2027届高三一轮复习讲义：化学平衡

该高中化学高考复习讲义聚焦化学平衡核心考点，涵盖平衡移动分析、常数（K/Kp）计算、图像解读等内容，按“概念-方法-应用”逻辑架构知识体系，通过考点梳理、方法指导（如三段式计算、图像分析技巧）、真题训练等环节，帮助学生构建系统认知，突破复习难点。 讲义突出科学思维与科学探究，创新设计“分压平衡常数计算模板”“平衡图像原因分析策略”等教学活动，如通过对比不同温度下转化率曲线培养证据推理能力，设置分层练习（基础例题到高考真题），确保高效复习，助力学生提升应考能力，为教师把控复习节奏提供清晰路径。

正确的方向+高效的学习方法=目标成绩 化学平衡移动分析 以可逆反应aA(g)＋bB(g)cC(g) ΔH＝Q kJ·mol−1 （1）含量—时间—温度(或压强)图： (曲线a用催化剂，b不用催化剂或化学计量数a＋b＝c时曲线a的压强大于b的压强) (T2>T1，ΔH>0) (T1<T2，ΔH<0) (p1>p2，a＋b>c) (p1>p2，a＋b<c) （2）恒压(温)线(如图所示)：该类图象的纵坐标为物质的平衡浓度(c)或反应物的转化率(α)，横坐标为温度(T)或压强(p)，常见类型如下所示： (若a＋b>c，则p1> p2>p3，ΔH<0) (若T1>T2，则ΔH>0，a＋b>c) （3）速率−时间图象 根据v−t图象，可以很快地判断出反应进行的方向，根据v正、v逆的变化情况，可以推断出外界条件的改变情况。 以合成氨反应为例：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0。 条件 c(N2)增大 c(H2)减小 c(NH3)增大 v−t图象 平衡移动方向 正反应方向移动 逆反应方向移动 逆反应方向移动 条件 c(NH3)减小 增大压强 减小压强 v−t图象 平衡移动方向 正反应方向移动 正反应方向移动 逆反应方向移动 条件 升高温度 降低温度 使用催化剂 v−t图象 平衡移动方向 逆反应方向移动 正反应方向移动 不移动 （4）其他 如下图所示曲线，是其他条件不变时，某反应物的最大转化率(α)与温度(T)的关系曲线，图中标出的1、2、3、4四个点，v(正)>v(逆)的点是3，v(正)<v(逆)的点是1，v(正)＝v(逆)的点是2、4。 化学平衡常数 （1） 表达式： 对于一般的可逆反应：mA（g）+nB（g） pC（g）+qD（g）． 这个反应的平衡常数可以表示为： （2） 辨析： 1 化学平衡常数只与温度有关，而与反应物与生成物的浓度无关．即K=f（T）． 2 反应物与生成物中有固体或是液体存在的时候，其浓度不变可看作是“1”，因而不代入公式． 3 化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数．若反应方向改变，则平衡常数改变；若方程式中的各物质的计量数等倍扩大或是缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变． 化学平衡的相关计算 （1）化学平衡最常规也最重要的计算是“三段式”计算． 可逆反应mA＋nBpC+qD达到平衡时： ①用各物质表示的反应速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比． 即：VA∶VB∶VC∶VD=m∶n∶p∶q ②各物质的变化量（变化浓度）之比等于化学方程式中相应化学计量数之比 ③反应物的平衡量（或浓度）=起始量（或浓度）-消耗量（或浓度） 生成物的平衡量（或浓度）=起始量（或浓度）+增加量（或浓度） mA + nB pC + qD 起始量（mol) a b c d 变化量（mol) mx nx px qx 平衡量（mol) a- mx b- nx c+ px d+qx （2）转化率相关计算 　　　　 A的转化率=（反应中已消耗的A的量 /反应开始时加入A的量）×100%=Q/ΔH （3）化学平衡常数相关计算 ，其中c为平衡浓度； 例1、在一密闭容器中，反应mA (g)+nB (g)pC (g)，达到平衡时，测得c (A)为0.5 mol·L－1；在温度不变的条件下，将容器体积扩大一倍，当达到平衡时，测得c＇(A)为0.3 mol·L－1。则下列判断正确的是( ) A．化学计量数：m+n＞p B．平衡向正反应方向移动了 C．物质B的转化率增大了 D．物质C的质量分数增加了 例2、在一体积可变的密闭容器中，加入一定量的X、Y，发生反应mX (g)nY (g) ΔH=Q kJ／mol。反应达到平衡时，Y的物质的量浓度与温度、气体体积的关系如下表所示： 下列说法正确的是( ) A．m＞n B．Q＜0 C．温度不变，压强增大，Y的质量分数减少 D．体积不变，温度升高，平衡向逆反应方向移动 例3、一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)+CO2(g) 2CO(g)。平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示： 已知：气体分压(P分)=气体总压(P总)×体积分数。下列说法正确的是( ) A．550℃时，若充入惰性气体，ʋ正、ʋ逆 均减小，平衡不移动 B．650℃时，反应达平衡后CO2的转化率为25.0% C．T℃时，若充入等体积的CO2和CO，平衡向逆反应方向移动 D．925℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数KP=24.0P总 例4、汽车尾气中的和在一定温度和催化剂条件下可发生反应。将和以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应，相同时间内测量逸出气体中的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，下列说法错误的是( ) A．温度低于，图中曲线脱氮率随温度升高而变化不大的主要原因是催化剂活性偏低 B．图中点是反应的平衡点 C．催化剂的最适温度为 D．温度高于450摄氏度，脱氮率下降的原因可能是反应已达到平衡，升高温度平衡逆移 例5、已知： ，向一恒温恒容的密闭容器中充入和发生反应，时达到平衡状态I，在时改变某一条件，时重新达到平衡状态Ⅱ，正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是（ ） A.容器内压强不变，表明反应达到平衡 B.时改变的条件：减小容器体积 C.平衡时A的体积分数： D.平衡常数K： 例6．有一容积固定的密闭反应器，中间有一个可自由移动的导热的隔板将容器分成甲、乙两部分，分别发生下列两个可逆反应： 甲：a(g)＋b(g) 2c(g)　ΔH1＜0 乙：x(g)＋3y(g) 2z(g)　ΔH2>0 起初甲、乙均达到反应平衡后隔板位于正中间，然后进行相关操作后，下列叙述错误的是 A．在反应器恒温下，向乙中通入z气体，y的物质的量浓度增大 B．在反应器恒温下，向甲中通入惰性气体，乙中x、y的转化率增大 C．在反应器绝热下，向乙中通入z气体，反应器中温度升高 D．在反应器绝热下，向甲中通入惰性气体，c的物质的量不变 例7. 反应物(S)转化为产物(P或P·Z)的能量与反应进程的关系如下图所示： 下列有关四种不同反应进程的说法正确的是 A. 进程Ⅰ是吸热反应 B. 平衡时P的产率：Ⅱ>Ⅰ C. 生成P的速率：Ⅲ>Ⅱ D. 进程Ⅳ中，Z没有催化作用 例8. 向体积均为1L的两恒容容器中分别充入和发生反应：，其中甲为绝热过程，乙为恒温过程，两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是 A. B. 气体的总物质的量： C. a点平衡常数：Ｋ<12 D. 反应速率： 例9.将NO2装入带有活塞的密闭容器中，当反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡后，下列叙述正确的是(　　) A．升高温度，气体颜色加深，则此反应为吸热反应 B．慢慢压缩气体体积，平衡向正反应方向移动，混合气体的颜色变浅 C．慢慢压缩气体体积，若体积减小一半，压强增大，但小于原来的两倍 D．恒温恒容时，充入稀有气体，压强增大，平衡向正反应方向移动，混合气体的颜色变浅 例10.如图，甲容器有一个移动活塞，能使容器保持恒压。起始时，关闭活塞K，向甲中充入2mol SO2、1mol O2，向乙中充入4 mol SO2、2 mol O2。甲、乙的体积都为1 L(连通管体积忽略不计)。保持相同温度和催化剂存在的条件下，使两容器中各自发生下述反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)。达平衡时，甲的体积为0.8 L。下列说法正确的是( ) A．乙容器中SO2的转化率小于60% B．平衡时SO3的体积分数：甲＞乙 C．打开K后一段时间，再次达到平衡，甲的体积为1.4 L D．平衡后向甲中再充入2 mol SO2、1 mol O2和3 mol SO3，平衡向正反应方向移动 例11.在容积均为500mL的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个密闭容器中分别充入1molN2和2.5molH2，三个容器的反应温度分别为T1、T2、T3且恒定不变，在其他条件相同的情况下发生反应N2+3H22NH3（△H＜0）。实验测得反应均进行到tmin时N2的体积分数如图所示。下列说法正确的是（ ）。 A．当v（H2）＝3v（N2）时，三个容器中的反应达平衡状态 B．在tmin时，一定达化学平衡状态的是Ⅱ C．在tmin时，一定达化学平衡状态的是Ⅲ D．三个容器中的反应均达到平衡后，容器Ⅰ中混合气体的平均相对分子质量最小 例12.溶液在不同温度下均可被过量氧化，当完全消耗即有析出，依据析出所需时间可以求得的反应速率。将浓度均为0．020的溶液(含少量淀粉)10．0、(过量)酸性溶液40.0混合，记录10~55℃间溶液变蓝时间，55℃时未观察到溶液变蓝，实验结果如图。据图分析，下列判断不正确的是 A. 40℃之前与40℃之后溶液变蓝的时间随温度的变化趋势相反 B. 图中N、P两点对应的反应速率相等 C. 图中M点对应的反应速率为 D. 55℃时未观察到溶液变蓝，说明没有完全消耗 分压平衡常数(Kp)计算 1．分压平衡常数(Kp) (1)气体的分压p(B)：相同温度下，当某组分气体B单独存在且具有与混合气体总体积相同的体积时，该气体B所具有的压强，称为气体B的分压强，简称气体B的分压。符号为p(B)，单位为Pa或kPa或MPa (2)分压定律 ①分压定律：混合气体的总压等于相同温度下各组分气体的分压之和 p(A)＋p(B)＋p(C)＋p(D)＋…＝p ②气体的分压之比等于其物质的量之比：＝ ③某气体的分压p(B)与总压之比等于其物质的量分数：＝＝x(B) 则：气体的分压＝气体总压×体积分数＝总压×物质的量分数 (3)分压平衡常数Kp (只受温度影响) 一定温度下，气相反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)达平衡时，气态生成物分压幂之积与气态反应物分压 幂之积的比值为一个常数，称为该反应的压强平衡常数，用符号Kp表示，Kp的表达式如下： ，其中p(A)、p(B)、p(C)、p(D)分别为A、B、C、D各气体的分压 2．Kp计算的两种模板 模板1．根据“某气体的分压＝气体总压强×该气体的体积分数(或物质的量分数)”计算压强平衡常数 第一步 根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度 第二步 计算各气体组分的物质的量分数或体积分数。 第三步 根据分压计算公式求出各气体物质的分压，某气体的分压＝气体总压强×该气体的体积分(或物质的量分数) 第四步 根据平衡常数计算公式代入计算。例如，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，压强平衡常数表达式为Kp＝ 模板2．直接根据分压强计算压强平衡常数 N2(g) ＋ 3H2(g)2NH3(g) p(始)： p0 3p0 0 Δp： p 3p 2p p(平)： p0－p 3p0－3p 2p Kp＝ 【典题示例】 1．SO2与Cl2反应可制得磺酰氯(SO2Cl2)，反应为SO2(g)＋Cl2(g)SO2Cl2(g)。按投料比1∶1把SO2与Cl2充入一恒压的密闭容器中发生上述反应，SO2的转化率与温度T的关系如下图所示： 若反应一直保持在p压强条件下进行，则M点的压强平衡常数Kp＝________(用含p的表达式表示，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×体积分数) 2．在温度T下，容积固定的密闭容器中充入3 mol NO和2 mol H2发生2H2(g)＋2NO(g)N2(g)＋2H2O(g)，起始压强为p0，一段时间后，反应达到平衡，此时压强p==0.9p0，则NO的平衡转化率α(NO)==________(结果保留三位有效数字)，该反应的平衡常数Kp==________(用含p的代数式表示，Kp为以分压表示的平衡常数，且某气体的分压＝总压×该气体的物质的量分数) 3．Binoist等进行了H2S热分解实验：2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)，开始时，当1 mol H2S与23.75 mol Ar混合，在101 kPa及不同温度下反应达平衡时H2、H2S及S2(g)的体积分数如图3所示，该反应在Q点对应温度下的平衡常数Kp＝________kPa(Kp为以分压表示的平衡常数，分压＝总压×物质的量分数，结果保留小数点后两位) 4．353 K时，在刚性容器中充入CH3OH(g)，发生反应：CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)。体系的总压强p随时间t的变化如表所示： t/min 0 5 10 15 20 ∞ p/kPa 101.2 107.4 112.6 116.4 118.6 121.2 (1)若升高反应温度至373 K，则CH3OH(g)分解后体系压强p∞(373 K)__________121.2 kPa(填“大于”“等于”或“小于”)，原因是__________________________________ (2)353 K时，该反应的平衡常数Kp＝________(kPa)2(Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数) 5．丙烷无氧脱氢法制备丙烯反应如下：C3H8(g)C3H6(g)＋H2(g)　ΔH＝＋124 kJ·mol－1 (1)总压分别为100 kPa、10 kPa 时发生该反应，平衡体系中C3H8和C3H6的物质的量分数随温度变化关系如图所示，100 kPa时，C3H8和C3H6的物质的量分数随温度变化关系的曲线分别是______、______ (2)某温度下，在刚性容器中充入C3H8，起始压强为10 kPa，平衡时总压为13.3 kPa，C3H8的平衡转化率为________，该反应的平衡常数Kp＝______kPa(保留1位小数) 6．有效除去大气中的SO2和氮氧化物，是打赢蓝天保卫战的重中之重。某温度下，N2O5 气体在一体积固定的容器中发生如下反应：2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)(慢反应)　ΔH＜0，2NO2(g)N2O4(g)(快反应)　ΔH＜0，体系的总压强p总和p(O2)随时间的变化如图所示： (1)图中表示O2压强变化的曲线是___________(填“甲”或“乙”) (2)已知N2O5 分解的反应速率v＝0.12p(N2O5) kPa·h－1，t＝10 h时，p(N2O5)＝______ kPa，v＝_____kPa·h－1(结果保留两位小数，下同) (3)该温度下2NO2(g)N2O4 (g)反应的平衡常数Kp＝____________kPa－1(Kp为以分压表示的平衡常数) 【真题演练】 1．金属钛(Ti)在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途，目前生产钛的方法之一是将金红石(TiO2)转化为TiCl4，再进一步还原得到钛。TiO2转化为TiCl4有直接氯化法和碳氯化法 (ⅰ)直接氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(g)＋O2(g) ΔH1＝172kJ·mol－1 (ⅱ)碳氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(g)＋2CO(g) ΔH2＝－51kJ·mol－1 在1.0×105pa，将TiO2、C、Cl2以物质的量比1∶2.2∶2进行反应。体系中气体平衡组成比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。 反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)的平衡常数 Kp(1400℃)＝_______Pa 2．油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢，需要回收处理并加以利用。 H2S热分解反应：2H2S(g)===S2(g)＋2H2 ΔH4＝170kJ·mol－1 在1470K、100kPa反应条件下，将n(H2S)：n(Ar)＝1：4的混合气进行H2S热分解反应。平衡时混合气中H2S 与H2的分压相等，H2S 平衡转化率为________，平衡常数Kp＝________kPa 3．2021年我国制氢量位居世界第一，煤的气化是一种重要的制氢途径。在一定温度下，向体积固定的密闭容器中加入足量的C(s)和1 mol H2O(g)，起始压强为0.2 MPa时，发生下列反应生成水煤气： Ⅰ.C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) ΔH1＝+131.4 kJ·mol－1 Ⅱ.CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝－41.1 kJ·mol－1 反应平衡时，H2O(g)的转化率为50%，CO的物质的量为0.1 mol，反应Ⅰ的平衡常数Kp＝_______(以分压表示，分压=总压×物质的量分数) 4．对于反应I，总压恒定为100kPa，在密闭容器中通入C3H8和N2的混合气体（N2不参与反应），从平衡移动的角度判断，达到平衡后“通入N2”的作用是_____________________________________________；在温度为T1时，C3H8的平衡转化率与通入气体中C3H8的物质的量分数的关系如图所示，计算T1时反应I的平衡常数Kp＝______kPa(保留一位小数) 5．硫酸是一种重要的基本化工产品。接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化： SO2(g)＋O2(g)SO3(g)　ΔH＝－98 kJ·mol－1。将组成(物质的量分数)为2m% SO2(g)、m% O2(g)和q% N2(g)的气体通入反应器，在温度t、压强p条件下进行反应。平衡时，若SO2转化率为α，则SO3压强为________，平衡常数Kp＝________________________(以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。 平衡图像原因分析一 化工生产适宜条件选择的一般原则 条件 原则 从化学反应速率分析 既不能过快，又不能太慢 从化学平衡移动分析 既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要注意二者影响的矛盾性 从原料的利用率分析 增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从而降低生产成本 从实际生产能力分析 如设备承受高温、高压能力等 从催化剂的使用活性分析 注意催化剂的活性对温度的限制 【题组训练】 1．汽车尾气是雾霾形成的原因之一。研究氮氧化物的处理方法可有效减少雾霾的形成，可采用氧化还原法脱硝：4NO(g)＋4NH3(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g)　ΔH<0，根据下图判断提高脱硝效率的最佳条件是_______________________________________________________________________________； 氨氮比一定时，在400 ℃时，脱硝效率最大，其可能的原因是_________________________________________________________________________________。 2．以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示。250～300 ℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是________________________________________________________________________________。 3．汽车排气管装有三元催化剂装置，在催化剂表面通过发生吸附、解吸消除CO、NO等污染物。反应机理如下[Pt(s)表示催化剂，右上角带“*”表示吸附状态]： Ⅰ．NO＋Pt(s)===NO* Ⅱ．CO＋Pt(s)===CO* Ⅲ．NO*===N*＋O* Ⅳ．CO*＋O*===CO2＋Pt(s) Ⅴ．N*＋ N*===N2＋Pt(s) Ⅵ．NO*＋N*===N2O＋Pt(s) 经测定汽车尾气中反应物浓度及生成物浓度随温度T变化关系如图1和图2所示 (1)图1中温度从Ta升至Tb的过程中，反应物浓度急剧减小的主要原因是_____________________________ (2)图2中T2 ℃时反应Ⅴ的活化能________(填“<”“>”或“＝”)反应Ⅵ的活化能；T3 ℃时发生的主要反应为________(填“Ⅳ”“Ⅴ”或“Ⅵ”) 4．在密闭容器中充入5 mol CO和4 mol NO，发生反应：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝－746.5 kJ·mol－1，图1为平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系。 (1)温度：T1________(填“＜”或“＞”) T2 (2)若在D点对反应容器升温的同时扩大体积使体系压强减小，重新达到的平衡状态可能是图中A～G点中的________点。 (3)某研究小组探究催化剂对CO、NO转化的影响。将NO和CO以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应，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2所示。若低于200 ℃，图2中曲线Ⅰ脱氮率随温度升高而变化不大的主要原因为__________________________________； a点________(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡脱氮率，说明其理由：____________________________ 5．已知：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH<0。若将一定比例的CO和H2在装有催化剂的反应器中反应12小时，体系中甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如图所示 (1)P点________(填“是”或“不是”)处于平衡状态，原因是_________________________________________ (2)490 K后，甲醇产率随温度升高而减小的原因可能是_________________________________________________ 6．NH3催化还原氮氧化物是目前应用广泛的烟气氮氧化物脱除技术。例如：4NH3(g)＋6NO(g)5N2(g)＋6H2O(g)　以FeSO4作催化剂，在不同温度下经过相同的时间测试氨还原氮氧化物效果如图，当反应在250～300 ℃，NOx的转化率随温度升高而迅速升高的原因是________________________________________________，当400～450 ℃，NOx的转化率随温度升高而降低。当体系温度升至500 ℃以上时。NOx的转化率迅速下降，其可能原因是__________________________________________________________________________________ 7．我国科学家对甲烷和水蒸气催化重整反应机理进行了广泛研究，通常认为该反应分两步进行。第一步：CH4催化裂解生成H2和碳(或碳氢物种)，其中碳(或碳氢物种)吸附在催化剂上，如CH4―→Cads/[C(H)n]ads＋(2－)H2；第二步：碳(或碳氢物种)和H2O反应生成CO2和H2，如Cads/[C(H)n]ads＋2H2O―→CO2＋(2＋)H2。反应过程和能量变化残图如下(过程①没有加催化剂，过程②加入催化剂)，过程①和②ΔH的关系为①______②(填“＞”“＜”或“＝”)；控制整个过程②反应速率的是第____________步(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)，其原因为______________________________________________________________________________ 8．CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2的转化方法，其过程中主要发生下列反应： 反应Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH＝41.2 kJ·mol－1 反应Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)===CH3OCH3(g)＋3H2O(g) ΔH＝－122.5 kJ·mol－1 在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图 其中：CH3OCH3的选择性＝×100% (1)温度高于300 ℃，CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是__________________________________________ (2)220 ℃时，在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后，测得CH3OCH3的选择性为48%(图中A点)。不改变反应时间和温度，一定能提高CH3OCH3选择性的措施有____________________________________ 9．CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。该反应ΔH_____0(填“＞”或“＜”)。实际生产条件控制在250 ℃、1.3×104 kPa左右，选择此压强的理由是________________________________________________________________________________ 10．下图是在一定时间内，使用不同催化剂Mn和Cr在不同温度下对应的脱氮率，由图可知工业使用的最佳催化剂为________、相应温度为________；使用Mn作催化剂时，脱氮率b～a段呈现如图变化的可能原因是_____ _______________________________________________________________________________________________ 平衡图像原因分析二 答题要领 转化率问题首先看是否是平衡转化率，若为非平衡状态的转化率，则侧重分析温度、压强、浓度对反应快慢、催化剂对反应快慢及选择性(主副反应)的影响；若为平衡转化率，则侧重分析温度、压强、浓度对化学平衡的影响，有时也涉及温度对催化活性的影响 【题组训练】 1．科学家正致力于研究一种“碳中和”技术—(CH4­CO2)重整，该技术具有一定的经济效益和深远的社会意义。其工艺过程中涉及如下反应： Ⅰ：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g) ΔH1 ＝＋234 kJ·mol－1 Ⅱ：H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g) ΔH2＝＋41 kJ·mol－1 将1 mol CH4与1 mol CO2在2 L密闭容器中反应制取CO和H2时，CH4和CO2的平衡转化率随温度变化关系如图所示。 (1)923 K时CO2的平衡转化率大于CH4的原因是____________________________________________________ ________________________________________________________ (2)1 200 K以上CO2和CH4的平衡转化率趋于相等的原因可能是_______________________________________ ______________________________________________________________________________________________ 2．二甲醚是一种重要的化工原料。在恒温恒压条件下，化工生产上利用二甲醚与氧气为原料制备合成气，反应原理如下：CH3OCH3(g)＋O2 (g)2CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋72.413 4 kJ·mol－1。实际生产过程中常常添加一定量的水蒸气，其目的是_________________________________________________________________________；研究发现，所得平衡混合气体中H2的体积分数随变化如图所示，试解释该曲线先变大后减小的原因：_____________________________________________________________________________ 3．我国科研人员研究出了用活性炭对汽车尾气中NO处理的方法：C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)　ΔH<0。在恒压密闭容器中加入足量的活性炭和一定量的NO气体，反应相同时间时，测得NO的转化率α(NO)随温度的变化关系如图所示： 由图可知，温度低于1 050 K时，NO的转化率随温度升高而增大，原因是_____________________________ __________________________________________________________ 4．已知：Ⅰ．CO(g)＋ H2O(g)CO2(g) ＋H2(g) Ⅱ．CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) Ⅲ．CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g) ＋H2O(g) 如图为一定比例的CO2、H2；CO、H2；CO、CO2、H2三个反应体系下甲醇生成速率与温度的关系。 490 K时，曲线a与曲线b相比，CO的存在使甲醇生成速率增大，结合反应Ⅰ、Ⅲ分析原因：____________ ______________________________________________________________________________ 5．现代制备乙烯常用乙烷氧化裂解法，主反应为C2H6(g)＋O2(g)C2H4(g)＋H2O(g)　ΔH＝－110 kJ·mol－1，反应时还会生成CH4、CO、CO2等副产物(副反应均为放热反应)，如图所示为温度对乙烷氧化裂解反应的影响。[乙烯选择性＝×100%；乙烯收率＝乙烷转化率×乙烯选择性] (1)乙烷转化率随温度的升高而升高的原因是____________________________________，反应的最佳温度为_____ A．650 ℃ B．700 ℃ C．775 ℃ D．850 ℃ (2)工业上，保持体系总压强恒定在100 kPa下进行该反应，且通常在乙烷和氧气的混合气体中掺入惰性气体(惰性气体的体积分数为70%)，掺入惰性气体的目的是________________ 6．向一体积恒定盛有催化剂的密闭容器中充入一定量的NH3和O2，测得一定时间内NO的产率与温度(T)的关系如图所示，该反应的ΔH________0(填“>”或“<”)，温度低于T1 ℃时，NO的产率________(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率，理由为___________________________________________________________________ 7．CO2(g)＋2H2O(g)CH4(g)＋2O2(g)　ΔH＝＋802 kJ·mol－1。将一定量的CO2(g)和H2O(g)充入10 L密闭容器中，分别在催化剂M、N的作用下发生上述反应，CH4(g)的产量(n)与光照时间(t)和温度(T)变化的关系如图1所示。 根据图1判断，T1________(填“＞”“＜”或“＝”)T2，理由为__________________________________________。催化剂的催化效果：M________(填“强于”或“弱于”)N 8．丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。C4H10(g)===C4H8(g)＋H2(g)　ΔH＝＋123 kJ·mol－1。图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在590 ℃之前随温度升高而增大的原因可能是________________ ___________________；590 ℃之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是________________________________ 9．已知H2S高温热分解制H2的反应如下：2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)。在恒容密闭容器中，控制不同温度进行H2S的分解实验。 以H2S的起始浓度均为c mol·L－1测定H2S的转化率，结果如图所示。图中曲线a为H2S的平衡转化率与温度关系曲线，曲线b表示不同温度下反应经过相同时间且未达到化学平衡时H2S的转化率。请说明随温度的升高，曲线b向曲线a逼近的原因：_____________________________________________ 10．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，反应如下： 4H2(g)＋2CO(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)，有研究者在压强为5.00 MPa的条件下，将H2和CO反应直接制备二甲醚，结果如下图所示，其中CO的转化率随温度升高而降低的原因是__________________________________ 反应原理综合题 例1.水煤气变换[CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)]是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题： （1）Shibata曾做过下列实验：①使纯H2缓慢地通过处于721 ℃下的过量氧化钴CoO(s)，氧化钴部分被还原为金属钴Co(s)，平衡后气体中H2的物质的量分数为0.0250。 ②在同一温度下用CO还原CoO(s)，平衡后气体中CO的物质的量分数为0.0192。 根据上述实验结果判断，还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO_________H2（填“大于”或“小于”）。 （2）721 ℃时，在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合，采用适当的催化剂进行反应，则平衡时体系中H2的物质的量分数为_________（填标号）。 A．＜0.25 B．0.25 C．0.25~0.50 D．0.50 E．＞0.50 （3）我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用❉标注。 可知水煤气变换的ΔH________0（填“大于”“等于”或“小于”），该历程中最大能垒（活化能）E正=_________eV，写出该步骤的化学方程式_______________________。 （4）Shoichi研究了467 ℃、489 ℃时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系（如下图所示），催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的和相等、和相等。 计算曲线a的反应在30~90 min内的平均速率(a)=___________kPa·min−1。467 ℃时和随时间变化关系的曲线分别是___________、___________。489 ℃时和随时间变化关系的曲线分别是___________、___________。 例2.采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术，在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题： （1）1840年 Devil用干燥的氯气通过干燥的硝酸银，得到N2O5，该反应的氧化产物是一种气体，其分子式为______________________。 （2）F. Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25℃时N2O5（g）分解反应： 其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示（t=∞时，N2O5（g）完全分解）： t/min 0 40 80 160 260 1300 1700 ∞ p/kPa 35.8 40.3 42.5 45.9 49.2 61.2 62.3 63.1 ①已知：2N2O5（g）2N2O4（g）+O2（g） ΔH1=−4.4 kJ·mol−1 2NO2（g） N2O4（g） ΔH 2=−55.3 kJ·mol−1 则反应N2O5（g）=2NO2（g）+O2（g）的ΔH =_______ kJ·mol−1。 ②研究表明，N2O5（g）分解的反应速率v=2×10−3×（kPa·min−1）。t=62 min时，测得体系中 =2.9 kPa，则此时的=________ kPa，v=_______ kPa·min−1。 ③若提高反应温度至35℃，则N2O5（g）完全分解后体系压强p∞（35℃）____63.1 kPa（填“大于”“等于”或“小于”），原因是________。 ④25℃时N2O4（g）2NO2（g）反应的平衡常数Kp=_______kPa（Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数）。 （3）对于反应2N2O5（g）→4NO2（g）+O2（g），R.A.Ogg提出如下反应历程： 第一步 N2O5NO3+NO2 快速平衡 第二步 NO2+NO3→NO+NO2+O2 慢反应 第三步 NO+NO3→2NO2 快反应 其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是__________（填标号）。 A．v（第一步的逆反应）>v（第二步反应） B．反应的中间产物只有NO3 C．第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效 D．第三步反应活化能较高 例3.碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。回答下列问题： （1）大量的碘富集在海藻中，用水浸取后浓缩，再向浓缩液中加MnO2和H2SO4，即可得到I2，该反应的还原产物为____________。 （2）上述浓缩液中含有I-、Cl-等离子，取一定量的浓缩液，向其中滴加AgNO3溶液，当AgCl开始沉淀时，溶液中为：_____________，已知Ksp（AgCl）=1.8×10-10，Ksp（AgI）=8.5×10-17。 （3）已知反应2HI(g) ===H2(g) + I2(g)的ΔH= +11kJ·mol－1，1mol H2(g)、1mol I2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436kJ、151kJ的能量，则1molHI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为______________kJ。 （4）Bodensteins研究了下列反应：2HI(g)H2(g) + I2(g) 在716K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表： t/min 0 20 40 60 80 120 x(HI) 1 0.91 0.85 0.815 0.795 0.784 x(HI) 0 0.60 0.73 0.773 0.780 0.784 ① 根据上述实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为：___________。 ② 上述反应中，正反应速率为v正= k正·x2(HI)，逆反应速率为v逆=k逆·x(H2)·x(I2)，其中k正、k逆为速率常数，则k逆为________(以K和k正表示)。若k正 = 0.0027min-1，在t=40min时，v正=__________min-1 ③ 由上述实验数据计算得到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） 真题＋模拟： 1．（2025·湖南·高考真题）在温和条件下，将转化为烃类具有重要意义。采用电化学-化学串联催化策略可将高选择性合成，该流程示意图如下： 回答下列问题： (1)电解池中电极M与电源的 极相连。 (2)放电生成的电极反应式为 。 (3)在反应器中，发生如下反应： 反应i： 反应ii： 计算反应的 ，该反应 (填标号)。 A．高温自发    B．低温自发    C．高温低温均自发    D．高温低温均不自发 (4)一定温度下，和(体积比为)按一定流速进入装有催化剂的恒容反应器(入口压强为)发生反应i和ii．有存在时，反应ii的反应进程如图1所示。随着x的增加，的转化率和产物的选择性(选择性)如图2所示。 根据图1，写出生成的决速步反应式 ；的选择性大于的原因是 。 ②结合图2，当时，混合气体以较低的流速经过恒容反应器时，反应近似达到平衡，随着x的增大，的转化率减小的原因是 ；当时，该温度下反应ii的 (保留两位小数)。 2．（2024·湖南·高考真题）丙烯腈()是一种重要的化工原料。工业上以为载气，用作催化剂生产的流程如下： 已知：①进料混合气进入两釜的流量恒定，两釜中反应温度恒定： ②反应釜Ⅰ中发生的反应： ⅰ：   ③反应釜Ⅱ中发生的反应： ⅱ：   ⅲ：   ④在此生产条件下，酯类物质可能发生水解。 回答下列问题： (1)总反应 (用含、、和的代数式表示)； (2)进料混合气中，出料中四种物质(、、、)的流量，(单位时间内出料口流出的物质的量)随时间变化关系如图： ①表示的曲线是 (填“a”“b”或“c”)； ②反应釜Ⅰ中加入的作用是 。 ③出料中没有检测到的原因是 。 ④反应后，a、b、c曲线对应物质的流量逐渐降低的原因是 。 (3)催化剂再生时会释放，可用氨水吸收获得。现将一定量的固体(含水)置于密闭真空容器中，充入和，其中的分压为，在℃下进行干燥。为保证不分解，的分压应不低于 (已知  分解的平衡常数)； (4)以为原料，稀硫酸为电解液，Sn作阴极，用电解的方法可制得，其阴极反应式 。 3．（2023·湖南·高考真题）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： ① ② ③ 计算反应④的△H4= kJ/mol； (2)在某温度、100 kPa下，向反应器中充入1 mol气态乙苯发生反应④，其平衡转化率为50%，欲将平衡转化率提高至75%，需要向反应器中充入 mol水蒸气作为稀释气(计算时忽略副反应)； (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： ⑤ ⑥ 以上反应体系中，芳香烃产物苯乙烯、苯和甲苯的选择性S()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 ；    (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 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C6H5CH2·，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)。 4．（2022·湖南·高考真题）2021年我国制氢量位居世界第一，煤的气化是一种重要的制氢途径。回答下列问题： (1)在一定温度下，向体积固定的密闭容器中加入足量的和，起始压强为时，发生下列反应生成水煤气： Ⅰ. Ⅱ. ①下列说法正确的是 ； A．平衡时向容器中充入惰性气体，反应Ⅰ的平衡逆向移动 B．混合气体的密度保持不变时，说明反应体系已达到平衡 C．平衡时的体积分数可能大于 D．将炭块粉碎，可加快反应速率 ②反应平衡时，的转化率为，CO的物质的量为。此时，整个体系 (填“吸收”或“放出”)热量 kJ，反应Ⅰ的平衡常数 (以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。 (2)一种脱除和利用水煤气中方法的示意图如下： ①某温度下，吸收塔中溶液吸收一定量的后，，则该溶液的 (该温度下的)； ②再生塔中产生的离子方程式为 ； ③利用电化学原理，将电催化还原为，阴极反应式为 。 5．（2021·湖南·高考真题）氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过下面两种方法由氨气得到氢气。 方法I：氨热分解法制氢气 相关化学键的键能数据 化学键 键能 946 436.0 390.8 一定温度下，利用催化剂将分解为和。回答下列问题： (1)反应 ； (2)已知该反应的，在下列哪些温度下反应能自发进行？ (填标号) A．25℃    B．125℃    C．225℃    D．325℃ (3)某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下，将通入3L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200kPa)，各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。 ①若保持容器体积不变，时反应达到平衡，用的浓度变化表示时间内的反应速率 (用含的代数式表示) ②时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变，图中能正确表示压缩后分压变化趋势的曲线是 (用图中a、b、c、d表示)，理由是 ； ③在该温度下，反应的标准平衡常数 。(已知：分压=总压×该组分物质的量分数，对于反应，，其中，、、、为各组分的平衡分压)。 方法Ⅱ：氨电解法制氢气 利用电解原理，将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。 (4)电解过程中的移动方向为 (填“从左往右”或“从右往左”)； (5)阳极的电极反应式为 。 6．（2025·湖南·模拟预测）丙烯腈(，结构简式为)在农药、香料、金属缓蚀剂、液晶材料等方面应用广泛。 Ⅰ．氨氧化法是生产丙烯腈的重要方法，其制备原理如下： 主反应：   (1)已知：一定温度下，由元素的最稳定单质生成1mol纯物质的热效应称为该物质的摩尔生成焓。部分物质的摩尔生成焓如表所示。 物质 摩尔生成焓/() 0 则 ，该反应在 (填“高温”“低温”或“任意温度”)下能自发进行。 (2)丙烯腈分子中键与键的数目之比为 。 (3)恒温恒容条件下，下列选项表明主反应一定达到平衡状态的是___________(填标号)。 A．容器内混合气体的密度不再变化 B．断裂键的同时形成键 C．容器内压强不再变化 D． (4)，向压强为pMPa的恒压密闭容器中，通入1mol丙烯、1mol氨气和3mol氧气发生反应[同时有副反应发生]，达到平衡时，容器内有和(丙烯醛，g)。 ①平衡时，的分压 (分压=总压×物质的量分数，用含a、b、p的代数式表示)。 ②该温度下，副反应的 (用含a、b的代数式表示)。 ③实际生产中若充入一定量(不参与反应)，可提高丙烯腈的平衡产率，原因为 。 Ⅱ．在催化剂作用下，丙烯酸乙酯与氨气反应也可以制得丙烯腈，反应机理如图1。 (5)实验过程中几乎检测不到(g)的存在，其可能的原因为 。 Ⅲ．乙腈是丙烯腈生产中的主要副产品，乙胺是乙腈加氢的产物，某研究团队设计以富含氧空位(OVs)的纳米阵列负载单原子为电极，利用电化学方法合成乙胺。其装置如图2所示。 (6)写出阴极的电极反应式： 。 7．（2025·湖南·模拟预测）TAME常用作汽油添加剂。在催化剂作用下，可通过甲醇与烯烃的液相反应制得，体系中同时存在如下反应：反应Ⅰ：；反应Ⅱ：；反应Ⅲ：；回答下列问题： (1)反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的平衡常数(指用平衡时各物质的物质的量分数来代替该物质的浓度计算的平衡常数)与温度T的变化关系如图1所示。据图判断，A和B中相对稳定的是 (填“A”或“B”)。的数值范围是 (填标号)。 a．    b．    c．0~1    d． (2)为研究上述反应体系的平衡关系，向某反应容器中加入，控制温度T=，物质的量分数x(A)、x(B)和随时间t的变化如图2所示。时刻达平衡，则图中表示x(A)变化的曲线是 (填“a”“b”或“c”)；时刻 ，反应Ⅰ的平衡常数 (保留两位有效数字)。 (3)可通过电化学还原二氧化碳的方法制备甲醇，电解原理如图3所示。已知：双极膜由阳离子交换膜和阴离子交换膜构成，在直流电场的作用下，双极膜间解离成和，并向两极迁移。 a膜为 (填“阳”或“阴”)离子交换膜；催化电极上的电极反应式为 。 8．（2025·湖南·三模）近年来，新兴科技产业对钒产品纯度要求越来越高，是由工业级制取高纯的重要中间体。回答下列问题： (1)工业上制备有以下两种方法，反应的热化学方程式和平衡常数如下： 方法i．氯化法：     方法ii．配碳氯化法：     反应的 (填含、的式子)；方法i在才能获得较高的反应速率，而方法ii在即可得到相同的反应速率，则活化能(方法i) (填“>”“<”或“=”)(方法ii)。 (2)在一定温度下向某恒容密闭容器中加入、，进行反应，起始时压强为，后达到平衡，测得的转化率为。则内，的反应速率 (用含的式子表示) ，的平衡产率为 ， (填含的计算式，用气体平衡分压代替平衡物质的量浓度进行计算)。 (3)在一定条件下，向恒容密闭容器中分别加入、和，仅发生方法ii的反应，反应进行时测得的转化率随温度和压强的变化如图所示。 ① (填“<”“>”或“=”) ；、、三点对应的平衡常数、，的大小关系为 。 ②的氯化在实际生产中控制反应温度为并向恒压体系中充入，试分析原因： 。 9．（2025·湖南·三模）天然气是重要的化工原料，可以制备乙烯、乙炔、乙二醇等多种化工产品。按要求回答下列问题： I．    ①     ②   ③ (1)反应③在 (填“低温”“高温”或“任意温度”)下自发进行，且 (用含的代数式表示)。 (2)反应②的速率方程为，(为正、逆反应速率常数)。其他条件相同，达到平衡时，达到平衡时。由此推知，(填“>”“<”或“=”)。 (3)某温度下，一定容积的密闭容器中，通入一定量的甲烷。若只发生反应①和②，当容器中密度不改变， (填“能”或“不能”)说明达到平衡。若初始容器的总压强为p，平衡后总压强为1.25p，且氢气的分压为0.42p，则甲烷的转化率为 。 II．通过光电化学转化(Photoelectrochemical)可制乙二醇，在某催化剂作用下该反应的机理如图所示。图中表示催化剂被光激发出电子之后产生的空穴。 (4)若加入重水，则产物中含有核素D的产物有 。 III．甲烷可以制备尿素。 (5)①尿素与正烷烃形成超分子包合物．尿素中各种元素的电负性由大到小的顺序为 。 ②尿素分子通过氢键有序地组合成具有蜂窝状六角形通道结构的接受体，如图(a)所示。正烷烃分子作为底物填入通道之中，形成超分子包合物。图(b)为垂直于通道截面的结构。请从作用力的角度说明该超分子包合物能稳定存在的原因： 。 10．（2025·湖南·模拟预测）一氧化二氮(N2O)俗称笑气，在化工生产、金属加工、电子制造、医疗多个领域有着广泛的应用，但N2O是一种强大的温室气体，研究N2O的分解对环境的治理有重要意义。 ．N2O在催化剂表面发生热分解反应：2N2O(g)=2N2(g)+O2(g)  H，反应的速率方程为(k为速率常数，只与温度、催化剂有关)。 (1)已知：2NH3(g)+3N2O(g)=4N2(g)+3H2O(l)  H1 4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l)  H2 则H= (用含H1、H2的代数式表示)。 (2)实验测得，N2O在某催化剂表面反应的数据变化如下表： t/min 0 10 20 30 40 0.200 0.160 0.080 0.040 则0~20min内， mol·L-1·min-1；其他条件不变，增加N2O的浓度，反应速率 (填“增大”“减小”或“不变”)，原因是 。 (3)已知：阿伦尼乌斯经验公式为(R、C为常数，T为热力学温度，k为速率常数，为活化能)。测得N2O在不同催化剂Cat1、Cat2作用下分解时，与温度的倒数关系如图所示，以此判断催化效果较好的催化剂是 (填“Cat1”或“Cat2”)。 ．T℃和恒定压强kPa时，在密闭容器中模拟某种废气中N2O直接催化分解过程，分解过程主反应为。反应前后各组分的信息如下表： 物质 N2 N2O O2 CO2 NO NO2 n(投料)/mol 19 34 6.5 25 0 0 n(平衡)/mol 50 1 20 25 2 2 (4)分析数据，写出一个N2O分解的副反应的化学方程式： 。 (5)该温度下主反应的 kPa(用含的代数式表示，为以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。若除去废气中的CO2气体，在相同的条件下模拟实验，发现体系中N2O的平衡转化率明显降低，解释其原因： 。 11．（2025·湖南邵阳·三模）研究含碳物质的反应对生产、生活、科研等方面具有重要的意义。回答下列问题： (1)乙醇与水催化制氢同时发生以下两个反应， 反应I：   反应Ⅱ：   ①反应I在 (填“高温”或“低温”或“任意温度”)能自发进行； ②已知：一氧化碳、氢气的燃烧热分别为、，液态水变成水蒸气吸收的热量为。则 。 (2)若恒温恒容条件下发生(1)中两个反应，下列说法能作为反应体系达到平衡状态的判据的是 (填字母序号)。 a．体系总压强不再变化 b．混合气体的密度不再改变 c．单位时间内消耗，同时生成 d．混合气体的平均相对分子质量不再改变 (3)恒容条件下，将和投入密闭容器中发生(1)中两个反应，平衡时的选择性、的选择性、乙醇的平衡转化率随温度的变化曲线如图所示。 [已知：] ①表示平衡时CO的选择性的曲线是 (填“”或“”或“”)； ②时，反应I的平衡常数 (列出计算式即可，用物质的量分数代替平衡浓度计算，物质的物质的量分数：)。 (4)近年研究发现，电催化和含氮物质(等)在常温常压下合成尿素，有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。向一定浓度的溶液中通至饱和，在电极上反应生成，电解原理如图所示。 ①写出a电极上发生的电极反应式 ； ②若电路中通过的电子数为，则电解过程中生成的质量是 。 12．（2025·湖南·三模）采用热分解法去除沼气中的过程中涉及的主要反应如下： 反应Ⅰ：　； 反应Ⅱ：　。 回答下列问题： (1)反应的△H= 。 (2)已知反应Ⅰ的，该反应能自发进行的温度是_____(填标号)。 A．600℃ B．700℃ C．800℃ D．900℃ (3)保持100kPa不变，将与按体积比2∶1投入密闭容器中，并通入一定量的稀释，在不同温度下反应达到平衡时，所得、与的体积分数如图所示。 ①X所在曲线代表的是 (填化学式)的体积分数。 ②Y所在曲线随温度的升高先增大后减小的原因是 。 ③往容器中充入的目的是 。 ④1050℃时，下列能说明容器中反应达到平衡状态的有 (填标号)。 A．容器的体积保持不变 B．容器内气体密度保持不变 C． D．含碳物质的总的体积分数保持不变 ⑤1000℃达到平衡时，的体积分数为0.25%，则该温度下达到平衡后的去除率为 (保留三位有效数字，下同)，反应Ⅰ压强平衡常数 (用平衡分压代替平衡浓度计算，平衡分压=总压×体积分数)。 13．（2025·湖南·一模）挥发性有机化合物的减排与控制已成为我国当前阶段大气污染治理的重点工作之一，通过催化氧化法去除其中乙酸乙酯的过程如下： I．CH3COOCH2CH3(g)+5O2(g)4CO2(g)+4H2O(g)∆H1<0(主反应) II．CH3COOCH2CH3(g)+H2O(g)CH3COOH(g)+CH3CH2OH(g)∆H2>0 III．CH3COOH(g)+2O2(g)2CO2(g)+2H2O(g)∆H3<0 IV．CH3CH2OH(g)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(g)∆H4<0 (1)反应CH3COOCH2CH3(g)+H2O(g)CH3COOH(g)+CH3CH2OH(g)∆H2= (用含∆H1、∆H3和∆H4的代数式表示)。 (2)在绝热恒容的条件下，将1mol乙酸乙酯和2mol水蒸气通入刚性容器中，只发生反应Ⅱ．下列叙述能证明此反应达到平衡状态的是 (填字母)。 a．混合气体的平均相对分子质量保持不变 b．混合气体的密度保持不变 c．乙酸乙酯与水蒸气的物质的量之比保持不变 d．反应的温度保持不变 (3)将反应Ⅱ生成的气体以一定流速通过含Cu＋修饰的吸附剂，分离其中的CH3COOH(g)和CH3CH2OH(g)，Cu＋能与π键电子形成作用力较强的配位键。测得两种气体的出口浓度(c)与进口浓度(c0)之比随时间变化关系如图1所示。20～40min，CH3CH2OH(g)浓度比增大而CH3COOH(g)浓度比几乎为0的原因是 。 (4)压强一定时，将n(乙酸乙酯)：n(氧气)：n(水)=1：5：1的混合气体通入装有催化剂的密闭容器中，发生反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ．不同温度下，平衡时各含碳物质(CH3COOCH2CH3、CH3COOH、CH3CH2OH和CO2)的百分含量S随温度变化如图所示，曲线c代表S(CH3COOH)随温度的变化。 已知：。 ①代表S(CH3COOCH2CH3)随温度变化的曲线是 (填“a”“b”或“d”)，S(CH3COOCH2CH3)在温度T2至T3间变化的原因是 。 ②温度为T2时，二氧化碳的体积分数是 (保留一位小数)。 ③若n(CH3COOCH2CH3)：n(O2)：n(H2O)=1：10：1，则将 (填“增大”“减小”或“不变”)。 14．（2025·湖南·模拟预测）甲醇是主要的有机原料，常利用CH4、CO2等进行制备。回答下列问题： Ⅰ．甲烷选择性氧化制备甲醇是一种原子利用率高的方法。 (1)2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH(l) ∆H=-329kJ/mol，该反应的正反应方向在 (填“高温”或“低温”)条件下更有利于其自发进行。 (2)已知大多数气体分子在催化剂表面的吸附过程是放热的。从反应速率的角度分析，通入CH4后将体系温度维持在200℃的原因是 (不考虑催化剂活性变化)。 Ⅱ．利用合成气CO、H₂制备甲醇，涉及的反应如下： 反应①：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g) +H2O(g)   ∆H1＜0 反应②：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)   ∆H2＞0 在不同压强下，按照n(CO2):n(H2)=1:3进行投料，在容器中发生反应①、②，平衡时，CO和 CH3OH在含碳产物(即 CH3OH和CO)中物质的量分数及 CO2的转化率随温度的变化如下图所示。 (3)判断图中压强。 p1、p2、p3大到小的顺序为 。 (4)压强不变时，分析升温过程中CO2转化率变化的原因： 。 (5)在某恒温恒容体系中，按起始c(CO2)=1mol/L、c(H2)=3mol/L进行实验，平衡时 CH3OH的物质的量分数为点M，此时(CO2转化率为20%，则该条件下反应②正反应的平衡常数K= (保留一位有效数字)。 Ⅲ．科学家设计如图所示装置(串联光电催化反应池)减少CO2排放并获取制备甲醇的原料CH4。 (6)光催化电池中的半导体是在晶体硅中掺杂硼原子和磷原子实现的。p型半导体也称为空穴型半导体，n型半导体也称为电子型半导体。据此，推测 n型半导体掺杂的是 (填元素符号)。 (7)产生 CH4的电极反应式为 。 15．（2025·湖南常德·一模）含氯有机物在自然环境中具有长期残留性和高毒性。 Ⅰ．“催化还原脱氯法”作为一种安全有效的环境修复方法，主要分为“直接脱氯”和“间接脱氯”两大类。 (1)间接脱氯“光催化加氢脱氯”为典型的间接脱氯法，可在温和条件下有效降解含氯有机物，而不产生氯化副产物。“光催化加氢脱氯”的第一步为水的活化：，如图为不同催化剂条件下水分子解离成的反应机理。 ①下列说法正确的是 。 A．水的活化分两步完成 B．使用催化剂，活化放出的热量比使用催化剂多 C．吸附在催化剂表面的会自发地解离成 ②已知键的键能为，解离一个水分子[]理论上需消耗 J能量。(保留两位有效数字) (2)直接脱氯还原铁脱氯机理：(R-为烃基)，随着反应进行，铁表面附着一层红褐色固体，使脱氯效率下降，生成红褐色固体的原因是 。 Ⅱ．某科研团队以三氯乙烯(TCE)为核心物质进行脱氯机理研究。 (3)利用TCE测试催化剂的活性  以TCE测试、和三种不同催化剂的“加氢脱氯活性”(如图所示)。已知。t表示光照时间，、c分别为光照t秒前、后TCE的浓度，k为常数。根据图中数据，催化效果最好的催化剂是 ；其中 (已知：，结果保留两位有效数字) (4)利用生物电化学系统降解TCE降解装置如图所示。电极A为 (填“阴极”或“阳极”)；TCE生成顺式DCE(顺-二氯乙烯)的电极方程式为 。 1 学科网（北京）股份有限公司 $正确的方向+高效的学习方法=目标成绩 化学平衡移动分析 以可逆反应aA(g)＋bB(g)cC(g) ΔH＝Q kJ·mol−1 （1）含量—时间—温度(或压强)图： (曲线a用催化剂，b不用催化剂或化学计量数a＋b＝c时曲线a的压强大于b的压强) (T2>T1，ΔH>0) (T1<T2，ΔH<0) (p1>p2，a＋b>c) (p1>p2，a＋b<c) （2）恒压(温)线(如图所示)：该类图象的纵坐标为物质的平衡浓度(c)或反应物的转化率(α)，横坐标为温度(T)或压强(p)，常见类型如下所示： (若a＋b>c，则p1> p2>p3，ΔH<0) (若T1>T2，则ΔH>0，a＋b>c) （3）速率−时间图象 根据v−t图象，可以很快地判断出反应进行的方向，根据v正、v逆的变化情况，可以推断出外界条件的改变情况。 以合成氨反应为例：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0。 条件 c(N2)增大 c(H2)减小 c(NH3)增大 v−t图象 平衡移动方向 正反应方向移动 逆反应方向移动 逆反应方向移动 条件 c(NH3)减小 增大压强 减小压强 v−t图象 平衡移动方向 正反应方向移动 正反应方向移动 逆反应方向移动 条件 升高温度 降低温度 使用催化剂 v−t图象 平衡移动方向 逆反应方向移动 正反应方向移动 不移动 （4）其他 如下图所示曲线，是其他条件不变时，某反应物的最大转化率(α)与温度(T)的关系曲线，图中标出的1、2、3、4四个点，v(正)>v(逆)的点是3，v(正)<v(逆)的点是1，v(正)＝v(逆)的点是2、4。 化学平衡常数 （1） 表达式： 对于一般的可逆反应：mA（g）+nB（g） pC（g）+qD（g）． 这个反应的平衡常数可以表示为： （2） 辨析： 1 化学平衡常数只与温度有关，而与反应物与生成物的浓度无关．即K=f（T）． 2 反应物与生成物中有固体或是液体存在的时候，其浓度不变可看作是“1”，因而不代入公式． 3 化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数．若反应方向改变，则平衡常数改变；若方程式中的各物质的计量数等倍扩大或是缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变． 化学平衡的相关计算 （1）化学平衡最常规也最重要的计算是“三段式”计算． 可逆反应mA＋nBpC+qD达到平衡时： ①用各物质表示的反应速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比． 即：VA∶VB∶VC∶VD=m∶n∶p∶q ②各物质的变化量（变化浓度）之比等于化学方程式中相应化学计量数之比 ③反应物的平衡量（或浓度）=起始量（或浓度）-消耗量（或浓度） 生成物的平衡量（或浓度）=起始量（或浓度）+增加量（或浓度） mA + nB pC + qD 起始量（mol) a b c d 变化量（mol) mx nx px qx 平衡量（mol) a- mx b- nx c+ px d+qx （2）转化率相关计算 　　　　 A的转化率=（反应中已消耗的A的量 /反应开始时加入A的量）×100%=Q/ΔH （3）化学平衡常数相关计算 ，其中c为平衡浓度； 例1、在一密闭容器中，反应mA (g)+nB (g)pC (g)，达到平衡时，测得c (A)为0.5 mol·L－1；在温度不变的条件下，将容器体积扩大一倍，当达到平衡时，测得c＇(A)为0.3 mol·L－1。则下列判断正确的是( A ) A．化学计量数：m+n＞p B．平衡向正反应方向移动了 C．物质B的转化率增大了 D．物质C的质量分数增加了 例2、在一体积可变的密闭容器中，加入一定量的X、Y，发生反应mX (g)nY (g) ΔH=Q kJ／mol。反应达到平衡时，Y的物质的量浓度与温度、气体体积的关系如下表所示： 下列说法正确的是( C ) A．m＞n B．Q＜0 C．温度不变，压强增大，Y的质量分数减少 D．体积不变，温度升高，平衡向逆反应方向移动 例3、一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)+CO2(g) 2CO(g)。平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示： 已知：气体分压(P分)=气体总压(P总)×体积分数。下列说法正确的是( B ) A．550℃时，若充入惰性气体，ʋ正、ʋ逆 均减小，平衡不移动 B．650℃时，反应达平衡后CO2的转化率为25.0% C．T℃时，若充入等体积的CO2和CO，平衡向逆反应方向移动 D．925℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数KP=24.0P总 例4、汽车尾气中的和在一定温度和催化剂条件下可发生反应。将和以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应，相同时间内测量逸出气体中的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，下列说法错误的是( B ) A．温度低于，图中曲线脱氮率随温度升高而变化不大的主要原因是催化剂活性偏低 B．图中点是反应的平衡点 C．催化剂的最适温度为 D．温度高于450摄氏度，脱氮率下降的原因可能是反应已达到平衡，升高温度平衡逆移 例5、已知： ，向一恒温恒容的密闭容器中充入和发生反应，时达到平衡状态I，在时改变某一条件，时重新达到平衡状态Ⅱ，正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是（ C ） A.容器内压强不变，表明反应达到平衡 B.时改变的条件：减小容器体积 C.平衡时A的体积分数： D.平衡常数K： 例6．有一容积固定的密闭反应器，中间有一个可自由移动的导热的隔板将容器分成甲、乙两部分，分别发生下列两个可逆反应： 甲：a(g)＋b(g) 2c(g)　ΔH1＜0 乙：x(g)＋3y(g) 2z(g)　ΔH2>0 起初甲、乙均达到反应平衡后隔板位于正中间，然后进行相关操作后，下列叙述错误的是（ D ） A．在反应器恒温下，向乙中通入z气体，y的物质的量浓度增大 B．在反应器恒温下，向甲中通入惰性气体，乙中x、y的转化率增大 C．在反应器绝热下，向乙中通入z气体，反应器中温度升高 D．在反应器绝热下，向甲中通入惰性气体，c的物质的量不变 例7. 反应物(S)转化为产物(P或P·Z)的能量与反应进程的关系如下图所示： 下列有关四种不同反应进程的说法正确的是（ D ） A. 进程Ⅰ是吸热反应 B. 平衡时P的产率：Ⅱ>Ⅰ C. 生成P的速率：Ⅲ>Ⅱ D. 进程Ⅳ中，Z没有催化作用 例8. 向体积均为1L的两恒容容器中分别充入和发生反应：，其中甲为绝热过程，乙为恒温过程，两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是（ B ） A. B. 气体的总物质的量： C. a点平衡常数：Ｋ<12 D. 反应速率： 例9.将NO2装入带有活塞的密闭容器中，当反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡后，下列叙述正确的是(　C　) A．升高温度，气体颜色加深，则此反应为吸热反应 B．慢慢压缩气体体积，平衡向正反应方向移动，混合气体的颜色变浅 C．慢慢压缩气体体积，若体积减小一半，压强增大，但小于原来的两倍 D．恒温恒容时，充入稀有气体，压强增大，平衡向正反应方向移动，混合气体的颜色变浅 例10.如图，甲容器有一个移动活塞，能使容器保持恒压。起始时，关闭活塞K，向甲中充入2mol SO2、1mol O2，向乙中充入4 mol SO2、2 mol O2。甲、乙的体积都为1 L(连通管体积忽略不计)。保持相同温度和催化剂存在的条件下，使两容器中各自发生下述反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)。达平衡时，甲的体积为0.8 L。下列说法正确的是( C ) A．乙容器中SO2的转化率小于60% B．平衡时SO3的体积分数：甲＞乙 C．打开K后一段时间，再次达到平衡，甲的体积为1.4 L D．平衡后向甲中再充入2 mol SO2、1 mol O2和3 mol SO3，平衡向正反应方向移动 例11.在容积均为500mL的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个密闭容器中分别充入1molN2和2.5molH2，三个容器的反应温度分别为T1、T2、T3且恒定不变，在其他条件相同的情况下发生反应N2+3H22NH3（△H＜0）。实验测得反应均进行到tmin时N2的体积分数如图所示。下列说法正确的是（ C ）。 A．当v（H2）＝3v（N2）时，三个容器中的反应达平衡状态 B．在tmin时，一定达化学平衡状态的是Ⅱ C．在tmin时，一定达化学平衡状态的是Ⅲ D．三个容器中的反应均达到平衡后，容器Ⅰ中混合气体的平均相对分子质量最小 例12.溶液在不同温度下均可被过量氧化，当完全消耗即有析出，依据析出所需时间可以求得的反应速率。将浓度均为0．020的溶液(含少量淀粉)10．0、(过量)酸性溶液40.0混合，记录10~55℃间溶液变蓝时间，55℃时未观察到溶液变蓝，实验结果如图。据图分析，下列判断不正确的是（ B ） A. 40℃之前与40℃之后溶液变蓝的时间随温度的变化趋势相反 B. 图中N、P两点对应的反应速率相等 C. 图中M点对应的反应速率为 D. 55℃时未观察到溶液变蓝，说明没有完全消耗 4 分压平衡常数(Kp)计算 1．分压平衡常数(Kp) (1)气体的分压p(B)：相同温度下，当某组分气体B单独存在且具有与混合气体总体积相同的体积时，该气体B所具有的压强，称为气体B的分压强，简称气体B的分压。符号为p(B)，单位为Pa或kPa或MPa (2)分压定律 ①分压定律：混合气体的总压等于相同温度下各组分气体的分压之和 p(A)＋p(B)＋p(C)＋p(D)＋…＝p ②气体的分压之比等于其物质的量之比：＝ ③某气体的分压p(B)与总压之比等于其物质的量分数：＝＝x(B) 则：气体的分压＝气体总压×体积分数＝总压×物质的量分数 (3)分压平衡常数Kp (只受温度影响) 一定温度下，气相反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)达平衡时，气态生成物分压幂之积与气态反应物分压 幂之积的比值为一个常数，称为该反应的压强平衡常数，用符号Kp表示，Kp的表达式如下： ，其中p(A)、p(B)、p(C)、p(D)分别为A、B、C、D各气体的分压 2．Kp计算的两种模板 模板1．根据“某气体的分压＝气体总压强×该气体的体积分数(或物质的量分数)”计算压强平衡常数 第一步 根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度 第二步 计算各气体组分的物质的量分数或体积分数。 第三步 根据分压计算公式求出各气体物质的分压，某气体的分压＝气体总压强×该气体的体积分(或物质的量分数) 第四步 根据平衡常数计算公式代入计算。例如，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，压强平衡常数表达式为Kp＝ 模板2．直接根据分压强计算压强平衡常数 N2(g) ＋ 3H2(g)2NH3(g) p(始)： p0 3p0 0 Δp： p 3p 2p p(平)： p0－p 3p0－3p 2p Kp＝ 【典题示例】 1．SO2与Cl2反应可制得磺酰氯(SO2Cl2)，反应为SO2(g)＋Cl2(g)SO2Cl2(g)。按投料比1∶1把SO2与Cl2充入一恒压的密闭容器中发生上述反应，SO2的转化率与温度T的关系如下图所示： 若反应一直保持在p压强条件下进行，则M点的压强平衡常数Kp＝________(用含p的表达式表示，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×体积分数) 2．在温度T下，容积固定的密闭容器中充入3 mol NO和2 mol H2发生2H2(g)＋2NO(g)N2(g)＋2H2O(g)，起始压强为p0，一段时间后，反应达到平衡，此时压强p==0.9p0，则NO的平衡转化率α(NO)==________(结果保留三位有效数字)，该反应的平衡常数Kp==________(用含p的代数式表示，Kp为以分压表示的平衡常数，且某气体的分压＝总压×该气体的物质的量分数) 3．Binoist等进行了H2S热分解实验：2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)，开始时，当1 mol H2S与23.75 mol Ar混合，在101 kPa及不同温度下反应达平衡时H2、H2S及S2(g)的体积分数如图3所示，该反应在Q点对应温度下的平衡常数Kp＝________kPa(Kp为以分压表示的平衡常数，分压＝总压×物质的量分数，结果保留小数点后两位) 4．353 K时，在刚性容器中充入CH3OH(g)，发生反应：CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)。体系的总压强p随时间t的变化如表所示： t/min 0 5 10 15 20 ∞ p/kPa 101.2 107.4 112.6 116.4 118.6 121.2 (1)若升高反应温度至373 K，则CH3OH(g)分解后体系压强p∞(373 K)__________121.2 kPa(填“大于”“等于”或“小于”)，原因是__________________________________ (2)353 K时，该反应的平衡常数Kp＝________(kPa)2(Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数) 5．丙烷无氧脱氢法制备丙烯反应如下：C3H8(g)C3H6(g)＋H2(g)　ΔH＝＋124 kJ·mol－1 (1)总压分别为100 kPa、10 kPa 时发生该反应，平衡体系中C3H8和C3H6的物质的量分数随温度变化关系如图所示，100 kPa时，C3H8和C3H6的物质的量分数随温度变化关系的曲线分别是______、______ (2)某温度下，在刚性容器中充入C3H8，起始压强为10 kPa，平衡时总压为13.3 kPa，C3H8的平衡转化率为________，该反应的平衡常数Kp＝______kPa(保留1位小数) 6．有效除去大气中的SO2和氮氧化物，是打赢蓝天保卫战的重中之重。某温度下，N2O5 气体在一体积固定的容器中发生如下反应：2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)(慢反应)　ΔH＜0，2NO2(g)N2O4(g)(快反应)　ΔH＜0，体系的总压强p总和p(O2)随时间的变化如图所示： (1)图中表示O2压强变化的曲线是___________(填“甲”或“乙”) (2)已知N2O5 分解的反应速率v＝0.12p(N2O5) kPa·h－1，t＝10 h时，p(N2O5)＝______ kPa，v＝_____kPa·h－1(结果保留两位小数，下同) (3)该温度下2NO2(g)N2O4 (g)反应的平衡常数Kp＝____________kPa－1(Kp为以分压表示的平衡常数) 【真题演练】 1．(2022·全国甲卷)金属钛(Ti)在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途，目前生产钛的方法之一是将金红石(TiO2)转化为TiCl4，再进一步还原得到钛。TiO2转化为TiCl4有直接氯化法和碳氯化法 (ⅰ)直接氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(g)＋O2(g) ΔH1＝172kJ·mol－1 (ⅱ)碳氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(g)＋2CO(g) ΔH2＝－51kJ·mol－1 在1.0×105pa，将TiO2、C、Cl2以物质的量比1∶2.2∶2进行反应。体系中气体平衡组成比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。 反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)的平衡常数 Kp(1400℃)＝_______Pa 2．(2022·全国乙卷)油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢，需要回收处理并加以利用。 H2S热分解反应：2H2S(g)===S2(g)＋2H2 ΔH4＝170kJ·mol－1 在1470K、100kPa反应条件下，将n(H2S)：n(Ar)＝1：4的混合气进行H2S热分解反应。平衡时混合气中H2S 与H2的分压相等，H2S 平衡转化率为________，平衡常数Kp＝________kPa 3．(2022·湖南卷)2021年我国制氢量位居世界第一，煤的气化是一种重要的制氢途径。在一定温度下，向体积固定的密闭容器中加入足量的C(s)和1 mol H2O(g)，起始压强为0.2 MPa时，发生下列反应生成水煤气： Ⅰ.C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) ΔH1＝+131.4 kJ·mol－1 Ⅱ.CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝－41.1 kJ·mol－1 反应平衡时，H2O(g)的转化率为50%，CO的物质的量为0.1 mol，反应Ⅰ的平衡常数Kp＝_______(以分压表示，分压=总压×物质的量分数) 4．(2021·湖北卷)对于反应I，总压恒定为100kPa，在密闭容器中通入C3H8和N2的混合气体（N2不参与反应），从平衡移动的角度判断，达到平衡后“通入N2”的作用是_____________________________________________；在温度为T1时，C3H8的平衡转化率与通入气体中C3H8的物质的量分数的关系如图所示，计算T1时反应I的平衡常数Kp＝______kPa(保留一位小数) 5．(2020·全国Ⅰ卷)硫酸是一种重要的基本化工产品。接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化： SO2(g)＋O2(g)SO3(g)　ΔH＝－98 kJ·mol－1。将组成(物质的量分数)为2m% SO2(g)、m% O2(g)和q% N2(g)的气体通入反应器，在温度t、压强p条件下进行反应。平衡时，若SO2转化率为α，则SO3压强为________，平衡常数Kp＝________________________(以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。 【典题示例】 1． 解析：据图可知M点SO2的转化率为50%，设初始投料为2 mol SO2和2 mol Cl2，列三段式有 　　　 SO2(g)＋Cl2(g)SO2Cl2(g) 起始/mol　2　　　 2　　　　　0 转化/mol　1　　　 1　　　　　1 平衡/mol　1　　　 1　　　　　1 所以p(SO2)＝p(Cl2)＝p(SO2Cl2)＝p，所以Kp＝＝。 2．33.3%　 解析：根据题意可列出三段式： 　　　 2H2(g)＋2NO(g)N2(g)＋2H2O(g) 起始/mol: 2 3 0 0 转化/mol: 2x 2x x 2x 平衡/mol: 2－2x 3－2x x 2x 反应达到平衡，此时压强p＝0.9p0，则有＝＝＝0.9，解得x＝0.5，故NO的转化率α(NO)≈33.3%，由分压公式p∞＝p可知，p(H2)＝p，p(NO)＝p，p(N2)＝p，p(H2O)＝p，则Kp＝＝＝。 3．1.01 解析：设S2(g)的生成量为a mol，则有 　 　2H2S(g)S2(g)＋2H2(g) n始　　1　　 　　　 0　 0 Δn 2a a 2a n平 1－2a a 2a Q点：1－2a＝2a，a＝0.25 p(H2S)＝×101 kPa＝2.02 kPa＝p(H2) p(S2)＝×101 kPa＝1.01 kPa K＝＝1.01 kPa。 4．(1)大于　CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)的正反应为气体体积增大的吸热反应，温度升高，平衡右移，气体物质的量增加，容器体积不变，总压强变大　 (2)43.9 解析：(1)反应CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)的正反应为气体体积增大的吸热反应，温度升高，平衡右移，气体物质的量增加，容器体积不变，总压强变大，则升高反应温度至373 K，则CH3OH(g)分解后体系压强p∞(373 K)大于121.2 kPa； (2)353 K时，初始时平衡体系总压强为101.2 kPa，平衡时体系总压强为121.2 kPa，设初始投入CH3OH(g)为1 mol，平衡时消耗CH3OH(g)的物质的量为x。 CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g) 始/mol　　　1　　　　　 　0　　　0 变/mol　　　x　　　　　 　x　　 2x 平/mol　　　1－x　　　　　x　　　2x 根据相同条件下，物质的量之比等于压强之比，则＝，解得x＝ mol，则平衡时，H2的物质的量为 mol，CH3OH的物质的量为 mol，CO的物质的量为 mol，平衡时的总物质的量为 mol，该反应的平衡常数Kp＝＝≈43.9(kPa)2。 5．(1)a　d　 (2)33%　1.6 解析　(1)C3H8(g) C3H6(g)＋H2(g)　ΔH＝＋124 kJ·mol－1，正反应吸热，升高温度，平衡正向移动，C3H8(g)的物质的量分数减小，C3H6(g)的物质的量分数增大；该反应为气体体积增大的反应，增大压强，化学平衡逆向移动，因此表示100 kPa时，C3H8的物质的量分数随温度变化关系的曲线是a，C3H6的物质的量分数随温度变化关系的曲线是d。(2)同温同体积条件下，气体的压强之比等于气体的物质的量之比，设C3H8的平衡转化率为x， 　　　　　C3H8(g)C3H6(g)＋H2(g) 起始/kPa　　10　　　 　0　　　　0 反应/kPa　　10x 　　　10x　　　10x 平衡/kPa　10(1－x) 　 10x　　　10x 则10(1－x)＋10x＋10x＝13.3，解得：x＝0.33， Kp＝≈1.6 kPa。 6．(1)乙　 (2)28.20　3.38　 (3)0.05 解析：(1)根据反应分析，随着反应的进行氧气的压强从0开始逐渐增大，所以乙为氧气的压强变化曲线。 (2)t＝10 h时，p(O2)＝12.8 kPa ，由2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)分析，反应的五氧化二氮的分压为25.6 kPa ，起始压强为53.8 kPa，所以10 h时p(N2O5)＝(53.8－25.6)kPa ＝28.20 kPa ，N2O5 分解的反应速率v＝0.12p(N2O5) kPa·h－1＝0.12×28.20 kPa·h－1≈3.38 kPa·h－1。 (3)N2O5完全分解时，p(NO2)＝53.8 kPa×2＝107.6 kPa，p(O2)＝＝26.9 kPa。 由题可得：　　　2NO2(g)N2O4 (g) 起始分压/kPa 107.6 0 改变分压/kPa 2x x 平衡分压/kPa 107.6－2x  x 有107.6－2x＋x＋26.9＝94.7 kPa，解得x＝39.8 kPa，平衡常数Kp＝ kPa－1≈0.05 kPa－1。 【真题演练】 1．7.2×105     解析：从图中可知，1400℃，体系中气体平衡组成比例CO2是0.05，TiCl4是0.35，CO是0.6，反应C(s)+CO2(g)=2CO(g)的平衡常数Kp(1400℃)==Pa=7.2×105Pa 2．50% 4.76 解析：假设在该条件下，硫化氢和氩的起始投料的物质的量分别为1mol和4mol，根据三段式可知： 平衡时H2S和H2的分压相等，则二者的物质的量相等，即1－x＝x，解得x＝0.5，所以H2S的平衡转化率为，所以平衡常数Kp＝＝≈4.76kPa 3．0.02MPa 解析：反应平衡时，H2O(g)的转化率为50%，则水的变化量为0.5mol，水的平衡量也是0.5mol，由于CO的物质的量为0.1mol，则根据O原子守恒可知CO2的物质的量为0.2mol，生成0.2mol CO2时消耗了0.2mol CO，故在反应Ⅰ实际生成了0.3molCO；由H原子守恒可知，平衡时H2的物质的量为0.5mol，CO的物质的量为0.1mol，CO2的物质的量为0.2mol，水的物质的量为0.5mol，则平衡时气体的总物质的量为0.5mol+0.1mol+0.2mol+0.5mol=1.3mol，在同温同体积条件下，气体的总压之比等于气体的总物质的量之比，则平衡体系的总压为0.2MPa1.3=0.26MPa，反应IC(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)的平衡常数Kp= 。 4．减小气体浓度，使平衡右移，提高C3H8(g)的转化率 16.7 解析：达到平衡后，通入N2，为维持恒压状态，容器体积必须增大，则平衡向气体体积增大的反应及正向移动，C3H8(g)的转化率增大。根据图a，C3H8的物质的量分数为0.4时，其平衡转化率为50%，假设混合气体为1mol，则起始时C3H8为0.4mol，N2为0.6mol，运用三行式分析法可求出平衡时C3H8为0.2mol，C3H6为0.2mol， H2为0.2mol，N2为0.6mol。进而求出C3H8、C3H6、H2的分压均为100/6kPa，，则T1时反应I的平衡常数可求得为16.7kPa； 5．p　 解析：设通入的SO2、O2和N2共100 mol，利用三段式法进行计算： SO2(g)＋O2(g)SO3(g) 起始量/mol　　　2m　　　m　　　　 0 转化量/mol　　　2mα　　 mα　　　　2mα 平衡量/mol　　　2m－2mα m－mα　　2mα 平衡时气体的总物质的量为(3m＋q－mα)mol，则p(SO2)＝p×，p(O2)＝p×，p(SO3)＝p×，因3m＋q＝100，Kp＝，代入计算得Kp＝。 平衡图像原因解释 化工生产适宜条件选择的一般原则 条件 原则 从化学反应速率分析 既不能过快，又不能太慢 从化学平衡移动分析 既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要注意二者影响的矛盾性 从原料的利用率分析 增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从而降低生产成本 从实际生产能力分析 如设备承受高温、高压能力等 从催化剂的使用活性分析 注意催化剂的活性对温度的限制 【题组训练】 1．汽车尾气是雾霾形成的原因之一。研究氮氧化物的处理方法可有效减少雾霾的形成，可采用氧化还原法脱硝：4NO(g)＋4NH3(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g)　ΔH<0，根据下图判断提高脱硝效率的最佳条件是_________； 氨氮比一定时，在400 ℃时，脱硝效率最大，其可能的原因是__________________________________________ _________________________________________________________________ 1．氨氮物质的量之比为1，温度为400 ℃　 在400 ℃时催化剂的活性最好，催化效率最高，同时400 ℃温度较高，反应速率快 2．以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示。250～300 ℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是_________________ _______________________________________________________________________________ 2．温度超过250 ℃时，催化剂的催化效率降低 3．汽车排气管装有三元催化剂装置，在催化剂表面通过发生吸附、解吸消除CO、NO等污染物。反应机理如下[Pt(s)表示催化剂，右上角带“*”表示吸附状态]： Ⅰ．NO＋Pt(s)===NO* Ⅱ．CO＋Pt(s)===CO* Ⅲ．NO*===N*＋O* Ⅳ．CO*＋O*===CO2＋Pt(s) Ⅴ．N*＋ N*===N2＋Pt(s) Ⅵ．NO*＋N*===N2O＋Pt(s) 经测定汽车尾气中反应物浓度及生成物浓度随温度T变化关系如图1和图2所示 (1)图1中温度从Ta升至Tb的过程中，反应物浓度急剧减小的主要原因是_____________________________ (2)图2中T2 ℃时反应Ⅴ的活化能________(填“<”“>”或“＝”)反应Ⅵ的活化能；T3 ℃时发生的主要反应为________(填“Ⅳ”“Ⅴ”或“Ⅵ”) 3．(1)温度升高，催化剂活性增强，反应速率加快　 (2)>　Ⅳ 解析：(1)由图1可知，温度升高，反应物的消耗量增大，说明催化剂的活性增强，反应速率加快。 (2)反应的活化能越小，反应速率越快，反应物的消耗量越大，其浓度越小，生成物的浓度越大。由图2可知，T2 ℃时，N2的浓度小于N2O的浓度，说明反应Ⅴ的反应速率小于反应Ⅵ的反应速率，则反应Ⅴ的活化能大于反应Ⅵ的活化能；T3 ℃时，生成物二氧化碳的浓度最大，说明发生的主要反应为反应Ⅳ。 4．在密闭容器中充入5 mol CO和4 mol NO，发生反应：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝－746.5 kJ·mol－1，图1为平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系。 (1)温度：T1________(填“＜”或“＞”) T2 (2)若在D点对反应容器升温的同时扩大体积使体系压强减小，重新达到的平衡状态可能是图中A～G点中的________点。 (3)某研究小组探究催化剂对CO、NO转化的影响。将NO和CO以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应，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2所示。若低于200 ℃，图2中曲线Ⅰ脱氮率随温度升高而变化不大的主要原因为__________________________________； a点________(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡脱氮率，说明其理由：____________________________ 4．(1)＞　 (2)A　 (3)温度较低时，催化剂的活性偏低　 不是　该反应为放热反应，根据曲线Ⅱ可知，a点对应温度下的平衡脱氮率应该更高 解析：(1)根据反应2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝－746.5 kJ·mol－1，升高温度，平衡逆向移动，所以NO的体积分数会增大，即T1＞T2。 (2)若在D点对反应容器升温的同时扩大体积使体系压强减小，则平衡会逆向移动，NO的体积分数增加，重新达到的平衡状态可能是图中A点。 (3)根据图像可知，温度较低时，催化剂的活性偏低，因此温度低于200 ℃，曲线Ⅰ脱氮率随温度升高而变化不大；a点不是对应温度下的平衡脱氮率，因为该反应为放热反应，根据曲线Ⅱ可知，a点对应温度下的平衡脱氮率应该更高。 5．已知：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH<0。若将一定比例的CO和H2在装有催化剂的反应器中反应12小时，体系中甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如图所示 (1)P点________(填“是”或“不是”)处于平衡状态，原因是_________________________________________ (2)490 K后，甲醇产率随温度升高而减小的原因可能是_________________________________________________ 5．(1)不是　随着温度升高，甲醇的产率继续增大，说明反应正向进行　 (2)升高温度，平衡逆向移动；催化剂活性降低 解析：对于含量(转化率)—温度图像，若曲线成“V型”或“倒V型”，则前半部分反应尚未达到平衡，后半部分反应达到平衡，反应为放热反应。 6．NH3催化还原氮氧化物是目前应用广泛的烟气氮氧化物脱除技术。例如：4NH3(g)＋6NO(g)5N2(g)＋6H2O(g)　以FeSO4作催化剂，在不同温度下经过相同的时间测试氨还原氮氧化物效果如图，当反应在250～300 ℃，NOx的转化率随温度升高而迅速升高的原因是________________________________________________，当400～450 ℃，NOx的转化率随温度升高而降低。当体系温度升至500 ℃以上时。NOx的转化率迅速下降，其可能原因是__________________________________________________________________________________ 6．温度升高化学反应速率增大，温度升高催化剂的活性增强　 催化剂的活性降低(或FeSO4受热分解) 7．我国科学家对甲烷和水蒸气催化重整反应机理进行了广泛研究，通常认为该反应分两步进行。第一步：CH4催化裂解生成H2和碳(或碳氢物种)，其中碳(或碳氢物种)吸附在催化剂上，如CH4―→Cads/[C(H)n]ads＋(2－)H2；第二步：碳(或碳氢物种)和H2O反应生成CO2和H2，如Cads/[C(H)n]ads＋2H2O―→CO2＋(2＋)H2。反应过程和能量变化残图如下(过程①没有加催化剂，过程②加入催化剂)，过程①和②ΔH的关系为①______②(填“＞”“＜”或“＝”)；控制整个过程②反应速率的是第____________步(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)，其原因为______________________________________________________________________________ 7．＝　Ⅱ　第Ⅱ步的活化能大，反应速率慢 解析：过程①和②中，催化剂不影响反应物的转化率，对ΔH不产生影响，所以过程①和②的ΔH关系为①＝②；整个过程②分两步进行，第Ⅱ步的活化能大，所以控制整个过程②反应速率的是第Ⅱ步。 8．CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2的转化方法，其过程中主要发生下列反应： 反应Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH＝41.2 kJ·mol－1 反应Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)===CH3OCH3(g)＋3H2O(g) ΔH＝－122.5 kJ·mol－1 在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图 其中：CH3OCH3的选择性＝×100% (1)温度高于300 ℃，CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是__________________________________________ (2)220 ℃时，在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后，测得CH3OCH3的选择性为48%(图中A点)。不改变反应时间和温度，一定能提高CH3OCH3选择性的措施有____________________________________ 8．(1)反应Ⅰ的ΔH>0，反应Ⅱ的ΔH<0，温度升高使CO2转化为CO的平衡转化率上升，使CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度　 (2)增大压强、使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂 解析：(1)反应Ⅰ为吸热反应，反应Ⅱ为放热反应，当升高温度时，反应Ⅰ平衡正向移动，CO2转化为CO的平衡转化率上升，反应Ⅱ平衡逆向移动，CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度。(2)反应Ⅰ是气体分子数不变的反应，反应Ⅱ是气体分子数减小的反应，所以可以通过加压使反应Ⅱ平衡正向移动，或者加入有利于反应Ⅱ进行的催化剂。 9．CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。该反应ΔH_____0(填“＞”或“＜”)。实际生产条件控制在250 ℃、1.3×104 kPa左右，选择此压强的理由是________________________________________________________________________________ 9．＜　 在1.3×104 kPa下，CO的转化率已较高，再增大压强CO转化率提高不大，同时生产成本增加，得不偿失 10．下图是在一定时间内，使用不同催化剂Mn和Cr在不同温度下对应的脱氮率，由图可知工业使用的最佳催化剂为________、相应温度为________；使用Mn作催化剂时，脱氮率b～a段呈现如图变化的可能原因是_____ _______________________________________________________________________________________________ 10． Mn　200 ℃左右　b～a段，开始温度较低，催化剂活性较低，脱氮反应速率较慢，反应还没达到化学平衡，随着温度升高反应速率变大，一定时间参与反应的氮氧化物变多，导致脱氮率逐渐升高 平衡图像原因分析二 答题要领 转化率问题首先看是否是平衡转化率，若为非平衡状态的转化率，则侧重分析温度、压强、浓度对反应快慢、催化剂对反应快慢及选择性(主副反应)的影响；若为平衡转化率，则侧重分析温度、压强、浓度对化学平衡的影响，有时也涉及温度对催化活性的影响 【题组训练】 1．科学家正致力于研究一种“碳中和”技术—(CH4­CO2)重整，该技术具有一定的经济效益和深远的社会意义。其工艺过程中涉及如下反应： Ⅰ：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g) ΔH1 ＝＋234 kJ·mol－1 Ⅱ：H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g) ΔH2＝＋41 kJ·mol－1 将1 mol CH4与1 mol CO2在2 L密闭容器中反应制取CO和H2时，CH4和CO2的平衡转化率随温度变化关系如图所示。 (1)923 K时CO2的平衡转化率大于CH4的原因是____________________________________________________ ________________________________________________________ (2)1 200 K以上CO2和CH4的平衡转化率趋于相等的原因可能是_______________________________________ ________________________________________________________________________________________1．(1)温度较低时，有利于反应Ⅱ发生，CH4和CO2按1∶1投料发生反应Ⅰ时转化率相等，CO2还发生反应Ⅱ，所以平衡转化率大于CH4 (2)1 200 K以上时反应Ⅰ的正向进行程度远大于反应Ⅱ 2．二甲醚是一种重要的化工原料。在恒温恒压条件下，化工生产上利用二甲醚与氧气为原料制备合成气，反应原理如下：CH3OCH3(g)＋O2 (g)2CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋72.413 4 kJ·mol－1。实际生产过程中常常添加一定量的水蒸气，其目的是_________________________________________________________________________；研究发现，所得平衡混合气体中H2的体积分数随变化如图所示，试解释该曲线先变大后减小的原因：_____________________________________________________________________________ 2．使原混合体系中气体的分压减小，有利于平衡正向移动，从而提升原料的转化率　 根据CH3OCH3(g)＋O2(g)===2CO(g)＋3H2(g)反应特点，＝0.5时与反应物的化学计量数相等，所以当<0.5时，随着逐渐增大，该反应会正向移动，平衡混合气体中H2的体积分数会随着增大；当>0.5时，O2会有剩余，另外过量的O2会与H2发生副反应生成H2O，H2的体积分数会减小 3．我国科研人员研究出了用活性炭对汽车尾气中NO处理的方法：C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)　ΔH<0。在恒压密闭容器中加入足量的活性炭和一定量的NO气体，反应相同时间时，测得NO的转化率α(NO)随温度的变化关系如图所示： 由图可知，温度低于1 050 K时，NO的转化率随温度升高而增大，原因是_____________________________ __________________________________________________________ 3．温度低于1 050 K时，反应未达到平衡状态，随温度升高，反应速率加快，NO转化率增大 4．已知：Ⅰ．CO(g)＋ H2O(g)CO2(g) ＋H2(g) Ⅱ．CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) Ⅲ．CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g) ＋H2O(g) 如图为一定比例的CO2、H2；CO、H2；CO、CO2、H2三个反应体系下甲醇生成速率与温度的关系。 490 K时，曲线a与曲线b相比，CO的存在使甲醇生成速率增大，结合反应Ⅰ、Ⅲ分析原因：____________ ______________________________________________________________________________ 4．CO的存在促使反应Ⅰ正向进行，二氧化碳和氢气的量增加，水蒸气的量减少，有利于反应Ⅲ正向进行 解析：490 K时，曲线a与曲线b相比，CO的存在使甲醇生成速率增大，结合反应Ⅰ、Ⅲ分析，对于反应Ⅰ：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，CO是反应物，CO的存在促使反应Ⅰ正向进行，CO2和H2的量增加，水蒸气的量减少，有利于反应Ⅲ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)正向进行，所以CO的存在使甲醇生成速率增大。 5．现代制备乙烯常用乙烷氧化裂解法，主反应为C2H6(g)＋O2(g)C2H4(g)＋H2O(g)　ΔH＝－110 kJ·mol－1，反应时还会生成CH4、CO、CO2等副产物(副反应均为放热反应)，如图所示为温度对乙烷氧化裂解反应的影响。[乙烯选择性＝×100%；乙烯收率＝乙烷转化率×乙烯选择性] (1)乙烷转化率随温度的升高而升高的原因是____________________________________，反应的最佳温度为_____ A．650 ℃ B．700 ℃ C．775 ℃ D．850 ℃ (2)工业上，保持体系总压强恒定在100 kPa下进行该反应，且通常在乙烷和氧气的混合气体中掺入惰性气体(惰性气体的体积分数为70%)，掺入惰性气体的目的是________________ 5．(1)温度升高，反应速率增大，转化率增大　D (2)促使平衡正向移动 解析：(1)放热反应，温度升高，平衡逆向移动，转化率降低，但此处转化率随温度升高而升高，说明反应均未达到平衡状态，则转化率受反应速率影响，随温度升高，反应速率增大，转化率增大。对比选项中4个温度发现，850 ℃下，对应乙烷的转化率较高，乙烯的选择性较高，副产物相对较少，且乙烯收率较高。 (2)该反应的正反应是气体分子数增大的反应，恒压条件下充入惰性气体相当于增大容器体积，降低体系压强，有利于平衡正向移动，提高反应物的转化率。 6．向一体积恒定盛有催化剂的密闭容器中充入一定量的NH3和O2，测得一定时间内NO的产率与温度(T)的关系如图所示，该反应的ΔH________0(填“>”或“<”)，温度低于T1 ℃时，NO的产率________(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率，理由为___________________________________________________________________ 6．< 不是　该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，NO的平衡产率减小 解析：氨催化氧化反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，NO的平衡产率减小，因此温度低于T1℃时，NO的产率不是平衡产率。(3)活化能与产率无关，a项错误；根据题意，升高温度可能发生副反应导致NO的产率降低，b项正确；该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，NO的产率降低，c项正确；升高温度，平衡常数减小，d项错误。 7．CO2(g)＋2H2O(g)CH4(g)＋2O2(g)　ΔH＝＋802 kJ·mol－1。将一定量的CO2(g)和H2O(g)充入10 L密闭容器中，分别在催化剂M、N的作用下发生上述反应，CH4(g)的产量(n)与光照时间(t)和温度(T)变化的关系如图1所示。 根据图1判断，T1________(填“＞”“＜”或“＝”)T2，理由为__________________________________________。催化剂的催化效果：M________(填“强于”或“弱于”)N 7．＞　该反应为吸热反应，温度升高，CH4的产量增大　弱于 8．丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。C4H10(g)===C4H8(g)＋H2(g)　ΔH＝＋123 kJ·mol－1。图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在590 ℃之前随温度升高而增大的原因可能是________________ ___________________；590 ℃之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是________________________________ 8．升高温度有利于反应向吸热方向进行　升高温度时，反应速率加快　丁烯高温裂解生成短碳链烃类 9．已知H2S高温热分解制H2的反应如下：2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)。在恒容密闭容器中，控制不同温度进行H2S的分解实验。 以H2S的起始浓度均为c mol·L－1测定H2S的转化率，结果如图所示。图中曲线a为H2S的平衡转化率与温度关系曲线，曲线b表示不同温度下反应经过相同时间且未达到化学平衡时H2S的转化率。请说明随温度的升高，曲线b向曲线a逼近的原因：_____________________________________________ 9．温度升高，反应速率加快，达到平衡所需的时间缩短，故曲线b向曲线a靠近 解析：弄清两条曲线表示的含义，温度低时，H2S转化率相差较大，温度高时，H2S转化率几乎相等，说明温度高时，在该段时间里已经达到平衡。 10．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，反应如下： 4H2(g)＋2CO(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)，有研究者在压强为5.00 MPa的条件下，将H2和CO反应直接制备二甲醚，结果如下图所示，其中CO的转化率随温度升高而降低的原因是__________________________________ 10．反应放热，温度升高，平衡左移 反应原理综合题 1．水煤气变换[CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)]是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题： （1）Shibata曾做过下列实验：①使纯H2缓慢地通过处于721 ℃下的过量氧化钴CoO(s)，氧化钴部分被还原为金属钴Co(s)，平衡后气体中H2的物质的量分数为0.0250。 ②在同一温度下用CO还原CoO(s)，平衡后气体中CO的物质的量分数为0.0192。 根据上述实验结果判断，还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO_________H2（填“大于”或“小于”）。 （2）721 ℃时，在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合，采用适当的催化剂进行反应，则平衡时体系中H2的物质的量分数为_________（填标号）。 A．＜0.25 B．0.25 C．0.25~0.50 D．0.50 E．＞0.50 （3）我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用❉标注。 可知水煤气变换的ΔH________0（填“大于”“等于”或“小于”），该历程中最大能垒（活化能）E正=_________eV，写出该步骤的化学方程式_______________________。 （4）Shoichi研究了467 ℃、489 ℃时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系（如下图所示），催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的和相等、和相等。 计算曲线a的反应在30~90 min内的平均速率(a)=___________kPa·min−1。467 ℃时和随时间变化关系的曲线分别是___________、___________。489 ℃时和随时间变化关系的曲线分别是___________、___________。 【答案】（1）大于 （2）C （3）小于 2.02 COOH*+H*+H2O*COOH*+2H*+OH*（或H2O*H*+OH*） （4）0.0047 b c a d 【解析】（1）H2还原氧化钴的方程式为：H2(g)＋CoO(s)Co(s)＋H2O(g)；CO还原氧化钴的方程式为：CO(g)＋CoO(s)Co(s)＋CO2(g)，平衡时H2还原体系中H2的物质的量分数（）高于CO还原体系中CO的物质的量分数（），故还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO大于H2； （2）721 ℃时，在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合，可设其物质的量为1mol，则 CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) 起始（mol） 1 1 0 0 转化（mol） x x x x 平衡（mol） 1-x 1-x x x 则平衡时体系中H2的物质的量分数=，因该反应为可逆反应，故x<1，可假设二者的还原倾向相等，则x=0.5，由（1）可知CO的还原倾向大于H2，所以CO更易转化为H2，故x>0.5，由此可判断最终平衡时体系中H2的物质的量分数介于0.25~0.50，故答案为C； （3）根据水煤气变换[CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)]并结合水煤气变换的反应历程相对能量可知，CO(g)+H2O(g)的能量（-0.32eV）高于CO2(g)+H2(g)的能量（-0.83eV），故水煤气变换的ΔH小于0；活化能即反应物状态达到活化状态所需能量，根据变换历程的相对能量可知，最大差值为： 其最大能垒（活化能）E正=1.86-(-0.16)eV=2.02eV；该步骤的反应物为COOH+H+H2O＝COOH+2H+OH；因反应前后COOH和1个H未发生改变，也可以表述成H2O＝H+OH； （4）由图可知，30~90 min内a曲线对应物质的分压变化量Δp=（4.08-3.80）kPa=0.28 kPa，故曲线a的反应在30~90 min内的平均速率(a)==0.0047 kPa·min−1；由（2）中分析得出H2的物质的量分数介于0.25~0.5，CO的物质的量分数介于0~0.25，即H2的分压始终高于CO的分压，据此可将图分成两部分： 由此可知，a、b表示的是H2的分压，c、d表示的是CO的分压，该反应为放热反应，故升高温度，平衡逆向移动，CO分压增加，H2分压降低，故467 ℃时PH2和PCO随时间变化关系的曲线分别是b、c；489 ℃时PH2和PCO随时间变化关系的曲线分别是a、d。 2．【2018新课标Ⅰ卷】采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术，在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题： （1）1840年 Devil用干燥的氯气通过干燥的硝酸银，得到N2O5，该反应的氧化产物是一种气体，其分子式为___________。 （2）F. Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25℃时N2O5（g）分解反应： 其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示（t=∞时，N2O5（g）完全分解）： t/min 0 40 80 160 260 1300 1700 ∞ p/kPa 35.8 40.3 42.5 45.9 49.2 61.2 62.3 63.1 ①已知：2N2O5（g）2N2O4（g）+O2（g） ΔH1=−4.4 kJ·mol−1 2NO2（g） N2O4（g） ΔH 2=−55.3 kJ·mol−1 则反应N2O5（g）=2NO2（g）+O2（g）的ΔH =_______ kJ·mol−1。 ②研究表明，N2O5（g）分解的反应速率v=2×10−3×（kPa·min−1）。t=62 min时，测得体系中 =2.9 kPa，则此时的=________ kPa，v=_______ kPa·min−1。 ③若提高反应温度至35℃，则N2O5（g）完全分解后体系压强p∞（35℃）____63.1 kPa（填“大于”“等于”或“小于”），原因是________。 ④25℃时N2O4（g）2NO2（g）反应的平衡常数Kp=_______kPa（Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数）。 （3）对于反应2N2O5（g）→4NO2（g）+O2（g），R.A.Ogg提出如下反应历程： 第一步 N2O5NO3+NO2 快速平衡 第二步 NO2+NO3→NO+NO2+O2 慢反应 第三步 NO+NO3→2NO2 快反应 其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是__________（填标号）。 A．v（第一步的逆反应）>v（第二步反应） B．反应的中间产物只有NO3 C．第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效 D．第三步反应活化能较高 【答案】（1）O2 （2）53.1 30.0 6.0×10－2 大于 温度提高，体积不变，总压强提高；NO2二聚为放热反应，温度提高，平衡左移，体系物质的量增加，总压强提高 13.4 （3）AC 【解析】（1）氯气在反应中得到电子作氧化剂，硝酸银中只有氧元素化合价会升高，所以氧化产物是氧气，分子式为O2； （2）①已知：ⅰ、2N2O5(g)＝2N2O4(g)+O2(g) △H1＝－4.4kJ/mol ⅱ、2NO2(g)＝N2O4(g) △H2＝－55.3kJ/mol 根据盖斯定律可知ⅰ÷2－ⅱ即得到N2O5(g)＝2NO2(g)+1/2O2(g) △H1＝＋53.1kJ/mol； ②根据方程式可知氧气与消耗五氧化二氮的物质的量之比是1:2，又因为压强之比是物质的量之比，所以消耗五氧化二氮减少的压强是2.9kPa×2＝5.8kPa，则此时五氧化二氮的压强是35.8kPa－5.8kPa＝30.0kPa，因此此时反应速率v＝2.0×10－3×30＝6.0×10－2（kPa·min－1）； ③由于温度升高，容器容积不变，总压强提高，且二氧化氮二聚为放热反应，温度提高，平衡左移，体系物质的量增加，总压强提高，所以若提高反应温度至35℃，则N2O5(g)完全分解后体系压强p∞(35℃)大于63.1 kPa。 ④根据表中数据可知五氧化二氮完全分解时的压强是63.1kPa，根据方程式可知完全分解时最初生成的二氧化氮的压强是35.8kPa×2＝71.6 kPa，氧气是35.8kPa÷2＝17.9 kPa，总压强应该是71.6 kPa+17.9 kPa＝89.5 kPa，平衡后压强减少了89.5 kPa－63.1kPa＝26.4kPa，所以根据方程式2NO2(g)N2O4(g)可知平衡时四氧化二氮对应的压强是26.4kPa，二氧化氮对应的压强是71.6 kPa－26.4kPa×2＝18.8kPa，则反应的平衡常数。 （3）A、第一步反应快，所以第一步的逆反应速率大于第二步的逆反应速率，A正确；[来源:学+B、根据第二步和第三步可知中间产物还有NO，B错误；C、根据第二步反应生成物中有NO2可知NO2与NO3的碰撞仅部分有效，C正确；D、第三步反应快，所以第三步反应的活化能较低，D错误。答案选AC。 3．【2015新课标Ⅰ卷】碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。回答下列问题： （1）大量的碘富集在海藻中，用水浸取后浓缩，再向浓缩液中加MnO2和H2SO4，即可得到I2，该反应的还原产物为____________。 （2）上述浓缩液中含有I-、Cl-等离子，取一定量的浓缩液，向其中滴加AgNO3溶液，当AgCl开始沉淀时，溶液中为：_____________，已知Ksp（AgCl）=1.8×10-10，Ksp（AgI）=8.5×10-17。 （3）已知反应2HI(g) ===H2(g) + I2(g)的ΔH= +11kJ·mol－1，1mol H2(g)、1mol I2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436kJ、151kJ的能量，则1molHI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为______________kJ。 （4）Bodensteins研究了下列反应：2HI(g)H2(g) + I2(g) 在716K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表： t/min 0 20 40 60 80 120 x(HI) 1 0.91 0.85 0.815 0.795 0.784 x(HI) 0 0.60 0.73 0.773 0.780 0.784 ① 根据上述实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为：___________。 ② 上述反应中，正反应速率为v正= k正·x2(HI)，逆反应速率为v逆=k逆·x(H2)·x(I2)，其中k正、k逆为速率常数，则k逆为________(以K和k正表示)。若k正 = 0.0027min-1，在t=40min时，v正=__________min-1 ③ 由上述实验数据计算得到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】（1）MnSO4； （2） 4.7×10-7； （3） 299 （4）①；②k逆= k正/K ；1.95×10-3；③ A、E 【解析】（1）问中根据氧化还原反应方程式来判断还原产物是中学常规考法，迁移实验室制氯气的原理可得MnSO4。 （2） 体系中既有氯化银又有碘化银时，存在沉淀转化平衡：AgI(s) +Cl－ AgCl(s) +I－。 分子、分母同时乘以，有：，将Ksp（AgCl）=1.8×10-10，Ksp（AgI）=8.5×10-17代入得：。 （3） 键能一般取正值来运算，ΔH=E（反应物键能总和）－E（生成物键能总和）；设1molHI（g）分子中化学键断裂时需吸收的能量为xkJ，代入计算：+11=2x－（436+151） x =299 （4） ①问中的反应是比较特殊的，反应前后气体体积相等，不同的起始态很容易达到等效的平衡状态。大家注意表格中的两列数据是正向和逆向的两组数据。 716K时，取第一行数据计算：2HI（g）H2（g）+I2（g） n（始）（取1mol） 1 0 0 Δn （0.216） （0.108） （0.108） n（平） 0.784 （0.108） （0.108） 化学平衡常数为 本小题易错点：计算式会被误以为是表达式。 ②问的要点是：平衡状态下，v正= v逆，故有：k正·x2(HI) = k逆·x(H2)·x(I2) 变形：k正/ k逆=｛ x(H2)·x(I2)｝/ x2(HI)=K 故有： k逆= k正/K 5 问看似很难，其实注意到升温的两个效应（加快化学反应速率、使平衡移动）即可突破：先看图像右半区的正反应，速率加快，坐标点会上移；平衡（题中已知正反应吸热）向右移动，坐标点会左移。综前所述，找出A点。同理可找出E点。 真题＋模拟： 1．（2025·湖南·高考真题）在温和条件下，将转化为烃类具有重要意义。采用电化学-化学串联催化策略可将高选择性合成，该流程示意图如下： 回答下列问题： (1)电解池中电极M与电源的 极相连。 (2)放电生成的电极反应式为 。 (3)在反应器中，发生如下反应： 反应i： 反应ii： 计算反应的 ，该反应 (填标号)。 A．高温自发    B．低温自发    C．高温低温均自发    D．高温低温均不自发 (4)一定温度下，和(体积比为)按一定流速进入装有催化剂的恒容反应器(入口压强为)发生反应i和ii．有存在时，反应ii的反应进程如图1所示。随着x的增加，的转化率和产物的选择性(选择性)如图2所示。 根据图1，写出生成的决速步反应式 ；的选择性大于的原因是 。 ②结合图2，当时，混合气体以较低的流速经过恒容反应器时，反应近似达到平衡，随着x的增大，的转化率减小的原因是 ；当时，该温度下反应ii的 (保留两位小数)。 1．(1)正 (2) (3) ﹣126 B (4) 由生成时，活化能较大，反应速率慢 随着x的增大，CO的分压增大，对于反应i和反应ii相当于减压，反应i和反应ii平衡均逆向移动，所以的转化率减小 0.16 【详解】（1）由图可知，N电极上CO转化为C2H4，C元素化合价下降，发生还原反应，N为阴极，则M为阳极，与电源正极相连； （2）CO发生得电子的还原反应转化为C2H4，电解液是碱性环境，电极反应为：； （3）根据盖斯定律，反应ii－反应i即可得到目标反应，则，该反应是熵减的放热反应，则依据反应能自发进行，则低温下自发进行，选B； （4）总反应的反应速率由慢反应决定，故决速步是反应最慢的步骤，由图可知，TSⅡ的垒能最大，该步骤是决速步骤，反应式为；由图可知，由生成时，活化能较大，反应速率慢，所以的选择性大于； 当x≥2时，由题意可知，该过程近似认为是平衡状态，则增大CO的分压，相当于减压，反应i和反应ii平衡均逆向移动，所以的转化率减小； 当x=2时，的转化率为90%，的选择性为80%，设初始投料：CO：2mol、C2H4：2mol、H2：1mol，则、、、，气体总物质的量为(2+0.72+0.18+0.2+0.28)mol=3.38mol，此时压强为，、、，反应ii的Kp=。 2．（2024·湖南·高考真题）丙烯腈()是一种重要的化工原料。工业上以为载气，用作催化剂生产的流程如下： 已知：①进料混合气进入两釜的流量恒定，两釜中反应温度恒定： ②反应釜Ⅰ中发生的反应： ⅰ：   ③反应釜Ⅱ中发生的反应： ⅱ：   ⅲ：   ④在此生产条件下，酯类物质可能发生水解。 回答下列问题： (1)总反应 (用含、、和的代数式表示)； (2)进料混合气中，出料中四种物质(、、、)的流量，(单位时间内出料口流出的物质的量)随时间变化关系如图： ①表示的曲线是 (填“a”“b”或“c”)； ②反应釜Ⅰ中加入的作用是 。 ③出料中没有检测到的原因是 。 ④反应后，a、b、c曲线对应物质的流量逐渐降低的原因是 。 (3)催化剂再生时会释放，可用氨水吸收获得。现将一定量的固体(含水)置于密闭真空容器中，充入和，其中的分压为，在℃下进行干燥。为保证不分解，的分压应不低于 (已知  分解的平衡常数)； (4)以为原料，稀硫酸为电解液，Sn作阴极，用电解的方法可制得，其阴极反应式 。 2．(1)ΔH1+ΔH2+ΔH3 (2) c 抑制酯的水解从而提高产率 反应iii的速率远大于反应ii 反应时间过长，催化剂中毒活性降低，反应速率降低，故产物减少 (3)40 (4)Sn+4CH2=CHCN+4e-+4H+=Sn(CH2CH2CN)4 【分析】工业上以N2为载气，用TiO2作催化剂，由HOCH2CH2COOC2H5和C2H5OH为进料气体生产CH2=CHCN，在反应釜I中发生反应i：HOCH2CH2COOC2H5(g)→CH2=CHCOOC2H5(g)+H2O(g)，加入NH3后，在反应釜Ⅱ中发生反应ii：CH2=CHCOOC2H5(g)+NH3(g)→CH2=CHCONH2(g)+C2H5OH(g)，反应iii：CH2=CHCONH2(g)→CH2=CHCN(g)+H2O(g)，故产物的混合气体中有CH2=CHCN、未反应完的C2H5OH、CH2=CHCOOC2H5(g)和水； 【详解】（1）根据盖斯定律，总反应HOCH2CH2COOC2H5(g)+NH3(g)→CH2=CHCN(g)+C2H5OH(g)+2H2O(g)可以由反应i+反应ii+反应iii得到，故ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3； （2）①根据总反应HOCH2CH2COOC2H5(g)+NH3(g)→CH2=CHCN(g)+C2H5OH(g)+2H2O(g)，设进料混合气中n(HOCH2CH2COOC2H5)=1mol，n(C2H5OH)=2mol，出料气中CH2=CHCOOC2H5含量很少，则生成CH2=CHCN(g)、C2H5OH(g)物质的量约为1mol，生成H2O(g)的物质的量约为2mol，故出料气中C2H5OH(g)物质的量共约3mol，故出料气中CH2=CHCN、C2H5OH、H2O物质的量之比约为1:3:2，故曲线c表示CH2=CHCN的曲线； ②反应釜Ⅰ中发生反应i生成丙烯酸乙酯和水，若丙烯酸乙酯水解会生成乙醇，因此，加入C2H5OH可以抑制酯的水解从而提高产率； ③反应釜Ⅱ中发生的两个反应是竞争反应，其选择性由速率决定，出料中没有检测到CH2=CHCONH2的原因是：反应iii的速率远大于反应ii； ④反应11h后，a、b、c曲线对应物质的流量逐渐降低的原因是反应时间过长，催化剂中毒活性降低，反应速率降低，故产物减少； （3）0.72g水的物质的量为0.04mol，故p(H2O)=2.5×102kPa⋅mol−1×n(H2O)=10kPa，NH4HCO3分解的反应式为NH4HCO3=NH3↑+CO2↑+H2O↑，故NH4HCO3分解的平衡常数Kp=p(NH3)p(CO2)p(H2O)=4×104(kPa)3，解得p(NH3)=40kPa，故为保证NH4HCO3不分解，NH3的分压应不低于40kPa； （4）Sn(CH2CH2CN)4是有机化合物，与水不溶，水中不电离，以CH2=CHCN为原料在Sn做的阴极得电子制得Sn(CH2CH2CN)4，故阴极的电极反应式为Sn+4CH2=CHCN+4e-+4H+=Sn(CH2CH2CN)4。 3．（2023·湖南·高考真题）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： ① ② ③ 计算反应④的△H4= kJ/mol； (2)在某温度、100 kPa下，向反应器中充入1 mol气态乙苯发生反应④，其平衡转化率为50%，欲将平衡转化率提高至75%，需要向反应器中充入 mol水蒸气作为稀释气(计算时忽略副反应)； (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： ⑤ ⑥ 以上反应体系中，芳香烃产物苯乙烯、苯和甲苯的选择性S()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 ；    (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 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C6H5CH2·，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)。 3．(1)+118 (2)5 (3) 甲苯 主反应生成的氢气可以作为第二生成甲苯的反应物，促进第二个副反应平衡正向移动 (4)BD (5)C6H5CH2I (6)K∙Ksp 【详解】（1）根据盖斯定律，将①-②-③可得C6H5C2H5(g)C6H5CH=CH2(g)+H2(g) ∆H4=-4386.9 kJ/mol-(-4263.1 kJ/mol)-(-241.8 kJ/mol)=+118 kJ/mol； （2）设充入H2O(g)物质的量为x mol；在某温度、100 kPa下，向反应器中充入1 mol气态乙苯发生反应④。乙苯的平衡转化率为50%，可列三段式，此时平衡时混合气体总物质的量为1.5 mol，此时容器的体积为V；当乙苯的平衡转化率为75%，可列三段式，此时乙苯、苯乙烯、H2物质的量之和为1.75 mol，混合气的总物质的量为(1.75+x)mol，在恒温、恒压时，体积之比等于物质的量之比，此时容器的体积为；两次平衡温度相同，则平衡常数相等，则=，解得x=5； （3）生成苯乙烯的反应④为主反应，反应⑤⑥为副反应，则苯乙烯的选择性最高，主反应生成的氢气可以作为第二生成甲苯的反应物，促进第二个副反应平衡正向移动，故a代表苯乙烯的选择性，b代表甲苯的选择性； （4）A．测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪，即用X射线衍射技术可测定Fe2O3晶体结构，A正确； B．催化剂不能使平衡发生移动，因此不能改变乙苯的平衡转化率，B错误； C．催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，故Fe2O3可降低乙苯脱氢反应的活化能，C正确； D．催化剂颗粒大小会影响接触面积，会影响反应速率，D错误； 故合理选项是BD。 （5）原子半径：I＞Br＞Cl，因此化学键的键长：C—I键＞C—Br键＞C—Cl键，键长越短，化学键就越容易断裂，该化学键的键能就越大，故键能：C—Cl键＞C—Br键＞C—I键，因此C—I键最易断裂，则C6H5CH2I更易生成自由基，因此活性最高的是C6H5CH2I； （6）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在水中的溶度积常数Ksp(CuBr)=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。 4．（2022·湖南·高考真题）2021年我国制氢量位居世界第一，煤的气化是一种重要的制氢途径。回答下列问题： (1)在一定温度下，向体积固定的密闭容器中加入足量的和，起始压强为时，发生下列反应生成水煤气： Ⅰ. Ⅱ. ①下列说法正确的是 ； A．平衡时向容器中充入惰性气体，反应Ⅰ的平衡逆向移动 B．混合气体的密度保持不变时，说明反应体系已达到平衡 C．平衡时的体积分数可能大于 D．将炭块粉碎，可加快反应速率 ②反应平衡时，的转化率为，CO的物质的量为。此时，整个体系 (填“吸收”或“放出”)热量 kJ，反应Ⅰ的平衡常数 (以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。 (2)一种脱除和利用水煤气中方法的示意图如下： ①某温度下，吸收塔中溶液吸收一定量的后，，则该溶液的 (该温度下的)； ②再生塔中产生的离子方程式为 ； ③利用电化学原理，将电催化还原为，阴极反应式为 。 4．(1) BD 吸收 31.2 (2) 10 2CO2↑++H2O 2CO2+12e-+12H+=C2H4+4H2O、AgCl+e-=Ag+Cl- 【详解】（1）①A．在恒温恒容条件下，平衡时向容器中充入惰性气体不能改变反应混合物的浓度，因此反应Ⅰ的平衡不移动，A说法不正确； B．在反应中有固体C转化为气体，气体的质量增加，而容器的体积不变，因此气体的密度在反应过程中不断增大，当混合气体的密度保持不变时，说明反应体系已达到平衡，B说法正确； C．若C(s)和H2O(g)完全反应全部转化为CO2(g)和H2(g)，由C(s)+ 2H2O(g) = CO2(g)+ 2H2(g)可知，H2的体积分数的极值为，由于可逆反应只有一定的限度，反应物不可能全部转化为生成物，因此，平衡时H2的体积分数不可能大于，C说法不正确； D．将炭块粉碎可以增大其与H2O(g)的接触面积，因此可加快反应速率，D说法正确； 综上所述，相关说法正确的是BD。 ②反应平衡时，H2O(g)的转化率为50%，则水的变化量为0.5mol，水的平衡量也是0.5mol，由于CO的物质的量为0.1mol，则根据O原子守恒可知CO2的物质的量为0.2mol，生成0.2mol CO2时消耗了0.2mol CO，故在反应Ⅰ实际生成了0.3molCO。根据相关反应的热化学方程式可知，生成0.3mol CO要吸收热量39.42kJ ，生成0.2mol CO2要放出热量8.22kJ此时，因此整个体系吸收热量39.42kJ-8.22kJ=31.2kJ；由H原子守恒可知，平衡时H2的物质的量为0.5mol，CO的物质的量为0.1mol，CO2的物质的量为0.2mol，水的物质的量为0.5mol，则平衡时气体的总物质的量为0.5mol+0.1mol+0.2mol+0.5mol=1.3mol，在同温同体积条件下，气体的总压之比等于气体的总物质的量之比，则平衡体系的总压为0.2MPa1.3=0.26MPa，反应I（C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)）的平衡常数Kp= 。 （2）①某温度下,吸收塔中K2CO3溶液吸收一定量的CO2后，c():c()=1:2，由可知，=，则该溶液的pH=10； ②再生塔中KHCO3受热分解生成K2CO3、H2O和CO2，该反应的离子方程式为2CO2↑++H2O； ③利用电化学原理，将CO2电催化还原为C2H4，阴极上发生还原反应，阳极上水放电生成氧气和H+，H+通过质子交换膜迁移到阴极区参与反应生成乙烯，铂电极和Ag/AgCl电极均为阴极，在电解过程中AgCl可以转化为Ag，则阴极的电极反应式为2CO2+12e-+12H+=C2H4+4H2O、AgCl+e-=Ag+Cl-。 5．（2021·湖南·高考真题）氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过下面两种方法由氨气得到氢气。 方法I：氨热分解法制氢气 相关化学键的键能数据 化学键 键能 946 436.0 390.8 一定温度下，利用催化剂将分解为和。回答下列问题： (1)反应 ； (2)已知该反应的，在下列哪些温度下反应能自发进行？ (填标号) A．25℃    B．125℃    C．225℃    D．325℃ (3)某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下，将通入3L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200kPa)，各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。 ①若保持容器体积不变，时反应达到平衡，用的浓度变化表示时间内的反应速率 (用含的代数式表示) ②时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变，图中能正确表示压缩后分压变化趋势的曲线是 (用图中a、b、c、d表示)，理由是 ； ③在该温度下，反应的标准平衡常数 。(已知：分压=总压×该组分物质的量分数，对于反应，，其中，、、、为各组分的平衡分压)。 方法Ⅱ：氨电解法制氢气 利用电解原理，将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。 (4)电解过程中的移动方向为 (填“从左往右”或“从右往左”)； (5)阳极的电极反应式为 。 5． +90.8 CD b 开始体积减半，N2分压变为原来的2倍，随后由于加压平衡逆向移动，N2分压比原来2倍要小 0.48 从右往左 2NH3-6e-+6OH-= N2+6H2O 【详解】(1) 根据反应热=反应物的总键能-生成物的总键能，2NH3(g)N2(g)+3H2(g)，=390.8kJmol-1-(946 kJmol-1+436.0kJmol-1)= +90.8kJmol-1，故答案为：+90.8； (2)若反应自发进行，则需△H-T△S<0，T>==456.5K，即温度应高于(456.5-273)℃=183.5℃，CD符合，故答案为：CD； (3)①设t1时达到平衡，转化的NH3的物质的量为2x，列出三段式： 根据同温同压下，混合气体的物质的量等于体积之比，=，解得x=0.02mol，(H2)==molL-1min-1，故答案为：； ②t2时将容器体积压缩到原来的一半，开始N2分压变为原来的2倍，随后由于加压平衡逆向移动，N2分压比原来2倍要小，故b曲线符合，故答案为：b；开始体积减半，N2分压变为原来的2倍，随后由于加压平衡逆向移动，N2分压比原来2倍要小； ③由图可知，平衡时，NH3、N2、H2的分压分别为120 kPa、40 kPa、120 kPa，反应的标准平衡常数==0.48，故答案为：0.48； (4)由图可知，通NH3的一极氮元素化合价升高，发生氧化反应，为电解池的阳极，则另一电极为阴极，电解过程中OH-移向阳极，则从右往左移动，故答案为：从右往左； (5)阳极NH3失电子发生氧化反应生成N2，结合碱性条件，电极反应式为：2NH3-6e-+6OH-= N2+6H2O，故答案为：2NH3-6e-+6OH-= N2+6H2O。 6．（2025·湖南·模拟预测）丙烯腈(，结构简式为)在农药、香料、金属缓蚀剂、液晶材料等方面应用广泛。 Ⅰ．氨氧化法是生产丙烯腈的重要方法，其制备原理如下： 主反应：   (1)已知：一定温度下，由元素的最稳定单质生成1mol纯物质的热效应称为该物质的摩尔生成焓。部分物质的摩尔生成焓如表所示。 物质 摩尔生成焓/() 0 则 ，该反应在 (填“高温”“低温”或“任意温度”)下能自发进行。 (2)丙烯腈分子中键与键的数目之比为 。 (3)恒温恒容条件下，下列选项表明主反应一定达到平衡状态的是___________(填标号)。 A．容器内混合气体的密度不再变化 B．断裂键的同时形成键 C．容器内压强不再变化 D． (4)，向压强为pMPa的恒压密闭容器中，通入1mol丙烯、1mol氨气和3mol氧气发生反应[同时有副反应发生]，达到平衡时，容器内有和(丙烯醛，g)。 ①平衡时，的分压 (分压=总压×物质的量分数，用含a、b、p的代数式表示)。 ②该温度下，副反应的 (用含a、b的代数式表示)。 ③实际生产中若充入一定量(不参与反应)，可提高丙烯腈的平衡产率，原因为 。 Ⅱ．在催化剂作用下，丙烯酸乙酯与氨气反应也可以制得丙烯腈，反应机理如图1。 (5)实验过程中几乎检测不到(g)的存在，其可能的原因为 。 Ⅲ．乙腈是丙烯腈生产中的主要副产品，乙胺是乙腈加氢的产物，某研究团队设计以富含氧空位(OVs)的纳米阵列负载单原子为电极，利用电化学方法合成乙胺。其装置如图2所示。 (6)写出阴极的电极反应式： 。 6．(1) -515 任意温度 (2)2：1 (3)CD (4) 恒压体系，充入不参与反应的气体，反应物浓度减小，平衡向浓度增大的一方移动，即向反应物气体的化学计量数增大的一方移动 (5)第一步具有较大能垒，反应速率较慢，第二步反应能垒较小，反应速率较快 (6)CH3CN+4e-+4H+=CH3CH2NH2 【详解】（1），反应气体体积增加，，则，任意温度下均能自发进行； （2）CH2=CHC≡N中C=C包括1个σ键和1个键，C-C和C-H均为σ键，共有4个σ键，C≡N包括1个σ键和2个键，σ键和键的数目之比为6：3=2：1； （3）A．反应均为气体，混合气体质量不变，反应在恒容条件进行，则混合气体密度不变，密度是定值，密度不变不能判断反应达到平衡状态，故A错误； B．任意时刻断裂键的同时均形成键，故B错误； C．反应前后气体物质的量变化导致压强变化，当压强不再变化时说明反应达平衡，故C正确； D．正、逆反应速率相等时达到平衡，即，任意时刻反应速率比等于计量系数之比，即，则平衡时，故D正确； 故答案为CD； （4）根据已知，平衡时C3H6、NH3、O2、C3H3N、C3H4O、H2O的物质的量分别为(1-a-b)mol、(1-a)mol、、amol、bmol、(3a+b)mol，则平衡时C3H6(g)的分压为：；副反应的；充入不参与反应的气体，由于体系压强不变，所以反应物浓度减小，所以平衡向浓度增大的一方移动，即向反应物气体的化学计量数增大的一方移动，正反应计量系数增加，副反应计量系数不变，则加入氮气，丙烯腈产率增加，丙烯醛产率不变； （5）实验过程中几乎检测不到(g)的存在，其可能的原因为：第一步具有较大能垒，反应速率较慢，第二步反应的能垒较小，反应速率快； （6）阴极为乙腈得电子生成乙胺，电极反应式为CH3CN+4e-+4H+=CH3CH2NH2。 7．（2025·湖南·模拟预测）TAME常用作汽油添加剂。在催化剂作用下，可通过甲醇与烯烃的液相反应制得，体系中同时存在如下反应：反应Ⅰ：；反应Ⅱ：；反应Ⅲ：；回答下列问题： (1)反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的平衡常数(指用平衡时各物质的物质的量分数来代替该物质的浓度计算的平衡常数)与温度T的变化关系如图1所示。据图判断，A和B中相对稳定的是 (填“A”或“B”)。的数值范围是 (填标号)。 a．    b．    c．0~1    d． (2)为研究上述反应体系的平衡关系，向某反应容器中加入，控制温度T=，物质的量分数x(A)、x(B)和随时间t的变化如图2所示。时刻达平衡，则图中表示x(A)变化的曲线是 (填“a”“b”或“c”)；时刻 ，反应Ⅰ的平衡常数 (保留两位有效数字)。 (3)可通过电化学还原二氧化碳的方法制备甲醇，电解原理如图3所示。已知：双极膜由阳离子交换膜和阴离子交换膜构成，在直流电场的作用下，双极膜间解离成和，并向两极迁移。 a膜为 (填“阳”或“阴”)离子交换膜；催化电极上的电极反应式为 。 7．(1) B d (2) b 0.260 18.99 (3) 阴 CO2+6e-+6H+=CH3OH+H2O 【详解】（1）由平衡常数Kx与温度T变化关系曲线可知，反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的平衡常数的自然对数随温度升高(要注意横坐标为温度的倒数)而减小，说明3个反应均为放热反应，即ΔH1<0、ΔH2<0、ΔH3<0，因此，A的总能量高于B的总能量，能量越低越稳定，A和B中相对稳定的是B；由盖斯定律可知，Ⅰ-Ⅱ=Ⅲ，则ΔH1-ΔH2=ΔH3<0，因此ΔH1<ΔH2，由于放热反应的ΔH越小，其绝对值越大，则的数值范围是>1，选d； （2）则反应I放热比反应II多，因此在初始只含有TAME的体系中发生反应II吸热比反应I少，因此B的物质的量大于A，由于两个反应均生成甲醇，因此甲醇的物质的量最大，则时刻达平衡时x(CH3OH)>x(B)>x(A)，即图中表示x(A)变化的曲线是b；体系中总物质的量分数为1，则x(TAME)=1-x(A)-x(B)-x(CH3OH)=1-0.370-0.333-0.037=0.260；反应Ⅰ的平衡常数； （3）石墨电极有O2生成，发生氧化反应，催化电极上CO2→CH3OH，发生还原反应，故石墨电极为阳极，催化电极为阴极，根据阴离子向阳极移动可知，OH-离子通过a膜移向左室，故a膜为阴离子交换膜；催化电极为阴极，CO2发生得电子的还原反应生成CH3OH，阴极电极反应式为CO2+6e-+6H+=CH3OH+H2O。 8．（2025·湖南·三模）近年来，新兴科技产业对钒产品纯度要求越来越高，是由工业级制取高纯的重要中间体。回答下列问题： (1)工业上制备有以下两种方法，反应的热化学方程式和平衡常数如下： 方法i．氯化法：     方法ii．配碳氯化法：     反应的 (填含、的式子)；方法i在才能获得较高的反应速率，而方法ii在即可得到相同的反应速率，则活化能(方法i) (填“>”“<”或“=”)(方法ii)。 (2)在一定温度下向某恒容密闭容器中加入、，进行反应，起始时压强为，后达到平衡，测得的转化率为。则内，的反应速率 (用含的式子表示) ，的平衡产率为 ， (填含的计算式，用气体平衡分压代替平衡物质的量浓度进行计算)。 (3)在一定条件下，向恒容密闭容器中分别加入、和，仅发生方法ii的反应，反应进行时测得的转化率随温度和压强的变化如图所示。 ① (填“<”“>”或“=”) ；、、三点对应的平衡常数、，的大小关系为 。 ②的氯化在实际生产中控制反应温度为并向恒压体系中充入，试分析原因： 。 8．(1) (2) 60 (或其他合理答案) (3) 温度过低，反应速率较慢，经济效益低；温度过高，生产能耗大，成本提高；恒压时向体系中充入，相当于减小压强，有利于正向反应的进行，增大的转化率 【详解】（1）根据盖斯定律可知，目标反应等于(方法i－方法ii)，则的；方法i在才能获得较高的反应速率，而方法ii在即可得到相同的反应速率，活化能越大，反应进行时所需温度越高，故活化能(方法i)(方法ii)； （2）由题可知，在恒容密闭容器中，起始压强为，起始加入、，列三段式： 平衡时，气体总物质的量，气体总压强为，、、的分压依次为、、。初始投入的气体只有，故，内，的反应速率，的平衡产率，。 （3）①由题可知，此反应为放热反应，温度升高，平衡会逆向移动，的平衡转化率降低，但反应进行时测得的转化率随温度升高而增大，故关系图中的转化率并不是的平衡转化率，当反应未达平衡时，压强越小，反应速率越慢，的转化率越小，故压强；平衡常数只和温度有关，a、b温度相同，，c点温度高，温度升高，平衡会逆向移动，平衡常数减小，故； ②氯化过程中，由图可知，实际生产中若温度过低，反应速率较慢，经济效益低；若温度过高，生产能耗大，成本提高；恒压时向体系中充入，相当于减小反应体系的压强，有利于正向反应的进行，增大的转化率。 9．（2025·湖南·三模）天然气是重要的化工原料，可以制备乙烯、乙炔、乙二醇等多种化工产品。按要求回答下列问题： I．    ①     ②   ③ (1)反应③在 (填“低温”“高温”或“任意温度”)下自发进行，且 (用含的代数式表示)。 (2)反应②的速率方程为，(为正、逆反应速率常数)。其他条件相同，达到平衡时，达到平衡时。由此推知，(填“>”“<”或“=”)。 (3)某温度下，一定容积的密闭容器中，通入一定量的甲烷。若只发生反应①和②，当容器中密度不改变， (填“能”或“不能”)说明达到平衡。若初始容器的总压强为p，平衡后总压强为1.25p，且氢气的分压为0.42p，则甲烷的转化率为 。 II．通过光电化学转化(Photoelectrochemical)可制乙二醇，在某催化剂作用下该反应的机理如图所示。图中表示催化剂被光激发出电子之后产生的空穴。 (4)若加入重水，则产物中含有核素D的产物有 。 III．甲烷可以制备尿素。 (5)①尿素与正烷烃形成超分子包合物．尿素中各种元素的电负性由大到小的顺序为 。 ②尿素分子通过氢键有序地组合成具有蜂窝状六角形通道结构的接受体，如图(a)所示。正烷烃分子作为底物填入通道之中，形成超分子包合物。图(b)为垂直于通道截面的结构。请从作用力的角度说明该超分子包合物能稳定存在的原因： 。 9．(1) 低温 K2/K1 (2)> (3) 不能 34% (4)HDO、DOCH2CH2OD (5) O>N>C>H 彼此通过范德华力结合使能量降低、熵减小(或“尿素分子间强氢键形成的稳定通道”) 【分析】小问1： 判断自发温度：由盖斯定律求反应③的H，结合S，依据G=H-TS判断自发温度条件；求平衡常数关系：写出反应①②③的平衡常数表达式，推导K3与K1、K2的关系； 小问2：根据平衡时v正=v逆得到平衡常数K= K=，求出T1、T2下平衡常数，结合反应吸热性质判断温度大小； 小问3： 判断密度不变能否说明平衡：根据密度公式进行判断； 计算甲烷转化率：设初始甲烷物质的量及两反应中甲烷转化量，根据反应得出平衡时气体总物质的量表达式；利用同温同体积下压强比等于物质的量比，建立初始和平衡时物质的量关系；依据氢气分压得出氢气物质的量分数，结合上述关系联立方程求解；算出甲烷总共转化量，进而求出转化率； 小问4：依据反应机理图，分析D2O产生的·OD参与的反应，从而确定含核素D的产物。 小问5：①根据元素非金属性与电负性的关系，比较尿素中元素电负性大小；②从分子间作用力（氢键和范德华力）角度，说明超分子包合物稳定存在的原因。 【详解】（1）根据盖斯定律，反应③=反应②-反应①，所以   H3=H2-H1=-174.3kJ/mol，根据G=H-TS，H3<0，S<0，则反应③在低温下自发进行，且根据盖斯定律得出平衡常数K3= K2/K1； （2）反应②为吸热反应。根据平衡定义，平衡时正、逆反应速率相等，故v正=v逆，即 =，K=，T1到T2℃时，K由2.5变成1.5，正反应为吸热反应，升高温度，平衡常数增大，故T1>T2； （3）某温度下，一定容积的密闭容器中，通入一定量的甲烷，质量和体积都不改变，故密度不变，不能说明反应达到平衡状态； 起始的总压强为p，全部为甲烷，若只发生反应①和②，反应达到平衡，设生成的乙炔占的分压为x，乙烯所占分压为y，氢气的分压为0.42p，对于反应①： 对于反应②： 平衡时甲烷的分压为p-2x-2y，p+2x+y=1.25p，3x+2y=0.42p，得出x=0.08p、y=0.09p，甲烷的转化率=2x+2yx100%=34%； （4）从该反应的机理图中可看出，产物有C2H6、H2O、HOCH2CH2OH，D2O在催化剂的作用下产生·OD，与·OD结合的产物有HDO和DOCH2CH2OD； （5）①同周期从左向右电负性逐渐增强，同主族从上到下电负性逐渐减弱，尿素中各种元素的电负性由大到小的顺序：O>N>C>H； ②该超分子包合物能稳定存在的原因是彼此通过范德华力结合使能量降低、熵减小。 10．（2025·湖南·模拟预测）一氧化二氮(N2O)俗称笑气，在化工生产、金属加工、电子制造、医疗多个领域有着广泛的应用，但N2O是一种强大的温室气体，研究N2O的分解对环境的治理有重要意义。 ．N2O在催化剂表面发生热分解反应：2N2O(g)=2N2(g)+O2(g)  H，反应的速率方程为(k为速率常数，只与温度、催化剂有关)。 (1)已知：2NH3(g)+3N2O(g)=4N2(g)+3H2O(l)  H1 4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l)  H2 则H= (用含H1、H2的代数式表示)。 (2)实验测得，N2O在某催化剂表面反应的数据变化如下表： t/min 0 10 20 30 40 0.200 0.160 0.080 0.040 则0~20min内， mol·L-1·min-1；其他条件不变，增加N2O的浓度，反应速率 (填“增大”“减小”或“不变”)，原因是 。 (3)已知：阿伦尼乌斯经验公式为(R、C为常数，T为热力学温度，k为速率常数，为活化能)。测得N2O在不同催化剂Cat1、Cat2作用下分解时，与温度的倒数关系如图所示，以此判断催化效果较好的催化剂是 (填“Cat1”或“Cat2”)。 ．T℃和恒定压强kPa时，在密闭容器中模拟某种废气中N2O直接催化分解过程，分解过程主反应为。反应前后各组分的信息如下表： 物质 N2 N2O O2 CO2 NO NO2 n(投料)/mol 19 34 6.5 25 0 0 n(平衡)/mol 50 1 20 25 2 2 (4)分析数据，写出一个N2O分解的副反应的化学方程式： 。 (5)该温度下主反应的 kPa(用含的代数式表示，为以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。若除去废气中的CO2气体，在相同的条件下模拟实验，发现体系中N2O的平衡转化率明显降低，解释其原因： 。 10．(1) (2) 4.0×10-3 不变 由表中数据可推知，该反应速率方程中n=0，反应速率等于速率常数k，与浓度无关 (3)Cat2 (4)或或 (5) 主、副反应均为气体分子数增多的反应，恒压条件下，除去CO2相当于增加其他气体的分压，平衡向气体体积减小的方向移动，即平衡逆向移动，N2O平衡转化率降低 【详解】（1）根据盖斯定律，由反应乘以，再减去反应乘以得到反应，则该反应的=；故答案为：； （2）根据表中数据分析，0~10min，，30~40min，，则每10min的浓度减小是相同的，则20min时，，0~20min内，；的浓度的减小是随时间均匀变化的，该反应的反应速率始终不变，即，则反应的速率方程中，n=0，反应速率等于速率常数，反应速率与的浓度无关，只增加N2O的浓度，反应速率不变；故答案为：；不变；由表中数据可推知，该反应速率方程中n=0，反应速率等于速率常数k，与浓度无关； （3）由阿伦尼乌斯经验公式，结合与温度的倒数关系图像可知，图像中催化剂Cat2条件下的直线的斜率较大，即大，则活化能小，催化效果较好；故答案为：Cat2； （4）根据表中数据可知，物质的量增加，为生成物，且增加量大于增加量的二倍，而增加量相等，根据质量守恒，副反应为或、 ；故答案为：或或； （5）平衡时气体总物质的量为，该温度下主反应的kPa；主反应、副反应或、 均为气体分子数增多的反应，恒压条件下，除去CO2相当于增加其他气体的分压，平衡向气体体积减小的方向移动，即平衡逆向移动，故N2O平衡转化率降低；故答案为：；主、副反应均为气体分子数增多的反应，恒压条件下，除去CO2相当于增加其他气体的分压，平衡向气体体积减小的方向移动，即平衡逆向移动，N2O平衡转化率降低。 11．（2025·湖南邵阳·三模）研究含碳物质的反应对生产、生活、科研等方面具有重要的意义。回答下列问题： (1)乙醇与水催化制氢同时发生以下两个反应， 反应I：   反应Ⅱ：   ①反应I在 (填“高温”或“低温”或“任意温度”)能自发进行； ②已知：一氧化碳、氢气的燃烧热分别为、，液态水变成水蒸气吸收的热量为。则 。 (2)若恒温恒容条件下发生(1)中两个反应，下列说法能作为反应体系达到平衡状态的判据的是 (填字母序号)。 a．体系总压强不再变化 b．混合气体的密度不再改变 c．单位时间内消耗，同时生成 d．混合气体的平均相对分子质量不再改变 (3)恒容条件下，将和投入密闭容器中发生(1)中两个反应，平衡时的选择性、的选择性、乙醇的平衡转化率随温度的变化曲线如图所示。 [已知：] ①表示平衡时CO的选择性的曲线是 (填“”或“”或“”)； ②时，反应I的平衡常数 (列出计算式即可，用物质的量分数代替平衡浓度计算，物质的物质的量分数：)。 (4)近年研究发现，电催化和含氮物质(等)在常温常压下合成尿素，有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。向一定浓度的溶液中通至饱和，在电极上反应生成，电解原理如图所示。 ①写出a电极上发生的电极反应式 ； ②若电路中通过的电子数为，则电解过程中生成的质量是 。 11．(1) 高温 -41.2 (2)ad (3) (4) 【详解】（1）①，反应能够自发进行，反应I为吸热的熵增反应，在高温下能自发进行； ②燃烧热是在101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量；由题意： a： b： c： 由盖斯定律，a-b-c得反应，=-41.2； （2）a．反应Ⅰ为气体分子数改变的反应，当压强不变，说明平衡不再移动，达到平衡状态； b．容器体积和气体质量始终不变，则混合气体的密度始终不变，因此不能说明反应已达平衡； c．单位时间内消耗，同时生成，不确定每个具体反应中水、氢气的反应的量，不能说明正逆反应速率相等，不确定是否平衡； d．混合气体的平均摩尔质量，气体质量不变，但是气体的总物质的量随反应进行而改变，所以M会发生改变，当M不变时，反应达到平衡； 故选ad； （3）①反应I为吸热反应、反应Ⅱ为放热反应，升高温度，反应I平衡正向移动、反应Ⅱ平衡逆向移动，反应Ⅱ逆向移动二氧化碳转化为一氧化碳，故温度升高，一氧化碳的选择性增大、二氧化碳的选择性减小，因为一氧化碳、二氧化碳的选择性之和为1，所以表示平衡时CO2的选择性的曲线，表示平衡时乙醇的选择性的曲线，表示平衡时CO的选择性的曲线； ②和投入密闭容器中发生(1)中两个反应，乙醇转化率为60%、CO选择性为15%、二氧化碳选择性为85%，据碳原子守恒，平衡时CO为1mol×60%×2×15%=0.18mol，据氧原子守恒，设平衡时水为amol，则a+0.4+0.18+1.02×2=1+3，a=1.38，据氢原子守恒，平衡时氢气为3.42mol，总的物质的量为6.4mol，则乙醇、水、一氧化碳、氢气的物质的量分数分别为、、、，时，反应I的平衡常数； （4）①由图，酸性条件下，a电极上硝酸根离子得到电子发生还原反应生成尿素，发生的电极反应式； ②若电路中通过的电子数为，则电解过程中生成0.25mol，质量是0.25mol×60g/mol=。 12．（2025·湖南·三模）采用热分解法去除沼气中的过程中涉及的主要反应如下： 反应Ⅰ：　； 反应Ⅱ：　。 回答下列问题： (1)反应的△H= 。 (2)已知反应Ⅰ的，该反应能自发进行的温度是_____(填标号)。 A．600℃ B．700℃ C．800℃ D．900℃ (3)保持100kPa不变，将与按体积比2∶1投入密闭容器中，并通入一定量的稀释，在不同温度下反应达到平衡时，所得、与的体积分数如图所示。 ①X所在曲线代表的是 (填化学式)的体积分数。 ②Y所在曲线随温度的升高先增大后减小的原因是 。 ③往容器中充入的目的是 。 ④1050℃时，下列能说明容器中反应达到平衡状态的有 (填标号)。 A．容器的体积保持不变 B．容器内气体密度保持不变 C． D．含碳物质的总的体积分数保持不变 ⑤1000℃达到平衡时，的体积分数为0.25%，则该温度下达到平衡后的去除率为 (保留三位有效数字，下同)，反应Ⅰ压强平衡常数 (用平衡分压代替平衡浓度计算，平衡分压=总压×体积分数)。 12．(1)＋233.5 (2)D (3) 950～1050℃时，以反应Ⅰ为主，随着温度升高，反应Ⅰ平衡右移程度比反应Ⅱ右移程度大，所以的体积分数会增大；1050～1150℃之间，反应Ⅱ平衡移动程度增大的幅度大于反应Ⅰ，的体积分数会减小 减小各组分的浓度，使平衡正向移动，提高的去除率 ABD 92.3%(0.923) 121kPa 【详解】（1）根据反应Ⅰ和反应Ⅱ，利用盖斯定律可得，反应Ⅰ+反应Ⅱ=所求反应，； （2）已知反应Ⅰ的，，根据，可求得，故选D； （3）①将与按体积比2∶1投料，并用稀释，在不同温度下反应达到平衡时，由于是反应Ⅰ的生成物同时又是反应Ⅱ的反应物，因此Y所在曲线是的体积分数，950～1050℃时，以反应Ⅰ为主，随着温度升高，反应Ⅰ速率大于反应Ⅱ，的体积分数会增大，1050～1150℃之间，反应Ⅱ速率增大的幅度大于反应Ⅰ，的体积分数会减小，根据方程式中的数量关系，Z所在曲线为H2的体积分数，X所在曲线为的体积分数； ②由于是反应Ⅰ的生成物同时又是反应Ⅱ的反应物，因此Y所在曲线是，950～1050℃时，以反应Ⅰ为主，随着温度升高，反应Ⅰ速率大于反应Ⅱ，的体积分数会增大，1050～1150℃之间，反应Ⅱ速率增大的幅度大于反应Ⅰ，的体积分数会减小； ③往容器中充入的目的是减小各组分的浓度，使平衡正向移动，提高的去除率； ④A．随着反应的进行，气体物质的量增大，恒压条件下容器体积增大，A正确； B．气体密度等于用气体总质量除以体积，反应前后气体质量不变，体积增大，气体密度减小，B正确； C．未标明正、逆，无法说明，C错误； D．随着反应的进行，含碳物质的总物质的量不变，而气体的总物质的量在改变，其体积分数改变，D正确； ⑤由题图可知，1000℃达到平衡时，，，，，则的去除率为； 反应Ⅰ压强平衡常数。 13．（2025·湖南·一模）挥发性有机化合物的减排与控制已成为我国当前阶段大气污染治理的重点工作之一，通过催化氧化法去除其中乙酸乙酯的过程如下： I．CH3COOCH2CH3(g)+5O2(g)4CO2(g)+4H2O(g)∆H1<0(主反应) II．CH3COOCH2CH3(g)+H2O(g)CH3COOH(g)+CH3CH2OH(g)∆H2>0 III．CH3COOH(g)+2O2(g)2CO2(g)+2H2O(g)∆H3<0 IV．CH3CH2OH(g)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(g)∆H4<0 (1)反应CH3COOCH2CH3(g)+H2O(g)CH3COOH(g)+CH3CH2OH(g)∆H2= (用含∆H1、∆H3和∆H4的代数式表示)。 (2)在绝热恒容的条件下，将1mol乙酸乙酯和2mol水蒸气通入刚性容器中，只发生反应Ⅱ．下列叙述能证明此反应达到平衡状态的是 (填字母)。 a．混合气体的平均相对分子质量保持不变 b．混合气体的密度保持不变 c．乙酸乙酯与水蒸气的物质的量之比保持不变 d．反应的温度保持不变 (3)将反应Ⅱ生成的气体以一定流速通过含Cu＋修饰的吸附剂，分离其中的CH3COOH(g)和CH3CH2OH(g)，Cu＋能与π键电子形成作用力较强的配位键。测得两种气体的出口浓度(c)与进口浓度(c0)之比随时间变化关系如图1所示。20～40min，CH3CH2OH(g)浓度比增大而CH3COOH(g)浓度比几乎为0的原因是 。 (4)压强一定时，将n(乙酸乙酯)：n(氧气)：n(水)=1：5：1的混合气体通入装有催化剂的密闭容器中，发生反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ．不同温度下，平衡时各含碳物质(CH3COOCH2CH3、CH3COOH、CH3CH2OH和CO2)的百分含量S随温度变化如图所示，曲线c代表S(CH3COOH)随温度的变化。 已知：。 ①代表S(CH3COOCH2CH3)随温度变化的曲线是 (填“a”“b”或“d”)，S(CH3COOCH2CH3)在温度T2至T3间变化的原因是 。 ②温度为T2时，二氧化碳的体积分数是 (保留一位小数)。 ③若n(CH3COOCH2CH3)：n(O2)：n(H2O)=1：10：1，则将 (填“增大”“减小”或“不变”)。 13．(1) (2)cd (3)含键电子，与之形成较强的配位键，原先吸附剂吸附的被替代 (4) b 至间，温度升高，反应Ⅰ平衡逆移，增大，反应Ⅱ平衡正移，减小，且反应Ⅱ占主导，所以减小 33.3% 减小 【详解】（1）根据盖斯定律可知，反应II=反应Ⅰ-反应-Ⅲ反应Ⅳ，； （2）a．混合气体的平均相对分子质量的数值等于混合气体的平均摩尔质量的数值，但，气体的质量和物质的量不变，故为恒量，不能说明反应达平衡状态，a错误； b．混合气体的密度，气体的质量和体积不变，故为恒量，不能说明反应达平衡状态，b错误； c．乙酸乙酯，水蒸气初始量为、，而两物质以1：1反应，故乙酸乙酯与水蒸气的物质的量之比保持不变，能说明反应已达平衡状态，c正确； d．反应为放热反应，反应的温度保持不变能说明反应已达平衡状态，d正确； 故选：cd； （3）根据信息可知，Cu＋能与π键电子形成作用力较强的配位键，而含键电子，与之形成较强的配位键，原先吸附剂吸附的被替代； （4）①反应Ⅰ的，反应Ⅱ的，温度升高，反应Ⅰ的平衡逆移，减小，反应Ⅱ的平衡正移，增大，故受两个反应共同影响，故代表随温度的变化曲线为b，且其百分含量S在温度至间变化的原因为：至，以反应Ⅱ为主，，随温度升高，平衡正向移动，乙酸乙酯的转化率增大，S减小； ②温度为时，a代表随温度的变化曲线，设投入了1mol乙酸乙酯，故平衡时，，，。由三段式法可得：，，，(总)，的体积分数是； ③若n(CH3COOCH2CH3)：n(O2)：n(H2O)=1：10：1，相当于增加水的分压，则将减小。 14．（2025·湖南·模拟预测）甲醇是主要的有机原料，常利用CH4、CO2等进行制备。回答下列问题： Ⅰ．甲烷选择性氧化制备甲醇是一种原子利用率高的方法。 (1)2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH(l) ∆H=-329kJ/mol，该反应的正反应方向在 (填“高温”或“低温”)条件下更有利于其自发进行。 (2)已知大多数气体分子在催化剂表面的吸附过程是放热的。从反应速率的角度分析，通入CH4后将体系温度维持在200℃的原因是 (不考虑催化剂活性变化)。 Ⅱ．利用合成气CO、H₂制备甲醇，涉及的反应如下： 反应①：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g) +H2O(g)   ∆H1＜0 反应②：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)   ∆H2＞0 在不同压强下，按照n(CO2):n(H2)=1:3进行投料，在容器中发生反应①、②，平衡时，CO和 CH3OH在含碳产物(即 CH3OH和CO)中物质的量分数及 CO2的转化率随温度的变化如下图所示。 (3)判断图中压强。 p1、p2、p3大到小的顺序为 。 (4)压强不变时，分析升温过程中CO2转化率变化的原因： 。 (5)在某恒温恒容体系中，按起始c(CO2)=1mol/L、c(H2)=3mol/L进行实验，平衡时 CH3OH的物质的量分数为点M，此时(CO2转化率为20%，则该条件下反应②正反应的平衡常数K= (保留一位有效数字)。 Ⅲ．科学家设计如图所示装置(串联光电催化反应池)减少CO2排放并获取制备甲醇的原料CH4。 (6)光催化电池中的半导体是在晶体硅中掺杂硼原子和磷原子实现的。p型半导体也称为空穴型半导体，n型半导体也称为电子型半导体。据此，推测 n型半导体掺杂的是 (填元素符号)。 (7)产生 CH4的电极反应式为 。 14．(1)低温 (2)温度过低，反应速率降低；温度过高，反应物在催化剂表面的吸附量减少成为主因，也会导致反应速率减小 (3)p1＞p2＞p3 (4)升高温度，反应①平衡逆向移动，反应②平衡正向移动。250℃前，温度升高对反应①的影响是主要的，使CO2的转化率降低，250℃后，温度升高对反应②的影响是主要的，使CO2的转化率升高 (5)0.01 (6)P (7)CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O 【详解】（1）2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH(l)  ∆H=-329kJ/mol，该反应的正反应方向：ΔS＜0，△H＜0，则在低温条件下更有利于其自发进行。 （2）已知大多数气体分子在催化剂表面的吸附过程是放热的，所以温度过低，虽然有利于气体在催化剂表面的吸附，但对提高反应速率不利；温度过高，不利于气体在催化剂表面的吸附，但对提高反应速率有利。从反应速率的角度分析，通入CH4后将体系温度维持在200℃的原因是：温度过低，反应速率降低；温度过高，反应物在催化剂表面的吸附量减少成为主因，也会导致反应速率减小； （3）反应①：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g) +H2O(g)   ∆H1＜0 反应②：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)   ∆H2＞0 由于反应①的∆H1＜0、反应②的∆H2＞0，低温时有利于反应①，所以下降的曲线为CH3OH(g)的物质的量分数随温度变化的曲线，上升的曲线为CO(g)的物质的量分数随温度变化的曲线。 对于反应①，温度一定时，增大压强，平衡正向移动，CH3OH(g)的物质的量分数增大，则 图中压强p1、p2、p3由大到小的顺序为p1＞p2＞p3。 （4）压强不变时，升高温度，反应①平衡逆向移动，反应②平衡正向移动，则升温过程中，CO2转化率变化的原因：升高温度，反应①平衡逆向移动，反应②平衡正向移动。250℃前，温度升高对反应①的影响是主要的，使CO2的转化率降低，250℃后，温度升高对反应②的影响是主要的，使CO2的转化率升高。 （5）在某恒温恒容体系中，按起始c(CO2)=1mol/L、c(H2)=3mol/L进行实验，平衡时CH3OH和CO的物质的量分数为点M，此时二者的物质的量分数都为50%，CO2转化率为20%，则参加反应CO2的物质的量为1mol×20%=0.2mol。设反应①中参加反应CO2的物质的量为x，则反应②中参加反应CO2的物质的量为(0.2-x)mol，由此可建立如下三段式： x=0.2-x，x=0.1mol，则该条件下反应②正反应的平衡常数K==≈0.01。 （6）B比Si少1个价电子，二者结合后形成空穴，导致空穴导电；P比Si多1个价电子，二者结合后，多出1个自由电子，能提供电子导电。p型半导体也称为空穴型半导体，n型半导体也称为电子型半导体。据此，推测 n型半导体掺杂的是P。 （7）从图中可以看出，在光阳极，H2O失电子生成O2等；在光阴极，CO2、H+得电子生成CH4等，则依据得失电子守恒、电荷守恒和元素守恒，可得出产生CH4的电极反应式为CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O。 【点睛】温度一定时，对于一个化学反应，化学平衡常数是一个定值。 15．（2025·湖南常德·一模）含氯有机物在自然环境中具有长期残留性和高毒性。 Ⅰ．“催化还原脱氯法”作为一种安全有效的环境修复方法，主要分为“直接脱氯”和“间接脱氯”两大类。 (1)间接脱氯“光催化加氢脱氯”为典型的间接脱氯法，可在温和条件下有效降解含氯有机物，而不产生氯化副产物。“光催化加氢脱氯”的第一步为水的活化：，如图为不同催化剂条件下水分子解离成的反应机理。 ①下列说法正确的是 。 A．水的活化分两步完成 B．使用催化剂，活化放出的热量比使用催化剂多 C．吸附在催化剂表面的会自发地解离成 ②已知键的键能为，解离一个水分子[]理论上需消耗 J能量。(保留两位有效数字) (2)直接脱氯还原铁脱氯机理：(R-为烃基)，随着反应进行，铁表面附着一层红褐色固体，使脱氯效率下降，生成红褐色固体的原因是 。 Ⅱ．某科研团队以三氯乙烯(TCE)为核心物质进行脱氯机理研究。 (3)利用TCE测试催化剂的活性  以TCE测试、和三种不同催化剂的“加氢脱氯活性”(如图所示)。已知。t表示光照时间，、c分别为光照t秒前、后TCE的浓度，k为常数。根据图中数据，催化效果最好的催化剂是 ；其中 (已知：，结果保留两位有效数字) (4)利用生物电化学系统降解TCE降解装置如图所示。电极A为 (填“阴极”或“阳极”)；TCE生成顺式DCE(顺-二氯乙烯)的电极方程式为 。 15．(1) C (2)生成的易被空气氧化成，随着反应进行，pH不断增大，会转化为 (3) 0.021 (4) 阳极 H++ClHC=CCl2+2e-+Cl- 【详解】（1）①A．由图1可知使用催化剂分三步完成，生成和，A错误； B．水活化为，图1中在两种催化剂条件下生成的是和，且催化剂不影响反应热，B错误； C．使用催化剂水变为后相对能量不变即可解离成和，说明吸附在催化剂表面后可自发解离，C正确； 选C。 ②解离一个水分子理论上消耗的能量就是断开一个水分子中的一个氢氧键所消耗的能量，的键能为，解离一个水分子理论上消耗的能量为； （2）生成的亚铁离子易被空气氧化成铁离子，由直接脱氯还原铁脱氯机理可知，随着反应进行氢离子被消耗，pH不断增大，会转化为，从而生成红褐色固体； （3）①由图可知单位时间内使用催化剂最小，即光照后TCE的浓度最低，故催化效果最好的是； ②，； （4）①由题意知为电解池原理，三氯乙烯得电子生成顺-二氯乙烯，故B极发生还原反应为阴极，A为阳极； ②B极的电极反应为H++ClHC=CCl2+2e-+Cl-。 1 学科网（北京）股份有限公司 $