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1．【2022 年全国甲卷】金属钛(Ti)在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途，目前生产钛的方法之
一是将金红石
转化为
，再进一步还原得到钛。回答下列问题：
（1）
转化为
有直接氯化法和碳氯化法。在
时反应的热化学方程式及其平衡常数如下：
(ⅰ)直接氯化：
(ⅱ)碳氯化：
①反应
的
为_______
，
_______Pa。
②碳氯化的反应趋势远大于直接氯化，其原因是_______。
③对于碳氯化反应：增大压强，平衡_______移动(填“向左”“向右”或“不”)；温度升高，平衡转
化率_______(填“变大”“变小”或“不变”)。
（2）在
，将
、C．
以物质的量比1∶2.2∶2 进行反应。体系中气体平衡组成比例(物质
的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。
专题43 化学反应速率与平衡综合问题
1
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①反应
的平衡常数
_______
。
②图中显示，在
平衡时
几乎完全转化为
，但实际生产中反应温度却远高于此温度，其
原因是_______。
（3）
碳氯化是一个“气—固—固”反应，有利于
“固—固”接触的措施是_______。
【答案】（1） -223 1.2×1014 碳氯化反应气体分子数增加，∆H 小于0，是熵增、放热过程，
熵判据与焓判据均是自发过程，而直接氯化的体系气体分子数不变、且是吸热过程 向
左 变小
（2） 7.2×105 为了提高反应速率，在相同时间内得到更多的TiCl4产品，提高效益
（3）将两固体粉碎后混合，同时鼓入Cl2，使固体粉末“沸腾”
【解析】
（1）①根据盖斯定律，将“反应ⅱ-反应ⅰ”得到反应2C(s)+O2(g)=2CO(g)，则∆H=-51kJ/mol-172kJ/
mol=-223kJ/mol；则Kp=
=
=1.2×1014Pa；
②碳氯化的反应趋势远大于直接氯化，因为碳氯化反应气体分子数增加，∆H 小于0，是熵增、放热过程，
熵判据与焓判据均是自发过程，而直接氯化的体系气体分子数不变、且是吸热过程；
③对应碳氯化反应，气体分子数增大，依据勒夏特列原理，增大压强，平衡往气体分子数减少的方向移动，
即平衡向左移动；该反应是放热反应，温度升高，平衡往吸热方向移动，即向左移动，则平衡转化率
变小。
2
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（2）①从图中可知，1400℃，体系中气体平衡组成比例CO2是0.05，TiCl4是0.35，CO 是0.6，反应C(s)
+CO2(g)=2CO(g)的平衡常数Kp(1400℃)=
=
Pa=7.2×105Pa；
②实际生产中需要综合考虑反应的速率、产率等，以达到最佳效益，实际反应温度远高于200℃，就是为
了提高反应速率，在相同时间内得到更多的TiCl4产品。
（3）固体颗粒越小，比表面积越大，反应接触面积越大。有利于TiO2 – C“固-固”接触，可将两者粉碎后
混合，同时鼓入Cl2，使固体粉末“沸腾”，增大接触面积。
2．【2022 年全国乙卷】油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢，需要回收处理并加
以利用。回答下列问题：
（1）已知下列反应的热化学方程式：
①
②
③
计算
热分解反应④
的
________
。
（2）较普遍采用的
处理方法是克劳斯工艺。即利用反应①和②生成单质硫。另一种方法是：利用反应
④高温热分解
。相比克劳斯工艺，高温热分解方法的优点是________，缺点是________。
（3）在
、
反应条件下，将
的混合气进行
热分解反应。平衡时混合气
中
与
的分压相等，
平衡转化率为________，平衡常数
________
。
（4）在
、
反应条件下，对于
分别为
、
、
、
、
的
混合
气，热分解反应过程中
转化率随时间的变化如下图所示。
3
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①
越小，
平衡转化率________，理由是________。
②
对应图中曲线________，计算其在
之间，
分压的平均变化率为________
。
【答案】（1）170
（2） 副产物氢气可作燃料 耗能高
（3） 50% 4.76
（4） 越高 n(H2S):n(Ar)越小，H2S 的分压越小，平衡向正反应方向进行，H2S 平衡转化
率越高 d 24.9
【解析】
（1）已知：
①2H2S(g)+3O2(g)＝2SO2(g)+2H2O(g) ΔH1＝－1036kJ/mol
②4H2S(g)+2SO2(g)＝3S2(g)+4H2O(g) ΔH2＝94kJ/mol
③2H2(g)+O2(g)＝2H2O(g) ΔH3＝－484kJ/mol
根据盖斯定律(①+②)×
－③即得到2H2S(g)＝S2(g)+2H2(g)的ΔH4＝（－1036+94）kJ/mol×
+484kJ/mol＝
170 kJ/mol；
（2）根据盖斯定律(①+②)×
可得2H2S(g)+O2(g)＝S2(g)+2H2O(g) ΔH＝(－1036+94)kJ/mol×
=
－314kJ/mol，因此，克劳斯工艺的总反应是放热反应；根据硫化氢分解的化学方程式可知，高温热分
解方法在生成单质硫的同时还有氢气生成。因此，高温热分解方法的优点是：可以获得氢气作燃料；
4
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但由于高温分解H2S 会消耗大量能量，所以其缺点是耗能高；
（3）假设在该条件下，硫化氢和氩的起始投料的物质的量分别为1mol 和4mol，根据三段式可知：
平衡时H2S 和H2的分压相等，则二者的物质的量相等，即1－x＝x，解得x＝0.5，所以H2S 的平衡转化率
为
，所以平衡常数Kp＝
＝
≈4.76kPa；
（4）①由于正反应是体积增大的可逆反应，n(H2S):n(Ar)越小，H2S 的分压越小，相当于降低压强，平衡
向正反应方向移动，因此H2S 平衡转化率越高；
②n(H2S):n(Ar)越小，H2S 平衡转化率越高，所以n(H2S):n(Ar)＝1:9 对应的曲线是d；根据图像可知
n(H2S):n(Ar)＝1:9 反应进行到0.1s 时H2S 转化率为0.24。假设在该条件下，硫化氢和氩的起始投料的
物质的量分别为1mol 和9mol，则根据三段式可知
此时H2S 的压强为
≈7.51kPa，H2S 的起始压强为10kPa，所以H2S 分压的平均
变化率为
＝24.9kPa·s－1。
3．【2022 年山东卷】利用
丁内酯(BL)制备1，
丁二醇(BD)，反应过程中伴有生成四氢呋喃(THF)和
丁醇(BuOH)的副反应，涉及反应如下：
已知：①反应Ⅰ为快速平衡，可认为不受慢反应Ⅱ、Ⅲ的影响；②因反应Ⅰ在高压
氛围下进行，故
5
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压强近似等于总压。回答下列问题：
（1）以
或BD 为初始原料，在
、
的高压
氛围下，分别在恒压容器中进
行反应。达平衡时，以BL 为原料，体系向环境放热
；以BD 为原料，体系从环境吸热
。忽略
副反应热效应，反应Ⅰ焓变
_______
。
（2）初始条件同上。
表示某物种i 的物质的量与除
外其它各物种总物质的量之比，
和
随时间
t 变化关系如图甲所示。实验测得
，则图中表示
变化的曲线是_______；反应Ⅰ平衡常数
_______
(保留两位有效数字)。以BL 为原料时，
时刻
_______，BD 产率=_______(保留
两位有效数字)。
（3）
为达平衡时
与
的比值。
、
、
三种条件下，以
为初始原料，在相同体积的刚性容器中发生反应，
随时间t 变化关系如图乙所示。因反应在高压
氛围下进行，可忽略压强对反应速率的
影响。曲线A．B．c 中，
最大的是_______(填代号)；与曲线b 相比，曲线c 达到
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所需时间更长，原因是_______。
【答案】（1）-200(X+Y)
（2） a 或c 8.3×10-8 0.08 39%
（3） c 由于b 和c 代表的温度相同，而压强对反应速率的影响可忽略，压强增大反应Ⅱ、Ⅲ
均是逆向移动，
增大，故
=1.0 所需时间更长
【解析】
（1）依题意，结合已知信息，可推定在同温同压下，以同物质的量的BL 或BD 为初始原料，达到平衡时
的状态相同，两个平衡完全等效。则以5.0×10-3mol 的BL 为原料，达到平衡时放出XkJ 热量与同物质
的量的BD 为原料达到平衡时吸收YkJ 热量的能量二者能量差值为(X+Y)kJ，则1mol 时二者能量差值
为200(X+Y)kJ，反应I 为放热反应，因此焓变
=-200(X+Y)kJ·mol-1。
（2）实验测定X<Y，则达到平衡时BD 物质转化量大于BL 物质转化量，平衡状态BD 物质的量较小，根
据图示可知，表示xBL 变化的曲线是a 或c；该平衡状态下BL 的分压是0.48×3.0×103kPa，BD 的分压
是0.36×3.0×103kPa，H2的压强近似等于总压，故反应I 平衡常数Kp=
=
Kpa-2=8.3×10-8kPa-2；以BL 为原料时，根据题给反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可知，体系总
物质的量的增加量正好是BD 参与反应Ⅱ、Ⅲ的量，也正好是H2O(g)的物质的量，设t1时BL 转化了
amol，BD 转化了bmol，则体系总物质的量为(5.0×10-3+b)mol，得到
、
，求得a=
、b=
，则t1时刻
=0.08；此时BD 的产
率为
39%。
（3）依题意，反应I 是正向放热过程，以BL 为初始原料，温度升高则平衡逆向移动，温度越高，反应速
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率越快，达到平衡时的时间越短，
越小，
的值越大；相同温度时，压强增大，
BD 的比重增大，
增大，又可忽略压强对反应速率的影响，则
最大即
最小，对应曲线c；由于b 和c 代表的温度相同，而压强对反应速率的影响可忽略，压强
增大反应Ⅱ、Ⅲ均是逆向移动，
增大，故
=1.0 所需时间更长。
4．（2021·全国乙卷真题）一氯化碘(ICl)是一种卤素互化物，具有强氧化性，可与金属直接反应，也可用
作有机合成中的碘化剂。回答下列问题：
（2）氯铂酸钡(
)固体加热时部分分解为
、
和
，376.8℃时平衡常数
，
在一硬质玻璃烧瓶中加入过量
，抽真空后，通过一支管通入碘蒸气(然后将支管封闭)，在
376.8℃，碘蒸气初始压强为
。376.8℃平衡时，测得烧瓶中压强为
，则
_______
，反应
的平衡常数K=_______(列出计算式即可)。
（3）McMorris 测定和计算了在136~180℃范围内下列反应的平衡常数
。
得到
和
均为线性关系，如下图所示：
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①由图可知，NOCl 分解为NO 和
反应的
_______0(填“大于”或“小于”)
②反应
的K=_______(用
、
表示)：该反应的
_______0(填“大于”或“小
于”)，写出推理过程_______。
【答案】
（2）24.8
（3）①大于 ②
大于 设
，即
，由图可知：
则：
，即
，因此该反应正反应为吸热反应，即
大于0
【解析】
（2）由题意玻376.8℃时璃烧瓶中发生两个反应：
(s)
(s)+
(s)+2
(g)、Cl2(g)+I2(g)
2ICl(g)。
(s)
(s)+
(s)+2
(g)的平衡常数
，则平衡时p2(Cl2)=
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，平衡时p(Cl2)=100Pa，设到达平衡时I2(g)的分压减小pkPa，则
，376.8℃平衡时，测得烧瓶中压强为
，则
0.1+20.0+p=32.5，解得p=12.4，则平衡时
2p
=2×12.4kPa=24.8kPa；则平衡时，I2(g)的分压为
(20.0-p)kPa=(20×103-12.4×103)Pa，
24.8kPa=24.8×103Pa，p(Cl2)=0.1kPa=100Pa，因此反应
的平衡常数K=
；
（3）①结合图可知，温度越高，
越小，lgKp2越大，即Kp2越大，说明升高温度平衡
正向移动，则NOCl 分解为NO 和
反应的大于0；
②Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅰ+Ⅱ得
，则
的K=
；该反应的
大于0；推理过程如
下：设
，即
，由图可知：
则：
，即
，因此该反应正反应为吸热反应，即
大于
0；
5．（2021·全国甲卷真题）二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：
（2）合成总反应在起始物
时，在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的物质的量分数为
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，在
℃下的
、在
下的
如图所示。
①用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式
_______；
②图中对应等压过程的曲线是_______，判断的理由是_______；
③当
时，
的平衡转化率
____，反应条件可能为___或___。
【答案】
（2）①
②b 总反应ΔH<0，升高温度时平衡向逆反应方向移动，甲醇的物质
的量分数变小 ③ 33.3% 5×105Pa，210℃ 9×105Pa，250℃
【解析】
（2）①二氧化碳加氢制甲醇的总反应为
，因此利用各物质的平衡分
压表示总反应的平衡常数，表达式Kp=
，故答案为：
。
②该反应正向为放热反应，升高温度时平衡逆向移动，体系中
将减小，因此图中对应等压过程
的曲线是b，故答案为：b；总反应ΔH<0，升高温度时平衡向逆反应方向移动，甲醇的物质的量分数
11
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变小。
③设起始n(CO2)=1mol，n(H2)=3mol，则
，当平衡时
时，
=0.1，解得x=
mol，平衡时CO2的转化率α=
=33.3%；由图可知，满足平衡时
的条件有：5×105Pa，210℃或9×105Pa，250℃，故
答案为：33.3%；5×105Pa，210℃；9×105Pa，250℃。
6．（2021.6·浙江真题）含硫化合物是实验室和工业上的常用化学品。请回答：
（1）实验室可用铜与浓硫酸反应制备少量
：
。判断该反应的自发性并说明理
由_______。
（2）已知
。
时，在一恒容密闭反应器中充入一定量
的
和
，当反应达到平衡后测得
、
和
的浓度分别为
、
和
。
①该温度下反应的平衡常数为_______。
②平衡时
的转化率为_______。
（3）工业上主要采用接触法由含硫矿石制备硫酸。
①下列说法正确的是_______。
A．须采用高温高压的反应条件使
氧化为
B．进入接触室之前的气流无需净化处理
C．通入过量的空气可以提高含硫矿石和
的转化率
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D．在吸收塔中宜采用水或稀硫酸吸收
以提高吸收速率
②接触室结构如图1 所示，其中1~4 表示催化剂层。图2 所示进程中表示热交换过程的是_______。
A．
B．
C．
D．
E.
F.
G.
③对于放热的可逆反应，某一给定转化率下，最大反应速率对应的温度称为最适宜温度。在图3 中画
出反应
的转化率与最适宜温度(曲线Ⅰ)、平衡转化率与温度(曲线Ⅱ)的
关系曲线示意图(标明曲线Ⅰ、Ⅱ)_______。
（4）一定条件下，在
溶液体系中，检测得到pH-时间振荡曲线如图4，同时观察到体
系由澄清→浑浊→澄清的周期性变化。可用一组离子方程式表示每一个周期内的反应进程，请补充其
中的2 个离子方程式。
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Ⅰ.
Ⅱ.①_______；
Ⅲ.
；
Ⅳ.②_______。
【答案】
（1）不同温度下都能自发，是因为
（2）①
②
（3）①C ②BDF ③
（4）
【解析】
（1）实验室可用铜与浓硫酸反应制备少量
的反应为
，由于该反应
，
因此该反应在任何温度下都能自发进行。
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（2）①根据题中所给的数据可以求出该温度下
的平衡常数为
.
②平衡时
的转化率为
；
（3）①A．在常压下
催化氧化为
的反应中，
的转化率已经很高，工业上有采用高压的反应条
件，A 说法不正确；
B．进入接触室之前的气流中含有会使催化剂中毒的物质，需经净化处理以防止催化剂中毒，B 说法不正
确；
C．通入过量的空气可以增大氧气的浓度，可以使含硫矿石充分反应，并使化学平衡
向正反应方向移动，因此可以提高含硫矿石和
的转化率；
D．
与水反应放出大量的热，在吸收塔中若采用水或稀硫酸吸收
，反应放出的热量会使硫酸形成酸
雾从而影响
被水吸收导致
的吸收速率减小，因此，在吸收塔中不宜采用水或稀硫酸吸收
，
D 说法不正确。
综上所述，相关说法正确的是C；
②反应混合物在热交换气中与原料气进行热交换，在热交换过程中，反应混合物不与催化剂接触，化学反
应速率大幅度减小，故虽然反应混合物的温度降低，
的转化率基本不变，因此，图2 所示进程中
表示热交换过程的是
、
、
，因此选BDF；
③对于放热的可逆反应
，该反应的最适宜温度为催化剂的催化活性最好时所对
应的温度，在该温度下化学反应速率最大，
的转化率也最大；当温度高于最适宜温度后，催化剂
的催化活性逐渐减小，催化剂对化学反应速率的影响超过了温度升高对化学反应速率的影响，因此化
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学反应速率逐渐减小，
的转化率也逐渐减小；由于该反应为放热反应，随着温度的升高，
的
平衡转化率减小；由于反应混合物与催化剂层的接触时间较少，在实际的反应时间内反应还没有达到
化学平衡状态，故在相应温度下
的转化率低于其平衡转化率。因此，反应
的转化率与最适宜温度（曲线Ⅰ）、平衡转化率与温度（曲线Ⅱ）的关系
曲线示意图可表示如下：
.
（4）由
时间振荡曲线可知，在
溶液体系中，溶液的
呈先增大后减小的周期
性变化，同时观察到体系由澄清→浑浊→澄清的周期性变化，硫化钠与硫酸反应生成
，
，然后发生
，该过程溶液的
基本不变，溶液保持澄清；
溶液变浑浊时
被
氧化为
，即发生
，该过程溶液的
增大；溶
液又变澄清时
又被
氧化为
，发生
，该过程溶液的
在减小。
因此可以推测该过程中每一个周期内的反应进程中依次发生了如下离子反应：
、
、
、
。
7．（2020·山东高考真题）探究CH3OH 合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH 的产率。以
CO2、H2为原料合成CH3OH 涉及的主要反应如下：
Ⅰ.
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Ⅱ.
Ⅲ.
回答下列问题：
（1）
_________
。
（2）一定条件下，向体积为VL 的恒容密闭容器中通入1 mol CO2和3 mol H2发生上述反应，达到平衡时，
容器中CH3OH(g)为ɑ mol，CO 为b mol，此时H2O(g)的浓度为__________mol
L
﹒
-1(用含a、b、V 的代
数式表示，下同)，反应Ⅲ的平衡常数为___________。
（3）不同压强下，按照n(CO2)：n(H2)=1：3 投料，实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH 的平衡产率随温
度的变化关系如下图所示。
已知：CO2的平衡转化率=
CH3OH 的平衡产率=
其中纵坐标表示CO2平衡转化率的是图___________(填“甲”或“乙”)；压强p1、p2、p3由大到小的顺序
为___________；图乙中T1温度时，三条曲线几乎交于一点的原因是___________。
（4）为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH 的平衡产率，应选择的反应条件为_________(填标号)。
A．低温、高压 B．高温、低压 C．低温、低压 D．高温、高压
【答案】（1）+40.9 （2）
（3）乙 p1、p2、p3 T1时以反应Ⅲ为
主，反应Ⅲ前后气体分子数相等，压强改变对平衡没有影响 （4）A
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【解析】
（1）.根据反应I-II=III，则△H3=△H1-△H2=-49.5kJ∙mol-1-(-90.4 kJ∙mol-1)=+40.9 kJ∙mol-1；
（2）.假设反应II 中，CO 反应了xmol，则II 生成的CH3OH 为xmol，I 生成的CH3OH 为(a-x)mol，III 生成
CO 为(b+x)mol，根据反应I：
，反应II：
，反应III：
，所以平衡时水的物
质的量为(a-x)mol+(b+x)mol =(a+b)mol，浓度为:
；平衡时CO2的物质的量为
1mol-(a-x)mol-(b+x)mol=(1-a-b)mol，H2的物质的量为3mol-3(a-x)mol-2x-(b+x)mol=(3-3a-b)mol，CO 的
物质的量为bmol，水的物质的量为(a+b)mol，则反应III 的平衡常数为：
；
（3）.反应I 和II 为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，则CH3OH 的平衡产率减少，所以图甲表示
CH3OH 的平衡产率，图乙中，开始升高温度，由于反应I 和II 为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，
CO2的平衡转化率降低，反应III 为吸热反应，升高温度反应III 向正反应方向移动，升高一定温度后
以反应III 为主，CO2的平衡转化率又升高，所以图乙表示CO2的平衡转化率；压强增大，反应I 和II
是气体体积减小的反应，反应I 和II 平衡正向移动，反应III 气体体积不变化，平衡不移动，故压强增
大CH3OH 的平衡产率增大，根据图所以压强关系为：p1>p2>p3；温度升高，反应I 和II 平衡逆向移动，
反应III 向正反应方向移动，所以T1温度时，三条曲线交与一点的原因为：T1时以反应III 为主，反应
III 前后分子数相等，压强改变对平衡没有影响；
（4）.根据图示可知，温度越低，CO2的平衡转化率越大，CH3OH 的平衡产率越大，压强越大，CO2的平
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衡转化率越大，CH3OH 的平衡产率越大，所以选择低温和高压，答案选A。
8．（2020·全国高考真题）二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用CO2的热点研究领域。回答下列问题：
（1）CO2催化加氢生成乙烯和水的反应中，产物的物质的量之比n(C2H4)∶n(H2O)=__________。当反应达
到平衡时，若增大压强，则n(C2H4)___________(填“变大”“变小”或“不变”)。
（2）理论计算表明，原料初始组成n(CO2)∶n(H2)=1∶3，在体系压强为0.1MPa，反应达到平衡时，四种
组分的物质的量分数x 随温度T 的变化如图所示。
图中，表示C2H4、CO2变化的曲线分别是______、______。CO2催化加氢合成C2H4反应的ΔH______0(填
“大于”或“小于”)。
（3）根据图中点A(440K，0.39)，计算该温度时反应的平衡常数Kp=_________(MPa)−3(列出计算式。以分
压表示，分压=总压×物质的量分数)。
（4）二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应，生成C3H6、C3H8、C4H8等低碳烃。一定温度和压
强条件下，为了提高反应速率和乙烯选择性，应当___________________。
【答案】（1）1∶4 变大 （2）d c 小于 （3）
或
等
（4）选择合适催化剂等
【解析】
（1）CO2催化加氢生成乙烯和水，该反应的化学方程式可表示为2CO2+6H2 ⇌ CH2 = CH2+4H2O，因此，该
反应中产物的物质的量之比n(C2H4)：n(H2O)=1：4。由于该反应是气体分子数减少的反应，当反应达
到平衡状态时，若增大压强，则化学平衡向正反应方向移动，n(C2H4)变大。
（2） 由题中信息可知，两反应物的初始投料之比等于化学计量数之比；由图中曲线的起点坐标可知，c
和a 所表示的物质的物质的量分数之比为1:3、d 和b 表示的物质的物质的量分数之比为1:4，则结合化
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学计量数之比可以判断，表示乙烯变化的曲线是d，表示二氧化碳变化曲线的是c。由图中曲线的变化
趋势可知，升高温度，乙烯的物质的量分数减小，则化学平衡向逆反应方向移动，则该反应为放热反
应，∆H 小于0。
（3） 原料初始组成n(CO2)∶n(H2)=1∶3，在体系压强为0.1Mpa 建立平衡。由A 点坐标可知，该温度下，
氢气和水的物质的量分数均为0.39，则乙烯的物质的量分数为水的四分之一，即
，二氧化碳的
物质的量分数为氢气的三分之一，即
，因此，该温度下反应的平衡常数
(MPa)-3=
(MPa)-3。
（4）工业上通常通过选择合适的催化剂，以加快化学反应速率，同时还可以提高目标产品的选择性，减
少副反应的发生。因此，一定温度和压强下，为了提高反应速率和乙烯的选择性，应当选择合适的催
化剂。
9．（2020·全国高考真题）硫酸是一种重要的基本化工产品，接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催
化氧化：SO2(g)+
O2(g)
SO3(g) ΔH=−98 kJ·mol−1。回答下列问题：
（1）钒催化剂参与反应的能量变化如图所示，V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程
式为：_________。
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（2）当SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时，在0.5MPa、2.5MPa 和
5.0MPa 压强下，SO2平衡转化率α 随温度的变化如图所示。反应在5.0MPa、550℃时的
α=__________，判断的依据是__________。影响α 的因素有__________。
（3）将组成(物质的量分数)为2m% SO2(g)、m% O2(g)和q% N2(g)的气体通入反应器，在温度t、压强p 条
件下进行反应。平衡时，若SO2转化率为α，则SO3压强为___________，平衡常数
Kp=___________(以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。
（4）研究表明，SO2催化氧化的反应速率方程为：v=k(
−1)0.8(1−nα')。式中：k 为反应速率常数，随温度
t 升高而增大；α 为SO2平衡转化率，α'为某时刻SO2转化率，n 为常数。在α'=0.90 时，将一系列温度
下的k、α 值代入上述速率方程，得到v~t 曲线，如图所示。
曲线上v 最大值所对应温度称为该α'下反应的最适宜温度tm。t<tm时，v 逐渐提高；t>tm后，v 逐渐下降。
原因是__________________________。
【答案】（1）2V2O5(s)+ 2SO2(g)⇌ 2VOSO4(s)+ V2O4(s) ∆H= -351 kJ∙mol-1 （2）0.975 该反应气体
分子数减少，增大压强，α 提高。所以，该反应在550℃、压强为5.0MPa＞2.5MPa＝p ２的，所以
p1=5.0MPa 反应物（N2和O2）的起始浓度（组成）、温度、压强 （3）
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（4）升高温度，k 增大使v 逐渐提高，但α 降低使v 逐渐下降。当t＜
tm，k 增大对v 的提高大于α 引起的降低；当t＞tm，k 增大对v 的提高小于α 引起的降低
【解析】
（1）由题中信息可知：
①SO2(g)+
O2(g)⇌SO3(g) ∆H= -98kJ∙mol-1
②V2O4(s)+ SO3(g)⇌V2O5(s)+ SO2(g) ∆H2= -24kJ∙mol-1
③V2O4(s)+ 2SO3(g)⇌2VOSO4(s) ∆H1= -399kJ∙mol-1
根据盖斯定律可知，③-②2 得2V2O5(s)+ 2SO2(g)⇌ 2VOSO4(s)+ V2O4(s)，则∆H= ∆H1-2∆H2=( -399kJ∙mol-1)-
( -24kJ∙mol-1)2= -351kJ∙mol-1，所以该反应的热化学方程式为：2V2O5(s)+ 2SO2(g)⇌ 2VOSO4(s)+ V2O4(s)
∆H= -351 kJ∙mol-1；
（2） SO2(g)+
O2(g)⇌SO3(g)，该反应是一个气体分子数减少的放热反应，故增大压强可以使化学平衡向
正反应方向移动。因此，在相同温度下，压强越大，SO2的平衡转化率越大，所以，该反应在550℃、
压强为5.0MPa 条件下，SO2的平衡转化率一定高于相同温度下、压强为2.5MPa 的，因此，
p1=5.0MPa，由图中数据可知，α=0.975。影响α 的因素就是影响化学平衡移动的因素，主要有反应物
（N2和O2）的浓度、温度、压强等。
（3）假设原气体的物质的量为100mol，则SO2、O2和N2的物质的量分别为2m mol、m mol 和q mol，
2m+m+q=3m+q=100，SO2的平衡转化率为α，则有下列关系：
平衡时气体的总物质的量为n(总)= 2m(1-α)+m(1-α)+2mαmol+q mol，则SO3的物质的量分数为
。该反应
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在恒压容器中进行，因此，SO3的分压p(SO3)=
，p(SO2)=
，p(O2)=
，在该条件下，SO2(g)+
O2(g)⇌2SO3(g) 的Kp=
。
（4） 由于该反应是放热反应，温度升高后α 降低。由题中信息可知，v=
，升高温
度，k 增大使v 逐渐提高，但α 降低使v 逐渐下降。当t＜tm，k 增大对v 的提高大于α 引起的降低；当
t＞tm，k 增大对v 的提高小于α 引起的降低。
10．（2020·浙江高考真题）研究NOx之间的转化具有重要意义。
（1）已知：N2O4(g)
2NO2(g) ΔH＞0 将一定量N2O4气体充入恒容的密闭容器中，控制反应温度为
T1。
①下列可以作为反应达到平衡的判据是________。
A．气体的压强不变 B．v 正(N2O4)＝2v 逆(NO2) C．K 不变 D．容器内气体的密
度不变 E．容器内颜色不变
②t1时刻反应达到平衡，混合气体平衡总压强为p，N2O4气体的平衡转化率为75%，则反应N2O4(g)
2NO2(g)的平衡常数Kp＝________(对于气相反应，用某组分B 的平衡压强p(B)代替物质的量
浓度c(B)也可表示平衡常数，记作Kp，如p(B)＝p·x(B)，p 为平衡总压强，x(B)为平衡系统中B
的物质的量分数)。
③反应温度T1时，c(N2O4)随t(时间)变化曲线如图，画出0～t2时段，c(NO2)随t 变化曲线。保持其它条
件不变，改变反应温度为T2(T2＞T1)，再次画出0～t2时段，c(NO2)随t 变化趋势的曲线________。
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（2） NO 氧化反应：2NO(g)＋O2(g)=2NO2(g)分两步进行，其反应过程能量变化示意图如图。
Ⅰ 2NO(g)=N2O2(g) ΔH1
Ⅱ N2O2(g)＋O2(g)→2NO2(g) ΔH2
①决定NO 氧化反应速率的步骤是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
②在恒容的密闭容器中充入一定量的NO 和O2气体，保持其它条件不变，控制反应温度分别为T3和
T4(T4＞T3)，测得c(NO)随t(时间)的变化曲线如图。转化相同量的NO，在温度_____(填“T3”或
“T4”)下消耗的时间较长，试结合反应过程能量图分析其原因____。
【答案】（1）①AE ②
p ③
（2）①Ⅱ ②T4
ΔH1＜0，温度升高，反应Ⅰ平衡逆移，c(N2O2)减小，浓度降低的影响大于温度对反应Ⅱ速率的影响
【解析】
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（1）①A、该反应是一个气体体积减小的反应，气体的压强不变说明各物质浓度保持不变，反应达到化学
平衡状态，故正确；
B、v 正(N2O4)＝2v 逆(NO2)说明正逆反应速率不相等，反应没有达到化学平衡状态，故错误；
C、温度不变，化学平衡常数K 不变，则K 不变不能说明反应达到化学平衡状态，故错误；
D、由质量守恒定律可知，反应前后气体质量不变，恒容容器的体积不变，则密度始终不变，则密度不变
不能说明反应达到化学平衡状态，故错误；
E、容器内颜色不变说明各物质浓度保持不变，反应达到化学平衡状态，故正确；
AE 正确，故答案为：AE；
②设起始N2O4的物质的量为1mol，由题给数据建立如下三段式：
由三段式数据可知N2O4的平衡分压为
×p=
，NO2的平衡分压为
×p=
，则平衡常数
Kp＝
=
，故答案为：
；
③由图可知，t1时反应消耗N2O4的浓度为（0.04—0.01）mol/L，由方程式可得反应生成NO2的浓度为0.03
mol/L×2=0.06 mol/L；该反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，NO2的浓度增大，则0
～t2时段，NO2的浓度c(NO2)随t 变化趋势的曲线为
，故答案为：
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；
（2）①由图可知，反应Ⅰ的活化能小于反应Ⅱ的活化能，活化能越大，反应速率越慢，则化学反应速率
反应Ⅰ快于反应Ⅱ，化学反应取决于反应速率较慢的一步，则决定NO 氧化反应速率的步骤是反应Ⅱ，
故答案为：Ⅱ；
②由图可知，转化相同量的NO，在温度T4下消耗的时间较长，原因是反应Ⅰ为放热反应，温度升高，反
应Ⅰ平衡逆移，c(N2O2)减小，浓度降低的影响大于温度对反应Ⅱ速率的影响，导致转化相同量的
NO，在温度较高的T4下消耗的时间较长，故答案为：T4；反应Ⅰ为放热反应，温度升高，反应Ⅰ平
衡逆移，c(N2O2)减小，浓度降低的影响大于温度对反应Ⅱ速率的影响；
11．（2019·全国高考真题）水煤气变换[CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)]是重要的化工过程，主要用于合成氨、
制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：
（1）Shibata 曾做过下列实验：①使纯H2缓慢地通过处于721 ℃下的过量氧化钴CoO(s)，氧化钴部分被还
原为金属钴(Co)，平衡后气体中H2的物质的量分数为0.0250。
②在同一温度下用CO 还原CoO(s)，平衡后气体中CO 的物质的量分数为0.0192。
根据上述实验结果判断，还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO_________H2（填“大于”或“小于”）。
（2）721 ℃时，在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合，采用适当的催化剂进行反应，则平衡
时体系中H2的物质的量分数为_________（填标号）。
A．＜0.25 B．0.25 C．0.25~0.50 D．0.50 E．＞0.50
（4）Shoichi 研究了467 ℃、489 ℃时水煤气变换中CO 和H2分压随时间变化关系（如下图所示），催化
剂为氧化铁，实验初始时体系中的PH2O和PCO相等、PCO2和PH2相等。
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计算曲线a 的反应在30~90 min 内的平均速率
(a)=___________kPa·min−1。467 ℃时PH2和PCO随时间变化
关系的曲线分别是___________、___________。489 ℃时PH2和PCO随时间变化关系的曲线分别是
___________、___________。
【答案】（1）大于 （2）C （4） 0.0047 b c a d
【解析】
（1）H2还原氧化钴的方程式为：H2(g)＋CoO(s)
Co(s)＋H2O(g)；CO 还原氧化钴的方程式为：CO(g)＋
CoO(s)
Co(s)＋CO2(g)，平衡时H2还原体系中H2的物质的量分数（
）高于CO
还原体系中CO 的物质的量分数（
），故还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO 大于
H2；
（2）721 ℃时，在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合，可设其物质的量为1mol，则
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则平衡时体系中H2的物质的量分数=
，因该反应为可逆反应，故
x<1，可假设二者的还原倾向相等，则x=0.5，由（1）可知CO 的还原倾向大于H2，所以CO 更易转化
为H2，故x>0.5，由此可判断最终平衡时体系中H2的物质的量分数介于0.25~0.50，故答案为C；
（4）由图可知，30~90 min 内a 曲线对应物质的分压变化量Δp=（4.08-3.80）kPa=0.28 kPa，故曲线a 的反
应在30~90 min 内的平均速率
(a)=
=0.0047 kPa·min−1；由（2）中分析得出H2的物质的量分
数介于0.25~0.5，CO 的物质的量分数介于0~0.25，即H2的分压始终高于CO 的分压，据此可将图分成
两部分：
由此可知，a、b 表示的是H2的分压，c、d 表示的是CO 的分压，该反应为放热反应，故升高温度，平衡逆
向移动，CO 分压增加，H2分压降低，故467 ℃时PH2和PCO随时间变化关系的曲线分别是b、c；489
℃时PH2和PCO随时间变化关系的曲线分别是a、d。
12．（2016·上海高考真题）随着科学技术的发展和环保要求的不断提高，CO2的捕集利用技术成为研究的
重点。
完成下列填空：
（1）目前国际空间站处理CO2的一个重要方法是将CO2还原，所涉及的反应方程式为：
CO2（g）+4H2（g）
CH4（g）+2H2O（g）
已知H2的体积分数随温度升高而增加。
若温度从300℃升至400℃，重新达到平衡，判断下列表格中各物理量的变化。（选填“增大”、“减
小”或“不变”）
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v 正
v 逆
平衡常数K
转化率α
（2）相同温度时，上述反应在不同起始浓度下分别达到平衡，各物质的平衡浓度如下表：
[CO2]/mol·L-1
[H2]/mol·L-1
[CH4]/mol·L-1
[H2O]/mol·L-1
平衡Ⅰ
a
b
c
d
平衡Ⅱ
m
n
x
y
a、b、c、d 与m、n、x、y 之间的关系式为_________。
（3）碳酸：H2CO3，Ki1=4.3×10-7，Ki2=5.6×10-11
草酸：H2C2O4，Ki1=5.9×10-2，Ki2=6.4×10-5
0.1 mol/L Na2CO3溶液的pH____________0.1 mol/L Na2C2O4溶液的pH。（选填“大于”、“小于”或“等
于”）
等浓度的草酸溶液和碳酸溶液中，氢离子浓度较大的是___________。
若将等浓度的草酸溶液和碳酸溶液等体积混合，溶液中各种离子浓度大小的顺序正确的是_____。（选填
编号）
a．[H+]＞[HC2O4
-]＞[HCO3
-]＞[CO3
2-]
B．[HCO3
-]＞[HC2O4
-]＞[C2O4
2-]＞[CO3
2-]
c．[H+]＞[HC2O4
-]＞[C2O4
2-]＞[CO3
2-]
D．[H2CO3] ＞[HCO3
-]＞[HC2O4
-]＞[CO3
2-]
（4）人体血液中的碳酸和碳酸氢盐存在平衡：H++ HCO3
-
H2CO3，当有少量酸性或碱性物质进入血
液中时，血液的pH 变化不大，用平衡移动原理解释上述现象。
____________________________________________________________________________________
【答案】（1）
v 正
v 逆
平衡常数K
转化率α
增大
增大
减小
减小
（2）
（3）大于；草酸；ac
（4）当少量酸性物质进入血液中，平衡向右移动，使H+浓度变化较小，血液的pH 基本不变；当少量碱性
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物质进入血液中，平衡向左移动，使H+浓度变化较小，血液的pH 基本不变。（合理即给分）
【解析】
（1）H2的体积分数随温度的升高而增加，这说明升高温度平衡逆反应方向进行，即正反应是放热反应。
升高温度正逆反应速率均增大，平衡逆反应方向进行，平衡常数减小，反应物的转化率减小。
（2）相同温度时平衡常数不变，则a、b、c、d 与m、n、x、y 之间的关系式为
。
（3）根据电离常数可知草酸的酸性强于碳酸，则碳酸钠的水解程度大于草酸钠，所以0.1 mol/L Na2CO3溶
液的pH 大于0.1 mol/L Na2C2O4溶液的pH。草酸的酸性强于碳酸，则等浓度草酸溶液和碳酸溶液中，
氢离子浓度较大的是草酸。A．草酸的二级电离常数均大于碳酸的，所以草酸的电离程度大于，因此
溶液中[H+]＞[HC2O4
-]＞[C2O4
2-]＞[HCO3
-]＞[CO3
2-]，a 正确；B．根据a 中分析可知b 错误；c．根据a
中分析可知c 正确；d．根据a 中分析可知d 错误，答案选ac。
（4）根据平衡可知当少量酸性物质进入血液中，平衡向右移动，使H+浓度变化较小，血液中的pH 基本不
变；当少量碱性物质进入血液中，平衡向左移动，使H+浓度变化较小，血液的pH 基本不变。
13．（2008·宁夏高考真题）已知可逆反应：M(g)＋N(g)
P(g)＋Q(g)；△H＞0，
请回答下列问题：
（1）在某温度下，反应物的起始浓度分别为：c(M)=1 mol·L-1, c(N)=2.4mol·L-1，达到平衡后，M 的转化率
为60％，此时N 的转化率为__________。
（2）若反应温度升高，M 的转化率______(填“增大”“减小”或“不变”）。
（3）若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为：c(M)= 4 mol·L-1,c(N)=amol·L-1;达到平衡后，c(P)=2
mol·L-1,a=________。
（4）若反应温度不变，反应物的起始浓度为：c(M)=c(N)= bmol·L-1，达到平衡后，M 的转化率为
_____________。
【答案】（1）25％ （2）增大 （3）6 （4）41％
【解析】
（1）△c（M）=60%×1mol•L-1=0.6mol•L-1，浓度变化量之比等于化学计量数之比，所以△c（N）=△c
（M）=0.6mol•L-1，故此时N 的转化率
×100%=25%，故答案为25%；
（2）该反应正反应为吸热反应，升高温度平衡向吸热方向移动，即向正反应方向移动，M 的转化率增大，
故答案为增大；
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（3）△c（M）=60%×1mol•L-1=0.6mol•L-1，则：
M（g）+N（g）⇌P（g）+Q（g）；
初始（mol/L）： 1 2.4 0 0
转化（mol/L）：0.6 0.6 0.6 0.6
平衡（mol/L）：0.4 1.8 0.6 0.6
故该温度下平衡常数k=
=0.5，
反应温度不变，反应物的起始浓度分别为c（M）=4mol•L-1，c（N）=amol•L-1；达到平衡后，c（P）
=2mol•L-1，则：
M（g）+N（g）⇌P（g）+Q（g）；
初始（mol/L）：4 a 0 0
转化（mol/L）：2 2 2 2
平衡（mol/L）：2 a-2 2 2
所以
=0.5，解得a=6，故答案为6；
（4）设平衡时M 的浓度变化量为为xmol/L，则：
M（g）+N（g）⇌P（g）+Q（g）；初始（mol/L）：b b 0 0
变化（mol/L）：x x x x
平衡（mol/L）：b-x b-x x x
所以
=0.5，解得x=0.41b，故M 的转化率为
×100%=41%，故答案为41%。
14．（2007·上海高考真题）一定条件下，在体积为3 L 的密闭容器中，一氧化碳与氢气反应生成甲醇（催
化剂为Cu2O/ZnO）：CO(g)＋2H2(g)
CH3OH(g)。
根据题意完成下列各题：
（1）反应达到平衡时，平衡常数表达式K＝_______________，升高温度，K 值_______（填“增大”、
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“减小”或“不变”）。
（2）在500℃，从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H2)＝_____________。
（3）在其他条件不变的情况下，对处于E 点的体系体积压缩到原来的1/2，下列有关该体系的说法正确的
是_______：
a．氢气的浓度减少 b．正反应速率加快，逆反应速率也加快
c．甲醇的物质的量增加 d．重新平衡时n(H2)/n(CH3OH)增大
（4）据研究，反应过程中起催化作用的为Cu2O，反应体系中含少量CO2有利于维持催化剂Cu2O 的量不变，
原因是：_______________________（用化学方程式表示）。
【答案】（1）K＝c(CH3OH)/［c(CO)·c2(H2)］ 减小 （2）2nB/3tB mol·(L·min)－1 （3）b c
（4）Cu2O＋CO
2Cu＋CO2
【解析】
（1）反应达到平衡时，平衡常数表达式K＝c(CH3OH)/［c(CO)·c2(H2)］。从图像可知，温度高时平衡体系
中甲醇含量减少，可以推出CO(g)＋2H2(g)
CH3OH(g)反应放热，因此温度升高后，K 值减小。
（2）从图像可以看出在500℃tB时刻达到平衡，此时甲醇物质的量为nB,反应消耗氢气物质的量为2nB，可
求出氢气的平均反应速率为2nB/3tBmol·(L·min)－1。
（3）在其他条件不变的情况下，对处于E 点的体系体积压缩到原来的1/2，加压时，反应物和生产物浓度
均增大，正、逆反应速率都加快，由勒夏特列原理可知，加压时平衡右移。
a．氢气的浓度增大，，a 错误；
b．正反应速率加快，逆反应速率也加快，b 正确；
c．平衡向右移动，甲醇的物质的量增加，c 正确；
d．重新平衡时n(H2)/n(CH3OH)减小，d 错误。
有关该体系的说法正确的是bc：
（4）据研究，反应过程中起催化作用的为Cu2O，反应体系中含少量CO2有利于维持催化剂Cu2O 的量不变，
一氧化碳与氧化亚铜反应生成铜和二氧化碳，根据平衡移动原理可知，少量二氧化碳的存在可以抑制
该化学平衡向正向移动，用化学方程式表示为：Cu2O＋CO
2Cu＋CO2。
15．（2014·全国高考真题）在容积为1.00L 的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4(g)
2NO2(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。
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回答下列问题：
（1）反应的△H______0（填“大于”“小于”）；100℃时，体系中各物质浓度随时间变化如上图所示。
在0~60s 时段，反应速率v(N2O4)为___________mol·L-1·s-1反应的平衡常数K1为___________。
（2）100℃时达到平衡后，改变反应温度为T，c(N2O4)以0.0020 mol·L-1·s-1的平均速率降低，经10s 又达到
平衡。
①T_______100℃（填“大于”“小于”），判断理由是_____。
②列式计算温度T 是反应的平衡常数K2___________
（3）温度T 时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半，平衡向___________（填“正反应”或“逆反
应”）方向移动，判断理由是___________。
【答案】（1）大于 0.001 0.36 mol·L—1 （2）①大于 反应正方向吸热，反应向吸热方向进
行，故温度升高 ②平衡时，c（NO2）=0.120 mol·L—1+0.002 mol·L—1·s—1×10s×2=0.160mol·L—1
c（N2O4）=0.040 mol·L—1—0.002 mol·L—1·s—1×10s=0.02 mol·L—1
K2=0.160mol·L—1）
2/0.020mol·L—1=1.3mol·L—1 （3）逆反应 对气体分子数增大的反应，增大压强平
衡向逆反应方向移动
【解析】
（1）根据题意知，随温度升高，混合气体的颜色变深，二氧化氮的浓度增大，说明平衡向正反应方向移
动；当其他条件不变时，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，说明正反应为吸热反应，故△H 大于
0。根据题给图像知，0-60s 时段，N2O4的物质的量浓度变化为0.060 mol·L-1，根据公式v=△c/△t 计算，
v (N2O4)= 0.060 mol·L-1/60s=0.001 mol·L-1·s-1；分析题给图像知，二氧化氮的平衡浓度为0.120 mol·L-1，
四氧化二氮的平衡浓度为0.040 mol·L-1，K1= [NO2]2/[N2O4]=0.36 mol·L-1；
（2）①根据题意知，改变反应温度为T 后，c(N2O4)以0.0020 mol·L-1·s-1的平均速率降低，即平衡向正反应
方向移动，又反应正方向吸热，反应向吸热方向进行，故为温度升高，T 大于1000C，答案为：大于；
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反应正方向吸热，反应向吸热方向进行，故温度升高；
②根据题意知，平衡时，c（NO2）=0.120 mol·L-1+0.002 mol·L-1·s-1×10s×2=0.160mol·L-1，c（N2O4）=0.040
mol·L-1-0.002 mol·L-1·s-1×10s=0.02 mol·L-1，K2=（0.160mol·L-1）
2/0.020mol·L-1=1.3mol·L-1；
（3）温度为T 时，反应达平衡，将反应容器的体积减小一半，即增大压强，当其他条件不变时，增大压
强，平衡向气体物质平衡向气体物质系数减小的方向移动，即向逆反应方向移动，答案为：逆反应
对气体分子数增大的反应，增大压强平衡向逆反应方向移动。
16．（2011·上海高考真题）自然界的矿物、岩石的成因和变化受到许多条件的影响。地壳内每加深1km，
压强增大约25000~30000 kPa。在地壳内SiO2和HF 存在以下平衡：SiO2(s) +4HF(g)⇌SiF4(g)+ 2H2O(g)
+148.9 kJ。根据题意完成下列填空：
（1）在地壳深处容易有_____________气体逸出，在地壳浅处容易有___________沉积。
（2）如果上述反应的平衡常数K 值变大，该反应_____________(选填编号)。
A．一定向正反应方向移动 B．在平衡移动时正反应速率先增大后减小
C．一定向逆反应方向移动 D．在平衡移动时逆反应速率先减小后增大
（3）如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生，当反应达到平衡时，________(选填编号)。
A．2v 正(HF)=v 逆(H2O) B．v(H2O)=2v(SiF4)
C．SiO2的质量保持不变 D．反应物不再转化为生成物
（4）若反应的容器容积为2.0L，反应时间8.0 min，容器内气体的密度增大了0.12 g/L，在这段时间内HF
的平均反应速率为____________。
【答案】（1）SiF4、 H2O SiO2 （2）ad （3）bc （4）0.0010mol/(L⋅min)
【解析】
（1）SiO2(s)+4HF(g)⇌SiF4(g)+2H2O(g)+148.9kJ，该反应为正反应体积减小的反应,增大压强,平衡向右移动,
有SiF4(g)逸出,H2O(g)凝结为水,减小压强有SiO2(s)沉淀析出;故在地壳深处容易有SiF4、H2O 气体逸出,
在地壳浅处容易有SiO2沉积。
（2）化学平衡常数只随温度的变化而变化，该反应为放热反应，平衡常数K 值变大说明温度降低平衡右
移，温度降低反应速率减小，平衡右移逆反应速率先减小后增大，故a、d 正确；
（3）当反应达到平衡时，正反应速率=逆反应速率且各物质的浓度保持不变；
a．根据反应速率之比等于系数之比可以得出，v 正(HF)=2v 正(H2O)，当反应达到平衡时，v 正(H2O)=v 逆
(H2O)，因此v 正(HF)=2v 逆(H2O)，因此a 错误；
b．根据反应速率之比等于系数之比可以得出，不管反应有没有达到平衡，均有v 正(H2O)=2v 正(SiF4)，v 逆
(H2O)=2v 逆(SiF4)，当反应达到平衡时，v 正(H2O)=v 逆(H2O)，v 正(SiF4)=v 逆(SiF4)，即v 正(H2O)=2v 逆(SiF4)
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或v 逆(H2O)=2v 正(SiF4)，因此不管反应有没有达到平衡，v(H2O)=2v(SiF4)均成立，故b 正确；
c．SiO2的质量保持不变说明反应已经达到平衡，故c 正确；
d．反应达到平衡时正逆反应仍然都在进行，反应物和生成物在互相转化，只是速率相等，故d 错误。
（4）由容积为2.0L，反应时间8.0min，容器内气体的密度增大了0.12g/L，则增加的质量为2.0L×0.12g/
L=0.24g，由反应及元素守恒可知，每4molHF 反应气体质量增加28+16×2=60g，设参加反应的HF 的
物质量为x，
=
，解得x=0.016mol，v(HF)=
=
=0.0010mol/(L⋅min)。
17．（2012·上海高考真题）用氮化硅(Si3N4)陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件，能大幅度提高发动机的
热效率。工业上用化学气相沉积法制备氮化硅，其反应如下：3SiCl4(g)+2N2(g)+6H2(g)
Si3N4(s)
+12HCl(g)+Q(Q>0)。完成下列填空：
（1）在一定温度下进行上述反应，若反应容器的容积为2 L，3 min 后达到平衡，测得固体的质量增加了
2.80 g，则H2的平均反应速率___ mol/(L·min)；该反应的平衡常数表达式K=_____
（2）上述反应达到平衡后，下列说法正确的是_____。
a．其他条件不变，压强增大，平衡常数K 减小
b．其他条件不变，温度升高，平衡常数K 减小
c．其他条件不变，增大Si3N4物质的量平衡向左移动
d．其他条件不变，增大HCl 物质的量平衡向左移动
（3）一定条件下，在密闭恒容的容器中，能表示上述反应达到化学平衡状态的是__。
a．3v 逆(N2)=v 正(H2) b．v 正(HCl)=4v 正(SiCl4)
c．混合气体密度保持不变 d．c(N2)：c(H2)：c(HCl)=1：3：6
（4）若平衡时H2和HCl 的物质的量之比为
，保持其它条件不变，降低温度后达到新的平衡时，H2和
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HCl 的物质的量之比___
（填“>”、“=”或“<”)。
【答案】（1）0.02
（2）bd （3）ac （4）＜
【解析】
（1）固体的质量增加了2.80g 为Si3N4的质量,其物质的量
=0.02mol，根据方程式可知消耗氢气
的物质的量=0.02mol×6=0.12mol，故v(H2)=
=0.02mol/(L.min)；
平衡常数为生成物浓度化学计量数次数幂之积与生成物浓度化学计量数次数幂之积的比值，故该反应平衡
常数K=
；
（2）a．平衡常数只受温度影响，压强增大，平衡常数K 不变，故a 错误；
b．正反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，故b 正确；
c．Si3N4是固体，增大其物质的量，不影响平衡移动，故c 错误；
d．增大HCl 物质的量，平衡向消耗HCl 的方向移动，即向逆反应方向移动，故d 正确，
故答案为：bd；
（3）a．根据速率之比对化学计量数之比，可以确定v 正(H2)=v 逆(H2)，说明反应到达平衡状态，故a 正确；
b．都表示正反应速率，反应自始至终都成立，不能说明到达平衡状态，故b 错误；
c．混合气体密度保持不变说明混合气体的总质量不变，而平衡移动则气体的质量发生变化，可以说明到
达平衡状态，故c 正确；
d．平衡时浓度关系与起始浓度有关、与转化率有关，不能说明到达平衡状态，故d 错误，
故答案为：ac；
（4）该反应正反应是放热反应，降低温度，平衡向正反应移动，到达新平衡，H2的物质的量减小，HCl
的物质的量物质的量增大，新平衡H2和HCl 的物质的量之比＜
。
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18．（2015·全国高考真题）甲醇是重要的化工原料，又可称为燃料。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，发生的主反应如下：
①CO（g）+2H2（g）
CH3OH（g） △H1
②CO2（g）+3H2（g）
CH3OH（g）+H2O（g） △H2
③CO2（g）+H2（g）
CO（g）+H2O（g） △H3
回答下列问题：
（1）已知反应①中的相关的化学键键能数据如下：
由此计算△H1＝__kJ·mol-1，已知△H2＝-58kJ·mol-1，则△H3＝__kJ·mol-1。
（2）反应①的化学平衡常数K 的表达式为__________；图1 中能正确反映平衡常数K 随温度变化关系的
曲线为_________（填曲线标记字母），其判断理由是_________________。
（3）合成气的组成n（H2）/n（CO+CO2）＝2.60 时，体系中的CO 平衡转化率（α）与温度和压强的关系
如图2 所示。α（CO）值随温度升高而_______（填“增大”或“减小”），其原因是_______。图2
中的压强由大到小为_____，其判断理由是_____。
【答案】（1）—99 ＋41 （2）
a 反应①为放热反应，平衡常数应随
温度升高变小 （3）减小 升高温度时，反应①为放热反应，平衡向向左移动，使得体系中CO
的量增大；反应③为吸热反应，平衡向右移动，又产生CO 的量增大；总结果，随温度升高，使CO
的转化率降低； P3＞P2＞P1 相同温度下，由于反应①为气体分子数减小的反应，加压有利于
提升CO 的转化率；而反应③为气体分子数不变的反应，产生CO 的量不受压强影响，故增大压强时，
有利于CO 的转化率升高
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【解析】
（1）反应热等于断键吸收的能量与形成化学键所放出的能量的差值，则根据表中数据和反应的化学方程
式CO（g）+2H2（g）
CH3OH（g）可知反应热△H1＝1076kJ/mol＋2×436 kJ/mol—3×413 kJ/mol—
343 kJ/mol—465 kJ/mol＝—99kJ.mol-1。根据盖斯定律可知②—①即可得到反应③，则△H3＝—58
kJ/mol＋99 kJ/mol＝＋41kJ.mol-1。
（2）化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的
幂之积的比值，则反应①的化学平衡常数K 的表达式为
；由于正方应是放热反
应，升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，因此a 正确。
（3）反应①为放热反应，升高温度时，平衡向左移动，使得体系中CO 的量增大；反应③为吸热反应，平
衡向右移动，又产生CO 的量增大；因此最终结果是随温度升高，使CO 的转化率降低；相同温度下，
由于反应①为气体分子数减小的反应，加压有利于提升CO 的转化率；而反应③为气体分子数不变的
反应，产生CO 的量不受压强影响，故增大压强时，有利于CO 的转化率升高，所以图2 中的压强由
大到小为P3＞P2＞P1。
19．（2011·全国高考真题）反应aA（g）+bB（g）
cC（g）（
H＜0）在等容条件下进行。改
变其他反应条件，在I、II、III 阶段体系中各物质浓度随时间变化的曲线如下图所示：
回答问题：
（1）反应的化学方程式中，a：b：c 为 ；
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（2）A 的平均反应速率
（A）、
（A）、
（A）从大到小排列次序为 ；
（3）B 的平衡转化率
中最小的是 ，其值是 ；
（4）由第一次平衡到第二次平衡，平衡移动的方向是 ，采取的措施是
；
（5）比较第II 阶段反应温度（
）和第III 阶段反应速度（
）的高低：
填“＞、＝、＜”判断的理由是 ；
（6）达到第三次平衡后，将容器的体积扩大一倍，假定10min 后达到新的平衡，请在下图中用曲线表示
IV 阶段体系中各物质的浓度随时间变化的趋势（曲线上必须标出A、B、C）.
【答案】（1）1：3：2
（2）vⅠ(A)＞vⅡ(A)＞vⅢ(A)
（3）aIII(B)，19%
（4）正方向移动，从反应体系中移出产物C
（5）>，此反应为放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动
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（6）
【解析】
（1）由图可知第Ⅰ阶段，平衡时△c(A)=2mol/L-1mol/L=1mol/L，△c(B)=6mol/L-3mol/L=3mol/L，
△c(C)=2mol/L，浓度变化量之比等于化学计量数之比，故a:b:c=1mol/L:3mol/L:2mol/L=1:3:2；
（2）vⅠ(A)=1/2=0.05mol/(L·min)，vⅡ(A)=(1-0.62)/15=0.0253mol/(L·min)，vⅢ(A)=(0.62-0.5)/
10=0.012mol/（L·min），故A 的平均反应速率vⅠ(A)＞vⅡ(A)＞vⅢ(A)。
（3） aI(B)=3mol/L/6mol/L×100%=50% ；aII(B)=（3-1.86）mol/L /3 mol/L×100%=38%；aIII(B)=（1.86-
1.5）mol/L/1.86 mol/L =19%；所以B 的平衡转化率aI(B)、aII(B)、aIII(B) 中最小的是aIII(B)，其值是
19%；
（4）由浓度曲线变化可知，由第一次平衡到第二次平衡，AB 的浓度减小，C 的浓度增大，平衡正向移动；
由于C 的浓度由2.0mol/L 变为0，所以采取的措施是分离出产物C；
（5）第II 阶段的到第III 阶段时，AB 的浓度均减小，C 的浓度增大，平衡正向移动，由于I、II、III 阶段
容器容积不变，且反应的∆H<0，故应是降低了反应温度，则有T2> T3。
（6）由a:b:c=1mol/L:3mol/L:2mol/L=1:3:2 可知，该反应A（g）+3B（g）
2C（g）；达到第三次
平衡后，将容器的体积扩大一倍，相当于减压过程，各物质浓度先减小原来各自的一半，然后平衡向
左移动，A、B 的浓度再增大一些，而C 的浓度再减小一些，具体变化过程如图：
。
20．（2014·浙江高考真题）煤炭燃烧过程中会释放出大量的SO2，严重破坏生态环境。采用一定的脱硫技
术可以把硫元素以CaSO4的形式固定，从而降低SO2的排放。但是煤炭燃烧过程中产生的CO 又会与
CaSO4发生化学反应，降低脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下：
CaSO4(s)+CO(g)
CaO(s) + SO2(g) + CO2(g) ΔH1=218.4kJ·mol-1(反应Ⅰ)
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CaSO4(s)+4CO(g)
CaS(s) + 4CO2(g) ΔH2= -175.6kJ·mol－1(反应Ⅱ)
请回答下列问题：
（1）反应Ⅰ能自发进行的条件是 。
（2）对于气体参与的反应，表示平衡常数Kp时用气体组分(B)的平衡压强p(B)代替该气体物质的量浓度
c(B)，则反应Ⅱ的Kp= (用表达式表示)。
（3）假设某温度下，反应Ⅰ的速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2)，则下列反应过程能量变化示意图正确的是
。
（4）通过监测反应体系中气体浓度的变化判断反应Ⅰ和Ⅱ是否同时发生，理由是 。
（5）图1 为实验测得不同温度下反应体系中CO 初始体积百分数与平衡时固体产物中CaS 质量百分数的关
系曲线。则降低该反应体系中SO2生成量的措施有 。
A．向该反应体系中投入石灰石
B．在合适的温度区间内控制较低的反应温度
C．提高CO 的初始体积百分数
D．提高反应体系的温度
（6）恒温恒容条件下，假设反应Ⅰ和Ⅱ同时发生，且v1＞v2，请在图2 中画出反应体系中c(SO2)随时间t
变化的总趋势图。
【答案】（1）高温
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（2）
（3）C．
（4） 反应I 中生成有SO2，监测SO2与CO2的浓度增加量的比不为1:1，可确定发生两个反应。
（5）A、B、C
（6）
【解析】
（1）由△G=△H-T△S＜0 时自发，△H＞0，则T 要大，故选择高温。
（3）反应Ⅰ吸热，产物的能量高于反应物，反应Ⅱ放热，产物的能量低于反应物；反应Ⅰ的速率(v1)大于
反应Ⅱ的速率(v2)，反应I 的活化能低。
（4） 反应I 中生成有SO2，监测SO2与CO2的浓度增加量的比即可确定是否发生两个反应。
（5）向该反应体系中投入石灰石，产生CO2，使反应I 逆向进行，可降低该反应体系中SO2生成量，A 正
确；在合适的温度区间内控制较低的反应温度，图中可以看出最低温度的CaS 的含量最高，故B 正确、
D 错误；C．图中可以看出，提高CO 的初始体积百分数，可以提高CaS 的含量，故正确。
（6） 反应Ⅰ的速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2)，故SO2增加的快，反应达到平衡快；随着反应II 的进行，
CO2的浓度不断增大，使反应I 平衡逆向移动。
21．（2012·浙江高考真题）[15 分]甲烷自热重整是先进的制氢方法，包含甲烷氧化和蒸汽重整。向反应系
统同时通入甲烷、氧气和水蒸气，发生的主要化学反应有：
反应过程
化学方程式
焓变△H(kJ/mol)
活化能Ea(kJ/mol)
甲烷氧化
CH4(g)＋2O2(g)
CO2(g)＋2H2O(g)
－802.6
125.6
CH4(g)＋O2(g)
CO2(g)＋2H2(g)
－322.0
172.5
蒸汽重整
CH4(g)＋H2O(g)
CO(g)＋3H2(g)
206.2
240.1
CH4(g)＋2H2O(g)
CO2(g)＋4H2(g)
165.0
243.9
回答下列问题：
42
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（1）反应CO(g)＋H2O(g)
CO2(g)＋H2(g)的△H= kJ/mol。
（2）在初始阶段,甲烷蒸汽重整的反应速率 甲烷氧化的反应速率（填大于、小于或等于）。
（3）对于气相反应，用某组分(B)的平衡压强(PB)代替物质的量浓度(cB)也可以平衡常数（记作KP），则反
应CH4(g)＋H2O(g)
CO(g)＋3H2(g)的KP＝ ；
随着温度的升高，该平衡常数 （填“增大”、“减小”或“不变”）。
（4）从能量阶段分析，甲烷自热重整方法的先进之处在于 。
（5）在某一给定进料比的情况下，温度、压强对H2和CO 物质的量分数的影响如下图：
①若要达到H2物质的量分数>65%、CO 的物质的量分数<10%，以下条件中最合适的是 。
A．600℃，0.9Mpa B．700℃，0.9MPa C．800℃，1.5Mpa D．1000℃，1.5MPa
②画出600℃，0.1Mpa 条件下，系统中H2物质的量分数随反应时间（从常温进料开始即时）
的变化趋势示意图：
（6）如果进料中氧气量过大，最终导致H2物质的量分数降低，原因是 。
【答案】(15 分)
（1）-41.2
（2）小于
（3）
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增大
（4）系统内强放热的甲烷氧化反应为强吸热的蒸汽重整反应提供了所需的能量(其他合理答案均可)
（5）①B
②
（6）甲烷氧化程度过高，氢气和氧气反应(其他合理答案均可)
【解析】
（1）根据盖斯定律，由蒸汽重整的两个反应CH4(g)+2H2O（g）=CO2（g）+4H2（g）减CH4（g）+H2O
（g）= CO（g）+3H2（g），可得反应CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g），则
△H="165.0kJ/mol-206.2kJ/mol" =-41.2kJ/mol。
（2）由表中数据可知，甲烷氧化的活化能低于蒸气重整的活化能，活化能越低，反应速率越快，所以初
始阶段，甲烷蒸汽重整的反应速率小于甲烷氧化的反应速率。
（3）根据平衡常数K 的表达式，可知反应CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2（g）的
，
该反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，平衡常数增大。
（4）从能量的角度分析，甲烷自热重整方法的先进之处在于系统内强放热的甲烷氧化反应为强吸热的蒸
汽重整反应提供了所需的能量，提高能源的利用率。
（5）①由图中数据可知，0.9 MPa 时，H2的物质的量分数大于65%，CO 物质的量分数小于10%，则
700℃符合，1.5 MPa 时，H2的物质的量分数大于65%，CO 物质的量分数小于10%，则温度要高于
750℃，低于约725℃，B 项正确，ACD 项错误，答案选B。
②起始进料时H2的物质的量分数为0，结合图象可知600℃，0.1 MPa 的条件下，平衡时系统中H2的物质
的量分数达到70%，据此画出H2的物质的量分数随时间变化的示意图为：
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。
（6）如果进料中氧气量过大，会使甲烷氧化程度过高，氢气和氧气反应，导致氢气的质量分数降低。
22．（2010·上海高考真题）接触法制硫酸工艺中，其主反应在450℃并有催化剂存在下进行：
（1）该反应所用的催化剂是___(填写化合物名称)，该反应450℃时的平衡常数_____500℃时的平衡常数
(填“大于”、“小于”或“等于”)。
（2）该热化学反应方程式的意义是____________．
（3）下列描述中能表明该反应已达平衡状态的是________
A．
B．容器中气体的平均分子量不随时间而变化
C．容器中气体的密度不随时间而变化D．容器中气体的分子总数不随时间而变化
（4）在一个固定容积为5L 的密闭容器中充入0.20 mol
和0.10mol
，半分钟后达到平衡，测得容器
中含
0.18mol，则
=______
：若继续通入0.20mol
和0.10mol
，则平衡
______移动(填“向正反应方向”、“向逆反应方向” 或“不”)，再次达到平衡后，______ mol<n(
)<______mol。
【答案】（1）五氧化二钒（V2O5） 大于 （2）在450℃时，2molSO2气体和1molO2气体完全反应
生成2molSO3气体时放出的热量为190 kJ （3）BD （4）0.036 向正反应方向 0.36
0.40
【解析】
（1）二氧化硫和氧气在五氧化二钒的催化作用下生成三氧化硫；化学平衡常数只与温度有关，吸热反应
平衡常数随温度升高而增大，放热反应平衡常数随温度升高而减小，该反应为放热反应，450℃时的
平衡常数大于500℃时的平衡常数，故答案为：五氧化二钒（V2O5）；大于；（2）热化学方程式表明
化学反应所放出或吸收热量的化学方程式，反应热的测量与温度有关，应注明温度，各物质化学式前
的化学计量数表示该物质的物质的量，反应物和生成物的聚集状态不同，反应热也不相同，应注明聚
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集状态，+190kJ 表示放出190kJ 的热量，该热化学方程式的意义是：在450℃时，2molSO2气体和
1molO2气体完全反应生成2molSO3气体时放出的热量为190kJ，故答案为：在450℃时，2molSO2气体
和1molO2气体完全反应生成2molSO3气体时放出的热量为190kJ；（3）从平衡状态的两个重要特征判
断：①v（正）=v（逆），②混合物中各组成成分的百分含量不变。
A．用不同物质表示的速率，速率之比等于化学计量数之比才能说明反应处于平衡状态，即2V (O2)正=v
(SO3)逆，选项A 错误；
B．该反应是气体分子数发生变化的反应，根据M=m/n，容器中气体的平均分子量不随时间而变化时，反
应达到平衡状态，选项B 正确；
C．在恒容密闭容器中，气体的密度始终不随时间而变化，不能作为标志，选项C 错误；
D．该反应是气体分子数发生变化的反应，容器中气体的分子总数不随时间而变化时，说明反应处于平衡
状态，选项D 正确；
答案选BD；
（2）根据三段式解答2SO2 (g)+O2(g)
2SO3(g) +190kJ
起始物质的量 0.20 0.10 0
变化物质的量 0.18 0.09 0.18
平衡物质的量 0.02 0.01 0.18
则V (O2)==0.036 mol.L-1.min-1；若继续通入0.20mol SO2和0.10mol O2,相当于增大压强，平衡正向移动；再
次达到平衡时，若平衡不移动，SO3的物质的量为0.36mol,若SO2 全部转化为SO3，SO3的物质的量为
0.40mol，所以再次达到平衡后，0.36mol<n(SO3)<0.40 mol。
23．（2010·全国高考真题）向2L 密闭容器中通入amol 气体A 和bmol 气体B，在一定条件下发生反
应:xA(g)+yB(g)
pC(g)+qD(g)
已知：平均反应速率
；反应2min 时，A 的浓度减少了
，B 的物质的量减少了
mol，有
amolD 生成。
回答下列问题：
（1）反应2min 内，
=_________，
______；
（2）化学方程式中，
______、
______、
______、
______；
（3）反应平衡时，D 为2amol，则B 的转化率为______；
（4）如果只升高反应温度，其他反应条件不变，平衡时D 为1.5amol，则该反应的
______0；（填
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“＞”、“＜”或“＝”）
（5）如果其他条件不变，将容器的容积变为1L，进行同样的实验，则与上述反应比较：
①反应速率______（填“增大”、“减小”或“不变”），理由是______；
②平衡时反应物的转化率______（填“增大”、“减小”或“不变”），理由是______。
【答案】（1）
mol/(L·min)
mol/(L·min) （2）2 3 1 6 （3）
（4）< （5）①增大 体积减小，反应物的浓度增大，因而使反应速率增大 ②减小 体
积减小，压强增大，平衡向气体分子数少的方向（即逆反应方向）移动，因而使反应物转化率减小
【解析】
（1）根据题干信息结合平衡三段式列式，A 减少物质的量和生成C 的物质的量之比等于速率之比等于化
学计量数之比，平均反应速率υC=
υA，
xA(g)+yB(g)⇌pC(g)+qD(g)
起始量(mol) a b 0 0
变化量(mol)
a
a
平衡量(mol)
a b-
a
用A 表示的反应速率υA=
=
mol•L-1•min-1，
用B 表示的反应速率υB=
=
mol•L-1•min-1；
（2）依据（1）的列式计算x：y：p：q=
a:
:
:a=2:3:1:6，则x=2，y=3，p=1，q=6；
（3）反应平衡时，D 为 2amol，则转化B 的物质的量为amol，则B 的转化率为=
×100%=
×100%；
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（4）依据（3）的平衡物质的量，如果只升高反应温度，其他反应条件不变，平衡时D 为 1.5a mol，说明
升温平衡逆向进行，逆向是吸热反应，正向是放热反应，△H＜0；
（5）如果其他条件不变，将容器的容积变为 1L；反应是：2A(g)+3B(g)⇌C(g)+6D(g)
①体积减小，压强增大，反应物的浓度增大，反应速率增大；
②将容器的容积变为 1L，体积减小，压强增大，平衡向气体体积减小的反应方向进行，即向逆向进行，
反应物转化率减小。
24．（2012·山东高考真题）偏二甲肼与N2O4是常用的火箭推进剂，二者发生如下化学反应：
（CH3）2NNH2（l）+2N2O4（l）═2CO2（g）+3N2（g）+4H2O（g） （Ⅰ）
（1）反应（Ⅰ）中氧化剂是 ．
（2）火箭残骸中常现红棕色气体，原因为：N2O4（g）⇌2NO2（g） （Ⅱ）
当温度升高时，气体颜色变深，则反应（Ⅱ）为 （填“吸热”或“放热”）反应．
（3）一定温度下，反应（Ⅱ）的焓变为△H．现将1mol N2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且
能说明反应达到平衡状态的是 ．若在相同温度下，上述反应改在体积为1L 的恒容密闭容
器中进行，平衡常数 （填“增大”“不变”或“减小”），反应3s 后NO2的物质的量为
0.6mol，则0～3s 内的平均反应速率v（N2O4）= mol/（L•s）﹣1．
（4）NO2可用氨水吸收生成NH4NO3．25℃时，将a mol NH4NO3溶于水，溶液显酸性，原因是
（用离子方程式表示）．向该溶液滴加b L 氨水后溶液呈中性，则滴加氨水的过程中水的电离平衡将
（填“正向”“不”或“逆向”）移动，所滴加氨水的浓度为 mol•L
1
﹣．（NH3•H2O 的电离
平衡常数取Kb=2×10
5
﹣ mol•L
1
﹣）
【答案】（1）N2O4（2）吸热（3）ad；不变；0.1（4）NH4
++H2O⇌NH3•H2O+H+；逆向；
【解析】
（1）反应（I）中，N2O4（l）中N 元素得电子化合价降低，所以N2O4（l）是氧化剂，故答案为N2O4；
（2）升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，当温度升高时，气体颜色变深，平衡向正反应方向移动，
所以正反应是吸热反应，故答案为吸热；
（3）一定温度下，反应（Ⅱ）的焓变为△H．现将1mol N2O4充入一恒压密闭容器中；
a、密度等于质量除以体积，平衡体系质量不变，反应体积增大，密度在反应过程中不变，说明反应达到
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平衡，故a 符合；
b、反应的焓变和反应物与生成物能量总和之差计算，与平衡无关，故b 不符合；
c、图象只表示正反应速率变化，不能证明正逆反应速率相同，故c 不符合；
d、N2O4（l）转化率不变，证明反应达到平衡，故d 符合；
示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是ad；K=
，化学平衡常数只与温度有关，与物质的
浓度无关，所以平衡常数K 不变；v（NO2）=
=
=0.2mol/L．s，则v（N2O4）= v（NO2）
=0.1mol/L．s；
故答案为ad；不变；0.1；
（4）NO2可用氨水吸收生成NH4NO3．25℃时，将a mol NH4NO3溶于水，溶液显酸性，是因为铵根离子水
解；反应的离子方程式为：NH4
++H2O⇌NH3•H2O+H+；加入氨水溶液抑制铵根离子水解，平衡逆向进行；
将a mol NH4NO3溶于水，向该溶液滴加b L 氨水后溶液呈中性，依据电荷守恒计算可知，溶液中氢氧
根离子浓度=10
7
﹣mol/L，c（NH4
+）=c（NO3
﹣）；NH3•H2O 的电离平衡常数取Kb=2×10
5
﹣ mol•L
1
﹣，设
混合后溶液体积为1L，（NH4
+）=c（NO3
﹣）=amol/L；根据一水合氨电离平衡得到：NH3•H2O⇌NH4
+
+OH﹣，平衡常数K=
=
=2×10
5
﹣ mol•L
1
﹣，计算
得到c（NH3•H2O）=
mol/L，
故答案为NH4
++H2O⇌NH3•H2O+H+；逆向；
．
25．（2013·浙江高考真题）捕碳技术（主要指捕获CO2）在降低温室气体排放中具有重要的作用。
目前NH3和(NH4)2CO3已经被用作工业捕碳剂，它们与CO2可发生如下可逆反应：
反应Ⅰ：2NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g)
(NH4)2CO3(aq) △H1
反应Ⅱ：NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g)
(NH4)2HCO3(aq) △H2
反应Ⅲ：(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g)
2(NH4)2HCO3(aq) △H3
请回答下列问题：
（1）△H3与△H1、△H2之间的关系是：△H3 。
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（2）为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响，在某温度T1下，将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭
容器中，并充入一定量的CO2气体（用氮气作为稀释剂），在t 时刻，测得容器中CO2气体的浓度。
然后分别在温度为T2、T3、T4、T5下，保持其它初始实验条件不变，重复上述实验，经过相同时间测
得CO2气体浓度，得到趋势图（见图1）。则：
①△H3 0(填＞、＝或＜)。
②在T1～T2及T4～T5二个温度区间，容器内CO2气体浓度呈现如图1 所示的变化趋势，
其原因是 。
③反应Ⅲ在温度为T1时，溶液pH 随时间变化的趋势曲线如图2 所示。当时间到达t1时，将该反应体
系温度上升到T2，并维持该温度。请在图中画出t1时刻后溶液的pH 变化总趋势曲线。
（3）利用反应Ⅲ捕获CO2，在(NH4)2CO3初始浓度和体积确定的情况下，提高CO2吸收量的措施有
（写出2 个）。
（4）下列物质中也可能作为CO2捕获剂的是 。
A．NH4Cl
B．Na2CO3
C．HOCH2CH2OH
D．HOCH2CH2NH2
【答案】（1）2△H2-△H1
（2）①<
②T1-T2区间，化学反应未达到平衡，温度越高，化学反应的速率越快，所以CO2被捕获的量随温度升高而
提高。T4-T5区间，化学反应已达到平衡，由于正反应是放热反应，温度升高平衡向逆反应方向移动，
所以不利于CO2的捕获。
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③
（3）降低温度；增加CO2浓度（或分压）
（4）B、D
【解析】
（1）将反应Ⅰ倒过来书写：
(NH4)2CO3 (aq)
2NH3 (l)+ H2O (l)+ CO2 (g) —△H1
将反应Ⅱ×2：
2NH3 (l)+ 2H2O (l)+ 2CO2 (g)
2NH4HCO3 (aq) 2△H2
得：(NH4)2CO3 (aq) + H2O (l)+ CO2 (g)
2NH4HCO3 (aq) △H3 =2△H2—△H1
（2）由图1 可知：在温度为T3时反应达平衡，此后温度升高，c(CO2)增大，平衡逆向移动，说明反应Ⅲ是
放热反应(△H3＜0)。在T3前反应未建立平衡，无论在什么温度下(NH4)2CO3 (aq)总是捕获CO2，故
c(CO2)减小。反应Ⅲ在温度为T1时建立平衡后(由图2 可知：溶液pH 不随时间变化而变化)，迅速上升
到T2并维持温度不变，平衡逆向移动，溶液pH 增大，在T2时又建立新的平衡。
（3）根据平衡移动原理，降低温度或增大c(CO2)
（4）具有碱性的物质均能捕获CO2，反应如下：Na2CO3 +CO2 +H2O=2NaHCO3；HOCH2CH2NH2 +CO2
+H2O= HOCH2CH2NH3
+ HCO3
—。
26．（2013·上海高考真题）镍具有优良的物理和化学特性，是许多领域尤其是高技术产业的重要原料。羰
基法提纯粗镍涉及的两步反应依次为：
（1）Ni(s)+4CO(g)
Ni(CO)4(g)+Q
（2）Ni(CO)4(g)
Ni(s)+4CO(g)
完成下列填空：
（1）在温度不变的情况下，要提高反应（1）中Ni(CO4)的产率，可采取的措施有________、______。
（2）已知在一定条件下的2L 密闭容器中制备Ni(CO)4，粗镍（纯度98.5%,所含杂质不与CO 反应）剩余质
量和反应时间的关系如右图所示。Ni(CO)4在0～10min 的平均反应速率为______。
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（3）若反应（2）达到平衡后，保持其他条件不变，降低温度，重新达到平衡时______。
a．平衡常数K 增大 b．CO 的浓度减小
c．Ni 的质量减小 d．v 逆[Ni(CO)4]增大
（4）简述羰基法提纯粗镍的操作过程_____。
【答案】（1）及时移走Ni(CO)4 加压 （2）0.05mol·L-1·min-1 （3）bc （4）在封闭的玻璃
管一端放入粗镍，控制温度在50℃，通入CO 气体，一段时间后在玻璃管的另一端加热至230℃，即
可在该端获得纯净的镍
【解析】
（1）反应（1）是正向气体体积缩小的放热反应，因此根据平衡移动原理在温度不变的情况下采取可增大
CO 浓度，及时移走Ni(CO)4，加压的方法等提高产率；
（2）随反应进行，粗镍减少的质量即为参加反应（1）消耗的镍的质量，粗镍的纯度98.5%，1～10min 内
粗镍质量减少100g-41g=59g；镍的质量=59g×98.5%=58.115g，在0～10min，生成Ni 的物质的量
=58.115g÷59g/mol=0.985mol，故在0～10min，v[Ni（CO）4]=0.985mol÷（2L×10min）
≈0.05mol/（L•min）；
（3）由反应（1）为放热反应可知反应（2）为吸热反应，因此反应（2）达到平衡后，降温，平衡逆向进
行，则
a、温度降低平衡向放热反应方向进行，反应（2）是吸热反应，平衡逆向进行，平衡常数减小，a 错误；
b、温度降低平衡向放热反应方向进行，反应（2）是吸热反应，平衡逆向进行一氧化碳浓度减小，b 正确；
c、依据反应分析，温度降低反应（1）平衡正向进行，反应（2）逆向进行，镍质量减小，c 正确；
d、平衡逆向进行，温度降低，v 逆[Ni(CO)4]减小，d 错误；
故答案为：bc；
（4）利用信息可知，可采取在低温（50℃）时让粗镍和CO 作用，使生成的Ni(CO)4在230℃时分解即可
得到纯镍，即在封闭的玻璃管一端放入粗镍，控制温度在50℃，通入CO 气体，一段时间后在玻璃管
的另一端加热至230℃，即可在该端获得纯净的镍。
27．（2013·全国高考真题）在1.0 L 密闭容器中放入0.10molA(g)，在一定温度进行如下反应应:
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A（g）
B（g）+C（g） △H=+85.1kJ·mol-1
反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表：
时间t/h
0
1
2
4
8
16
20
25
30
总压强p/100kPa
4.91
5.58
6.32
7.31
8.54
9.50
9.52
9.53
9.53
回答下列问题:
（1）欲提高A 的平衡转化率，应采取的措施为 。
（2）由总压强P 和起始压强P0计算反应物A 的转化率α(A)的表达式为 。
平衡时A 的转化率为 ，列式并计算反应的平衡常数K 。
（3）①由总压强p 和起始压强p0表示反应体系的总物质的量n 总和反应物A 的物质的量n（A），n 总=
mol，n（A）= mol。
②下表为反应物A 浓度与反应时间的数据，计算a=
反应时间t/h
0
4
8
16
C（A）/（mol·L-1）
0.10
a
0.026
0.0065
分析该反应中反应反应物的浓度c（A）变化与时间间隔（△t）的规律，得出的结论是 ，
由此规律推出反应在12h 时反应物的浓度c（A）为 mol·L-1。
【答案】（1）升高温度、降低压强
（2）( P
P0
-1)×100% 94.1%
A(g)
B(g) + C(g)
0.10 0 0
0.10×(1-94.1%) 0.10×94.1% 0.10×94.1%
K=(0.0941mol / L)
2
0.0059mol / L
=1.5mol/L
（3）①0.10× P
P0
0.10×(2- P
P0
)
②0.051 达到平衡前每间隔4h，c(A)减少约一半 0.013
【解析】
（1）要提高A 的转化率，实际就是使平衡正向移动，根据方程式的特点正反应为气体物质的量增大的反
应，且为吸热反应，可确定采取的措施。
（2）由阿伏加德罗定律推论可知，在恒温、恒容条件下，压强与物质的量成正比，将压强变化转化为物
质的量变化，从而解决压强与转化率的关系。
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所以
，解得a＝(
－1) mol。
α(A)＝(
－1)×100%
平衡时A 的转化率＝(
－1)×100%≈94.1%。
（3）①与（2）思路相似，应用阿伏加德罗定律推论
，得n 总＝0.10×
。
由方程式特点，应用差量法可知，反应过程增加的气体的物质的量，恰好等于反应的A 的物质的量。
即：0.1－n(A)＝n(总)－0.1
解得n(A)＝0.2－0.1×
②从上表读出4 h 时p＝7.31
计算得n(A)＝0.2－0.1×
≈0.051
依据此表中相邻两数据的差，即可得出规律。
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