第六章 化学反应与能量
第二节 化学反应的速率和限度
第3课时 反应条件的调控与速率、平衡的有关计算
一.单选题
1．下列反应条件的控制中不恰当的是（ ）
A．为防止铁生锈，在其表面涂一层防锈油漆
B．为防止火灾，在面粉厂、加油站等场所要严禁烟火
C．为加快KClO3的分解速率，加入MnO2
D．为加快H2O2的分解速率，把反应容器放到冷水中冷却
【解析】选D。在铁制品表面涂一层防锈油漆，可减少其与空气的接触，从而防止铁生锈，A正确；面粉颗粒、汽油等都是易燃物质，为防止火灾，在面粉厂、加油站等场所要严禁烟火，B正确；KClO3在有催化剂时会快速分解产生O2，所以为加快KClO3的分解速率，加入催化剂MnO2，C正确；H2O2在温度较高时容易发生分解反应，所以为加快H2O2的分解速率，应把反应容器放到温水中加热，D错误。
2．天然气和液化石油气燃烧的主要化学方程式依次为CH4＋2O2CO2＋2H2O，C3H8＋5O23CO2＋4H2O，现有一套以天然气为燃料的灶具，今改为烧液化石油气，应采用的正确措施是（ ）
A．减少空气进入量，增大石油气进入量
B．增大空气进入量，减少石油气进入量
C．减少空气进入量，减少石油气进入量
D．增大空气进入量，增大石油气进入量
【解析】选B。相同情况下，气体体积相同所含分子数相同，根据反应方程式相同体积的天然气、液化石油气完全燃烧，液化石油气需要更多氧气。为保证液化石油气完全燃烧所需氧气量充足，需减少石油气的进气量或增大空气进入量，故选B。
3．已知FeCl3和MnO2都可作H2O2分解制O2的催化剂，为了探究温度对化学反应速率的影响，下列实验方案可行的是( )
A．
B．
C．
D．
答案:D
解析:当探究温度对化学反应速率的影响时，必须保证在其他条件相同的情况下，再改变温度观察反应速率的变化。
4．把镁条投入盛有盐酸的敞口容器中，产生氢气的速率变化曲线如图所示。下列因素中，影响该反应速率的主要因素是( )
①盐酸的浓度 ②镁条的表面积 ③溶液的温度 ④Cl－的浓度
A．①④ B．③④ C．①③ D．②③
答案:C
解析:镁与盐酸反应的离子方程式为Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，与H＋有关，与Cl－无关。在镁与盐酸的反应中，刚开始时H＋的浓度最大，反应速率应最大，但由于此反应为放热反应，温度升高，化学反应速率还会增大，随着化学反应的进行，H＋浓度逐渐减小，化学反应速率又逐渐减慢。镁条的表面积在此反应中不是主要因素。
5．已知反应2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O，探究其反应速率的影响因素，有关实验数据如表所示。
编 号 温 度 /℃ 催化 剂质 量/g 酸性KMnO4溶液 H2C2O4溶液 KMnO4溶液褪色所用时间/min
体 积 /mL 浓度/ (mol·L－1) 体 积 /mL 浓度/ (mol·L－1)
1 25 0.5 4 0.1 8 0.2 12.7
2 80 0.5 4 0.1 8 0.2 a
3 25 0.5 4 0.01 8 0.2 6.7
4 25 0 4 0.01 8 0.2 b
下列说法不正确的是( )
A．a<12.7，b>6.7
B．可通过比较收集相同体积CO2所消耗的时间来判断反应速率快慢
C．用H2C2O4表示该反应速率，v(实验1)约为6.6×10－3 mol·L－1·min－1
D．用KMnO4表示该反应速率，v(实验3)>v(实验1)
答案:D
解析:实验2与实验1相比，温度(实验2>实验1)不同，其他条件相同，则v(实验2)>v(实验1)，实验2中KMnO4溶液褪色所用时间比实验1短，所以a<12.7；实验3与实验4相比，其他条件相同，实验3中加入了催化剂，则v(实验3)>v(实验4)，实验4中KMnO4溶液褪色所用时间比实验3长，所以b>6.7，故A项正确。可通过比较单位时间内产物的物质的量变化的多少、比较收集相同体积CO2所消耗时间的长短、比较单位时间内物质的量浓度变化的多少等判断反应速率的快慢，故B项正确。用H2C2O4表示该反应速率，v(实验1)约为×≈6.6×10－3 mol·L－1·min－1，故C项正确。与实验1相比，实验3高锰酸钾浓度小，故用KMnO4表示该反应速率，v(实验3)6.硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O，下列各组实验中最先出现浑浊的是( )
实 验 反应温 度/℃ Na2S2O3溶液 稀硫酸 H2O
V/mL c/(mol ·L－1) V/mL c/(mol ·L－1) V/mL
A 25 5 0.1 10 0.1 5
B 25 5 0.2 5 0.2 10
C 35 5 0.1 10 0.1 5
D 35 5 0.2 5 0.2 10
答案:D
解析:影响化学反应速率的因素众多，本题从浓度和温度两个因素考查，只要抓住浓度越大，温度越高，反应速率越大，D正确。
7．把2.5 mol A和2.5 mol B混合放入容积为2 L的密闭容器中，发生如下反应：3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)，经5 s反应达到平衡，在此5 s内C的平均反应速率为0.2 mol·L－1·s－1，同时生成1 mol D，下列叙述错误的是( )
A．x＝4
B．达到平衡状态时容器内气体的压强与起始时压强之比为6∶5
C．5 s内B的平均反应速率v(B)＝0.05 mol·L－1·s－1
D．达到平衡状态时A的转化率为50%
答案:D
解析:根据C的平均反应速率可以算出5 s内C的物质的量的变化量为2 mol。根据“三段式”法进行分析：
3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)
起始量/mol 2.5 2.5 0 0
转化量/mol 1.5 0.5 2 1
平衡量/mol 1 2 2 1
根据C和D的物质的量的变化量之比为2∶1，可以确定x＝4，A项正确；同温同体积下，气体的压强之比等于其物质的量之比，起始时气体的总物质的量为5 mol，达到平衡时气体的总物质的量为6 mol，所以达到平衡时容器内气体的压强与起始时压强之比为6∶5，B项正确；5 s内物质B消耗了0.5 mol，用B表示的化学反应速率为＝0.05 mol·L－1·s－1，C项正确；达到平衡时A的转化率为×100%＝60%，D项错误。
8．在某容积为2 L的密闭容器中，A、B、C、D四种气体物质发生可逆反应，其物质的量n(mol)随时间t(min)的变化曲线如图所示：
下列说法正确的是( )
A．前2 min内，v(A)＝0.2 mol·L－1·min－1
B．在2 min时，图像发生改变的原因只可能是增大压强
C．其他条件不变，4 min时体系的压强不再发生变化
D．增加气体D的浓度，A的反应速率随之降低
答案:C
解析:从前2 min看，A、B、C、D改变的物质的量分别为0.4 mol、0.5 mol、0.6 mol、0.4 mol，且A、B的物质的量减少，应为反应物；C、D的物质的量增加，应为生成物。故反应方程式为4A(g)＋5B(g)6C(g)＋4D(g)。选项A，前2 min内，v(A)＝＝0.1 mol·L－1·min－1，错误。选项B，从图像看，2～3 min时的图像斜率变大，说明化学反应速率加快，增大压强、升高温度、加入催化剂等均可加快反应速率，错误。选项C,4 min时反应达到平衡状态，体系压强不再改变，正确。选项D，增加生成物D的浓度，A的浓度随之增大，故A的反应速率加快，错误。
9． 其他条件不变时,能使反应速率增大的是( )。
A.对于反应Na2S2O3+H2SO4Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O,增大体系的压强
B.对于N2(g)+3H2(g)2NH3(g),容器容积固定不变时,充入Ar
C.对于N2(g)+3H2(g)2NH3(g),容器容积固定不变时,充入N2
D.对于N2(g)+3H2(g)2NH3(g),容器气体压强不变时,充入Ar
答案:C
解析:增大压强能引起气体反应物浓度增大才能增大反应速率。
10.下列判断正确的是( )。
A.0.1 mol·L-1的盐酸和0.1 mol·L-1的醋酸分别与足量Cu(OH)2反应,反应速率相同
B.0.1 mol·L-1的盐酸和0.1 mol·L-1的硝酸分别与大小相同的块状大理石反应,反应速率相同
C.相同大小的Mg片和Fe片分别与0.1 mol·L-1的盐酸反应,反应速率相同
D.0.1 mol·L-1的盐酸和0.1 mol·L-1的硫酸分别与相同大小的Mg片反应,反应速率相同
答案:B
解析:A项,前者c(H+)大于后者,前者的反应速率大;B项,两者c(H+)相同,均发生反应:CaCO3+2H+Ca2++CO2↑+H2O,反应速率相同;C项,活动性:Mg>Fe,两者与相同浓度的盐酸反应时,前者反应速率大;D项,后者c(H+)大,故后者的反应速率大。
11.煤本身是可燃物质,但是块状的煤用明火靠近都不燃烧,而当煤变为粉末状态时,在空气中达到一定的浓度遇明火即迅速爆炸,其原因是( )。
A.粉末状态的煤比块状煤的着火点低
B.粉末状态的煤比块状煤放出的热量多
C.粉末状态的煤比块状煤的总表面积大
D.粉末状态的煤呈气态,属于可燃性气体
答案:C
解析:煤变为粉末状态时,总表面积大,与空气中的氧气密切接触时,一旦遇见火源,便发生剧烈的氧化还原反应。
二.非选择题
12．对于密闭容器中的反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)(正反应是放热反应)，在673 K、30 MPa下n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如图所示。
请回答下列问题：
(1)a点时正反应速率________(填“＞”“＜”或“＝”下同)逆反应速率；c点时正反应速率________逆反应速率。
(2)d点处n(N2)________(填“＞”“＜”或“＝”)e点处n(N2)，原因是___________________________。
(3)起始时加入氢气的物质的量为________mol。
(4)若温度、压强不变，反应在加入催化剂条件下进行，在上图的基础上画出n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系图。(已知催化剂不影响反应限度)。
[解析] a、b、c三点反应都没有达到平衡状态，故正反应速率大于逆反应速率，但d、e点反应都处于平衡状态，正、逆反应速率相等，各组分的含量保持不变。平衡时生成了0.6 mol氨气，则消耗0.9 mol氢气，故起始时加入氢气的物质的量为0.4 mol＋0.9 mol＝1.3 mol。若加入催化剂，反应达到平衡的时间缩短，但平衡时各物质的物质的量不变。
[答案] (1)＞ ＞ (2)＝ 当反应处于平衡状态时，混合物中各组分的含量保持不变 (3)1.3 (4)如图虚线所示(只要体现出达到平衡的时间缩短，且平衡时NH3和H2的物质的量与原平衡一样即可)
13．草酸与高锰酸钾在酸性条件下能够发生如下反应：MnO＋H2C2O4＋H＋―→Mn2＋＋CO2↑＋H2O(未配平)，用4 mL 0.001 mol·L－1 KMnO4溶液与2 mL0.01 mol·L－1 H2C2O4溶液研究不同条件对化学反应速率的影响。改变的条件如下：
实验编号 10%硫酸溶液的体积/mL 温度/℃ 其他物质
Ⅰ 2 20 —
Ⅱ 2 20 10滴饱和MnSO4溶液
Ⅲ 2 30 —
Ⅳ 1 20 1 mL蒸馏水
(1)该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为________。
(2)如果研究催化剂对化学反应速率的影响，使用实验________和________(用Ⅰ～Ⅳ表示，下同)；如果研究温度对化学反应速率的影响，使用实验________和________。
(3)对比实验Ⅰ和Ⅳ，可以研究________对化学反应速率的影响，实验Ⅳ加入1 mL蒸馏水的目的是_______________________。
[解析] 与实验Ⅰ相比，实验Ⅱ外加了MnSO4溶液，因此实验Ⅰ和Ⅱ是研究催化剂对反应速率的影响；与实验Ⅰ相比，实验Ⅲ中，温度由20 ℃升至30 ℃，因此实验Ⅰ和Ⅲ是研究温度对反应速率的影响；与实验Ⅰ相比，实验Ⅳ中外加蒸馏水后溶液总体积不变，但c(H＋)(或H2SO4浓度)减小，因此实验Ⅰ和Ⅳ是研究c(H＋)(或H2SO4浓度)对反应速率的影响。
[答案] (1)2∶5 (2)Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅲ
(3)c(H＋)(或硫酸的浓度) 确保实验中KMnO4浓度、H2C2O4浓度和溶液总体积不变
14.一定温度下,在容积为V L的密闭容器中进行反应:aN(g)bM(g),M、N的物质的量随时间的变化曲线如下图所示:
(1)此反应的化学方程式中= 。
(2)t1到t2时刻,以M的浓度变化表示的平均反应速率为 。
(3)下列叙述能说明上述反应达到平衡状态的是 (填字母)。
A.反应中M与N的物质的量之比为1∶1
B.混合气体的总质量不随时间的变化而变化
C.混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化
D.单位时间内每消耗amol N,同时生成bmol M
E.混合气体的压强不随时间的变化而变化
答案:(1)2
(2) mol·L-1·min-1
(3)CE
解析:(1)化学计量数之比等于物质的量的变化量之比,所以a∶b=(8mol-2mol)∶(5mol-2mol)=2∶1,该反应的化学方程式为2N(g)M(g)。
(2)v(M)=mol·L-1·min-1。
(3)达到平衡状态时,各组分的浓度不再发生变化,物质的量相等不能说明达到平衡状态,A选项错误;该反应的反应物和生成物都是气体,根据质量守恒定律,反应前后,混合气体的质量始终不变,B选项错误;该反应为气体分子数减小的反应,若反应没有达到平衡状态,反应过程中气体的总物质的量和压强始终在减小,当气体的总物质的量和压强不再发生变化时,则说明反应达到了平衡状态,C和E选项正确;消耗amolN和生成bmolM都表示的是正反应速率,没有体现正、逆反应速率的大小关系,不能说明反应达到了平衡状态,D选项错误。
15．(1)一定温度下，在密闭容器内进行某化学反应，气体X、Y的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示。
①写出该反应的化学方程式：___________________________。
②在t1和t2时正反应速率分别为v1和v2，则二者大小关系为v1________v2(填“>”“<”或“＝”)。
③在t1、t2和t3三个时刻中，反应程度最大的是_______________________ (填“t1”“t2”或“t3”)。
(2)将一定量N2和H2(体积比为1∶3)的混合气体通入合成塔，反应达到平衡后，氨的体积分数为16%，则平衡时混合气体中N2的体积分数为________，H2的转化率为________。
(3)已知2NO2(g)N2O4(g) ΔH＜0。现将NO2和N2O4的混合气体通入容积为2 L的恒容密闭容器中，恒温条件下反应体系中物质浓度随时间的变化关系如图所示。
①平衡时NO2的转化率为______________。
②起始压强与平衡时压强之比为________。
[解析] (1)①随着时间变化，Y的物质的量减少、X的物质的量增加，即Y为反应物、X为生成物，依据物质的量变化量之比等于化学计量数之比，可得化学方程式为3Y(g)2X(g)。
②随着反应的进行，反应物的浓度降低，正反应速率减慢，即v1＞v2。
③反应正向进行，t3时刻达到化学平衡，即t3时刻反应程度最大。
(2)设起始时充入1 mol N2、3 mol H2，转化的N2为x mol，则
N2 ＋ 3H22NH3
起始量/mol 1 3 0
转化量/mol x 3x 2x
平衡量/mol 1－x 3－3x 2x
平衡时混合气体的总物质的量为(4－2x)mol，
依题意有×100%＝16%，得x＝，
N2的体积分数为×100%＝×100%＝21%，
H2的转化率为×100%＝×100%≈27.6%。
(3) 2NO2(g)N2O4(g) ΔH＜0
初始浓度/(mol·L－1) 0.6 0.2
反应浓度/(mol·L－1) 0.4 0.2
平衡浓度/(mol·L－1) 0.2 0.4
①平衡时NO2的转化率为×100%＝66.7%。
②恒温恒容条件下，起始压强与平衡时压强之比等于物质的量之比，则起始压强与平衡时压强之比为
(0.8 mol·L－1×2 L)∶(0.6 mol·L－1×2 L)＝4∶3。
[答案] (1)①3Y(g)2X(g) ②＞ ③t3
(2)21% 27.6% (3)①66.7% ②4∶3 第六章 化学反应与能量
第二节 化学反应的速率和限度
第3课时 反应条件的调控与速率、平衡的有关计算
一.单选题
1．下列反应条件的控制中不恰当的是（ ）
A．为防止铁生锈，在其表面涂一层防锈油漆
B．为防止火灾，在面粉厂、加油站等场所要严禁烟火
C．为加快KClO3的分解速率，加入MnO2
D．为加快H2O2的分解速率，把反应容器放到冷水中冷却
2．天然气和液化石油气燃烧的主要化学方程式依次为CH4＋2O2CO2＋2H2O，C3H8＋5O23CO2＋4H2O，现有一套以天然气为燃料的灶具，今改为烧液化石油气，应采用的正确措施是（ ）
A．减少空气进入量，增大石油气进入量
B．增大空气进入量，减少石油气进入量
C．减少空气进入量，减少石油气进入量
D．增大空气进入量，增大石油气进入量
3．已知FeCl3和MnO2都可作H2O2分解制O2的催化剂，为了探究温度对化学反应速率的影响，下列实验方案可行的是( )
A．
B．
C．
D．
4．把镁条投入盛有盐酸的敞口容器中，产生氢气的速率变化曲线如图所示。下列因素中，影响该反应速率的主要因素是( )
①盐酸的浓度 ②镁条的表面积 ③溶液的温度 ④Cl－的浓度
A．①④ B．③④ C．①③ D．②③
5．已知反应2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O，探究其反应速率的影响因素，有关实验数据如表所示。
编 号 温 度 /℃ 催化 剂质 量/g 酸性KMnO4溶液 H2C2O4溶液 KMnO4溶液褪色所用时间/min
体 积 /mL 浓度/ (mol·L－1) 体 积 /mL 浓度/ (mol·L－1)
1 25 0.5 4 0.1 8 0.2 12.7
2 80 0.5 4 0.1 8 0.2 a
3 25 0.5 4 0.01 8 0.2 6.7
4 25 0 4 0.01 8 0.2 b
下列说法不正确的是( )
A．a<12.7，b>6.7
B．可通过比较收集相同体积CO2所消耗的时间来判断反应速率快慢
C．用H2C2O4表示该反应速率，v(实验1)约为6.6×10－3 mol·L－1·min－1
D．用KMnO4表示该反应速率，v(实验3)>v(实验1)
6.硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O，下列各组实验中最先出现浑浊的是( )
实 验 反应温 度/℃ Na2S2O3溶液 稀硫酸 H2O
V/mL c/(mol ·L－1) V/mL c/(mol ·L－1) V/mL
A 25 5 0.1 10 0.1 5
B 25 5 0.2 5 0.2 10
C 35 5 0.1 10 0.1 5
D 35 5 0.2 5 0.2 10
7．把2.5 mol A和2.5 mol B混合放入容积为2 L的密闭容器中，发生如下反应：3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)，经5 s反应达到平衡，在此5 s内C的平均反应速率为0.2 mol·L－1·s－1，同时生成1 mol D，下列叙述错误的是( )
A．x＝4
B．达到平衡状态时容器内气体的压强与起始时压强之比为6∶5
C．5 s内B的平均反应速率v(B)＝0.05 mol·L－1·s－1
D．达到平衡状态时A的转化率为50%
8．在某容积为2 L的密闭容器中，A、B、C、D四种气体物质发生可逆反应，其物质的量n(mol)随时间t(min)的变化曲线如图所示：
下列说法正确的是( )
A．前2 min内，v(A)＝0.2 mol·L－1·min－1
B．在2 min时，图像发生改变的原因只可能是增大压强
C．其他条件不变，4 min时体系的压强不再发生变化
D．增加气体D的浓度，A的反应速率随之降低
9． 其他条件不变时,能使反应速率增大的是( )。
A.对于反应Na2S2O3+H2SO4Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O,增大体系的压强
B.对于N2(g)+3H2(g)2NH3(g),容器容积固定不变时,充入Ar
C.对于N2(g)+3H2(g)2NH3(g),容器容积固定不变时,充入N2
D.对于N2(g)+3H2(g)2NH3(g),容器气体压强不变时,充入Ar
10.下列判断正确的是( )。
A.0.1 mol·L-1的盐酸和0.1 mol·L-1的醋酸分别与足量Cu(OH)2反应,反应速率相同
B.0.1 mol·L-1的盐酸和0.1 mol·L-1的硝酸分别与大小相同的块状大理石反应,反应速率相同
C.相同大小的Mg片和Fe片分别与0.1 mol·L-1的盐酸反应,反应速率相同
D.0.1 mol·L-1的盐酸和0.1 mol·L-1的硫酸分别与相同大小的Mg片反应,反应速率相同
11.煤本身是可燃物质,但是块状的煤用明火靠近都不燃烧,而当煤变为粉末状态时,在空气中达到一定的浓度遇明火即迅速爆炸,其原因是( )。
A.粉末状态的煤比块状煤的着火点低
B.粉末状态的煤比块状煤放出的热量多
C.粉末状态的煤比块状煤的总表面积大
D.粉末状态的煤呈气态,属于可燃性气体
二.非选择题
12．对于密闭容器中的反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)(正反应是放热反应)，在673 K、30 MPa下n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如图所示。
请回答下列问题：
(1)a点时正反应速率________(填“＞”“＜”或“＝”下同)逆反应速率；c点时正反应速率________逆反应速率。
(2)d点处n(N2)________(填“＞”“＜”或“＝”)e点处n(N2)，原因是___________________________。
(3)起始时加入氢气的物质的量为________mol。
(4)若温度、压强不变，反应在加入催化剂条件下进行，在上图的基础上画出n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系图。(已知催化剂不影响反应限度)。
13．草酸与高锰酸钾在酸性条件下能够发生如下反应：MnO＋H2C2O4＋H＋―→Mn2＋＋CO2↑＋H2O(未配平)，用4 mL 0.001 mol·L－1 KMnO4溶液与2 mL0.01 mol·L－1 H2C2O4溶液研究不同条件对化学反应速率的影响。改变的条件如下：
实验编号 10%硫酸溶液的体积/mL 温度/℃ 其他物质
Ⅰ 2 20 —
Ⅱ 2 20 10滴饱和MnSO4溶液
Ⅲ 2 30 —
Ⅳ 1 20 1 mL蒸馏水
(1)该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为________。
(2)如果研究催化剂对化学反应速率的影响，使用实验________和________(用Ⅰ～Ⅳ表示，下同)；如果研究温度对化学反应速率的影响，使用实验________和________。
(3)对比实验Ⅰ和Ⅳ，可以研究________对化学反应速率的影响，实验Ⅳ加入1 mL蒸馏水的目的是_______________________。
14.一定温度下,在容积为V L的密闭容器中进行反应:aN(g)bM(g),M、N的物质的量随时间的变化曲线如下图所示:
(1)此反应的化学方程式中=_______。
(2)t1到t2时刻,以M的浓度变化表示的平均反应速率为_______。
(3)下列叙述能说明上述反应达到平衡状态的是_______ (填字母)。
A.反应中M与N的物质的量之比为1∶1
B.混合气体的总质量不随时间的变化而变化
C.混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化
D.单位时间内每消耗amol N,同时生成bmol M
E.混合气体的压强不随时间的变化而变化
15．(1)一定温度下，在密闭容器内进行某化学反应，气体X、Y的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示。
①写出该反应的化学方程式：___________________________。
②在t1和t2时正反应速率分别为v1和v2，则二者大小关系为v1________v2(填“>”“<”或“＝”)。
③在t1、t2和t3三个时刻中，反应程度最大的是_______________________ (填“t1”“t2”或“t3”)。
(2)将一定量N2和H2(体积比为1∶3)的混合气体通入合成塔，反应达到平衡后，氨的体积分数为16%，则平衡时混合气体中N2的体积分数为________，H2的转化率为________。
(3)已知2NO2(g)N2O4(g) ΔH＜0。现将NO2和N2O4的混合气体通入容积为2 L的恒容密闭容器中，恒温条件下反应体系中物质浓度随时间的变化关系如图所示。
①平衡时NO2的转化率为______________。
②起始压强与平衡时压强之比为________。
