2019-2023年化学高考真题分类练--专题十 化学反应速率与化学平衡（含解析）

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2019-2023年化学高考真题分类
专题十 化学反应速率与化学平衡
题组一
一、选择题
1. [2023湖南，3分]向一恒容密闭容器中加入 和一定量的 ，发生反应: 。 的平衡转化率按不同投料比 随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A.
B. 反应速率:
C. 点 、 、 对应的平衡常数:
D. 反应温度为 ,当容器内压强不变时,反应达到平衡状态
2. [2022北京，3分] 捕获和转化可减少 排放并实现资源利用，原理如图1所示。反应①完成之后，以 为载气，将恒定组成的 、 混合气，以恒定流速通入反应器，单位时间流出气体各组分的物质的量随反应时间变化如图2所示。反应过程中始终未检测到 ，在催化剂上检测到有积炭。下列说法不正确的是( )
A. 反应①为 ；反应②为
B. ， 比 多，且生成 的速率不变，推测有副反应
C. 时刻，副反应生成 的速率大于反应②生成 的速率
D. 之后，生成 的速率为0，是因为反应②不再发生
3. [2022辽宁，3分]某温度下,在 恒容密闭容器中 发生反应 ,有关数据如下:
时间段/ 产物 的平均生成速率/
0.20
0.15
0.10
下列说法错误的是( )
A. 时, 的浓度大于
B. 时,加入 ,此时
C. 时, 的体积分数约为
D. 时, 的物质的量为
4. [2020浙江1月选考，2分]一定温度下，在 的恒容密闭容器中发生反应 。反应过程中的部分数据如下表所示：
0 2.0 2.4 0
5 0.9
10 1.6
15 1.6
下列说法正确的是( )
A. 用A表示的平均反应速率为
B. 该反应在 后才达到平衡
C. 平衡状态时，
D. 物质B的平衡转化率为
5. [2019浙江4月选考，2分]下列说法正确的是( )
A. ,其他条件不变,缩小反应容器体积,正逆反应速率不变
B. ,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 （ ） （ ）已达平衡,则A、C不能同时是气体
D. 和 反应达到平衡时 转化率为 ,放出热量 ;在相同温度和压强下，当 分解为 和 的转化率为 时,吸收热量 , 不等于
二、非选择题
6. [2021广东，14分]我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。 与 重整是 利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应：
（1） 根据盖斯定律，反应 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 。
A. 增大 与 的浓度，反应 、 、 的正反应速率都增加
B. 移去部分 ,反应 、 、 的平衡均向右移动
C. 加入反应 的催化剂，可提高 的平衡转化率
D. 降低反应温度，反应 的正、逆反应速率都减小
（3） 一定条件下， 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 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 ）除以 。反应 、 、 的 随 （温度的倒数）的变化如图2所示。
① 反应 、 、 中，属于吸热反应的有 （填字母）。
② 反应 的相对压力平衡常数表达式为 。
③ 在图2中A点对应温度下、原料组成为 、初始总压为 的恒容密闭容器中进行反应，体系达到平衡时 的分压为 。计算 的平衡转化率，写岀计算过程。
（5） 用途广泛，写出基于其物理性质的一种用途： 。
题组二
一、选择题
1. [2022天津，3分]向恒温恒容密闭容器中通入 和 ,反应 达到平衡后，再通入一定量 ,达到新的平衡时，下列有关判断错误的是( )
A. 的平衡浓度增大 B. 反应平衡常数增大
C. 正向反应速率增大 D. 的转化总量增大
2. [2022海南，2分]某温度下，反应 在密闭容器中达到平衡。下列说法正确的是( )
A. 增大压强， ，平衡常数增大
B. 加入催化剂，平衡时 的浓度增大
C. 恒容下，充入一定量的 ，平衡向正反应方向移动
D. 恒容下，充入一定量的 ， 的平衡转化率增大
二、非选择题
3. [2023新课标卷，15分]氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力位居世界首位。回答下列问题:
（1） 根据图1数据计算反应 的 。
图1 能量转换关系
（2） 研究表明，合成氨反应在 催化剂上可能通过图2机理进行 表示催化剂表面吸附位， 表示被吸附于催化剂表面的 。判断上述反应机理中，速率控制步骤（即速率最慢步骤）为 （填步骤前的标号），理由是 。
（ⅰ）
（ⅱ）
（ⅲ）
（ⅳ）
……
图2 反应机理
（3） 合成氨催化剂前驱体（主要成分为 ）使用前经 还原，生成 包裹的 。已知 属于立方晶系,晶胞参数 ,密度为 。则 晶胞中含有 的原子数为 （列出计算式，阿伏加德罗常数的值为 ）。
（4） 在不同压强下，以两种不同组成进料，反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如下图所示。其中一种进料组成为 、 ,另一种为 、 、 。（物质 的摩尔分数: ）
① 图中压强由小到大的顺序为 ，判断的依据是 。
③ 图3中，当 、 时，氮气的转化率 。该温度时，反应 的平衡常数 （化为最简式）。
4. [2020全国卷Ⅰ，14分]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 的催化氧化： 。回答下列问题：
（1） 钒催化剂参与反应的能量变化如图（a）所示, 与 反应生成 和 的热化学方程式为 。
图（a）
（2） 当 、 和 起始的物质的量分数分别为 、 和 时，在 、 和 压强下, 平衡转化率 随温度的变化如图（b）所示。反应在 、 时的 ，判断的依据是 。影响 的因素有 。
图（b）
（3） 将组成（物质的量分数）为 、 和 的气体通入反应器，在温度 、压强 条件下进行反应。平衡时，若 转化率为 ,则 压强为 ，平衡常数 （以分压表示，分压 总压×物质的量分数）。
（4） 研究表明， 催化氧化的反应速率方程为 。式中： 为反应速率常数，随温度 升高而增大； 为 平衡转化率， 为某时刻 转化率， 为常数。在 时，将一系列温度下的 、 值代入上述速率方程，得到 曲线，如图（c）所示。
图（c）
曲线上 最大值所对应温度称为该 下反应的最适宜温度 。 时， 逐渐提高； 后， 逐渐下降。原因是 。
题组三
一、选择题
1. [2022江苏，3分]乙醇-水催化重整可获得 。其主要反应为
在 、 时，若仅考虑上述反应，平衡时 和 的选择性及 的产率随温度的变化如图所示。 的选择性 。下列说法正确的是( )
A. 图中曲线①表示平衡时 产率随温度的变化
B. 升高温度，平衡时 的选择性增大
C. 一定温度下，增大 可提高乙醇平衡转化率
D. 一定温度下，加入 或选用高效催化剂，均能提高平衡时 产率
二、非选择题
2. [2023全国甲卷，15分]甲烷选择性氧化制备甲醇是一种原子利用率高的方法。回答下列问题：
（1） 已知下列反应的热化学方程式:
①
②
反应 的 ,平衡常数
（用 、 表示）。
（2） 电喷雾电离等方法得到的 （ 、 、 等）与 反应可得 。 与 反应能高选择性地生成甲醇。分别在 和 下（其他反应条件相同）进行反应 ,结果如下图所示。图中 的曲线是 （填“ ”或“ ”）。 、 时 的转化率为 （列出算式）。
（3） 分别与 、 反应，体系的能量随反应进程的变化如图所示（两者历程相似，图中以 示例）。
（ⅰ） 步骤Ⅰ和Ⅱ中涉及氢原子成键变化的是 （填“Ⅰ”或“Ⅱ”）。
（ⅱ） 直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则 与
（ⅲ） 与 反应，氘代甲醇的产量 （填“ ”“ ”或“ ”）。若 与 反应，生成的氘代甲醇有 种。
3. [2023全国乙卷，14分]硫酸亚铁在工农业生产中有许多用途，如可用作农药防治小麦黑穗病，制造磁性氧化铁、铁催化剂等。回答下列问题:
（1） 在 气氛中, 的脱水热分解过程如图所示:
根据上述实验结果，可知 。
（2） 已知下列热化学方程式:
则 的 。
（3） 将 置入抽空的刚性容器中，升高温度发生分解反应:
（Ⅰ）平衡时 的关系如下图所示。 时，该反应的平衡总压 、平衡常数 （Ⅰ） 。 （Ⅰ） 随反应温度升高而 （填“增大”“减小”或“不变”）。
（4） 提高温度，上述容器中进一步发生反应 （Ⅱ）,平衡时 （用 、 表示）。在 时， ， ,则 , （Ⅱ） （列出计算式）。
4. [2020全国卷Ⅲ，14分]二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用 的热点研究领域。回答下列问题：
（1） 催化加氢生成乙烯和水的反应中，产物的物质的量之比 。当反应达到平衡时，若增大压强，则 （填“变大”“变小”或“不变”）。
（2） 理论计算表明，原料初始组成 ，在体系压强为 ,反应达到平衡时，四种组分的物质的量分数 随温度 的变化如图所示。
图中，表示 、 变化的曲线分别是 。 催化加氢合成 反应的
0（填“大于”或“小于”）。
（3） 根据图中点 ，计算该温度时反应的平衡常数 （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 、 、 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 。
题组四
一、选择题
1. [2021辽宁，3分]某温度下，在恒容密闭容器中加入一定量 ，发生反应 ，一段时间后达到平衡。下列说法错误的是( )
A. 升高温度，若 增大，则
B. 加入一定量 ，达新平衡后 减小
C. 加入等物质的量的 和 ，达新平衡后 增大
D. 加入一定量氩气，平衡不移动
2. [2021北京，3分]丙烷经催化脱氢可制丙烯： 。 ，将一定浓度的 与固定浓度的 通过含催化剂的恒容反应器，经相同时间，流出的 、 和 浓度随初始 浓度的变化关系如图。
已知：
下列说法不正确的是( )
A.
B. 和 变化差异的原因：
C. 其他条件不变，投料比 越大， 转化率越大
D. 若体系只有 、 、 和 生成，则初始物质浓度 与流出物质浓度 之间一定存在：
二、非选择题
3. [2020浙江7月选考，10分]研究 氧化 制 对资源综合利用有重要意义。相关的主要化学反应有:
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
已知： 时，相关物质的相对能量（如图1）。
图1
可根据相关物质的相对能量计算反应或变化的 （ 随温度变化可忽略）。例如：
。
请回答：
（1）① 根据相关物质的相对能量计算 。
② 下列描述正确的是 。
A. 升高温度反应Ⅰ的平衡常数增大
B. 加压有利于反应Ⅰ、Ⅱ的平衡正向移动
C. 反应Ⅲ有助于乙烷脱氢，有利于乙烯生成
D. 恒温恒压下通水蒸气，反应Ⅳ的平衡逆向移动
③ 有研究表明，在催化剂存在下，反应Ⅱ分两步进行,过程如下:【 】 【 】 【 】,且第二步速率较慢（反应活化能为 ）。根据相关物质的相对能量，画出反应Ⅱ分两步进行的“能量-反应过程图”，起点从【 】的能量 开始（如图2）。
图2
（2）① 和 按物质的量 投料，在 和保持总压恒定的条件下,研究催化剂 对“ 氧化 制 ”的影响,所得实验数据如表:
催化剂 转化率 转化率 产率
催化剂 19.0 37.6 3.3
结合具体反应分析,在催化剂 作用下, 氧化 的主要产物是 ,判断依据是 。
② 采用选择性膜技术（可选择性地让某气体通过而离开体系）可提高 的选择性（生成 的物质的量与消耗 的物质的量之比）。在 ,乙烷平衡转化率为 ，保持温度和其他实验条件不变，采用选择性膜技术,乙烷转化率可提高到 。结合具体反应说明乙烷转化率增大的原因是 。
4. [2020山东，12分]探究 合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高 的产率。以 、 为原料合成 涉及的主要反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
回答下列问题:
（1） 。
（2） 一定条件下，向体积为 的恒容密闭容器中通入 和 发生上述反应，达到平衡时，容器中 为 , 为 ,此时 的浓度为 （用含 、 、 的代数式表示，下同），反应Ⅲ的平衡常数为 。
（3） 不同压强下，按照 投料，实验测定 的平衡转化率和 的平衡产率随温度的变化关系如图所示。
已知： 的平衡转化率 的平衡产率
其中纵坐标表示 平衡转化率的是图 （填“甲”或“乙”）;压强 、 、 由大到小的顺序为 ;图乙中 温度时，三条曲线几乎交于一点的原因是 。
（4） 为同时提高 的平衡转化率和 的平衡产率，应选择的反应条件为 （填标号）。
A. 低温、高压 B. 高温、低压 C. 低温、低压 D. 高温、高压
题组五
一、选择题
1. [2022广东，4分]恒容密闭容器中， 在不同温度下达平衡时，各组分的物质的量 如图所示。下列说法正确的是( )
A. 该反应的
B. 为 随温度的变化曲线
C. 向平衡体系中充入惰性气体，平衡不移动
D. 向平衡体系中加入 , 的平衡转化率增大
2. [2021广东，4分]反应 经历两步： ； 。反应体系中 、 、 的浓度 随时间 的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是( )
A. 为 随 的变化曲线 B. 时，
C. 时， 的消耗速率大于生成速率 D. 后，
3. [2020浙江7月选考，2分] 溶液与 溶液发生反应: ,达到平衡。下列说法不正确的是( )
A. 加入苯，振荡，平衡正向移动
B. 经苯2次萃取分离后，在水溶液中加入 ,溶液呈红色，表明该化学反应存在限度
C. 加入 固体，平衡逆向移动
D. 该反应的平衡常数
4. [2020海南，2分] 与 是燃油汽车尾气中的两种有害气体，常温常压下它们之间的反应： ，反应速率较小。有关该反应的说法正确的是( )
A. 很大， 与 在排入大气之前就已反应完全
B. 增大压强，平衡将向右移动，
C. 升高温度，既增大反应速率又增大
D. 选用适宜催化剂可达到尾气排放标准
5. [2020北京，3分]一定温度下，反应 在密闭容器中达到平衡时，测得 , 。相同温度下，按下列4组初始浓度进行实验，反应逆向进行的是( )
A B C D
1.00 0.22 0.44 0.11
1.00 0.22 0.44 0.44
1.00 1.56 4.00 1.56
（注: ）
二、非选择题
6. [2022全国甲卷，14分]金属钛 在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途。目前生产钛的方法之一是将金红石 转化为 ,再进一步还原得到钛。回答下列问题：
（1） 转化为 有直接氯化法和碳氯化法。在 时反应的热化学方程式及其平衡常数如下：
直接氯化：
，
碳氯化：
，
① 反应 的 为 ， 。
② 碳氯化的反应趋势远大于直接氯化，其原因是 。
③ 对于碳氯化反应：增大压强，平衡 移动（填“向左”“向右”或“不”）；温度升高，平衡转化率 （填“变大”“变小”或“不变”）。
（2） 在 ，将 、C、 以物质的量比 进行反应。体系中气体平衡组成比例（物质的量分数）随温度变化的理论计算结果如图所示。
① 反应 的平衡常数 。
② 图中显示,在 平衡时 几乎完全转化为 ,但实际生产中反应温度却远高于此温度,其原因是 。
（3） 碳氯化是一个“气—固—固”反应，有利于 “固—固”接触的措施是 。
7. [2021全国甲卷，14分]二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：
（1） 二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：
该反应一般认为通过如下步骤来实现：
①
②
总反应的 ；若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是 （填标号），判断的理由是 。
（2） 合成总反应在起始物 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 ，在 下的 、在 下的 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 。
② 图中对应等压过程的曲线是 ，判断的理由是 。
③ 当 时， 的平衡转化率 ，反应条件可能为 。
题组六
1. [2023山东，12分]一定条件下,水气变换反应 的中间产物是 。为探究该反应过程,研究 水溶液在密封石英管中的分解反应:
Ⅰ. （快）
Ⅱ. （慢）
研究发现,在反应Ⅰ、Ⅱ中, 仅对反应Ⅰ有催化加速作用;反应Ⅰ速率远大于反应Ⅱ,近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。忽略水的电离，其浓度视为常数。
回答下列问题:
（1） 一定条件下,反应Ⅰ、Ⅱ的焓变分别为 、 ,则该条件下水气变换反应的焓变 （用含 、 的代数式表示）。
（2） 反应Ⅰ正反应速率方程为: , 为反应速率常数。 温度下, 电离平衡常数为 ,当 平衡浓度为 时, 浓度为 ,此时反应Ⅰ正反应速率 （用含 、 和 的代数式表示）。
（3） 温度下,在密封石英管内完全充满 水溶液,使 分解,分解产物均完全溶于水。含碳物种浓度与反应时间的变化关系如图所示（忽略碳元素的其他存在形式）。 时刻测得 、 的浓度分别为 、 ,反应Ⅱ达平衡时,测得 的浓度为 。体系达平衡后 （用含 的代数式表示，下同）,反应Ⅱ的平衡常数为 。
相同条件下,若反应起始时溶液中同时还含有 盐酸,则图示点 、 、 、 中, 新的浓度峰值点可能是 （填标号）。与不含盐酸相比, 达浓度峰值时,
浓度 （填“增大”“减小”或“不变”）, 的值 （填“增大”“减小”或“不变”）。
2. [2022全国乙卷，15分]油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢，需要回收处理并加以利用。回答下列问题：
（1） 已知下列反应的热化学方程式：
①
②
③
计算 热分解反应 的 。
（2） 较普遍采用的 处理方法是克劳斯工艺，即利用反应①和②生成单质硫。另一种方法是，利用反应④高温热分解 。相比克劳斯工艺，高温热分解方法的优点是 ，缺点是 。
（3） 在 、 反应条件下，将 的混合气进行 热分解反应。平衡时混合气中 与 的分压相等， 平衡转化率为 ,平衡常数 。
（4） 在 、 反应条件下，对于 分别为 、 、 、 、 的 混合气，热分解反应过程中 转化率随时间的变化如图所示。
① 越小， 平衡转化率 ，理由是 。
② 对应图中曲线 ，计算其在 之间， 分压的平均变化率为 。
3. [2021湖北，14分]丙烯是一种重要的化工原料，可以在催化剂作用下，由丙烷直接脱氢或氧化脱氢制备。
反应Ⅰ（直接脱氢）
反应Ⅱ（氧化脱氢）
（1） 已知键能： , ，由此计算生成 碳碳 键放出的能量为 。
（2） 对于反应Ⅰ，总压恒定为 ，在密闭容器中通入 和 的混合气体（ 不参与反应），从平衡移动的角度判断，达到平衡后“通入 ”的作用是 ；
在温度为 时， 的平衡转化率与通入气体中 的物质的量分数的关系如图a所示，计算 时反应Ⅰ的平衡常数 （以分压表示，分压 总压×物质的量分数，保留一位小数）。
图a
（3） 在温度为 时，通入气体分压比为 的混合气体，各组分气体的分压随时间的变化关系如图b所示。 生成 的平均速率为 ；在反应一段时间后， 和 的消耗速率比小于 的原因为 。
图b
（4） 恒温刚性密闭容器中通入气体分压比为 的混合气体，已知某反应条件下只发生如下反应（ ， 为速率常数）：
反应Ⅱ：
反应Ⅲ:
实验测得丙烯的净生成速率方程为 ，可推测丙烯的浓度随时间的变化趋势为 ，其理由是 。
专题十 化学反应速率与化学平衡
题组一
一、选择题
1. [2023湖南，3分]向一恒容密闭容器中加入 和一定量的 ，发生反应: 。 的平衡转化率按不同投料比 随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是( B )
A.
B. 反应速率:
C. 点 、 、 对应的平衡常数:
D. 反应温度为 ,当容器内压强不变时,反应达到平衡状态
[解析]
结合图像分析可知， 项正确， 项错误；该反应为吸热反应，温度升高，平衡常数增大，结合图像可知平衡常数 ， 项正确；该反应反应前后气体分子数不相等，恒温恒容时，容器内压强不再发生变化，即达到平衡状态， 项正确。
2. [2022北京，3分] 捕获和转化可减少 排放并实现资源利用，原理如图1所示。反应①完成之后，以 为载气，将恒定组成的 、 混合气，以恒定流速通入反应器，单位时间流出气体各组分的物质的量随反应时间变化如图2所示。反应过程中始终未检测到 ，在催化剂上检测到有积炭。下列说法不正确的是( C )
A. 反应①为 ；反应②为
B. ， 比 多，且生成 的速率不变，推测有副反应
C. 时刻，副反应生成 的速率大于反应②生成 的速率
D. 之后，生成 的速率为0，是因为反应②不再发生
[解析]根据题图1知， 项正确；若只发生反应②，则 ，而 ， 比 多，且生成 的速率不变，结合反应过程中始终未检测到 ，催化剂上有积炭，可推测有副反应，且反应②和副反应中 和 的化学计量数之比均为 ， 项正确； 时， 的流出速率为 ， 的流出速率约为 ， ，说明副反应生成 的速率小于反应②生成 的速率， 项错误；根据题图2知， 后， 的生成速率为0， 的流出速率逐渐增大，最终恢复到 ， 的生成速率逐渐减小至0，说明 后反应②不再发生，副反应逐渐停止， 项正确。
3. [2022辽宁，3分]某温度下,在 恒容密闭容器中 发生反应 ,有关数据如下:
时间段/ 产物 的平均生成速率/
0.20
0.15
0.10
下列说法错误的是( B )
A. 时, 的浓度大于
B. 时,加入 ,此时
C. 时, 的体积分数约为
D. 时, 的物质的量为
[解析]由图表可知，产物 的生成速率随时间的推移呈减小趋势， 时产物 的浓度为 ，则 时， 的浓度大于 ， 项正确；由表可知， 时 的物质的量为 ， 时 的物质的量也为 ，说明 时反应已达平衡，根据题目信息列三段式：
故该反应的平衡常数 ， 时 的浓度为 ， 的浓度为 ，加入 后， 的浓度为 ，此时 ，反应正向进行， ， 项错误；由反应方程式可知， 为固体，生成物 和 均为气体，且物质的量之比为 ，故 的体积分数始终为 ， 项正确； 时反应已达到平衡状态，结合上述分析可知，此时 的物质的量为 ， 项正确。
4. [2020浙江1月选考，2分]一定温度下，在 的恒容密闭容器中发生反应 。反应过程中的部分数据如下表所示：
0 2.0 2.4 0
5 0.9
10 1.6
15 1.6
下列说法正确的是( C )
A. 用A表示的平均反应速率为
B. 该反应在 后才达到平衡
C. 平衡状态时，
D. 物质B的平衡转化率为
[解析] 用 表示的平均反应速率 ， 错误；反应 时， ，即消耗 ，根据反应的化学方程式可知，消耗 ，即此时 ，由题表中数据知， 时 ,说明 时反应处于平衡状态， 错误；结合上述分析，达到平衡时消耗 ，则平衡时生成 ，故 ， 正确；物质 的平衡转化率为 ， 错误。
5. [2019浙江4月选考，2分]下列说法正确的是( B )
A. ,其他条件不变,缩小反应容器体积,正逆反应速率不变
B. ,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 （ ） （ ）已达平衡,则A、C不能同时是气体
D. 和 反应达到平衡时 转化率为 ,放出热量 ;在相同温度和压强下，当 分解为 和 的转化率为 时,吸收热量 , 不等于
[解析]对于反应 ，反应前后气体分子数相等，缩小反应容器体积，平衡不移动，正逆反应速率增大相同的倍数， 项错误；碳的质量不变，说明正、逆反应速率相等，反应已达平衡状态， 项正确；恒温恒容条件下，若 、 同时为气体，当压强不变时，也能说明反应达到平衡状态， 项错误；设 ， 和 反应达到平衡时 转化率为 ，放出热量 ，当 分解为 和 的转化率为 时，吸收热量 ，故 ， 项错误。
二、非选择题
6. [2021广东，14分]我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。 与 重整是 利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应：
（1） 根据盖斯定律，反应 的 （或 ）（写出一个代数式即可）。
[解析]根据盖斯定律，由 ，可得 ，故 。或由 ，可得 ，故 。
（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AD。
A. 增大 与 的浓度，反应 、 、 的正反应速率都增加
B. 移去部分 ,反应 、 、 的平衡均向右移动
C. 加入反应 的催化剂，可提高 的平衡转化率
D. 降低反应温度，反应 的正、逆反应速率都减小
[解析]增大 与 的浓度，反应 、 、 的反应物浓度增大，反应速率都增加，故 正确； 为固体，移去部分 ，反应 、 、 的平衡不移动，故 错误；加入反应的催化剂，平衡不移动， 的平衡转化率不变，故 错误；降低反应温度，化学反应速率减小，反应 的正逆反应速率都减小，故 正确。
（3） 一定条件下， 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。
[解析]根据题图1知，该历程有4个过渡态，分4步进行。第4步的正反应活化能最大。
（4） 设 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 ）除以 。反应 、 、 的 随 （温度的倒数）的变化如图2所示。
① 反应 、 、 中，属于吸热反应的有 （填字母）。
[解析]根据题图2知，随着 增大，即 降低， 、 的 减小， 减小，说明平衡逆向移动，根据化学平衡移动原理，降温时平衡向放热反应方向移动，故 、 的逆反应为放热反应，则正反应为吸热反应。
② 反应 的相对压力平衡常数表达式为 。
[解析]反应 的相对压力平衡常数表达式为 。
③ 在图2中A点对应温度下、原料组成为 、初始总压为 的恒容密闭容器中进行反应，体系达到平衡时 的分压为 。计算 的平衡转化率，写岀计算过程。
[答案]根据A点反应 的 和 得 。设起始时 和 均为 ，初始总压为 ，平衡时 的分压为 ， 的分压为 ，根据恒温恒容时气体的压强之比等于其物质的量之比，则 ，解得 ，故甲烷的平衡转化率为 （3分）
[解析]题图2中 点反应 的 ，则 ，根据 ， 。设起始时 和 均为 ，初始总压为 ，平衡时 的分压为 ， 的分压为 ，根据恒温恒容时气体的压强之比等于其物质的量之比，则 ，解得 ，故甲烷的平衡转化率为 。
（5） 用途广泛，写出基于其物理性质的一种用途：用于人工降雨。
[解析]根据干冰（固态 ）升华时吸热知， 可用于人工降雨。
题组二
一、选择题
1. [2022天津，3分]向恒温恒容密闭容器中通入 和 ,反应 达到平衡后，再通入一定量 ,达到新的平衡时，下列有关判断错误的是( B )
A. 的平衡浓度增大 B. 反应平衡常数增大
C. 正向反应速率增大 D. 的转化总量增大
[解析]达平衡后再通入一定量 ，平衡正向移动， 的平衡浓度增大， 项正确；平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变， 项错误；通入一定量 ，反应物浓度增大，正向反应速率增大， 项正确；平衡正向移动， 的转化总量增大， 项正确。
2. [2022海南，2分]某温度下，反应 在密闭容器中达到平衡。下列说法正确的是( C )
A. 增大压强， ，平衡常数增大
B. 加入催化剂，平衡时 的浓度增大
C. 恒容下，充入一定量的 ，平衡向正反应方向移动
D. 恒容下，充入一定量的 ， 的平衡转化率增大
[解析]增大压强，该反应平衡正向移动， ，但平衡常数只与温度有关，因此平衡常数不变， 项错误；加入催化剂，平衡不移动，平衡时 的浓度不变， 项错误；恒容下，充入一定量的 ，反应物浓度增大，平衡向正反应方向移动， 项正确；恒容下，充入一定量的 ，平衡向正反应方向移动， 的平衡转化率增大，但 的平衡转化率减小， 项错误。
二、非选择题
3. [2023新课标卷，15分]氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力位居世界首位。回答下列问题:
（1） 根据图1数据计算反应 的 。
图1 能量转换关系
[解析]该反应的 断裂旧键吸收的总能量-形成新键释放的总能量 。
（2） 研究表明，合成氨反应在 催化剂上可能通过图2机理进行 表示催化剂表面吸附位， 表示被吸附于催化剂表面的 。判断上述反应机理中，速率控制步骤（即速率最慢步骤）为（ⅱ）（填步骤前的标号），理由是氮氮三键的键能最大，使其断裂需要的能量最多。
（ⅰ）
（ⅱ）
（ⅲ）
（ⅳ）
……
图2 反应机理
[解析]根据图1能量转换关系可知，键能： 键 键，断裂 键需要吸收的能量最多，结合图2反应机理知，步骤（ⅱ）为该反应的速率控制步骤。
（3） 合成氨催化剂前驱体（主要成分为 ）使用前经 还原，生成 包裹的 。已知 属于立方晶系,晶胞参数 ,密度为 。则 晶胞中含有 的原子数为 （列出计算式，阿伏加德罗常数的值为 ）。
[解析]晶胞参数 ,则晶胞体积为 ,晶体密度为 ，则晶胞质量为 ,设晶胞中 原子数为 ,则 ， 。
（4） 在不同压强下，以两种不同组成进料，反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如下图所示。其中一种进料组成为 、 ,另一种为 、 、 。（物质 的摩尔分数: ）
① 图中压强由小到大的顺序为 ，判断的依据是工业合成氨为气体分子数减小的反应，增大压强其平衡正向移动，温度相同时，压强越大，平衡时氨的摩尔分数越大。
[解析]工业合成氨为气体分子数减小的反应，当温度相同时，压强越大，平衡时混合气体中氨的摩尔分数越大，结合图3或图4均能得出压强由小到大的顺序为 。
② 进料组成中含有惰性气体 的图是图4。
[解析] 不参与化学反应，含 的进料组成中 、 的分压较小，导致平衡时混合气体中氨的摩尔分数减小，结合两图可知，图4表示进料组成中含有 的图像。
③ 图3中，当 、 时，氮气的转化率 。该温度时，反应 的平衡常数 （化为最简式）。
[解析]结合 、 ，以及图3对应的进料气的组成，设进料气中 和 分别为 和 ，达平衡时 的转化量为 ，列三段式：
则根据 得 ，解得 ，则 的转化率 。此时 、 、 对应的平衡分压分别为 、 、 ，则 ，整理并代入 得 。
4. [2020全国卷Ⅰ，14分]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 的催化氧化： 。回答下列问题：
（1） 钒催化剂参与反应的能量变化如图（a）所示, 与 反应生成 和 的热化学方程式为 。
图（a）
[解析]根据题图（a）知， ①， 。根据盖斯定律，由 得： 。
（2） 当 、 和 起始的物质的量分数分别为 、 和 时，在 、 和 压强下, 平衡转化率 随温度的变化如图（b）所示。反应在 、 时的 0.975，判断的依据是该反应气体分子数减少，增大压强， 提高。 ,所以 。影响 的因素有温度、压强和反应物的起始浓度（组成）。
图（b）
[解析]由题给反应式知，该反应为气体分子数减少的反应，其他条件一定时，增大压强， 平衡转化率增大，故 。结合题图（b）知 、 时对应的 平衡转化率为0.975。影响平衡转化率的因素有：温度、压强、反应物的起始浓度等。
（3） 将组成（物质的量分数）为 、 和 的气体通入反应器，在温度 、压强 条件下进行反应。平衡时，若 转化率为 ,则 压强为 ，平衡常数 （以分压表示，分压 总压×物质的量分数）。
[解析]设通入的 、 和 共 ，利用三段式法进行计算：
平衡时气体的总物质的量为 ，则 , ， ,因 , ，代入计算得 、 。
（4） 研究表明， 催化氧化的反应速率方程为 。式中： 为反应速率常数，随温度 升高而增大； 为 平衡转化率， 为某时刻 转化率， 为常数。在 时，将一系列温度下的 、 值代入上述速率方程，得到 曲线，如图（c）所示。
图（c）
曲线上 最大值所对应温度称为该 下反应的最适宜温度 。 时， 逐渐提高； 后， 逐渐下降。原因是升高温度， 增大使 逐渐提高，但 降低使 逐渐下降。 时， 增大对 的提高大于 引起的降低； 后， 增大对 的提高小于 引起的降低。
[解析]升高温度，反应速率常数 增大，反应速率 提高，但 降低使反应速率逐渐下降。 时， 增大对 的提高大于 引起的降低； 后， 增大对 的提高小于 引起的降低。
题组三
一、选择题
1. [2022江苏，3分]乙醇-水催化重整可获得 。其主要反应为
在 、 时，若仅考虑上述反应，平衡时 和 的选择性及 的产率随温度的变化如图所示。 的选择性 。下列说法正确的是( B )
A. 图中曲线①表示平衡时 产率随温度的变化
B. 升高温度，平衡时 的选择性增大
C. 一定温度下，增大 可提高乙醇平衡转化率
D. 一定温度下，加入 或选用高效催化剂，均能提高平衡时 产率
[解析]由 的选择性计算公式可知，相同温度下， 和 的选择性之和为1，故曲线②代表平衡时 产率随温度的变化；由题图可知，约 以后 的平衡产率随温度的升高而减小，结合题给方程式可知，此时 的选择性应随温度的升高而增大，故曲线③代表平衡时 的选择性，曲线①代表平衡时 的选择性。 项，曲线②代表 的平衡产率随温度的变化，错误； 项，由题图可知，升高温度，平衡时 的选择性增大，正确； 项，增大 ，乙醇的平衡转化率减小，错误； 项，高效催化剂能加快反应速率，但不可以改变平衡时 的产率，错误。
二、非选择题
2. [2023全国甲卷，15分]甲烷选择性氧化制备甲醇是一种原子利用率高的方法。回答下列问题：
（1） 已知下列反应的热化学方程式:
①
②
反应 的 ,平衡常数 （用 、 表示）。
[解析]根据盖斯定律，反应 ，则 ， 。
（2） 电喷雾电离等方法得到的 （ 、 、 等）与 反应可得 。 与 反应能高选择性地生成甲醇。分别在 和 下（其他反应条件相同）进行反应 ,结果如下图所示。图中 的曲线是 （填“ ”或“ ”）。 、 时 的转化率为 （列出算式）。
[解析]由原子守恒知， 为定值，随反应的进行， 减少， 减小，温度越高，反应速率越快，反应相同时间时，对应的 越大，故曲线 表示 时的曲线，设起始时 ,则反应过程中 始终为 , 、 时 ，即 ，则此时 , 的转化率为 。
（3） 分别与 、 反应，体系的能量随反应进程的变化如图所示（两者历程相似，图中以 示例）。
（ⅰ） 步骤Ⅰ和Ⅱ中涉及氢原子成键变化的是Ⅰ（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）。
[解析]结合图示转化可知，步骤Ⅰ中 、 转化为， 键断裂，形成 键，涉及氢原子成键变化,步骤Ⅱ中转化为 和 ， 键、 键断裂，形成 键，不涉及氢原子成键变化。
（ⅱ） 直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则 与 反应的能量变化应为图中曲线 （填“ ”或“ ”）。
[解析]由题意可知， 与 的反应比与 的反应慢，反应的活化能越大，反应速率越慢，故 与 反应的能量变化对应图中曲线 。
（ⅲ） 与 反应，氘代甲醇的产量 （填“ ”“ ”或“ ”）。若 与 反应，生成的氘代甲醇有2种。
[解析]由（ⅱ）中信息可知， 中 键比 键更易断裂， 更易生成，产量更大；结合题图中化学键变化情况可知， 与 反应可生成 和 两种产物。
3. [2023全国乙卷，14分]硫酸亚铁在工农业生产中有许多用途，如可用作农药防治小麦黑穗病，制造磁性氧化铁、铁催化剂等。回答下列问题:
（1） 在 气氛中, 的脱水热分解过程如图所示:
根据上述实验结果，可知 4, 1。
[解析]由题图可知， 即7个结晶水完全失去时失重比为 ，则失重比为 时，失去的结晶水数目为 ，故 ，同理可推出 。
（2） 已知下列热化学方程式:
则 的 （1分） 。
[解析]将题中反应依次编号为①、②、③，已求得 , ,则根据盖斯定律，由 可得 。
（3） 将 置入抽空的刚性容器中，升高温度发生分解反应:
（Ⅰ）平衡时 的关系如下图所示。 时，该反应的平衡总压 、平衡常数 （Ⅰ） 。 （Ⅰ） 随反应温度升高而增大（填“增大”“减小”或“不变”）。
[解析]由反应（Ⅰ）可知平衡体系中 ，则由题图可知， 时，该反应的平衡总压 。 （Ⅰ） 。由题图可知，随反应温度升高 增大，则 （Ⅰ）增大。
（4） 提高温度，上述容器中进一步发生反应 （Ⅱ）,平衡时 （用 、 表示）。在 时， ， ,则 46.26 , （Ⅱ） （列出计算式）。
[解析]综合 （Ⅰ）、 （Ⅱ）可知，平衡时的 为反应（Ⅱ）生成的 的分压，而反应（Ⅱ）中 和 的化学计量数之比为 ，故 。 ，则 , ， 。
4. [2020全国卷Ⅲ，14分]二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用 的热点研究领域。回答下列问题：
（1） 催化加氢生成乙烯和水的反应中，产物的物质的量之比 。当反应达到平衡时，若增大压强，则 变大（填“变大”“变小”或“不变”）。
[解析]由题意知二氧化碳与氢气反应生成乙烯和水，反应的化学方程式为 ， ；此反应为气体体积减小的反应，增大压强，平衡向气体体积减小的方向（正反应方向）移动， 变大。
（2） 理论计算表明，原料初始组成 ，在体系压强为 ,反应达到平衡时，四种组分的物质的量分数 随温度 的变化如图所示。
图中，表示 、 变化的曲线分别是 、 。 催化加氢合成 反应的 小于0（填“大于”或“小于”）。
[解析]反应方程式中 和 的化学计量数之比为 ，开始时加入的 ，则平衡时 也应为 ， 应为 ，由题图可知曲线 表示 变化，曲线 表示 变化，曲线 表示 变化，曲线 表示 变化，随温度升高，平衡时 和 的物质的量分数逐渐减小， 和 的物质的量分数逐渐增加，说明升高温度平衡逆向移动，根据升高温度平衡向吸热的方向移动，知正反应为放热反应， 小于0。
（3） 根据图中点 ，计算该温度时反应的平衡常数 或 等 （列出计算式。以分压表示，分压 总压×物质的量分数）。
[解析]在 时，氢气的物质的量分数为 ， 的物质的量分数也为 ，根据平衡时 ，知 的物质的量分数为 ，根据平衡时 ，知 的物质的量分数为 ，则 ， ， ， ， 。
（4） 二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应，生成 、 、 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等。
[解析]压强和温度一定，若要提高反应速率和乙烯的选择性，可采用选择合适催化剂等方法。
题组四
一、选择题
1. [2021辽宁，3分]某温度下，在恒容密闭容器中加入一定量 ，发生反应 ，一段时间后达到平衡。下列说法错误的是( C )
A. 升高温度，若 增大，则
B. 加入一定量 ，达新平衡后 减小
C. 加入等物质的量的 和 ，达新平衡后 增大
D. 加入一定量氩气，平衡不移动
[解析]升高温度，若 增大，说明平衡正向移动，则正反应为吸热反应，该反应的 ， 项正确；加入一定量 ，平衡逆向移动，达到新平衡后 减小， 项正确；该反应的平衡常数 ,加入等物质的量的 和 ，温度不变，平衡常数不变，则达新平衡后 不变， 项错误；加入一定量氩气，各物质浓度不变，平衡不移动， 项正确。
2. [2021北京，3分]丙烷经催化脱氢可制丙烯： 。 ，将一定浓度的 与固定浓度的 通过含催化剂的恒容反应器，经相同时间，流出的 、 和 浓度随初始 浓度的变化关系如图。
已知：
下列说法不正确的是( C )
A.
B. 和 变化差异的原因：
C. 其他条件不变，投料比 越大， 转化率越大
D. 若体系只有 、 、 和 生成，则初始物质浓度 与流出物质浓度 之间一定存在：
[解析]根据盖斯定律，由 得 ， 项正确；根据 知， 、 的浓度变化趋势应该一致，但由题图知，氢气的浓度变化不明显， 、 的浓度变化趋势基本一致，因此推断发生了反应 ，从而导致 、 的浓度变化出现差异， 项正确；投料比 增大， 的转化率减小， 项错误；该反应可逆，生成物中只有 、 、 和 时，根据碳原子守恒，可得 ， 项正确。
二、非选择题
3. [2020浙江7月选考，10分]研究 氧化 制 对资源综合利用有重要意义。相关的主要化学反应有:
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
已知： 时，相关物质的相对能量（如图1）。
图1
可根据相关物质的相对能量计算反应或变化的 （ 随温度变化可忽略）。例如：
。
请回答：
（1）① 根据相关物质的相对能量计算 430 。
[解析]由题给信息可知， 。
② 下列描述正确的是AD。
A. 升高温度反应Ⅰ的平衡常数增大
B. 加压有利于反应Ⅰ、Ⅱ的平衡正向移动
C. 反应Ⅲ有助于乙烷脱氢，有利于乙烯生成
D. 恒温恒压下通水蒸气，反应Ⅳ的平衡逆向移动
[解析]反应Ⅰ的焓变大于0，则正反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，平衡常数增大， 项正确；反应Ⅰ、Ⅱ均为气体分子数增多的反应，因此加压，平衡向逆反应方向移动， 项错误；反应Ⅲ的生成物中有 ，而由反应Ⅱ可知，生成乙烯的同时还有 生成，故反应Ⅲ抑制了反应Ⅱ的进行，即抑制了乙烯的生成，同理反应Ⅲ中生成的 会抑制反应Ⅰ的进行，即抑制了乙烯的生成， 项错误；水蒸气是反应Ⅳ的生成物，因此通水蒸气时，反应Ⅳ的平衡逆向移动， 项正确。
③ 有研究表明，在催化剂存在下，反应Ⅱ分两步进行,过程如下:【 】 【 】 【 】,且第二步速率较慢（反应活化能为 ）。根据相关物质的相对能量，画出反应Ⅱ分两步进行的“能量-反应过程图”，起点从【 】的能量 开始（如图2）。
图2
[答案]
[解析]由反应Ⅰ可知， ，而题图2中反应起点对应物质的能量为 ，故反应Ⅱ的第一步反应生成物的能量为 ，第二步反应的活化能为 ，结合反应Ⅳ的焓变可知第二步生成物的能量为 ，据此作图。
（2）① 和 按物质的量 投料，在 和保持总压恒定的条件下,研究催化剂 对“ 氧化 制 ”的影响,所得实验数据如表:
催化剂 转化率 转化率 产率
催化剂 19.0 37.6 3.3
结合具体反应分析,在催化剂 作用下, 氧化 的主要产物是 ,判断依据是 的产率低，说明催化剂 有利于提高反应Ⅲ速率。
[解析]由反应Ⅰ、反应Ⅱ和反应Ⅲ可知，乙烷的氧化产物有乙烯和 ，结合题表数据可知，乙烷的转化率较高，但因乙烯的产率较低，故乙烷的主要氧化产物是 。催化剂 有利于提高反应Ⅲ速率。
② 采用选择性膜技术（可选择性地让某气体通过而离开体系）可提高 的选择性（生成 的物质的量与消耗 的物质的量之比）。在 ,乙烷平衡转化率为 ，保持温度和其他实验条件不变，采用选择性膜技术,乙烷转化率可提高到 。结合具体反应说明乙烷转化率增大的原因是选择性膜吸附 ，促进反应Ⅱ平衡正向移动。
[解析]选择性膜可吸附乙烯，使反应体系中的乙烯浓度降低，从而促使反应Ⅱ的平衡向正反应方向移动。
4. [2020山东，12分]探究 合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高 的产率。以 、 为原料合成 涉及的主要反应如下:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
回答下列问题:
（1） 。
[解析]分析三个热化学方程式，可应用盖斯定律计算， 。
（2） 一定条件下，向体积为 的恒容密闭容器中通入 和 发生上述反应，达到平衡时，容器中 为 , 为 ,此时 的浓度为 （用含 、 、 的代数式表示，下同），反应Ⅲ的平衡常数为 。
[解析]由题述三个反应可知，平衡时 的浓度等于 和 的浓度之和，即 的浓度为 。平衡时 、 、 的浓度分别为 、 、 ，则从开始至平衡，消耗 的浓度为 ，消耗 的浓度为 ，即平衡时 、 的浓度分别为 、 ，则反应Ⅲ的平衡常数为 。
（3） 不同压强下，按照 投料，实验测定 的平衡转化率和 的平衡产率随温度的变化关系如图所示。
已知： 的平衡转化率 的平衡产率
其中纵坐标表示 平衡转化率的是图乙（填“甲”或“乙”）;压强 、 、 由大到小的顺序为 、 、 ;图乙中 温度时，三条曲线几乎交于一点的原因是 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。
[解析]反应Ⅰ为放热反应，故低温阶段，温度越高， 的平衡转化率越低，而反应Ⅲ为吸热反应，温度较高时，主要发生反应Ⅲ，则温度越高， 的平衡转化率越高，即图乙的纵坐标表示的是 的平衡转化率。反应Ⅰ为气体分子数减少的反应，反应Ⅲ为气体分子数不变的反应，因此低温阶段压强越大， 的平衡转化率越高，故压强由大到小的顺序是 、 、 。反应Ⅲ为吸热反应，温度较高时，主要发生反应Ⅲ，且反应Ⅲ前后气体分子数相等，故 的平衡转化率几乎不再受压强影响。
（4） 为同时提高 的平衡转化率和 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]由上述分析知，图甲、图乙的纵坐标分别表示 的平衡产率、 的平衡转化率，且 ，分析图像可知，应选择的反应条件为低温、高压， 项正确。
题组五
一、选择题
1. [2022广东，4分]恒容密闭容器中， 在不同温度下达平衡时，各组分的物质的量 如图所示。下列说法正确的是( C )
A. 该反应的
B. 为 随温度的变化曲线
C. 向平衡体系中充入惰性气体，平衡不移动
D. 向平衡体系中加入 , 的平衡转化率增大
[解析]温度越高，达到平衡时， 的物质的量越少，说明升高温度，平衡正向移动，则该反应的 ， 项错误；结合热化学方程式中各物质的状态，由图像曲线变化趋势可知 上面的曲线为 随温度的变化曲线， 项错误；化学方程式中反应前后气体分子数相等，故向平衡体系中充入惰性气体，平衡不移动， 项正确； 为固态，向平衡体系中加入 ， 的平衡转化率不变， 项错误。
2. [2021广东，4分]反应 经历两步： ； 。反应体系中 、 、 的浓度 随时间 的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是( D )
A. 为 随 的变化曲线 B. 时，
C. 时， 的消耗速率大于生成速率 D. 后，
[解析]由于 反应分 和 两步进行，随着不断反应， 的浓度逐渐减小， 的浓度先增加而后减小， 的浓度逐渐增大，可判断：
结合上述分析可知 表示 随 的变化曲线， 项正确； 时图像中 、 、 的物质的量浓度均在同一点，即物质的量浓度相等， 项正确； 时 的物质的量浓度在减小，说明 的消耗速率大于生成速率， 项正确；从图像中看出 后， 的浓度为0，若全生成 ，则 ，体系中存在一定量 ，由②反应可知，体系中 ， 项错误。
3. [2020浙江7月选考，2分] 溶液与 溶液发生反应: ,达到平衡。下列说法不正确的是( D )
A. 加入苯，振荡，平衡正向移动
B. 经苯2次萃取分离后，在水溶液中加入 ,溶液呈红色，表明该化学反应存在限度
C. 加入 固体，平衡逆向移动
D. 该反应的平衡常数
[解析]碘易溶于苯，加入苯，碘进入苯中，使水溶液中碘的浓度减小，平衡正向移动， 项正确；如果反应能进行到底，则经过苯两次萃取后溶液中不会有 ，加入 ，溶液不会呈红色，溶液呈红色说明此反应是可逆反应，有反应限度， 项正确；加入 ，二价铁离子浓度增大，平衡逆向移动， 项正确；该反应的平衡常数 ， 项错误。
4. [2020海南，2分] 与 是燃油汽车尾气中的两种有害气体，常温常压下它们之间的反应： ，反应速率较小。有关该反应的说法正确的是( D )
A. 很大， 与 在排入大气之前就已反应完全
B. 增大压强，平衡将向右移动，
C. 升高温度，既增大反应速率又增大
D. 选用适宜催化剂可达到尾气排放标准
[解析]该反应的化学平衡常数很大，说明反应进行的程度很大，但由于 和 的反应速率较小，故在排入大气之前，两者不可能完全反应， 项错误。该反应为气体总体积减小的反应，增大压强平衡正向移动，由于化学平衡常数只与温度有关，故 不发生变化， 项错误。正反应为放热反应，升高温度，反应速率增大，但平衡逆向移动， 值减小， 项错误。选用适宜的催化剂，可加快反应速率，使尾气得到净化，达到尾气排放标准， 项正确。
【易错警示】 需明确化学平衡常数和化学反应速率没有直接联系，即化学平衡常数大，化学反应速率不一定大；同样，化学反应速率大，化学平衡常数也不一定大。
5. [2020北京，3分]一定温度下，反应 在密闭容器中达到平衡时，测得 , 。相同温度下，按下列4组初始浓度进行实验，反应逆向进行的是( )
A B C D
1.00 0.22 0.44 0.11
1.00 0.22 0.44 0.44
1.00 1.56 4.00 1.56
（注: ）
[解析] 项， ， 项， ， 项， ， 项， ， 项 最大，反应逆向进行的可能性最大，故本题选 。
二、非选择题
6. [2022全国甲卷，14分]金属钛 在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途。目前生产钛的方法之一是将金红石 转化为 ,再进一步还原得到钛。回答下列问题：
（1） 转化为 有直接氯化法和碳氯化法。在 时反应的热化学方程式及其平衡常数如下：
直接氯化：
，
碳氯化：
，
① 反应 的 为 ， 。
[解析]根据盖斯定律， 中热化学方程式 中热化学方程式得出 ； 。
② 碳氯化的反应趋势远大于直接氯化，其原因是碳氯化反应相当于在直接氯化反应中加入碳，在高温下碳与 反应，降低生成物的浓度，使直接氯化反应平衡向右移动或碳氯化反应是放热的熵增反应（合理即可）。
③ 对于碳氯化反应：增大压强，平衡向左移动（填“向左”“向右”或“不”）；温度升高，平衡转化率变小（填“变大”“变小”或“不变”）。
[解析]对于碳氯化反应，反应后气体体积增大，故增大压强，平衡向左移动；该反应是放热反应，温度升高，平衡向左移动，平衡转化率变小。
（2） 在 ，将 、C、 以物质的量比 进行反应。体系中气体平衡组成比例（物质的量分数）随温度变化的理论计算结果如图所示。
① 反应 的平衡常数 。
[解析] 时 占气体总量的 ， 占气体总量的 ， 。
② 图中显示,在 平衡时 几乎完全转化为 ,但实际生产中反应温度却远高于此温度,其原因是 、 中原子间的化学键键能大，断键需要的能量较大，反应的活化能较大或升高温度可以提高反应速率（合理即可）。
（3） 碳氯化是一个“气—固—固”反应，有利于 “固—固”接触的措施是将固体粉碎并混合均匀，通入 使固体粉末呈“沸腾”状态。
[解析] 碳氯化是一个“气—固—固”反应，有利于 “固—固”接触的措施是将固体粉碎并混合均匀，再将 通入使固体粉末呈“沸腾”状态（在沸腾炉中进行反应）。
7. [2021全国甲卷，14分]二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：
（1） 二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：
该反应一般认为通过如下步骤来实现：
①
②
总反应的 ；若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是 （填标号），判断的理由是 为正值, 和 为负值,反应①的活化能大于反应②的活化能。
[解析]根据盖斯定律可知总反应 反应 反应②，则总反应的 。总反应是放热反应，即生成物的总能量比反应物的总能量低，则 、 项错误；反应①为慢反应，则反应①的活化能较大，故 项正确。
（2） 合成总反应在起始物 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 ，在 下的 、在 下的 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 。
[解析]根据总反应的化学方程式可知，其压强平衡常数表达式 。
② 图中对应等压过程的曲线是 ，判断的理由是总反应 ,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。
[解析]氢气和二氧化碳合成甲醇的总反应为放热反应，则升温平衡向逆反应方向移动，混合气体中甲醇的物质的量分数减小，故曲线 表示等压过程的曲线。
③ 当 时， 的平衡转化率 ，反应条件可能为 , 或 , 。
[解析]根据起始物 ，设初始时 为 ， 为 ，达到平衡时转化的 为 ，应用三段式法计算：
则 ，计算得 ，故 的平衡转化率为 。结合上述分析知，曲线 、 分别对应 下的 的曲线、 下的 的曲线，对照图像中的 可知，反应条件可能是 ， 或 ， 。
题组六
1. [2023山东，12分]一定条件下,水气变换反应 的中间产物是 。为探究该反应过程,研究 水溶液在密封石英管中的分解反应:
Ⅰ. （快）
Ⅱ. （慢）
研究发现,在反应Ⅰ、Ⅱ中, 仅对反应Ⅰ有催化加速作用;反应Ⅰ速率远大于反应Ⅱ,近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。忽略水的电离，其浓度视为常数。
回答下列问题:
（1） 一定条件下,反应Ⅰ、Ⅱ的焓变分别为 、 ,则该条件下水气变换反应的焓变 （用含 、 的代数式表示）。
[解析]根据盖斯定律，由Ⅱ-Ⅰ可得水气变换反应 。
（2） 反应Ⅰ正反应速率方程为: , 为反应速率常数。 温度下, 电离平衡常数为 ,当 平衡浓度为 时, 浓度为 ,此时反应Ⅰ正反应速率 （用含 、 和 的代数式表示）。
[解析]根据 ，设平衡时 浓度为 ，则 电离平衡常数 ， ，此时反应Ⅰ正反应速率 。
（3） 温度下,在密封石英管内完全充满 水溶液,使 分解,分解产物均完全溶于水。含碳物种浓度与反应时间的变化关系如图所示（忽略碳元素的其他存在形式）。 时刻测得 、 的浓度分别为 、 ,反应Ⅱ达平衡时,测得 的浓度为 。体系达平衡后 （用含 的代数式表示，下同）,反应Ⅱ的平衡常数为 。
相同条件下,若反应起始时溶液中同时还含有 盐酸,则图示点 、 、 、 中, 新的浓度峰值点可能是 （填标号）。与不含盐酸相比, 达浓度峰值时, 浓度减小（填“增大”“减小”或“不变”）, 的值不变（填“增大”“减小”或“不变”）。
[解析]
反应Ⅰ速率远大于反应Ⅱ，此点 浓度最大，说明反应Ⅰ此时处于平衡状态，结合碳原子守恒和题中给出的 、 浓度，可知 时刻 的浓度为 ，则反应Ⅰ的平衡常数
由上述分析及近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态，知 时刻之后一氧化碳的浓度始终是甲酸浓度的5倍，反应Ⅱ平衡时 ，则结合碳原子守恒知，平衡体系中 ， ， ，反应Ⅱ的平衡常数 。加入 盐酸后， 作催化剂，反应Ⅰ的反应速率加快，达平衡的时间缩短，催化剂不影响平衡移动，故 的浓度峰值不变，则 新的浓度峰值点可能是 点。由图可知，与不含盐酸相比， 达浓度峰值时， 浓度减小（从 点做竖直垂线，观察 浓度变化）。温度不变，反应Ⅰ的平衡常数值不变，故 的值不变。
2. [2022全国乙卷，15分]油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢，需要回收处理并加以利用。回答下列问题：
（1） 已知下列反应的热化学方程式：
①
②
③
计算 热分解反应 的 （或170） 。
[解析]根据盖斯定律，反应 ，故 。
（2） 较普遍采用的 处理方法是克劳斯工艺，即利用反应①和②生成单质硫。另一种方法是，利用反应④高温热分解 。相比克劳斯工艺，高温热分解方法的优点是得到燃料 、不产生 污染物，缺点是耗能较大。
[解析]相比克劳斯工艺，高温热分解方法的优点是得到燃料 、不产生 污染物；缺点是反应需要高温，耗能较大。
（3） 在 、 反应条件下，将 的混合气进行 热分解反应。平衡时混合气中 与 的分压相等， 平衡转化率为 ,平衡常数 。
[解析]由反应④可知， ，平衡时混合气中 与 的分压相等，则 平衡转化率为 。设起始时 ，列三段式如下：
平衡时 、 、 的物质的量分数分别为 、 、 ，则 。
（4） 在 、 反应条件下，对于 分别为 、 、 、 、 的 混合气，热分解反应过程中 转化率随时间的变化如图所示。
① 越小， 平衡转化率越高，理由是 为气体分子数增大的反应，总压不变， 越小， 越小，越有利于平衡正向移动，故 平衡转化率越高。
[解析] 为气体分子数增大的反应， 越小，总压不变， 越小，越有利于平衡正向移动， 平衡转化率越高。
② 对应图中曲线 ，计算其在 之间， 分压的平均变化率为 。
[解析]结合①中分析， 对应图中曲线 。由图像可知， 内 分解了 ，设起始时 ，列三段式如下：
的起始分压是 ，平衡时 的分压为 ，故 分压的平均变化率为 。
3. [2021湖北，14分]丙烯是一种重要的化工原料，可以在催化剂作用下，由丙烷直接脱氢或氧化脱氢制备。
反应Ⅰ（直接脱氢）
反应Ⅱ（氧化脱氢）
（1） 已知键能： , ，由此计算生成 碳碳 键放出的能量为271 。
[解析]反应Ⅰ中断裂 键、形成 碳碳 键和 键，故 （碳碳 键） ，解得 （碳碳 键） 。
（2） 对于反应Ⅰ，总压恒定为 ，在密闭容器中通入 和 的混合气体（ 不参与反应），从平衡移动的角度判断，达到平衡后“通入 ”的作用是减小气体浓度，使平衡右移，提高 转化率；
在温度为 时， 的平衡转化率与通入气体中 的物质的量分数的关系如图a所示，计算 时反应Ⅰ的平衡常数 16.7 （以分压表示，分压 总压×物质的量分数，保留一位小数）。
图a
[解析]达到平衡后，通入 ，由于总压恒定为 ，则容器体积增大，平衡向气体体积增大的方向移动，即向正反应方向移动， 的转化率增大。根据图a， 的物质的量分数为0.4时，其平衡转化率为 。假设混合气体为 ，则起始时 为 ， 为 ，运用三段式法计算：
由于总压恒定为 ，平衡时 为 ， 为 ， 为 ， 为 ，则 、 、 的分压均为 ，故 时反应Ⅰ的平衡常数 。
（3） 在温度为 时，通入气体分压比为 的混合气体，各组分气体的分压随时间的变化关系如图b所示。 生成 的平均速率为2 ；在反应一段时间后， 和 的消耗速率比小于 的原因为 和 都消耗 。
图b
[解析] 内 的分压由0增大为 ，则生成 的平均速率为 ；若只发生反应Ⅰ、Ⅱ， 的分压应大于 和 的分压，但由图b知，随着反应进行，分压： ，且有 生成， 分压降低，故体系中还发生反应： ， ,消耗 ，因此 和 的消耗速率比小于 。
（4） 恒温刚性密闭容器中通入气体分压比为 的混合气体，已知某反应条件下只发生如下反应（ ， 为速率常数）：
反应Ⅱ：
反应Ⅲ:
实验测得丙烯的净生成速率方程为 ，可推测丙烯的浓度随时间的变化趋势为先增大后减小，其理由是反应开始时，体系中主要发生反应Ⅱ， 逐渐增大，随着反应进行， 减小， 增大， 减小，体系中主要发生反应Ⅲ， 逐渐减小。
[解析]反应开始时，反应Ⅱ向右进行， 逐渐增大，且体系中以反应Ⅱ为主，随着反应进行， 减小， 增大，使得 减小，体系中以反应Ⅲ为主，因此丙烯的浓度随时间的变化趋势为先增大后减小。
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