专题3-5-常考的化学平衡图像剖析(解析版)

专题3.5常考的化学平衡图像剖析【考纲要求】1、考察学生的观察图像、分析图像的能力；2、通过分析化学平衡图像加强化学原理的应用。考点一速率—时间图像【核心知识梳理】1．“渐变”类v－t图像图像分析结论t1时v′正突然增大，v′逆逐渐增大；v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动t1时其他条件不变，增大反应物的浓度t1时v′正突然减小，v′逆逐渐减小；v′逆＞v′正，平衡向逆反应方向移动t1时其他条件不变，减小反应物的浓度t1时v′逆突然增大，v′正逐渐增大；v′逆＞v′正，平衡向逆反应方向移动t1时其他条件不变，增大生成物的浓度t1时v′逆突然减小，v′正逐渐减小；v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动t1时其他条件不变，减小生成物的浓度2.“断点”类v－t图像图像t1时刻所改变的条件温度升高降低升高降低适合正反应为放热的反应适合正反应为吸热的反应压强增大减小增大减小适合正反应为气体物质的量增大的反应适合正反应为气体物质的量减小的反应【精准训练1】1、下图是关于反应A2(g)+3B2(g)2C(g)(正反应为放热反应)的平衡移动图像，影响平衡移动的原因可能是()A.升高温度，同时加压B.降低温度，同时减压C.增大反应物浓度，同时减小生成物浓度D.增大反应物浓度，同时使用催化剂【答案】C【解析】升高温度，同时加压，正逆反应速率都增大，逆反应速率应在原速率的上方，A错误；降低温度，同时减压正逆反应速率都降低，正反应速率应在原速率的下方，B错误；增大反应物浓度，同时减小生成物浓度，瞬间正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡向正反应移动，图象符合，C正确；增大反应物浓度，同时使用催化剂，正逆反应速率都增大，逆反应速率应在原速率的上方，但正反应速率增大更多，平衡向正反应移动，D错误。2、一定温度下，把6molA和5molB通入容积为4L的恒容密闭容器中发生反应3A(g)＋B(g)2C(g)＋2D(g)，反应经过5min达到平衡，此时生成2molC，正反应速率(v正)和逆反应速率(v逆)随时间(t)的变化如图所示。下列说法正确的是A.t2＝5min，平衡时3v正(A)＝2v逆(D)B.0～t2，A的平均反应速率为0.15mol·L－1·min－1C.t2～t3，各物质的浓度一定相等D.B的平衡转化率为25%【答案】B【解析】t2时，正逆反应速率相等，反应达到平衡，平衡时2v正(A)＝3v逆(D)，A错误；反应经过5min达到平衡时生成2molC，则消耗了3molA，A的平均反应速率为=0.15mol·L－1·min－1，B正确；t2～t3，反应为平衡状态，正逆反应速率相等，但各物质浓度与初始投料有关，不一定相等，C错误；达到平衡时，生成2molC，则消耗了1molB，B的平衡转化率为=20%，D错误。3、如图是关于反应：A2(g)＋3B2(g)2C(g)ΔH<0的平衡移动图像，影响平衡移动的原因是()A．升高温度，同时加压B．降低温度，同时减压C．增大反应物浓度，同时使用催化剂D．增大反应物浓度，同时减小生成物浓度【答案】D【解析】升高温度，同时加压，正、逆反应速率都增大，逆反应速率应在原速率的上方，A错误；降低温度，同时减压，正、逆反应速率都降低，正反应速率应在原速率的下方，B错误；增大反应物浓度，同时使用催化剂，正、逆反应速率都增大，逆反应速率应在原速率的上方，但正反应速率增大更多，平衡向正反应方向移动，C错误；增大反应物浓度，同时减小生成物浓度，瞬间正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡向正反应方向移动，图像符合，D正确。4、下列表格中的各种情况，可以用对应选项中的图像表示的是()选项反应甲乙A外形、大小相近的金属和水反应NaKB4mL0.01mol·L－1KMnO4溶液分别和不同浓度的2mLH2C2O4(草酸)溶液反应0.1mol·L－1的H2C2O4溶液0.2mol·L－1的H2C2O4溶液C5mL0.1mol·L－1Na2S2O3溶液和5mL0.1mol·L－1H2SO4溶液反应热水冷水D5mL4%的过氧化氢溶液分解放出O2无MnO2粉末加MnO2粉末【答案】C【解析】由于K比Na活泼，故大小相近的金属K和Na与水反应，K的反应速率更快，又由于Na、K与H2O反应均为放热反应，随着反应的进行，放出大量的热，反应速率逐渐加快，A项不正确；由于起始时乙中H2C2O4浓度大，故其反应速率比甲快，B项不正确；由于甲反应是在热水中进行的，温度高，故甲的反应速率大于乙，随着反应的进行，反应物浓度逐渐减小，故甲、乙中反应速率逐渐减小，C项正确；MnO2在H2O2的分解过程中起催化作用，故乙的反应速率大于甲，D项不正确。5、(NH4)2SO3氧化是氨法脱硫的重要过程。某小组在其他条件不变时，分别研究了一段时间内温度和(NH4)2SO3初始浓度对空气氧化(NH4)2SO3速率的影响，结果如图。下列说法不正确的是()A．60℃之前，氧化速率增大与温度升高化学反应速率加快有关B．60℃之后，氧化速率降低可能与O2的溶解度下降及(NH4)2SO3受热易分解有关C．(NH4)2SO3初始浓度增大到一定程度，氧化速率变化不大，与SOeq\o\al(2－,3)水解程度增大有关D．(NH4)2SO3初始浓度增大到一定程度，氧化速率变化不大，可能与O2的溶解速率有关【答案】C【解析】温度越高，氧化速率越快，60℃之前，氧化速率增大与温度升高化学反应速率加快有关，故A正确；温度升高后，O2的溶解度下降及(NH4)2SO3受热易分解，均使反应物浓度降低，反应速率降低，故B正确；SOeq\o\al(2－,3)水解不影响溶液中＋4价硫的总浓度，故C错误；当亚硫酸铵的浓度增大到一定程度后，亚硫酸根离子被氧化的速率大于氧气的溶解速率，因氧气的溶解速率较小导致亚硫酸根离子的氧化速率变化不大，故D正确。6、焦炭催化还原二氧化硫的化学方程式为2C(s)+2SO2(g)S2(g)+2CO2(g)。一定压强下，向1L密闭容器中充入足量的焦炭和1molSO2发生反应，测得SO2的生成速率与S2(g)的生成速率随温度变化的关系如图所示，下列说法正确的是A.该反应的∆H>0B.C点时达到平衡状态C.增加C的量能够增大SO2的转化率D.T3时增大压强，能增大活化分子百分数【答案】B【解析】升高温度平衡向吸热方向移动，C点对应温度升高到D点对应温度，SO2的生成速率与S2(g)的生成速率之比大于2∶1，说明SO2的生成速率大于其本身消耗速率，平衡逆向移动，即逆反应是吸热反应，则正反应是放热反应，△H＜0，A错误；达到平衡状态时，SO2的生成速率与S2(g)的生成速率之比为2∶1，根据图知，只有C点符合，B正确；能够增大SO2平衡转化率说明平衡正向移动，但不能是增加C的物质的量，因为C为固体，C错误；增大压强，增大了单位体积内的活化分子数，但活化分子百分数不变，D错误。考点二百分含量、转化率、时间、温度、压强等多维图像分析【核心知识梳理】1．常见图像形式2．解题步骤3．解题技巧(1)先拐先平在含量(转化率)—时间曲线中，先出现拐点的先达到平衡，说明该曲线反应速率大，表示温度较高、有催化剂、压强较大等。(2)定一议二当图像中有三个量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系，有时还需要作辅助线。(3)三步分析法一看反应速率是增大还是减小；二看v正、v逆的相对大小；三看化学平衡移动的方向。【精准训练3】1、下列对图像的叙述正确的是甲乙丙丁A.图甲可表示压强对反应：的影响B.图乙中，时刻改变的条件一定是加入了催化剂C.若图丙表示反应：，则、D.图丁表示水中和的关系，ABC所在区域总有【答案】C【解析】合成氨反应压强越大，化学反应速率越快；合成氨反应为气体分子数减小的反应，增大压强平衡正向移动，N2的转化率增大，A错误；若反应为气体分子数不变的反应，平衡后增大压强，反应速率加快，但平衡不移动，故B错误；分析曲线a、b可知，曲线b先出现拐点，则p2>p1，T1、p2条件下平衡时C%比T1、p1时的大，说明增大压强平衡正向移动，则x<2，分析曲线b、c可知，b曲线先出现拐点，则T1>T2，C正确；BC线上任意点都有c(H+)=c(OH-)，ABC区域位于直线BC的左上方的区域内任意点均有c(H+)>c(OH-)，D错误。2、密闭容器中进行的可逆反应：aA（g）＋bB（g）cC（g）在不同温度（T1和T2）及压强（p1和p2）下，混合气体中B的质量分数w（B）与反应时间（t）的关系如图所示。下列判断正确的是A.T1<T2，p1<p2，a＋b>c，正反应为吸热反应B.T1>T2，p1<p2，a＋b<c，正反应为吸热反应C.T1<T2，p1>p2，a＋b<c，正反应为吸热反应D.T1>T2，p1>p2，a＋b>c，正反应为放热反应【答案】B【解析】相同压强下，根据温度对反应速率的影响可知，温度越高，反应速率越大，则达到平衡用的时间越少，曲线的斜率越大，故有：T1＞T2，升高温度，B的含量减小，平衡向正反应方向移动，则正反应为吸热反应；相同温度下，根据压强对反应速率的影响可知，压强越大，反应速率越大，则达到平衡用的时间越少，曲线的斜率越大，故有：P2＞P1，压强越大，B的含量越大，说明平衡向逆反应方向移动，则a+b＜c，B正确。3、利用CO和H2在催化剂的作用下合成甲醇，发生的反应如下：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)．在体积一定的密闭容器中按物质的量之比1：2充入CO和H2，测得平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化如图所示。下列说法正确的是A.该反应的△H＜0，且p1＜p2B.反应速率：ν逆(状态A)＞ν逆(状态B)C.在C点时，CO转化率为25%D.在恒温恒压条件下向密闭容器中充入不同量的CH3OH，达平衡时CH3OH的体积分数不同【答案】BC【解析】由图可知，升高温度，CH3OH的体积分数减小，平衡逆向移动，则该反应的△H＜0，300℃时，增大压强，平衡正向移动，CH3OH的体积分数增大，所以p1＞p2，A错误；B点对应的温度和压强均大于A点，温度升高、增大压强均使该反应的化学反应速率加快，因此ν逆（状态A）＜ν逆（状态B），B错误；设向密闭容器充入了1molCO和2molH2，CO的转化率为x，则CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）起始120变化x2xx结束1-x2-2xx在C点时，CH3OH的体积分数==0.5，解得x=0.75，C错误；由等效平衡可知，在恒温恒压条件下向密闭容器中充入不同量的CH3OH，达平衡时CH3OH的体积分数都相同，D错误。4、在一定条件下探究二甲醚的制备反应为2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH，测定结果如图所示。下列判断错误的是()A．该反应的ΔH<0B．该反应伴随有副反应的发生C．工业选择的较适宜温度为280～290℃D．加入催化剂可以提高CH3OCH3的产率【答案】D【解析】由题图知，随着温度升高，CO的转化率降低，平衡逆向移动，则该反应是放热反应，ΔH<0，A项正确；从图中可知，CO的转化率降低的同时，CH3OCH3的产率在不同温度下差别较大，即说明该反应伴随有副反应的发生，B项正确；在280～290℃之间，CH3OCH3的产率很高，则工业选择的较适宜温度为280～290℃，C项正确；加入催化剂可以改变反应达到平衡的时间，但不能提高CH3OCH3的产率，D项错误。5、向密闭容器中充入物质的量浓度均为0.1mol·L－1的CH4和CO2，在一定条件下发生反应：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)，测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示。下列说法不正确的是()A．随着温度升高，该反应的平衡常数减小B．1100℃、p4条件下，该反应在10min时达到平衡点X，则v(CO2)＝0.008mol·L－1·min－1C．p1、p2、p3、p4大小的顺序为p1<p2<p3<p4D．平衡时CO与H2的物质的量之比为1∶1【答案】A【解析】由图可知，压强一定时，随着温度升高，CH4的平衡转化率增大，使得该反应的平衡常数增大，A错误；1100℃、p4条件下，该反应在10min时达到平衡点X，则v(CO2)＝v(CH4)＝0.008mol·L－1·min－1，B正确；由图可知，温度一定时，加压平衡左移，CH4的平衡转化率减小，所以p1<p2<p3<p4，C正确；生成物CO与H2的化学计量数之比为1∶1，所以任何时刻CO与H2的物质的量之比都为1∶1，D正确。6、丙烯腈（CH2=CHCN）是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法”生产．主要副产物有丙烯醛（CH2=CHCHO）和乙腈（CH3CN）等．回答下列问题：（1）以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈（C3H3N）和副产物丙烯醛（C3H4O）的热化学方程式如下：①C3H6（g）+NH3（g）+O2（g）═C3H3N（g）+3H2O（g）△H=﹣515kJ•mol﹣1②C3H6（g）+O2（g）═C3H4O（g）+H2O（g）△H=﹣353kJ•mol﹣1两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是；有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是；提高丙烯腈反应选择性的关键因素是。（2）图（a）为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为460℃．低于460℃时，丙烯腈的产率（填“是”或“不是”）对应温度下的平衡转化率，判断理由是；高于460℃时，丙烯腈产率降低的可能原因是（双选，填标号）。A．催化剂活性降低B．平衡常数变大C．副反应增多D．反应活化能增大（3）丙烯腈和丙烯醛的产率与n（氨）/n（丙烯）的关系如图（b）所示．由图可知，最佳n（氨）/n（丙烯）约为，理由是。进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为。【答案】（1）两个反应均为放热量大的反应低温、低压催化剂（2）不是，该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低AC（3）1：1该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低1：7.5：1【解析】（1）两个反应在热力学上趋势均很大，两个反应均放热量大，即反应物和生成物的能量差大，因此热力学趋势大；该反应为气体体积增大的放热反应，所以降低温度、降低压强有利于提高丙烯腈的平衡产率，提高丙烯腈反应选择性的关键因素是催化剂；（2）因为该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低，即低于460℃时，对应温度下的平衡转化率曲线应该是下降的，但实际曲线是上升的，因此判断低于460℃时，丙烯腈的产率不是对应温度下的平衡转化率．高于460°C时，丙烯腈产率降低。催化剂在一定温度范围内活性较高，若温度过高，活性降低，A正确；由图象可知，升高温度平衡常数变小，B错误；根据题意，副产物有丙烯醛，催化剂活性降低，副反应增多，导致产率下降，C正确；反应活化能的大小不影响平衡，D错误。（3）根据图象可知，当约为1时，该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低；根据化学反应C3H6（g）+NH3（g）+O2（g）=C3H3N（g）+3H2O（g），氨气、氧气、丙烯按1：1.5：1的体积比加入反应达到最佳状态，而空气中氧气约占20%，所以进料氨、空气、丙烯的理论体积约为：1：7.5：1。【真题感悟】1、(2021·湖南，11改编)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()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)【答案】B【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；根据图像变化曲线可知，t2～t3过程中，t2时v正′瞬间不变，平衡过程中不断增大，则说明反应向逆反应方向移动，且不是“突变”图像，属于“渐变”过程，所以排除温度与催化剂等影响的因素，改变的条件为向容器中加入C，B正确；最初加入体系中的A和B的物质的量的比值为1∶3，当向体系中加入C时，平衡逆向移动，最终A和B各自物质的量增加的比例为1∶2，因此平衡时A的体积分数：φ(Ⅱ)>φ(Ⅰ)，C错误；平衡常数K与温度有关，因该反应在恒温条件下进行，所以K保持不变，D错误。2、(2021·全国乙卷)一氯化碘(ICl)是一种卤素互化物，具有强氧化性，可与金属直接反应，也可用作有机合成中的碘化剂。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______0(填“大于”或“小于”)。(2)反应2ICl(g)=Cl2(g)＋I2(g)的K＝________(用Kp1、Kp2表示)；该反应的ΔH________0(填“大于”或“小于”)，写出推理过程：___________________________。【答案】(1)大于(2)Kp1·Kp2大于设T1>T2，即eq\f(1,T1)<eq\f(1,T2)，由题图可知，lgKp2随着eq\f(1,T)的增大而减小，即lgKp2(T2)<lgKp2(T1)；lgKp1随着eq\f(1,T)的增大而增大，即lgKp1(T2)>lgKp1(T1)。由题给图像斜率可知，由T2到T1，lgKp1与lgKp2的变化量的关系为lgKp2(T1)－lgKp2(T2)>lgKp1(T2)－lgKp1(T1)，lgKp1(T1)＋lgKp2(T1)>lgKp1(T2)＋lgKp2(T2)，lg[Kp1(T1)·Kp2(T1)]>lg[Kp1(T2)·Kp2(T2)]，则Kp1(T1)·Kp2(T1)>Kp1(T2)·Kp2(T2)，则K(T1)>K(T2)，即温度升高，K增大，则ΔH>0【解析】(1)纵坐标为lgKp1、lgKp2，横坐标为eq\f(1,T)×103。由题图可知，lgKp2随着eq\f(1,T)的增大逐渐减小，即Kp2随着温度的降低逐渐减小，说明对于反应：2NOCl(g)2NO(g)＋Cl2(g)，降低温度，平衡逆向移动，则ΔH大于0。(2)2NO(g)＋2ICl(g)2NOCl(g)＋I2(g)Kp1(ⅰ)，2NOCl(g)2NO(g)＋Cl2(g)Kp2(ⅱ)，根据盖斯定律，由(ⅰ)＋(ⅱ)可得2ICl(g)I2(g)＋Cl2(g)K＝Kp1·Kp2。设T1>T2，即eq\f(1,T1)<eq\f(1,T2)，由题图可知，lgKp2随着eq\f(1,T)的增大而减小，即lgKp2(T2)<lgKp2(T1)；lgKp1随着eq\f(1,T)的增大而增大，即lgKp1(T2)>lgKp1(T1)。由题给图像斜率可知，由T2到T1，lgKp1与lgKp2的变化量的关系为lgKp2(T1)－lgKp2(T2)>lgKp1(T2)－lgKp1(T1)，lgKp1(T1)＋lgKp2(T1)>lgKp1(T2)＋lgKp2(T2)，lg[Kp1(T1)·Kp2(T1)]>lg[Kp1(T2)·Kp2(T2)]，则Kp1(T1)·Kp2(T1)>Kp1(T2)·Kp2(T2)，则K(T1)>K(T2)，即温度升高，K增大，则ΔH>0。3、[2021·全国甲卷，28(2)]二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。其总反应可表示为CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH＝－49kJ·mol－1。回答下列问题：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图中对应等压过程的曲线是__________，判断的理由是_____________________________；③当x(CH3OH)＝0.10时，CO2的平衡转化率α＝________，反应条件可能为______________或________________。【答案】①eq\f(pH2O·pCH3OH,p3H2·pCO2)②b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③33.3%5×105Pa，210℃9×105Pa,250℃【解析】③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℃。4、(2021山东高考)2­甲氧基­2­甲基丁烷(TAME)常用作汽油原添加剂。在催化剂作用下，可通过甲醇与烯烃的液相反应制得，体系中同时存在如下反应：回答下列问题：(1)反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ以物质的量分数表示的平衡常数Kx与温度T变化关系如图所示。据图判断，A和B中相对稳定的是__________(用系统命名法命名)；eq\f(ΔH1,ΔH2)的数值范围是________(填标号)。A．<－1 B．－1～0C．0～1 D．>1(2)为研究上述反应体系的平衡关系，向某反应容器中加入1.0molTAME，控制温度为353K，测得TAME的平衡转化率为α。已知反应Ⅲ的平衡常数Kx3＝9.0，则平衡体系中B的物质的量为________mol，反应Ⅰ的平衡常数Kx1＝________。同温同压下，再向该容器中注入惰性溶剂四氢呋喃稀释，反应Ⅰ的化学平衡将________(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)。平衡时，A与CH3OH物质的量浓度之比c(A)∶c(CH3OH)＝________。(3)为研究反应体系的动力学行为，向盛有四氢呋喃的另一容器中加入一定量A、B和CH3OH。控制温度为353K，A、B物质的量浓度c随反应时间t的变化如图所示。代表B的变化曲线为________(填“X”或“Y”)；t＝100s时，反应Ⅲ的正反应速率v正________逆反应速率v逆(填“＞”“＜”或“＝”)。【答案】(1)2­甲基­2­丁烯D(2)0.9αeq\f(（1－α）（1＋α）,0.01α2)逆向移动1∶10(3)X＜【解析】(1)由平衡常数Kx与温度T变化关系曲线可知，反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的平衡常数的自然对数随温度升高(要注意横坐标为温度的倒数)而减小，说明3个反应均为放热反应，即ΔH1＜0、ΔH2＜0、ΔH3＜0，因此，B的总能量低于A的总能量，能量越低越稳定，则A和B中相对稳定的是B，其用系统命名法命名为2­甲基­2­丁烯；由盖斯定律可知，反应Ⅰ－反应Ⅱ＝反应Ⅲ，则ΔH1－ΔH2＝ΔH3＜0，因此ΔH1＜ΔH2，由于放热反应的ΔH越小，其绝对值越大，则eq\f(ΔH1,ΔH2)的数值范围是大于1，故选D。(2)向某反应容器中加入1.0molTAME，控制温度为353K，测得TAME的平衡转化率为α，则平衡时n(TAME)＝(1－α)mol，n(A)＋n(B)＝n(CH3OH)＝αmol。已知反应Ⅲ的平衡常数Kx3＝9.0，则eq\f(n（B）,n（A）)＝9.0，将该式代入上式可以求出平衡体系中B的物质的量为0.9αmol，n(A)＝0.1αmol，反应Ⅰ的平衡常数Kx1＝eq\f(\f(1－α,1＋α),\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.1α,1＋α)))\s\up12(2))＝eq\f(（1－α）（1＋α）,0.01α2)。同温同压下，再向该容器中注入惰性溶剂四氢呋喃稀释，反应Ⅰ的化学平衡将向着分子数增大的方向移动，即逆向移动。平衡时，TAME的转化率变大，但是平衡常数不变，A与CH3OH物质的量浓度之比不变，c(A)∶c(CH3OH)＝0.1α∶α＝1∶10。(3)温度为353K，反应Ⅲ的平衡常数Kx3＝9.0，eq\f(n（B）,n（A）)＝9.0。由A、B物质的量浓度c随反应时间t的变化曲线可知，X代表的平衡浓度高于Y，则代表B的变化曲线为X；由曲线的变化趋势可知，100s以后各组分的浓度仍在变化，t＝100s时，eq\f(n（B）,n（A）)＝eq\f(0.112,0.011)≈10.2>9，因此，反应Ⅲ正在向逆反应方向进行，故其正反应速率v正小于逆反应速率v逆。5、(2020·全国卷Ⅲ，28)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)＝________。当反应达到平衡时，若增大压强，则n(C2H4)________(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)＝1∶3，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______、________。CO2催化加氢合成C2H4反应的ΔH________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＝________(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__________________。【答案】(1)1∶4变大(2)dc小于(3)eq\f(9,4)×eq\f(1,0.0393)(4)选择合适催化剂等【解析】(1)CO2催化加氢生成乙烯和水的化学方程式为2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)，产物的物质的量之比n(C2H4)∶n(H2O)＝1∶4，该反应是气体体积减小的反应，增大压强平衡右移，则n(C2H4)变大。(2)由平衡图像知，390K时四种组分的物质的量分数之比满足1∶3的是c曲线和a曲线，物质的量分数之比满足1∶4的是d曲线和b曲线，结合反应方程式和原始投料n(CO2)∶n(H2)＝1∶3可得，曲线c表示CO2，曲线a表示H2，曲线d表示C2H4，曲线b表示H2O；由图像的变化趋势可知，升高温度，曲线a、c增大，曲线b、d减小，说明平衡左移，所以正反应放热，ΔH＜0。(3)起始投料比n(CO2)∶n(H2)＝1∶3，平衡时总压为0.1MPa，结合反应方程式可知p(CO2)∶p(H2)＝1∶3，p(C2H4)∶p(H2O)＝1∶4，由图像可知p(H2)＝p(H2O)＝0.1×0.39MPa，所以p(CO2)＝eq\f(0.1,3)×0.39MPa，p(C2H4)＝eq\f(0.1,4)×0.39MPa。2CO2(g)＋6H2(gC2H4(g)＋4H2O(g)平衡时压强/MPaeq\f(0.1,3)×0.390.1×0.39eq\f(0.1,4)×0.390.1×0.39该温度下的平衡常数Kp＝eq\f(pC2H4·p4H2O,p2CO2·p6H2)＝eq\f(\f(0.1,4)×0.39×0.1×0.394,\f(0.1,3)×0.392×0.1×0.396)(MPa)－3＝eq\f(9,4)×eq\f(1,0.0393)(MPa)－3。(4)在一定温度和压强下，为了提高反应速率和乙烯的选择性，减少副反应的发生，应当选择合适催化剂等。6、[2020·天津，16(3)(4)]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(3)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____________________________。(4)恒压下，CO2和H2的起始物质的量之比为1∶3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______________________________________。②P点甲醇产率高于T点的原因为______________________________________________。③根据上图，在此条件下采用该分子筛膜时的最佳反应温度为____________℃。【答案】(3)eq\f(b2,27a21－b4)(4)①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)②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③210【解析】(3)恒温恒容条件下进行反应，平衡时，CH3OH的产率为b，则反应物转化率为b，按“三段式”法计算：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)起始/mol·L－1)a3a00转化/mol·L－1ab3ababab平衡/mol·L－1a(1－b)3a(1－b)abab则该温度下反应平衡常数K＝eq\f(ab×ab,a1－b×[3a1－b]3)＝eq\f(b2,27a21－b4)。(4)①图中有分子筛膜时，P点甲醇产率最大，达到平衡状态，P点后甲醇的产率降低，其原因是合成甲醇的反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，甲醇产率降低。②P点有分子筛膜，T点无分子筛膜，而分子筛膜能选择性分离出H2O，使平衡正向移动，提高甲醇的产率。③由题图2可知，当有分子筛膜，温度为210℃时，甲醇产率最大，故该分子筛膜的最佳反应温度为210℃【课时达标训练】1、在密闭容器中，加入2molA和1molB发生如下反应：2A(g)+B(?)2C(g)+D(g)，C的体积分数（C%)随时间的变化趋势符合右下图关系：下列说法正确的是（）A.E点的v(逆)大于F点的v(正)B.若在F点时给容器加压，达新平衡时C的浓度将增大C.若给容器加热，该反应的平衡常数K将增大D.恒温恒容下达平衡后，向容器中再加入2molA和1molB，A的转化率不发生改变【答案】B【解析】E点时，反应正在向右进行，所以v(正)>v(逆)，而F点为反应达到平衡时的速率v(正)=v(逆)，所以E点的v(逆)小于F点的v(正)，A错误；根据图像2可知，压强P1>P2，现在增大压强，C%减小，平衡左移，但因为容器的体积缩小，所以达新平衡时C的浓度比原来还是增大，B正确；由图像可知温度T1>T2，由T1→T2，相当于降温，C%增大，平衡右移，正反应为放热反应，若给容器加热，平衡左移，该反应的平衡常数K将减小，C错误；恒温恒容下达平衡后，向容器中再加入2molA和1molB，相当于加压过程，平衡左移，A的转化率减小，D错误。2、对于反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH<0已达到平衡，如果其他条件不变时，分别改变下列条件，对化学反应速率和化学平衡产生影响，下列条件与图像不相符的是(O～t1：v正＝v逆；t1时改变条件，t2时重新建立平衡)()【答案】C【解析】分析时要注意改变条件瞬间v正、v逆的变化。增大O2的浓度，v正瞬间增大，v逆瞬间不变，A正确；增大压强，v正、v逆都瞬间增大，v正增大的倍数大于v逆，B正确；升高温度，v正、v逆都瞬间增大，速率曲线是不连续的，C错误；加入催化剂，v正、v逆同时同倍数增大，D正确。3、（双选）一定条件下，CO2(g)＋3H2(g)H2O(g)＋CH3OH(g)ΔH＝－53.7kJ·mol－1；向2L恒容恒温密闭容器中充入1molCO2和2.8molH2发生反应，图中过程Ⅰ、Ⅱ是在两种不同催化剂作用下建立平衡的过程中CO2的转化率[α(CO2)]随时间(t)的变化曲线。下列说法不正确的是()A．m点：v正>v逆B．活化能：过程Ⅱ<过程ⅠC．n点时该反应的平衡常数K＝50D．过程Ⅰ，t2时刻改变的反应条件可能是升高温度【答案】BC【解析】m点CO2的转化率不是最大，反应向正反应方向进行，因此v正>v逆，A项正确；过程Ⅰ首先达到平衡状态，说明反应速率快，因此活化能：过程Ⅱ>过程Ⅰ，B项错误；n点时CO2的转化率是80%，可列“三段式”：CO2(g)＋3H2(g)H2O(g)＋CH3OH(g)起始/mol·L－10.51.400转化/mol·L－10.41.20.40.4平衡/mol·L－10.10.20.40.4所以该反应的平衡常数K＝eq\f(0.4×0.4,0.1×0.23)＝200，C项错误；过程Ⅰ，t2时刻CO2的转化率降低，说明反应向逆反应方向进行，由于正反应放热，因此改变的反应条件可能是升高温度，D项正确。4、已知在一定条件下，反应X(g)+3Y(g)2Z(g)ΔH=-akJ·mol-1(a>0)，某实验小组测得X的转化率(α)在不同温度与压强(p)下的实验数据，三者之间关系如图所示。下列说法正确的是（）A.图中A、B两点对应的平衡常数相等B.上述反应在达到平衡后，缩小体积，Y的转化率提高C.升高温度，正、逆反应速率增大，平衡向正反应方向移动D.将2.0molX、6.0molY置于密闭容器中发生反应，放出的热量为2akJ【答案】B【解析】平衡常数与温度有关，与压强无关，A、B两点温度不同，则平衡常数不同，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，Y的转化率提高，B正确；正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，且正、逆反应速率均增大，C错误；可逆反应不能完全转化，且物质量与热量成正比，则2.0molX、6.0molY置于密闭容器中发生反应，放出的热量小于2akJ，D错误。5、一定条件下，利用CO2合成CH3OH的反应如下：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1，研究发现，反应过程中会有副反应：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2，温度对CH3OH、CO产率的影响如图所示。下列说法不正确的是()A．ΔH1<0，ΔH2>0B．增大压强有利于加快合成CH3OH反应的速率C．生产过程中，温度越高越有利于提高CH3OH的产率D．合成CH3OH反应的平衡常数表达式是K＝eq\f(cH2O·cCH3OH,cCO2·c3H2)【答案】C【解析】根据图示，升高温度，CH3OH的产率降低，CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)平衡向逆反应方向移动，ΔH1<0，升高温度，CO的产率增大，CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)平衡向正反应方向移动，ΔH2>0，A项正确；由图像可知，温度越高CH3OH的产率越低，C项错误。6、已知反应：CO(g)＋3H2(g)CH4(g)＋H2O(g)。起始以物质的量之比为1∶1充入反应物，不同压强条件下，H2的平衡转化率随温度的变化情况如图所示(M、N点标记为)。下列有关说法正确的是()A．上述反应的ΔH<0B．N点时的反应速率一定比M点的快C．降低温度，H2的转化率可达到100%D．工业上用此法制取甲烷应采用更高的压强【答案】A【解析】根据图像，随着温度的升高，H2的平衡转化率降低，说明平衡向逆反应方向移动，正反应为放热反应，ΔH<0，A项正确；此反应是可逆反应，不能完全进行到底，C项错误；控制合适的温度和压强，既能保证反应速率较快，也能保证H2有较高的转化率，采用更高的压强对设备的要求更高，增加经济成本，D项错误。7、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图所示。下列说法错误的是()A．250℃时，催化剂的活性最大B．250～300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是催化剂的催化效率降低C．300～400℃时，乙酸的生成速率升高的原因是催化剂效率增大D．300～400℃时，乙酸的生成速率升高的原因是温度升高【答案】C【解析】由图可知，250℃时，催化剂的活性最大，A项正确；250～300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是温度超过250℃时，催化剂的催化效率降低，B项正确；300～400℃时，乙酸的生成速率升高的原因是温度升高，C项错误、D项正确。8、在某一恒温体积可变的密闭容器中发生反应：A(g)+B(g)2C(g)ΔH<0。t1时刻达到平衡后，在t2时刻改变某一条件，其反应过程如下图所示。下列说法正确的是()A.O～t2时，v正>v逆B.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时，A的体积分数Ⅰ>ⅡC.t2时刻改变的条件是向密闭容器中加CD.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时，平衡常数Ⅰ<Ⅱ【答案】C【解析】0～t1，反应正向进行，说明v正>v逆，t1～t2，反应到达平衡，v正=v逆，t2时，反应逆向进行，v逆>v正，A错误；0～t1，反应正向进行，说明v正>v逆，t1～t2，反应到达平衡，v正=v逆，t2时，反应逆向进行，v逆>v正，因此达到平衡时A的体积分数Ⅰ<Ⅱ，B错误；向密闭容器中加C，逆反应速率瞬间增大，再次建立的平衡与原平衡等效，说明和原平衡相同，符合图象，C正确；该反应是在恒温下进行，化学平衡常数只与温度有关，温度不变，化学平衡常数不变，所以Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时，平衡常数KI=KⅡ，D错误。9、（双选）一定条件下合成乙烯：6H2(g)＋2CO2(g)CH2=CH2(g)＋4H2O(g)。已知温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图。下列说法正确的是()A．M点的正反应速率v正可能小于N点的逆反应速率v逆B．若投料比n(H2)∶n(CO2)＝4∶1，则图中M点乙烯的体积分数为5.88%C．250℃，催化剂对CO2平衡转化率的影响最大D．当温度高于250℃，升高温度，平衡逆向移动导致催化剂的催化效率降低【答案】AB【解析】化学反应速率随温度的升高而加快，由图可得，催化剂的催化效率在温度高于250℃时随温度的升高而降低，所以M点的正反应速率v正有可能小于N点的逆反应速率v逆，故A项正确；设开始投料n(H2)为4mol，则n(CO2)为1mol，在M点平衡时二氧化碳的转化率为50%，列三段式得：6H2(g)＋2CO2(g)CH2=CH2(g)＋4H2O(g)开始/mol4100转化/mol1.50.50.251平衡/mol2.50.50.251所以乙烯的体积分数为eq\f(0.25,2.5＋0.5＋0.25＋1)×100%≈5.88%，故B项正确；催化剂不影响平衡转化率，只影响化学反应速率，故C项错误；根据图像，当温度高于250℃，升高温度，二氧化碳的平衡转化率降低，则说明平衡逆向移动，但催化剂与化学平衡没有关系，并不是平衡逆向移动导致催化剂的催化效率降低，故D项错误。10、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图所示，下列说法正确的是A.由图可知：乙酸的生成速率随温度升高而升高B.250-300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的主要原因是因为催化剂的催化效率降低C.由300-400℃可得，其他条件相同时，催化剂的催化效率越低，乙酸的生成速率越大。D.根据图像推测，工业上若用上述反应制备乙酸最适宜的温度应为400℃。【答案】B【解析】由图可知：250-300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低，A错误；250-300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的主要原因是温度超过250℃时，催化剂的催化效率降低，B正确；300-400℃时，催化剂的催化效率接近于0，但温度升高，乙酸的生成速率增大，C错误；根据图像推测，工业上若用上述反应制备乙酸最适宜的温度应为250℃，D错误。11、一定条件下，通过下列反应可以制备特种陶瓷的原料MgO：MgSO4(s)+CO(g)MgO(s)+CO2(g)+SO2(g)△H＞0，该反应在恒容的密闭容器中达到平衡后，若仅改变图中横坐标x的值，重新达到平衡后，纵坐标y随x变化趋势合理的是选项xyA温度容器内混合气体的密度B压强CO2与CO的物质的量之比CSO2的浓度平衡常数KDMgSO4的质量（忽略体积）CO的转化率【答案】A【解析】该反应的正反应是吸热反应，升高温度，平衡向吸热的正反应方向移动，由于正反应是气体体积增大的反应，气体的质量增加，所以随着温度的升高，容器内混合气体的密度增大，A正确；增大压强，平衡向气体体积减小的逆反应方向移动，会反应消耗CO2，产生CO，因此CO2与CO的物质的量之比减小，与图像不符合，B错误；若x表示SO2的浓度，由于SO2是生成物，增大生成物的浓度，平衡逆向移动，但是化学平衡常数只与温度有关，逆反应方向为吸热反应，平衡逆向移动，化学平衡常数减小，与图像不符合，C错误；由于MgSO4是固体，所以增加MgSO4的质量，平衡不发生移动，CO的转化率不变，与图像不符合，D错误。12、外界其他条件相同，不同pH条件下，用浓度传感器测得反应2A＋B=3D中产物D的浓度随时间变化的关系如图。则下列有关说法正确的是()A．pH＝8.8时，升高温度，反应速率不变B．保持外界条件不变，反应一段时间后，pH越小，D的浓度越大C．为了实验取样，可采用调节pH的方法迅速停止反应D．减小外界压强，反应速率一定减小【答案】C【解析】由图像可知，pH增大，c(D)减小，且斜率减小，说明pH越大，反应速率越小。pH＝8.8时，升高温度，反应速率增大，A错误；保持外界条件不变，反应一段时间后，pH＝7.5和pH＝8.2时，有可能D的浓度相同，B错误；当pH＝8.8时，c(D)基本不变，反应速率接近于0，说明反应停止，C正确；对于没有气体参加的反应，减小压强对反应速率几乎没有影响，D错误。13、100℃时，向某恒容密闭容器中加入1.6mol·L－1的Q后会发生如下反应：2Q(g)M(g)。其中M的物质的量浓度随时间的变化如图所示。下列说法错误的是A.从反应开始到刚达到平衡时间段内，v(Q)＝0.02mol·L－1·s－1B.a、b两时刻生成Q的速率：v(a)＜v(b)C.用Q浓度变化值表示的ab、bc两个时段内的反应速率：v(ab)＞v(bc)＝0D.其他条件相同，起始时将0.2mol·L－1氦气与Q混合，则反应达到平衡所需时间少于60s【答案】D【解析】根据图像可得，该反应60s时反应达到平衡状态，平衡时，M的浓度为0.6mol/L，根据反应列“三段式”：2Q(g)⇌M(g)开始（mol/L）1.60转化（mol/L）1.20.660s（mol/L）0.40.6根据分析，从反应开始到刚达到平衡时间段内，v(Q)＝=0.02mol·L－1·s－1，A正确；Q为反应物，初始时浓度最大，消耗速率最大，生成速率最小，随着反应的进行，Q的浓度逐渐减小，消耗速率逐渐减慢，生成速率逐渐增大，则a、b两时刻生成Q的速率：v(a)＜v(b)，B正确；ab段M的浓度变化量为0.6-0.3=0.3mol/L，则Q的物质的量浓度变化量为M的两倍=0.3mol/L×2=0.6mol/L，反应时间为60s-20s=40s，v(ab)==0.015mol·L－1·s－1，bc段反应达到平衡状态，M、Q的物质的量浓度变化量为0，则v(bc)＝0，则用Q浓度变化值表示的ab、bc两个时段内的反应速率：v(ab)＞v(bc)＝0，C正确；其他条件相同，向某恒容密闭容器中通入0.2mol·L－1氦气与Q混合，容器体积不变，Q、M的浓度不变，与原平衡体系等效，则反应达到平衡所需时间仍等于60s，D错误。14、将1molCO和2molH2充入密闭容器中，发生反应：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H。在其他条件相同时，测得CO平衡转化率[α(CO)]与温度和压强的关系如下图。下列说法不正确的是A.△H<0B.C、D两点的反应速率：v（C）>v（D）C.若E点的容器体积为10L，该温度下的平衡常数为k=25D.工业生产中实际控制的条件200℃、P2压强，不采用P3的理由是，增大压强转化率变化不大，而且工业成本调高，得不偿失【答案】C【解析】从图示可知，温度由200℃→250℃，CO平衡转化率减小，平衡左移，该反应正反应为放热反应，△H<0，A正确；C、D两点对应的温度相同，压强大的反应速率快，因此v（C）>v（D），B正确；根据CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)反应，E点时CO平衡转化率80%，所以生成甲醇的量为1×80%=0.8mol，剩余CO的量为1-1×80%=0.2mol，H2的量为2-1×80%×2=0.4mol，各物质浓度为c(CH3OH)=0.08mol/L,c(CO)=0.02mol/L,c(H2)=0.04mol/L,该温度下的平衡常数为k=c(CH3OH)/c(CO)×c2(H2)=0.08/0.02×(0.04)2=2500，C错误；从图像可以得知，工业生产中实际控制的条件200℃、P2压强，不采用P3的理由是，增大压强转化率变化不大，而且工业成本调高，得不偿失，D正确。15、下图是在一定时间内，使用不同催化剂Mn和Cr在不同温度下对应的脱氮率，由图可知工业使用的最佳催化剂为________、相应温度为________；使用Mn作催化剂时，脱氮率b～a段呈现如图变化的可能原因是___________________________________________。【答案】Mn200℃左右b～a段，开始温度较低，催化剂活性较低，脱氮反应速率较慢，反应还没达到化学平衡，随着温度升高反应速率变大，一定时间参与反应的氮氧化物变多，导致脱氮率逐渐增大16、汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放，某研究小组在实验室以耐高温试剂Ag－ZSW－5催化，测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如下图所示。(1)在eq\f(nNO,nCO)＝1条件下，最佳温度应控制在______左右。(2)若不使用CO，温度超过775K，发现NO的分解率降低，其可能的原因为______。(3)用平衡移动原理解释为什么加入CO后NO转化为N2的转化率增大：__________。【答案】(1)870K(860～880K范围内都可以)(2)该反应放热，升高温度，反应向逆反应方向进行(3)加入的CO会与NO的分解产物O2发生反应，促进NO分解平衡向生成N2的方向移动，导致NO的转化率增大17、汽车尾气是雾霾形成的原因之一。研究氮氧化物的处理方法可有效减少雾霾的形成，可采用氧化还原法脱硝：4NO(g)＋4NH3(g)＋O2(g)eq\o(,\s\up7(催化剂))4N2(g)＋6H2O(g)ΔH<0根据下图判断提高脱硝效率的最佳条件是______________________________；氨氮比一定时，在400℃时，脱硝效率最大，其可能的原因是_____________________________________。【答案】氨氮物质的量之比为1，温度为400℃在400℃时催化剂的活性最好，催化效率最高，同时400℃温度较高，反应速率快18、（1）红磷P(s)和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g),反应过程如下。2P(s)+3Cl2(g)=2PCl3(g)ΔH=-612kJ/mol2P(s)+5Cl2(g)=2PCl5(g)ΔH=-798kJ/mol气态PCl5生成气态PCl3和Cl2的热化学方程式为__________________________________（2）不同温度下反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH的平衡常数如下表所示。温度/℃400500800平衡常数K9.9491则ΔH______0(填“<”“>”)；在500℃时，把等物质的量浓度的CO和H2O(g)充入反应容器，达到平衡时c(CO)=0.005mol/L、c(H2)=0.015mol/L,则CO的平衡转化率为______。（3）在一定体积的绝热密闭容器中，对于反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH<0，判断该反应达到平衡状态的标志是__________。A.SO2和SO3浓度相等B.容器中混合气体的密度保持不变C.容器中气体的压强保持不变D.SO3的生成速率与SO2的生成速率相等当温度为T1、T2时，平衡体系SO3的体积分数随压强变化曲线如上图所示。则T1______T2(填“>”或“<")；如果想加快正反应的速率，除了改变温度，还可以用___________方法。【答案】(1)PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)ΔH=+93kJ/mol(2)ΔH1<0CO的平衡转化率为75%（3）CDT1<T2增大体系压强，使用催化剂【解析】（1）已知①2P(s)+3Cl2(g)=2PCl3(g)ΔH1=-612kJ/mol，②2P(s)+5Cl2(g)=2PCl5(g)ΔH2=-798kJ/mol，根据盖斯定律，由①×-②×得反应PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)ΔH=ΔH1×-ΔH2×=[-612kJ/mol-（-798kJ/mol）]=+93kJ/mol；（2）根据表中数据可知，随着温度升高K值减小，故升高温度平衡逆向移动，逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，ΔH<0，根据反应方程式中各物质的关系知，平衡时c(CO)=0.005mol/L、c(H2)=0.015mol/L，参加反应的c(CO)=c(H2)=0.015mol/L，则CO的平衡转化率为×100%=75%；（3）反应过程中某个瞬间可能出现SO2和SO3浓度相等，但不表示浓度相等就达到平衡状态，A错误；该反应是气体参加的反应，气体的质量不变，体积也是一定的，所以混合气体的密度始终保持不变，密度不变不是平衡状态的标志，B错误；该反应为气体体积缩小的反应，恒容条件下气体的物质的量与容器中气体的压强成正比，若压强不变，则达到平衡状态，C正确；该反应为气体体积缩小的反应，而气体的质量不变，所以混合气体的平均相对分子质量是个变量，当其保持不变时，就达到平衡状态，D正确。反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH<0，正反应为放热反应，温度越高，平衡逆向移动，SO3的体积分数越小，则T1<T2；如果想加快正反应的速率，除了改变温度，还可以用增大体系压强，使用催化剂方法。19、Ⅰ.某压强下工业合成氨生产过程中，N2与H2按体积比为1∶3投料时，反应混合物中氨的体积分数随温度的变化曲线如图甲所示，其中一条是经过一定时间反应后的曲线，另一条是平衡时的曲线。(1)图甲中表示该反应的平衡曲线的是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)；由图甲中曲线变化趋势可推知工业合成氨的反应是______(填“吸热”或“放热”)反应。(2)图甲中a点，容器内气体n(N2)∶n(NH3)＝________，图甲中b点，v正________(填“＞”“＝”或“＜”)v逆。Ⅱ.以工业合成氨为原料，进一步合成尿素的反应原理为2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(l)＋H2O(g)。工业生产时，需要原料气带有水蒸气，图乙中曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示在不同水碳比[eq\f(nH2O,nCO2)]时，CO2的平衡转化率与氨碳比[eq\f(nNH3,nCO2)]之间的关系。(1)写出该反应的化学平衡常数表达式：_______________________________________。(2)曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的水碳比最大的是________，判断依据是_______________。(3)测得B点氨气的平衡转化率为40%，则x1＝______________________________。【答案】Ⅰ.(1)Ⅰ放热(2)1∶4＞Ⅱ.(1)K＝eq\f(cH2O,c2NH3·cCO2)(2)Ⅲ当氨碳比相同时，水碳比越大，CO2的平衡转化率越小(3)3【解析】Ⅰ.(1)曲线Ⅱ表示随着反应的进行，NH3的体积分数逐渐增大，但反应达到平衡状态后继续升温，NH3的体积分数减小，这表明平衡后升高温度，平衡逆向移动，故合成氨是放热反应，则曲线Ⅰ表示该反应平衡时的曲线。(2)设反应前N2、H2的物质的量分别为1mol、3mol，a点