高考化学二轮 化学反应的速率与限度 专项培优 易错 难题

高考化学二轮化学反应的速率与限度专项培优易错难题
一、化学反应的速率与限度练习题（含详细答案解析）
1．某实验小组为确定过氧化氢分解的最佳催化条件，用如图实验装置进行实验，反应物用量和反应停止的时间数据如下：
分析表中数据回答下列问题：
MnO2
时间
0.1g0.3g0.8g
H2O2
10mL1.5%223s67s56s
10mL3.0%308s109s98s
10mL4.5%395s149s116s
（1）相同浓度的过氧化氢的分解速率随着二氧化锰用量的增加而________。

（2）从实验效果和“绿色化学”的角度考虑，双氧水的浓度相同时，加入________g的二氧化锰为较佳选择。

（3）该小组的某同学分析上述数据后认为：“当用相同质量的二氧化锰时，双氧水的浓度越小，所需要的时间就越少，亦即其反应速率越快”的结论，你认为是否正确________，理由是__________________________________。

（4）为加快过氧化氢的分解速率，除了使用MnO2作催化剂和改变过氧化氢的质量分数之外，还可以采取的加快反应速率的措施有_____。

（回答任意两个合理的措施）
【答案】加快 0.3 不正确 H2O2的浓度扩大二倍(从1.5%→3.0%)，但反应所需时间比其二倍小的多升高温度；粉碎二氧化锰，增大其表面积。

【解析】
【分析】
由题可知，该实验研究浓度和催化剂对反应速率的影响，通过表中数据可分析得出浓度和催化剂对反应速率的影响规律，因为该实验不是直接测出反应速率，而是测出反应停止的时间，要考虑反应物增多对反应时间的影响。

【详解】
(1)由表格中的数据可知：相同浓度的H2O2，加入的MnO2越多，反应所用的时间越短，即分解速率越快。

(2)用0.1 g催化剂的反应速率明显小于用0.3 g和0.8 g催化剂的反应速率；用0.8 g催化剂
和用0.3 g 催化剂的反应速率及反应时间相差不多，但用0.3 g 催化剂节约药品。

(3)从表中数据可知，相同体积3.0%的双氧水中的溶质含量是1.5%的双氧水中溶质含量的二倍，但反应的时间却比其反应时间的二倍小得多，由反应速率计算公式可得出，此实验条件下双氧水的浓度越大分解速率越快，由此得出上述结论不正确；
(4)加快反应速率的措施常见的有：增加反应物浓度、适当升高温度、增加反应物表面积（接触面积）、使用催化剂等。

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．在一定体积的密闭容器中，进行如下反应：CO 2(g)+H 2(g)
CO(g)+H 2O(g)，其化学平衡
常数K和温度t的关系如下表所示：
t℃70080083010001200
K0.60.9 1.0 1.7 2.6
回答下列问题：
（1）该反应化学平衡常数的表达式：K=___；
（2）该反应为___（填“吸热”或“放热”）反应；
（3）下列说法中能说明该反应达平衡状态的是___；
A．容器中压强不变
B．混合气体中c(CO)不变
C．混合气体的密度不变
D．c(CO)=c(CO2)
E.化学平衡常数K不变
F.单位时间内生成CO的分子数与生成H2O的分子数相等
（4）某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：c(CO2)×c(H2)=c(CO)×c(H2O)，试判此时的温度为___。

【答案】
()()
()()2
22
CO H O
CO H
c c
c c
吸热 BE 830℃
【解析】
【分析】
（1）化学平衡常数等于生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值；
（2）随温度升高，平衡常数增大，说明升高温度平衡正向移动；
（3）根据平衡标志判断；
（4）某温度下， c(CO2)×c(H2)=c(CO)×c(H2O)，即K=
()() ()()2
22
CO H O
CO H
c c
c c
= 1；
【详解】
（1）根据平衡常数的定义，该反应化学平衡常数的表达式K=
()() ()()2
22 CO H O
CO H c c
c c
（2）随温度升高，平衡常数增大，说明升高温度平衡正向移动，所以正反应为吸热反应；（3）A. CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)反应前后气体系数和相等，容器中压强是恒量，压强不变，不一定平衡，故不选A；
B. 根据化学平衡定义，浓度不变一定平衡，所以混合气体中c(CO)不变一定达到平衡状态，故选B；
C. 反应前后气体质量不变、容器体积不变，根据=m V
ρ，混合气体的密度是恒量，混合气体的密度不变，反应不一定平衡，故不选C；
D. 反应达到平衡时，浓度不再改变，c(CO)=c(CO2)不能判断浓度是否改变，所以反应不一定平衡，故不选D；
E. 正反应吸热，温度是变量，平衡常数只与温度有关，化学平衡常数K不变，说明温度不变，反应一定达到平衡状态，故选E；
F.单位时间内生成CO的分子数与生成H2O的分子数相等，不能判断正逆反应速率是否相等，反应不一定平衡，故不选F；
（4）某温度下， c(CO2)×c(H2)=c(CO)×c(H2O)，即K
=
()()
()()2
22
CO H O
CO H
c c
c c
=1，根据表格数据，
此时的温度为830℃。

4．研究和深度开发CO、CO2的应用对构建生态文明社会具有重要的意义。

（1）CO可用于炼铁，已知：Fe2O3（s）+ 3C（s）＝2Fe（s）+ 3CO（g）ΔH 1＝+489.0 kJ·mol－1
C（s） +CO2（g）＝2CO（g）ΔH 2 ＝+172.5 kJ·mol－1。

则CO还原Fe2O3（s）的热化学方程式为_________________________________________________。

（2）分离高炉煤气得到的CO与空气可设计成燃料电池（以KOH溶液为电解液）。

写出该电池的负极反应式：__________________________________________________。

（3）①CO2和H2充入一定体积的密闭容器中，在两种温度下发生反应：CO2（g）+3H2（g）€CH3OH（g）+H2O（g），测得CH3OH的物质的量随时间的变化如图。

①曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KⅠ___________________KⅡ（填“＞”或“＝”或“＜”）。

②一定温度下，在容积相同且固定的两个密闭容器中，按如下方式加入反应物，一段时间后达到平衡。

容器甲乙
反应物投入量1molCO2、3molH2a molCO2、b molH2、
c molCH3OH（g）、c molH2O（g）
若甲中平衡后气体的压强为开始的0.8倍，要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等，且起始时维持化学反应向逆反应方向进行，则c的取值范围为
______________________。

③一定温度下，此反应在恒压
．．容器中进行，能判断该反应达到化学平衡状态的依据是______________。

a ．容器中压强不变
b ．H 2的体积分数不变
c ．c （H 2）＝3c （CH 3OH ）
d ．容器中密度不变
e ．2个C ＝O 断裂的同时有3个H －H 断裂
（4）将燃煤废气中的CO 2转化为二甲醚的反应原理为：2CO 2（g ） + 6H 2（g ）−−−→←−−−
催化剂
CH 3OCH 3（g ） + 3H 2O （g ）。

已知一定条件下，该反应中CO 2的平衡转化率随温度、投料比[n(H 2) / n(CO 2)]的变化曲线如图，若温度不变，提高投料比n(H 2)/n(CO 2)，则K 将__________；该反应△H_________0（填“＞”、“＜”或“=”）。

【答案】Fe 2O 3（s ）+3CO （g ）=2Fe （s ）+ 3CO 2（g ）△H=-28.5KJ/mol CO-2e -+4OH -=CO 32-+2H 2O ＞ 0.4＜c≤1 bd 不变 ＜ 【解析】 【分析】
(1)已知：①Fe 2O 3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g)△H 1=+489.0kJ/mol ， ②C(石墨)+CO 2(g)=2CO(g)△H 2=+172.5kJ/mol ，根据盖斯定律有①-②×3可得； (2)根据原电池负极失去电子发生氧化反应结合电解质环境可得； (3)①Ⅱ比Ⅰ的甲醇的物质的量少，根据K=
()323
2c CH OH c(H O)c(CO)c (H )
⋅⋅判断；
②根据平衡三段式求出甲中平衡时各气体的物质的量，然后根据平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等，且起始时维持反应逆向进行来判断范围； ③根据化学平衡状态的特征分析；
(4)由图可知，投料比()
22(H )
m n CO 一定，温度升高，CO 2的平衡转化率减小，根据温度对化学
平衡的影响分析可得。

【详解】
(1)已知：①Fe 2O 3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g)△H 1=+489.0kJ/mol ， ②C(石
墨)+CO 2(g)=2CO(g)△H 2=+172.5kJ/mol ，根据盖斯定律有①-②×3，得到热化学方程式：Fe 2O 3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO 2(g)△H=-28.5kJ/mol ；
(2)CO 与空气可设计成燃料电池(以KOH 溶液为电解液)，负极电极反应为：CO-2e -+4OH -=CO 32-+2H 2O ；
(3)①Ⅱ比Ⅰ的甲醇的物质的量少，则一氧化碳和氢气的物质的量越多，根据K=
()3232c CH OH c(H O)c(CO)c (H )
⋅⋅可知，平衡常数越小，故K Ⅰ＞K Ⅱ；
②
2232O (mol)1300
C (mol)x 3x x x (mol)1-x O g +3H g CH OH g +H g 3-3x x x
起始量变化量平衡量（）（）
（）（）
ƒ
甲中平衡后气体的压强为开始时的0.8倍，即(4-2x)÷4=0.8，解得x=0.4mol ；依题意：甲、乙为等同平衡，且起始时维持反应逆向进行，所以全部由生成物投料，c 的物质的量为1mol ，c 的物质的量不能低于平衡时的物质的量0.4mol ，所以c 的物质的量为：0.4mol ＜n(c)≤1mol ；
③a ．反应在恒压容器中进行，容器中压强始终不变，故a 错误； b ．反应开始，减少，H 2的体积分数不变时，反应平衡，故b 正确；
c ．c(H 2)与c(CH 3OH)的关系与反应进行的程度有关，与起始加入的量也有关，所以不能根据它们的关系判断反应是否处于平衡状态，故c 错误；
d ．根据ρ=
m V
混
，气体的质量不变，反应开始，体积减小，容器中密度不变时达到平衡，故d 正确；
e ．C=O 断裂描述的正反应速率，H-H 断裂也是描述的正反应速率，故e 错误； 故答案为：bd ；
(4)由图可知，投料比()
22(H )
m n CO 一定，温度升高，CO 2的平衡转化率减小，说明温度升高不
利于正反应，即正反应为放热反应△H ＜0；K 只与温度有关，温度不变，提高投料比
()
22(H )
m n CO ，K 不变。

【点睛】
注意反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，必须是同一物质的正逆反应速率相等；反应达到平衡状态时，平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化，此类试题中容易发生错误的情况往往有：平衡时浓度不变，不是表示浓度之间有特定的大小关系；正逆反应速率相等，不表示是数值大小相等；对于密度、相对分子质量等是否不变，要具体情况具体分析等。

5．一定温度时，在4L 密闭容器中，某反应中的气体M 和气体N 的物质的量随时间变化的曲线如图所示：
（1）t 1时刻N 的转化率为____________。

（2）0～t3时间内用M表示的化学反应速率为____________mol/(L·min)。

（3）平衡时容器内气体的压强与起始时容器内压强的比值为____________。

（4）该反应的化学方程式为____________；比较t2时刻，正逆反应速率大小：v正____v逆(填“＞”、“=”或“＜”)。

（5）其他条件不变时，采取下列措施，反应速率的变化情况如何？保持恒温、恒容：①充入少量氦气：____________（填“增大”、“减小”或“不变”，下同）；
②充入一定量的气体N：____________。

（6）下列能表示上述反应达到化学平衡状态的是____________。

（填编号）
A.v逆（M）=2v正（N）
B.M与N的物质的量之比保持不变
C.混合气体密度保持不变
D.容器中压强保持不变
【答案】25% 3/4t3 7:10 2N垐?
噲?M ＞不变增大 BD
【解析】
【分析】
【详解】
（1）t1时刻消耗N是8mol－6mol＝2mol，N的转化率=
Δn2
100%
n8
⨯=
初始
×100％
=25%；
（2）0～t3时间内M增加了5mol－2mol＝3mol，则用M表示的化学反应速率v（M）
=Δc
Δt
=
3
3mol
4L min
t
=
⨯3/4t3mol/(L·min)；
（3）初始投放量n(N)=8mol，n(M)=2mol，t3反应达到平衡，n(N)=2mol，n(M)=5mol，混合气体的物质的量与容器内的压强呈正比，可得P(平衡)：P(初始)=7：10；
（4）初始投放量n(N)=8mol，n(M)=2mol，t3反应达到平衡，n(N)=2mol，n(M)=5mol，根据单位时间的物质的变化量呈系数比，得化学反应式为2N(g)垐?
噲?M（g），t2时刻向正反应方向进行，正逆反应速率大小v正＞v逆；
（5）其他条件不变时，保持恒温、恒容：①充入少量氦气，反应物浓度不变，速率不变；
②充入一定量的气体N，反应物浓度增大，速率增大；
（6）A.v逆（M）=2v正（N）正逆反应速率不相等，没有达到平衡状态，A不选；
B.M与N的物质的量之比是个变量，当M与N的物质的量之比保持不变，反应达到平衡，可作平衡依据，B选；
C.反应前后容器体积和质量均是不变的，混合气体密度是个定值，任意时刻都相同，不能用来判定平衡，C不选；
D.该反应从正向开始，压强会减小，容器中压强保持不变说明达到平衡，D选；
故能表示上述反应达到化学平衡状态的是BD。

【点睛】
平衡的判断，特别需要注意是否为变量，若为变量保持不变，可作平衡依据，若为定量，不能做依据，尤其混合气体的密度，相对分子质量，压强等。

6．在容积为1 L的容器中，通入一定量的N2O4，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。

7．发生炉煤气是城市管道煤气中的一种重要气源，它的主要成分是CO，但由于CO有毒，所以煤气厂技术人员利用以下反应，将部分CO转换成H2，CO+H2O CO2+H2，其化学平衡常数K与温度t的关系如下表：
t（℃）70080083010001200
K1.671.111.000.590.38
（1）该反应的化学平衡常数表达式为K=__________________，该反应为________反应（填“吸热”或“放热”）。

（2）能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是_____________（填选项编号）。

A．容器中的压强不变B．V逆（H2）= V正（H2O）
C．混合气体中c（CO2）不变D．c（CO2）=c（CO）
（3）上述反应的平衡混合物中，碳的氧化物中碳、氧元素的质量比可能是________。

A．3∶4B．3∶5C．3∶6D．3∶8
（4）现有CO x表示平衡混合物中碳的氧化物的组成，则表示x与反应CO+H2O CO2+H2中H2产率关系正确的是_________________。

【答案】K =222c(CO )c(H )
c(CO)c(H O)
放热 BC BC B
【解析】 【分析】
(1)化学平衡常数是利用生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积得到；分析图表数据，平衡常数随温度升高减小，升温平衡逆向进行，正反应是放热反应； (2)反应达到平衡的标志是正逆反应速率相同，个组分含量保持不变分析选项； (3)上述反应的平衡混合物中是CO 和CO 2的混合物，m (C )：m (O )介于CO 和CO 2之间； (4)当全为CO 时没有氢气生成，当全为二氧化碳时，氢气产率最高。

【详解】
(1)化学平衡常数是利用生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积得到，
CO (g )+H 2O (g )⇌CO 2(g )+H 2(g )，反应的平衡常数K ＝222c(CO )c(H )
c(CO)c(H O)
；分析图表数据，平衡
常数随温度升高减小，依据化学平衡移动原理可知，升温平衡逆向进行，逆向为吸热反应，正反应是放热反应；
(2)反应达到平衡的标志是正逆反应速率相同，各组分含量保持不变，反应是气体体积不变的放热反应；
A ．反应前后气体体积不变，容器中压强不变不能说明反应达到平衡状态，A 不符合；
B ．氢气和水的化学计量数之比为1：1，所以v 逆(H 2)＝v 正(H 2O )，说明正逆反应速率相等，B 符合；
C ．混合气体中c (CO 2)不变，则各物质的浓度保持不变，反应达到平衡状态，C 符合；
D ．c (CO )＝c (CO 2)和起始量消耗量有关，不能说明反应达到平衡状态，D 不符合； 故答案为：BC ；
(3)上述反应的平衡混合物中是CO 和CO 2的混合物，m (C )：m (O )介于CO 和CO 2之间，即介于3：4和3：8之间，答案为：BC ；
(4)当全为CO 时没有氢气生成，当全为二氧化碳时，氢气产率最高，所以B 图符合。

8．煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程。

（1）将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气。

反应为：C(s)＋H 2O(g)CO(g)＋H 2(g)
①写出该可逆反应的化学平衡常数表达式__。

②一定温度下，在一个容积可变的密闭容器中，发生上述反应，下列能判断该反应达到化
学平衡状态的是___。

（填字母，下同） a.容器中的压强不再改变
b.1molH —H 键断裂的同时断裂2molH —O 键
c.v 正(CO)=v 逆(H 2O)
d.c(CO)=c(H 2)
（2）将不同量的CO(g)和H 2O(g)分别通入到体积为2L 的恒容密闭容器中，进行反应CO(g)＋H 2O(g) CO 2(g)＋H 2(g)，得到如下三组数据：
实验组
温度/℃
起始量/mol
平衡量/mol
达到平衡所
需时间/min H 2O
CO H 2 CO 1 650 2 4 1.6 2.4 5 2
900
1
2
0.4
1.6
3
①实验1中以v(CO 2)表示的反应速率为___。

②该反应的逆反应为___（填“吸”或“放”）热反应
（3）目前工业上有一种方法是用CO 2来生产甲醇。

一定条件下发生反应：CO 2(g)＋3H 2(g)
CH 3OH(g)＋H 2O(g)，如图表示该反应进行过程中能量的变化。

在体积为1L 的恒容
密闭容器中，充入1molCO 2和3molH 2，下列措施中能使c(CH 3OH)增大的是__。

a.充入H 2(g)，使体系压强增大
b.降低温度
c.将H 2O(g)从体系中分离出来
d.使用催化剂，加快反应 【答案】K=22c CO c H c H O （）（）
（）
⨯ b 、c 0.16mol ·(L ·min)-1 吸 a 、b 、c
【解析】 【分析】
（1）①根据化学平衡常数定义可知K=22c CO c H c C c H O （）（）
（）（）
⨯⨯，固体浓度默认为1mol/L ；
②根据化学平衡状态的特征解答，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，以及由此衍生的一些量也不发生变化，解题时要注意，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；
（2）①由表中数据可知，CO 的物质的量变化量为4mol-2.4mol=1.6mol ，根据
n
V
v t
=V V 计算v （CO ），再利用速率之比等于化学计量数之比计算v （CO 2）；
②第二组温度比第一组高，反应物物质的量比第一组减半，但是平衡时CO 2的物质的量比第一组的一半少，表明该反应为放热反应； （3）要使c （CH 3OH ）增大，平衡正向移动。

【详解】
(1)①根据化学平衡常数定义可知K=22c CO c H c C c H O （）（）
（）（）⨯⨯，C 为固体故
K=22c CO c H c H O （）（）
（）
⨯
故答案为：K=
22c CO c H c H O （）（）
（）
⨯；
②a.一定温度下，在一个容积可变的密闭容器中发生上述反应，反应前后气体的物质的量发生变化，随反应进行气体的物质的量增加，压强增大，保持恒压，容器中的压强始终不变，不能说明反应到达平衡，故a 错误；
b.1molH−H 键断裂的同时断裂2molH−O 键，断裂2molH−O 键同时生成lmolH−H 键，说明反应到达平衡，故b 正确。

c.反应速率之比等于化学方程式计量数之比，v 正(CO)=v 逆(H 2O)，说明水的正反应速率和逆反应速率相同，反应达到平衡状态，故c 正确；
d.根据反应可知，自始至终c(CO)=c(H 2)，不能说明反应到达平衡，故d 错误； 故答案选：bc ；
(2)①由表中数据可知，CO 的物质的量变化量为4mol−2.4mol=1.6mol ，
()n 1.6mol
V 2L v CO ===0.16mol/L min t 5min
（）
∆⨯∆，速率之比等于化学计量数之比，故
v(CO 2)=v(CO)=0.16mol/(L ⋅min)， 故答案为：0.16mol/(L ⋅min)；
②实验1中CO 的转化率为
4mol-2.4mol
100%=40%4mol
⨯，实验2中CO 的转化率为
2mol-1.6mol
100%=20%2mol
⨯，则实验1的转化率大于实验2，则说明温度升高平衡向逆
反应方向移动，正反应放热，逆反应是吸热反应； 故答案为：吸；
(3)a. 充入H 2(g)，平衡正移，c(CH 3OH)增大，故a 正确；
b.由图可知反应物能量高于生成物能量，反应放热，降低温度，反应正移c(CH 3OH)增大，故b 正确；
c.将H 2O(g)从体系中分离出来，平衡正向移动，故c 正确；
d.使用催化剂不改变平衡状态，故d 错误； 故答案为：abc 。

【点睛】
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，以及由此衍
生的一些量也不发生变化，解题时要注意，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。

9．据报道，在300℃、70MPa 下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实。

其反应如下：2CO 2(g )+6H 2(g )
CH 3CH 2OH (g )+3H 2O (g )+Q ，完成下列填空：
（1）在一定温度下，向体积为2L 的恒容密闭容器中充入4molCO 2(g )和6molH 2(g )，2min 后，测得混合气体的压强是反应前的0.85倍，则CO 2的平均反应速率为___。

（2）一定条件下，在恒容密闭容器中，能表示上述可逆反应达到平衡状态的是（填序号）___。

a .v 正(CH 3CH 2OH )=v 正(CO 2)
b .3v 逆(CO 2)=v 正(H 2)
c .混合气体的密度保持不变
d .混合气体的平均相对分子质量保持不变
图中P 是可自由平行滑动的活塞，关闭K 2，在相同温度下，通过K 1、K 3分别向A 、B 中各充入2molCO 2和3molH 2，关闭K 1、K 3，反应起始时A 、B 的体积相同均为aL 。

（3）反应达到平衡后A 内压强为起始压强的0.8倍，则H 2转化率为__。

（4）①若在平衡后B 容器中再充入1molCO 2和1.5molH 2，则重新到达平衡后，平衡混合气中CH 3CH 2OH 的体积分数__（填“变大”“变小”或“不变”）。

②若在平衡后打开K 2，再次达到平衡后B 容器的体积缩至0.6aL ，则打开K 2之前，B 容器的体积为__L 。

【答案】0.1875mol /(L ·min ) bd 50% 不变 0.8a 【解析】 【分析】 【详解】
（1）设反应的二氧化碳的物质的量为x ，则
()()()()
22322++mol)4600mol)2CO g 6H g CH CH OH x 3x 0.5x 1.5x 2m g 3in 4-x
6-3x
0.5x
1.5x
H O g ƒ
起始量（变化量（量
2min 后，测得混合气体的压强是反应前的0.85倍，4-x +6-3x +0.5x +1.5x =0.85×(4+6)，x =0.75mol ，v (CO 2)=0.75mol ÷(2L ×2min )=0.1875mol /(L ·min ),
故答案为: 0.1875mol /(L ·min )；
（2）a .v 正(CH 3CH 2OH )=v 正(CO 2)，都是正反应，不能说明达到平衡状态；
b .3v 逆(CO 2)=v 正(H 2)，且化学反应速率之比等于化学计量数之比，故正逆反应速率相等，故正确；
c .混合气体的密度等于质量除以体积，总质量不变，体积不变，故混合气体的密度保持不变不能说明达到平衡状态，故错误；
d .平均相对分子质量总质量除以总物质的量，总质量不变，总物质的量会变，故混合气体的平均相对分子质量保持不变能说明达到平衡状态，故正确； 故答案为:bd ； （3）
()()()()
22322++mol)2300mol)2CO g 6H g CH CH OH y 3y 0.5y 1.5y 2m g 3in 2-y
3-3y
0.5y
1.5y
H O g ƒ
起始量（变化量（量
气体的压强之比等于气体的物质的量之比，则2-y +3-3y +0.5y +1.5y =0.8×(2+3)，解得:y =0.5mol ,平衡时氢气的转化率为:0.5×3/3×100%=50%， 故答案为: 50%；
（4）①CO 2和H 2原投料比2:3，现在平衡后B 容器中再充入1molCO 2和1.5molH 2，投料比与原投料比相同，恒温恒压，故两者为等效平衡，故平衡混合气中的体积分数不变， 故答案为:不变；
②若在平衡后打开K 2，都是恒压环境，AB 的体积共缩小了0.4aL ,A 与B 体积相等,则A 与B 各缩小了0.2aL ，则打开之前K 2，容器的体积为0.8aL ， 故答案为: 0.8aL 。

10．已知在催化剂存在条件下，能发生如下反应：CO + H 2O Δ
垐垐?噲垐?催化剂H 2 + CO 2 + Q 。

(1)该反应的平衡常数表达式为：__________________。

(2)在5 L 盛有固体催化剂（其体积可忽略不计）的密闭容器中，通入反应物，10 s 后，生成了氢气0.2 g ，则此10 s 内CO 的平均反应速率为v (CO ) = ____________。

(3)在该密闭容器中，下列叙述可以说明反应已经达到平衡状态的是__________ A ．若容器体积不变，在一定温度下压强达到恒定 B ．CO 2的生成速率与H 2O 蒸气的生成速率之比为1:1 C ．CO 、H 2O 、H 2、CO 在容器中的物质的量浓度保持不变 D ．反应体系中混合物的平均摩尔质量保持不变
(4)在上述反应达平衡状态后，分别改变条件，请完成下列两张图：_____________。

A ．在第20 s 时将容器体积缩小至原来的一半后压强变化图
B ．在第20 s 时，向容器中注入少量的CO 气体后正逆反应速率变化图
【答案】K =
222c(H )c(CO )
c(H O)c(CO)
0.002mol /(L ·s ) BC
【解析】 【分析】 【详解】
（1）化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，则CO +H 2O
H 2+CO 2的平衡常数K ＝222c(H )c(CO )
c(H O)c(CO)
，
故答案为：K =222c(H )c(CO )
c(H O)c(CO)
；
（2）在5L 盛有固体催化剂（其体积可忽略不计）的密闭容器中，通入反应物，10s 后，
生成了氢气0.2g ，物质的量＝0.22/1
g
g mo ＝0.1mol ，氢气的反应速率v (H 2)＝0.1mo15L 10s
＝
0.002mol /(L •s )，反应速率之比等于化学方程式计量数之比，则此10s 内CO 的平均反应速率为v (CO )＝v (H 2)＝0.002mol /(L •s )，故答案为：0.002mol /(L •s )；
（3）在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态。

则
A 、反应前后气体物质的量不变，若容器体积不变，压强始终不变，在一定温度下压强达到恒定不能说明反应达到平衡状态，故A 错误；
B 、CO 2的生成速率与H 2O 蒸气的生成速率之比为1：1说明正逆反应速率相同，能说明反应达到平衡状态，故B 正确；
C 、CO 、H 2O 、H 2、CO 在容器中的物质的量浓度保持不变是平衡的标志，故C 正确；
D 、混合气的平均相对分子质量是混合气的质量和混合气的总的物质的量的比值，质量和物质的量均是不变的，反应体系中混合物的平均摩尔质量保持不变，不变判定平衡，故D。