第2章 化学反应速率与化学平衡 单元整体教学设计与阶段验收评价(Word教参)-【新课程学案】2025-2026学年高中化学选择性必修1（人教版）

一、主干知识——在微点判断中澄清 1.判断下列有关化学反应速率叙述的正误 (1)对于反应H2+Cl2==2HCl,化学反应速率可表示为v=a mol·L-1·s-1 (×) (2)化学反应速率为一段时间内的平均速率 (√) (3)化学反应速率可以为负值,如逆反应速率 (×) (4)化学反应速率通常用单位时间内任何一种反应物浓度的减小或任何一种生成物浓度的增加来表示 (×) (5)对于不同条件下的同一反应,同一反应物或生成物的物质的量的变化量大,反应就一定快 (×) (6)在1 L的密闭容器中发生反应:A(s)+3B(g)==2C(g)+D(g),在2 min内用B表示的反应速率逐渐减小,用D表示的反应速率逐渐增大 (×) 2.判断下列有关影响反应速率因素叙述的正误 (1)增加少量固体反应物的质量,化学反应速率增大 (×) (2)恒容体系发生反应:2SO2+O22SO3　ΔH<0,升高温度,v正增大,v逆减小 (×) (3)升高温度,吸热反应速率会加快而放热反应速率会减慢 (×) (4)恒温恒容密闭容器中发生的全为气体的反应,若容器内总压强增大,则反应速率一定增大 (×) 3.判断下列有关活化能叙述的正误 (1)当碰撞的分子具有足够的能量和适当的取向时才能发生化学反应 (√) (2)催化剂能降低反应所需的活化能,ΔH也会发生变化 (×) (3)活化能越高,反应越难发生,反应速率越慢 (√) (4)增大压强,活化分子百分数增大,化学反应速率一定增大 (×) (5)升高反应体系温度,活化分子百分数增大,化学反应速率一定增大 (√) 4.判断下列有关化学平衡移动叙述的正误 (1)化学平衡发生移动,化学反应速率一定改变,但化学反应速率改变,化学平衡不一定发生移动 (√) (2)反应达到平衡状态时,其他条件不变,分离出固体生成物,v正减慢 (×) (3)对于反应:3SiCl4(g)+2N2(g)+6H2(g)⇌Si3N4(s)+12HCl(g)　ΔH<0,其他条件不变,增大Si3N4的物质的量,平衡向左移动 (×) (4)升高温度,平衡向吸热反应方向移动,此时v放减小,v吸增大 (×) (5)对于反应:2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)　ΔH<0,降低温度,正反应速率减小程度比逆反应速率减小程度大 (×) 5.判断下列有关化学平衡常数叙述的正误 (1)平衡常数表达式中,可以是物质的任一浓度 (×) (2)温度升高,化学平衡常数一定增大 (×) (3)平衡常数发生变化,化学平衡不一定发生移动 (×) (4)催化剂能改变化学反应速率,也能改变平衡常数 (×) (5)化学方程式中化学计量数等倍扩大或缩小,化学平衡常数不会发生改变 (×) 6.判断下列有关化学反应方向叙述的正误 (1)在一定条件下,不用借助外力就能自发进行的过程是自发过程 (√) (2)室温下冰变成水属于自发过程 (√) (3)能自发进行的反应,反应速率一定很大 (×) (4)O2转化变为O3时,熵减小 (√) (5)熵增的反应一定能自发进行 (×) (6)由焓判据和熵判据组合而成的复合判据,将更适合于所有的过程 (√) 7.判断下列有关化学反应调控叙述的正误 (1)工业合成氨的反应是ΔH<0、ΔS<0的反应,在任何温度下都可自发进行 (×) (2)在合成氨中,加入催化剂能提高原料的转化率 (×) (3)催化剂在合成氨中质量没有改变,因此催化剂没有参与反应 (×) (4)增大反应物的浓度,减小生成物的浓度,可以提高氨的产率 (√) (5)在工业生产条件优化时,只考虑经济性就行,不用考虑环保 (×) (6)合成氨反应选择在400~500 ℃进行的重要原因是催化剂在500 ℃左右时的活性最大 (√) 二、综合思维——在知识融会中贯通 (一)化学反应速率 　　[综合训练] 1.(2025·武汉高二检测)对于反应“CO(g)+NO2(g)⇌CO2(g)+NO(g)”,其速率方程为v=kc2(NO2),k为速率常数,只与温度有关,则下列说法正确的是 (　　) A.升高温度,v正增大,v逆减小 B.增大CO的浓度,化学反应速率不变 C.反应达到平衡后,缩小体积,平衡正向移动 D.该反应速率由反应物共同影响 解析:选B　升高温度,v正、v逆均增大,故A错误;根据v=kc2(NO2)可知,改变NO2浓度对反应速率有影响,而增大一氧化碳的浓度,对化学反应速率没有影响,化学反应速率不变,故B正确;该反应为气体分子总数不变的反应,反应达到平衡后,缩小体积,平衡不移动,故C错误;根据v=kc2(NO2)可知,该反应速率只受NO2的影响,故D错误。 2.(2025·吉林高二期末)已知反应2NO(g)+2H2(g)==N2(g)+2H2O(g)的速率方程为v=kc2(NO)·c(H2)(k为速率常数),其反应历程如下: ①2NO+H2→N2+H2O2慢 ②H2O2+H2→2H2O快 下列说法不正确的是 (　　) A.增大c(NO) 或c(H2),均可提高总反应的反应速率 B.c(NO)、c(H2)增大相同的倍数,对总反应的反应速率的影响程度相同 C.该反应的快慢主要取决于反应① D.升高温度,可提高反应①、②的速率 解析:选B　增大反应物浓度,增大了单位体积的活化分子数,加快反应速率,因此增大c(NO) 或c(H2)均可提高总反应的反应速率,故A正确;反应历程第一步反应慢说明第一步的活化能比第二步的活化能高,c(NO)、c(H2)增大相同的倍数,因v(第一步的正反应)<v(第二步的反应),对总反应的反应速率的影响程度不同,故B错误;反应历程第一步反应缓慢,第一步的活化能高,该反应的快慢主要取决于反应①,故C正确;升高温度,给分子提供能量,活化分子百分数增大,则反应速率加快,故D正确。 3.一定条件下,溶液的酸碱性对TiO2光催化染料R降解反应的影响如图所示。下列判断正确的是 (　　) A.在0~50 min之间, pH=2和pH=7时R的降解百分率相等 B.溶液酸性越强,R的降解速率越小 C.R的起始浓度越小,降解速率越大 D.在20~25 min之间,pH=10时R的平均降解速率为0.04 mol·L-1·min-1 解析:选A　根据图示可知:在0~50 min之间,pH=2和pH=7时R的降解百分率都是100%,故A正确; 溶液酸性越强,即pH越小,线的斜率越大,可以知道R的降解速率越大,故B错误;根据影响化学反应速率的因素可知,R的起始浓度越小,降解速率越小,故C错误;pH=10时,在20~25 min,R的平均降解速率为=0.04×10-4 mol·L-1·min-1,D错误。 (二)化学平衡 　　[综合训练] 4.(2025·十堰高二检测)在恒温恒容密闭容器中,投入一定量X,发生反应:2X(g)⇌2Y(g)+Z(g),下列叙述中能说明该反应达到平衡状态的是 (　　) ①单位时间内生成n mol Z的同时消耗2n mol Y ②Y的浓度不再改变 ③Y与Z的物质的量之比为2∶1 ④2v正(Y)=v逆(Z) ⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变 ⑥容器内密度不再改变 A.①②③　　　　　　 B.①②⑤ C.②③⑤ D.②④⑥ 解析:选B　单位时间内生成n mol Z的同时消耗2n mol Y,即正、逆反应速率相等,说明反应已达平衡,故①正确;Y的浓度不再改变,说明正、逆反应速率相等,反应已达平衡,故②正确;反应开始后Y与Z的物质的量之比始终为2∶1,所以Y与Z的物质的量之比为2∶1不能说明反应是否达到平衡,故③错误;任意时刻v正(Y)=2v正(Z),若2v正(Y)=v逆(Z),则v正(Z)≠v逆(Z),此时逆反应速率大于正反应速率,反应未达平衡,故④错误;该反应未平衡时m气不变,n气增大,平均相对分子质量减小,因此混合气体的平均相对分子质量不再改变说明反应已达平衡,故⑤正确;气体总质量不变,体积不变,容器内密度始终不变,因此容器内密度不再改变,不能说明反应已达平衡,故⑥错误。 5.在固定容积的密闭容器中,进行如下反应:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)　ΔH<0,其化学平衡常数K与温度的关系如表。下列说法正确的是 (　　) 温度/℃ 25 125 225 … 平衡常数 4.1×106 K1 K2 … A.2v正(H2)=3v逆(NH3)能说明反应已达平衡 B.平衡常数K1=K2 C.混合气体的平均摩尔质量不再改变不能说明反应已达平衡 D.压强增大,速率一定增大 解析:选A　用不同物质的反应速率判断达到平衡,要求反应方向是相反的,且反应速率之比等于化学计量数之比,即2v正(H2)=3v逆(NH3),能说明反应达到平衡,故A正确;化学平衡常数只与温度有关,该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向进行,平衡常数减小,即平衡常数K1>K2,故B错误;组分都是气体,混合气体总质量始终不变,该反应为气体物质的量减小的反应,因此混合气体的平均摩尔质量不变,说明反应达到平衡,故C错误;恒容密闭容器中充入惰性气体压强增大,速率不变,故D错误。 6.(2025·黄冈高二期末)向密闭容器中充入2 mol CO2和6 mol H2,发生反应CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH,测得反应在不同压强、不同温度下,平衡混合物中CH3OH体积分数如图Ⅰ所示,测得反应时逆反应速率与容器中c(CH3OH)关系如图Ⅱ所示。下列说法错误的是 (　　) A.压强:p1>p2,平衡常数:K(C)>K(A)>K(B) B.图Ⅰ中p2条件下,A和C两点反应速率:v逆(A)>v正(C) C.恒温恒压时,若反应从开始到A点达平衡,则CO2的平衡转化率约为66.7% D.图Ⅱ中当x点平衡体系降温至某一温度时,反应可重新达平衡状态,新平衡点可能是c 解析:选D　正反应体积减小,温度不变时增大压强平衡正向进行,甲醇含量增大,所以p1>p2;升高温度甲醇的含量降低,说明温度升高平衡逆向进行,反应为放热反应,升高温度平衡常数减小,则K(C)>K(A)>K(B),故A正确。图Ⅰ中p2条件下,A和C两点A点的温度更高,升高温度速率加快,则反应速率:v逆(A)=v正(A)>v正(C),故B正确。恒温恒压时,若反应从开始到A点达平衡,甲醇的体积分数为25%,由三段式计算法可知, CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) 起始/mol 2　　 　6　　　0　　　 0 转化/mol a　 　　3a 　　a　　 　a 平衡/mol 2-a 　 6-3a　　 a　　 a 则×100%=25%,a= mol,CO2的平衡转化率约为×100%≈66.7%,故C正确;降低温度,正、逆反应速率减小,反应为放热反应,平衡向正反应方向移动,甲醇的浓度增大,则新平衡点可能是图中a点,故D错误。 (三)化学反应的方向 　　[综合训练] 7.下列关于化学反应方向的说法正确的是 (　　) A.凡是放热的反应都是自发反应 B.凡是需要加热才发生的反应都是非自发反应 C.凡是熵增的反应都是自发反应 D.反应是否自发,需要综合考虑反应焓变和熵变 解析:选D　反应自发与非自发进行不能仅由焓变决定,而是由焓变和熵变共同决定,A错误;ΔH-TΔS<0的反应可自发进行,也可能需要加热,则需要加热的反应可能为自发进行的反应,B错误;ΔH-TΔS<0的反应可自发进行,ΔH<0,ΔS>0的反应是自发进行的反应,若ΔH>0,ΔS>0,在低温下反应是非自发进行的反应,C错误;反应是否自发进行,由熵变、焓变、温度共同决定,非自发反应在改变条件下也可以发生,故反应是否自发,需要综合考虑反应焓变和熵变,D正确。 8.下列反应既是氧化还原反应且在任何温度下都能正向自发进行的是 (　　) A.2KClO3(s)==2KCl(s)+3O2(g)　ΔH<0 B.2CO(g)==2C(s,石墨)+O2(g)　ΔH>0 C.4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)==4Fe(OH)3(s) ΔH<0 D.CaCO3(s)==CaO(s)+CO2(g)　ΔH>0 解析:选A　ΔH<0,ΔS>0,可满足ΔH-TΔS<0,反应在任何温度下都能正向自发进行,故A符合;ΔH>0,ΔS<0,ΔH-TΔS>0,反应在任何温度下都不能正向自发进行,故B不符合;ΔH<0,ΔS<0,温度较低时可满足ΔH-TΔS<0,反应在较低温度下能正向自发进行,故C不符合;ΔH>0,ΔS>0,温度较高时可满足ΔH-TΔS<0,反应在较高温度下能正向自发进行,故D不符合。 9.(2025·咸阳高二检测)已知:在25 ℃、100 kPa下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为ΔH=-2 180.9 J·mol-1,ΔS=-6.6 J·mol-1·K-1。现把白锡制成的器皿放在0 ℃、100 kPa的室内,它会不会变成灰锡而不能再继续使用 (　　) A.会变成灰锡 B.只有继续升高温度才会变成灰锡 C.只有继续降低温度才会变成灰锡 D.无法确定 解析:选A　在0 ℃、100 kPa条件下,白锡会不会变为灰锡的问题就转化为求算ΔG=ΔH-TΔS<0的问题,ΔH-TΔS=-2 180.9 J·mol-1-273 K×(-6.6 J·mol-1·K-1)=-379.1 J·mol-1<0,因此在该条件下白锡会变为灰锡。 (四)化学反应的调控 　　[综合训练] 10.(2025·江门高二检测)在一定条件下的密闭容器中发生反应C2H6(g)⇌C2H4(g)+H2(g)　ΔH>0,当达到平衡时,下列各项措施中,既能提高反应速率又能提高乙烷平衡转化率的是 (　　) A.减小容器的容积 　B.升高反应的温度 C.分离出部分氢气 　D.恒容下通入氦气 解析:选B　减小容器的容积,反应物浓度增大,反应速率加快,平衡逆向移动,乙烷平衡转化率减小,故A错误;升高反应的温度,反应速率加快,平衡正向移动,乙烷平衡转化率增大,故B正确;分离出部分氢气,平衡正向移动,乙烷平衡转化率增大,反应物浓度减小,反应速率减慢,故C错误;恒容下通入氦气,反应物、生成物浓度不变,反应速率不变,平衡不移动,故D错误。 11.(2025·南通高二阶段检测)合成氨是人工固氮的主要途径,工业生产采用Haber⁃Bosch法,反应条件严苛,能源消耗大。制取氢气原料的途径之一为CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g)。研究N2和H2的反应机理,有利于开发新的氨气合成技术。2007年度诺贝尔化学奖获得者格哈德埃特尔,确认了合成氨反应机理。合成氨的催化历程如图所示(、、、分别表示N2、H2、NH3和固体催化剂)。下列说法不正确的是 (　　) A.使用催化剂可降低合成氨反应的活化能,从而提高单位时间内原料气的转化率 B.由于N2吸附分解的活化能最高,因此适当提高原料气中氮气的比例能加快合成氨的进行 C.及时将产生的氨气液化分离,在催化剂表面空出更多的活性中心,能保持足够高的反应速率 D.工业合成氨采用500 ℃左右的高温,目的是提高合成氨的平衡产率 解析:选D　使用催化剂可降低合成氨反应的活化能,能增加反应速率,从而提高单位时间内原料气的转化率,故A正确;反应中活化能最大的一步反应速率慢,为决速步骤;由于N2吸附分解的活化能最高,速率慢是决速步骤,适当提高原料气中N2的浓度,能增加反应速率,从而能加快合成氨的进行,故B正确;及时将产生的氨气液化分离,在催化剂表面空出更多的活性中心,有利于原料气被吸附在催化剂表面后进一步断键形成原子、氮和氢原子结合成氨分子,故能保持足够高的反应速率,故C正确;工业合成氨采用500 ℃左右,目的是提高合成氨的反应速率,此时催化剂活性最大、反应速率快,催化剂不能提高平衡产率,故D错误。 12.工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯(HCOOCH3):CH3OH(g)+CO(g)⇌HCOOCH3(g),在容积固定的密闭容器中,投入等物质的量的CH3OH和CO,测得相同时间内CO的转化率随温度的变化如图所示。下列说法不正确的是 (　　) A.增大压强,甲醇转化率增大 B.b点反应速率:v正>v逆 C.平衡常数:K(75 ℃)<K(85 ℃),反应速率:vb<vd D.生产时反应温度控制在80~85 ℃为宜 解析:选C　由于该反应是气体体积减小的反应,增大压强可以使平衡正向移动,即增大甲醇的转化率,A正确。平衡之前,温度升高,反应速率增大,一氧化碳转化率增大,平衡之后,温度升高,平衡逆向移动,一氧化碳转化率减小,即b点还未平衡,反应正向进行,则此时正反应速率>逆反应速率,B正确。温度超过约83 ℃左右时,随着温度的升高,CO的转化率降低,则说明该反应是放热反应,对于放热反应而言,温度越高,平衡常数K越小,故K(75 ℃)>K(85 ℃);b点的温度比d点的低,故vb<vd,C错误。根据题图可知,温度在80~85 ℃的范围内,CO的转化率最高,超过该温度范围,随着温度的升高,CO的转化率降低,说明反应的最适温度在80~85 ℃之间,D正确。 三、迁移应用——在课题活动中践行 课堂教学课件 师生共同开启研学活动 课题活动　含碳化合物再利用,助力“碳达峰、碳中和” 　　气候变化是人类面临的全球性问题。随着各国二氧化碳排放,温室气体猛增,对生命系统形成威胁。在这一背景下,世界各国以全球协约的方式减排温室气体,我国由此提出碳达峰和碳中和的目标。作为有影响力的大国,我国承诺在2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。所谓碳达峰即是以二氧化碳为衡量标准的温室气体排放达到历史最高值,而后开始陆续下降。碳中和即是排放的温室气体通过植树造林等方式相互抵消,实现某种意义上的零排放。 探究目标(一)　利用CO2合成甲醇的优化研究 研究发现,以二氧化碳和氢气为原料合成甲醇时,通常还伴随着以下副反应: CO2(g)+H2(g)==CO(g)+H2O(g) 298 K时,该反应的焓变为+41.17 kJ·mol-1,熵变为+42.08 J·mol-1·K-1。 资料1　反应物的物质的量之比对反应的影响[不同n(H2)∶n(CO2)对反应的影响] n(H2)∶n(CO2) 2∶1 3∶1 5∶1 7∶1 α(CO2)/% 11.63 13.68 15.93 18.71 φ(CH3OH)/% 3.04 4.12 5.26 6.93 注:①α为转化率,φ为产率,反应条件为温度553 K、总压2 MPa,催化剂为CuO⁃ZnO⁃Al2O3。 ②在等温条件下,气体的总压不变,各气体的物质的量比值不变,则各气体的浓度就不变。 资料2　压强与温度对甲醇产率的影响 523 K,n(H2)∶n(CO2)=3∶1,催化剂为Cu/Zn/Al/Zr纳米纤维 总压5 MPa,n(H2)∶n(CO2)=3∶1,催化剂为Cu/Zn/Al/Zr纳米纤维 资料3　催化剂的组成对反应的影响(催化剂组成的改变对甲醇产率和选择性的影响) 组成 Al2O3/CuO/ZnO ZrO2/CuO/ZnO ZrO2/MnO/CuO/ZnO ZrO2/MnO/CuO/ZnO CuO/(w%) 65.8 62.4 65.8 65.8 ZnO/(w%) 26.3 25.0 26.6 26.6 Al2O3/(w%) 7.9 0 0 0 ZrO2/(w%) 0 12.6 3.6 5.6 MnO/(w%) 0 0 4 2 φ(CH3OH)/ [g·(kg⁃催化剂)-1·h-1] 78 96 88 138 选择性/% 40 88 100 91 注:①反应条件为n(H2)∶n(CO2)=3∶1,温度553 K,总压4 MPa。 ②w%:质量分数。 ③选择性:生成甲醇的二氧化碳在全部二氧化碳反应物中所占的比例。 ④甲醇产率单位[g·(kg⁃催化剂)-1·h-1]:单位质量催化剂在单位时间内所获得的产物量;该产率多称为时空收率,常用于评价催化剂活性。 1.根据上述素材,在选择适宜的反应条件时,一般要考虑哪些方面?具体考虑哪些外界因素? 提示:一般要从化学平衡和反应速率,主反应和副反应等考虑。具体因素可考虑温度条件、浓度条件、压强条件和催化剂活性条件等。 2.对于压强条件的选择,应考虑哪些因素? 提示:压强增大是否有利于化学平衡正向移动,同时还要考虑高压对设备的要求及动力问题。 3.对于温度条件的选择,应考虑哪些因素? 提示:温度对反应速率、反应平衡的影响是否有利于生产效率,同时要考虑催化剂的活性温度。 4.根据资料2数据分析,温度520 K左右甲醇的产率最高,为什么? 提示:合成甲醇反应的ΔH<0,520 K时,反应速率、催化剂活性最高,甲醇的产率最大;低于520 K时,反应慢,产率变小;高于520 K,反应正向程度小,产率变小。 探究目标(二)　CO2的再利用与化学图像的有机结合 　　1.催化剂的活性与温度的关系 不同的催化剂选择性不同,受温度的影响也会不同。一般来说,催化剂的活性在一定温度下最高,低于或高于这个温度都会下降。 以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂,可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示。 　　 (1)从图像分析,催化剂的催化效率与温度有什么关系?要保证催化效率最佳,如何选择温度? 提示:250 ℃以前,随温度升高,催化剂活性增强,催化效率增大;250 ℃以后,随温度升高,催化剂活性急剧下降,催化效率减小。最佳温度可选250 ℃。 (2)300 ℃以后乙酸的生成速率又增大的原因可能是什么? 提示:温度成为影响反应速率的决定因素,温度的影响大于催化剂,升温反应速率增大。 (3)250~300 ℃时,乙酸生成速率降低的原因可能是什么? 提示:温度在250~300 ℃,催化剂的催化活性急剧降低,温度的影响小于催化剂,速率降低。 2.催化剂对积炭和消炭的影响 资料1　CO2⁃CH4重整反应中相关数据如下表所示。 积炭反应 CH4(g)== C(s)+2H2(g) 消炭反应 CO2(g)+C(s)==2CO(g) ΔH/(kJ·mol-1) +75 +172 活化能/ (kJ·mol-1) 催化剂X 33 91 催化剂Y 43 72 　 资料2　在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下,催化剂Z表面的积炭量随温度的变化关系如图所示。 资料3　在一定温度下,测得某催化剂Q上沉积炭的生成速率方程为v=k·p(CH4)·p-0.5(CO2)(k为速率常数)。 (1)比较催化剂X、Y的优劣并说明理由。 提示:催化剂Y优于催化剂X。催化剂Y的积炭活化能高,难生成,消炭的活化能低,易消除。 (2)分析催化剂Z的使用温度选择要求是什么? 提示:对于催化剂Z,温度升高,均有利于积炭和消炭反应正向进行,但是消炭反应速率增加的倍数比积炭反应速率增加的倍数大。当高于600 ℃时升温更有利于消炭反应。 (3)p(CH4)一定时,判断催化剂Q适宜的操作条件。 提示:对于催化剂Q,p(CH4)一定时,提高p(CO2)有利于减慢积炭反应的发生。 [素养训练] 1.(2024年1月·江西高考适应性演练)我国科学家成功利用CO还原NO,从源头上减少煤粉燃烧产生的大气污染。一定温度下,在1 L的恒容密闭容器中,充入1 mol CO和1 mol NO,反应2CO(g)+2NO(g)⇌N2(g)+2CO2(g)平衡时,测得c(N2)=0.2 mol·L-1,下列说法正确的是 (　　) A.升高温度,正、逆反应速率以相同倍数增大 B.加入催化剂使正反应速率加快,逆反应活化能增大 C.若往容器中再通入1 mol NO和1 mol CO2,则此时v正>v逆 D.若往容器中再通入2 mol CO和1 mol N2,则此时v正>v逆 解析:选D　一定温度下,在1 L的恒容密闭容器中,充入1 mol CO和1 mol NO,反应2CO(g)+2NO(g)⇌N2(g)+2CO2(g)平衡时,测得c(N2)=0.2 mol·L-1,则可建立如下三段式: 2NO(g)+2CO(g)⇌N2(g)+2CO2(g) 起始量/(mol·L-1)　1.0　 　1.0　　　0　　 0 变化量/(mol·L-1)　0.4　 　0.4　　 0.2 　　0.4 平衡量/(mol·L-1)　0.6　 　0.6　　 0.2 　　0.4 K=≈0.25。升高温度,平衡一定发生移动,则正、逆反应速率不同,增大的倍数不同,A不正确;加入催化剂使正、逆反应速率均加快,则催化剂使正、逆反应活化能都减小,B不正确;若往容器中再通入1 mol NO和1 mol CO2,浓度商Q=≈0.43>0.25,则此时平衡逆向移动,v正<v逆,C不正确;若往容器中再通入2 mol CO和1 mol N2,则此时Q=≈0.079<0.25,平衡正向移动,v正>v逆,D正确。 2.化石燃料的燃烧与汽车尾气产生的碳氧化物和氮氧化物都是常见的大气污染物,废气处理对于环境保护至关重要。 为了净化汽车尾气,目前工业上采用CO与NO在催化剂的作用下反应转化为无害气体,反应为2NO(g)+2CO(g)⇌N2(g)+2CO2(g) (1)已知:2CO(g)+O2(g)==2CO2(g)　ΔH=-566 kJ·mol-1 N2(g)+O2(g)==2NO(g)　ΔH=+180.5 kJ·mol-1 计算反应2NO(g)+2CO(g)⇌N2(g)+2CO2(g)的ΔH=　　　　　　　　;若该反应的熵变为-197.5 J·mol-1·K-1,则该反应在室温(25 ℃)时　　　(填“能”或“不能”)自发进行。  (2)若一定量的CO与NO在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻时达到平衡状态的是　　　　。(填标号)  (3)已知2NO(g)+2CO(g)⇌N2(g)+2CO2(g)的反应速率满足: v正=k正·c2(NO)·c2(CO); v逆=k逆·c(N2)·c2(CO2)(k正、k逆为速率常数,只与温度有关) 在体积为1 L的恒温恒容容器中充入1 mol CO和1 mol NO,反应达到平衡时,CO的转化率为60%,则=　　　　　(保留2位有效数字)。  解析:(1)该反应的ΔH=(-566-180.5)kJ·mol-1=-746.5 kJ·mol-1;在室温25 ℃时,ΔG=ΔH-TΔS=-746.5 kJ·mol-1-298 K×(-197.5×10-3 kJ·mol-1·K-1)<0,能自发进行; (2)当正反应速率不变时反应达到平衡,A错误;当NO的质量分数不变时,可以判断达到平衡,B正确;该反应为放热反应,绝热恒容条件下,反应温度升高,平衡常数减小,当温度不变,K不变,C错误;该反应为放热反应,绝热恒容条件下,反应温度不变时,反应达到平衡,D正确;该反应的ΔH一直不变,不能判断反应达到平衡,E错误。 (3)由题意可列出三段式: 2NO(g)+2CO(g)⇌N2(g)+2CO2(g) 起始/mol　1　　　　1　　0　　　0 转化/mol　0.6　 　 0.6　 0.3　 　0.6 平衡/mol　0.4　 　0.4　 　0.3　 　0.6 ==≈4.2。 答案:(1)-746.5 kJ·mol-1　能　(2)BD (3)4.2 [阶段质量检测(二)] 一、选择题:本题共15小题,每小题3分,共45分。 1.“冰,水为之,而寒于水”关于水凝结成冰的过程的描述正确的是 (　　) A.ΔH>0,ΔS>0 B.ΔH>0,ΔS<0 C.ΔH<0,ΔS>0 D.ΔH<0,ΔS<0 解析:选D　水凝结成冰的过程为放热的气体分子数减小的过程,焓变小于零,熵变小于零。 2.下列有关碰撞理论的说法正确的是 (　　) A.活化分子的每一次碰撞都能发生化学反应 B.能发生有效碰撞的分子一定是活化分子 C.其他条件不变,增大压强,能增大活化分子百分数,从而增大有效碰撞次数 D.催化剂能增大反应的活化能,从而加快反应速率 解析:选B　活化分子的碰撞不一定都能发生化学反应,只有活化分子碰撞时取向合适时才能发生化学反应,故A错误;有效碰撞是能发生化学反应的碰撞,所以能发生有效碰撞的分子一定是活化分子,故B正确;其他条件不变,增大压强,能增大单位体积内的活化分子数,从而增大有效碰撞次数,不能增大活化分子百分数,故C错误; 催化剂能降低反应的活化能,从而加快反应速率,故D错误。 3.已知某密闭容器中发生反应:X(g)+Y(g)⇌2W(g)+Z(g)　ΔH<0(Y物质易被液化)。下列有关说法中一定正确的是 (　　) A.若W为有颜色的物质,达到平衡后,增大压强,体系颜色变浅 B.改变压强,该反应的平衡常数一定不变 C.平衡时,其他条件不变,升高温度,正反应速率增大程度比逆反应速率增大程度小 D.平衡时,其他条件不变,分离出Z,正反应速率增大 解析:选C　A项,增大压强,各物质浓度变大,体系颜色应变深,错误;B项,Y物质易被液化,加压有可能导致Y变为液态,平衡常数的表达式变了,平衡常数也就可能改变,错误;C项,升温,平衡逆向移动,正确;D项,分离出Z,正、逆反应速率都减小,错误。 4.已知在一定条件下CO2可转化为高附加值的燃料CH4,反应原理为CO2(g)+4H2(g)==CH4(g)+2H2O(g)。实验测得在四种不同条件下的反应速率分别为①v(CO2)=2 mol·L-1·min-1、②v(H2)=12 mol·L-1·min-1、③v(CH4)=0.2 mol·L-1·s-1、④v(H2O)=0.3 mol·L-1·s-1,则四种条件下的速率关系为 (　　) A.②>①>④>③ B.④>③>②>① C.③>④>②>① D.④=③>②>① 解析:选C　①v(CO2)=2 mol·L-1·min-1、②v(CO2)=v(H2)=3 mol·L-1·min-1、③v(CO2)=v(CH4)=0.2 mol·L-1·s-1=12 mol·L-1·min-1、④v(CO2)=v(H2O)=0.15 mol·L-1·s-1=9 mol·L-1·min-1,故速率关系为③>④>②>①。 5.采取下列措施对增大化学反应速率有明显效果的是 (　　) A.Na与水反应时,增加水的用量 B.Fe与稀硫酸反应制取氢气时,改用浓硫酸 C.氯化铵固体与熟石灰共热制氨气时,增大压强 D.大理石与盐酸反应制取CO2时,将块状大理石改为粉末状大理石 解析:选D　水为纯液体,浓度视为常数,所以Na与水反应时增大水的用量不影响反应速率,故A错误;浓硫酸和Fe发生钝化现象反应停止,且不生成氢气,生成二氧化硫,故B错误;对于有气体参与的反应,增大压强才能加快反应速率,氯化铵与熟石灰都是固体,则增大压强,反应速率不变,故C错误;将块状大理石改为粉末状大理石,增大了反应物的接触面积,反应速率加快,故D正确。 6.下列说法不正确的是 (　　) A.CaCO3(s)==CaO(s)+CO2(g)室温下不能自发进行,说明该反应的ΔH>0 B.放热及熵增加的反应,一定能自发进行 C.知道了某过程有自发性之后,则可确定过程是否一定会发生 D.已知反应FeO(s)+C(s)==CO(g)+Fe(s)　ΔH>0,高温下为自发过程,低温下为非自发过程 解析:选C　根据反应方程式,该反应为熵增,根据ΔG=ΔH-TΔS进行分析,该反应不能自发进行,ΔG>0,因此可以说明该反应的ΔH>0,故A说法正确;放热反应,推出ΔH<0,熵增,推出ΔS>0,根据复合判据,任何温度下,该反应都能自发进行,故B说法正确;过程的自发性只能用于判断过程的方向,不能确定过程是否一定会发生和过程发生的概率,故C说法错误;该反应是熵增,推出ΔS>0,该反应ΔH>0,根据复合判据,高温下能够自发进行,低温下为非自发过程,故D说法正确。 7.根据化学反应速率或平衡理论,联系生产实际,下列说法错误的是 (　　) A.供热公司为了节能减排,将煤块粉碎,让煤充分燃烧 B.啤酒瓶开启后,马上泛起大量泡沫,可用勒夏特列原理解释 C.使用高效催化剂是大大提高原料平衡转化率的有效方法 D.将一氧化碳中毒者放入高压氧舱,增大氧气浓度,利用平衡移动原理缓解病情 解析:选C　将煤块粉碎,增大煤与空气的接触面积,让煤充分燃烧,并且可以节能减排,故A正确;密封的啤酒瓶内压强很大,所以二氧化碳能以碳酸的形式存在于瓶中,存在H2CO3(l)⇌H2O(l)+CO2(g),而开瓶就是一个减压的过程,平衡向右移动,生成二氧化碳,马上泛起大量泡沫,可用勒夏特列原理解释,故B正确;使用高效催化剂大大加快化学反应速率,不能提高原料平衡转化率,故C错误;一氧化碳中毒者体内存在平衡:HbO2+CO⇌HbCO+O2,放入高压氧舱,增大氧气的浓度,平衡逆向移动,减少血红蛋白与 CO的结合,缓解病情,能利用平衡移动原理解释,故D正确。 8.反应3Fe(s)+4H2O(g)⇌Fe3O4(s)+4H2(g)在一容积可变的密闭容器中进行,下列条件的改变对其化学反应速率几乎无影响的是 (　　) A.保持容积不变,增加H2O(g)的物质的量 B.将容器的容积缩小一半 C.保持容积不变,充入Ar使压强增大 D.保持压强不变,充入Ar使容积增大 解析:选C　容积不变,增加水蒸气的物质的量,反应物浓度增大,化学反应速率加快,故A不符合题意;将容器的容积缩小一半,反应物的浓度增大,化学反应速率加快,故B不符合题意;保持容积不变,充入不参与反应的氩气,反应体系中各物质的浓度不变,化学反应速率不变,故C符合题意;保持压强不变,充入不参与反应的氩气,容器的容积变大,反应物的浓度减小,化学反应速率减小,故D不符合题意。 9.实验室配制碘水时,通常将I2溶解于KI溶液:I2(aq)+I-(aq)⇌(aq)。关于该溶液下列说法正确的是 (　　) A.滴入淀粉溶液,不变蓝 B.加水稀释,平衡逆向移动 C.加入AgNO3固体,平衡正向移动 D.增大c(KI),活化分子百分数增大,溶解加快 解析:选B　该反应为可逆反应,溶液中有碘单质存在,滴入淀粉溶液,变蓝,A错误;平衡时,K=,加水稀释,各离子浓度均为原来的n倍(0<n<1),Q===>K,平衡逆向移动,B正确;加少量AgNO3固体,银离子与碘离子生成碘化银沉淀,平衡逆向移动,C错误;增加KI浓度,增加活化分子数,活化分子百分数不变,D错误。 10.已知反应:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol-1,温度不同(T2>T1)。下列图像正确的是 (　　) 解析:选B　正反应放热,温度升高,平衡逆移,H2的平衡体积分数增大,由于T2>T1,由图可知,相同压强下T2的H2体积分数小于T1,与理论相反;正反应气体分子数减小,加压,平衡正移,H2的平衡体积分数减小,图中为增大,A错误;由于T2>T1,正反应放热,温度升高,反应速率加快,先达到平衡,且平衡逆移,N2的转化率减小,与图相符,B正确;由于T2>T1,正反应放热,温度升高,平衡逆移,但正、逆反应速率瞬时均增大,图像中间应有一段间隔,C错误;正反应放热,温度升高,平衡逆移,所以升温化学平衡常数减小,与图中相反,D错误。 11.已知植物光合作用发生的反应如下:6CO2(g)+6H2O(l)⇌C6H12O6(s)+6O2(g)　ΔH=+669.62 kJ·mol-1,该反应达到化学平衡后,下列说法正确的是 (　　) A.取走一半C6H12O6,CO2转化率增大 B.适当升高温度,既提高了反应速率,又增大了CO2的转化率 C.加入催化剂,O2的体积分数增大 D.增大CO2的浓度,平衡右移,化学平衡常数增大 解析:选B　C6H12O6为固体,取走一半浓度无影响,平衡不移动,所以CO2转化率不变, A错误;该反应为吸热反应,升温平衡正移,CO2的转化率增大,同时升温会加快反应速率, B正确;加入催化剂,只能加快反应速率,对平衡无影响,O2的体积分数不变,C错误;增大CO2的浓度,平衡右移,但化学平衡常数不变,D错误。 12.已知分解1 mol H2O2放出热量98 kJ,在含少量I-的溶液中,H2O2分解的机理为 反应Ⅰ:H2O2(aq)+I-(aq) →H2O(l)+IO-(aq)　慢反应　ΔH1 反应Ⅱ:H2O2(aq)+IO-(aq) →H2O(l)+O2(g)+I-(aq)　快反应　ΔH2 下列有关该反应的说法正确的是 (　　) A.H2O2分解产生O2的速率由反应Ⅱ决定 B.I-和IO-在反应过程中充当催化剂 C.ΔH1+ΔH2=-196 kJ·mol-1 D.反应Ⅰ活化能Ea1与反应Ⅱ活化能Ea2 数值上相差98 kJ·mol-1 解析:选C　H2O2分解产生O2的速率由慢反应决定即由反应Ⅰ决定,故A错误;I-是在反应过程中充当催化剂,IO-仅在反应中是中间产物,故B错误;分解1 mol H2O2放出热量98 kJ,根据盖斯定律得到ΔH1+ΔH2=-196 kJ·mol-1,故C正确;反应Ⅰ是慢反应,只能说活化能Ea1比反应Ⅱ活化能Ea2数值大,但大多少不能算出,故D错误。 13.根据相应的图像,下列相关说法正确的是 (　　) 甲 乙 aA(g)+bB(g)⇌cC(g) L(s)+aG(g) ⇌bR(g) 丙 丁 aA+bB⇌cC A+2B⇌2C+3D A.由图甲可知反应aA(g)+bB(g) ⇌cC(g):a+b>c且正反应为吸热反应 B.反应达到平衡时外界条件对平衡影响关系如图乙所示,则正反应为吸热反应,且a>b C.物质的含量和压强关系如图丙所示,可知E点v逆<v正 D.反应速率和反应条件变化关系如图丁所示,则该反应的正反应为放热反应,且A、B、C、D均为气体 解析:选C　甲图中斜率代表反应速率,则T1>T2,p2>p1,说明升高温度C的百分含量减小,平衡逆向移动,该反应为放热反应,增大压强,C的百分含量增大,平衡正向移动,a+b>c,故A错误;由图像可知,相同压强下温度大,G的体积分数小,正反应为吸热反应,但p1和p2的大小关系不确定,则不能确定a、b关系,故B错误;曲线l上的点都是平衡点,E点反应未达到平衡,且A的百分含量要下降,平衡正向移动,可知E点v逆<v正,故C正确;降温,正反应速率大于逆反应速率,平衡右移,正反应为放热反应;加压,正反应速率大于逆反应速率,平衡正向移动,若A、B、C是气体,D应为固体或液体,故D错误。 14.在2 L密闭容器中充入3 mol A气体和2 mol B气体,在一定条件下发生反应3A(g)+B(g)⇌2C(g)+xD(g),达到平衡时,生成了1 mol C,经测定,D的浓度为0.5 mol·L-1,下列判断正确的是 (　　) A.x=2 B.B的转化率为30% C.平衡时A的浓度为1.5 mol·L-1 D.达到平衡时,在相同温度下容器内混合气体的压强是反应前的60% 解析:选A　由三段式分析: 　　　　　　3A(g)+B(g)⇌2C(g)+xD(g) 起始量/mol 　3　　　2　 　0　　0 转化量/mol 1.5　 　0.5　　1　 0.5×2 平衡量/mol 1.5　 　1.5　　1　 0.5×2 根据转化量之比等于化学计量数比可知,x=2,据此分析解题。由分析可知,x=2,A正确;B的转化率为×100%=25%,B错误;平衡时A的浓度为=0.75 mol·L-1,C错误;由分析并结合阿伏加德罗定律可知,达到平衡时,在相同温度下容器内混合气体的压强是反应前的=100%,即反应前后体系压强不变,D错误。 15.(2024·重庆卷)醋酸甲酯制乙醇的反应为CH3COOCH3(g)+2H2(g)CH3CH2OH(g)+CH3OH(g) 三个10 L恒容密闭容器中分别加入1 mol醋酸甲酯和9.8 mol氢气,在不同温度下,反应t分钟时醋酸甲酯物质的量n如图所示。下列说法正确的是 (　　) A.该反应的ΔH>0 B.容器甲中平均反应速率v(H2)= mol·L-1·min-1 C.容器乙中当前状态下反应速率v(正)<v(逆) D.容器丙中乙醇的体积分数为8% 解析:选D　温度越高,反应速率越快,容器甲、容器乙、容器丙中反应物组成相同,由题图可知T3>T2>T1,n甲(CH3COOCH3)>n丙(CH3COOCH3)>n乙(CH3COOCH3),则容器甲内反应正向进行,未达到平衡状态,容器丙内反应达到平衡状态,不能确定容器乙内反应是否达到平衡状态。T2→T3升高温度,反应逆向进行,则正反应为放热反应,ΔH<0,A项错误;容器甲中平均反应速率v(H2)=2v(CH3COOCH3)=2×= mol·L-1·min-1,B项错误;不能确定容器乙内反应是否达到平衡状态,则容器乙中当前状态下反应速率v(正)≥v(逆),C项错误;容器丙中反应一定达到平衡状态,列三段式: CH3COOCH3(g)+2H2(g)CH3CH2OH(g)+CH3OH(g) 0.1　 　 0.98　　　　0　　　　　　0 0.08 0.16 0.08 0.08 0.02 0.82 0.08 0.08 故容器丙中乙醇的体积分数为×100%=8%,D项正确。 二、非选择题:本题共4小题,共55分。 16.(10分)某同学探究外界条件对H2O2分解速率的影响,实验所用试剂:0.4 mol·L-1 H2O2溶液、蒸馏水、MnO2粉末、Fe2O3粉末。 实验序号 1 2 3 4 5 H2O2浓度/(mol·L-1) 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 V(H2O2溶液)/mL 20 20 20 20 b 温度 室温 50 ℃水浴 室温 室温 室温 催化剂 无 无 0.5 g a 0.5 g MnO2粉末 0.5 g a 收集112 mL O2 所需时间/s 几乎无 气体产生 296 45 100 >45 (1)实验1、2的目的是其他条件相同时,研究 对H2O2分解速率的影响。 (2)表中a所用试剂为　　　　　　。对比实验3、4可得出的结论是 　。  (3)实验3、5是其他条件相同时,探究浓度对该化学反应速率的影响。b处取用10 mL 0.4 mol·L-1 H2O2溶液,还应添加的试剂及用量为 　。 (4)控制其他条件相同,印刷电路板的金属粉末用0.4 mol·L-1 H2O2溶液和3.0 mol·L-1 H2SO4溶液处理。 ①请配平方程式:　　Cu+　　H2O2+　　H+==　　Cu2++　　H2O  ②某同学在不同温度下完成该实验,测得铜的平均溶解速率分别为 温度/℃ 20 30 40 50 60 70 80 铜的平均溶解速率/(×10-3 mol· L-1·min-1) 7.34 8.01 9.25 7.98 7.24 6.73 5.76 当温度高于40 ℃时,铜的平均溶解速率随着反应温度的升高而下降,其主要原因是 　　。  解析:(1)由控制变量法可知,实验1、2的目的是其他条件相同时,反应温度不同,说明研究温度对H2O2分解速率的影响;(2)实验3、4是Fe2O3粉末相比MnO2粉末具有更高的催化效率,对比实验3、4可得出的结论是其他条件相同时,不同催化剂对H2O2分解速率影响不同;(3)为了保持溶液体积相同,此处还应添加的试剂及用量为10 mL蒸馏水;(4)①Cu从0价升高为+2,H2O2是氧化剂,O元素从-1价降为-2价,则根据得失电子守恒及电荷守恒可得Cu+H2O2+2H+==Cu2++2H2O;②温度高于40 ℃后,随着温度的升高,H2O2的分解速率加快,使溶液中H2O2的浓度降低得更快,对铜的溶解速率的影响超过了温度升高对铜溶解速率的影响,所以铜的溶解速率逐渐减小。 答案:(1)温度　(2)Fe2O3粉末　其他条件相同时,不同催化剂对H2O2分解速率影响不同　 (3)10 mL蒸馏水　(4)①Cu+H2O2+2H+==Cu2++2H2O　②温度高于40 ℃时,有较多H2O2分解,反应物浓度降低,使铜的平均溶解速率降低 17.(15分)一定温度下,在密闭容器中发生反应3A(g)+B(g)⇌2C(g)+3D(?)　ΔH<0,正反应速率表达式为v正=k·cm(A)cn(B)(k是正反应速率常数,只与温度有关)。测得正反应速率常数与浓度关系如表所示: 序号 c(A)/(mol·L-1) c(B)/(mol·L-1) v正/(mol·L-1·min-1) Ⅰ 0.10 0.10 0.15 Ⅱ 0.20 0.20 2.40 Ⅲ 0.20 0.10 1.20 (1)n=　　　　。  (2)向容积为2 L的恒容密闭容器中仅充入0.6 mol A(g)和0.3 mol B(g),发生上述反应,测得n(C)随时间的变化如图所示。 ①物质D的聚集状态为　　　　　　。  ②a、b、c三点气体C的逆反应速率由大到小的顺序为　　　　　　　　(用a、b、c表示)。  ③T2时,此反应的平衡常数K=　　　　　　(不写单位)。  (3)在恒温、恒容容器中进行反应CO2(g)+4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g)　ΔH=-252.9 kJ·mol-1。下列不能说明反应达到平衡状态的是　　　　(填字母)。  A.混合气体的平均密度不再变化 B.混合气体的平均摩尔质量不再变化 C.4v正(H2)=v逆(CH4) D.容器内的气体压强不再变化 解析:(1)由v正=k·cm(A)·cn(B)分别代入三组数据,Ⅱ.v正=k·(0.20)m·(0.20)n=2.40 mol·L-1·min-1②,Ⅲ.v正=k·(0.20)m·(0.10)n=1.20 mol·L-1·min-1③,由可得:2n=2,解得:n=1; (2)①由图可知,压强均为p2的两条线,“先拐先平衡”,对应速率大温度高,故T1>T2,再根据温度均为T1 的两条线判断,依据“先拐先平衡”,p2>p1,增大压强,C的物质的量减小,说明平衡逆向移动,逆向是气体体积减小方向,故D为气体;②由①可知,a点还未达到平衡,va(正)>va(逆),在达到平衡之前逆反应速率增大,到b点达到平衡状态,vb(正)=vb(逆),则va(逆)<vb(逆),又c点是平衡点,c点和b点的压强相同,温度比b点的高,故vc(正)=vc(逆)>vb(正)=vb(逆),则a、b、c三点气体C的逆反应速率由大到小的顺序为c>b>a; ③容器的容积为2 L,T2时,此反应达到平衡时,C的物质的量为0.2 mol,其浓度为0.1 mol·L-1,充入0.6 mol A(g)和0.3 mol B(g),A、B起始浓度分别为0.3 mol·L-1、0.15 mol·L-1,列出三段式: 3A(g)+B(g)⇌2C(g)+3D(g) 0.3　 0.15　 0　 　0 0.15 0.05　 0.1　 0.15 0.15　 0.1　0.1　　0.15 则化学平衡常数K===0.1; (3)由题干反应方程式可知,反应过程中容器内气体的质量不变,容器体积不变即容器内混合气体的密度始终保持不变,故混合气体的平均密度不再变化不能说明该反应达到化学平衡,A符合题意;反应过程中容器内气体的质量不变,反应前后气体的物质的量发生改变,即混合气体的平均摩尔质量一直在改变,故混合气体的平均摩尔质量不再变化能说明反应达到化学平衡,B不合题意;根据反应速率之比等于化学计量数之比可知,v正(H2)=4v正(CH4),故当4v正(H2)=v逆(CH4)时,v正(CH4)≠v逆(CH4),即不能说明反应达到化学平衡,C符合题意;反应前后气体的物质的量发生改变,反应过程中容器体积不变,则容器内的气体压强一直在改变,故容器内的气体压强不再变化能说明反应达到化学平衡,D不合题意。 答案:(1)1　(2)①气体　②c>b>a　③0.1　(3)AC 18.(15分)已知在一恒容密闭容器中进行反应:2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)　ΔH=-196.0 kJ·mol-1。SO2的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。 根据图示回答下列问题: (1)压强:p1　　　(填“>”“=”或“<”)p2。   (2)升高温度,平衡向　　　(填“左”或“右”)移动。   (3)200 ℃时,将一定量的SO2和O2充入体积为2 L的密闭容器中,经10 min后测得容器中各物质的物质的量如下表所示: 气体 SO2 O2 SO3 物质的量/mol 1.6 1.8 0.4 ①10 min内该反应的反应速率v(O2)=　　　　　　　　,该反应达到化学平衡状态的标志是　　　　。   a.SO2和O2的体积比保持不变 b.混合气体的密度保持不变 c.体系的压强保持不变 d.SO2和SO3物质的量之和保持不变 ②当反应放出98.0 kJ热量时,测得该反应达到平衡状态,该温度下SO2的转化率为　　　　　　。  (4)400 ℃时,将等量的SO2和O2分别在两个容积相等的容器中反应,并达到平衡。在这过程中,甲容器保持容积不变,乙容器保持压强不变,若甲容器中SO2的百分含量为p%,则乙容器中SO2的百分含量　　　　　　。   a.等于p%　　　　　　 b.大于p% c.小于p% d.无法判断 解析:(1)该反应的正反应是气体体积减小的反应,在相同温度时,增大压强平衡向正反应方向移动,二氧化硫的转化率增大,B点的转化率大于A点,所以p1>p2;(2)由图可知,压强一定时,升高温度,SO2转化率减小,说明升高温度,化学平衡向左移动;(3)①v(SO3)===0.02 mol·L-1·min-1,v(O2)=v(SO3)=0.01 mol·L-1·min-1;a.SO2、O2起始物质的量分别为n(SO2)=1.6 mol+0.4 mol=2.0 mol,n(O2)=1.8 mol+0.2 mol=2.0 mol。因温度和容器体积不变,开始加入的SO2和O2的物质的量相等,而Δn(SO2)与Δn(O2)不相等,故SO2和O2的体积比不变能说明反应达到平衡状态,a正确;容器体积不变,混合气体质量不变,故反应前后气体密度不变,b错误;因反应后气体的总物质的量减小,若压强不变,能说明反应达到平衡状态,c正确;根据硫原子质量守恒,反应前后n(SO2)+n(SO3)不变,d错误。②反应放出98 kJ热量时,消耗的SO2的物质的量为×2 mol=1 mol,则SO2的转化率α(SO2)=×100%=50%;(4)先假定甲、乙的体积都不变,达到平衡后再保持乙的压强不变。由于此反应的正反应是气体体积减小的反应,因此,待等体积达平衡后,欲保持乙的压强不变,就需要缩小体积。缩小体积使乙的压强增大,化学平衡正向移动。所以,若甲容器中SO2的百分含量为p%,则乙的SO2的百分含量将小于甲,即乙的SO2的百分含量小于p%,故答案为c。 答案:(1)>　(2)左　(3)①0.01 mol·L-1·min-1　ac　②50%　(4)c 19.(15分)(2024·山东卷)水煤气是H2的主要来源,研究CaO对C⁃H2O体系制H2的影响,涉及主要反应如下: C(s)+H2O(g)⇌CO(g)+H2(g) (Ⅰ)　ΔH1>0 CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)(Ⅱ) ΔH2<0 CaO(s)+CO2(g)⇌CaCO3(s)(Ⅲ)　ΔH3<0 回答下列问题: (1)C(s)+CaO(s)+2H2O(g)⇌CaCO3(s)+2H2(g)的焓变ΔH=　　　　　　　　　　　(用代数式表示)。  (2)压力p下,C⁃H2O⁃CaO体系达平衡后,图示温度范围内C(s)已完全反应,CaCO3(s)在T1温度时完全分解。气相中CO、CO2和H2摩尔分数随温度的变化关系如图所示,则a线对应物种为　　　　　　(填化学式)。当温度高于T1时,随温度升高c线对应物种摩尔分数逐渐降低的原因是 　。  (3)压力p下、温度为T0时,图示三种气体的摩尔分数分别为0.50、0.15、0.05,则反应CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)的平衡常数Kp=　　　　;此时气体总物质的量为4.0 mol,则CaCO3(s)的物质的量为　　　 mol;若向平衡体系中通入少量CO2(g),重新达平衡后,分压p(CO2)将　　　　(填“增大”“减小”或“不变”),p(CO)将　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。  解析:(1)设目标反应为Ⅳ,根据盖斯定律知,Ⅳ=Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ,所以ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3。 (2)图示温度范围内C(s)已完全反应,则反应Ⅰ已经进行完全,反应Ⅱ和Ⅲ均为放热反应,从开始到T1,温度不断升高,反应Ⅱ和Ⅲ逆向移动,依据反应Ⅱ,H2的量减小,摩尔分数减小,CO的量升高,摩尔分数升高,且二者摩尔分数变化斜率相同,所以a曲线代表H2的摩尔分数的变化,则曲线c代表CO2的摩尔分数随温度的变化,开始到T1,CO2的摩尔分数升高,说明在这段温度范围内,反应Ⅲ占主导,当温度高于T1,CaCO3(s)已完全分解,只发生反应Ⅱ,所以CO2的摩尔分数减小。 (3)压力p下、温度为T0时,H2、CO、CO2的摩尔分数分别为0.50、0.15、0.05,则H2O(g)的摩尔分数为1-0.5-0.15-0.05=0.3,则反应CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)的平衡常数Kp= ==。由气体总物质的量为4.0 mol,可求出此时各气体的物质的量,n(H2)=4.0 mol×0.50=2.0 mol,n(CO)=4.0 mol×0.15=0.6 mol,n(CO2)=4.0 mol×0.05=0.2 mol,n(H2O)=4.0 mol×0.3=1.2 mol,设各反应反应的物质的量如下, 　　C(s) + H2O(g)⇌CO(g) + H2(g) 　 x x x x 　　CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) y y y y 　　CaO(s)+CO2(g)⇌CaCO3(s) z z z 则,解得x=1.3(mol)y=0.7(mol)z=0.5(mol) 故此时CaCO3(s)的物质的量为0.5 mol。若向平衡体系中通入少量CO2(g),重新达平衡后,反应CaO(s)+CO2(g)⇌CaCO3(s)的Kp=,温度不变,Kp不变,则分压p(CO2)不变,反应Ⅱ的Kp=,因温度不变,Kp不变,则不会出现p(CO2)不变,p(H2)变小而p(CO)和p(H2O)增大的情况,即p(CO)也不变。 答案:(1)ΔH1+ΔH2+ΔH3 (2)H2　当温度高于T1,CaCO3(s)已完全分解,只发生反应Ⅱ,温度升高,反应Ⅱ逆向移动,所以CO2的摩尔分数减小　(3)　0.5　不变　不变 144 / 172 学科网（北京）股份有限公司 $$