第二章 章末归纳总结（解析版）

PAGE25第二章章末归纳总结思维导图思维导图常见考向常见考向考向一化学反应速率【例1-1】反应4A(s)+3B(g)4C(g)+D(g)，经2minB的浓度减少0.6mol·L-1，对此反应速率的正确表示是A．用A表示的反应速率是0.4mol·L-1·min-1B．分别用B、C、D表示反应的速率，其比是3：4：1C．0-2min内的反应速率，用反应物D来表示是0.3mol·L-1·min-1D．在这2min内用A和C表示的反应速率的值都是相同的【答案】B【解析】A．物质A为固体，不能用A的浓度变化表示速率，A错误；B．同一反应不同物质的量反应速率之比等于计量数之比，所以分别用B、C、D表示反应的速率，其比是3：4：1，B正确；C．2minB的浓度减少0.6mol·L-1，所以v(B)==0.3mol·L-1·min-1，则v(D)应为0.1mol·L-1·min-1，C错误；D．物质A为固体，不能用A的浓度变化表示速率，D错误；综上所述答案为B。【例1-2】（安徽宣城·高二期末）对于反应，下列分别表示不同条件下的反应速率，则反应速率大小关系正确的是①②③④A．②>③>④>① B．③>①=④>② C．③>④>①=② D．①>④>②>③【答案】B【解析】比较不同条件下的反应速率应转化成同一物质的速率进行比较，根据化学反应速率之比等于化学计量数之比进行转换，以A的速率为标准，①对应的；②对应的；③④可知反应速率的由快到慢的顺序为：③>①=④>②；故选：B。【一隅三反】1．（辽宁·本溪市第二高级中学高二期末）T℃时，在0.5L的密闭容器中，气体A与气体B反应生成气体C，反应过程中A、B、C的浓度变化如图所示。则下列结论正确的是A．10s时反应生成了0.4molCB．该反应进行到10s时，消耗了0.1molAC．该反应的化学方程式为3A＋B=2CD．10s内用B表示的反应速率为0.01mol·L-1·s-1【答案】B【解析】A．根据图示可知在10s时C的浓度改变了0.4mol/L，由于容器的容积是0.5L，则10s时反应生成C的物质的量n(C)=0.4mol/L×0.5L=0.2mol，A错误；B．该反应进行到10s时，A的浓度减少0.2mol/L，由于容器的容积是0.5L，则消耗A的物质的量n(A)=0.2mol/L×0.5L=0.1mol，B正确；C．在10s后A、B、C三种物质的浓度改变了0.2mol/L、0.6mol/L、0.4mol/L，物质改变的浓度比等于化学方程式中相应物质的化学计量数的比，此时物质的浓度不再发生变化，则反应的化学方程式为：A＋3B2C，C错误；D．在10s时用B的浓度变化表示的反应速率v(B)=，D错误；故合理选项是B。2．（广东·肇庆市实验中学高二期末）已知反应在四种不同情况下的反应速率分别如下：①v(A)=0.1mol·L-1·min-1②v(B)=0.15mol·L-1·min-1③④v(D=0.1mol·L-1·min-1则该反应进行速率快慢顺序正确的是A．①＞②＞③＞④ B．②＞①=④＞③C．③＞①＞②＞④ D．④＞③＞①＞②【答案】C【解析】在单位相同的条件下，将不同物质的反应速率除以其计量数，得到的数值越大说明该反应速率越大，①v(A)=0.1mol·L-1·min-1，②v(B)=mol·L-1·min-1，③，④v(D=mol·L-1·min-1，反应速率：③＞①＞②＞④，故选C。3．（浙江温州·高二期末）已知反应：2MnO+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O，在室温下迅速混合反应液，2min内测得c(MnO)从0.1mol/L减少到0.02mol/L(反应过程中忽略溶液体积的变化)，下列说法正确的是A．υ(MnO)=0.04mol∙L−1∙s−1 B．υ(Mn2+)=0.02mol∙L−1∙min−1C．υ(H2C2O4)=0.1mol∙L−1∙min−1 D．2min内产生的CO2为8.96L【答案】C【解析】A．2min内测得c(MnO)从0.1mol/L减少到0.02mol/L，则υ(MnO)，故A错误；B．根据速率之比等于计量系数之比υ(Mn2+)=υ(MnO)=0.04mol∙L−1∙min−1，故B错误；C．根据速率之比等于计量系数之比υ(H2C2O4)=2.5υ(MnO)=0.1mol∙L−1∙min−1，故C正确；D．2min内测得c(MnO)从0.1mol/L减少到0.02mol/L，溶液体积未知，因此无法计算产生CO2的物质的量，故D错误。综上所述，答案为C。4．（全国·高二课时练习）反应，经2min，A的浓度减少了。下列反应速率的表示正确的是A．2min末，用A表示的反应速率是B．2min内，用B表示的反应速率是C．2min内，用C表示的反应速率是D．2min内，用B和C表示的反应速率之比为2∶3【答案】B【解析】由经2min，A的浓度减少了0.4mol/L可知，2min内A的反应速率为=，由反应速率之比等于化学计量数之比可知，B、C的反应速率之比为3：2，2min内反应速率分别为×=、×=，故选B。考向二化学平衡【例2-1】（陕西渭南·高二期末）在温度T1时，向一体积固定为2L的密闭容器中通入1molCO2和3molH2发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

△H<0，5min后反应达到平衡，CO2的转化率为20%。下列说法正确的是A．前5min，平均反应速率v(H2)=0.06mol(L·min)B．该温度下反应平衡常数的值为C．当v正(CO2)=3v逆(H2)时，说明反应已达到平衡状态D．若平衡后升温，正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡左移【答案】A【解析】A．由题意知，前5min，CO2的变化量为0.2mol，则H2的变化量为0.6mol，v(H2)=0.06mol(L·min)，A正确；B．向体积为2L的密闭容器中通入1molCO2和3molH2发生上述反应，5min后反应达到平衡，CO2的转化率为20%，可列出三段式(单位为mol/L)：，则该温度下反应平衡常数为，B错误；C．当3v正(CO2)=v逆(H2)时，说明反应已达到平衡状态，C错误；D．平衡后升温，正反应速率增大，逆反应速率增大，因反应放热反应，平衡左移，D错误；故答案为A。【例2-2】．（陕西·铜川市第一中学高二期末）在某一密封体系中发生反应：。如图为某一段时间段反应速率与反应时间的山线关系。下列说法正确的是A．内氨的百分含量最高 B．时刻，向体系中充入C．时刻，密封体系体积缩小 D．时间段内，该反应停止了【答案】A【解析】A．t1后期，三次改变的反应条件分别使平衡逆向移动、不移动、逆向移动，氨的百分含量分别减小、不变、减小，所以氨的百分含量最高的时间段是，A项正确；B．时刻，改变某条件，正、逆反应速率同时加快，若向体系中充入，此刻逆反应速率应保持不变，且正反应速率大于逆反应速率，B项错误；C．时刻，正、逆反应速率比前期都减小，应为减小浓度，即密封体系体积增大，C项错误；D．从图中可以看出，时间段内，正、逆反应速率相等，但反应速率加快，表明该反应没有停止，D项错误；答案选A。【一隅三反】1．（陕西渭南·高二期末）在密闭容器中进行反应：

。如图是某次实验的化学反应速率随时间变化的图像，推断t时刻改变的条件可能是A．增大的浓度 B．升高反应体系的温度C．添加了合适的催化剂 D．缩小容器体积增大压强【答案】D【解析】A．增大NO的浓度，t时刻正反应速率增大，逆反应速率不变，与图不符，A错误；B．该反应正反应为放热反应，升高反应体系的温度，平衡逆向移动，与图不符，B错误；C．添加了合适的催化剂，正逆反应速率同等程度的增大，与图不符，C错误；D．缩小容器体积增大压强，正逆反应速率均增大，且正反应速率大于逆反应速率，D正确；故答案选D。2．（福建·莆田华侨中学高二期中）采用CO与H2反应合成再生能源甲醇，反应如下：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，在一容积可变的密闭容器中充有10molCO和20molH2，在催化剂作用下发生反应生成甲醇。CO的平衡转化率(α)与温度(T)、压强(p)的关系如图所示。则下列符合题意的是A．B点的速率比C点的大B．A、B、C三点的平衡常数KA、KB、KC的大小关系为：KA=KB>KCC．若达到平衡状态A时，容器的体积为10L，则在平衡状态B时容器的体积为5LD．若增大H2的浓度，则CO和H2的平衡转化率(α)均会增大【答案】B【解析】A．由图可知，C点的反应温度高于B点，温度越高，反应速率越大，则C点的速率比B点的大，故A不符合题意；B．平衡常数是温度函数，温度不变，平衡常数不变，由图可知，A、B、C三点的温度大小顺序为C>A=B，温度升高，一氧化碳的平衡转化率减小，说明平衡向逆反应方向移动，该反应是放热反应，反应的化学平衡常数减小，则A、B、C三点的平衡常数KA、KB、KC的大小关系为KA=KB>KC，故B符合题意；C．由图可知，A、B的反应温度相同，反应的平衡常数相等，A点一氧化碳的转化率为50%，由容器的体积为10L可知，平衡时一氧化碳、氢气、甲醇的浓度为(1—1×50%)mol/L=0.5mol/L、(2—1×50%×2)mol/L=1mol/L、1×50%mol/L=0.5mol/L，反应的平衡常数KA==1；B点一氧化碳的转化率为80%，由容器的体积为5L可知，平衡时一氧化碳、氢气、甲醇的浓度为(2—2×50%)mol/L=1mol/L、(4—2×50%×2)mol/L=2mol/L、2×50%mol/L=1mol/L，反应的平衡常数KB==0.25，由计算结果可知，A、B的平衡常数不相等，则若达到平衡状态A时，容器的体积为10L，在平衡状态B时容器的体积不可能为5L，故C不符合题意；D．增大氢气浓度，平衡向正反应方向移动，氢气的转化率减小，故D不符合题意；故选B。3．（重庆八中高二期末）以下图像和叙述正确的是

A．图甲：该图像表示的反应方程式为，反应速率B．图乙：某温度下发生反应：，时刻改变的条件一定是加入催化剂C．图丙：对图中反应升高温度，该反应平衡常数增大D．图丁：对于反应：，

【答案】C【解析】A.图甲中根据该变量之比等于计量系数之比得到该图像表示的反应方程式为，甲中容器体积未知，无法计量A的反应速率，故A错误；B.图乙：某温度下发生反应：，根据图中信息得到时刻改变的条件可能是加入催化剂，可能是加压，故B错误；C.图丙：对图中反应升高温度，正反应增大的速率大于逆反应增大的速率，说明平衡正向移动，该反应是吸热反应，升高温度，该反应平衡常数增大，故C正确；D.图丁，根据下面两根曲线得到P2＞P1，从下到上，增大压强，C%增大，说明正向移动，即正向是体积减小的反应，即，故D错误。综上所述，答案为C。4．某温度时，发生反应2HI(g)H2(g)+I2(g)，向三个体积相等的恒容密闭容器A、B、C中，分别加入①2molHI；②3molHI；③1molH2与1molI2，分别达到平衡时，以下关系正确的是A．平衡时，各容器的压强：②=①=③B．平衡时，I2的浓度：②>①>③C．平衡时，I2的体积分数：②=①=③D．从反应开始到达平衡的时间：①>②=③【答案】C【解析】A．由分析可知，平衡时，各容器的压强大小关系为②>①=③，故A错误；B．由分析可知，平衡时，碘的浓度大小关系为②>①=③，故B错误；C．由分析可知，平衡时，碘的的体积分数为②=①=③，故C正确；D．由分析可知，从反应开始到达平衡的时间的大小关系为①=③>②，故D错误；故选C。考向三综合运用【例3】（河南洛阳·高二阶段练习）研究二氧化碳合成甲醇对实现“碳中和”具有重要意义，二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：，该反应一般认为通过如下步骤来实现，反应进程与体系能量变化关系如图所示：①②回答下列问题：(1)___________0(填“>”或“<”，)。(2)对于合成甲醇总反应，要加快其反应速率并使其在一定条件下建立的平衡正向移动，可采取的措施有___________(填字母，后同)。A．增大反应容器的容积B．缩小反应容器的容积C．从平衡体系中及时分离出D．升高温度E.使用合适的催化剂(3)一定温度下，将和以物质的量之比为1：1充入盛有催化剂的密闭容器中，发生合成甲醇总反应；某时刻t1，当下列量不再变化时，一定能说明该反应处于平衡状态的是___________(填字母)A．平衡常数K不再变化 B．的体积分数不再变化C．的体积分数不再变化 D．反应的焓变不再变化(4)500℃时，已知，。往2L恒容密闭容器中充入和，测得某时刻t2，合成甲醇总反应中的转化率为66.67%(约转化了)，则t2时合成甲醇总反应的___________(填“>、<”或“=”)，并通过计算说明理由___________。【答案】(1)＜(2)B(3)C(4)

＜

Qc==＞K=2.5，反应向逆反应方向进行【解析】(1)根据图像，反应物总能量大于生成物总能量，该反应为放热反应，即＜0，故答案为＜；(2)A．增大反应容器的容积，组分浓度减小，反应速率减缓，故A不符合题意；B．缩小容器的体积，压强增大，化学反应速率加快，增大压强，平衡向正反应方向移动，故B符合题意；C．从平衡体系中及时分离出CH3OH，生成物浓度减小，反应向正反应方向进行，当改变瞬间，逆反应方向速率减缓，正反应速率不变，故C不符合题意；D．升高温度，正逆反应速率增大，根据图像，总反应为放热反应，升高温度，平衡逆向进行，故D不符合题意；E．使用催化剂，加快反应速率，但对平衡移动无影响，故E不符合题意；答案为B；(3)A．平衡常数只受温度的影响，温度不变，化学平衡常数不变，因此化学平衡常数不变，不能说明反应达到平衡，故A不符合题意；B．，CO2的体积分数为=50%，因此无论CO2转化多少，CO2的体积分数始终保持不变，因此CO2的体积分数保持不变，不能说明反应达到平衡，故B不符合题意；C．CH3OH为生成物，当CH3OH体积分数不再改变，说明反应达到平衡，故C符合题意；D．焓变只与始态和终态有关，与过程无关，因此不能判断是否达到平衡，故D不符合题意；答案为C；(4)500℃时，K=K1×K2=2.5×1.0=2.5，，t2时刻中浓度商为Qc==＞K=2.5，反应向逆反应方向进行，即v正＜v逆；故答案为＜；Qc==＞K=2.5，反应向逆反应方向进行。【一隅三反】1．（广西桂林·高二期末）CO选择性催化还原技术是治理汽车尾气中的CO和的理想方案之一。某小组对反应Ⅰ：展开了如下研究。回答下列问题：(1)已知：

则反应Ⅰ的_______kJ/mol。从理论上分析反应Ⅰ在_______条件(填“高温”“低温”或“任何温度”)可自发反应。(2)下列能说明在恒温恒容的容器中反应Ⅰ达到平衡状态的是_______(填正确答案的字母代号)。a.容器内的百分含量不再随时间变化b.每消耗4molCO(g)的同时生成1molc.容器内气体的压强不再随时间变化d.生成的速率与消耗CO的速率存在(3)一定温度下，向一2L密闭容器内充入4molCO(g)和2mol发生反应Ⅰ，达到平衡时测得CO的物质的量浓度为1mol/L。①达到平衡时CO的转化率为_______；该温度下反应Ⅰ平衡常数K的值为_______。②平衡后，再向容器内充入2mol和2mol，平衡会_______(填“向正方向”“向逆方向”或“不”)移动。③已知气体的颜色越深，透光率越小。若达到平衡后缩小容器的容积，下列气体透光率随时间变化的示意图中正确的是_______(填正确答案的字母代号)。【答案】(1)

-1216

低温(2)ac(3)

50%或0.5

1

向正方向

c【解析】（1①

②

根据盖斯定律①×2+②得的kJ/mol。正反应放热，正反应熵减小，从理论上分析反应Ⅰ在低温可自发反应。（2）a．反应达到平衡状态，各物质浓度不再不变，容器内的百分含量不再随时间变化，反应一定达到平衡状态，故选a；b．每消耗4molCO(g)的同时生成1mol，不能判断正逆反应速率是否相等，反应不一定平衡，故不选b；c．反应前后气体系数和不同，压强是变量，容器内气体的压强不再随时间变化，反应一定达到平衡状态，故选c；d．生成的速率与消耗CO的速率存在，正逆反应速率比不等于系数比，反应没有达到平衡状态，故不选d；选ac。（3）一定温度下，向一2L密闭容器内充入4molCO(g)和2mol发生反应Ⅰ，达到平衡时测得CO的物质的量浓度为1mol/L。①达到平衡时CO的转化率为；该温度下反应Ⅰ平衡常数K的值为。②平衡后，再向容器内充入2mol和2mol，Q=，所以平衡会向正方向移动。③若达到平衡后缩小容器的容积，NO2浓度突然增大，平衡正向移动，NO2浓度逐渐减小，达到新平衡时NO2浓度比原平衡大，所以透光率随时间变化的示意图中正确的是c。2．（云南·昆明一中高二期中）以煤为原料可合成一系列燃料。回答下列问题：(1)向1L恒容密闭容器中加入2molCO、4molH2，在适当的催化剂作用下，发生反应：2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(l)+H2O(l)△H=+71kJ·mol-l①该反应_______自发进行(填“能”、“不能”或“无法判断”)；②下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是_______。a．混合气体的平均相对分子质量保持不变b．CO和H2的转化率相等c．CO和H2的体积分数保持不变d．混合气体的密度保持不变e．1molCO生成的同时有1molO-H键断裂(2)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H＜0，在一定条件下，某反应过程中部分数据如下表：反应条件反应时间CO2/molH2/molCH3OH/molH2O/mol恒温恒容(T1℃、2L)0min260010min4.520min130min1①0~10min内，用H2O(g)表示的化学反应速率v(H2O)=_______mol/(L·min)。②T1℃，该反应的平衡常数K=_______(用分数表示)，平衡时H2的转化率是_______。③在其它条件不变的情况下，若30min时改变温度为T2℃，再次平衡时H2的物质的量为3.2mol，则T1_______T2(填“＞”“＜”或“=”)，理由是_______；在其他条件不变的情况下，若30min时向容器中再充入1molCO2(g)和1molH2O(g)，则平衡_______移动(填“正向”、“逆向”或“不”)。【答案】(1)

不能

d(2)

0.025

50%

<

正反应放热，若30min时改变温度为T2℃，再次平衡时H2的物质的量为3.2mol，氢气物质的量增大，平衡逆向移动，说明温度升高

不【解析】(1)①2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(l)+H2O(l)△H>0、△S<0，反应不能自发进行。②a．反应体系中，只有CO(g)、H2是气体，反应过程中CO(g)、H2的体积比不变，所以混合气体的平均相对分子质量是恒量，混合气体的平均相对分子质量保持不变，不能说明反应达到平衡，故a不符合题意；b．投料比等于系数比，所以反应过程中CO和H2的转化率始终相等，CO和H2的转化率相等，不能说明反应达到平衡，故b不符合题意；c．反应体系中，只有CO(g)、H2是气体，投料比等于系数比，所以反应过程中CO和H2的体积分数始终相等，CO和H2的体积分数保持不变，不能说明反应达到平衡，故c不符合题意；d．反应后气体质量减小，容器体积不变，密度减小，混合气体的密度保持不变，说明反应达到平衡，故d符合题意；e．逆反应中，消耗1molH2O生成2molCO，则1molCO生成的同时有1molO-H键断裂，均表示逆反应方向，不能说明反应达到平衡，故e不符合题意；故选d。(2)①0~10min内，消耗1.5mol氢气，则生成0.5mol水，用H2O(g)表示的化学反应速率v(H2O)=mol/(L·min)。②T1℃，反应20min时，反应消耗1molCO2、3molH2，反应生成1molCH3OH、1molH2O(g)，反应30min时，容器内有1molCH3OH，则反应在20min时达到了平衡，容器中CO2的浓度是0.5mol/L，H2的浓度是1.5mol/L，CH3OH(g)的浓度是0.5mol/L，H2O的浓度是0.5mol/L，该反应的平衡常数K=，平衡时H2的转化率是50%。③正反应放热，在其它条件不变的情况下，若30min时改变温度为T2℃，再次平衡时H2的物质的量为3.2mol，氢气物质的量增大，说明平衡逆向移动，所以T1<T2；在其他条件不变的情况下，若30min时向容器中再充入1molCO2(g)和1molH2O(g)，CO2、H2、CH3OH、H2O的浓度分别为1mol/L、1.5mol/L、0.5mol/L、1mol/L，Q=，则平衡不移动。3．（湖南·株洲市第八中学高二期末）研究碳及其化合物的资源化利用具有重要的意义。回答下列问题：(1)已知下列热化学方程式：反应Ⅰ：CO2(g)+4H2(g)=

CH4(g)+2H2O(g)

ΔH1=-164.9kJ/mol。反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)

ΔH2=+41.2kJ/mol则反应CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)的ΔH3=_______kJ/mol。(2)在T℃时，将1molCO2和3molH2加入容积不变的密闭容器中，发生反应Ⅰ：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)，实验测得CO2的体积分数φ(CO2)如表所示：t/min01020304050φ(CO2)0.250.230.2140.2020.2000.200①能判断反应CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)达到平衡的是_______(填标号)。A．CO2的消耗速率和CH4的生成速率相等B．混合气体的密度不再发生变化C．容器内气体压强不再发生变化D．混合气体的平均相对分子质量不再发生变化②达到平衡时CO2的转化率为_______%(结果保留三位有效数字)。(3)在T℃时，向容积为2L的恒容密闭容器中充入1molCO2和一定量的H2发生反应：CO2(g)+2H2(g)HCHO(g)+H2O(g)。达到平衡时，HCHO的分压与起始的关系如图所示：(分压=总压×物质的量分数)①起始时容器内气体的总压强为1.2pkPa，若5min时反应到达c点，v(H2)=_______mol/(L·min)。②b点时反应的平衡常数Kp=_______(kPa)-1(以分压表示)。③c点时，再加入CO2(g)和H2O(g)，使二者分压均增大0.05pkPa，则H2的转化率_______(填“增大”“不变”或减小”)。【答案】(1)+206.1(2)

CD

33.3(3)

0.1

不变【解析】（1）反应Ⅰ：CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)ΔH1=-164.9kJ/mol。反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.2kJ/mol根据盖斯定律Ⅱ-Ⅰ得CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)的ΔH3=+41.2kJ/mol+164.9kJ/mol=+206.1kJ/mol。（2）①A．CO2的消耗速率和CH4的生成速率相等，均为正反应方向，不能判断正逆反应速率是否相等，A不符合题意；B．反应前后气体总质量不变，容器体积不变，所以密度ρ=是恒量，混合气体的密度不再发生变化，反应不一定平衡，B不符合题意；C．反应前后气体系数和不同，压强是变量，容器内气体压强不再发生变化，反应一定达到平衡状态，C符合题意；D．反应前后气体总质量不变，气体总物质的量是变量，所以平均相对分子质量M=是变量，混合气体的平均相对分子质量不再发生变化，反应一定达到平衡状态，D符合题意；故选CD。②反应达到平衡，CO2的体积分数为0.2，故；x=；达到平衡时CO2的转化率为=33.3%。（3）①起始时容器内气体的总压强为1.2pkPa，若5min时反应到达c点，c点HCHO的物质的量为x，，x=0.5mol，则反应消耗氢气的物质的量为1mol，v(H2)==0.1mol/(L·min)。②甲醛的压强为0.2pkPa，则二氧化碳的压强为0.2pkPa、氢气的压强为0.4pkPa、水蒸气的压强为0.2pkPa，b点时反应的平衡常数Kp=(kPa)-1。③c点时，再加入CO2(g)和H2O(g)，使二者分压均增大0.05pkPa，Qc=，平衡不移动，故H2的转化率不变。4．（四川眉山·高二期末）我国含硫、天然气资源丰富，天然气脱硫和甲烷与硫化氢重整制氢具有重要的现实意义。回答下列问题：(1)天然气脱硫工艺涉及如下反应：2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(g)

ΔH1=akJ·mol-1H2S(g)+SO2(g)=S2(g)+H2O(g)

ΔH2=bkJ·mol-12H2S(g)+O2(g)=2S(g)+2H2O(g)

ΔH3=ckJ·mol-1则2S(g)=S2(g)

△H4=_______kJ·mol-1(2)甲烷与H2S重整制氢是一条全新的H2S转化与制氢技术路线。为了研究甲烷对H2S制氢的影响，理论计算表明，原料初始组成n(CH4)：n(H2S)=1：2，在体系压强恒为1.0MPa，反应CH4(g)+2H2S(g)→CS2(g)+4H2(g)

△H达到平衡时，四种组分的物质的量分数x随温度T的变化如图所示。①图中表示H2S、H2变化的曲线分别是

_______、_______。反应达平衡的标志是_______(填标号)。A．2v正(H2S)=4v逆(H2)B．CH4的体积分数不再变化C．不再变化D．混合气体的密度不再改变②由图可知该反应的ΔH_______0(填“>”“<”或“=”)，判断的理由是_______

。③M点对应温度下，CH4的转化率为_______；950℃时该反应的Kp=_______(MPa)2。【答案】(1)a+b-c(2)

c

a

BD

>

温度升高，反应物减少，生成物增加，说明平衡正向移动

或33.3%

1【解析】（1）已知①2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(g)

ΔH1=akJ·mol-1②H2S(g)+SO2(g)=S2(g)+H2O(g)

ΔH2=bkJ·mol-1③2H2S(g)+O2(g)=2S(g)+2H2O(g)

ΔH3=ckJ·mol-1根据盖斯定律，由×①＋②-③)得到2S(g)=S2(g)

ΔH4=(a+b-c)kJ/mol；（2）①由方程式可知，CH4与H2S为反应物，投料比为1：2，因此c为H2S，d为CH4，CS2和H2为生成物，系数比为1：4，因此b为CS2，a为H2，故H2S、H2变化的曲线分别是c、a；A．方程式为CH4(g)+2H2S(g)→CS2(g)+4H2(g)，因此2v正(H2S)=v逆(H2)时反应达到平衡，A错误；B．CH4的体积分数不再变化时，说明各组分的浓度不再变化，反应达到平衡，B正确；C．CH4与H2S均为反应物，投料时二者按照系数比1：2，反应的量与系数成正比，也为1：2，此时剩余的量也是1：2，这种情况下一直为1：2，因此不再变化不能说明达到平衡，C错误；D．混合气体的密度ρ=，该反应前后都是气体，m不变，前后气体系数之和不相等，V是变量，因此ρ是变量，变量不变时，反应达到平衡，D正确；故选BD。②由图像可知，温度升高，生成物的量增大，反应物的量减少，说明平衡正向移动，正反应吸热，ΔH＞0③设CH4与H2S的投料量为amol和2amol，参加反应的CH4的物质的量为x，列出三段式：，M点时H2与H2S的物质的量分数相等，因此2amol-2x=4x，解得x=amol，因此CH4的转化率为×100%=≈33.3%；设CH4与H2S的投料量为amol和2amol，950℃时参加反应的CH4的物质的量为y，列出三段式：，950℃时CS2与CH4的物质的量分数相等，因此amol-y=y，解得y=amol，平衡时CH4、H2S、CS2、H2的物质的量分别为amol、amol、amol、2amol，分压分别为×1.0MPa、×1.0MPa、×1.0MPa、×1.0MPa，Kp===1(MPa)2。5．（四川·南部县第二中学高二阶段练习）能源问题是人类社会面临的重大课题，甲醇是一种可再生能源，具有开发应用的广阔前景，研究甲醇具有重要意义。(1)利用工业废气中的CO2可制取甲醇，其反应为：CO2+3H2⇌CH3OH+H2O。①常温常压下，已知反应的能量变化如图1、图2所示，由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式为_____。②为探究用CO2生产燃料甲醇的反应原理，现进行如下实验：在一恒温恒容密闭容器中，充入lmolCO2和3molH2，进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。从反应开始到平衡，v(H2)=_____；该温度下的平衡常数数值K=______(保留两位有效数字)；能使平衡体系中增大的措施有_____(任写一条)。(2)工业上利用甲醇制备氢气的常用方法有两种。①甲醇蒸汽重整法。主要反应为CH3OH(g)⇌CO(g)+2H2(g)；设在容积为2.0L的密闭容器中充入0.60molCH3OH(g)，体系压强为P1，在一定条件下达到平衡时，体系压强为P2，且P2/P1=2.2，则该条件下CH3OH的平衡转化率为_____。②甲醇部分氧化法。在一定温度下以Ag/CeO2—ZnO为催化剂时原料气比例对反应的选择性(选择性越大，表示生成的该物质越多)影响关系如图4所示，则当=0.25时，CH3OH与O2发生的主要反应方程式_____。在制备H2时最好控制=_____。【答案】(1)

CO2(g)＋3H2(g)⇌CH3OH(l)＋H2O(l)

ΔH=－50kJ·mol－1

0.225mol/(L·min)

5.3

降低温度或加压或增大氢气量或将H2O(g)从体系中分离出来(2)

60%

2CH3OH＋O22HCHO(g)＋2H2O

0.5【解析】(1)①根据图1得出CO(g)＋H2O(l)=CO2(g)＋H2(g)

ΔH=－41kJ·mol－1……①，根据图2得出CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(l)

ΔH=－91kJ·mol－1……②，根据盖斯定律，②－①ΔH=(－91kJ·mol－1)－(－41kJ·mol－1)=－50kJ·mol－1，CO2(g)＋3H2(g)⇌CH3OH(l)＋H2O(l)

ΔH=－50kJ·mol－1，故答案为CO2(g)＋3H2(g)⇌CH3OH(l)＋H2O(l)

ΔH=－50kJ·mol－1；②达到平衡时，消耗CO2物质的量浓度为(1.00－0.25)mol·L－1=0.75mol·L－1，此时消耗H2的物质的量浓度为3×0.75mol·L－1=2.25mol·L－1，即v(H2)==0.225mol/(L·min)；达到平衡时，c(CO2)=0.25mol·L－1，c(H2)=(3－2.25)mol·L－1=0.75mol·L－1，c(CH3OH)=c(H2O)=0.75mol·L－1，该反应的平衡常数K==5.3；使该比值增大，n(CH3OH)增大，n(CO2)减小，说明反应向正反应方向进行，措施为降低温度或加压或增大氢气量或将H2O(g)从体系中分离出来；故答案为0.225mol/(L·min)；5.3；降低温度或加压或增大氢气量或将H2O(g)从体系中分离出来；(2)①令达到平衡时，消耗CH3OH物质的量为xmol，则生成CO的物质的量为xmol，氢气的物质的量为2xmol，相同条件下，气体压强之比等于其物质的量之比，即，解得x=0.36，则甲醇的平衡转化率为60%；故答案为60%；②当=0.25，根据图像，此时HCHO的选择性最大，因此CH3OH和氧气发生的主要反应是生成HCHO，主要反应的方程式为2CH3OH＋O22HCHO(g)＋2H2O；制备氢气，则氢气的选择性最大，根据图像可知，=0.5；故答案为2CH3OH＋O22HCHO(g)＋2H2O；0.5。6．（浙江绍兴·高二期末）合成气(CO+H2)在煤化工和天然气化工中有着十分重要的地位，由合成气可合成多种有机基础原料和产品。(1)煤化工中生产合成气的反应为：，①该反应的平衡常数表达式为___________②判断该反应的自发性___________③在恒温恒容下，同时放入、、、四种物质，下列事实能够说明反应已达到平衡的是___________。A．反应体系中，混合气体的密度不再改变B．反应体系中，各组分的物质的量相等C．反应体系中，当有键断裂的同时有键断裂D．混合气体的平均相对分子质量保持不变(2)天然气化工中生产合成气的主要反应为：，，在恒容容器中按物质的量之比1∶2加入一定量的和，在压强为、不同温度下测得的平衡转化率如下图所示：①请在图中画出压强为时的平衡转化率随温度的变化曲线___________。②现有实验测得反应在750℃下，以不同碳氧比[]投料时反应达平衡后的转化率及、CO的选择性，所测数据如表所示。已知：选择性=目标产物的产率/反应原料的转化率碳氧比[]1∶0.251∶0.51∶11∶1.25转化率0.400.880.980.99选择性0.980.930.670.40CO选择性0.990.940.650.32最佳碳氧比[]为___________。假设按碳氧比投料，反应容器的体积为VL，通入和各amol，请列式表示平衡时容器内CO的浓度___________(用a、V的代数式表示)【答案】(1)

，，所以高温自发

ACD(2)

1∶0.5

【解析】(1)①根据化学平衡常数的数学表达式，K=，故答案为K=；②该反应为吸热反应，ΔH＞0，该反应为熵增反应，即ΔS＞0，根据复合判据ΔG=ΔH－TΔS＜0，自发进行，因此该反应在高温下自发进行，故答案为ΔH＞0，ΔS＞0，所以高温自发进行；③A．容器为恒容，气体总体积不变，碳为固体，因此该反应为气体质量增加反应，依据密度的定义，当气体密度不变，说明反应达到平衡，故A符合题意；B．题中没有数据，判断达到平衡时，各组分的物质的量相等，因此各组分的物质的量相等，不能说明反应达到平衡，故B不符合题意；C．2molH－O断裂说明有1mol水蒸气被消耗，反应向正反应方向进行，1molH－H键断裂，说明有1molH2被消耗，反应向逆反应方向进行，且它们消耗比值等于化学计量数之比，因此反应体系中，当有键断裂的同时有键断裂，说明反应达到平衡，故C符合题意；D．H2O的相对分子质量为18，CO和H2的平均相对分子质量为15，因此气体平均相对分子质量不变时，说明反应达到平衡，故D符合题意；答案为ACD；(2)①该反应为气体体积增加的反应，增大压强，平衡向逆反应方向进行，甲烷的平衡转化率降低，因此5.05×105Pa下甲烷平衡转化率比1.01×105Pa下的甲烷平衡转化率低，根据图像可知，该反应为吸热反应，CH4平衡转化率随温度升高而增大，5.05×105Pa下甲烷平衡转化率与温度关系；故答案为；②CH4转化率、H2、CO的选择性均较大时为最佳碳氧比，根据表中数据可知，最佳碳氧比为1∶0.5；目标产物的产率=，通入CH4和O2各amol，理论上产生CO的物质的量为amol，根据表中数据以及选择性的定义，有0.65=，推出n(CO)=a×0.65×0.98mol，即c(CO)=，故答案为1∶0.5；。课后测评一、选择题(本题包括10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题意)1.下列说法正确的是()A.催化剂是影响化学反应速率的本质因素B.当反应体系容积不变时,减小反应物的量肯定能减小反应速率C.可逆反应达到反应限度时,化学反应速率为0D.化学反应速率可用单位时间内反应物的浓度的变化量来表示答案D解析影响化学反应速率的本质因素是反应物的性质,A项错误;如果反应物是固体或液体,减小反应物的量不会影响反应速率,B项错误;可逆反应达到反应限度时,正、逆反应速率相等,但不为零,C项错误。2.下列说法正确的是()A.自发反应在任何条件下都能实现B.所有的自发反应都是放热的C.升高温度,活化分子百分数增大,化学反应速率一定增大D.一般使用催化剂可以降低反应的活化能,增大活化分子百分数,从而提高反应物的转化率答案C解析自发反应在恰当条件下才能实现,A项错误;有的吸热反应也能自发进行,B项错误;升高温度,活化分子百分数增大,化学反应速率增大,C项正确;使用催化剂可以降低反应的活化能,增大活化分子百分数,对化学平衡没有影响,不影响反应物的转化率,D项错误。3.一定温度下,在某密闭容器中发生反应:2HI(g)H2(g)+I2(g)ΔH>0,若15s内c(HI)由0.1mol·L-1降到0.07mol·L-1,则下列说法正确的是()A.0~15s内用I2表示的平均反应速率为v(I2)=0.002mol·L-1·s-1B.c(HI)由0.07mol·L-1降到0.05mol·L-1所需的反应时间小于10sC.升高温度正反应速率增大,逆反应速率减小D.减小反应体系的体积,化学反应速率增大答案D解析0~15s内,v(I2)=12v(HI)=12×(0.1-0.07)mol·L-115s=0.001mol·L-1·s-1,A项错误;随着反应的进行,c(HI)减小,v(HI)减小,故c(HI)由0.07mol·L-1降到0.05mol·L4.(江西上饶高二月考)已知反应:2NO(g)+Br2(g)2NOBr(g)ΔH=-akJ·mol-1(a>0),其反应机理是:①NO(g)+Br2(g)NOBr2(g)快②NOBr2(g)+NO(g)2NOBr(g)慢下列有关该反应的说法正确的是()A.该反应的速率主要取决于①的快慢B.NOBr2是该反应的催化剂C.增大Br2(g)的浓度能增大活化分子百分数,加快反应速率D.2molNO完全反应时生成物的总键能比反应物的总键能大akJ·mol-1答案D解析反应速率主要取决于慢的一步,所以反应速率主要取决于②的快慢,A错误;NOBr2是中间产物,而不是催化剂,B错误;增大浓度,活化分子百分数不变,C错误;正反应放热,断裂化学键吸收的能量小于形成化学键放出的能量,则反应物的总键能比生成物的总键能小akJ·mol-1,D正确。5.已知某密闭容器中发生反应:X(g)+Y(g)2W(g)+Z(g)ΔH<0(Y物质易被液化)。下列有关说法中一定正确的是()A.若W为有颜色的物质,达到平衡后,增大压强,体系颜色变浅B.改变压强,该反应的平衡常数一定不变C.平衡时,其他条件不变,升高温度,正反应速率增大程度比逆反应速率增大程度小D.平衡时,其他条件不变,分离出Z,正反应速率增大答案C解析A项,增大压强,不论平衡向哪个方向移动,各物质浓度变大,体系颜色应变深;B项,Y物质易被液化,加压有可能导致Y变为液态,平衡常数的表达式变了,平衡常数也就可能改变;C项,升温,平衡逆向移动,正确;D项,分离出Z,正、逆反应速率都减小。6.(江西上饶高二月考)已知:I2在水中的溶解度很小,在KI溶液中的溶解度显著增大。I2在KI溶液中存在下列平衡:I2(aq)+I-(aq)I3-(aq)。测得不同温度下该反应的平衡常数如下图所示,下列说法正确的是()A.反应I2(aq)+I-(aq)I3-(aq)的ΔHB.利用该反应可以除去硫粉中少量的碘单质C.在题给平衡体系中加入CCl4,平衡不移动D.25℃时,在题给平衡体系中加入少量KI固体,平衡常数K小于680答案B解析由图像数据可知,温度越高,平衡常数越小,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,故正反应方向为放热反应,即ΔH<0,故A错误;硫难溶于水,而碘单质与I-形成I3-而溶于水,可以达到除去少量碘的目的,故B正确;加入CCl4,碘易溶于CCl4,则加入CCl4后水中碘的浓度变小,平衡向左移动,故C错误;加入KI固体,I-的浓度增大,平衡向右移动,但平衡常数只受温度影响,与物质的浓度无关,因此平衡常数K不变,故7.某温度下,可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)的平衡常数为K,下列对K的说法正确的是()A.K值越大,表明该反应越有利于C的生成,反应物的转化率越大B.若缩小反应器的容积,能使平衡正向移动,则K增大C.温度越高,K一定越大D.如果m+n=p,则K=1答案A解析K越大,该反应正向进行的程度越大,反应物的转化率越大,A项正确;对于一个确定的化学反应,K只是温度的函数,温度一定,K一定,与压强无关,B项错误;因该反应的热效应不确定,C项错误;K=cp(C)cm(A)·cn(8.在某密闭容器中,可逆反应:A(g)+B(g)xC(g)符合图中(Ⅰ)所示关系,φ(C)表示C气体在混合气体中的体积分数。由此判断,对图像(Ⅱ)说法不正确的是()A.p3>p4,Y轴表示A的转化率B.p3>p4,Y轴表示B的质量分数C.p3>p4,Y轴表示B的转化率D.p3>p4,Y轴表示混合气体的平均相对分子质量答案B解析据图像(Ⅰ),在压强不变时,由曲线斜率知T1>T2。降温(T1→T2)时,φ(C)增大,即平衡正向移动,说明正反应为放热反应。当温度不变时,由曲线斜率知压强p2>p1,增大压强(p1→p2)时,φ(C)增大,即平衡正向移动,故x<2。由图像(Ⅱ)知,保持体系压强不变,升高温度,平衡逆向移动,A、B的转化率、φ(C)、混合气体的平均相对分子质量均减小,而A、B的质量分数增大。故选B。9.已知可逆反应:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)ΔH=-1025kJ·mol-1。若反应物起始物质的量相同,下列关于该反应的示意图不正确的是()答案D解析升高温度,平衡向逆反应方向移动,平衡时一氧化氮的含量小,且达到平衡时需要的时间短,A项正确,D项错误;增大压强,平衡向逆反应方向移动,平衡时一氧化氮的含量小,且达到平衡时需要的时间短,B项正确;有无催化剂只影响到达平衡状态的时间,不影响平衡移动,C项正确。10.一定条件下合成乙烯的反应为6H2(g)+2CO2(g)CH2CH2(g)+4H2O(g)。已知温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图,下列说法不正确的是()A.该反应的逆反应为吸热反应B.平衡常数:KM>KNC.生成乙烯的速率:v(N)一定大于v(M)D.当温度高于250℃,升高温度,催化剂的催化效率降低答案C解析升高温度时CO2的平衡转化率降低,说明平衡逆向移动,则逆反应为吸热反应,A项正确;该反应的正反应是放热反应,升温平衡常数减小,B项正确;化学反应速率随温度的升高而增大,但所用催化剂在250℃时催化活性最高,温度继续升高,其催化效率降低,所以v(N)有可能小于v(M),C项错误,D项正确。二、选择题(本题包括5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题意)11.25℃时,密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表所示:物质XYZ初始浓度/(mol·L-1)0.10.20.0平衡浓度/(mol·L-1)0.050.050.1下列说法错误的是()A.反应达到平衡时,X的转化率为60%B.该反应可表示为X(g)+3Y(g)2Z(g),其平衡常数为1600C.增大压强,平衡常数增大D.改变温度可以改变该反应的平衡常数答案AC解析X的浓度变化了0.05mol·L-1,所以达到化学平衡时,X的转化率为0.05mol·L-1÷0.1mol·L-1×100%=50%,A项错误;Y的浓度变化了0.15mol·L-1,Z的浓度变化了0.1mol·L-1,故该反应的化学方程式为X(g)+3Y(g)2Z(g),其平衡常数K=(0.1)20.05×(0.05)3=112.某温度下在2L密闭容器中,3种气体起始状态和平衡状态时的物质的量如下表所示。物质XYWn(起始状态)/mol210n(平衡状态)/mol10.51.5下列说法正确的是()A.升高温度,若W的体积分数减小,则此反应ΔH>0B.该温度下,此反应的平衡常数K=6.75C.增大压强,正、逆反应速率均增大,平衡向正反应方向移动D.该温度下,再向该容器中加入1.5molW,达到新平衡时,c(X)=0.25mol·L-1答案B解析由表中数据可以知道平衡时,Δn(X)=1mol、Δn(Y)=0.5mol、Δn(W)=1.5mol,Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(W)=1mol∶0.5mol∶1.5mol=2∶1∶3,根据反应过程中各物质的物质的量之比等于化学计量数之比可得,反应的方程式为2X(g)+Y(g)3W(g)。升高温度W的体积分数减小,平衡逆向移动,因为升高温度平衡向吸热反应方向移动,则逆向为吸热反应,故正反应为放热反应,即ΔH<0,故A错误;反应方程式为2X(g)+Y(g)3W(g),反应前后气体的物质的量相同,可以利用物质的量代替浓度计算平衡常数,所以平衡常数K=c3(W)c2(X)·c(Y)=1.5312×0.5=6.75,故B正确;该反应为反应前后气体的物质的量不变的反应,增大压强,正、逆反应速率均增大相同的倍数2X+Y3W起始量/mol 1 0.5 1.5+1.5=3变化量/mol 2m m 3m平衡量/mol 1+2m 0.5+m 3-3m根据W含量相同得到:1m=0.25;则达到新平衡时c(X)=(1+2×0.25)mol2L=0.13.(浙江11月选考)已知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH=-197.8kJ·mol-1。起始反应物为SO2和O2(物质的量之比为2∶1,且总物质的量不变)。SO2的平衡转化率(%)随温度和压强的变化如下表,下列说法不正确的是()温度/K压强/(105Pa)1.015.0710.125.350.767399.299.699.799.899.972397.598.999.299.599.677393.596.997.898.699.0A.一定压强下降低温度,SO2的转化率增大B.在不同温度、压强下,转化相同物质的量的SO2所需要的时间相等C.使用催化剂可以缩短反应达到平衡所需的时间D.工业生产通常不采取加压措施是因为常压下SO2的转化率已相当高答案B解析由表格数据及勒夏特列原理知,对于放热反应,一定压强下降低温度,平衡正向移动,故反应物SO2的转化率增大,A项正确;由于在不同温度、压强下,化学反应速率不一定相等,故转化相同物质的量的SO2所需要的时间不一定相等,B项错误;催化剂对化学平衡移动无影响,但可以缩短到达平衡所需的时间,C项正确;由图中数据可知,在1.01×105Pa(常压)下,673K、723K、773K时SO2的转化率分别为99.2%,97.5%,93.5%,已经相当高了,且加压后转化率升高并不明显,所以没有必要通过加压提高转化率,D项正确。14.已知H2(g)+I2(g)2HI(g)ΔH<0,有相同容积的定容密闭容器甲和乙,甲中加入H2和I2各0.1mol,乙中加入HI0.2mol,相同温度下分别达到平衡。欲使甲中HI的平衡浓度大于乙中HI的平衡浓度,应采取的措施是()A.甲、乙提高相同温度B.甲中加入0.1molHe,乙不改变C.甲降低温度,乙不变D.甲增加0.1molH2,乙增加0.1molI2答案C解析由题意知,甲、乙能达到同一平衡状态,HI浓度相等。升高相同温度,新平衡依然等效,HI浓度相等,A选项错误;向甲中充入氦气,因为容积不变,各物质浓度不变,平衡不移动,甲、乙中HI的平衡浓度仍然相等,B选项错误;对甲降温,平衡向右移动,HI浓度增大,乙中HI浓度不变,C选项正确;甲增加0.1molH2,乙增加0.1molI2,甲、乙中HI浓度增大程度相等,使甲、乙中HI的平衡浓度仍然相等,D选项错误。15.在容积可变的密闭容器中存在如下反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH<0,下列分析中不正确的是()A.图Ⅰ研究的是t0时升高温度对反应速率的影响B.图Ⅱ研究的是t0时增大压强(缩小容积)或使用催化剂对反应速率的影响C.图Ⅲ研究的是催化剂对化学平衡的影响,且甲使用了催化剂D.图Ⅲ研究的是温度对化学平衡的影响,且乙的温度较高答案AC解析由于这是一个气体体积不变的放热反应,所以图Ⅰt0时温度升高,平衡向左移动,此时逆反应速率大于正反应速率,A项错误;该反应是反应前后气体物质的量不变的反应,图Ⅱ中,增大压强,可同等程度地增大正、逆反应速率,平衡不移动,使用催化剂,不影响平衡,但反应速率增大,B项正确;如果图Ⅲ研究的是催化剂对化学平衡的影响,则由图可知乙条件下先达到平衡,所以应该是乙使用了催化剂,且平衡时甲、乙两条件下的CO转化率应相等,C项错误;如果图Ⅲ研究的是温度对平衡的影响,同样应该是乙条件下温度高于甲条件,那么从甲升温到乙,平衡向左移动,CO的转化率下降,D项正确。三、非选择题(本题共5小题,共60分)16.(12分)在密闭容器中,使2molN2和6molH2混合发生下列反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH<0。(1)当反应达到平衡时,N2和H2的浓度比是;N2和H2的转化率之比是。

(2)升高平衡体系的温度(保持体积不变),混合气体的平均相对分子质量,密度。(填“增大”“减小”或“不变”)

(3)当达到平衡时,充入氩气,并保持压强不变,平衡将(填“正向”“逆向”或“不”)移动。

(4)若容器恒容、绝热,加热使容器内温度迅速升至原来的2倍,平衡将(填“向左移动”“向右移动”或“不移动”)。达到新平衡后,容器内温度(填“大于”“小于”或“等于”)原来的2倍。

答案(1)1∶31∶1(2)减小不变(3)逆向(4)向左移动小于解析(1)对N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH<0,在密闭容器中,开始时n(N2)∶n(H2)=2∶6=1∶3,反应时消耗n(N2)∶n(H2)=1∶3,故平衡时n(N2)∶n(H2)=1∶3,所以c(N2)∶c(H2)=1∶3,转化率之比为1∶1。(2)升高温度,平衡向逆反应方向移动,气体的总物质的量增大,总质量不变,故平均相对分子质量变小,由ρ=mV(3)达平衡后,保持压强不变,充入氩气,使体系体积增大,浓度减小,相当于减小压强,使平衡逆向移动。(4)恒容时升高温度至原来的2倍,根据勒夏特列原理,平衡向吸热反应的方向移动,即向左移动,达新平衡后,容器内温度大于原来的温度,小于原来温度的2倍。17.(12分)300℃时,将2molA和2molB两种气体混合于2L密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B(g)2C(g)+2D(g)ΔH=Q,2min末达到平衡,生成0.8molD。(1)300℃时,该反应的平衡常数表达式为:K=。

已知K300℃<K350℃,则ΔH0(填“>”或“<”)。

(2)在2min末时,B的平衡浓度为,D的平均反应速率为。

(3)若温度不变,缩小容器容积,则A的转化率(填“增大”“减小”或“不变”),原因是。

(4)如果在相同的条件下,上述反应从逆反应方向开始,开始时加入C、D各43mol。若使平衡时各物质的物质的量浓度与原平衡相同,则还应该加入B答案(1)c2(C)·c0.2mol·L-1·min-1(3)不变反应前后气体分子数不变,压强对平衡无影响(4)4解析(1)温度越高,K越大,则说明升温平衡正向移动,即正反应为吸热反应,ΔH>0。(2)生成0.8molD,则反应掉0.4molB,剩余1.6molB,c(B)=1.6mol2L=0.8mol·L-1;v(B)=0.4mol2L×2min=0.1mol·L-1·min-1,由化学计量数知,D的反应速率应为B的2倍,故v(D)=2v(B)=2×0.1mol·L-1·min-1=0.2mol·L-1·min-1。(3)该反应前后气体分子数不变,增大压强平衡不移动,故A的转化率不变。(4)将C、D的量折算成A、B的量,则相当于加入2molA和23molB,容器体积固定,若平衡时各物质浓度与原平衡相同,18.(12分)(全国Ⅰ,节选)采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术,在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题:(1)1840年Devil用干燥的氯气通过干燥的硝酸银,得到N2O5。该反应的氧化产物是一种气体,其分子式为。

(2)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25℃时N2O5(g)分解反应:2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)2N2O4(g)其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示[t=∞时,N2O5(g)完全分解]:t/min0408016026013001700∞p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1①研究表明,N2O5(g)分解的反应速率v=2×10-3×pN2O5(kPa·min-1),t=62min时,测得体系中pO2=2.9kPa,则此时的pN2O5=②若提高反应温度至35℃,则N2O5(g)完全分解后体系压强p∞(35℃)63.1kPa(填“大于”“等于”或“小于”),原因是。

③25℃时N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数Kp=kPa(Kp为以分压表示的平衡常数,计算结果保留1位小数)。

(3)对于反应2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g),R.A.Ogg提出如下反应历程:第一步N2O5NO2+NO3快速平衡第二步NO2+NO3NO+NO2+O2 慢反应第三步NO+NO32NO2 快反应其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是(填标号)。

A.v(第一步的逆反应)>v(第二步反应)B.反应的中间产物只有NO3C.第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效D.第三步反应活化能较高答案(1)O2(2)①30.06.0×10-2②大于温度提高,体积不变,总压强提高;NO2二聚为放热反应,温度提高,平衡左移,体系物质的量增加,总压强提高③13.4(3)AC解析(1)干燥的氯气与干燥的AgNO3之间发生氧化还原反应时,氯气作氧化剂,而AgNO3中Ag、N元素都处于最高价,所以被氧化的只能为氧元素,则得到的气体为氧气。(2)①依据反应N2O5(g)2NO2(g)+12O2(g)及气体的物质的量与其形成的压强成正比,生成的O2的压强p(O2)=2.9kPa,则剩余N2O5形成的压强p(N2O5)=35.8kPa-2.9kPa×2=30.0kPa。则N2O5的分解速率v=2×10-3×30.0kPa·min-1=6.0×10-2kPa·min-1。②若提高反应温度至35℃,由于体积不变,但温度提高,总压强增大,且2NO2(g)N2O4(g)ΔH2=-55.3kJ·mol-1为放热反应,温度升高,平衡左移,气体的物质的量增大,总压强提高,所以N2O5完全分解后体系压强p∞大于63.1kPa。③当t=∞时,体系的总压强为63.1kPa为平衡时的总压强,此时N2O5完全分解,生成的氧气的压强为:p(O2)=35.8kPa2=17.9kPa。若NO2不生成N2O4,则此时的总压应为35.8kPa×52=89.5kPa,而实际压强为63.1kPa,压强差为:89.5kPa-63.12NO2N2O4压强差21 126.4kPa26.4kPa则平衡时NO2的分压为:63.1kPa-p(O2)-p(N2O4)=18.8kPa;由此可求反应N2O4(g)2NO2(g)的平衡常数为(18.8kPa)226(3)根据第一步能“快速平衡”及第二步“慢反应”可判断A项正确;反应的中间产物有NO3及NO,B项错误;根据第二步反应:NO2+NO3NO+NO2+O2可知,部分NO2没有参加反应,C项正确;第三步为“快反应”,则该步反应的活化能较低,D项错误。19.(12分)CO2是一种廉价的碳资源,其综合利用具有重要意义。(1)水煤气变换[CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)]是工业上获取CO2、H2的途径之一。我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程如图所示,其中吸附在金催化剂表面上的物种用·标注。可知水煤气变换的ΔH(填“大于”“等于”或“小于”)0,该历程中最大能垒(活化能)Ea=eV,写出该步骤的化学方程式:。

(2)水煤气变换获取的CO2、H2,经催化反应能合成二甲醚,其过程中主要发生下列反应:反应Ⅰ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH1反应Ⅱ:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH2=-