2024屆高考化學增分小專題：《速率方程及其應用》(解析版)

增分小專題：速率方程及其應用例題精講●成竹在胸例1.(2023年河北卷)在恒溫恒容密閉容器中充入一定量W(g)，發(fā)生如下反應：反應②和③的速率方程分別為v2＝k2?c2(X)和v3＝k3?c(Z)，其中k2、k3分別為反應②和③的速率常數，反應③的活化能大于反應②。測得W(g)的濃度隨時間的變化如下表。t/min012345c(W)/(mol·L－1)0.1600.1130.0800.0560.0400.028下列說法正確的是A．0～2min內，X的平均反應速率為0.08mol·L-1·min-1B.若k2＝k3，平衡時c(Z)＝c(X)C.若增大容器容積，平衡時Y的產率增大D.若升高溫度，平衡時c(Z)減小答案：D解析：A．由表知0～2min內?c(W)＝0.16－0.08=0.08mol/L，生成?c(X)=2?c(W)=0.16mol/L，但一部分X轉化為Z，造成?c(X)<0.16mol/L，則v(X)＜eq\f(0.160mol/L,2min)＝0.080mol·L-1·min-1，故A錯誤；B．由速率之比等于系數比，平衡時v逆(X)=2v正(Z)，即v3＝2v2，k3c(Z)＝2k2c2(X)，若k2＝k3，平衡時c(Z)＝2c2(X)，故B錯誤；C．過程①是完全反應，過程②是可逆反應，若增大容器容積相當于減小壓強，對反應4X(g)2Z(g)平衡向氣體體積增大的方向移動，即逆向移動，X的濃度增大，平衡時Y的產率減小，故C錯誤；D．反應③的活化能大于反應②，△H＝正反應活化能－逆反應活化能＜0，則4X(g)2Z(g)△H＜0，該反應是放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，則平衡時c(Z)減小，故D正確；例2.(2024屆黑龍江大慶實驗中學)工業(yè)上利用CO2和H2制備HCOOH，相關化學鍵的鍵能如下表所示：鍵C＝OH－HO－HC－HC－O鍵能/kJ?mol－1745436462.8413.4351已知：①溫度為T1℃時，CO2(g)＋H2(g)HCOOH(g)K＝2②實驗測得：正＝k正c(CO2)c(H2)，v逆＝k逆c(HCOOH)，k正、k逆為速率常數下列說法錯誤的是A.T1℃時，密閉容器充入濃度均為1mol·L－1的CO2(g)、H2(g)，反應至平衡，則HCOOH(g)體積分數為1/3B.反應CO2(g)＋H2(g)HCOOH(g)△H＜0C.若溫度為T2℃時，k正＝1.9k逆，則T2℃＜T1℃D.T1℃時，若向平衡后的體系中再充入CO2(g)、H2(g)、HCOOH(g)各1mol，此時正＞v逆答案：C解析：A．設平衡時生成甲酸的濃度為amol/L，根據三段式列式：CO2(g)＋H2(g)HCOOH(g)起始(mol/L)110轉化(mol/L)aaa平衡(mol/L)1－a1－aa則eq\f(a,(1－a)?(1－a))＝2，解得a=0.5，則HCOOH(g)體積分數為eq\f(a,(1－a)＋(1－a)＋a)＝eq\f(1,3)，A正確；B．反應熱=反應物的鍵能之和-生成物的鍵能之和的差值，反應△H＝(745kJ/mol×2＋436kJ/mol)－(745kJ/mol＋426kJ/mol＋413.4kJ/mol＋351kJ/mol)＜0，故B正確；C．該反應為放熱反應，溫度越高，化學平衡常數越小，由溫度為T2℃時，k正＝1.9k逆，可知，溫度為T2℃時K＝eq\f(k正,k逆)＝1.9，又知溫度為T1℃時，K＝2，則反應溫度T2℃>T1℃，則C錯誤；D．T1℃時，達平衡，K＝eq\f(c(HCOOH),c(CO2)c(H2))＝eq\f(0.5,0.5×0.5)＝2，若向平衡后的體系中再充入T1℃各1mol，Qc＝eq\f(c(HCOOH),c(CO2)c(H2))＜2，平衡正向移動，此時正＞v逆，D正確；例3．(2024屆江蘇南京零模)催化制氫是目前大規(guī)模制取氫氣的方法之一：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)△H＝－41.2kJ?mol－1。研究表明，此反應的速率方程為：＝k[x(CO)?x(H2O)－eq\f(x(CO2)?x(H2),Kp)]式中，x(CO)、x(H2O)、x(CO2)、x(H2)分別表示相應的物質的量分數，Kp為平衡常數，k為反應的速率常數，溫度升高時k值增大。在氣體組成和催化劑一定的情況下，反應速率隨溫度變化的曲線如圖所示。下列有關說法正確的是A.溫度越低，Kp越小B.溫度升高，反應速率增大C.此反應速率只受溫度因素影響D．T＞Tm時，Kp減小對反應速率的影響大于k增大的影響答案：D解析：A．該反應的正反應是放熱反應，溫度降低，平衡向放熱方向移動，故化學平衡正向移動，導致化學平衡常數Kp增大，故A錯誤；B．根據圖像可知：當溫度T＞Tm時，溫度升高，化學反應速率反而減小，故B錯誤；C．濃度、壓強、催化劑對反應速率都有影響，故C錯誤；D．根據速率方程分析，當溫度：T＞Tm時，＝k[x(CO)?x(H2O)－eq\f(x(CO2)?x(H2),Kp)]逐漸減小的原因是Kp減小對速率的降低大于k\增大對速率的提高，故D正確；例4．(2024屆山東部分學校聯(lián)考)室溫下，某溶液初始時僅溶有M和N且濃度相等，同時發(fā)生以下兩個反應：①M＋N＝X＋Y；②M＋N＝X＋Z，反應①的速率可表示為v1＝k1c2(M)，反應②的速率可表示為v2＝k2c2(M)(k1、k2為速率常數)。反應體系中組分M、Z的濃度隨時間變化情況如圖，下列說法錯誤的是A．0～30min時間段內，Y的平均反應速率為6.67×10-8mol?L-1?min-1B．反應開始后，體系中Y和Z的濃度之比保持不變C．如果反應能進行到底，反應結束時62.5%的M轉化為ZD．反應①的活化能比反應②的活化能大答案：A解析：A．由圖中數據可知，30min時，M、Z的濃度分別為0.300mol·L－1和0.125mol·L－1，則M的變化量為0.5mol·L－1－0.300mol·L－1＝0.200mol·L－1，其中轉化為Y的變化量為0.200mol·L－1－0.125mol·L－1＝0.075mol·L－1。因此，0～30min時間段內，Y的平均反應速率為eq\f(0.075mol·L－1,30min)＝0.0025mol·L-1·min-1，A說法不正確；B．由題中信息可知，反應①和反應②的速率之比為eq\f(k1,k2)，Y和Z分別為反應①和反應②的產物，且兩者與M的化學計量數相同(化學計量數均為1)，因此反應開始后，體系中Y和Z的濃度之比等于eq\f(k1,k2)，由于k1、k2為速率常數，故該比值保持不變，B說法正確；C．結合A、B的分析可知因此反應開始后，在相同的時間內體系中Y和Z的濃度之比等于eq\f(k1,k2)＝eq\f(0.075mol·L－1,0.125mol·L－1)＝eq\f(3,5)，因此，如果反應能進行到底，反應結束時有eq\f(5,8)的M轉化為Z，即62.5%的M轉化為Z，C說法正確；D．由以上分析可知，在相同的時間內生成Z較多、生成Y較少，因此，反應①的化學反應速率較小，在同一體系中，活化能較小的化學反應速率較快，故反應①的活化能比反應②的活化能大，D說法正確。例5．(2024屆浙江模擬)某溫度下，向恒容密閉容器中充入等物質的量濃度的X(g)和Y(g)，同時發(fā)生以下兩個反應：①X(g)＋Y(g)Z(g)＋W(g)，②X(g)＋Y(g)Z(g)＋M(g)。反應①的速率可表示為v1＝k1c2(X)，反應②的速率可表示為v2＝k2c2(X)(k1、k2為速率常數)。反應體系中組分X(g)、W(g)的物質的量濃度c隨時間的變化情況如圖所示。下列說法錯誤的是A．0~10min，Y(g)的平均反應速率為0.025mol?L-1?min-1B．體系中W和M的濃度之比保持不變，說明反應已平衡C．平衡時，反應②的平衡常數K＝eq\f(34,49)D．反應①的活化能比反應②的活化能更大答案：B解析：A．0~10min內，△c(Y)＝△c(X)＝(0.6－0.35)＝0.25mol/L，因此Y(g)的平均反應速率為v(Y)＝eq\f(△c,△t)＝eq\f(0.25mol/L,10min)＝0.025mol?L-1?min-1，故A正確；D．相同時間內，W和M的濃度之比等于兩者的平均反應速率之比，因W和M分別是反應①和反應②的產物，故兩者的濃度之比eq\f(c(W),c(M))＝eq\f(v1,v2)＝eq\f(k1,k2)為定值，則其濃度為定值時保持不變，不能作為平衡的依據，故B錯誤；C．平衡時，c(Y)＝c(X)＝0.28mol/L，c(Z)=0.32mol/L，c(W)=0.15mol/L，△c(X)＝0.6－0.28＝0.32mol/L，則c(M)＝0.32－0.15＝0.17mol/L，反應②的平衡常數K＝eq\f(c(Z)?c(M),c(Y)?c(X))＝eq\f(0.32×0.17,0.28×0.28)＝eq\f(34,49)，故C正確；D．在相同的時間內生成Z較多、生成Y較少，因此，反應①的化學反應速率較小，在同一體系中，活化能較小的化學反應速率較快，故反應①的活化能比反應②的活化能大，故D正確；例6．(2021年八省聯(lián)考河北)一定條件下，反應H2(g)＋Br2(g)＝2HBr(g)的速率方程為v＝k·cα(H2)?cβ(Br2)?cγ(HBr)，某溫度下，該反應在不同濃度下的反應速率如下：反應速率0.10.12v0.10.428v0.20.4216v0.40.142v0.20.1c4v根據表中的測定結果，下列結論錯誤的是A.表中c的值為4B.α、β、γ的值分別為1、2、－1C.反應體系的三種物質中，Br2(g)的濃度對反應速率影響最大D.在反應體系中保持其他物質濃度不變，增大HBr(g)濃度，會使反應速率降低答案：AB解析：速率方程為v＝k·cα(H2)?cβ(Br2)?cγ(HBr)，將H2、Br2、HBr和速率都帶入到速率方程可以得到，①v＝k×0.1α×0.1β×2γ、②8v＝k×0.1α×0.4β×2γ、③16v＝k×0.2α×0.4β×2γ、④2v＝k×0.4α×0.1β×4γ、由①②得到β＝eq\f(3,2)，②③得到α=1，①④得到γ＝－1，對于4v＝k(0.2)α(0.1)βcγ(HBr)與①，將α＝1，β＝eq\f(3,2)，γ＝－1代入，解得c=1，由此分析。A．根據分析，表中c的值為1，故A符合題意；B．根據分析，α、β、γ的值分別為1、eq\f(3,2)、－1，故B符合題意；C．由于v＝k·cα(H2)?cβ(Br2)?cγ(HBr)，α、β、γ的值分別為1、eq\f(3,2)、－1，由于速率與Br2(g)和H2(g)的濃度成正比，與HBr(g)的濃度成反比，反應體系的三種物質中，Br2(g)的濃度對反應速率影響最大，故C不符合題意；D．由于γ＝－1，增大HBr(g)濃度，cγ(HBr)減小，在反應體系中保持其他物質濃度不變，會使反應速率降低，故D不符合題意；例7.(2023年河北卷節(jié)選)氮是自然界重要元素之一，研究氮及其化合物的性質以及氮的循環(huán)利用對解決環(huán)境和能源問題都具有重要意義。已知：1mol物質中的化學鍵斷裂時所需能量如下表。物質N2(g)O2(g)NO(g)能量/kJ945498631回答下列問題：(2)氫氣催化還原NOx作為一種高效環(huán)保的脫硝技術備受關注。高溫下氫氣還原NO反應的速率方程為v＝k?cx(NO)?cy(H2)，k為速率常數。在一定溫度下改變體系中各物質濃度，測定結果如下表。組號c(NO)/(mol·L－1)c(H2)/(mol·L－1)v/(mol·L-1·s-1)10.100.10r20.100.202r30.200.104r40.050.30？表中第4組的反應速率為_______mol·L-1·s-1。(寫出含r的表達式)答案：(2)0.75r解析：(2)實驗1與實驗2相比，eq\f(r,2r)＝eq\f(k?(0.1)x?(0.1)y,k?(0.1)x?(0.2)y)，y＝1，實驗1與實驗3相比，eq\f(r,4r)＝eq\f(k?(0.1)x?(0.1)y,k?(0.2)x?(0.1)y)，x＝2，代入實驗3，k＝eq\f(r,10-3)＝103r，根據實驗4計算，v＝103r(0.05)2×(0.3)＝0.75r；故答案為：0.75r；例8．(2020年全國Ⅰ卷28節(jié)選)硫酸是一種重要的基本化工產品，接觸法制硫酸生產中的關鍵工序是SO2的催化氧化：SO2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)QUOTEeq\o(,\s\up7(釩催化劑),\s\do5())SO3(g)ΔH＝－98kJ·mol－1?；卮鹣铝袉栴}：(4)研究表明，SO2催化氧化的反應速率方程為：v＝k(QUOTEeq\f(α,α′)－1)0.8(1－nα′)。式中：k為反應速率常數，隨溫度t升高而增大；α為SO2平衡轉化率，α′為某時刻SO2轉化率，n為常數。曲線上v最大值所對應溫度稱為該α′下反應的最適宜溫度tm。t<tm時，v逐漸提高；t>tm后，v逐漸下降。原因是__________________________________________________________。答案：(4)升高溫度，k增大使v逐漸提高，但α降低使v逐漸下降。當t＜tm，k增大對v的提高大于α引起的降低；當t＞tm，k增大對v的提高小于α引起的降低(4)在α′＝0.90時，SO2催化氧化的反應速率為v＝k(QUOTEeq\f(α,0.90)－1)0.8·(1－0.90n)。升高溫度，k增大使v逐漸提高，但α降低使v逐漸下降。t＜tm時，k增大對v的提高大于α引起的降低；t＞tm后，k增大對v的提高小于α引起的降低。例9．(2020年全國Ⅱ卷28節(jié)選)天然氣的主要成分為CH4，一般還含有C2H6等烴類，是重要的燃料和化工原料。(2)高溫下，甲烷生成乙烷的反應如下：2CH4eq\o(,\s\up7(高溫),\s\do5())QUOTEC2H6＋H2。反應在初期階段的速率方程為：r＝k×QUOTEcCH4，其中k為反應速率常數。①設反應開始時的反應速率為r1，甲烷的轉化率為α時的反應速率為r2，則r2＝________r1。②對于處于初期階段的該反應，下列說法正確的是________。A．增加甲烷濃度，r增大B．增加H2濃度，r增大C．乙烷的生成速率逐漸增大D．降低反應溫度，k減小答案：(2)①1－α②AD(2)①甲烷的轉化率為α時，QUOTE＝(1－α)c(CH4)1QUOTE，則eq\f(r1,r2)＝eq\f(Kc(CH4)2,Kc(CH4)1)QUOTE＝1－α，即r2＝(1－α)r1。②A對，由速率方程知，甲烷的濃度越大，反應越快；B錯，H2的濃度大小不影響反應速率；C錯，反應過程中QUOTE逐漸減小，故C2H6的生成速率逐漸減??；D對，降低反應溫度，反應速率減小，故k減小。例10[2019年天津，7(5)]在1L真空密閉容器中加入amolPH4I固體，t℃時發(fā)生如下反應：①PH4I(s)PH3(g)＋HI(g)②4PH3(g)P4(g)＋6H2(g)③2HI(g)H2(g)＋I2(g)達平衡時，體系中n(HI)＝bmol，n(I2)＝cmol，n(H2)＝dmol，則t℃時反應①的平衡常數K值為________(用字母表示)。答案：(b＋eq\f(8c－2d,3))b解析：反應①生成的n(HI)＝體系中n(HI)＋2×體系中n(I2)＝(b＋2c)mol，反應②中生成的n(H2)＝體系中n(H2)－反應③中生成的n(H2)＝(d－c)mol，體系中n(PH3)＝反應①生成的n(PH3)－反應②中轉化的n(PH3)＝[b＋2c－eq\f(2,3)(d－c)]mol＝(b＋eq\f(8c－2d,3))mol，反應①的平衡常數K＝c(PH3)·c(HI)＝(b＋eq\f(8c－2d,3))b。

知識梳理●智能提升1．速率常數含義反應速率方程式中的比例常數k叫做化學反應速率常數。速率常數(k)是指在給定溫度下，反應物濃度皆為1mol·L－1時的反應速率。在相同的濃度條件下，可用速率常數大小來比較化學反應的反應速率?；瘜W反應速率與反應物濃度(或濃度的次方)成正比，而速率常數是其比例常數，在恒溫條件下，速率常數不隨反應物濃度的變化而改變。但受溫度、催化劑、固體表面性質等因素的影響，通常反應速率常數越大，反應進行得越快。不同反應有不同的速率常數。因此，可以應用速率方程求出該溫度下任意濃度時的反應速率。2．速率方程一定溫度下，化學反應速率與反應物濃度以其計量數為指數的冪的乘積成正比。對于反應：aA(g)＋bB(g)gG(g)＋hH(g)則v正＝k正ca(A)·cb(B)(其中k正為正反應的速率常數)，v逆＝k逆·cg(G)·ch(H)(其中k逆為逆反應的速率常數)。如反應2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)，v正＝k正·c2(NO2)，v逆＝k逆·c2(NO)·c(O2)。3．速率常數與化學平衡常數之間的關系一定溫度下，可逆反應：aA(g)＋bB(g)gG(g)＋hH(g)，達到平衡狀態(tài)時，v正＝k正·ca(A)·cb(B)，v逆＝k逆·cg(G)·ch(H)，因平衡時v正＝v逆，則k正·ca(A)·cb(B)＝k逆·cg(G)·ch(H)，eq\f(k正,k逆)＝eq\f(cg(G)·ch(H),ca(A)·cb(B))＝K4．速率常數的影響因素溫度對化學反應速率的影響是顯著的，速率常數是溫度的函數，同一反應，溫度不同，速率常數將有不同的值，但濃度不影響速率常數。

拓展訓練●鞏固考點1.(2024屆遼寧重點中學協(xié)作體聯(lián)考)在同溫同容且恒溫恒容的兩個密閉容器Ⅰ，Ⅱ中分別發(fā)生：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)△H＞0，此反應的(正)＝v(NO2)消耗＝k正c2(NO2)，(逆)＝v(NO)消耗＝2v(O2)消耗＝k逆c2(NO2)c(O2)，k正、k逆為速率常數，測得數據如下表，下列說法正確的是容器起始濃度/mol/L平衡濃度/mol/Lc(NO2)c(NO)c(O2)c(O2)Ⅰ0.6000.2Ⅱ0.30.50.2A.若容器Ⅰ兩分鐘達到平衡，則0～2分鐘反應平均速率v(NO)＝0.1mol·L-1·min-1B.向平衡后的容器中再加入NO2，重新達平衡后，NO2的體積分數減小C.容器Ⅱ中起始時速率(正)＜(逆)D.該反應k正、k逆隨催化劑和溫度的改變而改變，但不隨濃度和壓強的改變而改變答案：D解析：A．由表格數據可知，平衡時氧氣的濃度為0.2mol/L，則由方程式可知，0~2分鐘內一氧化氮的平均速率為eq\f(0.2mol/L×2,2min)＝0.2mol/(L·min)，故A錯誤；B．向平衡后的容器中再加入二氧化氮相當于增大壓強，該反應是氣體體積增大的反應，增大壓強，平衡向逆反應方向移動，二氧化氮的體積分數增大，故B錯誤；C．由表格數據可知，平衡時氧氣的濃度為0.2mol/L，則由方程式可知，平衡時二氧化氮、一氧化氮的濃度分別為0.6mol/L－0.2mol/L×2＝0.2mol/L、0.2mol/L×2=0.4mol/L，反應的平衡常數K＝eq\f(0.2×0.42,0.22)＝0.8，溫度不變，平衡常數不變，則容器Ⅱ中起始濃度熵Qc＝eq\f(0.2×0.52,0.32)＜0.8，說明平衡向正反應方向進行，正反應速率大于逆反應速率，故C錯誤；D．使用催化劑時，反應物和生成物的濃度不變，正逆反應速率均增大說明正逆反應的速率常數均增大，速率常數是溫度函數，溫度不變，速率常數不變，則該反應k正、k逆隨催化劑和溫度的改變而改變，但不隨濃度和壓強的改變而改變，故D正確；2.(2024屆浙江溫州二模)工業(yè)上利用CO2和H2制備HCOOH，相關化學鍵的鍵能如下表所示：鍵C＝OH－HO－HC－HC－O鍵能/kJ?mol－1745436462.8413.4351已知：①溫度為T1℃時，CO2(g)＋H2(g)HCOOH(g)K＝2；②實驗測得：正＝k正c(CO2)?c(H2)，v逆＝k逆c(HCOOH)，k正、k逆為速率常數。下列說法不正確的是A.反應CO2(g)＋H2(g)HCOOH(g)的△H＜0B.T1℃時，密閉容器充入濃度均為1mol·L－1的CO2(g)、H2(g)，反應至平衡，則HCOOH(g)體積分數為eq\f(1,3)C.T1℃時，k逆＝0.5k正D.若溫度為T2℃時，k逆＝2.1k正，則T2℃＞T1℃答案：D解析：T1℃時，反應達到平衡時，正逆反應速率相等，則正＝k正c(CO2)?c(H2)，v逆＝k逆c(HCOOH)，反應的平衡常數K＝eq\f(k正,k逆)＝eq\f(c(HCOOH),c(CO2)?c(H2))，設平衡時生成甲酸的濃度為amol/L，由題意可建立如下三段式：CO2(g)＋H2(g)HCOOH(g)起始(mol/L)110轉化(mol/L)aaa平衡(mol/L)1－a1－aa由平衡常數可得：a(1－a)(1－a)＝2，解得a＝0.5，反應的平衡常數K＝eq\f(c(HCOOH),c(CO2)?c(H2))＝eq\f(0.5,0.5×0.5)＝2。A．由反應熱與反應物的鍵能之和和生成物的鍵能之和的差值相等可知，反應△H＝(745kJ/mol×2＋436kJ/mol)－(745kJ/mol＋426kJ/mol＋413.4kJ/mol＋351kJ/mol)＜0，故A正確；B．由分析可知，甲酸的體積分數為eq\f(0.5mol,1.5mol)＝eq\f(1,3)，故B正確；C．由分析可知，反應的平衡常數K＝eq\f(k正,k逆)＝2，則k逆＝0.5k正，故C正確；D．該反應為放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，化學平衡常數減小，由溫度為T2℃時，k正＝2.1k逆可知，反應的平衡常數K′＝eq\f(k正,k逆)＝2.1＞K，則反應溫度T2℃＜T1℃，故D錯誤；3.(2024屆湖北武漢5調)恒溫恒容條件下，向密閉容器中加入一定量X，發(fā)生反應的方程式為①XY；②YZ。反應①的速率1＝k1c(X)，反應②的速率2＝k2c(Y)，式中k1、k2為速率常數。圖甲為該體系中X、Y、Z濃度隨時間變化的曲線，圖乙為反應①和②的lnK～eq\f(1,T)曲線。下列說法正確的是A.隨c(Y)的減小，反應①的速率不斷下降，而反應①的速率不斷增大B.由圖甲可知，某時間段體系中可能存在如下關系：v(Z)＝v(X)＋v(Y)C.欲提高Y的產率，需降低反應溫度且控制反應時間D.溫度高于T1時，總反應速率由反應②決定答案：B解析：A．由圖甲中信息可知，隨c(X)的減小，c(Y)先增大后減小，c(Z)增大，故反應①的速率隨c(X)的減小而減小，反應②的速率先增大后減小，A項錯誤；B．由圖甲可知，依據反應關系，在Y的濃度達到最大值之前，單位時間內X的減少量等于Y和Z的增加量，因此v(X)＝v(Y)＋v(Z)，在Y的濃度達到最大值之后，單位時間內Z的增加量等于Y和X的減少量，故v(Z)＝v(X)＋v(Y)，B項正確；C．升高溫度可以加快反應①的速率，但反應①的速率常數隨溫度升高增大的幅度小于反應②的，且反應②的速率隨Y的濃度增大而增大，因此欲提高Y的產率，需提高反應溫度且控制反應時間，C項錯誤；D．由圖乙中信息可知，溫度低于T1時，k1＞k2，反應②為慢反應，總反應速率由反應②決定，溫度高于T1時，k1＜k2，反應①為慢反應，總反應速率由反應①決定，D項錯誤；4．(2024屆黑龍江牡丹江第三高中)在密閉容器中發(fā)生反應2A(g)2B(g)＋C(g)，其速率可表示為vp＝eq\f(△P,△t)。在500℃，實驗測得體系總壓強數據如下表：t/min050100150200p總/kPa200250275x293.75下列說法正確的是A．0~50min，生成B的平均速率為1kPa·min?1B．第80min的瞬時速率小于第120min的瞬時速率C．推測上表中的x為287.5D．反應到達平衡時2正(A)＝v逆(C)答案：C解析：A．等溫等容條件下，氣體的壓強之比等于物質的量之比，由表格數據可知，0~50min，△P=50kPa，結合反應2A(g)2B(g)+C(g)，△PB＝2△P＝100kPa，則生成B的平均速率為eq\f(△PB,△t)＝eq\f(100kPa,50min)＝2kPa·min?1，故A錯誤；B．由數據可知，0~50min，△P＝50kPa，50~100min，△P＝25kPa，而100~200min，△P＝18.75kPa，速率越來越慢，第80min的瞬時速率大于第120min的瞬時速率，故B錯誤；C．第一個50min，△P＝50kPa，第二個50min，△P＝25kPa，如果第三個50min，△P＝12.5kPa，此時x為275＋12.5＝287.5，第四個50min，△P＝6.25kPa，200min時287.5＋6.25＝293.75，假設合理，則推測出x為287.5，故C正確；D．達到平衡時v正＝v逆，用不同物質表示同一反應速率速率之比等于化學計量數之比，則反應到達平衡時v正(A)＝2v逆(C)，故D錯誤；5.(2025屆河北唐山第一中學)已知2NO＋2H2＝2H2O＋N2的速率方程為v正＝k正cα(NO)cβ(H2)，在800℃下測定了不同初始濃度及正反應速率的關系，數據如表，則下列說法中正確的是實驗c0(NO)/(mol·L-l)c0(H2)/(mol·L-l)v正111v2214v3122v42x16vA.α、β的值分別為2、1B.表中的x為4C.降低溫度，k正可能增大D.若v逆＝k逆c2(H2O)c(N2)，則Kc＝eq\f(k正,k逆)答案：AB解析：A．比較表中1、2兩組的數據可知，NO濃度變?yōu)樵瓉淼?倍，反應速率變?yōu)樵瓉淼?倍，故α=2，1、3兩組數據可知，H2的濃度變?yōu)樵瓉淼?倍，反應速率變?yōu)樵瓉淼?倍，故β＝1，A正確；B．根據A的分析可知，α＝2，β＝1，結合v正＝k正cα(NO)cβ(H2)和表中數據可知，表中的x為4，B正確；C．降低溫度，反應速率減慢，故k正不可能增大只能減小，C錯誤；D．若υ逆＝k逆c2(H2O)c(N2)，平衡時υ正＝υ逆，即k正c2(NO)c(H2)＝k逆c2(H2O)c(N2)，則Kc＝eq\f(c(N2)c2(H2O),c2(NO)c2(H2))＝eq\f(k正,c(H2)k逆)，D錯誤；6．(2024屆河北邯鄲大名一中)硫酸工業(yè)中。將SO2氧化為SO3是生產工藝中的重要環(huán)節(jié)。在溫度為T1條件下，在三個容積均為1L的恒容密閉容器中僅發(fā)生反應，2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H＜0，實驗測得：正＝k正?c2(SO2)?c(O2)，v逆＝k逆?c2(SO3)。容器編號起始濃度/(mol·L-1)平衡濃度/(mol·L-1)c(SO2)c(O2)c(SO3)c(O2)Ⅰ0.60.300.2Ⅱ0.5x0.3Ⅲ0.30.250.2已知：k正、k逆為速率常數，僅受溫度的影響。下列說法錯誤的是A．達到平衡時，平衡常數和速率常數的關系：K＝eq\f(k正,k逆)B．若容器Ⅱ中達到平衡時eq\f(c(SO3),c(SO2))＝1，則x＝0.45C．容器Ⅲ中達到平衡時，c(O2)＜0.25mol·L-1D．當溫度升高為T2時，k正、k逆分別增大m倍和n倍，則m＜n答案：BC解析：A．平衡常數K＝eq\f(c2(SO3),c2(SO2)?c(O2))＝eq\f(k正,k逆)，A項正確；B．根據三段式及容器Ⅰ中測得的數據可知，在該溫度下，該反應的平衡常數K＝1.25，容器Ⅱ中，達到平衡時eq\f(c(SO3),c(SO2))＝1，K＝eq\f(c2(SO3),c2(SO2)?c(O2))＝eq\f(1,c(O2))＝1.25，平衡時O2的濃度c(O2)＝0.8mol·L－1，列三段式：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)起始濃度/(mol/L)0.5x0.3變化濃度/(mol/L)2(x－0.8)(x－0.8)2(x－0.8)平衡濃度/(mol/L)0.5－2(x－0.8)0.80.3＋2(x－0.8)0.5－2(x－0.8)＝0.3＋2(x－0.8)，x＝0.85，B項錯誤；C．容器Ⅲ中Q＝eq\f(c2(SO3),c2(SO2)?c(O2))＝eq\f(0.22,0.32×0.25)＝1.78＞K，此時平衡向逆反應方向移動，則平衡時O2的濃度c(O2)＞0.25mol·L－1，C項錯誤；D．△H＜0，溫度升高，平衡向逆反應方向移動，k逆增大的幅度更大，n＞m，D項正確；7．(2024屆河北邯鄲大名一中)一氧化氮的氫化還原反應為2NO(g)＋2H2(g)N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－664kJ·mol-1，其正反應速率方程為v＝kca(NO)·cb(H2)，T℃時，實驗得到的一組數據如下表所示：實驗組別c(NO)/(mol·L-1)c(H2)/(mol·L-1)正反應速率/(mol·L-1·s-1)I6.00×10-32.00×10-32.16×10-3II1.20×10-22.00×10-38.64×10-3III6.00×10-34.00×10-34.32×10-3下列說法正確的是A．平衡常數：K(I)＜K(II)B．a＝1，b＝2C．升高溫度，k的值減小D．增大NO濃度比增大H2濃度對正反應速率影響大答案：D解析：A．平衡常數是溫度函數，溫度不變，平衡常數不變，實驗I和II的溫度相同，則平衡常數相等，故A錯誤；B．由I和II可得：＝eq\f(2.16×10-3,8.64×10-3)，解得a＝2，由I和III可得：＝eq\f(2.16×10-3,4.32×10-3)，解得b＝1，故B錯誤；C．升高溫度，化學反應速率加快，速率常數k的值增大，故C錯誤；D．由I和II可得：＝eq\f(2.16×10-3,8.64×10-3)，解得a＝2，由I和III可得：＝eq\f(2.16×10-3,4.32×10-3)，解得b＝1，則由速率方程可知，增大一氧化氮濃度比增大氫氣濃度對正反應速率影響大，故D正確；8．(2024屆廣東省實驗中學六校聯(lián)考)在恒容密閉容器中，發(fā)生基元反應A(g)2B(g)ΔH，已知(正)＝k正?c(A)，(逆)＝k逆?c2(B)在不同溫度下，測得c(A)或c(B)隨時間t的變化曲線如圖，則下列說法正確的是A.曲線Ⅱ、Ⅲ代表B的濃度變化，且△H＜0B.曲線Ⅰ代表A的濃度變化，且將在t2后不再變C．a、b、c三點的逆反應速率：c＞a＞bD.若k正、k逆為反應的速率常數，T1溫度時eq\f(k正,k逆)＝36答案：C解析：A．由方程式可知，曲線Ⅱ、Ⅲ代表B的濃度變化，由圖可知，T2時反應先達到平衡，B的濃度T2大于T1，則反應溫度T2大于T1，平衡向正反應方向移動，該反應為吸熱反應，反應ΔH＞0，故A錯誤；B．由方程式可知，曲線Ⅰ代表A的濃度變化，溫度為T2時，溫度不變，A的濃度在t2后不再變，若溫度為T1，反應未達到平衡，A的濃度將減小，故B錯誤；C．由圖可知，a點、c點的反應溫度高于b點，a點、b點為平衡的形成過程，c點反應達到平衡，反應溫度越高，逆反應速率越快，平衡形成過程中的逆反應速率小于平衡時逆反應速率，則a、b、c三點的逆反應速率大小順序為c＞a＞b，故C正確；D．反應達到平衡時，正逆反應速率相等，則(正)＝k正?c(A)＝(逆)＝k逆?c2(B)，eq\f(k正,k逆)＝eq\f(c2(B),c(A))，由圖可知，T1溫度反應達到平衡時，B的濃度為0.06mol/L，由方程式可知，A的濃度為0.04mol/L－0.06mol/L×eq\f(1,2)＝0.01mol/L，所以eq\f(k正,k逆)＝eq\f(c2(B),c(A))＝eq\f(0.062,0.01)＝0.036，故D錯誤；9．(2024屆江淮十校聯(lián)考)在密閉容器中充入1molCO和1molNO，在一定條件下發(fā)生反應：2CO(g)＋2NO(g)N2(g)＋2CO2(g)，測得CO的平衡轉化率與溫度及壓強的關系如圖所示。實驗測得，正＝k正c2(NO)?c2(CO)、逆＝k逆c(N2)?c2(CO)(k正、k逆速率常數，只與溫度有關)，下列說法不正確的是A．達到平衡后，僅升高溫度，k正增大的倍數小于k逆增大的倍數B．壓強從大到小的順序為P3＞P2＞P1C．CO的物質的量濃度：b點＞a點D．逆反應速率：a點＞c點答案：C解析：A．升溫，CO的轉化率減小，所以該反應的△H＜0B．在同一溫度下，P3時CO的轉化率最大，P1時CO的轉化率最小，且P增大，CO的轉化率增大，所以P3＞P2＞P1C．a點時壓強為P3，b點壓強為P1，P3＞P1，故濃度：b點＜a點D．a點對應溫度壓強都高于c點，所以逆反應速率：a＞c10．反應2NO+Cl2＝2NOCl在295K時，其反應物濃度與反應速率關系的數據如下：c(NO)/(mol·L-1)c(Cl2)/(mol·L-1)v(Cl2)/(mol·L-1·s-1)①0.1000.1008.0×10-3②0.5000.1002.0×10-1③0.1000.5004.0×10-2注：①反應物濃度與反應速率關系式為v(Cl2)=k·cm(NO)cn(Cl2)（式中速率常數k=Ae-Ea/RT，其中Ea為活化能，A、R均為大于0的常數，T為溫度）；②反應級數是反應的速率方程式中各反應物濃度的指數之和。下列說法不正確的是A．m=2，n=1，反應級數為3級B．當c(NO)=0.200mol·L-1，c(Cl2)=0.300mol·L-1，v(NO)=0.192mol·L-1·s-1C．加入催化劑可以改變反應途徑，也可以增大速率常數k，而加快反應速率D．升高溫度，可以增大反應的活化能Ea，從而使速率常數k增大答案：D解析：由表中①③數據可知，n=1，由①②組數據可知，m=2，由①數據可知；A.據數據分析知m=2，n=1，反應級數為3級，A正確；B.當c(NO)=0.200mol·L-1，c(Cl2)=0.300mol·L-1，v(NO)=2v(Cl2)=2×8.0××0.300mol·L-1·s-1=0.192mol·L-1·s-1，B正確；C.催化劑可降低反應的活化能，增大活化分子數目，增大反應速率，C正確；D.升高溫度，活化能不變，D錯誤;11．工業(yè)上，可采用還原法處理尾氣中NO，其原理:2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)△H<0。在化學上，正反應速率方程式表示為v(正)＝k(正)·cm(NO)·cn(H2)，逆反應速率方程式表示為v(逆)=k(逆)·cx(N2)·cy(H2O)，其中，k表示反應速率常數，只與溫度有關，m，n，x，y叫反應級數，由實驗測定。在恒容密閉容器中充入NO、H2，在T℃下進行實驗，測得有關數據如下：實驗c(NO)/mol·L-1c(H2)/mol·L-1v(正)/mol·L-1·min-1①0.100.100.414k②0.100.401.656k③0.200.101.656k下列有關推斷正確的是A．上述反應中，正反應活化能大于逆反應活化能B．若升高溫度，則k(正)增大，k(逆)減小C．在上述反應中，反應級數：m=2，n=1D．在一定溫度下，NO、H2的濃度對正反應速率影響程度相同答案：C解析：2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)△H<0，正反應是放熱反應，根據反應熱等于正反應活化能與逆反應活化能之差，分析判斷A的正誤；根據升高溫度，反應速率加快分析判斷B的正誤；根據表格數據知，①、②實驗數據比較，可以計算n。①和③比較可以計算m，分析判斷C的正誤；根據C的計算結果分析判斷D的正誤。A.上述反應的正反應是放熱反應，反應熱等于正反應活化能與逆反應活化能之差，由此推知，正反應活化能小于逆反應活化能，故A錯誤；B.升高溫度，正、逆反應速率都增大，故正、逆反應速率常數都增大，故B錯誤；C.由表格數據知，①、②實驗數據比較，eq\f(②,①)＝4n＝eq\f(1.656k,0.414k)＝4，故n＝1。eq\f(③,①)＝2m＝eq\f(1.656k,0.414k)＝4，則m＝2，故C正確；D.由于正反應速率表達式中NO、H2的反應級數不相等，所以，NO、H2濃度對正反應速率的影響程度不相同，故D錯誤；故選C。12．已知化學反應：NO2＋CONO＋CO2，①當t<250℃時，v＝k·c2(NO2)，②當t>250℃時，v＝k·c(NO2)·c(CO)。以上兩式中v為反應速率，k為速率常數(一定溫度下為定值)。下列敘述正確的是A．當NO2和CO的濃度相等時，升高或降低溫度，反應速率不變B．因反應前后氣體分子數目不變，故改變壓強反應速率不變C．增大NO2的濃度為原來的2倍，反應速率一定變?yōu)樵瓉淼?倍D．當溫度低于250℃時，改變CO的濃度，反應速率基本不變答案：D解析：升高溫度，反應速率加快，降低溫度，反應速率減慢，A項錯誤；該反應前后氣體分子數目不變，改變壓強，平衡不移動，但反應速率對應改變，B項錯誤；增大NO2的濃度為原來的2倍，若t>250℃，根據v＝k·c(NO2)·c(CO)可知，反應速率變?yōu)樵瓉淼?倍，C項錯誤；當溫度低于250℃時，根據v＝k·c2(NO2)可知，一定溫度下，反應速率只與c(NO2)有關，改變CO的濃度，反應速率基本不變，D項正確。13．反應2NO(g)＋2H2(g)=N2(g)＋2H2O(g)中，每生成7gN2，放出166kJ的熱量，該反應的速率表達式為v＝k·cm(NO)·cn(H2)(k、m、n待測)，其反應包含下列兩步：①2NO＋H2=N2＋H2O2(慢)②H2O2＋H2=2H2O(快)T℃時測得有關實驗數據如下：序號c(NO)/(mol·L－1)c(H2)/(mol·L－1)速率/(mol·L－1·min－1)Ⅰ0.00600.00101.8×10－4Ⅱ0.00600.00203.6×10－4Ⅲ0.00100.00603.0×10－5Ⅳ0.00200.00601.2×10－4下列說法錯誤的是A．整個反應速率由第①步反應決定B．正反應的活化能一定是①＜②C．該反應速率表達式：v＝5000c2(NO)·c(H2)D．該反應的熱化學方程式為2NO(g)＋2H2(g)=N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－664kJ·mol－1答案：B解析：A．由①、②兩反應知，反應過程中反應慢的反應決定反應速率，整個反應速率由第①步反應決定，正確；B.反應①慢，說明反應①的活化能高，正反應的活化能一定是①>②，錯誤；C.比較實驗Ⅰ、Ⅱ數據可知，NO濃度不變，氫氣濃度增大一倍，反應速率增大一倍，比較實驗Ⅲ、Ⅳ數據可知，H2濃度不變，NO濃度增大一倍，反應速率增大四倍，據此得到速率方程：v＝kc2(NO)·c(H2)，依據實驗Ⅰ中數據計算k＝5000，則速率表達式為v＝5000c2(NO)·c(H2)，正確；D.反應2NO(g)＋2H2(g)=N2(g)＋2H2O(g)中，每生成7gN2放出166kJ的熱量，生成28gN2放熱664kJ，熱化學方程式為2NO(g)＋2H2(g)=N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－664kJ·mol－1，正確。14．t℃時，在兩個起始容積都為1L的恒溫密閉容器中發(fā)生反應H2(g)＋I2(g)2HI(g)ΔH<0，實驗測得v正＝v(H2)消耗＝v(I2)消耗＝k正c(H2)·c(I2)；v逆＝v(HI)消耗＝k逆c2(HI)。k正、k逆為速率常數，受溫度影響。下列說法正確的是容器物質的起始濃度/(mol/L)物質的平衡濃度/(mol/L)c(H2)c(I2)c(HI)c(I2)Ⅰ(恒容)0.10.100.07Ⅱ(恒壓)000.8A.平衡時，容器Ⅰ與容器Ⅱ中的總壓強之比為1∶5B．平衡時，容器Ⅱ中c(I2)＞0.28mol/LC．t℃吋，反應H2(g)＋I2(g)2HI(g)的平衡常數為K＝eq\f(k正,k逆)D．平衡時，向容器Ⅰ中再通入0.1molH2、0.1molI2和0.2molHI，此時v正＞v逆答案：C解析：H2(g)＋I2(g)2HI(g)，反應前后氣體分子總數不變，容器Ⅰ、Ⅱ等溫等體積，則氣體壓強之比為物質的量之比，從投料看，容器Ⅱ的量為容器Ⅰ的4倍，故平衡時，容器Ⅰ與容器Ⅱ中的總壓強之比為1∶4，A錯誤；結合反應特點和投料看，容器Ⅰ、Ⅱ的平衡為等效平衡，則平衡時容器Ⅰ中c(I2)＝0.07mol/L，Ⅱ中c(I2)＝0.28mol/L，B錯誤；平衡時，v正＝v逆，已知v正＝v(H2)消耗＝v(I2)消耗＝k正c(H2)·c(I2)；v逆＝v(HI)消耗＝k逆c2(HI)，則平衡時，k正c(H2)·c(I2)＝k逆c2(HI)，則t℃吋，反應H2(g)＋I2(g)2HI(g)的平衡常數為：K＝eq\f(c2(HI),c(H2)·c(I2))，K＝eq\f(k正,k逆)，則C正確；平衡時，向容器Ⅰ中再通入0.1molH2、0.1molI2和0.2molHI，等效于增壓，則平衡不移動，此時v正＝v逆，D錯誤。15．某溫度下，在起始壓強為80kPa的剛性容器中，發(fā)生NO的氧化反應：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)ΔH，該反應的反應歷程分兩步進行，其速率方程和反應過程中能量變化如下：①2NO(g)N2O2(g)v1正＝k1正c2(NO)v1逆＝k1逆c(N2O2)②N2O2(g)＋O2(g)2NO2(g)v2正＝k2正c(N2O2)·c(O2)v2逆＝k2逆c2(NO2)下列說法正確的是()A．NO氧化反應速率快慢的決定步驟的活化能是E5—E3B．一定溫度下，2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)平衡常數表達式K＝eq\f(k1正·k2正,k1逆·k2逆)C．升高溫度，NO氧化反應的化學平衡向正反應方向移動D．該溫度下，將等物質的量的NO和O2混合反應(忽略2NO2N2O4)，NO的平衡轉化率為40%時，該反應的平衡常數Kp＝eq\f(1,80)kPa－1答案：B解析：整體的反應速率取決于慢反應，活化能越大，反應速率越慢，據圖可知活化能大的步驟為第二步反應，活化能為E4—E2，故A錯誤；2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)平衡常數表達式K＝eq\f(c2（NO2）,c2（NO）·c（O2）)＝eq\f(c（N2O2）,c2（NO）)·eq\f(c2（NO2）,c（N2O2）·c（O2）)，而對于反應①平衡時正逆反應速率相等，即k1正c2(NO)＝k1逆c(N2O2)，所以K1＝eq\f(c（N2O2）,c2（NO）)＝eq\f(k1正,k1逆)，同理可得反應②的平衡常數K2＝eq\f(c2（NO2）,c（N2O2）·c（O2）)＝eq\f(k2正,k2逆)，所以K＝K1·K2＝eq\f(k1正·k2正,k1逆·k2逆)，故B正確；據圖可知該反應的反應物總能量高于生成物總能量，所以為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，故C錯誤；設等物質的量的NO和O2分別為40mol，NO的平衡轉化率為40%，列三段式有eq\a\vs4\ac\hs10\co6(,2NO(g),＋,O2(g),,2NO2(g),起始(mol),40,,40,,0,轉化(mol),16,,8,,16,平衡(mol),24,,32,,16)剛性容器中氣體的壓強比等于物質的量之比，起始氣體的總物質的量為80mol，壓強為80kPa，則平衡時p(NO)＝24kPa，p(O2)＝32kPa，p(NO2)＝16kPa，Kp＝eq\f(p2(NO2),p(O2)·p2(NO))＝eq\f(162,32×242)＝eq\f(1,72)(kPa－1)，故D錯誤。16.(2024屆河南實驗中學節(jié)選)CO2是一種溫室氣體，對人類的生存環(huán)境產生巨大的影響，維持大氣中CO2的平衡對生態(tài)環(huán)境保護有著重要意義。I．可利用CH4與CO2制備合成氣(CO、H2)，在某一剛性密閉容器中CH4、CO2的分壓分別為15kPa、20kPa，加入Ni/α－Al2O3催化劑并加熱至1123K使其發(fā)生反應：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)。(1)研究表明CO的生成速率ν(CO)＝1.28×10－2p(CH4)·p(CO2)(kPa·s－1)，某時刻測得p(H2)＝10kPa，則該時刻v(CH4)＝__________kPa·s－1。答案：(1)0.96解析：(1)在某一鋼性密閉容器中CH4、CO2的分壓分別為15kPa、20kPa，某時刻測得p(H2)=10kPa，則：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)起始(kPa)152000轉化(kPa)551010平衡(kPa)10151010該時刻v(CO)＝1.28×10-2?p(CH4)?p(CO2)＝1.28×10-2×10×15＝1.92kPa·s-1，則v(CH4)＝eq\f(1,2)v(CO)＝eq\f(1,2)×1.92kPa·s-1＝0.96kPa·s-1。17.(2024屆重慶第一中學節(jié)選)利用CO2催化加氫制二甲醚(CH3OCH3)過程中發(fā)生的化學反應為：反應Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)△H1＞0反應Ⅱ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)△H2＜0反應Ⅲ：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)△H3＜0回答下列問題：(1)反應Ⅱ的速率方程為v正＝k正·p(CO2)·p3(H2)，v逆＝k逆·p(CH3OH)·p(H2O)其中v正、v逆為正、逆，反應速率k正、k逆為速率常數，p為各組分的分壓。在密閉容器中按一定比例充入H2和CO2，體系中各反應均達到化學平衡。向平衡體系中加入高效催化劑，eq\f(正,v逆)將_______(填“增大”“減小”或“不變”，下同)；增大體系壓強eq\f(k正,k逆)的值將_______。答案：(1)不變不變解析：(1)達到平衡時，正、逆反應速率相等，加入催化劑同倍數改變正、逆速率，故eq\f(正,v逆)將不變；k正、k逆為速率常數，只與溫度有關，則增大體系壓強，eq\f(k正,k逆)的值將不變；18.(2024屆湖北高中名校聯(lián)盟節(jié)選)氮氧化物是形成酸雨和光化學煙霧的主要物質之一。研究消除氮氧化物的反應機理，對建設生態(tài)文明、美麗中國具有重要意義。回答下列問題：③碘蒸氣的存在能大幅度提高N2O的分解速率，反應歷程如下：第一步I2(g)2I(g)(快速平衡，平衡常數為K)第二步I(g)+N2O(g)N2(g)＋IO(g)(慢反應)第三步2IO(g)+2N2O(g)2N2(g)+2O2(g)+I2(g)(快反應)則第二步的活化能________(填“＞”“＜”或“＝”)第三步的活化能。實驗表明，碘蒸氣存在時N2O分解速率方程v＝k?c(N2O)?c0.5(I2)(k為速率常數)，已知第二步反應不影響第一步的平衡，其反應速率方程v＝k1?c(N2O)?c(I)(k1為速率常數)。則第一步反應的平衡常數K＝_____(用k和k1表示)。答案：③＞eq\f(k2,keq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1)))解析：③慢反應的活化能大，第二步反應為慢反應，第三步反應為快反應，則第二步的活化能＞第三步的活化能。實驗表明，碘蒸氣存在時N2O分解速率方程v＝k?c(N2O)?c0.5(I2)(k為速率常數)，已知第二步反應不影響第一步的平衡，其反應速率方程v＝k1?c(N2O)?c(I)(k1為速率常數)。則平衡時，k?c(N2O)?c0.5(I2)＝k1?c(N2O)?c(I)，第一步反應的平衡常數K＝eq\f(c2(I),c(I2))＝eq\f(k2,keq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1)))。19.(2024屆杭州高級中學節(jié)選)用CO2、CO和H2在催化劑作用下制取甲烷、甲醇、乙烯等有重要的意義。(1)已知CO2(g)＋4H2O(g)CH4(g)＋2H2O(g)△H1＝akJ?mol－1CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)△H2＝－890.0kJ?mol－1①已知：H2的標準燃燒熱為286kJ·mol-1，H2O(g)＝H2O(1)△H3＝－44kJ·mol-1，計算△H1＝____kJ·mol-1。②已知在一定溫度下的發(fā)生反應：CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O，正＝k正c(CO2)?c4(H2)，v逆＝k逆c(CH4)?c2(H2O)，(k正、k逆只是溫度的函數)。若該溫度下的平衡常數K＝10，則k正=_____k逆。升高溫度，k正增大的倍數_____(填“大于”“小于”或等于”)k逆增大的倍數。答案：(1)①－166②10小于解析：(1)①根據題干信息得熱化學方程式：④H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)＝H2O(l)△H4＝－286kJ?mol－1；①CO2(g)＋4H2O(g)CH4(g)＋2H2O(g)△H1＝akJ?mol－1；②CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)△H2＝－890.0kJ?mol－1；③H2O(g)＝H2O(1)△H3＝－44kJ·mol-1；根據蓋斯定律，反應①＝4×④－②－2×③，△H1＝4△H4－△H2－2△H3＝－166kJ?mol－1；②平衡時，正＝v逆＝k正c(CO2)?c4(H2)＝k逆c(CH4)?c2(H2O)，則K＝eq\f(k正,k逆)＝eq\f(c(CH4)?c2(H2O),c(CO2)?c4(H2))＝10，所以k正＝10k逆；該反應時放熱反應，升高溫度使平衡逆向移動，逆反應速率大于正反應速率，所以升高溫度時，k正增大倍數小于k逆增大倍數；20.(2024屆安徽師范大學附屬中學節(jié)選)自從1909年化學家哈伯研究出合成氨的方法以來，氮的化合物在生產生活中有著廣泛應用，與此有關的研究已經獲得三次諾貝爾化學獎。目前氣態(tài)含氮化合物及相關轉化依然是科學家研究的熱門問題。請回答下列問題：(3)活性炭還原法是消除氮氧化物污染的有效方法，其原理為2C(s)＋2NO2(g)N2(g)＋2CO2(g)△H。已知該反應的正、逆反應速率方程分別為正＝k正?P2(NO2)、v逆＝k逆?P(N2)?P2(CO2)，其中k正、k逆分別為正、逆反應速率常數，變化曲線如圖所示，則該反應的反應熱△H_______0(填“大于”或“小于”)，寫出推理過程_____________________________________________________________________。答案：(3)小于降低溫度，k正減小的幅度較小，k逆減小的幅度較大，說明降低溫度，平衡正向移動，該反應為放熱反應解析：(3)分析k與溫度的關系可知，則該反應的反應熱△H小于0.降低溫度，k正減小的幅度較小，k逆減小的幅度較大，說明降低溫度，平衡正向移動，該反應為放熱反應。第(4)問，①在A點時，CO的物質的量繼續(xù)減少，反應正向進行，v(N2O生成)＜v(N2生成)；21．(2024屆湖南湘西節(jié)選)利用1－甲基萘(1－MN)制備四氫萘類物質(MTLs，包括1－MTL和5－MTL)。反應過程中伴有生成十氫萘(1－MD)的副反應，涉及反應如圖：回答下列問題：(3)四個平衡體系的平衡常數與溫度的關系如圖甲所示。①c、d分別為反應R1和R3的平衡常數隨溫度變化的曲線，則表示反應R4的平衡常數隨溫度變化曲線為___________________。②已知反應R1的速率方程正＝k正?c(1－MN)?c2(H2)，v逆＝k逆?c(5－MTL)(k正、k逆分別為正、逆反應速率常數，只與溫度、催化劑有關)。溫度T1下反應達到平衡時k正＝1.5k逆，溫度T2下反應達到平衡時k正＝k逆。由此推知，T1________T2(填“>”“<”或“=”)。③下列說法不正確的是_________(填標號)。A．四個反應均為放熱反應B．反應體系中1－MD最穩(wěn)定C．壓強越大，溫度越低越有利于生成四氫萘類物質D．由上述信息可知，400K時反應R4速率最快答案：(3)①a②＞③CD 解析：(3)①由于生成十氫萘(1－MD)的總反應是相同的，則總反應的平衡常數在一定溫度下為定值，則K1K2＝K3K4，c、d分別為反應R1和R3的平衡常數隨溫度變化的曲線，由圖像可知，相同溫度下K1＞K3，則K2＜K4，結合圖像可知，表示反應R4的平衡常數隨溫度變化曲線為a。②反應達平衡時，正＝v逆，則k正?c(1－MN)?c2(H2)＝k逆?c(5－MTL)，平衡常數K＝eq\f(c(5－MTL),c(1－MN)?c2(H2))＝eq\f(k正,k逆)，T1溫度時，KT1＝eq\f(k正,k逆)＝1.5，T2溫度時，KT2＝eq\f(k正,k逆)＝3，由圖甲可知，K值隨溫度升高而減小，則T1＞T2；③A．由圖甲可知，升高溫度，K逐漸減小，說明升高溫度平衡逆向移動，則四個反應正反應均為放熱反應，A正確；B．能量越低越穩(wěn)定，反應過程中生成1－MD的總反應為放熱反應，說明生成物的能量低于反應物，故反應體系中1－MD最穩(wěn)定，B正確；C．R1和R3均為氣體體積減小的放熱反應，但是反應過程中伴有生成十氫萘(1－MD)的副反應R2和R4，該副反應也均為氣體體積減小的放熱反應，因此壓強越大，溫度越低，可能會導致副產物的增加，C錯誤；D.由①分析知，a為反應R4的平衡常數隨溫度變化的曲線，400K時反應R4的反應平衡常數最大，但不代表其反應速率最快，D錯誤；故選CD。22.(2024屆湖南長沙周南中學節(jié)選)Ⅰ．煤是重要的化工原料，利用煤的氣化、液化可制取甲醇等有機物，其中發(fā)生的反應有：Ⅱ．“綠水青山，就是金山銀山”，環(huán)境問題已被受全球廣泛關注。氮的氧化物是大氣主要污染物之一，環(huán)境保護的重要任務之一就是減少氮的氧化物等污染物在大氣中的排放。查有關資料可知：的反應歷程分兩步：第一步：2NO(g)N2O2(快)△H1＜0；正＝k1正?c2(NO)，逆＝k1逆?c2(N2O2)；第二步：N2O2(g)＋O2(g)2NO2(g)(慢)△H2＜0；正＝k2正?c(N2O2)?c(O2)；逆＝k2逆?c2(NO2)；(3)N2O5是一種新型硝化劑，人們對它的性質和制備廣泛關注。已知：在500K時可發(fā)生分解：2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)。此溫度下，測得恒容密閉容器中N2O5濃度隨時間的變化如下表：t/s01020c(N2O5)/(mol/L)2.51.51.3①10～20s內，用O2來表示的平均化學反應速率為___________；②在此溫度下，于恒容密閉容器中充入amolN2O5進行此反應，能說明該反應已達到化學平衡狀態(tài)的是___________(填字母)a．2正(N2O5)＝v逆(O2)b．NO2和O2的濃度之比保持不變c．在絕熱容器中，反應的平衡常數不再變化d．容器內氣體的平均相對分子質量為45，且保持不變將一定量的N2O4加入到恒溫恒壓的密閉容器中(溫度298K、壓強100kPa)。在反應N2O4(g)2NO2(g)中，正反應速率正＝k正?P(N2O4)，逆反應速率v逆＝k逆?P2(NO2)，其中k正、k逆為速率常數，p為分壓(分壓＝總壓×物質的量分數)，若該條件下k正＝2.0×104S-1，當20%的N2O4分解時，正＝_______kPa?s-1。答案：(3)①0.01mol·L-1·s-1②cd解析：(3)①10～20s內，用O2來表示的平均化學反應速率v(O2)＝0.5v(N2O5)＝eq\f(1.5mol/L－1.3mol/L,10s)＝0.04mol·L-1·s-1；②a．2正(N2O5)＝v逆(O2)時，不能說明正逆反應速率相等，不能說明反應達到平衡，故a不選；b．NO2和O2的濃度之比是定值，當NO2和O2的濃度之比保持不變時，不能說明反應達到平衡，故b不選；c．在絕熱容器中，反應過程中溫度發(fā)生變化，K值發(fā)生變化，當平衡常數K不再變化時，說明反應達到平衡，故c選；d．該反應過程中氣體總質量不變，總物質的量增大，氣體的平均相對分子質量減小，當容器內氣體的平均相對分子質量為45，且保持不變時，說明反應達到平衡，故d選；故選cd。23．(2024屆浙江金麗衢十二校聯(lián)考節(jié)選)Ⅰ．氮的固定意義重大，氮肥的使用提高了糧食產量。(4)在T1℃，平衡時lgP(N2O)與lgP(CO2)的關系如圖丁所示，P為物質的分壓強(單位為kPa)。若正＝k正P(N2O)?P(CO)、v逆＝k逆P(N2)?P(CO2)，則eq\f(k正,k逆)＝__________。(分壓＝總壓×物質的量分數)。答案：(4)4×104解析：(4)平衡時v正=v逆，即k正P(N2O)?P(CO)＝k逆P(N2)?P(CO2)，有eq\f(k正,k逆)＝eq\f(P(N2)?P(CO2),P(N2O)?P(CO))，代入橫坐標為1縱坐標為3那個點的數據，P(CO2)＝103kPa，P(N2)＝2103kPa，P(N2O)＝10kPa，P(CO)＝eq\f(1,2)×10kPa，則eq\f(2×103×103,10×5)＝4×104。24．(2024屆好教育云一模節(jié)選)H2S的轉化是資源利用和環(huán)境保護的重要研究課題?；卮鹣铝袉栴}：(2)H2S與CO2在高溫下反應制得的羰基硫(COS)可用于合成除草劑。在610K時，將0.40molH2S與0.10molCO2充入2.5L的空鋼瓶中，發(fā)生反應：H2S(g)＋CO2(g)COS(g)＋H2O(g)△H＝＋35kJ/mol，反應達平衡后水蒸氣的物質的量分數為0.02。①在610K時，反應經2min達到平衡，則0～2min的平均反應速率v(H2S)＝______________。②實驗測得上述反應的速率方程為：v正＝k正·c(H2S)·c(CO2)，v逆=k逆·c(COS)·c(H2O)，k正、k逆分別為正、逆反應速率常數，速率常數k隨溫度升高而增大。則達到平衡后，僅升高溫度，k正增大的倍數(填“>”“<”或“=”)k逆增大的倍數。③該條件下，容器中反應達到化學平衡狀態(tài)的依據是(填字母)。A．容器內混合氣體密度不再變化B．v正(H2S)=v逆(COS)C．容器內的壓強不再變化D．H2S與CO2的質量之比不變答案：(2)0.002mol/(L·min)＞BD解析：(2)①設達到平衡時，H2S轉化的物質的量為amol，列出三段式：H2S(g)＋CO2(g)COS(g)＋H2O(g)起始(mol)0.40.100轉化(mol)aaaa平衡(mol)0.4－a0.1－aaa因達到平衡后水蒸氣物質的量分數為0.02，所以eq\f(a,0.5)＝0.02，解得a＝0.01，則v(H2S)＝eq\f(0.01mol,2L×2min)＝0.002mol/(L?min)；②該反應正反應為吸熱，升溫平衡正向移動，V正＞V逆，所以僅升高溫度，K正增大倍數大于K逆增大倍數；③A．該反應不涉及非氣體物質參與反應，氣體總質量不變，容器體積不變，所以密度始終不變，無法判斷反應是否平衡，故A錯誤；B．v正(H2S)＝v逆(COS)表示不同反應進行方向，且速率大小符合計量數之比，所以可以判斷反應達到平衡，故B正確；C．該反應前后氣體總物質的量不變，且溫度和體積也不變，所以壓強始終不變，不能判斷該反應是否平衡，故C錯誤；D．H2S與CO2的質量之比為eq\f(0.4－a,0.1－a)，質量之比不變，說明各組分含量不變，可以證明反應達到平衡狀態(tài)，故D正確；答案選BD。25.(2024屆廣東揭陽普寧二中)含氮化合物在生產、生活中有著廣泛的用途?；卮鹣铝袉栴}：(2)在恒容密閉容器中按投料比eq\f(n(H2),n(NO))＝1發(fā)生反應Ⅲ，不同催化劑條件下，反應相同時間時，測得NO轉化率與溫度的關系如圖所示。①下列能夠說明反應Ⅲ在某種條件下已達到化學平衡狀態(tài)的是___________(填標號)。A．正(NO)＝2v逆(N2)B．混合氣體的密度不再變化C．200℃時，容器內氣體總壓強不再變化D．混合氣體的平均相對分子質量不再變化②使用催化劑乙，溫度高于350℃時，NO轉化率降低，原因可能是___________。③研究表明該反應速率v＝k?cm(H2)?c2(NO)，其中k為速率常數，與溫度、活化能有關。T1℃的初始速率為v0，當H2轉化率為50%時，反應速率為eq\f(v0,8)，由此可知m＝___________。答案：(2)①ACD②350℃時反應Ⅲ已達到化學平衡狀態(tài)，該反應為放熱反應，溫度升高，平衡向逆反應方向移動(或催化劑活性逐漸失去等)③1解析：(2)①A．反應達到平衡狀態(tài)時，兩種物質的正、逆反應速率之比等于兩種物質的化學計量數之比，即正(NO)＝2v逆(N2)，A正確；B．混合氣體的密度是常量，常量不再變化，反應不一定達到平衡狀態(tài)，B錯誤；C．一定溫度下，容器內氣體總壓強是變量，變量不再變化，反應一定達到平衡狀態(tài)，C正確；D．混合氣體的平均相對分子質量是變量，變量不再變化，反應一定達到平衡狀態(tài)，D正確；故選ACD。②使用催化劑乙，溫度高于350℃時，NO轉化率降低，原因可能是350℃時反應Ⅲ已達到化學平衡狀態(tài)，該反應為放熱反應，溫度升高，平衡向逆反應方向移動(或催化劑活性逐漸失去等)。③研究表明該反應速率v＝k?cm(H2)?c2(NO)，其中k為速率常數，與溫度、活化能有關。T1℃的初始速率為v0，當H2轉化率為50%時，反應速率為eq\f(v0,8)，列出式子：v0＝v＝k?cm(H2)?c2(NO)和eq\f(v0,8)＝k?[eq\f(1,2)c(H2)]m?[eq\f(1,2)c(NO)]2，解得m＝1。26.(2024屆江蘇徐州開學考試)甲烷水蒸氣催化重整是制備高純氫的方法之一、反應如下：反應?。篊H4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)△H1＝＋206kJ·mol-1；反應ⅱ：CH4(g)＋2H2O(g)CO2(g)＋4H2(g)△H2＝＋165kJ·mol-1。(3)某科研小組研究了反應ⅱ的動力學，獲得其速率方程v＝k·cm(CH4)·c0.5(H2O)，k為速率常數(只受溫度影響)，m為CH4的反應級數。在某溫度下進行實驗，測得各組分初濃度和反應初速率如下：實驗序號c(H2O)/mol·L-1c(CH4)/mol·L-1v/mol·L-1·s-1