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第十一章　化学反应速率与化学平衡
微题型87　反应历程——能垒图分析
(1~2题，每小题5分，3~5题，每小题6分，共28分)
1.(2025·太原模拟预测)铋基催化剂对CO2电化学还原制取甲酸(HCOOH)具有高效的选择性。其反应历程与相对能量变化如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。
下列说法正确的是(　　)
A.使用Bi催化剂更有利于CO2的吸附，该吸附过程的熵变ΔS>0
B.反应CO2+HC+2e-+H+===HCOOH+C的ΔH>0
C.使用Bi2O3催化剂时，最大能垒(活化能)是-0.32 eV
D.反应*C+HC+e-===*C+*HCOO-中涉及极性键的形成
2.(2025·安徽蚌埠模拟)利用铜基催化剂可将温室气体中的CO2与CH4转化为CH3COOH，其反应历程如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.M、N、P分子中均含σ键和π键
B.该反应的原子利用率可达100%
C.过程Ⅰ和Ⅱ中均存在C—H的断裂
D.使用铜基催化剂能改变总反应的活化能与焓变
3.(2025·湖南模拟)恒容反应器中，Rh和Rh/Mn均能催化反应：HCHO+H2+COHOCH2CHO(羟基乙醛)，反应历程如图所示，I1~I3为中间体，TS1~TS3为过渡态。
下列描述错误的是(　　)
A.Rh/Mn催化作用下，达平衡时羟基乙醛的产率较大
B.Rh催化作用下，“加氢”为决速步骤
C.适当降低反应温度，有利于提高羟基乙醛的平衡转化率
D.其他条件相同时，两种不同催化剂作用下，“CO插入”步骤的活化能相同
4.(2025·山东淄博模拟)已知C2H5Br在NaOH醇溶液中发生的取代反应和消去反应互为竞争，二者反应历程中的相对能量变化如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.升高温度对反应历程1更有利
B.NaOH醇溶液中OH-与乙醇分子间形成了氢键
C.C2H5Br发生取代反应或消去反应时，OH-进攻的原子不同
D.NaOH醇溶液中C2H5Br发生消去反应在热力学上更有利
5.亚纳米Fe团簇和单原子位点共存催化剂(Fe NC SA)与Fe单原子碳基纳米结构催化剂(Fe SA)，均可催化某脂肪类胺类化合物合成其亚胺类化合物的反应，反应机理如图所示。已知*表示吸附在催化剂表面，下列说法错误的是(　　)
A.Fe NC SA更有利于氧气分子和胺化合物吸附
B.胺*转化为亚胺*的过程放出热量
C.Fe NC SA有效降低了形成亚胺反应决速步骤的反应能垒
D.单位时间内，相同浓度反应物在Fe SA催化剂表面生成亚胺更多
6.(6分，每空3分)(2025·上海模拟)单独研究二氧化碳与氢气合成甲醇的反应历程，如图所示(吸附在催化剂表面的物质用*标注，*H没标出)。
反应过程中决定反应速率的步骤的活化能是　　　　　eV。对应的方程式：　　　　　　　　　　。
答案　1.36　*HCOO+*H―→*CO +*H2O
7.(16分，每空4分)(2025·江西模拟)乙醇与水蒸气催化制氢气近年来广为推广，总反应的化学方程式为CH3CH2OH(g)+3H2O(g)2CO2(g)+6H2(g)　ΔH，如图是Akande对其动力学机理的研究(M*代表催化剂，*是催化剂上的吸附点)。
(1)①该反应的活化能(最大能垒)为　　　　eV(填字母，下同)。
A.b B.d C.e D.d-c
②该反应的焓变ΔH=　　　　eV。
A.b B.d C.e D.d-c
③下列说法中，与反应历程不相符的是　　　。
A.反应过程中H2O未被吸附到催化剂上
B.乙醇在催化剂上的吸附影响反应的速率
C.温度越低越有利于提高乙醇的转化率
D.步骤②→③有碳碳单键的断裂
(2)步骤④→⑤发生反应的方程式为M*CH3OH+H2OM*+CO2+3H2和　　　　　　　　　。
微题型87　反应历程——能垒图分析
(1~2题，每小题5分，3~5题，每小题6分，共28分)
1.(2025·太原模拟预测)铋基催化剂对CO2电化学还原制取甲酸(HCOOH)具有高效的选择性。其反应历程与相对能量变化如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。
下列说法正确的是(　　)
A.使用Bi催化剂更有利于CO2的吸附，该吸附过程的熵变ΔS>0
B.反应CO2+HC+2e-+H+===HCOOH+C的ΔH>0
C.使用Bi2O3催化剂时，最大能垒(活化能)是-0.32 eV
D.反应*C+HC+e-===*C+*HCOO-中涉及极性键的形成
答案　D
解析　CO2的吸附过程中气体分子在催化剂表面被束缚，分子混乱度降低，熵变ΔS<0，A错误；由反应历程图可知，反应物(CO2)相对能量高于生成物(HCOOH)，总反应为放热反应，ΔH<0，B错误；由图可知，使用Bi2O3催化剂时对应的最大能垒(活化能)是-2.54 eV-(-2.86 eV)=0.32 eV，C错误；反应*C+HC+e-===*C+*HCOO-中涉及碳氧极性键的形成，D正确。
2.(2025·安徽蚌埠模拟)利用铜基催化剂可将温室气体中的CO2与CH4转化为CH3COOH，其反应历程如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.M、N、P分子中均含σ键和π键
B.该反应的原子利用率可达100%
C.过程Ⅰ和Ⅱ中均存在C—H的断裂
D.使用铜基催化剂能改变总反应的活化能与焓变
答案　B
解析　M为CH4，分子中只含碳氢单键，为σ键，N为CO2，结构式为O==C==O，含σ键和π键，P为CH3COOH，含σ键和π键，A错误；该反应为CO2+CH4CH3COOH，反应物原子全部转化为产物，无其他副产物，原子利用率为100%，B正确；过程Ⅰ涉及CH4中C—H断裂(生成—CH3)，但过程Ⅱ是—CH3和CO2结合，无C—H断裂，C错误；催化剂只能改变反应活化能，不能改变反应焓变，D错误。
3.(2025·湖南模拟)恒容反应器中，Rh和Rh/Mn均能催化反应：HCHO+H2+COHOCH2CHO(羟基乙醛)，反应历程如图所示，I1~I3为中间体，TS1~TS3为过渡态。
下列描述错误的是(　　)
A.Rh/Mn催化作用下，达平衡时羟基乙醛的产率较大
B.Rh催化作用下，“加氢”为决速步骤
C.适当降低反应温度，有利于提高羟基乙醛的平衡转化率
D.其他条件相同时，两种不同催化剂作用下，“CO插入”步骤的活化能相同
答案　A
解析　催化剂只改变反应速率，不影响平衡移动，因此相同条件下，两种催化剂作用下，达平衡时羟基乙醛的产率相同，故A错误；决速步骤是反应历程中活化能最大的步骤，Rh催化作用下，“加氢”步骤活化能最大，为决速步骤，故B正确；该反应的ΔH=终态能量-始态能量<0，为放热反应，根据勒夏特列原理，降低温度，平衡正向移动，羟基乙醛的平衡转化率提高，故C正确；活化能是过渡态与常态的能量差，由图可知，两种不同催化剂作用下，“CO插入”步骤的常态(I1)与过渡态(TS1)能量相同，活化能相同，故D正确。
4.(2025·山东淄博模拟)已知C2H5Br在NaOH醇溶液中发生的取代反应和消去反应互为竞争，二者反应历程中的相对能量变化如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.升高温度对反应历程1更有利
B.NaOH醇溶液中OH-与乙醇分子间形成了氢键
C.C2H5Br发生取代反应或消去反应时，OH-进攻的原子不同
D.NaOH醇溶液中C2H5Br发生消去反应在热力学上更有利
答案　D
解析　由图可知，反应历程1的活化能高于反应历程2的活化能，根据阿伦尼乌斯公式(k=A)温度升高会显著增加高活化能反应中活化分子的百分数，从而加速其反应速率，所以升高温度对反应历程1更有利，A正确；从反应历程图能看到NaOH醇溶液中OH-与乙醇分子间形成了氢键，B正确；发生取代反应时，OH-进攻与Br原子相连的碳原子，发生消去反应时，OH-进攻与Br原子相连碳原子的邻位碳原子上的氢原子，进攻原子不同，C正确；由图可知，取代反应产物能量比消去反应产物能量低，能量越低越稳定，说明在NaOH醇溶液中C2H5Br发生取代反应在热力学上更有利，D错误。
5.亚纳米Fe团簇和单原子位点共存催化剂(Fe NC SA)与Fe单原子碳基纳米结构催化剂(Fe SA)，均可催化某脂肪类胺类化合物合成其亚胺类化合物的反应，反应机理如图所示。已知*表示吸附在催化剂表面，下列说法错误的是(　　)
A.Fe NC SA更有利于氧气分子和胺化合物吸附
B.胺*转化为亚胺*的过程放出热量
C.Fe NC SA有效降低了形成亚胺反应决速步骤的反应能垒
D.单位时间内，相同浓度反应物在Fe SA催化剂表面生成亚胺更多
答案　D
解析　由图可知，O2和胺吸附在Fe NC SA上能量更低，故A正确；反应物能量高于生成物能量，即胺化合物生成亚胺化合物放热，故B正确；Fe SA作催化剂决速步骤的反应能垒是0.99 eV，Fe NC SA作催化剂决速步骤的反应能垒是0.86 eV，故C正确；Fe NC SA决速步骤活化能更低，相同条件下反应速率更快，单位时间内生成产物更多，故D错误。
6.(6分，每空3分)(2025·上海模拟)单独研究二氧化碳与氢气合成甲醇的反应历程，如图所示(吸附在催化剂表面的物质用*标注，*H没标出)。
反应过程中决定反应速率的步骤的活化能是　　　　　eV。对应的方程式：　　　　　　　　　　。
答案　1.36　*HCOO+*H―→*CO +*H2O
7.(16分，每空4分)(2025·江西模拟)乙醇与水蒸气催化制氢气近年来广为推广，总反应的化学方程式为CH3CH2OH(g)+3H2O(g)2CO2(g)+6H2(g)　ΔH，如图是Akande对其动力学机理的研究(M*代表催化剂，*是催化剂上的吸附点)。
(1)①该反应的活化能(最大能垒)为　　　　eV(填字母，下同)。
A.b B.d C.e D.d-c
②该反应的焓变ΔH=　　　　eV。
A.b B.d C.e D.d-c
③下列说法中，与反应历程不相符的是　　　。
A.反应过程中H2O未被吸附到催化剂上
B.乙醇在催化剂上的吸附影响反应的速率
C.温度越低越有利于提高乙醇的转化率
D.步骤②→③有碳碳单键的断裂
(2)步骤④→⑤发生反应的方程式为M*CH3OH+H2OM*+CO2+3H2和　　　　　　　　　。
答案　(1)①D　②C　③C　(2)M*CH2+2H2OM*+CO2+3H2
解析　(1)②焓变只与始末状态有关，与反应过程无关，故ΔH=e eV，C符合题意。③反应的过程中H2O未被吸附到催化剂上，A与反应历程相符；乙醇在催化剂上的吸附影响反应速率，B与反应历程相符；该反应历程为吸热反应，故降低温度，平衡逆向移动，则乙醇的转化率降低，C与反应历程不相符；步骤②→③，C2H5OH中碳碳单键断裂，D与反应历程相符。微题型88　反应历程——环式图分析
(1~2题，每小题7分，3~5题，每小题8分，共38分)
1.(2026·沈阳阶段性测试)NH3催化还原NO是重要的烟气脱硝技术，其反应过程与能量关系如图甲所示。有氧条件下，Fe3+催化NH3还原NO的反应历程如图乙所示。下列说法正确的是(　　)
A.图甲所示热化学方程式为4NH3(g)+6NO(g)===5N2(g)+6H2O(g)　ΔH=-(a-b) kJ·mol-1
B.图甲反应中既有极性共价键的断裂和形成，又有非极性共价键的断裂和形成
C.图乙所示反应③中氧化剂与还原剂物质的量之比为4∶1
D.图乙中总反应为4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)
2.用钌基催化剂催化CO2(g)和H2(g)的反应过程如图所示。
当反应生成92 g液态HCOOH时放出62.4 kJ的热量。下列说法正确的是(　　)
A.该反应的热化学方程式为CO2(g)+H2(g)===HCOOH(l)　ΔH=-31.2 kJ·mol-1
B.图示中物质Ⅱ为该反应的催化剂，物质Ⅲ为中间产物
C.使用催化剂可以降低反应的活化能，同时可以改变反应的焓变
D.反应历程中既有非极性键的断裂又有非极性键的形成
3.(2025·银川模拟)甲醇(CH3OH)与CO催化制备乙酸(CH3COOH)的反应历程及每分子甲醇转化为乙酸的能量变化关系如图。下列说法正确的是(　　)
A.ⅲ为该历程的决速步骤
B.该过程不涉及非极性键的形成
C.该反应中，H2O为催化剂，HI为中间产物
D.总反应的热化学方程式为CH3OH(l)+CO(g)===CH3COOH(l)　ΔH=-3.05 kJ·mol-1
4.(2025·河南模拟)某团队利用Fe POM催化剂使丙烯与H2O2反应生成化合物X，反应历程示意图如下。
设NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(　　)
A.该过程中碳原子的杂化方式没有发生改变
B.该过程中只有非极性键的断裂和极性键的形成
C.21 g CH3CH==CH2中含σ键数目为4NA
D.X的同分异构体中链状结构共有2种
5.NH3催化还原氮氧化物是目前应用最广泛的烟气脱硝技术。用活化的V2O5作催化剂，NH3将NO还原成N2的反应历程如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.反应1对总反应速率影响不大
B.增大NH3浓度会影响催化剂对NO的吸附
C.整个历程中涉及极性键和非极性键的断裂和形成
D.消耗标准状况下11.2 L O2时，整个过程转移6 mol电子
6.(4分)(2025·河北沧州模拟)反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的反应历程如图所示：
上述反应的原子利用率达到100%的是　　　　(填字母)。
a.第1步 b.第2步
c.第3步 d.第4步
7.(4分)(2025·辽宁模拟)CO2催化加氢制备乙醇的反应历程如下：
上述循环中，形成C—C的反应是　　　　　　。
8.(4分)(2025·四川绵阳模拟)反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)在催化剂作用下的反应历程如图所示，一个H2分子首先在“—O—Ga—O—Zn—”表面解离成2个H*(该过程未在历程中标出)，随后参与到CO2的转化过程。
实验发现，原料气中氢气比例较低时，反应速率较慢，结合反应历程分析，可能的原因是　　　 　。
微题型88　反应历程——环式图分析
(1~2题，每小题7分，3~5题，每小题8分，共38分)
1.(2026·沈阳阶段性测试)NH3催化还原NO是重要的烟气脱硝技术，其反应过程与能量关系如图甲所示。有氧条件下，Fe3+催化NH3还原NO的反应历程如图乙所示。下列说法正确的是(　　)
A.图甲所示热化学方程式为4NH3(g)+6NO(g)===5N2(g)+6H2O(g)　ΔH=-(a-b) kJ·mol-1
B.图甲反应中既有极性共价键的断裂和形成，又有非极性共价键的断裂和形成
C.图乙所示反应③中氧化剂与还原剂物质的量之比为4∶1
D.图乙中总反应为4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)
答案　D
解析　图甲所示热化学方程式为4NH3(g)+6NO(g)===5N2(g)+6H2O(g)　ΔH=(a-b)kJ·mol-1，A错误；图甲中存在N—H和氮氧键的断裂，没有非极性键的断裂，B错误；反应③的氧化剂为氧气，还原剂为亚铁离子，氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶4，C错误；图乙中反应物有NH3、NO和O2，生成物为N2和H2O，总反应为4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)，D正确。
2.用钌基催化剂催化CO2(g)和H2(g)的反应过程如图所示。
当反应生成92 g液态HCOOH时放出62.4 kJ的热量。下列说法正确的是(　　)
A.该反应的热化学方程式为CO2(g)+H2(g)===HCOOH(l)　ΔH=-31.2 kJ·mol-1
B.图示中物质Ⅱ为该反应的催化剂，物质Ⅲ为中间产物
C.使用催化剂可以降低反应的活化能，同时可以改变反应的焓变
D.反应历程中既有非极性键的断裂又有非极性键的形成
答案　A
解析　由题图可知，2 mol CO2(g)和2 mol H2(g)反应生成92 g (2 mol)液态HCOOH时放出62.4 kJ的热量，则热化学方程式为CO2(g)+H2(g) ===HCOOH(l)　ΔH=-31.2 kJ·mol-1，A正确；物质Ⅰ为反应起点存在的物质，且在整个过程中量未发生改变，物质Ⅰ为催化剂，物质Ⅱ、Ⅲ为中间产物，B错误；催化剂可以降低反应的活化能，但不能改变反应的焓变，C错误；由反应示意图可知反应过程中不存在非极性键的形成，D错误。
3.(2025·银川模拟)甲醇(CH3OH)与CO催化制备乙酸(CH3COOH)的反应历程及每分子甲醇转化为乙酸的能量变化关系如图。下列说法正确的是(　　)
A.ⅲ为该历程的决速步骤
B.该过程不涉及非极性键的形成
C.该反应中，H2O为催化剂，HI为中间产物
D.总反应的热化学方程式为CH3OH(l)+CO(g)===CH3COOH(l)　ΔH=-3.05 kJ·mol-1
答案　A
解析　活化能越大反应越慢，决定总反应速率的是慢反应，故反应ⅲ为该历程的决速步骤，A正确；该过程涉及碳碳非极性键的形成，B错误；HI在反应中先参与反应(步骤ⅰ)，最终又生成(步骤ⅲ)，属于催化剂，H2O先生成后反应，为中间产物，C错误；由图可知，每分子甲醇反应生成乙酸的焓变为3.05 eV，D错误。
4.(2025·河南模拟)某团队利用Fe POM催化剂使丙烯与H2O2反应生成化合物X，反应历程示意图如下。
设NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(　　)
A.该过程中碳原子的杂化方式没有发生改变
B.该过程中只有非极性键的断裂和极性键的形成
C.21 g CH3CH==CH2中含σ键数目为4NA
D.X的同分异构体中链状结构共有2种
答案　C
解析　该过程总反应为，部分碳原子的杂化方式由sp2变为sp3，A项错误；该过程中还存在H2O2中O—H极性键的断裂，B项错误；一个CH3CH==CH2分子中含8个σ键，所以21 g即0.5 mol CH3CH==CH2中含σ键数目为4NA，C项正确；X的结构简式为，其同分异构体中链状结构有、CH3CH2CHO、、CH2==CH—O—CH3等，D项错误。
5.NH3催化还原氮氧化物是目前应用最广泛的烟气脱硝技术。用活化的V2O5作催化剂，NH3将NO还原成N2的反应历程如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.反应1对总反应速率影响不大
B.增大NH3浓度会影响催化剂对NO的吸附
C.整个历程中涉及极性键和非极性键的断裂和形成
D.消耗标准状况下11.2 L O2时，整个过程转移6 mol电子
答案　B
解析　慢反应为决速步骤，反应1为快速步骤，不是决速步，反应1对总反应速率影响不大，A正确；根据图示可知，在反应过程中NH3与催化剂发生强的化学吸附作用，而NO、O2等几乎不被催化剂吸附，则增大NH3浓度不会影响催化剂对其他气体的吸附，B错误；整个历程中涉及极性键N—H和非极性键O==O的断裂，非极性键N≡N和极性键O—H的形成，C正确；总反应方程式为4NH3+4NO+O24N2+6H2O，当消耗1 mol O2时，整个过程转移12 mol电子，则当消耗标准状况下11.2 L即0.5 mol O2时，整个过程转移6 mol电子，D正确。
6.(4分)(2025·河北沧州模拟)反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的反应历程如图所示：
上述反应的原子利用率达到100%的是　　　　(填字母)。
a.第1步 b.第2步
c.第3步 d.第4步
答案　ab
7.(4分)(2025·辽宁模拟)CO2催化加氢制备乙醇的反应历程如下：
上述循环中，形成C—C的反应是　　　　　　。
答案　H3C*+CO*===CH3CO*
8.(4分)(2025·四川绵阳模拟)反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)在催化剂作用下的反应历程如图所示，一个H2分子首先在“—O—Ga—O—Zn—”表面解离成2个H*(该过程未在历程中标出)，随后参与到CO2的转化过程。
实验发现，原料气中氢气比例较低时，反应速率较慢，结合反应历程分析，可能的原因是　　　 　。
答案　原料气中H2比例过低，形成的氧原子空位少，催化剂的催化能力减弱微题型89　化学反应速率的计算
(1~4题，每小题7分，共28分)
1.一定温度下，向容积为2 L的密闭容器中通入两种气体发生化学反应生成另外两种气体，反应中各物质的物质的量变化如图所示，对该反应的推断合理的是(　　)
A.该反应的化学方程式为3B(g)+4D(g)6A(g)+2C(g)
B.反应进行到1 s时，v(A)=v(D)
C.反应进行到6 s时，B的平均反应速率为0.05 mol·L-1·s-1
D.反应进行到6 s时，各物质的反应速率相等
2.在密闭容器中发生反应：2A(g)2B(g)+C(g)，其速率可表示为vp=。在500 ℃，实验测得体系总压强数据如下表：
t/min 0 50 100 150 200
p总/kPa 200 250 275 x 293.75
下列说法正确的是(　　)
A.0~50 min，生成B的平均速率为1 kPa·min-1
B.第80 min的瞬时速率小于第120 min的瞬时速率
C.推测上表中的x为287.5
D.反应到达平衡时2v正(A)=v逆(C)
3.(2025·四川南充模拟)某兴趣小组利用如图实验装置深度探究以KMnO4为原料制取氧气的反应原理。实验测得相关数据记录如下表：
实验 反应前 充分反应后 耗时
m(试剂) m(试管) m(试管+固体)
15.80 g KMnO4 40.00 g 53.88 g 50 min
注：①实验中，棉花未发生变化，水槽中为蒸馏水。②经检验，实验中生成的气体仅有O2。③充分反应后的总质量为冷却至室温时所称量；耗时测量是通过观察水槽中不再冒气泡时测得。
下列说法错误的是(　　)
A.该反应原理是2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
B.以O2表示该反应的化学反应速率v(O2)=1.2×10-3 mol·min-1
C.充分反应后实际剩余固体的总质量比理论值小
D.根据氧化还原反应规律可知该反应固体产物中锰元素的平均化合价大于+5
4.(2025·江西模拟预测)T ℃时，在2 L的恒容密闭容器中通入4 mol A(g)，同时发生以下两个反应：①A(g)2B(g)；②A(g)aC(g)。反应体系中A、B、C的物质的量随时间变化情况如图。下列说法错误的是(　　)
A.0~5 min内，A的平均消耗速率为0.22 mol·L-1·min-1
B.a=2
C.0~5 min内，A的消耗速率主要由反应②决定
D.反应①的活化能比反应②的活化能小
5.(4分)(2025·上海模拟)一定条件下N2O会发生分解：2N2O(g)===2N2(g)+O2(g)　ΔH<0。某固定容积的容器中，一定物质的量N2O在金催化剂表面发生分解反应，在不同温度下，N2O浓度随时间t的变化关系如下表所示：
浓度/(mol·L-1) 时间/min
0 10 20 30 40 50 ……
温度 T1 0.100 0.090 0.080 0.070 0.060 0.050 ……
T2 0.100 0.085 0.070 0.055 0.040 0.025 ……
T1时，在20~50 min内，以O2表示的平均化学反应速率为　　　　　　　。
6.(18分，每空3分)按要求完成下列问题。
(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 mol·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：
t/s 0 120 180 240 330 530 600 700 800
α/% 0 33.0 41.8 48.8 58.0 69.0 70.4 71.0 71.0
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　　　　　　　　　　。
(2)工业制硫酸的过程中，SO2(g)转化为SO3(g)是关键的一步，550 ℃时，在1 L的恒温容器中，反应过程中部分数据见下表：
反应时间/min n[SO2(g)]/mol n[O2(g)]/mol n[SO3(g)]/mol
0 4 2 0
5 1.5
10 2
15 1
若在起始时总压为p0 kPa，反应速率若用单位时间内分压的变化表示，而气态物质分压=总压×气态物质的物质的量分数，则0~10 min内SO2(g)的反应速率v(SO2)=　　　　kPa·min-1。
(3)工业上利用CH4(混有CO和H2)与水蒸气在一定条件下制取H2，原理为CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)。该反应的逆反应速率表达式为v逆=k·c(CO)·c3(H2)，k为速率常数，在某温度下测得实验数据如表所示：
CO浓度/(mol·L-1) H2浓度/(mol·L-1) 逆反应速率/(mol·L-1·min-1)
0.1 c1 8.0
c2 c1 16.0
c2 0.15 6.75
由上述数据可得该温度下，c2=　　　　mol·L-1，该反应的逆反应速率常数k=　　　　L3·mol-3·min-1。
微题型89　化学反应速率的计算
(1~4题，每小题7分，共28分)
1.一定温度下，向容积为2 L的密闭容器中通入两种气体发生化学反应生成另外两种气体，反应中各物质的物质的量变化如图所示，对该反应的推断合理的是(　　)
A.该反应的化学方程式为3B(g)+4D(g)6A(g)+2C(g)
B.反应进行到1 s时，v(A)=v(D)
C.反应进行到6 s时，B的平均反应速率为0.05 mol·L-1·s-1
D.反应进行到6 s时，各物质的反应速率相等
答案　C
解析　该反应中各物质的物质的量变化量之比等于化学方程式中化学计量数之比，|Δn(A)|∶|Δn(B)|∶|Δn(C)|∶|Δn(D)|=(1.2-0) mol∶(1.0-0.4) mol∶(1.0-0.2) mol∶(0.4-0) mol=6∶3∶4∶2，又因为各物质的物质的量最终不变且均不为零，应为可逆反应，所以化学方程式为3B(g)+4C(g)6A(g)+2D(g)，A项错误。
2.在密闭容器中发生反应：2A(g)2B(g)+C(g)，其速率可表示为vp=。在500 ℃，实验测得体系总压强数据如下表：
t/min 0 50 100 150 200
p总/kPa 200 250 275 x 293.75
下列说法正确的是(　　)
A.0~50 min，生成B的平均速率为1 kPa·min-1
B.第80 min的瞬时速率小于第120 min的瞬时速率
C.推测上表中的x为287.5
D.反应到达平衡时2v正(A)=v逆(C)
答案　C
解析　恒温恒容条件下，气体的压强之比等于物质的量之比，由表格数据可知，0~50 min，Δp=50 kPa，结合反应：2A(g)2B(g)+C(g)，ΔpB=2Δp=100 kPa，则生成B的平均速率为==2 kPa·min-1，故A错误；由数据可知，0~50 min，Δp=50 kPa，50~100 min，Δp=25 kPa，而100~200 min，Δp=18.75 kPa，速率越来越慢，第80 min的瞬时速率大于第120 min的瞬时速率，故B错误；第一个50 min，Δp=50 kPa，第二个50 min，Δp=25 kPa，如果第三个50 min，Δp=12.5 kPa，此时x为275+12.5=287.5，第四个50 min，Δp=6.25 kPa，200 min时p总=(287.5+6.25) kPa=293.75 kPa，假设合理，则推测出x为287.5，故C正确；达到平衡时v正=v逆，用不同物质表示同一反应速率，速率之比等于化学计量数之比，则反应到达平衡时v正(A)=2v逆(C)，故D错误。
3.(2025·四川南充模拟)某兴趣小组利用如图实验装置深度探究以KMnO4为原料制取氧气的反应原理。实验测得相关数据记录如下表：
实验 反应前 充分反应后 耗时
m(试剂) m(试管) m(试管+固体)
15.80 g KMnO4 40.00 g 53.88 g 50 min
注：①实验中，棉花未发生变化，水槽中为蒸馏水。②经检验，实验中生成的气体仅有O2。③充分反应后的总质量为冷却至室温时所称量；耗时测量是通过观察水槽中不再冒气泡时测得。
下列说法错误的是(　　)
A.该反应原理是2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
B.以O2表示该反应的化学反应速率v(O2)=1.2×10-3 mol·min-1
C.充分反应后实际剩余固体的总质量比理论值小
D.根据氧化还原反应规律可知该反应固体产物中锰元素的平均化合价大于+5
答案　D
解析　高锰酸钾加热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气：2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑，A正确；生成氧气的质量为反应前总质量与反应后总质量之差，即(15.80+40.00) g-53.88 g=1.92 g，则以O2表示该反应的化学反应速率v(O2)==1.2×10-3 mol·min-1，B正确；理论上15.80 g(0.1 mol)KMnO4分解生成O2的物质的量为0.05 mol(1.60 g)，剩余固体质量应为15.80 g-1.60 g=14.20 g，实际剩余固体质量为53.88 g-40.00 g=13.88 g，实际剩余固体质量小于理论值，C正确；实际生成O2为=0.06 mol，氧元素失电子总数为0.06 mol×4=0.24 mol，设锰元素平均化合价为m，由得失电子守恒：0.1 mol×(7-m)=0.24 mol，解得m=4.6，平均化合价为+4.6，小于+5，D错误。
4.(2025·江西模拟预测)T ℃时，在2 L的恒容密闭容器中通入4 mol A(g)，同时发生以下两个反应：①A(g)2B(g)；②A(g)aC(g)。反应体系中A、B、C的物质的量随时间变化情况如图。下列说法错误的是(　　)
A.0~5 min内，A的平均消耗速率为0.22 mol·L-1·min-1
B.a=2
C.0~5 min内，A的消耗速率主要由反应②决定
D.反应①的活化能比反应②的活化能小
答案　C
解析　0~5 min内，A的物质的量由4 mol降低到1.8 mol，消耗Δn(A)=(4-1.8) mol=2.2 mol，平均消耗速率v(A)==0.22 mol·L-1·min-1，A正确；反应①生成B的物质的量为2.8 mol，由反应①A(g)2B(g)可知，反应①消耗A的物质的量为=1.4 mol，总消耗A的物质的量为2.2 mol，则反应②消耗A的物质的量为0.8 mol，反应②生成C的物质的量为1.6 mol，则a==2，B正确；0~5 min内，反应①消耗A 1.4 mol，反应②消耗A 0.8 mol，反应①消耗A更多，A的消耗速率主要由反应①决定，C错误；相同时间内，反应①消耗A的速率大于反应②，反应速率越快活化能越小，故反应①活化能比反应②小，D正确。
5.(4分)(2025·上海模拟)一定条件下N2O会发生分解：2N2O(g)===2N2(g)+O2(g)　ΔH<0。某固定容积的容器中，一定物质的量N2O在金催化剂表面发生分解反应，在不同温度下，N2O浓度随时间t的变化关系如下表所示：
浓度/(mol·L-1) 时间/min
0 10 20 30 40 50 ……
温度 T1 0.100 0.090 0.080 0.070 0.060 0.050 ……
T2 0.100 0.085 0.070 0.055 0.040 0.025 ……
T1时，在20~50 min内，以O2表示的平均化学反应速率为　　　　　　　。
答案　0.000 5 mol·L-1·min-1
6.(18分，每空3分)按要求完成下列问题。
(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 mol·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：
t/s 0 120 180 240 330 530 600 700 800
α/% 0 33.0 41.8 48.8 58.0 69.0 70.4 71.0 71.0
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　　　　　　　　　　。
(2)工业制硫酸的过程中，SO2(g)转化为SO3(g)是关键的一步，550 ℃时，在1 L的恒温容器中，反应过程中部分数据见下表：
反应时间/min n[SO2(g)]/mol n[O2(g)]/mol n[SO3(g)]/mol
0 4 2 0
5 1.5
10 2
15 1
若在起始时总压为p0 kPa，反应速率若用单位时间内分压的变化表示，而气态物质分压=总压×气态物质的物质的量分数，则0~10 min内SO2(g)的反应速率v(SO2)=　　　　kPa·min-1。
(3)工业上利用CH4(混有CO和H2)与水蒸气在一定条件下制取H2，原理为CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)。该反应的逆反应速率表达式为v逆=k·c(CO)·c3(H2)，k为速率常数，在某温度下测得实验数据如表所示：
CO浓度/(mol·L-1) H2浓度/(mol·L-1) 逆反应速率/(mol·L-1·min-1)
0.1 c1 8.0
c2 c1 16.0
c2 0.15 6.75
由上述数据可得该温度下，c2=　　　　mol·L-1，该反应的逆反应速率常数k=　　　　L3·mol-3·min-1。
答案　(1)v=≈7.3×10-5 mol·L-1·s-1
v=≈5.8×10-5 mol·L-1·s-1　随着反应的进行，反应物浓度降低，反应速率减慢
(2)　(3)0.2　1.0×104
解析　(2)列出三段式：
2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)
初始/mol　　　　4　　　2　　　　　0
转化/mol　　　　2　　　1　　　　　2
10 min末/mol　　2　　　1　　　　　2
同温同体积下，气体总压之比等于气体物质的量之比，所以10 min时体系总压p10 min=p0 kPa，p初始(SO2)=p0 kPa，p10 min(SO2)=p0× kPa=p0 kPa，故v(SO2)== kPa·min-1。
(3)根据v逆=k·c(CO)·c3(H2)，由表中数据可得：8.0=k·0.1·①，16.0=k·c2·②，两式联立得c2=0.2，代入6.75=k·0.2×0.153，解得k=1.0×104。微题型90　控制变量法探究化学反应速率的影响因素
(1~2题，每小题7分，3~5题，每小题8分，共38分)
1.探究影响H2O2分解速率的影响因素，实验方案如图。
下列说法不正确的是(　　)
A.对比①②，可探究FeCl3溶液对H2O2分解速率的影响
B.对比②③④，可探究温度对H2O2分解速率的影响
C.H2O2是直线形的非极性分子
D.H2O2易溶于水，主要是由于H2O2与H2O分子之间能形成氢键
2.(2025·成都模拟)晶态和非晶态TiO2固体表面均可以吸附CO2，最终将CO2催化还原为CH4。在密闭容器中，CO2吸附量与时间、催化剂种类及质量的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.其他条件相同时，增大催化剂质量，反应速率不变
B.晶态TiO2的催化性能优于非晶态TiO2
C.温度升高有利于TiO2固体表面吸附CO2
D.0~10 min内③中CO2的平均吸附速率v=6.0×10-7 mol·min-1
3.为探究化学反应速率的影响因素，设计方案并进行实验。其中方案设计、现象、结论都正确的是(　　)
选项 实验目的 方案设计 现象、结论
A 探究催化剂对反应速率的影响 向2 mL 5%H2O2溶液中滴加几滴FeSO4溶液 若产生气泡的速率加快，说明Fe2+能催化H2O2分解
B 探究反应物浓度对速率的影响 甲、乙两支试管各加入5 mL 0.1 mol·L-1的NaClO溶液，甲中滴加2滴稀硫酸；再同时加入2滴紫色石蕊试液 若甲中溶液先褪色，说明次氯酸浓度越大，褪色反应速率越快
C 探究温度对反应速率的影响 取两支试管，各加2 mL 0.1 mol·L-1 Na2S2O3溶液，再同时加入等浓度等体积的稀硫酸，然后分别置于冷水、热水中，观察现象 若热水中的试管先出现沉淀，说明在其他条件相同时，升高温度能加快该反应的速率
D 探究反应物本身性质对速率的影响 甲、乙两支试管分别加入相同物质的量的无水乙醇和苯酚，再各加入一小块大小、形状均相同的(绿豆大小)吸干煤油的金属钠 若乙中的反应更剧烈，说明酚羟基比醇羟基活泼，反应速率更快
4.(2025·北京丰台模拟)某小组用H2O2、HI和KI探究外界条件对化学反应速率的影响。室温下，按下列初始浓度进行实验。
实验Ⅰ.
实验编号 ① ② ③ ④ ⑤
c(H2O2)/(mol·L-1) 0.1 0.1 0.1 0.2 0.3
c(HI)/(mol·L-1) 0.1 0.2 0.3 0.1 0.1
出现棕黄色的时间/s 13 6.5 4.3 6.6 4.4
实验Ⅱ.用KI替代HI做上述5组实验，观察到有无色气体产生，一段时间内溶液均未见棕黄色。
下列说法不正确的是(　　)
A.由实验Ⅰ可知，H2O2氧化HI的反应速率与c(H2O2)和c(HI)的乘积成正比
B.实验①中反应继续进行，20 s时测得c(H2O2)为0.08 mol·L-1，则0~20s的平均反应速率：v(H2O2)=0.001 mol·L-1·s-1
C.实验Ⅱ中的现象可能是因为H2O2分解的速率大于H2O2氧化KI的速率
D.对比实验Ⅰ和Ⅱ，I-的还原性随酸性减弱而减弱
5.在2 L密闭容器中发生氨分解反应：2NH3(g)N2(g)+3H2(g)，测得不同起始条件下NH3的物质的量随时间的变化如下表所示。下列说法错误的是(　　)
编号 T/℃ 时间 /minn(NH3)/mol 催化剂 表面积 /cm2 0 20 40 60 80 100
Ⅰ 280 a 4.80 4.00 3.20 2.40 1.60 1.60
Ⅱ 280 a 2.40 1.60 0.80
Ⅲ 280 2a m 3.20 1.60 x
Ⅳ 350 a 4.80
A.实验Ⅰ、Ⅱ探究反应物浓度对反应速率的影响
B.探究固体催化剂表面积对反应速率的影响时m=4.80
C.实验 Ⅱ、Ⅳ探究温度对反应速率的影响
D.实验 Ⅲ，第60 min时已处于平衡状态，x=1.60
6.(12分，每空4分)探究影响H2SO4和Na2S2O3反应速率的外界因素。
实验 编号 0.1 mol·L-1 Na2S2O3溶液的体积/mL 0.1 mol·L-1 H2SO4溶液的体积/mL 水的体积/mL 水浴温度/ ℃ 测定变浑浊时间/s
① 10.0 15.0 0 35 t1
② 10.0 10.0 V1 35 t2
③ V2 15.0 0 45 t3
(1)V1∶V2=　　　　。
(2)实验记录：t3微题型90　控制变量法探究化学反应速率的影响因素
(1~2题，每小题7分，3~5题，每小题8分，共38分)
1.探究影响H2O2分解速率的影响因素，实验方案如图。
下列说法不正确的是(　　)
A.对比①②，可探究FeCl3溶液对H2O2分解速率的影响
B.对比②③④，可探究温度对H2O2分解速率的影响
C.H2O2是直线形的非极性分子
D.H2O2易溶于水，主要是由于H2O2与H2O分子之间能形成氢键
答案　C
解析　实验②是在实验①的溶液中加入催化剂FeCl3，与实验①作对比实验，可探究FeCl3溶液对H2O2分解速率的影响，A正确；实验②是参照，③、④相当于在②的基础上降低和升高温度，可探究温度对H2O2分解速率的影响，B正确；H2O2的分子结构不对称，为极性分子，C不正确。
2.(2025·成都模拟)晶态和非晶态TiO2固体表面均可以吸附CO2，最终将CO2催化还原为CH4。在密闭容器中，CO2吸附量与时间、催化剂种类及质量的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.其他条件相同时，增大催化剂质量，反应速率不变
B.晶态TiO2的催化性能优于非晶态TiO2
C.温度升高有利于TiO2固体表面吸附CO2
D.0~10 min内③中CO2的平均吸附速率v=6.0×10-7 mol·min-1
答案　D
解析　由图②③可知其他条件相同时，增大催化剂质量，相同时间内CO2吸附量增大，吸附速率加快，反应速率增大，A错误；由①②可知，催化剂质量相同时，晶态TiO2在10 min内的CO2吸附量(1.5×10-6 mol)小于非晶态(5.0×10-6 mol-1.5×10-6 mol=3.5×10-6 mol)，说明非晶态TiO2的催化性能更优，B错误；温度升高，不利于气体的吸附过程，即升高温度不利于CO2吸附，C错误；0~10 min内③中CO2的平均吸附速率v===6×10-7 mol·min-1，D正确。
3.为探究化学反应速率的影响因素，设计方案并进行实验。其中方案设计、现象、结论都正确的是(　　)
选项 实验目的 方案设计 现象、结论
A 探究催化剂对反应速率的影响 向2 mL 5%H2O2溶液中滴加几滴FeSO4溶液 若产生气泡的速率加快，说明Fe2+能催化H2O2分解
B 探究反应物浓度对速率的影响 甲、乙两支试管各加入5 mL 0.1 mol·L-1的NaClO溶液，甲中滴加2滴稀硫酸；再同时加入2滴紫色石蕊试液 若甲中溶液先褪色，说明次氯酸浓度越大，褪色反应速率越快
C 探究温度对反应速率的影响 取两支试管，各加2 mL 0.1 mol·L-1 Na2S2O3溶液，再同时加入等浓度等体积的稀硫酸，然后分别置于冷水、热水中，观察现象 若热水中的试管先出现沉淀，说明在其他条件相同时，升高温度能加快该反应的速率
D 探究反应物本身性质对速率的影响 甲、乙两支试管分别加入相同物质的量的无水乙醇和苯酚，再各加入一小块大小、形状均相同的(绿豆大小)吸干煤油的金属钠 若乙中的反应更剧烈，说明酚羟基比醇羟基活泼，反应速率更快
答案　B
解析　双氧水可以氧化Fe2+为Fe3+，Fe3+也能催化分解双氧水，不能说明Fe2+具有催化性，A错误；甲中发生反应：H++ClO-===HClO，乙中发生水解反应：ClO-+H2OHClO+OH-，甲中次氯酸浓度更大，褪色反应速率更快，B正确；加入稀硫酸发生的反应为S2+2H+===S↓+SO2↑+H2O，应把装有Na2S2O3溶液的的两支试管先分别放入冷水和热水中，然后再加入硫酸，对比探究，C错误；无水苯酚常温下是固体，无水乙醇是液体，二者状态不同，与单质钠反应乙醇速率快，该方案设计错误，应该选择二者相同物质的量浓度的溶液才能比较，D错误。
4.(2025·北京丰台模拟)某小组用H2O2、HI和KI探究外界条件对化学反应速率的影响。室温下，按下列初始浓度进行实验。
实验Ⅰ.
实验编号 ① ② ③ ④ ⑤
c(H2O2)/(mol·L-1) 0.1 0.1 0.1 0.2 0.3
c(HI)/(mol·L-1) 0.1 0.2 0.3 0.1 0.1
出现棕黄色的时间/s 13 6.5 4.3 6.6 4.4
实验Ⅱ.用KI替代HI做上述5组实验，观察到有无色气体产生，一段时间内溶液均未见棕黄色。
下列说法不正确的是(　　)
A.由实验Ⅰ可知，H2O2氧化HI的反应速率与c(H2O2)和c(HI)的乘积成正比
B.实验①中反应继续进行，20 s时测得c(H2O2)为0.08 mol·L-1，则0~20s的平均反应速率：v(H2O2)=0.001 mol·L-1·s-1
C.实验Ⅱ中的现象可能是因为H2O2分解的速率大于H2O2氧化KI的速率
D.对比实验Ⅰ和Ⅱ，I-的还原性随酸性减弱而减弱
答案　D
解析　0~20 s的平均反应速率：v(H2O2)==0.001 mol·L-1·s-1，故B正确；实验Ⅱ向H2O2加入KI产生氧气，而未产生I2，说明H2O2分解的速率大于H2O2氧化KI的速率，故C正确；实验Ⅱ引入了K+，K+对H2O2的分解有影响，不能说明酸性对I-还原性的影响，故D错误。
5.在2 L密闭容器中发生氨分解反应：2NH3(g)N2(g)+3H2(g)，测得不同起始条件下NH3的物质的量随时间的变化如下表所示。下列说法错误的是(　　)
编号 T/℃ 时间 /minn(NH3)/mol 催化剂 表面积 /cm2 0 20 40 60 80 100
Ⅰ 280 a 4.80 4.00 3.20 2.40 1.60 1.60
Ⅱ 280 a 2.40 1.60 0.80
Ⅲ 280 2a m 3.20 1.60 x
Ⅳ 350 a 4.80
A.实验Ⅰ、Ⅱ探究反应物浓度对反应速率的影响
B.探究固体催化剂表面积对反应速率的影响时m=4.80
C.实验 Ⅱ、Ⅳ探究温度对反应速率的影响
D.实验 Ⅲ，第60 min时已处于平衡状态，x=1.60
答案　C
解析　对比实验 Ⅰ、Ⅱ 数据，不同的是氨起始浓度，因此实验 Ⅰ、Ⅱ 探究反应物浓度对反应速率的影响，故A正确；实验 Ⅰ、Ⅲ探究固体催化剂表面积对反应速率的影响，起始时氨浓度应相同，因此m=4.80，故B正确；根据实验Ⅱ、Ⅳ数据发现，起始时氨浓度也不相同，故C错误；催化剂对化学平衡移动无影响，实验 Ⅰ、Ⅲ达到平衡时，氨物质的量浓度相等，60 min时已达到平衡，x=1.60，故D正确。
6.(12分，每空4分)探究影响H2SO4和Na2S2O3反应速率的外界因素。
实验 编号 0.1 mol·L-1 Na2S2O3溶液的体积/mL 0.1 mol·L-1 H2SO4溶液的体积/mL 水的体积/mL 水浴温度/ ℃ 测定变浑浊时间/s
① 10.0 15.0 0 35 t1
② 10.0 10.0 V1 35 t2
③ V2 15.0 0 45 t3
(1)V1∶V2=　　　　。
(2)实验记录：t3答案　(1)1∶2
(2)其他条件相同，增大(或减小)反应物浓度，反应速率也增大(或减小)　探究温度对反应速率的影响
解析　(1)实验①②相比，改变的是H2SO4溶液浓度，则Na2S2O3溶液的浓度应不变，也就是混合溶液的总体积应不变，V1=5，实验①③相比，温度不同，反应物的浓度应相同，V2=10，所以V1∶V2=5∶10=1∶2。微题型91　速率常数的分析与计算
(1~3题，每小题8分，4~5题，每小题9分，共42分)
1.(2025·全国模拟预测)2H2O(g)===2H2(g)+O2(g)的速率方程为v=kcn(H2O)，其中v为净反应速率；k为速率常数，只与温度、催化剂、固体接触面积有关，与浓度无关；n为该反应的反应级数，可以为正数、0、负数。已知反应物起始浓度消耗一半的时间叫半衰期，H2O(g)在某催化剂表面上反应得到的数据如表。下列说法正确的是(　　)
t/min 0 10 20 30 40 50 60
c(H2O)/(mol·L-1) 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0
A.该反应的速率常数为0.05 mol·L-1·min-1
B.其他条件不变，压缩体积增大压强后，净反应速率无明显变化
C.若起始反应物浓度为0.60 mol·L-1，半衰期不变
D.使用Mg粉吸收O2，可使平衡正向移动，提高H2O(g)的平衡转化率
2.丙酮的溴代反应(CH3COCH3+Br2CH3COCH2Br+HBr)的速率方程为v=kcm(CH3COCH3)·cn(Br2)·cp(HCl)，其中k为速率常数，与温度有关；“m+n+p”为反应级数。某温度时，获得如下实验数据：
实验序号 初始浓度c/(mol·L-1) 溴颜色消失所需时间t/s
CH3COCH3 HCl Br2
① 0.80 0.20 0.001 0 200
② 1.60 0.20 0.001 0 100
③ 0.80 0.40 0.001 0 100
④ 0.80 0.20 0.002 0 400
分析该组实验数据所得出的结论错误的是(　　)
A.增大c(Br2)，能延长溶液颜色消失的时间
B.实验②和③的平均速率相等
C.实验①在200 s内的平均速率v(CH3COCH3)=0.004 mol·L-1·s-1
D.反应级数为2
3.(2025·张家界模拟)在某密闭容器中充入等物质的量的SO2(g)和Cl2(g)，发生反应：SO2(g)+Cl2(g)SO2Cl2(l)，该反应的速率方程：v正=kc(SO2)·c(Cl2)，其中k为速率常数，已知速率常数与反应活化能(Ea，单位为kJ·mol-1)、温度(T，单位为K)的关系式为Rlnk=-+C(R、C为常数)，-Rlnk与催化剂、的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.降低温度会导致速率常数k增大
B.催化剂A的催化效果比催化剂B的好
C.使用催化剂B时：150 kJ·mol-1D.依据反应体系中SO2体积分数不变，可确定该反应达到化学平衡状态
4.室温下，某溶液中初始时仅溶有等物质的量的M和N，同时发生以下两个反应：①M+N===X+Z；②M+N===X+Y(产物均易溶)。反应①的速率v1=k1c2(M)，反应②的速率v2=k2c2(M)(k1、k2为速率常数)。反应体系中M和Z的浓度随时间变化如图。下列说法正确的是(　　)
A.反应过程中，体系中Y和Z的浓度之比逐渐减小
B.0~30 min内，M的平均反应速率约为6.7×10-4 mol·L-1·min-1
C.若反应能进行完全，则反应结束时37.5%的N转化为Y
D.反应的活化能：①>②
5.(2025·长沙模拟)由X合成T的过程如图。某温度下，保持体系中L浓度恒定，向恒容反应器中加入10 mol·L-1 X发生图中系列反应。各反应的速率方程均可表示为v=k·c(m)·c(n)，其中c(m)、c(n)分别为各反应中对应反应物的浓度，k为速率常数(k1~k5分别对应反应①~⑤)。已知该温度下，k1∶k2∶k3∶k4∶k5=100∶21∶7∶4∶23。下列说法正确的是(　　)
A.充入惰性气体(不参与反应)，使压强增大能提高各步骤的反应速率
B.30 min时，若c(X)=6.70 mol·L-1，则此时v(X)=0.011 mol·L-1·min-1
C.随T的含量增加，增大
D.c(T)不发生变化时，体系中X的含量一定为0
6.(8分，每空4分)CO2催化加氢制备甲醇可以减少CO2的排放，化学方程式为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，反应的速率常数k与反应温度T的关系遵循Arrhenius方程，实验数据如图所示。
已知Arrhenius方程为Rlgk=-+RlgA(其中k为速率常数，Ea为活化能，R、A均为常数)。
(1)该反应的活化能Ea=　　　　　kJ·mol-1(保留整数)。
(2)下列措施能使速率常数k增大的是　　　　　(填字母)。
A.增大压强 B.升高温度
C.增大CO2的浓度 D.更换适宜催化剂
微题型91　速率常数的分析与计算
(1~3题，每小题8分，4~5题，每小题9分，共42分)
1.(2025·全国模拟预测)2H2O(g)===2H2(g)+O2(g)的速率方程为v=kcn(H2O)，其中v为净反应速率；k为速率常数，只与温度、催化剂、固体接触面积有关，与浓度无关；n为该反应的反应级数，可以为正数、0、负数。已知反应物起始浓度消耗一半的时间叫半衰期，H2O(g)在某催化剂表面上反应得到的数据如表。下列说法正确的是(　　)
t/min 0 10 20 30 40 50 60
c(H2O)/(mol·L-1) 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0
A.该反应的速率常数为0.05 mol·L-1·min-1
B.其他条件不变，压缩体积增大压强后，净反应速率无明显变化
C.若起始反应物浓度为0.60 mol·L-1，半衰期不变
D.使用Mg粉吸收O2，可使平衡正向移动，提高H2O(g)的平衡转化率
答案　B
解析　分析表中数据可知，反应速率与水蒸气浓度无关，是一个恒速反应，所以n=0，v=k，计算可得v=k=0.005 mol·L-1·min-1，A错误；压缩体积增大压强，虽然水蒸气浓度增大，但是净反应速率与水蒸气浓度无关，故净反应速率无明显变化，B正确；设起始反应物浓度为c mol·L-1，半衰期t==，可知半衰期与起始浓度成正比，表中起始反应物浓度为0.30 mol·L-1，半衰期为30 min，若起始反应物浓度为0.60 mol·L-1，则半衰期为60 min，C错误；根据最后一组数据可知，该反应可以进行到底，因此不存在化学平衡，D错误。
2.丙酮的溴代反应(CH3COCH3+Br2CH3COCH2Br+HBr)的速率方程为v=kcm(CH3COCH3)·cn(Br2)·cp(HCl)，其中k为速率常数，与温度有关；“m+n+p”为反应级数。某温度时，获得如下实验数据：
实验序号 初始浓度c/(mol·L-1) 溴颜色消失所需时间t/s
CH3COCH3 HCl Br2
① 0.80 0.20 0.001 0 200
② 1.60 0.20 0.001 0 100
③ 0.80 0.40 0.001 0 100
④ 0.80 0.20 0.002 0 400
分析该组实验数据所得出的结论错误的是(　　)
A.增大c(Br2)，能延长溶液颜色消失的时间
B.实验②和③的平均速率相等
C.实验①在200 s内的平均速率v(CH3COCH3)=0.004 mol·L-1·s-1
D.反应级数为2
答案　C
解析　实验①④中的丙酮和HCl的浓度是相同的，而实验④中的溴的浓度比实验①的大，溴颜色消失所需时间变长，说明增大c(Br2)能延长溶液颜色消失的时间，A正确；对比实验②和③的数据，c(Br2)相等，溴颜色消失所需的时间也相等，所以溴的反应速率是相等的，B正确；实验①在200 s内的平均速率v(CH3COCH3)=v(Br2)==5×10-6 mol·L-1·s-1，C错误；对比实验①和②的数据可知，②中CH3COCH3的浓度是①的2倍，速率也是①的2倍，则m=1，对比实验①和③的数据可知，③中HCl的浓度是①的2倍，速率也是①的2倍，则p=1，对比实验①和④的数据可知，④中Br2的浓度是①的2倍，溴颜色消失所需时间为①的2倍，则n=0，m+n+p=2，反应级数为2，D正确。
3.(2025·张家界模拟)在某密闭容器中充入等物质的量的SO2(g)和Cl2(g)，发生反应：SO2(g)+Cl2(g)SO2Cl2(l)，该反应的速率方程：v正=kc(SO2)·c(Cl2)，其中k为速率常数，已知速率常数与反应活化能(Ea，单位为kJ·mol-1)、温度(T，单位为K)的关系式为Rlnk=-+C(R、C为常数)，-Rlnk与催化剂、的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.降低温度会导致速率常数k增大
B.催化剂A的催化效果比催化剂B的好
C.使用催化剂B时：150 kJ·mol-1D.依据反应体系中SO2体积分数不变，可确定该反应达到化学平衡状态
答案　C
解析　根据关系式：Rlnk=-+C，降低温度，T减小，k减小，A错误；相同温度(相同)时，催化剂B对应的-Rlnk更小，即k更大，反应速率更快，催化效果更好，B错误；初始SO2和Cl2物质的量相等，反应中按物质的量为1∶1消耗，平衡时SO2体积分数== ，始终不变，不能判断反应是否达到平衡状态，D错误。
4.室温下，某溶液中初始时仅溶有等物质的量的M和N，同时发生以下两个反应：①M+N===X+Z；②M+N===X+Y(产物均易溶)。反应①的速率v1=k1c2(M)，反应②的速率v2=k2c2(M)(k1、k2为速率常数)。反应体系中M和Z的浓度随时间变化如图。下列说法正确的是(　　)
A.反应过程中，体系中Y和Z的浓度之比逐渐减小
B.0~30 min内，M的平均反应速率约为6.7×10-4 mol·L-1·min-1
C.若反应能进行完全，则反应结束时37.5%的N转化为Y
D.反应的活化能：①>②
答案　C
解析　由图可知，M的起始浓度为0.5 mol·L-1，反应①的速率v1=k1c2(M)，反应②的速率v2=k2c2(M)，k1、k2为速率常数，则同一反应体系中反应①、②的速率之比始终不变，所以Y、Z的浓度之比始终不变，A错误；由图可知，30 min时Δc(M)=0.5 mol·L-1-0.300 mol·L-1=0.2 mol·L-1，M的平均反应速率为≈6.7×10-3 mol·L-1·min-1，B错误；①M+N===X+Z，②M+N===X+Y，则体系中始终有c(Y)+c(Z)=Δc(M)，30 min时，c(Z)=0.125 mol·L-1，则c(Y)=0.2 mol·L-1-0.125 mol·L-1=0.075 mol·L-1，即反应开始后，体系中Y和Z的浓度之比为0.075 mol·L-1∶0.125 mol·L-1=3∶5，当反应能进行到底时，c(Y)+c(Z)=0.5 mol·L-1，则c(Z)=×0.5 mol·L-1=0.312 5 mol·L-1，c(Y)=×0.5 mol·L-1=0.187 5 mol·L-1，反应结束时N转化为Y的转化率为×100%=37.5%，C正确；30 min时，v(Y)∶v(Z)=Δc(Y)∶Δc(Z)=3∶5，即v(Y)5.(2025·长沙模拟)由X合成T的过程如图。某温度下，保持体系中L浓度恒定，向恒容反应器中加入10 mol·L-1 X发生图中系列反应。各反应的速率方程均可表示为v=k·c(m)·c(n)，其中c(m)、c(n)分别为各反应中对应反应物的浓度，k为速率常数(k1~k5分别对应反应①~⑤)。已知该温度下，k1∶k2∶k3∶k4∶k5=100∶21∶7∶4∶23。下列说法正确的是(　　)
A.充入惰性气体(不参与反应)，使压强增大能提高各步骤的反应速率
B.30 min时，若c(X)=6.70 mol·L-1，则此时v(X)=0.011 mol·L-1·min-1
C.随T的含量增加，增大
D.c(T)不发生变化时，体系中X的含量一定为0
答案　C
解析　恒容条件下，充入惰性气体(不参与反应)，压强增大，但原物质的浓度不变，反应速率不变，A错误；30 min时，若c(X)=6.70 mol·L-1，则Δc(X)=3.30 mol·L-1，则前30 min内，v(X)==0.11 mol·L-1·min-1，B错误；由k2∶k3∶k4∶k5=21∶7∶4∶23可知，D的生成速率比G的生成速率大，G的消耗速率比D大，则随T的含量增加，增大，C正确；c(T)不发生变化时，若该反应为平衡状态，则体系中X的含量不为0，D错误。
6.(8分，每空4分)CO2催化加氢制备甲醇可以减少CO2的排放，化学方程式为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，反应的速率常数k与反应温度T的关系遵循Arrhenius方程，实验数据如图所示。
已知Arrhenius方程为Rlgk=-+RlgA(其中k为速率常数，Ea为活化能，R、A均为常数)。
(1)该反应的活化能Ea=　　　　　kJ·mol-1(保留整数)。
(2)下列措施能使速率常数k增大的是　　　　　(填字母)。
A.增大压强 B.升高温度
C.增大CO2的浓度 D.更换适宜催化剂
答案　(1)162　(2)BD微题型92　化学反应速率与平衡表格题
(1~5题，每小题4分，共20分)
1.(2025·湖南邵阳模拟)某温度下，2 L的恒容密闭容器中加入1 mol A，发生反应：2A(s)B(g)+3C(g)，测得一定时间段内C的平均反应速率数据如下表：
时间段/min 0~5 0~10 0~15
v(C)/(mol·L-1·min-1) 0.060 0.045 0.030
下列说法正确的是(　　)
A.2.5 min时，C的浓度为0.15 mol·L-1
B.5 min时，再加入0.3 mol C，此时v正(C)>v逆(C)
C.5 min时，B的体积分数为14.3%
D.10~12 min时间段内，A的物质的量不断减少
2.(2026·景德镇模拟)一定温度下，在三个体积均为1 L的恒容密闭容器中发生反应：2X(g)Y(g)+Z(g)。相关数据见下表，下列说法正确的是(　　)
容器编号 温度/℃ 起始物质的量/mol 平衡物质的量/mol
X Y Z
Ⅰ T1 2 0.8
Ⅱ T1 5 z
Ⅲ T2 5 1
A.T1 ℃时，该反应的平衡常数K=8
B.z=1.6
C.向容器Ⅲ再充入1 mol X和1 mol Y，此时v正D.若T1>T2，则该反应ΔH<0
3.(2025·北京通州模拟)工业上以硫黄为原料生产硫酸的主要流程如下。
已知：步骤Ⅱ中SO2的平衡转化率随温度和压强的变化情况如下表。
温度/℃ 平衡时SO2的转化率/%
0.1 MPa 0.5 MPa 1 MPa 5 MPa 10 MPa
450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7
550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3
下列说法不正确的是(　　)
A.步骤Ⅰ中进料温度超过硫的沸点，部分硫蒸气直接进入步骤Ⅱ，会导致硫的利用率降低
B.步骤Ⅱ中通入过量的空气，目的是提高SO2的平衡转化率
C.从节能角度考虑，步骤Ⅱ中实际生产中应选择450 ℃和0.1 MPa
D.步骤Ⅲ中用H2O吸收SO3
4.(2025·内蒙古赤峰模拟)在恒温恒容密闭容器中充入一定量N2O5(g)，发生如下反应：
反应①：2N2O5(g)2N2O4(g)+O2(g)　ΔH1<0
反应②：N2O4(g)2NO2(g)　ΔH2>0
反应②的速率方程可表示为v正=k正c(N2O4)和v逆=k逆c2(NO2)，其中k正、k逆分别为反应②正、逆反应速率的速率常数；测得N2O5(g)的浓度随时间的变化如下表：
t/min 0 1 2 3 4 5 6
c(N2O5)/(mol·L-1) 0.160 0.113 0.080 0.055 0.040 0.032 0.032
下列说法正确的是(　　)
A.0~3 min，N2O5的平均反应速率为0.035 mol·L-1·s-1
B.若升高温度，平衡时c(N2O4)增大
C.若k正=k逆，平衡时c(NO2)=c(N2O4)
D.若总压强p(平衡)∶p(起始)=2，则混合气体中NO2体积分数为60%
5.(2025·昆明模拟)甲醇重整制氢涉及三个反应：
反应Ⅰ.CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)　K1
反应Ⅱ.CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)　K2
反应Ⅲ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　K3
反应Ⅰ和反应Ⅱ不同温度下的平衡常数如下表：
反应 398 K 498 K 598 K 698 K 798 K
Ⅰ 0.553 5 185.8 9 939.5 1.8×105 1.6×106
Ⅱ 872.7 2.5×104 2.8×105 1.7×106 6.8×106
下列说法正确的是(　　)
A.相同温度下，K2=
B.反应Ⅰ、Ⅱ在低温下可自发进行
C.恒容恒温体系中，反应达平衡后充入稀有气体，体系压强增大，反应Ⅱ平衡逆移
D.398K时，向起始容积相同的恒压和恒容两个容器中，均充入1 mol CH3OH(g)与1 mol H2O(g)，恒压条件下H2的平衡产率更高
微题型92　化学反应速率与平衡表格题
(1~5题，每小题4分，共20分)
1.(2025·湖南邵阳模拟)某温度下，2 L的恒容密闭容器中加入1 mol A，发生反应：2A(s)B(g)+3C(g)，测得一定时间段内C的平均反应速率数据如下表：
时间段/min 0~5 0~10 0~15
v(C)/(mol·L-1·min-1) 0.060 0.045 0.030
下列说法正确的是(　　)
A.2.5 min时，C的浓度为0.15 mol·L-1
B.5 min时，再加入0.3 mol C，此时v正(C)>v逆(C)
C.5 min时，B的体积分数为14.3%
D.10~12 min时间段内，A的物质的量不断减少
答案　B
解析　10 min时C的浓度为0.045 mol·L-1·min-1×10 min=0.45 mol·L-1，15 min时C的浓度为0.030 mol·L-1·min-1×15 min=0.45 mol·L-1，故10 min时反应已达平衡，平衡常数K=c(B)·c3(C)=0.15×(0.45)3≈0.013 67，据此回答。由于已知反应速率是一段时间内的平均反应速率，因此不能用0~5 min的平均速率来计算2.5 min时C的浓度，A错误；5 min时，Q=c(B)·c3(C)=0.1×(0.3)3=0.002 7，加入0.3 mol C后Q=0.1×(0.45)3≈0.009 1v逆(C)，B正确；5 min时，C的物质的量为0.060 mol·L-1·min-1×5 min×2 L=0.6 mol，则B的物质的量为0.2 mol，则B的体积分数为×100%=25%，C错误；根据分析可知，10 min时反应已达平衡，故A的物质的量不再变化，D错误。
2.(2026·景德镇模拟)一定温度下，在三个体积均为1 L的恒容密闭容器中发生反应：2X(g)Y(g)+Z(g)。相关数据见下表，下列说法正确的是(　　)
容器编号 温度/℃ 起始物质的量/mol 平衡物质的量/mol
X Y Z
Ⅰ T1 2 0.8
Ⅱ T1 5 z
Ⅲ T2 5 1
A.T1 ℃时，该反应的平衡常数K=8
B.z=1.6
C.向容器Ⅲ再充入1 mol X和1 mol Y，此时v正D.若T1>T2，则该反应ΔH<0
答案　C
解析　根据反应方程式，容器Ⅰ中初始有2 mol X，平衡时有0.4 mol X、0.8 mol Y和0.8 mol Z，容器Ⅱ中有5 mol X，平衡时有(5-2z)mol X、z mol Y和z mol Z，容器Ⅰ和容器Ⅱ的温度相同，则两者平衡常数相同，即K(T1)===4，解得z=2，故A、B错误；容器Ⅲ中初始有5 mol X，平衡时有3 mol X、1 mol Y和1 mol Z，则K(T2)==，再充入1 mol X和1 mol Y，此时Q==>=K，反应逆向进行，v正K(T2)，若T1>T2，则正反应吸热，ΔH>0，故D错误。
3.(2025·北京通州模拟)工业上以硫黄为原料生产硫酸的主要流程如下。
已知：步骤Ⅱ中SO2的平衡转化率随温度和压强的变化情况如下表。
温度/℃ 平衡时SO2的转化率/%
0.1 MPa 0.5 MPa 1 MPa 5 MPa 10 MPa
450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7
550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3
下列说法不正确的是(　　)
A.步骤Ⅰ中进料温度超过硫的沸点，部分硫蒸气直接进入步骤Ⅱ，会导致硫的利用率降低
B.步骤Ⅱ中通入过量的空气，目的是提高SO2的平衡转化率
C.从节能角度考虑，步骤Ⅱ中实际生产中应选择450 ℃和0.1 MPa
D.步骤Ⅲ中用H2O吸收SO3
答案　D
解析　步骤Ⅰ中进料温度超过硫的沸点会使部分硫蒸气直接进入步骤Ⅱ，从而导致硫不能完全转化为二氧化硫，使得硫黄的利用率降低，故A正确；步骤Ⅱ中通入过量的空气有利于增大反应物氧气的浓度，使平衡向正反应方向移动，从而提高二氧化硫的转化率，故B正确；由表格数据可知，450 ℃和10 MPa时二氧化硫的转化率最高，但压强由0.1 MPa升高到10 MPa时，二氧化硫的转化率提升并不明显，所以实际生产中从节能角度考虑，通常选择450 ℃和0.1 MPa，故C正确；步骤Ⅲ中用98.3%的浓硫酸吸收三氧化硫得到硫酸，防止用水或稀硫酸吸收三氧化硫形成酸雾而导致三氧化硫的吸收效率降低，故D错误。
4.(2025·内蒙古赤峰模拟)在恒温恒容密闭容器中充入一定量N2O5(g)，发生如下反应：
反应①：2N2O5(g)2N2O4(g)+O2(g)　ΔH1<0
反应②：N2O4(g)2NO2(g)　ΔH2>0
反应②的速率方程可表示为v正=k正c(N2O4)和v逆=k逆c2(NO2)，其中k正、k逆分别为反应②正、逆反应速率的速率常数；测得N2O5(g)的浓度随时间的变化如下表：
t/min 0 1 2 3 4 5 6
c(N2O5)/(mol·L-1) 0.160 0.113 0.080 0.055 0.040 0.032 0.032
下列说法正确的是(　　)
A.0~3 min，N2O5的平均反应速率为0.035 mol·L-1·s-1
B.若升高温度，平衡时c(N2O4)增大
C.若k正=k逆，平衡时c(NO2)=c(N2O4)
D.若总压强p(平衡)∶p(起始)=2，则混合气体中NO2体积分数为60%
答案　D
解析　0~3 min，N2O5的浓度变化为0.105 mol·L-1，时间为180 s，平均反应速率为≈0.000 583 mol·L-1·s-1，A错误；升高温度，反应①逆向移动，N2O4的量减少，反应②正向移动，进一步消耗N2O4，故平衡时c(N2O4)减小，B错误；平衡时，k逆c2(NO2)=k正c(N2O4)，当k正=k逆，平衡时c2(NO2)=c(N2O4)，C错误；平衡时c(N2O5)=0.032 mol·L-1，总压强比为2∶1，说明平衡时总物质的量为初始的2倍，设生成了2b mol·L-1的NO2，列三段式：
2N2O5(g)2N2O4(g)+O2(g)
起始/(mol·L-1)　　　0.16　　　　0　　　　0
转化/(mol·L-1)　　　0.16-0.032　0.128　　0.064
平衡/(mol·L-1)　　　0.032　　　0.128-b　0.064
N2O4(g)2NO2(g)
起始/(mol·L-1)　　　0.128　　　0
转化/(mol·L-1)　　　　b　　　　2b
平衡/(mol·L-1)　　　0.128-b　　2b
压强比等于物质的量之比等于物质的量浓度比，故平衡时总物质的量浓度为0.32 mol·L-1，则0.032+0.128-b+0.064+2b=0.32，则b=0.096，可得NO2的物质的量占比为×100%=60%，D正确。
5.(2025·昆明模拟)甲醇重整制氢涉及三个反应：
反应Ⅰ.CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)　K1
反应Ⅱ.CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)　K2
反应Ⅲ.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　K3
反应Ⅰ和反应Ⅱ不同温度下的平衡常数如下表：
反应 398 K 498 K 598 K 698 K 798 K
Ⅰ 0.553 5 185.8 9 939.5 1.8×105 1.6×106
Ⅱ 872.7 2.5×104 2.8×105 1.7×106 6.8×106
下列说法正确的是(　　)
A.相同温度下，K2=
B.反应Ⅰ、Ⅱ在低温下可自发进行
C.恒容恒温体系中，反应达平衡后充入稀有气体，体系压强增大，反应Ⅱ平衡逆移
D.398K时，向起始容积相同的恒压和恒容两个容器中，均充入1 mol CH3OH(g)与1 mol H2O(g)，恒压条件下H2的平衡产率更高
答案　D
解析　根据盖斯定律，Ⅱ=Ⅰ+Ⅲ，所以，K2=K1·K3，A错误；反应Ⅰ温度升高，K增大，ΔH>0，ΔS>0，高温下能自发，反应Ⅱ温度升高，K增大，ΔH>0，ΔS>0，在高温下可自发进行，B错误；恒容恒温体系中，反应达平衡后充入稀有气体，体系压强增大，但各组分浓度不变，反应Ⅱ平衡不移动，C错误；综合以上反应，恒压条件下，随着反应进行，气体分子数增多，容器的体积增大，相当于减小压强，有利于反应向气体分子数增多的方向进行，所以恒压条件下H2的平衡产率更高，D正确。微题型93　化学平衡状态的判断与化学平衡的移动
(1~6题，每小题5分，共30分)
1.对于反应：SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g)　ΔH=+472 kJ·mol-1，下列说法正确的是(　　)
A.恒温恒容密闭容器中，混合气体密度不再改变时反应达到平衡
B.其他条件不变，升高温度或增大压强均能提高SiCl4的平衡转化率
C.其他条件不变，增大起始投料比能提高H2的平衡转化率
D.其他条件不变，取出部分Si(s)有利于平衡正向移动
2.在容积一定的密闭容器中，置入一定量的NO(g)和足量碳，发生反应：C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g)，平衡状态时NO(g)的物质的量浓度c(NO)与温度T的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.若该反应在T1、T2时的平衡常数分别为K1、K2，则K1B.增加碳的量，可以增大NO的转化率
C.在T2时，若反应体系处于状态D，此时v正D.在T3时，若混合气体的密度不再变化，则可以判断反应达到平衡状态
3.在恒容密闭容器中发生反应：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)　ΔH=-373.4 kJ·mol-1，达到平衡状态，下列说法不正确的是(　　)
A.及时分离出CO2，使Q减小，QB.及时分离出N2，使Q减小，QC.加入催化剂反应速率增大，ΔH增大
D.增加NO浓度，使Q减小，Q4.(2025·北京丰台模拟)一定条件下，在3个容积均为1 L的恒容密闭容器中，加入一定量的反应物，发生反应：H2(g)+I2(g)2HI(g)　ΔH<0。T1 ℃时，该反应的平衡常数K=4，反应体系中相关数据见下表：
容器 温度/℃ 起始时物质的量/mol t min时物质的量/mol
H2(g) I2(g) HI(g)
甲 T1 1 1 0.8
乙 T2 1 1 0.6
丙 T1 2 2 a
下列说法中，正确的是(　　)
A.a=1.6
B.若T2>T1，则乙中t min时消耗H2的速率可能等于生成H2的速率
C.当容器内压强不变时，反应达到化学平衡状态
D.当丙中反应达到化学平衡时，I2的转化率大于50%
5.830 ℃时，向恒容密闭容器中充入0.3 mol CO和0.3 mol H2O，发生反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH<0。已知830 ℃时反应的平衡常数是1.0。下列说法正确的是(　　)
A.CO的平衡转化率为50%
B.容器内的压强不变时，反应达到平衡状态
C.达到平衡后移走CO2，平衡向正反应方向移动，化学反应速率加快
D.其他条件不变，升高温度至1 000 ℃，若某时刻各气体的浓度均为0.15 mol·L-1，则此时反应向正反应方向进行
6.(2025·重庆模拟)活性炭可用于还原NO2防止空气污染，其反应原理为2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)。在密闭容器中，1 mol NO2和足量炭发生该反应，反应相同时间，测得NO2的生成速率与N2的生成速率随温度变化的关系如图1所示。维持温度不变，反应相同时间，测得NO2的转化率随体积的变化如图2所示。
下列说法正确的是(　　)
A.图1中的A、B、C三个点中，只有C点达到平衡状态
B.图2中D点所示条件下，v正>v逆
C.向F点所示体系起始时充入更多NO2，反应相同时间，其转化率一定变大
D.容器内的压强：<
微题型93　化学平衡状态的判断与化学平衡的移动
(1~6题，每小题5分，共30分)
1.对于反应：SiCl4(g)+2H2(g)Si(s)+4HCl(g)　ΔH=+472 kJ·mol-1，下列说法正确的是(　　)
A.恒温恒容密闭容器中，混合气体密度不再改变时反应达到平衡
B.其他条件不变，升高温度或增大压强均能提高SiCl4的平衡转化率
C.其他条件不变，增大起始投料比能提高H2的平衡转化率
D.其他条件不变，取出部分Si(s)有利于平衡正向移动
答案　A
2.在容积一定的密闭容器中，置入一定量的NO(g)和足量碳，发生反应：C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g)，平衡状态时NO(g)的物质的量浓度c(NO)与温度T的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.若该反应在T1、T2时的平衡常数分别为K1、K2，则K1B.增加碳的量，可以增大NO的转化率
C.在T2时，若反应体系处于状态D，此时v正D.在T3时，若混合气体的密度不再变化，则可以判断反应达到平衡状态
答案　D
解析　随温度升高，一氧化氮浓度增大，说明平衡逆向移动，则K1>K2，故A错误；增加C的量，平衡不移动，故B错误；在T2时，若反应体系处于状态D ，从D→B，NO浓度降低，反应正向进行，则v正>v逆，故C错误；容积一定，则气体总体积不变，反应涉及非气体物质参与，则混合气体总质量在反应过程中变化，根据ρ=可知，若混合气体的密度不再变化，则可以判断反应达到平衡状态，故D正确。
3.在恒容密闭容器中发生反应：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)　ΔH=-373.4 kJ·mol-1，达到平衡状态，下列说法不正确的是(　　)
A.及时分离出CO2，使Q减小，QB.及时分离出N2，使Q减小，QC.加入催化剂反应速率增大，ΔH增大
D.增加NO浓度，使Q减小，Q答案　C
4.(2025·北京丰台模拟)一定条件下，在3个容积均为1 L的恒容密闭容器中，加入一定量的反应物，发生反应：H2(g)+I2(g)2HI(g)　ΔH<0。T1 ℃时，该反应的平衡常数K=4，反应体系中相关数据见下表：
容器 温度/℃ 起始时物质的量/mol t min时物质的量/mol
H2(g) I2(g) HI(g)
甲 T1 1 1 0.8
乙 T2 1 1 0.6
丙 T1 2 2 a
下列说法中，正确的是(　　)
A.a=1.6
B.若T2>T1，则乙中t min时消耗H2的速率可能等于生成H2的速率
C.当容器内压强不变时，反应达到化学平衡状态
D.当丙中反应达到化学平衡时，I2的转化率大于50%
答案　B
解析　T1 ℃，设容器甲中反应达到平衡时，H2转化了x mol，列三段式：
H2(g)+I2(g)2HI(g)
起始/mol　　　　1　　1　　　　0
转化/mol　　　　x　　x　　　　2x
平衡/mol　　　　1-x　1-x　　　2x
K===4，解得x=0.5，据此分析。由分析可知，容器甲未达到平衡状态，且v正>v逆，容器丙浓度比容器甲大，速率快，故a>1.6，A错误；若T2>T1，反应为放热反应，温度升高，K值减小，则乙中，K值小于4，故t min时消耗H2的速率可能等于生成H2的速率，B正确；该反应为等体积反应，压强恒定，故压强不变不能说明反应达到平衡状态，C错误；设丙中反应达到化学平衡时，I2转化了y mol，列三段式：
H2(g)+I2(g)2HI(g)
起始/mol　　　　2　　2　　　　0
转化/mol　　　　y　　y　　　　2y
平衡/mol　　　　2-y　2-y　　　2y
K===4，解得y=1，I2的转化率等于50%，D错误。
5.830 ℃时，向恒容密闭容器中充入0.3 mol CO和0.3 mol H2O，发生反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH<0。已知830 ℃时反应的平衡常数是1.0。下列说法正确的是(　　)
A.CO的平衡转化率为50%
B.容器内的压强不变时，反应达到平衡状态
C.达到平衡后移走CO2，平衡向正反应方向移动，化学反应速率加快
D.其他条件不变，升高温度至1 000 ℃，若某时刻各气体的浓度均为0.15 mol·L-1，则此时反应向正反应方向进行
答案　A
解析　设平衡时， CO 转化了x mol，列三段式可得：
H2O(g)+CO(g)H2(g)+CO2(g)
起始/mol　　　0.3　　0.3　　　0　　　0
转化/mol　　　x　　　x　　　　x　　　x
平衡/mol　　　0.3-x　0.3-x　　　x　　　x
K===1.0，解得x=0.15，则 CO的平衡转化率为50%，A项正确；该反应反应前后气体分子总数始终不变，则当体系压强不随时间变化时不能说明反应达到平衡状态，B项错误；平衡后移走 CO2 ，平衡向正反应方向移动，但化学反应速率减小，C项错误；该反应是放热反应，升高温度，反应的平衡常数减小，即K<1，此时Q==1>K，则此时平衡向逆反应方向移动，D项错误。
6.(2025·重庆模拟)活性炭可用于还原NO2防止空气污染，其反应原理为2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)。在密闭容器中，1 mol NO2和足量炭发生该反应，反应相同时间，测得NO2的生成速率与N2的生成速率随温度变化的关系如图1所示。维持温度不变，反应相同时间，测得NO2的转化率随体积的变化如图2所示。
下列说法正确的是(　　)
A.图1中的A、B、C三个点中，只有C点达到平衡状态
B.图2中D点所示条件下，v正>v逆
C.向F点所示体系起始时充入更多NO2，反应相同时间，其转化率一定变大
D.容器内的压强：<
答案　A
解析　图1中，C点满足v(NO2)生成=2v(N2)生成，达到平衡状态，A、B点NO2生成速率均小于N2生成速率的2倍，反应正向进行，未达平衡，A正确；图2中D点对应体积V1，转化率40%，维持温度不变，增大体积(减压)平衡正向移动，平衡转化率增大，E点(V2)转化率为80%(在整个减压过程中最大)为平衡转化率，反应物浓度越大，反应速率越快，达平衡时间越短，所以D点反应达平衡状态，v正=v逆，B错误；F点充入更多NO2，相当于增大起始浓度，若反应未达平衡，转化率受速率和平衡移动共同影响：增大浓度可能加快速率，相当于原平衡体系加压，平衡逆向移动，所以转化率不一定增大，C错误；D点转化率为40%，气体总物质的量n(D)=(1+0.5×0.4)mol=1.2 mol，E点转化率为80%，n(E)=(1+0.5×0.8)mol=1.4 mol，===，因V2>V1，故>，D错误。微题型94　化学反应方向与调控方法
(1~4题，每小题5分，共20分)
1.下列关于工业生产过程的叙述正确的是(　　)
A.联合制碱法中循环使用CO2和NH3，以提高原料利用率
B.硫酸工业中，SO2氧化为SO3时采用常压，因为高压会降低SO2转化率
C.合成氨生产中将NH3液化分离，可加快正反应速率，提高N2、H2的转化率
D.SO2在接触室被氧化成SO3，SO3在吸收塔内被吸收制成浓硫酸
2.SO2可生产SO3并进而制得硫酸等，其反应原理为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)　ΔH=-196.6 kJ·mol-1。下列说法正确的是(　　)
A.该反应在工业上需要在高温高压下进行
B.平衡后再通入O2，SO3的体积分数一定增加
C.反应在高温、催化剂条件下进行可提高SO2的平衡转化率
D.2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)充分反应放出的热量小于196.6 kJ
3.苯与水煤气合成甲苯的烷基化反应可简化如下：
+CO+2H2+H2O
下表分析了Pt ZSM 5催化剂应用于苯与水煤气合成甲苯的烷基化反应的相关实验数据：
温度/℃ 苯平衡转化率/% 甲苯和对二甲苯总选择性/% 甲苯选择性/% 对二甲苯 选择性/%
400 2.17 63.14 57.53 5.61
425 3.79 84.96 75.46 9.50
450 5.92 82.20 73.78 8.42
475 7.08 83.99 78.10 5.89
(注：表中各次实验均控制苯、CO、H2进气量比例为1∶1∶2，使用催化剂Pt ZSM 5，反应压强为3 MPa)
下列说法错误的是(　　)
A.表中数据分析了反应温度对苯与水煤气烷基化反应的影响
B.反应温度升高，催化剂对目标产物选择性增大，副产物选择性降低
C.450 ℃下若苯与氢气投料比为1∶4，则苯的平衡转化率大于5.92%
D.获取上述实验数据需保证各次实验中Pt ZSM 5催化剂的比表面积一致
4.一种生产环氧乙烷的反应为2CH2==CH2(g)+O2(g)2(g)　ΔH，该反应常温下可自发进行，下列说法正确的是(　　)
A.该反应ΔH>0
B.使用Ag/α Al2O3是为了提高乙烯的平衡转化率
C.该反应中每消耗1 mol乙烯，转移电子的数目为2×6.02×1023
D.实际生产投料时，值越大，平衡体系中环氧乙烷物质的量分数越大
5.(6分)研发CO2利用技术，降低空气中CO2含量是目前科学家研究的热点之一。CO2与H2在催化作用下生成可再生资源甲醇，相关反应如下：
反应Ⅰ：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH<0
反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH2
(1)反应Ⅱ在低温或常温下不能自发进行，则ΔH2　　　　　(填“>”“<”或“=”)0。
(2)CO2和H2合成甲醇时温度对单位时间内CO2转化率及甲醇和CO产率的影响如图所示。则由图判断合成CH3OH最适宜的温度是　　　　　；温度升高CH3OH产率先升高后降低，降低的可能原因是　　　　　。
微题型94　化学反应方向与调控方法
(1~4题，每小题5分，共20分)
1.下列关于工业生产过程的叙述正确的是(　　)
A.联合制碱法中循环使用CO2和NH3，以提高原料利用率
B.硫酸工业中，SO2氧化为SO3时采用常压，因为高压会降低SO2转化率
C.合成氨生产中将NH3液化分离，可加快正反应速率，提高N2、H2的转化率
D.SO2在接触室被氧化成SO3，SO3在吸收塔内被吸收制成浓硫酸
答案　D
解析　联合制碱法中，碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠和二氧化碳，二氧化碳被循环利用，而氯化铵并没有直接循环利用，而是作为其他化工原料，则氨没有被循环利用，故A错误；对于该反应，常压时转化率就很高了，增大压强对提高SO2的转化率影响不大，同时会增大成本，故通常采用常压而不是高压，故B错误；合成氨生产过程中将NH3液化分离，导致生成物浓度减小，逆反应速率瞬间减小，正反应速率随之减小，平衡向正反应方向移动，从而提高了N2、H2的转化率，故C错误。
2.SO2可生产SO3并进而制得硫酸等，其反应原理为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)　ΔH=-196.6 kJ·mol-1。下列说法正确的是(　　)
A.该反应在工业上需要在高温高压下进行
B.平衡后再通入O2，SO3的体积分数一定增加
C.反应在高温、催化剂条件下进行可提高SO2的平衡转化率
D.2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)充分反应放出的热量小于196.6 kJ
答案　D
解析　常压时SO2转化率已很高，故A错误；当通入O2的量很大时，参与反应的O2较少，生成的SO3较少，由于混合气体总量增加更多，则SO3的体积分数反而减小，故B错误；催化剂能改变反应速率，但不能改变SO2的平衡转化率，故C错误；该反应为可逆反应，不能进行到底，放出的热量小于196.6 kJ，故D正确。
3.苯与水煤气合成甲苯的烷基化反应可简化如下：
+CO+2H2+H2O
下表分析了Pt ZSM 5催化剂应用于苯与水煤气合成甲苯的烷基化反应的相关实验数据：
温度/℃ 苯平衡转化率/% 甲苯和对二甲苯总选择性/% 甲苯选择性/% 对二甲苯 选择性/%
400 2.17 63.14 57.53 5.61
425 3.79 84.96 75.46 9.50
450 5.92 82.20 73.78 8.42
475 7.08 83.99 78.10 5.89
(注：表中各次实验均控制苯、CO、H2进气量比例为1∶1∶2，使用催化剂Pt ZSM 5，反应压强为3 MPa)
下列说法错误的是(　　)
A.表中数据分析了反应温度对苯与水煤气烷基化反应的影响
B.反应温度升高，催化剂对目标产物选择性增大，副产物选择性降低
C.450 ℃下若苯与氢气投料比为1∶4，则苯的平衡转化率大于5.92%
D.获取上述实验数据需保证各次实验中Pt ZSM 5催化剂的比表面积一致
答案　B
解析　由表中数据可知，反应温度升高，400~425 ℃时，催化剂对目标产物选择性增大，副产物选择性也增大，在475 ℃后，催化剂对目标产物选择性增大，副产物选择性降低，故B错误；450 ℃下若苯与氢气投料比为1∶4，氢气浓度增大，平衡正向移动，则苯的平衡转化率增大，故C正确；各次实验中Pt ZSM 5催化剂的比表面积一致，对反应的催化效果相同，可比较温度的影响，故D正确。
4.一种生产环氧乙烷的反应为2CH2==CH2(g)+O2(g)2(g)　ΔH，该反应常温下可自发进行，下列说法正确的是(　　)
A.该反应ΔH>0
B.使用Ag/α Al2O3是为了提高乙烯的平衡转化率
C.该反应中每消耗1 mol乙烯，转移电子的数目为2×6.02×1023
D.实际生产投料时，值越大，平衡体系中环氧乙烷物质的量分数越大
答案　C
解析　根据反应式可知该反应ΔS<0，根据反应自发的条件，ΔH<0，A错误；任何催化剂不会影响反应物的平衡转化率，B错误；根据方程式，反应中消耗1 mol乙烯时，消耗O2物质的量为0.5 mol，转移电子2 mol，C正确。
5.(6分)研发CO2利用技术，降低空气中CO2含量是目前科学家研究的热点之一。CO2与H2在催化作用下生成可再生资源甲醇，相关反应如下：
反应Ⅰ：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH<0
反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH2
(1)反应Ⅱ在低温或常温下不能自发进行，则ΔH2　　　　　(填“>”“<”或“=”)0。
(2)CO2和H2合成甲醇时温度对单位时间内CO2转化率及甲醇和CO产率的影响如图所示。则由图判断合成CH3OH最适宜的温度是　　　　　；温度升高CH3OH产率先升高后降低，降低的可能原因是　　　　　。
答案　(1)>　(2)250 ℃　反应Ⅰ的正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，CH3OH产率降低；温度升高，催化剂的活性下降，CH3OH产率降低(合理即可)微题型95　速率、浓度、压强等随时间变化图像
(1~6题，每小题4分，共24分)
1.(2025·重庆模拟)CaSO4(s)可以消除工业废气中的CO，其反应为CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+CO2(g)+SO2(g)。向体积为4 L的恒温恒容密闭容器中加入一定量CaSO4(s)和20 mol CO(g)发生反应，起始压强为200 kPa，测得容器内的压强(p)与时间(t)的关系如图所示。在t2时刻，将容器体积瞬间缩小为2 L；到t3时刻达到平衡，此时容器内压强为560 kPa，忽略固体体积对压强的影响。下列说法正确的是(　　)
A.t1时刻一定达到平衡状态
B.若在t3时刻再加入CaSO4(s)，则正反应速率增大
C.0~t1 min内，用CO表示的平均反应速率为 kPa·min-1
D.t3时刻达到平衡时，SO2的分压为260 kPa
2.(2025·湖南永州模拟预测)分别向恒温恒压密闭容器Ⅰ(T1、p1)、容器Ⅱ(T2、p2)中充入1 mol C3H8(g)发生反应：C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)　ΔH>0，反应过程中c(C3H8)随时间t的变化曲线如图所示。已知：v=kc(C3H8)，T1、T2时反应速率常数分别为k1、k2，v(x)=v(y)，t1时容器Ⅱ达到化学平衡状态。下列说法正确的是(　　)
A.反应速率常数k1∶k2=18∶13
B.x点的活化分子数目多于z点
C.减小容器Ⅰ的压强，可使平衡时各组分的物质的量分数与容器Ⅱ中的相同
D.若容器Ⅱ初始充入1 mol丙烷和5 mol Ar，则平衡后，丙烷的转化率为75%
3.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 mol A和2 mol 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.t2时改变的条件：向容器中加入A
B.平衡时B的体积分数φ：φ(Ⅱ)=φ(Ⅰ)
C.t2~ t3时反应向正方向移动
D.平衡时A(g)的物质的量浓度：c(Ⅰ)>c(Ⅱ)
4.(2025·天津河西模拟)向体积均为1 L的甲、乙两个恒容密闭容器中分别充入4 mol HBr和1 mol O2，分别在绝热、恒温条件下进行，发生反应：4HBr(g)+O2(g)===2Br2(g)+2H2O(g)ΔH，两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.该反应在高温条件下自发
B.甲、乙体系中密度不变时，反应达平衡状态
C.b点：O2的转化率为75%
D.a点平衡常数K的值为20.25
5.(2025·佛山一模)T ℃时，真空密闭容器中加入足量R，发生反应：R(s)2S(g)+Q(g)，S的分压随时间的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.相对于曲线Ⅰ，曲线Ⅱ可能使用了催化剂
B.T ℃时，该反应的分压平衡常数Kp=500 kPa3
C.Q的体积分数不变，不能说明反应达到平衡状态
D.T ℃时，M点压缩容器体积，平衡逆向移动，达到新平衡时c(S)比原平衡大
6.(2025·安徽芜湖模拟)一定温度下，向2 L恒容密闭容器中投入E和M发生反应：E(g)+M(g)F(g)G(g)。已知反应初始n0(E)=n0(M)=0.20 mol，测得0~t2时间段部分物质的浓度(c)随时间(t)的变化关系如图所示，t2时反应体系达到平衡状态。下列说法正确的是(　　)
A.Y为c(G)随t的变化曲线
B.0~t1 s内，v(G)= mol·L-1·s-1
C.若t2时缩小容器的体积，c(G)变小
D.若t2时升温，物质浓度变化如虚线所示，则反应的活化能：①<③<②
微题型95　速率、浓度、压强等随时间变化图像
(1~6题，每小题4分，共24分)
1.(2025·重庆模拟)CaSO4(s)可以消除工业废气中的CO，其反应为CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+CO2(g)+SO2(g)。向体积为4 L的恒温恒容密闭容器中加入一定量CaSO4(s)和20 mol CO(g)发生反应，起始压强为200 kPa，测得容器内的压强(p)与时间(t)的关系如图所示。在t2时刻，将容器体积瞬间缩小为2 L；到t3时刻达到平衡，此时容器内压强为560 kPa，忽略固体体积对压强的影响。下列说法正确的是(　　)
A.t1时刻一定达到平衡状态
B.若在t3时刻再加入CaSO4(s)，则正反应速率增大
C.0~t1 min内，用CO表示的平均反应速率为 kPa·min-1
D.t3时刻达到平衡时，SO2的分压为260 kPa
答案　C
解析　由题意，起始在4 L容器中加入20 mol CO(g)，压强为200 kPa，反应到t1时刻压强为300 kPa，则t1时刻气体总物质的量为30 mol，其转化如下：
CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+CO2(g)+SO2(g)
起始/mol　　　　20　　　　　　　　　　　0　　　0
转化/mol　　　　10　　　　　　　　　　　10　　10
t1/mol　　　　　　10　　　　　　　　　　10　　　10
此时CO、CO2、SO2的分压均为100 kPa；t2时刻将容器体积缩小为2 L，则CO、CO2、SO2的分压均为200 kPa，到t3时刻达平衡，总压为560 kPa，则此时气体总物质的量为28 mol，存在如下转化：
CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+CO2(g)+SO2(g)
起始/mol　　　　10　　　　　　　　　　10　　10
转化/mol　　　　2　　　　　　　　　　　2　　2
平衡/mol　　　　12　　　　　　　　　　8　　　8
此时CO、CO2、SO2的分压分别为240 kPa、160 kPa、160 kPa。t3时刻是平衡状态，Kp= kPa，t1时刻反应Qp= kPa2.(2025·湖南永州模拟预测)分别向恒温恒压密闭容器Ⅰ(T1、p1)、容器Ⅱ(T2、p2)中充入1 mol C3H8(g)发生反应：C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)　ΔH>0，反应过程中c(C3H8)随时间t的变化曲线如图所示。已知：v=kc(C3H8)，T1、T2时反应速率常数分别为k1、k2，v(x)=v(y)，t1时容器Ⅱ达到化学平衡状态。下列说法正确的是(　　)
A.反应速率常数k1∶k2=18∶13
B.x点的活化分子数目多于z点
C.减小容器Ⅰ的压强，可使平衡时各组分的物质的量分数与容器Ⅱ中的相同
D.若容器Ⅱ初始充入1 mol丙烷和5 mol Ar，则平衡后，丙烷的转化率为75%
答案　B
解析　从图像分析，容器Ⅰ初始物质浓度小于容器Ⅱ，说明容器Ⅰ体积大于容器Ⅱ，p1k2，T1>T2。由分析可知，k1×0.55 mol·L-1=k2×0.65 mol·L-1，k1∶k2=13∶11，A错误；相同温度下，y点c(C3H8)比z点c(C3H8)大，v(y)>v(z)，由v(x)=v(y)，则v(x)>v(z)，结合x点与z点c(C3H8)相同，说明单位体积x点的活化分子数目多于z点，容器Ⅰ体积大于容器Ⅱ，则x点的活化分子数目多于z点，B正确；从上述分析可知，p10，T1>T2，温度影响容器Ⅰ平衡比容器Ⅱ正向移动程度大，故在容器Ⅰ、容器Ⅱ分别处于T1、T2温度下，减小容器Ⅰ的压强，不可使平衡时各组分的物质的量分数与容器Ⅱ中的相同，C错误；容器Ⅱ(T2、p2)初始充入1 mol C3H8(g)，c(C3H8)=1.0 mol·L-1，则容器容积为1 L，t1时达到化学平衡状态，c(C3H8)=0.5 mol·L-1，设C3H8转化了x mol，根据三段式分析计算，
C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)
初始/mol　　　　　1　　　　　0　　　 0
转化/mol　　　　　x　　　　　x　　　x
平衡/mol　　　　　1-x　　　　x　　　x
解得；
平衡时气体n(总)= mol，
Kp===；温度不变，Kp不变，若丙烷的转化率为75%时，计算Qp，
C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)　Ar
初始/mol　　　　1　　　　　0　　　0　　5
转化/mol　　　　0.75　　　　0.75　　0.75　0
平衡/mol　　　　0.25　　　　0.75　　0.75　5
此时n(总)=6.75 mol，Qp===≠Kp，此时不是平衡状态，即平衡后，丙烷的转化率不等于75%，D错误。
3.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 mol A和2 mol 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.t2时改变的条件：向容器中加入A
B.平衡时B的体积分数φ：φ(Ⅱ)=φ(Ⅰ)
C.t2~ t3时反应向正方向移动
D.平衡时A(g)的物质的量浓度：c(Ⅰ)>c(Ⅱ)
答案　B
解析　t2时刻正反应速率不变，然后逐渐增大，说明改变的外界条件应该是向容器中加入生成物C，A错误；该反应是反应前后气体体积不变的反应，加入生成物C，体系压强增大，化学平衡不移动，最终平衡与原平衡等效，则平衡时B的体积分数φ：φ(Ⅱ)=φ(Ⅰ)，B正确；生成物浓度突然增大，v逆突然增大，v逆大于v正，则t2~t3时反应向逆方向移动，直至建立新的化学平衡状态，C错误；该反应在恒温恒容的密闭容器中进行，t2时刻向容器中加入生成物C，平衡逆向移动，产生反应物A(g)、B(g)，故重新达到平衡时A(g)、B(g)的浓度比原平衡时要大，故平衡时A(g)的物质的量浓度：c(Ⅱ)>c(Ⅰ)，D错误。
4.(2025·天津河西模拟)向体积均为1 L的甲、乙两个恒容密闭容器中分别充入4 mol HBr和1 mol O2，分别在绝热、恒温条件下进行，发生反应：4HBr(g)+O2(g)===2Br2(g)+2H2O(g)ΔH，两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.该反应在高温条件下自发
B.甲、乙体系中密度不变时，反应达平衡状态
C.b点：O2的转化率为75%
D.a点平衡常数K的值为20.25
答案　C
解析　由图可知，起始投料相同，甲的压强增大，该反应向气体分子数减小的方向进行，说明气体总物质的量减小，压强增大，必须是温度升高，故正反应是放热反应，ΔH<0，气体分子数减小，ΔS<0，ΔG=ΔH-TΔS，ΔG<0反应自发，故该反应在较低温度下能自发进行，A错误；由于反应物和产物均是气体，气体质量不变，容器体积也不变，所以平衡前后气体的密度没有变化，所以密度不变不能说明反应达到平衡状态，B错误；在恒温恒容条件下，气体压强之比等于总物质的量之比，根据三段式，
4HBr(g)+O2(g)2Br2(g)+2H2O(g)
开始量/mol　　　　4　　　1　　　　0　　　0
反应量/mol　　　　4x　　　x　　　　2x　　2x
剩余量/mol　　　　4-4x　　1-x　　　2x　　　2x
根据压强变化情况列式：=，解得x=0.75，所以b点O2的转化率为×100%=75%，C正确；b点Q==20.25，a、b点总压强相等，容器体积相等，a点温度较高，平衡逆向移动，故a点气体的物质的量大于b点，说明a点的转化率小于b点，即a点平衡常数K小于b点Q，D错误。
5.(2025·佛山一模)T ℃时，真空密闭容器中加入足量R，发生反应：R(s)2S(g)+Q(g)，S的分压随时间的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.相对于曲线Ⅰ，曲线Ⅱ可能使用了催化剂
B.T ℃时，该反应的分压平衡常数Kp=500 kPa3
C.Q的体积分数不变，不能说明反应达到平衡状态
D.T ℃时，M点压缩容器体积，平衡逆向移动，达到新平衡时c(S)比原平衡大
答案　D
解析　曲线Ⅰ和曲线Ⅱ平衡时S分压相等，曲线Ⅱ压强变化比较快，可知曲线Ⅱ可能是使用了催化剂，故A正确；T ℃，该反应平衡时的S的分压为10 kPa，可知Q的平衡分压为5 kPa，Kp=p2(S)·p(Q)=(10 kPa)2×5 kPa=500 kPa3，故B正确；反应：R(s)2S(g)+Q(g)，R为固体，S与Q的分压比恒为2∶1，Q的体积分数不变，不能说明反应达到平衡状态，故C正确；平衡常数K只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，达到新平衡时c(S)与原浓度相等，故D错误。
6.(2025·安徽芜湖模拟)一定温度下，向2 L恒容密闭容器中投入E和M发生反应：E(g)+M(g)F(g)G(g)。已知反应初始n0(E)=n0(M)=0.20 mol，测得0~t2时间段部分物质的浓度(c)随时间(t)的变化关系如图所示，t2时反应体系达到平衡状态。下列说法正确的是(　　)
A.Y为c(G)随t的变化曲线
B.0~t1 s内，v(G)= mol·L-1·s-1
C.若t2时缩小容器的体积，c(G)变小
D.若t2时升温，物质浓度变化如虚线所示，则反应的活化能：①<③<②
答案　D
解析　由题干反应E(g)+M(g)F(g)G(g)信息可知，反应在达到平衡之前，F的浓度先增大后减小，G的浓度一直增大，E、M的浓度一直减小，故图中曲线X表示G，浓度一直减小的曲线为E或者M，浓度先增大后减小的曲线为F，则Y为c(F)随t的变化曲线，A错误；根据图像信息可知，0~t1 s内，G增大的浓度等于E或M减小的浓度减去t1时F的浓度，即G的浓度增大了(0.10-a)mol·L-1，则v(G)=== mol·L-1·s-1，B错误；缩小容器体积，瞬间反应混合物中各种物质的浓度都增大，故c(G)增大，C错误；升温后，X表示c(G)增大、Y表示c(Y)减小，说明平衡向生成G的方向移动，即反应②的正向是吸热反应，反应③是放热反应，故反应活化能：②>③，0~t1 s内，反应①反应速率快，故活化能较小，活化能：①<③，故三个反应的活化能大小关系为①<③<②，D正确。微题型96　含量、产率等随温度变化图像
(1~5题，每小题4分，共20分)
1.(2025·湖南益阳模拟)羰基硫(COS)是一种粮食熏蒸剂，能防止某些害虫和真菌的危害。在容积不变的密闭容器中，使CO与H2S发生如下反应并达到平衡：CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g)　ΔH，在不同温度下达到化学平衡时，H2S的转化率如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.平衡常数：KaB.正反应速率：vaC.若将容器体积缩小至原来的一半，H2S的转化率增大
D.反应温度为200 ℃时，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态
2.(2025·长沙模拟)二氧化碳加氢制甲醇过程中的主要反应如下(忽略其他副反应)：
反应①：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1=-184 kJ·mol-1
反应②：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH2=+41 kJ·mol-1
恒压下，按投料比n(CO2)∶n(H2)=1∶3充入密闭容器中，达到平衡时，测得各组分的物质的量分数随温度变化的曲线如图所示(Kp为压强平衡常数：用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。下列说法不正确的是(　　)
A.容器内混合气体的密度不再改变时已达平衡状态
B.若恒温恒容时，以n(CO2)∶n(H2)=5∶9投料，p起始=1.4p平衡，则反应平衡时CH3OH的物质的量分数为20%
C.250 ℃时，反应②的平衡常数Kp<1
D.图中X、Y分别代表CO、H2O
3.(2025·四川宜宾模拟)一定条件下，将H2和N2按物质的量之比为3∶1充入密闭容器中发生反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。测得不同压强下，达到化学平衡时氨的物质的量分数()随温度变化如图：
下列说法错误的是(　　)
A.压强：p1<20 MPa
B.反应速率：bC.a点时，N2的转化率约为33%
D.虚线表示p1条件下充入He后的图像
4.(2025·全国模拟预测)研究发现NH3可除去硝酸尾气中的NO，二者可发生反应：4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g)(在任意温度下均可自发进行)。当NH3与NO的物质的量之比分别为1∶3、3∶1、4∶1时，反应相同时间，NO脱除率随温度变化的曲线如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.该反应的ΔH<0，ΔS>0
B.曲线c对应的NH3与NO的物质的量之比为4∶1
C.由图像可知，工业上用NH3脱除NO时宜选择900 ℃
D.1 200 ℃后NO的脱除率升高的原因可能是NO发生了分解
5.(2024·成都模拟预测)在体积为1 L的恒容容器中，用CO2和H2合成甲醇：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH。相同时间内不同的温度下，将1 mol CO2和3 mol H2置于反应器中反应，测定CH3OH的产率与温度的关系如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.该反应的ΔH>0
B.图中P点：v正>v逆
C.Q点，CO2的体积分数[φ(CO2)]与H2O的体积分数[φ(H2O)]存在关系：4φ(CO2)+2φ(H2O)=1
D.520 K下，X点所对应甲醇的产率为50%，则平衡常数K=
微题型96　含量、产率等随温度变化图像
(1~5题，每小题4分，共20分)
1.(2025·湖南益阳模拟)羰基硫(COS)是一种粮食熏蒸剂，能防止某些害虫和真菌的危害。在容积不变的密闭容器中，使CO与H2S发生如下反应并达到平衡：CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g)　ΔH，在不同温度下达到化学平衡时，H2S的转化率如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.平衡常数：KaB.正反应速率：vaC.若将容器体积缩小至原来的一半，H2S的转化率增大
D.反应温度为200 ℃时，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态
答案　B
解析　由图可知，升高温度，H2S的平衡转化率减小，说明平衡逆向移动，该反应为放热反应，平衡常数随着温度的升高而减小，则平衡常数：Ka>Kc，A错误；b点H2S的转化率小于平衡转化率，说明此时反应还没有达到平衡，则正反应速率：va2.(2025·长沙模拟)二氧化碳加氢制甲醇过程中的主要反应如下(忽略其他副反应)：
反应①：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1=-184 kJ·mol-1
反应②：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH2=+41 kJ·mol-1
恒压下，按投料比n(CO2)∶n(H2)=1∶3充入密闭容器中，达到平衡时，测得各组分的物质的量分数随温度变化的曲线如图所示(Kp为压强平衡常数：用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。下列说法不正确的是(　　)
A.容器内混合气体的密度不再改变时已达平衡状态
B.若恒温恒容时，以n(CO2)∶n(H2)=5∶9投料，p起始=1.4p平衡，则反应平衡时CH3OH的物质的量分数为20%
C.250 ℃时，反应②的平衡常数Kp<1
D.图中X、Y分别代表CO、H2O
答案　D
解析　根据热化学方程式可知，反应混合物都是气体，混合气体总质量不变，反应①是气体分子数减少的反应，反应②的反应前后气体分子数不变，在恒压条件下反应未达到平衡前，气体总物质的量变化导致体积变化，则气体的密度就会发生变化，故气体密度不再改变可说明反应达到了平衡状态，A正确；恒温恒容时，气体的压强比等于气体的物质的量比，若起始时n(CO2)=5 mol，n(H2)=9 mol，则n(起始)=5 mol+9 mol=14 mol，反应平衡时气体的总物质的量为n(平衡)==10 mol，气体物质的量减少了4 mol，根据反应①的热化学方程式可知，每生成1 mol CH3OH，气体减少2 mol，现在反应减少了4 mol，故生成CH3OH的物质的量是 2 mol，则CH3OH物质的量分数=×100%=20%，B正确；根据热化学方程式：反应①是放热反应、反应②是吸热反应，升高温度，会导致反应①平衡逆向移动、反应②平衡正向移动，使CO的含量增大，故曲线X表示CO，平衡移动使CH3OH、H2O的含量减少，其表示的曲线应该是下降趋势，且CH3OH减少的更多，故曲线Y表示CH3OH，曲线Z表示H2O，反应②的平衡常数Kp=，由图可知250 ℃时CO、H2O的物质的量含量较少，CO2、H2的物质的量含量较大，故压强平衡常数Kp<1，C正确、D错误。
3.(2025·四川宜宾模拟)一定条件下，将H2和N2按物质的量之比为3∶1充入密闭容器中发生反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。测得不同压强下，达到化学平衡时氨的物质的量分数()随温度变化如图：
下列说法错误的是(　　)
A.压强：p1<20 MPa
B.反应速率：bC.a点时，N2的转化率约为33%
D.虚线表示p1条件下充入He后的图像
答案　D
解析　合成氨反应为气体分子数减小的反应，其他条件相同时，增大压强，反应正向进行，平衡时氨的物质的量分数增大，可知压强：p1<20 MPa，A正确；a点温度高，压强大，反应速率快，反应速率：bN2(g)+3H2(g)2NH3(g)
起始/mol　　　1　　3　　　　0
变化/mol　　　x　　3x　　　　2x
平衡/mol　　　1-x　3-3x　　　2x
=0.2，x≈0.33，N2的转化率约为33%，C正确；若p1条件下充入He，即恒压条件下充入非反应气体，等效于减压，减压N2(g)+3H2(g)2NH3(g)平衡逆向移动，平衡时氨的物质的量比同温时不通入He更小，D错误。
4.(2025·全国模拟预测)研究发现NH3可除去硝酸尾气中的NO，二者可发生反应：4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g)(在任意温度下均可自发进行)。当NH3与NO的物质的量之比分别为1∶3、3∶1、4∶1时，反应相同时间，NO脱除率随温度变化的曲线如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.该反应的ΔH<0，ΔS>0
B.曲线c对应的NH3与NO的物质的量之比为4∶1
C.由图像可知，工业上用NH3脱除NO时宜选择900 ℃
D.1 200 ℃后NO的脱除率升高的原因可能是NO发生了分解
答案　B
解析　该反应为气体分子数增大的反应，则ΔS>0，又因其在任意温度下均可自发进行，即在任意温度下ΔH-TΔS<0，则该反应的ΔH<0，A正确；NH3与NO的物质的量之比越大，反应相同时间，NO脱除率越大，故曲线c对应的NH3与NO的物质的量之比为1∶3，B错误；900 ℃之前，随温度升高，反应速率逐渐加快，NO脱除率升高，900~1 200 ℃，随温度升高，NO脱除率降低，可能是因为催化剂活性降低，反应速率减慢，也可能是因为反应达到平衡，温度升高，平衡逆向移动，NO的脱除率下降，故工业上用NH3脱除NO时宜选择900 ℃，C正确；900~1 200 ℃，随温度升高，NO脱除率降低，1 200 ℃之后NO的脱除率升高，而该反应的ΔH<0，温度升高，平衡逆向移动，平衡时NO的脱除率应该下降，则1 200 ℃后NO的脱除率升高的原因可能是NO发生了分解或发生了其他副反应，D正确。
5.(2024·成都模拟预测)在体积为1 L的恒容容器中，用CO2和H2合成甲醇：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH。相同时间内不同的温度下，将1 mol CO2和3 mol H2置于反应器中反应，测定CH3OH的产率与温度的关系如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.该反应的ΔH>0
B.图中P点：v正>v逆
C.Q点，CO2的体积分数[φ(CO2)]与H2O的体积分数[φ(H2O)]存在关系：4φ(CO2)+2φ(H2O)=1
D.520 K下，X点所对应甲醇的产率为50%，则平衡常数K=
答案　A
解析　已知随着温度的升高，反应速率加快，反应达到平衡时时间会缩短，故最高点左边，反应均未达到平衡，最高点右边曲线表示反应均处于平衡状态，即升高温度甲醇的产率降低，说明该反应为放热反应，即ΔH<0，故A错误；由分析可知，P点处未达到平衡状态，此时正反应速率较大，即v正>v逆，故B正确；设Q点时CO2的变化量为x mol，列三段式有
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
初始/mol　　　　1　　　3　　　　　0　　　　0
变化/mol　　　　x　　　3x　　　　　x　　　　x
平衡/mol　　　　1-x　　3-3x　　　　x　　　　x，
平衡时气体总物质的量为(4-2x) mol，相同条件下，物质的量与体积成正比，则4φ(CO2)+2φ(H2O)=4×+2×==1，故C正确；X点为平衡状态，理论上可以得到1 mol甲醇，甲醇产率为50%，实际得到0.5 mol甲醇，列三段式有
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
初始/mol　　　　1　　　3　　　　　0　　　　0
变化/mol　　　　0.5　　1.5　　　　0.5　　　　0.5
平衡/mol　　　　0.5　　1.5　　　　0.5　　　　0.5，
容器体积为1 L，故平衡常数K==，故D正确。微题型97　化学平衡常数的计算
(1~4题，每小题3分，共12分)
1.已知反应①：CO(g)+CuO(s)CO2(g)+Cu(s)和反应②：H2(g)+CuO(s)Cu(s)+H2O(g)在相同的某温度下的平衡常数分别为K1和K2，该温度下反应③：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常数为K。则下列说法正确的是(　　)
A.反应①的平衡常数K1=
B.反应③的平衡常数K=
C.对于反应③，恒容时，升高温度，H2浓度减小，则该反应的焓变为正值
D.对于反应③，恒温恒容时，增大压强，H2浓度一定增大
2.乙酸甲酯催化醇解反应可制备甲醇和乙酸己酯，其化学方程式为CH3COOCH3(l)+C6H13OH(l)CH3COOC6H13+CH3OH。
已知v正=k正·x·x，v逆=k逆·x·x，其中v正、v逆为正、逆反应速率，k正、k逆为速率常数，x为各组分的物质的量分数。
反应开始时，己醇和乙酸甲酯按物质的量之比1∶1投料，测得348 K、343 K、338 K三个温度下乙酸甲酯转化率(α)随时间(t)的变化关系如图所示，下列说法错误的是(　　)
A.该醇解反应的ΔH>0
B.A、B、C、D四点中，v正最大的是A点，v逆最大的是D点
C.曲线①②③中，k正-k逆值最大的曲线是①
D.348 K时，以物质的量分数表示的化学平衡常数Kx≈3.16
3.5 mL 0.1 mol·L-1KI溶液与1 mL 0.1 mol·L-1FeCl3溶液发生反应：2Fe3+(aq)+2I-(aq)2Fe2+(aq)+I2(aq)，达到平衡。下列说法不正确的是(　　)
A.加入苯，振荡，平衡正向移动
B.经苯2次萃取分离后，在水溶液中加入KSCN，溶液呈红色，表明该化学反应存在限度
C.加入FeSO4固体，平衡逆向移动
D.该反应的平衡常数K=
4.一定温度下，向容积为2 L的恒容密闭容器中通入一定量N2O4，发生反应：N2O4(g)2NO2(g)　ΔH>0，反应起始时容器内气体的总压强为p，体系中各组分的物质的量随时间(t)的变化如表。
t/s 0 20 40 60 80
n(N2O4)/mol 0.100 0.062 0.048 0.040 0.040
n(NO2)/mol 0 0.076 0.104 0.120 0.120
下列说法正确的是(　　)
A.20~60 s内，NO2的平均反应速率v=1.1×10-3 mol·L-1·s-1
B.N2O4的平衡转化率为40%
C.该温度下，反应的压强平衡常数Kp=p
D.80 s时，再充入0.03 mol NO2、0.01 mol N2O4，平衡逆向移动
5.(6分)汽车尾气是造成雾霾天气的重要原因之一，尾气中的主要污染物为CxHy、NO、CO、SO2及固体颗粒物等。活性炭可用于处理汽车尾气中的NO，在容积为1 L的恒容密闭容器中加入 0.100 0 mol NO 和2.030 mol固体活性炭，生成A、B两种气体，在不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量以及容器内压强如下表：
温度/℃ 活性炭/mol NO/mol A/mol B/mol p/MPa
200 2.000 0.040 0 0.030 0 0.030 0 3.93
335 2.005 0.050 0 0.025 0 0.025 0 p
根据上表数据，写出容器中发生反应的化学方程式：　　　　　　　　　　　　，判断p　　　　(填“>”“<”或“=”)3.93 MPa。计算反应体系在200 ℃时的压强平衡常数Kp=　　　　(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×体积分数)。
6.(12分)一定条件下，向某密闭容器中通入4 mol的丁烷，控制适当条件使其发生如下反应：
C4H10(g)C2H4(g)+C2H6(g)　ΔH，测得丁烷的平衡转化率随温度、压强的变化如图所示：
(1)X表示　　　(填“温度”或“压强”)，Y1　　　(填“>”或“<”，下同)Y2，该反应的ΔH　　　0。
(2)A点对应的压强为a kPa，若反应从开始到恰好达到平衡状态所用时间为5 min，则v(C4H10)=　　　　　　kPa·min-1，此温度下平衡常数Kp=　　　　　　　　，A、B、C三点对应的平衡常数Kp(A)、Kp(B)、Kp(C)的大小关系为　　　　　　(Kp为用分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。
微题型97　化学平衡常数的计算
(1~4题，每小题3分，共12分)
1.已知反应①：CO(g)+CuO(s)CO2(g)+Cu(s)和反应②：H2(g)+CuO(s)Cu(s)+H2O(g)在相同的某温度下的平衡常数分别为K1和K2，该温度下反应③：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常数为K。则下列说法正确的是(　　)
A.反应①的平衡常数K1=
B.反应③的平衡常数K=
C.对于反应③，恒容时，升高温度，H2浓度减小，则该反应的焓变为正值
D.对于反应③，恒温恒容时，增大压强，H2浓度一定增大
答案　B
解析　固体不能出现在平衡常数表达式中，A错误；由于反应③=反应①-反应②，因此平衡常数K=，B正确；对于反应③，升高温度，H2浓度减小，即平衡左移，正反应为放热反应，因此ΔH<0，C错误；对于反应③，在恒温恒容时，增大压强，若充入惰性气体，则平衡不移动，H2的浓度不变，D错误。
2.乙酸甲酯催化醇解反应可制备甲醇和乙酸己酯，其化学方程式为CH3COOCH3(l)+C6H13OH(l)CH3COOC6H13+CH3OH。
已知v正=k正·x·x，v逆=k逆·x·x，其中v正、v逆为正、逆反应速率，k正、k逆为速率常数，x为各组分的物质的量分数。
反应开始时，己醇和乙酸甲酯按物质的量之比1∶1投料，测得348 K、343 K、338 K三个温度下乙酸甲酯转化率(α)随时间(t)的变化关系如图所示，下列说法错误的是(　　)
A.该醇解反应的ΔH>0
B.A、B、C、D四点中，v正最大的是A点，v逆最大的是D点
C.曲线①②③中，k正-k逆值最大的曲线是①
D.348 K时，以物质的量分数表示的化学平衡常数Kx≈3.16
答案　B
解析　根据图像可知，曲线①的反应速率最快，说明温度最高，即曲线①对应温度为348 K，曲线②对应温度为343 K，曲线③对应温度为338 K，温度越高，乙酸甲酯的转化率越大，说明该反应的正反应为吸热反应，即ΔH>0，故A正确；温度越高，反应速率越快，速率最大的点应在曲线①上寻找，根据图像可知，A点反应向正反应方向进行，C点为平衡点，随着反应进行，v正逐渐减小，v逆逐渐增大，因此四点中，v正最大的点是A点，v逆最大的点是C点，故B错误；k正、k逆是温度的函数，该反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，k正受温度的影响较大，因此升高温度，k正增大程度大于k逆，即k正-k逆的值最大的是曲线①，故C正确；令乙酸甲酯的物质的量为1 mol，C6H13OH的物质的量为1 mol，则达到平衡时，消耗乙酸甲酯、C6H13OH的物质的量均为1 mol×64%=0.64 mol，则生成CH3COOC6H13和甲醇的物质的量为0.64 mol，Kx=≈3.16，故D正确。
3.5 mL 0.1 mol·L-1KI溶液与1 mL 0.1 mol·L-1FeCl3溶液发生反应：2Fe3+(aq)+2I-(aq)2Fe2+(aq)+I2(aq)，达到平衡。下列说法不正确的是(　　)
A.加入苯，振荡，平衡正向移动
B.经苯2次萃取分离后，在水溶液中加入KSCN，溶液呈红色，表明该化学反应存在限度
C.加入FeSO4固体，平衡逆向移动
D.该反应的平衡常数K=
答案　D
解析　加入苯，振荡，苯将I2萃取到苯层，水溶液中c(I2)减小，平衡正向移动，A正确；将5 mL 0.1 mol·L-1KI溶液与1 mL 0.1 mol·L-1FeCl3溶液混合，参与反应的Fe3+与I-物质的量之比为1∶1，反应后I-过量，经苯2次萃取分离后，在水溶液中加入KSCN，溶液呈红色，说明水溶液中仍含有Fe3+，即Fe3+没有完全消耗，表明该化学反应存在限度，B正确；加入FeSO4固体，FeSO4溶于水电离出Fe2+，c(Fe2+)增大，平衡逆向移动，C正确。
4.一定温度下，向容积为2 L的恒容密闭容器中通入一定量N2O4，发生反应：N2O4(g)2NO2(g)　ΔH>0，反应起始时容器内气体的总压强为p，体系中各组分的物质的量随时间(t)的变化如表。
t/s 0 20 40 60 80
n(N2O4)/mol 0.100 0.062 0.048 0.040 0.040
n(NO2)/mol 0 0.076 0.104 0.120 0.120
下列说法正确的是(　　)
A.20~60 s内，NO2的平均反应速率v=1.1×10-3 mol·L-1·s-1
B.N2O4的平衡转化率为40%
C.该温度下，反应的压强平衡常数Kp=p
D.80 s时，再充入0.03 mol NO2、0.01 mol N2O4，平衡逆向移动
答案　D
解析　20~60 s内，NO2物质的量改变量为0.044 mol，则NO2平均反应速率v==5.5×10-4mol·L-1·s-1，故A错误；平衡时N2O4的物质的量为0.040 mol，则消耗的N2O4的物质的量为0.06 mol，N2O4的平衡转化率为α(N2O4)=×100%=60%，故B错误；平衡时N2O4的物质的量为0.040 mol，NO2的物质的量为0.120 mol，总的气体物质的量为0.160 mol，根据已知条件，得到平衡时气体总压强为1.6p，平衡时，p(NO2)=1.2p，p(N2O4)=0.4p，反应的压强平衡常数Kp===3.6p，故C错误；平衡时平衡常数K===0.18，再充入0.03 mol NO2、0.01 mol N2O4，此时Q==0.225>K，则平衡逆向移动，故D正确。
5.(6分)汽车尾气是造成雾霾天气的重要原因之一，尾气中的主要污染物为CxHy、NO、CO、SO2及固体颗粒物等。活性炭可用于处理汽车尾气中的NO，在容积为1 L的恒容密闭容器中加入 0.100 0 mol NO 和2.030 mol固体活性炭，生成A、B两种气体，在不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量以及容器内压强如下表：
温度/℃ 活性炭/mol NO/mol A/mol B/mol p/MPa
200 2.000 0.040 0 0.030 0 0.030 0 3.93
335 2.005 0.050 0 0.025 0 0.025 0 p
根据上表数据，写出容器中发生反应的化学方程式：　　　　　　　　　　　　，判断p　　　　(填“>”“<”或“=”)3.93 MPa。计算反应体系在200 ℃时的压强平衡常数Kp=　　　　(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×体积分数)。
答案　C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)　>　
解析　1 L恒容密闭容器中加入0.100 0 mol NO和2.030 mol固体活性炭，生成A、B两种气体，从不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量以及容器内压强数据可以看出：|Δn(C)|∶|Δn(NO)|∶|Δn(A)|∶|Δn(B)|=1∶2∶1∶1，所以可以推断出生成的A、B两种气体分别为N2和CO2，反应的化学方程式为C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)。该反应的压强平衡常数Kp=，容器的容积为1 L，平衡分压之比等于平衡浓度之比，代入表中数据计算得Kp=。
6.(12分)一定条件下，向某密闭容器中通入4 mol的丁烷，控制适当条件使其发生如下反应：
C4H10(g)C2H4(g)+C2H6(g)　ΔH，测得丁烷的平衡转化率随温度、压强的变化如图所示：
(1)X表示　　　(填“温度”或“压强”)，Y1　　　(填“>”或“<”，下同)Y2，该反应的ΔH　　　0。
(2)A点对应的压强为a kPa，若反应从开始到恰好达到平衡状态所用时间为5 min，则v(C4H10)=　　　　　　kPa·min-1，此温度下平衡常数Kp=　　　　　　　　，A、B、C三点对应的平衡常数Kp(A)、Kp(B)、Kp(C)的大小关系为　　　　　　(Kp为用分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。
答案　(1)温度　<　>　(2)(或0.075a)
(或0.562 5a) kPa　Kp(C)>Kp(A)=Kp(B)
解析　(2)A点对应的压强为a kPa，若反应从开始到恰好达到平衡状态所用时间为5 min，列出三段式：
C4H10(g)C2H4(g)+C2H6(g)
起始量/mol　　　4　　　　　0　　　　0
变化量/mol　　　2.4　　　　2.4　　　2.4
平衡量/mol　　　1.6　　　　2.4　　　2.4
同温同压下：= ，即=，可得p始=0.625a kPa，平衡时丁烷的分压为×a kPa=0.25a kPa，则v(C4H10)= kPa·min-1=0.075a kPa·min-1；同理计算出乙烯、乙烷的分压都为×a kPa=0.375a kPa，则此温度下平衡常数Kp==0.562 5a kPa；A点和B点处于同一温度下，则Kp(A)=Kp(B)，C点温度高于A点和B点，该反应正反应为吸热反应，温度升高，Kp增大，则 Kp(C)>Kp(A)=Kp(B)。微题型98　多曲线图中“点、线”含义分析
1.(4分)(2025·福建三明模拟)丙烯是一种重要的化工原料，由丙烷制丙烯的传统工艺有以下两种：
反应Ⅰ(直接脱氢)：C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)　ΔH1
反应Ⅱ(氧化脱氢)：C3H8(g)+O2(g)C3H6(g)+H2O(g)　ΔH2=-118 kJ·mol-1
温度为T时，在刚性密闭容器中按分压比p(C3H8)∶p(O2)∶p(Ar)=2∶1∶17通入混合气体，除发生反应Ⅰ、Ⅱ外，还发生了生成CO2的副反应。各组分气体的分压随时间变化的关系如图所示(Ar的分压曲线未标出)，反应一段时间后，C3H8和O2的消耗速率比小于2∶1的原因为　　　　　　　　　；其中表示H2分压的曲线为　　　　　　　(填字母)。
2.(6分，每空3分)(2026·柳州模拟)CO2催化加氢合成乙烯涉及的反应如下：
主反应：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)　ΔH1<0
副反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH2>0
恒定压强为p MPa，n(CO2)∶n(H2)=1∶3，在不同的催化剂(M、N)下发生上述反应，测得CO2的转化率、C2H4的选择性(C2H4的选择性=×100%)在相同时间随温度的变化如图所示：
已知800 K时X点已达平衡状态。
(1)Y点的v正(CO2)　　　　(填“>”“<”或“=”)v逆(CO2)。
(2)500~800 K之间，乙烯的选择性随温度变化的原因是　　　 　　　　。
3.(10分)(2026·山东聊城模拟)CO2的利用是实现“碳达峰、碳中和”目标的关键技术之一，逆水煤气转换反应具有实现CO2高效转化为CO的巨大潜力。发生的主要反应：
反应1(逆水煤气变换)：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH1=+42.1 kJ·mol-1
反应2(CO2甲烷化)：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)　ΔH2=-166 kJ·mol-1
反应3(CO甲烷化)：CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)　ΔH3=-208.1 kJ·mol-1
恒容条件下，加入催化剂(β Mo2C/SiO2)、1 mol CO2和2 mol H2。在不同的温度下进行反应，平衡时各物种的物质的量分数如图所示。曲线　　　　　(填“a”“b”“c”或“d”)表示CO的平衡物质的量分数随温度变化，随温度升高，曲线a先下降的原因是　　　　 　　， 后上升的原因是　　　 　　　。
微题型98　多曲线图中“点、线”含义分析
1.(4分)(2025·福建三明模拟)丙烯是一种重要的化工原料，由丙烷制丙烯的传统工艺有以下两种：
反应Ⅰ(直接脱氢)：C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)　ΔH1
反应Ⅱ(氧化脱氢)：C3H8(g)+O2(g)C3H6(g)+H2O(g)　ΔH2=-118 kJ·mol-1
温度为T时，在刚性密闭容器中按分压比p(C3H8)∶p(O2)∶p(Ar)=2∶1∶17通入混合气体，除发生反应Ⅰ、Ⅱ外，还发生了生成CO2的副反应。各组分气体的分压随时间变化的关系如图所示(Ar的分压曲线未标出)，反应一段时间后，C3H8和O2的消耗速率比小于2∶1的原因为　　　　　　　　　；其中表示H2分压的曲线为　　　　　　　(填字母)。
答案　H2和C3H6消耗O2　e
2.(6分，每空3分)(2026·柳州模拟)CO2催化加氢合成乙烯涉及的反应如下：
主反应：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)　ΔH1<0
副反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH2>0
恒定压强为p MPa，n(CO2)∶n(H2)=1∶3，在不同的催化剂(M、N)下发生上述反应，测得CO2的转化率、C2H4的选择性(C2H4的选择性=×100%)在相同时间随温度的变化如图所示：
已知800 K时X点已达平衡状态。
(1)Y点的v正(CO2)　　　　(填“>”“<”或“=”)v逆(CO2)。
(2)500~800 K之间，乙烯的选择性随温度变化的原因是　　　 　　　　。
答案　(1)>　(2)随着温度升高，催化剂的活性下降(或者随着温度的升高，以副反应为主)
解析　(1)根据使用不同催化剂M、N条件下CO2的转化率的曲线可知，800 K时，X点已达化学平衡状态，Y点CO2的转化率小于X点，因此Y点未达到平衡状态，仍需正向移动才能达平衡，故Y点：v正(CO2)>v逆(CO2)。
3.(10分)(2026·山东聊城模拟)CO2的利用是实现“碳达峰、碳中和”目标的关键技术之一，逆水煤气转换反应具有实现CO2高效转化为CO的巨大潜力。发生的主要反应：
反应1(逆水煤气变换)：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH1=+42.1 kJ·mol-1
反应2(CO2甲烷化)：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)　ΔH2=-166 kJ·mol-1
反应3(CO甲烷化)：CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)　ΔH3=-208.1 kJ·mol-1
恒容条件下，加入催化剂(β Mo2C/SiO2)、1 mol CO2和2 mol H2。在不同的温度下进行反应，平衡时各物种的物质的量分数如图所示。曲线　　　　　(填“a”“b”“c”或“d”)表示CO的平衡物质的量分数随温度变化，随温度升高，曲线a先下降的原因是　　　　 　　， 后上升的原因是　　　 　　　。
答案　d　随温度升高，由于反应2和反应3都是放热反应且占主导，平衡向左移动，H2O的含量减小　当温度继续升高超过650 ℃后，反应1为吸热反应开始占主导作用，平衡向右移动，H2O的含量又开始升高
解析　根据反应1：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH1=+42.1 kJ·mol-1、反应2：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)　ΔH2=-166 kJ·mol-1、反应3：CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)　ΔH3=-208.1 kJ·mol-1，在温度200 ℃达到平衡时，根据CH4物质的量分数可知主要发生反应2，CO含量几乎为0，生成物中有n(CH4)∶n(H2O)=1∶2，则可得到曲线a为H2O、剩余的CO2含量与CH4差不多，则曲线b为CO2，当升高温度，反应2和反应3平衡都向左移动，开始生成H2和CO，根据反应比可知H2生成的量比CO多，则曲线c为H2、曲线d为CO。微题型99　废气中CO2合成原料气反应的选择与调控
1.(16分)为实现“双碳”目标，采用甲烷 水蒸气重整和甲烷 二氧化碳干气重整工艺制备的富氢还原气体冶炼钢铁是减少CO2排放的重要途径之一，涉及如下反应：
反应ⅰ：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)　ΔH1=+206.2 kJ· mol-1
反应ⅱ：CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)　ΔH2=+165.0 kJ· mol-1
反应ⅲ：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)　ΔH3=+247.4 kJ· mol-1
(1)CO(g)将H2O(g)还原为H2(g)的热化学方程式为　　　　。
(2)反应ⅰ中，减小压强，CH4的平衡转化率　　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)，原因是　　　　　。
(3)如图所示的图像可以方便地进行有关计算，其中为纵坐标，为横坐标(nH、nC、nO分别指H原子、C原子、O原子的物质的量)。
①图中曲线L1是反应物为CH4和H2O(g)的变化曲线，当反应物只有CH4时，坐标为(0，4)；当反应物中CH4和H2O(g)的物质的量之比为1∶3时，坐标为(3，10)。在图中画出反应物为CH4和CO2的变化曲线L2。
②T1 ℃时，A点为向2 L恒温恒容密闭容器中充入6 mol CH4和一定量的H2O(g)，只发生反应ⅱ，达到平衡时，测得p(H2)=p(CH4)，则CH4的平衡转化率为　　　　，反应ⅱ在T1 ℃时的平衡常数K=　　　　(保留1位小数)。实验测得反应ⅱ的v正=k正·c(CH4)·c2(H2O)，v逆=k逆·c(CO2)·c4(H2)，k正、k逆为速率常数，只与温度有关。当温度为T2 ℃时，测得k正=80 k逆，则T2　　　　(填“大于”或“小于”)T1，理由是　　　　 　　　　。
2.(14分)(2025·重庆高三上期中)在催化剂作用下可将温室气体CO2加氢制甲醇，再通过甲醇制备燃料和化工原料等，是解决能源问题与实现双碳目标的主要技术之一。
Ⅰ.通过以下反应可获得新型能源二甲醚。
①CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH1=+41 kJ·mol-1
②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH2=-49 kJ·mol-1
③2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)　ΔH3=-37 kJ·mol-1
(1)反应2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)的ΔH=　　　　　 kJ·mol-1。
(2)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浓度，反应①②的正反应速率都增大
B.移去部分CH3OH(g)，反应②③的平衡均向右移动
C.加入反应①的催化剂，可提高CO2的平衡转化率
D.降低反应温度，反应①②③的正、逆反应速率都减小
Ⅱ.在5.0 MPa下，将5 mol CO2和16 mol H2在催化剂作用下仅发生上述反应①和②，平衡时CH3OH和选择性S[S(CH3OH或CO)=×100%]及CO2的转化率α随温度的变化如图所示。
(3)表示平衡时CO2的转化率的曲线是　　　　　(填“x”“y”或“z”)，CO2转化率随温度改变呈现该曲线变化的原因：　　　　　。
(4)250 ℃时，平衡体系共有0.5 mol CH3OH，则CO2的平衡转化率=　　　　　，反应②的Kp=　　　　　 MPa-2(Kp为用分压表示的平衡常数，气体的分压=总压×该气体的物质的量分数，列计算式)。
(5)p、q两点反应②的正反应速率大小：v正(p)　　　　　(填“>”“=”或“<”)v正(q)。
微题型99　废气中CO2合成原料气反应的选择与调控
1.(16分)为实现“双碳”目标，采用甲烷 水蒸气重整和甲烷 二氧化碳干气重整工艺制备的富氢还原气体冶炼钢铁是减少CO2排放的重要途径之一，涉及如下反应：
反应ⅰ：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)　ΔH1=+206.2 kJ· mol-1
反应ⅱ：CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)　ΔH2=+165.0 kJ· mol-1
反应ⅲ：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)　ΔH3=+247.4 kJ· mol-1
(1)CO(g)将H2O(g)还原为H2(g)的热化学方程式为　　　　。
(2)反应ⅰ中，减小压强，CH4的平衡转化率　　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)，原因是　　　　　。
(3)如图所示的图像可以方便地进行有关计算，其中为纵坐标，为横坐标(nH、nC、nO分别指H原子、C原子、O原子的物质的量)。
①图中曲线L1是反应物为CH4和H2O(g)的变化曲线，当反应物只有CH4时，坐标为(0，4)；当反应物中CH4和H2O(g)的物质的量之比为1∶3时，坐标为(3，10)。在图中画出反应物为CH4和CO2的变化曲线L2。
②T1 ℃时，A点为向2 L恒温恒容密闭容器中充入6 mol CH4和一定量的H2O(g)，只发生反应ⅱ，达到平衡时，测得p(H2)=p(CH4)，则CH4的平衡转化率为　　　　，反应ⅱ在T1 ℃时的平衡常数K=　　　　(保留1位小数)。实验测得反应ⅱ的v正=k正·c(CH4)·c2(H2O)，v逆=k逆·c(CO2)·c4(H2)，k正、k逆为速率常数，只与温度有关。当温度为T2 ℃时，测得k正=80 k逆，则T2　　　　(填“大于”或“小于”)T1，理由是　　　　 　　　　。
答案　(1)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH=-41.2 kJ· mol-1
(2)增大　该反应为气体分子数增多的反应，减小压强，平衡向正反应方向移动，CH4的平衡转化率增大
(3)①
②20%　92.2　小于　反应ⅱ达到平衡时v正=v逆，即k正·c(CH4)·c2(H2O)=k逆·c(CO2)·c4(H2)，则有==K(T2)=80解析　(1)根据盖斯定律，反应ⅱ-反应ⅰ可得CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH=ΔH2-ΔH1=(165.0-206.2) kJ·mol-1=-41.2 kJ·mol-1。
(3)①图中曲线L1是反应物为CH4和H2O(g)的变化曲线，当反应物只有CH4时，坐标为(0，4)即=4，=0；当反应物中CH4和H2O(g)的物质的量之比为1∶3时，坐标为(3，10)，==10，=3；若反应物为CH4和CO2，当反应物只有CH4时，坐标仍为(0，4)，当反应物只有CO2时，坐标为(2， 0)，由此可画出变化曲线。
②T1 ℃时，A点为=5，=0.5，即CH4和H2O的物质的量之比为2∶1，则充入的H2O(g)为3 mol，只发生反应ⅱ，设CH4转化的物质的量为x mol，根据三段式分析：
CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)
起始量/mol　　　6　　　3　　　　　0　　　0
转化量/mol　　　x　　　2x　　　　　x　　　4x
平衡量/mol　　　6-x　　3-2x　　　　x　　　4x，
达到平衡时，测得p(H2)=p(CH4)即n(H2)=n(CH4)即6-x=4x，解得x=1.2，则CH4的平衡转化率为×100%=20%，反应ⅱ在T1 ℃时的平衡常数K==≈92.2。
2.(14分)(2025·重庆高三上期中)在催化剂作用下可将温室气体CO2加氢制甲醇，再通过甲醇制备燃料和化工原料等，是解决能源问题与实现双碳目标的主要技术之一。
Ⅰ.通过以下反应可获得新型能源二甲醚。
①CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH1=+41 kJ·mol-1
②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH2=-49 kJ·mol-1
③2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)　ΔH3=-37 kJ·mol-1
(1)反应2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)的ΔH=　　　　　 kJ·mol-1。
(2)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浓度，反应①②的正反应速率都增大
B.移去部分CH3OH(g)，反应②③的平衡均向右移动
C.加入反应①的催化剂，可提高CO2的平衡转化率
D.降低反应温度，反应①②③的正、逆反应速率都减小
Ⅱ.在5.0 MPa下，将5 mol CO2和16 mol H2在催化剂作用下仅发生上述反应①和②，平衡时CH3OH和选择性S[S(CH3OH或CO)=×100%]及CO2的转化率α随温度的变化如图所示。
(3)表示平衡时CO2的转化率的曲线是　　　　　(填“x”“y”或“z”)，CO2转化率随温度改变呈现该曲线变化的原因：　　　　　。
(4)250 ℃时，平衡体系共有0.5 mol CH3OH，则CO2的平衡转化率=　　　　　，反应②的Kp=　　　　　 MPa-2(Kp为用分压表示的平衡常数，气体的分压=总压×该气体的物质的量分数，列计算式)。
(5)p、q两点反应②的正反应速率大小：v正(p)　　　　　(填“>”“=”或“<”)v正(q)。
答案　(1)-217　(2)AD　(3)z　反应①为吸热反应，反应②为放热反应，温度低于250 ℃时，以反应②为主，随温度升高，平衡逆向移动，CO2的转化率降低；温度高于250 ℃时，以反应①为主，随温度升高，平衡正向移动，CO2的转化率升高
(4)20%　　(5)<
解析　(1)根据盖斯定律，反应2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)的ΔH=ΔH3-ΔH1×2+ΔH2×2= kJ·mol-1=-217 kJ·mol-1。
(2)增大CO2的浓度，反应①和②反应物浓度增大，所以①②的正反应速率都增大，A正确；移去部分CH3OH(g)，反应②的平衡向右移动，反应③的平衡向左移动，B错误；加入反应①的催化剂，平衡不移动，C错误；降低反应温度，平衡会移动，同时会导致反应①②③的正、逆反应速率都减小，D正确。
(3)反应①为吸热反应，随着温度升高，反应①平衡正向移动，导致CO的量增大，故y曲线代表CO的选择性。同时，反应②为放热反应，温度升高，反应②平衡逆移，甲醇含量降低，则x是甲醇选择性变化曲线，故曲线z表示的是二氧化碳的转化率。
(4)250 ℃时，平衡体系共有0.5 mol甲醇，结合图像可知，选择性S=50%。说明此时Δn(CO2)=1 mol，则其平衡转化率为×100%=20%。列出三段式：
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
转化/mol　　　0.5　　1.5　　　　0.5　　　0.5
CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
转化/mol　　　0.5　　0.5　　　0.5　　0.5
反应平衡以后，平衡体系中含有4 mol CO2、14 mol H2、1 mol H2O(g)、0.5 mol CO和0.5 mol CH3OH，即气体的总物质的量为20 mol，所以反应②的Kp= MPa-2。
(5)根据图像，p点甲醇选择性大于该温度下平衡状态时甲醇的选择性，平衡逆向移动，即p点的v逆>v平>v正、同理q点甲醇的选择性小于该温度下平衡状态时甲醇的选择性，平衡正向移动，q点：v正>v平>v逆，所以反应②的正反应速率大小：v正(p)1.(18分)(2026·郑州阶段练习)汽车尾气中的NO和CO可以在三元催化器作用下转化为N2和CO2。已知：
反应1：CO(g)+O2(g)CO2(g)　ΔH1=-283.0 kJ·mol-1
反应2：N2(g)+O2(g)2NO(g)　ΔH2=+180.0 kJ·mol-1
反应3：2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)　ΔH3
(1)计算ΔH3=　　　　　 kJ·mol-1。分析反应3自发进行可能性为　　　　　(填字母)。
A.自发 B.非自发
C.高温自发 D.低温自发
已知反应3的净反应速率v=v正-v逆=k正·c2(CO)·c2(NO)-k逆·c2(CO2)·c(N2)，其中k正、k逆分别为正、逆反应的速率常数(只与温度有关)。若改变温度后增大，则改变的条件为　　　　　(填“升高”或“降低”)温度。
(2)经研究发现，反应3需要CO和NO经吸附后在催化剂表面活性中心进行。向2 L恒容密闭体系中加入1 mol CO、一定量的某种催化剂，并按不同起始投料比m发生反应3，CO的平衡转化率与温度、起始投料比m的关系如图1所示。[图中起始投料比m=]
①图中a、b、c三点对应的平衡常数Ka、Kb、Kc相对大小关系是　　　　　。
②随着温度的升高，不同投料比下CO的平衡转化率趋于相近的原因为　　　　　。
(3)恒压密闭容器中充入2 mol CO和2 mol NO，在不同催化剂(甲、乙)作用下发生反应3，测得相同时间内NO的转化率如图2所示。
①图中a、b、c、d四点所对应的状态中一定未达平衡状态的有　　　　　(填字母)，曲线cd变化趋势的原因是　　　　　。
②(4分)一定温度下，若容器压强保持为p0，初始充入等物质的量的CO和NO，平衡时NO转化率为80%，则该温度下平衡常数Kp=　　　　　(用含p0的式子表示)。
2.(12分)(2025·上海模拟)治理大气中的H2S、SO2以及废水中的硫化物是环境保护的重要课题。加入固硫剂是一种有效的治理措施。生石灰是常用的固硫剂，固硫过程中涉及的部分反应如下：
①2CaO(s)+2SO2(g)+O2(g)2CaSO4(s)　ΔH1=-1 004 kJ·mol-1
②CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)　ΔH2=+219 kJ·mol-1
(1)CO的燃烧热为　　　　 kJ·mol-1(填字母)。
A.-566 B.-283 C.566 D.283
大气中H2S能通过高温下与CO2反应进行协同转化处理。反应原理为H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g)，工业中测得的产物中有S2、SO2、CO等副产物。
(2)在573 K下，向2 L恒容密闭容器中通入2 mol H2S和1 mol CO2，反应达到平衡后水蒸气的物质的量分数为0.2。
①上述条件下H2S的平衡转化率α=　　　%。
②在上述平衡体系中再加2 mol CO2(g)和2 mol H2O(g)，通过数据说明平衡移动的方向：　　　 　　。
(3)在不同温度下，向密闭容器甲、乙中分别充入2 mol H2S和1 mol CO2，它们分别在有水分子筛(只允许水分子透过)和无水分子筛条件下反应，测得的CO2(g)平衡转化率随温度变化关系如图所示。
①两个容器中使用了水分子筛的容器是　　　(填字母)。
A.甲 B.乙 C.甲、乙中任一个
②(4分)1 173 K以后平衡转化率变化的原因可能是　　　 　　　　。
3.(20分)(2025·厦门模拟)研究氮氧化物(NOx)的还原处理方法是环保领域的主要方向之一。回答下列问题：
(1)CO还原NO的反应机理及相对能量如图(TS表示过渡态)：
①反应过程中速率最慢的步骤的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。
②为提高NO的平衡转化率可采用的措施为　　　　(填字母)。
A.升高温度 B.增大压强
C.增大NO浓度 D.使用催化剂
(2)用H2还原NO的反应为2H2(g)+2NO(g)N2(g)+2H2O(g)　ΔH=-752 kJ·mol-1。为研究H2和NO的起始投料比对NO平衡转化率的影响，分别在不同温度下，向三个体积均为a L的刚性密闭容器中加入一定量H2和NO发生反应，实验结果如图。
①反应温度T1、T2、T3从大到小的关系为　　　　。
②T1温度下，充入H2、NO分别为3 mol、3 mol，容器内的压强为p Pa，反应进行到10 min时达平衡，0~10 min内N2的平均反应速率为　　　　 mol·L-1·min-1，H2的体积分数为　　　　%(保留3位有效数字)。
③该反应的正反应速率方程可表示为v正=k·cm(NO)·cn(H2)，T3温度下测得有关数据如下表：
NO/(mol·L-1) H2/(mol·L-1) v正/(mol·L-1·min-1)
1 1 4.14
1 4 16.56
2 1 16.56
则m=　　，n=　　。
(3)NH3还原NO的主反应为6NO(g)+4NH3(g)5N2(g)+6H2O(g)　ΔH=-1 807.0 kJ·mol-1
相同时间内测得选用不同催化剂的实验相关数据如图1、2所示：
①由图可知具有较高活性和选择性的催化剂为　　　　，反应合适的温度为　　　　。
②图1中100~300 ℃ NO转化率升高的原因为　　　　。
微题型100　脱硫、脱硝反应条件的优化
1.(18分)(2026·郑州阶段练习)汽车尾气中的NO和CO可以在三元催化器作用下转化为N2和CO2。已知：
反应1：CO(g)+O2(g)CO2(g)　ΔH1=-283.0 kJ·mol-1
反应2：N2(g)+O2(g)2NO(g)　ΔH2=+180.0 kJ·mol-1
反应3：2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)　ΔH3
(1)计算ΔH3=　　　　　 kJ·mol-1。分析反应3自发进行可能性为　　　　　(填字母)。
A.自发 B.非自发
C.高温自发 D.低温自发
已知反应3的净反应速率v=v正-v逆=k正·c2(CO)·c2(NO)-k逆·c2(CO2)·c(N2)，其中k正、k逆分别为正、逆反应的速率常数(只与温度有关)。若改变温度后增大，则改变的条件为　　　　　(填“升高”或“降低”)温度。
(2)经研究发现，反应3需要CO和NO经吸附后在催化剂表面活性中心进行。向2 L恒容密闭体系中加入1 mol CO、一定量的某种催化剂，并按不同起始投料比m发生反应3，CO的平衡转化率与温度、起始投料比m的关系如图1所示。[图中起始投料比m=]
①图中a、b、c三点对应的平衡常数Ka、Kb、Kc相对大小关系是　　　　　。
②随着温度的升高，不同投料比下CO的平衡转化率趋于相近的原因为　　　　　。
(3)恒压密闭容器中充入2 mol CO和2 mol NO，在不同催化剂(甲、乙)作用下发生反应3，测得相同时间内NO的转化率如图2所示。
①图中a、b、c、d四点所对应的状态中一定未达平衡状态的有　　　　　(填字母)，曲线cd变化趋势的原因是　　　　　。
②(4分)一定温度下，若容器压强保持为p0，初始充入等物质的量的CO和NO，平衡时NO转化率为80%，则该温度下平衡常数Kp=　　　　　(用含p0的式子表示)。
答案　(1)-746　D　降低
(2)①Ka>Kb=Kc　②温度较高时，温度变化对平衡移动的影响大于浓度变化对平衡的影响
(3)①acd　温度高于400 ℃，催化剂乙活性降低或失活，反应速率降低　②
解析　(1)根据盖斯定律，2×反应1-反应2可得：2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)　ΔH3=(-283×2-180) kJ·mol-1=-746 kJ·mol-1。反应3的ΔH和ΔS均小于零，故在低温下能自发进行。可逆反应达到平衡时，v正=v逆，即k正·c2(CO)·c2(NO)=k逆·c2(CO2)·c(N2)，则K==，对于放热反应：2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)，增大，平衡正移，应该是温度降低的结果。
(2)①已知温度不变，同一反应的化学平衡常数不变，由图1可知，TaKb=Kc。
(3)①由于该反应放热，温度升高，NO平衡转化率降低，a到b NO转化率升高，故a一定未平衡，由于催化剂不能改变平衡转化率，c、d两点与催化剂甲转化率不同，因此c、d也不是平衡状态，而c到d转化率下降只能是因为速率减小，故原因可能为400 ℃以上时，随温度升高，催化剂乙活性减弱或失活。
②
2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)
起始/mol　　　　　1　　　1　　　　　0　　0
变化/mol　　　　　0.8　　0.8　　　　0.4　　0.8
平衡/mol　　　　　0.2　　0.2　　　　0.4　　0.8
物质的量分数　　　　　　　　　　　　　　
Kp==。
2.(12分)(2025·上海模拟)治理大气中的H2S、SO2以及废水中的硫化物是环境保护的重要课题。加入固硫剂是一种有效的治理措施。生石灰是常用的固硫剂，固硫过程中涉及的部分反应如下：
①2CaO(s)+2SO2(g)+O2(g)2CaSO4(s)　ΔH1=-1 004 kJ·mol-1
②CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)　ΔH2=+219 kJ·mol-1
(1)CO的燃烧热为　　　　 kJ·mol-1(填字母)。
A.-566 B.-283 C.566 D.283
大气中H2S能通过高温下与CO2反应进行协同转化处理。反应原理为H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g)，工业中测得的产物中有S2、SO2、CO等副产物。
(2)在573 K下，向2 L恒容密闭容器中通入2 mol H2S和1 mol CO2，反应达到平衡后水蒸气的物质的量分数为0.2。
①上述条件下H2S的平衡转化率α=　　　%。
②在上述平衡体系中再加2 mol CO2(g)和2 mol H2O(g)，通过数据说明平衡移动的方向：　　　 　　。
(3)在不同温度下，向密闭容器甲、乙中分别充入2 mol H2S和1 mol CO2，它们分别在有水分子筛(只允许水分子透过)和无水分子筛条件下反应，测得的CO2(g)平衡转化率随温度变化关系如图所示。
①两个容器中使用了水分子筛的容器是　　　(填字母)。
A.甲 B.乙 C.甲、乙中任一个
②(4分)1 173 K以后平衡转化率变化的原因可能是　　　 　　　　。
答案　(1)B　(2)①30　②该反应的平衡常数K==，在上述平衡体系中再加2 mol CO2(g)和2 mol H2O(g)，Q==<，平衡正向移动
(3)①A　②温度过高，H2S(g)发生分解，H2S(g)浓度减小，平衡逆向移动
解析　(1)由盖斯定律可知，②+×①可得CO(g)+O2(g)CO2(g)，ΔH=(-1 004×+219) kJ·mol-1=-283 kJ·mol-1，CO的燃烧热为-283 kJ·mol-1。
(2)①设反应中H2S转化了x mol·L-1，根据已知条件列出“三段式”
H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g)
起始/(mol·L-1)　　　　1　　　0.5　　　　0　　　0
转化/(mol·L-1)　　　　x　　　x　　　　　x　　　x
平衡/(mol·L-1)　　　　1-x　　0.5-x　　　　x　　　x
反应达到平衡后水蒸气的物质的量分数为=0.2，x=0.3，H2S的平衡转化率为α=×100%=30%。
(3)①有水分子筛存在时可以及时将水蒸气分离出体系，平衡正向移动，CO2(g)平衡转化率增大，故选A。
3.(20分)(2025·厦门模拟)研究氮氧化物(NOx)的还原处理方法是环保领域的主要方向之一。回答下列问题：
(1)CO还原NO的反应机理及相对能量如图(TS表示过渡态)：
①反应过程中速率最慢的步骤的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。
②为提高NO的平衡转化率可采用的措施为　　　　(填字母)。
A.升高温度 B.增大压强
C.增大NO浓度 D.使用催化剂
(2)用H2还原NO的反应为2H2(g)+2NO(g)N2(g)+2H2O(g)　ΔH=-752 kJ·mol-1。为研究H2和NO的起始投料比对NO平衡转化率的影响，分别在不同温度下，向三个体积均为a L的刚性密闭容器中加入一定量H2和NO发生反应，实验结果如图。
①反应温度T1、T2、T3从大到小的关系为　　　　。
②T1温度下，充入H2、NO分别为3 mol、3 mol，容器内的压强为p Pa，反应进行到10 min时达平衡，0~10 min内N2的平均反应速率为　　　　 mol·L-1·min-1，H2的体积分数为　　　　%(保留3位有效数字)。
③该反应的正反应速率方程可表示为v正=k·cm(NO)·cn(H2)，T3温度下测得有关数据如下表：
NO/(mol·L-1) H2/(mol·L-1) v正/(mol·L-1·min-1)
1 1 4.14
1 4 16.56
2 1 16.56
则m=　　，n=　　。
(3)NH3还原NO的主反应为6NO(g)+4NH3(g)5N2(g)+6H2O(g)　ΔH=-1 807.0 kJ·mol-1
相同时间内测得选用不同催化剂的实验相关数据如图1、2所示：
①由图可知具有较高活性和选择性的催化剂为　　　　，反应合适的温度为　　　　。
②图1中100~300 ℃ NO转化率升高的原因为　　　　。
答案　(1)①2NO(g)N2O2(g)　ΔH=+398.4 kJ·mol-1　②B
(2)①T3>T2>T1　②　33.3　③2　1
(3)①酸化的/Fe2O3　250~300 ℃　②图1中100 ℃至300 ℃，反应未达到平衡状态，温度越高，反应速率越大，NO转化率升高
解析　(1)①根据图可知TS1活化能最大，是速率最慢步骤，热化学方程式为2NO(g)N2O2(g)　ΔH=+398.4 kJ·mol-1。
②根据图像可知反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)为放热反应，为提高NO的平衡转化率，使平衡正向移动，采用的措施：升高温度，平衡逆向移动，NO的平衡转化率下降，故A错误；该反应为气体体积减小的反应，增大压强平衡正向移动，NO的平衡转化率升高，故B正确；增大NO浓度，平衡正向移动，但NO的平衡转化率降低，故C错误；使用催化剂不影响平衡移动，NO平衡转化率不变，故D错误。
(2)①用H2还原NO的反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，NO的平衡转化率下降，由图可知，温度大小关系为T3>T2>T1。
②T1温度下，充入H2、NO分别为3 mol、3 mol，依据图像可知，NO平衡转化率为40%，列出三段式：
2H2(g)+2NO(g)N2(g)+2H2O(g)
起始/mol　　　　3　　　3　　　　0　　　0
变化/mol　　　　1.2　　1.2　　　0.6　　　1.2
平衡/mol　　　　1.8　　1.8　　　0.6　　　1.2
反应进行到10 min时达到平衡，0~10 min内N2的平均反应速率为v(N2)=== mol·L-1·min-1；H2的体积分数为×100%≈33.3%。
③根据表中数据：v正=k×1m×1n=4.14，v正=k×1m×4n=16.56，联立可解得n=1，再代入第三行数据，可解得m=2。微题型101　化学反应原理综合大题突破
1.(16分)(2025·安徽蚌埠模拟)氮及其化合物的研究对生态环境保护和工农业发展非常重要。氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力位居世界首位。
(1)298 K时合成氨反应的ΔH=-92.2 kJ·mol-1，ΔS=-198.2 J·mol-1·K-1，该温度下合成氨反应　　　　　(填“能”或“不能”)自发进行。
(2)根据下图数据计算反应N2(g)+H2(g)NH3(g)　ΔH=　　　　　 kJ·mol-1。
(3)氨通入硫酸铜溶液中生成[Cu(NH3)4]2+，已知[Cu(NH3)4]2+为对称的空间结构，若其中两个NH3被两个F-取代后能得到两种不同的产物，则[Cu(NH3)4]2+的空间结构为　　　　　　　　　。
(4)下列关于合成氨工艺的理解中，正确的有　　　　　　(填字母)。
A.合成氨温度控制在500 ℃左右是为了提高平衡转化率和加快反应速率
B.NH3易液化，不断将液氨移去，有利于反应正向进行
C.原料气需要经过净化处理，以防催化剂中毒和安全事故发生
D.实际生产中，H2适度过量有利于提高N2的转化率，同时有利于提高整体反应速率
(5)(6分)在不同催化剂作用下反应，相同时间内H2的转化率随温度的变化如图1所示，b点v正　　　　(填“>”“<”或“=”)v逆。T4温度下向刚性密闭容器中充入物质的量之比为1∶2的N2和H2混合气体，初始压强为30 MPa，图中a点混合气体总压强为20 MPa，a点对应温度(T4)下，N2(g)+3H2(g)2NH3(g)反应的平衡常数Kp=　　　　　　 MPa-2。
(6)尿素是一种常见的化肥，碱性条件下用惰性电极电解尿素可以制备氮气和氢气，装置如图2所示。该装置阳极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。
2.(18分)(2025·武汉模拟)一碘甲烷(CH3I)热裂解可制取乙烯等低碳烯烃，热裂解时发生如下反应：
反应Ⅰ：2CH3I(g)C2H4(g)+2HI(g)　ΔH1=+80 kJ·mol-1
反应Ⅱ：3C2H4(g)2C3H6(g)　ΔH2=-108 kJ·mol-1
反应Ⅲ：2C2H4(g)C4H8(g)　ΔH3=-121 kJ·mol-1
(1)反应Ⅳ：3CH3I(g)C3H6(g)+3HI(g)　ΔH4=　　　　　kJ·mol-1。
(2)已知lnK=-+C(K为平衡常数，R和C为常数)。lnK与的关系如图所示。反应Ⅱ对应的曲线为　　　　　　　(填标号，下同)，反应Ⅲ对应的曲线为　　　　　　　。
(3)T K时2 L的刚性容器投入CH3I(g)，发生反应Ⅰ和Ⅱ，测得n(CH3I)随时间的变化如下表：
t/min 0 1 2 3 4 5
n(CH3I)/mol 0.320 0.226 0.160 0.112 0.080 0.056
①2~4 min内，HI的平均生成速率为　　　　　　　　。
②2 min时，测得c(C3H6)=0.02 mol·L-1，则此时压强与起始压强之比为　　　　　　　。
(4)500 kPa时投入1 mol CH3I(g)，发生反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。平衡时，温度对乙烯、丙烯和丁烯物质的量分数的影响如图所示。
①随着温度升高，C3H6(g)平衡物质的量分数先增大的原因是　　　 　　　　。
②温度为715 K时，反应Ⅰ的Kp=　　　　　　。
③715 K时，保持压强不变，若向平衡体系中再通入1 mol CH3I(g)，重新达到平衡后，分压p(CH3I)将　　　　　　(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，将　　　　　　　。
3.(16分)(2025·广西模拟)PCl3、PCl5常用于制造农药等，磷在氯气中燃烧生成这两种卤化磷。回答下列问题：
(1)已知：P4(s)+6Cl2(g)4PCl3(g)　ΔH=-a kJ· mol-1。若Cl—Cl的键能为b kJ· mol-1、P—Cl的键能为c kJ· mol-1，则P—P的键能为　　　 kJ· mol-1。
(2)温度为T时，向2.0 L恒容密闭容器中充入1.0 mol PCl5(g)，发生反应PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)，经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表：
t/s 0 50 150 250 350
n(PCl5)/mol 1.0 0.84 0.82 0.80 0.80
①反应在前50 s的平均反应速率v(PCl5)=　　　　　mol·L-1·s-1。
②下列描述中能表明该反应已达到平衡状态的是　　　　　(填字母)。
A.混合气体的密度不变
B.混合气体的平均相对分子质量不变
C.v正(PCl5)=v正(PCl3)
D.混合气体的压强不变
(3)实验测得PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g)的速率方程为v=k·cn(PCl3)·cm(Cl2)(k为速率常数，只与温度、活化能有关)，速率常数k与活化能的经验关系式为Rln k=-+C(R、C为常数，Ea为活化能，T为热力学温度)。
①一定温度下，向密闭容器中充入适量PCl3(g)和Cl2(g)，实验测得在催化剂Cat1、Cat2作用下，Rln k与的关系如图所示。催化效能较高的是　　　(填“Cat1”或“Cat2”)，判断依据是　　　　 　　　　。
②将2 mol PCl3(g)和1 mol Cl2(g)充入体积不变的密闭容器中，一定条件下发生上述反应，达到平衡时，PCl5(g)为a mol；如果此时继续充入2 mol PCl3(g)和1 mol Cl2(g)，相同温度下再达到平衡时PCl5(g)的物质的量为x。则x为　　　(填字母)。
A.x=a mol B.a molC.x=2a mol D.x>2a mol
(4)向恒容密闭容器中按1∶1的投料比投入PCl3(g)和Cl2(g)，发生反应：PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g)。不同条件下反应体系总压强(p)随时间(t)的变化如图所示。
①相对曲线b，曲线c改变的条件可能是　　　。
②曲线c条件(恒温恒容)下，该反应PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g)的压强平衡常数Kp=　　　kPa-1。
微题型101　化学反应原理综合大题突破
1.(16分)(2025·安徽蚌埠模拟)氮及其化合物的研究对生态环境保护和工农业发展非常重要。氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力位居世界首位。
(1)298 K时合成氨反应的ΔH=-92.2 kJ·mol-1，ΔS=-198.2 J·mol-1·K-1，该温度下合成氨反应　　　　　(填“能”或“不能”)自发进行。
(2)根据下图数据计算反应N2(g)+H2(g)NH3(g)　ΔH=　　　　　 kJ·mol-1。
(3)氨通入硫酸铜溶液中生成[Cu(NH3)4]2+，已知[Cu(NH3)4]2+为对称的空间结构，若其中两个NH3被两个F-取代后能得到两种不同的产物，则[Cu(NH3)4]2+的空间结构为　　　　　　　　　。
(4)下列关于合成氨工艺的理解中，正确的有　　　　　　(填字母)。
A.合成氨温度控制在500 ℃左右是为了提高平衡转化率和加快反应速率
B.NH3易液化，不断将液氨移去，有利于反应正向进行
C.原料气需要经过净化处理，以防催化剂中毒和安全事故发生
D.实际生产中，H2适度过量有利于提高N2的转化率，同时有利于提高整体反应速率
(5)(6分)在不同催化剂作用下反应，相同时间内H2的转化率随温度的变化如图1所示，b点v正　　　　(填“>”“<”或“=”)v逆。T4温度下向刚性密闭容器中充入物质的量之比为1∶2的N2和H2混合气体，初始压强为30 MPa，图中a点混合气体总压强为20 MPa，a点对应温度(T4)下，N2(g)+3H2(g)2NH3(g)反应的平衡常数Kp=　　　　　　 MPa-2。
(6)尿素是一种常见的化肥，碱性条件下用惰性电极电解尿素可以制备氮气和氢气，装置如图2所示。该装置阳极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案　(1)能　(2)-45　(3)平面正方形　(4)BC　(5)>　0.16(或)　(6)CO(NH2)2-6e-+8OH-===N2↑+C+6H2O
解析　(1)根据公式ΔG=ΔH-TΔS，当ΔG<0时反应自发进行，298 K时合成氨反应的ΔH=-92.2 kJ·mol-1，　ΔS=-198.2 J·mol-1·K-1，将数据代入公式，计算得ΔG<0，故该温度下合成氨反应能自发进行。(2)根据图像中数据计算：ΔH=[(473+654)-(436+397+339)] kJ·mol-1=-45 kJ·mol-1。(3)已知[Cu(NH3)4]2+为对称的空间结构，猜测一个铜离子和四个氨分子形成的对称的空间结构可能有正四面体形或平面正方形，因为其中两个NH3被两个F-取代后能得到两种不同的产物，所以[Cu(NH3)4]2+的空间结构为平面正方形。(4)升高温度可以加快反应速率，合成氨的ΔH<0，升高温度，反应逆向移动，平衡转化率降低，故A错误；NH3易液化，不断将液氨移去，降低生成物浓度，有利于反应正向进行，故B正确；原料气中含有氢气，为防止氢气爆炸，原料气必须经过净化处理，同时也可防止催化剂中毒，故C正确；实际生产中，原料H2比N2更贵，因此N2适度过量有利于提高H2的转化率，同时有利于提高整体反应速率，故D错误。(5)b点时反应还未达到平衡，故反应正向进行，v正>v逆。T4温度下向刚性密闭容器中充入物质的量之比为1∶2的N2和H2混合气体，设N2和H2的物质的量分别为1 mol、2 mol，N2转化x mol，列出三段式：
N2+3H22NH3
起始/mol　　1　　2　　　0
转化/mol　　x　　3x　　　2x
平衡/mol　　1-x　2-3x　　2x
初始压强为30 MPa，反应后混合气体总压强为20 MPa，故=，解得x=0.5，故平衡时总物质的量为2 mol，Kp==0.16 MPa-2。(6)尿素中N元素的化合价为-3，生成一分子N2的过程失去6个电子，在碱性条件下碳元素转化生成C，根据电荷守恒、原子守恒，阳极的电极反应式为CO(NH2)2-6e-+8OH-===N2↑+C+6H2O。
2.(18分)(2025·武汉模拟)一碘甲烷(CH3I)热裂解可制取乙烯等低碳烯烃，热裂解时发生如下反应：
反应Ⅰ：2CH3I(g)C2H4(g)+2HI(g)　ΔH1=+80 kJ·mol-1
反应Ⅱ：3C2H4(g)2C3H6(g)　ΔH2=-108 kJ·mol-1
反应Ⅲ：2C2H4(g)C4H8(g)　ΔH3=-121 kJ·mol-1
(1)反应Ⅳ：3CH3I(g)C3H6(g)+3HI(g)　ΔH4=　　　　　kJ·mol-1。
(2)已知lnK=-+C(K为平衡常数，R和C为常数)。lnK与的关系如图所示。反应Ⅱ对应的曲线为　　　　　　　(填标号，下同)，反应Ⅲ对应的曲线为　　　　　　　。
(3)T K时2 L的刚性容器投入CH3I(g)，发生反应Ⅰ和Ⅱ，测得n(CH3I)随时间的变化如下表：
t/min 0 1 2 3 4 5
n(CH3I)/mol 0.320 0.226 0.160 0.112 0.080 0.056
①2~4 min内，HI的平均生成速率为　　　　　　　　。
②2 min时，测得c(C3H6)=0.02 mol·L-1，则此时压强与起始压强之比为　　　　　　　。
(4)500 kPa时投入1 mol CH3I(g)，发生反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。平衡时，温度对乙烯、丙烯和丁烯物质的量分数的影响如图所示。
①随着温度升高，C3H6(g)平衡物质的量分数先增大的原因是　　　 　　　　。
②温度为715 K时，反应Ⅰ的Kp=　　　　　　。
③715 K时，保持压强不变，若向平衡体系中再通入1 mol CH3I(g)，重新达到平衡后，分压p(CH3I)将　　　　　　(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，将　　　　　　　。
答案　(1)+66　(2)④　③　(3)①0.02 mol L-1 min-1　②19∶16
(4)①升高温度，反应Ⅰ正向移动使C2H4(g)分压增大，C2H4(g)分压增大对反应Ⅱ的影响大于温度升高对反应Ⅱ的影响，使反应Ⅱ正向移动　②320 kPa　③不变　不变
解析　(1)由盖斯定律可知，1.5×Ⅰ+0.5×Ⅱ可得3CH3I(g)C3H6(g)+3HI(g)，ΔH4=1.5ΔH1+0.5ΔH2=+66 kJ·mol-1。(2)已知ln K=-+C，因为反应Ⅱ和Ⅲ的ΔH<0，为放热反应，温度升高，K值减小，所以对应曲线的斜率为正。ΔH的绝对值越大，斜率越大。故表示反应Ⅱ的曲线为④、表示反应Ⅲ的曲线为③。(3)①2~4 min的过程中，CH3I减少了0.08 mol，同时生成了0.08 mol HI，== mol·L-1·min-1=0.02 mol·L-1·min-1。②2 min时，容器中存在n(C3H6)=0.04 mol，n(CH3I)=0.16 mol，反应了0.16 mol CH3I，产生0.16 mol HI，同时生成0.08 mol C2H4，剩余n(C2H4)=(0.08-0.06)mol=0.02 mol。2 min时容器中气体的总物质的量为n(C3H6)+n(CH3I)+n(HI)+n(C2H4)=0.04 mol+0.16 mol+0.16 mol+0.02 mol=0.38 mol，初始气体总物质的量为0.32 mol。故此时压强与初始压强之比为38∶32=19∶16。
(4)②温度升高，反应Ⅰ正向移动，反应Ⅱ、Ⅲ逆向移动，则C2H4的物质的量分数一直增大，可知温度为715 K时，C2H4的物质的量分数为4%，C3H6的物质的量分数为8%，C4H8的物质的量分数为8%。设平衡时n(C2H4)=x mol，则n(C3H6)=n(C4H8)=2x mol，则n(CH3I)=(1-16x)mol，n(HI)=16x mol，由=0.04，解得x=0.05。此时总物质的量为n(C2H4)+n(C3H6)+n(C4H8)+n(CH3I)+n(HI)=1.25 mol，平衡时n(C2H4)=0.05 mol，n(CH3I)=0.2 mol，n(HI)=0.8 mol，Kp= kPa=320 kPa。③恒压条件，再通入1 mol CH3I(g)，与题干投料方式相同，达平衡后，各物质物质的量分数相同，因此分压p(CH3I)不变，p(C3H6)、p(C4H8)也不变，因此也不变。
3.(16分)(2025·广西模拟)PCl3、PCl5常用于制造农药等，磷在氯气中燃烧生成这两种卤化磷。回答下列问题：
(1)已知：P4(s)+6Cl2(g)4PCl3(g)　ΔH=-a kJ· mol-1。若Cl—Cl的键能为b kJ· mol-1、P—Cl的键能为c kJ· mol-1，则P—P的键能为　　　 kJ· mol-1。
(2)温度为T时，向2.0 L恒容密闭容器中充入1.0 mol PCl5(g)，发生反应PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)，经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表：
t/s 0 50 150 250 350
n(PCl5)/mol 1.0 0.84 0.82 0.80 0.80
①反应在前50 s的平均反应速率v(PCl5)=　　　　　mol·L-1·s-1。
②下列描述中能表明该反应已达到平衡状态的是　　　　　(填字母)。
A.混合气体的密度不变
B.混合气体的平均相对分子质量不变
C.v正(PCl5)=v正(PCl3)
D.混合气体的压强不变
(3)实验测得PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g)的速率方程为v=k·cn(PCl3)·cm(Cl2)(k为速率常数，只与温度、活化能有关)，速率常数k与活化能的经验关系式为Rln k=-+C(R、C为常数，Ea为活化能，T为热力学温度)。
①一定温度下，向密闭容器中充入适量PCl3(g)和Cl2(g)，实验测得在催化剂Cat1、Cat2作用下，Rln k与的关系如图所示。催化效能较高的是　　　(填“Cat1”或“Cat2”)，判断依据是　　　　 　　　　。
②将2 mol PCl3(g)和1 mol Cl2(g)充入体积不变的密闭容器中，一定条件下发生上述反应，达到平衡时，PCl5(g)为a mol；如果此时继续充入2 mol PCl3(g)和1 mol Cl2(g)，相同温度下再达到平衡时PCl5(g)的物质的量为x。则x为　　　(填字母)。
A.x=a mol B.a molC.x=2a mol D.x>2a mol
(4)向恒容密闭容器中按1∶1的投料比投入PCl3(g)和Cl2(g)，发生反应：PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g)。不同条件下反应体系总压强(p)随时间(t)的变化如图所示。
①相对曲线b，曲线c改变的条件可能是　　　。
②曲线c条件(恒温恒容)下，该反应PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g)的压强平衡常数Kp=　　　kPa-1。
答案　(1)
(2)①1.6×10-3　②BD
(3)①Cat2　Cat2对应直线斜率的绝对值更小，活化能更低　②D
(4)①加入催化剂　②0.025
解析　(1)由P4是正四面体结构可知，P4中含有6个P—P，设P—P的键能为x，则反应热=反应物键能和-生成物键能和，即-a=6x+6b-12c，解得x=。
(2)①v(PCl5)==1.6×10-3 mol·L-1·s-1。
②反应前后气体总质量不变、容器体积不变，密度是恒量，混合气体的密度不变，反应不一定达到平衡状态，A错误；反应前后气体总质量不变，反应后气体分子数增大，混合气体的平均相对分子质量是变量，混合气体的平均相对分子质量不变，反应一定达到平衡状态，B正确；v正(PCl5)=v正(PCl3)都是正反应速率，当其相等时，不能证明反应达到平衡，C错误；反应后气体分子数增大，容器体积不变，压强是变量，混合气体的压强不变，反应一定达到平衡状态，D正确。
(3)①由Rln k=-+C可知，Ea越大对应直线斜率的绝对值越大，则Cat1对应活化能更大，Cat2的催化效能较高。
②达平衡时PCl5为a mol，如果此时再加入2.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2，若不考虑压强影响，则又会产生a mol PCl5，但是加入反应物，即增大了体系的压强，根据平衡移动原理，增大体系的压强，平衡向气体体积减小的正反应方向移动，所以在相同温度下再达平衡时PCl5的物质的量大于2a mol，选D。
(4)①b、c相比，c的反应速率更快但平衡未发生移动，则c改变的是条件为加入催化剂。
②设起始加入的PCl3和Cl2的物质的量都是1 mol，根据题给信息可知，
PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g)
初始/mol　　　　1　　　1　　　　0
转化/mol　　　　x　　　x　　　　x
平衡/mol　　　　1-x　　1-x　　　x
压强之比等于气体物质的量之比，则=，解得：x=0.5，则此时三种物质的物质的量相等，故p(Cl2)=p(PCl3)=p(PCl5)=120 kPa×=40 kPa，Kp==0.025 kPa-1。

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