高中化学选择性必修一课时作业9

课时作业9化学反应的调控1．下列有关合成氨工业的说法正确的是()A．N2的量越多，H2的转化率越大，因此，充入的N2越多越有利于NH3的合成B．恒容条件下充入稀有气体有利于NH3的合成C．工业合成氨的反应是熵增加的放热反应，在任何温度下都可自发进行D．工业合成氨的反应是熵减小的放热反应，在常温时可自发进行2．在合成氨反应中使用催化剂和施加高压，下列叙述中正确的是()A．都能提高反应速率，都对化学平衡无影响B．都对化学平衡有影响，但都不影响达到平衡状态所用的时间C．都能缩短达到平衡状态所用的时间，只有施加高压对化学平衡有影响D．使用催化剂能缩短反应达到平衡状态所用的时间，而施加高压无此效果3．在合成氨工业中，要使氨的产率增大，同时又能提高化学反应速率，可采取的措施有()①增大容器体积使压强减小②减小容器体积使压强增大③升高温度④降低温度⑤恒温恒容，再充入等量的N2和H2⑥恒温恒压，再充入等量的N2和H2⑦及时分离产生的NH3⑧使用催化剂A．②④⑤⑥⑦B．②③④⑤⑦⑧C．②⑤D．①②③⑤⑧4．对于合成氨反应，达到平衡后，以下分析正确的是()A．升高温度，对正反应的反应速率影响更大B．增大压强，对正反应的反应速率影响更大C．减小反应物浓度，对逆反应的反应速率影响更大D．加入催化剂，对逆反应的反应速率影响更大5．合成氨反应达到平衡时，NH3的体积分数与温度、压强的关系如图所示，据此分析合成氨工业中最有前途的研究方向是()A．提高分离技术B．研制耐高压的合成塔C．研制低温催化剂D．探索不用N2和H2合成氨的新途径6．如图所示是工业合成氨的流程图，其中为提高原料转化率而采取的措施是()A．①②③B．②④⑤C．①③⑤D．②③④7．合成甲醇的反应存在平衡体系CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH<0，为了提高CH3OH的产量，应该采取的措施是()A．高温、高压B．适宜的温度、高压、催化剂C．低温、低压D．高温、高压、催化剂8．诺贝尔化学奖曾授予致力于研究合成氨与催化剂表面积大小关系的德国科学家格哈德·埃特尔，表彰他在固体表面化学过程研究中作出的贡献。下列说法正确的是()A．增大催化剂的表面积，能增大氨气的产率B．增大催化剂的表面积，能增大合成氨的正反应速率、降低逆反应速率C．使用催化剂时，反应的活化能降低，反应明显加快D．工业生产中，合成氨采用的压强越高，温度越低，越有利于提高经济效益9．已知合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0，在一定条件下，其反应速率与参加反应的物质的浓度的关系式v＝kc(N2)·c1.5(H2)·c－1(NH3)。既要提高合成氨的产率，又要使反应速率增大，可采取的方法是()A．升高温度B．使用催化剂C．及时从平衡混合气体中分离出NH3D．减小压强10．已知：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1。起始反应物为N2和H2，物质的量之比为13，且总物质的量不变，在不同压强和温度下，反应达到平衡时，体系中NH3的物质的量分数如下表，下列说法正确的是()温度压强400℃450℃500℃600℃20MPa0.3870.2740.1890.08830MPa0.4780.3590.2600.129A.体系中NH3的物质的量分数越大，则正反应速率越大B．反应达到平衡时，N2和H2的转化率之比均为1:1C．反应达到平衡时，放出的热量均为92.4kJD．600℃，30MPa下反应达到平衡时，生成NH3的物质的量最多11．2018年是合成氨工业先驱哈伯获得诺贝尔奖100周年。N2和H2生成NH3的反应为eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)H2(g)NH3(g)ΔH＝－46.2kJ·mol－1，在Fe催化剂作用下的反应历程如下(*表示吸附态)。化学吸附：N2(g)→2N*；H2(g)→2H*；表面反应：N*＋H*NH*；NH*＋H*NHeq\o\al(*,2)；NHeq\o\al(*,2)＋H*NHeq\o\al(*,3)；脱附：NHeq\o\al(*,3)NH3(g)。其中N2的吸附分解反应活化能高、速率慢，决定了合成氨的整体反应速率。请回答：(1)有利于提高平衡混合物中氨含量的条件有________(填标号)。A．低温B．高温C．低压D．高压E．催化剂(2)实际生产中，常用Fe作催化剂，控制温度773K，压强3.0×105Pa，原料气中N2和H2物质的量之比为12.8。分析说明原料气中N2适度过量的两个理由________________________________________________________________________；________________________________________________________________________。(3)下列关于合成氨工业的理解正确的是________(填标号)。A．合成氨反应在不同温度下的ΔH和ΔS都小于零B．当温度、压强一定时，向合成氨平衡体系中添加少量惰性气体，平衡正向移动C．基于NH3有较强的分子间作用力可将其液化，不断将液氨移去，有利于反应正向进行D．分离空气可得N2，通过天然气和水蒸气转化可得H2，原料气须经过净化处理，防止催化剂“中毒”12．硫酸是重要的化工原料，二氧化硫与氧气反应生成三氧化硫是工业制硫酸的重要反应之一。(1)将0.050molSO2(g)和0.030molO2(g)通入容积为1L的密闭容器中，反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)在一定条件下经20min达到平衡，测得c(SO3)＝0.040mol·L－1。①从反应开始到刚好达到平衡，用SO2表示的平均反应速率为________。②从平衡角度分析加入过量O2的目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。③该反应的平衡常数表达式K＝________。④已知：K(300℃)>K(350℃)，该反应的正反应是________(填“吸”或“放”)热反应。若反应温度升高，SO2的转化率将________(填“增大”“减小”或“不变”)。(2)某温度下，SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示，平衡常数K(A)________K(B)(填“>”“<”或“＝”)。13．近年来我国大力加强温室气体CO2催化氢化合成甲醇技术的工业化量产研究，实现可持续发展。回答下列问题：(1)已知：CO2(g)＋H2(g)H2O(g)＋CO(g)ΔH1＝＋41.1kJ·mol－1CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH2＝－90.0kJ·mol－1写出CO2催化氢化合成甲醇的热化学方程式：________________________________________________________________________。(2)为提高CH3OH(g)的产率，理论上应采用的条件是________(填序号)。a．高温高压b．低温低压c．高温低压d．低温高压(3)250℃时，在恒容密闭容器中由CO2(g)催化氢化合成CH3OH(g)，如图为不同投料比[n(H2)/n(CO2)]时某反应物X的平衡转化率的变化曲线。反应物X是________(填“CO2”或“H2”)。(4)250℃时，在体积为2.0L的恒容密闭容器中加入6molH2、2molCO2和催化剂，10min时反应达到平衡，测得c(CH3OH)＝0.75mol·L－1。①前10min内H2的平均反应速率v(H2)＝________mol·L－1·min－1。②化学平衡常数K＝________。③催化剂和反应条件与反应物的转化率和产物的选择性高度相关。控制相同投料比和相同反应时间，四组实验数据：得到如下实验标号温度/K催化剂CO2的转化率/%甲醇的选择性/%A543Cu/ZnO纳米棒12.342.3B543Cu/ZnO纳米片11.972.7C553Cu/ZnO纳米棒15.339.1D553Cu/ZnO纳米片12.070.6根据上表所给数据，用CO2生产甲醇的最优条件为________(填实验编号)。课时作业9化学反应的调控1．解析：A项，投料比为n(N2)n(H2)＝12.8时，更有利于NH3的合成；B项，恒容条件下，充入稀有气体对平衡无影响；C、D项，ΔH－TΔS<0时反应自发进行，而合成氨反应的ΔH<0、ΔS<0，故在常温条件下该反应能自发进行。答案：D2．解析：对于反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，使用催化剂只能提高反应速率，缩短达到平衡状态所用的时间，不能使化学平衡发生移动。施加高压既能提高反应速率，使反应达到平衡状态所用的时间缩短，也能使化学平衡向生成NH3的方向移动。答案：C3．解析：从反应速率的角度分析，①④⑦均使化学反应速率降低，②③⑤⑧均使化学反应速率升高，⑥不影响化学反应速率。从平衡移动的角度分析，②⑤使化学平衡向右移动，使氨的产率增大，⑧不影响化学平衡，③使化学平衡向左移动。答案：C4．解析：合成氨反应为放热反应，升高温度，正、逆反应速率均增大，但是升高温度对吸热反应的速率影响更大，所以对该反应来说，对逆反应速率影响更大，A项错误；合成氨反应是气体分子数减小的反应，增大压强，正、逆反应速率均增大，但对正反应速率影响更大，B项正确；减小反应物浓度，使正反应速率瞬时减小，由于生成物的浓度瞬时不变，所以逆反应速率瞬时不变，故对正反应速率影响更大，C项错误；加入催化剂，使正、逆反应速率改变的倍数相同，故正、逆反应速率相同，D项错误。答案：B5．解析：由图可知，φ(NH3)随着温度的升高而显著下降，即在低温条件下，NH3的体积分数较高，但目前所用催化剂——铁触媒的活性最大时的温度在500℃左右，故最有前途的研究方向是研制低温催化剂。答案：C6．解析：①净化的目的是除去杂质气体，防止催化剂“中毒”，与原料转化率无关；②加压可使反应向生成NH3的方向移动，可以提高原料转化率；③催化剂只能改变化学反应速率，不能改变化学平衡，则不能提高原料转化率；④氨的液化分离，可降低平衡混合物中NH3的含量，使平衡向生成NH3的方向移动，可以提高原料转化率；⑤原料气的循环使用可提高原料的利用率。故B项正确。答案：B7．解析：合成甲醇的反应是一个反应前后气体体积减小的放热反应，为提高CH3OH的产量，一要使平衡正向移动，二要使反应速率增大，因此应使用催化剂，同时考虑催化剂的活性，反应温度要适宜，高压有利于平衡正向移动，故采取的措施是选择适宜的温度、高压、催化剂。答案：B8．解析：催化剂只能改变反应速率，不能改变化学平衡，A项错误；催化剂能同等程度地增大合成氨的正反应速率和逆反应速率，B项错误；使用催化剂可加快反应速率，原因是改变了反应历程，降低了反应活化能，C项正确；压强过高，设备成本高，温度过低，反应速率小，经济效益低，D项错误。答案：C9．解析：升高温度可增大反应速率，但合成氨的产率降低，A项错误；催化剂可增大反应速率，但合成氨的产率不变，B项错误；及时从平衡混合气体中分离出氨，平衡正向移动，合成氨的产率提高，根据v＝kc(N2)·c1.5(H2)·c－1(NH3)可知，反应速率也增大，C项正确；减小压强可同时使合成氨的产率降低和反应速率减小，D项错误。答案：C10．解析：体系中NH3的物质的量分数越大，不能表示正反应速率越大，如20MPa、500℃时NH3的物质的量分数大于30MPa、600℃时NH3的物质的量分数，但后者的温度和压强较大，反应速率较快，A项错误；起始反应物N2和H2的物质的量之比为13，因此反应达到平衡时，N2和H2的转化率之比为1l，B项正确；由于无法确定参与反应的N2和H2具体的物质的量，故无法求得生成的NH3的物质的量，因此无法计算达到平衡时放出的热量，C项错误；根据表中数据可知，400℃、30MPa下反应达到平衡时，生成NH3的物质的量最多，D项错误。答案：B11．解析：(1)根据合成氨反应的特点可知，低温和高压均可以提高平衡混合物中氨含量，A、D项正确。(2)原料气中N2的成本较低，适度过量可提高成本较高的H2的转化率；从反应速率来看，N2在Fe催化剂上的吸附是该反应速率的决定步骤，N2适度过量有利于提高整体的反应速率。(3)合成氨反应为放热反应，ΔH<0，该反应为气体分子数减小的反应，则ΔS<0，A项正确；恒温恒压时，向合成氨平衡体系中添加少量惰性气体，体积增大，压强减小，平衡逆向移动，B项错误；液化NH3后及时将其移出，生成物浓度降低，平衡正向移动，C项正确；原料气中的杂质气体会使催化剂“中毒”，原料气须经过净化处理，防止催化剂“中毒”，D项正确。答案：(1)AD(2)原料气中N2相对易得，适度过量有利于提高H2的转化率N2在Fe催化剂上的吸附是决速步骤，N2适度过量有利于提高整体的反应速率(3)ACD12．解析：(1)由“三段式”法进行计算：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)起始浓度/(mol·L－1)0.0500.0300转化浓度/(mol·L－1)0.0400.0200.040平衡浓度/(mol·L－1)0.0100.0100.040①从反应开始到刚好达到平衡，用SO2表示的平均反应速率为eq\f(0.040mol·L－1,20min)＝0.002mol·L－1·min－1。②加入过量O2，另一反应物SO2的转化率增大。③反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)的平衡常数表达式K＝eq\f(c2SO3,c2SO2·cO2)。④已知K(300℃)>K(350℃)，则升高温度，平衡常数减小，平衡向逆反应方向移动，而升高温度，平衡向吸热反应的方向移动，则该反应的正反应是放热反应。若反应温度升高，平衡逆向移动，则SO2的转化率将减小。(2)平衡常数只与温度有关，在温度不变的条件下，无论压强怎样变化，平衡常数都不变。答案：(1)①0.002mol·L－1·min－1②提高二氧化硫的转化率③eq\f(c2SO3,c2SO2·cO2)④放减小(2)＝13．解析：(1)根据盖斯定律，将题述两个热化学方程式相加可得：3H2(g)＋CO2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH＝－48.9kJ·mol－1。(2)根据热化学方程式可知，生成CH3OH(g)的反应是放热反应，也是气体体积减小的反应，故要想提高CH3OH(g)的产率，需要低温高压，d项合理。(3)观察图中的横坐标，其表示的物理量为eq\f(nH2,nCO2)，假设n(CO2)为定值，则X的转化率随n(H2)的增大而增大，可推知反应物X为CO2。(4)①CH3OH(g)的浓度变化量为0.75mol·L－1，则有3H2(g)＋CO2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)起始浓度/(mol·L－1)3100转化浓度/(mol·L－1)2.250.750.750.75平衡浓度/(mol·L－1)0.750.250.750.75H2的浓度变化量为2.25mol·L－1，则前10min内H2的平均反应速率v(H2)＝0.225mol·L－1·min－1。②K＝eq\f(cCH3OH·cH2O,c3H2·cCO2)＝eq\f(0.75×0.75,0.753×0.25)(mol·L－1)－2＝eq\f(16,3)(mol·L－1)－2。③选择性是指产物的专一性，在一个化学反应中若有多个产物，其中某一个产物是目标产物，若这个物质的产率越高，说明该反应的选择性越好。观察四组数据，相比之下，B、D中甲醇的选择性好，虽然B中CO2的转化率比D中的稍低些，但是B中CH3OH(g)的选择性比D中的好，故B为最优条件。答案：(1)3H2(g)＋CO2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH＝－48.9kJ·mol－1(2)d(3)CO2(4)①0.225②eq\f(16,3)(mol·L－1)－2③B第二章检测卷(化学反应速率与化学平衡)一、选择题：本大题共16小题，共44分。第1～10小题，每小题2分；第11～16小题，每小题4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。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浓度的减小或生成物浓度的增加来表示【答案】D2．生活中下列做法的目的与改变化学反应速率无关的是()A．在糖果制作过程中添加着色剂B．在糕点包装袋内放置小包除氧剂C．高炉炼铁前先将铁矿石粉碎D．牛奶在冰箱里保存【答案】A3．下图是恒温条件下某化学反应的反应速率随反应时间变化的示意图。下列叙述与示意图不相符合的是()A．反应达到平衡时，正反应速率和逆反应速率相等B．该反应达到平衡状态Ⅰ后，增大反应物浓度，平衡发生移动，达到平衡状态ⅡC．该反应达到平衡状态Ⅰ后，减小反应物浓度，平衡发生移动，达到平衡状态ⅡD．同一种反应物在平衡状态Ⅰ和平衡状态Ⅱ时浓度不相等【答案】C【解析】在平衡状态Ⅰ的基础上增大反应物浓度，生成物浓度瞬时不变，此时正反应速率瞬时增大，逆反应速率瞬时不变，随后又达到新的平衡，C错误。4．一定温度下，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)＝eq\f(1,2)v(HI)＝eq\f(1,2)×eq\f(（0.1－0.07）mol·L－1,15s)＝0.001mol·L－1·s－1，A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·L－1所需时间大于10s，B错误；升高温度，正、逆反应速率均增大，C错误；减小反应体系的体积，压强增大，反应速率增大，D正确。5．在密闭容器中，一定条件下，进行如下反应：NO(g)＋CO(g)eq\f(1,2)N2(g)＋CO2(g)ΔH＝－373.2kJ·mol－1，达到平衡后，为提高该反应的速率和NO的转化率，采取的正确措施是()A．加催化剂同时升高温度B．加催化剂同时增大压强C．升高温度同时充入N2D．降低温度同时增大压强【答案】B6．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，正反应速率瞬间不变，随后减小。7．合成氨反应的正反应是气体体积减小的放热反应。合成氨工业的生产流程如下：关于合成氨工业的说法中不正确的是()A．混合气体进行循环利用遵循绿色化学思想B．合成氨反应须在低温下进行C．对原料气进行压缩是为了增大原料气的转化率D．使用催化剂可以提高反应的速率，但是不能使平衡向正反应方向移动【答案】B【解析】低温虽然有利于平衡正向移动，但低温会导致反应速率降低，不利于提高生产效率，B错误。8．下列说法中正确的是()A．凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的B．自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或不变C．自发反应在恰当条件下才能实现D．自发反应在任何条件下都能实现【答案】C9．对于甲醇的合成反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，改变下列条件，不能使反应的平衡常数发生改变的是()A．升高温度B．降低温度C．增大压强D．将该反应的化学计量数增大一倍【答案】C10．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转化率/%1.01×105Pa5.07×105Pa10.1×105Pa25.3×105Pa50.7×105Pa67399.299.699.799.899.972397.598.999.299.599.677393.596.997.898.699.0A．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错误；由图中数据可知，不同温度下，1.01×105Pa(常压)下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正确。11．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】甲、乙能达到同一平衡状态，HI浓度相等。升高温度HI浓度都减小，不能判断甲中HI的平衡浓度大于乙中HI的平衡浓度，A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的平衡浓度相等，B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的平衡浓度相等，D错误。12．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，且乙使用了催化剂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】C【解析】t0时平衡向左移动，且逆反应速率大于正反应速率，可能是升高了温度，A正确；该反应是反应前后气体物质的量不变的反应，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正确；如果图Ⅲ研究的是催化剂对化学平衡的影响，平衡时甲、乙两条件下的CO转化率应相等，C错误；如果图Ⅲ研究的是温度对平衡的影响，由曲线斜率知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正确。13．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】对于一个确定的化学反应，K值只是温度的函数，温度一定，K值一定，与压强无关，B错误；因该反应的热效应不确定，C错误；由m＋n＝p，无法判断K的大小，D错误。14．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。15．下列叙述及解释正确的是()A．2NO2(g)(红棕色)N2O4(g)(无色)ΔH<0，在平衡后，对平衡体系采取缩小容积、增大压强的措施，因为平衡向正反应方向移动，故体系颜色变浅B．H2(g)＋I2(g)2HI(g)ΔH<0，在平衡后，对平衡体系采取增大容积、减小压强的措施，因为平衡不移动，故体系颜色不变C．FeCl3＋3KSCNFe(SCN)3(红色)＋3KCl，在平衡后，加少量FeCl3固体，因为平衡向逆反应方向移动，故体系颜色变浅D．对于N2＋3H22NH3，平衡后，压强不变，充入O2，平衡左移【答案】D【解析】缩小体积，平衡右移，但c(NO2)浓度仍增大，颜色变深，A错误；扩大容积，平衡不移动，但由于c(I2)减小，故体系颜色变浅，B错误；加FeCl3固体，使平衡右移，体系颜色变深，C错误；压强不变，充入O2(注：O2不参与反应)，体积扩大，平衡左移，D正确。16．对于化学反应方向的判断，下列说法中正确的是()A．温度、压强一定时，放热的熵减小的反应一定能自发进行B．温度、压强一定时，焓变和熵变共同决定一个化学反应的方向C．反应焓变是决定反应能否进行的唯一因素D．固体的溶解过程与熵变无关【答案】B【解析】温度、压强一定时，放热的、熵增加的反应一定能自发，A错误；化学反应的方向由焓变和熵变共同决定，不能仅用焓变或熵变判断反应的方向，B正确，C错误；固体的溶解过程是熵增过程，D错误。二、非选择题：本大题共4小题，共56分。17．(14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(填“增大”“减小”或“不变”，后同)，密度。(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＝eq\f(m,V)知密度不变。(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。18．(14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________________________________________________。【答案】(1)eq\f(c2（C）·c2（D）,c3（A）·c（B）)>(2)0.8mol·L－10.2mol·L－1·min－1(3分)(3)不变反应前后气体分子数不变，压强对平衡无影响(3分)【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)＝eq\f(1.6mol,2L)＝0.8mol·L－1；v(D)＝eq\f(0.8mol,2L×2min)＝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。19．(14分)CO2的资源化利用能有效减少CO2排放，充分利用碳资源。(1)CaO可在较高温度下捕集CO2，在更高温度下将捕集的CO2释放利用。CaC2O4·H2O热分解可制备CaO，CaC2O4·H2O加热升温过程中固体的质量变化如图所示。①写出400～600℃范围内分解反应的化学方程式：___________________。②与CaCO3热分解制备的CaO相比，CaC2O4·H2O热分解制备的CaO具有更好的CO2捕集性能，其原因是________________________________________________。(2)CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2转化方法，其过程中主要发生下列反应：反应Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)ΔH＝＋41.2kJ·mol－1反应Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)=CH3OCH3(g)＋3H2O(g)ΔH＝－122.5kJ·mol－1在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图所示。其中：CH3OCH3的选择性＝eq\f(2×CH3OCH3的物质的量,反应的CO2的物质的量)×100%。①温度高于300℃，CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②220℃时，在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后，测得CH3OCH3的选择性为48%(图中A点)。不改变反应时间和温度，一定能提高CH3OCH3选择性的措施有________________________________________________________________________________________________________________________________________________。【答案】(1)①CaC2O4eq\o(=,\s\up7(400～600℃))CaCO3＋CO↑②CaC2O4·H2O热分解放出更多的气体，制得的CaO更加疏松多孔(2)①反应Ⅰ的ΔH>0，反应Ⅱ的ΔH<0，温度升高使CO2转化为CO的平衡转化率上升，使CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度(5分)②增大压强、使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂【解析】(1)①CaC2O4·H2O的相对分子质量为146，分析图像，200℃时eq\f(剩余固体的质量,原始固体的质量)的值由eq\f(146,146)变为eq\f(128,146)，发生的反应为CaC2O4·H2O失去结晶水生成CaC2O4，在400～600℃时eq\f(剩余固体的质量,原始固体的质量)的值又由eq\f(128,146)变为eq\f(100,146)，发生的反应为CaC2O4分解产生CO气体，根据原子守恒，还生成CaCO3。②CaC2O4·H2O分解产生更多的气体，制得的CaO更加疏松多孔，接触面积更大，捕集性能更好。(2)①300℃后，CH3OCH3的选择性降低，因为反应Ⅱ为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，即反应Ⅱ中CO2平衡转化率降低，但图中CO2平衡转化率增大，则原因是反应Ⅰ为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，即反应Ⅰ中CO2平衡转化率上升，且上升幅度大于反应Ⅱ中CO2平衡转化率下降的幅度。②对于反应Ⅱ，增大压强能够使平衡正向移动，使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂能够加快反应速率。20．(14分)近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：(1)Deacon