【新高考】2023年高考化学二轮题型精讲精练——专题18 速率方程及其应用

这是一份【新高考】2023年高考化学二轮题型精讲精练——专题18 速率方程及其应用，文件包含新高考2023年高考化学二轮题型精讲精练专题18速率方程及其应用教师版docx、新高考2023年高考化学二轮题型精讲精练专题18速率方程及其应用学生版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共29页， 欢迎下载使用。
专题18 速率方程及其应用
目录
一、热点题型归纳…………………………………………………………………………………………………………1
【题型一】速率方程中相关量的计算……………………………………………………………………………………1
【题型二】反应物浓度与反应速率关系分析……………………………………………………………………………3
【题型三】影响速率常数和速率的因素…………………………………………………………………………………5
【题型四】速率常数和平衡常数的关系…………………………………………………………………………………6
二、最新模考题组练………………………………………………………………………………………………………10

【题型一】速率方程中相关量的计算
【典例分析】
【典例1】（2021年高三八省联考河北卷）一定条件下，反应H2（g）+Br2（g）2HBr（g）的速率方程为v＝kcα（H2）·cβ（Br2）·cγ（HBr），某温度下，该反应在不同浓度下的反应速率如下：
c（H2）/（mol/L）
c（Br2）/（mol/L）
c（HBr）/（mol/L）
反应速率
0.1
0.1
2
v
0.1
0.4
2
8v
0.2
0.4
2
16v
0.4
0.1
4
2v
0.2
0.1
c
4v
根据表中的测定结果，下列结论错误的是（ ）。
A．表中c的值为4
B．α、β、γ的值分别为1、2、－1
C．反应体系的三种物质中，Br2（g）的浓度对反应速率影响最大
D．在反应体系中保持其他物质浓度不变，增大HBr（g）浓度，会使反应速率降低
【解析】选AB。速率方程为v＝kcα（H2）·cβ（Br2）·cγ（HBr），将H2、Br2、HBr和速率都带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＝，②③得到α＝1，①④得到γ＝－1，对于4v＝k×0.2α×0.1β×cγ（HBr）与①，将α＝1，β＝，γ＝－1代入，解得c＝1。根据分析，表中c的值为1，故A符合题意；根据分析，α、β、γ的值分别为1、、－1，故B符合题意；由于v＝kcα（H2）·cβ（Br2）·cγ（HBr），α、β、γ的值分别为1、、－1，由于速率与Br2（g）和H2（g）的浓度成正比，与HBr（g）的浓度成反比，反应体系的三种物质中，Br2（g）的浓度对反应速率影响最大，故C不符合题意；由于γ＝－1，增大HBr（g）浓度，cγ（HBr）减小，在反应体系中保持其他物质浓度不变，会使反应速率降低，故D不符合题意。
【提分秘籍】
1．速率方程意义：表示反应物浓度与反应速率的定量关系
2．举例：A2（g）+B2（g）2AB（g），v＝kcα（A2）·cβ（B2）
①H2+Cl22HCl，v＝k［c(H2)］［c(Cl2)］1/2
②N2（g）+3H2（g）2NH3（g），v＝kc（N2）·c1.5（H2）·c－1（NH3）
3．测定方法：α、β必须通过实验测定，无法直接写出。
（1）将相关实验数据代入速率方程表达式，列方程组计算求解
（2）分析相关浓度数据与反应速率的关系，确定α、β…的数值
4．α、β…数值大的相应物质浓度变化对反应速率影响大
【变式演练】
1．（2022·北京顺义牛栏山一模）已知反应：2NO（g）+2H2（g）N2（g）+2H2O（g）生成N2的初始速率与NO、H2的初始浓度的关系为v＝kcx（NO）•cy（H2），k为速率常数。在800℃时测得的相关数据如表所示。
实验
数据
初始浓度（mol·L－1）
生成N2的初始速率
（mol·L－1·s－1）
c（NO）
c（H2）
1
2.00×10－3
6.00×10－3
1.92×10－3
2
1.00×10－3
6.00×10－3
4.80×10－4
3
2.00×10－3
3.00×10－3
9.60×10－4
下列说法中不正确的是（ ）。
A．关系式中x＝1、y＝2
B．800℃时，k的值为8×104
C．若800℃时，初始浓度c（NO）＝c（H2）＝4.00×10－3mol·L－1，则生成N2的初始速率为5.12×10－3mol·L－1·s－1
D．当其他条件不变时，升高温度，速率常数将增大
【解析】选A。将3组实验数据代入v＝kcx（NO）•cy（H2），中有：（2.00×10－3）x×（6.00×10－3）y＝1.92×10－3，（1.00×10－3）x×（6.00×10－3）y＝4.80×10－4，（2.00×10－3）x×（3.00×10－3）y＝9.60×10－4，解得：x＝2，y＝1，故A错误；由A解得800℃时，k＝8×104，故B正确；结合B，生成N2的初始速率v＝8×104×c2（NO）·c（H2），所以800℃时，初始浓度c（NO）＝c（H2）＝4.00×10－3mol·L－l，生成N2的初始速率＝8×104×（4.00×10－3）2×（4.00×10－3）＝5.12×10－3mol/（L·s），故C正确；其他条件不变时，生成N2的初始速率与k成正比：温度越高，反应速率越大，则k增大，故D正确。
2．丙酮的碘代反应CH3COCH3+I2→CH3COCH2I+HI的速率方程为v＝kcm（CH3COCH3）cn（I2），其半衰期（当剩余反应物恰好是起始的一半时所需的时间）为改变反应物浓度时，反应的瞬时速率如表所示。
c（CH3COCH3）/mol·L－1
c（I2）/mol·L－1
v/10－3mol·L－1·min－1
0.25
0.050
1.4
0.50
0.050
2.8
1.00
0.050
5.6
0.50
0100
2.8
下列说法正确的是（ ）。
A．速率方程中的m＝1，n＝0
B．该反应的速率常数k＝2.8×10－3min－1
C．增大I2的浓度，反应的瞬时速率加快
D．在过量的I2存在时，反应掉87.5%的CH3COCH3所需的时间是375min
【解析】选AD。由第一组数据和第二组数据可得＝，则m＝1，由第二组数据和第四组数据可得＝，则n＝0，A选项正确；由A可知，m＝1，n＝0，则v＝kc（CH3COCH3），带入第一组数据可得，k＝5.6×10－3min－1，B选项错误；由第二组和第四组数据分析可知，当其他条件不变时，增大I2的浓度，反应的瞬时速率不变，C选项错误；存在过量的I2时，反应掉87.5%可以看作经历3个半衰期，即50%+25%+12.5%，因此所需的时间为＝375min，D选项正确。
3．（2021·福建省等级考）NaNO2溶液和NH4Cl溶液可发生反应：NaNO2+NH4ClNaCl+N2↑+2H2O↑。为探究反应速率与c（NaNO2）的关系，利用下列装置（夹持仪器略去）进行实验。

实验步骤：往A中加入一定体积（V）的2.0mol·L－1 NaNO2溶液、2.0mol·L－1NH4Cl溶液和水，充分搅拌。控制体系温度，通过分液漏斗往A中加入1.0mol·L－1醋酸。当导管口气泡均匀稳定冒出时，开始用排水法收集气体。用秒表测量收集1.0mL N2所需的间，重复多次取平均值（t）。
每组实验过程中，反应物浓度变化很小，忽略其对反应速率测定的影响。实验数据如下表所示。
实验编号
VmL
t/s
NaNO2溶液
NH4Cl溶液
醋酸
水
1
4.0
V1
4.0
8.0
334
2
V2
4.0
4.0
V3
150
3
8.0
4.0
4.0
4.0
83
4
12.0
4.0
4.0
0.0
38
（1）V1＝_______，V3＝_______。
（2）该反应的速率方程为v＝k·cm（NaNO2）·c（NH4Cl）·c（H+），k为反应速率常数。利用实验数据计算得m＝_______（填整数）。
（3）醋酸的作用是___________________。
【解析】（1）为探究反应速率与c（NaNO2）的关系，NH4Cl浓度不变，根据数据3和4可知溶液总体积为20mL，故V1为4mL；根据变量单一可知V2为6mL，V3为6mL；（2）浓度增大速率加快，根据1和3组数据分析，3的c（NaNO2）是1的2倍，1和3所用的时间比≈4，根据分析可知速率和浓度的平方成正比，故m＝2；（3）根据速率方程可知，反应速率与c（H+）成正比，加入醋酸可以增大c（H+），加快反应速率。
【答案】（1）4.0；6.0（2）2（3）加快反应速率
【题型二】反应物浓度与反应速率关系分析
【典例分析】
【典例2】某探究小组利用丙酮的溴代反应（CH3COCH3+Br2CH3COCH2Br+HBr）来研究反应物浓度与反应速率的关系。反应速率v（Br2）通过测定溴的颜色消失所需的时间来确定。在一定温度下，获得如下实验数据：
实验序号
初始浓度c/mol·L－1
溴颜色消失所需时间t/s
CH3COCH3
HCl
Br2
①
0.80
0.20
0.0010
290
②
1.60
0.20
0.0010
145
③
0.80
0.40
0.0010
145
④
0.80
0.20
0.0020
580
分析实验数据所得出的结论不正确的是（ ）。
A．增大c（CH3COCH3），v（Br2）增大
B．实验②和③的v（Br2）相等
C．增大c（HCl），v（Br2）增大
D．增大c（Br2），v（Br2）增大
【解析】选D。从表中数据看，①和②中HCl、Br2的浓度是相同的，而②中CH3COCH3的浓度是①中的2倍，而结果所用时间变成原来的一半，说明反应速率加倍，即反应速率与CH3COCH3的浓度成正比，A选项正确；实验②和③中，Br2的初始浓度相同，溴颜色消失所需时间也相同，则说明v（Br2）相等，B选项正确；①和③中CH3COCH3、Br2的浓度是相同的，而③中HCl的浓度是①中的2倍，而结果所用时间变成原来的一半，说明反应速率加倍，即反应速率与HCl的浓度成正比，C选项正确；①和④中CH3COCH3、HCl的浓度是相同的，而④中Br2的浓度是①中的2倍，而结果所用时间变成原来的2倍，说明反应速率变慢了，D选项错误。
【提分秘籍】
1．浓度对反应速率的影响
（1）经验规律：浓度越大，反应速率越快
（2）特殊规律：根据反应速率方程表达式分析。如速率方程为v＝kc2（A）c0（B）c－1（C）
①增大c（A），反应速率加快
②增大c（B），反应速率不变
③增大c（C），反应速率减慢
2．若给定几组数据，则必须根据数据分析速率和浓度间的关系，确定浓度对速率的影响。
【变式演练】
1．（2022•福建泉州一模）已知某反应的能量变化如图。在不同温度下，反应物初始浓度与初始反应速率有如表关系：

实验序号
1
2
3
4
c（NO2）/mol•L－1
1
1
2
2
c（CO）/mol•L－1
1
2
1
2
v/mol•L－1•s－1
750K
p
2p
2p
4p
500K
q
q
4q
4q
下列有关该反应的叙述错误的是（ ）。
A．不同温度下，增加反应物的浓度不一定可以加快反应速率
B．加入催化剂，改变了反应的途径，加快了反应速率
C．升高反应温度，加快了反应速率，增大了平衡常数
D．750K时，将实验2的容器体积缩小一半，速率v为8pmol•L－1•s－1
【解析】选C。如降低温度，增大浓度，则反应速率不一定增大，故A正确；加入催化剂，降低反应的活化能，改变了反应的途径，加快了反应速率，故B正确；正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，则平衡常数减小，故C错误；750K时，将实验2的容器体积缩小一半，NO2和CO浓度都增大一倍，由表中数据可知速率v为8pmol•L－1•s－1，故D正确。
2．3I－+S2O82－I3－+2SO42－的反应速率可以用I3－与加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量，t越小，反应速率越大。某探究性学习小组在20℃进行实验，得到的数据如下表：
实验编号
①
②
③
④
⑤
c（I－）/mol•L－1
0.040
0.080
0.080
0.160
0.160
c（S2O82－）/mol•L－1
0.040
0.040
0.080
c1
0.080
t/s
88.0
44.0
22.0
22.0
t2
下列说法不正确的是（ ）。
A．该实验的目的是探究I－与S2O82－浓度对反应速率的影响
B．若在40℃下进行编号③对应浓度的实验，显色时间的范围为＜22.0s
C．实验④c1＝0.020mol•L－1
D．实验⑤显色时间t2＝11s
【解析】选C。由题目中表格数据可分析出c（I－）、c（S2O32－）浓度越大，反应速率越快，显蓝色所需时间越少，故实验目的应是研究反应物I－与S2O82－的浓度对反应速率的影响，故A正确；升高温度反应速率加快，所以显蓝色所需时间减少，40℃下进行编号③对应浓度的实验，显色时间t2的范围为＜22.0s，故B正确；对比数据组①和④，可以看到，（I－）增大到4倍时，反应时间为原反应时间的四分之一，即反应速率加快了4倍，所以c1＝0.040mol•L－1，故C错误；对比数据组①和②，可以看到，c（S2O82－）不变，c（I－）增大到2倍时，反应时间缩短了一半，即反应速率加快了一倍；对比数据组②和③，可以看到，c（I－）不变，c（S2O82－）增大到2倍时，反应时间缩短了一半，即反应速率也加快了一倍；对比数据组①和③，可以看到，c（I－）和c（S2O82－）均增大到2倍时，反应时间为原反应时间的四分之一，即反应速率加快了4倍。可见两个反应物的浓度和反应速率之间的数学关系是：反应物浓度每增加一倍，反应时间就减少一倍，对于两个反应物来说都是如此，可得出结论：反应速率与反应物起始浓度乘积成正比。对比实验①和⑤，实验⑤的c（I－）为实验①的4倍，而c（S2O82－）为实验①的2倍，则由此可计算实验⑤的反应时间应为实验①反应时间的，即t1＝88s×＝11s，故D正确。
3．（2022·辽宁省选择考）某合成氨速率方程为：v＝kcα（N2）·cβ（H2）·cγ（NH3），根据表中数据，γ＝___________；
实验




1
m
n
p
q
2
2m
n
p
2q
3
m
n
0.1p
10q
4
m
2n
p
2.828q
在合成氨过程中，需要不断分离出氨的原因为___________。
a．有利于平衡正向移动
b．防止催化剂中毒
c．提高正反应速率
【解析】将实验1、3中数据分别代入合成氨的速率方程v＝kcα（N2）·cβ（H2）·cγ（NH3）可得：①q＝kmα·nβ·pγ，③10q＝kmα·nβ·（0.1p）γ，可得γ＝－1。合成氨过程中，不断分离出氨，即降低体系中c（NH3），生成物浓度下降，平衡向正反应方向移动， a正确；反应主产物即氨不能使催化剂中毒，b错误；根据速率方程可知，反应速率与c（NH3）的－1次方成正比，减小c（NH3），反应速率加快，c正确。
【答案】－1；ac
【题型三】影响速率常数和速率的因素
【典例分析】
【典例3】（双选）丙酮和碘能发生如下反应CH3COCH3+I2CH3COCH2I+I－+H+。25℃时该反应速率由下列经验公式决定v＝kc（CH3COCH3）·c（H+），其中k为常数，则下列说法正确的是（ ）。
A．为使反应能够发生，反应混合物中应加入少量酸
B．加入NaOH溶液可使v增大
C．反应开始后一段时间，v逐渐增大，然后又逐渐减小
D．反应开始后v逐渐减小
【解析】选AC。反应起始溶液中只有CH3COCH3分子没有H+反应几乎不能发生，可加入少量酸（即H+）作引发剂。根据经验公式知反应即可发生，随着反应的进行溶液中c（H+）增大，反应的速率逐渐增大，同时c（CH3COCH3）也在逐渐减少。当c（CH3COCH3）减少的程度对反应速率的影响大于c（H+）增大对反应速率的影响时，反应速率将逐渐减小。当c（CH3COCH3）接近于0时反应速率也就将变为0反应终止。根据分析知：A、C答案正确。B答案不正确，因为加入NaOH后，OH－会中和生成的H+，使c（H+）迅速减少，根据经验公式，化学反应速率将减慢，或使反应停止。D答案错误，反应开始后，由于c（H+）增大，会使反应在一段时间内速率增加。一段时间后，由于（CH3COCH3）浓度的减小，对反应速率的影响占主要时反应速率才逐渐减小。
【提分秘籍】
1．影响化学速率常数k的因素
（1）内因：反应的活化能越小，反应进行得越快，速率常数k越大
（2）外因：与浓度和压强无关
①温度：温度越高，反应速率越快，速率常数k越大
②催化剂：加入催化剂，反应速率加快，速率常数k变大
③固体表面性质：增大固体表面积，反应速率加快，速率常数k变大
2．影响化学平衡常数K的因素
（1）内因：化学反应本身的性质
（2）外因：只与温度有关
①升高温度，吸热反应的平衡常数变大，放热反应的平衡常数变小
②降低温度，吸热反应的平衡常数变小，放热反应的平衡常数变大
【变式演练】
1．（2022·广东省肇庆市高三1月模拟）甲烷催化二氧化碳重整制合成气，可减少碳排放，变废为宝，其主要反应为：CH4（g）+CO2（g）2CO（g）+2H2（g）△H＝+247kJ•mol－1，在刚性容器中，采用“HSD－2型”催化剂，一定的温度及压强范围内，测得反应的速率方程为v＝k•p（CH4）［p（CH4）表示CH4气体分压，气体各组分的分压等于总压乘其体积分数］，下列推理正确的是（ ）。
A．使用催化剂，反应速率加快，△H减小
B．升高温度或增大压强均能提高合成气的产率
C．增大p（CH4），反应速率和平衡常数均增大
D．增大p（CO2），反应速率和平衡常数均不变
【解析】选D。催化剂降低反应所需活化能，加快反应速率，但不会改变△H，所以△H不变，故A错误；该反应为气体增大的吸热反应，升高温度平衡正向移动，能提高合成气的产率；但增大压强平衡逆向移动，降低合成气的产率，故B错误；根据速率方程为v＝k•p（CH4），增大反应物CH4的压强，p（CH4）增大，反应速率加快；平衡常数只受温度影响，平衡常数不变，故C错误；增大反应物CO2的分压，p（CH4）不变，所以速率不变；平衡常数只受温度影响，温度不变，平衡常数不变，故D正确。
2．（2020·全国Ⅱ卷）高温下，甲烷生成乙烷的反应如下：2CH4C2H6+H2。反应在初期阶段的速率方程为：r＝k×，其中k为反应速率常数。
（1）设反应开始时的反应速率为r1，甲烷的转化率为α时的反应速率为r2，则r2＝________r1。
（2）对于处于初期阶段的该反应，下列说法正确的是________________。
A．增加甲烷浓度，r增大
B．增加H2浓度，r增大
C．乙烷的生成速率逐渐增大
D．降低反应温度，k减小
【解析】（1）设开始甲烷的浓度为1mol·L－1，由速率方程r＝k×，则r1＝k，甲烷的转化率为α时甲烷的浓度为（1－α）mol·L－1，则r2＝（1－α）k＝（1－α）r1。（2）由速率方程知甲烷浓度越大，r越大，与H2浓度无关，A正确，B错误；随着反应的进行甲烷浓度减小，r减小，乙烷的生成速率逐渐减小，C错误；降低反应温度，反应速率减小即k减小，D正确。
【答案】（1）（1－α）（2）AD
3．（2021·湖北省选择考）恒温刚性密闭容器中通入气体分压比为p（C3H8）∶p（O2）∶p（N2）＝2∶13∶85的混合气体，已知某反应条件下只发生如下反应（k，k′为速率常数）：
反应Ⅱ：2C3H8（g）+O2（g）2C3H6（g）+2H2O（g）k
反应Ⅲ：2C3H6（g）+9O2（g）6CO2（g）+6H2O（g）k′
实验测得丙烯的净生成速率方程为v（C3H6）＝kp（C3H8）－k′p（C3H6），可推测丙烯的浓度随时间的变化趋势为______________，其理由是_____________________。
【解析】反应开始时，反应Ⅱ向右进行，c（C3H6）逐渐增大，且体系中以反应Ⅱ为主，随着反应进行，p（C3H8）减小，p（C3H6）增大，使得v（C3H6）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。
【答案】先增大后减小；反应开始时，体系中主要发生反应Ⅱ，c（C3H6）逐渐增大，随着反应进行，p（C3H8）减小，p（C3H6）增大，v（C3H6）减小，体系中主要发生反应Ⅲ，c（C3H6）逐渐减小
【题型四】速率常数和平衡常数的关系
【典例分析】
【典例4】（2016·海南高考）顺－1，2－二甲基环丙烷和反－1，2－二甲基环丙烷可发生如下转化：

该反应的速率方程可表示为：v（正）＝k（正）×c（顺）和v（逆）＝k（逆）×c（反），k（正）和k（逆）在一定温度时为常数，分别称作正，逆反应速率常数。
回答下列问题：
（1）已知：t1温度下，k（正）＝0.006s－1，k（逆）＝0.002s－1，该温度下反应的平衡常数值K1＝________；该反应的活化能Ea（正）小于Ea（逆），则ΔH________0（填“小于”、“等于”或“大于”）。
（2）t2温度下，图中能表示顺式异构体的质量分数随时间变化的曲线是_______（填曲线编号），平衡常数值K2＝___________；温度t2___t1（填“小于”“等于”或“大于”），判断理由_________________________。

【解析】（1）根据v（正）＝k（正）c（顺）＝0.006s－1×c（顺）和v（逆）＝k（逆）c（反）＝0.002s－1×c（反），反应达到平衡时v（正）＝v（逆），即0.006s－1×c（顺）＝0.002s－1×c（反），顺－1，2－二甲基环丙烷和反－1，2－二甲基环丙烷反应的平衡常数值K1＝＝＝3；该反应的活化能Ea（正）小于Ea（逆），则ΔH＝正反应活化能－逆反应活化能＝Ea（正）－Ea（逆）＜0。（2）在一定温度下，随反应的进行，顺－1，2－二甲基环丙烷的质量分数不断减少，则顺式异构体的质量分数随时间变化的曲线是B；根据顺－1，2－二甲基环丙烷和反－1，2－二甲基环丙烷反应可知，t2温度下，平衡时顺－1，2－二甲基环丙烷的质量分数是30%，则反－1，2－二甲基环丙烷的质量分数是70%，因二者的摩尔质量相同，即平衡时顺－1，2－二甲基环丙烷的物质的量分数是30%，则反－1，2－二甲基环丙烷的物质的量分数是70%，代入平衡常数的表达式K2＝＝＝；因K1大于K2，放热反应升高温度时平衡向逆反应方向移动，得t2大于t1。
【答案】（1）3，小于 （2）B；；大于；该反应为放热反应，升高温度时平衡向逆反应方向移动
【提分秘籍】
一、三种平衡常数
1．可逆反应：a A（g）+b B（g）c C（g）+d D（g）
2．三种平衡常数表达式
（1）浓度平衡常数：Kc＝
（2）压强平衡常数：Kp＝
（3）物质的量分数平衡常数：Kx＝
二、速率常数和平衡常数的关系
1．速率方程（提给信息）
（1）抽象化速率方程：笼统的正逆反应速率
①v正＝k正·ca（A）·cb（B）、v逆＝k逆·cc（C）·cd（D）
②v正＝k正·pa（A）·pb（B）、v逆＝k逆·pc（C）·pd（D）
③v正＝k正·xa（A）·xb（B）、v逆＝k逆·xc（C）·xd（D）
（2）具体化速率方程：以具体物质表示的正逆反应速率
①vA正＝k正·ca（A）·cb（B）、vC逆＝k逆·cc（C）·cd（D）
②vA正＝k正·pa（A）·pb（B）、vC逆＝k逆·pc（C）·pd（D）
③vA正＝k正·xa（A）·xb（B）、vC逆＝k逆·xc（C）·xd（D）
2．速率常数和平衡常数的关系
（1）抽象化：平衡条件v正＝v逆，①＝Kc；②＝Kp；③＝Kx
（2）具体化：平衡条件＝，①＝Kc；②＝Kp；③＝Kx
（3）升温对k正、k逆的影响
①放热反应：K值减小；k正值增大，k逆值增大，k逆变化更大
②吸热反应：K值增大；k正值增大，k逆值增大，k正变化更大
3．计算某刻
（1）抽象化：＝＝K·
（2）具体化：＝＝×K×
【变式演练】
1．SiHCl3在催化剂作用下主要发生反应：2SiHCl3（g）SiH2Cl2（g）+SiCl4（g）ΔH＝+48kJ·mol－1。已知：反应速率v＝v正－v逆＝k正x2SiHCl3－k逆xSiH2Cl2xSiCl4，k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数，在323K和343K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。

下列说法正确的是（ ）。
A．343K时反应物的平衡转化率为21%
B．a点的反应速率小于b点的反应速率
C．343K时＝
D．由323K的平衡转化率数据，不能计算323K的平衡常数K
【解析】选C。该可逆反应为气体分子数不变且吸热的反应。则对于该可逆反应来说，温度升高，反应向正反应方向进行。根据题中t－SiHCl3%图，可知曲线a为343K时SiHCl3的转化率－时间曲线，曲线b为323K时SiHCl3的转化率－时间曲线。由分析可知，曲线a为343K时的变化曲线，由图可知，343K时反应物的平衡转化率为22%，A项错误；由图可知，a、b两点的转化率相等，可认为各物质的浓度对应相等，而a点的温度更高，所以速率更快，即a点的反应速率大于b点的反应速率，B项错误；由图可知，343K时SiHCl3的转化率为22%，设起始时SiHCl3的浓度为1mol/L，则根据反应方程式有：

2SiHCl3（g）

SiH2Cl2（g）
+
SiCl4（g）
起始mol/L
1

0

0
变化mol/L
0.22

0.11

0.11
平衡mol/L
0.78

0.11

0.11
平衡常数＝；故D正确。
平衡时v正＝v逆，则k正x2SiHCl3＝k逆xSiH2Cl2xSiCl4，则＝＝，C项正确；由图可知，323K时SiHCl3的转化率为21%，设起始时SiHCl3的浓度为1mol/L，由反应方程式可知：

2SiHCl3（g）

SiH2Cl2（g）
+
SiCl4（g）
起始mol/L
1

0

0
变化mol/L
0.21

0.105

0.105
平衡mol/L
0.79

0.105

0.105
该可逆反应的平衡常数K＝＝0.0136，故由323K的平衡转化率数据，可以计算323K的平衡常数K，D项错误。
2．（河北省沧州市2022年高三4月模拟）（双选）烟气中的NO经过O3预处理，再用CaSO3悬浊液吸收去除。预处理时发生反应：NO（g）+O3（g）NO2（g）+O2（g）。测得：v正＝k正c（NO）·c（O3），v逆＝k逆c（NO2）·c（O2），k正、k逆为速率常数，受温度影响。向容积均为2L的甲、乙两个密闭容器中充入一定量的NO和O3，测得NO的体积分数随时间的变化如图所示。下列说法正确的是（ ）。

A．高温有利于提高容器中NO的平衡转化率
B．T1时，反应在t1min内的平均速率v（O2）＝mol·L－1·min－1
C．T1时，NO（g）+O3（g）NO2（g）+O2（g）的k正＞3k逆
D．T2时，向2L密闭容器中充入0.6molNO、0.4molO3，到达平衡时c（NO2）小于乙容器中平衡时c（NO2）
【解析】选BC。T2温度下先达到化学平衡，故T1＜T2；到达平衡时，T2温度下NO的体积分数大于T1温度下NO的体积分数，说明升高温度，平衡逆向移动，故该反应的正反应为放热反应。结合分析可知，升高温度，平衡逆向移动，NO的平衡转化率减小，A错误；由反应方程式可知，反应前后体系中气体的总物质的量不变，则到达t1时，NO减小的物质的量＝0.4mol－0.1×1mol＝0.3mol，所以v（NO）＝＝mol·L－1·min－1，v（O2）＝v（NO）＝mol·L－1·min－1，B正确；由反应方程式可知，反应前后，体系中气体的总物质的量不变，那么，到达t1时，NO减小的物质的量＝0.4mol－0.1×1mol＝0.3mol，列三段式有：

NO（g）
+
O3（g）

NO2（g）
+
O2（g）
起始mol/L
0.4

0.6

0

0
变化mol/L
0.3

0.3

0.3

0.3
平衡mol/L
0.1

0.2

0.3

0.3
由图可知，t1时，平衡正向进行，v正＞v逆，即k正c（NO）·c（O3）＞k逆（NO2）·c（O2），＞＝＝3，所以＞3，C正确；设平衡时乙容器中c（NO2）＝a，根据方程式可知c（O2）＝a，c（NO）＝（0.4－a）mol/L，c（O3）＝（0.6－a）mol/L，则有平衡常数K＝；设充入0.6molNO、0.4molO3到达平衡时c（NO2）＝b，则c（O2）＝b，c（NO）＝（0.6－b）mol/L，c（O3）＝（0.4－b）mol/L，平衡常数K＝；温度不变，平衡常数不变，所以＝，所以a＝b，即两种情况下c（NO2）相等，D错误。
3．（2015·全国卷Ⅰ）Bodensteins研究了下列反应：2HI（g）H2（g）+I2（g）在716K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x（HI）与反应时间t的关系如下表：
t/min
0
20
40
60
80
120
x（HI）
1
0.91
0.85
0.815
0.795
0.784
x（HI）
0
0.60
0.73
0.773
0.780
0.784
（1）根据上述实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为：___________。
（2）上述反应中，正反应速率为v正＝k正x2（HI），逆反应速率为v逆＝k逆x（H2）x（I2），其中k正、k逆为速率常数，则k逆为________（以K和k正表示）。若k正＝0.0027min－1，在t＝40min时，v正＝__________min－1。
（3）由上述实验数据计算得到v正~x（HI）和v逆~x（H2）的关系可用下图表示。当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为________（填字母）

【解析】（1）表中第一列，由HI分解建立平衡，表中第二列向逆反应进行建立平衡，由第一列数据可知，平衡时HI物质的量分数为0.784，则氢气、碘蒸汽总物质的量分数为1－0.784＝0.216，而氢气、与碘蒸汽物质的量分数相等均为：x（H2）＝x（I2）＝×0.216＝0.108。因为该反应为反应前后气体的物质的量不变的反应，所以反应前后混合气体的总物质的量浓度为1mol/L，平衡时c（HI）＝1mol/L×0.784＝0.784mol/L，c（H2）＝c（I2）＝1mol/L×0.108＝0.108mol/L，K＝＝。
（2）平衡时，v正＝v逆，k正x2（HI）＝k逆x（H2）·x（I2），k逆＝k正＝；v正＝k正x2（HI），k正＝0.0027min－1。在t＝40min时，正反应建立平衡的x（HI）＝0.85，v正＝k正x2（HI）＝0.0027min－1×0.852＝1.95×10－3min－1。
（3）对于2HI（g）H2（g）+I2（g）反应建立平衡时：升高温度，正、逆反应速率均加快，在图象上v正、v逆均上移，因此排除C点，正反应为吸热反应，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，因此平衡正向移动，再次平衡时HI的物质的量分数减小，因此排除B点，故选A点；对于H2（g）+I2（g）2HI（g）反应建立平衡时：升高温度，正、逆反应速率均加快，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，因此平衡逆向移动，再次平衡时H2的物质的量分数增大，故选E点；因此反应重新达到平衡，v正～x（HI）对应的点为A，v逆～x（H2）对应的点为E。
（3）升高温度，正逆反应均增大，在图象上v正、v逆均上移；但平衡右移，x（HI）减少，在图象上数值减小，即A点，平衡右移，x（H2）和x（I2）都增大，在图象上数值增大，即E点。
【答案】（1）K＝ （2）；1.95×10－3（3）A点、E点

1．（2022~2023湖北荆门高三上学期12月模拟）某学习小组为了探究：BrO3－+5Br－+6H+3Br2+3H2O反应速率（v）与反应物浓度的关系，在20℃进行实验，所得的数据如下表：
实验编号
相关数据
①
②
③
④
⑤
c（H+）/mol·L－1
0.008
0.008
0.004
0.008
0.004
c（BrO3－）/mol·L－1
0.001
0.001
0.001
0.002
0.002
c（Br－）/mol·L－1
0.10
0.20
0.20
0.10
0.40
v /mol·L－1·s－1
2.4×10－8
4.8×10－8
1.2×10－8
4.8×10－8
v1
下列结论不正确的是（ ）。
A．若温度升高到40℃，则反应速率增大
B．实验②、④，探究的是c（BrO3－）对反应速率的影响
C．若该反应速率方程为v ＝k ca（BrO3－）cb（Br－）cc（H+）（k为常数），则c ＝2
D．实验⑤中，v1＝4.8×10－8mol·L－1·s－1
【解析】选B。由于温度升高，反应速率增大，故A正确；实验②、④中，c（BrO3－）、c（Br－）都不相同，无法探究c（BrO3－）对反应速率的影响，故B错误；实验②H+浓度为③的2倍，其他条件都相同，速率②是③的4倍，所以c＝2，故C正确；③、⑤中，c（Br－）和c（BrO3－）浓度关系，⑤中的二者浓度都比③中的增大一倍，速率增大4倍，v1＝4.8×10－8mol•L－1•s－1，故D正确。
2．（2022·漳州高三4月检测）某探究小组研究3S2O82－+2Cr3++7H2OCr2O72－+6SO42－+14H+的反应速率与浓度的关系。反应速率v（Cr3+）可通过测定c（Cr3+）减半所需时间来确定。在一定温度下，获得如下实验数据：

分析以上数据所得出的结论不正确的是（ ）。
A．增大c（Ag+），v（Cr3+）增大
B．同时增大c（S2O82－）和c（Cr3+），v（Cr3+）不变
C．增大c（S2O82－），v（Cr3+）增大
D．实验②的v（Cr3+）为0.5mmol•L－1•min－1
【解析】选D。对比实验①和②，可知c（Ag+）加倍，时间减半，则反应速率加倍，A选项正确；对比实验①和③，可知c（S2O82－）加倍，时间减半，则反应速率加倍，C选项正确；对比实验③和④，可知c（S2O82－）和c（Cr3+）加倍，时间不变，则反应速率不变，C选项正确；实验②，v（Cr3+）＝＝＝0.25m mol•L－1•min－1，D选项错误。
3．（2022·江苏镇江高三3月模拟）在一定条件下，N2O分解的部分实验数据如下：
反应时间/min
0
10
20
30
40
50
c（N2O）/mol·L－1
0.100
0.090
0.080
0.070
0.060
0.050
反应时间/min
60
70
80
90
100

c（N2O）/mol·L－1
0.040
0.030
0.020
0.010
0.000

下图能正确表示该反应有关物理量变化规律的是（注：图中半衰期指任一浓度N2O消耗一半时所需的相应时间，c1、c2均表示N2O初始浓度且c1＜c2）（ ）。

【解析】选A。因为根据表格数据分析，每隔十分钟，浓度变化数值相等，从而分析任一时间段内N2O浓度变化相等，A正确、B错误；单位时间内变化量相同，半衰期随着浓度减小而缩短，C错误；单位时间内变化量相同，不同浓度下的转化率不同（浓度越小，转化率越大），浓度相同转化率相同，D项错误。
4．（2022·河北承德4月模拟）Burns和Dainton研究发现Cl2与CO合成COCl2的反应机理如下：①Cl2（g）2Cl•（g）快；②CO（g）+Cl•（g）COCl•（g）快；③COCl•（g）+Cl2（g）COCl2（g）+Cl•（g）慢，其中反应②存在υ正＝k正c（CO）·c（Cl•）、υ逆＝k逆c（COCl•）。下列说法正确的是（ ）。
A．反应①的活化能大于反应③的活化能
B．反应②的平衡常数K2＝
C．要提高合成COCl2的速率，关键是提高反应②的速率
D．选择合适的催化剂能加快该反应的速率，并提高COCl2的平衡产率
【解析】选B。慢反应的活化能大，A选项错误；平衡时υ正＝υ逆，即k正c（CO）·c（Cl•）＝k逆c（COCl•），所以＝＝K2，B选项正确；慢反应为决速反应，要提高反应的速率，关键是提高慢反应③的速率，C选项错误；催化剂不能使平衡移动，不能提高COCl2的平衡产率，D选项错误。
5．（2022·广东珠海高三1月模拟）某温度时，两个恒容密闭容器中仅发生反应2NO2（g）2NO（g）+O2（g）ΔH＞0。实验测得：υ正（NO2）＝k正c2（NO2），υ逆（NO）＝k逆c2（NO）·c（O2），k正、k逆为化学反应速率常数，只受温度影响。
容器
编号
起始浓度（mol·L－1）
平衡浓度（mol·L－1）
c（NO2）
c（NO）
c（O2）
c（O2）
Ⅰ
0.6
0
0
0.2
Ⅱ
0.6
0.1
0

下列说法不正确的是（ ）。
A．Ⅰ中NO2的平衡转化率约为66.7%
B．Ⅱ中达到平衡状态时，c（O2）＜0.2mol·L－1
C．该反应的化学平衡常数可表示为K＝
D．升高温度，该反应的化学平衡常数减小
【解析】选D。用三段式法计算出实验Ⅰ中各组分的改变浓度和平衡浓度：

2NO2（g）

2NO（g）
+
O2（g）
起始mol/L
0.6

0

0
变化mol/L
0.4

0.4

0.2
平衡mol/L
0.2

0.4

0.2
Ⅰ中NO2的平衡转化率为×100%≈66.7%，故A正确；Ⅰ中平衡时c（O2）＝0.2mol·L－1，实验Ⅱ相当于在Ⅰ基础上再加入NO，平衡会逆向移动，c（O2）＜0.2mol·L－1，故B正确；平衡时υ正（NO2）＝υ逆（NO），即k正c2（NO2）＝k逆c2（NO）·c（O2），得＝＝K，故C正确；该反应为吸热反应，升高温度，K值增大，故D错误。
6．（2022·河南周口二模）乙酸甲酯的催化醇解反应可用于制备甲醇和乙酸己酯，该反应的化学方程式如下：CH3COOCH3（l）+C6H13OH（l）CH3COOC6H13（l）+CH3OH（l）。已知v正＝k正×x（CH3COOCH3）×x（C6H13OH），v逆＝k逆×x（CH3COOC6H13）×x（CH3OH），其中是k正、k逆为速率常数（受温度影响），x为各组分的物质的量分数。反应开始时，CH3COOCH3和C6H13OH按物质的量之比1∶1投料，测得338K、343K、348K三个温度下CH3COOCH3转化率（）随时间（t）的变化关系如图所示。下列说法正确的是（ ）。

A．该反应的△H＞0
B．348K时，该反应的平衡常数为1.8
C．A、B、C、D四点中，v正最大的是D
D．在曲线①、②、③中，k正与k逆的差值最大的曲线是①
【解析】选AD。温度升高，反应速率加快，先达到平衡，根据图示可知①对应的温度是348K，温度升高，CH3COOCH3转化率增大，说明平衡正向移动，因此正反应为吸热反应，该反应的△H＞0，A正确；反应开始时，CH3COOCH3和C6H13OH按物质的量之比1∶1投料，348K时CH3COOCH3的转化率为64%，假设反应物的物质的量都是1mol，反应前后物质的总物质的量不变，则平衡时，n（CH3COOC6H13）＝n（CH3OH）＝0.64mol，c（CH3COOC6H13）＝c（CH3OH）＝＝0.32mol•L－1，n（CH3COOCH3）＝n（C6H13OH）＝0.36mol，c（CH3COOCH3）＝c（C6H13OH）＝＝0.18mol•L－1，n（总）＝2mol，则该反应的平衡常数K＝≈3.2，B错误；温度越高，物质的浓度越大，反应速率越快。根据v正＝k正×x（CH3COOCH3）×x（C6H13OH），v逆＝k逆×x（CH3COOC6H13）×x（CH3OH），A点x（CH3COOCH3）×x（C6H13OH），温度高，因此A点v正最大，C错误；k正、k逆是温度的函数，根据平衡移动的规律，k正受温度影响更大，因此温度升高，k正增大的程度大于k逆，因此，k正与k逆的差值最大的曲线是①，D正确。
7．（湖南师大附中2022届模拟一）温度为T1时，在三个容积均为1L的恒容密闭容器中按如图三种投料比进行反应2SO3（g）2SO2（g）+O2（g）△H＝+196.6kJ/mol。结果如图，实验测得：υ正＝k正c2（SO3），υ逆＝k逆c2（SO2）·c（O2），k正、k逆为速率常数（仅与温度有关）。下列说法正确的是（ ）。
容器编号
物质的起始浓度
物质的平衡浓度
c（SO3）
c（SO2）
c（O2）
c（SO2）
Ⅰ
0.3
0
0
0.2
Ⅱ
0.1
0.3
0.2

Ⅲ
0.3
0
0.1

A．温度为T1时，该反应的平衡常数为0.2
B．容器Ⅱ中起始时，v逆＞v正
C．达平衡时，容器Ⅲ中SO2的体积分数小于50%
D．容器Ⅰ中达平衡后，温度改变为T2时，若k正＝k逆，则T1＞T2
【解析】选BC。由第一组数据可知平衡时c（SO2）＝0.2mol·L－1，c（O2）＝0.1mol·L－1，c（SO3）＝0.2mol·L－1，温度为T1时，该反应的平衡常数为K＝＝＝0.4mol/L，故A错误；容器Ⅱ中Qc＝＝1.8mol/L＞0.4mol/L，反应逆向进行，起始时，v逆＞v正，故B正确；容器Ⅲ中相当于在容器Ⅰ平衡的基础上充入0.1mol的氧气，平衡逆向移动，容器Ⅰ达平衡时，SO2的体积分数等于50%，达平衡时，容器Ⅲ中SO2的体积分数小于50%，故C正确；因为Kc＝，容器Ⅰ中达平衡后，温度改变为T2时，若k正＝k逆，Kc＝＝1＞0.4，2SO3（g）2SO2（g）+O2（g）△H＝+196.6kJ/mol，温度升高，平衡正向移动，平衡常数增大，则T2＞T1，故D错误。
8．（2023年11月山东聊城高三检测）某温度下，在起始压强为80kPa的刚性容器中，发生NO的氧化反应：2NO（g）+O2（g）2NO2（g）△H，该反应的反应历程分两步进行，其速率方程和反应过程中能量变化如下：
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）

下列说法正确的是（ ）。
A．NO氧化反应速率快慢的决定步骤的活化能是E5－E3
B．一定温度下，2NO（g）+O2（g）2NO2（g）平衡常数表达式K＝
C．升高温度，NO氧化反应的化学平衡向逆反应方向移动
D．该温度下，将等物质的量的NO和O2混合反应（忽略2NO2N2O4），NO的平衡转化率为40%时，该反应的平衡常数Kp＝kPa－1
【解析】选BC。整体的反应速率取决于慢反应，活化能越大，反应速率越慢，据图可知活化能大的步骤为第二步反应，活化能为E4－E2，故A错误；2NO（g）+O2（g）2NO2（g）平衡常数表达式K＝＝×，而对于反应①平衡时正逆反应速率相等，即k1正c2（NO）＝k1逆c（N2O2），所以K1＝＝，同理可得反应②的平衡常数K2＝＝，所以K＝K1·K2＝，故B正确；据图可知该反应的反应物能量高于生成物能量，所以为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，故C正确；刚性容器中气体的压强比等于物质的量之比，起始气体的总压强为80kPa，因为NO和O2等物质的量混合，则起始二者的压强均为80kPa， NO的平衡转化率为40%，列三段式有：

2NO
+
O2

2NO2
起始kPa
40

40

0
变化kPa
16

8

16
平衡kPa
24

32

16
则平衡时p（NO）＝24kPa，p（O2）＝32kPa，p（NO2）＝16kPa，Kp＝＝＝kPa－1，故D错误。
9．（贵州省贵阳市2022届高三1月模拟）合成氨的捷姆金和佩热夫速率方程式为γ＝k1p（N2）－k2，γ为反应的瞬时总速率，为正反应和逆反应速率之差，k1、k2是正、逆反应速率常数。合成氨反应N2+3H22NH3的平衡常数Kp＝____________（用k1，k2表示）（注：Kp用各物质平衡分压来表示）。
【解析】反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等，则γ＝k1p（N2）－k2＝0，k1p（N2）＝k2，整理得：Kp＝＝。
【答案】
10．（2022·大连模拟）Kp是用反应体系中气体物质的分压来表示的平衡常数，即将K表达式中平衡浓度用平衡分压代替。已知反应：NO2（g）+CO（g）NO（g）+CO2（g），该反应中正反应速率v正＝k正·p（NO2）·p（CO），逆反应速率v逆＝k逆·p（NO）·p（CO2），其中k正、k逆为速率常数，则Kp为________________（用k正、k逆表示）。
【解析】Kp＝，v正＝k正·p（NO2）·p（CO），v逆＝k逆·p（NO）·p（CO2），平衡时正、逆反应速率相等，即k正·p（NO2）·p（CO）＝k逆·p（NO）·p（CO2），则＝，故Kp＝。
【答案】
11．（2022·芜湖高三上学期期末）已知在一定温度下的可逆反应N2O4（g）2NO2（g）中，v正＝k正c（N2O4），v逆＝k逆c2（NO2）（k正、k逆只是温度的函数）。若该温度下的平衡常数K＝10，则k正＝________k逆。升高温度，k正增大的倍数________（填“大于”“小于”或“等于”）k逆增大的倍数。
【解析】当反应达到平衡时，v正＝v逆，即k正·c（N2O4）＝k逆·c2（NO2）。k正＝k逆·＝k逆·k＝10k逆；该反应是吸热反应，升高温度，平衡向正方向移动，k正增大的倍数大于k逆增大的倍数。
【答案】10；大于
12．（四川省宜宾市2022届高三下学期第一次适应性考试）温度为T1℃时，将等物质的量的CO2和H2充入体积为1L的密闭容器中发生反应：CO2（g）+H2（g）HCOOH（g）K＝2。实验测得：v正＝k正c（CO2）·c（H2），v逆＝k逆c（HCOOH），k正、k逆为速率常数。T1℃时，k逆＝_____k正。温度为T2℃时，k正＝1.9k逆，则T2℃时平衡压强____（填“＞”“＜”或“＝”）T1℃时平衡压强，理由是____________________。
【解析】反应达到平衡时，v正＝v逆，即k正c（CO2）·c（H2）＝k逆c（HCOOH），则＝＝K，又K＝2，可得k正＝2k逆。所以，k逆＝0.5k正。温度为T2℃时，k正＝1.9k逆，则K＝1.9＜2，说明平衡逆向移动，该反应正向放热，故可得出T2＞T1，且逆反应气体分子数变多，依PV＝nRT，可得T2℃时平衡压强大于T1℃时平衡压强。
【答案】0.5或；＞；由k正＝1.9k逆可以得出K＝1.9＜2，说明平衡逆向移动。而该反应为放热反应，可知T2＞T1，又逆反应气体分子变多，依据PV＝nRT，V一定，n和T均变大，故P变大。
13．（2022·四川绵阳二诊）在T2K、1.0×104kPa下，等物质的量的CO与CH4混合气体发生反应：CO（g）+CH4（g）CH3CHO（g）。反应速率v＝v正－v逆＝k正·p（CO）·p（CH4）－k逆·p（CH3CHO），k正、k逆分别为正、逆反应速率常数，p为气体的分压（气体分压p＝气体总压p总×体积分数）。用气体分压表示的平衡常数Kp＝4.5×10－5（kPa）－1，则CO的转化率为20%时＝________。
【解析】反应达平衡时，v正＝v逆，即k正·p（CO）·p（CH4）＝k逆·p（CH3CHO），则＝＝Kp＝4.5×10－5（kPa）－1，设开始时加入的CO和CH4均为amol，CO的转化率为20%时，CO和CH4的体积分数均为＝，CH3CHO的体积分数为＝，＝＝＝。
【答案】
14．（安徽省淮北市2021~2022学年高三第一次模拟）光热催化甲烷转化CH4与CO2经光热催化重整制得合成气：CH4（g）+CO2（g）2CO（g）+2H2（g）ΔH。T1℃时，在两个相同刚性密闭容器中充入CH4和CO2分压均为20kPa，加入催化剂并分别在T1℃和T2℃进行反应，测得CH4转化率随时间变化如图所示。

研究表明该化学反应速率方程v＝k·p（CH4）·p（CO2），A点处的反应速率v（A）＝_____mol·L－1·s－1，k＝1.4×10－2mol·L－1·s－1·kPa－2；T2℃时的平衡常数Kp＝_______。（保留两位小数）
【解析】由图像可知，A、B两点CH4的转化率均为40%，即列三段式有：

CH4
+
CO2

2CO
+
2H2
起始/kPa
20

20

0

0
变化/kPa
8

8

16

16
平衡/kPa
12

12

16

16
则A点处的反应速率v（A）＝k·p（CH4）·p（CO2）＝1.4×10－2mol·L－1·s－1·kPa－2×12kPa×12kPa≈2.02mol·L－1·s－1，T2℃的平衡常数Kp＝＝≈455.11。
【答案】2.02；455.11
15．（2022·江南十校联考）肌肉中的肌红蛋白（Mb）可与O2结合生成MbO2：Mb（aq）+O2（g）MbO2（aq），其中k正和k逆分别表示正反应和逆反应的速率常数，即v正＝k正·c（Mb）·p（O2），v逆＝k逆·c（MbO2）。37℃时测得肌红蛋白的结合度（α）与p（O2）的关系如下表［结合度（α）指已与O2结合的肌红蛋白占总肌红蛋白的百分比］：
p（O2）
0.50
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
α（MbO2%）
50.0
67.0
80.0
85.0
88.0
90.3
91.0
（1）计算37℃、p（O2）为2.00kPa时，上述反应的平衡常数K＝________。
（2）导出平衡时肌红蛋白与O2的结合度（α）与O2的压强［p（O2）］之间的关系式α＝____________（用含有k正、k逆的式子表示）。
【解析】（1）37℃、p（O2）＝2.00kPa时，结合度为80.0，化学平衡常数K＝＝＝2.00；②由结合度的定义式可知，反应达平衡时，v正＝v逆，所以K＝＝，可求出c（MbO2）＝，代入结合度定义式α＝，可得α＝。
【答案】（1）2.00（2）
16．（2022·新疆喀什高三3月模拟）碳和碳的两种氧化物（CO、CO2）在工业上都有重要的应用。
（1）利用合成气（主要成分为CO、CO2和H2）在催化剂的作用下合成甲醇，可能发生的反应如下：
Ⅰ．CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）ΔH1
Ⅱ．CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）ΔH2
Ⅲ．CO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g）ΔH3
①根据上述反应判断ΔH3＝___________（用ΔH1、ΔH2表示）。
在压强相等的情况下，下表为一定比例的CO2/H2，CO/H2，CO/CO2/H2在装有催化剂的反应器中生成甲醇时，不同温度下甲醇生成速率的数值变化。
组分
a（CO2/H2）
b（CO/H2）
c（CO/CO2/H2）
490K时甲醇生成速率
［mol·（mLcat）－1·h－1］
3.0
0.8
10.4
510K时甲醇生成速率
［mol·（mLcat）－1·h－1］
2.5
1.5
9.8
②490K时，从表中数值可以看出，合成甲醇的主要反应为___________（填“Ⅰ”或“Ⅱ”），CO的存在使甲醇生成速率增大的原因为___________。
③组分a中，一定比例的CO2/H2反应，510K时甲醇生成速率低于490K时甲醇生成速率，其原因可能为___________。
（2）在T0K、1.0×104kPa下，等物质的量的CO与CH4混合气体可以合成乙醛，反应方程式如下：CO（g）+CH4（g）CH3CHO（g）实验测得：v正＝k正p（CO）·p（CH4），v逆＝k逆p（CH3CHO），k正、k逆为速率常数，p为气体的分压（气体分压p＝气体总压p总×体积分数）。若用气体分压表示的平衡常数Kp＝4.5×10－5（kPa）－1，则k正＝______________（kPa）－1（以k逆表示）；当CO转化率为20%时，v正∶v逆＝______。
（3）工业生产水煤气的反应为C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g）ΔH＝+131kJ·mol－1，ΔS＝+134.5J·K－1·mol－1，常温下该反应______（填“能”、“不能”）自发进行，工业生产水煤气时需要首先加热煤层，并不断间歇式的通入空气和水蒸气，请说出生产水煤气时通入空气的原因_______________________________。
【解析】（1）Ⅰ.CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）ΔH1；Ⅱ.CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）ΔH2；①根据盖斯定律：反应Ⅰ－反应Ⅱ可得反应Ⅲ：CO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g）ΔH3＝ΔH1－ΔH2；②合成甲醇的反应为反应Ⅰ和Ⅱ，从表中数值可以看出，490K时，反应Ⅰ的速率大于反应Ⅱ的速率，反应Ⅰ进行的程度大，因此合成甲醇的主要反应为Ⅰ；根据平衡移动规律和影响速率因素进行分析，CO的存在，促进反应Ⅲ逆向移动，CO2和H2的量增加，水蒸气的量减少，有利于甲醇生成，反应速率加快；③催化剂的催化能力与温度有关，温度升高，催化剂的催化能力下降或丧失；因此组分a中，一定比例的CO2/H2反应，510K时甲醇生成速率低于490K时甲醇生成速率，其原因可能为510K时催化剂的活性降低；（2）当反应达到平衡时，v正＝v逆，则＝＝Kp＝4.5×10－5（kPa）－1，则k正＝k逆×4.5×10－5（kPa）－1；在T0K、1.0×104kPa下，设起始时n（CH4）＝n（CO）＝1mol，则反应的三段式为：

CO（g）
+
CH4（g）

CH3CHO（g）
起始mol
1

1

0
变化mol
0.2

0.2

0.2
平衡mol
0.8

0.8

0.2
所以p（CH4）＝p（CO）＝×1.0×104kPa＝×104kPa，p（CH3CHO）＝×1.0×104kPa＝×104kPa；根据v正＝k正p（CO）·p（CH4），v逆＝k逆p（CH3CHO），则＝＝Kp×＝4.5×10－5×＝；（3）根据△H－T△S＜0，反应自发进行；根据反应可知，ΔH＞0，ΔS＞0，所以反应需要在高温下反应，常温下反应不能自发进行；工业生产水煤气的反应为吸热反应，通入空气和煤反应，释放热量使生产水煤气的反应能够持续进行，所以工业生产水煤气时需要首先加热煤层，并不断间歇式的通入空气和水蒸气。
【答案】（1）①ΔH1－ΔH2
②Ⅰ；CO促进反应Ⅲ逆向移动，CO2和H2的量增加，水蒸气的量减少
③510K时催化剂的活性降低
（2）k逆×4.5×10－5；4∶5
（3）不能；因为工业生产水煤气的反应为吸热反应，通入空气和煤反应，释放热量使生产水煤气的反应能够持续进行
17．（重庆市2023届高三上学期11月阶段考）甲醇和乙醇是生活中常见的燃料，它们的制备方法如下：
已知：I．CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H1＝－40.9kJ·mol－1；
II．CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H2＝－90.4kJ·mol－1
III．CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H3。
图示为一定比例的CO2、H2；CO、H2；CO、CO2、H2三个反应体系中，反应相同时间，甲醇生成速率与温度的关系。

①计算反应III的△H3＝_______。
②曲线c中，540K后，甲醇的生成速率减小，其原因为_____________________。
③490K时，曲线a与曲线b相比，CO的存在使甲醇生成速率增大，结合反应I、III分析原因______________________________________________。
（2）一定温度下，在1L恒容密闭容器中充入1molC2H4（g）和一定量的H2O（g），发生如下反应：C2H4（g）+H2O（g）CH3CH2OH（g）△H，测得C2H4（g）的转化率（α）与时间（t）的关系如图所示。其中T1、T2表示温度，速率方程：v正＝k正·c（C2H4）·c（H2O），v逆＝k逆·c（CH3CH2OH）（k是速率常数，只与温度有关）。

①该反应的△H_______（填“＞”、“＜”或“＝”，下同）0。
②T1和T2温度下平衡时对应的压强分别为p1和p2，则p1_______p2，原因为_____________________。
③温度为T1时，测定平衡体系中c（H2O）＝0.4mol·L－1，则该温度下的平衡常数K＝_____。
④N点的＝___________。
【解析】（1）①△H3＝△H2－△H1＝－90.4kJ·mol－1－（－40.9kJ·mol－1）＝－49.5kJ·mol－1；②反应速率指相同时间内的反应速率，即平均反应速率。曲线c表示只通入CO和H2，只能发生反应II，该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，甲醇的生成速率减小；③490K时，曲线a与曲线b相比，CO的存在使甲醇生成速率增大，结合反应Ⅰ、Ⅲ分析，对于反应Ⅰ．CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g），CO是反应物，CO的存在促使反应Ⅰ正向进行，CO2和H2的量增加，使反应Ⅲ．CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）正向移动使甲醇生成速率增大。（2）①T2＞T1，温度升高，C2H4（g）的转化率（α）减小，平衡逆向移动，反应的△H＜0；②因为T2＞T1，温度升高，平衡逆向移动，T2温度下，平衡时气体的总量更多，体积一定，根据pV＝nRT可知，p1＜p2；③对于反应C2H4（g）+H2O（g）CH3CH2OH（g），平衡时：v正＝v逆，即k正·c（C2H4）·c（H2O）＝k逆·c（CH3CH2OH），则＝＝K。温度为T1时，C2H4（g）的平衡转化率为80%，C2H4的起始浓度为1mol/L，平衡时c（C2H4）＝0.2mol·L−1，c（CH3CH2OH）＝0.80mol·L−1，已知c（H2O）＝0.4mol·L−1，则K＝＝＝＝10L·mol－1；④由第二问可以求出，起始时c（H2O）＝1.2mol·L−1，则：

C2H4（g）
+
H2O（g）

CH3CH2OH（g）
起始mol/L
1

1.2

0
变化mol/L
0.4

0.4

0.4
平衡mol/L
0.6

0.8

0.4
所以＝×＝K×＝10L·mol－1×＝12。
【答案】（1）①－49.5kJ·mol－1
②曲线c通入CO和H2，只能发生反应II，该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，甲醇的生成速率减小
③CO的存在促使反应Ⅰ正向进行，二氧化碳和氢气的量增加，水蒸气的量减少，有利于反应III正向进行
（2）①＜②＜；由于温度T2＞T1，气体的压强更大，并且T2温度下，平衡时气体的总量更多，体积一定，根据pV＝nRT可知，p1＜p2
③10L·mol－1④12
18．（2022~2023辽宁鞍山高三上学期12月模拟）氧化亚氮（N2O）是一种强温室气体，且易转换成颗粒污染物。研究氧化亚氮分解对环境保护有重要意义。
（1）污水生物脱氮过程中，在异养微生物催化下，硝酸铵可分解为N2O和另一种产物，该反应的化学方程式为____________________________。
（2）已知反应2N2O（g）2N2（g）+O2（g）的ΔH＝－163kJ·mol−1，1mol N2（g）、1mol O2（g）分子中化学键断裂时分别需要吸收945kJ、498kJ的能量，则1mol N2O（g）分子中化学键断裂时需要吸收的能量为________ kJ。
（3）在一定温度下的恒容容器中，反应2N2O（g）2N2（g）+O2（g）的部分实验数据如下：
反应时间/min
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
c（N2O）/mol/L
0.10
0.09
0.08
0.07
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0.01
①在0～20min时段，反应速率v（N2O）为________ mol·L−1·min−1。
②若N2O起始浓度c0为0.150mol·L−1，则反应至30min时N2O的转化率α＝__________。比较不同起始浓度时N2O的分解速率：v（c0＝0.150mol·L−1）________v（c0＝0.100mol·L−1）（填“＞”、“＝”或“＜”）。
③不同温度（T）下，N2O分解半衰期随起始压强的变化关系如图所示（图中半衰期指任一浓度N2O消耗一半时所需的相应时间），则T1________T2（填“＞”、“＝”或“＜”）。当温度为T1、起始压强为p0，反应至t1 min时，体系压强p＝________（用p0表示）。

（4）碘蒸气存在能大幅度提高N2O的分解速率，反应历程为：
第一步：I2（g）2I（g）（快反应）
第二步：I（g）+N2O（g）N2（g）+IO（g）（慢反应）
第三步：IO（g）+N2O（g）N2（g）+O2（g）+I（g）（快反应）
实验表明，含碘时N2O分解速率方程v＝k·c（N2O）·［c（I2）］0.5（k为速率常数）。下列表述正确的是________（填标号）。
A．N2O分解反应中，k（含碘）＞k（无碘）
B．第一步对总反应速率起决定作用
C．第二步活化能比第三步大
D．I2浓度与N2O分解速率无关
【解析】（1）硝酸铵可分解为N2O和另一种产物，根据质量守恒定律，可判断另一产物为H2O，反应的化学方程式为NH4NO3N2O+2H2O；（2）正反应为放热反应，化学键生成时放出的能量－化学键断裂时需吸收的能量＝反应放出的能量，设1mol N2O（g）分子中化学键断裂时需要吸收的能量为x kJ，则945kJ×2+498kJ－2x kJ＝163 kJ，解得x＝1112.5；（3）①在0～20min时段，v（N2O）＝＝1.0×10−3 mol·L−1·min−1；②从表中数据分析可知，每个时间段内，△c（N2O）相等，即v（N2O）相等，与起始浓度无关，所以不同起始浓度时N2O的分解速率：v（c0＝0.150mol·L−1）＝v（c0＝0.100mol·L−1）；若N2O起始浓度c0为0.150 mol·L−1，则反应至30min时N2O转化的浓度为0.010mol/L×3＝0.030mol/L，则转化率α＝×100%＝20.0%；③温度越高反应越快，半衰期越短，由图可知，压强一定时，T1时半衰期小于T2，则T1＞T2；其他条件相同时，压强之比等于物质的量之比，由反应式2N2O（g）2N2（g）+O2（g）可知，设起始时有2mol N2O，当有一半分解时，生成1mol N2和0.5mol O2，还剩余1mol N2O，此时混合气体总物质的量变为（1mol+1mol+0.5mol）＝2.5mol，则体系压强p＝P0＝1.25p0；（4）化学反应速率快慢取决于反应速率最慢的反应，即第二步反应，该反应的总反应为2N2O（g）2N2（g）+O2（g），碘在反应中起催化剂作用。碘在反应中起催化剂作用，N2O分解反应中，k（含碘）＞k（无碘），故A正确；第二步反应为慢反应，对总反应速率起决定作用，故B错误；第二步反应为慢反应，第三步反应为快反应，第二步活化能比第三步大，故C正确；由含碘时N2O分解速率方程v＝k·c（N2O）·［c（I2）］0.5可知，N2O分解速率与［c（I2）］0.5成正比，故D错误。
【答案】（1）NH4NO3N2O+2H2O （2）1112.5
（3）①1.0×10－3；②20.0%；＝；③＞；1.25p0；（4）AC