专题10 化学反应速率与化学平衡 题组1-【区块练】2021-2025年五年高考真题分类汇编化学

一、选择题 1.(2025·安徽卷)恒温恒压密闭容器中，t＝0时加入A(g)，各组分物质的量分数x随反应时间t变化的曲线如图(反应速率v＝kx，k为反应速率常数)。 下列说法错误的是(　　) A.该条件下＝ B.0～t1时间段，生成M和N的平均反应速率相等 C.若加入催化剂，k1增大，k2不变，则x1和xM，平衡均变大 D.若A(g)→M(g)和A(g)→N(g)均为放热反应，升高温度则xA，平衡变大 2.(2025·江苏卷)甘油(C3H8O3)水蒸气重整获得H2过程中的主要反应： 反应Ⅰ　C3H8O3(g)===3CO(g)＋4H2(g)　ΔH>0 反应Ⅱ　CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH<0 反应Ⅲ　CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH<0 1.0×105Pa条件下，1 mol C3H8O3和9 mol H2O发生上述反应达平衡状态时，体系中CO、H2、CO2和CH4的物质的量随温度变化的理论计算结果如图所示。下列说法正确的是(　　) A.550 ℃时，H2O的平衡转化率为20% B.550 ℃反应达平衡状态时，n(CO2)∶n(CO)＝11∶25 C.其他条件不变，在400～550 ℃范围，平衡时H2O的物质的量随温度升高而增大 D.其他条件不变，加压有利于增大平衡时H2的物质的量 3.(2025·甘肃卷)CO2加氢转化成甲烷，是综合利用CO2实现“碳中和”和“碳达峰”的重要方式。525 ℃，101 kPa下，CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－185 kJ/mol。反应达到平衡时，能使平衡向正反应方向移动的是(　　) A.减小体系压强 B.升高温度 C.增大H2浓度 D.恒容下充入惰性气体 4.(2024·吉林卷)异山梨醇是一种由生物质制备的高附加值化学品，150 ℃时其制备过程及相关物质浓度随时间变化如图所示，15 h后异山梨醇浓度不再变化。下列说法错误的是(　　) A.3 h时，反应②正、逆反应速率相等 B.该温度下的平衡常数：①>② C.0～3 h平均速率v(异山梨醇)＝0.014 mol·kg－1·h－1 D.反应②加入催化剂不改变其平衡转化率 5.(2023·新课标卷)“肼合成酶”以其中的Fe2＋配合物为催化中心，可将NH2OH与NH3转化为肼(NH2NH2)，其反应历程如下所示。 下列说法错误的是(　　) A.NH2OH、NH3和H2O均为极性分子 B.反应涉及N—H、N—O键断裂和N—N键生成 C.催化中心的Fe2＋被氧化为Fe3＋，后又被还原为Fe2＋ D.将NH2OH替换为ND2OD，反应可得ND2ND2 6.(2022·浙江卷)标准状态下，下列物质气态时的相对能量如下表： 物质(g) O H HO HOO H2 O2 H2O2 H2O 能量/kJ·mol－1 249 218 39 10 0 0 －136 －242 可根据HO(g)＋HO(g)===H2O2(g)计算出H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol－1。下列说法不正确的是(　　) A.H2的键能为436 kJ·mol－1 B.O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍 C.解离氧氧单键所需能量：HOO<H2O2 D.H2O(g)＋O(g)===H2O2(g)　ΔH＝－143 kJ·mol－1 7.(2022·浙江卷)恒温恒容的密闭容器中，在某催化剂表面上发生氨的分解反应：2NH3(g)催化剂,N2(g)＋3H2(g)，测得不同起始浓度和催化剂表面积下氨浓度随时间的变化如下表所示，下列说法不正确的是(　　) 编号 时间/min　 c(NH3)/(10－3 mol·L－1) 表面积/cm2 0 20 40 60 80 ① a 2.40 2.00 1.60 1.20 0.80 ② a 1.20 0.80 0.40 x ③ 2a 2.40 1.60 0.80 0.40 0.40 A.实验①，0～20 min，v＝1.00×10－5 mol·L－1·min－1 B.实验②，60 min时处于平衡状态，x≠0.40 C.相同条件下，增加氨气的浓度，反应速率增大 D.相同条件下，增加催化剂的表面积，反应速率增大 8.(2021·河北卷)室温下，某溶液初始时仅溶有M和N且浓度相等，同时发生以下两个反应：①M＋N===X＋Y；②M＋N===X＋Z，反应①的速率可表示为v1＝k1c2(M)，反应②的速率可表示为v2＝k2c2(M)(k1、k2为速率常数)。反应体系中组分M、Z的浓度随时间变化情况如图，下列说法错误的是(　　) A.0～30 min时间段内，Y的平均反应速率为6.67×10－8 mol·L－1·min－1 B.反应开始后，体系中Y和Z的浓度之比保持不变 C.如果反应能进行到底，反应结束时62.5%的M转化为Z D.反应①的活化能比反应②的活化能大 9.(2021·湖南卷)(双选)已知：A(g)＋2B(g)3C(g)　ΔH<0，向一恒温恒容的密闭容器中充入1 mol A和3 mol B发生反应，t1时达到平衡状态Ⅰ，在t2时改变某一条件，t3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。下列说法正确的是(　　) A.容器内压强不变，表明反应达到平衡 B.t2时改变的条件：向容器中加入C C.平衡时A的体积分数φ：φ(Ⅱ)>φ(Ⅰ) D.平衡常数K：K(Ⅱ)<K(Ⅰ) 二、非选择题 10.(2025·安徽卷)Ⅰ.通过甲酸分解可获得超高纯度的CO。甲酸有两种可能的分解反应： ①HCOOH(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH1＝＋26.3 kJ· mol－1 ②HCOOH(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH2＝－14.9 kJ· mol－1 (1)反应CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)的ΔH＝________kJ· mol－1。 (2)一定温度下，向恒容密闭容器中通入一定量的HCOOH(g)，发生上述两个分解反应，下列说法中能表明反应达到平衡状态的是_______(填标号)。 a.气体密度不变 b.气体总压强不变 c.H2O(g)的浓度不变 d.CO和CO2的物质的量相等 (3)一定温度下，使用某催化剂时反应历程如下图，反应①的选择性接近100%，原因是________________________________；升高温度，反应历程不变，反应①的选择性下降，可能的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 Ⅱ.甲烷和二氧化碳重整是制取合成气(CO和H2)的重要方法，主要反应有： ③CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g) ④CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ⑤CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g) (4)恒温恒容条件下，可提高CH4转化率的措施有________(填标号)。 a.增加原料中CH4的量 b.增加原料中CO2的量 c.通入Ar气 (5)恒温恒压密闭容器中，投入不同物质的量之比的CH4/CO2/Ar混合气，投料组成与CH4和CO2的平衡转化率之间的关系如下图。 ⅰ.投料组成中Ar含量下降，平衡体系中n(CO)∶n(H2)的值将________(填“增大”“减小”或“不变”)。 ⅱ.若平衡时Ar的分压为p kPa，根据a、b两点计算反应⑤的平衡常数Kp＝______(kPa)2(用含p的代数式表示，Kp是用分压代替浓度计算的平衡常数，分压＝总压×物质的量分数)。 11.(2024·全国甲卷)甲烷转化为多碳化合物具有重要意义。一种将甲烷溴化再偶联为丙烯(C3H6)的研究所获得的部分数据如下。回答下列问题： (1)已知如下热化学方程式： CH4(g)＋Br2(g)===CH3Br(g)＋HBr(g)ΔH1＝－29 kJ·mol－1 3CH3Br(g)===C3H6(g)＋3HBr(g) ΔH2＝＋20 kJ·mol－1 计算反应3CH4(g)＋3Br2(g)===C3H6(g)＋6HBr(g)的ΔH＝________ kJ·mol－1。 (2) CH4与Br2反应生成CH3Br，部分CH3Br会进一步溴化。将8 mmol CH4和8 mmol Br2通入密闭容器，平衡时，n(CH4)、n(CH3Br)与温度的关系如图(假设反应后的含碳物质只有CH4、CH3Br和CH2Br2)。 (ⅰ)图中CH3Br的曲线是________(填“a”或“b”)。 (ⅱ)560 ℃时，CH4的转化率α＝_______，n(HBr)＝________ mmol。 (ⅲ) 560 ℃时，反应CH3Br(g)＋Br2(g)===CH2Br2(g)＋HBr(g)的平衡常数K＝________。 (3)少量I2可提高生成CH3Br的选择性。500 ℃时，分别在有I2和无I2的条件下，将8 mmol CH4和8 mmol Br2通入密闭容器，溴代甲烷的物质的量(n)随时间(t)的变化关系如图。 (ⅰ)在11～19 s之间，有I2和无I2时CH3Br的生成速率之比＝________________。 (ⅱ)从图中找出I2提高了CH3Br选择性的证据：_________________________________________ ________________________________________________________________________。 (ⅲ)研究表明，I2参与反应的可能机理如下：①I2(g)===·I(g)＋·I(g) ②·I(g)＋CH2Br2(g)===IBr(g)＋·CH2Br(g) ③·CH2Br(g)＋HBr(g)===CH3Br(g)＋·Br(g) ④·Br(g)＋CH4(g)===HBr(g)＋·CH3(g) ⑤·CH3 (g)＋IBr(g)===CH3Br(g)＋·I(g) ⑥·I(g)＋·I(g)===I2(g) 根据上述机理，分析I2提高CH3Br选择性的原因：________________________________________________________________________。 12.(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===2O3　K1　ΔH1＝285 kJ·mol－1 ②2CH4＋O2===2CH3OH(l)　K2　ΔH2＝－329 kJ·mol－1 反应③CH4＋O3===CH3OH(l)＋O2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300 K和310 K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300 K的曲线是________(填“a”或“b”)。300 K、60 s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。 13.(2021·全国卷Ⅱ)二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题： (1)二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为： CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g) 该反应一般认为通过如下步骤来实现： ①CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH1＝＋41 kJ·mol－1 ②CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)　ΔH2＝－90 kJ·mol－1 总反应的ΔH＝________kJ·mol－1；若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是________(填字母)，判断的理由是____________________________________________________。 (2)合成总反应在起始物n(H2)/n(CO2)＝3时，在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的物质的量分数为x(CH3OH)，在t＝250 ℃下的x(CH3OH)～p、在p＝5×105 Pa下的x(CH3OH)～t如图所示。 ①用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式Kp＝________________； ②图中对应等压过程的曲线是__________，判断的理由是_______________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； ③当x(CH3OH)＝0.10时，CO2的平衡转化率α＝__________，反应条件可能为________或________。 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题10　化学反应速率与化学平衡 题组一 1.解析　①A(g)M(g)的K＝，②A(g)N(g)的K＝，②－①得到M(g)N(g)，则K＝＝＝，A正确；由图可知，0～t1时间段，生成M和N的物质的量相同，由此可知，生成M和N的平均反应速率相等，B正确；若加入催化剂，k1增大，更有利于生成M，则x1变大，但催化剂不影响平衡移动，xM，平衡不变，C错误；若A(g)→M(g)和A(g)→N(g)均为放热反应，升高温度，两个反应均逆向移动，A的物质的量分数变大，即xA，平衡变大，D正确。 答案　C 2.解析　550 ℃时，曲线①物质的量是5 mol，根据原子守恒，n(C)＝3 mol，则其不可能是含碳微粒，故曲线①表示H2，升高温度，反应Ⅰ平衡正移，反应Ⅱ平衡逆向移动，CO物质的量增大，则曲线③代表CO，温度升高，反应Ⅲ逆向移动，CH4物质的量降低，则曲线②代表CH4，据此解答。550 ℃时，n(H2)＝5 mol，n(CO2)＝2.2 mol，n(CH4)＝n(CO)＝0.4 mol，根据C原子守恒，可得n(C3H8O3)＝ ＝0，根据O原子守恒，可得n(H2O)＝ ＝7.2 mol(也可利用H原子守恒计算，结果相同)，则α(H2O)＝×100%＝20%，A正确；550 ℃时，n(CO2)＝2.2 mol，n(CO)＝0.4 mol，则n(CO2)∶n(CO)＝11∶2，B错误；400～550 ℃范围，随温度升高，反应Ⅱ、Ⅲ平衡均逆向移动，n(CO2)增大，说明反应Ⅲ逆向移动程度更大，则H2O的物质的量减小，C错误；增大压强，反应Ⅰ平衡逆向移动，反应Ⅱ平衡不移动，反应Ⅲ平衡正向移动，H2的物质的量减小，D错误。 答案　A 3.解析　反应物气体总物质的量为5 mol，生成物为3 mol，减小压强会使平衡向气体分子数增大的方向(逆反应)移动，A不符合题意；该反应为放热反应，升高温度会使平衡向吸热的逆反应方向移动，B不符合题意；增大H2浓度会提高反应物浓度，根据勒夏特列原理，平衡向正反应方向移动以消耗增加的H2，C符合题意；恒容充入惰性气体不改变各物质浓度，对平衡无影响，D不符合题意。 答案　C 4.解析　3 h时异山梨醇的浓度仍在增大，1,4­失水山梨醇的浓度仍在减小，说明此刻反应②未达到平衡状态，即正、逆反应速率不相等，A错误；由题图可知，3 h时山梨醇的浓度已为0，副产物的浓度不变，说明反应①、③均是不可逆反应，15 h后异山梨醇的浓度不再变化，1,4­失水山梨醇的浓度大于0，说明反应②是可逆反应，则该温度下的平衡常数：①>②，B正确；0～3 h内平均速率v(异山梨醇)＝＝0.014 mol·kg－1·h－1，C正确；反应②使用催化剂能加快反应速率，缩短达到化学平衡状态的时间，但是催化剂对化学平衡移动无影响，故加入催化剂不改变其平衡转化率，D正确。 答案　A 5.解析　NH2OH、NH3、H2O的电荷分布都不均匀，不对称，为极性分子，A正确；由反应历程可知，有N—H、N—O键断裂，还有N—H键的生成，B正确；由反应历程可知，反应过程中，Fe2＋先失去电子发生氧化反应生成Fe3＋，后面又得到电子发生还原反应生成Fe2＋，C正确；由反应历程可知，反应过程中，生成的NH2NH2有两个氢来源于NH3，所以将NH2OH替换为ND2OD，不可能得到ND2ND2，会得到ND2NH2和HDO，D错误。 答案　D 6.解析　根据表格中的数据可知，H2的键能为218×2＝436 kJ·mol－1，A正确；由表格中数据可知O2的键能为：249×2＝498 kJ·mol－1，由题中信息可知H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol－1，则O2的键能大于H2O2中氧氧单键的键能的两倍，B正确；由表格中的数据可知HOO===HO＋O，解离其中氧氧单键需要的能量为249＋39－10＝278 kJ·mol－1，H2O2中氧氧单键的键能为214 kJ·mol－1，C错误；由表中的数据可知H2O(g)＋O(g)===H2O2(g)的ΔH＝－136－249－(－242)＝－143 kJ·mol－1，D正确。 答案　C 7.解析　实验①中，0～20 min，氨气浓度变化量为2.40×10－3mol/L－2.00×10－3mol/L＝4.00×10－4mol/L，v(NH3)＝＝2.00×10－5mol/(L·min)，反应速率之比等于化学计量数之比，v(N2)＝v(NH3)＝1.00×10－5mol/(L·min)，A正确；催化剂表面积大小只影响反应速率，不影响平衡，实验③中氨气初始浓度与实验①中一样，实验③达到平衡时氨气浓度为4.00×10－4mol/L，则实验①达平衡时氨气浓度也为4.00×10－4mol/L，而恒温恒容条件下，实验②相对于实验①为减小压强，平衡正向移动，因此实验②60 min时处于平衡状态，x<0.4，即x≠0.4，B正确；实验①、实验②中0～20 min、20 min～40 min氨气浓度变化量都是4.00×10－4mol/L，实验②中60 min时反应达到平衡状态，实验①和实验②催化剂表面积相同，实验①中氨气初始浓度是实验②中氨气初始浓度的两倍，实验①60 min时反应未达到平衡状态，相同条件下，增加氨气浓度，反应速率并没有增大，C错误；对比实验①和实验③，氨气浓度相同，实验③中催化剂表面积是实验①中催化剂表面积的2倍，实验③先达到平衡状态，实验③的反应速率大，说明相同条件下，增加催化剂的表面积，反应速率增大，D正确。 答案　C 8.解析　由图中数据可知，30 min时，M、Z的浓度分别为0.300 mol·L－1和0.125 mol·L－1，则M的变化量为0.5 mol·L－1－0.300 mol·L－1＝0.200 mol·L－1，其中转化为Y的变化量为0.200 mol·L－1－0.125 mol·L－1＝0.075 mol·L－1。因此，0～30 min时间段内，Y的平均反应速率为 ＝0.0025 mol·L－1·min－1，A说法不正确；由题中信息可知，反应①和反应②的速率之比为，Y和Z分别为反应①和反应②的产物，且两者与M的化学计量数相同(化学计量数均为1)，因此反应开始后，体系中Y和Z的浓度之比等于 ，由于k1、k2为速率常数，故该比值保持不变，B说法正确； 结合A、B的分析可知反应开始后，在相同的时间内体系中Y和Z的浓度之比＝＝，因此，如果反应能进行到底，反应结束时有 的M转化为Z，即62.5%的M转化为Z，C说法正确；由以上分析可知，在相同的时间内生成Z较多、生成Y较少，因此，反应①的化学反应速率较小，在同一体系中，活化能较小的化学反应速率较快，故反应①的活化能比反应②的活化能大，D说法正确。 答案　A 9.解析　容器内发生的反应为A(g)＋2B(g)3C(g)，该反应是气体分子数不变的可逆反应，所以在恒温恒容条件下，气体的压强始终保持不变，则容器内压强不变，不能说明反应达到平衡状态，A错误；根据图像变化曲线可知，t2～t3过程中，t2时v正瞬间不变，平衡过程中不断增大，则说明反应向逆反应方向移动，且不是“突变”图像，属于“渐变”过程，所以排除温度与催化剂等影响因素，改变的条件为：向容器中加入C，B正确；根据分析可知，t2～t3时间段，改变条件使正反应速率逐渐增大，平衡向逆反应方向移动，达到新的平衡状态后，生成A的量增大，总的物质的量不变，所以A的体积分数φ增大，即A的体积分数φ：φ(Ⅱ)＞φ(Ⅰ)，C正确；平衡常数K与温度有关，因该反应在恒温条件下进行，所以K保持不变，D错误。 答案　BC 10.解析　(1)由盖斯定律，②－①可以得到目标反应，则ΔH＝ΔH2－ΔH1＝－14.9 kJ/mol－26.3 kJ/mol＝－41.2 kJ/mol；(2)a.气体质量是定值，体积是固定的，密度始终不变，气体密度不变，不能说明达到平衡状态；b.两个反应均为气体体积增大的反应，则随着反应进行，压强变大，压强不变是平衡状态；c.气体浓度不变是平衡状态的标志，则H2O(g)浓度不变，是平衡状态；d.CO和CO2物质的量相等，不能说明其浓度不变，不能判断达到平衡状态；故选bc；(3)反应①的选择性接近100%，原因是反应①的活化能低，反应②活化能高，反应②进行的速率慢，所以反应①的选择性接近100%；反应①是吸热反应，升高温度平衡会正向移动，会有利于反应①，但反应①选择性下降，可能原因是催化剂在升温时活性降低或升温时催化剂对反应②更有利；(4)a.增加原料中CH4的量，CH4自身转化率降低；b.增大原料中CO2的量，CH4转化率增大；c.通入Ar气，各物质浓度不变，平衡不移动，CH4转化率不变；故选b；(5)ⅰ.如图可知，恒压时，随着Ar含量上升(图像从右到左)，反应物的分压减小，相当于减压，平衡正向移动，压强不影响反应④平衡移动；则随着Ar含量下降，反应③和⑤平衡逆向移动，但甲烷的转化率下降的更快，而反应①甲烷二氧化碳转化率相同，说明反应⑤逆移程度稍小，但CO减小的少，则n(CO)∶n(H2)增大；ⅱ.设初始投料：n(CH4)＝4 mol、n(CO2)＝4 mol、n(Ar)＝2 mol，平衡时，甲烷转化率为20%，二氧化碳的转化率为30%，则平衡时：n(CH4)＝4 mol－4 mol×20%＝3.2 mol；n(CO2)＝4 mol－4 mol×30%＝2.8 mol；根据碳元素守恒：n(CO)＝8 mol－n(CH4)－n(CO2)＝8 mol－3.2 mol－2.8 mol＝2 mol；根据氧元素守恒：n(H2O)＝8 mol－n(CO)－2n(CO2)＝8 mol－2 mol－2×2.8 mol＝0.4 mol；根据氢元素守恒：n(H2)＝8 mol－2n(CH4)－n(H2O)＝8 mol－2×3.2 mol－0.4 mol＝1.2 mol；平衡时，气体总物质的量为3.2 mol＋2.8 mol＋2 mol＋0.4 mol＋1.2 mol＋2 mol＝11.6 mol，Ar的分压为p kPa，则总压为5.8p kPa，p(H2)＝×5.8p kPa＝0.6p kPa、p(CO)＝×5.8p kPa＝p kPa、p(CH4)＝×5.8p kPa＝1.6p kPa、p(H2O)＝×5.8p kPa＝0.2p kPa，反应⑤的平衡常数Kp＝(kPa)2＝0.675p2(kPa)2。 答案　(1)－41.2　(2)bc　(3)反应①的活化能低，反应②活化能高，反应②进行的速率慢　催化剂在升温时活性降低或升温时催化剂对反应②更有利 (4)b　(5)ⅰ.增大　ⅱ.0.675p2 11.解析　(1)根据盖斯定律，目标反应＝第一个反应×3＋第二个反应，则ΔH＝3×ΔH1＋ΔH2＝3×(－29 kJ·mol－1)＋20 kJ·mol－1＝－67 kJ·mol－1。(2)(ⅰ)由ΔH1<0可知，升高温度，该反应的平衡逆向移动，n(CH4)增大，n(CH3Br)减小，故图中CH3Br的曲线是a。(ⅱ)根据题图可知，560 ℃时，平衡时n(CH4)＝1.6 mmol，n(CH3Br)＝5.0 mmol，则CH4的转化率α＝×100%＝80%，CH4的转化量为6.4 mmol，故进一步溴化的CH3Br的物质的量为(6.4－5.0)mmol＝1.4 mmol，则CH3Br进一步溴化生成的HBr的量为1.4 mmol，故n(HBr)＝6.4 mmol＋1.4 mmol＝7.8 mmol。(ⅲ)假设CH4与Br2反应生成CH3Br平衡后CH3Br再进一步溴化，根据题图中的数据，并结合(ⅱ)的分析，列三段式： 　　　　　　CH3Br(g)＋Br2(g)===CH2Br2(g)＋HBr(g) 起始量/mmol　6.4　　　1.6　　　　　　0　　　　 6.4 转化量/mmol 1.4 1.4 1.4 1.4 平衡量/mmol 5.0 0.2 1.4 7.8 该反应为气体分子数不变的反应，可用物质的量来计算平衡常数，则K＝＝10.92。(3)(ⅰ)根据题图中关于CH3Br的数据可得，v(有I2)＝＝0.075 mmol·s－1，v(无I2)＝＝0.05 mmol·s－1，则＝＝1.5。(ⅱ)由题图知，有I2时，CH3Br的量明显提高，CH2Br2的量降低，且约7.5 s后，体系中CH3Br的量高于CH2Br2的量，故I2提高了CH3Br的选择性。(ⅲ)I2产生的·I可将反应后的含碳物质CH2Br2经过反应②、③转化为CH3Br；而反应过程中生成的·Br可继续与CH4经过反应④、⑤生成CH3Br，提高了生成的CH3Br的量，减少了CH2Br2的量，从而提高CH3Br选择性。 答案　(1)－67　(2)(ⅰ)a　(ⅱ)80%　7.8　(ⅲ)10.92 (3)(ⅰ)1.5　(ⅱ)有I2时，CH3Br的量明显提高，CH2Br2的量降低，且约7.5 s后，体系中CH3Br的量高于CH2Br2的量　(ⅲ)I2产生的·I可将反应后的含碳物质CH2Br2经过反应②、③转化为CH3Br；而反应过程中生成的·Br可继续与CH4经过反应④、⑤又生成CH3Br 12.解析　(1)根据盖斯定律可知，反应③＝(反应②－①)，所以对应ΔH3＝(ΔH2－ΔH1)＝(－329 kJ·mol－1－285 kJ·mol－1)＝－307 kJ·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＝或 ；(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300 K条件下的反应；根据上述分析结合图像可知，300 K、60 s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%；(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。 答案　(1)－307　或 (2)b　×100% (3)(ⅰ)Ⅰ　(ⅱ)c　(ⅲ)＜　2 13.解析　(1)二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)，该反应一般认为通过如下步骤来实现：①CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH1＝＋41 kJ·mol－1，②CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)　ΔH2＝－90 kJ·mol－1，根据盖斯定律可知，①＋②可得二氧化碳加氢制甲醇的总反应为：CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝(＋41 kJ·mol－1)＋(－90 kJ·mol－1)＝－49 kJ·mol－1；该反应总反应为放热反应，因此生成物总能量低于反应物总能量，反应①为慢反应，因此反应①的活化能高于反应②，同时反应①的反应物总能量低于生成物总能量，反应②的反应物总能量高于生成物总能量，因此示意图中能体现反应能量变化的是A项；ΔH1为正值，ΔH2和ΔH为负值，反应①的活化能大于反应②的。(2)①二氧化碳加氢制甲醇的总反应为CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)，因此利用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式Kp＝。②该反应正向为放热反应，升高温度时平衡逆向移动，体系中x(CH3OH)将减小，因此图中对应等压过程的曲线是b；总反应ΔH<0，升高温度时平衡向逆反应方向移动，甲醇的物质的量分数变小。③设起始n(CO2)＝1 mol，n(H2)＝3 mol，则： 3H2(g)＋CO2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) 起始(mol) 3 1 0 0 转化(mol) 3x x x x 平衡(mol) 3－3x 1－x x x 当平衡时x(CH3OH)＝0.10时，＝0.1，解得x＝ mol，平衡时CO2的转化率α＝×100%＝33.3%；由图可知，满足平衡时x(CH3OH)＝0.10的条件有：5×105Pa,210 ℃或9×105Pa,250 ℃。 答案　(1)－49　A　ΔH1为正值，ΔH2和ΔH为负值，反应①的活化能大于反应②的 (2)①　②b　总反应ΔH<0，升高温度时平衡向逆反应方向移动，甲醇的物质的量分数变小 ③33.3%　5×105Pa,210 ℃　9×105Pa，250 ℃ 学科网（北京）股份有限公司 $