第二单元 化学反应速率与化学平衡-【冲刺期末】2022-2023学年高二化学期末单元复习测试（人教版2019选择性必修1）

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【冲刺期末】2022-2023学年高二化学期末单元复习测试
第二单元 化学反应速率与化学平衡
(时间：90分钟　满分：100分)
一、选择题(本题共15小题，每小题3分，共45分。每小题只有一个选项符合题意)
1．（2021·广东高二期末）下列人们在生活、生产、实验的相关措施中，不是用来调控化学反应速率的是

A．将食物存放在温度较低的地方

B．将氯化铁固体溶于较浓盐酸配制氯化铁溶液

C．将固体试剂溶于水配成溶液后再进行化学实验

D．通常将颗粒状的固体药品研细混匀后进行反应

【答案】B

【解析】A．将食物存放在温度较低的地方，降低反应速率，故A不符合题意；B．将氯化铁固体溶于较浓盐酸配制氯化铁溶液，抑制铁离子水解，不是调控反应速率，故B符合题意；C．将固体试剂溶于水配成溶液后再进行化学实验，加快溶解以调控速率，故C不符合题意；D．通常将颗粒状的固体药品研细混匀后进行反应，有利于加快反应速率，使反应更充分，故D不符合题意。综上所述，答案为B。
2．（2022·全国高三专题练习）在密闭容器中进行反应N2+O2⇌2NO，下列条件能加快反应速率的是
A．增大体积使压强减小 B．体积不变，充入N2使压强增大
C．体积不变，充入He使压强增大 D．压强不变，充入气体Ne
【答案】B
【解析】A．增大体积使压强减小，物质浓度减小，速率减慢；B．体积不变，充入N2使压强增大，氮气浓度增大，速率加快；C．体积不变，充入He使压强增大，反应物浓度不变，速率不变；D．压强不变，充入气体Ne，体积增大，浓度减小，速率减慢；故选B。
3．（2022·吉林长春）工业制硫酸的接触室中发生反应：。该反应在500℃和催化剂存在下进行，下列有关说法正确的是
A．如果使氧气过量，并给足够时间让反应充分进行，SO2可以全部转化为SO3
B．该反应的平衡常数(K)随体系压强的增加而增大
C．该反应选择在500℃和催化剂存在下进行，因此该反应是吸热反应
D．反应达到化学平衡后，只改变温度，化学平衡一定会被破坏
【答案】D
【解析】A．该反应为可逆反应，无论延长反应物在接触室内的时间，还是使氧气过量，都无法使SO2全部转化为SO3，A错误；B．平衡常数只有温度有关，温度不变，平衡常数不会发生变化，B错误；C．该反应为放热反应，反应需要在500°C和催化剂存在下进行，是因为500°C反应速率快，催化剂活性高，C错误；D．反应达到化学平衡后，改变温度，化学平衡常数改变，因为Q≠K，所以化学平衡会被破坏，D正确；故选D。
4．已知反应CO(g)＋H2O(g)⇌CO2(g)＋H2(g)　ΔH<0。在一定温度和压强下于密闭容器中，反应达到平衡。下列叙述正确的是(　　)
A．升高温度，K减小
B．减小压强，n(CO2)增加
C．更换高效催化剂，α(CO)增大
D．充入一定量的氮气，n(H2)变大
【答案】A
【解析】　此反应的正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向进行，即升高温度，K减小，故A说法正确；此反应为反应前后体积不变的反应，因此减小压强，平衡不移动，即n(CO2)不变，故B说法错误；催化剂对化学平衡移动无影响，因此CO的转化率不变，故C说法错误；N2为惰性气体不参与反应，对平衡无影响，n(H2)不变，故D说法错误。
5．下列由实验得出的结论正确的是(　　)
选项
实验
实验结论或解释
A
向2 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液中滴加0.1 mol·L－1 KI溶液5～6滴，充分反应后，再滴加几滴0.01 mol·L－1 KSCN溶液，出现血红色溶液。
Fe3＋与I－之间的反应属于可逆反应
B
探究温度对硫代硫酸钠与硫酸反应速率的影响时，若先将两种溶液混合并计时，再用水浴加热至设定温度
则测得的反应速率偏高
C
分别向装有2 mL 0.1 mol·L－1 H2C2O4溶液和2 mL 0.2 mol·L－1 H2C2O4溶液的两支试管中加入4 mL 0.01 mol·L－1酸性KMnO4溶液，振荡，后者溶液先褪色。
探究浓度对反应速率的影响
D
将石灰石与盐酸反应产生的气体直接通入水玻璃中，生成白色沉淀
非金属性：C>Si

【答案】C
【解析】　2 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液中滴加0.1 mol·L－1 KI溶液5～6滴，FeCl3过量，过量的铁离子与硫氰根离子反应生成血红色的硫氰化铁，不能证明Fe3＋与I－之间的反应为可逆反应，A结论错误；两溶液混合时，即开始反应，若先将两种溶液混合并计时，再用水浴加热至设定温度，反应时间不再准确，B结论错误；草酸的浓度不同，而溶液的总体积相同，可探究浓度对反应速率的影响，C结论正确；盐酸易挥发，生成的二氧化碳中含有HCl，则不能证明是二氧化碳与硅酸钠溶液反应生成白色沉淀，无法得出结论：C的非金属性大于Si，D结论错误。
6．可逆反应2A(g)＋B(g)2C(g)　ΔH<0，p2>p1，判断下列图像错误的是(　　)

【答案】A
【解析】可逆反应2A(g)＋B(g)2C(g)　ΔH<0，温度越高，反应速率越快，且达到平衡需要的时间越短，另外升高温度，平衡逆向移动，A的转化率降低，图像吻合，故A正确；可逆反应2A(g)＋B(g)2C(g)　ΔH<0，在恒压条件下，升高温度，平衡逆向移动，C的百分含量降低，在恒温条件下，增大压强，平衡正向移动，C的百分含量增大，图像吻合，故B正确；可逆反应2A(g)＋B(g)2C(g)　ΔH<0，达到平衡后，升高温度，正、逆反应速率都加快，且v(逆)增大幅度大于v(正)，平衡逆向移动，图像吻合，故C正确；可逆反应2A(g)＋B(g)2C(g)达到平衡后，增大压强，正、逆反应速率都加快，且v(正)增大幅度大于v(逆)，平衡正向移动，图像不吻合，故D错误。
7．在密闭容器中的一定量混合气体发生反应：xA(g)＋yB(g)zC(g)，平衡时测得C的浓度为0.50 mol·L－1。保持温度不变，将容器的容积压缩到原来的一半，再达到平衡时，测得C的浓度变为0.90 mol·L－1。下列有关判断不正确的是(　　)
A．C的体积分数增大了 B．A的转化率降低了
C．平衡向逆反应方向移动 D．x＋y 【答案】A
【解析】平衡时测得C的浓度为0.50 mol·L－1。保持温度不变，将容器的容积压缩到原来的一半，C的浓度为1.00 mol·L－1，再达到平衡时，测得C的浓度变为0.90 mol·L－1，C的浓度减小，反应逆向进行，根据勒夏特列原理，增大压强，平衡向计量数减小的方向移动，即x＋y 8．工业制硫酸的接触室中发生反应：。该反应在500℃和催化剂存在下进行，下列有关说法正确的是
A．如果使氧气过量，并给足够时间让反应充分进行，SO2可以全部转化为SO3
B．该反应的平衡常数(K)随体系压强的增加而增大
C．该反应选择在500℃和催化剂存在下进行，因此该反应是吸热反应
D．反应达到化学平衡后，只改变温度，化学平衡一定会被破坏
【答案】D
【解析】A．该反应为可逆反应，无论延长反应物在接触室内的时间，还是使氧气过量，都无法使SO2全部转化为SO3，A错误；B．平衡常数只有温度有关，温度不变，平衡常数不会发生变化，B错误；C．该反应为放热反应，反应需要在500°C和催化剂存在下进行，是因为500°C反应速率快，催化剂活性高，C错误；D．反应达到化学平衡后，改变温度，化学平衡常数改变，因为Q≠K，所以化学平衡会被破坏，D正确；故选D。
9．下列依据热化学方程式得出的结论正确的是(　　)
A．已知2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－483.6 kJ·mol－1，则氢气的燃烧热为483.6 kJ·mol－1　
B．在一定温度和压强下，将0.5 mol N2和1.5 mol H2置于密闭容器中充分反应生成NH3(g)，放出热量19.3 kJ，则其热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－19.3 kJ·mol－1
C．已知酸和碱发生中和反应生成1 mol水，这时的反应热叫中和热
D．反应NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)　ΔH＝＋185.57 kJ·mol－1能自发进行是因为体系有自发地向混乱度增大的方向转变的倾向
【答案】D
【解析】燃烧热是1 mol燃料完全燃烧生成稳定的产物所放出的热量，根据该热化学方程式可知，氢气的燃烧热为241.8 kJ·mol－1，A项错误；氮气与氢气合成氨是可逆反应，没有平衡常数和容器容积，无法计算反应热，B项错误；中和热是强酸和强碱的稀溶液反应生成1 mol水时放出的热量，C项错误；焓减、熵增的反应一定能自发进行，该反应是焓增反应，能自发进行则一定是因为熵增，即体系有自发地向混乱度增大的方向转变的倾向，D项正确。
10．在0.5 L某刚性密闭容器中，充入2 mol CO和1 mol NO2，在一定条件下发生反应：4CO(g)＋2NO2(g)4CO2(g)＋N2(g)。2 min时该反应达到平衡，反应前后容器内压强比为12∶11。下列判断错误的是(　　)
A．N2的平衡浓度为0.5 mol·L－1
B．2 min内NO2的平均反应速率为0.25 mol·L－1·min－1
C．反应任意时刻CO和NO2的转化率均相等
D．平衡后再向容器中充入2 mol CO和1 mol NO2，再次平衡后，CO的转化率大于50%
【答案】B
【解析】相同条件下，气体的压强之比等于物质的量之比，设平衡时转化CO的物质的量为x mol，则列三段式有：
　　　 4CO(g)＋2NO2(g)4CO2(g)＋N2(g)
起始/mol　2　 　 　1　　　　 　0　　　　0
转化/mol　x　　　0.5x　　 　　x　　　0.25x
平衡/mol　2－x　　1－0.5x　 　x　　　0.25x
则＝，解得x＝1。
N2的平衡浓度为＝0.5 mol·L－1，故A正确；2 min内NO2的平均反应速率为＝0.5 mol·L－1·min－1，故B错误；充入2 mol CO和1 mol NO2，且按2∶1反应，则反应任意时刻CO和NO2的转化率均相等，故C正确；平衡时，CO的转化率为×100%＝50%，平衡后再向容器中充入2 mol CO和1 mol NO2，若达到等效平衡则转化率不变，但该反应中反应物气体系数之和大于生成物气体系数之和，相当于增大压强，平衡正向移动，则CO的转化率大于50%，故D正确。
11．科研工作者利用生物无水乙醇催化脱水制备乙烯，有关反应在不同温度下的化学平衡常数如表所示。下列说法正确的是(　　)
温度
/K
化学平衡常数
Ⅰ. C2H5OH(g)C2H4(g)＋H2O(g)
Ⅱ. 2C2H5OH(g)
C2H5OC2H5(g)＋H2O(g)
500
3.2
0.80
700
7.7
0.14
900
12.3
0.12

A．升高温度，反应Ⅰ的速率加快，反应Ⅱ的速率减慢
B．通过改变温度和压强均能促进反应Ⅰ而抑制反应Ⅱ
C．降低温度使反应C2H5OC2H5(g)2C2H4(g)＋H2O(g)的平衡逆向移动
D．500 K，C2H5OC2H5(g)2C2H4(g)＋H2O(g)的化学平衡常数为5.6
【答案】C
【解析】升高温度，反应速率加快，故反应Ⅰ、Ⅱ的速率均加快，故A错误；由温度升高，反应Ⅰ的平衡常数增大，反应Ⅱ的平衡常数减小可知，反应Ⅰ为吸热反应，反应Ⅱ为放热反应，由于反应Ⅱ的左侧化学计量数等于右侧化学计量数之和，故改变压强不能使反应平衡移动，既不能促进反应也不能抑制反应，故B错误；已知反应Ⅰ：C2H5OC2H5(g)C2H4(g)＋H2O(g)　K1，反应Ⅱ：2C2H5OH(g)C2H5OC2H5(g)＋H2O(g)　K2，由反应Ⅰ×2－反应Ⅱ可得C中反应C2H5OC2H5(g)2C2H4(g)＋H2O(g)，故C中反应的化学平衡常数K＝，温度升高K1增大，K2减小，则升高温度K增大，故C中反应为吸热反应，故降低温度，平衡逆向移动，故C正确；结合C中分析知，500 K时该反应的化学平衡常数为＝12.8，故D错误。
12．在20 L的密闭容器中按物质的量之比为1∶2充入CO和H2，发生反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) 　ΔH。测得CO的转化率随温度及压强的变化如图所示，p2和195 ℃时n(H2)随时间的变化如下表所示。下列说法不正确的是(　　)

p2和195 ℃时n(H2)
t/min
0
1
3
5
n(H2)/mol
8
5
4
4
A．p2和195 ℃时，0～3 min，反应速率v(CH3OH)＝ mol·L－1·min－1
B．p1 C．在p2和195 ℃时，该反应的平衡常数为25
D．195 ℃、p2时，在B点：v正＜v逆
【答案】A
【解析】p2和195 ℃时，0～3 min，v(CH3OH)＝v(H2)＝×＝ mol·L－1·min－1，A项错误；根据反应特点，温度不变，压强越大，CO的转化率越大，所以p2>p1，压强不变，升高温度，CO的转化率减小，所以ΔH<0，B项正确；CO、H2、CH3OH的平衡浓度分别c(CO)＝0.1 mol·L－1，c(H2)＝0.2 mol·L－1，c(CH3OH)＝0.1 mol·L－1，K＝＝＝25，C项正确；从图像可知，若要使B点在该条件下达到平衡，CO的转化率要减小，即反应应向逆反应方向进行，所以v正 13．在催化剂作用下，向刚性容器中按物质的量比1∶1充入甲醇和异丁烯(用R表示)，分别在T1和T2两个温度下发生反应生成有机物W：CH3OH(g)＋R(g)W(g)　ΔH。异丁烯的转化率随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．T1＞T2，ΔH＞0
B．vM正＝vB正＞vA逆
C．维持T2不变，再向容器中充入1 mol W，新平衡时W的百分含量减小
D．T1时，容器内起始总压强为p0 kPa，则用分压表示的该反应的平衡常数Kp＝
【答案】D　
【解析】“先拐先平数值大”，T1先拐，所以T1＞T2，由T2到T1，温度升高，异丁烯的转化率降低，即平衡逆向移动，逆反应为吸热反应，则ΔH＜0，A项不符合题意；温度相同时，M点和B点异丁烯的转化率相同，即异丁烯的浓度相同，有vM正＝vB正，但是M点对应的温度T1偏高，所以vM正＞vB正，B项不符合题意；其他条件不变，再充入1 mol W，使W的转化率降低，此时W的百分含量会相应升高，C项不符合题意；假设甲醇和异丁烯的初始物质的量都是1 mol，T1时异丁烯的转化率为80%，则消耗的异丁烯为0.8 mol，列出三段式：
　　　　　　　　 CH3OH(g) ＋ R(g) W(g)
初始物质的量/mol　　　 1　　　　　 1　　　　 0
消耗的物质的量/mol　 0.8　　　　 0.8　　　 0.8
平衡时物质的量/mol 0.2　　　　 0.2　　　 0.8
平衡时总物质的量为0.2＋0.2＋0.8＝1.2 mol，因为是刚性容器，所以容器容积不变，则压强改变，初始压强为p0，平衡时压强为p0＝0.6p0，则p(CH3OH)＝p(R)＝×0.6p0＝0.1p0，p(W)＝×0.6p0＝0.4p0，Kp＝＝＝，D项符合题意。
14．（2022·山西运城·高三开学考试）一定量的与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：。平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如图所示，已知：气体分压气体总压体积分数。下列说法不正确的是

A．该反应，
B．时，若充入惰性气体，，均减小，平衡向正反应方向移动
C．时，若充入等体积的和，平衡向逆反应方向移动
D．时，反应达平衡后的转化率为
【答案】C
【解析】A．由化学方程式可知，该反应，升高温度CO2的体积分数减小，CO的体积分数增加，说明升高温度，平衡正向移动，则，A项正确；B．可变的恒压密闭容器中反应，550℃时若充入惰性气体，相当于减小压强，则v正，v逆均减小，又该反应是气体体积增大的反应，则平衡正向移动，B项正确；C．由图可知，T℃时，反应达平衡后CO和CO2的体积分数都为50%，所以充入等体积的CO2和CO后依然是平衡状态，平衡不移动，C项错误；D．由图可知，650℃时，反应达平衡后CO的体积分数为40%，设开始加入的二氧化碳为1mol，转化了xmol，则剩余的CO2为(1-x)mol，生成的CO为2xmol，所以有，解得x=0.25mol，所以CO2的转化率为25.0%，D项正确；答案选C。
15．（2022·河南高三月考）用活性炭还原NO2可防止空气污染，其反应原理为2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)。在密闭容器中1 mol NO2和足量C发生上述反应，反应相同时间内测得NO2的生成速率与N2的生成速率随温度变化的关系如图1所示；维持温度不变，反应相同时间内测得NO2的转化率随压强的变化如图2所示。

下列说法错误的是
A．图1中的A．B．C三个点中只有C点的v正=v逆
B．图2中E点的v逆小于F点的v正
C．图2中平衡常数K(E)=K(G)，则NO2的平衡浓度c(E)=c(G)
D．在恒温恒容下，向图2中G点平衡体系中充入一定量的NO2，与原平衡相比，NO2的平衡转化率减小
【答案】C
【解析】A．由2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)可知，NO2的生成速率(逆反应速率)应该是N2的生成速率(正反应速率)的二倍时才能使正、逆反应速率相等，即达到平衡，只有C点满足，故A正确；B．由图2知，E点反应未达到平衡，F点反应达到平衡，且压强E＜F，则E点的v逆小于F点的v正，故B正确；C．由题中信息可知，维持温度不变，即E、G两点温度相同，平衡常数K(E)=K(G)，混合气体中气体压强与浓度有关，压强越大，体积越小，浓度越大，所以G点压强大，浓度大，即c(E)＜c(G)，故C错误；D．在恒温恒容下，向G点平衡体系中充入一定量的NO2，等效于加压，平衡逆向移动，NO2的平衡转化率减小，故D正确；答案为C。

二、非选择题(本题共4小题，共55分)
16．(15分)（2021·建平县实验中学高三开学考试）工业上以煤和水为原料通过一系列转化可变为清洁能源氢气或工业原料甲烷。
（1）已知碳、氢气的燃烧热分别是、，1mol水蒸气生成1mol液态水放出44kJ热量，则碳与水蒸气反应的_______。
（2）工业上也可以利用上述反应得到的和进一步合成甲烷，反应方程式为：
①在一绝热恒容密闭容器中充入1mol和2mol发生反应 。下列选项能说明该反应达到平衡状态的是_______。

A．与物质的量浓度之比不再改变
B．平衡常数不再发生变化
C．容器中和物质的量相等时
D．和水蒸气的物质的量之和不再改变
②在一恒温恒容密闭容器中充入和进行上述反应。测得和浓度随时间变化如上图所示。该温度下的平衡常数为_______。
③已知、、、分别是正、逆反应速率常数，则升离温度时_______。(增大、减小、不变)。
（3）某温度下在一2L的密闭容器中发生反应。反应过程中部分数据见下表：

反应时间




反应I恒温恒容
0min
2
8
0
0

10min

5.6



20min
1




30min


1

反应II绝热恒容
0min
0
0
2
4
①达到平衡时，反应I、II对比：平衡常数K(I)_______K(II)(填“>”、“<”或“=”)
②对反应I，前10min内的平均反应速率_______，若30min时间容器中再充入和，则平衡_______移动(填“正向”、“逆向”或“不”)。
【答案】
（1）（2分）
（2） ABD （2分） 6.75 （3分） 减小 （2分）
（3） < （2分） 0.03 mol/(L·min) （2分） 逆向 （2分）
【解析】
（1）由已知信息可写出① ，
② ，
③
根据盖斯定律，将得：
。
（2）①充入和，与按物质的量之比1∶4消耗，所以达到平衡之前与物质的量之比一直在改变，当与物质的量浓度之比不再改变时，达到平衡状态，A正确。因为是在绝热容器中进行，所以达到平衡之前容器内温度一直在变化，平衡常数只与温度有关，所以平衡常数不再发生变化时说明达到平衡状态，B正确。容器中和物质的量相等时，并不能证明容器中和物质的量浓度不再改变，因此不能证明反应达到平衡状态，C错误。和的计量数不相等，达到平衡之前和的物质的量之和一直减少，当和水蒸气的物质的量之和不再改变时，说明达到平衡状态，D正确。
②平衡时甲烷为0.75 mol/L、二氧化碳为0.25 mol/L，则：

起始浓度(mol/L)： 1 4 0 0
变化浓度(mol/L)： 0.75 3 0.75 1.5
平衡浓度(mol/L)：0.25 1 0.75 1.5
则平衡常数。
③平衡时平衡常数，反应为放热反应，升高温度时，K减小，所以减小。
（3）①该反应为放热反应，反应Ⅱ是在绝热恒容下逆向进行，随着反应的进行，容器中气体的温度降低，平衡常数增大。②对反应Ⅰ，前10 min内的平均反应速率，则，根据表格数据，20 min时，的物质的量与30 min时相等，均为1mol，达到平衡状态，

起始(mol/L) 1 4 0 0
平衡 0.5 2 0.5 1.0
30 min再充气后 1 2 0.5 1.5
则，再充入气体后，衡向左移动。

17．(14分)科学家研究出一种以天然气为燃料的“燃烧前捕获系统”，其简单流程如图所示(条件及物质未标出)。

(1)已知：CH4、CO、H2的燃烧热分别为890.3 kJ·mol－1、283.0 kJ·mol－1、285.8 kJ·mol－1，则上述流程中第一步反应2CH4(g)＋O2(g)===2CO(g)＋4H2(g)的ΔH＝______________。
(2)工业上可用H2和CO2制备甲醇，其反应方程式为CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，某温度下，将1 mol CO2和3 mol H2充入容积不变的2 L密闭容器中，发生上述反应，测得不同时刻反应前后的压强关系如下表：
时间/h
1
2
3
4
5
6

0.90
0.85
0.83
0.81
0.80
0.80

①用H2表示前2 h 的平均反应速率v(H2)＝______________________________ __________________________________________；
②该温度下，CO2的平衡转化率为________。
(3)在300 ℃、8 MPa下，将CO2和H2按物质的量之比为1∶3 通入一密闭容器中发生(2)中反应，达到平衡时，测得CO2的平衡转化率为50%，则该反应条件下的平衡常数为Kp＝________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。
(4)CO2经催化加氢可合成低碳烯烃：2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g)　ΔH。在0.1 MPa时，按n(CO2)∶n(H2)＝1∶3投料，如图所示为不同温度(T)下，平衡时四种气态物质的物质的量(n)关系。

①该反应的ΔH________0(填“＞”或“＜”)。
②曲线c表示的物质为________。
③为提高H2的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施是________________________________________________________________________。
【答案】(1)－71.4 kJ·mol－1　(2)①0.225 mol·L－1·h－1
②40%　(3)　(4)①<　②C2H4　③加压(或不断分离出水蒸气)
【解析】(1)CH4、CO、H2的燃烧热分别为890.3 kJ·mol－1、283.0 kJ·mol－1、285.8 kJ·mol－1，据此写出热化学方程式：
①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
ΔH1＝－890.3 kJ·mol－1
②CO(g)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH2＝－283.0 kJ·mol－1
③H2(g)＋O2(g)===H2O(l)
ΔH3＝－285.8 kJ·mol－1
根据盖斯定律，由①×2－②×2－③×4可得：
2CH4(g)＋O2(g)===2CO(g)＋4H2(g)，则有ΔH＝2ΔH1－2ΔH2－4ΔH3＝(－890.3 kJ·mol－1)×2－(－283.0 kJ·mol－1)×2－(－285.8 kJ·mol－1)×4＝－71.4 kJ·mol－1。
(2)①恒温恒容时，气体的压强之比等于其物质的量之比，2 h时，＝0.85，设消耗CO2的物质的量为x mol，
CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　Δv
　1　　　　　　　　　　　　　　　　　2
x mol　　　　　　　　　　　　　　　2x mol
则有＝0.85，解得x＝0.3，故前2 h的平均反应速率v(H2)＝＝0.225 mol·L－1·h－1。
②该温度下，反应进行到5 h时达到平衡状态，此时＝0.80，设消耗CO2的物质的量为y mol，则有＝0.80，解得y＝0.4，故CO2的平衡转化率为×100%＝40%。
(3)设开始时投入CO2和H2的物质的量分别为1 mol、3 mol，CO2的平衡转化率为50%，则有：
CO2(g) ＋ 3H2(g)CH3OH(g) ＋ H2O(g)
起始量/mol　　1　　　　3　　　　　0　　　　　0
转化量/mol 　 0.5　　　1.5　　　　0.5　　　　0.5
平衡量/mol 　 0.5　　　1.5　　　　0.5　　　　0.5
则平衡时p(CO2)＝p(CH3OH)＝p(H2O)＝8 MPa×＝ MPa，p(H2)＝8 MPa×＝4 MPa，故该反应条件下的平衡常数为Kp＝＝。
(4)①由图可知，随着温度的升高，n(H2)逐渐增大，说明平衡逆向移动，则正反应为放热反应，故有ΔH<0。②随着温度的升高，n(H2)逐渐增大，由于H2是反应物，则另一条逐渐增大的曲线a代表CO2；C2H4(g)、H2O(g)都是生成物，随着平衡逆向移动，二者的物质的量逐渐减小，根据化学计量数的关系可知，曲线b代表H2O(g)，曲线c代表C2H4(g)。③该反应的正反应是气体分子总数减少的放热反应，欲提高H2的平衡转化率，除改变温度外，还可以增大压强或不断分离出产物H2O(g)。
18．（2022·山西运城·高三开学考试）（13分）工业上以黄铜矿(主要成分为，含有少量、)来生产铜，同时获取副产物硫单质，原料的综合利用率较高。主要流程如下：

（1）为加快溶浸速率，可采取的措施有___________(只写一条即可)。
（2）溶液与反应的化学方程式为___________；该反应中消耗时被氧化生成的物质的量为___________。
（3）该流程中可以循环利用的物质有___________。
（4）工业上还可以用亚硫酸铵还原氯化铜溶液来制得氯化亚铜，其产率与温度、溶液的关系如图所示。

①该方法制备的离子方程式为___________。
②据图分析，生产氯化亚铜的适宜条件为___________。
【答案】
（1）粉碎黄铜矿(或适当增大溶液的浓度或搅拌或加热)（2分）
（2） （2分） （2分）
（3）溶液、溶液。（2分）
（4） （2分） 55℃ （2分）
【解析】由流程可知：黄铜矿中的CuFeS2和氯化铁反应生成氯化亚铜、氯化亚铁和单质硫，过滤得到固体为CuCl和S，加入氯化钠溶液反应生成Na[CuCl2]，过滤后加入水得到氯化钠、氯化铜溶液和铜，氧化调节pH，可以依次沉淀得到氢氧化铁和氢氧化镁，据此分析解题。
（1）溶浸速率与温度，反应物接触面积有关，故可以采取的方式为适当升高温度，粉碎矿石，增大FeCl3溶液的浓度等，故答案为：粉碎黄铜矿(或适当增大FeCl3溶液的浓度或搅拌或加热)；
（2）反应物为氯化铁和硫铁矿，生成物为氯化亚铜，硫单质，和硫化亚铁，故反应方程式为：3FeCl3+CuFeS2=CuCl+2S+4FeCl2；由方程式关系可知，只有四分之三的硫单质是三价铁离子氧化得到的，n(CuFeS2)==0.3mol，所以由三价铁离子氧化得到的硫的物质的量n(S)=n(CuFeS2)×2×0.75=0.45mol，故答案为：3FeCl3+CuFeS2=CuCl+2S+4FeCl2；0.45mol；
（3）由流程可知，氯化钠、氯化铁溶液加入后又分离，故可以循环使用的物质为氯化钠、氯化铁、故答案为：NaCl溶液、FeCl3溶液；
（4）①由已知可得，该反应为铜离子氧化亚硫酸根离子为硫酸根离子，自身被还原为氯化亚铜沉淀，方程式为：2Cu2+++2Cl-+H2O=2CuCl2++2H+，故答案为：2Cu2+++2Cl-+H2O=2CuCl2++2H+；由图表可知：最适条件为pH=3，温度为55℃，故答案为：pH=3，温度为55℃。
20．(13分)甲烷水蒸气重整制取合成气的反应如下：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)　 ΔH＝＋206 kJ·mol－1。
请回答下列问题：
(1)上述反应能自发进行的理由是_________________，条件是__________(填“低温”“高温”或“任何条件”)。
(2)向容积为2 L的密闭容器中，按n(H2O)∶n(CH4)＝1投料，
a．保持温度为T1时，测得CH4(g)的浓度随时间变化曲线如图1所示。
b．其他条件相同时，在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下，反应相同时间后，CH4的转化率随反应温度的变化如图2所示。

①结合图1，写出反应达到平衡的过程中的能量变化：吸收________kJ(用含有x、y的代数式表示)。
②在图1中画出：起始条件相同，保持温度为T2(T2＞T1)时，c(CH4)随时间的变化曲线。
③根据图2判断：
ⅰ.a点所处的状态不是化学平衡状态，理由是______________________________。
ⅱ.CH4的转化率：c＞b，原因是______________________________________。
(3)①设起始＝Z，在恒压(p0)下，平衡时φ(CH4)与Z和T(温度)的关系如图3所示：[其中φ(CH4)为CH4的体积分数]

比较图3中a、b与3的大小关系____________(请按从大到小的顺序书写)。
②对于气相反应，用某组分B的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数，记作Kp，如p(B)＝px(B)，p为平衡总压强，x(B)为平衡系统中B的物质的量分数。则图3中X点时，Kp＝________。
【答案】(1)ΔS＞0　高温　(2)①412(x－y)　②见解析图　③催化剂不能改变物质的平衡转化率；750 ℃时，反应相同时间，a点对应的CH4的转化率低于使用催化剂Ⅰ时CH4的转化率　温度升高，反应速率增大　(3)b＞3＞a　0.054p
【解析】(1)CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋206 kJ·mol－1，该反应的ΔH＞0，ΔS＞0，ΔG＝ΔH－TΔS，要使反应自发进行，高温时ΔG＜0，故反应高温下自发进行；
(2)①结合图1，转化为甲烷的物质的量为(x－y)mol·L－1×2 L＝2(x－y)mol，且物质的量与热量成正比，由CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋206 kJ·mol－1可知，1 mol甲烷完全反应吸收206 kJ的热量，平衡时转化的甲烷的物质的量为2(x－y)mol，共吸收412(x－y)kJ的热量；
②起始条件相同，保持温度为T2(T2＞T1)时，温度越高，达到平衡的时间越短，CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g) ΔH＝＋206 kJ·mol－1，温度升高，平衡正向移动，甲烷的转化率会增大，故c(CH4)随时间的变化曲线如图所示；
③ⅰ.催化剂不能改变物质的平衡转化率；750 ℃时，反应相同时间，a点对应的CH4的转化率低于使用催化剂Ⅰ时CH4的转化率，a点所处的状态不是化学平衡状态；ⅱ.相同催化剂时，升高温度平衡正向移动，转化率增大，温度：c＞b，CH4的转化率：c＞b；
(3)起始＝Z＝3，Z越小，说明甲烷相对越多，达到平衡时甲烷的含量越多，则b＞3＞a；
②X点时，Z＝3，设甲烷的起始物质的量为a，水蒸气为3a mol，甲烷的消耗量为x mol，结合三段式可以得到：
　　　 CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2(g)
开始/mol　a　　　　3a　　　　　0　　　 0
变化/mol　x　　　　x　　　　　 x　　　 3x
平衡/mol　a－x　　3a－x　　　　x　　 　3x
X点时，甲烷的体积分数为10%，＝＝10%，解得a＝2x，平衡时混合气体的总物质的量＝4a＋2x＝10x，平衡时甲烷的物质的量分数为＝0.1，水蒸气的物质的量分数为＝＝0.5，一氧化碳的物质的量分数等于＝＝0.1，氢气的物质的分数为＝＝0.3，Kp＝＝0.054p。