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　第25练　化学平衡常数　化学反应的方向
高考真题演练
1．(2024·江苏卷)二氧化碳加氢制甲醇的过程中的主要反应(忽略其他副反应)为：
①CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH1＝41.2 kJ·mol－1
②CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)　ΔH2
225 ℃、8×106 Pa下，将一定比例CO2、H2混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及L1、L2、L3…位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、CO和CH3OH的体积分数如图所示。
下列说法正确的是(　　)
A．L4处与L5处反应①的平衡常数K相等
B．反应②的焓变ΔH2>0
C．L6处H2O的体积分数大于L5处
D．混合气从起始到通过L1处，CO的生成速率小于CH3OH的生成速率
2．(2023·江苏卷)二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为
CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－164.7 kJ·mol－1
CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝41.2 kJ·mol－1
在密闭容器中，1.01×105 Pa、＝时，CO2平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的CO2实际转化率随温度的变化如图所示。CH4的选择性可表示为×100%。下列说法正确的是(　　)
A．反应2CO(g)＋2H2(g)===CO2(g)＋CH4(g)的焓变ΔH＝－205.9 kJ·mol－1
B．CH4的平衡选择性随着温度的升高而增加
C．用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度范围约为480～530 ℃
D．450 ℃时，提高的值或增大压强，均能使CO2平衡转化率达到X点的值
3．(2023·江苏卷)金属硫化物(MxSy)催化反应CH4(g)＋2H2S(g)===CS2(g)＋4H2(g)，既可以除去天然气中的H2S，又可以获得H2。下列说法正确的是(　　)
A．该反应的ΔS<0
B．该反应的平衡常数K＝
C．图示的反应机理中，步骤Ⅰ可理解为H2S中带部分负电荷的S与催化剂中的M之间发生作用
D．该反应中每消耗1 mol H2S，转移电子的数目约为2×6.02×1023
4．(2023·湖南卷)向一恒容密闭容器中加入1 mol CH4和一定量的H2O，发生反应：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)。CH4的平衡转化率按不同投料比x随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．x1B．反应速率：vb正C．点a、b、c对应的平衡常数：KaD．反应温度为T1，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态
5．(2024·甘肃卷)SiHCl3是制备半导体材料硅的重要原料，可由不同途径制备。
(1)由SiCl4制备SiHCl3：SiCl4(g)＋H2(g)===SiHCl3(g)＋HCl(g)　ΔH1＝＋74.22 kJ·mol－1(298 K)
已知SiHCl3(g)＋H2(g)===Si(s)＋3HCl(g)　ΔH2＝＋219.29 kJ·mol－1(298 K)
298 K时，由SiCl4(g)＋2H2(g)===Si(s)＋4HCl(g)制备56 g硅________热(填“吸”或“放”)________kJ。升高温度有利于制备硅的原因是____________________。
(2)在催化剂作用下由粗硅制备SiHCl3：3SiCl4(g)＋2H2(g)＋Si(s)4SiHCl3(g)。773 K，2 L密闭容器中，经不同方式处理的粗硅和催化剂混合物与0.4 mol H2和0.1 mol SiCl4气体反应，SiCl4转化率随时间的变化如下图所示：
①0～50 min，经方式________处理后的反应速率最快；在此期间，经方式丙处理后的平均反应速率v(SiHCl3)＝__________ mol·L－1·min－1。
②当反应达平衡时，H2的浓度为__________mol·L－1，平衡常数K的计算式为________。
③增大容器体积，反应平衡向______________移动。
6．(2024·新课标卷节选)(1)在总压分别为0.10、0.50、1.0、2.0 MPa下，Ni(s)和CO(g)反应达平衡时，Ni(CO)4体积分数x与温度的关系如图所示。反应Ni(s)＋4CO(g)===Ni(CO)4(g)的ΔH________0(填“大于”或“小于”)。从热力学角度考虑，____________________有利于Ni(CO)4的生成(写出两点)。p3、100 ℃时CO的平衡转化率α＝________，该温度下平衡常数Kp＝________(MPa)－3。
(2)对于同位素交换反应Ni(C16O)4＋C18O―→Ni(C16O)3C18O＋C16O，20 ℃时反应物浓度随时间的变化关系为ct[Ni(C16O)4]＝c0[Ni(C16O)4]e－kt(k为反应速率常数)，则Ni(C16O)4反应一半所需时间t＝________(用k表示)。
7．(2024·湖北卷)用BaCO3和焦炭为原料，经反应Ⅰ、Ⅱ得到BaC2，再制备乙炔是我国科研人员提出的绿色环保新路线。
反应Ⅰ：BaCO3(s)＋C(s)BaO(s)＋2CO(g)
反应Ⅱ：BaO(s)＋3C(s)BaC2(s)＋CO(g)
回答下列问题：
(1)写出BaC2与水反应的化学方程式______________________________________________。
(2)已知Kp＝(pCO)n、K＝(n是CO的化学计量数)。反应Ⅰ、Ⅱ的lg K与温度的关系曲线见图1。
①反应BaCO3(s)＋4C(s)BaC2(s)＋3CO(g)在1585 K的Kp＝________Pa3。
②保持1320 K不变，假定恒容容器中只发生反应Ⅰ，达到平衡时pCO＝________Pa，若将容器体积压缩到原来的，重新建立平衡后pCO＝________Pa。
(3)恒压容器中，焦炭与BaCO3的物质的量之比为4∶1，Ar为载气。1400 K和1823 K下，
BaC2产率随时间的关系曲线依实验数据拟合得到图2(不考虑接触面积的影响)。
①初始温度为900 K，缓慢加热至1400 K时，实验表明BaCO3已全部消耗，此时反应体系中含Ba物种为________。
②1823 K下，反应速率的变化特点为______________________________________________，其原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
8．(2023·辽宁卷节选)硫酸工业在国民经济中占有重要地位。
接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化：
SO2(g)＋O2(g)SO3(g)　ΔH＝－98.9 kJ·mol－1
(1)为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度，绘制相应转化率(α)下反应速率(数值已略去)与温度的关系如下图所示，下列说法正确的是________。
a．温度越高，反应速率越大
b．α＝0.88的曲线代表平衡转化率
c．α越大，反应速率最大值对应温度越低
d．可根据不同α下的最大速率，选择最佳生产温度
(2)为提高钒催化剂的综合性能，我国科学家对其进行了改良。不同催化剂下，温度和转化率关系如下图所示，催化性能最佳的是________(填标号)。
(3)设O2的平衡分压为p，SO2的平衡转化率为αe，用含p和αe的代数式表示上述催化氧化反应的Kp＝______________________(用平衡分压代替平衡浓度计算)。
9．下列有关说法中正确的是(　　)
A．2CaCO3(s)＋2SO2(g)＋O2(g)===2CaSO4(s)＋2CO2(g)在低温下能自发进行，则该反应的ΔH<0
B．NH4Cl(s)===NH3(g)＋HCl(g)室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH<0
C．反应3Cl2(g)＋8NH3(g)===6NH4Cl(s)＋N2(g)室温下能自发进行，说明该反应的ΔH>0，ΔS<0
D．加入合适的催化剂能降低反应活化能，从而改变反应的焓变
10．反应2NO(g)＋2CO(g) 2CO2(g)＋N2(g)　ΔH＜0可用于处理汽车尾气。下列说法正确的是(　　)
A．该反应在任何温度下都能自发进行
B．上述反应的平衡常数K＝
C．其他条件相同，增大体系压强，能提高NO的平衡转化率
D．其他条件相同，提高c(CO)，正反应速率加快，逆反应速率减慢
11. [Co(H2O)6]SO4在NaCl溶液中存在平衡：
[Co(H2O)6]2＋(aq)＋4Cl－(aq) [CoCl4]2－(aq)＋6H2O(l)　ΔH；溶液中c(Cl－)随温度的变化关系如图所示，下列说法不正确的是(　　)
A．该反应的正反应为吸热反应
B．平衡常数：K(Z)＞K(Y)＞K(X)
C．T1温度，W点时，v正>v逆
D．状态X与状态Z相比，状态Z时[CoCl4]2－的产率更高
12．一定温度下，在两个容积均为1 L的密闭容器中，充入一定量的反应物，发生反应：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)　ΔH<0。
相关反应数据如下表所示：
容器编号 温度/℃ 起始物质的量/mol 10 s时物质的量/mol
NO CO N2
Ⅰ T1 0.2 0.2 0.05
Ⅱ T2(T2>T1) 0.2 0.2 0.05
下列说法正确的是(　　)
A．前10 s，容器Ⅰ中的化学反应速率v(CO2)＝0.005 mol/(L·s)
B．该反应在任何温度下均能自发进行
C．10 s时，容器Ⅰ中的反应一定处于平衡状态
D．若向容器Ⅱ中再充入0.08 mol NO和0.04 mol N2，反应将向正反应方向进行
13．N2O5是一种新型硝化剂，在一定温度下可发生下列反应：2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＞0，T1温度下的部分实验数据如下：
t/s 0 500 1000 1500
c(N2O5)/(mol·L－1) 5.00 3.52 2.50 2.50
下列说法不正确的是(　　)
A．500 s内N2O5分解速率为2.96×10－3 mol·L－1·s－1
B．T1温度下的平衡常数为K1＝125，1000 s时N2O5的转化率为50%
C．其他条件不变时，T2温度下反应到1000 s时测得N2O5的浓度为2.98 mol·L－1，则T1＜T2
D．T1温度下的平衡常数为K1，T3温度下的平衡常数为K3，若K1＞K3，则T1＞T3
14. (2025·长沙市长郡中学高三月考)在523.15 K、7 MPa的条件下，乙烯通过固体酸催化可直接与水反应生成乙醇：C2H4(g)＋H2O(g)C2H5OH(g)。该反应的吉布斯自由能(ΔG)与温度(T)的关系如图所示(已知：分压＝总压×物质的量分数)。下列说法正确的是(　　)
A．乙烯通过固体酸催化直接与水反应生成乙醇属于取代反应
B．加入更多的固体酸催化剂，有利于提高乙醇的平衡产率
C．由图像可知C2H4(g)＋H2O(g)C2H5OH(g)　ΔH>0
D．当反应达到平衡状态时，体系的总压强为p，其中C2H4(g)、H2O(g)、C2H5OH(g)均为1 mol，则用分压表示的平衡常数Kp＝
15．(2025·济南市高三质检)一定条件下，HCOOH水溶液在密封石英管中的分解反应如下：
Ⅰ.HCOOHCO＋H2O　K1
Ⅱ.HCOOHCO2＋H2　K2
已知H＋仅对反应Ⅰ有催化作用。一定温度下，在密封石英管内完全充满1.0 mol·L－1 HCOOH水溶液，使HCOOH分解，分解产物均完全溶于水。含碳物种浓度与反应时间的变化关系如图所示(忽略碳元素的其他存在形式)。下列说法正确的是(　　)
A．反应的活化能：Ⅰ>Ⅱ
B．反应的平衡常数：K1C．反应达平衡后，c(CO)＋c(CO2)＝1.0 mol·L－1
D．向体系中加入盐酸，CO新的浓度峰值点对应CO2的浓度可能是点a
16．在体积可变的密闭容器中投入0.5 mol CO和1 mol H2，不同条件下发生反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH。实验测得平衡时H2的转化率随温度、压强的变化如图1所示。下列说法错误的是(　　)
A．Y代表压强，且Y1＞Y2；X代表温度，且ΔH＜0
B．M点反应物转化率之比等于N点
C．若M点对应的容器体积为5 L，则N点的平衡常数K＝100
D．图2中曲线AB能正确表示该反应平衡常数的负对数pK(pK＝－lg K)与X的关系
17．一定温度下，在三个体积均为0.5 L的恒容密闭容器中发生反应CO(g)＋Cl2(g)COCl2(g)，其中容器Ⅰ 5 min时到达平衡。
容器编号 温度/℃ 起始物质的量/ mol 平衡物质的量/mol
CO Cl2 COCl2 COCl2
Ⅰ 500 1.0 1.0 0 0.8
Ⅱ 500 1.0 a 0 0.5
Ⅲ 600 0.5 0.5 0.5 0.7
下列说法中正确的是(　　)
A．容器Ⅰ中前5 min的平均反应速率v(CO)＝0.16 mol·L－1·min－1
B．该反应正反应为放热反应
C．容器Ⅱ中起始时Cl2的物质的量为0.75 mol
D．若起始时向容器Ⅰ加入0.8 mol CO、0.8 mol Cl2，达到平衡时CO转化率大于80%
18．(2025·海淀区高三期末)CO2催化加氢制甲醇，在减少CO2排放的同时实现了CO2的资源化利用，该反应可表示为CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)
保持起始反应物n(H2)∶n(CO2)＝3∶1，T＝250 ℃时x(CH3OH)随压强变化的曲线和p＝5×105 Pa时x(CH3OH)随温度变化的曲线如图。
已知：x(CH3OH)表示平衡体系中甲醇的物质的量分数。
下列说法正确的是(　　)
A．该反应ΔH>0
B．a、b交点处化学平衡常数相同
C．当p＝5×105 Pa，T＝230 ℃时，达平衡后x(CH3OH)<0.05
D．当x(CH3OH)＝0.10时，H2的平衡转化率约为33%
二、非选择题
19．我国要在2060年实现碳中和的目标，CO2的资源化对于实现碳中和具有重要意义。回答下列问题：
(1)CH4与CO2重整生成H2和CO的反应为CH4(g)＋CO2(g)2H2(g)＋2CO(g)　ΔH＝＋247.6 kJ·mol－1。
在恒温恒容装置中通入等体积CO2和CH4，发生上述反应，起始压强为p，CO2的平衡转化率为α，达平衡时，容器内总压强为________，该反应的平衡常数Kp＝____________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。
(2)利用CO2和H2合成乙烯：2CO2(g)＋6H2(g)CH2===CH2(g)＋4H2O(g)　ΔH。
①在恒容密闭容器中，起始压强相同，反应温度、投料比对CO2平衡转化率的影响如图1所示。则ΔH________0(填“>”或“<”，下同)；a________3；M、N两点的反应速率v逆(M)____v正(N)。
②常压某温度下，按n(CO2)∶n(H2)＝1∶3(总物质的量为4a mol)的投料比充入密闭容器中发生反应。n(C2H4)随时间(t)的变化趋势如图2中曲线A所示。其他条件相同，若将容器的体积改为原来的一半，0～t1时刻n(C2H4)随时间(t)的变化趋势曲线为______(填“B”“C”或“D”)。
20．(2025·广东省南粤名校高三联考)随着我国碳达峰、碳中和目标的确定，二氧化碳资源化利用倍受关注。
Ⅰ.以CO2和NH3为原料合成尿素的反应为2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)，该反应为放热反应。
(1)上述反应中，有利于加快NH3反应速率的措施是________(填序号，下同)，有利于提高CO2平衡转化率的措施是________。
A．高温低压 B．低温高压
C．高温高压 D．低温低压
(2)研究发现，合成尿素反应分两步完成，其热化学方程式如下：
第一步：2NH3(g)＋CO2(g) H2NCOONH4(s)　ΔH1＝－159.5 kJ·mol－1
第二步：H2NCOONH4(s) ?CO(NH2)2(s)＋H2O(g)　ΔH2＝＋72.5 kJ·mol－1
则合成尿素总反应的热化学方程式为__________________________________________。
Ⅱ.以CO2和CH4催化重整制备合成气：CO2(g)＋CH4(g) 2CO(g)＋2H2(g)
(3)在恒容密闭容器中通入物质的量均为0.2 mol的CH4和CO2在一定条件下发生反应：CH4(g)＋CO2(g) 2CO(g)＋2H2(g)，CH4的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图所示。
①若反应在恒温、恒压密闭容器中进行，能说明反应到达平衡状态的是________(填序号)。
A．反应速率：2v正(CO2)＝v逆(H2)
B．同时断裂2 mol C—H键和1 mol H—H键
C．容器内混合气体的压强保持不变
D．容器中混合气体的密度保持不变
②由图可知，Y点速率v正______v逆(填“>”“<”或“＝”，下同)；容器内压强p1______p2。
③已知气体分压＝气体总压×气体的物质的量分数，用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数Kp，则X点对应温度下的Kp＝________(用含p2的代数式表示)。
21．(2024·山东卷节选)水煤气是H2的主要来源，研究CaO对C H2O体系制H2的影响，涉及主要反应如下：
C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)(Ⅰ)　ΔH1＞0
CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)(Ⅱ)　ΔH2＜0
CaO(s)＋CO2(g)===CaCO3(s)(Ⅲ)　ΔH3＜0
回答下列问题：
(1)压力p下，C H2O CaO体系达平衡后，图示温度范围内C(s)已完全反应，CaCO3(s)在T1温度时完全分解。气相中CO、CO2和H2摩尔分数随温度的变化关系如图所示，则a线对应物种为________(填化学式)。当温度高于T1时，随温度升高c线对应物种摩尔分数逐渐降低的原因是________________________________________________________________________。
(2)压力p下、温度为T0时，图示三种气体的摩尔分数分别为0.50、0.15、0.05，则反应CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)的平衡常数Kp＝________；此时气体总物质的量为4.0 mol，则CaCO3(s)的物质的量为__________ mol；若向平衡体系中通入少量CO2(g)，重新达平衡后，分压p(CO2)将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
答案：(1)H2　当温度高于T1，CaCO3(s)已完全分解，只发生反应Ⅱ，温度升高，反应Ⅱ逆向移动，所以CO2的摩尔分数减小
(2)　0.5　不变
　第25练　化学平衡常数　化学反应的方向（解析版）
高考真题演练
1．(2024·江苏卷)二氧化碳加氢制甲醇的过程中的主要反应(忽略其他副反应)为：
①CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH1＝41.2 kJ·mol－1
②CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)　ΔH2
225 ℃、8×106 Pa下，将一定比例CO2、H2混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及L1、L2、L3…位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、CO和CH3OH的体积分数如图所示。
下列说法正确的是(　　)
A．L4处与L5处反应①的平衡常数K相等
B．反应②的焓变ΔH2>0
C．L6处H2O的体积分数大于L5处
D．混合气从起始到通过L1处，CO的生成速率小于CH3OH的生成速率
答案：C
解析：L4处与L5处的温度不同，故L4处与L5处反应①的平衡常数K不相等，A错误；由题图可知，L1～L3温度在升高，该装置为绝热装置，反应①为吸热反应，所以反应②为放热反应，ΔH2<0，B错误；从L5到L6，甲醇的体积分数逐渐增加，说明反应②在向右进行，反应②消耗CO，而CO体积分数没有明显变化，说明反应①也在向右进行，反应①为气体分子数不变的反应，其向右进行时，n(H2O)增大，反应②为气体分子数减小的反应，且没有H2O的消耗与生成，故n总减小而n(H2O)增大，即H2O的体积分数会增大，故L6处H2O的体积分数大于L5处，C正确；L1处CO的体积分数大于CH3OH，说明生成的CO的物质的量大于CH3OH，两者反应时间相同，说明CO的生成速率大于CH3OH的生成速率，D错误。
2．(2023·江苏卷)二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为
CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－164.7 kJ·mol－1
CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝41.2 kJ·mol－1
在密闭容器中，1.01×105 Pa、＝时，CO2平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的CO2实际转化率随温度的变化如图所示。CH4的选择性可表示为×100%。下列说法正确的是(　　)
A．反应2CO(g)＋2H2(g)===CO2(g)＋CH4(g)的焓变ΔH＝－205.9 kJ·mol－1
B．CH4的平衡选择性随着温度的升高而增加
C．用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度范围约为480～530 ℃
D．450 ℃时，提高的值或增大压强，均能使CO2平衡转化率达到X点的值
答案：D
解析：由盖斯定律可知反应2CO(g)＋2H2(g)===CO2(g)＋CH4(g)的焓变ΔH＝－2×41.2 kJ·mol－1＋(－164.7 kJ·mol－1)＝－247.1 kJ·mol－1，A错误；CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)为放热反应，升高温度平衡逆向移动，CH4的含量降低，故CH4的平衡选择性随着温度的升高而降低，B错误；由题图可知温度范围约为350～400 ℃时二氧化碳实际转化率较高，故此温度范围为催化剂催化的最佳温度，C错误。
3．(2023·江苏卷)金属硫化物(MxSy)催化反应CH4(g)＋2H2S(g)===CS2(g)＋4H2(g)，既可以除去天然气中的H2S，又可以获得H2。下列说法正确的是(　　)
A．该反应的ΔS<0
B．该反应的平衡常数K＝
C．图示的反应机理中，步骤Ⅰ可理解为H2S中带部分负电荷的S与催化剂中的M之间发生作用
D．该反应中每消耗1 mol H2S，转移电子的数目约为2×6.02×1023
答案：C
4．(2023·湖南卷)向一恒容密闭容器中加入1 mol CH4和一定量的H2O，发生反应：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)。CH4的平衡转化率按不同投料比x随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．x1B．反应速率：vb正C．点a、b、c对应的平衡常数：KaD．反应温度为T1，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态
答案：B
解析：一定条件下，增大H2O(g)的浓度，能提高CH4的转化率，即x值越小，CH4的转化率越大，则x1vc正，B错误；由图像可知，x一定时，温度升高CH4的平衡转化率增大，说明正反应为吸热反应，温度升高平衡正向移动，K增大；温度相同，K不变，则点a、b、c对应的平衡常数：Ka5．(2024·甘肃卷)SiHCl3是制备半导体材料硅的重要原料，可由不同途径制备。
(1)由SiCl4制备SiHCl3：SiCl4(g)＋H2(g)===SiHCl3(g)＋HCl(g)　ΔH1＝＋74.22 kJ·mol－1(298 K)
已知SiHCl3(g)＋H2(g)===Si(s)＋3HCl(g)　ΔH2＝＋219.29 kJ·mol－1(298 K)
298 K时，由SiCl4(g)＋2H2(g)===Si(s)＋4HCl(g)制备56 g硅________热(填“吸”或“放”)________kJ。升高温度有利于制备硅的原因是____________________。
(2)在催化剂作用下由粗硅制备SiHCl3：3SiCl4(g)＋2H2(g)＋Si(s)4SiHCl3(g)。773 K，2 L密闭容器中，经不同方式处理的粗硅和催化剂混合物与0.4 mol H2和0.1 mol SiCl4气体反应，SiCl4转化率随时间的变化如下图所示：
①0～50 min，经方式________处理后的反应速率最快；在此期间，经方式丙处理后的平均反应速率v(SiHCl3)＝__________ mol·L－1·min－1。
②当反应达平衡时，H2的浓度为__________mol·L－1，平衡常数K的计算式为________。
③增大容器体积，反应平衡向______________移动。
答案：(1)吸　587.02　该反应为吸热反应，升高温度，反应正向移动，有利于制备硅
(2)①甲　5.6×10－5　②0.1951
　③逆反应方向
解析：(2)①由转化率图像可知，0～50 min，经方式甲处理后反应速率最快；经方式丙处理后，50 min时SiCl4的转化率为4.2%，反应的SiCl4的物质的量为0.1 mol×4.2%＝0.0042 mol，根据化学计量数可得反应生成的SiHCl3的物质的量为0.0042 mol×＝0.0056 mol，平均反应速率v(SiHCl3)＝＝5.6×10－5 mol·L－1·min－1；
②反应达到平衡时，SiCl4的转化率为14.6%，列出三段式：
3SiCl4(g)＋2H2(g)＋Si(s)4SiHCl3(g)
起始浓度(mol·L－1) 0.05 0.2 0
转化浓度(mol·L－1) 0.0073 0.0049 0.0097
平衡浓度(mol·L－1) 0.0427 0.1951 0.0097
当反应达平衡时，H2的浓度为0.1951 mol·L－1，平衡常数K的计算式为。
6．(2024·新课标卷节选)(1)在总压分别为0.10、0.50、1.0、2.0 MPa下，Ni(s)和CO(g)反应达平衡时，Ni(CO)4体积分数x与温度的关系如图所示。反应Ni(s)＋4CO(g)===Ni(CO)4(g)的ΔH________0(填“大于”或“小于”)。从热力学角度考虑，____________________有利于Ni(CO)4的生成(写出两点)。p3、100 ℃时CO的平衡转化率α＝________，该温度下平衡常数Kp＝________(MPa)－3。
(2)对于同位素交换反应Ni(C16O)4＋C18O―→Ni(C16O)3C18O＋C16O，20 ℃时反应物浓度随时间的变化关系为ct[Ni(C16O)4]＝c0[Ni(C16O)4]e－kt(k为反应速率常数)，则Ni(C16O)4反应一半所需时间t＝________(用k表示)。
答案：(1)小于　降低温度、增大压强　97.3%　9000　(2)
解析：(1)随着温度升高，平衡时Ni(CO)4的体积分数减小，说明温度升高平衡逆向移动，因此该反应的ΔH＜0；该反应的正反应是气体总分子数减小的放热反应，因此降低温度和增大压强均有利于Ni(CO)4的生成；由上述分析知，温度相同时，增大压强平衡正向移动，对应的平衡体系中Ni(CO)4的体积分数增大，则压强：p4＞p3＞p2＞p1，即p3对应的压强是1.0 MPa。由题图可知，p3、100 ℃条件下达到平衡时，CO和Ni(CO)4的物质的量分数分别为0.1、0.9，设初始投入的CO为4 mol，反应生成的Ni(CO)4为x mol，可得三段式：
　　　 Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)
起始(mol) 4 0
转化(mol) 4x x
平衡(mol) 4－4x x
反应后总物质的量为(4－3x) mol，根据阿伏加德罗定律，其他条件相同时，气体的体积分数即为其物质的量分数，因此有＝0.9，解得x＝，因此达到平衡时n转化(CO)＝4× mol，CO的平衡转化率α＝×100%≈97.3%；该温度下的压强平衡常数Kp＝＝＝＝9000(MPa)－3。
(2)由题给关系式可得e－kt＝，当Ni(C16O)4反应一半时＝，即e－kt＝，－kt＝ln ，kt＝ln 2，则t＝。
7．(2024·湖北卷)用BaCO3和焦炭为原料，经反应Ⅰ、Ⅱ得到BaC2，再制备乙炔是我国科研人员提出的绿色环保新路线。
反应Ⅰ：BaCO3(s)＋C(s)BaO(s)＋2CO(g)
反应Ⅱ：BaO(s)＋3C(s)BaC2(s)＋CO(g)
回答下列问题：
(1)写出BaC2与水反应的化学方程式______________________________________________。
(2)已知Kp＝(pCO)n、K＝(n是CO的化学计量数)。反应Ⅰ、Ⅱ的lg K与温度的关系曲线见图1。
①反应BaCO3(s)＋4C(s)BaC2(s)＋3CO(g)在1585 K的Kp＝________Pa3。
②保持1320 K不变，假定恒容容器中只发生反应Ⅰ，达到平衡时pCO＝________Pa，若将容器体积压缩到原来的，重新建立平衡后pCO＝________Pa。
(3)恒压容器中，焦炭与BaCO3的物质的量之比为4∶1，Ar为载气。1400 K和1823 K下，
BaC2产率随时间的关系曲线依实验数据拟合得到图2(不考虑接触面积的影响)。
①初始温度为900 K，缓慢加热至1400 K时，实验表明BaCO3已全部消耗，此时反应体系中含Ba物种为________。
②1823 K下，反应速率的变化特点为______________________________________________，其原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)BaC2＋2H2O―→Ba(OH)2＋HC≡CH↑
(2)①1016　②105　105
(3)①BaO　②速率不变至BaC2产率接近100%　容器中只有反应Ⅱ：BaO(s)＋3C(s) BaC2(s)＋CO(g)，反应条件为恒温(1823 K)、恒压，且该反应中只有CO为气态，据K＝可知，CO的压强为定值，所以化学反应速率不变
解析：(2)①反应Ⅰ＋反应Ⅱ得BaCO3(s)＋4C(s) BaC2(s)＋3CO(g)，所以其平衡常数K＝KⅠ×KⅡ＝，由图1可知，1585 K时KⅠ＝102.5，KⅡ＝10－1.5，即＝102.5×10－1.5＝10，所以p＝10×(105 Pa)3＝1016 Pa3，则Kp＝p＝1016 Pa3；②由图1可知，1320 K时反应Ⅰ的KⅠ＝100＝1，即KⅠ＝＝1，即pCO＝105 Pa；若将容器体积压缩到原来的，由于温度不变，平衡常数不变，重新建立平衡后pCO应不变，即pCO＝105 Pa。
(3)①由图2可知，1400 K时，BaC2的产率为0，即没有BaC2，又实验表明BaCO3已全部消耗，所以此时反应体系中含Ba物种为BaO；
②题图2显示，1823 K时BaC2的产率随时间由0开始呈直线增加到接近100%，说明该反应速率为一个定值，即速率保持不变；1400 K时碳酸钡已全部消耗，此时反应体系的含钡物种只有氧化钡，即只有反应Ⅱ：BaO(s)＋3C(s)BaC2(s)＋CO(g)，反应条件为恒温(1823 K)、恒压，且该反应中只有CO为气态，据K＝可知，CO的压强为定值，所以化学反应速率不变。
8．(2023·辽宁卷节选)硫酸工业在国民经济中占有重要地位。
接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化：
SO2(g)＋O2(g)SO3(g)　ΔH＝－98.9 kJ·mol－1
(1)为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度，绘制相应转化率(α)下反应速率(数值已略去)与温度的关系如下图所示，下列说法正确的是________。
a．温度越高，反应速率越大
b．α＝0.88的曲线代表平衡转化率
c．α越大，反应速率最大值对应温度越低
d．可根据不同α下的最大速率，选择最佳生产温度
(2)为提高钒催化剂的综合性能，我国科学家对其进行了改良。不同催化剂下，温度和转化率关系如下图所示，催化性能最佳的是________(填标号)。
(3)设O2的平衡分压为p，SO2的平衡转化率为αe，用含p和αe的代数式表示上述催化氧化反应的Kp＝______________________(用平衡分压代替平衡浓度计算)。
答案：(1)cd　(2)d　(3)eq \f(αe,（1－αe）p)
解析：(3)设起始时SO2的分压为p1，列三段式
　 SO2(g)　＋　O2(g) SO3(g)
起始 p1
转化 p1αe p1αe
平衡 p1(1－αe) p p1αe
Kp＝eq \f(p（SO3）,p（SO2）·p（O2）)＝eq \f(p1αe,p1（1－αe）·p)＝eq \f(αe,（1－αe）·p)。
9．下列有关说法中正确的是(　　)
A．2CaCO3(s)＋2SO2(g)＋O2(g)===2CaSO4(s)＋2CO2(g)在低温下能自发进行，则该反应的ΔH<0
B．NH4Cl(s)===NH3(g)＋HCl(g)室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH<0
C．反应3Cl2(g)＋8NH3(g)===6NH4Cl(s)＋N2(g)室温下能自发进行，说明该反应的ΔH>0，ΔS<0
D．加入合适的催化剂能降低反应活化能，从而改变反应的焓变
答案：A
10．反应2NO(g)＋2CO(g) 2CO2(g)＋N2(g)　ΔH＜0可用于处理汽车尾气。下列说法正确的是(　　)
A．该反应在任何温度下都能自发进行
B．上述反应的平衡常数K＝
C．其他条件相同，增大体系压强，能提高NO的平衡转化率
D．其他条件相同，提高c(CO)，正反应速率加快，逆反应速率减慢
答案：C
解析：该反应的ΔH<0，ΔS<0，根据反应自发进行的条件(ΔG＝ΔH－TΔS<0)，该反应在低温下可自发进行，A错误；该反应的平衡常数K＝，B错误；提高一氧化碳的浓度，正反应速率加快，逆反应速率在瞬间不变，之后增大，D错误。
11. [Co(H2O)6]SO4在NaCl溶液中存在平衡：
[Co(H2O)6]2＋(aq)＋4Cl－(aq) [CoCl4]2－(aq)＋6H2O(l)　ΔH；溶液中c(Cl－)随温度的变化关系如图所示，下列说法不正确的是(　　)
A．该反应的正反应为吸热反应
B．平衡常数：K(Z)＞K(Y)＞K(X)
C．T1温度，W点时，v正>v逆
D．状态X与状态Z相比，状态Z时[CoCl4]2－的产率更高
答案：C
解析：温度越高，c(Cl－)越小，则升高温度，平衡向正反应方向移动，该反应的正反应为吸热反应，A正确；对于吸热反应，温度越高，平衡常数越大，则K(Z)＞K(Y)＞K(X)，B正确；W点时的c(Cl－)小于平衡时的c(Cl－)，则反应向逆反应方向移动，即v逆>v正，C错误；状态X到状态Z，平衡向正反应方向移动，故状态Z时[CoCl4]2－的产率更高，D正确。
12．一定温度下，在两个容积均为1 L的密闭容器中，充入一定量的反应物，发生反应：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)　ΔH<0。
相关反应数据如下表所示：
容器编号 温度/℃ 起始物质的量/mol 10 s时物质的量/mol
NO CO N2
Ⅰ T1 0.2 0.2 0.05
Ⅱ T2(T2>T1) 0.2 0.2 0.05
下列说法正确的是(　　)
A．前10 s，容器Ⅰ中的化学反应速率v(CO2)＝0.005 mol/(L·s)
B．该反应在任何温度下均能自发进行
C．10 s时，容器Ⅰ中的反应一定处于平衡状态
D．若向容器Ⅱ中再充入0.08 mol NO和0.04 mol N2，反应将向正反应方向进行
答案：D
解析：根据反应方程式，该时间段内，生成二氧化碳的物质的量为2×0.05 mol＝0.1 mol，v(CO2)＝＝0.01 mol/(L·s)，A错误；该反应为气体物质的量减少的放热反应，即ΔS＜0，ΔH<0，根据ΔG＝ΔH－TΔS<0能自发进行，则低温下能自发进行，B错误；假设容器Ⅰ达到平衡，因为容器Ⅱ的温度高于容器Ⅰ，因此升高温度，平衡向逆反应方向进行，氮气物质的量小于0.05 mol，现在是等于0.05 mol，说明容器Ⅰ没有达到平衡，故C错误。
13．N2O5是一种新型硝化剂，在一定温度下可发生下列反应：2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＞0，T1温度下的部分实验数据如下：
t/s 0 500 1000 1500
c(N2O5)/(mol·L－1) 5.00 3.52 2.50 2.50
下列说法不正确的是(　　)
A．500 s内N2O5分解速率为2.96×10－3 mol·L－1·s－1
B．T1温度下的平衡常数为K1＝125，1000 s时N2O5的转化率为50%
C．其他条件不变时，T2温度下反应到1000 s时测得N2O5的浓度为2.98 mol·L－1，则T1＜T2
D．T1温度下的平衡常数为K1，T3温度下的平衡常数为K3，若K1＞K3，则T1＞T3
答案：C
解析：v(N2O5)＝＝2.96×10－3 mol·L－1·s－1，A正确；1000 s后N2O5的浓度不再发生变化，即达到了化学平衡，列出三段式：
2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)
起始/(mol·L－1) 5.00 0 0
转化/(mol·L－1) 2.50 5.00 1.25
平衡/(mol·L－1) 2.50 5.00 1.25
则K1＝＝＝125，α(N2O5)＝×100%＝50%，B正确；1000 s时，T2温度下的N2O5浓度大于T1温度下的N2O5浓度，则改变温度使平衡逆向移动了，逆向是放热反应，则降低温度平衡向放热反应方向移动，即T2＜T1，C错误；对于吸热反应来说，T越高，K越大，若K1＞K3，则T1＞T3，D正确。
14. (2025·长沙市长郡中学高三月考)在523.15 K、7 MPa的条件下，乙烯通过固体酸催化可直接与水反应生成乙醇：C2H4(g)＋H2O(g)C2H5OH(g)。该反应的吉布斯自由能(ΔG)与温度(T)的关系如图所示(已知：分压＝总压×物质的量分数)。下列说法正确的是(　　)
A．乙烯通过固体酸催化直接与水反应生成乙醇属于取代反应
B．加入更多的固体酸催化剂，有利于提高乙醇的平衡产率
C．由图像可知C2H4(g)＋H2O(g)C2H5OH(g)　ΔH>0
D．当反应达到平衡状态时，体系的总压强为p，其中C2H4(g)、H2O(g)、C2H5OH(g)均为1 mol，则用分压表示的平衡常数Kp＝
答案：D
解析：C2H4(g)＋H2O(g)C2H5OH(g)是加成反应，故A错误；催化剂不能改变反应的平衡转化率，故B错误；该反应的ΔS<0，根据图示，低温条件下ΔG<0，高温条件下ΔG>0，可知低温条件下反应能自发进行，则ΔH<0，故C错误；平衡时C2H4(g)、H2O(g)、C2H5OH(g)均为1 mol，则三者的分压均为，故用分压表示的平衡常数Kp＝＝，故D正确。
15．(2025·济南市高三质检)一定条件下，HCOOH水溶液在密封石英管中的分解反应如下：
Ⅰ.HCOOHCO＋H2O　K1
Ⅱ.HCOOHCO2＋H2　K2
已知H＋仅对反应Ⅰ有催化作用。一定温度下，在密封石英管内完全充满1.0 mol·L－1 HCOOH水溶液，使HCOOH分解，分解产物均完全溶于水。含碳物种浓度与反应时间的变化关系如图所示(忽略碳元素的其他存在形式)。下列说法正确的是(　　)
A．反应的活化能：Ⅰ>Ⅱ
B．反应的平衡常数：K1C．反应达平衡后，c(CO)＋c(CO2)＝1.0 mol·L－1
D．向体系中加入盐酸，CO新的浓度峰值点对应CO2的浓度可能是点a
答案：B
解析：根据图像可知，起始时CO浓度迅速增大，说明反应Ⅰ的反应速率大于反应Ⅱ的，即活化能：反应Ⅰ<反应Ⅱ，A错误；根据图示，平衡时，二氧化碳的浓度远远大于CO的，则反应Ⅱ正向进行的程度更大，故反应的平衡常数：K116．在体积可变的密闭容器中投入0.5 mol CO和1 mol H2，不同条件下发生反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH。实验测得平衡时H2的转化率随温度、压强的变化如图1所示。下列说法错误的是(　　)
A．Y代表压强，且Y1＞Y2；X代表温度，且ΔH＜0
B．M点反应物转化率之比等于N点
C．若M点对应的容器体积为5 L，则N点的平衡常数K＝100
D．图2中曲线AB能正确表示该反应平衡常数的负对数pK(pK＝－lg K)与X的关系
答案：D
解析：该反应为气体体积减小的反应，相同温度下压强越大H2的转化率越大，所以Y为压强，X为温度，且Y1＞Y2；相同压强下温度越高，氢气的转化率越小，说明升高温度平衡逆向移动，正反应为放热反应，即ΔH＜0，故A正确；初始投料n(CO)∶n(H2)＝1∶2，根据方程式可知反应过程中CO和H2按照1∶2反应，所以任意时刻二者的转化率之比均为1∶1，故B正确；N点和M点温度相同，则平衡常数相同，容器体积为5 L，M点H2的转化率为50%，可根据该点列三段式
CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)
起始(mol·L－1) 0.1 0.2 0
转化(mol·L－1) 0.05 0.1 0.05
平衡(mol·L－1) 0.05 0.1 0.05
K＝＝100，故C正确；pK＝－lg K，则K越大，pK越小，该反应正反应为放热反应，温度越高K越小，则pK越大，故曲线AC表示该反应平衡常数的负对数pK与X的关系，故D错误。
17．一定温度下，在三个体积均为0.5 L的恒容密闭容器中发生反应CO(g)＋Cl2(g)COCl2(g)，其中容器Ⅰ 5 min时到达平衡。
容器编号 温度/℃ 起始物质的量/ mol 平衡物质的量/mol
CO Cl2 COCl2 COCl2
Ⅰ 500 1.0 1.0 0 0.8
Ⅱ 500 1.0 a 0 0.5
Ⅲ 600 0.5 0.5 0.5 0.7
下列说法中正确的是(　　)
A．容器Ⅰ中前5 min的平均反应速率v(CO)＝0.16 mol·L－1·min－1
B．该反应正反应为放热反应
C．容器Ⅱ中起始时Cl2的物质的量为0.75 mol
D．若起始时向容器Ⅰ加入0.8 mol CO、0.8 mol Cl2，达到平衡时CO转化率大于80%
答案：B
解析：容器Ⅰ中前5 min的平均反应速率v(COCl2)＝＝0.32 mol·L－1·min－1，依据反应速率之比等于化学计量数之比，v(CO)＝0.32 mol·L－1·min－1，故A错误；依据表中数据可知，Ⅰ和Ⅲ温度相同时，是等效平衡，升温，COCl2的物质的量减小，说明平衡逆向移动，则正向为放热反应，故B正确；依据Ⅰ中数据求算500 ℃时的平衡常数：
CO(g)＋Cl2(g)COCl2(g)　
起始浓度(mol·L－1) 2 2 0
转化浓度(mol·L－1) 1.6 1.6 1.6
平衡浓度(mol·L－1) 0.4 0.4 1.6
反应的平衡常数K＝＝10，平衡时CO的转化率为×100%＝80%，依据Ⅱ中数据，结合方程式可知，
CO(g)＋Cl2(g)COCl2(g)　
起始浓度(mol·L－1) 2 2a 0
转化浓度(mol·L－1) 1 1 1
平衡浓度(mol·L－1) 1 2a－1 1
则有＝10，解得a＝0.55，故C错误；反应为气体体积减小的反应，若起始时向容器Ⅰ中加入0.8 mol CO和0.8 mol Cl2，相当于减压，CO平衡转化率降低，小于80%，故D错误。
18．(2025·海淀区高三期末)CO2催化加氢制甲醇，在减少CO2排放的同时实现了CO2的资源化利用，该反应可表示为CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)
保持起始反应物n(H2)∶n(CO2)＝3∶1，T＝250 ℃时x(CH3OH)随压强变化的曲线和p＝5×105 Pa时x(CH3OH)随温度变化的曲线如图。
已知：x(CH3OH)表示平衡体系中甲醇的物质的量分数。
下列说法正确的是(　　)
A．该反应ΔH>0
B．a、b交点处化学平衡常数相同
C．当p＝5×105 Pa，T＝230 ℃时，达平衡后x(CH3OH)<0.05
D．当x(CH3OH)＝0.10时，H2的平衡转化率约为33%
答案：D
解析：该反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，甲醇的物质的量分数增大，则曲线a表示T＝250 ℃时甲醇的物质的量分数随压强的变化，曲线b表示p＝5×105 Pa时甲醇的物质的量分数随温度的变化，由图可知，压强一定，升高温度，甲醇的物质的量分数减小，说明平衡向逆反应方向移动，该反应为焓变小于0的放热反应，A错误；化学平衡常数只与温度有关，由图可知，a、b交点处，曲线b对应温度小于250 ℃，而曲线a对应温度为250 ℃，则a、b交点处化学平衡常数不相同，B错误；由图中曲线b可知，当p＝5×105 Pa、T＝230 ℃时，达平衡后x(CH3OH)>0.05，C错误；设起始二氧化碳和氢气的物质的量分别为1 mol和3 mol，平衡时生成甲醇的物质的量为a mol，列三段式：
CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)
起始量(mol) 1 3 0 0
转化量(mol) a 3a a a
平衡量(mol) 1－a 3－3a a a
根据x(CH3OH)＝0.10，可得＝0.10，解得a＝，则平衡时H2转化的物质的量为1 mol，H2的平衡转化率为×100%≈33%，D正确。
二、非选择题
19．我国要在2060年实现碳中和的目标，CO2的资源化对于实现碳中和具有重要意义。回答下列问题：
(1)CH4与CO2重整生成H2和CO的反应为CH4(g)＋CO2(g)2H2(g)＋2CO(g)　ΔH＝＋247.6 kJ·mol－1。
在恒温恒容装置中通入等体积CO2和CH4，发生上述反应，起始压强为p，CO2的平衡转化率为α，达平衡时，容器内总压强为________，该反应的平衡常数Kp＝____________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。
(2)利用CO2和H2合成乙烯：2CO2(g)＋6H2(g)CH2===CH2(g)＋4H2O(g)　ΔH。
①在恒容密闭容器中，起始压强相同，反应温度、投料比对CO2平衡转化率的影响如图1所示。则ΔH________0(填“>”或“<”，下同)；a________3；M、N两点的反应速率v逆(M)____v正(N)。
②常压某温度下，按n(CO2)∶n(H2)＝1∶3(总物质的量为4a mol)的投料比充入密闭容器中发生反应。n(C2H4)随时间(t)的变化趋势如图2中曲线A所示。其他条件相同，若将容器的体积改为原来的一半，0～t1时刻n(C2H4)随时间(t)的变化趋势曲线为______(填“B”“C”或“D”)。
答案：(1)(1＋α)p　　
(2)①<　>　<　②C
解析：(1)在恒温恒容装置中通入等体积CO2和CH4，假设投料均为1 mol，起始压强为p，CO2的平衡转化率为α，达平衡时：
CH4(g)＋CO2(g)2H2(g)＋2CO(g)
起始(mol) 1 1 0 0
转化(mol) α α 2α 2α
平衡(mol) 1－α 1－α 2α 2α
则反应后总的物质的量为(2＋2α) mol，根据阿伏加德罗定律可知，容器内总压强为×p＝(1＋α)p，该反应的平衡常数Kp＝＝。
(2)①由题图1可知，相同条件下，升高温度，二氧化碳平衡转化率下降，则平衡逆向移动，反应为放热反应，ΔH小于零；相同条件下，增加氢气的投料，平衡正向移动，会提高二氧化碳的转化率，故a>3；M、N均为平衡点，各自的正、逆反应速率相等，由于N点温度更高，则反应速率更快，故M、N两点的反应速率v逆(M)②2CO2(g)＋6H2(g)CH2===CH2(g)＋4H2O(g)，反应为气体分子数减小的反应，其他条件相同，若将容器的体积改为原来的一半，物质浓度变大，反应速率更快，缩小体积相当于增大压强，达到新平衡时相当于在原有平衡的基础上正向移动，则生成乙烯的物质的量更大，结合图2可知，0～t1时刻n(C2H4)随时间(t)的变化趋势曲线为C。
20．(2025·广东省南粤名校高三联考)随着我国碳达峰、碳中和目标的确定，二氧化碳资源化利用倍受关注。
Ⅰ.以CO2和NH3为原料合成尿素的反应为2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)，该反应为放热反应。
(1)上述反应中，有利于加快NH3反应速率的措施是________(填序号，下同)，有利于提高CO2平衡转化率的措施是________。
A．高温低压 B．低温高压
C．高温高压 D．低温低压
(2)研究发现，合成尿素反应分两步完成，其热化学方程式如下：
第一步：2NH3(g)＋CO2(g) H2NCOONH4(s)　ΔH1＝－159.5 kJ·mol－1
第二步：H2NCOONH4(s) ?CO(NH2)2(s)＋H2O(g)　ΔH2＝＋72.5 kJ·mol－1
则合成尿素总反应的热化学方程式为__________________________________________。
Ⅱ.以CO2和CH4催化重整制备合成气：CO2(g)＋CH4(g) 2CO(g)＋2H2(g)
(3)在恒容密闭容器中通入物质的量均为0.2 mol的CH4和CO2在一定条件下发生反应：CH4(g)＋CO2(g) 2CO(g)＋2H2(g)，CH4的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图所示。
①若反应在恒温、恒压密闭容器中进行，能说明反应到达平衡状态的是________(填序号)。
A．反应速率：2v正(CO2)＝v逆(H2)
B．同时断裂2 mol C—H键和1 mol H—H键
C．容器内混合气体的压强保持不变
D．容器中混合气体的密度保持不变
②由图可知，Y点速率v正______v逆(填“>”“<”或“＝”，下同)；容器内压强p1______p2。
③已知气体分压＝气体总压×气体的物质的量分数，用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数Kp，则X点对应温度下的Kp＝________(用含p2的代数式表示)。
答案：(1)C　B
(2)2NH3(g)＋CO2(g) CO(NH2)2(s)＋H2O(g)　ΔH＝－87 kJ·mol－1
(3)①ABD　②>　<　③p
解析：(3)①由反应速率2v正(CO2)＝v逆(H2)判断出正、逆反应速率相等，可以说明反应达到平衡，A正确；同时断裂2 mol C—H键和1 mol H—H键，说明消耗0.5 mol CH4的同时消耗1 mol H2，正反应速率等于逆反应速率，可说明反应达到平衡，B正确；该反应在恒压密闭容器中进行，压强始终不变，故不能判断是否达到平衡，C错误；反应在恒压密闭容器中进行，随着反应进行混合气体总质量不变，但体积改变，密度是一个变量，当密度不变时达到平衡状态，D正确。②由图可知Y点CH4的转化率小于其平衡转化率，说明此时未达到平衡状态，v正>v逆，该反应为气体体积增大的反应，压强增大化学平衡逆向移动，CH4转化率减小，则p1CH4(g)＋CO2(g) 2CO(g)＋2H2(g)
起始量/mol 0.2 0.2 0 0
转化量/mol 0.1 0.1 0.2 0.2
平衡量/mol 0.1 0.1 0.2 0.2
则各物质的分压为p(CH4)＝，p(CO2)＝，p(CO)＝，
p(H2)＝，Kp＝＝＝p。
21．(2024·山东卷节选)水煤气是H2的主要来源，研究CaO对C H2O体系制H2的影响，涉及主要反应如下：
C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)(Ⅰ)　ΔH1＞0
CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)(Ⅱ)　ΔH2＜0
CaO(s)＋CO2(g)===CaCO3(s)(Ⅲ)　ΔH3＜0
回答下列问题：
(1)压力p下，C H2O CaO体系达平衡后，图示温度范围内C(s)已完全反应，CaCO3(s)在T1温度时完全分解。气相中CO、CO2和H2摩尔分数随温度的变化关系如图所示，则a线对应物种为________(填化学式)。当温度高于T1时，随温度升高c线对应物种摩尔分数逐渐降低的原因是________________________________________________________________________。
(2)压力p下、温度为T0时，图示三种气体的摩尔分数分别为0.50、0.15、0.05，则反应CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)的平衡常数Kp＝________；此时气体总物质的量为4.0 mol，则CaCO3(s)的物质的量为__________ mol；若向平衡体系中通入少量CO2(g)，重新达平衡后，分压p(CO2)将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
答案：(1)H2　当温度高于T1，CaCO3(s)已完全分解，只发生反应Ⅱ，温度升高，反应Ⅱ逆向移动，所以CO2的摩尔分数减小
(2)　0.5　不变
解析：(1)图示温度范围内C(s)已完全反应，则反应Ⅰ已经进行完全，反应Ⅱ和Ⅲ均为放热反应，从开始到T1，温度不断升高，反应Ⅱ和Ⅲ逆向移动，依据反应Ⅱ，H2量减小，摩尔分数减小，所以a曲线代表H2的摩尔分数的变化。
(2)由分析可知压力p下、温度为T0时，H2、CO、CO2的摩尔分数分别为0.50、0.15、0.05，则H2O(g)的摩尔分数为1－0.5－0.15－0.05＝0.3，则反应CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)的平衡常数Kp＝＝＝。
气体总物质的量为4 mol，则n(H2)＝4 mol×0.5＝2 mol，同理n(CO)＝0.6 mol，n(CO2)＝0.2 mol，n(H2O)＝1.2 mol。该条件下，部分反应Ⅱ中生成的CO2发生反应Ⅲ转化为CaCO3，设生成的CaCO3的物质的量为x mol，则可找出关系式：
C(s)＋H2O(g)===CO(g)　　＋　　H2(g)　　　
转化/mol x＋0.2＋0.6 x＋0.2＋0.6
　　　　　　CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)
转化/mol x＋0.2 x＋0.2 x＋0.2
　　　　 CaO(s)＋CO2(g)===CaCO3(s)
转化/mol x x
则n(H2)＝(0.6＋0.2＋x) mol＋(0.2＋x) mol＝2 mol，解得x＝0.5，则n(CaCO3)＝0.5 mol。若向平衡体系中通入少量CO2(g)，重新达平衡后，反应CaO(s)＋CO2(g)===CaCO3(s)的Kp＝，温度不变，Kp不变，则分压p(CO2)不变。
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