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2022届高三化学二轮总复习 专题突破 专题七 化学反应速率 化学平衡课件
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这是一份2022届高三化学二轮总复习 专题突破 专题七 化学反应速率 化学平衡课件，共60页。
知识点一 化学反应速率及其影响因素
2．影响化学反应速率的因素(1)内因——活化能活化能是指为了能发生化学反应，普通分子(具有平均能量的分子)变成活化分子所需要吸收的最小能量，即活化分子比普通分子所多出的那部分能量。相同条件下，不同化学反应的速率不同，主要是内因—活化能大小不同所致，活化能小的化学反应速率大，活化能大的化学反应速率小。总反应的化学反应速率决定于活化能大的基元反应。
(2)外因相同的化学反应，在不同条件下，化学反应速率不同，主要原因是外因——浓度、温度、压强、催化剂、光照、接触面积等因素不同所致。①浓度(c)：增大(减小)反应物浓度→单位体积内活化分子数目增加(减少)，活化分子百分比不变→单位时间内有效碰撞频率提高(降低)→化学反应速率加快(减慢)。②压强(p)：对于气相反应而言，增大(减小)压强→相当于减小(增大)容器容积→相当于增大(减小)反应物浓度→化学反应速率加快(减慢)。③温度(T)：升高(降低)温度→活化分子百分数增大(减小)→有效碰撞频率提高(降低)→化学反应速率加快(减慢)。
ⅳ.催化剂的选择性：对于在给定条件下反应物之间能够同时发生多个反应的情况，理想的催化剂还具有大幅度提高目标产物在最终产物中比例的作用。ⅴ.酶催化剂的特点：高效性、专一性(一种酶只能催化一种或一类化学反应，如蛋白酶只能催化蛋白质水解成多肽)、温和性(反应条件温和、温度升高，酶发生变性失去催化活性)。
[知识拓展] 活化能与反应热的关系反应热为正、逆反应活化能的差值。如图E1是正反应的活化能，E2是逆反应的活化能，反应热ΔH＝E1－E2。
高考真题演练1.[2021·广东卷]反应X===2Z经历两步：①X→Y；②Y→2Z。反应体系中X、Y、Z的浓度c随时间t的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是( ) A．a为c(X)随t的变化曲线B．t1时，c(X)＝c(Y)＝c(Z)C．t2时，Y的消耗速率大于生成速率D．t3后，c(Z)＝2c0－c(Y)
解析：由题图知，a起始浓度最大，在整个反应过程中浓度一直减小，所以a代表c(X)随t的变化曲线，A说法正确；t1时，三条曲线相交，三种物质的浓度相等，B说法正确；结合题给反应判断，先增加后减小的是c(Y)随t变化的曲线，一直增大的是c(Z)随t变化的曲线，t2时，c(Y)在减小，说明Y的消耗速率大于生成速率，C说法正确；由题图知，t3后，只有Y和Z，X完全反应，结合反应①②可得出c(Z)＝2c0－2c(Y)，D说法错误。
2．[2021·河北卷]室温下，某溶液初始时仅溶有M和N且浓度相等，同时发生以下两个反应：①M＋N===X＋Y；②M＋N===X＋Z。反应①的速率可表示为v1＝k1c2(M)，反应②的速率可表示为v2＝k2c2(M)(k1、k2为速率常数)。反应体系中组分M、Z的浓度随时间变化情况如图。下列说法错误的是( ) A．0～30 min时间段内，Y的平均反应速率为6.67×10－3 ml·L－1·min－1B．反应开始后，体系中Y和Z的浓度之比保持不变C．如果反应能进行到底，反应结束时62.5%的M转化为ZD．反应①的活化能比反应②的活化能大
3．[2021·全国甲卷，28(2)]合成总反应在起始物n(H2)/n(CO2)＝3时，在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的物质的量分数为x(CH3OH)，在t＝250 ℃下的x(CH3OH)～p、在p＝5×105 Pa下的x(CH3OH)～t如图所示。
①用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式Kp＝________________；②图中对应等压过程的曲线是______，判断的理由是__________________________________________________________；③当x(CH3OH)＝0.10时，CO2的平衡转化率α＝_________，反应条件可能为______________或_________________。
总反应ΔH<0，升高温度时平衡向逆反应方向移动，甲醇的物质的量分数变小
5×105 Pa，210 ℃
9×105 Pa，250 ℃
4．[2021·全国乙卷，28(2)、(3)](2)氯铂酸钡(BaPtCl6)固体加热时部分分解为BaCl2、Pt和Cl2，376.8 ℃时平衡常数K′p＝1.0×104Pa2。在一硬质玻璃烧瓶中加入过量BaPtCl6，抽真空后，通过一支管通入碘蒸气(然后将支管封闭)。在376.8 ℃，碘蒸气初始压强为20.0 kPa。376.8 ℃平衡时，测得烧瓶中压强为32.5 kPa，则pICl＝________kPa，反应2ICl(g)===Cl2(g)＋I2(g)的平衡常数K＝_______________________(列出计算式即可)。
①由图可知，NOCl分解为NO和Cl2反应的ΔH________0(填“大于”或“小于”)。②反应2ICl(g)===Cl2(g)＋I2(g)的K＝________(用Kp1、Kp2表示)；该反应的ΔH________0(填“大于”或“小于”)，写出推理过程______________________________________________________________________________________________________________________。
5．[2020·山东卷，14](双选)1，3 丁二烯与HBr发生加成反应分两步：第一步H＋进攻1，3 丁二烯生成碳正离子( )；第二步Br－进攻碳正离子完成1，2 加成或1，4 加成。反应进程中的能量变化如图所示。已知在0 ℃和40 ℃时，1，2 加成产物与1，4加成产物的比例分别为70∶30和15∶85。下列说法正确的是( )
A．1，4加成产物比1，2加成产物稳定B．与0 ℃相比，40 ℃时1，3丁二烯的转化率增大C．从0 ℃升至40 ℃，1，2加成正反应速率增大，1，4加成正反应速率减小D．从0 ℃升至40 ℃，1，2加成正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度
解析：结合图像可知，1，4加成产物的能量比1，2加成产物的能量低，即1，4加成产物比1，2加成产物稳定，A项正确；结合题图和题中信息只能判断不同温度下1，3丁二烯发生1，2加成反应和1，4加成反应的倾向，不能判断1，3丁二烯的转化率，B项错误；温度升高，1，2加成反应和1，4加成反应的正反应速率均加快，C项错误；由0 ℃升温至40 ℃时，1，3丁二烯发生的反应由以1，2加成为主变为以1，4加成为主，即1，2加成正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度，D项正确。
考点题组针对练题组一 化学反应速率的计算及速率常数1.硝基苯甲酸乙酯在OH－存在下发生水解反应：O2NC6H4COOC2H5＋OH－⇌O2NC6H4COO－＋C2H5OH两种反应物的初始浓度均为0.050 ml·L－1，15 ℃时测得O2NC6H4COOC2H5的转化率α随时间变化的数据如表所示。回答下列问题：列式计算该反应在120～180 s与180～240 s 区间的平均反应速率___________________、___________________；比较两者大小可得出的结论是__________________________________________________。
7.3×10－5 ml·L－1·s－1
5.8×10－5ml·L－1·s－1
随着反应的进行，反应物浓度减小导致反应速率降低
解析：反应过程中硝基苯甲酸乙酯浓度的变化量等于其起始浓度与转化率的乘积，再利用求反应速率的计算公式可求出两个时间段内的平均反应速率分别为7.3×10－5 ml·L－1·s－1、5.8×10－5ml·L－1·s－1，由此可得出的结论是随着反应的进行，反应物浓度减小导致反应速率降低。
2．(1)一定条件下，用NH3消除NO污染的原理为4NH3＋6NO一定条件5N2＋6H2O。不同温度条件下，n(NH3)∶n(NO)的物质的量之比分别为4∶1，3∶1，1∶3时，得到NO脱除率曲线如图1所示：
①曲线a中，NO的起始质量浓度为6×10－4mg·m－3，从A点到B点经过0.8 s，该段时间内NO的脱除率为________mg·m－3·s－1。②曲线b对应NH3与NO的物质的量之比是________。
解析：(1)①曲线a中，NO的起始质量浓度为6×10－4mg·m－3，A点对应的脱除率为55%，B点对应的脱除率为75%，从A点到B点经过0.8 s，则该段时间内NO的脱除率为6×10－4 mg·m－3×(0.75－0.55)÷0.8 s＝1.5×10－4 mg·m－3·s－1。②NH3与NO的物质的量的比值越大，NO的脱除率越大，则n(NH3)∶n(NO)分别为4∶1，3∶1，1∶3时对应的曲线分别为a、b、c。
题组二 化学反应速率的影响因素3.碳、氮化合物用途广泛，回答下列问题：(1)炭黑是雾霾中的重要颗粒物，研究发现它可以活化氧分子生成活化氧。活化氧可以快速氧化SO2，活化过程的能量变化模拟计算结果如图1所示。
无水条件下，一个氧分子的活化能为________，容易活化氧分子的条件是________(填“有水”或“无水”)。(2)已知在金属催化剂M作用下以N2O为氧化剂可以氧化乙烯生成乙醛。乙烯氧化法制乙醛的催化体系中氧化还原循环如图2所示。已知物质与氧原子的结合力用OA表示。氧原子与N2生成N2O的结合力用OA(N2)＝167.4 kJ·ml－1，氧原子与乙烯生成乙醛的结合力OA(C2H4)＝473 kJ·ml—1，则可用作该反应的催化剂的金属M与氧原子的结合力OA(M)的值应满足：_____________________________。使用该催化剂会使该反应的活化能________(填“增大”或“减小”)。
167.4 kJ·ml－1＜OA(M)＜473 kJ·ml－1
解析：(1)根据题图1分析，整个反应过程的活化能为能垒最大者，故无水条件下反应的活化能为0.75 eV；有水条件下反应的活化能为0.57 eV，所以水可以使氧分子活化反应的活化能降低0.75 eV－0.57 eV＝0.18 eV。(2)氧原子与N2生成N2O的结合力为OA(N2)＝167.4 kJ·ml－1，由催化剂的作用机理结合题图2知，当氧原子与催化剂结合力介于167.4～473 kJ·ml－1时，此反应可发生，因此可用作该反应催化剂的金属M与氧原子的结合力OA(M)的值应满足167.4 kJ·ml－1＜OA(M)＜473 kJ·ml－1。催化剂会降低反应的活化能。
4．减缓全球变暖的方法之一是将CO2回收利用，科学家研究利用回收的CO2制取甲醛，反应的热化学方程式CO2(g)＋2H2(g)⇌HCHO(g)＋H2O(g) ΔH。请回答下列问题：(1)已知：①HCHO(g)＋O2(g)⇌CO2(g)＋H2O(g) ΔH1＝－480 kJ·ml－1。②相关化学键的键能数据如表所示。则ΔH＝____________。
－1.9 kJ·ml－1
解析：(1)根据ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和可知，反应O2(g)＋2H2(g)===2H2O(g)的ΔH2＝[(497.3＋2×436)－(4×462.8)] kJ·ml－1＝－481.9 kJ·ml－1；根据盖斯定律，反应O2(g)＋2H2(g)===2H2O(g)，减去反应HCHO(g)＋O2(g)⇌CO2(g)＋H2O(g)即可得目标反应CO2(g)＋2H2(g)⇌HCHO(g)＋H2O(g)，故ΔH＝ΔH2－ΔH1＝－1.9 kJ·ml－1。
(2)下列措施既能提高H2的平衡转化率又能增大反应速率的是________。a．升高温度 b．使用催化剂 c．缩小容器的容积 d．扩大容器的容积
解析：(2)升高温度反应速率增大，但因为ΔH＜0，平衡逆向移动，H2的平衡转化率减小，a不符合题意；使用高效催化剂不改变平衡转化率，b不符合题意；缩小容器体积相当于增大压强，反应速率增大，平衡向气体分子数减小的方向移动，H2的转化率增大，c符合题意；扩大容器容积相当于减小压强，反应速率减小，H2的转化率减小，d不符合题意。
知识点二 化学平衡状态的判定及化学平衡常数、转化率的计算
核心知识再现1.化学平衡状态的判断
2.平衡常数K(1)影响因素：只受温度影响，与反应物和生成物的浓度变化无关。温度升高，吸热反应的K增大，放热反应的K减小；温度降低，吸热反应的K减小，放热反应的K增大。(2)K的意义①判断反应能否进行完全温度一定时，K越大，平衡体系中生成物所占的比例越大，正向反应进行的程度越大，反应物的转化率越大；反之，转化率越小。一般来说K＞105时，反应进行的基本完全了。②判断反应进行的方向Qc为浓度商，当Qc＞K时，反应逆向进行；当Qc＝K时，反应达平衡状态；当Qc＜K时，反应正向进行。
3．化学平衡移动的判断(1)依据勒夏特列原理判断如果改变影响平衡的一个条件(如__________________等)，平衡就向能够____________的方向移动。当增加反应物的浓度时，平衡要向________方向移动，反之________移动；升高反应温度，则平衡向着_____的方向移动，反之向________的方向移动；在有气体参加或生成的可逆反应中，当增加压强时，平衡总是向________的方向移动，反之向________的方向移动。
特别提醒：牢记几种不能用勒夏特列原理解释的问题。①若外界条件改变后，无论平衡向正反应方向移动或向逆反应方向移动都无法减弱外界条件的变化，则平衡不移动。如对于H2(g)＋Br2(g)⇌2HBr(g)，由于反应前后气体的分子总数不变，外界压强增大或减小时，平衡无论正向或逆向移动都不能减弱压强的改变，所以对于该反应，压强改变，平衡不发生移动。②催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率，所以催化剂不会影响化学平衡。
(2)根据平衡常数K与Q判断平衡移动方向(3)通过比较平衡破坏瞬时的正、逆反应速率的相对大小来判断平衡移动的方向。①若外界条件改变，引起v正＞v逆，此时正反应占优势，则化学平衡向正反应方向(或向右)移动；②若外界条件改变，引起v正＜v逆，此时逆反应占优势，则化学平衡向逆反应方向(或向左)移动；③若外界条件改变，虽能引起v正和v逆变化，但变化后新的v′正和v′逆仍保持相等，则化学平衡不发生移动。
(4)恒温条件下，密闭反应体系中通入稀有气体，平衡移动方向的判断
5.压强对产物体积分数φ的影响以可逆反应mA(g)⇌nB(g)＋pC(g)为例，通过改变容器容积实现压强的改变。(1)当m＝n＋p时，改变压强，平衡不发生移动，产物的体积分数不变。(2)当m＞n＋p时：
(3)当m
分析：图中纵轴表示各组分体积分数，H2S的分解反应为吸热反应，随温度的升高体积分数减小的是反应物H2S，体积分数增大的是生成物单质硫和H2；选择1 100 ℃时的数据进行分析，H2S的体积分数为70%，此时生成的两种单质的体积分数分别为20%、10%，若将单质硫写为“S”，则与氢气的体积分数应该相等，若将单质硫写成双原子分子“S2”，则氢气的体积分数为“S2”的两倍，故H2S分解反应的化学方程式为2H2S 2H2＋S2。
(2)挖掘图像信息结合速率、平衡理论准确的解答一般把图像中的信息、可逆反应特点和勒夏特列原理三者结合起来进行解答。例如25 ℃时，向体积为2 L且带有气压计的恒容密闭容器中通入0.08 ml NO和0.04 ml Cl2发生反应：2NO(g)＋Cl2(g)⇌2NOCl(g) ΔH。已知：反应起始时和平衡时温度相同。
测得反应过程中压强随时间的变化如图1中曲线a所示，则ΔH________(填“＞”“＜”)0；其他条件相同，仅改变某一条件时，测得压强随时间变化关系如图1中曲线b所示，则改变的条件是______________________________。图2是两位同学描绘的上述反应平衡常数的对数值(lg K)与温度(T)的变化关系图像，其中正确的曲线是________(填“甲”或“乙”)。
分析：图1中曲线a隐藏的信息是“反应过程中压强先增大后减小最后不变”，该可逆反应反应前后气体分子数减小，在恒容密闭容器中，压强先增大是因为正反应放热，体系温度升高，随着反应的进行，恒容密闭容器中气体分子总数减少，压强减小，达到平衡后压强不变，故ΔH＜0。图1中曲线b与曲线a相比，反应速率增大，平衡时容器内压强不变，即平衡不移动，故改变的条件是加入催化剂。该反应的正反应为放热反应，则升温平衡逆向移动，平衡常数K减小，lg K减小，故图2中曲线乙正确。
分析：①在密闭容器中，发生反应CH3COOH(g)⇌2CO(g)＋2H2(g)，该反应反应前后气体分子数增大，增大压强，平衡逆向移动，氢气产率减小，故相对于较大压强，常压下氢气的产率较高且能耗低。
②一段时间后，该反应体系中温度与气体产率的关系如图所示，约640 ℃之前，氢气产率低于甲烷产率；640 ℃之后氢气产率高于甲烷产率，可能的原因是随着温度升高，____________________________。 ③保持其他条件不变，在CH3COOH中掺入一定量水蒸气，氢气的产率显著提高而CO的产率下降，请分析原因(用化学方程式表示)________________________________________________________________________。
7．利用文字信息补充设计坐标图像首先要看清纵轴、横轴表示的物理量，结合反映特点和平衡移动原理，根据题中变化量与反应速率、物质的量浓度、转化率等物理量之间的变化关系，在坐标图中补充曲线，一定要注意“起点、变化趋势、终点”。如图1是反应CO(g)＋H2O(g)⇌H2(g)＋CO2(g) ΔH<0中CO和CO2的浓度随时间发生变化的曲线。若t4时刻通过改变容积的方法将压强增大为原来的2倍，在图2中t4～t5区间内画出CO、CO2的浓度变化曲线，并标明物质(假设各物质的状态均保持不变)。
高考真题演练 1．[2021·湖南卷](双选)已知：A(g)＋2B(g)⇌3C(g) ΔH<0，向一恒温恒容的密闭容器中充入1 ml A和3 ml B发生反应，t1时达到平衡状态Ⅰ，在t2时改变某一条件，t3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．t2时改变的条件：向容器中加入CC．平衡时A的体积分数φ：φ(Ⅱ)>φ(Ⅰ)D．平衡常数K：K(Ⅱ)
3．[2020·浙江7月选考，20]一定条件下：2NO2(g)⇌N2O4(g) ΔH＜0。在测定NO2的相对分子质量时，下列条件中，测定结果误差最小的是( )A．温度0 ℃、压强50 kPaB．温度130 ℃、压强300 kPaC．温度25 ℃、压强100 kPaD．温度130 ℃、压强50 kPa
解析：测定NO2的相对分子质量时，要使平衡逆向移动，且逆向移动的程度越大，测定结果的误差越小。该反应的正反应是气体分子数减少的放热反应，因此温度越高、压强越小时，平衡逆向移动的程度越大，故选D。
2V2O5(s)＋2SO2(g)===2VOSO4(s)＋V2O4(s) ΔH＝－351 kJ·ml－1
解析：(1)V2O5和SO2反应生成VOSO4和V2O4的化学方程式为2V2O5＋2SO2===2VOSO4＋V2O4。由题图(a)可得以下两个热化学方程式：①V2O4(s)＋2SO3(g)===2VOSO4(s) ΔH1＝－399 kJ·ml－1，②V2O4(s)＋SO3(g)===V2O5(s)＋SO2(g) ΔH2＝－24 kJ·ml－1，将①－2×②可得：2V2O5(s)＋2SO2(g)===2VOSO4(s)＋V2O4(s) ΔH＝－351 kJ·ml－1。
(2)当SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时，在0.5 MPa、2.5 MPa和5.0 MPa压强下，SO2平衡转化率α随温度的变化如图(b)所示。反应在5.0 MPa、550 ℃时的α＝________ ，判断的依据是________________________________________________________________。 影响α的因素有____________________________________。
该反应气体分子数减少，增大压强，α提高。5.0 MPa>2.5 MPa＝p2，所以p1＝5.0 MPa
解析：(2)该反应的正反应是气体分子数减少的反应，压强增大，平衡正向移动，SO2的平衡转化率变大，故在相同温度下，压强越大，SO2的平衡转化率越高，则p1＝5.0 MPa，由题图可知在550 ℃、5.0 MPa时，α＝0.975；由该反应的正反应是气体分子数减少的放热反应可知，影响α的因素有压强、温度和反应物的起始浓度等。
(3)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)。
曲线上v最大值所对应温度称为该α′下反应的最适宜温度tm。ttm后，v逐渐下降。原因是___________________________________________________________________________________________________________________________________________。
升高温度，k增大使v逐渐提高，但α降低使v逐渐下降。ttm后，k增大对v的提高小于α引起的降低
5．[2020·全国卷Ⅲ]二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用CO2的热点研究领域。回答下列问题：(1)CO2催化加氢生成乙烯和水的反应中，产物的物质的量之比n(C2H4)∶n(H2O)＝________。当反应达到平衡时，若增大压强，则n(C2H4)________(填“变大”“变小”或“不变”)。
解析：(1)由题意知二氧化碳与氢气反应生成乙烯和水，反应的化学方程式为2CO2＋6H2⇌CH2===CH2＋4H2O，n(C2H4)∶n(H2O)＝1∶4；此反应为气体体积减小的反应，增大压强，平衡向气体体积减小的方向(正反应方向)移动，n(C2H4)变大。
(2)理论计算表明，原料初始组成n(CO2)∶n(H2)＝1∶3，在体系压强为0.1 MPa，反应达到平衡时，四种组分的物质的量分数x随温度T的变化如图所示。
图中，表示C2H4、CO2变化的曲线分别是____、____。CO2催化加氢合成C2H4反应的ΔH________0(填“大于”或“小于”)。(3)根据图中点A(440 K，0.39)，计算该温度时反应的平衡常数Kp＝________________________(MPa)－3(列出计算式。以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。(4)二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应，生成C3H6、C3H8、C4H8等低碳烃。一定温度和压强条件下，为了提高反应速率和乙烯选择性，应当____________________。
解析：(1)①恒容密闭容器中发生反应N2O4(g)⇌2NO2(g)，是气体分子数增大的反应，当压强不变时，说明已经达到平衡状态，A正确；当v正(N2O4)＝2v逆(NO2)时，正反应速率与逆反应速率不相等，未达到平衡状态，B错误；温度保持不变时，K始终保持不变，不能作为反应达到平衡的判据，C错误；因为是在恒容密闭容器内发生的反应，反应前后气体质量不变，密度也保持不变，故不能依此判定是否达到平衡，D错误；二氧化氮为红棕色，四氧化二氮为无色，可以依据颜色不变判定反应达平衡状态，E正确。
②t1时刻反应达到平衡，混合气体平衡总压强为p，N2O4气体的平衡转化率为75%，则反应N2O4(g)⇌2NO2(g)的平衡常数Kp＝________[对于气相反应，用某组分B的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数，记作Kp，如p(B)＝p·x(B)，p为平衡总压强，x(B)为平衡系统中B的物质的量分数]。③反应温度T1时，c(N2O4)随t(时间)变化曲线如图1，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。
(2)NO氧化反应：2NO(g)＋O2(g)⇌2NO2(g)分两步进行，其反应过程能量变化示意图如图2。Ⅰ.2NO(g)⇌N2O2(g) ΔH1Ⅱ.N2O2(g)＋O2(g)===2NO2(g) ΔH2
①决定NO氧化反应速率的步骤是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
解析：(2)①由题图2知，反应Ⅱ的活化能比反应Ⅰ的大，反应Ⅱ是慢反应，因此反应Ⅱ决定NO氧化反应速率。
②在恒容的密闭容器中充入一定量的NO和O2气体，保持其他条件不变，控制反应温度分别为T3和T4(T4>T3)，测得c(NO)随t(时间)的变化曲线如图3。 转化相同量的NO，在温度________(填“T3”或“T4”)下消耗的时间较长，试结合反应过程能量图(图2)分析其原因_____________________________________________________________________________________。
ΔH1<0，温度升高，反应Ⅰ平衡逆移，c(N2O2)减小；浓度降低的影响大于温度对反应Ⅱ速率的影响
解析：(2) ②由题图3可以看出，T4时反应速率较慢，转化相同量的NO消耗时间较长。由题图2可以看出，反应Ⅰ和反应Ⅱ均为放热反应，温度升高，反应Ⅰ平衡逆移，N2O2(g)的物质的量浓度减小；N2O2(g)的物质的量浓度降低对反应Ⅱ速率的影响大于温度升高对反应Ⅱ速率的影响。
考点题组针对练题组一 可逆反应特点及化学平衡状态的判定1.已知298 K时，2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g) ΔH＝－197 kJ·ml－1，在相同温度下，向密闭容器中通入2 ml SO2和1 ml O2，达到平衡时放出热量Q1；向另一体积相同的密闭容器中通入1 ml SO2和1 ml O2，达到平衡时放出热量Q2。则下列关系正确的是( )A．2Q2＝Q1 B．2Q2＜Q1C．Q2＜Q1＜197 kJ D．Q2＝Q1＜197 kJ
解析：反应的热化学方程式：2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g) ΔH＝－197 kJ·ml－1，由热化学方程式可知，加入2 ml SO2和1 ml O2，生成SO3的量小于2 ml，所以Q1＜197 kJ，1 ml SO2和1 ml O2相当于在2 ml SO2和1 ml O2达到平衡的基础上，减少反应物的浓度，平衡逆向移动，即Q2＜Q1，综上：Q2＜Q1＜197 kJ，故选C。
2．(1)一定条件下，将n(CO2)∶n(H2)＝1∶2的混合气体充入恒容密闭容器中，发生反应CO2(g)＋2H2(g)⇌HCHO(g)＋H2O(g)。下列说明反应已经达到平衡状态的是________(填标号，下同)。a．容器内气体密度保持不变b．H2O(g)的体积分数保持不变c．该反应的平衡常数保持不变d．混合气体的平均相对分子质量不变(2)CuBr2分解的热化学方程式为2CuBr2(s)⇌2CuBr(s)＋Br2(g) ΔH＝＋105.4 kJ·ml－1。在密闭容器中加热分解过量的CuBr2，平衡时p0(Br2)为4.66×103Pa。回答下列问题：①若反应体系的体积不变，提高反应温度，则p(Br2)将会________(填“增大”“不变”或“减小”)。②若反应温度不变，将反应体系的体积增加一倍，达到平衡的过程中，p(Br2)的变化范围是________________________________。
2.33×103Pa≤p(Br2)≤4.66×103 Pa
3．在一定条件下，可逆反应2NO2(g)⇌N2O4(g) ΔH＜0达到平衡，当分别改变下列条件时，请回答下列问题：(1)保持容器容积不变，通入一定量NO2，则达到平衡时NO2的百分含量_______(填“增大”“减小”或“不变”，下同)；保持容器容积不变，通入一定量N2O4，则达到平衡时NO2的百分含量______。(2)保持压强不变，通入一定量NO2，则达到平衡时NO2的百分含量_______；保持压强不变，通入一定量N2O4，则达到平衡时NO2的百分含量________。(3)保持容器容积不变，通入一定量氖气，则达到平衡时NO2的转化率_______；保持压强不变，通入氖气使体系的容积增大一倍，则达到平衡时NO2的转化率_______。
解析：(1)保持容器容积不变，通入一定量NO2，等效为增大压强，平衡正向移动，NO2的百分含量减小；保持容器容积不变，通入一定量N2O4，等效为增大压强，平衡正向移动，所以NO2的百分含量减小。(2)保持压强不变，通入一定量NO2或N2O4，不影响平衡，所以NO2的百分含量不变。(3)保持容器容积不变，通入一定量氖气，此过程中各物质的物质的量浓度都没有发生改变，所以平衡不移动，NO2的转化率不变；保持压强不变，通入氖气使体系的容积增大一倍，则相当于减小压强，所以平衡向生成NO2的方向移动，所以NO2的转化率会减小。
加大反应物压强(浓度)
题组三 化学反应速率、化学平衡图像综合5.“低碳经济”备受关注，CO2的有效开发利用成为科学家研究的重要课题。(1)已知：CO2(g)＋2H2(g)⇌C(s)＋2H2O(g) ΔH＝－90.0 kJ·ml－1H2O(l)===H2O(g) ΔH＝＋44.0 kJ·ml－1C(s)的燃烧热ΔH＝－394.0 kJ·ml－1则表示H2燃烧热的热化学方程式为__________________________________________。
①反应Ⅰ的ΔH1________ (填“>”“<“或“＝”)0；理由是________________________________________________________________________。②温度过高或过低均不利于反应Ⅰ的进行，原因是_______________________________________________________________________。③350 ℃时，反应Ⅰ的平衡常数Kp＝_______________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。④为减少CO在产物中的比率，可采取的措施有___________________ (列举一条)。
反应Ⅰ达到平衡状态后，随温度升高二氧化碳平衡转化率减小，说明正反应为放热反应
温度过低，化学反应速率慢，温度过高反应Ⅰ向逆反应方向进行且CH4的选择性减小
2.89×104(MPa)－2
(3)为探究反应Ⅰ的反应速率与浓度的关系，向恒容密闭容器中通入浓度均为1.0 ml·L－1的H2与CO2。根据相关数据绘制出反应速率与浓度关系曲线：v正～c(CO2)和v逆～c(H2O)。则与曲线v正～c(CO2)相对应的是图3曲线________(填“甲”或“乙”)；该反应达到平衡后，某一时刻降低温度，反应重新达到平衡，则此时曲线甲对应的平衡点可能为_______(填字母，下同)，曲线乙对应的平衡点可能为_________。
知识点一 化学反应速率及其影响因素
2．影响化学反应速率的因素(1)内因——活化能活化能是指为了能发生化学反应，普通分子(具有平均能量的分子)变成活化分子所需要吸收的最小能量，即活化分子比普通分子所多出的那部分能量。相同条件下，不同化学反应的速率不同，主要是内因—活化能大小不同所致，活化能小的化学反应速率大，活化能大的化学反应速率小。总反应的化学反应速率决定于活化能大的基元反应。
(2)外因相同的化学反应，在不同条件下，化学反应速率不同，主要原因是外因——浓度、温度、压强、催化剂、光照、接触面积等因素不同所致。①浓度(c)：增大(减小)反应物浓度→单位体积内活化分子数目增加(减少)，活化分子百分比不变→单位时间内有效碰撞频率提高(降低)→化学反应速率加快(减慢)。②压强(p)：对于气相反应而言，增大(减小)压强→相当于减小(增大)容器容积→相当于增大(减小)反应物浓度→化学反应速率加快(减慢)。③温度(T)：升高(降低)温度→活化分子百分数增大(减小)→有效碰撞频率提高(降低)→化学反应速率加快(减慢)。
ⅳ.催化剂的选择性：对于在给定条件下反应物之间能够同时发生多个反应的情况，理想的催化剂还具有大幅度提高目标产物在最终产物中比例的作用。ⅴ.酶催化剂的特点：高效性、专一性(一种酶只能催化一种或一类化学反应，如蛋白酶只能催化蛋白质水解成多肽)、温和性(反应条件温和、温度升高，酶发生变性失去催化活性)。
[知识拓展] 活化能与反应热的关系反应热为正、逆反应活化能的差值。如图E1是正反应的活化能，E2是逆反应的活化能，反应热ΔH＝E1－E2。
高考真题演练1.[2021·广东卷]反应X===2Z经历两步：①X→Y；②Y→2Z。反应体系中X、Y、Z的浓度c随时间t的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是( ) A．a为c(X)随t的变化曲线B．t1时，c(X)＝c(Y)＝c(Z)C．t2时，Y的消耗速率大于生成速率D．t3后，c(Z)＝2c0－c(Y)
解析：由题图知，a起始浓度最大，在整个反应过程中浓度一直减小，所以a代表c(X)随t的变化曲线，A说法正确；t1时，三条曲线相交，三种物质的浓度相等，B说法正确；结合题给反应判断，先增加后减小的是c(Y)随t变化的曲线，一直增大的是c(Z)随t变化的曲线，t2时，c(Y)在减小，说明Y的消耗速率大于生成速率，C说法正确；由题图知，t3后，只有Y和Z，X完全反应，结合反应①②可得出c(Z)＝2c0－2c(Y)，D说法错误。
2．[2021·河北卷]室温下，某溶液初始时仅溶有M和N且浓度相等，同时发生以下两个反应：①M＋N===X＋Y；②M＋N===X＋Z。反应①的速率可表示为v1＝k1c2(M)，反应②的速率可表示为v2＝k2c2(M)(k1、k2为速率常数)。反应体系中组分M、Z的浓度随时间变化情况如图。下列说法错误的是( ) A．0～30 min时间段内，Y的平均反应速率为6.67×10－3 ml·L－1·min－1B．反应开始后，体系中Y和Z的浓度之比保持不变C．如果反应能进行到底，反应结束时62.5%的M转化为ZD．反应①的活化能比反应②的活化能大
3．[2021·全国甲卷，28(2)]合成总反应在起始物n(H2)/n(CO2)＝3时，在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的物质的量分数为x(CH3OH)，在t＝250 ℃下的x(CH3OH)～p、在p＝5×105 Pa下的x(CH3OH)～t如图所示。
①用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式Kp＝________________；②图中对应等压过程的曲线是______，判断的理由是__________________________________________________________；③当x(CH3OH)＝0.10时，CO2的平衡转化率α＝_________，反应条件可能为______________或_________________。
总反应ΔH<0，升高温度时平衡向逆反应方向移动，甲醇的物质的量分数变小
5×105 Pa，210 ℃
9×105 Pa，250 ℃
4．[2021·全国乙卷，28(2)、(3)](2)氯铂酸钡(BaPtCl6)固体加热时部分分解为BaCl2、Pt和Cl2，376.8 ℃时平衡常数K′p＝1.0×104Pa2。在一硬质玻璃烧瓶中加入过量BaPtCl6，抽真空后，通过一支管通入碘蒸气(然后将支管封闭)。在376.8 ℃，碘蒸气初始压强为20.0 kPa。376.8 ℃平衡时，测得烧瓶中压强为32.5 kPa，则pICl＝________kPa，反应2ICl(g)===Cl2(g)＋I2(g)的平衡常数K＝_______________________(列出计算式即可)。
①由图可知，NOCl分解为NO和Cl2反应的ΔH________0(填“大于”或“小于”)。②反应2ICl(g)===Cl2(g)＋I2(g)的K＝________(用Kp1、Kp2表示)；该反应的ΔH________0(填“大于”或“小于”)，写出推理过程______________________________________________________________________________________________________________________。
5．[2020·山东卷，14](双选)1，3 丁二烯与HBr发生加成反应分两步：第一步H＋进攻1，3 丁二烯生成碳正离子( )；第二步Br－进攻碳正离子完成1，2 加成或1，4 加成。反应进程中的能量变化如图所示。已知在0 ℃和40 ℃时，1，2 加成产物与1，4加成产物的比例分别为70∶30和15∶85。下列说法正确的是( )
A．1，4加成产物比1，2加成产物稳定B．与0 ℃相比，40 ℃时1，3丁二烯的转化率增大C．从0 ℃升至40 ℃，1，2加成正反应速率增大，1，4加成正反应速率减小D．从0 ℃升至40 ℃，1，2加成正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度
解析：结合图像可知，1，4加成产物的能量比1，2加成产物的能量低，即1，4加成产物比1，2加成产物稳定，A项正确；结合题图和题中信息只能判断不同温度下1，3丁二烯发生1，2加成反应和1，4加成反应的倾向，不能判断1，3丁二烯的转化率，B项错误；温度升高，1，2加成反应和1，4加成反应的正反应速率均加快，C项错误；由0 ℃升温至40 ℃时，1，3丁二烯发生的反应由以1，2加成为主变为以1，4加成为主，即1，2加成正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度，D项正确。
考点题组针对练题组一 化学反应速率的计算及速率常数1.硝基苯甲酸乙酯在OH－存在下发生水解反应：O2NC6H4COOC2H5＋OH－⇌O2NC6H4COO－＋C2H5OH两种反应物的初始浓度均为0.050 ml·L－1，15 ℃时测得O2NC6H4COOC2H5的转化率α随时间变化的数据如表所示。回答下列问题：列式计算该反应在120～180 s与180～240 s 区间的平均反应速率___________________、___________________；比较两者大小可得出的结论是__________________________________________________。
7.3×10－5 ml·L－1·s－1
5.8×10－5ml·L－1·s－1
随着反应的进行，反应物浓度减小导致反应速率降低
解析：反应过程中硝基苯甲酸乙酯浓度的变化量等于其起始浓度与转化率的乘积，再利用求反应速率的计算公式可求出两个时间段内的平均反应速率分别为7.3×10－5 ml·L－1·s－1、5.8×10－5ml·L－1·s－1，由此可得出的结论是随着反应的进行，反应物浓度减小导致反应速率降低。
2．(1)一定条件下，用NH3消除NO污染的原理为4NH3＋6NO一定条件5N2＋6H2O。不同温度条件下，n(NH3)∶n(NO)的物质的量之比分别为4∶1，3∶1，1∶3时，得到NO脱除率曲线如图1所示：
①曲线a中，NO的起始质量浓度为6×10－4mg·m－3，从A点到B点经过0.8 s，该段时间内NO的脱除率为________mg·m－3·s－1。②曲线b对应NH3与NO的物质的量之比是________。
解析：(1)①曲线a中，NO的起始质量浓度为6×10－4mg·m－3，A点对应的脱除率为55%，B点对应的脱除率为75%，从A点到B点经过0.8 s，则该段时间内NO的脱除率为6×10－4 mg·m－3×(0.75－0.55)÷0.8 s＝1.5×10－4 mg·m－3·s－1。②NH3与NO的物质的量的比值越大，NO的脱除率越大，则n(NH3)∶n(NO)分别为4∶1，3∶1，1∶3时对应的曲线分别为a、b、c。
题组二 化学反应速率的影响因素3.碳、氮化合物用途广泛，回答下列问题：(1)炭黑是雾霾中的重要颗粒物，研究发现它可以活化氧分子生成活化氧。活化氧可以快速氧化SO2，活化过程的能量变化模拟计算结果如图1所示。
无水条件下，一个氧分子的活化能为________，容易活化氧分子的条件是________(填“有水”或“无水”)。(2)已知在金属催化剂M作用下以N2O为氧化剂可以氧化乙烯生成乙醛。乙烯氧化法制乙醛的催化体系中氧化还原循环如图2所示。已知物质与氧原子的结合力用OA表示。氧原子与N2生成N2O的结合力用OA(N2)＝167.4 kJ·ml－1，氧原子与乙烯生成乙醛的结合力OA(C2H4)＝473 kJ·ml—1，则可用作该反应的催化剂的金属M与氧原子的结合力OA(M)的值应满足：_____________________________。使用该催化剂会使该反应的活化能________(填“增大”或“减小”)。
167.4 kJ·ml－1＜OA(M)＜473 kJ·ml－1
解析：(1)根据题图1分析，整个反应过程的活化能为能垒最大者，故无水条件下反应的活化能为0.75 eV；有水条件下反应的活化能为0.57 eV，所以水可以使氧分子活化反应的活化能降低0.75 eV－0.57 eV＝0.18 eV。(2)氧原子与N2生成N2O的结合力为OA(N2)＝167.4 kJ·ml－1，由催化剂的作用机理结合题图2知，当氧原子与催化剂结合力介于167.4～473 kJ·ml－1时，此反应可发生，因此可用作该反应催化剂的金属M与氧原子的结合力OA(M)的值应满足167.4 kJ·ml－1＜OA(M)＜473 kJ·ml－1。催化剂会降低反应的活化能。
4．减缓全球变暖的方法之一是将CO2回收利用，科学家研究利用回收的CO2制取甲醛，反应的热化学方程式CO2(g)＋2H2(g)⇌HCHO(g)＋H2O(g) ΔH。请回答下列问题：(1)已知：①HCHO(g)＋O2(g)⇌CO2(g)＋H2O(g) ΔH1＝－480 kJ·ml－1。②相关化学键的键能数据如表所示。则ΔH＝____________。
－1.9 kJ·ml－1
解析：(1)根据ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和可知，反应O2(g)＋2H2(g)===2H2O(g)的ΔH2＝[(497.3＋2×436)－(4×462.8)] kJ·ml－1＝－481.9 kJ·ml－1；根据盖斯定律，反应O2(g)＋2H2(g)===2H2O(g)，减去反应HCHO(g)＋O2(g)⇌CO2(g)＋H2O(g)即可得目标反应CO2(g)＋2H2(g)⇌HCHO(g)＋H2O(g)，故ΔH＝ΔH2－ΔH1＝－1.9 kJ·ml－1。
(2)下列措施既能提高H2的平衡转化率又能增大反应速率的是________。a．升高温度 b．使用催化剂 c．缩小容器的容积 d．扩大容器的容积
解析：(2)升高温度反应速率增大，但因为ΔH＜0，平衡逆向移动，H2的平衡转化率减小，a不符合题意；使用高效催化剂不改变平衡转化率，b不符合题意；缩小容器体积相当于增大压强，反应速率增大，平衡向气体分子数减小的方向移动，H2的转化率增大，c符合题意；扩大容器容积相当于减小压强，反应速率减小，H2的转化率减小，d不符合题意。
知识点二 化学平衡状态的判定及化学平衡常数、转化率的计算
核心知识再现1.化学平衡状态的判断
2.平衡常数K(1)影响因素：只受温度影响，与反应物和生成物的浓度变化无关。温度升高，吸热反应的K增大，放热反应的K减小；温度降低，吸热反应的K减小，放热反应的K增大。(2)K的意义①判断反应能否进行完全温度一定时，K越大，平衡体系中生成物所占的比例越大，正向反应进行的程度越大，反应物的转化率越大；反之，转化率越小。一般来说K＞105时，反应进行的基本完全了。②判断反应进行的方向Qc为浓度商，当Qc＞K时，反应逆向进行；当Qc＝K时，反应达平衡状态；当Qc＜K时，反应正向进行。
3．化学平衡移动的判断(1)依据勒夏特列原理判断如果改变影响平衡的一个条件(如__________________等)，平衡就向能够____________的方向移动。当增加反应物的浓度时，平衡要向________方向移动，反之________移动；升高反应温度，则平衡向着_____的方向移动，反之向________的方向移动；在有气体参加或生成的可逆反应中，当增加压强时，平衡总是向________的方向移动，反之向________的方向移动。
特别提醒：牢记几种不能用勒夏特列原理解释的问题。①若外界条件改变后，无论平衡向正反应方向移动或向逆反应方向移动都无法减弱外界条件的变化，则平衡不移动。如对于H2(g)＋Br2(g)⇌2HBr(g)，由于反应前后气体的分子总数不变，外界压强增大或减小时，平衡无论正向或逆向移动都不能减弱压强的改变，所以对于该反应，压强改变，平衡不发生移动。②催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率，所以催化剂不会影响化学平衡。
(2)根据平衡常数K与Q判断平衡移动方向(3)通过比较平衡破坏瞬时的正、逆反应速率的相对大小来判断平衡移动的方向。①若外界条件改变，引起v正＞v逆，此时正反应占优势，则化学平衡向正反应方向(或向右)移动；②若外界条件改变，引起v正＜v逆，此时逆反应占优势，则化学平衡向逆反应方向(或向左)移动；③若外界条件改变，虽能引起v正和v逆变化，但变化后新的v′正和v′逆仍保持相等，则化学平衡不发生移动。
(4)恒温条件下，密闭反应体系中通入稀有气体，平衡移动方向的判断
5.压强对产物体积分数φ的影响以可逆反应mA(g)⇌nB(g)＋pC(g)为例，通过改变容器容积实现压强的改变。(1)当m＝n＋p时，改变压强，平衡不发生移动，产物的体积分数不变。(2)当m＞n＋p时：
(3)当m
分析：图中纵轴表示各组分体积分数，H2S的分解反应为吸热反应，随温度的升高体积分数减小的是反应物H2S，体积分数增大的是生成物单质硫和H2；选择1 100 ℃时的数据进行分析，H2S的体积分数为70%，此时生成的两种单质的体积分数分别为20%、10%，若将单质硫写为“S”，则与氢气的体积分数应该相等，若将单质硫写成双原子分子“S2”，则氢气的体积分数为“S2”的两倍，故H2S分解反应的化学方程式为2H2S 2H2＋S2。
(2)挖掘图像信息结合速率、平衡理论准确的解答一般把图像中的信息、可逆反应特点和勒夏特列原理三者结合起来进行解答。例如25 ℃时，向体积为2 L且带有气压计的恒容密闭容器中通入0.08 ml NO和0.04 ml Cl2发生反应：2NO(g)＋Cl2(g)⇌2NOCl(g) ΔH。已知：反应起始时和平衡时温度相同。
测得反应过程中压强随时间的变化如图1中曲线a所示，则ΔH________(填“＞”“＜”)0；其他条件相同，仅改变某一条件时，测得压强随时间变化关系如图1中曲线b所示，则改变的条件是______________________________。图2是两位同学描绘的上述反应平衡常数的对数值(lg K)与温度(T)的变化关系图像，其中正确的曲线是________(填“甲”或“乙”)。
分析：图1中曲线a隐藏的信息是“反应过程中压强先增大后减小最后不变”，该可逆反应反应前后气体分子数减小，在恒容密闭容器中，压强先增大是因为正反应放热，体系温度升高，随着反应的进行，恒容密闭容器中气体分子总数减少，压强减小，达到平衡后压强不变，故ΔH＜0。图1中曲线b与曲线a相比，反应速率增大，平衡时容器内压强不变，即平衡不移动，故改变的条件是加入催化剂。该反应的正反应为放热反应，则升温平衡逆向移动，平衡常数K减小，lg K减小，故图2中曲线乙正确。
分析：①在密闭容器中，发生反应CH3COOH(g)⇌2CO(g)＋2H2(g)，该反应反应前后气体分子数增大，增大压强，平衡逆向移动，氢气产率减小，故相对于较大压强，常压下氢气的产率较高且能耗低。
②一段时间后，该反应体系中温度与气体产率的关系如图所示，约640 ℃之前，氢气产率低于甲烷产率；640 ℃之后氢气产率高于甲烷产率，可能的原因是随着温度升高，____________________________。 ③保持其他条件不变，在CH3COOH中掺入一定量水蒸气，氢气的产率显著提高而CO的产率下降，请分析原因(用化学方程式表示)________________________________________________________________________。
7．利用文字信息补充设计坐标图像首先要看清纵轴、横轴表示的物理量，结合反映特点和平衡移动原理，根据题中变化量与反应速率、物质的量浓度、转化率等物理量之间的变化关系，在坐标图中补充曲线，一定要注意“起点、变化趋势、终点”。如图1是反应CO(g)＋H2O(g)⇌H2(g)＋CO2(g) ΔH<0中CO和CO2的浓度随时间发生变化的曲线。若t4时刻通过改变容积的方法将压强增大为原来的2倍，在图2中t4～t5区间内画出CO、CO2的浓度变化曲线，并标明物质(假设各物质的状态均保持不变)。
高考真题演练 1．[2021·湖南卷](双选)已知：A(g)＋2B(g)⇌3C(g) ΔH<0，向一恒温恒容的密闭容器中充入1 ml A和3 ml B发生反应，t1时达到平衡状态Ⅰ，在t2时改变某一条件，t3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．t2时改变的条件：向容器中加入CC．平衡时A的体积分数φ：φ(Ⅱ)>φ(Ⅰ)D．平衡常数K：K(Ⅱ)
3．[2020·浙江7月选考，20]一定条件下：2NO2(g)⇌N2O4(g) ΔH＜0。在测定NO2的相对分子质量时，下列条件中，测定结果误差最小的是( )A．温度0 ℃、压强50 kPaB．温度130 ℃、压强300 kPaC．温度25 ℃、压强100 kPaD．温度130 ℃、压强50 kPa
解析：测定NO2的相对分子质量时，要使平衡逆向移动，且逆向移动的程度越大，测定结果的误差越小。该反应的正反应是气体分子数减少的放热反应，因此温度越高、压强越小时，平衡逆向移动的程度越大，故选D。
2V2O5(s)＋2SO2(g)===2VOSO4(s)＋V2O4(s) ΔH＝－351 kJ·ml－1
解析：(1)V2O5和SO2反应生成VOSO4和V2O4的化学方程式为2V2O5＋2SO2===2VOSO4＋V2O4。由题图(a)可得以下两个热化学方程式：①V2O4(s)＋2SO3(g)===2VOSO4(s) ΔH1＝－399 kJ·ml－1，②V2O4(s)＋SO3(g)===V2O5(s)＋SO2(g) ΔH2＝－24 kJ·ml－1，将①－2×②可得：2V2O5(s)＋2SO2(g)===2VOSO4(s)＋V2O4(s) ΔH＝－351 kJ·ml－1。
(2)当SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时，在0.5 MPa、2.5 MPa和5.0 MPa压强下，SO2平衡转化率α随温度的变化如图(b)所示。反应在5.0 MPa、550 ℃时的α＝________ ，判断的依据是________________________________________________________________。 影响α的因素有____________________________________。
该反应气体分子数减少，增大压强，α提高。5.0 MPa>2.5 MPa＝p2，所以p1＝5.0 MPa
解析：(2)该反应的正反应是气体分子数减少的反应，压强增大，平衡正向移动，SO2的平衡转化率变大，故在相同温度下，压强越大，SO2的平衡转化率越高，则p1＝5.0 MPa，由题图可知在550 ℃、5.0 MPa时，α＝0.975；由该反应的正反应是气体分子数减少的放热反应可知，影响α的因素有压强、温度和反应物的起始浓度等。
(3)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)。
曲线上v最大值所对应温度称为该α′下反应的最适宜温度tm。t
升高温度，k增大使v逐渐提高，但α降低使v逐渐下降。t
5．[2020·全国卷Ⅲ]二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用CO2的热点研究领域。回答下列问题：(1)CO2催化加氢生成乙烯和水的反应中，产物的物质的量之比n(C2H4)∶n(H2O)＝________。当反应达到平衡时，若增大压强，则n(C2H4)________(填“变大”“变小”或“不变”)。
解析：(1)由题意知二氧化碳与氢气反应生成乙烯和水，反应的化学方程式为2CO2＋6H2⇌CH2===CH2＋4H2O，n(C2H4)∶n(H2O)＝1∶4；此反应为气体体积减小的反应，增大压强，平衡向气体体积减小的方向(正反应方向)移动，n(C2H4)变大。
(2)理论计算表明，原料初始组成n(CO2)∶n(H2)＝1∶3，在体系压强为0.1 MPa，反应达到平衡时，四种组分的物质的量分数x随温度T的变化如图所示。
图中，表示C2H4、CO2变化的曲线分别是____、____。CO2催化加氢合成C2H4反应的ΔH________0(填“大于”或“小于”)。(3)根据图中点A(440 K，0.39)，计算该温度时反应的平衡常数Kp＝________________________(MPa)－3(列出计算式。以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。(4)二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应，生成C3H6、C3H8、C4H8等低碳烃。一定温度和压强条件下，为了提高反应速率和乙烯选择性，应当____________________。
解析：(1)①恒容密闭容器中发生反应N2O4(g)⇌2NO2(g)，是气体分子数增大的反应，当压强不变时，说明已经达到平衡状态，A正确；当v正(N2O4)＝2v逆(NO2)时，正反应速率与逆反应速率不相等，未达到平衡状态，B错误；温度保持不变时，K始终保持不变，不能作为反应达到平衡的判据，C错误；因为是在恒容密闭容器内发生的反应，反应前后气体质量不变，密度也保持不变，故不能依此判定是否达到平衡，D错误；二氧化氮为红棕色，四氧化二氮为无色，可以依据颜色不变判定反应达平衡状态，E正确。
②t1时刻反应达到平衡，混合气体平衡总压强为p，N2O4气体的平衡转化率为75%，则反应N2O4(g)⇌2NO2(g)的平衡常数Kp＝________[对于气相反应，用某组分B的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数，记作Kp，如p(B)＝p·x(B)，p为平衡总压强，x(B)为平衡系统中B的物质的量分数]。③反应温度T1时，c(N2O4)随t(时间)变化曲线如图1，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。
(2)NO氧化反应：2NO(g)＋O2(g)⇌2NO2(g)分两步进行，其反应过程能量变化示意图如图2。Ⅰ.2NO(g)⇌N2O2(g) ΔH1Ⅱ.N2O2(g)＋O2(g)===2NO2(g) ΔH2
①决定NO氧化反应速率的步骤是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
解析：(2)①由题图2知，反应Ⅱ的活化能比反应Ⅰ的大，反应Ⅱ是慢反应，因此反应Ⅱ决定NO氧化反应速率。
②在恒容的密闭容器中充入一定量的NO和O2气体，保持其他条件不变，控制反应温度分别为T3和T4(T4>T3)，测得c(NO)随t(时间)的变化曲线如图3。 转化相同量的NO，在温度________(填“T3”或“T4”)下消耗的时间较长，试结合反应过程能量图(图2)分析其原因_____________________________________________________________________________________。
ΔH1<0，温度升高，反应Ⅰ平衡逆移，c(N2O2)减小；浓度降低的影响大于温度对反应Ⅱ速率的影响
解析：(2) ②由题图3可以看出，T4时反应速率较慢，转化相同量的NO消耗时间较长。由题图2可以看出，反应Ⅰ和反应Ⅱ均为放热反应，温度升高，反应Ⅰ平衡逆移，N2O2(g)的物质的量浓度减小；N2O2(g)的物质的量浓度降低对反应Ⅱ速率的影响大于温度升高对反应Ⅱ速率的影响。
考点题组针对练题组一 可逆反应特点及化学平衡状态的判定1.已知298 K时，2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g) ΔH＝－197 kJ·ml－1，在相同温度下，向密闭容器中通入2 ml SO2和1 ml O2，达到平衡时放出热量Q1；向另一体积相同的密闭容器中通入1 ml SO2和1 ml O2，达到平衡时放出热量Q2。则下列关系正确的是( )A．2Q2＝Q1 B．2Q2＜Q1C．Q2＜Q1＜197 kJ D．Q2＝Q1＜197 kJ
解析：反应的热化学方程式：2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g) ΔH＝－197 kJ·ml－1，由热化学方程式可知，加入2 ml SO2和1 ml O2，生成SO3的量小于2 ml，所以Q1＜197 kJ，1 ml SO2和1 ml O2相当于在2 ml SO2和1 ml O2达到平衡的基础上，减少反应物的浓度，平衡逆向移动，即Q2＜Q1，综上：Q2＜Q1＜197 kJ，故选C。
2．(1)一定条件下，将n(CO2)∶n(H2)＝1∶2的混合气体充入恒容密闭容器中，发生反应CO2(g)＋2H2(g)⇌HCHO(g)＋H2O(g)。下列说明反应已经达到平衡状态的是________(填标号，下同)。a．容器内气体密度保持不变b．H2O(g)的体积分数保持不变c．该反应的平衡常数保持不变d．混合气体的平均相对分子质量不变(2)CuBr2分解的热化学方程式为2CuBr2(s)⇌2CuBr(s)＋Br2(g) ΔH＝＋105.4 kJ·ml－1。在密闭容器中加热分解过量的CuBr2，平衡时p0(Br2)为4.66×103Pa。回答下列问题：①若反应体系的体积不变，提高反应温度，则p(Br2)将会________(填“增大”“不变”或“减小”)。②若反应温度不变，将反应体系的体积增加一倍，达到平衡的过程中，p(Br2)的变化范围是________________________________。
2.33×103Pa≤p(Br2)≤4.66×103 Pa
3．在一定条件下，可逆反应2NO2(g)⇌N2O4(g) ΔH＜0达到平衡，当分别改变下列条件时，请回答下列问题：(1)保持容器容积不变，通入一定量NO2，则达到平衡时NO2的百分含量_______(填“增大”“减小”或“不变”，下同)；保持容器容积不变，通入一定量N2O4，则达到平衡时NO2的百分含量______。(2)保持压强不变，通入一定量NO2，则达到平衡时NO2的百分含量_______；保持压强不变，通入一定量N2O4，则达到平衡时NO2的百分含量________。(3)保持容器容积不变，通入一定量氖气，则达到平衡时NO2的转化率_______；保持压强不变，通入氖气使体系的容积增大一倍，则达到平衡时NO2的转化率_______。
解析：(1)保持容器容积不变，通入一定量NO2，等效为增大压强，平衡正向移动，NO2的百分含量减小；保持容器容积不变，通入一定量N2O4，等效为增大压强，平衡正向移动，所以NO2的百分含量减小。(2)保持压强不变，通入一定量NO2或N2O4，不影响平衡，所以NO2的百分含量不变。(3)保持容器容积不变，通入一定量氖气，此过程中各物质的物质的量浓度都没有发生改变，所以平衡不移动，NO2的转化率不变；保持压强不变，通入氖气使体系的容积增大一倍，则相当于减小压强，所以平衡向生成NO2的方向移动，所以NO2的转化率会减小。
加大反应物压强(浓度)
题组三 化学反应速率、化学平衡图像综合5.“低碳经济”备受关注，CO2的有效开发利用成为科学家研究的重要课题。(1)已知：CO2(g)＋2H2(g)⇌C(s)＋2H2O(g) ΔH＝－90.0 kJ·ml－1H2O(l)===H2O(g) ΔH＝＋44.0 kJ·ml－1C(s)的燃烧热ΔH＝－394.0 kJ·ml－1则表示H2燃烧热的热化学方程式为__________________________________________。
①反应Ⅰ的ΔH1________ (填“>”“<“或“＝”)0；理由是________________________________________________________________________。②温度过高或过低均不利于反应Ⅰ的进行，原因是_______________________________________________________________________。③350 ℃时，反应Ⅰ的平衡常数Kp＝_______________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。④为减少CO在产物中的比率，可采取的措施有___________________ (列举一条)。
反应Ⅰ达到平衡状态后，随温度升高二氧化碳平衡转化率减小，说明正反应为放热反应
温度过低，化学反应速率慢，温度过高反应Ⅰ向逆反应方向进行且CH4的选择性减小
2.89×104(MPa)－2
(3)为探究反应Ⅰ的反应速率与浓度的关系，向恒容密闭容器中通入浓度均为1.0 ml·L－1的H2与CO2。根据相关数据绘制出反应速率与浓度关系曲线：v正～c(CO2)和v逆～c(H2O)。则与曲线v正～c(CO2)相对应的是图3曲线________(填“甲”或“乙”)；该反应达到平衡后，某一时刻降低温度，反应重新达到平衡，则此时曲线甲对应的平衡点可能为_______(填字母，下同)，曲线乙对应的平衡点可能为_________。
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