题型03 化学反应速率与平衡图像、计算问题（期末真题汇编，安徽专用）高一化学下学期

**基本信息** 高一下化学期末试题汇编，聚焦化学反应速率与平衡，整合安徽多地期末真题，涵盖图像分析、计算及工业应用，注重真实情境与核心素养考查。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|10题|反应速率影响因素、平衡状态判断、活化能分析|结合Cu催化CO2转化、金催化剂表面分解等科技情境，考查催化剂作用及键能变化| |非选择题|6题|平衡常数计算、转化率、反应热与键能、电化学|以工业合成氨、CO2加氢制甲醇为背景，综合图像数据解读与定量计算，如第10题涉及多反应平衡常数关联，第11题结合键能计算与燃料电池电极反应|

题型03 化学反应速率与平衡图像、计算问题 1．(2025·高一下·安徽滁州·期末)近年来，利用电化学催化方法进行转化的研究引起了世界范围内的高度关注。下图是以Cu作为催化剂时转化为甲酸的反应过程，下列有关说法错误的是 A．该过程中使用催化剂加快了化学反应速率 B．HCOOH和互为同系物 C．该过程中有极性键和非极性键的断裂与形成 D．该过程的反应： 2．(2025·高一下·安徽合肥市第一中学·期末)文献记载一定条件下，酸性溶液可以与草酸发生反应：。反应过程中不同价态含粒子的浓度随时间变化如图所示 下列说法正确的是 A．由图可知，Mn(Ⅱ)和Mn(Ⅶ)可以大量共存，Mn(Ⅲ)能够氧化 B．随着反应物浓度降低，化学反应速率减慢；反应进行至13min时，反应速率加快，可能是Mn(Ⅱ)起催化作用 C．内的平均反应速率： D．草酸与乙酸均属于羧酸，二者互为同系物 3．(2025·高一下·安徽六安市毛坦厂中学教育集团·期末)在某金催化剂表面分解的能量与反应历程(吸附在金催化剂表面上的物种用*标注)如图所示： 下列说法错误的是 A．首先断裂的化学键是键 B．反应的 C．是反应中间体 D．反应为决速步骤(活化能最大) 4．(2025·高一下·安徽黄山·期末)某工业流程中，进入反应塔的混合气体中NO和O2的物质的量分数分别为0.10和0.06，发生化学反应 ，在其他条件相同时，测得实验数据如下表： 压强/(×105Pa) 温度/℃ NO达到所列转化率需要时间/s 50% 90% 98% 1.0 30 12 250 2830 90 25 510 5760 8.0 30 0.2 3.9 36 90 0.6 7.9 74 根据表中数据，下列说法正确的是 A．升高温度，反应速率加快 B．增大压强，反应速率变慢 C．在1.0×105Pa、90℃条件下，当转化率为98%时的反应已达到平衡 D．若进入反应塔的混合气体为amol，反应速率以v=Δn/Δt表示，则在8.0×105Pa、30℃条件下转化率从50%增至90%时段NO的反应速率为4a/370mol/s 5．(2025·高一下·安徽黄山·期末)某温度下，在2L恒容密闭容器中，X、Y、Z三种气态物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列说法正确的是 A．该反应的化学方程式为X+3Y2Z B．2min时，X的转化率为30% C．2min时，以Z表示的反应速率为 D．2min后，正、逆反应均不再进行，体系中的物质的量均不再变化 6．(2025·高一下·安徽马鞍山·期末)某温度下，在2L恒容密闭容器中投入一定量的A、B，发生反应：，12s时生成C的物质的量为1.2mol。下列说法不正确的是 A．图中两曲线相交时， B．0~2s内，D的平均反应速率为 C．化学计量系数 D．12s时，A的转化率为75% 7．(2025·高一下·安徽六安市毛坦厂中学教育集团·期末)催化加氢合成乙烯的热化学方程式为  ，原料初始组成，在体系压强为，反应达到平衡时，四种组分的物质的量分数随温度的变化如图所示。注：以分压表示，分压总压物质的量分数    下列说法错误的是 A．当反应达到平衡时，若其它条件不变，增大压强，则变大 B．表示、变化的曲线分别是d、c， C．点对应温度下，反应的平衡常数(单位已省略) D．反应往往伴随副反应，一定温度和压强条件下，为了提高反应速率和乙烯选择性，应当选择对生成乙烯反应催化活性更高的催化剂 8．(2025·高一下·安徽江淮协作区·期末)工业上苯乙烯的生产主要采用乙苯脱氢工艺，反应式为。某条件下无催化剂存在时，该反应的正、逆反应速率随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是 A．曲线①表示的是逆反应速率与时间的关系 B．恒温恒容，充入氮气体系压强增大，所以反应速率会加快 C．恒温恒容，混合气体的平均相对分子质量：时刻大于时刻 D．恒温恒容，该反应达平衡后若再通入氢气，则逆反应速率加快，正反应速率减慢 9．(2025·高一下·安徽滁州·期末)一定温度下，在2L恒容密闭容器中按物质的量比1:3充入和，发生反应：，测得和的物质的量浓度随时间变化关系如图所示。下列说法正确的是 A．起始时容器中充入氢气的物质的量为3mol B．3min时，用表示的瞬时反应速率为 C．容器内气体平均相对分子质量不变表明反应达到平衡状态 D．平衡时容器内的压强与起始压强之比为8:5 10．(2025·高一下·安徽六安市毛坦厂中学教育集团·期末)煤气主要成分为，还有少量及等。脱除煤气有机硫可用加氢法和水解法等，涉及的主要反应如下： Ⅰ． Ⅱ． Ⅲ． 反应Ⅰ、Ⅱ的平衡常数的对数值随温度变化关系如图所示： （1）的空间结构为_______；反应的_______(用a、b、c字母表示)。 （2）时，反应的_______(填数值)。 （3）与在高温下发生反应：。在时，将与充入的空钢瓶中，反应平衡后的物质的量分数为0.02。 ①的平衡转化率______%；时反应平衡常数______(保留三位有效数字)。 ②向反应器中再分别充入下列气体，能使转化率增大的是_______(填标号)。 A．    B．    C．    D． ③若在时，将与充入的空钢瓶中，反应平衡后的物质的量分数为_______。 11．(2025·高一下·安徽阜阳·期末)为了解决环境与能源问题，我国科学家提出了“液态阳光”计划：通过太阳能发电电解水制氢，再采用高选择性催化剂将二氧化碳加氢制备成甲醇。其中二氧化碳加氢的化学过程主要包括下面三个反应： 反应1： 反应2： 反应3： 部分化学键键能(气态分子中断裂1mol化学键解离成气态原子所需的能量)数据如下： 化学键 H—H C—O H—O C—H 键能/(kJ·mol-1) （1）请写出甲醇的电子式：___________；若由反应3生成1mol(g)放出kJ的能量。根据相关数据计算，CO中键能为___________。 （2）在恒温恒压容器中进行反应1，下列选项能判断该反应已达化学平衡状态的是___________(填标号)。 a．混合气体密度不再发生变化 b．的转化率不再变化 c． d．容器中(g)浓度与(g)浓度相等 （3）一定条件下，向2L密闭容器中加入：1mol和3mol，只发生反应1，s后达到平衡，平衡时容器中为0.48mol。 ①内，的平均反应速率为___________。 ②平衡时，的转化率为___________%，() （4）甲醇-氧气固体氧化物燃料电池属于第三代燃料电池，其工作原理如图所示。 电极n处的电极反应式为___________，当消耗16g气体M时，理论上外电路中通过电子的物质的量为___________。 12．(2025·高一下·安徽合肥市六校联盟·期末)氨气是国民经济的基础，工业上常用氮气和氢气合成氨：。 请回答下列问题： （1）恒温条件下，向恒容密闭容器中充入和合成。下列情况表明该反应达到平衡状态的是_____（填标号）。 A．气体密度不随时间变化 B．的质量分数保持不变 C．和的体积分数相同 D．的消耗速率是消耗速率的一半 （2）科学家开发出了一种新型催化剂，在常温下也能合成氨。常温下，向一密闭容器中充入和，在相同时间内，氨气体积分数与压强的关系如图1所示。压强小于时，随着压强增大，氨气体积分数增大，其原因是_____。 （3）一定温度下，向恒容密闭容器中充入和。测得各物质的浓度与时间的关系如图2所示。 ①甲代表_____（填化学式）。 ②内，的转化率为_____。 ③内，_____。 （4）氨气-空气燃料电池（以KOH为电解质）放电时的总反应为，在正极区充入（填“空气”或“氨气”）_____，负极的电极反应式为_____。 13．(2025·高一下·安徽黄山·期末)氮是一种地球上含量丰富的元素，氮及其化合物在生产、生活中起着重要的作用，试回答： （1）工业合成氨的反应是一个可逆反应，反应条件是高温、高压，并且需要合适的催化剂。已知断裂1 mol相应化学键需要的能量如下： 化学键 能量 436 kJ 391 kJ 946 kJ 若反应生成2 mol NH3，可_______（填“吸收”或“放出”）热量_______kJ；实验室模拟工业合成氨，在容积为2 L的密闭容器内充入2 mol N2和4mol H2，10分钟时测得 NH3的浓度为1mol/L ，则0～10min内，用H2的浓度变化表示的化学反应速率为_______，此时N2的转化率为_______。 （2）汽车尾气中含有的NO是造成城市空气污染的主要因素之一，通过NO传感器可监测汽车尾气中NO含量，其工作原理如图所示： Pt电极为________（填“正极”或“负极”），NiO电极上发生的电极反应式为________。 （3）一种新型催化剂能使NO和CO发生反应。为探究温度和催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了如下三组实验。 实验编号 T（℃） NO初始浓度（mol/L） CO初始浓度（mol/L） 催化剂的比表面积（m2/g） Ⅰ 280 82 Ⅱ 280 b 124 Ⅲ 350 a 82 ①b =_______。 ②设置Ⅰ、Ⅲ组的实验目的是_______。 ③恒温恒容条件下，能说明该反应已达到平衡状态的是________。 a．容器内的压强保持不变 b．容器内各气体的物质的量之比为2：2：2：1 c．V逆(CO2)=V正(NO) d．容器内混合气体密度不再改变 14．(2025·高一下·安徽江淮协作区·期末)为实现2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的宏伟目标，我国科研团队利用特殊催化剂，成功将捕获的工业废气中的二氧化碳与利用清洁能源制备的氢气反应，高效转化为重要的燃料和化工原料-甲醇。 （1）时，向的恒容密闭容器中，充入和使之发生反应制备，、、分别代表，，，测得各物质的物质的量浓度变化如图所示： ①内的平均反应速率_______，则该反应的化学方程式为_______。 ②若保持该反应过程中温度不变，反应至时，改变的条件可能是_______，若初始容器压强为，达平衡时压强为，则_______。 （2）二氧化碳催化加氢制甲醇由两步反应组成，其能量变化与反应历程的曲线图如下。若该反应容器恒容且与外界无热量传递，则反应达到平衡前容器内气体的温度逐渐_______(填“升高”、“降低”或“无法判断”)。 （3）已知反应：为放热反应，依据表格中的键能数据可计算能量变化，则消耗放出_______能量。 化学键 C≡O C-O 键能 a b C d e 能使该反应的速率减慢的是_______(填字母)。 A．恒温恒容下，及时分离出气体   B．恒温恒压下，充入   C．恒温恒容下，充入He   D．升高温度 （4）若在恒温恒容的密闭容器中投入和仅发生反应：，下列能够说明该反应体系已达平衡状态的是_______(填字母)。 a．    b．CO的浓度保持不变   c．的百分含量保持不变   d．化学反应速率   e．混合气体的密度保持不变 15．(2025·高一下·安徽马鞍山·期末)由于温室效应和资源短缺等问题，的捕集利用已成为科学家们研究的重要课题。 回答下列问题： Ⅰ．催化加氢转化成甲醇。 某温度(高于100℃)下，该反应进行过程中和的物质的量浓度随时间的变化如图1所示，能量变化如图2所示。 （1）该反应的化学方程式为___________。反应过程中，断裂反应物中化学键吸收的总能量___________(填“大于”“小于”或“等于”)形成生成物中化学键释放的总能量。 （2）0~3min内，用表示的反应速率为___________(结果保留2位有效数字，下同)；若图1反应开始时的投料比，平衡时的体积分数为___________%。 Ⅱ．催化加氢转化成二甲醚()。 反应原理为。 （3）下列措施能增大该反应的反应速率的是___________(填字母) a．升高温度  b．恒压条件下充入Ar c．恒容条件下充入Ar  d．恒容条件下充入水蒸气 （4）在恒温恒容密闭容器中充入一定量和发生该反应，不能说明该反应达到平衡状态的是___________(填字母) a．b．混合气体的平均相对分子质量不变 c．装置内温度不变d．混合气体的密度不再改变 （5）“二甲醚酸性燃料电池”的工作原理如图所示。Y为电池___________极(填“正”或“负”)；X电极的电极反应式为___________。 16．(2025·高一下·安徽芜湖·期末)“绿水青山就是金山银山”，现今生态环境保护问题越来越受到社会的重视。 Ⅰ．一种治理大气污染物的反应原理为：，一定温度下，在2 L恒容密闭容器中投入等物质的量的和，在一定条件下充分反应，部分反应物和生成物的物质的量随时间的变化曲线如图所示： 回答下列问题： （1）曲线M、N分别代表的物质是___________、___________(填化学式)。 （2）图中a、b、c三点的正反应速率由大到小的顺序是___________(用a、b、c表示)。 （3）0～2.5 min内，用表示的化学反应速率___________。 Ⅱ．甲醇()是绿色清洁能源，一种生产甲醇的反应为：。在某催化剂作用下反应过程中各物质的相对能量变化如图所示。 （4）反应为___________(填“吸热”或“放热”)反应。 （5）一定温度下，在2 L恒容密闭容器内发生该反应，其中随时间的变化如下表： 时间/min 0 1 2 3 4 5 6 7 10.0 8.0 5.7 4.0 3.3 3.0 3.0 3.0 ①0～1 min内平均反应速率小于1～2 min内平均反应速率，试分析其可能的原因___________。 ②由表可知，下列时刻一定达到反应限度的是___________(填字母)。 A．2 min          B．4.5 min          C．5.5 min            D．7 min 试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 题型03 化学反应速率与平衡图像、计算问题 1．(2025·高一下·安徽滁州·期末)近年来，利用电化学催化方法进行转化的研究引起了世界范围内的高度关注。下图是以Cu作为催化剂时转化为甲酸的反应过程，下列有关说法错误的是 A．该过程中使用催化剂加快了化学反应速率 B．HCOOH和互为同系物 C．该过程中有极性键和非极性键的断裂与形成 D．该过程的反应： 【答案】C 【解析】A．使用催化剂加快了化学反应速率，符合催化剂的基本作用，A正确； B．甲酸与乙酸同属一元饱和羧酸系列，两者分子式相比相差一个 “” 结构单元，互为同系物，B正确； C．整个反应历程中，存在等极性键断裂形成，同时也形成了极性键；整个反应过程并无非极性键的断裂或生成，C错误； D．在酸性条件下，电化学还原得到甲酸的半反应可写为，D正确； 故选C。 2．(2025·高一下·安徽合肥市第一中学·期末)文献记载一定条件下，酸性溶液可以与草酸发生反应：。反应过程中不同价态含粒子的浓度随时间变化如图所示 下列说法正确的是 A．由图可知，Mn(Ⅱ)和Mn(Ⅶ)可以大量共存，Mn(Ⅲ)能够氧化 B．随着反应物浓度降低，化学反应速率减慢；反应进行至13min时，反应速率加快，可能是Mn(Ⅱ)起催化作用 C．内的平均反应速率： D．草酸与乙酸均属于羧酸，二者互为同系物 【答案】B 【分析】约13min前，随着时间的推移Mn(Ⅶ)浓度减小直至为0，Mn(Ⅲ)浓度增大直至达到最大值，结合图像，此时间段主要生成Mn(Ⅲ)，同时先生成少量Mn(Ⅳ)后，Mn(Ⅳ)被消耗；约13min后，随着时间的推移Mn(Ⅲ)浓度减少，Mn(Ⅱ)的浓度增大。 【解析】A．由图可知，Mn(Ⅶ)的浓度为0后才开始生成Mn(Ⅱ)，则该条件下Mn(Ⅱ)和Mn(Ⅶ)不能大量共存，但Mn(Ⅲ)的浓度先增大后减小，说明开始反应生成Mn(Ⅲ)，后来Mn(Ⅲ)被消耗生成Mn(Ⅱ)，说明Mn(Ⅲ)能够氧化，A错误； B．随着反应物浓度的减小，到大约13min时开始生成Mn(Ⅱ)，Mn(Ⅱ)浓度增大，Mn(Ⅱ)对反应起催化作用，因此13min后反应速率会加快，B正确； C．内的平均反应速率：，C错误； D．草酸（）含2个羧基，乙酸（）只含1个羧基，二者结构不相似，不是同系物，D错误； 故答案选B。 3．(2025·高一下·安徽六安市毛坦厂中学教育集团·期末)在某金催化剂表面分解的能量与反应历程(吸附在金催化剂表面上的物种用*标注)如图所示： 下列说法错误的是 A．首先断裂的化学键是键 B．反应的 C．是反应中间体 D．反应为决速步骤(活化能最大) 【答案】D 【解析】A．由图可知，通过第一步反应变成，断裂的化学键是键，A正确； B．由图可知，是能量升高，故为吸热反应，即，B正确； C．由图可知，生成后又消耗，是反应中间体，C正确； D．由图可知，活化能最大的一步反应是，故反应不是决速步骤，D错误； 故选D。 4．(2025·高一下·安徽黄山·期末)某工业流程中，进入反应塔的混合气体中NO和O2的物质的量分数分别为0.10和0.06，发生化学反应 ，在其他条件相同时，测得实验数据如下表： 压强/(×105Pa) 温度/℃ NO达到所列转化率需要时间/s 50% 90% 98% 1.0 30 12 250 2830 90 25 510 5760 8.0 30 0.2 3.9 36 90 0.6 7.9 74 根据表中数据，下列说法正确的是 A．升高温度，反应速率加快 B．增大压强，反应速率变慢 C．在1.0×105Pa、90℃条件下，当转化率为98%时的反应已达到平衡 D．若进入反应塔的混合气体为amol，反应速率以v=Δn/Δt表示，则在8.0×105Pa、30℃条件下转化率从50%增至90%时段NO的反应速率为4a/370mol/s 【答案】D 【解析】A项，相同压强时，温度高时达到相同转化率需要的时间多，升高温度，反应速率越小，故选项A错误； B项，相同温度，压强高时达到相同转化率需要的时间少，增大压强，反应速率变快,故选项B错误； C项，在此条件下，当转化率为98%时需要的时间较长，不确定反应是否达到了平衡，故选项C错误； D项，在amol混合气体进入反应塔，题目所示的外界环境下，NO的反应速率为v=∆n/∆t==mol/s，故D项正确。 综上所述，本题正确答案为D。 5．(2025·高一下·安徽黄山·期末)某温度下，在2L恒容密闭容器中，X、Y、Z三种气态物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列说法正确的是 A．该反应的化学方程式为X+3Y2Z B．2min时，X的转化率为30% C．2min时，以Z表示的反应速率为 D．2min后，正、逆反应均不再进行，体系中的物质的量均不再变化 【答案】A 【解析】A．根据图像可知X、Y为反应物，2min时，X减少0.1 mol，Y 减少0.3 mol，Z为生成物，增加0.2 mol，得该反应的化学方程式为X+3Y2Z，A正确； B．2min时，X的转化率为10%，B错误； C．反应速率只能表示一段时间的平均速率，不能算瞬时速率，C错误； D．2 min后反应达到平衡，此后正逆反应速率相同，正、逆反应任在进行，体系中的物质的量均不再变化，D错误； 故选A。 6．(2025·高一下·安徽马鞍山·期末)某温度下，在2L恒容密闭容器中投入一定量的A、B，发生反应：，12s时生成C的物质的量为1.2mol。下列说法不正确的是 A．图中两曲线相交时， B．0~2s内，D的平均反应速率为 C．化学计量系数 D．12s时，A的转化率为75% 【答案】B 【分析】提取图中信息，可得出：起始浓度：c(A)=0.8mol/L，c(B)=0.5mol/L，12s时浓度：c(A)=0.2mol/L，c(B)=0.3mol/L，12s时c(C)==0.6mol/L，则可建立如下三段式： 依据相同时间内，各物质的浓度变化量之比等于化学计量数之比， 得出3:b:c=0.6:0.2:0.6，从而得出b=1，c=3。 【解析】A．图中两曲线相交之后，两种反应物的浓度继续减小，则反应未达到平衡，v正(B)＞v逆(B)，A正确； B．D呈固态，不能用D的浓度变化表示平均反应速率，B不正确； C．由分析可知，化学计量系数b∶c=1∶3，C正确； D．12s时，A转化率为=75%，D正确； 故选B。 7．(2025·高一下·安徽六安市毛坦厂中学教育集团·期末)催化加氢合成乙烯的热化学方程式为  ，原料初始组成，在体系压强为，反应达到平衡时，四种组分的物质的量分数随温度的变化如图所示。注：以分压表示，分压总压物质的量分数    下列说法错误的是 A．当反应达到平衡时，若其它条件不变，增大压强，则变大 B．表示、变化的曲线分别是d、c， C．点对应温度下，反应的平衡常数(单位已省略) D．反应往往伴随副反应，一定温度和压强条件下，为了提高反应速率和乙烯选择性，应当选择对生成乙烯反应催化活性更高的催化剂 【答案】C 【分析】根据反应方程式可知，当原料初始组成时，任何温度下达到平衡时，CO2和H2的物质的量分数之比为1：3，C2H4和H2O的物质的量之比为1：4，且CO2、H2为同时增大或者同时减小，C2H4和H2O则同时减小或同时增大，则可知图中a曲线代表H2，b曲线代表H2O，c曲线代表CO2，d曲线代表C2H4，据此分析解题。 【解析】A．若其它条件不变，增大压强，平衡正向移动，则变大，A正确，不符合题意； B．由上述分析可知，c曲线代表CO2，d曲线代表C2H4，升高温度，平衡逆向移动，故为放热反应，，B正确，不符合题意； C．由分析结合图示信息可知，X点即H2和H2O的物质的量分数相等，即H2和H2O的平衡物质的量相等，根据三段式分析： 则有3a-6x=4x,解得x=0.3amol,X点坐标为(440，39)，则440K时平衡体系中：CO2的平衡分压为：=，H2的平衡分压为：=，C2H4的平衡分压为：=，H2O的平衡分压为：=；故该反应的平衡常数Kp==；故C错误，符合题意； D．反应发生时，往往伴随副反应，生成C3H6等，一定温度和压强条件下，使用合适催化剂，可以提高反应的化学反应速率和乙烯的选择性，减少副反应的发生，故D正确。 答案选C。 8．(2025·高一下·安徽江淮协作区·期末)工业上苯乙烯的生产主要采用乙苯脱氢工艺，反应式为。某条件下无催化剂存在时，该反应的正、逆反应速率随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是 A．曲线①表示的是逆反应速率与时间的关系 B．恒温恒容，充入氮气体系压强增大，所以反应速率会加快 C．恒温恒容，混合气体的平均相对分子质量：时刻大于时刻 D．恒温恒容，该反应达平衡后若再通入氢气，则逆反应速率加快，正反应速率减慢 【答案】C 【分析】反应C6H5CH2CH3(g)C6H5CH=CH2(g)＋H2(g)为乙苯制备苯乙烯的过程，开始反应物浓度最大，生成物浓度为0，反应过程中正反应速率减小，逆反应速率增长，当正逆反应速率相等时，反应达到平衡，则曲线①表示的是正反应的v-t关系，曲线②表示的是逆反应的v-t关系。 【解析】A．根据分析可知，曲线①表示的是正反应速率与时间的关系，A错误； B．恒温恒容条件下，充入氮气时，容器总压强增大，但是增大的是无关压强，反应体系中各组分的有效压强不变，所以速率不变，B错误； C．反应过程中气体总物质的量增大，平均摩尔质量在数值上等于平均相对分子质量，，不变，时刻更大，故时刻混合气体的平均相对分子质量大于时刻，C正确； D．氢气属于生成物，生成物浓度增大逆反应速率加快，同时平衡逆移，反应物浓度也增大，正反应速率也加快，D错误； 故选C。 9．(2025·高一下·安徽滁州·期末)一定温度下，在2L恒容密闭容器中按物质的量比1:3充入和，发生反应：，测得和的物质的量浓度随时间变化关系如图所示。下列说法正确的是 A．起始时容器中充入氢气的物质的量为3mol B．3min时，用表示的瞬时反应速率为 C．容器内气体平均相对分子质量不变表明反应达到平衡状态 D．平衡时容器内的压强与起始压强之比为8:5 【答案】C 【解析】A．由图可知，反应起始时，则，按题意 ，则起始时，A错误； B．由图可知，内，由减少到，平均减少，，按反应方程可知氢气的消耗量是的倍，故氢气平均的速率为：，B错误； C．由于所有物质均是气体，气体质量前后都不变化，但是反应前后气体的物质的量在变化，当气体平均相对分子质量不变表明反应达到平衡状态，C正确； D．起始时气体总物质的量是，列出三段式：，剩余气体的总物质的量为，所以平衡时容器内的压强与起始压强之比为，D错误； 故选C。 10．(2025·高一下·安徽六安市毛坦厂中学教育集团·期末)煤气主要成分为，还有少量及等。脱除煤气有机硫可用加氢法和水解法等，涉及的主要反应如下： Ⅰ． Ⅱ． Ⅲ． 反应Ⅰ、Ⅱ的平衡常数的对数值随温度变化关系如图所示： （1）的空间结构为_______；反应的_______(用a、b、c字母表示)。 （2）时，反应的_______(填数值)。 （3）与在高温下发生反应：。在时，将与充入的空钢瓶中，反应平衡后的物质的量分数为0.02。 ①的平衡转化率______%；时反应平衡常数______(保留三位有效数字)。 ②向反应器中再分别充入下列气体，能使转化率增大的是_______(填标号)。 A．    B．    C．    D． ③若在时，将与充入的空钢瓶中，反应平衡后的物质的量分数为_______。 【答案】（1）正四面体 （2）11 （3）2.5 0.00285 B 0.02 【解析】（1）的空间结构为正四面体；由盖斯定律，反应Ⅱ-Ⅰ-Ⅲ得反应，故其； （2）时，反应I的lgK=15、反应Ⅱ的lgK=4.0，根据盖斯定律，反应I-Ⅱ得反应，则15-4.0=11； （3）①由三段式： 反应为气体分子数不变的反应，，a=0.01mol，的平衡转化率；时反应平衡常数； ②A．加入，平衡正向移动，转化率降低，故A不符合题意； B．加入，反应物浓度增大，平衡正向移动，转化率增大，故B符合题意； C．加入，生成物浓度增大，平衡逆向移动，转化率减小，故C不符合题意； D．加入，压强增大，但反应体系浓度不变，速率不变，平衡不移动，转化率不变，故D不符合题意； 故选B； ③若在时，将与充入的空钢瓶中，列三段式： ，b=0.01mol，反应平衡后的物质的量分数为。 11．(2025·高一下·安徽阜阳·期末)为了解决环境与能源问题，我国科学家提出了“液态阳光”计划：通过太阳能发电电解水制氢，再采用高选择性催化剂将二氧化碳加氢制备成甲醇。其中二氧化碳加氢的化学过程主要包括下面三个反应： 反应1： 反应2： 反应3： 部分化学键键能(气态分子中断裂1mol化学键解离成气态原子所需的能量)数据如下： 化学键 H—H C—O H—O C—H 键能/(kJ·mol-1) （1）请写出甲醇的电子式：___________；若由反应3生成1mol(g)放出kJ的能量。根据相关数据计算，CO中键能为___________。 （2）在恒温恒压容器中进行反应1，下列选项能判断该反应已达化学平衡状态的是___________(填标号)。 a．混合气体密度不再发生变化 b．的转化率不再变化 c． d．容器中(g)浓度与(g)浓度相等 （3）一定条件下，向2L密闭容器中加入：1mol和3mol，只发生反应1，s后达到平衡，平衡时容器中为0.48mol。 ①内，的平均反应速率为___________。 ②平衡时，的转化率为___________%，() （4）甲醇-氧气固体氧化物燃料电池属于第三代燃料电池，其工作原理如图所示。 电极n处的电极反应式为___________，当消耗16g气体M时，理论上外电路中通过电子的物质的量为___________。 【答案】（1） （2）ab （3） 48 （4） 2mol 【解析】（1） 甲醇的电子式为：；设CO中键能为b kJ·mol-1，由反应3：计算焓变，则b=； （2）a．反应1是气体分子总数减小的反应，在恒温恒压条件下，随着反应进行，容器体积逐渐减小，气体质量不变，混合气体密度逐渐增大，当混合气体密度不再发生变化时，反应达到平衡，a符合题意； b．的转化率不再变化时，的浓度不变，反应达到平衡，b符合题意； c．在反应过程的任意时刻，都存在，因此不能判断反应达到平衡，c不符合题意； d．容器中(g)浓度与(g)浓度相等，不能判断各物质浓度不变，因此不能判断反应达到平衡，d不符合题意； 故选ab； （3）①内，的平均反应速率为，则的平均反应速率为； ②平衡时，用三段计算，，则的转化率为； （4）根据的迁移方向可知，电极n为负极，电极反应式为，电极m为正极，气体M为，正极的电极反应式为，当消耗16g气体M时，即消耗0.5mol，理论上外电路中通过电子的物质的量为2mol。 12．(2025·高一下·安徽合肥市六校联盟·期末)氨气是国民经济的基础，工业上常用氮气和氢气合成氨：。 请回答下列问题： （1）恒温条件下，向恒容密闭容器中充入和合成。下列情况表明该反应达到平衡状态的是_____（填标号）。 A．气体密度不随时间变化 B．的质量分数保持不变 C．和的体积分数相同 D．的消耗速率是消耗速率的一半 （2）科学家开发出了一种新型催化剂，在常温下也能合成氨。常温下，向一密闭容器中充入和，在相同时间内，氨气体积分数与压强的关系如图1所示。压强小于时，随着压强增大，氨气体积分数增大，其原因是_____。 （3）一定温度下，向恒容密闭容器中充入和。测得各物质的浓度与时间的关系如图2所示。 ①甲代表_____（填化学式）。 ②内，的转化率为_____。 ③内，_____。 （4）氨气-空气燃料电池（以KOH为电解质）放电时的总反应为，在正极区充入（填“空气”或“氨气”）_____，负极的电极反应式为_____。 【答案】（1）BD （2）相同时间内，增大压强，反应速率增大 （3） 50%（或0.5） （4）空气 【解析】（1）A．恒容条件下气体体积不变，且反应过程中气体总质量不变，则气体密度也保持不变，故气体密度不随时间变化不能说明反应达到平衡状态，A项不符合题意； B．NH3的质量分数保持不变是反应达到平衡状态的特征标志，B项符合题意； C．达到平衡状态时NH3和H2的体积分数不变，但不一定相同，NH3和H2的体积分数相同不能说明反应达到平衡状态，C项不符合题意； D．N2的消耗速率是NH3消耗速率的一半，说明正逆反应速率相等，是反应达到平衡状态的本质标志，D项符合题意； 故选BD； （2）压强小于7MPa时，随着压强增大，氨气体积分数增大，其原因是相同时间内，增大压强，反应速率增大； （3）①0~10min内，甲的物质的量浓度减少3.0mol/L-1.5mol/L=1.5mol/L、乙的物质的量浓度增大1.0mol/L、丙的物质的量浓度减少1.0mol/L-0.5mol/L=0.5mol/L，根据转化物质的量浓度之比等于化学计量数之比，则甲代表H2、乙代表NH3、丙代表N2； ②由丙知，0~12min内N2的转化率为×100%=50%； ③由乙知，0~10min内υ(NH3)= =0.1mol/(L∙min)； （4）氨气-空气碱性燃料电池放电时的总反应为，氧气作为氧化剂得电子被还原，故正极应通入空气，负极氨气失电子生成氮气，氢氧化钾溶液为碱性环境，故负极电极反应式为：。 13．(2025·高一下·安徽黄山·期末)氮是一种地球上含量丰富的元素，氮及其化合物在生产、生活中起着重要的作用，试回答： （1）工业合成氨的反应是一个可逆反应，反应条件是高温、高压，并且需要合适的催化剂。已知断裂1 mol相应化学键需要的能量如下： 化学键 能量 436 kJ 391 kJ 946 kJ 若反应生成2 mol NH3，可_______（填“吸收”或“放出”）热量_______kJ；实验室模拟工业合成氨，在容积为2 L的密闭容器内充入2 mol N2和4mol H2，10分钟时测得 NH3的浓度为1mol/L ，则0～10min内，用H2的浓度变化表示的化学反应速率为_______，此时N2的转化率为_______。 （2）汽车尾气中含有的NO是造成城市空气污染的主要因素之一，通过NO传感器可监测汽车尾气中NO含量，其工作原理如图所示： Pt电极为________（填“正极”或“负极”），NiO电极上发生的电极反应式为________。 （3）一种新型催化剂能使NO和CO发生反应。为探究温度和催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了如下三组实验。 实验编号 T（℃） NO初始浓度（mol/L） CO初始浓度（mol/L） 催化剂的比表面积（m2/g） Ⅰ 280 82 Ⅱ 280 b 124 Ⅲ 350 a 82 ①b =_______。 ②设置Ⅰ、Ⅲ组的实验目的是_______。 ③恒温恒容条件下，能说明该反应已达到平衡状态的是________。 a．容器内的压强保持不变 b．容器内各气体的物质的量之比为2：2：2：1 c．V逆(CO2)=V正(NO) d．容器内混合气体密度不再改变 【答案】（1）放出 92kJ 0.15 mol/(L·min) 50% （2）正 NO-2e-+ O2-= NO2 （3）5.8×10-3 探究温度对化学反应速率的影响 ac 【解析】（1）由，可以得出的反应焓变为，反应生成2 mol NH3可以放出92 kJ的热量；容积为2 L的密闭容器内充入2 mol N2和4mol H2，10分钟时测得 NH3的浓度为1mol/L ，则，，由；由。 （2）Pt电极是由O2→O2-，化合价在降低，发生还原反应为电源正极；NiO电极为电源负极，固体电解质能传导O2-，发生的电极反应式为 （3）实验需要控制变量，由实验Ⅰ和实验Ⅱ可以知道其变量为催化剂的比表面积，其余的数据应该都一样，所以b=5.8×10-3； 由实验Ⅰ和实验Ⅲ可以知道其变量为温度，其余的数据应该都一样，所以a=1.20×10-3，实验Ⅰ和实验Ⅲ的目的是为了探究温度对化学反应速率的影响； 能说明该反应已达到平衡状态有两种判断方法：①；各组分的浓度不再发生变化；②变量不变也可以说明已达到平衡状态； a．恒温恒容条件下，该反应前后的气体系数在发生改变，说明随着反应的进行，压强在发生变化，则压强是变量，容器内的压强保持不变说明已达平衡状态，a正确； b．容器内各气体的物质的量之比为2：2：2：1，不能说明已达平衡状态，b错误； c．V逆(CO2)=V正(NO)，说明正反应速率和逆反应速率相等，说明反应已达平衡，c正确； d．反应前后气体总质量不变，又为恒温恒容条件，体积也不变，所以容器内气体的密度恒不变，则容器内混合气体密度不再改变，不能说明反应已达平衡，d错误； 故答案选ac。 14．(2025·高一下·安徽江淮协作区·期末)为实现2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的宏伟目标，我国科研团队利用特殊催化剂，成功将捕获的工业废气中的二氧化碳与利用清洁能源制备的氢气反应，高效转化为重要的燃料和化工原料-甲醇。 （1）时，向的恒容密闭容器中，充入和使之发生反应制备，、、分别代表，，，测得各物质的物质的量浓度变化如图所示： ①内的平均反应速率_______，则该反应的化学方程式为_______。 ②若保持该反应过程中温度不变，反应至时，改变的条件可能是_______，若初始容器压强为，达平衡时压强为，则_______。 （2）二氧化碳催化加氢制甲醇由两步反应组成，其能量变化与反应历程的曲线图如下。若该反应容器恒容且与外界无热量传递，则反应达到平衡前容器内气体的温度逐渐_______(填“升高”、“降低”或“无法判断”)。 （3）已知反应：为放热反应，依据表格中的键能数据可计算能量变化，则消耗放出_______能量。 化学键 C≡O C-O 键能 a b C d e 能使该反应的速率减慢的是_______(填字母)。 A．恒温恒容下，及时分离出气体   B．恒温恒压下，充入   C．恒温恒容下，充入He   D．升高温度 （4）若在恒温恒容的密闭容器中投入和仅发生反应：，下列能够说明该反应体系已达平衡状态的是_______(填字母)。 a．    b．CO的浓度保持不变   c．的百分含量保持不变   d．化学反应速率   e．混合气体的密度保持不变 【答案】（1） 选择适合的催化剂 （2）升高 （3）3d+c+e-b-2a AB （4）bc 【解析】（1）①在0～2min内，X曲线表示的物质浓度减少0.1mol/L，Y曲线表示的物质浓度减少0.3mol/L，Z曲线表示的物质浓度增加0.1mol/L，根据物质反应速率比等于化学方程式中化学计量数的比，方程式为；可知X表示CO2的浓度变化，Y表示的是H2的浓度变化； 在0～4min内H2的浓度变化表示的反应速率v(H2)=； ②若保持该反应过程中温度不变，2min时，根据图像可知反应速率都加快了，所以改变的条件加入了催化剂；在反应开始时n(CO2)=n(H2)=2mol，平衡时n(CO2)=0.7mol/L×2L=1.4mol；n(H2)=0.1mol/L×2L=0.2mol，n(CH3OH)=n(H2O)=0.3mol/L×2L=0.6mol，n(总)开始=2mol+2mol=4mol；n(总)平衡=1.4mol+0.2mol+0.6mol+0.6mol=2.8mol，。由于在恒温恒容时，气体的物质的量的比等于气体的压强之比，所以反应前容器内气体总压强与平衡时容器内气体总压强之比为=。 （2）由图可知，以上两步反应中反应物的总能量均高于生成物的总能量，因此均为放热反应，总反应也为放热反应；若该容器与外界无热量传递，则反应达到平衡前放出的热量会使容器内气体的温度逐渐升高； （3）反应焓变=反应物键能总和-生成物键能总和；则反应的焓变为bkJ·mol-1+akJ·mol-1×2-dkJ·mol-1×3-ekJ·mol-1-ckJ·mol-1=-(3d+c+e-b-2a)kJ·mol-1，故消耗放出，反应需要放出(3d+c+e-b-2a)kJ能量； A．恒温恒容下，及时分离出气体，使浓度降低，速率减慢，A符合题意； B．恒温恒压下，充入，体积增大，各物质浓度减小，速率减慢，B符合题意； C．恒温恒容下，充入He，He不参与反应，体积不变，浓度不变，不影响化学反应速率，C不符合题意； D．升高温度，化学反应速率加快，D不符合题意； 故选AB； （4）a．，没有指明反应方向，不能确定处于平衡状态，a错误； b．CO的浓度保持不变，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，b正确； c．的百分含量保持不变，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，c正确； d．化学反应速率，虽然体现了正逆反应的速率方向，但不满足速率之比和物质的系数成正比的规律，反应没有达到平衡状态，d错误； e．恒容的密闭容器中，反应前后混合和气体的总质量保持不变，所以混合气体的密度始终保持不变，不能判定反应是否达到平衡状态，e错误； 故选bc。 15．(2025·高一下·安徽马鞍山·期末)由于温室效应和资源短缺等问题，的捕集利用已成为科学家们研究的重要课题。 回答下列问题： Ⅰ．催化加氢转化成甲醇。 某温度(高于100℃)下，该反应进行过程中和的物质的量浓度随时间的变化如图1所示，能量变化如图2所示。 （1）该反应的化学方程式为___________。反应过程中，断裂反应物中化学键吸收的总能量___________(填“大于”“小于”或“等于”)形成生成物中化学键释放的总能量。 （2）0~3min内，用表示的反应速率为___________(结果保留2位有效数字，下同)；若图1反应开始时的投料比，平衡时的体积分数为___________%。 Ⅱ．催化加氢转化成二甲醚()。 反应原理为。 （3）下列措施能增大该反应的反应速率的是___________(填字母) a．升高温度  b．恒压条件下充入Ar c．恒容条件下充入Ar  d．恒容条件下充入水蒸气 （4）在恒温恒容密闭容器中充入一定量和发生该反应，不能说明该反应达到平衡状态的是___________(填字母) a．b．混合气体的平均相对分子质量不变 c．装置内温度不变d．混合气体的密度不再改变 （5）“二甲醚酸性燃料电池”的工作原理如图所示。Y为电池___________极(填“正”或“负”)；X电极的电极反应式为___________。 【答案】（1） 小于 （2）0.17 30 （3）ad （4）cd （5）正 【分析】由图1分析：催化加氢转化成甲醇反应中两者物质的量浓度变化关系可知和反应关系是1:1，由图2可知该反应是放热反应。 【解析】（1）根据题目信息，催化加氢转化成甲醇，和反应数量关系是1:1，再结合原子守恒可知反应的化学方程式为；由图2可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应为放热反应。在放热反应中，断裂反应物中化学键吸收的总能量小于形成生成物中化学键释放的总能量。 （2）根据化学反应速率的计算公式，0−3min内，，，所以；若图1反应开始时的投料比，设起始，容器的体积为V，因为，所以，反应达到平衡时由图1可知，，，由以上信息列三段式：，因此，所以x=1V mol，的体积分数为，所以的体积分数为30%。 （3）a. 升高温度，活化分子百分数增大，有效碰撞几率增加，化学反应速率加快，a 正确； b. 恒压条件下充入 Ar，容器体积增大，各反应物的浓度减小，反应速率减小，b 错误； c. 恒容条件下充入 Ar，各反应物的浓度不变，反应速率不变，c 错误； d. 恒容条件下充入水蒸气，水蒸气浓度增大，根据反应速率的影响因素，反应物浓度增大，反应速率加快，d 正确； 故选ad。 （4）a. 根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，对于反应，当时，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，a 错误； b. 该反应是气体分子数减小的反应，反应前后气体总质量不变，混合气体的平均相对分子质量（m为气体总质量，n为气体总物质的量），随着反应进行，n减小，增大，当混合气体的平均相对分子质量不变时，说明反应达到平衡状态，b 错误； c. 该反应在恒温条件下进行，装置内温度始终不变，不能据此判断反应是否达到平衡状态，c 正确； d. 反应在恒温恒容密闭容器中进行，气体总质量不变，容器体积不变，根据，混合气体的密度始终不变，不能说明反应达到平衡状态，d 正确； 故选cd。 （5）在二甲醚酸性燃料电池中，氧气发生还原反应，所以通入氧气的Y为电池的正极；X电极为负极，二甲醚在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为 16．(2025·高一下·安徽芜湖·期末)“绿水青山就是金山银山”，现今生态环境保护问题越来越受到社会的重视。 Ⅰ．一种治理大气污染物的反应原理为：，一定温度下，在2 L恒容密闭容器中投入等物质的量的和，在一定条件下充分反应，部分反应物和生成物的物质的量随时间的变化曲线如图所示： 回答下列问题： （1）曲线M、N分别代表的物质是___________、___________(填化学式)。 （2）图中a、b、c三点的正反应速率由大到小的顺序是___________(用a、b、c表示)。 （3）0～2.5 min内，用表示的化学反应速率___________。 Ⅱ．甲醇()是绿色清洁能源，一种生产甲醇的反应为：。在某催化剂作用下反应过程中各物质的相对能量变化如图所示。 （4）反应为___________(填“吸热”或“放热”)反应。 （5）一定温度下，在2 L恒容密闭容器内发生该反应，其中随时间的变化如下表： 时间/min 0 1 2 3 4 5 6 7 10.0 8.0 5.7 4.0 3.3 3.0 3.0 3.0 ①0～1 min内平均反应速率小于1～2 min内平均反应速率，试分析其可能的原因___________。 ②由表可知，下列时刻一定达到反应限度的是___________(填字母)。 A．2 min          B．4.5 min          C．5.5 min            D．7 min 【答案】（1） （2） （3）0.1 （4）放热 （5）该反应为放热反应，随着反应的进行，反应物浓度减小，体系温度升高，温度对反应速率的影响大于浓度对反应速率的影响 CD 【解析】（1）M和N达到平衡时物质的量改变量相等，M物质的量增加，M代表H2O(g)，N物质的量减少，N代表H2(g)； （2）随着时间的推移，反应物浓度逐渐减小，正反应速率逐渐减小，达到平衡时保持不变，则a、b、c三点的正反应速率由大到小的顺序是a>b>c； （3）0～2.5 min内，用表示的化学反应速率为：； （4）由图可知，CO2(g)+3H2(g)能量大于CH3OH(g)+H2O(g)，则为放热反应； （5）①该反应为放热反应，随着反应的进行，反应物浓度减小，体系温度升高，温度对反应速率的影响大于浓度对反应速率的影响，因此0～1 min内平均反应速率小于1～2 min内平均反应速率； ②由表可知，5min后CO2浓度不变，则下列时刻一定达到反应限度的是CD。 试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $