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题型二 反应速率及速率常数的计算
最基本的方法模式是“平衡三段式法”。具体步骤是在化学方程式下写出有关物质起始时的物质的量、
发生转化的物质的量、平衡时的物质的量(也可以是物质的量浓度或同温同压下气体的体积)，再根据题意
列式求解。
mA(g)＋nB(g)
pC(g)＋qD(g)
n(起始)/mol a b 0 0
n(转化)/mol mx nx px qx
n(平衡)/mol a－mx b－nx px qx
起始、转化、平衡是化学平衡计算的“三步曲”。
一、有关化学反应速率计算公式的理解
对于反应mA(g)＋nB(g)===cC(g)＋dD(g)
(1)计算公式：v(A)＝
Δc( A)
Δt
= Δn( A)
V⋅Δt
(2)同一反应用不同的物质表示反应速率时，数值可能不同，但意义相同。不同物质表示的反应速率，
存在如下关系：v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶c∶d
化学反应速率为高考的重点考查内容，分定性和定量两个方面。定性方面为化学反应速率概
念的分析及外界条件改变对化学反应速率结果的判断；定量方面为有关反应速率的计算和比较；
近年高考中，化学常涉及化学反应速率常数相关试题。速率常数虽然在高中教材中未曾提及，但
近几年高考中，对速率常数和速率方程的考查成为新宠，此类试题主要考查考生知识获取能力、
“变化观念与平衡思想”和“证据推理与模型认知”的化学学科核心素养，要求考生有较强的信
息整理能力，认识到化学反应速率是可以调控的，能够多角度、动态地分析化学变化，通过数据
分析推理，建立认知模型，并运用认知模型解释变化的规律。
1
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(3)注意事项
①浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质，不适用于固体和纯液体
②化学反应速率是某段时间内的平均反应速率，而不是瞬时速率，且计算时取正值
二、转化率及其计算
1．明确三个量——起始量、变化量、平衡量
N2 ＋ 3H2
2NH3
起始量 1 3 0
变化量 a b c
平衡量 1－a 3－b c
①反应物的平衡量＝起始量－转化量。
②生成物的平衡量＝起始量＋转化量。
③各物质变化浓度之比等于它们在化学方程式中化学计量数之比。变化浓度是联系化学方程式、平衡
浓度、起始浓度、转化率、化学反应速率的桥梁。因此抓住变化浓度是解题的关键。
2．掌握四个公式
(1)反应物的转化率＝×100%＝×100%。
(2)生成物的产率：实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。一般来讲，转化率越大，原料利用率越
高，产率越大。产率＝×100%。
(3)平衡时混合物组分的百分含量＝×100%。
(4)某组分的体积分数＝×100%。
3．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
对于反应物：n(平)＝n(始)－n(转)
对于生成物：n(平)＝n(始)＋n(转)
则有：①K＝
②c 平(A)＝ mol·L－1
③α(A)平＝×100%，α(A)∶α(B)＝∶＝
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④φ(A)＝×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
三、化学反应速率常数及应用
1．速率常数含义：反应速率常数(k)是指在给定温度下，反应物浓度皆为1 mol·L－1时的反应速率。在
相同的浓度条件下，可用反应速率常数大小来比较化学反应的反应速率
2．速率常数的影响因素：与浓度无关，但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响，但温度对
化学反应速率的影响是显著的，速率常数是温度的函数，同一反应，温度不同，速率常数将有不同的值，
一般温度越高，反应速率常数越大。通常反应速率常数越大，反应进行得越快。不同反应有不同的速率常
数
3．速率方程
(1)定义：一定温度下，化学反应速率与反应物浓度以其计量数为指数的幂的乘积成正比
(2)表达式：对于反应：aA(g)＋bB(g)
gG(g)＋hH(g)，则v 正＝k 正·ca(A)·cb(B)(其中k 正为正反应的
反应速率常数)，v 逆＝k 逆·cg(G)·ch(H)(其中k 逆为逆反应的反应速率常数)
如：反应：2NO2(g)
2NO(g)＋O2(g)，v 正＝k 正·c2(NO2)，v 逆＝k 逆·c2(NO)·c(O2)。
4．速率常数与化学平衡常数之间的关系
(1)K 与k 正、k 逆的关系
对于反应：aA(g)＋bB(g)
pC(g)＋qD(g)，
则：v 正＝k 正·ca(A)·cb(B) (k 正为正反应速率常数)
v 逆＝k 逆·cp(C)·cq(D) (k 逆为逆反应速率常数)
反应达到平衡时v 正＝v 逆，此时：k 正·ca(A)·cb(B)=k 逆·cp(C)·cq(D)⇒
k 正
k 逆
=c p(C )⋅cq( D)
ca( A )⋅cb(B)
=K
，即：
K=k 正
k 逆
(2)Kp与k 正、k 逆的关系
以2NO
N2O4为例，v 正＝k 正·p2(NO2)，v 逆＝k 逆·p(N2O4)
反应达到平衡时v 正＝v 逆，此时：k 正·p2(NO2)＝k 逆·p(N2O4)⇒＝＝Kp，即：Kp＝
5．速率常数与反应级数
一定温度下，化学反应速率与反应物浓度以其计量数为指数的幂的乘积成正比。
对于基元反应aA(g) + bB(g)
cC(g) + dD(g)，其速率方程可表示为v＝k·ca(A)·cb(B)，a、b 称为反
应的分级数，分别表示物质A 和B 的浓度
对反应速率的影响程度。分级数之和(a+b)则称为反应的总级数，简称反应级数。
反应级数可由实验数据计算得到，可以是正数、负数或零、也可以是分数(反应级数为负数的反应及其
罕见)，若反应级数为零，则反应物的浓度不影响反应速率。
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1．(2023•山东卷，20 节选)一定条件下，水气变换反应CO+H2O
CO2+H2的中间产物是
HCOOH。为探究该反应过程，研究
水溶液在密封石英管中的分子反应：
Ⅰ．HCOOH
CO+H2O(快)
Ⅱ．HCOOH
CO2+H2(慢)
(2)反应Ⅰ正反应速率方程为：
，k 为反应速率常数。T1温度下，HCOOH 电离
平衡常数为Ka，当HCOOH 平衡浓度为x mol·L-1时，H+浓度为_____ mol·L-1，此时反应Ⅰ应速率
_____
mol·L-1·h -1 (用含Ka、x 和k 的代数式表示)。
【答案】(2)
【解析】(2)T1温度时，HCOOH 建立电离平衡：
，c(HCOO－)＝c(H＋)，故c(H＋)＝
，
。
2．(2023•全国甲卷，28 节选)(2)电喷雾电离等方法得到的M+(Fe+、C o+、Ni+等)与O3反应可得MO+。
MO+与CH4反应能高选择性地生成甲醇。分别在300K 和310K 下(其他反应条件相同)进行反应MO++CH4=
M++CH3OH，结果如下图所示。图中300K 的曲线是_______(填“a”或“b”。 300K、60s 时MO+的转化率
为_______(列出算式)。
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【答案】(2) b
【解析】(2)根据图示信息可知，纵坐标表示-lg(
)，即与MO+的微粒分布系数成反比，
与M+的微粒分布系数成正比。则同一时间内，b 曲线生成M+的物质的量浓度比a 曲线的小，证明化学反应
速率慢，又因同一条件下降低温度化学反应速率减慢，所以曲线b 表示的是300 K 条件下的反应；根据上
述分析结合图像可知，300K、60s 时-lg(
)=0.1，则
=10-0.1，利用数学关系式
可求出
，根据反应MO++CH4= M++CH3OH 可知，生成的M+即为转化的MO+，则
MO+的转化率为
。
3．(2023•广东卷，19 节选)(4)R 的衍生物L 可用于分离稀土。溶液中某稀土离子(用M 表示)与L 存在
平衡：
M+L
ML K1
ML+L
ML2 K2
研究组用吸收光谱法研究了上述反应中M 与L 反应体系。当c0(L)=1.0×10-5mol·L-1时，测得平衡时各
物种c 平/ c0(L)随c0(M)/ c0(L)的变化曲线如图。c0(M)/ c0(L)=0.51 时，计算M 的平衡转化率 (写
出计算过程，结果保留两位有效数字)。
【答案】(4)98%
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【解析】4)
；
，由L 守
恒可知
，则
；则M 的转化率为
。
4．(2022·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。
H2S 热分解反应：2H2S(g)===S2(g)＋2H2 ΔH4＝170kJ·mol－1
在1373K、100kPa 反应条件下，对于n(H2S)：n(Ar)分别为4：1、1：1、1：4、1：9、1：19 的H2S－
Ar 混合气，热分解反应过程中H2S 转化率随时间的变化如下图所示。
(1)n(H2S)：n(Ar)越小，H2S 平衡转化率________，理由是_____________________________________。
(2)n(H2S)：n(Ar)＝1：9 对应图中曲线________，计算其在0~0.1s 之间，H2S 分压的平均变化率为
_____kPa·s－1。
【答案】(1)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
(2)d 24.9
【解析】(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；(2)n(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
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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。
5．(2022·海南卷)某空间站的生命保障系统功能之一是实现氧循环，其中涉及反应：CO2(g)＋4H2(g)
催化剂
CH4(g)＋2H2O(g)
(1)某研究小组模拟该反应，温度t 下，向容积为10L 的抽空的密闭容器中通入0.1 mol CO2和0.1 mol
H2，反应平衡后测得容器中n(CH4)＝0.05 mol。则CO2的转化率为_______。
(2)在相同条件下，CO2(g)与H2(g)还会发生不利于氧循环的副反应
CO2(g)＋3H2(g) 催化剂
CH3OH(g)＋H2O(g)，在反应器中按n(CO2)：n(H2)＝1：4 通入反应物，在不
同温度、不同催化剂条件下，反应进行到2min 时，测得反应器中CH3OH、CH4浓度(μmol·L－1)如下表所
示
催化剂
t＝350℃
t＝400℃
c(CH3OH)
c(CH4)
c(CH3OH)
c(CH4)
催化剂I
10.8
12722
345.2
42780
催化剂II
9.2
10775
34
38932
在选择使用催化剂Ⅰ和350℃条件下反应，0~2min 生成CH3OH 的平均反应速率为_______μmol·L－
1·min－1；若某空间站的生命保障系统实际选择使用催化剂Ⅱ和400℃的反应条件，原因是
____________________________。
【答案】(1)50%或0.5
(2)5.4 相同催化剂，400℃的反应速率更快，相同温度，催化剂Ⅱ副产物浓度低，甲烷与甲醇比例
高
【解析】(1)温度t 下，向容积为10L 的抽空的密闭容器中通入0.1 mol CO2和0.1 mol H2，反应平衡后
测得容器中n(CH4)＝0.05 mol，则CO2的转化率为
(3)在选择使用催化剂Ⅰ和350℃条件下反应，由表中信息可知，0~2minCH3OH 的浓度由0 增加到10.8
μmol·L－1，因此，0~2min 生成CH3OH 的平均反应速率为
；由表中信
息可知，在选择使用催化剂Ⅰ和350℃条件下反应， 0~2minCH3OH 的浓度由０增加到10.8 μmol·L－1，
c(CH4)：c(CH3OH)＝12722：10.8≈1178；在选择使用催化剂Ⅱ和350℃的反应条件下，0~2minCH3OH 的浓
度由０增加到9.2 μmol·L－1，c(CH4)：c(CH3OH)＝10775：9.2≈1171；在选择使用催化剂Ⅰ和400℃条件下
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反应， 0~2minCH3OH 的浓度由０增加到345.2μmol·L－1，c(CH4)：c(CH3OH)＝42780：345.2≈124；在选择
使用催化剂Ⅱ和400℃的反应条件下，0~2minCH3OH 的浓度由０增加到34μmol·L－1，c(CH4)：c(CH3OH)＝
38932：34
1145。因此，若某空间站的生命保障系统实际选择使用催化剂Ⅱ和400℃的反应条件的原因是：
相同催化剂，400℃的反应速率更快，相同温度，催化剂Ⅱ副产物浓度低，甲烷与甲醇比例高。
6．(2022·河北卷)工业上常用甲烷水蒸气重整制备氢气，体系中发生如下反应
Ⅰ．CH4(g)＋H2O(g)
CO(g)＋3H2(g)
Ⅱ．CO(g)＋H2O(g)
CO2(g)＋H2(g)
(1)下列操作中，能提高CH4(g)平衡转化率的是_______ 。
A．增加CH4(g)用量 B．恒温恒压下通入惰性气体
C．移除CO(g) D．加入催化剂
(2)恒温恒压条件下，1mol CH4(g)和1mol H2O(g)反应达平衡时，CH4(g)的转化率为α，CO2(g)的物质的
量为b mol，则反应Ⅰ的平衡常数Kx＝_______ (写出含有a、b 的计算式；对于反应mA(g)＋nB(g)
pC(g)＋qD(g)，
，x 为物质的量分数)。其他条件不变，H2O(g)起始量增加到5 mol，达
平衡时，α＝0.90，b＝0.65，平衡体系中H2(g)的物质的量分数为_______(结果保留两位有效数字)。
【答案】(1)BC (2)
0.43
【解析】(1)A．增加CH4 (g)用量可以提高H2O(g)的转化率，但是CH4(g)平衡转化率减小，A 不符合
题意；B．恒温恒压下通入惰性气体，相当于减小体系压强，反应混合物中各组分的浓度减小，反应Ⅰ的
化学平衡正向移动，能提高CH4(g)平衡转化率，B 符合题意；C．移除CO(g)，减小了反应混合物中CO(g)
的浓度，反应Ⅰ的化学平衡正向移动，能提高CH4(g)平衡转化率，C 符合题意；D．加入催化剂不能改变
平衡状态，故不能提高CH4(g)平衡转化率，D 不符合题意；综上所述，上述操作中，能提高CH4(g)平衡转
化率的是BC；(2)恒温恒压条件下，1 mol CH4 (g)和1 mol H2O(g)反应达平衡时，CH4 (g)的转化率为α，
CO2 (g)的物质的量为b mol，则转化的CH4 (g)为α mol，剩余的CH4 (g)为(1-α )mol，根据C 元素守恒可知，
CO(g)的物质的量为(α-b)mol，根据H 和O 守恒可知，H2O(g)的物质的量为(1-α-b )mol，H2(g)的物质的量为
(3α+b )mol，则反应混合物的总物质的量为(2α+2 )mol，平衡混合物中，CH4(g)、H2O(g)、 CO(g) 、H2(g)
的物质的量分数分别为
、
、
、
，因此，反应I 的平衡常数Kx=
；其他条件不变，H2O(g)起始量增加到5mol，达平衡时，
a =0.90，b =0.65，则平衡时，CH4 (g)为0.1mol，根据C 元素守恒可知，CO(g)的物质的量为0.25mol，，
根据H 和O 守恒可知，H2O(g)的物质的量为(5-0.90-0.65 )mol=3.45mol，H2(g)的物质的量为
(3α+b )mol=3.35mol，平衡混合物的总物质的量为(2α+6 )mol=7.8mol，平衡体系中H2(g)的物质的量分数为
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；
7．(2021·全国甲卷)二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。二氧化碳加氢制甲醇
的总反应可表示为：CO2＋3H2(g)
CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－49 kJ·mol－1
合成总反应在起始物＝3 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x(CH3OH)，在
t＝250 ℃下的x(CH3OH)～p、在p＝5×105 Pa 下的x(CH3OH)～t 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Kp＝________________；
(2)当x(CH3OH)＝0.10 时，CO2 的平衡转化率α＝________，反应条件可能为_____________或
______________。
【答案】(1)
(2)33.3% 5×105 Pa，210 ℃ 9×105 Pa，250 ℃
【解析】(1)二氧化碳加氢制甲醇的总反应为CO2(g)＋3H2(g)
CH3OH(g)＋H2O(g)，用各物质的
平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式Kp＝。
(2)设起始n(CO2)＝1 mol，n(H2)＝3 mol，则
3H2(g)＋CO2(g)
CH3OH(g)＋H2O(g)
起始/mol 3 1 0 0
转化/mol 3x x x x
平衡/mol 3－3x 1－x x x
当平衡时，若x(CH3OH)＝0.10，＝0.10，解得x＝，平衡时CO2的转化率α＝×100%≈33.3%；由图可知，
满足平衡时x(CH3OH)＝0.10 的条件有：5×105 Pa，210 ℃或9×105 Pa，250 ℃。
8．(2021·湖南卷)某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下，将0.1 mol
NH3通入3 L 的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200 kPa)，各物质的分压随时间的变化曲线如图所
示。
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(1)若保持容器容积不变，t1时反应达到平衡，用H2的浓度变化表示0～t1时间内的反应速率v(H2)＝
________mol·L－1·min－1(用含t1的代数式表示)
(2)在该温度下，反应的标准平衡常数K⊖＝________[已知：分压＝总压×该组分物质的量分数，对于
反应dD(g)＋eE(g)
gG(g)＋hH(g) K⊖＝，其中p⊖＝100 kPa，pG、pH、pD、pE为各组分的平衡分压]
【答案】(1) (2)0.48
【解析】(1)设0～t1时间内生成的氮气为x mol，列“三段式”：
2NH3
N2＋ 3H2
起始量/mol 0.1 0 0
变化量/mol 2x x 3x
平衡量/mol 0.1－2x x 3x
由题图可知t1 时，氨气和氢气的平衡分压相等，根据压强之比等于物质的量之比，所以n(NH3)＝
n(H2)，则3x＝0.1－2x，解得x＝0.02，所以v(H2)＝＝ mol·L－1·min－1
(2)由题图可知，t1时，反应达到平衡状态，且p(NH3)＝p(H2)＝1.2×100 kPa，p(N2)＝0.4×100 kPa，则K⊖
＝＝＝0.48。
9．(2021·河北卷)(1)雨水中含有来自大气的CO2，溶于水中的CO2进一步和水反应，发生电离：
①CO2(g)
CO2(aq)
②CO2(aq)＋H2O(l)
H＋(aq)＋HCO(aq)
25 ℃时，反应②的平衡常数为K2。
溶液中CO2的浓度与其在空气中的分压成正比(分压＝总压×物质的量分数)，比例系数为y mol·L－
1·kPa－1，当大气压强为p kPa，大气中CO2(g)的物质的量分数为x 时，溶液中H＋浓度为________mol·L－
1(写出表达式，考虑水的电离，忽略HCO 的电离)。
(2)105 ℃时，将足量的某碳酸氢盐(MHCO3)固体置于真空恒容容器中，存在如下平衡：
2MHCO3(s)
M2CO3(s)＋H2O(g)＋CO2(g)
上述反应达平衡时体系的总压为46 kPa。
保持温度不变，开始时在体系中先通入一定量的CO2(g)，再加入足量MHCO3(s)，欲使平衡时体系
中水蒸气的分压小于5 kPa，CO2(g)的初始压强应大于______________kPa
【答案】(1) (2)100.8
【解析】(1)由于溶液中CO2的浓度与其在空气中的分压成正比，比例系数为y mol·L－1·kPa－1，因此当
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大气压强为p kPa，大气中CO2(g)的物质的量分数为x 时，溶液中CO2(aq)浓度为ypx mol·L－1。设溶液中H
＋浓度为a mol·L－1，由反应②CO2(aq)＋H2O(l)=== H＋(aq)＋HCO(aq)，可得c(HCO)＝c(H＋)＝a mol·L－1，
c[CO2(aq)]＝ypx mol·L －1，则K2＝，解得a＝。(2)平衡体系总压为46 kPa，则由2MHCO3(s)
M2CO3(s)＋H2O(g)＋CO2(g)可得p(H2O)＝p(CO2)＝23 kPa，Kp＝23×23。若保持温度不变，设开始先通入
CO2的压强为x kPa，平衡时水蒸气分压为5 kPa 时，可列“三段式”：
2MHCO3(s)
M2CO3(s)＋H2O(g)＋CO2(g)
起始/kPa 0 x
转化/kPa 5 5
平衡/kPa 5 5＋x
Kp＝23×23＝5×(5＋x)，解得x＝100.8，故为使平衡时水蒸气分压小于5 kPa，CO2(g)初始压强应大于
100.8 kPa。
10．(2021·广东省)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
设K 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 K 随(温度的倒数)的变化如
图所示
(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K＝________。
(3)在图中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。
【答案】(1)ac (2)
(3)由图可知，A 处对应反应c 的ln K＝0，即K＝＝1，解得＝p(CH4)，已知反应达到平衡时p(H2)＝
40 kPa，则p(CH4)＝16 kPa，且初始状态时p(CH4)＝×100 kPa＝50 kPa，故CH4的平衡转化率为×100%＝
68%。
【解析】(1)随着温度的升高，反应a 和c 的ln K 增大，说明K 的数值增大，反应向正反应方向进行，
反应a 和c 为吸热反应，同理反应e 的ln K 减小，说明K 的数值减小，反应向逆反应方向进行，反应e 为
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放热反应。(2)用相对分压代替浓度，则反应c 的平衡常数表达式K＝＝
11．(2021·湖北卷)(1)在温度为T2时，通入气体分压比为p(C3H8)：p(O2)：p(N2)＝10：5：85 的混合气
体，各组分气体的分压随时间的变化关系如图b 所示。0~1.2s 生成C3H6的平均速率为_______kPa/s，在反
应一段时间后，C3H8和O2的消耗速率比小于2：1 的原因为____________________________。
(2)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＋6H2O(g) k′
实验测得丙烯的净生成速率方程为v(C3H6)= k p(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________________________________________________。
【答案】(1)2 H2和C3H6都消耗O2
(2)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
【解析】(1)0~1.2s 内的C3H6分压由0 增大到2.4kPa，则生成C3H6的平均速率为2.4/1.2=2 kPa/s；若只
发生反应I、II，C3H6的分压应大于H2和H2O 的分压，但由图b 可知，随着反应进行，
p(H2O)>p(C3H6)>p(H2)，且有CO2生成，H2分压降低，故体系中还发生反应2C3H6+9O2==6CO2+3H2O、
2H2+O2==2H2O 的反应，消耗O2，导致C3H8和O2的消耗速率之比小于2：1； (2)反应开始是，反应II 向右
进行，c(C3H6)逐渐增大，且体系中以反应II 为主，随反应进行，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，故丙烯的浓度随时间的变化趋势为先增大后减小。
12．(2021·天津卷)CS2是一种重要的化工原料。工业上可以利用硫(S8)与CH4为原料制备CS2，S8受热
分解成气态S2，发生反应2S2(g)＋CH4(g)
CS2(g)＋2H2S(g)，某温度下，若S8完全分解成气态S2。在
恒温密闭容器中，S2与CH4物质的量比为2∶1 时开始反应。
(1)当CS2的体积分数为10%时，CH4的转化率为___________。
(2)当以下数值不变时，能说明该反应达到平衡的是___________(填序号)。
a．气体密度 b．气体总压 c．CH4与S2体积比 d．CS2的体积分数
【答案】(1)30% (2) d
解析：(1)在恒温密闭容器中，S2与CH4物质的量比为2∶1 时开始反应，
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CS2的体积分数为10%，即
，解得x=0.3a，则CH4的转化率为
30%。
(2)a.恒容容器，质量不变，故密度一直不变，故密度不变不一定平衡，不选；b.反应前后气体的物质
的量不变，故压强也一直不变，故压强不变一定平衡，不选；c.CH4与S2体积比一直为1：2，故不一定平
衡，不选；d.CS2的体积分数说明反应已经达到了平衡，选；故选d。
13．(2023•湖南卷，16 节选)(2)在某温度、
下，向反应器中充入
气态乙苯发生反应
，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_______
水蒸气作为稀释气(计算时忽略副反应)。
【答案】(2)5
【解析】(2)设充入H2O(g)物质的量为xmol；在某温度、100kPa 下，向反应器中充入1mol 气态乙苯发
生反应④。乙苯的平衡转化率为50%，可列三段式：
此时平衡时混合气体总物质的量为1.5mol，此时容器的体积为V；当乙苯的平衡转化率为75%，可列
三段式：
此时乙苯、苯乙烯、H2物质的量之和为1.75mol，混合气的总物质的量为(1.75+x)mol，在恒温、恒压
时，体积之比等于物质的量之比，此时容器的体积为
；两次平衡温度相同，则平衡常数相等，则
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=
，解得x=5。
1．(2024·辽宁省朝阳市建平区高三期末节选)(2)H2S 与CO2在高温下发生反应：H2S(g)＋CO2(g)
COS(g)＋H2O(g) ΔH＞0。在610K 时，将0.1 mol H2S 与0.3 mol CO2充入2.5L 的空钢瓶中，经过10min 反
应达到平衡，平衡时H2O(g)的物质的量分数为0.125，用H2O(g)的浓度变化表示的反应速率v(H2O)=
。H2S 的平衡转化率
%。
【答案】(2) 0.002 mol·L-1·min-1 50
【解析】(2)根据已知条件列出“三段式”
平衡时
的物质的量分数为
=0.125，x=0.05mol，用
的浓度变化表示的反应速率
=
，
的平衡转化率
=50%。
2．(2024·广东省深圳市高三期末节选)(4)在一个2L 恒容密闭容器中充入1molCH3OH(g)，在催化剂作
用下发生反应：
CH3OH(g)
HCHO (g)＋H2(g) ΔH＜0
CH3OH(g)
CO (g)＋2H2(g) ΔH＞0
在不同温度下连续反应20min 后，测得甲醇的转化率
、甲醛的选择性
与温度的关系如下图所示。
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①600℃时，体系中H2的物质的量为
，
平均反应速率
mol/(L·min)。
【答案】(4) 0.77 0.00825
【解析】(4)①由题干图示信息可知，600℃时，CH3OH 的转化率为55%，HCHO 的选择性为55%，则
CO 的选择性为45%，根据反应a、d 可知，体系中H2的物质的量为1mol×0.55×60%
+1mol×0.55×2×40%=0.77
，
平均反应速率
=0.00825mol/(L·min)。
3．N2O4与NO2之间存在反应N2O4(g)
2NO2(g)。将一定量的N2O4放入恒容密闭容器中，在一定
条件下，该反应N2O4、NO2的消耗速率与自身压强间存在关系：v(N2O4)＝k1·p(N2O4)，v(NO2)＝
k2·p2(NO2)，其中k1、k2是与反应温度有关的常数。则一定温度下，k1、k2与平衡常数Kp的关系是k1＝
________。
【答案】Kpk2
【解析】Kp＝，平衡时NO2、N2O4的消耗速率之比为v(NO2)∶v(N2O4)＝k2p2(NO2)∶k1p(N2O4)＝2∶1。
4．(2024·云南师大附中高三适应性考试节选) (3)恒温、恒容密闭容器中加入CO2、H2，其分压分别为
15kPa、50kPa，加入某催化剂使其发生CO2甲烷化反应：CO2+4H2
CH4+2H2O，研究表明CH4的反应
速率v(CH4)=2×10-6p(CO2)·p4(H2)kPa/s，某时刻测得H2O(g)的分压为20 kPa，则该时刻v(CH4)=
kPa/s。
【答案】0.1
【解析】(3)同温同体积下，气体的压强和气体的物质的量成正比，用压强列出三段式如下：
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某时刻测得H2O(g)的分压为20kPa，则2p= 20kPa，p=10kPa．此时，p(CO2)=5kPa，p(H2)=10kPa，
v(CH4)=2×10-6p(CO2)·p4(H2)kPa·s-1=2×10-6×5×104kPa·s-1=0.1kPa·s-1。
5．Bodensteins 研究了下列反应：2HI(g)
H2(g)＋I2(g)，在716 K 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
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＝0.002 7 min－1，在t＝40 min 时，v 正＝________min－1。
【答案】 1.95×10－3
【解析】平衡时，v 正＝v 逆，即k 正x2(HI)＝k 逆x(H2)x(I2)，则＝＝K，k 逆＝。v 正＝k 正x2(HI)＝0.002 7 min
－1×0.852≈1.95×10－3 min－1。
6．(2024·湖北鄂东南省级示范高中教育教学改革联盟高三联考节选)空气中CO2含量的控制和CO2资
源利用具有重要意义。
(1)已知25℃、101
下，在合成塔中，可通过二氧化碳和氢气合成甲醇，后续可制备甲酸。某反应
体系中发生反应如下：
CO2(g)+H2 (g)
CO (g)+ H2O(g) ΔH1＝+41.2 kJ·mol－1
该反应的速率方程为
，其中x 表示相应气体的物质的量分数，
为
平衡常数(用平衡分压代替平衡浓度计算)，k 为反应的速率常数。已知平衡后
，此时
反应Ⅰ的速率
(用含k 的代数式表示)。
【答案】(1) 0.09k
【解析】②
，根据速率方程为
；
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7．活性炭还原法也是消除氮氧化物污染的有效方法，其原理为：2C(s)＋2NO2(g)
N2(g)＋
2CO2(g) ΔH<0。
已知该反应的正反应速率方程为v 正＝k 正·p2(NO2)，逆反应速率方程为v 逆＝k 逆·p(N2)·p2(CO2)，其中k
正、k 逆分别为正、逆反应速率常数。则如图(lg k 表示速率常数的对数，表示温度的倒数)所示a、b、c、
d 四条斜线中，能表示lg k 正随变化关系的斜线是____________，能表示lg k 逆随变化关系的斜线是
__________。
【答案】c d
【解析】升高温度，正、逆反应速率都增大，说明T 升高k 正、k 逆都增大，则增大，即温度降低，k 正、
k 逆都减小，即lg k 正、lg k 逆都减小，而该反应焓变小于0，为放热反应，降低温度平衡正向移动，说明平
衡状态下降低温度v 正＞v 逆，则k 正减小的幅度较小，即表示lg k 正随变化关系的斜线的斜率较小，所以c
表示lg k 正随变化关系，d 表示lg k 逆随变化关系。
8．1 mol CH3CH2OH 和1 mol H2O 充入恒容密闭容器中发生反应：2CO(g)＋4H2(g)
CH3CH2OH(g)
＋H2O(g)，在550 K 时，气体混合物中H2的物质的量分数x(H2)与反应时间t 的关系如表所示。
t/min
0
20
40
60
80
100
x(H2)/%
0
15
29
40
48
48
上述反应中，正反应速率v 正＝k 正·x2(CO)·x4(H2)，逆反应速率v 逆＝k 逆·x(CH3CH2OH)·x(H2O)，其中k 正、
k 逆为速率常数，则k 逆＝________(以Kx和k 正表示，其中Kx为用物质的量分数表示的平衡常数)，若k 逆＝
75
mol·L－1·min－1，在t＝80 min 时，v 逆＝______________。
【答案】 1.47 mol·L－1·min－1
【解析】平衡时v 正＝v 逆，可得k 正·x2(CO)·x4(H2)＝k 逆·x(CH3CH2OH)·x(H2O)，Kx＝，k 逆＝；t＝80 min 时，
H2的物质的量分数为48%，则CO 的物质的量分数为24%，CH3CH2OH、H2O 的物质的量分数均为14%。v
逆＝k 逆x(CH3CH2OH)·x(H2O)＝75 mol·L－1·min－1×0.14×0.14＝1.47 mol·L－1·min－1。
9．升高温度绝大多数的化学反应速率增大，但是2NO(g)＋O2(g)
2NO2(g)的速率却随温度的
升高而减小，某化学小组为研究特殊现象的实质原因，查阅资料知：2NO(g)＋O2(g)
2NO2(g)的反应
历程分两步：
i：2NO(g)
N2O2(g)(快)，v1 正＝k1 正·c2(NO) v1 逆＝k1 逆·c(N2O2) ΔH1＜0
ii：N2O2(g)＋O2(g)
2NO2(g)(慢)，v2 正＝k2 正·c(N2O2)·c(O2) v2 逆＝k2 逆·c2(NO2) ΔH2＜0
一定温度下，反应2NO(g)＋O2(g)
2NO2(g)达到平衡状态，请写出用k1 正、k1 逆、k2 正、k2 逆表示的
平衡常数表达式K＝________。
【答案】
【解析】①2NO(g)
N2O2(g)；②N2O2(g)＋O2(g)
2NO2(g)；目标反应2NO(g)＋O2(g)
2NO2(g)，由反应达平衡状态，所以v1 正＝v1 逆、v2 正＝v2 逆，所以v1 正·v2 正＝v1 逆·v2 逆，k1 正·c2(NO)×
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k2 正·c(N2O2)·c(O2)＝k1 逆·c(N2O2)×k2 逆·c2(NO2)，则K＝＝。
10．(2024·云南部分名校高三联考理科综合节选)(3)在催化剂作用下，合成氨的反应速率为
(k 为速率常数，只与温度、催化剂有关，与浓度无关。a、β、γ 为反应级数，
可取正整数、负整数、0，也可取分数)。 为了测定反应级数，在一定温度下进行实验，其结果如下：
序号
c(N2)/(mol·L-1)
c(H2)/(mol·L-1)
c(NH3)/( mol·L-1)
反应速率
I
1
1
1
V
Ⅱ
2
1
1
2v
Ⅲ
1
4
1
16v
Ⅳ
1
4
2
16v
①α+β+γ=
②已知经验公式为
(其中，Ea、k 分别为活化能、速率常数，R、C 为常数，T 为温度)。
在催化剂作用下，测得Rlnk 与温度(
)的关系如图1 所示。
催化效率较高的是 (填“Catl”或“Cat2”)，在Cat2 催化剂作用下。活化能Ea为 。
【答案】(3) 3 Catl 30.0 kJ/mol
【解析】(3)①将各组数据代入计算，将I、II 组数据代入，a 为1；将I、III 组数据代入，β 为2；将
III、IV 组数据代入，γ 为0；所以α+β+γ=3；②根据经验公式可知，温度变化相同时，Rlnk 变化值与活化
能成比例，活化能越大，变化值越大。故斜率越小，活化能越小，催化剂Catl 催化效率越高，代入a、b 点
数据可知，93=-Ea×2×10-3+C，33=-Ea×4×10-3+C，解得Ea=30.0kJ/mol；
11．(1)已知合成氨反应：N2(g)＋H2(g)
NH3(g)ΔH＝－46.2 kJ·mol－1，标准平衡常数Kθ＝，其
中pθ为标准压强，p、p、p 为各组分的平衡分压，如p＝x(NH3)p，p 为平衡总压，x(NH3)为平衡系统中NH3的物质的量
分数。若往一密闭容器中加入的N2、H2起始物质的量之比为1∶3，反应在恒定温度和标准压强下进行，
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NH3的平衡产率为w，则Kθ＝________(用含w 的最简式表示)。
(2)某科研小组向一恒容密闭容器中通入2 mol CH4、2 mol CO2，控制适当条件使其发生反应：
CH4(g)＋CO2(g)
2CO(g)＋2H2(g) ΔH＝＋247 kJ·mol－1，测出CH4的某个平衡物理量X 随着温度、
压强的变化如图所示
①X________(填“能”或“不能” )表示平衡体系中CH4 的体积分数；p1、p2 的大小关系为
____________，b 点浓度商Qc与对应温度下的平衡常数K 相比，较大的是____________。
②若容器容积为2 L，a 点时c(CH4)＝0.4 mol·L－1，则相应温度下的平衡常数K＝________。
【答案】(1) (2)①不能 p1<p2 K ②12.96
【解析】(1)设n(N2)＝1 mol，则n(H2)＝3 mol，N2转化的为a mol，
N2(g)＋H2(g)
NH3(g)
n(始)/mol 1 3 0
Δn/mol a 3a 2a
n(平)/mol 1－a 3－3a 2a
理论生成NH3 2 mol，故＝w，a＝w。
又因为p＝pθ，因此：Kθ＝＝＝。
(2)①压强一定时升高温度，X 表示的物理量增加，而升温有利于平衡向右移动，故X 不能表示平衡体
系中CH4的体积分数。X 可以看成是平衡体系中CH4的转化率，由于正反应是气体分子数增加的反应，压
强越小越有利于平衡向右移动，CH4的平衡转化率越大，故p1<p2。b 点时反应未达到平衡状态，此时反应
正向进行，故此时浓度商小于对应温度下的平衡常数。②甲烷的初始浓度为1 mol·L－1，反应中消耗的浓度
为0.6 mol·L－1，由此可求出平衡时c(CO2)＝0.4 mol·L－1、c(CO)＝c(H2)＝1.2 mol·L－1，故K＝12.96。
12．化学动力学上将一步完成的反应称为基元反应。对于基元反应：aA＋bB
cC＋dD，其速率
方程为v＝k·ca(A)·cb(B)(k 为只与温度有关的速率常数)，复杂反应(由几个基元反应构成)的速率取决于慢
的基元反应。
(1)已知反应NO2(g)＋CO(g)
NO(g)＋CO2(g) ΔH＜0，在温度低于250 ℃时是由两个基元反
应构成的复杂反应，该反应的速率方程为v＝k·c2(NO2)，则其两个基元反应分别为：Ⅰ.________===NO3
＋________；Ⅱ.略，这两个反应中活化能较小的是________。
(2)某科研小组测得380 ℃时该反应的c(NO2)、c(CO)与生成CO2的速率[v(CO2)]的关系如下：
c(CO)/(mol·L－1)
0.025
0.05
0.025
c(NO2)/(mol·L－1)
0.04
0.04
0.12
v(CO2)/(mol·L－1·s－1)
2.2×10－4
4.4×10－4
6.6×10－4
则该温度下的反应速率常数k＝______L·mol－1·s－1
【答案】(1)2NO2 NO Ⅱ (2)0.22
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【解析】(1)温度低于250 ℃时，该反应的速率方程式为v＝k·c2(NO2)，说明NO2和CO 不参与同一个
基元反应，且NO2参与的基元反应为慢反应，决定了该反应的反应速率，基元反应Ⅰ中产物有NO3，根据
元素守恒可知该基元反应的反应物应为NO2，则该基元反应Ⅰ为2NO2===NO3＋NO； 活化能越大，反应
速率越慢，基元反应Ⅰ决定整个反应速率，说明反应Ⅰ活化能较大，即反应Ⅱ活化能较小。(2)根据表格分
析可知CO 和NO2的浓度均会影响反应速率，由于该反应不是基元反应，由题意可设该反应的正反应速率v
＝k·c(NO2)·c(CO)，将表格中相应数据代入有2.2×10－4 mol·L－1·s－1＝k×0.04 mol·L－1×0.025 mol·L－1，可解得
k＝0.22 L·mol－1·s－1。
13．在T0 K、1.0×104 kPa 下，等物质的量的CO 与CH4混合气体可以合成乙醛，反应化学方程式如下：
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＝
___________(以k 逆表示)；当CO 转化率为20%时，CH3CHO(g)的分压p(CH3CHO)＝____________kPa。
【答案】k 逆×4.5×10－5 ×104(或1.1×103)
【解析】v 正＝k 正·p(CO)·p(CH4)，v 逆＝k 逆·p(CH3CHO)，当反应达到平衡时，v 正＝v 逆，则＝＝Kp，带
入数值得k 正＝k 逆×4.5×10－5；等物质的量的CO 与CH4合成乙醛，设它们起始量均为1 mol，当CO 转化率
为20%时，列出反应的三段式如下：
CO(g)＋CH4(g)
CH3CHO(g)
起始量/mol 1 1 0
变化量/mol 0.2 0.2 0.2
最终量/mol 0.8 0.8 0.2
所以p(CH3CHO)＝×1.0×104 kPa＝×104(或1.1×103)kPa。
14．甲醇是重要的化工原料，又可作燃料。利用CO 生产甲醇的反应为2H2(g)＋CO(g)
CH3OH(g)。已知：v 正＝k 正·x(CO)·x2(H2)，v 逆＝k 逆·x(CH3OH)，其中v 正、v 逆为正、逆反应速率，k 正、k 逆为
速率常数，x 为各组分的体积分数。在密闭容器中按物质的量之比为2∶1 充入H2和CO，测得平衡时混合
物中CH3OH 的体积分数在不同压强下随温度的变化情况如图所示。
(1)该反应的ΔH________0(填“>”或“<”)；B 点与C 点的平衡常数关系为KB________KC(填“>”“<”或
“＝”)。向平衡体系中加入高效催化剂，将________(填“增大”“减小”或“不变”)；再次增大体系压
强，k 正－k 逆的值将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)C 点对应的平衡常数Kp＝________(Kp为以分压表示的平衡常数，气体分压＝气体总压×体积分数)。
(3)一定温度下，将H2和CO 按物质的量之比为1∶1、1∶2 和2∶1 进行初始投料。则达到平衡后，初
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始投料比为________时，H2转化率最大。
【答案】(1)＜ ＝ 不变 不变 (2) (3)1∶2
【解析】(1)①根据图示，压强不变时，降低温度，x(CH3OH)增大，说明降温时平衡正向移动，根据化
学平衡移动原理，降温时平衡向放热反应方向移动，知该反应为放热反应，ΔH<0；B 点和C 点的温度相同，
故平衡常数KB＝KC。反应达平衡时，v 正＝v 逆，加入高效催化剂，正、逆反应速率同等程度增大，平衡不
移动，因此不变；k 正、k 逆为速率常数，只与温度有关，再次增大体系压强，尽管平衡正向移动，k 正－k 逆
的值不变。②C 点对应平衡状态下的压强为p2，CH3OH 的体积分数为50%，设起始时H2和CO 的物质的
量分别为2 mol、1 mol，达到平衡时H2转化了x mol，运用三段式法计算：
2H2(g)＋CO(g)
CH3OH(g)
起始量/mol 2 1 0
转化量/mol x 0.5x 0.5x
平衡量/mol 2－x 1－0.5x 0.5x
则×100%＝50%，解得x＝1.5，故平衡时H2(g)、CO(g)、CH3OH(g)的物质的量分别为0.5 mol、0.25
mol、0.75 mol，体积分数分别为、、，故压强平衡常数Kp＝＝。③增大一种反应物的浓度，可以提高另一
种反应物的转化率，故初始投料比为1∶2 时，H2转化率最大。
15．对于基元反应，如aA＋bB
cC＋dD，反应速率v 正＝k 正·ca(A)·cb(B)，v 逆＝k 逆·cc(C)·cd(D)，
其中k 正、k 逆是取决于温度的速率常数。已知：
反应Ⅰ：4NH3(g)＋5O2(g)
4NO(g)＋6H2O(g) ΔH1＝－902 kJ·mol－1
反应Ⅱ：8NH3(g)＋6NO2(g)
7N2(g)＋12H2O(g) ΔH2＝－2 740 kJ·mol－1
反应Ⅲ：N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH3＝＋182.6 kJ·mol－1
对于基元反应Ⅳ：2NO(g)＋O2(g)
2NO2(g) ΔH4，在653 K 时，速率常数k 正＝2.6×103 L2·mol－
2·s－1，k 逆＝4.1×103 L·mol－1·s－1
(1)ΔH4＝________ kJ·mol－1
(2)计算653 K 时的平衡常数K＝________________。
(3)653 K 时，若NO 的浓度为0.006 mol·L －1 ，O2 的浓度为0.290 mol·L －1 ，则正反应速率为
_______mol·L－1·s－1
【答案】(1)①－114.1 (2) L·mol－1 (3)2.7×10－2
【解析】(1)①根据盖斯定律，由×(反应Ⅰ×2－反应Ⅱ－反应Ⅲ×7)得反应Ⅳ，故ΔH4＝(ΔH1×2－ΔH2－
ΔH3×7)×＝－114.1 kJ·mol－1。(2)653 K 反应达到平衡时，v 正＝k 正·c2(NO)·c(O2)＝v 逆＝k 逆·c2(NO2)，该温度
下的平衡常数K＝＝＝ L·mol－1。(3)正反应速率v 正＝k 正·c2(NO)·c(O2)，将数据代入，计算得到v 正＝
2.6×103×0.0062×0.290 mol·L－1·s－1＝2.7×10－2 mol·L－1·s－1。
16．(2024·山东济宁高三期末节选)研究CO2的资源综合利用，对实现“碳达峰”和“碳中和”有重要
意义。在CO2加氢合成CH3OH 的体系中，同时发生以下反应：
反应Ⅰ．CO2(g)+3 H2 (g)
CH3OH (g)+ H2O(g) ΔH1
反应Ⅱ．CO2(g)+ H2 (g)
CO (g)+ H2O(g) ΔH2=+41 kJ·mol－1
反应Ⅲ．CO(g)+ 2H2 (g)
CH3OH (g) ΔH3= -90 kJ·mol－1
21
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(2)向体积为
的密闭容器中，投入
和
，平衡时CO 或CH3OH 在含碳产物中物质的量
分数及CO2的转化率随温度的变化如图：
已知反应Ⅱ的反应速率
，
，
为速率常数，c 为物质
的量浓度。
①图中m 代表的物质是 。
②
范围内，随着温度升高，H2O 的平衡产量的变化趋势是 。
③在p 点时，若反应Ⅱ的
，此时该反应的
mol·L-1·s-1；
④已知气体分压=气体总压×气体的物质的量分数，用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数Kp；p
点时体系总压强为
，反应Ⅱ的Kp= (保留2 位有效数字)。
⑤由实验测得，随着温度逐渐升高，混合气体的平均相对分子质量几乎又变回起始的状态，原因是
。
【答案】(2) CO 先减小后增大 0.16 4.0×10-3 反应Ⅰ、Ⅲ为放热反应，反应Ⅱ为吸
热反应，高温时主要发生反应Ⅱ，反应Ⅱ反应前后气体分子数相等，所以气体平均相对分子质量基本不变
【解析】(2)反应Ⅰ、Ⅲ正向放热，反应Ⅱ正向吸热，升高温度反应Ⅰ、Ⅲ逆向移动、反应Ⅱ正向移动，
则CO 的物质的量分数增大、甲醇的物质的量分数减小，m 代表CO；升高温度反应Ⅰ、Ⅲ逆向移动、反应
Ⅱ正向移动，根据二氧化碳的变化趋势可以推知水的平衡产量变化趋势为先减小后增大；p 点二氧化碳的
转化率为20%，则二氧化碳变化物质的量为0.2mol，CO 和CH3OH 的总物质的量为0.2mol；此时CO 的体
积分数为20%，则CO 和CH3OH 质的量分别为0.04mol、0.16mol；在1L 容器中有：
22
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则x+z=0.16、y-z=0.04，有x+y=0.2，则
，1-x-y=1-(x+y)=0.8，
则n(CO2)=(1-x-y)mol=0.8mol、n(H2)=(
)mol=2.48mol、n(H2O)=(x+y)mol=0.2mol、
n(CO)=0.04mol，p 点为平衡点则
、
；反应Ⅰ、Ⅲ为放热反应，反应Ⅱ为吸热反应，高温时主要发生反应Ⅱ，反
应Ⅱ反应前后气体分子数相等，所以气体平均相对分子质量基本不变。
17．(2024· 浙江省强基联盟高三联考节选)航天员呼吸产生的CO2利用Sabatier 反应进行处理：CO2(g)
＋4H2(g)
CH4(g)＋2H2O(g) 。
(3)室温下，向体积为2L 的恒容密闭容器中通入4molH2和1molCO2，仅发生上述反应，若反应时保持
温度恒定，测得反应过程中压强随时间的变化如下表所示：
时间
0
10
20
30
40
50
60
压强
①该温度下反应Ⅰ的KP= (KP为用气体的分压表示的平衡常数，分压
气体的体积分数
体系总压)。
②反应Ⅰ的速率方程：
(
是速率常数，只与温度有
关)。
时，
(填“>”“<”或“=”)。
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【答案】(3)
【解析】(3)①
初始压强与平衡压强之比等于气体的物质的量之比
，求得
，平衡时CO2的
物质的量为0.5mol；H2为0.5mol；CH4为0.5mol；H2O 为1 mol，根据以上数据可以求出KP为
。②结
合CO2(g)＋4H2(g)
CH4(g)＋2H2O(g) 特征根据表格中的气体总压强可知20min 时
，已知
，
，
。
18．已知：N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g) ΔH<0。在2 L 密闭容器中通入3 mol H2和1 mol N2，测得不同
温度下，NH3的产率随时间变化如图所示。
(1)下列有关说法正确的是________。
A．由b 点到c 点混合气体密度逐渐增大 B．达到平衡时，2v 正(H2)＝3v 逆(NH3)
C．平衡时，通入氩气平衡正向移动 D．平衡常数，Ka<Kb＝Kc
(2)T1温度时，0～15 min 内v(H2)＝________ mol·L－1·min－1。
(3)已知：瞬时速率表达式v 正＝k 正c3(H2)·c(N2)，v 逆＝k 逆c2(NH3)(k 为速率常数，只与温度有关)。温度
由T1调到T2，活化分子百分率________(填“增大”“减小”或“不变”)，k 正增大倍数________k 逆增大倍
数(填“大于”“小于”或“等于”)。T1 ℃时，＝________。
【答案】(1)BD (2)0.05 (3)增大 小于 或2.37
【解析】(1)恒容下，密度不变，A 错；C 项，恒容下通稀有气体，不移动，C 错。
(3)平衡时，v 正＝v 逆，即k 正c3(H2)·c(N2)＝k 逆c2(NH3)，＝＝K，升温时，K 减小，减小，故k 正增大的倍
数小于k 逆的。
N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g)
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n(始)/mol 1 3 0
Δn/mol 0.5 1.5 1
n(平)/mol 0.5 1.5 1
c(平)/(mol·L－1) 0.25 0.75 0.5
K＝＝＝＝≈2.37。
19．研究炭的气化处理及空气中碳的氧化物的相关反应，有利于节能减排。已知反应
①C(s)＋H2O(g)
CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋113.5 kJ·mol－1
②CO(g)＋2H2(g)
CH3OH(g) ΔH＝－90.4 kJ·mol－1
③CO2(g)＋3H2(g)
CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－49.5 kJ·mol－1
(1) 若某反应的平衡常数表达式为
c(CO2).c(H2)
c(CO).c(H2O)
K=
，则此反应的热化学方程式为
______________________________，将等体积的H2O(g)和CO(g)充入恒容密闭容器，反应速率v＝v 正－v 逆
＝k 正·c(CO)·c(H2O)－k 逆·c(CO2)·c(H2)，其中k 正、k 逆分别为正、逆反应速率常数。在721 ℃和800 ℃时，
CO 的转化率随时间变化曲线如图1。比较a、b 处lg k 正－lg k 逆的大小：a____b(填“>”“<”或“＝”)，计
算b 处的＝________。
(2)在T ℃时，向体积不等的恒容密闭容器中分别加入足量活性炭和1 mol H2O(g)，发生反应①。反应
相同时间，测得各容器中H2O(g)的转化率与容器体积的关系如图2 所示。图中c 点所示条件下，v 正____v 逆
(填“>”“<”或“＝”)，理由是_____________________________________________________________，此
温度下，该反应平衡常数为________(用含V1、V2或V3的代数式表示)。
(3)在四种不同的容器中发生反应③，若初始温度、压强和反应物用量均相同，则CO2的转化率最高的
是______。
a．恒温恒容容器 b．恒容绝热容器 c．恒压绝热容器 d．恒温恒压容器
【答案】(1)CO(g)＋H2O(g)
CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－40.9 kJ·mol－1 ＜
(2)＞ T ℃时b 点恰好达到平衡状态，c 点容器体积大，H2O(g)的起始浓度小，化学反应速率慢，反
应达到平衡所需时间长，c 点未达到平衡状态，所以v 正＞v 逆 (或)
(3)d
【解析】(1)若某反应的平衡常数表达式为
c(CO2).c(H2)
c(CO).c(H2O)
K=
，得到化学方程式CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋
H2(g)，根据盖斯定律，将②－③得到该反应的热化学方程式为CO(g)＋H2O(g)
CO2(g)＋H2(g) ΔH＝
－40.9 kJ·mol－1。根据先拐先平衡，曲线a 是800 ℃，根据题意lg k 正－lg k 逆＝lg＝lg c(CO2).c(H2)
c(CO).c(H2O)＝lg K，
由于a 点温度高，该反应是放热反应，因此温度越高，平衡逆向移动，平衡常数减小，因此lg Ka小于lg
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Kb；假设H2O(g)和CO(g)物质的量分别为1 mol，容器体积为V L，则：
CO(g)＋H2O(g)
CO2(g)＋H2(g)
开始/mol 1 1 0 0
转化/mol 0.5 0.5 0.5 0.5
平衡/mol 0.5 0.5 0.5 0.5
K＝
c(CO2).c(H2)
c(CO).c(H2O)＝＝＝1，b 处
CO(g)＋H2O(g)
CO2(g)＋H2(g)
开始/mol 1 1 0 0
转化/mol 0.4 0.4 0.4 0.4
平衡/mol 0.6 0.6 0.4 0.4
计算b 处的＝×＝1×＝。
(2)根据图中信息和题意，反应相同时间，T ℃时b 点恰好达到平衡状态，a 点容器体积减小，浓度大，
已经达到平衡，且由于加压平衡逆向移动，c 点容器体积大，H2O(g)的起始浓度小，化学反应速率慢，反
应达到平衡所需时间长，因此c 点未达到平衡状态，因此c 点v 正＞v 逆。此温度下，
C(s)＋ H2O(g)
CO(g)＋H2(g)
开始/mol 1 0 0
转化/mol 0.8 0.8 0.8
平衡/mol 0.2 0.8 0.8
C(s)＋ H2O(g)
CO(g)＋H2(g)
开始/mol 1 0 0
转化/mol 0.4 0.4 0.4
平衡/mol 0.6 0.4 0.4
K＝＝或K＝＝。(3)该反应是气体体积减小的放热反应，若初始温度、压强和反应物用量均相同，以
恒温恒容容器进行对比分析，恒容绝热容器，反应放热致使温度升高，平衡逆向移动，CO2的转化率降低；
恒压绝热容器，容器体积减小，平衡正向移动，反应放热致使温度升高，平衡逆向移动，CO2的转化率不
清楚变化；恒温恒压容器，容器体积减小，平衡正向移动，CO2的转化率变大，相对c 来说转化率变大，
则CO2的转化率最高的是d。
20．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) ΔH＝－163 kJ·mol－1，1 mol N2(g)、1 mol O2(g)分子中化学
键断裂时分别需要吸收945 kJ、498 kJ 的能量，则1 mol 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
26
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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
0.010
①在0～20 min 时段，反应速率v(O2)为________mol·L－1 ·min－1
②若N2O 起始浓度c0为 0.150 mol·L－1，则反应至30 min 时N2O 的转化率α＝________，比较不同起
始浓度时N2O 的分解速率：v(c0＝0.150 mol·L－1)______v(c0＝0.100 mol·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 T2________T1(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)碘蒸气的存在能大幅度提高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_______。
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
【答案】(1)NH4NO3催化剂，N2O↑＋2H2O (2)1 112.5
(3)①5.0×10－4 ②20.0% ＝ ③＜ 1.25p0 (4)c
【解析】(1)NH4NO3中，氮元素发生归中反应，生成N2O，则据质量守恒定律，另一产物为H2O，反
应的化学方程式为NH4NO3催化剂，N2O↑＋2H2O。(2)设1 mol N2O(g)分子中化学键断裂时需要吸收的能量
为x，则：
ΔH＝2x－(2×945 kJ＋498 kJ)＝－163 kJ，从而得出x＝1 112.5 kJ。(3)①在0～20 min 时段，反应速率
v(O2)为×＝5.0×10－4 mol·L－1 ·min－1。②观察表中数据可得，相同时段内c(N2O)的变化量相等，故单位时
间内c(N2O)的变化量是定值，即N2O 的分解速率是定值，v(c0 ＝0.150 mol·L－1)＝v(c0＝0.100 mol·L－1)＝
1.0×10－3mol·L－1·min－1。若N2O 起始浓度c0为0.150 mol·L－1，则反应至30 min 时N2O 的转化率α＝×100%
＝20.0%。③温度越高，反应速率越快，所用时间越短，由相同压强时的半衰期可以看出，T2时的半衰期
长，则T2＜T1。由反应可知，当2 mol N2O 反应一半时，容器中气体的总物质的量为2.5 mol，则＝，从而
得出p＝1.25p0。(4)由题意知，碘蒸气的存在能大幅度提高N2O 的分解速率，所以k(含碘)＞k(无碘)，a 不
正确；慢反应对反应速率起决定作用，所以第二步对总反应速率起决定作用，b 不正确；第二步反应为慢
反应，第三步反应为快反应，所以第二步反应的活化能比第三步大，c 正确；根据v＝k·c(N2O)·[c(I2)]0.5，I2
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浓度与N2O 分解速率有关，d 不正确。
21．减少污染、保护环境是人们关注的最主要问题之一，请回答以下问题。
Ⅰ.减少空气中SO2的排放，常采取的措施有：
(1)将煤转化为清洁气体燃料。已知：H2(g)＋
O2(g)=H2O(g) ΔH1=－241.8 kJ∙mol−1
C(s)＋
O2(g)=CO(g) ΔH2=－110.5 kJ∙mol−1
则焦炭与水蒸气反应生成CO 的热化学方程式为_____________________________。
(2)洗涤含SO2的烟气。以下物质可作洗涤剂的是________________。
a．NaHSO3 b．Na2CO3 c．CaCl2 d．Ca(OH)2
Ⅱ.利用NH3的还原性可以消除氮氧化物的污染，其中除去NO 的主要反应如下：4NH3(g)+6NO(g)
5N2(g)+6H2O(l) △H＜0
(3)一定温度下，在恒容密闭容器中按照n(NH3)︰n(NO)=2︰3 充入反应物，发生上述反应。下列不能
判断该反应达到平衡状态的是_________。
A．c(NH3)︰c(NO)=2︰3 B．n(NH3)︰n(N2)不变
C．容器内压强不变 D．容器内混合气体的密度不变
E．气体的平均相对分子质量不变 F．1molN—H 键断裂的同时，生成2molO—H 键
(4)已知该反应速率υ 正=k 正·c4(NH3)·c6(NO)，υ 逆=k 逆·cx(N2)·cy(H2O)(k 正、k 逆分别是正、逆反应速率常
数)，该反应的平衡常数K=
，则x=________________，y=_________________。
(5)某研究小组将2molNH3、3molNO 和一定量的O2充入3L 密闭容器中，在Ag2O 催化剂表面发生上述
反应，NO 的转化率随温度变化的情况如图所示：
①有氧条件下，在10min 内，温度从420K 升高到580K，此时段内NO 的平均反应速率
υ(NO)=_________ 。
②在有氧条件下，温度580K 之后NO 生成N2的转化率降低的原因可能是_________________。
【答案】(1)C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3 kJ∙mol−1
(2) bd (3)AF (4) 5 0 (5)0.057 mol∙L−1∙min−1 平衡逆向移动
【解析】(1)将第一个方程式减去第二个方程式得到焦炭与水蒸气反应生成CO 的热化学方程式为C(s)
+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH=+131.3 kJ∙mol−1；(2)a．NaHSO3和SO2不反应，不能做洗涤剂，故a 不符合题意；
b．Na2CO3和SO2反应生成亚硫酸钠和二氧化碳，可做洗涤剂，故b 符合题意；c．CaCl2和SO2不反应，不
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能做洗涤剂，故c 不符合题意；d．Ca(OH)2和SO2反应生成亚硫酸钙，可做洗涤剂，故d 符合题意；综上
所述，答案为：bd。(3)n(NH3)︰n(NO)=2︰3 充入反应物，其浓度比值始终是c(NH3)︰c(NO)=2︰3，因此
不能作为判断平衡的标志，故A 符合题意；氮气是生成物，氨气是反应物，当n(NH3)︰n(N2)不变，则能作
为判断平衡的标志，故B 不符合题意；该反应是体积减小的反应，容器内压强不断减小，当容器内压强不
变，则可以作为判断平衡的标志，故C 不符合题意；密度等于气体质量除以容器的体积，正向反应，气体
质量减少，容器体积不变，当容器内混合气体的密度不变，则可以作为判断平衡的标志，故D 不符合题意；
气体摩尔质量等于气体质量除以气体的物质的量，正向反应，气体质量不变，气体物质的量减小，则气体
摩尔质量增大，当气体的平均相对分子质量不变，则可以作为判断平衡的标志，故E 不符合题意；1mol N
—H 键断裂，正向反应，生成2mol O—H 键，逆向反应，1mol N—H 键断裂与1mol O—H 键断裂才能作为
判断平衡的标志，因此1molN—H 键断裂的同时，生成2molO—H 键，不能作为判断平衡的标志，故F 符
合题意；综上所述，答案为AF。(4)根据题意得到
，该反应的平衡常数
，因此得到x=5，y=0；(5)①有氧条件下，在10min 内，温度从420K 升高到
580K，此时段内NO 的平均反应速率
；②在有氧
条件下，温度580K 之后，由于该反应是放热反应，因此升高温度，平衡向吸热反应即逆向移动，因此NO
生成N2的转化率降低。
22．氮氧化物是形成雾霾的重要原因之一，综合治理氮氧化物，还自然一片蓝天。回答下列问题：
(1)在催化剂作用下，甲烷可还原氮氧化物。已知：
①CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－574 kJ·mol－1
②4NO2(g)＋2N2(g)===8NO(g) ΔH＝＋586 kJ·mol－1
则CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝________kJ·mol－1
(2)已知Cl2 可与NO 作用：2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g) ΔH＜0，反应的速率方程式为v 正＝k
正·c2(NO)·c(Cl2)，v 逆＝k 逆·c2(ClNO)，k 正、k 逆表示速率常数，与温度、活化能有关。
①升高温度，k 正的变化程度________(填“大于”“小于”或“等于”)k 逆的变化程度。
②某温度条件下，向1 L 恒容密闭容器中加入2 mol NO 和1 mol Cl2，测得初始压强是平衡时压强的
1.2 倍。则该温度下平衡常数K＝________。若平衡时压强为p，则＝________(用p 表示)
(3)工业烟气中的氮氧化物可用NH3催化还原，发生反应：4NH3(g)＋6NO(g)===5N2(g)＋6H2O(g) ΔH
＜0，研究表明不同氨氮比
m=n(NH 3)
n(NO ) 条件下测得NO 的残留率与温度关系如图所示
①指出氨氮比m1、m2、m3的大小关系________。
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②随着温度不断升高，NO 的残留率趋近相同的可能原因是________________________。
(4)利用Au/Ag3PO4光催化去除氮氧化物(O2将氮氧化物氧化为NO)，研究表明，不同Au 的负载量与氮
氧化物的去除效果、催化去除速率常数(用k 表示，其他条件不变时，速率常数越大，速率越大)大小的关
系分别用如图1、图2 表示。已知：催化剂的活性与其表面的单位面积活性位点数有关
①综合图1、图2 可知催化效果最佳的是________(填催化剂)。
②图2 中表面随着Au 的负载量不断增加，反应速率常数先增大后减小，试分析反应速率常数减小的
原因是____________________________________________________________________________。
【答案】(1)－1 160 (2)①小于 ②2 或
(3)①m3＞m2＞m1 ②随着温度升高，温度对NO 残留率的影响程度大于氨氮比的影响
(4)①0.1 Au/Ag3PO4
②当Au 负载量过多时，过多地覆盖Ag3PO4表面，导致Ag3PO4表面单位面积活性位点数减少
【解析】(1)由盖斯定律可知，目标方程式＝①－②，可得ΔH＝－1 160 kJ·mol－1。
(2)①该反应为放热反应，升高温度，平衡向左移动，逆反应速率增大程度大于正反应速率增大程度，
根据速率方程，可知改变温度瞬间，浓度未发生变化，故k 正的变化程度小于k 逆的变化程度。
②设Cl2的变化量为x mol。列三段式：
2NO(g)＋Cl2(g)
2ClNO(g)
起始/mol 2 1 0
变化/mol 2x x 2x
平衡/mol 2－2x 1－x 2x
根据压强之比等于物质的量之比，可知＝1.2，x＝0.5，K＝＝2，p(NO)＝p×，p(Cl2)＝p×，p(ClNO)＝
p×，Kp＝＝，＝＝(或)。(3)①氨氮比增大，可理解为NH3增加，NO 的残留率降低，故m3＞m2＞m1；②反
应过程中存在2 个外界因素，温度和氨氮比，二者均对NO 的残留率存在影响，随着温度的进一步升高，
不同氨氮比，NO 的残留率趋近，说明温度对NO 残留率的影响大于氨氮比的影响。(4)①由图示可知，去
除率、NO 转化率较为合适的催化剂为0.1 Au/Ag3PO4。②根据题给信息可知，催化剂的活性与其表面的单
位面积活性位点数有关，当Au 的量增加时，可能会覆盖催化剂的活性位点。
23．乙醇是一种重要的化工原料和燃料，常见合成乙醇的途径如下：
(1)乙烯气相直接水合法：C2H4(g)＋H2O(g)===C2H5OH(g) ΔH1＝a kJ·mol－1
已知：C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(g) ΔH2＝－1 323.0 kJ·mol－1
C2H5OH(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g) ΔH3＝－1 278.5kJ·mol－1，则a＝ 。
(2)工业上常采用CO2和H2为原料合成乙醇，某实验小组将CO2(g)和H2(g)按1∶3 的比例置于一恒容密
闭容器中发生反应：2CO2(g)＋6H2(g)
C2H5OH(g)＋3H2O(g) ΔH＝b kJ·mol－1。在相同的时间内，
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容器中CO2的浓度随温度T 的变化如图1 所示，上述反应的pK(pK＝－lgK，K 表示反应平衡常数)随温度T
的变化如图2 所示。
①由图1 可知，b (填“>”“＝”或“<”)0。
②在T1～T2及T4～T5两个温度区间内，容器中CO2(g)的浓度呈现如图1 所示的变化趋势，其原因是
_______________________________________________________。
③图1 中点1、2、3 对应的逆反应速率v1、v2、v3中最大的是 (填“v1”“v2”或“v3”)；要进一步
提高H2(g)的转化率，可采取的措施有___________________________________(任答一条)
④图2 中当温度为T1时，pK 的值对应A 点，则B、C、D、E 四点中表示错误的是 。
⑤乙烯气相直接水合法过程中会发生乙醇的异构化反应：C2H5OH(g)CH3OCH3(g) ΔH＝＋50.7
kJ·mol－1，该反应的速率方程可表示为v 正＝k 正c(C2H5OH)和v 逆＝k 逆c(CH3OCH3)，k 正和k 逆只与温度有关。
该反应的活化能Ea(正) (填“>”“＝”或“<”)Ea(逆)，已知：T ℃时，k 正＝0.006 s－1，k 逆＝0.002 s－1，
该温度下向某恒容密闭容器中充入1.5 mol 乙醇和4 mol 甲醚，此时反应 (填“正向”或“逆向”)
进行。
【答案】(1)－44.5 (2) ① < ② T1～T2区间，化学反应未达到平衡，反应正向进行，温度越高，反
应速率越快，所以CO2的浓度随温度的升高而减小；T3以后曲线上对应的点均达到平衡，该反应的正反应
是放热反应，温度升高，平衡逆向移动，CO2的浓度随温度的升高而增大
③v3 提高CO2的浓度或适当降温或及时移出生成物
④BE ⑤> 正向
【解析】(1)已知：Ⅰ：C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(g) ΔH2＝－1 323.0 kJ·mol－1
Ⅱ：C2H5OH(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(g) ΔH3＝－1 278.5 kJ·mol－1；根据盖斯定律Ⅰ－Ⅱ可得
C2H4(g)＋H2O(g)===C2H5OH(g) ΔH1＝ΔH2－ΔH3＝(－1 323.0 kJ·mol－1)－(－1 278.5 kJ·mol－1)＝－44.5
kJ·mol－1；
(2)①据图可知当温度低于T3时随温度上升，CO2的浓度下降，而温度高于T3时随温度上升，CO2的浓度
上升，说明温度低于T3时反应没有达到平衡，而温度高于T3时，该时段内反应达到平衡，且温度上升平衡左
移CO2的浓度上升，所以正反应为放热反应，所以b<0；②T1～T2区间，化学反应未达到平衡，反应正向进
行，温度越高，反应速率越快，所以CO2的浓度随温度的升高而减小；T3以后曲线上对应的点均达到平衡，
该反应的正反应是放热反应，温度升高，平衡逆向移动，CO2的浓度随温度的升高而增大；③温度越高反应
速率越快，所以逆反应速率最大的是v3；提高CO2的浓度或及时移出生成物，平衡都可以正向移动增大氢气
的转化率，该反应正反应为放热反应，适当降低温度也可以提高氢气的转化率；④该反应为放热反应，所以
温度越高平衡常数越小，则pK 越大，所以BE 二点表示错误；⑤该反应焓变大于0，焓变＝正反应活化能－
逆反应活化能>0，所以Ea(正)>Ea(逆)；反应达到平衡时正逆反应速率相等，即v 正＝k 正c(C2H5OH)＝v 逆＝k 逆
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c(CH3OCH3)，所以有＝＝K，T ℃时，k 正＝0.006 s－1，k 逆＝0.002 s－1，所以该温度下平衡常数K＝＝3，该反
应前后气体系数之和相等，所以可以用物质的量代替浓度计算浓度商和平衡常数， 所以该温度下向某恒容
密闭容器中充入1.5 mol 乙醇和4 mol 甲醚时，浓度商Q＝<3，所以此时反应正向进行。
24．第五届联合国环境大会(UNEA5)于2021 年2 月份在肯尼亚举行，会议主题为“加大力度保护自
然，实现可持续发展”。有效去除大气中的H2S、SO2以及废水中的硫化物是环境保护的重要课题。
(1)氨水可以脱除烟气中的SO2，氨水脱硫的相关热化学方程式如下：
①2NH3(g)＋H2O(l)＋SO2(g)===(NH4)2SO3(aq) ΔH＝a kJ·mol－1
②(NH4)2SO3(aq)＋H2O(l)＋SO2(g)===2NH4HSO3(aq) ΔH＝b kJ·mol－1
③2(NH4)2SO3(aq)＋O2(g)===2(NH4)2SO4(aq) ΔH＝c kJ·mol－1
反应NH3(g)＋NH4HSO3(aq)＋O2(g)===(NH4)2SO4(aq)的ΔH＝________kJ·mol－1。(用含a、b、c 的代数
式表示) 。
(2)SO2 可被NO2 氧化：SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g)。当温度高于225 ℃时，反应速率v 正＝k
正·c(SO2)·c(NO2)，v 逆＝k 逆·c(SO3)·c(NO)，k 正、k 逆分别为正、逆反应速率常数。在上述温度范围内，k 正、k
逆与该反应的平衡常数K 之间的关系为________
(3)在气体总压强分别为p1 和p2 时，反应2SO3(g)
2SO2(g)＋O2(g)在不同温度下达到平衡，测得
SO3(g)及SO2(g)的物质的量分数如图所示：
①压强：p1________(填“＞”或“＜”)p2。
②若p1＝0.81 MPa，起始时充入一定量的SO3(g)发生反应，计算Q 点对应温度下该反应的平衡常数Kp
＝________(用平衡分压代替平衡浓度计算。分压＝总压×物质的量分数)MPa
【答案】(1)
(2)K＝
(3)①＞ ②0.06
【解析】(1)依据盖斯定律(①－②＋③)/2 即得到反应NH3(g)＋NH4HSO3(aq)＋O2(g)===(NH4)2SO4(aq)的
ΔH＝ kJ·mol－1。(2)该反应的平衡常数K＝，由于平衡时正逆反应速率相等，则v 正＝k 正·c(SO2)·c(NO2)＝v
逆＝k 逆·c(SO3)·c(NO)，所以＝，即K＝。(3)①当温度相同时，增大压强，平衡逆向进行，SO3含量升高，所
以根据图像可知压强：p1＞p2；②若p1＝0.81 MPa，起始时充入一定量的SO3(g)发生反应，Q 点对应温度下
平衡时SO3的物质的量分数是0.5，设充入的SO3的物质的量为1 mol，转化率为x，则有
2SO3(g)
2SO2(g)＋O2(g)
始/mol 1 0 0
变/mol 2x 2x x
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平/mol 1－2x 2x x
因此＝0.5，解得x＝0.2，所以该反应的平衡常数Kp＝ MPa＝0.06 MPa。
25．医用酒精在抗击“新型冠状病毒”战役中发挥着杀菌消毒的作用，其主要成分是乙醇。回答下列
问题：
Ⅰ. 工业上主要采用乙烯直接水合法(CH2===CH2＋H2O―→CH3CH2OH)制乙醇。
(1)在磷酸/硅藻土催化剂作用下，乙烯进行气相水合的反应机理大致如下：
i. CH2===CH2＋H3O＋
CH3CH2
+＋H2O
ii. CH3CH2
+＋H2O
CH3CH2OH2
+
iii. CH3CH2OH2
+＋H2O
CH3CH2OH＋H3O＋
随着反应进程，该过程能量变化如图所示
下列有关说法正确的是__________(填标号，下同)
a. 该反应过程中i～iii 步均释放能量
b. 第i 步反应的活化能最大，决定总反应速率
c. CH3CH2
+和CH3CH2OH2
+是反应的中间产物
(2) 已知：C2H4(g)＋H2O(g)
C2H5OH(g)的反应速率表达式为v 正＝k 正c(C2H4)·c(H2O)，v 逆＝k 逆
c(C2H5OH)，其中k 正、k 逆为速率常数。若其他条件不变时，降低温度，则下列推断合理的是____________。
a. k 正增大，k 逆减小 b. k 正减小，k 逆增大
c. k 正减小的倍数大于k 逆 d. k 正减小的倍数小于k 逆
Ⅱ. 工业用二氧化碳加氢可合成乙醇：2CO2(g)＋6H2(g)
C2H5OH(g)＋3H2O(g)。保持压强为5 MPa，
向密闭容器中投入一定量CO2和H2发生上述反应，CO2的平衡转化率与温度、投料比m 的关系如图所示。
(1)投料比由大到小的顺序为____________
(2) 若投料比m＝1，一定温度下发生反应，下列说法不能作为反应是否达平衡判据的是____________。
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a. 容器内气体密度不再变化
b. 容器内气体平均相对分子质量不再变化
c. CO2的体积分数不再变化
d. 容器内不再变化
e. 断裂3NA个H—H 键的同时生成1.5NA个水分子
(3) 若m3＝3，则A 点温度下，该反应的平衡常数Kp的数值为____________(Kp是以分压表示的平衡常
数) ；若其他条件不变，A 点对应起始反应物置于某刚性密闭容器，则平衡时CO2 的转化率
____________50%(填“＞”“＝”或“＜”) 。
【答案】Ⅰ. (1) bc (2) d
Ⅱ. (1) m3>m2>m1 (2) ce (3) 4.8×10－3 ＜
【解析】Ⅰ. (1) 从能量图中分析可以，该反应过程的三步中，第ⅰ步吸热，ⅱ、ⅲ步均释放能量，a
错误；第ⅰ步反应的活化能最大，决定总反应速率，b 正确；从题中三步反应可知，CH3CH 和CH3CH2OH
是反应的中间产物，c 正确。(2) 若其他条件不变时，降低温度，正逆反应速率均减小，而浓度在那瞬间是
不变的，所以k 正、k 逆均减小，再根据能量图，为放热反应，降低温度，平衡正移，逆反应速率减小的更
多，即k 正减小的倍数小于k 逆，d 合理。
Ⅱ. (1)投料比m 越大，根据反应在相同温度时，相当于增大H2 的浓度，CO2 的平衡转化率更高，即
m3>m2>m1。(2) 物质均为气体，保持压强为5 MPa，随反应正向进行，容器体积减小，密度增大，密度不
变，说明该反应达到平衡，a 正确；平均相对分子质量＝，随反应正向进行，气体总质量不变，总物质的
量减小，平均相对分子质量增大，当平均相对分子质量不再变化时，该反应达到平衡，b 正确；CO2的体
积分数即物质的量分数，反应前CO2的体积分数为50%，根据极值法可以求出当氢气完全消耗之后，二氧
化碳的体积分数仍为50%，故反应中CO2的体积分数始终保持为50%不变，故不能据此判断该反应是否达
到平衡标志，c 错误；容器内反应前为1∶1，而反应中系数不是1∶1，当容器内不再变化时，则该反应达
到平衡，d 正确；断裂H—H 键，生成水分子，均为正反应，不能说明正反应速率等于逆反应速率，e 错误。
(3) 若m3＝3，则A 点温度下，CO2的平衡转化率为50%，
2CO2(g) ＋ 6H2(g)→C2H5OH(g)＋3H2O(g)
起始 1 mol 3 mol 0 mol 0 mol
转化 0.5 mol 1.5 mol 0.25 mol 0.75 mol
平衡 0.5 mol 1.5 mol 0.25 mol 0.75 mol
平衡时气体的总物质的量＝(0.5＋1.5＋0.25＋0.75) mol＝3 mol，则(CO2)%＝＝，(H2)%＝＝，
(C2H5OH)%＝＝，(H2O)%＝＝，该反应的平衡常数Kp＝＝4.8×10－3；原题是同温同压下，正反应体积减小，
现为刚性密闭容器，气体的物质的量减小，相当于减压，平衡向气体分子数增大的方向移动，即向逆反应
方向移动，CO2的转化率小于50%。
26．已知在一定温度下的可逆反应N2O4(g)
2NO2(g) ΔH>0 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。
【答案】10 大于
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【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＝10k 逆；该反应是
吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，k 正增大的倍数大于k 逆增大的倍数。
27．对于基元反应，如aA＋bB
cC＋dD，反应速率v 正＝k 正·ca(A)·cb(B)，v 逆＝k 逆·cc(C)·cd(D)，
其中k 正、k 逆是取决于温度的速率常数。
对于基元反应2NO(g)＋O2(g)
2NO2(g)，在653 K 时，速率常数k 正＝2.6×103 L2·mol－2·s－1，k 逆
＝4.1×103 L·mol－1·s－1。
(1)计算653 K 时的平衡常数K＝________。
(2)653 K 时，若NO 的浓度为0.006 mol·L－1，O2 的浓度为0.290 mol·L－1，则正反应速率为________
mol·L－1·s－1。
【答案】 (1) L·mol－1 (2)2.7×10－2
【解析】(1)653 K 反应达到平衡时，v 正＝k 正·c2(NO)·c(O2)＝v 逆＝k 逆·c2(NO2)，该温度下的平衡常数K
＝＝＝ L·mol－1。(2)正反应速率v 正＝k 正·c2(NO)·c(O2)，将数据代入，计算得到v 正＝2.6×103×0.0062×0.290
mol·L－1·s－1＝2.7×10－2 mol·L－1·s－1。
28．利用“合成气”合成甲醇后，甲醇脱水制得二甲醚的反应为：
2CH3OH(g)
CH3OCH3(g) + H2O(g) ΔH，其速率方程式为：v 正= k 正·c2(CH3OH)，v 逆=k 逆
·c(CH3OCH3)·c(H2O)，k 正、k 逆为速率常数且只与温度有关。经查阅资料，上述反应平衡状态下存在计算式：
lnKc = −2.205+
(Kc 为化学平衡常数；T 为热力学温度，单位为K)。
反应达到平衡后，仅升高温度，k 正增大的倍数_________ k 逆增大的倍数(填“＞”、“＜”或“＝”)。
【答案】<
【解析】温度升高，lnKC减小，KC减小，说明升高温度，平衡逆向移动，故升高温度，k 正增大的倍
数小于k 逆增大的倍数；
29．(1)已知2NO(g)+O2(g)
2NO2(g) △H 的反应历程分两步：
①2NO(g)
N2O2(g)(快) △H1<0，v1 正=k1 正c2(NO)，v1 逆=k1 逆c2(N2O2)
②N2O2(g)+ O2(g)
2NO2(g)(慢) △H2<0，v2 正=k2 正c2(N2O2)•c(O2)，v2 逆=k2 逆c2(NO2)
比较反应①的活化能E1与反应②的活化能E2的大小： E1__________ E2 (填“>”、“<”或“=”) 其判
断理由是_____________________________；
(2)2NO(g)+O2(g)
2NO2(g) 的平衡常数K 与上述反应速率常数k1 正、k1 逆、k2 正、 k2 逆的关系式为
_______________；已知反应速率常数k 随温度升高而增大，若升高温度后k2 正、 k2 逆分别增大a 倍和b 倍，
则a________________________________b (填“>”、“<”或“=”)；一定条件下，2NO (g)+O2(g)
2NO2 (g)达平衡后，升高到某温度，再达平衡后v2 正较原平衡减小，根据上述速率方程分析，合理的解释是
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________________________________________。
【答案】(1)＜ 活化能越大，一般分子成为活化分子越难，反应速率越慢 (2)k1 正.k2 正/(k1 逆.k2
逆) ＜ 温度升高，反应①、②的平衡均逆移，由于反应①的速率大，导致c(N2O2)减小且其程度大于
k2 正和c(O2)增大的程度，使三者的乘积即v2 正减小
【解析】(1)活化能越低，反应速率越快，①为快反应，②为慢反应，则活化能大小为E1＜E2，判断理
由是：活化能越大，一般分子成为活化分子越难，反应速率越慢.(2)2NO(g)+O2(g)
2NO2(g) 的平衡常
数K=c2(NO2)/c(O2)c2(NO)，反应达到化学平衡时，v 正=v 逆，所以k1 正c2(NO)=k1 逆c2(N2O2)，k2 正
c2(N2O2)·c(O2)=k2 逆c2(NO2)，则有k1 正·k2 正/k1 逆·k2 逆=
c
2(N O2)c
2(N 2O2)
c(O2)c
2(NO)c
2(N 2O2)
=
c
2(N O2)
c(O2)c
2(NO)
=K，反应速
率常数k 随温度升高而增大，反应②为放热反应，温度升高不利于反应正向进行，则v 正＜v 逆，所以若升
高温度后k2 正、k2 逆分别增大a 倍和b 倍，则a＜b，反应①为快反应，温度升高，两个反应均逆向移动，体
系中c(N2O2)降低，影响v2 正，导致v2 正减小，可以解释为：温度升高，反应①、②的平衡均逆移，由于反
应①的速率大，导致c(N2O2)减小且其程度大于k2 正和c(O2)增大的程度，使三者的乘积即v2 正减小。
30．2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)的反应历程由两步基元反应组成，相关信息如下(E 为活化能，v 为
反应速率，k 为速率常数)：
2NO(g)
N2O2(g) E1=82kJ/mol v=k1c2(NO)
N2O2 (g)
2NO(g) E-1=205kJ/mol v=k-1c(N2O2)
N2O2(g)+O2(g)
2NO2(g) E2=82kJ/mol v=k2c(N2O2)·c(O2)
2NO2(g)
N2O2(g) +O2(g) E-2=72kJ/mol v=k-2c2(NO2)
则2NO(g)
N2O2(g) △H1=_______kJ·mol-1，其平衡常数K 与上述速率常数k1、k-1的关系式为
K=_______。2NO(g)+O2(g)
2NO2(g) △H=_______kJ·mol-1。
【答案】-123
-113
【解析】由题意可知，反应①2NO(g)
N2O2(g)的正反应的活化能为E1=82kJ/mol，逆反应的活
化能E-1=205kJ/mol，则△H1= E1—E-1=82kJ/mol—205kJ/mol=—123kJ/mol；当反应达到平衡时，正逆反应速
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率相等，则k1c2(NO)= k-1c(N2O2)，反应的平衡常数K=
=
；反应②N2O2(g)+O2(g)
2NO2(g)的正反应的活化能为E2=82kJ/mol，逆反应的活化能E-2=72kJ/mol，则△H2=+10kJ/mol，由盖斯定律
可知，①—②可得反应2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)，则△H=△H1—△H2=(—123kJ/mol)—(+10kJ/mol)= —
133kJ/mol。
31．在容积均为1 L 的密闭容器A(起始500 ℃，恒温)、B(起始500 ℃，绝热)两个容器中分别加入0.1
mol N2O、0.4 mol CO 和相同催化剂。实验测得A、B 容器中N2O 的转化率随时间的变化关系如图乙所示。
(1)500 ℃该反应的化学平衡常数K＝________(用分数表示)。
(2)实验测定该反应的反应速率v 正＝k 正·c(N2O)·c(CO)，v 逆＝k 逆·c(N2)·c(CO2)，k 正、k 逆分别是正、逆
反应速率常数，c 为物质的量浓度。计算M 处的＝________(保留两位小数)。
【答案】(1) (2)1.69
【解析】(1)图乙中b 曲线对应A 容器中N2O 的转化率，达到平衡时N2O 转化率为25%，则有：
N2O(g)＋CO(g)
N2(g)＋CO2(g)
起始浓度/(mol·L－1) 0.1 0.4 0 0
转化浓度/(mol·L－1) 0.025 0.025 0.025 0.025
平衡浓度/(mol·L－1) 0.075 0.375 0.025 0.025
则500 ℃时该反应的化学平衡常数K＝＝＝。(2)由(1)分析可知，500 ℃恒温容器中达到平衡时，
N2O(g)、CO(g)、N2(g)和CO2(g)的平衡浓度(mol·L－1)分别为0.075、0.375、0.025、0.025，则有v 正＝k 正
·c(N2O)·c(CO)＝k 正×0.075×0.375，v 逆＝k 逆·c(N2)·c(CO2)＝k 逆×0.025×0.025；达到平衡时v 正＝v 逆，则有k 正
×0.075×0.375＝k 逆×0.025×0.025，据此可得＝；M 点对应的N2O 的转化率为20%，此时N2O(g)、CO(g)、
N2(g)和CO2(g)的浓度(mol·L－1)分别为0.08、0.38、0.02、0.02，则有＝≈1.69。
32．甲烷水蒸气的重整反应是工业制备氢气的重要方式，其化学反应方程式为CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g)。通过计算机模拟实验，对400~1200℃、操作压强为0.1MPa 条件下，不同水碳比(1~10)进行
了热力学计算，反应平衡体系中H2的物质的量分数与水碳比、平衡温度的关系如图所示。
37
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据模拟实验可知，平衡温度为900℃，水碳比为1.0 时，H2的物质的量分数为0.6，CH4的转化率为
________________，其压强平衡常数为________________；反应速率方程为v=kp(CH4)p-1(H2)，此时反应速
率=________________(已知：气体分压=气体的物质的量分数×总压，速率方程中k 为速率常数)。
【答案】66.67% 4.32×10−2(MPa)2
【解析】操作压强为0.1MPa、平衡温度为900℃条件下，水碳比为1.0 时，H2的物质的量分数为0.6，
设甲烷和H2O 的物质的量均为amol，达化学平衡时，甲烷消耗x，则：
，得
；则CH4的转化率
。已知：气体分压
=气体的物质的量分数×总压，
，
，压强平衡常数为
=
38
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；反应速率方程为v=kp(CH4)p-1(H2)，此时反应速率
。
33．Burns 和Dainton 研究了反应Cl2(g)＋CO(g)
COCl2(g)的动力学，获得其速率方程v =
k [c(Cl2)]3/2 [c(CO)]m，k 为速率常数(只受温度影响)，m 为CO 的反应级数。
①该反应可认为经过以下反应历程：
第一步：Cl2
2Cl 快速平衡
第二步：Cl + CO
COCl 快速平衡
第三步：COCl + Cl2 →COCl2 + Cl 慢反应
下列表述正确的是________________________________(填标号)。
A．COCl 属于反应的中间产物 B．第一步和第二步的活化能较高
C．决定总反应快慢的是第三步 D．第三步的有效碰撞频率较大
②在某温度下进行实验，测得各组分初浓度和反应初速度如下：
实验序号
c(Cl2)/mol·L-1
c(CO)/mol·L-1
v/mol·L-1·s-1
1
0.100
0.100
1.2×10-2
2
0.050
0.100
4.26×10-3
3
0.100
0.200
2.4×10-2
4
0.050
0.050
2.13×10-3
CO 的反应级数m =_________________，当实验4 进行到某时刻，测得c(Cl2) = 0.010 mol·L-1，则此时
的反应速率v =_________________mol·L-1·s-1(已知：
≈ 0.32)。
【答案】①AC ② 1 3.8×10-5
【解析】①A．根据反应历程，COCl 属于反应的中间产物，故A 正确；B．第一步和第二步反应能够
快速达到平衡，说明反应容易进行，反应的活化能较低，故B 错误；C．反应的快慢由最慢的反应决定，
因此决定总反应快慢的是第三步，故C 正确；D．第三步的反应较慢，说明有效碰撞频率较小，故D 错误；
②速率方程v = k[c(Cl2)]3/2 [c(CO)]m，根据表格数据，当c(Cl2)不变时，c(CO)增大1 倍，反应速率增大1 倍，
说明v 与c(CO)的一次方成正比，m=1，则1.2×10-2= k(0.100)3/2 (0.100)1，因此当k=
，因此当c(Cl2) =
0.010 mol·L-1，v =
×(0.0100)3/2 (0.0100)1mol·L-1·s-1 =3.8×10-5 mol·L-1·s-1。
34．升高温度绝大多数的化学反应速率增大，但是2NO(g)＋O2(g)
2NO2(g)的速率却随温度的升
高而减小，某化学小组为研究特殊现象的实质原因，查阅资料知：2NO(g)＋O2(g)
2NO2(g)的反应历
程分两步：
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i：2NO(g)
N2O2(g)(快)，v1 正＝k1 正c2(NO) v1 逆＝k1 逆c(N2O2) ΔH1＜0
ii：N2O2(g)＋O2(g)
2NO2(g)(慢)，v2 正＝k2 正c(N2O2)c(O2) v2 逆＝k2 逆c2(NO2) ΔH2＜0
请回答下列问题：
①一定温度下，反应2NO(g)＋O2(g)
2NO2(g)达到衡状态，请写出用k1 正、k1 逆、k2 正、k2 逆表示的
平衡常数表达式K＝_______________
②由实验数据得到v2 正～c(O2)的关系可用如图表示。当x 点升高到某一温度时，反应重新达到平衡，
则变为相应的点为__________________(填字母)。
【答案】①
②a
【解析】①2NO(g)
N2O2(g)；②N2O2(g)＋O2(g)
2NO2(g)；目标反应2NO(g)＋O2(g)
2NO2(g)，由反应达平衡状态，所以
，所以
，
，则
，故答案为：
；②2NO(g)＋O2(g)
2NO2(g)的速率随温度的升高而减小，因为决定该反应速率的是反应②，
故升高到温度时v2 正减小，且平衡逆向移动，氧气的浓度增大，所以反应重新达到平衡，则变为相应的点
为a。
35．(1)Na2SO3的氧化分富氧区和贫氧区两个阶段，贫氧区速率方程为v=k∙ca(SO3
2-)，富氧区反应速率
方程v=k∙c(SO3
2-)∙c(O2)，k 为常数。
①当溶解氧浓度为4.0mg/L，此时Na2SO3的氧化位于贫氧区时，c(SO3
2-)与速率数值关系如下表所示，
则a=_________。
c(SO3
2-)×10-3
3.65
5.65
7.3
11.65
40
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V×106
10.2
24.5
40.8
104.4
②由富氧区速率方程v=k∙c(SO3
2-)∙c(O2)，当其他条件不变时，SO3
2-、O2的浓度分别增大为原来的2 倍，
反应速率为原来的_______倍。
(2)两个阶段的速率方程和不同温度的速率常数之比如下表所示。已知ln(
)=
，R 为常
数，则Ea(富氧区)_______(填“＞”或“＜”)Ea(贫氧区)。
反应阶
段
速率方程
k(297.9K)/k(291.5K)
富氧区
v=k∙c(SO3
2-)∙c(O2)
1.47
贫氧区
v=k∙ca(SO3
2-)∙cb(O2)
2.59
【答案】(1)2 4 (2)＜
【解析】(1)①利用表中数据，3.65 与7.3，根据反应常数k 不变及贫氧区速率方程可得
=
，
解的a=2；②根据富氧区速率方程v=k∙c(SO3
2-)∙c(O2)，SO3
2-、O2的浓度分别增大为原来的2 倍，k 不变，则
速率v 为原来的4 倍；(2)ln(
)随Ea 的增大而增大，富氧区中ln(
)的值小于贫氧区，则Ea(富氧区)＜
Ea(贫氧区)。
36．一定温度下，在1 L 恒容密闭容器中充入一定量C2H4(g)和H2O(g)，发生如下反应：C2H4(g)+
H2O(g)
CH3CH2OH(g) ΔH，测得C2H4(g)的转化率(α)与时间(t)的关系如图2 所示。其中T1、T2表示
温度，速率方程：υ 正=k 正·c(C2H4)·c(H2O)，υ 逆=k 逆·c(CH3CH2OH)(k 是速率常数，只与温度有关)。
①N 点：k 正/k 逆_______c(CH3CH2OH)/c(C2H4)∙c(H2O)(填“>”“<”或“=”)，升高温度，k 正增大的倍数
________k 逆增大的倍数(填“>”“<”或“=”)。
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②温度为T1时，测定平衡体系中c(H2O)=0.25 mol·L−1，则：k 正/k 逆=__________L·mol−1。
【答案】①> < ② 16
【解析】①反应达到平衡时，υ 正=υ 逆，可得平衡常数K=
，N 点正反应速率大于逆反应速率，则
c (CH3CH2OH)
c (C2H4)⋅c (H2O)
<
，根据“先拐先平数值大”可知，T2>T1，且平衡时T2温度下，C2H4的转化率小于
T1的转化率，故正反应为放热反应，升温平衡向逆向移动，说明k 逆增大倍数大于k 正增大倍数。②温度为
T1时，C2H4(g)的平衡转化率为80%，设C2H4的起始浓度为c mol/L，平衡时c(C2H4)=0.2c mol·L−1，
c(CH3CH2OH)=0.80c mol·L−1，已知c(H2O)=0.25 mol·L−1，则：K=
=
0.8c
0.2c×0.25 L/mol=16.00L/mol。
37．航天员呼吸产生的CO2用下列反应处理，可实现空间站中O2的循环利用。
Sabatior 反应：CO2(g)+4H2(g)
CH4(g)+2H2O(g)
水电解反应：2H2O(g)
2H2(g)+O2(g)
一种新的循环利用方案是用Bosch 反应CO2(g)+2H2(g)
C(s)+2H2O(g) △H＜0 代替Sabatier 反应，
再电解水实现O2的循环利用。
350℃时，向体积为2L 的恒容密闭容器中通入8molH2和4molCO2发生以上反应，若反应起始和平衡
时温度相同(均为350℃)，测得反应过程中压强随时间的变化如表所示：
时间/min
0
10
20
30
40
50
60
压强
6.00P
5.60P
5.30P
5.15P
5.06P
5.00P
5.00P
①350℃时Bosch 反应的Kp=_________________(Kp为用气体的分压表示的平衡常数，分压=气体的体
积分数×体系总压)
②Bosch 反应的速率方程：v 正=k 正•c(CO2)•c2(H2)，v 逆=k 逆•c2(H2O)(k 是速率常数，只与温度有关)。
30min 时，
_________________
(填“＞”“＜”或“=”)；升高温度，k 正增大的倍数
_________________k 逆增大的倍数。(填“＞”“＜”或“=”)
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【答案】①
②＞ ＜
【解析】①向体积为2L 的恒容密闭容器中通入8molH2和4molCO2发生以上反应，结合三段式计算平
衡状态气体物质的量，设达到平衡状态消耗二氧化碳物质的量为x，
气体压强之比等于物质的量之比，
，得出x=2mol，则平衡下n(CO2)=2mol，
n(H2)=4mol，P=5.00P，CO2%=20%，H2%=40%，H2O%=40%，
；②Bosch 反应的速率方程：
，
(k 是速率常数，只与温度有关)。30min 时，图表数据分析反应正向进行，v 正＞v 逆，则
得到
>
，
，反应为放热反应，升高温度，
平衡逆向进行，v 正＜v 逆，k 正增大的倍数＜k 逆增大的倍数。
38．(1)一步完成的反应称为基元反应，只由基元反应构成的化学反应称为简单反应，两个及以上基元
反应构成的化学反应称为复杂反应，复杂反应的速率取决(等)于慢的基元反应速率。基元反应
aA+bB=cC+dD 的速率方程为v=k·ca(A)·cb(B)，其中k 为速率常数。已知反应NO2+CO=NO+CO2 ，在不同
温度下反应机理不同。
①温度高于490K 时，上述反应为简单反应，请写出其速率方程_______________。
②温度高于520K 时，该反应是由两个基元反应构成的复杂反应，其速率方程v=k·c2(NO2)，已知慢的
基元反应的反应物和产物为NO、NO2 、NO3，用方程式表示反应历程。
第一步：__________________________________(慢反应)。
第二步：_____________________________________(快反应)。
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(2)N2O4(g)
2NO2(g) ΔH =+57 kJ·mol－1 该反应是高中和大学化学学习的经典素材。
②T1K 时，向1L 真空容器中加入1molN2O4 ，达到平衡时NO2的平衡产率为20%，则该温度下的平衡
常数K=________，达到平衡时吸收的热量为______kJ。某温度下，该反应达到平衡，NO2与N2O4的混合
气体总压强为100KPa，密度为同状态下氢气密度的34.5 倍，平衡常数KP=__________KPa(用平衡分压代替
平衡浓度计算)。
③若v(N2O4)=k1·c(N2O4) v(NO2)=k2·c(NO2)，T2温度下，若k1=k2 ，则T2_______________T1(填“高
于”或“低于”)。
(3)复杂反应2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)由两个基元反应构成，2NO(g)=N2O2(g) (快速平衡)N2O2(g)
+O2(g)=2NO2(g)(慢反应)，已知快反应为放热反应，其正、逆反应速率常数分别为k1和k2慢反应正、逆反
应速率常数分别为k3和k4。若v 正=k·c2(NO)·c(O2) 则k=__________________________________(用k1、k2、k3
表示)；
【答案】(1)v=k·c(NO2)·c(CO) 2NO2=NO+ NO3 NO3+2CO=NO+CO2
(2)0.2 11.4 50 高于 (3)K=k1k3/k2
【解析】(1)①基元反应aA+bB=cC+dD 的速率方程为v=k·ca(A)·cb(B)，则温度高于490K 时，简单反应
NO2+CO=NO+CO2的速率方程为v=k·c(NO2)·c(CO)；②温度高于520K 时，该反应是由两个基元反应构成的
复杂反应，根据速率方程v=k·c2(NO2)可知，慢反应的反应物为NO2，结合产物氮氧化物可知，其慢反应为：
2NO2=NO+ NO3，因总反应为NO2+CO=NO+CO2，则快反应为NO3+2CO=NO+CO2；(2)设转化的N2O4为x
mol/L，则：
因达到平衡时NO2的平衡产率为20%，因理论上1mol/L N2O4产生NO2 2mol/L，若NO2平均产率为
20%，则：
，则x=
，该温度下的平衡常数K=
；
达到平衡时吸收的热量为为标准焓变的20%，即57 kJ·mol－1×20%=11.4 kJ·mol－1；某温度下，该反应达到
平衡，NO2与N2O4的混合气体总压强为100KPa，密度为同状态下氢气密度的34.5 倍，则混合气体的摩尔
质量为34.5×2g/mol=69g/mol，则：
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根据十字相乘法可知平衡后两种气体的物质的量之比n (NO2)：n(N2O4)=23：23=1：1，因平衡NO2与
N2O4的混合气体总压强为100KPa，平衡常数KP=
=50 Kpa；③若v(N2O4)=k1·c(N2O4)
v(NO2)=k2·c(NO2)，T2温度下，若k1=k2，则平衡产率为50%，与T1温度相比，平衡向正反应方向移动，则
T2> T1；(3)由基元反应aA+bB=cC+dD 的速率方程为v=k·ca(A)·cb(B)可知，快速平衡2NO(g)=N2O2(g)的正反
应速率v 快正=k1·c2(NO)①，逆反应速率v 快逆=k2·c(N2O2)②，慢反应为N2O2(g)+O2(g)=2NO2(g)，则v 慢正=
k3·c(N2O2)·c(O2)，则反应速率v 正=
·
c2(NO) c(O2)，所以
K=k1k3/k2。
45
