2017-2021年廣東高考化學真題分類匯編之化學反應速率和化學

平衡

一.選擇題(共2小題)

1.(2021?廣東)反應X—2Z經歷兩步：①X-Y；②Y-2Z。反應體系中X、Y、Z的濃度

c隨時間I的變化曲線如圖所示。下列說法不正確的是()

0tjt2t3Vs

A.a為c(X)隨t的變化曲線

B.ti時，c(X)=c(Y)=c(Z)

C.12時，Y的消耗速率大于生成速率

D.t3后，c(Z)=2co-c(Y)

2.(2019?新課標I)固體界面上強酸的吸附和離解是多相化學在環境、催化、材料科學等

領域研究的重要課題。如圖為少量HC1氣體分子在253K冰表面吸附和溶解過程的示意

圖，下列敘述錯誤的是()

A.冰表面第一層中，HC1以分子形式存在

B.冰表面第二層中，H+濃度為5X10-3moi?1/i(設冰的密度為0.9g?cmT)

C.冰表面第三層中，冰的氫鍵網絡結構保持不變

D.冰表面各層之間，均存在可逆反應HC1=H++C「

二.解答題(共5小題)

3.(2019?新課標I)水煤氣變換［CO(g)+H2O(g)-CO2(g)+H2(g)］是重要的化工

過程，主要用于合成氨、制氫以及合成氣加工等工業領域中。回答下列問題：

(DShibata曾做過下列實驗:①使純比緩慢地通過處于721c下的過量氧化鉆CoO(s),

氧化鉆部分被還原為金屬鉆C。(s),平衡后氣體中出的物質的量分數為0.0250。

②在同一溫度下用CO還原CoO(s),平衡后氣體中CO的物質的量分數為0.0192。

根據上述實驗結果判斷，還原CoO(s)為Co(s)的傾向是COH2(填“大于”

或“小于”)。

(2)721c時，在密閉容器中將等物質的量的CO(g)和H2O(g〕混合，采用適當的催

化劑進行反應，則平衡時體系中H2的物質的量分數為(填標號)。

A.<0.25B.0.25C.0.25?0.50D.0.50E.>0.50

(3)我國學者結合實驗與計算機模擬結果，研究了在金催化劑表面上水煤氣變換的反應

歷程，如圖所示，其中吸附在金催化劑表面上的物種用*標注。

2

9

喇

溫

錠

黑

可知水煤氣變換的AH0(填“大于”“等于”或“小于”)，該歷程中最大能壘(活

化能)￡正=eV,寫出該步驟的化學方程式o

(4)Shoichi研究了467℃、489°C時水煤氣變換中CO和比分壓隨時間變化關系(如圖

所示)。催化劑為氧化鐵，實驗初始時體系中的PR°和PC。相等、PcO和PH相等。

計算曲線a的反應在30?90min內的平均速率▽(a)=kPa*min1.467℃時PH

2

和pco隨時間變化關系的曲線分別是、。489℃時PH和PCO隨時間變化

2

關系的曲線分別是、,

4.(2021?廣東)我國力爭于2030年前做到碳達峰，2060年前實現碳中和。CH4^CO2fi

整是CO2利用的研究熱點之一。該重整反應體系主要涉及以下反應：

a)CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)AHi

b)CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)AH2

c)CH4(g)=C(s)+2H2(g)AHs

d)2CO(g)=82(g)+C(s)AH4

e)CO(g)+H2(g)=H2O(g)+C(s)AH5

(1)根據蓋斯定律，反應a的△?!]=(寫出一個代數式即可)。

(2)上述反應體系在一定條件下建立平衡后，下列說法正確的有o

A.增大CO2與CH4的濃度，反應a、b、c的正反應速率都增加

B.移去部分C(s),反應c、d、e的平衡均向右移動

C.加入反應a的催化劑，可提高CH4的平衡轉化率

D.降低反應溫度，反應a?e的正、逆反應速率都減小

(3)一定條件下，CH4分解形成碳的反應歷程如圖1所示。該歷程分步進行，

其中，第步的正反應活化能最大。

(4)設K「為相對壓力平衡常數，其表達式寫法：在濃度平衡常數表達式中，用相對分

P

壓代替濃度。氣體的相對分壓等于其分壓(單位為kPa)除以po(po=!OOkPa)0反應a、

c、e的InKr隨工(溫度的倒數)的變化如圖2所示。

PT

①反應a、c、e中,屬于吸熱反應的有(填字母工

②反應c的相對壓力平衡常數表達式為K1=。

P

③在圖2中A點對應溫度下、原料組成為n(C02)：n(CH4)=1：1、初始總壓為lOOkPa

的恒容密閉容器中進行反應，體系達到平衡時H2的分壓為40kPao計算CH4的平衡轉化

率,寫出計算過程。

(5)CO2用途廣泛，寫出基于其物理性質的一種用途：。

5.(2020?新課標I)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)+-|O2(g)機催化劑*。3(g)AH=-98kJ?moL.回答下列

問題：

(1)銳催化劑參與反應的能量變化如圖(a)所示，V2O5(s)與SO2(g)反應生成VOSO4

(s)和V2O4(s)的熱化學方程式為:

反應過程

圖⑶圖(b)

(2)當S02(g)、O2(g)和N2(g)起始的物質的量分數分別為7.5%、10.5%和82%

時，在O.5MPa,2.5MPa和5.0MPa壓強下，SCh平衡轉化率a隨溫度的變化如圖(b)

所示。反應在5.0MPa、550℃時的a=,判斷的依據是c影響a的因素

有o

(3)將組成(物質的量分數)為2m%SCh(g)、m%O2(g)和q%N2(g)的氣體通入

反應器，在溫度t、壓強p條件下進行反應。平衡時，若SO2轉化率為a，則SO3壓強

為,平衡常數Kp=(以分壓表示，分壓=總壓X物質的量分數)。

(4)研究表明，SO2催化氧化的反應速率方程為：v=k(―^―-1)08(1-naf)式

中：k為反應速率常數，隨溫度t升高而增大：a為SO2平衡轉化率，屋為某時刻SO2

轉化率，n為常數。在優=0.90時，將一系列溫度下的k、a值代入上述速率方程，得

到v?f曲線,如圖(c)所示c

10

420460500540580

r/℃

圖(c)

曲線上V最大值所對應溫度稱為該屋下反應的最適宜溫度tm.tVtm時，V逐漸提高：t

>tm后，V逐漸下降。原因是。

6.(2018?新課標I)采用N2O5為梢化劑是一種新型的綠色硝化技大，在含能材料、醫約

等工業中得到廣泛應用。回答下列問題：

(1)1840年Devil用干燥的氯氣通過干燥的硝酸銀，得到N2O5,該反應氧化產物是一

種氣體，其分子式為

(2)F.Daniels等曾利用測壓法在剛性反應器中研究了25c時N2O5(g)分解反應：

2N2O5(g)>4NO><g)+O2(g)

Jf

2NQg)

其中NO2二聚為N2O4的反應可以迅速達到平衡。體系的總壓強P隨時間t的變化如下

表所示(t=8時，N2O5(g)完全分解)：

t/min040801602601300170000

p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1

1

①已知：2N2O5(g)=2N2O4(g)+O2(g)AHi=-4.4kJ?mol

2NO2(g)=N2O4(g)AH2=-55.3kJ-mor'

則反應N2O5<g)=2NO2(g)+-I02(g)的△HukJ?moL

②研究表明，N2O5(g)分解的反應速率v=2X10-3xp(kPa*tnin*),t=62min

N205

時，測得體系中P八=2.9kPa,則此時的P，?八=kPa,v=kPa-min

。2N-O-

1

o

③若提高反應溫度至35℃,則N2O5(g)完全分解后體系壓強Ps(35℃)63.1kPa

(填“大于”“等于”或“小于”)，原因是

④25c時N2O4(g)U2NO2(g)反應的平衡常數KP=kPa(用為以分壓表示的

平衡常數，計算結果保留1位小數)。

(3)對于反應2N2O5(g)-4NO2(g)+O2(g),R.A.Ogg提出如下反應歷程：

第一步：N2O5^NO2+NO3快速平衡

第二步NO2+NO3-*NO+NO2+O2慢反應

第三步NO+NO3-2NO2快反應

其中可近似認為第二步反應不影響第一步的平衡。下列表述正確的是(填標號)

A.v(第一步的逆反應)>v(第二步反應)

B.反應的中間產物只有N03

C.第二步中NOz與NO3的碰撞僅部分有效

D.第三步反應活化能較高

7.(2017?新課標I)近期發現，H2s是繼NO、CO之后第三個生命體系氣體信號分子，它

具有參與調節神經信號傳遞、舒張血管減輕高血壓的功能。回答下列問題：

(1)下列事實中，不能比較氫硫酸與亞硫酸的酸性強弱的是(填標號)。

A.氫硫酸不能與碳酸氫鈉溶液反應，而亞硫酸可以

B.氫硫酸的導電能力低于相同濃度的亞硫酸

C.O.lOmobL'1的氫硫酸和亞硫酸的pH分別為4.5和2.1

D.氫硫酸的還原性強于亞硫酸

(2)下圖是通過熱化學循環在較低溫度下由水或硫化氫分解制備氫氣的反應系統原理。

「熱化學硫碘循環水分解制氫系統(I)?、

1

H2SO4(aq)=SO2(g)+H2O(l)+一O2(g)AH『327kJ

_1

SO2(ghI2(s)+2H9(1)■—2HI(a鏟H2SO4(aq)A/f2=-151kJmol.

2HI(aq)=H：(g)*I2(s)AH3=110kJmor.

H2s(ghH2SO4(aq)=S(s)+SO2(g)+2H2O(1)AH4=61kJmorL

熱化學,碘循環破化氫分解聯產氨氣、硫黃系統(II)

通過計算，可知系統(I)和系統(II)制氫的熱化學方程式分別為

制得等量Hi所需能量較少的是

(3)H2s與C02在高溫下發生反應：H2s(g)+C02(g)=COS(g)+H2O(g)o在610k

時，將O.lOmolCO2與0.40molH2s充入2.5L的空鋼瓶中，反應立衡后水的物質的量分

數為0.02。

①H2s的平衡轉化率ai=%,反應平衡常數K=。

②在620K重復試驗，平衡后水的物質的量分數為0.03,H2s的轉化率a2ai，該

反應的aH0.(填或“=”)

③向反應器中再分別充入下列氣體，能使H2s轉化率增大的是(填標號)

A.H2sB.CO2C.COSD.N2。

2017-2021年廣東高考化學真題分類匯編之化學反應速率和化學

平衡

參考答案與試題解析

一.選擇題(共2小題)

1.(2021?廣東)反應X-2Z經歷兩步：①X-Y：②Y-2Z。反應體系中X、Y、Z的濃度

c隨時間t的變化曲線如圖所示。下列說法不正確的是()

3

1

0

3

0

A.a為c(X)隨t的變化曲線

B.ti時，c(X)=c(Y)=c(Z)

C.t2時，Y的消耗速率大于生成速率

D.t3后，c(Z)=2co-c(Y)

【考點】物質的量或濃度隨時間的變化曲線.

【專題】化學平衡專題；化學反應速率專題.

【分析】反應X-2Z經歷兩步：?X-*Y：②Y-2Z,根據圖中的co減小，則a曲線為X

的濃度曲線，逐漸增大的為Z的濃度，先增大后減小的曲線為Y的濃度曲線，據此分析

解答。

【解答】解：A.根據圖中的co減小，在總反應X—2Z及第一步反應X-Y中，X為反

應物，隨反應的進行，則a曲線為X的濃度曲線，故A正確；

B.在縱坐標為濃度的圖中看出，在ti時刻，三條線相較于一點，則c(X)=c(Y)=

c(Z),故B正確：

C.t2時，由曲線Y的濃度逐漸減小，說明Y的消耗速率大于生成速率，故C正確；

D.根據反應①XfY②Y-2Z

初始的濃度（moPL1）co0c(Y)+)(ZJo

2

變化的濃度（mol*L''）coc(Y)⑵。⑵c(Z)

22

t3后的濃度（mol?L/i）0c(Y)+。⑵c(Y)c(Z)

2

由圖可知，t3后c（X）=0,則co=c(Y)+。⑵,則c(Z)=2co-2c(Y),故D錯

2

誤；

故選：Do

【點評】本題考查物質的量的濃度隨時間變化的知識點，為高頻考點，把握濃度的變化

為解答的關鍵，側重分析與應用能力的考查，題目難度不大。

2.（2019?新課標I）固體界面上強酸的吸附和離解是多相化學在環境、催化、材料科學等

領域研究的重要課題.如圖為少量HC1氣體分子在253K冰表面吸附和溶解過程的示意

圖，下列敘述錯誤的是（）

A.冰表面第一層中，HC1以分子形式存在

B.冰表面第二層中，H+濃度為5XI（f3mo]?L-i（設冰的密度為0.9g?cnf3）

C.冰表面第三層中，冰的氫鍵網絡結構保持不變

D.冰表面各層之間，均存在可逆反應HC1=H++C「

【考點】化學反應的可逆性；化學鍵.

【分析】A.由圖可知，冰表面第一層中存在HC1分子；

B.冰表面第二層中，Cl：H2O=104：1,設水的體積為1L,以此計算；

C.冰表面第三層中，仍存在出0分子；

D.由圖可知，只有第二層存在HC1氣體分子在冰表面吸附和溶解過程。

【解答】解：A.由圖可知，冰表面第一層中存在HC1分子，則HC1以分子形式存在，

故A正確：

B.冰表面第二層中，cr：H2O=104：1,設水的體積為1L,溶液體積近似為1L,則

1000mLX0.9g/iriL義］

H+濃度為-----1noi----------------------------=5X103mol-L故B正確；

1L

C.冰表面第三層中，仍存在H2O分子，則冰的氫鍵網絡結構保持不變，故C正確；

D.由圖可知，只有第二層存在HC1氣體分子在冰表面吸附和溶解過程，第一、三層不

存在，故D錯誤；

故選：Do

【點評】本題考查溶解平衡，為高頻考點，把握分子構成、物質的量濃度的計算、溶解

平衡為解答的關健，側重分析與應用能力的考查，注意選項D為解答的難點，題目難度

不大。

二.解答題(共5小題)

3.(2019?新課標I)水煤氣變換［CO(g)+H2O(g)—CO2(g)+H2(g)］是重要的化工

過程，主要用于合成氨、制氫以及合成氣加工等工業領域中。回答下列問題：

(DShibata曾做過下列實驗:①使純H2緩慢地通過處于721c下的過量氧化鉆CoO(s),

氧化鉆部分被還原為金屬鉆Co(s),平衡后氣體中H2的物質的量分數為0.0250。

②在同一溫度下用CO還原CoO(s),平衡后氣體中CO的物質的量分數為0.0192。

根據上述實驗結果判斷，還原CoO(s)為Co(s)的傾向是CO大于H2(填“大于”

或“小于

(2)721C時，在密閉容器中將等物質的量的CO(g)和H2O(g：混合，采用適當的催

化劑進行反應，則平衡時體系中H2的物質的量分數為(填標號)。

A.<0.25B.0.25C.0.25?0.50D,0.50E.>0.50

(3)我國學者結合實驗與計算機模擬結果，研究了在金催化劑表面上水煤氣變換的反應

歷程，如圖所示，其中吸附在金催化劑表面上的物種用*標注。

2

9

喇

溫

錠

哭

可知水煤氣變換的△H/iJO（填“大于”“等于”或“小于”），該歷程中最大能壘（活

化能）EF=2.02eV,寫出該步驟的化學方程式COOH*+H*+H2。*=

COOH*+2H*+OH*或H2O*=H*+OH*°

（4）Shoichi研究了467℃、489℃時水煤氣變換中CO和也分壓隨時間變化關系（如圖

所示）。、PC。2和P%相等。

計算曲線a的反應在30?90min內的平均速率v（a）=0.0047kPa?min467℃WpH

和pco隨時間變化關系的曲線分別是」、co489℃時PR和Pco隨時間變化關系

的曲線分別是ad

【考點】轉化率隨溫度、壓強的變化曲線；反應熱和婚變.

【分析】(1)①使純H2緩慢地通過處于721°。下的過量的氧化鉆CoO(s),氧化鉆部分

被還原為金屬鉆Co(s),平衡后氣體中H2的物質的量分數為0.0250。

②在同一溫度下用CO還原CoO(s),平衡后氣體中CO的物質的量分數為0.0192。

相同條件下還原反應達到平衡狀態后，反應前后氣體物質的量都是不變的，一氧化碳物

質的量分數小于氫氣物質的量分數，說明一氧化碳進行的程度大；

(2)CO(g)+H2O(g)=C02(g)+H2(g),等物質的量的一氧化碳和水蒸氣反應生

成二氧化碳和氫氣，反應前后氣體物質的量不變，當反應物全部反應，氫氣所占物質的

量的分數50%,但反應為可逆反應不能進行徹底；

(3)圖象分析可知水煤氣的生成過程經過了過渡態1和過渡態2,最后生成產物的能量

低于反應物，正反應進行的方向需要吸收能量，結合圖此分析判斷，該歷程中最大能壘

(活化能)Ei，得到反應的化學方程式；

(4)曲線a的反應在30?90min內，分壓變化=4.08kPa-3.80kPa=0.28kPa,平均速率1

(a)=4,反應為放熱反應，溫度越高平衡逆向進行，CO分壓越大，氫氣分壓越小，

據此分析判斷。

【解答】解：(1)①使純H2緩慢地通過處于721°C下的過量的氧化鉆CoO(s),氧化鉆

部分被還原為金屬鉆C。(s),平衡后氣體中山的物質的量分數為0.0250,反應的化學

方程式：H2+COO#CO+H2O

②在同一溫度下用CO還原CoO(s),平衡后氣體中CO的物質的量分數為0.0192,反

應的化學方程式：CO+CoO=Co+CO2，

相同條件下還原反應達到平衡狀態后，反應前后氣體物質的量都是不變的，一氧化碳物

質的量分數小于氫氣物質的量分數，說明一氧化碳進行的程度大

故答案為：大于；

(2)假設氫氣和一氧化碳物質的量為1,

①H2+COO=CO+H2O

起始量10

變化量aa

平衡量1-aa

上亙=0.025

1

a=0.975

KI=-A_=39

l-a

②CO+CoO=Co+CO2，

起始量10

變化量bb

平衡量1-bb

上空=0.0192

1

b=0.9808

K2=-^-=51.08

l-b

設一氧化碳和水物質的量m,

CO(g)+H20(g)=CO2(g)+H2(g),

起始量mm00

變化量xXXX

平衡量m-xm-xXX

—^~^~=K="=5L°8=I3i>1

(irrx)?K[39

x>m-x

工》0.25

2m

等物質的量的一氧化碳和水蒸氣反應生成二氧化碳和氫氣，反應前后氣體物質的量不變,

當反應物全部反應，氫氣所占物質的量的分數50%,但反應為可逆反應不能進行徹底，

氫氣的物質的量分數一定小于50%,故選：C,

故答案為：C：

(3)圖象分析可知水煤氣的生成過程經過了過渡態1和過渡態2,最后生成產物的能量

低于反應物，反應的焰變小于0,正反應進行的方向需要放出能量，結合圖象分析判斷,

是發生的過渡反應：COOH*+H*+H2O*=COOH*+2H*+OH*或H2O*=H*+OH*,該歷程

中最大能壘(活化能)E正=1.86eV?(-0.16eV)=2.02eV,

故答案為：小于；2.02；COOH*+H*+H2O*=COOH*+2H*+OH*或H2O*=H*+OH*：

(4)根據第一問721c時，一氧化碳的還原性大于氫氣，可知721c時達到平衡，氫氣

的物質的量大于一氧化碳，根據第二問知道，水煤氣變換的還反應的是放熱反應，所以

467℃和489℃相較于721℃反應均是平衡向著生成氫氣的方向移動，所以平衡狀態氫氣

的物質的量均大于一氧化碳，根據曲線上的點可以計算四條曲線在30?90分鐘內的平均

速率可知，線a的反應在30?90min內，分壓變化=4.08kPa-3.80kPa=0.28kPa,平均速

率［(a)=4=0?28kPa_=0.0047kPa/min,be兩條曲線的反應速率相同，ad兩

△t90min-30min

條曲線的反應速率相同，根據立衡時的分壓，可知ab表示氫氣，cd表示一氧化碳，489C

比467℃溫度更高，高溫平衡向著生成一氧化碳的方向移動，所以489℃對應的一氧化碳

含量是d,反應為放熱反應，溫度越高平衡逆向進行，CO分壓越大，氫氣分壓越小，489c

時PH2和pco隨時間變化關系的曲線分別是a、d,467℃時pH2和pco隨時間變化關系的

曲線分別是b、c,

故答案為：0.0047：hxc：a、d：?

【點評】本題考查了化學反應嬉變判斷、反應過程的理解應用、億學反應速率計算、影

響化學平衡的因素的分析判斷等知識點，注意題干信息的理解分析，掌握基礎是解題關

鍵，題目難度中等。

4.(2021?廣東)我國力爭于2030年前做到碳達峰，2060年前實現碳中和。CH4^CO2fi

整是CO2利用的研究熱點之一。該重整反應體系主要涉及以下反應：

a)CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)AHi

b)CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)AH2

c)CH4(g)=C(s)+2H2(g)AHs

d)2CO(g)=82(g)+C(s)AH4

e)CO(g)+H2(g)=H2O(g)+C(s)AH5

(1)根據蓋斯定律，反應a的4據=△Hz+ZkHa-4缶(或△△-△山)(寫出

一個代數式即可)。

(2)上述反應體系在一定條件下建立平衡后，下列說法正確的有ADo

A.增大CO2與CH4的濃度，反應a、b、c的正反應速率都增加

B.移去部分C(s),反應c、d、e的平衡均向右移動

C.加入反應a的催化劑，可提高CH4的平衡轉化率

D.降低反應溫度，反應a?e的正、逆反應速率都減小

(3)一定條件下，CH4分解形成碳的反應歷程如圖1所示。該歷程分4步進行，其

中，第4步的正反應活化能最大。

(4)設Kr為相對壓力平衡常數，其表達式寫法：在濃度平衡常數表達式中，用相對分

P

壓代替濃度。氣體的相對分壓等于其分壓(單位為kPa)除以po(po=100kPa)o反應a、

c、e的InK「隨工(溫度的倒數)的變化如圖2所示。

PT

①反應a、c、e中，屬于吸熱反應的有ac(填字母)。

2

P(H2)

②反應C的相對壓力平衡常數表達式為K；=_"p(TcHV.)_。

P0

③在圖2中A點對應溫度下、原料組成為n(CO2)：n(CH4)=1：1、初始總壓為lOOkPa

的恒容密閉容器中進行反應，體系達到平衡時H2的分壓為40kPa。計算CH4的平衡轉化

2

P(H2)

率溫度為A時，結合圖象c可知，此時反應c的k)Kr=O=丁而丁=1'帶入數據

P0

解得，D(CH4)平衡*4°kPa=16kPa,P(CH4)初始=-^-XlOOkPa=5OkPa,

1001-1

平衡轉化率處也X100%=68%,寫出計算過程。

50

(5)CO2用途廣泛，寫出基于其物理性質的一種用途：人工降雨。

【考點】化學平衡的計算.

【專題】化學平衡專題；化學平衡計算.

【分析】(1)已知：a)CH4(g)+CO2(g)#2CO(g)+2H2(g)△Hi,b)CO2(g)

+H2(g)#CO(g)+H2O(g)△H2，C)CH4(g)=C(s)+2凡(g)△%,d)2CO

(g)=CO2(g)+C(s)△FU,e)CO(g)4-H2(g)=H2O(g)+C(s)△Hs，根據蓋

斯定律由b+c-e或c-d均可得到CH4(g)+C02(g)#2C0(g)+2H2(g),即可計

算△Hi；

(2)上述反應體系在一定條件下建立平衡后，結合反應特有特點，分析溫度，濃度，催

化劑等因素對于平衡移動的影響及具體方向；

(3)分析圖1可知，反應一共經歷4步歷程，依據圖象差值分析最大活化能；

(4)①分析圖象可知，隨著橫坐標增大，溫度降低，a、c的K值均降低，說明a、c平

衡向左移動，據此分析反應焰變；

②反應c為CH4(g)=C(s)+2也(g),依據平衡常數計算公式書寫，注意為分壓表達

式；

2

P(H2)

"TV

③溫度為A時，結合圖象c可知，此時反應c的lnK；=O即p(cH)=1,帶入數據解

P0

得，p(CH4)平衡=K2￡42Kpa=16kPa,計算初始壓強，進而計算轉化率；

100

(5)二氧化碳固體稱之為干冰，易升華。

【解答】解：(1)已知：a)CH4(g)+CO2(g)#2CO(g)+2H2(g)AHi,b)CO2

(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)△H2，C)CH4(g)=C(s)+2H2(g)AH3,d)

2CO(g)=CO2(g)+C(s)AH4,e)CO(g)+H2(g)^H2O(g)+C(s)AHs，根

據蓋斯定律由b+c-e或c-d均可得到CH4(g)+CO2(g)#2CO(g)+2H2(g),則

△HI=AH2+AH3-4比或△Fh-△川,

故答案為：△H'+△Ha-△Hs(或△$?AH4)：

(2)上述反應體系在一定條件下建立平衡后，

A.CO2與CH4為a、b、c反應的反應物，增大濃度，對應的正反應速度都增大，故A正

確；

B.移去部分C(s),由于移除的是純固體，對平衡移動不產生影響，故B錯誤；

C.催化劑只會改變化學反應速率，不會改變化學反應的限度，故C錯誤；

D.降低反應溫度，所有反應速率均降低，故D正確，

故答案為：AD；

(3)分析圖1可知，反應一共經歷4步歷程，依據圖象差值分析，步驟4的正反應活化

能最大，

故答案為：4；4；

(4)①分析圖象可知，隨著橫坐標增大，溫度降低，a、c的K值均降低，說明a、c平

衡向左移動，故a、c的正反應為吸熱反應，

故答案為：a、c；

2

P(H2)

"TV

②反應c為CH4(g)=C(s)+2H2(g),其平衡常數表達式為pfcH7，

PO

2

P(H2)

故答案為：p(CHp；

PO

2

P(H2)

③溫度為A時，結合圖象c可知，此時反應c的h)K；=O即p(cH.)=1，帶入數據解

P0

得，p(CH4)平衡=40、4°<pa=|6kPa,P(CH4)初始=—L?X100kPa=50kPa,平

1001+1

衡轉化率5°T6X100%=68%,

50

2

P(H2)

故答案為：溫度為A時，結合圖象c可知，此時反應c的In席=0即三(c7)‘一=L帶

PO

入數據解得，p(CH4)平衡=%24<Pa=16kPa,P(CHQ初始=，X100kPa=50kPa,

1001+1

平衡轉化率5°T6X100%=68%：

50

(5)二氧化碳固體稱之為干冰，易升華，故可以用作人工降雨，

故答案為：人工降雨。

【點評】本題考查化學反應平衡相關內容，涉及平衡常數計算，反應熱計算，圖象分析

等，需要學生有較強的讀圖理解能力，注意分析圖象所給的已知條件進行計算，整體難

度適中。

5.(2020?新課標I)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

+玄機催化匏心。3(g)AH=-98kJ-mor,.回答下列

SO2的催化氧化:SO2(g)2(g)

問題:

(1)鈕催化劑參與反應的能量變化如圖(a)所示，V2O5(s)與SO2(g)反應生成V0S04

(s)和V2O4(s)的熱化學方程式為：2V2O5(s)+2SOg(g)=2VOSO4(S)+V2O4

圖(a)圖(b)

(2)當SO2(g)>O2(g)和N2(g)起始的物質的量分數分別為7.5%、10.5%和82%

時，在0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa壓強下，S6平衡轉化率a隨溫度的變化如圖(b)

所示。反應在5.0MPa、550℃時的a=0.975,判斷的依據是反應是氣體分子數減

小的反應，壓強越大轉化率越大,影響a的因素有壓強、溫度、投料比.

(3)將組成(物質的量分數)為2m%SCh(g)、m%O2(g)和q%N2(g)的氣體通入

反應器，在溫度t、壓強p條件下進行反應。平衡時，若SO2轉化率為a,則SO3壓強為

2amp一平衡常數Kp=_------------------------------------------_(以分壓表示，分壓=

100-r1_c、L5/mx0.5

(1)(100-maP)

總壓X物質的量分數)。

(4)研究表明，SO2催化氧化的反應速率方程為：v=k°8(1-叔)式

a'

中：k為反應速率常數，隨溫度t升高而增大；a為SO2平衡轉化率，屋為某時刻SO2

轉化率，n為常數。在優=0.90時，將一系列溫度下的k、a值代入上述速率方程，得

到v?t曲線，如圖(c)所示。

10

8

a

懵

煙6

熠

UM

4

420460500540580

r/℃

圖(c)

曲線上V最大值所對應溫度稱為該a'下反應的最適宜溫度lm.t<tm時，V逐漸提高；I

>tm后，V逐漸下降。原因是反應溫度升高，速率常數k增大使速率加快，但a降低

造成速率v減小，tvtm時，k漕大對V的提高大于a引起的降低：t>如后，速率常數k

增大小于a引起的降低。

【考點】化學平衡的計算.

【專題】化學平衡專題.

【分析】(1)由圖象得出①V2O4(s)+SO3(g)=V2O5(s)+SO2(g)△H=-24kJ?

mol,

②V2O4(s)+2SO3(g)=2VOSO4(S)AH=-399kJ-mol-,,

結合蓋斯定律可知②■①X2得到：2V2。5(s)+2SO2(g)=2VOSO4(S)+V2O4(s)；

(2)當SCh(g)、O2(g)和N2(g)起始的物質的量分數分別為7.5%、10.5%和82%

時，在0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa壓強下，S6平衡轉化率a隨溫度的變化如圖(b)

所示，這個SO2(g)+I02(g)機催化刑SO3(g)反應是氣體分子數減小的反應，壓強

越大轉化率越大，所以反應在5.UMPa、55UC時的a=0.975,由圖象看出壓強越大轉化

率越高，溫度越高轉化率越小，轉化率與影響平衡的因素：溫度壓強還與投料比有關，

氧氣越多SO2平衡轉化率a越大；

(3)利用三段式計算出平衡時三氧化硫的量，利用阿伏加德羅定律的推論壓強之比等于

物質的量的比，分壓=總壓X物質的量分數可解；

(4)v=k(_￡_?1)(1-na')溫度升高，速率常數k增大，反應速率增大；SO2

a'

(g)+I02(g)機催化和he”<g)AH=-98kJ-mor,.為放熱反應，平衡轉化率a減

2

小，1)°》減小，反應速率減小，tVtm時，速率常數k增大，對速率的影響大

a/

于因(T--1)68減小對速率的影響，總體速率加快；t>tm后速率常數k增大沒有a

a'

減小對速率影響大，速率減小。

【解答】解:(1)由圖象得出①V2O4(s)+S03(g)=V2O5(s)+SO2(g)AH=-24kJ

?molI

②V2O4(s)+2SO3(g)=2VOSO4(S)AH=-399kJ?moL,

由蓋斯定律可知②■①X2得到：2V2。5(s)+2SO2(g)=2VOSO4(S)+V2O4(s)△

H=-351kJ?mo「1

故答案為：2V2O5(s)+2SO2(g)=2VOSO4(S)+V2O4(s)AH=-351kJ?mol)

(2)當SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物質的量分數分別為7.5%、10.5%和82%

時，在0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa壓強下，S6平衡轉化率a隨溫度的變化如圖(b)

所示，這個SO2(g)+I02(g),催化詼O3(g)反應是氣體分子數減小的反應，壓強

越大轉化率越大，所以反應在5.0MPa、550℃時的a=0.975,由圖象看出壓強越大轉化

率越高，溫度越高轉化率越小，轉化率與影響平衡的因素：溫度、壓強還與投料比有關,

氧氣越多SO2平衡轉化率a越大；

故答案為：0.975；該反應是氣體分子數減小的反應，壓強越大轉化率越大，Pi=5.0MPa,

該線550℃時的轉化率為97.5%；壓強、溫度、投料比；

(3)根據體積之比等于物質的量的比，2m%+m%+q%=100%3m+q=100,設SO2的物

質的量為2m,O2的物質的量為m

SO2(g)+-I02(g)機催化劑SO3(g)

開始2mm0

變化aX2maXmaX2m

平衡2m-aX2mm-aXmaX2m

反應后的總量：2m-aX2m+m-aXm+aX2m+q=3m+q-am,結合3m+q=100,反應

后的總量=100-am,

P(S°3)J(S03)_2am,貝仃猾。3)=2amp,

Pn(忌)100-am100-am

2am

p

p(so)100-am

平衡常數Kp3

52m(l-a)(nranp°?5g.5

P(SO2)P°-(O2)

100-amP(100-dm產5P

a

a

故答案為：2amp；

100-amg尸（i^P產5

（4）v=k1）08（l?na'）溫度升高，表達式中速率常數k增大，反應速率

a'

增大；SO2（g）+-I02（g）機催化劑SO3（g）AH=-98kJ-mor,,為放熱反應，平衡

轉化率a減小，（T--1）°8減小，反應速率減小，tVtm時，速率常數k增大，對速

a/

率的影響大于因（一1）"減小對速率的影響，總體速率加快；l>lm后速率常數k

a'

增大沒有a減小對速率影響大，速率減小。

故答案為：反應溫度升高，速率常數k增大使速率加快，但a降低造成速率v減小。t

Vtm時，k增大對V的提高大于a引起的降低；t>tm后，速率常數k增大小于a引起的

降低。

【點評】本題考查了熱化學方程式的書寫，平衡轉化率、壓強平衡常數等知識點，情景

陌生，要好好利用圖象，考查分析問題的能力，計算能力，難度較大。

6.（2018?新課標I）采用N2O5為硝化劑是一種新型的綠色硝化技術，在含能材料、醫藥

等工業中得到廣泛應用。回答下列問題：

（1）1840年Devil用干燥的氯氣通過干燥的硝酸銀，得