2022届高考化学人教版二轮专题复习训练-专题六化学反应速率化学平衡专题强化练

专题强化练(一)平衡常数、速率常数集训1．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。2．在催化剂作用下H2还原NO，2H2(g)＋2NO(g)2H2O(g)＋N2(g)ΔH＜0，反应的速率方程为v正＝k正·c(H2)·c2(NO)(k正为速率常数，只与温度、催化剂有关系)，其中v正为正反应速率。(1)相同条件下，对速率影响程度c(NO)________c(H2)(填“大于”“小于”或“等于”)。(2)设反应开始时H2和NO的浓度相同，v正＝v0，NO的转化率为α时的反应速率为vα，则vα＝________v0。答案(1)大于(2)(1－α)3解析(1)由反应的速率方程为v正＝k正·c(H2)·c2(NO)可知，相同条件下，对反应速率影响程度c(NO)大于c(H2)。(2)设反应开始时氢气和一氧化氮的浓度都为c，反应开始时v正＝v0，由反应的速率方程可得正·c(H2)·c2(NO)＝eq\f(v0,c3)×c3(1－α)3＝(1－α)3v0。3．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＋bB→cC＋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。(2)根据表格分析可知CO和NO2的浓度均会影响反应速率，由于该反应不是基元反应，由题1·s－1＝k×0.04mol·L－1×0.025mol·L－1，可解得k＝0.22L·mol－1·s－1。4．(1)温度为T1℃时，将等物质的量的CO2和H2充入体积为1L的密闭容器中发生反应：CO2(g)＋H2(g)HCOOH(g)ΔH＝－31.4kJ·mol－1K＝2实验测得：v正＝k正·c(CO2)·c(H2)，v逆＝k逆·c(HCOOH)，k正、k逆为速率常数。T1℃时，k逆＝______(以k正表示)。(2)当温度改变为T2℃时，k正＝1.9k逆，则T2℃时平衡压强________T1℃时平衡压强(填“＞”“＜”或“＝”)，理由是_________________________________________。答案(1)0.5k正(2)＞CO2(g)＋H2(g)HCOOH(g)为放热反应，温度升高，平衡常数减小，平衡左移，气体的物质的量增加，总压强增大解析(1)反应CO2(g)＋H2(g)HCOOH(g)达到化学平衡时，有v正＝v逆，即k正·c(CO2)·c(H2)＝k逆·c(HCOOH)，所以eq\f(k正,k逆)＝eq\f(cHCOOH,cCO2·cH2)＝2，所以k正＝2k逆，即k逆＝0.5k正。(2)当温度改变为T2时，k正＝1.9k逆，则K＝eq\f(cHCOOH,cCO2·cH2)＝eq\f(k正,k逆)＝1.9＜2，该反应的正反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，气体的物质的量增大，总压强增大。5．已知在一定温度下的可逆反应N2O4(g)2NO2(g)ΔH>0中，v正＝k正·c(N2O4)，v逆＝k逆·c2(NO2)(k正、k逆只是温度的函数)。若该温度下的平衡常数K＝10，则k正＝________k逆。升高温度，k正增大的倍数______(填“大于”“小于”或“等于”)k逆增大的倍数。答案10大于正增大的倍数大于k逆增大的倍数。6．模拟汽车的“催化转化器”，将2molNO(g)和2molCO(g)充入1L的密闭容器中，发生反应2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)，测得CO的平衡转化率α随温度T变化曲线如图所示。图像中A点逆反应速率________C点正反应速率(填“>”“＝”或“＜”)；实验测得：v正＝k正·c2(NO)·c2(CO)，v逆＝k逆·c(N2)·c2(CO2)，k正、k逆分别是正、逆反应速率常数。则T1℃时A点处对应的v正∶v逆＝________。答案<40.5解析T1℃时，B点一氧化碳转化率为50%，由化学方程式可知，一氧化碳和一氧化氮的浓度均为2mol·L－1－2mol·L－1×50%＝1mol·L－1，氮气的浓度为2mol·L－1×50%×eq\f(1,2)＝0.5mol·L－1，二氧化碳的浓度为2mol·L－1×50%＝1mol·L－1，由平衡时v正＝v逆可得eq\f(k正,k逆)＝eq\f(cN2·c2CO2,c2NO·c2CO)＝eq\f(0.5×12,12×12)＝0.5，A点一氧化碳转化率为25%，则由化学方程式可知，一氧化碳和一氧化氮的浓度均为2mol·L－1－2mol·L－1×25%＝1.5mol·L－1，氮气的浓度为2mol·L－1×25%×eq\f(1,2)＝0.25mol·L－1，二氧化碳的浓度为2mol·L－1×25%＝0.5mol·L－1，则eq\f(v正,v逆)＝eq\f(k正·c2NO·c2CO,k逆·cN2·c2CO2)＝0.5×eq\f(1.52×1.52,0.25×0.52)＝40.5。7．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)实验测得：v正＝k正·p(CO)·p(CH4)，v逆＝k逆·p(CH3CHO)，k正、k逆为速率常数，p为气体的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/mol0.2

0.2

0.2最终量/mol0.8

0.8

0.2所以p(CH3CHO)＝eq\f(0.2,1.8)×1.0×104kPa＝eq\f(1,9)×104(或1.1×103)kPa。(二)最佳反应条件、原因解释集训1．二甲醚催化重整制氢的反应过程主要包括以下几个反应(以下数据为25℃、1.01×105Pa条件下测定)：Ⅰ：CH3OCH3(g)＋H2O(l)2CH3OH(l)ΔH>0Ⅱ：CH3OH(l)＋H2O(l)CO2(g)＋3H2(g)ΔH>0Ⅲ：CO(g)＋H2O(l)CO2(g)＋H2(g)ΔH<0Ⅳ：CH3OH(l)CO(g)＋2H2(g)ΔH>0工业生产中测得不同温度下各组分体积分数及二甲醚转化率的关系如图所示：你认为反应控制的最佳温度应为________(填字母)。A．300～350℃ B．350～400℃C．400～450℃ D．450～500℃答案C解析400～450℃二甲醚的转化率较高，如果再升高温度，则会增大成本，转化率提高有限，温度太低，反应速率太慢。2．汽车排气管装有三元催化剂装置，在催化剂表面通过发生吸附、解吸消除CO、NO等污染物。反应机理如下[Pt(s)表示催化剂，右上角带“*”表示吸附状态]：Ⅰ.NO＋Pt(s)=NO*Ⅱ.CO＋Pt(s)=CO*Ⅲ.NO*=N*＋O*Ⅳ.CO*＋O*=CO2＋Pt(s)Ⅴ.N*＋N*=N2＋Pt(s)Ⅵ.NO*＋N*=N2O＋Pt(s)经测定汽车尾气中反应物浓度及生成物浓度随温度T变化关系如图1和图2所示。(1)图1中温度从Ta升至Tb的过程中，反应物浓度急剧减小的主要原因是_________________________________________________________________________________________。(2)图2中T2℃时反应Ⅴ的活化能________(填“<”“>”或“＝”)反应Ⅵ的活化能；T3℃时发生的主要反应为________(填“Ⅳ”“Ⅴ”或“Ⅵ”)。答案(1)温度升高，催化剂活性增强，反应速率加快(2)>Ⅳ解析(1)由图1可知，温度升高，反应物的消耗量增大，说明催化剂的活性增强，反应速率加快。(2)反应的活化能越小，反应速率越快，反应物的消耗量越大，其浓度越小，生成物的浓度越大。由图2可知，T2℃时，N2的浓度小于N2O的浓度，说明反应Ⅴ的反应速率小于反应Ⅵ的反应速率，则反应Ⅴ的活化能大于反应Ⅵ的活化能；T3℃时，生成物二氧化碳的浓度最大，说明发生的主要反应为反应Ⅳ。3．我国科研人员研究出了用活性炭对汽车尾气中NO处理的方法：C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)ΔH<0。在恒压密闭容器中加入足量的活性炭和一定量的NO气体，反应相同时间时，测得NO的转化率α(NO)随温度的变化关系如图所示：由图可知，温度低于1050K时，NO的转化率随温度升高而增大，原因是_______________________________________________________________________________________。答案温度低于1050K时，反应未达到平衡状态，随温度升高，反应速率加快，NO转化率增大4．在密闭容器中充入5molCO和4molNO，发生反应：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)ΔH＝－746.5kJ·mol－1，图1为平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系。(1)温度：T1________(填“＜”或“＞”)T2。(2)若在D点对反应容器升温的同时扩大体积使体系压强减小，重新达到的平衡状态可能是图中A～G点中的________点。(3)某研究小组探究催化剂对CO、NO转化的影响。将NO和CO以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应，相同时间内测量逸出气体中NO含量，从而确定尾气脱氮率(脱氮率即NO的转化率)，结果如图2所示。若低于200℃，图2中曲线Ⅰ脱氮率随温度升高而变化不大的主要原因为____________________________________________；a点________(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡脱氮率，说明其理由：_______________________________。答案(1)＞(2)A(3)温度较低时，催化剂的活性偏低不是该反应为放热反应，根据曲线Ⅱ可知，a点对应温度下的平衡脱氮率应该更高解析(1)根据反应2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g)ΔH＝－746.5kJ·mol－1，升高温度，平衡逆向移动，所以NO的体积分数会增大，即T1＞T2。(2)若在D点对反应容器升温的同时扩大体积使体系压强减小，则平衡会逆向移动，NO的体积分数增加，重新达到的平衡状态可能是图中A点。(3)根据图像可知，温度较低时，催化剂的活性偏低，因此温度低于200℃，曲线Ⅰ脱氮率随温度升高而变化不大；a点不是对应温度下的平衡脱氮率，因为该反应为放热反应，根据曲线Ⅱ可知，a点对应温度下的平衡脱氮率应该更高。5．已知Ⅰ.CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，Ⅱ.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，Ⅲ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)。如图为一定比例的CO2、H2；CO、H2；CO、CO2、H2三个反应体系下甲醇生成速率与温度的关系。(1)490K时，根据曲线a、c判断合成甲醇的反应机理是________(填“A”或“B”)。A．CO2eq\o(,\s\up7(H2),\s\do5(H2O))COeq\o(,\s\up7(H2))CH3OHB．COeq\o(,\s\up7(H2O),\s\do5(H2))CO2eq\o(,\s\up7(H2))CH3OH＋H2O(2)490K时，曲线a与曲线b相比，CO的存在使甲醇生成速率增大，结合反应Ⅰ、Ⅲ分析原因：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)B(2)CO的存在促使反应Ⅰ正向进行，二氧化碳和氢气的量增加，水蒸气的量减少，有利于反应Ⅲ正向进行解析(1)490K时，a曲线对应的甲醇的生成速率大于c曲线，即甲醇主要来源于CO2和H2的反应。故490K时，根据曲线a、c判断合成甲醇的反应机理是B。(2)490K时，曲线a与曲线b相比，CO的存在使甲醇生成速率增大，结合反应Ⅰ、Ⅲ分析，对于反应Ⅰ：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，CO是反应物，CO的存在促使反应Ⅰ正向进行，CO2和H2的量增加，水蒸气的量减少，有利于反应Ⅲ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)正向进行，所以CO的存在使甲醇生成速率增大。6．CH4—CO2重整反应[CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)ΔH>0]在大力推进生态文明建设、“碳达峰”、“碳中和”的时代背景下，受到更为广泛的关注。该反应以两种温室气体为原料，可以生成合成气。如何减少反应过程中的催化剂积碳，是研究的热点之一，某条件下，发生主反应的同时，还发生了积碳反应：CO歧化：2CO(g)CO2(g)＋C(s)ΔH＝－172kJ·mol－1CH4裂解：CH4(g)C(s)＋2H2(g)ΔH＝＋75kJ·mol－1(1)对积碳反应进行计算，得到温度和压强对积碳反应中平衡碳量的影响图(图a和图b)，其中表示温度和压强对CH4的裂解反应中平衡碳量影响的是__________________________(填字母)，理由是___________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)实验表明，在重整反应中，低温、高压时会有显著积碳产生，由此可推断，对于该重整反应而言，其积碳主要由__________反应产生。综合以上分析，为抑制积碳产生，应选用高温、低压条件。答案(1)aCH4的裂解反应为体积增大的吸热反应，减小压强或升高温度，平衡正移，即高温低压有利于反应正向进行，平衡碳量增大，与图a相符(2)CO歧化解析(1)甲烷的裂解反应为气体体积增大的吸热反应，增大压强，平衡向逆反应方向移动，平衡碳量减小，升高温度，平衡向正反应方向移动，平衡碳量增大，由图可知，图a中温度升高或降低压强时，平衡碳量增大，则图a表示温度和压强对甲烷裂解反应中平衡炭量的影响。(2)由在重整反应中，低温、高压时会有显著积碳产生可知，产生积碳的反应为气体体积减小的放热反应，由题给化学方程式可知，积碳主要是由一氧化碳的歧化反应产生。7．在一定条件下，由CO2和H2合成甲醇已成为现实，该合成对解决能源问题具有重大意义。该过程中有两个竞争反应，反应过程能量关系如图。由CO2和H2合成甲醇有两个竞争反应，为提高CH3OH的选择性，在原料气中掺入一定量CO，原因是_______________________________________________。另外，可以通过控制双组分催化剂(CuO­ZnO)中CuO的含量，可提高甲醇产率，根据下图判断，催化剂选择性最好的CuO的含量为________。答案加入一定浓度的CO，使反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)逆向移动，提高生成CH3OH的选择性50%解析根据图像可知CH3OH含量最大，催化剂选择性最好的CuO的含量为50%。8．将甲醇转化耦合到丁烯裂解过程中生产丙烯，主要涉及下列反应：①2C4H8(g)→2C3H6(g)＋C2H4(g)ΔH＞0②2CH3OH(g)→C2H4(g)＋2H2O(g)ΔH＜0③C2H4(g)＋C4H8(g)→2C3H6(g)ΔH＜0已知：甲醇吸附在催化剂上，可以活化催化剂；甲醇浓度过大也会抑制丁烯在催化剂上的转化。(1)图1是C3H6及某些副产物的产率与eq\f(nCH3OH,nC4H8)的关系曲线。最佳的eq\f(nCH3OH,nC4H8)约为______________。(2)图2是某压强下，将CH3OH和C4H8按一定的物质的量之比投料，反应达到平衡时C3H6的体积分数随温度的变化曲线。由图可知平衡时C3H6的体积分数随温度的升高呈现先升高后降低的变化，其原因可能是_____________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)1.0(2)300～500℃时，丁烯裂解(反应①)为主要反应，是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，使C3H6的体积分数增大；温度高于500℃时，反应②③为主要反应，是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，使C3H6的体积分数降低，同时温度升高易发生副反应，C3H6可能转化为C2H4、C3H8、C4H10、Ceq\o\al(＋,5)等，使C3H6的体积分数降低(三)化学反应原理的综合分析应用1．(2021·哈尔滨市第三中学模拟)研究NOx的转化具有重要意义。Ⅰ.已知：NO氢化反应：2NO(g)＋2H2(g)2H2O(g)＋N2(g)ΔH1，某温度下，等物质的量的NO和H2在恒容密闭容器中发生反应，起始压强为100kPa。(1)物质的标准生成热是常用的化学热力学数据，可以用来计算反应热。ΔH＝生成物标准生成热总和－反应物标准生成热总和。物质NO(g)H2(g)H2O(g)N2(g)标准生成热/(kJ·mol－1)90.250－241.80①ΔH1＝________kJ·mol－1。②提高该反应平衡转化率的方法有__________________________________________________________________________________________________(写一条)。③达平衡时，总压减少20%，NO的转化率为________，该反应的平衡常数Kp＝________。(2)该反应的速率方程为v＝k·cx(NO)·cy(H2)，k为反应速率常数。根据实验数据填空：实验编号初始浓度/(mol·L－1)形成N2的初始速率v/(mol·L－1·s－1)c(NO)c(H2)16.00×10－31.00×10－33.19×10－326.00×10－32.00×10－36.38×10－331.00×10－36.00×10－34.8×10－442.00×10－36.00×10－31.92×10－3①x＝________，y＝________。②设反应开始时的反应速率为v1，NO的转化率为α时的反应速率为v2，则v2＝________v1。Ⅱ.已知：NO氧化反应：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)分两步进行，其反应过程能量变化示意图如图。第一步：2NO(g)N2O2(g)ΔH1第二步：N2O2(g)＋O2(g)2NO2(g)ΔH2(3)下列说法正确的是________(填字母)。A．ΔH1＞0B．决定NO氧化反应速率的步骤为第二步C．反应的中间产物为N2O2和O2D．第二步中N2O2和O2的碰撞仅部分有效(4)在恒容的密闭容器中充入一定量的NO和O2气体，保持其他条件不变时，控制反应温度分别为T1和T2(T1＞T2)，测得c(NO)随t(时间)的变化曲线如图。转化相同量的NO，在温度________(填“T1”或“T2”)下消耗的时间较长，试结合反应过程能量图分析其原因________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案Ⅰ.(1)①－664.1②降低温度(或增大压强或减小体积)③80%3.2(kPa)－1(2)①21②(1－α)3Ⅱ.(3)BD(4)T1ΔH1＜0，温度升高，第一步反应平衡逆移，c(N2O2)减小，浓度降低的影响大于温度对第二步反应速率的影响解析Ⅰ.(1)①ΔH1＝生成物标准生成热总和－反应物标准生成热总和＝－241.8kJ·mol－1×2＋0－(90.25kJ·mol－1×2＋0×2)＝－664.1kJ·mol－1；②该反应2NO(g)＋2H2(g)2H2O(g)＋N2(g)是气体体积减小的放热反应，故降低温度或减小体积或增大压强，平衡正向移动，均可提高该反应平衡转化率；③等物质的量的NO和H2在恒容密闭容器中发生反应，起始压强为100kPa，则起始时NO和H2的分压分别为50kPa，设NO和H2减小的分压为2xkPa，可列出三段式：2NO(g)＋2H2(g)2H2O(g)＋N2(g)起始/kPa505000改变/kPa2x2x2xx平衡/kPa50－2x50－2x2xx平衡时总压为(50－2x＋50－2x＋2x＋x)kPa＝(100－x)kPa，则eq\f(x,100)×100%＝20%，解得x＝20，(2)①由实验1和实验2可得：k×(6.00×10－3)x×(1.00×10－3)y＝3.19×10－3，k×(6.00×10－3)x×(2.00×10－3)y＝6.38×10－3，两式同侧分别作比可得2y＝2，解得y＝1；同理，解得x＝2；②设反应开始时NO和H2的浓度均为bmol·L－1，则v1＝k×b2×b＝k×b3，NO的转化率为α时，NO和H2的浓度均为(1－α)bmol·L－1，则v2＝k×[(1－α)b]2×(1－α)b＝k×(1－α)3b3，则v2＝(1－α)3v1。Ⅱ.(3)由图可知，第一步反应的反应物的总能量比生成物的总能量高，则第一步反应为放热反应，ΔH1＜0，故A错误；由图可知，第一步反应的活化能比第二步反应的活化能小，活化能越大，反应速率越小，则决定NO氧化反应速率的步骤为第二步，故B正确；反应的中间产物为N2O2，O2为总反应的反应物，故C错误；第二步中N2O2和O2的碰撞仅部分有效，否则反应速率将非常快，故D正确。(4)由图可知，转化相同量的NO，在温度T1下消耗的时间较长，因为ΔH1＜0，温度升高，第一步反应平衡逆移，c(N2O2)减小，浓度降低的影响大于温度对第二步反应速率的影响，导致转化相同量的NO，在温度T1下消耗的时间较长。2．(2021·安徽省黄山市高三第一次质量检测)碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。回答下列问题：(1)向碘水中加入四氯化碳后充分振荡，静置后的现象是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)①已知反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)，该反应中相关化学键的键能数据如表所示：共价键H—HI—IH—I键能/(kJ·mol－1)436151299则该反应的ΔH＝________kJ·mol－1。②下列叙述能说明上述反应已达到平衡的是________(填字母)。a．单位时间内生成nmolH2，同时生成nmolHIb．温度和体积一定时，HI浓度不再变化c．温度和体积一定时，混合气体颜色不再变化d．温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化(3)NaHSO3溶液在不同温度下均可被过量KIO3(IOeq\o\al(－,3)被还原成I－)氧化，当NaHSO3完全消耗即有I2析出，写出I2析出时发生反应的离子方程式：______________________________。依据I2析出所需时间可以求得NaHSO3的反应速率，将浓度均为0.020mol·L－1NaHSO3溶液(含少量淀粉)10.0mL、KIO3(过量)酸性溶液40.0mL混合，记录10～55℃间溶液变蓝时间，55℃时未观察到溶液变蓝，实验结果如图。图中a点对应的NaHSO3反应速率为______mol·L－1·s－1。b、c两点对应的NaHSO3反应速率v(b)________v(c)(填“>”“＝”或“<”)。(4)在1L真空密闭容器中加入amolNH4I固体，t℃时发生如下反应：NH4I(s)NH3(g)＋HI(g)①2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)②2HI(g)I2(g)＋H2(g)③达平衡时，体系中n(HI)＝bmol，n(I2)＝cmol，n(H2)＝dmol，则n(N2)＝________mol，t℃时反应①的平衡常数K为________(用字母表示)。答案(1)液体分为两层，上层为浅黄色(或无色)，下层为紫色(2)①－11②bc(3)IOeq\o\al(－,3)＋5I－＋6H＋=3I2↓＋3H2O5×10－5<(4)eq\f(d－c,3)b(eq\f(8c－2d,3)＋b)解析(2(436＋151－2×299)kJ·mol－1＝－11kJ·mol－1；②通过化学方程式可以看出，H2和HI的化学计量数之比为1∶2，单位时间内生成nmolH2，同时生成2nmolHI，反应达到平衡，a项错误；当温度和体积一定时，HI的浓度不再变化，其物质的量也不变，表明反应达到平衡，b项正确；气态的I2为紫色，氢气和碘化氢气体均为无色，当温度和体积一定时，混合气体颜色不再变化，表明各物质的物质的量不再变化，反应达到平衡，c项正确；该反应为等体反应，ρ＝eq\f(m,V)，质量和体积均不变，密度也不会改变，故密度不再变化无法判断反应是否达到平衡，d项错误。(3)当NaHSO3完全消耗会有I2析出，是过量的KIO3与I－反应生成I2，离子方程式为IOeq\o\al(－,3)＋5I－＋6H＋=3I2↓＋3H2O；由图可知，a点为(10,80)，反应在80s时有I2析出，NaHSO3反应速率为eq\f(0.020mol·L－1×10.0×10－3L,10.0＋40.0×10－3L×80s)＝5×10－5mol·L－1·s－1；升高温度，反应速率加快，c点温度高于b点，所以v(b)＜v(c)。(4)达平衡时，I2的物质的量为cmol，I2是反应③的生成物，根据反应③可知，此反应中生成了cmolH2，平衡时，n(H2)＝dmol，所以反应②生成了(d－c)molH2，反应②中N2和H2的化学计量数之比为1∶3，所以n(N2)＝eq\f(d－c,3)mol；反应③中生成cmolI2，代表反应③消耗了2cmolHI，平衡时，HI的物质的量为bmol，表明反应①生成了(b＋2c)molHI，根据化学计量数可知，反应①生成了(b＋2c)molNH3，在反应②中生成了eq\f(d－c,3)molN2，表明反应②消耗了eq\f(2d－c,3)molNH3，平衡时，n(NH3)＝(b＋2c)－eq\f(2d－c,3)＝eq\f(8c－2d,3)＋b，反应①的平衡常数K＝c(NH3)·c(HI)，因为体积为1L，所以K＝c(NH3)·c(HI)＝(eq\f(8c－2d,3)＋b)×b。3．(2021·郑州市高三二模)甲醇是重要的化工原料，用CO2和H2在催化剂的作用下合成甲醇，主要发生以下反应：反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1＝－53.7kJ·mol－1反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2＝＋41.2kJ·mol－1反应Ⅲ：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH3(1)已知部分化学键的键能如下表：化学键H—HH—OC=OCO键能/(kJ·mol－1)436465a1076.8则ΔH3＝________kJ·mol－1，a＝________。(2)通过计算机对反应CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)进行模拟实验，在0.1MPa时，不同温度下，不同水碳比eq\f(nH2O,nCH4)进行热力学计算，绘得反应平衡体系中H2的物质的量分数与水碳比、平衡温度的关系如图所示。由图可知，温度一定时，H2的平衡物质的量分数与水碳比的关系是________，可能的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)电解法由甲醇和CO合成碳酸二甲酯的工作原理如下图所示，则阳极的电极反应式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)－94.9806(2)水碳比越大，氢气的物质的量分数越大水碳比增大，生成的CO会与H2O(g)反应，进一步生成H2，使得氢气的物质的量分数增大(3)2CH3OH＋CO－2e－=(CH3O)2CO＋2H＋解析(1)反应Ⅰ－反应Ⅱ＝反应Ⅲ，ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝(－53.7－41.2)kJ·mol－1＝－94.9kJ·mol－1；ΔH＝反应物总键能－生成物总键能，ΔH2＝(2a＋436－1076.8－2×465)kJ·mol－1＝＋41.2kJ·mol－1，解得a＝806。(2)由图可知，温度一定时，水碳比越大，氢气的物质的量分数越大，水碳比增大，生成的CO会与H2O(g)反应，进一步生成H2，使得氢气的物质的量分数增大。(3)阳极发生氧化反应，元素化合价升高，由电解池工作原理图可以判断，左侧为阳极，CH3OH和CO反应生成(CH3O)2CO，电极反应式为2CH3OH＋CO－2e－=(CH3O)2CO＋2H＋。4．(2021·江西省八所重点中学联考)汽车三元催化器可将汽车尾气排出的三种主要有害物质(CO、NOx和碳氢化合物)转化为无害物质，其内部具有细密的网格状横截面，类似蜂窝结构，上面沉积了很多诸如铂、钯、铑等贵金属涂层。(1)三元催化剂内部做成蜂窝状结构的目的是_______________________________________________________________________________________________________________。有些汽车在行驶或者停放时发现排气管会漏出无色无味液体，说明该三元催化器工作状态________(填“正常”或“异常”)。(2)汽车排放的尾气中同时存在NOx和CO，利用它们的相互作用可将NOx还原成无害物质，原理如图所示：若尾气中c(NO2)∶c(NO)＝1∶1，发生脱氮反应，反应过程中转移2mol电子时放出的热量为305.1kJ，则该脱氮反应的热化学方程式为__________________________________________________________________________________________________________________。(3)某研究中心为测评M、N两种品牌的三元催化器的性能，进行如下实验：分别将其中催化剂置于两个容积为2L的刚性密闭容器中，在400℃，各充入物质的量相等的NO和CO发生反应2CO(g)＋2NO(g)=2CO2(g)＋N2(g)，测定容器内总压强随时间的变化，数据如图：①平衡时，两品牌中NO的转化率：M________N(填“大于”“等于”或“小于”)，装有M品牌催化剂的容器中NO的平衡转化率为________。②通过实验测得，v正＝k正·p2(NO)·p2(CO)，v逆＝k逆·p(N2)·p2(CO2)(k正、k逆为速率常数，只与温度有关，p为对应气体分压)。在400℃，若选择两品牌中效果更佳的催化剂参与反应，第10min的v正∶v逆＝________。(4)另一研究小组为探究在不同温度下，M品牌的催化剂对CO、NO转化的影响，将固定比例的NO和CO混合气体以一定的流速通过装有M品牌的三元催化器的排气管，相同时间内测量尾气中的NO的含量，得出脱氮率(即NO的转化率)随温度的变化关系图，如图所示：①由图中数据可知，该品牌的催化剂使用的最佳温度范围是________。A．温度越低越好 B．200℃～350℃C．500℃～700℃ D．850℃～1000℃②某汽车在年检时发现尾气明显异常，修车师傅发现三元催化器有高温炽烧过的痕迹和异常颜色，并表示清洗三元催化器无效，只能更换，请从化学角度解释尾气异常原因：_____________________________________________________________________________________。③通过大量数据发现，图中BC段为平衡状态，且平衡脱氮率＝m－n