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北京曲一线图书策划有限公司 2024版《5年高考3年模拟》A版 专题十一　化学反应速率和化学平衡 基础篇 考点一　化学反应速率 1.(2022广东,15,4分)在相同条件下研究催化剂Ⅰ、Ⅱ对反应X 2Y的影响,各物质浓度c随反应时间t的部分变化曲线如图,则(　　) A.无催化剂时,反应不能进行 B.与催化剂Ⅰ相比,Ⅱ使反应活化能更低 C.a曲线表示使用催化剂Ⅱ时X的浓度随t的变化 D.使用催化剂Ⅰ时,0~2 min内,v(X)=1.0 mol·L-1·min-1 答案　D　 2.(2022重庆育才中学二诊,9)某同学在室温下进行下图所示实验。(已知:H2C2O4为二元弱酸) 试管a、b、c中溶液褪色分别耗时690 s、677 s、600 s。下列说法正确的是(　　) A.反应的离子方程式为2MnO4-+16H++5C2O42- 2Mn2++10CO2↑+8H2O B.试管c反应至300 s时,溶液中剩余的c(KMnO4)=0.002 5 mol/L C.对比试管a、b,得到的结论是H2C2O4水溶液浓度增大,反应速率加快 D.对比试管c、d,可验证H+浓度对反应速率的影响 答案　C　 3.(2021辽宁,12,3分)某温度下,降冰片烯在钛杂环丁烷催化下聚合,反应物浓度与催化剂浓度及时间关系如图。已知反应物消耗一半所需的时间称为半衰期,下列说法错误的是(　　) A.其他条件相同时,催化剂浓度越大,反应速率越大 B.其他条件相同时,降冰片烯浓度越大,反应速率越大 C.条件①,反应速率为0.012 mol·L-1·min-1 D.条件②,降冰片烯起始浓度为3.0 mol·L-1时,半衰期为62.5 min 答案　B　 4.(2022浙江1月选考,19,2分)在恒温恒容条件下,发生反应A(s)+2B(g) 3X(g),c(B)随时间的变化如图中曲线甲所示。下列说法不正确的是(　　) A.从a、c两点坐标可求得从a到c时间间隔内该化学反应的平均速率 B.从b点切线的斜率可求得该化学反应在反应开始时的瞬时速率 C.在不同时刻都存在关系:2v(B)=3v(X) D.维持温度、容积、反应物起始的量不变,向反应体系中加入催化剂,c(B)随时间变化关系如图中曲线乙所示 答案　C　 5.(2023届河南安阳10月调研,9)乳酸乙酯(CH3CHOHCOOC2H5)在碱性条件下发生水解反应:CH3CHOHCOOC2H5+OH- CH3CHOHCOO-+C2H5OH。两种反应物的初始浓度均为0.10 mol·L-1,在一定温度下,测得CH3CHOHCOOC2H5的转化率α随时间t变化的曲线如图所示(忽略溶液体积变化)。下列说法错误的是(　　) A.600 s时,正反应速率等于逆反应速率 B.500 s时,乳酸根离子的浓度为0.03 mol·L-1 C.0~200 s内用乳酸乙酯表示的水解速率是2.5×10-4 mol·L-1·s-1 D.加入少量NaOH固体后,若温度不变,该反应的化学平衡常数不变 答案　B　 6.(2023届江西赣抚吉11校联考,10)某化学小组欲测定酸性条件下KClO3溶液与NaHSO3溶液反应的化学反应速率,所用的试剂为10 mL 0.1 mol·L-1 KClO3溶液和10 mL 0.3 mol·L-1 NaHSO3溶液,所得c(Cl-)随时间变化的曲线如图所示。下列说法正确的是(　　) A.该反应的离子方程式为ClO3-+3SO32- Cl-+3SO42- B.该反应在0~4 min的平均反应速率v(NaHSO3)=2.5×10-3 mol·L-1·min-1 C.在反应过程中,该反应的化学反应速率变化趋势为先增大后减小 D.起初反应很慢,一段时间后反应速率明显增大,一定是反应放热温度升高的结果 答案　C　 7.(2021浙江6月选考,20,2分)一定温度下,在N2O5的四氯化碳溶液(100 mL)中发生分解反应:2N2O5 4NO2+O2。在不同时刻测量放出的O2体积,换算成N2O5浓度如下表: t/s 0 600 1 200 1 710 2 220 2 820 x c(N2O5)/ (mol·L-1) 1.40 0.96 0.66 0.48 0.35 0.24 0.12 下列说法正确的是(　　) A.600~1 200 s,生成NO2的平均速率为5.0×10-4 mol·L-1·s-1 B.反应2 220 s时,放出的O2体积为11.8 L(标准状况) C.反应达到平衡时,v正(N2O5)=2v逆(NO2) D.推测上表中的x为3 930 答案　D　 8.(2022河北秦皇岛三模,9)一定温度下,在容积为1 L的恒容密闭容器中发生反应X(g)+2Y(g) Z(g)　ΔH;各物质的物质的量随时间变化如下表。 时间/min 0 t 2t 3t 4t n(X)/mol 2 0.4 n(Y)/mol 4 0.8 n(Z)/mol 0 1.4 下列说法正确的是(　　) A.若升高温度,X(g)的平衡转化率减小,则该反应的ΔH>0 B.0~3t min内,v(Z)=815t mol·L-1·min-1 C.单位时间内消耗X(g)和生成Z(g)的物质的量相等,说明该反应达到平衡 D.其他条件不变,增大Y(g)的浓度,平衡正向移动,该反应的平衡常数增大 答案　B　 9.(2022浙江6月选考,20,2分)恒温恒容的密闭容器中,在某催化剂表面上发生氨的分解反应:2NH3(g) N2(g)+3H2(g)。测得不同起始浓度和催化剂表面积下氨浓度随时间的变化,如下表所示。下列说法不正确的是(　　) A.实验①,0~20 min,v(N2)=1.00×10-5 mol·L-1·min-1 B.实验②,60 min时处于平衡状态,x≠0.40 C.相同条件下,增加氨气的浓度,反应速率增大 D.相同条件下,增加催化剂的表面积,反应速率增大 答案　C　 10.(2022辽宁辽阳二模,12)在温度为500 ℃时,将2 mol M(g)通入2 L恒容密闭容器中,恒温条件下发生反应2M(g) P(g)+Q(g),反应一段时间后,测得容器中部分组分的物质的量如表所示。下列有关描述正确的是(　　) 时间/s 20 30 40 n(M)/mol 1.0 0.8 n(P)/mol 0.6 A.反应到20 s时,用P(g)表示的平均反应速率为0.025 mol·L-1·s-1 B.平衡后再向容器中加入1 mol M(g),再达平衡时M(g)的转化率降低 C.该反应在30 s时,v(M)分解=v(P)生成 D.若在600 ℃时反应,平衡常数K=0.625,则该反应的正反应为吸热反应 答案　D　 11.(2021重庆,12,3分)甲异腈(CH3NC)在恒容密闭容器中发生异构化反应:CH3NC(g) CH3CN(g)。反应过程中甲异腈浓度c随时间t的变化曲线如图所示(图中T为温度)。该反应的反应速率v与c的关系为v=kc,k为速率常数(常温下为常数),a点和b点反应速率相等,即v(a)=v(b)。下列说法错误的是(　　) A.bf段的平均反应速率为1.0×10-4 mol/(L·min) B.a点反应物的活化分子数多于d点 C.T1>T2 D.3v(d)=2v(e) 答案　C　 12.(2022北京,14,3分)CO2捕获和转化可减少CO2排放并实现资源利用,原理如图1所示。反应①完成之后,以N2为载气,将恒定组成的N2、CH4混合气,以恒定流速通入反应器,单位时间流出气体各组分的物质的量随反应时间变化如图2所示。反应过程中始终未检测到CO2,在催化剂上检测到有积炭。下列说法不正确的是(　　) 图1 图2 A.反应①为CaO+CO2 CaCO3;反应②为CaCO3+CH4 CaO+2CO+2H2 B.t1~t3,n(H2)比n(CO)多,且生成H2的速率不变,推测有副反应CH4 C+2H2 C.t2时刻,副反应生成H2的速率大于反应②生成H2的速率 D.t3之后,生成CO的速率为0,是因为反应②不再发生 答案　C　 13.(2022辽宁,12,3分)某温度下,在1 L恒容密闭容器中2.0 mol X发生反应2X(s) Y(g)+2Z(g),有关数据如下: 时间段/min 产物Z的平均生成速率/mol·L-1·min-1 0~2 0.20 0~4 0.15 0~6 0.10 下列说法错误的是(　　) A.1 min时,Z的浓度大于0.20 mol·L-1 B.2 min时,加入0.20 mol Z,此时v正(Z)<v逆(Z) C.3 min时,Y的体积分数约为33.3% D.5 min时,X的物质的量为1.4 mol 答案　B　 考点二　化学平衡 1.(2023届云南昆明一中摸底,15)恒温恒容密闭容器中投入一定量的C(s)和H2O(g)发生反应:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)。下列不能判断反应达到平衡的是(　　) A.气体密度不随时间变化 B.气体压强不随时间变化 C.[n(H2O)+n(H2)]不随时间变化 D.v正(H2O)=v逆(CO)≠0 答案　C　 2.(2022海南,8,2分)某温度下,反应CH2 CH2(g)+H2O(g) CH3CH2OH(g)在密闭容器中达到平衡。下列说法正确的是　(　　) A.增大压强,v正>v逆,平衡常数增大 B.加入催化剂,平衡时CH3CH2OH(g)的浓度增大 C.恒容下,充入一定量的H2O(g),平衡向正反应方向移动 D.恒容下,充入一定量的CH2 CH2(g),CH2 CH2(g)的平衡转化率增大 答案　C　 3.(2021北京,10,3分)NO2和N2O4存在平衡:2NO2(g)N2O4(g)　ΔH<0。下列分析正确的是(　　) A.1 mol平衡混合气体中含1 mol N原子 B.断裂2 mol NO2中的共价键所需能量小于断裂1 mol N2O4中的共价键所需能量 C.恒温时,缩小容积,气体颜色变深,是平衡正向移动导致的 D.恒容时,水浴加热,由于平衡正向移动导致气体颜色变浅 答案　B　 4.(2023届黑龙江哈尔滨学业监测,10)密闭容器中,一定量的混合气体发生反应:aA(g)+bB(g) cC(g)。平衡时测得A的浓度为0.8 mol/L。保持温度不变,将容器的容积扩大到原来的两倍,再次达到平衡时,测得A的浓度降低为0.5 mol/L。下列有关判断正确的是(　　) A.a+b<c　　　　　 B.该反应的ΔS>0 C.B的转化率增大　　　　　D.C的体积分数减小 答案　D　 5.(2023届安徽蚌埠质检一,13)CO2在一定条件下催化加氢生成CH3OH,主要发生三个竞争反应: 反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1=-49.0 kJ·mol-1 反应Ⅱ:CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)　ΔH2=-165.0 kJ·mol-1 反应Ⅲ:2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)　ΔH3=-122.7 kJ·mol-1 为分析催化剂对反应的选择性,在1 L恒容密闭容器中充入一定量的CO2和H2,测得反应进行相同时间后,有关物质的物质的量随温度变化如图所示。下列说法错误的是(　　) A.该催化剂在较低温度时主要选择反应Ⅱ B.温度过高,三种含碳产物的物质的量会迅速降低,可能原因是催化剂活性降低 C.减小碳氢比[n(CO2)∶n(H2)],生成CH3OH的反应正向移动,平衡常数增大 D.当混合气体的平均摩尔质量不变时,体系达到平衡 答案　C　 6.(2021辽宁,11,3分)某温度下,在恒容密闭容器中加入一定量X,发生反应2X(s) Y(s)+Z(g),一段时间后达到平衡。下列说法错误的是(　　) A.升高温度,若c(Z)增大,则ΔH>0 B.加入一定量Z,达新平衡后m(Y)减小 C.加入等物质的量的Y和Z,达新平衡后c(Z)增大 D.加入一定量氩气,平衡不移动 答案　C　 7.(2022福建南平三模,6)110 ℃时,将某X固体置于真空恒温恒容容器中,存在平衡:X(s) M(s)+Y(g)+Z(g)。反应达平衡时体系的总压为50 kPa。下列说法正确的是(　　) A.加入X固体的量不影响平衡 B.若先通入Y(g)使初始压强为120 kPa,再加入足量X(s),平衡时Z(g)的分压为5 kPa C.若原容器中残留有空气,平衡时体系的总压仍为50 kPa D.增大X(s)的表面积,正反应速率增大,平衡向正反应方向移动 答案　B　 8.(2022广东,13,4分)恒容密闭容器中,BaSO4(s)+4H2(g) BaS(s)+4H2O(g)在不同温度下达平衡时,各组分的物质的量(n)如图所示。下列说法正确的是(　　) A.该反应的ΔH<0 B.a为n(H2O)随温度的变化曲线 C.向平衡体系中充入惰性气体,平衡不移动 D.向平衡体系中加入BaSO4,H2的平衡转化率增大 答案　C　 9.(2023届辽宁鞍山质检一,13)某温度下,在1 L恒容密闭容器中投入10 mol N2O5发生反应N2O5(g) N2O(g)+2O2(g),有关数据如下表所示。下列说法正确的是(　　) 时间/s 0~10 10~20 20~30 30~40 产物O2的平均生成速率/mol·L-1·s-1 0.20 0.16 0.10 0.00 A.O2的平均生成速率越来越小是因为容器的压强越来越小 B.15 s若向体系中充入N2O平衡一定逆向移动 C.20 s时N2O5的转化率为8% D.35 s时,向体系中充入N2O5,再次平衡时,其体积分数将增大 答案　D　 10.(2023届安徽质检一,13)已知一定条件下,氢气与一氧化碳发生反应的热化学方程式为CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g)　ΔH。向体积为2 L的恒容密闭容器中充入3 mol H2和1 mol CO,2 h后,测得CO的转化率随温度变化关系如图。下列选项中正确的是(　　) A.正反应为吸热反应,ΔH>0 B.a、c两点对应条件下,反应进行的平均速率相等 C.延长反应时间至3 h,c点对应条件下CO的转化率升高 D.b点对应条件下,向容器中继续通入1 mol He(g)、3 mol H2(g)和1 mol CO(g),达到平衡状态后,c(H2)∶c(CO)=3∶1 答案　D　 11.(2023届云南师大附中月考,13)在一恒压密闭容器中加入足量的碳,并充入0.2 mol CO2气体,发生反应:C(s)+CO2(g) 2CO(g)。反应达平衡时lg[p(CO)p(CO2)][p(CO)、p(CO2)分别为体系中CO、CO2的平衡分压]随温度的变化关系如图所示。 下列说法错误的是(　　) A.该反应为吸热反应 B.向X点对应的平衡体系中再充入CO、CO2各1 mol,平衡逆向移动 C.980 K时,CO2的平衡转化率约为33.3% D.增大容器的体积有利于提高CO2的平衡转化率 答案　B　 12.(2022重庆三调,13)利用CO2催化加氢可制乙烯,反应为2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)　ΔH<0。在两个恒容密闭容器中,分别加入2 mol CO2、4 mol H2,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时反应的活化能高于催化剂Ⅱ B.温度高于T4,CO2转化率降低的原因一定是催化剂活性降低 C.b、d两状态下,化学反应速率相等 D.T5温度下充入稀有气体,CO2转化率不变 答案　D　 13.(2022河北唐山三模,11)利用间接转化法可将氮氧化物转化为化工产品以实现氮氧化物的充分利用。 已知:①2NO(g)+2ICl(g) 2NOCl(g)+I2(g)　ΔH1; ②2NOCl(g) 2NO(g)+Cl2(g)　ΔH2; ③I2(g)+Cl2(g) 2ICl(g)　ΔH3。 若某温度下,向V L密闭容器中加入2 mol NO和2 mol ICl发生上述反应,达平衡时容器中NOCl(g)为a mol,Cl2为b mol。下列说法不正确的是(　　) A.若升高温度NOCl的物质的量增大,则ΔH1>0且ΔH2<0 B.此时I2的浓度为a+2b2V mol·L-1 C.若该密闭容器中气体颜色保持不变,说明各反应已达平衡状态 D.NO的净转化率为a2×100% 答案　A　 14.(2022海南,16,10分)某空间站的生命保障系统功能之一是实现氧循环。其中涉及反应: CO2(g)+4H2(g) 2H2O(g)+CH4(g) 回答问题: (1)已知:电解液态水制备1 mol O2(g),电解反应的ΔH=+572 kJ·mol-1。由此计算H2(g)的燃烧热(焓)ΔH=　　　　kJ·mol-1。  (2)已知:CO2(g)+4H2(g) 2H2O(g)+CH4(g)的平衡常数(K)与反应温度(t)之间的关系如图1所示。 图1 ①若反应为基元反应,且反应的ΔH与活化能(Ea)的关系为|ΔH|>Ea。补充完成该反应过程的能量变化示意图(图2)。 图2 ②某研究小组模拟该反应。温度t下,向容积为10 L的抽空的密闭容器中通入0.1 mol CO2和0.4 mol H2,反应平衡后测得容器中n(CH4)=0.05 mol。则CO2的转化率为　　　　　,反应温度t约为　　　　℃。  (3)在相同条件下,CO2(g)与H2(g)还会发生不利于氧循环的副反应: CO2(g)+3H2(g) H2O(g)+CH3OH(g) 在反应器中按n(CO2)∶n(H2)=1∶4通入反应物,在不同温度、不同催化剂条件下,反应进行到2 min时,测得反应器中CH3OH、CH4浓度(μmol·L-1)如下表所示。 催化剂 t=350 ℃ t=400 ℃ c(CH3OH) c(CH4) c(CH3OH) c(CH4) 催化剂Ⅰ 10.8 12 722 345.2 42 780 催化剂Ⅱ 9.2 10 775 34 38 932 在选择使用催化剂Ⅰ和350 ℃条件下反应,0~2 min生成CH3OH的平均反应速率为　　　μmol·L-1·min-1;若某空间站的生命保障系统实际选择使用催化剂Ⅱ和400 ℃的反应条件,原因是　　　　　　　　　。  答案　(1)-286 (2)① ②50%　660.2(或660.1或660.3,其他合理答案也可) (3)5.4　相同催化剂,400 ℃的反应速率更快;相同温度,催化剂Ⅱ副产物浓度低,甲烷的比例高 15.(2022辽宁,17节选)工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破,目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖,其反应为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol-1　ΔS=-200 J·K-1·mol-1 回答下列问题: (1)合成氨反应在常温下　　　　(填“能”或“不能”)自发进行。  (2)　　　　温(填“高”或“低”,下同)有利于提高反应速率,　　　　温有利于提高平衡转化率,综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素,工业常采用400~500 ℃。  针对反应速率与平衡产率的矛盾,我国科学家提出了两种解决方案。 (3)方案一:双温—双控—双催化剂。使用Fe-TiO2-xHy双催化剂,通过光辐射产生温差(如体系温度为495 ℃时,Fe的温度为547 ℃,而TiO2-xHy的温度为415 ℃)。 下列说法正确的是　　　　。  a.氨气在“冷Ti”表面生成,有利于提高氨的平衡产率 b.在“热Fe”表面断裂,有利于提高合成氨反应速率 c.“热Fe”高于体系温度,有利于提高氨的平衡产率 d.“冷Ti”低于体系温度,有利于提高合成氨反应速率 (4)方案二:M-LiH复合催化剂。 下列说法正确的是　　　　。  a.300 ℃时,复合催化剂比单一催化剂效率更高 b.同温同压下,复合催化剂有利于提高氨的平衡产率 c.温度越高,复合催化剂活性一定越高 (5)某合成氨速率方程为v=kcα(N2)cβ(H2)cγ(NH3),根据表中数据,γ=　　　　;  实验 c(N2)mol·L-1 c(H2)mol·L-1 c(NH3)mol·L-1 vmol·L-1·s-1 1 m n p q 2 2m n p 2q 3 m n 0.1p 10q 4 m 2n p 2.828q 在合成氨过程中,需要不断分离出氨的原因为　　　　。  a.有利于平衡正向移动 b.防止催化剂中毒 c.提高正反应速率 答案　(1)能　(2)高　低　(3)ab (4)a　(5)-1　a 考点三　化学平衡常数及其相关计算　化学反应的方向 1.(2022天津和平一模,6)对于反应4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g),下列说法正确的是(　　) A.该反应ΔS>0 B.使用催化剂能降低该反应的ΔH C.反应中每消耗1 mol O2转移电子数约为4×6.02×1023 D.反应的平衡常数K=c2(Cl2)c4(HCl)×c(O2) 答案　C　 2.(2022浙江1月选考,20,2分)AB型强电解质在水中的溶解(可视作特殊的化学反应)表示为AB(s) An+(aq)+Bn-(aq),其焓变和熵变分别为ΔH和ΔS。对于不同组成的AB型强电解质,下列说法正确的是(　　) A.ΔH和ΔS均大于零 B.ΔH和ΔS均小于零 C.ΔH可能大于零或小于零,ΔS大于零 D.ΔH和ΔS均可能大于零或小于零 答案　D　 3.(2022江苏,10,3分)用尿素水解生成的NH3催化还原NO,是柴油机车辆尾气净化的主要方法。反应为4NH3(g)+O2(g)+4NO(g) 4N2(g)+6H2O(g) 下列说法正确的是(　　) A.上述反应ΔS<0 B.上述反应平衡常数K= c4(N2)·c6(H2O)c4(NH3)·c(O2)·c4(NO) C.上述反应中消耗1 mol NH3,转移电子的数目为2×6.02×1023 D.实际应用中,加入尿素的量越多,柴油机车辆排放的尾气对空气污染程度越小 答案　B　 4.(2022江西赣州期末,13)某温度下,在2 L恒容密闭容器中,加入3 mol A和2 mol B进行反应:3A(g)+2B(g) 4C(?)+2D(?)。反应5 min后达到平衡,测得反应前后的压强之比为25∶26。下列说法不正确的是(　　) A.该温度下,该反应的平衡常数表达式为K=c4(C)·c2(D)c3(A)·c2(B) B.该条件下反应到达平衡,v(A)=0.06 mol/(L·min) C.该条件下,在该容器中继续投入3 mol A和2 mol B,反应物的转化率增大 D.温度不变,增大压强,平衡逆向移动,化学平衡常数K不变 答案　C　 5.(2020北京,10,3分)一定温度下,反应I2(g)+H2(g) 2HI(g)在密闭容器中达到平衡时,测得c(I2)=0.11 mmol·L-1、c(H2)=0.11 mmol·L-1、c(HI)=0.78 mmol·L-1。相同温度下,按下列4组初始浓度进行实验,反应逆向进行的是(　　) A B C D c(I2)/mmol·L-1 1.00 0.22 0.44 0.11 c(H2)/mmol·L-1 1.00 0.22 0.44 0.44 c(HI)/mmol·L-1 1.00 1.56 4.00 1.56 (注:1 mmol·L-1=10-3 mol·L-1) 答案　C　 6.(2022重庆主城区二模,12)利用CO2和H2合成乙烯:2CO2(g)+6H2(g) CH2CH2(g)+4H2O(g)　ΔH。在恒容密闭容器中,起始压强相同,反应温度、投料比[n(H2)n(CO2)=x]对CO2平衡转化率的影响如图所示。 下列推断正确的是(　　) A.a<3　　　　　　B.ΔH>0 C.vM(正)>vN(逆)　　　　　　D.KM>KN 答案　D　 7.(2022湖南,14,4分)(双选)向体积均为1 L的两恒容容器中分别充入2 mol X和1 mol Y发生反应:2X(g)+Y(g) Z(g)　ΔH。其中甲为绝热过程,乙为恒温过程,两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是(　　) A.ΔH>0 B.气体的总物质的量:na<nc C.a点平衡常数:K>12 D.反应速率:va正<vb正 答案　BC　 8.(2022天津南开期末,6)NO与CO是燃油汽车尾气中的两种有害气体,常温常压下它们之间的反应如下: CO(g)+NO(g) CO2(g)+12N2(g)　ΔH=-374.3 kJ·mol-1　K=2.5×1060,反应速率较小。有关该反应的说法正确的是(　　) A.K很大,NO与CO在排入大气之前就已反应完全 B.增大压强,平衡将向右移动,K>2.5×1060 C.升高温度,既增大反应速率又增大K D.选用适宜催化剂可达到尾气排放标准 答案　D　 9.(2022北京海淀一模,13)合成氨原料气中的CO可通过水煤气变换反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)除去。某合成氨原料气中N2、H2、CO、CO2的体积分数分别为20%、50%、25%、5%。一定温度下按不同投料比[n(H2O)n(CO)]通入水蒸气,平衡后混合气体中CO的体积分数如下表。 下列说法不正确的是(　　) A.从表中数据可知,水煤气变换反应的ΔH<0 B.温度相同时,投料比n(H2O)n(CO)越大,CO的转化率越高 C.按n(H2O)n(CO)=1通入水蒸气后,反应前CO在混合气体中的体积分数为20% D.根据n(H2O)n(CO)=1时的数据推算,300 ℃时水煤气变换反应的平衡常数K为46 答案　D　 10.(2022河北,16节选)(2)工业上常用甲烷水蒸气重整制备氢气,体系中发生如下反应: Ⅰ　CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) Ⅱ　CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ①下列操作中,能提高CH4(g)平衡转化率的是　　　　(填标号)。  A.增加CH4(g)用量 B.恒温恒压下通入惰性气体 C.移除CO(g) D.加入催化剂 ②恒温恒压条件下,1 mol CH4(g)和1 mol H2O(g)反应达平衡时,CH4(g)的转化率为α,CO2(g)的物质的量为b mol,则反应Ⅰ的平衡常数Kx=　　　　　　　[写出含有α、b的计算式;对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),Kx=xp(C)·xq(D)xm(A)·xn(B),x为物质的量分数]。其他条件不变,H2O(g)起始量增加到5 mol,达平衡时α=0.90,b=0.65,平衡体系中H2(g)的物质的量分数为　　　(结果保留两位有效数字)。  (3)氢氧燃料电池中氢气在　　　　(填“正”或“负”)极发生反应。  (4)在允许O2-自由迁移的固体电解质燃料电池中,CnH2n+2放电的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  答案　(2)①BC　 ②(α-b)(3α+b)3(1-α)(1-α-b)(2+2α)2　0.43 (3)负 (4)CnH2n+2-(6n+2)e-+(3n+1)O2- nCO2+(n+1)H2O 11.(2021湖南,16,14分)氨气中氢含量高,是一种优良的小分子储氢载体,且安全、易储运,可通过下面两种方法由氨气得到氢气。 方法Ⅰ.氨热分解法制氢气 相关化学键的键能数据 化学键 H—H N—H 键能E/(kJ·mol-1) 946 436.0 390.8 在一定温度下,利用催化剂将NH3分解为N2和H2。回答下列问题: (1)反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)　ΔH=　　　kJ·mol-1;  (2)已知该反应的ΔS=198.9 J·mol-1·K-1,在下列哪些温度下反应能自发进行?　　　(填标号);  A.25 ℃　　　　B.125 ℃　　　　C.225 ℃　　　　D.325 ℃ (3)某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下,将0.1 mol NH3通入3 L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200 kPa),各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。 ①若保持容器体积不变,t1时反应达到平衡,用H2的浓度变化表示0~t1时间内的反应速率v(H2)=　　　mol·L-1·min-1(用含t1的代数式表示);  ②t2时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变,图中能正确表示压缩后N2分压变化趋势的曲线是　　　(用图中a、b、c、d表示),理由是　　　　　　　　　  　　　　　　　　　;  ③在该温度下,反应的标准平衡常数Kө=　　　[已知:分压=总压×该组分物质的量分数,对于反应dD(g)+eE(g)gG(g)+hH(g)　Kө=pGpөg·pHpөhpDpөd·pEpөe,其中pө=100 kPa,pG、pH、pD、pE为各组分的平衡分压]。  方法Ⅱ.氨电解法制氢气 利用电解原理,将氨转化为高纯氢气,其装置如图所示。 (4)电解过程中OH-的移动方向为　　　　　(填“从左往右”或“从右往左”);  (5)阳极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  答案　(1)+90.8　(2)CD　(3)①0.02t1　 ②b　体积压缩一半瞬间,N2压强变大(为80 kPa),该反应为气体分子数增大的反应,加压平衡逆向移动,N2的分压随着平衡逆向移动而变小　③0.48　(4)从右往左　(5)2NH3-6e-+6OH- N2+6H2O 12.(2020山东,18,12分)探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素,有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下: Ⅰ.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1=-49.5 kJ·mol-1 Ⅱ.CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)　ΔH2=-90.4 kJ·mol-1 Ⅲ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH3 回答下列问题: (1)ΔH3=　　　　　kJ·mol-1。  (2)一定条件下,向体积为V L的恒容密闭容器中通入1 mol CO2和3 mol H2发生上述反应,达到平衡时,容器中CH3OH(g)为a mol, CO为b mol,此时H2O(g)的浓度为 　　　　　mol·L-1(用含a、b、V的代数式表示,下同),反应Ⅲ的平衡常数为　　　　　　　　　　　　。  (3)不同压强下,按照n(CO2)∶n(H2)=1∶3投料,实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如图所示。 已知:CO2的平衡转化率=n(CO2)初始-n(CO2)平衡n(CO2)初始×100% CH3OH的平衡产率=n(CH3OH)平衡n(CO2)初始×100% 其中纵坐标表示CO2平衡转化率的是图　　　(填“甲”或“乙”);压强p1、p2、p3由大到小的顺序为　　　　　　;图乙中T1温度时,三条曲线几乎交于一点的原因是　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (4)为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率,应选择的反应条件为　　　(填标号)。  A.低温、高压　　　　B.高温、低压 C.低温、低压　　　　D.高温、高压 答案　(1)+40.9 (2)a+bV　b(a+b)(1-a-b)(3-3a-b) (3)乙　p1、p2、p3　T1时以反应Ⅲ为主,反应Ⅲ前后气体分子数相等,压强改变对平衡没有影响 (4)A 综合篇 综合　分压平衡常数(Kp)的计算 1.(2019课标Ⅱ,27节选)环戊二烯()是重要的有机化工原料,广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题:　　　　　 　　　　　 　　　　　 (1)已知:(g) (g)+H2(g)　 ΔH1=100.3 kJ·mol-1　① H2(g)+I2(g) 2HI(g)　 ΔH2=-11.0 kJ·mol-1　② 对于反应: (g)+I2(g) (g)+2HI(g)　③ ΔH3=　　　　kJ·mol-1。  (2)某温度下,等物质的量的碘和环戊烯()在刚性容器内发生反应③,起始总压为105 Pa,平衡时总压增加了20%,环戊烯的转化率为　　　,该反应的平衡常数Kp=　　　　Pa。达到平衡后,欲增加环戊烯的平衡转化率,可采取的措施有　　　　(填标号)。  A.通入惰性气体　　　　B.提高温度 C.增加环戊烯浓度　　　　D.增加碘浓度 (3)环戊二烯容易发生聚合生成二聚体,该反应为可逆反应。不同温度下,溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示,下列说法正确的是　　　　(填标号)。  A.T1>T2 B.a点的反应速率小于c点的反应速率 C.a点的正反应速率大于b点的逆反应速率 D.b点时二聚体的浓度为0.45 mol·L-1 答案　(1)+89.3　(2)40%　3.56×104　BD　(3)CD 2.(2020课标Ⅲ,28,14分)二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用CO2的热点研究领域。回答下列问题: (1)CO2催化加氢生成乙烯和水的反应中,产物的物质的量之比n(C2H4)∶n(H2O)=　　。当反应达到平衡时,若增大压强,则n(C2H4)　　　(填“变大”“变小”或“不变”)。  (2)理论计算表明,原料初始组成n(CO2)∶n(H2)=1∶3,在体系压强为0.1 MPa,反应达到平衡时,四种组分的物质的量分数x随温度T的变化如图所示。 图中,表示C2H4、CO2变化的曲线分别是　　　　、　　　　。CO2催化加氢合成C2H4反应的ΔH　　　0(填“大于”或“小于”)。  (3)根据图中点A(440 K,0.39),计算该温度时反应的平衡常数Kp=　　　　　(MPa)-3(列出计算式。以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。  (4)二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应,生成C3H6、C3H8、C4H8等低碳烃。一定温度和压强条件下,为了提高反应速率和乙烯选择性,应当　　　　　　　　　。  答案　(1)1∶4　变大　(2)d　c　小于 (3)94×10.0393或0.394×0.3940.396×0.3932×10.13等 (4)选择合适催化剂等 3.(2023届重庆巴蜀中学月考三,17)煤制甲醇工艺是煤高效利用的途径之一,生产工艺如图所示: (1)“