2.4 化学反应条件的优化-工业合成氨 同步练习 2024—2025学年高一上学期化学鲁科版选择性必修一

2024—2025学年高中化学鲁科版选择性必修一2.4 化学反应条件的优化-工业合成氨 一、单选题 1．某温度时，向容积为1L的恒容密闭容器中加入1.8mol，发生反应：。其中的物质的量浓度随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是 A．从反应开始到刚达到平衡的时间内， B．其他条件不变。将容器容积改为0．5L，反应达到平衡后， C．该温度下，该反应的平衡常数K=1 D．a、b两时刻生成X的速率： 2．N2O和CO都是污染气体，可在Pt2O+表面将其转化为无害气体，其反应为：N2O(g)+CO(g)=CO2(g)+N2(g) ，物质变化过程如图1所示，能量变化过程如图2所示，下列说法正确的是 A．由图1、2可知△H=△H1+△H2=△E2+△E1 B．使用Pt2O+可以提高单位时间内生成物的产量 C．加入Pt2O+可使反应的焓变减小 D．N2O、CO的键能总和大于CO2、N2的键能总和 3．将4mol A气体和2mol B气体在2L的容器中混合并在一定条件下发生如下反应：，若经2s后平衡，测得C的体积分数为50％，现有下列几种说法： ①2s内，用A表示的平均速率为 ②平衡时物质A的转化率为50％ ⑧平衡时物质B的浓度为 ④平衡常数为 其中正确的是 A．②④ B．①③ C．②③ D．③④ 4．合成氨中的氢气可由下列反应制取：反应Ⅰ：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)△H1，反应Ⅱ：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H2，恒压下，将等物质的量的CH4和H2O投入到密闭容器中发生反应，CH4和H2O的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示。 下列有关说法错误的是 A．两个反应的焓变均大于零 B．曲线B表示CH4的平衡转化率随温度的变化 C．增大压强不影响反应Ⅱ中CO的转化率 D．容器中混合气体的密度保持不变，一定可以说明反应达到平衡状态 5．已知：，向一恒温恒容的密闭容器中充入和发生反应，时达到平衡状态Ⅰ，在时改变某一条件，时重新达到平衡状态Ⅱ，正反应速率随时间的变化如图所示。下列说是正确的是 A．容器内压强不变，表明反应达到平衡 B．时改变的条件：向容器中加入C C．平衡时A的体积分数： D．平衡常数： 6．已知：NO和转化为的反应机理如下： ① 平衡常数 ② 平衡常数； 下列说法正确的是 A．反应①是决定反应速率的关键步骤 B．的平衡常数 C．的 D．反应过程中的能量变化可用图表示 7．一定温度下，在恒容密闭容器中发生反应：，下列说法错误的是 A．升高温度可以提高正、逆反应速率 B．该反应达到化学平衡状态时，、、的浓度一定相等 C．当、的浓度不再变化时，该反应达到化学平衡状态 D．在给定条件下，反应达到平衡时，氮气的转化率达到最大 8．我国科学家使用双功能催化剂(能吸附不同粒子)催化水煤气变换反应：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) ΔH＜0，在低温下获得高转化率与高反应速率。反应过程示意图如下： 下列说法正确的是 A．过程Ⅰ、过程Ⅱ均为放热过程 B．使用催化剂降低了水煤气变换反应的ΔH C．该催化过程中：有极性键的断裂，极性键和非极性键的形成 D．图示显示：起始时的2个H2O在反应过程中并未都参与了反应 9．T℃时，在初始体积为1L的两个密闭容器甲(恒容)、乙(恒压)中分别加入0.2molA和0.1molB，发生反应，实验测得甲。乙容器中A的转化率随时间的变化关系如图所示。下列说法错误的是 A．M一定为容器甲 B．M的平衡常数等于N C．容器乙达平衡时B的转化率为25% D．x一定为4 10．工业上用CO2和H2合成甲醇涉及以下反应： 反应I．CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)   ΔH1 反应Ⅱ. CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)  ΔH2 在催化剂作用下，将1molCO2和2molH2的混合气体充入一恒容密闭容器中进行反应，达到平衡时，CO2的转化率和容器中混合气体的平均相对分子质量随温度变化如图。下列判断正确的是 已知：平衡时甲醇的选择性为生成甲醇消耗的CO2在CO2总消耗量中占比。 A．ΔH2<0 B．T℃，平衡时甲醇的选择性为40% C．T℃，反应Ⅱ平衡常数 D．为同时提高CO2的平衡转化率和平衡时甲醇的选择性，应选择的反应条件为高温、高压 11．下列实验方案设计、现象和结论均正确的是 选项 目的 实验方案设计 现象和结论 A 探究温度对化学反应速率的影响 取两支试管，向试管中分别加入2mL0.01mol·L-1酸性KMnO4溶液，再加入2mL0.1mol·L-1H2C2O4溶液，将其中一支放入冰水中，一支放入80℃热水中 80℃热水中褪色快，说明温度升高，反应速率加快 B 鉴别NaCl和NaNO2 各取少量固体加水溶解，分别滴加含淀粉的KI溶液，振荡，观察溶液颜色变化 溶液变蓝色的为NaNO2，溶液不变蓝色的为NaCl C 检验某无色溶液中是否含有NO 取少量该溶液于试管中，加稀盐酸酸化，再加入FeCl2溶液 若溶液变黄色且试管上部产生红棕色气体，则该溶液中含有NO D 探究某纯净固体试样中是否含SO 取少量固体溶于稀盐酸，再滴加BaCl2溶液 若溶液产生白色沉淀，则该固体中含有SO A．A B．B C．C D．D 12．下列关于化学反应速率与限度的说法不正确的是 A．进行工业合成氨反应时，在恒容条件下通入氮气，反应速率加快 B．恒温恒容下发生反应CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)，当3v逆(H2)=v正(CH3OH)，说明已达到平衡状态 C．反应中正反应为放热反应，升温平衡逆向移动 D．恒温恒容下发生反应，当压强不再变化，说明已达到平衡状态 13．下列关于化学反应速率和化学平衡的说法正确的是 A．反应物之间同时存在多个反应时，理想的催化剂可以提高目标产物在最终产物中的比率 B．化学平衡正向移动，反应物的转化率一定提高 C．增大压强，化学反应速率一定增大 D．温度对可逆反应中放热反应速率的影响程度大于吸热反应 14．反应A(s)+2B(g)2C(g)∆H＜0，在反应过程中，正反应速率随条件改变的变化如图。下列条件改变的结果与图像不符的是 A．t1时增大了生成物浓度 B．t2时降低了温度 C．t2时减小了压强 D．t3时使用了催化剂 15．在恒压密闭容器中，充入起始量一定的CO2和H2，主要发生下列反应：       达平衡时，CO2转化率和CO的选择性(CO的选择性随温度的变化如图所示，下列说法不正确的是。 A．图中曲线①表示平衡时CO的选择性随温度的变化 B．温度一定，通过增大压强能提高的平衡产率 C．一定温度下，增大，一定能降低CO2平衡转化率 D．T℃时，起始投入、，达平衡时生成 二、填空题 16．某化学反应2A⇌B＋D在四种不同条件下进行，B、D的起始浓度为0，反应物A的浓度(mol/L)随反应时间(min)的变化情况如下表：    根据上述数据，完成下列填空： (1)在实验1，反应在10至20分钟时间内平均速率V(B)为 mol/(L·min)。 (2)在实验2，A的初始浓度C2= mol/L，反应经20分钟就达到平衡，可推测实验2中还隐含的条件是 。 (3)设实验3的反应速率为V3，实验1的反应速率为V1，则V3 V1(填>、=、＜)，且C3 1.0mol/L(填>、=、＜) (4)比较实验4和实验1，可推测该反应是 反应(选填吸热、放热)。 17．汽车尾气中含有CO、NO等有害气体，某新型催化剂能促使NO、CO发生如下反应2NO+2CO2CO2+N2，将NO、CO转化为无毒气体。回答下列问题： (1)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NO和CO浓度如表： 时间/s 0 1 2 3 4 5 c(NO)/mol·L-1 1.00×10-3 4.50×10-4 2.50×10-4 1.50×10-4 1.00×10-4 1.00×10-4 c(CO)/mol·L-1 3.60×10-3 3.05×10-3 2,.85×10-3 2.75×10-3 2.70×10-3 2.70×10-3 前4s内的平均反应速率v(CO2)= 。0～1s和1～2s时间段内反应速率变化的主要原因是 。 (2)一定温度下，在固定容积的密闭容器中，通入1molCO和1molNO，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 (填序号)。 a.单位时间内消耗1molCO，同时生成1molNO b.单位时间内断裂氮氧键的数目与断裂氮氮键的数目相等 c.NO的浓度与CO浓度相等 d.容器内总压强不再改变 (3)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 T/℃ NO初始浓度/mol·L-1 CO初始浓度/mol·L-1 催化剂的比表面积/m2•g-1 I 280 1.20×10-3 5.80×10-3 82 II 124 III 350 1.20×10-3 5.80×10-3 82 ①实验I、II的目的是 ，实验II选择的实验条件是温度 、c(NO)= ，c(NO)= 。 ②对比实验I、III，得出的结论是 。 18．工业合成氨的化学方程式为  。回答下列问题： (1)反应达到平衡后，增大压强，平衡向 （填“正反应”或“逆反应”）方向移动。其他条件不变，降低温度，平衡向正反应方向移动，则 （填“>”或“<”）0。 (2)若仅改变某一反应条件，反应速率（v）与时间（t）的关系如图所示。 ①在时刻曲线发生变化的原因是 （填字母）。 A．增大的浓度    B．扩大容器体积    C．加入催化剂    D．升高温度 ②改变条件后，的平衡转化率 （填“增大”“减小”或“不变”）。 (3)某温度下在恒容密闭容器中充入的和的进行反应，达平衡时的转化率为，则该温度下平衡常数 。 (4)目前，我国的合成氨厂一般采用的压强为。采用该压强的理由是 。 19．恒温、恒压下，在一个可变容积的容器中发生如下发应：A(g)＋B(g)C(g) (1)若开始时放入1molA和1molB，到达平衡后，生成amolC，这时A的物质的量为 mol。 (2)若开始时放入3molA和3molB，到达平衡后，生成C的物质的量为 mol。 (3)若在(2)的平衡混合物中再加入3molC，待再次到达平衡后，C的物质的量分数是 。 三、计算题 20．等曾利用测压法在刚性反应器中研究了时分解反应： 其中二聚为的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如表所示[时，完全分解]： 0 40 80 160 260 1300 1700 时反应的平衡常数 (为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数)。 21．一定条件下，体积为1L的密闭容器中发生如下反应：SiF4(g)+2H2O(g)SiO2(s)+4HF(g)+148kJ (1)写出该反应的平衡常数表达式：K= ，若0～20min内，固体质量增加了6g，则20min内，用H2O表示该反应的平均速率是 。 (2)下列各项中能说明该反应已达化学平衡状态的是 （填字母序号）。 a. v正(SiF4)=4v逆(HF)        b. c(SiF4):c(H2O)=1:2 c. 容器内气体的总质量不再变化    d. HF的体积分数不再变化 22．超干重整技术可得到富含CO的化工原料。 (1)其他条件不变，在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下，反应进行相同时间后，的转化率随反应温度的变化如图所示。 a点所代表的状态 (填“是”或“不是”)平衡状态；b点的转化率高于c点，原因是 。 (2)恒温恒容刚性密闭容器中，和的分压分别为20kPa、25kPa，加入催化剂使其发生反应。 ①研究表明CO的生成速率，某时刻测得，则 kPa， 。 ②达到平衡后测得体系压强是起始时的1.8倍，则该反应的平衡常数的计算式为 。(用各物质的分压代替物质的量浓度计算) 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B B A C B C B C D C 题号 11 12 13 14 15 答案 A B A C D 1．B 【详解】A． 从反应开始到刚达到平衡的时间内，，故A错误； B． 加压平衡正向移动，其他条件不变。将容器容积改为0.5L，反应达到平衡后，，故B正确； C． 该温度下，该反应的平衡常数K= ，故C错误； D． a点M的浓度小，生成X的速率小，a、b两时刻生成X的速率：，故D错误； 故选B。 2．B 【详解】A．焓变=正反应活化能-逆反应活化能，图中ΔE1为正反应活化能，ΔE2为逆反应活化能，所以ΔH=ΔE1—ΔE2，故A错误； B．据图可知Pt2O+为催化剂，可以加快反应速率，提高单位时间内生成物的产量，故B正确； C．据图可知Pt2O+为催化剂，不影响反应的焓变，故C错误； D．该反应的反应物能量高于生成物，为放热反应，所以N2O、CO的键能总和小于CO2、N2的键能总和，故D错误； 故答案为B。 3．A 【详解】 ％＝50％，解得：。 ①，错误； ②平衡时A的转化率为50％，正确； ③平衡时物质B的浓度为，错误； ④平衡常数为，正确； 综上所述，正确的是②④，故选A。 4．C 【详解】A．因CH4和H2O的平衡转化率随温度升高都增大，故均为吸热反应，故A正确； B．由于H2O同时参与两个反应，因此温度相同的条件下，H2O的转化率大于CH4的转化率，则曲线B表示CH4的平衡转化率随温度的变化，故B正确； C．反应Ⅰ，增大压强，平衡逆向移动，CO的物质的量减少，故反应Ⅱ中CO的转化率减小，故C错误； D．恒压下随着反应的进行容器体积发生改变，混合气体的密度发生改变，当容器中混合气体的密度保持不变，一定可以说明反应达到平衡状态，故D正确； 故答案选：C。 5．B 【详解】A．反应前后气体分子数不变，故容器内压强始终不变，无法判断反应是否达到平衡状态，故A错误； B．由图可知，t2时，正反应速率不变，逆反应速率增大，改变的条件为向容器中加入C，故B正确； C．t2时改变的条件为向容器中加入C，相当于对原平衡加压，加压，平衡不移动，A的体积分数不变，A的体积分数φ：φ(Ⅱ)＝φ(Ⅰ)，故C错误； D．t2时改变的条件为向容器中加入C，温度不变，K值不变，故D错误； 故答案选B。 【点睛】本题考查化学平衡，掌握外界条件改变对化学平衡的影响是解题的关键。 6．C 【详解】A．慢反应是决定整个反应的关键步骤，故是反应②，A错误； B．由反应①和反应②相加得到，故平衡常数，B错误； C．由盖斯定律可知的反应热为，C正确； D．反应过程中的能量变化应体现出两步反应均是生成物能量低于反应物能量，且第二步活化能高于第一步，D错误。 故选C。 7．B 【详解】A．升高温度能增加活化分子的有效碰撞率，提高正、逆反应速率，A项正确； B．各组分的浓度与初始浓度、转化率有关，平衡时、、的浓度不再变化，但不一定相等，B项错误； C．、的物质的量浓度不再变化时，说明各物质的量不变，正逆反应速率相等，C项正确； D．在给定条件下，达到平衡时，反应达到最大限度，反应物的转化率达到最大值，D项正确； 故答案选：B。 8．C 【分析】化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成，断键需要吸收能量，形成化学键需要释放能量，使用催化剂能够降低活化能，但对焓变无影响，据此分析； 【详解】A．根据反应过程，过程Ⅰ和过程Ⅱ都有H-O键的断裂，断键要吸收热量，故A错误； B．△H只与始态和终态有关，与反应的途径无关，使用催化剂对△H无影响，故B错误； C．催化过程中，H2O中的O-H键断裂，O-H为极性键，生成CO2，有极性键的生成，生成H2，H-H键为非极性键，故C正确； D．过程I中有1个水分子参与反应，故D错误； 答案为C。 9．D 【分析】若该反应为气体物质的量增大的反应，即x＞3，随着反应的进行，甲容器中气体的压强增大，平衡过程中反应速率比恒压时大，建立平衡需要的时间较少，对应于图象M，增大压强，平衡逆向移动，A的转化率减小，与图象相符；若该反应为气体物质的量减少的反应，即x＜3，随着反应的进行，甲容器中气体的压强减小，平衡过程中反应速率比恒压时小，建立平衡需要的时间较长，对应于图象N，减小压强，平衡逆向移动，A的转化率减小，与图象不符；若该反应x=3，则两容器得到相同的平衡状态，与图象不符；故M一定是甲，N一定是乙，温度不变，的值比3大即可； 【详解】A．根据上述分析，该反应为气体体积增大的反应，M为容器甲，N为容器乙，故A正确； B．温度不变，平衡常数不变，达到平衡时，M、N对应的温度相同，则平衡常数相等，故B正确； C．根据上述分析，N为容器乙，容器乙达平衡时A的转化率为25%，根据方程式2A(g)+B(g) x C(g)，加入0.2molA和0.1molB时，反应的B为A的物质的量的一半，A和B的转化率相等，也是25%，故C正确； D．根据上述分析，该反应为气体物质的量增大的反应，的值比3大即可，故D错误； 故选D。 10．C 【详解】A．由图可知，温度越高，CO2的转化率越小，平衡逆向移动，说明逆反应是吸热反应，故反应I为放热反应，反应II为吸热反应，ΔH2>0，故A错误； B．T℃，CO2转化率为50%，平均相对分子质量为20，混合气体总物质的量为：＝2.4mol，则CO2为0.5mol，设甲醇为xmol，CO为ymol，可列出以下方程：x+y=0.5，n(H2)=2-(3x+y)，n(H2O)=x+y，n(CH3OH)+n(CO)+n(CO2)+n(H2)+n(H2O)=2.4，计算n(CH3OH)=0.3mol，n(CO)=0.2mol，甲醇的选择性为×100%＝60%，故B错误； C．由B项分析，T℃时，反应Ⅱ中平衡n(CO2)=0.5mol，n(H2)=0.9mol，n(CO)=0.2mol，n(H2O)=0.3+0.2=0.5mol，反应Ⅱ平衡常数，故C正确； D．由反应I为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，故CO2的平衡转化率降低，则不能选择高温条件，故D错误； 故选：C。 11．A 【详解】A．反应物浓度相同，温度不同，可探究温度对化学反应速率的影响，故A正确； B．各取少量固体加水溶解，分别滴加含淀粉的KI溶液，由于不是酸性条件下，亚硝酸钠的氧化性较弱，溶液不会变蓝，无法鉴别食盐与亚硝酸钠，故B错误； C．酸性溶液中NO和NO均可氧化亚铁离子，溶液变黄色说明亚铁离子被氧化为铁离子，试管上部产生红棕色气体即NO被氧化为NO2，由操作和现象不能确定含有NO，故C错误； D．加入稀盐酸，若固体试样中含Ag+，Ag+也能与Cl-形成AgCl白色沉淀，不能证明含有SO，故D错误； 故选：A。 12．B 【详解】A．恒容体系向装置内充入氮气，氮气浓度增大，反应速率加快，A正确； B．恒温恒容下，对于反应：CO2(g)+3H2(g) ⇌CH3OH(g)+H2O(g)，正、逆反应速率用不同物质表示，当反应速率之比等于化学计量数之比时，速率相等，当3v逆(H2)=v正(CH3OH)，此时正逆反应速率不相等，说明未达到平衡状态反应达到平衡状态，B错误； C．对于反应4HCl(g)+O2(g) ⇌2Cl2(g)+2H2O(g)，正反应为放热反应，未说明是恒温，因此体系的温度为变量，当体系的温度保持不变时，表明正逆反应速率相等，该反应达到平衡状态，C正确； D．恒温恒容下，对于反应，正反应为体积减小的反应，压强不再变化，说明反应已达到平衡状态，D正确； 故答案选B。 13．A 【详解】A．催化剂只能对主反应即生成目标产物的那个反应起催化作用，在转化率一定的时候，目标产物的比率会加大，故A正确； B．两种物质参加的可逆反应，增加其中一种物质，另一种物质的转化率增加，而该物质本身的转化率降低，如A+B⇌C增加A的量，A本身的转化率降低，故B错误； C．若容器的体积不变，通入惰性气体，压强增大，但反应物、生成物的浓度不变，则反应速率不变，故C错误； D．升高温度，反应速率增大，如金属的腐蚀为放热反应，但反应较为缓慢，碳酸氢铵分解为吸热反应，升高温度，可快速分解，故D错误； 故选A。 14．C 【详解】A．t1时正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡逆向移动，由图像可知，反应速率瞬间不变，则为增大了生成物的浓度，A正确； B．由图像可知，t2时正反应速率瞬间变小，平衡右移，该反应为反应前后气体体积不变的放热的可逆反应，则改变的条件为降低温度，B正确； C．由选项B的分析，改变的条件为降温，C错误； D．t3时平衡不移动，正反应速率突然变大后不再改变，则是因为使用了催化剂，D正确； 故选：C。 15．D 【分析】 生成一氧化碳的反应为吸热反应、生成二甲醚的反应为放热反应，随着温度的升高，利于一氧化碳的生成而不利于二甲醚的生成，结合图象可知：曲线①一直随温度升高而变大，故①表示平衡时CO的选择性随温度的变化，②表示CO2转化率随温度的变化； 【详解】 A．由分析可知，图中曲线①表示平衡时CO的选择性随温度的变化，A正确； B．生成一氧化碳的反应为气体分子数不变的反应、生成二甲醚的反应为气体分子数减小的反应，温度一定，通过增大压强平衡向生成二甲醚的方向移动，能提高的平衡产率，B正确； C．反应在恒压密闭容器中进行，温度一定，增大，相当于在原有平衡上增大体积，导致平衡向气体分子数增加的方向移动，降低二氧化碳的转化率，C正确； D．T℃时，CO2转化率和CO的选择性均为a%，起始投入、，则反应二氧化碳、生成一氧化碳的物质的量分别为2a%mol、2a%×a%mol=2a2×10-4mol： 故达平衡时生成，D错误； 故选D。 16． 0.013 1.0 催化剂 ＞ ＞ 吸热 【详解】试题分析：（1）在10-20min时，A的浓度变化量为0.13mol/L，（2）实验2中温度、平衡时浓度都与实验1相同，但实验2先达到平衡；若实验2中通过增大A的起始浓度或增大压强，则平衡时A的浓度高于0.5mol/L，因此在实验2中A的初始浓度为1.0mol/L，其隐含的条件是使用了催化剂。（3）实验3中平衡时A的浓度高于0.5mol/L，但温度与实验1相同，故起始浓度高于1.0mol/L，反应速率较快。（4）实验4和实验1比较，实验4的温度升高了，平衡时A的浓度也比实验少了，说明实验4升高温度向正方向移动，故正反应是吸热反应。 考点：平衡移动 点评：分析这种题时，要看温度是否一致，到达平衡时的浓度是否一样，用到的时间是否一样，才能分析出是催化剂的影响还是浓度的影响。 17．(1) 2.25×10-4mol·L-1·s-1 反应物浓度减小，反应速率减小 (2)ad (3) 研究催化剂的比表面积对反应速率的影响 280℃ 1.20×10-3mol·L-1 5.80×10-3mol·L-1 其他条件不情况下，升高温度，反应速率加快 【详解】（1）由图表可知，前4s内CO的浓度变化值为(3.60-2.70)×10-3mol/L，故CO2的浓度变化值为(3.60-2.70)×10-3mol/L=0.9×10-3mol/L，故v(CO2)==2.25×10-4mol·L-1·s-1。0～1s和1～2s时间段内反应速率变化的主要原因为反应物浓度减小，反应速率减小。 （2）a.单位时间内消耗1molCO为正反应速率，同时生成1molNO为逆反应速率，正逆反应速率相等，则反应达到了平衡，选； b.单位时间内断裂氮氧键的数目与断裂氮氮键的数目为2：1时，反应达到了平衡，不选； c.NO的浓度与CO浓度相等反应不一定达到了平衡，不选； d.恒容时，反应的压强一直变化，故容器内总压强不再改变时反应达到了平衡，选； 故选ad。 （3）①验证多个因素对化学反应速率的影响规律，要控制变量做对比实验。I和II因为催化剂的比表面积不同，所以其他条件应该是一样的，研究的是催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律；故答案是：研究催化剂的比表面积对反应速率的影响，280℃，1.20×10-3mol/L，5.80×10-3mol/L； ②III因为温度不一样，所以其他条件应该是一样的，研究的是温度对化学反应速率的影响规律。 18．(1) 正反应 (2) C 不变 (3)50 (4)压强太低，反应速率慢且不利于平衡正向移动，压强太高，会大大增加生产投资并可能降低综合经济效益 【详解】（1）合成氨反应是气体体积减小的反应，则反应达到平衡后，增大压强，平衡向正反应方向移动；其他条件不变，降低温度，平衡向正反应方向移动，说明该反应为焓变小于0的放热反应，故答案为：正反应；<。 （2）合成氨反应是气体体积减小的放热反应，改变反应物的浓度、反应温度和压强，均会产生正逆反应速率差，平衡会发生移动，由图可知，在t1时刻条件改变的瞬间，正逆反应速率以相同倍数增大，平衡不移动，所以曲线发生变化的原因是加入催化剂，故选C； ②使用催化剂，化学反应速率增大，但化学平衡不移动，氮气的转化率不变。 （3）由题意可知，反应达平衡时氮气的转化率为50%，则由方程式可知，平衡时氮气、氢气、氨气的浓度分别为0.2mol/L-0.2mol/L×50%=0.1mol/L、0.5mol/L-0.2mol/L×50%×3=0.2mol/L、0.2mol/L×50%×2=0.2mol/L，则反应的平衡常数=50。 （4）合成氨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，有利于增大氨气的产率，但压强越大，对材料的强度和设备的制造要求越高、需要的动力也越大，生产成本越大，所以合成氨厂在10MPa~30MPa的压强范围内的原因是：压强太低，反应速率慢且不利于平衡正向移动，压强太高，会大大增加生产投资并可能降低综合经济效益 19． 1−a 3a 【分析】（1）根据方程式知，生成amolC消耗amolA； （2）恒温恒压下，若开始时放入3molA、3molB，与（1）中各物质浓度分别相等，则（1）（2）中转化率相等； （3）若在（2）的平衡混合物中再加入3mol C，与（1）相比，为（1）的6倍，则平衡时n（C）=6amol，混合气体总物质的量=（6+6-6a）mol。 【详解】(1)根据方程式知，生成amolC消耗amolA，则平衡时A的物质的量为(1−a)mol； (2)恒温恒压下，若开始时放入3molA、3molB，与(1)中各物质浓度分别相等，则(1)(2)中转化率相等，则生成的C是(1)中3倍，为3amol； (3)若在(2)的平衡混合物中再加入3mol C，与(1)相比，为(1)的6倍，则平衡时n(C)=6amol，混合气体总物质的量=(6+6−6a)mol，则C的物质的量分数= = 。 20．13.4 【详解】根据表中数据可知，五氧化二氮完全分解时的压强是63.1kPa，根据方程式可知完全分解时最初生成的二氧化氮的压强为35.8kPa×2=71.6 kPa，氧气的压强为17.9 kPa，总压强为71.6 kPa+17.9 kPa=89.5 kPa，平衡后压强减少了89.5 kPa-63.1kPa=26.4kPa，所以根据方程式可知平衡时四氧化二氮对应的压强是26.4kPa，二氧化氮对应的压强是71.6 kPa-26.4kPa×2=18.8kPa，则反应的平衡常数。 21． 0.01mol/(L∙min) cd 【分析】，说明该反应是放热反应，分析时要注意二氧化硅的状态是固体。 【详解】（1）平衡常数等于生成物平衡浓度的系数次幂比反应物平衡浓度的系数次幂，固体和纯液体不列入平衡常数表达式，故该反应的平衡常数 ，固体质量增加了6g，说明生成了6g（0.1mol）二氧化硅，水的物质的量变化为0.2mol，  ， 故答案为：；0.01mol/(L∙min)； （2） a.，正逆反应速率不相等，a错误； b.若初始加入量按照系数比加入，则始终等于1:2，不能说明达到平衡状态，b错误； c.因二氧化硅为固体， 所以容器内的气体总质量是一个变量，当它不再变化说明达到了平衡状态，c正确； d.的体积分数是一个变量，当它不再变化说明达到了平衡状态，d正确； 答案选cd。 【点睛】化学平衡状态的判定方法：1、 ；2、当变量不再变化，如体系中气体总物质的量在反应中会发生变化，则气体的总物质的量就是变量，当气体的总物质的量不再变化，则说明反应已经达到平衡状态。 22．(1) 不是 b和c都没平衡，b点温度高，反应速率快，相同时间内转化率高 (2) 15 1.95 【详解】（1）因为催化剂只改变反应速率不改变平衡移动，所以最终不同催化剂(1、II、 II)作用下达平衡时CH4的转化率相同，故a点所代表的状态不是平衡状态，此时反应一直向正反应方向进行，b和c都没平衡，b点温度高，反应速率快，相同时间内转化率高，所以点CH4的转化率高于c点。 （2）①恒温恒容刚性密闭容器中，和的分压分别为20kPa、25kPa，加入催化剂使其发生反应，某时刻测得，可列出三段式：，则15kPa， 。 ②达到平衡后测得体系压强是起始时的1.8倍，设甲烷分压减少x kPa，可列出三段式为 ，可得45+2x=45×1.8，解得x=18，则平衡时刻，p(CH4)=2kPa，p(CO2)=7kPa，p(CO)=36kPa，p(H2)=36kPa，则该反应的平衡常数的计算式为。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$