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章末质量检测（二）　化学反应速率与化学平衡
（时间：75分钟　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.（2025·河南大学附属中学高二期中）化学反应速率在工农业生产和日常生活中都有重要作用。下列说法正确的是（　　）
A.将肉类食品进行低温冷藏，能使其永远不会腐败变质
B.在化学工业中，选用催化剂一定能提高经济效益
C.夏天面粉的发酵速率与冬天面粉的发酵速率相差不大
D.茶叶等包装中加入还原性铁粉，能显著延长茶叶的储存时间
解析：D　A项，冷藏降温只能降低肉类食品变质的速率；B项，催化剂的使用只能提高单位时间内的产量，而不能确保经济效益的提高；C项，夏天温度高，面粉的发酵速率较快；D项，还原性铁粉能与氧气反应，降低氧气浓度，从而延长茶叶的储存时间。
2.恒温、恒容条件下，能说明反应2C3H8（g）＋O2（g）2C3H6（g）＋2H2O（g）　ΔH＜0达到化学平衡状态的是（　　）
A.混合气体的总质量不变
B.2v正（C3H6）＝v逆（O2）
C.混合气体的总压强不变
D.C3H6与H2O的物质的量之比保持不变
解析：C　混合气体的质量始终不变，A错误；当反应达到平衡状态时，v正（C3H6）＝2v逆（O2），B错误；该反应是反应前后气体物质的量不相等的反应，当混合气体的总压强不变时，反应达到平衡状态，C正确；C3H6与H2O的物质的量之比始终保持不变，D错误。
3.N2O和CO可在催化剂（Pt2O＋）表面转化为无害气体，其反应原理为N2O（g）＋CO（g）CO2（g）＋N2（g）。下列有关该反应说法正确的是（　　）
A.催化剂能改变反应的ΔH
B.通入过量CO，可使N2O转化率达100％
C.保持温度和容器容积不变，通入He增大压强，反应速率不变
D.保持温度和压强不变，通入He反应速率不变
解析： C　催化剂只能改变反应的活化能，不能改变反应物和生成物的总能量，也就是不能改变反应的ΔH，A错误；该反应为可逆反应，即使通入过量CO，N2O的转化率也小于100％，B错误；保持温度和容器容积不变，通入He增大压强，反应物、生成物的浓度都未改变，所以反应速率不变，C正确；保持温度和压强不变，通入He，则容器的容积增大，反应物和生成物的浓度减小，反应速率减慢，D错误。
4.（2025·江门高二期中）如图表示某化学反应在使用催化剂（b曲线）和未使用催化剂（a曲线）时，反应进程和能量的对应关系。下列说法一定正确的是（　　）
A.a与b相比，b的活化能更高
B.反应物断键吸收的总能量小于生成物成键释放的总能量
C.a与b相比，a中活化分子的百分数更高
D.a与b相比，a的反应速率更快
解析：B　由题图可知，a的活化能更高，A错误；该反应为放热反应，反应物断键吸收的总能量小于生成物成键释放的总能量，B正确；a与b相比，b的活化能小，b中活化分子的百分数更高，C错误；b的活化能更小，有效碰撞几率更大，反应速率更快，D错误。
5.化学反应的方向在多个领域中有广泛的应用。下列说法正确的是（　　）
A.反应N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）的ΔH＜0，ΔS＞0
B.反应4Fe（s）＋3O2（g）2Fe2O3（s）常温下可自发进行，该反应为吸热反应
C.常温下BaSO4（s）＋4C（s）BaS（s）＋4CO（g）不能自发进行，说明该反应的ΔH＜0
D.常温下2NO（g）＋O2（g）2NO2（g）能够自发进行，则该反应的ΔH＜0
解析：D　该反应ΔH＜0，反应后气体分子数减小，ΔS＜0，A错误；该反应ΔS＜0，由ΔG＝ΔH－TΔS可知，当ΔG＜0时反应能自发进行，该反应为放热反应，B错误；该反应常温下不能自发进行，则ΔG＞0，由化学方程式可知，ΔS＞0，则ΔH＞0，C错误；该反应ΔS＜0，当ΔG＜0时反应能自发进行，则ΔH＜0，D正确。
6.（2025·济南一中高二月考）对于可逆反应N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　ΔH＜0，下列研究目的和示意图相符的是（　　）
选项 A B
研究目的 压强（p）对反应的影响（p2＞p1） 压强（p）对平衡常数的影响
示意图
选项 C D
研究目的 温度（T）对平衡的影响 温度（T）对反应的影响（T1＞T2）
示意图
解析：C　p2时反应后达平衡，则p2＜p1，与研究目的不相符；压强对平衡常数不产生影响，曲线应为平行于横坐标的直线；合成氨反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，N2的体积分数增大，C符合题意；T1时反应先达平衡，则T1＞T2，升高温度，合成氨反应的平衡逆向移动，NH3的体积分数应减小。
7.（2025·北京顺义高二月考）我国科学家研究出在S-In催化剂上实现高选择性、高活性电催化还原CO2制甲酸。图1表示不同催化剂及活性位上生成H*的能量变化，图2表示反应历程，其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。下列说法错误的是（　　）
A.CO2生成HCOO－的历程分为两步
B.S2－与K＋（H2O）n微粒间的静电作用促进了H2O的活化
C.S-In/S表面更容易生成H*
D.H*＋OH－H2＋*＋OH－相对能量变化越小，越有利于抑制H*复合成H2
解析：A　根据图2，CO2生成HCOO－的步骤为CO2→C→HCOO*→HCOO－，经过三步转化，A错误；根据图2，可知S2－与K＋（H2O）n微粒间的静电作用促进了H2O的活化，B正确；根据图1，S-In/S表面生成H*的活化能最低，因此更容易生成H*，C正确；H*＋OH－H2＋*＋OH－为放热过程，其相对能量变化越小，放出的热量越少，越不易使反应物分子活化，因此越有利于抑制H*复合成H2，D正确。
8.（2025·无锡高二期中）以NH3和CO2为原料可以合成尿素，涉及的化学反应如下：
反应Ⅰ：2NH3（l）＋CO2（g）H2NCOONH4（l）（快）　ΔH1＝－117.2 kJ·mol－1
反应Ⅱ：H2NCOONH4（l）H2O（l）＋CO（NH2）2（l）（慢）　ΔH2＝＋16.7 kJ·mol－1
下列有关说法正确的是（　　）
A.反应2NH3（l）＋CO2（g）H2O（l）＋CO（NH2）2（l）　ΔH＝＋100.5 kJ·mol－1
B.NH3和CO2合成尿素的总反应速率由反应Ⅰ决定
C.增大压强，既能加快反应Ⅰ的速率又能提高原料的平衡转化率
D.生产过程中温度越高，尿素的产率越高
解析：C　根据盖斯定律，ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝－100.5 kJ·mol－1，A错误；反应Ⅱ是慢反应，活化能大，故总反应的速率由反应Ⅱ决定，B错误；反应Ⅰ是气体物质的量减小的反应，故增大压强既能加快反应Ⅰ的速率又能提高原料的平衡转化率，C正确；由A选项知，合成尿素的反应是放热反应，温度越高，尿素的产率越低，D错误。
9.（2025·泉州高二期中）实验室利用下表中的方案探究影响化学反应速率的因素。（　　）
实验编号 温度/℃ 酸性KMnO4溶液 草酸（H2C2O4）溶液
① 25 4 mL 0.01 mol·L－1 12 mL 0.01 mol·L－1
② a 4 mL 0.01 mol·L－1 12 mL 0.02 mol·L－1
③ 50 4 mL 0.01 mol·L－1 12 mL 0.01 mol·L－1
④ b c 12 mL 0.01 mol·L－1
已知：2Mn＋5H2C2O4＋6H＋2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O，下列有关说法错误的是（　　）
A.a＝25，实验①②探究草酸浓度对于化学反应速率的影响
B.实验①③探究的是温度对化学反应速率的影响
C.实验中需记录溶液颜色变化所需时间
D.若b＝25，c＝4 mL 0.02 mol·L－1，则实验①④也可用于化学反应速率影响因素的探究
解析：D　实验①②研究草酸浓度对化学反应速率的影响，则温度应该相同，即a＝25，A正确；实验①③中温度不同，c（KMnO4）、c（H2C2O4）均相同，故实验①③探究的是温度对化学反应速率的影响，B正确；由于实验过程中酸性KMnO4溶液的浓度相同，通过KMnO4溶液褪色所需要的时间反映化学反应速率，则实验中需记录溶液颜色变化所需时间，C正确；若b＝25，c＝4 mL 0.02 mol·L－1，则实验④中n（KMnO4）∶n（H2C2O4）＝2∶3，KMnO4过量，溶液不能褪色，则实验①④不能用于化学反应速率影响因素的探究，D错误。
10.（2025·唐山高二期末）向容积为2 L的恒容密闭容器中通入CH4（g）和H2O（g）各1.5 mol，发生反应：CH4（g）＋H2O（g）CO（g）＋3H2（g）。在不同温度下测得n随时间变化的曲线如图所示。下列说法错误的是（　　）
A.T1时，反应在0～4 min内的平均反应速率v＝0.125 mol·L－1·min－1
B.T2时，CH4的平衡转化率是40％
C.该反应的正反应是吸热反应
D.该反应的平衡常数表达式为K＝
解析：D　T1时，反应在0～4 min内的平均反应速率v＝＝＝0.125 mol·L－1·min－1，A正确；转化率是参与反应的物质的量与总物质的量的比值，因此CH4的平衡转化率是×100％＝40％，B正确；T1先达到平衡，说明T1＞T2，升高温度，CO的物质的量增大，平衡正向移动，所以该反应的正反应是吸热反应，C正确；平衡常数表达式为K＝，D错误。
11.（2025·杭州高二期中）某反应分两步进行，其能量变化如图所示。下列说法正确的是（　　）
A.反应①的活化能E1＝－177 kJ·mol－1
B.该反应过程中，总反应速率由反应②决定
C.增大C2H6（g）的浓度，可以增大活化分子百分数，提高化学反应速率
D.总反应的热化学方程式为C2H6（g）＋CO2（g）C2H4（g）＋CO（g）＋H2O（g）　ΔH＝＋346 kJ·mol－1
解析：B　由题图可知，反应①的活化能E1＝（－300 kJ·mol－1）－（－477 kJ·mol－1）＝177 kJ·mol－1，A错误；总反应速率由慢反应决定，由题图可知，反应②的活化能大于反应①，反应速率慢于反应①，所以总反应速率由反应②决定，B正确；增大乙烷的浓度，可增大单位体积中活化分子的数目，但活化分子的百分数不变，C错误；由题图可知，总反应的热化学方程式为C2H6（g）＋CO2（g）C2H4（g）＋CO（g）＋H2O（g）　ΔH＝（－300 kJ·mol－1）－（－477 kJ·mol－1）＝177 kJ·mol－1，D错误。
12.（2025·成都石室中学高二月考）已知2N2O（g）2N2（g）＋O2（g）的速率方程为v＝k·cn（N2O）（k为速率常数，只与温度、催化剂有关）。实验测得，N2O在催化剂X表面反应的变化数据如下表。下列说法正确的是（　　）
t/min 0 10 20 30 40 50 60 70
c（N2O）/ （mol·L－1） 0.100 0.080 c1 0.040 0.020 c2 c3 0
A.n＝0，c1＞c2＝c3
B.t＝10 min时，v（N2O）＝2.0×10－3 mol·L－1·s－1
C.相同条件下，增大N2O的浓度或催化剂X的表面积，都能加快反应速率
D.保持其他条件不变，若N2O起始浓度为0.200 mol·L－1，当浓度减至一半时共耗时100 min
解析：A　根据表中数据分析，该反应的速率始终不变，N2O的消耗是匀速的，说明反应速率与c无关，故速率方程中n＝0。由以上分析可知，n＝0，与N2O浓度无关，为匀速反应，每10 min N2O浓度减小0.02 mol·L－1，则c1＝0.06＞c2＝c3＝0，A正确；n＝0，速率与N2O浓度无关，为匀速反应，t＝10 min时瞬时速率等于平均速率，v＝＝2.0×10－3 mol·L－1·min－1≠2.0×10－3 mol·L－1·s－1，B错误；速率方程中n＝0，反应速率与N2O的浓度无关，C错误；保持其他条件不变，该反应的反应速率不变，即为2.0×10－3 mol·L－1·min－1，若起始浓度为0.200 mol·L－1，减至一半时所耗时间为＝50 min，D错误。
13.常温下，某小组利用下列充满红棕色气体的装置探究NO2（g）与N2O4（g）之间转化的条件（夹持装置略，实验开始前弹簧夹K1和K2均是打开的）。下列有关说法正确的是[已知NO2（g）转化为N2O4（g）的反应放热]（　　）
A.装置①：关闭K1，将Ⅰ中活塞快速压缩体积，一段时间后，Ⅱ中颜色比Ⅰ中深
B.装置①：关闭K1，将Ⅱ中活塞缓慢向外拉体积，Ⅱ中颜色逐渐变深
C.装置②：关闭K2，向Ⅲ中烧杯内加入热水，Ⅲ中烧瓶内气体颜色变深
D.装置②：关闭K2，向Ⅳ中烧瓶内通入氩气，Ⅳ中NO2的反应速率加快
解析：C　装置①，根据2NO2（g）N2O4（g）可知，关闭K1，将Ⅰ压缩体积后，c（NO2）和c（N2O4）均增大，Ⅰ中平衡正向移动，但NO2浓度增大的更多，故Ⅰ中颜色比Ⅱ中深，A错误；同理，关闭K1，将Ⅱ中活塞缓慢向外拉体积，Ⅱ中颜色逐渐变浅，B错误；装置②，关闭K2，向Ⅲ中烧杯内加入热水，2NO2（g）N2O4（g）的平衡逆向移动，故Ⅲ中烧瓶中气体颜色变深，C正确；向Ⅳ中烧瓶内通入氩气，反应体系中各物质的浓度不变，故NO2的反应速率不变，D错误。
14.在一定温度下，BaSO4和C在一密闭容器中进行反应：BaSO4（s）＋4C（s）BaS（s）＋4CO（g），CO的平衡浓度（mol·L－1）的对数lg c（CO）与温度的倒数的关系如图所示。下列说法中正确的是（　　）
A.Q点BaSO4的消耗速率小于生成速率
B.该反应的ΔH＜0
C.温度是 K时，反应的平衡常数为1
D.温度不变，将R点状态的容器容积扩大，重新达到平衡时，气体的压强减小
解析：A　Q点的c（CO）大于该温度下的平衡浓度，故平衡逆向移动，即BaSO4的生成速率大于消耗速率，A正确；由图像可知，温度T越高，lg c（CO）越大，该反应的ΔH＞0，B错误；温度是 K（即R点）时，lg c（CO）＝1，平衡常数K＝c4（CO）＝104，C错误；温度不变，平衡常数不变，c（CO）不变，气体的压强不变，D错误。
15.（2025·南通海安高级中学高二期中）CO2催化加氢制备CH4的主要反应如下：
反应Ⅰ：CO2（g）＋4H2（g）CH4（g）＋2H2O（g）　ΔH1
反应Ⅱ：CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g）　ΔH2
一定压强下，在密闭容器中投入1 mol CO2和4 mol H2在催化剂作用下发生反应。平衡时，CO2转化率、CH4产率及另外2种含氢气体的物质的量随温度的变化如图所示。CO的选择性可表示为×100％。下列说法正确的是（　　）
A.图中曲线①、曲线③分别表示平衡时H2物质的量、CO2转化率随温度的变化
B.反应Ⅰ的ΔH1＞0、反应Ⅱ的ΔH2＜0
C.图中P点对应温度下，平衡时CO的选择性为11.1％
D.450 ℃之后，温度升高导致催化剂活性降低，从而导致甲烷平衡产率减小
解析：C　450 ℃以前，CO2的平衡转化率等于CH4的平衡产率，随温度的升高，CO2的转化率和CH4的平衡产率均减小，反应Ⅰ为放热反应，450 ℃以后，曲线③和曲线④不再相等，CO2的转化率增大，CH4的平衡产率降低，即反应Ⅱ为吸热反应，曲线③代表的是平衡时CH4的产率随温度的变化情况，曲线④代表的是平衡时CO2的转化率随温度的变化情况。P点时2种含氢气体的物质的量均为1.36 mol，由碳原子守恒知，含碳原子物质的总物质的量为1 mol，CH4的物质的量不超过1 mol，且曲线①随着温度升高逐渐增大，曲线①为H2物质的量随温度的变化情况，曲线②代表H2O（g）物质的量随温度的变化情况。根据上述分析可知，A、B错误；图中P点对应温度下，反应Ⅰ消耗n（CO2）为x mol，反应Ⅱ消耗n（CO2）为y mol，列三段式如下：
　 　　　　CO2（g）＋4H2（g）CH4（g）＋2H2O（g）
起始/mol 1 4 0 0
转化/mol x 4x x 2x
平衡/mol 1－x 4－4x x 2x
　　　　　CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g）
起始/mol 1－x 4－4x 0 2x
转化/mol y y y y
平衡/mol 1－x－y 4－4x－y y 2x＋y
结合P点数据可以得到解得平衡时CO的选择性＝×100％＝×100％＝×100％≈11.1％，C正确；450 ℃以后，甲烷平衡产率减小的原因是反应Ⅰ和Ⅱ同时发生，但以反应Ⅱ为主，D错误。
二、非选择题（本题共4小题，共55分）
16.（12分）（2025·邵阳高二检测）某温度时，在一个容积为2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。根据图中数据，回答下列问题。
（1）该反应的化学方程式为　3X＋Y2Z　　。
（2）反应开始至2 min，气体Z的平均反应速率v（Z）＝0.05 mol·L－1·min－1。
（3）若X、Y、Z均为气体，反应达到平衡时：
①压强是开始时的0.9倍。
②若此时将容器的容积缩小为原来的，达到平衡时，容器内温度将升高（容器不与外界进行热交换），则该反应的正反应为放热（填“放热”或“吸热”）反应。
（4）上述反应在t1～t6内反应速率与时间图像如图所示，在每一时刻均改变一个影响反应速率的因素，则下列说法正确的是B（填字母）。
A.在t1时增大了压强
B.在t3时加入了催化剂
C.在t4时降低了温度
D.t2～t3时X的转化率最高
解析：（1）由题图可知，X、Y为反应物，Z为生成物，且Δn（X）∶Δn（Y）∶Δn（Z）＝0.3 mol∶0.1 mol∶0.2 mol＝3∶1∶2，所以反应的化学方程式为3X＋Y2Z。（2）反应开始至2 min，用气体Z表示的平均反应速率v（Z）＝＝0.05 mol·L－1·min－1。（3）①反应开始时混合气体的物质的量为2.0 mol，达到平衡时混合气体的物质的量为1.8 mol，恒温恒容条件下，气体的物质的量之比等于压强之比，平衡状态时体系的压强是开始时的＝0.9倍。②增大压强，平衡正向移动，达到平衡时，容器内温度升高，说明正反应为放热反应。（4）A项，在t1时，正反应速率不变，逆反应速率增大，说明t1时增大了生成物浓度，错误；B项，X、Y、Z均为气体，在t3时，正、逆反应速率增大相同的倍数，说明在t3时加入了催化剂，正确；C项，在t4时，正、逆反应速率都减小且逆反应速率大于正反应速率，该反应为放热反应，降低温度平衡正向移动，应该是正、逆反应速率都减小且正反应速率大于逆反应速率，错误；D项，在t1时改变条件平衡逆向移动，X的转化率减小，在t3时加入催化剂平衡不移动，X的转化率不变，在t4时改变条件平衡逆向移动，X的转化率减小，所以在t0～t1时X的转化率最高，错误。
17.（14分）（2025·南京师大附中高二期中）某实验小组在不同温度下，用2％H2O2溶液与不同试剂混合，利用氧气传感器测定氧气全部放出所需时间，来探究影响H2O2分解的化学反应速率的因素，设计如下实验：
实验序号 温度/℃ 2％H2O2溶液的体积/mL 3 mL 1 mol·L－1的试剂 时间
1 25 20.00 KCl 几乎不 分解
2 25 20.00 KI 82 s
3 25 20.00 FeCl3 202 s
4 100 20.00 KI 65 s
5 25 20.00 KI中通HCl气体使其pH＝1 几乎 不分解
6 25 20.00 KI中加入KOH固体，使其pH＝7.5 75 s
已知：H2O2＋2KII2＋2KOH、I2＋2KOHKI＋KIO＋H2O、2KIO2KI＋O2↑。
回答下列问题：
（1）从实验1、2、3可以得出，I－、Fe3＋（填离子符号，下同）促进H2O2分解生成氧气，且促进效果I－更好。
（2）设计实验1的目的是作对照，排除K＋和Cl－对过氧化氢分解速率的影响　。
（3）实验2和4（填实验序号）探究温度对H2O2分解的影响。
（4）向实验5所得的溶液中滴加几滴淀粉溶液，溶液变蓝，则实验5中反应的离子方程式为　2I－＋H2O2＋2H＋I2＋2H2O　。
（5）由上述实验可知，碱促进（填“促进”或“抑制”）H2O2分解，向KI中加入KOH固体，H2O2分解速率变化的原因是　增大KOH溶液的浓度，反应I2＋2KOHKI＋KIO＋H2O的平衡正向移动，KIO的浓度增大，KIO分解生成O2的速率加快，所以过氧化氢的分解速率加快（从平衡移动的角度解释）。
解析：（1）由实验1、2、3的数据可知，氯化钾对过氧化氢溶液分解生成氧气没有影响，碘化钾溶液和氯化铁溶液能促进过氧化氢溶液分解生成氧气，说明碘离子和铁离子能促进过氧化氢溶液分解生成氧气，由加入碘化钾溶液，过氧化氢溶液分解生成氧气全部放出所需时间小于氯化铁溶液可知，碘离子促进效果更好。（2）根据（1）中分析，设计实验1的目的是作对照，排除钾离子和氯离子对过氧化氢分解速率的影响。（3）由实验数据可知，实验2和4的目的是探究其他条件相同时，反应温度对过氧化氢分解速率的影响。（4）由题意可知，实验5中发生的反应为酸性条件下碘离子和过氧化氢反应生成能使淀粉变蓝色的碘和水，反应的离子方程式为2I－＋H2O2＋2H＋I2＋2H2O。（5）实验2和6的实验现象说明碱促进过氧化氢溶液分解生成氧气；由题给信息可知，向碘化钾溶液中加入氢氧化钾溶液，过氧化氢溶液分解生成氧气的反应速率加快，溶液中存在如下平衡：I2＋2KOHKI＋KIO＋H2O，向溶液中加入氢氧化钾固体，平衡向正反应方向移动，溶液中次碘酸钾浓度增大，分解生成氧气的反应速率加快，导致过氧化氢溶液分解生成氧气的速率加快。
18.（13分）在恒压密闭容器中，充入一定量的H2和CO2发生如下可逆反应：CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）　ΔH＜0。实验测得反应物在不同温度下，反应体系中CO2的平衡转化率与压强的关系曲线如图所示。
（1）该反应的ΔS＜（填“＞”或“＜”）0，该反应在低温（填“低温”或“高温”）条件下有利于自发进行。
（2）比较T1与T2的大小关系：T1＜（填“＜”“＝”或“＞”）T2，理由是正反应为放热反应，降低温度，反应平衡向正反应方向移动，所以T1＜T2。
（3）在T1和p6 Pa的条件下，往密闭容器中充入3 mol H2和1 mol CO2，该反应在5 min末达到平衡，此时容器的容积为1.8 L。则该反应在此温度下的平衡常数为（或0.148）；若温度不变，压强恒定在p8 Pa的条件下重新达到平衡时，容器的容积变为（或0.533）L。
解析：（1）根据热化学方程式可知，正反应是气体体积减小的放热反应，因此该反应的ΔS＜0；由于ΔG＝ΔH－TΔS＜0时反应自发进行，所以该反应在低温下自发进行。（3）在T1和p6 Pa的条件下，平衡时二氧化碳的转化率是40％，列三段式：
　　 　　　CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）
起始/mol 1 3 0 0
转化/mol 0.4 1.2 0.4 0.4
平衡/mol 0.6 1.8 0.4 0.4
达到平衡时容器的容积为1.8 L，所以CO2、H2、CH3OH（g）、H2O（g）的浓度分别是 mol·L－1、1 mol·L－1、 mol·L－1、 mol·L－1，则T1时平衡常数K＝＝；若温度不变，压强恒定在p8 Pa的条件下重新达到平衡时，二氧化碳的转化率是60％。则
　 　　　　CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）
起始/mol 1 3 0 0
转化/mol 0.6 1.8 0.6 0.6
平衡/mol 0.4 1.2 0.6 0.6
温度不变，K不变，平衡时容器的容积为V L，则＝，解得V＝。
19.（16分）（2025·武汉高二月考）CO2与H2反应合成HCOOH，是实现“碳中和”的有效途径。
（1）反应Ⅰ：CO2（g）＋H2（g）HCOOH（g）　ΔH＝－31.4 kJ·mol－1。
①实验测得反应Ⅰ的v正＝k正c·c（H2），v逆＝k逆·c，lg k与温度的关系如图所示（k表示速率常数）。直线A表示lg k正（填“lg k正”或“lg k逆”），理由是　反应Ⅰ是一个放热反应，降低温度，平衡正向移动，降低相同的温度，v正降低的幅度较小　。反应Ⅰ的平衡常数K＝（用k正和k逆表示）。
②温度为T1 K时，将0.4 mol CO2和0.3 mol H2充入0.1 L恒容密闭容器中合成HCOOH，当CO2转化率为50％时，反应Ⅰ的v正＞（填“＞”“＜”或“＝”）v逆。
（2）某温度下，将等物质的量的CO2和H2充入恒容密闭容器中合成HCOOH（g）时，还发生了副反应Ⅱ：CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g）　ΔH＝＋41.2 kJ·mol－1。
①下列说法中正确的是BC（填字母）。
A.混合气体的密度不变时，一定达到平衡状态
B.增大压强，副反应的平衡逆向移动
C.升高温度，副反应的正、逆反应速率均增大
D.增大氢气的用量，提高氢气的转化率
②700 K时，向恒容密闭容器中加入过量CaCO3和H2，同时发生反应Ⅰ和Ⅱ。t min后达到平衡，此时容器内p是p的x倍。则0～t min内用HCOOH分压表示的反应Ⅰ的速率为kPa·min－1。H2初始压强为kPa。[Kp是用平衡分压代替平衡浓度计算的平衡常数，反应Ⅰ的Kp＝m kPa－1、反应Ⅱ的Kp＝n，CaCO3（s）CaO（s）＋CO2（g）　Kp＝y kPa]
解析：（1）①反应Ⅰ是放热反应，降低温度，平衡正向移动，降低相同的温度，v正降低的幅度较小，结合图像，直线A表示lg k正；平衡时，v正＝v逆，k正·c·c（H2）＝k逆·c，即K＝。②由题图可知K＞1，当转化率为50％，Q＝1＜K，v正＞v逆。（2）①容器容积不变，混合气体的密度一直不变，不能表明反应达到平衡状态；增大压强，主反应平衡正向移动，氢气浓度减小，副反应平衡逆向移动；升高温度，副反应的正、逆反应速率均增大；增大氢气的用量，氢气的转化率降低，综上选B、C。②设平衡时HCOOH的压强为a kPa。
　　 　　　　HCOOHCO＋H2O　Kp＝ kPa
平衡压强/kPa 　a
＝，a＝
则反应Ⅰ的速率为＝ kPa·min－1。设平衡时H2的压强为b kPa，CaCO3（s）CaO（s）＋CO2（g）　Kp＝y kPa，则p＝y kPa；
　　　　　　　CO2＋H2HCOOH　Kp＝m kPa－1
平衡压强/kPa y b
＝m，b＝，根据氢原子守恒，则H2的初始压强为p（H2）＋p＋p，即为＋＋＝。
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