2024年二轮化学反应原理考题答题技巧与模板构建 题型二 反应速率及速率常数的计算

题型二反应速率及速率常数的计算化学反应速率为高考的重点考查内容，分定性和定量两个方面。定性方面为化学反应速率概念的分析及外界条件改变对化学反应速率结果的判断；定量方面为有关反应速率的计算和比较；化学反应速率为高考的重点考查内容，分定性和定量两个方面。定性方面为化学反应速率概念的分析及外界条件改变对化学反应速率结果的判断；定量方面为有关反应速率的计算和比较；近年高考中，化学常涉及化学反应速率常数相关试题。速率常数虽然在高中教材中未曾提及，但近几年高考中，对速率常数和速率方程的考查成为新宠，此类试题主要考查考生知识获取能力、“变化观念与平衡思想”和“证据推理与模型认知”的化学学科核心素养，要求考生有较强的信息整理能力，认识到化学反应速率是可以调控的，能够多角度、动态地分析化学变化，通过数据分析推理，建立认知模型，并运用认知模型解释变化的规律。最基本的方法模式是“平衡三段式法”。具体步骤是在化学方程式下写出有关物质起始时的物质的量、发生转化的物质的量、平衡时的物质的量(也可以是物质的量浓度或同温同压下气体的体积)，再根据题意列式求解。mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)n(起始)/molab00n(转化)/molmxnxpxqxn(平衡)/mola－mxb－nxpxqx起始、转化、平衡是化学平衡计算的“三步曲”。一、有关化学反应速率计算公式的理解对于反应mA(g)＋nB(g)=cC(g)＋dD(g)(1)计算公式：v(A)＝(2)同一反应用不同的物质表示反应速率时，数值可能不同，但意义相同。不同物质表示的反应速率，存在如下关系：v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶c∶d(3)注意事项①浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质，不适用于固体和纯液体②化学反应速率是某段时间内的平均反应速率，而不是瞬时速率，且计算时取正值二、转化率及其计算1．明确三个量——起始量、变化量、平衡量N2＋3H22NH3起始量130变化量abc平衡量1－a3－bc①反应物的平衡量＝起始量－转化量。②生成物的平衡量＝起始量＋转化量。③各物质变化浓度之比等于它们在化学方程式中化学计量数之比。变化浓度是联系化学方程式、平衡浓度、起始浓度、转化率、化学反应速率的桥梁。因此抓住变化浓度是解题的关键。2．掌握四个公式(1)反应物的转化率＝eq\f(n(转化),n(起始))×100%＝eq\f(c(转化),c(起始))×100%。(2)生成物的产率：实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。一般来讲，转化率越大，原料利用率越高，产率越大。产率＝eq\f(实际产量,理论产量)×100%。(3)平衡时混合物组分的百分含量＝eq\f(平衡量,平衡时各物质的总量)×100%。(4)某组分的体积分数＝eq\f(某组分的物质的量,混合气体总的物质的量)×100%。3．答题模板反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量分别为amol、bmol，达到平衡后，A的转化量为mxmol，容器容积为VL，则有以下关系：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始/molab00转化/molmxnxpxqx平衡/mola－mxb－nxpxqx对于反应物：n(平)＝n(始)－n(转)对于生成物：n(平)＝n(始)＋n(转)则有：①K＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(px,V)))p·\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(qx,V)))q,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a－mx,V)))m·\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(b－nx,V)))n)②c平(A)＝eq\f(a－mx,V)mol·L－1③α(A)平＝eq\f(mx,a)×100%，α(A)∶α(B)＝eq\f(mx,a)∶eq\f(nx,b)＝eq\f(mb,na)④φ(A)＝eq\f(a－mx,a＋b＋(p＋q－m－n)x)×100%⑤eq\f(p平,p始)＝eq\f(a＋b＋(p＋q－m－n)x,a＋b)⑥eq\x\to(ρ)混＝eq\f(a·M(A)＋b·M(B),V)g·L－1[其中M(A)、M(B)分别为A、B的摩尔质量]⑦平衡时体系的平均摩尔质量：eq\x\to(M)＝eq\f(a·M(A)＋b·M(B),a＋b＋(p＋q－m－n)x)g·mol－1三、化学反应速率常数及应用1．速率常数含义：反应速率常数(k)是指在给定温度下，反应物浓度皆为1mol·L－1时的反应速率。在相同的浓度条件下，可用反应速率常数大小来比较化学反应的反应速率2．速率常数的影响因素：与浓度无关，但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响，但温度对化学反应速率的影响是显著的，速率常数是温度的函数，同一反应，温度不同，速率常数将有不同的值，一般温度越高，反应速率常数越大。通常反应速率常数越大，反应进行得越快。不同反应有不同的速率常数3．速率方程(1)定义：一定温度下，化学反应速率与反应物浓度以其计量数为指数的幂的乘积成正比(2)表达式：对于反应：aA(g)＋bB(g)gG(g)＋hH(g)，则v正＝k正·ca(A)·cb(B)(其中k正为正反应的反应速率常数)，v逆＝k逆·cg(G)·ch(H)(其中k逆为逆反应的反应速率常数)如：反应：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)，v正＝k正·c2(NO2)，v逆＝k逆·c2(NO)·c(O2)。4．速率常数与化学平衡常数之间的关系(1)K与k正、k逆的关系对于反应：aA(g)＋bB(g)pC(g)＋qD(g)，则：v正＝k正·ca(A)·cb(B)(k正为正反应速率常数)v逆＝k逆·cp(C)·cq(D)(k逆为逆反应速率常数)反应达到平衡时v正＝v逆，此时：k正·ca(A)·cb(B)=k逆·cp(C)·cq(D)，即：(2)Kp与k正、k逆的关系以2NON2O4为例，v正＝k正·p2(NO2)，v逆＝k逆·p(N2O4)反应达到平衡时v正＝v逆，此时：k正·p2(NO2)＝k逆·p(N2O4)eq\f(k正,k逆)＝eq\f(pN2O4,p2NO2)＝Kp，即：Kp＝eq\f(k正,k逆)5．速率常数与反应级数一定温度下，化学反应速率与反应物浓度以其计量数为指数的幂的乘积成正比。对于基元反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)，其速率方程可表示为v＝k·ca(A)·cb(B)，a、b称为反应的分级数，分别表示物质A和B的浓度对反应速率的影响程度。分级数之和(a+b)则称为反应的总级数，简称反应级数。反应级数可由实验数据计算得到，可以是正数、负数或零、也可以是分数(反应级数为负数的反应及其罕见)，若反应级数为零，则反应物的浓度不影响反应速率。1．(2023•山东卷，20节选)一定条件下，水气变换反应CO+H2OCO2+H2的中间产物是HCOOH。为探究该反应过程，研究水溶液在密封石英管中的分子反应：Ⅰ．HCOOHCO+H2O(快)Ⅱ．HCOOHCO2+H2(慢)(2)反应Ⅰ正反应速率方程为：，k为反应速率常数。T1温度下，HCOOH电离平衡常数为Ka，当HCOOH平衡浓度为mol·L-1时，H+浓度为_____mol·L-1，此时反应Ⅰ应速率_____mol·L-1·(用含Ka、和k的代数式表示)。【答案】(2)【解析】(2)T1温度时，HCOOH建立电离平衡：，c(HCOO－)＝c(H＋)，故c(H＋)＝，。2．(2023•全国甲卷，28节选)(2)电喷雾电离等方法得到的M+(N等)与O3反应可得MO+。MO+与CH4反应能高选择性地生成甲醇。分别在300K和310K下(其他反应条件相同)进行反应MO++CH4=M++CH3OH，结果如下图所示。图中300K的曲线是_______(填“a”或“b”。300K、60时MO+的转化率为_______(列出算式)。【答案】(2)b【解析】(2)根据图示信息可知，纵坐标表示-lg()，即与MO+的微粒分布系数成反比，与M+的微粒分布系数成正比。则同一时间内，b曲线生成M+的物质的量浓度比a曲线的小，证明化学反应速率慢，又因同一条件下降低温度化学反应速率减慢，所以曲线b表示的是300K条件下的反应；根据上述分析结合图像可知，300K、60时-lg()=0.1，则=10-0.1，利用数学关系式可求出，根据反应MO++CH4=M++CH3OH可知，生成的M+即为转化的MO+，则MO+的转化率为。3．(2023•广东卷，19节选)(4)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+LMLK1ML+LML2K2研究组用吸收光谱法研究了上述反应中M与L反应体系。当c0(L)=1.0×10-5mol·L-1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。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)。【答案】(4)98%【解析】4)；，由L守恒可知，则；则M的转化率为。4．(2022·全国乙卷)油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢，需要回收处理并加以利用。H2S热分解反应：2H2S(g)=S2(g)＋2H2ΔH4＝170kJ·mol－1在1373K、100kPa反应条件下，对于n(H2S)：n(Ar)分别为4：1、1：1、1：4、1：9、1：19的H2S－Ar混合气，热分解反应过程中H2S转化率随时间的变化如下图所示。(1)n(H2S)：n(Ar)越小，H2S平衡转化率________，理由是_____________________________________。(2)n(H2S)：n(Ar)＝1：9对应图中曲线________，计算其在0~0.1s之间，H2S分压的平均变化率为_____kPa·s－1。【答案】(1)越高n(H2S)：n(Ar)越小，H2S的分压越小，平衡向正反应方向进行，H2S平衡转化率越高(2)d24.9【解析】(1)由于正反应是体积增大的可逆反应，n(H2S)：n(Ar)越小，H2S的分压越小，相当于降低压强，平衡向正反应方向移动，因此H2S平衡转化率越高；(2)n(H2S)：n(Ar)越小，H2S平衡转化率越高，所以n(H2S)：n(Ar)＝1：9对应的曲线是d；根据图像可知n(H2S)：n(Ar)＝1：9反应进行到0.1s时H2S转化率为0.24。假设在该条件下，硫化氢和氩的起始投料的物质的量分别为1mol和9mol，则根据三段式可知此时H2S的压强为≈7.51kPa，H2S的起始压强为10kPa，所以H2S分压的平均变化率为＝24.9kPa·s－1。5．(2022·海南卷)某空间站的生命保障系统功能之一是实现氧循环，其中涉及反应：CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)(1)某研究小组模拟该反应，温度t下，向容积为10L的抽空的密闭容器中通入0.1molCO2和0.1molH2，反应平衡后测得容器中n(CH4)＝0.05mol。则CO2的转化率为_______。(2)在相同条件下，CO2(g)与H2(g)还会发生不利于氧循环的副反应CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，在反应器中按n(CO2)：n(H2)＝1：4通入反应物，在不同温度、不同催化剂条件下，反应进行到2min时，测得反应器中CH3OH、CH4浓度(μmol·L－1)如下表所示催化剂t＝350℃t＝400℃c(CH3OH)c(CH4)c(CH3OH)c(CH4)催化剂I10.812722345.242780催化剂II9.2107753438932在选择使用催化剂Ⅰ和350℃条件下反应，0~2min生成CH3OH的平均反应速率为_______μmol·L－1·min－1；若某空间站的生命保障系统实际选择使用催化剂Ⅱ和400℃的反应条件，原因是____________________________。【答案】(1)50%或0.5(2)5.4相同催化剂，400℃的反应速率更快，相同温度，催化剂Ⅱ副产物浓度低，甲烷与甲醇比例高【解析】(1)温度t下，向容积为10L的抽空的密闭容器中通入0.1molCO2和0.1molH2，反应平衡后测得容器中n(CH4)＝0.05mol，则CO2的转化率为(3)在选择使用催化剂Ⅰ和350℃条件下反应，由表中信息可知，0~2minCH3OH的浓度由0增加到10.8μmol·L－1，因此，0~2min生成CH3OH的平均反应速率为；由表中信息可知，在选择使用催化剂Ⅰ和350℃条件下反应，0~2minCH3OH的浓度由０增加到10.8μmol·L－1，c(CH4)：c(CH3OH)＝12722：10.8≈1178；在选择使用催化剂Ⅱ和350℃的反应条件下，0~2minCH3OH的浓度由０增加到9.2μmol·L－1，c(CH4)：c(CH3OH)＝10775：9.2≈1171；在选择使用催化剂Ⅰ和400℃条件下反应，0~2minCH3OH的浓度由０增加到345.2μmol·L－1，c(CH4)：c(CH3OH)＝42780：345.2≈124；在选择使用催化剂Ⅱ和400℃的反应条件下，0~2minCH3OH的浓度由０增加到34μmol·L－1，c(CH4)：c(CH3OH)＝38932：341145。因此，若某空间站的生命保障系统实际选择使用催化剂Ⅱ和400℃的反应条件的原因是：相同催化剂，400℃的反应速率更快，相同温度，催化剂Ⅱ副产物浓度低，甲烷与甲醇比例高。6．(2022·河北卷)工业上常用甲烷水蒸气重整制备氢气，体系中发生如下反应Ⅰ．CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)Ⅱ．CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)(1)下列操作中，能提高CH4(g)平衡转化率的是_______。A．增加CH4(g)用量B．恒温恒压下通入惰性气体C．移除CO(g)D．加入催化剂(2)恒温恒压条件下，1molCH4(g)和1molH2O(g)反应达平衡时，CH4(g)的转化率为α，CO2(g)的物质的量为bmol，则反应Ⅰ的平衡常数Kx＝_______(写出含有a、b的计算式；对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，，x为物质的量分数)。其他条件不变，H2O(g)起始量增加到5mol，达平衡时，α＝0.90，b＝0.65，平衡体系中H2(g)的物质的量分数为_______(结果保留两位有效数字)。【答案】(1)BC(2)0.43【解析】(1)A．增加CH4(g)用量可以提高H2O(g)的转化率，但是CH4(g)平衡转化率减小，A不符合题意；B．恒温恒压下通入惰性气体，相当于减小体系压强，反应混合物中各组分的浓度减小，反应Ⅰ的化学平衡正向移动，能提高CH4(g)平衡转化率，B符合题意；C．移除CO(g)，减小了反应混合物中CO(g)的浓度，反应Ⅰ的化学平衡正向移动，能提高CH4(g)平衡转化率，C符合题意；D．加入催化剂不能改变平衡状态，故不能提高CH4(g)平衡转化率，D不符合题意；综上所述，上述操作中，能提高CH4(g)平衡转化率的是BC；(2)恒温恒压条件下，1molCH4(g)和1molH2O(g)反应达平衡时，CH4(g)的转化率为α，CO2(g)的物质的量为bmol，则转化的CH4(g)为αmol，剩余的CH4(g)为(1-α)mol，根据C元素守恒可知，CO(g)的物质的量为(α-b)mol，根据H和O守恒可知，H2O(g)的物质的量为(1-α-b)mol，H2(g)的物质的量为(3α+b)mol，则反应混合物的总物质的量为(2α+2)mol，平衡混合物中，CH4(g)、H2O(g)、CO(g)、H2(g)的物质的量分数分别为、、、，因此，反应I的平衡常数Kx=；其他条件不变，H2O(g)起始量增加到5mol，达平衡时，a=0.90，b=0.65，则平衡时，CH4(g)为0.1mol，根据C元素守恒可知，CO(g)的物质的量为0.25mol，，根据H和O守恒可知，H2O(g)的物质的量为(5-0.90-0.65)mol=3.45mol，H2(g)的物质的量为(3α+b)mol=3.35mol，平衡混合物的总物质的量为(2α+6)mol=7.8mol，平衡体系中H2(g)的物质的量分数为；7．(2021·全国甲卷)二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：CO2＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH＝－49kJ·mol－1合成总反应在起始物eq\f(nH2,nCO2)＝3时，在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的物质的量分数为x(CH3OH)，在t＝250℃下的x(CH3OH)～p、在p＝5×105Pa下的x(CH3OH)～t如图所示。(1)用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式Kp＝________________；(2)当x(CH3OH)＝0.10时，CO2的平衡转化率α＝________，反应条件可能为_____________或______________。【答案】(1)eq\f(pH2O·pCH3OH,p3H2·pCO2)(2)33.3%5×105Pa，210℃9×105Pa，250℃【解析】(1)二氧化碳加氢制甲醇的总反应为CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式Kp＝eq\f(pH2O·pCH3OH,p3H2·pCO2)。(2)设起始n(CO2)＝1mol，n(H2)＝3mol，则3H2(g)＋CO2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)起始/mol3100转化/mol3xxxx平衡/mol3－3x1－xxx当平衡时，若x(CH3OH)＝0.10，eq\f(x,3－3x＋1－x＋x＋x)＝0.10，解得x＝eq\f(1,3)，平衡时CO2的转化率α＝eq\f(\f(1,3)mol,1mol)×100%≈33.3%；由图可知，满足平衡时x(CH3OH)＝0.10的条件有：5×105Pa，210℃或9×105Pa，250℃。8．(2021·湖南卷)某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下，将0.1molNH3通入3L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200kPa)，各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。(1)若保持容器容积不变，t1时反应达到平衡，用H2的浓度变化表示0～t1时间内的反应速率v(H2)＝________mol·L－1·min－1(用含t1的代数式表示)(2)在该温度下，反应的标准平衡常数K⊖＝________[已知：分压＝总压×该组分物质的量分数，对于反应dD(g)＋eE(g)gG(g)＋hH(g)K⊖＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(pG,p⊖)))\s\up12(g)·\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(pH,p⊖)))\s\up12(h),\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(pD,p⊖)))\s\up12(d)·\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(pE,p⊖)))\s\up12(e))，其中p⊖＝100kPa，pG、pH、pD、pE为各组分的平衡分压]【答案】(1)eq\f(0.02,t1)(2)0.48【解析】(1)设0～t1时间内生成的氮气为xmol，列“三段式”：2NH3N2＋3H2起始量/mol0.100变化量/mol2xx3x平衡量/mol0.1－2xx3x由题图可知t1时，氨气和氢气的平衡分压相等，根据压强之比等于物质的量之比，所以n(NH3)＝n(H2)，则3x＝0.1－2x，解得x＝0.02，所以v(H2)＝eq\f(\f(0.02×3mol,3L),t1min)＝eq\f(0.02,t1)mol·L－1·min－1(2)由题图可知，t1时，反应达到平衡状态，且p(NH3)＝p(H2)＝1.2×100kPa，p(N2)＝0.4×100kPa，则K⊖＝eq\f(\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(p（H2）,p⊖)))\s\up12(3)·\f(p（N2）,p⊖),\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(p（NH3）,p⊖)))\s\up12(2))＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1.2×100kPa,100kPa)))\s\up12(3)×\f(0.4×100kPa,100kPa),\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1.2×100kPa,100kPa)))\s\up12(2))＝0.48。9．(2021·河北卷)(1)雨水中含有来自大气的CO2，溶于水中的CO2进一步和水反应，发生电离：①CO2(g)CO2(aq)②CO2(aq)＋H2O(l)H＋(aq)＋HCOeq\o\al(－,3)(aq)25℃时，反应②的平衡常数为K2。溶液中CO2的浓度与其在空气中的分压成正比(分压＝总压×物质的量分数)，比例系数为ymol·L－1·kPa－1，当大气压强为pkPa，大气中CO2(g)的物质的量分数为x时，溶液中H＋浓度为________mol·L－1(写出表达式，考虑水的电离，忽略HCOeq\o\al(－,3)的电离)。(2)105℃时，将足量的某碳酸氢盐(MHCO3)固体置于真空恒容容器中，存在如下平衡：2MHCO3(s)M2CO3(s)＋H2O(g)＋CO2(g)上述反应达平衡时体系的总压为46kPa。保持温度不变，开始时在体系中先通入一定量的CO2(g)，再加入足量MHCO3(s)，欲使平衡时体系中水蒸气的分压小于5kPa，CO2(g)的初始压强应大于______________kPa【答案】(1)eq\r(K2ypx)(2)100.8【解析】(1)由于溶液中CO2的浓度与其在空气中的分压成正比，比例系数为ymol·L－1·kPa－1，因此当大气压强为pkPa，大气中CO2(g)的物质的量分数为x时，溶液中CO2(aq)浓度为ypxmol·L－1。设溶液中H＋浓度为amol·L－1，由反应②CO2(aq)＋H2O(l)=H＋(aq)＋HCOeq\o\al(－,3)(aq)，可得c(HCOeq\o\al(－,3))＝c(H＋)＝amol·L－1，c[CO2(aq)]＝ypxmol·L－1，则K2＝eq\f(a2,ypx)，解得a＝eq\r(K2ypx)。(2)平衡体系总压为46kPa，则由2MHCO3(s)M2CO3(s)＋H2O(g)＋CO2(g)可得p(H2O)＝p(CO2)＝23kPa，Kp＝23×23。若保持温度不变，设开始先通入CO2的压强为xkPa，平衡时水蒸气分压为5kPa时，可列“三段式”：2MHCO3(s)M2CO3(s)＋H2O(g)＋CO2(g)起始/kPa0x转化/kPa55平衡/kPa55＋xKp＝23×23＝5×(5＋x)，解得x＝100.8，故为使平衡时水蒸气分压小于5kPa，CO2(g)初始压强应大于100.8kPa。10．(2021·广东省)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设Keq\o\al(r,p)为相对压力平衡常数，其表达式写法：在浓度平衡常数表达式中，用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以p0(p0＝100kPa)，反应a、c、e的lnKeq\o\al(r,p)随eq\f(1,T)(温度的倒数)的变化如图所示(1)反应a、c、e中，属于吸热反应的有________(填字母)。(2)反应c的相对压力平衡常数表达式为Keq\o\al(r,p)＝________。(3)在图中A点对应温度下、原料组成为n(CO2)∶n(CH4)＝1∶1、初始总压为100kPa的恒容密闭容器中进行反应，体系达到平衡时H2的分压为40kPa。计算CH4的平衡转化率，写出计算过程。【答案】(1)ac(2)eq\f(p2H2,p0·pCH4)(3)由图可知，A处对应反应c的lnKeq\o\al(r,p)＝0，即Keq\o\al(r,p)＝eq\f(p2H2,p0·pCH4)＝1，解得eq\f(p2H2,p0)＝p(CH4)，已知反应达到平衡时p(H2)＝40kPa，则p(CH4)＝16kPa，且初始状态时p(CH4)＝eq\f(1,1＋1)×100kPa＝50kPa，故CH4的平衡转化率为eq\f(50kPa－16kPa,50kPa)×100%＝68%。【解析】(1)随着温度的升高，反应a和c的lnKeq\o\al(r,p)增大，说明Keq\o\al(r,p)的数值增大，反应向正反应方向进行，反应a和c为吸热反应，同理反应e的lnKeq\o\al(r,p)减小，说明Keq\o\al(r,p)的数值减小，反应向逆反应方向进行，反应e为放热反应。(2)用相对分压代替浓度，则反应c的平衡常数表达式Keq\o\al(r,p)＝eq\f([\f(pH2,p0)]2,\f(pCH4,p0))＝eq\f(p2H2,p0·pCH4)11．(2021·湖北卷)(1)在温度为T2时，通入气体分压比为p(C3H8)：p(O2)：p(N2)＝10：5：85的混合气体，各组分气体的分压随时间的变化关系如图b所示。0~1.2s生成C3H6的平均速率为_______kPa/s，在反应一段时间后，C3H8和O2的消耗速率比小于2：1的原因为____________________________。(2)恒温刚性密闭容器中通入气体分压比为p(C3H8)：p(O2)：p(N2)=2：13：85的混合气体，已知某反应条件下只发生如下反应(k、k′为速率常数)：反应II：2C3H8(g)＋O2(g)==2C3H6(g)＋2H2O(g)k反应III：2C3H6(g)＋9O2(g)==6CO2＋6H2O(g)k′实验测得丙烯的净生成速率方程为v(C3H6)=kp(C3H8)—k′p(C3H6)，可推测丙烯的浓度随时间的变化趋势为________，其理由是________________________________________________。【答案】(1)2H2和C3H6都消耗O2(2)先增大后减小反应开始时，体系中主要发生反应II，c(C3H6)逐渐增大，随反应进行，p(C3H8)减小，p(C3H6)增大，v(C3H6)减小，体系中主要发生反应III，c(C3H6)逐渐减小【解析】(1)0~1.2s内的C3H6分压由0增大到2.4kPa，则生成C3H6的平均速率为2.4/1.2=2kPa/s；若只发生反应I、II，C3H6的分压应大于H2和H2O的分压，但由图b可知，随着反应进行，p(H2O)>p(C3H6)>p(H2)，且有CO2生成，H2分压降低，故体系中还发生反应2C3H6+9O2==6CO2+3H2O、2H2+O2==2H2O的反应，消耗O2，导致C3H8和O2的消耗速率之比小于2：1；(2)反应开始是，反应II向右进行，c(C3H6)逐渐增大，且体系中以反应II为主，随反应进行，p(C3H8)减小，p(C3H6)增大，v(C3H6)减小，体系中主要发生反应III，c(C3H6)逐渐减小，故丙烯的浓度随时间的变化趋势为先增大后减小。12．(2021·天津卷)CS2是一种重要的化工原料。工业上可以利用硫(S8)与CH4为原料制备CS2，S8受热分解成气态S2，发生反应2S2(g)＋CH4(g)CS2(g)＋2H2S(g)，某温度下，若S8完全分解成气态S2。在恒温密闭容器中，S2与CH4物质的量比为2∶1时开始反应。(1)当CS2的体积分数为10%时，CH4的转化率为___________。(2)当以下数值不变时，能说明该反应达到平衡的是___________(填序号)。a．气体密度b．气体总压c．CH4与S2体积比d．CS2的体积分数【答案】(1)30%(2)d解析：(1)在恒温密闭容器中，S2与CH4物质的量比为2∶1时开始反应，CS2的体积分数为10%，即，解得x=0.3a，则CH4的转化率为30%。(2)a.恒容容器，质量不变，故密度一直不变，故密度不变不一定平衡，不选；b.反应前后气体的物质的量不变，故压强也一直不变，故压强不变一定平衡，不选；c.CH4与S2体积比一直为1：2，故不一定平衡，不选；d.CS2的体积分数说明反应已经达到了平衡，选；故选d。13．(2023•湖南卷，16节选)(2)在某温度、下，向反应器中充入气态乙苯发生反应，其平衡转化率为50%，欲将平衡转化率提高至75%，需要向反应器中充入_______水蒸气作为稀释气(计算时忽略副反应)。【答案】(2)5【解析】(2)设充入H2O(g)物质的量为xmol；在某温度、100kPa下，向反应器中充入1mol气态乙苯发生反应④。乙苯的平衡转化率为50%，可列三段式：此时平衡时混合气体总物质的量为1.5mol，此时容器的体积为V；当乙苯的平衡转化率为75%，可列三段式：此时乙苯、苯乙烯、H2物质的量之和为1.75mol，混合气的总物质的量为(1.75+x)mol，在恒温、恒压时，体积之比等于物质的量之比，此时容器的体积为；两次平衡温度相同，则平衡常数相等，则=，解得x=5。1．(2024·辽宁省朝阳市建平区高三期末节选)(2)H2S与CO2在高温下发生反应：H2S(g)＋CO2(g)COS(g)＋H2O(g)ΔH。在610K时，将0.1molH2S与0.3molCO2充入2.5L的空钢瓶中，经过10min反应达到平衡，平衡时H2O(g)的物质的量分数为0.125，用H2O(g)的浓度变化表示的反应速率v(H2O)=。H2S的平衡转化率%。【答案】(2)0.002mol·L-1·min-150【解析】(2)根据已知条件列出“三段式”平衡时的物质的量分数为=0.125，x=0.05mol，用的浓度变化表示的反应速率=，的平衡转化率=50%。2．(2024·广东省深圳市高三期末节选)(4)在一个2L恒容密闭容器中充入1molCH3OH(g)，在催化剂作用下发生反应：CH3OH(g)HCHO(g)＋H2(g)ΔHCH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)ΔH在不同温度下连续反应20min后，测得甲醇的转化率、甲醛的选择性与温度的关系如下图所示。①600℃时，体系中H2的物质的量为，平均反应速率mol/(L·min)。【答案】(4)0.770.00825【解析】(4)①由题干图示信息可知，600℃时，CH3OH的转化率为55%，HCHO的选择性为55%，则CO的选择性为45%，根据反应a、d可知，体系中H2的物质的量为1mol×0.55×60%+1mol×0.55×2×40%=0.77，平均反应速率=0.00825mol/(L·min)。3．N2O4与NO2之间存在反应N2O4(g)2NO2(g)。将一定量的N2O4放入恒容密闭容器中，在一定条件下，该反应N2O4、NO2的消耗速率与自身压强间存在关系：v(N2O4)＝k1·p(N2O4)，v(NO2)＝k2·p2(NO2)，其中k1、k2是与反应温度有关的常数。则一定温度下，k1、k2与平衡常数Kp的关系是k1＝________。【答案】eq\f(1,2)Kpk2【解析】Kp＝eq\f(p2(NO2),p(N2O4))，平衡时NO2、N2O4的消耗速率之比为v(NO2)∶v(N2O4)＝k2p2(NO2)∶k1p(N2O4)＝2∶1。4．(2024·云南师大附中高三适应性考试节选)(3)恒温、恒容密闭容器中加入CO2、H2，其分压分别为15kPa、50kPa，加入某催化剂使其发生CO2甲烷化反应：CO2+4H2CH4+2H2O，研究表明CH4的反应速率v(CH4)=2×10-6p(CO2)·p4(H2)kPa/s，某时刻测得H2O(g)的分压为20kPa，则该时刻v(CH4)=kPa/s。【答案】0.1【解析】(3)同温同体积下，气体的压强和气体的物质的量成正比，用压强列出三段式如下：某时刻测得H2O(g)的分压为20kPa，则2p=20kPa，p=10kPa．此时，p(CO2)=5kPa，p(H2)=10kPa，v(CH4)=2×10-6p(CO2)·p4(H2)kPa·s-1=2×10-6×5×104kPa·s-1=0.1kPa·s-1。5．Bodensteins研究了下列反应：2HI(g)H2(g)＋I2(g)，在716K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表：t/min020406080120x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)00.600.730.7730.7800.784上述反应中，正反应速率为v正＝k正x2(HI)，逆反应速率为v逆＝k逆x(H2)x(I2)，其中k正、k逆为速率常数，则k逆为________(以K和k正表示)。若k正＝0.0027min－1，在t＝40min时，v正＝________min－1。【答案】eq\f(k正,K)1.95×10－3【解析】平衡时，v正＝v逆，即k正x2(HI)＝k逆x(H2)x(I2)，则eq\f(k正,k逆)＝eq\f(xH2·xI2,x2HI)＝K，k逆＝eq\f(k正,K)。v正＝k正x2(HI)＝0.0027min－1×0.852≈1.95×10－3min－1。6．(2024·湖北鄂东南省级示范高中教育教学改革联盟高三联考节选)空气中CO2含量的控制和CO2资源利用具有重要意义。(1)已知25℃、101下，在合成塔中，可通过二氧化碳和氢气合成甲醇，后续可制备甲酸。某反应体系中发生反应如下：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH1＝+41.2kJ·mol－1该反应的速率方程为，其中x表示相应气体的物质的量分数，为平衡常数(用平衡分压代替平衡浓度计算)，k为反应的速率常数。已知平衡后，此时反应Ⅰ的速率(用含k的代数式表示)。【答案】(1)0.09k【解析】②，根据速率方程为；7．活性炭还原法也是消除氮氧化物污染的有效方法，其原理为：2C(s)＋2NO2(g)N2(g)＋2CO2(g)ΔH<0。已知该反应的正反应速率方程为v正＝k正·p2(NO2)，逆反应速率方程为v逆＝k逆·p(N2)·p2(CO2)，其中k正、k逆分别为正、逆反应速率常数。则如图(lgk表示速率常数的对数，eq\f(1,T)表示温度的倒数)所示a、b、c、d四条斜线中，能表示lgk正随eq\f(1,T)变化关系的斜线是____________，能表示lgk逆随eq\f(1,T)变化关系的斜线是__________。【答案】cd【解析】升高温度，正、逆反应速率都增大，说明T升高k正、k逆都增大，则eq\f(1,T)增大，即温度降低，k正、k逆都减小，即lgk正、lgk逆都减小，而该反应焓变小于0，为放热反应，降低温度平衡正向移动，说明平衡状态下降低温度v正＞v逆，则k正减小的幅度较小，即表示lgk正随eq\f(1,T)变化关系的斜线的斜率较小，所以c表示lgk正随eq\f(1,T)变化关系，d表示lgk逆随eq\f(1,T)变化关系。8．1molCH3CH2OH和1molH2O充入恒容密闭容器中发生反应：2CO(g)＋4H2(g)CH3CH2OH(g)＋H2O(g)，在550K时，气体混合物中H2的物质的量分数x(H2)与反应时间t的关系如表所示。t/min020406080100x(H2)/%01529404848上述反应中，正反应速率v正＝k正·x2(CO)·x4(H2)，逆反应速率v逆＝k逆·x(CH3CH2OH)·x(H2O)，其中k正、k逆为速率常数，则k逆＝________(以Kx和k正表示，其中Kx为用物质的量分数表示的平衡常数)，若k逆＝75mol·L－1·min－1，在t＝80min时，v逆＝______________。【答案】eq\f(k正,Kx)1.47mol·L－1·min－1【解析】k逆＝eq\f(k正,Kx)；t＝80min时，H2的物质的量分数为48%，则CO的物质的量分数为24%，CH3CH2OH、H2O的物质的量分数均为14%。v逆＝k逆x(CH3CH2OH)·x(H2O)＝75mol·L－1·min－1×0.14×0.14＝1.47mol·L－1·min－1。9．升高温度绝大多数的化学反应速率增大，但是2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的速率却随温度的升高而减小，某化学小组为研究特殊现象的实质原因，查阅资料知：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步：i：2NO(g)N2O2(g)(快)，v1正＝k1正·c2(NO)v1逆＝k1逆·c(N2O2)ΔH1＜0ii：N2O2(g)＋O2(g)2NO2(g)(慢)，v2正＝k2正·c(N2O2)·c(O2)v2逆＝k2逆·c2(NO2)ΔH2＜0一定温度下，反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)达到平衡状态，请写出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示的平衡常数表达式K＝________。【答案】eq\f(k1正·k2正,k1逆·k2逆)【解析】①2NO(g)N2O2(g)；②N2O2(g)＋O2(g)2NO2(g)；目标反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)，由反应达平衡状态，所以v1正＝v1逆、v2正＝v2逆，所以v1正·v2正＝v1逆·v2逆，k1正·c2(NO)×k2正·c(N2O2)·c(O2)＝k1逆·c(N2O2)×k2逆·c2(NO2)，则K＝eq\f(c2NO2,c2NO·cO2)＝eq\f(k1正·k2正,k1逆·k2逆)。10．(2024·云南部分名校高三联考理科综合节选)(3)在催化剂作用下，合成氨的反应速率为(k为速率常数，只与温度、催化剂有关，与浓度无关。a、β、γ为反应级数，可取正整数、负整数、0，也可取分数)。为了测定反应级数，在一定温度下进行实验，其结果如下：序号c(N2)/(mol·L-1)c(H2)/(mol·L-1)c(NH3)/(mol·L-1)反应速率I111VⅡ2112vⅢ14116vⅣ14216v①α+β+γ=②已知经验公式为(其中，Ea、k分别为活化能、速率常数，R、C为常数，T为温度)。在催化剂作用下，测得Rlnk与温度()的关系如图1所示。催化效率较高的是(填“Catl”或“Cat2”)，在Cat2催化剂作用下。活化能Ea为。【答案】(3)3Catl30.0kJ/mol【解析】(3)①将各组数据代入计算，将I、II组数据代入，a为1；将I、III组数据代入，β为2；将III、IV组数据代入，γ为0；所以α+β+γ=3；②根据经验公式可知，温度变化相同时，Rlnk变化值与活化能成比例，活化能越大，变化值越大。故斜率越小，活化能越小，催化剂Catl催化效率越高，代入a、b点数据可知，93=-Ea×2×10-3+C，33=-Ea×4×10-3+C，解得Ea=30.0kJ/mol；11．(1)已知合成氨反应：eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)H2(g)NH3(g)ΔH＝－46.2kJ·mol－1，标准平衡常数Kθ＝eq\f(p\a\vs4\al(NH3)/pθ,p\a\vs4\al(N2)/pθ0.5p\a\vs4\al(H2)/pθ1.5)，其中pθ为标准压强，peq\a\vs4\al(NH3)、peq\a\vs4\al(N2)、peq\a\vs4\al(H2)为各组分的平衡分压，如peq\a\vs4\al(NH3)＝x(NH3)p，p为平衡总压，x(NH3)为平衡系统中NH3的物质的量分数。若往一密闭容器中加入的N2、H2起始物质的量之比为1∶3，反应在恒定温度和标准压强下进行，NH3的平衡产率为w，则Kθ＝________(用含w的最简式表示)。(2)某科研小组向一恒容密闭容器中通入2molCH4、2molCO2，控制适当条件使其发生反应：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)ΔH＝＋247kJ·mol－1，测出CH4的某个平衡物理量X随着温度、压强的变化如图所示①X________(填“能”或“不能”)表示平衡体系中CH4的体积分数；p1、p2的大小关系为____________，b点浓度商Qc与对应温度下的平衡常数K相比，较大的是____________。②若容器容积为2L，a点时c(CH4)＝0.4mol·L－1，则相应温度下的平衡常数K＝________。【答案】(1)eq\f(4w2－w,3\r(3)1－w2)(2)①不能p1<p2K②12.96【解析】(1)设n(N2)＝1mol，则n(H2)＝3mol，N2转化的为amol，eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)H2(g)NH3(g)n(始)/mol130Δn/mola3a2an(平)/mol1－a3－3a2a理论生成NH32mol，故eq\f(2a,2)＝w，a＝w。又因为p＝pθ，因此：Kθ＝eq\f(xNH3,x\f(1,2)N2·x\f(3,2)H2)＝eq\f(\f(2w,4－2w),\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1－w,4－2w)))\f(1,2)·\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3－3w,4－2w)))\f(3,2))＝eq\f(4w2－w,3\r(3)1－w2)。(2)①压强一定时升高温度，X表示的物理量增加，而升温有利于平衡向右移动，故X不能表示平衡体系中CH4的体积分数。X可以看成是平衡体系中CH4的转化率，由于正反应是气体分子数增加的反应，压强越小越有利于平衡向右移动，CH4的平衡转化率越大，故p1<p2。b点时反应未达到平衡状态，此时反应正向进行，故此时浓度商小于对应温度下的平衡常数。②甲烷的初始浓度为1mol·L－1，反应中消耗的浓度为0.6mol·L－1，由此可求出平衡时c(CO2)＝0.4mol·L－1、c(CO)＝c(H2)＝1.2mol·L－1，故K＝12.96。12．化学动力学上将一步完成的反应称为基元反应。对于基元反应：aA＋bBcC＋dD，其速率方程为v＝k·ca(A)·cb(B)(k为只与温度有关的速率常数)，复杂反应(由几个基元反应构成)的速率取决于慢的基元反应。(1)已知反应NO2(g)＋CO(g)NO(g)＋CO2(g)ΔH＜0，在温度低于250℃时是由两个基元反应构成的复杂反应，该反应的速率方程为v＝k·c2(NO2)，则其两个基元反应分别为：Ⅰ.________=NO3＋________；Ⅱ.略，这两个反应中活化能较小的是________。(2)某科研小组测得380℃时该反应的c(NO2)、c(CO)与生成CO2的速率[v(CO2)]的关系如下：c(CO)/(mol·L－1)0.0250.050.025c(NO2)/(mol·L－1)0.040.040.12v(CO2)/(mol·L－1·s－1)2.2×10－44.4×10－46.6×10－4则该温度下的反应速率常数k＝______L·mol－1·s－1【答案】(1)2NO2NOⅡ(2)0.22【解析】(1)温度低于250℃时，该反应的速率方程式为v＝k·c2(NO2)，说明NO2和CO不参与同一个基元反应，且NO2参与的基元反应为慢反应，决定了该反应的反应速率，基元反应Ⅰ中产物有NO3，根据元素守恒可知该基元反应的反应物应为NO2，则该基元反应Ⅰ为2NO2=NO3＋NO；活化能越大，反应速率越慢，基元反应Ⅰ决定整个反应速率，说明反应Ⅰ活化能较大，即反应Ⅱ活化能较小。＝k×0.04mol·L－1×0.025mol·L－1，可解得k＝0.22L·mol－1·s－1。13．在T0K、1.0×104kPa下，等物质的量的CO与CH4混合气体可以合成乙醛，反应化学方程式如下：CO(g)＋CH4(g)CH3CHO(g)Kp＝4.5×10－5(kPa)－1，则k正＝___________(以k逆表示)；当CO转化率为20%时，CH3CHO(g)的分压p(CH3CHO)＝____________kPa。【答案】k逆×4.5×10－5eq\f(1,9)×104(或1.1×103)【解析】v正＝k正·p(CO)·p(CH4)，v逆＝k逆·p(CH3CHO)，当反应达到平衡时，v正＝v逆，则eq\f(k正,k逆)＝eq\f(pCH3CHO,pCO·pCH4)＝Kp，带入数值得k正＝k逆×4.5×10－5；等物质的量的CO与CH4合成乙醛，设它们起始量均为1mol，当CO转化率为20%时，列出反应的三段式如下：CO(g)＋CH4(g)CH3CHO(g)起始量/mol110变化量/mol0.20.20.2最终量/mol0.80.80.2所以p(CH3CHO)＝eq\f(0.2,1.8)×1.0×104kPa＝eq\f(1,9)×104(或1.1×103)kPa。14．甲醇是重要的化工原料，又可作燃料。利用CO生产甲醇的反应为2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)。已知：v正＝k正·x(CO)·x2(H2)，v逆＝k逆·x(CH3OH)，其中v正、v逆为正、逆反应速率，k正、k逆为速率常数，x为各组分的体积分数。在密闭容器中按物质的量之比为2∶1充入H2和CO，测得平衡时混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化情况如图所示。(1)该反应的ΔH________0(填“>”或“<”)；B点与C点的平衡常数关系为KB________KC(填“>”“<”或“＝”)。向平衡体系中加入高效催化剂，eq\f(v正,v逆)将________(填“增大”“减小”或“不变”)；再次增大体系压强，k正－k逆的值将________(填“增大”“减小”或“不变”)。(2)C点对应的平衡常数Kp＝________(Kp为以分压表示的平衡常数，气体分压＝气体总压×体积分数)。(3)一定温度下，将H2和CO按物质的量之比为1∶1、1∶2和2∶1进行初始投料。则达到平衡后，初始投料比为________时，H2转化率最大。【答案】(1)＜＝不变不变(2)eq\f(27,peq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(2)))(3)1∶2【解析】(1)①根据图示，压强不变时，降低温度，x(CH3OH)增大，说明降温时平衡正向移动，根据化学平衡移动原理，降温时平衡向放热反应方向移动，知该反应为放热反应，ΔH<0；B点和C点的温度相同，故平衡常数KB＝KC。反应达平衡时，v正＝v逆，加入高效催化剂，正、逆反应速率同等程度增大，平衡不移动，因此eq\f(v正,v逆)不变；k正、k逆为速率常数，只与温度有关，再次增大体系压强，尽管平衡正向移动，k正－k逆的值不变。②C点对应平衡状态下的压强为p2，CH3OH的体积分数为50%，设起始时H2和CO的物质的量分别为2mol、1mol，达到平衡时H2转化了xmol，运用三段式法计算：2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)起始量/mol210转化量/molx0.5x0.5x平衡量/mol2－x1－0.5x0.5x则eq\f(0.5x,3－x)×100%＝50%，解得x＝1.5，故平衡时H2(g)、CO(g)、CH3OH(g)的物质的量分别为0.5mol、0.25mol、0.75mol，体积分数分别为eq\f(1,3)、eq\f(1,6)、eq\f(1,2)，故压强平衡常数Kp＝eq\f(\f(1,2)p2,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3)p2))\s\up12(2)×\f(1,6)p2)＝eq\f(27,peq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(2)))。③增大一种反应物的浓度，可以提高另一种反应物的转化率，故初始投料比为1∶2时，H2转化率最大。15．对于基元反应，如aA＋bBcC＋dD，反应速率v正＝k正·ca(A)·cb(B)，v逆＝k逆·cc(C)·cd(D)，其中k正、k逆是取决于温度的速率常数。已知：反应Ⅰ：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)ΔH1＝－902kJ·mol－1反应Ⅱ：8NH3(g)＋6NO2(g)7N2(g)＋12H2O(g)ΔH2＝－2740kJ·mol－1反应Ⅲ：N2(g)＋O2(g)=2NO(g)ΔH3＝＋182.6kJ·mol－1对于基元反应Ⅳ：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)ΔH4，在653K时，速率常数k正＝2.6×103L2·mol－2·s－1，k逆＝4.1×103L·mol－1·s－1(1)ΔH4＝________kJ·mol－1(2)计算653K时的平衡常数K＝________________。(3)653K时，若NO的浓度为0.006mol·L－1，O2的浓度为0.290mol·L－1，则正反应速率为_______mol·L－1·s－1【答案】(1)①－114.1(2)eq\f(26,41)L·mol－1(3)2.7×10－2【解析】(1)①根据盖斯定律，由eq\f(1,3)×(反应Ⅰ×2－反应Ⅱ－反应Ⅲ×7)得反应Ⅳ，故ΔH4＝(ΔH1×2－ΔH2－ΔH3×7)×eq\f(1,3)＝－114.1kJ·mol－1。(2)653K反应达到平衡时，v正＝k正·c2(NO)·c(O2)＝v逆＝k逆·c2(NO2)，该温度下的平衡常数K＝eq\f(c2NO2,c2NO·cO2)＝eq\f(k正,k逆)＝eq\f(26,41)L·mol－1。(3)正反应速率v正＝k正·c2(NO)·c(O2)，将数据代入，计算得到v正＝2.6×103×0.0062×0.290mol·L－1·s－1＝2.7×10－2mol·L－1·s－1。16．(2024·山东济宁高三期末节选)研究CO2的资源综合利用，对实现“碳达峰”和“碳中和”有重要意义。在CO2加氢合成CH3OH的体系中，同时发生以下反应：反应Ⅰ．CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1反应Ⅱ．CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41kJ·mol－1反应Ⅲ．CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH3=-90kJ·mol－1(2)向体积为的密闭容器中，投入和，平衡时CO或CH3OH在含碳产物中物质的量分数及CO2的转化率随温度的变化如图：已知反应Ⅱ的反应速率，，为速率常数，c为物质的量浓度。①图中m代表的物质是。②范围内，随着温度升高，H2O的平衡产量的变化趋势是。③在p点时，若反应Ⅱ的，此时该反应的mol·L-1·；④已知气体分压=气体总压×气体的物质的量分数，用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数Kp；p点时体系总压强为，反应Ⅱ的Kp=(保留2位有效数字)。⑤由实验测得，随着温度逐渐升高，混合气体的平均相对分子质量几乎又变回起始的状态，原因是。【答案】(2)CO先减小后增大0.164.0×10-3反应Ⅰ、Ⅲ为放热反应，反应Ⅱ为吸热反应，高温时主要发生反应Ⅱ，反应Ⅱ反应前后气体分子数相等，所以气体平均相对分子质量基本不变【解析】(2)反应Ⅰ、Ⅲ正向放热，反应Ⅱ正向吸热，升高温度反应Ⅰ、Ⅲ逆向移动、反应Ⅱ正向移动，则CO的物质的量分数增大、甲醇的物质的量分数减小，m代表CO；升高温度反应Ⅰ、Ⅲ逆向移动、反应Ⅱ正向移动，根据二氧化碳的变化趋势可以推知水的平衡产量变化趋势为先减小后增大；p点二氧化碳的转化率为20%，则二氧化碳变化物质的量为0.2mol，CO和CH3OH的总物质的量为0.2mol；此时CO的体积分数为20%，则CO和CH3OH质的量分别为0.04mol、0.16mol；在1L容器中有：则x+z=0.16、y-z=0.04，有x+y=0.2，则，1-x-y=1-(x+y)=0.8，则n(CO2)=(1-x-y)mol=0.8mol、n(H2)=()mol=2.48mol、n(H2O)=(x+y)mol=0.2mol、n(CO)=0.04mol，p点为平衡点则、；反应Ⅰ、Ⅲ为放热反应，反应Ⅱ为吸热反应，高温时主要发生反应Ⅱ，反应Ⅱ反应前后气体分子数相等，所以气体平均相对分子质量基本不变。17．(2024·浙江省强基联盟高三联考节选)航天员呼吸产生的CO2利用Sabatier反应进行处理：CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)。(3)室温下，向体积为2L的恒容密闭容器中通入4molH2和1molCO2，仅发生上述反应，若反应时保持温度恒定，测得反应过程中压强随时间的变化如下表所示：时间0102030405060压强①该温度下反应Ⅰ的KP=(KP为用气体的分压表示的平衡常数，分压气体的体积分数体系总压)。②反应Ⅰ的速率方程：(是速率常数，只与温度有关)。时，(填“>”“<”或“=”)。【答案】(3)【解析】(3)①

初始压强与平衡压强之比等于气体的物质的量之比，求得，平衡时CO2的物质的量为0.5mol；H2为0.5mol；CH4为0.5mol；H2O为1mol，根据以上数据可以求出KP为。②结合CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)特征根据表格中的气体总压强可知20min时，已知，，。18．已知：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0。在2L密闭容器中通入3molH2和1molN2，测得不同温度下，NH3的产率随时间变化如图所示。(1)下列有关说法正确的是________。A．由b点到c点混合气体密度逐渐增大B．达到平衡时，2v正(H2)＝3v逆(NH3)C．平衡时，通入氩气平衡正向移动D．平衡常数，Ka<Kb＝Kc(2)T1温度时，0～15min内v(H2)＝________mol·L－1·min－1。(3)已知：瞬时速率表达式v正＝k正c3(H2)·c(N2)，v逆＝k逆c2(NH3)(k为速率常数，只与温度有关)。温度由T1调到T2，活化分子百分率________(填“增大”“减小”或“不变”)，k正增大倍数________k逆增大倍数(填“大于”“小于”或“等于”)。T1℃时，eq\f(k正,k逆)＝________。【答案】(1)BD(2)0.05(3)增大小于eq\f(64,27)或2.37【解析】(1)恒容下，密度不变，A错；C项，恒容下通稀有气体，不移动，C错。(3)平衡时，v正＝v逆，即k正c3(H2)·c(N2)＝k逆c2(NH3)，eq\f(k正,k逆)＝eq\f(c2NH3,c3H2·cN2)＝K，升温时，K减小，eq\f(k正,k逆)减小，故k正增大的倍数小于k逆的。N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)n(始)/mol130Δn/mol0.51.51n(平)/mol0.51.51c(平)/(mol·L－1)0.250.750.5K＝eq\f(k正,k逆)＝eq\f(0.52,0.25×0.753)＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))2,\f(1,4)×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,4)))3)＝eq\f(64,27)≈2.37。19．研究炭的气化处理及空气中碳的氧化物的相关反应，有利于节能减排。已知反应①C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)ΔH＝＋113.5kJ·mol－1②CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH＝－90.4kJ·mol－1③CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH＝－49.5kJ·mol－1(1)若某反应的平衡常数表达式为，则此反应的热化学方程式为______________________________，将等体积的H2O(g)和CO(g)充入恒容密闭容器，反应速率v＝v正－v逆＝k正·c(CO)·c(H2O)－k逆·c(CO2)·c(H2)，其中k正、k逆分别为正、逆反应速率常数。在721℃和800℃时，CO的转化率随时间变化曲线如图1。比较a、b处lgk正－lgk逆的大小：a____b(填“>”“<”或“＝”)，计算b处的eq\f(v正,v逆)＝________。(2)在T℃时，向体积不等的恒容密闭容器中分别加入足量活性炭和1molH2O(g)，发生反应①。反应相同时间，测得各容器中H2O(g)的转化率与容器体积的关系如图2所示。图中c点所示条件下，v正____v逆(填“>”“<”或“＝”)，理由是_____________________________________________________________，此温度下，该反应平衡常数为________(用含V1、V2或V3的代数式表示)。(3)在四种不同的容器中发生反应③，若初始温度、压强和反应物用量均相同，则CO2的转化率最高的是______。a．恒温恒容容器b．恒容绝热容器c．恒压绝热容器d．恒温恒压容器【答案】(1)CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－40.9kJ·mol－1＜eq\f(9,4)(2)＞T℃时b点恰好达到平衡状态，c点容器体积大，H2O(g)的起始浓度小，化学反应速率慢，反应达到平衡所需时间长，c点未达到平衡状态，所以v正＞v逆eq\f(3.2,V2)(或eq\f(4,15V1))(3)d【解析】(1)若某反应的平衡常数表达式为，得到化学方程式CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，根据盖斯定律，将②－③得到该反应的热化学方程式为CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－40.9kJ·mol－1。根据先拐先平衡，曲线a是800℃，根据题意lgk正－lgk逆＝lgeq\f(k正,k逆)＝lg＝lgK，由于a点温度高，该反应是放热反应，因此温度越高，平衡逆向移动，平衡常数减小，因此lgKa小于lgKb；假设H2O(g)和CO(g)物质的量分别为1mol，容器体积为VL，则：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)开始/mol1100转化/mol0.50.50.50.5平衡/mol0.50.50.50.5K＝＝eq\f(k正,k逆)＝eq\f(\f(0.5,V)×\f(0.5,V),\f(0.5,V)×\f(0.5,V))＝1，b处CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)开始/mol1100转化/mol0.40.40.40.4平衡/mol0.60.60.40.4计算b处的eq\f(v正,v逆)＝eq\f(k正,k逆)×eq\f(cCO·cH2O,cCO2·cH2)＝1×eq\f(\f(0.6,V)×\f(0.6,V),\f(0.4,V)×\f(0.4,V))＝eq\f(9,4)。(2)根据图中信息和题意，反应相同时间，T℃时b点恰好达到平衡状态，a点容器体积减小，浓度大，已经达到平衡，且由于加压平衡逆向移动，c点容器体积大，H2O(g)的起始浓度小，化学反应速率慢，反应达到平衡所需时间长，因此c点未达到平衡状态，因此c点v正＞v逆。此温度下，C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)开始/mol100转化/mol0.80.80.8平衡/mol0.20.80.8C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)开始/mol100转化/mol0.40.40.4平衡/mol0.60.40.4K＝eq\f(\f(0.8,V2)×\f(0.8,V2),\f(0.2,V2))＝eq\f(3.2,V2)或K＝eq\f(\f(0.4,V1)×\f(0.4,V1),\f(0.6,V1))＝eq\f(4,15V1)。(3)该反应是气体体积减小的放热反应，若初始温度、压强和反应物用量均相同，以恒温恒容容器进行对比分析，恒容绝热容器，反应放热致使温度升高，平衡逆向移动，CO2的转化率降低；恒压绝热容器，容器体积减小，平衡正向移动，反应放热致使温度升高，平衡逆向移动，CO2的转化率不清楚变化；恒温恒压容器，容器体积减小，平衡正向移动，CO2的转化率变大，相对c来说转化率变大，则CO2的转化率最高的是d。20．氧化亚氮(N2O