资源简介

(共120张PPT)
专题二
微专题5　化学反应速率　化学平衡
化学反应与能量　化学反应速率　化学平衡
命题规律
考向1　图像分析
［催化剂与活化能、焓变，反应速率及化学平衡］
1．(2024·广东卷)对反应S(g) T(g)(I为中间产物)，相同条件下：①加入催化剂，反应达到平衡所需时间大幅缩短；②提高反应温度，c平(S)/c平(T)增大，c平(S)/c平(I)减小。基于以上事实，可能的反应历程示意图(—为无催化剂， 为有催化剂)为 (　　)
A
A B C D
【解析】 提高反应温度，c平(S)/c平(T)增大，说明反应S(g) T(g)平衡逆向移动，即该反应为放热反应，c平(S)/c平(I)减小，说明S生成中间产物I的反应平衡正向移动，属于吸热反应，由此可排除C、D，加入催化剂，反应达到平衡所需时间大幅缩短，即反应的决速步骤的活化能下降，使得反应速率大幅加快，活化能大的步骤为决速步骤，符合条件的反应历程示意图为A，故选A。
2．(2023·广东卷)催化剂Ⅰ和Ⅱ均能催化反应R(g) P(g)。反应历程如图所示，其中M为中间产物。其他条件相同时，下列说法不正确的是 (　　)
A．使用Ⅰ和Ⅱ，反应历程都分4步进行
B．反应达平衡时，升高温度，R的浓
度增大
C．使用Ⅱ时，反应体系更快达到平衡
D．使用Ⅰ时，反应过程中M所能达到的
最高浓度更大
C
【解析】由图可知两种催化剂均出现4个能量峰，所以使用Ⅰ和Ⅱ，反应历程都分4步进行，A正确；由图可知总反应是放热反应，所以达平衡时，升高温度平衡左移，R的浓度增大，B正确；由图可知Ⅰ的最高活化能小于Ⅱ的最高活化能，所以使用Ⅰ时反应速率更快，反应体系更快达到平衡，C错误；使用Ⅰ生成M的反应活化能较低，反应速率较快，而M参与后续反应的活化能较高，所以使用Ⅰ时，反应过程中M所能达到的最高浓度更大，D正确。
3．(2022·广东卷)在相同条件下研究催化剂 Ⅰ、Ⅱ 对反应X―→2Y的影响，各物质浓度c随反应时间t的部分变化曲线如图，则 (　　)
A．无催化剂时，反应不能进行
B．与催化剂Ⅰ相比，Ⅱ使反应活化能更低
C．a曲线表示使用催化剂Ⅱ时X的浓度随t的变化
D．使用催化剂Ⅰ时，0~2 min内，v(X)=1.0 mol/(L·min)
D
［化学平衡的移动］
4．(2022·广东卷)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
C
【解析】 从图示可以看出，达到平衡后升高温度，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，A错误；在恒容密闭容器中，随着温度升高，平衡正向移动，水蒸气的物质的量增加，而a曲线表示的是物质的量基本不随温度变化而变化，B错误；在恒容密闭容器中，容器容积固定，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，C正确；BaSO4是固体，向平衡体系中加入BaSO4，平衡不移动，所以氢气的转化率不变，D错误。
5．(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】 ①X―→Y；②Y―→2Z，X是反应物，Y是中间体，Z是生成物；随着反应的进行，c(X)减小，c(Y)先增大后减小，c(Z)增大，a为c(X) 随t的变化曲线，A正确；从图可看出，t1时，c(X)=c(Y) =c(Z)，B正确；从图可知反应后期c(Y)减小，t2时，Y的消耗速率大于生成速率，C正确；t3时，Y浓度的变化量为c0-c(Y)，变化量之比等于化学计量数之比，则c(Z)=2c0-2c(Y) ，D错误。
D
考向2　化学反应速率与化学平衡综合
6．(2025·广东卷)钛单质及其化合物在航空、航天、催化等领域应用广泛。
(1) 基态Ti原子的价层电子排布式为__________。
(2) 298 K下，反应TiO2(s)+2C(s)+2Cl2(g)===TiCl4(g)+2CO(g)的ΔH<0、ΔS>0，则298 K下该反应______(填“能”或“不能”)自发进行。
(3) 以TiCl4为原料可制备TiCl3。将5.0 mol TiCl4与10.0 mol Ti放入容积为V0 L的恒容密闭容器中，反应体系存在下列过程。
3d24s2
编号 过程 ΔH
(a) Ti(s)+TiCl4(g) 2TiCl2(s) ΔH1
(b) TiCl2(s)+TiCl4(g) 2TiCl3(g) +200.1 kJ/mol
(c) Ti(s)+3TiCl4(g) 4TiCl3(g) +132.4 kJ/mol
(d) TiCl3(g) TiCl3(s) ΔH2
能
①ΔH1=___________kJ/mol。
②不同温度下，平衡时反应体系的组成如图1。曲线Ⅰ对应的物质为________。
③温度T0 K下，n［TiCl4(g)］=______
mol，反应(c)的平衡常数K=______(列出算式，无须化简)。
(4) 钛基催化剂可以催化储氢物质肼(N2H4)的分解反应：
(e)N2H4===N2+2H2
(f)3N2H4===N2+4NH3
-267.8
图1
TiCl2(s)
0.5

(1-y2)×100%
图2
100%(计算过程见解析)
BD
(2)在非水溶剂中，将CO2转化为化合物ⅱ(一种重要的电子化学品)的催化机理示意图如图，其中的催化剂有________和______。
AcOH
KI
已知：该溶剂本身不电离，钾盐在该溶剂中完全电离。
①计算Ka(HA)=_____________________________(写出计算过程，结果保留两位有效数字)。
②在该溶剂中，Ka(HB)______(填“>”“<”或“=”，下同)Ka(HA)；Ka(HB)______Ka(HIn)。
4.0×10-21(计算过程见解析)
>
>
HNO2
5.0×10-5 mol/(L·min)
图1
AB
(3)R的衍生物L可用于分离稀土。溶液中某稀土离子(用M表示)与L存在平衡：
M+L ML　　K1 ML+L ML2　K2
研究组配制了L起始浓度c0(L)=0.02 mol/L、M与L起始浓度比c0(M)∶c0(L)不同的系列溶液，反应平衡后测定其核磁共振氢谱。配体L上的某个特征H在3个物种L、ML、ML2中的化学位移不同，该特征H原子对应吸收峰的相对峰面积S(体系中所有特征H原子的总峰面积计为1)如下表。
c0(M)∶c0(L) S(L) S(ML) S(ML2)
0 1.00 0 0
a x <0.01 0.64
b <0.01 0.40 0.60
注：核磁共振氢谱中相对峰面积S之比等于吸收峰对应H原子数目之比；“<0.01”表示未检测到。
①c0(M)∶c0(L)=a时，x=_____。
②c0(M)∶c0(L)=b时，平衡浓度比c平(ML2)∶c平(ML)=________。
0.36
3∶4
(4)研究组用吸收光谱法研究了(3)中M与L反应体系。当c0(L)=1.0×10-5mol/L时，测得平衡时各物种c平∶c0(L)随c0(M)∶c0(L)的变化曲线如图2。
c0(M)∶c0(L)=0.51时，计算M的平衡转化率：________________________(写出计算过程，结果保留两位有效数字)。
98%(计算过程见解析)
图2
N2↑
图1
4H2O
E1-E2+ΔH+E3-E4
③Cr2O3可用于NH3的催化氧化。设计从NH3出发经过3步反应制备HNO3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________ ____________________________________。
NH3→NO→
NO2→HNO3
2NO+O2
===2NO2(或3NO2+H2O===2HNO3+NO)
BD
图2
λ3
图3
增大
10．(2021·广东卷)我国力争于2030年前做到“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应：
a．CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) ΔH1
b．CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2
c．CH4(g) C(s)+2H2(g) ΔH3
d．2CO(g) CO2(g)+C(s) ΔH4
e．CO(g)+H2(g) H2O(g)+C(s) ΔH5
(1) 上述反应体系在一定条件下建立平衡后，下列说法正确的有______(填字母)。
A．增大CO2与CH4的浓度，反应a、b、c的正反应速率都增加
B．移去部分C(s)，反应c、d、e的平衡均向右移动
C．加入反应a的催化剂，可提高CH4的平衡转化率
D．降低反应温度，反应a~e的正、逆反应速率都减小
AD
(2) 一定条件下，CH4分解形成碳的反应历程如图1所示。该历程分_____步进行，其中，第_____步的正反应活化能最大。
4
图1
4
ac
图2

(4) CO2用途广泛，写出基于其物理性质的一种用途：__________________。
人工降雨、制冷剂等
D
2．(2025·广州三模)基于非金属原子嵌入石墨烯三嗪基C3N4中，用于催化一氧化碳加氢生成甲醇的反应历程如图，其中吸附在催化剂表面上的物种用“*”标注。下列说法错误的是 (　　)
A．整个反应历程中有极性键的断裂和生成
B．过渡态相对能量：
TS55>TS44>TS77
C．物种吸附在催化剂
表面的过程为吸热过程
D．反应决速步骤的活
化能为0.95 eV
C
3．(2025·深圳一调)铁及其化合物化学性质丰富，应用广泛。
(1) 基态Fe2+的价层电子排布式为_____；结合价层电子排布式，解释Fe2+易被氧化为Fe3+的原因：____________________________________________________。
(2) 某含铁催化剂可催化苯的羟基
化反应，其催化机理如图1所示：
3d6
Fe2+失去一个电子价层电子排布会变成3d5，半满结构更稳定
图1
①上述过程中，催化剂为__________。
②该过程总反应为
_________________________。
(有机物写结构简式，不需注明反应条件)。
［FeO］Z
图1
BD
图1
图2
大于
1.3×10-4
图3
667(计算过程见解析)
4．(2025·佛山三模)N2O又称“笑气”，由英国化学家汉弗莱·戴维于1799年研究其生理效应后命名。该气体在室温下稳定，早期作为麻醉剂应用于医疗行业，同时为温室气体之一。
Ⅰ．初识N2O
(1) “等电子体”是指原子总数相同、价层电子总数也相同的粒子，请写出N2O的一种由第二周期非金属元素组成的等电子体分子：_______(用分子式表示)。
(2) N2O可以由硝酸铵固体加热分解得到：NH4NO3(s) N2O(g)+2H2O(g)　ΔH>0。
①该反应________(填“高温”“低温”或“任意温度”)自发。
CO2
高温
A状态
图1
4p3(计算过程见解析)
ⅱ．该反应的部分历程如图2(部分过程和物质省略)。
图2
其中“…”表示吸附作用，A表示催化剂，TS表示过渡态分子。
(3) 下列有关反应的说法正确的有______(填字母)。
A．根据已知ⅰ可得，该反应的ΔH=-2a kJ/mol
B．过程Ⅰ中吸附N2，过程Ⅱ中释放N2O
C．过程Ⅲ决速步骤的能垒为345.2 kJ/mol
D．使用高效催化剂，能改变2N2O(g) 2N2(g)+O2(g)的正、逆反应活化能的差值
AC
(4) 某小组同学查阅资料发现，在相同时间内进行分解反应，温度和不同种催化剂对N2O的转化率影响如图3所示。该小组同学讨论得出，相较于b、c点，反应条件a更合适，请说明理由：______________________
___________________________________________________________________。
图3
相较于b、c点，反应条件a所需温度更低，450 ℃即可达到较为理想的接近100%的转化率
图4
N2
中间产物
97%
【解析】 (2) ①该反应ΔS>0，ΔH>0，根据ΔH-TΔS<0时反应自发进行，则该反应高温条件下可以自发进行。②若达到平衡状态，升高温度，平衡正向移动，N2O的浓度会增大，A状态为平衡状态；B状态前后若温度升高，N2O浓度均未增大，不是平衡状态。压缩容积后，N2O的物质的量始终保持为0.9 mol，说明处于平衡状态，利用三段式：
NH4NO3(s) N2O(g)＋2H2O(g)
起始量/kPa 0 0
转化量/kPa p 2p
平衡量/kPa p 2p
核心突破
能力1　催化剂与化学反应速率、化学平衡
1．催化剂与化学反应速率
(1) 一般我们所说的催化剂都是正催化剂。催化剂能改变反应的______，降低反应的_________，使更多的分子变为活化分子，提高了活化分子的__________，所以催化剂使反应速率大大增加。但是催化剂不能改变反应的_______(图中_____表示正反应的活化能，________
表示逆反应的活化能。反应为放
热反应)。
历程
活化能
百分数
焓变
Ea
Ea'
2．催化剂与化学平衡
(1) 可逆反应中的催化剂，如果对正反应具有良好的催化效果，那么对逆反应也具有良好的催化效果。也就是说，正催化剂能同时增大正、逆反应的反应速率，能________达到平衡所需的时间。
(2) 催化剂不能改变同一条件下可逆反应的______________，催化剂不能使平衡发生移动(包括多重平衡)。
3．催化剂的选择
(1) 同一化学反应，可以有不同的催化剂。选择时主要考虑以下几方面：
①选择在较低温度下催化效率高的催化剂。
②选择催化效率高、不易失活的催化剂。
③选择的催化剂对主反应的选择性远远大于副反应。
缩短
平衡转化率
例：如图所示，相同条件下，在甲、乙两种催化剂作用下进行下列反应。
主反应：4NH3(g)+4NO(g)+O2(g) 4N2(g)+6H2O(g)
副反应：4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)
由图可知，催化剂乙在低温下具有很强的催化活性，故选择催化剂乙。图中M点处(对应温度为210 ℃)NO的转化率低于相同温
度下乙作催化剂时的转化率，故M点一定不是该温
度下的平衡转化率。
(2) 用不同催化剂的催化产率曲线来比较催化效
率的大小：可在规定的区域内作垂线。
例：利用光能和光催化剂可将CO2(g)和H2O(g)转化为CH4(g)和O2(g)。紫外光照射时，在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下，CH4产量随光照时间的变化如图所示。
在0~15 h内，CH4的平均生成速率Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ从大到小的顺序的确定方法：选择横坐标在0~15 h内的任一点作横轴的垂线，CH4产量越高，CH4的平均生成速率越大，故速率：______________。
Ⅱ>Ⅲ>Ⅰ
4．催化剂的机理
(1) 提供反应表面：催化剂通常具有较大的比表面积，为反应物分子提供了更多的接触机会和反应的__________。催化剂的活性位点越多，反应速率______。
(2) 吸附作用：反应物分子在催化剂表面被吸附，吸附会使物质的能量________，这是催化反应的第一步。吸附可以是物理吸附或化学吸附，其中化学吸附在催化过程中更为重要。化学吸附即通过化学键或分子间作用力等相互作用，使反应物分子吸附在催化剂表面，从而改变其反应活性。
(3) 改变反应路径：活化能降低，使得原本需要较高活化能的反应步骤变得更容易进行，从而降低了整个反应的活化能，这是催化反应速率加快的主要原因。
活性位点
越快
降低
催化机理的复杂性在于催化剂与反应物之间的相互作用以及反应路径的多样性。不同类型的催化剂(如金属催化剂、酸催化剂、碱催化剂等)和不同的反应体系(如均相催化、多相催化等)具有不同的催化机理。此外，催化剂的活性、选择性和稳定性等性能也受到多种因素的影响，如催化剂的组成、结构、制备方法以及反应条件等。
①图中反应前最左侧能量下降0.21 eV，是气态的甲酸分子被吸附在催化剂表面的活性位点上，所以能量________。
②在催化机理能垒图中，几个活化状态，就有几个基元反应。该反应机理有_____个基元反应。
③每步基元反应的快慢取决于其能垒的大小，能垒越大，反应速率越慢。所以决定该反应的速率的是过渡态______。
［催化机理能垒图］
例：在Rh催化下，甲酸分解制H2的反应历程如图所示。其中带“*”的物种表示吸附在Rh表面
下降
3
ⅰ
④可依据图中每步基元反应前后的活性物质和能量变化，写出其热化学方程式。则该反应过程中决定反应速率步骤的热化学方程式为_____________________ ___________________(设NA为阿伏加德罗常数的值)。
⑤甲酸分解制H2的热化学方程式可表示为
_____________________________________________________。
HCOOH*===HCOO*+H*
ΔH=+0.33NA eV/mol
HCOOH(g)===CO2(g)+H2(g) ΔH=-0.16NA eV/mol
［催化机理循环图］
根据箭头的方向和序号，可判断各步反应先后、反应物、生成物、催化剂以及中间产物；根据反应过程中元素的化合价，判断是否发生氧化还原反应等(如图1、图2)。
图1 图2
［光催化剂］
(1) 光催化剂是一类在光的照射下，自身不发生变化，却可以促进化学反应进行的物质。光催化剂通常是半导体材料， 最常见的一类光催化剂，主要包括二氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)、硫化镉(CdS)等。
(2) 这类催化剂能够吸收紫外光或可见光，并产生电子和空穴，进而驱动氧化还原反应，产生带正电荷的光生空穴和带负电荷的光生电子。光生空穴具有强氧化能力，光生电子具有还原能力，它们可与吸附在催化剂表面的物质发生氧化还原反应，从而促进化学反应的进行。
［电催化反应］
(1) 电催化反应是指在电极表面(电解质界面上)通过电极催化剂的作用，显著加快电化学反应的速率和选择性的过程。电催化剂不仅能加速反应，还能控制反应路径，具有较高的选择性，能生成想要的目标产物，并抑制副反应发生。
(2) 选用合适的电极材料可加速电极反应，该电极材料在通电过程中具有催化剂的作用，能改变电极反应速率或反应方向，而其本身并不发生质的变化。催化剂可以再生，能够重复使用。
(3) 反应一般在常温常压下进行，条件相对温和。通过控制电极电位，可以使电极反应按预期的方向进行。电催化反应在多个领域有重要应用，如有机污水的电催化处理、含铬废水的电催化降解、烟道气及原料煤的电解脱硫、电催化同时脱除 NOx和SO2、二氧化碳和氮气的电解还原等。
5．催化剂的失活与中毒
(1)催化剂失活是指催化剂在使用过程中因受到某些因素的影响而失去活性或活性显著下降的现象。催化剂失活的原因有多种，如反应物浓度变化、反应体系温度或压力的变化、催化剂表面覆盖等。
(2)催化剂中毒的原因
①原料中含有杂质：反应原料中含有的微量杂质可能与催化剂的活性中心发生化学作用，形成没有活性的物质，从而导致催化剂中毒。
②强吸附作用：某些物质可能具有强吸附性(多为化学吸附)，占据在催化剂的活性位点，使催化剂无法再与反应物有效接触，从而导致催化剂中毒，降低催化活性。
③副反应的发生：在催化剂的制备过程中，或原料、反应产物中的某些物质可能与催化剂的活性中心发生化学反应，改变其化学性质或结构，导致催化剂中毒。
6．催化剂的活性与温度
(1) 催化剂的活性与温度的一般规律：随着温度升高，催化剂的催化活性会增加。但是往往会出现拐点，即到达一定的温度之后，温度升高，催化剂的活性下降。
例：以TiO2/Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率的关系如图所示。乙酸生成速率主要取决于温度影响的范围是______________。
300~400℃
［分析］根据图像，温度超过250 ℃时，催化剂效率降低，在300 ℃时失去活性，故300~400 ℃时乙酸的生成速率主要取决于温度影响。
(2) 依据催化剂的催化效率随温度升高出现的这个“拐点”是不能用来确定反应是否达到平衡点的。因为很有可能在可逆反应还没达到平衡之前，催化剂的活性就随着温度的升高而下降了。
例：已知反应6H2(g)+2CO2(g) CH2＝CH2(g)+4H2O(g)，温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响关系如图，在250 ℃时催化效率达到最高，但是并未达到平衡。
(3) 酶作催化剂时，温度太低，催化活性______，
温度较高，酶发生________，催化活性________。
较低
变性
降低
7．有关多重平衡及选择性的问题
(1) 在多重平衡中，几个可逆反应是相互影响的。在一定条件下，当达到平衡时，各种物质的浓度均为定值。
(2) 如果主反应的生成物又与主反应的某一反应物发生另一个可逆反应，那么该反应物的平衡转化率增大。
(3) 在一定条件下，特定起始浓度的混合体系，其多重平衡选择性为定值，催化剂不能提高某一物质的平衡转化率。
(4) 如果在同一条件下，两种物质可以同时发生几个可逆反应，选用催化剂可以使其中某一反应的选择性提高。
(5) 如果两个多重平衡反应物都有某一物质，且一个是放热反应，一个是吸热反应。那么随着温度的升高，该物质的平衡转化率究竟如何变化，就要分段分析，由影响平衡的主要反应决定。
①温度高于300 ℃，CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是____________________ ______________________________________________________________________________________________________________________。
反应Ⅰ的ΔH>0，温度升高使CO2转化为CO的平衡转化率上升，反应Ⅱ的ΔH<0，温度升高使CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度
②220 ℃时，在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后，测得CH3OCH3的选择性为48%(图中A点)。不改变反应时间和温度，一定能提高CH3OCH3选择性的措施有________ _____________________________________。
(6) 多重平衡体系中，随着温度的升高，如果两种物质的选择性之和等于100%，那么二者的选择性变化曲线呈镜像对称。
增大压
强、使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂
例：二氧化碳催化加氢生成甲醇和水，有利于减少温室效应。其总反应分为以下两步：
第一步：CO2(g)+H2(g)===CO(g)+H2O(g)　ΔH1=+a kJ/mol
第二步：CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g)　ΔH2=-b kJ/mol
已知b>a，第一步反应为决定速率的反应。请在图1中补全上述总反应过程的“能量变化-反应历程”示意图。
图1 图2
［分析］已知b>a，则总反应为放热反应，第一步反应为决定速率的反应，则第一步反应的活化能要比第二步反应活化能更高，总反应过程的“能量变化-反应历程”示意图如2所示。

能力3　化学平衡
1．平衡常数K与温度的关系
温度变化 可逆反应的ΔH K的变化
升温 吸热反应，ΔH>0 ________
降温 ________
升温 放热反应，ΔH<0 ________
降温 ________
2．平衡常数K与浓度商Q的关系
达到平衡状态，Q=K；
平衡正向移动，Q平衡逆向移动，Q>K。
增大
减小
减小
增大
3．化学平衡与平衡转化率
(1) 转化率和平衡转化率
转化率有未达到平衡的“一般转化率”和已达到平衡的“平衡转化率”，在审题的时候一定要注意转化率是否为“平衡转化率”。
①“一般转化率”是未达到化学平衡时的转化率。如果一个可逆反应未达到化学平衡，即使是放热反应，升高温度，反应的转化率也是可以增加的。
②“平衡转化率”是达到化学平衡时转化率。一个可逆反应达到化学平衡，如果是放热反应，升高温度，反应的平衡转化率就一直是减小的。反之亦然。
例：在恒容条件下，NO和O2的起始浓度之比为2∶1，发生反应为2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)　ΔH<0，反应经历相同时间，测得不同温度下NO转化为NO2 的转化率和平衡转化率如图所示。
(2) 转化率与温度
可逆反应的焓变ΔH 升高温度
吸热反应，ΔH>0 未达到平衡的，升温转化率增大
已达到平衡的，升温平衡转化率增大
放热反应，ΔH<0 未达到平衡的，升温转化率增大
已达到平衡的，升温平衡转化率减小
(3) 增大反应物的浓度与平衡转化率变化的关系(其中A、B、C均为气体)
可逆反应 改变条件 平衡移动方向 反应物转化率 备注
A+B C 增大A
的浓度 正向
移动 α(A)减小
α(B)增大 实际
是考
虑压
强的
影响
A B+C α(A)减小
2A B+C α(A)不变
3A B+C α(A)增大
其他情况下，一般平衡正向移动，反应物的转化率增大。
能力4　增大因素与减小因素分析
例1：利用CO、CO2原料和氢气催化合成甲醇，发生如下反应：
反应①　CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)
反应②　CO2(g)+H2(g)===CO(g)+H2O(g)
反应③　CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g)
温度超过210 ℃，随着温度的升高CO的产率下
降的原因是_________________________________
_______________________________________。
温度超过210 ℃，随着温度的升高，
反应②生成CO的量小于反应③消耗CO的量
【解析】 上升阶段，以反应②生成CO为主；下降阶段，以反应③消耗CO为主。
例2：V2O5 WO3/TiO2催化剂能催化NH3脱除烟气中的NO，反应为4NH3(g)+ O2(g)+4NO(g) 4N2(g)+6H2O(g)　ΔH=-1 632.4 kJ/mol。如图所示，当反应温度高于380 ℃，NO转化率下降，除因为进入反应器的NO被还原的量减少外，还有
___________________________(用化学方程式表示)。
【解析】 上升阶段是温度升高，反应速率增大，NO转化率增大；下降阶段是因为发生了副反应。
例3：某含砷酸性废水经过“沉砷、碱浸”“氧化脱硫”等步骤后进行“酸化、吸附”时，在“氧化脱硫”后的滤液中进行调节pH，加入某吸附剂。已知As(Ⅴ)在不同pH下的存在形式如图1所示。
图1
常温下，pH>7.1时，吸附剂表面带负电，pH越大，吸附剂表面带的负电荷越多；pH<7.1时，吸附剂表面带正电，pH越小，吸附剂表面带的正电荷越多。当溶液pH介于3~5之间时，吸附剂对As(Ⅴ)的平衡吸附量随pH的升高而增大(如图2所示)，分析其原因：___________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________。
图2
越大
>
增大
>
当溶液的pH>8，随pH增大，HClO的浓度减小，ClO-浓度增大，氧化性减弱
能力5　化学反应的自发性
当反应的ΔH-TΔS<0，则可以自发进行。
ΔH ΔS ΔH-TΔS 自发情况
<0 >0 是______值 该反应一定______自发进行
>0 <0 是______值 该反应一定________自发进行
>0 >0 低温为______值，高温为______值 ________可以自发进行
<0 <0 低温为______值，高温为______值 ________可以自发进行
负
能
正
不能
正
负
高温
负
正
低温
类型1　催化剂与反应历程
例1　(2025·深圳一调)单乙醇胺(MEA)捕获CO2的反应为2MEA+CO2 MEACOOMEA，在催化剂Ⅰ和Ⅱ的作用下，该反应均需经历“吸附 反应 脱附”过程，能量变化如图(“*”表示吸附态)所示。下列说法不正确的是 (　　)
C
A．使用催化剂Ⅱ更有利于捕获CO2
B．除吸附与脱附外，两种反应历程均分2步进行
C．使用催化剂Ⅰ比使用催化剂Ⅱ放出的热量更多
D．反应达平衡后，升高温度有利于CO2的释放
【解析】 由图可知，使用催化剂Ⅱ时反应所需的活化能更少，反应速率更快，则使用催化剂Ⅱ更有利于捕获CO2，A正确；在催化剂Ⅰ和Ⅱ的作用下，除吸附与脱附外，两种反应历程均分2步进行，B正确；催化剂不改变反应的焓变，则使用催化剂Ⅰ和使用催化剂Ⅱ放出的热量相等，C错误；该反应中反应物的总能量高于生成物，为放热反应，反应达平衡后，升高温度，平衡逆向移动，有利于CO2的释放，D正确。
类型2　催化机理循环图
例2　(2025·深圳二调)含钯催化剂可与其他催化剂协同催化乙烯氧化为乙醛的反应，该催化氧化反应经历如图所示5步(①→⑤)，其中发挥催化作用的阳离子有_________和_________。
Pd2+
Cu2+
类型3　催化剂与反应的能垒图
例3　(2025·湛江一调)反应物(S)转化为产物(P或Q)的能量变化与反应进程的关系如下图所示。下列关于四种不同反应进程的说法正确的是 (　　)
A．进程Ⅰ升高温度，逆反应速率增大，正反应速率降低
B．生成相同物质的量的P，
进程Ⅰ、Ⅱ释放的能量相同
C．反应进程Ⅲ生成P的速率
大于反应进程Ⅱ
D．进程Ⅳ可以说明催化剂
可以改变反应产物
B
【解析】 升高温度，正、逆反应速率均增大，A错误；进程Ⅱ使用了催化剂X，降低了反应的活化能，但不改变反应热，则对于进程Ⅰ、Ⅱ，生成等量的P所放出的热量相同，B正确；进程Ⅲ的活化能高于进程Ⅱ的活化能，则反应速率：进程Ⅱ>进程Ⅲ，C错误；在进程Ⅳ中S和Z反应生成Q，Z不属于催化剂，D错误。
类型4　图像曲线分析——化学反应速率与化学平衡
例4　(2025·广州期末)恒压条件下，Ni(s)和CO(g)在密闭容器中发生反应：Ni(s)+4CO(g) Ni(CO)4(g)，反应达到平衡时，Ni(CO)4体积分数x与温度的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．p1>p2>p3
B．该反应的ΔH>0
C．M点和N点平衡常数K：N>M
D．100 ℃，p1时，CO的转化率为80%
D

AC
②取红色溶液M，向其中滴加FeCl3饱和溶液，体系中主要存在以下平衡：
Ⅰ：Fe3++nSCN- ［Fe(SCN)n］(3-n)(n=1~6)
Ⅱ：Fe3++nCl- ［FeCln］(3-n)(n=1~4)
Ⅲ：H++SCN- HSCN
［Fe(SCN)n］(3-n)(n=1~6)平衡总浓度随滴入
FeCl3饱和溶液滴数的变化曲线如图1所示(忽略溶
液体积变化)。
ⅰ．M点前，______(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)的平衡移动，是导致曲线上升的主要原因。
ⅱ．运用平衡移动原理，分析M点后曲线下降的主要原因：_______________ ___________________________________________________________________
Ⅰ
FeCl3溶液显酸性，
使反应Ⅲ平衡正向移动，c(SCN-)减小，进而导致反应Ⅰ平衡逆向移动。
图1
(2) 某浸金废水中含0.5 mol/L SCN-，在相同条件下研究催化剂a、b对该废水中SCN-氧化处理过程的影响(氧化处理过程中溶液体积保持不变)，SCN-的残留率随时间t的变化曲线如图2所示：
图2
①使用___________(填“催化剂a”或“催化剂b”)时，SCN-的氧化反应活化能更低。
②使用催化剂a时，0~100 min内，SCN-的平均反应速率v(SCN-)=__________________。
催化剂a
0.004 mol/(L·min)
图3
22.2
能力评价
1．(2025·深圳二调)水煤气变换反应是获取H2的重要方式之一，在不同催化剂作用下，其反应历程如图所示(“*”表示吸附态)。下列说法正确的是(　　)
A．使用Ⅰ、Ⅱ，反应历程均分4步进行
B．反应达平衡时，增大压强，n(H2)增大
C．使用Ⅰ时，反应体系更快达到平衡
D．Ⅰ、Ⅱ均能降低反应的焓变
C
【解析】 吸附在催化剂上和从催化剂上脱附不属于基元反应，故催化剂 Ⅰ 有4步反应历程，催化剂 Ⅱ 有3步反应历程，如图所示：A错误；由始态和终态可得反应化学方程式为CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)，反应前后气体系数和相等，反应达平衡时，增大压强，平衡不移动，n(H2)不变，
B错误；由图可知使用催化剂Ⅰ的各步反应中最大活
化能小于使用催化剂Ⅱ的各步反应中最大活化能，
所以使用催化剂Ⅰ时反应速率更快，反应体系更快达
到平衡，C正确；催化剂只能改变反应的活化能，不
能改变焓变，故使用催化剂Ⅰ、Ⅱ均不能改变反应的
焓变，D错误。
D
3．(2025·广东一模)在一定容积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO(g)+H2O (g) CO2(g)+H2(g)，其化学平衡常数K和温度T的关系如表：
回答下列问题：
(1) 该反应的化学平衡常数表达式为K=__________，该反应为______(填“吸热”或“放热”)反应。若改变条件使平衡向正反应方向移动，则平衡常数____(填序号)
①一定不变　
②一定减小
③可能增大　
④增大、减小、不变皆有可能

T/℃ 700 800 830 1 000 1 200
K 1.7 1.1 1.0 0.6 0.4
放热
③
(2) 能判断该反应达到化学平衡状态的依据是_____(填字母)。
a．容器中压强不变 b．混合气体中c(CO)不变
c．v逆(H2)=v正(H2O) d．c(CO)=c(CO2)
(3) 将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入容积为2 L的恒容密闭容器中，进行反应：CO(g)+H2O (g) CO2(g)+H2(g)，得到如表三组数据：
实验组 温度/℃ 起始量/mol 平衡量/mol 达到平衡所需
时间/min
H2O CO CO2 CO
A 650 2 4 1.6 2.4 5
B 900 1 2 0.4 1.6 3
C 1 000 1 2 c d t
bc
①实验B中平衡时H2O (g)的物质的量是___________。
②通过计算可知，CO的转化率：实验A________(填“大于”“等于”或“小于”，下同)实验B。
③若实验C中达到平衡所需时间t________3。
实验组 温度/℃ 起始量/mol 平衡量/mol 达到平衡所需
时间/min
H2O CO CO2 CO
A 650 2 4 1.6 2.4 5
B 900 1 2 0.4 1.6 3
C 1 000 1 2 c d t
0.6 mol
大于
小于
物质 N2(g) CO2(g) CO(g) NO(g)
0 -393.5 -110.5 90
则ΔH1=_________kJ/mol。
-746
(2) 将CO和NO按物质的量之比1∶1以一定的流速分别通过两种催化剂(Cat-1和Cat-2)进行反应，相同时间内测定逸出气体中NO的含量，从而确定尾气脱氮率(NO的转化率)，结果如下图所示。
①250 ℃下脱氮率较高的催化剂是________
(填“Cat-1”或“Cat-2”)。
②催化剂Cat-2催化条件下，450 ℃后，脱氮
率随温度升高而下降的原因是________________
_________________________________________
____________。
Cat-1
超过450 ℃，催化剂活性降低，反应速率减慢，相同时间内脱氮率下降
Ⅱ.一定条件下NO2与SO2可发生反应：4SO2(g)+2NO2(g) 4SO3(g)+N2(g) ΔH2<0
(3) 将NO2与SO2按物质的量之比1∶1置于恒温恒容密闭容器中反应。下列能说明反应达到平衡状态的是______(填字母)。
A．体系压强保持不变
B．NO2与SO2的物质的量之比保持不变
C．v消耗(SO2)=v生成(SO3)
D．c(SO3)∶c(N2)=4∶1
AB
图1 图2
①由图1可知，温度过高或过低均不利于该反应的进行，原因是___________ _______________________________________________。
②图2中压强：p1____(填“>”“<”或“=”，下同)p2，氮硫比：m1____m2。
③温度为T K，压强恒定为p1时，反应平衡常数Kp=_____________________。
图1 图2
温度过低，
反应速率较慢；温度过高，该反应的平衡逆向移动
<
<

【解析】(1) 2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)，ΔH1=生成物的总焓-反应物的总焓=-393.5 kJ/mol×2-90 kJ/mol×2-(-110.5 kJ/mol)×2=-746 kJ/mol。(3) 该反应是气体分子数减少的反应，反应开始至达到平衡过程，体系压强不断减小，则当体系压强保持不变时，说明反应达到平衡，A正确；将NO2与SO2按物质的量之比1∶1置于恒温恒容密闭容器中反应，反应开始至达到平衡过程，NO2与SO2的物质的量之比一直在变化，则当NO2与SO2的物质的量之比不变时，说明反应达到平衡，B正确；v消耗(SO2)=v生成(SO3)，仅体现正反应速率，未体现逆反应速率，则不能说明反应达到平衡，C错误；反应开始生成SO3、N2至达到平衡过程，c(SO3)∶c(N2)=4∶1且保持不变，则当c(SO3)∶c(N2)=4∶1时，不能说明反应达到平衡，D错误。

展开更多......

收起↑