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(福建专版)

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75分钟。 可能用到的相对原子质量：C一120一16 一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40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 2 3 4 5 6 8 9 10 答案 1.980℃时，在恒容密闭容器中发生反应：FeO(s)+C(s)=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 (CH..com (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)3C…OH<(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C2H(g)=C2H2(g)+H2(g)△H=+193.8kJ·mol-1, 测得乙烯平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。已知：相关键能如表所示。下列叙 述错误的是 () Y m ● 0 单元过关（十）化学第1页（共8页） 与其美慕别人，不此加快自己的脚步 化学键 C-H H-H C三C C=C 班级 键能/(kJ·mol-1) 413.4 436 6 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Y>Y2 D.化学平衡常数K(p)>K(m)=K(n) 姓名 4.SC12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 尔分数随”sCL) n0,)的变化关系如图所示。 得分 1.00 0.80 d 0.20 (2.0,0.1) L3 0 1.02.03.04.0 n(SCI2) n(02) I.SCl2(g)+02(g)=SO2Cl2(g)AH<0; Ⅱ.SCl2(g)+SO2CL2(g)→2SOCl2(g)△H2<0。 下列说法正确的是 ( A.曲线L表示SOCL摩尔分数随”(SCl) n(O2)的变化 B.T℃，反应Ⅱ的平衡常数K=6 C.降温达到新平衡后，曲线L1和L2新交点可能出现在a处 D.T℃，缩小容器体积，nSOC的值变小 5.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·mol-1; 反应Ⅱ：CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)△H2=-41kJ·mol-1。 100kPa下，将n(CH4):n(H2O)=1:3的混合气体投入恒压反应器中，平衡时，各组 分的物质的量分数与温度的关系如图所示。下列说法错误的是 () 0.6 H2O 0.5 1(600,0.50) 0.4 H 0.3 人 (600,0.32) 超 冠 0.2 CH 0.1 a b (600,0.04) 0 450 550:650 750850 温度/℃ A.通入Ar,反应速率加快 B.曲线a表示CO2 C600℃时，th后反应达到平衡，th内(CH,)=2kPa·h D.其他条件不变，600℃时反应Ⅱ的平衡常数K=】 单元过关（十）化学第2页（共8页） 6.利用Y丁内酯可制备1,4-丁二醇，涉及反应如下： 主反应：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T、压强为p:的密闭容器中，充入2molH,(g)和1mol心e发生反应， 心一e1,4-丁二醇、丁醇在含碳物质中的摩尔分数随时间变化如图1所示，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p2,1,4-丁二醇和丁醇的选择性随温度的变化如图2所示。 增大 1.0 HOCH,CH,CH,CHOH 6 N 4h T 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 7.在体积相等的多个恒温恒容密闭容器中，分别充人1 mol CO2和1mo1H2,发生反应 CO2(g)十4H2(g)=CH4(g)十2H2O(g)。在不同温度下反应相同时间，测得1g正、 1g逆、H2转化率与温度关系如图所示。 50 M % 30 素 N G 20 10 →增大 T 、K 已知：v正=k正c(CO2)c4(H2),v逆=k逆c(CH4)c2(H2O),k正、k逆为速率常数。下列说 法正确的是 () 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 5 单元过关（十）化学第3页（共8页） 8.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.CH, CH H o-H,0 R 一C-OH CH:C-OH< HCHC-OH.HO CH一Co CH3-H H =R-C-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 9.T温度下，在1L刚性密闭容器中投入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 Z 0 K k Z(g) 反应 a 0 (n,30) k2 X(g) Y(g) K2 、W 00 反应时间min W(g) 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b 10.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O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); im.N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)。 在T℃、l00kPa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，测得含氨氮元素占比[如N的含氮元素占比=nNO)十mNH)十n(N)X2× 100%幻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、ⅲ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c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 移向E点 G(95,86 C.0~45min内，N2的平均反应速率约为 (45,47) 0.021mol·min-1 0.86 /1.8812 a 6.9 6.91 D.反应i的平衡常数Kx= F(95,6) /0.12)2、 /3.8812 6.97 6.9/ 01030 50 70 90 t/min 单元过关（十）化学第4页（共8页） 二、非选择题：本题共4小题，共60分。 11.(16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=-100kJ·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通人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) 2n(DMA)+n(CO)+3n(DMF)+3m(TMA)X100%]随温度变化如图1所示， n(H20)5 则代表x(DMF)的曲线为 (填标号)；T1温度时， n (DMA)6,(CO2)= ,反应Ⅲ的平衡常数K。= L·mol-1。 a DMF b 0.16---- 0.3 jowju 0.04 TMA c →增大 0 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·min-1,2min时，体系内n(H2)=n(H2O),则此时反应 Ⅲ的反应速率v正 0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 980 m 40 n 0L1 600700800900 温度/℃ 图3 12.(15分)CO2加氢转化为二甲醚(CH3OCH3)的反应过程如下： I.CO2(g)+3H2(g)=CHs OH(g)+H2O(g)AH=-49.1 kJ.mol-1; Ⅱ.C02(g)+H2(g)C0(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)CH OCH(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E.的式子表示)。 单元过关（十）化学第5页（共8页） (2)在3.0MPa的恒压密闭容器中充入5.4molH2和2 mol CO2发生上述反应，CO2 的平衡转化率、生成物CH:OCH3和CO的选择性随温度变化如图所示。 100 880 60 (260,50) (260,36) 1 a ob 1270 0 0 220260300340T/C A物质含有的碳原子数Xn(A) 已知：生成物A的选择性= 参加反应的n(CO2) ×100%。 ①表示CH OCH3选择性的曲线是 (填“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 a.0<w≤4 1 1 1 b.0<w<2 1 c.4<w<2 d.2≤w<1 13.（15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; ②CO2(g)+H2(g)=CO(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(CO、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一H O-H C=0 键能(kJ·mol1) 414 436 463 2 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(CO2)=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入1 mol 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。 100 20L 300400+500600 温度/℃ 单元过关（十）化学第6页（共8页） 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”“等于”或“小于”)Ky。 (5)碳酸钙高温分解会产生大量二氧化碳气体：CaCO,(s)CaO(s)十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v(CO2)与压 强力的关系为(C0,)-1一)k为速率常数（定温下为常数），当固体质量减 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)。 14.(14分)我国力争于2060年前实现碳中和。将C02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： 温度/℃ 化学反应 平衡常数 500 800 D2H2 (g)+CO(g)=CH3 OH(g) K1 2.5 0.15 ②H2(g)+CO2(g)一H2O(g)+C0(g) K2 a 33H2(g)+CO2(g)-CH,OH(g)+H2O(g) K3 2.5 0.375 回答下列问题： (1)基态0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)。 ic 41f0+Ho-2i1g0 C02+3H CH OH+HO 反应进程 图1 A.反应③的△H=-49kJ·mol-1 B.反应达到平衡后，升温，再次平衡时(C0,) c(CO2) c云减小，c(CH3OH)增大 C.加入催化剂，主要降低反应CO(g)+2H2(g)—CH3OH(g)的活化能 D.增大压强，反应3H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g)+2H2(g)的v正减小， V逆增大 (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 5 单元过关（十）化学第7页（共8页） □CO 1.2 ■CHOH 09 0.3 0■■ Cu Zr02 ZrO2/CuCu/ZnO Zn0/ZrO 催化剂种类 图2 (5)在不同压强下，按照n(CO2):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。 P a(T,30% bT,40%)A 增大 增大 P3 升温 温度 →升温 T,温度 甲 乙 已知：C0,的平衡转化率=”切始(C0,)-n平商(C02) ×100%，CH3OH的平衡产率 n初始(CO2) =n平衡(CH3OH) ×100%。 n初始(CO2) 其中纵坐标表示CO2的平衡转化率的是图（填“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人1 mol CO2和3molH2 发生上述反应，测得CO2的平衡转化率和CHOH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）2027 意；根据金属活动性顺序：Mg>Zn,镁替代Cu作 电极时，Mg作负极、Zn作正极，电极反应发生变 化，B符合题意；银金属活泼性比Zn弱，替代Cu 作电极时，Z仍为负极，电极反应不变，C不符合 题意；铂金属活泼性比Zn弱，替代Cu作电极时， 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 右向左侧的Zn电极移动：右侧为电解池，M为阳 极，N为阴极，M极发生失电子的氧化反应，电极 反应式为Cu+2OH--2e=Cu(OH)2Y,N 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 蓝色斑，点（氢氧化铜蓝色沉淀）产生。 (3)图乙装置为电解池，可知X为阴极，电解过 程中，X极（阴极）上发生反应：2H2O十2e H2个十2OH,Y极（阳极）处有气体产生，且溶 液逐渐变成紫红色，即有氧气和FO生成。电 解过程中，须将阴极产生的气体（氢气）及时排 出，是因为氢气具有还原性，高铁酸钠具有强氧 化性，防止生成的氢气与高铁酸钠反应。 2026一2027学年 化学·化学反应 一、选择题 1.B【解析】正反应为气体分子数增大的反应，它 是嫡增、焓增的反应，高温下能自发进行，A错误； 升高温度，平衡向吸热反应方向移动，正反应速率 大于逆反应速率，平衡常数增大，B正确；反应物 为固体，产物只有一种气体，气体摩尔质量恒定， 不能根据气体摩尔质量判断平衡状态；恒温恒容 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 入CO,平衡向左移动，达到新平衡时，温度不变， K=C(CO)不变，故CO浓度不变，D错误。 2.D【解析】过渡态物质的总能量与反应物总能量 的差值为活化能，活化能越小反应越快，活化能越 大反应越慢，决定总反应速率的是慢反应，则由图 可知，(CH3)3CB在碱性条件下的水解速率由第 I步决定，A错误；(CH3)3CBr中和澳相连的C 为sp3杂化，(CH3)3C+中C的价层电子对数为3 十2×(4-1-3×1)=3，为sp2杂化，水解过程中 碳原子的杂化方式发生改变，B错误；物质能量越 5 ·3 单元过关 (4)Y极（阳极）处有气体产生，且溶液逐渐变成 紫红色，即有氧气和FeO?生成，电极反应为 4OH--4e-O2个+2H2O和Fe+8OH- 6e-FeO+4H20。 (5)X极收集到448mL(标准状况)气体(H2),物 0.448L 质的量为2.4，molT=0.02mol,根据电极 反应2H20十2e一H2个+2OH可知，转移 电子0.04mol,Y电极（铁电极）质量减小0.28g （%质的爱为08.25=0.05m0D.根格F 0.28g +80H-一6e—FeO+4H2O可知转移电 子物质的量为0.005mol×6=0.03mol,该电极 生成O2转移电子的物质的量为0.04mol -0.03mol=0.01mol,由40H-4e-02个 十2H0可知，生成的02物质的量为0.01m0l 4 0.0025mol,标准状况下气体体积为0.0025mol ×22.4L·mol-1×1000mL·L-1=56mL。 度单元过关（十) 速率与化学平衡 低越稳定，由图可知，稳定性：(CH3)3C…OH> (CH3)3C…Br,C错误；已知水解过程中形成的碳 正离子越稳定，反应越容易，甲基为供电子基团， 则(CH3)3CBr水解过程中形成的(CH3)3C+更稳 定，导致水解速率：(CH3)2CHBr<(CH3)3CBr,D 正确。 3.C【解析】化学反应中，反应物断键吸热，生成物 成键放热，反应热等于反应物的键能减去生成物 的键能，即△H=[413.4×4+b-(413.4×2+ a+436)]kJ·mol-1=+193.8kJ·mol-1,则 a一b=197,A正确；在密闭容器中充入乙烯发生 反应C2H4(g)=CzH2(g)+H2(g)△H= 十193.8kJ·mol-1,该反应气体分子数增大，反 应吸热，升高温度，反应平衡正向移动，乙烯的平 衡转化率增大，若增大压强，平衡逆向移动，乙烯 的平衡转化率减小，故题给图像中横坐标X表示 温度，Y表示压强，B正确；该反应气体分子数增 大，若增大压强，平衡逆向移动，乙烯的平衡转化 率减小，Y代表的物理量为压强且Y1<Y2,C错 误；化学平衡常数的大小只受温度影响，该反应吸 ·化学· 热，温度越高，化学平衡常数越大，m、n在同一 温度，p,点温度较高，故化学平衡常数K()> K(m)=K(n),D正确。 4.B【解析】由反应I.SC2(g)+O2(g)一 SO2Cl2(g)△H1<0,Ⅱ.SC2(g)+S0O2Cl2(g) 2S0C,(g)△H,<0,反应I不可道，则n(sC)-1 n(02) 时，达到平衡时体系中不存在O2和SCl2,SO2Cl2 的摩尔分数最大，则曲线L3代表SO2Cl2的摩尔 分数随n(SCl) n(O,)的变化；随着n(SCl,) n(0》的值增大， SC12的浓度增大，反应Ⅱ的平衡向正反应方向移 动，SO2Cl2的摩尔分数减小、SOC12的摩尔分数 先增大，随着”(SC) n(0)的位增大，SC的摩尔分数 增大程度大于反应Ⅱ平衡正向移动的影响程度， SOC12的摩尔分数开始减小，则曲线L1、L2分别 代表SCL,SOC,的摩尔分数随(SC) n(02)的变化， 据此分析。根据分析可知，曲线L2表示SOCl 的摩尔分数随”(SCL)的变化，A错误T℃时， n(02) 温度不变，则K不变，n(SCL=2时，设投放了 n(O2) 1molO2和2 mol SCl2,反应Ⅱ反应了a mol SCla2, 列三段式 SCI2 (g)+SO2 Cl2 (g)=2SOCI2(g) 起始(mol)1 1 0 转化(mol)a a 2a 平衡(mol)1一a1-a 2a a 根据图中给出L1与L。交叉点信息，列式，2 0.1,解得a=0.8,K=c(S0,Cl)c(SCz) c(SOCI2) ) × =64,B正确；降温达到新平衡后，反应 Ⅱ正向进行，SC12摩尔分数减少，SOCl2摩尔分数 增加，曲线L1和L2新交点不可能在a处，可能出 现在b处，C错误；T℃，缩小容器体积，压强增 大，反应Ⅱ平衡不移动， n(SCL,)的值不变，D n(SOC12) 错误。 ·3 参考答案及解析 5.A【解析】反应I的正反应为吸热反应，反应Ⅱ 的正反应为放热反应，升高温度，反应I平衡正向 移动、CO物质的量增大，反应Ⅱ平衡逆向移动、 CO物质的量增大，故平衡时CO的物质的量分数 随温度升高而增大，则CO平衡曲线为b,CO2平 衡曲线为a,据此解答。将n(CH):n(H2O)=1: 3的混合气体投入恒压反应器中，通入Ar,容器体 积增大，反应物浓度减小，反应速率减慢，A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 比为1：3，起始时CH4的分压为25kPa,600℃ 时，th后反应达到平衡，平衡时CH4的物质的量 分数为0.04，分压为100kPaX0.04=4kPa,th 内mCH,)=25kPa4kPa_2kPa·h,C正 t h 确；设起始CH4物质的量为amol、H2O物质的 量为3amol,设反应I从起始到平衡消耗CH,物 质的量为xmol,反应Ⅱ从起始到平衡消耗H2O 的物质的量为ymol,列三段式： CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2 (g) 起始(mol) a 3a 0 0 转化(mol) x x x 3x 平衡(mol)a一x 3a-x 3x CO(g)+H20(g)CO2(g)+H2(g) 起始(mol)x 3a-x 0 3x 转化(mol)y y y y 平衡(mol)x-y 3a-x-y y 3x+y 平衡时气体总物质的量为(4a十2x)mol,600℃ 平衡时CH4物质的量分数为0.04，则4a十2z a-x 7 0.04,解得x=a mol,n(CH,)=(a-xmol= 2 9mol,H,的物质的量分数为0.5，n(H2)= 25a (4a+2x)mol×0.5= 9 mol,H2O的物质的量 分数为0.32，n(H20)=(4a+2x)mol×0.32= 16a 9 mol,3a-x-y= 三0，则y=。mol, 4a n(CO)=4a mol:n (CO)g molo mol= 25a、4a 3amol,反应Ⅱ的平衡常数K= 9X9_25 1y16a12' D正确。 5 2027 6.B【解折】由国1可知心°g为反应为，随时 间的推移，Y-丁内酯摩尔分数降低，1,4-丁二醇和 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 持体系温度T1,压强增大，主反应正向移动，1,4 丁二醇的选择性随压强的增大而增大，在相同条 件下，1,4-丁二醇与丁醇的选择性之和为1，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，曲线C表示丁醇的选择性随压强的变化，则 曲线a、曲线d代表维持体系压强p2时1,4丁二 醇和丁醇的选择性随温度的变化。由图1可知， 平衡前，1,4-丁二醇的摩尔分数先升高后降低，可 知开始主反应正向进行的程度很大，使生成的1， 4-丁二醇比副反应消耗的1,4-丁二醇多，主反应 易发生，速率快，活化能较小，A正确；t1时达到平 衡，1,4-丁二醇在含碳物质中的摩尔分数为80%， 即Q.8nal,了醇和心Qe在合度物质中的李尔 分数相同，均为10%，即0.1mol,列三段式： 0、0. (g)HOCHCH:CH:CH2OH) 起蛤(mol)1 0 转化(mol)x 2x x 平衡(mol)1-x 2-2x HOCH2CH2CH2CH2OH(g+H2(g)-CHsCH2CH2CH2OH(g)+H2O(g 起始(mol)x 2-2x 0 0 转化(mol)0.1 0.1 0.1 0.1 平衡(mol)x-0.12-2x-0.1 0.1 0.1 列式x-0.1=0.8,x=0.9mol,反应平衡后气体 总物质的量为1.2mo1,H2O(g)的体积分数约为 1.2X100%≈8.3%，B错误；由分析可知，M和N 0.1 处于相同的化学平衡状态，C正确；由分析可知， 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，D正确。 7,D【解析】由图中信息可知，温度越高，下则越 小，曲线MH和曲线NG是lgk与温度关系，曲线 abc是H2转化率与温度关系，从右往左看，温度 升高，曲线abc中从最高点到a点，氢气转化率降 低，说明升高温度，平衡逆向移动，逆反应方向是 吸热反应，正反应方向是放热反应，则升高温度 时，逆反应速率增大程度大于正反应速率增大程 度，即lg运大于lgk正，则代表lg正的曲线是 5 ·3 单元过关 NG,代表lg运的曲线是MH,据此分析。根据分 析，正反应方向是放热反应，A错误；代表lgk正 的曲线是NG,代表lgk送的曲线是MH,B错误； 达到化学平衡时，各物质的反应速率之比等于化 计之比，所以”8-2即：) 20送(H2O),C错误；观察图像可知，随着温度T 增大，越小，氢气转化率先增大后减小，由于反 应是放热反应，说明转化率达到最大时，反应才达 到平衡状态，所以a、b达到化学平衡状态，c没有 达到化学平衡状态，D正确。 8.C【解析】中间体2中C©带正电荷，容易与带负 电的OH结合，即容易与水作用，使反应逆向进 行，导致该酯化反应的产率较低，A正确；中间体3 的碳氧双键中的氧原子的电子云密度减小，导致 羧基中O一H键的极性增大，比乙酸中氢氧键极 性强，B正确；该酯化反应中H+是催化剂，增 大c(H+),反应速率加快，但不影响平衡移动，不 会提高羧酸叔丁酯的平衡产率，C错误；根据反应 机理，叔丁醇转化为中间体（CH3)3C0, (CH3)3C再与羧酸反应生成酯，所以若 用CH3CO18OH与叔丁醇发生酯化反应，18O不 会出现在水分子中，D正确。 9.B【解析】由图可知，反应起始阶段，相同时间内 W的物质的量分数大于Z,说明反应I的反应速 率比反应Ⅱ慢，所以速率常数k1小于2，A错误； 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，反应 Ⅱ达到平衡，之后反应Ⅱ始终处于平衡状态，时间 为nmin时X、Z的物质的量分数都为30%，设 nmin时Z、W的物质的量分别为amol、 bmol,由题意可列如下三段式： X(g)+Y(g)Z(g) 起始(mol) 1 0 变化(mol) a a a n min(mol)1-a 1-a a X(g)+Y(g) -W(g) 起始(mol) 1-a 1-a 0 变化(mol) b b b n min(mol)1-a-6 1-a-b 6 1-a-b 由X、Z的物质的量分数可得：2-a-b =0.3, ·化学· 3 1 2-4-b=0.3,联立方程解得a=7、6=7,则 1L刚性密闭容器中反应Ⅱ的平衡常数K。= 1 7 --7x1-97 9,B正确；反应I 和反应Ⅱ都是气体体积减小的反应，体系达到平 衡后，再加入X和Y各1mol,相当于增大压强， 平衡向正反应方向移动，Z的平衡产率增大，C错 误；T温度下，使用选择性催化反应Ⅱ的催化剂， 反应Ⅱ的反应速率增大，相同时间内W的物质的 量增大，物质的量分数新峰值，点可能是a,D错误。 10.D【解析】反应i为快反应，曲线a表示物质快 速减少，故表示NO,NH3快速增加，故曲线b表 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「更高效的催化剂，则达 到平衡所需的时间缩短，但N2的占比不变，B错 误；由图可知，45min时N2的氮含量为47%， n (N:)=2 molX47% 2 =0.47mol,N2的平均反 应速率约为°，47mol≈0.01m0l·min,C错 45 min 误；达到平衡时，nN2)= 86%×2mol 2 0.86mol,n(N0)=6%×2mol=0.12mol,根据氮 原子守恒，n(NH3)=(2-0.86×2-0.12)mol= 0.16mol,根据氧原子守恒，n(H20)= (2-0.12)mol=1.88mol,根据氢原子守恒， n(H2)=(6-1.88-0.16×3 )mol=3.88 mol, 2 n总=(0.86+0.12+0.16+1.88+3.88)mol= 6.9mol,则反应i的平衡常数Kx= 0.86/1.8812 x(N2)·x2(H2O) 6.9^6.9/ x2(NO)·x2(H2) /0.122 3.8812,D正确。 6.9 ×6.9 二、非选择题 11.(1)较低(1分) (2b(2分)20%(2分)6(2分) (3)0.1(2分)<(2分) (4)n(2分)反应I和反应Ⅱ均为气体分子数减 小的反应，在相同温度下，加入H,反应体系各 物质分压减小，平衡逆向移动，DMA转化率减小 (3分) ·3 参考答案及解析 【解析】(1)反应Ⅲ是气体分子数减少的反应，为 熵减的反应，即△S<0,且反应Ⅱ减去反应I可得反 应Ⅲ，即△H3=△H2-△H1=-100kJ·mol-1 56kJ·mol-1=-156kJ·mol1,当△H-T△S< 0时反应能自发进行，则反应Ⅲ在较低温度下能 自发进行。 (2)反应I为吸热反应，升高温度，反应I平衡正 向移动，DMF增多，反应Ⅱ和Ⅲ为放热反应，升 高温度，平衡逆向移动，则TMA减小，DMF增 多，综合反应I、Ⅱ和Ⅲ考虑，DMF一直在增加， 即x(DMF)一直在增大，所以代表x(DMF)的 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 达式可知，分母为含碳物质总的含碳量，由各物 质投料量可知总的含碳量为3mol,分子为某含 碳物质中碳的物质的量，则T1温度时，x(DMF) _=3m(DMF=0.3,即n(DMF)=0.3mol,设平 3 mol 衡时n(TMA)=ymol,列三段式（反应Ⅲ可由反 应I、Ⅱ得到，故可通过反应I、Ⅱ列三段式)： DMA(g)+CO2 (g)+H2 (g)=DMF(g)+H2O(g) n起始 1 11.6 0 0 林化 0.30.30.3 0.3 0.3 n平衡 0.7 0.7 1.3 0.3 0.3 DMA(g)+COz(g)+3H2(g)=TMA(g)+2H2O(g) n起始0.7 0.71.3 0 0.3 n转化 y y 3y y 2y n平撕0.7-y0.7-y1.3-3y y 0.3+2y 由n(H,0)5」 2,0.3+2y=5, nDMA6可知：0.7-y6,解得y与 0.1,则x(C0,)=0.7,0.×100%=20%;反应 3 c(H2O)·c(TMA) Ⅲ的平衡常数K。= c2(H2)·c(DMF) 0.5×0.11 12×0.3-6 (3)由图2可列2min内转化量情况： DMA(g)+CO2(g)+H2 (g)=DMF(g)+H2O(g) n转化0.160.160.160.160.16 DMA(g)+CO2(g)+3H2(g)=TMA(g)+2H2O(g) n#化0.040.040.120.040.08 容器体积为1L,则2min内DMA的转化量为 0.2mol·L1,DMA的反应速率为 0.1mol·L1·min1;2min时，温度不变，则 平衡常数不变，体系内n(H2)=n(H2O)= 5 2027 0.16mol十0.08mol=0.24mol,则2min时，反 c(H2O)·c(TMA)0.24×0.04 应Ⅲ的Q。= c2(H2)·c(DMF)0.242×0.16 1 ≈1.04>K。一6，此时平衡逆向移动，所以此时 反应Ⅲ的反应速率？正<V逆。 (4)反应I和反应Ⅱ均为气体分子数减小的反 应，保持体系总压强和反应物投料比相同，充入 He,体积膨胀，导致反应中各物质浓度减小，相当 于分压减小，平衡向气体体积增大的方向移动， 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 减小的反应，在相同温度下，加入He,反应体系 各物质分压减小，平衡逆向移动，DMA转化率 减小。 12.(1)E。-121.6(2分) (2)①b(2分)270℃之后主要发生反应Ⅱ，反 应Ⅱ吸热，升高温度，平衡正向移动，CO2平衡转 化率增大(3分) ②3.12mo1(3分)0.024(3分) (3)c(2分) 【解析】(1)观察反应I、Ⅱ、Ⅲ可知，反应2CO2(g)+ 6H2(g)-CH OCH3(g)+3H2O可由2×I+Ⅲ 得到，根据盖斯定律，该反应的△H=2△H1十△H =2×(-49.1k·mol1)+(-23.4k·mol1) =一121.6kJ·mol-1,则该反应的正反应的活 化能为(E。-121.6)k·mo1-1。 (2)①反应Ⅲ放热，升高温度，其平衡逆向移 动，CH OCH的选择性降低，反应Ⅱ吸热，升高 温度，其平衡正向移动，CO的选择性变大，故表 示CH3OCH3选择性的曲线是b,表示CO选择 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 移动，CO2平衡转化率降低，反应Ⅱ吸热，升高温 度，其平衡正向移动，CO2平衡转化率增大，故 270℃之前主要发生反应I,270℃之后主要发 生反应Ⅱ。 ②由图知，260℃达平衡时，CO2平衡转化率为 50%,C02共转化了1mol,C0的选择性为 36%,则生成了2mol×50%×36%=0.36mol C0,二甲醚的选择性为50%，则生成了2mol× 1 50%×50%×2=0.25mol二甲醚，友应Ⅲ消耗 ·3 单元过关 甲醇0.5mol,甲醇的选择性为1一36%一50%= 14%,则平衡时甲醇为2×50%×14%=0.14mol, 可列出三个反应的转化量情况： I. CO2(g)+3H2 (g)-CH3 OH(g)+H2O(g) 转化量(mol)0641.92 0.64 0.64 Ⅱ. CO2 (g)+H2 (g)=CO(g)+H2O(g) 转化量(mol00.360.360.360.36 Ⅲ. 2CH3OH(g)-CH3 OCH3(g)+H2O(g) 转化量(mol)0.5 0.25 0.25 则平衡时容器内n(H2)=(5.4-1.92-0.36)mol =3.12mol,n(C02)=1mol,n(CH30H)= (0.64-0.5)mol=0.14mol,n(H20)= (0.64+0.36+0.25)mol=1.25mol,n(C0)= 0.36mol,n(CH OCH3)=0.25mol,气体的总物质 的量为6.12mol,反应I的平衡常数K。= 、1.25 p(CHOH)·p(H2O) 9×x对 3× ^6.12 p3(H2)·p(C02) 3.12)3 3×6.12 ≈0.024。 (3)设CO2和H2初始均加入1mol,生成的CO 为xmol,对于反应Ⅱ列出三段式： C02(g)+H2(g)=C0(g)+H2O(g) 初始量(mol)1 1 0 0 转化量(mol)x(x<1) 平衡量(mol)1-x 1-x 由于反应前后气体化学计量数之和相等，则其平 衡常数K二工)>1，解得2<x<1,平衡体 系中C0的物质的量分教w=受，则}<< 1 1 13.(1)CH4(g)+CO2(g)—2C0(g)+2H2(g) △H=+247.4kJ·mol-1(3分) (2)799.5(2分) (3)AC(2分) (4)①88.9%(2分)0.04(2分) ②小于(2分) 、11k (5)15(或0.73k)(2分) 【解析】(1)已知①CO2(g)+4H2(g)==CH(g)+ 2H2O(g)△H=-165.0kJ·mol-1;②CO2 (g)+H2 (g)CO(g)+H2O(g)AH= 十41.2k·mol1,由盖斯定律可知，②×2一 ①，得CH4(g)+CO2(g)—2CO(g)+2H2(g) △H=2×(+41.2kJ·mol-1)-(-165.0kJ· mol-1)=+247.4kJ·mol-1。 ·化学· (2)反应的焓变等于反应物总键能减去生成物总 键能，由①可知，△H=2xkJ·mol-1十4X 436kJ·mo1-1-4×414kJ·mol-1-4×463kJ· mol1=-165.0kJ·mol-1,x=799.5。 (3)反应①为气体分子数改变的反应，恒温恒压 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 体的密度不变时，说明反应已到达平衡，A符合 题意；未具体指明具体是反应①还是反应②的 正(CO2)=V递(H2),若是反应②v正(CO2)= )谨(H2),说明正逆反应速率相等，反应达到平 衡，未指明则不能说明反应②达到平衡，B不符 合题意；气体质量不变，但是气体的总物质的量 随反应进行而改变，所以混合气体的平均相对分 子质量会发生改变，当混合气体的平均相对分子 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 应②达到平衡，D不符合题意。 (4)①由图可知X点已经达到平衡，此时CO2的 转化率为80%，列三段式如下： CO2(g)+4H2(g)==CH4(g)+2H2O(g) 起始(mol)1 3.6 0 0 转化(mol)0.8 3.2 0.8 1.6 平衡(mol)0.2 0.4 0.8 1.6 故H的转化率为3.2mol ×100%≈88.9%： 3.6 mol X点对应的起始压强为460kPa,恒容时， p平n平 卫始n始 即 平 3.0 mol 460 kPa 4.6 mol 解得p平=300kPa,Kp= 2 (CH)·p2(HO) p(CO2)·pGH) 0.2 300 kPax 3 =0.04(kPa)-2。 ②由于该反应是放热反应，温度越高平衡常数越 小，故Kx小于KY。 (5)当固体质量减少33%时，逆反应速率最大，说 明反应处于平衡状态，减小的质量为生成CO2的 质量，则生成的C02的物质的量为mgX33% 44g·mol- -=0.03m mol,若转化率为20%，则此时生成 4 ·3 参考答案及解析 mg×20% C0,的物质的量为100g·m0=0.02mmol, 则此时卫=0.002mmol=0.8 Pc 0.03m ,0(C02)= 4 -mol -》- ≈0.73k。 2s 2p 14.a的2分) (2)<(2分)1(2分) (3)AB(2分) (4)催化剂为ZnO/ZrO2时，产物中得到的甲醇 最多，且副产物CO较少，因此应选择的最佳催 化剂为ZnO/ZrO2(2分) (5)乙(2分) (6)0.025(2分) 【解析】(1)0的原子序数为8，位于第二周期 ⅥA族，基态O原子价层电子的轨道表示式 2s 2p 为因的 (2)随着温度升高，反应①的平衡常数K1减小， 平衡逆向移动，正反应为放热反应，所以△H< 0;根据盖斯定律，可知反应②=反应③一反应 0,所以K:二K500℃时，反应②的牛衡含 为1。 (3)由图像可看出CO2(g)十3H2(g)转化为 CH3OH(g)十HO(g)经过了两步反应，第一步 反应吸热，热化学方程式为CO2(g)十H2(g)一 C0(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) CHOH(g)△H=-90kJ·mol-1,根据 盖斯定律，反应③的△H=一49kJ·mol-1,A正 确；升温，CO2(g)+H2(g)==CO(g)+H2O(g) △H=十41kJ·mol-1的平衡正向移动，CO2(g) +3H2(g)CH:OH(g)+H2O(g)AH= 一49k·mo1的平衡逆向移动，故c(C0 c(CO) 减 小(CH0而增大，B正确：加入催化剂，反应 c(CO2) 决速步骤的活化能大幅下降，使得反应速率大幅 加快，活化能大的步骤为决速步骤，即反应CO2(g) 十H2(g)=CO(g)十H2O(g)为决速步骤，C错 5 2027 误；增压，反应3H2(g)十CO2(g)=H2O(g)十 CO(g)十2H2(g)的平衡不移动，v正和v造同程度 增大，D错误。 (4)催化剂为ZnO/ZrO2时，产物中得到的甲醇 最多，且副产物CO较少，因此应选择的最佳催 化剂为ZnO/ZrO2。 (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 的平衡产率；反应②是吸热反应，升温，平衡正向 移动，CO,的平衡转化率增大，而反应③是放热 反应，升温，平衡逆向移动，CO2的平衡转化率减 小，则图乙纵坐标代表CO2的平衡转化率。 (6)依题意，反应起始时n(CO2)=1mol、n(H2) =3mol,根据原子守恒，容器中原子总量：n(C) 5 ·38 单元过关 =1mol、n(O)=2mol、n(H)=6mol,平衡时， CHOH的平衡产率=30%，n(CHOH)= 0.3mol,C02的平衡转化率为40%，则n(C02) =0.6mol,则根据碳原子守恒有n(CO)=n(C) 一n(CH3OH)一n(C02)=0.1mol,根据氧原子 守恒有n(H2O)=n(O)-n(CH3OH)-n(C0) 一2n(C02)=0.4mol,根据氢原子守恒有n(H2) x (H)-4n (CH,OH)2n (H,O)] 2mol,体积为1L,则反应③的平衡常数K= c(CH,OH)·c(H,0)_0.3X0.4L2·mol2 c(C02)·c3(H2)-0.6×23 =0.025L2·mol2。