第2章 化学反应的方向、限度与速率 模拟测试卷 2025-2026学年高二上学期化学鲁科版选择性必修1

第2章 化学反应的方向、限度与速率 （时间：90分钟 满分：100分） 姓名： 考号： 成绩： 一、选择题:本题包括10小题,每小题2分,共计20分。每小题只有一个选项符合题意。 1.SO2催化氧化制SO3时,控制温度在450 ℃左右,这是因为(　　) A.催化剂活性强,反应速率快 B.SO2转化率大 C.该温度下,能耗较低 D.产生的污染气体少 2.痛风病与关节滑液中形成的尿酸钠(NaUr)有关(NaUr增多,病情加重),其化学原理为HUr(aq)+Na+(aq)NaUr(s)+H+(aq)　ΔH<0,下列说法不正确的是(　　) A.寒冷季节更易诱发关节疼痛 B.大量饮水会增大痛风病发作的可能性 C.饮食中摄入过多食盐,会加重痛风病病情 D.患痛风病的人应少吃能代谢产生更多尿酸的食物 3.下列说法正确的是(　　) A.能够自发进行的反应都是放热反应 B.能够自发进行的反应一定是熵增的过程 C.当ΔH<0、ΔS<0时,该反应都能自发进行 D.水凝结成冰的过程:ΔH<0,ΔS<0 4.一定温度下,在容积恒定的密闭容器中,进行可逆反应:A(s)+2B(g)C(g)+D(g),当下列物理量不再发生变化时,能说明该反应已达到平衡状态的是 (　　) ①混合气体的密度　②容器内气体的压强　③混合气体的总物质的量　④B物质的量浓度 A.①④ B.②③ C.②③④ D.④ 5.在一定温度下,向2 L恒容密闭容器中加入0.2 mol C,发生如下反应:2C(g)A(g)+2B(s)　ΔH>0,10 s末测得c(A)=0.02 mol·L-1,则下列说法正确的是(　　) A.10 s末时,用A表示的反应速率为v(A)=0.002 mol·L-1·s-1 B.该条件下,c(C)由0.06 mol·L-1降到0.04 mol·L-1所需的反应时间小于5 s C.压缩容器的容积,正反应速率增大的程度比逆反应速率增大的程度大 D.升高温度正反应速率加快,逆反应速率减慢 6.(2025·福建龙岩检测)“接触法制硫酸”的核心反应是2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),因SO2在催化剂表面与O2接触而得名,反应过程示意图如下: 下列说法不正确的是(　　) A.反应①的活化能比反应②的高 B.增大O2的浓度能明显增大SO3的生成速率 C.图示过程中既有V—O键的断裂又有V—O键的形成 D.V2O5的作用是降低该反应的活化能,提高单位时间内SO3的产率 7.HCOOH在不同催化剂(Pd和Rh)表面分解产生H2的部分反应历程如图所示,其中吸附在催化剂表面的物种用*表示。下列说法错误的是(　　) A.HCOOH吸附在催化剂表面是一个放热过程 B.Pd、Rh分别作催化剂时HCOOH分解产生H2的反应热不同 C.该反应过程中有C—H键的断裂,还有CO键的形成 D.HCOO*+H*CO2+2H*是该历程的决速步骤 8.(2025·福建泉州检测)一定条件下,向密闭恒容容器中加入1.0 mol·L-1 X,发生反应2X(g)Y(g)+Z(g)　ΔH<0,反应到8 min时达到平衡;在14 min时改变体系的温度,16 min时建立新平衡。X的物质的量浓度变化如图所示。下列有关说法正确的是 (　　) A.0~8 min用Y表示该反应速率为0.1 mol·L-1·min-1 B.8 min时达到平衡,该反应的平衡常数K=0.5 C.14 min时,改变的反应条件是降低了温度 D.16 min时的正反应速率比8 min时的正反应速率大 9.有关反应Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(g)+H2(g)　ΔH=-141.8 kJ·mol-1的说法正确的是(　　) A.该反应在低温条件下不能自发 B.其他条件不变,增大压强SiHCl3平衡产率减小 C.实际工业生产选择高温,原因是高温时Si的平衡转化率比低温时大 D.如图所示,当>3,SiHCl3平衡产率减小,可能发生了副反应 10.某温度时两个恒容密闭容器中仅发生反应2NO2(g)2NO(g)+O2(g)　ΔH>0。实验测得v正(NO2)=k正c2(NO2),v逆(NO)=k逆c2(NO)·c(O2),k正、k逆为速率常数,只受温度影响。 容器编号 起始浓度/(mol·L-1) c(NO2) c(NO) c(O2) c(O2) I 0.6 0 0 0.2 Ⅱ 0.6 0.1 0 下列说法错误的是(　　) A.升高温度,该反应的化学平衡常数增大 B.Ⅰ中NO2的平衡转化率约为66.7% C.Ⅱ中达到平衡状态时,c平(O2)<0.2 mol·L-1 D.升高温度,该反应的k正增大,k逆减小 二、选择题:本题包括5小题,每小题4分,共计20分。每小题有一个或两个选项符合题意。若正确答案只包括一个选项,多选时,该小题得0分;若正确答案包括两个选项,只选一个且正确的得2分,选两个且都正确的得满分,但只要选错一个,该小题就得0分。 11.相同温度下,向三个容积不等的恒容密闭容器中分别通入2 mol NOCl(g),发生反应2NOCl(g)2NO(g)+Cl2(g)。t min后,三个容器中NOCl(g)的转化率如图所示。已知B点已达到平衡状态,下列叙述不正确的是(　　) A.A点一定已达到平衡状态 B.容器容积a∶b=16∶45 C.B点对应容器中,再通入1 mol NOCl和1 mol NO,平衡正向移动 D.当三个容器都达到平衡状态时,容积为c L的容器中NOCl转化率最高 12.我国有世界储量第一的天然石膏(主要成分CaSO4),同时也有大量磷酸工业副产品石膏,可用于硫酸及水泥的联合生产。硫酸钙在高温下被CO还原,发生的反应有: Ⅰ.CaSO4(s)+4CO(g)CaS(s)+4CO2(g)　K1 Ⅱ.CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)　K2 Ⅲ.3CaSO4(s)+CaS(s)4CaO(s)+4SO2(g)　K3 上述反应的平衡常数的对数值(lg K)与温度(T)的关系如图所示。下列说法错误的是(　　) A.反应Ⅱ的ΔH>0 B.lg K3=4lg K2-lg K1 C.使用适当的催化剂能够加快反应速率,提高原料的平衡转化率 D.调控适当的温度可以抑制反应Ⅰ、促进反应Ⅲ而得到较纯净的CaO 13.恒温T ℃、恒压101 kPa,将足量的CuSO4·5H2O、NaHCO3置于一个密闭容器中,再充入已除去CO2的干燥空气。仅发生以下反应,达平衡时两者分解的物质的量比为2∶1。 CuSO4·5H2O(s)CuSO4·3H2O(s)+2H2O(g)　Kp1=81(kPa)2 2NaHCO3(s)Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)　Kp2 第一次平衡后,用总压为101 kPa的潮湿空气[其中p(H2O)=8 kPa、p(CO2)=4 kPa]替换容器中的气体,T ℃下达到第二次平衡。 下列说法不正确的是(　　) A.第一次平衡时=9 B.Kp2=9(kPa)2 C.第二次平衡建立的过程中CuSO4·5H2O的质量将增加 D.第二次平衡建立的过程中NaHCO3的质量将减少 14.(2024·湖南卷)恒压下,向某密闭容器中充入一定量的CH3OH(g)和CO(g),发生如下反应。 主反应:CH3OH(g)+CO(g)CH3COOH(g)　ΔH1 副反应:CH3OH(g)+CH3COOH(g)CH3COOCH3(g)+H2O(g)　ΔH2 在不同温度下,反应达到平衡时,测得两种含碳产物的分布分数δ[δ(CH3COOH)=]随投料比x(物质的量之比)的变化关系如图所示,下列说法正确的是(　　) A.投料比x代表 B.曲线c代表乙酸的分布分数 C.ΔH1<0,ΔH2>0 D.L、M、N三点的平衡常数:K(L)=K(M)>K(N) 15.(2025·山东青岛检测)向一容积为2 L的刚性密闭容器中充入1 mol C2H5OH(g)和一定量H2O(g),发生反应C2H5OH(g)+3H2O(g)2CO2(g)+6H2(g)　ΔH=+173.3 kJ·mol-1。不同温度下,C2H5OH的平衡转化率随起始n(H2O)的变化如图所示。下列说法正确的是(　　) A.活化能:Ea(正)>Ea(逆) B.平衡常数:KP>KN>KM C.气体平均相对分子质量:MP<MM<MN D.M点时,该反应的平衡常数Kc=27 mol4·L-4 三、非选择题:共4小题,共60分。 16.(15分)某学生为了探究影响化学反应速率的外界因素,进行以下实验。 (1)向100 mL稀硫酸中加入过量的锌粉,标准状况下测得数据累计值如下: 时间/min 1 2 3 4 5 氢气体积/mL 50 120 230 290 310 在0~1、1~2、2~3、3~4、4~5 min各时间段中,反应速率最大的时间段是________min,主要的原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)进行以下对比实验,并记录实验现象。 实验Ⅰ: 实验Ⅱ:另取两支试管分别加5 mL 5%H2O2溶液和5 mL 10%H2O2溶液,均未观察到有明显的气泡产生。 ①实验Ⅰ的目的是　　　　　　　　　　。  ②实验Ⅱ未观察到预期现象,为了达到该实验的目的,可采取的改进措施是　　　　　　　　　　。  (3)为了研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响,该同学设计了如下一系列的实验。将表中所给的混合溶液分别加入过量Zn粒的反应瓶中,收集产生的气体,记录获得相同体积的气体所需的时间。 实验混合溶液 A B C 4 mol·L-1H2SO4/mL 30 V1 V2 饱和CuSO4溶液/mL 0 0.5 2.5 H2O/mL 10 V3 V4 t/s t1 t2 t3 请完成该实验设计:V1=　　　　　　　　　　,V4=　　　　　　　　　　　　。  17.(14分)(1)一定温度下,在容积为1 L的密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,此时压强为p0 kPa,发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。 ①0~4 min,H2的平均反应速率v(H2)=　　　mol·L-1·min-1。  ②下列能说明该反应已达到平衡状态的是　　(填字母)。  A.v正(CH3OH)=3v逆(H2) B.CO2、H2、CH3OH和H2O浓度之比为1∶3∶1∶1 C.恒温恒容下,气体的密度不再变化 D.恒温恒压下,气体的体积不再变化 ③测得某时刻,CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)和H2O(g)的浓度均为0.5 mol·L-1,则此时v(正)　　(填“>”“<”或“=”)v(逆)。  ④可逆反应的平衡常数可用平衡分压代替平衡浓度计算,已知:分压=总压×物质的量分数,则该温度下Kp=　　　kPa-2(用含有p0的式子表示,保留1位小数)。  (2)工业中,CO2和H2在催化剂Cu/ZnO作用下可发生两个平行反应,分别生成CH3OH和CO。 反应A:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) 反应B:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) 控制CO2和H2初始投料比为1∶3时,温度对CO2平衡转化率及甲醇和CO产率的影响如图所示。 ①由图可知温度升高时CO的产率上升,其主要原因可能是　　　　　　　　　　。  ②由图可知获取CH3OH最适宜的温度是　　　　　　　　。  18.(16分)(2025·广东汕头检测)一氯化碘(ICl)是一种卤素互化物,具有强氧化性,能与NO发生反应。 (1)已知:由多步基元反应组成的总反应称为复杂反应,其反应速率取决于慢反应的反应速率。 总反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的快、慢反应及相关信息如表,k1(正)、k1(逆)和k2(正)为反应速率常数,仅受温度影响: 快反应 2NO(g)N2O2(g) v(正)=k1(正)·c2(NO), v(逆)=k1(逆)·c(N2O2) 慢反应 N2O2(g)+O2(g)2NO2(g) v(正)=k2(正)·c(N2O2)·c(O2) 反应活化能较高的是　　　　　(填“快反应”或“慢反应”),“快反应”的平衡常数K=　　　　　[用含k1(正)、k1(逆)的代数式表示]。  (2)已知反应1:2NO(g)+2ICl(g)2NOCl(g)+I2(g)　ΔH1<0　Kp1 反应2:2NOCl(g)2NO(g)+Cl2(g)　ΔH2>0　Kp2 通过实验测定和计算,确定了反应1和反应2在136~180 ℃范围内的压强平衡常数Kp(用各气体物质的平衡分压代替物质的量浓度计算的平衡常数)。得到的-lg Kp1~和-lg Kp2~均为线性关系,如图所示: 反应2ICl(g)Cl2(g)+I2(g)　ΔH=　　　　(用ΔH1和ΔH2表示);图中　　　　(填“a”或“b”)表示-lg Kp2~的线性关系曲线,反应2在　　　　　　　　(填“高温”“低温”或“任意温度”)下能自发进行。  (3)温度为T ℃时,向某恒容密闭容器中加入过量BaPtCl6(s),并通入碘蒸气(初始压强为20 kPa),发生下列反应: 反应3:BaPtCl6(s)BaCl2(s)+Pt(s)+2Cl2(g) Kp3(T ℃)=0.01 (kPa)2 反应4:Cl2(g)+I2(g)2ICl(g)　Kp4 当反应进行t min后达到平衡,此时容器内气体总压强为32.5 kPa,则平衡时p(Cl2)=　　　　　 kPa,Kp4=　　　　　(列出计算式即可)。  19.(15分)甲醇水蒸气催化重整生产氢气是近年来的一个热门研究方向,某项研究表明其原理是甲醇先与水蒸气反应生成CO2和H2,CO2再和H2发生逆变换反应生成CO和H2O。 ①CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)　ΔH1=+49.4 kJ·mol-1 ②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH2=+41.2 kJ·mol-1 请回答下列问题: (1)甲醇可发生分解反应:CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)　ΔH3,则ΔH3=　　　　　。  (2)向一个装有催化剂的刚性密闭容器中通入一定量的CO和水蒸气发生反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),测得反应速率和温度关系如图所示,BC段反应速率迅速降低的原因可能是　　　　　　　　　　　　　　。  (3)向2 L的刚性密闭容器中充入1 mol CH3OH(g)和1.3 mol H2O(g),只发生上述①、②反应。测得H2O(g)、CO2、H2、CO的平衡体积分数与温度关系如图所示,CH3OH(g)的平衡体积分数极低,则图中的曲线b、d表示的物质依次是　　　　　　　、　　　　　　　。若体系在某温度下经5 min达平衡状态,平衡时气体的总物质的量为4.26 mol,CO的物质的量为0.8 mol,则前5 min的甲醇的平均反应速率v(CH3OH)=　　　　　　　 mol·L-1·min-1,该温度下反应②的平衡常数K=　　　　　　　(保留三位有效数字)。  参考答案 1.A　2.B　3.D　4.A　5.C 6.B　解析 由图知反应①慢、反应②快,则反应①活化能比反应②高,A正确;增大O2的浓度可以提高反应②的化学反应速率,反应①不需要氧气参与,反应①速率较慢,总反应速率由慢反应决定,所以总反应不能明显提高,B错误;与的相互转化过程中既有V—O键的断裂又有V—O键的形成,C正确;V2O5作为催化剂,其作用是降低该反应的活化能,缩短反应达到平衡所需的时间,提高单位时间内SO3的产率,D正确。 7.B　解析 HCOOH吸附在催化剂表面是能量降低的过程,为放热过程,A正确;催化剂能改变反应速率,不改变热效应,则Pd、Rh分别作催化剂时HCOOH分解产生H2的反应热相同,B错误;HCOOH催化分解生成CO2和H2,该反应过程中有C—H键的断裂和CO键的形成,C正确;反应历程中HCOO*+H*生成过渡态2的活化能最大,反应速率最慢,故HCOO*+H*CO2+2H*是该历程的决速步骤,D正确。 8.D　解析 根据图像,0~8 min用X表示该反应速率为=0.1 mol·L-1·min-1,用Y表示该反应速率为0.05 mol·L-1·min-1,A错误; 根据图像列三段式, 　　　　　　　　　　 2X(g) Y(g) + Z(g) 初始浓度/(mol·L-1) 1.0 0 0 转化浓度/(mol·L-1) 0.8 0.4 0.4 8 min浓度/(mol·L-1) 0.2 0.4 0.4 所以平衡常数K==4,B错误;据图可知改变温度后X的浓度增大,即平衡逆向移动,该反应焓变小于0,所以应为升高温度,C错误;16 min时体系温度高于8 min,X的浓度大,则正反应速率大,D正确。 9.D　解析 该反应为气体总物质的量减小的反应,则ΔS<0,由ΔH<0,反应能自发进行的判据ΔH-TΔS<0,该反应在低温条件下能自发,故A错误;该反应为气体总物质的量减小的反应,增大压强,平衡正向移动,则SiHCl3平衡产率增大,故B错误;该反应是放热反应,升高温度平衡逆向移动,Si的平衡转化率减小,实际工业生产选择高温是通过适当升高温度,反应速率加快,提高生产效率,故C错误;当=3,SiHCl3平衡产率最大,当>3,SiHCl3平衡产率减小,则说明可能发生副反应,故D正确。 10.D　解析 该反应ΔH>0,为吸热反应,升高温度,K值增大,A正确;先用三段式法计算出实验Ⅰ中各组分的改变浓度和平衡浓度: 2NO2(g) 2NO(g) + O2(g) c(始)/(mol·L-1) 0.6 0 0 c(变)/(mol·L-1) 0.4 0.4 0.2 c(平)/(mol·L-1) 0.2 0.4 0.2 Ⅰ中NO2的平衡转化率为×100%≈66.7%,B正确;Ⅰ中平衡时c平(O2)=0.2 mol·L-1,实验Ⅱ相当于在Ⅰ的基础上再加入NO,平衡会逆向移动,c平(O2)<0.2 mol·L-1,C正确;升高温度,正逆反应速率均加快,反应的k正、k逆均增大,D错误。 11.C　解析 a容器容积最小,压强最大,反应速率比b容器快,B点已达到平衡状态,所以A点一定已达到平衡状态,故A正确;A、B两点均达到平衡状态,A点: 2NOCl(g) 2NO(g) + Cl2(g) 初始/mol 2 0 0 转化/mol 0.8 0.8 0.4 平衡/mol 1.2 0.8 0.4 B点: 2NOCl(g) 2NO(g) + Cl2(g) 初始/mol 2 0 0 转化/mol 1 1 0.5 平衡/mol 1 1 0.5 温度相同,平衡常数相等,所以=K,则a∶b=16∶45,故B正确;B点对应容器中,再通入1 mol NOCl和1 mol NO,Q==K,平衡不移动,故C错误;增大容器容积,压强减小,平衡正向移动,NOCl转化率增大,当三个容器都达到平衡状态时,容积为c L的容器中NOCl转化率最高,故D正确。 12.C　解析 lg K越大,K越大,根据图像显示,反应Ⅱ升高温度lg K增大,反应Ⅱ的K值增大,说明平衡正向移动,则正反应吸热,ΔH>0,故A正确;利用盖斯定律,将Ⅱ×4-Ⅰ=Ⅲ,以此可得ΔH3=4ΔH2-ΔH1,则平衡常数K3=,则lg K3=lg=4lg K2-lg K1,故B正确;使用适当的催化剂能够加快反应速率,但不影响化学平衡,不能提高原料的平衡转化率,故C错误;lg K越大,K越大,根据图像,反应Ⅰ升高温度,lg K减小,说明平衡逆向移动,反应Ⅰ被抑制,反应Ⅲ升高温度,lg K增大,说明平衡正向移动,反应Ⅲ被促进,则调控适当的温度可以抑制反应Ⅰ、促进反应Ⅲ而得到较纯净的CaO,故D正确。 13.CD　解析 ①CuSO4·5H2OCuSO4·3H2O(s)+2H2O(g),2NaHCO3(s)Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g),达平衡时CuSO4·5H2O(s)和NaHCO3(s)分解的物质的量比为2∶1,分解2 mol CuSO4·5H2O可得到4 mol H2O(g),分解1 mol NaHCO3(s)可得到0.5 mol CO2和0.5 mol H2O(g),平衡体系中含有4.5 mol H2O(g)、0.5 mol CO2,所以=9,A正确;化学平衡常数Kp1=81(kPa)2=(H2O),则p平(H2O)=9 kPa,=9,则p平(CO2)=1 kPa,Kp2=p平(H2O)·p平(CO2)=9 kPa×1 kPa=9(kPa)2,B正确;反应CuSO4·5H2O(s)CuSO4·3H2O(s)+2H2O(g)的浓度商Qc=p2(H2O)=64(kPa)2<81(kPa)2=Kp1,则该反应正向进行,第二次平衡建立的过程中CuSO4·5H2O的质量将减少,C错误;反应2NaHCO3(s)Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)的浓度商Qc=p(H2O)·p(CO2)=8 kPa×4 kPa=32(kPa)2>Kp2,所以反应逆向进行,导致NaHCO3质量会增加,D错误。 14.D　解析 图中曲线表示的是两种含碳产物的分布分数,即分别为δ(CH3COOH)、δ(CH3COOCH3),若投料比x代表,x越大,CH3OH的量越多,则主、副反应正向移动的程度均增大,生成的CH3COOCH3越多,CH3COOCH3的分布分数越高,则曲线a或曲线b表示CH3COOCH3分布分数,曲线c或曲线d表示CH3COOH分布分数,而实际反应过程应以主反应为主,δ(CH3COOH)应大于δ(CH3COOCH3),故如此假设错误,则投料比x应代表,曲线a或曲线b表示δ(CH3COOH)分布分数,曲线c或曲线d表示δ(CH3COOCH3)分布分数,据此作答。 根据上述分析可知,投料比x代表,曲线c代表CH3COOCH3分布分数,A、B项错误。根据分析可知,曲线a或曲线b表示δ(CH3COOH)分布分数,当同一投料比时,观察图像可知T2时δ(CH3COOH)大于T1时δ(CH3COOH),而T2>T1,可知温度越高δ(CH3COOH)越大,说明温度升高主反应的平衡正向移动,ΔH1>0;曲线c或曲线d表示δ(CH3COOCH3)分布分数,当同一投料比时,观察可知T1时δ(CH3COOCH3)大于T2时δ(CH3COOCH3),而T2>T1,可知温度越高δ(CH3COOCH3)越小,说明温度升高副反应的平衡逆向移动,ΔH2<0,C项错误。L、M、N三点对应副反应ΔH2<0,且TN>TM=TL,升高温度平衡逆向移动,K(L)=K(M)>K(N),D项正确。 15.AD　解析 反应吸热,故活化能Ea(正)>Ea(逆),故A正确;温度P>M=N,故平衡常数KP>KN=KM,故B错误;反应前后气体总质量不变,反应正向气体分子数增大,C2H5OH的平衡转化率P>N>M,则气体的总物质的量P>N>M,气体平均相对分子质量MP<MN<MM,故C错误;M点水的加入量为3 mol,C2H5OH的平衡转化率为50%,则C2H5OH的反应量为1 mol×50%=0.5 mol,平衡时C2H5OH的物质的量为1 mol-0.5 mol=0.5 mol,水的物质的量为3 mol-0.5 mol×3=1.5 mol,二氧化碳的物质的量为1 mol,氢气的物质的量为3 mol,该反应的平衡常数Kc==27 mol4·L-4,故D正确。 16.答案 (1)2~3　该反应放热使温度升高而加快反应速率,此时温度的影响起主要作用　(2)①其他条件相同时,探究温度对H2O2分解速率的影响　②将两支试管同时放入盛有相同温度热水的烧杯中(或向两支试管中同时滴入2滴1 mol·L-1的FeCl3溶液),观察产生气泡的速率　(3)30　7.5 解析 (1)化学反应速率v=,因为时间相同,只要气体体积差大,反应速率就大,0~1 min、1~2 min、2~3 min、3~4 min、4~5 min时间段中,ΔV分别为50 mL、(120-50) mL=70 mL、(230-120) mL=110 mL、(290-230) mL=60 mL、(310-290) mL=20 mL,所以反应速率最快的是2~3 min、最慢的是4~5 min,该反应是放热反应,升高温度反应速率增大,温度起主要影响作用,随着反应进行,氢离子浓度减小,反应速率减小,氢离子浓度起主要作用。 (2)①实验Ⅰ:分别在试管A、B中加入5 mL 5%H2O2溶液,各滴入1~2滴1 mol·L-1FeCl3溶液,试管中均有适量气泡出现,说明过氧化氢发生分解,试管A、B中均有适量气泡出现时,将试管A放入盛有5 ℃冷水的烧杯中,试管B放入盛有40 ℃热水的烧杯中,放入40 ℃热水中的试管中产生的气泡量增多,说明温度对H2O2分解速率有影响。 ②影响化学反应速率的外界因素有浓度、温度、气体的压强、催化剂、固体的表面积等,另取两支试管分别加入5 mL 5%H2O2溶液和5 mL 10%H2O2溶液,两支试管中均未见气泡产生,为加快反应速率,可从温度或催化剂的影响角度考虑。 (3)研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响,需要硫酸的量不变,则V1=30;只改变硫酸铜的量,由A组实验数据可知,溶液的总体积为40 mL,V4=40-30-2.5=7.5。 17.答案 (1)①0.375　②D　③>　④　(2)①反应B是吸热反应,升高温度平衡正向移动,CO产率升高　②250 ℃ 解析 (1)①由图可知,0~4 min CO2浓度变化量为0.5 mol·L-1,则CO2的平均反应速率v(CO2)==0.125 mol·L-1·min-1。根据CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)可知,v(H2)=3v(CO2)=0.125 mol·L-1·min-1×3=0.375 mol·L-1·min-1。 ②根据CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)可知,3v正(CH3OH)=v逆(H2)时,反应达到平衡状态,故A错误;CO2、H2、CH3OH和H2O浓度之比为1∶3∶1∶1,不能说明CO2、H2、CH3OH和H2O浓度不再发生改变,不能说明反应达到平衡状态,故B错误;根据CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)可知,恒温恒容下,气体的质量不变,气体体积不变,则气体的密度为定值,所以恒温恒容下,气体的密度不再变化,不能作为判断达到平衡状态的依据,故C错误;在恒温恒压下,气体的体积随反应进行减小,体积不再发生变化,可说明反应达到了平衡状态,故D正确。 ③1 L的密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,所以初始浓度c(CO2)=1 mol·L-1,c(H2)=3 mol·L-1,由图和CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)可知,平衡时c平(CO2)=0.25 mol·L-1,c平(H2)=0.75 mol·L-1,c平(CH3OH)=c平(H2O)=0.75 mol·L-1,则K= mol-2·L2≈5.3 mol-2·L2,当测得某时刻,CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)和H2O(g)的浓度均为0.5 mol·L-1,Qc= mol-2·L2=4 mol-2·L2<5.3 mol-2·L-2,所以平衡正向移动,则此时v(正)>v(逆)。 ④根据初始浓度c(CO2)=1 mol·L-1,c(H2)=3 mol·L-1,平衡浓度c平(CO2)=0.25 mol·L-1,c平(H2)=0.75 mol·L-1,c平(CH3OH)=c平(H2O)=0.75 mol·L-1,可得平衡时压强p=p0=p0,则平衡时CO2的分压p(CO2)=p0×p0,p(H2)=p(CH3OH)=p(H2O)=p0×p0,因此该温度下Kp=kPa-2=kPa-2。 (2)①由图可知,温度升高CO的产率上升,其主要原因可能是反应B正反应是吸热反应,温度升高平衡正向移动,CO产率升高。 ②据图示进行分析250 ℃甲醇转化率最高,故获取CH3OH最适宜的温度是250 ℃。 18.答案 (1)慢反应　　(2)ΔH1+ΔH2　a　高温 (3)0.1　 解析 (1)由快反应达平衡状态时,正逆反应速率相等可得:k1(正)·c2(NO)=k1(逆)·c(N2O2),整理得:=K。 (2)目标反应=反应1+反应2,则ΔH=ΔH1+ΔH2;反应2是焓变大于0的吸热反应,升高温度,平衡向正反应方向移动,平衡常数增大,-lg Kp2随增大而增大,所以图中曲线a表示-lg Kp2~的线性关系;反应2是熵增的吸热反应,高温下反应ΔH-TΔS<0,能自发进行。 (3)设反应3生成Cl2的分压为a kPa、反应4消耗Cl2的分压为b kPa,由题意可建立如下三段式: 　 　BaPtCl6(s)BaCl2(s)+Pt(s)+2Cl2(g) 起/kPa 0 变/kPa a 平/kPa a 　　　 Cl2(g) + I2(g) 2ICl(g) 起/kPa a 20 0 变/kPa b b 2b 平/kPa a-b 20-b 2b 由平衡时容器内气体总压强为32.5 kPa可得:(a-b)+(20-b)+2b=32.5 kPa,解得a=12.5,由反应3的平衡常数可得:(a-b)2=0.01,解得b=12.4,则由三段式数据可知,t min反应达到平衡时,Cl2的分压为0.1 kPa,反应4的平衡常数Kp4=。 19.答案 (1)+90.6 kJ·mol-1　(2)催化剂失去了活性,催化效果大大减弱　(3)CO2　CO　0.098　2.33 解析 (1)由盖斯定律可知,甲醇可发生分解反应:CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)。可由反应①+反应②得到,故ΔH3=ΔH1+ΔH2=+49.4 kJ·mol-1+(+41.2 kJ·mol-1)=+90.6 kJ·mol-1。 (2)温度升高,反应速率加快,但BC段的反应速率随温度升高反而迅速降低,其原因可能是催化剂失去了活性,催化效果大大减弱。 (3)根据题干信息,CH3OH(g)的平衡体积分数极低,可以认为反应①中CH3OH近似完全反应,故有: CH3OH(g) + H2O(g) CO2(g) + 3H2(g) 起始量/mol 1 1.3 0 0 转化量/mol 1 1 1 3 平衡量/mol 0 0.3 1 3 反应② CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g) 起始量/mol 1 3 0 0.3 转化量/mol x x x x 平衡量/mol 1-x 3-x x 0.3+x 只有反应②有CO生成,故随着温度升高,反应②平衡正向移动,故CO、H2O的百分含量一直增大,为曲线c或d所示,H2O的物质的量比CO的大,故曲线c为H2O、曲线d为CO,而CO2、H2的百分含量则一直减小,如曲线a、b所示,又H2的物质的量大于CO2,故曲线a为H2,b为CO2。 若体系在某温度下经5 min达平衡状态,平衡时气体的总物质的量为4.26 mol,CO的物质的量为0.8 mol,根据三段式分析,设反应转化了x mol的CH3OH,则有: CH3OH(g) + H2O(g) CO2(g) + 3H2(g) 起始量/mol 1 1.3 0 0 转化量/mol x x x 3x 平衡量/mol 1-x 1.3-x x 3x CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g)　 　 起始量/mol x 3x 0 1.3-x 转化量/mol 0.8 0.8 0.8 0.8 平衡量/mol x-0.8 3x-0.8 0.8 1.3-x+0.8 故有:1-x+x-0.8+3x-0.8+0.8+1.3-x+0.8=4.26,解得:x=0.98。 故前5 min甲醇的平均反应速率v(CH3OH)==0.098 mol·L-1·min-1,该温度下反应②的平衡常数K== ≈2.33。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$