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章末质量检测（二）　化学反应的方向、限度与速率
（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.N2O5是一种新型硝化剂，在T1温度下可发生下列反应：2N2O5（g）4NO2（g）＋O2（g）　ΔH＞0。T1温度下的平衡常数为K1＝125。下列说法错误的是（　　）
A.反应的ΔS＞0
B.该反应在高温下可自发进行
C.T1温度下的平衡常数为K1，T2温度下的平衡常数为K2，若K1＜K2，则T1＞T2
D.T1温度下，在体积为1 L的恒温密闭容器中充入2 mol N2O5、4 mol NO2、1 mol O2，此时反应将向正反应方向进行
2.下列说法正确的是（　　 ）
A.对反应A→B，1 min内消耗4 mol A的反应速率一定比1 min内消耗2 mol A的反应速率快
B.糕点包装袋内放置抗氧化剂是为了减缓食物氧化速率
C.实验室用盐酸跟锌片反应制H2，用粗锌比纯锌速率快，主要目的是增大锌片和盐酸的接触面积从而加快反应速率
D.水结冰的过程不能自发进行的原因是熵减的过程，改变条件也不可能自发进行
3.对利用甲烷消除NO2污染进行研究，CH4＋2NO2N2＋CO2＋2H2O。在2 L密闭容器中，控制不同温度，分别加入0.50 mol CH4和1.2 mol NO2，测得n（CH4）随时间变化的有关实验数据见下表。下列说法正确的是（　　）
组别 温度 　　 时间/min n/mol　 0 10 20 40 50
① T1 n（CH4） 0.50 0.35 0.25 0.10 0.10
② T2 n（CH4） 0.50 0.30 0.18 0.15
A.组别①中，0～20 min内，NO2的降解速率为0.025 mol·L－1·min－1
B.由实验数据可知实验控制的温度：T1＞T2
C.40 min时，表格中T2对应反应已经达到平衡状态
D.0～10 min内，CH4的降解速率：①＞②
4.3I－＋S2＋2S的反应速率可以用遇加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量，t越小，反应速率越大。反应的速率方程为v＝kcm（I－）·cn（S2）（k为速率常数，m、n为常数）。某探究性学习小组在20 ℃进行实验，得到的数据如下表，以下说法不正确的是（　　 ）
实验编号 ① ② ③ ④ ⑤
c（I－）/（mol·L－1） 0.040 0.080 0.080 0.160 0.120
c（S2）/（mol·L－1） 0.040 0.040 0.080 0.020 0.080
t/s 88.0 44.0 22.0 44.0 t1
A.该反应的速率与反应物浓度的乘积成正比
B.m＝n＝1
C.速率常数k仅与温度有关，与催化剂无关
D.t1≈14.7
5.一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收：
SO2（g）＋2CO（g）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
6.下列有关化学平衡的描述，不正确的是（　　）
A.向反应体系Cl2（aq）＋H2O（l）HCl（aq）＋HClO（aq）中加入NaOH溶液，颜色变浅
B.恒容条件下，升高反应体系2NO2（g）N2O4（g）　ΔH＜0的温度，颜色变深
C.一定温度下，向体积不变的反应体系2HI（g）H2（g）＋I2（g）中加入HI，颜色变深
D.一定温度下，向体积不变的反应体系CaCO3（s）CaO（s）＋CO2（g）中通入CO2，平衡后c（CO2）增大
7.一定温度和压强不变的条件下，发生可逆反应：A（g）＋3B（g）4C（g），下列叙述能作为该反应达到平衡状态的标志的是（　　）
①混合气体的平均摩尔质量不再变化　②v（A）∶v（B）∶v（C）＝1∶3∶4　③A、B、C的浓度不再变化　④C的体积分数不再变化　⑤A、B、C的分子数之比为1∶3∶4　⑥混合气体的密度不再变化　⑦单位时间消耗a mol A，同时生成3a mol B
A.②③④⑤⑥⑦　　　　　　B.③④⑦
C.②③④⑦ D.①③⑤⑥⑦
8.在某密闭容器中，可逆反应A（g）＋B（g）xC（g）符合图中（Ⅰ）所示关系，φ（C）表示C气体在混合气体中的体积分数。由此判断，对图像（Ⅱ）说法不正确的是（　　）
A.p3＞p4，Y轴表示A的转化率
B.p3＞p4，Y轴表示B的质量分数
C.p3＞p4，Y轴表示B的转化率
D.p3＞p4，Y轴表示混合气体的平均相对分子质量
9.下列说法正确且装置或操作能达到目的的是（　　）
A.装置①依据两容器内气体颜色变化，不能判断反应2NO2（g）N2O4（g）平衡移动的方向
B.装置②依据U形管两边液面的高低判断Na和水反应的热效应
C.装置③测定中和反应反应热
D.装置④依据褪色快慢比较浓度对反应速率的影响
10.已知重整反应CH4（g）＋H2O（g）CO（g）＋3H2（g）　ΔH，反应测得CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。下列有关说法正确的是（　　）
A.该反应ΔH＜0
B.压强由大到小：p1＞p2＞p3
C.该反应在低温条件下不能自发进行
D.A、B、C、D四点平衡常数大小关系为KA＞KB＝KC＞KD
11.在容积不变的密闭容器中进行反应：2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）　ΔH＜0。下列各图表示当其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，其中分析正确的是（　　）
12.相同温度下，在容积相等的三个恒容密闭容器中发生可逆反应：N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。实验测得有关数据如下表：
容器编号 起始时各物质的物质的量/mol 平衡时反应中的能量变化
N2 H2 NH3
① 1 3 0 放出热量a kJ
② 2 3 0 放出热量b kJ
③ 2 6 0 放出热量c kJ
下列叙述正确的是（　　）
A.达平衡时氨气的体积分数：①＞③
B.三个容器内反应的平衡常数：③＞①＞②
C.放出热量关系：a＜b＜92.4
D.H2的转化率：①＞②＞③
13.SCR法是工业上消除氮氧化物的常用方法，反应如下：
主反应：4NH3（g）＋4NO（g）＋O2（g）4N2（g）＋6H2O（g）　ΔH
副反应：4NH3（g）＋5O2（g）4NO（g）＋6H2O（g）
相同条件下，在甲、乙两种催化剂作用下进行上述反应，下列说法错误的是（　　）
A.工业上选择催化剂乙的原因是低温下有很强的催化活性
B.投料比一定时有利于提高NO平衡转化率的反应条件是降低温度、减小压强
C.图中M点处（对应温度为210 ℃）NO的转化率一定不是该温度下的平衡转化率
D.相同条件下选择高效催化剂，可以提高NO的平衡转化率
14.（2025·河南许昌高二检测）在1 L恒容密闭容器甲、乙中，分别充入0.1 mol、0.2 mol的CO2，与足量碳粉在不同温度下发生反应：CO2（g）＋C（s）2CO（g）。CO的平衡物质的量随温度的变化如图所示。下列叙述错误的是（　　）
A.曲线Ⅰ对应的是乙容器
B.a、b两点压强关系：＝
C.a、b、c三点的平衡常数：Ka＝Kc＜Kb
D.1 100 K时，若容器乙中c平（CO）、c平（CO2）均为1 mol·L－1，则v（正）＜v（逆）
15.T ℃时，A气体与B气体反应生成C气体。反应过程中A、B、C浓度变化如图（Ⅰ）所示，若保持其他条件不变，温度分别为T1 ℃和T2 ℃时，B的体积分数与时间的关系如图（Ⅱ）所示，则下列结论正确的是（　　）
A.在（t1＋10）min时，保持其他条件不变，增大压强，平衡向逆反应方向移动
B.（t1＋10）min时，保持容器总压强不变，通入稀有气体，平衡向正反应方向移动
C.T ℃时，在相同容器中，若由0.3 mol·L－1 A、0.1 mol·L－1 B和0.4 mol·L－1 C反应，达到平衡后，C的浓度仍为0.4 mol·L－1
D.其他条件不变，升高温度，正、逆反应速率均增大，且A的平衡转化率增大
二、非选择题（本题共5小题，共55分）
16.（10分）在温度为373 K 时，将0.100 mol无色的N2O4气体通入1 L抽空的密闭容器中，立刻出现红棕色，直至建立N2O4（g）2NO2（g）的平衡。如图是隔一定时间测定到的N2O4的浓度（纵坐标为N2O4的浓度，横坐标为时间）。
（1）计算在20～40 s时间内，NO2的平均生成速率为　　　　。
（2）该反应的化学平衡常数表达式为　　　　　　　。
（3）下表是不同温度下测定得到的该反应的化学平衡常数。
T/K 323 373
K 0.022 0.36
据此可推测该反应（生成NO2）是　　　　（填“吸热”或“放热”）反应。
（4）反应达平衡后再加入0.100 mol无色的N2O4气体，推测反应重新达到平衡后N2O4的转化率　　　　（填“增大”“不变”或“减小”）。
17.（9分）工业燃烧煤、石油等化石燃料释放出大量氮氧化物（NOx）、CO2、SO2等气体，严重污染空气。对废气进行脱硝、脱碳和脱硫处理可实现绿色环保、废物利用。
Ⅰ.脱硝：已知H2的热值为142.9 kJ·g－1（热值是表示单位质量燃料完全燃烧时所放出的热量）。
N2（g）＋2O2（g）2NO2（g）　ΔH＝＋133 kJ·mol－1
H2O（g）H2O（l）　ΔH＝－44 kJ·mol－1
在催化剂存在下，H2还原NO2生成水蒸气和其他无毒物质的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　。
Ⅱ.脱碳：向2 L密闭容器中加入2 mol CO2、6 mol H2，在适当的催化剂作用下，发生反应CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（l）＋H2O（l）。
（1）该反应自发进行的条件是　　　　（填“低温”“高温”或“任意温度”）。
（2）下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是　　　　（填字母）。
a.混合气体的平均相对分子质量保持不变
b.CO2和H2的体积分数保持不变
c.CO2和H2的转化率相等
d.混合气体的密度保持不变
e.有1 mol CO2生成的同时有3 mol H—H键断裂
18.（10分） 一定条件下，在容积为3 L的密闭容器中化学反应CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）达到平衡状态。
（1）500 ℃时，从反应开始到化学平衡状态，以H2的浓度变化表示的化学反应速率是　　　　mol·L－1·min－1（用nB、tB表示）。
（2）判断该可逆反应达到化学平衡状态的标志是　　　　（填字母，下同）。
a.v生成（CH3OH）＝v消耗（CO）
b.混合气体的平均相对分子质量不再改变
c.混合气体的密度不再改变
d.CH3OH的浓度不再变化
（3）已知CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）是放热反应，为了增加甲醇产量，工厂应采取的措施是（　　）
A.高温、高压
B.适宜温度、高压、催化剂
C.低温、低压
D.低温、高压、催化剂
（4）氢能源燃料电池是未来汽车动力的一个重要发展方向，利用2H2＋O22H2O的燃烧反应，可以构成一个以KOH溶液做电解质溶液的燃料电池，该燃料电池的正极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
19.（13分）甲烷是天然气的主要成分，是一种重要的清洁能源和化工原料。
（1）工业上常用CH4和水蒸气在一定条件下的恒温恒容密闭容器中制取H2：CH4（g）＋H2O（g）CO（g）＋3H2（g）。
已知：a.C（s）＋2H2（g）CH4（g）　ΔH1
b.2H2（g）＋O2（g）2H2O（g）　ΔH2
c.2C（s）＋O2（g）2CO（g）　ΔH3
①反应CH4（g）＋H2O（g）CO（g）＋3H2（g）的ΔH＝　　　　（用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示）。
②下列说法中，说明该反应达到平衡状态的是　　　　（填字母）。
a.c（CH4）＝c（CO）　　　 b.气体的压强不再变化
c.体系的密度保持不变 d.3v（CH4）＝v（H2）
e.平衡常数K保持不变
③一定温度时，在容积为2 L的恒容密闭容器中，充入0.25 mol的CH4和0.25 mol的水蒸气发生以上反应。测得CH4平衡时的转化率与温度、压强的关系如图1所示，则p1　　　　（填“＞”“＜”或“＝”）p2；温度为1 100 ℃时，y点的浓度平衡常数K＝　　　　。
（2）利用紫外线和催化剂可将CO2和H2O（g）转化为CH4：CO2（g）＋2H2O（g）CH4（g）＋2O2（g）。某实验小组探究了在恒温、容积为2 L的密闭容器中，使用不同催化剂（Ⅰ、Ⅱ）时，随光照时间不同所产生的CH4的物质的量的变化关系如图2所示：
①反应开始后的16 h内，在催化剂　　　　（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）作用下，收集的CH4较多。
②0～20 h内，在催化剂Ⅰ作用下，O2的平均生成速率v（O2）＝　　　　　　　。
③实验测得当温度高于560 ℃时，O2的平均生成速率明显下降，原因可能是　　　　　　　。
20.（13分）800 ℃时，在2 L密闭容器中发生反应：2NO（g）＋O2（g）2NO2（g）　ΔH＜0，测得n（NO）随时间的变化如下表：
时间/s 0 1 2 3 4 5
n（NO）/ mol 0.20 0.10 0.08 0.07 0.07 0.07
（1）NO的平衡浓度c平（NO）＝　　　　。
（2）下图中表示NO2的浓度变化的曲线是　　　（填字母）。
（3）能说明该反应已经达到化学平衡状态的是　　　　（填字母）。
A.v（NO2）＝2v（O2）
B.容器内压强保持不变
C.v逆（NO）＝v正（O2）
D.容器内NO、O2、NO2同时存在
（4）下列操作中，能使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是　　　　（填字母）。
A.及时分离出NO2气体 B.适当升高温度
C.增大O2的浓度 D.选择高效的催化剂
（5）如图中的曲线表示的是其他条件一定时，体系中NO的平衡转化率与温度的关系。图中标有a、b、c、d四点，其中表示v（正）＜v（逆）的点是　　　　（填字母）。
A.a　　　　B.b　　　　C.c　　　　D.d
章末质量检测（二）　化学反应的方向、限度与速率
1.C　该反应为气体分子数增加的反应即熵增，则ΔS＞0，A项正确；该反应：ΔH＞0、ΔS＞0，若自发进行需ΔG＝ΔH－TΔS＜0，即高温下可自发进行，B项正确；该反应为吸热反应，温度越高平衡常数越大，若K1＜K2，则T1＜T2，C项错误；Q＝＝＝64（mol·L－1）3，Q＜K1，则此时反应将向正反应方向进行，D项正确。
2.B　反应速率是指单位时间内反应物的物质的量浓度的变化，而不是反应物的物质的量的变化，A错误；糕点包装袋内放置抗氧化剂，可降低氧气浓度，减缓食物氧化速率，B正确；用盐酸跟锌片反应，用粗锌是利用原电池原理以加快反应速率，和增大反应物的接触面积无关，C错误；根据ΔH－TΔS＜0，水结冰的过程在低温条件能自发进行，D错误。
3.C　①中0～20 min内，v（CH4）＝＝0.006 25 mol·L－1·min－1，NO2的降解速率为v（NO2）＝2v（CH4）＝0.012 5 mol·L－1·min－1，A项错误；温度越高反应速率越大，实验数据可知0～20 min内，实验①中CH4物质的量的变化量为0.25 mol，实验②中CH4的变化量0.32 mol，则实验②温度高，由实验数据可知实验控制的温度：T1＜T2，B项错误；T1＝40 min时，反应达到平衡，因T2温度较高，平衡时用时更少，故表格中40 min时T2对应反应已经达到平衡状态，C项正确；温度越高，反应速率越快，则0～10 min内，CH4的降解速率：①＜②，D项错误。
4.C　结合①②实验，实验①所需实验时间是实验②的2倍，则k×0.040m×0.040n＝k×0.080m×0.040n，得m＝1，结合②③实验，实验②所需实验时间是实验③的2倍，则k×0.080m×0.040n＝k×0.080m×0.080n，得n＝1，可得v＝kc（I－）·c（S2），所以反应的速率与反应物浓度的乘积成正比，A正确；结合选项A，m＝n＝1，B正确；温度升高，反应速率加快，使用催化剂也可以加快反应速率，速率常数k不仅与温度有关，与催化剂也有关，C错误；结合③⑤实验数据，则k×0.080×0.080＝×k×0.120×0.080，解得t1≈14.7，D正确。
5.D　该反应为气体体积减小的反应，平衡前，随着反应的进行，容器内压强逐渐变小，A项错误；因硫单质为液体，分离出硫对正反应速率没有影响，B项错误；该反应为放热反应，其他条件不变，升高温度平衡向左移动，SO2的转化率降低，C项错误；平衡常数只与温度有关，使用催化剂对平衡常数没有影响，D项正确。
6.D　向反应体系Cl2（aq）＋H2O（l）HCl（aq）＋HClO（aq）中加入NaOH溶液，平衡正向移动，颜色变浅，A正确；恒容条件下，升高反应体系2NO2（g）N2O4（g）　ΔH＜0的温度，平衡向吸热反应方向移动即逆向移动，所以颜色变深，B正确；一定温度下，向体积不变的反应体系2HI（g）H2（g）＋I2（g）中加入HI，I2浓度变大颜色变深，C正确；一定温度下，向体积不变的反应体系CaCO3（s）CaO（s）＋CO2（g）中通入CO2，由于平衡常数K＝c（CO2），温度不变，平衡常数不变，则平衡后c（CO2）不变，D错误。
7.B　由于反应前后气体的物质的量不变，气体质量不变，则平均摩尔质量不能作为判断平衡状态的依据，①错误；无论反应是否达到平衡状态，都有v（A）∶v（B）∶v（C）＝1∶3∶4，②错误；当各组分物质的量不变时为平衡状态，而不是分子数之比为1∶3∶4时，⑤错误；由于气体质量、体积不变，则气体的密度不变，不能判断反应是否达到化学平衡状态，⑥错误。
8.B　根据（Ⅰ），先拐先平数值大，得出T1＞T2，p2＞p1，ab曲线从下到上，压强增大，C增大，平衡正向移动，说明正向是体积减小的反应，即x＝1，bc曲线从下到上，温度降低，C增大，平衡正向移动，说明正向是放热反应。根据（Ⅱ），温度相同时，若p3＞p4，加压，平衡正向移动，A消耗，A的转化率增大，B的质量分数减小，B错误，A、C、D正确。
9.B　NO2是红棕色气体，2NO2（g）N2O4（g），颜色加深表明平衡逆向移动，装置①依据两容器内气体颜色变化，能判断反应平衡移动的方向，不选A；钠与水反应放热，温度升高，大试管内温度升高，气体膨胀，U形管左侧液面降低，装置②可以依据U形管两边液面的高低判断Na和水反应的热效应，选B；装置③中没有搅拌器，不能测定中和反应反应热，不选C；两种高锰酸钾溶液的浓度不同，颜色不同，不符合控制变量法，应保证高锰酸钾溶液浓度相同，用不同浓度的草酸来做实验，不选D。
10.C　由图像可知，升高温度，甲烷的平衡转化率增大，则平衡正向移动，正反应为吸热反应，对于反应：CH4（g）＋H2O（g）CO（g）＋3H2（g），增大压强，平衡逆向移动，甲烷的转化率减小，则p1＜p2＜p3，A、B错误；该反应的ΔH＞0，ΔS＞0，则在较低温度下，不能满足ΔH－TΔS＜0，反应不能自发进行，C正确；该反应的正反应为吸热反应，温度越高，平衡常数越大，A、B、C、D四点温度逐渐升高，则KA＜KB＜KC＜KD，D错误。
11.D　乙到达平衡的时间较短，乙的温度较高，正反应放热，升高温度，平衡向逆反应方向移动，SO2的百分含量增大，A项错误；t0时刻，恒容充入He（g），容器容积不变，各物质的浓度不变，因此正、逆反应速率都不变，B项错误；t0时刻增大O2浓度的瞬间，反应物浓度增大，正反应速率瞬间增大，之后逐渐减小，反应产物浓度此刻不变，逆反应速率不变，之后逐渐增大，C项错误；曲线上各点都是平衡点，a点时SO2的百分含量比相同温度下平衡时的百分含量大，因此应该向正反应方向进行，使SO2的百分含量减小达到平衡状态，则a点：v正＞v逆，D项正确。
12.C　③中反应物的量是①中的2倍，相当于增大压强，平衡正向移动，所以③中氨气的量大于①中的2倍，所以平衡时氨气的体积分数：①＜③，A错误；化学平衡常数只与温度有关，①②③温度相同，其化学平衡常数相同，B错误；因为该反应是可逆反应，反应物不能完全转化为反应产物，则①中放出的热量小于92.4 kJ；②是在①的基础上加入1 mol氮气，平衡正向移动，放出的热量大于a kJ，但是仍小于92.4 kJ，所以存在a＜b＜92.4，C正确；②是在①的基础上加入1 mol氮气，平衡正向移动，氢气的转化率增大，转化率：②＞①，D错误。
13.D　从题干图中可知，催化剂乙在低温下具有很强的催化活性，从而可以节约能源，故工业上选择催化剂乙的原因是低温下有很强的催化活性，A正确；从图中分析可知，随着温度升高化学平衡逆向移动，即该主反应的正反应为放热反应，且正向为气体体积增大的方向，根据勒·夏特列原理可知，投料比一定时有利于提高NO平衡转化率的反应条件是降低温度、减小压强，B正确；甲催化剂随温度升高NO转化率增大是因为随温度升高催化剂的活性增大，高于210 ℃再升温，NO转化率降低是催化剂活性减低（或副反应增多），在催化剂甲作用下，图中M点处（对应温度为210 ℃）NO的转化率一定不是该温度下的平衡转化率，C正确；催化剂只能改变反应速率而不影响化学平衡，故相同条件下选择高效催化剂，不能提高NO的平衡转化率，D错误。
14.B　在体积均为1 L的甲、乙两个恒容密闭容器，发生反应CO2（g）＋C（s）2CO（g），乙相当于在甲达到平衡后，保持温度不变，再加入0.1 mol CO2，平衡向正反应方向移动，平衡时乙中CO物质的量增大，则曲线Ⅰ对应的是乙容器，曲线Ⅱ对应的是甲容器，A项正确；根据PV＝nRT可得pa∶pb＝（na·Ta）∶（nb·Tb），a、b两点CO物质的量均为0.16 mol，曲线Ⅰ对应的是乙容器，a点对应的平衡三段式为：
　　　　　　CO2（g）＋C（s）2CO（g）
起始/mol 0.2 0
反应/mol 0.08 0.16
平衡/mol 0.12 0.16
Ⅱ对应的是甲容器，b点对应的平衡三段式为：
　　　　　　CO2（g）＋C（s）2CO（g）
起始/mol 0.1 0
反应/mol 0.08 0.16
平衡/mol 0.02 0.16
经计算pa∶pb＝0.28Ta∶0.18Tb，因为Ta＜Tb，故＜，B项错误；升高温度，平衡正向移动，K增大，a、b、c三点的平衡常数：Ka＝Kc＜Kb，C项正确；根据B项计算，1 100 K时平衡常数K＝≈0.21 mol·L－1，1 100 K时，若容器乙中c平（CO）、c平（CO2）均为1 mol·L－1，Q＝＝1 mol·L－1＞K（1 100 K），反应逆向进行，可知此时v（正）＜v（逆），D项正确。
15.C　由图（Ⅰ）可知，Δc（A）∶Δc（B）∶Δc（C）＝0.2 mol·L－1∶0.6 mol·L－1∶0.4 mol·L－1＝1∶3∶2，所以反应的化学方程式为A（g）＋3B（g）2C（g）；在（t1＋10）min时，保持其他条件不变，增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，即平衡向正反应方向移动，A错误；（t1＋10）min时，保持容器总压强不变，通入稀有气体，容积增大，气体A、B、C的分压减小，所以平衡向逆反应方向移动，B错误；T ℃时，在相同容器中，若由0.3 mol·L－1 A、0.1 mol·L－1 B和0.4 mol·L－1 C反应，根据化学方程式中的化学计量数比换算成同一半边的物质时，相当于0.5 mol·L－1 A和0.7 mol·L－1 B反应，所以与图（Ⅰ）中反应的平衡为等效平衡，达到平衡后，C的浓度仍为0.4 mol·L－1，C正确；由图（Ⅱ）可知T1 ℃＞T2 ℃，升高温度B的体积分数增大，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，所以A的平衡转化率减小，D错误。
16.（1）0.002 mol·L－1·s－1　（2）K＝　
（3）吸热　（4）减小
解析：（1）在20～40 s时间内，v（N2O4）＝＝0.001 mol·L－1·s－1，由化学方程式可知：v（NO2）＝2×v（N2O4）＝2×0.001 mol·L－1·s－1＝0.002 mol·L－1·s－1。（2）平衡常数为反应产物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，在反应N2O4（g）2NO2（g）中，K＝。（3）由表中数据可知，温度升高，平衡常数增大，说明升高温度，平衡向正反应方向移动，则正反应为吸热反应。（4）反应达平衡后再加入0.100 mol无色的N2O4气体，相当于增大压强，平衡向逆反应方向移动，则N2O4的转化率减小。
17.Ⅰ.4H2（g）＋2NO2（g）N2（g）＋4H2O（g）　ΔH＝－1 100.2 kJ·mol－1
Ⅱ.（1）低温　（2）de
解析：Ⅰ.H2的热值为142.9 kJ·g－1，则摩尔燃烧焓为285.8 kJ·mol－1，因此①H2（g）＋O2（g）H2O（l）　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1，②N2（g）＋2O2（g）2NO2（g）　ΔH＝＋133 kJ·mol－1，③H2O（g）H2O（l）　ΔH＝－44 kJ·mol－1，根据盖斯定律，将①×4－②－③×4得到在催化剂存在下，H2还原NO2生成水蒸气和其他无毒物质的热化学方程式为4H2（g）＋2NO2（g）N2（g）＋4H2O（g）　ΔH＝－1 100.2 kJ·mol－1。Ⅱ.（1）CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（l）＋H2O（l），熵变ΔS＜0，则反应焓变ΔH＜0，低温下满足ΔH－TΔS＜0。（2）混合气体的平均相对分子质量始终保持不变，不能说明反应达到平衡状态，a错误；向2 L密闭容器中加入2 mol CO2、6 mol H2，按照1∶3反应，所以反应过程中CO2和H2的体积分数始终保持不变，b错误；向2 L 密闭容器中加入2 mol CO2、6 mol H2，按照1∶3 反应，CO2和H2的转化率始终相等，不能确定反应是否达到平衡状态，c错误；反应物是气体，反应产物是液体，混合气体的密度保持不变，说明反应达到平衡状态，d正确；1 mol CO2生成的同时有3 mol H—H键断裂，说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，e正确。
18.（1）　（2）bd　（3）B
（4）O2＋4e－＋2H2O4OH－
解析：（1）500 ℃时，从反应开始到化学平衡状态，CH3OH 的物质的量在tB时间内增加了nB mol，其反应速率为 mol·L－1·min－1，不同物质表示的同一反应速率，其数值之比等于化学计量数之比，则H2的浓度变化表示的化学反应速率是 mol·L－1·min－1。
（2）v生成（CH3OH）表示正反应速率，v消耗（CO）也表示正反应速率，v生成（CH3OH）＝v消耗（CO）不能判断，a不符合题意；体系气体总质量不变，总物质的量随反应改变，则混合气体的平均相对分子质量随反应改变，当其不再改变时，该可逆反应达到化学平衡状态，b符合题意；体系气体总质量不变，容器容积恒定，则混合气体的密度始终不变，c不符合题意；CH3OH的浓度随着反应正向进行增大，逆向进行减小，当其不再变化时，该可逆反应达到化学平衡状态，d符合题意。
（3）CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）是放热反应，为了增加甲醇产量，即使该反应平衡朝正向移动，工厂应采取的措施是适宜温度、保持催化剂活性加快反应速率，提高单位时间内产量，增大压强使平衡朝气体物质系数减小方向移动，提高平衡产量。
（4）利用2H2＋O22H2O的燃烧反应，可以构成一个以KOH溶液做电解质溶液的燃料电池，该燃料电池氢气在负极失去电子，负极反应为H2－2e－＋2OH－2H2O，氧气在正极得到电子，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O4OH－。
19.（1）①ΔH3－ΔH2－ΔH1　 ②b
③＜　4.32 mol2·L－2　
（2）①Ⅱ　②0.75 mol·L－1·h－1　
③催化剂在高于560 ℃时活性降低
解析：（1）①根据盖斯定律，将c×－b×－a可得目标反应CH4（g）＋H2O（g）CO（g）＋3H2（g）的ΔH＝ΔH3－ΔH2－ΔH1。②c（CH4）＝c（CO），浓度相等不能说明达到平衡，a不符合题意；该反应是反应前后气体化学计量数改变的反应，当气体的压强不再变化，说明达到平衡，b符合题意；根据ρ＝，气体质量不变，容器容积不变，密度始终不变，当体系的密度保持不变，不能作为判断平衡标志，c不符合题意；3v（CH4）＝v（H2），没有标明正反应与逆反应，不能作为判断平衡标志，d不符合题意；该反应在恒温条件下进行，平衡常数是不变的，当平衡常数K保持不变，不能作为判断平衡标志，e不符合题意。③一定温度时，在容积为2 L的恒容密闭容器中，充入0.25 mol的CH4和0.25 mol的水蒸气发生以上反应。测得CH4平衡时的转化率与温度、压强的关系如图1所示，固定温度，从下到上，甲烷平衡转化率增大，说明平衡正向移动，则为减小压强，则p1＜p2；温度为1 100 ℃时，根据图中信息建立三段式：
　　 　 CH4（g） ＋ H2O（g）CO（g）＋ 3H2（g）
开始/mol 0.25 0.25 0 0
转化/mol 0.2 0.2 0.2 0.6
平衡/mol 0.05 0.05 0.2 0.6
y点的浓度平衡常数K＝＝4.32 mol2·L－2。（2）①根据图中信息，反应开始后的16 h内，在催化剂Ⅱ作用下，收集的CH4较多。②0～20 h内，在催化剂Ⅰ作用下，得到甲烷的物质的量为 15 mol，则得到氧气的物质的量为30 mol，此段时间内O2的平均生成速率v（O2）＝＝0.75 mol·L－1·h－1。③由于反应中加入催化剂，催化剂在一定温度下有活性，在较高温度下可能会失去活性，实验测得当温度高于560 ℃时，O2的平均生成速率明显下降，其原因可能是催化剂在高于560 ℃时活性降低。
20.（1）0.035 mol·L－1　（2）b　（3）B　（4）C　（5）A
解析：（1）根据题表中数据分析，平衡时一氧化氮的浓度为＝0.035 mol·L－1。（2）根据方程式计算知，二氧化氮的平衡浓度为0.065 mol·L－1，故表示NO2的浓度变化的曲线为b。（3）v（NO2）＝2v（O2）没有说明反应的方向，不能说明反应达到平衡状态，A错误；容器内压强保持不变可以说明反应达到平衡状态，B正确；v逆（NO）＝v正（O2），正、逆反应速率不相等，C错误；可逆反应中反应物和反应产物同时存在，故容器内NO、O2、NO2同时存在不能说明反应达到平衡状态，D错误。（4）及时分离出NO2气体，反应速率减慢，平衡正向移动，A错误；适当升高温度，反应速率增大，平衡逆向移动，B错误；增大O2的浓度，反应速率增大，平衡正向移动，C正确；选择高效的催化剂，反应速率增大，但平衡不移动，D错误。（5）曲线上的点为平衡点，正、逆反应速率相等，a点一氧化氮的转化率比平衡时高，此时正反应速率小于逆反应速率；c点一氧化氮转化率比平衡时低，此时，正反应速率大于逆反应速率。
1 / 7(共64张PPT)
章末质量检测（二）化学反应的方向、限度与速率
（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. N2O5是一种新型硝化剂，在T1温度下可发生下列反应：2N2O5（g）
4NO2（g）＋O2（g）　ΔH＞0。T1温度下的平衡常数为K1＝125。下列说
法错误的是（　　）
A. 反应的ΔS＞0
B. 该反应在高温下可自发进行
C. T1温度下的平衡常数为K1，T2温度下的平衡常数为K2，若K1＜K2，则
T1＞T2
D. T1温度下，在体积为1 L的恒温密闭容器中充入2 mol N2O5、4 mol
NO2、1 mol O2，此时反应将向正反应方向进行
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解析：　该反应为气体分子数增加的反应即熵增，则ΔS＞0，A项正确；
该反应：ΔH＞0、ΔS＞0，若自发进行需ΔG＝ΔH－TΔS＜0，即高温下
可自发进行，B项正确；该反应为吸热反应，温度越高平衡常数越大，若
K1＜K2，则T1＜T2，C项错误；Q＝ ＝
＝64（mol·L－1）3，Q＜K1，则此时反应将向正反
应方向进行，D项正确。
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2. 下列说法正确的是（　　 ）
A. 对反应A→B，1 min内消耗4 mol A的反应速率一定比1 min内消耗2 mol
A的反应速率快
B. 糕点包装袋内放置抗氧化剂是为了减缓食物氧化速率
C. 实验室用盐酸跟锌片反应制H2，用粗锌比纯锌速率快，主要目的是增
大锌片和盐酸的接触面积从而加快反应速率
D. 水结冰的过程不能自发进行的原因是熵减的过程，改变条件也不可能
自发进行
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解析：　反应速率是指单位时间内反应物的物质的量浓度的变化，而不
是反应物的物质的量的变化，A错误；糕点包装袋内放置抗氧化剂，可降
低氧气浓度，减缓食物氧化速率，B正确；用盐酸跟锌片反应，用粗锌是
利用原电池原理以加快反应速率，和增大反应物的接触面积无关，C错
误；根据ΔH－TΔS＜0，水结冰的过程在低温条件能自发进行，D错误。
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3. 对利用甲烷消除NO2污染进行研究，CH4＋2NO2 N2＋CO2＋2H2O。在
2 L密闭容器中，控制不同温度，分别加入0.50 mol CH4和1.2 mol NO2，测得n（CH4）随时间变化的有关实验数据见下表。下列说法正确的是（　）
组
别 温
度 　　 时间/min n/mol 0 10 20 40 50
① T1 n（CH4） 0.50 0.35 0.25 0.10 0.10
② T2 n（CH4） 0.50 0.30 0.18 0.15
A. 组别①中，0～20 min内，NO2的降解速率为0.025 mol·L－1·min－1
B. 由实验数据可知实验控制的温度：T1＞T2
C. 40 min时，表格中T2对应反应已经达到平衡状态
D. 0～10 min内，CH4的降解速率：①＞②
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解析：①中0～20 min内，v（CH4）＝ ＝0.006 25 mol·L－1·min－1，NO2的降解速率为v（NO2）＝2v（CH4）＝0.012 5 mol·L－1·min－1，A项错误；温度越高反应速率越大，实验数据可知0～20 min内，实验①中CH4物质的量的变化量为0.25 mol，实验②中CH4的变化量0.32 mol，则实验②温度高，由实验数据可知实验控制的温度：T1＜T2，B项错误；T1＝40 min时，反应达到平衡，因T2温度较高，平衡时用时更少，故表格中40 min时T2对应反应已经达到平衡状态，C项正确；温度越高，反应速率越快，则0～10 min内，CH4的降解速率：①＜②，D项错误。
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4. 3I－＋S2 ＋2S 的反应速率可以用 遇加入的淀粉溶液显
蓝色的时间t来度量，t越小，反应速率越大。反应的速率方程为v＝kcm
（I－）·cn（S2 ）（k为速率常数，m、n为常数）。某探究性学习小
组在20 ℃进行实验，得到的数据如下表，以下说法不正确的是（　　 ）
实验编号 ① ② ③ ④ ⑤
c（I－）/（mol·L－1） 0.040 0.080 0.080 0.160 0.120
c（S2 ）/（mol·L－1） 0.040 0.040 0.080 0.020 0.080
t/s 88.0 44.0 22.0 44.0 t1
A. 该反应的速率与反应物浓度的乘积成正比 B. m＝n＝1
C. 速率常数k仅与温度有关，与催化剂无关 D. t1≈14.7
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解析：　结合①②实验，实验①所需实验时间是实验②的2倍，则
k×0.040m×0.040n＝ k×0.080m×0.040n，得m＝1，结合②③实验，
实验②所需实验时间是实验③的2倍，则k×0.080m×0.040n＝
k×0.080m×0.080n，得n＝1，可得v＝kc（I－）·c（S2 ），所以反
应的速率与反应物浓度的乘积成正比，A正确；结合选项A，m＝n＝1，B
正确；温度升高，反应速率加快，使用催化剂也可以加快反应速率，速率
常数k不仅与温度有关，与催化剂也有关，C错误；结合③⑤实验数据，
则k×0.080×0.080＝ ×k×0.120×0.080，解得t1≈14.7，D正确。
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5. 一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收：
SO2（g）＋2CO（g） 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
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解析：　该反应为气体体积减小的反应，平衡前，随着反应的进行，容
器内压强逐渐变小，A项错误；因硫单质为液体，分离出硫对正反应速率
没有影响，B项错误；该反应为放热反应，其他条件不变，升高温度平衡
向左移动，SO2的转化率降低，C项错误；平衡常数只与温度有关，使用催
化剂对平衡常数没有影响，D项正确。
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6. 下列有关化学平衡的描述，不正确的是（　　）
A. 向反应体系Cl2（aq）＋H2O（l） HCl（aq）＋HClO（aq）中加入
NaOH溶液，颜色变浅
B. 恒容条件下，升高反应体系2NO2（g） N2O4（g）　ΔH＜0的温度，
颜色变深
C. 一定温度下，向体积不变的反应体系2HI（g） H2（g）＋I2（g）中加
入HI，颜色变深
D. 一定温度下，向体积不变的反应体系CaCO3（s） CaO（s）＋CO2
（g）中通入CO2，平衡后c（CO2）增大
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解析：　向反应体系Cl2（aq）＋H2O（l） HCl（aq）＋HClO（aq）中
加入NaOH溶液，平衡正向移动，颜色变浅，A正确；恒容条件下，升高反
应体系2NO2（g） N2O4（g）　ΔH＜0的温度，平衡向吸热反应方向移
动即逆向移动，所以颜色变深，B正确；一定温度下，向体积不变的反应
体系2HI（g） H2（g）＋I2（g）中加入HI，I2浓度变大颜色变深，C正
确；一定温度下，向体积不变的反应体系CaCO3（s） CaO（s）＋CO2
（g）中通入CO2，由于平衡常数K＝c（CO2），温度不变，平衡常数不
变，则平衡后c（CO2）不变，D错误。
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7. 一定温度和压强不变的条件下，发生可逆反应：A（g）＋3B（g） 4C
（g），下列叙述能作为该反应达到平衡状态的标志的是（　　）
①混合气体的平均摩尔质量不再变化　②v（A）∶v（B）∶v（C）＝
1∶3∶4　③A、B、C的浓度不再变化　④C的体积分数不再变化　⑤A、
B、C的分子数之比为1∶3∶4　⑥混合气体的密度不再变化　⑦单位时间
消耗a mol A，同时生成3a mol B
A. ②③④⑤⑥⑦ B. ③④⑦
C. ②③④⑦ D. ①③⑤⑥⑦
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解析：　由于反应前后气体的物质的量不变，气体质量不变，则平均摩
尔质量不能作为判断平衡状态的依据，①错误；无论反应是否达到平衡状
态，都有v（A）∶v（B）∶v（C）＝1∶3∶4，②错误；当各组分物质
的量不变时为平衡状态，而不是分子数之比为1∶3∶4时，⑤错误；由于
气体质量、体积不变，则气体的密度不变，不能判断反应是否达到化学平
衡状态，⑥错误。
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8. 在某密闭容器中，可逆反应A（g）＋B（g） xC（g）符合图中（Ⅰ）
所示关系，φ（C）表示C气体在混合气体中的体积分数。由此判断，对图
像（Ⅱ）说法不正确的是（　　）
A. p3＞p4，Y轴表示A的转化率
B. p3＞p4，Y轴表示B的质量分数
C. p3＞p4，Y轴表示B的转化率
D. p3＞p4，Y轴表示混合气体的平均相对分子质量
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解析：　根据（Ⅰ），先拐先平数值大，得出T1＞T2，p2＞p1，ab曲线
从下到上，压强增大，C增大，平衡正向移动，说明正向是体积减小的
反应，即x＝1，bc曲线从下到上，温度降低，C增大，平衡正向移动，
说明正向是放热反应。根据（Ⅱ），温度相同时，若p3＞p4，加压，平
衡正向移动，A消耗，A的转化率增大，B的质量分数减小，B错误，
A、C、D正确。
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9. 下列说法正确且装置或操作能达到目的的是（　　）
A. 装置①依据两容器内气体颜色变化，不能判断反应2NO2（g） N2O4
（g）平衡移动的方向
B. 装置②依据U形管两边液面的高低判断Na和水反应的热效应
C. 装置③测定中和反应反应热
D. 装置④依据褪色快慢比较浓度对反应速率的影响
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解析：　NO2是红棕色气体，2NO2（g） N2O4（g），颜色加深表
明平衡逆向移动，装置①依据两容器内气体颜色变化，能判断反应平
衡移动的方向，不选A；钠与水反应放热，温度升高，大试管内温度升
高，气体膨胀，U形管左侧液面降低，装置②可以依据U形管两边液面
的高低判断Na和水反应的热效应，选B；装置③中没有搅拌器，不能
测定中和反应反应热，不选C；两种高锰酸钾溶液的浓度不同，颜色不
同，不符合控制变量法，应保证高锰酸钾溶液浓度相同，用不同浓度
的草酸来做实验，不选D。
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10. 已知重整反应CH4（g）＋H2O（g） CO（g）＋3H2（g）　ΔH，反
应测得CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。下列有关说法正
确的是（　　）
A. 该反应ΔH＜0
B. 压强由大到小：p1＞p2＞p3
C. 该反应在低温条件下不能自发进行
D. A、B、C、D四点平衡常数大小关系为KA＞KB＝KC＞KD
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解析：　由图像可知，升高温度，甲烷的平衡转化率增大，则平衡正向
移动，正反应为吸热反应，对于反应：CH4（g）＋H2O（g） CO（g）
＋3H2（g），增大压强，平衡逆向移动，甲烷的转化率减小，则p1＜p2＜
p3，A、B错误；该反应的ΔH＞0，ΔS＞0，则在较低温度下，不能满足
ΔH－TΔS＜0，反应不能自发进行，C正确；该反应的正反应为吸热反
应，温度越高，平衡常数越大，A、B、C、D四点温度逐渐升高，则KA＜
KB＜KC＜KD，D错误。
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11. 在容积不变的密闭容器中进行反应：2SO2（g）＋O2（g） 2SO3
（g）　ΔH＜0。下列各图表示当其他条件不变时，改变某一条件对上述
反应的影响，其中分析正确的是（　　）
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解析：　乙到达平衡的时间较短，乙的温度较高，正反应放热，升高温
度，平衡向逆反应方向移动，SO2的百分含量增大，A项错误；t0时刻，恒
容充入He（g），容器容积不变，各物质的浓度不变，因此正、逆反应速
率都不变，B项错误；t0时刻增大O2浓度的瞬间，反应物浓度增大，正反
应速率瞬间增大，之后逐渐减小，反应产物浓度此刻不变，逆反应速率不
变，之后逐渐增大，C项错误；曲线上各点都是平衡点，a点时SO2的百分
含量比相同温度下平衡时的百分含量大，因此应该向正反应方向进行，使
SO2的百分含量减小达到平衡状态，则a点：v正＞v逆，D项正确。
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12. 相同温度下，在容积相等的三个恒容密闭容器中发生可逆反应：N2
（g）＋3H2（g） 2NH3（g）　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。实验测得有关数
据如下表：
容器
编号 起始时各物质的物质的量/mol 平衡时反应中的能量变化
N2 H2 NH3
① 1 3 0 放出热量a kJ
② 2 3 0 放出热量b kJ
③ 2 6 0 放出热量c kJ
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A. 达平衡时氨气的体积分数：①＞③
B. 三个容器内反应的平衡常数：③＞①＞②
C. 放出热量关系：a＜b＜92.4
D. H2的转化率：①＞②＞③
下列叙述正确的是（　　）
√
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解析：　③中反应物的量是①中的2倍，相当于增大压强，平衡正向移
动，所以③中氨气的量大于①中的2倍，所以平衡时氨气的体积分数：①
＜③，A错误；化学平衡常数只与温度有关，①②③温度相同，其化学平
衡常数相同，B错误；因为该反应是可逆反应，反应物不能完全转化为反
应产物，则①中放出的热量小于92.4 kJ；②是在①的基础上加入1 mol氮
气，平衡正向移动，放出的热量大于a kJ，但是仍小于92.4 kJ，所以存在
a＜b＜92.4，C正确；②是在①的基础上加入1 mol氮气，平衡正向移动，
氢气的转化率增大，转化率：②＞①，D错误。
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13. SCR法是工业上消除氮氧化物的常用方法，反应如下：
主反应：4NH3（g）＋4NO（g）＋O2（g） 4N2（g）＋6H2O（g）　ΔH
副反应：4NH3（g）＋5O2（g） 4NO（g）＋6H2O（g）
相同条件下，在甲、乙两种催化剂作用下进行上述反应，下列说法错误的
是（　　）
A. 工业上选择催化剂乙的原因是低温下有很强的催化活性
B. 投料比一定时有利于提高NO平衡转化率的反应条件是降低温度、减小压强
C. 图中M点处（对应温度为210 ℃）NO的转化率一定不是该温度下的平衡转化率
D. 相同条件下选择高效催化剂，可以提高NO的平衡转化率
√
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解析：　从题干图中可知，催化剂乙在低温下具有很强的催化活性，从
而可以节约能源，故工业上选择催化剂乙的原因是低温下有很强的催化活
性，A正确；从图中分析可知，随着温度升高化学平衡逆向移动，即该主
反应的正反应为放热反应，且正向为气体体积增大的方向，根据勒·夏特列
原理可知，投料比一定时有利于提高NO平衡转化率的反应条件是降低温
度、减小压强，B正确；甲催化剂随温度升高NO转化率增大是因为随温度
升高催化剂的活性增大，高于210 ℃再升温，NO转化率降低是催化剂活性
减低（或副反应增多），在催化剂甲作用下，图中M点处（对应温度为210
℃）NO的转化率一定不是该温度下的平衡转化率，C正确；催化剂只能改
变反应速率而不影响化学平衡，故相同条件下选择高效催化剂，不能提高
NO的平衡转化率，D错误。
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14. （2025·河南许昌高二检测）在1 L恒容密闭容器甲、乙中，分别充入
0.1 mol、0.2 mol的CO2，与足量碳粉在不同温度下发生反应：CO2（g）
＋C（s） 2CO（g）。CO的平衡物质的量随温度的变化如图所示。下列
叙述错误的是（　　）
A. 曲线Ⅰ对应的是乙容器
B. a、b两点压强关系： ＝
C. a、b、c三点的平衡常数：Ka＝Kc＜Kb
D. 1 100 K时，若容器乙中c平（CO）、c平（CO2）
均为1 mol·L－1，则v（正）＜v（逆）
√
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解析：　在体积均为1 L的甲、乙两个恒容密闭容器，发生反应CO2（g）
＋C（s） 2CO（g），乙相当于在甲达到平衡后，保持温度不变，再加
入0.1 mol CO2，平衡向正反应方向移动，平衡时乙中CO物质的量增大，
则曲线Ⅰ对应的是乙容器，曲线Ⅱ对应的是甲容器，A项正确；根据PV＝
nRT可得pa∶pb＝（na·Ta）∶（nb·Tb），a、b两点CO物质的量均为0.16
mol，曲线Ⅰ对应的是乙容器，a点对应的平衡三段式为：
　　　　　　CO2（g）＋C（s） 2CO（g）
起始/mol 0.2 0
反应/mol 0.08 0.16
平衡/mol 0.12 0.16
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Ⅱ对应的是甲容器，b点对应的平衡三段式为：
　　　　　　CO2（g）＋C（s） 2CO（g）
起始/mol 0.1 0
反应/mol 0.08 0.16
平衡/mol 0.02 0.16
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经计算pa∶pb＝0.28Ta∶0.18Tb，因为Ta＜Tb，故 ＜ ，B项错误；升
高温度，平衡正向移动，K增大，a、b、c三点的平衡常数：Ka＝Kc＜
Kb，C项正确；根据B项计算，1 100 K时平衡常数K＝ ≈0.21
mol·L－1，1 100 K时，若容器乙中c平（CO）、c平（CO2）均为1 mol·L－
1，Q＝ ＝1 mol·L－1＞K（1 100 K），反应逆向进行，可知
此时v（正）＜v（逆），D项正确。
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15. T ℃时，A气体与B气体反应生成C气体。反应过程中A、B、C浓度变化
如图（Ⅰ）所示，若保持其他条件不变，温度分别为T1 ℃和T2 ℃时，B的
体积分数与时间的关系如图（Ⅱ）所示，则下列结论正确的是（　　）
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A. 在（t1＋10）min时，保持其他条件不变，增大压强，平衡向逆反应方
向移动
B. （t1＋10）min时，保持容器总压强不变，通入稀有气体，平衡向正反
应方向移动
C. T ℃时，在相同容器中，若由0.3 mol·L－1 A、0.1 mol·L－1 B和0.4
mol·L－1 C反应，达到平衡后，C的浓度仍为0.4 mol·L－1
D. 其他条件不变，升高温度，正、逆反应速率均增大，且A的平衡转化率
增大
则下列结论正确的是（　　）
√
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解析：　由图（Ⅰ）可知，Δc（A）∶Δc（B）∶Δc（C）＝0.2 mol·L－1
∶0.6 mol·L－1∶0.4 mol·L－1＝1∶3∶2，所以反应的化学方程式为A（g）
＋3B（g） 2C（g）；在（t1＋10）min时，保持其他条件不变，增大压
强，平衡向气体体积减小的方向移动，即平衡向正反应方向移动，A错
误；（t1＋10）min时，保持容器总压强不变，通入稀有气体，容积增大，
气体A、B、C的分压减小，所以平衡向逆反应方向移动，B错误；T ℃
时，在相同容器中，若由0.3 mol·L－1 A、0.1 mol·L－1 B和0.4 mol·L－1 C反
应，根据化学方程式中的化学计量数比换算成同一半边的物质时，相当于
0.5 mol·L－1 A和0.7 mol·L－1 B反应，所以与图（Ⅰ）中反应的平衡为等效
平衡，达到平衡后，C的浓度仍为0.4 mol·L－1，C正确；由图（Ⅱ）可知T1 ℃＞T2 ℃，升高温度B的体积分数增大，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，所以A的平衡转化率减小，D错误。
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二、非选择题（本题共5小题，共55分）
16. （10分）在温度为373 K 时，将0.100 mol无色的N2O4气体通入1 L抽空的密闭容器中，立刻出现红棕色，直至建立N2O4（g） 2NO2（g）的平衡。如图是隔一定时间测定到的N2O4的浓度（纵坐标为N2O4的浓度，横坐
标为时间）。
（1）计算在20～40 s时间内，NO2的平均生成速率为 。
0.002 mol·L－1·s－1
解析：在20～40 s时间内，v（N2O4）＝ ＝0.001 mol·L－1·s－1，由化学方程式可知：v（NO2）＝2×v（N2O4）＝2×0.001
mol·L－1·s－1＝0.002 mol·L－1·s－1。
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（2）该反应的化学平衡常数表达式为 。
解析：平衡常数为反应产物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，在反应N2O4（g） 2NO2（g）中，K＝ 。
K＝
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（3）下表是不同温度下测定得到的该反应的化学平衡常数。
T/K 323 373
K 0.022 0.36
据此可推测该反应（生成NO2）是 （填“吸热”或“放
热”）反应。
吸热
解析：由表中数据可知，温度升高，平衡常数增大，说明升高温度，平衡向正反应方向移动，则正反应为吸热反应。
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（4）反应达平衡后再加入0.100 mol无色的N2O4气体，推测反应重新达到
平衡后N2O4的转化率 （填“增大”“不变”或“减小”）。
解析：反应达平衡后再加入0.100 mol无色的N2O4气体，相当于增大压强，平衡向逆反应方向移动，则N2O4的转化率减小。
减小
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17. （9分）工业燃烧煤、石油等化石燃料释放出大量氮氧化物（NOx）、
CO2、SO2等气体，严重污染空气。对废气进行脱硝、脱碳和脱硫处理可实
现绿色环保、废物利用。
Ⅰ.脱硝：已知H2的热值为142.9 kJ·g－1（热值是表示单位质量燃料完全燃烧
时所放出的热量）。
N2（g）＋2O2（g） 2NO2（g） ΔH＝＋133 kJ·mol－1
H2O（g） H2O（l） ΔH＝－44 kJ·mol－1
在催化剂存在下，H2还原NO2生成水蒸气和其他无毒物质的热化学方程式
为
。
4H2（g）＋2NO2（g） N2（g）＋4H2O（g）　ΔH＝－1 100.2
kJ·mol－1
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解析：H2的热值为142.9 kJ·g－1，则摩尔燃烧焓为285.8 kJ·mol－1，因此
①H2（g）＋ O2（g） H2O（l）　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1，②N2
（g）＋2O2（g） 2NO2（g）　ΔH＝＋133 kJ·mol－1，③H2O（g）
H2O（l）　ΔH＝－44 kJ·mol－1，根据盖斯定律，将①×4－②－③
×4得到在催化剂存在下，H2还原NO2生成水蒸气和其他无毒物质的热化学
方程式为4H2（g）＋2NO2（g） N2（g）＋4H2O（g）　ΔH＝－1
100.2 kJ·mol－1。
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Ⅱ.脱碳：向2 L密闭容器中加入2 mol CO2、6 mol H2，在适当的催化剂作用
下，发生反应CO2（g）＋3H2（g） CH3OH（l）＋H2O（l）。
（1）该反应自发进行的条件是 （填“低温”“高温”或“任意
温度”）。
低温
解析：CO2（g）＋3H2（g） CH3OH（l）＋H2O（l），熵变ΔS＜0，则反应焓变ΔH＜0，低温下满足ΔH－TΔS＜0。
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（2）下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是 （填字母）。
a.混合气体的平均相对分子质量保持不变
b.CO2和H2的体积分数保持不变
c.CO2和H2的转化率相等
d.混合气体的密度保持不变
e.有1 mol CO2生成的同时有3 mol H—H键断裂
de
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解析：混合气体的平均相对分子质量始终保持不变，不能说明反应达到平衡状态，a错误；向2 L密闭容器中加入2 mol CO2、6 mol H2，按照1∶3反应，所以反应过程中CO2和H2的体积分数始终保持不变，b错误；向2 L 密闭容器中加入2 mol CO2、6 mol H2，按照1∶3 反应，CO2和H2的转化率始终相等，不能确定反应是否达到平衡状态，c错误；反应物是气体，反应产物是液体，混合气体的密度保持不变，说明反应达到平衡状态，d正确；1 mol CO2生成的同时有3 mol H—H键断裂，说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，e正确。
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18. （10分） 一定条件下，在容积为3 L的密闭容器中化学反应CO（g）＋
2H2（g） CH3OH（g）达到平衡状态。
（1）500 ℃时，从反应开始到化学平衡状态，以H2的浓度变化表示的化学
反应速率是 mol·L－1·min－1（用nB、tB表示）。

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解析：500 ℃时，从反应开始到化学平衡状态，CH3OH 的物质的量在tB时间内增加了nB mol，其反应速率为 mol·L－1·min－1，不同物质表示的同一反应速率，其数值之比等于化学计量数之比，则H2的浓度变化表示
的化学反应速率是 mol·L－1·min－1。
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（2）判断该可逆反应达到化学平衡状态的标志是 （填字母，下
同）。
a.v生成（CH3OH）＝v消耗（CO）
b.混合气体的平均相对分子质量不再改变
c.混合气体的密度不再改变
d.CH3OH的浓度不再变化
bd
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解析：v生成（CH3OH）表示正反应速率，v消耗（CO）也表示正反应速率，v生成（CH3OH）＝v消耗（CO）不能判断，a不符合题意；体系气体总质量不变，总物质的量随反应改变，则混合气体的平均相对分子质量随反应改变，当其不再改变时，该可逆反应达到化学平衡状态，b符合题意；体系气体总质量不变，容器容积恒定，则混合气体的密度始终不变，c不符合题意；CH3OH的浓度随着反应正向进行增大，逆向进行减小，当其不再变化时，该可逆反应达到化学平衡状态，d符合题意。
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（3）已知CO（g）＋2H2（g） CH3OH（g）是放热反应，为了增加甲醇
产量，工厂应采取的措施是（　B　）
A. 高温、高压
B. 适宜温度、高压、催化剂
C. 低温、低压
D. 低温、高压、催化剂
B
解析：CO（g）＋2H2（g） CH3OH（g）是放热反应，为了增加甲醇产量，即使该反应平衡朝正向移动，工厂应采取的措施是适宜温度、保持催化剂活性加快反应速率，提高单位时间内产量，增大压强使平衡朝气体物质系数减小方向移动，提高平衡产量。
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（4）氢能源燃料电池是未来汽车动力的一个重要发展方向，利用2H2＋
O2 2H2O的燃烧反应，可以构成一个以KOH溶液做电解质溶液的燃料
电池，该燃料电池的正极反应式为 。
解析：利用2H2＋O2 2H2O的燃烧反应，可以构成一个以KOH溶液做电解质溶液的燃料电池，该燃料电池氢气在负极失去电子，负极反应为H2－2e－＋2OH－ 2H2O，氧气在正极得到电子，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O 4OH－。
O2＋4e－＋2H2O 4OH－
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19. （13分）甲烷是天然气的主要成分，是一种重要的清洁能源和化
工原料。
（1）工业上常用CH4和水蒸气在一定条件下的恒温恒容密闭容器中制取
H2：CH4（g）＋H2O（g） CO（g）＋3H2（g）。
已知：a.C（s）＋2H2（g） CH4（g）　ΔH1
b.2H2（g）＋O2（g） 2H2O（g） ΔH2
c.2C（s）＋O2（g） 2CO（g） ΔH3
①反应CH4（g）＋H2O（g） CO（g）＋3H2（g）的ΔH＝
（用ΔH1、ΔH2、ΔH3表示）。
ΔH3－
ΔH2－ΔH1
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a.c（CH4）＝c（CO） b.气体的压强不再变化
c.体系的密度保持不变 d.3v（CH4）＝v（H2）
e.平衡常数K保持不变
②下列说法中，说明该反应达到平衡状态的是 （填字母）。
b
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③一定温度时，在容积为2 L的恒容密闭容器中，充入0.25 mol的CH4和
0.25 mol的水蒸气发生以上反应。测得CH4平衡时的转化率与温度、压强
的关系如图1所示，则p1 （填“＞”“＜”或“＝”）p2；温度为1
100 ℃时，y点的浓度平衡常数K＝ 。
＜
4.32 mol2·L－2
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解析：①根据盖斯定律，将c× －b× －a可得目标反应CH4（g）＋H2O（g） CO（g）＋3H2（g）的ΔH＝ ΔH3－ ΔH2－ΔH1。②c（CH4）＝c（CO），浓度相等不能说明达到平衡，a不符合题意；该反应是反应前后气体化学计量数改变的反应，当气体的压强不再变化，说明达到平衡，b符合题意；根据ρ＝ ，气体质量不变，容器容积不变，密度始终不变，当体系的密度保持不变，不能作为判断平衡标志，c不符合题意；3v（CH4）＝v（H2），没有标明正反应与逆反应，不能作为判断平衡标志，d不符合题意；该反应在恒温条件下进行，平衡常数是不变的，当平衡常数K保持不变，不能作为判断平衡标志，e不符合题意。
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③一定温度时，在容积为2 L的恒容密闭容器中，充入0.25 mol的CH4和
0.25 mol的水蒸气发生以上反应。测得CH4平衡时的转化率与温度、压
强的关系如图1所示，固定温度，从下到上，甲烷平衡转化率增大，说明
平衡正向移动，则为减小压强，则p1＜p2；温度为1 100 ℃时，根据图
中信息建立三段式：　　 　
CH4（g） ＋ H2O（g） CO（g）＋ 3H2（g）
开始/mol 0.25 0.25 0 0
转化/mol 0.2 0.2 0.2 0.6
平衡/mol 0.05 0.05 0.2 0.6
y点的浓度平衡常数K＝ ＝4.32 mol2·L－2。
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（2）利用紫外线和催化剂可将CO2和H2O（g）转化为CH4：CO2（g）＋
2H2O（g） CH4（g）＋2O2（g）。某实验小组探究了在恒温、容积为2
L的密闭容器中，使用不同催化剂（Ⅰ、Ⅱ）时，随光照时间不同所产生的
CH4的物质的量的变化关系如图2所示：
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①反应开始后的16 h内，在催化剂 （填“Ⅰ”或“Ⅱ”）作用下，收集
的CH4较多。
②0～20 h内，在催化剂Ⅰ作用下，O2的平均生成速率v（O2）＝
。
③实验测得当温度高于560 ℃时，O2的平均生成速率明显下降，原因可能
是 。
Ⅱ
0.75
mol·L－1·h－1
催化剂在高于560 ℃时活性降低
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解析：①根据图中信息，反应开始后的16 h内，在催化剂Ⅱ作用下，收集的CH4较多。②0～20 h内，在催化剂Ⅰ作用下，得到甲烷的物质的量为 15 mol，则得到氧气的物质的量为30 mol，此段时间内O2的平均生成速率v（O2）＝ ＝0.75 mol·L－1·h－1。③由于反应中加入催化剂，催化剂在一定温度下有活性，在较高温度下可能会失去活性，实验测得当温度高于560 ℃时，O2的平均生成速率明显下降，其原因可能是催化剂在高于560 ℃时活性降低。
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20. （13分）800 ℃时，在2 L密闭容器中发生反应：2NO（g）＋O2（g）
2NO2（g）　ΔH＜0，测得n（NO）随时间的变化如下表：
时间/s 0 1 2 3 4 5
n（NO）/ mol 0.20 0.10 0.08 0.07 0.07 0.07
（1）NO的平衡浓度c平（NO）＝ 。
0.035 mol·L－1
解析：根据题表中数据分析，平衡时一氧化氮的浓度为 ＝
0.035 mol·L－1。
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（2）下图中表示NO2的浓度变化的曲线是 （填字母）。
b
解析：根据方程式计算知，二氧化氮的平衡浓度为0.065mol·L－1，故表示NO2的浓度变化的曲线为b。
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（3）能说明该反应已经达到化学平衡状态的是 （填字母）。
A. v（NO2）＝2v（O2）
B. 容器内压强保持不变
C. v逆（NO）＝v正（O2）
D. 容器内NO、O2、NO2同时存在
B
解析：v（NO2）＝2v（O2）没有说明反应的方向，不能说明反应达到平衡状态，A错误；容器内压强保持不变可以说明反应达到平衡状态，B正确；v逆（NO）＝v正（O2），正、逆反应速率不相等，C错误；可逆反应中反应物和反应产物同时存在，故容器内NO、O2、NO2同时存在不能说明反应达到平衡状态，D错误。
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（4）下列操作中，能使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移
动的是 （填字母）。
A. 及时分离出NO2气体
B. 适当升高温度
C. 增大O2的浓度
D. 选择高效的催化剂
C
解析：及时分离出NO2气体，反应速率减慢，平衡正向移动，A错误；
适当升高温度，反应速率增大，平衡逆向移动，B错误；增大O2的浓度，
反应速率增大，平衡正向移动，C正确；选择高效的催化剂，反应速率增大，但平衡不移动，D错误。
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（5）如图中的曲线表示的是其他条件一定时，体系中NO的平衡转化率与
温度的关系。图中标有a、b、c、d四点，其中表示v（正）＜v（逆）的点
是 （填字母）。
A. a B. b
C. c D. d
A
解析：曲线上的点为平衡点，正、逆反应速率相等，a点一氧化氮的转化率比平衡时高，此时正反应速率小于逆反应速率；c点一氧化氮转化率比平衡时低，此时，正反应速率大于逆反应速率。
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