高考化学二轮专题复习11化学反应速率与平衡

化学反应速率与平衡

一、选择题(本题共20小题,每题只有一个选项符合题意)

1.实验得知，溶解在CCL中的NQ分解反应如下：2NA=4N02+02；其反应浓度及速率如表:

组别CQCNZOS)/(mol•L'1)速率常数ku/(mol,L1•min')

1k2.48X0，

2k9.92X105

3ak7.44X105

下列说法错误的是

A.该反应的速率方程为八k-c0(N。)

B.k=6.2X10'min1

D.浓度由0.16mol,L减小到amol•L_1,用时Imin

【答案】D

【解析】A.根据第2组c°(N&5)是第1组CKN2O5)的0.4倍，第2组速率也是第1组速率的

0.4倍，故4=k•c(N205),A正确；B.将第一组数据代入v=k•co(N2O5),可得k=6.2X10min,,

64,

B正确；C.k=7.44X10*Wk=6.2X10-minRAy=k•co(N2O5),可得a=0.12,C正确：

D.由于浓度改变化学反应速率也改变，且反应速率为平均反应速率，故浓度由0.16mol・L

减小到amol-L,根据目前所学的知识，无法计算出所用的时间，D错误；故答案为D。

2.在一定温度下的密闭容器中发生反应：xA(g)+yB(g)UzC(g),平衡时测得A的浓度

为0.50molLL保持温度不变，将容器的容积扩大到原来的二倍，再达平衡时，测得A的

浓度为0.30mol.LL下列有关判断正确的是

A.x+y<zB.平衡向逆反应方向移动

C.B的转化率增大D.C的体积分数增大

【答案】B

【解析】由题干信息可知，平衡时测得A的浓度为OSOmoLL-l保持温度不变，将容器的

容积扩大到原来的二倍，再达平衡时，测得A的浓度为0.30mol【T,说明减小压强，平衡

逆向移动。A.由分析可知，减小压强，平衡逆向移动，故逆反应为气体体积增大的方向，

即x+y>z,A错误；B.由分析可知，平衡向逆反应方向移动，B正确；C.由分析可知，平

衡逆向移动，故B的转化率减小，C错误：D.由分析可知，平衡逆向移动，故C的体积分

数增大，D错误；故答案为B。

3.科学家研究二甲醛(DME)在H-ZSM-5分子筛(用H4表示)上的水解反应，其反应进程

相

对

能

5

(、

忑

・0

1

0

二

)

B.升高温度，stepwise路径和concerted路径的反应速率都加快，有利于提高反应物的转

化率

C.由于AE。△EaPDME水解反应更易以stepwise路径进行

D.根据图示可知，DME首先与分子筛H'A结合形成(QUzOH'A

【答案】D

【解析】A.根据反应图示可知，在相同的催化剂作用下，化学反应存在一种反应途径，A

错误；B.升高温度，stepwise路径和concerted路径的反应速率都加快，不改变其它，平

衡不改变，转化率不变，B错误；C.由于△Ea<AEtd,活化能越大，反应速率越慢，DME水

解反应更易以concerted路径进行，C错误，D.根据图示信息可知，DME首先与分子筛A

结合形成(CHsbOH'A,D正确；故选D。

4.SO?既是大气主要污染物之一，又在生产生活中具有广泛应用，如可生产SO3并进而制得

硫酸等,其反应原理为：2S02(g)+O2(g)=2SO3(g)A#=-196.6kJ*mor'o实验室可用铜和

浓硫酸制取SO?。对于反应2S0Kg)+()2(g)=T2s(Mg),下列说法正确的是

A.该反应在任何条件下都能自发进行

B.反应达平衡后再通入O2,SO?的体积分数一定增加

C.反应在高温、催化剂条件下进行可提高SO2的平衡转化率

D.2molS()2(g)和1mol()2(g)所含键能总和比2molS(Vg)所含键能小

【答案】D

【解析】A.该反应的嫡减小，故不一定在任何条件均能自发，选项A错误；B.当通入无穷

大的a时，参与反应的较少，生成的SO：,略有增多，但是由于没有反应的&的量更多，则

SO,的体积分数反而减小，选项B缙误；C.催化剂不可以改变SO2的平衡转化率，选项C错

误；D.反应的A年Z[2molS02(g)+lmol02(g)]-£[2molSO3(g)]=-196.6kJ•

则有£[2molS02(g)4-lmol02(g)]<E[2molSO3(g)],选项D正确。答案选D。

5.一定量的CO?与足量的C在恒压密闭容器中发生反应：C(s)+C02(g)=±2C0(g)△//,若

压强为PkPa,平衡时体系中气体体积分数与温度的关系如图所示，F列说法正确的是

A.该反应

B.650C时CO2的平衡转化率为30%

C.tJC时达平衡后若再充入等物质的量的CO和CO?气体，则平衡逆向移动

D.若密闭容器中混合气体密度不再变化时，该反应处于平衡状态

【答案】D

【解析】A.反应C(s)+CO2(g)『=i2co(g)的正反应是吸热反应，所以A〃>0,A错误；B.根

据图象可知在温度为650C时CO?的含量是60%,假设开始时CO?的物质的量是1mol,反应

的CO2的物质的量为xmol,反应产生CO的物质的量是2x,则平衡时CO2的物质的量为(Lx)

mol,xioo%=6O%,解得x=0.25mol,所以CO?的平衡转化率为

°'25m01x100%=25%,B错误；C.在温度为t.时CO、CO,的含量相同，P(CO)=P(CO,)=0.5pkPa,

Imol

该温度下的化学平衡常数心■累=黑偿5pkPa。t「C时达平衡后若再充入等物

P(C02)(0.5pkPa)

质的量的CO和CO?气体，仍然存在P(C02)=P(C0),则。尸4,因此化学平衡不移动，c错误;

D.该反应在恒压密闭容器中进行，当混合气体密度不再变化时，气体的质量及气体的物质

的量不再发生变化，反应达到了平衡状态，D正确；故选D。

6.2021年为我国实现碳达峰、碳中和关键的一年，CO?综合利用的技术不断创新。某实验

小组研究C0?和阳反应得到合成气的原理为：CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)0向体

积为IL的密闭容器中充入ImolC%和ImolCO2,反应过程中CO?的平衡转化率与温度、压

强的关系如图所示。下列有关说法正确的是

平而转化M

30k

2?oo750100012)01500温慢用

A.该反应的AHV0

B.压强:P2>P,

D.反应达到平衡后在容器内再充入ImolCH4和ImolCO?,此时CO?的转化率会增大

【答案】C

【解析】A.由题干图示可知，压强相同时，温度升高，CO?的转化率摺大，说明升高温度平

衡正向移动，故该反应的AH>0,A错误；B.由题干图示可知，温度相同时，P2压强下CO2

的转化率更大，结合反应方程式CO2(g)+CH/g)02co(g)+2H?(g)可知，增大压强，化

学平衡逆向移动，CO2的转化率减小，故压强：P2<P.»B错误；C.1100℃时，根据三段式

COjg)+CH,(g)U2CO(g)+2%(g)

起始浓度(mol/L)1100

分析可知，北“,该反应的平衡常数为

转化浓度(mol/L)0.60.61.21.2

平衡浓度(mol/L)0.40.41.21.2

仁三黑4黑=史必=12・96,C正确；D.反应达到平衡后在容器内再充入ImolCH,

C(C02)C(CH4)0,4x0,4

和ImolCO2,相当于对容器增大压强，化学平衡逆向移动，故此时C”的转化率会减小，D

错误；故答案为C。

7.一定温度下,反应MgCL⑴/中Mg⑴定k(g)达到平衡时,下列说法不正聊的是

A.及时移除反应体系中的Mg(l),可以增大MgCk(l)的转化率

B.恒压装置中，若减小装置体积为原来的一半，与原平衡相比，Ck(g)的浓度不变

C.恒容装置中，若Ck(g)浓度不再改变，则该反应达到平衡状态

D.温度升高可以增大MgChU)的转化率

【答案】A

【解析】A.及时移除反应体系中的Mg(l)，平衡不移动，MgCb(l)的转化率不变，A项错误;

B.该反应的平衡常数表达式为K=c(Ck)，恒压装置中，若减小装置体积为原来的一半，温

度不变，K不变，则Ck(g)的浓度不变，B项正确；C.恒容装置中，Ck(g)浓度不变，说明

氯气的物质的量不变，反应达到平衡状态，C项正确：D.该反应为分解反应，是吸热反应,

升高温度，平衡正向移动，故温度升高可以增大MgCk(l)的转化率，D项正确；答案选A。

8.在一定温度和催化剂的条件下，发生2NH3(g)WN2(g)+3H2(g)。将0.1molNH」通入3L

的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200kPa),各物质的分压随时间的变化曲线如

图所示。下列的说法不正确的是

旻

0

0

1

1

A

A.曲线I表示NH.的分压随时间的变化

B.用比的浓度变化表示0-3时间内的反应速率v(H?)=平mol・H-min」(用含3的代数式

1|

表示)

C.G时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变，用分压变化趋势的曲线是b

D.在此温度下该反应的化学平衡常数Kp=4800(kPa)2

【答案】B

【解析】A.将0.1molNH3通入3L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200kPa),

随着反应的进行，N1%不断分解变为凡、H2,所以NH3的分压逐渐减小，比、用的分压逐渐增

大。根据图示可知I表示物质的分压逐渐减小，H、III分压逐渐增大，且II分压增大的

多于III,所以故曲线I表示NH：,的分压随时间的变化，II、III分别表示用、风的分压随时

间的变化，A正确；B.密闭容器中0.1molNH3总压为200kPa,则如图3时比的分压为

120kPa

120kPa,贝ijH,的物质的量为〃(H)=------x0.lmol=0.06mol,

-200kPa

0.06mol

3L

V(H2)==—mol/(L-min),B错误：C.容器体积迅速缩小到原来的一半，则氮气

tjininJ

的分压迅速增大到原来的2倍，压强增大，平衡向气体总体积减小的方向移动，即平衡逆向

移动，心的分压应比原来2倍小，用分压变化趋势的曲线是b,C正确；D.在该温度下，达

到平衡时，P(N2)=40kPa,p(H,)=120kPa,p(NH3)=120kPa,则化学平衡常数存

p(N)-p3(H)_(40kPa)x(12QkPa)3

222

22=4800(kPa),D正确；故选B。

p(NH3)-(120kPa)

9.凡是合成氨工业的重要原料，［见不仅可制造化肥，还能通过催化氧化生产HNO：,；州。3能

溶解Cu、Ag等金属，也能与许多有机化合物发生反应；在高温或放电条件下，N?与《反应

1

生成NO,NO进一步氧化生成NO2。2N0(g)+02(g)=2N02(g)A/^-116.4kJ•mol-.大气中过

量的NO,和水体中过量的NH：、NO；均是污染物。通过催化还原的方法，可将烟气和机动车

尾气中的N0转化为叼也可将水体中的N0；转化为用。对于反应2NC(g)+()2(g)

-2N02(g),下列说法正确的是

A.该反应的△水0,AS<0

B.反应的平衡常数可表示为K=史端碧

C.使用高效催化剂能降低反应的蜡变

D.其他条件相同，增大喘N0的转化率下降

n(NO)

【答案】A

【解析】A.2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)A^=-116.4kJ•mor',反应气体物质的量减少，AS<0,

故A正确：B.反应的平衡常数可表示为故B

C"(NO)C(O2)

错误；C.使用高效催化剂，反应的婚变不变，故C错误；D.其他条件相同，增大联,

n(NO)

NO的转化率增大，故D错误；选A。

10.C02催化加氢合成甲醇是重要的碳捕获利用与封存技术，该过程主要发生下列反应:

反应①：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)；△年-49.5kJ•moE'

1

反应②：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)；Ai¥=41.2kJ-moL

10025

%

8o20

、

主%

/

造6o15%

料7

S1・

40戈

Ho2

O5

X2O0

0。

00

200240280320360400

油费/℃

0.5MPa条件下，将n(CO2):n!H。为1：3的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应

器，实验测得CO2的转化率、CHQH的选择性［上或粤X100%］与温度的关系如图所示。

n总转化

下列有关说法正确的是

A.反应②继续加氢生成甲醇的热化学方程式可表示为C0(g)+2Hz(g)EH30H(g)；△年-90.7

kJ•molr

B.其他条件不变，增大起始n(C0)：nQD的比值，可提高C0?的平衡转化率

C.其他条件不变，在280~400。C间，产物中n(CH：QH)随温度的升高先增大后减小

D.为高效生产CHQH,需研发低温下CO2转化率高和CHQH选择性高的催化剂

【答案】B

【解析】A.根据盖斯定律可知反应①一反应②即得到一氧化碳加氢生成甲醇的热化学方程

式为CO(g)+2H2(g)=CHQH(g)△2^-90.7kJ-mol1,A正确：B.其他条件不变，增大起始

n(C02):n(Hj的比值，可提高比的平衡转化率，但C0,的平衡转化率降低，B错误；C.假设

参加反应的二氧化碳是Imol,根据图像可知280c生成甲醇是0.94X0.03mol=0.0282mol,

同理320C生成甲醇是0.92X0.lnol=0.092mol,360c生成甲醇是0.15X0.48mol=

0.072mol,400℃生成甲醇是0.04X0.17mol=0.0068mol,即其他条件不变，在280〜400℃

间，产物中n(CHQH)随温度的升高先增大后减小，C正确；D.根据图像以及结合反应①是

放热反应，反应②是吸热反应可知为高效生产CHQH,需研发低温下转化率高和CRQH选

择性高的催化剂，D正确：答案选B。

11.三个体积均为0.5L的恒容密闭容器中分别发生反应：C0(g)+Cl2(g)^=^C0Cl2(g),

容器①5min时到达平衡.

起始物质的量/mol平衡物质的量/mol

容器编号温度/℃

COCl2COC12C()C12

©5000

②500a0

③600

下列说法正确的是

A.该反应正反应方向为吸热反应

1

B.容器①中前5min的平均反应速率v(Cl2)=0.16mol•L,min

D.若起始时向容器①加入CO0.8mol、Cl20.8mol,达到平衡时CO转化率大于80%

【答案】C

【解析】A.①、③是等效平衡，升高温度An(COCk)减小，说明升高温度平衡逆向移动，正

反应为放热反应，A说法错误；B.①中平衡时得到加((：0口2)=0.811101,根据方程式知，参

加反应的An(C0)=An(C0CD=0.8mol,则5min内

v(C0)=0.8mol4-0.5L4-5min=0.32mol/(L-min),B说法错误；C.容器①中，平衡时，CO、Cl2>

COCk的浓度分别为04moi/L、L6mol/L,则反应①中,K=l.64-(0.4X0.4)=10,相同下化

学平衡常数相等，根据化学平衡常数计算氯气初始物质的星，

CO(g)+C12(g)ucoj(g)

初始1a

反应0.50.50.5

平衡0.5a~0.50.5

K=1+(1X啜工)=10,解得a=0.55mol,C说法正确；D.①中加入1.OmolCO、l.OmolCl2

AQmcl

时，CO转化率----X100脏80孔如果起始时向容器①加入CO0.8mol>Cl,0.8mol,

l.Omol

容器内压强小于加入1.OmolCOxl.OmolCk时压强，减小压强平衡向气体体积增大的方向

移动，即逆反应方向移动，C0转化率小于80%,D说法错误；答案为C。

12.在容积一定的密闭容器中，充入一定量的N0和足量碳发生化学反应C(s)+

2N0(g)^=±C02(g)+N2(g),平衡时c(NO)与温度T的关系如图所示，则下列说法正确的是

A.增加碳的量，平衡正向移动

B.在Tz时，若反应处于状态D,则此时v正

C.若状态B、C、D的压强分别为PB、氏、PD，则有PC=PD＞PB

D.若「、丁2时的平衡常数分别为凡、K2,则K】VK2

【答案】B

【解析】A.C为固体，增加其用量对平衡无影响，A错误；B.在TJC时，若反应体系处于

状态D,此时c(N0)高于平衡时NO浓度，故平衡正向移动，因此七〉%B正确；C.该

反应是等体积反应，B、D温度相同，物质的量相同，因此乩=G，C、D物质的量相等，温度

C大于D点，因此压强8＞丹，C错误；D.由图示知，升高温度，c(NO)浓度增大，说明平

衡逆向移动，故平衡常数减小，因此&＜七D错误；故答案选B。

13.在体积均为1.0L的恒容密闭容器甲、乙中，起始投料量如表，在不同温度下发生反应:

C02(g)+C(s)^=±2C0(g)oCO的平衡浓度随温度的变化如图所示。下列说法正确的是

容器n(C02)/moln(C)/moln(C0)/mol

甲0

乙00

aI.*1)

A.曲线I对应的是甲容器

B.a、b两点所处状态的压强大小关系：9P.>14pb

4

C.c点：CO的体积分数>亍

D.900K时，若起始向容器乙中加入CO、(A、C各Imol,则vGE)>v(逆)

【答案】C

【解析】A.固体物质不应平衡移动，乙投入0.4mol一氧化碳相当于投入0.2mol二氧化碳,

所以乙相当于两个甲容器加压，无论平衡如何移动，乙中一氧化碳浓度一定大于甲，故图中

CO2(g)+C(s)^=±2CO(g)

起始(mol)0.10

曲线I对应的是乙容器，A错误；B.甲容器b处转入：Ano乙容

转化(mol)0.080.16

平衡(mol)0.020.16

CO2(g)+C(s)^=±2CO(g)

起始(mol)00.40

器。处打,J二八口八”，若。、b两点所处温度相同，压强比等于物质

转化(mol)0.120.24

平衡(mol)0.120.16

的量之比,pn：pb=(0.12+0.16)：(0.02+0.16)=14：9,即9p=14pb,由于b点温度更高，

故a、b两点所处状态的压强大小关系：9P“<14pb，B错误；C.a点一氧化碳体积分数为

016+012c点相当于减压，平衡正向移动，一氧化碳体积分数变大，故C0的体积分

数>?,C正确；D.a点1100K时的K=2吃。0.213,降温则一氧化碳浓度减小，K值减小,

70.12

900K时K值小于0.213；若起始向容器乙中加入CO、C02,C各Imol,则Q=f=1>0.213,

平衡逆向移动，v(正)<v(逆)，D错误。故选以

14.己知：CO(g)+NO2(g)^=±CO2(g)+NO(g),速率方程为〃=k.c(NC)3其中k为反应速

率常数且只与温度有关，该反应平衡常数与温度的关系为lgK=^+C(式中R、C为常数，

且R>0；T为温度，单位为K)。下列说法正确的是

A.恒温恒容条件下再充入CO,c(CO)增大，u增大

B.向一容积不变的容器中充入一定量的CO(g)和NO?(g),一定温度下发生反应，压强不再

变化时，该反应达到平衡

C.恒温恒压条件下充入He,有利于提高NO2的平衡转化率

D.降低温度，有利于提高NO?平衡转化率

【答案】D

【解析】A.恒温恒容条件下再充入CO,c(CO)增大，但由于的浓度不变，P=kC(NO2),

故卜不变，A错误；B.向一容积不变的容器中充入一定量的CO(g)和NOz(g),一定温度下

发生反应，由于反应前后体积的物质的量保持不变，即容器的压强始终保持不变，故压强不

再变化时，不能说明该反应达到平衡，B错误；C.恒温恒压条件下充入He,相当于反应体

系的压强减小，减小压强对于上述平衡不移动，NO2的平衡转化率不变，C错误；D.由该反

应平衡常数与温度的关系为lgK=与+C(式中R、C为常数，且R>0；T为温度，单位为K)

可知，温度越低，平衡常数K越大，故降低温度，平衡正向移动，有利于提高NOz平衡转

化率，D正确；故答案为D。

15.二甲醛是一种清洁能源，用水煤气制取二甲醛的原理如下：

I.C0(g)+2H2(g)^=^CH30H(g)

II.2CH30H(g)CH30cH3(g)+H0(g)

500K时，在2L恒容密闭容器中充入4molCO和8mol比，4min达到平衡，平衡时CO

的转化率为80%,且2c(CHQHbclCHQC"),则下列说法不正确的是

1

A.0〜4min,反应I的r(H2)=0.3mol,L'•min'

B.反应H中CH3OH的转化率为80%

C.反应I的平衡常数e4

D.容器总压强保持不变，可证明反应体系到达平衡状态

【答案】C

【解析】A.500K时，在2L恒容密闭容器中充入4molCO和8molH2,4min达到平衡,

平衡时CO的转化率为80%,A/?(CO)=4molX80%=3.2mol,则根据物质反应转化关系可知

6.4mol

A/?(H2)=2A/?(C0)=6.4mol,故0~4min,反应I的r(H2)=―迎—=0.8mol/(L•min),A

4min

正确；B.反应I发生后有发生反应II：假设反应产生QWCFUg)的物质的量为x,则反应

消耗CH3OH(g)的物质的量为2x,服据选项A分析可知平衡时反应产生CH30H(g)的物质的量

为3.2mob则反应II达到平衡后〃(CHQH):(3.2-2x)mol,〃(CHQCH)=x,由于2c(CH;,OH)

=c(CH30cH3),气体处于同一容器中,则2X(3.2-2x)=x,解得x=L28moL所以反应“中

CH30H的转化率为工束?"：2=80%,B正确；C.对于反应I：C0(g)+2H.,(g)=^CH30H(g),

3.2mol

反应开始时，〃(C0)=4mol.n(H2)=8mol.n(CH:>0H)=0mol/L„4min时反应达到平衡.CO

的转化率为80%A/7(CO)=4molX80%=3.2mol,根据物质反应转化关系可知：

△n(H2)=2A/7(C0)=6.4mol,A/7(CH：1OH)=3.2mol,进而发生反应II：

2CH30H(g)^=±CH3OCH3(g)+H20(g),假设反应产生CH30cH3的物质的量为x,反应消耗CH30H

的物质的量为2x,由于2c(CHsOHhMCH30cH3),则2X(3.2-2x)=x,解得x=L28moL可知

平衡时/?(CH3OH)=3.2mol-2X1.28mo1=0.64mol,z?(H2)=8mo1-6.4iriol=l.6mol,/?(C0)=4

mo1-3.2mol=0.8mol,反应容器的容积是2L,则c(C0)=0.4mol/L,c(H2)=0.8mol/L,

32

C(CH30H)=0.32mol/L则反应I的化学平衡常数K二=°'一=1.25，C

22

c(C0)-C(H2)0.4x0.8

错误；D.反应在恒温、恒容密闭容器中进行，反应I是反应前后气体物质的量减小的反应,

反应II反应前后气体的物质的量不变，若容器总压强保持不变，则气体的总物质的量不变,

反应达到平衡状态，因此可证明反应体系已经到达平衡状态，D正确；故选以

16.甲烷-甲醵-碘甲烷热化学循环如图(图中各物质均为气态)所示。下列说法错误的是

3

C(CO>C(H2)

A.反应①的K,=

C(CH4).C(H2O)

B.①②③均发生氧化还原反应

C.反应③在高温下能自发进行，则其△旅0,AS<0

D.上述热化学循环实现了水的分解

【答案】C

【解析】A.根据流程中反应可知，反应①<工么选项A正确；B.由循环

C(CH4)C(H2O)

图可知，①@③均有化合价变化，发生氧化还原反应，选项B正确；C.反应③的△§>(),选

项C错误；D.由反应①CH,(g)+H2O(g)WCO(g)+3H2(g)②C0+2H2fCH30H

③2CnQII(g)十l2(g)=2CH3l®十%O(g)十：。2伍)

④2cH31(g)+H2O(g)UCH30H(g)+CH4(g)+l2(g),四式相加得HQ(g)=H2(g)+g02(g),

故为水的分解，选项D正确；答案选C。

17.一定条件下，将三组C0(g)和比0(或分别通入体积均为2L的恒容密闭容器中，进行反

应：C0(g)+H20(g)JCO2(g)+H2'：g),得到如下数据：

温度起始时/mol平衡时/mol

实验组达到平衡所需时间/min

/°C

COH20C02

1650425

2900213

3921

下列说法错误的是

A.实验1中，前5minC0的平均速率为0.16mol-L'•min1

B.与实验2相比，实验3改变的条件可能是温度

C.平衡常数：实验1＞实验2

D.CO平衡转化率：实验1》实验2

【答案】B

【解析】-2L-5min=0.16mol•Lamin,,A正确；B.实验3和实验2相比，起始量、平衡

量均相等，但达到平衡所用的时间实验3短，说明实验3的反应速率快，因此改变的条件为

使用了催化剂,B错误；C.实验1列三段式：

CO(g)+H2O(g)WCO2(g)+H2(g)

起始量(mol/L)2100十，XWM0.8X0.8

，平衡常数长=------«2.67,CO

转化量(mol/L)0.80.80.80.81.2x0.2

平衡.最(mol/L)1.20.20.80.8

转化率：-x100%=40%,实验2列三段式

2

CO(g)+H,O(g)=CO式g)+H2(g)

起始量(mol/L)10.500,平衡常数K=O》2=oi7,CO

转化量(mol/L)0.20.20.20.20.8x03

平衡量(mol/L)0.80.30.20.2

转化率：］-xl()0%=2()%平衡常数：实验1＞实验2,C正确；D.由C选项可知，C0平衡转

化率：实验1＞实验2,DF确：答案选Be

18.在一定的温度和压强下，将按一定比例混合的CO?和坨通过装有催化剂的反应器可得到

1

甲烷。已知：C02(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)A^-165kJ•mol；

CO2(g)+H,(g)=CO(g)+H2O(g)△代+41kJ・mo「，催化剂的选择是CO?甲烷化技术的核心。在

两种不同催化剂作用下反应相同时间，测CO?转化率和生成CH”选择性随温度变化的影响如

图所示。

1

C100(a)

980

・Ni

转60

-Ni-CeOj/

化40

率20

/

%

OirTT7T»

200240280320340200240280320340

温度凡温度汽

用于生成CH4的CO?物质的量

已知：CH,选择性二X100%

发生反应的CO?的物质的量

下列有关说法正确的是

A.在260℃~320℃间，以Ni-CeO?为催化剂，升高温度C%的产率不变

B.延长W点的反应时间，一定能提高C0?的转化率

C.选择合适的催化剂，有利于提高C02的转化率

D.高于320C后，以Ni为催化剂，随温度的升高CO2转化率上升的原因是平衡正向移动

【答案】C

【解析】A.在2606~320℃间，升高温度CH1的选择性基本不变，但CO?的转化率在上升，

所以CH,的产率上升，选项A错误；B.W点可能是平衡点，延长时间不一定能提高CO?的转

化率，选项B错误；C.由图可知，使用不同的催化剂，CO?的转化率不司，选项C正确；D.图

示对应的时间内以Ni为催化剂，明显低于相同温度下Ni-Ce()2为催化剂的转化率，一定未

达平衡，高于320℃后，随温度的升高CO2转化率上升的原因是催化剂活性增大，反应速率

加快，选项D错误。答案选C。

19.已知反应：2X(1)WY(1),取等量X,分别在0C和20C下，测得其转化率随时间变化

的关系曲线(a-1)如图所示。下列说法正确的是

时间/min

A.曲线I代表OC下X的a-t曲线

C.该反应△//>()

D.加入催化剂，X的平衡转化率升高

【答案】A

【解析】A.据图可知，平衡前反应相同时间，曲线I所示条件下转化率更小，即反应速率

更慢，温度越低反应速率越小，所以曲线I代表0℃下X的a-t曲线，A正确；B.据图可

知反应进行到66min时，X的转化率为0.113,但初始投料未知，所以无法计算此时Y的物

质的量，B错误；C.曲线H所示温度更高，但平衡时X的转化率低，说明升高温度平衡逆

向移动，正反应为放热反应，kH<0,C错误；I).催化剂可以加快反应速率，但不能改变

平衡转化率，D错误；故答案为A。

20.下列关于平衡说法正确的是

N(的

体

积

分

数

A.3cH/g)+2N2(g)w3C(s)+4NH3(g),反应达到平衡时3v(CH,)=4v(NH3)

B.反应2N()2(g)rND(g)A/K0,改变A点的温度、压强，使其变为B点或C点，由图可知,

体系颜色A点比B、C点更深

C.恒温恒压条件下，N2(g)+3H2(g)^^2NI<3(g),平衡时各物质的量均为Imol,再充

入3molN2>平衡正向移动

D.恒温恒容条件下，CaO(s)+CO2(g)^CaCO:t(s),容器中含足量CaO和CaCO*固体，平衡后

再充入co?,达到新平衡时，容器内的压强不变

【答案】D

【解析】A.系数错误且没有标注反应的正逆方向，应该是4V正(CHj=3v逆(NHJ，故A错误;

B.由于A到C是加压，NO2与风0“浓度均变大，平衡右移，但新平衡时NO?的浓度依旧大于

原平衡时浓度，因此颜色C>A；A到B体系降温，平衡右移，NO2浓度下降，反应速率也下降,

颜色A>B,故B错误；C.假设总压为P3由于温度不变，Kp不变，原本的Kp=9/(PJ,,

充入3molN2后，此时的Q=9/(Pj),Q=0，平衡不移动，故C错误；D.由于温度不变，压

强平衡常数Kp不变，而Kp=p(COJ,因此平衡时CO?的压强不变，故D正确；答案选D。

二、非选择题(共2小题)

21.工业上，以煤炭为原料，通入一定比例的空气和水蒸气，经过系列反应可以得到满足不

同需求的原料气。请回答：

(1)在C和。2的反应体系中：

反应1：C(s)+02(g)=C02(g)△^=-394kJ•mol-'

1

反应2：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)A^=-566kJ•mol-

反应3：2C(s)+O2(g)=2CO(g)

①设y=△配TAS,反应1、2和3的y随温度的变化关系如图1所示。图中对应于反应3的

线条是______。

②一定压强下，随着温度的升高，气体中CO与CO2的物质的量之比_____o

A.不变B.增大C.减小D.无法判断

(2)水煤气反应：C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)A庐131kJ・mo「l工业生产水煤气时,通常

有苛逆入合适量的空气和水蒸气与煤炭反应，其理由是o

(3)一氧化碳变换反应:C0(g)+H20(g)=C02(g)+H2(g)A441kJ・mol\

①一定温度下，反应后测得各组分的平衡压强(即组分的物质的量分数X总压)：

p(CO)=O.25MPa>p(H20)=0.25MPa>p(C()2)=0.75MPa和p(H2)=0.75MPa,则反应的平衡常数K

的数值为________o

②维持与题①相同的温度和总压，提高水蒸气的比例，使CO的平衡转化率提高到90%,则

原料气中水蒸气和CO的物质的量之比为。

③生产过程中，为了提高变换反应的速率，下列措施中合适的是。

A.反应温度愈高愈好B.适当提高反应物压强

C.选择合适的催化剂D.通入一定量的氮气

④以固体催化剂M催化变换反应，若水蒸气分子首先被催化剂的活性表面吸附而解离，能量

-反应过程如图2所示。

无催化剂

行催化剂

反应过程

用两个化学方程式表示该催化反应历程（反应机理）：步骤I:________；步骤II：O

【答案】（l）aB

（2）水蒸气与煤炭反应吸热，氧气与煤炭反应放热，交替通入空气和水蒸气有利于维持体

系热量平衡，保持较高温度，有利于加快化学反应速率

（3）：1BCM+H2O=MO+H2M0+C0=M+C02

【解析】（1）①由已知方程式：（2X反应1-反应2）可得反应3,结合盖斯定律得：

f

A/fJ=2AH1-A//2=[2x（-394）-（-566）]kJ/mol=-222kJ/mol反应1前后气体分子数不变，升温丫

不变，对应线条b,升温促进反应2平衡逆向移动，气体分子数增多，燧增，y值增大，对

应线条c,升温促进反应3平衡逆向移动，气体分子数减少，燧减，y值减小，对应线条a,

故此处填a；②温度升高，三个反应平衡均逆向移动，由于反应2始受绝对值更人，故温度

对其平衡移动影响程度大，故CO?物质的量减小，CO物质的量增大，所以CO与CO2物质的量

比值增大，故答案选B：

（2）由于水蒸气与煤炭反应吸热，会引起体系温度的下降，从而导致反应速率变慢，不利

于反应的进行，通入空气，利用煤炭与反应放热从而维持体系温度平衡，维持反应速率，

故此处填：水蒸气与煤炭反应吸热，氧气与煤炭反应放热，交替通入空气和水蒸气有利于维

持体系热量平衡，保持较高温度，有利于加快反应速率；

（3）①该反应平衡常数拄"）"、-£大=…八”四。；②假设原料气中水蒸气为xmol,

p(CO)p(H,O)0.25X0.25

COH

+H2O0电+2

C0为1mol,由题意列三段式如下：胆为°11X0°,则平衡

转化小。10.90.90.90.9

平衡/mol0.1x-0.90.90.9

—0.9x—0.9

常数a/：1；③A.反应温度过高，会引起催化剂失活，导致反应速率变慢，A

Vz•1kz•x

------X------------

VV

不符合题意；B.适当增大压强，可加快反应速率，B符合题意：C.选择合适的催化剂有利

于加快反应速率，C符合题意；D.若为恒容条件，通入氮气对反应速率无影响，若为恒压

条件，通入氮气后，容器体积变大，反应物浓度减小，反应速率变慢，D不符合题意；故答

案选BC；④水分子首先被催化剂吸附，根据元素守恒推测第一步产生此，第二步吸附C0产

生C（）2,对应反应历程依次为:M+H2O=MO+H2>MO+CO=M+CO2.

22.做好碳达峰、碳中和工作，是中央经济工作会议确定的2021年八项重点任务之一，C02

的资源化可以推动经济高质量发展和生态环境质量的持续改善。

（1）一定条件下，由C0?和比制备甲醇的过程中含有下列反应：

反应1：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)AH,

反应2：CO(g)+2H2(g)UCH30H(g)AH2

反应3：CO2(g)+3H2(g)UCH3OH(g)+H2O(g)AH3

其对应的平衡常数分别为4、降降它们随温度变化的曲线如图所示。则△4

（填“大于”、“小于”或“等于”）。

（2）①对于上述CO?加氢合成CH.OH的体系，下列说法错误的是—（填标号）。

A.增大比浓度有利于提高CO?的转化率

B.当气体的平均相对分子质量保持不变时，说明反应体系已达平衡

C.体系达平衡后，若压缩体积，则反应1平衡不移动，反应3平衡正向移动

D.选用合适的催化剂可以提高CHRH在单位时间内的产量

②已知对于反应：aA(g)+bB(g)^cC(g)+dD(g),其标准平衡常数:

某温度为T,压强为16p"的恒压密闭容器中，通入1molCO?和3mol比发生上述反应，达

到平衡时，容器中CH30H(g)为amol,CO为bmol(b>a),此时也。6)的分压p(H20)=_

(用含a、b的代数式表示，下同)，反应1的标准平衡常数为__________o

<3)电催化还原能将C0,转化为多种碳产物。在铜电极上将C0,还原为C0的机理如图所示:

写出该机理过程总的电极方程式：___________