2024江苏化学高考复习十一 化学反应速率与化学平衡

专题十一化学反应速率与化学平衡

1.已知NaNO2+NH4Cl----NaCl+2H2O+N21的速率方程为v=k•c"!(NaN02)•c(NHCl)•c(H-)。为探究反应

速率与c(NaNOj的关系，进行如下实验：向锥形瓶中加入一定体积的2.0mol-L1NaNO,溶液、2.0

mol-L'NH.C1溶液、1.0mol•L'醋酸和水,充分搅拌，保持体系温度为36℃,用秒表测量收集1.0

mLN,所需要的时间(t),实验数据如下表。下列说法正确的是()

V/mL

实验t/s

NaNO?溶液NH.C1溶液醋酸水

14.0V,4.08.0332

26.04.04.06.0148

4.04.04.083

3v2

412.04.04.037

v3

A.34.0、V2=2.0

B.实验3用N,表示的反应平均速率吗mol-s'

o3XZZ.4

C.醋酸不参与反应,其浓度的大小对该反应速率无影响

D.速率方程中m=2

答案D

2.在一定温度下，向2L恒容密闭容器中充入足量的ZnS和也发生反应:ZnS(s)+HKg)-

Zn(s)+H2s(g)。测得有关数据如下：

时间/min0510152025

n(H2)/mol2.01.51.21.11.01.0

下列说法错误的是()

A.加入催化剂，正、逆反应速率都增大

B.气体密度保持不变时反应达到平衡状态

C.010min内v(H2s)=0.08mol,L1,min1

D.该温度下，平衡常数K为1.0

答案C

3.T℃时,2NOMg)一NQ(g)AH<0,该反应正、逆反应速率与浓度的关系为vk

kmc2(N0j,vMk^c(Na)(k,E、k迪为速率常数)。结合图像，下列说法错误的是()

>母

篦

@

1+2

阴0,)或gle(N,OJ

A.图中表示Igv逆IgcWOD的线是n

B.当2VlE(N2O,)=V逆(NO2)时,说明反应达到平衡状态

C.T℃时，向2L的容器中充入5molN。气体和1molNO?气体,此时v£<v逆。

D.T℃时，向刚性容器中充入一定量NO,气体，平衡后测得c(N。)为1.0mol•L则平衡时,v正的数

值为10"

答案C

4.在起始温度均为T℃、容积均为1L的恒容密闭容器A(恒温)、B(绝热)中均加入0.1mol即0和

0.4molCO,发生反应Nz()(g)+CO(g)=N2(g)+C0Kg)AH<0o已知:k正、k逆分别是正、逆反应速率

常数,c(NzO)-c(C0),vffi=ktf-C(N2)-C(C02),A>B容器中N?0的转化率随时间的变化关系如

图所示。下列说法错误的是()

A.曲线N表示A容器中N20的转化率随时间的变化

B.用C0的浓度变化表示曲线N在0~100s内的反应速率为1X101mol•L'•s"

C.Q点k正小于P点k正

答案C

5.T℃时，含等浓度的AgNOs与Fe(N03)2的混合溶液中发生反应Fe2*(aq)+Ag'(aq)=Fe"(aq)+Ag(s)

AH<0,心时亥％改变某一外界条件继续反应至t2(tz=4tj时刻,溶液中c(Ag')和c(Fe")随时间的变化关

系如图所示。下列说法正确的是()

已知:T℃时，该反应的化学平衡常数K=l。

A.若3时刻未改变外界条件,则此时反应未平衡

B.若匕时刻反应达到平衡,则3时刻改变的条件可能为升温

C.若始终保持温度不变，则平均反应速率％J%?(以1表示0~匕s内Fe"的平均反应速率,％?表示(ft?s

内Fe"的平均反应速率)

D.0力s内Ag+的平均反应速率为上空mol-L1-s-1

f2

答案c

6.臭氧分解302的反应历程包括以下反应：

反应①—*02+0•(快)

反应②03+0•—*202(慢)

大气中的氯氟烧光解产生的氯自由基（Cl•）能够催化03分解,加速臭氧层的破坏。下列说法正确的是

（）

A.活化能:反应①〉反应②

B.0,分解为的速率主要由反应②决定

C.C1•主要参与反应①,改变Ch分解的反应历程

D.C1•参与反应提高了分解为d的平衡转化率

答案B

7.汽车尾气中N0产生的反应为N2（g）+02（g）i2N0（g）AH»一定条件下，等物质的量岫和O2在恒

容密闭容器中反应，曲线a表示该反应在温度T下c（Nj随时间（t）的变化，曲线b表示该反应在某一起

始条件改变时c（N”随时间（t）的变化。下列叙述不正确的是（）

A.温度T下、0~40s内v（Nz）=磬mol•L'•s-1

40

B.M点v/Nz）小于N点v迪⑹）

C.曲线b对应的条件改变可能是充入氧气

D.若曲线b对应的条件改变是升高温度，则AH>0

答案B

8.“从二氧化碳到淀粉的人工合成”入选2021年度“中国生命科学十大进展”。实验室实现由C02

到淀粉的合成路线如下：

<>甲酰酶

Zno2rO；CH9H醉氧花酶

①②

下列说法正确的是（

A.ZnO-ZrO?能提高反应①的转化率与反应速率

B.反应②的原子利用率为100%

C.其他条件相同,温度越高,反应②的反应速率越快

D.“人工合成淀粉”有助于“双碳”达标和缓解粮食危机

答案D

9.在一定条件下，取一定量的X和Y在恒容密闭容器中发生反应:aX(g)+bY(s)=mM(g)+nN(g)

AH=QkJ-mol',达到平衡时,M的浓度与温度和容器容积的关系如图所示。下列有关判断一定正确的

是()

A.a>m+n

B.Q>0

C.E点的平衡常数大于F点的平衡常数

D.达到平衡后,增大Y的量将会提高X的转化率

答案B

10.氢还原辉铜矿并用碳酸钠作固硫剂的原理为MoS2(s)+4H2(g)+2Na£03(s)=

Mo(s)+2C0(g)+4H20(g)+2Na2S(s)AHo平衡时的有关变化曲线如图。下列说法正确的是()

图1平衡时气体浓度与温度的关系图2正逆反应的平衡常数K与温度的关系

A.该反应在低温下可以自发进行

B.粉碎矿物和增大压强都有利于辉铜矿的还原

C.图2中Z对应图1中的温度为1300℃

D.若图1中A点对应温度下体系压强为10MPa,则H20(g)的分压为5MPa

答案C

11.室温下，某溶液初始时仅溶有M,同时发生以下两个反应:①M—X+Y;②M—X+Z。反应①的速率

可表示为w=Lc(M),反应②的速率可表示为V2=k2c(M)(口、k?为速率常数)。体系中生成物浓度(c)随时

间(t)变化的曲线如图所示。下列说法错误的是()

A.0~10s内,M的平均反应速率v(M)=0.7mol•L1•sH

B,温度不变,反应过程中繇的值不变

C.反应①的活化能比反应②的活化能大

D.温度升高,体系中嘤的值减小

答案D

12.葡萄糖在碱性条件下和亚甲基蓝溶液混合后,蓝色会消失,经振荡,无色溶液又恢复蓝色,此过程可

以反复多次。现用培养皿盛放上述溶液,将蓝牙音箱、白色亚克力板、培养皿由下至上放置，打开音箱

（设置音频为60赫兹,音量为60分贝），振荡使空气中的氧气进入溶液,一段时间后，培养皿中呈现波纹

状颜色变化。

培养皿

以下分析不符合事实的是（）

A.颜色变化的过程是可逆反应

B.蓝色褪去的过程是亚甲基蓝被还原的过程

C.升高温度,不一定能加快溶液变蓝的过程

D.波腹处更容易呈现蓝色的原因是此处氧气浓度更大

答案A

13.血红蛋白结合O2后的结构如图所示,CO也可与血红蛋白配位，它与血红蛋白结合的能力约为O2的

230~270倍。二者与血红蛋白（Hb）结合的反应可表示为①Hb+O^K"llb（02）AHKO;②Hb+CO—"

Hb（CO）AHKO,下列说法错误的是（）

A.血红蛋白结合£后,Fe（ID的配位数为6

B.CO中毒患者可进入高压氧舱治疗

C.相同温度下,反应②的平衡常数大于反应①

D.已知反应③Hb(02)+C0(g)Hb(CO)+02(g)AH《0,则警》1

答案D

14.在一定温度下，已知有三个体积均为1.0L的恒容密闭容器中均发生如下反应:2(：艮。11(8)一

CH30CH3(g)+H20(g)o

容器温度起始物质的量(mol)平衡物质的量(mol)

编号(七)CH30H(g)CH30cH3(g)HzO(g)

I3870.200.0800.080

II3870.40

III2070.200.0900.090

则下列有关说法正确的是()

A.该反应的逆反应为放热反应

B.达到平衡时,容器I中的压强与容器III中的压强相同

C.达到平衡时•，容器H中的CHQH转化率比容器I中的大些

D.若维持其他条件不变,起始时向容器I中充入的CHQH(g)为0.30mol,CLOCHKg)为0.30mol和

HzO(g)为0.10mol,则反应将向正反应方向进行

答案D

15.利用反应2co(g)+S02(g)L2C02(g)+S(l)△*0可实现从燃煤烟气中回收硫。向三个体积相同

的恒容密闭容器中通入2molCO(g)和1molSO?(g)发生反应，反应体系的总压强随时间的变化如图所

示。下列说法错误的是()

A.实验b中，40min内C0的平均反应速率为2.0kPa•min1

B.与实验a相比,实验b改变的条件是加入催化剂

C.实验b中SO?的平衡转化率是75%

D.实验abc相应条件下的平衡常数:K,=KWK,

答案D

16.在恒温恒容条件下，向某容器中充入一定量的NG气体发生下列反应:2NB(g)=4N02(g)+02(g)

AH>0«T℃时,部分实验数据如下表所示：

t/s050100150

c(NA)/mol•L14.002.52.002.00

下列有关说法错误的是()

A.T℃时，该反应平衡常数K=64

B.150s后再充入一定量岫0“再次达到平衡NG的转化率将增大

C.达平衡后升高温度,该容器内混合气体的密度不会改变

D.其他条件不变,若将恒容改为恒压,则平衡时N#5的转化率增大

答案B

17.一定温度下，向四个容积不等的恒容密闭容器中分别通入2mol命门(8),发生反应2地(}13)一

2N0(g)+Ck(g)。tmin后，四个容器中N0C1的转化率如下图所示。下列叙述正确的是()

NOCI的转化率

0.5了,

。匕匕匕匕

容器体积1/L

A.V,：V2=27：10

B.b、d两点的压强相等

C.C点对应容器中，V正7逆

D.t~(t+2)min内，a点的净反应速率小于d点

答案D

18.已知反应2Hl(g)=&(g)+L(g)AH>0o在716K时向密闭容器中充入一定量的HI气体，平衡

时气体混合物中HI的物质的量分数X(HI)为78%o测得v#x(HI)和vJxGL)的关系如图所示。

z

.8

Z.4

72.0

.6

L2

.EF

-L

0.8

D

OS..4

飞

0：00.20.40.60.81.0

下列结论不氐聊的是()

A.该反应的压强平衡常数K“约为0.02

B.增大体系压强,平衡不发生移动,平衡常数K。不变

C.温度降低,v正、v逆均减小,平衡向逆反应方向移动

D.温度升高,反应重新达到平衡时，图中表示平衡的点可能是A和D

答案D

19.丙烯是重要的有机化工原料。一定条件下,丙烷直接脱氢制备丙烯的转化率和丙烯的选择性

n”.而(丙烯)

［生成“心)100%］随时间的关系如下图所示。下列说法正确的是()

%得杠(内烷)

100

3(

兼N40

J

60

工30

工2()40

毁

区10-20

020406080100

/(h)

A.丙烯的产率大于80%

B.该反应为氧化反应

C.催化剂可以降低反应的活化能,减小反应的焙变

D.其他条件不变，增大c(丙烷)，可以加快反应速率,提高丙烷的转化率

答案B

20.在某密闭容器中以物质的量之比1：2充入N0、0%发生反应:N0(g)+0a(g)===

i

N02(g)+02(g),2N02(g)^=NeOKg)。实验测得体系中含氮物种的浓度随时间的变化如图所示。下列叙

述错误的是()

A.t10t,c(O2)=3c(N2O4)

B.匕时,NO的转化率为75%

C.卜时，c(00=amol,L1

D.t3时，clNzOjgx[amol•L'-c(N02)]

答案C

21.1889年,Arrhenius提出了反应速率常数k随温度的变化关系lnk=-黑+C(R、C均为常数)。已知

2N0(g)+O2(g)-2N02(g),经历反应1和反应2两步:

1

反应l:2N0(g)^^N202(g)AH,=-46.3kJ•mol

1

反应2:NzO2(g)+()2(g)y-2N02(g)AH,=-65.7kJ-mol-

两步反应的活化能Ea/Ea?。某课题组通过实验绘制出两步反应InK、Ink随"的变化曲线如图所示(K

T

A.2molNO与1mol0,充分反应,放出热量小于112kJ

B.曲线③表示的是上随生的变化关系

C.温度越高,单位时间内NO的转化率可能越低

D.相同条件下,0?浓度的变化比N0浓度的变化对反应速率影响更显著

答案B

22.一定温度下，在2L的密闭容器中,A、B、C三种气体的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。

下列描述正确的是()

A.X点的v位)>Y点的v(I)

B.Z点时反应达到平衡状态

C.B的平衡转化率为30%

D.保持温度、容器容积不变,5min时充入1molHe,正、逆反应速率均增大

答案A

23.高炉炼铁过程中发生反应：¥e2()3(s)+C0(g)一1Fe(s)+C02(g),已知该反应在不同温度下的平衡常

数如下表。

温度/,C100011501300

平衡常数4.03.73.5

下列说法不正确的是()

A.AH<0

B.该反应的平衡常数表达式是右等罂

C.其他条件不变，向平衡体系充入C0?气体,K值减小

D.其他条件不变,升高温度时,C0的平衡转化率降低

答案C

24.向1L的恒容密闭容器中加入1molX和3molY,发生反应X(g)+3Y(g)12Z(g),X的转化率

a随温度t的变化如图所示(不同温度下的转化率均为反应第10min数据)。下列说法正确的是

()

A.a点的反应速率v(Z)=O.03mol,L',min1

B.a、b、c点对应的v(Y)逆大小关系为b>c>a

C.c点时,每消耗3molY的同时,消耗2molZ

D.若将容器容积扩大为原来的2倍,则c点对应温度下的a(X)增大

答案C

25.汽车尾气的排放会对环境造成污染。利用高效催化剂处理汽车尾气中的NO与CO的反应为

2N0(g)+2C0(g)=N2(g)+2CO2(g)AH<0»一定温度下，在恒容密闭容器中加入1molCO和1mol

NO发生上述反应，部分物质的体积分数(6)随时间(t)的变化如图所示。下列说法正确的是()

A.上述反应的正反应在高温下才能自发进行

B.曲线b表示的是由(ND随时间的变化

C.2vMNOhv逆(〜)时,反应达平衡状态

D.气体的平均相对分子质量:M(t,)>M(t3)>M(t5)

答案B

26.一定条件下,将CO?和上按物质的量为1：3的投料比充入某刚性密闭容器中，发生反

1

应:CO2(g)+3H/(g)=CH：iOH(g)+HQ(g)△H=-49.5kJ-mol,测得CO2的物质的量浓度随反应时间的

变化如图所示。

c/(mol,L*)

1.00

下列说法正确的是()

A.0~5min,共放出19.8kJ的热量

B.CO?和压的转化率相等时,反应达到平衡

C.9min时,改变的外界条件可能是降温

D.平衡常数人一定大于工

答案C

27.捕集CO2转化为合成气(CO和H”,再转化为煌类及含氧化合物等高附加值化学品，有利于实现碳循

环利用。

(1)捕集CO,涉及下列反应：

©C02(g)+H2(g)^=CO(g)+H20(g)AH1

②CO2(g)+4%(g)~CHi(g)+2FW(g)△H2

有关物质能量变化如图所示,设稳定单质的焰(H)为0,则△!!.=kJ-mol'

LH,OQ)

告-第H2O(g)f-

^->11.平CH,®

KII丁

0C(s)+o,(g)H2(g)+O2(g)C(s)+H2(g)

物质

(2)保持总压p。恒定,初始乩和⑩的物质的量之比3：1,发生上述①②反应,不同温度下平衡组分物质

的量分数如图所示,在600C以下时,CH.含量高于CO的原因为;某温度下,平衡体系中C乩和

C0的物质的量分数均为10%,则反应①的平衡常数K„=(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=

总压X物质的量分数)。

臬

金

旺

80

三60

440

I好

20

5

S10

B

*

()()6008001000

温度/七

(3)在恒温恒压条件下,也和CO按一定体积比投料,题给反应生成甲烷和气态水，假设副反应忽略不

计。

(i)反应的热化学方程式为。

(H)下列措施可以增大C0平衡转化率的是(填标号)。

A.适当升高温度

B.降低温度

C.增大原料气中压的体积分数

D.选择更高效的催化剂

(iii)3mol上和1molCO反应达平衡时,CO的转化率为a,则反应的平衡常数鼠=［写出含有

a的计算式。对于反应mA(g)+nB(g)LpC(g)+qD(g),(=需为体积分数］。

xm(A),xn(B)

答案(1)+41

(2)反应①的AH>0,反应②的△H<0,温度降低,C02转化为C0的平衡转化率减小,转化为CH.,的平衡转

化率增大(或反应①吸热,反应②放热，低温以反应②为主导或C02+4H2—CH..+21L0正向放热,低温有

利于CO?转化为CHJ白或0.75)

4

1

(3)C0(g)+3H2(g)^CH.,(g)+H20(g)AH=-206kJ-molBC“"，书

27(l-a)

28.异丁烯是一种重要的化工原料，主要用于制备甲基叔丁基酸、丁基橡胶、甲基丙烯月青等。将异丁烷

脱氢制备异丁烯,可提高异丁烷的附加值,具有良好的经济与社会效益。回答下列问题。

(1)利用下列键能数据,计算异丁烷直接脱氢生成异丁烯反应的AH:

(CH3)2cHe七(g)===(CHJ2C=CH2(g)+H2(g)的△H=kJ-mol'»

化学键C—Cc—CC—HH—H0—H0=0

键能/

347.7615413.4436462.8497.3

(kJ,mol')

(2)在压强100kPa下,异丁烷的平衡转化率a随温度的变化结果如下图所示。

该反应的平衡常数K0随温度升高而(填“增大”“减小”或“不变”)。计算820K时的平衡常

数KP=kPa(结果保留一位小数)o

(3)在温度853K、压强100kPa下，初始反应气体组成n(H?)/n(异丁烷)或n(Ar)/n(异丁烷)与平衡时

异丁烷摩尔分数x的关系如下图所示。

其中x~n(H2)/n(异丁烷)为曲线,判断依据是o

(4)有人提出加入适量空气,采用异丁烷氧化脱氢的方法制备异丁烯,写出该反应的热化学方程

式。并比较异丁烷直接脱氢制备异丁烯,从产率角度

分析该方法的优缺点。

答案(1)+123.5(2)增大33.3(3).M加入上或Ar,体系总物质的量增加，异丁烷摩尔分数x减

小。加入即平衡逆向移动,异丁烷转化率减小,平衡时x增加，但总结果是随着n(Hj/n(异丁烷)增

加,x减小;加入Ar,对于分子数增加的反应,平衡正向移动,异丁烷转化率增加,平衡时x减小，因此,相

同条件下加入Ar,平衡时x相对较低

1

(4)(CH：f)2CHCH3(g)+io2(g)===(CH3)2C=CH2(g)+H20(g)AH=-117.45kJ•mol优点:空气中(X与产

物中比反应生成HQ,使平衡正向移动,提高异丁烯产率

缺点：空气中对异丁烷或异丁烯深度氧化，使得异丁烯产率降低

29.COz-CH」催化重整是减缓温室效应、实现碳中和的重要方式，其主反应为C02(g)+CH」(g)一

2co(g)+2Hz(g)AH,反应体系还涉及以下副反应：

i.CH,(g)=C(s)+2HKg)

A乩=+75.0kj/mol

ii.C02(g)+H2(g)CO(g)+H，0(g)AH^+41.0kj/mol

iii.CO(g)+H2(g)C(s)+H20(g)AH3=-131.0kj/mol

(1)主反应的AH=kj/molo

(2)我国学者对催化重整的主反应进行理论研究,提出在Pt-Ni或Sn-Ni合金催化下，先发生甲烷逐级

脱氢反应,其反应历程如图所示(*表示吸附在催化剂表面)。

8.0

(

£6.0

<

.

<

)4.0

毒

(

X2.0

安

0

-2.0

不同催化剂的甲烷脱氢反应历程与相对能量的关系

①该历程中最大能垒为eV/mol;

②其他条件相同时，催化重整的主反应在不同催化剂下反应相同时间,C0的产率随反应温度的变化如图

所示：

500550600650700

温度/忙

B是合金催化下C0的产率随温度的变化曲线,A、B曲线到达W点后重合,请解释原

因。

(3)在1L恒容密闭容器中通入1molH2及一定量CO,反应iii中C0的平衡转化率随n(CO)及温度变化

如图:

90

80D(1J5)

・

70,A(0.5.66.7)

60

B(O.5,5O)

50•C(1.45)

40

0I1.5

z»(CO)/mol

①A、B两点对应的C0正反应速率vMA)v正(B)(填或“〉”，下同)，B和C两点对

应的反应温,度TBfco

②已知反应速率V正二k正X(CO)X(HJ,V逆二k逆X(%0),k为反应速率常数,X为气体的体积分数,在达到平

衡状态为D点的反应过程(此过程为恒温)中，当某时刻C0的转化率刚好达到60%时,上=。

%

(用含k,t和k逆的式子表示)

答案(1)+247(2)①3.809②Sn-NiW点后,反应达到平衡，使用催化剂，化学平衡不移动,不影响

CO的产率，故重合(3)①<>②

30.甲烷的直接转化具有较高的经济价值，因此备受科学家关注。请回答下列问题:

(1)用丝光沸石作催化剂可实现甲烷直接转化制备甲醇,合成方法有以下两种:

==±

方法I:Clli(g)+^O2(g),CH30H(g)

AHF-126.4kJ•mol1

方法II:CH,(g)+H20(g)=CHBOH(g)+H2(g)AH2

11

已知Hz的燃烧热为285.8kJ-mol_,H20(l)HQ(g)AH=+44kJ•mol_,则△H产。

(2)某工厂采用方法I生产甲醇。在200°C下，向容积为5L的恒容密闭反应器中加入催化剂,并充入

6.0kPaCH,、4.8kPa0?和一定量He使反应充分进行，体系的总压强随时间的变化如图所示。

A.升高温度

B.反应达到平衡后，再充入一定量He

C.投料比不变,增大反应物浓度

②达到平衡时体系中CH30H的体积分数为(精确到0.1%)

③该反应温度下，方法I的标准压力平衡常数K髀(列出计算式)。

［已知：分压=总压X该组分物质的量分数,对于反应dD(g)+eE(g)-gG(g)+hH(g),阴胃篝g其

(第x(生)

中po=100kPa,p<；、PH、PD、PE为各组分的平衡分压］

④若将容器改为绝热容器,初始温度为200℃,其他条件不变,达到新平衡时，甲醇产率降低,原因

是_。

(3)为提高生产效率，利用方法II进行连续生产时采用如图所示的步骤控制体系温度和通入气体(各阶

段气体流速相同)。

温度/t

4Goz------\/—

200-'--------------------------------------'

♦(%卬跟和卜纷1。山.物O?］

充气种类及时间

已知大多数气体分子在催化剂表面的吸附过程是放热的,He不会在催化剂表面吸附，吸附和解吸附不会

导致体系温度的变化。通入CH,发生反应前,要往反应器中通入0?从而活化催化剂,活化催化剂后持续

通入He一段时间的目的是;请从反应速率的角度说明通入CH,后反应温度维持在

200℃的原因:

(4)用ZrCVNiCchO,作电解催化剂也可以实现甲烷的直接转化,装置如图所示。

咫-----叵----3

蔡标热挺矮则%P.<

-三■三三-三季而液三三三三-三■壬

写出ZrCVNiCo。电极的电极反应式:________________________________________

答案(1)+115.4kJ•mol'(2)①C②65.2%

5.9

③丝喷05④生成甲醇的反应为放热反应，随着反应的进行,体系温度升高,平衡逆向移动，甲醇产

Toox(100

率降低(3)吹出体系中的。2温度过低，各步反应速率低;温度过高，反应物在催化剂表面吸附量减

少，反应速率低(4)3CH-6e+6CO1-+H20^CH3cH2cH2OH+6HCO3

31汽车尾气含有CO八C0、HQ、氮氧化物(用NzO表示)等气体,C0和凡0为大气污染物。回答下列问

题:

(l)C0?分子的VSEPR模型为o

(2)用C0还原N20的能量变化如下图所示:

能量/kJ

、无催化剂

1niolX/催化剂।

1molCO(g)Z/V\公《催化剂2

VX।m<)lN2(g)+

[362.8

molCO2(g)

0反应过程

则反应CO(g)+N2O(g)=CO2(g)+N>(g)AH=kj/mol»

(3)在相同温度和压强下，1mol即0和1molCO经过相同反应时间(均未达平衡)，测得反应物转化率:

使用催化剂1催化剂2(填“大于”“等于”或“小于”)。

(4)在体积均为1L的密闭容器A(500℃,恒温)、B(起始500℃,绝热)中分别加入0.1molN,0、0.4

molCO和相同催化剂，实验测得A、B容器中N"的转化率随时间的变化关系如图所示。

o100200300400tk

①B容器中电0的转化率随时间的变化关系是上图中的.曲线（填"a"或"b”）o

②在密闭容器A中，下列事实能判断反应达到平衡状态的是.

A.气体的密度不再变化

B.混合气体的平均相对分子质量不再变化

C.体系中CO的转化率不变

c(CO)

D.比值不再变化

c(CO2)

③要缩短b曲线对应容器达到平衡的时间，但不改变N2的平衡转化率,在催化剂一定的情况下可采取

的措施是.

④500℃该反应的化学平衡常数仁.（用分数表示）。

答案（1）直线形（2）-362.8（3）小于（4）①a②CD③缩小容器的容积或增大压强

32.科学家使CH,和CO,发生重整反应:CH,（g）+CO2（g）2CO(g)+2H2(g)AH=+247kJ•mol'。生成

合成气C0和以实现CO。的循环利用。该反应中，如何减少积碳,是研究的热点之一。某条件下，发生

主反应的同时,还发生了积碳反应:

CO歧化:2C0(g)CO2(g)+C(s)

△HF-172kJ•mol1

CH」裂解:CHi(g)=C(s)+2H2(g)

1

△H2=+75kJ-mor

（2）如图表示温度和压强对积碳反应平衡碳量的影响，其中表示对C0歧化反应中平衡碳量影响的是—

（填“图a”或“图b”），理由是.

1.0

C

U0.8

W

W0.6

言-o-100kPa

0.4

港ol000kPa

斗0.2士5000kPa

o

20040060080010001200

温度/也

图a

1.0

一

。-o-100kPa

£0.8

士Ql000kPa

押0.6-A-5000kPa

者0.4

港(0.2.800)

斗0.2

0

4006008001()001200

温度虫：

图b

(3)结合图分析，在700℃,100kPa的恒压密闭容器中进行此重整反应且达到平衡，当升高温度至1

000°C达到平衡时，容器中的含碳量_______(填“减小”“不变”或“增大”)，由此可推断100kPa

且高温时积碳主要由(填“歧化”或“裂解”)反应产生。

(4)合成气C0和H2,可用于合成甲醇,能说明反应C0(g)+2H2(g)=CHQH(g)一定达平衡状态的是

(填字母)。

A.C0的消耗速率等于CHQH的生成速率

B.一定条件,C0的转化率不再变化

C.在绝热恒容的容器中，平衡常数不再变化

D.容器中气体的平均相对分子质量不再变化

(5)向1L恒容密闭容器中通入4mol的CH,和2mol的C02,在800℃下若只发生主反应一段时间后

达到平衡,测得C0的体积分数为25%,则主反应的K=(保留两位有效数字)。

答案(2)①b②CO歧化反应为体积减小的放热反应,增大压强或降低温度，平衡正移，即低温高压有

利于反应正向进行，平衡碳量大，与b相符(3)①减小②裂解(4)BCD(5)5.3

33.将C0,应用于生产清洁燃料甲醇,既能缓解温室效应的影响，又能为能源的制备开辟新的渠道。其合

成反应为CO2(g)+3H2(g)-CH30H(g)+H20(g)。回答下列问题：

(1)一定温度下,下列措施能加快反应CO2(g)+3H2(g)-CHQH(g)+H20(g)的速率的是(填字

母)。

A.及时移去甲醇B.加入催化剂

C.增大反应物浓度D.增大容器容积

(2)恒温恒容条件下,在密闭容器中通入物质的量之比为2：3的CO?和H?发生反应。下列描述能说明反

应达到平衡状态的是―(填字母)。

A.体系中n(C02)/n(H2)=l,且保持不变

B.容器内的混合气体的密度保持不变

C.水分子中断裂2刈个H—0键，同时断裂3N,、个H—H键

D.CHaOH和H20的浓度之比保持不变

(3)下图为CU平衡转化率和温度、压强的关系,其中压强分别为3.0MPa、4.0MPa和5.0MPa。

a(COJ

0.90

据图可知，该反应为—反应(填“放热”或“吸热”)0设C02的初始浓度为Comol•!?,根据5.0

MPa时的数据计算该反应的平衡常数K(240K)=(列出计算式即可)。若在曲线H所示

压强下减小投料比c(COj：c(H"，则CO2的平衡转化率曲线可能位于II的(填“上方”或“下

方”)。

Q答案(1)BC

(2)AC

(3)放热-2⑦#8C%上方

0.2cox(0.6c0)

34.综合利用CO2对完成“碳中和”的目标有重要意义。

⑴合成乙醇：2C()2(g)+6H2(g)=CH3CH2OH(g)+3H2O(g)AH=akJ•moE'o一定温度下，向容积均为2

L的恒容密闭容器中分别通入1.0molCO?(g)和3.0molH?(g),在催化剂X、Y的催化下发生反应。测

得5min时,COz转化率与温度的变化关系如图甲所示。

①「K时,a点对应容器在0~5min内的平均反应速率v(Hj=;b、c点对应状态下反应物有效

碰撞概率bc(填或"=”)，原因为»

②心K时，保持温度不变向容器中再充入0.2molCO,、0.6molQH50H(g),平衡将(填

“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)移动。

答案(1)①0.12mol•□•mini>b点比c点对应状态下反应物浓度大，体系温度高②向逆反应

方向

35.利用晶格氧部分氧化甲烷制合成气(C0与㈤技术将传统甲烷重整反应分解为几个气