高考化学与化学反应的速率与限度有关的压轴题含答案解析

高考化学与化学反应的速率与限度有关的压轴题含答案解析
一、化学反应的速率与限度练习题（含详细答案解析）
1．在2L密闭容器中，800℃时反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如下表：
时间/s012345
n(NO)/mol0.0200.0100.0080.0070.0070.007
(1)写出该反应的平衡常数表达式：K＝________，已知：K(300℃)＞K(350℃)，该反应是________反应(填“放热”或“吸热”)。

(2)下图中表示NO2的变化的曲线是___，用O2的浓度变化表示从0～2s内该反应的平均速率v＝__________。

(3)能说明该反应已经达到平衡状态的是（______）。

a．v(NO2)＝2v(O2) b．容器内压强保持不变
c．v逆(NO)＝2v正(O2) d．容器内物质的密度保持不变
(4)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
【答案】c2(NO2)/c2(NO)c(O2)放热 b 1.5×10－3mol·L－1·s－1 bc c
【解析】
【分析】
【详解】
(1) 2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)反应的平衡常数K=c2(NO2)/[c2(NO)·c(O2)],因为升温平衡向吸热反应方向进行,已知：K(300℃)＞K(350℃)，温度越高平衡常数越小，升温平衡逆向进行，则该正反应为放热反应。

故答案为c2(NO2)/c2(NO)c(O2)；放热；
(2)由表中数据可知从3s开始,NO的物质的量为0.007mol,不再变化,3s时反应达平
衡,NO2是产物,随反应进行浓度增大。

平衡时NO浓度的变化量
△c(NO)=(0.02mol−0.007mol)/2L=0.0065mol/L,所以图中表示NO2变化的曲线是b；2s内用NO表示的平均反应速率
v(NO)=△n/V△t=(0.02mol−0.008mol)/(2L 2s)=3.0×10−3mol⋅L−1⋅s−1,速率之比等于化学计量数之比,所以v(O2)=1/2v(NO)=1/2×3.0×10−3mol⋅L−1⋅s−1=1.5×10−3mol⋅L−1⋅s−1。

故答案为b；1.5×10−3mol⋅L−1⋅s−1；
(3)a .未指明正逆速率,若均表示同一方向反应速率,v (NO 2)自始至终为v (O 2)的2倍，不能说明达到平衡，故a 错误；
b .容器体积不变，随反应进行，反应混合气体总的物质的量在减小，容器内压强减小，当容器内压强保持不变，说明反应到达平衡，故b 正确；
c .不同物质表示速率,到达平衡时,正逆速率之比等于化学计量数之比,V 逆(NO ):V 正(O 2)=2:1,即V 逆(NO )=2v 正(O 2)，故c 正确；
d .混合气体的总质量不变，容器容积为定值，所以密度自始至终不变，不能说明达到平衡，故d 错误。

故答案为bc ；
(4)a .及时分离除NO 2气体平衡向右移动，但反应速率减小，故a 错误； b .适当升高温度，反应速率增大但平衡向逆反应方向移动，故b 错误； c .增大O 2的浓度反应速率增大，且该反应向正反应方向移动，故c 正确； d .选择高效催化剂能增大反应速率，但平衡不移动，故d 错误。

故答案为c 。

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：
()()-1-11.5mol
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．光气（COCl2）常作有机合成、农药、药物、燃料及其他化工制品的中间体。

（1）COCl2结构与甲醛相似，写出COCl2电子式_____；解释COCl2的沸点比甲醛高的原因是_____。

（2）密闭容器中吸热反应COCl2(g)Cl2(g)+CO(g)达到平衡后，改变一个条件，各物质的浓度变化如图所示（10~14min时有一物质浓度变化未标出）。

①说明该反应已达到平衡状态的是_____。

a．C(COCl2)=C(Cl2)
b．ʋ正(COCl2)=ʋ逆(CO)
c．容器内温度保持不变
d．容器内气体密度保持不变
②4~10min平均反应速率v(COCl2)为_____；10min时改变的反应条件是_____。

③0~4min、8~10min和16~18min三个平衡常数依次为K1、K2、K3，比较其大小____；说明理由____。

【答案】均为分子晶体，COCl2式量较大，范德华力较强，沸点较高 bc
0.0025mol/(L·min) 分离出CO K1<K2=K3 4min时改变条件为升温，吸热反应升温K变大【解析】
【分析】
（1）甲醛的结构式是；COCl2的相对分子质量大于甲醛；
（2）①根据平衡标志分析；
②根据=
c
t
υ∆∆ 计算4~10min 平均反应速率v (COCl 2)；由图象可知10min 时CO 的浓度突然减小，后逐渐增大，10min 时Cl 2的浓度逐渐增大；
③根据图象可知，4min 时改变的条件是升高温度、14min 时，各物质浓度均减小，改变的条件是减小压强。

【详解】
（1）甲醛的结构式是
，COCl 2结构与甲醛相似，COCl 2电子式是
；甲
醛、COCl 2均为分子晶体，COCl 2式量较大，范德华力较强，沸点较高；
（2）①a ．c (COCl 2)=c (Cl 2)时，浓度不一定不再改变，反应不一定平衡，故不选a ； b ．反应达到平衡状态时，正逆反应速率比等于系数比， ʋ正(COCl 2)=ʋ逆(CO)，一定平衡，故选b ；
c ．正反应吸热，密闭容器内温度是变量，容器内温度保持不变，反应一定平衡，故选c ；
d ．气体质量不变、容器体积不变，根据=m
V
ρ ，密度是恒量，容器内气体密度保持不变，不一定平衡，故不选d ； 选bc ；
②根据图象，4~10min 内COCl 2浓度变化是0.055mol/L-0.04mol/L=0.015mol/L ，
0.015mol/L =
=6c t υ∆=∆min
0.0025mol/(L·min)；由图象可知10min 时CO 的浓度突然减小，后逐渐增大，10min 时Cl 2的浓度逐渐增大，可知10min 时改变的条件是分离出CO ，平衡正向移动，氯气浓度增大；
③根据图象可知，4min 时改变的条件是升高温度，正反应吸热，升高温度平衡正向移动，平衡常数增大，所以K 1<K 2，14min 时改变的条件是减小压强，平衡常数只与温度有关，所以K 2=K 3，故K 1、K 2、K 3的大小关系是K 1<K 2=K 3；
4．从能量的变化和反应的快慢等角度研究反应：2222H +O =2H O 。

（1）为了加快正反应速率，可以采取的措施有________（填序号，下同）。

A ． 使用催化剂 B ． 适当提高氧气的浓度 C ． 适当提高反应的温度 D ． 适当降低反应的温度
（2）已知该反应为放热反应，下图能正确表示该反应中能量变化的是________。

（3）从断键和成键的角度分析上述反应中能量的变化。

（资料）①键能：拆开1mol 化学键需要吸收的能量，或是形成1mol 化学键所放出的能量称为键能。

②化学键的键能： 化学键 H —H O ＝O H —O 键能-1kJ mol
436
496
463
请填写表： 化学键
填“吸收热量”或“放出热量”
能量变化kJ
拆开化学键
22molH 中的化学键 ______
____ 21molO 中的化学键 ______
____ 形成化学键 4molH-O 键 ______ ____ 总能量变化
______
____
（4）氢氧燃料电池的总反应方程式为2222H +O =2H O 。

其中，氢气在________（填“正”或“负”）极发生________反应（填“氧化”或“还原”）。

电路中每转移0．2mol 电子，标准状况下消耗H 2的体积是__________________L 。

【答案】ABC A 吸收热量 872 吸收热量 496 放出热量 1852 放出热量 484 负 氧化 2.24 【解析】 【分析】 【详解】
（1）常用的加快化学反应速率的方法是：升高温度，加入正催化剂，增大反应物浓度，增
大压强（浓度也增大）等，故选ABC ；
（2）反应物的总能量高于生成物的总能量，称为放热反应。

氢气的燃烧反应属于典型的放热反应，所以能正确表示反应能量变化的是A ；
（3）拆开1mol 化学键需要吸收的能量，或是形成1mol 化学键所放出的能量称为键能。

反应物化学键断裂，吸收能量，生成物形成化学键，释放能量，吸收的总能量减去释放的总能量为该反应的能量变化，若为负值，则为放热反应，反之为吸热反应。

则拆开
22molH 中的化学键436×2=872kJ ，拆开21molO 中的化学键496kJ ，共吸收1368kJ ，
形成4molH-O 键，放出463×4=1852kJ ，反应的总能量变化为放出484kJ ； （4）氢氧燃料电池中，氢气作负极反应物发生氧化反应，氧气作正极反应物发生还原反应，根据反应式，每有2molH 2参与反应，转移电子4mol 电子，故每转移0．2mol 电子，参与反应的氢气为0.1mol H 2，标准状况下2.24L 。

【点睛】
反应热的计算：1. 生成物总能量-反应物总能量；2.反应物的总键能-生成物的总键能。

燃料电池注意升失氧化，负极氧化（负极失去电子发生氧化反应），燃料做负极反应物，空气或者氧气作正极反应物。

5．某温度时，在2L 容器中X 、Y 、Z 三种气体物质的物质的量（n ）随着时间（t ）变化的曲线如图所示。

由图中数据分析：
（1）该反应的化学方程式为_________________。

（2）反应开始至2min ，用Z 表示的平均反应速率为_____________。

（3）下列叙述能说明上述反应达到平衡状态的是_____________（填序号）。

A ．X 、Y 、Z 的物质的量之比为3∶1∶2 B ．混合气体的压强不随时间的变化而变化 C ．单位时间内每消耗3molX ，同时生成2molZ D ．混合气体的总质量不随时间的变化而变化 E ．混合气体的总物质的量不随时间的变化而变 【答案】3X+Y ≒2Z 0.05mol ·L -1·min -1 BE 【解析】 【分析】 【详解】
(1) 从图像可知，X和Y物质的量分别减少0.3mol、0.1mol，做反应物，Z的物质的量增加0.2mol，根据反应中物质的量之比=系数之比，推断出方程式为：3X + Y2Z，故答案为：3X + Y2Z；
(2)2min时，v(Z)=
Δn0.2mol
Δc V2L
===0.05mol/(L min)
t t2min
g，故答案为：0.05mol·L-1·min-1；
(3)A．物质的量成正比关系不能说明达到平衡状态，故A错误；
B．反应前后气体体积数不同，故压强不变时说明达到平衡状态，B正确；
C．消耗X正反应方向，生成Z也是正反应方向，不能说明达到平衡状态，C错误；D．化学反应遵循质量守恒定律，故D错误；
E．混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化，说明正反应速率=逆反应速率，故达到平衡状态，E正确；
故答案为：BE。

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．中国政府承诺，到2020年，单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~50%。

CO2可转化成有机物实现碳循环。

在体积为1L的密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，一定条件下反应：CO 2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

（1）从3min到9min，v(CO2)=__mol·L-1·min-1（计算结果保留2位有效数字）。

（2）能说明上述反应达到平衡状态的是__（填编号）。

A．反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1（即图中交叉点）
B．混合气体的压强不随时间的变化而变化
C．单位时间内生成1molH2，同时生成1molCH3OH
D．混合气体的平均相对分子质量不随时间的变化而变化
（3）平衡时CO2的转化率为__%。

（4）平衡混合气体中CO2(g)和H2(g)的质量之比是__。

（5）第3分钟时v正(CH3OH)__第9分钟时v逆(CH3OH)（填“＞”、“＜”“=”或“无法比较”）。

【答案】0.042 BD 75 22：3 ＞
【解析】
【分析】
（1）3min到9min，根据CO2浓度变化计算CO2化学反应速率v(CO2)；
（2）化学反应达到平衡状态时正逆反应速率相等，各物质的浓度不变，由此衍生的物理量不变；
（3）由图象可知平衡时CO2的为0.25mol/L，可知消耗0.75mol/L，以此计算转化率；（4）结合各物质的平衡浓度，利用三段式法计算；
（5）第9分钟时达到平衡，υ逆（CH3OH）=υ正（CH3OH），随着反应的进行，正反应速率逐渐减小。

【详解】
(1)3min到9min，CO2浓度变化为0.5mol/L−0.25mol/L=0.25mol/L，CO2反应速率为：
0.25mol/L
=0.042mol/(L min)
9min-3min
⋅，故答案为：0.042；
(2)A.反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1:1(即图中交叉点)，浓度相等而不是不变，故A错误；
B. 混合气体的物质的量为变量，则压强为变量，随着反应的进行，混合气体的压强不随时间的变化而变化，此时反应达到平衡，故B正确；
C. 单位时间内生成3molH2，同时生成1molCH3OH，则正逆反应速率相等，故C错误；
D. 混合气体的质量不变，混合气体的物质的量随着反应的进行是变量，则平均相对分子质量不随时间的变化而变化此时反应达到平衡，故D正确；
故答案为：BD；
(3)由图象可知平衡时CO2的为0.25mol/L，可知消耗0.75mol/L，则转化率为
0.75mol/L
×100%=75%
1mol/L
，故答案为：75；
(4)
()()()()
2232
CO g+3H g CH OH g+H O g (mol)1300
(mol)0.75 2.250.750.75
(mol)0.250.750.750.75
ƒ
起始
转化
平衡
则平衡时混合气体中CO2(g)和H2(g)的质量之比是
mol44g/mol
=
mol g mol
0.25
22:3
0.752/
⨯
⨯
，故答
案为：22:3；
(5)第9分钟时达到平衡，υ逆(CH3OH)=υ正(CH3OH)，随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，则第3分钟时υ正(CH3OH) 大于第9分钟时υ逆(CH3OH)。

故答案为：＞。

【点睛】
平衡问题计算时一般采用三段法进行计算。

反应达到平衡时，υ逆=υ正。

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．在容积为1 L的容器中，通入一定量的N 2O4，发生反应N2O4(g)2NO2(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。

回答下列问题：
(1)反应的ΔH_____0(填“大于”或“小于”)；100 ℃时，体系中各物质浓度随时间变化如图所示。

在 0～60 s 时段，反应速率 v(N2O4)为_____mol·L－1·s－1；反应的平衡转化率为：
_____；反应的平衡常数K1为_____。

(2)100℃时达平衡后，改变反应温度为 T，N2O4以0.002 0 mol·L-1·s-1的平均速率降低，经10 s又达到平衡。

a：T____________100℃(填“大于”或“小于”)，判断理由是__________。

b：计算温度T时反应的平衡常数K2____________。

(3)温度T时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半。

平衡向____________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动，判断理由________________________。

【答案】大于 0.0010 60% 0.36 大于温度改变后，反应正向移动，由于正反应为吸热反应，所以温度改变是升高温度 1.28 逆反应对于气体分子数增大的反应，增大压强平衡向逆反应方向移动
【解析】
【分析】
(1)升高温度混合气体颜色变深，说明升高温度，化学平衡正向移动，利用温度对化学平衡
移动的影响分析判断反应的热效应；在0～60 s时段，根据v=
c
t
n
n
计算反应速率；根据反
应物的转化率=
转化量
开始投入量
×100%计算N2O4的转化率；根据化学平衡常数K1=
()
()
2
2
24
c NO
c N O
计算平衡常数；
(2)根据温度对化学反应速率的影响分析判断；计算在反应达到新的平衡后各种物质的浓度，带入平衡常数表达式计算出新平衡的化学平衡常数K2；
(3)温度T时反应达到平衡后，将反应容器的容积减少一半，相当于增大压强，根据压强对化学平衡移动的影响分析判断。

【详解】
(1)升高温度混合气体颜色变深，说明升高温度，化学平衡正向移动，根据平衡移动原理：升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，则该反应的正反应为吸热反应，故△H>0；在
0～60 s时段，反应速率v(N2O4)=
()
0.1000.040mol/L
c
t60?s
-
=
n
n
=0.0010 mol/(L·s)；反应中
N2O4的平衡转化率=()
0.1000.040/
0.100?/
mol L
mol L
-
×100%=60%；达到平衡时c(N2O4)=0.040
mol/L、c(NO2)=0.120 mol/L，化学平衡常数K1=
()
()
22
2
24
c NO0.120
c N O0.040
==0.36；
(2)a.在0～60 s时段，反应速率v(N2O4)= 0.001 mol/(L·s)<0.0020 mol/(L·s)，可见改变温度后化学反应速率加快，说明改变的温度是升高温度，则T>100℃；
b.根据a知，改变的条件是升高温度，化学平衡正向移动，改变条件后10 s内
△c(N2O4)=0.002 0mol/（L•s）×10 s=0.020 mol/L，则再次达到平衡时c(N2O4)=(0.040-
0.020)mol/L=0.020 mol/L，c(NO2)=(0.120+0.020×2)mol/L=0.160 mol/L，所以在温度T时反应
的平衡常数K2= K1=
()
()
22
2
24
c NO0.160
c N O0.020
==1.28；
(3)在温度T时，反应达到平衡后，将反应容器的容积减小一半，相当于增大体系的压强，由于该反应的正反应为气体体积增大的反应，所以增大压强，化学平衡向气体体积减小的方向移动，即化学平衡向逆反应方向移动。

【点睛】
本题以图象分析为载体考查化学反应速率、化学平衡移动影响因素、化学平衡计算，明确化学平衡常数计算方法、压强对化学平衡移动影响原理是解本题关键，侧重考查学生的分析判断及计算能力。

10．正丁醛可由丙烯通过下列反应制取：
CH3CH=CH2 + CO + H2CH3CH2CH2CHO（正丁醛）反应①
同时发生副反应：CH3CH=CH2 +CO + H2 (CH3)2CHCHO（异丁醛）反应②
CH3CH=CH2 + H2CH3CH2CH3反应③
三个反应在不同温度时的平衡常数见下表。

回答问题：
(1)423K时，如果反应在恒容密闭容器中发生，当反应达到平衡时，下列说法错误的是
_____（填序号）。

a．c(CO):c( H2)一定等于1:1
b．反应混合物的密度保持不变
c．丙烯转化率达到最大值
d．单位时间内，n(CO)消耗= n(正丁醛)生成
(2)当反应达到平衡后，若将反应体系的温度从298 K提高到423 K，再次达到平衡后，在生成物中，__________（填物质名称）的摩尔百分含量降低。

(3)若反应在298K进行，根据平衡常数作出的推测正确的是______。

a．反应③的反应速率最大 b．达到平衡后生成物中丙烷的体积百分含量最高
c．反应②达到平衡所需时间最长 d．298K时只有反应③向正反应方向进行
(4)使用催化剂后，单位时间里正丁醛的产量大大提高，反应体系产物中正/异醛比增大。

导致这种情况出现的原因是____________________________。

【答案】a. d 丙烷 b 催化剂具有选择性，只加快了反应①的速率
【解析】
【分析】
【详解】
（1）判定一个可逆反应是否达到化学平衡状态可从两角度进行分析：正逆反应速率是否相同、各组分含量是否保持恒定，
a．c(CO)：c(H2)的大小与起始量有关，所以达到平衡时二者的浓度比不一定等于其化学计量数之比，故a错误；
b．反应中各组分不均为气体，气体质量m变化，达到平衡时气体质量m保持不变；体系
在恒容条件下V不变，由ρ=m
V
可知，密度改变，达到化学平衡密度不变，故b正确；
c．平衡状态下是该条件下反应的最大程度，丙烯转化率达到最大值，故c正确；
d．n(CO)消耗=n(正丁醛)生成只能说明反应正向进行，两速率都代表正反应速率，不能表示出V
正=V
逆
≠0，故d错误；
故答案为：ad；
（2）温度从298K提高到423K，K值减小，平衡逆向移动，反应①②的K变化相当，反应③K值相对变化程度大，故丙烷的摩尔百分含量降低，故答案为：丙烷；
（3）a．化学反应速率的快慢由反应物本身的性质和外界条件决定，K值大小只能表示在此条件下可逆反应进行的限度，故a错误；
b．298K条件下生成物中正丁醛、异丁醛均为液体，只有丙烷为气体，达到平衡后生成物
中丙烷的体积百分含量最高，故b 正确；
c ．达到平衡所需时间与反应物本身性质和化学反应速率有关，与K 大小无关，故c 错误；
d ．反应开始阶段三个可逆反应均正向进行直至达到平衡，故d 错误；
故答案为：b ；
（4）催化剂具有选择性，使用催化剂后，只是提高了反应①的速率，对反应②和反应③速率无影响，故答案为：催化剂具有选择性，只加快了反应①的速率。

11．氮的氧化物和SO 2是常见的化工原料，但也是大气的主要污染物。

综合治理其污染是化学家研究的主要内容。

根据题意完成下列各题：
（1）用甲烷催化还原一氧化氮，可以消除一氧化氮对大气的污染。

反应方程式如下：4222CH (g)4NO(g)2N (g)2H O(g)CO (g)+++ƒ该反应平衡常数表达式为
_________。

（2）硫酸生产中，接触室内的反应：
22
32SO (g)+O (g)2SO (g)催化剂垐垐?噲垐?；SO 2的平衡转化率与体系总压强的关系如图所示。

某温度下，将2.0mol SO 2和1.0mol O 2置于30L 刚性密闭容器中，30秒反应达平衡后，体系总压强为2.70MPa 。

用氧气表示该反应的平均速率是___mol·L -1·min -1。

（3）上图平衡状态由A 变到B 时，改变的外界条件是____。

a 又加入一些催化剂
b 又加入一些氧气
c 降低了体系的温度
d 升高了外界的大气压
（4）新型纳米材料氧缺位铁酸盐MFe 2O x 在常温下，能将氮的氧化物和SO 2等废气分解除去。

转化流程如图所示，
若x=3.5，M 为Zn ，请写出ZnFe 2O 3.5分解SO 2的化学方程式_________ 【答案】2222244()()()(N H O CO C )(H )
NO c c c K c c ⋅⋅=⋅ 0.0533 b 4MFe 2O 3.5 +SO 2 = 4MFe 2O 4 + S 【解析】
【分析】
⑴根据平衡常数表达式完成。

⑵根据反应得出氧气的转化率，再计算出用氧气表示的反应速率。

⑶状态由A 变到B 时，二氧化硫转化率升高，压强增大，根据平衡移动原理分析。

⑷从氧化还原反应的角度判断反应产物，根据氧原子个数守恒写出相关反应的方程式。

【详解】 ⑴该反应平衡常数表达式为：2222244()()()(N H O CO C )(H )
NO c c c K c c ⋅⋅=⋅；故答案为：2
222244()()()(N H O CO C )(H )
NO c c c K c c ⋅⋅=⋅。

⑵图中信息得出二氧化硫的转化率是0.8，根据加入量之比等于计量系数之比，转化率相等得出氧气转化率也为0.8，消耗氧气的物质的量是：n(O 2)=1.0mol×0.8=0.8mol ，用氧气表示反应速率为：121n 0.8mol υ()=
=0.0533mol L min V t 30L 0.5min
O --∆=⋅⋅⋅∆⨯；故答案是：0.0533。

⑶a. 又加入一些催化剂，催化剂不影响化学平衡，故a 不符合题意；b. 加入一些氧气，压强增大，增加氧气浓度，平衡正向移动，二氧化硫的转化率升高，故b 符合题意；c. 反应是放热反应，降低温度，平衡向着正向移动，气体的物质的量减少，压强减小，故c 不符合题意；d. 升高了外界的大气压，化学平衡不移动，故d 不符合题意；综上所述，答案为：b 。

⑷由题意可知，铁酸盐(MFe 2O 4)经高温还原而得，则反应物中MFe 2O x 为还原剂，SO 2为氧化剂，生成物为MFe 2O 4和S ，根据氧原子守恒得到反应的关系式为4ZnFe 2O 3.5 + SO 2 = 4ZnFe 2O 4+S ；故答案为：4MFe 2O 3.5 +SO 2 = 4MFe 2O 4 + S 。

12．除电解法，工业炼镁还可采用硅热法（Pidgeon 法）。

即以煅白（CaO·
MgO ）为原料与硅铁（含硅75%的硅铁合金）混合置于密闭还原炉，1200℃下发生反应：2(CaO·
MgO)(s) + Si(s) Ca 2SiO 4 (l) + 2Mg(g)
（1）已知还原性：Mg ＞ Si ，上述反应仍能发生的原因是
______________________________________。

（2）由图，推测上述反应正向为______（填“吸热”或“放热”） 反应；平衡后若其他条件不变，将还原炉体积缩小一半，则达到新平衡时Mg(g)的浓度将______（填“升高” 、“降低”或“不变”）。

（3）如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生，当反应达到平衡时，下列说法正确的是_____（填序号）。

a. 反应物不再转化为生成物
b. 炉内Ca 2SiO 4与CaO·MgO 的质量比保持不变
c. 平衡常数到达最大值
d. 单位时间内，n(CaO·MgO)消耗 : n(Ca 2SiO 4)生成 = 2 : 1。