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章末质量检测（二）　化学反应速率与化学平衡
（分值：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.化学与生产、生活密切相关。下列事实与化学反应速率无关的是（　　）
A.制造蜂窝煤时加入生石灰
B.家用铁锅、铁铲等餐具保持干燥
C.工业矿石冶炼前先将矿石粉碎
D.食品、蔬菜贮存在冰箱或冰柜里
2.下列对于化学反应方向的说法正确的是（　　）
A.一定温度下，反应2NaCl（s）2Na（s）＋Cl2（g）的ΔH＜0，ΔS＞0
B.反应2H2O（l）2H2（g）＋O2（g）　ΔH＞0，则该反应在低温下能自发进行
C.常温下反应2Na2SO3（s）＋O2（g）2Na2SO4（s）能自发进行，则ΔH＜0
D.反应2Mg（s）＋CO2（g）C（s）＋2MgO（s）在一定条件下能自发进行，则该反应的ΔH＞0
3.下列说法正确的是（　　）
A.增大压强，反应速率一定加快
B.增大反应物的量，反应速率一定加快
C.反应速率加快，反应物的平衡转化率一定增大
D.升高温度，反应速率一定加快
4.在溶液中进行反应：Cr2＋H2O2Cr＋2H＋。下列说法正确的是（　　）
A.若溶液pH不再变化，则反应达到平衡状态
B.达到平衡时v正（Cr2 ）＝2v逆（Cr ）
C.平衡后混合物中各组分的物质的量浓度相等
D.达到平衡后升温，正反应速率增大，逆反应速率减小
5.某探究性学习小组用相同质量的锌和相同浓度的足量的稀盐酸反应得到实验数据如表所示。
实验 编号 锌的 状态 反应温度/℃ 收集100 mL氢 气所需时间/s
Ⅰ 薄片 15 200
Ⅱ 薄片 25 90
Ⅲ 粉末 25 10
下列说法错误的是（　　）
A.该实验的目的是探究反应物接触面积、反应温度对反应速率的影响
B.实验Ⅰ和Ⅱ表明温度越高，反应速率越大
C.实验Ⅱ和Ⅲ表明反应物接触面积对反应速率影响很大
D.实验Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ最终产生氢气的质量不相同
6.恒容密闭容器中，BaSO4（s）＋4H2（g）BaS（s）＋4H2O（g）在不同温度下达平衡时，各组分的物质的量（n）如图所示。下列说法正确的是（　　）
A.该反应的ΔH＜0
B.a为n（H2O）随温度的变化曲线
C.向平衡体系中充入惰性气体，平衡不移动
D.向平衡体系中加入BaSO4，H2的平衡转化率增大
7.以下可逆反应，在给定的条件下一定达到了化学平衡状态的是（　　）
A.2NO2（g）2NO（g）＋O2（g）（在恒容条件下，气体颜色不再改变）
B.CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）（在恒容容器中，容器内压强不再改变）
C.2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）（在恒压条件下，总质量不再改变）
D.N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）（在混合气体中NH3的体积分数为33.3％）
8.T1 ℃ 时，向1 L密闭容器中充入10 mol H2 和3 mol SO2 发生反应：3H2（g）＋SO2（g）H2S（g）＋2H2O（g）　ΔH＜0 。部分物质的物质的量n（X）随时间t变化如图实线所示。下列说法正确的是（　　）
A.该反应的平衡常数K＝
B.t1 min 时，v正（SO2）＜v逆（H2S）
C.曲线a代表n（H2O） 随时间变化的曲线
D.若该反应在T2 ℃（T2＜T1） 时进行，则虚线b可表示n（SO2） 的变化
9.中国科学技术大学黄伟新教授和美国橡树岭国家实验室的吴自力研究团队合作，研究在硼基催化剂上丙烷氧化脱氢制丙烯的反应机理，部分反应历程（其中吸附在催化剂表面的物质用“*”表示）如图所示。下列说法正确的是（　　）
A.丙烷氧化脱氢制丙烯的反应为放热反应
B.该反应的快慢取决于步骤C3C3＋H*
C.图中过渡态1比过渡态2稳定
D.催化剂在反应中参与化学反应并改变反应的活化能和反应热
10.体积相同的甲、乙两个容器中分别充入等物质的量的SO2和O2，在相同温度下发生反应：2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g），并达到化学平衡。在这个过程中，甲容器保持容积不变，乙容器保持压强不变，若甲容器中SO2的转化率为p％，则乙容器中SO2的转化率（　　）
A.等于p％ B.大于p％
C.小于p％ D.无法判断
11.已知A转化为C和D分步进行：①A（g）B（g）＋2D（g）；②B（g）C（g）＋D（g），其反应过程能量变化如图所示。下列说法正确的是（　　）
A.1 mol A（g）的能量低于1 mol B（g）的能量
B.反应：B（g）C（g）＋D（g）　ΔH＝（Ea4－Ea3）kJ·mol
C.物质B在反应中生成，后又被消耗，是该反应的催化剂
D.反应过程中，由于Ea3＜Ea1，反应②的速率大于反应①，气体B很难大量积累
12.三氯乙烯（ClHCCCl2）是地下水中有机污染物的主要成分，研究显示，在地下水中加入高锰酸钾溶液可将其中的三氯乙烯除去，发生的反应如下：
2KMnO4＋ClHCCCl22KCl＋2CO2↑＋2MnO2↓＋HCl
常温下，在某密闭容器中进行上述反应，测定c（KMnO4）与时间的关系如表所示：
时间/min 0 2 4 6 7 …
c（KMnO4）/ （mol·L－1） 1.00 0.70 0.50 0.40 0.35 …
下列推断合理的是（　　）
A.上述反应先慢后快
B.0～4 min内，v（Cl－）＝ mol·L－1·min－1
C.若高锰酸钾完全反应，所用时间为8 min
D.随着反应的进行，c（K＋）逐渐降低
13.下列说法正确的是（　　）
A.一定条件下，将TiO2和焦炭放入密闭真空容器中，反应TiO2（s）＋C（s）Ti（s）＋CO2（g）达到平衡，保持温度不变，缩小容器容积，体系重新达到平衡后，容器内压强不变
B.在一定条件下反应N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）的平衡常数为K1；反应N2（g）＋H2（g）NH3（g）的平衡常数为K2 （平衡常数为同温度下的测定值），则K1＝K2
C.在FeCl3＋3KSCNFe（SCN）3＋3KCl的溶液平衡体系中，在溶液中加入少量的KCl固体，平衡向左移动
D.血浆中存在H2CO3/HC缓冲体系：H＋（aq）＋HC（aq）H2CO3（aq）CO2（g）＋H2O（l），其作用是维持着血浆体系中O2的平衡
14.丙烷的一溴代物有两种：CH3CH2CH2Br和CH3CHBrCH3，部分反应过程的能量变化如图所示（E表示活化能）。下列叙述不正确的是（　　）
A.1 mol丙烷中有10 mol共价键
B.C3H8与Br2的反应涉及极性键和非极性键的断裂
C.CH3CH2CH3＋Br··CH2CH2CH3＋HBr　ΔH＞0
D.比较E1和E2推测生成速率：·CH2CH2CH3＞·CH（CH3）2
15.在催化剂作用下，向容积为1 L的容器中加入1 mol X和3 mol Y，发生反应：X（g）＋2Y（s）2Z（s），平衡时和反应10 min时X的转化率α（X）随温度的变化分别如曲线Ⅰ、Ⅱ所示。下列说法正确的是（　　）
A.使用更高效的催化剂，可以使b点移动到d点
B.bc段变化可能是由于升高温度平衡逆向移动
C.0～10 min的平均反应速率：v（a）＜v（c）
D.保持温度和容积不变，向d点体系中再充入1 mol X，再次达平衡时c（X）＞0.4 mol·L－1
二、非选择题（本题共5小题，共55分）
16.（9分）氨气是一种重要的化工产品，有广泛用途，工业上可由氢气和氮气合成氨气。回答下列问题：
（1）已知：N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，该反应过程中的能量变化如图1所示。
正反应的活化能Ea（正）＝　　　　kJ·mol－1。
（2）恒温下，将一定量N2、H2置于10 L密闭容器中发生上述反应，反应过程中各物质的浓度随时间的变化情况如图2。则0～10 min内的反应速率v（H2）＝　　　　。
（3）研究表明，合成氨的速率与相关物质的浓度的关系为v＝kc（N2）·（H2）·c－1（NH3），k为速率常数。能使合成氨的速率增大的措施有　　　　（填字母）。
A.使用更有效的催化剂
B.总压强一定，增大的值
C.升高温度
D.按照原来比值增大反应物的浓度
17.（10分）我国提出争取在2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和，这对于改善环境、实现绿色发展至关重要。当前，科学家成功利用CO2和H2合成了CH3CH2OH、CH3OH，这对节能减排、降低碳排放具有重大意义。回答下列问题：
（1）一定压强下，测得某密闭容器中由CO2和H2制备CH3CH2OH的实验数据中，起始投料比、温度与CO2转化率的关系如图所示。
已知：2CO2（g）＋6H2（g）CH3CH2OH（g）＋3H2O（g）
①在上述条件下，发生该反应适宜的温度为　　　　　 （填“500”“600”“700”或“800”）K，判断的理由为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
②某温度下，向2 L恒容密闭容器中充入2 mol H2和1 mol CO2，2 min末反应达到平衡，此时测得反应前后的总压强之比为5∶3，则CO2的平衡转化率为　　　　　　，0 ～2 min内，v（CH3CH2OH）＝　　　　mol·L－1·min－1。
（2）将2 mol CO2和6 mol H2充入密闭容器中发生反应：CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）　ΔH＝－49 kJ·mol－1，测得CO2的平衡转化率随温度、压强的变化如图所示。
若M点对应平衡压强为p0，则对应的平衡常数Kp＝　　　　（Kp为以平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数，分压＝总压×物质的量分数）。
18.（12分）工业上用CO生产燃料甲醇，一定条件下发生反应：CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）。图1表示反应中能量的变化；图2表示一定温度下，在容积为2 L的密闭容器中加入4 mol H2和一定量的CO后，CO和CH3OH（g）的浓度随时间变化。
回答下列问题：
（1）在图1中，曲线　　　　（填“a”或“b”）表示使用了催化剂；该反应属于　　　　（填“吸热”或“放热”）反应。
（2）下列说法正确的是　　　　（填字母）。
A.起始时充入的CO为2 mol
B.增加CO浓度，CO的转化率增大
C.容器中压强恒定时，反应已达到平衡状态
（3）从反应开始到建立平衡，v（H2）＝　　　　；该温度下CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）的化学平衡常数为　　　　。若保持其他条件不变，将反应体系升温，则该反应化学平衡常数　　　（填“增大”“减小”或“不变”）。增大反应体系压强，则该反应化学平衡常数　　　　（填“增大”“减小”或“不变”）。
19.（12分）氢能是极具发展潜力的清洁能源，以氢燃料为代表的燃料电池有良好的应用前景。
（1）298 K时，1 g H2燃烧生成H2O（g）放热121 kJ，1 mol H2O（l）蒸发吸热44 kJ，表示H2燃烧热的热化学方程式为　　　　　　　。
（2）工业上常用甲烷、水蒸气重整制备氢气，体系中发生如下反应。
Ⅰ.CH4（g）＋H2O（g）CO（g）＋3H2（g）
Ⅱ.CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）
①下列操作中，能提高CH4（g）平衡转化率的是　　　　 （填字母）。
A.增加CH4（g）用量
B.恒温恒压下通入惰性气体
C.移除CO（g）
D.加入催化剂
②恒温恒压条件下，1 mol CH4（g）和1 mol H2O（g）反应达平衡时，CH4（g）的转化率为α，CO2（g）的物质的量为b mol，则反应 Ⅰ 的平衡常数Kx＝　　　　　　 （写出含有α、b的计算式；对于反应mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g），Kx＝，x为物质的量分数）。其他条件不变，H2O（g）起始量增加到5 mol，达平衡时，α＝0.90，b＝0.65，平衡体系中H2（g）的物质的量分数为　　　　（结果保留两位有效数字）。
20.（12分）甲醇是一种重要的化工原料，具有广阔的开发和应用前景。工业上使用水煤气（CO与H2的混合气体）转化成甲醇，反应为CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）。
（1）CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
①p1、p2的大小关系是p1　　　　（填“＞”“＜”或“＝”）p2。
②A、B、C三点的平衡常数KA、KB、KC的大小关系是　　　　　　　　　。
（2）在T2 ℃、p2压强时，往容积为2 L的密闭容器内，充入0.3 mol CO与0.4 mol H2发生反应。
①平衡时H2的体积分数是　　　　；平衡后再充入1.0 mol CO后重新达到平衡，则CO与CH3OH的浓度比　　　　　（填“增大”“不变”或“减小”）。
②若以不同比例投料，测得某时刻各物质的物质的量如下，CO：0.1 mol、H2：0.2 mol、CH3OH：0.2 mol，此时v正　　　（填“＞”“＜”或“＝”）v逆。
③若p2压强恒定为p，则平衡常数Kp＝　　　（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，整理出含p的最简表达式）。
章末质量检测（二）　化学反应速率与化学平衡
1.A　加入生石灰除去二氧化硫，是因为二氧化硫可以和生石灰、氧气生成稳定的硫酸钙，与反应速率无关，A项符合题意；潮湿环境中Fe 和C及电解质溶液构成原电池而加速腐蚀，为防止家用铁锅、铁铲等餐具被腐蚀，应该保持干燥，与反应速率有关，B项不符合题意；反应物接触面积越大，反应速率越快，C项不符合题意；冰箱或冰柜中温度较低，减小活化分子百分数，则反应速率减慢，D项不符合题意。
2.C　A项，该反应的ΔS＞0，该反应是分解反应，为吸热反应，反应的ΔH＞0，错误；B项，该反应的ΔH＞0，ΔS＞0，应在高温下能自发进行，错误；C项，该反应的ΔS＜0，由ΔG＝ΔH－T·ΔS＜0时反应可自发进行可知，ΔH＜0，正确；D项，该反应的ΔS＜0，由ΔG＝ΔH－T·ΔS＜0时反应可自发进行可知，ΔH＜0，错误。
3.D　如果是保持容器容积不变的情况下加入惰性气体增大压强，反应速率不变，A错误；若增大固体反应物的量，反应速率不变，B错误；反应速率与反应物的平衡转化率无必然联系，C错误；升高温度，活化分子百分数增大，反应速率一定加快，D正确。
4.A　若溶液pH不再变化，则氢离子浓度保持不变，各粒子的浓度保持不变，即反应达到平衡状态，A正确；速率之比和各物质系数成正比，达到平衡时，正、逆反应速率相等，故2v正（Cr2 ）＝v逆（Cr ）时，达到平衡状态，B错误；平衡后混合物中各组分的物质的量浓度不再变化，但平衡时各成分的浓度与起始浓度相关，不一定相等，C错误；达到平衡后升温，正反应速率增大，逆反应速率也增大，D错误。
5.D　由表格中的数据可知，锌的状态不同、反应温度不同，则实验目的是探究反应物接触面积、反应温度对反应速率的影响；实验Ⅰ和Ⅱ中温度不同，其他条件相同，温度高的反应速率快；实验Ⅱ和Ⅲ中锌的状态不同，其他条件相同，表明反应物接触面积对反应速率影响很大；三个实验均是用相同质量的锌和足量的稀盐酸反应产生氢气，产生氢气的量由Zn的量决定，因此实验Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ最终产生氢气的质量相同。
6.C　温度越高，达到平衡时，H2的物质的量越少，说明升高温度，平衡正向移动，则该反应的ΔH＞0，A项错误；结合热化学方程式中各物质的状态，由图像曲线变化趋势可知，a上面的曲线为n（H2O）随温度的变化曲线，B项错误；化学方程式中反应前后气体分子数相等，故向平衡体系中充入惰性气体，平衡不移动，C项正确；BaSO4为固态，向平衡体系中加入BaSO4，H2的平衡转化率不变，D项错误。
7.A　对于反应CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g），反应前后气体的分子数相等，在恒容容器中，不管反应是否达到平衡，容器内压强始终不变，B不选；对于反应2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g），混合气体的总质量始终不变，则在恒压条件下，总质量不再改变时，反应不一定达平衡状态，C不选；对于反应N2（g）＋3H2（g）2NH3（g），混合气体中NH3的体积分数为33.3％，可能是反应过程中的某个阶段，不一定是平衡状态，D不选。
8.A　根据图中信息得到平衡时c（SO2）＝0.3 mol·L－1，c（H2）＝（10－2.7×3）mol·L－1＝1.9 mol·L－1，c（H2S）＝2.7 mol·L－1，c（H2O）＝5.4 mol·L－1，则该反应的平衡常数K＝，A正确；t1 min 时还未达到平衡，正在正向建立平衡的阶段，因此v正（SO2）＞v逆（H2S），B错误；根据曲线a与SO2曲线变化相反，则说明a代表n（H2S） 随时间变化的曲线，C错误；该反应是放热反应，若该反应在T2 ℃（T2＜T1） 时进行，则平衡向放热反应移动即正向移动，则n（SO2）将减小，因此虚线b不能表示n（SO2） 的变化，D错误。
9.B　根据图示，丙烷和氧气的总能量小于丙烯和过氧化氢的总能量，所以丙烷氧化脱氢制丙烯的反应为吸热反应，A错误；步骤C3C3＋H*的活化能最大，
C3C3＋H*是慢反应，所以该反应的快慢取决于C3C3＋H*，B正确；能量越低越稳定，图中过渡态2比过渡态1稳定，C错误；催化剂在反应中参与化学反应并改变反应的活化能，催化剂不能改变反应热，D错误。
10.B　根据题意，甲、乙两容器可设为如图所示的装置。
2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）的正反应是气体分子数减小的反应。甲容器保持容积不变，反应过程中压强变小；乙容器保持压强不变，反应过程中容积减小，达到平衡状态时乙容器转变为丙容器。丙对于甲，相当于增大压强，则平衡正向移动，因此乙容器中SO2的转化率大于甲容器中SO2的转化率，B项正确。
11.D　根据图示，1 mol A（g）的能量低于1 mol B（g）和2 mol D（g）的总能量，但1 mol A（g）的能量不一定低于1 mol B（g）的能量，A错误；反应热＝正反应活化能－逆反应活化能，反应：B（g）C（g）＋D（g）　ΔH＝（Ea3－Ea4）kJ·mol－1，B错误；物质B在反应中生成，后又被消耗，是该反应的中间产物，C错误；活化能越小反应速率越快，反应过程中，由于Ea3＜Ea1，反应②的速率大于反应①，气体B很难大量积累，D正确。
12.B　A项，分析表格中的数据可知，题述反应速率逐渐减小，错误；B项，每消耗2 mol KMnO4会生成3 mol Cl－，0～4 min内，v（Cl－）＝×＝ mol·L－1·min－1，正确；C项，由于反应速率逐渐减小，故高锰酸钾完全反应，即浓度为0 mol·L－1时，反应时间大于8 min，错误；D项，钾离子未参与反应，故钾离子浓度不变，错误。
13.A　由于该反应的平衡常数K＝c（CO2），温度不变，K不变，所以c（CO2）不变，容器内压强不变，A正确；化学平衡常数和化学方程式中的化学计量数有关系，根据平衡常数的计算方法，可得K1＝，B错误；该反应的离子方程式为Fe3＋＋3SCN－Fe（SCN）3，该反应的平衡体系和K＋、Cl－没有关系，在溶液中加入少量的KCl固体，平衡不移动，C错误；由该缓冲体系可知，其作用是维持着血浆体系中CO2的平衡，错误。
14.D　1 mol丙烷（CH3CH2CH3）中有10 mol共价键，A正确；CH3CH2CH3＋Br2CH3CH2CH2Br（或CH3CHBrCH3）＋HBr，涉及C—H极性键和Br—Br非极性键的断裂，B正确；由图可知，（CH3CH2CH3＋Br·）的能量低于（·CH2CH2CH3＋HBr）的能量，则该过程为吸热，ΔH＞0，C正确；活化能：E1＞E2，则生成速率：·CH2CH2CH3＜·CH（CH3）2，D错误。
15.A　b点为400 ℃、反应10 min时X的转化率，此时反应还未达到平衡，若使用高效催化剂，反应速率增大，相同时间内X的转化率增大，对应点在b点之上，但催化剂不影响平衡移动，故转化率不会大于d点，A正确；bc段反应未达到平衡，不是升高温度平衡逆向移动造成的，可能是因为温度升高，催化剂失活，反应速率减小，B错误；0～10 min，a、c点X的转化量相同，由v＝，得v（a）＝v（c），错误；d点已达平衡状态，体系中，只有X是气体，温度不变，K不变，即再次平衡时c（X）＝0.4 mol·L－1，D错误。
16.（1）335　（2）0.3 mol·L－1·min－1　（3）ACD
解析：（1）根据反应热＝正反应的活化能－逆反应的活化能可知，正反应的活化能Ea（正）＝（427.4－92.4）kJ·mol－1＝335 kJ·mol－1。
（2）根据图2分析可知，0～10 min内，Δc（NH3）＝2 mol·L－1，v（NH3）＝0.2 mol·L－1·min－1，则v（H2）＝＝0.3 mol·L－1·min－1。
（3）使用更有效的催化剂可以增大反应速率，A项符合题意；由合成氨的速率与相关物质的浓度的关系可知，c（H2）对速率的影响大于c（N2）对速率的影响，总压强一定时，增大的值相当于减小c（H2），反应速率减小，B项不符合题意；升高温度，活化分子百分数增大，反应速率增大，C项符合题意；按照原来比值增大c（H2）和c（N2），反应物浓度增大，反应速率增大，D项符合题意。
17.（1）①500　相同投料比时，500 K的CO2转化率最大　②60％　0.075　（2）
解析：（1）①由图可知，相同投料比时，500 K的CO2转化率最大，故适宜的温度为500 K；②设CH3CH2OH的生成量为x mol，列三段式计算如下：
　　　2CO2（g）＋6H2（g）C2H5OH（g）＋3H2O（g）
始/mol 1 2 0 0
变/mol 2x 6x x 3x
平/mol 1－2x 2－6x x 3x
根据阿伏加德罗定律的推论可知，＝，解得x＝0.3，则CO2的转化率为×100％＝60％ ；v（CH3CH2OH）＝＝0.075 mol·L－1·min－1。
（2）M点CO2的平衡转化率为80％，二氧化碳的转化量为2 mol×80％＝1.6 mol，列三段式，则
　　　 CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）
始/mol 2 6 0 0
变/mol 1.6 4.8 1.6 1.6
平/mol 0.4 1.2 1.6 1.6
平衡时气体的总物质的量为0.4 mol＋1.2 mol＋1.6 mol＋1.6 mol＝4.8 mol，若M点对应平衡压强为p0，平衡时p（CH3OH）＝p（H2O）＝×p0＝p0，p（CO2）＝×p0＝p0，p（H2）＝×p0＝p0，Kp＝＝ 。
18.（1）b　放热　（2）AC　
（3）0.15 mol·L－1·min－1　12　减小　不变
解析：（1）加入催化剂，可降低反应的活化能，由图像可知曲线b的活化能较低，使用了催化剂；反应物的总能量大于生成物的总能量，则该反应为放热反应。（2）CO的起始浓度为1 mol·L－1，体积为2 L，则起始时充入的CO为2 mol，A正确；增加CO浓度，平衡向正反应方向移动，H2的转化率增大，CO的转化率降低，B错误；由于反应前后气体的体积不等，则容器中压强恒定时，反应已达到平衡状态，C正确。（3）10 min时达到平衡，则用CO表示的化学反应速率为＝0.075 mol·L－1·min－1，因反应速率之比等于化学计量数之比，则v（H2）＝0.075 mol·L－1·min－1×2＝0.15 mol·L－1·min－1；化学平衡常数K＝＝12；若保持其他条件不变，将反应体系升温，正反应放热，平衡逆向进行，则该反应的化学平衡常数减小；化学平衡常数只与温度有关系，则增大反应体系压强，化学平衡常数不变。
19.（1）H2（g）＋O2 （g）H2O（l）
ΔH＝－286 kJ·mol－1
（2）①BC　②　43％
解析：（1）298 K时，1 g H2燃烧生成H2O（g）放热121 kJ，1 mol H2O（l）蒸发吸热44 kJ，则1 mol H2燃烧生成1 mol H2O（l）放热286 kJ，表示H2燃烧热的热化学方程式为H2（g）＋O2 （g）H2O（l）　ΔH＝－286 kJ·mol－1。（2）①增加CH4 （g）用量可以提高H2O（g）的转化率，但是CH4（g）的平衡转化率减小，A不符合题意；恒温恒压下通入惰性气体，相当于减小体系压强，反应混合物中各组分的浓度减小，反应Ⅰ的化学平衡正向移动，能提高CH4（g）的平衡转化率，B符合题意；移除CO（g），反应Ⅰ的化学平衡正向移动，能提高CH4（g）的平衡转化率，C符合题意；加入催化剂不能改变平衡状态，故不能提高CH4（g）的平衡转化率，D不符合题意；②恒温恒压条件下，1 mol CH4 （g）和1 mol H2O（g）反应达平衡时，CH4 （g）的转化率为α，CO2 （g）的物质的量为b mol，则转化的CH4 （g）为α mol，剩余的CH4 （g）为（1－α ）mol，根据C原子守恒可知，CO（g）的物质的量为（α－b）mol，根据H和O守恒可知，剩余的H2O（g）的物质的量为（1－α－b）mol，H2（g）的物质的量为（3α＋b）mol，则反应混合物的总物质的量为（2α＋2）mol，平衡混合物中，CH4（g）、H2O（g）、 CO（g） 、H2（g）的物质的量分数分别为、、、，因此，反应Ⅰ的平衡常数Kx＝＝；其他条件不变，H2O（g）起始量增加到5 mol，达平衡时，α＝0.90，b＝0.65，则平衡时，CH4 （g）为0.1 mol，根据C原子守恒可知，CO（g）的物质的量为0.25 mol，根据H和O守恒可知，H2O（g）的物质的量为（5－0.90－0.65）mol＝3.45 mol，H2（g）的物质的量为（3α＋b）mol＝3.35 mol，平衡混合物的总物质的量为（2α＋6）mol＝7.8 mol，平衡体系中H2（g）的物质的量分数为×100％≈43％。
20.（1）①＜　②KA＝KB＞KC
（2）①25％　增大　②＞　③
解析：（1）①反应CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）是气体体积减小的反应，在温度一定时，增大压强，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，则p1＜p2。②由题图可知，压强一定时，温度升高，CO的平衡转化率降低，说明平衡逆向移动，则该反应的ΔH＜0，所以随着温度升高，该反应的平衡常数减小，即KA＝KB＞KC。（2）①在T2℃、p2压强时，往容积为2 L的密闭容器内，充入0.3 mol CO与0.4 mol H2发生反应，平衡时CO的平衡转化率为0.5，列出三段式：
　　　　　　CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）
n0/mol 0.3 0.4 0
Δn/mol 0.15 0.3 0.15
n平/mol 0.15 0.1 0.15
故H2的体积分数＝×100％＝25％，由平衡常数可知：＝，平衡后再充入1.0 mol CO后，平衡正向移动，则达到新平衡时氢气的浓度会减小，而温度不变平衡常数就不变，故＝的比值会增大。②此温度下，平衡常数K＝＝400；而以不同比例投料，测得某时刻各物质的物质的量如下，CO：0.1 mol、H2：
0.2 mol、CH3OH：0.2 mol，可计算出Q＝＝200＜K，故v正＞v逆。③结合（2）①分析可知，平衡体系中各气体的分压分别为p（CO）＝p、p（H2）＝p、p（CH3OH）＝p，则Kp＝＝＝。
7 / 7(共67张PPT)
章末质量检测（二）　化学反应速率与化学平衡
（分值：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. 化学与生产、生活密切相关。下列事实与化学反应速率无关的是
（　　）
A. 制造蜂窝煤时加入生石灰
B. 家用铁锅、铁铲等餐具保持干燥
C. 工业矿石冶炼前先将矿石粉碎
D. 食品、蔬菜贮存在冰箱或冰柜里
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解析：　加入生石灰除去二氧化硫，是因为二氧化硫可以和生石
灰、氧气生成稳定的硫酸钙，与反应速率无关，A项符合题意；潮
湿环境中Fe 和C及电解质溶液构成原电池而加速腐蚀，为防止家用
铁锅、铁铲等餐具被腐蚀，应该保持干燥，与反应速率有关，B项
不符合题意；反应物接触面积越大，反应速率越快，C项不符合题
意；冰箱或冰柜中温度较低，减小活化分子百分数，则反应速率减
慢，D项不符合题意。
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2. 下列对于化学反应方向的说法正确的是（　　）
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解析：　A项，该反应的Δ S ＞0，该反应是分解反应，为吸热反
应，反应的Δ H ＞0，错误；B项，该反应的Δ H ＞0，Δ S ＞0，应在
高温下能自发进行，错误；C项，该反应的Δ S ＜0，由Δ G ＝Δ H －
T ·Δ S ＜0时反应可自发进行可知，Δ H ＜0，正确；D项，该反应的Δ
S ＜0，由Δ G ＝Δ H － T ·Δ S ＜0时反应可自发进行可知，Δ H ＜0，
错误。
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3. 下列说法正确的是（　　）
A. 增大压强，反应速率一定加快
B. 增大反应物的量，反应速率一定加快
C. 反应速率加快，反应物的平衡转化率一定增大
D. 升高温度，反应速率一定加快
解析：　如果是保持容器容积不变的情况下加入惰性气体增大压
强，反应速率不变，A错误；若增大固体反应物的量，反应速率不
变，B错误；反应速率与反应物的平衡转化率无必然联系，C错误；
升高温度，活化分子百分数增大，反应速率一定加快，D正确。
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4. 在溶液中进行反应：Cr2 ＋H2O 2Cr ＋2H＋。下列说法正确
的是（　　）
A. 若溶液pH不再变化，则反应达到平衡状态
C. 平衡后混合物中各组分的物质的量浓度相等
D. 达到平衡后升温，正反应速率增大，逆反应速率减小
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解析：　若溶液pH不再变化，则氢离子浓度保持不变，各粒子的
浓度保持不变，即反应达到平衡状态，A正确；速率之比和各物质
系数成正比，达到平衡时，正、逆反应速率相等，故2 v正（Cr2
）＝ v逆（Cr ）时，达到平衡状态，B错误；平衡后混合物
中各组分的物质的量浓度不再变化，但平衡时各成分的浓度与起始
浓度相关，不一定相等，C错误；达到平衡后升温，正反应速率增
大，逆反应速率也增大，D错误。
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5. 某探究性学习小组用相同质量的锌和相同浓度的足量的稀盐酸反应
得到实验数据如表所示。
实验编号 锌的状态 反应温度
/℃ 收集100 mL氢气所需时间/s
Ⅰ 薄片 15 200
Ⅱ 薄片 25 90
Ⅲ 粉末 25 10
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A. 该实验的目的是探究反应物接触面积、反应温度对反应速率的影响
B. 实验Ⅰ和Ⅱ表明温度越高，反应速率越大
C. 实验Ⅱ和Ⅲ表明反应物接触面积对反应速率影响很大
D. 实验Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ最终产生氢气的质量不相同
下列说法错误的是（　　）
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解析：　由表格中的数据可知，锌的状态不同、反应温度不同，
则实验目的是探究反应物接触面积、反应温度对反应速率的影响；
实验Ⅰ和Ⅱ中温度不同，其他条件相同，温度高的反应速率快；实验
Ⅱ和Ⅲ中锌的状态不同，其他条件相同，表明反应物接触面积对反
应速率影响很大；三个实验均是用相同质量的锌和足量的稀盐酸反
应产生氢气，产生氢气的量由Zn的量决定，因此实验Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ最终
产生氢气的质量相同。
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6. 恒容密闭容器中，BaSO4（s）＋4H2（g） BaS（s）＋4H2O（g）
在不同温度下达平衡时，各组分的物质的量（ n ）如图所示。下列
说法正确的是（　　）
A. 该反应的Δ H ＜0
B. a为 n （H2O）随温度的变化曲线
C. 向平衡体系中充入惰性气体，平衡不移动
D. 向平衡体系中加入BaSO4，H2的平衡转化率增大
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解析：　温度越高，达到平衡时，H2的物质的量越少，说明升高
温度，平衡正向移动，则该反应的Δ H ＞0，A项错误；结合热化学
方程式中各物质的状态，由图像曲线变化趋势可知，a上面的曲线
为 n （H2O）随温度的变化曲线，B项错误；化学方程式中反应前后
气体分子数相等，故向平衡体系中充入惰性气体，平衡不移动，C
项正确；BaSO4为固态，向平衡体系中加入BaSO4，H2的平衡转化
率不变，D项错误。
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7. 以下可逆反应，在给定的条件下一定达到了化学平衡状态的是
（　　）
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解析：　对于反应CO（g）＋H2O（g） CO2（g）＋H2（g），
反应前后气体的分子数相等，在恒容容器中，不管反应是否达到平
衡，容器内压强始终不变，B不选；对于反应2SO2（g）＋O2（g）
2SO3（g），混合气体的总质量始终不变，则在恒压条件下，总
质量不再改变时，反应不一定达平衡状态，C不选；对于反应N2
（g）＋3H2（g） 2NH3（g），混合气体中NH3的体积分数为33.3
％，可能是反应过程中的某个阶段，不一定是平衡状态，D不选。
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8. T1 ℃ 时，向1 L密闭容器中充入10 mol H2 和3 mol SO2 发生反应：
3H2（g）＋SO2（g） H2S（g）＋2H2O（g）　Δ H ＜0 。部分物
质的物质的量 n （X）随时间 t 变化如图实线所示。下列说法正确的
是（　　）
B. t1 min 时， v正（SO2）＜ v逆（H2S）
C. 曲线a代表 n （H2O） 随时间变化的曲线
D. 若该反应在 T2 ℃（ T2＜ T1） 时进行，则虚线b可表示 n （SO2） 的变化
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解析：　根据图中信息得到平衡时 c （SO2）＝0.3 mol·L－1， c
（H2）＝（10－2.7×3）mol·L－1＝1.9 mol·L－1， c （H2S）＝2.7
mol·L－1， c （H2O）＝5.4 mol·L－1，则该反应的平衡常数 K ＝
，A正确； t1 min 时还未达到平衡，正在正向建立平衡的阶
段，因此 v正（SO2）＞ v逆（H2S），B错误；根据曲线a与SO2曲线
变化相反，则说明a代表 n （H2S） 随时间变化的曲线，C错误；该
反应是放热反应，若该反应在 T2 ℃（ T2＜ T1） 时进行，则平衡向
放热反应移动即正向移动，则 n （SO2）将减小，因此虚线b不能表
示 n （SO2） 的变化，D错误。
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9. 中国科学技术大学黄伟新教授和美国橡树岭国家实验室的吴自力研
究团队合作，研究在硼基催化剂上丙烷氧化脱氢制丙烯的反应机
理，部分反应历程（其中吸附在催化剂表面的物质用“*”表示）
如图所示。下列说法正确的是（　　）
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A. 丙烷氧化脱氢制丙烯的反应为放热反应
C. 图中过渡态1比过渡态2稳定
D. 催化剂在反应中参与化学反应并改变反应的活化能和反应热
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解析：　根据图示，丙烷和氧气的总能量小于丙烯和过氧化氢的
总能量，所以丙烷氧化脱氢制丙烯的反应为吸热反应，A错误；步
骤C3 C3 ＋H*的活化能最大，C3 C3 ＋H*是慢反
应，所以该反应的快慢取决于C3 C3 ＋H*，B正确；能量
越低越稳定，图中过渡态2比过渡态1稳定，C错误；催化剂在反应
中参与化学反应并改变反应的活化能，催化剂不能改变反应热，D
错误。
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10. 体积相同的甲、乙两个容器中分别充入等物质的量的SO2和O2，在
相同温度下发生反应：2SO2（g）＋O2（g） 2SO3（g），并达到
化学平衡。在这个过程中，甲容器保持容积不变，乙容器保持压
强不变，若甲容器中SO2的转化率为 p ％，则乙容器中SO2的转化
率（　　）
A. 等于 p ％ B. 大于 p ％
C. 小于 p ％ D. 无法判断
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解析：　根据题意，甲、乙
两容器可设为如图所示的装置。
2SO2（g）＋O2（g） 2SO3
（g）的正反应是气体分子数减小的反应。甲容器保持容积不变，反应过程中压强变小；乙容器保持压强不变，反应过程中容积减小，达到平衡状态时乙容器转变为丙容器。丙对于甲，相当于增大压强，则平衡正向移动，因此乙容器中SO2的转化率大于甲容器中SO2的转化率，B项正确。
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11. 已知A转化为C和D分步进行：①A（g） B（g）＋2D（g）；②
B（g） C（g）＋D（g），其反应过程能量变化如图所示。下列
说法正确的是（　　）
A. 1 mol A（g）的能量低于1 mol
B（g）的能量
C. 物质B在反应中生成，后又被消耗，是该反应的催化剂
D. 反应过程中，由于 Ea3＜ Ea1，反应②的速率大于反应①，气体B很
难大量积累
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解析：　根据图示，1 mol A（g）的能量低于1 mol B（g）和2
mol D（g）的总能量，但1 mol A（g）的能量不一定低于1 mol B
（g）的能量，A错误；反应热＝正反应活化能－逆反应活化能，
反应：B（g） C（g）＋D（g）　Δ H ＝（ Ea3－ Ea4）kJ·mol－1，
B错误；物质B在反应中生成，后又被消耗，是该反应的中间产
物，C错误；活化能越小反应速率越快，反应过程中，由于 Ea3＜
Ea1，反应②的速率大于反应①，气体B很难大量积累，D正确。
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12. 三氯乙烯（ClHC CCl2）是地下水中有机污染物的主要成分，
研究显示，在地下水中加入高锰酸钾溶液可将其中的三氯乙烯除
去，发生的反应如下：
2KMnO4＋ClHC CCl2 2KCl＋2CO2↑＋2MnO2↓＋HCl
常温下，在某密闭容器中进行上述反应，测定 c （KMnO4）与时间
的关系如表所示：
时间/min 0 2 4 6 7 …
c （KMnO4）/ （mol·L－1） 1.00 0.70 0.50 0.40 0.35 …
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下列推断合理的是（　　）
A. 上述反应先慢后快
C. 若高锰酸钾完全反应，所用时间为8 min
D. 随着反应的进行， c （K＋）逐渐降低
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解析：　A项，分析表格中的数据可知，题述反应速率逐渐减
小，错误；B项，每消耗2 mol KMnO4会生成3 mol Cl－，0～4 min
内， v （Cl－）＝ × ＝ mol·L－1·min－1，正
确；C项，由于反应速率逐渐减小，故高锰酸钾完全反应，即浓度
为0 mol·L－1时，反应时间大于8 min，错误；D项，钾离子未参与
反应，故钾离子浓度不变，错误。
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13. 下列说法正确的是（　　）
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解析：　由于该反应的平衡常数 K ＝ c （CO2），温度不变， K
不变，所以 c （CO2）不变，容器内压强不变，A正确；化学平衡
常数和化学方程式中的化学计量数有关系，根据平衡常数的计算
方法，可得 K1＝ ，B错误；该反应的离子方程式为Fe3＋＋3SCN
－ Fe（SCN）3，该反应的平衡体系和K＋、Cl－没有关系，在溶
液中加入少量的KCl固体，平衡不移动，C错误；由该缓冲体系可
知，其作用是维持着血浆体系中CO2的平衡，错误。
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14. 丙烷的一溴代物有两种：CH3CH2CH2Br和CH3CHBrCH3，部分反
应过程的能量变化如图所示（ E 表
示活化能）。下列叙述不正确的
是（　　）
A. 1 mol丙烷中有10 mol共价键
B. C3H8与Br2的反应涉及极性键和非极性键的断裂
D. 比较 E1和 E2推测生成速率：·CH2CH2CH3＞·CH（CH3）2
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解析：　1 mol丙烷（CH3CH2CH3）中有10 mol共价键，A正确；
CH3CH2CH3＋Br2 CH3CH2CH2Br（或CH3CHBrCH3）＋HBr，涉
及C—H极性键和Br—Br非极性键的断裂，B正确；由图可知，
（CH3CH2CH3＋Br·）的能量低于（·CH2CH2CH3＋HBr）的能量，
则该过程为吸热，Δ H ＞0，C正确；活化能： E1＞ E2，则生成速
率：·CH2CH2CH3＜·CH（CH3）2，D错误。
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15. 在催化剂作用下，向容积为1 L的容器中加入1 mol X和3 mol Y，发
生反应：X（g）＋2Y（s） 2Z（s），平衡时和反应10 min时X
的转化率α（X）随温度的变化分别如曲线Ⅰ、Ⅱ所示。下列说法正
确的是（　　）
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A. 使用更高效的催化剂，可以使b点移动到d点
B. bc段变化可能是由于升高温度平衡逆向移动
C. 0～10 min的平均反应速率： v （a）＜ v （c）
D. 保持温度和容积不变，向d点体系中再充入1 mol X，再次达平衡时
c （X）＞0.4 mol·L－1
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解析：　b点为400 ℃、反应10 min时X的转化率，此时反应还未
达到平衡，若使用高效催化剂，反应速率增大，相同时间内X的转
化率增大，对应点在b点之上，但催化剂不影响平衡移动，故转化
率不会大于d点，A正确；bc段反应未达到平衡，不是升高温度平
衡逆向移动造成的，可能是因为温度升高，催化剂失活，反应速
率减小，B错误；0～10 min，a、c点X的转化量相同，由 v ＝ ，
得 v （a）＝ v （c），错误；d点已达平衡状态，体系中，只有X是
气体，温度不变， K 不变，即再次平衡时 c （X）＝0.4 mol·L－1，
D错误。
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二、非选择题（本题共5小题，共55分）
16. （9分）氨气是一种重要的化工产品，有广泛用途，工业上可由氢
气和氮气合成氨气。回答下列问题：
（1）已知：N2（g）＋3H2（g） 2NH3（g）　Δ H ＝－92.4
kJ·mol－1，该反应过程中的能量变化如图1所示。
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正反应的活化能 Ea（正）＝ kJ·mol－1。
解析：根据反应热＝正反应的活化能－逆反应的活化能可
知，正反应的活化能 Ea（正）＝（427.4－92.4）kJ·mol－1＝
335 kJ·mol－1。
335　
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（2）恒温下，将一定量N2、H2置于10 L密闭容器中发生上述反应，
反应过程中各物质的浓度随时间的变化情况如图2。则0～10 min
内的反应速率 v （H2）＝ 。
0.3 mol·L－1·min－1　
解析：根据图2分析可知，0～10 min内，Δ c （NH3）＝2 mol·L－
1， v （NH3）＝0.2 mol·L－1·min－1，则 v （H2）＝ ＝
0.3 mol·L－1·min－1。
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（3）研究表明，合成氨的速率与相关物质的浓度的关系为 v ＝ kc
（N2） （H2） c－1（NH3）， k 为速率常数。能使合成氨的速
率增大的措施有 （填字母）。
A. 使用更有效的催化剂
C. 升高温度
D. 按照原来比值增大反应物的浓度
ACD　
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解析：使用更有效的催化剂可以增大反应速率，A项符合题意；
由合成氨的速率与相关物质的浓度的关系可知， c （H2）对速率
的影响大于 c （N2）对速率的影响，总压强一定时，增大
的值相当于减小 c （H2），反应速率减小，B项不符合
题意；升高温度，活化分子百分数增大，反应速率增大，C项符
合题意；按照原来比值增大 c （H2）和 c （N2），反应物浓度增
大，反应速率增大，D项符合题意。
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17. （10分）我国提出争取在2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳
中和，这对于改善环境、实现绿色发展至关重要。当前，科学家
成功利用CO2和H2合成了CH3CH2OH、CH3OH，这对节能减排、降
低碳排放具有重大意义。回答下列问题：
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（1）一定压强下，测得某密闭容器中由CO2和H2制备CH3CH2OH
的实验数据中，起始投料比、温度与CO2转化率的关系如图
所示。
已知：2CO2（g）＋6H2（g） CH3CH2OH（g）＋3H2O（g）
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①在上述条件下，发生该反应适宜的温度为 （填
“500”“600”“700”或“800”）K，判断的理由为
。
②某温度下，向2 L恒容密闭容器中充入2 mol H2和1 mol
CO2，2 min末反应达到平衡，此时测得反应前后的总压强之
比为5∶3，则CO2的平衡转化率为 ，0 ～2 min
内， v （CH3CH2OH）＝ mol·L－1·min－1。
500　
相同
投料比时，500 K的CO2转化率最大　
60％　　
0.075　
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解析：①由图可知，相同投料比时，500 K的CO2转化率最大，故适宜的温度为500 K；②设CH3CH2OH的生成量为 x mol，列三段式计算如下：
　　 2CO2（g）＋6H2（g） C2H5OH（g）＋3H2O（g）
始/mol 1 2 0 0
变/mol 2 x 6 x x 3 x
平/mol 1－2 x 2－6 x x 3 x
根据阿伏加德罗定律的推论可知， ＝ ，解得 x ＝0.3，
则CO2的转化率为 ×100％＝60％ ； v （CH3CH2OH）＝
＝0.075 mol·L－1·min－1。
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（2）将2 mol CO2和6 mol H2充入密闭容器中发生反应：CO2（g）＋
3H2（g） CH3OH（g）＋H2O（g）　Δ H ＝－49 kJ·mol－1，测
得CO2的平衡转化率随温度、压强的变化如图所示。
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若M点对应平衡压强为 p0，则对应的平衡常数 Kp＝
（ Kp为以平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数，分压＝总压×
物质的量分数）。
解析：M点CO2的平衡转化率为80％，二氧化碳的转化量为2
mol×80％＝1.6 mol，列三段式，则
　　 CO2（g）＋3H2（g） CH3OH（g）＋H2O（g）
始/mol 2 6 0 0
变/mol 1.6 4.8 1.6 1.6
平/mol 0.4 1.2 1.6 1.6
　
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平衡时气体的总物质的量为0.4 mol＋1.2 mol＋1.6 mol＋1.6 mol＝4.8
mol，若M点对应平衡压强为 p0，平衡时 p （CH3OH）＝ p （H2O）＝
× p0＝ p0， p （CO2）＝ × p0＝ p0， p （H2）＝ ×
p0＝ p0， Kp＝ ＝ 。
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18. （12分）工业上用CO生产燃料甲醇，一定条件下发生反应：CO
（g）＋2H2（g） CH3OH（g）。图1表示反应中能量的变化；图
2表示一定温度下，在容积为2 L的密闭容器中加入4 mol H2和一定
量的CO后，CO和CH3OH（g）的浓度随时间变化。
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回答下列问题：
（1）在图1中，曲线 （填“a”或“b”）表示使用了催化
剂；该反应属于 （填“吸热”或“放热”）反应。
解析：加入催化剂，可降低反应的活化能，由图像可知曲线
b的活化能较低，使用了催化剂；反应物的总能量大于生成
物的总能量，则该反应为放热反应。
b　
放热　
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（2）下列说法正确的是 （填字母）。
A. 起始时充入的CO为2 mol
B. 增加CO浓度，CO的转化率增大
C. 容器中压强恒定时，反应已达到平衡状态
解析：CO的起始浓度为1 mol·L－1，体积为2 L，则起始时充入
的CO为2 mol，A正确；增加CO浓度，平衡向正反应方向移动，
H2的转化率增大，CO的转化率降低，B错误；由于反应前后气
体的体积不等，则容器中压强恒定时，反应已达到平衡状态，C
正确。
AC　
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（3）从反应开始到建立平衡， v （H2）＝ ；
该温度下CO（g）＋2H2（g） CH3OH（g）的化学平衡常数
为 。若保持其他条件不变，将反应体系升温，则该反应
化学平衡常数 （填“增大”“减小”或“不变”）。
增大反应体系压强，则该反应化学平衡常数 （填“增
大”“减小”或“不变”）。
0.15 mol·L－1·min－1　
12　
减小　
不变　
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解析：10 min时达到平衡，则用CO表示的化学反应速率为
＝0.075 mol·L－1·min－1，因反应速率之比等于
化学计量数之比，则 v （H2）＝0.075 mol·L－1·min－1×2＝0.15
mol·L－1·min－1；化学平衡常数 K ＝ ＝12；若保
持其他条件不变，将反应体系升温，正反应放热，平衡逆向进
行，则该反应的化学平衡常数减小；化学平衡常数只与温度有
关系，则增大反应体系压强，化学平衡常数不变。
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19. （12分）氢能是极具发展潜力的清洁能源，以氢燃料为代表的燃
料电池有良好的应用前景。
（1）298 K时，1 g H2燃烧生成H2O（g）放热121 kJ，1 mol H2O
（l）蒸发吸热44 kJ，表示H2燃烧热的热化学方程式为
。
解析： 298 K时，1 g H2燃烧生成H2O（g）放热121 kJ，1
mol H2O（l）蒸发吸热44 kJ，则1 mol H2燃烧生成1 mol H2O
（l）放热286 kJ，表示H2燃烧热的热化学方程式为H2（g）
＋ O2 （g） H2O（l）　Δ H ＝－286 kJ·mol－1。
H2
（g）＋ O2 （g） H2O（l）Δ H ＝－286 kJ·mol－1　
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（2）工业上常用甲烷、水蒸气重整制备氢气，体系中发生如下反
应。
Ⅰ.CH4（g）＋H2O（g） CO（g）＋3H2（g）
Ⅱ.CO（g）＋H2O（g） CO2（g）＋H2（g）
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①下列操作中，能提高CH4（g）平衡转化率的是 （填字
母）。
A. 增加CH4（g）用量
B. 恒温恒压下通入惰性气体
C. 移除CO（g）
D. 加入催化剂
BC　
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②恒温恒压条件下，1 mol CH4（g）和1 mol H2O（g）反应达平衡
时，CH4（g）的转化率为α，CO2（g）的物质的量为 b mol，则反应 Ⅰ
的平衡常数 Kx ＝ （写出含有α、 b 的计算式；
对于反应 m A（g）＋ n B（g） p C（g）＋ q D（g）， Kx ＝
， x 为物质的量分数）。其他条件不变，H2O（g）
起始量增加到5 mol，达平衡时，α＝0.90， b ＝0.65，平衡体系中H2
（g）的物质的量分数为 （结果保留两位有效数字）。
　
43％　
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解析：①增加CH4 （g）用量可以提高H2O（g）的转化率，但是CH4
（g）的平衡转化率减小，A不符合题意；恒温恒压下通入惰性气体，
相当于减小体系压强，反应混合物中各组分的浓度减小，反应Ⅰ的化学
平衡正向移动，能提高CH4（g）的平衡转化率，B符合题意；移除CO
（g），反应Ⅰ的化学平衡正向移动，能提高CH4（g）的平衡转化率，
C符合题意；加入催化剂不能改变平衡状态，故不能提高CH4（g）的
平衡转化率，D不符合题意；
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②恒温恒压条件下，1 mol CH4 （g）和1 mol H2O（g）反应达平衡时，
CH4 （g）的转化率为α，CO2 （g）的物质的量为 b mol，则转化的
CH4 （g）为α mol，剩余的CH4 （g）为（1－α ）mol，根据C原子守
恒可知，CO（g）的物质的量为（α－ b ）mol，根据H和O守恒可知，
剩余的H2O（g）的物质的量为（1－α－ b ）mol，H2（g）的物质的量
为（3α＋ b ）mol，则反应混合物的总物质的量为（2α＋2）mol，平
衡混合物中，CH4（g）、H2O（g）、 CO（g） 、H2（g）的物质的
量分数分别为 ，因此，
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反应Ⅰ的平衡常数 Kx ＝ ＝ ；其他条
件不变，H2O（g）起始量增加到5 mol，达平衡时，α＝0.90， b ＝0.65，
则平衡时，CH4 （g）为0.1 mol，根据C原子守恒可知，CO（g）的物
质的量为0.25 mol，根据H和O守恒可知，H2O（g）的物质的量为（5
－0.90－0.65）mol＝3.45 mol，H2（g）的物质的量为（3α＋ b ）mol
＝3.35 mol，平衡混合物的总物质的量为（2α＋6）mol＝7.8 mol，平
衡体系中H2（g）的物质的量分数为 ×100％≈43％。
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20. （12分）甲醇是一种重要的化工原料，具有广阔的开发和应用前
景。工业上使用水煤气（CO与H2的混合气体）转化成甲醇，反应
为CO（g）＋2H2（g） CH3OH（g）。
（1）CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
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① p1、 p2的大小关系是 p1 （填“＞”“＜”或
“＝”） p2。
②A、B、C三点的平衡常数 KA、 KB、 KC的大小关系是
。
＜　
KA
＝ KB＞ KC　
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解析：①反应CO（g）＋2H2（g） CH3OH（g）是气体体
积减小的反应，在温度一定时，增大压强，平衡正向移动，
CO的平衡转化率增大，则 p1＜ p2。②由题图可知，压强一定
时，温度升高，CO的平衡转化率降低，说明平衡逆向移动，
则该反应的Δ H ＜0，所以随着温度升高，该反应的平衡常数
减小，即 KA＝ KB＞ KC。
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（2）在 T2 ℃、 p2压强时，往容积为2 L的密闭容器内，充入0.3 mol
CO与0.4 mol H2发生反应。
①平衡时H2的体积分数是 ；平衡后再充入1.0 mol CO后重
新达到平衡，则CO与CH3OH的浓度比 （填
“增大”“不变”或“减小”）。
②若以不同比例投料，测得某时刻各物质的物质的量如下，
CO：0.1 mol、H2：0.2 mol、CH3OH：0.2 mol，此时 v正 （填
“＞”“＜”或“＝”） v逆。
25％　
增大　
＞　
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③若 p2压强恒定为 p ，则平衡常数 Kp＝ （ 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，整
理出含 p 的最简表达式）。
　
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解析：①在 T2℃、 p2压强时，往容积为2 L的密闭容器内，充入
0.3 mol CO与0.4 mol H2发生反应，平衡时CO的平衡转化率为
0.5，列出三段式：
　　　　CO（g）＋2H2（g） CH3OH（g）
n0/mol 0.3 0.4 0
Δ n /mol 0.15 0.3 0.15
n平/mol 0.15 0.1 0.15
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故H2的体积分数＝ ×100％＝25％，由平衡常数可
知： ＝ ，平衡后再充入1.0 mol CO后，平
衡正向移动，则达到新平衡时氢气的浓度会减小，而温度不变
平衡常数就不变，故 ＝ 的比值会增大。②
此温度下，平衡常数 K ＝ ＝400；
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而以不同比例投料，测得某时刻各物质的物质的量如下，CO：0.1
mol、H2：0.2 mol、CH3OH：0.2 mol，可计算出 Q ＝ ＝200＜
K ，故 v正＞ v逆。③结合（2）①分析可知，平衡体系中各气体的分压
分别为 p （CO）＝ p 、 p （H2）＝ p 、 p （CH3OH）＝ p ，
则 Kp＝ ＝ ＝ 。
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感谢欣赏
THE END

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