專題07化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡（講）原卷版

專題07化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡【考情探究】課標(biāo)解讀內(nèi)容化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)平衡化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向化學(xué)平衡的相關(guān)計(jì)算解讀1.了解化學(xué)反應(yīng)速率的概念和定量表示方法2.了解反應(yīng)活化能的概念，了解催化劑的重要作用3.理解外界條件(濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑等)對(duì)反應(yīng)速率的影響，能用相關(guān)理論解釋其一般規(guī)律1.了解化學(xué)反應(yīng)的可逆性及化學(xué)平衡的建立2.掌握化學(xué)平衡的特征3.理解外界條件(濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑等)對(duì)化學(xué)平衡的影響,能用相關(guān)理論解釋其一般規(guī)律4.了解化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重要作用1.能正確計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率(α)2.了解化學(xué)平衡常數(shù)(K)的含義，能利用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算考情分析本專題主要結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)命題,以定性、定量相結(jié)合的方式綜合考查化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡，包括化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算、影響化學(xué)平衡的因素及規(guī)律、平衡狀態(tài)的判斷、平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率的計(jì)算，同時(shí)滲透對(duì)計(jì)算能力、數(shù)形結(jié)合能力、語(yǔ)言組織能力等的考查?？疾閷W(xué)生對(duì)信息的提取、應(yīng)用能力。備考策略本專題涉及化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的相關(guān)計(jì)算及化學(xué)平衡移動(dòng)的影響因素，主要考查學(xué)生運(yùn)用圖表、圖形分析和解決化學(xué)問(wèn)題的能力?！靖哳l考點(diǎn)】高頻考點(diǎn)一化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響因素1．特殊條件的改變對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響(1)純液體和固體濃度視為常數(shù)，它們的量的改變不會(huì)影響化學(xué)反應(yīng)速率和平衡移動(dòng)。但固體顆粒的大小導(dǎo)致接觸面積的大小發(fā)生變化，故影響反應(yīng)速率。但仍不影響平衡移動(dòng)。(2)對(duì)于有固、液參加的反應(yīng)，改變壓強(qiáng)不會(huì)影響其反應(yīng)速率和平衡移動(dòng)。(3)使用催化劑催化的化學(xué)反應(yīng)，由于催化劑只有在適宜的溫度下活性最大，反應(yīng)速率才能達(dá)到最大，故在許多工業(yè)生產(chǎn)中溫度的選擇還需考慮催化劑的活性溫度范圍。但催化劑的改變不影響平衡移動(dòng)。(4)“惰氣”對(duì)反應(yīng)速率和平衡的影響。①恒溫恒容，充入“惰氣”，不改變反應(yīng)速率和平衡移動(dòng)。②恒溫恒壓，充入“惰氣”體積增大(相當(dāng)于壓強(qiáng)減小)，v正、v逆均減小，平衡向氣體分子數(shù)增多的方向移動(dòng)。2．突破化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷標(biāo)志(1)等——“正逆相等”(三種表述)。①同一物質(zhì)(兩種表述)：v正＝v逆、斷鍵數(shù)＝成鍵數(shù)。②不同物質(zhì)：eq\f(v正X,X的化學(xué)計(jì)量數(shù))＝eq\f(v逆Y,Y的化學(xué)計(jì)量數(shù))(2)定——“變量不變”：如果一個(gè)量是隨反應(yīng)進(jìn)行而改變的(即變量)，當(dāng)其“不變”時(shí)反應(yīng)就達(dá)到平衡狀態(tài)，即“變量”不變可說(shuō)明達(dá)到平衡狀態(tài)。(3)依Q(濃度商)與K關(guān)系判斷：若Q＝K，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)。3．平衡移動(dòng)方向判斷兩方法(1)根據(jù)v正與v逆的相對(duì)大小①若外界條件改變，引起v正>v逆，此時(shí)正反應(yīng)占優(yōu)勢(shì)，則化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向(或向右)移動(dòng)；②若外界條件改變，引起v正<v逆，此時(shí)逆反應(yīng)占優(yōu)勢(shì)，則化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向(或向左)移動(dòng)；③若外界條件改變，雖能引起v正和v逆變化，但變化后新的v正′和v逆′仍保持相等，則化學(xué)平衡沒(méi)有發(fā)生移動(dòng)。(2)依據(jù)濃度商(Q)規(guī)則判斷通過(guò)比較濃度商(Q)與平衡常數(shù)(K)的大小來(lái)判斷平衡移動(dòng)的方向。①若Q>K，平衡逆向移動(dòng)；②若Q＝K，平衡不移動(dòng)；③若Q<K，平衡正向移動(dòng)。4．三種等效平衡(1)恒溫恒容，對(duì)于非等體反應(yīng)，極端轉(zhuǎn)化各物質(zhì)的量相等，平衡相同(c平、n平、v、%均相同)。(2)恒溫恒壓，任何氣體反應(yīng)，極端轉(zhuǎn)化，各物質(zhì)的量之比相同，平衡等效(c平、v、%均相同，但n平成比例)。(3)恒溫恒容，對(duì)于等體反應(yīng)，極端轉(zhuǎn)化各物質(zhì)的量之比相同，平衡等效(c%相同，c平、n平成比例，v不同)。高頻考點(diǎn)二化學(xué)反應(yīng)速率、轉(zhuǎn)化率和平衡常數(shù)的有關(guān)計(jì)算1．化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算(1)公式法：v(B)＝eq\f(ΔcB,Δt)＝eq\f(\f(ΔnB,V),Δt)。(2)比值法：同一化學(xué)反應(yīng)，各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。對(duì)于反應(yīng)：mA(g)＋nB(g)=pC(g)＋qD(g)來(lái)說(shuō)，則有eq\f(vA,m)＝eq\f(vB,n)＝eq\f(vC,p)＝eq\f(vD,q)。2．化學(xué)平衡常數(shù)的換算(1)同一可逆反應(yīng)中，K正·K逆＝1；(2)同一方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)等倍擴(kuò)大或縮小n倍，則新平衡常數(shù)K′與原平衡常數(shù)K間的關(guān)系是K′＝Kn或K′＝eq\r(n,K)。(3)幾個(gè)可逆反應(yīng)方程式相加，得總方程式，則總反應(yīng)的平衡常數(shù)等于分步反應(yīng)平衡常數(shù)之積。3．三段式突破反應(yīng)速率與平衡的有關(guān)計(jì)算mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始/(mol·L－1)ab00變化/(mol·L－1)mxnxpxqx平衡/(mol·L－1)a－mxb－nxpxqx(1)v(A)＝eq\f(mx,Δt)。(2)α(A)＝eq\f(mx,a)×100%。(3)K＝eq\f(pxp·qxq,a－mxm·b－nxn)(4)生成物的產(chǎn)率：實(shí)際產(chǎn)量占理論產(chǎn)量的百分?jǐn)?shù)。一般來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)化率越高，原料利用率越高，產(chǎn)率越高。產(chǎn)率＝eq\f(產(chǎn)物實(shí)際質(zhì)量,理論產(chǎn)量)×100%。(5)混合物中某組分的百分含量＝eq\f(平衡量,平衡總量)×100%。高頻考點(diǎn)三常見(jiàn)的化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡圖像分析1．速率—時(shí)間圖像反應(yīng)mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，m＋n>p＋q，且ΔH>0(1)t1時(shí)增大反應(yīng)物的濃度，正反應(yīng)速率瞬間增大，然后逐漸減小，而逆反應(yīng)速率逐漸增大；(2)t2時(shí)升高溫度，正反應(yīng)和逆反應(yīng)速率均增大，吸熱反應(yīng)的反應(yīng)速率增大得快；(3)t3時(shí)減小壓強(qiáng)，容器容積增大，濃度變小，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率均減小，正反應(yīng)的反應(yīng)速率減小得多；(4)t4時(shí)使用催化劑，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率均瞬間增大但仍相等。2.轉(zhuǎn)化率(或含量)—時(shí)間圖像反應(yīng)mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，m＋n>p＋q，且ΔH>0(1)圖甲表示壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的影響，對(duì)于氣體反應(yīng)物化學(xué)計(jì)量數(shù)之和大于氣體生成物化學(xué)計(jì)量數(shù)之和的反應(yīng)，壓強(qiáng)越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大；(2)圖乙表示溫度對(duì)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的影響，對(duì)于吸熱反應(yīng)，溫度越高，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大；(3)圖丙表示催化劑對(duì)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的影響，催化劑只能改變化學(xué)反應(yīng)速率，不能改變反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。3．恒壓(溫)線反應(yīng)mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，m＋n>p＋q，且ΔH>0分析時(shí)可沿橫軸作一條平行于縱軸的虛線，即為等壓線或等溫線，然后分析另一條件變化對(duì)該反應(yīng)的影響。4．特殊類型圖像(1)對(duì)于化學(xué)反應(yīng)mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，如圖所示，M點(diǎn)前，表示從反應(yīng)物開(kāi)始，v正＞v逆；M點(diǎn)為剛達(dá)到平衡點(diǎn)；M點(diǎn)后為平衡受溫度的影響情況，即升溫，A的百分含量增加或C的百分含量減少，平衡左移，故正反應(yīng)ΔH＜0。(2)對(duì)于化學(xué)反應(yīng)mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，如圖所示，L線上所有的點(diǎn)都是平衡點(diǎn)。L線的左上方(E點(diǎn))，A的百分含量大于此壓強(qiáng)時(shí)平衡體系的A的百分含量，所以E點(diǎn)v正＞v逆；則L線的右下方(F點(diǎn))，v正＜v逆。5．速率、平衡圖像題的分析方法(1)認(rèn)清坐標(biāo)系，弄清縱、橫坐標(biāo)所代表的意義，并與有關(guān)原理相結(jié)合。(2)看清起點(diǎn)，分清反應(yīng)物、生成物，濃度減小的是反應(yīng)物，濃度增大的是生成物，一般生成物多數(shù)以原點(diǎn)為起點(diǎn)。(3)看清曲線的變化趨勢(shì)，注意漸變和突變，分清正、逆反應(yīng)曲線，從而判斷反應(yīng)特點(diǎn)。(4)注意終點(diǎn)。例如，在濃度—時(shí)間圖像上，一定要看清終點(diǎn)時(shí)反應(yīng)物的消耗量、生成物的增加量，并結(jié)合有關(guān)原理進(jìn)行推理判斷。(5)圖像中先拐先平數(shù)值大。例如，在轉(zhuǎn)化率—時(shí)間圖像上，先出現(xiàn)拐點(diǎn)的曲線先達(dá)到平衡，此時(shí)逆向推理可得該曲線對(duì)應(yīng)的溫度高、濃度大或壓強(qiáng)大。(6)定一議二原則。當(dāng)圖像中有三個(gè)量時(shí)，先確定一個(gè)量不變?cè)儆懻摿硗鈨蓚€(gè)量的關(guān)系。高頻考點(diǎn)四速率與平衡圖像在生產(chǎn)中的綜合應(yīng)用1．圖像分析(1)?eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(\o(\s\up(該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，低于,T0時(shí)，應(yīng)慢，還未達(dá)到平衡，,為平衡建立過(guò)程，高于T0時(shí)，,為平衡移動(dòng)過(guò)程))))(2)?eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(\o(\s\up(隨溫度升高，－lgK減小，K增,大，反應(yīng)為吸熱反應(yīng)ΔH>0))))(3)對(duì)于A(g)＋2B(g)C(g)?eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(\f(nA,nB)越大，Ag越多，αA越小))(4)?eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(\o(\s\up(3號(hào)催化劑最合適，,其最適溫度為400℃))))2．圖像題的一般分析思路(1)一審題：審明各物質(zhì)的狀態(tài)(有無(wú)固體、液體)，明確氣體分子數(shù)的變化(變大、變小、不變)，正反應(yīng)是吸熱還是放熱。(2)二析圖像(3)三想方法規(guī)律①三步分析法：一看反應(yīng)速率是增大還是減?。欢磛(正)、v(逆)的相對(duì)大??；三看化學(xué)平衡移動(dòng)的方向。②先拐先平數(shù)值大：在含量(轉(zhuǎn)化率)－時(shí)間曲線中，先出現(xiàn)拐點(diǎn)的反應(yīng)則先達(dá)到平衡，說(shuō)明該曲線反應(yīng)速率快，表示溫度較高、有催化劑、壓強(qiáng)較大等。③定一議二：當(dāng)圖像中有三個(gè)量時(shí)，先確定一個(gè)量不變，再討論另外兩個(gè)量的關(guān)系，有時(shí)還需要作輔助線。④想規(guī)律做判斷：聯(lián)想化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡移動(dòng)規(guī)律，將圖表與原理結(jié)合，對(duì)照得出結(jié)論。高頻考點(diǎn)五分壓平衡常數(shù)(Kp)與速率常數(shù)(k正、k逆)1．Kp的兩種計(jì)算模板(1)平衡總壓為pN2＋3H22NH3n(平)abcp(分壓)eq\f(a,a＋b＋c)p0eq\f(b,a＋b＋c)p0eq\f(c,a＋b＋c)p0Kp＝eq\f(\f(c,a＋b＋c)p02,\f(a,a＋b＋c)p0\f(b,a＋b＋c)p03)。(2)剛性容器起始?jí)簭?qiáng)為p0，平衡轉(zhuǎn)化率為α2NO2N2O4p(始)p00Δpp0αeq\f(1,2)p0αp(平)p0－p0αeq\f(1,2)p0αKp＝eq\f(\f(1,2)p0α,p0－p0α2)。2．Kp與k正、k逆的關(guān)系以2NO2N2O4為例eq\b\lc\\rc\](\a\vs4\al\co1(v正＝k正p2NO2,v逆＝k逆pN2O4))eq\o(→,\s\up10(平衡時(shí)),\s\do12(v正＝v逆))k正p2(NO2)＝k逆p(N2O4)→eq\f(k正,k逆)＝eq\f(pN2O4,p2NO2)＝Kp?！绢}型突破】題型一化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡的影響因素例1．（2021·福建寧德市高三一模）甲烷水蒸氣催化重整是制備高純氫的方法之一，反應(yīng)為CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)。在不同溫度下，向a、b兩個(gè)恒溫恒容的密閉容器中均通入1.1molCH4(g)和1.1molH2O(g)，測(cè)得容器a中CO物質(zhì)的量、容器b中H2物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化曲線如圖所示(已知容器a、b的體積為2L)。下列說(shuō)法正確的是()A．該反應(yīng)為放熱反應(yīng)B．兩容器達(dá)到平衡時(shí)，b容器中CO的體積分?jǐn)?shù)大于a容器C．a(chǎn)容器前4min用CH4表示的平均反應(yīng)速率為0.125mol/(L?min)D．a(chǎn)容器達(dá)到平衡后，再充入1.1molCH4(g)和1molCO(g)，此時(shí)v正＜v逆【變式探究】（2021·湖南株洲市高三一模）利用現(xiàn)代傳感技術(shù)探究壓強(qiáng)對(duì)2NO2(g)N2O4(g)平衡移動(dòng)的影響。在恒定溫度和標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng)條件下，往針筒中充入一定體積的NO2氣體后密封并保持活塞位置不變。分別在t1、t2時(shí)迅速移動(dòng)活塞后并保持活塞位置不變，測(cè)定針筒內(nèi)氣體壓強(qiáng)變化如圖所示。下列分析中不正確的是()A．t1時(shí)移動(dòng)活塞，使容器體積增大B．在B、E兩點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的正反應(yīng)速率：v(B)>v(E)C．圖中除A、C、F點(diǎn)外，其他點(diǎn)均為平衡狀態(tài)D．在E，F(xiàn)，H三點(diǎn)中，H點(diǎn)的氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量最大題型二反應(yīng)速率、轉(zhuǎn)化率和平衡常數(shù)的基本計(jì)算例2．（2020·江蘇卷）CH4與CO2重整生成H2和CO的過(guò)程中主要發(fā)生下列反應(yīng)在恒壓、反應(yīng)物起始物質(zhì)的量比條件下，CH4和CO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的曲線如圖所示。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是（）A.升高溫度、增大壓強(qiáng)均有利于提高CH4的平衡轉(zhuǎn)化率B.曲線B表示CH4的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化C.相同條件下，改用高效催化劑能使曲線A和曲線B相重疊D.恒壓、800K、n(CH4)：n(CO2)=1:1條件下，反應(yīng)至CH4轉(zhuǎn)化率達(dá)到X點(diǎn)的值，改變除溫度外的特定條件繼續(xù)反應(yīng)，CH4轉(zhuǎn)化率能達(dá)到Y(jié)點(diǎn)的值【舉一反三】（2021·福建漳州市高三一模）溫度為T1時(shí)，在容積為10L的恒容密閉容器充入一定量的M(g)和N(g)，發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)過(guò)程中的部分?jǐn)?shù)據(jù)如表所示，下列說(shuō)法正確的是（）t/min0510n(M)/mol6.04.0n(N)/mol3.01.0A．T2時(shí)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為0.64，則T1＞T2B．05min內(nèi)，用M表示的平均反應(yīng)速率為0.4mol?L1?min1C．該反應(yīng)在第8min時(shí)v逆＞v正D．當(dāng)M、N的轉(zhuǎn)化率之比保持不變時(shí)，可判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)【變式探究】（2021·河北石家莊高三模擬）在恒容密閉容器中充入氣體和，發(fā)生反應(yīng)，所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示。下列說(shuō)法正確的是()實(shí)驗(yàn)編號(hào)溫度/℃起始起始平衡①300②500③500A．上述反應(yīng)的B．時(shí)測(cè)得①中，則內(nèi)C．500℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)D．實(shí)驗(yàn)③中反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，的轉(zhuǎn)化率小于20％題型三化學(xué)圖像分析例3．[2019江蘇]在恒壓、NO和O2的起始濃度一定的條件下，催化反應(yīng)相同時(shí)間，測(cè)得不同溫度下NO轉(zhuǎn)化為NO2的轉(zhuǎn)化率如圖中實(shí)線所示(圖中虛線表示相同條件下NO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化)。下列說(shuō)法正確的是A．反應(yīng)2NO(g)+O2(g)===2NO2(g)的ΔH>0B．圖中X點(diǎn)所示條件下，延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間能提高NO轉(zhuǎn)化率C．圖中Y點(diǎn)所示條件下，增加O2的濃度不能提高NO轉(zhuǎn)化率D．380℃下，c起始(O2)=5.0×10?4mol·L?1，NO平衡轉(zhuǎn)化率為50%，則平衡常數(shù)K>2000【變式探究】（2021·遼寧高三模擬）恒壓下，將CO2和H2以體積比1∶4混合進(jìn)行反應(yīng)CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)(假定過(guò)程中無(wú)其他反應(yīng)發(fā)生)，用Ru/TiO2催化反應(yīng)相同時(shí)間，測(cè)得CO2轉(zhuǎn)化率隨溫度變化情況如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A．反應(yīng)CO2(g)＋4H2(g)=CH4(g)＋2H2O(g)的ΔH>0B．圖中450℃時(shí)，延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間無(wú)法提高CO2的轉(zhuǎn)化率C．350℃時(shí)，c(H2)起始＝0.4mol·L－1，CO2平衡轉(zhuǎn)化率為80%，則平衡常數(shù)K<2500D．當(dāng)溫度從400℃升高至500℃，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)時(shí)，v(400℃)逆>v(500℃)逆【變式探究】(2019·全國(guó)卷Ⅰ)水煤氣變換[CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)]是重要的化工過(guò)程，主要用于合成氨、制氫以及合成氣加工等工業(yè)領(lǐng)域中。回答下列問(wèn)題：(1)Shibata曾做過(guò)下列實(shí)驗(yàn)：①使純H2緩慢地通過(guò)處于721℃下的過(guò)量氧化鈷CoO(s)，氧化鈷部分被還原為金屬鈷Co(s)，平衡后氣體中H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.0250。②在同一溫度下用CO還原CoO(s)，平衡后氣體中CO的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.0192。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果判斷，還原CoO(s)為Co(s)的傾向是CO________H2(填“大于”或“小于”)。(2)721℃時(shí)，在密閉容器中將等物質(zhì)的量的CO(g)和H2O(g)混合，采用適當(dāng)?shù)拇呋瘎┻M(jìn)行反應(yīng)，則平衡時(shí)體系中H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為_(kāi)_______(填標(biāo)號(hào))。A．<0.25 B．0.25C．0.25～0.50 D．0.50E．>0.50(3)Shoichi研究了467℃、489℃時(shí)水煤氣變換中CO和H2分壓隨時(shí)間變化關(guān)系(如下圖所示)，已知水煤氣變換反應(yīng)的ΔH<0。催化劑為氧化鐵，實(shí)驗(yàn)初始時(shí)體系中的pH2O和pCO相等、pCO2和pH2相等。計(jì)算曲線a的反應(yīng)在30～90min內(nèi)的平均速率eq\x\to(v)(a)＝________kPa·min－1。467℃時(shí)pH2和pCO隨時(shí)間變化關(guān)系的曲線分別是________、________。489℃時(shí)pH2和pCO隨時(shí)間變化關(guān)系的曲線分別是________、________?！九e一反三】(2019·全國(guó)卷Ⅲ)近年來(lái)，隨著聚酯工業(yè)的快速發(fā)展，氯氣的需求量和氯化氫的產(chǎn)出量也隨之迅速增長(zhǎng)。因此，將氯化氫轉(zhuǎn)化為氯氣的技術(shù)成為科學(xué)研究的熱點(diǎn)?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)Deacon發(fā)明的直接氧化法為4HCl(g)＋O2(g)=2Cl2(g)＋2H2O(g)。下圖為剛性容器中，進(jìn)料濃度比c(HCl)∶c(O2)分別等于1∶1、4∶1、7∶1時(shí)HCl平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的關(guān)系：可知反應(yīng)平衡常數(shù)K(300℃)________K(400℃)(填“大于”或“小于”)。設(shè)HCl初始濃度為c0，根據(jù)進(jìn)料濃度比c(HCl)∶c(O2)＝1∶1的數(shù)據(jù)計(jì)算K(400℃)＝________________(列出計(jì)算式)。按化學(xué)計(jì)量比進(jìn)料可以保持反應(yīng)物高轉(zhuǎn)化率，同時(shí)降低產(chǎn)物分離的能耗。進(jìn)料濃度比c(HCl)∶c(O2)過(guò)低、過(guò)高的不利影響分別是______________________________________________________________________。(2)在一定溫度的條件下，進(jìn)一步提高HCl的轉(zhuǎn)化率的方法是_______________________________________________________________________________________。(寫出2種)題型四化學(xué)反應(yīng)原理綜合例4.（2020·新課標(biāo)Ⅰ）硫酸是一種重要的基本化工產(chǎn)品，接觸法制硫酸生產(chǎn)中的關(guān)鍵工序是SO2的催化氧化：SO2(g)+O2(g)SO3(g)ΔH=?98kJ·mol?1?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)釩催化劑參與反應(yīng)的能量變化如圖所示，V2O5(s)與SO2(g)反應(yīng)生成VOSO4(s)和V2O4(s)的熱化學(xué)方程式為：_______________________________________。(2)當(dāng)SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)分別為7.5%、10.5%和82%時(shí)，在0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa壓強(qiáng)下，SO2平衡轉(zhuǎn)化率α隨溫度的變化如圖所示。反應(yīng)在5.0MPa、550℃時(shí)的α=__________，判斷的依據(jù)是______________________。影響α的因素有____________________________。(3)將組成(物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))為2m%SO2(g)、m%O2(g)和q%N2(g)的氣體通入反應(yīng)器，在溫度t、壓強(qiáng)p條件下進(jìn)行反應(yīng)。平衡時(shí)，若SO2轉(zhuǎn)化率為α，則SO3壓強(qiáng)為_(kāi)__________，平衡常數(shù)Kp=___________(以分壓表示，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。(4)研究表明，SO2催化氧化的反應(yīng)速率方程為：v=k(?1)0.8(1?nα')。式中：k為反應(yīng)速率常數(shù)，隨溫度t升高而增大；α為SO2平衡轉(zhuǎn)化率，α'為某時(shí)刻SO2轉(zhuǎn)化率，n為常數(shù)。在α'=0.90時(shí)，將一系列溫度下的k、α值代入上述速率方程，得到v~t曲線，如圖所示。曲線上v最大值所對(duì)應(yīng)溫度稱為該α'下反應(yīng)的最適宜溫度tm。t<tm時(shí)，v逐漸提高；t>tm后，v逐漸下降。原因是__________________________。【變式探究】（2020·新課標(biāo)Ⅱ）天然氣的主要成分為CH4，一般還含有C2H6等烴類，是重要的燃料和化工原料。(1)乙烷在一定條件可發(fā)生如下反應(yīng)：C2H6(g)=C2H4(g)+H2(g)ΔH，相關(guān)物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如下表所示：物質(zhì)C2H6(g)C2H4(g)H2(g)燃燒熱ΔH/(kJ·mol?1ΔH=_________kJ·mol?1。②提高該反應(yīng)平衡轉(zhuǎn)化率的方法有_________、_________。③容器中通入等物質(zhì)的量的乙烷和氫氣，在等壓下(p)發(fā)生上述反應(yīng)，乙烷的平衡轉(zhuǎn)化率為α。反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=_________(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。(2)高溫下，甲烷生成乙烷的反應(yīng)如下：2CH4C2H6+H2。反應(yīng)在初期階段的速率方程為：r=k×，其中k為反應(yīng)速率常數(shù)。①設(shè)反應(yīng)開(kāi)始時(shí)的反應(yīng)速率為r1，甲烷的轉(zhuǎn)化率為α?xí)r的反應(yīng)速率為r2，則r2=_____r1。②對(duì)于處于初期階段的該反應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是_________。A．增加甲烷濃度，r增大B．增加H2濃度，r增大C．乙烷的生成速率逐漸增大D．降低反應(yīng)溫度，k減小(3)CH4和CO2都是比較穩(wěn)定的分子，科學(xué)家利用電化學(xué)裝置實(shí)現(xiàn)兩種分子的耦合轉(zhuǎn)化，其原理如下圖所示：①陰極上的反應(yīng)式為_(kāi)________。②若生成的乙烯和乙烷的體積比為2∶1，則消耗的CH4和CO2體積比為_(kāi)________?！九e一反三】（2020·新課標(biāo)Ⅲ）二氧化碳催化加氫合成乙烯是綜合利用CO2的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)CO2催化加氫生成乙烯和水的反應(yīng)中，產(chǎn)物的物質(zhì)