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第41讲　化学反应速率与化学平衡图像
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1．进一步加深理解外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律。
2．掌握速率平衡图像的分析方法，能正确解答实际工业生产中有关图像的问题。
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考点一　化学反应速率图像
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1．正反应速率、逆反应速率—时间图像的突变、渐变分析
可逆反应达到平衡后，若某一时刻改变外界条件，速率—时间图像的曲线可能会出现“渐变”或“突变”。根据“断点”前后速率的大小变化，即可对外界条件的变化情况作出判断。
图像 速率变化分析 条件变化判断 平衡移动方向判断
INCLUDEPICTURE "23TGA8.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\23TGA8.TIF" \* MERGEFORMATINET v′正突然增大，v′逆逐渐增大，且v′正＞v′逆 增大反应物浓度 正向移动
续上表
图像 速率变化分析 条件变化判断 平衡移动方向判断
INCLUDEPICTURE "23TGA9.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\23TGA9.TIF" \* MERGEFORMATINET v′正、v′逆都突然减小，且v′正＞v′逆 ①降低温度(正反应放热)；②减小压强(正反应气体体积增大) 正向移动
INCLUDEPICTURE "23TGA10.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\23TGA10.TIF" \* MERGEFORMATINET v′正、v′逆都突然增大，且增大程度相同 ①使用催化剂；②增大压强(反应前后气体体积不变) 不移动
2.全程速率—时间图像的趋势变化分析
INCLUDEPICTURE "B24-280a.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\B24-280a.TIF" \* MERGEFORMATINET
例如，Zn与足量盐酸的反应，化学反应速率随时间的变化出现如右图所示情况。
原因：AB段，反应放热，溶液温度逐渐升高，v增大；BC段，溶液中c(H＋)逐渐减小，v减小。
INCLUDEPICTURE "关键能力.tif" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\关键能力.tif" \* MERGEFORMATINET
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右图所示。
INCLUDEPICTURE "b24-280.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\b24-280.TIF" \* MERGEFORMATINET
回答下列问题。
(1)处于平衡状态的时间段是________(填字母，下同)。
A．t1～t2　　　　　　 B．t2～t3
C．t3～t4 D．t4～t5
E．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，请在上图中画出反应速率的变化曲线。
答案：(1)BCE　(2)C　E　B　(3)A
(4)
　 INCLUDEPICTURE "B24-281.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\B24-281.TIF" \* MERGEFORMATINET
2．向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下使反应SO2(g)＋NO2(g) SO3(g)＋NO(g)达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如右图。下列说法正确的是(　D　)
INCLUDEPICTURE "B24-282.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\B24-282.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．反应在c点达到平衡状态
B．反应物浓度：a点小于b点
C．反应物的总能量低于生成物的总能量
D．Δt1＝Δt2时，SO2的转化率：ab段小于bc段
解析：A项，达到化学平衡状态的标志是各物质的浓度不再改变，其实质是正反应速率等于逆反应速率，c点对应的正反应速率显然还在改变，未达到平衡，错误；B项，a→b正反应速率增大，反应物浓度逐渐减小，错误；C项，a→c正反应速率增大，之后正反应速率减小，说明反应刚开始时温度升高对正反应速率的影响大于浓度减小对正反应速率的影响，该反应为放热反应，即反应物的总能量高于生成物的总能量，错误；D项，随着反应的进行，正反应速率越大，消耗的二氧化硫就越多，SO2的转化率就越大，正确。
考点二　化学平衡图像
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1．物质的量(或浓度)—时间图像
INCLUDEPICTURE "B24-283.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\B24-283.TIF" \* MERGEFORMATINET
例如，某温度时，在恒容(V L)容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如右图所示。
(1)X、Y是反应物，Z是生成物，t3 s时反应达到平衡状态，X、Y未完全反应，该反应是可逆反应。
(2)O～t3 s：Δn(X)＝－(n3－n1) mol，Δn(Y)＝－(n3－n2) mol，Δn(Z)＝n2 mol。X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为(n1－n3)∶(n2－n3)∶n2。
(3)根据图像计算某物质的平均速率、转化率，如反应达到平衡时，v(X)＝－ mol·L-1·s-1；Y的转化率＝×100%。
2．转化率(或百分含量)—时间图像
INCLUDEPICTURE "25HXL21.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\25HXL21.TIF" \* MERGEFORMATINET
解题关键：“先拐先平数值大”。即先出现拐点的反应先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高、压强较大或使用了催化剂。
图Ⅰ，T2>T1，温度升高，生成物C的百分含量减小，说明平衡逆向移动，正反应是放热反应。
图Ⅱ，p2>p1，压强增大，A(反应物)的转化率减小，说明正反应是气体总体积增大的反应。
图Ⅲ，生成物C的百分含量不变，说明平衡不发生移动，但反应速率a>b，故a可能是使用了催化剂；若该反应是反应前后气体总体积不变的可逆反应，a也可能是增大了压强(压缩容器容积)。
3．恒压(或恒温)线
INCLUDEPICTURE "25HXL22.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\25HXL22.TIF" \* MERGEFORMATINET
(α表示反应物的平衡转化率，n表示反应物的平衡物质的量)
解题关键：采用“定一议二”的方法，即把自变量(温度、压强)之一设为定量，讨论另外两个变量的关系。
图①，若p1>p2>p3，则正反应为气体体积________的反应，ΔH____　0；
图②，若T1>T2，则ΔH____　0，正反应为气体体积________的反应。
4．几种特殊图像
(1)如下图，对于化学反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，M点前，表示化学反应从反应物开始，v正＞v逆；M点为刚达到平衡的点；M点后为平衡受温度的影响情况，即升高温度，A的百分含量增加或C的百分含量减少，平衡逆向移动，故正反应的ΔH＜0。
INCLUDEPICTURE "mc370.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\mc370.TIF" \* MERGEFORMATINET
(2)如下图，对于化学反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，L线上所有的点都是平衡点。L线的左上方(E点)，A的百分含量大于此压强时平衡体系的A的百分含量，所以E点满足v正＞v逆；同理，L线的右下方(F点)满足v正＜v逆。
INCLUDEPICTURE "mc371.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\mc371.TIF" \* MERGEFORMATINET
[答案自填]　减小　＜　＜　增大
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1．下面是某化学研究小组探究外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的图像，其中图像和结论判断错误的是(　D　)
INCLUDEPICTURE "B24-285.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\B24-285.TIF" \* MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE "B24-286.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\B24-286.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．图①中X和Y最多只有一种为气态，Z为气态
B．图②中正反应的ΔH＜0，M点正反应速率>N点逆反应速率
C．图③是在恒温恒容的密闭容器中，按不同投料比充入CO(g)和H2(g)进行反应，若平衡时CO(g)和H2(g)的转化率相等，则a＝2
D．图④中曲线表示一定压强下NO的平衡转化率随温度的变化，A、B、C三点表示不同温度、压强下NO的平衡转化率，压强最小的是B点，化学平衡常数最小的是A点
2．用(NH4)2CO3捕获CO2的反应为(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g) 2NH4HCO3(aq)。为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响，将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO2气体，保持其他初始实验条件不变，分别在不同温度下，经过相同时间测得CO2气体浓度，得到如下图所示的趋势图。
INCLUDEPICTURE "b24-287.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\b24-287.TIF" \* MERGEFORMATINET
(1)c点的逆反应速率和d点的正反应速率的大小关系为v逆(c)____　(填“＞”“＝”或“＜”)v正(d)。
(2)b、c、d三点的平衡常数Kb、Kc、Kd从大到小的顺序为________________。
(3)T3～T4温度区间，容器内CO2气体浓度呈现增大的变化趋势，其原因是_____________________________________
_________________________________________________。
解析：(1)温度越高，反应速率越大，d点温度高，故c点的逆反应速率小于d点的正反应速率。(2)根据题图可知，温度为T3时反应达到平衡，此后温度升高，c(CO2)增大，说明平衡逆向移动，正反应是放热反应，故Kb＞Kc＞Kd。
答案：(1)＜　(2)Kb＞Kc＞Kd
(3)温度为T3时化学反应达到平衡，正反应是放热反应，T3～T4区间温度升高，平衡逆向移动，不利于CO2的捕获
考点三　实际生产中“多姿多彩”的陌生图像
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1．陌生图像分析的模型建构
INCLUDEPICTURE "25HXL23.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\25HXL23.TIF" \* MERGEFORMATINET
2．陌生图像解答的思维步骤
(1)识别图像类型。即明确横坐标和纵坐标的含义，厘清线和点(平台、折线、拐点等)的关系。
(2)把握反应特点。即分析可逆反应的化学方程式，观察物质的状态、气态物质分子数的变化(正反应是气体分子数增大的反应，还是气体分子数减小的反应)、反应热(正反应是放热反应，还是吸热反应)等。
(3)联想平衡原理。联想化学反应速率、化学平衡移动原理，特别是影响因素及使用前提条件等。
(4)数形结合解答。图表与原理结合，逐项分析图表，重点看图表是否符合可逆反应的特点、化学反应速率和化学平衡移动原理。
3．陌生图像简答题的规范描述
(1)条件选择类。
①实验最佳条件的选择或控制就是为了又“快”又“好”地生产，即主要是从反应速率与转化率(化学平衡)两个角度来分析。“快”就是增大反应速率，“好”就是增大转化率，原料利用率高，而影响反应速率与转化率的主要因素就是浓度、温度、压强与催化剂，其中温度与压强是试题中经常考查的因素。
②从速率、转化率、产率、纯度等角度分析，选择最佳条件。如针对反应速率时，思考方向为如何提高浸出速率、如何增大反应速率等；针对平衡转化率、产率时，可运用平衡移动原理解释(其他条件不变的情况下，改变××条件，可逆反应的平衡向××方向移动，导致××发生变化)；针对综合生产效益时，可从原料成本，原料来源是否广泛、是否可再生，能源成本，对设备的要求，环境保护，绿色化学等方面作答。
③选择当前条件的优势，其他条件的不足，往往不足的描述比较容易疏忽，如温度过高或过低，压强过小或过大，也要进行分析。
(2)原因分析类。
①依据化学反应速率和平衡移动原理，分析导致图像曲线变化的原因。
②催化剂对反应的影响、不同反应的选择性问题是这类题目的难点，解题时要多加关注，不同的条件会有不同的选择性。
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1．利用碳氯化法可将TiO2转化为TiCl4。在1 000 ℃时反应的热化学方程式及其平衡常数为 TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(g)＋2CO(g)　ΔH＝－51 kJ·mol-1，Kp＝1.2×1012 Pa。在1.0×105 Pa，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下图所示。
INCLUDEPICTURE "22QJ5.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\22QJ5.TIF" \* MERGEFORMATINET
(1)反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)的平衡常数 Kp(1 400 ℃)＝________Pa。
(2)图中显示，在200 ℃平衡时TiO2几乎完全转化为TiCl4，但实际生产中反应温度却远高于此温度，其原因是_________________________________________________。
(3)TiO2碳氯化是一个“气-固-固”反应，有利于TiO2-C “固-固”接触的措施是______________________________
_________________________________________________。
解析：(1)1 400 ℃时，CO占气体总量的0.6，CO2占气体总量的0.05，Kp(1 400 ℃)＝＝＝7.2×105 Pa。(3)TiO2碳氯化是一个“气-固-固”反应，有利于TiO2-C “固-固”接触的措施是将固体粉碎并混合均匀，再将Cl2通入使固体呈“沸腾”状态(在沸腾炉中进行反应)。
答案：(1)7.2×105　(2)TiO2、C中原子间的化学键键能大，断键需要的能量较大，反应的活化能较大或升高温度可以增大反应速率(答案合理即可)　(3)将固体粉碎并混合均匀，通入Cl2使固体呈“沸腾”状态
2．硫酸工业在国民经济中占有重要地位。接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化：SO2(g)＋O2(g) SO3(g)　ΔH＝－98.9 kJ·mol-1。
INCLUDEPICTURE "23HBH33.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\23HBH33.TIF" \* MERGEFORMATINET
(1)为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度，绘制相应转化率(α)下反应速率(数值已略去)与温度的关系如上图所示。下列说法正确的是________(填字母)。
a.温度越高，反应速率越大
b．α＝0.88的曲线代表平衡转化率
c．α越大，反应速率最大值对应温度越低
d．可根据不同α下的最大速率，选择最佳生产温度
(2)为提高钒催化剂的综合性能，我国科学家对其进行了改良。不同催化剂下，温度和转化率关系如下图所示，催化性能最佳的是________(填标号)。
INCLUDEPICTURE "23HBH34.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\23HBH34.TIF" \* MERGEFORMATINET
解析：(1)由题图可知，温度高于一定值时，温度升高，反应速率减小，a错误；相同温度下，存在转化率大于0.88的情况，则α＝0.88的曲线不能代表平衡转化率，b错误；由题图可知，α越大，反应速率最大值对应温度越低，c正确；可根据不同α下的最大速率，选择最佳生产温度，d正确。(2)根据题图可知，在相同温度下d催化剂对应的SO2转化率最高，催化性能最佳。
答案：(1)cd　(2)d
INCLUDEPICTURE "真题研做高考通关.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\真题研做高考通关.TIF" \* MERGEFORMATINET
1．(2024·新高考湖南卷)恒压下，向某密闭容器中充入一定量的CH3OH(g)和CO(g)，发生如下反应。
主反应：CH3OH(g)＋CO(g)===CH3COOH(g)　ΔH1
副反应：CH3OH(g)＋CH3COOH(g)===CH3COOCH3(g)＋H2O(g)　ΔH2
在不同温度下，反应达到平衡时，测得两种含碳产物的分布分数δ[δ(CH3COOH)＝]随投料比x(物质的量之比)的变化关系如下图所示。下列说法正确的是(　D　)
INCLUDEPICTURE "24AU10.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\24AU10.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．投料比x代表
B．曲线c代表乙酸的分布分数
C．ΔH1<0，ΔH2>0
D．L、M、N三点的平衡常数：K(L)＝K(M)>K(N)
解析：主反应的产物占比较大，故曲线a和曲线b表示δ(CH3COOH)，曲线c和曲线d表示δ(CH3COOCH3)，增大n(CO)可增大CH3OH的转化率，从而增大CH3COOH的分布分数，由题图可知，随投料比增大，CH3COOH的分布分数增大，故投料比x代表，A、B错误；当投料比x相同时，温度升高，δ(CH3COOH)增大，说明温度升高主反应的平衡正向移动，ΔH1>0，δ(CH3COOCH3)减小，说明温度升高副反应的平衡逆向移动，ΔH2<0，C错误；L、M、N三点对应副反应ΔH2<0，且TN>TM＝TL，升高温度副反应的平衡逆向移动，K(L)＝K(M)>K(N)，D正确。
2．(2024·新高考江西卷)目前开采的天然气含有H2S，综合利用天然气制氢是实现“碳中和”的重要途径。CH4和H2S重整制氢的主要反应如下：
反应Ⅰ：CH4(g)＋2H2S(g) CS2(g)＋4H2(g)　ΔH1＝＋260 kJ·mol-1
反应Ⅱ：CH4(g) C(s)＋2H2(g)
ΔH2＝＋90 kJ·mol-1
反应Ⅲ：2H2S(g) S2(g)＋2H2(g)
ΔH3＝＋181 kJ·mol-1
(1)保持反应器进料口总压为100 kPa。分别以8 kPa CH4、24 kPa H2S(He作辅气)与25 kPa CH4、75 kPa H2S进料，CH4平衡转化率与温度的关系如图1所示，含有He的曲线为____　_________________________________________________，
理由是___________________________________
_________________________________________________。
INCLUDEPICTURE "25HE1.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\25HE1.TIF" \* MERGEFORMATINET
(2)假设在10 L的恒温刚性容器中，通入0.3 mol CH4和0.15 mol H2S发生反应Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ，起始总压为p0。CH4和H2S的转化率与时间的关系如图2所示，0～5 min内H2的化学反应速率为________mol·L-1·min-1；5 min 时，容器内总压为________。
解析：(1)恒温恒压下加入稀有气体，相当于减压，平衡向气体分子数增大的方向移动，即向正反应方向移动，CH4的平衡转化率增大，故含有He的曲线为M。(2)根据三个反应可知，n生成(H2)＝n转化(H2S)＋2n转化(CH4)，由题图2可知，0～5 min内，n转化(H2S)＝0.15 mol×20%＝0.03 mol，n转化(CH4)＝0.3 mol×5%＝0.015 mol，则n生成(H2)＝0.03 mol＋0.015 mol×2＝0.06 mol，故0～5 min内H2的化学反应速率为＝1.2×10-3 mol·L-1·min-1。5 min时，设反应Ⅰ中CH4转化x mol，则反应Ⅱ中CH4转化(0.015－x)mol，反应Ⅰ中H2S转化2x mol，反应Ⅲ中H2S转化(0.03－2x) mol，5 min时H2的物质的量为0.06 mol，CS2的物质的量为x mol，S2的物质的量为(0.015－x) mol，CH4的物质的量为0.285 mol，H2S的物质的量为0.12 mol，气体总物质的量为0.48 mol，反应前气体总物质的量为0.45 mol，压强为p0，根据恒温恒容时气体的压强之比等于物质的量之比可知，5 min时容器内总压为×p0＝p0。
答案：(1)M　恒温恒压下加入稀有气体，相当于减压，平衡向气体分子数增大的方向移动，即向正反应方向移动，CH4的平衡转化率增大
(2)1.2×10-3　p0
3．(2024·新高考广西卷)密闭容器中，以活性炭为催化剂，由SCl2和O2制备SOCl2。反应如下：
Ⅰ.SCl2(g)＋O2(g)===SO2Cl2(g)
Ⅱ.SCl2(g)＋SO2Cl2(g) 2SOCl2(g)
(1)反应Ⅱ的lg K(K为平衡常数)随(T为温度)的变化如下图所示，推断出该反应为________(填“吸热”或“放热”)反应。
INCLUDEPICTURE "BL18.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\BL18.TIF" \* MERGEFORMATINET
(2)466 K时，平衡体系内各组分的物质的量分数x(A)随的变化如下图所示。
INCLUDEPICTURE "BL19.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\BL19.TIF" \* MERGEFORMATINET
反应Ⅱ的平衡常数K1＝________(保留1位小数)。保持T和不变，增大SCl2平衡转化率的措施有_________________________________________________(任举一例)。
(3)改变T，使反应Ⅱ的平衡常数K2＝K1，导致图中的曲线变化，则x(SCl2)等于x(SOCl2)的新交点将出现在________(填“d”“e”“f”或“g”)处。
解析：(1)由题图可知，反应Ⅱ的lg K与成正比，则温度升高，减小，lg K随之减小，即K值减小，平衡逆向移动，反应Ⅱ为放热反应。(2)由题图可知，＝2.0时物质的量分数x(SCl2)＝x(SO2Cl2)＝0.13，假设充入n(SCl2)＝2 mol、n(O2)＝1 mol，列“三段式”：
　　　　　　SCl2(g)＋O2(g) SO2Cl2(g)
起始量/mol 2 1 　0
转化量/mol x x 　x
平衡量/mol
　　　　　　SCl2(g)＋SO2Cl2(g) 2SOCl2(g)
起始量/mol 　0
转化量/mol y y 　2y
平衡量/mol
则平衡时n(SCl2)＝(2－x－y) mol、n(O2)＝(1－x) mol，n(SO2Cl2)＝(x－y) mol，n(SOCl2)＝2y mol，总物质的量为[(2－x－y)＋(1－x)＋(x－y)＋2y] mol＝(3－x) mol，平衡时n(SCl2)＝n(SO2Cl2)，则有2－x－y＝x－y，解得x＝1，故有x(SO2Cl2)＝ ＝0.13，解得y＝0.74，n(SCl2)＝0.26 mol，n(SO2Cl2)＝0.26 mol，n(SOCl2)＝1.48 mol，反应Ⅱ是气体体积不变的反应，则浓度平衡常数可用物质的量代替计算，反应Ⅱ的平衡常数K1＝≈32.4；保持T和不变，减小生成物浓度或加入其他反应物均能使平衡正移，增大SCl2的平衡转化率。(3)反应Ⅱ为放热反应，
改变T，使反应Ⅱ的平衡常数K2＝K1，即平衡常数减小，则为升高温度，反应Ⅱ逆向移动，使得SOCl2的物质的量分数减小、SCl2的物质的量分数增加，则图中x(SCl2)等于x(SOCl2)的新交点将会提前，出现在d处。
答案：(1)放热　(2)32.4　移走SOCl2(或加入SO2Cl2)　(3)d
课时跟踪练
[基础巩固]
1．一定温度下，密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＜0。测得v正(SO2)随反应时间(t)的变化如右图所示。下列有关说法正确的是(　D　)
INCLUDEPICTURE "PXY112.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\PXY112.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．t2时改变的条件：只加入一定量的SO2
B．t1时平衡常数K1大于t3时平衡常数K3
C．t1时平衡混合气的1大于t3时平衡混合气的3
D．t1时平衡混合气中SO3的体积分数等于t3时平衡混合气中SO3的体积分数
解析：t2时，v正(SO2)突然增大，且达到平衡后速率恢复至原来的速率，如果只加入一定量的SO2，则达到新的平衡后，速率大于原来的速率，A错误；平衡常数只与温度有关，一定温度下，K值不变，B错误；t1和t3时平衡状态相同，各物质的百分含量相同，平均摩尔质量相同，C错误、D正确。
2．向1 L刚性容器中投入a mol A(g)与M(s)(足量)发生反应：M(s)＋5A(g) 5B(g)＋N(s)(相对分子质量：M大于N)。测得不同温度下B(g)体积分数φ(B)随时间t的变化曲线如上图所示。下列说法正确的是(　D　)
INCLUDEPICTURE "25HXL26.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\25HXL26.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．0～t1 min内，v(N)＝ mol·L-1·min-1
B．升高温度，容器内气体的密度减小
C．T1 ℃，再充入a mol A(g)，平衡时n(A)＝0.6a mol
D．T2>T1
解析：根据“先拐先平数值大”可知，T2 ℃时反应先达到平衡，故T2>T1，升高温度，平衡时B的体积分数增大，平衡正向移动，故正反应为吸热反应。A.固体或纯液体的浓度视为常数，不能用于表示反应速率，A错误；B.根据分析可知，升高温度，平衡正向移动，相对分子质量：M大于N，因此升高温度，更多的固体转变为气体，混合气体的总质量增大，而刚性容器容积不变，所以容器内气体的密度增大，B错误；C.该反应为气体体积不变的反应，在T1 ℃再充入a mol(g)，平衡不移动，达到平衡时，n(B)＝2a mol×30%＝0.6a mol，n(A)＝2a mol×70%＝1.4a mol，C错误；D.根据分析可知，T2 ℃时反应先达到平衡，故T2>T1，D正确。
3．向2 L刚性密闭容器中加入足量的Cu粉和2 mol NO2(g)，发生反应：2NO2(g)＋4Cu(s) 4CuO(s)＋N2(g)　ΔH。在不同温度下，NO2的转化率与时间的关系如图1所示，反应速率与时间的关系如图2所示(已知：该条件下，NO2不发生反应生成N2O4)。下列说法错误的是(　C　)
INCLUDEPICTURE "25HXL27.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\25HXL27.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．ΔH＜0
B．v正：a点＜b点
C．图2中t0 min时改变的条件是增大N2浓度
D．T1温度下，平衡常数K＝1.875
解析：A.温度越高，反应达到平衡时所用的时间也就越短，结合题图可知，T1＞T2，温度升高NO2的转化率降低，说明升高温度，平衡逆向移动，正反应是放热反应，ΔH＜0，故A正确；B.温度越高反应速率越大，b点的温度高于a点的温度，所以v正：a点＜b点，故B正确；C.题图2中t0 min时改变条件使正、逆反应速率都增大，且逆反应速率大于正反应速率，平衡逆向移动，如果增大N2浓度，正反应速率在原平衡基础上逐渐增大，不会出现“突变”，所以改变的条件不是增大N2浓度，应该是升高温度， 故C错误；D.向2 L刚性密闭容器中加入足量的Cu粉和2 mol NO2(g)，NO2(g)的起始物质的量浓度为1 mol·L-1，列“三段式”：
　　　　　　　　　　2NO2(g)＋4Cu(s) 4CuO(s)＋N2(g)
1 0
0.6 0.3
0.4 0.3
K＝＝＝1.875，故D正确。
4．在一定条件下，甲醇脱氢可制取甲醛：CH3OH(g) HCHO(g)＋H2(g)　ΔH＝Q kJ/mol。甲醇的平衡转化率随温度的变化曲线如右图所示。下列有关说法正确的是(　B　)
INCLUDEPICTURE "B24-292.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\B24-292.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．Q<0
B．600 K时，Y点甲醇的v(正)C．从Y点到Z点可通过增大压强实现
D．从Y点到X点可通过使用催化剂实现
解析：A.由题图可知，温度升高，甲醇的平衡转化率增大，平衡正向移动，故正反应为吸热反应，Q＞0，A错误；B.600 K 时，由Y点变成X点，甲醇平衡转化率减小，反应需要向逆反应方向进行，说明Y点甲醇的v(正)＜v(逆)，B正确；C.增大压强，平衡逆向移动，甲醇的平衡转化率减小，C错误；D.催化剂不能改变平衡状态，不能改变平衡转化率，D错误。
5．(2025·广州模拟)恒容密闭容器中充入X，在催化剂作用下发生反应2X(g) 2Y(g)＋Z(g)，起始压强为p kPa，反应时间为t s，测得X的转化率随温度的变化如下图中实线所示(虚线表示平衡转化率)。下列说法正确的是(　D　)
INCLUDEPICTURE "26HX34.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\26HX34.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．该反应的ΔH<0
B．催化剂可降低该反应的焓变，提高平衡转化率
C．增大起始压强，X的平衡转化率增大
D．800 ℃时，0～t s内化学反应速率v(Y)＝kPa·s-1
解析：根据题图可知，随温度升高，X的平衡转化率增大，说明平衡正向移动，正反应为吸热反应，即ΔH＞0，故A错误；焓变只与反应体系的始态、终态有关，催化剂可以改变反应的活化能，但不能改变反应的焓变，催化剂对平衡移动无影响，故B错误；该反应为气体物质的量增大的反应，增大起始压强，平衡逆向移动，X的平衡转化率减小，故C错误；该时间段内，X的压强变化量为0.4p kPa，则Y的压强变化量为0.4p kPa，v(Y)＝＝ kPa·s-1，故D正确。
6．乙烯可用于制备乙醇：C2H4(g)＋H2O(g) C2H5OH(g)　ΔH<0。向10 L某恒容密闭容器中通入2 mol C2H4(g)和m mol H2O(g)发生上述反应，测得C2H4(g)的平衡转化率与投料比X以及温度的关系如右图所示。下列说法正确的是(　D　)
INCLUDEPICTURE "25HXL29.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\25HXL29.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．T1>T2
B．a、b点对应的平衡常数Ka>Kb
C．a点对应的体系中，反应从开始到平衡的2 min内，v(H2O)＝0.16 mol·L-1·min-1
D．b点对应的体系中，m＝1.8
解析：A.该反应为放热反应，b、c点的投料比相同，降低温度，平衡正向移动，乙烯的平衡转化率增大，故T1＜T2，A错误；B.该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，故Ka　 C2H4(g)＋H2O(g) C2H5OH(g)
起始量/mol 2 2 0
转化量/mol 1.6 1.6 1.6
平衡量/mol 0.4 0.4 1.6
故v(H2O)＝＝0.08 mol·L-1·min-1，C错误；D.由题图可知，a、c点对应的平衡常数相等，b、c点对应的体系起始加入的反应物的物质的量相等，将c点对应体系列“三段式”：
　　　　 C2H4(g)＋H2O(g) C2H5OH(g)
起始量/mol 2 m 0
转化量/mol 1.5 1.5 1.5
平衡量/mol 0.5 m－1.5 1.5
K＝＝＝，解得m＝1.8，b、c点的投料比相同，所以b点对应体系中，m＝1.8，D正确。
7．某研究小组以Ag-ZSM为催化剂，在容积为1 L的容器中，相同时间下测得0.1 mol NO转化为N2的转化率随温度变化如下图所示[无CO时反应为2NO(g) N2(g)＋O2(g)；有CO时反应为2CO(g)＋2NO(g) 2CO2(g)＋N2(g)]。下列说法错误的是(　A　)
INCLUDEPICTURE "XT1+.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\XT1+.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．Y点再通入CO、N2各0.01 mol，此时v正(N2)＝v逆(N2)
B．X点可以通过更换高效催化剂提高NO转化率
C．达到平衡后，其他条件不变，使<1，CO转化率增大
D．反应2CO(g)＋2NO(g) 2CO2(g)＋N2(g)的ΔH<0
解析：A.由题图曲线Ⅱ可知，Y点为平衡点，NO的转化率为80%，根据已知条件列出“三段式”：
　　　　　　　2CO(g)＋2NO(g) 2CO2(g)＋N2(g)
起始量/mol 0.1 0.1 0 0
转化量/mol 0.08 0.08 0.08 0.04
平衡量/mol 0.02 0.02 0.08 0.04
平衡常数K＝＝1 600，再通入CO、N2各0.01 mol，Q＝<1 600，反应正向进行，此时v正(N2)>v逆(N2)，故A错误；B.X点未达到平衡，更换高效催化剂，能使反应速率增大，相同时间下测得NO的转化率增大，故B正确；C.达到平衡后，其他条件不变，使<1，相当于增大NO的浓度，平衡正向移动，CO的转化率增大，故C正确；D.由题图曲线Ⅱ可知，随着温度的升高，反应速率增大，NO的转化率增大，当NO的转化率最大时，反应达到平衡，继续升高温度，NO的转化率减小，说明平衡逆向移动，该反应为放热反应，ΔH<0，故D正确。
8．含氮化合物在生产、生活中有着广泛的用途。回答下列问题：
已知：Ⅰ.2H2(g)＋O2(g) 2H2O(g)
ΔH1＝－483.6 kJ·mol-1
Ⅱ.N2(g)＋O2(g) 2NO(g)
ΔH2＝＋180.5 kJ·mol-1
Ⅲ.2H2(g)＋2NO(g) N2(g)＋2H2O(g)　ΔH3
(1)若反应Ⅲ的逆反应活化能为E逆kJ·mol-1，则正反应活化能为________________kJ·mol-1(用含E逆的式子表示)。
(2)在恒容密闭容器中按投料比＝1发生反应Ⅲ，不同催化剂条件下，反应相同时间时，测得NO转化率与温度的关系如下图所示。
INCLUDEPICTURE "CY5.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\CY5.TIF" \* MERGEFORMATINET
①使用催化剂乙，温度高于350 ℃时，NO转化率降低，原因可能是_____________________________________。
②研究表明该反应速率v＝k·cm(H2)·c2(NO)，其中k为速率常数，与温度、活化能有关。T1℃的初始速率为v0，当H2转化率为50%时，反应速率为，由此可知m＝________。
INCLUDEPICTURE "CY6.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\CY6.TIF" \* MERGEFORMATINET
(3)工业上常利用反应3H2(g)＋N2(g) 2NH3(g)　ΔH<0合成氨，在30 MPa、不同物质的量分数(75%的H2和25%的N2；67.5%的H2、22.5%的N2和10%的惰性气体)条件下进行实验，测得平衡时NH3的体积分数与温度的关系如上图所示。
①物质的量分数为75%的H2和25%的N2所对应的曲线是________(填“a”或“b”)。
②M点时，N2的转化率为________。M点对应温度下，反应的压强平衡常数Kp＝________MPa-2(用平衡分压代替平衡浓度，分压＝总压×物质的量分数。保留两位有效数字)。
解析：(1)根据盖斯定律，Ⅲ＝Ⅰ－Ⅱ，故ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝－664.1 kJ·mol-1＝(E正－E逆) kJ·mol-1，故E正＝(E逆－664.1)kJ·mol-1。
(2)①使用催化剂乙，温度高于350 ℃时，NO转化率降低，原因可能是催化剂失活，反应速率减小。②由题意可知，v0＝k·cm(H2)·c2(NO)、＝k·m·2，解得m＝1。
(3)①恒压条件下，通入惰性气体，相当于减小压强，平衡逆向移动，NH3的体积分数减小，所以75%的H2和25%的N2所对应的曲线是a。②M点时，NH3的体积分数为，设起始75%的H2和25%的N2中，H2为3 mol，N2为1 mol，转化的N2的物质的量为x mol，列“三段式”：
　　　　　　　　3H2(g)＋N2(g) 2NH3(g)
n(起始)/mol 3 1 0
n(转化)/mol 3x x 2x
n(平衡)/mol 3－3x 1－x 2x
＝，解得x＝0.5。M点时，N2的转化率为×100%＝50%。M点对应温度下，反应的压强平衡常数Kp＝ MPa-2≈5.9×10-3 MPa-2。
答案：(1)E逆－664.1　(2)①催化剂失活，反应速率减小　②1　(3)①a　②50%　5.9×10-3
[素养提升]
9．一定温度下，有两个容积均为2 L的恒容密闭容器Ⅰ和Ⅱ，向容器Ⅰ中充入1 mol CO和2 mol H2，向容器Ⅱ中充入2 mol CO和4 mol H2，均发生下列反应并建立平衡：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)。测得不同温度下CO的平衡转化率如上图所示。下列说法正确的是(　B　)
INCLUDEPICTURE "25HXL30.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\25HXL30.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．该反应的ΔH>0
B．曲线①表示容器Ⅱ的变化过程
C．L、M两点容器内正反应速率：v(M)D．N点对应温度下该反应的平衡常数K＝0.59
解析：A.由题图可知，CO的平衡转化率随温度的升高而减小，故正反应为放热反应，ΔH＜0，A项错误；B.容器Ⅱ相当于将容器Ⅰ增大压强，相同温度下，增大压强，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，故曲线①表示容器Ⅱ的变化过程，B项正确；C.由B项分析可知，M点容器内反应物浓度比L点容器内反应物浓度大，且M点对应的反应温度更高，反应速率更大，即v(M)>v(L)，C项错误；D.N点对应温度下反应的平衡常数与M点相同，M点时CO的平衡转化率为0.6，列“三段式”：
　　　　　　　CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)
起始量/mol 2 4 0
转化量/mol 1.2 2.4 1.2
平衡量/mol 0.8 1.6 1.2
K＝＝≈2.3，D项错误。
10．我国科学家团队打通了温和条件下草酸二甲酯[(COOCH3)2]催化加氢制乙二醇的技术难关，反应为(COOCH3)2(g)＋4H2(g) HOCH2CH2OH(g)＋2CH3OH(g)　ΔH。如下图所示，在恒容密闭容器中，反应温度为T1时，c(HOCH2CH2OH)和c(H2)随时间t的变化分别为曲线Ⅰ和Ⅱ，反应温度为T2时，c(H2)随时间t的变化为曲线Ⅲ。下列判断正确的是(　C　)
INCLUDEPICTURE "CY7.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\CY7.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．ΔH>0
B．a、b两时刻生成乙二醇的速率：v(a)＝v(b)
C.T2 ℃下，反应在0～t2 s内的平均速率为v(HOCH2CH2OH)＝ mol·L-1·s-1
D．其他条件相同时，T1 ℃下，起始时向该容器中充入一定量的氮气，反应达到平衡的时间小于t1 s
解析：A.反应温度为T1和T2，以c(H2)随时间t的变化为曲线比较，曲线Ⅱ比曲线Ⅲ先达到平衡，所以T1>T2，反应达到平衡后升高温度，c(H2)增大，平衡逆向移动，该反应为放热反应，ΔH<0，选项A错误；B.升高温度，反应速率增大，T1>T2，故反应速率v(a)>v(b)，选项B错误；C.T2时，在0～t2 s内，H2减少的浓度为0.05 mol·L-1，v(HOCH2CH2OH)＝v(H2)＝ mol·L-1·s-1，选项C正确；D.向恒容密闭容器中充入氮气，不影响反应物浓度，不影响反应速率，选项D错误。
11．(2025·广州培英中学月考)CO2合成甲醚的反应2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)，实现了二氧化碳资源化利用。在相同容器和催化剂的作用下，该反应在投料比[]分别为1.5、3.0时，测得CO2的平衡转化率随温度变化如下图所示。下列说法正确的是(　D　)
INCLUDEPICTURE "26GDB42.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\26GDB42.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．该反应的ΔH>0
B．代表投料比为1.5的是曲线Ⅰ
C．图中A、B、C、D各点，不可能同一时刻达到平衡
D．反应平衡常数：KⅠ(500 K)>KⅡ(600 K)
解析：由题图可知，升高温度，CO2的平衡转化率减小，平衡逆向移动，故该反应的ΔH<0，A错误；相同温度下，投料比[]越大，CO2的平衡转化率越大，故代表投料比为1.5的是曲线Ⅱ，B错误；温度越高，投料比越大，越早到达平衡，题图中A、B、C、D各点，D点最先达到平衡，B点最晚达到平衡，A、C两点有可能同一时刻达到平衡，C错误；该反应的ΔH<0，升高温度，K值减小，反应平衡常数：KⅠ(500 K)>KⅡ(600 K)，D正确。
12．(2025·佛山联考)乙烯是重要的化工原料，研究其制备方法具有重大意义。回答下列问题：
(1)利用无水乙醇催化脱水制备乙烯时发生反应Ⅰ、Ⅱ。
Ⅰ.C2H5OH(g) C2H4(g)＋H2O(g)　K1
Ⅱ.2C2H5OH(g) C2H5OC2H5(g)＋H2O(g)　K2
已知427 ℃和227 ℃下，反应 Ⅰ 的平衡常数K1分别为7.7和3.2，反应 Ⅱ 的平衡常数K2分别为0.14和0.80，则反应C2H5OC2H5(g) 2C2H4(g)＋H2O(g)的ΔH________(填“>”或“<”)0。
(2)乙炔电催化制乙烯的工艺中，乙炔的转化率超过99%，产物中乙烯的选择性高达83%，反应历程如下图所示，其中“*”表示吸附。
INCLUDEPICTURE "26GDB52.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\26GDB52.TIF" \* MERGEFORMATINET
①该反应历程中，反应速率最小的基元反应的化学方程式为_________________________________________________。
②下列说法正确的是________(填字母)。
A．1→2中有极性键的断裂和形成
B．2→3吸收的能量大于3→4释放的能量
C．3→4中H2O的作用是与O*生成OH*
(3)乙烷制乙烯具有极高的经济效益。某温度、100 kPa下，向反应器中充入1 mol C2H6发生反应C2H6(g) C2H4(g)＋H2(g)　ΔH，C2H6的平衡转化率为60%；保持温度和压强不变，再向反应器中充入x mol水蒸气，5 min后达到平衡，此时C2H6的平衡转化率为75%。则x的值为________。
(4)二氧化碳在催化剂的作用下可与氢气反应制取乙烯，过程中发生如下反应：
Ⅰ.2CO2(g)＋6H2(g) C2H4(g)＋4H2O(g)　ΔH1＝＋9 kJ·mol-1
Ⅱ.2CO2(g)＋6H2(g) C2H5OH(g)＋3H2O(g)　ΔH2＝－79 kJ·mol-1
若将CO2和H2按物质的量之比1∶3混合，在b kPa的恒压反应器中连续反应，测得平衡时CO2的转化率与C2H4、C2H5OH的选择性随温度变化的曲线如下图所示：
INCLUDEPICTURE "26GDB53.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\26GDB53.TIF" \* MERGEFORMATINET
图中y＝________，说明判断依据：_________________________________________________
_________________________________________________。
解析：(1)427 ℃和227 ℃下，反应Ⅰ的平衡常数K1分别为7.7和3.2，则反应Ⅰ的ΔH1＞0，反应Ⅱ的平衡常数K2分别为0.14和0.80，则ΔH2＜0，根据盖斯定律，反应C2H5OC2H5(g) 2C2H4(g)＋H2O(g)可由2×反应Ⅰ－反应Ⅱ得到，则ΔH＝2ΔH1－ΔH2＞0。
(2)①反应速率最小的基元反应为活化能最大的反应，故反应的化学方程式为CO*＋4OH*＋O*===CO2*＋4OH*或CO*＋O*===CO2*。
②1→2中有O—H极性键的断裂和C—H极性键的形成，故A正确；由题图可以看出2→3吸收的能量小于3→4释放的能量，故B错误；3→4中由原子守恒可知，H2O的作用是与O*反应生成OH*，故C正确。
(3)由题意可列“三段式”：
C2H6(g) C2H4(g)＋H2(g)
起始量/mol 1 0 0
转化量/mol 0.6 0.6 0.6
平衡量/mol 0.4 0.6 0.6
平衡时混合气体总物质的量为1.6 mol，设容器的容积为V L，保持温度和压强不变，向反应器中充入x mol水蒸气，5 min达到平衡，此时C2H6平衡转化率为75%，可列“三段式”：
　 C2H6(g) C2H4(g)＋H2(g)
起始量/mol 1 0 0
转化量/mol 0.75 0.75 0.75
平衡量/mol 0.25 0.75 0.75
此时混合气体总物质的量为(1.75＋x) mol，在恒温、恒压条件下，气体体积之比等于物质的量之比，此时容器的容积为V，两次平衡温度相同，平衡常数相等，则＝，解得x＝2.25。
(4)根据两个反应的焓变可知，温度升高，反应Ⅰ平衡正向移动，反应Ⅱ平衡逆向移动，C2H4的选择性增大，C2H5OH的选择性减小，又因为C2H4、C2H5OH选择性之和为100%，故曲线X表示C2H5OH的选择性，曲线Y表示C2H4的选择性，曲线Z代表CO2的平衡转化率，y＝100－40＝60。
答案：(1)>　(2)①CO*＋4OH*＋O*===CO2*＋4OH*(或CO*＋O*===CO2*)
②AC　(3)2.25　(4)60　根据两个反应的焓变可知，随温度升高，C2H4的选择性增大，C2H5OH的选择性减小，又因为C2H4、C2H5OH选择性之和为100%，故曲线X表示C2H5OH的选择性，曲线Y表示C2H4的选择性，y＝100－40＝60
21世纪教育网(www.21cnjy.com)课时跟踪练41
[基础巩固]
1．一定温度下，密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＜0。测得v正(SO2)随反应时间(t)的变化如右图所示。下列有关说法正确的是(　D　)
INCLUDEPICTURE "PXY112.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\PXY112.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．t2时改变的条件：只加入一定量的SO2
B．t1时平衡常数K1大于t3时平衡常数K3
C．t1时平衡混合气的1大于t3时平衡混合气的3
D．t1时平衡混合气中SO3的体积分数等于t3时平衡混合气中SO3的体积分数
解析：t2时，v正(SO2)突然增大，且达到平衡后速率恢复至原来的速率，如果只加入一定量的SO2，则达到新的平衡后，速率大于原来的速率，A错误；平衡常数只与温度有关，一定温度下，K值不变，B错误；t1和t3时平衡状态相同，各物质的百分含量相同，平均摩尔质量相同，C错误、D正确。
2．向1 L刚性容器中投入a mol A(g)与M(s)(足量)发生反应：M(s)＋5A(g) 5B(g)＋N(s)(相对分子质量：M大于N)。测得不同温度下B(g)体积分数φ(B)随时间t的变化曲线如上图所示。下列说法正确的是(　D　)
INCLUDEPICTURE "25HXL26.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\25HXL26.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．0～t1 min内，v(N)＝ mol·L-1·min-1
B．升高温度，容器内气体的密度减小
C．T1 ℃，再充入a mol A(g)，平衡时n(A)＝0.6a mol
D．T2>T1
解析：根据“先拐先平数值大”可知，T2 ℃时反应先达到平衡，故T2>T1，升高温度，平衡时B的体积分数增大，平衡正向移动，故正反应为吸热反应。A.固体或纯液体的浓度视为常数，不能用于表示反应速率，A错误；B.根据分析可知，升高温度，平衡正向移动，相对分子质量：M大于N，因此升高温度，更多的固体转变为气体，混合气体的总质量增大，而刚性容器容积不变，所以容器内气体的密度增大，B错误；C.该反应为气体体积不变的反应，在T1 ℃再充入a mol(g)，平衡不移动，达到平衡时，n(B)＝2a mol×30%＝0.6a mol，n(A)＝2a mol×70%＝1.4a mol，C错误；D.根据分析可知，T2 ℃时反应先达到平衡，故T2>T1，D正确。
3．向2 L刚性密闭容器中加入足量的Cu粉和2 mol NO2(g)，发生反应：2NO2(g)＋4Cu(s) 4CuO(s)＋N2(g)　ΔH。在不同温度下，NO2的转化率与时间的关系如图1所示，反应速率与时间的关系如图2所示(已知：该条件下，NO2不发生反应生成N2O4)。下列说法错误的是(　C　)
INCLUDEPICTURE "25HXL27.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\25HXL27.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．ΔH＜0
B．v正：a点＜b点
C．图2中t0 min时改变的条件是增大N2浓度
D．T1温度下，平衡常数K＝1.875
解析：A.温度越高，反应达到平衡时所用的时间也就越短，结合题图可知，T1＞T2，温度升高NO2的转化率降低，说明升高温度，平衡逆向移动，正反应是放热反应，ΔH＜0，故A正确；B.温度越高反应速率越大，b点的温度高于a点的温度，所以v正：a点＜b点，故B正确；C.题图2中t0 min时改变条件使正、逆反应速率都增大，且逆反应速率大于正反应速率，平衡逆向移动，如果增大N2浓度，正反应速率在原平衡基础上逐渐增大，不会出现“突变”，所以改变的条件不是增大N2浓度，应该是升高温度， 故C错误；D.向2 L刚性密闭容器中加入足量的Cu粉和2 mol NO2(g)，NO2(g)的起始物质的量浓度为1 mol·L-1，列“三段式”：
　　　　　　　　　　2NO2(g)＋4Cu(s) 4CuO(s)＋N2(g)
1 0
0.6 0.3
0.4 0.3
K＝＝＝1.875，故D正确。
4．在一定条件下，甲醇脱氢可制取甲醛：CH3OH(g) HCHO(g)＋H2(g)　ΔH＝Q kJ/mol。甲醇的平衡转化率随温度的变化曲线如右图所示。下列有关说法正确的是(　B　)
INCLUDEPICTURE "B24-292.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\B24-292.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．Q<0
B．600 K时，Y点甲醇的v(正)C．从Y点到Z点可通过增大压强实现
D．从Y点到X点可通过使用催化剂实现
解析：A.由题图可知，温度升高，甲醇的平衡转化率增大，平衡正向移动，故正反应为吸热反应，Q＞0，A错误；B.600 K 时，由Y点变成X点，甲醇平衡转化率减小，反应需要向逆反应方向进行，说明Y点甲醇的v(正)＜v(逆)，B正确；C.增大压强，平衡逆向移动，甲醇的平衡转化率减小，C错误；D.催化剂不能改变平衡状态，不能改变平衡转化率，D错误。
5．(2025·广州模拟)恒容密闭容器中充入X，在催化剂作用下发生反应2X(g) 2Y(g)＋Z(g)，起始压强为p kPa，反应时间为t s，测得X的转化率随温度的变化如下图中实线所示(虚线表示平衡转化率)。下列说法正确的是(　D　)
INCLUDEPICTURE "26HX34.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\26HX34.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．该反应的ΔH<0
B．催化剂可降低该反应的焓变，提高平衡转化率
C．增大起始压强，X的平衡转化率增大
D．800 ℃时，0～t s内化学反应速率v(Y)＝kPa·s-1
解析：根据题图可知，随温度升高，X的平衡转化率增大，说明平衡正向移动，正反应为吸热反应，即ΔH＞0，故A错误；焓变只与反应体系的始态、终态有关，催化剂可以改变反应的活化能，但不能改变反应的焓变，催化剂对平衡移动无影响，故B错误；该反应为气体物质的量增大的反应，增大起始压强，平衡逆向移动，X的平衡转化率减小，故C错误；该时间段内，X的压强变化量为0.4p kPa，则Y的压强变化量为0.4p kPa，v(Y)＝＝ kPa·s-1，故D正确。
6．乙烯可用于制备乙醇：C2H4(g)＋H2O(g) C2H5OH(g)　ΔH<0。向10 L某恒容密闭容器中通入2 mol C2H4(g)和m mol H2O(g)发生上述反应，测得C2H4(g)的平衡转化率与投料比X以及温度的关系如右图所示。下列说法正确的是(　D　)
INCLUDEPICTURE "25HXL29.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\25HXL29.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．T1>T2
B．a、b点对应的平衡常数Ka>Kb
C．a点对应的体系中，反应从开始到平衡的2 min内，v(H2O)＝0.16 mol·L-1·min-1
D．b点对应的体系中，m＝1.8
解析：A.该反应为放热反应，b、c点的投料比相同，降低温度，平衡正向移动，乙烯的平衡转化率增大，故T1＜T2，A错误；B.该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，故Ka　 C2H4(g)＋H2O(g) C2H5OH(g)
起始量/mol 2 2 0
转化量/mol 1.6 1.6 1.6
平衡量/mol 0.4 0.4 1.6
故v(H2O)＝＝0.08 mol·L-1·min-1，C错误；D.由题图可知，a、c点对应的平衡常数相等，b、c点对应的体系起始加入的反应物的物质的量相等，将c点对应体系列“三段式”：
　　　　 C2H4(g)＋H2O(g) C2H5OH(g)
起始量/mol 2 m 0
转化量/mol 1.5 1.5 1.5
平衡量/mol 0.5 m－1.5 1.5
K＝＝＝，解得m＝1.8，b、c点的投料比相同，所以b点对应体系中，m＝1.8，D正确。
7．某研究小组以Ag-ZSM为催化剂，在容积为1 L的容器中，相同时间下测得0.1 mol NO转化为N2的转化率随温度变化如下图所示[无CO时反应为2NO(g) N2(g)＋O2(g)；有CO时反应为2CO(g)＋2NO(g) 2CO2(g)＋N2(g)]。下列说法错误的是(　A　)
INCLUDEPICTURE "XT1+.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\XT1+.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．Y点再通入CO、N2各0.01 mol，此时v正(N2)＝v逆(N2)
B．X点可以通过更换高效催化剂提高NO转化率
C．达到平衡后，其他条件不变，使<1，CO转化率增大
D．反应2CO(g)＋2NO(g) 2CO2(g)＋N2(g)的ΔH<0
解析：A.由题图曲线Ⅱ可知，Y点为平衡点，NO的转化率为80%，根据已知条件列出“三段式”：
　　　　　　　2CO(g)＋2NO(g) 2CO2(g)＋N2(g)
起始量/mol 0.1 0.1 0 0
转化量/mol 0.08 0.08 0.08 0.04
平衡量/mol 0.02 0.02 0.08 0.04
平衡常数K＝＝1 600，再通入CO、N2各0.01 mol，Q＝<1 600，反应正向进行，此时v正(N2)>v逆(N2)，故A错误；B.X点未达到平衡，更换高效催化剂，能使反应速率增大，相同时间下测得NO的转化率增大，故B正确；C.达到平衡后，其他条件不变，使<1，相当于增大NO的浓度，平衡正向移动，CO的转化率增大，故C正确；D.由题图曲线Ⅱ可知，随着温度的升高，反应速率增大，NO的转化率增大，当NO的转化率最大时，反应达到平衡，继续升高温度，NO的转化率减小，说明平衡逆向移动，该反应为放热反应，ΔH<0，故D正确。
8．含氮化合物在生产、生活中有着广泛的用途。回答下列问题：
已知：Ⅰ.2H2(g)＋O2(g) 2H2O(g)
ΔH1＝－483.6 kJ·mol-1
Ⅱ.N2(g)＋O2(g) 2NO(g)
ΔH2＝＋180.5 kJ·mol-1
Ⅲ.2H2(g)＋2NO(g) N2(g)＋2H2O(g)　ΔH3
(1)若反应Ⅲ的逆反应活化能为E逆kJ·mol-1，则正反应活化能为________________kJ·mol-1(用含E逆的式子表示)。
(2)在恒容密闭容器中按投料比＝1发生反应Ⅲ，不同催化剂条件下，反应相同时间时，测得NO转化率与温度的关系如下图所示。
INCLUDEPICTURE "CY5.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\CY5.TIF" \* MERGEFORMATINET
①使用催化剂乙，温度高于350 ℃时，NO转化率降低，原因可能是_____________________________________。
②研究表明该反应速率v＝k·cm(H2)·c2(NO)，其中k为速率常数，与温度、活化能有关。T1℃的初始速率为v0，当H2转化率为50%时，反应速率为，由此可知m＝________。
INCLUDEPICTURE "CY6.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\CY6.TIF" \* MERGEFORMATINET
(3)工业上常利用反应3H2(g)＋N2(g) 2NH3(g)　ΔH<0合成氨，在30 MPa、不同物质的量分数(75%的H2和25%的N2；67.5%的H2、22.5%的N2和10%的惰性气体)条件下进行实验，测得平衡时NH3的体积分数与温度的关系如上图所示。
①物质的量分数为75%的H2和25%的N2所对应的曲线是________(填“a”或“b”)。
②M点时，N2的转化率为________。M点对应温度下，反应的压强平衡常数Kp＝________MPa-2(用平衡分压代替平衡浓度，分压＝总压×物质的量分数。保留两位有效数字)。
解析：(1)根据盖斯定律，Ⅲ＝Ⅰ－Ⅱ，故ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝－664.1 kJ·mol-1＝(E正－E逆) kJ·mol-1，故E正＝(E逆－664.1)kJ·mol-1。
(2)①使用催化剂乙，温度高于350 ℃时，NO转化率降低，原因可能是催化剂失活，反应速率减小。②由题意可知，v0＝k·cm(H2)·c2(NO)、＝k·m·2，解得m＝1。
(3)①恒压条件下，通入惰性气体，相当于减小压强，平衡逆向移动，NH3的体积分数减小，所以75%的H2和25%的N2所对应的曲线是a。②M点时，NH3的体积分数为，设起始75%的H2和25%的N2中，H2为3 mol，N2为1 mol，转化的N2的物质的量为x mol，列“三段式”：
　　　　　　　　3H2(g)＋N2(g) 2NH3(g)
n(起始)/mol 3 1 0
n(转化)/mol 3x x 2x
n(平衡)/mol 3－3x 1－x 2x
＝，解得x＝0.5。M点时，N2的转化率为×100%＝50%。M点对应温度下，反应的压强平衡常数Kp＝ MPa-2≈5.9×10-3 MPa-2。
答案：(1)E逆－664.1　(2)①催化剂失活，反应速率减小　②1　(3)①a　②50%　5.9×10-3
[素养提升]
9．一定温度下，有两个容积均为2 L的恒容密闭容器Ⅰ和Ⅱ，向容器Ⅰ中充入1 mol CO和2 mol H2，向容器Ⅱ中充入2 mol CO和4 mol H2，均发生下列反应并建立平衡：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)。测得不同温度下CO的平衡转化率如上图所示。下列说法正确的是(　B　)
INCLUDEPICTURE "25HXL30.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\25HXL30.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．该反应的ΔH>0
B．曲线①表示容器Ⅱ的变化过程
C．L、M两点容器内正反应速率：v(M)D．N点对应温度下该反应的平衡常数K＝0.59
解析：A.由题图可知，CO的平衡转化率随温度的升高而减小，故正反应为放热反应，ΔH＜0，A项错误；B.容器Ⅱ相当于将容器Ⅰ增大压强，相同温度下，增大压强，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，故曲线①表示容器Ⅱ的变化过程，B项正确；C.由B项分析可知，M点容器内反应物浓度比L点容器内反应物浓度大，且M点对应的反应温度更高，反应速率更大，即v(M)>v(L)，C项错误；D.N点对应温度下反应的平衡常数与M点相同，M点时CO的平衡转化率为0.6，列“三段式”：
　　　　　　　CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)
起始量/mol 2 4 0
转化量/mol 1.2 2.4 1.2
平衡量/mol 0.8 1.6 1.2
K＝＝≈2.3，D项错误。
10．我国科学家团队打通了温和条件下草酸二甲酯[(COOCH3)2]催化加氢制乙二醇的技术难关，反应为(COOCH3)2(g)＋4H2(g) HOCH2CH2OH(g)＋2CH3OH(g)　ΔH。如下图所示，在恒容密闭容器中，反应温度为T1时，c(HOCH2CH2OH)和c(H2)随时间t的变化分别为曲线Ⅰ和Ⅱ，反应温度为T2时，c(H2)随时间t的变化为曲线Ⅲ。下列判断正确的是(　C　)
INCLUDEPICTURE "CY7.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\CY7.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．ΔH>0
B．a、b两时刻生成乙二醇的速率：v(a)＝v(b)
C.T2 ℃下，反应在0～t2 s内的平均速率为v(HOCH2CH2OH)＝ mol·L-1·s-1
D．其他条件相同时，T1 ℃下，起始时向该容器中充入一定量的氮气，反应达到平衡的时间小于t1 s
解析：A.反应温度为T1和T2，以c(H2)随时间t的变化为曲线比较，曲线Ⅱ比曲线Ⅲ先达到平衡，所以T1>T2，反应达到平衡后升高温度，c(H2)增大，平衡逆向移动，该反应为放热反应，ΔH<0，选项A错误；B.升高温度，反应速率增大，T1>T2，故反应速率v(a)>v(b)，选项B错误；C.T2时，在0～t2 s内，H2减少的浓度为0.05 mol·L-1，v(HOCH2CH2OH)＝v(H2)＝ mol·L-1·s-1，选项C正确；D.向恒容密闭容器中充入氮气，不影响反应物浓度，不影响反应速率，选项D错误。
11．(2025·广州培英中学月考)CO2合成甲醚的反应2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)，实现了二氧化碳资源化利用。在相同容器和催化剂的作用下，该反应在投料比[]分别为1.5、3.0时，测得CO2的平衡转化率随温度变化如下图所示。下列说法正确的是(　D　)
INCLUDEPICTURE "26GDB42.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\26GDB42.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．该反应的ΔH>0
B．代表投料比为1.5的是曲线Ⅰ
C．图中A、B、C、D各点，不可能同一时刻达到平衡
D．反应平衡常数：KⅠ(500 K)>KⅡ(600 K)
解析：由题图可知，升高温度，CO2的平衡转化率减小，平衡逆向移动，故该反应的ΔH<0，A错误；相同温度下，投料比[]越大，CO2的平衡转化率越大，故代表投料比为1.5的是曲线Ⅱ，B错误；温度越高，投料比越大，越早到达平衡，题图中A、B、C、D各点，D点最先达到平衡，B点最晚达到平衡，A、C两点有可能同一时刻达到平衡，C错误；该反应的ΔH<0，升高温度，K值减小，反应平衡常数：KⅠ(500 K)>KⅡ(600 K)，D正确。
12．(2025·佛山联考)乙烯是重要的化工原料，研究其制备方法具有重大意义。回答下列问题：
(1)利用无水乙醇催化脱水制备乙烯时发生反应Ⅰ、Ⅱ。
Ⅰ.C2H5OH(g) C2H4(g)＋H2O(g)　K1
Ⅱ.2C2H5OH(g) C2H5OC2H5(g)＋H2O(g)　K2
已知427 ℃和227 ℃下，反应 Ⅰ 的平衡常数K1分别为7.7和3.2，反应 Ⅱ 的平衡常数K2分别为0.14和0.80，则反应C2H5OC2H5(g) 2C2H4(g)＋H2O(g)的ΔH________(填“>”或“<”)0。
(2)乙炔电催化制乙烯的工艺中，乙炔的转化率超过99%，产物中乙烯的选择性高达83%，反应历程如下图所示，其中“*”表示吸附。
INCLUDEPICTURE "26GDB52.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\26GDB52.TIF" \* MERGEFORMATINET
①该反应历程中，反应速率最小的基元反应的化学方程式为_________________________________________________。
②下列说法正确的是________(填字母)。
A．1→2中有极性键的断裂和形成
B．2→3吸收的能量大于3→4释放的能量
C．3→4中H2O的作用是与O*生成OH*
(3)乙烷制乙烯具有极高的经济效益。某温度、100 kPa下，向反应器中充入1 mol C2H6发生反应C2H6(g) C2H4(g)＋H2(g)　ΔH，C2H6的平衡转化率为60%；保持温度和压强不变，再向反应器中充入x mol水蒸气，5 min后达到平衡，此时C2H6的平衡转化率为75%。则x的值为________。
(4)二氧化碳在催化剂的作用下可与氢气反应制取乙烯，过程中发生如下反应：
Ⅰ.2CO2(g)＋6H2(g) C2H4(g)＋4H2O(g)　ΔH1＝＋9 kJ·mol-1
Ⅱ.2CO2(g)＋6H2(g) C2H5OH(g)＋3H2O(g)　ΔH2＝－79 kJ·mol-1
若将CO2和H2按物质的量之比1∶3混合，在b kPa的恒压反应器中连续反应，测得平衡时CO2的转化率与C2H4、C2H5OH的选择性随温度变化的曲线如下图所示：
INCLUDEPICTURE "26GDB53.TIF" INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Microsoft\\Windows\\INetCache\\Content.Word\\26GDB53.TIF" \* MERGEFORMATINET
图中y＝________，说明判断依据：_________________________________________________
_________________________________________________。
解析：(1)427 ℃和227 ℃下，反应Ⅰ的平衡常数K1分别为7.7和3.2，则反应Ⅰ的ΔH1＞0，反应Ⅱ的平衡常数K2分别为0.14和0.80，则ΔH2＜0，根据盖斯定律，反应C2H5OC2H5(g) 2C2H4(g)＋H2O(g)可由2×反应Ⅰ－反应Ⅱ得到，则ΔH＝2ΔH1－ΔH2＞0。
(2)①反应速率最小的基元反应为活化能最大的反应，故反应的化学方程式为CO*＋4OH*＋O*===CO2*＋4OH*或CO*＋O*===CO2*。
②1→2中有O—H极性键的断裂和C—H极性键的形成，故A正确；由题图可以看出2→3吸收的能量小于3→4释放的能量，故B错误；3→4中由原子守恒可知，H2O的作用是与O*反应生成OH*，故C正确。
(3)由题意可列“三段式”：
C2H6(g) C2H4(g)＋H2(g)
起始量/mol 1 0 0
转化量/mol 0.6 0.6 0.6
平衡量/mol 0.4 0.6 0.6
平衡时混合气体总物质的量为1.6 mol，设容器的容积为V L，保持温度和压强不变，向反应器中充入x mol水蒸气，5 min达到平衡，此时C2H6平衡转化率为75%，可列“三段式”：
　 C2H6(g) C2H4(g)＋H2(g)
起始量/mol 1 0 0
转化量/mol 0.75 0.75 0.75
平衡量/mol 0.25 0.75 0.75
此时混合气体总物质的量为(1.75＋x) mol，在恒温、恒压条件下，气体体积之比等于物质的量之比，此时容器的容积为V，两次平衡温度相同，平衡常数相等，则＝，解得x＝2.25。
(4)根据两个反应的焓变可知，温度升高，反应Ⅰ平衡正向移动，反应Ⅱ平衡逆向移动，C2H4的选择性增大，C2H5OH的选择性减小，又因为C2H4、C2H5OH选择性之和为100%，故曲线X表示C2H5OH的选择性，曲线Y表示C2H4的选择性，曲线Z代表CO2的平衡转化率，y＝100－40＝60。
答案：(1)>　(2)①CO*＋4OH*＋O*===CO2*＋4OH*(或CO*＋O*===CO2*)
②AC　(3)2.25　(4)60　根据两个反应的焓变可知，随温度升高，C2H4的选择性增大，C2H5OH的选择性减小，又因为C2H4、C2H5OH选择性之和为100%，故曲线X表示C2H5OH的选择性，曲线Y表示C2H4的选择性，y＝100－40＝60
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第41讲　化学反应速率与化学
平衡图像
1．进一步加深理解外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律。
2．掌握速率平衡图像的分析方法，能正确解答实际工业生产中有关图像的问题。
01
考点梳理 高效演练
考点一　化学反应速率图像

1．正反应速率、逆反应速率—时间图像的突变、渐变分析
可逆反应达到平衡后，若某一时刻改变外界条件，速率—时间图像的曲线可能会出现“渐变”或“突变”。根据“断点”前后速率的大小变化，即可对外界条件的变化情况作出判断。
图像 速率变化分析 条件变化判断 平衡移动方向判断

v′正突然增大，v′逆逐渐增大，且v′正＞v′逆 增大反应物浓度 正向移动
图像 速率变化分析 条件变化判断 平衡移动方向判断
v′正、v′逆都突然减小，且v′正＞v′逆 ①降低温度(正反应放热)；
②减小压强(正反应气体体积增大) 正向
移动
v′正、v′逆都突然增大，且增大程度相同 ①使用催化剂；
②增大压强(反应前后气体体积不变) 不移动
2.全程速率—时间图像的趋势变化分析
例如，Zn与足量盐酸的反应，化学反应速率随时间的变化出现如右图所示情况。
原因：AB段，反应放热，溶液温度逐渐升高，v增大；
BC段，溶液中c(H＋)逐渐减小，v减小。
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右图所示。
回答下列问题。
(1)处于平衡状态的时间段是________(填字母，下同)。
A．t1～t2　　　　　　 B．t2～t3
C．t3～t4 D．t4～t5
E．t5～t6
BCE
(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
C
E
B
A
(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，请在上图中画出反应速率的变化曲线。
答案：
√
2．向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下使反应SO2(g)＋NO2(g) SO3(g)＋NO(g)达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如右图。下列说法正确的是(　　)
A．反应在c点达到平衡状态
B．反应物浓度：a点小于b点
C．反应物的总能量低于生成物的总能量
D．Δt1＝Δt2时，SO2的转化率：ab段小于bc段
解析：A项，达到化学平衡状态的标志是各物质的浓度不再改变，其实质是正反应速率等于逆反应速率，c点对应的正反应速率显然还在改变，未达到平衡，错误；B项，a→b正反应速率增大，反应物浓度逐渐减小，错误；C项，a→c正反应速率增大，之后正反应速率减小，说明反应刚开始时温度升高对正反应速率的影响大于浓度减小对正反应速率的影响，该反应为放热反应，即反应物的总能量高于生成物的总能量，错误；D项，随着反应的进行，正反应速率越大，消耗的二氧化硫就越多，SO2的转化率就越大，正确。
考点二　化学平衡图像

1．物质的量(或浓度)—时间图像
例如，某温度时，在恒容(V L)容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如右图所示。
2．转化率(或百分含量)—时间图像
解题关键：“先拐先平数值大”。即先出现拐点的反应先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高、压强较大或使用了催化剂。
图Ⅰ，T2>T1，温度升高，生成物C的百分含量减小，说明平衡逆向移动，正反应是放热反应。
图Ⅱ，p2>p1，压强增大，A(反应物)的转化率减小，说明正反应是气体总体积增大的反应。
图Ⅲ，生成物C的百分含量不变，说明平衡不发生移动，但反应速率a>b，故a可能是使用了催化剂；若该反应是反应前后气体总体积不变的可逆反应，a也可能是增大了压强(压缩容器容积)。
3．恒压(或恒温)线
(α表示反应物的平衡转化率，n表示反应物的平衡物质的量)
解题关键：采用“定一议二”的方法，即把自变量(温度、压强)之一设为定量，讨论另外两个变量的关系。
图①，若p1>p2>p3，则正反应为气体体积________的反应，ΔH____0；
图②，若T1>T2，则ΔH____0，正反应为气体体积________的反应。
减小
＜
＜
增大
4．几种特殊图像
(1)如下图，对于化学反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，M点前，表示化学反应从反应物开始，v正＞v逆；M点为刚达到平衡的点；M点后为平衡受温度的影响情况，即升高温度，A的百分含量增加或C的百分含量减少，平衡逆向移动，故正反应的ΔH＜0。
(2)如下图，对于化学反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，L线上所有的点都是平衡点。L线的左上方(E点)，A的百分含量大于此压强时平衡体系的A的百分含量，所以E点满足v正＞v逆；同理，L线的右下方(F点)满足v正＜v逆。
1．下面是某化学研究小组探究外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的图像，其中图像和结论判断错误的是(　　)
√
A．图①中X和Y最多只有一种为气态，Z为气态
B．图②中正反应的ΔH＜0，M点正反应速率>N点逆反应速率
C．图③是在恒温恒容的密闭容器中，按不同投料比充入CO(g)和H2(g)进行反应，若平衡时CO(g)和H2(g)的转化率相等，则a＝2
D．图④中曲线表示一定压强下NO的平衡转化率随温度的变化，A、B、C三点表示不同温度、压强下NO的平衡转化率，压强最小的是B点，化学平衡常数最小的是A点
2．用(NH4)2CO3捕获CO2的反应为(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g) 2NH4HCO3(aq)。为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响，将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO2气体，保持其他初始实验条件不变，分别在不同温度下，经过相同时间测得CO2气体浓度，得到如下图所示的趋势图。
(1)c点的逆反应速率和d点的正反应速率的大小关系为v逆(c)____(填“＞”“＝”或“＜”)v正(d)。
解析：温度越高，反应速率越大，d点温度高，故c点的逆反应速率小于d点的正反应速率。
(2)b、c、d三点的平衡常数Kb、Kc、Kd从大到小的顺序为________________。
解析：根据题图可知，温度为T3时反应达到平衡，此后温度升高，c(CO2)增大，说明平衡逆向移动，正反应是放热反应，故Kb＞Kc＞Kd。
＜
Kb＞Kc＞Kd
(3)T3～T4温度区间，容器内CO2气体浓度呈现增大的变化趋势，其原因是
________________________________________________________________。
答案：温度为T3时化学反应达到平衡，正反应是放热反应，T3～T4区间温度升高，平衡逆向移动，不利于CO2的捕获
考点三　实际生产中“多姿多彩”的陌生图像

1．陌生图像分析的模型建构
2．陌生图像解答的思维步骤
(1)识别图像类型。即明确横坐标和纵坐标的含义，厘清线和点(平台、折线、拐点等)的关系。
(2)把握反应特点。即分析可逆反应的化学方程式，观察物质的状态、气态物质分子数的变化(正反应是气体分子数增大的反应，还是气体分子数减小的反应)、反应热(正反应是放热反应，还是吸热反应)等。
(3)联想平衡原理。联想化学反应速率、化学平衡移动原理，特别是影响因素及使用前提条件等。
(4)数形结合解答。图表与原理结合，逐项分析图表，重点看图表是否符合可逆反应的特点、化学反应速率和化学平衡移动原理。
3．陌生图像简答题的规范描述
(1)条件选择类。
①实验最佳条件的选择或控制就是为了又“快”又“好”地生产，即主要是从反应速率与转化率(化学平衡)两个角度来分析。“快”就是增大反应速率，“好”就是增大转化率，原料利用率高，而影响反应速率与转化率的主要因素就是浓度、温度、压强与催化剂，其中温度与压强是试题中经常考查的因素。
②从速率、转化率、产率、纯度等角度分析，选择最佳条件。如针对反应速率时，思考方向为如何提高浸出速率、如何增大反应速率等；针对平衡转化率、产率时，可运用平衡移动原理解释(其他条件不变的情况下，改变××条件，可逆反应的平衡向××方向移动，导致××发生变化)；针对综合生产效益时，可从原料成本，原料来源是否广泛、是否可再生，能源成本，对设备的要求，环境保护，绿色化学等方面作答。
③选择当前条件的优势，其他条件的不足，往往不足的描述比较容易疏忽，如温度过高或过低，压强过小或过大，也要进行分析。
(2)原因分析类。
①依据化学反应速率和平衡移动原理，分析导致图像曲线变化的原因。
②催化剂对反应的影响、不同反应的选择性问题是这类题目的难点，解题时要多加关注，不同的条件会有不同的选择性。
1．利用碳氯化法可将TiO2转化为TiCl4。在1 000 ℃时反应的热化学方程式及其平衡常数为 TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(g)＋2CO(g)　ΔH＝－51 kJ·mol-1，Kp＝1.2×1012 Pa。在1.0×105 Pa，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下图所示。
(1)反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)的平衡常数 Kp(1 400 ℃)＝________Pa。
答案：7.2×105　
(2)图中显示，在200 ℃平衡时TiO2几乎完全转化为TiCl4，但实际生产中反应温度却远高于此温度，其原因是___________________________________。
答案：TiO2、C中原子间的化学键键能大，断键需要的能量较大，反应的活化能较大或升高温度可以增大反应速率(答案合理即可)　
(3)TiO2碳氯化是一个“气-固-固”反应，有利于TiO2-C “固-固”接触的措施是___________________________________________________。
解析：TiO2碳氯化是一个“气-固-固”反应，有利于TiO2-C “固-固”接触的措施是将固体粉碎并混合均匀，再将Cl2通入使固体呈“沸腾”状态(在沸腾炉中进行反应)。
答案：将固体粉碎并混合均匀，通入Cl2使固体呈“沸腾”状态
(1)为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度，绘制相应转化率(α)下反应速率(数值已略去)与温度的关系如上图所示。下列说法正确的是________(填字母)。
a.温度越高，反应速率越大
b．α＝0.88的曲线代表平衡转化率
c．α越大，反应速率最大值对应温度越低
d．可根据不同α下的最大速率，选择最佳生产温度
cd
解析：由题图可知，温度高于一定值时，温度升高，反应速率减小，a错误；相同温度下，存在转化率大于0.88的情况，则α＝0.88的曲线不能代表平衡转化率，b错误；由题图可知，α越大，反应速率最大值对应温度越低，c正确；可根据不同α下的最大速率，选择最佳生产温度，d正确。
(2)为提高钒催化剂的综合性能，我国科学家对其进行了改良。不同催化剂下，温度和转化率关系如下图所示，催化性能最佳的是________(填标号)。
解析：根据题图可知，在相同温度下d催化剂对应的SO2转化率最高，催化性能最佳。
d
02
真题研做 高考通关
√
2．(2024·新高考江西卷)目前开采的天然气含有H2S，综合利用天然气制氢是实现“碳中和”的重要途径。CH4和H2S重整制氢的主要反应如下：
反应Ⅰ：CH4(g)＋2H2S(g) CS2(g)＋4H2(g)　ΔH1＝＋260 kJ·mol-1
反应Ⅱ：CH4(g) C(s)＋2H2(g)
ΔH2＝＋90 kJ·mol-1
反应Ⅲ：2H2S(g) S2(g)＋2H2(g)
ΔH3＝＋181 kJ·mol-1
(1)保持反应器进料口总压为100 kPa。分别以8 kPa CH4、24 kPa H2S(He作辅气)与25 kPa CH4、75 kPa H2S进料，CH4平衡转化率与温度的关系如图1所示，含有He的曲线为________________________________________，
理由是_____________________________________________________。
答案：M　恒温恒压下加入稀有气体，相当于减压，平衡向气体分子数增大的方向移动，即向正反应方向移动，CH4的平衡转化率增大
解析：恒温恒压下加入稀有气体，相当于减压，平衡向气体分子数增大的方向移动，即向正反应方向移动，CH4的平衡转化率增大，故含有He的曲线为M。
(2)假设在10 L的恒温刚性容器中，通入0.3 mol CH4和0.15 mol H2S发生反应Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ，起始总压为p0。CH4和H2S的转化率与时间的关系如图2所示，0～5 min内H2的化学反应速率为________mol·L-1·min-1；5 min 时，容器内总压为________。
1.2×10-3
放热
32.4
移走SOCl2(或加入SO2Cl2)
d

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