四川省绵阳中学人教版高中化学选修1-第2章简答题专项经典习题(专题培优)

一、解答题
1．目前人们对环境保护、新能源开发很重视。

(1)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。

煤燃烧产生的烟气中的氨氧化物NO x，可用CH4催化还原，消除氮氧化物的污染。

①CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H1=-860.0 kJ·mol-1
②2NO2(g)⇌N2O4(g) △H=-66.9 kJ·mol-1
写出CH4催化还原N2O4(g)生成N2、H2O(g)和CO2的热化学方程式：_______。

(2)用焦炭还原NO的反应为：2NO(g)+C(s)⇌N2(g)+CO2(g)，向容积均为1 L的甲、乙、丙三个恒容恒温(反应温度分别为400℃、400℃、T℃)的容器中分别加入足量的焦炭和一定量的NO，测得各容器中n(NO)随反应时间t的变化情况如下表所示：
t/min04080120160
n(NO)(甲容器，400℃)/mol 2.00 1.50 1.100.600.60
n(NO)(乙容器，400℃)/mol 1.000.800.650.530.45
n(NO)(丙容器，T℃)/mol 2.00 1.000.500.500.50
①该正反应为_______(填“放热”或“吸热”)反应。

②乙容器在200 min达到平衡状态，则0～200 min内用NO的浓度变化表示的平均反应速率v(NO)=_______。

(3)用焦炭还原NO2的反应为：2NO2(g)+2C(s)⇌N2(g)+2CO2(g)，在恒温条件下，1 mol NO2和足量C发生该反应，测得平衡时NO2和CO2的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示：
①A、B两点的浓度平衡常数关系：K c(A)_______(填“>”“<”或“=”)K c(B)。

②A、B、C三点中NO2的转化率最低的是_______(填“A”、“B”或“C”)点。

③计算C点时该反应的压强平衡常数K p(C)=_______(K p是用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。

答案：CH4(g)+ N2O4(g) =N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ∆H=-793.1kJ/mol吸热0.0035mol/(L∙min) =B4MPa
【详解】
(1)根据盖斯定律，①-②可得CH4(g)+ N2O4(g) =N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)，则∆H=-860.0 kJ·mol-1+66.9 kJ·mol-1=-793.1kJ/mol；
(2)①根据表中数据，T ℃与400℃时，初始量及容器的体积相同，温度不同，T ℃达到平衡所用的时间变短，则T ℃大于400℃，升高温度，NO 的含量减小，平衡正向移动，故正反应为吸热反应；
②该反应为气体不变的反应，增大压强平衡不移动，容器乙的初始量为容器甲的一半，则
达到平衡时，NO 的含量为0.30mol ，v(NO)=
1.00mol 0.30mol
1L 200min
-⨯=0.0035mol/(L∙min)；
(3)①A 、B 两点的温度未变，则浓度平衡常数关系相等；
②该反应为气体增大的反应，增大压强平衡逆向移动，则B 点NO 2的转化率最低； ③C 点时，
()()()()()()()
2222NO g +2C s N g +2CO g 100x 0.5x x 1-x
0.5x
x
mol mol mol 起始转化平衡
根据图像可知，1-x=x ，则x=0.5mol ，平衡时总物质的量为1.25mol ，则
K p(C)=2
2
0.50.25
20MPa 20MPa 1.25 1.250.520MPa 1.25⎛⎫⨯⨯⨯ ⎪⎝⎭⎛⎫
⨯ ⎪⎝⎭
=4MPa 。

2．化学反应速率、化学平衡理论可通过大量化学实验进行验证，回答下列相关问题。

(1)227Cr O (-
橙色)在溶液中与24CrO (-黄色)存在一平衡体系，平衡体系的离子方程式
_______，若向体系中加入一定量70%的硫酸，溶液呈______色。

(2)CO 是煤气的主要成分，可与水蒸气反应生成氢气：
()()
()()222CO g H O g CO g H g H ++。

查阅资料得出相关数据如下：
该反应升高到一定温度时，反应将不能正向进行，由此判断该反应的S ___(填“>”或“<”)0。

②在容积为10L 的密闭容器中通入()0.1mol CO g 和()20.1mol H O g 发生反
应，在400℃时反应达到平衡，此时()CO g 的转化率为______。

(3)将42mol CH 和()24mol H O g 通入容积为10L 的恒容密闭容器中，发生反应：()()()()422CH g H O g CO g 3H g ++。

4CH 的平衡转化率与温度、压强的变
化关系如图所示。

①压强：1p ____2p (填“大于”“小于”或“等于”)。

A ②、
B 、
C 三点的平衡常数A K 、B K 、C K 从大到小关系是_______。

答案：222724Cr O H O
2CrO 2H -
-+
++ 橙色 ＜ 75% 小于 K C ＞K B ＞K A
【详解】 (1)
227Cr O -在溶液中与24CrO -
存在一平衡体系，其反应的离子方程式为222724Cr O H O
2CrO 2H --+
++，添加70%的硫酸时，平衡逆向移动，溶液显橙色，故
答案为：222724Cr O H O
2CrO 2H -
-+
++；橙色；
(2)①由表格数据可知，温度升高，K 值减小，说明该反应是放热反应，H ＜0，该反应升高到一定温度时，反应将不能正向进行，说明当T 较大时，G=H-T S>0，则S ＜0，故答案为：＜；
②在容积为10L 的密闭容器中通入()0.1molCO g 和()20.1molH O g 发生反应，在400℃时反应达到平衡，列出三段式：
()()()()()()
()222CO g +H O g CO g +H g mol/L 0.01
0.0100mol/L x
x
x x mol/L 0.01-x 0.01-x
x x
起始转化平衡
K=()()()
2
x 0.01-x 0.01-x =9，解得x=0.0075mol/L ，此时()CO g 的转化率为0.0075mol/L
100%0.01mol/L
⨯=75%，故答案为：75%；
(3)①反应()()
()()422CH g H O g CO g 3H g ++是气体体积增大的反应，温度不变时，
增大压强平衡逆向移动，CH 4的平衡转化率减小，由图像可知，1p 小于2p ，故答案为：小于；
②由图像可知，温度升高甲烷的平衡转化率增大，平衡正向移动，该反应是吸热反应，温度越高，平衡常数越大；温度T A <T B <T C ，平衡常数A K 、B K 、C K 从大到小关系是：K C ＞K B ＞K A ，故答案为：K C ＞K B ＞K A 。

3．(1)顺-1，2-二甲基环丙烷和反-1，2-二甲基环丙烷可发生如下转化：
该反应的速率方程可表示为()()()v =k c 正正顺和()()()v =k c 逆逆反，k (正)和k (逆)在一定温度时为常数，分别称作正、逆反应速率常数。

已知：1t 温度下-1
()k =0.006s 正，-1
()k =0.002s 逆，该温度下反应的平衡常数值1K =__________；该反应的活化能a E (正)小于a E (逆)，则
ΔH __________(填“小于”“等于”或“大于”)0。

(2)一定量的2CO 与足量的C 在恒压密闭容器中发生反应：
2C(s)CO (g)2CO(g)+1ΔH=+173kJ mol -⋅，若压强为p kPa ，平衡时体系中气体体
积分数与温度的关系如图所示，回答下列问题：
①650℃时2CO 的平衡转化率为__________。

②1t ℃时平衡常数P =K __________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)；该温度下达平衡后若再充入等物质的量的CO 和2CO 气体，则平衡__________(填“正向”“逆向”或“不”)移动，原因是__________。

答案：小于 25% 0.5p 不 Q p =K p 【详解】
(1)当反应达到平衡时，()v 正=()v 逆，即()()k c 正顺=()()k c 逆反，则
()()()
1)
(k =c k c =
K 正反逆顺=-1
-1
0.006s 0.002s =3；该反应的活化能a E (正)小于a E (逆)，说明反应物的总能量大
于生成物的总能量，则反应放热，则ΔH 小于0；
(2)①由图可知，650℃时，反应达平衡后CO 的体积分数为40%，设开始加入的二氧化碳为1mol ，转化了xmol ，列三段式：
()()()2(mol)10(mol C s +CO g 2CO g )x 2x (mol)
1-x
2x
始变平
所以
2x
1-x+2x ×100%=40%，解得x=0.25mol ，则CO 2的转化率为：0.251
×100%=25%；
②恒压密闭容器中，压强为p kPa ，由图可知，t 1℃时，反应达平衡后CO 和CO 2的体积分
数都为50%，分压=总压×物质的量分数，t 1℃时平衡K p =2
p 2p 2
⎛⎫ ⎪
⎝⎭=0.5pkPa ；由图可知，t 1℃
时，反应达平衡后CO 和CO 2的体积分数都为50%为平衡状态，该温度下达平衡后若再充入等物质的量的CO 和CO 2气体，Q p =K p ，则平衡不移动。

4．在恒温恒容的密闭容器中，工业上常用反应①制备甲醇：
231CO(g)+2H (g)CH OH(g) ΔH <0；其中的原料气常用反应②来制备：4222CH (g)+H O(g)
CO(g)+3H (g) ΔH 。

根据题意完成下列各题：
(1)判断反应①达到平衡状态的标志是__________(填字母)。

a.CO 体积分数保持不变 b.CO 和3CH OH 浓度相等 c.容器中气体的压强不变
d.3CH OH 的生成速率与CO 的消耗速率相等
e.容器中混合气体的密度保持不变
(2)欲提高反应①CO 中的转化率，下列措施可行的是__________(填字母)。

a.向装置中再充入2N b.升高温度 c.改变反应的催化剂 d.向装置中再充入2H
(3)一定条件下，反应②中4CH 的平衡转化率与温度的关系如图所示。

则2ΔH __________0(填“<”、“>”或“=”)，在T C 时的1L 密闭容器中，充入41mol CH 和
23mol H O(g)，发生反应②，经过5min 达到平衡，此时4CH 的转化率为50%，则从开
始到平衡，2H 的平均反应速率为__________，T C 时该反应的平衡常数为__________。

(4)若向此1L 密闭容器中，加入41mol CH 、25mol H O(g)、1mol CO 和23mol H ，发生反应②，若温度仍为T ℃，此时v(正)__________v(逆)(填“<”、“>”或“=”)，若改变反应温度，达到新平衡时，__________2mol<n(H O)<__________mol 。

答案：ac d ＞ ()0.3mol/L min ⋅ 1.35 ＜ 4 6 【详解】
(1)恒温恒容的容器内进行反应CO(g)+2H 2(g)⇌CH 3OH(g)
a ．平衡状态时各组分的含量不变，CO 体积分数保持不变，证明反应达到平衡，故a 符合
题意；
b ．CO 和3CH OH 的平衡浓度由甲醇和一氧化碳的起始量和消耗量决定，容器中甲醇浓度与CO 浓度相等不能证明反应达到平衡，故b 不符合题意；
c ．该反应为反应前后是气体体积减小的反应，容器中气体的压强不变，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故c 符合题意；
d ．3CH OH 的生成速率与CO 的消耗速率都是正反应速率，不能说明正逆反应速率相等，不能说明反应达到平衡，故d 不符合题意；
e ．混合气体的密度=
气体质量
气体体积
，反应过程中气体质量守恒，气体的质量不变，恒温恒容
的容器，容器体积不变，则密度始终不变，不能证明反应达到平衡，故e 不符合题意； 答案选ac ；
(2)a ．向装置中再充入2N ，恒温恒容条件下，体系总压增大，分压不变，平衡不移动，CO 转化率不变，故a 不符合题意；
b ．反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，CO 转化率减小，故b 不符合题意；
c ．改变反应的催化剂，反应速率改变，但不能改变化学平衡，CO 转化率不变，故c 不符合题意；
d ．向装置中再充入2H ，平衡正向移动，CO 转化率增大，故d 符合题意； 答案选d ；
(3)图象变化分析甲烷转化率随温度升高增大，说明平衡正向进行，正反应是吸热反应，△H 2＞0，在T ℃时的1L 密闭容器中，充入1mol CH 4和3mol H 2O(g)，发生反应②，经过5min 达到平衡，此时CH 4的转化率为50%，则
()()()()()()()
422CH g +H O g CO g +3H g mol mol 13000.50.50.5 1.50.5
2.5
mo 0..5
l 5
1始变平
H 2的平均反应速率=
1.5mol
1L 5min
⨯=0.3mol/L•min ；容器的体积为1L ，平衡常数K =
()3
1.50.5
2.50.5
⨯⨯=1.35(mol/L)2；
(4)若向此1L 密闭容器中，加入1mol CH 4、5mol H 2O(g)、1mol CO 和3mol H 2，发生反应
②，若温度仍为T ℃．平衡常数K =1.35，Q c =
3
1315
⨯⨯=5.4＞1.35，所以反应逆向进行，v (正)＜v (逆)，若改变反应温度，达到新平衡时，
()()
()()()()()422151304242
CH g +H O g CO g +3H g mol mol mol 6
2
若反应完全向右进行若反应完全向左进行初始量
得到水蒸气的物质的量介于4-6间。

5．甲烷是重要的气体燃料和化工原料。

回答下列问题:
(1)已知 CH 4、CO 、H 2的燃烧热分别为-890.3 kJ/ mol ，-283.0 kJ/mol ，-285.8 kJ/ mol 。

利用甲烷制合成气的反应为CH 4(g)+H 2O(g)
CO(g)+3H 2(g) △H 。

根据上述数据能否计算△H ________(填“能”或“否")，理由是_________ (2)在某密闭容器中通入 2mol CH 4和2mol H 2O(g)。

在不同条件下发生反应：CH 4(g)+H 2O(g)CO(g)+3H 2(g)，测得平衡时CH 4的体积分数与温度、压强的关系如图
所示。

①△H _____(填"＜"、"＞""或"=") 0，P 1_____P 2，理由是_______________ ②m 、n 、q 三点的化学平衡常数大小关系为________________ ③q 点甲烷的转化率为______________________
答案：否 缺少H 2O(1)= H 2O(g) > > 该反应是气体体积增大的反应，减小压强平衡向体积增大的方向移动，CH 4的体积分数将减小，所以P 1>P 2 K m <K n <K q 25% 【详解】
(1)①已知 CH 4、CO 、H 2的燃烧热分别为-890.3 kJ/mol ，-283.0 kJ/mol ，-285.8 kJ/mol ，得到热化学方程式：I.CH 4(g)+2O 2(g)=CO 2(g)+2H 2O(l) △H=-890.3 kJ/mol ，Ⅱ.CO(g)+12
O 2(g)=CO 2(g) △H=-283.0 kJ/mol ，Ⅲ.H 2(g)+
1
2
O 2(g)=H 2O(l) △H=-285.8 kJ/mol ，缺少H 2O(1)= H 2O(g)的热化学方程式，无法计算CH 4(g)+H 2O(g)CO(g)+3H 2(g)的△H ，故
答案为：否；缺少H 2O(1)= H 2O(g)；
(2)①由图可知，升高温度甲烷的体积分数减小，平衡正向移动，则该反应是吸热反应，△H>0；该反应是气体体积增大的反应，增大压强平衡逆向移动，甲烷的体积分数增大，则P 1> P 2，故答案为：>；>；该反应是气体体积增大的反应，减小压强平衡向体积增大的方向移动，CH 4的体积分数将减小，所以P 1>P 2；
②平衡常数只受温度影响，T m <T n <T p ，该反应是吸热反应，温度越高平衡常数越大，则K m <K n <K q ，故答案为：K m <K n <K q ；
③若q 点对应的纵坐标为30，说明甲烷的体积分数为30%，
()()()()()()
()422CH g +H O g CO g +3H g mol 220
0mol x
x
x 3x mol 2-x 2-x
x 3x
起始转化平衡
2-x 4+2x
=30%，解得x=0.5mol ，此时甲烷的转化率=0.5mol
2mol ×100%=25%，故答案为：
25%。

6．氮是大气中含量最多的气体，研究氮及其化合物对人类有重要的意义。

(1)合成氨的原理为：N 2(g)+3H 2⇌2NH 3△H=−92.4kJ/mol
①将一定量的N 2(g)和H 2(g)放入1L 的密闭容器中，在500℃、2×
107Pa 下达到平衡，平衡时测得N 2为0.1mol ，H 2为0.3mol ，NH 3为0.1mol 。

该反应的平衡常数表达式K=___，该条件下H 2的转化率为___。

此温度下该反应的平衡常数K=___。

②欲提高H 2的转化率，下列措施可行的是___。

a.向容器中按原比例再充入原料气
b.向容器中再充入惰性气体
c.改变反应的催化剂
d.液化生成物分离出氨
(2)在2L 密闭容器中，800℃时反应2NO(g)+O 2(g)⇌2NO 2(g)△H<0体系中，各成分浓度随时间的变化如图：
①用O 2表示从0∼2s 内该反应的平均速率v=___。

②能说明该反应已经达到平衡状态的是___。

a.v(NO 2)=2v(O 2)b.容器内压强保持不变 c.v 逆(NO)=2v 正(O 2)d.容器内的密度保持不变
③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___。

a.及时分离出NO 2气体b.适当升高温度 c.增大O 2的浓度d.选择高效的催化剂
(3)汽车尾气中含有CO 、NO 2等有毒气体，对汽车加装尾气净化装置，可使有毒气体相互反应转化为无毒气体。

4CO(g)+2NO 2(g)⇌4CO 2(g)+N 2(g)△H=−1200kJ ⋅mol −1对于该反应，温度不同(T 2>T 1)、其他条件相同时，下列图象正确的是___(填代号)。

答案：()
()()
33
222NH c N c c H ⋅3% 3.7(mol/L)-2 ad 0.0015mol/(L ⋅s ) bc c 乙 【详解】
(1)①根据化学方程式和三段式列式计算：
()()
()()()()223N g +3H g 2NH g mol/L 0.150.450mol/L 0.050.150.1mol/L 0.1
0.3
0.1
初始浓度：变化浓度：平衡浓度：
平衡常数的表达式：K=()
()()
33
222NH c N c c H ⋅，该条件下H 2的转化率=
0.15mol/L
0.45mol/L
×100%≈33.3%，平衡常数
K=()()()()()
22
2333
2NH mol/c L c N c H mol/L mol/L 0.1=0.10.3⋅⨯=3.7(mol/L)-2，故答案为：()
()()
33
222NH c N c c H ⋅；33.3%；3.7(mol/L)-2； ②根据化学平衡：N 2(g)+3H 2⇌2NH 3，反应是气体体积减小的放热反应，欲提高H 2的转化率，平衡正向进行；
a ．向容器中按原比例再充入原料气，则压强增大，平衡向右移动，氢气的转化率增大，故a 正确；
b ．向容器中再充入惰性气体，则各组分浓度不变，平衡不移动，氢气的转化率不变，故b 错误；
c ．改变反应的催化剂，不影响平衡的移动，氢气的转化率不变，故c 错误；
d ．液化生成物分离出氨，平衡向右移动，氢气的转化率增大，故d 正确； 故答案为：ad ；
(2)①由图象数据可知，由方程式2NO(g)+O 2(g)⇌2NO 2(g)可知，平衡时
△c(NO):△c(O 2):△c(NO 2)=2:1:2，为据此判断表示，浓度变化的曲线，分别为b 为NO ，c 为O 2，a 为NO 2，由图中数据可知2s 内，O 2的浓度变化量为0.005mol/L−0.002mol/L=0.003mol/L ，根据v=c
t
计算v(O 2)=
s
0.003mo /L
2l =0.0015mol/(L ⋅s)，故答案为：0.0015mol/(L ⋅s )；
②能说明该反应已经达到平衡状态的是当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变；
a．未指明正逆速率，若都为同一方向速率，始终都存在v(NO2)=2v(O2)关系，故不能说明到达平衡，若为不同方向的速率，速率之比等于化学计量数之比，说明到达平衡，故a错误；
b．随反应进行气体的物质的量减小，压强增减小，容器内压强保持不变，说明到达平衡，故b正确；
c．不同物质表示的正逆速率之比等于化学计量数之比，反应到达平衡，故v逆(NO)=2v正(O2)，说明到达平衡，故c正确；
d．反应混合气体的质量不变，容器的体积不变，密度始终不变，故容器内物质的密度保持不变，不能说明到达平衡，故d错误；
故答案为：bc；
③为使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动依据平衡移动原理分析判断；a．及时分离出NO2气体，平衡向正反应移动，但反应速率降低，故a错误；
b．适当升高温度，反应速率增大，平衡向逆反应移动，故b错误；
c．增大O2的浓度，反应速率增大，平衡向正反应移动，故c正确；
d．选择高效的催化剂，增大反应速率，不影响平衡移动，故d错误；
故答案为：c；
(3)甲．升高温度，化学平衡逆向移动，化学反应速率会迅速增大，会离开原来的速率点，故甲错误；
乙．升高温度，化学反应速率会迅速增大，所以T2时先达到化学平衡状态，并且化学平衡逆向移动，二氧化氮的转化率减小，故乙正确；
丙．对于反应：4CO(g)+2NO2(g)⇌4CO2(g)+N2(g)，T不变，增大压强，平衡正向移动，一氧化碳的体积分数会减小，故丙错误；
故答案为：乙。

7．请回答下列问题
(1)可逆反应2Cl2(g)+2H2O(g)⇌4HCl(g)+O2(g)ΔH＞0，在一定条件下达到平衡后，分别采取下列措施(填“增大”、“减小”或“不变”)：
①降低温度，Cl2的转化率_____；v正_____；
②保持容器体积不变，加入He，则HCl的物质的量_____；
③保持容器压强不变，加入He，则O2的体积分数_____；
④若温度和体积不变，反应从Cl2和H2O开始至平衡，在这个变化过程中，容器内气体的密度_____，相对分子质量_____。

(2)在容器体积可变的密闭容器中，反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)在一定条件下达到平衡。

完成下列填空：
①若该反应经过2秒钟后达到平衡，NH3的浓度增加了0.6mol/L，在此期间，正反应速率v(H2)的值为_____
A．0.6mol/(L∙s) B．0.45mol/(L∙s)
C．0.3mol/(L∙s) D．0.2mol/(L∙s)
②在其他条件不变的情况下，缩小容器体积以增大反应体系的压强，v正_____(选填“增大”、“减小”，下同)，v逆_____，平衡向_____方向移动(选填“正反应”、“逆反应”)。

③在其他条件不变的情况下，降低温度平衡向正反应方向移动，则正反应为_____反应(选填“吸热”、“放热”)。

④如图为反应速率(v)与时间(t)关系的示意图，由图判断，在t1时刻曲线发生变化的原因是_____(填写编号)。

a．增大N2的浓度 b．扩大容器体积 c．加入催化剂 d．升高温度
改变条件后，平衡混合物中NH3的百分含量_____(选填“增大”、“减小”、“不变”)。

答案：减小减小不变增大不变减小B增大增大正反应放热c不变【详解】
(1)①该反应的正方向为吸热反应，所以降低温度，平衡逆移，Cl2的转化率减小；v正减小；
②保持容器体积不变，加入He，容器体积不变，各物质的浓度不变，所以对反应无影响，所以HCl的物质的量不变；
③保持容器压强不变，加入He，体积变大，反应物所占分压减小，平衡正移，则O2的体积分数增大；
④若温度和体积不变，反应从Cl2和H2O开始至平衡，在这个变化过程中，容器的体积不
变，气体的总质量也不变，ρ=m
V
，所以容器内气体的密度不变，M=
m
n
，但是气体总物质
的量增大，所以相对分子质量减小；
(2)①2秒钟后达到平衡，NH3的浓度增加了0.6mol/L，v(NH3)=0.6mo1/L
2s
=0.3mol/(L∙s)，
由反应速率之比等于化学计量数之比可知v(H2)=0.3mol/(L∙s)×3
2
=0.45mol/(L∙s)，故答案
为：B；
②增大反应体系的压强，正逆反应速率均增大，但该反应为气体体积缩小的反应，增大压强向气体体积缩小的方向移动，则平衡向正反应方向移动；
③降低温度平衡向正反应方向移动，所以正反应为放热反应；
④t1时刻，正逆反应速率同等程度的增大，且该反应前后气体的化学计量数之和不等，则改变的条件为催化剂，答案选c；
催化剂对化学平衡无影响，则平衡混合物中NH3的百分含量不变。

8．全球气候变暖已经成为全世界人类面临的重大问题，温家宝总理在“哥本哈根会议”上承
诺到2020年中国减排温室气体40%。

（1）地球上的能源主要源于太阳，绿色植物的光合作用可以大量吸收CO2以减缓温室效应，主要过程可以描述分为下列三步（用“C5”表示C5H10O4，用“C3”表示C3H6O3）：
Ⅰ、H2O(l)＝2H＋(aq)＋1/2O2(g)＋2e－△H＝＋284kJ/mol
Ⅱ、CO2(g)＋C5(s)＋2H＋(aq)＝2C3＋(s) △H＝＋396kJ/mol
Ⅲ、12C3＋(s)＋12e－＝C6H12O6(葡萄糖、s)＋6C5(s)＋3O2(g)△H＝-1200kJ/mol
写出绿色植物利用水和二氧化碳合成葡萄糖并放出氧气的热化学方程式__________。

（2）降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2，目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。

为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为1 L的恒容密闭容器中，充入1mol CO2和3mol H2，一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)
△H＝－49.0kJ/mol。

测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示：
①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H2)＝___________mol/(L·min)；
②氢气的转化率＝______________；
③该反应的平衡常数为（保留小数点后2位）______________；
④下列措施中能使平衡体系中n(CH3OH)/n(CO2)增大的是___________。

A．升高温度 B．充入He(g)，使体系压强增大
C．将H2O(g)从体系中分离出去 D．再充入1mol CO2和3mol H2
⑤当反应达到平衡时，H2的物质的量浓度为c1，然后向容器中再加入一定量H2，待反应再一次达到平衡后，H2的物质的量浓度为c2。

则c1_________c2的关系（填＞、＜、＝）。

答案：6CO2(g)＋6H2O(l)＝C6H12O6(葡萄糖、s)＋6O2(g) △H＝＋2880kJ/mol0.22575% 5.33C、D＜
解析：(1)依据盖斯定律、已知的热化学方程式，可计算得到所需的热化学方程式，利用热化学方程式的加减消去不需要的物质，注意加减时焓变随之变化； (2)用三段式、结合定义，计算氢气的速率、氢气的转化率及平衡常数；应用勒夏特列原理，判断条件改变时平衡移动的方向，并判断说法的正误；
【详解】
(1)依据盖斯定律：反应Ⅰ、H2O(l)＝2H＋(aq)＋1/2O2(g)＋2e－△H1＝＋284kJ/mol；反应Ⅱ、CO2(g)＋C5(s)＋2H＋(aq)＝2C3＋(s) △H2＝＋396kJ/mol；反应Ⅲ、12C3＋(s)＋12e－＝
C6H12O6(葡萄糖、s)＋6C5(s)＋3O2(g)△H3＝-1200kJ/mol， (Ⅰ+Ⅱ)×6+Ⅲ得到反应:
6CO2(g)+6H2O(g)=C6H12O6(葡萄糖、s)+6O2(g)△H，则，
△H=(△H1+△H2)×6+△H3=[(+284KJ/mol)+(+396KJ/mol)]×6+(-1200KJ/mol)=+2880kJ/mol；
绿色植物利用水和二氧化碳合成葡萄糖并放出氧气的热化学方程式为：6CO 2(g)＋6H 2O(l)＝C 6H 12O 6(葡萄糖、s)＋6O 2(g) △H ＝＋2880kJ/mol ；
(2) 应用三段式，得：2232CO (g)+3H (g)=CH OH(g)+H O(g)
(mol/L)1300
(mol/L)0.75 2.250.750.75(mol/L)0.250.750.750.75
起始浓度转化浓度平衡浓度，从反应
开始到平衡，氢气的平均反应速率v (H 2)=2.25mol /L
10min
=0.225 mol•L -1•min -1；②氢气的转化
率=
2.25mol /L
3mol /L
×100%=75%；③平衡常数
23322[H O(g)][CH OH(g)][H (g)][CO (g)]
c c K c c ⋅=⋅=3
0.750.75
0.250.75⨯⨯=5.33；④要使()()32
CH OH CO n n 增大，应使平衡向正反应方向移动；则A. 因正反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，则比值减小，故A 错误；B. 充入He(g)，使体系压强增大，但对反应物质来说，浓度没有变化，平衡不移动，比值不变，故B 错误；C. 将H 2O(g)从体系中分离，平衡向正反应方法移动，比值增大，故C 正确；D. 再充入1mol CO 2和3mol H 2，增大反应物浓度，平衡向正反应方向移动，新平衡等效于原平衡增压后右移，则比值增大，故D 正确；故答案为CD 。

⑤当反应达到平衡时，H 2的物质的量浓度为c 1，然后向容器中再加入一定量H 2，待反应再一次达到平衡后，H 2的物质的量浓度为c 2，按勒夏特列原理可知，氢气的加入使氢气浓度增大，平衡移动只能使氢气浓度再有所减小但不能抵消，故新平衡时氢气的浓度大于旧平衡时、但小于加入氢气瞬间的浓度，则c 1<c 2。

9．以天然气(CH 4)为原料合成甲醇(CH 3OH)。

有关热化学方程式如下： ①2CH 4(g)+O 2(g) = 2CO(g)+4H 2(g) ΔH 1＝－70.8 kJ·mol -1 ②CO(g)+2H 2(g)⇌CH 3OH(g) ΔH 2
③2CH 4(g)+O 2(g)⇌2CH 3OH(g) ΔH 3＝－251.0 kJ·
mol -1 (1)ΔH 2＝________kJ·mol -1。

反应①自发进行的条件是_________(填序号)。

a.高温 b. 低温 c. 任何环境都自发 d. 任何环境都不自发
(2)在体积可变的密闭容器中投入1 mol CO 和2 mol H 2，在不同条件下发生反应：CO(g)+2H 2(g)⇌CH 3OH(g)。

实验测得平衡时CH 3OH 的物质的量随温度、压强的变化如图所示。

①M 点时，H 2的转化率为__________；压强：p 1_______p 2 (填“>”、“<”或“=”)。

②反应速率：N 点ʋ正(CO)________M 点ʋ逆(CO)(填“>”、“<”或“=”)。

③温度为506℃时，若压强为p 1、在密闭容器中进行上述反应(起始投料不变)，平衡时容器
体积为1L ，则平衡常数K=__________(用分数表示)。

在不同温度下上述反应的平衡常数的对数(lg K)如图所示，则B 、C 、D 、E 四点中能正确表示该反应的lg K 与T 的关系的点为_______(填字母)。

④在2 L 恒容密闭容器中充入a(a>0) mol H 2、2 mol CO 和6 mol CH 3OH(g)，在506℃下进行上述反应。

为了使该反应逆向进行，a 的范围为____________。

答案：-90.1 c 25% > < 4/27 L 2/mol 2 BE 0<a<9 【详解】
(1)已知：①2CH 4(g)+O 2(g) = 2CO(g)+4H 2(g) ΔH 1＝－70.8 kJ·mol -1， ②CO(g)+2H 2(g)⇌CH 3OH(g) ΔH 2，
③2CH 4(g)+O 2(g)⇌2CH 3OH(g) ΔH 3＝－251.0 kJ·mol -1， 盖斯定律，可知②=
12 (③−①)，故△H 2=1
2
(△H 3−△H 1)= 1
2
(−251kJ ⋅mol −1+70.8kJ ⋅mol −1)=−90.1kJ ⋅mol −1，有ΔG=ΔH-T ΔS <0，ΔH<0，ΔS>0，则反应①自发进行的条件是任何环境都自发； 故答案为：-90.1；c ；
(2)①M 点n(CH 3OH)=0.25mol ，根据方程式知，消耗n(H 2)=2n(CH 3OH)=0.50mol ，氢气转化率=
0.5mol
2mol
×100%=25%， 该反应的正反应是气体体积减小的反应，增大压强平衡正向移动，甲醇的物质的量越大，根据图知，M 点甲醇物质的量大于N 点，则p 1>p 2； 故答案为：25%；>；
②M 、N 点都没有达到平衡状态，压强越大化学反应速率越大，且压强M>N ，则反应速率：N 点v 正(CO)<M 点v 逆(CO)； 故答案为：<；
③M 点c(CH 3OH)=0.25mol/L 、c(H 2)=2mol/L−0.5mol/L=1.5mol/L ，c(CO)=1mol/L−0.25mol/L=0.75mol/L ，化学平衡常数K=
3222c(CH OH)0.25mol/L c(CO)c (H )0.75mol/L (1.5mol/L)=⨯ =427
L 2
/mol 2 ，升高温度甲醇的物质的量减少，则升高温度化学平衡常数减小，则BE 符合； 故答案为：
427
L 2
/mol 2；BE ； ④在2L 恒容密闭容器中充入a(a>0) mol H 2、2 mol CO 和6 mol CH 3OH(g)，在 506℃下进
行上述反应，为了使该反应逆向进行，此时Qc=3222c(CH OH)3
c(CO)c (H )1()2
a =
⨯>427
，解得：
0<a<9。

10．工业上利用合成气(主要成分CO 和H 2)在催化剂作用下合成甲醇。

向体积恒定的密闭容器中，按n (CO)∶n (H 2)=1∶2充入反应物，发生化学反应CO(g)+2H 2(g)
CH 3OH(g)ΔH =-90.1kJ·mol -1。

L(L 1、L 2)、X 代表压强或温度，如图1表
示L 一定时，平衡混合物中CH 3OH 的体积分数随X 的变化关系。

(1)X 表示___(填“温度”或“压强”)，判断理由是___。

下列叙述可以说明反应已达平衡状态的是（_____） A ．CH 3OH(g)的物质的量分数保持不变 B ．2v (H 2)生成=v (CH 3OH)生成 C ．混合气体的总物质的量保持不变 D ．混合气体密度保持不变
(2)对于气相反应，用某组分(B)的平衡压强(p B )代表物质的量浓度(c B )，也可以表示平衡常数(记作K p )，其中p B =p 总×
B 的体积分数，若在一定温度下，
C 点平衡气体总压强为p 总，则该反应的平衡常数K p =___(用P 总的代数式表示)
(3)CO 与H 2反应还可生成CH 3OCH 3(g)和H 2O(g)，研究发现，该反应中的CO 的平衡转化率随温度、投料比
2n(H )
n(CO)
的变化曲线如图2。

ΔH ___0(填“>”或“<”)。

若保持压强不变，向
平衡体系中充入N 2，则CH 3OCH 3的百分含量___(填“增大”或“不变”或“减小”)
答案：温度 该反应为放热反应，当L 一定时，随温度升高，平衡逆向移动，CH 3OH(g)体
积分数减小 AC 227
p 总
< 减小
解析：化学反应CO(g)+2H 2(g)
CH 3OH(g)ΔH =-90.1kJ·mol -1，是反应前后气体分子数
减小的放热反应，相同温度下，增大压强，有利于平衡向正反应方向移动，CH 3OH 的体积分数增大；压强一定时，随温度的升高，平衡向逆反应方向移动，CH 3OH 的体积分数降低；反应达到平衡状态时，同种物质的正、逆反应速率相等，平衡时各组分的物质的量、浓度、含量等不再发生变化，以及由此衍生的其它量不变，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态。

【详解】
(1) 化学反应CO(g)+2H 2(g)CH 3OH(g)ΔH =-90.1kJ·mol -1，是反应前后气体分子数减小
的放热反应，由图可知，L 一定时，随X 的升高，平衡向逆反应方向移动，CH 3OH 的体积分数降低，
A ．随着反应的进行，CH 3OH(g)的物质的量分数不断增大，当保持不变时，说明反应达到平衡状态，故A 正确；
B ．速率之比等于化学方程式计量数之比，为正反应速率之比，2v(H 2)生成=v(CH 3OH)生成不说明正逆反应速率相同，故B 错误；
C ．随着反应的进行，混合气体的总物质的量不断减小，保持不变说明反应达到平衡状态，故C 正确；
D ．混合气体密度=质量
体积
，体积恒定，质量守恒，所以密度保持不变，不是平衡状态，故D 错误；
故答案为：温度；反应是气体分子数减小的放热反应，压强一定时，随温度的升高，平衡向逆反应方向移动，CH 3OH 的体积分数降低；AC ； (2) CO(g)+2H 2(g)
CH 3OH(g)ΔH =-90.1kJ·mol -1，按n (CO):n (H 2)=1:2充入，当反应达
到平衡状态，图象中CH 3OH 的体积分数为50%，则
()()
()
23g 2H g g /mol a 2a 0/mol x 2x x /mol
a x
2a 2x
x
CO CH OH +--初始量改变量平衡量
100%50%32x a x ⨯=-，解得x=0.75a ，则CO 的体积分数为1
326
a x a x -=-，H 2的体积分
数为
221
323a x a x -=-，所以甲醇分压=p 总×50%，氢气分压=p 总×13，一氧化碳分压=p 总×16
，
K P =2
P 50%
11P P 36⨯=⎛⎫⎛⎫⨯⨯⨯ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭
总总总227p 总；故答案为：227p 总；
(3) 由图可知，投料比一定时，随温度的升高，CO 的转化率降低，平衡向逆反应方向移动，正反应为放热反应，△H ＜0，若保持压强不变，向平衡体系中充入N 2，则反应体系压强减小，反应向系数增大的逆反应方向移动，CH 3OCH 3的百分含量减小，故答案为：＜；减小。

【点睛】
考查了平衡状态的判断、反应速率和平衡常数的计算应用、影响平衡的因素分析等知识点，掌握基础是解题关键。

11．回答下列问题。

(1)铑的配合物离子[Rh(CO)2I 2]-可催化甲醇羰基化，反应过程如图所示。