新高考化学一轮复习精品学案 第8章 第50讲　常考化学反应速率和化学平衡图像的分析（含解析）

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类型一 速率－时间图像
1．常见含“断点”的速率—时间图像
2.“渐变”类速率—时间图像
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
(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______。
(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
(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。
答案 (1)ACDF (2)C E B (3)A
(4)
解析 (1)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。
(2)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。
(3)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。
(4)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。
2. 可逆反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)在一定条件下达到平衡状态。在t1时刻改变某一条件，化学反应速率与反应时间的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．维持温度、反应体系容积不变，t1时充入SO3(g)
B．维持温度、压强不变，t1时充入SO3(g)
C．维持反应体系容积不变，t1时升高反应体系温度
D．维持温度、反应体系容积不变，t1时充入一定量Ar
答案 B
解析 维持温度、反应体系容积不变，t1时充入SO3(g)，此时逆反应速率增大，正反应速率不变，故A错误；维持温度、压强不变，t1时充入SO3(g)，此时逆反应速率增大，而且反应体系容积增大导致正反应速率减小，故B正确；维持反应体系容积不变，t1时升高反应体系温度，正、逆反应速率都增大，故C错误；维持温度、反应体系容积不变，t1时充入一定量Ar，反应物和生成物浓度都不变，正、逆反应速率都不变，故D错误。
类型二 反应进程折线图
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。
例1 已知：反应为mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)。
(1)T1(2) p1(3)图中a使用催化剂或者增大压强，此时m＋n＝p＋q。
例2 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
解析 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 ml·L－1，则NO2从0升高到平衡时的0.06 ml·L－1，即可画出曲线；由题给ΔH>0可知，该反应正向吸热，保持其他条件不变，随着温度的升高，该反应平衡正向移动，且反应速率增大，达到平衡的时间缩短，即可画出曲线。
1．已知某可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)在密闭容器中进行，如图表示在不同反应时间(t)时，温度(T)和压强(p)与反应物B在混合气体中的体积分数[φ(B)]的关系曲线，由曲线分析，下列判断正确的是( )
A．T1＜T2，p1＞p2，m＋n＞p，放热反应
B．T1＞T2，p 1＜p2，m＋n＞p，吸热反应
C．T1＜T2，p1＞p2，m＋n＜p，放热反应
D．T1＞T2，p1＜p2，m＋n＜p，吸热反应
答案 D
解析 由图可知，压强一定时，温度T1先达到平衡，故温度：T1＞T2，升高温度，B在混合气体中的体积分数减小，说明平衡正向移动，正反应为吸热反应；温度一定时，压强p2先达到平衡，故压强：p1＜p2，增大压强，B在混合气体中的体积分数增大，说明平衡逆向移动，正反应为气体体积增大的反应，则m＋n＜p。
2．向一容积不变的密闭容器中充入一定量A和B，发生如下反应：xA(g)＋2B(s)yC(g) ΔH<0。在一定条件下，容器中A、C的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。请回答下列问题：
(1)用A的浓度变化表示该反应在0～10 min内的平均反应速率v(A)＝________。
(2)根据图像可确定x∶y＝________。
(3)0～10 min容器内压强________(填“变大”“不变”或“变小”)。
(4)推测第10 min引起曲线变化的反应条件可能是________(填序号，下同)；第16 min引起曲线变化的反应条件可能是________。
①减压 ②增大A的浓度 ③增大C的量
④升温 ⑤降温 ⑥加催化剂
(5)若平衡 Ⅰ 的平衡常数为K1，平衡 Ⅱ 平衡常数为K2，则K1________(填“>”“＝”或“<”)K2。
答案 (1)0.02 ml·L－1·min－1 (2)1∶2
(3)变大 (4)④⑥ ④ (5)>
解析 (1)0～10 min内v(A)＝eq \f(0.45－0.25ml·L－1,10 min)＝0.02 ml·L－1·min－1。(2)根据图像可知，0～10 min内A的物质的量浓度减少量为0.20 ml·L－1，C的物质的量浓度增加量为0.40 ml·L－1，x、y之比等于A、C的物质的量浓度变化量之比，故x∶y＝0.20 ml·L－1∶0.40 ml·L－1＝1∶2。(3)该反应是气体分子数增大的反应，而容器容积不变，因此0～10 min容器内压强变大。(4)根据图像可知，10 min时改变条件后，A、C的浓度瞬时不变且随后反应速率加快，故改变的条件可能是升温或加入催化剂；16 min时改变条件后，A、C的浓度瞬时不变，且随后A的浓度逐渐增大，C的浓度逐渐减小，说明平衡逆向移动，故改变的条件可能是升温。(5)升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，则K1>K2。
类型三 恒压(或恒温)线
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”。
反应：aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g) ΔH
1．如图是温度和压强对反应X＋Y2Z影响的示意图。图中横坐标表示温度，纵坐标表示平衡时混合气体中Z的体积分数。下列叙述正确的是( )
A．上述可逆反应的正反应为放热反应
B．X、Y、Z均为气态
C．X和Y中最多只有一种为气态，Z为气态
D．上述反应的逆反应的ΔH＞0
答案 C
解析 由图像可知，随温度升高Z的体积分数增大，正反应为吸热反应，逆反应为放热反应，故A、D错误；相同温度下，压强越大，Z的体积分数越小，说明增大压强平衡左移，则Z为气态，X、Y中最多只有一种气态物质，故B错误、C正确。
2．反应N2O4(g)2NO2(g) ΔH＝＋57 kJ·ml－1，在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A．A、C两点的化学平衡常数：KA>KC
B．A、C两点气体的颜色：A深，C浅
C．由状态B到状态A，可以用加热的方法
D．A、C两点气体的平均相对分子质量：A>C
答案 C
解析 A、C两点对应的温度相同，平衡常数只受温度的影响，KA＝KC，A错误；A点到C点，压强增大，NO2(g)的浓度增大，虽然平衡逆向移动，最终二氧化氮的浓度比原浓度大，即C点气体颜色比A点深，B错误； A点到B点，NO2的体积分数减小，说明相同压强下，T2到T1，平衡逆向移动，T2>T1，即由状态B到状态A，可以用加热的方法，C正确；A点到C点，压强增大，平衡逆向移动，该反应的逆反应为气体相对分子质量增大的反应，即A点气体的平均相对分子质量小于C点气体的平均相对分子质量，D错误。
类型四 投料比—转化率相关图像
例1 在保持体系总压为105 Pa的条件下进行反应：SO2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)SO3(g)，原料气中SO2和O2的物质的量之比m[m＝eq \f(nSO2,nO2)]不同时，SO2的平衡转化率与温度(T)的关系如图所示：
(1)图中m1、m2、m3的大小顺序为________。反应的化学平衡常数Kp表达式为________(用平衡分压代替平衡浓度表示)。
(2)图中A点原料气的成分：n(SO2)＝10 ml，n(O2)＝24.4 ml，n(N2)＝70 ml，达平衡时SO2的分压p(SO2)为________ Pa(分压＝总压×物质的量分数)。
答案 (1)m1>m2>m3 Kp＝ SKIPIF 1 < 0
(2)1 200
解析 (1)在同温同压下，增加二氧化硫的量，会使原料气中SO2和O2的物质的量之比m变大，m越大，SO2的平衡转化率越小。
(2)A点二氧化硫的平衡转化率为88%，可列三段式：
SO2(g) ＋eq \f(1,2)O2(g) SO3(g)
起始/ml 10 24.4 0
变化/ml 10×88% eq \f(1,2)×10×88% 10×88%
平衡/ml 10×12% 24.4－5×88% 10×88%
平衡时，混合气体总物质的量为[10×12%＋(24.4－5×88%)＋10×88%＋70] ml＝100 ml。达平衡时SO2的分压p(SO2)＝eq \f(10×12%,100)×105 Pa＝1 200 Pa。
例2 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eq \f(nMn,nCu)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eq \f(nMn,nCu)约为2.0时，CO的转化率最大，二甲醚的产率最大，生成的二甲醚最多。
投料比与转化率之间的关系
以N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)为例，当N2与H2的投料比为1∶3(系数比)时，N2与H2的平衡转化率相等，且平衡时NH3的体积分数最大；增大N2与H2的投料比，则α(H2)增大，α(N2)减小；减小N2与H2的投料比，则α(H2)减小，α(N2)增大。
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
答案 C
解析 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。
2. (2022·湖南，14改编)向体积均为1 L的两恒容容器中分别充入2 ml X和1 ml Y发生反应：2X(g)＋Y(g)Z(g) ΔH，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．ΔH>0
B．气体的总物质的量：naC．a点平衡常数：K<12
D．反应速率：va正答案 B
解析 甲容器在绝热条件下，随着反应的进行，压强先增大后减小，刚开始压强增大的原因是因为容器温度升高，则说明反应放热，即ΔH＜0，故A错误；图中a点和c点的压强相等，na＜nc，故B正确；a点为平衡点，设Y转化的物质的量浓度为x ml·L－1，则列出三段式如下：
2X(g)＋Y(g)Z(g)
c0 2 1 0
Δc 2x x x
c平 2－2x 1－x x
则有[(2－2x)＋(1－x)＋x] ml0.75，那么化学平衡常数K＝eq \f(cZ,c2X·cY)>eq \f(0.75,0.52×0.25)＝12，故C错误；根据上述分析及图像可知，a点温度高于b点，且a点压强大于b点，则va正＞vb正，故D错误。
3．(2022·江苏，13)乙醇-水催化重整可获得H2。其主要反应为C2H5OH(g)＋3H2O(g)===2CO2(g)＋6H2(g) ΔH＝＋173.3 kJ·ml－1，CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH＝＋41.2 kJ·ml－1，在1.0×105 Pa、n始(C2H5OH)∶n始(H2O)＝1∶3时，若仅考虑上述反应，平衡时CO2和CO的选择性及H2的产率随温度的变化如图所示。
CO的选择性＝eq \f(n生成CO,n生成CO2＋n生成CO)×100%，下列说法正确的是( )
A．图中曲线①表示平衡时H2产率随温度的变化
B．升高温度，平衡时CO的选择性增大
C．一定温度下，增大eq \f(nC2H5OH,nH2O)可提高乙醇平衡转化率
D．一定温度下，加入CaO(s)或选用高效催化剂，均能提高平衡时H2产率
答案 D
解析 根据已知反应①C2H5OH(g)＋3H2O(g)===2CO2(g)＋6H2(g) ΔH＝＋173.3 kJ·ml－1，反应②CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH＝＋41.2 kJ·ml－1，且反应①的热效应更大，故温度升高对反应①影响更大一些，即CO2选择性增大，同时CO的选择性减小，根据CO的选择性的定义可知③代表CO2的选择性，①代表CO的选择性，②代表H2的产率，A、B错误；两种物质参加反应增大一种物质的浓度，会降低该物质的平衡转化率，C错误；加入CaO(s)与水反应放热，对反应①影响较大，可以增大H2产率，或者选用对反应①影响较大的高效催化剂，也可以增大H2产率，D正确。
4．[2021·湖南，16(3)]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。
在一定温度下，利用催化剂将NH3分解为N2和H2。回答下列问题：
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0.1 ml NH3通入3 L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200 kPa)，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，t1时反应达到平衡，用H2的浓度变化表示0～t1时间内的反应速率v(H2)＝______ml·L－1·min－1(用含t1的代数式表示)；
②t2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N2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Kθ＝_____________________________________
[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)＋hH(g) Kθ＝eq \f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(pG,pθ)))g·\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(pH,pθ)))h,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(pD,pθ)))d·\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(pE,pθ)))e)，其中pθ＝100 kPa，pG、pH、pD、pE为各组分的平衡分压]。
答案 ①eq \f(0.02,t1) ②b 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分压比原来的2倍要小 ③0.48
解析 ①设t1时达到平衡，转化的NH3的物质的量为2x ml，列出三段式：
2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)
起始/ml 0.1 0 0
转化/ml 2x x 3x
平衡/ml 0.1－2x x 3x
根据同温同体积下，混合气体的物质的量之比等于压强之比，eq \f(0.1,0.1＋2x)＝eq \f(200,120＋120＋40)，解得x＝0.02，v(H2)＝eq \f(0.02×3 ml,3 L×t1 min)＝eq \f(0.02,t1) ml·L－1·min－1。
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Kθ＝eq \f(0.4×1.23,1.22)＝0.48。
课时精练
1．对于可逆反应A(g)＋2B(g)2C(g)(正反应吸热)，下列图像正确的是( )
答案 D
解析 交叉点：正反应速率＝逆反应速率，此点反应达到平衡状态，增大压强，平衡正向移动，则交叉点后正反应速率应大于逆反应速率，A错误；温度升高，平衡正向移动，则在第二次达到平衡之前，正反应速率应大于逆反应速率，B错误；温度高的反应速率快，达到平衡时所需时间少，即500 ℃表示的曲线应先达到平衡，且升高温度平衡正向移动，A%减小，C错误、D正确。
2．在恒温恒压下，某一体积可变的密闭容器中发生反应：A(g)＋B(g)2C(g) ΔH＜0，t1时达到平衡后，在t2时改变某一条件，其反应过程如图所示。下列说法正确的是( )
A．Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时，A的体积分数：Ⅰ＞Ⅱ
B．t2时改变的条件是向密闭容器中加入物质C
C．0～t2时，v正＞v逆
D．Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时，平衡常数：K(Ⅰ)＜K(Ⅱ)
答案 B
解析 反应速率与其物质的量浓度成正比，Ⅰ、Ⅱ达到平衡状态时逆反应速率相等，说明Ⅰ、Ⅱ达到平衡状态时各物质的物质的量浓度不变，则A的体积分数：Ⅰ＝Ⅱ，故A错误；向密闭容器中加物质C，逆反应速率瞬间增大，再次建立的平衡与原平衡等效，说明和原平衡相同，符合图像，故B正确；由题中图示可知，0～t1时，逆反应速率增大，说明平衡正向移动，即v正＞v逆，t1～t2时，逆反应速率不变，说明处于平衡状态，即v正＝v逆，故C错误；化学平衡常数只与温度有关，Ⅰ、Ⅱ温度相同，则其平衡常数相同，故D错误。
3．(2022·重庆模拟)将4 ml H2和2 ml 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．p1C．X点和Y点对应的化学平衡常数K(X)D．在p2和316 ℃时，若将6 ml H2和2 ml CO通入容器中，则平衡时CO的平衡转化率大于50%
答案 D
解析 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；平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，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；在p2和316 ℃时，若将6 ml H2和2 ml 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。
4．Ni(CO)4主要用于电子工业及制造塑料的中间体，也可用作催化剂。在0.3 L的恒容密闭容器中放入镍粉并充入一定量的CO气体，一定条件下发生反应：Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)，已知该反应达到平衡时CO的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A．上述生成Ni(CO)4(g)的反应为吸热反应
B．在反应进行到a点时，v正C．降温和减压都有利于提高Ni(CO)4的产率
D．若b点的平衡常数为2，测得该点n(CO)＝0.3 ml，则该点Ni(CO)4(g)的平衡浓度为2 ml·L－1
答案 D
解析 由题图可知，温度越高，CO的平衡转化率越小，说明正反应为放热反应，A项错误；a点时未达到平衡，转化率应增大，反应正向进行，v正>v逆，B项错误；该反应为气体体积减小的放热反应，所以要提高产率，使平衡正向移动，应降温、加压，C项错误；若b点的平衡常数为2，测得该点n(CO)＝0.3 ml，c(CO)＝eq \f(0.3 ml,0.3 L)＝1 ml·L－1，则ceq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(NiCO4))＝K·c4(CO)＝2×14 ml·L－1＝2 ml·L－1，D项正确。
5．(2022·重庆模拟)利用CO2和H2合成乙烯： 2CO2(g)＋6H2(g)CH2==CH2(g)＋4H2O(g) ΔH，在恒容密闭容器中，起始压强相同，反应温度、投料比[eq \f(nH2,nCO2)＝x]对CO2平衡转化率的影响如图所示。
下列推断正确的是( )
A．a<3 B．ΔH>0
C．vM正>vN逆 D．KM>KN
答案 D
解析 由题干信息可知，投料比越大，CO2的平衡转化率越大，故a>3，A错误；由图示可知，升高温度，CO2的平衡转化率降低，平衡逆向移动，故正反应为放热反应，ΔH<0，B错误；温度升高，化学反应速率加快，因TMKN，D正确。
6．(2022·江苏模拟)在体积均为1.0 L的甲、乙两恒容密闭容器中加入足量相同的碳粉，再分别加入0.1 ml CO2和0.2 ml CO2，发生反应CO2(g)＋C(s)2CO(g)并达到平衡。CO2的平衡转化率随温度的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A．反应CO2(g)＋C(s)2CO(g)的ΔH<0
B．曲线Ⅱ表示容器甲中CO2的平衡转化率
C．达到平衡后，两容器中c(CO)Q>eq \f(1,2)c(CO)R
D．其他条件不变时，在曲线 Ⅰ 对应容器中加入合适的催化剂，可使CO2的平衡转化率由P点达到S点
答案 C
解析 由图可知，升高温度，二氧化碳的平衡转化率升高，平衡正向移动，正反应为吸热反应，ΔH>0，A错误；正反应为气体分子数增加的反应，相同温度下，增加二氧化碳的量，会导致二氧化碳的转化率降低，故曲线Ⅱ表示容器乙中CO2的平衡转化率，B错误；恒容条件下，R相当于2份Q达平衡后，然后合并到1个容器中，压强增大平衡逆向移动，导致一氧化碳的浓度小于2倍的Q中一氧化碳的浓度，故两容器中c(CO)Q>eq \f(1,2)c(CO)R，C正确；催化剂改变反应速率，不改变物质的平衡转化率，D错误。
7．CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2资源化利用的方法，其过程中主要发生如下两个反应：
反应 Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH1
反应Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g) ΔH2＝－122.5 kJ·ml－1
在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，CO2的平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图所示。
已知：CH3OCH3的选择性＝eq \f(2×CH3OCH3的物质的量,反应的CO2的物质的量)×100%
下列说法不正确的是( )
A．反应2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)的焓变为ΔH2－2ΔH1
B．根据图像推测ΔH1>0
C．其他条件不变时，温度越高，CO2主要还原产物中碳元素的价态越低
D．其他条件不变时，增大体系压强可以提高A点CH3OCH3的选择性
答案 C
解析 由盖斯定律可知，反应2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)可由Ⅱ－2×Ⅰ得到，其焓变为ΔH2－2ΔH1，A正确；反应Ⅱ为放热反应，升高温度平衡逆向移动，由图可知随着温度的升高，二氧化碳的平衡转化率下降速率小于二甲醚的选择性下降速率，且高于300 ℃时二氧化碳的平衡转化率升高，说明反应Ⅰ正向进行，正反应为吸热反应，ΔH1>0，B正确；由B分析可知，其他条件不变时，温度越高，反应Ⅰ占据主导地位，CO2主要还原产物为CO，CO中碳元素的价态较高，C错误；反应Ⅰ为气体分子数不变的反应，反应Ⅱ为气体分子数减小的反应，其他条件不变时，增大体系压强，导致反应Ⅱ平衡正向移动，可以提高A点CH3OCH3的选择性，D正确。
8．CO2催化加氢合成甲醇是重要的碳捕获利用与封存技术，该过程发生下列反应：
反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－58.6 kJ·ml－1
反应 Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH＝＋41.2 kJ·ml－1
0．5 MPa下，将n(H2)∶n(CO2)＝3的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应器，测得CO2的转化率、CH3OH或CO的选择性[eq \f(n生成CH3OH或n生成CO,n总转化CO2)×100%]以及CH3OH的收率(CO2的转化率×CH3OH的选择性)随温度的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A．CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH＝＋99.8 kJ·ml－1
B．曲线a表示CH3OH的选择性随温度的变化
C．图中所示270 ℃时，对应CO2的转化率为21%
D．在210～250 ℃之间，CH3OH的收率增大是由于CH3OH的选择性增大导致
答案 C
解析 根据盖斯定律，将反应Ⅰ－反应Ⅱ得，CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH＝(－58.6－41.2) kJ·ml－1＝－99.8 kJ·ml－1，A错误；曲线a代表CO的选择性随温度的变化，B错误；图中所示270 ℃时，CO的选择性为70%，则甲醇的选择性为30%，故CO2的转化率为eq \f(6.3%,30%)＝21%，C正确；在210～250 ℃之间，反应Ⅰ未达平衡，CH3OH的收率增大是由于温度升高，生成CH3OH的反应速率增大导致，D错误。
9．已知反应：CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g) ΔH<0。
(1)在一定条件下，反应体系中CO2的平衡转化率α(CO2)与L和X的关系如图所示，L和X表示温度或压强。
①X表示的物理量是_____________________________________________________________。
②L1________L2(填“<”或“>”)，判断理由是_______________________________________
_______________________________________________________________________________。
(2)向1 L恒容密闭容器中加入4.0 ml H2(g)、1.0 ml CO2(g)，控制条件(温度为T1)使之发生上述反应，测得容器内气体的压强随时间的变化如图所示。
①4 min时CO2的转化率为_______________________________________________________。
②T1温度下该反应的化学平衡常数为______________________________________________。
答案 (1)①温度 ②＞ 该反应的正反应为气体分子数减小的反应，其他条件一定时，增大压强，平衡右移，CO2的平衡转化率升高 (2)①75% ②6.75
解析 (1)①根据反应 CO2(g) ＋4H2(g)CH4(g) ＋2H2O(g) ΔH＜0 可知，其他条件一定时，升温，CO2的平衡转化率降低；其他条件一定时，加压，CO2的平衡转化率升高，则X表示的物理量是温度。②L表示压强，结合题图及分析，可知L1＞L2。(2)①由题图可知，4 min时反应体系处于平衡状态，此时压强为0.7p0，设发生反应的CO2为x ml，列出三段式：
CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)
始/ml 1.0 4.0 0 0
转/ml x 4x x 2x
平/ml 1.0－x 4.0－4x x 2x
根据恒温恒容条件下，气体压强之比等于物质的量之比得出eq \f(p0,0.7p0)＝eq \f(5.0,5.0－2x)，解得x＝0.75，则CO2的转化率为eq \f(0.75,1.0)×100%＝75%。②平衡常数K＝eq \f(cCH4·c2H2O,cCO2·c4H2)＝eq \f(0.75×2×0.752,1－0.75×4－4×0.754)＝6.75。
10．[2021·湖北，19(2)]丙烯是一种重要化工原料，可以在催化剂作用下，由丙烷直接脱氢或氧化脱氢制备。
反应Ⅰ(直接脱氢)：C3H8(g)C3H6(g)＋H2(g) ΔH1＝＋125 kJ·ml－1；
反应 Ⅱ(氧化脱氢)：C3H8(g)＋eq \f(1,2)O2(g)C3H6(g)＋H2O(g) ΔH2＝－118 kJ·ml－1。
对于反应Ⅰ，总压恒定为100 kPa，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(以分压表示，分压＝总压×物质的量分数，保留一位小数)。
答案 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，由于总压恒定为100 kPa，则容器体积增大，平衡向气体体积增大的方向移动，即向正反应方向移动，C3H8(g)的转化率增大。根据图像，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1 ml，则起始时C3H8为0.4 ml，N2为0.6 ml，运用三段式计算：
C3H8(g)C3H6(g)＋H2(g)
起始量/ml 0.4 0 0
转化量/ml 0.2 0.2 0.2
平衡量/ml 0.2 0.2 0.2
由于总压恒定为100 kPa，平衡时C3H8为0.2 ml，C3H6为0.2 ml，H2为0.2 ml，N2为0.6 ml，则C3H8(g)、C3H6(g)、H2(g)的分压均为100 kPa×eq \f(0.2 ml,1.2 ml)＝eq \f(100,6) kPa，故T1时反应Ⅰ的平衡常数Kp＝eq \f(\f(100,6) kPa×\f(100,6) kPa,\f(100,6) kPa)≈16.7 kPa。
11. 在T1 ℃和T2 ℃时(T1T1 ℃时，eq \f(k正,k逆)＝________kPa－1。T2 ℃时此反应的标准平衡常数Kθ＝________{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)，Kθ＝eq \f([\f(pG,pθ)]g,[\f(pD,pθ)]d·[\f(pE,pθ)]e)，其中pθ＝100 kPa，p(G)、p(D)、p(E)为各组分的平衡分压}。
答案 1 000 1 000
解析 反应HN==C==O(g)＋NH3(g)CO(NH2)2(g)为放热反应，因为T1t1时刻所改变的条件
温度
升高
降低
升高
降低
正反应为放热反应
正反应为吸热反应
压强
增大
减小
增大
减小
正反应为气体物质的量增大的反应
正反应为气体物质的量减小的反应
图像
分析
结论
t1时v′正突然增大，v′逆逐渐增大；v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动
t1时其他条件不变，增大反应物的浓度
t1时v′正突然减小，v′逆逐渐减小；v′逆＞v′正，平衡向逆反应方向移动
t1时其他条件不变，减小反应物的浓度
t1时v′逆突然增大，v′正逐渐增大；v′逆＞v′正，平衡向逆反应方向移动
t1时其他条件不变，增大生成物的浓度
t1时v′逆突然减小，v′正逐渐减小；v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动
t1时其他条件不变，减小生成物的浓度
图像
结论
a＋b>c＋d，ΔH>0
a＋b>c＋d，ΔH>0