高考化学二轮复习针对性练习专题一0二 化学反应原理（考点剖析）（解析版）

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必备知识1化学能、热焓
1.盖斯定律的应用和书写热化学方程式
（1）.盖斯定律
概念:不管化学反应是一步完成,还是分几步完成,其反应热是相同的。即反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应途径无关。
(2)应用:间接计算某些反应的反应热。如:,则ΔH=ΔH1+ΔH2。
（2）.利用盖斯定律计算反应热
EQ \\ac(○,1)运用盖斯定律的技巧——“三调一加”
一调:根据目标热化学方程式,调整已知热化学方程式中反应物和生成物的左右位置,改写已知的热化学方程式。
二调:根据改写的热化学方程式调整相应ΔH的符号。
三调:调整中间物质的化学计量数。
一加:将调整好的热化学方程式及其ΔH相加。
EQ \\ac(○,2)运用盖斯定律的三个注意事项
a.热化学方程式乘以某一个数时,反应热的数值必须也乘上该数。
b.热化学方程式相加减时,物质之间相加减,反应热也必须相加减。
c.将一个热化学方程式颠倒时,ΔH的“+”“-”随之改变,但数值不变。
（2）热化学方程式及其书写
EQ \\ac(○,1)热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质变化,也表明了化学反应中的能量变化，系数代表物质的量。
EQ \\ac(○,2)书写
如：（2019年全国统一高考化学试卷（新课标Ⅲ））近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：
（2）Deacn直接氧化法可按下列催化过程进行：
CuCl2（s）═CuCl（s）+Cl2（g）△H1＝83kJ•ml﹣1
CuCl（s）+O2（g）═CuO（s）+Cl2（g）△H2＝﹣20kJ•ml﹣1
CuO（s）+2HCl（g）═CuCl2（s）+H2O（g）△H3＝﹣121kJ•ml﹣1
则4HCl（g）+O2（g）═2Cl2（g）+2H2O（g）的△H＝ kJ•ml﹣1。
【答案】﹣116
2.键能与反应热的计算
化学反应热效应计算的三个角度
如：（2021年湖南高考试题）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
一定温度下，利用催化剂将分解为和。回答下列问题：
(1)反应_______；
【答案】+90.8
必备知识2化学反应速率
一．概念与表示
1.概念：化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量。
2.表示：通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。
3.表达式：v＝eq \f(Δc,Δt)。
4.单位：一般为ml·L－1·s－1、ml·L－1·min－1。
二．与化学方程式中各物质化学计量数的关系
某一反应中，以各物质表示的化学反应速率之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。
如对于反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)；则有v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q或eq \f(1,m)v(A)＝eq \f(1,n)v(B)＝eq \f(1,p)v(C)＝eq \f(1,q)v(D)。
必备知识3化学平衡的移动和影响因素
1.平衡原理（勒夏特列原理）的应用
如果改变影响化学平衡的条件(浓度、压强、温度等)之一，平衡将向着减弱这种改变的方向移动。
[注意] “减弱”不等于“消除”，更不是“扭转”，即平衡移动不能将外界影响完全消除，而只能减弱。
2.平衡的影响因素
必备知识4化学平衡常数及影响因素
1．概念
在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，称为化学平衡常数(简称平衡常数)，用符号K表示。
2．表达式
（1）对于反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，K＝eq \f(cpC·cqD,cmA·cnB)。
（2）化学平衡常数表达式与化学方程式书写形式的关系
3．意义
平衡常数表明在一定条件下反应进行的程度。K越大，表示反应进行的程度越大。
4．影响因素
(1)内因：反应物本身的性质。
(2)外因：K只受温度的影响，与浓度、压强、催化剂等外界因素无关。
5．K值与可逆反应进行程度的关系
必备知识5图像问题
1.能量图
理解反应历程与反应热的关系
平衡图
（1）.含量—时间—温度(压强)图像
常见形式有如图几种。(C%指生成物的质量分数;B%指某反应物的质量分数)
（2）.恒压(温)的图像分析
该类图像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),常见类型如图所示:
如图2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,表示v正>v逆的点是3,表示v正应考能力解密
一、化学反应速率方程和速率常数
1．速率方程
一定温度下，化学反应速率与反应物浓度以其计量数为指数的幂的乘积成正比。
对于反应：aA＋bB===gG＋hH
则v＝kca(A)·cb(B)(其中k为速率常数)。
如：①SO2Cl2SO2＋Cl2 v＝k1c(SO2Cl2)
②2NO22NO＋O2 v＝k2c2(NO2)
③2H2＋2NON2＋2H2O v＝k3c2(H2)·c2(NO)
2．速率常数含义
速率常数(k)是指在给定温度下，反应物浓度皆为1 ml·L－1时的反应速率。在相同的浓度条件下，可用速率常数大小来比较化学反应的反应速率。
化学反应速率与反应物浓度(或浓度的次方)成正比，而速率常数是其比例常数，在恒温条件下，速率常数不随反应物浓度的变化而改变。因此，可以应用速率方程求出该温度下任意浓度时的反应速率。
3．速率常数的影响因素
温度对化学反应速率的影响是显著的，速率常数是温度的函数，同一反应，温度不同，速率常数将有不同的值，但浓度不影响速率常数。
4．速率常数与化学平衡常数之间的关系
一定温度下， 可逆反应：aA(g)＋bB(g)gG(g)＋hH(g)，达到平衡状态时，v正＝k正 ca(A)·cb(B)，v逆＝k逆·cg(G)·ch(H)，由于平衡时 v正＝v逆，则k正ca(A)·cb(B)＝k逆·cg(G)·ch(H)，所以eq \f(k正,k逆)＝eq \f(cg（G）·ch（H）,ca（A）·cb（B）)＝K。
例．（2018年全国统一高考试卷（新课标Ⅲ））三氯氢硅（ SiHCl3）是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题：
（3）对于反应2SiHCl3（g）＝SiH2Cl2（g）+SiCl4（g），采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323K和343K时 SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。
①343K时反应的平衡转化率α＝ %．平衡常数K343K＝ （保留2位小数）。
②在343K下：要提高 SiHCl3转化率，可采取的措施是 ；要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有 、 。
③比较a、b处反应速率大小：va vb（填“大于”“小于”或“等于”）。反应速率v＝v正﹣v逆＝k正x﹣k逆xx，k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数，计算a处的＝ （保留1位小数）
【答案】（3） EQ \\ac(○,1)22 0.02 EQ \\ac(○,2)及时分离出产物 增大压强 使用催化剂或增大反应物的浓度等 EQ \\ac(○,3)大于 1.3
提高转化率
1.提高平衡转化率的方法
（1）改变投料比：在VL的容器中，加入Pml的A和qml的B，投料比值是：λ=p:q
aA（g）+bB（g）mM（s）+nN（g）；
当λ增加时，A的相对量增加，B的转化率增加，A的转化率减小。
当λ减小时，A的相对量减小，B的转化率减小，A的转化率增加。
（2）使化学平衡正向移动
EQ \\ac(○,1)改变温度，使平衡正向移动，平衡转化率增大，产率增大。
EQ \\ac(○,2)改变压强，对于气体分子数不变的反应，平衡转化率不变，产率不变。
对于气体分子数减小的反应，平衡转化率增大，产率增大。
EQ \\ac(○,3)改变浓度，增加一种反应物的浓度，可以提高另一种反应物的转化率，而自己的转化率是降低。
（3）使用催化剂，加快化学反应速率，对平衡转化率无影响。
2.提高一定时间内的转化率的方法：提高反应速率
（1）升高温度
（2）增加反应物的浓度
（3）增大压强
（3）使用高效催化剂：
三、K的应用和计算
1.化学平衡常数的两大应用
(1)判断平衡移动的方向：
对于可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在任意状态下，生成物的浓度和反应物的浓度之间的关系用浓度商Q＝eq \f(cpC·cqD,cmA·cnB)表示，则：
eq \a\vs4\al(Q)eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(＜K 反应向正反应方向进行，v正＞v逆,＝K 反应处于化学平衡状态，v正＝v逆,＞K 反应向逆反应方向进行，v正＜v逆))
(2)判断反应的热效应：若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。
2.Kc和Kp的计算
（1）抓住一个模板——“三段式”
如mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),令A、B起始物质的量浓度分别为a ml·L-1、b ml·L-1,达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx ml·L-1。
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
c始/(ml·L-1)ab00
c转/(ml·L-1)mxnxpxqx
c平/(ml·L-1)a-mxb-nxpxqx
K=(px)p·(qx)q(a-mx)m·(b-nx)n。
（2）.明确三个量的关系
三个量:起始量、变化量、平衡量。
关系:
①对于同一反应物,起始量-变化量=平衡量。
②对于同一生成物,起始量+变化量=平衡量。
③各物质转化量之比等于各物质的化学计量数之比。
（3）Kp的运用计算技巧
3.转化率的计算
反应物的转化率=n(转化)n(起始)×100%=c(转化)c(起始)×100%。
四、高考中的图像
1.转化率—时间
如:（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。回答下列问题：
(1)已知下列反应的热化学方程式：
①
②
③
计算热分解反应④的________。
(4)在、反应条件下，对于分别为、、、、的混合气，热分解反应过程中转化率随时间的变化如下图所示。
①越小，平衡转化率________，理由是________。
②对应图中曲线________，计算其在之间，分压的平均变化率为________。
【答案】(1)170
(4) 越高 n(H2S):n(Ar)越小，H2S的分压越小，平衡向正反应方向进行，H2S平衡转化率越高 d 24.9
【解析】(1)已知：①2H2S(g)+3O2(g)＝2SO2(g)+2H2O(g) ΔH1＝－1036kJ/ml
②4H2S(g)+2SO2(g)＝3S2(g)+4H2O(g) ΔH2＝94kJ/ml
③2H2(g)+O2(g)＝2H2O(g) ΔH3＝－484kJ/ml
根据盖斯定律(①+②)×－③即得到2H2S(g)＝S2(g)+2H2(g)的ΔH4＝（－1036+94）kJ/ml×+484kJ/ml＝170 kJ/ml；
(4)①由于正反应是体积增大的可逆反应，n(H2S):n(Ar)越小，H2S的分压越小，相当于降低压强，平衡向正反应方向移动，因此H2S平衡转化率越高；
②n(H2S):n(Ar)越小，H2S平衡转化率越高，所以n(H2S):n(Ar)＝1:9对应的曲线是d；根据图像可知n(H2S):n(Ar)＝1:9反应进行到0.1s时H2S转化率为0.24。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1ml和9ml，则根据三段式可知
此时H2S的压强为≈7.51kPa，H2S的起始压强为10kPa，所以H2S分压的平均变化率为＝24.9kPa·s－1。
2.各组分的分压—时间
如：（2019全国高考Ⅰ）（4）Shichi研究了467℃、489℃时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系（如图所示）。催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的和pCO相等、和相等。
计算曲线a的反应在30～90min内的平均速率（a）＝ kPa•min﹣1．467℃时和pCO随时间变化关系的曲线分别是 、 。489℃时和pCO随时间变化关系的曲线分别是 、 。
【答案】0.0047；b、c；a、d；
【解析】（4）曲线a的反应在30～90min内，分压变化＝4.08kPa﹣3.80kPa＝0.28kPa，平均速率（a）＝＝＝0.0047kPa/min，反应为放热反应，温度越高平衡逆向进行，CO分压越大，氢气分压越小，489℃时pH2和pCO随时间变化关系的曲线分别是a、d，467℃时pH2和pCO随时间变化关系的曲线分别是b、c，
故答案为：0.0047；b、c；a、d；。
3.转化率—温度
如：（2020全国高考Ⅰ）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·ml−1。回答下列问题：
(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0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa压强下，SO2平衡转化率α 随温度的变化如图所示。反应在5.0MPa、550℃时的α=__________，判断的依据是__________。影响α的因素有__________。
(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)。
【答案】 （2）0.975 该反应气体分子数减少，增大压强，α提高。所以，该反应在550℃、压强为5.0MPa＞2.5MPa＝p２的，所以p1=5.0MPa 反应物（N2和O2）的起始浓度（组成）、温度、压强
（3）
【解析】(2) SO2(g)+O2(g)⇌SO3(g)，该反应是一个气体分子数减少的放热反应，故增大压强可以使化学平衡向正反应方向移动。因此，在相同温度下，压强越大，SO2的平衡转化率越大，所以，该反应在550℃、压强为5.0MPa条件下，SO2的平衡转化率一定高于相同温度下、压强为2.5MPa的，因此，p1=5.0MPa，由图中数据可知，α=0.975。影响α的因素就是影响化学平衡移动的因素，主要有反应物（N2和O2）的浓度、温度、压强等。
(3)假设原气体的物质的量为100ml，则SO2、O2和N2的物质的量分别为2m ml、m ml和q ml，2m+m+q=3m+q=100，SO2的平衡转化率为α，则有下列关系：
平衡时气体的总物质的量为n(总)= 2m(1-α)+m(1-α)+2mαml+q ml=100-mα，则SO3的物质的量分数为。该反应在恒压容器中进行，因此，SO3的分压p(SO3)=，p(SO2)=，p(O2)=，在该条件下，SO2(g)+ O2(g)⇌2SO3(g) 的Kp=。
4.各组分的物质的量分数——温度
如：（2020全国高考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：
（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0.1MPa，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”)。
【答案】（2）d c 小于
【解析】(2) 由题中信息可知，两反应物的初始投料之比等于化学计量数之比；由图中曲线的起点坐标可知，c和a所表示的物质的物质的量分数之比为1:3、d和b表示的物质的物质的量分数之比为1:4，则结合化学计量数之比可以判断，表示乙烯变化的曲线是d，表示二氧化碳变化曲线的是c。由图中曲线的变化趋势可知，升高温度，乙烯的物质的量分数减小，则化学平衡向逆反应方向移动，则该反应为放热反应，∆H小于0。
5.物质的量分数—温度—压强
如：（2021·全国高考甲卷试题）二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：
(2)合成总反应在起始物时，在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的物质的量分数为，在℃下的、在下的如图所示。
①用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式_______；
②图中对应等压过程的曲线是_______，判断的理由是_______；
③当时，的平衡转化率____，反应条件可能为___或___。
【答案】
（2） EQ \\ac(○,1) EQ \\ac(○, 2) b 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 EQ \\ac(○, 3 ) 33.3% 5×105Pa，210℃ 9×105Pa，250
【解析】(2)①二氧化碳加氢制甲醇的总反应为，因此利用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式Kp=，故答案为：。
②该反应正向为放热反应，升高温度时平衡逆向移动，体系中将减小，因此图中对应等压过程的曲线是b，故答案为：b；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。
③设起始n(CO2)=1ml，n(H2)=3ml，则，当平衡时时，=0.1，解得x=ml，平衡时CO2的转化率α==33.3%；由图可知，满足平衡时的条件有：5×105Pa，210℃或9×105Pa，250℃，故答案为：33.3%；5×105Pa，210℃；9×105Pa，250℃。
高考实例剖析
高考实例剖析--高考怎么考《 化学反应原理》，根据高考指挥棒来学习《 化学反应原理》
【高考实例一】
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转化为，再进一步还原得到钛。回答下列问题：
(1)转化为有直接氯化法和碳氯化法。在时反应的热化学方程式及其平衡常数如下：
(ⅰ)直接氯化：
(ⅱ)碳氯化：
①反应的为_______，_______Pa。
②碳氯化的反应趋势远大于直接氯化，其原因是_______。
③对于碳氯化反应：增大压强，平衡_______移动(填“向左”“向右”或“不”)；温度升高，平衡转化率_______(填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)在，将、C、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。
①反应的平衡常数_______。
②图中显示，在平衡时几乎完全转化为，但实际生产中反应温度却远高于此温度，其原因是_______。
(3)碳氯化是一个“气—固—固”反应，有利于“固—固”接触的措施是_______。
【答案】(1) -223 1.2×1014 碳氯化反应气体分子数增加，∆H小于0，是熵增、放热过程，熵判据与焓判据均是自发过程，而直接氯化的体系气体分子数不变、且是吸热过程 向左 变小
(2) 7.2×105 为了提高反应速率，在相同时间内得到更多的TiCl4产品，提高效益
(3)将两固体粉碎后混合，同时鼓入Cl2，使固体粉末“沸腾”
【解析】(1)①根据盖斯定律，将“反应ⅱ-反应ⅰ”得到反应2C(s)+O2(g)=2CO(g)，则∆H=-51kJ/ml-172kJ/ml=-223kJ/ml；则Kp===1.2×1014Pa；
②碳氯化的反应趋势远大于直接氯化，因为碳氯化反应气体分子数增加，∆H小于0，是熵增、放热过程，熵判据与焓判据均是自发过程，而直接氯化的体系气体分子数不变、且是吸热过程；
③对应碳氯化反应，气体分子数增大，依据勒夏特列原理，增大压强，平衡往气体分子数减少的方向移动，即平衡向左移动；该反应是放热反应，温度升高，平衡往吸热方向移动，即向左移动，则平衡转化率变小。
(2)①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实际生产中需要综合考虑反应的速率、产率等，以达到最佳效益，实际反应温度远高于200℃，就是为了提高反应速率，在相同时间内得到更多的TiCl4产品。
(3)固体颗粒越小，比表面积越大，反应接触面积越大。有利于TiO2 – C“固-固”接触，可将两者粉碎后混合，同时鼓入Cl2，使固体粉末“沸腾”，增大接触面积。
【实战演练】
1．（2022·云南昆明·一模）NO是大气污染物之一，NO的转化技术对大气污染防治意义深远。回答下列问题：
(1)炽热的活性炭可以处理NO，发生的反应为C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g)ΔH。
①已知：C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=—393.5kJ·ml-1，N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH2=+180.5kJ·ml-1，则ΔH=_______kJ·ml-1。
②一定温度下，将一定量的活性炭和NO加入一恒容密闭容器中发生上述反应，0~2min内，气体密度增大1.2g·L-1，则v(N2)=_______。下列能表示该反应达到平衡状态的是_______(填字母)。
A．容器内混合气体的密度保持不变 B．容器内混合气体的平均相对分子质量保持不变
C．NO和N2的消耗速率之比为1：2 D．容器内压强不再改变
(2)利用高效催化剂处理汽车尾气中的NO的反应为2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)。
①该反应在低温下能自发进行，则该反应的ΔH_______0(填“＞”“＜”或“= ”)，提高NO平衡转化率的措施有_______(写出一条即可)。
②一定温度下，在体积为1L的恒容密闭容器中加入1mlCO和1mlNO发生上述反应，部分物质的体积分数φ随时间t变化如图所示。
曲线b表示物质的φ~t关系，正反应速率v(t3)_______v(t4)(填“＞”“＜”或“= ”)，若起始压强为p，则该反应温度下Kp=_______(分压= 物质的量分数×总压，用含p的式子表示)。
【答案】(1) -574 0.05ml·L-1·min-1 AB
(2) < 加压或降温或增大一氧化碳的浓度 ＞
【解析】
(1)
①将已知反应依次编号为ⅰ、ⅱ，由盖斯定律可知，反应ⅰ—ⅱ得到反应C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g)，则ΔH=ΔH1—ΔH2=(—393.5kJ·ml-1)—(+180.5kJ·ml-1)= —574kJ·ml-1，故答案为：—574；
②设容器的体积为VL，起始一氧化氮为2ml，反应生成氮气为aml，由题意可建立如下三段式：
由0~2min内，气体密度增大1.2g·L-1可得：=1.2，解得a=0.1V，则氮气的反应速率为=0.05ml·L-1·min-1；
A．由质量守恒定律可知，反应前后气体的质量增大，在恒容密闭容器中混合气体的密度增大，则容器内混合气体的密度保持不变说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡，故正确；
B．该反应为气体体积不变的反应，由质量守恒定律可知，反应前后气体的质量增大，混合气体的平均相对分子质量增大，容器内混合气体的平均相对分子质量保持不变说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡，故正确；
C．NO和N2的消耗速率之比为1：2不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，故错误；
D．该反应为气体体积不变的反应，容器内压强始终不变，则容器内压强不再改变不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，故错误；
故选AB，故答案为：0.05 ml·L-1·min-1；
(2)
①该反应为气体体积减小的熵减反应，在低温下能自发进行说明反应ΔH—TΔS<0，则该反应的ΔH小于0；增大压强或降低温度或增大一氧化碳的浓度，平衡向正反应方向移动，一氧化氮的转化率增大，故答案为：<；加压或降温或增大一氧化碳的浓度；
②由图可知，t3时反应未达到平衡，t4时反应达到平衡，则t3时正反应速率大于t4时正反应速率；由图可知，平衡时一氧化碳和一氧化氮的体积分数都为0.125，设反应生成氮气为aml，由题意可建立如下三段式：
由一氧化碳的体积分数为0.125可得：=0.125，解得a=0.4，由平衡前后气体的压强之比等于物质的量之比可知，反应后的压强为×p=0.8p，则该反应温度下Kp==，故答案为：>；。
2．（2022·贵州遵义·二模）德国化学家哈伯在1918年荣获了诺贝尔化学奖，但是后人对他的评价却褒贬不一。
I.有人认为哈伯是一位伟大的科学家，因为他是实现人工合成氨并进行工业生产的第一人。所以赞美他是“用空气制造面包的天使”。
(1)工业上合成氨气的方程式：N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g)， ΔH = -91.3 kJ/ml，下表为破坏1ml相关化学键需要的能量。
求a值：_____
(2)在密闭容器中合成氨气，有利于提高H2的转化率且加快反应速率的措施_____
A．升高反应温度 B．增大反应的压强 C．移走生成的NH3
D．增加H2的量 E．添加合适的催化剂
(3)将0.3 ml N2和0.9 ml H2充入3L密闭容器中，图为在不同温度下，平衡时NH3的体积分数随压强的变化曲线。
甲、乙、丙中温度从高到低的顺序是___________，d点N2的转化率是___________。(结果保留1位小数)
II.有人认为哈伯是一战的“催化剂”，因为在一战中，哈伯担任德国化学兵工厂厂长时负责研制和生产氯气、芥子气等毒气，并使用于战争之中，造成近百万人伤亡。
(4)实验室制备氯气后通常用NaOH溶液进行尾气处理，反应的温度不同产物也会有变化。某温度下发生的反应为 ，生成1 ml NaClO3被氧化的与被还原的Cl2的质量比例___________。
(5)将上述反应后的溶液倒入电解池的阳极区，可以提高NaClO3的含量，装置如图所示：
电极E是____(填“阳极”或“阴极”)，阳极区发生的反应：____
III.其实物质并没有好坏之分，关键是人们用这些物质来做了什么！
(6)请列举Cl2在日常生活中的作用(列举一种)： Cl2_______
【答案】(1)390.8
(2)B
(3) 丙，乙，甲 57.1%（57.0%）
(4)1:5
(5) 阴极
(6)Cl2:制漂白液，消毒液，盐酸，农药
【解析】(1)N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g)， ΔH = -91.3 kJ/ml，焓变=反应物总键能-生成物总键能，即945.8+435.9×3-6a=-91.3，则a=390.8；
(2)A．正反应放热，升高反应温度，平衡逆向移动，氢气的转化率减小，故不选A；
B．增大反应的压强，反应速率加快，平衡正向移动，氢气的转化率增大，故选B；
C．移走生成的NH3，反应速率减慢，故不选C；
D．增加H2的量，反应速率加快，平衡正向移动，氢气的转化率减小，故不选D；
E．添加合适的催化剂，平衡不移动，氢气的转化率不变，故不选E；
选B
(3)正反应放热，升高温度，平衡逆向移动，氨气体积分数减小，则甲、乙、丙中温度从高到低的顺序是丙>乙>甲；
d点氨气的体积分数为40%， ，x=0.171，d点N2的转化率是；
(4)某温度下发生的反应为 ，氯元素化合价由0降低为-1、氯元素化合价由0升高为+5，根据得失电子守恒，被氧化的与被还原的Cl2的质量比例1:5；
(5)装置右侧放出氢气，发生还原反应，电极E是阴极；反应后的溶液倒入电解池的阳极区，可以提高NaClO3的含量，可知氯离子在阳极区被氧化为 ，发生的反应为；
(6)Cl2可以制漂白液、消毒液、盐酸、农药等。
【高考实例二】
2．（2022·广东卷）铬及其化合物在催化、金属防腐等方面具有重要应用。
(1)催化剂可由加热分解制备，反应同时生成无污染气体。
①完成化学方程式：______________。
②催化丙烷脱氢过程中，部分反应历程如图，过程的焓变为_______(列式表示)。
③可用于的催化氧化。设计从出发经过3步反应制备的路线_______(用“→”表示含氮物质间的转化)；其中一个有颜色变化的反应的化学方程式为_______。
(2)溶液中存在多个平衡。本题条件下仅需考虑如下平衡：
(ⅰ)
(ⅱ)
①下列有关溶液的说法正确的有_______。
A．加入少量硫酸，溶液的pH不变
B．加入少量水稀释，溶液中离子总数增加
C．加入少量溶液，反应(ⅰ)的平衡逆向移动
D．加入少量固体，平衡时与的比值保持不变
②25℃时，溶液中随pH的变化关系如图。当时，设、与的平衡浓度分别为x、y、，则x、y、z之间的关系式为_______；计算溶液中的平衡浓度_____(写出计算过程，结果保留两位有效数字)。
③在稀溶液中，一种物质对光的吸收程度(A)与其所吸收光的波长()有关；在一定波长范围内，最大A对应的波长()取决于物质的结构特征；浓度越高，A越大。混合溶液在某一波长的A是各组分吸收程度之和。为研究对反应(ⅰ)和(ⅱ)平衡的影响，配制浓度相同、不同的稀溶液，测得其A随的变化曲线如图，波长、和中，与的最接近的是_______；溶液从a变到b的过程中，的值_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】(1) N2↑ 4H2O (E1-E2)+ΔH+(E3-E4)
2NO+O2=2NO2
(2) BD 当溶液pH=9时，，因此可忽略溶液中
即=0.20
反应(ii)的平衡常数K2===3.3×10-7
联立两个方程可得=6.0×10-4ml/L λ3 增大
【解析】(1)①分解过程中，生成Cr2O3和无污染气体，根据元素守恒可知，其余生成物为N2、H2O，根据原子守恒可知反应方程式为。
②设反应过程中第一步的产物为M，第二步的产物为N，则X→M ΔH1=(E1-E2)，M→N ΔH2=ΔH，N→Y ΔH3=(E3-E4)1，根据盖斯定律可知，X(g)→Y(g)的焓变为ΔH1+ΔH2+ΔH3=(E1-E2)+ΔH+(E3-E4)。
③NH3在Cr2O3作催化剂条件下，能与O2反应生成NO，NO与O2反应生成红棕色气体NO2，NO2与H2O反应生成HNO3和NO，若同时通入O2，可将氮元素全部氧化为HNO3，因此从NH3出发经过3步反应制备HNO3的路线为；其中NO反应生成NO2过程中，气体颜色发生变化，其反应方程式为2NO+O2=2NO2。
(2)①K2Cr2O7溶液中存在平衡：(i)、(ii)。
A．向溶液中加入少量硫酸，溶液中c(H+)增大，(ii)平衡逆向移动，根据勒夏特列原理可知，平衡移动只是减弱改变量，平衡后，溶液中c(H+)依然增大，因此溶液的pH将减小，故A错误；
B．加水稀释过程中，根据“越稀越水解”、“越稀越电离”可知，(i)和(ii)的平衡都正向移动，两个平衡正向都是离子数增大的反应，因此稀释后，溶液中离子总数将增大，故B正确；
C．加入少量NaOH溶液，(ii)正向移动，溶液中将减小，(i)将正向移动，故C错误；
D．平衡(i)的平衡常数K1=，平衡常数只与温度和反应本身有关，因此加入少量K2Cr2O7溶液，不变，故D正确；
综上所述，答案为：BD。
②0.10ml/L K2Cr2O7溶液中，Cr原子的总浓度为0.20ml/L，当溶液pH=9.00时，溶液中Cr原子总浓度为=0.20ml/L，、与的平衡浓度分别为x、y、z ml/L，因此=0.10；由图8可知，当溶液pH=9时，，因此可忽略溶液中，即=0.20，反应(ii)的平衡常数K2===3.3×10-7，联立两个方程可得=6.0×10-4ml/L。
③根据反应(i)、(ii)是离子浓度增大的平衡可知，溶液pH越大，溶液中越大，混合溶液在某一波长的A越大，溶液的pH越大，溶液中越大，因此与的λmax最接近的是λ3；反应(i)的平衡常数K1= ，反应(ii)的平衡常数K2=，= = ，因此= ，由上述分析逆推可知，b>a，即溶液pH从a变到b的过程中，溶液中c(H+)减小，所以的值将增大。
【实战演练】
1．（2022·贵州贵阳·一模）研究CO2的综合利用、实现CO2资源化，是能源领域的重要发展方向，也是力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的方向之一、
已知：反应I：CO2(g)+H2(g)→CO(g)+H2O(g) ΔH1=+41.2kJ/ml
反应II：2CO(g)+4H2(g)→C2H4(g)+2H2O(g) ΔH2=-332kJ/ml
反应III：2CO2(g)+6H2(g)→C2H4(g)+4H2O(g) ΔH3
(1)反应III中，ΔH3=___________kJ/ml。
(2)在体积为2L的刚性密闭容器中，充入1mlCO和2mlH2，发生反应II，能判断反应达到平衡状态的是___________(填字母序号)。
a．2(H2)=(H2O) b．容器内压强保持不变
c．保持不变 d．C2H4的质量分数保持不变
(3)在体积为2L的恒压密闭容器中，起始充入1mlCO2(g)和3mlH2(g)，发生反应III，该反应在不同温度下达到平衡时，各组分的体积分数随温度的变化如图所示。
①表示H2和C2H4的体积分数随温度变化的曲线分别是___________(填字母序号)。
②A、B、C三点对应的化学平衡常数KA、KB、KC从大到小的顺序为___________。
③240℃时，反应达到平衡后，容器中气体的总物质的量为_______ml，H2(g)的平衡转化率为_____。若平衡时总压为P，该反应的平衡常数Kp=______(列出计算式。用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压x物质的量分数)。
【答案】(1)-249.6
(2)bd
(3) a，d KA＞KB＞KC 3.1 60%
【解析】(1)由题干信息已知，反应I：CO2(g)+H2(g)→CO(g)+H2O(g) ΔH1=+41.2kJ/ml反应II：2CO(g)+4H2(g)→C2H4(g)+2H2O(g) ΔH2=-332kJ/ml，则2I+II即可得到反应III：2CO2(g)+6H2(g)→C2H4(g)+4H2O(g) ，根据盖斯定律可知，ΔH3=2ΔH1+ΔH2=2×(+41.2kJ/ml)+( -332kJ/ml)=-249.6 kJ/ml，故答案为：-249.6；
(2)a．化学平衡的特征之一为正、逆反应速率相等，2(H2)=(H2O)未告知正、逆反应情况，不能说明反应达到平衡状态，a不合题意；
b．已知反应II是一个正反应为气体体积减小的反应，即反应过程中容器内压强始终在改变，故容器内压强保持不变，说明反应达到平衡状态，b符合题意；
c．由于反应II：2CO(g)+4H2(g)→C2H4(g)+2H2O(g)中CO和H2的系数比为1:2，题干中CO和H2的投料比也是1:2，故反应过程中始终保持为1:2不变，故保持不变不能说明反应达到平衡状态，c不合题意；
d．化学平衡的特征之一就是反应体系各组分的百分含量保持不变，故C2H4的质量分数保持不变，说明反应达到化学平衡状态，d符合题意；
故答案为：bd；
(3)①结合(1)的分析可知，反应III：2CO2(g)+6H2(g)→C2H4(g)+4H2O(g) ΔH3=-249.6 kJ/ml，该反应正反应是一个放热反应，故升高温度，平衡逆向移动，则H2的体积分数随温度升高而增大，C2H4的体积分数随温度的升高而减小，且起始充入1mlCO2(g)和3mlH2(g)，反应中CO2和H2的转化量之比为1:3，故过程中CO2和H2的体积分数之比也为1:3，C2H4和H2O的体积分数之比为1:4，结合图示可知表示H2和C2H4的体积分数随温度变化的曲线分别为a，d，故答案为：a，d；
②由上述分析可知，升高温度平衡逆向移动，则化学平衡常数减小，则A、B、C三点对应的化学平衡常数KA、KB、KC从大到小的顺序为KA＞KB＞KC，故答案为：KA＞KB＞KC；
③根据三段式分析可知：，结合①的分析可知，240℃时，反应达到平衡后，H2和H2O的体积分数相等，故有3-6x=4x，解得：x=0.3ml，故容器中气体的总物质的量1-2x+3-6x+x+4x=4-3x=4-3×0.3=3.1ml，H2(g)的平衡转化率为=60%，若平衡时总压为P，则p(CO2)=，p(H2)= ，p(C2H4)= ，p(H2O)=，该反应的平衡常数Kp= =，故答案为：3.1；60%；。
2．（2022·安徽淮南·二模）CO2减排策略主要有三种：减少排放，捕集封存，转化利用。其中CO2转化利用，生产高能燃料和高附加值化学品，有利于实现碳资源的有效循环。由CO2转化制甲醇具有重要的经济效益。
(1)高效催化剂对CO2加氢制甲醇的反应速率影响很大。通过计算机分析，CO2加氢制甲醇在不同催化条件下存在两种反应路径的势能图如下图所示。
①CO2加氢制甲醇的热化学方程式为CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=_______eV/ml(阿伏加德罗常数用NA表示)；
②_______(填“甲酸盐”或“羧酸”)路径更有利于CO2加氢制甲醇反应，对该路径的反应速率影响最大的一步反应是_______；
③根据势能图，下列说法合理的是_______(填标号)。
A．CO2分压越大，催化剂表面积越大，CO2在催化剂表面的吸附速率越大
B．不考虑H3COH*，两种路径中产生的含碳中间体种类均有5种
C．中间体HCOO*比COOH*更稳定
D．使用高活性催化剂可降低反应焓变，加快反应速率
(2)CO2催化加氢制甲醇反应历程中某一步基元反应的Arthenius经验公式的实验数据如图所示，已知Arrhenius经验公式为(其中Ea为活化能，k为速率常数，R和C为常数)。
①该反应的活化能Ea=________kJ/ml；
②当使用更高效的催化剂时，在图中画出Rlnk与关系的示意图_______。
(3)在CO2催化加氢制甲醇过程中也存在竞争反应CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH>0，在恒温密闭容器中，维持压强和投料比不变，将CO2和H2按一定流速通过反应器，CO2转化率和甲醇选择性[x(CH3OH)%=]随温度变化关系如下图所示：
CO2转化率和甲醇选择性随温度的变化曲线
①若233-251℃时催化剂的活性受温度影响不大，分析235℃后图中曲线下降的原因_______。
②在压强为P的恒温恒压密闭容器中，加入1mlCO2和3mlH2反应并达到平衡状态，CO2平衡转化率为20%，甲醇的选择性为50%，计算CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)在该温度下的平衡常数Kp=_______。(列出计算式)
【答案】(1) -0.19NA 甲酸盐 HCOO*+H*=H2COO*(或HCOO*+H*+2H2=H2COO*+2H2) BC
(2) 30.0 或
(3) 主反应放热，副反应吸热。升温使主反应平衡逆向移动程度大于副反应平衡正向移动程度，因而使CO2转化率和甲醇选择性下降
【解析】(1)①由图示可知，CO2加氢制甲醇的热化学方程式为CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-0.19NAeV/ml。
②由图示可知，甲酸盐作为催化剂时，活化能更低，因此甲酸盐路径更有利于CO2加氢制甲醇反应，对该路径的反应速率影响最大的一步反应是慢反应，即活化能最高的一步反应，即HCOO*+H*=H2COO*(或HCOO*+H*+2H2=H2COO*+2H2)。
③A．催化剂表面积越大，CO2在催化剂表面的吸附速率越大，但CO2分压越大，CO2在催化剂表面的吸附速率不一定越大，A错误；
B．由图示可知，不考虑H3COH*，两种路径中产生的含碳中间体种类均有5种，B正确；
C．由图示可知，中间体HCOO*比COOH*势能低，更稳定，C正确；
D．使用高活性催化剂可加快反应速率，但不能改变反应焓变，D错误；
答案选BC。
(2)①根据图像并结合公式有：63.0=-3.0Ea+C，33.0=-4.0Ea+C，联立方程，解得Ea=30.0，C=153。
②使用更高效的催化剂时，可降低反应的活化能，则与Rlnk与关系的示意图为：或 。
(3)①CO2催化加氢制甲醇为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，甲醇选择性降低，二氧化碳转化率降低，竞争反应CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，二氧化碳转化率升高，但升高温度使CO2催化加氢制甲醇平衡逆向移动程度大于竞争反应CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)平衡正向移动程度，因而使CO2转化率和甲醇选择性下降。
②CO2平衡转化率为20%，二氧化碳的物质的量转化量为0.2ml，甲醇的选择性为50%，代入x(CH3OH)%=，可得50%=，解得n(生成CH3OH)=0.1ml，列三段式：
平衡时二氧化碳物质的量为0.8ml，氢气物质的量为2.6ml，甲醇物质的量为0.1ml，一氧化碳物质的量为0.1ml，水蒸气物质的量为0.2ml，物质总物质的量为：0.8ml+2.6ml+0.1ml+0.1ml+0.2ml=3.8ml，二氧化碳分压为，氢气分压为，甲醇分压为，水蒸气分压为，则CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)在该温度下的压强平衡常数Kp=。
从宏观角
度分析
ΔH=H1(生成物的总能量)-H2(反应物的总能量)
从微观角
度分析
ΔH=E1(反应物的键能总和)-E2(生成物的键能总和)
从活化能
角度分析
ΔH=E1(正反应活化能)-E2(逆反应活化能)
燃烧热
ΔH=反应物的燃烧热总和-生成物的燃烧热总和
生成热
ΔH=生成物的生成热总和-反应物的生成热总和
化学键
键能
946
436.0
390.8
aA（g）+bB（g）mM（s）+nN（g）；∆H
化学反应平衡的特点
压强对平衡的影响：要比较系数a+b和n的大小
温度对平衡的影响：要看∆H的正负
起始量对平衡的影响：在VL的容器中，加入Pml的A和qml的B，要看投料比值λ=p:q的大小
K=eq \f(cnN,caA·cb B)
转化率a
移动方向
N的浓度
起始量(投料比λ=p:q)
λ=p:q增大
不变
增A，B的转化率a增大，A的减少
———
———
λ=p:q 减少
不变
增B，A的转化率a增大，B的减少
———
———
温度（T)
∆H>0吸热
升T
增大
转化率a增大
正向
增大
降T
减少
转化率a减少
逆向
减少
∆H<0放热
升T
减少
转化率a减少
逆向
减少
降T
增大
转化率a增大
正向
增大
压强(P)
a+b=n 不变
加P、
不变
不变
不变
增大
减P
不变
不变
不变
减少
a+b>n 减少
加P
不变
转化率a增大
正向
增大
减P
转化率a减少
逆向
减少
a+b加P
不变
转化率a减少
逆向
增大
减P
转化率a增大
正向
减少
催化剂
催化剂的选择性决定产物
无影响
平衡转化率a不变
无影响
无影响
化学方程式
平衡常数
关系式
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
K1=c2(NH3)c(N2)·c3(H2)
K2=K1
(或K112)
K3=1K1
12N2(g)+32H2(g)NH3(g)
K2=c(NH3)c12(N2)·c32(H2)
2NH3(g)N2(g)+3H2(g)
K3=c(N2)·c3(H2)c2(NH3)
EQ \\ac(○,1) CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) K1
EQ \\ac(○,2) CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) K2
EQ \\ac(○,1)+ EQ \\ac(○,2) CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)K3
K3=K1.K2
K
＜10－5
10－5～105
＞105
反应程度
很难进行
反应可逆
反应可接近完全
图示
意义
a表示正反应的活化能；b表示逆反应的活化能。c表示该反应的反应热。
ΔH
图1：ΔH＝(a－b) kJ·ml－1＝－c kJ·ml－1，表示放热反应
图2：ΔH＝(a－b) kJ·ml－1＝c kJ·ml－1，表示吸热反应
NN
N_H
H_H
945.8 kJ
a kJ
435.9 kJ