2017-2021年广东高考化学真题分类汇编之化学反应速率和化学平衡

2017-2021年广东高考化学真题分类汇编之化学反应速率和化学

平衡

一.选择题(共2小题)

1.(2021•广东)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I的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是()

0tjt2t3Vs

A.a为c(X)随t的变化曲线

B.ti时，c(X)=c(Y)=c(Z)

C.12时，Y的消耗速率大于生成速率

D.t3后，c(Z)=2co-c(Y)

2.(2019•新课标I)固体界面上强酸的吸附和离解是多相化学在环境、催化、材料科学等

领域研究的重要课题。如图为少量HC1气体分子在253K冰表面吸附和溶解过程的示意

图，下列叙述错误的是()

A.冰表面第一层中，HC1以分子形式存在

B.冰表面第二层中，H+浓度为5X10-3moi・1/i(设冰的密度为0.9g・cmT)

C.冰表面第三层中，冰的氢键网络结构保持不变

D.冰表面各层之间，均存在可逆反应HC1=H++C「

二.解答题(共5小题)

3.(2019•新课标I)水煤气变换［CO(g)+H2O(g)-CO2(g)+H2(g)］是重要的化工

过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：

(DShibata曾做过下列实验:①使纯比缓慢地通过处于721c下的过量氧化钻CoO(s),

氧化钻部分被还原为金属钻C。(s),平衡后气体中出的物质的量分数为0.0250。

②在同一温度下用CO还原CoO(s),平衡后气体中CO的物质的量分数为0.0192。

根据上述实验结果判断，还原CoO(s)为Co(s)的倾向是COH2(填“大于”

或“小于”)。

(2)721c时，在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g〕混合，采用适当的催

化剂进行反应，则平衡时体系中H2的物质的量分数为(填标号)。

A.<0.25B.0.25C.0.25〜0.50D.0.50E.>0.50

(3)我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应

历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。

2

9

喇

温

锭

黑

可知水煤气变换的AH0(填“大于”“等于”或“小于”)，该历程中最大能垒(活

化能)£正=eV,写出该步骤的化学方程式o

(4)Shoichi研究了467℃、489°C时水煤气变换中CO和比分压随时间变化关系(如图

所示)。催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的PR°和PC。相等、PcO和PH相等。

计算曲线a的反应在30〜90min内的平均速率▽(a)=kPa*min1.467℃时PH

2

和pco随时间变化关系的曲线分别是、。489℃时PH和PCO随时间变化

2

关系的曲线分别是、,

4.(2021•广东)我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。CH4^CO2fi

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)AHi

b)CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)AH2

c)CH4(g)=C(s)+2H2(g)AHs

d)2CO(g)=82(g)+C(s)AH4

e)CO(g)+H2(g)=H2O(g)+C(s)AH5

(1)根据盖斯定律，反应a的△?!]=(写出一个代数式即可)。

(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o

A.增大CO2与CH4的浓度，反应a、b、c的正反应速率都增加

B.移去部分C(s),反应c、d、e的平衡均向右移动

C.加入反应a的催化剂，可提高CH4的平衡转化率

D.降低反应温度，反应a〜e的正、逆反应速率都减小

(3)一定条件下，CH4分解形成碳的反应历程如图1所示。该历程分步进行，

其中，第步的正反应活化能最大。

(4)设K「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

P

压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以po(po=!OOkPa)0反应a、

c、e的InKr随工(温度的倒数)的变化如图2所示。

PT

①反应a、c、e中,属于吸热反应的有(填字母工

②反应c的相对压力平衡常数表达式为K1=。

P

③在图2中A点对应温度下、原料组成为n(C02)：n(CH4)=1：1、初始总压为lOOkPa

的恒容密闭容器中进行反应，体系达到平衡时H2的分压为40kPao计算CH4的平衡转化

率,写出计算过程。

(5)CO2用途广泛，写出基于其物理性质的一种用途：。

5.(2020•新课标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)+-|O2(g)机催化剂*。3(g)AH=-98kJ・moL.回答下列

问题：

(1)锐催化剂参与反应的能量变化如图(a)所示，V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4

(s)和V2O4(s)的热化学方程式为:

反应过程

图⑶图(b)

(2)当S02(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O.5MPa,2.5MPa和5.0MPa压强下，SCh平衡转化率a随温度的变化如图(b)

所示。反应在5.0MPa、550℃时的a=,判断的依据是c影响a的因素

有o

(3)将组成(物质的量分数)为2m%SCh(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a，则SO3压强

为,平衡常数Kp=(以分压表示，分压=总压X物质的量分数)。

(4)研究表明，SO2催化氧化的反应速率方程为：v=k(―^―-1)08(1-naf)式

中：k为反应速率常数，随温度t升高而增大：a为SO2平衡转化率，屋为某时刻SO2

转化率，n为常数。在优=0.90时，将一系列温度下的k、a值代入上述速率方程，得

到v〜f曲线,如图(c)所示c

10

420460500540580

r/℃

图(c)

曲线上V最大值所对应温度称为该屋下反应的最适宜温度tm.tVtm时，V逐渐提高：t

>tm后，V逐渐下降。原因是。

6.(2018•新课标I)采用N2O5为梢化剂是一种新型的绿色硝化技大，在含能材料、医约

等工业中得到广泛应用。回答下列问题：

(1)1840年Devil用干燥的氯气通过干燥的硝酸银，得到N2O5,该反应氧化产物是一

种气体，其分子式为

(2)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25c时N2O5(g)分解反应：

2N2O5(g)>4NO><g)+O2(g)

Jf

2NQg)

其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强P随时间t的变化如下

表所示(t=8时，N2O5(g)完全分解)：

t/min040801602601300170000

p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1

1

①已知：2N2O5(g)=2N2O4(g)+O2(g)AHi=-4.4kJ•mol

2NO2(g)=N2O4(g)AH2=-55.3kJ-mor'

则反应N2O5<g)=2NO2(g)+-I02(g)的△HukJ・moL

②研究表明，N2O5(g)分解的反应速率v=2X10-3xp(kPa*tnin*),t=62min

N205

时，测得体系中P八=2.9kPa,则此时的P，•八=kPa,v=kPa-min

。2N-O-

1

o

③若提高反应温度至35℃,则N2O5(g)完全分解后体系压强Ps(35℃)63.1kPa

(填“大于”“等于”或“小于”)，原因是

④25c时N2O4(g)U2NO2(g)反应的平衡常数KP=kPa(用为以分压表示的

平衡常数，计算结果保留1位小数)。

(3)对于反应2N2O5(g)-4NO2(g)+O2(g),R.A.Ogg提出如下反应历程：

第一步：N2O5^NO2+NO3快速平衡

第二步NO2+NO3-*NO+NO2+O2慢反应

第三步NO+NO3-2NO2快反应

其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是(填标号)

A.v(第一步的逆反应)>v(第二步反应)

B.反应的中间产物只有N03

C.第二步中NOz与NO3的碰撞仅部分有效

D.第三步反应活化能较高

7.(2017•新课标I)近期发现，H2s是继NO、CO之后第三个生命体系气体信号分子，它

具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题：

(1)下列事实中，不能比较氢硫酸与亚硫酸的酸性强弱的是(填标号)。

A.氢硫酸不能与碳酸氢钠溶液反应，而亚硫酸可以

B.氢硫酸的导电能力低于相同浓度的亚硫酸

C.O.lOmobL'1的氢硫酸和亚硫酸的pH分别为4.5和2.1

D.氢硫酸的还原性强于亚硫酸

(2)下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。

「热化学硫碘循环水分解制氢系统(I)・、

1

H2SO4(aq)=SO2(g)+H2O(l)+一O2(g)AH『327kJ

_1

SO2(ghI2(s)+2H9(1)■—2HI(a铲H2SO4(aq)A/f2=-151kJmol.

2HI(aq)=H：(g)*I2(s)AH3=110kJmor.

H2s(ghH2SO4(aq)=S(s)+SO2(g)+2H2O(1)AH4=61kJmorL

热化学,碘循环破化氢分解联产氨气、硫黄系统(II)

通过计算，可知系统(I)和系统(II)制氢的热化学方程式分别为

制得等量Hi所需能量较少的是

(3)H2s与C02在高温下发生反应：H2s(g)+C02(g)=COS(g)+H2O(g)o在610k

时，将O.lOmolCO2与0.40molH2s充入2.5L的空钢瓶中，反应立衡后水的物质的量分

数为0.02。

①H2s的平衡转化率ai=%,反应平衡常数K=。

②在620K重复试验，平衡后水的物质的量分数为0.03,H2s的转化率a2ai，该

反应的aH0.(填或“=”)

③向反应器中再分别充入下列气体，能使H2s转化率增大的是(填标号)

A.H2sB.CO2C.COSD.N2。

2017-2021年广东高考化学真题分类汇编之化学反应速率和化学

平衡

参考答案与试题解析

一.选择题(共2小题)

1.(2021•广东)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()

3

1

0

3

0

A.a为c(X)随t的变化曲线

B.ti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)=2co-c(Y)

【考点】物质的量或浓度随时间的变化曲线.

【专题】化学平衡专题；化学反应速率专题.

【分析】反应X-2Z经历两步：®X-*Y：②Y-2Z,根据图中的co减小，则a曲线为X

的浓度曲线，逐渐增大的为Z的浓度，先增大后减小的曲线为Y的浓度曲线，据此分析

解答。

【解答】解：A.根据图中的co减小，在总反应X—2Z及第一步反应X-Y中，X为反

应物，随反应的进行，则a曲线为X的浓度曲线，故A正确；

B.在纵坐标为浓度的图中看出，在ti时刻，三条线相较于一点，则c(X)=c(Y)=

c(Z),故B正确：

C.t2时，由曲线Y的浓度逐渐减小，说明Y的消耗速率大于生成速率，故C正确；

D.根据反应①XfY②Y-2Z

初始的浓度（moPL1）co0c(Y)+)(ZJo

2

变化的浓度（mol*L''）coc(Y)⑵。⑵c(Z)

22

t3后的浓度（mol・L/i）0c(Y)+。⑵c(Y)c(Z)

2

由图可知，t3后c（X）=0,则co=c(Y)+。⑵,则c(Z)=2co-2c(Y),故D错

2

误；

故选：Do

【点评】本题考查物质的量的浓度随时间变化的知识点，为高频考点，把握浓度的变化

为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，题目难度不大。

2.（2019•新课标I）固体界面上强酸的吸附和离解是多相化学在环境、催化、材料科学等

领域研究的重要课题.如图为少量HC1气体分子在253K冰表面吸附和溶解过程的示意

图，下列叙述错误的是（）

A.冰表面第一层中，HC1以分子形式存在

B.冰表面第二层中，H+浓度为5XI（f3mo]・L-i（设冰的密度为0.9g・cnf3）

C.冰表面第三层中，冰的氢键网络结构保持不变

D.冰表面各层之间，均存在可逆反应HC1=H++C「

【考点】化学反应的可逆性；化学键.

【分析】A.由图可知，冰表面第一层中存在HC1分子；

B.冰表面第二层中，Cl：H2O=104：1,设水的体积为1L,以此计算；

C.冰表面第三层中，仍存在出0分子；

D.由图可知，只有第二层存在HC1气体分子在冰表面吸附和溶解过程。

【解答】解：A.由图可知，冰表面第一层中存在HC1分子，则HC1以分子形式存在，

故A正确：

B.冰表面第二层中，cr：H2O=104：1,设水的体积为1L,溶液体积近似为1L,则

1000mLX0.9g/iriL义］

H+浓度为-----1noi----------------------------=5X103mol-L故B正确；

1L

C.冰表面第三层中，仍存在H2O分子，则冰的氢键网络结构保持不变，故C正确；

D.由图可知，只有第二层存在HC1气体分子在冰表面吸附和溶解过程，第一、三层不

存在，故D错误；

故选：Do

【点评】本题考查溶解平衡，为高频考点，把握分子构成、物质的量浓度的计算、溶解

平衡为解答的关健，侧重分析与应用能力的考查，注意选项D为解答的难点，题目难度

不大。

二.解答题(共5小题)

3.(2019•新课标I)水煤气变换［CO(g)+H2O(g)—CO2(g)+H2(g)］是重要的化工

过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：

(DShibata曾做过下列实验:①使纯H2缓慢地通过处于721c下的过量氧化钻CoO(s),

氧化钻部分被还原为金属钻Co(s),平衡后气体中H2的物质的量分数为0.0250。

②在同一温度下用CO还原CoO(s),平衡后气体中CO的物质的量分数为0.0192。

根据上述实验结果判断，还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO大于H2(填“大于”

或“小于

(2)721C时，在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g：混合，采用适当的催

化剂进行反应，则平衡时体系中H2的物质的量分数为(填标号)。

A.<0.25B.0.25C.0.25〜0.50D,0.50E.>0.50

(3)我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应

历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。

2

9

喇

温

锭

哭

可知水煤气变换的△H/iJO（填“大于”“等于”或“小于”），该历程中最大能垒（活

化能）EF=2.02eV,写出该步骤的化学方程式COOH*+H*+H2。*=

COOH*+2H*+OH*或H2O*=H*+OH*°

（4）Shoichi研究了467℃、489℃时水煤气变换中CO和也分压随时间变化关系（如图

所示）。、PC。2和P%相等。

计算曲线a的反应在30〜90min内的平均速率v（a）=0.0047kPa•min467℃WpH

和pco随时间变化关系的曲线分别是」、co489℃时PR和Pco随时间变化关系

的曲线分别是ad

【考点】转化率随温度、压强的变化曲线；反应热和婚变.

【分析】(1)①使纯H2缓慢地通过处于721°。下的过量的氧化钻CoO(s),氧化钻部分

被还原为金属钻Co(s),平衡后气体中H2的物质的量分数为0.0250。

②在同一温度下用CO还原CoO(s),平衡后气体中CO的物质的量分数为0.0192。

相同条件下还原反应达到平衡状态后，反应前后气体物质的量都是不变的，一氧化碳物

质的量分数小于氢气物质的量分数，说明一氧化碳进行的程度大；

(2)CO(g)+H2O(g)=C02(g)+H2(g),等物质的量的一氧化碳和水蒸气反应生

成二氧化碳和氢气，反应前后气体物质的量不变，当反应物全部反应，氢气所占物质的

量的分数50%,但反应为可逆反应不能进行彻底；

(3)图象分析可知水煤气的生成过程经过了过渡态1和过渡态2,最后生成产物的能量

低于反应物，正反应进行的方向需要吸收能量，结合图此分析判断，该历程中最大能垒

(活化能)Ei，得到反应的化学方程式；

(4)曲线a的反应在30〜90min内，分压变化=4.08kPa-3.80kPa=0.28kPa,平均速率1

(a)=4,反应为放热反应，温度越高平衡逆向进行，CO分压越大，氢气分压越小，

据此分析判断。

【解答】解：(1)①使纯H2缓慢地通过处于721°C下的过量的氧化钻CoO(s),氧化钻

部分被还原为金属钻C。(s),平衡后气体中山的物质的量分数为0.0250,反应的化学

方程式：H2+COO#CO+H2O

②在同一温度下用CO还原CoO(s),平衡后气体中CO的物质的量分数为0.0192,反

应的化学方程式：CO+CoO=Co+CO2，

相同条件下还原反应达到平衡状态后，反应前后气体物质的量都是不变的，一氧化碳物

质的量分数小于氢气物质的量分数，说明一氧化碳进行的程度大

故答案为：大于；

(2)假设氢气和一氧化碳物质的量为1,

①H2+COO=CO+H2O

起始量10

变化量aa

平衡量1-aa

上亘=0.025

1

a=0.975

KI=-A_=39

l-a

②CO+CoO=Co+CO2，

起始量10

变化量bb

平衡量1-bb

上空=0.0192

1

b=0.9808

K2=-^-=51.08

l-b

设一氧化碳和水物质的量m,

CO(g)+H20(g)=CO2(g)+H2(g),

起始量mm00

变化量xXXX

平衡量m-xm-xXX

—^~^~=K="=5L°8=I3i>1

(irrx)?K[39

x>m-x

工》0.25

2m

等物质的量的一氧化碳和水蒸气反应生成二氧化碳和氢气，反应前后气体物质的量不变,

当反应物全部反应，氢气所占物质的量的分数50%,但反应为可逆反应不能进行彻底，

氢气的物质的量分数一定小于50%,故选：C,

故答案为：C：

(3)图象分析可知水煤气的生成过程经过了过渡态1和过渡态2,最后生成产物的能量

低于反应物，反应的焰变小于0,正反应进行的方向需要放出能量，结合图象分析判断,

是发生的过渡反应：COOH*+H*+H2O*=COOH*+2H*+OH*或H2O*=H*+OH*,该历程

中最大能垒(活化能)E正=1.86eV・(-0.16eV)=2.02eV,

故答案为：小于；2.02；COOH*+H*+H2O*=COOH*+2H*+OH*或H2O*=H*+OH*：

(4)根据第一问721c时，一氧化碳的还原性大于氢气，可知721c时达到平衡，氢气

的物质的量大于一氧化碳，根据第二问知道，水煤气变换的还反应的是放热反应，所以

467℃和489℃相较于721℃反应均是平衡向着生成氢气的方向移动，所以平衡状态氢气

的物质的量均大于一氧化碳，根据曲线上的点可以计算四条曲线在30・90分钟内的平均

速率可知，线a的反应在30〜90min内，分压变化=4.08kPa-3.80kPa=0.28kPa,平均速

率［(a)=4=0・28kPa_=0.0047kPa/min,be两条曲线的反应速率相同，ad两

△t90min-30min

条曲线的反应速率相同，根据立衡时的分压，可知ab表示氢气，cd表示一氧化碳，489C

比467℃温度更高，高温平衡向着生成一氧化碳的方向移动，所以489℃对应的一氧化碳

含量是d,反应为放热反应，温度越高平衡逆向进行，CO分压越大，氢气分压越小，489c

时PH2和pco随时间变化关系的曲线分别是a、d,467℃时pH2和pco随时间变化关系的

曲线分别是b、c,

故答案为：0.0047：hxc：a、d：«

【点评】本题考查了化学反应嬉变判断、反应过程的理解应用、亿学反应速率计算、影

响化学平衡的因素的分析判断等知识点，注意题干信息的理解分析，掌握基础是解题关

键，题目难度中等。

4.(2021•广东)我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。CH4^CO2fi

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)AHi

b)CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)AH2

c)CH4(g)=C(s)+2H2(g)AHs

d)2CO(g)=82(g)+C(s)AH4

e)CO(g)+H2(g)=H2O(g)+C(s)AH5

(1)根据盖斯定律，反应a的4据=△Hz+ZkHa-4缶(或△△-△山)(写出

一个代数式即可)。

(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ADo

A.增大CO2与CH4的浓度，反应a、b、c的正反应速率都增加

B.移去部分C(s),反应c、d、e的平衡均向右移动

C.加入反应a的催化剂，可提高CH4的平衡转化率

D.降低反应温度，反应a〜e的正、逆反应速率都减小

(3)一定条件下，CH4分解形成碳的反应历程如图1所示。该历程分4步进行，其

中，第4步的正反应活化能最大。

(4)设Kr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

P

压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以po(po=100kPa)o反应a、

c、e的InK「随工(温度的倒数)的变化如图2所示。

PT

①反应a、c、e中，属于吸热反应的有ac(填字母)。

2

P(H2)

②反应C的相对压力平衡常数表达式为K；=_"p(TcHV.)_。

P0

③在图2中A点对应温度下、原料组成为n(CO2)：n(CH4)=1：1、初始总压为lOOkPa

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

2

P(H2)

率温度为A时，结合图象c可知，此时反应c的k)Kr=O=丁而丁=1'带入数据

P0

解得，D(CH4)平衡*4°kPa=16kPa,P(CH4)初始=-^-XlOOkPa=5OkPa,

1001-1

平衡转化率处也X100%=68%,写出计算过程。

50

(5)CO2用途广泛，写出基于其物理性质的一种用途：人工降雨。

【考点】化学平衡的计算.

【专题】化学平衡专题；化学平衡计算.

【分析】(1)已知：a)CH4(g)+CO2(g)#2CO(g)+2H2(g)△Hi,b)CO2(g)

+H2(g)#CO(g)+H2O(g)△H2，C)CH4(g)=C(s)+2凡(g)△%,d)2CO

(g)=CO2(g)+C(s)△FU,e)CO(g)4-H2(g)=H2O(g)+C(s)△Hs，根据盖

斯定律由b+c-e或c-d均可得到CH4(g)+C02(g)#2C0(g)+2H2(g),即可计

算△Hi；

(2)上述反应体系在一定条件下建立平衡后，结合反应特有特点，分析温度，浓度，催

化剂等因素对于平衡移动的影响及具体方向；

(3)分析图1可知，反应一共经历4步历程，依据图象差值分析最大活化能；

(4)①分析图象可知，随着横坐标增大，温度降低，a、c的K值均降低，说明a、c平

衡向左移动，据此分析反应焰变；

②反应c为CH4(g)=C(s)+2也(g),依据平衡常数计算公式书写，注意为分压表达

式；

2

P(H2)

"TV

③温度为A时，结合图象c可知，此时反应c的lnK；=O即p(cH)=1,带入数据解

P0

得，p(CH4)平衡=K2£42Kpa=16kPa,计算初始压强，进而计算转化率；

100

(5)二氧化碳固体称之为干冰，易升华。

【解答】解：(1)已知：a)CH4(g)+CO2(g)#2CO(g)+2H2(g)AHi,b)CO2

(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)△H2，C)CH4(g)=C(s)+2H2(g)AH3,d)

2CO(g)=CO2(g)+C(s)AH4,e)CO(g)+H2(g)^H2O(g)+C(s)AHs，根

据盖斯定律由b+c-e或c-d均可得到CH4(g)+CO2(g)#2CO(g)+2H2(g),则

△HI=AH2+AH3-4比或△Fh-△川,

故答案为：△H'+△Ha-△Hs(或△$・AH4)：

(2)上述反应体系在一定条件下建立平衡后，

A.CO2与CH4为a、b、c反应的反应物，增大浓度，对应的正反应速度都增大，故A正

确；

B.移去部分C(s),由于移除的是纯固体，对平衡移动不产生影响，故B错误；

C.催化剂只会改变化学反应速率，不会改变化学反应的限度，故C错误；

D.降低反应温度，所有反应速率均降低，故D正确，

故答案为：AD；

(3)分析图1可知，反应一共经历4步历程，依据图象差值分析，步骤4的正反应活化

能最大，

故答案为：4；4；

(4)①分析图象可知，随着横坐标增大，温度降低，a、c的K值均降低，说明a、c平

衡向左移动，故a、c的正反应为吸热反应，

故答案为：a、c；

2

P(H2)

"TV

②反应c为CH4(g)=C(s)+2H2(g),其平衡常数表达式为pfcH7，

PO

2

P(H2)

故答案为：p(CHp；

PO

2

P(H2)

③温度为A时，结合图象c可知，此时反应c的h)K；=O即p(cH.)=1，带入数据解

P0

得，p(CH4)平衡=40、4°<pa=|6kPa,P(CH4)初始=—L«X100kPa=50kPa,平

1001+1

衡转化率5°T6X100%=68%,

50

2

P(H2)

故答案为：温度为A时，结合图象c可知，此时反应c的In席=0即三(c7)‘一=L带

PO

入数据解得，p(CH4)平衡=%24<Pa=16kPa,P(CHQ初始=，X100kPa=50kPa,

1001+1

平衡转化率5°T6X100%=68%：

50

(5)二氧化碳固体称之为干冰，易升华，故可以用作人工降雨，

故答案为：人工降雨。

【点评】本题考查化学反应平衡相关内容，涉及平衡常数计算，反应热计算，图象分析

等，需要学生有较强的读图理解能力，注意分析图象所给的已知条件进行计算，整体难

度适中。

5.(2020•新课标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

+玄机催化匏心。3(g)AH=-98kJ-mor,.回答下列

SO2的催化氧化:SO2(g)2(g)

问题:

(1)钮催化剂参与反应的能量变化如图(a)所示，V2O5(s)与SO2(g)反应生成V0S04

(s)和V2O4(s)的热化学方程式为：2V2O5(s)+2SOg(g)=2VOSO4(S)+V2O4

图(a)图(b)

(2)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，S6平衡转化率a随温度的变化如图(b)

所示。反应在5.0MPa、550℃时的a=0.975,判断的依据是反应是气体分子数减

小的反应，压强越大转化率越大,影响a的因素有压强、温度、投料比.

(3)将组成(物质的量分数)为2m%SCh(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a,则SO3压强为

2amp一平衡常数Kp=_------------------------------------------_(以分压表示，分压=

100-r1_c、L5/mx0.5

(1)(100-maP)

总压X物质的量分数)。

(4)研究表明，SO2催化氧化的反应速率方程为：v=k°8(1-叔)式

a'

中：k为反应速率常数，随温度t升高而增大；a为SO2平衡转化率，屋为某时刻SO2

转化率，n为常数。在优=0.90时，将一系列温度下的k、a值代入上述速率方程，得

到v〜t曲线，如图(c)所示。

10

8

a

懵

烟6

熠

UM

4

420460500540580

r/℃

图(c)

曲线上V最大值所对应温度称为该a'下反应的最适宜温度lm.t<tm时，V逐渐提高；I

>tm后，V逐渐下降。原因是反应温度升高，速率常数k增大使速率加快，但a降低

造成速率v减小，tvtm时，k漕大对V的提高大于a引起的降低：t>如后，速率常数k

增大小于a引起的降低。

【考点】化学平衡的计算.

【专题】化学平衡专题.

【分析】(1)由图象得出①V2O4(s)+SO3(g)=V2O5(s)+SO2(g)△H=-24kJ・

mol,

②V2O4(s)+2SO3(g)=2VOSO4(S)AH=-399kJ-mol-,,

结合盖斯定律可知②■①X2得到：2V2。5(s)+2SO2(g)=2VOSO4(S)+V2O4(s)；

(2)当SCh(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，S6平衡转化率a随温度的变化如图(b)

所示，这个SO2(g)+I02(g)机催化刑SO3(g)反应是气体分子数减小的反应，压强

越大转化率越大，所以反应在5.UMPa、55UC时的a=0.975,由图象看出压强越大转化

率越高，温度越高转化率越小，转化率与影响平衡的因素：温度压强还与投料比有关，

氧气越多SO2平衡转化率a越大；

(3)利用三段式计算出平衡时三氧化硫的量，利用阿伏加德罗定律的推论压强之比等于

物质的量的比，分压=总压X物质的量分数可解；

(4)v=k(_£_・1)(1-na')温度升高，速率常数k增大，反应速率增大；SO2

a'

(g)+I02(g)机催化和he”<g)AH=-98kJ-mor,.为放热反应，平衡转化率a减

2

小，1)°》减小，反应速率减小，tVtm时，速率常数k增大，对速率的影响大

a/

于因(T--1)68减小对速率的影响，总体速率加快；t>tm后速率常数k增大没有a

a'

减小对速率影响大，速率减小。

【解答】解:(1)由图象得出①V2O4(s)+S03(g)=V2O5(s)+SO2(g)AH=-24kJ

•molI

②V2O4(s)+2SO3(g)=2VOSO4(S)AH=-399kJ・moL,

由盖斯定律可知②■①X2得到：2V2。5(s)+2SO2(g)=2VOSO4(S)+V2O4(s)△

H=-351kJ・mo「1

故答案为：2V2O5(s)+2SO2(g)=2VOSO4(S)+V2O4(s)AH=-351kJ・mol)

(2)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，S6平衡转化率a随温度的变化如图(b)

所示，这个SO2(g)+I02(g),催化诙O3(g)反应是气体分子数减小的反应，压强

越大转化率越大，所以反应在5.0MPa、550℃时的a=0.975,由图象看出压强越大转化

率越高，温度越高转化率越小，转化率与影响平衡的因素：温度、压强还与投料比有关,

氧气越多SO2平衡转化率a越大；

故答案为：0.975；该反应是气体分子数减小的反应，压强越大转化率越大，Pi=5.0MPa,

该线550℃时的转化率为97.5%；压强、温度、投料比；

(3)根据体积之比等于物质的量的比，2m%+m%+q%=100%3m+q=100,设SO2的物

质的量为2m,O2的物质的量为m

SO2(g)+-I02(g)机催化剂SO3(g)

开始2mm0

变化aX2maXmaX2m

平衡2m-aX2mm-aXmaX2m

反应后的总量：2m-aX2m+m-aXm+aX2m+q=3m+q-am,结合3m+q=100,反应

后的总量=100-am,

P(S°3)J(S03)_2am,贝仃猾。3)=2amp,

Pn(忌)100-am100-am

2am

p

p(so)100-am

平衡常数Kp3

52m(l-a)(nranp°・5g.5

P(SO2)P°-(O2)

100-amP(100-dm产5P

a

a

故答案为：2amp；

100-amg尸（i^P产5

（4）v=k1）08（l・na'）温度升高，表达式中速率常数k增大，反应速率

a'

增大；SO2（g）+-I02（g）机催化剂SO3（g）AH=-98kJ-mor,,为放热反应，平衡

转化率a减小，（T--1）°8减小，反应速率减小，tVtm时，速率常数k增大，对速

a/

率的影响大于因（一1）"减小对速率的影响，总体速率加快；l>lm后速率常数k

a'

增大没有a减小对速率影响大，速率减小。

故答案为：反应温度升高，速率常数k增大使速率加快，但a降低造成速率v减小。t

Vtm时，k增大对V的提高大于a引起的降低；t>tm后，速率常数k增大小于a引起的

降低。

【点评】本题考查了热化学方程式的书写，平衡转化率、压强平衡常数等知识点，情景

陌生，要好好利用图象，考查分析问题的能力，计算能力，难度较大。

6.（2018•新课标I）采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术，在含能材料、医药

等工业中得到广泛应用。回答下列问题：

（1）1840年Devil用干燥的氯气通过干燥的硝酸银，得