專題06化學(xué)反應(yīng)速率與平衡1．（2022·河北衡水中學(xué)高三調(diào)研）催化加氫能生成乙烯和，按投料，保持壓強(qiáng)為，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，四種氣體組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨溫度的變化如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A．表示變化的曲線是B．催化加氫合成和反應(yīng)的大于0C．當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，若增大壓強(qiáng)，則變小D．圖中點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)為2．（2022·廣東茂名高三模擬）如圖表示使用不同催化劑(和)時(shí)催化轉(zhuǎn)化為過(guò)程中的能量變化。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()(注：其中吸附在催化劑表面的物種用“·”表示)A．在催化劑催化過(guò)程中，·是最穩(wěn)定的中間產(chǎn)物B．·轉(zhuǎn)化為的過(guò)程吸熱C．吸附在表面的同種中間產(chǎn)物的能量高于吸附在表面的D．其他條件相同時(shí)，分別使用、兩種催化劑，轉(zhuǎn)化為，其轉(zhuǎn)化率相同3．（2022·山東濟(jì)南高三模擬）如圖表示反應(yīng)，在時(shí)間段內(nèi)反應(yīng)速率的變化圖，已知在、、時(shí)改變外界條件，每次外界條件的改變都是單一條件的改變。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．時(shí)改變的條件是壓縮反應(yīng)容器B．時(shí)改變條件后反應(yīng)的正活化能和均下降C．平衡常數(shù)D．氨氣的體積外數(shù)4．（2022·遼寧大連市高三模擬）氮及其化合物的轉(zhuǎn)化過(guò)程如圖所示。下列分析合理的是A．催化劑a降低了N2的鍵能，加快了反應(yīng)速率B．N2與H2反應(yīng)生成NH3的原子利用率為100%C．在催化劑b表面形成氮氧鍵時(shí)，不涉及電子轉(zhuǎn)移D．催化劑a、b能提高反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率5．（2022·福建寧德市高三一模）在金屬Pt、Cu和Ir(銥)的催化作用下，密閉容器中的H2可高效轉(zhuǎn)化酸性溶液中的硝態(tài)氮()以達(dá)到消除污染的目的，其工作原理如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．Ir表面反應(yīng)的反應(yīng)物是H2和N2O氣體B．導(dǎo)電基體中Pt上既發(fā)生氧化反應(yīng)又發(fā)生還原反應(yīng)C．若導(dǎo)電基體上只有Cu，難以消除含氮污染物D．若導(dǎo)電基體上的Cu顆粒增多，能提高硝態(tài)氮()的平衡轉(zhuǎn)化率6．（2022·河北廊坊高三模擬）80℃時(shí)，向1L恒容密閉容器中充入，發(fā)生反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)測(cè)得如下數(shù)據(jù)：時(shí)間0204060801000.000.120.200.260.300.30下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．內(nèi)，B．升高溫度，該反應(yīng)的平衡常數(shù)增大C．其他條件不變，時(shí)再充入，達(dá)新平衡時(shí)的轉(zhuǎn)化率減小D．升高溫度可使正反應(yīng)速率增大，逆反應(yīng)速率減小，故平衡正移1．（2022·湖北高三零模）甲烷和水蒸氣催化制氫主要有如下兩個(gè)反應(yīng)：①ΔH=+206kJ/mol②ΔH=-41kJ/mol恒定壓強(qiáng)為時(shí)，將n(CH4)∶n(H2O)=1∶3的混合氣體投入反應(yīng)器中，平衡時(shí)，各組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如圖所示?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)寫出與生成和的熱化學(xué)方程式：_____________________。(2)關(guān)于甲烷和水蒸氣催化制氫反應(yīng)，下列敘述正確的是_______(填標(biāo)號(hào))。A．恒溫、恒容條件下，加入惰性氣體，壓強(qiáng)增大，反應(yīng)速率加快B．恒溫、恒容條件下，加入水蒸氣，活化分子百分?jǐn)?shù)增大，反應(yīng)速率加快C．升高溫度，活化分子百分?jǐn)?shù)增大，有效碰撞頻率增大，反應(yīng)速率加快D．加入合適的催化劑，降低反應(yīng)溫度也能實(shí)現(xiàn)單位時(shí)間轉(zhuǎn)化率不變(3)系統(tǒng)中的含量，在700℃左右出現(xiàn)峰值，試從化學(xué)平衡的角度解釋出現(xiàn)峰值的原因：①低于700℃，______________；②高于700℃，______________。(4)已知投料比為n(CH4)∶n(H2O)=1∶3的混合氣體，。600℃時(shí)，的平衡轉(zhuǎn)化率為_______，反應(yīng)①的平衡常數(shù)的計(jì)算式為_______(是以分壓表示的平衡常數(shù)，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。2.（2022·廣東高三零模）溫室氣體的利用是當(dāng)前環(huán)境和能源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。I.CH4與CO2重整可以同時(shí)利用兩種溫室氣體，其工藝過(guò)程中涉及如下反應(yīng)：反應(yīng)①CH4(g)+CO2(g)?2CO(g)+2H2(g)ΔH1反應(yīng)②CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.2kJ·mol-1反應(yīng)③CH4(g)+O2(g)?CO(g)+2H2(g)ΔH3=-35.6kJ·mol-1(1)已知：O2(g)+H2(g)=H2O(g)ΔH=-241.8kJ·mol-1，則ΔH1=______kJ·mol-1。(2)一定條件下，向體積為VL的密閉容器中通入CH4、CO2各1.0mol及少量O2，測(cè)得不同溫度下反應(yīng)平衡時(shí)各產(chǎn)物產(chǎn)量如圖所示。①圖中a和b分別代表產(chǎn)物______和______，當(dāng)溫度高于900K，H2O的含量隨溫度升高而下降的主要原因是______。②1100K時(shí)，CH4與CO2的轉(zhuǎn)化率分別為95%和90%，反應(yīng)①的平衡常數(shù)K=______(寫出計(jì)算式)。II．Ni-CeO2催化CO2加H2形成CH4的反應(yīng)歷程如圖1所示(吸附在催化劑表面的物種用*標(biāo)注)，含碳產(chǎn)物中CH4的物質(zhì)的量百分?jǐn)?shù)(Y)及CO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如圖2所示。(3)下列對(duì)CO2甲烷化反應(yīng)體系的說(shuō)法合理的有______。A．含碳副產(chǎn)物的產(chǎn)率均低于CH4B．存在反應(yīng)CO2+4H2?CH4+2H2OC．存在副反應(yīng)CO2+H2?CO+H2OD．CO2轉(zhuǎn)化為CH4的過(guò)程中發(fā)生了能量轉(zhuǎn)化E.溫度高于260℃后，升高溫度，甲烷產(chǎn)率幾乎不變(4)CO2甲烷化的過(guò)程中，保持CO2與H2的體積比為1：4，反應(yīng)氣的總流量控制在40mL·min-1，320℃時(shí)測(cè)得CO2轉(zhuǎn)化率為80%，則CO2反應(yīng)速率為______mL·min-1?！敬鸢浮?1)+247.4kJ·mol-1(2)H2CO反應(yīng)O2(g)+H2(g)=H2O(g)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆行移動(dòng)，H2O的含量減小(3)ABCDE(4)6.4【解析】I.(1)記反應(yīng)O2(g)+H2(g)=H2O(g)為反應(yīng)④，由蓋斯定律反應(yīng)①=②+③-④，故ΔH1=ΔH2+ΔH3-ΔH=41.2-35.6+241.8=+247.4kJ·mol-1(2)①由反應(yīng)①②③可知，反應(yīng)產(chǎn)物有CO、H2和H2O，生成的H2會(huì)在反應(yīng)②中與CO2反應(yīng)生成CO，CO的產(chǎn)量高于H2，故a曲線表示產(chǎn)物H2，b曲線表示CO；反應(yīng)②是吸熱反應(yīng)，升高溫度，有利于反應(yīng)的正向進(jìn)行，H2O的含量增大，但反應(yīng)O2(g)+H2(g)=H2O(g)為放熱反應(yīng)，升高溫度，不利于反應(yīng)的正向進(jìn)行，H2O的含量減??；②1100K時(shí)，CH4與CO2的轉(zhuǎn)化率分別為95%、90%，則計(jì)算得平衡時(shí)c(CH4)==mol/L，c(CO2)==mol/L，由圖可知，c(H2)=mol/L，c(CO)=mol/L，則反應(yīng)①的平衡常數(shù)K===；II．(3)由圖可知，含碳產(chǎn)物中CH4的物質(zhì)的量百分?jǐn)?shù)Y70%，則含碳副產(chǎn)物的產(chǎn)率30%，故含碳副產(chǎn)物的產(chǎn)率均低于CH4，A正確；由題意及圖Ni-CeO2催化CO2加H2形成CH4，故存在反應(yīng)CO2+4H2?CH4+2H2O，B正確；由圖可知，存在CO2和H2反應(yīng)生成CO+和H2O，C正確；化學(xué)反應(yīng)伴隨著物質(zhì)變化和能量變化，D正確；由圖2可知，當(dāng)溫度高于260℃時(shí)，CO2的轉(zhuǎn)化率還在增大，但CH4的百分含量幾乎不在變化，則繼續(xù)升高溫度甲烷產(chǎn)率幾乎不變，E正確，故答案為ABCDE；(4)CO2甲烷化的過(guò)程中，CO2與H2的體積比為1：4，反應(yīng)氣的總流量為40mL·min-1，則1min內(nèi)初始時(shí)CO2的體積為40×mL=8mL，320℃時(shí)CO2轉(zhuǎn)化率為80%，則CO2反應(yīng)速率為v=mL·min-1=6.4mL·min-1。3.(2022·上海市控江中學(xué)高三月考)對(duì)燃煤煙氣和汽車尾氣進(jìn)行脫硝、脫碳和脫硫等處理，可實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保、節(jié)能減排等目的。汽車尾氣脫硝脫碳的主要原理為：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)+Q(Q＞0)。一定條件下，在一密閉容器中，用傳感器測(cè)得該反應(yīng)在不同時(shí)間的NO和CO濃度如下表：時(shí)間/s012345c(NO)/mol·L-11.00×10-34.50×10-42.50×10-41.50×10-41.00×10-41.00×10-4c(CO)/mol·L-13.60×10-33.05×10-32.85×10-32.75×10-32.70×10-32.70×10-3(1)根據(jù)表格中數(shù)據(jù)計(jì)算該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=___________。(2)前2s內(nèi)的平均反應(yīng)速率(N2)=___________；達(dá)到平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率為___________。(3)采用低溫臭氧氧化脫硫脫硝技術(shù)，同時(shí)吸收SO2和NOx，獲得(NH4)2SO4的稀溶液。①檢驗(yàn)溶液中陽(yáng)離子的方法是___________。②往(NH4)2SO4溶液中再加入少量(NH4)2SO4固體，的值將___________(填“變大”、“不變”或“變小”)用NaOH溶液吸收SO2，并用CaO使NaOH再生：NaOH溶液Na2SO3溶液(4)寫出過(guò)程①的離子方程式：___________。(5)CaO在水中存在如下轉(zhuǎn)化：CaO(s)+H2O(1)→Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq)從平衡移動(dòng)的角度，簡(jiǎn)述過(guò)程②)NaOH再生的原理___________。(6)如圖是Na2SO3溶液中各離子濃度的相對(duì)大小關(guān)系示意圖，其中，③是___________(填微粒符號(hào))?！敬鸢浮?1)5000(2)1.88×10-425%(3)取少量溶液于一小試管，滴加氫氧化鈉溶液，微熱，用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙放在試管口，如果變藍(lán)，則證明濾液中含有銨根離子變大(4)2OH-+SO2=SO32-+H2O(5)SO32-與Ca2+生成CaSO3沉淀，平衡向正向移動(dòng)，有NaOH生成(6)OH-【解析】(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，三段式分析為：故平衡常數(shù)為：K===5000；(2)前2s內(nèi)的平均反應(yīng)速率(N2)=(CO)=×=1.88×10-4mol/(L?s)，CO的平衡轉(zhuǎn)化率=×100%=25%；(3)①檢驗(yàn)溶液中陽(yáng)離子即H4+的方法是取少量溶液于一小試管，滴加氫氧化鈉溶液，微熱，用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙放在試管口，如果變藍(lán)，則證明濾液中含有銨根離子；②在(NH4)2SO4溶液中存在水解反應(yīng)，2NH4++H2O?NH3?H2O+H+，往(NH4)2SO4溶液中再加入少量

(NH4)2SO4固體，水解平衡向正方向進(jìn)行，但銨根的水解率減小，所以

的值將變大；(4)用NaOH溶液吸收SO2，并用CaO使NaOH再生：NaOH溶液Na2SO3溶液，故過(guò)程①即NaOH吸收SO2生成Na2SO3和H2O，該反應(yīng)的離子方程式為：2OH-+SO2=SO32-+H2O；(5)過(guò)程②加入CaO，存在CaO(s)+H2O(l)═Ca(OH)2(s)?Ca2+(aq)+2OH-(aq)，因SO32-與Ca2+生成CaSO3沉淀，平衡向正向移動(dòng)，有NaOH生成；(6)Na2SO3溶液中由于SO32-+H2OHSO3-+OH-，HSO3-+H2OH2SO3+OH-，溶液顯堿性，故Na2SO3溶液中各離子濃度的相對(duì)大小關(guān)系為：c(Na+)＞c(SO32-)＞c(OH-)＞c(HSO3-)＞c(H+)，故圖中③是OH--。4.(2022·重慶市高三第四次質(zhì)量檢測(cè)考試)國(guó)家主席習(xí)近平指出，為推動(dòng)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)，我國(guó)將陸續(xù)發(fā)布重點(diǎn)領(lǐng)域和行業(yè)碳達(dá)峰實(shí)施方案和一系列支撐保障措施，構(gòu)建起碳達(dá)峰、碳中和“”政策體系。二氧化碳加氫可轉(zhuǎn)化為二甲醚，既可以降低二氧化碳排放量，也可以得到性能優(yōu)良的汽車燃料?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)制取二甲醚的熱化學(xué)方程式為：2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)?H，則?H=___________。已知：①CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)?H1=-49.0kJ?mol-1②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)?H2=-23.5kJ?mol-1(2)往一容積為的恒容密閉容器中通入2molCO和6molH2，一定溫度下發(fā)生反應(yīng)：：2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)，起始總壓為p0，20min時(shí)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，測(cè)得CH3OCH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為12.5%。①達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，下列有關(guān)敘述正確的是___________(填字母序號(hào))。a．容器內(nèi)氣體壓強(qiáng)不再發(fā)生改變b．正、逆反應(yīng)速率相等且均為零c．向容器內(nèi)再通入1molCO和3molH2，重新達(dá)平衡后CH3OCH3體積分?jǐn)?shù)增大d．向容器內(nèi)通入少量氦氣，則平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)②0-20min內(nèi)，用H2表示的平均反應(yīng)速率v(H2)=___________，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率α(CO2)=___________；該溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)KP=___________(用含p0的式子表達(dá)，用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。③升高溫度，二甲醚的平衡產(chǎn)率___________(填“增大”、“減小”或“不變”)，簡(jiǎn)述理由：___________。④工業(yè)上，CO2與H2混合氣體以一定的比例和一定流速分別通過(guò)填充有催化劑I、II的反應(yīng)器，CO2轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如下圖。在催化劑II作用下，溫度高于T1時(shí)，CO2轉(zhuǎn)化率下降的原因可能是_______。【答案】(1)-121.5kJ?mol-1(2)ac0.1mol·L－1·min－166.7%減小二甲醚的合成反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，二甲醚產(chǎn)率降低催化劑的活性降低【解析】(1)①CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)?H1=-49.0kJ?mol-1②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)?H2=-23.5kJ?mol-1利用蓋斯定律，將反應(yīng)①+反應(yīng)②，即得2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)?H=2×?H1+?H2=2×(-49.0kJ?mol-1)+(-23.5kJ?mol-1)=-121.5kJ?mol-1；(2)①對(duì)于反應(yīng)2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)，達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)：a項(xiàng)，容器內(nèi)各氣體的物質(zhì)的量不變，容器的體積不變，壓強(qiáng)不變，a正確；b項(xiàng)，達(dá)平衡時(shí)，各物質(zhì)的量不變，正、逆反應(yīng)速率相等但都大于零，b不正確；c項(xiàng)，向容器內(nèi)再通入1molCO和3molH2，相當(dāng)于加壓，平衡正向移動(dòng)，重新達(dá)平衡后CH3OCH3體積分?jǐn)?shù)增大，c正確；d項(xiàng)，向容器內(nèi)通入少量氦氣，反應(yīng)混合氣體的濃度不變，平衡不發(fā)生移動(dòng)，d不正確；故選ac；②往一容積為2L的恒容密閉容器中通入2molCO和6molH2，一定溫度下發(fā)生反應(yīng)：2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)，起始總壓為p0，20min時(shí)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，測(cè)得CH3OCH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為12.5%。設(shè)參加反應(yīng)的CO2的物質(zhì)的量為x，則可建立如下三段式：則，x=mol。0-20min內(nèi)，用H2表示的平均反應(yīng)速率v(H2)==，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率≈66.7%；達(dá)平衡時(shí)，總壓強(qiáng)為=，該溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)KP==。③依據(jù)平衡移動(dòng)原理，對(duì)于放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，二甲醚的平衡產(chǎn)率減小，理由：二甲醚的合成反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，二甲醚產(chǎn)率降低。④從圖中可以看出，在催化劑II作用下，溫度高于T1時(shí)，CO2轉(zhuǎn)化率下降，可能是催化劑對(duì)此反應(yīng)的催化效率降低，或有其它副反應(yīng)發(fā)生，即原因可能是催化劑的活性降低。5．(2022·山東省青島第五十八中學(xué)高三期中)我國(guó)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)以燃煤為主，將煤氣化可減少環(huán)境污染。(1)將煤與水蒸氣在恒容密閉容器中反應(yīng)，可制合成氣。制備過(guò)程中的主要反應(yīng)(I)、(II)的KP(KP為以分壓表示的平衡常數(shù))與溫度T的關(guān)系如下圖所示。在容積為1L的密閉容器中充入1molCO、1molH2O只發(fā)生反應(yīng)(Ⅱ)，反應(yīng)5分鐘到達(dá)圖中a點(diǎn)，請(qǐng)計(jì)算0~5min時(shí)間內(nèi)，v(H2)___________；已知反應(yīng)速率分別為正、逆反應(yīng)速率常數(shù)，為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，___________。(2)煤氣化過(guò)程中產(chǎn)生的有害氣體H2S可用足量的Na2CO3溶液吸收，該反應(yīng)的離子方程式為___________(已知：Ka1(H2S)=9.1×10-8，Ka2(H2S)=11×10-12；Ka1(H2CO3)=4.30×10-7，Ka2(H2CO3)=5.61×10-11)(3)已知：CO(g)＋3H2O(g)CO2(g)＋H2(g)△H1=+akJ·mol-12CO(g)＋O2(g)2CO2(g)△H2=-bkJ·mol-1CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)△H3=+ckJ·mol-1(a、b、c均為正值)則CO2(g)＋2H2O(g)CH4(g)＋2O2(g)的△H4=___________kJ·mol－1 (用a、b、c表示)。(4)CO2還可制取CH3OH(g)和水蒸氣。將1molCO2和3molH2充入0.5L恒容密閉容器中，在兩種不同催化劑下發(fā)生反應(yīng)，相同時(shí)間內(nèi)CO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化曲線如圖3所示：①隨溫度的升高，CO2的轉(zhuǎn)化率先增大后減小，理由是___________。②已知c點(diǎn)容器內(nèi)壓強(qiáng)為P，在T5溫度反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp為___________(用含P的關(guān)系式表示)【答案】(1)0.1mol·L-1·min-1100(2)CO32-+H2S=HCO3-+HS-(3)(2a+2b-c)kJ?mol-1(4)b點(diǎn)前，反應(yīng)未達(dá)平衡，隨溫度升高，反應(yīng)速率加快，CO2轉(zhuǎn)化率增大；b點(diǎn)后，反應(yīng)已達(dá)平衡，隨溫度升高，平衡左移，CO2轉(zhuǎn)化率降低【解析】(1)在容積為1L的密閉容器中充入1molCO、1molH2O只發(fā)生反應(yīng)(II)，反應(yīng)5分鐘到達(dá)圖中a點(diǎn)此時(shí)lgKp=0，Kp=1。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率與物質(zhì)反應(yīng)關(guān)系，由于加入1molCO、1molH2O,反應(yīng)是按1:1物質(zhì)的量關(guān)系進(jìn)行，剩余的CO、H2O也是1:1物質(zhì)的量的關(guān)系，則反應(yīng)產(chǎn)生的CO2、H2物質(zhì)的量