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2021版江苏新高考选考化学（苏教版）一轮复习教师用书：专题76专题综合检测（七）化学反应速率与化学平衡
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专题综合检测(七)
(时间：90分钟；满分：100分)
一、单项选择题：本题共10小题，每小题2分，共20分。每小题只有一个选项符合题意。
1．美国亚利桑那州大学(ASU)和阿贡国家实验室的科学家最近设计出生产氢气的人造树叶，原理为2H2O(g)2H2(g)＋O2(g)。有关该反应的说法正确的是( )
A．ΔH＜0
B．ΔS＜0
C．化学能转变为电能
D．氢能是理想的绿色能源
解析：选D。该反应是熵增的吸热反应，太阳能转化为化学能。
2．(新题预测)反应速率和反应物浓度的关系是用实验方法测定的。化学反应H2＋Cl2===2HCl的反应速率可表示为v＝k·cm(H2)·cn(Cl2)，式中k为常数，m、n值可由下表中数据确定。由此可推得m、n值分别是( )
c(H2)/(mol·L－1)
c(Cl2)/(mol·L－1)
v/(mol·L－1·s－1)
1.0
1.0
1.0k
2.0
1.0
2.0k
2.0
4.0
4.0k
A.m＝1、n＝1 B．m＝、n＝
C．m＝1、n＝ D．m＝、n＝1
解析：选C。设三组数据编号分别为①②③，则由＝＝2＝＝2m，解得m＝1；由＝＝2＝＝4n，解得n＝，故选C。
3．(2020·洛阳高三模拟)工业炼铁是在高炉中进行的，高炉炼铁的主要反应是
①2C(焦炭)＋O2(空气)2CO
②Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
该炼铁工艺中，对焦炭的实际使用量要远远高于按照化学方程式计算所需，其主要原因是( )
A．CO过量
B．CO与铁矿石接触不充分
C．炼铁高炉的高度不够
D．CO与Fe2O3的反应有一定限度
解析：选D。因为高炉炼铁的反应具有一定的限度，通过提高CO的浓度使平衡向生成铁(正反应)的方向移动，所以焦炭的使用量多。
4.如图所示为800 ℃时，A、B、C三种气体在密闭容器中反应时浓度的变化，只从图上分析不能得出的结论是( )
A．发生的反应可表示为2A(g)2B(g)＋C(g)
B．前2 min A的分解速率为0.1 mol·L－1·min－1
C．开始时，正、逆反应同时开始
D．2 min时，A、B、C的浓度之比为2∶3∶1
解析：选C。根据图像，反应过程中A的浓度减小，B、C的浓度增大，因此A为反应物，B、C为生成物，根据浓度的变化量可以确定反应为2A(g)2B(g)＋C(g)，A项正确；前2 min，v(A)＝＝0.1 mol·L－1·min－1，B项正确；开始时加入的物质只有A和B，不能进行逆反应，C项错误；根据图像，2 min时，A、B、C的浓度分别为0.2 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.1 mol·L－1，D项正确。
5．(2018·浙江11月选考)已知X(g)＋Y(g)2W(g)＋M(g) ΔH＝a kJ·mol－1(a＞0)。一定温度下，在体积恒定的密闭容器中，加入1 mol X(g)与1 mol Y(g)。下列说法正确的是( )
A．充分反应后，放出热量为a kJ
B．当反应达到平衡状态时，X与W的物质的量浓度之比一定为1∶2
C．当X的物质的量分数不再改变，表明该反应已达到平衡
D．若增大Y的浓度，正反应速率增大，逆反应速率减小
解析：选C。A项，反应X(g)＋Y(g)2W(g)＋M(g)属于可逆反应，且为吸热反应，则1 mol X(g) 与1 mol Y (g)充分反应后不可能完全转化，所以吸收的热量小于a kJ，故A错误；B项，当反应达到平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变，但X与W的物质的量浓度之比不一定为1∶2，故B错误；C项，当X的物质的量分数不再改变，说明正反应速率和逆反应速率相等，表明该反应已达到平衡，故C正确；D项，若增大Y的浓度，正、逆反应速率均增大，故D错误。
6．工业上利用Ga与NH3在高温条件下合成半导体材料氮化镓(GaN)固体，同时有氢气生成[2Ga(s)＋2NH3(g)2GaN(s)＋3H2(g)]。反应中，每生成3 mol H2时放出30.8 kJ的热量。恒温恒容密闭体系内进行上述反应，下列有关表达正确的是( )
A．Ⅰ图像中如果纵坐标为正反应速率，则t时刻改变的条件可以为升温或加压
B．Ⅱ图像中纵坐标可以为镓的转化率
C．Ⅲ图像中纵坐标可以为化学反应速率
D．Ⅳ图像中纵坐标可以为体系内混合气体平均相对分子质量
解析：选A。A项，Ⅰ图像中如果纵坐标为正反应速率，升高温度或增大压强，正反应速率会突然增大，且平衡逆向移动，图像符合题意，正确；B项，根据题意知，该反应前后气体分子数增大，则增大压强，平衡逆向移动，镓的转化率降低，错误；C项，Ga是固体，其质量不影响反应速率，错误；D项，反应方程式为2Ga(s)＋2NH3(g)2GaN(s)＋3H2(g) ΔH<0，相同压强下，升高温度，平衡逆向移动，混合气体平均相对分子质量增大；相同温度下，增大压强，平衡逆向移动，混合气体平均相对分子质量增大，错误。
7．(2020·南京高三模拟)利用下列反应可以将粗镍转化为纯度高达99.9%的高纯镍。
反应一：
Ni(粗，s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g) ΔH<0
反应二：
Ni(CO)4(g)Ni(纯，s)＋4CO(g) ΔH>0
下列说法错误的是( )
A．对于反应一，适当增大压强，有利于Ni(CO)4的生成
B．提纯过程中，CO气体可循环使用
C．升高温度，反应一的反应速率减小，反应二的反应速率增大
D．对于反应二，在180～200 ℃，温度越高，Ni(CO)4(g)的转化率越高
解析：选C。反应一的正反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡右移，有利于Ni(CO)4的生成，A正确；反应一以CO为原料，反应二产生CO，故CO可以循环使用，B正确；升高温度，反应一和反应二的反应速率都增大，C不正确；反应二的正反应是吸热反应，在180～200 ℃，温度越高，反应进行的程度越大，Ni(CO)4(g)的转化率越高，D正确。
8．反应2NO(g)＋2H2(g)===N2(g)＋2H2O(g)中，每生成7 g N2，放出166 kJ的热量，该反应的速率表达式为v＝k·cm(NO)·cn(H2)(k、m、n待测)，其反应包含下列两步：
①2NO＋H2===N2＋H2O2(慢)
②H2O2＋H2===2H2O(快)
T ℃时测得有关实验数据如下：
序号
c(NO)/
(mol·L－1)
c(H2)/
(mol·L－1)
速率
(单位略)
Ⅰ
0.006 0
0.001 0
1.8×10－4
Ⅱ
0.006 0
0.002 0
3.6×10－4
Ⅲ
0.001 0
0.006 0
3.0×10－5
Ⅳ
0.002 0
0.006 0
1.2×10－4
下列说法错误的是( )
A．整个反应速率由第①步反应决定
B．正反应的活化能一定是①＜②
C．该反应速率表达式：v＝5 000c2(NO)·c(H2)
D．该反应的热化学方程式为2NO(g)＋2H2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－664 kJ·mol－1
解析：选B。A.①2NO＋H2===N2＋H2O2(慢)，②H2O2＋H2===2H2O(快)，反应历程中反应慢的决定反应速率，整个反应速率由第①步反应决定，正确；B.反应①难以进行，说明反应的活化能高，正反应的活化能一定是①>②，错误；C.比较实验Ⅰ、Ⅱ中数据，NO浓度不变，氢气浓度增大一倍，反应速率变为原来的二倍，实验Ⅲ、Ⅳ中数据，H2浓度不变，NO浓度增大一倍，反应速率变为原来的四倍，据此得到速率方程：v＝kc2(NO)·c(H2)，依据实验Ⅰ中数据计算k＝5 000，则速率表达式为v＝5 000c2(NO)·c(H2)，正确；D.反应2NO(g)＋2H2(g)===N2(g)＋2H2O(g)中，每生成7 g N2，放出166 kJ的热量，生成28 g N2放热664 kJ，热化学方程式为2NO(g)＋2H2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－664 kJ·mol－1，正确。
9．在一恒容的密闭容器中充入0.1 mol·L－1 CO2、0.1 mol·L－1CH4，在一定条件下发生反应：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)，测得CH4平衡时转化率与温度、压强关系如图。下列有关说法不正确的是( )
A．上述反应的ΔH>0
B．压强：p4>p3>p2>p1
C．1 100 ℃时该反应的平衡常数为1.64
D．压强为p4时，在Y点：v正
10．(2020·盐城高三检测)同温度下，体积均为1 L的两个恒容密闭容器中发生可逆反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.6 kJ·mol－1。测得数据如表：
容器
编号
起始时各物质的物质的量/mol
达到平衡时
体系能量的变化
N2
H2
NH3
(1)
2
3
0
27.78 kJ
(2)
1.6
1.8
0.8
Q
下列叙述不正确的是( )
A．容器(1)(2)反应达平衡时压强相等
B．容器(2)中反应开始时v(正)>v(逆)
C．容器(2)中反应达平衡时，吸收的热量Q为9.26 kJ
D．若条件为“绝热恒容”，容器(1)中反应达平衡时n(NH3)<0.6 mol
解析：选B。分析容器(1)(2)中的反应可知，二者可建立等效平衡，所以二者的平衡状态相同，因此平衡时两个容器内压强相等，A项正确；根据容器(1)中反应达到平衡时体系能量的变化可知，该反应中转化的N2为＝0.3 mol，根据三段式分析：
N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)
c(始)/(mol·L－1) 2 3 0
c(变)/(mol·L－1) 0.3 0.9 0.6
c(平)/(mol·L－1) 1.7 2.1 0.6
K＝＝≈0.023。容器(2)中反应开始时，浓度商Qc＝＝≈0.069>K，所以反应向逆反应方向进行，v(正)
11.在体积为V L的恒容密闭容器中盛有一定量H2，通入Br2(g)发生反应：H2(g)＋Br2(g)2HBr(g) ΔH<0。当温度分别为T1、T2平衡时，H2的体积分数与Br2(g)的物质的量的变化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．由图可知：T2>T1
B．a、b两点的反应速率：b>a
C．为了提高Br2(g)的转化率，可采取增加Br2(g)通入量的方法
D．b点比a点体系的颜色深
解析：选BD。A项，根据反应：H2(g)＋Br2(g)2HBr(g) ΔH<0，升温，平衡向逆反应方向移动，H2的体积分数增大，根据图示变化，可知T1>T2，错误；B项，b点Br2的浓度比a点Br2的浓度大，反应速率也大，正确；C项，增加Br2(g)的通入量，Br2(g)的转化率减小，错误；D项，b点对a点来说，是向a点体系中加入Br2使平衡向正反应方向移动，尽管Br2的量在新基础上会减小，但是Br2的浓度比原来会增加，导致Br2的浓度增加，颜色变深，即b点比a点体系的颜色深，正确。
12．热催化合成氨面临的两难问题是：采用高温增大反应速率的同时会因平衡限制导致NH3产率降低。我国科研人员研制了TiHFe双温区催化剂(TiH区域和Fe区域的温度差可超过100 ℃)。TiHFe双温区催化合成氨的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。下列说法正确的是( )
A．①为N≡N键的断裂过程
B．①②③在高温区发生，④⑤在低温区发生
C．④为N原子由Fe区域向TiH区域的传递过程
D．使用TiHFe双温区催化剂使合成氨反应转变为吸热反应
解析：选BC。A选项，经历①过程之后氮气分子被催化剂吸附，并没有变成氮原子，A错误。B选项，①为催化剂吸附N2的过程，②为形成过渡态的过程，③为N2解离为N的过程，以上都需要在高温区进行。④⑤在低温区进行是为了增大平衡产率，B正确。C选项，由题中图示可知，过程④完成了TiHFe＋*N到TiH*NFe两种过渡态的转化，N原子由Fe区域向TiH区域传递，C正确。D选项，化学反应不会因加入催化剂而改变吸放热情况，D错误。
13．(2020·苏州高三月考)将一定量的NO2充入注射器中后封口，如图是在拉伸和压缩注射器的过程中气体透光率随时间的变化(气体颜色越深，透光率越小)。已知反应：2NO2(红棕色)N2O4(无色) ΔH<0。下列说法正确的是( )
A．b点的操作是拉伸注射器
B．c点与a点相比，c(NO2)增大，c(N2O4)减小
C．d点：v(正)>v(逆)
D．若注射器绝热(不与外界进行热交换)，则压缩达新平衡后平衡常数K减小
解析：选D。A项，b点后的拐点透光率下降，说明颜色加深，c(NO2)增大，若是拉伸注射器，体积增大，则c(NO2) 减小，不符合题意，错误；B项，由于图示是拉伸和压缩注射器，所以c点与a点相比，c(NO2)、c(N2O4)均增大(原理同A分析)，错误；C项，c点后的拐点透光率升高，即c(NO2)减小，是拉伸注射器所致，平衡向逆反应方向移动，故d点：v(正)
A．从图1判断，该反应的正反应是放热反应
B．减小氨的浓度有助于提高NO的转化率
C．从图1判断，脱硝的最佳温度约为925 ℃
D．从图2判断，综合考虑脱硝效率和运行成本最佳氨氮摩尔比应为2.5
解析：选C。由图1，升高温度，NH3浓度减小，平衡向正反应方向移动，则正反应为吸热反应，A错；减小氨的浓度，平衡向逆反应方向移动，NO的转化率降低，B错；由图1，温度约为925 ℃时，NH3浓度较低且脱硝效率最高，C对；氨氮摩尔比为2.5时，虽然脱硝效率最高，但NH3浓度太大，成本过高，D错。
15．(2018·高考江苏卷)一定温度下，在三个容积相同的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物，发生反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)(正反应放热)，测得反应的相关数据如下：
容器1
容器2
容器3
反应温度T/K
700
700
800
反应物投入量
2 mol SO2、
1 mol O2
4 mol SO3
2 mol SO2、
1 mol O2
平衡v正(SO2)/
(mol·L－1·s－1)
v1
v2
v3
平衡c(SO3)/
(mol·L－1)
c1
c2
c3
平衡体系
总压强p/Pa
p1
p2
p3
物质的平衡
转化率α
α1(SO2)
α2(SO3)
α3(SO2)
平衡常数K
K1
K2
K3
下列说法正确的是( )
A．v1
C．v1α3(SO2)
D．c2>2c3，α2(SO3)＋α3(SO2)<1
解析：选CD。容器2中反应物投入量相当于容器1中反应物投入量的2倍，平衡时，容器2中SO2的反应速率大，容器2中反应达到的平衡相当于容器1中反应达到平衡后加压，增大压强，平衡正向移动，则平衡时SO3的浓度：c2>2c1，A项错误；平衡常数仅与温度有关，容器3中温度高，而该反应为放热反应，升温平衡逆向移动，平衡常数减小，则K1>K3，容器1和容器2中温度相同，投料量不同，平衡时p2<2p1，升温平衡逆向移动，则平衡时p1v1，升高温度，平衡逆向移动，SO2的平衡转化率减小，即α1(SO2)>α3(SO2)，C项正确；平衡时c2>2c1，c1>c3，故c2>2c3，假设容器2中投入2 mol SO3且保持容器2和容器3的反应温度相同，则两容器中的反应达到的平衡完全等效，则有α2(SO3)＋α3(SO2)＝1，对于容器2而言，相当于对容器3加压并降低温度，该反应是气体分子数减小的放热反应，加压、降温均会使平衡正向移动，则α2(SO3)减小，所以α2(SO3)＋α3(SO2)<1，D项正确。
三、非选择题：本题共5小题，共60分。
16．(8分)固定和利用CO2，能有效地利用资源，并减少空气中的温室气体。工业上正在研究利用CO2来生产甲醇燃料的方法，该方法的化学方程式是CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－49.0 kJ/mol。
某科学实验将6 mol CO2和8 mol H2充入一容积为2 L的密闭容器中，测得H2的物质的量随时间变化如图中实线所示：
回答下列问题：
(1)由图分析，在下列时间段内反应速率最快的时间段是________(填字母)。
a．0～1 min b．1～3 min
c．3～8 min d．8～11 min
(2)仅改变某一条件再进行实验，测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示。与实线相比，曲线Ⅰ改变的条件可能是________________，曲线Ⅱ改变的条件可能是________________。
(3)下列表述能表示该反应已达平衡的是______________(填序号)。
a．容器内压强不再改变
b．容器内气体的密度不再改变
c．容器内气体的平均摩尔质量不再改变
d．容器内各物质的物质的量相等
解析：(1)曲线的斜率越大，速率越大。
(2)曲线Ⅰ与实线相比较，起点相同，达到平衡所用的时间短，反应速率加快，且平衡时n(H2)增大，改变的条件应是升高温度，使平衡左移；曲线Ⅱ与实线相比较，起点相同，达到平衡所用的时间短，反应速率加快， 且平衡时n(H2)减小，改变的条件应是增大压强，使平衡右移。
(3)反应CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－49.0 kJ/mol是正反应气体体积减小的放热反应。容器内压强、气体平均摩尔质量不再改变，说明气体的总物质的量不再改变，a、c符合题意；容器的体积不变，质量不变，密度始终不变，b不符合题意；容器内各物质的物质的量相等，不一定达到平衡，d不符合题意。
答案：(1)a (2)升高温度 增大压强 (3)ac
17．(10分)聚乙烯醇生产过程中会产生大量副产物乙酸甲酯，其催化醇解反应可用于制备甲醇和乙酸己酯，该反应的化学方程式为
CH3COOCH3(l)＋C6H13OH(l)CH3COOC6H13(l)＋CH3OH(l)
已知v正＝k正·x(CH3COOCH3)·x(C6H13OH)，v逆＝k逆·x(CH3COOC6H13)·x(CH3OH)，其中v正、v逆为正、逆反应速率，k正、k逆为速率常数，x为各组分的物质的量分数。
(1)反应开始时，己醇和乙酸甲酯按物质的量之比1∶1投料，测得348 K、343 K、338 K三个温度下乙酸甲酯转化率(α)随时间(t)的变化关系如图所示。
该醇解反应的ΔH________0(填“>”或“<”)。348 K时，以物质的量分数表示的化学平衡常数Kx＝________(保留2位有效数字)。在曲线①②③中，k正－k逆值最大的曲线是________；A、B、C、D四点中，v正最大的是________，v逆最大的是________。
(2)343 K时，己醇和乙酸甲酯按物质的量之比1∶1、1∶2 和2∶1进行初始投料。则达到平衡后，初始投料比________时，乙酸甲酯转化率最大；与按1∶2投料相比，按2∶1投料时化学平衡常数Kx________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)该醇解反应使用离子交换树脂做催化剂，下列关于该催化剂的说法正确的是________。
a．参与了醇解反应，但并不改变反应历程
b．使k正和k逆增大相同的倍数
c．降低了醇解反应的活化能
d．提高乙酸甲酯的平衡转化率
解析：(1)根据图像，①的速率最快，说明①对应的是最高温度348 K，温度升高，平衡转化率增大，说明正向是吸热的，所以ΔH>0。348 K时，设初始投入CH3COOCH3和C6H13OH都为1 mol，则有
CH3COOCH3(l)＋C6H13OH(l)CH3COOC6H13(l)＋CH3OH(l)
1 1 0 0
0.64 0.64 0.64 0.64
0.36 0.36 0.64 0.64
代入平衡常数表达式：Kx＝x(CH3COOC6H13)·x(CH3OH)/[x(CH3COOCH3)·x(C6H13OH)]＝0.32×0.32/(0.18×0.18)＝3.2。
k正、k逆是温度的函数，根据平衡移动的规律，k正受温度影响更多，因此温度升高，k正增大的程度大于k逆，因此k正－k逆值最大的曲线是①。根据v正＝k正x(CH3COOCH3)·x(C6H13OH)，v逆＝k逆x(CH3COOC6H13)·x(CH3OH)，A点x(CH3COOCH3)·x(C6H13OH)大，温度高，因此A点v正最大，C点x(CH3COOC6H13)·x(CH3OH)大且温度高，因此C点v逆最大。
(2)增大己醇的投入量，可以增大乙酸甲酯转化率，因此2∶1时乙酸甲酯转化率最大。化学平衡常数Kx只与温度有关，因此投料比改变而Kx不变。
(3)催化剂参与了醇解反应，改变了反应历程，a错误；催化剂不影响化学平衡，说明催化剂使k正和k逆增大相同倍数，b正确；催化剂能够降低反应的活化能，c正确；催化剂不改变化学平衡，d错误。因此选择bc。
答案：(1)> 3.2 ① A C
(2)2∶1 不变
(3)bc
18．(14分)(2018·浙江11月选考)合成氨工艺(流程如图所示)是人工固氮最重要的途径。2018年是合成氨工业先驱哈伯(F·Haber)获得诺贝尔奖100周年。N2和H2生成NH3的反应为N2(g)＋H2(g)NH3(g)
ΔH(298 K)＝－46.2 kJ·mol－1。
在Fe催化剂作用下的反应历程为(*表示吸附态)：
化学吸附：N2(g)→2N*；H2(g)2H*
表面反应：N*＋H*NH*；NH*＋H*NH；NH＋H*NH
脱附：NHNH3(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)利于提高合成氨平衡产率的条件有________。
A．低温 B．高温 C．低压 D．高压 E．催化剂
(2)标准平衡常数K＝，其中p为标准压强(1×105Pa)，pNH3、pN2和pH2为各组分的平衡分压，如pNH3＝xNH3p，p为平衡总压，xNH3为平衡系统中NH3的物质的量分数。
①N2和H2起始物质的量之比为1∶3，反应在恒定温度和标准压强下进行，NH3的平衡产率为ω，则K＝________(用含ω的最简式表示)。
②下图中可以示意标准平衡常数K随温度T变化趋势的是________。
(3)实际生产中，常用工艺条件：Fe做催化剂，控制温度773 K、压强3.0×107 Pa，原料气中N2和H2物质的量之比为1∶2.8。
①分析说明原料气中N2过量的理由：____________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②关于合成氨工艺的下列理解，正确的是________。
A．合成氨反应在不同温度下的ΔH和ΔS都小于零
B．控制温度(773 K)远高于室温，是为了保证尽可能高的平衡转化率和快的反应速率
C．当温度、压强一定时，在原料气(N2和H2的比例不变)中添加少量惰性气体，有利于提高平衡转化率
D．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，利于反应正向进行
E．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，以防止催化剂中毒和安全事故发生
解析：(1)根据勒夏特列原理，对于制备氨的反应，加压或降温有助于平衡正向移动。
(2)①设初始氮气为x mol，氢气为3x mol。列“三段式”：
N2(g)＋H2(g)NH3(g)
初始/mol x 3x 0
转化/mol xω 3xω 2xω
平衡/mol x(1－ω) 3x(1－ω) 2xω
计算体积分数，代入公式，得K＝。
②K随温度增大而减小，而且根据K表达式可知K与T不是线性关系，故选A。
(3)①根据题意，从提高转化率和提高反应速率角度来分析，原料中的氮气易得，适度过量有利于提高氢气的转化率；氮气在铁催化剂上的吸附分解是决定反应速率的步骤，适度过量有利于提高整体的反应速率。
②B项，升温会使平衡逆向移动，平衡转化率减小；C项相当于减小了分压，平衡逆向移动，平衡转化率减小。
答案：(1)AD (2)① ②A
(3)①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催化剂上的吸附分解是决速步骤，适度过量有利于提高整体反应速率 ②ADE
19．(14分)(2020·石家庄高三模拟)汽车尾气中含有NO、CO和碳颗粒等有害物质，已成为某些大城市空气的主要污染源。
(1)汽车燃料中一般不含氮元素，汽缸中生成NO的原因为_______________________
________________________________________________________________________；
(用化学方程式表示，为可逆反应)；汽车启动后，汽缸内温度越高，单位时间内NO排放量越大，试分析其原因：______________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)治理汽车尾气中NO和CO污染的一种方法是将其转化为无害的CO2和N2，反应原理为2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g) ΔH＜0。某研究小组在三个容积均为5 L的恒容密闭容器中，分别充入0.4 mol NO和0.4 mol CO，在三种不同实验条件下进行上述反应(体系各自保持温度不变)，反应体系总压强随时间的变化如图所示：
①实验Ⅱ从开始至达到平衡时的反应速率v(NO)＝____________________。
②图中三组实验从开始至达到平衡时的反应速率v(NO)由大到小的顺序为____________(填实验序号)。
③与实验Ⅱ相比，实验Ⅰ和实验Ⅲ分别仅改变一种反应条件，所改变的条件和判断的理由分别为
实验Ⅰ______________________________________________________________；
实验Ⅲ___________________________________________________________。
④三组实验中CO的平衡转化率αⅠ(CO)、αⅡ(CO)和αⅢ(CO)的大小关系为________________________________________________________________________。
⑤实验Ⅲ的平衡常数K＝________。
解析：(1)氮气与氧气在高温下反应生成NO，反应的方程式为N2＋O22NO；温度升高，反应速率加快，单位时间内NO排放量大。
(2)①设参加反应的NO为x mol，则：
2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)
开始/mol 0.4 0.4 0 0
转化/mol x x x 0.5x
平衡/mol 0.4－x 0.4－x x 0.5x
恒温恒容条件下，压强之比等于物质的量之比，则(0.4＋0.4)∶(0.4－x＋0.4－x＋x＋0.5x)＝320∶250，解得x＝0.35，故v(NO)＝＝1.75×10－3mol·L－1·min－1。②反应速率越快，到达平衡时间越短，由图可知反应速率：Ⅲ＞Ⅰ＞Ⅱ。③对比Ⅱ、Ⅰ可知，Ⅰ到达平衡时间缩短且起始压强增大，应是升高温度；对比Ⅱ、Ⅲ可知，起始和平衡时压强均不变，Ⅲ到达平衡时间缩短，应是使用催化剂。④根据③中分析可知，Ⅱ、Ⅲ相比，平衡不移动，故CO转化率不变，即αⅡ(CO)＝αⅢ(CO)。Ⅰ与Ⅱ相比，Ⅰ中温度较高，正反应为放热反应，平衡向逆反应方向移动，CO的转化率减小，即αⅠ(CO)＜αⅡ(CO)，故转化率αⅡ(CO)＝αⅢ(CO)＞αⅠ(CO)。⑤Ⅱ、Ⅲ温度相同，平衡常数相同，结合①中计算可知平衡时NO浓度为0.01 mol·L－1，CO浓度为0.01 mol·L－1，CO2的浓度为0.07 mol·L－1，N2的浓度为0.035 mol·L－1，平衡常数K＝＝＝17 150。
答案：(1)N2＋O22NO 温度升高，反应速率加快
(2)①1.75×10－3 mol· L－1·min－1
②Ⅲ>Ⅰ>Ⅱ
③升高温度；达到平衡的时间比Ⅱ缩短，起始压强增大
加催化剂；达到平衡的时间比Ⅱ缩短，平衡没有移动
④αⅡ(CO)＝αⅢ(CO)＞αⅠ(CO)
⑤17 150
20．(14分)煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx，形成酸雨、污染大气，采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。回答下列问题：
(1)NaClO2的化学名称为________________。
(2)在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气，反应温度为323 K，NaClO2溶液浓度为5×10－3mol·L－1。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。
离子
SO
SO
NO
NO
Cl－
c/(mol·L－1)
8.35×10－4
6.87×10－6
1.5×10－4
1.2×10－5
3.4×10－3
①写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式：__________________________________________________________________________________________。
增加压强，NO的转化率________(填“提高”“不变”或“降低”)。
②随着吸收反应的进行，吸收剂溶液的pH逐渐________ (填“增大”“不变”或“减小”)。
③由实验结果可知，脱硫反应速率________脱硝反应速率(填“大于”或“小于”)。原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同，还可能是_______________________
________________________。
(3)在不同温度下，NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中SO2和NO的平衡分压pc如图所示。
①由图分析可知，反应温度升高，脱硫、脱硝反应的平衡常数均________(填“增大”“不变”或“减小”)。
②反应ClO＋2SO===2SO＋Cl－的平衡常数K表达式为____________________。
(4)如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2，也能得到较好的烟气脱硫效果。
①从化学平衡原理分析，Ca(ClO)2相比NaClO具有的优点是_______________
________________________________________________________________________。
②已知下列反应：
SO2(g)＋2OH－ (aq) ===SO (aq)＋H2O(l) ΔH1
ClO－ (aq)＋SO(aq)===SO(aq)＋Cl－(aq) ΔH2
CaSO4(s)===Ca2＋(aq)＋SO(aq) ΔH3
则反应SO2(g)＋Ca2＋(aq)＋ClO－(aq)＋2OH－ (aq) === CaSO4(s)＋H2O(l)＋Cl－ (aq)的ΔH＝________________________________________________________________________。
解析：(1)NaClO2中氯元素的化合价为＋3，NaClO2的名称是亚氯酸钠。(2)①NaClO2溶液脱硝过程中，NO转化为NO、NO，主要转化为NO，书写离子方程式时运用得失电子守恒、电荷守恒和元素守恒，得到4NO＋3ClO＋4OH－===4NO＋2H2O＋3Cl－。上述反应是气体分子数减小的反应，增大压强有利于反应正向进行，使NO的转化率提高。②根据上述反应可知，随着吸收反应的进行，溶液中c(H＋)逐渐增大，pH逐渐减小。③由实验结果看出，溶液中含硫离子的浓度大于含氮离子的浓度，所以脱硫反应速率大于脱硝反应速率。这可能是因为NO溶解度较低、脱硝反应活化能较高等。(3)①纵坐标是平衡分压的负对数，反应温度升高，SO2和NO的平衡分压的负对数减小，即平衡分压增大，说明平衡逆向移动，所以平衡常数减小。②根据平衡常数表达式的规则书写即可。(4)①如果使用Ca(ClO)2，则生成的SO会与Ca2＋结合，生成CaSO4沉淀，促使脱硫反应正向进行，提高SO2的转化率。②设三个反应依次是a、b、c，根据盖斯定律，由a＋b－c得SO2(g)＋Ca2＋(aq)＋ClO－(aq)＋2OH－(aq)===CaSO4(s)＋H2O(l)＋Cl－(aq) ΔH＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3。
答案：(1)亚氯酸钠
(2)①4NO＋3ClO＋4OH－===4NO＋2H2O＋3Cl－ 提高 ②减小 ③大于 NO溶解度较低(或脱硝反应活化能较高)
(3)①减小 ②
(4)①形成CaSO4沉淀，反应平衡正向移动，SO2转化率提高 ②ΔH1＋ΔH2－ΔH3
(时间：90分钟；满分：100分)
一、单项选择题：本题共10小题，每小题2分，共20分。每小题只有一个选项符合题意。
1．美国亚利桑那州大学(ASU)和阿贡国家实验室的科学家最近设计出生产氢气的人造树叶，原理为2H2O(g)2H2(g)＋O2(g)。有关该反应的说法正确的是( )
A．ΔH＜0
B．ΔS＜0
C．化学能转变为电能
D．氢能是理想的绿色能源
解析：选D。该反应是熵增的吸热反应，太阳能转化为化学能。
2．(新题预测)反应速率和反应物浓度的关系是用实验方法测定的。化学反应H2＋Cl2===2HCl的反应速率可表示为v＝k·cm(H2)·cn(Cl2)，式中k为常数，m、n值可由下表中数据确定。由此可推得m、n值分别是( )
c(H2)/(mol·L－1)
c(Cl2)/(mol·L－1)
v/(mol·L－1·s－1)
1.0
1.0
1.0k
2.0
1.0
2.0k
2.0
4.0
4.0k
A.m＝1、n＝1 B．m＝、n＝
C．m＝1、n＝ D．m＝、n＝1
解析：选C。设三组数据编号分别为①②③，则由＝＝2＝＝2m，解得m＝1；由＝＝2＝＝4n，解得n＝，故选C。
3．(2020·洛阳高三模拟)工业炼铁是在高炉中进行的，高炉炼铁的主要反应是
①2C(焦炭)＋O2(空气)2CO
②Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
该炼铁工艺中，对焦炭的实际使用量要远远高于按照化学方程式计算所需，其主要原因是( )
A．CO过量
B．CO与铁矿石接触不充分
C．炼铁高炉的高度不够
D．CO与Fe2O3的反应有一定限度
解析：选D。因为高炉炼铁的反应具有一定的限度，通过提高CO的浓度使平衡向生成铁(正反应)的方向移动，所以焦炭的使用量多。
4.如图所示为800 ℃时，A、B、C三种气体在密闭容器中反应时浓度的变化，只从图上分析不能得出的结论是( )
A．发生的反应可表示为2A(g)2B(g)＋C(g)
B．前2 min A的分解速率为0.1 mol·L－1·min－1
C．开始时，正、逆反应同时开始
D．2 min时，A、B、C的浓度之比为2∶3∶1
解析：选C。根据图像，反应过程中A的浓度减小，B、C的浓度增大，因此A为反应物，B、C为生成物，根据浓度的变化量可以确定反应为2A(g)2B(g)＋C(g)，A项正确；前2 min，v(A)＝＝0.1 mol·L－1·min－1，B项正确；开始时加入的物质只有A和B，不能进行逆反应，C项错误；根据图像，2 min时，A、B、C的浓度分别为0.2 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.1 mol·L－1，D项正确。
5．(2018·浙江11月选考)已知X(g)＋Y(g)2W(g)＋M(g) ΔH＝a kJ·mol－1(a＞0)。一定温度下，在体积恒定的密闭容器中，加入1 mol X(g)与1 mol Y(g)。下列说法正确的是( )
A．充分反应后，放出热量为a kJ
B．当反应达到平衡状态时，X与W的物质的量浓度之比一定为1∶2
C．当X的物质的量分数不再改变，表明该反应已达到平衡
D．若增大Y的浓度，正反应速率增大，逆反应速率减小
解析：选C。A项，反应X(g)＋Y(g)2W(g)＋M(g)属于可逆反应，且为吸热反应，则1 mol X(g) 与1 mol Y (g)充分反应后不可能完全转化，所以吸收的热量小于a kJ，故A错误；B项，当反应达到平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变，但X与W的物质的量浓度之比不一定为1∶2，故B错误；C项，当X的物质的量分数不再改变，说明正反应速率和逆反应速率相等，表明该反应已达到平衡，故C正确；D项，若增大Y的浓度，正、逆反应速率均增大，故D错误。
6．工业上利用Ga与NH3在高温条件下合成半导体材料氮化镓(GaN)固体，同时有氢气生成[2Ga(s)＋2NH3(g)2GaN(s)＋3H2(g)]。反应中，每生成3 mol H2时放出30.8 kJ的热量。恒温恒容密闭体系内进行上述反应，下列有关表达正确的是( )
A．Ⅰ图像中如果纵坐标为正反应速率，则t时刻改变的条件可以为升温或加压
B．Ⅱ图像中纵坐标可以为镓的转化率
C．Ⅲ图像中纵坐标可以为化学反应速率
D．Ⅳ图像中纵坐标可以为体系内混合气体平均相对分子质量
解析：选A。A项，Ⅰ图像中如果纵坐标为正反应速率，升高温度或增大压强，正反应速率会突然增大，且平衡逆向移动，图像符合题意，正确；B项，根据题意知，该反应前后气体分子数增大，则增大压强，平衡逆向移动，镓的转化率降低，错误；C项，Ga是固体，其质量不影响反应速率，错误；D项，反应方程式为2Ga(s)＋2NH3(g)2GaN(s)＋3H2(g) ΔH<0，相同压强下，升高温度，平衡逆向移动，混合气体平均相对分子质量增大；相同温度下，增大压强，平衡逆向移动，混合气体平均相对分子质量增大，错误。
7．(2020·南京高三模拟)利用下列反应可以将粗镍转化为纯度高达99.9%的高纯镍。
反应一：
Ni(粗，s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g) ΔH<0
反应二：
Ni(CO)4(g)Ni(纯，s)＋4CO(g) ΔH>0
下列说法错误的是( )
A．对于反应一，适当增大压强，有利于Ni(CO)4的生成
B．提纯过程中，CO气体可循环使用
C．升高温度，反应一的反应速率减小，反应二的反应速率增大
D．对于反应二，在180～200 ℃，温度越高，Ni(CO)4(g)的转化率越高
解析：选C。反应一的正反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡右移，有利于Ni(CO)4的生成，A正确；反应一以CO为原料，反应二产生CO，故CO可以循环使用，B正确；升高温度，反应一和反应二的反应速率都增大，C不正确；反应二的正反应是吸热反应，在180～200 ℃，温度越高，反应进行的程度越大，Ni(CO)4(g)的转化率越高，D正确。
8．反应2NO(g)＋2H2(g)===N2(g)＋2H2O(g)中，每生成7 g N2，放出166 kJ的热量，该反应的速率表达式为v＝k·cm(NO)·cn(H2)(k、m、n待测)，其反应包含下列两步：
①2NO＋H2===N2＋H2O2(慢)
②H2O2＋H2===2H2O(快)
T ℃时测得有关实验数据如下：
序号
c(NO)/
(mol·L－1)
c(H2)/
(mol·L－1)
速率
(单位略)
Ⅰ
0.006 0
0.001 0
1.8×10－4
Ⅱ
0.006 0
0.002 0
3.6×10－4
Ⅲ
0.001 0
0.006 0
3.0×10－5
Ⅳ
0.002 0
0.006 0
1.2×10－4
下列说法错误的是( )
A．整个反应速率由第①步反应决定
B．正反应的活化能一定是①＜②
C．该反应速率表达式：v＝5 000c2(NO)·c(H2)
D．该反应的热化学方程式为2NO(g)＋2H2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－664 kJ·mol－1
解析：选B。A.①2NO＋H2===N2＋H2O2(慢)，②H2O2＋H2===2H2O(快)，反应历程中反应慢的决定反应速率，整个反应速率由第①步反应决定，正确；B.反应①难以进行，说明反应的活化能高，正反应的活化能一定是①>②，错误；C.比较实验Ⅰ、Ⅱ中数据，NO浓度不变，氢气浓度增大一倍，反应速率变为原来的二倍，实验Ⅲ、Ⅳ中数据，H2浓度不变，NO浓度增大一倍，反应速率变为原来的四倍，据此得到速率方程：v＝kc2(NO)·c(H2)，依据实验Ⅰ中数据计算k＝5 000，则速率表达式为v＝5 000c2(NO)·c(H2)，正确；D.反应2NO(g)＋2H2(g)===N2(g)＋2H2O(g)中，每生成7 g N2，放出166 kJ的热量，生成28 g N2放热664 kJ，热化学方程式为2NO(g)＋2H2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－664 kJ·mol－1，正确。
9．在一恒容的密闭容器中充入0.1 mol·L－1 CO2、0.1 mol·L－1CH4，在一定条件下发生反应：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)，测得CH4平衡时转化率与温度、压强关系如图。下列有关说法不正确的是( )
A．上述反应的ΔH>0
B．压强：p4>p3>p2>p1
C．1 100 ℃时该反应的平衡常数为1.64
D．压强为p4时，在Y点：v正
10．(2020·盐城高三检测)同温度下，体积均为1 L的两个恒容密闭容器中发生可逆反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.6 kJ·mol－1。测得数据如表：
容器
编号
起始时各物质的物质的量/mol
达到平衡时
体系能量的变化
N2
H2
NH3
(1)
2
3
0
27.78 kJ
(2)
1.6
1.8
0.8
Q
下列叙述不正确的是( )
A．容器(1)(2)反应达平衡时压强相等
B．容器(2)中反应开始时v(正)>v(逆)
C．容器(2)中反应达平衡时，吸收的热量Q为9.26 kJ
D．若条件为“绝热恒容”，容器(1)中反应达平衡时n(NH3)<0.6 mol
解析：选B。分析容器(1)(2)中的反应可知，二者可建立等效平衡，所以二者的平衡状态相同，因此平衡时两个容器内压强相等，A项正确；根据容器(1)中反应达到平衡时体系能量的变化可知，该反应中转化的N2为＝0.3 mol，根据三段式分析：
N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)
c(始)/(mol·L－1) 2 3 0
c(变)/(mol·L－1) 0.3 0.9 0.6
c(平)/(mol·L－1) 1.7 2.1 0.6
K＝＝≈0.023。容器(2)中反应开始时，浓度商Qc＝＝≈0.069>K，所以反应向逆反应方向进行，v(正)
11.在体积为V L的恒容密闭容器中盛有一定量H2，通入Br2(g)发生反应：H2(g)＋Br2(g)2HBr(g) ΔH<0。当温度分别为T1、T2平衡时，H2的体积分数与Br2(g)的物质的量的变化关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．由图可知：T2>T1
B．a、b两点的反应速率：b>a
C．为了提高Br2(g)的转化率，可采取增加Br2(g)通入量的方法
D．b点比a点体系的颜色深
解析：选BD。A项，根据反应：H2(g)＋Br2(g)2HBr(g) ΔH<0，升温，平衡向逆反应方向移动，H2的体积分数增大，根据图示变化，可知T1>T2，错误；B项，b点Br2的浓度比a点Br2的浓度大，反应速率也大，正确；C项，增加Br2(g)的通入量，Br2(g)的转化率减小，错误；D项，b点对a点来说，是向a点体系中加入Br2使平衡向正反应方向移动，尽管Br2的量在新基础上会减小，但是Br2的浓度比原来会增加，导致Br2的浓度增加，颜色变深，即b点比a点体系的颜色深，正确。
12．热催化合成氨面临的两难问题是：采用高温增大反应速率的同时会因平衡限制导致NH3产率降低。我国科研人员研制了TiHFe双温区催化剂(TiH区域和Fe区域的温度差可超过100 ℃)。TiHFe双温区催化合成氨的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。下列说法正确的是( )
A．①为N≡N键的断裂过程
B．①②③在高温区发生，④⑤在低温区发生
C．④为N原子由Fe区域向TiH区域的传递过程
D．使用TiHFe双温区催化剂使合成氨反应转变为吸热反应
解析：选BC。A选项，经历①过程之后氮气分子被催化剂吸附，并没有变成氮原子，A错误。B选项，①为催化剂吸附N2的过程，②为形成过渡态的过程，③为N2解离为N的过程，以上都需要在高温区进行。④⑤在低温区进行是为了增大平衡产率，B正确。C选项，由题中图示可知，过程④完成了TiHFe＋*N到TiH*NFe两种过渡态的转化，N原子由Fe区域向TiH区域传递，C正确。D选项，化学反应不会因加入催化剂而改变吸放热情况，D错误。
13．(2020·苏州高三月考)将一定量的NO2充入注射器中后封口，如图是在拉伸和压缩注射器的过程中气体透光率随时间的变化(气体颜色越深，透光率越小)。已知反应：2NO2(红棕色)N2O4(无色) ΔH<0。下列说法正确的是( )
A．b点的操作是拉伸注射器
B．c点与a点相比，c(NO2)增大，c(N2O4)减小
C．d点：v(正)>v(逆)
D．若注射器绝热(不与外界进行热交换)，则压缩达新平衡后平衡常数K减小
解析：选D。A项，b点后的拐点透光率下降，说明颜色加深，c(NO2)增大，若是拉伸注射器，体积增大，则c(NO2) 减小，不符合题意，错误；B项，由于图示是拉伸和压缩注射器，所以c点与a点相比，c(NO2)、c(N2O4)均增大(原理同A分析)，错误；C项，c点后的拐点透光率升高，即c(NO2)减小，是拉伸注射器所致，平衡向逆反应方向移动，故d点：v(正)
A．从图1判断，该反应的正反应是放热反应
B．减小氨的浓度有助于提高NO的转化率
C．从图1判断，脱硝的最佳温度约为925 ℃
D．从图2判断，综合考虑脱硝效率和运行成本最佳氨氮摩尔比应为2.5
解析：选C。由图1，升高温度，NH3浓度减小，平衡向正反应方向移动，则正反应为吸热反应，A错；减小氨的浓度，平衡向逆反应方向移动，NO的转化率降低，B错；由图1，温度约为925 ℃时，NH3浓度较低且脱硝效率最高，C对；氨氮摩尔比为2.5时，虽然脱硝效率最高，但NH3浓度太大，成本过高，D错。
15．(2018·高考江苏卷)一定温度下，在三个容积相同的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物，发生反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)(正反应放热)，测得反应的相关数据如下：
容器1
容器2
容器3
反应温度T/K
700
700
800
反应物投入量
2 mol SO2、
1 mol O2
4 mol SO3
2 mol SO2、
1 mol O2
平衡v正(SO2)/
(mol·L－1·s－1)
v1
v2
v3
平衡c(SO3)/
(mol·L－1)
c1
c2
c3
平衡体系
总压强p/Pa
p1
p2
p3
物质的平衡
转化率α
α1(SO2)
α2(SO3)
α3(SO2)
平衡常数K
K1
K2
K3
下列说法正确的是( )
A．v1
C．v1
D．c2>2c3，α2(SO3)＋α3(SO2)<1
解析：选CD。容器2中反应物投入量相当于容器1中反应物投入量的2倍，平衡时，容器2中SO2的反应速率大，容器2中反应达到的平衡相当于容器1中反应达到平衡后加压，增大压强，平衡正向移动，则平衡时SO3的浓度：c2>2c1，A项错误；平衡常数仅与温度有关，容器3中温度高，而该反应为放热反应，升温平衡逆向移动，平衡常数减小，则K1>K3，容器1和容器2中温度相同，投料量不同，平衡时p2<2p1，升温平衡逆向移动，则平衡时p1
三、非选择题：本题共5小题，共60分。
16．(8分)固定和利用CO2，能有效地利用资源，并减少空气中的温室气体。工业上正在研究利用CO2来生产甲醇燃料的方法，该方法的化学方程式是CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－49.0 kJ/mol。
某科学实验将6 mol CO2和8 mol H2充入一容积为2 L的密闭容器中，测得H2的物质的量随时间变化如图中实线所示：
回答下列问题：
(1)由图分析，在下列时间段内反应速率最快的时间段是________(填字母)。
a．0～1 min b．1～3 min
c．3～8 min d．8～11 min
(2)仅改变某一条件再进行实验，测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示。与实线相比，曲线Ⅰ改变的条件可能是________________，曲线Ⅱ改变的条件可能是________________。
(3)下列表述能表示该反应已达平衡的是______________(填序号)。
a．容器内压强不再改变
b．容器内气体的密度不再改变
c．容器内气体的平均摩尔质量不再改变
d．容器内各物质的物质的量相等
解析：(1)曲线的斜率越大，速率越大。
(2)曲线Ⅰ与实线相比较，起点相同，达到平衡所用的时间短，反应速率加快，且平衡时n(H2)增大，改变的条件应是升高温度，使平衡左移；曲线Ⅱ与实线相比较，起点相同，达到平衡所用的时间短，反应速率加快， 且平衡时n(H2)减小，改变的条件应是增大压强，使平衡右移。
(3)反应CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－49.0 kJ/mol是正反应气体体积减小的放热反应。容器内压强、气体平均摩尔质量不再改变，说明气体的总物质的量不再改变，a、c符合题意；容器的体积不变，质量不变，密度始终不变，b不符合题意；容器内各物质的物质的量相等，不一定达到平衡，d不符合题意。
答案：(1)a (2)升高温度 增大压强 (3)ac
17．(10分)聚乙烯醇生产过程中会产生大量副产物乙酸甲酯，其催化醇解反应可用于制备甲醇和乙酸己酯，该反应的化学方程式为
CH3COOCH3(l)＋C6H13OH(l)CH3COOC6H13(l)＋CH3OH(l)
已知v正＝k正·x(CH3COOCH3)·x(C6H13OH)，v逆＝k逆·x(CH3COOC6H13)·x(CH3OH)，其中v正、v逆为正、逆反应速率，k正、k逆为速率常数，x为各组分的物质的量分数。
(1)反应开始时，己醇和乙酸甲酯按物质的量之比1∶1投料，测得348 K、343 K、338 K三个温度下乙酸甲酯转化率(α)随时间(t)的变化关系如图所示。
该醇解反应的ΔH________0(填“>”或“<”)。348 K时，以物质的量分数表示的化学平衡常数Kx＝________(保留2位有效数字)。在曲线①②③中，k正－k逆值最大的曲线是________；A、B、C、D四点中，v正最大的是________，v逆最大的是________。
(2)343 K时，己醇和乙酸甲酯按物质的量之比1∶1、1∶2 和2∶1进行初始投料。则达到平衡后，初始投料比________时，乙酸甲酯转化率最大；与按1∶2投料相比，按2∶1投料时化学平衡常数Kx________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)该醇解反应使用离子交换树脂做催化剂，下列关于该催化剂的说法正确的是________。
a．参与了醇解反应，但并不改变反应历程
b．使k正和k逆增大相同的倍数
c．降低了醇解反应的活化能
d．提高乙酸甲酯的平衡转化率
解析：(1)根据图像，①的速率最快，说明①对应的是最高温度348 K，温度升高，平衡转化率增大，说明正向是吸热的，所以ΔH>0。348 K时，设初始投入CH3COOCH3和C6H13OH都为1 mol，则有
CH3COOCH3(l)＋C6H13OH(l)CH3COOC6H13(l)＋CH3OH(l)
1 1 0 0
0.64 0.64 0.64 0.64
0.36 0.36 0.64 0.64
代入平衡常数表达式：Kx＝x(CH3COOC6H13)·x(CH3OH)/[x(CH3COOCH3)·x(C6H13OH)]＝0.32×0.32/(0.18×0.18)＝3.2。
k正、k逆是温度的函数，根据平衡移动的规律，k正受温度影响更多，因此温度升高，k正增大的程度大于k逆，因此k正－k逆值最大的曲线是①。根据v正＝k正x(CH3COOCH3)·x(C6H13OH)，v逆＝k逆x(CH3COOC6H13)·x(CH3OH)，A点x(CH3COOCH3)·x(C6H13OH)大，温度高，因此A点v正最大，C点x(CH3COOC6H13)·x(CH3OH)大且温度高，因此C点v逆最大。
(2)增大己醇的投入量，可以增大乙酸甲酯转化率，因此2∶1时乙酸甲酯转化率最大。化学平衡常数Kx只与温度有关，因此投料比改变而Kx不变。
(3)催化剂参与了醇解反应，改变了反应历程，a错误；催化剂不影响化学平衡，说明催化剂使k正和k逆增大相同倍数，b正确；催化剂能够降低反应的活化能，c正确；催化剂不改变化学平衡，d错误。因此选择bc。
答案：(1)> 3.2 ① A C
(2)2∶1 不变
(3)bc
18．(14分)(2018·浙江11月选考)合成氨工艺(流程如图所示)是人工固氮最重要的途径。2018年是合成氨工业先驱哈伯(F·Haber)获得诺贝尔奖100周年。N2和H2生成NH3的反应为N2(g)＋H2(g)NH3(g)
ΔH(298 K)＝－46.2 kJ·mol－1。
在Fe催化剂作用下的反应历程为(*表示吸附态)：
化学吸附：N2(g)→2N*；H2(g)2H*
表面反应：N*＋H*NH*；NH*＋H*NH；NH＋H*NH
脱附：NHNH3(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)利于提高合成氨平衡产率的条件有________。
A．低温 B．高温 C．低压 D．高压 E．催化剂
(2)标准平衡常数K＝，其中p为标准压强(1×105Pa)，pNH3、pN2和pH2为各组分的平衡分压，如pNH3＝xNH3p，p为平衡总压，xNH3为平衡系统中NH3的物质的量分数。
①N2和H2起始物质的量之比为1∶3，反应在恒定温度和标准压强下进行，NH3的平衡产率为ω，则K＝________(用含ω的最简式表示)。
②下图中可以示意标准平衡常数K随温度T变化趋势的是________。
(3)实际生产中，常用工艺条件：Fe做催化剂，控制温度773 K、压强3.0×107 Pa，原料气中N2和H2物质的量之比为1∶2.8。
①分析说明原料气中N2过量的理由：____________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②关于合成氨工艺的下列理解，正确的是________。
A．合成氨反应在不同温度下的ΔH和ΔS都小于零
B．控制温度(773 K)远高于室温，是为了保证尽可能高的平衡转化率和快的反应速率
C．当温度、压强一定时，在原料气(N2和H2的比例不变)中添加少量惰性气体，有利于提高平衡转化率
D．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，利于反应正向进行
E．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，以防止催化剂中毒和安全事故发生
解析：(1)根据勒夏特列原理，对于制备氨的反应，加压或降温有助于平衡正向移动。
(2)①设初始氮气为x mol，氢气为3x mol。列“三段式”：
N2(g)＋H2(g)NH3(g)
初始/mol x 3x 0
转化/mol xω 3xω 2xω
平衡/mol x(1－ω) 3x(1－ω) 2xω
计算体积分数，代入公式，得K＝。
②K随温度增大而减小，而且根据K表达式可知K与T不是线性关系，故选A。
(3)①根据题意，从提高转化率和提高反应速率角度来分析，原料中的氮气易得，适度过量有利于提高氢气的转化率；氮气在铁催化剂上的吸附分解是决定反应速率的步骤，适度过量有利于提高整体的反应速率。
②B项，升温会使平衡逆向移动，平衡转化率减小；C项相当于减小了分压，平衡逆向移动，平衡转化率减小。
答案：(1)AD (2)① ②A
(3)①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催化剂上的吸附分解是决速步骤，适度过量有利于提高整体反应速率 ②ADE
19．(14分)(2020·石家庄高三模拟)汽车尾气中含有NO、CO和碳颗粒等有害物质，已成为某些大城市空气的主要污染源。
(1)汽车燃料中一般不含氮元素，汽缸中生成NO的原因为_______________________
________________________________________________________________________；
(用化学方程式表示，为可逆反应)；汽车启动后，汽缸内温度越高，单位时间内NO排放量越大，试分析其原因：______________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)治理汽车尾气中NO和CO污染的一种方法是将其转化为无害的CO2和N2，反应原理为2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g) ΔH＜0。某研究小组在三个容积均为5 L的恒容密闭容器中，分别充入0.4 mol NO和0.4 mol CO，在三种不同实验条件下进行上述反应(体系各自保持温度不变)，反应体系总压强随时间的变化如图所示：
①实验Ⅱ从开始至达到平衡时的反应速率v(NO)＝____________________。
②图中三组实验从开始至达到平衡时的反应速率v(NO)由大到小的顺序为____________(填实验序号)。
③与实验Ⅱ相比，实验Ⅰ和实验Ⅲ分别仅改变一种反应条件，所改变的条件和判断的理由分别为
实验Ⅰ______________________________________________________________；
实验Ⅲ___________________________________________________________。
④三组实验中CO的平衡转化率αⅠ(CO)、αⅡ(CO)和αⅢ(CO)的大小关系为________________________________________________________________________。
⑤实验Ⅲ的平衡常数K＝________。
解析：(1)氮气与氧气在高温下反应生成NO，反应的方程式为N2＋O22NO；温度升高，反应速率加快，单位时间内NO排放量大。
(2)①设参加反应的NO为x mol，则：
2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)
开始/mol 0.4 0.4 0 0
转化/mol x x x 0.5x
平衡/mol 0.4－x 0.4－x x 0.5x
恒温恒容条件下，压强之比等于物质的量之比，则(0.4＋0.4)∶(0.4－x＋0.4－x＋x＋0.5x)＝320∶250，解得x＝0.35，故v(NO)＝＝1.75×10－3mol·L－1·min－1。②反应速率越快，到达平衡时间越短，由图可知反应速率：Ⅲ＞Ⅰ＞Ⅱ。③对比Ⅱ、Ⅰ可知，Ⅰ到达平衡时间缩短且起始压强增大，应是升高温度；对比Ⅱ、Ⅲ可知，起始和平衡时压强均不变，Ⅲ到达平衡时间缩短，应是使用催化剂。④根据③中分析可知，Ⅱ、Ⅲ相比，平衡不移动，故CO转化率不变，即αⅡ(CO)＝αⅢ(CO)。Ⅰ与Ⅱ相比，Ⅰ中温度较高，正反应为放热反应，平衡向逆反应方向移动，CO的转化率减小，即αⅠ(CO)＜αⅡ(CO)，故转化率αⅡ(CO)＝αⅢ(CO)＞αⅠ(CO)。⑤Ⅱ、Ⅲ温度相同，平衡常数相同，结合①中计算可知平衡时NO浓度为0.01 mol·L－1，CO浓度为0.01 mol·L－1，CO2的浓度为0.07 mol·L－1，N2的浓度为0.035 mol·L－1，平衡常数K＝＝＝17 150。
答案：(1)N2＋O22NO 温度升高，反应速率加快
(2)①1.75×10－3 mol· L－1·min－1
②Ⅲ>Ⅰ>Ⅱ
③升高温度；达到平衡的时间比Ⅱ缩短，起始压强增大
加催化剂；达到平衡的时间比Ⅱ缩短，平衡没有移动
④αⅡ(CO)＝αⅢ(CO)＞αⅠ(CO)
⑤17 150
20．(14分)煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx，形成酸雨、污染大气，采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。回答下列问题：
(1)NaClO2的化学名称为________________。
(2)在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气，反应温度为323 K，NaClO2溶液浓度为5×10－3mol·L－1。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。
离子
SO
SO
NO
NO
Cl－
c/(mol·L－1)
8.35×10－4
6.87×10－6
1.5×10－4
1.2×10－5
3.4×10－3
①写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式：__________________________________________________________________________________________。
增加压强，NO的转化率________(填“提高”“不变”或“降低”)。
②随着吸收反应的进行，吸收剂溶液的pH逐渐________ (填“增大”“不变”或“减小”)。
③由实验结果可知，脱硫反应速率________脱硝反应速率(填“大于”或“小于”)。原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同，还可能是_______________________
________________________。
(3)在不同温度下，NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中SO2和NO的平衡分压pc如图所示。
①由图分析可知，反应温度升高，脱硫、脱硝反应的平衡常数均________(填“增大”“不变”或“减小”)。
②反应ClO＋2SO===2SO＋Cl－的平衡常数K表达式为____________________。
(4)如果采用NaClO、Ca(ClO)2替代NaClO2，也能得到较好的烟气脱硫效果。
①从化学平衡原理分析，Ca(ClO)2相比NaClO具有的优点是_______________
________________________________________________________________________。
②已知下列反应：
SO2(g)＋2OH－ (aq) ===SO (aq)＋H2O(l) ΔH1
ClO－ (aq)＋SO(aq)===SO(aq)＋Cl－(aq) ΔH2
CaSO4(s)===Ca2＋(aq)＋SO(aq) ΔH3
则反应SO2(g)＋Ca2＋(aq)＋ClO－(aq)＋2OH－ (aq) === CaSO4(s)＋H2O(l)＋Cl－ (aq)的ΔH＝________________________________________________________________________。
解析：(1)NaClO2中氯元素的化合价为＋3，NaClO2的名称是亚氯酸钠。(2)①NaClO2溶液脱硝过程中，NO转化为NO、NO，主要转化为NO，书写离子方程式时运用得失电子守恒、电荷守恒和元素守恒，得到4NO＋3ClO＋4OH－===4NO＋2H2O＋3Cl－。上述反应是气体分子数减小的反应，增大压强有利于反应正向进行，使NO的转化率提高。②根据上述反应可知，随着吸收反应的进行，溶液中c(H＋)逐渐增大，pH逐渐减小。③由实验结果看出，溶液中含硫离子的浓度大于含氮离子的浓度，所以脱硫反应速率大于脱硝反应速率。这可能是因为NO溶解度较低、脱硝反应活化能较高等。(3)①纵坐标是平衡分压的负对数，反应温度升高，SO2和NO的平衡分压的负对数减小，即平衡分压增大，说明平衡逆向移动，所以平衡常数减小。②根据平衡常数表达式的规则书写即可。(4)①如果使用Ca(ClO)2，则生成的SO会与Ca2＋结合，生成CaSO4沉淀，促使脱硫反应正向进行，提高SO2的转化率。②设三个反应依次是a、b、c，根据盖斯定律，由a＋b－c得SO2(g)＋Ca2＋(aq)＋ClO－(aq)＋2OH－(aq)===CaSO4(s)＋H2O(l)＋Cl－(aq) ΔH＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3。
答案：(1)亚氯酸钠
(2)①4NO＋3ClO＋4OH－===4NO＋2H2O＋3Cl－ 提高 ②减小 ③大于 NO溶解度较低(或脱硝反应活化能较高)
(3)①减小 ②
(4)①形成CaSO4沉淀，反应平衡正向移动，SO2转化率提高 ②ΔH1＋ΔH2－ΔH3
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