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高中人教版 (2019)第二章 化学反应速率与化学平衡本单元综合与测试课后作业题
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这是一份高中人教版 (2019)第二章 化学反应速率与化学平衡本单元综合与测试课后作业题，共19页。
一、选择题(共16题，每小题3分，共48分，每小题只有一个选项符合题意)。
1．下列对化学反应的认识正确的是( )
A．化学反应过程中，分子的种类和数目一定发生改变
B．如果某化学反应的ΔH和ΔS均小于0，则反应一定能自发进行
C．化学反应过程中，一定有化学键的断裂和形成 []~版\权归&教^辅公司*[]
D．放热反应的反应速率一定比吸热反应的反应速率大
答案 C []2022版新教%~材教辅#&备课资源*[]
解析 化学反应过程中，分子数目不一定变化，如气体等体积的反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)，A项错误；若ΔH和ΔS均小于0，在低温下反应可自发进行，B项错误；化学反应过程中，一定有旧键的断裂和新键的形成，C项正确；决定反应速率的主要因素是自身的性质及外界条件，与其是吸热反应还是放热反应无关，D项错误。
2．CO2是用途非常广泛的化工基础原料，常用来生产甲醇，反应的化学方程式为CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)。下列反应速率关系正确的是( )
A．v(CO2)＝2v(H2O) B．2v(CO2)＝v(CH3OH)
C．3v(CH3OH)＝v(H2) D．2v(CO2)＝3v(H2)
答案 C
解析 化学反应速率之比等于化学计量数之比。v(CO2)＝v(H2O)＝v(CH3OH)，A、B项错误；3v(CH3OH)＝v(H2)，C项正确；3v(CO2)＝v(H2)，D项错误。
3．在2 L的恒容容器中，充入1 ml A和3 ml B，并在一定条件下发生反应：A(g)＋3B(g)2C(g)。 经3 s后达到平衡，测得C气体的浓度为0.6 ml·L－1，下列说法中不正确的是( )
A．用B表示的反应速率为0.3 ml·L－1·s－1
B．平衡后，向容器中充入无关气体(如Ne)，反应速率增大 []~202\2版新教材教%&辅备课资@源[]
C．3 s时生成C 的物质的量为1.2 ml
D．平衡后，v正 (A)＝v逆 (A)
答案 B
解析 根据题给数据列三段式得：
A(g)＋3B(g)===2C(g)
开始(ml/L) 0.5 1.5 0
转化(ml/L) 0.3 0.9 0.6
3 s时(ml/L) 0.2 0.6 0.6
则B转化的浓度为0.9 ml/L，所以用B表示的反应速率为 eq \f(0.9 ml/L,3 s)＝0.3 ml·L－1·s－1，A项正确；平衡后，向恒容容器中充入无关气体(如Ne)，A、B、C的浓度不变，反应速率不变，B项错误；3 s时生成C的物质的量为0.6 ml·L－1×2 L＝1.2 ml，C项正确；平衡后，正、逆反应速率相等，因此v正(A)＝v逆(A)，D项正确。
4．痛风病与关节滑液中形成的尿酸钠(NaUr)有关(NaUr增多，病情加重)，其化学原理为HUr(aq)＋Na＋(aq)NaUr(s)＋H＋(aq) ΔH＜0。下列说法不正确的是( )
A．寒冷季节更易诱发关节疼痛
B．大量饮水会增大痛风病发作的可能性
C．饮食中摄入过多食盐，会加重痛风病病情
D．患痛风病的人应少吃能代谢产生更多尿酸的食物 [][\]《状元*^&桥》@教辅资源[勿上传]~]
答案 B [][\]《\状^元桥》教~辅资#源[勿上传]@]
解析 生成NaUr的反应为放热反应，故寒冷季节温度较低，有利于平衡正向移动，使得人体中NaUr含量增多，病情加重，A项正确；大量饮水，会降低人体中NaUr的浓度，降低痛风病发作的可能性，B项错误；饮食中摄入过多食盐，会增大Na＋的浓度，使得平衡正向移动，人体中NaUr含量增多，病情加重，C项正确；若患痛风病的人多吃能代谢产生更多尿酸的食物，则会增大尿酸的浓度，使平衡正向移动，人体中NaUr含量增多，病情加重，D项正确。
5．一定温度下，将4 ml SO2和2 ml O2在2 L的密闭容器中混合，发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)。反应2 s后测得SO3的物质的量浓度为0.6 ml·L－1 ，下列说法不正确的是( )
A．反应速率：2v(SO2)＝v(O2)
B．2 s内，v(SO3)＝0.3 ml·L－1·s－1
C．反应进行到2 s时物质SO2的转化率为30%
D．此时容器内的压强是反应前的9/10
答案 A
解析 化学反应速率之比等于化学计量数之比，任何时刻都存在v(SO2)＝2v(O2)，A项错误；2 s内，v(SO3)＝eq \f(0.6 ml·L－1,2 s)＝0.3 ml·L－1·s－1，B项正确；此时c(SO3)＝0.6 ml·L－1，则生成的SO3为1.2 ml，反应的SO2也是1.2 ml，则SO2的转化率为eq \f(1.2 ml,4 ml)×100%＝30%，C项正确；同温同体积时，气体的压强之比等于物质的量之比，容器内的二氧化硫为2.8 ml，氧气为1.4 ml，三氧化硫为1.2 ml，平衡时压强是反应前的eq \f(5.4 ml,6 ml)＝eq \f(9,10)，D项正确。
6．工业合成氨原理反应总方程式为N2(g) ＋ 3H2(g)2NH3(g)，包含多个基元反应，其反应机理如图所示，已知各物种在催化剂表面吸附放出能量。下列说法错误的是( )
A．从充入反应物到A处，物质的能量降低，表示N2、H2在催化剂表面吸附过程放热，物质由气态转化为液态，该过程ΔS＞0
B．B→C过程决定了总反应的速率
C．工业合成氨选择温度为700 K，主要考虑催化剂在此温度下活性较高
D．由图像可知氨气分解为吸热反应 []版&权*归\~教辅公司#[]
答案 A
解析 从充入反应物到A处，表示N2、H2在催化剂表面的吸附过程，该过程ΔS＜0，A项错误；在整个转化过程中，B→C过程的活化能最大，所以此过程决定了总反应的速率，B项正确；合成氨反应为放热反应，选择700 K的温度，主要是考虑催化剂在此温度下活性较高，C项正确；由图像可知，合成氨反应的ΔH＝ －92 kJ·ml－1，则氨气分解为吸热反应，D项正确。
7．纳米钴常用作CO加氢反应的催化剂：CO(g)＋3H2(g)CH4(g)＋H2O(g) ΔH＜0。下列说法正确的是( )
A．纳米技术的应用，优化了催化剂的性能，提高了反应的转化率
B．缩小容器体积，平衡向正反应方向移动，CO的浓度增大
C．从平衡体系中分离出H2O(g)能加快正反应速率 [][\]《状元&桥%\》教辅资源@[勿上传]~]
D．工业生产中采用高温条件下进行，其目的是提高CO的平衡转化率
答案 B
解析 纳米技术的应用，优化了催化剂的性能，提高了反应速率，但不能使平衡发生移动，因此物质的转化率不变，A项错误；缩小容器的体积，导致体系的压强增大，化学平衡向气体体积减小的正反应方向移动，但平衡移动的趋势是微弱的，所以缩小容器的体积，CO的浓度增大，B项正确；从平衡体系中分离出H2O(g)，正反应速率瞬间不变，然后会逐渐减小，C项错误；该反应的正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，反应物转化率降低，工业生产中采用高温条件下进行，其原因则是高温下催化剂的化学活性高，能提高化学反应速率，缩短达到平衡所需要的时间，D项错误。
8．某温度下，在容积固定不变的密闭容器中进行如下可逆反应：X(g)＋Y(g)Z(g)＋W(s) ΔH>0。一段时间后，达到化学平衡状态。下列叙述正确的是( )
A．通入稀有气体，平衡向正反应方向移动 [][\]#~《状元\桥*》教辅资源[&勿上传]]
B．加入少量W，逆反应速率增大
C．升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小
D．降低温度，平衡向逆反应方向移动 []2022版新教材@教~辅备课资源&[%\]
答案 D
解析 容积不变，通入稀有气体，各物质的浓度不变，所以平衡不移动，A项错误；W是固体，加入少量W，不影响平衡的移动和反应速率，B项错误；升高温度，正、逆反应速率都增大，C项错误；正反应是吸热反应，所以降低温度，平衡向逆反应方向移动，D项正确。 []版@权#归*教辅~公^司[]
9．符合图1、图2的反应是( )
[][\*%]《~状元桥》教辅资源[勿上#^传]]
A．X＋3Y2Z ΔH>0
B．X＋3Y2Z ΔH<0
C．X＋2Y3Z ΔH<0
D．5X＋3Y4Z ΔH<0
答案 B
解析 由图1中X、Y、Z浓度的变化量可得反应的化学方程式X＋3Y2Z；由图2可知T2>T1(T2先到达平衡)，平衡时Z%随温度的升高而降低，所以正反应为放热反应，ΔH<0，B项正确。
10．化学反应进行的方向和限度是化学反应原理所要研究的两个重要问题，下列有关化学反应进行的方向和限度的说法中正确的是( )
A．反应mA(s)＋nB(g)pC(g)，达到平衡时增加A的物质的量，平衡不移动，是因为A是固体，而分子间的碰撞只能在固体表面进行，固体的物质的量浓度对平衡没有影响 []2022^版~新&教材教辅备课资%源[*]
B．将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空恒容容器中，在恒定温度下使其分解达到平衡NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)，CO2(g)的体积分数不变可以作为平衡判断的依据 []@2&022版新教%材~教辅*备课资源[]
C．2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH>0
D．对于反应A(g)＋B(g)2C(g)，起始充入等物质的量的A和B，达到平衡时A的体积分数为n%，此时若给体系加压则A的体积分数一定会发生改变
答案 A
解析 反应体系中只有CO2和NH3两种气体，且生成物中氨气、二氧化碳的体积比始终为2∶1，CO2的体积分数始终不变，不能作为平衡判断的依据，B项错误；由化学计量数可知，反应2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)的ΔS＜0，在常温下能自发进行，则ΔG＝ΔH－TΔS＜0，故该反应的ΔH＜0，C项错误；该反应为气体体积不变的反应，平衡时A的体积分数为n%，此时若给体系加压，平衡不移动，则A的体积分数不变，D项错误。
11．图甲、乙分别表示反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH>0，在t1时刻达到平衡，在t2时刻因改变某个条件而发生变化的情况，下列说法正确的是( )
[]&[\]《状^元桥~》教辅资源[\勿上传]@]
A．图甲中t2时刻发生改变的条件是同比增大CO2和H2的浓度
B．图甲中t2时刻发生改变的条件可能是增大压强
C．图乙中t2时刻发生改变的条件是升高温度
D．图乙中t2时刻发生改变的条件是增大CO2的浓度 []202^2版@\新教材教辅备*课资%源[]
答案 B
解析 图甲中t2 时刻改变条件后，正、逆反应速率同等程度地增大，且反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)反应前后气体体积不变，所以改变的措施为增大压强或使用催化剂，B项正确、A项错误；图乙中t2时刻改变条件，CO2浓度增大，CO浓度减小，说明平衡向逆反应方向移动，而升高温度，平衡会正向移动，C项错误；增大CO2浓度，平衡正向移动，瞬间CO2浓度曲线不连续，而且CO的浓度会增大，D项错误。 []20^2@2版新教材%教辅备课&~资源[]
12．对于反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的反应历程如下：
第一步：2NO(g)eq \(,\s\up7(k1正),\s\d5(k1逆))N2O2(g)(快速平衡)
第二步：N2O2(g)＋O2(g)eq \(――→,\s\up7(k2))2NO2(g)(慢反应)
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡，第一步反应中v正＝k1正·c2(NO)，v逆＝k1逆·c(N2O2)，k1正、k1逆为速率常数，仅受温度影响。下列叙述正确的是( )
A．整个反应的速率由第一步反应速率决定
B．同一温度下，平衡时第一步反应的eq \f(k1正,k1逆)越大，反应正向进行的程度越大
C．第二步反应速率慢，因而平衡转化率也低
D．第一步反应快的原因是第一步反应的活化能比第二步反应的活化能高
答案 B
解析 整个反应的速率由慢反应决定，A项错误；v正＝k1正·c2(NO), v逆＝k1逆·c(N2O2), 反应达平衡时，v正＝v逆， 所以eq \f(k1正,k1逆)＝eq \f(cN2O2,c2NO)＝K (该反应平衡常数)，平衡常数越大，反应正向进行的程度越大，B项正确；反应速率与转化率无关，C项错误；相同温度下，第一步反应快速达到平衡，活化能低，D项错误。
13．在2 L恒容密闭容器中进行反应：2CO2(g)＋6H2(g)C2H5OH(g)＋3H2O(g)。起始时n(CO2)＝4 ml，投入不同量的H2，测得CO2的平衡转化率随温度变化的关系如图所示，下列有关说法正确的是( )
[][\]&~《状元桥》教辅资源*[勿上传\#]]
A．该反应的ΔH>0
B．三种条件下起始的n(H2)：①<②<③
C．其他条件不变，扩大容器体积可提高CO2的转化率 []\版@权#归教辅*公司^[]
D．若曲线③对应的H2起始投料为8 ml,400 K时该反应达到平衡时容器内C2H5OH(g)的体积分数为0.125
答案 D
解析 由图可知，起始量一定时，温度越高，CO2的平衡转化率越小，则升高温度平衡逆向移动，说明正反应为放热反应，即ΔH<0，A项错误；起始时n(CO2)＝4 ml ，氢气的物质的量越大， CO2的平衡转化率越大，由图可知，①中转化率最大，则三种条件下起始的n(H2)①>②>③，B项错误；该反应为气体体积减小的反应，扩大容器体积，压强减小，平衡逆向移动，则CO2的转化率减小，C项错误；根据题给数据列三段式：
2CO2(g)＋6H2(g)C2H5OH(g)＋3H2O(g) [][\@]《状元桥%》教~辅资源[勿#上\传]]
开始 4 8 0 0
转化 2 6 1 3
平衡 2 2 1 3
平衡时乙醇的体积分数为eq \f(1,2＋2＋1＋3)＝0.125，D项正确。
14．工业上可采用CH3OHCO＋2H2的方法来制取高纯度的CO和H2。我国学者采用量子力学方法，通过计算机模拟，研究了在钯基催化剂表面利用甲醇制氢的反应历程，其中吸附在钯催化剂表面的物质用*标注。甲醇(CH3OH)脱氢反应的第一步历程，有两种可能方式：
方式1：CH3OH*―→CH3O*＋H* Ea＝＋103.1 kJ·ml－1
方式2：CH3OH*―→CHeq \\al(*,3)＋OH* Eb＝＋249.3 kJ·ml－1(其中Ea、Eb为活化能)。
如图为计算机模拟的各步反应的能量变化示意图。下列说法错误的是( )
A．总反应的焓变(ΔH)大于0 []2022~版^新教材&%教辅备*课资源[]
B．甲醇裂解过程主要历经的应为方式1
C．该历程中最小能垒(活化能)为70.7 kJ·ml－1
D．该历程中，放热最多的步骤的化学方程式为CHO*＋3H*===CO*＋4H*
答案 C
解析 由图可知，CH3OH的能量低于CO和2H2的总能量，故该反应为吸热反应，ΔH>0，A项正确；催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，方式1的活化能低，说明甲醇裂解过程主要历经的应为方式1，B项正确；由图可知，该历程中最小能垒(活化能)为(116.1－62.5) kJ·ml－1＝53.6 kJ·ml－1，C项错误；由图可知，反应CHO*＋3H*===CO*＋4H*中反应物的能量高于生成物的能量，且差别最大，是放热最多的步骤，D项正确。 [][@*\]《状元桥》教辅#资&源[勿上~传]]
15．在三个容积相同的恒容密闭容器中，起始时按表中相应的量加入物质，在相同温度下发生反应CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)(不发生其他反应)，CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。下列说法错误的是( )
A．该反应的ΔH>0，图中压强p1B．起始时，容器Ⅱ中v正(CH4)C．达到平衡时，容器Ⅰ、Ⅱ中CO的物质的量满足：nⅡ(CO)<2nⅠ(CO)
D．达到平衡时，容器 Ⅱ、Ⅲ 中气体总压强之比：pⅡ∶pⅢ＝4∶5
答案 D []版&权*归\教~辅公司[#]
解析 由图可知，CH4的转化率随温度的升高而增大，即升温，平衡正向移动，说明该反应的正反应ΔH>0，该反应是一个气体体积增大的反应，增大压强，平衡向逆反应方向移动，由图可知压强p1K，故平衡向逆反应方向移动，则v正(CH4)16．一定条件下合成乙烯：6H2(g)＋2CO2(g)CH2===CH2(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所示。下列说法正确的是( )
A．M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆
B．若投料比n(H2)∶n(CO2)＝4∶1，则图中M点对应乙烯的体积分数为5.88%
C．250 ℃，催化剂对CO2平衡转化率的影响最大
D．当温度高于250 ℃，升高温度，平衡逆向移动导致催化剂的催化效率降低
答案 B []^~2022版#新教材教&辅@备课资源[]
解析 化学反应速率随温度的升高而加快，由题图可得，当温度高于250 ℃时，催化剂的催化效率随温度的升高而降低，所以M点的正反应速率v正有可能小于N点的逆反应速率v逆，A项错误；设开始投料时n(H2)为4 ml，则n(CO2)为1 ml，在M点对应的平衡体系中二氧化碳转化率为50%，列三段式得：
6H2(g)＋2CO2(g)CH2===CH2(g)＋4H2O(g)
起始量/ml 4 1 0 0
变化量/ml 1.5 0.5 0.25 1 []@[\]《%状元桥》教辅*资~源[勿上#传]]
平衡量/ml 2.5 0.5 0.25 1
所以乙烯的体积分数为eq \f(0.25,2.5＋0.5＋0.25＋1)×100%≈5.88%，B项正确；催化剂不影响平衡转化率，只影响化学反应速率，C项错误；根据题图可知，当温度高于250 ℃时，升高温度二氧化碳的平衡转化率降低，则说明平衡逆向移动，但催化剂的催化效率与化学平衡无关，并不是平衡逆向移动导致催化剂的催化效率降低，D项错误。
二、非选择题(共52分)。
17．(8分)“转化”是化学研究的重要范畴之一。请回答下列有关问题。 []版@权归教%#~辅公^司[]
合成是转化的一种应用，甲醇作为一种可再生能源，工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应1：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH1 [][\]*《@状元桥~》#教辅%资源[勿上传]]
反应2：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH2 [][\%\]《状元桥》#教辅&*资源[勿上传]]
(1)相同条件下，反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH3，则ΔH3＝____________________________________________(用ΔH1和ΔH2表示)。
(2)如表所列数据是反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH1，在不同温度下的化学平衡常数(K)。
①此反应的ΔH1__0，ΔS__0。(填“>”“＝”或“<”) []20%22^版@新\教材教辅备课资&源[]
②某温度下，将2 ml CO和6 ml H2充入2 L的密闭容器中，充分反应后，达到平衡时测得c(CO)＝0.2 ml/L，则CO的转化率是____，此时的温度是____。
③要提高CO的转化率，可以采取的措施是____。 []%[\]《状元桥》教辅资源[#&勿上传]@*]
A．升温 B．恒容充入CO
C．恒容充入H2 D．恒压充入惰性气体
E．分离出甲醇
解析 (1)由盖斯定律可知，反应2—反应1可得目标反应，则ΔH3＝ΔH2－ΔH1。(2)①由题给表格数据可知，温度升高，化学平衡常数减小，说明平衡向逆反应方向移动，该反应为放热反应，即ΔH1<0，该反应是一个气体体积减小的反应，则ΔS<0。②设CO的转化率为x，由题意建立如下三段式：
CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
起始浓度(ml/L) 1 3 0
变化浓度(ml/L) x 2x x []版#权归教^辅公*\司[~]
平衡浓度(ml/L) 1－x 3－2x x
平衡时c(CO)＝0.2 ml/L，则(1－x)＝0.2可得x＝0.8，即CO的转化率为80%，由三段式数据可得化学平衡常数K＝eq \f(0.8 ml/L,0.2 ml/L×1.4 ml/L2)＝2.04，则此时的温度是250 ℃。③该反应为放热反应，升温平衡逆向移动，一氧化碳的转化率减小，A项错误；恒容充入CO，增加CO的浓度，平衡正向移动，新平衡时CO的转化率减小，B项错误；恒容充入H2，增加H2的浓度，平衡正向移动，新平衡时CO的转化率增大，C项正确；恒压充入惰性气体，相当于减小压强，该反应是一个气体体积减小的反应，减小压强，平衡向化学计量数大的方向移动，新平衡时CO的转化率减小，D项错误；分离出甲醇，生成物甲醇的浓度减小，平衡向正反应方向移动，新平衡时CO的转化率增大，E项正确。
答案 (1)ΔH2－ΔH1 (2)①< < ②80% 250 ℃ ③CE
18．(10分)用活性炭还原处理氮氧化物，有关反应为C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)。
(1)写出上述反应的平衡常数表达式____________。
(2)在2 L恒容密闭容器中加入足量C与NO发生反应，所得数据如表，回答下列问题。
①结合表中数据，判断该反应的ΔH__0(填“＞”或“＜”)，理由是________________________________________________。
②判断该反应达到平衡的依据是____。
A．容器内气体密度恒定 B．容器内各气体浓度恒定
C．容器内压强恒定 D．2v正(NO)＝v逆(N2)
(3)700 ℃时，若向2 L体积恒定的密闭容器中充入一定量N2和CO2发生反应N2(g)＋CO2(g)C(s)＋2NO(g) ；其中N2、NO物质的量随时间变化的曲线如图所示。请回答下列问题。 []&[\]《%状元桥》教辅资#源[勿上@传*]]
①0～10 min内的CO2平均反应速率v＝____。
②图中A点v(正)__v(逆)(填“＞”“＜”或“＝”)。 []~[\]《状元桥@》&教辅资源^[#勿上传]]
③第10 min时，外界改变的条件可能是____。
A．加催化剂 B．增大C的物质的量
C．减小CO2的物质的量 D．升温
E．降温
解析 (1)根据化学方程式可得，K＝eq \f(cN2·cCO2,c2NO)。(2)①根据表格数据，列出实验1(700 ℃)的三段式：
C(s) ＋ 2NO(g)N2(g) ＋ CO2(g)
起始物质的量/ml 0.4 0 0
变化物质的量/ml 0.18 0.09 0.09
平衡物质的量/ml 0.22 0.09 0.09
K700 ℃＝eq \f(cN2·cCO2,c2NO)＝eq \f(\f(0.09,2)×\f(0.09,2),\f(0.22,2)2)＝eq \f(81,484)，
据表格数据，列出实验2(800 ℃)的三段式：
C(s) ＋ 2NO(g)N2(g) ＋ CO2(g)
起始物质的量/ml 0.24 0 0
变化物质的量/ml 0.16 0.08 0.08
平衡物质的量/ml 0.08 0.08 0.08 []*[%\]《状元桥~》教辅资\源&[勿上传]]
K800 ℃＝eq \f(cN2·cCO2,c2NO)＝eq \f(\f(0.08,2)×\f(0.08,2),\f(0.08,2)2)＝1＞K700 ℃；
温度升高，K增大，则正反应为吸热反应，ΔH＞0。②该反应气体的总质量是个变量，容器体积不变，所以密度是一个变量，当容器内气体密度恒定时，则反应达到平衡状态，A项正确；各组分的浓度不再改变能说明反应达到平衡状态，B项正确；该反应前后气体分子的数目相同，则气体的总物质的量一直不变，根据pV＝nRT，恒温恒容条件下，压强一直不变，所以容器内压强恒定不能说明反应达到平衡状态，C项错误；2v正(NO)＝ v逆(N2)时正反应速率和逆反应速率不相等，反应未达到平衡状态，D项错误。(3)①随着反应进行，n(N2)逐渐减小，n(NO)逐渐增大，10 min内，Δn(N2)＝0.2 ml，物质的量变化之比等于化学计量数之比，则Δn(CO2)＝0.2 ml，所以v(CO2)＝eq \f(ΔnCO2,V×t)＝eq \f(0.2 ml,2 L×10 min)＝0.01 ml·L－1·min－1。②根据图像可知A点反应向正反应方向进行，则v(正)＞v(逆)。③第10 min时，N2、NO物质的量没有发生突变，N2的物质的量逐渐减小，速率比10 min前大；NO物质的量逐渐增大，速率比10 min前大。加催化剂，不会引起物质的量的突变，只会增大反应速率，A项正确；增大碳固体的物质的量，对反应速率没有影响，B项错误；减小CO2的物质的量，反应速率减小，C项错误；升温，反应速率增大，D项正确；降温，反应速率减小，E项错误。
答案 (1)eq \f(cN2·cCO2,c2NO) (2)①> 700 ℃和800 ℃的平衡常数K700 ℃0 ②AB (3)①0.01 ml·L－1·min－1 ②> ③AD
19．(10分)氮氧化物排放是形成臭氧层空洞、酸雨、雾霾的重要原因之一。SCR法是工业上消除氮氧化物的常用方法，反应原理为4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)eq \(,\s\up7(催化剂))4N2(g)＋6H2O(g) []版权归~&教辅*#公司@[]
ΔH<0。
(1)氮氧化物破坏臭氧层原理为①NO＋O3NO2＋O2；②NO2＋ONO＋O2。常温下反应①的平衡常数为K1，反应②的平衡常数为K2，则反应O3＋O2O2的平衡常数K＝____(用K1、K2表示)。氮氧化物在该反应中的作用是________________________________。
(2)SCR法除NO，投料比一定时有利于提高NO平衡转化率的反应条件是________、________。
(3)其他条件相同，在甲、乙两种催化剂作用下，NO转化率与温度的关系如图。
①工业上选择催化剂乙的原因是____________________。 []2~022版新教材教辅^备课资源%@[&]
②在催化剂甲作用下，图中M点处(对应温度为210 ℃)NO的转化率____(填“可能是”“一定是”或“一定不是”)该温度下的平衡转化率。高于210 ℃时，NO转化率降低的原因可能是( )
A．温度高于210 ℃，反应放热，平衡逆移
B．催化剂活性降低
C．温度高于210 ℃，发生了副反应
解析 (1)由盖斯定律可得，反应①＋反应②得O3＋O2O2，则其平衡常数K＝K1·K2。两反应加和后，氮的氧化物抵消，则氮氧化物在该反应中的作用是催化剂。(2)该反应为放热的体积增大的可逆反应，利用平衡移动原理，可确定投料比一定时有利于提高NO平衡转化率的反应条件是降低温度、减小压强。(3)①工业上选择催化剂乙的原因是在较大的温度范围内都具有较高的催化活性(或催化效率等)。②催化剂只改变反应速率，从而改变反应到达平衡的时间，但不影响反应物的转化率，图中M点处，甲和乙作用下的NO的转化率不同，由此确定该温度下的转化率一定不是平衡转化率。温度高于210 ℃，两种催化剂作用下的反应物的转化率不等，则未达平衡，不能由此判断温度对平衡的影响，A项不合题意；温度升高，反应物的转化率降低，可能是催化剂活性降低，B项符合题意；温度高于210 ℃，有可能发生了副反应，C项符合题意。
答案 (1)K1·K2 作催化剂 (2)降低温度 减小压强 (3)①在较大的温度范围内都具有较高的催化活性(或催化效率等) ②一定不是 BC []*[\]《状~元@桥》^教辅资源[勿上传&]]
20．(12分)(1)已知热化学方程式：
CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)
ΔH1＝＋260 kJ/ml；
2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH2＝－566 kJ/ml。
请写出用CH4与O2反应生成CO和H2的热化学方程式
________________________________________________。
(2)在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。其化学平衡常数K与T的关系如表，请回答下列问题： [][\]《状#元桥@&》教~辅资源%[勿上传]]
①比较K1、K2的大小，K1__K2(填写“＞”“＝”或“＜”)。
②下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据的是____(填序号字母)。
A．容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2
B．3v正(N2)＝v逆(H2)
C．容器内压强保持不变 []版^权@归教辅*\公~司[]
D．混合气体的密度保持不变
③若上述反应达到平衡时，N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2，再向容器中按物质的量之比1∶3∶2通入N2、H2、NH3，与原平衡相比，N2的物质的量浓度____(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，NH3的体积分数____。 []版\%权归教@辅公&~司[]
(3)高炉炼铁中发生的基本反应之一：FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g) ΔH＞0。
①其平衡常数可表示为________________。 []版~权归教\辅@公司#[*]
②已知1 100 ℃时K＝0.263,1 100℃时测得高炉中c(CO2)＝0.025 ml/L，c(CO)＝0.1 ml/L，此时CO气体的转化率为____(用百分数表示)，该反应是否处于化学平衡状态__(选填“是”或“否”)，此时，化学反应速率是v正____v逆(选填“大于”“小于”或“等于”)。
解析 (1)将题给热化学方程式依次标号为①、②，根据盖斯定律，将①×2＋②可得：2CH4(g)＋O2(g)===2CO(g)＋4H2(g) ΔH＝(＋260 kJ/ml)×2＋(－566 kJ/ml)＝－46 kJ/ml。(2)①合成氨反应的正反应是放热反应，升高温度，化学平衡向吸热的逆反应方向移动，则化学平衡常数会减小，所以K1＞K2。②平衡时反应混合物中各组分的含量保持不变，但容器内N2、H2、NH3的浓度之比不一定为1∶3∶2，因此该特征不能作为判断平衡的标志，A项错误；平衡时不同物质表示的正、逆反应速率之比等于反应计量数之比，即3v正(N2)＝v逆(H2)的状态是反应达到平衡的状态，B项正确；反应前后气体体积减小，若压强不变，说明反应达到平衡，C项正确；反应前后气体的质量不变，容器的体积不变，所以容器内混合气体密度始终不变，因此不能根据混合气体的密度保持不变来判断反应处于平衡状态，D项错误。③再向容器中按物质的量之比为1∶3∶2通入N2、H2、NH3，相当于增大压强，化学平衡向气体体积减小的正反应方向移动，所以NH3的体积分数增大；虽然化学平衡向正反应方向移动，但平衡移动的趋势是微弱的，因此达到新的平衡时N2的物质的量浓度增大，NH3的体积分数也增大。(3)①反应FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)的化学平衡常数K＝eq \f(cCO2,cCO)。②某一时刻高炉中c(CO2)＝0.025 ml/L，c(CO)＝0.1 ml/L，根据C原子守恒可知，起始时刻c(CO)＝0.1 ml/L＋0.025 ml/L＝0.125 ml/L，CO的变化量为0.025 ml/L，则CO气体的转化率为eq \f(0.025 ml,0.125 ml)×100%＝20%；浓度商Qc＝eq \f(cCO2,cCO)＝eq \f(0.025 ml/L,0.1 ml/L)＝0.25＜0.263＝K，所以反应没有达到平衡状态，此时化学反应向正反应方向进行，v正＞v逆。
答案 (1)2CH4(g)＋O2(g)===2CO(g)＋4H2(g) ΔH＝－46 kJ/ml (2)①＞ ②BC ③增大 增大 (3)①K＝eq \f(cCO2,cCO) ②20% 否 大于
21．(12分)我国汽车尾气和燃煤尾气的净化取得一定成效。
(1)汽车尾气净化原理2NO(g)＋2CO(g)eq \(,\s\up7(催化剂))2CO2(g)＋N2(g)。在密闭容器中发生该反应时，c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线如图1所示。
据此判断：
①该反应的ΔH__0(填“>”或“<”)。
②T1温度下，0～2 s内平均反应速率v(N2)为____。 [][^*\]#《状元桥》教辅资源[勿上传]&%]
③当固体催化剂的质量一定时，将催化剂磨成粉末，则反应速率____(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，CO转化率____。
④若在绝热、恒容的密闭体系中充入一定量的NO和CO气体进行该反应，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是____(填字母序号)。
(2)煤燃烧产生的烟气中含有氮的氧化物，用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。
已知：CH4(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) []&版权*@归~教辅公司#[]
ΔH＝－867.0 kJ/ml；
2NO2(g)N2O4(g) ΔH＝－56.9 kJ/ml。
写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2、CO2和H2O(g)的热化学方程式：__________________________________________________________。 []^*&版权归教辅公司@[~]
(3)工业上用CO2和H2反应合成二甲醚：
2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g) ΔH＝－130.8 kJ/ml。
一定条件下，上述反应达到平衡状态后，若改变反应的某一个条件，下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是____(填字母序号)。
a．逆反应速率先增大后减小
b．H2的转化率增大 [][\]《#状元%桥&》教辅资源\[勿*上传]]
c．反应物的体积百分含量减小
d．容器中eq \f(nCO2,nH2)值变小
解析 (1)①依据“先拐者大”，先出现拐点的T1>T2，温度高的T1对应的c(CO2)低，平衡逆向移动，所以正反应的ΔH<0。②由图得出v(CO2)＝0.2 ml/L÷2 s＝0.1 ml/(L·s)，依据速率比等于物质计量数之比，得出v(N2)＝0.05 ml/(L·s)。③将催化剂磨成粉末，可增大催化剂与反应物的接触面积，增大反应速率。催化剂不会影响平衡移动，故CO的转化率不变。④a图，由于0时刻无产物，所以v逆起点为0，错误；b图，因为在绝热容器中进行，该反应放热，导致体系温度升高，平衡常数减小，达到平衡后，体系温度不再发生变化，化学平衡常数K不变，符合题目要求，正确；c图，n(CO2)与n(NO)相等，不能表示物质浓度不变，不能作为达到平衡状态的依据，错误；d图，NO质量分数不变，符合化学平衡状态的定义，正确。(2)依据盖斯定律，用所给方程相减即得答案。(3)平衡向正反应方向移动说明v(正)>v(逆)，a项，v(逆)的变化不能说明平衡的移动；b项，反应物转化率增大，只能通过反应正向移动实现；c项，反应物的体积百分含量减小有可能是抽走(移出)反应物所致，平衡可能逆向移动；d项，有可能是抽走CO2所致，平衡可能逆向移动。
答案 (1)①＜ ②0.05 ml/(L·s) ③增大 不变
④b、d (2)CH4(g)＋N2O4(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－810.1 kJ/ml (3) b 容器
起始物质的量/ml
CH4的平衡
转化率
CH4
H2O
CO
H2
Ⅰ
0.1
0.1
0
0
50%
Ⅱ
0.1
0.1
0.1
0.3
Ⅲ
0
0.1
0.2
0.6
温度/℃
250
300
350
平衡常数(K)
2.04
0.27
0.012
实验编号
温度/℃
起始时NO的物
质的量/ml
平衡时N2的物
质的量/ml
1
700
0.40
0.09
2
800
0.24
0.08
T/K
298
398
498
K/(ml/L)－2
4.1×106
K1
K2
一、选择题(共16题，每小题3分，共48分，每小题只有一个选项符合题意)。
1．下列对化学反应的认识正确的是( )
A．化学反应过程中，分子的种类和数目一定发生改变
B．如果某化学反应的ΔH和ΔS均小于0，则反应一定能自发进行
C．化学反应过程中，一定有化学键的断裂和形成 []~版\权归&教^辅公司*[]
D．放热反应的反应速率一定比吸热反应的反应速率大
答案 C []2022版新教%~材教辅#&备课资源*[]
解析 化学反应过程中，分子数目不一定变化，如气体等体积的反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)，A项错误；若ΔH和ΔS均小于0，在低温下反应可自发进行，B项错误；化学反应过程中，一定有旧键的断裂和新键的形成，C项正确；决定反应速率的主要因素是自身的性质及外界条件，与其是吸热反应还是放热反应无关，D项错误。
2．CO2是用途非常广泛的化工基础原料，常用来生产甲醇，反应的化学方程式为CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)。下列反应速率关系正确的是( )
A．v(CO2)＝2v(H2O) B．2v(CO2)＝v(CH3OH)
C．3v(CH3OH)＝v(H2) D．2v(CO2)＝3v(H2)
答案 C
解析 化学反应速率之比等于化学计量数之比。v(CO2)＝v(H2O)＝v(CH3OH)，A、B项错误；3v(CH3OH)＝v(H2)，C项正确；3v(CO2)＝v(H2)，D项错误。
3．在2 L的恒容容器中，充入1 ml A和3 ml B，并在一定条件下发生反应：A(g)＋3B(g)2C(g)。 经3 s后达到平衡，测得C气体的浓度为0.6 ml·L－1，下列说法中不正确的是( )
A．用B表示的反应速率为0.3 ml·L－1·s－1
B．平衡后，向容器中充入无关气体(如Ne)，反应速率增大 []~202\2版新教材教%&辅备课资@源[]
C．3 s时生成C 的物质的量为1.2 ml
D．平衡后，v正 (A)＝v逆 (A)
答案 B
解析 根据题给数据列三段式得：
A(g)＋3B(g)===2C(g)
开始(ml/L) 0.5 1.5 0
转化(ml/L) 0.3 0.9 0.6
3 s时(ml/L) 0.2 0.6 0.6
则B转化的浓度为0.9 ml/L，所以用B表示的反应速率为 eq \f(0.9 ml/L,3 s)＝0.3 ml·L－1·s－1，A项正确；平衡后，向恒容容器中充入无关气体(如Ne)，A、B、C的浓度不变，反应速率不变，B项错误；3 s时生成C的物质的量为0.6 ml·L－1×2 L＝1.2 ml，C项正确；平衡后，正、逆反应速率相等，因此v正(A)＝v逆(A)，D项正确。
4．痛风病与关节滑液中形成的尿酸钠(NaUr)有关(NaUr增多，病情加重)，其化学原理为HUr(aq)＋Na＋(aq)NaUr(s)＋H＋(aq) ΔH＜0。下列说法不正确的是( )
A．寒冷季节更易诱发关节疼痛
B．大量饮水会增大痛风病发作的可能性
C．饮食中摄入过多食盐，会加重痛风病病情
D．患痛风病的人应少吃能代谢产生更多尿酸的食物 [][\]《状元*^&桥》@教辅资源[勿上传]~]
答案 B [][\]《\状^元桥》教~辅资#源[勿上传]@]
解析 生成NaUr的反应为放热反应，故寒冷季节温度较低，有利于平衡正向移动，使得人体中NaUr含量增多，病情加重，A项正确；大量饮水，会降低人体中NaUr的浓度，降低痛风病发作的可能性，B项错误；饮食中摄入过多食盐，会增大Na＋的浓度，使得平衡正向移动，人体中NaUr含量增多，病情加重，C项正确；若患痛风病的人多吃能代谢产生更多尿酸的食物，则会增大尿酸的浓度，使平衡正向移动，人体中NaUr含量增多，病情加重，D项正确。
5．一定温度下，将4 ml SO2和2 ml O2在2 L的密闭容器中混合，发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)。反应2 s后测得SO3的物质的量浓度为0.6 ml·L－1 ，下列说法不正确的是( )
A．反应速率：2v(SO2)＝v(O2)
B．2 s内，v(SO3)＝0.3 ml·L－1·s－1
C．反应进行到2 s时物质SO2的转化率为30%
D．此时容器内的压强是反应前的9/10
答案 A
解析 化学反应速率之比等于化学计量数之比，任何时刻都存在v(SO2)＝2v(O2)，A项错误；2 s内，v(SO3)＝eq \f(0.6 ml·L－1,2 s)＝0.3 ml·L－1·s－1，B项正确；此时c(SO3)＝0.6 ml·L－1，则生成的SO3为1.2 ml，反应的SO2也是1.2 ml，则SO2的转化率为eq \f(1.2 ml,4 ml)×100%＝30%，C项正确；同温同体积时，气体的压强之比等于物质的量之比，容器内的二氧化硫为2.8 ml，氧气为1.4 ml，三氧化硫为1.2 ml，平衡时压强是反应前的eq \f(5.4 ml,6 ml)＝eq \f(9,10)，D项正确。
6．工业合成氨原理反应总方程式为N2(g) ＋ 3H2(g)2NH3(g)，包含多个基元反应，其反应机理如图所示，已知各物种在催化剂表面吸附放出能量。下列说法错误的是( )
A．从充入反应物到A处，物质的能量降低，表示N2、H2在催化剂表面吸附过程放热，物质由气态转化为液态，该过程ΔS＞0
B．B→C过程决定了总反应的速率
C．工业合成氨选择温度为700 K，主要考虑催化剂在此温度下活性较高
D．由图像可知氨气分解为吸热反应 []版&权*归\~教辅公司#[]
答案 A
解析 从充入反应物到A处，表示N2、H2在催化剂表面的吸附过程，该过程ΔS＜0，A项错误；在整个转化过程中，B→C过程的活化能最大，所以此过程决定了总反应的速率，B项正确；合成氨反应为放热反应，选择700 K的温度，主要是考虑催化剂在此温度下活性较高，C项正确；由图像可知，合成氨反应的ΔH＝ －92 kJ·ml－1，则氨气分解为吸热反应，D项正确。
7．纳米钴常用作CO加氢反应的催化剂：CO(g)＋3H2(g)CH4(g)＋H2O(g) ΔH＜0。下列说法正确的是( )
A．纳米技术的应用，优化了催化剂的性能，提高了反应的转化率
B．缩小容器体积，平衡向正反应方向移动，CO的浓度增大
C．从平衡体系中分离出H2O(g)能加快正反应速率 [][\]《状元&桥%\》教辅资源@[勿上传]~]
D．工业生产中采用高温条件下进行，其目的是提高CO的平衡转化率
答案 B
解析 纳米技术的应用，优化了催化剂的性能，提高了反应速率，但不能使平衡发生移动，因此物质的转化率不变，A项错误；缩小容器的体积，导致体系的压强增大，化学平衡向气体体积减小的正反应方向移动，但平衡移动的趋势是微弱的，所以缩小容器的体积，CO的浓度增大，B项正确；从平衡体系中分离出H2O(g)，正反应速率瞬间不变，然后会逐渐减小，C项错误；该反应的正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，反应物转化率降低，工业生产中采用高温条件下进行，其原因则是高温下催化剂的化学活性高，能提高化学反应速率，缩短达到平衡所需要的时间，D项错误。
8．某温度下，在容积固定不变的密闭容器中进行如下可逆反应：X(g)＋Y(g)Z(g)＋W(s) ΔH>0。一段时间后，达到化学平衡状态。下列叙述正确的是( )
A．通入稀有气体，平衡向正反应方向移动 [][\]#~《状元\桥*》教辅资源[&勿上传]]
B．加入少量W，逆反应速率增大
C．升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小
D．降低温度，平衡向逆反应方向移动 []2022版新教材@教~辅备课资源&[%\]
答案 D
解析 容积不变，通入稀有气体，各物质的浓度不变，所以平衡不移动，A项错误；W是固体，加入少量W，不影响平衡的移动和反应速率，B项错误；升高温度，正、逆反应速率都增大，C项错误；正反应是吸热反应，所以降低温度，平衡向逆反应方向移动，D项正确。 []版@权#归*教辅~公^司[]
9．符合图1、图2的反应是( )
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A．X＋3Y2Z ΔH>0
B．X＋3Y2Z ΔH<0
C．X＋2Y3Z ΔH<0
D．5X＋3Y4Z ΔH<0
答案 B
解析 由图1中X、Y、Z浓度的变化量可得反应的化学方程式X＋3Y2Z；由图2可知T2>T1(T2先到达平衡)，平衡时Z%随温度的升高而降低，所以正反应为放热反应，ΔH<0，B项正确。
10．化学反应进行的方向和限度是化学反应原理所要研究的两个重要问题，下列有关化学反应进行的方向和限度的说法中正确的是( )
A．反应mA(s)＋nB(g)pC(g)，达到平衡时增加A的物质的量，平衡不移动，是因为A是固体，而分子间的碰撞只能在固体表面进行，固体的物质的量浓度对平衡没有影响 []2022^版~新&教材教辅备课资%源[*]
B．将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空恒容容器中，在恒定温度下使其分解达到平衡NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)，CO2(g)的体积分数不变可以作为平衡判断的依据 []@2&022版新教%材~教辅*备课资源[]
C．2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH>0
D．对于反应A(g)＋B(g)2C(g)，起始充入等物质的量的A和B，达到平衡时A的体积分数为n%，此时若给体系加压则A的体积分数一定会发生改变
答案 A
解析 反应体系中只有CO2和NH3两种气体，且生成物中氨气、二氧化碳的体积比始终为2∶1，CO2的体积分数始终不变，不能作为平衡判断的依据，B项错误；由化学计量数可知，反应2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)的ΔS＜0，在常温下能自发进行，则ΔG＝ΔH－TΔS＜0，故该反应的ΔH＜0，C项错误；该反应为气体体积不变的反应，平衡时A的体积分数为n%，此时若给体系加压，平衡不移动，则A的体积分数不变，D项错误。
11．图甲、乙分别表示反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH>0，在t1时刻达到平衡，在t2时刻因改变某个条件而发生变化的情况，下列说法正确的是( )
[]&[\]《状^元桥~》教辅资源[\勿上传]@]
A．图甲中t2时刻发生改变的条件是同比增大CO2和H2的浓度
B．图甲中t2时刻发生改变的条件可能是增大压强
C．图乙中t2时刻发生改变的条件是升高温度
D．图乙中t2时刻发生改变的条件是增大CO2的浓度 []202^2版@\新教材教辅备*课资%源[]
答案 B
解析 图甲中t2 时刻改变条件后，正、逆反应速率同等程度地增大，且反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)反应前后气体体积不变，所以改变的措施为增大压强或使用催化剂，B项正确、A项错误；图乙中t2时刻改变条件，CO2浓度增大，CO浓度减小，说明平衡向逆反应方向移动，而升高温度，平衡会正向移动，C项错误；增大CO2浓度，平衡正向移动，瞬间CO2浓度曲线不连续，而且CO的浓度会增大，D项错误。 []20^2@2版新教材%教辅备课&~资源[]
12．对于反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的反应历程如下：
第一步：2NO(g)eq \(,\s\up7(k1正),\s\d5(k1逆))N2O2(g)(快速平衡)
第二步：N2O2(g)＋O2(g)eq \(――→,\s\up7(k2))2NO2(g)(慢反应)
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡，第一步反应中v正＝k1正·c2(NO)，v逆＝k1逆·c(N2O2)，k1正、k1逆为速率常数，仅受温度影响。下列叙述正确的是( )
A．整个反应的速率由第一步反应速率决定
B．同一温度下，平衡时第一步反应的eq \f(k1正,k1逆)越大，反应正向进行的程度越大
C．第二步反应速率慢，因而平衡转化率也低
D．第一步反应快的原因是第一步反应的活化能比第二步反应的活化能高
答案 B
解析 整个反应的速率由慢反应决定，A项错误；v正＝k1正·c2(NO), v逆＝k1逆·c(N2O2), 反应达平衡时，v正＝v逆， 所以eq \f(k1正,k1逆)＝eq \f(cN2O2,c2NO)＝K (该反应平衡常数)，平衡常数越大，反应正向进行的程度越大，B项正确；反应速率与转化率无关，C项错误；相同温度下，第一步反应快速达到平衡，活化能低，D项错误。
13．在2 L恒容密闭容器中进行反应：2CO2(g)＋6H2(g)C2H5OH(g)＋3H2O(g)。起始时n(CO2)＝4 ml，投入不同量的H2，测得CO2的平衡转化率随温度变化的关系如图所示，下列有关说法正确的是( )
[][\]&~《状元桥》教辅资源*[勿上传\#]]
A．该反应的ΔH>0
B．三种条件下起始的n(H2)：①<②<③
C．其他条件不变，扩大容器体积可提高CO2的转化率 []\版@权#归教辅*公司^[]
D．若曲线③对应的H2起始投料为8 ml,400 K时该反应达到平衡时容器内C2H5OH(g)的体积分数为0.125
答案 D
解析 由图可知，起始量一定时，温度越高，CO2的平衡转化率越小，则升高温度平衡逆向移动，说明正反应为放热反应，即ΔH<0，A项错误；起始时n(CO2)＝4 ml ，氢气的物质的量越大， CO2的平衡转化率越大，由图可知，①中转化率最大，则三种条件下起始的n(H2)①>②>③，B项错误；该反应为气体体积减小的反应，扩大容器体积，压强减小，平衡逆向移动，则CO2的转化率减小，C项错误；根据题给数据列三段式：
2CO2(g)＋6H2(g)C2H5OH(g)＋3H2O(g) [][\@]《状元桥%》教~辅资源[勿#上\传]]
开始 4 8 0 0
转化 2 6 1 3
平衡 2 2 1 3
平衡时乙醇的体积分数为eq \f(1,2＋2＋1＋3)＝0.125，D项正确。
14．工业上可采用CH3OHCO＋2H2的方法来制取高纯度的CO和H2。我国学者采用量子力学方法，通过计算机模拟，研究了在钯基催化剂表面利用甲醇制氢的反应历程，其中吸附在钯催化剂表面的物质用*标注。甲醇(CH3OH)脱氢反应的第一步历程，有两种可能方式：
方式1：CH3OH*―→CH3O*＋H* Ea＝＋103.1 kJ·ml－1
方式2：CH3OH*―→CHeq \\al(*,3)＋OH* Eb＝＋249.3 kJ·ml－1(其中Ea、Eb为活化能)。
如图为计算机模拟的各步反应的能量变化示意图。下列说法错误的是( )
A．总反应的焓变(ΔH)大于0 []2022~版^新教材&%教辅备*课资源[]
B．甲醇裂解过程主要历经的应为方式1
C．该历程中最小能垒(活化能)为70.7 kJ·ml－1
D．该历程中，放热最多的步骤的化学方程式为CHO*＋3H*===CO*＋4H*
答案 C
解析 由图可知，CH3OH的能量低于CO和2H2的总能量，故该反应为吸热反应，ΔH>0，A项正确；催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，方式1的活化能低，说明甲醇裂解过程主要历经的应为方式1，B项正确；由图可知，该历程中最小能垒(活化能)为(116.1－62.5) kJ·ml－1＝53.6 kJ·ml－1，C项错误；由图可知，反应CHO*＋3H*===CO*＋4H*中反应物的能量高于生成物的能量，且差别最大，是放热最多的步骤，D项正确。 [][@*\]《状元桥》教辅#资&源[勿上~传]]
15．在三个容积相同的恒容密闭容器中，起始时按表中相应的量加入物质，在相同温度下发生反应CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)(不发生其他反应)，CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。下列说法错误的是( )
A．该反应的ΔH>0，图中压强p1
D．达到平衡时，容器 Ⅱ、Ⅲ 中气体总压强之比：pⅡ∶pⅢ＝4∶5
答案 D []版&权*归\教~辅公司[#]
解析 由图可知，CH4的转化率随温度的升高而增大，即升温，平衡正向移动，说明该反应的正反应ΔH>0，该反应是一个气体体积增大的反应，增大压强，平衡向逆反应方向移动，由图可知压强p1
A．M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆
B．若投料比n(H2)∶n(CO2)＝4∶1，则图中M点对应乙烯的体积分数为5.88%
C．250 ℃，催化剂对CO2平衡转化率的影响最大
D．当温度高于250 ℃，升高温度，平衡逆向移动导致催化剂的催化效率降低
答案 B []^~2022版#新教材教&辅@备课资源[]
解析 化学反应速率随温度的升高而加快，由题图可得，当温度高于250 ℃时，催化剂的催化效率随温度的升高而降低，所以M点的正反应速率v正有可能小于N点的逆反应速率v逆，A项错误；设开始投料时n(H2)为4 ml，则n(CO2)为1 ml，在M点对应的平衡体系中二氧化碳转化率为50%，列三段式得：
6H2(g)＋2CO2(g)CH2===CH2(g)＋4H2O(g)
起始量/ml 4 1 0 0
变化量/ml 1.5 0.5 0.25 1 []@[\]《%状元桥》教辅*资~源[勿上#传]]
平衡量/ml 2.5 0.5 0.25 1
所以乙烯的体积分数为eq \f(0.25,2.5＋0.5＋0.25＋1)×100%≈5.88%，B项正确；催化剂不影响平衡转化率，只影响化学反应速率，C项错误；根据题图可知，当温度高于250 ℃时，升高温度二氧化碳的平衡转化率降低，则说明平衡逆向移动，但催化剂的催化效率与化学平衡无关，并不是平衡逆向移动导致催化剂的催化效率降低，D项错误。
二、非选择题(共52分)。
17．(8分)“转化”是化学研究的重要范畴之一。请回答下列有关问题。 []版@权归教%#~辅公^司[]
合成是转化的一种应用，甲醇作为一种可再生能源，工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应1：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH1 [][\]*《@状元桥~》#教辅%资源[勿上传]]
反应2：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH2 [][\%\]《状元桥》#教辅&*资源[勿上传]]
(1)相同条件下，反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH3，则ΔH3＝____________________________________________(用ΔH1和ΔH2表示)。
(2)如表所列数据是反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH1，在不同温度下的化学平衡常数(K)。
①此反应的ΔH1__0，ΔS__0。(填“>”“＝”或“<”) []20%22^版@新\教材教辅备课资&源[]
②某温度下，将2 ml CO和6 ml H2充入2 L的密闭容器中，充分反应后，达到平衡时测得c(CO)＝0.2 ml/L，则CO的转化率是____，此时的温度是____。
③要提高CO的转化率，可以采取的措施是____。 []%[\]《状元桥》教辅资源[#&勿上传]@*]
A．升温 B．恒容充入CO
C．恒容充入H2 D．恒压充入惰性气体
E．分离出甲醇
解析 (1)由盖斯定律可知，反应2—反应1可得目标反应，则ΔH3＝ΔH2－ΔH1。(2)①由题给表格数据可知，温度升高，化学平衡常数减小，说明平衡向逆反应方向移动，该反应为放热反应，即ΔH1<0，该反应是一个气体体积减小的反应，则ΔS<0。②设CO的转化率为x，由题意建立如下三段式：
CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
起始浓度(ml/L) 1 3 0
变化浓度(ml/L) x 2x x []版#权归教^辅公*\司[~]
平衡浓度(ml/L) 1－x 3－2x x
平衡时c(CO)＝0.2 ml/L，则(1－x)＝0.2可得x＝0.8，即CO的转化率为80%，由三段式数据可得化学平衡常数K＝eq \f(0.8 ml/L,0.2 ml/L×1.4 ml/L2)＝2.04，则此时的温度是250 ℃。③该反应为放热反应，升温平衡逆向移动，一氧化碳的转化率减小，A项错误；恒容充入CO，增加CO的浓度，平衡正向移动，新平衡时CO的转化率减小，B项错误；恒容充入H2，增加H2的浓度，平衡正向移动，新平衡时CO的转化率增大，C项正确；恒压充入惰性气体，相当于减小压强，该反应是一个气体体积减小的反应，减小压强，平衡向化学计量数大的方向移动，新平衡时CO的转化率减小，D项错误；分离出甲醇，生成物甲醇的浓度减小，平衡向正反应方向移动，新平衡时CO的转化率增大，E项正确。
答案 (1)ΔH2－ΔH1 (2)①< < ②80% 250 ℃ ③CE
18．(10分)用活性炭还原处理氮氧化物，有关反应为C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)。
(1)写出上述反应的平衡常数表达式____________。
(2)在2 L恒容密闭容器中加入足量C与NO发生反应，所得数据如表，回答下列问题。
①结合表中数据，判断该反应的ΔH__0(填“＞”或“＜”)，理由是________________________________________________。
②判断该反应达到平衡的依据是____。
A．容器内气体密度恒定 B．容器内各气体浓度恒定
C．容器内压强恒定 D．2v正(NO)＝v逆(N2)
(3)700 ℃时，若向2 L体积恒定的密闭容器中充入一定量N2和CO2发生反应N2(g)＋CO2(g)C(s)＋2NO(g) ；其中N2、NO物质的量随时间变化的曲线如图所示。请回答下列问题。 []&[\]《%状元桥》教辅资#源[勿上@传*]]
①0～10 min内的CO2平均反应速率v＝____。
②图中A点v(正)__v(逆)(填“＞”“＜”或“＝”)。 []~[\]《状元桥@》&教辅资源^[#勿上传]]
③第10 min时，外界改变的条件可能是____。
A．加催化剂 B．增大C的物质的量
C．减小CO2的物质的量 D．升温
E．降温
解析 (1)根据化学方程式可得，K＝eq \f(cN2·cCO2,c2NO)。(2)①根据表格数据，列出实验1(700 ℃)的三段式：
C(s) ＋ 2NO(g)N2(g) ＋ CO2(g)
起始物质的量/ml 0.4 0 0
变化物质的量/ml 0.18 0.09 0.09
平衡物质的量/ml 0.22 0.09 0.09
K700 ℃＝eq \f(cN2·cCO2,c2NO)＝eq \f(\f(0.09,2)×\f(0.09,2),\f(0.22,2)2)＝eq \f(81,484)，
据表格数据，列出实验2(800 ℃)的三段式：
C(s) ＋ 2NO(g)N2(g) ＋ CO2(g)
起始物质的量/ml 0.24 0 0
变化物质的量/ml 0.16 0.08 0.08
平衡物质的量/ml 0.08 0.08 0.08 []*[%\]《状元桥~》教辅资\源&[勿上传]]
K800 ℃＝eq \f(cN2·cCO2,c2NO)＝eq \f(\f(0.08,2)×\f(0.08,2),\f(0.08,2)2)＝1＞K700 ℃；
温度升高，K增大，则正反应为吸热反应，ΔH＞0。②该反应气体的总质量是个变量，容器体积不变，所以密度是一个变量，当容器内气体密度恒定时，则反应达到平衡状态，A项正确；各组分的浓度不再改变能说明反应达到平衡状态，B项正确；该反应前后气体分子的数目相同，则气体的总物质的量一直不变，根据pV＝nRT，恒温恒容条件下，压强一直不变，所以容器内压强恒定不能说明反应达到平衡状态，C项错误；2v正(NO)＝ v逆(N2)时正反应速率和逆反应速率不相等，反应未达到平衡状态，D项错误。(3)①随着反应进行，n(N2)逐渐减小，n(NO)逐渐增大，10 min内，Δn(N2)＝0.2 ml，物质的量变化之比等于化学计量数之比，则Δn(CO2)＝0.2 ml，所以v(CO2)＝eq \f(ΔnCO2,V×t)＝eq \f(0.2 ml,2 L×10 min)＝0.01 ml·L－1·min－1。②根据图像可知A点反应向正反应方向进行，则v(正)＞v(逆)。③第10 min时，N2、NO物质的量没有发生突变，N2的物质的量逐渐减小，速率比10 min前大；NO物质的量逐渐增大，速率比10 min前大。加催化剂，不会引起物质的量的突变，只会增大反应速率，A项正确；增大碳固体的物质的量，对反应速率没有影响，B项错误；减小CO2的物质的量，反应速率减小，C项错误；升温，反应速率增大，D项正确；降温，反应速率减小，E项错误。
答案 (1)eq \f(cN2·cCO2,c2NO) (2)①> 700 ℃和800 ℃的平衡常数K700 ℃
19．(10分)氮氧化物排放是形成臭氧层空洞、酸雨、雾霾的重要原因之一。SCR法是工业上消除氮氧化物的常用方法，反应原理为4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)eq \(,\s\up7(催化剂))4N2(g)＋6H2O(g) []版权归~&教辅*#公司@[]
ΔH<0。
(1)氮氧化物破坏臭氧层原理为①NO＋O3NO2＋O2；②NO2＋ONO＋O2。常温下反应①的平衡常数为K1，反应②的平衡常数为K2，则反应O3＋O2O2的平衡常数K＝____(用K1、K2表示)。氮氧化物在该反应中的作用是________________________________。
(2)SCR法除NO，投料比一定时有利于提高NO平衡转化率的反应条件是________、________。
(3)其他条件相同，在甲、乙两种催化剂作用下，NO转化率与温度的关系如图。
①工业上选择催化剂乙的原因是____________________。 []2~022版新教材教辅^备课资源%@[&]
②在催化剂甲作用下，图中M点处(对应温度为210 ℃)NO的转化率____(填“可能是”“一定是”或“一定不是”)该温度下的平衡转化率。高于210 ℃时，NO转化率降低的原因可能是( )
A．温度高于210 ℃，反应放热，平衡逆移
B．催化剂活性降低
C．温度高于210 ℃，发生了副反应
解析 (1)由盖斯定律可得，反应①＋反应②得O3＋O2O2，则其平衡常数K＝K1·K2。两反应加和后，氮的氧化物抵消，则氮氧化物在该反应中的作用是催化剂。(2)该反应为放热的体积增大的可逆反应，利用平衡移动原理，可确定投料比一定时有利于提高NO平衡转化率的反应条件是降低温度、减小压强。(3)①工业上选择催化剂乙的原因是在较大的温度范围内都具有较高的催化活性(或催化效率等)。②催化剂只改变反应速率，从而改变反应到达平衡的时间，但不影响反应物的转化率，图中M点处，甲和乙作用下的NO的转化率不同，由此确定该温度下的转化率一定不是平衡转化率。温度高于210 ℃，两种催化剂作用下的反应物的转化率不等，则未达平衡，不能由此判断温度对平衡的影响，A项不合题意；温度升高，反应物的转化率降低，可能是催化剂活性降低，B项符合题意；温度高于210 ℃，有可能发生了副反应，C项符合题意。
答案 (1)K1·K2 作催化剂 (2)降低温度 减小压强 (3)①在较大的温度范围内都具有较高的催化活性(或催化效率等) ②一定不是 BC []*[\]《状~元@桥》^教辅资源[勿上传&]]
20．(12分)(1)已知热化学方程式：
CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)
ΔH1＝＋260 kJ/ml；
2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH2＝－566 kJ/ml。
请写出用CH4与O2反应生成CO和H2的热化学方程式
________________________________________________。
(2)在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。其化学平衡常数K与T的关系如表，请回答下列问题： [][\]《状#元桥@&》教~辅资源%[勿上传]]
①比较K1、K2的大小，K1__K2(填写“＞”“＝”或“＜”)。
②下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据的是____(填序号字母)。
A．容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2
B．3v正(N2)＝v逆(H2)
C．容器内压强保持不变 []版^权@归教辅*\公~司[]
D．混合气体的密度保持不变
③若上述反应达到平衡时，N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2，再向容器中按物质的量之比1∶3∶2通入N2、H2、NH3，与原平衡相比，N2的物质的量浓度____(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，NH3的体积分数____。 []版\%权归教@辅公&~司[]
(3)高炉炼铁中发生的基本反应之一：FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g) ΔH＞0。
①其平衡常数可表示为________________。 []版~权归教\辅@公司#[*]
②已知1 100 ℃时K＝0.263,1 100℃时测得高炉中c(CO2)＝0.025 ml/L，c(CO)＝0.1 ml/L，此时CO气体的转化率为____(用百分数表示)，该反应是否处于化学平衡状态__(选填“是”或“否”)，此时，化学反应速率是v正____v逆(选填“大于”“小于”或“等于”)。
解析 (1)将题给热化学方程式依次标号为①、②，根据盖斯定律，将①×2＋②可得：2CH4(g)＋O2(g)===2CO(g)＋4H2(g) ΔH＝(＋260 kJ/ml)×2＋(－566 kJ/ml)＝－46 kJ/ml。(2)①合成氨反应的正反应是放热反应，升高温度，化学平衡向吸热的逆反应方向移动，则化学平衡常数会减小，所以K1＞K2。②平衡时反应混合物中各组分的含量保持不变，但容器内N2、H2、NH3的浓度之比不一定为1∶3∶2，因此该特征不能作为判断平衡的标志，A项错误；平衡时不同物质表示的正、逆反应速率之比等于反应计量数之比，即3v正(N2)＝v逆(H2)的状态是反应达到平衡的状态，B项正确；反应前后气体体积减小，若压强不变，说明反应达到平衡，C项正确；反应前后气体的质量不变，容器的体积不变，所以容器内混合气体密度始终不变，因此不能根据混合气体的密度保持不变来判断反应处于平衡状态，D项错误。③再向容器中按物质的量之比为1∶3∶2通入N2、H2、NH3，相当于增大压强，化学平衡向气体体积减小的正反应方向移动，所以NH3的体积分数增大；虽然化学平衡向正反应方向移动，但平衡移动的趋势是微弱的，因此达到新的平衡时N2的物质的量浓度增大，NH3的体积分数也增大。(3)①反应FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)的化学平衡常数K＝eq \f(cCO2,cCO)。②某一时刻高炉中c(CO2)＝0.025 ml/L，c(CO)＝0.1 ml/L，根据C原子守恒可知，起始时刻c(CO)＝0.1 ml/L＋0.025 ml/L＝0.125 ml/L，CO的变化量为0.025 ml/L，则CO气体的转化率为eq \f(0.025 ml,0.125 ml)×100%＝20%；浓度商Qc＝eq \f(cCO2,cCO)＝eq \f(0.025 ml/L,0.1 ml/L)＝0.25＜0.263＝K，所以反应没有达到平衡状态，此时化学反应向正反应方向进行，v正＞v逆。
答案 (1)2CH4(g)＋O2(g)===2CO(g)＋4H2(g) ΔH＝－46 kJ/ml (2)①＞ ②BC ③增大 增大 (3)①K＝eq \f(cCO2,cCO) ②20% 否 大于
21．(12分)我国汽车尾气和燃煤尾气的净化取得一定成效。
(1)汽车尾气净化原理2NO(g)＋2CO(g)eq \(,\s\up7(催化剂))2CO2(g)＋N2(g)。在密闭容器中发生该反应时，c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线如图1所示。
据此判断：
①该反应的ΔH__0(填“>”或“<”)。
②T1温度下，0～2 s内平均反应速率v(N2)为____。 [][^*\]#《状元桥》教辅资源[勿上传]&%]
③当固体催化剂的质量一定时，将催化剂磨成粉末，则反应速率____(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，CO转化率____。
④若在绝热、恒容的密闭体系中充入一定量的NO和CO气体进行该反应，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是____(填字母序号)。
(2)煤燃烧产生的烟气中含有氮的氧化物，用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。
已知：CH4(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) []&版权*@归~教辅公司#[]
ΔH＝－867.0 kJ/ml；
2NO2(g)N2O4(g) ΔH＝－56.9 kJ/ml。
写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2、CO2和H2O(g)的热化学方程式：__________________________________________________________。 []^*&版权归教辅公司@[~]
(3)工业上用CO2和H2反应合成二甲醚：
2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g) ΔH＝－130.8 kJ/ml。
一定条件下，上述反应达到平衡状态后，若改变反应的某一个条件，下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是____(填字母序号)。
a．逆反应速率先增大后减小
b．H2的转化率增大 [][\]《#状元%桥&》教辅资源\[勿*上传]]
c．反应物的体积百分含量减小
d．容器中eq \f(nCO2,nH2)值变小
解析 (1)①依据“先拐者大”，先出现拐点的T1>T2，温度高的T1对应的c(CO2)低，平衡逆向移动，所以正反应的ΔH<0。②由图得出v(CO2)＝0.2 ml/L÷2 s＝0.1 ml/(L·s)，依据速率比等于物质计量数之比，得出v(N2)＝0.05 ml/(L·s)。③将催化剂磨成粉末，可增大催化剂与反应物的接触面积，增大反应速率。催化剂不会影响平衡移动，故CO的转化率不变。④a图，由于0时刻无产物，所以v逆起点为0，错误；b图，因为在绝热容器中进行，该反应放热，导致体系温度升高，平衡常数减小，达到平衡后，体系温度不再发生变化，化学平衡常数K不变，符合题目要求，正确；c图，n(CO2)与n(NO)相等，不能表示物质浓度不变，不能作为达到平衡状态的依据，错误；d图，NO质量分数不变，符合化学平衡状态的定义，正确。(2)依据盖斯定律，用所给方程相减即得答案。(3)平衡向正反应方向移动说明v(正)>v(逆)，a项，v(逆)的变化不能说明平衡的移动；b项，反应物转化率增大，只能通过反应正向移动实现；c项，反应物的体积百分含量减小有可能是抽走(移出)反应物所致，平衡可能逆向移动；d项，有可能是抽走CO2所致，平衡可能逆向移动。
答案 (1)①＜ ②0.05 ml/(L·s) ③增大 不变
④b、d (2)CH4(g)＋N2O4(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－810.1 kJ/ml (3) b 容器
起始物质的量/ml
CH4的平衡
转化率
CH4
H2O
CO
H2
Ⅰ
0.1
0.1
0
0
50%
Ⅱ
0.1
0.1
0.1
0.3
Ⅲ
0
0.1
0.2
0.6
温度/℃
250
300
350
平衡常数(K)
2.04
0.27
0.012
实验编号
温度/℃
起始时NO的物
质的量/ml
平衡时N2的物
质的量/ml
1
700
0.40
0.09
2
800
0.24
0.08
T/K
298
398
498
K/(ml/L)－2
4.1×106
K1
K2
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