阶段质量评价(二) 第二章 化学反应速率与化学平衡（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修1（人教版2019 不定项版）

阶段质量评价(二)　第二章 (满分：100分) 一、选择题：本题包括15小题，每小题3分，共45分。 1．下列说法正确的是(　　) A．对于同一物质在不同状态时的熵值：气态<液态<固态 B．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂不能改变化学反应进行的方向 C．ΔH<0、ΔS>0的反应在低温时不能自发进行 D．已知反应H2(g)＋I2(g)⥫⥬2HI(g)的平衡常数为K，则2H2(g)＋2I2(g)⥫⥬4HI(g)的平衡常数为2K B　解析：同一物质的固态、液态、气态的混乱度依次增大，混乱度越大熵值越大，则熵值：气态>液态>固态，A错误；在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应速率，但不能改变化学平衡和反应方向，B正确；ΔH＜0、ΔS＞0的反应，ΔG＝ΔH－TΔS＜0，在任何温度都能自发进行，C错误；反应H2(g)＋I2(g)⥫⥬2HI(g)的平衡常数为K＝，2H2(g)＋2I2(g)⥫⥬4HI(g)的平衡常数K2＝＝K2，D错误。 2．某反应的反应机理可以分成如下两步，下列说法正确的是(　　) 第一步：2NO2===NO3＋NO(慢反应) 第二步：NO3＋CO===NO2＋CO2(快反应) A．在相同条件下，反应活化能：第一步大于第二步 B．NO3是该反应的催化剂 C.升高温度第一步反应加快，第二步反应速率不变 D．加入合适的催化剂既可增大反应速率，又能增大反应限度 A　解析：慢反应的活化能大，反应速率小，总反应速率取决于慢反应速率，故第一步反应的活化能大于第二步，A正确；NO3是该反应的中间产物，不是催化剂，B错误；升高温度，第一步反应和第二步反应速率均增大，C错误；加入合适的催化剂，可以降低活化能，普通分子容易变成活化分子，有效碰撞次数增多，反应速率增大，但不能改变反应限度，D错误。 3．氢气用于烟气的脱氮、脱硫的反应：4H2(g)＋2NO(g)＋SO2(g)⥫⥬N2(g)＋S(l)＋4H2O(g)　ΔH＜0。下列说法正确的是(　　) A．当v (H2)＝v (H2O)时，达到平衡状态 B．化学平衡常数表达式为K＝ C．使用高效催化剂可增大NO的平衡转化率 D．升高温度，正反应速率减小，逆反应速率增大，化学平衡逆向移动 B　解析：v(H2)＝v(H2O)，没有指明正、逆反应速率，不能判断反应是否达到平衡状态，A错误；使用高效催化剂可以增大反应速率，但不影响化学平衡，无法增大NO的平衡转化率，C错误；温度升高后，正、逆反应速率都增大，由于逆反应速率增大的幅度大于正反应的，故平衡逆向移动，D错误。 4．一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收：SO2(g)＋2CO(g) 2CO2(g)＋S(l)　ΔH＜0 若反应在恒容的密闭容器中进行，下列说法正确的是(　　) A．平衡前，随着反应的进行，容器内压强始终不变 B．平衡时，其他条件不变，分离出硫，正反应速率加快 C．平衡时，其他条件不变，升高温度可增大SO2的转化率 D．其他条件不变，使用不同催化剂，该反应平衡常数不变 D　解析：由于硫为液态，因此反应前后气体分子数不等，达平衡前容器内压强逐渐变小，分离出硫对化学反应速率及平衡均无影响，A、B错误；根据平衡移动原理知升温平衡向吸热方向移动即向逆反应方向移动，SO2的转化率减小，C错误；平衡常数只受温度的影响，与催化剂无关，D正确。 5．在恒容密闭容器中，CO与H2发生反应CO(g)＋2H2(g)⥫⥬CH3OH(g)　ΔH<0，达到平衡后，若只改变某一条件，下列示意图正确的是(　　) B　解析：增加CO的物质的量，CO的转化率降低，A错误；增加一氧化碳的物质的量，平衡正向移动，但平衡常数不变，B正确；升高温度，平衡向吸热反应即逆向移动，平衡常数减小，C错误；CO的转化率升高，n(甲醇)增加，D错误。 6．如图表示不同温度(T)和压强(p)对可逆反应L(g)⥫⥬M(g)＋N(g)　ΔH＞0的影响，且p1＜p2。则图中纵轴表示的意义可能是(　　) ①一定条件下L的转化率 ②混合气体中M的百分含量 ③混合气体中L的百分含量 ④混合气体的平均摩尔质量 A．①③ B．②④ C．①② D．③④ C　解析：增大压强，平衡逆向移动，L的转化率减小，升高温度，平衡正向移动，L的转化率增大，①正确；增大压强，平衡逆向移动，混合气体中M的百分含量减小，升高温度，平衡正向移动，混合气体中M的百分含量增大，②正确；增大压强，平衡逆向移动，混合气体中L的百分含量增大，升高温度，平衡正向移动，混合气体中L的百分含量减小，③错误；增大压强，平衡逆向移动，混合气体的平均摩尔质量增大，升高温度，平衡正向移动，混合气体的平均摩尔质量减小，④错误。 7．一定条件下，体积为10 L的密闭容器中，1 mol X和1 mol Y进行反应：2X(g)＋Y(g)⥫⥬Z(g)，经60 s达到平衡，生成0.3 mol Z。下列说法正确的是(　　) A．以X浓度变化表示的反应速率为0.001 mol/(L·s) B．将容器体积变为20 L，Z的平衡浓度变为原来的 C．若增大压强，则物质Y的转化率减小 D．若升高温度，X的体积分数增大，则该反应正反应的ΔH＞0 A　解析：60 s达到平衡，生成0.3 mol Z，容器体积为10 L，则v(Z)＝＝0.000 5 mol/(L·s)，速率之比等于其化学计量数之比，则v(X)＝2v(Z)＝0.001 mol/(L·s)，A正确；将容器容积变为20 L，体积变为原来的2倍，压强减小，若平衡不移动，Z的浓度变为原来的，但该反应的正反应为气体体积减小的反应，压强减小，平衡向逆反应方向移动，到达新平衡后Z的浓度小于原来的，B错误；当其他条件不变时，若增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，即平衡正向移动，Y的转化率增大，C错误；若升高温度，X的体积分数增大，说明平衡逆向移动，则逆反应是吸热反应，正反应是放热反应，故正反应的ΔH<0，D错误。 8．对于如下反应，其反应过程的能量变化示意图如图： 编号 反应 平衡常数 反应热 反应① a(g) ⥫⥬b(g)＋c(g) K1 ΔH1 反应② b(g)＋c(g) ⥫⥬d(g) K2 ΔH2 反应③ a(g) ⥫⥬d(g) K3 ΔH3 下列说法正确的是(　　) A．K3＝K1＋K2 B．加催化剂，反应①的反应热降低，反应速率增大 C．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2 D．增大压强，K1减小，K2增大，K3不变 C　解析：由题意可知，K1＝ ，K2＝，则有K3＝K1·K2，A错误；催化剂能增大反应速率，但不能改变反应热，B错误；根据盖斯定律，①＋②可得a(g)⥫⥬d(g)　ΔH3＝ΔH1＋ΔH2，C正确；化学平衡常数只与温度有关，增大压强，平衡常数不变，D错误。 9．T ℃时，将2.0 mol a(g)和2.0 mol b(g)充入体积为1 L的密闭容器中，在一定条件下发生反应：a(g)＋b(g)⥫⥬2c(g)＋d(s)　ΔH<0；t时刻反应达到平衡时，c(g)为2.0 mol。下列说法正确的是(　　) A．t时刻反应达到平衡时，a(g)的体积分数为20% B．T ℃时，该反应的化学平衡常数为K＝8.0 C．t时刻反应达到平衡后，缩小容器的体积，平衡逆向移动 D．T ℃时，若将a(g)、b(g)各1.0 mol充入同样容器，平衡后，a的转化率α(a)为50% D　解析：t时刻反应达到平衡时，c(g)为2.0 mol，则反应消耗1.0 mol a和1.0 mol b，故a(g)的体积分数为×100%＝25%，A错误；T ℃时，a、b、c的平衡浓度(mol/L)分别为1.0、1.0和2.0，则该反应的化学平衡常数为K＝＝4.0，B错误；该反应前后气体体积不变，故t时刻反应达到平衡后，缩小容器的体积，平衡不移动，C错误；T ℃时，若将a(g)、b(g)各1.0 mol充入同样容器，达到平衡后，设a的转化率为x，则： 则＝4，x＝0.5，则a(g)的转化率为50%，D正确。 10．在恒容的密闭容器中发生反应3a(g)＋b(s)⥫⥬2c(g)　ΔH，不同温度下反应经过相同时间，测得混合体系中a的体积分数与温度的关系如图所示。下列推断正确的是(　　) A．X、Z两点，a的逆反应速率相等 B．温度不变，平衡后充入氢气，c的体积分数减小 C．降低温度，化学平衡常数增大 D．X、Y、Z三点中，Y点a的转化率最小 C　解析：该反应从正反应方向开始，尽管X、Z两点a的体积分数相同，但温度Z点高于X点，则a的逆反应速率Z大于X，二者速率不相等，A错误；反应在恒容的密闭容器中进行，反应温度不变，平衡后充入氢气，平衡不移动，则c的体积分数不变，B错误；根据图像可知，Y点为化学平衡点，Y点之后，温度升高，a的含量增大，说明升高温度，化学平衡逆向移动，逆反应为吸热反应，则该反应的正反应为放热反应，降低温度，化学平衡正向移动，导致化学平衡常数增大，C正确；反应从正反应方向开始，X～Y的过程为平衡的建立过程，a的转化率逐渐增大，当反应进行到Y点时达到平衡状态，此时a的转化率达到最大值，Y～Z化学平衡逆向移动，导致a的转化率减小，故X、Y、Z三点中，Y点a的转化率最大，D错误。 11．在373 K时，把0.5 mol N2O4通入体积为5 L的恒容密闭容器中，立即出现红棕色。反应进行到2 s时，NO2的浓度为0.02 mol/L。在60 s时，体系已达平衡，此时容器内压强为开始时的1.6倍。下列说法正确的是(　　) A．前2 s内，以N2O4的浓度变化表示的平均反应速率为0.01 mol/(L·s) B．在2秒时体系内的压强为开始时的1.2倍 C．在平衡时体系内含N2O4的物质的量为0.20 mol D．60 s时，再充入一定量N2O4，则可提高N2O4的转化率 C　解析：反应进行到2 s时，NO2的浓度为0.02 mol/L，则N2O4转化的物质的量浓度为0.01 mol/L，故以N2O4的浓度变化表示的平均反应速率为0.005 mol/(L·s)，A错误；2 s时NO2的物质的量为0.02 mol/L×5＝0.1 mol，则N2O4转化的物质的量为0.05 mol，故体系内的物质的量为0.1 mol＋(0.5 mol－0.05 mol)＝0.55 mol，起始时体系内的物质的量为0.5 mol，恒温恒容，压强与其物质的量成正比，则在2 s时体系内的压强为开始时的1.1倍，B错误；反应达到平衡时，此时容器内压强为开始时的1.6倍，恒温恒容，压强与其物质的量成正比，则平衡时体系内的物质的量为1.6×0.5 mol＝0.8 mol，假设N2O4的转化量为x mol，则有0.5－x＋2x＝0.8，解得x＝0.3，则平衡时体系内含N2O4的物质的量为0.20 mol，C正确；充入一定量的N2O4，N2O4的转化率降低，D错误。 12．一定温度下，在3个1.0 L的恒容密闭容器中分别进行反应2X(g)＋Y(g)⥫⥬Z(g)　ΔH，反应达到平衡，相关数据如表所示。下列说法不正确的是(　　) A.平衡时，X的转化率： Ⅱ ＞ Ⅰ B．平衡常数：K( Ⅱ )＝K( Ⅰ ) C．达到平衡所需时间： Ⅲ ＜ Ⅰ D．a＝0.16 D　解析： Ⅱ 可以看成是向2 L的容器中，充入0.4 mol的X和0.2 mol的Y(则 Ⅰ 、 Ⅱ 的平衡等效)，平衡后再将容器压缩至1 L，由于压强增大，平衡向正反应方向移动，所以X的转化率： Ⅱ ＞ Ⅰ ，A正确；平衡常数只和温度有关， Ⅰ 、 Ⅱ 的温度相同，则K( Ⅱ )＝K( Ⅰ )，B正确； Ⅲ 的温度比 Ⅰ 高， Ⅲ 的化学反应速率大，则 Ⅲ 先达到平衡，所用时间较短，C正确；结合选项A可知， Ⅱ 平衡相当于 Ⅰ 的平衡增压后正向移动，则a＞0.16，D错误。 13．已知：N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)　ΔH＝－m kJ/mol。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。下列说法正确的是(　　) A．ΔH＞0，T2＞T1 B．达到平衡时，T1温度对应反应放出热量为m kJ C．平衡时，通入氩气平衡正向移动 D．平衡常数，Ka＜Kc D　解析：根据“先拐先平数值大”知，T1＜T2，升高温度平衡逆向移动， ΔH＜0，A错误；该反应是可逆反应，转化率达不到100%，达到平衡时，T1温度下，反应放出热量小于 m kJ，B错误；平衡时，通入氩气容器压强增大，但是反应物和生成物的分压不变，平衡不移动，C错误；根据“先拐先平数值大”知，T1＜T2，升高温度平衡逆向移动，化学平衡常数减小，则有Ka＜Kb，化学平衡常数只与温度有关，温度不变，化学平衡常数不变，b、c温度相等化学平衡常数相等，存在Ka＜Kb＝Kc，则平衡常数，Ka＜Kc，D正确。 14．(双选)(2024·淮安高二调研，改编)在强碱中氢氧化铁可被一些氧化剂氧化为高铁酸根离子(FeO)，FeO在酸性条件下氧化性极强且不稳定，Fe3O4 中铁元素有＋2、＋3价；H2O2可在催化剂Fe2O3或Fe3O4作用下产生·OH，·OH能将烟气中的NO、SO2氧化。·OH产生机理如下： 反应 Ⅰ : Fe3 ＋＋H2O2 ===Fe2＋＋·OOH＋H＋　(慢反应) 反应 Ⅱ ：Fe2 ＋＋H2O2 ===Fe3 ＋＋·OH＋OH－　(快反应) 对于H2O2 脱除SO2反应：SO2 (g)＋H2O2(l)===H2SO4(l)，下列说法不正确的是(　　) A．该反应能自发进行，则该反应的ΔH>0 B．加入催化剂 Fe2O3，可提高SO2 的脱除效率 C．向固定容积的反应体系中充入氦气，反应速率加快 D．与Fe2O3作催化剂相比，相同条件下Fe3O4作催化剂时SO2 脱除效率可能更高 AC　解析：SO2 (g)＋H2O2(l)===H2SO4 (l) 熵减，该反应能自发进行，ΔG＝ΔH－TΔS＜0时自发，则该反应的ΔH<0，A错误；已知：H2O2可在催化剂Fe2O3或Fe3O4作用下产生·OH，或结合反应机理：Fe2O3催化剂表面仅存在Fe3＋，Fe3＋通过慢反应 Ⅰ 产生Fe2＋再通过快反应 Ⅱ 产生·OH，总反应速率由慢反应 Ⅰ 决定，生成的·OH能将烟气中的NO、SO2氧化，则加入催化剂 Fe2O3，可提高SO2 的脱除效率，B正确；向固定容积的反应体系中充入氦气，反应相关的物质浓度不发生变化，则反应速率不变，C错误；与Fe2O3作催化剂相比，相同条件下Fe3O4作催化剂时SO2 脱除效率可能更高，D正确。 15．(双选)(2024·菏泽高二期中)CO2/HCOOH循环在氢能的贮存/释放、燃料电池等方面具有重要应用。在催化剂作用下，HCOOH分解生成CO2和H2可能的反应机理如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．如HCOOD催化释氢反应除生成CO2外，还生成HD B．其他条件不变时，以HCOOK溶液代替HCOOH催化释氢的效果更佳 C．在密闭容器中，向含有催化剂的KHCO3溶液中通H2可生成HCOO－，其离子方程式为2HCO＋H2HCOO－＋H2O＋CO2＋OH－ D．该过程有气体产生，温度越高越有利HCOOH分解 CD　解析：根据题意可知HCOOD可以产生HCOO－和D＋，所以最终产物为CO2和HD(H－与D＋结合生成)，A正确；HCOOK是强电解质，更容易产生HCOO－和K＋，更快产生KH，KH可以与水反应生成H2和KOH，生成的KOH可以吸收分解产生的CO2，从而使氢气更纯净，B正确；根据原子守恒和电荷守恒，有关反应的离子方程式为HCO＋H2HCOO－＋H2O，C错误；适当升高温度时，催化剂的活性增强，HCO加氢的反应速率增大，D错误。 二、非选择题：本题包括5小题，共55分。 16．(8分)(2024·开封高二期中)在反应原理部分，我们经常以H2和I2的反应为例来研究化学反应速率和平衡。 (1)对于反应H2(g)＋I2(g)⥫⥬2HI(g)，提出如下反应历程。 第一步I2⥫⥬I＋I(快速平衡) 第二步H2＋2I⥫⥬2HI(慢反应) 其中可近似认为第二步反应不影响第一步反应的平衡。下列说法正确的是__________(填标号)。 a．反应的中间产物只有I b．第二步反应活化能较低 c．第二步中H2与I的碰撞仅部分有效 d．v(第一步的逆反应)<v(第二步的逆反应) (2)在某一容积为2 L的密闭容器内，加入0.8 mol的H2和0.6 mol的I2，在一定的条件下发生反应H2(g)＋I2(g)⥫⥬2HI(g)　ΔH<0。反应中各物质的浓度随时间变化情况如图所示。 ①反应开始至达到平衡时，平均速率v(HI)＝________mol/(L·min)(保留3位有效数字，下同)。 ②I2的平衡转化率α(I2)＝__________。要提高I2转化率，可采取的措施有________________________(答出两条即可)。 ③该反应的化学平衡常数K＝__________，若升高温度，K__________(填“增大”“减小”或“不变”)。 答案：(1)ac (2)①0.167　②83.3%　氢气投料，降低温度　③33.3　减小 解析：(1)根据反应历程可知，反应的中间产物只有I，a正确；第二步反应的速率较慢，活化能较高，b错误；第二步为慢反应，反应物为H2和I，反应中H2与I的碰撞仅部分有效，c正确；第一步反应速率较快，v(第一步的逆反应)＞v(第二步的逆反应)，d错误； (2)①反应开始至达到平衡时，平均速率v(HI)＝ mol/(L·min)≈0.167 mol/(L·min)。 ②由化学方程式体现的关系可知，反应平衡时消耗的I2为0.5 mol/L÷2＝0.25 mol/L，α(I2)＝×100%≈83.3%；增加氢气投料，降低温度、移走HI等都可以促使反应正向进行，都能够提高I2转化率； ③ 该反应的化学平衡常数K＝≈33.3，反应为放热反应，若升高温度，平衡逆向移动，K值减小。 17．(11分)氢能是一种极具发展潜力的清洁能源，以下反应是目前大规模制取氢气的重要方法之一：CO(g)＋H2O(g)⥫⥬CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝－41.2 kJ/mol。 (1)欲提高CO的平衡转化率，理论上可以采取的措施为________(填标号)。 a．通入过量CO b．升高温度 c．加入催化剂 d．通入过量水蒸气 (2)800 ℃时，该反应的平衡常数K＝1.1，在容积为1 L的密闭容器中进行反应，测得某一时刻混合物中CO、H2O、CO2、H2的物质的量分别为1 mol、3 mol、1 mol、1 mol。 ①写出该反应的平衡常数表达式K＝________。 ②该时刻反应的进行方向为________(填“正向进行”“逆向进行”或“已达平衡”)。 (3)830 ℃时，该反应的平衡常数K＝1，在容积为1 L的密闭容器中，将2 mol CO与2 mol H2O混合加热到830 ℃。反应达平衡时CO的转化率为________。 (4)如图表示不同温度条件下，CO平衡转化率随着的变化趋势。判断T1、T2的大小关系：______，判断理由为____________________________________。 答案：(1)d　(2)①　②正向进行 (3)50%　 (4)T1<T2　该反应为放热反应，在相同时，温度越低，CO的转化率越大　 解析：(1)该反应为放热反应，且反应前后气体分子数不变，通入过量CO，则CO的转化率减小，a错误； 该反应放热，升高温度平衡逆向移动， CO的转化率减小，b错误；催化剂只影响反应速率，不影响平衡移动，c错误；通入过量水蒸气，提高反应物的浓度使平衡正向移动，增大CO的转化率，d正确。 (3)设CO的转化物质的量为x mol，根据三段式有： K＝＝1，解得x＝1，故CO的转化率为×100%＝50%。 (4)该反应为放热反应，在相同时，温度降低，平衡正向移动，CO的转化率增大，由图可知，在相同时，转化率α(T1)>α(T2)、则温度T1<T2。 18．(13分)合成SO3是生产硫酸的重要步骤，产生的尾气SO2需要处理。 (1)烟气中的SO2可采用活性炭脱除，其过程首先要经物理吸附SO2―→SO(*代表吸附态)、O2―→O、H2O―→H2O*，然后是化学吸附(化学反应)，如图所示： ①写出化学吸附过程中生成SO的化学方程式：_________________________________。 ②一定温度下，在密闭容器中发生反应：2SO2(g)＋O2(g)⥫⥬2SO3(g)，下列说法正确的是__________(填标号)。 A．加入催化剂，有利于增大反应速率 B．容器中n(SO2)和n(SO3)的和不再改变时，可说明该反应达到化学平衡状态 C．研发新的催化剂可以提高SO3的平衡产率 (2)向某密闭容器中充入1 mol SO2、1 mol O2合成SO3时，SO2的平衡转化率与反应温度和压强的关系如图所示。 ①该反应的ΔH__________0(填“＞”或“＜”)。 ②图中B点SO2的平衡转化率高，但实际生产时选择A点的反应条件，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③C点对应的Kp＝__________MPa－1(结果保留一位小数，Kp为用分压表示的化学平衡常数，分压＝总压×物质的量分数)。 答案：(1)①2SO＋O===2SO　②A　 (2)①＜　② A点SO2的平衡转化率已经非常高，B点平衡转化率比A点提高不大，而增大压强对设备要求更高，增加生产成本 ③228.3 解析：(1)①化学吸附是物质吸附态发生的反应，即SO与O反应生成SO，化学方程式为2SO＋O===2SO。 ②催化剂能增大反应速率，A正确；根据硫原子守恒可知，n(SO2)和n(SO3)的和一直不发生改变，则n(SO2)和n(SO3)的和不再改变时，不能证明反应达到化学平衡状态，B错误；催化剂只能增大反应速率，不改变平衡产率，C错误。 (2)①温度升高，SO2的平衡转化率降低，平衡逆向移动，则正反应为放热反应，该反应的ΔH<0。 ②A点SO2的平衡转化率已经非常高，B点平衡转化率比A点提高不大，而增大压强对设备要求更高，增加生产成本，故选用A点对应的条件。 ③C点的总压为1 MPa，根据三段式法可得下列关系： 平衡时气体的总物质的量为1.55 mol，则压强平衡常数为Kp＝≈228.3 MPa－1。 19．(13分)尿素[CO(NH2)2]，又称碳酰胺，是目前含氮量较高的氮肥，适用于各种土壤和植物。 已知： ①N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)　 ΔH1＝－92.4 kJ/mol ②2NH3(g)＋CO2(g)⥫⥬NH4COONH2(s) ΔH2＝－159.5 kJ/mol ③NH4COONH2(s)⥫⥬CO(NH2)2(s)＋H2O(g) ΔH3＝＋72.5 kJ/mol (1)请写出由N2、H2和CO2合成尿素的热化学方程式：___________________________。 (2)相比③，若②的反应速率更大，下列示意图______(填标号)最能体现②③反应过程的能量变化。 (3)在某温度下，将NH3和CO2以物质的量之比2∶1置于一恒容密闭容器中反应：2NH3(g)＋CO2(g)⥫⥬CO(NH2)2(s)＋H2O(g)　ΔH，NH3的转化率随时间变化关系如图所示。t1时反应达到平衡，此时的压强为p MPa。 ①下列说法能判断该反应达到平衡状态的是______(填标号)。 A．容器压强不变 B．消耗1 mol CO2时，生成1 mol H2O C．容器内n(C)与n(N)的比值不发生变化 D．混合气体的平均摩尔质量不变 ②t1时反应达到平衡，CO2的体积分数为________(保留三位有效数字)，c(NH3)∶c(CO2)∶c(H2O)＝________；平衡常数Kp＝________MPa－2(Kp为以分压表示的平衡常数，分压＝总压×物质的量分数)。 ③向平衡后的反应体系中再通入2 mol NH3，Kp将________(填“增大”“减小”或“不变”)。 ④图中t2时，NH3的转化率发生改变，此时改变的反应条件是________________(请写出任意一条)。 答案：(1)N2(g)＋3H2(g)＋CO2(g)⥫⥬CO(NH2)2(s)＋H2O(g)　ΔH＝－179.4 kJ/mol (2)A (3)①AD　②22.2%　4∶2∶3　　③不变 ④再向容器中通入CO2(合理即可) 解析：(1)根据盖斯定律，将反应①＋②＋③整理可得N2(g)＋3H2(g)＋CO2(g)⥫⥬CO(NH2)2(s)＋H2O(g)　ΔH＝－179.4 kJ/mol。 (2)相比③，若②的反应速率更大，这是由于反应②的活化能小，反应放出热量，而反应③的活化能大，发生反应需消耗很高能量，且反应吸收热量，ΔH2＋ΔH3＜0，反应物总能量高于生成物总能量，能够显示该关系的图示是A。 (3)①该反应在恒容密闭容器中进行，气体的体积不变，该反应是反应前后气体体积不等的反应，若容器压强不变，则气体的物质的量不变，反应达到平衡状态，A正确；消耗1 mol CO2、生成1 mol H2O表示的都是正反应方向，不能据此判断反应是否达到平衡状态，B错误；根据碳、氮原子守恒，容器内n(C)与n(N)的比值始终不发生变化，不能据此判断反应是否达到平衡状态，C错误；加入的NH3和CO2的物质的量之比为2∶1，反应前后气体的质量、物质的量都发生变化，若反应未达到平衡状态，NH3和CO2、H2O(g)的物质的量就会发生变化，混合气体平均摩尔质量就会发生改变，当混合气体的平均摩尔质量不变时，混合气体的质量及物质的量不变，反应达到平衡状态，D正确。 ②假设反应开始时加入的CO2的物质的量是a mol，则加入的NH3的物质的量是2a mol，反应消耗CO2物质的量是 x mol，消耗NH3的物质的量是2x mol，反应产生H2O的物质的量是x mol，由于NH3的平衡转化率是60%，则×100%＝60%，解得x＝0.6a，在t1时刻反应达到平衡时，n(CO2)＝(a－0.6a) mol＝0.4a mol，n(NH3)＝(2a－2x) mol＝0.8a mol，n(H2O)＝0.6a mol，故CO2的体积分数为×100%≈22.2%；反应在同一容器中，容器的容积相同，气体的浓度比等于气体的物质的量的比，则有c(NH3)∶c(CO2)∶c(H2O)＝0.8a mol∶0.4a mol∶0.6a mol＝4∶2∶3；t1时反应达到平衡，气体总压强为p MPa，p(NH3)＝×p MPa＝×p MPa； p(CO2)＝×p MPa＝×p MPa；p(H2O)＝×p MPa＝×p MPa，则该温度下Kp＝＝ MPa－2。 ③化学平衡常数只与温度有关，而与其他外界条件无关。因此当向平衡后的反应体系中再通入2 mol NH3时，化学平衡常数Kp不变。 ④根据图示可知：在t2时刻改变外界条件后，NH3的转化率增大，至t3时刻后达到最大值，且不再发生变化，说明又达到了新的平衡状态，则改变的条件可能是再向容器中通入CO2。 20．(10分)2019年12月4日“全球碳计划”发布报告说，全球CO2排放量增速趋缓。人们还需要更有力的政策来逐步淘汰化石燃料的使用。CO2的综合利用是解决温室问题的有效途径。 (1)利用工业废气中的CO2可以制取甲醇和水蒸气，一定条件下，往2 L恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，在不同催化剂作用下发生反应 Ⅰ 、反应 Ⅱ 与反应 Ⅲ ，相同时间内CO2的转化率随温度变化如图所示： ①催化剂效果最佳的反应是________(填“曲线 Ⅰ ”“曲线 Ⅱ ”或“曲线 Ⅲ ”)对应的反应。 ②b点，v(正)________v(逆)(填“>”“＜”或“＝”)。 ③若此反应在a点时已达平衡状态，a点的转化率比c点高的原因是___________。 ④c点时该反应的平衡常数K＝________。 (2)用钌的配合物作催化剂，一定条件下可直接光催化分解CO2，发生反应：2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g) ①该反应的ΔH________0(填“>”“＜”或“＝”)； ②ΔS________0(填“>”“＜”或“＝”)，在低温下，该反应________自发进行(填“能”或“不能”)。 答案：(1)① 曲线 Ⅰ 　②>　③该反应为放热反应，温度升高平衡逆向移动　④ (2)①>　②>　不能 解析：(1)一定条件下，密闭容器中发生的反应为CO2(g)＋3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)＋H2O(g)。 ①相同温度下相同时间内CO2转化率最大的是曲线 Ⅰ ，说明反应速率最大的是曲线 Ⅰ 对应的反应，故催化剂效果最佳的反应为曲线 Ⅰ 对应的反应； ②b点之后CO2的转化率仍在增加，说明b点并未达到平衡状态，反应正向进行，则v(正)>v(逆)； ③若此反应在a点时已达到平衡状态，升高温度，CO2的转化率减小，说明该反应随温度升高平衡逆向移动，为放热反应，故a点的转化率比c点高的原因是该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动； ④由图甲知，c点时二氧化碳转化了mol，则可列“三段式”： 容器容积为2 L，则平衡时容器内CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度分别为mol/L、mol/L、mol/L、mol/L，则该反应的平衡常数K＝＝＝； (2)①用钌的配合物作催化剂，一定条件下可直接光催化分解CO2，该反应为吸热反应， ΔH>0； ②反应：2CO2(g)⥫⥬2CO(g)＋O2(g)　ΔH>0，ΔS>0，根据ΔG＝ΔH－TΔS<0进行分析，该反应在高温下自发进行，在低温下不能自发进行。 学科网（北京）股份有限公司 $$