题型强化练(二十四) 热化学、化学反应速率与平衡的综合分析-【创新大课堂】2026年高考二轮化学专题复习课时作业

班级 姓名 题型强化练（二十四） 热化学、1 1.(2025·山东泰安四模)氢能是一种具有发 展潜力的绿色能源，高效环保的制氢、储氢 方法是当前研究的热点。 I.天然气中含有H2S,综合利用天然气重 整制氢涉及如下反应： 反应①：CH4(g)=C(s)+2H2(g)△H1 =+90kJ·mol-1 反应②：2H2S(g)==2H2(g)+S2(g) △H2=+181kJ·mol-1 反应③：S2(g)+C(s)==CS2(g)△H3= -11kJ·mol-1 (1)反应④：CH4(g)+S2(g)=CS2(g)十 2H2(g)的△H= kJ·mol-1,该反 应能在 (填“低温”“高温”或“任意 温度”)自发进行。 (2)保持反应器进料总压为100kPa,分别 以8 kPa CH4、24kPaH2S(Ar作辅气)与 25 kPa CH4、75kPaH2S进料，CH4平衡 转化率与温度的关系如图，含有Ar的曲线 为 100 80 曲线M 40 曲线N 20 0 600 7008009001000 温度/℃ (3)恒压下按一定比例通入H2S、CH4和 Ar发生反应，反应相同时间后，部分组分的 体积分数随温度的变化关系如图。若 1100℃时，反应相同时间后，混合气体总 物质的量为100mol,容器中C(s)的物质的 量为0.1mol,则图中H2的体积分数为 ;1100℃后S2和CS2 体积分数突变的原因是 15 得分 之学反应速率与平衡的综合分析 1体积分数/% 10 -H2 8-1 ·S2 6- A-CS2 2 30 0 0.4 9501000105011001150温度/℃ Ⅱ.氨是一种理想的储氢载体，具有储氢密 度高、储运技术成熟等优点 (4)TK时，恒容密闭容器中进行氨催化分 解反应，pNH3t关系曲线如图。增大氨的 初始分压，氨的转化速率 (填“增大”“减小”或“不变”)；保持温 度不变，若要提高单位时间内的H2的产 率，可采取的措施有 等。 400 -035 523.5 20 10.12) 5 10 t/min 2.(2025·济南三模)脱除沼气中的H2S对开 发沼气资源具有重要意义，脱除H2S的工 艺有许多种。回答下列问题： (1)热分解法：将H2S和CH4混合气导入 热解器，反应分两步进行。 反应I:2H2S(g)—2H2(g)+S2(g) △H1=+169.8kJ·mol-1 反应Ⅱ：CH4(g)+S2(g)—2H2(g)十 CS2(g)△H2=+63.7kJ·mol-1 现将H2S和CH4按照2：1体积比投料， 并用N2稀释。在一定压强和不同温度下， 反应相同时间后，H2、S2和CS2的体积分 数如图所示。 班级 姓名 ↑体积分数% 1, 1 H2 8- p8.5 ●-S2 6/ -5.51 △CS 1.5 265 0.73二 6195 1.8 022580兰 0.10.4>p0.65 95010001050 11001150温度/℃ ①2H2S(g)+CH4(g)—CS2(g)+4H2 (g) △H3= kJ ·mol-1 ②1050℃时，H2的体积分数为 ；反应Ⅱ的平衡常数表达式为 0 ③忽略温度对催化剂活性的影响，温度超 过1100℃后S2的体积分数开始降低，原 因是 (2)吸收法：CuSO4溶液可以吸收H2S,发 生反应：Cu2+(aq)+H2S(ag)—CuS(s) +2H+(aq)的平衡常数K为 [已知：常温下，H2S的Ka1、Ka2依次 为9.0×108、1.0×10-12，Ksp(CuS)= 1.0×1036]。 3.(2025·山东威海二模)1,3-丁二烯与溴在 气相中发生加成反应时，其反应机理如图1 所示；室温下，M可以缓慢转化为N,能量 变化如图2所示。回答下列问题： Br Br2 Br2 I m Br V Br Br Br2 IV Br N 图1 能量/kJ.molH Es E E2M(1) E --..N1) 反应历程 图2 15 得分 (1)室温下反应V的热化学方程式为 (物质用结构简式表示)。 (2)反应I~V的速率方程均可表示为o= kc(A)c(B),其中c(A)、c(B)分别为各反应 中对应反应物的浓度，k为速率常数(k1~ k4分别对应反应I~V)。 ①已知阿伦尼乌斯公式可表示为：Rlnk= 号+CR.C均为常数)。一定温度下向 密闭容器中充入适量M(g)和Br2(g),发生 反应Ⅲ。实验测得在催化剂Cat1、Cat2下 RInk与一的关系如图3所示。催化效能 较高的是 (填“Catl”或 “Cat2”),判断依据是 -0.4 -0.6 Catl -1.6 Cat2 Rlnk(kJ-mol-1.K-1) -2.2 1.0 2.0 30700K 图3 ②某温度下，向恒容反应器中充人一定量 的X(g),保持体系中Br2(g)浓度恒定。已 知该温度下，k1：k2:k3:k4=24:6：4: 23(忽略M到N的转化)。实验测得 60min时，c(M)=0.052mol-1假设0~ 60mim产物P的含量忽略不计，则此时 c(N)= mol·L-1 (3)向恒容密闭容器中投入y mol N(g)和 y mol Br2(g),发生反应IW:N(g)+Br2(g)） 一P(g),在不同条件下进行，反应体系总 压强随时间的变化如图4所示。 p/kPa 175 160 142 b 120 0 40 60 t/min 图4 班级 姓名 ①相对曲线b,曲线a改变的条件可能是 ②曲线b条件下，保持温度不变，40min时 移走0.25 y mol N(g)和0.25 y mol Br2(g), 再达到平衡时，n(P)为 mol(填标号)。 A.0.5y B.0.25y C.<0.25y D.0.25y0.5y (4)在一定温度下，向某反应容器中加入 1.0molX(g)和一定量的Br2(g)发生上述 反应I、Ⅱ和V。测得X的转化率为α，若 以摩尔分数表示的平衡常数为K,,反应V 的平衡常数K5=3,则产物N的选择性为 (选择性SN)= n(N) n(X)消耗 ×100%). 4.(2025·山东淄博三模)甲醇水蒸气催化重 整制氢气，涉及主要反应如下： I.CH3OH(g)+H2O(g)=3H2(g)+ CO2(g)△H1=+49.0kJ·mol-1 II.CH OH(g)==CO(g)+2H2 (g) △H2=+90.2kJ·mol-1 II.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2 (g) △H3 回答下列问题： (1)△H3= kJ·mol-1;以上三个 反应的平衡常数1gK随温度T变化关系 如图甲所示，则表示反应I的变化曲线为 (填标号)。 g8 6 4 2 0 -4 -6 400 600 800900T/℃ 甲 16 得分 (2)压强P下，向密闭容器中充入等物质的 量的CH3OH(g)与H2O(g),达平衡时， CH3OH的转化率、CO的摩尔分数及CO2 的选择性随温度变化的曲线如图乙所示。 100 96 (520,95) 0L4 民 360 8 型毅 ●L5 20 (520,40) 2.5 1.5 0 0.5 C0的摩尔分数 04 88 460 520 580 温度/K 乙 已知：CO2的选择性 S(C02) n(CO2) n(CO2)+n(CO) ×100%。则表示C02的 选择性的曲线是 (填标 号)；520K时，H2O(g)的平衡转化率为 ;随温度升高，CO的摩 尔分数先降低后升高的原因是 (3)温度T时，向恒容密闭容器中按 n(CH,O=1:1投料，测得起始压强为 n(H2O) akPa,加入适量CaO(s),体系达平衡后， CO2的选择性为80%，CaO对CO2的吸收 率为50%，已知温度T时，反应CaCO3(s) =CaO(s)+CO2(g)的平衡常数K。= bkPa,则平衡时，分压p(H2)= kPa;反应Ⅱ的平衡常数Kp= ;若 向平衡体系中再加入少量CH3OH(g),重 新达平衡后，b(CH,OH) (C02) 将 (填 “增大”“减小”或“不变”)。 5.(2025·山东烟台二模)(CH3)2N一CHO (DMF)是一种常见的有机溶剂，一种CO2 加氢偶合(CH3)2NH(DMA)制备DMF的 主要反应以及反应在不同温度下的化学平 衡常数如表所示。 班级 姓名 平衡 温度/℃ 化学反应 常数 300 500 ①(CH3)2NH(g)+CO2 (g)+H2(g)= K 2.5 2.68 (CH3)2NCHO(g)+H2O (g)△H1 ②(CH3)2NH(g)+CO2 (g)+3H2（g)= K2 1.25 1.08 (CH3)3N(g)+2H2O(g) △H2 ③(CH3)3N(g)+H2O(g) =(CH3)2NCHO(g)+ K3 2H2(g)△H3 回答下列问题： (1)DMA在ZnO一TiO2催化剂表面不同 位点上生成DMF的基元反应能量变化如 下表。 Zn-O-Zn位点 Zn-O-Ti位点 基元反应 活化能 反应热活化能 反应热 /eV /eV /eV /eV i.HCOO*+H +DMA"→ 2.30 1.55 1.05 0.75 HCOOH*+ DAM ii.HCOOH*+ DMA'→ 1.35 -0.651.25 -0.45 HO*+DMF* 在 (填“Zn一O一Zn”或 “Zn一O一Ti”)位点上更有利于HCOO*与 DMA反应生成DMF*,该位点上决速步 反应为 (填“i”或“”)。 (2)若反应③正反应的活化能为E1、逆反应 的活化能为E2,则E1 (填“>” “<”或“=”)E2。已知平衡常数与温度关 系为1nK=一会是+C(R与C为常数)，升 RT 高相同温度，△K1、△K2、△K3由大到小的 顺序为 16 得分 (3)在压强恒定为poPa的密闭容器中，按 n(DMA):n(CO2):n(H2)=1:1:3充 入原料发生上述反应，DMA的平衡转化率 以及DMF和(CH3)3N的平衡选择性随温 度的变化如图所示。[X的平衡选择性= 生成X的物质的量 参加反应的DMA的物质的量 ×100%,X 为DMF或(CH3)3N]. 汉 75 40 b 50 100200300t t/℃ ①DMF平衡选择性的曲线是 (填序号)；300℃时，若平衡时密闭 容器的体积为1L,H2O(g)的平衡浓度为 0.18mol·L-1,H2(g)的平衡浓度为 mol·L1,DMA的平衡转 化率为 ②1℃时，用分压表示反应①的平衡常数 为 Pa1。t1℃时，保持 压强恒定为oPa,向容器内通入H2使H2 的分压保持不变，重新达平衡时， 的值 （填“增大”“减 小”或“不变”)。 6.(2025·湖北黄石二模)推动CO2的综合利 用、实现碳中和是党中央作出的重大战略 决策。工业上可利用CO或CO2来生产甲 醇燃料，从而实现碳元素的再利用。在某 恒压密闭容器中，主要发生的反应有： 反应I:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g) +H2O(g)△H1=-41.0kJ·mol1 反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g)==CO(g)十 H2O(g)△H2; 反应Ⅲ：CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H3=-90.0kJ·mol-1 回答下列问题： (1)反应I在 (填“高温”“低温”或 “任意温度”)下能自发进行，反应Ⅱ的△H2 kJ·mol-1。 班级 姓名 (2)下列情况能说明容器中反应达到平衡 状态的是 A.(CO2)正=(H2O)正 B.混合气体的平均相对分子质量保持不变 C.CHOH的体积分数保持不变 D.容器内混合气体密度不再改变 (3)T℃时，将n(CO2):n(H2)=3:5的 混合气体充入压强为6MPa的恒压密闭容 器中，在催化剂的作用下，上述反应达到平 衡状态时，CO2和H2的分压相等，甲醇的 选择性是CO的2倍，则CO2的平衡转化 率为 ,反应Ⅱ的平衡常 数K。为 (K。为以分压 表示的平衡常数，分压=总压×物质的量 分数)。 (4)在5MPa下，按照n(CO2)：n(H2)= 1：3投料，达到平衡时，CO和CH3OH在 含碳产物中物质的量分数及CO2的转化率 随温度的变化如下图： C02 (270,24) 0 150 200 250300 350 400 温度/℃ ①图中代表CHOH的曲线为 (填“m”或“n”)。 ②解释150~250℃范围内C02转化率随 温度升高而降低的原因 ③温度升高，H2O的平衡产率的变化趋势 为 7.(2025·辽宁抚顺三模)水煤气变换反应 [CO(g)+H2O(g)==CO2(g)+H2(g) △H]与甲烷重整反应均可制备H2,回答下 列问题： (1)温度为T1K时，在容积相等的甲、乙两 恒容密闭容器中分别充入1 mol CO(g)和 1molH2O(g),反应达到平衡后，测得反应 放出27.4kJ的能量，此时CO(g)的物质的 162 得分 量为3mol,则C0(g)+H,0(g)一C0, (g)+H2(g)△H= (2)反应CO(g)+H2O(g)=CO2(g)十 H2(g)为基元反应，其正、逆反应速率分别 表示为正=正c(CO)·c(H2O)、v递=k逆 c(CO2)·c(H2),其中k正、k递分别为正、 逆反应的速率常数。则温度为TK时· k正 :若升高温度，则正 (填“增大”“减小”或“不 变”，下同)。k逆 k逆 (3)利用甲烷作为原料制备氢气所涉及的 反应如下： I.CH(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2 (g)△H1>0 II.CH(g)+2H2 O(g)CO2(g)+4H2 (g)△H2>0 III.CH(g)+COz(g)=2CO(g)+2H2 (g)△H3>0 向1L刚性容器中充人1.0 mol CH4(g)和 1.9molH2O(g),平衡时甲烷的转化率及 CO(g)和CO2(g)的选择性随温度的变化如 图所示，已知CO2的选择性= n(CO2) n(CO2)+n(CO) ×100%(各物质的量均为 平衡时的量)。 80 T T/K ①表示CH4(g)平衡转化率随温度变化的 曲线为 (填“L1”“L2”或“L3”)。 ②T1K下，平衡时，H2(g)的体积分数为 (列计算式即可，下同)； 反应Ⅲ的物质的量分数平衡常数。Kx= (K,是以各物质的物质 的量分数代入平衡常数表达式所得到的平 衡常数)。转化率为50%，列三段式： CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) 起始浓度mol·L10.10.2 0 变化浓度mol·L10.050.1 0.05 平衡浓度mol·L-10.050.1 0.05 c(CH3OH) 0.05 c(0·c2(H)0.05x0.1=100: K ③该反应是放热反应，随着温度升高，K值减小，pK=一g K,则K随着K值的减小而增大，所以图3中曲线AC能 正确表示该反应平衡常数的负对数pK与X的关系。 6.答案 8×16×24(答案合理即可) 8×20 解析某温度下，向恒容密闭容器充入1 mol CO2、3mol H2和1 mol CH3OH(g),起始压强为100kPa。发生上述 反应1和反应2，达到平衡时测得C)2转化率为60%，反 应共消耗0.6 mol CO2,CH3OH为0.8mol,可知反应2消 耗0.2 mol CH)H,则反应2消耗0.2 mol CO2、0.6mol H2,生成0.2molC,HOH、0.4molH2),则反应1消耗 0.4 mol CO2、1.2molH2,生成0.2molC2HOH、0.6mol H2O,则平衡体系中有0.8 mol CH3OH、0.4 mol CO2、 1.2molH2、0.4molC2HOH、1molH2O,平衡体系的总 压强为100X3:8kPa,反应2的平衡常数K= (×3×1ookP)广'×(×2×1oo炉） (器×3琴×10k)×(若××1o0kP)×(景×3×1okP】 =_8×202 8X1624kPa). 题型强化练（二十四） 1.答案(1)+79高温 (2)M (3)5.86反应④开始进行 (4)不变改用更高效的催化剂增大催化剂的比表面积 (其他合理答案也可) 解析(1)根据盖斯定律，方程式④=反应①十反应③，故 反应④的△H=+90kJ·mol-1-11k·mol1=+79kJ ·mol-1;反应④的△H>0,△S>0,要使△G=△H-T△S 0,需要高温的条件：(2)保持反应容器总压不变，如果通 入Ar作辅助气，相当于对反应体系减小压强，反应①平衡 会向右移动，甲烷的转化率会提高，结合图像可知，含有Ar 的为曲线M:(3)由图像可知，1100℃时，混合气体总物质 的量为100mol,CS2的物质的量体积分数为0.4%，即为 0.4mol,则反应③消耗的C为0,4mol,消耗的S2为0.4 mol,反应①生成的碳共有0.5mol,生成的H2为1mol,S2 的体积分数为2.0%，为2.0mol,说明反应②生成的S2共 2.4mol,生成的H2为4.8mol,此时体系中含有的H2共 H 有5.8mol,体积分数为5.8%；1100℃后S2的体积分数 突然减小，CS2体积分数突然增大，H2体积分数增加幅度 也变大，可能是原因是反应④CH4(g)十S2(g)一CS2(g) 十2H2(g)开始进行；(4)由pNH3t关系曲线图可知， pNH3t随着时间变化匀速减小，即NH3的速率与pNH3 ·27 大小无关，增大氨的初始分压，氨的转化速率不变；保持温 度不变，若要提高单位时间内的H2的产率，可采取的措施 有改用更高效的催化剂、增大催化剂的比表面积等。 2.答案(1)①+233.5②3.6% c2(H2)·c(CS2) c2(CH4)·c(S2) ③温 度升高使反应Ⅱ速率加快的程度大于温度升高使反应I速 率加快的程度，反应Ⅱ占主导 (2)9.0×1016 解析(1)①反应I:2H2S(g)一2H2(g)+S2(g) △H1=+169.8k·mol1 反应Ⅱ：CH4(g)+S2(g)一2H2(g)+CS(g) △H2=+63.7k·mol厂1 根据盖斯定律I+Ⅱ得2H2S(g)+CH(g)一CS(g)+ 4H2(g)△H3=△H1+△H2=+233.5kJ·mol-1。②根 据图示，1050℃时，S2的体积分数为1.6%、CS2的体积分 数为0.1%，设反应生成a mol CS2,则生成S2的物质的量 为16amol,根据元素守恒，反应消耗34 mol H2S、amol CH4,则生成H2的物质的量为36amol,所以L2的体积 分数为3.6%：化学平衡常数是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，反应Ⅱ的平衡常数表达式为CH,)·c(CS) y2(CH)·c(S,)③S 是反应I的生成物，S2是反应Ⅱ反应物，温度升高使反应 Ⅱ速率加快的程度大于温度升高使反应I速率加快的程 度，反应Ⅱ占主导，所以温度超过1100℃后S2的体积分 数开始降低。 (2)Cu2+(aq)+H2S(aq)=CuS(s)+2H(aq)的平衡常 = K c2(H+) c(Cu2)c(H2S) c2(H+)c(S2-)c(HS-)Kal (H2S)X K2 (H2S) c(Cu2+)c(H2 S)c(S2-)c(HS- Ksp(CuS) _9×10-8×1×10-12 =9×1016。 1×10-36 Br Br 3.答案(1) (1) (1)△H=(E1- Br Br E2)kJ·mol-1 (2)①Catl改变相同温度，在Catl条件下Rlnk变化值 较小，E,较小，催化效能较高或相同温度时，Cat1条件下 Rlnk值较大，k值较大，Ea较小，催化效能较高②0.013 (3)升高温度D (4)75% 解析(1)反应的焓变等于生成物总能量和减去反应物总 Br 能量，由图，室温下反应V的热化学方程式为：今 Br Br (1) (I)△H=(E1-E2)kJ·mol厂1： Br (2)①活化能越小反应越快，活化能越大反应越慢：由题意 可知，RInk=一E。×十C,结合图，改变相同温度，在 Cat1条件下Rlnk变化值较小，E,较小，催化效能较高或 相同温度时，Catl条件下Rlnk值较大，k值较大，E,较 小，催化效能较高： ②由题意，体系中Br2(g)浓度恒定，则互=1c(X)c(Br2) v k2c(X)c(Br2) =么=24，则生成M,N的浓度之比为0=四=2= k26 c(N)26 0.052mol·L -,此时c(N)=0.013mol·L1。 c(N) (3)①恒容密闭容器中投入y mol N(g)和y mol Br2(g),发 生反应Ⅳ，由图，初时压强更大，且反应速率更快，首先达 到平衡，则相对曲线b,曲线改变的条件可能是升高 温度： ②反应为气体分子数减小1的反应，由图，曲线b平衡时压 强由160kPa减小到120kPa,则总的物质的量减小(ymol 十ym0l×160120=0.5ym0l,结合化学方程式，平衡时 160 N、Br2、P分别为0.5ymol、0.5ymol、0.5ymol;假设容器 体你为1L,光对K=号本么0血时移 走0.25 y mol N(g)和0.25 y mol Br2(g),则平衡逆向移动， 设某时刻P为0.25ymol,则此时N、Br2均为0.5ymol,对 0.25y 应的Q=0.5y×0.5y <K,即新平衡P的物质的量大 y 于0.25ymol,由于平衡逆向移动，新平衡P的物质的量小1 于0.5ymol,故选D: (④反应V的争衡字数K。=3=部则x(N)=3江 (M),结合反应I:X(g)+Br2(g)一M(g),Ⅱ：X(g)+Br2 (g)一N(g),假设生成a mol M,则生成3 a mol N,则 a+30=u,a=0.25a,则产物N的选择性为3×0,250× 1 100%=75%。 4.答案(1)-41.2L1 (2)Ls38%520K以下，反应I是主反应，520K以上， 反应Ⅱ、Ⅲ是主反应 (3)76 4963 a-5b 增大 解析(1)根据盖斯定律，反应Ⅲ=反应I一反应Ⅱ，则 △H3=△H1-△H2=49.0k·mol-1-90.2k·mol-1= 一41.2kJ·mol-1;反应I、Ⅱ为吸热反应，升高温度K增 大(gK增大)；反应Ⅲ为放热反应，升高温度K减小(1gK 减小)，反应I的△H小于反应Ⅱ，相同温度下反应I的K 小于反应Ⅱ，故表示反应I的曲线是L1:(2)反应I、Ⅲ生 成CO2,反应Ⅱ生成CO,温度升高，反应I、Ⅱ（吸热）正向 移动，反应Ⅲ（放热）逆向移动，初始时，随着温度的升高， 反应I占主导，CO2选择性升高，温度升高到一定程度后， 反应Ⅲ占主导，平衡逆向移动，C)2选择性逐渐降低，故表 示C)2选择性的曲线是L5;由图可知520K时，CH3OH 的转化率为40%，CO2的选择性为95%，设起始CH3OH 和H,)的物质的量都为1mol,生成C)2的物质的量为 工mol,生成C0的物质的量为ymol,则，，=956，z十y x十y ·27 =0.4,解得x=0.38,y=0.02,即反应I消耗CH3OH为 0.38mol、消耗水0.38mol,反应Ⅱ消耗CH3OH为 Q02n0l,片以l0的羊衡镜化幸为0n巴×10%- 38%:随温度升高，520K以下，反应I是主反应，520K以 上，反应Ⅱ、Ⅲ是主反应，故C0的摩尔分数先降低后升高； (3)已知温度T时，反应CaCO3(s)=CaO(s)十CO2(g) 的平衡常数K。=p(CO2)=bkPa,即平衡时p(CO2)= bkPa,由于Ca)对CO2的吸收率为50%，即反应I生成 的p(CO2)=2bkP,温度T时，向恒容密闭容器中按 nCH,O师=1：1投料，测得起始压强为akPa,即 n(H2O) b(CH,OH=p(H,O)=号kPa,体系达平衡后，C02的选 鲜为0兴，用会品-空-器期样00 合kPa,由C守恒可得n(CH,OH)=(号-26台)kP =a,5bkPa,由I.CH,OH(g)+H,O(g)一3H,(g)+ 2 CO2(g)、Ⅱ.CH3OH(g)==CO(g)+2H2(g)可知，p(H2) =3X26kPa十2X台kPa=76kPa:反应Ⅱ的平衢常数K, b(CO)×p2(H2)之kPa×(7bkPa) (CH3OH) aS6 kPa 若向平衡体系中再加入少量CH3OH(g),由于温度未发生 变化，则K。=(CO2)=bkPa不变，加入CH3OH(g)使得 b(CH,OHD增大，故重新达平衡后，bCH,OL增大。 (CO)2) 5.答案(1)Zn-0一Tii (2)>△K3>△K1>△K2 30c0.642.9%②2器。成小 解析(1)由表格数据可知，在ZnO一Ti位点上反应时， 活化能更小，反应速率更快，则在Zn一○一Ti位点上更有 利于HCO)*与DMA#反应生成DMF#,该位点上反应 时，反应ⅱ的活化能大于反应「，反应速率小于反应「，为 该位点上的决速步反应。(2)由表格数据可知，升高温度 反应①的平衡常数增大，该反应为吸热反应，△H1>0,升 高温度，反应②的平衡常数减小，该反应为放热反应，△H, 0,由盖斯定律可知，反应①一反应②可得反应③，则 △H3=△H1一△H2>0,反应③是吸热反应，若反应③正反 应的活化能为E1、逆反应的活化能为E2,则E1>E2;反应 ①、③是吸热反应，升温，K增大，反应②是放热反应，升高 温度K减小，即△K2<0,其最小；平衡常数与温度关系为 hK=一+CR与C为客)，利比镜△KK,就是 比较函数的斜率，即比较△H1、△H的大小，根据上一问 可知，|△H1|<|△H3|,则△K1、△K2、△Kg由大到小的顺 序为△K3>△K1>△K2。(3)①反应①和反应③是吸热反 应，升高温度，平衡正向移动，DMA的平衡选择性增大，则 DMF平衡选择性的曲线是c,(CH3)3N的平衡选择性减 小，且DMF和(CH3)3N的平衡选择性相加为1，则 (CH3)3N平衡选择性的曲线是b,DMA的平衡转化率曲！ 线为a,300℃时，若平衡时密闭容器的体积为1L,H2) (g)的平衡浓度为0.18mol·-1,DMF和(CH3)3N的平 衡选择性均为50%，则平衡时c(DMF)=c{(CH3)3N}, 0七时发应⑦的手衡常数K=货=器=？= 0R8-H:H) 0.6mol/L,由于反应③的反应物和生成物是主产物和副 产物的互变，利用选择性进行计算时，忽略此反应，DMF和 (CH3)3N的平衡选择性均为50%，则反应①生成n(H2O) =0.06mol,消耗n(H2)=0.06mol,消耗n(DMF)= 0.06mol,反应②生成n(H2O)=0.12mol,消耗n(H2)= 0.18mol,消耗n(DMF)=0.06mol,共消耗n(H2)= 0.06mol+0.18mol=0.24mol,则H2的投入量为0.24mol+ 0.6mol=0.84mol,由于按n(DMA)：n(CO2)：n(H2)= 1：1:3充入原料发生上述反应，则n(DMA)=0.84mol ×号=0.28mol,DMA的平待转化牵为0.06006× 0.28 100%=42.9%。②假设DMA、CO2、H2的投入量分别为 1mol、1mol、3mol,DMA的平衡转化率为40%，DMF平 衡选择性为75%，由N元素守恒可知，n(DMA)=(1一 0.4)mol=0.6mol,n{(CH3)3N}=0.4mol×0.25= 0.1mol,n(DMF)=0.4mol×0.75=0.3mol,由C元素守 恒可知，n(C02)=2mol+1mol-2×0.6mol-3× 0.1mol一3×0.3mol=0.6mol,由)元素守恒可知， n(H20)=2mol-2×0.6mol-0.3mol=0.5mol,由反应 ①和反应②系数关系可知，n(H2)=3mol-0.3mol一0.1 ×3mol=2.4mol,气体总物质的量为0.6mol+0.3mol十 0.1mol+0.6mol+0.5mol+2.4mol=4.5mol,用分压 表示反应①的平衡常数为K。= 是xhx .ixh 一 25,温度不变，反应③ 32p0 4.5 (H2)(DMF) 的K,,OpCN是定值，保持压强恒定为o P,向容器内通入H2使H2的分压保持不变，相对于原平 衡，H2的分压增大，反应①、②平衡正移，反应③平衡逆 移，则p(H,O)增大，Kpp(H,)均为定值，则tCH3可 c(DMF) 减小。 6.答案(1)低温+49 (2)BCD (3)50% 1 3 (4)①m反应I、Ⅲ是放热反应，反应Ⅱ是吸热反应，150： 一250℃范围内，以反应I、Ⅲ为主导，温度升高，反应I、 Ⅲ逆向移动，使C)2平衡转化率减小的程度大于反应Ⅱ使 CO2平衡转化率增大的程度③先减小后增大 解析(1)反应I是熵减的放热反应，根据复合判据△G= △H一T△S<0,可知该反应在低温下能自发进行；根据盖 斯定律可知，反应Ⅱ=反应I一反应Ⅲ，则△H2=△H1一！ ·27 △H3=(-41.0kJ·mol1)-(-90.0kJ·mol1)=+49 k·mol1;(2)Ao(CO2)正=u(H2O)正，都是正反应，则 不能证明正、逆反应速率相等，反应不一定平衡，A错误； 三个反应中的反应物和产物都是氢气，则气体总质量不 变，反应I和反应Ⅲ的反应前后的气体分子数不等，则混 合气体的平均相对分子质量是变量，当其不变时，可以证 明反应达到平衡，B正确：CHOH是产物，则其体积分数 是变量，当其不变时，可以证明反应达到平衡，C正确；三个 反应中的反应物和产物都是氢气，则气体总质量不变，反 应I和反应Ⅲ的反应前后的气体分子数不等，容器为恒压 容器，则体积是变量，容器内混合气体密度也是变量，当其 不变时可以证明反应达到平衡，D正确；故选BCD;(3)结 合盖斯定律可知，反应Ⅲ=反应I一反应Ⅱ，则可以结合 其中某两个反应计算转化率，现在利用反应I和反应Ⅱ进 行计算，甲醇的选择性（产率）是CO的2倍，设起始n(H2) =5mol、n(C02)=3mol,列三段式： CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) 始/mol 3 5 0 0 转/mol x 2 平/mol3-x-2x5-x-6x xx+2x, CO2 (g)+3H2 (g)==CH3OH(g)+H O(g) 始/mol3 5 0 0 转/mol2z 6x 2x 2x 平/mol3-x-2.x5-x-6x 2x x+2x, H2和CO2的分压相等，即n(H2)=n(CO2),3-x-2x=5 一x一6x,解得x=0.5,则CO2的平衡转化率为 0.5+0.5×2×100%=50%;m蒸=n(H2)+n(C0)+n 3 (C02)+n(H2O)+n(CHOH),代入得n总=6mol,反应 Ⅱ的K。=HO)p(CO) x)×6) 1 p(H2)p(C)2) (gx6)(。x6) 3 (4)①反应I、Ⅲ均为放热反应，随着温度升高平衡逆向移 动，甲醇的含量会一直下降，而反应Ⅲ中一氧化碳含量增 加，且Ⅱ为吸热反应，温度升高平衡正向移动，一氧化碳的 含量也会增加，结合图像可知：图中代表CH3OH的曲线为 1、代表CO的曲线为n②可以从温度对平衡移动的影响 的角度分析，则150~250℃范围内C)2转化率随温度升 高而降低的原因为：反应I、Ⅲ是放热反应，反应Ⅱ是吸热 反应，150~250℃范围内，以反应I、Ⅲ为主导，温度升高， 反应I、Ⅲ逆向移动，使C)2平衡转化率减小的程度大于 反应Ⅱ使CO2平衡转化率增大的程度；③由图像可知，150 一400℃范围内，温度升高，二氧化碳的转化率先降低后升 高，根据二氧化碳的转化率可知，H2O的平衡产量先减小 后增大。 7.答案(1)-41kJ·mol-1 (2)4增大增大减小 (3)①L1 ②28 保)×() 4.5 0.20.4 4.54.5 解析（1)起始m(C0)=1mol.手衡时n(C0=了m0l,则 3 mol=2 反应的C0物质的量为1mol- =3mol,放出27.4 k能量，那么1molC0反应放出热量27.4=41.1k, 2 3 反应△H=一41.1kJ/mol(放热反应△H为负)。(2)平衡 时v正=v运，即k正c(CO)·c(H2O)=k运c(CO2)· .E=cC0)·c(H2) c(H2)·k速 c(CO)·c(H,O=K(平衡常数)，由(1)知平 衡时n(CO)=子mol.nl0)=子mol,mC0)=n() =号m0l:容器容积相等，浓度比等于物质的量比，K 号X3二4，所以三=4：升高温度，正送反应速牵常 1、1 k 3×3 饣正、k运递均增大（温度升高，分子运动加剧，活化分子百分数 增加，反应速率加快，速率常数增大)；该反应△H<0,升高： 函度单街递向移动，K减小，又赁-K,所以岩 正减小。 (3)CH4的平衡转化率随温度升高而增大，且CO和CO2 的选择性之和为100%，故L1代表CH平衡转化率随温 度变化的曲线；T1K下，反应达到平衡时，CH4的转化率 为80%，C0和C02的选择性均为50%，故容器中C0和 C)2的物质的量均为0.4mol,CH4的物质的量为0.2mol,设 平衡时容器中的H2和H2)的物质的量分别为amol、 bmol,根据氢原子和氧原子守恒分别列等式可得4十3.8 =2a十2b+0.8、1.9=0.4+0.8+b,联立求解得a=2.8, b=0.7,故容器中气体的总物质的量为0.2十0.4十0.4十 Q7+2.8=450l,Hg)的体积分教为将各物质的 物质的量分数代入反应Ⅲ的平衡常数表达式可得K, 经)×( 器×清 题型强化练（二十五） 1.答案A 解析SO2、CO2在水中的溶解度不同，形成的饱和溶液浓 度不同，pH不同，不能比较H2SO3与H2CO3酸性强弱， 故A错误；HNO2溶液pH大于CH3COOH溶液，则溶液 越稀，CH3COOH的电离程度越大，HNO2酸性大于 CH COOH,因此K,(HNO2)>K,(CH3COOH),故B正 确；向含有0.1mol/L的NaCl和0.1mol/L的Nal混合溶 液中，滴加0.01mol/L AgNO3溶液，先生成黄色沉淀，说 明I厂、Ag发生反应产生AgI沉淀，则溶液中c(Ag)· c(I厂)>Kp（AgI),而c(Ag）·c(CI)<Ksp(AgCI),物 质的溶度积常数：Ksp（AgI)<Ksp(AgCI),故C正确；向盛 有酸性K,Cr2)2溶液的试管中滴加乙醇，振荡，乙醇被酸 性K2Cr2)氧化为二氧化碳，乙醇发生了氧化反应， K2Cr2O,溶液被还原为Cr3+,溶液颜色由橙色变为绿色，！ 故D正确。 ·27 2.答案B 解析KKe<K。→Ke<货，说明HA水解程度大 于电离程度，根据图像，选取pco=1的点，NaHA显碱性可 知，①代表pH,因pH+pOH=14,故②代表pOH,因 HA水解程度大于电离程度，故③代表A2,④代表 H2A。曲线③代表A2-,A错误；pc0=1,K1= c(H+)c(HA2≈108.3X10=1.0X103m0l· c(H,A) 10-3 L1,B正确；pc0=5时，曲线②低于③，溶液中c(OH)> c(A2一)，C错误；盐的浓度越大，水解程度最小，水的电离 程度越小，三点对应的溶液中水的电离程度：M>P>N,D 错误。 3.答案B 解析Kp(AgCI)=c(Ag)·c(CI),两点的c(CI)不 同，故c(Ag)不同，A错误；AgC1溶于水形成的饱和溶液 中有AgCl(s)一Ag(aq)+CI(aq),取a,点可知S≈3X 106mol/L,c(Ag+)=3×10-6mol/L,c(C1-)= 10-4mol/L+3×10-6mol/L,Kp(AgC1)=3×10-10,B 正确；b,点溶液中存在电荷守恒，当增加c(CI厂)浓度时，会 带入阳离子，且在b点中溶液存在AgC2、AgCI号、 AgC离子，故c(Ag)+c(H+)≠c(CI厂)+c(OH厂)，C 错误；当增加c(CI一)浓度时，会带入阳离子，未知阳离子是 否水解，故水的电离程度增大还是减小无法确定，D错误。 4.答案C 解析CaCO3在溶液中存在溶解平衡CaCO3(s)一Ca2+ (aq)+CO?(aq),同时CO号-会发生水解CO号+H2O =一HCO+OH,由于CO水解，所以c(Ca2+)> c(CO),A错误；c→d过程加入蒸馏水，溶液被稀释，离 子浓度减小，导致电导率下降，而稀释会使CCO3的溶解 平衡正向移动，B错误；在e点的上层清液为CaCO3饱和 溶液，由Kp(CaCO3)=3.4×109得c(CO号)= √/3.4×109mol·L-1=6.0×10-5mol·L-1,C0号存 在水解平衡，即CO+H2O一HCO3+OH,HCO3 +H20-一H2CO3十OH,根据K1=4.5×107,K2= 47×10-1,可得C08)H）=K2=4.7X10- c(HCO) K1-cHC0)e0H）-≈2×104，c0g以第- c(CO)K2 步水解为主，设有xmol·L1的CO水解生成HCO, 列三段式有： CO+H,O-HCO+OH 起始(mdl·L-1)6.0×10-5 转化(mol·L1)x 平衡(mol·L-1)6.0×10-5-xx x 则6.0×109-1 ≈2×10-4，x≈4.85X10-5,即 c(HC03)=4.85×10-5mol·L1,c(CO32)≈1.15× 105mol·L1,所以c(CO3)-2<c(HCO3),C正确；根 据电荷守恒，体系中应满足2c(Ca2+)+c(H)= 2c(CO3)+c(HCO3)+c(OH),D错误。