题型02 化学反应速率与化学平衡综合应用（期末真题汇编，北京专用）高二化学上学期

题型02 化学反应速率与化学平衡综合应用 1．(24-25高二上·北京昌平区·期末)利用工业废气CO2合成甲醇，可减少CO2的排放，有利于实现碳中和。 已知：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)  ΔH= -49.0 kJ·mol−1； (1)该反应能自发的条件是 。 a．高温   b．低温   c．任意温度     d．无法判断 (2)该反应的化学平衡常数表达式K= 。 (3)某温度下，该反应的化学平衡常数K =0.3，若起始时向1 L 密闭容器中投入1 mol CO2(g)、3 mol H2(g)、1 mol CH3OH(g)、1 mol H2O(g)，则反应 (填“向正反应方向进行”、“向逆反应方向进行”或“达平衡状态”)，结合计算说明理由： 。 (4)任写两条理论上能提高CO2平衡转化率的措施 。 2．(23-24高二上·北京昌平区·期末)合成氨对人类的生存和发展有着重要意义，至今有三位科学家因在该领域的研究获诺贝尔奖。 合成氨反应为：。请回答下列问题： (1)该反应的化学平衡常数表达式 。 (2)某温度下，将和按一定比例充入恒容容器中，平衡后测得数据如下表： 平衡时各物质的物质的量 1.00 3.00 1.00 ①此条件下的平衡转化率= 。(保留一位小数) ②若平衡后，再向平衡体系中加入和各，此时反应向方向 (填“正反应”或“逆反应”)进行，结合计算说明理由： 。 (3)任写一条理论上能提高氨的平衡产率的措施 。 3．(22-23高二上·北京昌平区·期末)煤炭资源是我国重要能源，直接做燃料利用率低且产生固体垃圾和有害气体。工业上可以通过煤的气化来实现煤的综合利用，以解决上述问题。煤炭转化为水煤气的主要反应为煤炭与水蒸气反应生成和。 已知：； ； ； (1)该反应的热化学方程式为：   。 (2)该反应的化学平衡常数表达式 。 (3)已知该反应在700℃时。700℃时，向密闭容器中投入各，此时该反应 (填“向正反应进行”、“向逆反应进行”或“达平衡状态”)，结合计算说明理由： 。 (4)已知该反应某温度时，在该温度下向密闭容器中投入足量的和，则该温度下的平衡转化率为 。 (5)从物质和能量的角度说明将煤炭转化为水煤气的价值 。 4．(22-23高二上·北京西城区·期末)CO2的捕获和转化可减少CO2排放并实现资源的利用。在催化剂作用下，消耗CH4和CO2，生成合成气(H2、CO)，主要发生反应i，可能发生副反应ii、iii： i.CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) H1 ii.CH4(g)=C(s)+2H2(g) H2=+75.0kJ•mol-1 iii.2CO(g)=CO2(g)+C(s) H3=-172.0kJ•mol-1 (1) H1= 。 (2)反应i为可逆反应。从化学平衡的角度分析，利于生成合成气的条件是 。 A．高温高压 B．高温低压 C．低温高压 D．低温低压 (3)经研究发现，添加碱性助剂(如CaO)可以促进CO2的吸附与活化。反应过程如图1。反应I完成后，以N2为载气，将恒定组成、恒定流速的N2、CH4混合气通入盛有足量CaCO3的反应器，单位时间流出气体各组分的物质的量随反应时间变化如图2。反应过程中始终未检测到CO2，催化剂表面有积炭。 ①反应II的化学方程式为 。 ②t1～t3，n(H2)＞n(CO)，且生成H2的速率不变，可能发生的副反应是 (填序号“ii”或“iii”)。 ③t3时，生成CO的速率为0，是因为反应II不再发生，可能的原因是 。 5．(23-24高二上·北京通州区·期末)研究NO、NO2等气体的无害化处理对治理大气污染、建设生态文明有重要意义。 Ⅰ． 二氧化硫消除二氧化氮。 (1)已知：2SO2 (g) + O2(g) 2SO3(g)   ΔH1 =-196.6 kJ/mol 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g)   ΔH2 =-113.0 kJ/mol 则NO2(g) + SO2 (g) SO3(g) + NO(g)的ΔH = kJ/mol (2)在一定条件下，将起始浓度比为1：2 的NO2与SO2置于密闭容器中发生上述反应，NO2转化为NO的平衡转化率为b。 ①下列说明反应达到平衡状态的是 (填字母)。 a．体系压强保持不变              b．混合气体的颜色保持不变 c． SO3和NO的体积比保持不变    d．每生成1mol SO3消耗1mol NO2 ②该温度下平衡常数K= (用含有b的式子表示)。 Ⅱ．NH3具有较好的还原性，催化剂存在下，NH3可用来消除NO的污染，生成两种对环境无害的物质。 (3)写出上述反应的化学方程式 。 (4)NH3与NO的物质的量之比分别为1：3、3：1、4：1时，NO脱除率随温度变化的曲线如下图所示。曲线III对应的NH3与NO的物质的量之比是 ，理由是 。 6．(23-24高二上·北京海淀区·期末)丙烯腈是重要的化工原料，其合成分两步进行。 I．丙烷脱氢制丙烯 丙烷脱氢过程中发生如下反应： i． ii． (1)升温时，测得丙烯平衡产率降低。 ①升温时，丙烷的平衡转化率 (填“提高”“降低”或“不变”)。 ②丙烯平衡产率降低的可能原因是 。 (2)工业上，常在恒压条件下充入高温水蒸气使反应器再热。请分析充入高温水蒸气的作用： 。 (3)已知：i． ii．在高温下脱氢时碳碳键易断裂，产生积炭后，催化剂活性降低 工业上，常在中加入一定量的，目的是 。 Ⅱ．丙烯氨氧化制丙烯腈 丙烯在一定条件下生成丙烯腈，副产物为丙烯醛，反应如下： i． ii． (4)原料气中和丙烯的比例对产物收率的影响如图所示。 已知：碱性条件下容易分解。 ①时产物主要为丙烯醛，原因是 。 ②时，冷却吸收后丙烯腈收率略有降低，原因是 。 7．(22-23高二上·北京顺义区·期末)利用乙酸()蒸汽催化重整可以得到合成气(和)。发生的反应为： 同时有副反应发生，主要的副反应为： (1)利用合成气合成甲烷，发生反应的热化学方程式为： ①利用和计算时，还需要利用 反应的。 ②合成甲烷时，下列各项措施中，可以提高平衡转化率的是 (填字母) a.增大容器容积 b.加入适当的催化剂 c.适时将分离出来 (2)乙酸蒸汽催化重整过程中，温度与气体产率的关系如图。 650℃之前，氢气产率低于甲烷，650℃之后氢气产率高于甲烷，主要原因可能是 。 (3)其他条件不变，在乙酸气体中掺杂一定量水，氢气产率显著提高而的产率下降，用平衡移动原理解释原因 。 (4)在密闭容器中投入amol乙酸蒸汽进行催化重整，利用合适的催化剂抑制其他副反应的发生，温度为时达到平衡。反应Ⅰ消耗乙酸60%，反应Ⅱ消耗乙酸20%，平衡时气体中乙酸的体积分数为 (计算结果保留3位小数)。 8．(23-24高二上·北京师范大学附属中学·期末)甲醇是一种重要的化工原料，具有开发和应用的广阔前景。工业上使用水煤气(CO与的混合气体)转化成甲醇()。 (1)已知一定条件下： 该条件下水煤气转化成甲醇的热化学方程式是 。 (2)在体积可变的恒压密闭容器中投入0.5molCO和0.75mol，不同条件下发生上述反应。实验测得平衡时的物质的量随温度、压强的变化如图所示。 ①根据图象判断 (填“<”或“>”)； ②M点对应的平衡混合气体的体积为1L，则506K时，该反应平衡常数K= 。的转化率为 。 ③下列叙述能说明上述反应在条件下达到化学平衡状态的 (填字母序号)。 a．单位时间内消耗amolCO的同时生成amol b．的体积分数不再改变 c．密闭容器的体积不再改变 d．混合气体的平均相对分子质量不再改变 (3)工业上可利用甲醇羰基化法进一步制取甲酸甲酯：，在容积固定的密闭容器中，投入等物质的量和CO，测得相同时间内CO的转化率随温度变化如图所示。 ①此可逆反应的正反应是 反应。(放热、吸热) ②请解释ac段曲线变化趋势的原因： 。 9．(23-24高二上·北京大兴区·期末)“碳中和”是通过植树造林和其他人工技术(或工程)对排放的碳加以捕集利用，从而使排放到大气中的净增量为零。 Ⅰ．一定温度下，向某恒容密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的气体。 已知：　，反应过程中气体和CO气体的浓度与时间的关系如图所示。 请回答下列问题： (1)时， (填“>”“<”或“=”)。 (2)时，的转化率为 ；CO的平均反应速率 ；该温度下的化学平衡常数 。 (3)下列能说明上述反应达到平衡状态的是 (填序号)。 a．单位时间内消耗，同时生成 b．气体的压强不再变化 c．混合气体的平均相对分子质量不再变化 d．混合气体的密度不再变化 II．由与制备甲醇是当今研究的热点之一，历程如下： 制备过程发生如下副反应： 反应①：　 反应②：　。 (4)写出与制备的热化学方程式 。 (5)恒压下，将和按物质的量之比为充入密闭容器， 甲醇平衡产率在无分子筛膜和有分子筛膜(能选择性分离出)时随温度的变化如图所示。 ①相同温度下，P点甲醇产率高于T点的原因 。 ②对比曲线Ⅰ和II，分析曲线II中甲醇平衡产率随温度升高在P点之前增大而P点以后减小的原因 。 10．(23-24高二上·北京丰台区·期末)工业上，常用以下方法处理硫化氢废气。 Ⅰ．高温热分解法，即在恒温、恒压条件下， (1)下列不能作为该反应达到平衡状态的标志的是_____。(填字母) A．在体系中质量分数保持不变 B．气体的平均相对分子质量不再变化 C．气体密度不再变化 D．的消耗速率与的消耗速率之比为 (2)达到平衡状态后，通入氩气，分析平衡转化率的变化及原因 。 (3)为提高转化率，常用作催化剂，经过相同时间测定的转化率与温度的关系如图，在以后，有无催化剂的转化率几乎相等，其原因是 。 II．溶液脱除法，即将含有的废气通入溶液中 (4)脱除并再生的原理如图，写出总反应的化学方程式 。 (5)如图所示，反应相同时间时，时脱除率下降，推测可能的原因为 。 (6)当废气中硫化氢浓度较低时，常用纯碱溶液吸收，结合表中数据计算该反应的平衡常数 。 酸(常温下) 11．(23-24高二上·北京西城区·期末)甲醇是一种重要的化工原料，具有广阔的开发和应用前景。工业上使用水煤气(CO与H2的混合气体)转化成甲醇(CH3OH)。 (1)已知一定条件下，发生反应：，，该条件下，水煤气转化成甲醇的热化学方程式是 。 (2)在体积可变的恒压密闭容器中投入0.5 mol CO和0.75 mol H2，不同条件下发生上述反应。实验测得平衡时CH3OH的物质的量(n)随温度(T)、压强(p)的变化如图1所示。 ①p1 p2(填“<”或“>”)。 ②M点对应的平衡混合气体的体积为1 L，则233 ℃时，该反应的平衡常数K= ，H2的转化率为 (保留1位小数)。 ③下列叙述能说明上述反应在p1条件下达到化学平衡状态的是 (填字母)。 a．单位时间内消耗1 mol CO的同时生成1 mol CH3OH b．CH3OH的体积分数不再改变    c．密闭容器的体积不再改变 (3)工业上可利用甲醇羰基化法进一步制取甲酸甲酯：。在容积不变的密闭容器中，投入等物质的量的CH3OH和CO，相同时间内CO的转化率随温度变化如图2所示(不考虑其他副反应)。 ①b、c、d三点中，尚未达到化学平衡状态的点是 。 ②该反应是 (填“放热”或“吸热”)反应。 ③曲线ac段和de段的变化趋势不同。试从反应速率和平衡角度说明理由： 。 12．(22-23高二上·北京房山区·期末)合成氨对人类的生存和发展有着重要意义，1909年哈伯在实验室中首次利用氮气与氢气反应合成氨，实现了人工固氮。 (1)反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)的化学平衡常数表达式为 。 (2)请结合下列数据分析，工业上选用氮气与氢气反应固氮，而没有选用氮气和氧气反应固氮的原因是 。 序号 化学反应 K(298K)的数值 ① N2(g) + O2(g)⇌ 2NO(g) 5×10-31 ② N2(g) + 3H2(g)⇌2NH3(g) 4.1×106 (3)对于反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)，在一定条件下氨的平衡含量如下表。 温度/℃ 压强/MPa 氨的平衡含量 200 10 81.5% 550 10 8.25% ①该反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。 ②其他条件不变时，温度升高氨的平衡含量减小的原因是 (填字母序号)。 a.温度升高，正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡逆向移动 b.温度升高，浓度商(Q)变大，Q>K，平衡逆向移动 c.温度升高，活化分子数增多，反应速率加快 d.温度升高，K变小，平衡逆向移动 ③哈伯选用的条件是550℃、10MPa，而非200℃、10MPa，可能的原因是 。 (4)图1表示500℃、60.0 MPa条件下，原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。根据图中M点数据计算N2的平衡体积分数 ； (5)图2是合成氨反应平衡混合气中NH3的体积分数随温度或压强变化的曲线，图中L(L1、L2)、X分别代表温度或压强。其中X代表的是 (填“温度”或“压强”)；判断L1、L2的大小关系并说明理由 。 13．(24-25高二上·北京东城区·期末)利用工业废气中的二氧化碳合成甲醇。 (1)合成原理：      ①该反应的平衡常数表达式： 。 ②为提高的平衡转化率，可采取的措施有 (写两条)。 (2)在一定温度下，将1mol和3mol充入容积为1L的恒容密闭容器中合成甲醇，下列叙述能说明上述反应达到化学平衡状态的是 (写序号)。 a．甲醇的质量不再增加 b． c．混合气体密度不变 d．若使用为反应物，反应物和产物均含有 (3)相同时间内，4.00MPa，条件下，温度对反应结果的影响如图所示： 已知：ⅰ．为转化率，为选择性，为产率。 ⅱ．； ①由图像可知，合成甲醇过程中存在副反应。依据是： 。 ②根据信息，在其他条件一定情况下，制备甲醇宜选用的反应条件： 。 14．(22-23高二上·北京第十二中学·期末)资源化利用对缓解碳减排压力具有重要意义，使用镍氢催化剂可使转化为。反应体系中主要反应的热化学方程式为： 反应I：   反应II：   (1)基态镍原子核外电子的轨道表示式为 (2)将反应后气体通入 (填试剂名称)，可证明反应II发生。 (3)计算   (用和表示) (4)相同投料比时，体系内的平衡转化率与温度T和压强p的关系如图，温度从高到低的顺序为 。 (5)向1 L恒压、密闭容器中通入1 mol 和4 mol ，测得有关物质的物质的量随温度变化如图。 ①催化剂在较低温度时主要选择 (填“反应I”或“反应II”) ②时的转化率为 ，反应I的平衡常数 。 (6)镍氢催化剂活性会因为甲烷分解产生积碳而降低，同时二氧化碳可与碳发生消碳反应： 积碳反应：  +75 kJ/mol 消碳反应：  -173 kJ/mol 其他条件相同时，催化剂表面积碳量与温度的关系如图所示，℃之后，温度升高积碳量减小的主要原因是 。 15．(22-23高二上·北京汇文中学·期末)煤的气化和间接液化涉及如下反应： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 反应Ⅲ： (1)在恒温恒容条件下，下列叙述中能表明反应Ⅰ达到化学平衡状态的 (填序号)。 a.CO的浓度不再变化 b.单位时间内每消耗就生成 c.容器中气体的密度不随时间而变化 d.容器中气体压强不随时间而变化 (2)在500℃时反应Ⅱ的平衡常数，若此温度下密闭容器中CO和的起始浓度都是，计算达平衡时CO的转化率为 。 (3)一定温度下在两个2L的恒容密闭容器中分别发生反应Ⅲ，相关数据如下： 容器 甲 乙 反应物投入量 和 和 平衡时 平衡时能量变化 放出88.2kJ 吸收 ① (填“>”、“<”或“=”)； 。 ②计算甲中反应的平衡常数= (填具体数值)；若使该反应的平衡常数增大，可以采取的措施有 (填字母序号)。 a.升高温度    b.降低温度    c.压缩体积来增大体系压强    d.增大的浓度 ③若充入和，其他条件与甲相同，一段时间后达到平衡状态，放出热量 (填“>”、“<”或“=”)；若将乙中反应改为在起始容积为2L的恒压容器中进行，平衡时的物质的量浓度为，则 (填“>”、“<”或“=”)。 ④在其他条件不变的情况下，研究温度对该反应的影响，如图为温度为时甲中反应的测定结果，若只把温度升高到进行，请绘制温度为时的测定结果 。 29 / 29 学科网（北京）股份有限公司 $ 题型02 化学反应速率与化学平衡综合应用 1．(24-25高二上·北京昌平区·期末)利用工业废气CO2合成甲醇，可减少CO2的排放，有利于实现碳中和。 已知：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)  ΔH= -49.0 kJ·mol−1； (1)该反应能自发的条件是 。 a．高温   b．低温   c．任意温度     d．无法判断 (2)该反应的化学平衡常数表达式K= 。 (3)某温度下，该反应的化学平衡常数K =0.3，若起始时向1 L 密闭容器中投入1 mol CO2(g)、3 mol H2(g)、1 mol CH3OH(g)、1 mol H2O(g)，则反应 (填“向正反应方向进行”、“向逆反应方向进行”或“达平衡状态”)，结合计算说明理由： 。 (4)任写两条理论上能提高CO2平衡转化率的措施 。 【答案】(1)b (2)K= (3) 向正反应进行 Q= < K ，因此平衡向正反应进行 (4)降温、增压、增大H2浓度、及时移走CH3OH等 【详解】（1）CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l)的△H＜0，且△S＜0，则低温下满足△G=△H-T△S＜0，即低温下反应能自发进行；故选b； （2）该反应的化学平衡常数表达式K=； （3）向1 L 密闭容器中投入1 mol CO2(g)、3 mol H2(g)、1 mol CH3OH(g)、1 mol H2O(g)，的浓度熵为Q= < K ，因此平衡向正反应进行； （4）反应为放热反应，可降温平衡正向进行提高CO2平衡转化率；正方向为气体体积减小的反应，可通过增压使平衡正向移动提高CO2平衡转化率；可通过增大H2浓度，使平衡正向移动，提高CO2平衡转化率；及时移走CH3OH使平衡正向移动，提高CO2平衡转化率等一系列的措施。 2．(23-24高二上·北京昌平区·期末)合成氨对人类的生存和发展有着重要意义，至今有三位科学家因在该领域的研究获诺贝尔奖。 合成氨反应为：。请回答下列问题： (1)该反应的化学平衡常数表达式 。 (2)某温度下，将和按一定比例充入恒容容器中，平衡后测得数据如下表： 平衡时各物质的物质的量 1.00 3.00 1.00 ①此条件下的平衡转化率= 。(保留一位小数) ②若平衡后，再向平衡体系中加入和各，此时反应向方向 (填“正反应”或“逆反应”)进行，结合计算说明理由： 。 (3)任写一条理论上能提高氨的平衡产率的措施 。 【答案】(1) (2) 向正反应进行 ，因此平衡向正反应进行 (3)增大氮气浓度、减小氨气的浓度、增大压强等 【详解】（1）由合成氨反应为：，平衡常数为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，该反应的化学平衡常数表达式； （2）①由题给信息可知，平衡时，NH3为1.00mol,即转化的NH3为1.00mol,则转化的H2为：1.5mol,反应前氢气总物质的量为1.5mol+3.0mol=4.5mol,即氢气的转化率为：×100%=33.3%； ②恒容容器中，由表可知，平衡常数，平衡后，再向平衡体系中加入N2、H2和NH3各1.00mol, ，因此平衡向正反应进行； （3）理论上能提高氨的平衡产率，即使反应正向移动，因而可增大氮气浓度、减小氨气的浓度、增大压强等。 3．(22-23高二上·北京昌平区·期末)煤炭资源是我国重要能源，直接做燃料利用率低且产生固体垃圾和有害气体。工业上可以通过煤的气化来实现煤的综合利用，以解决上述问题。煤炭转化为水煤气的主要反应为煤炭与水蒸气反应生成和。 已知：； ； ； (1)该反应的热化学方程式为：   。 (2)该反应的化学平衡常数表达式 。 (3)已知该反应在700℃时。700℃时，向密闭容器中投入各，此时该反应 (填“向正反应进行”、“向逆反应进行”或“达平衡状态”)，结合计算说明理由： 。 (4)已知该反应某温度时，在该温度下向密闭容器中投入足量的和，则该温度下的平衡转化率为 。 (5)从物质和能量的角度说明将煤炭转化为水煤气的价值 。 【答案】(1)+131.5 (2) (3) 正反应进行 (4)50% (5)可以增大可燃物与氧气的接触面积提高燃烧效率，并且可以减少二氧化硫和一氧化碳等污染气体的排放，根据能量守恒，反应放出的能量不会增大 【详解】（1）已知：①； ②； ③ 由盖斯定律可知，①-②-③得反应=+131.5； （2）由化学方程式可知，该反应的化学平衡常数表达式； （3）700℃时，向密闭容器中投入各，此时，则反应正向进行； （4） 已知该反应某温度时，则，a=1mol/L，则该温度下的平衡转化率为； （5）将煤炭转化为水煤气可以增大可燃物与氧气的接触面积提高燃烧效率，并且可以减少二氧化硫和一氧化碳等污染气体的排放，根据能量守恒，反应放出的能量不会增大。 4．(22-23高二上·北京西城区·期末)CO2的捕获和转化可减少CO2排放并实现资源的利用。在催化剂作用下，消耗CH4和CO2，生成合成气(H2、CO)，主要发生反应i，可能发生副反应ii、iii： i.CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) H1 ii.CH4(g)=C(s)+2H2(g) H2=+75.0kJ•mol-1 iii.2CO(g)=CO2(g)+C(s) H3=-172.0kJ•mol-1 (1) H1= 。 (2)反应i为可逆反应。从化学平衡的角度分析，利于生成合成气的条件是 。 A．高温高压 B．高温低压 C．低温高压 D．低温低压 (3)经研究发现，添加碱性助剂(如CaO)可以促进CO2的吸附与活化。反应过程如图1。反应I完成后，以N2为载气，将恒定组成、恒定流速的N2、CH4混合气通入盛有足量CaCO3的反应器，单位时间流出气体各组分的物质的量随反应时间变化如图2。反应过程中始终未检测到CO2，催化剂表面有积炭。 ①反应II的化学方程式为 。 ②t1～t3，n(H2)＞n(CO)，且生成H2的速率不变，可能发生的副反应是 (填序号“ii”或“iii”)。 ③t3时，生成CO的速率为0，是因为反应II不再发生，可能的原因是 。 【答案】(1)+247 kJ•mol-1 (2)B (3) CH4+CaCO32CO+2H2+CaO ii 积炭包裹催化剂，使反应Ⅱ不再发生，生成CO的化学反应速率为0 【详解】（1）已知i.CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H1；ii.CH4(g)=C(s)+2H2(g) △H2=+75.0kJ•mol-1；iii.2CO(g)=CO2(g)+C(s) △H3=-172.0kJ•mol-1；由盖斯定律可知ii- iii即可得到反应i，△H1=△H2-△H3=+75.0kJ•mol-1-(-172.0kJ•mol-1)=+247 kJ•mol-1。 （2）CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H1=+247 kJ•mol-1，该反应是气体体积增大的吸热反应，则减小压强、升高温度有利于平衡正向移动，利于生成合成气，故选B。 （3）①由图可知，反应II的化学方程式为CH4+CaCO32CO+2H2+CaO； ②由题干图2信息可知，t1～t3，n(H2)＞n(CO)，，且生成H2速率不变，且反应过程中始终未检测到CO2，在催化剂上有积碳，故可能有副反应ii.CH4(g)=C(s)+2H2(g)； ③t3时，积炭包裹催化剂，使反应Ⅱ不再发生，生成CO的化学反应速率为0。 5．(23-24高二上·北京通州区·期末)研究NO、NO2等气体的无害化处理对治理大气污染、建设生态文明有重要意义。 Ⅰ． 二氧化硫消除二氧化氮。 (1)已知：2SO2 (g) + O2(g) 2SO3(g)   ΔH1 =-196.6 kJ/mol 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g)   ΔH2 =-113.0 kJ/mol 则NO2(g) + SO2 (g) SO3(g) + NO(g)的ΔH = kJ/mol (2)在一定条件下，将起始浓度比为1：2 的NO2与SO2置于密闭容器中发生上述反应，NO2转化为NO的平衡转化率为b。 ①下列说明反应达到平衡状态的是 (填字母)。 a．体系压强保持不变              b．混合气体的颜色保持不变 c． SO3和NO的体积比保持不变    d．每生成1mol SO3消耗1mol NO2 ②该温度下平衡常数K= (用含有b的式子表示)。 Ⅱ．NH3具有较好的还原性，催化剂存在下，NH3可用来消除NO的污染，生成两种对环境无害的物质。 (3)写出上述反应的化学方程式 。 (4)NH3与NO的物质的量之比分别为1：3、3：1、4：1时，NO脱除率随温度变化的曲线如下图所示。曲线III对应的NH3与NO的物质的量之比是 ，理由是 。 【答案】(1)-41.8 (2) b (3)4NH3+6NO5N2+6H2O (4) 4：1 对于反应4NH3+6NO5N2+6H2O，其他条件相同时，增大的NH3浓度，平衡向正反应方向移动，NO的脱除率增大。 【详解】（1）已知：①2SO2 (g) + O2(g) 2SO3(g)   ΔH1 =-196.6 kJ/mol； ②2NO(g) + O2(g) 2NO2(g)   ΔH2 =-113.0 kJ/mol； 根据盖斯定律可知得NO2(g) + SO2 (g) SO3(g) + NO(g)，ΔH=(-196.6+113.0)kJ/mol=-41.8kJ/mol； （2）①a．该反应是气体体积不变的反应，反应过程中，体系压强始终保持不变，不能说明反应达到平衡状态，故a不选； b．混合气体的颜色保持不变，说明二氧化氮的浓度不变，反应达到平衡状态，故b选； c．SO3和NO的体积比始终为1：1，保持不变，不能说明反应达到平衡状态，故c不选； d．每生成1molSO3消耗1molNO2，只指明正反应速率，所以正逆反应速率不一定相等，反应不一定达到平衡状态，故d选； 故答案为：b； ②在一定条件下，将起始浓度比为1：2的NO2与SO2置于密闭容器中发生上述反应，NO2转化为NO的平衡转化率为b，列三段式如下： K==； （3）NH3与NO反应归中反应，生成N2和H2O，化学方程式为4NH3+6NO5N2+6H2O； （4）其他条件相同时，增大的 NH3 浓度，平衡向正反应方向移动，NO的脱除率增大，所以曲线Ⅲ对应的NH3与NO的物质的量之比是4：1。 6．(23-24高二上·北京海淀区·期末)丙烯腈是重要的化工原料，其合成分两步进行。 I．丙烷脱氢制丙烯 丙烷脱氢过程中发生如下反应： i． ii． (1)升温时，测得丙烯平衡产率降低。 ①升温时，丙烷的平衡转化率 (填“提高”“降低”或“不变”)。 ②丙烯平衡产率降低的可能原因是 。 (2)工业上，常在恒压条件下充入高温水蒸气使反应器再热。请分析充入高温水蒸气的作用： 。 (3)已知：i． ii．在高温下脱氢时碳碳键易断裂，产生积炭后，催化剂活性降低 工业上，常在中加入一定量的，目的是 。 Ⅱ．丙烯氨氧化制丙烯腈 丙烯在一定条件下生成丙烯腈，副产物为丙烯醛，反应如下： i． ii． (4)原料气中和丙烯的比例对产物收率的影响如图所示。 已知：碱性条件下容易分解。 ①时产物主要为丙烯醛，原因是 。 ②时，冷却吸收后丙烯腈收率略有降低，原因是 。 【答案】(1) 提高 升温时反应ii的转化率提高 (2)反应体系压强减小，反应正向移动. (3)将积炭转化为CO，提高催化剂活性。 (4) 氨气含量过低，主要发生反应ii 氨气含量过多成碱性，而碱性条件下容易分解，故丙烯腈收率略有降低 【详解】（1）①两个反应均为吸热，温度升高时，丙烷的平衡转化率提高。②温度升高时，主要发生的是反应ii。 故答案为：①提高；②升温时反应ii的转化率提高 （2）恒压充入水蒸气后，相当于反应体系压强减小，反应正向移动。 故答案为：反应体系压强减小，反应正向移动。 （3）在高温下脱氢时碳碳键易断裂，产生积炭后，催化剂活性降低，而加入CO2后可将积炭转化为CO，提高催化剂活性。 故答案为：将积炭转化为CO，提高催化剂活性。 （4）①氨气含量过低，主要发生反应ii（无法提供氮原子）；②氨气含量过多成碱性，而碱性条件下容易分解，故丙烯腈收率略有降低 故答案为：①氨气含量过低，主要发生反应ii；②氨气含量过多成碱性，而碱性条件下容易分解，故丙烯腈收率略有降低 7．(22-23高二上·北京顺义区·期末)利用乙酸()蒸汽催化重整可以得到合成气(和)。发生的反应为： 同时有副反应发生，主要的副反应为： (1)利用合成气合成甲烷，发生反应的热化学方程式为： ①利用和计算时，还需要利用 反应的。 ②合成甲烷时，下列各项措施中，可以提高平衡转化率的是 (填字母) a.增大容器容积 b.加入适当的催化剂 c.适时将分离出来 (2)乙酸蒸汽催化重整过程中，温度与气体产率的关系如图。 650℃之前，氢气产率低于甲烷，650℃之后氢气产率高于甲烷，主要原因可能是 。 (3)其他条件不变，在乙酸气体中掺杂一定量水，氢气产率显著提高而的产率下降，用平衡移动原理解释原因 。 (4)在密闭容器中投入amol乙酸蒸汽进行催化重整，利用合适的催化剂抑制其他副反应的发生，温度为时达到平衡。反应Ⅰ消耗乙酸60%，反应Ⅱ消耗乙酸20%，平衡时气体中乙酸的体积分数为 (计算结果保留3位小数)。 【答案】(1) c (2)650℃之前，反应II活化能低，反应速率快，很快达到平衡，故氢气产率低于甲烷；650℃之后，温度升高，反应I正向移动，反应II逆向移动，氢气的产率高于甲烷 (3)在乙酸气体中掺杂一定量水，水蒸气浓度增大，平衡正向移动，使得氢气产率显著提高而CO的产率下降 (4) 【详解】（1）①给热化学方程式编号： ，根据盖斯定律，III+I-II得，即还需要利用反应的； ②a．该反应属于气体体积减小的反应，增大容器容积，平衡左移，平衡转化率减小，a不符合题意； b．加入适当的催化剂，正逆反应速率均增大，但平衡不移动，平衡转化率不变，b不符合题意； c．适时将分离出来，相当于减小生成物的浓度，平衡右移，平衡转化率增大，c符合题意； 故选c。 （2）650℃之前，反应II活化能低，反应速率快，很快达到平衡，故氢气产率低于甲烷；反应I为吸热反应，升高温度平衡正向移动，反应II是放热反应，升高温度平衡逆向移动，因此650℃之后，温度升高，反应I正向移动，反应II逆向移动，氢气的产率高于甲烷； （3）CO能与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气，即存在平衡，故在乙酸气体中掺杂一定量水，水蒸气浓度增大，平衡正向移动，使得氢气产率显著提高而CO的产率下降； （4）假设投入乙酸的物质的量为amol，达到平衡时反应Ⅰ消耗乙酸60%，反应Ⅱ消耗乙酸20%，则列三段式有 平衡时，n(CH3COOH) = amol-0.2amol-0.6amol=0.2amol，混合气体总物质的量为(0.2a+1.2a+1.2a+0.2a+0.2a) mol=3.0amol，则乙酸的体积分数为。 8．(23-24高二上·北京师范大学附属中学·期末)甲醇是一种重要的化工原料，具有开发和应用的广阔前景。工业上使用水煤气(CO与的混合气体)转化成甲醇()。 (1)已知一定条件下： 该条件下水煤气转化成甲醇的热化学方程式是 。 (2)在体积可变的恒压密闭容器中投入0.5molCO和0.75mol，不同条件下发生上述反应。实验测得平衡时的物质的量随温度、压强的变化如图所示。 ①根据图象判断 (填“<”或“>”)； ②M点对应的平衡混合气体的体积为1L，则506K时，该反应平衡常数K= 。的转化率为 。 ③下列叙述能说明上述反应在条件下达到化学平衡状态的 (填字母序号)。 a．单位时间内消耗amolCO的同时生成amol b．的体积分数不再改变 c．密闭容器的体积不再改变 d．混合气体的平均相对分子质量不再改变 (3)工业上可利用甲醇羰基化法进一步制取甲酸甲酯：，在容积固定的密闭容器中，投入等物质的量和CO，测得相同时间内CO的转化率随温度变化如图所示。 ①此可逆反应的正反应是 反应。(放热、吸热) ②请解释ac段曲线变化趋势的原因： 。 【答案】(1) (2) > 16 66.7% bcd (3) 放热 温度升高，反应速率增大，且，故相同时间内，CO转化率增大。 【详解】（1）水煤气转化成甲醇的化学方程式为：，根据盖斯定律，该反应的，因此该条件下水煤气转化成甲醇的热化学方程式是。 （2）①比较M、N两点：温度相同时，条件下甲醇物质的量大于的，根据反应的化学方程式，增大压强，平衡右移，甲醇增多，故。 ②该条件下，根据题给数据，代入三段式得： 该反应平衡常数。的转化率为：。 ③a．单位时间内消耗amolCO的同时生成amol，表示的均是正反应的速率，不能说明反应达到化学平衡状态，a错误； b．的体积分数不再改变，说明的浓度保持不变，此时已达到了平衡状态，b正确； c．条件下，则压强保持不变，未达平衡时，正反应向体积减小方向进行，当容器体积不变时，说明达到了平衡状态，c正确； d．混合气体的平均相对分子质量，反应物与生成物均是气体，保持不变，未平衡时，正反应方向的减小，增大，当不变时，达到平衡状态，d正确； 故选bcd。 （3）①根据温度升高，速率加快，则未达平衡前，相同时间内温度越高，CO转化率越大，而de段随温度升高，CO转化率减小，说明de段已达平衡状态，且平衡逆向移动，因此该反应的正反应是放热反应。 ②ac段CO的转化率未达最大限度，则反应未达平衡状态，CO转化率随温度升高而增大的原因是温度升高，反应速率增大，且，故相同时间内，CO转化率增大。 9．(23-24高二上·北京大兴区·期末)“碳中和”是通过植树造林和其他人工技术(或工程)对排放的碳加以捕集利用，从而使排放到大气中的净增量为零。 Ⅰ．一定温度下，向某恒容密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的气体。 已知：　，反应过程中气体和CO气体的浓度与时间的关系如图所示。 请回答下列问题： (1)时， (填“>”“<”或“=”)。 (2)时，的转化率为 ；CO的平均反应速率 ；该温度下的化学平衡常数 。 (3)下列能说明上述反应达到平衡状态的是 (填序号)。 a．单位时间内消耗，同时生成 b．气体的压强不再变化 c．混合气体的平均相对分子质量不再变化 d．混合气体的密度不再变化 II．由与制备甲醇是当今研究的热点之一，历程如下： 制备过程发生如下副反应： 反应①：　 反应②：　。 (4)写出与制备的热化学方程式 。 (5)恒压下，将和按物质的量之比为充入密闭容器， 甲醇平衡产率在无分子筛膜和有分子筛膜(能选择性分离出)时随温度的变化如图所示。 ①相同温度下，P点甲醇产率高于T点的原因 。 ②对比曲线Ⅰ和II，分析曲线II中甲醇平衡产率随温度升高在P点之前增大而P点以后减小的原因 。 【答案】(1)> (2) 75% 0.15 3 (3)cd (4) (5) 相同温度下，分子筛膜能不断分离出，有利于主反应 平衡正向移动，平衡产率增大， 故P点甲醇产率高于T点； 反应放热，升高温度平衡逆向移动，副反应①②为吸热反应，平衡正移，均可使平衡产率减小。P点之前，以分子筛膜对主反应的影响为主，P点以后，以温度对主反应、副反应的影响为主。 【详解】（1）由图像可知t1时刻CO继续增多，CO2继续减少，反应正向进行，故； （2）时，的转化率为；CO的平均反应速率；该温度下的化学平衡常数； （3）a．单位时间内消耗，同时生成都是描述的正反应，不能说明反应达到平衡状态，a错误； b．反应气体分子数不变，气体的压强始终不变，不能说明反应达到平衡状态，b错误； c．混合气体的平均相对分子质量，反应过程中，气体物质的量没变，但气体质量在改变，则M混在改变，当M混不再变化时，说明反应达到了平衡状态，c正确； d．混合气体的密度,V不变，但气体质量在改变，故混合气体密度也在改变，当不再变化，说明达到了平衡状态，d正确； 故答案选cd。 （4）根据题意写出方程式③，则③=①-②，则方程③的反应热，故与制备的热化学方程式为； （5）相同温度下，分子筛膜能不断分离出，有利于主反应 平衡正向移动，平衡产率增大， 故P点甲醇产率高于T点； 反应放热，升高温度平衡逆向移动，副反应①②为吸热反应，升高温度平衡正移，均可使平衡产率减小。P点之前，以分子筛膜对主反应的影响为主，P点以后，以温度对主反应、副反应的影响为主。 10．(23-24高二上·北京丰台区·期末)工业上，常用以下方法处理硫化氢废气。 Ⅰ．高温热分解法，即在恒温、恒压条件下， (1)下列不能作为该反应达到平衡状态的标志的是_____。(填字母) A．在体系中质量分数保持不变 B．气体的平均相对分子质量不再变化 C．气体密度不再变化 D．的消耗速率与的消耗速率之比为 (2)达到平衡状态后，通入氩气，分析平衡转化率的变化及原因 。 (3)为提高转化率，常用作催化剂，经过相同时间测定的转化率与温度的关系如图，在以后，有无催化剂的转化率几乎相等，其原因是 。 II．溶液脱除法，即将含有的废气通入溶液中 (4)脱除并再生的原理如图，写出总反应的化学方程式 。 (5)如图所示，反应相同时间时，时脱除率下降，推测可能的原因为 。 (6)当废气中硫化氢浓度较低时，常用纯碱溶液吸收，结合表中数据计算该反应的平衡常数 。 酸(常温下) 【答案】(1)D (2)该反应是气体体积增大的反应，恒温、恒压条件下通入氩气相当于减小压强，平衡右移，H2S平衡转化率增大 (3)温度过高，催化剂失去活性 (4)2H2S+O22S↓+2H2O (5)Fe3+在溶液中与H2S发生如下反应：2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+，ρ(Fe3+)>10g⋅L−1时，溶液中H+浓度增大，H2S的溶解度减小 (6)103 【详解】（1）A．S2在体系中质量分数保持不变说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡，故不符合题意； B．由质量守恒定律可知，反应前后气体的质量相等，该反应是气体体积增大的反应，反应中气体的平均相对分子质量减小，则气体的平均相对分子质量不再变化说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡，故不符合题意； C．由质量守恒定律可知，反应前后气体的质量相等，该反应是气体体积增大的反应，恒压条件下，气体体积增大，反应中气体密度减小，则气体密度不再变化说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡，故不符合题意； D．氢气的消耗速率与S2的消耗速率都为逆反应速率，则两者速率之比为2：1不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，故符合题意； 故选D； （2）达到平衡状态后，恒温、恒压条件下通入不参与反应的氩气相当于减小压强，该反应是气体体积增大的反应，减小压强，平衡向正反应方向移动，硫化氢的转化率增大，故答案为：该反应是气体体积增大的反应，恒温、恒压条件下通入氩气相当于减小压强，平衡右移，H2S平衡转化率增大； （3）在1100℃以后，有无催化剂硫化氢的转化率几乎相等说明反应温度过高，催化剂失去活性，故答案为：温度过高，催化剂失去活性； （4）由图可知，硫酸铁溶液脱除法的总反应为铁离子做催化剂条件下，硫化氢与氧气反应生成硫沉淀和水，反应的化学方程式为2H2S+O22S↓+2H2O，故答案为：2H2S+O22S↓+2H2O； （5）铁离子在溶液中与硫化氢反应生成亚铁离子、硫沉淀和氢离子，反应的离子方程式为2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+，ρ(Fe3+)>10g⋅L−1时，溶液中氢离子浓度增大，导致硫化氢气体的溶解度减小，不能与溶液中的铁离子充分反应，故答案为：在溶液中与H2S发生如下反应：2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+，ρ(Fe3+)>10g⋅L−1时，溶液中H+浓度增大，H2S的溶解度减小； （6）由电离常数可知，氢硫酸的一级电离常数小于碳酸的一级电离常数，但大于碳酸的二级电离常数，由强酸制弱酸可知，碳酸钠溶液与硫化氢反应生成碳酸氢钠和氢硫酸钠，反应的离子方程式为H2S+COHS—+HCO，反应的平衡常数K=====103，故答案为：103。 11．(23-24高二上·北京西城区·期末)甲醇是一种重要的化工原料，具有广阔的开发和应用前景。工业上使用水煤气(CO与H2的混合气体)转化成甲醇(CH3OH)。 (1)已知一定条件下，发生反应：，，该条件下，水煤气转化成甲醇的热化学方程式是 。 (2)在体积可变的恒压密闭容器中投入0.5 mol CO和0.75 mol H2，不同条件下发生上述反应。实验测得平衡时CH3OH的物质的量(n)随温度(T)、压强(p)的变化如图1所示。 ①p1 p2(填“<”或“>”)。 ②M点对应的平衡混合气体的体积为1 L，则233 ℃时，该反应的平衡常数K= ，H2的转化率为 (保留1位小数)。 ③下列叙述能说明上述反应在p1条件下达到化学平衡状态的是 (填字母)。 a．单位时间内消耗1 mol CO的同时生成1 mol CH3OH b．CH3OH的体积分数不再改变    c．密闭容器的体积不再改变 (3)工业上可利用甲醇羰基化法进一步制取甲酸甲酯：。在容积不变的密闭容器中，投入等物质的量的CH3OH和CO，相同时间内CO的转化率随温度变化如图2所示(不考虑其他副反应)。 ①b、c、d三点中，尚未达到化学平衡状态的点是 。 ②该反应是 (填“放热”或“吸热”)反应。 ③曲线ac段和de段的变化趋势不同。试从反应速率和平衡角度说明理由： 。 【答案】(1) (2) ＞ 16 66.7% bc (3) bc 放热 ac段，反应未达平衡，温度升高，反应速率增大，相同时间内消耗CO多。de段，已经达到平衡，升高温度使平衡向逆反应方向移动，CO转化率降低 【详解】（1）根据盖斯定律，水煤气转化成甲醇的，热化学方程式为； （2）反应，该反应正方向气体分子数减小，增大压强，平衡正向进行，平衡时CH3OH的物质的量较大，由图可知，；在体积可变的恒压密闭容器中投入0.5 mol CO和0.75 mol H2，平衡时M点，，列出三段式，，平衡时一氧化碳、氢气的物质的量分别为0.25mol、0.25mol，对应的平衡混合气体的体积为1 L，则233 ℃时，该反应的平衡常数；H2的转化率为； 下列叙述能说明上述反应在p1条件下达到化学平衡状态的是； a．单位时间内消耗1 mol CO的同时生成1 mol CH3OH，描述的是正反应方向，不能说明达到化学平衡状态，a错误； b．CH3OH的体积分数不再改变，表明正、逆反应速率相等，反应达平衡状态，b符合题意；    c．随着反应的进行，混合气体的体积不断发生改变，体积可变的恒压密闭容器的体积不断发生变化，则当密闭容器的体积不再改变，反应达平衡状态，c符合题意； 故选bc； （3）由图可知，b、c点还未达到一氧化碳转化率的最大值，则尚未达到化学平衡状态，反应达到平衡后，随着温度的升高，d点平衡逆向进行，一氧化碳转化率降低；由图可知，温度超过一定数值后，随着温度的升高，一氧化碳的转化率降低，说明该反应为放热反应；曲线ac段和de段的变化趋势不同，从反应速率和平衡角度说明：ac段，反应未达平衡，温度升高，反应速率增大，相同时间内消耗CO多。de段，已经达到平衡，升高温度使平衡向逆反应方向移动，CO转化率降低。 12．(22-23高二上·北京房山区·期末)合成氨对人类的生存和发展有着重要意义，1909年哈伯在实验室中首次利用氮气与氢气反应合成氨，实现了人工固氮。 (1)反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)的化学平衡常数表达式为 。 (2)请结合下列数据分析，工业上选用氮气与氢气反应固氮，而没有选用氮气和氧气反应固氮的原因是 。 序号 化学反应 K(298K)的数值 ① N2(g) + O2(g)⇌ 2NO(g) 5×10-31 ② N2(g) + 3H2(g)⇌2NH3(g) 4.1×106 (3)对于反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)，在一定条件下氨的平衡含量如下表。 温度/℃ 压强/MPa 氨的平衡含量 200 10 81.5% 550 10 8.25% ①该反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。 ②其他条件不变时，温度升高氨的平衡含量减小的原因是 (填字母序号)。 a.温度升高，正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡逆向移动 b.温度升高，浓度商(Q)变大，Q>K，平衡逆向移动 c.温度升高，活化分子数增多，反应速率加快 d.温度升高，K变小，平衡逆向移动 ③哈伯选用的条件是550℃、10MPa，而非200℃、10MPa，可能的原因是 。 (4)图1表示500℃、60.0 MPa条件下，原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。根据图中M点数据计算N2的平衡体积分数 ； (5)图2是合成氨反应平衡混合气中NH3的体积分数随温度或压强变化的曲线，图中L(L1、L2)、X分别代表温度或压强。其中X代表的是 (填“温度”或“压强”)；判断L1、L2的大小关系并说明理由 。 【答案】 K= 氮气与氢气反应的限度(或化学平衡常数)远大于氮气与氧气反应的限度 放热 d 提高合成氨反应的化学反应速率 8% 压强 L1<L2 合成氨反应为放热反应，压强相同时，升高温度，N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)， 平衡逆向移动，NH3的体积分数降低。 【详解】(1)平衡常数指平衡时生成物浓度幂次方乘积比上反应物浓度幂次方乘积，故该反应平衡常数表达式为K=； (2)平衡常数越大，说明反应物转化率越高，N2与H2反应的平衡常数远大于N2与O2反应的平衡常数，所以与H2反应时，N2转化率更高，故此处填：氮气与氢气反应的限度(或化学平衡常数)远大于氮气与氧气反应的限度； (3)①由数据知，温度升高，NH3的平衡含量降低，说明平衡逆向移动，故逆向为吸热反应，则正反应为放热反应，故此处填“放热”； ②a．温度升高，正逆反应速率都增大，a说法错误；b．温度升高瞬间，容器体积不变，气体浓度不变，故Q不变，但K减小，故平衡逆向移动，b说法错误；c．选项说法正确，但未解释氨平衡含量减小的原因，c不符合题意；d．温度升高，平衡逆向移动，K减小，导致氨平衡含量减小，d符合题意；故答案选d； ③高温不利于平衡正向移动，故哈伯选择550℃不是考虑平衡移动的原因，而是为了增强催化剂的活性，加快反应速率，故此处填提高合成氨反应的化学反应速率； (4)M点对应H2、N2投料比为4，假设H2为4 mol，N2为1mol，平衡时N2转化x mol，列三段式如下： ，平衡时气体总物质的量=(1-x+4-3x+2x) mol=(5-2x) mol，则NH3的体积分数=，解得x=，则N2的体积分数=； (5)若X代表温度，温度升高，平衡逆向移动，NH3体积分数减小，与图示不符，故X代表压强，L代表温度；合成氨反应为放热反应，压强相同时，升高温度，N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) 平衡逆向移动，NH3的体积分数降低，故L2＞L1。 13．(24-25高二上·北京东城区·期末)利用工业废气中的二氧化碳合成甲醇。 (1)合成原理：      ①该反应的平衡常数表达式： 。 ②为提高的平衡转化率，可采取的措施有 (写两条)。 (2)在一定温度下，将1mol和3mol充入容积为1L的恒容密闭容器中合成甲醇，下列叙述能说明上述反应达到化学平衡状态的是 (写序号)。 a．甲醇的质量不再增加 b． c．混合气体密度不变 d．若使用为反应物，反应物和产物均含有 (3)相同时间内，4.00MPa，条件下，温度对反应结果的影响如图所示： 已知：ⅰ．为转化率，为选择性，为产率。 ⅱ．； ①由图像可知，合成甲醇过程中存在副反应。依据是： 。 ②根据信息，在其他条件一定情况下，制备甲醇宜选用的反应条件： 。 【答案】(1) 适当增大压强、降温 (2)a (3) 高于240℃，CO2转化率升高，但甲醇产率或选择性降低 240℃ 【详解】（1）①在一定温度下，可逆反应达到平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积与各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积的比值叫做化学平衡常数，K=； ②该反应的正反应为放热反应，且为气体体积减小的反应，因此降温和增大压强都可以使平衡正向移动，H2的平衡转化率增大，另外增大CO2：H2的投料比也能增大H2的平衡转化率； （2）a．CH3OH的质量不再增加说明各组分浓度不再改变，可以判断达到平衡状态，a符合题意； b．投料时n(CO2)：n(H2)=1：3，反应时CO2与H2按照系数比1：3消耗，因此剩余的n(CO2)：n(H2)=1：3，为定值，因此当n(CO2)：n(H2)=1：3不能判断达到平衡状态，b不符合题意； c．混合气体的密度ρ=，体系中都是气体，根据质量守恒定律m不变，体积为1L不变，因此ρ为定值，不能判断达到平衡状态，c不符合题意； d．该反应为可逆反应，因此使用C18O2时反应物和产物中都有18O，不能判断达到平衡状态，d不符合题意； 故选a； （3）①由图像可知，高于240℃，CO2转化率升高，但甲醇产率或选择性降低，因此合成甲醇过程中存在副反应； ②由图像可知，240℃时甲醇的选择性、甲醇的产率都较高，CO2转化率也较高，因此制备甲醇宜选用的反应条件为240℃。 14．(22-23高二上·北京第十二中学·期末)资源化利用对缓解碳减排压力具有重要意义，使用镍氢催化剂可使转化为。反应体系中主要反应的热化学方程式为： 反应I：   反应II：   (1)基态镍原子核外电子的轨道表示式为 (2)将反应后气体通入 (填试剂名称)，可证明反应II发生。 (3)计算   (用和表示) (4)相同投料比时，体系内的平衡转化率与温度T和压强p的关系如图，温度从高到低的顺序为 。 (5)向1 L恒压、密闭容器中通入1 mol 和4 mol ，测得有关物质的物质的量随温度变化如图。 ①催化剂在较低温度时主要选择 (填“反应I”或“反应II”) ②时的转化率为 ，反应I的平衡常数 。 (6)镍氢催化剂活性会因为甲烷分解产生积碳而降低，同时二氧化碳可与碳发生消碳反应： 积碳反应：  +75 kJ/mol 消碳反应：  -173 kJ/mol 其他条件相同时，催化剂表面积碳量与温度的关系如图所示，℃之后，温度升高积碳量减小的主要原因是 。 【答案】(1) (2)溴水或酸性高锰酸钾溶液 (3) (4)T3＞T2＞T1 (5) I 60% 0.0288 (6)温度升高，消碳反应速率增大的程度大于积碳反应速率增大的程度 【详解】（1） 镍位于第四周期Ⅷ族，原子序数为28，核外电子轨道式是；故答案为； （2）甲烷、氢气、CO2均不能是溴水或高锰酸钾溶液褪色，乙烯可以使溴水或高锰酸钾溶液褪色，验证Ⅱ的发生，需要检验乙烯的存在，即反应后气体通入到溴水或酸性高锰酸钾溶液；故答案为溴水或酸性高锰酸钾溶液； （3）根据盖斯定律，由2×Ⅱ－Ⅰ，ΔH=2ΔH2－ΔH1；故答案为ΔH=2ΔH2－ΔH1； （4）两个反应均为放热反应，相同压强下，升高温度，平衡逆向进行，CO2的转化率降低，根据图像可知T3＞T2＞T1；故答案为T3＞T2＞T1； （5）①根据图像可知，温度较低时，反应以生成CH4为主，即较低温度时，选择反应Ⅰ；故答案为反应Ⅰ； ②T1温度下，生成甲烷和乙烯物质的量相等，均为0.2mol，消耗CO2的物质的量为(0.2+2×0.2)mol=0.6mol，CO2的转化率为=60%；反应Ⅰ生成甲烷物质的量为0.2mol，则生成水蒸气物质的量为0.4mol，消耗氢气的物质的量为0.8mol，反应Ⅱ生成水蒸气物质的量为0.8mol，消耗氢气物质的量为1.2mol，即达到平衡时，n(CO2)=0.4mol，n(H2)=2mol，n(CH4)=n(C2H4)=0.2mol，n(H2O)=1.2mol，相同条件下，气体体积之比等于气体物质的量之比，，解得V=0.8L，反应Ⅰ的平衡常数K==0.0288；故答案为0.0288; （6）T0℃之后，温度升高积碳量减小原因是消碳反应速率增大程度大于积炭反应速率增大程度，故答案为温度升高，消碳反应速率增大程度大于积炭反应速率增大程度。 15．(22-23高二上·北京汇文中学·期末)煤的气化和间接液化涉及如下反应： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 反应Ⅲ： (1)在恒温恒容条件下，下列叙述中能表明反应Ⅰ达到化学平衡状态的 (填序号)。 a.CO的浓度不再变化 b.单位时间内每消耗就生成 c.容器中气体的密度不随时间而变化 d.容器中气体压强不随时间而变化 (2)在500℃时反应Ⅱ的平衡常数，若此温度下密闭容器中CO和的起始浓度都是，计算达平衡时CO的转化率为 。 (3)一定温度下在两个2L的恒容密闭容器中分别发生反应Ⅲ，相关数据如下： 容器 甲 乙 反应物投入量 和 和 平衡时 平衡时能量变化 放出88.2kJ 吸收 ① (填“>”、“<”或“=”)； 。 ②计算甲中反应的平衡常数= (填具体数值)；若使该反应的平衡常数增大，可以采取的措施有 (填字母序号)。 a.升高温度    b.降低温度    c.压缩体积来增大体系压强    d.增大的浓度 ③若充入和，其他条件与甲相同，一段时间后达到平衡状态，放出热量 (填“>”、“<”或“=”)；若将乙中反应改为在起始容积为2L的恒压容器中进行，平衡时的物质的量浓度为，则 (填“>”、“<”或“=”)。 ④在其他条件不变的情况下，研究温度对该反应的影响，如图为温度为时甲中反应的测定结果，若只把温度升高到进行，请绘制温度为时的测定结果 。 【答案】(1)acd (2)75% (3) = 9.8 300 b < > 【详解】（1）对于反应：， a.CO的浓度不再变化，反应达到平衡，a正确； b.单位时间内每消耗就生成，即，不能说明反应达到平衡状态，b错误； c.恒温恒容，容器中气体的质量发生变化，体积始终不变，则密度也发生变化，所以当密度不变时说明达到平衡状态，c正确； d.该反应往正向是气体分子数变大的反应，恒温恒容条件下，容器中气体压强一直在发生变化，当气体压强不变时说明达到平衡状态，d正确； 故答案为：acd。 （2）在500℃时反应Ⅱ的平衡常数，若此温度下密闭容器中CO和的起始浓度都是，设反应转化的c(CO)=xmol/L，列三段式： ，解得x=3/4，达平衡时CO的转化率=。 （3）①根据恒温恒容条件下的等效平衡，甲和乙为完全等效，平衡正向移动，故平衡时c1=c2； 甲中放出的热量与乙中吸收的热量之和为2×49.0kJ=98.0kJ，则a=98.0kJ-88.2kJ=9.8kJ； ②设反应转化的c(CO2)=xmol/L，列三段式： 则2x×49kJ=88.2kJ，解得x=0.9，平衡常数； 平衡常数只受温度影响，该反应为放热反应，则降低温度，平衡往正向移动，平衡常数K增大，选b； ③恒温恒容条件下，其他条件与甲相同，若充入和，投料相当于对甲容器减小压强，平衡逆向移动，放出热量小于88.2kJ÷2=44.1kJ; 恒温恒容下，由于乙是从逆向建立平衡，逆向是气体分子数增大的反应，随着反应的进行，压强不断增加，若将乙中反应改为在的恒压容器中进行，相当于对乙进行减压，压强减小，平衡往逆向移动，所以达到平衡时c(CH3OH)变小，所以c2>c3； ④该反应为放热反应，温度升高，平衡往逆向移动，甲醇的物质的量减小，同时升高温度使反应速率加快，所以斜率更大，如图： 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