2022届新高考化学人教版二轮复习学案-专题十　化学反应速率　化学平衡

eq\a\vs4\al(核心素养)eq\a\vs4\al(考情分析)变化观念与平衡思想证据推理与模型认知以生产生活实际联系紧密的创新题材为背景，考查化学反应速率、平衡状态、平衡移动、平衡常数等，特别关注速率常数、Kp及竞争反应的K计算。结合图象判断最值及反应条件计算考向一化学反应速率及其影响因素1．影响化学反应速率的因素(1)宏观上物质的化学性质，性质越活泼，反应速率越快。(2)微观上——碰撞理论、活化能活化能越小⇒活化分子数、百分数越大⇒有效碰撞越多⇒反应速率越快(3)同一反应定性讨论反应速率的快慢方法①利用反应物浓度、温度、压强、接触面积、催化剂讨论反应速率快慢②建立平衡过程中：v正减慢，v逆增大，达平衡时v正＝v逆若正向建立平衡：v正>v逆若逆向建立平衡：v正<v逆③外界条件对速率的影响注意点：a．浓度：必须是气体或溶液中参与反应的离子浓度，固体、纯液体不影响。b．压强：必须是有气体参与的反应缩小体积⇒压强增大⇒物质浓度增大⇒反应速率加快。若改变压强，物质浓度不改变，则速率不影响。c．条件对正、逆速率的影响如增大反应物浓度，v正增大，v逆不变，平衡正移，v正>v逆，如加压平衡正移v正、v逆均增大，但增大倍数不同，平衡正移，v正>v逆。④定量判断化学反应速率的快慢a．利用v＝eq\f(Δc,Δt)，计算平均反应速率比较大小b．比值法比较大小aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)eq\f(vA,a)、eq\f(vB,b)、eq\f(vC,c)、eq\f(vD,d)，比值越大，反应速率越快。2．高考新宠，化学反应速率常数及应用(1)含义速率方程：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。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，可用速率常数大小来比较化学反应的反应速率。(2)表达式对于反应：aA＋bB=gG＋hH则v＝kca(A)·cb(B)(其中k为速率常数)。如：①SO2Cl2SO2＋Cl2v＝k1c(SO2Cl2)②2NO22NO＋O2v＝k2c2(NO2)③2H2＋2NON2＋2H2Ov＝k3c2(H2)·c2(NO)1．(2021·广东省学业水平选择性考试)反应X=2Z经历两步：①X→Y；②Y→2Z。反应体系中X、Y、Z的浓度c随时间t的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是(D)A．a为c(X)随t的变化曲线B．t1时，c(X)＝c(Y)＝c(Z)C．t2时，Y的消耗速率大于生成速率D．t3后，c(Z)＝2c0－c(Y)解析：X是唯一的反应物，随着反应的发生，其浓度不断减小，因此，由图可知，a为c(X)随t的变化曲线，A正确；由图可知，分别代表3种不同物质的曲线相交于t1时刻，因此，t1时c(X)＝c(Y)＝c(Z)，B正确；由图中信息可知，t2时刻以后，Y的浓度仍在不断减小，说明t2时刻反应两步仍在向正反应方向发生，而且反应①生成Y的速率小于反应②消耗Y的速率，即t2时Y的消耗速率大于生成速率，C正确；由图可知，t3时刻反应①完成，X完全转化为Y，若无反应②发生，则c(Y)＝c0，由于反应②Y→2Z的发生，t3时刻Y浓度的变化量为c0－c(Y)，变化量之比等于化学计量数之比，所以Z的浓度的变化量为2[c0－c(Y)]，这种关系在t3后仍成立，D错误，故选D。2．(2021·浙江1月选考)取50mL过氧化氢水溶液，在少量I－存在下分解：2H2O2=2H2O＋O2↑。在一定温度下，测得O2的放出量，转换成H2O2浓度(c)如下表：t/min020406080c/(mol·L－1)0.800.400.200.100.050下列说法不正确的是(C)A．反应20min时，测得O2体积为224mL(标准状况)B．20～40min，消耗H2O2的平均速率为0.010mol·L－1·min－1C．第30min时的瞬时速率小于第50min时的瞬时速率D．H2O2分解酶或Fe2O3代替I－也可以催化H2O2分解解析：反应20min时，过氧化氢的浓度变为0.4mol/L，说明分解的过氧化氢的物质的量n(H2O2)＝(0.80－0.40)mol/L×0.05L＝0.02mol，过氧化氢分解生成的氧气的物质的量n(O2)＝0.01mol，标准状况下的体积V＝n·Vm＝0.01mol×22.4L/mol＝0.224L＝224mL，A正确；20～40min，消耗过氧化氢的浓度为(0.40－0.20)mol/L＝0.20mol/L，则这段时间内的平均速率v＝eq\f(Δc,Δt)＝eq\f(0.20mol/L,20min)＝0.010mol/(L·min)，B正确；随着反应的不断进行，过氧化氢的浓度不断减小，某一时刻分解的过氧化氢的量也不断减小，故第30min时的瞬时速率大于第50min时的瞬时速率，C错误；I－在反应中起到催化的作用，故也可以利用过氧化氢分解酶或Fe2O3代替，D正确，故选C。3．(2021·浙江6月选考)一定温度下：在N2O5的四氯化碳溶液(100mL)中发生分解反应：2N2O54NO2＋O2。在不同时刻测量放出的O2体积，换算成N2O5浓度如下表：t/s06001200171022202820xc(N2O5)/(mol·L－1)1.400.960.660.480.350.240.12下列说法正确的是(D)A．600～1200s，生成NO2的平均速率为5.0×10－4mol·L－1·s－1B．反应2220s时，放出的O2体积为11.8L(标准状况)C．反应达到平衡时，v正(N2O5)＝2v逆(NO2)D．推测上表中的x为3930解析：600～1200s，N2O5的变化量为(0.96－0.66)mol·L－1＝0.3mol·L－1，在此时间段内NO2的变化量为其2倍，即0.6mol·L－1，因此，生成NO2的平均速率为eq\f(0.6mol·L－1,600s)＝1.0×10－3mol·L－1·s－1，A错误；由表中数据可知，反应2220s时，N2O5的变化量为(1.40－0.35)mol·L－1＝1.05mol·L－1，其物质的量的变化量为1.05mol·L－1×0.1L＝0.105mol，O2的变化量是其eq\f(1,2)，即0.0525mol，因此，放出的O2在标准状况下的体积为0.0525mol×22.4L/mol＝1.176L，B错误；反应达到平衡时，正反应速率等于逆反应速率，用不同物质表示该反应的速率时，其数值之比等于化学计量数之比，2v正(N2O5)＝v逆(NO2)，C错误；分析表中数据可知，该反应经过1110s(600→1710,1710→2820)后N2O5的浓度会变为原来的eq\f(1,2)，因此，N2O5的浓度由0.24mol·L－1变为0.12mol·L－1时，可以推测上表中的x为(2820＋1110)＝3930，D正确。4．(2019·全国卷Ⅱ节选)(双选)环戊二烯容易发生聚合生成二聚体，该反应为可逆反应。不同温度下，溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示，下列说法正确的是(CD)A．T1>T2B．a点的反应速率小于c点的反应速率C．a点的正反应速率大于b点的逆反应速率D．b点时二聚体的浓度为0.45mol·L－1解析：A项，观察不同温度下曲线的变化趋势，不难发现T2时反应更快，则T2>T1，故错误；B项，a点对应温度低于c点对应温度，但a点环戊二烯浓度大于c点环戊二烯的浓度，故v(a)与v(c)大小无法确定，故错误；C项，v(a，正)>v(a，逆)，v(b，正)>v(b，逆)，又v(a，正)>v(b，正)，则v(a，正)必然大于v(b，逆)，故正确；D项，由图象可知b点环戊二烯的浓度为0.6mol·L－1，环戊二烯转化的浓度＝1.5mol·L－1－0.6mol·L－1＝0.9mol·L－1，则生成的二聚体的浓度＝0.9mol·L－1×eq\f(1,2)＝0.45mol·L－1，故正确。5．(2021·惠州一模)反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是(C)①增加C的量②将容器的体积缩小一半③保持体积不变，充入N2使体系压强增大④保持压强不变，充入N2使容器体积变大A．①④B．②③C．①③D．②④解析：①反应物C为固体，增加固体的量不能改变反应速率；②容器的体积缩小一半，H2O(g)、CO(g)、H2(g)的浓度加倍，反应速率加快；③体积不变时充入N2，H2O(g)、CO(g)、H2(g)的浓度不变，反应速率不变；④压强不变时充入N2，容器体积增大，H2O(g)、CO(g)、H2(g)的浓度减小，反应速率变小，故选C。6．(2021·重庆预测)把下列四种Na2S2O3溶液分别加入四个盛有10mL2mol/L硫酸的锥形瓶中，均加水稀释到50mL，其中反应最快的是(C)A．10℃，20mL、3mol/L的Na2S2O3溶液B．20℃，10mL、4mol/L的Na2S2O3溶液C．20℃，30mL、2mol/L的Na2S2O3溶液D．10℃，10mL、2mol/L的Na2S2O3溶液解析：由于将Na2S2O3溶液与硫酸混合后均加水稀释到50mL，所以温度越高、Na2S2O3物质的量越大，反应速率越快，B、C项的温度大于A、D项，B项中所加Na2S2O3物质的量小于C项，故反应最快的是C项。7．(2021·丹东五校联考)以反应5H2C2O4＋2MnOeq\o\al(－,4)＋6H＋=10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O为例探究“外界条件对化学反应速率的影响”。实验时，分别量取H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液，迅速混合并开始计时，通过测定溶液褪色所需时间来判断反应的快慢。下列说法不正确的是(A)A．实验①和实验②是探究温度对化学反应速率的影响，实验②和实验③是探究浓度对化学反应速率的影响B．实验①②③所加的H2C2O4溶液均要过量C．若实验①测得KMnO4溶液的褪色时间为40s，则这段时间内平均反应速率v(KMnO4)＝1.7×10－4mol/(L·s)D．实验①和实验②起初反应均很慢，过一会儿反应速率突然增大，可能是生成的Mn2＋对反应起催化作用解析：探究反应物浓度对化学反应速率影响，除了浓度不同，其他条件完全相同的实验编号是①和②；探究温度对化学反应速率影响，必须满足除了温度不同，其他条件完全相同，所以满足此条件的实验编号是②和③，A错误；实验①②③均需要通过高锰酸钾溶液褪色的时间来判断，需要保证高锰酸钾完全反应，因此所加的H2C2O4溶液均要过量，B正确；实验①中草酸的物质的量为0.10mol·L－1×0.002L＝0.0002mol，高锰酸钾的物质的量为0.010mol·L－1×0.004L＝0.00004mol，草酸和高锰酸钾的物质的量之比为0.0002mol0.00004mol＝51，显然草酸过量，高锰酸钾完全反应，混合后溶液中高锰酸钾的浓度为eq\f(0.010mol/L×0.004L,0.002L＋0.004L)＝eq\f(2,3)×0.010mol/L，这段时间内平均反应速率v(KMnO4)＝eq\f(\f(2,3)×0.010mol/L,40s)≈1.7×10－4mol/(L·s)，C正确；实验①和②起初反应均很慢，过了一会儿，Mn2＋对反应起催化作用，因此速率突然增大，D正确，故选A。8．(2021·A10联盟联考)已知2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)ΔH＜0，反应历程分两步：快反应：①2NO(g)N2O2(g)ΔH1＜0，v1正＝k1正c2(NO)，v1逆＝k1逆c(N2O2)慢反应：②N2O2(g)＋O2(g)2NO2(g)ΔH2＜0，v2正＝k2正c(N2O2)·c(O2)，v2逆＝k2逆c2(NO2)下列说法正确的是(C)A．N2O2是该反应的催化剂B．温度升高，k1正、k2正均减小，k1逆、k2逆均增大C．反应②中N2O2与O2的碰撞仅部分有效D．反应①正反应的活化能大于逆反应的活化能解析：由两步反应及总反应可知，N2O2是中间产物，不是催化剂，A错误；升高温度，正、逆反应速率均增大，则k1正、k2正均增大，k1逆、k2逆均增大，B错误；反应②为慢反应，反应物中不全是活化分子，则反应②中N2O2与O2的碰撞仅部分有效，C正确；反应①为放热反应，ΔH1＜0，焓变等于正、逆反应的活化能之差，则反应①正反应的活化能小于逆反应的活化能，D错误。考向二化学平衡状态、平衡移动一、化学平衡状态的判断1．等——“逆向相等”(1)同一物质(两种表述)v正＝v逆、断键数＝成键数。(2)不同物质：eq\f(v正X,X的化学计量数)＝eq\f(v逆Y,Y的化学计量数)2．定——“变量不变”如果一个量是随反应进行而改变的(即变量)，当其“不变”时反应就达到平衡状态。(1)有气体参加的反应，气体的总压强、总体积、总物质的量不变时，当是等体积反应时，不一定达到平衡；当是不等体积反应时，达到平衡。(2)气体的密度eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(气体的总质量,气体的总体积)))、气体的平均相对分子质量eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(气体的总质量,气体的总物质的量)))不变时，要具体分析各表达式中的分子或分母变化情况，判断是否平衡。(3)如果平衡体系中的物质有颜色，则平衡体系的颜色不变时，达到平衡。(4)依Q与K关系判断：若Q＝K，反应处于平衡状态。二、化学平衡移动的判断方法和规律1．判断方法通过比较平衡破坏瞬时的正、逆反应速率的相对大小来判断平衡移动的方向。(1)若外界条件改变，引起v正>v逆，则化学平衡向正反应方向(或向右)移动；(2)若外界条件改变，引起v正<v逆，则化学平衡向逆反应方向(或向左)移动；(3)若外界条件改变，虽能引起v正和v逆变化，但变化后新的v′正和v′逆仍保持相等，则化学平衡不发生移动。2．外界条件对平衡移动影响的规律(1)温度的影响：升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动；降低温度，化学平衡向放热反应方向移动。(2)浓度的影响：增大反应物浓度或减小生成物浓度，化学平衡向正反应方向移动；减小反应物浓度或增大生成物浓度，化学平衡向逆反应方向移动。(3)压强的影响：增大压强会使平衡向着气体体积减小的方向移动；减小压强会使平衡向着气体体积增大的方向移动。①当气态物质浓度增大(减小)相同倍数等同于加压如温度、体积一定，2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，加入2molSO2、1molO2和加入4molSO2、2molO2，则加入4molSO2和2molO2相当于加压，平衡正移。②若反应体系中只有一种气态物质如A(s)＋B(g)cC(s)增大c(B)，平衡正移，但平衡时c(B)不变，利用K＝eq\f(1,cB)讨论。3．利用相同温度浓度商讨论Q>K，逆向移动，v正<v逆；Q<K，正向移动，v正>v逆；Q＝K，不移动。1．(2019·浙江4月选考)下列说法正确的是(B)A．H2(g)＋I2(g)2HI(g)，其他条件不变，缩小反应容器体积，正逆反应速率不变B．C(s)＋H2O(g)H2(g)＋CO(g)，碳的质量不再改变说明反应已达平衡C．若压强不再随时间变化能说明反应2A(？)＋B(g)2C(？)已达平衡，则A、C不能同时是气体D．1molN2和3molH2反应达到平衡时H2转化率为10%，放出的热量为Q1；在相同温度和压强下，当2molNH3分解为N2和H2的转化率为10%时，吸收的热量为Q2，Q2不等于Q1解析：A项，该可逆反应的反应前后气体的化学计量数不发生变化，当缩小反应容器体积，相当于加压，正逆反应速率同等程度增加，错误；B项，在建立平衡前，碳的质量不断改变，达到平衡时，质量不变，因而碳的质量不再改变说明反应已达平衡，正确；C项，若压强不再改变说明反应达到平衡，表明反应前后气体的化学计量数不等，故A、C可能均为气体，错误；D项，易知N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH，合成氨气实际参与反应的n(H2)＝3mol×10%＝0.3mol，因而Q1＝eq\f(0.3,3)×|ΔH|＝0.1|ΔH|，分解氨气时实际消耗的n(NH3)＝2mol×10%＝0.2mol，Q2＝eq\f(0.2,2)×|ΔH|＝0.1|ΔH|，则Q1＝Q2，错误。2．(2020·天津卷)已知[Co(H2O)6]2＋呈粉红色，[CoCl4]2－呈蓝色，[ZnCl4]2－为无色。现将CoCl2溶于水，加入浓盐酸后，溶液由粉红色变为蓝色，存在以下平衡：[Co(H2O)6]2＋＋4Cl－[CoCl4]2－＋6H2OΔH用该溶液做实验，溶液的颜色变化如下：以下结论和解释正确的是(D)A．等物质的量的[Co(H2O)6]2＋和[CoCl4]2－中σ键数之比为32B．由实验①可推知ΔH<0C．实验②是由于c(H2O)增大，导致平衡逆向移动D．由实验③可知配离子的稳定性：[ZnCl4]2－>[CoCl4]2－解析：1个Co2＋与6个H2O分子形成6个配位键，6个H2O分子中含有12个σ键，1个[Co(H2O)6]2＋中共有18个σ键，[CoCl4]2－中含有4个配位键，即4个σ键，则等物质的量的[Co(H2O)6]2＋和[CoCl4]2－中σ键数之比为92，A项错误；由实验①可知，温度降低，蓝色溶液变为粉红色溶液，说明平衡逆向移动，则该反应正方向为吸热反应，ΔH>0，B项错误；水是纯液体，浓度不变，加水稀释，Cl－浓度减小，平衡逆向移动，C项错误；由实验③可知，加入ZnCl2后平衡逆向移动，则Zn优先与Cl－反应生成[ZnCl4]2－，导致Cl－浓度减小，平衡逆向移动，则稳定性：[ZnCl4]2－>[CoCl4]2－，D项正确。3．(2020·天津卷)利用太阳能光解水，制备的H2用于还原CO2合成有机物，可实现资源的再利用。回答下列问题：用H2还原CO2可以在一定条件下合成CH3OH(不考虑副反应)CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH<0(1)某温度下，恒容密闭容器中，CO2和H2的起始浓度分别为amol·L－1和3amol·L－1，反应平衡时，CH3OH的产率为b，该温度下反应平衡常数的值为eq\f(b2,27a21－b4)。(2)恒压下，CO2和H2的起始物质的量之比为13时，该反应在无分子筛膜时甲醇的平衡产率和有分子筛膜时甲醇的产率随温度的变化如图所示，其中分子筛膜能选择性分离出H2O。①甲醇平衡产率随温度升高而降低的原因为该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动(或平衡常数减小)。②P点甲醇产率高于T点的原因为分子筛膜从反应体系中不断分离出H2O，有利于反应正向进行，甲醇产率升高。③根据图，在此条件下采用该分子筛膜时的最佳反应温度为210℃。解析：(1)设CO2转化了xmol·L－1，列三段式(2)①该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，甲醇的平衡产率降低；②P、T两点对应的温度相同，分子筛膜从反应体系中不断分离出H2O，有利于反应正向进行，使甲醇产率升高；③由题图可知，该条件下采用分子筛膜，210℃时甲醇的产率最高，则最佳反应温度为210℃。4．(2021·河北五个一名校联盟二模)硫酰氯(SO2Cl2)是一种重要的磺化试剂，其可利用SO2(g)＋Cl2(g)SO2Cl2(g)ΔH<0制备。100℃时，该反应的压强平衡常数K＝4.1×10－3kPa－1，在恒温恒容的容器中发生反应，下列说法正确的是(B)A．已知硫酰氯结构式为，硫酰氯每个原子均达到8电子稳定结构B．容器内气体的平均摩尔质量不变时，反应达到平衡C．温度升高，平衡逆向移动，反应的压强平衡常数增大D．上述制备硫酰氯的反应，在高温下自发解析：已知硫酰氯结构式为，硫原子的最外层电子全部参与成键，所以硫原子已达12个电子，A错误；该反应是气体体积减小的反应，根据质量守恒、容器内气体的质量始终不变，随着反应的进行，气体的物质的量减小，则容器内气体的平均摩尔质量增大，当容器内气体的平均摩尔质量不变时，反应达到平衡，B正确；该反应正向为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，反应的压强平衡常数减小，C错误；该反应为气体体积减小的反应，则ΔS＜0，又因为ΔH＜0，在低温时易自发进行，D错误。5．(2021·惠州三调)高炉炼铁过程中发生的反应：eq\f(1,3)Fe2O3(s)＋CO(g)eq\f(2,3)Fe(s)＋CO2(g)，已知该反应在不同温度下的平衡常数如下表，下列说法不正确的是(C)温度/℃100011501300平衡常数4.03.73.5A.ΔH<0B．该反应的平衡常数表达式是K＝eq\f(cCO2,cCO)C．其他条件不变，向平衡体系充入CO2气体，K值减小D．其他条件不变，升高温度时，CO的平衡转化率降低解析：依据图表数据分析，平衡常数随温度升高而减小，平衡逆向移动，逆向是吸热反应，正反应是放热反应，ΔH<0，A正确；依据化学方程式和平衡常数概念书写平衡常数表达式为K＝eq\f(cCO2,cCO)，B正确；平衡常数随温度变化，不随浓度变化，其他条件不变，向平衡体系充入CO2气体，K值不变，C错误；升温平衡向吸热反应方向移动，A判断反应是放热反应，升温平衡逆向移动，一氧化碳转化率降低，D正确，故选C。6．(2021·广东模拟)一定温度下，在三个体积均为1.0L的恒容密闭容器中发生反应：X(g)＋3Y(g)2Z(g)，达到平衡，测得数据如下表：下列说法正确的是(C)A．该反应的正反应为吸热反应B．达到平衡时，容器Ⅰ中反应物转化率比容器Ⅲ中的大C．达到平衡时，容器Ⅲ中c(X)小于容器Ⅱ中c(X)的两倍D．达到平衡时，容器Ⅱ所需的时间比容器Ⅰ中的长解析：分析Ⅰ和Ⅱ，对比数据知平衡时Z的浓度：Ⅰ＞Ⅱ，且温度：Ⅰ＜Ⅱ，即升高温度平衡逆向移动，该反应正向为放热反应，A错误；容器Ⅲ和容器Ⅰ的温度相同，容器Ⅲ相当于容器Ⅰ增大压强，该反应正向为气体物质的量减小的反应，增大压强平衡正向移动，达到平衡时，容器Ⅲ中反应物转化率比容器Ⅰ中的大，B错误；Ⅰ和Ⅲ对比，Ⅲ相当于增大压强平衡正向移动，则Ⅲ中c(X)的浓度小于Ⅰ中的2倍，Ⅱ和Ⅲ对比，升温平衡逆向移动，c(X)浓度增大，故达到平衡时，容器Ⅲ中c(X)小于容器Ⅱ中c(X)的两倍，C正确；温度：Ⅱ＞Ⅰ，当其他条件不变时，升高温度反应速率加快，故达到平衡所需时间短，D错误。考向三化学反应速率、化学平衡计算1．化学平衡常数表达式的书写(1)不要把反应体系中纯固体、纯液体以及稀水溶液中水的浓度写进平衡常数表达式。如：CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)K＝c(CO2)Cr2Oeq\o\al(2－,7)(aq)＋H2O(l)2CrOeq\o\al(2－,4)(aq)＋2H＋(aq)K＝eq\f(c2CrO\o\al(2－,4)·c2H＋,cCr2O\o\al(2－,7))但在非水溶液中，若有水参加或生成，则此时水的浓度不可视为常数，应写进平衡常数表达式中。如：C2H5OH＋CH3COOHeq\o(,\s\up15(浓H2SO4),\s\do15(△))CH3COOC2H5＋H2OK＝eq\f(cCH3COOC2H5·cH2O,cC2H5OH·cCH3COOH)C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)K＝eq\f(cCO·cH2,cH2O)(2)同一化学反应，化学反应方程式写法不同，其平衡常数表达式及数值亦不同。如：N2O4(g)2NO2(g)K＝eq\f(c2NO2,cN2O4)eq\f(1,2)N2O4(g)NO2(g)(3)有气体参与的反应，用平衡分压(总压乘以各自的物质的量分数)表示平衡常数。如：2A(g)＋B(s)C(g)。若达到平衡时，n(A)＝n1、n(C)＝n2、密闭体系的压强为p，则Kp＝eq\f(p·\f(n2,n1＋n2),\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(p·\f(n1,n1＋n2)))2)＝eq\f(n2n1＋n2,pn\o\al(2,1))。2．化学平衡常数(K)的应用(1)K值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，正向反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，反应物转化率越大；反之，就越不完全，转化率就越小。(2)若用任意状态的浓度幂之积的比值(称为浓度商，用Q表示)与K比较，可判断可逆反应是否达到平衡状态和反应进行的方向。即对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，Q＝eq\f(cpC·cqD,cmA·cnB)。Q<K反应向正反应方向进行Q＝K反应达到平衡状态Q>K反应向逆反应方向进行(3)利用K可判断反应的热效应。若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。3．化学平衡常数与转化率的计算(1)明确四个量(起始量、变化量、平衡量和差量)N①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的化学计量数之比。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，抓变化浓度是解题的关键。④化学平衡前后，同种元素原子的物质的量相等。(2)掌握三个百分数①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(产物实际产量,理论产量)×100%③平衡混合物某组分的百分含量＝eq\f(某组分平衡量,平衡总量)×100%(3)牢记一个万能模式(“三段式”法)如mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量浓度分别为amol·L－1、bmol·L－1，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mxmol·L－1。4．体系中发生多个反应(1)连续式反应(2)多个竞争反应AB＋C同时发生AD＋E(均为气体)分步讨论每个反应的起始量、变化量和平衡量。1．(2021·河北省学业水平选择性考试)室温下，某溶液初始时仅溶有M和N且浓度相等，同时发生以下两个反应：①M＋N=X＋Y；②M＋N=X＋Z，反应①的速率可表示为v1＝k1c2(M)，反应②的速率可表示为v2＝k2c2(M)(k1、k2为速率常数)。反应体系中组分M、Z的浓度随时间变化情况如图，下列说法错误的是(A)A．0～30min时间段内，Y的平均反应速率为6.67×10－3mol·L－1·min－1B．反应开始后，体系中Y和Z的浓度之比保持不变C．如果反应能进行到底，反应结束时62.5%的M转化为ZD．反应①的活化能比反应②的活化能大解析：由图中数据可知，30min时，M、Z的浓度分别为0.300mol·L－1和0.125mol·L－1，则M的变化量为0.5mol·L－1－0.300mol·L－1＝0.200mol·L－1，则Y的变化量为0.200mol·L－1－0.125mol·L－1＝0.075mol·L－1，因此，0～30min时间段内，Y的平均反应速率为eq\f(0.075mol·L－1,30min)＝0.0025mol·L－1·min－1，A错误；由题中信息可知，反应①和反应②的速率之比为eq\f(k1,k2)，Y和Z分别为反应①和反应②的产物，且两者与M的化学计量数相同(化学计量数均为1)，因此反应开始后，体系中Y和Z的浓度之比等于eq\f(k1,k2)，由于k1、k2为速率常数，故该比值保持不变，B正确；反应开始后，在相同的时间内体系中Y和Z的浓度之比等于eq\f(k1,k2)＝eq\f(0.075mol·L－1,0.125mol·L－1)＝eq\f(3,5)，如果反应能进行到底，反应结束时有eq\f(5,8)的M转化为Z，即62.5%的M转化为Z，C正确；在相同的时间内生成Z较多、生成Y较少，因此，反应①的化学反应速率较小，在同一体系中，活化能较小的化学反应速率较快，故反应①的活化能比反应②的活化能大，D正确，故选A。2．(2019·天津卷)在1L真空密闭容器中加入amolPH4I固体，t℃时发生如下反应：PH4I(s)PH3(g)＋HI(g)①4PH3(g)P4(g)＋6H2(g)②2HI(g)H2(g)＋I2(g)③达平衡时，体系中n(HI)＝bmol，n(I2)＝cmol，n(H2)＝dmol，则t℃时反应①的平衡常数K值为(b＋eq\f(8c－2d,3))b。(用字母表示)解析：反应①生成的n(HI)＝体系中n(HI)＋2×体系中n(I2)＝(b＋2c)mol，反应②中生成的n(H2)＝体系中n(H2)－反应③中生成的n(H2)＝(d－c)mol，体系中n(PH3)＝反应①生成的n(PH3)－反应②中转化的n(PH3)＝[b＋2c－eq\f(2,3)(d－c)]mol＝(b＋eq\f(8c－2d,3))mol，反应①的平衡常数K＝c(PH3)·c(HI)＝(b＋eq\f(8c－2d,3))b。3．(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为CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH＝－49kJ·mol－1，在起始物n(H2)/n(CO2)＝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。回答下列问题：(1)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)图中对应等压过程的曲线是b，判断的理由是总反应ΔH<0，升高温度时平衡向逆反应方向移动，甲醇的物质的量分数变小。(3)当x(CH3OH)＝0.10时，CO2的平衡转化率α＝33.3%，反应条件可能为5×105_Pa,210_℃或9×105_Pa,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)，因此利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)该反应正向为放热反应，升高温度时平衡逆向移动，体系中x(CH3OH)将减小，因此图中对应等压过程的曲线是b。(3)设起始n(CO2)＝1mol，n(H2)＝3mol，则当平衡时x(CH3OH)＝0.10时，eq\f(x,3－3x＋1－x＋x＋x)＝0.1，解得x＝eq\f(1,3)mol，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℃。4．(2021·广东省学业水平选择性考试)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ac。(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)＝eq\f(\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(pH2,p0)))2,\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(pCH4,p0))))。(3)在图中A点对应温度下、原料组成为n(CO2)n(CH4)＝11、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。CH4的平衡转化率为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，故选ac。(2)用相对分压代替浓度，则反应c的平衡常数表达式为Keq\o\al(r,p)＝eq\f(\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(pH2,p0)))2,\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(pCH4,p0))))。(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(\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(pH2,p0)))2,\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(pCH4,p0))))＝1，解方程得p2(H2)＝p(CH4)·p0，已知反应平衡时p(H2)＝40kPa，则有p(CH4)＝16kPa，且初始状态时p(CH4)＝eq\f(1,1＋1)×100kPa＝50kPa，CH4的平衡转化率为eq\f(50kPa－16kPa,50kPa)×100%＝68%。5．(2020·全国卷Ⅰ)硫酸是一种重要的基本化工产品。接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化：SO2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)eq\o(,\s\up15(钒催化剂))SO3(g)ΔH＝－98kJ·mol－1。回答下列问题：(1)当SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时，在0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa压强下，SO2平衡转化率α随温度的变化如图甲所示。反应在5.0MPa、550℃时的α＝0.975，判断的依据是该反应气体分子数减小，增大压强，α提高。5.0_MPa>2.5_MPa＝p2，所以p1＝5.0_MPa。影响α的因素有温度、压强和反应物的起始浓度(组成)。(2)将组成(物质的量分数)为2m%SO2(g)、m%O2(g)和q%N2(g)的气体通入反应器，在温度t、压强p条件下进行反应。平衡时，若SO2转化率为α，则SO3压强为eq\f(2mα,100－mα)p，平衡常数Kp＝eq\f(α,1－α1.5\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(m,100－mα)p))0.5)。(以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)(3)研究表明，SO2催化氧化的反应速率方程为v＝keq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(α,α′)－1))0.8(1－nα′)式中：k为反应速率常数，随温度t升高而增大；α为SO2平衡转化率，α′为某时刻SO2转化率，n为常数。在α′＝0.90时，将一系列温度下的k、α值代入上述速率方程，得到v～t曲线，如图乙所示。曲线上v最大值所对应温度称为该α′下反应的最适宜温度tm。t<tm时，v逐渐提高；t>tm后，v逐渐下降。原因是升高温度，k增大使v逐渐提高，但α降低使v逐渐下降。t<tm时，k增大对v的提高大于α引起的降低；t>tm后，k增大对v的提高小于α引起的降低。解析：(1)SO2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)SO3(g)ΔH＝－98kJ·mol－1，正反应是一个气体分子数减少的放热反应，增大压强可以使化学平衡向正反应方向移动，即相同温度下，压强越大，SO2的平衡转化率越大，因此，p1＝5.0MPa，由图中数据可知，α＝0.975。影响α的因素就是影响化学平衡移动的因素，结合题中信息，主要有反应物(SO2和O2)的起始浓度、温度、压强等。(2)设通入反应器的气体的物质的量为xmol，则SO2、O2和N2的物质的量分别为2m%xmol、m%xmol和q%xmol,2m%＋m%＋q%＝100%，SO2的平衡转化率为α，列三段式如下：平衡时气体的总物质的量n(总)＝[2m%(1－α)x＋m%(1－α)x＋2m%αx]mol＋q%xmol＝x－m%αxmol，则SO3的物质的量分数为eq\f(nSO3,n总)＝eq\f(2m%αx,x－m%αx)＝eq\f(2mα,100－mα)，同理可得SO2的物质的量分数为eq\f(2m%1－αx,x－m%αx)＝eq\f(2m1－α,100－mα)，O2的物质的量分数为eq\f(m%1－αx,x－m%αx)＝eq\f(m1－α,100－mα)。该反应在恒温、恒压条件下进行，因此，p(SO3)＝eq\f(2mα,100－mα)p,p(SO2)＝eq\f(2m1－α,100－mα)p,p(O2)＝eq\f(m1－α,100－mα)p,SO2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)SO3(g)的Kp＝eq\f(pSO3,pSO2×p0.5O2)＝eq\f(\f(2mαp,100－mα),\f(2m1－αp,100－mα)×\f(m1－αp,100－mα)0.5)＝eq\f(α,1－α1.5\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(m,100－mα)p))0.5)。(3)由于SO2的催化氧化是放热反应，温度升高导致α降低。由题中信息可知，v＝keq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(α,α′)－1))0.8(1－nα′)，升高温度，k增大使v逐渐提高，但α降低使v逐渐下降。当t<tm时，k增大对v的提高大于α引起的降低；当t>tm时，k增大对v的提高小于α引起的降低。6．(2020·全国卷Ⅱ)天然气的主要成分为CH4，一般还含有C2H6等烃类，是重要的燃料和化工原料。(1)乙烷在一定条件下可发生如下反应：C2H6(g)C2H4(g)＋H2(g)ΔH1，相关物质的燃烧热数据如下表所示：物质C2H6(g)C2H4(g)H2(g)燃烧热ΔH/(kJ·mol－1)－1560－1411－286①ΔH1＝137kJ·mol－1。②提高该反应平衡转化率的方法有升高温度__减小压强(增大体积)。③容器中通入等物质的量的乙烷和氢气，在等压(p)下发生上述反应，乙烷的平衡转化率为α。反应的平衡常数Kp＝eq\f(α1＋α,2＋α1－α)×p。(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)(2)高温下，甲烷生成乙烷的反应如下：2CH4eq\o(→,\s\up15(高温))C2H6＋H2。反应在初期阶段的速率方程为r＝k×c(CH4)，其中k为反应速率常数。①设反应开始时的反应速率为r1，甲烷的转化率为α时的反应速率为r2，则r2＝1－αr1。②对于处于初期阶段的该反应，下列说法正确的是AD。A．增加甲烷浓度，r增大B．增加H2浓度，r增大C．乙烷的生成速率逐渐增大 D．降低反应温度，k减小解析：(1)①根据题中所给各物质燃烧热的数据，可分别写出热化学方程式：C2H6(g)＋eq\f(7,2)O2(g)=2CO2(g)＋3H2O(l)ΔH2＝－1560kJ·mol－1；C2H4(g)＋3O2(g)=2CO2(g)＋2H2O(l)ΔH3＝－1411kJ·mol－1；H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH4＝－286kJ·mol－1，根据盖斯定律，ΔH1＝ΔH2－ΔH3－ΔH4＝137kJ·mol－1；②正反应为气体分子数增大的吸热反应，因此可利用升高温度、减小压强(增大体积)的方法使平衡正向移动，提高反应物的平衡转化率；③设反应起始时通入xmol乙烷和xmol氢气，反应达到平衡时乙烷的转化率为α，可列出三段式：C2H6(g)C2H4(g)＋H2(g)起始量/molx0x转化量/molαxαxαx平衡量/molx－αxαxx＋αx平衡时，C2H6的物质的量分数为eq\f(x－αx,x－αx＋αx＋x＋αx)＝eq\f(1－α,2＋α)、C2H4的物质的量分数为eq\f(αx,x－αx＋αx＋x＋αx)＝eq\f(α,2＋α)、H2的物质的量分数为eq\f(x＋αx,x－αx＋αx＋x＋αx)＝eq\f(1＋α,2＋α)，则Kp＝eq\f(pH2·pC2H4,pC2H6)＝eq\f(\f(1＋α,2＋α)×p×\f(α,2＋α)×p,\f(1－α,2＋α)×p)＝eq\f(α1＋α,2＋α1－α)×p。(2)①设起始时甲烷浓度为ymol·L－1，甲烷的转化率为α时，甲烷浓度为y×(1－α)mol·L－1，可得r1＝k×ymol·L－1，r2＝k×y×(1－α)mol·L－1，则r2＝(1－α)r1。②该反应初期阶段，r＝k×c(CH4)，增加甲烷浓度，r增大，A项正确；反应初期阶段，反应正向进行，增大H2的浓度，不改变c(CH4)减小的趋势，r不会增大，B项错误；随着反应的进行，c(CH4)逐渐减小，乙烷的生成速率逐渐减小，C项错误；降低反应温度，反应速率减小，k减小，D项正确。7．(2021·山东省学业水平考试模拟)(双选)丙酮是重要的有机合成原料，可以由过氧化氢异丙苯合成。其反应为，为了提高过氧化氢异丙苯的转化率，反应进行时需及时从溶液体系中移出部分苯酚。过氧化氢异丙苯的转化率随反应时间的变化如图所示。设过氧化氢异丙苯的初始浓度为xmol·L－1，反应过程中的液体体积变化忽略不计。下列说法正确的是(AC)A．a、c两点丙酮的物质的量浓度相等B．b、c两点的逆反应速率：v(b)<v(c)C．100℃时，0～5h丙酮的平均反应速率为0.14xmol·L－1·h－1D．若b点处于化学平衡，则120℃时反应的平衡常数K＝eq\f(0.98x×0.98x,0.02x)mol·L－1解析：由于起始反应物浓度相同且a、c点转化率相同，故生成的丙酮浓度相等，A正确；由于反应物转化率b点(98%)＞c点(70%)，故生成物浓度：b点＞c点，且b点温度大于c点，故逆反应速率：b点＞c点，B错误；由题图可知，100℃时，5h时反应物的转化率为70%，故生成丙酮的浓度＝0.7xmol/L，则0～5h丙酮的平均反应速率＝eq\f(0.7xmol/L,5h)＝0.14xmol/(L·h)，C正确；b点对应的反应物转化率为98%，故两种生成物浓度均为0.98xmol/L，但在反应过程中有部分苯酚被移出反应体系，故平衡时体系中苯酚的浓度未知，故无法求算平衡常数，D错误，故选AC。8．(2021·唐山二模)(双选)已知2NO＋2H2=2H2O＋N2的速率方程为v正＝k正cα(NO)cβ(H2)，在800℃下测定了不同初始浓度及正反应速率的关系，数据如下表，则下列说法中正确的是(AB)实验c0(NO)/(mol·L－1)c0(H2)/(mol·L－1)v正111v2214v3122v42x16vA.α、β的值分别为2、1B．表中的x为4C．降低温度，k正可能增大D．若v逆＝k逆c2(H2O)c(N2)，则Kc＝eq\f(k正,k逆)解析：比较表中1、2两组的数据可知，NO浓度变为原来的2倍，反应速率变为原来的4倍，故α＝2,1、3两组数据可知，H2的浓度变为原来的2倍，反应速率变为原来的2倍，故β＝1，A正确；α＝2，β＝1，根据v正＝k正cα(NO)cβ(H2)和表中数据可知，表中的x为4，B正确；降低温度，反应速率减慢，故k正不可能增大只能减小，C错误；若v逆＝k逆c2(H2O)c(N2)，平衡时v正＝v逆，即k正c2(NO)·c(H2)＝k逆c2(H2O)c(N2)，则Kc＝eq\f(cN2c2H2O,c2NOc2H2)＝eq\f(k正,cH2k逆)，D错误，故选AB。9．(2021·皖南八校联考)T℃下H2S可直接分解制取H2，反应的原理如下：2H2S(g)eq\o(,\s\up15(高温))2H2(g)＋S2(g)。实际生产中往刚性容器中同时通入H2S和水蒸气，水蒸气与反应体系的任何物质均不发生反应，测得容器总压(p总压)和H2S的转化率(α)随时间的变化关系如图所示。计算反应在0～20min内的平均反应速率v(H2)＝1.2kPa·min－1；平衡时，p(水蒸气)＝60kPa，平衡常数Kp＝135kPa。(Kp为以分压表示的平衡常数)解析：根据反应建立三段式，设初始H2S分压为a，2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)开始a00转化2b2bb平衡a－2b2bb设水蒸气压强为c，因此有a＋c＝100，c＋a－2b＋2b＋b＝112，eq\f(2b,a)×100%＝60%，解得a＝40，b＝12，c＝60，因此反应在0～20min内的平均反应速率v(H2)＝eq\f(Δp,Δt)＝eq\f(24kPa,20min)＝1.2kPa·min－1；平衡时，水蒸气压强和任意时刻的水蒸气相同，p(水蒸气)＝60kPa，平衡时根据题意建立三段式：2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)开始4000转化303015平衡103015平衡常数KP＝eq\f(302×15,102)＝135kPa。10．(2021·甘肃二诊)在一刚性密闭容器中，CH4和CO2的分压分别为16kPa、14kPa，加入Ni/a－Al2O3催化剂并加热至1123K使其发生反应CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)。(1)研究表明CO的生成速率v(CO)＝1.3×10－2·p(CH4)·p(CO2)mol·g－1·s－1，某时刻测得p(CO)＝8kPa，则p(CO2)＝10kPa，v(CO)＝1.56mol·g－1·s－1。(2)达到平衡后测得体系压强是起始时的1.4倍，则该反应的平衡常数Kp＝259.2(kPa)2。(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)解析：(1)根据三段式：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)起始压强161400变化压强4488某时刻压强121088得出p(CO2)＝10kPa，将数值代入表达式，v(CO)＝1.3×10－2×12×10＝1.56mol·g－1·s－1；(2)根据三段式：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)起始压强161400变化压强xx2x2x平衡压强16－x14－x2x2x达到平衡后测得体系压强是起始时的1.4倍，即达到平衡后体系的压强为1.4×30kPa＝42kPa,16－x＋14－x＋2x＋2x＝42，解得x＝6，该反应的平衡常数Kp＝eq\f(c2H2·c2CO,cCH4·cCO2)＝eq\f(122×122,10×8)＝259.2。考向四化学平衡图象1．化学平衡图象的三种常规图象对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，m＋n>p＋q，且ΔH>0。(1)速率—时间图t1时增大反应物的浓度，正反应速率瞬间增大，然后逐渐减小，而逆反应速率逐渐增大；t2时升高温度，对任何反应，正反应和逆反应速率均增大，吸热反应的正反应速率增大较快；t3时减小压强，正反应速率和逆反应速率均减小；t4时使用催化剂，正反应速率和逆反应速率均瞬间增大。(2)转化率(或含量)—时间图甲表示压强对反应物转化率的影响，对于气体反应物化学计量数之和大于气体生成物化学计量数之和的反应，压强越大，反应物的转化率越大；乙表示温度对反应物转化率的影响，对于吸热反应，温度越高，反应物的转化率越大；丙表示催化剂对反应物转化率的影响，催化剂只能改变化学反应速率，不能改变平衡时反应物的转化率。(3)恒压(温)线分析时可沿横轴作一条平行于纵轴的虚线，即为等压线或等温线，然后分析另一条件变化对该反应的影响。2．化学平衡的条件、趋势图象(1)控制最佳反应条件图象①投料比：理论上按方程式计量数之比投料，反应物的转化率最大。如2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)eq\f(nSO2,nO2)＝21时，SO2、O2转化率最大。增大一种反应物浓度可以提高另一种物质的转化率，但本身转化率降低。②温度：讨论温度对速率、转化率、催化剂活性的影响，特别是催化剂的活性。③压强：讨论压强对速率、转化率、设备的要求。④催化剂：注意催化剂的选择性、高效性及催化活性受温度等影响。总之，利用图象找出最佳投料比、温度、浓度、压强、催化剂。(2)解答图象曲线中变化趋势如以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如下图所示。250～300℃时，温度升高，乙酸的生成速率降低，原因是催化剂的催化效果降低。在250℃以前，温度升高，乙酸的生成速率增大，原因是催化剂效果升高。3．解题流程1．(2021·湖南省学业水平选择性考试)(双选)已知：A(g)＋2B(g)3C(g)ΔH<0，向一恒温恒容的密闭容器中充入1molA和3molB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(BC)A．容器内压强不变，表明反应达到平衡B．t2时改变的条件：向容器中加入CC．平衡时A的体积分数φ：φ(Ⅱ)>φ(I)D．平衡常数K：K(Ⅱ)<K(Ⅰ)解析：容器内发生的反应为A(g)＋2B(g)3C(g)，该反应是气体分子数不变的可逆反应，所以在恒温恒容条件下，气体的压强始终保持不变，则容器内压强不变，不能说明反应达到平衡状态，A错误；根据图象变化曲线可知，t2～t3过程中，t2时刻v正不变，平衡过程中不断增大，则说明反应向逆反应方向移动，改变的条件为向容器中加入C，B正确；t2时加入C，等效于按物质的量之比12投入A、B混合物，而初始投入的是1molA、3molB，所以平衡Ⅱ时A的体积分数φ增大，即A的体积分数φ：φ(Ⅱ)＞φ(Ⅰ)，C正确；平衡常数K与温度有关，因该反应在恒温条件下进行，K保持不变，D错误，故选BC。2．(2021·全国乙卷)McMorris测定和计算了在136～180℃范围内下列反应的平衡常数Kp：2NO(g)＋2ICl(g)2NOCl(g)＋I2(g)Kp12NOCl(g)2NO(g)＋Cl2(g)Kp2得到lgKp1～eq\f(1,T)和lgKp2～eq\f(1,T)均为线性关系，如下图所示：(1)由图可知，NOCl分解为NO和Cl2反应的ΔH大于0(填“大于”或“小于”)。(2)反应2ICl(g)=Cl2(g)＋I2(g)的K＝Kp1·Kp2(用Kp1、Kp2表示)，该反应的ΔH大于0(填“大于”或“小于”)，写出推理过程设T′>T，即eq\f(1,T′)<eq\f(1,T)，由图可知：lgKp2(T′)－lgKp2(T)>|lgKp1(T′)－lgKp1(T)|＝lgKp1(T)－lgKp1(T′)，则lg[Kp2(T′)·Kp1(T′)]>lg[Kp2(T)·Kp1(T)]，即K(T′)>K(T)，因此该反应正反应为吸热反应，即ΔH大于0。解析：(1)结合图可知，温度越高，eq\f(1,T)越小，lgKp2越大，即Kp2越大，说明升高温度平衡2NOCl(g)2NO(g)＋Cl2(g)正向移动，则NOCl分解为NO和Cl2反应的ΔH大于0。(2)Ⅰ.2NO(g)＋2ICl(g)2NOCl(g)＋I2(g)Kp1Ⅱ.2NOCl(g)2NO(g)＋Cl2(g)Kp2Ⅰ＋Ⅱ得2ICl(g)=Cl2(g)＋I2(g)，则2ICl(g)=Cl2(g)＋I2(g)的K＝Kp1·Kp2；该反应的ΔH大于0；推理过程如下：设T′>T，即eq\f(1,T′)<eq\f(1,T)，由图可知：lgKp2(T′)－lgKp1(T)>|lgKp1(T′)－lgKp1(T)|＝lgKp1(T)－lgKp1(T′)，则lgKp2(T′)＋lgKp1(T′)>lgKp2(T)＋lgKp1(T)，即lg[Kp2(T′)·Kp1(T′)]>lg[Kp2(T)·Kp1(T)]，即K(T′)>K(T)，因此该反应正反应为吸热反应，即ΔH大于0。3．(2021·湖南省学业水平选择性考试)氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过化学反应得到氢气。反应方程式为2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)ΔH＝＋90.8kJ·mol－1。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)若保持容器体积不变，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)＝eq\f(0.02,t1)mol·L－1·min－1。(用含t1的代数式表示)(2)t2时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变，图中能正确表示压缩后N2分压变化趋势的曲线是b(用图中a、b、c、d表示)，理由是开始体积减半，N2分压变为原来的2倍，随后由于加压平衡逆向移动，N2分压比原来2倍要小。(3)在该温度下，反应的标准平衡常数Kθ＝0.48。(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)，Kθ＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(pG,pθ)))g·\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(pH,pθ)))h,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(pD,pθ)))d·\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(pE,pθ)))e)，其中pθ＝100kPa，pG、pH、pD、pE为各组分的平衡分压)解析：(1)设t1时达到平衡，转化的NH3的物质的量为2x，列出三段式：2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)起始/mol0.100转化/mol2xx3x平衡/mol0.1－2xx3x根据同温同体积下，混合气体的物质的量之比等于压强之比，eq\f(0.1,0.1＋2x)＝eq\f(200,120＋120＋40)，解得x＝0.02mol，v(H2)＝eq\f(0.02×3mol,3L×t1)＝eq\f(0.02,t1)mol·L－1·min－1。(2)t2时将容器体积压缩到原来的一半，开始N2分压变为原来的2倍，随后由于加压平衡逆向移动，N2分压比原来2倍要小，故b曲线符合。(3)由图可知，平衡时，NH3、N2、H2的分压分别为120kPa、40kPa、120kPa，反应的标准平衡常数Kθ＝eq\f(0.4×1.23,1.22)＝0.48。4．(2020·山东卷)探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下：Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1＝－49.5kJ·mol－1Ⅱ.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH2＝－90.4kJ·mol－1Ⅲ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH3回答下列问题：(1)ΔH3＝＋40.9kJ·mol－1。(2)一定条件下，向体积为VL的恒容密闭容器中通入1molCO2和3molH2发生上述反应，达到平衡时，容器中CH3OH(g)为amol,CO为bmol，此时H2O(g)的浓度为eq\f(a＋b,V)mol·L－1(用含a、b、V的代数式表示，下同)，反应Ⅲ的平衡常数为eq\f(ba＋b,1－a－b3－3a－b)。(3)不同压强下，按照n(CO2)n(H2)＝13投料，实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如图所示。已知：CO2的平衡转化率＝eq\f(nCO2初始－nCO2平衡,nCO2初始)×100%CH3OH的平衡产率＝eq\f(nCH3OH平衡,nCO2初始)×100%其中纵坐标表示CO2平衡转化率的是图乙(填“甲”或“乙”)；压强p1、p2、p3由大到小的顺序为p1、p2、p3；图乙中T1温度时，三条曲线几乎交于一点的原因是T1时以反应Ⅲ为主，反应Ⅲ前后气体分子数相等，压强改变对平衡没有影响。(4)为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率，应选择的反应条件为A。(填标号)A．低温、高压 B．高温、低压C．低温、低压 D．高温、高压解析：(1)Ⅰ.3H2(g)＋CO2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1＝－49.5kJ·mol－1；Ⅱ.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH2＝－90.4kJ·mol－1。根据盖斯定律，Ⅰ－Ⅱ可得反应Ⅲ：CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝(－49.5kJ·mol－1)－(－90.4kJ·mol－1)＝＋40.9kJ·mol－1。(2)根据题意知，起始通入CO2、H2的物质的量分别为1mol、3mol，达到平衡时CH3OH(g)、CO(g)的物质的量分别为amol、bmol，容器容积为VL，发生题给三个反应，根据碳元素守恒可知，剩余CO2的物质的量为(1－a－b)mol，则反应消耗的CO2的物质的量为1－(1－a－b)＝(a＋b)mol，根据反应Ⅰ和Ⅲ中物质对应关系可知，反应Ⅰ中CO2(g)～H2O(g)，反应Ⅲ中也有CO2(g)～H2O(g)，故生成H2O(g)的物质的量与反应消耗的CO2的物质的量相等，即为(a＋b)mol，故H2O(g)的浓度为eq\f(a＋bmol,VL)＝eq\f(a＋b,V)mol·L－1。达到化学平衡状态时，反应ⅢCO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)中各物质的物质的量分别是n(CO2)＝(1－a－b)mol、n(CO)＝bmol、n(H2O)＝(a＋b)mol；达到平衡时CH3OH(g)的物质的量为amol，根据氢元素守恒，起始时通入3molH2，平衡时CH3OH(g)和H2O(g)中所含H原子的物质的量为4amol＋2(a＋b)mol＝(6a＋2b)mol，平衡时H2中所含H原子的物质的量为2×3mol－(6a＋2b)mol＝(6－6a－2b)mol，则平衡时H2的物质的量为eq\f(6－6a－2b,2)mol＝(3－3a－b)mol，可知反应Ⅲ的平衡常数K＝eq\f(\f(b,V)×\f(a＋b,V),\f(1－a－b,V)×\f(3－3a－b,V))＝eq\f(ba＋b,1－a－b3－3a－b)。(3)反应Ⅰ和Ⅱ为放热反应，其他条件相同时，升高温度，平衡逆向移动，CH3OH的平衡产率减少，所以图甲中纵坐标表示CH3OH的平衡产率；反应Ⅰ为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，CO2的平衡转化率降低，反应Ⅲ为吸热反应，升高温度，反应Ⅲ平衡向正反应方向移动，CO2的平衡转化率升高，图乙中纵坐标表示CO2的平衡转化率；压强增大，反应Ⅰ和Ⅱ是气体分子数减小的反应，反应Ⅰ和Ⅱ平衡正向移动，反应Ⅲ气体分子数不变，平衡不移动，故相同温度下，压强增大时CH3OH的平衡产率增大，所以压强关系为p1>p2>p3；温度升高，反应Ⅰ和Ⅱ平衡逆向移动，反应Ⅲ平衡正向移动，所以T1温度时以反应Ⅲ为主，反应Ⅲ前后气体分子数相等，压强改变对平衡没有影响，三条曲线几乎交于一点。(4)根据图示可知，温度越低，CH3OH的平衡产率越大，压强越大，CO2的平衡转化率越大，CH3OH的平衡产率越大，所以选择低温和高压，答案选A。5．(2020·全国卷Ⅲ)二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用CO2的热点研究领域。回答下列问题：(1)CO2催化加氢生成乙烯和水的反应中，产物的物质的量之比n(C2H4)n(H2O)＝14。当反应达到平衡时，若增大压强，则n(C2H4)变大(填“变大”“变小”或“不变”)。(2)理论计算表明，原料初始组成n(CO2)n(H2)＝13，在体系压强为0.1MPa，反应达到平衡时，四种组分的物质的量分数x随温度T的变化如图所示。图中，表示C2H4、CO2变化的曲线分别是d、c。CO2催化加氢合成C2H4反应的ΔH小于0(填“大于”或“小于”)。(3)根据图中点A(440K,0.39)，计算该温度时反应的平衡常数Kp＝eq\a\vs4\al(\f(9,4)×\f(1,0.0393)或\f(0.394×\f(0.39,4),0.396×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.39,3)))2)×\f(1,0.13))(MPa)－3。(列出计算式，以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)(4)二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应，生成C3H6、C3H8、C4H8等低碳烃。一定温度和压强条件下，为了提高反应速率和乙烯选择性，应当选择合适催化剂。解析：(1)由信息可知，CO2催化加氢生成乙烯和水的化学方程式为2CO2＋6H2→C2H4＋4H2O，所以n(C2H4)n(H2O)＝14。该反应正方向是气体分子数减小的反应，所以增大压强，平衡正向移动，n(C2H4)增大。(2)由于起始投料n(CO2)n(H2)＝13，而反应过程中两者物质的量的改变量之比也为13，所以平衡时H2和CO2的物质的量分数之比为31，而H2O的物质的量分数始终为C2H4的4倍，所以曲线a、b、c、d分别表示的物质是H2、H2O、CO2、C2H4。温度升高，H2O的物质的量分数减小，即平衡逆向移动，所以正反应是放热反应，即ΔH小于0。(3)由于H2和H2O的物质的量分数都是0.39，则CO2和C2H4的物质的量分数分别为eq\f(0.39,3)、eq\f(0.39,4)，所以该温度下的化学平衡常数Kp＝eq\f(0.39×0.1MPa4×\f(0.39,4)×0.1MPa,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.39,3)×0.1MPa))2×0.39×0.1MPa6)＝eq\f(9,4)×eq\f(1,0.0393)(MPa)－3或eq\f(0.394×\f(0.39,4),0.396×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.39,3)))2)×eq\f(1,0.13)(MPa)－3。(4)由于产生了副产物，所以可以选择合适的催化剂提高乙烯的选择性，同时催化剂也可加快反应速率。6．(2021·广东一模)某温度下，在容积为2L的密闭容器中充入1molCO和2molH2，加合适的催化剂(体积可以忽略不计)后发生反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH<0，反应