第2章 化学反应的方向、限度与速率 章末达标测试-（配套练习）【精讲精练】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册（鲁科版）

**基本信息** 以基础概念辨析、反应原理应用、综合实验探究为分层逻辑，覆盖化学反应速率与平衡核心知识点，通过梯度化题型设计实现从知识理解到科学思维的进阶。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础认知|单一概念（盖斯定律、活化能）|10道单选聚焦概念辨析，如催化剂对ΔH的影响| |综合应用|多考点融合（速率计算、平衡移动）|5道多选结合图像分析，如温度对平衡常数的影响| |探究实践|实验与计算综合|非选择题设计实验方案（H₂O₂与HI反应速率影响因素），培养科学探究能力|

(本卷满分100分) 一、选择题：本题包括10小题，每小题2分，共20分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1．基本概念和理论是化学思维的基石。下列说法错误的是(　　) A．盖斯定律表明反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关 B．氮的固定是将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程 C．加入催化剂，不仅可以降低活化能，还能减小该化学反应的ΔH D．活化能是活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差 解析　C　催化剂通过降低活化能加快反应速率，但焓变(ΔH)由体系的始态和终态决定，催化剂不改变ΔH，故选C。 2．下列有关说法正确的是(　　) A．汽车尾气中NO和CO缓慢反应生成N2和CO2，加入催化剂反应速率增大 B．增大反应物浓度，单位体积内活化分子百分数增大，化学反应速率增大 C．加入适宜的催化剂，非活化分子发生有效碰撞，化学反应速率增大 D．铁片与浓硫酸反应制取氢气时，随着酸的浓度减小，化学反应速率减小 解析　A　增大反应物浓度时，单位体积内活化分子数增加，但活化分子百分数由温度决定，浓度不影响活化分子百分数，B错误；只有活化分子才能发生有效碰撞，催化剂的作用是使更多分子变为活化分子，而非让非活化分子直接碰撞，C错误；铁与浓硫酸在常温下发生钝化反应，无法生成氢气，D错误；故选A。 3．对反应M(g)N(g)(P为中间产物)，在有、无催化剂条件下反应历程如图所示。下列说法正确的是(　　) A．在有催化剂条件下，反应快慢取决于步骤① B．增大反应物浓度或升高温度均可提高活化分子百分数 C．使用催化剂后，可明显提高M的平衡转化率 D．由图可知，相同条件下稳定性：P>M>N 解析　A　由图可知，在有催化剂条件下，步骤①的活化能高于②，则反应快慢取决于步骤①，A正确；增大反应物浓度，可增大单位体积内活化分子数目，但活化分子百分数不变；升高温度，使一部分原来能量较低的分子变成活化分子，可提高活化分子百分数，B错误；使用催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率，不能使平衡发生移动，则使用催化剂后，不能提高M的平衡转化率，C错误；由图可知，物质的能量：P>M>N，则相同条件下稳定性：P<M<N，D错误；故选A。 4．合成气用于合成氨气时需除去CO，CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH<0，下列措施中能使增大的是(　　) A．升高温度 B．恒温恒容下充入He(g) C．将H2从体系中分离 D．再通入一定量的水蒸气 解析　C　升温，平衡向左移动，减小，A项错误；恒温恒容充入He(g)，平衡不移动，不变，B项错误；分离出H2，平衡向右移动，增大，C项正确；再通入水蒸气，平衡向右移动，但H2O(g)的转化率降低，降低，D项错误。 5．在容积不变的密闭容器中，一定条件下进行如下反应：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝－373.2 kJ·mol－1。如图曲线a表示该反应过程中NO的转化率与反应时间的关系。若改变起始条件，使反应过程按照曲线b进行，可采取的措施是(　　) A．降低温度 B．向密闭容器中通入氩气 C．加催化剂 D．增大反应物中NO的浓度 解析　D　由图像可知，要使反应按曲线b进行，需要缩短反应达到平衡的时间，同时降低NO的转化率。B、C项，平衡不移动；增大反应物中NO的浓度，NO的转化率下降，D项正确。 6．在淀粉-KI溶液中存在下列平衡：I2(aq)＋I－(aq)I(aq)。测得不同温度下该反应的平衡常数K如表所示： T/℃ 5 15 25 35 50 K/(mol－1·L) 1 100 841 689 533 409 下列说法正确的是(　　) A．反应I2(aq)＋I－(aq)I(aq)的ΔH>0 B．其他条件不变，升高温度，溶液中c平(I)减小 C．该反应的平衡常数表达式为K＝ D．25 ℃时，向溶液中加入少量KI固体，平衡常数K小于689 解析　B　根据表格提供的数据知温度升高，平衡常数减小，则平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应，故正反应为放热反应，ΔH<0，A项错误；其他条件不变，升高温度，平衡向逆反应方向移动，溶液中c平(I)减小，B项正确；该反应的平衡常数表达式为K＝，C项错误；平衡常数只与温度有关，25 ℃时，向溶液中加入少量KI固体，虽然平衡向正反应方向移动，但平衡常数不变，D项错误。 7．某温度下，密闭容器中发生反应4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH<0下列说法正确的是(　　) A．当4v正(NH3)＝6v逆(H2O)时，反应达到平衡状态 B．当12个N—H键断裂的同时有12个O—H键形成，反应达到平衡状态 C．升高温度，平衡向逆反应方向移动，说明逆反应速率增大，正反应速率减小 D．其他条件不变，仅将容器体积扩大一倍，再次达到平衡时，NO(g)的新平衡浓度最终比原平衡时浓度减小 解析　D　当4v正(NH3)＝6v逆(H2O)时，正反应速率与逆反应速率不等于化学计量数之比，此时反应未达平衡，A错误；12个N—H键断裂和12个O—H键形成均属于正反应方向，不能判断反应是否达到平衡状态，B错误；升高温度时，正、逆反应速率均增大，但逆反应速率增大的倍数大于正反应速率增大的倍数，平衡逆向移动，而非正反应速率减小，C错误；容器体积扩大一倍，NO浓度瞬间减半，随后因压强减小，平衡向正反应方向移动，但最终NO的新平衡浓度仍小于原平衡浓度，D正确。 8．恒温恒压条件下，向密闭容器中充入4 mol SO2和2 mol O2，发生如下反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH<0。2 min后，反应达到平衡，生成SO3为1.4 mol，同时放出热量Q kJ，则下列分析正确的是(　　) A．在该条件下，反应前后的体积之比为5.3∶6 B．若反应开始时容器容积为2 L，则0～2 min内v＝0.175 mol·L－1·min－1 C．若反应条件为恒压绝热，平衡后n<1.3 mol D．若反应条件为恒温恒容，达平衡时放出热量小于Q kJ 解析　D　 恒温恒压，反应前后的体积之比＝反应前后的物质的量之比＝6∶5.3，A错误；恒温恒压，反应过程中体积减小，故v＞＝0.175 mol·L－1·min－1，B错误；该反应放热，若条件为恒压绝热，则体系温度升高，平衡逆向移动，平衡后n>1.3 mol，C错误；若反应条件为恒温恒容，反应过程中，气体物质的量减小，相当于减压，平衡逆向移动，达平衡时放出热量小于Q kJ，D正确。 9．在容积一定的密闭容器中，置入一定量的NO(g)和足量C(s)，发生反应C(s)＋2NO(g)CO2(g)＋N2(g)，平衡状态时NO(g)的物质的量浓度与温度T的关系如图所示。则下列说法正确的是(　　) A．该反应的ΔH>0 B．若该反应在T1、T2时的平衡常数分别为K1、K2，则K1<K2 C．在T2时，若反应体系处于状态D，则此时一定有v(正)<v(逆) D．在T3时，若混合气体的密度不再变化，则可以判断反应达到平衡状态C 解析　D　由图像可知，T1<T2，升高温度c平(NO)增大，平衡左移(吸热方向)，所以ΔH<0，且K1>K2，A项和B项不正确；T2时由D→B点需降低c平(NO)，即平衡向右移动，所以D点对应体系中，v(正)>v(逆)，C项不正确；由于反应物C为固体，故容积不变时，反应后气体质量增大，混合气体的密度增大，当密度不再变化时，可以判断反应达到平衡状态，D项正确。 10．某温度下，容积一定的密闭容器中进行以下反应：2X(g)＋Y(s)Z(g)＋W(s)　ΔH<0，下列叙述中正确的是(　　) A．在容器中加入氩气，反应速率不变 B．加入少量W，逆反应速率增大 C．升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小 D．将容器的容积缩小，可增大活化分子的百分数，有效碰撞次数增多 解析　A　在容器中加入氩气，容器体积固定，反应物X和Z的浓度未改变，反应速率不变，A正确；W为固体，其量的增减不会影响反应速率，B错误；升高温度时，正反应和逆反应速率均增大(温度对所有反应的速率均有促进作用)，C错误；缩小容器容积会增大气体浓度，单位体积内活化分子数增加，但活化分子的百分数不变，D错误。 二、选择题：本题包括5小题，每小题4分，共20分。每小题有一个或两个选项符合题目要求，全选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 11．下列实验方案、现象或得出的结论错误的是(　　) 选项 实验及现象 结论及解释 A 在KSCN与FeCl3的混合液中再加入少量KCl固体，溶液颜色不变 增大Cl－浓度，平衡不移动 B 一定条件下CO与HO进行反应，检测到CO中含18O 该反应为可逆反应 C 向2支各盛有2 mL 1.0 mol·L－1KMnO4酸性溶液的试管中，分别加入2 mL 0.1 mol·L－1H2C2O4溶液和2 mL 0.2 mol·L－1H2C2O4溶液，前者褪色所需的时间长 浓度越大反应越快 D 称取同质量的块状大理石和粉末状纯碱，加入盛有浓度、体积均相同的盐酸的小烧杯中，纯碱反应更快 固体表面积越大反应越快 解析　CD　KSCN与FeCl3混合液中存在Fe3＋与SCN－的络合反应：Fe3＋＋3SCN－Fe，则加入少量KCl固体，溶液颜色不变，说明增大Cl－浓度，平衡不移动，A正确；一定条件下CO与HO进行反应，18O进入CO2中，但检测到CO中含18O，则说明反应物和生成物之间可以相互转化，则该反应为可逆反应，B正确；H2C2O4与酸性KMnO4溶液反应的离子方程式为5H2C2O4＋2MnO＋6H＋===10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O，根据离子反应方程式可得，KMnO4和H2C2O4恰好完全反应的物质的量之比为2∶5，2 mL 1.0 mol·L－1KMnO4酸性溶液中KMnO4物质的量为2×10－3 mol，需要H2C2O4物质的量为5×10－3 mol，则加入的2 mL 0.1 mol·L－1H2C2O4溶液和2 mL 0.2 mol·L－1H2C2O4溶液均不足，两支试管中的高锰酸钾均过量，均不能褪色，C错误；大理石难溶于水，而纯碱易溶于水，二者性质不同，与盐酸反应的速率不同，故无法探究固体表面积对反应速率的影响，D错误。 12．400 ℃时，向容积为2 L的密闭容器中充入一定量的CO和H2，发生如下反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。反应过程中测得的部分数据见表： t/min 0 10 20 30 n(CO)/mol 0.10 0.04 0.02 n(H2)/mol 0.20 0.04 下列说法中，正确的是(　　) A．反应在前10 min内的平均速率为v(H2)＝0.012 mol·L－1·min－1 B．400 ℃时，该反应的平衡常数数值为2.5×103 C．向平衡后的体系再加入0.2 mol CO(g)和0.2 mol CH3OH(g)，则v正<v逆 D．保持其他条件不变，升高温度，平衡时c(CH3OH)＝0.06 mol/L，则反应的ΔH>0 解析　D　反应在前10 min内，CO的物质的量减少了0.06 mol，则消耗的氢气为0.12 mol，容器体积为2 L，用H2表示的平均速率为＝0.006 mol/(L·min)，A错误；由题中表格可得三段式： 　　　　CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) 起始/mol 0.10 0.20 0 转化/mol 0.08 0.16 0.08 平衡/mol 0.02 0.04 0.08， 30 min时CO和H2的物质的量与20 min时的物质的量相同，即20 min时已达到平衡状态，K＝＝10 000，B错误；Q＝＝3 181.8<K＝10 000，平衡正向移动，v正>v逆，C错误；由B中三段式可知，原平衡时，保持其他条件不变，升高温度，c(CH3OH)＝0.06 mol·L－1> mol·L－1＝0.04 mol·L－1，即平衡时甲醇浓度升高，反应正向移动，则反应的正反应为吸热反应，ΔH>0，D正确。 13．温度为T1 ℃时，将2 mol CO2和1 mol H2充入体积为2 L的刚性真空容器中发生反应：CO2(g)＋H2(g)HCOOH(g)　ΔH>0，达到平衡时H2的转化率为60%。实验测得v正＝k正c·c，v逆＝k逆c，k正、k逆为速率常数。下列说法错误的是(　　) A．达到平衡时CO2的转化率为30% B．反应前后容器内压强之比为5∶4 C．温度为T2 ℃时，若k正＝3k逆，则T2<T1 D．保持温度不变，向平衡后的容器中再充入2 mol CO2和1 mol H2，再次平衡后，HCOOH的体积分数变小 解析　CD　T1 ℃时，达到平衡时H2的转化率为60%，则反应氢气、二氧化碳均为0.6 mol； T1 ℃时，K＝≈1.07；由分析，CO2的转化率为×100%＝30%，A正确；反应总的物质的量为2.4 mol，则反应前后容器内压强之比为3∶2.4＝5∶4，B正确；温度为T2 ℃时，平衡时正逆反应速率相等，v正＝k正c·c＝v逆＝k逆c，若k正＝3k逆，则K＝＝＝3>1.07，反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，则T2>T1，C错误；保持温度不变，向平衡后的容器中再充入2 mol CO2和1 mol H2，相当于增大压强，反应为气体分子数减小的反应，则再次平衡后，平衡正向移动，HCOOH的体积分数变大，D错误。 14．已知反应N2O4(g)2NO2(g)　ΔH＞0的平衡体系中，物质的总质量(m总)与总物质的量(n总)之比M(M＝)在不同温度下随压强的变化曲线如图所示。下列说法正确的是(　　) A．温度：T1＞T2 B．平衡常数：K(a)＝K(b)＜K(c) C．反应速率：vb＜va D．当M＝69 g·mol－1时，n(NO2)∶n(N2O4)＝1∶1 解析　AD　已知m总不变，该反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，n总增大，故M减小，由图可知：T1＞T2，A项正确；化学平衡常数与温度有关，该反应为吸热反应，温度越高，平衡常数越大，则：K(a)＝K(c)＜K(b)，B项错误；温度越高，压强越大，化学反应速率越大，则：vb＞va，C项错误；设n(NO2)∶n(N2O4)＝x mol∶y mol，解得＝69，所以x∶y＝1∶1，D项正确。 15．(2024·甘肃卷)甲烷在某含Mo催化剂作用下部分反应的能量变化如图所示，下列说法错误的是(　　) A．E2＝1.41 eV B．步骤2逆向反应的ΔH＝＋0.29 eV C．步骤1的反应比步骤2快 D．该过程实现了甲烷的氧化 解析　C　由能量变化图可知，E2＝0.70 eV－(－0.71 eV)＝1.41 eV，A项正确；由能量变化图可知，步骤2逆向反应的ΔH＝－0.71 eV－(－1.00 eV)＝＋0.29 eV，B项正确；由能量变化图可知，步骤1的活化能E1＝0.70 eV，步骤2的活化能E3＝－0.49 eV－(－0.71 eV)＝0.22 eV，步骤1的活化能大于步骤2的活化能，步骤1的反应比步骤2慢，C项错误；该过程甲烷转化为甲醇，属于加氧氧化，该过程实现了甲烷的氧化，D项正确。 三、非选择题：本题包括5小题，共60分。 16．(8分)一定温度下，在容积为V L的密闭容器中进行反应：nN(g)mM(g)，M、N的物质的量随时间的变化曲线如图所示： (1)此反应的化学方程式中n∶m＝________。 (2)t1到t2时刻，以M的浓度变化表示的平均反应速率为________________________。 (3)在a、b、c点中，表示正反应速率大于逆反应速率的点有：________。 (4)下列叙述中能说明上述反应达到平衡状态的是________(填字母)。 A．反应中M与N的物质的量之比为1∶1 B．混合气体的总质量不随时间的变化而变化 C．混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化 D．单位时间内每消耗n mol N，同时生成m mol M 解析　(1)参加反应的N的物质的量为8 mol－2 mol＝6 mol，生成的M的物质的量是5 mol－2 mol＝3 mol，所以此反应的化学方程式中n∶m＝2∶1；(2)由图可知，t1到t2时刻M的物质的量变化为4 mol－3 mol＝1 mol，则反应速率v＝ mol·L－1·min－1；(3)由图可知，在a、b、c点中a、b两点没有达到平衡状态，c点达到平衡状态，所以表示正反应速率大于逆反应速率的点有a、b；(4)反应中M与N的物质的量之比为1∶1不能说明正、逆反应速率相等，不一定处于平衡状态，A错误；混合气体的总质量始终不变，混合气体总质量不变不能说明达到平衡，B错误；正反应体积减小，则混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化，说明达到平衡，C正确；单位时间内每消耗n mol N，同时生成m mol M均表示正反应速率，不一定处于平衡状态，D错误。 答案　(1)2∶1 (2) mol·L－1·min－1 (3)a、b　(4)C 17．(9分)某小组同学查到一份研究过氧化氢(H2O2)与氢碘酸(HI)反应的实验资料，具体如下： 资料1：室温下，过氧化氢溶液可与氢碘酸反应：H2O2＋2HI===I2＋2H2O； 资料2：碘单质溶于水后，溶液为棕黄色。 Ⅰ.某小组同学设计如下实验方案探究影响过氧化氢溶液与氢碘酸(HI)反应速率的因素，有关数据如下表所示： 序号 1.0 mol·L－1 H2O2溶液/mL 1.0 mol·L－1 HI溶液/mL 温度/℃ 加入蒸 馏水/mL ① 20.0 30.0 25 0 ② 20.0 20.0 25 V1 ③ 20.0 30.0 45 0 ④ 10.0 30.0 45 V2 (1)本实验可以探究______________对反应速率的影响。V1＝________。 (2)若实验②中H2O2与HI充分反应用时20 s，则v(H2O2)＝____________。 Ⅱ.该小组同学欲用碘化钾替代氢碘酸验证上述实验结论。在实验过程中，未观察到溶液变为棕黄色，却观察到有无色气体产生。 (3)出现上述现象的原因可能是__________________________。 为探明原因，该小组同学又继续探究H2O2与KI的反应，实验方案如下。 实验1：向小试管中分别加入3.0 mL 5%的H2O2溶液、10滴①，观察溶液无明显变化。 实验2：向小试管中分别加入3.0 mL 5%的H2O2溶液、10滴②和0.5 g KI固体，观察到溶液立即变为黄色，产生大量无色气体，溶液温度升高，最终溶液仍为黄色。 实验3：向小试管中分别加入3.0 mL 5%的H2O2溶液、10滴③和0.5 g KI固体，观察到溶液立即变为棕黄色，产生少量无色气体，溶液颜色逐渐加深，温度无明显变化，最终有紫黑色沉淀析出。 (4)上述实验试剂①、②、③合理的组合是______(填字母)。 A．蒸馏水　稀硫酸　蒸馏水 B．蒸馏水　稀硫酸　稀硫酸 C．稀硫酸　蒸馏水　稀硫酸 (5)实验3中产生少量气体，出现紫黑色沉淀的原因可能是________________________________________________________________________________________________________________________________________________； 实验2和实验3其中两个实验的温度差异说明了__________________________。 解析　实验1：向小试管中分别加入3.0 mL 5%的H2O2溶液、10滴①，溶液无明显变化，表明H2O2未发生分解，则①不是KI溶液或KI固体。 实验2：向小试管中分别加入3.0 mL 5%的H2O2溶液、10滴②和0.5 g KI固体，溶液立即变为黄色，产生大量无色气体，溶液温度升高，最终溶液仍为黄色。表明H2O2发生分解，放出热量，生成的O2将部分I－氧化为I2，使溶液变黄，则②为水等。 实验3：向小试管中分别加入3.0 mL 5%的H2O2溶液、10滴③和0.5 g KI固体，溶液立即变为棕黄色，产生少量无色气体，溶液颜色逐渐加深，温度无明显变化，最终有紫黑色沉淀析出。表明H2O2分解是次反应，H2O2氧化KI生成I2的反应是主反应，则③为酸溶液。 实验2、3是②、③不同的对照实验，实验1、3是有无加入KI固体的对照实验，则①、③应相同，所以①为酸。 (1)本实验中，实验①②是探究HI浓度对化学反应速率的影响，实验③④是探究H2O2浓度对化学反应速率的影响，实验①③是探究温度对化学反应速率的影响，所以可以探究温度和浓度对反应速率的影响。控制变量法探究外界条件对反应速率的影响时，只能改变一个变量，所以溶液的总体积应相同，以保证至少有一种反应物的浓度相同，所以V1＝20.0＋30.0－20.0－20.0＝10.0。 (2)若实验②中H2O2与HI充分反应，H2O2过量，用时20 s，则v(H2O2)＝＝0.01 mol·L－1·s－1。 (3)该小组同学欲用碘化钾替代氢碘酸验证上述实验结论。在实验过程中，未观察到溶液变为棕黄色，表明在中性溶液中，I－未被H2O2氧化，却观察到有无色气体产生，该气体只能为O2，它是由H2O2分解生成的，则出现上述现象的原因可能是：KI是H2O2分解的催化剂。 (4)由分析可知，①为酸、②为水、③为酸，依据备选项，①、②、③分别为稀硫酸、蒸馏水、稀硫酸，故选C。 (5)实验3中产生少量气体，表明发生的反应以H2O2氧化I－为主，则出现紫黑色沉淀的原因可能是：酸性条件下H2O2氧化KI的速率比H2O2分解速率更大；实验2以H2O2分解为主，实验3以H2O2与I－的氧化还原为主，则实验2和实验3其中两个实验的温度差异说明了H2O2分解是一个放热反应。 答案　(1)温度和浓度　10.0 (2)0.01 mol·L－1·s－1 (3)KI是H2O2分解的催化剂 (4)C (5)酸性条件下H2O2氧化KI的速率比H2O2分解速率更大　H2O2分解是一个放热反应 18．(14分)SO2和CO均为常见的大气污染物，对二者的综合治理是当前的重要课题之一，针对这一问题，研究人员设计了通过硫循环完成二者的综合处理方案，原理如下： 反应Ⅰ：2CO(g)＋SO2(g)S(l)＋2CO2(g)　ΔH1 K1； 反应Ⅱ：S(l)＋2H2O(g)2H2(g)＋SO2(g)　ΔH2 K2。 回答下列问题： (1)反应Ⅰ的平衡常数表达式为________。 (2)反应Ⅲ：CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)　ΔH3 K3。ΔH3＝________(用含ΔH1、ΔH2的代数式表示)，K3＝________(用含K1、K2的代数式表示)。 (3)起始时向密闭容器中充入一定量的S(l)和H2O(g)，仅发生反应Ⅱ。H2O(g)的平衡转化率(α)与温度(T)和压强(p)的关系如图所示。 ①ΔH2________(填“>”或“<”)0，判断的理由为___________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 ②b、c两点对应的平衡常数：Kb________Kc。(填“>”“<”或“＝”，下同) ③氧元素的质量：m(a)________m(c)。 解析　(2)将反应Ⅰ和反应Ⅱ相加可得2CO(g)＋2H2O(g)2H2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝ΔH1＋ΔH2，化学计量数都除以2即为反应Ⅲ，则ΔH3＝；平衡常数则是反应相加，平衡常数相乘，系数除以2，则平衡常数开方，所以K3＝。 (3)①对于反应Ⅱ，由图可知，在压强相同时(如p1对应的a、b点)，温度升高，H2O的转化率降低，说明升高温度，平衡逆向移动，根据勒·夏特列原理，正反应为放热反应，ΔH<0； ②平衡常数只与温度有关，b、c两点温度相同，所以平衡常数Kb＝Kc； ③反应Ⅱ中，S为液态，反应前后气体中的氧元素都来自H2O(g)，根据质量守恒定律，氧元素质量守恒，所以a点和c点的氧元素质量相等，即m(a)＝m(c)。 答案　(1) (2)　 (3)①<　由图像可知，压强不变时，温度越高，H2O(g)的转化率越低，说明升高温度，反应平衡逆向移动，则正反应为放热反应　②＝　③＝ 19．(14分)CO可用于合成甲醇，化学方程式为CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。 (1)图1是CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。 ①该反应的焓变ΔH________(填“>”“<”或“＝”)0。 ②T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1________(填“>”“<”或“＝”)K2。在T1温度下，往体积为1 L的密闭容器中，充入1 mol CO和2 mol H2，经测得CO和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图2所示。则该反应的平衡常数为________。 ③若容器容积不变，下列措施可增加CO转化率的是________(填字母)。 a．升高温度 b．将CH3OH(g)从体系中分离 c．使用合适的催化剂 d．充入He，使体系总压强增大 (2)在容积为1 L的恒容容器中，分别研究在230 ℃、250 ℃和270 ℃三种温度下合成甲醇的规律。如图3是上述三种温度下H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1 mol)与CO平衡转化率的关系，则曲线z对应的温度是________℃；该温度下上述反应的化学平衡常数为________。曲线上a、b、c点对应的化学平衡常数分别为K1、K2、K3，则K1、K2、K3的大小关系为________________。 解析　(1)①T2温度下先达到平衡，所以温度T2>T1，由T1→T2升高温度时CO的转化率降低，平衡向左移动，所以正反应为放热反应，ΔH<0。②K＝＝ ＝12。③升高温度，平衡向左移动；分离出CH3OH，平衡向右移动；使用催化剂，平衡不移动；充入He，反应混合物各物质浓度不变，平衡不移动，故选b。(2)该反应的ΔH<0，n(H2)/n(CO)相同时，升高温度，平衡向左移动，K减小，由图像可知曲线z表示的温度为270 ℃。a点：起始浓度c始(CO)＝1 mol·L－1，c始(H2)＝1.5 mol·L－1；平衡浓度c平(CO)＝0.5 mol·L－1，c平(CH3OH)＝0.5 mol·L－1，c平(H2)＝1.5 mol·L－1－1 mol·L－1＝0.5 mol·L－1，所以K＝＝＝4。温度相同K不变，该反应的ΔH<0，温度越高K越小，所以K1＝K2<K3。 答案　(1)①<　②>　12　③b (2)270　4　K1＝K2<K3 20．(15分)“液态阳光”即“清洁甲醇”，指生产过程中碳排放量极低或为零时制得的甲醇。 CO2加氢制备甲醇的实际化学过程包括下面三个主要的平衡反应： 反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－49 kJ·mol－1 反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH2＝＋41.2 kJ·mol－1 反应Ⅲ：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) (1)反应Ⅲ在________(填“高温”或“低温”)下能自发进行，如图为平衡常数随温度的变化曲线，能正确反映该反应Ⅰ的平衡常数K1随温度变化关系的曲线为________(填“a”或“b”)，反应Ⅱ、反应Ⅲ的平衡常数分别是K2、K3，则K3＝________(用K1、K2来表示)。 (2)在密闭容器中充入一定比例的氢气、二氧化碳进行反应，测得混合气体中甲醇的体积分数φ与温度的关系如图所示。 ①图中Q点________(填“是”或“不是”)平衡状态。T0之后，甲醇产率下降的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 ②二氧化碳在Q、W、M点的转化率大小比较：________。 ③下列措施中能够同时满足增大反应速率和提高甲醇产率的是________(填字母)。 A．使用高效催化剂 B．体积和投料比不变，提高反应物浓度 C．增大体系压强 D．不断将CH3OH从反应混合物中分离出来 (3)当CO2与H2的物质的量之比为4∶11时，在不同条件下发生氢化反应，甲醇选择性随温度、压强的变化曲线如图所示，则代表甲醇选择性随压强变化的曲线为_________(填“a”或“b”)，原因是 ________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 在5 MPa、240 ℃条件下，按上述投料比进行反应，达到平衡时CO2的平衡转化率为25%，反应Ⅱ的压强平衡常数Kp＝________(用最简分数表示)。为同时提高CO2的平衡转化率和平衡时CH3OH的选择性，应选择的反应条件为________(填字母)。 A．低温、低压　　　　　 B．高温、高压 C．高温、低压 D．低温、高压 解析　(1)观察方程式，利用盖斯定律可知Ⅲ＝Ⅰ－Ⅱ，反应Ⅲ的ΔH＝－90.4 kJ· mol－1，根据ΔG＝ΔH－T·ΔS<0，属于自发反应分析，应该在低温下自发进行。反应Ⅰ是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，K值减小，所以对应的是b曲线。因为反应Ⅲ＝Ⅰ－Ⅱ，所以K3＝。 (2)①T0时，升高温度，甲醇的体积分数减小，说明平衡逆向移动，正反应为放热反应，说明在W点反应才达到平衡，所以Q点不是平衡状态。T0平衡以后，再升高温度，平衡逆向移动，导致甲醇产率下降。②温度低于T0时，反应未达到平衡，反应正向进行，W点达到平衡，因此二氧化碳在Q点的转化率小于在W点的转化率。Q点和M点，甲醇的体积分数相等，则Q点体系中各物质浓度与M点相同，此时转化率相同，因此二氧化碳在Q、W、M点的转化率大小关系为W＞Q＝M。③使用高效催化剂，增大了反应速率，但是平衡不移动，A不符合题意；体积和投料比不变，提高反应物浓度，可认为是增大压强，反应速率变快，同时平衡正移，B符合题意；增大体系压强，反应速率变快，同时平衡正移，C符合题意；不断将CH3OH从反应混合物中分离出来，平衡正移，但是反应物和产物浓度均降低，反应速率变慢，D不符合题意。 (3)增大压强后，反应Ⅰ、Ⅲ向正反应方向移动，n增大，甲醇选择性增大，故表示平衡时甲醇的选择性的是曲线b。当CO2与H2的物质的量之比为4∶11时，设n＝4 mol，n＝11 mol，达到平衡时二氧化碳的转化率为25%，转化量为1 mol。根据图像信息，此时甲醇选择性是80%，则生成的n＝0.8 mol，余下的20%转化为CO，得n＝1 mol－0.8 mol＝0.2 mol，根据质量守恒定律，甲醇中的n1＝0.8 mol×4＝3.2 mol，n1＝0.8 mol，则水中的n2＝n×2－n×1－n1＝1 mol×2－0.2 mol－0.8 mol＝1 mol。可得平衡时生成的n＝1 mol，则水中的n2＝1 mol×2＝2 mol，据此计算出平衡时剩余n＝(22－1×2－0.8×4) mol＝8.4 mol。根据上述计算得出平衡时剩余的各物质的量为：n＝3 mol、n＝8.4 mol、n＝0.2 mol、n＝1 mol、n＝0.8 mol。剩余气体的总物质的量为：13.4 mol。反应开始时总压强为5 MPa，平衡时压强为：P平衡＝×5 MPa＝ MPa。则反应Ⅱ的Kp＝ ＝＝。为同时提高CO2的平衡转化率和平衡时CH3OH的选择性，可以采取增大压强的方法，反应向气体分子数减小的方向进行，若想要提高CH3OH的选择性，应使反应Ⅰ平衡向正反应方向移动，所以应选择低温、高压。 答案　(1)低温　b　 (2)①不是　正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动　②W>Q＝M　③BC (3)b　增大压强后，反应Ⅱ平衡不移动，对甲醇选择性无影响，反应Ⅰ、Ⅲ向正反应方向移动，n增大，甲醇选择性增大　　D 学科网（北京）股份有限公司 $