2∶V3=5∶9，故B正确；d点未平衡，则v正≠v逆，故C错误；b、d点X的转化率相同，但b点容器体积更小，反应速率快，所以正反应速率：v(b)>v(d)，故D错误。 6.(2024·慈溪期中)已知气相直接水合法可以制取乙醇：H2O(g)+C2H4(g)CH3CH2OH(g)　ΔH。投料比为n(H2O)∶n(C2H4)=1∶1的条件下投料，乙烯的平衡转化率与温度(T)及压强(p)的关系如图所示。下列有关说法错误的是(　　) A.ΔH<0，p1<p2 B.在p2、280 ℃条件下，C点的v逆>v正 C.如果温度过高，该反应不能自发 D.A点对应条件下反应达平衡时，产物乙醇所占的体积分数约为11% 答案　B 解析　由图可知，升高温度，乙烯平衡转化率减小，ΔH<0，该反应是气体体积减小的反应，压强增大，平衡正向移动，乙烯的平衡转化率增大，则说明p1<p2，A正确；p2、280 ℃条件下，反应达到平衡时乙烯的平衡转化率为B点，C点在B点下方，说明反应未达到平衡状态，反应正向进行，v正>v逆，B错误；由A项分析可知，该反应的ΔH<0，ΔS<0，则该反应在低温下能够自发，则如果温度过高，该反应不能自发进行，C正确；设H2O、C2H4的起始物质的量为1 mol，由三段式分析： 　　　　　　　H2O(g)+C2H4(g)CH3CH2OH(g) 起始/mol　　　1　　　　1　　　　　0 转化/mol　　　0.2　　　0.2　　　　0.2 平衡/mol　　　0.8　　　0.8　　　　0.2 总物质的量为0.8 mol+0.8 mol+0.2 mol=1.8 mol，产物乙醇所占的体积分数约为×100%≈11%，D正确。 7.(2025·湖州期末)某小组探究催化剂对CO、NO转化的影响。将含NO和CO的尾气以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)　ΔH<0，相同时间内测量逸出气体中NO含量，从而确定尾气脱氮率(脱氮率即NO的转化率)，结果如图所示。下列说法不正确的是(　　) A.两种催化剂均能降低活化能，但ΔH不变 B.250 ℃左右，在催化剂Ⅰ作用下，体系中活化分子百分数更高，反应速率更快 C.a点是对应温度下的平衡脱氮率 D.低于300 ℃，曲线Ⅱ脱氮速率随温度升高变化不大的主要原因是催化剂的活性不高 答案　C 解析　两种催化剂均能降低活化能，加快反应速率，但ΔH不变，A正确；根据图像，曲线Ⅰ在250 ℃左右脱氮率最高，催化活性最大，体系中活化分子百分数更高，反应速率更快，B正确；因为该反应的正反应为放热反应，降低温度平衡向正反应方向移动，a点对应温度下的平衡转化率应高于450 ℃时，所以a点不是对应温度下的平衡脱氮率，C错误；低于300 ℃，曲线Ⅱ脱氮率随温度升高而变化不大的主要原因为催化剂的活性偏低，对化学反应速率的影响较小，D正确。 8.(2024·杭州期中)CO2催化加氢合成甲醇是重要的碳捕获利用与封存技术。CO2催化加氢主要反应有： 反应Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1=-49.4 kJ·mol-1 反应Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH2=+41.2 kJ·mol-1 压强分别为p1、p2时，将=1∶3的混合气体置于密闭容器中反应，不同温度下体系中CO2的平衡转化率和CH3OH、CO的选择性如图所示。CH3OH(或CO)的选择性= 下列说法正确的是(　　) A.反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)为吸热反应 B.曲线③、④表示CO的选择性，且p1>p2 C.相同温度下，反应Ⅰ、Ⅱ的平衡常数K(Ⅰ)>K(Ⅱ) D.一定温度下，调整=1∶2，可提高CO2的平衡转化率 答案　B 解析　CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g)可由反应Ⅰ-反应Ⅱ得到，-49.4 kJ·mol-1-41.2 kJ·mol-1=-90.6 kJ·mol-1，故该反应为放热反应，A错误；随着温度的升高，反应Ⅰ平衡逆向移动，反应Ⅱ平衡正向移动，则CH3OH的选择性随温度的升高而减小，CO的选择性随温度的升高而增大，故曲线③、④表示CO的选择性，压强增大，反应Ⅰ平衡正向移动，反应物浓度减小，促使反应Ⅱ平衡逆向移动，使CO选择性减小，故p1>p2，B正确；随着温度的升高，反应Ⅰ平衡逆向移动，反应Ⅱ平衡正向移动，在未给定具体温度的情况下，无法比较反应Ⅰ、Ⅱ的化学平衡常数大小，C错误；调整=1∶2，氢气的起始浓度减小，则CO2的平衡转化率减小，D错误。 9.化学反应2IClI2+Cl2，Kp可分为以下两步： ①2NO(g)+2ICl(g)===2NOCl(g)+I2(g)　Kpl； ②2NOCl(g)===2NO(g)+Cl2(g)　Kp2。 经测定和计算，得到lg Kp1~和lg Kp2~均为线性关系，如图所示，已知反应②是吸热反应。下列说法正确的是(　　) A.NOCl是化学反应2IClI2+Cl2的催化剂 B.曲线②代表lg Kp2~ C.Kp=Kp1+Kp2 D.当2v正(ICl)=v逆(Cl2)时，表明可逆反应2IClI2+Cl2达到了平衡状态 答案　B 解析　NOCl在反应①中是生成物，在反应②中是反应物，所以NOCl是中间产物，A错误；因反应②是吸热反应，Kp随温度的升高而增大，T增大，减小，lg Kp增大，B正确；①+②得总反应，所以Kp=Kp1·Kp2，C错误；各物质速率之比等于化学计量数之比，v正(ICl)=2v逆(Cl2)时反应达到平衡状态，D错误。 10.(9分)(2024·山东烟台期中)用CO2氧化C2H6制C2H4是化工工业的一个新课题，相关主要化学反应有： Ⅰ.C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)　ΔH1=+177 kJ·mol-1 Ⅱ.C2H6(g)+2CO2(g)4CO(g)+3H2(g)　ΔH2=+430 kJ·mol-1 向一恒容密闭容器中通入2 mol C2H6(g)和3 mol CO2(g)，乙烷的平衡转化率与温度和压强的关系如图所示。 (1)L1、L2代表不同　　(填“温度”或“压强”)。  (2)M、P两点正反应速率较大的是　　　　点，理由是　　　　　。  答案　(1)压强　(2)P　P点的压强和乙烷的浓度均更大 解析　(1)反应Ⅰ、Ⅱ均为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，乙烷的平衡转化率增大；反应Ⅰ、Ⅱ均为反应前后气体分子数增大的反应，增大压强，平衡逆向移动，乙烷的平衡转化率减小，由题图可知，乙烷的平衡转化率随X增大而增大，则X代表温度，L1、L2代表压强。(2)相同温度下，增大压强，平衡逆向移动，乙烷的平衡转化率减小，则L1<L2；题图中M、P两点温度相同，而P点的压强和乙烷的浓度更大，故P点的正反应速率更大。 11.(10分)在一个体积为2 L的密闭容器中，高温下发生反应：Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)。其中CO2、CO的物质的量(mol)随时间(min)的变化关系如图所示。 　　　　　　　　　　　　　　　　 (1)反应在1 min时第一次达到平衡状态，固体的质量增加了3.2 g。用CO2的浓度变化表示的反应速率 v(CO2)=　　　　。  (2)反应进行至2 min时，若只改变温度，曲线发生的变化如图所示，3 min时再次达到平衡，则ΔH　　　　(填“>”“<”或“=”)0。  (3)5 min时再充入一定量的CO(g)，平衡发生移动。下列说法正确的是　　　　(填字母)。  a.v正先增大后减小 b.v正先减小后增大 c.v逆先增大后减小 d.v逆先减小后增大 表示n(CO2)变化的曲线是　　　　(填写图中曲线的字母编号)。  (4)请用固态物质的有关物理量来说明该反应已经达到化学平衡状态：　　　 　　　　。  答案　(1)0.1 mol·L-1·min-1　(2)>　(3)c　b (4)Fe(或FeO)的质量(或物质的量)保持不变(或固体总质量保持不变) 12. (15分，每空3分)二氧化碳⁃甲烷重整反应制备合成气(H2+CO)是一种生产高附加值化学品的低碳过程。该过程存在如下化学反应： ①CH4(g)+CO2(g)2H2(g)+2CO(g)　ΔH1 ②CO2(g)+2H2(g)C(s)+2H2O(g)　ΔH2=-90.2 kJ·mol-1 ③CH4(g)C(s)+2H2(g)　ΔH3=+74.9 kJ·mol-1 ④CO(g)+H2(g)H2O(g)+C(s)　ΔH4=-131.3 kJ·mol-1 回答下列问题： (1)ΔH1= 　　　　　　　，反应①　　　正向自发进行(填字母)。  A.低温下能 B.高温下能 C.任何温度下都能 D.任何温度下都不能 (2)反应体系总压强分别为5.00 MPa、1.00 MPa和0.50 MPa时，CH4平衡转化率随反应温度变化如图所示，则代表反应体系总压强为5.00 MPa的曲线是　　　(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)，判断依据是　　　　。  (3)当反应体系总压强为0.1 MPa时，平衡时部分组分的物质的量随反应温度变化如图所示。随反应温度的升高，CO2的物质的量先增加后减少，主要原因是　　　　　　　。  答案　(1)+247.3 kJ·mol-1　B　(2)Ⅲ　恒温减压时平衡①、③右移，甲烷平衡转化率增大　(3)低于500 ℃，温度对反应②影响更大，所以n(CO2)增大，高于500 ℃时，温度对反应①影响更大，所以n(CO2)减小 13.(12分)(2024·杭州江干区期中)甲烷及其衍生物在国民经济中有着重要的作用。 Ⅰ.可利用CH4与CO2制备“合成气”(CO、H2) 某温度下，在刚性密闭容器中充入CH4、CO2的物质的量之比为3∶4，起始总压强为35 kPa，使其发生反应：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。 (1)研究表明CO的生成速率v(CO)=1.28×10-2p(CH4)·p(CO2) kPa·s-1，某时刻测得p(H2)=10 kPa，则该时刻v(CH4)=　　　　 kPa·s-1。  (2)达到平衡后，测得CO的产率为50%，则该反应的平衡常数Kp=　　　　。  (3)如该反应改为在恒容绝热容器中进行，反应达到平衡状态的标志是　　　　(填字母)。  A.混合气体的总质量保持不变 B.CH4、CO的浓度比为1∶2 C.容器内混合气体的压强保持不变 D.容器内混合气体的密度保持不变 E.容器内温度保持不变 F.2v正(CO2)=v逆(H2) Ⅱ.工业上还可以用催化还原NOx消除氮氧化物的污染 (4)已知：CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)，向体积为1 L的刚性密闭容器中加入1.4 mol CH4和一定量NO在不同温度下发生该反应，CH4的浓度变化如图所示，下列说法正确的是　　　　(填字母)。  A.T1>T2 B.b点时氮气的浓度为1.6 mol·L-1 C.a点正反应速率大于b点的逆反应速率 D.a点的反应速率比c点的反应速率小 (5)查阅资料可知NO氧化反应历程分两步：(其中k为速率常数) ①2NO(g)N2O2(g)(快)　ΔH1<0　v1正=k1正·c2(NO)　v1逆=k1逆·c(N2O2) ②N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)　ΔH2<0　v2正=k2正·c(N2O2)·c(O2)　v2逆=k2逆·c2(NO2) 一定温度下，反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)达到平衡状态，请写出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示的平衡常数表达式K=　　　　。  答案　(1)0.96　(2)540(kPa)2　(3)CEF　(4)BC　(5) 解析　(1)根据在刚性密闭容器中充入CH4、CO2的物质的量之比为3∶4，起始总压为35 kPa，，列出三段式： 　　　　　CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g) 起始/kPa　　15　　20　　　　0　　　0 转化/kPa　　5　　　5　　　　10　　　10 某时刻/kPa　10　　15　　　　10　　　10 由v(CO)=1.28×10-2p(CH4)·p(CO2) kPa·s-1，则v(CH4)=v(CO)=×1.28×10-2×10×15 kPa·s-1=0.96 kPa·s-1。 (2)达到平衡后，测得CO的产率为50%，则生成p(CO)=15 kPa，列出三段式： 　　　　　CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g) 起始/kPa　　15　　20　　　　0　　　0 转化/kPa　　7.5　　7.5　　　　15　　15 平衡/kPa　　7.5　　12.5　　　　15　　15 Kp==540 (kPa)2。 (4)根据图像，起始浓度相同时，在相同时间段内，T2对应的甲烷转化量大，反应速率快，所以T1<T2，A错误；b点甲烷浓度为0.6 mol·L-1，转化的甲烷为0.8 mol·L-1，故生成氮气的浓度为1.6 mol·L-1，B正确；在同一温度未达到平衡前，a点反应物的浓度大于b点，a点正反应速率大于b点的正反应速率，因未达到平衡，b点正反应速率大于b点的逆反应速率，故a点正反应速率大于b点的逆反应速率，C正确；a点温度比c点低，但a点浓度比c点大，二者反应速率无法比较，D错误。(5)根据盖斯定律，反应①+②得：2NO(g)+O2(g)2NO2(g)　ΔH=ΔH1+ΔH2，该反应的平衡常数为K=K1·K2=·，反应①达到平衡时，v1正=v1逆，即k1正··c(N2O4)，则有=；同理，=，故平衡常数K=。 学科网（北京）股份有限公司 $