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2023——2024 年解密高考化学大一轮复习精讲案
第七章 化学反应速率和化学平衡
专题二十七 化学平衡状态
第一板块 明确目标
课标要求
核心素养
1. 了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。
2. 掌握化学平衡的特征。了解化学平衡的含义，能利用化学平衡常数进
行相关计算。
3. 能正确计算化学反应的转化率。
4. 理解外界条件（浓度、温度、压强等）对化学平衡的影响，能用相关
理论解释其一般规律。
5. 了解化学平衡的调控在生活、生产和科学领域中的重要作用。
6. 了解化学平衡常数(K)的含义,能利用化学平衡常数进行相关计算。
变化观念与平衡思想
宏观辨识与微观探析
科学精神与社会责任
证据推理及模型认知
第二板块 夯实基础
1
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考点一 可逆反应、化学平衡状态
1．可逆反应
(1)概念
在同一条件下，既可以向____________进行，同时又能向____________进行的化学反应。
(2)特点
双向性
可逆反应分为方向相反的两个反应：正反应和逆反应
双同性
正、逆反应是在同一条件下，同时进行
共存性
反应物的转化率______100%，反应物与生成物共存
2.化学平衡状态
(1)概念
在一定条件下的______反应体系中，当正、逆反应速率______时，反应物和生成物的浓度均保持不变，即
体系的组成不随时间而改变，表明该反应中物质的转化达到了“限度”，这时的状态称之为化学平衡状态，
简称化学平衡。
(2)化学平衡的建立
2
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绘制“反应速率－时间”图像，表示从正反应开始建立化学平衡状态的过程。
(3)平衡特征
(4)化学平衡状态的判断方法
①v 正＝v 逆
②宏观组成标志
各组分的浓度保持不变，或各组分的质量、物质的量、百分含量、质量分数等保持不变的状态是平衡状态。
③间接标志
a．有气体参加的________反应，气体的总压强、总体积、总物质的量不变时，达到平衡状态。
b．如果平衡体系中的物质有颜色，则平衡体系的颜色不变时，达到平衡状态。
c．气体的密度、气体的平均相对分子质量不变时，要具体分析各表达式中的分子或分母变化情况，判断
是否平衡(若体系中各组分均为气体，气体质量守恒；若体系中不全是气体，要注意气体质量变化)。
考点二 化学平衡常数
1．概念
在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常
数，即化学平衡常数，用符号____表示。
2．表达式
对于一般的可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，当在一定温度下达到平衡时，K＝______________(固
体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入化学平衡常数表达式中)。
3．影响因素
K 只受______影响，与反应物或生成物的浓度变化无关，与压强变化、是否使用催化剂无关。
4．平衡常数的意义及应用
(1)判断可逆反应进行的程度
K
<10－5
10－5～105
>105
3
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反应程度
很难进行
反应可逆
反应接近完全
(2)判断反应是否达到平衡或进行的方向
对于化学反应aA(g)＋bB(g)
cC(g)＋dD(g)的任意状态，浓度商Q＝。
Q＜K，反应向____反应方向进行；
Q＝K，反应处于______状态；
Q＞K，反应向____反应方向进行。
(3)判断可逆反应的热效应
5.化学平衡常数与平衡转化率的计算
(1)．常用的四个公式
公式
备注
反应物的转化率
×100%＝×100%
①平衡量可以是物质的量、
气体的体积；
②某组分的体积分数，也可
以是物质的量分数
生成物的产率
×100%
平衡时混合物组分
的百分含量
×100%
某组分的体积分数
×100%
(2).平衡常数的计算步骤
①写出有关可逆反应的化学方程式，写出平衡常数表达式。
②利用“三段式”(见化学反应速率及影响因素)，确定各物质的起始浓度、转化浓度、平衡浓度。
③将平衡浓度代入平衡常数表达式。
④注意单位的统一。
(3)．压强平衡常数
①以aA(g)＋bB(g)
cC(g)＋dD(g)为例，
Kp＝[p(X)：X 在平衡体系中物质的量分数(或体积分数)×总压强]。
②计算方法
a.
根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度。
b.
计算各气体组分的物质的量分数或体积分数。
c.
根据分压计算公式求出各气体物质的分压，某气体的分压＝气体总压强×该气体的体积分数(或物质的量分
数)。
d.
根据平衡常数计算公式代入计算。
6、化学平衡常数与速率常数的关系
正、逆反应的速率常数与平衡常数的关系：对于基元反应aA(g)＋bB(g)
cC(g)＋dD(g)，v 正＝k
4
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正·ca(A)·cb(B)，v 逆＝k 逆·cc(C)·cd(D)，平衡常数K＝＝，反应达到平衡时v 正＝v 逆，故K＝
考点三 影响化学平衡的因素
一 化学平衡的移动
1．含义
在一定条件下，当可逆反应达到化学平衡状态后，如果改变影响平衡的条件(如____、______、______等)，
化学平衡状态被破坏(正、逆反应速率不再相等)，平衡体系的物质组成也会随着改变，直至正、逆反应速
率再次______，在新的条件下达到新的化学平衡状态。这种由原有的平衡状态达到新的平衡状态的过程叫
做化学平衡的移动，简称平衡移动。
2．平衡移动方向的判断
(1)根据速率判断
①若v 正____v 逆，则平衡向正反应方向移动。
②若v 正____v 逆，则平衡不移动。
③若v 正____v 逆，则平衡向逆反应方向移动。
(2)根据体系中各组分含量的变化判断
平衡移动的结果，如果是使体系中产物含量(如物质的量、浓度或百分含量等)______，则平衡正向移动；
反之则逆向移动。
3．外界因素对化学平衡的影响
条件的改变(其他条件不变)
化学平衡的移动
浓度
增大反应物浓度或减小生成物浓度
向________方向移动
减小反应物浓度或增大生成物浓度
向________方向移动
压强(对有
气体参加
的反应)
反应前后气体分子数
改变
增大压强
向________________的
方向移动
减小压强
向________________的
方向移动
反应前后气体分子数
不变
改变压强
温度
升高温度
向______反应方向移动
降低温度
向______反应方向移动
催化剂
使用催化剂
4.充入与反应无关的气体与平衡移动的关系
5
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5．勒夏特列原理
如果改变影响平衡的一个因素(如浓度、压强或温度)，平衡就向着能够______这种改变的方向移动，这就
是勒夏特列原理，也称化学平衡移动原理。
二 平衡移动方向与转化率的判断
反应aA(g)＋bB(g)
cC(g)＋dD(g)的转化率分析
(1)若反应物起始物质的量之比等于化学计量数之比，达到平衡后，它们的转化率相等。
(2)若只增加A 的量，平衡正向移动，B 的转化率增大，A 的转化率减小。
(3)若按原比例同倍数地增加(或降低)A、B 的浓度，等效于压缩(或扩大)容器体积，气体反应物的转化率与
化学计量数有关。
同倍数增大c(A)和c(B)
应用举例
对于以下三个反应，从反应开始进行到达到平衡后，保持温度、体积不变，按要求回答下列问题。
(1)PCl5(g)
PCl3(g)＋Cl2(g)
再充入PCl5(g)，平衡向________方向移动，达到平衡后，PCl5(g)的转化率________，PCl5(g)的百分含量
______。
(2)2HI(g)
I2(g)＋H2(g)
再充入HI(g)，平衡向________方向移动，达到平衡后，HI(g)的分解率__________，HI(g)的百分含量
________。
(3)2NO2(g)
N2O4(g)
再充入NO2(g)，平衡向________方向移动，达到平衡后，NO2(g)的转化率________，NO2(g)的百分含量
________。
(4)mA(g)＋nB(g)
pC(g)
同等倍数的加入A(g)和B(g)，平衡________移动，达到平衡后，①m＋n>p，A、B 的转化率都________，
体积分数都________；②m＋n＝p，A、B 的转化率、体积分数都________；③m＋n<p，A、B 的转化率
都________，体积分数都________。
考点四 常考化学反应速率和化学平衡图像的分析
类型一 速率－时间图像
1．常见含“断点”的速率—时间图像
6
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图像
t1时刻
所改变
的条件
温
度
升高
降低
升高
降低
正反应为放热反应
正反应为吸热反应
压
强
增大
减小
增大
减小
正反应为气体物质的量增大的
反应
正反应为气体物质的量减小的
反应
2.“渐变”类速率—时间图像
图像
分析
结论
t1时v′正突然增大，v′逆逐渐增大；v′正＞v′
逆，平衡向正反应方向移动
t1时其他条件不变，
增大反应物的浓度
t1时v′正突然减小，v′逆逐渐减小；v′逆＞v′
正，平衡向逆反应方向移动
t1时其他条件不变，
减小反应物的浓度
t1时v′逆突然增大，v′正逐渐增大；v′逆＞v′
正，平衡向逆反应方向移动
t1时其他条件不变，
增大生成物的浓度
t1时v′逆突然减小，v′正逐渐减小；v′正＞v′
逆，平衡向正反应方向移动
t1时其他条件不变，
减小生成物的浓度
类型二 反应进程折线图
此类图像一般纵坐标表示物质的量、浓度、百分含量、转化率，横坐标表示反应时间。解题的关键是找转
折点。
(1)转折点之前，用外因对速率的影响分析问题，用“先拐先平，数值大”的规律判断不同曲线表示温度或
压强的大小。
(2)转折点之后是平衡状态或平衡移动，解题时要抓住量的变化，找出平衡移动的方向，利用化学平衡移动
原理推理分析。
例1 已知：反应为mA(g)＋nB(g)
pC(g)＋qD(g)。
(1)
T1____T2，正反应为______反应。
7
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(2)
p1____p2，正反应为气体体积______的反应。
(3)
图中______使用催化剂或者增大压强，此时m＋n____p＋q。
例2 现将一定量N2O4气体充入恒容密闭容器中，控制反应温度为T1 ℃[N2O4(g)
2NO2(g) ΔH>0]，
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。保持其他条件不变，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。
类型三 恒压(或恒温)线
此类图像的纵坐标为某物质的平衡浓度或转化率，横坐标为温度或压强，解答此类问题，要关注曲线的变
化趋势，有多个变量时，注意控制变量，即“定一议二”。
反应：aA(g)＋bB(g)
cC(g)＋dD(g) ΔH
图像
结论
a＋b____c＋d，ΔH____0
a＋b____c＋d，ΔH____0
类型四 投料比—转化率相关图像
例1 在保持体系总压为105 Pa 的条件下进行反应：SO2(g)＋O2(g)SO3(g)，原料气中SO2和O2的物质的
量之比m[m＝]不同时，SO2的平衡转化率与温度(T)的关系如图所示：
8
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(1)图中m1、m2、m3的大小顺序为______________________________________________。
反应的化学平衡常数Kp表达式为______________________(用平衡分压代替平衡浓度表示)。
(2)图中A 点原料气的成分：n(SO2)＝10 mol，n(O2)＝24.4 mol，n(N2)＝70 mol，达平衡时SO2的分压p(SO2)
为________ Pa(分压＝总压×物质的量分数)。
考点一 可逆反应、化学平衡状态
1、
可用作有机合成的氯化剂。在体积为VL 的密闭容器中充入0.2mol
（g），发生反应：
。图中所示曲线分别表示反应在
min 时和平衡时
的转化率与温
度的关系。下列说法正确的是( )
A.
的
、
B.当容器中气体密度恒定不变时，反应达到平衡状态
C.55℃，向体积为0.5VL 的容器中充入0.2mol
，
min 时
的转化率大于50%
D.82℃，起始时在该密闭容器中充入
、
和
各0.1mol，此时
>
2、某反应在5L 的恒温、恒容密闭容器中进行，在0~3min 各物质的物质的量变化情况如图所示（A、B、
C 均为气体），下列说法错误的是( )
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A.该反应的化学方程式为2A+B
2C
B.保持容器容积不变，充入氦气，反应速率不变
C.平衡时容器内气体的压强与反应前的比值为8 7∶
D.当容器内混合气体的平均摩尔质量不变时，反应达到平衡状态
3、反应：
，达到平衡时测得A 气体的浓度为0.5
，当在恒温下将该
容器体积扩大一倍，再次达到平衡，测得A 气体的浓度为0.3
，则下列叙述正确的是( )
A.
B.平衡向右移动
C.B 的转化率升高
D.C 的体积分数降低
4、可以证明可逆反应
2
2
3
N (g)
3H (g)
2NH (g)
已达到平衡状态的是( )
①一个N
N
断裂的同时，有3 个H—H 断裂
②一个N
N
断裂的同时，有6 个N—H 断裂
③其他条件不变时，混合气体平均相对分子质量不再改变
④恒温恒容时，体系压强不再改变
⑤
3
2
2
NH
N
H
、
、
的体积分数都不再改变
⑥恒温恒容时，混合气体密度保持不变
⑦正反应速率
1
1
2
H
0.6mol L
min
v
，逆反应速率
1
1
3
NH
0.4mol L
min
v
A.全部
B.②③④⑤
C.②③④⑤⑦
D.③⑤⑥⑦
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5、在一定温度下的容积不变的密闭绝热容器中发生反应：
2
2
3
2SO
g
O
g
2SO
g
+
垐
噲
。下列不能
说明反应到达平衡状态的是( )
A.
2
2
SO
O
v
v
正
逆
B.
2
O 的体积分数不再变化
C.混合气体的平均摩尔质量不再变化
D.气体的压强不再变化
6、“绿水青山就是金山银山”，运用化学反应原理研究NO 的反应对缓解环境污染具有重要意义。回答下
列问题：
（1）汽车尾气中NO 生成过程的能量变化如图所示。1mol
和1mol
完全反应生成NO 会______（填
“吸收”或“放出”）______kJ 能量。
（2）工业上可利用甲烷还原NO 减少氮氧化物的排放。向2L 恒容密闭容器中通入2mol
（g）、
4molNO（g），一定条件下发生反应：
，测得
（g）与
（g）的物质的量随时间变化的关系如下：
0
10
20
30
40
50
（g）
2
1.7
1.5
1.35
1.25
1.25
（g）
0
0.6
1.0
1.3
1.5
1.5
①下列措施能够加快该反应速率的是________（填标号）。
a.使用催化剂
b.降低温度
c.及时分离水
②下列叙述中能说明该反应已达平衡状态的是________。
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a.
b.混合气体的密度不再变化
c.容器内气体的压强不再变化
d.单位时间内生成1mol
，同时消耗2mol
2
H O
0~10min
③
内，用
2
H O 表示该反应的平均反应速率为________
。
30min
④
时，
的物质的量浓度为________
。
⑤平衡时，
的体积分数为________。
（3）一种NO—空气燃料电池的工作原理如图所示。
①通入
的电极为电池的________极（填“正”或“负”）。
②写出通入NO 电极的电极反应式________。
考点二 化学平衡常数
1 、一定条件下, 向容积为2 L 的密闭容器中充入1 mol CO2 和3 mol H2, 发生如下反应:
,5 min 后反应达到平衡时C(CH3OH)为0.2 mol·L -1。CO2(g)的平衡
物质的量浓度c(CO2)与温度关系如图所示。下列说法错误的是 ( )
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A.0~5 min,CO2的平均反应速率为0.04 mol·(L·min) -1反应
B.
C.在T2 ℃时,若反应处于状态D,则一定有V 正<V 逆
D.若T1 ℃、T2 ℃时的平衡常数分别为K1、K2,则K1>K2
2、在某温度下，可逆反应mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g)
⇌
；△H＜0 的平衡常数为K，下列
说法正确的是( )
A.增加A 的量，平衡正向移动，达到新平衡时K 值增大
B.升高温度，K 值增大
C.K 越大，说明该反应的进行程度越大
D.该反应的K=
3、N2O5是一种新型硝化剂,在一定温度下可发生下列反应:2N2O5(g)
4NO2(g)+ O2(g)
H
△ >0
T1温度下的部分实验数据为
t/s
0
500
1000
1500
C(N2O5) mol/L
5.00
3.52
2.50
2.50
下列说法不正确的是( )
A.500s 内N2O5分解速率为2.96×10-3mol/(L·s)
B.T1温度下的平衡常数为K1=125,1000s 时转化率为50%
C.T1温度下的平衡常数为K1,T2温度下的平衡常数为K2,若K1<K2,则T1>T2
D.平衡后其他条件不变,将容器的体积压缩到原来的1/2,则再平衡时C(N2O5) >5.00mol/L
4、已知反应
在某温度下的平衡常数为400.此温度下，在密闭
容器中加入
，反应进行到某时刻测得各组分的浓度如下：
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物质
浓度/（
）
0.44,
0.6
0.6
下列叙述中正确的是( )
A.该反应的平衡常数表达式为：
B.该时刻正、逆反应速率的大小：
C.若将容器体积压缩为原来的一半，平衡向左移动
D.平衡时，
5、关于化学平衡常数，下列说法不正确的是( )
A.化学平衡常数不随反应物或生成物的浓度的改变而改变
B.对于一定温度下的同一个反应，其正反应和逆反应的化学平衡常数的乘积等于1
C.温度越高，K 值越大
D.化学平衡常数随温度的改变而改变
6、一定条件下进行反应：COC l2(g)⇌C l2(g)+CO(g)。向2.0 L恒容密闭容器中充入
1.0molCOC l2(g)，经过一段时间后达到平衡。反应过程中测得的有关数据见下表：
t / s
0
2
4
6
8
n(C l2)/
0
0.30
0.39
0.40
0.40
下列说法正确的是 ( )
A. 保持其他条件不变，升高温度，平衡时c(C l2)=0.22mol· L
−1，则反应的ΔH <0
B. 若在2 L恒容绝热(与外界没有热量变换)密闭容器进行该反应，化学平衡常数不变
C. 保持其他条件不变，起始向容器中充入1.2molCOC l2、0.60molC l2和0.6molCO，反应达到平衡前
的速率：v(正)>v(逆)
D. 保持其他条件不变，起始向容器中充入1.0molC l2和0.8molCO，达到平衡时，C l2的转化率小于60 %
7 、¿(CO)4可用于有机合成，也常用作催化剂。一定条件下，恒容密闭容器中发生反应
¿(s)+ 4CO(g)⇌∋(CO)4(g)，该反应的平衡常数与温度的关系如下表所示：
温度/℃
25
80
230
平衡常数
5×10
4
2
1.9×10
−5
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下列说法正确的是( )
A. 25℃达到平衡时，向容器中继续充入CO(g)，CO的转化率减小
B. 温度越低，越有利于¿(CO)4的生产
C. 80℃时，测得某时刻¿(CO)4、CO的浓度均为0.5mol· L
−1，则此时v 正<v逆
D. 平衡后，向密闭容器中加入少量镍粉，平衡正向移动，达到新平衡时CO的浓度比原平衡小
【方法规律】
K 的相关计算
(1)正、逆反应的化学平衡常数互为倒数。
(2)若化学方程式中各物质的化学计量数都变成n 倍或倍，则化学平衡常数变为原来的n 次幂或次幂。
(3)两化学方程式相加得到新的化学方程式，其化学平衡常数是两反应平衡常数的乘积。
【模型展示】
化学平衡计算的答题模板
反应：mA(g)＋nB(g)
pC(g)＋qD(g)，令A、B 起始物质的量分别为a mol、b mol，达到平衡后，A
的转化量为mx mol，容器容积为V L，则有以下关系：
mA(g)＋nB(g)
pC(g)＋qD(g)
起始/mol a b 0 0
转化/mol mx nx px qx
平衡/mol a－mx b－nx px qx
则有：①K＝
c
②平(A)＝ mol·L－1
α(A)
③
平＝×100%，α(A) α(B)
∶
＝∶＝
φ(A)
④
＝×100%
⑤＝
⑥混＝ g·L－1[其中M(A)、M(B)分别为A、B 的摩尔质量]
⑦平衡时体系的平均摩尔质量：
＝ g·mol－1
考点三 影响化学平衡的因素
1.反应A(s)+2B(g)⇌2C(g) ΔH <0，在反应过程中，正反应速率随条件改变的变化如图。下列条
件改变的结果与图像不符的是（ ）
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A. t1时增大了生成物浓度
B. t2时降低了温度
C. t2时减小了压强
D. t3时使用了催化剂
2.2020年是勒夏特列诞辰170周年，他发现的平衡移动原理在工、农业生产和日常生活中有许多重要应用，
下列事实能用勒夏特列原理解释的是( )
A. 2 HI (g)⇌H 2(g)+ I 2(g)，加压，体系颜色变深
B. 已知反应N 2(g)+3 H 2(g)⇌2 N H 3(g)，△H <0，高温比低温更有利于N H 3的生成
C. 工业上用SO2合成SO3，增加氧气的量可提高SO2的利用率
D. 工业上合成氨，使用铁触媒做催化剂可提高N H 3的日产量
3. 一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中的硫的回收：SO2(g)+2CO(g)
2C O2(g)+ S(l) ΔH <0。一定温度下，在容积为2 L的恒容密闭容器中1mol SO2和nmolCO发生反应，
5min后达到平衡，生成2amolC O2。下列说法正确的是( )
A. 反应前2min的平均速率v(SO2)=0.1amol /( L·min)
B. 当混合气体的物质的量不再改变时，反应达到平衡状态
C. 平衡后保持其他条件不变，从容器中分离出部分硫，平衡向正反应方向移动
D. 平衡后保持其他条件不变，升高温度和加入催化剂，SO2的转化率均增大
4. 在300mL的密闭容器中，放入镍粉并充入一定量的CO气体，一定条件下发生反应：
¿(s)+ 4CO(g)⇌∋(CO)4(g)，已知该反应的平衡常数与温度的关系如下表所示：
温度/℃
25
80
230
平衡常数
5×10
4
2
1.9×10
−5
下列说法不正确的是( )
A. 上述生成¿(C O4)(g)的反应为放热反应
B. 25℃时反应¿(CO)4(g)⇌∋(s)+ 4CO(g)的平衡常数为2×10
−5
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C. 在80℃时，测得某时刻，¿(CO)4、CO的浓度均为0.5mol· L
−1，则此时v(正)>v(逆)
D. 80℃达到平衡时，测得n(CO)=0.3mol，则¿(CO)4的平衡浓度为2mol· L
−1
5. 在容积一定的密闭容器中，置入一定量的NO(g)和足量C(s)，发生反应
C(s)+2 NO(g)⇌C O2(g)+ N 2(g)，平衡状态时NO(g)的物质的量浓度[ NO ]与温度T的关系如图所示。
则下列说法中正确的是( )
A. 该反应的ΔH >0
B. 若该反应在T 1、T 2时的平衡常数分别为K 1、K 2，则K 1< K 2
C. 在T 2时，若反应体系处于状态D，则此时一定有v 正<v逆
D. 在T 3时，若混合气体的密度不再变化，则可以判断反应达到平衡状态C
6.在一定温度下、1 L密闭容器中，3种气体起始状态和平衡状态时的物质的量(n)如下表所示，下列有关说
法正确的是
x
y
w
n(起始)/mol
2
1
0
n(平衡)/mol
1
0.5
1.5
A. 该温度下，此反应的平衡常数表达式是K = c
2( x)⋅c( y)
c
3(w)
B. 升高温度，若w的体积分数减小，则此反应ΔH >0
C. 增大压强，正、逆反应速率均增大，平衡向正反应方向移动
D. 该温度下，再向容器中通人3molw，达到平衡时，n( x)=2mol
7.乙烯气相水化法制备乙醇：C2 H 4(g)+ H 2O(g)⇌ C2 H 5OH (g)。乙烯的平衡转化率随温度、压强
的变化关系如下(起始时，n( H 2O)=n(C2 H 4)=1mol)。
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下列分析不正确的是( )
A. 乙烯气相直接水化反应的ΔH <0
B. 图中压强的大小关系为：p3> p2> p1
C. 图中a、b两点对应的化学平衡常数相等
D. 达到平衡状态a、b所需要的时间：a>b
8.Bodensteins研究反应H 2(g)+ I 2(g)⇌2 HI (g) ΔH <0，温度为T时，在两个体积均为1 L的密闭容器
中进行实验，测得气体混合物中碘化氢的物质的量分数w ( HI )与反应时间t的关系如下表：
容器编号
起始物质
t /min
0
20
40
60
80
100
Ⅰ
0.5mol I 2
0.5mol H 2
w( HI )/ %
0
50
68
76
80
80
Ⅱ
x mol HI
w( HI )/ % 100
91
84
81
80
80
研究发现上述反应中：v 正=ka·w( H 2)·w( I 2)，v逆=kb·w
2( HI )，其中ka、kb为常数。下列说法不正确
的是
A. 温度为T时，该反应
ka
kb
=64
B. 容器I中在前20 min的平均速率v( HI )=0.025mol·( L·min)
−1
C. 若起始时，向容器I中加入物质的量均为0.1mol的H 2、I 2、HI，反应逆向进行
D. 无论x为何值，两容器中达平衡时w( HI )%均相同
【模型建构】
等效平衡模型建构
(1)构建恒温恒容平衡思维模式
新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而成，相当于增大压强。
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(2)构建恒温恒压平衡思维模式(以气体物质的量增加的反应为例，见图示)
新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加，压强不变，平衡不移动。
考点四 常考化学反应速率和化学平衡图像的分析
1.反应mX (g)⇌nY (g)+ pZ(g) ΔH，在不同温度下的平衡体系中物质Y 的体积分数随压强变化的曲线如
图所示。下列说法错误的是( )
A. m<n+ p
B. 该反应的ΔH >0
C. B、C两点化学平衡常数：K B> K C
D. A、C两点的反应速率v( A )<v(C )
2.在恒容的密闭容器中进行如下反应：2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g) △H <0，反应达到平衡后，改变
某一条件，下列示意图正确的是( )
A.
B.
C.
D.
3.已知：C O2(g)+3 H 2(g)⇌C H 3OH (g)+ H 2O(g)△H =−49.0kJ ⋅mol
−1.某温度下，在容积为1 L
的密闭容器中充入1molC O2和3.25mol H 2，在一定条件下反应，测得C O2(g)、C H 3OH (g) 的物质的
量随时间的变化关系如图所示．下列说法正确的是( )
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A. 从反应开始到平衡，H 2的平均反应速率v( H 2)=0.075mol⋅L
−1⋅min
−1
B. 此温度下，该反应的平衡常数为0.225
C. 缩小体积，既能增大反应速率，又能提高H 2的转化率
D. 欲增大平衡状态时
c(C H 3OH )
c(C O2)
，可采用升高温度的方法
4.下面是某化学研究小组探究外界条件对化学反应速率和化学平衡影响时所画的图象，其中图象和实验结
论表达均正确的是 ( )
A. ①是其他条件一定时，反应速率随温度变化的图象，正反应ΔH <0
B. ②是在平衡体系的溶液中溶入少量KCl晶体后化学反应速率随时间变化的图象
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C. ③是在有、无催化剂存在下建立平衡过程的图象，a表示使用催化剂时的曲线
D. ④是一定条件下，向含有一定量A的容器中逐渐加入B时的图象，压强p1> p2
5.如图所示的各图中，表示2 A(g)+ B(g)⇌2C(g)(正反应放热)这个可逆反应的正确图像为
A.
B.
C.
D.
6.某化学研究小组探究外界条件对化学反应mA(g)+nB(g)
pC (g)的速率和平衡的影响图象如下，下
列判断正确的是( )
A. 由图1可知，T 1<T 2，该反应正反应为吸热反应
B. 由图2可知，该反应m+n< p
C. 图3中，点3的反应速率v 正>v逆
D. 图4中，若m+n= p， 则a曲线一定使用了催化剂
7.恒温下某化学反应的反应速率随反应时间的变化关系如图所示。下列叙述与示意图不符的是( )
A. 反应达到平衡时，正反应速率和逆反应速率相等
B. 该反应达到平衡状态Ⅰ后，增大反应物浓度，平衡发生移动，达到平衡状态Ⅱ
C. 该反应达到平衡状态Ⅰ后，减小反应物浓度，平衡发生移动，达到平衡状态Ⅱ
D. 同一种反应物在平衡状态Ⅰ和平衡状态Ⅱ时浓度不相等
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8.
在
1.0 L恒
容
密
闭
容
器
中
投
入
1molC O2和
2.75mol H 2发
生
反
应
C O2(g)+3 H 2(g)⇌C H 3OH (g)+ H 2O(g)，实验测得不同温度及压强下，平衡时甲醇的物质的量如
图所示。下列说法正确的是 ( )
A. 该反应的正反应为吸热反应
B. 压强大小关系为p1< p2< p3
C. M点对应平衡常数K的值约为1.04×10
−2
D. 在p2及512 K时，图中N点v 正<v逆
第三板块 真题演练
1.（2023·广东）催化剂Ⅰ和Ⅱ均能催化反应R(g)⇀
↽P(g)。反应历程(下图)中，M为中间产物。其它条
件相同时，下列说法不正确的是（ ）
A. 使用Ⅰ和Ⅱ，反应历程都分4步进行
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B. 反应达平衡时，升高温度，R的浓度增大
C. 使用Ⅱ时，反应体系更快达到平衡
D. 使用Ⅰ时，反应过程中M所能达到的最高浓度更大
2.（2023·辽宁）一定条件下，酸性KMnO4溶液与H 2C2O4发生反应，Mn(Ⅱ)起催化作用，过程中不同
价态含Mn粒子的浓度随时间变化如图所示。下列说法正确的是 ( )
A. Mn(Ⅲ)不能氧化H 2C2O4
B. 随着反应物浓度的减小，反应速率逐渐减小
C. 该条件下，Mn(Ⅱ)和Mn(Ⅶ)不能大量共存
D. 总反应为：2 MnO4
−+5C2O4
2−+16 H
+=2 M n
2++10C O2↑+8 H 2O
3.（2023·北京）下列事实能用平衡移动原理解释的是( )
A. H 2O2溶液中加入少量MnO2固体，促进H 2O2分解
B. 密闭烧瓶内的N O2和N 2O4的混合气体，受热后颜色加深
C. 铁钉放入浓HN O3中，待不再变化后，加热能产生大量红棕色气体
D. 锌片与稀H 2SO4反应过程中，加入少量CuSO4固体，促进H 2的产生
4.（2023·湖南）向一恒容密闭容器中加入1molC H 4和一定量的H 2O，发
生反应：C H 4(g)+ H 2O(g)⇌CO(g)+3 H 2(g)。C H 4的平衡转化率按
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不同投料比x( x = n(C H 4)
n( H 2O) )随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A. x1< x2
B. 反应速率：vb 正<vc 正
C. 点a、b、c对应的平衡常数：K a< K b= K c
D. 反应温度为T 1，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态
5.（2023·江苏）二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为
C O2(g)+ 4 H 2(g)=C H 4(g)+2 H 2O(g) ΔH =−164.7 kJ ⋅mol
−1
C O2(g)+ H 2(g)=CO(g)+ H 2O(g) ΔH = 41.2kJ ⋅mol
−1
在密闭容器中，1.01×10
5 Pa、n起始(C O2):n起始(H 2)=1:4时，C O2平衡转化率、在催化剂作用下反应
相同时间所测得的C O2实际转化率随温度的变化如题图所示。C H 4的选择性可表示为
n生成(C H 4)
n反应(C O2)
×100 %。下列说法正确的是
A. 反应2CO(g)+2 H 2(g)=C O2(g)+C H 4(g)的焓变ΔH =−205.9kJ ⋅mol
−1
B. C H 4的平衡选择性随着温度的升高而增加
C. 用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度范围约为480∼530℃
D. 450℃时，提高
n起始(H 2)
n起始(C O2)
的值或增大压强，均能使C O2平衡转化率达到X点的值
6.（2023·重庆）逆水煤气变换体系中存在以下两个反应：
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反应Ⅰ：C O2(g)+ H 2(g)⇌CO(g)+ H 2O(g)
反应Ⅱ：C O2(g)+ 4 H 2(g)⇌C H 4(g)+2 H 2O(g)
在恒容条件下，按V (C O2)：V ( H 2)=1：1投料比进行反应，平衡时含碳物质体积分数随温度的变化如图
所示。下列说法正确的是( )
A. 反应Ⅰ的ΔH <0，反应Ⅱ的ΔH >0
B. M点反应Ⅰ的平衡常数K <1
C. N点H 2O的压强是C H 4的3倍
D. 若按V (C O2)：V ( H 2)=1：2投料，则曲线之间交点位置不变
7.（2023·海南）磷酸二氢钾在工农业生产及国防工业等领域都有广泛的应用。某研究小组用质量分数为
85 %的磷酸与KCl (s)反应制备K H 2 PO4(s)，反应方程式为H 3 PO4(aq)+ KCl⇀
↽K H 2 PO4+ HCl(g)
一定条件下的实验结果如图1所示。( )
回答问题：
(1)该条件下，反应至1h时KCl的转化率为_______。
(2)该制备反应的ΔH随温度变化关系如图2所示。该条件下反应为_______反应(填“吸热”或“放热”)，
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且反应热随温度升高而_______。
(3)该小组为提高转化率采用的措施中有：使用浓磷酸作反应物、向系统中不断通入水蒸气等。它们能提
高转化率的原因是：不使用稀磷酸_______；通入水蒸气_______。
(4)298 K时，H 3 PO4(aq)+ KCl (aq)⇀
↽K H 2 PO4(aq)+ HCl(aq)的平衡常数K = _______ 。(已知
H 3 PO4的K a1=6.9×10
−3)
8.（2023·辽宁）硫酸工业在国民经济中占有重要地位。
(1)我国古籍记载了硫酸的制备方法— —“炼石胆(CuSO4·5 H 2O)取精华法”。借助现代仪器分析，该
制备过程中CuSO4·5 H 2O分解的TG曲线(热重)及DSC曲线(反映体系热量变化情况，数值已省略)如下图
所示。700℃左右有两个吸热峰，则此时分解生成的氧化物有SO2、_______和_______(填化学式)。
(2)铅室法使用了大容积铅室制备硫酸(76 %以下)，副产物为亚硝基硫酸，主要反应如下：
N O2+ SO2+ H 2O = NO+ H 2SO4
2 NO+O2=2 N O2
(ⅰ)上述过程中N O2的作用为_______。
(ⅱ)为了适应化工生产的需求，铅室法最终被接触法所代替，其主要原因是_______(答出两点即可)。
(3)接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化：
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SO2(g)+ 1
2 O2(g)⇀
↽SO3(g) ΔH =−98.9kJ·mol
−1
(ⅰ)为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度，绘制相应转化率(α )下反应速率(数值已略去)与温度
的关系如下图所示，下列说法正确的是_______。
a.温度越高，反应速率越大
b.α =0.88的曲线代表平衡转化率
c .α越大，反应速率最大值对应温度越低
d .可根据不同α下的最大速率，选择最佳生产温度
(ⅱ)为提高钒催化剂的综合性能，我国科学家对其进行了改良。不同催化剂下，温度和转化率关系如下图所
示，催化性能最佳的是_______(填标号)。
(ⅲ)设O2的平衡分压为p，SO2的平衡转化率为αe，用含p和αe的代数式表示上述催化氧化反应的K p=
_______(用平衡分压代替平衡浓度计算)。
9.（2023·湖南）聚苯乙烯是一类重要的高分子材料，可通过苯乙烯聚合制得。
Ⅰ.苯乙烯的制备
(1)已知下列反应的热化学方程式：
①C6 H 5C2 H 5(g)+ 21
2 O2(g)=8C O2(g)+5 H 2O(g) Δ H 1=−4386.9kJ ⋅mol
−1
②C6 H 5CH =C H 2( g)+10O2( g)=8C O2( g)+ 4 H 2O( g) Δ H 2=−4263.1kJ ⋅mol
−1
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③H 2(g)+ 1
2 O2(g)= H 2O(g) Δ H 3=−241.8kJ ⋅mol
−1
计算反应④C6 H 5C2 H 5(g)⇌C6 H 3CH =C H 2(g)+ H 2(g)的Δ H 4= ______ kJ ⋅mol
−1；
(2)在某温度、100kPa下，向反应器中充入1mol气态乙苯发生反应④，其平衡转化率为50 %，欲将平衡
转化率提高至75 %，需要向反应器中充入 ______ mol水蒸气作为稀释气(计算时忽略副反应)；
(3)在913 K、100kPa下，以水蒸气作稀释气、F e2O3作催化剂，乙苯除脱氢生成苯乙烯外，还会发生如
下两个副反应：
⑤C6 H 5C2 H 5(g)⇌C6 H 4(g)+C H 2=C H 2(g)
⑥C6 H 5C2 H 5(g)+ H 2(g)⇌C6 H 5C H 3(g)+C H 4(g)
以
上
反
应
体
系
中
，
芳
香
烃
产
物
苯
乙
烯
、
苯
和
甲
苯
的
选
择
性
S(S = 转化为目的产物所消耗乙苯的量
已转化的乙苯总量
×100 %)随乙苯转化率的变化曲线如图所示，其中曲线b代表
的产物是 ______ ，理由是 ______ ；
(4)关于本反应体系中催化剂F e2O3的描述错误的是 ______ ；
A.X射线衍射技术可测定F e2O3晶体结构
B.F e2O3可改变乙苯平衡转化率
C.F e2O3降低了乙苯脱氢反应的活化能
D.改变F e2O3颗粒大小不影响反应速率
Ⅱ.苯乙烯的聚合
苯乙烯聚合有多种方法，其中一种方法的关键步骤是某Cu(Ⅰ)的配合物促进C6 H 5C H 2 X (引发剂，X表示
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卤素)生成自由基C6 H 5C
⋅
H 2，实现苯乙烯可控聚合。
(5)引发剂C6 H 5C H 2Cl、C6 H 5C H 2Br、C6 H 5C H 2 I中活性最高的是 ______ ；
(6)室温下，①C u
+在配体L的水溶液中形成[Cu( L)2]
+，其反应平衡常数为K；
②CuBr在水中的溶度积常数为K sp。由此可知，CuBr在配体L的水溶液中溶解反应的平衡常数为 ______
(所有方程式中计量系数关系均为最简整数比)。
10.（2023·华侨、港澳台联考）在326℃的密闭刚性容器中，1，3−丁二烯(C4 H 6)在催化剂A作用下
发生二聚反应：2C4 H 6(g)=C8 H 12(g) ΔH =−80kJ ⋅mol
−1。不同时刻测得容器中的压强如表所示：
t /min
0
3.25
12.18
24.55
42.50
68.05
∞
p/kPa
84.25
82.45
77.87
72.85
67.89
63.26
47.61
回答下列问题(列出计算表达式即可)：
(1)成立t =24.55min时，C4 H 6(g)的转化率α = ______ %。
(2)3.25～24.55min之间的平均速率v
−
(C8 H 12)= ______ kPa⋅min
−1。
(3)该反应的平衡常数K p= ______ kP a
−1。
(4)若提高反应温度，则平衡时容器中的压强 ______ (填“大于”“小于”或“等于”)47.61kPa。
(5)保持反应温度不变，改用催化剂B，发现平衡时容器中的压强小于47.61kPa。分析可能的原因是
______ 。
11.（2023·浙江）“碳达峰⋅碳中和”是我国社会发展重大战略之一，C H 4还原C O2是实现“双碳”经
济的有效途径之一，相关的主要反应有：
Ⅰ：C H 4( g)+C O2( g)⇌2CO( g)+2 H 2( g) Δ H 1=+247 kJ ⋅mol
−1，K 1
Ⅱ：C O2( g)+ H 2( g)⇌CO( g)+ H 2O( g) Δ H 2=+ 41kJ ⋅mol
−1，K 2
请回答：
(1)有利于提高C O2平衡转化率的条件是 ______。
A.低温低压
B.低温高压
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C.高温低压
D.高温高压
(2)反应C H 4(g)+3C O2(g)⇌4CO(g)+2 H 2O(g)的ΔH =______kJ ⋅mol
−1，K =______(用K 1，K 2
表示)。
(3)恒压、750℃时，C H 4和C O2按物质的量之比1：3投料，反应经如图流程(主要产物已标出)可实现
C O2高效转化。
①下列说法正确的是 ______。
A.F e3O4可循环利用，CaO不可循环利用
B.过程ii，CaO吸收C O2可促使F e3O4氧化CO的平衡正移
C.过程ii产生的H 2O最终未被CaO吸收，在过程ii被排出
D.相比于反应Ⅰ，该流程的总反应还原1molC O2需吸收的能量更多
②过程ii平衡后通入He，测得一段时间内CO物质的量上升，根据过程iii，结合平衡移动原理，解释CO
物质的量上升的原因 ______。
(4)C H 4还原能力( R)可衡量C O2转化效率，R = Δn(CO2)
Δn(CH 4)(同一时段内C O2与C H 4的物质的量变化量之
比)。
①常压下C H 4和C O2按物质的量之比1：3投料，某一时段内C H 4和C O2的转化率随温度变化如图1，请
在图2中画出400～1000℃之间R的变化趋势，并标明1000℃时R值。
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②催化剂X可提高R值，另一时段内C H 4转化率、R值随温度变化如下表：
温度/℃
480 500
520
550
C H 4转化率
/ %
7.9
11.5 20.2
34.8
R
2.6
2.4
2.1
1.8
下列说法不正确的是 ______。
A.R值提高是由于催化剂X选择性地提高反应Ⅱ的速率
B.温度越低，含氢产物中H 2O占比越高
C.温度升高，C H 4转化率增加，C O2转化率降低，R值减小
D.改变催化剂提高C H 4转化率，R值不一定增大
12. （2023· 上海）在某温度下，在体积为5 L的密闭容器内发生如下反应：
C H 4(g)+ H 2O(g)⇌CO(g)+3 H 2(g)−Q
(1)在上述反应的反应物与生成物中，非极性分子为： ______ 。
(2)若反应20min后气体总物质的量增加了10mol，则甲烷的平均反应速率为 ______ 。
(3)下列选项中的物理量不变时，一定可以判断反应达到平衡的是 ______ 。
A.容器中氢元素的质量分数
B.容器内的压强
C.反应的平衡常数
D.容器内气体的平均相对分子质量
(4)在某一时刻，v 正= v逆= v0，反应若改变一条件，可使得v 正<v逆<v0，指出可以改变的条件，并说明
理由： ______ 。
已知CO与H 2合成C H 3OH是可逆反应：CO+2 H 2⇌C H 3OH。
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(5)若上述反应达到平衡时CO与H 2的转化率相同，则投料比n(CO)：n( H 2)= ______ 。
13.（2023·全国乙卷）硫酸亚铁在工农业生产中有许多用途，如可用作农药防治小麦黑穗病，制造磁性
氧化铁、铁催化剂等。回答下列问题：
(1)在N 2气氛中，FeSO4⋅7 H 2O的脱水热分解过程如图所示：
根据上述实验结果，可知x = ______ ，y = ______ 。
(2)已知下列热化学方程式：
FeSO4⋅7 H 2O(s)= FeSO4(s)+7 H 2O( g) Δ H 1=akJ ⋅mol
−1
FeSO4⋅x H 2O(s)= FeSO4(s)+ x H 2O( g) Δ H 2=bkJ ⋅mol
−1
FeSO4⋅y H 2O(s)= FeSO4(s)+ y H 2O( g) Δ H 3=ckJ ⋅mol
−1
则FeSO4⋅7 H 2O(s)+ FeSO4⋅y H 2O(s)=2( FeSO4⋅x H 2O)(s)的ΔH = ______ kJ ⋅mol
−1。
(3)将FeSO4置
入
抽
空
的
刚
性
容
器
中
，
升
高
温
度
发
生
分
解
反
应
：
2 FeSO4(s)⇌F e2O3(g)+ SO2(g)+ SO3(g)(Ⅰ)。平衡时pSO3−T的关系如图所示，660 K时，该反应
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的平衡总压p总= ______ kPa、平衡常数K p(Ⅰ)= ______ (kPa)
2。K p(Ⅰ)随反应温度升高而 ______ (填
“增大”“减小”或“不变”)。
(4)提高温度，上述容器中进一步发生反应2SO3(g)⇌2SO2(g)+O2(g)(Ⅱ)，平衡时pO2= ______ (用
pSO3、pSO2表示)。在929 K时，p总=84.6kPa、pSO3=35.7 kPa，则pSO2= ______ kPa，K p(Ⅱ)=
______ kPa(列出计算式)。
14.（2023·新课标卷）氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力位居世界首位。回答下列问题：
(1)根据图1数据计算反应1
2 N 2(g)+ 3
2 H 2(g)= N H 3(g)的ΔH = ______ kJ ⋅mol
−1。
33
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(2)研究表明，合成氨反应在Fe催化剂上可能通过图2机理进行(∗表示催化剂表面吸附位，N 2∗表示被吸
附于催化剂表面的N 2)。判断上述反应机理中，速率控制步骤(即速率最慢步骤)为 ______ (填步骤前的标
号)，理由是 ______ 。
(3)合成氨催化剂前驱体(主要成分为F e3O4)使用前经H 2还原，生成α −Fe包裹的F e3O4。已知α −Fe属
于立方晶系，晶胞参数a=287 pm，密度为7.8 g⋅c m
−3。则α −Fe晶胞中含有Fe的原子数为 ______ (列
出计算式，阿伏加德罗常数的值为N A)。
(4)在不同压强下，以两种不同组成进料，反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如图所示。其中
一种进料组成为xH 2=0.75、xN 2=0.25，另一种为xH 2=0.675、xN 2=0.225、x Ar =0.10。(物质i的摩尔分
数：xi= ni
n总
)
34
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①图中压强由小到大的顺序为 ______ ，判断的依据是 ______ 。
②进料组成中含有惰性气体Ar的图是 ______ 。
③图3中，当p2=20 MPa、xN H 3=0.20时，氮的转化率α = ______ 。该温度时，反应
1
2 N 2(g)+ 3
2 H 2(g)⇌N H 3(g)的平衡常数K p= ______ MP a
−1(化为最简式)。
15.（2023·全国甲卷）甲烷选择性氧化制备甲醇是一种原子利用率高的方法。回答下列问题：
(1)已知下列反应的热化学方程式：
3
①O2(g)=2O3(g)ㅤK 1
Δ
ㅤH 1=285kJ ⋅mol
−1
2
②C H 4(g)+O2(g)=2C H 3OH (l)ㅤK 2
Δ
ㅤH 2=−329kJ ⋅mol
−1
反应③C H 4(g)+O3(g)=C H 3OH (l)+O2(g)的Δ H 3= ______ kJ ⋅mol
−1，平衡常数K 3= ______ (
用K 1、K 2表示)。
(2)电喷雾电离等方法得到的M
+( F e
+、C o
+、N i
+等)与O3反应可得M O
+。M O
+与C H 4反应能高选择性
地生成甲醇。分别在300 K和310 K下(其他反应条件相同)进行反应M O
++C H 4= M
++C H 3OH，结果
如图所示。图中300 K的曲线是 ______ (填“a”或“b”)。300 K、60 s时M O
+的转化率为 ______ (列
出算式)。
35
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(3)M O
+分别与C H 4、C D4反应，体系的能量随反应进程的变化如图所示(两者历程相似，图中以C H 4
示例)。
(i)步骤Ⅰ和Ⅱ中涉及氢原子成键变化的是 ______ (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
(ii)直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则M O
+与C D4反应的能量变
化应为图中曲线 ______ (填“c”或“d”)。
(iii)M O
+与C H 2 D2反应，氘代甲醇的产量C H 2 DOD ______ CH D2OH (填“>”“=”或“<”)。若
M O
+与CH D3反应，生成的氘代甲醇有 ______ 种。
16.（2022·全国甲卷）金属钛
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：
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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：
，
反应
的
为 ______
，
______
。
碳氯化的反应趋势远大于直接氯化，其原因是 ______。
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” 。
在
、将
、
、
以物质的量比：
：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。
反应
的平衡常数
______
。
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
37
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原因是 ______。
碳氯化是一个“气
固
固”反应，有利于
“固
固”接触的措施是 ______。
17.（2021·广东）我国力争于2030 年前做到碳达峰， 2060 年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的
研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应：
a）CH4（g）+CO2（g）
2CO（g）+2H2（g） ΔH1
b）CO2（g）+H2（g）
CO（g）+H2O（g） ΔH2
c）CH4（g）
C（s）+2H2（g）ΔH3
d）2CO（g）
CO2（g）+C（s）ΔH4
e）CO（g）+H2（g）
H2O（g）+C（s）ΔH5
（1）根据盖斯定律，反应 a 的ΔH1=_________（写出一个代数式即可）。
（2）上述反应体系在一定条件下建立平衡后，下列说法正确的有______________。
A. 增大CO2与CH4的浓度，反应 a、b、c 的正反应速率都增加
B. 移去部分C （ s ），反应c、d、e 的平衡均向右移动
C.加入反应a 的催化剂，可提高CH4的平衡转化率
D. 降低反应温度，反应a~e 的正、逆反应速率都减小
（3）一定条件下，CH4分解形成碳的反应历程如图1 所示。该历程分_____步进行，其中，第_______步的
正反应活化能最大。
（ 4）设
为相对压力平衡常数，其表达式写法：在浓度平衡常数表达式中，用相对分压代替浓度。气
体的相对分压等于其分压（单位为kPa）除以p0（p0=100 kPa）。反应a、c、e 的ln
随
（温度的倒
数）的变化如图2 所示。
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①反应a、c、e 中，属于吸热反应的有_________（填字母）。
②反应c 的相对压力平衡常数表达式为
=_________。
③在图2 中A 点对应温度下、原料组成为n（CO2）：n（CH4）=1：1、初始总压为100 kPa 的恒容密闭容
器中进行反应，体系达到平衡时H2的分压为40 kPa。计算CH4的平衡转化率，写出计算过程。
（5）CO2用途广泛，写出基于其物理性质的一种用途：__________________________________。
第四板块 模拟提升
1.一定温度下，向1 L密闭容器中充入2mol X和1molY ，发生反应2 X (g)+Y (g)⇌
3 Z(?)。达到平衡
时，容器的压强从原来的P0变为0.4 P0。下列说法错误的是
A. Z不可能为气体
B. 达到平衡时容器内有1.8mol Z
C. 压缩体积，再次达到平衡，X的浓度不变
D. Y 的体积分数不变说明反应达到平衡状态
2.下列叙述正确的是( )
A. 一定温度下，反应MgC l2(l)= Mg(l)+C l2(g)的ΔH >0、ΔS>0
B. 金属发生吸氧腐蚀时，被腐蚀的速率与氧气浓度无关
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C. 使用催化剂能够降低化学反应的反应热( ΔH )
D. 铅蓄电池在放电过程中，负极质量减小，正极质量增加
3.某实验小组为探究影响H 2O2分解的因素设计如下实验，下列有关说法错误的是( )
溶液
温度
时间(收集50mLO2)
①
10mL15 % H 2O2溶液
25℃
160 s
②
10mL30 % H 2O2溶液
25℃
120 s
③
10mL15 % H 2O2溶液
50℃
50 s
④
10mL15 % H 2O2溶液+1mL5 % FeC l3溶液
50℃
20 s
A. 实验①和②，可探究浓度对反应速率的影响
B. 实验①和③，可探究温度对反应速率的影响
C. 实验①和④，可探究催化剂对反应速率的影响
D. 增大浓度、升高温度、加入合适的催化剂都能加快反应速率
4.活泼自由基与氧气的反应一直是关注的热点。HNO自由基与O2反应过程的能量变化如下
图所示，已知升高温度，活化能大的反应速率增大的程度越大。下列说法正确的是
A. P1比P2稳定
B. 升高温度，生成P1的反应速率增大的程度更大
C. 该历程中最小正反应的活化能为4.52kJ ⋅mol
−1
D. 改变催化剂可以改变生成P2的反应焓变
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5.某MOFs多孔材料孔径大小和形状恰好将N 2O4“固定”，能高选择性吸附N O2。废气中的N O2被吸附
后，经处理能全部转化为HN O3。原理示意图如下。
已知：2 N O2(g)⇌N 2O4(g) ΔH <0。下列说法不正确的是
A. 使用多孔材料不能改变2 N O2(g)⇀
¿
N 2O4(g)的焓变
B. 使用多孔材料能促进2 N O2(g)⇀
¿
N 2O4(g)平衡正向移动
C. 加入H 2O和O2，发生化学反应方程式为：2 N 2O4+O2+2 H 2O = 4 HN O3
D. 温度升高会提高N O2的平衡转化率
6.叔丁基溴在乙醇中反应的能量变化如图所示。
反应1：(C H 3)3CBr →(C H 3)2C =C H 2+ HBr
反应2：C2 H 5OH +(C H 3)3CBr →(C H 3)3COC2 H 5+ HBr
下列说法不正确的是
A. 过渡态能量：①>②>③
B. (C H 3)3COC2 H 5可以逆向转化为(C H 3)3CBr，但不会转化为(C H 3)2C =C H 2
C. 若将上述反应体系中的叔丁基溴改为叔丁基氯，则E4−E3的值增大
D. 向(C H 3)3CBr的乙醇溶液中加入NaOH并适当升温，可以得到较多的(C H 3)2C =C H 2
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7.室温下，某溶液初始时仅溶有M和N且浓度相等，同时发生以下两个反应：①M + N = X +Y ；
②M + N = X + Z，反应①的速率可表示为v1=k1c
2( M )，反应②的速率可表示为v2=k2c
2( M )(k1、k2
为速率常数)。反应体系中组分M、Z的浓度随时间变化情况如图，下列说法错误的是( )
A. 0～30min时间段内，Y 的平均反应速率为6.67×10
−8mol⋅L
−1⋅min
−1
B. 反应开始后，体系中Y 和Z的浓度之比保持不变
C. 如果反应能进行到底，反应结束时62.5 %的M转化为Z
D. 反应①的活化能比反应②的活化能大
8.在一定温度下，BaSO4和C在一密闭容器中进行反应：BaSO4(s)+ 4C(s)⇌
BaS(s)+ 4CO(g)，CO
的平衡浓度(mol / L)的对数lgc(CO)与温度的倒数1
T 的关系如图所示，下列说法中正确的是( )
42
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A. Q点BaSO4的消耗速率小于生成速率
B. 该反应的ΔH <0
C. 温度是10
4
3 K时，反应的平衡常数为1
D. 温度不变，将R点状态的容器体积扩大，重新达到平衡时，气体的压强减小
9.利用H 2和CO反应生成C H 4的过程中主要涉及的反应如下：
反应Ⅰ CO(g)+3 H 2(g)=C H 4(g)+ H 2O(g) Δ H 1=−206.2 kJ ⋅mol
−1
反应Ⅱ CO(g)+ H 2O(g)=C O2(g)+ H 2(g) Δ H 2=−41.2 kJ ⋅mol
−1
[C H 4的产率n(C H 4)
n(CO) ×100 %，C H 4的选择性
n(C H 4)生成
n(C O2)生成+n(C H 4)生成
×100 %]。保持温度一定，在固
定容积的密闭容器中进行上述反应，平衡时C H 4和C O2的产率及CO和H 2的转化率随
n(H 2)
n(CO)
的变化情况
如图所示。下列说法不正确的是
A. 当容器内气体总压不变时，反应Ⅱ达到平衡状态
B. 曲线c表示C H 4的产率随n(H 2)
n(CO)
的变化
43
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C. n(H 2)
n(CO) =0.5，反应达平衡时，C H 4的选择性为50 %
D. 随着
n(H 2)
n(CO)
增大，C O2的选择性先增大后减小
10.三氧化碳的回收及综合利用越来越受到国际社会的重视，将二氧化碳转化为高附加值化学品是目前研究
的热点之一。利用C O2和H 2合成甲醇，在催化剂作用下可发生如下两个平行反应。
反应I：C O2(g)+3 H 2(g)⇀
↽C H 3OH (g)+ H 2O(g) Δ H 1=−49.47 kJ ⋅mol
−1, K 1
反应Ⅱ：C O2(g)+ H 2(g)⇀
↽CO(g)+ H 2O(g) Δ H 2=+ 41.17 kJ ⋅mol
−1, K 2
请回答：
(1)有利于提高甲醇平衡产率的条件是_______。
A.
低
温
低
压
B.低
温
高
压
C .高温低压 D .高温高压
(2)反应CO(g)+2 H 2(g)⇀
↽C H 3OH (g)的ΔH = _______kJ ⋅mol
−1
(3)我国科研人员研究了在Cu−ZnO−Zr O2催化剂上C O2加氢制甲醇过程中水的作用机理，其主反应历
程如图( H 2→∗H +∗H )，下列说法正确的是_______。
A. 使用更高效
催化剂能提高甲醇的平衡产率
B. 第④步的反应式为∗H +∗HO= H 2O
C.C O2加氢制甲醇符合绿色化学理念
D. 若实验前用少量水对催化剂进行预处理，可能提升甲醇产率
44
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(4)在催化剂下，向恒容密闭容器充入一定量C O2及H 2，起始和平衡时各组分的量如下：
C O2 H 2 C H 3 CO H 2O(g) 总压/kPa
起始/mol 1.0
3.0
0
0
0
p0
平衡/mol
n1
n2
p
若反应均达平衡时，p0=1.2 p，则表中n1= _______；若此时n2= 2
3 mol，则反应I的平衡常数K p=
_______(无需带单位，用含总压p的式子表示)。
(5)一定比例的合成气在装有催化剂的反应器中反应tmin，体系中甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度
的关系如下图所示，此温度范围内，催化剂活性不受影响
①当温度高于490 K后，甲醇产率减小的原因可能是 _______。
②请在图中画出甲醇平衡产率随温度变化的曲线图_______。
11.油气开采、石油化工、煤化工等行业产生的废气普遍含有硫化氢，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：
2
①H 2S(g)⇌
S2(g)+2 H 2(g) Δ H 1=+180kJ·mol
−1
②C S2(g)+2 H 2(g)⇌
C H 4(g)+ S2(g) Δ H 2=−81kJ·mol
−1
则反应③C H 4(g)+2 H 2S(g)⇌
C S2(g)+ 4 H 2(g)的Δ H 3=__________kJ·mol
−1；下列叙述中能说明
反应③达到平衡状态的是__________(填字母)。
A.断裂2molC — H的同时生成1molC = S B.恒容条件下，体系压强不再变化
C.恒容条件下，气体的密度不再变化 D．v 正( H 2S)=2v逆(C S2)
(2)对于上述反应①，在不同温度、压强为100kPa、进料H 2S的物质的量分数为0.1%～20 %(其余为Ar )
的条件下，H 2S的平衡转化率如图1所示。T 1、T 2和T 3的大小关系为__________；H 2S的物质的量分数越
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大
，
H 2S的
平
衡
转
化
率
越
小
的
原
因
是
_____________________________________________________________________________。
(3)上述反应①和③的ΔG随温度的变化如图2所示，已知ΔG =−RTlnK ( R为常数，T为温度，K为平衡
常数)，则在1000 K时，反应的自发趋势：①__________③(选填“>”“<”或“=”)。在1000 K、
100kPa条件下，n( H 2S):n(C H 4):n( Ar )=3:2:15的混合气发生反应，达到平衡时，
n(C S2):n( H 2)≈1:4，
n(S2)接
近
于
0，
其
原
因
是
______________________________________________________________________________。
(4)在1000 K、100kPa条件下，n( H 2S):n(C H 4):n( Ar )=3:3:2的混合气发生反应，上述反应③达
到平衡时，C S2的分压与H 2S的分压相同。则反应③的K p=_________________。
12.甲醇是重要的化工原料，研究甲醇的制备及用途在工业上有重要的意义
(1)一种重要的工业制备甲醇的反应为
①C O2 g(g)+3 H 2(g)⇀
↽C H 3OH (g)+ H 2O(g) ΔH
②C O2(g)+ H 2(g)⇀
↽CO(g)+ H 2O(g) Δ H 1=+ 40.9kJ /mol
③CO(g)+2 H 2(g)⇀
↽C H 3OH (g) Δ H 2=−90.4 kJ /mol
试计算ΔH___________kJ /mol。
(2)对
于
反
应
C O2(g)+3 H 2(g)⇀
↽C H 3OH (g)+ H 2O(g)，
v 正=k 正· p(C O
2)· p
3( H 2)，
v逆=k 逆· p(C H 3OH )· p( H 2)。其中k 正、k 逆分别为正、逆反应速率常数，p为气体分压(分压=物质的
量分数×总压)。在540 K下，分别按初始投料比n(C O2)：n( H 2)=3：1，n(C O2)：n( H 2)=1：l、
n(C O2)：n( H 2)=1：3进行反应，测得H 2的平衡转化率随压强变化的关系如图所示：
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①投料比n(C O2)：n( H 2)=1：3的曲线是___________。(填“a”、“b”或“c”)
②已知点N在曲线b上，计算该温度下压强平衡常数K p=___________( MPa)
−2.(用平衡分压代替平衡浓度
计算)
③该温度下，测得某时刻p(C O2)=0.2 MPa，p(C H 3OH )= p( H 2O)=0.1 MPa，p( H 2)=0.4 MPa，
此时v 正：v逆=___________。(保留2位有效数字)
(3)甲醇催化制取丙烯的反应为：3C H 3OH (g)⇀
↽C H 3CH =C H 2(g)+3 H 2O(g)。已知Arrhenius经验
公式为Rlnk =−Ea
T +C(其中Ea为活化能，k为速率常数，R和C为常数)。该反应的Arrhenius经验公式的
实验数据如图所示：
①该反应的活化能Ea=___________kJ /mol。
②当用更高效催化剂时，请在图中画出Rlnk与1
T 关系的曲线 ___________。
(4)目前世界上一半以上的乙酸都采用甲醇与CO反应来制备：C H 3OH (g)+CO(g)⇀
↽H C3COOH (1)
ΔH <0。在恒压密闭容器中通入一定量的C H 3OH和CO气体，测得甲醇的转化率随温度变化关系如图所
示：
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①温度为T 1时，该反应的正反应速率v(B)正___________v( A )逆(填“>”，“=”或“<”)。
②B、C、D三点逆反应速率由大到小的顺序为___________。[用“v( D)”、“v(C )”、“v(B)”表示
]
13.汽车尾气的污染不容忽视，对汽车尾气中污染气体NO和CO的转化是研究热点。
I.汽车尾气中的NO对人体健康有严重危害，一种新技术用H 2还原NO的反应原理为：
2 H 2(g)+2 NO(g)⇀
↽
N 2(g)+2 H 2O(g) ΔH <0。该反应的能量变化过程如图：
(1)△H =________KJ ⋅mol
−1(用图中字母a、b、c、d表示)。
Ⅱ.已知反应：2 NO(g)+2CO(g)⇀
↽
N 2(g)+2C O2(g) ΔH =−746.5kJ ⋅mol
−1可以有效转化汽车尾气。
在密闭容器中充入2molCO和2molNO，平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系如图所示：
(2)充分反应达到平衡后，放出的热量Q______746.5kJ (选填“大于”、“小于”、“等于”)
(3)据图分析可知，T 1 _______T 2(选填“大于”、“小于”、“等于”)；反应平衡后，改变以下条件能
使速率和两种污染气体转化率都增大的是_____(填标号)。
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A.压缩容器体积 B.升高温度 C .恒压充入氦气 D .加入催化剂
(4)反应在D点达到平衡后，若此时降低温度，同时压缩容器体积，在重新达到平衡过程中，D点会向
A ～G点中的________点方向移动。
(5)某研究小组探究催化剂对CO、NO转化率
影响。将NO和CO按物质的量1：1，以一定的流速通过
两种不同的催化剂进行反应，相同时间内测量逸出气体中NO含量，从而确定尾气脱氮率(即NO的转化率)，
结果如图所示：
①温度低于200℃时，图中曲线I脱氮率随温度升高而变化不大的主要原因是____________。
②a点脱氮率小于对应温度下的平衡脱氮率，原因是_____________。
450
③
℃时，平衡脱氮率为50 %，压强恒为P，则K P= _________( K P为以分压表示的平衡常数，用含P
的代数式表示)。
14.异丁烷(i−C4 H 10)在催化剂的作用下重排为正丁烷(n−C4 H 10)的过程被称为异丁烷的反向异构化，该
过程除了反向异构化主反应外，还伴随有裂解、生焦等副反应，涉及的部分反应的标准摩尔反应焓变
( Δr H T
θ )如下表：
Reactionequation
Δr H T
θ /(kJ /mol)
T =280℃
T =300℃
T =320℃
i−C 4 H 10+ H 2→CH 4 +C反应1
−48.48
−48.48
−49.20
i−C 4 H 10+ H 2→2C 2 H 反应2
−40.51
−40.94
−41.36
i−C 4 H 10→n−C 4 H 10 反应3
8.27
8.21
8.15
2i−C 4 H 10→C 3 H 8+i−反应4
11.23
11.13
11.04
2i−C 4 H 10→C 3 H 8+n−反应5
18.06
18.02
17.98
(1)主反应分三步发生，第一步是异丁烷脱氢生成异丁烯，Δr H T
θ =−122kJ /mol，第二步是异丁烯异构
49
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化为反−2−丁烯，Δr H T
θ =+3.2kJ /mol，则300℃时，第三步的热化学方程式为____________________
(假设前两步反应的Δr H T
θ不随温度发生变化)。
(2)设K p
r 为相对压力平衡常数，其表达式写法：在浓度平衡常数表达式中，用相对分压代替浓度。气体的
相对分压等于其分压(单位为kPa)除以p0( p0=100kPa)。反应1、3、5的ln K p
r 随1
T (温度的倒数)的变化
如图所示：
①主反应的相对压力平衡常数表达式为K p
r = __________。
②在图中A点对应温度下、原料组成为n(i−C4 H 10):n( H 2)=1:9、初始总压为2 MPa的恒容密闭容器中
进行反应，体系达到平衡时异丁烷的分压为60kPa，则产物正丁烷的选择性为__________%(保留小数点后
两位，正丁烷的选择性= 正丁烷的产量
异丁烷的转化量×100 %)。
(3)工业上研究多种条件对反应体系热力学平衡的影响
①为了抑制裂解副反应的发生以及促进2−丁烯加氢，反应体系需要加入一定量的H 2，并控制合适的氢/
油摩尔比(投料时H 2和异丁烷的物质的量之比)，下列说法正确的是__________
A.氢/油摩尔比较低时，有利于异丁烷脱氢生成烯烃，促进反向异构化反应的发生
B.氢/油摩尔比较低时，裂解、生焦等副反应会减少
C.氢/油摩尔比较高时，会抑制了异丁烷脱氢，阻碍了进一步的反向异构化反应
D.氢/油摩尔比较高时，会降低了异丁烷在反应体系中的烃分压，从而导致反向异构化的反应速率下降
②保持其他条件不变，考察反应温度对异丁烷反向异构化的影响，如图所示：
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反应温度(T )对异丁烷转化率( x)、正丁烷收率( y1)、正丁烷选择性(s1)、C1～C3收率( y2)和C1～C3选
择性(s2)的影响
由图分析，异丁烷反向异构化的最有利温度应为__________
③保持其他条件不变，考察液时体积空速(即原料通过催化剂表面的速率)对异丁烷反向异构化的影响，如
图所示：
液时体积空速( LHSV )对异丁烷转化率( x)、正丁烷收率( y1)、正丁烷选择性(s1)、C1～C3收率( y2)和
C1～C3选择性(s2)的影响
请分析液时体积空速过高对正丁烷收率造成不利影响的原因是____________________
(4)研究结果表明，正丁烷蒸汽裂解时乙烯、丙烯收率为32.14 %、21.69 %，而异丁烷蒸汽裂解时乙烯、丙
烯收率为7.46 %、24.59 %，由此分析，工业上将异丁烷反向异构化的实际意义在于__________
15.我国向国际社会承诺2030年实现“碳达峰”，2060年实现“碳中和”。
Ⅰ.C O2加氢可以合成甲醇，该过程主要发生如下反应：
反应①：C O2(g)+ H 2(g)⇌CO(g)+ H 2O(g) Δ H 1
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反应②：C O2( g)+3 H 2( g)⇌C H 3OH ( g)+ H 2O( g) Δ H 2=−41.1kJ ⋅mol
−1
反应③：CO(g)+2 H 2(g)⇌C H 3OH (g) Δ H 3
(1)反应②的活化能Ea(正) ______ Ea(逆)(填“大于”“小于”或“等于”)。相关键能数据如下表，则
Δ H 1= ______ kJ ⋅mol
−1。若K 1、K 2、K 3分别表示反应①、反应②、反应③的平衡常数，则K 3=
______ (用含K 1、K 2的代数式表示)。
化学键
H −H
C ≡O
O−H
C =O
键能/(kJ ⋅mol
−1)
436
1071
464
803
(2)某温度下，初始压强为p，容积为2 L的恒容密闭容器中充入2molC O2、3mol H 2，只发生反应①、
②，平衡时C O2的转化率为50 %，体系内剩余1mol H 2，反应2的平衡常数K = ______ 。
Ⅱ.清洁能源的开发利用是实现“碳中和”的途径，乙醇—水催化重整可获得H 2。其主要反应为：
反应①：C2 H 5OH (g)+3 H 2O =2C O2(g)+6 H 2(g) ΔH =+173.3kJ ⋅mol
−1
反应②：C O2(g)+ H 2(g)=CO(g)+ H 2O(g) ΔH =+ 41.2kJ ⋅mol
−1
在1.0×10
5 Pa、n始(C2 H 5OH )：n始( H 2O)=1：3时，若仅考虑上述反应，平衡时C O2和CO的选择性
及H 2的产率随温度的变化如图所示。CO的选择性=
n生成(CO)
n生成(CO)+n生成(C O2) ×100 %。
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(3)图中表示平衡时C O2的选择性及H 2的产率随温度的变化的曲线分别是曲线 ______ 、曲线 ______ (
填“①”、“②”或“③”)。400℃以后，H 2的产率随温度变化的原因是 ______ 。
(4)光催化甲烷重整技术也是研究热点。以Rh/ SrTiO3为光催化剂，光照时，价带失去电子并产生空穴
(h
+，具有强氧化性)，C O2在导带获得电子生成CO和O
2−，价带上C H 4直接转化为CO和H 2，反应机理
如图所示：
当价带产生1mol空穴(h
+)时，在Rh表面生成的CO数目为 ______ N A；价带上的电极反应式可表示为
______ 。
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