資源簡介

(共42張PPT)
第38講　化學反應速率及其影響因素
1．了解化學反應速率的概念及表示方法，根據提取的信息計算化學反應速率。
2．知道化學反應是有歷程的，認識基元反應的活化能對化學反應速率的影響。
3．能運用外界因素對化學反應速率的影響規律，解釋生產、生活中的實際問題。
01
考點梳理 高效演練
考點一　化學反應速率

1．化學反應速率
單位時間內反應物濃度的減小
生成物濃度的增加
mol·L－1·s－1或mol/(L·s)
(1)“v”一般指平均速率而不是瞬時速率，且無論用反應物還是用生成物表示均取正值。
(2)用不同物質表示同一化學反應的反應速率時，數值可能不同，但意義相同。
(3)濃度變化只適用于氣體和溶液，不適用于固體或純液體，固體和純液體的濃度視為常數。
(4)各物質的化學反應速率之比等于化學計量數之比。如mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，vA∶vB∶vC∶vD＝　　　　　　。
m∶n∶p∶q
3．“三段式”法計算化學反應速率
對于反應mA(g)＋nB(g) pC(g)，起始時A、B、C的濃度分別為a mol·L－1、b mol·L－1、c mol·L－1，反應進行至t1 s時，A消耗了x mol·L－1，化學反應速率的計算如下：
(4)對于任何化學反應來說，反應速率越大，反應現象越明顯(　　)
(5)同一化學反應，相同條件下用不同物質表示的反應速率，數值越大，表示化學反應速率越大(　　)
答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×
答案：1.8×10－3
2．反應A(g)＋3B(g)===2C(g)＋2D(g)在四種不同情況下的反應速率分別為
①v(A)＝0.45 mol/(L·min)
②v(B)＝0.6 mol/(L·s)
③v(C)＝0.4 mol/(L·s)
④v(D)＝0.45 mol/(L·s)
反應速率的大小關系為_______________________(填序號)。
解析：若四種反應速率都用A表示[單位mol/(L·s)]，分別為 ①v(A)＝0.007 5 mol/(L·s)，②v(A)＝0.2 mol/(L·s)，③v(A)＝0.2 mol/(L·s)，④v(A)＝0.225 mol/(L·s)，所以反應速率的大小關系為④>③＝②>①。
答案：④＞③＝②＞①
3．300 ℃時，2NO(g)＋Cl2(g) 2ClNO(g)的正反應速率表達式為v正＝k·cn(ClNO)，測得速率和濃度的關系見下表：




n＝　　　　；k＝　　　　。
序號 c(ClNO)/(mol·L－1) v/(mol·L－1·s－1)
① 0.30 3.60×10－9
② 0.60 1.44×10－8
③ 0.90 3.24×10－8
答案：2　4×10－8 L·mol－1·s－1
考點二　影響化學反應速率的因素　活化能

1．影響化學反應速率的因素
(1)內因：反應物的組成、結構和性質。如相同條件下Mg、Al與稀鹽酸反應的速率大小關系為　　　　　。
Mg＞Al
(2)外因(只改變一個條件，其他條件不變)
[特別提醒]
稀有氣體對反應速率的影響
對于反應A(g)＋B(g) C(g)，在一定條件下向反應容器中分別充入氦氣，對反應速率的影響如下：
2．有效碰撞理論
(1)有效碰撞
(2)活化分子、活化能
①活化分子：能夠發生有效碰撞的分子(具有足夠的能量)。
②活化能(如下圖)

　　　　為反應的活化能，　　　　　為使用催化劑時的活化能，反應熱為　　　　　　。
E1
E3
E1－E2
(3)活化分子、有效碰撞與反應速率的關系
增多
不變
增加
不變
增加
增多
[易錯秒判]
(1)鋅片與鹽酸的反應，加入適量的氯化鈉溶液，反應速率不變(　　)
(2)升溫時吸熱反應速率增大，放熱反應速率減小(　　)
(3)對于反應2H2O2===2H2O＋O2↑，加入MnO2或降低溫度都能增大O2的生成速率(　　)
(4)增大反應物的濃度，能夠增大活化分子的百分數，所以反應速率增大(　　)
(5)催化劑能夠改變反應的活化能，但反應前后催化劑的化學性質保持不變(　　)
(6)對于反應A＋B C，改變容器容積，化學反應速率一定發生變化(　　)
(7)碳酸鈣與鹽酸反應的過程中，增加CaCO3固體的量，可以增大反應速率(　　)
答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×　(7)×
一、化學反應速率的影響因素及圖像分析
1．(2024·佛山一中高三月考)在 C(s)＋CO2(g) 2CO(g)的反應中，現采取下列措施，其中能夠使反應速率增大的是(　　)
①縮小容器容積，增大壓強　②增加碳的量
③恒容下通入CO2　④恒容下充入N2
⑤恒壓下充入N2
A．①④　　　 B．②③⑤
C．①③ D．①②④
√
解析：①該反應為有氣體參加的反應，縮小容器容積，增大壓強，反應速率增大，①正確；②碳為固體，增加碳的量，反應速率不變，②錯誤；③恒容下通入CO2，反應物濃度增大，反應速率增大，③正確；④恒容下充入N2，參與反應的各物質的物質的量濃度不變，反應速率不變，④錯誤；⑤恒壓下充入N2，容器容積增大，參與反應的各物質的物質的量濃度減小，反應速率減小，⑤錯誤。
2．反應2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＜0已達平衡，其他條件不變時，分別改變下列條件，對化學反應速率和化學平衡產生影響。下列條件與圖像不相符的是(0～t1：v正＝v逆；t1時改變條件，t2時重新建立平衡)(　　)
A．增加氧氣 B．增大壓強 C．升高溫度 D．加入催化劑
的濃度 (壓縮容器容積)
√
解析：A．增加O2的濃度，v正增大，v逆瞬間不變，與圖像相符，故A不符合題意；
B．增大壓強(壓縮容器容積)，v正、v逆都增大，v正增大的倍數大于v逆，與圖像相符，故B不符合題意；
C． 升高溫度，v正、v逆都瞬間增大，條件與圖像不相符，故C符合題意；
D．加入催化劑，v正、v逆同時增大相同倍數，與圖像相符，故D不符合題意。
二、“變量控制”實驗探究化學反應速率的影響因素
3．硫代硫酸鈉溶液與稀硫酸反應的化學方程式為 Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O。下列各組實驗中最先出現渾濁的是(　　)
選 項 反應溫 度/℃ Na2S2O3溶液 稀硫酸 H2O
V/mL c/(mol·L－1) V/mL c/(mol·L－1) V/mL
A 25 5 0.1 10 0.1 5
B 25 5 0.2 5 0.2 10
C 35 5 0.1 10 0.1 5
D 35 5 0.2 5 0.2 10
√
4．某化學小組為了探究外界條件對化學反應速率的影響，進行了如下實驗：
[實驗原理]　2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O
[實驗內容及記錄]
實驗 編號 實驗 溫度 /℃ 試管中所加試劑及其用量/mL 溶液褪至無色所需時間/min
0.6 mol/L H2C2O4溶液 H2O 3 mol/L H2SO4溶液 0.05 mol/L KMnO4溶液 ① 25 3.0 V1 2.0 3.0 1.5
② 25 2.0 3.0 2.0 3.0 2.7
③ 50 2.0 V2 2.0 3.0 1.0
(1)V1＝　　　　，V2＝　　　　。
(2)實驗①②探究的是　　　　　　　對化學反應速率的影響，根據上表中的實驗數據，可以得到的結論是________________________________。
(3)探究溫度對化學反應速率的影響，應選擇實驗　　　　　　　(填實驗編號)。
答案：(1)2.0　3.0　(2)反應物濃度　其他條件不變，增大(減小)反應物濃度，化學反應速率增大(減小)
(3)②③
[思維建模]
解答“變量控制”實驗題的思維模型
02
真題研做 高考通關
1．(2022·新高考廣東卷)在相同條件下研究催化劑Ⅰ、Ⅱ對反應X―→2Y的影響，各物質濃度c隨反應時間t的部分變化曲線如圖所示。下列說法正確的是(　　)

A．無催化劑時，反應不能進行
B．與催化劑Ⅰ相比，Ⅱ使反應的活化能更低
C．a曲線表示使用催化劑Ⅱ時X的濃度隨t的變化
D．使用催化劑Ⅰ時，0～2 min內，v(X)＝1.0 mol·L－1·min－1
√
解析：催化劑只能影響化學反應速率，不能決定反應是否發生，A項錯誤；
由圖像曲線變化規律可知，相同時間內，催化劑Ⅰ導致的濃度變化更大，故催化劑Ⅰ使反應的活化能更低，B項錯誤；
2 min時，a曲線和催化劑Ⅱ曲線濃度變化的量相等，與反應中X、Y的化學計量數矛盾，a曲線表示使用催化劑Ⅰ時X的濃度隨t的變化，C項錯誤；
2．(2022·新高考遼寧卷)某溫度下，在1 L恒容密閉容器中2.0 mol X發生反應2X(s) Y(g)＋2Z(g)，有關數據見下表：
時間段/min 產物Z的平均生成速率/(mol·L－1·min－1)
0～2 0.20
0～4 0.15
0～6 0.10
下列說法錯誤的是(　　)
A．1 min時，Z的濃度大于0.20 mol·L－1
B．2 min時，加入0.20 mol Z，此時v正(Z)C．3 min時，Y的體積分數約為33.3%
D．5 min時，X的物質的量為1.40 mol
√
解析：A．反應開始后，隨著反應的進行，反應物濃度逐漸減小，產物Z的平均生成速率逐漸減小，0～1 min 內Z的平均生成速率大于0～2 min內Z的平均生成速率，故1 min時，Z的濃度大于0.20 mol·L－1，A正確；
B．4 min時生成Z的物質的量為0.15 mol·L－1·min－1×4 min×1 L＝0.60 mol，6 min 時生成Z的物質的量為0.10 mol·L－1·min－1×6 min×1 L＝0.60 mol，故反應在4 min時已達到平衡，設達到平衡時生成了a mol Y，列“三段式”：
2a＝0.60，解得a＝0.30，Y的平衡濃度為0.30 mol·L－1，Z的平衡濃度為0.60 mol·L－1，平衡常數K＝c2(Z)·c(Y)＝0.108，2 min時Y的濃度為0.20 mol·L－1，Z的濃度為0.40 mol·L－1，再加入0.20 mol Z后Z的濃度變為 0.60 mol·L－1，Q＝c2(Z)·c(Y)＝0.072v逆(Z)，B錯誤；
D．由B項分析可知， 5 min 時反應處于平衡狀態，此時生成的Z的物質的量為0.60 mol，剩余X的物質的量為 1.40 mol，D正確。
編號 表面積/cm2 0 min 20 min 40 min 60 min 80 min
① a 2.40 2.00 1.60 1.20 0.80
② a 1.20 0.80 0.40 x
③ 2a 2.40 1.60 0.80 0.40 0.40
A．實驗①，0～20 min，v(N2)＝1.00×10－5 mol·L－1·min－1
B．實驗②，60 min時處于平衡狀態，x≠0.40
C．相同條件下，增加氨的濃度，反應速率增大
D．相同條件下，增加催化劑的表面積，反應速率增大
√
A．隨c(X)的減小，反應①②的速率均減小
B．體系中v(X)＝v(Y)＋v(Z)
C．欲提高Y的產率，需提高反應溫度且控制反應時間
D．溫度低于T1時，總反應速率由反應①決定
√
解析：由圖甲中的信息可知，濃度隨時間變化逐漸減小的曲線代表的是X，濃度隨時間變化逐漸增大的曲線代表的是Z，濃度隨時間變化先增大后減小的曲線代表的是Y；由圖乙中的信息可知，反應①的速率常數隨溫度升高增大的幅度小于反應②的。A．由圖甲中的信息可知，隨c(X)的減小，c(Y) 先增大后減小，結合速率方程可知，隨c(X)的減小，反應①的速率減小，而反應②的速率先增大后減小，A說法錯誤；
B．根據體系中發生的反應可知，在Y的濃度達到最大值之前，單位時間內X的減少量等于Y和Z的增加量，因此，v(X)＝v(Y)＋v(Z)，但是，在Y的濃度達到最大值之后，單位時間內Z的增加量等于Y和X的減少量，故v(X)＋v(Y)＝v(Z)，B說法錯誤；
C．升高溫度可以增大反應①的速率，但是反應①的速率常數隨溫度升高增大的幅度小于反應②的，且反應②的速率隨著Y的濃度的增大而增大，因此，欲提高Y的產率，需提高反應溫度且控制反應時間，C說法正確；
D．由圖乙中的信息可知，溫度低于T1時，k1＞k2，反應②為慢反應，因此，總反應速率由反應②決定，D說法錯誤。(共58張PPT)
第40講　化學平衡常數　
化學反應的方向與調控
1．能書寫平衡常數表達式，能進行平衡常數、轉化率的簡單計算。
2．能利用平衡常數和濃度商的關系判斷化學反應是否達到平衡及平衡移動的方向。
3．知道化學反應是有方向的，知道化學反應的方向與反應的焓變和熵變有關。
4．認識化學反應速率和化學平衡的綜合調控在生產、生活和科學研究中的重要作用。
01
考點梳理 高效演練
2．意義及影響因素
(1)通常，K越大，說明平衡體系中生成物所占的比例越大，正反應進行的程度__________，即該反應進行得越完全，平衡時反應物的轉化率____________；反之，K越小，該反應進行得越不完全，平衡時反應物的轉化率________。
(2)通常情況下，K只受________影響，與物質的濃度、壓強變化無關。
越大
越大
越小
溫度
3．應用
(1)判斷化學反應可能進行的程度。
K <10－5 10－5～105 >105
反應程度 很難進行 反應可逆 反應基本完全
(3)判斷可逆反應的反應熱。
2．研究氮氧化物與懸浮在大氣中海鹽粒子的相互作用時，涉及如下反應。
①2NO2(g)＋NaCl(s) NaNO3(s)＋ClNO(g)　K1
②2NO(g)＋Cl2(g) 2ClNO(g)　K2
(1)反應①的平衡常數表達式為K1＝____________________________。
(2)4NO2(g)＋2NaCl(s) 2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)的平衡常數K＝________(用K1、K2表示)。
二、化學平衡常數的應用
3．在一定容積的密閉容器中，進行如下化學反應：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)。該反應的化學平衡常數(K)和溫度(T)的關系見下表。
T/℃ 700 800 830 1 000 1 200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
(1)該反應的平衡常數表達式為K＝________________________________。
(2)該反應為________(填“吸熱”或“放熱”)反應。
(3)某溫度下，各物質的平衡濃度符合關系式：3c(CO2)·c(H2)＝5c(CO)·c(H2O)，試判斷此時的溫度為________。
(4)若830 ℃時，向容器中充入1 mol CO、5 mol H2O，反應達到平衡后，化學平衡常數K________1.0(填“大于”“小于”或“等于”)。
(5)830 ℃時，容器中的反應已達到平衡。在其他條件不變的情況下，擴大容器的容積，平衡__________________(填“向正反應方向”“向逆反應方向”或“不”)移動。
(6)若1 200 ℃時，在某時刻反應體系中CO2、H2、CO、H2O 的濃度分別為2 mol·L－1、2 mol·L－1、4 mol·L－1、4 mol·L－1，則此時反應____________________(填“向正反應方向進行”“向逆反應方向進行”或“處于平衡狀態”)。
考點二　速率常數、化學平衡常數及Kp的有關計算

1．化學平衡常數的計算步驟
(1)寫出有關可逆反應的化學方程式，寫出平衡常數表達式。
(2)利用“三段式”，確定各物質的起始濃度、轉化濃度、平衡濃度。
(3)將平衡濃度代入平衡常數表達式。
(4)注意單位的統一。
3.壓強平衡常數(Kp)
[注意]　混合氣體的總壓等于相同溫度下各組分氣體的分壓之和。
[示例]　一定溫度和催化劑條件下，將1 mol N2和3 mol H2充入壓強為p0的恒壓容器中，測得平衡時N2的轉化率為50%，計算該溫度下的壓強平衡常數(Kp)。
4．厘清平衡常數與速率常數的關系
對于可逆反應：mA(g)＋nB(g) pC(g)，若速率方程為v正＝k正·cm (A)·cn(B)、v逆＝k逆·cp (C)，式中的k稱為速率常數，當化學反應達到平衡時，v正＝v逆，即k正·cm(A)·cn(B)＝k逆·cp (C)，化學平衡常數K＝k正/k逆。
[特別提醒]
一個化學反應的速率方程是實驗測定的結果，不能隨意根據反應的化學方程式直接寫出。對于很多反應，速率方程中濃度的方次與化學方程式中各物質的化學計量數并無確定關系。
一、平衡常數與轉化率的相關計算
1．已知在密閉容器中發生可逆反應：M(g)＋N(g) P(g)＋Q(g)　ΔH>0。某溫度下，反應物的起始濃度分別為c(M)＝1 mol·L－1，c(N)＝2.4 mol·L－1。回答下列問題。
(1)若達到平衡后，M的轉化率為60%，則N的平衡濃度是________，平衡常數K為________。
(2)若反應溫度不變，反應物的起始濃度分別為c(M)＝4 mol·L－1，c(N)＝a mol·L－1，達到平衡后，c(P)＝2 mol·L－1，則M的轉化率為________，N的起始濃度為________。
答案：50%　6 mol·L－1
2．用測壓法在剛性密閉容器中探究T ℃時4NO(g) N2(g)＋2NO2(g)的分解反應，現將一定量的NO充入該密閉容器中，測得體系的總壓強隨時間的變化見下表。
反應時間/min 0 10 20 30 40
總壓強/MPa 15.00 14.02 13.20 12.50 12.50
(1)20 min時，NO的轉化率α＝________%。
答案：48　
(2)T ℃時，該反應的壓強平衡常數Kp＝________MPa－1(Kp為以分壓表示的平衡常數)。
答案：0.1
二、平衡常數與速率常數的關系及應用
3．(2024·潮州月考)2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)的反應歷程如下：
反應Ⅰ　2NO(g) N2O2(g)(快)　ΔH1<0
v1正＝k1正·c2(NO)，v1逆＝k1逆·c(N2O2)；
反應Ⅱ　N2O2(g)＋O2(g) 2NO2(g)(慢)　ΔH2<0　v2正＝k2正·c(N2O2)·c(O2)，v2逆＝k2逆·c2(NO2)。
(1)一定條件下，反應2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)達到平衡狀態，平衡常數K＝____________(用含k1正、k1逆、k2正、k2逆的代數式表示)。反應 Ⅰ 的活化能EⅠ________(填“>”“<”或“＝”)反應Ⅱ的活化能EⅡ。
(2)已知反應速率常數k隨溫度的升高而增大，則升高溫度后k2正增大的倍數________(填“大于”“小于”或“等于”)k2逆增大的倍數。
答案：小于
(1)平衡常數K與速率常數k正、k逆之間的關系式為K＝________(用含有k正、k逆的式子表示)。
(2)圖中c點時，上述反應的平衡常數K＝__________kPa－1。若k逆＝60 s－1，則速率常數k正＝________s－1·kPa－1。
答案：2　120
考點三　化學反應的方向與調控

1．自發反應
在一定條件下無需外界幫助就能自發進行的反應稱為自發反應。
2．化學反應方向的判斷
(1)熵和熵變的含義。
①熵的含義：
熵是度量一個體系________________的物理量，用符號S表示。同一條件下，不同物質有不同的熵值，同一物質在不同狀態下熵值也不同，一般規律是S(g)________S(l)________S(s)。
②熵變的含義：
熵變是反應前后體系________________，用ΔS表示，化學反應的ΔS越大，越有利于反應________________。
混亂程度
＞
＞
熵的變化
自發進行
(2)判斷化學反應方向的判據(ΔG＝ΔH－TΔS)。
當ΔG<0時，反應______自發進行；
當ΔG＝0時，反應處于________狀態；
當ΔG＞0時，反應________自發進行。
能
平衡
不能
3．化學反應的調控
(1)化工生產適宜條件選擇的一般原則。
條件 原則
從化學反應速率分析 既不能過大，又不能太小
從化學平衡移動分析 既要注意外界條件對速率和平衡影響的一致性，又要注意對二者影響的矛盾性
從原料的利用率分析 增加易得廉價原料，提高難得高價原料的利用率，從而降低生產成本
從實際生產能力分析 如設備承受高溫、高壓能力等
從催化劑的活性分析 注意催化劑的活性對溫度的限制
(2)工業合成氨反應的適宜條件。
①原理分析：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。
對合成氨反 應的影響 影響因素 濃度 溫度 壓強 催化劑
增大合成氨的反應速率 __________________________ ______ _____ 使用
提高平衡混合物中氨的含量 _____________________________________ ______ ______ ________
增大反應物濃度
高溫
高壓
增大反應物濃度、減小生成物濃度
低溫
高壓
無影響
[易錯秒判]
(1)其他條件不變，使用催化劑，可以改變化學反應進行的方向(　　)
(2)焓變和熵變都與反應自發性有關，因此均可單獨作為判斷反應能否自發進行的判據(　　)
(3)某吸熱反應能自發進行，因此該反應是熵增反應(　　)
(4)合成氨選擇在400～500 ℃進行的原因之一是催化劑在500 ℃左右時的活性最大 (　　)
(5)反應SiO2(s)＋2C(s)===Si(s)＋2CO(g)只能在高溫下自發進行，該反應的ΔH>0(　　)
(6)過程自發性不僅能用于判斷過程的方向，還能確定過程發生的速率(　　)
答案：(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)√　(6)×
1．(2022·新高考遼寧卷)工業合成氨是人類科學技術的一項重大突破，目前已有三位科學家因其獲得諾貝爾獎，其反應為N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1　ΔS＝－200 J·K－1·mol－1。
合成氨反應在常溫下________(填“能”或“不能”)自發。
解析：對于合成氨反應，常溫下，ΔG＝ΔH－TΔS＝－92.4 kJ·mol－1－298 K×(－0.2 kJ·K－1·mol－1)＝－32.8 kJ·mol－1<0，故合成氨反應在常溫下能自發進行。
答案：能
2．實驗室可用銅與濃硫酸反應制備少量SO2：Cu(s)＋2H2SO4(l)===CuSO4(s)＋SO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－11.9 kJ·mol－1。判斷該反應的自發性并說明理由： ________________________________________________。
答案：任何溫度下都能自發，該反應的ΔH<0、ΔS>0，ΔG＝ΔH－TΔS＜0恒成立
3．(2024·東莞高三專題訓練)CO2催化加氫制取甲醇的研究，對于環境、能源問題都具有重要的意義。反應如下：
反應i　CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1 ＝－58 kJ·mol－1；
反應ii　CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)
ΔH2＝＋42 kJ·mol－1。
下列說法不正確的是(　　)
A．增大氫氣濃度能提高二氧化碳的轉化率
B．增大壓強，有利于反應向生成甲醇的方向進行，反應i的平衡常數增大
C．升高溫度，生成甲醇的速率增大，反應ii的限度同時增大
D．選用理想的催化劑可以提高甲醇在最終產物中的比例
√
解析：增大壓強，平衡向氣體體積減小的方向移動，所以有利于反應i向生成甲醇的方向進行，但是平衡常數只與溫度有關，溫度不變，平衡常數不變，故B錯誤。
02
真題研做 高考通關
√
解析：a→b溫度升高，CH4的平衡轉化率增大，說明正反應為吸熱反應；溫度相同時，H2O(g)越多，CH4的平衡轉化率越高，但x越小，故x1vc正。結合分析可知，A項正確，B項錯誤；
該反應為吸熱反應，溫度升高，平衡常數增大，故平衡常數Ka該反應為反應前后氣體分子數不相等的反應，恒溫恒容時，容器內壓強不再發生變化，說明反應達到平衡狀態，D項正確。
√
解析：A．由化學方程式可知，該反應是一個氣體分子數增大的反應，即熵增的反應，ΔS＞0，故A錯誤；


C．由化學方程式可知，每消耗4 mol NH3，轉移12 mol電子，故反應中消耗 1 mol NH3，轉移電子的數目為3×6.02×1023，故C錯誤；
D．實際應用中，加入尿素的量過多時，尿素水解生成的 NH3過量，柴油機車輛排放的尾氣中NH3的量增大，對空氣污染程度增大，故D錯誤。
3．(2022·新高考重慶卷)兩種酸式碳酸鹽的分解反應如下。某溫度平衡時總壓強分別為p1和p2。
反應1：NH4HCO3(s) NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)　p1＝3.6×104 Pa
反應2：2NaHCO3(s) Na2CO3(s)＋H2O(g)＋CO2(g)　p2＝4×103 Pa
該溫度下，剛性密閉容器中放入NH4HCO3和Na2CO3固體，平衡后以上3種固體均大量存在。下列說法錯誤的是(　　)
A．反應2的平衡常數為4×106 Pa2
B．通入NH3，再次平衡后總壓強增大
C．平衡后總壓強為4.36×105 Pa
D．縮小體積，再次平衡后總壓強不變
√
B．溫度不變，平衡常數不變，再次達平衡后，容器內各氣體分壓不變，總壓強不變，B錯誤；
D．平衡后，縮小體積，平衡逆向移動，溫度不變，平衡常數不變，再次平衡后總壓強不變，D正確。
答案：3.0　2.25　增大(共49張PPT)
第41講　化學反應速率
與化學平衡圖像
1．進一步加深理解外界條件對化學反應速率和化學平衡的影響規律。
2．掌握速率平衡圖像的分析方法，能正確解答實際工業生產中有關圖像的問題。
01
考點梳理 高效演練
考點一　化學反應速率圖像

1．正反應速率、逆反應速率—時間圖像的突變、漸變分析
可逆反應達到平衡后，若某一時刻改變外界條件，速率—時間圖像的曲線可能會出現“漸變”或“突變”。根據“斷點”前后速率的大小變化，即可對外界條件的變化情況作出判斷
圖像 速率變化分析 條件變化判斷 平衡移動方向判斷
v′正突然增大，v′逆逐漸增大，且v′正＞v′逆　 增大反應物濃度 正向移動
v′正、v′逆都突然減小，且v′正＞v′逆 ①降低溫度(正反應放熱)； ②減小壓強(正反應氣體體積增大) 正向移動
圖像 速率變化分析 條件變化判斷 平衡移動方向判斷
v′正、v′逆都突然增大，且增大程度相同 ①使用催化劑； ②增大壓強(反應前后氣體體積不變) 不移動
2.全程速率—時間圖像的趨勢變化分析
例如，Zn與足量鹽酸的反應，化學反應速率隨時間的變化
出現如右圖所示情況。
原因：AB段，反應放熱，溶液溫度逐漸升高，v增大；BC
段，溶液中c(H＋)逐漸減小，v減小。
1．在一密閉容器中發生反應N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＜0，達到平衡后，只改變某一個條件時，反應速率與反應時間的關系如下圖所示。
回答下列問題。
(1)處于平衡狀態的時間段是________(填字母，下同)。
A．t1～t2　　　 B．t2～t3
C．t3～t4 D．t4～t5
E．t5～t6
(2)判斷t1、t3、t4時刻分別改變的一個條件。
A．增大壓強　　B．減小壓強　　C．升高溫度　
D．降低溫度　　E．加催化劑　　F．充入氮氣
t1時刻____________；t3時刻____________；t4時刻____________。
(3)依據(2)中的結論，下列時間段中，氨的百分含量最高的是________。
A．t0～t1 B．t2～t3
C．t3～t4 D．t5～t6
(4)如果在t6時刻，從反應體系中分離出部分氨，t7時刻反應達到平衡狀態，請在上圖中畫出反應速率的變化曲線。
答案：(1)BCE　(2)C　E　B　(3)A
(4)
2．向絕熱恒容密閉容器中通入SO2和NO2，一定條件
下使反應SO2(g)＋NO2(g) SO3(g)＋NO(g)達到平衡，
正反應速率隨時間變化的示意圖如右圖。下列說法正
確的是(　　)
A．反應在c點達到平衡狀態
B．反應物濃度：a點小于b點
C．反應物的總能量低于生成物的總能量
D．Δt1＝Δt2時，SO2的轉化率：ab段小于bc段
√
解析：A項，達到化學平衡狀態的標志是各物質的濃度不再改變，其實質是正反應速率等于逆反應速率，c點對應的正反應速率顯然還在改變，未達到平衡，錯誤；
B項，a→b正反應速率增大，反應物濃度逐漸減小，錯誤；
C項，a→c正反應速率增大，之后正反應速率減小，說明反應剛開始時溫度升高對正反應速率的影響大于濃度減小對正反應速率的影響，該反應為放熱反應，即反應物的總能量高于生成物的總能量，錯誤；
D項，隨著反應的進行，正反應速率越大，消耗的二氧化硫就越多，SO2的轉化率就越大，正確。
考點二　化學平衡圖像

1．物質的量(或濃度)—時間圖像
例如，某溫度時，在恒容(V L)容器中，X、Y、Z三種
物質的物質的量隨時間的變化曲線如右圖所示。
(1)X、Y是反應物，Z是生成物，t3 s時反應達到平衡狀
態，X、Y未完全反應，該反應是可逆反應。
(2)O～t3 s：Δn(X)＝－(n3－n1) mol，Δn(Y)＝－(n3－n2) mol，Δn(Z)＝n2 mol。X、Y、Z三種物質的化學計量數之比為(n1－n3)∶(n2－n3)∶n2。
2．轉化率(或百分含量)—時間圖像

解題關鍵：“先拐先平數值大”。即先出現拐點的反應先達到平衡，先出現拐點的曲線表示的溫度較高、壓強較大或使用了催化劑。
圖Ⅰ，T2>T1，溫度升高，生成物C的
百分含量減小，說明平衡逆向移動，
正反應是放熱反應。
圖Ⅱ，p2>p1，壓強增大，A(反應物)
的轉化率減小，說明正反應是氣體總體積增大的反應。
圖Ⅲ，生成物C的百分含量不變，說明平衡不發生移動，但反應速率a>b，故a可能是使用了催化劑；若該反應是反應前后氣體總體積不變的可逆反應，a也可能是增大了壓強(壓縮容器容積)。
3．恒壓(或恒溫)線

(α表示反應物的平衡轉化率，n表示反應物的平衡物質的量)
解題關鍵：采用“定一議二”的方法，即把自變量(溫度、壓強)之一設為定量，討論另外兩個變量的關系。
圖①，若p1>p2>p3，則正反應為氣體體積________的反應，ΔH______0；
圖②，若T1>T2，則ΔH______0，正反應為氣體體積________的反應。
減小
＜
＜
增大
4．幾種特殊圖像
(1)如下圖，對于化學反應mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，M點前，表示化學反應從反應物開始，v正＞v逆；M點為剛達到平衡的點；M點后為平衡受溫度的影響情況，即升高溫度，A的百分含量增加或C的百分含量減少，平衡逆向移動，故正反應的ΔH＜0。
(2)如下圖，對于化學反應mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，L線上所有的點都是平衡點。L線的左上方(E點)，A的百分含量大于此壓強時平衡體系的A的百分含量，所以E點滿足v正＞v逆；同理，L線的右下方(F點)滿足v正＜v逆。
1．下面是某化學研究小組探究外界條件對化學反應速率和化學平衡影響的圖像，其中圖像和結論判斷錯誤的是(　　)
A．圖①中X和Y最多只有一種為氣態，Z為氣態
B．圖②中正反應的ΔH＜0，M點正反應速率>N點逆反應速率
C．圖③是在恒溫恒容的密閉容器中，按不同投料比充入CO(g)和H2(g)進行反應，若平衡時CO(g)和H2(g)的轉化率相等，則a＝2
D．圖④中曲線表示一定壓強下NO的平衡轉化率隨溫度的變化，A、B、C三點表示不同溫度、壓強下NO的平衡轉化率，壓強最小的是B點，化學平衡常數最小的是A點
√
2．用(NH4)2CO3捕獲CO2的反應為(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g) 2NH4HCO3(aq)。為研究溫度對(NH4)2CO3捕獲CO2效率的影響，將一定量的(NH4)2CO3溶液置于密閉容器中，并充入一定量的CO2氣體，保持其他初始實驗條件不變，分別在不同溫度下，經過相同時間測得CO2氣體濃度，得到如圖所示的趨勢圖。
(1)c點的逆反應速率和d點的正反應速率的大小關系為v逆(c)______(填“＞”“＝”或“＜”)v正(d)。
解析：溫度越高，反應速率越大，d點溫度高，故c點的逆反應速率小于d點的正反應速率。
答案：＜　
(2)b、c、d三點的平衡常數Kb、Kc、Kd從大到小的順序為________________。
解析：根據題圖可知，溫度為T3時反應達到平衡，此后溫度升高，c(CO2)增大，說明平衡逆向移動，正反應是放熱反應，故Kb＞Kc＞Kd。
答案：Kb＞Kc＞Kd
(3)T3～T4溫度區間，容器內CO2氣體濃度呈現增大的變化趨勢，其原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案：溫度為T3時化學反應達到平衡，正反應是放熱反應，T3～T4區間溫度升高，平衡逆向移動，不利于CO2的捕獲
考點三　實際生產中“多姿多彩”的陌生圖像

1．陌生圖像分析的模型建構
2．陌生圖像解答的思維步驟
(1)識別圖像類型。即明確橫坐標和縱坐標的含義，厘清線和點(平臺、折線、拐點等)的關系。
(2)把握反應特點。即分析可逆反應的化學方程式，觀察物質的狀態、氣態物質分子數的變化(正反應是氣體分子數增大的反應，還是氣體分子數減小的反應)、反應熱(正反應是放熱反應，還是吸熱反應)等。
(3)聯想平衡原理。聯想化學反應速率、化學平衡移動原理，特別是影響因素及使用前提條件等。
(4)數形結合解答。圖表與原理結合，逐項分析圖表，重點看圖表是否符合可逆反應的特點、化學反應速率和化學平衡移動原理。
3．陌生圖像簡答題的規范描述
(1)條件選擇類。
①實驗最佳條件的選擇或控制就是為了又“快”又“好”地生產，即主要是從反應速率與轉化率(化學平衡)兩個角度來分析。“快”就是增大反應速率，“好”就是增大轉化率，原料利用率高，而影響反應速率與轉化率的主要因素就是濃度、溫度、壓強與催化劑，其中溫度與壓強是試題中經常考查的因素。
②從速率、轉化率、產率、純度等角度分析，選擇最佳條件。如針對反應速率時，思考方向為如何提高浸出速率、如何增大反應速率等；針對平衡轉化率、產率時，可運用平衡移動原理解釋(其他條件不變的情況下，改變××條件，可逆反應的平衡向××方向移動，導致××發生變化)；針對綜合生產效益時，可從原料成本，原料來源是否廣泛、是否可再生，能源成本，對設備的要求，環境保護，綠色化學等方面作答。
③選擇當前條件的優勢，其他條件的不足，往往不足的描述比較容易疏忽，如溫度過高或過低，壓強過小或過大，也要進行分析。
(2)原因分析類。
①依據化學反應速率和平衡移動原理，分析導致圖像曲線變化的原因。
②催化劑對反應的影響、不同反應的選擇性問題是這類題目的難點，解題時要多加關注，不同的條件會有不同的選擇性。
(1)當SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物質的量分數分
別為7.5%、10.5%和82%時，在 0.5 MPa、2.5 Mpa
和5.0 MPa壓強下，SO2的平衡轉化率α隨溫度的變
化如圖所示。反應在5.0 MPa、550 ℃ 時的α＝
________，判斷的依據是__________________________________________。
影響α的因素有_______________________________________________。
解析：由題給熱化學方程式可知，該反應為氣體分子數減小的反應，其他條件一定時，增大壓強，平衡正向移動，SO2的平衡轉化率增大，故p1＝5.0 MPa。結合題圖可知，反應在5.0 MPa、550 ℃時對應的SO2的平衡轉化率為0.975。影響平衡轉化率的因素有溫度、壓強、反應物的起始濃度等。
答案：0.975　該反應為氣體分子數減小的反應，增大壓強，平衡正向移動，α增大，5.0 MPa＞2.5 MPa＝p2，所以p1＝5.0 MPa　溫度、壓強和反應物的起始濃度(組成)
(2)將組成(物質的量分數)為2m% SO2(g)、m% O2(g)和q% N2(g)的氣體通入反應器，在溫度t、壓強p條件下進行反應。平衡時，若SO2的轉化率為α，則SO3的壓強為______，平衡常數Kp＝__________________(以分壓表示，分壓＝總壓×物質的量分數)。
2．(2022·高考全國甲卷)利用碳氯化法可將TiO2轉化為TiCl4。在1 000 ℃時反應的熱化學方程式及其平衡常數為 TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(g)＋2CO(g)　ΔH＝－51 kJ·mol－1，Kp＝1.2×1012 Pa。在1.0×105 Pa，將TiO2、C、Cl2以物質的量比1∶2.2∶2進行反應。體系中氣體平衡組成比例(物質的量分數)隨溫度變化的理論計算結果如下圖所示。
(1)反應C(s)＋CO2(g)===2CO(g)的平衡常數Kp(1 400 ℃)＝________Pa。
答案：7.2×105　
(2)圖中顯示，在200 ℃平衡時TiO2幾乎完全轉化為TiCl4，但實際生產中反應溫度卻遠高于此溫度，其原因是_______________________________。
答案：TiO2、C中原子間的化學鍵鍵能大，斷鍵需要的能量較大，反應的活化能較大或升高溫度可以增大反應速率(答案合理即可)　
(3)TiO2碳氯化是一個“氣-固-固”反應，有利于TiO2-C “固-固”接觸的措施是_____________________________________________________。
解析：TiO2碳氯化是一個“氣-固-固”反應，有利于TiO2-C “固-固”接觸的措施是將固體粉碎并混合均勻，再將Cl2通入使固體呈“沸騰”狀態(在沸騰爐中進行反應)。
答案：將固體粉碎并混合均勻，通入Cl2使固體呈“沸騰”狀態
02
真題研做 高考通關
1．(2023·新高考重慶卷)逆水煤氣變換體系中存在以下兩個反應：
反應Ⅰ　CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)
反應Ⅱ　CO2(g)＋4H2(g) CH4(g)＋2H2O(g)
在恒容條件下，按V(CO2)∶V(H2)＝1∶1投料比進行反應，平衡時含碳物質體積分數隨溫度的變化如下圖所示。下列說法正確的是(　　)
A．反應Ⅰ的ΔH<0，反應Ⅱ的ΔH>0
B．M點反應Ⅰ的平衡常數K<1
C．N點H2O的壓強是CH4的3倍
D．若按V(CO2)∶V(H2)＝1∶2投料，
則曲線之間交點位置不變
√
解析：A．隨著溫度的升高，甲烷的體積分數減小、一氧化碳的體積分數增大，說明隨著溫度的升高，反應Ⅱ的平衡逆向移動、反應Ⅰ的平衡正向移動，故反應Ⅱ為放熱反應，ΔH<0，反應 Ⅰ為吸熱反應，ΔH>0，A錯誤；
C．N點一氧化碳、甲烷的體積分數相等，結合反應的化學方程式可知，生成水的總的物質的量為甲烷的3倍，結合阿伏加德羅定律可知，H2O的壓強是CH4的3倍，C正確；
D．反應Ⅰ為氣體分子數不變的反應、反應Ⅱ為氣體分子數減小的反應，若按V(CO2)∶V(H2)＝1∶2投料，相當于增加氫氣的投料，會使得甲烷含量增大，導致甲烷、一氧化碳曲線之間交點位置發生改變，D錯誤。
2．(2023·新高考江蘇卷)二氧化碳加氫制甲烷過程中的主要反應如下：
CO2(g)＋4H2(g) CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－164.7 kJ·mol－1
CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝＋41.2 kJ·mol－1
在密閉容器中，1.01×105 Pa、n起始(CO2)∶n起始(H2)＝1∶4時，CO2平衡轉化率、在催化劑作用下反應相同時間所測得的CO2實際轉化率隨溫度的變化如圖所示。
√
解析：A．根據蓋斯定律可知，反應2CO(g)＋2H2(g) CO2(g)＋CH4(g)的焓變ΔH＝(－164.7 kJ·mol－1)－2×(＋41.2 kJ·mol－1)＝－247.1 kJ·mol－1，A錯誤；
B．CO2(g)＋4H2(g) CH4(g)＋2H2O(g)為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，CH4的含量減少，故CH4的平衡選擇性隨溫度的升高而減少，B錯誤；
C．由題圖可知，溫度范圍為350～400 ℃ 時二氧化碳實際轉化率最高，C錯誤；
解析：由題圖可知，溫度高于一定值時，溫度升高，反應速率減小，a錯誤；相同溫度下，存在轉化率大于0.88的情況，則α＝0.88的曲線不能代表平衡轉化率，b錯誤；由題圖可知，α越大，反應速率最大值對應溫度越低，c正確；可根據不同α下的最大速率，選擇最佳生產溫度，d正確。
答案：cd　
(2)為提高釩催化劑的綜合性能，我國科學家對其進行了改良。不同催化劑下，溫度和轉化率關系如圖所示，催化性能最佳的是________(填標號)。
解析：根據題圖可知，在相同溫度下d催化劑對應的SO2轉化率最高，催化性能最佳。
答案：d(共24張PPT)
微專題11　反應歷程(機理)圖示分析
聚焦一　能量變化—反應歷程(機理)圖像

1．基元反應
大多數化學反應往往經過多個反應步驟才能實現，每一步反應都稱為基元反應；先后進行的基元反應反映了反應歷程，反應歷程又稱反應機理。如H2和O2的反應需經歷多步基元反應才能完成，主要的4步基元反應如下：
H2―→2H·(速率最小，稱為決速步)；
H·＋O2―→·OH＋O·；
O·＋H2―→·OH＋H·；
·OH＋H2―→H2O＋H·。
2．過渡態理論
過渡態理論認為，基元反應在從反應物到生成物的變化過程中要經歷一個中間狀態，這個狀態稱為過渡態。
AB＋C―→[A…B…C]―→A＋CB
反應物 　過渡態 生成物
過渡態是反應過程中具有最高能量的一種結構狀態，過渡態的能量與反應物的平均能量的差值相當于活化能[活化能(能壘)越高，此步基元反應速率越小]。
例如，一溴甲烷與NaOH溶液反應的過程可以表示為CH3Br＋OH－―→[Br…CH3…OH]―→Br－＋CH3OH，反應歷程示意圖如下：
3．活化能與反應機理
使用催化劑，可以改變活化能，改變反應機理，在反應機理中每一步反應的活化能不同，且均比總反應的活化能低，故一般使用催化劑可以降低反應活化能，增大反應速率，如下圖所示：

E1為總反應的活化能；E2、E3為使用催化劑后，反應機理中各步的活化能。
4．解答能量變化圖像“四關鍵”
(1)明確圖像橫縱坐標的含義：一般是橫軸表示反應過程，縱軸表示能量變化。
(2)細致觀察各個步驟的變化：起始態、過渡態、最終態等。
(3)厘清圖像變化與概念間的關系：吸熱反應和放熱反應、活化能、ΔH、穩定性等的正確判斷。
(4)結合題意進行決速步驟的判斷，ΔH的計算等。
【練真題】
1．(2023·新高考廣東卷)催化劑Ⅰ和Ⅱ均能催化反應R(g) P(g)，反應歷程(下圖)中，M為中間產物。其他條件相同時，下列說法不正確的是(　　)
A．使用Ⅰ和Ⅱ，反應歷程都分4步進行
B．反應達平衡時，升高溫度，R的濃度增大
C．使用Ⅱ時，反應體系更快達到平衡
D．使用Ⅰ時，反應過程中M所能達到的最高濃度更大
√
解析：由歷程圖可知，使用Ⅰ和Ⅱ，R轉化為M經歷兩步，M轉化為P又經歷了兩步，所以反應歷程都分4步進行，A項正確；
由歷程圖可知，該反應正向為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，R的濃度增大，B項正確；
由歷程圖可知，使用Ⅱ時，第一步反應的活化能在所有反應中最大，反應速率小，反應體系達到平衡慢，C項錯誤；
由歷程圖可知，使用Ⅰ時，R轉化為M速率較大，而M轉化為P速率較小，所以反應過程中M所能達到的最高濃度更大，D項正確。
2．(2023·浙江1月選考)標準狀態下，氣態反應物和生成物的相對能量與反應歷程示意圖如下[已知O2(g)和Cl2(g)的相對能量為0]。下列說法不正確的是(　　)
A．E6－E3＝E5－E2
B．可計算Cl—Cl鍵能為2(E2－E3) kJ·mol－1
C．相同條件下，O3的平衡轉化率：歷程Ⅱ>歷程Ⅰ
D．歷程Ⅰ、歷程Ⅱ中速率最大的一步反應的熱化學方程式為ClO(g)＋O(g)===O2(g)＋Cl(g)　ΔH＝(E5—E4) kJ·mol－1
√
解析：根據歷程Ⅰ可知，O3(g)＋O(g) 2O2(g)的ΔH＝(E6－E3) kJ·mol－1，根據歷程Ⅱ可知，O3(g)＋O(g) 2O2(g)的ΔH＝(E5—E2) kJ·mol－1，故E6－E3＝E5－E2，A項正確；
根據歷程Ⅰ和歷程Ⅱ可知，Cl(g)的相對能量為(E2－E3) kJ·mol－1，由于Cl2(g)的相對能量為0，故Cl2(g)===Cl(g)＋Cl(g)的ΔH＝2(E2－E3) kJ·mol－1，即Cl—Cl 鍵能為2(E2－E3) kJ·mol－1，B項正確；
歷程Ⅱ使用了催化劑Cl，催化劑不能使化學平衡發生移動，故O3的平衡轉化率：歷程Ⅱ＝歷程Ⅰ，C項錯誤；
歷程Ⅰ、歷程Ⅱ中速率最大的一步反應為活化能最小的反應，即ClO(g)＋O(g)===O2(g)＋Cl(g)　ΔH＝(E5－E4) kJ·mol－1，D項正確。
【練模擬】
3．(2024·廣東高三調研)丙烯與HBr可同時發生如下兩個反應：
反應Ⅰ：CH3CH===CH2＋HBr CH3CH2CH2Br　ΔH1
反應Ⅱ：CH3CH===CH2＋HBr CH3CHBrCH3　ΔH2
其反應歷程如圖所示，下列說法正確的是(　　)
A．ΔH2＝Ea－Eb
B．升高溫度，丙烯的平衡轉化率增大
C．相同條件下，反應Ⅰ的反應速率大于反應Ⅱ的
D．改用更高效的催化劑，Ea、Eb、ΔH2均不變
√
解析：A．由題圖可知，反應Ⅱ為放熱反應，ΔH2＝－(Ea－Eb)，故A錯誤；
B．由題圖可知，反應Ⅰ和反應Ⅱ均為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，丙烯的平衡轉化率減小，故B錯誤；
C．由題圖可知，反應Ⅰ的活化能大于反應Ⅱ的活化能，反應的活化能越大，反應速率越小，故相同條件下，反應Ⅰ的反應速率小于反應Ⅱ的，故C錯誤；
D．改用更高效的催化劑，可以降低反應的活化能，增大反應速率，但反應物的總能量、生成物的總能量和反應的焓變不變，故D正確。
4．(2024·湛江第一中學高三開學考試)反應2CO(g)＋2NO(g) 2CO2(g)＋N2(g)　ΔH＝－620.9 kJ·mol－1分三步進行，各步的相對能量變化如圖Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ所示：
下列說法正確的是(　　)
A．三步分反應中決定總反應速率的是反應Ⅲ
B．過渡狀態a、b、c的穩定性：b>c>a
C．反應Ⅰ、Ⅱ兩步的總反應為CO(g)＋2NO(g) CO2(g)＋N2O(g)　ΔH＝－314.3 kJ·mol－1
D．反應Ⅲ的逆反應活化能為534.9 kJ·mol－1
√
解析：A．活化能越大，反應速率越小，根據題圖可知，反應Ⅰ的活化能最大，因此三步分反應中決定總反應速率的是反應Ⅰ，A錯誤；
B．三個圖像的起始相對能量都為0，但起始物質不同，無法判斷過渡狀態a、b、c的穩定性大小，B錯誤；
C．反應Ⅰ為2NO(g) O—N===N—O　ΔH＝＋199.2 kJ·mol－1，反應Ⅱ為O—N===N—O＋CO(g) CO2(g)＋N2O(g)　ΔH＝－513.5 kJ·mol－1，反應Ⅰ＋反應Ⅱ可得，CO(g)＋2NO(g) CO2(g)＋N2O(g)　ΔH＝－314.3 kJ·mol－1，C正確；
D．根據總反應2CO(g)＋2NO(g) 2CO2(g)＋N2(g)　ΔH＝－620.9 kJ·mol－1和C項分析可得，反應Ⅲ為N2O(g)＋CO(g) CO2(g)＋N2(g)　ΔH＝－306.6 kJ·mol－1，反應Ⅲ的逆反應活化能＝(248.3＋306.6)kJ·mol－1＝ 554.9 kJ·mol－1，D錯誤。
聚焦二　物質催化循環—反應歷程(機理)圖像

1．“環式”物質催化循環圖示
2．物質類別的判斷
(1)催化劑的判斷：一般地，催化劑在機理圖中多是以完整的循環出現的。
(2)反應物的判斷：通過一個箭頭進入整個歷程的物質是反應物。
(3)中間體的判斷：轉化歷程中生成，隨之又參與下一步反應，一般不脫離整個歷程。
(4)生成物的判斷：通過一個箭頭最終脫離整個歷程的物質一般是生成物。
【練真題】
1．(2023·新高考湖南卷)N2H4是一種強還原性的高能物質，在航天、能源等領域有廣泛應用。我國科學家合成的某Ru(Ⅱ)催化劑{用[L-Ru—NH3]＋表示}能高效電催化氧化NH3合成N2H4，其反應機理如下圖所示。
√
結合題圖可知，[L-Ru—NH3]2＋→[L-Ru—NH2]＋失去1個H，所帶電荷數減1，則Ru化合價不變，與[L-Ru—NH2]＋相比，M中N含有1個單電子，所以Ru的化合價不是＋3，B項錯誤；
由題圖可知，反應過程中有N—N非極性鍵的形成，C項正確；
【練模擬】
2．(2024·汕頭模擬)CO2/C2H4耦合反應制備丙烯酸甲酯的機理如下圖所示。下列敘述錯誤的是(　　)
A．由步驟①知，加成反應也
可生成酯類物質
B．反應過程中存在C—H的斷裂
C．該反應的原子利用率為100%
D．若將步驟②中CH3I換為CH3CH2I，則產品將變為丙烯酸乙酯
√
B．由題圖可知，步驟③中生成碳碳雙鍵，存在C—H的斷裂，故B正確；
C．由分析可知，生成物為丙烯酸甲酯和碘化氫，故該反應的原子利用率不可能為100%，故C錯誤；
D．由分析可知，二氧化碳、乙烯和一碘甲烷在催化劑作用下反應生成丙烯酸甲酯和碘化氫，則二氧化碳、乙烯和碘乙烷在催化劑作用下反應生成丙烯酸乙酯和碘化氫，故D正確。
√

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