高考化学一轮复习全程训练计划周测8化学反应速率和化学平衡 含解析

这是一份高考化学一轮复习全程训练计划周测8化学反应速率和化学平衡 含解析，共17页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题：本题共7小题，每小题6分，共42分。
1．在一定条件下，已达平衡的可逆反应：2A(g)＋B(g)2C(g)，下列说法中正确的是( )
A．平衡时，此反应的平衡常数K与各物质的浓度有如下关系：K＝eq \f(c2C,c2A·cB)
B．改变条件后，该反应的平衡常数K一定不变
C．如果改变压强并加入催化剂，平衡常数会随之变化
D．若平衡时增加A和B的浓度，则平衡常数会减小
答案：A
解析：K只随温度的改变而改变，除改变温度外，改变其他条件都不会引起平衡常数的改变。
2．一定条件下，通过下面反应可实现燃煤烟气中硫的回收：SO2(g)＋2CO(g)eq \(=====,\s\up7(催化剂))2CO2(g)＋S(l) ΔH<0，若反应在恒容的密闭容器中进行，下列有关说法正确的是( )
A．平衡前，随着反应的进行，容器内压强始终不变
B．平衡时，其他条件不变，分离出硫，正反应速率加快
C．平衡时，其他条件不变，升高温度可提高SO2的转化率
D．其他条件不变，使用不同催化剂，该反应的平衡常数不变
答案：D
解析：正反应是气体分子总数减小的反应，则平衡前，随着反应的进行，气体分子总数减少，故容器内压强减小，A错误；改变液体的量，反应速率不变，因此平衡时，其他条件不变，分离出硫，正反应速率不变，B错误；正反应为放热反应，平衡时，其他条件不变，升高温度，平衡向逆反应方向移动，SO2的转化率降低，C错误；平衡常数只与温度有关，与使用催化剂无关。
3．将一定量的X和Y加入密闭容器中，在一定条件下发生反应：2X(g)＋Y(s)G(g)＋3E(l)。忽略固体和液体的体积变化，平衡常数与温度和压强的关系如表所示：
下列判断正确的是( )
A．ΔH<0
B．a>b>10.8
C．ΔS<0
D．800 ℃、1.0 MPa时X的转化率最大
答案：C
解析：升高温度，平衡常数K增大，说明正反应是吸热反应，A项错误；温度相同，平衡常数K相等，B项错误；由反应方程式可知，该反应为气体分子数减小的反应，即该反应是熵减反应，C项正确；800 ℃时增大压强，该反应平衡向右移动，X的转化率增大，故2.0 MPa时X的转化率最大，D项错误。
4.工业上，利用CO和H2合成二甲醚：3CO(g)＋3H2(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)，为了寻找合适的温度，研究者进行了一系列实验，每次实验保持原料气组成(3 ml CO、3 ml H2)、容器体积(10 L)、反应时间等因素不变，实验结果如图所示。
下列说法正确的是( )
A．X、Y点对应的CO正反应速率相等
B．合成二甲醚的正反应ΔH>0
C．反应温度应控制在240 ℃～260 ℃
D．选择合适催化剂，可以提高CO的转化率
答案：C
解析：A项，X、Y点CO的转化率均为70%，但温度不同，CO的正反应速率不相同，错误。B项，从开始到图象最高点之前属于未平衡，反应向正方向进行，升高温度，反应加快，CO的转化率增大；达到最高点及该点之后，属于平衡状态，升高温度，CO的转化率降低，说明正反应是放热反应，错误。C项，从图象看，在反应温度控制在240 ℃～260 ℃之间时，CO的转化率较大，正确。D项，催化剂不能使平衡移动，不能提高CO的转化率，错误。
5．800 ℃时，在容积为2 L的密闭容器中，充入0.20 ml X(g)和0.10 ml的Y2(g)的混合气，发生反应2X(g)＋Y2(g)2XY(g)，n(X)随时间变化如表：
下列说法正确的是( )
A．达到平衡后，升高温度，K减小，则该反应的ΔH>0
B．前2 s内的平均反应速率v(Y2)＝0.015 ml·L－1·s－1
C．该温度下，该反应的平衡常数K＝eq \f(4 900,27)
D．其他条件不变时，向平衡体系中再充入0.06 ml X、0.03 ml Y2和0.14 ml XY，则Y2的转化率减小
答案：B
解析：A项，升高温度，K减小，平衡逆向移动，正反应为放热反应，错误；B项，前2 s内v(Y2)＝eq \f(0.20 ml－0.08 ml,2 L×2 s×2)＝0.015 ml·L－1·s－1，正确；C项，
2X(g)＋Y2(g)2XY(g)
初始浓度(ml·L－1) 0.10 0.05 0
变化浓度(ml·L－1) 0.07 0.035 0.07
平衡浓度(ml·L－1) 0.03 0.015 0.07
K＝eq \f(0.072,0.032×0.015)＝eq \f(9 800,27)，错误；D项，再充入0.06 ml X、0.03 ml Y2和0.14 ml XY，则充入各物质的量与平衡时各物质的量相等，相当于将容器体积缩小一半，平衡向右移动，可判断出Y的转化率增大，错误。
6．以二氧化碳和氢气为原料制取乙醇的反应为
2CO2(g)＋6H2(g)eq \(,\s\up7(催化剂))CH3CH2OH(g)＋3H2O(g) ΔH<0。某压强下的密闭容器中，按CO2和H2的物质的量比为1：3投料，不同温度下平衡体系中各物质的物质的量百分数(y%)随温度变化如图所示。下列说法正确的是( )
A．a点的平衡常数小于b点
B．b点，v正(CO2)＝v逆(H2O)
C．a点，H2和H2O物质的量相等
D．其他条件恒定，充入更多H2，v(CO2)不变
答案：C
解析：升温，平衡左移，CO2、H2的体积分数增大，而CH3CH2OH、H2O的体积分数减小。A项，Ka应大于Kb；B项，b点CO2、H2O的物质的量相等，平衡时v正(CO2)＝eq \f(2,3)v逆(H2O)；C项，正确；D项，充入H2，v(CO2)增大。
7．一定条件下，CH4与H2O(g)发生反应：CH4(g)＋H2O(g),CO(g)＋3H2(g)。设起始eq \f(nH2O,nCH4)＝Z，在恒压下，平衡时CH4的体积分数φ(CH4)与Z和T(温度)的关系如下图所示。下列说法正确的是( )
φ
A．该反应的焓变ΔH＞0
B．图中Z的大小为a＞3＞b
C．图中X点对应的平衡混合物中eq \f(nH2O,nCH4)＝3
D．温度不变时，图中X点对应的平衡在加压后φ(CH4)减小
答案：A
解析：A.根据图示知温度越高，CH4的体积分数越小，说明平衡向右移动，所以该反应的焓变ΔH＞0，A项正确。B.相同条件下Z越大，平衡时CH4的体积分数越小，所以图中Z的大小为a<33，C项错误。D.温度不变时，加压，平衡逆向移动，甲烷的体积分数增大，D项错误。
二、非选择题：共43分。
8．(14分)工业上，利用Ga(s)与NH3(g)合成固体半导体材料氮化镓[GaN(s)]同时生成H2(g)。该反应中，消耗0.2 ml镓放出热量为3.08 kJ。
(1)写出该反应的热化学方程式：
________________________________________________________________________。
(2)
在某密闭容器中充入足量镓和氨气发生反应，氨气的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
温度升高，NH3的平衡转化率降低，原因是
________________________________________________________________________
________。判断：p1________p2(填“>”“<”或“＝”)。
(3)在1 L恒容密闭容器中充入足量的镓和一定量氨气，在一定温度下反应，不同时刻测得混合气体中氨气的物质的量如表所示：
0～20 min内H2的平均反应速率v(H2)为______________________；在该温度下，上述反应的平衡常数K＝______________。(结果保留2位小数)
答案：
(1)2Ga(s)＋2NH3(g)===2GaN(s)＋3H2(g)
ΔH＝－30.8 kJ·ml－l
(2)该反应的正反应是放热反应，升温，平衡向左移动 <
(3)0.15 ml·L－1·min－1 22.78 ml·L－1
解析：(1)热化学方程式为2Ga(s)＋2NH3(g)===2GaN(s)＋3H2(g)
ΔH＝－30.8 kJ·ml－1。
(2)从图象看出，温度升高，NH3的平衡转化率降低。因为正反应是放热反应，升高温度，平衡向左移动。正反应是气体分子总数增大的反应，p代表压强，减小压强，平衡向右移动，氨的平衡转化率增大，所以，p1(3)v(H2)＝eq \f(3.0 ml,1 L×20 min)＝0.15 min·L－1·min－1；平衡时，c(NH3)＝2.0 ml·L－1，c(H2)＝4.5 ml·L－1。K＝eq \f(c3H2,c2NH3)＝eq \f(4.53,2.02) ml·L－1＝22.78 ml·L－1。
9．(14分)在体积为10 L的密闭容器中充入3 ml NO和 2 ml Cl2，在不同温度下发生反应2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)，ClNO的百分含量随时间的变化如图所示。已知T1>T2>T3。
(1)与实验Ⅰ相比，实验Ⅱ除温度不同外，还改变的条件及判断依据是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)实验Ⅲ反应至25 min达到平衡，用NO物质的浓度变化表示的反应速率为__________________。达到平衡时，Cl2的转化率为________。若实验Ⅲ达到平衡时的热量变化为Q kJ，则该反应的热化学方程式为______________________________。
(3)用KⅠ、KⅡ、KⅢ分别表示三组实验的化学平衡常数，则平衡常数由大到小的次序是
________________________________________________________________________。
(4)图中M点时的逆反应速率________(填“大于”“小于”“等于”或“不能确定”)N点时正反应速率，原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)在体积可变的密闭容器中充入2 ml NO和1 ml Cl2，保持恒温、恒压发生上述反应，t1时达到平衡状态，如右图所示，若t2时再充入2 ml ClNO，t3时再次达到平衡，请在图中画出反应速率随时间的变化曲线。
答案：
(1)加入催化剂；实验Ⅱ温度低于Ⅰ，而最先达到平衡状态，说明反应速率大，故有催化剂
(2)0.008 ml·L－1·min－1 50%
2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g) ΔH＝－Q kJ·ml－1
(3)KⅢ>KⅡ>KⅠ
(4)小于 实验Ⅲ反应速率最小，达到平衡时的反应速率小于实验Ⅱ达到平衡时的反应速率，而M点时反应还未达平衡，其逆反应速率小于平衡时的反应速率
(5)如图
解析：(1)多变量图象分析的一般思路是“先拐先平衡，反应速率大”，而此处出现异常，温度低时反应速率大，故一定隐含使用了催化剂的条件。
(2)该反应至平衡时消耗Cl2物质的量为a，由“三段式”
2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)
起始/ml 3 2 0
转化/ml 2a a 2a
平衡/ml 3－2a 2－a 2a
eq \f(2a,3－2a＋2－a＋2a)×100%＝50%
解得a＝1 ml
则Cl2的转化率为eq \f(1,2)×100%＝50%
则v(NO)＝eq \f(2×1 ml,10 L×25 min)＝0.008 ml·L－1·min－1。
由图看出温度越高，平衡时ClNO的百分含量越低，说明该反应为放热反应，由以上计算可知有1 ml Cl2参加时的反应热为－Q kJ·ml－1，则该反应的热化学方程式为2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g) ΔH＝－Q kJ·ml－1。
(3)该反应为放热反应，温度越高化学平衡常数越小，故KⅢ>KⅡ>KⅠ。
(5)整体来看再充入2 ml ClNO相当于再充入2 ml NO和1 ml Cl2，因保持恒温恒压，仅相当于反应规模增大，建立的平衡与原平衡等效，反应速率也一样；充入2 ml ClNO时容器体积增大，ClNO的物质的量浓度增大，故v(逆)增大，由于容器体积增大，NO和Cl2物质的量浓度减小，故正反应速率减小，随后逐渐达到平衡状态。
10．(15分)[2019·山东齐鲁名校教科协联考]工业上制备硫酸最重要的一步是SO2的氧化，反应方程式为2SO2(g)＋O2(g)eq \(,\s\up7(500 ℃),\s\d5(V2O5))2SO3(g) ΔH＝－196.6 kJ·ml－1。
回答下列问题：
(1)该反应在________(填“较高温度”或“较低温度”)下能自发进行。
(2)某课外兴趣小组在实验室对该反应进行研究，部分数据如下表。
比较下列数值大小(填“>”“＝”“<”或“无法确定”)。
①a1________a2；②Q1＋Q2________19.66；③α1＋α3________1。
(3)某同学通过实验绘出如下图像。
①t1，t2、t3达到化学平衡状态的是________。
②t2到t3的变化是因为改变了一个反应条件，该条件可能是
________________________________________________________________________。
(4)若α1＝0.9，计算770 K时，该反应的平衡常数为________。
(5)工业上将SO2转化为SO3时，为了提高反应速率，并有利于SO3的吸收，需要对原料混合气体预热，同时对SO3气体降温。通常采用如图所示的热交换器(中间为空心管道)。下列说法正确的是( )
a．使用热交换器可以充分利用能源
b．A、B、C三处气体的组成相同
c．A、B、C、D四处的气体中均含有SO2
d．预热原料混合气主要是为了提高SO2的平衡转化率
答案：
(1)较低温度
(2)①＝ ②＝ ③<
(3)①t2 ②增大压强
(4)8.1×104
(5)abc
解析：
(1)该反应的ΔH<0，ΔS<0，若反应能自发进行，则有ΔH－TΔS<0，故该反应在较低温度下能自发进行。
(2)①实验A和实验B其他条件相同，A中通入0.2 ml SO2和0.1 ml O2，B中通入0.2 ml SO3，达到平衡时，二者是等效平衡，SO2的体积分数相等，则有a1＝a2。②实验A和实验B是等效平衡，A中消耗SO2和O2的量与B中生成SO2和O2的量分别相等，则有Q1＋Q2＝19.66。③实验A和实验B是等效平衡，SO2的转化率α1与SO3的转化率α2之和等于1，即α1＋α2＝1。实验C在绝热条件下进行，相当于将实验B中的反应温度降低，而降低温度，实验B中反应逆向进行的程度减小，SO3的转化率减小，则有α3<α2，从而推知α1＋α3<1。
(3)①达到平衡状态时，SO2的消耗速率是O2生成速率的2倍，由图可知，t2时刻该反应达到平衡状态。②由图可知，t2到t3的变化过程中，SO2的消耗速率、O2的生成速率均增大，且SO2的消耗速率大于O2的生成速率的2倍，则平衡正向移动，故改变的条件可能是增大压强。
(4)若α1＝0.9，即SO2的平衡转化率为0.9，实验A中，开始时充入0.2 ml SO2和0.1 ml O2，则有
2SO2(g)＋O2(g)eq \(,\s\up7(500 ℃),\s\d5(V2O5))2SO3(g)
起始浓度/(ml·L－1) 0.02 0.01 0
转化浓度/(ml·L－1) 0.018 0.009 0.018
平衡浓度/(ml·L－1) 0.002 0.001 0.018
则770 K时该反应的平衡常数K＝eq \f(c2SO3,c2SO2·cO2)＝eq \f(0.0182,0.0022×0.001)＝8.1×104。
(5)使用热交换器可以充分利用能源，a正确；从A进入的气体是含有SO2、O2、N2等的冷气，经热交换器预热后从B处流出，再从C处流入，在催化剂表面反应，故A、B、C三处气体的组成相同，b正确；该反应为可逆反应，A、B、C、D四处的气体中均含有SO2，c正确；预热原料混合气，可提高反应的温度，加快反应速率，但不能提高SO2的平衡转化率，d错误。
探究创新卷⑧
一、选择题：本题共7小题，每小题6分，共42分。
1．[2019·江苏启东模拟]下列措施是为了降低化学反应速率的是( )
A．合成氨工业中使用催化剂
B．用铁粉代替铁钉与稀硫酸反应制取氢气
C．食品放在冰箱中储存
D．在试管中进行铝和稀盐酸反应的实验时，稍微加热
答案：C
解析：合成氨工业中使用催化剂是为了加快合成氨的反应速率，A不符合题意。用铁粉代替铁钉与稀硫酸反应制取氢气，可增大反应物的接触面积，加快生成H2的速率，B不符合题意。食品放在冰箱中储存，可降低食品的温度，从而减缓食品腐败变质的速率，C符合题意。在试管中进行铝和稀盐酸反应的实验时，稍微加热，可加快二者反应的速率，D不符合题意。
2．在密闭容器中加入一定量AgBr(s)，发生反应：2AgBr(s)2Ag(s)＋Br2(g)，在一定温度下达到平衡Ⅰ。若保持温度不变，达到平衡Ⅰ之后压缩体积达到平衡Ⅱ。下列有关说法不正确的是( )
A．若向容器中增加溴化银的质量，溴化银分解速率不变
B．若单位时间内银的质量保持不再改变时，则反应达到平衡状态
C．平衡Ⅰ和平衡Ⅱ中c(Br2)相等
D．平衡Ⅰ和平衡Ⅱ中n(AgBr)相等
答案：D
解析：A项，溴化银是固体，固体质量改变不会影响反应速率，正确；B项，单位时间内银的质量不变，说明消耗银和生成银的速率相等，反应达到平衡状态，正确；C项，该反应的平衡常数为K＝c(Br2)，平衡常数K只与温度有关，温度不变，则平衡常数不变，即平衡Ⅰ和Ⅱ的平衡常数相同，即溴的浓度相等，正确；D项，从平衡Ⅰ到平衡Ⅱ，缩小体积相当于加压，平衡向左移动，溴化银的质量增大，即溴化银的物质的量：平衡Ⅱ>平衡Ⅰ，错误。
3．一定温度下，向容积为2 L的密闭容器中通入两种气体发生化学反应，反应中各物质的物质的量变化如图所示，对该反应的推断合理的是( )
A．该反应的化学方程式为3B＋4D6A＋2C
B．反应进行到1 s时，v(A)＝v(D)
C．反应进行到6 s时，B的平均反应速率为0.05 ml·L－1·s－1
D．反应进行到6 s时，各物质的反应速率相等
答案：C
解析：根据图象可知，A、D为生成物，B、C为反应物，根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，可得A、D、B、C的系数之比为1.2：0.4：(1－0.4) ：(1－0.2)＝6：2：3：4，因此反应方程式为3B＋4C6A＋2D，故A错误；化学反应速率之比等于化学计量数之比，因此v(A) ：v(D)＝3：1，故B错误；根据化学反应速率的定义知，v(B)＝eq \f(1－0.4,2×6) ml·L－1·s－1＝0.05 ml·L－1·s－1，故C正确；平衡时，正逆反应速率相等但各物质的化学反应速率之比等于化学计量数之比，故D错误。
4．已知反应X(g)＋Y(g)nZ(g) ΔH>0，将X和Y以一定比例混合通入密闭容器中进行反应，各物质的浓度随时间的改变如图所示。下列说法不正确的是( )
A．反应方程式中n＝1
B．10 min时，曲线发生变化的原因是升高温度
C．10 min时，曲线发生变化的原因是增大压强
D．0～5 min内，用X表示的反应速率为v(X)＝0.08 ml·L－1·min－1
答案：B
解析：由图像可以看出，0～5 min，X的浓度减小了0.4 ml·L－1，而Z的浓度增大了0.4 ml·L－1，说明X与Z的化学计量数之比为1：1，故n＝1，A项正确；10 min时，X、Y、Z的浓度同时增大一倍，且随后平衡正向移动，说明改变的条件为增大压强，B项错误，C项正确；0～5 min内，v(X)＝eq \f(0.4 ml·L－1,5 min)＝0.08 ml·L－1·min－1，D项正确。
5．一定条件下，在恒容密闭容器中进行反应：CaSO4(s)＋4C(s)CaS(s)＋4CO(g) ΔH>0，达到平衡之后，若仅改变图中横坐标x的值，重新达到平衡后，纵坐标y随x变化趋势合理的是( )
答案：D
解析：该反应只有CO是气体，正反应是吸热反应；从图象看，改变条件x，纵坐标y代表的物理量逐渐减小。升高温度，平衡向正反应方向移动，平衡常数K增大，A项错误；增加CO量，CO浓度增大，平衡向左移动，但是气体相对分子质量不变，B项错误；炭是固体，增加炭的量不会使平衡移动，C项错误；降低温度，平衡向逆反应方向移动，n(CaS)逐渐减小，D项正确。
6．在恒温恒容密闭容器中分别充入A、B、C三种气体，一定条件下发生反应，各物质浓度随时间的变化曲线如图1所示。若从t2 min开始，每个时刻只改变一个且不同的条件，物质C的正、逆反应速率随时间的变化曲线如图2所示。下列说法不正确的是( )
A．t2 min时改变的条件可能是增大压强或加入催化剂
B．该反应的正反应为放热反应
C．0～t1 min内A与B的平均反应速率之比为3：2
D．该反应中C一定为产物
答案：B
解析：因每个时刻只改变一个且不同的条件，t2～t3 min阶段与t4～t5 min阶段反应速率均加快且平衡不移动，说明t2 min和t4 min时改变的条件是使用了催化剂或加压中的一种，且不同，则该反应前后气体分子数不变，结合题图1，推出反应的化学方程式为3A2B＋C，故A、D正确；t3～t4 min，物质C的正、逆反应速率均降低，则t3 min时改变的条件为降低反应温度，由题图2知平衡逆向移动，说明正反应吸热，故B错误；0～t1 min内A与B的平均反应速率之比等于化学计量数之比，为3：2[或等于浓度的变化量之比，为(0.15－0.06) ：(0.11－0.05)＝3：2]，故C正确。
7．在100℃时，将N2O4、NO2分别充入两个各为1 L的密闭容器中，反应过程中浓度变化如下：
下列说法正确的是( )
A．平衡时，Ⅰ、Ⅱ中反应物的转化率α(N2O4)<α(NO2)
B．平衡时，Ⅰ、Ⅱ中上述正反应的平衡常数K(Ⅰ)＝2K(Ⅱ)
C．平衡后，升高相同温度，以N2O4表示的反应速率v(Ⅰ)D．平衡后，升高温度，Ⅰ、Ⅱ中气体颜色都将变深
答案：D
解析：A项，Ⅰ中α(N2O4)＝eq \f(0.06 ml·L－1,0.100 ml·L－1)×100%＝60%，Ⅱ中α(NO2)＝eq \f(0.028 ml·L－1,0.100 ml·L－1)×100%＝28%，α(N2O4)>α(NO2)；B项，Ⅰ中N2O42NO2，K(Ⅰ)＝eq \f(c2NO2,cN2O4)，Ⅱ中2NO2N2O4，K(Ⅱ)＝eq \f(cN2O4,c2NO2)，K(Ⅰ)＝eq \f(1,KⅡ)；C项，Ⅰ中v(N2O4)＝eq \f(0.06,t)ml·L－1·min－1，Ⅱ中v(N2O4)＝eq \f(0.014,t)ml·L－1·min－1，所以升高相同温度，仍是Ⅰ中大。
二、非选择题：共43分。
8．(14分)[2019·湖北荆州中学月考]二甲醚是一种重要的清洁燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物(水煤气)合成二甲醚。
请回答下列问题：
(1)煤的气化过程中产生的有害气体H2S用Na2CO3溶液吸收，生成两种酸式盐，该反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。
(2)利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下：
①2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)
ΔH＝－90.8 kJ·ml－1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)
ΔH＝－23.5 kJ·ml－1
③CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)
ΔH＝－41.3 kJ·ml－1
总反应：3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)的ΔH＝____________________。
(3)一定条件下的密闭容器中，该总反应达到平衡，要提高CO的转化率，可以采取的措施是________(填标号)。
a．高温高压 b．加入催化剂
c．减少CO2的浓度 d．增加CO的浓度
e．分离出二甲醚
(4)已知反应2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)某温度下的平衡常数为400。此温度下，在密闭容器中加入CH3OH，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：
①比较此时正、逆反应速率的大小：v正________(填“>”“<”或“＝”)v逆。
②若加入CH3OH后，经10 min反应达到平衡，此时c(CH3OH)＝________；该时间内反应速率v(CH3OH)＝________。
答案：
(1)Na2CO3＋H2S===NaHCO3＋NaHS
(2)－246.4 kJ· ml－1
(3)ce
(4)①> ②0.04 ml·L－1 0.16 ml·L－1· min－1
解析：(1)H2S用Na2CO3溶液吸收，生成两种酸式盐，则这两种酸式盐为NaHCO3和NaHS，结合原子守恒写出化学方程式：Na2CO3＋H2S＝NaHCO3＋NaHS。
(2)分析目标热化学方程式，根据盖斯定律，由①×2＋②＋③可得3H2(g)＋3CO(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)，则有ΔH＝(－90.8 kJ·ml－1)×2＋(－23.5 kJ·ml－1)＋(－41.3 kJ·ml－1)＝－246.4 kJ·ml－1。
(3)增大压强，平衡正向移动，CO的转化率增大，升高温度，平衡逆向移动，CO的转化率减小，a错误；加入催化剂，平衡不移动，CO的转化率不变，b错误；减少CO2的浓度，平衡正向移动，CO的转化率增大，c正确；增加CO的浓度，平衡正向移动，但CO的转化率降低，d错误；分离出二甲醚，平衡正向移动，CO的转化率增大，e正确。
(4)①此时该反应的浓度商Qc＝eq \f(cCH3OCH3·cH2O,c2CH3OH)＝eq \f(0.6 ml·L－12,0.44 ml·L－12)≈1.86v逆。②由表中数据可知，起始加入CH3OH的浓度为1.64 ml·L－1，设CH3OH的转化浓度为x，则有
2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)
起始浓度/(ml·L－1) 1.64 0 0
转化浓度/(ml·L－1) x 0.5x 0.5x
平衡浓度/(ml·L－1) 1.64－x 0.5x 0.5x
则该温度下平衡常数K＝eq \f(0.5x2,1.64－x2)＝400，解得x＝1.6，故经10 min反应达到平衡时c(CH3OH)＝1.64 ml·L－1－1.6 ml·L－1＝0.04 ml·L－1。前10 min内反应速率v(CH3OH)＝eq \f(1.6 ml·L－1,10 min)＝0.16 ml·L－1·min－1。
9．(14分)炽热的碳与水蒸气可发生反应C(s)＋H2O(g)H2(g)＋CO(g)，该反应对煤的综合利用具有积极的研究意义：
(1)已知碳(石墨)、H2、CO的燃烧热分别为393.5 kJ·ml－1、285.8 kJ·ml－1、283 kJ·ml－1，又知H2O(l)===H2O(g) ΔH′＝＋44 kJ·ml－1，则C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) ΔH＝________________________________________________________________________。
(2)一定温度下，在体积为V L的密闭容器中加入足量活性炭，并充入x ml H2O(g)发生上述反应，反应时间与容器内气体总压强的数据如下表。
①平衡时，容器中气体总物质的量为________ml，H2O的转化率为________。
②该温度下反应的平衡常数K＝________。
(3)保持恒温、恒压，向容器内充入少量N2，H2O的转化率将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)保持恒温、恒容，在40 min时再充入H2,50 min时再次达到平衡，反应过程中各物质的浓度随时间变化如图所示。
①物质X为________。
②50 min时，CO的浓度为________ ml·L－1。
③40～50 min内H2O(g)的平均反应速率为________ml·L－1·min－1。
答案：
(1)＋131.3 kJ·ml－1
(2)①1.4x 40% ②(4x/15V) ml·L－1(单位不写也可以)
(3)增大
(4)①水蒸气 ②b－eq \f(ab,2a＋b) ③eq \f(ab,102a＋b)
解析：
(1)由燃烧热可写出热化学方程式①C(s)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ·ml－1；②H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH2＝－285.8 kJ·ml－1；③CO(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===CO2(g) ΔH3＝－283 kJ·ml－1且有④H2O(l)===H2O(g) ΔH′＝＋44 kJ·ml－1。根据盖斯定律①－②－③－④可得：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131.3 kJ·ml－1。
(2)①根据阿伏加德罗定律，温度、体积一定时，压强之比等于气体物质的量之比，可知平衡时容器中气体总物质的量为1.4x ml，由差量法可知生成H2 0.4x ml，反应的H2O(g)为0.4x ml，故其转化率为40%。
②设有y ml水发生转化，
C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)
起始/ml x 0 0
变化/ml y y y
平衡/ml x－y y y
x－y＋y＋y＝1.4x y＝0.4x
K＝eq \f(cH2cCO,cH2O)＝eq \f(0.4x/V ml·L－1×0.4x/V ml·L－1,0.6x/V ml·L－1)＝(4x/15V) ml·L－1
(3)恒压充入惰性气体相当于扩大体积，平衡正向移动，H2O(g)转化率增大。
(4)加入H2，平衡逆向移动，水蒸气浓度逐渐增大，CO浓度逐渐减小，而H2浓度为瞬间增大，故X为水蒸气，Z为CO，Y为H2，温度没变，化学平衡常数没变。设40～50 min内增加的水蒸气的浓度为x，则：
C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)
原平衡/ml·L－1 a b c
新平衡/(ml·L－1) a＋x b－x 2c
K＝eq \f(bc,a)＝eq \f(2cb－x,a＋x)
解得x＝eq \f(ab,2a＋b)
则水蒸气的反应速率
v(H2O)＝eq \f(ab,102a＋b) ml·L－1·min－1
CO的浓度为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(b－\f(ab,2a＋b))) ml·L－1。
10．(15分)[2019·河南洛阳统考]科学家积极探索新技术对CO2进行综合利用，CO2可用来合成低碳烯烃：2CO2(g)＋6H2(g)CH2===CH2(g)＋4H2O(g)
ΔH＝a kJ·ml－1。
请回答下列问题：
(1)已知：H2和CH2===CH2的燃烧热分别是285.8 kJ·ml－1、1 411.0 kJ·ml－1，且H2O(g)＝H2O(l)
ΔH＝－44.0 kJ·ml－1，则a＝
______________________________________________________ kJ·ml－1。
(2)上述由CO2合成CH2===CH2的反应在________(填“高温”或“低温”)下自发进行。
(3)在体积为1 L的恒容密闭容器中，充入3 ml H2和1 ml CO2，测得温度对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________(填字母编号)。
A．平衡常数大小：KMB．其他条件不变，若不使用催化剂，则250 ℃时CO2的平衡转化率可能位于点M1
C．图中M点时，乙烯的体积分数为7.7%
D．当压强或eq \f(nH2,nCO2)不变时均可证明化学反应已达到平衡状态
(4)保持温度不变，在体积为V L的恒容容器中以n(H2)：n(CO2)＝3：1的投料比加入反应物，t0时达到化学平衡。请在图中作出容器内混合气体的平均相对分子质量随时间变化的图像。
答案：
(1)－127.8 (2)低温 (3)C
(4)
[作图要求：起点坐标(0,12.5)，t0平衡时M在12.5到20之间]
解析：
(1)H2和CH2===CH2的燃烧热分别是285.8 kJ·ml－1、1 411.0 kJ·ml－1，据此写出热化学方程式：①H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·ml－1；②CH2===CH2(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－1 411.0 kJ·ml－1；又知③H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－44.0 kJ·ml－1，根据盖斯定律，由①×6－②－③×4可得2CO2(g)＋6H2(g)CH2===CH2(g)＋4H2O(g)，则有ΔH＝a kJ·ml－1＝(－285.8 kJ·ml－1)×6－(－1 411.0 kJ·ml－1)－(－44.0 kJ·ml－1)×4＝－127.8 kJ·ml－1。
(2)反应2CO2(g)＋6H2(g)CH2===CH2(g)＋4H2O(g)的ΔH<0，ΔS<0，据ΔH－TΔS<0时反应能自发进行可知，该反应在低温下能自发进行。
(3)升高温度，平衡逆向移动，化学平衡常数减小，由于温度TMKN，A错误。其他条件不变，若不使用催化剂，250 ℃时平衡不移动，CO2的平衡转化率不变，故不可能位于点M1，B错误。图中M点时CO2平衡转化率为50%，开始时充入3 ml H2和1 ml CO2，则平衡时CO2(g)、H2(g)、CH2===CH2(g)、H2O(g)的物质的量分别为0.5 ml、1.5 ml、0.25 ml、1.0 ml，故乙烯的体积分数为eq \f(0.25 ml,0.5 ml＋1.5 ml＋0.25 ml＋1.0 ml)×100%≈7.7%，C正确。压强不变时，该反应达到平衡状态，eq \f(nH2,nCO2)始终不变，不能据此判断是否达到平衡状态，D错误。
(4)保持温度不变，在体积为V L的恒容容器中以n(H2)：n(CO2)＝3：1的投料比加入反应物，此时混合气体的平均相对分子质量为eq \f(2×3＋44×1,3＋1)＝12.5，反应正向进行，混合气体的平均相对分子质量逐渐增大，假设反应正向反应完全，所得混合气体的平均相对分子质量为eq \f(2×3＋44×1,2.5)＝20，考虑该反应是可逆反应，t0时达到化学平衡，混合气体的平均相对分子质量小于20，据此画出图像。
压强/MPa
1.0
1.5
2.0
温度/℃
300
a
b
10.8
516
c
50.2
d
800
160
e
f
时间/s
0
1
2
3
4
5
n(X)/ml
0.20
0.10
0.08
0.06
0.06
0.06
时间/min
0
10
20
30
40
50
NH3/ml
5.0
4.0
3.0
2.5
2.0
2.0
选项
x
y
A
升高温度
平衡常数K
B
增加CO量
气体相对分子质量
C
增加炭量
CaSO4质量
D
降低温度
CaS的物质的量
容器
物质
起始浓度/ml·L－1
平衡浓度/ml·L－1
Ⅰ
N2O4
0.100
0.040
NO2
0
0.120
Ⅱ
N2O4
0
0.014
NO2
0.100
0.072
物质
CH3OH
CH3OCH3
H2O
浓度/(ml·L－1)
0.44
0.6
0.6
时间/min
0
10
20
30
40
总压强/100 kPa
1.0
1.2
1.3
1.4
1.4