高考化学 化学反应的速率与限度 培优 易错 难题练习(含答案)含详细答案

高考化学化学反应的速率与限度培优易错难题练习(含答案)含详细答案
一、化学反应的速率与限度练习题（含详细答案解析）
1．超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。

科学家正在研究利用催化技
术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，化学方程式：2NO+2CO 催化剂
2CO2+N2，为了
测定在某种催化剂作用下的反应速率，在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO 浓度如表：
请回答下列问题（均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响）：
（1）若1molNO和1molCO的总能量比1molCO2和0.5molN2的总能量大，则上述反应的H
___0（填写“>”、“<”、“=”）。

（2）前2s内的平均反应速率v（N2）=_____________。

（3）计算4s时NO的转化率为____________。

（4）下列措施能提高NO和CO转变成CO2和N2的反应速率的是______（填序号）。

A．选用更有效的催化剂B．升高反应体系的温度
C．降低反应体系的温度D．缩小容器的体积
（5）由上表数据可知，该反应在第______s达到化学平衡状态。

假如上述反应在密闭恒容容器中进行，判断该反应是否达到平衡的依据为________（填序号）。

A．压强不随时间改变B．气体的密度不随时间改变
C．c（NO）不随时间改变D．单位时间里消耗NO和CO的物质的量相等
（6）研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。

为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中。

①请在上表格中填入剩余的实验条件数据_____、_____、______、______、______。

②请在给出的坐标图中，画出上表中的Ⅰ、Ⅱ两个实验条件下混合气体中NO 浓度随时间变化的趋势曲线图，并标明各条曲线的实验编号________。

【答案】< 1.875⨯10-4mol ·L -1·s -1 90% ABD 4 AC 5.80⨯10-3 280 1.20⨯10-3
1.20⨯10-3 5.80⨯10-3
【解析】
【分析】
反应热的正负可根据反应物和生成物的总能量的大小比较；能提高反应速率的因素主要有增大浓度、使用催化剂、升高温度、增大表面积、构成原电池等，压强能否改变反应速率要看是否改变了浓度；反应是否达到平衡可以从速率（正逆反应速率是否相等）、量（是否保持不变）、压强、气体平均密度，气体平均摩尔质量、颜色等方面判断；验证多个因素对化学反应速率的影响规律，要控制变量做对比实验，每组对比实验只能有一个变量。

【详解】
(1)反应物比生成物的总能量大，说明是放热反应，H ∆<0；
(2)V(N 2）=0.5V(NO)= 341.0010mol / 2.5010mol /0.52L L s
--⨯-⨯⨯=1.875⨯10-4mol · L -1· s -
1。

(3)NO 的转化率等于反应掉的NO 除以原有总的NO ，可列式
34
31.0010 1.00101.0010
---⨯-⨯⨯=90% 。

(4)催化剂可以加快反应速率，A 正确；温度越高，反应速率越快，B 正确，C 错误；缩小容器体积，会增大各组分的浓度，浓度越高，反应速率越快，D 正确。

故答案选ABD ；
(5)由表中数据可知，第4s 后，反应物的浓度不再变化，达到平衡；
A ．恒温恒压下，压强不变意味着气体的总物质的量不变，而该反应两边的气体计量数之
和不同，气体的总物质的量不变说明达到平衡，A正确；
B．气体的密度等于气体的质量除以体积，因为所有组分都是气体，气体的质量不变，因为恒容容器，所以气体不变，所以气体的密度永远不变，与平衡没有关系，B错误；
C.c（NO）不变，意味着达到平衡，C正确；
D．因为NO和CO的化学计量数之比为1:1，且都是反应物，所以单位时间里消耗NO和CO的物质的量一定相等，不能说明达到平衡，D错误；
故答案：4；AC；
(6)①验证多个因素对化学反应速率的影响规律，要控制变量做对比实验。

I和II因为催化剂的比表面积不同，所以其他条件应该是一样的，研究的是催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律；II和III因为温度不一样，所以其他条件应该是一样的，研究的是温度对化学反应速率的影响规律；
故答案是：5.80⨯10-3，280，1.20⨯10-3，1.20⨯10-3 ，5.80⨯10-3 ；
②I和II的区别是催化剂的比表面积，催化剂加快反应速率，所以II更快的达到平衡，但催化剂不影响平衡，所以I和II平衡时NO的浓度一样，c（NO）变化曲线如图：。

【点睛】
验证多个因素对某物质或某性质的影响规律，要控制变量做对比实验，每组对比实验只能有一个变量。

2．二氧化氮在火箭燃料中可用作氧化剂，在亚硝基法生严流酸甲可用作催化剂，但直接将二氧化氮排放会造成环境污染。

已知反应CH4(g) +2NO2(g)N2(g) +CO2(g) + 2H2O(g) ，起始时向体积为V的恒容密闭容器中通人2mol CH4和3mol NO2，测得CH4.、N2、H2O的物质的量浓度与时间的关系如图所示。

(1)容器体积V=_______L。

(2)图中表示H2O的物质的量浓度与时间关系的是曲线___________. (填“甲”“乙"或"丙")。

(3)0 ~5min内，用N2表示的化学反应速率为____________________mol·L-1·min-1。

(4)a 、b 、c 三点中达到平衡的点是______。

达到平衡时， NO 2的转化率是___________ (物质平衡转化=转化的物质的量/起始的物质的量×100%)。

(5)a 点时，c(CO 2) =__________mol·L -1(保留两位小数) ，n( CH 4):n(NO 2)
=_________________。

【答案】2 甲 0.1 c 80% 或0.8 0.33 4:5
【解析】
【分析】
依据图像，根据反应物、生成物反应前后物质的量变化之比等于物质的量之比确定甲、乙、丙三条曲线分别代表CH 4.、N 2、H 2O 中的哪种物质；依据单位时间内浓度的变化，计算出0 ~5min 内，用N 2表示的化学反应速率；达到平衡时的判断依据。

【详解】
（1）起始时向体积为V 的恒容密闭容器中通人2 mol CH 4和3 mol NO 2，测得CH 4.、N 2、H 2O 的物质的量浓度与时间的关系如图所示，CH 4是反应物，即起始时的物质的量浓度为1.0mol·L -1，依据c=n V ，得V=n c =12mol 1mol L -⋅=2L ； （2）由(1)可知，丙代表CH 4，从开始到平衡时，甲代表的物质的物质的量浓度增加量：
1.2mol·L -1，乙代表的物质的物质的量浓度增加量：0.6mol·L -1，故从开始到平衡时，甲代表
的物质的物质的量浓度增加量：1.2mol·
L -1×2L=2.4mol ；故从开始到平衡时，乙代表的物质的物质的量浓度增加量：0.6mol·
L -1×2L=1.2mol ，根据反应物、生成物反应前后物质的量变化之比等于物质的量之比，故甲代表H 2O 的物质的量浓度与时间关系，乙代表N 2的物质的量浓度与时间关系；
（3）乙代表N 2的物质的量浓度与时间关系，0 ~5 min 内，N 2的物质的量浓度变化量为：
0.5mol·L -1 - 0=0.5mol·L -1
，v(N 2)=1
0.5mol L 5min -⋅=0.1mol·L -1·min -1； （4）当达到平衡时反应物、生成物的浓度不再随着时间的变化而变化，故a 、b 、c 三点中
达到平衡的点是c ；达到平衡时，c(N 2)=0.6mol·
L -1，即从开始平衡，N 2的物质的量增加了：0.6mol·L -1×2L=1.2mol ，CH 4(g) +2NO 2(g)N 2(g) +CO 2(g) + 2H 2O(g) ，依据方程式中反应物、生成物的物质的量的变化量之比等于化学计量数之比，即从开始到平衡，NO 2的物质的量变化量为：1.2mol×2=2.4mol ，故达到平衡时， NO 2的转化率是
2.4mol 100%3mol ⨯ =80%； （5）设a 点时的浓度为xmol·L -1，CH 4(g) +2NO 2(g)N 2(g) +CO 2(g) + 2H 2O(g) ，依据方程式
中反应物、生成物的物质的量的变化量之比等于化学计量数之比，(1.0-x)：x=1:2，x=0.67，2n(H O)∆=0.67mol·L -1×2L=1.34mol ，
42222n(CH ):n(NO ):n(N ):n(CO ):n(H O)∆∆∆∆∆=1:2:1:1:2，a 点时，
2n(CO )∆=0.67mol ，c(CO 2) =0.67mol 2L
=0.33mol·L -1；4(CH )∆=0.67mol ，2n(NO )∆=1.34mol ，故a 点时，n( CH 4):n(NO 2)=(2mol-0.67mol)：(3mol-1.34mol)=4:5。

3．现代工业的发展导致CO 2的大量排放，对环境造成的影响日益严重，通过各国科技工作者的努力，已经开发出许多将CO 2回收利用的技术，其中催化转化法最具应用价值。

回答下列问题：
（1）在催化转化法回收利用CO 2的过程中，可能涉及以下化学反应：
①CO 2(g)+2H 2O(1)垐?噲?CH 3OH(1)+32
O 2(g) △H =+727kJ·mol -1 △G =+703kJ·mol -1 ②CO 2(g)+2H 2O(1)垐?噲?CH 4(g)+2O 2(g) △H =+890kJ ·mol -1 △G =+818kJ ·mol -1
③CO 2(g)+3H 2(g)垐?噲?CH 3OH(1)+H 2O(1) △H =-131kJ·
mol -1 △G =-9.35kJ·mol -1 ④CO 2(g)+4H 2(g)垐?噲?CH 4(g)+2H 2O(1) △H =-253kJ ·mol -1 △G =-130kJ ·mol -1
从化学平衡的角度来看，上述化学反应中反应进行程度最小的是____，反应进行程度最大的是_____。

（2）反应CO 2(g)+4H 2(g)=CH 4(g) +2H 2O(g)称为Sabatier 反应，可用于载人航空航天工业。

我国化学工作者对该反应的催化剂及催化效率进行了深入的研究。

①在载人航天器中利用Sabatier 反应实现回收CO 2再生O 2，其反应过程如图所示，这种方法再生O 2的最大缺点是需要不断补充_________（填化学式）。

②在1.5 MPa ，气体流速为20 mL ·min -l 时研究温度对催化剂催化性能的影响，得到CO 2的转化率(%)如下：
分析上表数据可知：_____（填化学式）的催化性能更好。

③调整气体流速，研究其对某一催化剂催化效率的影响，得到CO 2的转化率(%)如下：
分析上表数据可知：相同温度时，随着气体流速增加，CO 2的转化率____（填“增大”或
“减小”），其可能的原因是_________________________________。

④在上述实验条件中，Sabatier反应最可能达到化学平衡状态的温度是____，已知初始反应气体中V(H2):V(CO2) =4:l，估算该温度下的平衡常数为 ___________（列出计算表达式）。

（3）通过改变催化剂可以改变CO2与H2反应催化转化的产物，如利用Co／C作为催化剂，反应后可以得到含有少量甲酸的甲醇。

为了研究催化剂的稳定性，将Co/C催化剂循环使用，相同条件下，随着循环使用次数的增加，甲醇的产量如图所示，试推测甲醇产量变化的原因_________________________________。

（已知Co的性质与Fe相似）
【答案】②④ H2 Co4N/Al2O3减小气流流速加快，导致反应物与催化剂接触时间不
够 360℃()
()
2
4
0.9820.98
0.0240.02
⨯⨯
⨯⨯
反应产生的甲酸腐蚀催化剂，使催化剂活性降低
【解析】
【分析】
（1）在温度、压强一定的条件下，反应总是向△G＜0的方向进行，由此判断。

（2）①分析反应过程图，CO2、O2、H2O属于循环过程中始终在循环过程中的，而H2属于循环过程中加入的，由此可知正确答案；
②分析表中数据，在相同温度下，对比不同催化剂时CO2的转化率可选择出催化性能更好的催化剂；
③分析表中数据，在温度不变的情况下，气流速度增大，CO2的转化率逐渐降低，据此分析原因；
④分析表中数据，大部分数据显示，在气流速度不变的情况下，CO2的转化率随着温度的增大而逐渐增大，但增大的幅度在逐渐减小，故在上述实验条件中，Sabatier反应最可能达到化学平衡状态的温度是360℃，根据此时CO2的转化率，计算该温度下的平衡常数；（3）由图可知，随着Co/C催化剂循环次数的增多，甲醇的产量逐渐降低，说明该催化剂在循环过程中受到一定程度的影响，结合产物的性质进行分析；
【详解】
（1）分析四个反应，根据在温度、压强一定的条件下，反应总是向△G＜0的方向进行，反应的△G越小反应进行程度越大，反之反应进行的程度就越小，故上述化学反应中反应进行程度最小的是②，反应进行程度最大的是④。

答案为：②；④；
（2）①分析循环图，只有H2需不断补充，答案为：H2；
②对比表中的数据，在相同温度下，催化剂为Co4N/Al2O3时，CO2的转化率更大，答案
为：Co 4N/Al 2O 3；
③分析表中数据，温度不变时，随着气体流速的逐渐增大，CO 2的转化率逐渐减小，可能是气体流速过快，来不及和催化剂充分接触，导致CO 2的转化率减小。

答案为：减小；气流流速加快，导致反应物与催化剂接触时间不够；
④分析表中数据，大部分数据表明，在320℃至360℃时，气体流速不变的情况下，CO 2的转化率的增大幅度在逐渐减小，由此可知Sabatier 反应最可能达到化学平衡状态的温度是360℃，结合题中所给信息，选择气体流速为10mL ·min -1时CO 2的转化率进行计算。

已知初始反应气体中V (H 2):V (CO 2) =4:l ，根据在密闭容器里，全部由气体参与的反应中，压强、温度不变时，气体的体积比等于物质的量之比，可知V (H 2):V (CO 2) = n (H 2):n (CO 2)=4:l ，设初始气体中H 2的物质的量为4mol ，CO 2的物质的量为1mol ，则有：
()()()()()2242g g g g (mol)
1400(mol)
0.9840.980.98
20.98(mol)0.0241-0.980.9820CO 4H CH 2H O .98
⨯⨯⨯⨯+
=+起始物质的量转化物质的量平衡物质的量 在密闭容器中，全部由气体参与的反应中，平衡时气体的物质的量之比=气体物质的量浓度之比，可知该温度下，该反应的平衡常数K =()
()()()()()
22424422CH H O 0.9820.98CO H 0.0240.02c c c c ⨯⨯⨯=⨯⨯⨯。

答案为：360℃；()()
2
40.9820.980.0240.02⨯⨯⨯⨯； （3）根据题中催化剂循环次数和甲醇产量的关系：催化剂的循环次数越多，甲醇的产量逐渐降低，说明催化剂一定程度受到了其他物质的影响，结合题给信息：用Co ／C 作为催化剂，反应后可以得到含有少量甲酸的甲醇。

又已知Co 的性质与Fe 相似，说明甲酸可与催化剂中的Co 进行反应，故催化剂的活性降低，进而影响甲醇的产量，答案为：反应产生的甲酸腐蚀催化剂，使催化剂活性降低。

4．某温度下，在一个2L 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，填写下列空白：
（1）从开始至2min ，X 的平均反应速率为__。

（2）该反应的化学方程式为___。

（3）1min 时，v （正）__v （逆），2min 时，v （正）__v （逆）。

（填“>”或“<”或“=”）。

（4）上述反应在甲、乙两个相同容器内同时进行，分别测得甲中v(X)=9mol·
L -1·min -1，乙中
v(Y)=0.5mol·L-1·s-1，则___中反应更快。

（5）若X、Y、Z均为气体，在2min时，向容器中通入氩气（容器体积不变），X的化学反应速率将___，若加入适合的催化剂，Y的化学反应速率将___。

（填“变大”或“不变”或“变小”）。

（6）若X、Y、Z均为气体（容器体积不变），下列能说明反应已达平衡的是___。

a.X、Y、Z三种气体的浓度相等
b.气体混合物物质的量不再改变
c.反应已经停止
d.反应速率v(X)︰v(Y)=3︰1
e.（单位时间内消耗X的物质的量）：（单位时间内消耗Z的物质的量）=3︰2
f.混合气体的密度不随时间变化
【答案】0.075mol•L-1•min-1 3X+Y2Z ＞ = 乙不变变大 be
【解析】
【分析】
由图可知，从反应开始到达到平衡，X、Y的物质的量减少，应为反应物，Z的物质的量增加，应为生成物，从反应开始到第2分钟反应到达平衡状态，X、Y消耗的物质的量分别为0.3mol、0.1mol，Z的生成的物质的量为0.2mol，物质的量的变化量之比为3:1:2，物质的
量变化之比等于化学计量数之比，则化学方程式为3X+Y2Z，结合v=
c
t
V
V
及平衡的特征
“等、定”及衍生的物理量来解答。

【详解】
(1)从开始至2min，X的平均反应速率为1mol0.7mol
2L
2min
=0.075mol/(L•min)；
(2)从反应开始到第2分钟反应到达平衡状态，X、Y消耗的物质的量分别为0.3mol、
0.1mol，Z的生成的物质的量为0.2mol，物质的量的变化量之比为3:1:2，物质的量变化之比等于化学计量数之比，则化学方程式为3X+Y2Z；
(3)1min时，反应正向进行，则正逆反应速率的大小关系为：v(正)＞v(逆)，2min时，反应达到平衡状态，此时v(正)=v(逆)；
(4)甲中v(X)=9mol·L-1·min-1，当乙中v(Y)=0.5mol·L-1·s-1时v(X)=3 v(Y)= 1.5mol·L-1·s-1=90mol·L-1·min-1，则乙中反应更快；
(5)若X、Y、Z均为气体，在2min时，向容器中通入氩气(容器体积不变)，容器内压强增大，但X、Y、Z的浓度均不变，则X的化学反应速率将不变；若加入适合的催化剂，Y的化学反应速率将变大；
(4)a．X、Y、Z三种气体的浓度相等，与起始量、转化率有关，不能判定平衡，故a错误；b．气体混合物物质的量不再改变，符合平衡特征“定”，为平衡状态，故b正确；
c．平衡状态是动态平衡，速率不等于0，则反应已经停止不能判断是平衡状态，故c错误；
d．反应速率v(X):v(Y)=3:1，不能说明正反应速率等于逆反应速率，不能判定平衡，故d错
误；
e．(单位时间内消耗X的物质的量)：(单位时间内消耗Z的物质的量)=3:2，说明X的正、逆反应速率相等，为平衡状态，故e正确；
f．混合气体的质量始终不变，容器体积也不变，密度始终不变，则混合气体的密度不随时间变化，无法判断是平衡状态，故f错误；
故答案为be。

【点睛】
化学平衡的标志有直接标志和间接标志两大类。

一、直接标志：正反应速率=逆反应速率，注意反应速率的方向必须有正向和逆向。

同时要注意物质之间的比例关系，必须符合方程式中的化学计量数的比值。

二、间接标志：①各物质的浓度不变；②各物质的百分含量不变；③对于气体体积前后改变的反应，压强不变是平衡的标志；④对于气体体积前后不改变的反应，压强不能做标志；⑤对于恒温恒压条件下的反应，气体体积前后改变的反应密度不变是平衡标志；⑥对于恒温恒容下的反应，有非气体物质的反应，密度不变是平衡标志。

5．CH4超干重整CO2技术可得到富含CO的化工原料。

回答下列问题：
(1)CH4超干重整CO2的催化转化如图所示：
①关于上述过程Ⅱ的说法不正确的是________（填序号）。

a．实现了含碳物质与含氢物质的分离
b．可表示为CO2＋H2＝H2O(g)＋CO
c．CO未参与反应
d．Fe3O4、CaO为催化剂，降低了反应的ΔH
②其他条件不变，在不同催化剂（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）作用下，反应CH4(g)＋CO2(g)＝2CO(g)＋
2H2(g)进行相同时间后，CH4的转化率随反应温度的变化如图所示。

a点所代表的状态
_________（填“是”或“不是”）平衡状态；b点CH4的转化率高于c点，原因是
_________________________________________。

(2)在一刚性密闭容器中，加入Ni/α－Al2O3催化剂并加热至1123K，使CH4和CO2发生反应
CH 4(g)＋CO 2(g)＝2CO(g)＋2H 2(g)，初始时CH 4和CO 2的分压分别为20kPa 、25kPa ，研究表明CO 的生成速率υ(CO)＝1.3×10-2·p(CH 4)·p(CO 2)mol·g -1·s -1，某时刻测得p(CO)＝20kPa ，则p(CO 2)＝________kPa ，υ(CO)＝________mol·g -1·s -1。

【答案】cd 不是 b 和c 都未达平衡，b 点温度高，反应速率快，相同时间内转化率高 15 1.95
【解析】
【分析】
(1)①a ．过程Ⅱ中，CO 、CO 2都转化为CO ，H 2转化为H 2O ；实现了含碳物质与含氢物质的分离；
b ．从起始反应物和产物分析可得，CO 2与H 2反应生成H 2O(g)和CO ；
c ．从反应过程看，CO 先转化为CaCO 3，后CaCO 3再转化为CO ；
d ．F
e 3O 4、CaO 起初参加反应，后来又生成，所以为催化剂，催化剂不改变反应物和生成物的总能量。

②催化剂不能改变反应物的平衡转化率，但可改变平衡前的转化率，通过不同催化剂作用下的转化率比较，可判断a 、b 、c 三点的CH 4的转化率都小于同温度下的最高转化率，由此可确定反应仍正向进行。

(2)利用阿伏加德罗定律的推论，气体的压强之比等于物质的量之比，所以利用某时刻某物质的压强，可计算出该时刻另一物质的压强，由此可计算出反应速率。

【详解】
(1)①a ．过程Ⅱ中，CO 、CO 2都转化为CO ，H 2转化为H 2O ；实现了含碳物质与含氢物质的分离，a 正确；
b ．从起始反应物和产物分析可得，CO 2与H 2反应生成H 2O(g)和CO ，b 正确；
c ．从反应过程看，CO 先转化为CaCO 3，后CaCO 3再转化为CO ，c 不正确；
d ．F
e 3O 4、CaO 起初参加反应，后来又生成，所以为催化剂，催化剂不改变反应物和生成物的总能量，所以不能降低反应的ΔH ，d 不正确；
故选cd 。

答案为：cd ；
②相同温度下，尽管所使用的催化剂不同，但达平衡时CH 4的转化率应相同，从图中可以看出，a 点CH 4的转化率比同温度下的催化剂Ⅰ作用下的转化率低，则表明a 点所代表的状态不是平衡状态；从图中可以看出，虽然b 点CH 4的转化率高，但仍低于同温度下的最高转化率，说明反应仍未达到平衡，b 点CH 4的转化率高于c 点，只能是反应速率快所致，故原因是b 和c 都未达平衡，b 点温度高，反应速率快，相同时间内转化率高。

答案为：不是；b 和c 都未达平衡，b 点温度高，反应速率快，相同时间内转化率高；
(2)利用题给数据，我们可建立如下三段式：
422CH (g)CO (g)=2CO(g)2H (g)
(kPa)202500(kPa)10102020
(kPa)10152020
++起始量变化量某时刻量 从而得出p(CO 2)＝15kPa ，υ(CO)＝1.3×10-2·
p(CH 4)·p(CO 2)mol·g -1·s -1=1.3×10-2×10×15 mol·g -1·s -1=1.95 mol·g -1·s -1。

答案为：15；1.95。

对于一个可逆反应，尽管不同催化剂影响反应速率，使平衡前相同时刻的转化率有所不同，但温度相同时，平衡转化率相同。

6．合成气（CO+H2）广泛用于合成有机物，工业上常采用天然气与水蒸气反应等方法来制取合成气。

（1）在150℃时2L的密闭容器中，将2molCH4和2molH2O(g)混合，经过15min达到平衡，此时CH4的转化率为60%。

回答下列问题：
①从反应开始至平衡，用氢气的变化量来表示该反应速率v(H2)=__。

②在该温度下，计算该反应的平衡常数K=__。

③下列选项中能表示该反应已达到平衡状态的是__。

A．v(H2)逆=3v(CO)正
B．密闭容器中混合气体的密度不变
C．密闭容器中总压强不变
D．C(CH4)=C(CO)
（2）合成气制甲醚的反应方程式为2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3（g）+H2O(g)
△H=bkJ/mol。

有研究者在催化剂（Cu—Zn—Al—O和A12O3)、压强为5.OMPa的条件下，由H2和CO直接制备甲醚，结果如图所示。

①290℃前，CO转化率和甲醚产率的变化趋势不一致的原因是__；
②b__0，（填“＞”或“＜”或“=”）理由是__。

（3）合成气中的氢气也用于合成氨气：N2+3H22NH3。

保持温度和体积不变，在甲、乙、丙三个容器中建立平衡的相关信息如下表。

则下列说法正确的是__；
A．n1=n2=3.2 B．φ甲=φ丙＞φ乙C．ν乙＞ν丙＞ν甲 D．P乙＞P甲=P丙
容器体积起始物质平衡时NH3
的物质的量
平衡时N2的
体积分数
反应开始时的
速率
平衡时容器内
压强
甲1L1molN2+3molH2 1.6molφ甲ν甲P甲乙1L2molN2+6molH2n1molφ乙ν乙P乙丙2L2molN2+6molH2n2molφ丙ν丙P丙
【答案】0.12mol·L-1·min-1 21.87 AC 有副反应发生＜平衡后，升高温度，产率降
【解析】【分析】【详解】
（1）
422
CH+H O CO+3H (/)1100
(/)0.60.60.6 1.8
(/)0.40.40.6 1.8
mol L
mol L
mol L
ƒ
起始浓度
转化浓度
平衡浓度
①v(H2)=1.8/
15
mol L
min
=0.12mol·L-1·min-1；
②K＝
()()
()()
3
2
42
c CO c H
c CH c H O
⨯
⨯
=
3
0.6 1.8
0.40.4
⨯
⨯
=21.87mol2•L-2；
③A．v逆(H2)＝3v正(CO)，根据反应速率之比等于化学计量数之比有v正(H2)＝3v正(CO)，故v逆(H2)＝v正(H2)，反应已达到平衡状态，选项A选；
B．参与反应的物质均为气体，气体的总质量不变，反应在恒容条件下进行，故密度始终保持不变，密闭容器中混合气体的密度不变，不能说明反应已达到平衡状态，选项B不选；C．同温同压下，气体的压强与气体的物质的量成正比，该反应正反应为气体体积增大的反应，密闭容器中总压强不变，则总物质的量不变，说明反应已达到平衡状态，选项C选；D．反应开始时加入2mol CH4和2mol H2O(g)，反应过程中两者的物质的量始终保持相等，c(CH4)=c(CO)不能说明反应已达到平衡状态，选项D不选。

答案选AC；
（4）① 290℃前，CO转化率随温度升高而降低，根据反应2CO(g) +
4H2(g)CH3OCH3（g）+ H2O(g)可知甲醚是生成物，产率应该降低，但反而增大，证明还有另外的反应生成甲醚，即CO的转化率和甲醚产率的变化趋势不一致的原因是有副反应发生；
②根据图中信息可知，平衡后，升高温度，产率降低，平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应，则正反应为放热反应，△H=b＜0。

（3）根据表中数据知，甲丙中各反应物的浓度相等，所以相当于等效平衡，平衡时N2的体积分数相等；乙中各反应物浓度是甲的2倍，且压强大于甲，增大压强，平衡向气体体积缩小的方向移动，所以平衡时乙中N2的体积分数小于甲；
A．甲丙中各反应物的浓度相等，n2=3.2，乙压强大于甲乙，平衡正向移动，n1＞3.2，选项A错误；
B．甲丙为等效平衡，平衡时N2的体积分数相等φ甲=φ丙，乙压强大，平衡正向移动，平衡时乙中N2的体积分数小于甲，故φ甲=φ丙＞φ乙，选项B正确；
C．甲丙中各反应物的浓度相等，为等效平衡，反应速率相等，ν丙=ν甲，乙中各反应物浓度平衡时接近甲丙的二倍，反应速率较大，ν乙＞ν丙=ν甲，选项C错误；
D．体积相同的容器中，甲丙等效，单位体积气体总物质的量浓度相同，压强相等P甲=P 丙
，乙中平衡时单位体积气体总物质的量接近甲丙的二倍，P乙＞P甲=P丙，选项D正确。

答案选BD。

本题考查了化学平衡影响因素分析判断，平衡计算分析，主要是恒温恒压、恒温恒容容器中平衡的建立和影响因素的理解应用。

等效平衡原理的理解和应用是解答的难点和易错点。

7．硫酸是重要的化工原料，生产过程中SO2催化氧化生成SO3的化学反应为：
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。

(1)实验测得SO2反应生成SO3的转化率与温度、压强有关，请根据下表信息，结合工业生产实际，选择最合适的生产条件是__。

SO2压强
1个大气压5个大气压10个大气压15个大气压转化率
温度
400℃0.99610.99720.99840.9988 500℃0.96750.97670.98520.9894 600℃0.85200.88970.92760.9468 (2)反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)达到平衡后，改变下列条件，能使SO2(g)平衡浓度比原来减小的是__（填字母）。

A．保持温度和容器体积不变，充入1molO2(g)
B．保持温度和容器体积不变，充入2molSO3(g)
C．降低温度
D．在其他条件不变时，减小容器的容积
(3)某温度下，SO2的平衡转化率（α）与体系总压强（P）的关系如图所示。

2.0molSO2和1.0molO2置于10L密闭容器中，反应达平衡后，体系总压强为0.10MPa。

平衡状态由A变到B时，平衡常数K(A)__K(B)（填“>”、“<”或“=”），B点的化学平衡常数是__。

(4)在一个固定容积为5L的密闭容器中充入0.20molSO2和0.10molO2，t1时刻达到平衡，测得容器中含SO30.18mol。

①t l时刻达到平衡后，改变一个条件使化学反应速率发生如图所示的变化，则改变的条件是__。

A．体积不变，向容器中通入少量O2
B．体积不变，向容器中通入少量SO2
C．缩小容器体积
D．升高温度
E．体积不变，向容器中通入少量氮气
②若继续通入0.20molSO2和0.10molO2，则平衡__移动（填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”)，再次达到平衡后，_mol<n(SO3)<_mol。

【答案】1个大气压和400℃ A、C = 800 C 正向 0.36 0.4
【解析】
【分析】
(1)从表中可以看出，压强越大，SO2的转化率越大，但变化不大；温度越高，转化率越小。

综合以上分析，应选择低温低压。

(2)A．保持温度和容器体积不变，充入1molO2(g)，平衡正向移动，SO2(g)平衡浓度减小；B．保持温度和容器体积不变，充入2molSO3(g)，平衡逆向移动，SO2(g)平衡浓度增大；C．降低温度，平衡正向移动，SO2(g)平衡浓度减小；
D．在其他条件不变时，减小容器的容积，相当于加压，平衡正向移动，SO2(g)平衡浓度增大。

(3)温度一定时，平衡常数不变，由此得出A、B两点平衡常数K(A)与K(B)的关系，因为给定压强为0.10MPa，是A点的压强，所以应用A点的转化率计算化学平衡常数。

(4)在一个固定容积为5L的密闭容器中充入0.20molSO2和0.10molO2，t1时刻达到平衡，测得容器中含SO30.18mol。

①A．体积不变，向容器中通入少量O2，v正增大，v逆不变；
B．体积不变，向容器中通入少量SO2，v正增大，v逆不变；
C．缩小容器体积，相当于加压，平衡正向移动，v正增大，v逆增大，但v正增大更多；D．升高温度，平衡逆向移动，v正增大，v逆增大，但 v逆增大更多；
E．体积不变，向容器中通入少量氮气，平衡不发生移动，v正不变，v逆不变。

②若继续通入0.20molSO2和0.10molO2，相当于加压，平衡正向移动，再次达到平衡后，n(SO3)应比原平衡时浓度的二倍要大，但比反应物完全转化要小。

【详解】
(1)从表中可以看出，压强越大，SO2的转化率越大，但变化不大；温度越高，转化率越小。

综合以上分析，应选择低温低压，故应选择1个大气压和400℃。

答案为：1个大气压和400℃；
(2)A．保持温度和容器体积不变，充入1molO2(g)，平衡正向移动，SO2(g)平衡浓度减小，A 符合题意；。