高考化学二轮复习专题七化学反应速率和化学平衡含答案

这是一份高考化学二轮复习专题七化学反应速率和化学平衡含答案，共15页。试卷主要包含了40，恒温密闭容器发生可逆反应，NO和O2混合后可发生反应，乙烯是石油化工最基本原料之一等内容，欢迎下载使用。

专题七　化学反应速率和化学平衡
A组　基础巩固练
1.(2022广东深圳期中)工业上,在持续加热的条件下用氢气和碘蒸气经铂黑催化合成碘化氢,化学方程式为H2(g)+I2(g)2HI(g)。在实验室中模拟该反应时,控制反应条件不变,将一定量的氢气和碘蒸气充入恒容密闭容器中,反应一段时间后,能确定该反应已经达到化学平衡状态的是(　　)
A.容器中的压强不再变化
B.容器中混合气体的密度不再变化
C.容器中混合物的颜色不再变化
D.混合气体的平均相对分子质量不再变化
2.(2022湖南邵阳一模)科学家研究出一种新的催化剂能有效处理汽车尾气,其反应的热化学方程式为2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)　ΔH<0,若反应在恒容密闭容器中进行,由该反应相关图像作出的判断正确的是(　　)

A.甲图中改变的反应条件为升温
B.乙图中温度T2>T1,纵坐标可代表NO的百分含量
C.丙图中压强p1 D.丁图中a、b、c三点只有b点已经达到平衡状态
3.(2022福建南平二模)某小组实验验证“Ag+(aq)+Fe2+(aq)Fe3+(aq)+Ag(s)”为可逆反应。实验Ⅰ:将0.010 0 mol·L-1 Ag2SO4溶液与0.040 0 mol·L-1 FeSO4溶液(pH=1)等体积混合发生反应,产生灰黑色沉淀,溶液呈黄色。实验Ⅱ:向少量Ag粉中加入0.010 0 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液(pH=1),固体完全溶解。下列说法错误的是(　　)
A.Ⅰ中加入NaCl固体,平衡逆向移动
B.Ⅰ中不能用Fe(NO3)3溶液代替Fe2(SO4)3溶液
C.该反应平衡常数K=c(Fe3+)c(Ag+)·c(Fe2+)
D.Ⅱ中加入KSCN溶液,溶液呈红色,表明该化学反应为可逆反应
4.(2022浙江6月选考)恒温恒容的密闭容器中,在某催化剂表面上发生氨的分解反应:2NH3(g)N2(g)+3H2(g),测得不同起始浓度和催化剂表面积下氨浓度随时间的变化,如下表所示,下列说法不正确的是(　　)
编号
表面
积/cm2
0 min
20 min
40 min
60 min
80 min
c(NH3)/(10-3 mol·L-1)
①
a
2.40
2.00
1.60
1.20
0.80
②
a
1.20
0.80
0.40
x

③
2a
2.40
1.60
0.80
0.40
0.40
A.实验①,0~20 min,v(N2)=1.00×10-5 mol·L-1·min-1
B.实验②,60 min时处于平衡状态,x≠0.40
C.相同条件下,增加氨气的浓度,反应速率增大
D.相同条件下,增加催化剂的表面积,反应速率增大
5.(2022广东深圳第二次调研)T1 ℃时,向1 L密闭容器中充入10 mol H2和3 mol SO2发生反应:3H2(g)+SO2(g)H2S(g)+2H2O(g)　ΔH<0。部分物质的物质的量n(X)随时间t变化如图中实线所示。下列说法正确的是(　　)

A.实线a代表n(H2O)随时间变化的曲线
B.t1 min时,v正(SO2) C.该反应的平衡常数K=2.7×5.421.93×0.3
D.若该反应在T2 ℃(T2 6.(2022广东茂名五校联盟第三次联考)硫化氢(H2S)危害人体健康,造成环境污染。工业上可采用不同反应处理含H2S的尾气。回答下列问题:
(1)已知:
(ⅰ)S(g)+O2(g)SO2(g)　ΔH1<0;
(ⅱ)2H2S(g)+O2(g)2S(g)+2H2O(g)　ΔH2;
(ⅲ)2H2S(g)+SO2(g)3S(g)+2H2O(g)　ΔH3<0。
反应(ⅱ)中正反应的活化能E(正)和逆反应的活化能E(逆)中较大的是　　　[填“E(正)”或“E(逆)”],ΔH3ΔH2的值　　　(填字母)。 
A.>1 B.<1 C.>-1 D.<-1
(2)H2S直接分解制取H2和硫黄一直是国内外科研工作者关注的研究领域,反应原理为2H2S(g)2H2(g)+S2(g)。向容积为5.0 L的恒容密闭容器中充入1.0 mol H2S气体,测得不同温度下H2S的转化率与时间的关系曲线如图所示:

①该反应的ΔH　　　　(填“>”“<”或“=”)0。 
②950 ℃下,反应从开始到P点时,H2的平均反应速率v(H2)=　　　 mol·L-1·s-1。 
③a点的v(正)　　　　　(填“>”“<”或“=”)b点的v(逆)。若保持其他条件不变,向a点的平衡体系中再充入1.0 mol H2S气体,重新达到平衡时,H2S气体的体积分数将　　　　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。 
④若某温度下,该反应达到化学平衡时,测得容器内总压强为p0 kPa,H2S和H2的体积分数相等,则化学平衡常数Kp=　　　　　　　kPa(用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压×物质的量分数)。 
(3)液相催化法是我国近年研究的热点,其中一步反应为H2S+Na2CO3NaHS+NaHCO3(已知:H2S的Ka1=1.3×10-7,Ka2=7.1×10-15;H2CO3的Ka1=4.2×10-7,Ka2=5.6×10-11)。常温下,该反应的平衡常数(K)约为　　　　　　　(保留2位有效数字)。 

B组　能力提升练
1.(2022北京房山区一模)以[Cu(H2O)4]2+(蓝)+4Cl-[CuCl4]2-(黄)+4H2O　ΔH>0为例,探究影响平衡移动的因素。取相同浓度的CuCl2溶液,分别进行下列实验,对实验现象的分析不正确的是(　　)
选项
操作和现象
分析
A
观察溶液为绿色
[Cu(H2O)4]2+和[CuCl4]2-同时存在
B
升高温度,溶液变为黄绿色
平衡正移,[CuCl4]2-的浓度增大
C
加几滴AgNO3溶液,静置,上层清液为蓝色
平衡逆移,[CuCl4]2-的浓度减小
D
加少量Zn片,静置,上层清液为浅黄绿色
平衡正移,[CuCl4]2-的浓度增大
2.(2022辽宁东北育才学校六模)某小组同学设计实验探究镁与铵盐溶液的反应,记录如下:
实验编号
①
②
③
④
溶液种类
1 mol·L-1 NH4Cl
0.5 mol·L-1 (NH4)2SO4
0.1 mol·L-1 NH4Cl
H2O
m(Mg)/g
0.48
0.48
0.48
0.48
V(溶液)/mL
100
100
100
100
实验现象
有气体产生,并产生白色沉淀
有气体产生,并产生白色沉淀
有气体产生,并产生白色沉淀
几乎看不到现象
6 h时
V(H2)/mL
433
255
347
12
根据上述实验所得结论正确的是(　　)
A.实验②中发生的反应为Mg+NH4++2H2OMg2++2NH3·H2O+H2↑
B.由实验①、③可得,溶液中c(NH4+)越大,反应速率越快
C.由实验①、②可得,溶液中阴离子的种类和浓度对产生H2的速率有影响
D.由实验①~④可得,溶液的pH越小,产生H2的速率越快
3.(2022广东茂名五校联盟第三次联考)一定条件下,丙烯(CH2CHCH3)和HBr发生的两个可逆反应的能量变化如图所示,已知第Ⅱ阶段中两个可逆反应最终均达到平衡状态,下列说法正确的是(　　)

A.稳定性:1-溴丙烷>2-溴丙烷
B.平衡后产物的质量:1-溴丙烷<2-溴丙烷
C.平衡后降低温度,2-溴丙烷的产率降低
D.第Ⅱ阶段的速率决定着生成1-溴丙烷反应的速率快慢
4.(2022广东惠州一模)研究反应2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)　ΔH<0,对实现“碳中和”有重要意义。在密闭容器中充入1 mol CO2与3 mol H2,发生上述反应并达平衡,测得平衡体系中各种物质的体积分数随温度变化如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.表示CH3CH2OH组分的曲线是Ⅲ
B.图中曲线交点a对应H2的转化率大于交点b
C.图中曲线交点a、b对应反应平衡常数Ka D.若使用催化剂,则b点向上移动
5.(2022辽宁铁岭六校联考)某实验团队研究合成氨在不同条件下进行反应,平衡时氨气的含量与起始氢氮比[n(H2)n(N2)]之间的关系如下图。下列说法正确的是(　　)

A.T0<420 ℃
B.b点时的转化率:α(N2)>α(H2)
C.a、b、c、d四点对应的平衡常数由大到小的顺序为Kb=Kc>Ka>Kd
D.工业合成氨一般以α-铁触媒为催化剂,400~500 ℃下反应,选取该温度的主要原因是氨的平衡产率更高
6.(2022广东六校第四次联考)已知(HF)2(g)2HF(g)　ΔH>0,平衡体系的气体总质量(m总)与总物质的量(n总)之比在不同温度下随压强的变化曲线如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.温度:T1 B.平衡常数:K(a)=K(b) C.反应速率:v正(a)>v正(b)
D.当m总n总=30 g·mol-1时,n(HF)∶n[(HF)2]=1∶1
7.恒温密闭容器发生可逆反应:Z(?)+W(?)X(g)+Y(?)　ΔH,在t1时刻反应达到平衡,在t2时刻缩小容器容积,t3时刻再次达到平衡状态后不再改变条件。下列有关说法正确的是(　　)

A.该条件下,Z和W中的一种可能为气态
B.t1~t2时间段与t3时刻后,两时间段反应体系中气体的平均摩尔质量不相等
C.若在该温度此反应平衡常数表达式为K=c(X),则t1~t2时间段与t3时刻后的X浓度不相等
D.若该反应ΔH>0,则该反应的平衡常数K随温度升高而增大
8.(2022广东广州执信中学联考)NO和O2混合后可发生反应:①2NO(g)+O2(g)2NO2(g),②2NO2(g)N2O4(g)反应体系中含氮物质的物质的量浓度(c)随着时间(t)的变化曲线如图。下列说法正确的是(　　)

A.c为c(NO2)随t的变化曲线
B.t1时,反应①达到化学平衡状态
C.t2时,c(NO)+c(NO2)+c(N2O4)=c0
D.t3后,NO2的消耗速率等于生成速率
9.(2022广东广州二模)乙烯是石油化工最基本原料之一。
Ⅰ.乙烷在一定条件下可脱氢制得乙烯:
C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)　ΔH1>0。
(1)提高乙烷平衡转化率的措施有　　　　　　　、　　　　　　　。 
(2)一定温度下,向恒容密闭容器通入等物质的量的C2H6和H2,初始压强为100 kPa,发生上述反应,乙烷的平衡转化率为20%。平衡时体系的压强为　　　　　 kPa,该反应的平衡常数Kp=　　　　　　　 kPa(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。 
Ⅱ.在乙烷中引入O2可以降低反应温度,减少积碳。涉及如下反应:
a.2C2H6(g)+O2(g)2C2H4(g)+2H2O(g)　ΔH2<0
b.2C2H6(g)+5O2(g)4CO(g)+6H2O(g)　ΔH3<0
c.C2H4(g)+2O2(g)2CO(g)+2H2O(g)　ΔH4<0
(3)根据盖斯定律,反应a的ΔH2=　　　　　　　(写出代数式)。 
(4)氧气的引入可能导致过度氧化。为减少过度氧化,需要寻找催化剂降低反应　　　　　(填“a”“b”或“c”)的活化能。 
(5)常压下,在某催化剂作用下按照n(C2H6)∶n(O2)=1∶1投料制备乙烯,相同时间内体系中C2H4和CO在含碳产物中的物质的量百分数及C2H6转化率随温度的变化如下图所示。

①乙烯的物质的量百分数随温度升高而降低的原因是   　。 
②在570~600 ℃温度范围内,下列说法正确的有　　　　(填字母)。 
A.C2H4的产率随温度升高而增大
B.H2O的含量随温度升高而增大
C.C2H6在体系中的物质的量百分数随温度升高而增大
D.此催化剂的优点是在较低温度下降低CO的平衡产率
③某学者研究了生成C2H4的部分反应历程如下图所示。写出该历程总反应的方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　。该历程的催化剂是　　　　　。 




参考答案

专题七　化学反应速率和化学平衡
A组　基础巩固练
1.C　解析 该反应前后气体总物质的量相等,压强始终不变,故压强不再变化不能说明反应达到平衡,A项错误;在恒容容器中,该反应的密度始终不变,故密度不变不能说明该反应达到平衡,B项错误;碘蒸气有颜色,颜色不变说明碘蒸气的浓度不变,说明反应达到平衡,C项正确;该反应中混合气体的平均相对分子质量始终不变,故平均相对分子质量不变不能说明反应达到平衡,D项错误。
2.A　解析 升高温度,正、逆反应速率都加快,化学平衡逆向移动,即逆反应速率增大的幅度大于正反应,故甲图中改变的反应条件为升温,A正确;由乙图所示信息可知,T2时反应速率更快,故温度T2>T1,温度升高,平衡逆向移动,而纵坐标所示的数值越小,则纵坐标不可能代表NO的百分含量,B错误;由丙图信息可知,p2时的反应速率更大,故压强p1 3.D　解析 Ⅰ中加入NaCl固体,Cl-与Ag+反应产生AgCl沉淀,c(Ag+)降低,平衡逆向移动,A正确;Ⅰ中不能用Fe(NO3)3溶液代替Fe2(SO4)3溶液,否则酸性条件下NO3-会将Fe2+氧化生成Fe3+,使Fe3+浓度增大,引起干扰,B正确;根据反应平衡常数的含义可知,该反应平衡常数K=c(Fe3+)c(Ag+)·c(Fe2+),C正确;Ⅱ中向少量Ag粉中加入0.010 0 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液(pH=1),固体完全溶解,硫酸铁过量,则加入KSCN溶液,溶液呈红色,不能表明该化学反应为可逆反应,D错误。
4.C　解析 实验①中,0~20 min,氨气浓度变化量为2.40×10-3 mol·L-1-2.00×10-3 mol·L-1=4.00×10-4 mol·L-1,v(NH3)=4.00×10-4mol·L-120min=2.00×10-5 mol·L-1·min-1,反应速率之比等于化学计量数之比,v(N2)=12v(NH3)=1.00×10-5 mol·L-1·min-1,A正确;催化剂表面积大小只影响反应速率,不影响平衡,实验③中氨气初始浓度与实验①中一样,实验③达到平衡时氨气浓度为4.00×10-4 mol·L-1,则实验①达平衡时氨气浓度也为4.00×10-4 mol·L-1,而恒温恒容条件下,实验②相对于实验①为减小压强,平衡正向移动,因此实验②60 min时处于平衡状态,x<0.4,即x≠0.4,B正确;实验①、实验②中0~20 min、20~40 min氨气浓度变化量都是4.00×10-4 mol·L-1,实验②中60 min时反应达到平衡状态,实验①和实验②催化剂表面积相同,实验①中氨气初始浓度是实验②中氨气初始浓度的2倍,实验①60 min时反应未达到平衡状态,相同条件下,增加氨气浓度,反应速率并没有增大,C错误;对比实验①和实验③,氨气浓度相同,实验③中催化剂表面积是实验①中催化剂表面积的2倍,实验③先达到平衡状态,实验③的反应速率大,说明相同条件下,增加催化剂的表面积,反应速率增大,D正确。
5.C　解析 根据3H2(g)+SO2(g)H2S(g)+2H2O(g)可知,达到平衡时生成H2O的物质的量是消耗SO2的2倍,故实线a不代表n(H2O)随时间变化的曲线,而是代表n(H2S)随时间变化的曲线,A错误;由题图可知,t1 min后H2S的物质的量还在增大,SO2的物质的量还在减小,说明反应在向正向进行,且化学反应中各物质表示的反应速率之比等于化学计量数之比,则有v正(SO2)=v正(H2S),此时v正(H2S)>v逆(H2S),即v正(SO2)>v逆(H2S),B错误;由题图可知,达到平衡时,SO2的物质的量为0.3 mol,根据三段式分析可知:
　　 3H2(g) + SO2(g) H2S(g) + 2H2O(g)
起始量mol 10 3 0 0
转化量mol 8.1 2.7 2.7 5.4
平衡量mol 1.9 0.3 2.7 5.4
容器的容积为1 L,则该反应的平衡常数K=c(H2S)·c2(H2O)c3(H2)·c(SO2)=2.7×5.421.93×0.3,C正确;由题干信息可知,降低温度,平衡正向移动,SO2的平衡转化量增大,平衡时的物质的量减小,故若该反应在T2 ℃(T2 6.答案 (1)E(逆)　B　(2)①>　②0.032　③>　增大　④0.2p0　(3)2.3×103
解析 (1)根据盖斯定律可知ΔH2=ΔH1+ΔH3<0,故反应(ⅱ)为放热反应,即ΔH2=E(正)-E(逆)<0,故反应(ⅱ)中E(正)|ΔH3|,故ΔH3ΔH2的值<1。
(2)①由题图可知,温度越高,H2S的转化率越高,说明升高温度,上述平衡正向移动,故该反应的ΔH>0。
②950 ℃下,反应从开始到P点时,H2的平均反应速率v(H2)=v(H2S)=ΔnVΔt=1mol×20%5.0 L×1.25 s=0.032 mol·L-1·s-1。
③由题图可知,a点对应温度高于b点对应温度,温度越高,反应速率越快,故a点的v(正)>b点的v(逆)。若保持其他条件不变,向a点的平衡体系中再充入1.0 mol H2S气体,即增大压强,上述平衡逆向移动,故重新达到平衡时,H2S气体的体积分数将增大。
④若某温度下,该反应达到化学平衡时,测得容器内总压强为p0 kPa,由三段式分析可知:
　　　　 2H2S(g) 2H2(g) + S2(g)
起始量/mol 1.0 0 0
转化量/mol x x 0.5x
平衡量/mol 1-x x 0.5x
H2S和H2的体积分数相等,即1-x=x,解得x=0.5,平衡时p(H2S)=p(H2)=0.5mol1.25molp0 kPa=0.4p0 kPa,p(S2)=0.2p0 kPa,则化学平衡常数Kp=p2(H2)·p(S2)p2(H2S)=(0.4p0kPa)2×(0.2p0kPa)(0.4p0kPa)2=0.2p0 kPa;
(3)该反应的平衡常数K=c(HCO3-)·c(HS-)c(CO32-)·c(H2S)=c(HCO3-)·c(HS-)·c(H+)c(CO32-)·c(H2S)·c(H+)=Ka1(H2S)Ka2(H2CO3)=1.3×10-75.6×10-11≈2.3×103。
B组　能力提升练
1.D　解析 [Cu(H2O)4]2+呈现蓝色,[CuCl4]2-呈现黄色,溶液为绿色是因为[Cu(H2O)4]2+和[CuCl4]2-同时存在,A正确;该反应是一个吸热反应,升高温度,平衡正向移动,[CuCl4]2-的浓度增大,溶液变为黄绿色,B正确;加几滴AgNO3溶液,Cl-与Ag+反应,Cl-浓度减小,平衡向逆反应方向移动,[CuCl4]2-的浓度减小,[Cu(H2O)4]2+浓度增大,上层清液为蓝色,C正确;在CuCl2溶液中加入少量Zn片,Zn会置换出Cu,Cu2+浓度减小,则[Cu(H2O)4]2+、[CuCl4]2-浓度均减小,D错误。
2.C　解析 离子方程式电荷不守恒且无白色沉淀生成,A错误;实验①、③中Cl-浓度不同,无法得出c(NH4+)越大,反应速率越快的结论,B错误;实验①、②,溶液中c(NH4+)相同,故阴离子种类和浓度对产生H2的速率有影响,C正确;实验②0.5 mol·L-1 (NH4)2SO4溶液pH<实验③0.1 mol·L-1 NH4Cl溶液,但是产生氢气的速率更慢,D错误。
3.B　解析 1-溴丙烷具有的总能量高于2-溴丙烷,能量越高物质越不稳定,故稳定性:1-溴丙烷<2-溴丙烷,A错误;生成1-溴丙烷的活化能高于生成2-溴丙烷的活化能,活化能越大该反应越难进行,故平衡后产物的质量:1-溴丙烷<2-溴丙烷,B正确;生成2-溴丙烷的正反应是一个放热反应,故平衡后降低温度,2-溴丙烷的产率升高,C错误;生成1-溴丙烷的第Ⅰ阶段的活化能高于第Ⅱ阶段,活化能越大反应速率越慢,慢反应才是决定一个多步反应总反应速率的关键,故第Ⅰ阶段的速率决定着生成1-溴丙烷反应的速率快慢,D错误。
4.C　解析 该反应为气体体积减小的放热反应,升高温度,平衡逆向移动,CH3CH2OH、H2O的体积分数逐渐减小,CO2、H2的体积分数逐渐增大,且化学计量数越大,体积分数变化越大,由题图可知,曲线Ⅰ表示H2,曲线Ⅱ表示CO2,曲线Ⅲ表示H2O,曲线Ⅳ表示CH3CH2OH,A错误;该反应为气体体积减小的放热反应,升高温度,平衡逆向移动,H2的转化率降低,交点a的温度高于交点b,则交点a对应H2的转化率小于交点b,B错误;因为平衡常数仅与温度有关,该反应为放热反应,升高温度平衡向逆反应移动,K减小,所以Ka 5.C　解析 合成氨的反应是一个放热反应,升高温度,平衡逆向移动,NH3的百分含量减小,由曲线①④可知,T0>420 ℃,A错误;b点时n(H2)n(N2)=3.0,故平衡的转化率:α(N2)=α(H2),B错误;升高温度,平衡逆向移动,化学平衡常数减小,温度不变,平衡常数不变,由A分析可知,T0>420 ℃,故a、b、c、d四点对应的平衡常数由大到小的顺序为Kb=Kc>Ka>Kd,C正确;催化剂不能使化学平衡发生移动,故工业合成氨一般以α-铁触媒为催化剂,400~500 ℃下反应,选取该温度的主要原因不是氨的平衡产率更高,而是该温度下催化剂的活性最强,D错误。
6.D　解析 b、c两个点的压强相同,T2温度下c点对应的平均摩尔质量大于T1温度下b点对应的平均摩尔质量,反应前后气体总质量保持不变,平均摩尔质量大说明气体总物质的量小,即T2温度时,平衡向逆反应方向移动,T2 7.D　解析 根据题图可知,正反应速率不随反应时间和压强的改变而改变,故Z和W都不是气体,Y的状态不确定,A错误。结合题图可知,若Y不是气体,产物只有X,反应过程中气体的摩尔质量始终不变,若Y是气体,由于生成的X和Y之比为1∶1,气体平均摩尔质量不会改变,所以两时间段反应体系中气体的平均摩尔质量一定相等,B错误。由于化学平衡常数只与温度有关,该温度下平衡常数K=c(X)是定值,则t1~t2时间段与t3时刻后的c(X)相等,C错误。若该反应ΔH>0,则升高温度平衡正向移动,平衡常数增大,D正确。
8.D　解析 由题干信息可知,NO和O2混合后可发生反应:①2NO(g)+O2(g)2NO2(g),②2NO2(g)N2O4(g),则随着反应的进行NO2的浓度先增大后变小,最后达到平衡保持不变,故a为c(NO)、b为c(NO2),c为c(N2O4)随t的变化曲线,A错误;t1时刻后,3种含氮物质的物质的量浓度仍发生变化,故不能说明反应①达到化学平衡状态,B错误;若容器的容积保持不变,则根据N原子守恒可知,t2时有c(NO)+c(NO2)+2c(N2O4)=c0,C错误;由题图可知,t3时刻后,NO2、N2O4的浓度不再发生改变,则反应达到平衡状态,故有NO2的消耗速率等于生成速率,D正确。
9.答案 (1)升高温度　减小压强(或及时移出生成物,合理即可)
(2)110　15　(3)ΔH3-2ΔH4　(4)a
(5)①体系未达平衡,温度升高,生成CO的反应速率增大的程度大于C2H4　②AB　③C2H6+2O2C2H4+2HO2·　BNOH
解析 (1)C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)　ΔH1>0,该反应是气体体积增大的吸热反应,提高乙烷平衡转化率的措施有减小压强、升高温度或及时移出生成物。
(2)一定温度下,向恒容密闭容器通入等物质的量的C2H6和H2,初始压强为100 kPa,假设都为1 mol,发生上述反应,乙烷的平衡转化率为20%:
　 C2H6(g) C2H4(g) + H2(g)
开始 1 mol 0 1 mol
转化 0.2 mol 0.2 mol 0.2 mol
平衡 0.8 mol 0.2 mol 1.2 mol
根据压强之比等于物质的量之比得到2mol100 kPa=2.2molp,解得p=110 kPa,即平衡时体系的压强为110 kPa,该反应的平衡常数Kp=110 kPa×0.2mol2.2mol×110 kPa×1.2mol2.2mol110 kPa×0.8mol2.2mol=15 kPa。
(3)根据盖斯定律,反应b-2×反应c=反应a,则ΔH2=ΔH3-2ΔH4。
(4)为减少过度氧化,即要加快反应a的反应速率,降低反应b、c的反应速率,因此需要寻找催化剂降低反应a的活化能。
(5)升高温度,C2H6的转化率在不断增大,则表明反应未达平衡。混合物中CO在含碳产物中的物质的量的百分数增大,则表明生成CO的速率比生成C2H4的速率大,所以原因是:体系未达平衡,温度升高,生成CO的反应速率增大的程度大于C2H4。
②从C2H6的转化率不断增大分析,反应都未达到平衡,所以C2H4的产率随温度升高而增大,A正确;因为反应未达平衡,在三个反应中,随温度升高,反应物的转化率都增大,因此H2O的含量随温度升高而增大,B正确;根据题图信息,C2H6的转化率增大,则C2H6在体系中的物质的量百分数随温度升高而降低,C错误;因为反应并未达到平衡,所以不能说明该催化剂能在较低温度下降低CO的平衡产率,D错误。
③起初反应时,BNOH先与O2反应,生成BNO·和HO2·,生成的BNO·再与C2H6反应,重新生成BNOH,则表明BNOH为催化剂;C2H6先转化为C2H5·,C2H5·再与O2反应生成C2H4和HO2·;从而得出总反应的方程式为C2H6+2O2C2H4+2HO2·。