单元过关(十) 化学反应速率与化学平衡-【衡水真题密卷】2027年高考化学单元过关检测(山东专版)

2026一2027学年度单元过关（十） 化学·化学反应速率与化学平衡 本试卷总分100分，考试时间90分钟。 可能用到的相对原子质量：C一120一16Ca一40 一、选择题：本题共10小题，每小题2分，共20分。在每小题给出的四个选项中，只有一项 是符合题目要求的。 题号 1 2 4 5 6 1 8 9 10 答案 1.980℃时，在恒容密闭容器中发生反应：FeO(s)+C(s)一Fe(s)+CO(g)△H>0。 下列叙述正确的是 () A.正反应是熵减和焓增的反应，在任何温度下都能自发进行 B.升高温度，正反应速率大于逆反应速率，平衡常数增大 C.当气体摩尔质量或气体压强不变时一定达到平衡 D.达到平衡时再充入CO,重新达到平衡时CO浓度增大 2.已知：①带正电荷的碳原子所连烷基越多，其碳正离子越稳定；②水解过程中形成的碳 正离子越稳定，反应越容易。卤代烃（以三甲基溴丁烷水解为例）在碱性条件下的水解 机理如图所示。下列说法正确的是 () 【CH,).&B [(CH3)C..OH] (CH:C+Br +HO (CH:)CBr+HO (CH3 );COH+Br- 历程I 历程Ⅱ A.(CH3)3CBr在碱性条件下的水解速率由第Ⅱ步决定 B.水解过程中碳原子的杂化方式不变 C.稳定性：(CH3)3COH<(CH3)3C…Br D.水解速率：(CH3)2CHBr<(CH3)3CBr 3.在密闭容器中充入乙烯发生反应C2H4(g)三C2H2(g)十H2(g) △H=+193.8kJ·mol-1,测得乙烯平衡转化率与温度、压强的关 m 系如图所示。已知：相关键能如表所示。下列叙述错误的是 n 化学键 C-H H一H C=C C=C 线 键能/(kJ·mol-1) 413.4 436 b 0 A.a-b=197 B.X代表的物理量为温度 C.Y代表的物理量为压强且Y1>Y2 D.化学平衡常数K(p)>K(m)=K(n) 单元过关（十）化学第1页（共8页） 与其美慕别人，不品加快自己的脚步 0an0a年9里0 4.SCl2和O2制备SOC12的相关反应如下，T℃时，反应在密闭体系中达平衡时各组分摩 班级 尔分数随”(SC,) n(0,)的变化关系如图所示。 I.SC12(g)+O2(g)-SO2C12(g)△H1<0; 1.00 Ⅱ.SCl2(g)+SO2Cl2(g)=2SOCl2(g)△H2<0. 姓名 下列说法正确的是 ( 0.80 A.曲线L1表示SOC摩尔分数随”(SC) n(O2)的变化 0.60 b 得分 -L2 B.T℃，反应Ⅱ的平衡常数K=64 0.20 C.降温达到新平衡后，曲线L1和L2新交点可能出现在 (2.0,0.1) L3 a处 0 1.02.03.04.0 n(SCI2) 、D.T℃，绢小容器体积达新平衡后，S函值交小 n(02) 5.煤的气化是一种重要的制氢途径。在一定温度下，向体积固定的密闭容器中加入足量 的C(s)和1molH2O(g),起始压强为0.2MPa时，发生下列反应生成水煤气： I.C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)AH1=+131.4 kJ.mol-; Ⅱ.C0(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H2=-41.1kJ·mol-1 反应平衡时，H2O(g)的转化率为50%，C0的物质的量为0.1mol。下列说法错误的是 () A.混合气体的密度保持不变时，说明反应体系已达到平衡 B.平衡时整个体系吸收热量31.2kJ C.平衡时H2的体积分数为50% D.平衡时反应I的平衡常数K。=0.O2MPa 6.甲烷蒸汽重整是目前工业制氢的手段，主要反应如下： 反应I:CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H1=+206kJ·mol1; 反应Ⅱ：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H2=-41k·mol1。 100kPa下，将n(CH4):n(H2O)=1：3的混合气0.6 体投入恒压反应器中，平衡时，各组分的物质的量 HO 0.5 4(600.0.50) 分数与温度的关系如图所示。下列说法错误的是 () 0.4F A.通人Ar,反应速率加快 0 H (600,0.32) B.曲线a表示CO2 0.3 C.600℃时，th后反应达到平衡，th内v(CH4)= 0.2 21 kPa·h1 收 CH 0.1a 弛条件不变，600℃时反应Ⅱ的平侮学 b (600,0.04) 0 25 450 550:650 750850 12 温度/℃ 7.氨氧化法制硝酸中发生主反应：NH(g)十1.25O2(g) …催化剂I =NO(g)+1.5H2O(g)△H1=-226.1kJ· 一催化剂Ⅱ mol-1和反应：NH3(g)+O2(g)0.5N2O(g) +1.5H20(g)△H2=-276.3kJ·mol-1两个竞 争反应（忽略其他副反应），反应每生成1.5mol /NH3(g)+O2(g) N,0(g+H,0(g) NO(g)+H2O(g) H2O(g)的相对能量变化如图所示。下列说法错误 反应历程 的是 ( A.推测反应0.5N20(g)+0.25O2(g)=NO(g)△H3=十50.2kJ·mol-1 B.加入催化剂I更有利于NO的生成 C.其他条件相同时，升高温度，平衡时体系内H2O的浓度降低 D.平衡后增大压强，物质N2O的浓度不变 单元过关（十）化学第2页（共8页） 3 8.利用Y丁内酯可制备1,4-丁二醇，涉及反应如下： 主反应：心-0e+2H,(g)一H0CH,CH,CH,CH,0H(g): 副反应：HOCH2CH2CH2CH2OH(g)+H2(g)CH3CH2CH2CH2OH(g)+H2O(g)。 在温度为T1、压强为p:的密闭容器中，充入2molH,(g)和1m0l心e发生反应， 心e1,4丁二醇、丁醇在含碳物质中的库尔分数随时间变化如图1所示，41时达到 平衡。此时，维持体系温度T1,1,4-丁二醇和丁醇的选择性随压强的变化，以及维持体 系压强力2,1,4-丁二醇和丁醇的选择性随温度的变化如图2所示。 D- 增大 a 1.0 M HOCH,CH,CH,CH,OH d N T? T增大 图1 图2 n(1,4-丁二醇) 已知：1,4-丁二醇的选择性= n1,4-丁二醇)+n(丁醇)X100%。 下列说法错误的是 A.主反应的活化能较小 B.t1时，H2O(g)的体积分数约为40.9% C.M和N处于相同的化学平衡状态 D.曲线b表示温度为T1时1,4-丁二醇的选择性随压强的变化 9.在体积相等的多个恒温恒容密闭容器中，分别充入1 mol CO2和1molH2,发生反应 CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)。在g 50 不同温度下反应相同时间，测得lg正、g逆、 40 M H2转化率与温度关系如图所示。 30 N G 已知：正=k正c(CO2)c4(H2),v逆=k逆 20 c(CH4)c2(H2O),k正、k逆为速率常数。下列说 H 10 法正确的是 ( →增大 A.该反应的△H>0 B.代表lg正的曲线是MH C.当2v正(H2)=v逆(H2O)时反应达到平衡状态 D.a、b、c三点中达到平衡状态的是a、b 10.利用管状透氧膜反应器实现乙醇-水重整制氢，具有无需额外热源、氧气可协助消除积 碳等优点。其主要反应： 反应I:C2HOH(g)+H2O(g)2CO(g)十4H2(g)△H1=+256kJ·mol-1; 反应Ⅱ：2C2HOH(g)+3O2(g)==4CO2(g)+6H2(g)△H2=-1107kJ·mol-1; 反应Ⅲ：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H3=-41kJ·mol-1; 反应IN:2H2(g)+O2(g)==2H2O(g)△H4。 一定温度下，将一定比例的C2HOH、H2O、Ar气体通过装有催化剂的管状透氧膜反应 器。经计算机仿真模拟，控制n投料(C2HOH)=1mol,平衡时氢醇比 n生成(H2） 随水醇 人 n投料(H2O) n投料(C2HOH) 、膜管长度的变化如图所示。若仅考虑 n投料(C2HOH) 上述反应，下列说法错误的是 () 3 单元过关（十）化学第3页（共8页） A.△H4=3(△H2-2△H1-4△H:) 水醇比 3 ◆0 B.水醇比为0时，膜管长度超过10cm后氢醇比下降的 出3 05 原因可能为O2氧化H2 2 C.水醇比为1、膜管长度为2cm,若C2HOH、O2转化率为 100%且”生成(C0) n生成(CO2) =9,则管状透氧膜透过氧气0.3mol 0 101520 25 30 膜管长度/cm D.实际生产中，水醇比越大、膜管长度越短，氢气产率越高 二、选择题：本题共5小题，每小题4分，共20分。每小题有一个或者两个选项符合题目要 求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 题号 11 12 13 14 15 答案 11.叔丁醇与羧酸发生酯化反应的机理如图所示。下列说法错误的是 CH, CH, CH, CH Q ICH. H -H,O R一C-OH CH CH C-OHHCH C-OH.H.O CH C CH:-H R 0 H O-C-CH, CH CH. CH;-R-C-OH R-C-OH CH, 叔丁醇 中间体1 中间体2 中间体3 羧酸叔丁酯 A.中间体2容易与水作用，会导致该酯化反应的产率较低 B.中间体3中氢氧键极性比乙酸中氢氧键极性强，更易电离出H C.增大c(H+),会提高羧酸叔丁酯的平衡产率 D.若用CH3CO18OH与叔丁醇发生酯化反应，则18O不会出现在水分子中 12.二氧化碳氧化乙烷制备乙烯，主要发生如下两个反应（忽略其他副反应）： 反应①：C2H(g)+CO2(g)==C2H4(g)+CO(g)十H2O(g)△H=+178.1k·mol-1; 反应②：C2H6(g)+2CO2(g)=4CO(g)+3H2(g)△H=+432.7kJ·mol-1 在密闭容器中，压强为1.0×105Pa、n起始(C2H6)：n起始(C02)=1:1时，催化反应相同时 间，测得不同温度下C2H转化率、C2H4的选择性如图中实线所示（图中虚线表示相同条 件下C2H的平衡转化率随温度的变化)。C2H4选择 · 性 转化为乙烯的乙烷的物质的量×100%。下列说 80 90 转化的乙烷的总物质的量 60 b. 法正确的是 A.反应过程中，C2H。的转化率大于CO2的转化率 40 70 B.在300~700℃之间，C2H4的选择性下降的原因是 a 00 0 50 随温度升高反应②的速率增大程度大于反应① 300400500600700 C.保持其他条件不变，400℃时使用高效催化剂能使 温度/℃ C2H的转化率从a点的值升高到b点的值 D.随温度升高，C2H。转化率接近平衡转化率的主要原因是温度和催化剂共同影响，加 快了反应速率 13.T温度下，在1L刚性密闭容器中投人X和Y各1mol,发生下列反应，部分物质的物 质的量分数随时间的变化如图所示（近似认为反应Ⅱ建立平衡后，反应Ⅱ始终处于平 衡状态)。下列说法正确的是 ) OH 反应 K Z(g) 反应Ⅱ Q (n,30) X(g Y(g) K2 、w 反应时间/min W(g) 单元过关（十）化学第4页（共8页） A.速率常数k1>k2 7 B.反应Ⅱ的平衡常数K=9 C.体系达到平衡后，再加入X和Y各1mol,Z的平衡产率不变 D.T温度下，使用选择性催化反应Ⅱ的催化剂，W的物质的量分数新峰值点可能是a 14.工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，其反 100 应为N2(g)十3H2(g)=2NH3(g)。在不同温度、 66.7 B250.66.7 压强和相同催化剂条件下，初始时N2、H2分别 Pi 为0.1mol、0.3mol,反应达到平衡后混合物中氨的 50 P2 体积分数（φ）如图所示。下列说法正确的是() P A.该反应的△H<0,△S<0 0 B.图中p1、p2和p3由大到小的顺序是p3>p2 200250300350400450500 T/℃ >p1 C.高效催化剂会降低反应的△H,加快化学反应速率 D.图中B点时气体总物质的量约为0.24mol 15.南京理工大学朱卫华等人提出了一种基于单簇催化剂还原NO的反应，主要反应 如下： i.2NO(g)+2H2(g)==N2(g)+2H2O(g); i.2NO(g)+5H2(g)=2NH3(g)+2H2O(g); i.N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。 在T℃、100kPa反应条件下，向密闭容器中充入2 mol NO和6molH2,发生上述反 n(N2)X2 应，测得含氮元素占比[如N,的含氮元素占比=nNO)十m(NH,)十nN2)X2× 100%]与时间的关系如图所示，95min时体系达到平衡。已知：反应iⅱ为快速平衡，可 认为不受慢反应i、ⅱ的影响；Kx为用物质的量分数表示的平衡常数。下列说法正确 的是 ) A.曲线a表示NH3的含氮元素占比 E ● B.若选择对反应i更高效的催化剂，则G点将移 c 向E点 G(95,86) C.0~45min内，N2的平均反应速率约为 0.021mol·min-1 (45,47) 0.86、/1.8812 6.9 6.9/ b D.反应i的平衡常数Kx= /0.122 ,3.88 2 (95,6) 6.97 16.9 01030 507090t/min 三、非选择题：本题共5小题，共60分。 16.(12分)N,N-二甲基甲酰胺[(CH3)2NCHO](DMF)是常见的有机溶剂，一种CO2加 氢耦合二甲胺[(CH3)2NH](DMA)制DMF的反应如下，副反应产生三甲 胺[(CH3)3N](TMA): I.DMA(g)+CO2(g)+H2 (g)=DMF(g)+H2O(g)AH=+56 kJ.mol-1; Ⅱ.DMA(g)+CO2(g)+3H2(g)TMA(g)+2H2O(g)△H2=-100k·mol-1; Ⅲ.DMF(g)+2H2(g)==TMA(g)+H2O(g)△H3。 回答下列问题： (1)反应Ⅲ在 (填“较高”“较低”或“任意”)温度下可自发进行。 (2)将1 mol DMA、1 mol CO2、1.6molH2通入1L密闭容器发生上述反应，体系达到 平衡后，部分含碳物质的x[x为以碳元素计的物质的量分数，x(DMA)= 2n(DMA) 2nDMA)+n(CO2)+3n(DMF)+3m(TMA)X100%]随温度变化如图1所示， 单元过关（十）化学第5页（共8页） 则代表x(DMF)的曲线为 (填标号)；T1温度时，DMA)=6·x(CO2)= ,反应Ⅲ的平衡常数K。 L·mol-1。 a DMF 0.16 0.3 0.04 TMA c 0 T增大 2 t/min 图1温度 图2 (3)T1温度下，向1L密闭容器中重新加入1 mol DMA、1 mol CO2和适量H2,发生上 述反应，DMF、TMA的物质的量随时间的变化关系如图2,2min内，DMA的反应 速率为mol·L1·min1,2min时，体系内n(H2)=n(H2O),则此时反应 Ⅲ的反应速率v正 V逆（填“>”“<”或“=”）。 (4)保持体系总压强和反应物投料比相同，分别以He作辅气与无He作辅气投入反应 物，DMA的转化率与温度的关系如图3，含He的曲线为 ,理由为 0 980 m n 600700800900 温度/℃ 图3 17.(12分)CO2加氢转化为二甲醚(CH3OCH3)的反应过程如下： I.CO2(g)+3H2(g)=CH3 OH(g)+H2O(g)AH1=-49.1 kJ.mol-1; Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H2=+41.2kJ·mol-1； Ⅲ.2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)△H3=-23.4kJ·mol-1。 回答下列问题： (1)若2CO2(g)+6H2(g)=CH3OCH3(g)+3H2O(g)逆反应的活化能为E。k·mol-1, 则正反应的活化能为kJ·mol-1(用含Ea的式子表示)。 (2)在3.0MPa的恒压密闭容器中充入5.4molH2100 和2 mol CO2发生上述反应，CO2的平衡转化 980 率、生成物CH OCH3和CO的选择性随温度变 ■了 化如图所示。 进60 (260,50 已知：生成物A的选择性= A物质含有的碳原子数×n(A) (260,36)个0 参加反应的n(CO2) ×100%。 ob 11270 ①表示CH3OCH3选择性的曲线是 (填 0 220260300 340T/C “a”“b”或“c”)；温度高于270℃时，曲线c随温 度升高而增大的原因是 ②温度为260℃，达到平衡时，容器内n(H2)= ;反应I用气体分压表示的 平衡常数K。= (MPa)-2(气体分压p=气体总压p总×体积分数)。 (3)在恒温密闭容器中将等物质的量的CO2和H2混合，选择适当的催化剂进行反应 Ⅱ，已知该温度下反应Ⅱ的平衡常数K>1,平衡时体系中CO的物质的量分数为 w,则 (填标号)。 1 1 b.0<w<2 1 a.0<w≤4 1 c.4<w<2 单元过关（十）化学第6页（共8页） 3 18.(12分)丙烯(CH2=CHCH3)是世界上产量最大的化工品之一 (1)PDH反应是工业生产丙烯的重要途径，其原理为C3Hg(g)C3H(g)+H2(g) △H=+124kJ·mol-1 ①若PDH反应的正反应活化能为akJ·mol-1,则逆反应活化能为 kJ·mol-1(用含a的代数式表示)。 ②已知C3H(g)的燃烧热△H为一1927.3kJ·mol-1,C3H(g)的燃烧热化学方 程式为 (2)以ImF-Mo3P为催化剂，利用太阳能电池将CO2转化为 太阳能 CO、C3H(丙烯)等化工原料，其工作原理如图所示(M、 C0、C,H 电池 N电极均为惰性电极)。 催化剂 ①M电极上生成丙烯的电极反应式为 H ②若M极收集到的气体体积与N极收集到的气体体积 C02→ 相等（同温同压下），则M极所得气体中V(CO)： V(C3H6)= 质子交换膜 (3)以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下制备丙烯腈(C3H)的化学方程式为 2C3H(g)+2NH(g)+3O2(g)2CH3N(g)十6H2O(g)。向2L恒温恒容真空反应 器中加入2molC3H6、2 mol NH3、2molO2,生成C3H3N的物质的量与时间的关 系如表中所示（假设无副反应发生）： 反应时间/min 0510 1520 C3H3N的物质的量/mol00.60.91.21.2 ①若容器初始压强为p。kPa,则平衡压强= kPa. ②0~10min内的平均反应速率v(H2O) ③该条件下，能说明上述反应达到化学平衡状态的是 (填标号)。 a.气体密度保持不变 c(C3H6) c(NH,)保持不变 b c.v正(C3H6)=3v逆(H2O) d.单位时间内断裂1molN一H键，同时断裂2molH一O键 19.(12分)二氧化碳加氢制甲烷有利于实现“碳达峰、碳中和”，该过程中的主要反应为 ①CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)△H=-165.0kJ·mol-1; ②C02(g)+H2(g)C0(g)+H2O(g)△H=+41.2kJ·mol-1。 回答下列问题： (1)写出甲烷与CO2反应制取水煤气(C0、H2)的热化学方程式： (2)已知部分化学键的键能数据如表所示 化学键 C-H H-H O一H C=0 键能(kJ·mol-1) 414 436 463 其中x (3)恒温恒压下，向某密闭容器中充入一定量的CO2和H2,同时发生反应①和②，下列 事实能说明反应②达到化学平衡状态的是 (填标号)。 A.容器内气体密度不再变化 B.v正(C02)=v逆(H2) C.气体的平均相对分子质量不再变化 D.混合气体的总质量不变 (4)向若干个体积均为2L的恒容密闭容器中均充人1mol 00 CO2、3.6molH2,若只发生反应①，在不同温度下经 过10min测得各容器中CO2的转化率如图所示。 8( ①X点对应的坐标为(400,80)，X点对应H2的转化率 为 (保留三位有效数字)；X点对应的容器中 60 起始时压强为460kPa,则X点对应的平衡常数K,= (kPa)-2(K。为用分压表示的平衡常数，气体的分 压=总压×该气体的物质的量分数)。 ②X、Y两点对应的平衡常数Kx （填“大于” 20 300400500 600 “等于”或“小于”)KY。 温度/℃ 3 单元过关（十）化学第7页（共8页） (5)碳酸钙高温分解会产生大量二氧化碳气体：CaCO3(s)-=CaO(s)+CO2(g)。某温 度下，向恒容容器中加入m g CaCO3,设平衡压强为pc,分解过程中o(CO2)与压 强力的关系为u(C0,)=k1一P）,k为速率常数（定温下为常数），当固体质量减 bc 少33%时，逆反应速率最大。若转化率为20%，则v(C02)= (用含 的代数式表示)。 20.(12分)我国力争于2060年前实现碳中和。将CO2转化为甲醇是实现碳中和的重要 手段，涉及的主要反应以及反应在不同温度下的化学平衡常数如表中所示： 化学反应 平衡常数 温度/℃ 500800 D2H2 (g)+CO(g)CH:OH(g) K1 2.5 0.15 2H2 (g)+CO2 (g)H2O(g)+CO(g) K2 33H2 (g)+CO2(g)CH,OH(g)+H2 O(g) K3 2.50.375 回答下列问题： (1)基态O原子价层电子的轨道表示式为 (2)反应①的△H 0(填“>”或“<”)；表中a= (3)反应③过程的能量变化如图1所示（图中各物质均为气态），下列说法正确的是 (填标号)。 A.反应③的△H=-49kJ·mol-1 B.反应达到平衡后，升温，再次平衡时 成小C0D增大 c(C02) 41C0+H,0+2i, 00 C.加入催化剂，主要降低反应CO(g)+2H2 C02+3H2 (g)—CH3OH(g)的活化能 CH OH+H,O D.增大压强，反应3H2(g)+CO2(g)一=CO 反应进程 (g)十H2O(g)十2H2（g)的v正减小，v逆 图1 增大 (4)研究反应③的催化剂选择时，其他条件不变，仅改变催化剂的种类，对反应器出口 产品进行成分分析，结果如图2所示。在图示催化剂中，反应③应选择的最佳催化 剂及选择理由是 ) 1.2 ■CHOH 0.6 0.3 ZrO2 ZrO2/CuCu/ZnO ZnO/ZrO 催化剂种类 图2 (5)在不同压强下，按照n(C02):n(H2)=1：3投料，实验测定CO2的平衡转化率和 CH3OH的平衡产率随温度变化的关系如图甲、乙所示。 已知：CO2的平衡转化率= n初始(CO2)一n平衡(CO2） a(T,30 n初始(CO2) )b(T.40%) P 100%,CH3OH的平衡产率= 增大 增大 P3 n平衡(CH3OH) n初始(CO2) ×100%。 升温 温度 其中纵坐标表示CO2的平衡转 →升温 T,温度 化率的是图 (填 分 乙 “甲”或“乙”)。 (6)一定条件下(T,p2),向体积为1L的恒容密闭容器中通入1molC02和3molH2 发生上述反应，测得CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率如(5)中图甲、乙所 示，反应③的平衡常数为 L2·mol-2。 单元过关（十）化学第8页（共8页）·化学· 参考答案及解析 S02↑+H20,2ClO2~5L2~10S2O号，c(ClO2)= 极发生得电子的还原反应，电极反应式为2H2O 十2e—H2个十2OH,故滤纸上的现象为有 20×103×25×103×号×67.5×10 蓝色斑，点（氢氧化铜蓝色沉淀）产生。 0.5 mg·L1= (3)图乙装置为电解池，可知X为阴极，电解过 1.35mg·L1。 程中，X极（阴极）上发生反应：2H2O十2e 20.(1)B(1分) H2个十+2OH,Y极（阳极）处有气体产生，且溶 (2)从右向左(1分)滤纸上有蓝色斑点产生 液逐渐变成紫红色，即有氧气和FO?生成。电 (2分，合理即可) 解过程中，须将阴极产生的气体（氢气）及时排 (3)氢气具有还原性，高铁酸钠具有强氧化性，防 出，是因为氢气具有还原性，高铁酸钠具有强氧 止生成的氢气与高铁酸钠反应(2分) 化性，防止生成的氢气与高铁酸钠反应。 (4)40H-4e=O2个+2H2O(2分) Fe- (4)Y极（阳极）处有气体产生，且溶液逐渐变成 6e+80H-FeO+4H2O(2) 紫红色，即有氧气和FO?生成，电极反应为 (5)56(2分) 40H-4e—02↑+2H20和Fe+80H- 【解析】该实验探究原电池和电解池的工作原 6e—FeO-+4H2O。 理，图甲左侧为原电池，Zn为负极、Cu为正极，右 (5)X极收集到448mL(标准状况)气体(H2),物 侧为电解池，M为阳极、N为阴极；图乙为电解 0.448L 池，X为阴极、Y为阳极。 质的量为2,4L,m0lT-0.02mol,根据电极 (I)图甲装置中，左侧为原电池，Zn比Cu活泼， 反应2H20十2e一H2个+20H可知，转移 Zn为负极，Cu为正极；石墨替代Cu作电极，石 电子0.04mol,Y电极（铁电极）质量减小0.28g 墨不活泼，作正极，电极反应不变，A不符合题 0.28g 意；根据金属活动性顺序：Mg>Zn,镁替代Cu作 （物质的量为56g:m0=0.05mol),根据Fe 电极时，Mg作负极、Zn作正极，电极反应发生变 +8OH-6e—FeO?十4H2O可知转移电 化，B符合题意；银金属活泼性比Zn弱，替代Cu 子物质的量为0.005mol×6=0.03mol,该电极 作电极时，Z如仍为负极，电极反应不变，C不符合 生成O2转移电子的物质的量为0.04mol 题意：铂金属活泼性比Zn弱，替代Cu作电极时， -0.03mol=0.01mol,由40H-4e-02↑ Zn仍为负极，电极反应不变，D不符合题意。 (2)在原电池中，阴离子向负极移动，即SO?从 +2H,0可知，生成的0，物质的量为0.01m0l 4 右向左侧的Zn电极移动；右侧为电解池，M为阳 0.0025mol,标准状况下气体体积为0.0025mol 极，N为阴极，M极发生失电子的氧化反应，电极 ×22.4L·mol-1×1000mL·L-1=56mL. 反应式为Cu十2OH-2e—Cu(OH)2￥，N 2026一2027学年度单元过关（十） 化学·化学反应速率与化学平衡 一、选择题 K=c(CO)不变，故CO浓度不变，D错误。 1.B【解析】正反应为气体分子数增大的反应，它 2.D【解析】过渡态物质的总能量与反应物总能量 是熵增、焓增的反应，高温下能自发进行，A错误； 的差值为活化能，活化能越小反应越快，活化能越 升高温度，平衡向吸热反应方向移动，正反应速率 大反应越慢，决定总反应速率的是慢反应，则由图 大于逆反应速率，平衡常数增大，B正确；反应物 可知，(CH3)3CBr在碱性条件下的水解速率由第 为固体，产物只有一种气体，气体摩尔质量恒定， I步决定，A错误；(CH3)3CBr中和溴相连的C 不能根据气体摩尔质量判断平衡状态；恒温恒容 为sp3杂化，(CH3)3C+中C的价层电子对数为3 条件下，对于气体分子数增大的反应，压强不变时 能判断达到平衡状态，C错误；达到平衡时，再充 +日×(4-1-3X1)-3,为sp条化，水解这程中 入CO,平衡向左移动，达到新平衡时，温度不变， 碳原子的杂化方式发生改变，B错误；物质能量越 ·43· 3 2027 单元过关 低越稳定，由图可知，稳定性：(CH)3C…OH> SCl2 (g)+SO2 Cl2 (g)=2SOCl2(g) (CH3)3C…Br,C错误；已知水解过程中形成的碳 起始(mol)1 1 0 正离子越稳定，反应越容易，甲基为供电子基团， 转化(mol)a a 2a 则(CH)3CBr水解过程中形成的(CH),C+更稳 平衡(mol) 1-a1-a 20 定，导致水解速率：(CH3)CHBr<(CH3)3CBr,D 根据图中给出L与L。交叉点信息，列式，？ 正确。 3.C【解析】化学反应中，反应物断键吸热，生成物 c2(SOCI2) 0.1,解得a=0.8,K= 成键放热，反应热等于反应物的键能减去生成物 c(SO:CL)c(SCl)= 的键能，即△H=[413.4×4+b-(413.4×2+ () a+436)]kJ·mol-1=+193.8kJ·mol-1,则 0.2、0.2 =64,B正确；降温达到新平衡后，反应 a一b=197,A正确；在密闭容器中充入乙烯发生 V 反应C2H4(g)=C2H2(g)+H2(g)△H= Ⅱ正向进行，SCl2摩尔分数减少，SOC12摩尔分数 十193.8kJ·mol-1,该反应气体分子数增大，反 增加，曲线L1和L2新交点不可能在a处，可能出 应吸热，升高温度，反应平衡正向移动，乙烯的平 现在b处，C错误；T℃，缩小容器体积，压强增 衡转化率增大，若增大压强，平衡逆向移动，乙烯 n(SCI2) 的平衡转化率减小，故题给图像中横坐标X表示 大，反应Ⅱ平衡不移动，《SOC的位不变，D 温度，Y表示压强，B正确；该反应气体分子数增 错误。 大，若增大压强，平衡逆向移动，乙烯的平衡转化 5.C【解析】设反应达到平衡时，反应I中消耗水 率减小，Y代表的物理量为压强且Y1<Y2,C错 的物质的量为amol,反应Ⅱ中消耗水的物质的量 误；化学平衡常数的大小只受温度影响，该反应吸 为bmol,由题意建立如下三段式： 热，温度越高，化学平衡常数越大，m、n在同一 C(s)+H2O(g)CO(g)+H2 (g) 温度，力点温度较高，故化学平衡常数K(p)> 起(mol) 1 0 0 K(m)=K(n),D正确。 变(mol) a a a 4.B【解析】由反应I.SCl2(g)+O2(g)— 平(mol) 1-a a a SO2C2(g)△H1<0,Ⅱ.SC2(g)+SO2C2(g) CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2 (g) 2S0C,(g)△H,<0,反应I不可递，则”(SC) n(0)-1 起(mol) 1-a 0 a 变(mol)b b b b 时，达到平衡时体系中不存在O2和SCl2,SO2C2 平(mol)a-b1-a-b b a++b 的摩尔分数最大，则曲线L3代表SO2Cl2的摩尔 分数随n(SC) 由一氧化碳的物质的量可得：①a一b=0.1,由水 n(0)的变化；随着 (SCI2) n(0,)的值增大， SCl2的浓度增大，反应Ⅱ的平衡向正反应方向移 蒸气的转化率为50%可得：②2护×10% 动，SO2Cl2的摩尔分数减小、SOCL2的摩尔分数 50%,解联立方程可得a=0.3、b=0.2。由质量 守恒定律可知，反应物中有固体，生成物全是气 先增大，随着C,的值增大，SC的摩尔分数 体，未平衡时气体质量增大，体积固定的密闭容器 增大程度大于反应Ⅱ平衡正向移动的影响程度， 中混合气体的密度增大，则混合气体的密度保持 SOCl2的摩尔分数开始减小，则曲线L1、L2分别 不变说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡，A 代表sCS0C,的摩尔分数随”(SC:) 正确；由热化学方程式和三段式数据可知，反应I n(0)的变化， 吸收的热量为131.4k·mo1-1×0.3mol= 据此分析。根据分析可知，曲线L2表示SOCl2 39.42kJ,反应Ⅱ放出的热量为41.1kJ·mol1 的摩东会数随》的变化，A错送，T℃时， X0.2mol=8.22kJ,则平衡时整个体系吸收的热 量为39.42kJ-8.22kJ=31.2k,B正确；由三段 式数据可知，平衡时，气体总物质的量为1.3mol, 温度不变，则K不支，C2时，设授放了 氢气的物质的量为0.5mol,则氢气的体积分数为 1molO2和2 mol SCl2,反应Ⅱ反应了a mol SCI2, 0.5 ×100%≈38.5%<50%，C错误；同温同体积 列三段式： 1.3 3 ·44· ·化学· 参考答案及解析 条件下，气体的压强与物质的量成正比，由三段式 4a Ta n(CO2)= 数据可知，平衡时的压强为0.2MPaX1.3mol 9 mol,n (CO)= 9 mol- 9 mol= 1 mol 25a×4 0.26MPa,则反应I的平衡常数K。= 3amol,反应Ⅱ的平衡常数K= 9925 116a-121 3ma×0.26MPa) /0.1 mol. .3moi×0.26MPa /0.5 mol 3a大 9 0.5 mol D正确 1.3 mol ×0.26MPa 7.D【解析】用主反应减去副反应后得到0.5N2O(g) =0.02MPa,D正确。 +0.25O2(g)-=NO(g)△H3=+50.2kJ· 6.A【解析】反应I的正反应为吸热反应，反应Ⅱ mol1,A正确；由图可知，催化剂I使主反应的活 的正反应为放热反应，升高温度，反应I平衡正向 化能降低、副反应的活化能增大，故可促进主反应 移动、CO物质的量增大，反应Ⅱ平衡逆向移动 生成NO,B正确；两个竞争反应的焓变均小于0， CO物质的量增大，故平衡时CO的物质的量分数 故升高温度，平衡逆向移动，H2O的平衡浓度降 随温度升高而增大，则CO平衡曲线为b,CO2平 低，C正确；虽然增大压强对于气体体积前后相等 衡曲线为a,据此解答。将n(CH4)：n(H2O)=1: 的副反应没有直接影响，但是主反应的平衡会逆 3的混合气体投入恒压反应器中，通入Ar,容器体 向移动，导致NH和O2浓度增加，进而使副反应 积增大，反应物浓度减小，反应速率减慢，A错误； 平衡正向移动，N2O的浓度会增大，D错误。 由分析可知，曲线b表示CO,曲线a表示CO2,B 正确；100kPa下，CH4、H2O起始的物质的量之 8B【解打】由围1可知，心一g为反应，随时 比为1：3，起始时CH4的分压为25kPa,600℃ 间的推移，Y丁内酯摩尔分数降低，1,4-丁二醇和 时，th后反应达到平衡，平衡时CH4的物质的量 丁醇为生成物，随时间推移，1,4-丁二醇和丁醇的 摩尔分数增大。根据反应方程式和图2分析，维 分数为0.04，分压为100kPa×0.04=4kPa,th 持体系温度T1,压强增大，主反应正向移动，1,4 内CH,)=-25kPa4kPa_21kPa·h,C正 t h 丁二醇的选择性随压强的增大而增大，在相同条 确；设起始CH4物质的量为amol、H2O物质的 件下，1,4-丁二醇与丁醇的选择性之和为1，曲线b 量为3amol,设反应I从起始到平衡消耗CH4物 表示温度为T1时1,4-丁二醇的选择性随压强的 质的量为xmol,反应Ⅱ从起始到平衡消耗H2O 变化，曲线C表示丁醇的选择性随压强的变化，则 的物质的量为ymol,列三段式： 曲线a、曲线d代表维持体系压强p2时1,4-丁二 CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) 醇和丁醇的选择性随温度的变化。由图1可知， 起始(mol) 3a 0 0 平衡前，1,4-丁二醇的摩尔分数先升高后降低，可 转化(mol) 3x 知开始主反应正向进行的程度很大，使生成的1， 平衡(mol) a-x 3a-x 3x 4丁二醇比副反应消耗的1,4-丁二醇多，主反应 CO(g)+H2O(g)COz(g)+H2 (g) 起始(mol) 易发生，速率快，活化能较小，A正确；t1时达到平 3a-x 0 品 转化(mol) y y y y 衡，1,4-丁二醇在含碳物质中的摩尔分数为80%， 平衡(mol)x-y 3a-x-y 3x+y 平衡时气体总物质的量为(4a+2x)mol,600℃ 中0.8ml,T醇和心Pg在合成为质中的摩尔 平衡时CH物质的量分数为0.04，则a二工 分数相同，均为10%，即0.1mol,列三段式： 4a+2x 0. (g)+2H-HOCH:CHCHCHOH) 0 0.04,解得x=a mol,.n(CH)=(a-x)mol= 起始(mol) 1 2 0 转化(mol) 2a x 2x mol,H的物质的量分数为0.5，n(H2)= 平衡(mol)1-x 2-2x x HOCH2 CH2CH2 CH2OH(g)+H2(g)-CHs CH2 CH2CH2 OH(g)+H2O(g) (4a+2x)molX0.5=25a mol,H2O的物质的量 起始(mol)x 2-2x 0 0 9 转化(mol)0.1 0.1 0.1 0.1 分数为0.32，n(H20)=(4a十2x)mol×0.32= 平衡(mol)x-0.1 2-2x-0.1 0.1 0.1 16a 列式x-0.1=0.8,x=0.9mol,反应平衡后气体 9 mol,3a-x-y 1g,则y=号mol 总物质的量为1.2mol,H2O(g)的体积分数约为 ·45· 3 2027 单元过关 2X100%≈8.3%，B错误；由分析可知，M和N 0.1 0.3mol,C正确；实际生产中，水醇比越大，氢气 产率越高，膜管长度太短，管内催化剂较少，且气 处于相同的化学平衡状态，C正确；由分析可知， 体通过时间较短，不足以使反应达到平衡状态， 曲线b表示温度为T,时1,4-丁二醇的选择性随 则氢气产率会降低，D错误。 压强的变化，D正确。 二、选择题 9.D【解析】由图中信息可知，温度越高，下则越 11.C【解析】中间体2中C⊕带正电荷，容易与带 负电的OH一结合，即容易与水作用，使反应逆向 小，曲线MH和曲线NG是lg与温度关系，曲线 进行，导致该酯化反应的产率较低，A正确；中间 abc是H2转化率与温度关系，从右往左看，温度 体3的碳氧双键中的氧原子的电子云密度减小， 升高，曲线abc中从最高，点到a,点，氢气转化率降 导致羧基中O一H键的极性增大，比乙酸中氢氧 低，说明升高温度，平衡逆向移动，逆反应方向是 键极性强，B正确；该酯化反应中H+是催化剂， 吸热反应，正反应方向是放热反应，则升高温度 增大c(H+),反应速率加快，但不影响平衡移动， 时，逆反应速率增大程度大于正反应速率增大程 度，即lg送大于lgk正，则代表lg正的曲线是 不会提高羧酸叔丁酯的平衡产率，C错误；根据 NG,代表lg运的曲线是MH,据此分析。根据分 反应机理，叔丁醇转化为中间体(CH3)3C©， 析，正反应方向是放热反应，A错误；代表1gk正 (CH3)3C甲再与羧酸反应生成酯，所以若 的曲线是NG,代表lgk递的曲线是MH,B错误； 用CH3CO18OH与叔丁醇发生酯化反应，18O不 达到化学平衡时，各物质的反应速率之比等于化 会出现在水分子中，D正确。 学计量数之此，所以-子，中)= 12.BD【解析】反应①C2H6(g)+CO2(g)一 C2H4(g)+CO(g)+H2O(g)中C2H6的转化率 2v递(H2O),C错误；观察图像可知，随着温度T 等于CO2的转化率，反应②C2H(g)十2CO2(g) 增大，子越小，氢气转化率先增大后减小，由于反 一4CO(g)+3H2(g)中CO2的转化量大于 C2H,则整个反应过程中，C2H6的转化率小于 应是放热反应，说明转化率达到最大时，反应才达 CO2的转化率，A错误；反应①和反应②均为吸 到平衡状态，所以a、b达到化学平衡状态，c没有 热反应，升高温度，平衡正向移动，在300~700℃ 达到化学平衡状态，D正确。 之间，C2H。的转化率小于平衡时C2H6的转化 10.D【解折】根影益将定体，ⅡX写-I×号 率，说明反应还未平衡，C2H,的选择性下降的原 Ⅲ×等得到N,故△H,=3(aH,-2aH: 1 因是随温度升高，反应②的速率增大程度大于反 应①，B正确；催化剂不能改变平衡状态，不能提 4△H3),A正确；由图可知水醇比为0时，膜管长度 高反应物的平衡转化率，保持其他条件不变， 超过10cm后氢醇比下降，可能为O2氧化H2,导 400℃时使用高效催化剂不能使C2H。的转化率 致氢气的量减少，从而使生庭(H,) n#(C,H,OHD减小，B 从a点的值升高到b点的值，C错误；升高温度 和使用催化剂都可以增大反应速率，随温度升 正确；由题可知当水醇比为1、膜管长度为2cm, 高，C2H。转化率接近平衡转化率的主要原因是 n极#(C2HOH)=1mol,n#(H2O)=1mol,平 温度和催化剂共同影响，加快了反应速率，D n生成(H2) 衡时 袋4(CH,0H=3.6,生底(H)=3.6mol, 正确。 13.BD【解析】由图可知，反应起始阶段，相同时间 根据氢原子守恒可知n平衡(H2O) 内W的物质的量分数大于Z,说明反应I的反应 1×6+1×2-3.6×2 mol=0.4mol;若C2HOH、O2 2 速率比反应Ⅱ慢，所以速率常数1小于k2,A错 转化率为10%且0)-9.已知乙薄 误；近似认为反应Ⅱ建立平衡后，反应Ⅱ始终处 于平衡状态，由图可知，W物质的量分数最大时， 为1mol,根据碳原子守恒，n生成(C0)=1.8mol、 反应Ⅱ达到平衡，之后反应Ⅱ始终处于平衡状 n生成(CO2)=0.2mol;根据氧原子守恒，则管状透 态，时间为nmin时X、Z的物质的量分数都为 氧膜透过氧气为02×2+1.8+0.4-1-1 30%,设nmin时Z、W的物质的量分别为 mol- 2 amol、bmol,由题意可列如下三段式： ·46· ·化学· 参考答案及解析 X(g)十Y(g) 公 Z(g) n(N2)=2mol×47% =0.47mol,N2的平均反 起始(mol) 1 1 0 2 变化(mol) a a a 应建来纷为7 ≈0.01mol·min1,C错 n min(mol) 1-a 1-a X(g)+Y(g) 误；达到平衡时，”(N2)= 86%×2mol =W(g) 2 起始(mol) 1-a 1-a 0 0.86mol,n(NO)=6%×2mol=0.12mol,根据氦 变化(mol) b b 6 原子守恒，n(NH3)=(2-0.86×2-0.12)mol= n min(mol)1-a-b 1-a-b b 0.16mol,根据氧原子守恒，n(H20)= 由X,乙的物质的量分数可得：2-Q-b 1-a-b =0.3, (2一0.12)mol=1.88mol,根据氢原子守恒， mol=3.88 mol, 28-6=0.3,联立方程解得a=号、6=7， a 3 1 n(H2)=(6-1.88-0.16×3) 2 n总=(0.86+0.12+0.16+1.88+3.88)mol= 则1L刚性密闭容器中反应Ⅱ的平衡常数K。= 6.9mol,则反应i的平衡常数Kx= 1 0.86/1.8812 7 9,B正确；反应 x(N2)·x2(H2O) 6.9X 6.9 x2(NO)·x2(H2) 0.122 3882,D正确。 6.9 16.9 I和反应Ⅱ都是气体体积减小的反应，体系达到 三、非选择题 平衡后，再加入X和Y各1mol,相当于增大压 16.(1)较低(1分) 强，平衡向正反应方向移动，Z的平衡产率增大， (2)b(1分)20%(1分) C错误；T温度下，使用选择性催化反应Ⅱ的催 6(2分) 化剂，反应Ⅱ的反应速率增大，相同时间内W的 (3)0.1(2分)<(2分) 物质的量增大，物质的量分数新峰值，点可能是a, (4)n(1分)反应I和反应Ⅱ均为气体分子数减 D正确。 小的反应，在相同温度下，加入He,反应体系各 14.AD【解析】由图可知，升高温度氨气的体积分 物质分压减小，平衡逆向移动，DMA转化率减小 数减小，则该反应的△H<0,该反应为气体分子 (2分) 数减小的反应，则△S<0,A正确；其他条件不变 【解析】(1)反应Ⅲ是气体分子数减少的反应，为 时，增大压强，平衡正向移动，氨的体积分数增 熵减的反应，即△S<0,且反应Ⅱ减去反应I可得反 大，所以p1>p2>p3,B错误；高效催化剂能降 应Ⅲ，即△H3=△H2-△H1=-l00kJ·mol1- 低活化能，加快反应速率，但是不改变反应的焓 56k·mol1=-156k·mol-1,当△H-T△S< 0时反应能自发进行，则反应Ⅲ在较低温度下能 变，C错误；设平衡时N2转化了xmol,列三 自发进行。 段式： (2)反应I为吸热反应，升高温度，反应I平衡正 N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) 向移动，DMF增多，反应Ⅱ和Ⅲ为放热反应，升 初始/mol 0.1 0.3 0 高温度，平衡逆向移动，则TMA减小，DMF增 转化/mol 3x 2x 多，综合反应I、Ⅱ和Ⅲ考虑，DMF一直在增加， 平衡/mol0.1-x0.3-3.x 2x 即x(DMF)一直在增大，所以代表x(DMF)的 2x 0.1-x+0.3-3x+2x =0.667,x≈0.08，n总≈ 曲线为b,代表x(TMA)的曲线为c,代表 x(DMA)的曲线为a;由部分含碳物质的x的表 0.24mol,D正确。 达式可知，分母为含碳物质总的含碳量，由各物 15.D【解析】反应iⅱ为快反应，曲线a表示物质快 质投料量可知总的含碳量为3mol,分子为某含 速减少，故表示NO,NH3快速增加，故曲线b表 碳物质中碳的物质的量，则T1温度时，x(DMF) 示氨气，曲线c表示N2,A错误；G,点反应已经达 到平衡，若选择对反应ⅰ更高效的催化剂，则达到 _3mDMP)=0.3,即n(DMF)=0.3mol,设平 3 mol 平衡所需的时间缩短，但N2的占比不变，B错 衡时n(TMA)=ymol,列三段式（反应Ⅲ可由反 误；由图可知，45min时N2的氦含量为47%， 应I、Ⅱ得到，故可通过反应I、Ⅱ列三段式)： 。47· 3 2027 单元过关 DMA(g)+CO2(g)+H2 (g)=DMF(g)+H2O(g) =2×(-49.1k·mol1)+(-23.4kJ·mol1) n起始 1 1 1.6 0 0 =-121.6kJ·mol-1,则该反应的正反应的活 n特化 0.30.30.3 0.30.3 n平衡 0.70.71.3 0.30.3 化能为(E。-121.6)kJ·mol1。 DMA(g)+CO2 (g)+3H2 (g)=TMA(g)+2H2O(g) (2)①反应Ⅲ放热，升高温度，其平衡逆向移 n起始 0.7 0.71.3 0 0.3 动，CH3OCH3的选择性降低，反应Ⅱ吸热，升高 n转化 y 3y y 2y 温度，其平衡正向移动，C○的选择性变大，故表 n平撕0.7-y0.7-y1.3-3yy0.3+2y 由n(H,0)5 示CH,OCH选择性的曲线是b,表示CO选择 0.3+2y5 n (DMA)6 可知：0.7-=6，解得)= 性的曲线是a,曲线c表示CO2的平衡转化率随 温度的变化；反应I放热，升高温度，其平衡逆向 0.1,则x(CO2)= .7-0.1×100%=20%;反应 3 移动，CO2平衡转化率降低，反应Ⅱ吸热，升高温 Ⅲ的平衡常数K。= c(H2O)·c(TMA) 度，其平衡正向移动，CO2平衡转化率增大，故 c2(H2)·c(DMF) 270℃之前主要发生反应I,270℃之后主要发 0.5×0.11 生反应Ⅱ。 12×0.369 ②由图知，260℃达平衡时，C02平衡转化率为 (3)由图2可列2min内转化量情况： 50%,CO2共转化了1mol,C0的选择性为 DMA(g)+CO2(g)+H2 (g)=DMF(g)+H2O(g) 36%,则生成了2mol×50%×36%=0.36mol n转化0.160.160.160.160.16 C0,二甲醚的选择性为50%，则生成了2mol× DMA(g)+CO2(g)+3H2(g)=TMA(g)+2H2O(g) .1 n#化0.040.040.120.040.08 50%×50%×2=0.25mo1二甲醚，反应Ⅲ消耗 容器体积为1L,则2min内DMA的转化量为 甲醇0.5mol,甲醇的选择性为1一36%一50%= 0.2mol·L-1,DMA的反应速率为 14%,则平衡时甲醇为2×50%×14%=0.14mol, 0.1mol·L-1·min1;2min时，温度不变，则 可列出三个反应的转化量情况： 平衡常数不变，体系内n(H2)=n(H2O)= I. COz (g)+3Hz (g)CH3OH(g)+H2O(g) 0.16mol+0.08mol=0.24mol,则2min时，反 转化量(mol)0.641.920.64 0.64 . C02(g)+H2(g)C0(g)+H2O(g) 应Ⅲ的Q。= c(H2O)·c(TMA)0.24×0.04 转化量(mol)0.360.360.360.36 c2(H2)·c(DMF)0.242×0.16 2CH3 OH(g)=CH3 OCH3 (g)+H2O(g) 转化量(mol)0.5 ≈1.04>K。=6,此时平衡递向移动，所以此时 0.25 0.25 则平衡时容器内n(H2)=(5.4一1.92一0.36)mol 反应Ⅲ的反应速率)正<V逆。 =3.12 mol,n (CO2)=1 mol,n (CH3 OH)= (4)反应I和反应Ⅱ均为气体分子数减小的反 (0.64-0.5)mol=0.14mol,n(H20) 应，保持体系总压强和反应物投料比相同，充入 (0.64+0.36+0.25)mol=1.25mol,n(C0)= He,体积膨胀，导致反应中各物质浓度减小，相当 0.36mol,n(CH OCH)=0.25mol,气体的总物质 于分压减小，平衡向气体体积增大的方向移动， 的量为6.12mol,反应I的平衡常数K。= 即逆向移动，DMA转化率减小，所以含He的曲 线为n;理由为反应I和反应Ⅱ均为气体分子数 饣(CHOH)·p(H2O) (ex9× 6.12 减小的反应，在相同温度下，加入H,反应体系 3(H2)·力(CO2) (x29'x6x品） 各物质分压减小，平衡逆向移动，DMA转化率 ≈0.024。 减小。 (3)设CO2和H2初始均加入1mol,生成的CO 17.(1)E.-121.6(2分) 为xmol,对于反应Ⅱ列出三段式： (2)①b(2分)270℃之后主要发生反应Ⅱ，反 C02(g)+H2(g)==C0(g)+H2O(g) 应Ⅱ吸热，升高温度，平衡正向移动，CO2平衡转 初始量(mol) 1 0 0 化率增大(2分) 转化量(mol)z(x<1) x x 平衡量(mol) 1-x 1-x ②3.12mol(2分)0.024(2分) 由于反应前后气体化学计量数之和相等，则其平 (3)c(2分) >1,解将2<x1,平衙你 x2 【解析】(1)观察反应I、Ⅱ、Ⅲ可知，反应2CO2(g)十 衡常数K= 6H2(g)CH,OCH(g)+3H20可由2XI+Ⅲ 得到，根据盖斯定律，该反应的△H=2△H1十△H3 系中C0的物质的量分数w-受，则 1 1 <w<2 3 ·48· ·化学· 参考答案及解析 18.(1)①a-124(1分) 3molH2O(断裂6molH一O键)，反应达到化 @C,H,g+20.(g)一C0:(g)+3H00 学平衡状态，d符合题意。 19.(1)CH4(g)+CO2(g)-2C0(g)+2H2(g) △H=-1927.3kJ·mol1(2分) △H=+247.4kJ·mol-1(2分) (2)①3C02+18e+18Ht—CH,+6H20(2分) (2)799.5(1分) ②7：1(2分) (3)AC(2分) (3)①1.1p(2分) (4)①88.9%(2分)0.04(2分) ②0.135mol·L-1·min-1(2分) ②小于(1分) ③d(1分) 【解析】(1)①根据△H=正反应的活化能一逆 6普（或a7)2分列 反应的活化能=+124kJ·mol-1可得E是= 【解析】(1)已知①CO2(g)+4H2(g)=CH(g)+ (a-124)kJ·mol-1。 2H2O(g)△H=-165.0k·mol-1;②C02 ②已知CH(g)的燃烧热（△H)为-1927.3kJ· (g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)H= mol1,则C3H（g)的燃烧热化学方程式为 +41.2kJ·mol1,由盖斯定律可知，②×2 GH:(g+90,(g)—3C0,(g)+3H,00 ①，得CH4(g)+CO2(g)—2CO(g)+2H2(g) △H=2×(+41.2kJ·mol-1)-(-165.0kJ· △H=-1927.3kJ·mol-1。 mol-1)=+247.4kJ·mol-1。 (2)①由图可知，在酸性条件下，CO2被还原为丙 (2)反应的焓变等于反应物总键能减去生成物总 烯，其电极反应式为3C02+18e+18H+ C3H6+6H2O。 键能，由①可知，△H=2xkJ·mol-1+4X ②根据3CO2+18e+18H+—C3H+6H20、 436kJ·mol-1-4×414kJ·mol-1-4×463kJ· CO2+2e+2H+一CO+H2O,设M极生成 mol-1=-165.0kJ·mol1,x=799.5。 x mol CO、y mol C H,则N极生成(x+y)mol (3)反应①为气体分子数改变的反应，恒温恒压 O2,根据电子守恒可得2x十18y=4(x+y),x: 下，随着反应进行容器总体积改变，而反应中气 体的质量不变，混合气体密度为变量，则混合气 y=7:1。 (3)①平衡时丙烯腈的生成量为1.2mol,根据物 体的密度不变时，说明反应已到达平衡，A符合 质的量差量法可得： 题意；未具体指明具体是反应①还是反应②的 2CH(g)+2NH(g)+30:(g)2CHN(g)+6H(gAz v正(CO2)=v（H2),若是反应②0正(CO2)= 2 3 2 61 )逆(H2),说明正逆反应速率相等，反应达到平 1.2 0.6 衡，未指明则不能说明反应②达到平衡，B不符 即平衡时气体的总物质的量为6.6mol。恒温恒 合题意；气体质量不变，但是气体的总物质的量 容条件下，容器压强之比等于物质的量之比，故 随反应进行而改变，所以混合气体的平均相对分 平衡压强=1.1p。kPa。 子质量会发生改变，当混合气体的平均相对分子 ②0~10min内的平均反应速率v(H20)= 质量不变时，反应达到平衡，C符合题意；根据质 量守恒，混合气体的总质量不变，其不能说明反 30(C.H,N)=3X2 LX10 min 0.9 mol =0.135mol·L-1· 应②达到平衡，D不符合题意。 minl。 (4)①由图可知X,点已经达到平衡，此时CO2的 m 转化率为80%，列三段式如下： ③混合气体密度为ρ=V,因在恒温恒容反应器 CO2 (g)+4H2 (g)=CH,(g)+2H2O(g) 中反应，且反应物、产物都为气体，则密度恒为定 起始(mol)1 3.6 0 0 值，a不符合题意；由于C3Hg与NH3的投料比 转化(mol)0.8 3.2 0.81.6 为1：1，消耗比为1：1，则CL) c(NH)恒为定值，b 平衡(mol)0.2 0.4 0.8 1.6 不符合题意；当3正(CH)=v逆(H2O)时，反应达 故任的释化率为受日X10X8.9%, 到化学平衡状态，c不符合题意；单位时间内消耗 1 mol NH3(断裂3molN一H键)，同时消耗 X点对应的起始压强为460kPa,恒容时·pn ·49· 3 2027 单元过关 卫平 3.0 mol 反应吸热，热化学方程式为CO2（g)十H2(g) 即460kPa 4.6 mol ,解得p平=300kPa,K,= CO(g)+H2O(g)△H=+41kJ·mol-1,第二 步反应放热，热化学方程式为CO(g)十2H2(g) (CH)·p2(HO) (30 kPax 3 CHOH(g)△H=-90kJ·mol1,根据 p(CO)·p(H) (3 kPax 3 盖斯定律，反应③的△H=一49kJ·mol-1,A正 =0.04(kPa)-2。 确；升温，CO2(g)十H2(g)=CO(g)十H2O(g) ②由于该反应是放热反应，温度越高平衡常数越 △H=+41kJ·mol-1的平衡正向移动，C02(g) 小，故Kx小于Ky。 +3H2(g)CH3 OH(g)+H2O(g)AH= (5)当固体质量减少33%时，逆反应速率最大，说 一49·mol1的平衡逆向移动，故c(C0》 减 c(CO) 明反应处于平衡状态，减小的质量为生成CO2的 c(CO2) 质量，则生成的CO2的物质的量为 mg×33% 小，c(CH,OD增大，B正确；加入催化剂，反应 44g·mo- =0.03m 决速步骤的活化能大幅下降，使得反应速率大幅 4 mol,若转化率为20%，则此时生成 加快，活化能大的步骤为决速步骤，即反应CO2(g) +H2(g)=CO(g)+H2O(g)为决速步骤，C错 CO2的物质的量 mg×20% 100g·mol=0.002mmol, 误；增压，反应3H2(g)十CO2(g)=一H2O(g)十 则此时卫 0.002m mol 0. CO(g)十2H2(g)的平衡不移动，v正和v递同程度 c 0.03m 3,0(C02)= 增大，D错误。 mol (4)催化剂为ZnO/ZrO2时，产物中得到的甲醇 ≈0.73k。 最多，且副产物CO较少，因此应选择的最佳催 化剂为ZnO/ZrO2。 2s 2p 20.a日1分) (5)反应①和反应③是放热反应，升温，平衡逆向 移动，甲醇产率下降，所以图甲纵坐标代表甲醇 (2)<(1分)1(2分) 的平衡产率；反应②是吸热反应，升温，平衡正向 (3)AB(2分) 移动，C○2的平衡转化率增大，而反应③是放热 (4)催化剂为ZnO/ZrO2时，产物中得到的甲醇 反应，升温，平衡逆向移动，CO2的平衡转化率减 最多，且副产物CO较少，因此应选择的最佳催 小，则图乙纵坐标代表CO2的平衡转化率。 化剂为ZnO/ZrO2(2分) (6)依题意，反应起始时n(CO2)=1mol、n(H2) (5)乙(2分) =3mol,根据原子守恒，容器中原子总量：n(C) (6)0.025(2分) =1mol、n(O)=2mol、n(H)=6mol,平衡时， 【解析】(1)0的原子序数为8，位于第二周期 CH3OH的平衡产率=30%，n(CH3OH)= IA族，基态O原子价层电子的轨道表示式 0.3mol,CO2的平衡转化率为40%，则n(CO2) 2s 2p 为的州的 =0.6mol,则根据碳原子守恒有n(CO)=n(C) -n(CH3OH)一n(CO2)=0.1mol,根据氧原子 (2)随着温度升高，反应①的平衡常数K1减小， 守恒有n(H2O)=n(O)-n(CH3OH)-n(CO) 平衡逆向移动，正反应为放热反应，所以△H 一2n(CO2)=0.4mol,根据氢原子守恒有n(H2) 0;根据盖斯定律，可知反应②=反应③一反应 2[n(H)-4n(CH,0H)-2m(H,0)]= 1 = ①，所以K,K500℃时，反应②的平衡常数 2mol,体积为1L,则反应③的平衡常数K= 为1。 (3)由图像可看出CO2(g)十3H2(g)转化为 c(CH,OH)·c(H,0)_0.3X0.4L2·mol c(C02)·c3(H2)0.6×23 CH3OH(g)十H2O(g)经过了两步反应，第一步 =0.025L2·mol-2。 3 ·50·