高考化学大一轮复习 考点25 化学反应速率与平衡图象(好题冲关)(解析版)

考点25化学反应速率与平衡图象【基础过关】1．(2023·湘豫名校联考一轮复习诊断考试)某温度下，将2molH2和2molI2充入密闭的刚性容器中发生反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)，该反应的v-t图象如图所示，t1时刻测定容器内HI的物质的量为1mol，t2时刻保持等温等容，抽走0.5molHI。下列有关叙述正确的是()A．该温度下H2(g)＋I2(g)2HI(g)的平衡常数B．反应过程中，可以利用气体的总压强保持不变来判断是否达到平衡C．t2时刻，抽取HI的瞬间，v′(逆)在图象上的变化应该是c点D．t2时刻，抽取HI后达到平衡后H2的百分含量减少【答案】C【解析】A项，t1时刻测定容器内HI的物质的量为1mol，根据反应方程式的系数可知，H2和I2各剩下1.5mol，该反应前后气体物质的系数之和不变，可以用物质的量代替浓度计算平衡常数，故该温度下H2(g)＋I2(g)2HI(g)的平衡常数，故A错误；B项，该反应前后气体总物质的量不变，恒温恒容下，气体的总压强始终不变，故反应过程中，不能利用气体的总压强保持不变来判断是否达到平衡，故B错误；C项，t2时刻，抽取HI的瞬间，生成物的浓度瞬间减小，则v′(逆)瞬间减小，则在图象上的变化应该是c点，故C正确；D项，t2时刻，抽取HI后H2的百分含量增大，平衡正向移动，根据勒夏特列原理可知，达到平衡后H2的百分含量还是增大，故D错误；故选C。2．如图是关于反应A2(g)+3B2(g)2C(g)ΔH<0的平衡移动图像，影响平衡移动的原因可能是A．增大反应物浓度，同时减小生成物浓度B．增大反应物浓度，同时使用催化剂C．升高温度，同时加压D．降低温度，同时减压【答案】A【解析】A项，增大反应物浓度，v正比原平衡时大；减小生成物浓度，v逆比原平衡时小，达平衡前，有可能v正＞v逆，A符合题意；B项，增大反应物浓度，同时使用催化剂，v正、v逆一定大于原平衡时的v正、v逆，B不合题意；C项，由于正反应为放热反应，所以升高温度，平衡逆向移动；由于反应物气体分子数大于生成物气体分子数，所以加压时，平衡正向移动，尽管不能确定平衡如何移动，但条件改变的瞬间，v正、v逆一定大于原平衡时的v正、v逆，C不合题意；D项，降低温度，同时减压，v正、v逆一定小于原平衡时的v正、v逆，D不合题意；故选A。3．下列关于各图像的解释或得出的结论不正确的是A．由甲图可知，反应在时刻可能改变了压强或使用了催化剂B．由乙图可知，反应在m点可能达到了平衡状态C．由丙图可知，反应过程中的点是C点D．由丁图可知，交点A表示反应一定处于平衡状态，此时【答案】D【解析】A项，改变条件后，正逆反应速率增大且相等，可能是加了催化剂；对前后气体分子数相等的化学反应，也可能是加压，故A不符合题意；B项，已知生成物的百分含量随温度的升高而增大，m为曲线的最高点，生成物的百分含量达到最大值，即建立了相应温度下的平衡状态；继续升温生成物的百分含量减小，说明升温反应向相反方向移动，故B不符合题意；C项，曲线上B点表示在此温度下反应达到平衡时所能达到的最大转化率，A位于曲线以上，表示超过该温度下的最大转化率，此时平衡会向逆反应方向移动，v逆>v正；C点位于曲线以下，表示未达到该温度下的最大转化率，此时平衡会向正反应方向移动，v正>v逆，故C不符合题意；D项，A点时c(反应物)=c(生成物)，不一定达到平衡状态，故D符合题意；故选D。4．一定温度下，X、Y、Z三种气体在某恒容密闭容器中发生反应，其中气体的物质的量变化曲线如图所示。下列说法正确的是()A．Q点Y的正反应速率和逆反应速率相等B．从开始到达到平衡时用X表示的平均反应速率是0.2mol·L-1·min-1C．该反应的化学方程式可表示为：3X(g)+Z(g)2Y(g)D．达到平衡后，再充入氩气，反应速率增大【答案】C【解析】A项，Q点没有到平衡，Y的正反应速率和逆反应速率不相等，A错误；B项，从开始到达到平衡时X的物质的量改变量为6-3=3mol，没有说明容器的体积，不能用X表示的平均反应速率，B错误；C项，从开始到平衡，X、Z的物质的量减少，减少量分别为6-3=3mol，2-1=1mol，为反应物，Y的物质的量增加为生成物，增加量为2-0=2mol，故方程式为3X(g)+Z(g)2Y(g)，C正确；D项，到平衡后，充入氩气，各物质的浓度不变，反应速率不变，D错误；故选C。5．(2023·广东省茂名市电白区高三联考)在2L恒容密闭容器中发生反应2A2(g)+B(s)2C(g)，各物质的物质的量随反应时间t的部分变化曲线如图所示，下列说法正确的是()A．曲线Ⅲ表示n(A)随t的变化B．0～2min内，v(B)=0.25mol·L－1·min－1C．4min后，加入惰性气体增大压强可以使n(C)增大D．若4min后升高温度，n(C)增大，则该反应△H>0【答案】D【解析】A项，根据反应2A2(g)+B(s)2C(g)系数的比例，可以推测出曲线Ⅱ是反应物A，曲线Ⅲ是反应物B，曲线Ⅰ是生成物C的物质的量，A错误；B项，反应物B为固体，不能用来表示反应速率，B错误；C项，恒容条件下，加入惰性气体，压强增大，不影响气体的浓度，平衡不移动，n(C)不变，C错误；D项，4min时已经是平衡状态，升高温度，n(C)增大，平衡正向移动，说明正反应方向为吸热方向，该反应△H>0，D正确；故选D。6．在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下，催化反应相同时间，测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法不正确的是A．图中Y点所示条件下，增加O2的浓度能提高NO转化率B．图中X点所示条件下，延长反应时间能提高NO转化率C．反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的ΔH＞0D．380℃下，c起始(O2)=5.0×10−4mol·L−1，NO平衡转化率为50%，则平衡常数K＞2000【答案】C【解析】A项，Y点所示条件下达到平衡状态，增大氧气浓度平衡正向移动，NO转化率提高，A正确；B项，X点没有达到平衡状态，平衡正向进行，延长时间导致消耗的NO量增多，导致NO转化率提高，B正确；C项，升高温度NO平衡转化率降低，说明升高温度，化学平衡逆向移动，根据平衡移动原理：升高温度，化学平衡向吸热方向移动，逆反应为吸热反应，则该反应的正反应为放热反应，所以△H＜0，C错误；D项，380℃下c起始(O2)=5.0×10-4mol/L，反应正向移动，则c平衡(O2)＜5.0×10-4mol/L，NO平衡转化率为50%，则平衡时c(NO)=c(NO2)，化学平衡常数K==2000，D正确。7．一定温度下，向三个容积不等的恒容密闭容器(a＜b＜c)中分别投入2molNOCl，发生反应：2NOCl(g)2NO(g)＋Cl2(g)。tmin后，三个容器中NOCl的转化率如图中A、B、C三点。下列叙述正确的是()A．A点延长反应时间，可以提高NOCl的转化率B．A、B两点的压强之比为25︰28C．A点的平均反应速率大于C点的平均反应速率D．容积为aL的容器达到平衡后再投入1molNOCl、1molNO，平衡不移动【答案】D【解析】A项，容器体积越大，反应速率越小，容积为aL的容器反应速率大于容积为bL的容器，tmin后，A点的转化率小于B，说明A点达到平衡状态，A点延长反应时间，NOCl的转化率不变，故A错误；B项，A、B两点的气体物质的量比为25︰28，容器的体积不同，所以压强之比不是25︰28，故B错误；C项，A为平衡点，A点的平均反应速率为0，C没有达到平衡，C点的平均反应速率大于0，故C错误；D项，A点为平衡点，根据A点数据，K=，再投入1molNOCl、1molNO，Q=，Q=K，平衡不移动，故D正确；故选D。8．工业上以CH4为原料制备H2的原理为CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)。在一定条件下a、b两个恒温恒容的密闭容器中均通入1.1molCH4(g)和1.1molH2O(g)，测得两容器中CO的物质的量随时间的变化曲线分别为a和b。已知容器a的体积为10L，温度为Ta，下列说法不正确的是()A．容器a中CH4从反应开始到恰好平衡时的平均反应速率为0.025mol·L－1·min－1B．a、b两容器的温度可能相同C．在达到平衡前，容器a的压强逐渐增大D．该反应在Ta温度下的平衡常数为27【答案】B【解析】观察两容器中CO的物质的量随时间的变化曲线a和b可知，当CO的物质的量保持不变时便达到平衡状态，a容器用了4min，b容器用了6.5min，两个容器中反应快慢不同，因此温度肯定不同。用三段式分析a容器中各物质的相关量：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)起始量(mol)1.11.100转化量(mol)1113平衡量(mol)0.10.113min－1，正确；B项，根据以上分析a、b两容器的温度不可能相同，错误；C项，因为该反应条件为恒温恒容，反应后气体的物质的量增大，所以在达到平衡前，容器a的压强逐渐增mol2·L－2，正确。9．在恒压、H2和CO2的起始浓度一定的条件下，用不同Mg含量的催化剂Ni/xMg(x值越大表示Mg含量越大)催化反应相同时间，测得不同温度下反应：4H2(g)+CO2(g)=CH4(g)+2H2O(g)的CO2的转化率如图所示。下列说法正确的是()A．反应4H2(g)+CO2(g)=CH4(g)+2H2O(g)的ΔH>0B．延长W点的反应时间可提高CO2的转化率C．相同条件下催化剂中Mg的含量越高催化效率越高D．使用合适的催化剂可以提高CO2的转化率【答案】D【解析】A项，据图可知使用不同催化剂时，在360℃左右、相同时间内CO2的转化率相同，说明该温度下，改时间段内三种催化剂条件下反应都达到了平衡，继续升高温度CO2的转化率减小，说明平衡逆向移动，则正反应为放热反应，ΔH<0，A错误；B项，W点处反应已经达到平衡，延长W点的反应时间平衡也不会移动，CO2的转化率不变，B错误；C项，据图可知温度较低反应未达到平衡时，催化剂中Mg的含量越高，相同时间内CO2转化率越低，催化效率越低，C错误；D项，据图可知，在温度较低反应未达到平衡时，选用合适的催化剂可以加快反应速率，提高CO2的转化率，D正确；故选D。10．工业上主要采用甲醇与CO的羰基化反应来制备乙酸，发生反应如下：CH3OH(g)+CO(g)CH3COOH(l)。在恒压密闭容器中通入0.20mol的CH3OH(g)和0.22mol的CO，测得甲醇的转化率随温度变化如图所示。假设在T2温度下，达到平衡时容器的体积为2L。下列说法正确的是()A．该反应的平衡常数T1＜T2B．B点时CO的转化率约为27.7%C．T1时，该反应的正反应速率：B点大于A点D．T2时向上述已达平衡的恒压容器中，再通入0.12molCH3OH和0.06molCO气体时容器体积变为4L，此时平衡不发生移动【答案】D【解析】A项，根据图可知，甲醇的转化率随着温度的升高而减小，说明升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，因此平衡常数T1＞T2，故A错误；B项，根据图像，B点时CH3OH的转化率为80%，即反应的甲醇为0.16mol，则反应的CO为0.16mol，CO的转化率=×100%=72.7%，故B错误；C项，T1时，A点未达到平衡，此时甲醇的浓度大于B点甲醇的浓度，浓度越大，反应速率越快，因此温度为T1时，该反应的正反应速率：B点小于A点，故C错误；D项，根据图像，温度为T2时，CH3OH的转化率为60%，即反应的甲醇为0.12mol，则反应的CO为0.12mol，平衡时甲醇为0.08mol，则反应的CO为0.10mol，平衡时容器的体积为2L，平衡浓度分别为甲醇为0.04mol/L，CO为0.05mol/L。再通入0.12molCH3OH和0.06molCO的混合气体，容器体积变为4L，此时浓度分别为甲醇为=0.05mol/L，CO为=0.04mol/L，Qc==K=，平衡不移动，故D正确；故选D。11．化学反应2IClI2+Cl2，Kp可分为以下两步：①；②。经测定和计算，得到和均为线性关系，如下图所示，已知反应②是吸热反应。则下列说法正确的是()A．NOCl是化学反应2IClI2+Cl2的催化剂B．图②代表C．D．当时，表明可逆反应2IClI2+Cl2达到了平衡状态【答案】B【解析】A项，NOCl在反应①中是生成物，在反应②中是反应物，所以NOCl是总反应的中间体，不是催化剂，A错误；B项，因反应②是吸热反应，Kp随温度的升高而增大，T增大，1/T减小，B正确；C项，①+②得总反应，所以Kp=Kp1×Kp2，C错误；D项，速率之比等于化学计量数之比，时反应达到平衡，D错误；故选B。12．在一定的温度和压强下，将按一定比例混合的CO2和H2通过装有催化剂的反应器可得到甲烷。已知：CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)ΔH=-165kJ·mol-1CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)ΔH=+41kJ·mol-1催化剂的选择是CO2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CO2转化率和生成CH4选择性随温度变化的影响如图所示。已知：CH4选择性=×100%下列有关说法正确的是()A．在260℃~320℃间，以Ni-CeO2为催化剂，升高温度CH4的产率不变B．延长W点的反应时间，一定能提高CO2的转化率C．选择合适的催化剂，有利于提高CO2的转化率D．高于320℃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项，在260℃~320℃间，升高温度CH4的选择性基本不变，但CO2的转化率在上升，所以CH4的产率上升，A错误；B项，W点可能是平衡点，延长时间不一定能提高CO2的转化率，B错误；C项，由图可知，使用不同的催化剂，CO2的转化率不同，C正确；D项，图示对应的时间内以Ni为催化剂，明显低于相同温度下Ni-CeO2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，D错误。故选C。13．某1L恒容密闭容器中，CH4、H2O(g)的起始浓度分别为1.8mol·L－1和3.6mol·L－1，二者反应生成CO2和H2，该反应的部分物质的浓度随时间变化的关系如图所示(部分时间段的浓度变化未标出)，其中第6min开始升高温度。下列有关判断正确的是()A．X是H2B．增大压强，平衡逆向移动，平衡常数减小C．第一次平衡时的平衡常数约为0.91D．若5min时向容器中再加入0.7mol的CH4和0.7mol的CO2，则平衡正向移动【答案】C【解析】根据图像0～4minCH4减少0.5mol·L－1，X增加0.5mol·L－1，则X为CO2，A项错误；温度不变时，增大压强，平衡常数不变，B项错误；4min时，反应第一次达到平衡状态：CH4(g)＋2H2O(g)CO2(g)＋4H2(g)起始/mol·L－11.83.600转化/mol·L－10.51.00.52.0平衡/mol·L－11.32.60.52.0mol的CH4和0.7mol的CO2，则浓度商Q＝eq\f(1.2×2.04,2.0×2.62)mol2·L－2≈1.42mol2·L－2＞0.91mol2·L－2，反应逆向移动，D项错误。ΔH。一定条件下，按照eq\f(nO2,nOHC—CHO)＝eq\f(1,2)的投料比进行上述反应，乙二醛的平衡转化率(α)和催化剂的催化效率随温度的变化如图所示。下列叙述正确的是()A．ΔH＞0B．b点时，乙二醛的体积分数为33.33%C．生成乙醛酸的速率：v(a)＞v(b)＞v(c)D．a、b、c三点中，a点乙醛酸的体积分数最小【答案】B【解析】A项，随着温度的升高，转化率降低，这说明升高温度平衡向逆反应方向移动，则ΔH＜0，错误；B项，b点时转化率是60%，则根据方程式可知2OHC—CHO(g)＋O2(g)2OHC—COOH(g)起始量/mol210转化量/mol1.20.61.2平衡量/mol0.80.41.2因此乙二醛的体积分数为eq\f(0.8,2.4)×100%≈33.33%，正确；C项，温度越高，催化效率越高，化学反应速率越快，而b点的温度低、催化效率高，c点的温度高、催化效率低，所以无法比较速率大小，错误；D项，a、b、c三点中，a点转化率最大，则乙醛酸的体积分数最大，错误。15．一定条件下，反应2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)ΔH>0，达到平衡时N2的体积分数与温度、压强的关系如图所示。下列说法正确的是()A．压强：p1>p2B．b、c两点对应的平衡常数：Kc>KbC．a点：2v正(NH3)＝3v逆(H2)D．a点：NH3的转化率为eq\f(1,3)【答案】B【解析】该反应为气体分子数增大的反应，恒温时，压强越大，N2的体积分数越小，则p1<p2，故A错误；b、c两点对应温度b＜c，该反应为吸热反应，温度越高，平衡常数越大，则Kc>Kb，故B正确；反应速率之比等于化学计量数之比，3v正(NH3)＝2v逆(H2)，故C错误；对于反应2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)，假设反应前氨的物质的量为1mol，反应的氨的物质的量为xmol，则eq\f(\f(x,2),1＋x)＝0.1，解得x＝eq\f(1,4)，因此氨的转化率为eq\f(1,4)，故D错误。16．绿水青山是习总书记构建美丽中国的伟大构想，因此国家加大了对氮氧化物排放的控制力度。用活性炭还原处理氮氧化物的有关反应为C(s)＋2NO(g)N2(g)+CO2(g)ΔH。向容积可变的密闭容器中加入(足量的)活性炭和NO，在t2时刻改变某一条件，其反应的速率时间图象如下图所示。下列说法正确的是()A．给该反应升温，减小，增大B．t2时刻改变的条件是向密闭容器中加NOC．t1时刻的大于t2时刻的D．若气体的密度不变，不能说明该反应达到平衡【答案】B【解析】A项，升高温度，任何反应的反应速率均增大，故给该反应升温，增大，增大，A错误；B项，由图像可知，压强一定条件下，t2时刻改变条件以后，逆反应速率突然减小，达到新平衡时，与原反应速率相同，故改变的条件是向密闭容器中加NO，B正确；C项，由B项分析可知，t2时刻改变的条件是向密闭容器中加NO，正反应速率增大，逆反应速率减小，则t1时刻的小于t2时刻的，C错误；D项，由题干反应方程式可知，反应前后气体的物质的量保持不变，即恒温下容器的体积保持不变，反应正向气体质量增加，故若气体的密度不变，则气体质量不变，说明该反应达到平衡，D错误；故选B。17．T1℃时，向容积为2L的恒容密闭容器中充入SO2和O2发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，容器中各组分的物质的量随时间变化如图所示。下列说法正确的是()A．a、b两点反应速率υa＜υbB．0～t2时间段，反应速率υ(SO3)=mol∙L−1∙min−1C．t2时刻，向容器中充入一定体积的气体氦，使容器中气体总的压强增大，则υ正、υ逆均增大D．若反应在T2℃进行(T2＜T1)，反应进行t1分钟后，n(SO2)＜0.8mol【答案】B【解析】A项，根据浓度越大，反应速率越大，因此a、b两点反应速率υb＜υa，故A错误；B项，根据图中改变量之比等于计量系数之比得到0～t2时间段SO3物质的量改变量为0.8mol，则0～t2时间段，反应速率υ(SO3)=mol∙L−1∙min−1，故B正确；C项，t2时刻，向容器中充入一定体积的气体氦，使容器中气体总的压强增大，但反应各物质浓度没有改变，因此υ正、υ逆均不变，故C错误；D项，若反应在T2℃进行(T2＜T1)，根据温度越高，反应速率越快，T2℃的速率比T1℃的速率慢，因此反应进行t1分钟后，SO2物质的量改变量小于0.2mol，因此n(SO2)＞0.8mol，故D错误。故选B。18．25℃时，将20mL3mol·L-1Na3AO3、20mL3mol·L-1I2和20mLNaOH溶液混合，发生反应：AO33−(aq)＋I2(aq)+2OH−(aq)=AO43−(aq)＋2I-(aq)＋H2O(l)。溶液中c(AO43−)与反应时间()的关系如图所示。下列说法正确的是A．0~min用H2O表示的平均反应速率为B．当2v正(AO33−)=v逆(I-)时，反应达到平衡状态C．a点的逆反应速率小于b点的正反应速率D．平衡时溶液的，则该反应的平衡常数【答案】C【解析】A项，一般不用纯固体、纯液体表示反应速率，不能用H2O表示该反应的平均反应速率，故A错误；B项，依据反应速率之比等于化学计量数之比，当2v正(AO33−)=v逆(I-)时，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故B错误；C项，由图可知，a到b的过程中，反应一直正向进行，正反应速率一直减小，逆反应速率一直增大，直到增大到与正反应速率相等，反应达到平衡状态，在反应达到平衡前，逆反应速率均小于正反应速率，a点和b点均未达到平衡状态，且a到b反应逐渐趋于平衡，a点的逆反应速率小于b点的正反应速率，故C正确；D项，根据题意，溶液混合后起始时，c(AO33−)=c(I-)=xmol·L－1，由图可知，平衡时c(AO43−)=ymol·L－1，c(I2)=2ymol·L－1，c(AO33−)=c(I2)=(x-y)mol·L－1，平衡时溶液的pH=13，则c(OH-)=0.1mol·L－1，反应的平衡常数，故D错误；故选C。19．已知：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-mkJ·mol-1.在2L容积不变的密闭容器中通入1molN2和3molH2，在温度分别为T1、T2下，测得NH3的产率随时间变化如图。下列说法正确的是()A．T2﹥T1，ΔH﹥0B．a，b两点的反应速率：a＞bC．平衡时，通入氩气平衡正向移动D．达到平衡时，放出热量为mkJ【答案】B【解析】A项，由题干图示信息可知，T2条件下先达到平衡，说明T2时反应速率快，故有T2﹥T1，温度越高，NH3的百分含量越小，说明升高温度，平衡逆向移动，故ΔH＜0，A错误；B项，a，b两点对应的温度分别是T2、T1，由A项分析可知，T2﹥T1，故反应速率：va＞vb，B正确；C项，由题干信息可知，容器为恒温恒容，故平衡时，通入氩气反应体系各物质的浓度均不改变，正逆反应速率仍然相等，故平衡不移动，C错误；D项，由于该反应是一个可逆反应，在2L容积不变的密闭容器中通入1molN2和3molH2，达到平衡时，不可能完全进行，则放出热量小于mkJ，D错误；故选B。20．已知：2NO(g)+CO2(g)2NO2(g)的反应历程分两步：第1步：2NO(g)N2O2(g)(快)

ΔH1＜0第2步：N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)(慢)

ΔH2＜0在固定容积的容器中充入一定量NO和O2发生上述反应，测得体系中部分物质的物质的量(n)随温度(T)的变化如图所示。下列说法错误的是()A．第1步、第2步正反应活化能分别为E1、E2，则E1＜E2B．a点后，迅速减小的原因是第1步平衡逆向移动，第2步速率加快C．b点后，增加的原因是第2步平衡逆向移动的程度比第1步的大D．若其他条件不变，仅将容器变为恒压状态，则体系建立平衡的时间不变【答案】D【解析】A项，第2步是慢反应，由活化能越大反应速率越慢，可知第2步正反应活化能较大，则E1＜E2，A正确；B项，总反应速率由慢反应即第2步反应决定，a点后，迅速减小说明第2步速率加快，且第1步平衡逆向移动，B正确；C项，b点后，增加说明第2步平衡逆向移动，生成的比第1步平衡逆向移动消耗的速率快，则原因是第2步平衡逆向移动的程度比第1步的大，C正确；D项，若其他条件不变，仅将容器变为恒压状态，由于反应前后气体分子数不相等，恒压下会导致容器体积变化，进而导致物质的浓度发生变化，反应速率发生变化，则体系建立平衡的时间改变，D错误；故选D。21．科学家研究了乙醇催化合成乙酸乙酯的新方法：2C2H5OH(g)CH3COOC2H5(g)+2H2(g)，在常压下反应，冷凝收集，测得常温下液态收集物中主要产物的质量分数如图所示。关于该方法，下列推测不合理的是()A．反应温度不宜超过300℃B．适当减小体系压强，有利于提高乙醇平衡转化率C．在催化剂作用下，乙酸是反应历程中的中间产物D．提高催化剂的活性和选择性，减少乙醚、乙烯等副产物是工艺的关键【答案】C【解析】根据图像可以看出乙酸乙酯的产量在300℃左右最高，反应过程中有少量乙醛的生成，极少量的乙醚和乙酸等出现，适当的催化剂能加快化学反应速率，减小副产物可以提高产率。A项，通过图像分析出，当温度高于300℃时，乙酸乙酯的质量分数开始下降，所以反应温度不宜高于300℃。故A正确；B项，该反应是气体物质的量增大的反应，故适当减小体系压强，平衡正向移动，有利于提高乙醇平衡转化率，故B错误；C项，因液态收集物中乙醛产量初期偏大，但是慢慢就随着乙酸乙酯的产量增大而减小，所以它应是中间产物，而乙酸的量逐渐增大，不是中间产物，故C正确；D项，乙醇有可能会生成乙烯或乙醚等副产物，因乙烯是气体物质，所以图中没显示。催化剂有选择性，如果选择优质的催化剂可以提高反应速率，同时减小副反应过程的发生可提高产率，故D正确；故选A。22．向恒容密闭容器中充入HI发生反应2HI(g)H2(g)+I2(g)ΔH>0，T1和T2温度下，随时间t的关系如图，下列说法不正确的是()A．T2温度下0-2h内，生成H2的平均速率为0.125mol·L-1·h-1B．T1温度下2h末和4h末HI的瞬时速率相同C．T1>T2D．若改变条件是催化剂，则T1和T2可以分别代表有、无催化剂时的反应变化示意图【答案】B【解析】A项，根据题中图示，T2时，0~2h内，从1升高到2，即c(HI)从1mol/L降低至0.5mol/L，故∆c(HI)=1mol/L-0.5mol/L=0.5mol/L，，速率之比=系数之比，则，A正确；B项，T1温度下，2h，4h反应均未达到平衡状态，随着反应进行，c(HI)减小，瞬时速率减小，B错误；C项，由曲线斜率判断，斜率大，反应快，温度高，故T1>T2，C正确；D项，T1曲线斜率大，说明反应速率快，表示有催化剂，T2没有催化剂，D正确；故选B。23．T1℃时，向1L密闭容器中充入10molH2和3molSO2发生反应：3H2(g)+SO2(g)H2S(g)+2H2O(g)△H<0。部分物质的物质的量n(X)随时间t变化如图中实线所示。下列说法正确的是()A．实线a代表n(H2O)随时间变化的曲线B．t1min时，v正(SO2)<v逆(H2S)C．该反应的平衡常数K=L•mol-1D．若该反应在T2℃(T2<T1)时进行，则虚线b可表示n(SO2)的变化【答案】C【解析】A项，根据题干反应方程式3H2(g)+SO2(g)H2S(g)+2H2O(g)可知，达到平衡时生成H2O的物质的量是消耗SO2的2倍，故实线a不是代表n(H2O)随时间变化的曲线，而是代表H2S随时间变化的曲线，A错误；B项，由题干图示信息可知，t1min后H2S的物质的量还在增大，SO2的物质的量还在减小，说明反应在向正向进行，且化学反应中各物质表示的反应速率之比等于化学计量数之比，则有，此时，即正(SO2)＞逆(H2S)，B错误；C项，由题干图示信息可知，达到平衡时，SO2的物质的量为0.3mol，根据三段式分析可知：容器的体积为1L，则该反应的平衡常数K==L•mol-1，C正确；D项，由题干信息可知，3H2(g)+SO2(g)H2S(g)+2H2O(g)△H<0，则降低温度，平衡正向移动，SO2的平衡转化量增大，平衡时的物质的量减小，故若该反应在T2℃(T2<T1)时进行，则虚线b不可表示n(SO2)的变化，D错误；故选C。24．在二氧化碳加氢制甲烷的反应体系中，除主反应(反应Ⅰ)外，还会发生副反应(反应Ⅱ)。反应Ⅰ：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)K反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)一定压强下，向某容积可变的密闭容器中通入CO2和H2的混合气体(其中CO2和H2的物质的量之比为1∶4)，在某催化剂的作用下同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，测得CO2的转化率、CH4的选择性、CO的选择性随反应温度的变化情况如图所示。已知：CH4或CO的选择性指反应生成CH4或CO时所消耗的CO2的物质的量占参与反应的CO2总物质的量的百分比。下列说法正确的是()A．相同温度下，反应2CO(g)+2H2(g)CO2(g)+CH4(g)的平衡常数B．温度升高，反应Ⅰ的平衡常数K和反应Ⅱ的平衡常数都增大C．通过控制反应温度、调节压强等措施可提高CH4的选择性D．500℃时，反应达到平衡后，增大压强，体系中CO和CH4的体积分数均减小【答案】C【解析】A项，根据盖斯定律，目标反应可由反应Ⅰ-2×反应Ⅱ得到，则目标反应的平衡常数，A错误；B项，由题图可知，在温度为340~400℃时，CH4的选择性为100%，即此温度范围内只发生反应Ⅰ，在此温度范围内升高温度，CO2的转化率减小，说明反应Ⅰ的平衡逆向移动，K减小，B错误；C项，由上述分析及反应Ⅰ、反应Ⅱ在反应前后气体分子数的变化特点可知，温度、压强可影响CH4的选择性，为提高CH4的选择性，可采用控制反应温度、调节压强等措施，C正确；D项，增大压强，反应Ⅰ的平衡正向移动，可提高甲烷的产率，反应Ⅰ的平衡移动也会影响反应Ⅱ中CO的产率，D错误；故选C。25．利用CO2催化加氢可制乙烯，反应为2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)△H，在两个容积均为1L恒容密闭容器中，分别加入2molCO2、4molH2，分别选用两种催化剂，反应进行相同时间，测得CO2转化率随反应温度的变化如下图所示。下列说法正确的是()A．使用催化剂I时反应的活化能低于催化剂IIB．△H>0C．b、d两状态下，化学反应速率相等D．d状态下，保持其他条件不变，向容器中再加入1molCO2与0.5molC2H4，v(正)<v(逆)【答案】A【解析】A项，使用催化剂I时反应中二氧化碳的转化率变化快，更快地达到平衡，使用催化剂I时反应的活化能低于催化剂II，故A正确；B项，达到平衡后升高温度，二氧化碳的转化率降低，说明正反应放热，△H＜0，故B错误；C项，b、d两状态下，d点温度高，化学反应速率更快，故C错误；D项，反应的平衡常数为K=，d状态下，保持其他条件不变，向容器中再加入1molCO2与0.5molC2H4，Qc=<K，平衡正向进行，v(正)＞v(逆)，故D错误；故选A。26．在催化剂作用下，以C2H6和CO2为原料制取C2H4和CO的主要反应如下：反应1：C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)ΔH1＝136kJ·mol−1(反应1为快反应)反应2：H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2＝41kJ·mol−1(反应2为慢反应)副反应为：C2H6(g)+H2(g)2CH4(g)ΔH30.1MPa时，按物质的量之比为1∶1向密闭容器中充入C2H6和CO2的混合气体，反应相同时间，测得C2H6和CO2转化率与温度的关系如下图所示。下列说法正确的是()A．X代表的物质是CO2B．生成CO的快慢主要由反应1的速率决定C．820℃时，容器中n(CO)n(H2)D．若平衡时增大体系的压强，CH4的体积分数不会发生变化【答案】C【解析】A项，由题干信息可知，反应1为快反应，反应2为慢反应，同温度下反应1更容易发生，即C2H6的转化率大于CO2的转化率，故X代表的物质是C2H6，Y代表CO2，A错误；B项，由题干信息可知，反应1为快反应，反应2为慢反应，多步反应中总反应的反应速率取决于慢反应，即生成CO的快慢主要由慢反应2的速率决定，B错误；C项，由题干图示可知，820℃时，CO2的转化率为50%左右，C2H6的转化率为75%左右，根据三段式分析可知：故容器中n(CO)n(H2)，C正确；D项，若平衡时增大体系的压强，反应1逆向移动，则C2H6的量增加，反应2平衡不移动，副反应3平衡正向移动，则CH4的体积分数将增大，D错误；故选C。27．甲醇水蒸气重整制氢(SRM)是获取理想氢源的有效方法。重整过程发生的反应如下：反应Ⅰ：CH3OH(g)＋H2O(g)CO2(g)+3H2(g)ΔH1＝+49.4kJ·mol−1

反应Ⅱ：CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)ΔH1＝+92kJ·mol−1在常压、催化剂下，向密闭容器中充入1molCH3OH和1.2molH2O混合气体，t时刻测得CH3OH转化率及、CO2的选择性随温度变化情况如图所示(曲线为CO2的选择性)，下列说法正确的是()A．曲线为的选择性B．图中270℃时，容器中的H2(g)约为C．选择300℃作为反应温度比较适宜D．选用CO2选择性较高的催化剂有利于提高得CH3OH的平衡转化率【答案】B【解析】A项，从图中可知，270℃时，CO2的选择性为80%，则CO的选择性为20%，故曲线c为CO的选择性，A错误；B项，从图中可知，270℃时，甲醇的转化率为98%，CO、CO2的选择性分别为20%和80%，由反应可知容器中H2(g)约为1mol×98%×(20%×2+80%×3)=2.744mol，B正确；C项，从图中可知260℃时甲醇转化率已经很大，且二氧化碳的选择性较大，故选择260℃作为反应温度比较适宜，C错误；D项，催化剂无法改变CH3OH的平衡转化率，D错误；故选B。28．甲酸(HCOOH)具有液氢储存材料和清洁制氢的巨大潜力，产生氢气的反应为：HCOOH(g)CO2(g)＋H2(g)，在T℃时，向体积不等的恒容密闭容器中分别加入一定量的HCOOH(g)，反应相同时间，测得各容器中甲酸的转化率与容器体积的关系如图所示，其中m、n点反应达平衡。下列说法正确的是()A．m、p两点中，甲酸的浓度：m＞pB．V1：V2=1：10C．n点时再充入一定量HCOOH(g)，达平衡时甲酸的转化率升高D．p点时H2的体积分数约为【答案】A【解析】A项，m、p两点甲酸的转化率相等，p点容器体积更大，所以甲酸浓度：m＞p，故A正确；B项，在T℃时，假设充入HCOOH(g)的物质的量为1mol，m点甲酸的转化率为40%，n点甲酸的转化率为80%，由于温度一样，所以平衡常数K相等，则存在K=，V1：V2=1：12，故B错误；C项，n点反应达平衡，再充入一定量HCOOH(g)，平衡正向移动，但是甲酸的转化率降低，故C错误；D项，在T℃时，假设充入HCOOH(g)的物质的量为1mol，m点反应达平衡，甲酸的转化率为40%，则平衡时H2的体积分数为，p点体积大于m点，平衡正向移动，还未达到平衡，此时H2的体积分数应该大于，故D错误；故选A。【能力提升】29．(2023·江苏省高三第二次大联考)通过反应2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)可将CO2转化为C2H4，在，反应物起始物质的量之比n(CO2)：n(H2)=1：3的条件下，不同温度下达到平衡时，CO2、H2、C2H4、H2O四种组分的物质的量分数如图所示。下列说法正确的是()A．图中曲线b表示平衡时C2H4的物质的量分数随温度的变化B．440℃时H2的平衡转化率为60%C．保持其他条件不变，在绝热密闭容器中发生上述反应，达到平衡时，C2H4的物质的量分数比在恒温密闭容器中的高D．保持其他条件不变，延长反应时间，可将平衡时CO2的物质的量分数从Y点的值升至X点的值【答案】B【解析】由反应物二氧化碳的物质的量分数与温度变化曲线可知，曲线a表示氢气的物质的量分数随温度变化，由化学方程式可知，曲线b表示水蒸气的物质的量分数随温度变化，曲线c表示乙烯的物质的量分数随温度变化。A项，曲线b表示水蒸气的物质的量分数随温度变化，故A错误；B项，设起始氢气的物质的量为3mol，平衡时转化率为a%，由440℃平衡时氢气和水蒸气的物质的量分数相等可得：3—3×a%=，解得a=60，故B正确；C项，由图可知，升高温度，二氧化碳的物质的量分数增大说明平衡向逆反应方向移动，该反应为放热反应，则保持其他条件不变，在绝热密闭容器中发生上述反应，反应放出的热量使反应温度升高，平衡向逆反应方向移动，达到平衡时，生成物乙烯的物质的量分数比在恒温密闭容器中的低，故C错误；D项，一定温度下反应达到平衡时，二氧化碳的物质的量分数不变，则温度不变，延长反应时间，二氧化碳的的物质的量分数不变，不可能Y点的值升至X点的值，故D错误；故选B。30．CH4联合H2O和CO2制取H2时，发生的主要反应如下：①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)△H1=+206kJ·mol-1②CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)△H2=+247kJ·mol-1将CH4、H2O和CO2按一定比例通入填充有催化剂的恒容反应器，在不同温度下，反应相同时间内(反应均未达到化学平衡状态)测得的值如图所示。下列说法正确的是()A．由①②可知，CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H=+41kJ·mol-1B．反应条件不变，若反应足够长时间，①比②先达到化学平衡状态C．其他条件不变时，升高温度，①的化学反应速率减小，②的化学反应速率增大D．其他条件不变时，增大原料中H2O的浓度可以提高产物中的值【答案】D【解析】由图可得，在不同温度下，反应相同时间内(反应均未达到化学平衡状态)测得的值，随温度升高而减小。A项，①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)

△H1=+206kJ·mol-1，②CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)

△H2=+247kJ·mol-1，由①-②可知，CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

△H=206kJ·mol-1-247kJ·mol-1=-41kJ·mol-1，故A错误；B项，反应条件不变，若反应足够长时间，无法确定2个反应的速率，无法确定谁先达到化学平衡状态，故B错误；C项，其他条件不变时，升高温度，增大活化分子百分数，化学反应速率增大，①的化学反应速率增大，②的化学反应速率增大，故C错误；D项，其他条件不变时，增大原料中H2O的浓度，①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)平衡正向移动，氢气增大的幅度大于CO，可以提高产物中的值，故D正确；故选D。31．(2023·浙江省杭州市高三下期中)2-溴-2-甲基丙烷发生水解反应[(CH3)3CBr+H2O(CH3)3COH+HBr]的能量变化与反应进程图如图，下列说法正确的是()A．溶液酸性增强，(CH3)3CBr→(CH3)3COH转化率升高B．升高温度，有利于提高反应速率和原料平衡转化率C．分子中碳溴键断裂的速率比(CH3)3C+与H2O结合速率快D．推测(CH3)3C-X水解生成(CH3)3COH的速率：(CH3)3C-I(CH3)3C-Br(CH3)3C-Cl【答案】D【解析】A项，由题干可知，反应为(CH3)3CBr+H2O(CH3)3COH+HBr，HBr=H++Br-，酸性增强导致反应(CH3)3CBr+H2O(CH3)3COH+HBr逆向进行，使得(CH3)3CBr→(CH3)3COH转化率降低，A错误；B项，反应物能量大于生成物能量，为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，导致原料平衡转化率下降，B错误；C项，过渡态物质的总能量与反应物总能量的差值为活化能，即图中峰值越大则活化能越大，峰值越小则活化能越小，活化能越小反应越快，活化能越大反应越慢；由图可知，分子中碳溴键断裂所需活化能更大，故分子中碳溴键断裂的速率比(CH3)3C+与H2O结合速率慢，C错误；D项，碘原子半径大于溴原子大于氯原子，则C-I键能更小，利于C-I断裂发生反应，故推测(CH3)3C-X水解生成(CH3)3COH的速率：(CH3)3C-I(CH3)3C-Br(CH3)3C-Cl，D正确；故选D。32．合成气是一种重要的化工原料气，可以合成甲醇、甲酸甲酯、二甲醚等化工产品。甲烷、二氧化碳自热重整制合成气的主要反应有：Ⅰ.CH4(g)+2O2(g)→CO2(g)+2H2O(g)ΔH1=-820.6kJ·mol-1Ⅱ.CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)ΔH2=+247.3kJ·mol-1Ⅲ.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)ΔH3=+206.1kJ·mol-1Ⅳ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH4回答下列问题：(1)反应Ⅳ的ΔH4=___kJ·mol-1。(2)一定条件下，向体积为VL的恒容密闭容器中通入2molCH4(g)、1molCO2(g)、1molH2O(g)和适量O2(g)发生上述反应，达到平衡时，容器中CH4(g)为ɑmol，CO2(g)为bmol，H2O(g)为cmol，此时CO(g)的浓度为___mol·L-1(用含a、b、c、V的代数式表示，下同)，反应Ⅳ的平衡常数为___。(3)不同温度下，向体积为VL的含少量O2的密闭容器按照n(CO2)：n(CH4)=1投料，实验测得平衡时n(H2)：n(CO)随温度的变化关系如图1所示：①压强p1、p2、p3由大到小的顺序为___，判断的依据是___。②压强为p2时，随着温度升高，n(H2)：n(CO)先增大后减小。解释温度Tm前后，随着温度升高n(H2)：n(CO)变化的原因分别是___。③根据图1、图2，为提高CO的选择性可采取的措施为___。A．提高n(O2)：n(CH4)比例B．降低n(CO2)：n(CH4)比例C．高温、高压D．低温、低压【答案】(1)+41.2(2)(3)P3>P2>P1反应Ⅱ、Ⅲ是气体分子数目增大的反应，减小压强平衡正向移动，n(H2)增加的程度大于n(CO)②升高温度平衡Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均正向移动，T<Tm时，升高温度对反应Ⅱ、Ⅲ的促进作用大于反应Ⅳ，n(H2)增加的更多。T>Tm后，对反应Ⅳ的促进作用更大，n(CO)增加的更多③AC【解析】(1)根据盖斯定律，反应Ⅳ=Ⅱ-Ⅲ，则ΔH4=ΔH2-ΔH3=+247.3kJ·mol-1-206.1kJ·mol-1=+41.2kJ·mol-1；(2)通入2molCH4(g)、1molCO2(g)、1molH2O(g)和适量O2(g)，达到平衡时，容器中CH4(g)为ɑmol，CO2(g)为bmol，H2O(g)为cmol，设H2(g)的物质的量为x，CO(g)的物质的量为y，由C、H原子守恒有：{，解得x=5-2a-c，y=3-a-b，即n(H2)=(5-2a-c)mol，n(CO)=(3-a-b)mol，此时c(CO)==mol·L-1；则K==；(3)①由反应可知，反应Ⅱ、Ⅲ是气体分子数目增大的反应，减小压强平衡正向移动，n(H2)增加的程度大于n(CO)，则压强p1、p2、p3由大到小的顺序为P3>P2>P1，故答案为：P3>P2>P1；反应Ⅱ、Ⅲ是气体分子数目增大的反应，减小压强平衡正向移动，n(H2)增加的程度大于n(CO)；②由图1可知，压强为p2时，随着温度升高，n(H2)：n(CO)先增大后减小，原因是反应Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均为吸热反应，升高温度平衡Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均正向移动，T<Tm时，升高温度对反应Ⅱ、Ⅲ的促进作用大于反应Ⅳ，n(H2)增加的更多。T>Tm后，对反应Ⅳ的促进作用更大，n(CO)增加的更多，故答案为：升高温度平衡Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均正向移动，T<Tm时，升高温度对反应Ⅱ、Ⅲ的促进作用大于反应Ⅳ，n(H2)增加的更多。T>Tm后，对反应Ⅳ的促进作用更大，n(CO)增加的更多；③A项，根据图2，提高n(O2)：n(CH4)比例，可提高CO的选择性，故A符合题意；B项，根据图2，降低n(CO2)：n(CH4)比例，不能提高CO的选择性，故B不符合题意；C项，根据图1，升高温度、增大压强时n(H2)：n(CO)比例减小，即CO的选择性提高，故C符合题意；D项，根据C项分析，低温、低压时CO的选择性降低，故D不符合题意；故选AC。33．异丁烯为重要的化工原料，工业上可采用叔丁醇(TBA)气相脱水法制备高纯异丁烯产品，主要涉及以下反应：反应1(主反应)：(CH3)3C-OH(g)→(CH3)2C=CH2(g)+H2O(g)反应2(副反应)：2(CH3)2C=CH2(g)→(CH3)2C=CH-C(CH3)3(g)(1)标准摩尔生成焓是指由稳态单质生成1mol该化合物的焓变，几种物质的标准生成焓如表，求反应1的ΔH=_______kJ·mol-l。组分H2O(CH3)3C-OH(CH3)2C=CH2焓变kJ·mol-l-241.83-339.21-17.1(2)该脱水反应的标准平衡常数随温度的变化关系如图1所示，则反应2的_______0(填“<”或“>”)，向体积可变容器中充入1mol的叔丁醇容器体积为1L，保持300℃100kPa条件，反应一段时间后达到平衡(忽略副反应)，则Kc=_______(已知为以标准分压表示的平衡常数，各组分的标准分压，)(3)理论计算反应条件对叔丁醇转化率的影响如图2、3所示，脱水反应温度T<200℃时，N2/叔丁醇摩尔比对叔丁醇转化率有影响，试从平衡移动的角度分析充入N2的原因_______。根据图示该脱水反应适宜采用条件为T=200℃，P=_______MPa，N2/叔丁醇摩尔比=3/1。(4)已知工业原料叔丁醇中存在不同含量的水分，相同温度下不同初始原料中H2O/TBA比例对叔丁醇平衡转化率的影响如图4所示，实际生产最佳工艺条件为T=204~426℃，请从H2O/TBA比例角度分析该条件下的优点_______。【答案】(1)+80.28(2)<100(3)叔丁醇脱水反应是分子数增加的反应，而副反应是分子数降低的反应，N2为稀释剂，降低反应原料的分压，有利于主反应正向进行，抑制副反应正向进行0.1(4)该条件下叔丁醇脱水法平衡转化率不受H2O/TBA比例的影响，故工业上可忽略水对叔丁醇转化率的影响，无需对原料进行烘干处理【解析】(1)根据标准摩尔生成焓的定义，结合盖斯定律可知ΔH＝生成物的标准摩尔生成焓-反应物的标准摩尔生成焓；(2)由图像分析，反应2的随温度的升高逐渐降低，说明该反应为放热反应，ΔH；由图像信息知，由题干信息各组分的标准分压，，可得，，列三段式：平衡时总物质的量为(1+x)mol，体系反应前气体总物质的量为1mol，体积为1L，根据PV=nRT，恒压体系，平衡时体系的体积为(1+x)L，各组分的浓度及物质的量分数分别为，，，，，，则。(3)脱水反应温度T时，N2/叔丁醇摩尔比对叔丁醇转化率有影响，叔丁醇脱水反应是分子数增加的反应，而副反应是分子数降低的反应，N2为稀释剂，降低反应的反应原料的分压，减小压强有利于促进主反应和抑制副反应进行。由图像2、3可知叔丁醇转化率随温度升高逐渐增大，随压强增大而减小，随N2/叔丁醇摩尔比值增大而增大，故该脱水反应适宜采用条件为T，，N2/叔丁醇摩尔比=3/1。(4)由图像4可知在T，叔丁醇平衡转化率随着H2O/TBA比例的增加有一定程度的降低，即反应时需要除去原料中包含的水，T，H2O对叔丁醇平衡转化率影响可以忽略不计，该条件下叔丁醇脱水法平衡转化率不受H2O/TBA比例的影响，故工业上可忽略水对叔丁醇转化率的影响，无需对原料进行烘干处理。34．控制CO2的排放是防止温室效应等不良气候现象产生的有效途径。(1)高炉炼铁会排放大量的CO2和烟尘，必须进行严格的控制。已知：①3CO(g)+Fe2O3(s)2Fe(s)+3CO2(g)△H=+akJ/mol②3C(石墨，s)+Fe2O3(s)=2Fe(s)+3CO(g)△H=+489.0kJ/mol③C(石墨，s)+CO2(g)=2CO(g)△H=+172.5kJ/mol则a=____。若在恒温恒容密闭容器中发生反应①，当达到平衡后，充入CO2，则达到新平衡后CO的体积分数____(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，其转化率_____。(2)炼铁时需要用石灰石除去铁矿石中的脉石，该过程中涉及反应：CaCO3(s)CaO(g)＋CO(g)ΔH。若在恒温恒容的密闭容器中进行上述反应达到平衡状态，在t1时刻向平衡体系中充入1molCO2，t2时刻反应重新达到平衡，画出t1时刻后的正逆反应速率随时间变化的图像_____。(3)CH4与CO2反应得到合成气的原理为CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)。某小组向体积是1L的一密闭容器中充入物质的量均是1mol的CH4与CO2，反应过程中CO2的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。①压强：p1____p2(填“>”或“<”)。②1100℃、p1条件下，20min时反应达到平衡状态，则0~20min内CH4的反应速率v(CH4)=___mol/(L∙min)，反应的平衡常数Kp=___(用含p1的代数式表示，Kp为以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。【答案】(1)-28.5不变减小(2)(3)＞0.03【解析】(1)根据盖斯定律，可知①式为②-3×③的结果，整理可得：a=489.0kJ/mol-3×172.5kJ/mol=-28.5kJ/mol；对于反应①，在恒温恒容密闭容器中，平衡后充入CO2，化学平衡逆向移动，CO的转化率减小；由于化学平衡常数K=只与温度有关，温度不变，化学平衡常数不变，该反应前后气体体积相等，化学平衡常数不变，故平衡后体系中各组分的体积分数保持不变；(2)对于反应CaCO3(s)CaO(g)＋CO(g)，在恒温恒容下反应达到平衡状态，在t1时刻向平衡体系中充入1molCO2，化学平衡逆向移动，但反应物为固体，正反应速率不变，因此逆反应速率突然增大后又随着CO2浓度的降低而减小直至不变。用图象表示为：；(3)①对于反应CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)，在温度不变时，减小压强，化学平衡向气体体积增大的正反应方向移动，使CO2的转化率增大，根据图象可知CO2的转化率：p2＞p1，说明压强p１＞p２；②在温度为1100℃、压强为p1条件下，20min时反应达到平衡状态时，CO2的转化率为60%，即平衡时△n(CO2)=1mol×60%=0.6mol，由于容器的容积是1L，则v(CO2)==0.03mol·L－1·min－1，由于同一反应用不同物质表示反应速率时，速率比等于方程式中相应物质的化学计量数的比，所以v(CH4)=v(CO2)=0.03mol/(L·min)；反应中CO2、CH4是按1：1关系反应的，开始时加入的物质的量都是1mol，则反应达到平衡时，n(CH4)=n(CO2)=0.4mol，n(CO)=n(H2)=20.6mol=1.2mol，n(总)=0.4mol+0.4mol+1.2mol+1.2mol=3.2mol，则用压强分数表示是化学平衡常数表示为。35．研究的利用对实现碳中和具有重要的意义。已知：I.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H1=-49.5kJ·mol-1II.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H1=+41.2kJ·mol-1回答下列问题：(1)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H_______kJmol-1(2)一定条件下，某恒容密闭容器中按(≥3)投料，催化作用下同时发生反应I和II。反应体系中CO2(g)、CO(g)的浓度随时间变化情况如图所示。①0~15s时间段内，用CH3OH表示的平均反应速率为_______mol·L-1·(保留三位有效数字)。②反应体系中CH3OH的选择性_______CO的选择性(填“大于”“小于”或“等于”)。③下列示意图中能体现反应I(实线)和反应II(虚线)的活化能大小和反应进程的是_______(填标号)，判断的理由是_______。④15s时，反应I的v正反应_____________v逆反应(填“大于”“小于”或“等于”)，反应II的浓度商Qc_______(用含a的式子表示)。【答案】(1)-90.7(2)①0.00167

②小于

③A

甲醇的选择性较小，说明反应I的活化能较大，反应速率较小

④大于

【解析】(1)由盖斯定律可知该反应可由反应I-反应II得到，则∆H=ΔH1-ΔH2=(-49.5kJ·mol－1)-(+41.2kJ·mol－1)=-90.7kJ·mol－1；(2)①由图可知0~15s时间段内，CO的浓度增加至0.175mol·L-1，则反应II中CO2的浓度消耗为0.175mol·L-1，反应I和II两反应中消耗的二氧化碳的浓度为(0.5-0.3)mol·L-1=0.2mol·L-1，由此可知反应I中二氧化碳的浓度消耗量为0.2mol·L-1-0.175mol·L-1=0.025mol·L-1，结合反应可知CH3OH的浓度变化量为0.025mol·L-1，用CH3OH表示的平均反应速率为；②由上述分析可知在相同时间内，CO的浓度增加量大于CH3OH的浓度增加量，说明反应体系中CH3OH的选择性小于CO的选择性；③由上述分析可知反应对甲醇的选择性小于CO，说明生成甲醇的反应较生成CO的反应要慢，而反应的活化能越低反应速率越快，活化能越高反应速率越慢，则反应I的活化能大于反应II，符合的图为A；④15s时，反应正向进行，正反应速率大于逆反应速率；由图可知起始时二氧化碳的浓度为0.5mol/L，又，则氢气的起始浓度为0.5amol/L，15s时二氧化碳的浓度为0.300mol/L，CO的浓度0.175mol·L-1，则反应II中消耗氢气的浓度为0.175mol·L-1，该反应生成的水的浓度为0.175mol·L-1；CH3OH的浓度变化量为0.025mol·L-1，则反应I中消耗氢气的浓度为0.075mol·L-1，生成水的浓度为：0.025mol·L-1，则此时容器中水的总浓度0.200mol·L-1，氢气的浓度为(0.5a-0.175-0.075)mol·L-1=(0.5a-0.175-0.075)mol·L-1=(0.5a-0.250)mol·L-1，反应II的浓度商Qc=。36．氮氧化物气体是危害最大、最难处理的大气污染物之一。控制氮氧化物废气排放的技术措施主要分两大类：一类是源头控制；另一类是尾部控制，即烟气脱硝。烟气脱硝的方法有以下几种，回答相关问题：I.氨气催化还原氮氧化物(1)已知：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H1=-94.4kJ·mol-12NO(g)N2(g)+O2(g)△H2=-180kJ·mol-1H2O(l)H2O(g)△H3=+44kJ·mol-1且氢气的燃烧热为285.8kJ·mol-1，请写出4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g)△H=____。(2)①在有氧条件下：NH3+O→NH2+OH，NH2与NO发生还原反应：NH2+NO→N2+H2O，NH2在还原NO的同时还会被氧化为NO，氮氧化物去除率与氧气的含量及温度关系图像如图所示，当反应气体中O2含量低于6%时，氮氧化物去除率上升的主要原因：____。当反应气体中O2含量高于6%时，氮氧化物去除率随O2含量升高而降低的原因：____。②氮氧化物去除率随着氨氮比及温度的变化图像如图所示，应选择最佳的氨氮比为：____、氨还原氮氧化物的最佳温度：____。II.氢气还原氮氧化物(3)①在催化剂表面H2还原NO的基元反应及活化能Ea(kJ·mol-1)如图所示。写出氢气还原NO的总反应化学方程式：____；基元反应慢反应决定总反应速率，决定NO被还原成N2速率的是基元反应____(填相应序号)。②若对总反应初始速率与NO、H2的初始浓度的关系为v=kcx(H2)cy(NO)，k为速率常数，只受温度影响。在某温度时测得的相关数据如表所示。H2的初始压强P0(H2)=53.3kPaNO的初始压强P0(NO)=53.3kPaP0(NO)/kPav/(kPa•s-1)P0(H2)/kPav/(kPa•s-1)47.820.038.421.339.913.727.314.620.23.3319.610.5关系式中x=____、y=____；由此，____(填“H2”或“NO”)的浓度对速率影响程度更大。③300℃下将等物质的量H2、NO置于刚性密闭容器中，在催化剂的作用下只发生以上反应，达到平衡后压强为P，此时NO的转化率为80%，用气体的平衡分压代替物质的量浓度，表示的压强平衡常数Kp=____。【答案】(1)-1802kJ·mol-1(2)当O2含量低于6%时，脱硝效率明显较低，这是由于O2含量过低，不利于NH3向N2转化反应进行，随着O2含量的增加，反应向正反应方向移动，氮氧化物去除率逐渐增加

随着O2含量的继续增加，在较高脱硝反应温度下，NH3发生氧化反应生成NO，NOx去除效率降低

1.5

950℃(3)

2H2+2NON2+2H2O

ⅵ

1

2

NO

【解析】(1)根据盖斯定律；(2)①当O2含量低于6%时，脱硝效率明显较低，这是由于O2含量过低，不利于NH3向N2转化反应进行，随着O2含量的增加，反应向正反应方向移动，氮氧化物去除率逐渐增加；随着O2含量的继续增加，在较高脱硝反应温度下，NH3发生氧化反应生成NO，NO去除效率降低；②由图像得出脱硝率最高，则氨氮比为1.5；温度为950℃。(3)①根据质量守恒定律2H2+2NO=N2+2H2O；反应历程中的反应活化能越高，速率越慢，所以是第ⅵ步决定总反应速率。②，，同理；因此NO的浓度对速率影响更大。③假设氢气与NO的物质的量均为1mol，则：。37．(2023·山东省临沂市统考一模)以CO2、H2为原料合成CH3OH的反应是研究热点之一，该反应体系涉及的反应如下：I．CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H1=-49kJ•mol-1II．CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H2回答下列问题：(1)已知25℃和101kPa下，H2(g)、CO(g)的燃烧热分别为285.8kJ•mol-1、283.0kJ•mol-1，H2O(l)=H2O(g)△H=+44kJ•mol-1，则△H2=_____kJ•mol-1。(2)在恒压密闭容器中，按照n(CO2)：n(H2)=1：3投料进行反应，反应Ⅰ、Ⅱ以物质的分压表示的平衡常数Kp随温度T的变化关系如图1所示(体系总压为10kPa)。①反应Ⅱ对应图1中_____(填“m”或“n”)；A点对应温度下体系达到平衡时CO2的转化率为80%，反应Ⅰ的Kp=_____kPa-2(保留两位有效数字)。②通过调整温度可调控平衡时的值。B点对应温度下，平衡时=400，则p(H2)=_____kPa。(3)在密闭容器中，保持投料比不变，将CO2和H2按一定流速通过反应器，一段时间后，测得CO2转化率(α)和甲醇选择性[x(CH3OH)=×100%]随温度(T)变化关系如图2所示。若233～250℃时催化剂的活性受温度影响不大，则236℃后图中曲线下降的原因是_____；若气体流速过大，CO2的转化率会降低，原因是______。(4)向恒温恒压的两个密闭容器甲(T℃、P1)、乙(T℃、P2)中，分别充入物质的量均为amol的CO2和H2，若只发生反应Ⅱ，其正反应速率正=k正p(CO2)p(H2)，p为气体分压。若甲、乙容器平衡时正反应速率之比甲：乙=16：25，则甲、乙容器的体积之比为______。【答案】(1)+41.2(2)n

0.10

20(3)

主反应放热，副反应吸热，升温使主反应平衡逆向移动程度大于副反应平衡正向移动程度，因而使CO2转化率和甲醇选择性下降

气体流速过大，使得气体在容器中未能充分反应，还未达到化学平衡就被排出，导致CO2的转化率降低(4)5：4【解析】(1)已知25℃和101kPa下，H2(g)、CO(g)的燃烧热分别为285.8kJ•mol-1、283.0kJ•mol-1，即反应①H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H3=-285.8kJ/mol，反应②CO(g)+O2(g)=CO2(g)△H4=-283.0kJ/mol，③H2O(l)=H2O(g)△H=+44kJ•mol-1，则①-②+③得反应IICO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，根据盖斯定律可知，△H2=(-285.8kJ/mol)-(-283.0kJ/mol)+(+44kJ•mol-1)=+41.2kJ•mol-1；(2)①由(1)反析结合题干信息可知，反应I正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，则平衡常数减小，而反应Ⅱ正反应为吸热反应，升高温度平衡正向移动，则平衡常数增大，即反应I的lnKp随着的增大，即随着T的降低而增大，反应Ⅱ的lnKp随着的增大，即随着T的降低而减小，结合题干图示可知，反应Ⅱ对应图1中n，A点对应温度下体系达到平衡时CO2的转化率为80%，根据三段式分析：、图中A点反应Ⅱ的平衡常数lnKp=1，即Kp=1.00，则有=1.0，解得x=0.5mol，故有反应Ⅰ的Kp==0.10kPa-2；②通过调整温度可调控平衡时的值，B点对应温度下，反应I和反应Ⅱ的压力平衡常数相等，即，即得p2(H2)=，平衡时=400，则p(H2)=20kPa；(3)CO2催化加氢制甲醇为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，甲醇选择性降低，二氧化碳转化率降低，竞争反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，二氧化碳转化率升高，但升高温度使CO2催化加氢制甲醇平衡逆向移动程度大于竞争反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)平衡正向移动程度，因而使CO2转化率和甲醇选择性下降，若气体流速过大，使得气体在容器中未能充分反应，还未达到化学平衡就被排出，从而CO2的转化率降低，故答案为：主反应放热，副反应吸热，升温使主反应平