题型04 化学平衡常数的计算及判断-【好题汇编】备战2024-2025学年高二化学上学期期中真题分类汇编（上海专用）

题型04 化学平衡常数的计算及判断 一、单选题 1．下列说法正确的是 A．甲烷的标准燃烧热，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为  B．增大反应物浓度，可以增大活化分子百分数，增大反应速率，增大化学平衡常数 C．常温下，反应能自发进行，则该反应的 D．和的反应中，反应物的总能量小于生成物的总能量 2．下列关于化学反应速率或化学平衡图象的说法正确的是 A．图①曲线表示在时扩大容器体积 B．由图②可知：该反应在高温下可自发进行 C．图③中两点的转化率： D．图④中三点的化学平衡常数： 3．MTP是一类重要的药物中间体，可以由TOME经环化后合成，其反应原理如图所示： 为了提高TOME的转化率，反应进行时需及时从溶液体系中移出部分甲醇，此过程中TOME的转化率随反应时间的变化如图所示。设TOME的初始浓度为，反应过程中的液体体积变化忽略不计。下列说法正确的是 A．X点： B．X、Y两点该反应的化学平衡常数相等 C．Z点溶液中： D．反应物的消耗速率：Y点大于Z点 4．在密闭容器中，一定量混合气体发生反应：，平衡时测得C的浓度为。保持温度不变，将容器的容积压缩到原来的一半，再达到平衡时，测得C的浓度变为。下列有关判断不正确的是 A．C的体积分数减小 B．化学平衡常数减小 C．在建立新平衡的过程中，逐渐减小 D． 二、多选题 5．脱出汽车尾气中的NO和CO包括以下两个反应： Ⅰ. Ⅱ. 将恒定组成的NO和CO混合气体通入不同温度的反应器，相同时间内检测物质的浓度，结果如图所示。 已知：NO的脱除率。 下列说法正确的是 A．使用合适的催化剂，可以提高CO的平衡转化率 B．450℃，该时间段内NO的脱除率约为88% C．其他条件不变，增大压强，能使NO的平衡转化率减小 D．450℃，反应Ⅱ的化学平衡常数K=81.25 三、填空题 6．氨气和甲醇都是重要的工业产品，试运用必要的化学原理解决有关问题。 (1)在密闭容器中，使2molN2和7molH2在一定条件下发生反应：N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)  △H=-92.4kJ/mol。 ①NH3分子的空间构型为： ，中心N原子的杂化类型为： ②当达到平衡时，保持恒温，压缩容器体积，平衡 (填“正向”“逆向”或“不”)移动，化学平衡常数K (填“增大”“减小”或“不变”)。 (2)水煤气在一定条件下可合成甲醇：CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)  △H<0。将1molCO和2molH2充入1L恒容密闭容器中，在一定条件下合成甲醇，反应相同时间(2min)时测得不同温度下CO的转化率如图所示： ①温度在1000K下，从反应开始至2min末，这段时间内的反应速率v(H2)= 。 ②由图可知，在温度低于1050K时，CO的转化率随温度的升高而增大，原因是 。 ③已知c点时容器内气体的压强为p，则在1150K下该反应的压强平衡常数KP为 (用含p的代数式表示，KP是用各气体的分压，(替代浓度来计算的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。 四、解答题 7．完成下列问题。 (1)在一恒温恒容的密闭容器中发生反应，下列说法不能说明该反应达到化学平衡状态的是___________(填字母)。 A．体系的压强保持不变 B．混合气体的密度保持不变 C． D．的浓度保持不变 (2)在一定条件下，在容积恒定为VL的密闭容器中充入与在催化剂作用下合成甲醇：。CO转化率与温度、压强的关系如图所示： ①由图可知 (填“>”“<”或“=”)。 ②图中b、c、d三点的化学平衡常数为、、，从大到小的顺序为 。 ③比较体系中气体平均摩尔质量： (填“>”“<”或“=”)。 ④下列措施中能够同时满足增大正反应速率和提高CO转化率的是 (填字母)。 A．使用高效催化剂                    B．降低反应温度 C．再充入2molCO与        D．不断将甲醇从体系混合物中分离出来 (3)下表是几种弱酸常温下的电离平衡常数： ①、、、四种酸的酸性由强到弱的顺序为 。 ②同浓度的、、、结合的能力由强到弱的顺序为 。 ③写出下列反应的离子方程式：向溶液中通入少量的气体 。 8．碳酸锶()难溶于水，主要用于电磁材料和金属冶炼。一种由工业碳酸锶(含少量、、、等)制备高纯碳酸锶的工艺流程如下： 已知：①为强碱，为两性氢氧化物； ②常温下，各物质的溶度积常数如表所示。 化合物 近似值 回答下列问题： (1)“酸溶”时能提高反应速率的措施有 (答1条即可)，基态Cr原子的价电子排布式是 。 (2)“酸化”步骤发生如下反应：，则“还原”时发生反应的离子方程式为 。 (3)滤渣1的主要成分为 (填化学式)。 (4)用氨水和NaOH分步调节pH，而不直接用NaOH调节溶液的pH≈13的原因是 。 (5)“碳化”时，反应的化学平衡常数K的计算关系式为 。(不用写出具体数值，用以下平衡常数表达：的溶度积常数、的电离常数为、) 9．CO2是导致温室效应的主要气体，为减少CO2对环境造成的影响，可采用以下方法将其资源化利用。回答下列问题： (1)工业上用CO2与H2反应合成甲醇(a和b均大于零)： ①　　 kJ⋅mol-1 ②　　 kJ⋅mol-1 ③　　 则 (用含、的代数式表示)， kJ⋅mol-1(用含a、b的代数式表示)。在恒温恒容的密闭容器中，充入等物质的量的CO2和H2发生反应③， 下列能说明该反应达到化学平衡状态的是 (填序号) A．混合气体密度保持不变　　　　B．H2的转化率保持不变 C．CO2的体积分数保持不变　　　D． (2)CO2催化加氢法制乙烯 反应原理为   kJ⋅mol-1。向2 L的恒容密闭容器中加入1 mol CO2和3 molH2，在催化剂作用下发生反应，测得平衡时体系中各气体的物质的量随温度的变化关系如图所示。 ①图中曲线代表乙烯的物质的量随温度的变化关系的是 (填字母)。 ②T1℃时，H2的平衡转化率为 %(保留三位有效数字)，化学平衡常数K= L3⋅mol-3。 ③下列说法正确的是 (填序号)。 A．该反应正反应的活化能小于逆反应的活化能 B．增大压强，可增大活化分子百分数，增大单位时间内有效碰撞次数，加快反应速率 C．其他条件不变时，若扩大容器容积，则平衡逆向移动，v正减小，v逆增大 D．保持温度不变，再通入3 mol H2，达到平衡时的CO2转化率增大，平衡常数K保持不变 10．利用页岩气中丰富的丙烷制丙烯已成为化工原料丙烯生产的重要渠道。 ．丙烷直接脱氢法：  kJ⋅mol 总压分别为100kPa、10kPa时发生该反应，平衡体系中和的体积分数随温度、压强的变化如下图。 (1)该体系达到平衡状态的标志为 (填选项字母)。 A．单位时间内，消耗的物质的量等于生成的物质的量 B．体系中气体的密度不再改变 C．体系中和的分压相等 (2)总压由10kPa变为100kPa时，化学平衡常数 (填“变大”“变小”或“不变”)。 (3)图中，曲线、表示的体积分数随温度的变化，判断依据是 。 (4)图中，表示100kPa时的体积分数随温度变化的曲线是 (填“”或“”)。 ．丙烷氧化脱氢法： 丙烷氧化脱氢法制备丙烯还生成CO、等副产物。制备丙烯的反应为：    kJ⋅mol 我国科学家制备了一种新型高效催化剂用于丙烷氧化脱氢。在催化剂作用下，相同时间内，不同温度下的转化率和的产率如下： 反应温度/℃ 465 480 495 510 的转化率/% 5.5 12.1 17.3 28.4 的产率/% 4.7 9.5 12.8 18.5 (5)表中，的转化率随温度升高而上升的原因是 (答出1点即可)。 (6)已知：选择性。随着温度升高，的选择性 (填“升高”“降低”或“不变”)，可能的原因是 。 11．甲醇是重要的化工原料。工业上常利用合成气(主要成分为和)在催化剂作用下合成甲醇。发生的主要反应如下： ①； ②； ③。 回答下列问题： (1)已知：在下，甲醇完全燃烧生成和液态水时放出的热量。则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为 。 (2)上述 。 (3)反应①的化学平衡常数K的表达式为 ；若开始时的物质的量一定时，体系中的平衡转化率与温度和压强的关系如下图所示。则随温度的升高而 (填“增大”、“减小”或“不变”)，压强由大到小为 。 (4)在容积为的密闭容器中由反应③合成甲醇。现将和充入该容器中，在不同温度下充分反应，生成的甲醇的物质的量与时间的关系如下图所示，则 (填“>”“<”或“=”)；若时达到平衡后，的转化率为50%，则容器内的压强与起始压强之比为 ，平衡常数为 。 12．近我国大力加强温室气体CO2催化氢化合成甲醇技术的工业化量产研究，实现可持续发展。回答下列问题： (1)已知：CO₂(g)+H₂(g)=H2O (g)+ CO (g)   ΔH1 =+41.1 kJ·mol-1； CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)  ΔH2= -90.0 kJ·mol-1。 根据CO2催化氢化合成甲醇的热化学方程式，求算出对应的焓变： kJ·mol-1。 (2)为提高CH3OH (g)的产率，理论上应采用的条件是 (填字母)。 a．高温高压   b．低温高压    c．高温低压   d．低温低压 (3)250℃时，在恒容密闭容器中由CO2(g)催化氢化合成CH3OH (g)，如图为不同投料比「n(H2)/ n(CO2)」时某反应物X的平衡转化率的变化曲线。 反应物x是 (填“CO2”或“H2”)。 (4)250℃时，在体积为2.0L的恒容密闭容器中加入6mol H2、2 mol CO2和催化剂，10min 时反应达到平衡，测得 (CH3OH)=0.75 mol·L-1。 ①前 10 min 内平均反应速率。(H2)= mol·L-1·min-1。 ②化学平衡常数K= 。 ③催化剂和反应条件与反应物的转化率和产物的选择性高度相关，控制相同投料比和相同反应时间，得到四组数据如表所示： 实验编号 温度/K 催化剂 CO2的转化率/% 甲醇的选择性/% A 543 Cu/ZnO纳米棒 12.3 42.3 B 543 Cu/ZnO纳米片 11.9 72.7 C 553 Cu/ZnO纳米棒 15.3 39.1 D 553 Cu/ZnO纳米片 12.0 70.6 根据上表所给数据，用CO2生产甲薛的最优条件为 (填实验编号)。 13．催化加氢甲烷化技术，被认为是目前循环再利用中最实用最有效的技术之一。主要发生反应： 反应Ⅰ     kJ⋅mol   反应Ⅱ     kJ⋅mol   回答下列问题： (1)   kJ⋅mol   （用、表示）。 (2)在恒容密闭容器中，通入体积比1∶4的和，发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，测得平衡时各物质的物质的量分数随温度的变化如图所示。 ①图中a表示 （填化学式）的物质的量分数变化曲线。 ②M点容器中分压之比 。 ③下列说法错误的是 。 A．通入反应器的气体要避免混入氧气 B．通入氩气增加体系的压强，可提高甲烷的产率 C．通过控制反应温度，可提高产物中甲烷的产率 D．其他条件不变，压缩容器体积至原来的一半，图像中新M点位置可能出现在原M点左侧 (3)某温度时，向体积不变的密闭容器中，通入1 mol 和3 mol ，发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，测得平衡时，此时容器内气体压强是初始容器内气体压强的0.9倍。则该温度下，反应Ⅱ的化学平衡常数 。 (4)甲烷化的催化剂的催化效率和的生成效率随温度的变化关系如图所示。250~300℃之间，的生成效率减慢的原因是 。 14．碳、氮、硫的氧化物是造成污染的重要物质，研究它们的反应机理，对于消除环境污染有重要的意义。回答下列问题： Ⅰ.已知反应：         (1)与反应生成和的热化学方程式为 。 (2)将与置于一恒容绝热密闭容器中，改变原料气配比进行多组实验，测得的平衡转化率部分实验结果如图所示。 ①下列说法能表示化学反应达到平衡状态的是 (填字母)。 a．气体的平均摩尔质量不变    b． c．气体的压强保持不变        d．保持不变 ②C点的转化率为 ，B点时的化学平衡常数 。 Ⅱ.二氧化碳催化加氢制甲醇有利于减少温室气体排放。涉及的主要反应如下： ① ② ③ (3)反应①一般认为通过反应②和反应③两步来实现，若反应②为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是___________(填标号)。 A． B． C． D． (4)不同压强下，按照投料，实验测得的平衡转化率和的平衡产率随温度的变化关系如下图所示。 已知：的平衡产率。 其中纵坐标表示平衡转化率的是图 (填“甲”或“乙”)，压强由大到小的顺序为 ，图乙中温度时，三条曲线几乎交于一点的原因是 。 15．羰基硫广泛应用在农药制备工业，是一种重要的有机合成中间体。利用CO和反应可以合成COS，回答下列问题： (1)由CO和合成COS的反应分两步进行，其能量变化如图所示。 ① ② 反应的ΔH= 。决定COS生成速率的步骤是 (填“①”或“②”)。 (2)在恒压、CO和的起始浓度一定的条件下，催化反应相同时间，测得各容器中CO的转化率与温度的关系如图所示： 则段曲线变化的原因是 ；能提高CO平衡转化率的措施有 (填序号)。 A．适当升温　　B．及时分离COS　　C．降低投料比　　D．选择高效催化剂 (3)在某温度下，向1L的密闭容器中通入CO和各9mol，发生反应，K=4，平衡时c(COS)= 。若保持温度不变，再向容器中加入和，平衡移动的方向为 (填“正反应方向”“逆反应方向”或“不移动”)。 (4)实验测得该反应的速率方程为，，k为速率常数(受温度影响)，则化学平衡常数K= (用、表达)。 16．二甲醚(CH3OCH3)是重要的化工原料，可用CO和H2制得，总反应的热化学方程式为： 2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH=—206.0 kJ·mol-1。 工业中采用“一步法”，通过复合催化剂使下列甲醇合成和甲醇脱水反应同时进行： i.甲醇合成反应：_______。 ii.甲醇脱水反应：2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH=—24.0kJ·mol-1。 (1)起始时向容器中投入2molCO和4molH2，测得某时刻上述总反应中放出的热量为51.5kJ，此时CO的转化率为 。 (2)请补全甲醇合成反应的热化学方程式 。 (3)甲醇脱水反应：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)，是制备二甲醚的重要环节。 ①某温度下，该反应的化学平衡常数K=360，在恒容密闭容器中加入一定量的CH3OH(g)，测得某时刻各组分浓度如下表所示，此时正反应速率 逆反应速率(填“>”、“<”或“=”)。 物质 CH3OH CH3OCH3 H2O 浓度/(mol/L) 0.02 0.4 0.4 ②在一定温度下的恒容密闭容器中发生甲醇脱水反应，下列能说明该反应已达到平衡状态的是 。 a.相同时间内消耗CH3OH的物质的量与消耗CH3OCH3的物质的量之比为2：1 b.混合体系内各组分浓度不变 c.恒容密闭容器内的压强不变 (4)生产二甲醚的过程中存在以下副反应，与甲醇脱水反应形成竞争。 将反应物混合气按进料比通入反应装置，选择合适的催化剂。在不同温度下，反应相同时间，测得二甲醚的选择性如图所示。已知：二甲醚的选择性是指转化为二甲醚的CO 在全部转化的CO中所占的比例。温度高于265℃后，随着温度升高二甲醚选择性降低的原因是 。 (5)CO可以用于生产多晶金刚石箔，将一氧化碳和氢气混合，在高温高压下通过催化剂使之沉积在金属基底上，形成金刚石晶体。金刚石的晶胞如图，晶胞参数为bnm，晶胞中C与C间的最小距离为 nm，晶体密度为 (列出计算式，阿伏加德罗常数的值为)。 17．催化氢化是实现碳中和的重要途径之一，其反应原理如下： Ⅰ．　 Ⅱ．　 (1)反应的 。 (2)在恒温恒容密闭容器中通入一定量的和发生反应，下列事实能说明容器内反应达到平衡状态的是 (填字母)。 a．混合气体的压强不再发生变化 b．反应Ⅱ的化学平衡常数不再变化 c．与的浓度之比为 d．的体积分数不再发生变化 (3)在某容器中进行反应Ⅰ和反应Ⅱ，的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。其中X表示的物理量为 (填“温度”或“压强”)； (填“>”或“<”)，理由是 。 (4)一定温度下，向容积为1L的恒容密闭容器中充入0.01mol和0.03mol发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，平衡时，和的物质的量分别为0.004mol和0.002mol。 ①能增大反应Ⅰ平衡常数的措施为 ；不影响平衡状态，但可缩短达到平衡时间的措施为 。 ②平衡时的转化率 。 ③该温度下反应Ⅱ的平衡常数 。 18．甲醇是重要的化工原料。工业上利用合成气(主要成分为和)在催化剂的作用下合成甲醇。发生的主要反应如下： Ⅰ．   Ⅱ．   Ⅲ．   (1)上述反应Ⅲ的 (用含和的式子表示)。 (2)在一恒容密闭容器加入一定量的和，只发生反应Ⅰ，测得其化学平衡常数的对数和温度的倒数的关系如图所示： ① 0(填“>”“<”或“=”)，其理由是 。 ②能判断该反应达到化学平衡状态的依据是 (填字母)。 A．单位时间内消耗的物质的量和消耗的物质的量相等 B．容器内气体密度保持不变 C．容器内的体积分数保持不变 ③反应在时刻达到平衡后，在时刻改变条件A使化学反应速率发生变化的图像如图甲所示，改变条件B使物质浓度发生变化的情况如图乙所示。图甲中时刻改变的条件A可能是 (写1条即可，下同)，图乙中时刻改变的条件B可能是 。             甲                              乙 (3)时，保持压强恒定为和的起始投料分别为和，只发生反应Ⅰ和反应Ⅲ，测得平衡时的转化率为20%，的选择性为70%[已知的选择性]，求： ①平衡时 。 ②反应Ⅰ的 (保留一位有效数字即可，是用分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数) 19．工业上可溶性的钡盐常用重晶石()与焦炭在高温下还原得到，按物质的量之比1∶3投料。主要发生如下反应： ① ②   ③   ④   请回答下列问题： (1)已知碳的燃烧热，表示CO燃烧热的热化学方程式为 。 (2)若在某密闭容器中只发生反应：，达到平衡后，压缩体积为原来的一半，化学平衡移动方向是 (填“正向”“逆向”或“不移动”)，达到新的平衡后，的浓度 (填“增大”“减小”或“不变”)。 (3)一定温度下，若在某2L恒容密闭容器中加入1mol 、1mol 发生反应： 和，达到平衡后的浓度是，剩余C的物质的量是y mol，反应的化学平衡常数 (用含x、y的代数式表示)。 (4)T℃温度下，碳热还原硫酸钡反应经过t min达到平衡时(反应①②③④均发生)，混合气体的总压强为p Pa，其中CO的物质的量分数为，若反应①的速率用单位时间内气体的分压变化表示，用表示的化学反应速率是 (用含p、、t的代数式表示)；平衡后，保持温度不变，加压达到新的平衡时 (填“增大”“减小”或“不变”)。 (5)常压下，不同反应温度下碳热还原硫酸钡反应体系中各物质的组成如图所示。温度大于400℃发生的主要反应是 (填反应序号)。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！9 学科网（北京）股份有限公司 $$ 题型04 化学平衡常数的计算及判断 一、单选题 1．下列说法正确的是 A．甲烷的标准燃烧热，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为  B．增大反应物浓度，可以增大活化分子百分数，增大反应速率，增大化学平衡常数 C．常温下，反应能自发进行，则该反应的 D．和的反应中，反应物的总能量小于生成物的总能量 【答案】D 【解析】A．甲烷的标准燃烧热为1mol甲烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出的热量，反应的热化学方程式为 ，故A错误； B．增大反应物浓度，可以增大单位体积内的活化分子百分数，增大反应速率，但化学平衡常数不变，故B错误； C．该反应是熵减的反应，常温下反应ΔH—TΔS＜0说明反应的焓变ΔH小于0，故C错误； D．八水氢氧化钡与氯化铵的反应是反应物的总能量小于生成物的总能量的吸热反应，故D正确； 故选D。 2．下列关于化学反应速率或化学平衡图象的说法正确的是 A．图①曲线表示在时扩大容器体积 B．由图②可知：该反应在高温下可自发进行 C．图③中两点的转化率： D．图④中三点的化学平衡常数： 【答案】B 【解析】A．图①曲线在时v逆瞬间减小，之后v逆减少至反应达到平衡，说明平衡逆向移动，该反应是气体体积增大的反应，扩大容器体积，压强减小，平衡正向移动，A错误； B．由图②可知，增大压强，Z的体积分数减小，说明平衡逆向移动，则m+n<p，，另外升高温度，Z的体积分数增大，说明平衡正向移动，该反应为吸热反应，，时，反应能自发进行，则该反应在高温下可自发进行，B正确； C．起始增大，相当于增大N2的浓度，平衡正向移动，H2的转化率增大，则图③中两点的转化率：，C错误； D．由图可知，升高温度，NO的平衡转化率下降，说明平衡逆向移动，该反应为放热反应，温度越高，平衡常数越小，则平衡常数：，D错误； 故选B。 3．MTP是一类重要的药物中间体，可以由TOME经环化后合成，其反应原理如图所示： 为了提高TOME的转化率，反应进行时需及时从溶液体系中移出部分甲醇，此过程中TOME的转化率随反应时间的变化如图所示。设TOME的初始浓度为，反应过程中的液体体积变化忽略不计。下列说法正确的是 A．X点： B．X、Y两点该反应的化学平衡常数相等 C．Z点溶液中： D．反应物的消耗速率：Y点大于Z点 【答案】D 【解析】A．图像显示X点之后TOME的转化率继续增大，即X点未达到平衡，所以，故A错误； B．图像显示X、Y两点的温度不同，所以反应的化学平衡常数不等，故B错误； C．由反应的化学计量数可知，消耗的n(TOME)等于生成的n(CH3OH)，若未从溶液体系中移出部分甲醇，则Z点溶液中：，但反应进行时需及时从溶液体系中移出部分甲醇，故C错误； D．Y点和Z点温度相同，图像显示Y点TOME的转化率更低，剩余的c(TOME)的更大，即Y点的温度更高、反应物浓度更大，反应物的消耗速率：Y点大于Z点，故D正确； 故答案为：D。 4．在密闭容器中，一定量混合气体发生反应：，平衡时测得C的浓度为。保持温度不变，将容器的容积压缩到原来的一半，再达到平衡时，测得C的浓度变为。下列有关判断不正确的是 A．C的体积分数减小 B．化学平衡常数减小 C．在建立新平衡的过程中，逐渐减小 D． 【答案】B 【分析】温度不变，将容器的容积压缩到原来的一半，如果平衡不移动，浓度应该是，但是达到平衡时，测得C的浓度变为，说明平衡逆向移动，据此作答。 【解析】A．平衡逆向移动，C的物质的量减小，体积分数减小，故A正确； B．温度不变，化学平衡常数不变，故B错误； C．平衡逆向移动，说明逆反应速率大于正反应速率，要逐渐减小，故C正确； D．根据勒夏特列原理，加压向气体体积减小的方向移动，得，故D正确； 答案选B。 二、多选题 5．脱出汽车尾气中的NO和CO包括以下两个反应： Ⅰ. Ⅱ. 将恒定组成的NO和CO混合气体通入不同温度的反应器，相同时间内检测物质的浓度，结果如图所示。 已知：NO的脱除率。 下列说法正确的是 A．使用合适的催化剂，可以提高CO的平衡转化率 B．450℃，该时间段内NO的脱除率约为88% C．其他条件不变，增大压强，能使NO的平衡转化率减小 D．450℃，反应Ⅱ的化学平衡常数K=81.25 【答案】BD 【解析】A．使用合适的催化剂，不能改变平衡，故不可以提高CO的平衡转化率，A错误； B．450℃，NO的初始浓度是(200+125×2+1625×2)=3700×10−6mol·L−1，转化为N2的NO浓度为1625×2=3250×10−6mol·L−1，故该时间段内NO的脱除率约为≈88%，B正确； C．将两个方程式相加得总方程式：2NO(g)+2CO(g)=2CO2(g) +N2(g) ，为气体分子数减小的反应，故加压平衡正向移动，故NO的平衡转化率增大，C错误； D．450℃时，由图可知，反应Ⅱ的化学平衡常数，D正确； 故选BD。 三、填空题 6．氨气和甲醇都是重要的工业产品，试运用必要的化学原理解决有关问题。 (1)在密闭容器中，使2molN2和7molH2在一定条件下发生反应：N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)  △H=-92.4kJ/mol。 ①NH3分子的空间构型为： ，中心N原子的杂化类型为： ②当达到平衡时，保持恒温，压缩容器体积，平衡 (填“正向”“逆向”或“不”)移动，化学平衡常数K (填“增大”“减小”或“不变”)。 (2)水煤气在一定条件下可合成甲醇：CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)  △H<0。将1molCO和2molH2充入1L恒容密闭容器中，在一定条件下合成甲醇，反应相同时间(2min)时测得不同温度下CO的转化率如图所示： ①温度在1000K下，从反应开始至2min末，这段时间内的反应速率v(H2)= 。 ②由图可知，在温度低于1050K时，CO的转化率随温度的升高而增大，原因是 。 ③已知c点时容器内气体的压强为p，则在1150K下该反应的压强平衡常数KP为 (用含p的代数式表示，KP是用各气体的分压，(替代浓度来计算的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。 【答案】(1) 三角锥形 sp3 正向 不变 (2) 0.5mol/(L min) 温度低于1050 K时，反应未达到平衡状态，随温度的升高，反应速率加快，相同时间内CO的转化率增大 (kPa)-2 【解析】（1）①NH3分子的空间构型为三角锥形；中心N原子的价层电子对数为，杂化类型为sp3； ②当达到平衡时，保持恒温，压缩容器体积，压强增大，平衡向体积减小的方向移动即平衡正向移动，由于温度不变，则化学平衡常数K不变； （2）①温度在下，CO改变量为0.5mol，则从反应开始至末，氢气消耗了1mol，这段时间内的反应速率 ； ②由图可知，在温度低于时，反应未达到平衡状态，随温度的升高，反应速率加快，相同时间内CO的转化率增大；故答案为：温度低于时，反应未达到平衡状态，随温度的升高，反应速率加快，相同时间内CO的转化率增大。 ③已知c点时容器内气体的压强为pkPa，则在下建立三段式，该反应的压强平衡常数； 四、解答题 7．完成下列问题。 (1)在一恒温恒容的密闭容器中发生反应，下列说法不能说明该反应达到化学平衡状态的是___________(填字母)。 A．体系的压强保持不变 B．混合气体的密度保持不变 C． D．的浓度保持不变 (2)在一定条件下，在容积恒定为VL的密闭容器中充入与在催化剂作用下合成甲醇：。CO转化率与温度、压强的关系如图所示： ①由图可知 (填“>”“<”或“=”)。 ②图中b、c、d三点的化学平衡常数为、、，从大到小的顺序为 。 ③比较体系中气体平均摩尔质量： (填“>”“<”或“=”)。 ④下列措施中能够同时满足增大正反应速率和提高CO转化率的是 (填字母)。 A．使用高效催化剂                    B．降低反应温度 C．再充入2molCO与        D．不断将甲醇从体系混合物中分离出来 (3)下表是几种弱酸常温下的电离平衡常数： ①、、、四种酸的酸性由强到弱的顺序为 。 ②同浓度的、、、结合的能力由强到弱的顺序为 。 ③写出下列反应的离子方程式：向溶液中通入少量的气体 。 【答案】(1)BC (2) < < C (3) ＞＞＞ ＞＞＞ 【解析】（1）A．该反应是气体体积减小的反应，反应中容器内压强减小，则容器内压强保持不变说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡，故不符合题意； B．由质量守恒定律可知，反应前后气体的质量相等，在恒容密闭容器中混合气体的密度始终不变，则混合气体的密度保持不变不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，故符合题意； C．由方程式可知，不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，故符合题意； D．甲醇的浓度保持不变说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡，故不符合题意； 故选BC； （2）①该反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，一氧化碳的转化率增大，由图可知，相同温度时，p1条件下一氧化碳的转化率小于p2条件下，所以压强p1小于p2，故答案为：<； ②平衡常数为温度函数，温度不变，平衡常数不变，由图可知，压强一定时，升高温度，一氧化碳的转化率减小，说明平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，b、c、d三点的温度大小关系为b=d<c，则化学平衡常数的大小关系为，故答案为：； ③由图可知，b点一氧化碳的转化率小于d点，该反应是气体体积减小的反应，一氧化碳的转化率越大，平衡时混合气体的总物质的量越小，由质量守恒定律可知，反应前后气体的质量相等，则b点体系中气体平均摩尔质量小于d点，故答案为：<； ④A．使用高效催化剂，化学平衡不移动，一氧化碳的转化率不变，故错误； B．降低反应温度，反应速率减小，故错误； C．该反应是气体体积减小的反应，再充入2mol一氧化碳与4mo氢气相当于增大压强，反应速率增大，平衡向正反应方向移动，一氧化碳的转化率增大，故正确； D．不断将甲醇从体系混合物中分离出来，生成物的浓度减小，反应速率减小，故错误； 故选C； （3）①多元弱酸分步电离，以一级为主，酸电离常数越大，酸性越强，由表格数据可知，电离常数的大小顺序为＞＞＞，则酸的酸性强弱顺序为＞＞＞，故答案为：＞＞＞； ②酸电离常数越大，酸性越强，由表格数据可知，电离常数的大小顺序为＞＞＞，则酸的酸性强弱顺序为＞＞＞，以盐类水解规律可知，酸越强，对应离子的水解程度越大，结合氢离子而能力越强，则离子结合氢离子能力的强弱顺序为＞＞＞，故答案为：＞＞＞； ③由表格数据可知，氢硫酸的一级电离常数小于碳酸的一级电离常数，大于碳酸的二级电离常数，所以由强酸制弱酸的原理可知，硫化钠溶液与少量二氧化碳反应生成氢硫酸根离子和碳酸根离子，反应的离子方程式为，故答案为：。 8．碳酸锶()难溶于水，主要用于电磁材料和金属冶炼。一种由工业碳酸锶(含少量、、、等)制备高纯碳酸锶的工艺流程如下： 已知：①为强碱，为两性氢氧化物； ②常温下，各物质的溶度积常数如表所示。 化合物 近似值 回答下列问题： (1)“酸溶”时能提高反应速率的措施有 (答1条即可)，基态Cr原子的价电子排布式是 。 (2)“酸化”步骤发生如下反应：，则“还原”时发生反应的离子方程式为 。 (3)滤渣1的主要成分为 (填化学式)。 (4)用氨水和NaOH分步调节pH，而不直接用NaOH调节溶液的pH≈13的原因是 。 (5)“碳化”时，反应的化学平衡常数K的计算关系式为 。(不用写出具体数值，用以下平衡常数表达：的溶度积常数、的电离常数为、) 【答案】(1) 适当升温、搅拌 3d54s1 (2)+3H2C2O4+8H+═2Cr3++6CO2↑+7H2O (3)Cr (OH)3 (4)防止pH过高会使Cr(OH)3溶解，导致铬的去除率降低 (5) 【分析】工业碳酸锶(含少量Ba2+、Ca2+、Mg2+、Pb2+等 )加硝酸进行“酸溶”，碳酸锶和硝酸反应生成硝酸锶、水和二氧化碳，气体A为CO2，得到含Sr2+、Ba2+、Ca2+、Mg2+、Pb2+的溶液，向溶液中加入过量的(NH4)2CrO4进行“沉钡、铅”，过滤得到含Sr2+、Ca2+、Mg2+、、的溶液，对溶液进行酸化、加草酸进行还原，被还原为Cr3+，得到含Sr2+、Ca2+、Mg2+、、Cr3+的溶液，向溶液中加氨水调pH到7～8，将Cr3+转化为沉淀除去，滤渣1为Cr (OH)3，再加NaOH调pH≈13使Ca2+、Mg2+沉淀，过滤后碳化，Sr2+转化为SrCO3，再经过“系列操作”得到高纯SrCO3。 【解析】（1）“酸溶”时能提高反应速率的措施有适当升温、搅拌等，Cr是24号元素，基态Cr原子的价电子排布式为3d54s1； （2）酸化时转化为，在还原时与H2C2O4发生反应产生Cr3+、CO2、H2O，则根据电子守恒、电荷守恒、原子守恒，可知还原反应的离子方程式为： +3H2C2O4+8H+═2Cr3++6CO2↑+7H2O； （3）向溶液中加氨水调pH到7～8，将Cr3+转化为Cr (OH)3沉淀除去，可知滤渣1的主要成分是Cr (OH)3； （4）根据题意可知Cr (OH)3是两性氢氧化物，若使用NaOH溶液调整溶液pH时，若pH过大会导致Cr (OH)3会溶解，故用氨水和NaOH分步调节pH，而不是直接调节溶液的pH≈13的原因为防止pH过高会使Cr(OH)3溶解，导致铬的去除率降低； （5）反应的化学平衡常数 。 9．CO2是导致温室效应的主要气体，为减少CO2对环境造成的影响，可采用以下方法将其资源化利用。回答下列问题： (1)工业上用CO2与H2反应合成甲醇(a和b均大于零)： ①　　 kJ⋅mol-1 ②　　 kJ⋅mol-1 ③　　 则 (用含、的代数式表示)， kJ⋅mol-1(用含a、b的代数式表示)。在恒温恒容的密闭容器中，充入等物质的量的CO2和H2发生反应③， 下列能说明该反应达到化学平衡状态的是 (填序号) A．混合气体密度保持不变　　　　B．H2的转化率保持不变 C．CO2的体积分数保持不变　　　D． (2)CO2催化加氢法制乙烯 反应原理为   kJ⋅mol-1。向2 L的恒容密闭容器中加入1 mol CO2和3 molH2，在催化剂作用下发生反应，测得平衡时体系中各气体的物质的量随温度的变化关系如图所示。 ①图中曲线代表乙烯的物质的量随温度的变化关系的是 (填字母)。 ②T1℃时，H2的平衡转化率为 %(保留三位有效数字)，化学平衡常数K= L3⋅mol-3。 ③下列说法正确的是 (填序号)。 A．该反应正反应的活化能小于逆反应的活化能 B．增大压强，可增大活化分子百分数，增大单位时间内有效碰撞次数，加快反应速率 C．其他条件不变时，若扩大容器容积，则平衡逆向移动，v正减小，v逆增大 D．保持温度不变，再通入3 mol H2，达到平衡时的CO2转化率增大，平衡常数K保持不变 【答案】(1) BD (2) q 33.3 (也可) AD 【解析】（1）根据盖斯定律可知，反应③=（3×①-②）， kJ⋅mol-1；；A．混合气体的质量不变，体积不变，密度为恒定值，不能说明该反应达到化学平衡状态，A错误； B．H2的转化率为变量，当变量保持不变，能说明该反应达到化学平衡状态，B正确；C．CO2的体积分数保持不变，能说明该反应达到化学平衡状态，C正确；D．化学反应速率与计量数成正比，且正逆反应速率相等时即平衡，，能说明该反应达到化学平衡状态，D正确；故选BCD； （2）①该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，则随温度升高，物质的量增大的曲线m、n代表反应物，随温度升高，物质的量减小的曲线p、q代表生成物，结合化学计量数关系可知，m表示的物质的量随温度的变化，n表示的物质的量随温度的变化，p表示的物质的量随温度的变化，q表示的物质的量随温度的变化； ②设℃反应达到平衡时生成，列如下三段式：，由题图可知，℃时和的物质的量相等，有，解得，则的转化率为％≈33.3％； ③A．该反应正反应为放热反应，的活化能小于逆反应的活化能，A正确； B．增大压强，可增大单位体积内活化分子数目，增大单位时间内有效碰撞次数，加快反应速率，B错误； C．其他条件不变时，若扩大容器容积，压强减小，则平衡逆向移动，v正减小，v逆减小，C错误； D．保持温度不变，再通入3 mol H2，平衡正向移动，达到平衡时的CO2转化率增大，平衡常数K只与温度有关，温度不变，K保持不变，D正确； 故选AD； 10．利用页岩气中丰富的丙烷制丙烯已成为化工原料丙烯生产的重要渠道。 ．丙烷直接脱氢法：  kJ⋅mol 总压分别为100kPa、10kPa时发生该反应，平衡体系中和的体积分数随温度、压强的变化如下图。 (1)该体系达到平衡状态的标志为 (填选项字母)。 A．单位时间内，消耗的物质的量等于生成的物质的量 B．体系中气体的密度不再改变 C．体系中和的分压相等 (2)总压由10kPa变为100kPa时，化学平衡常数 (填“变大”“变小”或“不变”)。 (3)图中，曲线、表示的体积分数随温度的变化，判断依据是 。 (4)图中，表示100kPa时的体积分数随温度变化的曲线是 (填“”或“”)。 ．丙烷氧化脱氢法： 丙烷氧化脱氢法制备丙烯还生成CO、等副产物。制备丙烯的反应为：    kJ⋅mol 我国科学家制备了一种新型高效催化剂用于丙烷氧化脱氢。在催化剂作用下，相同时间内，不同温度下的转化率和的产率如下： 反应温度/℃ 465 480 495 510 的转化率/% 5.5 12.1 17.3 28.4 的产率/% 4.7 9.5 12.8 18.5 (5)表中，的转化率随温度升高而上升的原因是 (答出1点即可)。 (6)已知：选择性。随着温度升高，的选择性 (填“升高”“降低”或“不变”)，可能的原因是 。 【答案】(1)B (2)不变 (3)丙烷直接脱氢反应的正反应是一个吸热反应，升高温度化学平衡正向移动，C3H6的平衡体积分数随温度升高而增大 (4)Ⅱ (5)温度越高，反应速率越快，相同时间内反应掉的C3H8越大，故C3H8的转化率越大 (6) 降低 升高温度，更有利于副反应的发生 【解析】（1）A．随着反应的进行，消耗C3H8(g)的物质的量始终等于生成H2(g)的物质的量，所以不能作为平衡状态的标志，故A不符合题意； B．随着反应的进行，容器的体积逐渐变大，气体质量不变，故密度逐渐减小，平衡后，体积不变，密度不变，故可以作为判断依据，故B符合题意； C．H2和C3H6均是产物，转化的比值关系为1：1，总压恒定为100kPa，反应过程中气体的物质的量在一直变化，体积分数一直发生变化，所以H2和C3H6分压一直在变化，但H2和C3H6分压一直都是相等的，因此体系中和的分压相等不能判断达到平衡，故D不符合题意； 答案选B。 （2）化学平衡常数仅仅是温度的函数，故总压由10kPa变为100kPa时，由于温度不变，化学平衡常数不变。 （3）由题干可知，正反应是一个吸热反应，即丙烷直接脱氢反应的正反应是一个吸热反应，升高温度化学平衡正向移动，C3H6的体积分数随温度升高而增大，故图中，曲线Ⅰ、Ⅲ表示C3H6的体积分数随温度的变化， （4）由题干可知，正反应是气体体积增大的方向，故增大压强上述平衡逆向移动，则有温度相同时，压强越大，C3H8的平衡体积分数也越大，则图中表示100kPa时C3H8的体积分数随温度变化的曲线是Ⅱ。 （5）达到化学平衡之前，温度越高，反应速率越快，相同时间内反应掉的C3H8越大，故C3H8的转化率越大。 （6）由表中信息可知465℃时丙烯的选择性约为85%，510℃时为约65%，故随着温度升高，C3H6的选择性降低，因此可能的原因为：升高温度，更有利于副反应的发生。 11．甲醇是重要的化工原料。工业上常利用合成气(主要成分为和)在催化剂作用下合成甲醇。发生的主要反应如下： ①； ②； ③。 回答下列问题： (1)已知：在下，甲醇完全燃烧生成和液态水时放出的热量。则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为 。 (2)上述 。 (3)反应①的化学平衡常数K的表达式为 ；若开始时的物质的量一定时，体系中的平衡转化率与温度和压强的关系如下图所示。则随温度的升高而 (填“增大”、“减小”或“不变”)，压强由大到小为 。 (4)在容积为的密闭容器中由反应③合成甲醇。现将和充入该容器中，在不同温度下充分反应，生成的甲醇的物质的量与时间的关系如下图所示，则 (填“>”“<”或“=”)；若时达到平衡后，的转化率为50%，则容器内的压强与起始压强之比为 ，平衡常数为 。 【答案】(1)CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(1)；ΔH=-726.4 kJ/mol (2)-55 (3) 减小 p3>p2>p1 (4) < 3：4 (或0.148) 【解析】（1）在25℃、101kPa下，1 g甲醇(CH3OH )燃烧生成CO2气体和液态水时放热22.70 kJ，l mol甲醇即32 g甲醇完全燃烧生成二氧化碳和液态水放热为Q=22.70 kJ ×32=726.4 kJ，所以表示甲醇燃烧热的热化学方程式为：CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(1) △H=-726.4 kJ/mol； （2）根据盖斯定律，将①+②=③得CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(g)，所以△H3=-99 kJ/mol+44 kJ/mol=-55 kJ/mol； （3）化学平衡常数是可逆反应达到平衡状态时各种生成物浓度幂之积与各种反应物浓度幂之积的比，则反应①的化学平衡常数表达式为K=； 根据图示可知：在压强一定时，随着反应温度的升高，CO的平衡转化率随温度的升高而减小； 反应①的正反应是气体体积减小的反应。在温度不变时，增大体系压强，化学平衡向气体体积减小的正反应方向移动，导致CO的平衡转化率增大。根据图示可知：在温度相同时CO的转化率：p3>p2>p1，所以压强大小关系为：p3>p2>p1； （4）在其它条件不变时，升高温度，反应速率加快，达到平衡所需时间缩短，先达到平衡。根据图象可知反应在温度为T2时先达到平衡，说明反应温度：T1<T2； 反应③化学方程式为：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(g)，在恒温恒容时，气体的物质的量的比等于压强比。在反应开始时，n(CO2)=2 mol，n(H2)=6 mol，n(总)开始=2 mol+6 mol=8 mol。若反应温度T1时达到平衡后，CO2的转化率为50%，则根据物质反应转化关系可知平衡时n(CO2)=1 mol，n(H2)=3 mol，n(CH3OH)=n(H2O)=1 mol，此时气体总物质的量n(总)平衡=1 mol+3 mol+1 mol+1 mol=6 mol，n(总)平衡∶n(总)开始=6 mol∶8 mol=3∶4；反应在2 L恒容容器中进行，平衡时该反应的化学平衡常数K==； 12．近我国大力加强温室气体CO2催化氢化合成甲醇技术的工业化量产研究，实现可持续发展。回答下列问题： (1)已知：CO₂(g)+H₂(g)=H2O (g)+ CO (g)   ΔH1 =+41.1 kJ·mol-1； CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)  ΔH2= -90.0 kJ·mol-1。 根据CO2催化氢化合成甲醇的热化学方程式，求算出对应的焓变： kJ·mol-1。 (2)为提高CH3OH (g)的产率，理论上应采用的条件是 (填字母)。 a．高温高压   b．低温高压    c．高温低压   d．低温低压 (3)250℃时，在恒容密闭容器中由CO2(g)催化氢化合成CH3OH (g)，如图为不同投料比「n(H2)/ n(CO2)」时某反应物X的平衡转化率的变化曲线。 反应物x是 (填“CO2”或“H2”)。 (4)250℃时，在体积为2.0L的恒容密闭容器中加入6mol H2、2 mol CO2和催化剂，10min 时反应达到平衡，测得 (CH3OH)=0.75 mol·L-1。 ①前 10 min 内平均反应速率。(H2)= mol·L-1·min-1。 ②化学平衡常数K= 。 ③催化剂和反应条件与反应物的转化率和产物的选择性高度相关，控制相同投料比和相同反应时间，得到四组数据如表所示： 实验编号 温度/K 催化剂 CO2的转化率/% 甲醇的选择性/% A 543 Cu/ZnO纳米棒 12.3 42.3 B 543 Cu/ZnO纳米片 11.9 72.7 C 553 Cu/ZnO纳米棒 15.3 39.1 D 553 Cu/ZnO纳米片 12.0 70.6 根据上表所给数据，用CO2生产甲薛的最优条件为 (填实验编号)。 【答案】(1)-24.45 (2)b (3)CO2 (4) 0.225 5.33 B 【解析】（1）已知①CO2(g)+H2(g)=H2O (g)+ CO (g)  ΔH1 =+41.1 kJ·mol-1；②CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)  ΔH2= -90.0 kJ·mol-1，根据盖斯定律，×反应①+×反应②， ×41.1+×(-90.0)= -24.45kJ·mol-1； （2）反应是气体分子数减小的，增大压强平衡正向移动，该反应是放热反应，降低温度平衡正向移动，提高CH3OH (g)的产率，理论上应采用的条件是低温高压，故选b； （3）横坐标可看作CO2充入量一定，增大氢气的充入量，平衡正向移动，CO2转化率增大，氢气转化率变小，故反应物x是CO2； （4）①250℃、在体积为2.0L的恒容密闭容器中加入6molH2、2molCO2和催化剂，10min时反应达到平衡，c(CH3OH)=0.75mol•L-1，列出三段式： 前10 min的平均反应速率v(H2)=0.225mol•L-1•min-1，故答案为：0.225； ②反应平衡常数为； ③分别对比AB、CD实验，在同样温度下，Cu/ZnO纳米片催化剂使反应速率增加，甲醇选择性高，所以选择BD进行比较，同样催化剂条件下，温度升高，CO2转化率升高，而甲醇的选择性却降低，所以用CO2生产甲醇的最优选项为B，故答案为：B。 13．催化加氢甲烷化技术，被认为是目前循环再利用中最实用最有效的技术之一。主要发生反应： 反应Ⅰ     kJ⋅mol   反应Ⅱ     kJ⋅mol   回答下列问题： (1)   kJ⋅mol   （用、表示）。 (2)在恒容密闭容器中，通入体积比1∶4的和，发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，测得平衡时各物质的物质的量分数随温度的变化如图所示。 ①图中a表示 （填化学式）的物质的量分数变化曲线。 ②M点容器中分压之比 。 ③下列说法错误的是 。 A．通入反应器的气体要避免混入氧气 B．通入氩气增加体系的压强，可提高甲烷的产率 C．通过控制反应温度，可提高产物中甲烷的产率 D．其他条件不变，压缩容器体积至原来的一半，图像中新M点位置可能出现在原M点左侧 (3)某温度时，向体积不变的密闭容器中，通入1 mol 和3 mol ，发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，测得平衡时，此时容器内气体压强是初始容器内气体压强的0.9倍。则该温度下，反应Ⅱ的化学平衡常数 。 (4)甲烷化的催化剂的催化效率和的生成效率随温度的变化关系如图所示。250~300℃之间，的生成效率减慢的原因是 。 【答案】(1) -206.2 (2) 3∶1 BD (3)0.1 (4)250~300℃之间，温度升高，催化剂的活性降低，的生成效率减慢 【解析】（1）反应Ⅰ-反应Ⅲ得到，所以ΔH3= ΔH1- ΔH2=−165 kJ⋅mol−1-41.2 kJ⋅mol−1=-206.2 kJ⋅mol−1，则； （2）①对于反应ΔH＜0，升高温度，反应逆向进行，H2的物质的量分数增大，CH4和H2O的物质的量分数减小，且反应Ⅰ中CH4和H2O的物质的量分数之比为1∶2，故图中a、b、c代表的物质分别为H2O、CH4、H2； ②假设CO2为1mol，H2为4mol，反应转化的CO2为x，反应Ⅱ转化的CO2为y，则，，由图可知，p(CO)=p(CH4)，则x=y，平衡时CO2的物质的量为(1-x-y)mol，H2的物质的量为(4-4x-y)mol，CH4的物质的量为xmol，H2O的物质的量为(2x+y)mol，CO的物质的量为ymol，则； ③A．通入的H2为可燃性气体，所以通入反应器的气体要避免混入氧气，防止发生爆炸，A正确； B．容器体积不变，通入氩气增加体系的压强，浓度不变，平衡不移动，甲烷的产率不变，B错误； C．反应Ⅰ为放热反应，反应Ⅱ为吸热反应，适当降低温度有利于反应Ⅰ正向移动，所以通过控制反应温度，可提高产物中甲烷的产率，C正确； D．其他条件不变，压缩容器体积至原来的一半，反应Ⅰ正向移动，对反应Ⅱ没有影响，所以压缩容器体积后，各温度下平衡时甲烷的物质的量都会增大，M点右移，而不是左移，D错误； 故选BD。 （3）假设反应转化的CO2为a，反应Ⅱ转化的CO2为b，容器的体积为VL，则，，平衡时n(CH4)=n(CO)，则a=b，平衡时CO2的物质的量为(1-a-b)mol，H2的物质的量为(3-4a-a)mol，CH4的物质的量为amol，H2O的物质的量为(2a+b)mol，CO的物质的量为bmol，，a=b=0.2mol，反应Ⅱ的化学平衡常数K2=； （4）由图可知，250~300℃之间，CH4的生成效率减慢的原因是：250~300℃之间，温度升高，催化剂的活性降低，CH4的生成效率减慢。 14．碳、氮、硫的氧化物是造成污染的重要物质，研究它们的反应机理，对于消除环境污染有重要的意义。回答下列问题： Ⅰ.已知反应：         (1)与反应生成和的热化学方程式为 。 (2)将与置于一恒容绝热密闭容器中，改变原料气配比进行多组实验，测得的平衡转化率部分实验结果如图所示。 ①下列说法能表示化学反应达到平衡状态的是 (填字母)。 a．气体的平均摩尔质量不变    b． c．气体的压强保持不变        d．保持不变 ②C点的转化率为 ，B点时的化学平衡常数 。 Ⅱ.二氧化碳催化加氢制甲醇有利于减少温室气体排放。涉及的主要反应如下： ① ② ③ (3)反应①一般认为通过反应②和反应③两步来实现，若反应②为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是___________(填标号)。 A． B． C． D． (4)不同压强下，按照投料，实验测得的平衡转化率和的平衡产率随温度的变化关系如下图所示。 已知：的平衡产率。 其中纵坐标表示平衡转化率的是图 (填“甲”或“乙”)，压强由大到小的顺序为 ，图乙中温度时，三条曲线几乎交于一点的原因是 。 【答案】(1) (2) cd 60% 1 (3)B (4) 乙 时以反应②为主，反应②前后气体分子数相等，压强改变对平衡没有影响 【解析】（1）已知： ①    ②    由盖斯定律可知，(-①-②)得反应：，故其； （2）①a．混合气体的平均摩尔质量为M= m/n，气体质量不变，且气体的总物质的量不随反应进行而改变，所以M不是变量，M不变不能说明反应达到平衡；     b．没有说明正逆反应速率，不能判断是否达到平衡状态； c．恒容绝热密闭容器中进行反应，反应是气体分子数不改变的的化学反应，但是反应伴随的能量变化使得温度改变，导致混合气体的压强随时间的变化而变化，故压强不变能说明达到平衡状态；         d．保持不变，说明平衡不再移动，达到平衡状态； 故选cd； ②C点=1.5，假设二氧化氮、二氧化硫投料分别为1.5mol、1mol，的平衡转化率40%，则反应0.6mol、0.6mol，的转化率为； B点时=1.0，假设二氧化氮、二氧化硫投料分别为1mol、1mol，的平衡转化率50%，则反应0.5mol、0.5mol，生成三氧化硫、NO均为0.5mol，则化学平衡常数； （3）①为放热反应、②为吸热反应、③为放热反应，放热反应生成物能量低于反应物，吸热反应生成物能量高于反应物，则排除AD；活化能越小反应越快，活化能越大反应越慢，决定总反应速率的是慢反应，反应②为慢反应，则选B； （4）开始的时候主要进行反应①，随着温度的升高，平衡逆向移动，CO2的平衡转化率降低，但到了后期主要进行反应②，随着温度的升高，平衡正向移，CO2的平衡转化率升高，故乙图表示CO2平衡转化率；对反应①，压强增大，平衡正向移动，CO2平衡转化率增大，即P1>P2>P3；当图乙中温度到了T1时，主要进行反应②，此时反应前后气体系数和不变，压强的变化不会引起平衡的移动，故三条曲线几乎交于一点。 15．羰基硫广泛应用在农药制备工业，是一种重要的有机合成中间体。利用CO和反应可以合成COS，回答下列问题： (1)由CO和合成COS的反应分两步进行，其能量变化如图所示。 ① ② 反应的ΔH= 。决定COS生成速率的步骤是 (填“①”或“②”)。 (2)在恒压、CO和的起始浓度一定的条件下，催化反应相同时间，测得各容器中CO的转化率与温度的关系如图所示： 则段曲线变化的原因是 ；能提高CO平衡转化率的措施有 (填序号)。 A．适当升温　　B．及时分离COS　　C．降低投料比　　D．选择高效催化剂 (3)在某温度下，向1L的密闭容器中通入CO和各9mol，发生反应，K=4，平衡时c(COS)= 。若保持温度不变，再向容器中加入和，平衡移动的方向为 (填“正反应方向”“逆反应方向”或“不移动”)。 (4)实验测得该反应的速率方程为，，k为速率常数(受温度影响)，则化学平衡常数K= (用、表达)。 【答案】(1) −11.3kJ/mol ① (2) T1∼T2段反应未达到平衡，随着温度的升高，反应速率加快，相同时间内转化量增多，转化率增大 BC (3) 6mol/L 正反应方向 (4) 【解析】（1）由题意可知，反应可由得到，根据盖斯定律，该反应的ΔH=；由CO和H2S合成COS的反应分两步进行，根据能量变化图步骤①活化能更大，活化能对反应速率起着决定性的作用，因此定COS生成速率的步骤是①； （2）由图可知，T1∼T2段反应未达到平衡，随着温度的升高，反应速率加快，相同时间内转化量增多，转化率增大，反应为放热反应，则： A．升温，平衡逆向移动，CO平衡转化率降低，A错误； B．及时分离COS ，平衡正向移动，CO平衡转化率提高，B正确； C．降低投料比 ， CO平衡转化率提高，C正确； D．选择高效催化剂，平衡不移动，D错误； 故答案为BC。 （3）在某温度下，向1L的密闭容器中通入CO和H2S各9mol，初始时，二者物质的量浓度均为9mol·L-1，设变化的COS的浓度为xmol·L-1，根据三段式，平衡常数，x=6，故平衡时c(COS)=6mol/L；若保持温度不变，则K不变K=4，此时各物质的浓度为c(CO)=3mol/L，c(H2S)=3+2=5mol/L，c(COS)=6mol/L，c(H2)=6+2=8mol/L，则浓度商，平衡移动的方向为正反应方向； （4）根据题意，反应，达到平衡时v正=v逆，，化学平衡常数。 16．二甲醚(CH3OCH3)是重要的化工原料，可用CO和H2制得，总反应的热化学方程式为： 2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH=—206.0 kJ·mol-1。 工业中采用“一步法”，通过复合催化剂使下列甲醇合成和甲醇脱水反应同时进行： i.甲醇合成反应：_______。 ii.甲醇脱水反应：2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH=—24.0kJ·mol-1。 (1)起始时向容器中投入2molCO和4molH2，测得某时刻上述总反应中放出的热量为51.5kJ，此时CO的转化率为 。 (2)请补全甲醇合成反应的热化学方程式 。 (3)甲醇脱水反应：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)，是制备二甲醚的重要环节。 ①某温度下，该反应的化学平衡常数K=360，在恒容密闭容器中加入一定量的CH3OH(g)，测得某时刻各组分浓度如下表所示，此时正反应速率 逆反应速率(填“>”、“<”或“=”)。 物质 CH3OH CH3OCH3 H2O 浓度/(mol/L) 0.02 0.4 0.4 ②在一定温度下的恒容密闭容器中发生甲醇脱水反应，下列能说明该反应已达到平衡状态的是 。 a.相同时间内消耗CH3OH的物质的量与消耗CH3OCH3的物质的量之比为2：1 b.混合体系内各组分浓度不变 c.恒容密闭容器内的压强不变 (4)生产二甲醚的过程中存在以下副反应，与甲醇脱水反应形成竞争。 将反应物混合气按进料比通入反应装置，选择合适的催化剂。在不同温度下，反应相同时间，测得二甲醚的选择性如图所示。已知：二甲醚的选择性是指转化为二甲醚的CO 在全部转化的CO中所占的比例。温度高于265℃后，随着温度升高二甲醚选择性降低的原因是 。 (5)CO可以用于生产多晶金刚石箔，将一氧化碳和氢气混合，在高温高压下通过催化剂使之沉积在金属基底上，形成金刚石晶体。金刚石的晶胞如图，晶胞参数为bnm，晶胞中C与C间的最小距离为 nm，晶体密度为 (列出计算式，阿伏加德罗常数的值为)。 【答案】(1)25% (2)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H=—91.0 kJ/mol； (3) < ab (4)甲醇脱水反应为放热反应，升高温度平衡逆移，甲醚选择性降低；副反应为吸热反应，升高温度平衡正移，副产物增加，甲醚选择性降低 (5) b 【解析】（1）由方程式可知，反应放出51.5kJ热量时，反应消耗一氧化碳的物质的量为×2=0.5mol，则一氧化碳的转化率为×100%=25%，故答案为：25%； （2）由盖斯定律可知，反应①×—ii×得到反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，则反应△H=(—206.0)×—(—24.0kJ/mol)×=—91.0 kJ/mol，反应的热化学方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H=—91.0 kJ/mol，故答案为：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H=—91.0 kJ/mol； （3）①由表格数据可知，反应的浓度熵Qc==400＞K=360，则反应向逆反应方向进行，正反应速率小于逆反应速率，故答案为：<； ②a．相同时间内消耗甲醇的物质的量与消耗二甲醚的物质的量之比为2：1说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡，故正确； b．混合体系内各组分浓度保持不变说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡，故正确； c．该反应是前后气体体积不变，反应中压强始终不变，则压强不变不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，故错误； 故选ab； （4）由方程式可知，甲醇脱水反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，甲醚选择性降低，而副反应为吸热反应，升高温度平衡向正反应方向移动，副产物增加，甲醚选择性降低，所以温度高于265℃后，随着温度升高二甲醚选择性降低，故答案为：甲醇脱水反应为放热反应，升高温度平衡逆移，甲醚选择性降低；副反应为吸热反应，升高温度平衡正移，副产物增加，甲醚选择性降低； （5）由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点的碳原子与位于体对角线处碳原子的距离最近，则晶胞中碳原子与碳原子最小距离为bnm；晶胞中位于顶点、面心、体内的碳原子个数为8×+6×+4=8，设晶体的密度为dg/cm3，由晶胞的质量公式可得：=(10-7 b)3d，解得d=，故答案为：b；。 17．催化氢化是实现碳中和的重要途径之一，其反应原理如下： Ⅰ．　 Ⅱ．　 (1)反应的 。 (2)在恒温恒容密闭容器中通入一定量的和发生反应，下列事实能说明容器内反应达到平衡状态的是 (填字母)。 a．混合气体的压强不再发生变化 b．反应Ⅱ的化学平衡常数不再变化 c．与的浓度之比为 d．的体积分数不再发生变化 (3)在某容器中进行反应Ⅰ和反应Ⅱ，的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。其中X表示的物理量为 (填“温度”或“压强”)； (填“>”或“<”)，理由是 。 (4)一定温度下，向容积为1L的恒容密闭容器中充入0.01mol和0.03mol发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，平衡时，和的物质的量分别为0.004mol和0.002mol。 ①能增大反应Ⅰ平衡常数的措施为 ；不影响平衡状态，但可缩短达到平衡时间的措施为 。 ②平衡时的转化率 。 ③该温度下反应Ⅱ的平衡常数 。 【答案】(1) (2)ad (3) 温度 < 反应Ⅰ和反应Ⅱ均为气体分子数目减少的反应，压强增大平衡正向移动，转化率升高，曲线转化率较高，故压强较大 (4) 降低温度 加入(高效)催化剂 60% 50 【解析】（1）根据盖斯定律，反应可由Ⅱ－Ⅰ得到，则； （2）a．反应前后气体总物质的量发生变化，所以容器内混合气体压强不再发生变化时能说明该反应达到平衡状态，故a正确； b．温度不变，平衡常数始终不变，故b错误； c．与的浓度之比为1：1，不能说明各物质浓度保持不变，故c错误； d．的体积分数不再发生变化，则说明浓度保持不变，则可以说明该反应达到平衡状态，故d正确； 故选ad； （3）两个反应均为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，则的平衡转化率下降，故X代表温度；当温度不变时，增大压强，则平衡正向移动，的平衡转化率上升，<； （4）①反应Ⅰ为放热反应，则降低温度，平衡正向移动，平衡常数K增大；不影响平衡状态，但可缩短达到平衡时间，则需要提高化学反应速率，则加入催化剂； ②列出两个反应的三段式，，则的变化量为0.002+0.004=0.006mol，； ③反应Ⅱ达到平衡状态时，mol，mol，=。 18．甲醇是重要的化工原料。工业上利用合成气(主要成分为和)在催化剂的作用下合成甲醇。发生的主要反应如下： Ⅰ．   Ⅱ．   Ⅲ．   (1)上述反应Ⅲ的 (用含和的式子表示)。 (2)在一恒容密闭容器加入一定量的和，只发生反应Ⅰ，测得其化学平衡常数的对数和温度的倒数的关系如图所示： ① 0(填“>”“<”或“=”)，其理由是 。 ②能判断该反应达到化学平衡状态的依据是 (填字母)。 A．单位时间内消耗的物质的量和消耗的物质的量相等 B．容器内气体密度保持不变 C．容器内的体积分数保持不变 ③反应在时刻达到平衡后，在时刻改变条件A使化学反应速率发生变化的图像如图甲所示，改变条件B使物质浓度发生变化的情况如图乙所示。图甲中时刻改变的条件A可能是 (写1条即可，下同)，图乙中时刻改变的条件B可能是 。             甲                              乙 (3)时，保持压强恒定为和的起始投料分别为和，只发生反应Ⅰ和反应Ⅲ，测得平衡时的转化率为20%，的选择性为70%[已知的选择性]，求： ①平衡时 。 ②反应Ⅰ的 (保留一位有效数字即可，是用分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数) 【答案】(1) (2) > 随着温度升高，化学平衡常数增大，说明升高温度平衡正向移动，则该反应为吸热反应 AC 使用催化剂(或增大压强) 从体系中分离出(或降低温度) (3) 0.14 (或0.006) 【解析】（1）根据盖斯定律可知，，则。 （2）①随着温度升高，化学平衡常数增大，说明升高温度平衡正向移动，则该反应为吸热反应，； ②A．单位时间内消耗的物质的量和消耗的物质的量相等，说明该反应的正反应速率等于逆反应速率，则反应达到平衡状态，A项符合题意； B．反应前后，气体的质量不变，恒容密闭容器内气体的体积不变，则气体的密度始终保持不变，故容器内气体密度保持不变，不能说明该反应达到平衡状态，B项不符合题意； C．容器内的体积分数保持不变，则，说明该反应达到平衡状态，C项符合题意； 故答案选AC； ③图甲中，时刻，同幅度增大，平衡未发生移动，则时刻改变的条件可能是使用催化剂，且该反应是气体分子数不变的反应，增大压强也会同幅度增大，且平衡不移动，故图甲中时刻发生改变的条件是使用催化剂或增大压强；图乙中，时刻，增大，减小，平衡逆向移动，时刻发生改变的条件可能是从体系中分离出，且该反应是吸热反应，降低温度也能使平衡逆向移动，故图乙中时刻发生改变的条件是从体系中分离出或降低温度； 故答案为：使用催化剂(或增大压强)；从体系中分离出(或降低温度)。 （3）①和的起始投料分别为和，平衡时的转化率为20%，的选择性为70%，则； ②由题意可得： Ⅰ、 Ⅲ、 由①计算可知，，则，又的转化率为20%，则，则，则可计算出平衡时： ，则，则反应Ⅰ的。 19．工业上可溶性的钡盐常用重晶石()与焦炭在高温下还原得到，按物质的量之比1∶3投料。主要发生如下反应： ① ②   ③   ④   请回答下列问题： (1)已知碳的燃烧热，表示CO燃烧热的热化学方程式为 。 (2)若在某密闭容器中只发生反应：，达到平衡后，压缩体积为原来的一半，化学平衡移动方向是 (填“正向”“逆向”或“不移动”)，达到新的平衡后，的浓度 (填“增大”“减小”或“不变”)。 (3)一定温度下，若在某2L恒容密闭容器中加入1mol 、1mol 发生反应： 和，达到平衡后的浓度是，剩余C的物质的量是y mol，反应的化学平衡常数 (用含x、y的代数式表示)。 (4)T℃温度下，碳热还原硫酸钡反应经过t min达到平衡时(反应①②③④均发生)，混合气体的总压强为p Pa，其中CO的物质的量分数为，若反应①的速率用单位时间内气体的分压变化表示，用表示的化学反应速率是 (用含p、、t的代数式表示)；平衡后，保持温度不变，加压达到新的平衡时 (填“增大”“减小”或“不变”)。 (5)常压下，不同反应温度下碳热还原硫酸钡反应体系中各物质的组成如图所示。温度大于400℃发生的主要反应是 (填反应序号)。 【答案】(1) (2) 逆向 不变 (3) (4) 不变 (5)④ 【解析】（1）反应④=(②-③)，则，碳的燃烧热的热化学方程式为：⑤C(s)+ O2(g)= CO2(g) ，CO燃烧热的热化学方程式，目标反应=反应⑤-反应④，故，故CO燃烧热的热化学方程式为； （2）BaSO4(s)+2C(s)⇌BaS(s)+2CO2(g)，达到平衡后，压缩体积为原来的一半，压强增大，平衡向气体分子数减小的方向移动，故化学平衡移动方向是逆向移动；由于温度不变，故达到新的平衡后，Kc不变，故平衡后CO2的浓度不变； （3）根据题意列三段式为 由题意知，1-a-b=ymol①，a-b=2xmol②，①+②=1-2b=y-2x，则c(CO)=bmol/L=mol/L，则； （4）CO的物质的量分数为α，则CO2的物质的量分数为1-α，CO2的分压为p(1-α)，用CO2(g)表示的化学反应速率； 平衡后，保持温度不变，加压达到新的平衡时，反应BaSO4(s)+4CO(g)⇌BaS(s)+4CO2(g)平衡常数不变，则不变； （5）温度大于400℃，CO(g)物质的量分数增大，CO2(g)物质的量分数减小，BaS(s)物质的量分数不变，故温度大于400℃发生的主要反应是④。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！9 学科网（北京）股份有限公司 $$