高考化学 化学反应的速率与限度 培优易错试卷练习(含答案)含答案

高考化学 化学反应的速率与限度 培优易错试卷练习(含答案)含答案
一、化学反应的速率与限度练习题（含详细答案解析）
1．（1）已知3H 2(g)+N 2(g)
2NH 3(g)，某温度下，在容积恒定为2.0L 的密闭容器中充入
2.0molN 2和2.0molH 2，一段时间后反应达平衡状态，实验数据如下表所示： t/s
50 150 250 350 n(NH 3)/mol 0
0.24
0.36
0.40
0.40
0~50s 内的平均反应速率v(N 2)=__。

（2）已知：键能指在标准状况下，将1mol 气态分子AB(g)解离为气态原子A(g)，B(g)所需的能量，用符号E 表示，单位为kJ/mol 。

N ≡N 的键能为946kJ/mol ，H-H 的键能为436kJ/mol ，N-H 的键能为391kJ/mol ，则生成1molNH 3过程中__（填“吸收”或“放出”）的能量为__。

（3）为加快反应速率，可以采取的措施是__。

a.降低温度
b.增大压强
c.恒容时充入He 气
d.恒压时充入He 气
e.及时分离NH 3 （4）CO 2的回收与利用是科学家研究的热点课题，可利用CH 4与CO 2制备“合成气”（CO 、H 2）。

科学家提出制备“合成气”反应历程分两步： 反应①：CH 4(g)
C(ads)+2H 2(g)(慢反应)
反应②：C(ads)+CO 2(g)
2CO(g)(快反应)
上述反应中C(ads)为吸附性活性炭，反应历程的能量变化如图：
CH 4与CO 2制备“合成气”的热化学方程式为___。

能量变化图中：E 5+E 1___E 4+E 2（填“＞”、“＜”或“=”）。

【答案】3111.210mol L s ---⨯⋅⋅ 放出 46kJ b
()()()()()42231CH g +CO g 2CO g +2H g Δ=+E -E kJ/mol H ƒ <
【解析】 【分析】 【详解】
（1）根据化学反应速率之比等于物质对应计量数之比可知，0~50s 内的平均反应速率
()()311
230.24mol
112L N NH 1.210mol L s 2250s
v v ---==⨯=⨯⋅⋅；
（2）该反应中反应物总键能为(3×436+946)kJ/mol=2254 kJ/mol ，生成物的总键能为6×391 kJ/mol=2346 kJ/mol ，反应物总键能小于生成物总键能，由此可知，生成2molNH 3时，放出
(2346-2254) kJ=92 kJ 能量，则生成1molNH 3过程中放出能量为
92kJ
=46kJ 2
； （3）a ．降低温度会使化学反应速率降低，故a 不符合题意； b ．增大压强能够增大化学反应速率，故b 符合题意；
c ．恒容时充入He 气，各组分的浓度未发生改变，化学反应速率不变，故c 不符合题意；
d ．恒压时充入H
e 气，容器体积将增大，各组分浓度将减小，化学反应速率将减小，故d 不符合题意；
e ．及时分离NH 3，将使体系内压强降低，化学反应速率将减小，故e 不符合题意； 故答案为：b ；
（4）由图可知，1molCH 4(g)与1molCO 2(g)的总能量为E 1kJ ，2molCO(g)与2molH 2(g)的总能量为E 3kJ ，生成物总能量高于反应物总能量，该反应为吸热反应，则由CH 4与CO 2制备“合成气”的热化学方程式为：
()()()()()42231CH g +CO g 2CO g +2H g Δ=+E -E kJ/mol H ƒ；反应①为慢反应，反
应②为快反应，由此可知反应①的活化能大于反应②的活化能，即E 4-E 1>E 5-E 2，故E 5+E 1<E 4+E 2。

2．一定条件下，在2L 密闭容器中发生反应：3A （g ）+B （g ）⇌ 2C(g)，开始时加入4molA 、6molB 、2molC ，2min 末测得C 的物质的量是3mol 。

（1）用A 的浓度变化表示的反应速率是：________； （2）在2min 末，B 的浓度为：___________；
（3）若改变下列一个条件，推测该反应速率发生的变化（填变大、变小、或不变）①升高温度，化学反应速率_____；②充入1molB ，化学反应速率___；③将容器的体积变为3L ，化学反应速率_________ 。

【答案】0.375 mol·L -1·min -1 2.75 mol·L -1 变大 变大 变小 【解析】 【分析】
根据题干信息，建立三段式有：
()()()()()
()
mol 462mol 1.50.512m 3A g +in B g 2C mol .5
.5
3
g 25ƒ起始转化末
据此分析解答。

【详解】
(1)2min 内，用A 的浓度变化表示的反应速率为：
()()-1-1 1.5mol
Δc A 2L v A =0.375mol L min Δt 2min
==g g ，故答案为：0.375mol·L -1·min -1； (2)根据上述分析可知。

在2min 末，B 的物质的量为5.5mol ，则B 的浓度
()-15.5mol
c B =
=2.75mol L 2L
g ，故答案为：2.75mol·L -1； (3)①升高温度，体系内活化分子数增多，有效碰撞几率增大，化学反应速率变大，故答案为：变大；
②冲入1molB ，体系内活化分子数增多，有效碰撞几率增大，化学反应速率变大，故答案为：变大；
③将容器的体积变为3L ，浓度减小，单位体积内的活化分子数减小，有效碰撞几率减小，化学反应速率变小，故答案为：变小。

3．氮及其化合物是科学家们一直在探究的问题，它们在工农业生产和生命活动中起着重要的作用。

回答下列问题。

Ⅰ.已知H —H 键的键能为a kJ·
mol -1，N —H 键的键能为bkJ·mol -1，N N 键的键能是ckJ·mol -1
，则反应NH 3(g)
12
N 2(g)+3
2H 2(g)的ΔH =____kJ·mol -1，若在某温度下其平衡常数为K ，
则N 2(g)+3H 2(g)
2NH 3(g)的平衡常数K 1=____（用K 表示）。

Ⅱ.一氯氨、二氯氨和三氯氨(NH 2Cl 、NHCl 2和NCl 3)是常用的饮用水二级消毒剂。

（1）用Cl 2和NH 3反应制备三氯胺的方程式为3Cl 2(g)+NH 3(g)NCl 3(l)+3HCl(g)，向容积
均为1L 的甲、乙两个恒温（反应温度分别为400℃、T ℃）容器中分别加入2molCl 2和2molNH 3，测得各容器中n(Cl 2)随反应时间t 的变化情况如下表所示： t/min
0 40 80 120 160 甲（400℃）n(Cl 2)/mol 2.00 1.50 1.10 0.80 0.80 乙（T ℃）n(Cl 2)/mol
2.00
1.45
1.00
1.00
1.00
①T ℃___400℃（填“>”或“<”），该反应的ΔH ___0（填“>”或“<”）。

②该反应自发进行的条件是____（填高温、低温、任何温度）。

③对该反应，下列说法正确的是___（填选项字母）。

A ．若容器内气体密度不变，则表明反应达到平衡状态
B ．若容器内Cl 2和NH 3物质的量之比为3∶1，则表明反应达到平衡状态
C ．反应达平衡后，其他条件不变，加入一定量的NCl 3，平衡将向逆反应方向移动
D ．反应达到平衡后，其他条件不变，在原容器中按23n(Cl )
n(NH )
=1继续充入一定量反应物，
达新平衡后Cl 2的转化率增大 （2）工业上可利用反应2Cl 2(g)+NH 3(g)
NHCl 2 (l)+2HCl(g)制备二氯胺。

①NHCl 2在中性、酸性环境中会发生强烈水解，生成具有强杀菌作用的物质，写出该反应的
化学方程式____。

②在恒温条件下，将2molCl2和1molNH3充入某密闭容器中发生上述反应，测得平衡时Cl2和HCl的物质的量浓度与平衡总压的关系如图所示。

则A、B、C三点中Cl2转化率最高的是___点（填“A”“B”或“C”）；B点时反应物转化率：α(Cl2)___α(NH3)（填“>”“=”或“<”），若B点平衡体积为2L，则平衡常数K=____。

【答案】3b-1
2
c-
3
2
a
2
1
K
> < 低温 AD NHCl2+2H2O=2HClO+NH3 C = 4
【解析】
【分析】
Ⅰ.焓变=反应物的总键能-生成物的总键能，据此计算，平衡常数
K=生成物平衡浓度幂次方乘积
反应物平衡浓度幂次方乘积
，正逆反应的平衡常数互为倒数；
Ⅱ.(1)①温度越高，反应速率越快；根据数据，在400℃时，甲容器，平衡后0.8mol，乙容器中1.00mol，达到平衡时间短说明反应速率大，乙中剩余氯气应少，但氯气增多说明温度升高影响平衡逆向进行；
②反应自发进行的判断依据为△H-T△S＜0，结合反应特征分析判断；
③可逆反应到达平衡时，同种物质的正逆速率相等，各组分的浓度、含量保持不变，由此衍生的其它一些量不变，判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不再变化说明到达平衡；
(2)①根据元素守恒可推测出具有强烈杀菌作用的物质为HClO，据此写出反应；
②体系中HCl的浓度越大则Cl2转化率越大；起始量2molCl2和1molNH3，根据方程式可知Cl2和NH3按照2:1的比例进行反应，所以转化率始终相同；B点处HCl和Cl2的浓度相同，据此反推各物质的浓度进行平衡常数的计算；
【详解】
Ⅰ.已知：H-H键能为akJ•mol-1，H-N键能为bkJ•mol-1，N≡N键的键能ckJ•mol-1，对于反应
NH3(g)1
2
N2(g)+
3
2
H2(g)的△H=反应物的总键能-生成物的总键能=3b-
1
2
c-
3
2
a，其平衡
常数为K=
()()
()
31
22
22
3
H N
NH
c c
c
g，则N
2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)的平衡常数K1=
()
()()
2
3
32
22
NH1
=
H N
c
c c K
g
，
故答案为：3b-1
2
c-
3
2
a；
2
1
K
；
Ⅱ.(1)①温度越高，反应速率越快，平衡向吸热反应方向移动，其他条件相同时，T℃时的反应速率比400℃时的反应速率快，则T℃＞400℃；根据数据，在400℃时，甲容器，平
衡后0.8mol ，乙容器中1.00mol ，达到平衡时间短说明反应速率大，乙中剩余氯气应少，但氯气增多说明温度升高影响平衡逆向进行，△H ＜0，故答案为：>；<；
②3Cl 2(g)+NH 3(g)⇌NCl 3(l)+3HCl(g)，反应的△S ＜0，△H ＜0，满足△H -T △S ＜0，需要低温下，反应能自发进行，故答案为：低温；
③A ．NCl 3(l)为液体，反应前后气体质量变化，气体体积不变，若容器内气体密度不变，则表明反应达到平衡状态，故A 正确；
B ．起始量2molCl 2和2molNH 3，根据方程式可知反应过程中Cl 2和NH 3按照3:1的比例进行反应，所以容器内的Cl 2和NH 3物质的量之比不可能为3：1，故B 错误；
C ．反应达到平衡后，其他条件不变，加入一定量的NCl 3(l)为液体不影响此平衡的移动，故C 错误；
D ．反应达到平衡后，其他条件不变，在原容器中按
23n(Cl )
n(NH )
=1继续充入一定量反应物，
压强增大，平衡正向进行，Cl 2的转化率增大，故D 正确； 故答案为：AD 。

(2)①根据元素守恒可推测出具有强烈杀菌作用的物质为HClO ，所以二氯胺与水反应方程式为：NHCl 2+2H 2O=2HClO+2NH 3；
②容器为密闭容器，据图可知C 点处HCl 的浓度最大，体系中HCl 的浓度越大则Cl 2转化率越大，所以C 点Cl 2转化率最高；起始量2molCl 2和1molNH 3，根据方程式可知Cl 2和NH 3按照2:1的比例进行反应，所以转化率始终相同；B 点处HCl 和Cl 2的浓度相同，设平衡时c (HCl)=amol/L ，初始c (Cl 2)=
-12mol 1mol L 2L =g ，c (NH 3)=-11mol
0.5mol L 2L
=g ，则 ()()()()
232++10.50
a 0.5a a 1-a 0.5-0.2Cl g NH g NHCl l 2HCl g 5a a
ƒ起始转化平衡
则有1-a=a ，解得a=0.5mol/L ，所以平衡时c (HCl)=0.5mol/L ，c (Cl 2)=0.5mol/L ，
c (NH 3)=0.25mol/L ，平衡常数K =()
()()22
2
232c HCl 0.5==4c c 0.50.Cl NH 25
⨯g ，故答案为：C ；=；4；
4．在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应： CO 2（g ）＋H 2（g ）垐?噲? CO （g ）＋H 2O （g ）， 其化学平衡常数K 和温度t 的关系如下表：
回答下列问题：
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K ＝_____________________。

(2)该反应为____________反应（选填“吸热”、“放热”）。

(3)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是_____________。

a．容器中压强不变 b．混合气体中 c（CO）不变
c．υ正（H2）＝υ逆（H2O） d．c（CO2）＝c（CO）
(4)某温度下，平衡浓度符合下式：c（CO2）·c（H2）＝c（CO）·c（H2O），试判断此时的温度为 _________。

(5)1200℃时，在2L的密闭容器中，反应开始时加入1mol CO2、1mol H2、2molCO、2mol H2O，则反应向__________进行（填“正方向”、“逆方向”或“不移动”）
【答案】
()
()()
2
22
c(CO)c H O
c CO c H
⨯
⨯
吸热 bc 830℃逆方向
【解析】
【分析】
(1)平衡常数为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比；
(2)根据温度升高，平衡常数变大来分析；
(3)利用平衡的特征“等”和“定”来分析；
(4)根据浓度和平衡常数来计算平衡常数，从而确定温度；
(5)比较Q C与K的相对大小，如果Q C＞K逆向移动，Q C═K，不移动，Q C＜K正向移动。

【详解】
(1)平衡常数为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，则
CO2(g)+H2(g)垐?
噲?CO(g)+H2O(g)的平衡常数K=
() ()()
2
22
c(CO)c H O
c CO c H
⨯
⨯
；
(2)由温度升高，平衡常数变大可知，升高温度，平衡向正反应方向移动，则正反应为吸热反应；
(3)a．该反应为气体的总物质的量不变的反应，则容器中压强始终不变，不能作为判定平衡的方法，故A错误；
b．混合气体中c(CO)不变，则达到化学平衡，故B正确；
c．V(H2)正=V(H2O)逆，则对于氢气来说正、逆反应速率相等，此时反应达到平衡，故C正确；
d．c(CO2)=c(CO)，该反应不一定达到平衡，浓度关系取决于反应物的起始量和转化率，故D错误；
故答案为：bc；
(4)c(CO2)•c(H2)=c(CO)•c(H2O)时，平衡常数K=
()
()()
2
22
c(CO)c H O
c CO c H
⨯
⨯
=1，则该温度为830℃；
(5)1200℃时，在2L的密闭容器中，反应开始时加入1mol CO2、1mol H2、2molCO、2mol
H2O，Q c=
()
()()
2
22
c(CO)c H O
c CO c H
⨯
⨯
=
11
0.50.5
⨯
⨯
=4＞2.6，说明反应逆方向进行。

5．在2 L密闭容器内，800 ℃时反应：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)体系中，n(NO)随时间
的变化如表：
时间(s)012345
n(NO)(mol)0．0200．0100．0080．0070．0070．007
（1）800℃，反应达到平衡时，NO的物质的量浓度是________。

（2）如图中表示NO2的变化的曲线是________。

用O2表示从0～2 s内该反应的平均速率v＝________。

（3）能说明该反应已达到平衡状态的是________。

a．v(NO2)＝2v(O2) b．容器内压强保持不变
c．v逆(NO)＝2v正(O2) d．容器内密度保持不变
（4）能使该反应的反应速率增大的是________。

a．及时分离出NO2气体 b．适当升高温度
c．增大O2的浓度 d．选择高效催化剂
【答案】0.0035 mol/L b 1.5×10－3mol/(L·s) b、c b、c、d
【解析】
【分析】
【详解】
（1）800℃，反应达到平衡时，NO的物质的量浓度是c(NO)=n÷V=0.007mol÷2L=0.0035 mol/L；
（2）NO2是生成物，每消耗2molNO，会产生2molNO2；反应过程消耗的NO的物质的量是n(NO)= 0.020mol-0.007mol=0.0130mol，则反应产生的NO2的物质的量的
n(NO2)=0.0130mol，则其浓度是c(NO2)=0.0130mol÷2L=0.0065mol/L，所以在图中表示NO2的变化的曲线是b；从0～2 s内用NO表示的化学反应速率是v(NO)=(0.020-
0.008)mol÷2L÷2s=0.003mol/(L∙s)，由于v(NO):v(O2)=2:1，因此用O2表示从0～2 s内该反应
的平均速率v(O2)＝1
2
v(NO)= 1.5×10－3mol/(L·s)；
（3）a．在任何时刻都存在v(NO2)＝2v(O2)，因此不能判断反应处于平衡状态，错误；b．由于该反应是反应前后气体体积不等的反应，所以容器内压强保持不变，则反应处于平衡状态，正确； c．v逆(NO)：v逆(O2) ＝2：1；由于v逆(NO)：v正(O2) ＝2：1 ，所以v逆(O2) = v正(O2)；正确；d．由于反应体系都是气体，因此在任何时候，无论反应是否处于平衡状
态，容器内密度都保持不变，故不能作为判断平衡的标准，错误。

（4）a．及时分离出NO2气体，使生成物的浓度减小，则正反应的速率瞬间不变，但后来会随着生成物的浓度的减小，反应物浓度也减小，所以正反应速率减小，错误； b．适当升高温度，会使物质的分子能量增加，反应速率加快，正确； c．增大O2的浓度，会使反应速率大大加快，正确；d．选择高效催化剂，可以使化学反应速率大大加快，正确。

6．恒温恒容下，将2mol A气体和1mol B气体通入体积为2 L的密闭容器中发生反应：
2A(g)＋B(g)=xC(g)＋2D(s)，2 min达平衡，测得平衡时A的物质的量为1.2mol ，C的浓度为
0.6mol·L－1。

(1)从开始反应至达到平衡状态，生成B的平均反应速率为________。

(2)x＝________。

(3)A的转化率与B的转化率之比为________。

(4)下列各项可作为该反应达到平衡状态的标志的是________。

A．D的质量不再变化
B．压强不再变化
C．气体密度不再变化
D．气体的平均相对分子质量不再变化
E.A的消耗速率与B的消耗速率之比为2∶1
(5)请结合(4)总结化学平衡状态的判断依据有哪些：_____________(至少写出2条)。

【答案】0.1 mol·L－1·min－1 3 1∶1 ACD 正反应速率=逆反应速率，体系中各种物质的质量、物质的量不变
【解析】
【分析】
反应前，A的浓度=2mol
2L
=1mol/L，B的浓度=
1mol
2L
=0.5mol/L，平衡时，A的浓度
=1.2mol
2L
=0.6mol/L，说明A的浓度减小了0.4mol/L，C的浓度为0.6mol/L，说明C的浓度
增大了0.6mol/L，所以：
()()()()
-1
-1
-1
+B=+
2A g g xC g2D s
/mol L0.5
10
/mol L0.2
0.4
.40.6
/mol L0.3
0.60.60.4
⋅
⋅
⋅
起始浓度
变化浓度
平衡浓度
，据此分析解
答。

【详解】
(1)v(B)=0.2mol/L
2min
=0.1 mol·L－1·min－1，故答案为：0.1 mol·L－1·min－1；
(2)同一反应用不同的物质表示的反应速率之比=化学计量数之比，故0.4:0.6=2:x，解得：x=3，故答案为：3；
(3) A的转化率=0.4
100%
1
⨯=40%，B的转化率=
0.2
100%
0.5
⨯=40%，所以，A的转化率与B
的转化率之比为1:1，故答案为：1:1；
(4) 2A(g)＋B(g)=3C(g)＋2D(s)
A．若反应还未平衡，体系中反应物的质量将减小，生成物的质量将增大，D的质量不变，说明已达到平衡时，A正确；
B．该反应是一个气体分子数不变的反应，压强不变，不能说明已达平衡，B错误；C．该反应是气体质量减小的反应，容器的体积不变，密度不再变化，说明气体的质量不再变化，说明已达到平衡，C正确；
D．该反应是气体的物质的量不变、气体的质量减小的反应，气体的平均相对分子质量不再变化，说明气体的平均摩尔质量不再变化，那么气体的质量不再变化，已达平衡，D正确；
E．A与B都是反应物，描述的都是正反应速率，不能说明是否平衡，E错误；
故答案为：ACD；
(5)达到平衡时，正反应速率=逆反应速率，体系中各种物质的质量、物质的量均不变，所以，化学平衡状态的判断依据有：正反应速率=逆反应速率，体系中各种物质的质量、物质的量不变，故答案为：正反应速率=逆反应速率，体系中各种物质的质量、物质的量不变。

7．研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。

（1）一定条件下，将2molNO与2molO2置于恒容密闭容器中发生如下反应：
2NO(g)+O2(g)2NO2(g)，下列各项能说明反应达到平衡状态的是_____________。

A.体系压强保持不变
B.混合气体颜色保持不变
C.NO和O2的物质的量之比保持不变
D.每消耗1molO2同时生成2molNO
（2）CO可用于合成甲醇，一定温度下，向体积为2L的密闭容器中加入CO和H2，发生反应CO(g)+2H 2(g)CH3OH(g)，达平衡后测得各组分浓度：
物质CO H2CH3OH
浓度（mol/L）0.91.00.6
回答下列问题：
①混合气体的平均相对分子质量=_________________。

②平衡常数K=__________________。

③若将容器体积压缩为1L，不经计算，预测新平衡中c(H2)的取值范围是__________。

④若保持体积不变，再充入0.6molCO和0.4molCH3OH，此时v正______v逆（填“＞”、“＜”或“=”）。

【答案】A、B、C、D 18.56 0.67 1mol/L＜c(H2)＜2mol/L =
【解析】
【分析】
【详解】
（1）A .该反应两边的化学计量数不相等，在反应没有达到平衡时，气体的物质的量会发生改变，体系的压强也要改变，如果压强不变说明气体的生成与消耗速率相等，反应达到了平衡，A 项正确；
B .反应中NO 2是有色气体，颜色不变说明NO 2的浓度不再改变，则反应达到了平衡，B 项正确；
C .NO 和O 2的起始物质的量相等，但化学计量数不同，变化量不相同，如果没有达到平衡，NO 和O 2的物质的量之比会发生改变，不发生改变说明达到了平衡，C 项正确；
D . 每消耗1 molO 2同时生成2 molNO ，正逆反应速率相等，说明反应达到了平衡，D 项正确； 故选ABCD ；
（2）①由表中数据知，CO 、H 2、CH 3OH 的物质的量分别是1.8mol 、2mol 、1.2mol ，质量分别为1.8mol ×28g /mol =50.4g 、2mol ×2g /mol =4g 、1.2mol ×32g /mol =38.4g ，则混合气体的平均相对分子质量等于m n 总总=50.4g+4g+38.4g
1.8mol+2mol+1.2mol
=18.56g /mol ，因此平均相对分子质量是18.56；
②平衡常数K = 32
2c(CH OH)c(CO)c (H )=2
0.6
0.9 1.0⨯≈0.67； ③若将容器体积压缩为1L ，该瞬间H 2的浓度变为2mol /L ，压缩容器使得压强变大，结合CO (g )+2H 2(g )
CH 3OH (g )中的化学计量数知，平衡右移，氢气的浓度变小，根据勒夏
特列原理知，平衡时的氢气的浓度范围为1mol /L ＜c (H 2)＜2mol /L ； ④根据题给数据：（单位mol /L ）
CO 2H 2 CH 3OH 原平衡各组分浓度 0.9 1.0 0.6 再充入浓度 0.3 0 0.2 充入后各组分浓度
1.2
1.0
0.8
Q c =
322c(CH OH)c(CO)c (H )=2
0.8
1.2 1.0⨯=0.67=K ，说明此时化学反应仍处平衡状态，则v 正=v 逆。

【点睛】
若用Q c 表示任意状态下，可逆反应中产物的浓度以其化学计量系数为指数的乘积与反应物的浓度以其化学计量系数为指数的乘积之比，则这个比值称为浓度商。

将浓度商和平衡常数作比较可得可逆反应所处的状态。

即： Q c =K c 体系处于化学平衡 Q c ＜K c 反应正向进行 Q c ＞K c 反应逆向进行
可见只要知道一定温度下，某一反应的平衡常数，并且知道反应物及产物的浓度，就能判断该反应是平衡状态还是向某一方向进行。

8．将气体A、B置于固定容积为2 L的密闭容器中，发生如下反应：
3A(g)+B(g)2C(g)+2D(g)，反应进行到10 s末，达到平衡，测得A的物质的量为1.8 mol，B的物质的量为0.6 mol，C的物质的量为0.8 mol。

(1)用C表示10 s内反应的平均反应速率为________。

(2)反应前A的物质的量浓度是________。

(3)10 s末，生成物D的浓度为________。

(4)A与B的平衡转化率之比为________。

(5)平衡后，若改变下列条件，生成D的速率如何变化(填“增大”、“减小”或“不变”)：
①降低温度____________；②增大A的浓度____________。

【答案】0.04 mol/(L·s) 1.5 mol/L 0. 4 mol/L 1∶1 减小增大
【解析】
【分析】
(1)根据v=
c
t
n
n
表示反应速率；
(2)根据物质转化关系，由生成物C的物质的量计算反应消耗的A的物质的量，再结合10 s
时剩余A的物质的量可得反应开始时A的物质的量，利用c=n
V
计算开始时A物质的浓
度；
(3)根据方程式知，10 s末生成的n(D)=n(C)=0.8 mol，利用c=n
V
计算D的物质的浓度；
(4)根据C的物质的量计算反应消耗的A、B的物质的量，然后根据转化率等于
转化量
开始加入量
×100%计算比较；
(5)根据温度、浓度对化学反应速率的影响分析解答。

【详解】
(1)反应从正反应方向开始，开始时C的物质的量为0，10 s时C的物质的量为0.8 mol，由于容器的容积是2 L，所以用C物质表示的10 s内化学反应平均反应速率
v(C)=
c
t
n
n
=
()
0.80?mol
2?L
10?s
-
=0.04 mol/(L·s)；
(2)根据反应方程式3A(g)+B(g)2C(g)+2D(g)可知：每反应消耗3 mol A就会同时产生2
mol C物质，10 s内反应产生了0.8 mol C，则反应消耗A的物质的量为△n(A)=3
2
×0.8
mol=1.2 mol，此时还有A物质1.8 mol，因此反应开始时A的物质的量是n(A)=1.8 mol+1.2
mol=3.0 mol，所以反应开始时A的浓度c(A)=
3.0?
2?
n mol
V L
==1.5 mol/L；
(3)根据方程式知，10 s末生成的n(D)=n(C)=0.8 mol，则c(D)=
0.8?
2?
n mol
V L
==0.4 mol/L；
(4)根据已知条件可知：反应进行到10 s末C物质的量是0.8 mol，则反应消耗A的物质的
量为△n(A)=3
2
×0.8 mol=1.2 mol，此时还有A物质1.8 mol，则反应开始时A的物质的量是
n(A)=1.8 mol+1.2 mol=3.0 mol；△n(B)=1
2
×0.8 mol=0.4 mol，此时还有B物质0.6 mol，所以
反应开始时n(B)=0.6 mol+0.4 mol=1.0 mol，反应开始时n(A)：n(B)=3：1，△n(A)：△n(B)= 3：1，等于化学方程式中二者化学计量数的比，所以反应物A、B转化率相等，则两种物质反应时转化率的比为1：1；
(5)①平衡后，若降低温度，物质的内能减小，活化分子数减少，分子之间有效碰撞次数减少，化学反应速率减小；
②平衡后，若增大反应物A的浓度，单位体积内活化分子数增加，分子之间有效碰撞次数增加，化学反应速率增大。

9．在一定温度下，体积为2L的密闭容器中，NO2和N2O4之间发生反应：
2NO 2(g)N2O4(g)，如图所示。

（1）曲线__(填“X”或“Y”)表示NO2的物质的量随时间的变化曲线。

（2）在0到1min中内用X表示该反应的速率是__，该反应达限度时，Y的转化率是__。

（3）下列能说明该反应已达到化学平衡状态的是__。

(填标号)。

A．v(NO2)=2v(N2O4)
B．容器内压强不再发生变化
C．容器内分子总数不再发生变化
D．容器内N2O4与NO2物质的量相同
E.消耗nmolN2O4的同时生成2nmolNO2
【答案】Y 0.15mol·L－1·min－1 60% BC
【解析】
【分析】
根据化学计量数，可知NO2的变化量是N2O4的变化量的2倍，从图可知，Y的物质的量从1mol降低到0.4mol变化了0.6mol，X的物质的量从0.4mol增加到0.7mol变化了0.3mol，可知Y表示的是NO2，X表示的N2O4。

【详解】
(1)根据化学计量数，可知NO2的变化量是N2O4的变化量的2倍，从图可知，Y的物质的量从1mol降低到0.4mol变化了0.6mol，X的物质的量从0.4mol增加到0.7mol变化了
0.3mol，可知Y表示的是NO2，X表示的N2O4。

则Y表示的NO2的物质的量随时间的变化
曲线；
(2)X 表示N 2O 4，其物质的量在0－1min 中内从0.4mol 增加到0.7mol ，则表示的化学反应速率是-1-1240.3mol (N O )0.15mol L min 2L 1min
n v V t ∆===∆⨯g g ； Y 表示NO 2，其物质的量从1mol 降低到0.4mol 变化了0.6mol ，转化率
20.6mol (NO )100%60%1mol
n n α∆==⨯=； (3)A ．v (NO 2)=2v (N 2O 4)，不知道其表示的是正反应速率，还是逆反应速率，无法判断正逆反应速率是否相等，则不能说明反应已达到平衡状态，A 不符合题意；
B ．恒温恒容下，压强之比等于物质的量之比，该反应前后气体的物质的量发生改变，则压强发生改变，若压强不变时，则气体的物质的量不变，说明反应达到平衡状态，B 符合题意；
C ．分子总数和总的物质的量成正比，分子总数不变，则总物质的量不变，该反应前后气体的物质的量发生变化，则当总物质的量不变时，反应达到平衡，C 符合题意；
D ．达到平衡时，各物质的物质的量不变，但是不能确定NO 2和N 2O 4的物质的量是否相等，D 不符合题意；
E ．消耗N 2O 4表示的为逆反应速率，生成NO 2表示的也为逆反应速率，不能判断正逆反应速率相等，则不能判断反应是否达到平衡，E 不符合题意；
综上答案选BC 。

10．“低碳经济”已成为全世界科学家研究的重要课题。

为减小和消除 CO 2对环境的影响，一方面世界各国都在限制其排放量，另一方面科学家加强了对 CO 2 创新利用的研究。

(1)已知：①CO(g)+H 2O(g)ƒH 2(g)+CO 2(g) △H =-41kJ/mol
②C(s)+2H 2(g)ƒCH 4(g) △H =-73kJ/mol
③2CO(g)ƒC(s)+CO 2(g) △H =-171kJ/mol
写出CO 2与H 2反应生成CH 4和H 2O(g)的热化学方程式：_____。

(2)目前工业上有一种方法是用 CO 2来生产燃料甲醇。

为探究该反应原理，在容积为 2L 密闭容器中，充入1molCO 2和 3.25molH 2在一定条件下发生反应，测得 CO 2、CH 3OH(g)和 H 2O(g)的物质的量(n)随时间的变化如图所示：
①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H 2)＝ ____。

②下列措施一定不能使CO 2的平衡转化率增大的是____ (填字母)。

A .在原容器中再充入1molCO 2
B .在原容器中再充入1molH 2
C .在原容器中充入1mol 氦气
D .使用更有效的催化剂
E .缩小容器的容积
F .将水蒸气从体系中分离
(3)煤化工通常研究不同条件下CO 转化率以解决实际问题。

已知在催化剂存在条件下反应：CO(g)＋H 2O(g)⇌H 2(g)+CO 2(g)的平衡转化率随p(H 2O)/p(CO)及温度变化关系如图所示：
①上述反应的正反应方向是 ____(填“吸热”或“放热”)反应；
②对于气相反应，用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数(记作 Kp)，则在恒温密闭容器中，该反应的Kp 与Kc 的关系是 _______，如果提高p(H 2O)/p(CO)，则Kp_______ （填“变大”“变小”或“不变”）；使用铁镁催化剂的实际工业流程中，一般采用400℃左右，p(H 2O)/p(CO) =3～5，采取此条件的原因可能是 _________ 。

(4)科学家用氮化镓材料与铜组装成如图所示的人工光合系统，利用该装置实现了用CO 2和H 2O 合成CH 4。

下列关于该电池的叙述正确的是 ____(填字母)。

A .该装置能量转化形式仅存在太阳能转化为电能
B .铜电极为正极，电极反应式为CO 2+8e -+8H +=CH 4+2H 2O
C .电池内部H ＋透过质子交换膜从左向右移动
D .反应结束后，理论上溶液的 pH 值保持不变
【答案】2242CO (g)+4H (g)CH (g)+2H O(g) ΔH=-162kJ/mol ƒ 0.1125mol/(L min) ACD 放热 相等 不变 投料比太低，CO 的转化率不高，而投料比3~5时转化率已经在97%左右，再增加投料比收益不明显，经济上不划算，而反应温度是根据催化剂的活性温度来制定的 BCD
【解析】
【分析】
（1）该小题是一道典型的盖斯定律的应用，通过观察可以发现用③-2⨯①+②即可得到目标方程，注意各物质的状态不要漏标；
（2）①先写出反应方程式2232CO +3H CH OH+H O ƒ，化学反应速率之比等于化学计量数之比，因此只要算出任意一种物质的速率，即可得到氢气的反应速率；
②转化率即某一反应物的转化百分率，可以用物质的量、质量、体积（相同条件下）来计算，据此来分析各选项即可；
（3）根据题图，当()()
2p H O p CO 相同时，温度越高转化率越低，因此正反应是放热反应； （4）虽然题干里告诉我们这是一个“人工光合系统”，实际上因为该装置无外电源，因此必然为一个原电池装置，再来根据原电池的规律分析即可。

【详解】
（1）根据盖斯定律，由③-2⨯①+②得到2242CO (g)+4H (g)CH (g)+2H O(g)ƒ，H=-171kJ/mol-2(-41kJ/mol)+(-73kJ/mol)=-162kJ/mol ∆⨯；
（2）①该反应为：CO 2(g)+3H 2(g) ƒH 2O(g)+CH 3OH(l )；先求出2CO 的平均反应速率：
Δc Δn 1.00-0.25v=
==0.0375mol/(L min)t V t 2L 10min
=⋅⋅⋅，则氢气的平均反应速率为2CO 的三倍，即0.1125mol/(L min)⋅； ②A.向原容器中充入更多的2CO 一定会导致2CO 的转化率降低，A 项正确；
B.向原容器中充入氢气（另一种反应物），则可以提高2CO 的转化率，B 项错误；
C.容器是定容的，充入氦气后容器体积不改变，各物质的浓度不改变，因此平衡也不会改变，平衡转化率自然也不会改变，C 项正确；
D.催化剂不改变平衡，自然无法影响转化率，D 项正确；
E.缩小容器体积相当于增大压强，根据勒夏特列原理，平衡向气体分子数减少的方向移动（正向），则2CO 转化率增大，E 项错误；
F.将水蒸气（产物）从体系中分离，可以使逆反应速率小于正反应速率，平衡也会正向移动，2CO 转化率增大，F 项错误；
答案选ACD ；
（3）①当()()
2p H O p CO 相同时，温度越高转化率越低，因此正反应是放热反应； ②既然我们用某组分的平衡压强来代替物质的量浓度，则22p 2p(CO )p(H )K =p(CO)p(H O)
，而平衡压强与浓度成正比，因此可以说明p c K =K ；对于给定的反应，平衡常数大小只与温度有
关，因此改变()()
2p H O p CO 不会影响p K ；根据图表我们发现若投料比太低，CO 的转化率不。