第20讲--化学反应速率和化学平衡(强化训练)(解析版).docx

第20讲 化学反应速率和化学平衡（强化训练）

1．关于一定条件下的化学平衡H2(g)＋I2(g)2HI(g)　ΔH<0，下列说法正确的是(　 　)
A．恒温恒容，充入H2，v(正)增大，平衡右移
B．恒温恒容，充入He，v(正)增大，平衡右移
C．加压，v(正)，v(逆)不变，平衡不移动
D．升温，v(正)减小，v(逆)增大，平衡左移
答案：A
【解析】恒温恒容，充入H2，氢气浓度增大，v(正)增大，平衡右移，故A正确； 恒温恒容，充入He，各反应物浓度都不变，v(正)不变，平衡不移动，故B错误；加压，体积缩小，各物质浓度均增大，v(正)、v(逆)都增大，平衡不移动，故C错误； 升温，v(正)增大，v(逆)增大，由于正反应放热，所以平衡左移，故D错误。
2.（双选）氨基甲酸铵发生分解的化学方程式为NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)。利用如图装置测定不同温度下该反应以分压表示的化学平衡常数Kp，实验步骤如下：Ⅰ.关闭K3，打开K1和K2，开启真空泵抽气至测压仪数值稳定后关闭K1；Ⅱ.关闭K2，缓慢开启K3至U形管两边液面相平并保持不变，读取压强数值。记录25 ℃、30 ℃下压强分别为12.0 kPa、17.1 kPa。下列说法错误的是(　　)

A．氨基甲酸铵分解反应的ΔH>0
B．该反应25 ℃时的化学平衡常数Kp＝2.56×1011
C．步骤Ⅰ中测压仪数值未稳定即关闭K1，Kp测量值偏小
D．步骤Ⅱ中读数时U形管左侧液面偏高，Kp测量值偏小
答案：CD　
【解析】温度升高，压强增大，说明升温则平衡正向移动， 故ΔH>0，A说法正确；Kp＝p(CO2)·p2(NH3)＝2×＝2.56×1011，B说法正确；步骤Ⅰ中测压仪数值未稳定即关闭K1，U形管左侧会有残留的空气，导致Kp测量值偏大，C说法错误；步骤Ⅱ中读数时U形管左侧液面偏高，说明左侧气压小于右侧，导致Kp测量值偏大，D说法错误。

3.已知H2O2分解速率受多种因素影响，某小组对此进行探究，得到如表结果。下列说法不正确的是( 　)
表1(20 ℃)
序号
H2O2
体积/mL
FeCl3
体积/mL
混合溶液pH
H2O2溶液pH
分解完全
时间/s
1
20
10
1.00
2.92
几乎不分解
2
20
10
2.92
2.92
202
3
20
10
7.50
2.92
192
4
20
10
9.50
2.92
139
5
20
10
10.50
2.92
77

A．表1表明，其他条件相同时，碱性条件下H2O2分解速率快于酸性条件下
B．图1表明，其他条件相同时，铜盐对H2O2分解的催化效果好于铁盐
C．图1表明，其他条件相同时，CuCl2对H2O2分解的催化效果好于CuSO4
D．以上实验表明，催化剂、溶液酸碱性对H2O2分解速率都有影响
答案：B
【解析】对比实验可知，碱性条件下，H2O2分解完全时间缩短，反应速率加快，即碱性条件下H2O2分解速率快于酸性条件下，故A正确； 对比图象中FeCl3、CuCl2催化过程可知，其他条件相同时，FeCl3催化过程生成的氧气的压强大，即FeCl3催化更有利于H2O2分解，生成氧气速率快，所以铜盐对H2O2分解的催化效果劣于铁盐，故B错误； 对比图象中CuSO4、CuCl2催化过程，根据其他条件相同时，CuCl2催化H2O2分解生成的氧气快，即CuCl2对H2O2分解的催化效果好于CuSO4，故C正确； 根据表中溶液的酸碱性对H2O2分解的影响可知，其他条件相同时，酸性条件下H2O2分解弱于碱性条件下；根据图象中FeCl3、CuSO4、CuCl2的催化效果分析可知，催化效果：FeCl3>CuCl2>CuSO4，所以催化剂、溶液酸碱性对H2O2分解速率都有影响，故D正确。
4.工业上常用铁碳混合物处理含Cu2+废水获得金属铜。当保持铁屑和活性炭总质量不变时,测得废水中Cu2+浓度在不同铁碳质量比(x)条件下随时间变化的曲线如下图所示。

下列推论不合理的是(　　)
A.活性炭对Cu2+具有一定的吸附作用
B.铁屑和活性炭会在溶液中形成微电池,铁为负极
C.增大铁碳混合物中铁碳比(x),一定会提高废水中Cu2+的去除速率
D.利用铁碳混合物回收含Cu2+废水中铜的反应原理:Fe+Cu2+Fe2++Cu
答案：C　
【解析】活性炭具有许多细小的微孔,且表面积巨大,具有很强的吸附能力,由图像可知,Cu2+在纯活性炭中浓度减小,表明活性炭对Cu2+具有一定的吸附作用,故不选A项;铁屑和活性炭在溶液中形成微电池,其中铁具有较强的还原性,易失去电子形成Fe2+,发生氧化反应,因此铁作负极,故不选B项;由图像可知,随着铁碳混合物中铁含量增加至x=2∶1,Cu2+的去除速率逐渐增加;但当铁碳混合物变为纯铁屑时,Cu2+的去除速率又降低。当铁碳混合物中铁的含量过大时,正极材料比例降低,铁碳在废液中形成的微电池数量减少,Cu2+的去除速率会降低,因此增大铁碳混合物中铁碳比(x),不一定会提高废水中Cu2+的去除速率,故选C项;在铁碳微电池中,碳所在电极发生还原反应,Cu2+得到电子生成铜单质;因此该微电池的总反应方程式为Fe+Cu2+Fe2++Cu,故不选D项。
5.下列说法正确的是(　 　)
A．H2(g)＋I2(g)2HI(g)，其他条件不变，缩小反应容器体积，正逆反应速率不变
B．C(s)＋H2O(g)H2(g)＋CO(g)，碳的质量不再改变说明反应已达平衡
C．若压强不再随时间变化能说明反应2A(？)＋B(g)2C(？)已达平衡，则A、C不能同时是气体
D．1 mol N2和3 mol H2反应达到平衡时H2转化率为10%，放出的热量为Q1；在相同温度和压强下，当2 mol NH3分解为N2和H2的转化率为10%时，吸收的热量为Q2，Q2不等于Q1
答案：B
【解析】A项，该可逆反应的反应前后气体的化学计量数不发生变化，当缩小反应容器体积，相当于加压，正逆反应速率同等程度增加，错误；B项，在建立平衡前，碳的质量不断改变，达到平衡时，质量不变，因而碳的质量不再改变说明反应已达平衡，正确；C项，若压强不再改变说明反应达到平衡，表明反应前后气体的化学计量数不等，故A、C可能均为气体，错误；D项，易知N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH，合成氨气实际参与反应n(H2)＝3 mol×10%＝0.3 mol，因而Q1＝×|ΔH|＝0.1|ΔH|，分解氨气时实际消耗的n(NH3)＝2 mol×10%＝0.2 mol，Q2＝×|ΔH|＝0.1|ΔH|，则Q1＝Q2，错误。
6.(双选)T ℃时,在恒容密闭容器中通入CH3OCH3,发生反应:CH3OCH3(g)CO(g)+H2(g)+CH4(g),测得容器内初始压强为41.6 kPa,反应过程中反应速率v(CH3OCH3)、时间t与CH3OCH3的分压p(CH3OCH3)的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.t=400 s时,CH3OCH3的转化率为0.16
B.该温度下,要缩短达到平衡所需的时间,只可以使用催化剂
C.平衡时,测得体系的总压强121.6 kPa,则该反应的平衡常数Kp=4 000
D.反应速率满足v(CH3OCH3)=k·p(CH3OCH3),则t=400 s时,v(CH3OCH3)=0.015 4 kPa·s-1
答案：AD　
【解析】 根据图示可知t=400 s时,CH3OCH3的分压p(CH3OCH3)=35.0 kPa,容器内初始压强为41.6 kPa,初始投料只有CH3OCH3,恒容密闭容器中压强比等于物质的量之比,所以此时CH3OCH3的转化率为41.6 kPa−35.0 kPa41.6 kPa=0.16,故A正确;该温度下,要缩短达到平衡所需的时间,除使用催化剂外,还可以增大反应物的压强或增大反应物的浓度,故B错误;达到平衡时,测得体系的总压强p总=121.6 kPa,设起始时甲醚物质的量为1 mol,达到平衡时反应消耗甲醚物质的量为x mol,列三段式有:
　　 　 CH3OCH3(g)CO(g)+H2(g)+CH4(g)
起始/mol 1 0 0 0
转化/mol x x x x
平衡/mol 1-x x x x
压强之比等于气体物质的量之比,所以有1−x+3x1=121.641.6,解得x≈0.96,气体总物质的量为1 mol+2×0.96 mol=2.92 mol,所以Kp=121.6×0.962.92×121.6×0.962.92×121.6×0.962.92121.6×1−0.962.92≈38 000,故C错误;反应速率满足v(CH3OCH3)=k·p(CH3OCH3),k=v(CH3OCH3)p(CH3OCH3),将点(10.0,4.4)代入可得k=4.4×10-4 s-1,则400 s时v(CH3OCH3)=4.4×10-4 s-1×35 kPa=1.54×10-2 kPa·s-1,故D正确。
7.(双选)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(　 )

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：CD
【解析】A项，观察不同温度下曲线的变化趋势，不难发现T2时反应更快，则T2>T1，故错误；B项，a点对应温度低于c点对应温度，但a点环戊二烯浓度大于c点环戊二烯的浓度，故v(a)与v(c)大小无法确定，故错误；C项，v(a，正)>v(a，逆)，v(b，正)>v(b，逆)，又v(a，正)>v(b，正)，则v(a，正)必然大于v(b，逆)，故正确；D项，由图象可知b点环戊二烯的浓度为0.6 mol·L－1，环戊二烯转化的浓度＝1.5 mol·L－1－0.6 mol·L－1＝0.9 mol·L－1，则生成的二聚体的浓度＝0.9 mol·L－1×＝0.45 mol·L－1，故正确。
8.(双选)采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术，在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题：
对于反应2N2O5(g)―→4NO2(g)＋O2(g)，R.A.Ogg提出如下反应历程：
第一步　N2O5NO2＋NO3　快速平衡
第二步　NO2＋NO3―→NO＋NO2＋O2　慢反应
第三步　NO＋NO3―→2NO2　快反应
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是(　 )
A．v(第一步的逆反应)>v(第二步反应)
B．反应的中间产物只有NO3
C．第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效
D．第三步反应活化能较高
答案：AC
【解析】第一步反应为快反应，其逆反应的速率也比第二步反应的速率快，A正确；从反应方程式看，中间产物有NO3、NO，B错误；由于第二步反应是慢反应，说明NO2与NO3的碰撞仅部分有效，C正确；第三步是快反应，故其活化能应较低，D错误。
9.在刚性容器中发生反应：2CO2(g)＋6H2(g)C2H5OH(g)＋3H2O(g)，一定压强下，平衡时H2的转化率α(H2)随温度T、投料比的变化关系如图所示。下列说法错误的是(　 　)

A．投料比的大小关系是：a>b>c
B．图中M点对应的平衡，若容积不变，充入He，则α(H2)不变
C．该反应的平衡常数K(600 ℃)>K(500 ℃)
D．若题图表示相同投料时，不同压强下α(H2)随T的变化关系，则压强最大的是a
答案：C
【解析】增大投料比，平衡正向移动，H2的转化率增大，所以a>b>c，故A正确；图中M点对应的平衡，若容积不变，充入He，则反应物和生成物的浓度都不发生改变，平衡不发生移动，α(H2)不变，故B正确；温度升高，H2的转化率减小，说明平衡逆向移动，正反应为放热反应，所以该反应的平衡常数K(600 ℃)<K(500 ℃)，故C错误；若题图表示相同投料时，不同压强下α(H2)随T的变化关系，压强增大，平衡正向移动，H2的转化率增大，所以压强最大的是a，故D正确。
10.乙烯气相直接水合反应制备乙醇：C2H4(g)＋H2O(g)C2H5OH(g)。乙烯的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图(起始时，n(H2O)＝n(C2H4)＝1 mol，容器体积为1 L)。下列分析不正确的是(　 　)

A．乙烯气相直接水合反应的ΔH<0
B．图中压强的大小关系为：p1>p2>p3
C．图中a点对应的平衡常数K＝
D．达到平衡状态a、b所需要的时间：a>b
答案：B
【解析】压强不变时，升高温度乙烯转化率降低，平衡逆向移动，正反应为放热反应，则ΔH<0，故A正确；相同温度下，增大压强平衡正向移动，乙烯转化率增大，根据图知，相同温度下转化率：p1<p2<p3，则压强p1<p2<p3，故B错误；a点乙烯转化率为20%，则消耗的n(C2H4)＝1 mol×20%＝0.2 mol，
可逆反应　 C2H4(g)＋H2O(g)C2H5OH(g)
开始(mol/L)　1　　　1　　　　 0
消耗(mol/L)　0.2　　0.2　　　 0.2
平衡(mol/L)　0.8　　0.8　　　 0.2
化学平衡常数K＝＝＝，故C正确；温度越高、压强越大化学反应速率越快，反应达到平衡时间越短，温度、压强都是a<b，则反应速率a<b，所以达到平衡状态a、b所需要的时间：a>b，D正确。
11.一定条件下，用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化剂对燃煤烟气进行回收，使SO2转化生成S。催化剂不同，其他条件相同(浓度、温度、压强)情况下，相同时间内SO2的转化率随反应温度的变化如图，下列说法不正确的是(　 )

A．不考虑催化剂价格因素，选择Fe2O3作催化剂可以节约能源
B．选择Fe2O3作催化剂，最适宜温度为340 ℃左右
C．a点后SO2的转化率减小的原因可能是温度升高催化剂活性降低了
D．其他条件相同的情况下，选择Cr2O3作催化剂，SO2的平衡转化率最小
答案：D
【解析】根据图象可知，当温度在340 ℃时，在Fe2O3作催化剂条件下，SO2的转化率最大，可以节约能源，故A正确；340 ℃左右，催化剂的催化能力较大，二氧化硫的转化率也是较大，反应速率较快，所以选择Fe2O3作催化剂，最适宜温度为340 ℃左右，故B正确； 催化剂催化能力需要维持在一定的温度下，温度太高，催化剂活性可能会降低，故C正确；催化剂只对速率有影响，对平衡转化率没有影响，故D错误。
12.在两个体积均为1 L的恒容密闭容器中以不同的氢碳比n(H2)n(CO2)充入H2和CO2,在一定条件下发生反应:2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)　ΔH。CO2的平衡转化率α(CO2)与温度的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.该反应不可能自发进行
B.氢碳比X<2.0
C.若起始时CO2、H2的浓度分别为0.5 mol·L-1、1.0 mol·L-1,则可得P点对应温度的平衡常数的值为512
D.该反应为吸热反应
答案：C　
【解析】 由图可知,随温度升高CO2的平衡转化率减小,说明升高温度,平衡逆向移动,则正反应为放热反应,故ΔH<0,反应的熵变ΔS<0,则反应在低温下可自发进行,故A错误,D错误;氢碳比[n(H2)n(CO2)]越大,二氧化碳的转化率越大,根据图像分析可知X>2.0,故B错误;由图可知,P点平衡时二氧化碳转化率为0.5,氢碳比的值为2,起始时氢气为1 mol·L-1、二氧化碳为0.5 mol·L-1,则二氧化碳的浓度变化量为0.25 mol·L-1,则:
　　　　　　　 2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)
起始/(mol·L-1) 0.5 1 0 0
转化/(mol·L-1) 0.25 0.75 0.125 0.5
平衡/(mol·L-1) 0.25 0.25 0.125 0.5
则P点对应温度的平衡常数K=c(C2H4)c4(H2O)c2(CO2)c6(H2)=0.54×0.1250.252×0.256=512,故C正确。
13.CH3OH是重要的化工原料，工业上用CO与H2在催化剂作用下合成CH3OH，其反应为：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。按n(CO)n(H2)＝12向密闭容器中充入反应物，测得平衡时混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化如图所示。下列说法中，正确的是(　 　)

A．p1<p2
B．该反应的ΔH>0
C．平衡常数：K(A)＝K(B)
D．在C点时，CO转化率为75%
答案：D
【解析】由300 ℃时，增大压强，平衡正向移动，CH3OH的体积分数增大，所以p1>p2，故A错误；图可知，升高温度，CH3OH的体积分数减小，平衡逆向移动，则该反应的ΔH<0，故B错误；A、B处的温度不同，平衡常数与温度有关，故平衡常数不等，故C错误；设向密闭容器充入了1 mol CO和2 mol H2，CO的转化率为x，则
CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)
起始 1 2 　0
变化 x 2x 　x
平衡 1－x 2－2x 　 x
在C点时，CH3OH的体积分数＝＝0.5，解得x＝0.75，故D正确。
14.炼铁的还原剂CO是由焦炭和CO2反应而得。现将焦炭和CO2放入体积为2 L的密闭容器中，高温下进行下列反应：C(s)＋CO2(g)2CO(g)　ΔH＝Q kJ/mol。如图为CO2、CO的物质的量n随时间t的变化关系图，下列说法正确的是(　 　)

A．0～1 min，v(CO)＝1 mol/(L·min)；1～3 min时，v(CO)＝v(CO2)
B．当容器内的压强不变时，反应一定达到平衡状态，且<1
C．3 min时温度由T1升高到T2，则Q>0，再达平衡时＝4.7
D．5 min时再充入一定量的CO，a、b曲线分别表示n(CO)、n(CO2)的变化
答案：C
【解析】依据图象分析单位时间段内一氧化碳和二氧化碳物质的量的变化，0～1 min，一氧化碳物质的量增加2 mol，反应速率v(CO)＝＝1 mol/(L·min)；1～3 min时，平衡不动，反应速率等于化学计量数之比，v(CO)＝2v(CO2)，故A错误；反应是气体体积增大的反应，压强不变，说明反应达到平衡，反应气体物质的量之比等于压强之比，p(平衡)>p(起始)，故B错误；依据图象，3 min时升高温度，一氧化碳增多，说明反应是吸热反应，T1温度平衡，一氧化碳物质的量为2 mol，二氧化碳物质的量为7 mol；平衡常数K1＝＝＝；T2温度平衡，一氧化碳物质的量为4 mol，二氧化碳物质的量为6 mol，平衡常数K2＝＝＝，则＝4.7，故C正确； 改变一氧化碳的量，增加一氧化碳，瞬间一氧化碳物质的量增大，然后反应平衡逆向进行，一氧化碳减小，二氧化碳增大，b为二氧化碳，c为一氧化碳；故D错误。
15.恒压、NO和O2在起始浓度一定的条件下发生反应，在相同时间内，测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法不正确的是(　 　)

A．反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的ΔH<0
B．图中X点所示条件下，由于测定时间较短，反应未达到平衡
C．从X→Y过程中，平衡逆向移动，O2的质量减少
D．380 ℃下，c平衡(O2)＝5.0×10－4 mol·L－1，NO平衡转化率为50%，则平衡常数K＝2 000
答案：C
【解析】依据图中虚线，NO的平衡转化率随温度升高而下降，说明升高温度，平衡向逆反应方向移动，则该反应是放热反应，ΔH<0，故A正确；点X处于温度较低，速率较慢，说明反应未达到化学平衡，故B正确；从X→Y过程中，NO转化率下降，说明平衡向逆反应方向移动，O2的量应该上升，故C错误；
　　　　　　　　　　 2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)
起始物质的量浓度(mol·L－1)　x　 　y　　　 0
转化物质的量浓度(mol·L－1)　0.5x　 0.25x　　0.5x
平衡物质的量浓度(mol·L－1)　0.5x　5.0×10－4　0.5x
K＝＝＝2 000，故D正确。
16.在体积均为1.0 L的两个恒容密闭容器中加入足量的相同的碳粉,再分别加入0.1 mol CO2和0.2 mol CO2,在不同温度下反应CO2(g)+C(s)2CO(g)达到平衡,平衡时CO2的物质的量浓度c(CO2)随温度的变化如图所示(图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点均处于曲线上)。下列说法正确的是(　　)

A.反应CO2(g)+C(s)2CO(g)的ΔS>0、ΔH<0
B.体系的总压强p总:p总(点Ⅱ)<2p总(点Ⅰ)
C.体系中c(CO):c(CO,点Ⅱ)<2c(CO,点Ⅲ)
D.逆反应速率:v逆(点Ⅰ)>v逆(点Ⅲ)
答案：C　
【解析】由气体的化学计量数增大可知ΔS>0,由图可知温度越高,平衡时c(CO2)越小,则升高温度时平衡正向移动,则题给反应的ΔH>0,故A错误;分别加入0.1 mol CO2和0.2 mol CO2,点Ⅰ所在曲线为加入0.1 mol CO2,点Ⅱ所在曲线为加入0.2 mol CO2,将点Ⅱ所在曲线代表的反应看作两个1.0 L恒容容器分别加入了0.1 mol CO2,平衡后将两容器压缩为一个容器,若平衡不移动,体系的总压强为p总(点Ⅱ)=2p总(点Ⅰ),但加压CO2(g)+C(s)2CO(g)平衡逆向移动,体系压强减小,c(CO2)增大,为使c(CO2)相同,则加热使平衡正向移动,则体系的总压强又增大,由于前面压强减小和后面压强增大的程度未知,因此无法判断p总(点Ⅱ)和2p总(点Ⅰ)的相对大小,故B错误;点Ⅱ、点Ⅲ的温度相同,点Ⅱ看作先加入0.1 mol CO2,与点Ⅲ平衡时CO的浓度相同,再加入0.1 mol CO2,若平衡不移动,点ⅡCO的浓度等于点Ⅲ的2倍,但再充入CO2,相当于增大压强,平衡左移,消耗CO,则c(CO,点Ⅱ)<2c(CO,点Ⅲ),故C正确;点Ⅰ、点Ⅲ的温度不同,温度越高,反应速率越快,则逆反应速率为v逆(点Ⅰ)<v逆(点Ⅲ),故D错误。
17．乙烯的分子式为C2H4，是一种重要的化工原料和清洁能源，研究乙烯的制备和综合利用具有重要意义。
乙烯可用于制备乙醇：C2H4(g)＋H2O(g)C2H5OH(g)。向某恒容密闭容器中充入a mol C2H4(g)和a mol H2O(g)，测得C2H4(g)的平衡转化率与温度的关系如图所示。

(1)该反应为__________(填“吸”或“放”)热反应，理由为__________________。
(2)A点时容器中气体的总物质的量为___________。已知分压＝总压×气体物质的量分数，用气体分压替代浓度计算的平衡常数叫压强平衡常数(Kp)，测得300 ℃时，反应达到平衡时该容器内的压强为b MPa，则A点对应温度下的Kp＝________ MPa－1(用含b的分数表示)。
(3)已知：C2H4(g)＋H2O(g)C2H5OH(g)的反应速率表达式为v正＝k正c(C2H4)·c(H2O)，
v逆＝k逆c(C2H5OH)，其中，k正、k逆为速率常数，只与温度有关。则在温度从250 ℃升高到340 ℃的过程中，下列推断合理的是________(填字母)。
A．k正增大，k逆减小
B．k正减小，k逆增大
C．k正增大的倍数大于k逆
D．k正增大的倍数小于k逆
(4)若保持其他条件不变，将容器改为恒压密闭容器，则300 ℃时，C2H4(g)的平衡转化率________(填“>”“<”或“＝”)10%。
答案：(1)放　温度越高，乙烯的平衡转化率越低
(2)1.9a mol　　(3)D　(4)>
【解析】(1)由图可知，温度越高，乙烯的平衡转化率越低，说明正反应是放热反应。
(2)由图可知，A点时乙烯的平衡转化率为10%，则平衡时C2H4(g)、H2O(g)、C2H5OH(g)的物质的量分别为0.9a mol、0.9a mol、0.1a mol，总的物质的量为1.9a mol。平衡时A点对应容器的总压强为b MPa，故C2H4(g)、H2O(g)、C2H5OH(g)的分压分别为 MPa、 MPa、 MPa，
则Kp＝＝ MPa－1。
(3)平衡时，正、逆反应速率相等，即K＝＝。升高温度，正、逆反应速率都增大，即k正和k逆均增大，但由于正反应是放热反应，K减小，故k正增大的倍数小于k逆。
(4)正反应为气体物质的量减小的反应，平衡时，与恒容容器相比，恒压密闭容器压强更大，反应正向进行程度更大，C2H4(g)的平衡转化率更高。
18.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的平衡转化率为＝×100%
CH3OH的平衡产率＝×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)　
(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
【解析】(1)分析三个热化学方程式，可应用盖斯定律计算，ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝－49.5 kJ·mol－1－(－90.4 kJ·mol－1)＝＋40.9 kJ·mol－1。(2)由题述三个反应可知，平衡时H2O(g)的浓度等于CH3OH(g)和CO(g)的浓度之和，即H2O(g)的浓度为 mol·L－1。平衡时CH3OH(g)、CO(g)、H2O(g)的浓度分别为 mol·L－1、 mol·L－1、 mol·L－1，则从开始至平衡，消耗CO2(g)的浓度为(＋) mol·L－1＝ mol·L－1，消耗H2(g)的浓度为(＋) mol·L－1＝ mol·L－1，即平衡时CO2(g)、H2(g)的浓度分别为 mol·L－1、 mol·L－1，则反应Ⅲ的平衡常数为＝＝。(3)反应Ⅰ为放热反应，故低温阶段，温度越高，CO2的平衡转化率越低，而反应Ⅲ为吸热反应，温度较高时，主要发生反应Ⅲ，则温度越高，CO2的平衡转化率越高，即图乙的纵坐标表示的是CO2的平衡转化率。反应Ⅰ为气体分子数减少的反应，反应Ⅲ为气体分子数不变的反应，因此压强越大，CO2的平衡转化率越高，故压强由大到小的顺序是p1、p2、p3。反应Ⅲ为吸热反应，温度较高时，主要发生反应Ⅲ，且反应Ⅲ前后气体分子数相等，故CO2的平衡转化率几乎不再受压强影响。(4)由上述分析知，图甲、图乙的纵坐标分别表示CH3OH的平衡产率、CO2的平衡转化率，且p1>p2>p3，分析图像可知，应选择的反应条件为低温、高压，A项正确。
19.医用酒精在抗击“新型冠状病毒”战役中发挥着杀菌消毒的作用,其主要成分是乙醇。回答下列问题:
Ⅰ.工业上主要采用乙烯直接水合法(CH2CH2+H2OCH3CH2OH)制乙醇。
(1)在磷酸/硅藻土催化剂作用下,乙烯进行气相水合的反应机理大致如下:
ⅰ.CH2CH2+H3O+CH3CH2++H2O
ⅱ.CH3CH2++H2OCH3CH2OH2+
ⅲ.CH3CH2OH2++H2OCH3CH2OH+H3O+
随着反应进行,该过程能量变化如图所示。

下列有关说法正确的是　　　(填字母标号,下同)。 
a.该反应过程中ⅰ~ⅲ步均释放能量
b.第ⅰ步反应的活化能最大,决定总反应速率
c.CH3CH2+和CH3CH2OH2+是反应的中间产物
(2)已知:C2H4(g)+H2O(g)C2H5OH(g)的反应速率表达式为v正=k正c(C2H4)c(H2O),v逆=k逆c(C2H5OH),其中k正、k逆为速率常数。若其他条件不变时,降低温度,则下列推断合理的是　　　。 
a.k正增大,k逆减小
b.k正减小,k逆增大
c.k正减小的倍数大于k逆
d.k正减小的倍数小于k逆
Ⅱ.工业用二氧化碳加氢可合成乙醇:2CO2(g)+6H2(g)C2H5OH(g)+3H2O(g)。保持压强为5 MPa,向密闭容器中投入一定量的CO2和H2发生上述反应,CO2的平衡转化率与温度、投料比mn(H2)n(CO2)的关系如图所示。

(1)投料比由大到小的顺序为　　　　　　。 
(2)若投料比m=1,一定温度下发生上述反应,下列说法不能作为反应是否达平衡判据的是　　　　　。 
a.容器内气体密度不再变化
b.容器内气体平均相对分子质量不再变化
c.CO2的体积分数不再变化
d.容器内n(H2)n(CO2)不再变化
e.断裂3NA个H—H键的同时生成1.5NA个水分子
(3)若m3=3,则A点温度下,该反应的平衡常数Kp的数值为　　　(Kp是以分压表示的平衡常数);若其他条件不变,将A点对应起始反应物置于某刚性密闭容器中,则平衡时CO2的转化率　　　　　　(填“>”“=”或“<”)50%。 
答案 Ⅰ.(1)bc　(2)d
Ⅱ.(1)m3>m2>m1　(2)ce　(3)4.8×10-3　<
【解析】Ⅰ.(1)根据反应过程中的能量变化图可知,该反应过程的三步中,第ⅰ步吸收能量,第ⅱ、ⅲ步均释放能量,a错误;第ⅰ步反应的活化能最大,决定总反应速率,b正确;从题中三步反应可知,CH3CH2+和CH3CH2OH2+是反应的中间产物,c正确。
(2)若其他条件不变时,降低温度,正、逆反应速率均减小,而浓度在降温瞬间是不变的,所以k正、k逆均减小,再根据能量图,C2H4(g)+H2O(g)C2H5OH(g)反应物总能量大于生成物,该反应为放热反应,降低温度时平衡正移,逆反应速率减小的更多,即k正减小的倍数小于k逆,d合理。
Ⅱ.(1)投料比m[n(H2)n(CO2)]越大,根据反应2CO2(g)+6H2(g)C2H5OH(g)+3H2O(g)可知,在相同温度时,相当于增大H2的浓度,CO2的平衡转化率更高,则m3>m2>m1;
(2)若投料比m=1,一定温度下发生反应2CO2(g)+6H2(g)C2H5OH(g)+3H2O(g),a.反应体系中各物质均为气体,保持压强为5 MPa,随反应正向进行,容器体积减小,密度增大,密度不变可说明该反应达到平衡;b.平均相对分子质量等于气体总质量与气体总物质的量的比值,随反应正向进行,气体总质量不变,总物质的量减小,平均相对分子质量增大,当平均相对分子质量不再变化时,可说明反应达到平衡;c.CO2的体积分数即物质的量分数,反应前CO2的体积分数为50%,根据极值法可以求出当氢气完全消耗之后,二氧化碳的体积分数仍为50%,故反应中CO2的体积分数始终保持为50%不变,故不能据此判断该反应是否达到平衡;d.容器内n(H2)n(CO2)反应前为1∶1,而反应过程中不是按1∶1反应,当容器内n(H2)n(CO2)不再变化时,说明该反应达到平衡;e.断裂H—H键和生成水分子表示正反应,故断裂3NA个H—H键的同时生成1.5NA个水分子不能说明正反应速率等于逆反应速率。
(3)若m3=3,则A点温度下,CO2的平衡转化率为50%,根据“三段式”分析如下:
　2CO2(g)　+6H2(g)C2H5OH(g)+3H2O(g)
起始/mol 1 3 0 0
转化/mol 1×50% 1.5 0.25 0.75
平衡/mol 0.5 1.5 0.25 0.75
平衡时气体的总物质的量=(0.5+1.5+0.25+0.75) mol=3 mol,则CO2、H2、C2H5OH、H2O的物质的量分数分别为0.5mol3mol=16、1.5mol3mol=12、0.25mol3mol=112、0.75mol3mol=14,该反应的平衡常数Kp=(p总×112)·(p总×14)3(p总×16)2·(p总×12)6=(5×112)×(5×14)3(5×16)2×(5×12)6=4.8×10-3;现为刚性密闭容器,题给正反应是气体的物质的量减小的反应,相当于在原平衡的基础上减压,平衡向气体分子数增大的方向移动,即向逆反应方向移动,则CO2的转化率小于50%。
20．(1)在恒容密闭容器中，加入足量的MoS2和O2，仅发生反应：
2MoS2(s)＋7O2(g)2MoO3(s)＋4SO2(g)　ΔH。测得氧气的平衡转化率与起始压强、温度的关系如图所示：

①ΔH________(填“>”“<”或“＝”)0；比较p1、p2、p3的大小：________。
②若初始时通入7.0 mol O2，p2为7.0 kPa，则A点平衡常数Kp＝________(用气体平衡
分压代替气体平衡浓度计算。分压＝总压×气体的物质的量分数，写出计算式即可)。
(2)化工原料异丁烯(C4H8)可由异丁烷(C4H10)直接催化脱氢制备：C4H10(g)C4H8(g)＋H2(g)　ΔH＝＋139 kJ·mol－1。目前，异丁烷催化脱氢制备异丁烯的研究热点是催化活性组分以及载体的选择。下表是以V­Fe­K­O为催化活性物质，反应时间相同时，测得的不同温度、不同载体条件下的数据。
温度/ ℃
570
580
590
600
610
以γ­Al2O3为载体
异丁烷转化率/%
36.41
36.49
38.42
39.23
42.48
异丁烯收率/%
26.17
27.11
27.51
26.56
26.22
以TiO2
为载体
异丁烷转化率/%
30.23
30.87
32.23
33.63
33.92
异丁烯收率/%
25.88
27.39
28.23
28.81
29.30

说明：收率＝×100%
①由上表数据，可以得到的结论是________(填字母)。
a．载体会影响催化剂的活性
b．载体会影响催化剂的选择性
c．载体会影响化学平衡常数
②分析以γ­Al2O3为载体时异丁烯收率随温度变化的可能原因：_________________。
答案：(1)①<　p3>p2>