第二章 化学反应速率与化学平衡 章末综合提升-【金版新学案】2024-2025学年新教材高二化学选择性必修1同步课堂高效讲义教师用书word（人教版2019，双选版）

章末综合提升 一、化学反应速率、化学平衡中的思维方法 1.平衡模式思维法(或“三段式”法) 化学平衡计算中，先根据化学方程式列出起始、转化、平衡时各组分的物质的量(或浓度)，再根据已知条件建立等式而进行解题的一种方法叫作平衡模式思维法或“三段式”法。 如可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在容积为VL的恒容密闭容器中，反应物A、B的起始物质的量为amol、bmol，达到平衡时，A的转化率为x。 　　　　　　mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 起始量/mol a b 0 0 转化量/mol ax 平衡量/mol a－ax b－ 根据得到的数据，进行其他相关计算。 学生用书↓第55页 2.差量思维法 利用化学反应中某化学量从始态到终态的差量，作为与未知量有对应关系的已知量，列比例式进行计算的一种常用方法，叫作差量思维法。 3.极限思维法 可逆反应可看成处于完全反应或完全不反应的中间状态，解题时用完全反应或完全不反应这两个极端点，根据题目巧妙假设某一种物质100%被消耗(推向极端)，求出其他物质的最大值(或最小值)，从而得出可逆反应达到某一平衡状态时的取值(或取值范围)的方法。 4.虚拟思维法 虚拟思维法是指在分析或解决问题时，根据需要和可能，虚拟出能方便解决问题的对象，并以此为中介，实现由条件向结论转化的方法。如虚拟反应结果、虚拟数据、虚拟解题需要的条件、虚拟反应过程或虚拟某混合物的化学式等。 5.守恒思维法 在任何化学反应中，均存在守恒关系，在化学平衡计算中，有时运用守恒关系能快速得出正确结论。中学研究的化学平衡体系绝大多数为气体反应体系，对于反应物和生成物均为气体的反应而言，反应前后气体质量相等，有些反应中气体的总体积也不变，运用这些守恒关系来分析平衡体系，可巧妙解答相关问题。 6.假设思维法 在化学平衡计算中，把一种平衡状态与另一种平衡状态的情况(如转化率、物质的量浓度及百分含量等)进行比较时，可以假设一个中间转化过程，从而有利于解答问题。 　(一题多解)一定条件下，1molX气体与amolY气体在容积可变的密闭容器中发生反应：X(g)＋aY(g)bZ(g)。反应达到平衡时，测得X的转化率为50%。同温同压下测得起始时混合气体的密度是平衡时混合气体密度的，则a和b的数值可能是(　　) A.a＝1，b＝2 B.a＝1，b＝3 C.a＝2，b＝3 D.a＝3，b＝2 答案：D 解析：解法1：(“三段式”法) 反应达到平衡时，测得X的转化率为50%，则参加反应的X为0.5mol，根据题意得： 　　　　 X(g)　＋　aY(g)bZ(g) 起始量/mol　　1　　　　a　　　　0 转化量/mol　　0.5　　　0.5a　　0.5b 平衡量/mol　　0.5　　　0.5a　　0.5b 同温同压下，反应前后气体质量不变，气体密度与气体体积成反比，而气体体积之比又等于气体的物质的量之比，所以根据题意可知，平衡时混合气体的物质的量是起始时混合气体的物质的量的，即＝，可得1＋a＝2b。将题给四组数据代入关系式可知D项中数据符合题意。 解法2：(差量法) 反应达到平衡时，测得X的转化率为50%，则参加反应的X为0.5mol，根据题意得： X(g)＋aY(g)bZ(g)　　Δn(mol) 1　　 a　　　b　　　1＋a－b 0.5　　　　　　　　 0.5(1＋a－b) 起始时混合气体的物质的量是平衡时混合气体的物质的量的，则有＝，可得1＋a＝2b。将题给四组数据代入关系式可知D项中数据符合题意。 二、化学平衡移动方向的综合应用 1.根据化学平衡移动方向，判断物质的聚集状态 压强对化学平衡状态的影响仅适用于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)(m＋n≠p＋q)，根据压强改变后化学平衡是否移动或移动的方向，可以判断物质的聚集状态。 例如，可逆反应2A(g)＋nB(？)2C(g)达到化学平衡后，若只增大压强，平衡向正反应方向移动，由此可判断B为气体；若只增大压强，平衡不移动，由此可判断B不是气体。 2.根据化学平衡移动方向，判断化学方程式中气体反应物和气体生成物化学计量数的相对大小 压强对化学平衡的影响与气体反应物和气体生成物化学计量数的相对大小有关。根据压强改变及平衡移动的情况，可判断化学方程式中气体反应物和气体生成物之间化学计量数的关系。 例如，可逆反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)在反应过程中，反应物A的质量分数[w(A)]随压强(p)变化的曲线如图甲所示，可知增大压强，A的质量分数逐渐减小，即平衡向正反应方向移动，又因增大压强，平衡向气态物质体积减小的方向移动，故a＋b>c＋d。 学生用书↓第56页 根据化学平衡移动方向还可以判断化学方程式中某气体物质的化学计量数。 例如，可逆反应A(g)＋nB(g)3C(g)在恒温条件下，反应物B的转化率[α(B)]与压强(p)的关系如图乙所示，可知增大压强，B的转化率不变，即平衡不移动，则1＋n＝3，解得n＝2。 3.根据化学平衡移动方向，判断化学反应ΔH的正负 温度对化学平衡的影响与反应放热或吸热有关，根据温度的改变及化学平衡移动的方向，可判断化学反应的ΔH。 例如，可逆反应A(g)＋B(g)2C(g)达到平衡后，其他条件不变时，升高温度，C的体积分数增大，由此可判断该反应的正反应为吸热反应，即ΔH>0。 4.根据化学平衡移动方向，判断混合气体平均摩尔质量的变化 混合气体的平均摩尔质量M＝，对于反应物和生成物都是气体的可逆反应，当外界条件改变时，混合气体的总质量始终不变，故混合气体的平均摩尔质量与混合气体的总物质的量成反比。 若平衡向气体物质的量减小的方向移动，则混合气体的平均摩尔质量变大；反之，混合气体的平均摩尔质量变小。 若反应中有固体或液体的纯物质参与，则可根据m总和n总的变化判断M的变化。 5.根据化学平衡移动方向，判断反应物平衡转化率的变化 外界条件的改变，引起化学平衡移动，根据平衡移动的方向可以判断某反应物的平衡转化率的变化。其规律如下： (1)温度、压强对平衡转化率的影响 在其他条件不变的情况下，改变温度或气体反应的压强(改变容器容积)，若化学平衡向正反应方向移动，则反应物的平衡转化率一定增大；若平衡向逆反应方向移动，则反应物的平衡转化率一定减小。 (2)浓度对平衡转化率的影响 ①若反应物只有一种，如可逆反应aA(g)bB(g)＋cC(g)达到平衡后，其他条件不变时，增加A的量(相当于增大压强)，A的平衡转化率的变化与气态物质的化学计量数有关： a.若a＝b＋c，得到的平衡与原平衡等效，A的平衡转化率不变； b.若a>b＋c，得到的平衡相当于原平衡正向移动所达到的平衡，A的平衡转化率增大； c.若a<b＋c，得到的平衡相当于原平衡逆向移动所达到的平衡，A的平衡转化率减小。 ②若反应物不止一种，如可逆反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)达到平衡后，其他条件不变时，若只增加A的量，平衡向正反应方向移动，则A的平衡转化率减小，B的平衡转化率增大。若只减少A的量，平衡向逆反应方向移动，则B的平衡转化率减小。若同倍数地增加反应物A、B的物质的量，此种情况等效于增大压强，反应物的平衡转化率的变化与气态物质的化学计量数有关： a.若a＋b＝c＋d，得到的平衡与原平衡等效，A、B的平衡转化率都不变； b.若a＋b>c＋d，得到的平衡相当于原平衡正向移动所达到的平衡，A、B的平衡转化率都增大； c.若a＋b<c＋d，得到的平衡相当于原平衡逆向移动所达到的平衡，A、B的平衡转化率都减小。 　探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下： 学生用书↓第57页 Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－49.5kJ·mol－1 Ⅱ.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH2＝－90.4kJ·mol－1 Ⅲ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH3 (1)不同压强下，按照n(CO2)∶n(H2)＝1∶3投料，实验测定CO2平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如下图所示。 已知：CO2的平衡转化率＝×100% CH3OH的平衡产率＝×100% 其中纵坐标表示CO2平衡转化率的是图________(填“甲”或“乙”)；压强p1、p2、p3由大到小的顺序为________；图乙中T1温度时，三条曲线几乎交于一点的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率，应选择的反应条件为________(填字母)。 A.低温、高压 B.高温、低压 C.低温、低压 D.高温、高压 答案：(1)乙　p1＞p2＞p3　T1时以反应Ⅲ为主，反应Ⅲ前后气体分子数相等，压强改变对平衡没有影响　(2)A 解析：(1)根据盖斯定律可确定反应Ⅲ为吸热反应，反应Ⅰ和Ⅱ为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，则CH3OH的平衡产率减少，所以图甲表示CH3OH的平衡产率，图乙中，开始升高温度，由于反应Ⅰ和Ⅱ为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，CO2的平衡转化率降低，反应Ⅲ为吸热反应，升高温度，反应Ⅲ向正反应方向移动，升高一定温度后以反应Ⅲ为主，CO2的平衡转化率又升高，所以图乙表示CO2的平衡转化率；压强增大，反应Ⅰ和Ⅱ是气体体积减小的反应，反应Ⅰ和Ⅱ平衡正向移动，反应Ⅲ气体体积不变化，平衡不移动，故压强增大，CH3OH的平衡产率增大，所以压强关系为：p1>p2>p3；温度升高，反应Ⅰ和Ⅱ平衡逆向移动，反应Ⅲ向正反应方向移动，所以T1温度时，三条曲线交于一点的原因为：T1时以反应Ⅲ为主，反应Ⅲ前后分子数相等，压强改变对平衡没有影响；(2)根据题图可知，温度越低，CO2的平衡转化率越大，CH3OH的平衡产率越大，压强越大，CO2的平衡转化率越大，CH3OH的平衡产率越大，所以选择低温和高压，答案选A。 三、化学平衡图像题的解答原则 1.“定一议二”原则 化学平衡图像中包括纵轴、横轴和曲线所表示的三个物理量。确定横轴所表示的物理量，讨论纵轴与曲线的关系，或者确定纵轴所表示的物理量，讨论横轴与曲线的关系，即“定一议二”原则。解题过程中，可以做辅助线帮助分析。 例如，反应aA(g)＋bB(g)cC(g)在不同温度下(T1<T2)，压强(p)与混合气体中C的百分含量的关系如图所示。由图可知，T1对应的曲线为等温线，随着压强的增大，C的百分含量减小，化学平衡逆向移动，a＋b<c。压强一定时，如压强为p3时，温度越高，C的百分含量越大，则说明升高温度，化学平衡正向移动，该反应的正反应为吸热反应。 2.“先拐值大”原则 化学平衡图像中，先出现拐点的反应先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高(如图甲)或表示的压强较大(如图乙)[以aA(g)＋bB(g)cC(g)为例]。 图甲中T2对应的曲线先拐，说明T2>T1，T2对应的平衡状态的C的百分含量小于T1对应的平衡状态的C的百分含量，说明升高温度，平衡逆向移动，即该反应的正反应为放热反应。图乙中p2对应的曲线先拐，说明p2>p1，p2对应的平衡状态的C的百分含量小于p1对应的平衡状态的C的百分含量，说明增大压强，平衡逆向移动，即a＋b<c。 　在密闭容器中，反应X2(g)＋Y2(g)2XY(g)　ΔH＜0达到甲平衡，仅改变某一外界条件后，达到乙平衡，对此过程的分析正确的是(　　) 学生用书↓第58页 A.图Ⅰ是加入适当催化剂的变化情况 B.图Ⅱ是扩大容器容积的变化情况 C.图Ⅲ是增大压强的变化情况 D.图Ⅲ是升高温度的变化情况 答案：D 解析：催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率，但对化学平衡无影响，A项错误；扩大容器容积，压强减小，反应速率减小，B项错误；该反应为气体体积不变的反应，改变压强，平衡不移动，C项错误；升高温度，反应速率加快，该反应的正反应为放热反应，故升高温度，平衡向逆反应方向移动，φ(XY)减小，D项正确。 　用H2还原CO2可以在一定条件下合成CH3OH(不考虑副反应)：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH<0。恒压下，CO2和H2的起始物质的量比为1∶3时，该反应在无分子筛膜时甲醇的平衡产率和有分子筛膜时甲醇的平衡产率随温度的变化如图所示，其中分子筛膜能选择性分离出H2O。 ①甲醇平衡产率随温度升高而降低的原因为______________________________ ______________________________________________________________________________。 ②P点甲醇产率高于T点的原因为_________________________________________________ _______________________________________________________________________________。 ③根据上图，在此条件下采用该分子筛膜时的最佳反应温度为________℃。 答案：①该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动(或平衡常数减小)　②分子筛膜从反应体系中不断分离出H2O，有利于反应正向进行，甲醇产率升高　　③210 解析：①该反应为放热反应(ΔH<0)，温度升高，平衡逆向移动(或平衡常数减小)，故甲醇平衡产率随温度升高而降低；②因为分子筛膜能选择性分离出H2O，c(H2O)减小，有利于反应正向进行，甲醇产率升高，故P点甲醇产率高于T点。③根据题图，使用该分子筛膜210℃时甲醇的平衡产率最大，故在此条件下采用该分子筛膜时的最佳反应温度为210℃。 1.(2023·全国新课标卷，节选)氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力位居世界首位。回答下列问题： 在不同压强下，以两种不同组成进料，反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如图1、图2所示。其中一种进料组成为x＝0.75、x＝0.25，另一种为x＝0.675、x＝0.225、xAt＝0.10。(物质i的摩尔分数：xi＝) ①图中压强由小到大的顺序为________，判断的依据是_______________________________ ________________________________________________________________________。 ②进料组成中含有惰性气体Ar的图是________。 ③图1中，当p2＝20MPa、x＝0.20时，氮气的转化率α＝________。该温度时，反应N2(g)＋H2(g)NH3(g)的平衡常数Kp＝________(MPa)－1(化为最简式)。 答案：①p1＜p2＜p3　合成氨的反应为气体分子数减小的反应，压强越大平衡时氨的摩尔分数越大　②图2　③33.33%　 解析：①工业合成氨为气体分子数减小的反应，当温度相同时，压强越大，平衡时混合气体中氨的摩尔分数越大，结合图1或图2均能得出压强由小到大的顺序为p1<p2<p3。②Ar不参与化学反应，起始混合气体总量相同，含Ar的进料组成中H2、N2的分压较小，导致平衡时混合气体中氨的摩尔分数减小，结合两图可知，图2表示进料组成中含有Ar的图像。③结合p2＝20MPa、x＝0.20，以及图1对应的进料气的组成，设进料气中N2和H2分别为0.25mol和0.75mol，设达平衡时N2的转化量为xmol，列三段式： 　　　　 N2(g)＋H2(g) NH3(g) 起始量/mol 0.25 0.75 0 变化量/mol x 3x 2x 平衡量/mol 0.25－x 0.75－3x 2x 则根据x ＝0.20得 ＝0.20，解得x＝，则N2的转化率α＝×100%≈33.33%。平衡时N2、H2、NH3的物质的量分别为mol、mol、mol，其物质的量分数分别为、、，此时N2、H2、NH3对应的平衡分压分别为p2、p2、p2，则该温度下Kp＝，整理并代入p2＝20MPa得Kp＝MPa－1。 2.(2023·全国乙卷，节选)硫酸亚铁在工农业生产中有许多用途，如可用作农药防治小麦黑穗病，制造磁性氧化铁、铁催化剂等。回答下列问题： (1)将FeSO4置入抽空的刚性容器中，升高温度发生分解反应：2FeSO4(s)Fe2O3(s)＋SO2(g)＋SO3(g)(Ⅰ)。平衡时p-T的关系如下图所示。 660K时，该反应的平衡总压p总＝________ kPa、平 学生用书↓第59页 衡常数Kp(Ⅰ)＝________(kPa)2。Kp(Ⅰ)随反应温度升高而________(填“增大”、“减小”或“不变”)。 (2)提高温度，上述容器中进一步发生反应2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g)(Ⅱ)，平衡时p＝________(用p 、p表示)。在929K时，p总＝84.6kPa、p＝35.7kPa，则p＝________ kPa，Kp(Ⅱ)＝________ kPa(列出计算式)。 答案：(1)3　2.25　增大 (2)　46.26　 解析：(1)由题给反应(Ⅰ)可知平衡体系中p＝p＝1.5kPa，则由题图可知，660K时，该反应的平衡总压p总＝1.5×2kPa＝3.0kPa。Kp(Ⅰ)＝p·p＝(1.5kPa)2＝2.25(kPa)2。由题图可知，随反应温度升高，p增大，则升高温度，平衡正向移动，Kp(Ⅰ)增大。(2)设初始时，p(SO3)＝p(SO2)＝x，SO3在第二个反应中转化了a，则： 2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g) 初始　　　x　　　　　x　　　　0 转化　　　a　　　　　a　　　　0.5a 平衡　　x－a　　　x＋a　　　0.5a p－p＝(x＋a)－(x－a)＝2a＝4×0.5a＝4p，故p＝(p－p)； p总＝p＋p＋p＝35.7kPa＋p＋＝84.6kPa，则p＝46.26kPa，p＝2.64kPa，Kp(Ⅱ)＝＝kPa。 3.(2023·全国甲卷)甲烷选择性氧化制备甲醇是一种原子利用率高的方法。回答下列问题： (1)已知下列反应的热化学方程式： ①3O2(g)===2O3(g)　K1　ΔH1＝285kJ·mol－1 ②2CH4(g)＋O2(g)===2CH3OH(l)　K2　ΔH2＝－329kJ·mol－1 反应③CH4(g)＋O3(g)===CH3OH(l)＋O2(g)的ΔH3＝________ kJ·mol－1，平衡常数K3＝______(用K1、K2表示)。 (2)电喷雾电离等方法得到的M＋(Fe＋、Co＋、Ni＋等)与O3反应可得MO＋。MO＋与CH4反应能高选择性地生成甲醇。分别在300K和310K下(其他反应条件相同)进行反应MO＋＋CH4===M＋＋CH3OH，结果如下图所示。图中300K的曲线是________(填“a”或“b”)。300K、60s时MO＋的转化率为________(列出算式)。 (3)MO＋分别与CH4、CD4反应，体系的能量随反应进程的变化如下图所示(两者历程相似，图中以CH4示例)。 (ⅰ)步骤Ⅰ和Ⅱ中涉及氢原子成键变化的是______(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。 (ⅱ)直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则MO＋与CD4反应的能量变化应为图中曲线________(填“c”或“d”)。 (ⅲ)MO＋与CH2D2反应，氘代甲醇的产量CH2DOD________ CHD2OH(填“＞”、“＜”或“＝”)。若MO＋与CHD3反应，生成的氘代甲醇有________种。 答案：(1)－307　或 (2)b　×100%或×100% (3)(ⅰ)Ⅰ　(ⅱ)c　(ⅲ)＜　2 解析：(1)根据盖斯定律可知，反应③＝×(反应②－反应①)，所以对应ΔH3＝×(ΔH2－ΔH1)＝×(－329kJ·mol－1－285kJ·mol－1)＝－307kJ·mol－1；根据平衡常数表达式与热化学方程式之间的关系可知，对应化学平衡常数K3＝＝；(2)根据图示信息可知，纵坐标表示－lg，即与MO＋的微粒分布系数成反比，与M＋的微粒分布系数成正比。则同一时间内，b曲线生成M＋的物质的量浓度比a曲线的小，证明化学反应速率慢，又因同一条件下降低温度化学反应速率减慢，所以曲线b表示的是300K条件下的反应；根据上述分析结合图像可知，300K、60s时－lg＝0.1，则＝10－0.1，利用数学关系式可求出c(M＋)＝(100.1－1)c(MO＋)，根据反应MO＋＋CH4===M＋＋CH3OH可知，生成的M＋即为转化的MO＋，则MO＋的转化率为×100%或×100%；(3)(ⅰ)步骤Ⅰ涉及的是碳氢键的断裂和氢氧键的形成，步骤Ⅱ中涉及碳氧键形成，所以符合题意的是步骤Ⅰ；(ⅱ)直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则此时正反应活化能会增大，根据图示可知，MO＋与CD4反应的能量变化应为图中曲线c；(ⅲ)MO＋与CH2D2反应时，因直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则单位时间内产量会下降，则氘代甲醇的产量CH2DOD＜CHD2OH；根据反应机理可知，若MO＋与CHD3反应，生成的氘代甲醇可能为CHD2OD或CD3OH共2种。 单元检测卷(二)　化学反应速率与化学平衡 时间：90分钟　分值：100分 (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) 一、选择题(本题包括10小题，每小题2分，共20分；每小题只有一个选项符合题目要求) 1.下列关于化学反应速率的说法正确的是(　　) A.升高温度可降低化学反应的活化能，提高活化分子百分数，加快化学反应速率 B.反应物浓度增大，单位体积内活化分子数增多，有效碰撞的次数增加，反应速率增大 C.在相同温度下，两个相同的容器中分别充入相同物质的量的F2和Cl2，让它们与等量的氢气反应，反应速率相同 D.有气体参加的化学反应，若增大压强(即缩小反应容器的容积)，可增加活化分子的百分数，从而使反应速率加快 答案：B 解析：升高温度使分子的内能增加，提高了活化分子百分数，可加快化学反应速率，但不能降低化学反应的活化能，A错误；反应物浓度增大，单位体积内活化分子数增多，有效碰撞的次数增加，故反应速率增大，B正确；由于F2和Cl2的氧化性不同，氧化性强的化学反应速率快，C错误；有气体参加的化学反应，若增大压强(即缩小反应容器的容积)，可增加单位体积内活化分子的数目，从而使反应速率加快，但活化分子的百分数不变，D错误。 2.在2A(g)＋3B(g)2C(g)＋D(g)的反应中，表示反应速率最快的是(　　) A.v(A)＝0.5mol·L－1·min－1 B.v(B)＝0.6mol·L－1·min－1 C.v(C)＝0.7mol·L－1·min－1 D.v(D)＝0.4mol·L－1·min－1 答案：D 解析：由化学反应速率与化学计量数成正比，则反应速率与化学计量数比值越大表示反应越快： A.＝＝0.25mol·L－1·min－1；B.＝＝0.2mol·L－1·min－1；C.＝＝0.35mol·L－1·min－1；D.＝0.4mol·L－1·min－1；故选D。 3.将等物质的量的A、B混合于2L的恒容密闭容器中，发生反应：3A(g)＋B(g)===xC(g)＋2D(g)，2min后测得c(D)＝0.5mol/L，c(A)∶c(B)＝3∶5，以C表示的平均速率v(C)＝0.25mol/(L·min)，下列说法正确的是(　　) A.2min时，A的物质的量为1.5mol B.2min时，A的转化率为60% C.反应速率v(B)＝0.25mol/(L·min) D.该反应方程式中，x＝1 答案：A 解析：由v(C)＝0.25mol/(L·min)知，2min内C的浓度变化量Δc(C)＝0.25mol/(L·min)×2min＝0.5mol/L，设A、B初始浓度为amol/L，结合题中数据，可列出“三段式”： 　　　　　 　3A(g)＋B(g)===xC(g)＋2D(g) 起始浓度(mol/L) a a 0 0 转化浓度(mol/L) 0.75 0.25 0.5 0.5 终态浓度(mol/L) a－0.75 a－0.25 0.5 0.5 则2min时，c(A)∶c(B)＝(a－0.75)∶(a－0.25)＝3∶5，解得a＝1.5。2min时，A的浓度为(1.5－0.75)mol/L＝0.75mol/L，物质的量为1.5mol，A正确；2min时，A的转化率为＝50%，B错误；v(B)＝＝0.125mol/(L·min)，C错误；由于Δc(C)＝Δc(D)，x＝2，D错误；故选A。 4.某温度下，反应2A(g)B(g)　ΔH>0，在密闭容器中达到平衡，平衡后＝a，若改变某一条件，足够时间后反应再次达到平衡状态，此时＝b，下列叙述正确的是(　　) A.在该温度下，保持容积固定不变，向容器内补充了B气体，则a＜b B.若a＝b，则容器中一定使用了催化剂 C.若其他条件不变，升高温度，则a＜b D.若保持温度、压强不变，充入稀有气体，则a>b 答案：B 解析：A项，充入B气体相当于增大压强，B的体积分数增大，故a>b；B项，只有使用催化剂，平衡不移动，a＝b；C项，升高温度，平衡正向移动，a>b；D项，相当于扩大容器容积，减小压强，平衡逆向移动，a＜b。 5.某化学研究小组探究外界条件对化学反应速率和平衡的影响，图像如下，下列判断正确的是(　　) A.对于反应aA(g)＋bB(g) cC(g)　ΔH1，由图a可知，T1>T2，ΔH1<0 B.对于绝热条件下反应A(g)＋B(g)C(g)　ΔH2，由图b可知，ΔH2<0 C.对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)，由图c可知，m＋n>p D.对于反应xA(g)＋yB(g)zC(g)，图d中曲线a一定是使用了催化剂 答案：B 解析：反应温度越高反应速率就越快，达到平衡所需时间短。根据图a可知反应在T1时先达到平衡状态，说明反应温度：T1＞T2，升高温度，反应物A的平衡含量减小，说明升高温度，化学平衡正向移动，则该反应为吸热反应，ΔH1>0，A错误；该反应从正反应方向开始，随着反应的进行，反应物浓度逐渐减小，根据图b是绝热条件下速率和时间的图像可知：在反应开始后反应物浓度减小，但反应速率却逐渐增大，到一定程度后又减小，说明该反应的正反应是放热反应，反应放出热量使速率增大的影响大于浓度减小使速率减小的影响，因此反应速率逐渐增大，后浓度减小的影响大于温度升高的影响，反应速率又逐渐降低，因此该反应正反应是放热反应，ΔH2<0，B正确；由图c可知：在温度不变时，增大压强，反应物A的含量增大，说明增大压强，化学平衡逆向移动，则该反应的逆反应是气体体积减小的反应，因此该反应的化学计量数关系为m＋n<p，C错误；在图d中，若x＋y＝z，该反应是反应前后气体体积不变的反应，曲线a比b先达到平衡状态，但平衡时反应物B的含量不变，说明化学平衡不发生移动，则曲线a改变的条件可能是增大了压强，也可能是使用了高效催化剂，D错误；故合理选项是B。 6.乙苯与Cl2在光照条件下反应生成两种一氯取代物，反应过程中的能量变化如图所示。下列说法错误的是(　　) A. 比稳定 B.反应①比反应②的速率快 C.选择合适催化剂可提高单位时间内取代物2的含量 D.若升温时取代物2的含量提高，则原因是反应②平衡正向移动 答案：D 解析：由图示原理知，取代物1为，取代物2为，取代物2能量低，稳定，故比稳定，A正确；反应①活化能比反应②小，故反应①反应速率比反应②快，B正确；选择合适催化剂，可降低反应②活化能，加快反应②反应速率，提高单位时间内取代物2的产率，C正确；两个反应均为放热反应，升温，平衡均逆向移动，D错误；故选D。 7.人体内的血红蛋白(Hb)可与O2结合形成HbO2，Hb(aq)也可以与CO结合，人体发生CO中毒的原理为HbO2(aq)＋CO(g)HbCO(aq)＋O2(g)　ΔH＜0。下列说法不正确的是(　　) A.海拔较高的地区由于气压较低，所以血红蛋白较难与O2结合，容易产生缺氧现象 B.已知CO中毒为熵减过程，则理论上冬天比夏天可能更容易发生CO中毒现象 C.把CO中毒的人转到高压氧仓中有助于缓解症状 D.此反应的平衡常数K＝ 答案：D 解析：根据方程式Hb(aq)＋O2(g)HbO2(aq)可知正反应是一个气体体积减小的方向，减小压强，平衡逆向移动，A正确；根据HbO2(aq)＋CO(g)HbCO(aq)＋O2(g)　ΔH＜0，ΔS＜0可知反应低温自发，B正确；增加氧气的浓度可以使平衡逆向移动，C正确；根据反应方程式可知，该反应的平衡常数K＝，D错误；故选D。 8.Bodenstein研究了反应2HI(g)I2(g)＋H2(g)，某温度下的上述反应中，正反应速率为v正＝k正c2(HI)，逆反应速率为v逆＝k逆c(I2)·c(H2)，其中k正、k逆为速率常数，根据以上内容得出的结论，错误的是(　　) A.反应物浓度越大，正反应速率越大 B.生成物浓度越大，逆反应速率越大 C.该反应的平衡常数K＝ D.速率常数的大小只与温度有关 答案：D 解析：根据v正＝k正c2(HI)可知，反应物浓度越大，正反应速率越大，A正确；根据v逆＝k逆c(I2)·c(H2)可知，生成物浓度越大，逆反应速率越大，B正确；反应达到平衡时v正＝v逆，即k正c2(HI)＝k逆c(I2)·c(H2)，＝＝K，C正确；速率常数的大小与温度、活化能有关，D错误。 9.(2023·广东高一期中)向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下使反应SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g)达到平衡，正反应速率随时间的变化如图所示。下列叙述正确的是(　　) A.反应在c点达到平衡状态 B.反应物浓度：a点小于b点 C.反应物的总能量低于生成物的总能量 D.Δt1＝Δt2时，SO2的转化率：a～b段小于b～c段 答案：D 解析：A.化学平衡状态的实质是正反应速率等于逆反应速率，c点对应的正反应速率还在改变，未达平衡，错误；B.a到b时正反应速率增加，反应物浓度随时间不断减小，错误；C.从a到c正反应速率增大，之后正反应速率减小，说明反应刚开始时温度升高对正反应速率的影响大于浓度减小对正反应速率的影响，说明该反应为放热反应，即反应物的总能量高于生成物的总能量，错误；D.随着反应的进行，正反应速率增大，Δt1＝Δt2时，SO2的转化率：a～b段小于b～c段，正确；答案选D。 10.实验室中模拟合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3，在恒容密闭容器中，初始投入量相等的条件下，得到三组实验数据如表所示： 实验序号 温度(℃) H2浓度(mol/L) 0min 10min 20min 30min 40min 50min 60min 1 300 2.00 1.70 1.50 1.36 1.25 1.20 1.20 2 300 2.00 1.50 1.28 1.20 1.20 1.20 1.20 3 200 2.00 1.60 1.39 1.29 1.27 1.27 1.27 下列有关说法不正确的是(　　) A.当容器内的压强不再改变时，说明该可逆反应已达到化学平衡状态 B.实验2中，前20min内以NH3的浓度变化表示的化学反应速率为0.012mol·L－1·min－1 C.比较实验1和2，说明实验2使用了更高效的催化剂 D.实验3中，40min时向容器中充入一定量He，则正反应速率v正不变 答案：B 解析：根据反应方程式可知，该反应前后气体的分子数不同，在反应过程中体系的压强随着分子数的变化而变化，故当容器内的压强不再改变时，说明该可逆反应已达到化学平衡状态，A正确；实验2中，前20min内以H2的浓度变化表示的化学反应速率为＝0.036mol·L－1·min－1，NH3的浓度变化表示的化学反应速率为0.024mol·L－1·min－1，B错误；催化剂只能加快反应速率，不能影响平衡移动。比较实验1和2，实验2更快达到了与实验1相同的化学平衡状态，说明实验2使用了更高效的催化剂，C正确；恒容容器中通入氦气，反应混合物中各组分的浓度保持不变，故反应速率不变，D正确；故选B。 二、选择题(本题包括5小题，每小题4分，共20分；每小题有一个或两个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分) 11．SO2既是大气主要污染物之一，又在生产生活中具有广泛应用，如可生产SO3并进而制得硫酸等，其反应原理为2SO2(g)＋O2(g)⥫⥬2SO3(g)　 ΔH＝－196.6 kJ·mol-1。对于反应2SO2(g)＋O2(g)⥫⥬2SO3(g)，下列说法正确的是(　　) A．该反应在任何条件下都能自发进行 B．2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)所含键能总和比2 mol SO3(g)所含键能小 C．反应达平衡后再通入O2，SO3的体积分数一定增加 D．反应在高压、催化剂条件下进行可提高SO2的平衡转化率 答案：B 解析：该反应的熵减小，故不一定在任何条件均能自发，A错误；当通入无穷大的O2时，参与反应的O2较少，生成的SO3略有增多，但是由于没有反应的O2的量更多，则SO3的体积分数反而减小，C错误；催化剂不可以改变SO2的平衡转化率，D错误；故选B。 12．一定条件下，体积为2 L的密闭容器中，2 mol X和3 mol Y进行反应：X(g)＋Y(g)⥫⥬Z(g)，经12 s达到平衡，生成0.6 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0.025 mol/(L·s) B．其他条件不变，增大X的浓度，平衡右移，X的转化率增大 C．其他条件不变，12 s后将容器体积扩大为10 L，Z的平衡浓度变为0.06 mol/L D．12 s达平衡时Y的转化率为20% 答案：AD 解析：反应进行到12 s时产生0.6 mol Z，根据物质反应转化关系可知会同时消耗0.6 mol的X，则以X浓度变化表示的反应速率v(X)＝＝＝0.025 mol/(L·s)，A正确；其他条件不变，增大X的浓度，平衡右移，能提高Y的平衡转化率，但自身平衡转化率是降低的，B错误；其他条件不变，12 s后将容器体积扩大为10 L，若平衡不移动，Z的浓度应为0.06 mol/L。但该反应的正反应是气体体积减小的反应，将容器的容积扩大，容器内气体的压强减小，化学平衡逆向移动，导致Z的平衡浓度小于0.06 mol/L，C错误；反应开始时n(Y)＝3 mol，反应到12 s时产生Z的物质的量是0.6 mol，同时会消耗0.6 mol Y，则12 s反应达平衡时Y的转化率为×100%＝20%，D正确；故合理选项是AD。 13．体积恒定的2 L密闭容器中加入CO(g)和H2O(g)各1 mol，发生反应：CO(g)＋H2O(g)⥫⥬CO2(g)＋H2(g)　ΔH＜0，反应分别在不同的温度和催化剂下进行，保持其他初始实验条件不变，经 10 min 测得 CO 气体转化率如图所示，T2温度下两曲线相交，下列说法正确的是(　　) A．相同条件下，催化剂2比催化剂1的效率高 B．在A点时，反应一定未达到平衡 C．C点时，两种催化剂下反应速率相同，用水蒸气表示速率为v(H2O)＝0.02 mol·L-1·min-1 D．增大压强对该反应的速率无影响 答案：B 解析：温度不同，两种催化剂的催化效率各有优劣，温度低于T2，催化剂1的效率高，温度高于T2，催化剂2的效率高，故A错误；因催化剂不影响平衡移动，则A点时，反应一定未达到平衡，因B点CO的转化率较大，故B正确；C点时用水蒸气表示速率为v(H2O)＝＝0.01 mol·L-1·min-1，故C错误；增大压强，可增大反应速率，故D错误。故选B。 14．紫外光照射时，不同催化剂作用下将CO2和H2O(g)转化为CH4和O2，CH4产量随光照时间的变化如图1，以TiO2/Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸，不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率的关系如图2。下列有关说法正确的是(　　) A．由图1知，在0～15 h内，CH4的平均生成速率从大到小的顺序：Ⅲ>Ⅱ> Ⅰ B．由图1知，在0～35 h内，CH4的平均生成速率从大到小的顺序：Ⅱ>Ⅲ>Ⅰ C．由图2知，250 ℃时催化剂的活性最高 D．由图2知，乙酸的生成最佳温度范围：400 ℃以上 答案：C 解析：由图1知，在0～15 h内，Ⅱ的甲烷产量最大，则CH4的平均生成速率从大到小的顺序：Ⅱ>Ⅲ>Ⅰ，A错误；由图1知，在0～35 h内，Ⅲ的甲烷产量最大，则CH4的平均生成速率从大到小的顺序：Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ，B错误；由图2知，250 ℃时催化剂的催化效率最高，C正确；由图2知，乙酸的生成速率在300 ℃后逐渐增大，催化剂逐渐失去活性，则乙酸的生成最佳温度在250 ℃左右，此时催化剂的催化活性最高，乙酸的生成速率也较快，D错误。 15．侯氏制碱法以氯化钠、二氧化碳、氨和水为原料，发生反应NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。将析出的固体灼烧获取纯碱，向析出固体后的母液中加入食盐可获得副产品氯化铵，通过以下两步反应可实现NH4Cl分解产物的分离： NH4Cl(s)＋MgO(s)NH3(g)＋Mg(OH)Cl(s)　ΔH＝＋61.34 kJ·mol-1 Mg(OH)Cl(s)HCl(g)＋MgO(s)　ΔH＝＋97.50 kJ·mol-1 下列说法不正确的是(　　) A．反应NH4Cl(s)===NH3(g)＋HCl(g)的ΔH＝＋158.84 kJ·mol-1 B．两步反应的ΔS均大于0 C．MgO是NH4Cl分解反应的催化剂 D．5.35 g NH4Cl理论上可获得标准状况下的HCl约1.12 L 答案：CD 解析：由盖斯定律，两式相加可得：NH4Cl(s)===NH3(g)＋HCl(g)　ΔH＝＋158.84 kJ·mol-1，A正确；气体混乱度越大，S越大，则两步反应的ΔS均大于0，B正确；MgO的作用主要是吸收分解产生的HCl，防止HCl再与NH3反应，而非催化剂，故C错误；5.35 g NH4Cl的物质的量n＝＝＝0.1 mol，由反应NH4Cl(s)===NH3(g)＋HCl(g)，可生成0.1 mol HCl，标准状况下体积为V＝nVm＝2.24 L，D错误；故选CD。 三、非选择题(本题包括5小题，共60分) 16．(10分)二甲醚(DME)被誉为“21世纪的清洁燃料”，由合成气制备二甲醚的主要原理如下： ①CO(g)＋2H2(g)⥫⥬CH3OH(g)　ΔH1＝－90.7 kJ·mol-1　K1 ②2CH3OH(g)⥫⥬CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH2＝－23.5 kJ·mol-1　K2 ③CO(g)＋H2O(g)⥫⥬CO2(g)＋H2(g)　ΔH3＝－41.2 kJ·mol-1　K3 回答下列问题： (1)反应3H2(g)＋3CO(g)⥫⥬CH3OCH3(g)＋CO2(g)的ΔH＝________kJ·mol-1；该反应的平衡常数K＝________(用K1、K2、K3表示)。 (2)下列措施中，能提高(1)中CH3OCH3产率的有________(填字母)。 A．使用过量的CO B．升高温度 C．增大压强 (3)一定温度下，将0.2 mol CO和0.1 mol H2O(g)通入2 L恒容密闭容器中，发生反应③，5 min后达到化学平衡，平衡后测得H2的体积分数为0.1。则0～5 min内v(H2O)＝________，CO的转化率为________。 (4)将合成气以＝2通入1 L的反应器中，一定条件下发生反应：4H2(g)＋2CO(g)⥫⥬CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH，其中CO的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图1所示，下列说法正确的是______(填字母)。 A．ΔH＜0 B．p1>p2>p3 C．若在p3和316 ℃时，起始时＝3，则平衡时，α(CO)小于50% (5)采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu­Mn的合金)，利用CO和H2制备二甲醚(DME)。观察图2，当约为______时最有利于二甲醚的合成。 答案：(1)－246.1　K·K2·K3　(2)AC　 (3)0.003 mol·L-1·min-1　15%　(4)AB　(5)2.0 解析：(1) 根据盖斯定律可知，①×2＋②＋③得到3H2(g)＋3CO(g)⥫⥬CH3OCH3(g)＋CO2(g)　ΔH＝－246.1 kJ·mol-1，K＝K·K2·K3。 (2) 为提高CH3OCH3的产率，应使平衡正向移动。 (3) 设0～5 min，CO转化的物质的量为x mol，则 　　　CO(g)＋H2O(g)⥫⥬CO2(g)＋H2(g) 开始/mol 0.2 0.1 　0 　0 转化/mol x x 　x 　x 平衡/mol 0.2－x 0.1－x 　x 　x 平衡后测得H2的体积分数为0.1，则＝0.1，解得x＝0.03，结合v＝、转化率＝×100%分别计算0～5 min内v(H2O)和CO的转化率。 (4) 由题图1可知升高温度CO的平衡转化率减小，可知升高温度平衡逆向移动，故ΔH<0，A项正确；该反应为反应前后气体体积减小的反应，增大压强平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，则p1>p2>p3，B项正确；若起始时增大，其他条件不变，则平衡时CO的转化率增大，C项错误。 17.(12分)Ⅰ.一定条件下，在容积为5L的密闭容器中，A、B、C三种气体的物质的量n随时间t的变化如图甲所示。已知达到平衡后，降低温度，A的体积分数减小。 (1)该反应的化学方程式为_____________________________________________________。 (2)该反应的反应速率v随时间t的关系如图乙所示。 ①根据图乙判断，在t3时刻改变的外界条件是________________________________________。 ②a、b、c对应的平衡状态中，C的体积分数最大的是状态________。 ③各阶段的平衡常数如下表所示： t2～t3 t4～t5 t5～t6 K1 K2 K3 K1、K2、K3之间的大小关系为________(用“>”、“<”或“＝”连接)。 Ⅱ.在密闭容器中充入一定量的H2S，发生反应：2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)　ΔH，如图丙所示为H2S气体分解生成H2(g)和S2(g)的平衡转化率与温度、压强的关系。 (3)ΔH________(填“>”、“<”或“＝”)0。 (4)图丙中压强(p1、p2、p3)由大到小的顺序为________________。 (5)图丙中M点对应的平衡常数Kp＝________MPa(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。 (6)如果想进一步提高H2S的转化率，除改变温度、压强外，还可以采取的措施有________________________________________________________________________。 答案：(1)A(g)＋2B(g)2C(g) (2)①升高温度　②a　③K1＞K2＝K3 (3)＞　(4)p3＞p2＞p1 (5)1　(6)及时分离出生成物 解析：Ⅰ.(1)根据图甲可知，达到平衡时A的物质的量减少1mol－0.7mol＝0.3mol，B的物质的量减少1mol－0.4mol＝0.6mol，C的物质的量增加0.6mol，所以A、B、C的物质的量变化量之比为0.3mol∶0.6mol∶0.6mol＝1∶2∶2，且A和B未完全转化为C，该反应为可逆反应，所以该反应的化学方程式为A(g)＋2B(g)2C(g)；(2)①根据图乙可知：t3时刻正、逆反应速率同时增大，且逆反应速率大于正反应速率，平衡逆向移动，该反应反应前后气体分子数减小，若增大压强，平衡正向移动，与图像不符。达到平衡后，降低温度，A的体积分数减小，则该反应为放热反应，升高温度，正、逆反应速率均增大，平衡逆向移动，与图像相符，所以t3时刻改变的条件是升高温度；②根据图乙可知，在t1～t2时反应正向进行，A的转化率逐渐增大，t2～t3时反应达到平衡状态，A的转化率达到最大；t3～t4时升高温度，平衡逆向移动，A的转化率逐渐减小，t4～t5时A的转化率达到最小；t5～t6时，正、逆反应速率同时增大且相等，说明平衡没有移动，A的转化率不变，与t4～t5时相等，所以A的转化率最大的时间段是t2～t3，A的转化率最大时，C的体积分数最大，对应a；③反应A(g)＋2B(g)2C(g)　ΔH＜0，温度升高平衡向逆反应方向移动，化学平衡常数减小，所以温度越高，化学平衡常数越小；t2～t3、t4～t5、t5～t6时间段的温度关系为(t4～t5)＝(t5～t6)>(t2～t3)，所以化学平衡常数大小关系为K1＞K2＝K3；Ⅱ.(3)恒压条件下，温度升高，H2S的转化率增大，即升高温度平衡正向移动，则ΔH＞0；(4)2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)　ΔH，该反应是气体分子数增大的反应，温度不变，增大压强平衡逆向移动，H2S的转化率减小，则压强由大到小的顺序为p3＞p2＞p1；(5)M点对应的H2S转化率为50%，总压为5MPa，设H2S起始量为2mol，列三段式： 　　　2H2S(g)2H2(g)＋S2(g) 始(mol) 2 0 0 变(mol) 1 1 0.5 平(mol) 1 1 0.5 Kp＝＝1MPa； (6)如果想进一步提高H2S的转化率，除改变温度、压强外，还可以减少生成物浓度促进平衡正向移动。 18.(12分)汽车尾气是城市主要空气污染物，利用反应2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)可实现汽车尾气的无害化处理。向甲、乙两个体积都为2.0L的恒容密闭容器中分别充入2molCO和2molNO，分别在T1、T2温度下，经过一段时间后达到平衡。反应过程中n(CO2)随时间(t)变化情况见下表： 时间/s 0 2 4 6 8 10 甲容器(T1)n(CO2)/mol 0 0.72 1.20 1.60 1.60 1.60 乙容器(T2)n(CO2)/mol 0 0.60 1.00 1.40 1.70 1.70 (1)T1________T2(填“＞”、“＜”或“＝”，下同)，该反应ΔH________0。 (2)乙容器中，2～4s内N2的平均反应速率v(N2)＝________。 (3)甲容器中NO平衡转化率为________，T1温度下该反应的平衡常数为________。 (4)该反应达到平衡后，为提高反应速率同时提高NO的转化率，可采取的措施有________(填字母)。 a.增大NO浓度b.压缩容器体积 c.移去部分N2d.改用高效催化剂 答案：(1)＞　＜　(2)0.05mol·L－1·s－1　 (3)80%　160　(4)b 解析：(1)2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)，向甲、乙两个体积都为2.0L的恒容密闭容器中分别充入2molCO和2molNO，分别在T1、T2温度下，经过一段时间后达到平衡，甲容器达到平衡需要的时间短，则反应速率快，说明反应温度T1＞T2；达到平衡状态时，乙中CO2的物质的量大于甲中CO2的物质的量，说明降低温度，平衡正向进行，则正反应为放热反应，ΔH＜0；(2)乙容器中，2～4s内N2的平均反应速率v(N2)＝v(CO2)＝×＝0.05mol·L－1·s－1；(3)甲容器中，由： 　　　 2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g) 起始(mol) 2 2 0 0 反应(mol) 1.6 1.6 0.8 1.6 平衡(mol) 0.4 0.4 0.8 1.6 NO平衡转化率＝×100%＝80%；容器的体积为2L，则平衡常数K＝＝160；(4)a项，增大NO浓度，NO的转化率降低，故a不选；b项，压缩容器体积，压强增大，反应速率加快，平衡正向移动，NO的转化率增大，故b选；c项，移去部分N2，反应速率减慢，故c不选；d项，改用高效催化剂，平衡不移动，NO的转化率不变，故d不选；故选b。 19.(14分)在氮及其化合物的化工生产中，对有关反应的反应原理进行研究有着重要意义。 (1)t℃时，关于N2、NH3的两个反应的信息如下表所示： 化学反应 正反应活化能 逆反应活化能 t℃时平衡常数 N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH＞0 akJ·mol－1 bJ·mol－1 K1 4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH＜0 eJ·mol－1 dJ·mol－1 K2 请写出t℃时NH3被NO氧化生成无毒气体的热化学方程式：___________________________ (反应热用a、b、e、d代数式表示)。t℃该反应的平衡常数为________(用K1和K2表示)。请解释该反应能否自发进行_______________________________________________________。 (2)一定温度下，将2molN2和6molH2置于1L的恒容密闭容器中发生如下反应： N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＜0。测得不同条件、不同时间段内合成氨反应中N2的转化率，数据如下： 时间 N2转化率 温度 1小时 2小时 3小时 4小时 T1 30% 50% 80% 80% T2 35% 60% a b ①上表中T1________T2(填“＞”、“＜”或“＝”)，其中a、b、80%三者的大小关系是________(用含“＞”、“＜”或“＝”的关系式表示)。 ②研究表明，合成氨的速率与相关物质的浓度关系为v＝kc(N2)c(H2)c－1(NH3)，k为速率常数。以下说法正确的是________(填字母)。 A.升高温度，k值增大 B.T2℃时若容器内混合气体平均相对分子质量为17且保持不变，则反应达到平衡状态 C.将原容器中的NH3及时分离出来可使v增大 D.合成氨达到平衡后，增大c(N2)可使正反应速率在达到新平衡的过程中始终增大。 ③已知某温度下该反应达平衡时各物质均为1mol，容器容积为1L，保持温度和压强不变，又充入3molN2后，平衡________(填“向左移动”、“向右移动”或“不移动”)。 答案：(1)4NH3(g)＋6NO(g)===5N2(g)＋6H2O(g)　ΔH＝(e－d－5a＋5b)kJ·mol－1　 该反应ΔH＜0，ΔS＞0，所以ΔG＜0，可以自发进行 (2)①＜　a＝b＜80%　②ABC　　③不移动 解析：(1)依题意可得：①N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH＝(a－b)kJ·mol－1 ②4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH＝(e－d)kJ·mol－1 利用盖斯定律，将反应②－①×5，即得t℃时NH3被NO氧化生成无毒气体的热化学方程式为4NH3(g)＋6NO(g)===5N2(g)＋6H2O(g)　ΔH＝(e－d－5a＋5b)kJ·mol－1。t℃该反应的平衡常数为＝。因为a＞b、e＜d，所以ΔH＝(e－d－5a＋5b)＜0，反应物的气体分子数小于生成物的气体分子数，该反应能自发进行，原因是该反应ΔH＜0，ΔS＞0，所以ΔG＜0，可以自发进行；(2)①因为相同时间内，T2时反应物的转化率大，则反应速率快，温度高，所以题表中T1＜T2；由于正反应为放热反应，温度高时反应物的转化率低，所以a、b、80%三者的大小关系是a＝b＜80%。②升高温度，反应速率加快，则v增大，所以k值增大，A正确；合成氨反应中混合气体的总质量不变，混合气体的平均相对分子质量不变，则物质的量不变，气体的分子数不变，所以反应达到平衡状态，B正确；v与c(NH3)成反比，将原容器中的NH3及时分离出来，则c(NH3)减小，所以v增大，C正确；合成氨达到平衡后，增大c(N2)瞬间，正反应速率增大，随着平衡的移动，正反应速率减小，D错误；故选ABC。③已知某温度下该反应达平衡时各物质均为1mol，容器容积为1L，则K＝1；保持温度和压强不变，又充入3molN2后，此时容器的体积为2L，Q＝＝1，则平衡不移动。 20.(14分)研究氮、碳及其化合物的资源化利用具有重要的意义。回答下列问题： (1)已知氢气还原氮气合成氨低温下自发发生。若将2.0molN2和6.0molH2通入体积为1L的密闭容器中，分别在T1和T2温度下进行反应。曲线A表示T2温度下n(H2)的变化，曲线B表示T1温度下n(NH3)的变化，T2温度下反应到a点恰好达到平衡。 ①温度T1________(填“>”、“<”或“＝”下同)T2。T1温度下恰好平衡时，曲线B上的点为b(m，n)，则m________12，n________2。 ②T2温度下，若某时刻容器内气体的压强为起始时的80%，则此时v(正)________(填“>”、“<”或“＝”)v(逆)。 (2)以焦炭为原料，在高温下与水蒸气反应可制得水煤气，涉及反应如下： Ⅰ.C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)　ΔH1＝＋131.3kJ·mol－1　K1 Ⅱ.C(s)＋2H2O(g)CO2(g)＋2H2(g)　ΔH1＝＋90.3kJ·mol－1　K2 Ⅲ.CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH3＝－41.0kJ·mol－1　K3 三个反应的平衡常数随温度变化的关系如图所示，则表示K1、K3的曲线依次是________、________。 (3)CO2在Cu-ZnO催化下，同时发生以下反应，是解决能源短缺的重要手段。 Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＜0 Ⅱ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH2＞0 在容积不变的密闭容器中，保持温度不变，充入一定量的CO2和H2，起始及达平衡时，容器内各气体的物质的量及总压强如下表所示： CO2 H2 CH3OH CO H2O 总压强/kPa 起始/mol 0.5 0.9 0 0 0 p0 平衡/mol 0.3 p 若容器内反应Ⅰ、Ⅱ均达到平衡时，p0＝1.4p，反应Ⅰ的平衡常数Kp＝________(kPa)－2。(用含p的式子表示，分压＝总压×气体物质的量分数) 答案：(1)①＞　<　<　②>　(2)c　d　 (3) 解析：(1)①曲线A表示T2温度下n(H2)的变化，反应到4min时，v(H2)＝＝0.5mol·L－1·min－1，该条件下对应氨气的速率为：v(NH3)＝＝≈0.33mol·L－1·min－1，曲线B表示T1温度下n(NH3)的变化，4min时v(NH3)＝＝0.4mol·L－1·min－1，曲线B对应的反应速率快，可知T1＞T2，因曲线B对应的温度高，速率快，所以到达平衡的时间比曲线A短，即m＜12，但因反应为放热反应，温度升高平衡逆向移动，导致曲线B平衡时氨气的物质的量比曲线A平衡时氨气的物质的量少，即n＜2；②T2温度下，合成氨反应N2＋3H22NH3，根据题中数据列三段式： 　　　　　　　 N2＋ 3H2　　2NH3 起始浓度(mol/L) 2 6 0 转化浓度(mol/L) 1 6－3＝3 2 平衡浓度(mol/L) 1 3 2 平衡常数K＝＝≈0.148，由以上计算可知平衡时气体总量为6mol，平衡时气体的压强是起始时的＝75%，若某时刻，容器内气体的压强为起始时的80%，反应应向气体体积减小的方向建立平衡即向正向进行，则v(正)＞v(逆)；(2)Ⅰ、Ⅱ为吸热反应，Ⅲ为放热反应，所以K1、K2随温度升高而增大，K3随温度升高而减小，又K1＝，K2＝，K3＝，则K1×K3＝K2，结合图像数据可知，1000℃时，曲线c中，K1＝2，曲线b中，K2＝16，曲线d中，K3＝8符合题意，则c为K1、d为K3；(3)恒温恒容条件下，压强之比等于气体的物质的量之比，设达到平衡时气体的物质的量为n，则n∶(0.5＋0.9)＝p∶1.4p，解得n＝1mol，反应前后气体减少的物质的量为0.4mol，反应Ⅱ中反应前后气体物质的量不变，反应Ⅰ中反应后气体减少的物质的量为生成甲醇气体的2倍，则生成甲醇气体的物质的量为0.2mol，反应Ⅰ中生成的n(H2O)＝n(CH3OH)＝0.2mol，则反应Ⅱ中生成的n(H2O)＝0.3mol－0.2mol＝0.1mol，所以反应Ⅱ中生成的n(CO)＝0.1mol，消耗的n(CO2)＝0.2mol＋0.1mol＝0.3mol，剩余的n(CO2)＝0.5mol－0.3mol＝0.2mol，剩余的n(H2)＝0.9mol－0.6mol－0.1mol＝0.2mol，p(CO2)＝×p＝0.2p，同理可得：p(H2)＝0.2p，p(H2O)＝0.3p，p(CH3OH)＝0.2p，反应Ⅰ的平衡常数K＝＝＝。 学生用书↓第60页 学科网（北京）股份有限公司 $$