必刷题14 化学反应的速率与限度综合题-2023-2024学年高一化学下学期期末复习·暑假提升必刷题（人教版2019必修第二册）

必刷题14 化学反应的速率与限度综合题 建议完成时间： 120 分钟 选择题：精选 0 题 实际完成时间： 分钟 非选择题：精选 15 题 1．（22-23高一下·黑龙江齐齐哈尔·期末）甲醇是一种重要的有机化工原料，可通过煤间接液化的方法制备，用途广泛。 I．一定温度下，在10L的恒容密闭容器中充入和，一定条件下发生反应：，2min时达到平衡状态，并测得容器内气体的总压强为初始压强的0.6倍，该反应过程中的能量变化如图所示。 (1)已知断开和中的化学键需要吸收的能量为，则断开中的化学键需要吸收 能量。 (2)从反应开始至达到平衡，以CO表示该反应的平均反应速率 。 (3)下列描述能说明上述达到平衡状态的是 (填字母)。 A．和三种物质的浓度相等 B．密闭容器中混合气体的密度不随时间的变化而变化 C．密闭容器中混合气体的压强不随时间的变化而变化 D．密闭容器中混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化 E．单位时间内消耗的同时生成 (4)平衡时的转化率为 (写百分数，保留2位有效数字)。 Ⅱ.甲醇燃料电池能量利用率高，且符合绿色化学理念。若以酸性溶液做电解质溶液： (5)应通入 极(填“正”或“负”)， (6)写出甲醇所在电极的反应式： 。 2．（22-23高一下·内蒙古阿拉善盟·期末）研究碳、氮的氧化物的性质对化工生产和环境保护有重要意义。 (1)现代社会的一切活动都离不开能量，化学反应在发生物质变化的同时伴随能量的变化。下图为1molN2(g)和1molO2(g)充分反应生成2molNO(g)的能量变化图。若断裂1molNO(g)分子中的化学键，需要吸收 能量。该反应中反应物所具有的总能量 (填“高于”“低于”或“等于”生成物所具有的总能量。 (2)由下图的能量转化关系可知生成16g CH3OH(l)需要 (填“吸收”或“放出”) kJ能量。 (3)CO2催化加氢合成新能源甲醇，既实现了碳资源充分利用，又可有效减少CO2排放。在体积为2L的密闭容器中，充入2molCO2和6molH2，一定条件下发生反应：，测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如下图所示。 ①在4min到9min时间段，v(H2)= mol·L-1·min-1 ②能说明上述反应达到平衡状态的是 ； A．恒温、恒容时，容器内混合气体的密度不再变化 B．反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度相等时(即图中交叉点) C．有2个C=O键断裂的同时，有3个H-H键生成 D．当v正(CO2)=3v逆(H2) ③平衡时H2的物质的量为 。 (4)燃料电池是一种高效、环境友好的供电装置，如有图为CH3OH燃料电池的工作原理示意图，a、b均为情性电极。 ①b极的电极反应为： ； ②若此燃料电池电路中转移2mol电子，则消耗的O2在标准状况下的体积为 。 3．（22-23高一下·湖南郴州·期末）甲醇是一种重要的有机化工原料，现有在实验室中模拟甲醇的合成反应，在的恒容密闭容器内以物质的量之比充入和。在时，发生反应：。体系中随时间的变化如表： 时间 0 1 2 3 5 0.020 0.011 0.008 0.007 0.007 (1)如图表示反应中的变化曲线，其中合理的是 。 (2)内该反应的平均速率 。 (3)达到平衡时，的转化率为 。 (4)在相同温度、容积不变的条件下，能说明该反应已达平衡状态的是 。 A． B．容器内压强保持不变 C．断开键的同时形成键 D．容器内混合气体的平均摩尔质量保持不变 E． (5)下列条件能加快正反应速率的是________(填字母)。 A．从平衡混合物中分离出甲醇 B．保持压强不变，充入使容积增大 C．保持体积不变，充入使压强增大 D．升高温度 (6)将甲醇设计成燃料电池，具有启动快、效率高等优点，装置如图所示(A、B为多孔碳棒)。 实验测得向电极定向移动，则从 (填“A”或“B”)处电极入口加入甲醇，该电极反应式为 。 4．（22-23高一下·海南海口·期末）用合成燃料甲醇()是碳减排的新方向。现进行如下实验：某温度下在体积为1L的密闭容器中，充入2mol和6mol发生反应：，请回答下列问题： (1)能判断该反应已达化学平衡状态的标志是___________(填字母)。 A．百分含量保持不变 B．容器中浓度与浓度之比为3：1 C．容器中混合气体的密度保持不变 D．的生成速率与的生成速率相等 (2)现测得和的浓度随时间变化如图所示，回答下列问题： ①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率 。 ②平衡时甲醇的体积分数为 ，反应过程中的最大转化率为 。 (3)下图是以为电解质溶液的甲醇燃料电池示意图：，通入氧气的电极为燃料电池的 极(填“正”或“负”)，随着电池工作，电解质溶液的如何变化 。 A．变大　　　　B．变小　　　　C．不变　　　　D．无法判断 5．（22-23高一下·黑龙江哈尔滨·期末）以制备甲醇是实现“双碳”目标的重要途径。在体积为的密闭容器中，充入和，180℃下反应得甲醇(沸点64．7℃)和物质X，测得各物质物质的量随时间的部分变化图如图： (1)和化学反应方程式为 。 (2)内，氢气的平均反应速率为 。 (3)时，正反应速率 逆反应速率(填“>”“<”或“=”)。 (4)能说明上述反应达到平衡状态的是___________(填字母)。 A．的生成速率是生成速率的3倍 B．混合气体的密度不随时间的变化而变化 C．反应中与的物质的量浓度之比为 D．混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化 (5)上述体系达到平衡时，混合气体中甲醇的体积分数为 。(保留三位有效数字) (6)其他条件不变，将该恒容容器改为体积可变的恒压容器，初始体积为。某时刻，测得的转化率为60％，此时容器体积为，则等于 。 6．（22-23高一下·内蒙古赤峰·期末）常见的氮氧化物有一氧化氮、二氧化氮、一氧化二氮()、五氧化二氮()等。 (1)在一定条件下，氮气与氧气反应生成1mol NO气体，吸收90kJ的热。则与的能量之和 (填“大于”、“小于”或“等于”)2mol NO的能量。 (2)在2L密闭容器内，800℃时反应体系中，n(NO)随时间变化如下表： 时间/s 0 1 2 3 4 5 n(NO)/mol 0.020 0.010 0.008 0.007 0.007 0.007 ①用NO表示0～2s内该反应的平均速率 。 ②下列措施能够使该反应速率加快的是 。 a．降低温度    b．使用催化剂    c．减小压强 ③若上述反应在恒容的密闭容器中进行，下列叙述中能说明该反应已达平衡状态的是 。 a．混合气体的颜色保持不变 b． c．每消耗的同时生成 (3)如图为原电池装置示意图，工作时的总反应为。 ①写出正极的电极反应式： 。 ②该电池在工作时，负极的质量将 (填“增加”“减小”或“不变”)，若该电池反应消耗了，则转移电子的数目为 。 7．（22-23高一下·湖南长沙·期末）化学反应速率和限度与生产、生活密切相关。 (1)某温度下，恒容密闭容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随反应时间的变化曲线如图所示。 ①从反应开始到内，用的浓度变化表示的平均反应速率为 mol·L-1·min-1。 ②该反应的化学方程式为 。 ③若均为气体，在时，向容器中通入氩气(容器体积不变)，的反应速率将 (填“变大”、“不变”或“变小”)。 ④若均为气体，下列能说明该反应达到平衡状态的是 (填字母)。 a．三种气体的浓度相等 b．混合气体的质量不随时间变化 c．混合气体的密度不随时间变化 d．单位时间内消耗X和的物质的量之比为 (2)实验室用溶液与溶液反应探究条件的改变对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下表(已知)： 实验序号 体积/ 温度/ 溶液出现浑浊的时间/s 溶液 水 溶液 1 2.0 0.0 2.0 25 2 2.0 0.0 2.0 50 3 1.0 V 2.0 T ①对比实验1和2可探究 因素对化学反应速率的影响。 ②对比实验1和3来探究浓度对化学反应速率的影响，则 ， 。 8．（22-23高一下·福建福州·期末）中国政府承诺，到2020年，单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~50%。CO2可转化成有机物实现碳循环。在体积为1L的密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，一定条件下反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如下图所示。 (1)从3min到9min，v(H2)= 。 (2)能说明上述反应达到平衡状态的是_____(填编号)。 A．反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1:1(即图中交叉点) B．混合气体的密度不随时间的变化而变化 C．单位时间内消耗3molH2，同时生成1molH₂O D．CO2的体积分数在混合气体中保持不变 (3)如图是银锌原电池装置的示意图，以硫酸铜为电解质溶液。回答下列问题： 银上发生的电极反应式为 ，电路中每转移1mol电子，理论上电解质溶液 (填“增加”或“减少”)质量 g。 (4)工业合成氨缓解了有限耕地与不断增长的人口对粮食大量需求之间的矛盾。已知拆开1mol化学键所需要的能量叫键能。相关键能数据如表： 共价键 H-H N≡N N-H 键能(kJ•mol-1) 436.0 945.0 391.0 结合表中所给信息。计算生成2molNH3时 (填“吸收”或“放出”)的热量是 kJ。 9．（22-23高一下·甘肃酒泉·期末）Ⅰ．汽车尾气中生成过程的能量变化如图所示。 (1)和完全反应生成会 (填“吸收”或“放出”) 能量。 Ⅱ．汽车尾气中含有等有害气体，某新型催化剂能促使发生如下反应，将转化为无毒气体。回答下列问题： (2)为了测定在该催化剂作用下的反应速率，在某温度下用气体传感器测得不同时间的和浓度如表所示： 时间/s 0 1 2 3 4 5 前内的平均反应速率 。平衡时的转化率为 。 (3)恒容时，下列措施能使该反应速率增大的是 (填字母，下同)。 a．适当升高温度    b．将生成的和分离出去    c．充入氦气    d．选择高效催化剂 (4)一定温度下，在固定容积的密闭容器中，通入和，在催化剂作用下发生反应。下列能作为反应达到平衡状态的依据的是 。 a．单位时间内消耗，同时生成 b． c．容器内总压强不再改变 d．浓度之比为 (5)研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。为了分别验证不同条件对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表格中。 实验编号 初始浓度/ 初始浓度/ 催化剂的比表面积/ Ⅰ 280 82 Ⅱ 124 Ⅲ 350 82 ①实验Ⅱ的温度是 ，实验Ⅰ、Ⅱ的目的是 。 ②对比实验Ⅰ、Ⅲ，得出的结论是 。 10．（22-23高一下·湖南长沙·期末）中国政府承诺，到2020年，单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~50%。可转化成有机物实现碳循环。在体积为1L的密闭容器中，充入1和3，一定条件下反应：，测得和的浓度随时间变化如下图所示。 (1)从3min到9min， 。 (2)能说明上述反应达到平衡状态的是_______(填编号)。 A．反应中与的物质的量浓度之比为1∶1(即图中交叉点) B．混合气体的密度不随时间的变化而变化 C．单位时间内消耗3，同时生成1 D．的体积分数在混合气体中保持不变 (3)平衡时的转化率为 。(提示：转化率) (4)平衡时混合气体中的体积分数是 。 (5)一定温度下，第9分钟时v逆 (填“大于”、“小于”或“等于”)第3分钟时v正。 (6)瑞典ASES公司设计的曾用于驱动潜艇的液氨-液氧燃料电池如图所示，该燃料电池工作时，移向 (“电极1”或“电极2”)负极的电极反应式为 。 11．（22-23高一下·辽宁·期末）近年来，利用合成气(主要成分为、和)在催化剂作用下合成甲醇()技术取得重大突破，该项目研究的主要反应如下： Ⅰ．与反应合成甲醇： Ⅱ．与反应合成甲醇：，请回答下列问题： (1)上述反应符合原子经济性的是反应 (填“I”或“Ⅱ”) (2)采取下列措施，能使反应I的反应速率减小的是 (填字母) A．及时分离出甲醇         B．增大容器压强 C．升高温度         D．选择高效催化剂 E．恒温恒容，充入   F．恒温恒压，充入 (3)一定温度下，在体积为2L的恒容密闭容器中，充入和，发生反应Ⅱ，充分反应5min达到平衡状态。 ①下列事实能说明该反应达到平衡状态的是 (填字母) A．的体积分数不再发生变化 B．键断裂的同时断裂键 C．容器中混合气体平均相对分子质量不再变化 D．容器中混合气体的密度不再变化 E．容器中混合气体的总压强不再变化 ②测得平衡混合物中体积分数为30%，则0~5min内， ，反应体系开始时的压强与平衡时的压强之比为 。 (4)还原电化学法制备甲醇()的工作原理如图所示： ①通入的一端是电池的 极(填“正”或“负”)。 ②通入的一端发生的电极反应式为 。 12．（22-23高一下·河南周口·期末）“碳中和”是国家战略目标，其目的是实现的排放量和利用量达到相等，将资源化是实现“碳中和”目标的重要手段。回答下列问题： (1)下列措施有利于“碳中和”的是___________(填标号)。 A．植树造林，发展绿色经济 B．通过裂化将重油转化为汽油 C．在燃煤中添加或 D．大力开采和使用可燃冰 (2)和H2在催化下发生反应可合成清洁能源甲醇：，该反应实际上分两步进行。 ①第一步： 第二步： (写出化学方程式)。     ②断开(或形成)1mol化学键的能量变化数据如下表所示，利用下表中的数据可知，该反应每生成1mol甲醇，需要 (填“吸收”或“放出”) kJ的热量。 化学键 H-H C-O C=O O-H C-H 436 326 803 464 414 (3)在恒温(始终保持反应温度为350℃)、2L恒容密闭容器中充入等物质的量的和，测得各物质的物质的量浓度随时间变化如下图所示。 ①H2随时间变化的曲线是 (填“a”“b”或“c”)。0～2min用表示的反应速率是 。 ②若初始体系的压强为，则平衡时甲醇的分压为 (气体分压=总压x该气体的物质的量分数)。 ③反应至2min改变了某一反应条件，根据图中信息可推测改变的反应条件是 。 ④达到平衡时，的转化率为 %。 13．（22-23高一下·北京大兴·期末）碳中和是目前社会备受关注的重要议题，碳中和是指的排放总量和减少总量相当，对于改善环境，实现绿色发展至关重要。 (1)将燃煤产生的回收再利用，可有效减少碳排放总量。以和为原料制备和的原电池装置如图所示。其中，电极a作 (填“正极”或“负极”)； (填“得到”或“失去”)电子生成；电池内部，的移动方向为 (填“”或“”)。 (2)以为催化剂的光热化学循环分解反应为碳中和提供了一条新途径，该反应的机理及各分子化学键完全断裂时的能量变化如图所示。 ①上述过程，能量变化形式主要由太阳能转化为 。 ②根据上述信息可知，利用催化分解生成和时需要 (填“吸收”或“放出”)能量。 (3)为发展低碳经济，科学家提出可以用氧化锆锌作催化剂，将转化为重要有机原料，该反应的化学方程式为。在容积为的恒温密闭容器中，充入和和的物质的量随时间变化的曲线如图所示。分析图中数据，回答下列问题。 ①反应在内， mol·L-1·min-1。 ②时，反应是否达到化学平衡？ (填“是”或“否”)；时，正反应速率 逆反应速率(填“>”“<”或“=”)；时，将容器的容积变为，此时化学反应速率 (填“增大”、“减小”或“不变”)。 ③对于上述反应，下列叙述正确的是 。 a．当各气体的物质的量不再改变时，该反应已达平衡状态。 b．当该反应达到平衡后，。 c．由图可知，时的生成速率大于时的分解速率。 d．提高反应的温度，可以实现的完全转化 14．（22-23高一下·辽宁锦州·期末）甲烷()是一种清洁、高效、具有优良环保性能的能源，也是重要的化工原料。回答下列问题： (1)在中燃烧的反应是 热反应(填“吸”或“放”)，这是由于反应物的总能量 (填“大于”“小于”或“等于”)生成物的总能量。 (2)和在高温下反应可生成甲烷。在体积为的恒容密闭容器中，充入和，一定温度下发生反应：。测得和的转化率随时间变化如图1所示。 ①从反应开始到，用的浓度变化表示该反应的反应速率为 ，时，的转化率为 。 ②下列情况能说明反应达到化学平衡状态的是 (填标号)。 a．容器中混合气体的密度保持不变    b．容器中混合气体的总压强保持不变 c．容器中的体积分数保持不变    d．单位时间内每消耗同时生成 (3)甲烷燃料电池得到广泛的研究应用，电池装置如图2所示，电极材料均为。 ①通入的电极为电池的 (填“正极”或“负极”)。 ②通入的电极反应方程式为 。 ③若有(标准状况下)参与反应，转移电子的物质的量为 。 15．（22-23高一下·河南商丘·期末）研究化学反应的原理，对掌握物质的应用有重要的意义。硅是太阳能电池的重要材料。“精炼硅”反应历程中的能量变化如图所示： (1)反应Ⅲ为 (选填“吸热”或“放热”)反应。变成，放出 的热量。 (2)氢氧燃料电池具有清洁高效等优点，简易装置如图所示。该电池的负极为 (选填“a”或“b”)，电池的正极反应为 。 (3)某化学小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响，进行了如下实验： 实验原理： 实验编号 室温下，试管中所加试剂及其用量/mL 溶液颜色褪至无色所需时间 0.6mol/L 溶液 0.2mol/L 溶液 1 3.0 2.0 3.0 2.0 4.0 2 3.0 3.0 2.0 2.0 5.2 3 3.0 V 1.0 2.0 6.4 ①探究实验中，提供的酸是 (填化学式)。 ②实验3中， 。 ③根据上表中的实验数据，可以得到的结论是 。 ④利用实验1中数据计算，用的浓度变化表示的平均反应速率： 。 (4)在催化转化器中，汽车尾气中的和可发生反应，若在容积为10L的密闭容器中进行该反应，起始时充入，，反应在不同条件下进行，反应体系总压强随时间的变化如图所示。 ①实验从开始至平衡时的反应速率 ；达平衡时各物质浓度关系式： (保留3位有效数字)。 ②实验a中平衡时NO的物质的量为 。 ③与实验相比，实验改变的条件是 。 第 1 页 共 1 页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 必刷题14 化学反应的速率与限度综合题 建议完成时间： 120 分钟 选择题：精选 0 题 实际完成时间： 分钟 非选择题：精选 15 题 1．（22-23高一下·黑龙江齐齐哈尔·期末）甲醇是一种重要的有机化工原料，可通过煤间接液化的方法制备，用途广泛。 I．一定温度下，在10L的恒容密闭容器中充入和，一定条件下发生反应：，2min时达到平衡状态，并测得容器内气体的总压强为初始压强的0.6倍，该反应过程中的能量变化如图所示。 (1)已知断开和中的化学键需要吸收的能量为，则断开中的化学键需要吸收 能量。 (2)从反应开始至达到平衡，以CO表示该反应的平均反应速率 。 (3)下列描述能说明上述达到平衡状态的是 (填字母)。 A．和三种物质的浓度相等 B．密闭容器中混合气体的密度不随时间的变化而变化 C．密闭容器中混合气体的压强不随时间的变化而变化 D．密闭容器中混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化 E．单位时间内消耗的同时生成 (4)平衡时的转化率为 (写百分数，保留2位有效数字)。 Ⅱ.甲醇燃料电池能量利用率高，且符合绿色化学理念。若以酸性溶液做电解质溶液： (5)应通入 极(填“正”或“负”)， (6)写出甲醇所在电极的反应式： 。 【答案】 (1)2052.8 (2) (3)ACD (4)50% (5)正极 (6) 【详解】（1）反应的焓变等于反应物的键能和减去生成物的键能和，结合图像可知，-E()=-128.8kJ，E()=2052.8 kJ； （2）根据阿伏伽德罗定律可知，反应总的物质的量为（2+3）mol×0.6=3mol，结合化学方程式可知，反应的CO为（5-3）mol÷2=1mol： 以CO表示该反应的平均反应速率； （3）A．结合（2）分析可知，平衡时一氧化碳、氢气、甲醇的物质的量均为1mol，故和三种物质的浓度相等，能说明达到平衡状态，A符合题意； B．容器体积和气体总质量始终不变，则混合气体的密度始终不变，因此不能说明反应已达平衡，B不符合题意； C．反应是气体分子数改变的的化学反应，物质的量与压强成正比，则混合气体的压强不随时间的变化而变化，达到平衡状态，C符合题意； D．混合气体的平均摩尔质量为M= m/n，气体质量不变，但是气体的总物质的量随反应进行而改变，所以M会发生改变，当M不变时，反应达到平衡，D符合题意； E．单位时间内消耗的同时生成，描述的都是正反应，不能说明反应达到平衡，E不符合题意； 故选ACD； （4）由（2）分析可知，平衡时的转化率为； （5）氧气得到电子发生还原反应，应该在正极通入； （6）甲醇失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和水，反应为。 2．（22-23高一下·内蒙古阿拉善盟·期末）研究碳、氮的氧化物的性质对化工生产和环境保护有重要意义。 (1)现代社会的一切活动都离不开能量，化学反应在发生物质变化的同时伴随能量的变化。下图为1molN2(g)和1molO2(g)充分反应生成2molNO(g)的能量变化图。若断裂1molNO(g)分子中的化学键，需要吸收 能量。该反应中反应物所具有的总能量 (填“高于”“低于”或“等于”生成物所具有的总能量。 (2)由下图的能量转化关系可知生成16g CH3OH(l)需要 (填“吸收”或“放出”) kJ能量。 (3)CO2催化加氢合成新能源甲醇，既实现了碳资源充分利用，又可有效减少CO2排放。在体积为2L的密闭容器中，充入2molCO2和6molH2，一定条件下发生反应：，测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如下图所示。 ①在4min到9min时间段，v(H2)= mol·L-1·min-1 ②能说明上述反应达到平衡状态的是 ； A．恒温、恒容时，容器内混合气体的密度不再变化 B．反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度相等时(即图中交叉点) C．有2个C=O键断裂的同时，有3个H-H键生成 D．当v正(CO2)=3v逆(H2) ③平衡时H2的物质的量为 。 (4)燃料电池是一种高效、环境友好的供电装置，如有图为CH3OH燃料电池的工作原理示意图，a、b均为情性电极。 ①b极的电极反应为： ； ②若此燃料电池电路中转移2mol电子，则消耗的O2在标准状况下的体积为 。 【答案】 (1)632kJ 低于 (2)放出 45.5 (3)0.15 C 1.5mol (4) 11.2L 【详解】（1）从图中可以看出，若断裂1molNO(g)分子中的化学键，需要吸收632kJ能量。该反应中△H=946kJ/mol+498kJ/mol-2×632kJ/mol=+180kJ/mol，则该反应为吸热反应，反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量。 （2）从图中可以看出，生成1mol CH3OH(l)，放热510kJ-419kJ=91kJ，则生成16g CH3OH(l)(物质的量为0.5mol)需要放出0.5mol×91kJ/mol=45.5kJ能量。 （3）①在4min到9min时间段，CO2的浓度变化为0.25mol/L，则v(H2)==0.15 mol·L-1·min-1； ②A．恒温、恒容时，容器内混合气体的质量不变，则密度始终不变，所以密度不再变化时，反应不一定达平衡状态，A不符合题意； B．反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度相等时(即图中交叉点)，反应继续正向进行，B不符合题意； C．有2个C=O键断裂的同时，有3个H-H键生成，反应进行的方向相反，且速率之比等于化学计量数之比，说明反应达到平衡状态，C符合题意； D．当v正(CO2)=3v逆(H2)，速率之比不等于化学计量数之比，反应未达平衡状态，D不符合题意； 故选C。 ③平衡时CO2的物质的量变化为0.75mol/L×2=1.5mol，则H2的物质的量的变化为4.5mol，H2的物质的量为6mol-4.5mol=1.5mol。 （4）从电子流向看，a电极为负极，b电极为正极。 ①b极O2得电子产物与电解质作用生成OH-，电极反应为：； ②若此燃料电池电路中转移2mol电子，则消耗的O2的物质的量为0.5mol，在标准状况下的体积为11.2L。 3．（22-23高一下·湖南郴州·期末）甲醇是一种重要的有机化工原料，现有在实验室中模拟甲醇的合成反应，在的恒容密闭容器内以物质的量之比充入和。在时，发生反应：。体系中随时间的变化如表： 时间 0 1 2 3 5 0.020 0.011 0.008 0.007 0.007 (1)如图表示反应中的变化曲线，其中合理的是 。 (2)内该反应的平均速率 。 (3)达到平衡时，的转化率为 。 (4)在相同温度、容积不变的条件下，能说明该反应已达平衡状态的是 。 A． B．容器内压强保持不变 C．断开键的同时形成键 D．容器内混合气体的平均摩尔质量保持不变 E． (5)下列条件能加快正反应速率的是________(填字母)。 A．从平衡混合物中分离出甲醇 B．保持压强不变，充入使容积增大 C．保持体积不变，充入使压强增大 D．升高温度 (6)将甲醇设计成燃料电池，具有启动快、效率高等优点，装置如图所示(A、B为多孔碳棒)。 实验测得向电极定向移动，则从 (填“A”或“B”)处电极入口加入甲醇，该电极反应式为 。 【答案】 (1)b (2) (3) (4)BD (5)D (6)B 【详解】（1）由知，乙醇的物质的量等于消耗CO的物质的量，随着反应进行，乙醇不断增多，平衡时乙醇为(0.020-0.007)mol，则其平衡浓度为0.0065mol/L，则如图表示反应中的变化曲线，其中合理的是b。 （2）内该反应的平均速率=。 （3）在2L的恒容密闭容器内以物质的量之比2：5充入CO和H2。由表知充入氢气为0.050mol，消耗氢气为2×(0.020-0.007)mol=0.026mol，达到平衡时，的转化率为。 （4）A．时正反应和逆反应速率相等，而说明正反应和逆反应速率不相等、不平衡，A错误； B．反应中，气体的物质的量、压强会随着反应而变化，故容器内压强不随时间的变化，说明气体的物质的量不随时间变化，则说明反应已达平衡，B正确； C．断开键的同时形成键，均指正反应，不能说明已平衡，C错误； D．气体质量始终不变，气体的物质的量、混合气体的平均摩尔质量会随着反应而变，混合气体的平均相对分子质量不变说明反应已达平衡，D正确； E．在2L的恒容密闭容器内以物质的量之比2：5充入CO和H2，当，吧能说明各成分的量不再变化、不能说明已平衡，E错误； 选 BD。 （5）A. 从平衡混合物中分离出甲醇，减少了生成物浓度，反应速率减小，A错误；     B. 保持压强不变，充入使容积增大，同比例减少了所有气体的浓度，等效于减压，反应速率减小，B错误； C. 保持体积不变，充入使压强增大，所有气体的浓度均不变，反应速率不变，C错误；     D. 升高温度，反应速率增大，D正确； 选D。 （6）燃料电池工作时阴离子向负极移动，实验测得向电极定向移动，则从B处电极入口加入甲醇，负极上甲醇失去电子被氧化，该电极反应式为。 4．（22-23高一下·海南海口·期末）用合成燃料甲醇()是碳减排的新方向。现进行如下实验：某温度下在体积为1L的密闭容器中，充入2mol和6mol发生反应：，请回答下列问题： (1)能判断该反应已达化学平衡状态的标志是___________(填字母)。 A．百分含量保持不变 B．容器中浓度与浓度之比为3：1 C．容器中混合气体的密度保持不变 D．的生成速率与的生成速率相等 (2)现测得和的浓度随时间变化如图所示，回答下列问题： ①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率 。 ②平衡时甲醇的体积分数为 ，反应过程中的最大转化率为 。 (3)下图是以为电解质溶液的甲醇燃料电池示意图：，通入氧气的电极为燃料电池的 极(填“正”或“负”)，随着电池工作，电解质溶液的如何变化 。 A．变大　　　　B．变小　　　　C．不变　　　　D．无法判断 【答案】 (1)AD (2) 30% 75% (3)正 B 【详解】（1）A．平衡时各物质的浓度保持不变，CO2百分含量保持不变，说明到达平衡，故A正确； B．开始投料比，2mol CO2和6mol H2，根据方程式可知容器中H2浓度与CO2浓度之比始终为3：1，所以不能证明达平衡状态，故B错误； C．容器的体积不变，反应前后都为气体，容器中混合气体的质量始终保持不变，混合气体的密度始终不变，不能说明到达平衡，故C错误； D．CO2生成速率表示逆反应速率，CH3OH生成速率表示正反应速率，两者相等，说明到达平衡，故D正确； 答案选AD。 （2）①由图可知，12min到达平衡时二氧化碳的浓度变化量为2mol/L-0.5mol/L=1.5mol/L，所以v(CO2)=1.5mol/L÷12min=0.125mol/(L•min)，速率之比等于化学计量数之比，所以v(H2)=3v(CO2)=3×0.125mol/(L•min)=0.375mol/(L•min)； ②根据图象可知平衡时生成甲醇是1.5mol，同时生成水蒸气是1.5mol，根据方程式可知消耗二氧化碳和氢气分别是1.5mol和4.5mol，剩余二氧化碳和氢气分别是0.5mol和1.5mol，则平衡时甲醇的体积分数为×100%＝30%；CO2的转化率为×100%＝75%； （3）甲醇-空气燃料电池中燃料在负极失电子发生氧化反应，在碱溶液中生成碳酸盐，氧气在正极得到电子发生还原反应，由总反应可知随反应进行，溶液中氢氧根离子浓度减小，pH变小。 5．（22-23高一下·黑龙江哈尔滨·期末）以制备甲醇是实现“双碳”目标的重要途径。在体积为的密闭容器中，充入和，180℃下反应得甲醇(沸点64．7℃)和物质X，测得各物质物质的量随时间的部分变化图如图： (1)和化学反应方程式为 。 (2)内，氢气的平均反应速率为 。 (3)时，正反应速率 逆反应速率(填“>”“<”或“=”)。 (4)能说明上述反应达到平衡状态的是___________(填字母)。 A．的生成速率是生成速率的3倍 B．混合气体的密度不随时间的变化而变化 C．反应中与的物质的量浓度之比为 D．混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化 (5)上述体系达到平衡时，混合气体中甲醇的体积分数为 。(保留三位有效数字) (6)其他条件不变，将该恒容容器改为体积可变的恒压容器，初始体积为。某时刻，测得的转化率为60％，此时容器体积为，则等于 。 【答案】 (1) (2) (3)= (4)AD (5)7.69％ (6) 【详解】（1）根据图示之比等于计量系数之比以及元素守恒可知和化学反应方程式为； （2）内，氢气的平均反应速率为； （3）由图可知，6min时反应达到平衡状态，正反应速率=逆反应速率； （4）A．H2的生成速率是H2O生成速率的3倍，即v逆 (H2) =3v正 (H2O)，正逆反应速率之比符合反应计量数之比，反应达到平衡状态，故A正确； B．反应体系中各物质均为气体，则混合气体的密度始终不变，即混合气体的密度不随时间的变化而变化的状态不一定是平衡状态，故B错误； C．反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1:1的状态不一定是平衡状态，与反应物的起始量和转化率有关，故C错误； D．正反应是气体分子数减小的反应，混合气体的质量不变，则混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化的状态是平衡状态，故D正确 （5）达到平衡时n (CH3OH) =0.1mol，反应物总量为1.5mol，反应为，则混合气体的变化量，则混合气体的总量为，甲醇的体积分数为； （6）起始时反应物总量为1.5mol，某时刻，测得H2的转化率为60%，即，反应为，则混合气体的变化量，则混合气体的总量为1.5mol-0.2mol=1.3mol，恒温恒压条件下气体的体积之比等于其物质的量之比，所以=1.5mol:1.3mol=15:13。 6．（22-23高一下·内蒙古赤峰·期末）常见的氮氧化物有一氧化氮、二氧化氮、一氧化二氮()、五氧化二氮()等。 (1)在一定条件下，氮气与氧气反应生成1mol NO气体，吸收90kJ的热。则与的能量之和 (填“大于”、“小于”或“等于”)2mol NO的能量。 (2)在2L密闭容器内，800℃时反应体系中，n(NO)随时间变化如下表： 时间/s 0 1 2 3 4 5 n(NO)/mol 0.020 0.010 0.008 0.007 0.007 0.007 ①用NO表示0～2s内该反应的平均速率 。 ②下列措施能够使该反应速率加快的是 。 a．降低温度    b．使用催化剂    c．减小压强 ③若上述反应在恒容的密闭容器中进行，下列叙述中能说明该反应已达平衡状态的是 。 a．混合气体的颜色保持不变 b． c．每消耗的同时生成 (3)如图为原电池装置示意图，工作时的总反应为。 ①写出正极的电极反应式： 。 ②该电池在工作时，负极的质量将 (填“增加”“减小”或“不变”)，若该电池反应消耗了，则转移电子的数目为 。 【答案】 (1)小于 (2)0.003mol/(L·s) b a (3) 增加 (或) 【详解】（1）根据氮气与氧气反应生成1mol NO气体，为吸热反应，可知则与的能量之和小于2mol NO的能量； （2）①根据表格数据可知在0~2s内该反应的平均速率； ②a．降低温度，降低活化分子百分数，活化分子数目减少，分子之间的有效碰撞次数减小，反应速率降低，a错误； b．使用催化剂可以降低反应的活化能，使更多的普通分子变为活化分子，有效碰撞次数增加，化学反应速率大大加快，b正确； c．减小压强，物质的浓度降低，单位体积内有效碰撞次数减小，化学反应速率降低，c错误； 故选b； ③a．在反应混合物中只有NO2是有色气体，若混合气体的颜色保持不变，说明任何物质的浓度不变，反应达到平衡状态，a正确； b．c(NO):c(O2)=2:1是二者反应消耗浓度关系，平衡时二者浓度不一定是该数值，b错误； c．正逆反应速率相等时达到化学平衡状态，每消耗1molO2的同时生成2molNO2表示的都是反应正向进行，不能据此判断反应是否达到平衡状态，c错误； 故选a； （3）根据电池反应式知Pb作负极，PbO2作正极，正极上PbO2得电子和反应生成PbSO4和H2O，电极反应式为；放电时，负极反应方程式为 Pb-2e-+=PbSO4，生成难溶的固体PbSO4，所以质量增加；根据电池反应式可知，消耗 2 mol H2SO4转移电子2 mol，则据此可知消耗 0.1mol H2SO4反应消耗0.1mol 电子，即电子数目为0.1NA。 7．（22-23高一下·湖南长沙·期末）化学反应速率和限度与生产、生活密切相关。 (1)某温度下，恒容密闭容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随反应时间的变化曲线如图所示。 ①从反应开始到内，用的浓度变化表示的平均反应速率为 mol·L-1·min-1。 ②该反应的化学方程式为 。 ③若均为气体，在时，向容器中通入氩气(容器体积不变)，的反应速率将 (填“变大”、“不变”或“变小”)。 ④若均为气体，下列能说明该反应达到平衡状态的是 (填字母)。 a．三种气体的浓度相等 b．混合气体的质量不随时间变化 c．混合气体的密度不随时间变化 d．单位时间内消耗X和的物质的量之比为 (2)实验室用溶液与溶液反应探究条件的改变对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下表(已知)： 实验序号 体积/ 温度/ 溶液出现浑浊的时间/s 溶液 水 溶液 1 2.0 0.0 2.0 25 2 2.0 0.0 2.0 50 3 1.0 V 2.0 T ①对比实验1和2可探究 因素对化学反应速率的影响。 ②对比实验1和3来探究浓度对化学反应速率的影响，则 ， 。 【答案】 (1)0.075 不变 d (2)温度 1.0 25 【详解】（1）①从反应开始到2min内，X的的反应速率 ②由图像知2min时，反应达平衡，此时X、Y、Z三者的物质的量的变化量分别为0.3、0.1、0.2，故反应中三者的系数之比为3：1：2，反应的化学方程式为3X+Y⇌2Z 。 ③在恒容条件下，充入稀有气体，各气体的浓度没有变化，故X的反应速率不变。 ④a． X、Y、Z 三种气体的浓度相等，但平衡的要求是浓度不变，a错误； b．混合气体的质量不随时间变化，根据质量守恒定律，混合气体的质量永远不变，b错误； c．混合气体的密度不随时间变化，混合气体的质量不变，又是恒容环境，故密度不变，c错误； d．单位时间内消耗X和 Z 的物质的量之比为 3:2，单位时间内消耗X是正反应，消耗Z是逆反应，且消耗的物质的量之比为一定值，即正逆反应速率不变，达平衡状态，d正确。 故选d。 （2）①对比实验1和2的变量，温度不同，故探究温度对化学反应速率的影响。 ②对比实验1和3来探究浓度对化学反应速率的影响，则其它变量必须相同，故溶液总体积相同，温度相同，即V=1.0，T=25。 8．（22-23高一下·福建福州·期末）中国政府承诺，到2020年，单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~50%。CO2可转化成有机物实现碳循环。在体积为1L的密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，一定条件下反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如下图所示。 (1)从3min到9min，v(H2)= 。 (2)能说明上述反应达到平衡状态的是_____(填编号)。 A．反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1:1(即图中交叉点) B．混合气体的密度不随时间的变化而变化 C．单位时间内消耗3molH2，同时生成1molH₂O D．CO2的体积分数在混合气体中保持不变 (3)如图是银锌原电池装置的示意图，以硫酸铜为电解质溶液。回答下列问题： 银上发生的电极反应式为 ，电路中每转移1mol电子，理论上电解质溶液 (填“增加”或“减少”)质量 g。 (4)工业合成氨缓解了有限耕地与不断增长的人口对粮食大量需求之间的矛盾。已知拆开1mol化学键所需要的能量叫键能。相关键能数据如表： 共价键 H-H N≡N N-H 键能(kJ•mol-1) 436.0 945.0 391.0 结合表中所给信息。计算生成2molNH3时 (填“吸收”或“放出”)的热量是 kJ。 【答案】 (1)0.125 (2)D (3)Cu2++2e-=Cu 增加 0.5 (4)放出 93.0kJ 【详解】（1）3min到9min，CO2浓度变化为0.5mol/L-0.25mol/L=0.25mol/L，CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，H2浓度变化，H2反应速率为。 （2）A．反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1:1(即图中交叉点)，浓度相等而不是不变，反应未达到平衡状态，故A错误； B．反应前后气体质量不变，容器体积不变，则气体密度始终不变，不能判断是否平衡，故B错误； C．单位时间内每消耗3molH2，同时生成1molH2O，均是正反应方向，从反应开始到平衡始终相等，不能判断是否达平衡，故C错误； D．CO2的体积分数在混合气体中保持不变，说明正逆反应速率相等，达平衡状态，故D正确； 故选D。 （3）Zn做负极，Zn-2e-=Zn2+，Ag做正极，发生还原反应，电极反应式Cu2++2e-=Cu，电路中每转移1mol电子，析出0.5molCu即32g，负极会溶解0.5molZn即32.5g，所以理论上电解质溶液质量增加0.5g。 （4）生成2molNH3，需要断开1molN2中的N≡N键和3molH2中的H-H键，断开1molN2中的N≡N键需要吸收的能量为945.0kJ，断开3molH2中的H-H键需要吸收的能量为3×436.0kJ=1308.0kJ，形成2molNH3中的N-H键放出的能量为6×391.0kJ=2346.0kJ，所以生成2molNH3时放出的热量是2346.0kJ-945.0kJ-1308.0kJ=93.0kJ。 9．（22-23高一下·甘肃酒泉·期末）Ⅰ．汽车尾气中生成过程的能量变化如图所示。 (1)和完全反应生成会 (填“吸收”或“放出”) 能量。 Ⅱ．汽车尾气中含有等有害气体，某新型催化剂能促使发生如下反应，将转化为无毒气体。回答下列问题： (2)为了测定在该催化剂作用下的反应速率，在某温度下用气体传感器测得不同时间的和浓度如表所示： 时间/s 0 1 2 3 4 5 前内的平均反应速率 。平衡时的转化率为 。 (3)恒容时，下列措施能使该反应速率增大的是 (填字母，下同)。 a．适当升高温度    b．将生成的和分离出去    c．充入氦气    d．选择高效催化剂 (4)一定温度下，在固定容积的密闭容器中，通入和，在催化剂作用下发生反应。下列能作为反应达到平衡状态的依据的是 。 a．单位时间内消耗，同时生成 b． c．容器内总压强不再改变 d．浓度之比为 (5)研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。为了分别验证不同条件对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表格中。 实验编号 初始浓度/ 初始浓度/ 催化剂的比表面积/ Ⅰ 280 82 Ⅱ 124 Ⅲ 350 82 ①实验Ⅱ的温度是 ，实验Ⅰ、Ⅱ的目的是 。 ②对比实验Ⅰ、Ⅲ，得出的结论是 。 【答案】 (1)吸收 180 (2) 90% (3)ad (4)ab (5)180°C 验证不同催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律 相同条件下，温度越高，反应速率越快 【详解】（1）结合图示信息，反应时断键吸收的总能量=946+498=1444kJ，成键时释放的总能量=1264kJ，吸收的总能量大于释放的总能量，故和完全反应生成会吸收180kJ的能量。 答案为：吸收；180。 （2）根据表格信息，前2s内，,根据方程式，则，则前内的平均反应速率；反应到4s时，反应达平衡状态，平衡时的转化率=。 答案为：;90%。 （3）a．适当升高温度，分子间有效碰撞增多，反应速率加快，故a正确；   b．将生成的和分离出去，生成物浓度减小，反应速率减小，故b错误；   c．充入氦气，体积不变，各物质的浓度不变，速率不变，故c错误；   d．选择高效催化剂，反应速率加快，故d正确。 答案为：ad。 （4）a．单位时间内消耗，同时生成，v正=v逆，故a正确； b．，根据反应方程式，速率之比始终等于化学计量数之比，无法判断反应是否达平衡状态，故b错误； c．反应前后气体系数和不等，恒容条件下，容器内总压强不再改变，反应达平衡状态，故c错误； d．浓度之比为，无法判断反应是否达平衡状态，故d错误。 答案为：ab。 （5）实验Ⅰ、Ⅱ是验证不同催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，需控制温度与实验Ⅰ相同，故实验Ⅱ温度为180°C；对比实验Ⅰ、Ⅲ，相同条件下，温度越高，反应速率越快。 答案为：180°C；验证不同催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律；相同条件下，温度越高，反应速率越快。 10．（22-23高一下·湖南长沙·期末）中国政府承诺，到2020年，单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~50%。可转化成有机物实现碳循环。在体积为1L的密闭容器中，充入1和3，一定条件下反应：，测得和的浓度随时间变化如下图所示。 (1)从3min到9min， 。 (2)能说明上述反应达到平衡状态的是_______(填编号)。 A．反应中与的物质的量浓度之比为1∶1(即图中交叉点) B．混合气体的密度不随时间的变化而变化 C．单位时间内消耗3，同时生成1 D．的体积分数在混合气体中保持不变 (3)平衡时的转化率为 。(提示：转化率) (4)平衡时混合气体中的体积分数是 。 (5)一定温度下，第9分钟时v逆 (填“大于”、“小于”或“等于”)第3分钟时v正。 (6)瑞典ASES公司设计的曾用于驱动潜艇的液氨-液氧燃料电池如图所示，该燃料电池工作时，移向 (“电极1”或“电极2”)负极的电极反应式为 。 【答案】 (1)0.125 (2)D (3)75% (4)30% (5)小于 (6)电极1 【详解】（1）3 min到9 min， CO2浓度变化为：0.50 -0.25 =0.25 ，CO2的反应速率：；则v(H2)=3v(CO2)= 0.125 mol·L-1·min-1； （2）A．反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1 : 1(即图中交叉点)， 浓度相等而不是不变，A错误； B．反应前后，气体质量不变，容器体积不变，则气体密度始终不变，不能判断是否平衡，B错误； C．单位时间内每消耗3molH2，同时生成1molH2O，不能说明正反应速率和逆反应速率相等，不一定平衡，C错误； D． CO2的体积分数在混合气体中保持不变，说明正逆反应速率相等，达平衡状态，D正确； 故选D； （3）由图像可知平衡时CO2的为0.25mol/L，可知消耗0.75mol/L，则转化率为：75％； （4）根据题意得三段式：，平衡时混合气体中CH3OH(g)的体积分数是：； （5）第9分钟时达到平衡，v逆(CH3OH)= v正(CH3OH)，随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，则第9分钟时v逆(CH3OH)小于第3分钟时v正(CH3OH)； （6）该燃料电池中通入氧气的电极为正极，故右侧为正极，左侧为负极。氢氧根向负极移动，即移向电极1，负极的电极反应式为：。 11．（22-23高一下·辽宁·期末）近年来，利用合成气(主要成分为、和)在催化剂作用下合成甲醇()技术取得重大突破，该项目研究的主要反应如下： Ⅰ．与反应合成甲醇： Ⅱ．与反应合成甲醇：，请回答下列问题： (1)上述反应符合原子经济性的是反应 (填“I”或“Ⅱ”) (2)采取下列措施，能使反应I的反应速率减小的是 (填字母) A．及时分离出甲醇         B．增大容器压强 C．升高温度         D．选择高效催化剂 E．恒温恒容，充入   F．恒温恒压，充入 (3)一定温度下，在体积为2L的恒容密闭容器中，充入和，发生反应Ⅱ，充分反应5min达到平衡状态。 ①下列事实能说明该反应达到平衡状态的是 (填字母) A．的体积分数不再发生变化 B．键断裂的同时断裂键 C．容器中混合气体平均相对分子质量不再变化 D．容器中混合气体的密度不再变化 E．容器中混合气体的总压强不再变化 ②测得平衡混合物中体积分数为30%，则0~5min内， ，反应体系开始时的压强与平衡时的压强之比为 。 (4)还原电化学法制备甲醇()的工作原理如图所示： ①通入的一端是电池的 极(填“正”或“负”)。 ②通入的一端发生的电极反应式为 。 【答案】 (1)Ⅰ (2)AF (3)ACE 0.075 8：5 (4)负 【详解】（1）反应I只有一种生成物，即反应物原子利用率100%，符合原子经济性； （2）分离出甲醇生成物浓度减小，即反应速率减小，A正确；增大容器压强，容器容积减小，物质浓度增大，反应速率加快，B错误；升高温度反应速率加快，C错误；催化剂能加快反应速率，D错误；恒温恒容充入氩气，反应物和生成物浓度不变，反应速率不变，E错误；恒温恒压充入氩气，容器体积增大，反应物和生成物浓度减小，反应速率减小，F正确；故选AF； （3）①甲醇体积分数不再改变可以说明该反应达到平衡，A可以；断裂即消耗1mol二氧化碳，由于甲醇和水中均含有氢氧键，故同时断裂键无法判断反应是否达到平衡，B不可以；该反应属于气体物质的量改变的反应，又气体总质量不变，故可作为平衡标志，C可以；容器容积不变，气体总质量不变，即混合气体密度一直不变，D不可以；容器容积不变，但该反应属于气体体积改变的反应，故气体总压强不再改变可以说明反应达到平衡，E可以；故选ACE ； ②令达到平衡时消耗二氧化碳物质的量为xmol，则消耗的氢气物质的量为3xmol，生成甲醇物质的量为xmol，水蒸气物质的量为xmol；所以平衡时二氧化碳物质的量为（1-x）mol，氢气物质的量为（3-3x）mol，甲醇物质的量为xmol，水蒸气物质的量为xmol，又平衡时混合物中体积分数为30%，即，故x=0.75；则平衡时二氧化碳物质的量为0.25mol，氢气物质的量为0.75mol，甲醇物质的量为0.75mol，水蒸气物质的量为0.75mol，则0~5min内，；恒温恒容，压强之比等于物质的量之比，即反应体系开始时的压强与平衡时的压强之比为； （4）①该装置是原电池，根据总反应：CO+2H2=CH3OH可知，C的化合价降低，CO在正极得到电子，H的化合价升高，H2在负极失去电子，所以通入H2的一端是负极； ②通入CO的一端为正极，CO在酸性溶液中得到电子转变为CH3OH，电极反应式为CO+4e-+4H+=CH3OH。 12．（22-23高一下·河南周口·期末）“碳中和”是国家战略目标，其目的是实现的排放量和利用量达到相等，将资源化是实现“碳中和”目标的重要手段。回答下列问题： (1)下列措施有利于“碳中和”的是___________(填标号)。 A．植树造林，发展绿色经济 B．通过裂化将重油转化为汽油 C．在燃煤中添加或 D．大力开采和使用可燃冰 (2)和H2在催化下发生反应可合成清洁能源甲醇：，该反应实际上分两步进行。 ①第一步： 第二步： (写出化学方程式)。     ②断开(或形成)1mol化学键的能量变化数据如下表所示，利用下表中的数据可知，该反应每生成1mol甲醇，需要 (填“吸收”或“放出”) kJ的热量。 化学键 H-H C-O C=O O-H C-H 436 326 803 464 414 (3)在恒温(始终保持反应温度为350℃)、2L恒容密闭容器中充入等物质的量的和，测得各物质的物质的量浓度随时间变化如下图所示。 ①H2随时间变化的曲线是 (填“a”“b”或“c”)。0～2min用表示的反应速率是 。 ②若初始体系的压强为，则平衡时甲醇的分压为 (气体分压=总压x该气体的物质的量分数)。 ③反应至2min改变了某一反应条件，根据图中信息可推测改变的反应条件是 。 ④达到平衡时，的转化率为 %。 【答案】 (1)A (2) 放出 46 (3)b 0.15 0.15p 使用更高效的催化剂(或使用了催化剂) 90 【详解】（1）A．植树造林，利用植物的光合作用吸收更多CO2，有利于碳中和，A正确； B．通过裂化将重油转化为汽油，提高汽油产量，与碳中和没有关系，B错误； C．在燃煤中添加或目的是固硫，防止煤燃烧时产生SO2污染空气，与碳中和没有关系，C错误； D．可燃冰主要成分是甲烷，大量使用会排放更多CO2，不利于碳中和，D错误； 故选A。 （2）①根据催化剂的催化机理与原子守恒定律，可推出第二步反应的化学方程式为：。 ②根据化学方程式，每生成1mol甲醇，需要断开2molC=O、3molH-H，生成3molC-H、1molC-O、3molO-H，断开化学键共吸收能量：，生成化学键共放出能量：，故每生成1mol甲醇，共放出46kJ的热量。 （3）①根据化学反应方程式，等物质的质的CO2与H2反应，同一时间消耗H2的量是CO2的3倍，因此H2随时间变化的曲线是b。0～2min，H2浓度减小量为，用H2表示的反应速率是。 ②CO2和H2的起始浓度均为，反应达到平衡状态时，CO2浓度为、H2浓度为，CH3OH(g)、H2O(g)浓度均为，因此平衡时反应体系的总压强为：，甲醇的分压为：。 ③反应至2min时，条件改变，但各物质的浓度没有改变，随后单位时间内浓度变化均增大，说明反应速率增大了，故改变的条件应是使用更高效的催化剂(或使用了催化剂)。 ④平衡时，H2浓度共减小了，因此H2的平衡转化率为。 13．（22-23高一下·北京大兴·期末）碳中和是目前社会备受关注的重要议题，碳中和是指的排放总量和减少总量相当，对于改善环境，实现绿色发展至关重要。 (1)将燃煤产生的回收再利用，可有效减少碳排放总量。以和为原料制备和的原电池装置如图所示。其中，电极a作 (填“正极”或“负极”)； (填“得到”或“失去”)电子生成；电池内部，的移动方向为 (填“”或“”)。 (2)以为催化剂的光热化学循环分解反应为碳中和提供了一条新途径，该反应的机理及各分子化学键完全断裂时的能量变化如图所示。 ①上述过程，能量变化形式主要由太阳能转化为 。 ②根据上述信息可知，利用催化分解生成和时需要 (填“吸收”或“放出”)能量。 (3)为发展低碳经济，科学家提出可以用氧化锆锌作催化剂，将转化为重要有机原料，该反应的化学方程式为。在容积为的恒温密闭容器中，充入和和的物质的量随时间变化的曲线如图所示。分析图中数据，回答下列问题。 ①反应在内， mol·L-1·min-1。 ②时，反应是否达到化学平衡？ (填“是”或“否”)；时，正反应速率 逆反应速率(填“>”“<”或“=”)；时，将容器的容积变为，此时化学反应速率 (填“增大”、“减小”或“不变”)。 ③对于上述反应，下列叙述正确的是 。 a．当各气体的物质的量不再改变时，该反应已达平衡状态。 b．当该反应达到平衡后，。 c．由图可知，时的生成速率大于时的分解速率。 d．提高反应的温度，可以实现的完全转化 【答案】 (1)负极 得到 a→b (2)化学能 吸收 (3)0.125 否 ＞ 减小 ac 【详解】（1）在放电过程中，电极a上水失去电子发生氧化反应生成氧气，为负极；；CO2得到电子发生还原反应生成甲酸，为正极；电池内部阳离子移向正极，则H+的移动方向为a→b，故答案为：负极；得到；a→b； （2）①由图可知，上述过程中，利用太阳能将二氧化碳转化为一氧化碳，故能量的变化形式是由太阳能转化为化学能，故答案为：化学能； ②由图可知，2molCO2断键吸收的能量为3196 kJ，形成2molCO和1molO2则要放出的能量为2640kJ，则说明反应物断键所需要吸收的能量大于生成物形成化学键所需要放出的能量，故利用TiO2催化剂分解CO2时需要吸收能量，故答案为：吸收； （3）①由图可知，在0∼2min内CO2的物质的量变化量为△n=0.50mol,则， 故答案为：0.125； ②2min后CO2、CH3OH物质的量仍在变化，反应仍在进行，故反应没有达到平衡；4min时反应没达到平衡，且CH3OH的物质的量不断变大，CO2的物质的量不断变小，反应仍是向正反应方向进行，故正反应速率＞逆反应速率；6min时，反应到达平衡，将容器的容积变为3L，即容积增大，则反应物和生成物的浓度减少，反应速率减小；故答案为：否；＞；减小； ③a.当各气体的浓度不再改变时，平衡不再移动，该反应已达平衡状态，故a正确； b.该反应始终存在n(CO2)：n(H2)：n(CH3OH)：n(H2O)=1：3：1：1，故无法判断反应达到平衡，故b错误； c.由表可知，2min之后继续生成甲醇，则反应正向进行，故2min时，CH3OH的生成速率大于6min时CH3OH的分解速率，故c正确； d.此反应是可逆反应，不可能将CO2完全转化，故d错误； 故答案为：ac。 14．（22-23高一下·辽宁锦州·期末）甲烷()是一种清洁、高效、具有优良环保性能的能源，也是重要的化工原料。回答下列问题： (1)在中燃烧的反应是 热反应(填“吸”或“放”)，这是由于反应物的总能量 (填“大于”“小于”或“等于”)生成物的总能量。 (2)和在高温下反应可生成甲烷。在体积为的恒容密闭容器中，充入和，一定温度下发生反应：。测得和的转化率随时间变化如图1所示。 ①从反应开始到，用的浓度变化表示该反应的反应速率为 ，时，的转化率为 。 ②下列情况能说明反应达到化学平衡状态的是 (填标号)。 a．容器中混合气体的密度保持不变    b．容器中混合气体的总压强保持不变 c．容器中的体积分数保持不变    d．单位时间内每消耗同时生成 (3)甲烷燃料电池得到广泛的研究应用，电池装置如图2所示，电极材料均为。 ①通入的电极为电池的 (填“正极”或“负极”)。 ②通入的电极反应方程式为 。 ③若有(标准状况下)参与反应，转移电子的物质的量为 。 【答案】 (1)放 大于 (2)0.05 36% b c (3)正极 2 【详解】（1）所有燃烧反应都是放热反应，CH4在O2中燃烧的反应是放热反应，这是由于反应物的总能量大于生成物的总能量，发生反应时会向环境释放能量； （2）①由图可知，6min时，CO的转化率为60%，则从反应开始到6min内消耗的CO为1mol×60%=0.6mol，从反应开始到6min，用CO的浓度变化表示的该反应的反应速率为=0.05mol/(L∙min)；从反应开始到6min中，消耗的H2物质的量为0.6mol×3=1.8mol，则6min时H2的转化率为×100%=36%； ②a．该反应中所有物质都呈气态，建立平衡的过程中混合气体的总质量始终不变，在恒容容器中，混合气体的密度始终不变，容器内混合气体的密度保持不变不能说明反应达到化学平衡状态，a项不符合题意； b．该反应的正反应气体分子数减小，建立平衡的过程中气体分子物质的量变化，在恒温恒容容器中，容器内混合气体的总压强变化，故容器内混合气体的总压强保持不变能说明反应达到化学平衡状态，b项符合题意； c．容器中CH4的体积分数保持不变是该反应达到化学平衡状态的特征标志，c项符合题意； d．单位时间内每消耗1molCO同时生成1molCH4仅指正反应方向，不能说明反应达到化学平衡状态，d项不符合题意； 答案选bc； （3）①通入CH4的电极上CH4发生失电子的氧化反应生成，通入CH4的电极为负极；通入O2的电极上O2发生得电子的还原反应，通入O2的电极为电池的正极； ②通入CH4的电极上CH4发生失电子的氧化反应生成，1molCH4失去8mol电子，则通入CH4的电极反应方程式为CH4-8e-+10OH-=+7H2O； ③标准状况下11.2LO2物质的量为=0.5mol，通入O2的电极反应方程式为O2+4e-+2H2O=4OH-，转移电子物质的量为0.5mol×4=2mol。 15．（22-23高一下·河南商丘·期末）研究化学反应的原理，对掌握物质的应用有重要的意义。硅是太阳能电池的重要材料。“精炼硅”反应历程中的能量变化如图所示： (1)反应Ⅲ为 (选填“吸热”或“放热”)反应。变成，放出 的热量。 (2)氢氧燃料电池具有清洁高效等优点，简易装置如图所示。该电池的负极为 (选填“a”或“b”)，电池的正极反应为 。 (3)某化学小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响，进行了如下实验： 实验原理： 实验编号 室温下，试管中所加试剂及其用量/mL 溶液颜色褪至无色所需时间 0.6mol/L 溶液 0.2mol/L 溶液 1 3.0 2.0 3.0 2.0 4.0 2 3.0 3.0 2.0 2.0 5.2 3 3.0 V 1.0 2.0 6.4 ①探究实验中，提供的酸是 (填化学式)。 ②实验3中， 。 ③根据上表中的实验数据，可以得到的结论是 。 ④利用实验1中数据计算，用的浓度变化表示的平均反应速率： 。 (4)在催化转化器中，汽车尾气中的和可发生反应，若在容积为10L的密闭容器中进行该反应，起始时充入，，反应在不同条件下进行，反应体系总压强随时间的变化如图所示。 ①实验从开始至平衡时的反应速率 ；达平衡时各物质浓度关系式： (保留3位有效数字)。 ②实验a中平衡时NO的物质的量为 。 ③与实验相比，实验改变的条件是 。 【答案】 (1)吸热 28 (2)a (3) 4.0 浓度越大，反应速率越快(或褪色时间越短等合理答案) 或0.015 (4) 5.56 0.08 使用催化剂 【详解】（1）反应物总能量低于生成物的总能量时为吸热反应，则反应Ⅲ为吸热反应；根据图示可得变成，放出28kJ的热量； （2）原电池中，还原剂在负极失去电子发生氧化反应，a为负极，正极反应式为； （3）①3组实验中，混合溶液中草酸、氢离子的物质的量浓度均相同，只有高锰酸钾的浓度不同，提供的酸是强酸、不能有强氧化性、也不能有还原性，则该酸是； ②该实验中，4种液体的体积之和(混合溶液的总体积)约为10.0mL，故实验3中； ③3组实验中，混合溶液中草酸、氢离子的物质的量浓度均相同，只有高锰酸钾的浓度不同，从实验1到3，混合溶液中高锰酸钾的物质的量、物质的量浓度依次减小，实验中草酸的物质的量为：，实验1中高锰酸钾的物质的量为：，草酸和高锰酸钾的物质的量之比为，显然草酸过量，高锰酸钾完全反应，从实验1到3，溶液褪色时间由少到多，故根据上表中的实验数据，可以得到的结论是：浓度越大，反应速率越快(或褪色时间越短等合理答案)。 ④利用实验1中数据计算，用的浓度变化表示的平均反应速率； （4）①起始时充入0.4molCO、0.2molNO，发生，设转化的CO为nmol，则可结合题目信息列出三段式： 由压强之比等于物质的量之比得，解得，所以实验b从开始至平衡时的反应速率；则达平衡时，，，，，代入浓度关系式； ②设转化的NO为xmol， 由压强之比等于物质的量之比得，解得，平衡时NO的物质的量为0.08mol； ③与实验b相比，实验c只是反应速率加快了，反应达平衡时总压强和总物质的量没有改变，改变的条件只能是使用催化剂。 第 1 页 共 1 页 学科网（北京）股份有限公司 $$