高考直通车——高三化学专题复习精品系列之真题演练
1 专题14-速率、平衡、产率及转化率相关图像
1. (2020·全国卷Ⅰ)硫酸是一种重要的基本化工产品。接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化：SO2(g)＋12O2(g) 催化剂 △SO3(g) ΔH＝－98 kJ·mol－1。
回答下列问题：
(1)钒催化剂参与反应的能量变化如图(a)所示，V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为________________
图(a)
图(b)
(2)当SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时，在0.5 MPa、2.5 MPa和5.0 MPa压强下，SO2平衡转化率α随温度的变化如图(b)所示。反应在5.0 MPa、550 ℃时的α＝________，判断的依据是____________________________________________________________________
影响α的因素有_________________________________________________。
(3)将组成(物质的量分数)为2m%SO2(g)、m%O2(g)和q%N2(g)的气体通入反应器，在温度t、压强p条件下进行反应。平衡时，若SO2转化率为α，则SO3压强为________，平衡常数Kp＝________(以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。
(4)研究表明，SO2催化氧化的反应速率方程为：v＝kαα′－10.8 (1－nα′)式中：k为反应速率常数，随温度t升高而增大；α为SO2平衡转化率，α′为某时刻SO2转化率，n为常数。在α′＝0.90时，将一系列温度下的k、α值代入上述速率方程，得到v～t曲线，如图(c)所示。
图(c)
曲线上v最大值所对应温度称为该α′下反应的最适宜温度tm。ttm后，v逐渐下降。原因是___________________________________ ________________________________________________________________
1. 化学反应速率：
⑴. 化学反应速率的概念及表示方法：通过计算式：v =Δc /Δt来理解其概念：
①化学反应速率与反应消耗的时间Δt和反应物浓度的变化Δc有关；
②在同一反应中,用不同的物质来表示反应速率时,数值可以相同,也可以是不同的;但这些数值所表示的都是同一个反应速率;因此,表示反应速率时,必须说明用哪种物质作为标准;用不同物质来表示的反应速率时,其比值一定等于化学反应方程式中的化学计量数之比;如：化学反应mAg + nBg pCg + qDg 的：vA∶vB∶vC∶vD = m∶n∶p∶q
③一般来说,化学反应速率随反应进行而逐渐减慢;因此某一段时间内的化学反应速率,实际是这段时间内的平均速率,而不是瞬时速率;
⑵. 影响化学反应速率的因素：
I. 决定因素内因：反应物本身的性质;
Ⅱ. 条件因素外因也是我们研究的对象：
①. 浓度：其他条件不变时,增大反应物的浓度,可以增大活化分子总数,从而加快化学反应速率;值得注意的是,固态物质和纯液态物质的浓度可视为常数；
②. 压强：对于气体而言,压缩气体体积,可以增大浓度,从而使化学反应速率加快;值得注意的是,如果增大气体压强时,不能改变反应气体的浓度,则不影响化学反应速率;
③. 温度：其他条件不变时,升高温度,能提高反应分子的能量,增加活化分子百分数,从而加快化学反应速率;
④. 催化剂：使用催化剂能等同地改变可逆反应的正、逆化学反应速率;
⑤. 其他因素;如固体反应物的表面积颗粒大小、光、不同溶剂、超声波等;
2. 化学平衡：
⑴. 化学平衡研究的对象：可逆反应;
⑵. 化学平衡的概念略；
⑶. 化学平衡的特征：
动：动态平衡;平衡时v正==v逆 ≠0
等：v正＝v逆
定：条件一定,平衡混合物中各组分的百分含量一定不是相等；
变：条件改变,原平衡被破坏,发生移动,在新的条件下建立新的化学平衡;
⑷. 化学平衡的标志：处于化学平衡时：
1. 化学反应速率：
⑴. 化学反应速率的概念及表示方法：通过计算式：v =Δc /Δt来理解其概念：
①化学反应速率与反应消耗的时间Δt和反应物浓度的变化Δc有关；
②在同一反应中,用不同的物质来表示反应速率时,数值可以相同,也可以是不同的;但这些数值所表示的都是同一个反应速率;因此,表示反应速率时,必须说明用哪种物质作为标准;用不同物质来表示的反应速率时,其比值一定等于化学反应方程式中的化学计量数之比;如：化学反应mAg + nBg pCg + qDg 的：vA∶vB∶vC∶vD = m∶n∶p∶q
③一般来说,化学反应速率随反应进行而逐渐减慢;因此某一段时间内的化学反应速率,实际是这段时间内的平均速率,而不是瞬时速率;
⑵. 影响化学反应速率的因素：
I. 决定因素内因：反应物本身的性质;
Ⅱ. 条件因素外因也是我们研究的对象：
①. 浓度：其他条件不变时,增大反应物的浓度,可以增大活化分子总数,从而加快化学反应速率;值得注意的是,固态物质和纯液态物质的浓度可视为常数；
②. 压强：对于气体而言,压缩气体体积,可以增大浓度,从而使化学反应速率加快;值得注意的是,如果增大气体压强时,不能改变反应气体的浓度,则不影响化学反应速率;
③. 温度：其他条件不变时,升高温度,能提高反应分子的能量,增加活化分子百分数,从而加快化学反应速率;
④. 催化剂：使用催化剂能等同地改变可逆反应的正、逆化学反应速率;
⑤. 其他因素;如固体反应物的表面积颗粒大小、光、不同溶剂、超声波等; 2. 化学平衡：
⑴. 化学平衡研究的对象：可逆反应;
⑵. 化学平衡的概念略；
⑶. 化学平衡的特征：
动：动态平衡;平衡时v正==v逆 ≠0
等：v正＝v逆
定：条件一定,平衡混合物中各组分的百分含量一定不是相等；
变：条件改变,原平衡被破坏,发生移动,在新的条件下建立新的化学平衡;
⑷. 化学平衡的标志：处于化学平衡时：
化学反应速率和化学平衡图像
类型
图像
分析要领
速率-时间图像
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) t1时v正增加，v逆瞬间不变，随后逐渐增加，说明t1时改变的条件是增加反应物的浓度。
浓度-时间图像
CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)
ΔH>0 t2时减少了体系的压强
速率-压强（温度）图像
交点为平衡点，压强增大后正反应速率增大得快，平衡向正向移动。
转化率-压强-温度图像
mA(g)+nB(g)qC(g)+pD(g) “定一议二”。
m+n>q+p，△H<0。
转化率-温度（压强）-时间图像
2NO(g) + 2CO(g)N2(g)+2CO2(g) 先拐先平，先平者高。
T2>T1，且△H<0。
产物体积分数-投料比图像
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H<0 1.b点，投料比等于可逆反应对应物质的化学计量数之比，即21)()(起始2起始2SOnOn
2.T2
3.恒容恒温时，增大n(O2)，平衡向右移动，SO3的体积分数先增大后减小 定位题组
1.对于可逆反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H<0，下列研究目的和示意图相符的是
2.工业上可利用CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)反应生产合成氨原料气H2。已知温度、压强和水碳比[)()(42CHnOHn]对甲烷蒸汽转化反应的影响如下图：
图1（水碳比为3） 图2（水碳比为3） 图3（800℃）
（1）降低反应的水碳比平衡常数K__________（选填“增大”、“减小”或“不变”）;升高温度，平衡向____________方向移动（选正反应或逆反应）。
（2）图2中，两条曲线所示温度的关系是：t1_____t2（选填>、=或<）；图1中，在800℃、2MPa比1MPa时的甲烷含量_______（选填高、低或不变），
3.甲醇被称为21世纪的新型燃料，工业上通过下列反应Ⅰ和Ⅱ，用CH4和H2O为原料来制备甲醇。
