人教版高中化学选择性必修1第2章化学反应速率与化学平衡单元检测含答案

这是一份人教版高中化学选择性必修1第2章化学反应速率与化学平衡单元检测含答案，共16页。

单元素养检测(二)(第二章)
(75分钟　100分)
一、选择题：本题共15小题，每小题3分，共45分。每小题只有一个选项符合题意。
1．通过控制或改变反应条件可以加快、减缓甚至阻止反应的进行，使化学反应有利于人类的生存和提高生活质量。下列各图所示的措施中，能加快化学反应速率的是(　　)

【解析】选C。A项做法能减缓铁门的氧化腐蚀；B项橡胶中加炭黑能增加橡胶的强度和耐老化程度；D项烧焦的木炭，能减慢电线杆腐烂的速率。
2．(2021·淮安高二检测)已知A(g)＋2B(g)C(g)＋4D(g)　
ΔH＝＋Q kJ·mol－1(Q＞0)。某温度压强下，在密闭容器进行上述反应，下列叙述正确的是(　　)
A．反应过程中，若压缩体积增大压强能提高A的转化率
B．若反应开始时A为1 mol，则达到平衡时吸收的热量为Q kJ
C．反应至4 min时，若D浓度为0.12 mol·L－1，则B的反应速率为
0.03 mol·L－1·min－1
D．反应吸收0.025Q kJ热量时，生成的D的物质的量为0.1 mol
【解析】选D。增大压强平衡向气体体积减小的方向移动，即逆向移动，则A的转化率减小，故A错误；该反应为可逆反应，1 mol A不能完全转化，达平衡时，吸收热量小于Q kJ，故B错误；反应至4 min时，若D浓度为0.12 mol·L－1，则v(D)＝＝＝0.03 mol·L－1·min－1，则B的反应速率为0.015 mol·L－1·min－1，故C错误；由方程式可知，生成4 mol D，吸收Q kJ热量，则反应吸收0.025Q kJ热量时，生成的D的物质的量为0.1 mol，故D正确。
3．某反应2AB(g)===C(g)＋3D(g)在高温时能自发进行，其逆反应在低温下能自发进行，则该反应的正反应的ΔH、ΔS应为(　　)
A．ΔH＜0，ΔS＞0　　　　 B．ΔH＜0，ΔS＜0
C．ΔH＞0，ΔS＞0 D．ΔH＞0，ΔS＜0
【解析】选C。ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG<0时，反应能自发进行。ΔH＜0，ΔS＞0时，ΔG恒小于0，在室温也能自发进行，A不符合题意；ΔH＜0，ΔS＜0时，只在低温下能自发进行，B不符合题意；ΔH＞0，ΔS＞0时，只在高温下能自发进行，逆向反应ΔH<0，ΔS<0，在低温下能自发进行，C符合题意；ΔH＞0，ΔS＜0时，任何温度下反应都不能自发进行， D不符合题意。
4．(2021·天津高二检测)钨丝灯管中的W(钨)在使用过程中缓慢挥发，使灯丝变细，加入I2可延长灯管的使用寿命，其工作原理为W(s)＋2I2(g) WI4(g)。下列说法正确的是(　　)
A．上述反应是可逆反应，当灯管正常发光时达到平衡
B．灯管内的I2可循环使用
C．WI4在灯管壁上分解，使灯管的寿命延长
D．温度升高时，WI4的分解速率加快，W和I2的化合速率减慢
【解析】选B。正逆反应温度不同，所以不是可逆反应，故A错误；挥发的W与I2结合形成气态WI4，在高温下WI4分解生成W及I2，生成的W附着在还没有挥发的W上，所以碘能循环利用，故B正确；灯管壁温度较低，所以WI4在灯管壁不易分解，故C错误；升高温度正逆反应速率都增大，所以升高温度时，WI4的分解速率加快，W和I2的化合速率加快，故D错误。
5. (2021·珠海高二检测)反应N2O4(g)2NO2(g)　ΔH＝＋57 kJ·mol－1，在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随体积改变而引起的压强的变化曲线如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．由状态b到状态a，可以用加热的方法
B．a、c两点气体的平均相对分子质量：a＞c
C．a、c两点的反应速率：a＞c
D．a、c两点气体的颜色：a深，c浅
【解析】选A。据题目分析知T2＞T1，由状态b到状态a，压强不变，温度升高，所以可以通过加热的方法实现，故A正确；由图像可知，a、c两点都在等温线上，c的压强大，增大压强，化学平衡逆向移动，c点时气体的物质的量小，混合气体的总质量不变，则平均相对分子质量大，即平均相对分子质量：a＜c，故B错误；由图像可知，a、c两点都在等温线上，c的压强大，则a、c两点的反应速率：a＜c，故C错误；由图像可知，由c到a压强减小，而体积增大，平衡正向进行，虽然NO2物质的量增大，但其增幅小于体积的增幅，新平衡时NO2的平衡浓度仍为c点大于a点，则a、c两点气体的颜色：a浅，c深，故D错误。
6．下列有关工业生产的叙述正确的是(　　)
A．合成氨生产过程中升高温度可加快反应速率，缩短生产周期，故温度越高越好
B．硫酸工业中，使用催化剂是为了提高SO2转化为SO3的转化率
C．合成氨工业中，将NH3及时液化分离有利于氨的生产
D．硫酸工业中，SO2的催化氧化不采用高压，是因为压强对SO2转化率无影响
【解析】选C。合成氨是放热反应，升温不利于N2、H2的转化，A项错误；催化剂的使用对平衡没有影响，不能提高反应物的转化率，B项错误；将NH3液化分离，降低了产物的浓度，平衡正移，利于氨的生成，C项正确；2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，此反应气体分子数减小，增大压强有利于平衡正移，但在常压下，SO2的转化率就很高，因此在工业生产中不采用高压，D项错误。
7．汽车尾气处理时存在反应：NO2(g)＋CO(g)NO(g)＋CO2(g)，该反应过程及能量变化如图所示。下列说法正确的是(　　)


A.升高温度，可以提高NO2的平衡转化率
B．该反应可将有毒气体变成无毒气体
C．使用催化剂可以有效减少反应放出的热量
D．无论是反应物还是生成物，转化为活化络合物都要吸收能量
【解析】选D。由图可知，为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，NO2的平衡转化率减小，故A错误；生成物中NO也是污染性气体，故B错误；催化剂可以降低反应活化能，但不改变反应热，故C错误；反应物与生成物转化为活化络合物时，图中过渡状态的能量均高于反应物与生成物的能量，则均需要吸收能量，故D正确。
8．在一定体积的密闭容器中，进行化学反应：CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)，化学平衡常数(K)和温度(t)的关系如表：
t/℃
700
800
830
1 000
1 200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
根据以上信息推断以下说法正确的是(　　)
A．升高温度，该反应向逆反应方向移动
B．此反应只有达到平衡时，密闭容器中的压强才不会变化
C．该反应在1 000℃时的反应速率一定比700℃时快
D．该反应的反应物的转化率越大，化学平衡常数越大
【解析】选C。升高温度，化学平衡常数增大，正反应吸热，该反应向正反应方向移动，故A错误；反应前后气体体积不变，压强始终不变，故B错误；温度越高反应速率越快，该反应在1 000℃时的反应速率一定比700℃时快，故C正确；化学平衡常数只与温度有关，温度不变化学平衡常数不变，与转化率大小无关，故D错误。
9．(2021·北京房山区高二检测)已知：用Pt­Rh合金催化氧化NH3制NO，其反应的微观模型及含氮生成物产率随反应温度的变化曲线分别如图所示：下列说法中，不正确的是(　　)

A.400 ℃时，生成的产物只有N2、NO
B．800 ℃时，反应的化学方程式是4NH3＋5O24NO＋6H2O
C．Pt­Rh合金可有效提升NH3催化氧化反应的速率
D．800 ℃以上，发生了反应：2NO(g)⇌O2(g)＋N2(g)　ΔH＞0
【解析】选A。氨气含H元素，则400 ℃时，生成的产物有N2、NO、H2O，故A错误；由图可知，800 ℃时生成NO和水，则化学方程式是4NH3＋5O24NO＋6H2O，故B正确；催化剂可降低反应的活化能，加快反应速率，则Pt­Rh合金可有效提升NH3催化氧化反应的速率，故C正确；NO转化为氮气为分解反应，为吸热反应，则2NO(g)O2(g)＋N2(g)　ΔH＞0，故D正确。
10．乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯水化法生产，反应的化学方程式如下：C2H4(g)＋H2O(g)C2H5OH(g)，下图为乙烯的平衡转化率与温度(T)、压强(p)的关系[起始n(C2H4)∶n(H2O)＝1∶1]。

下列有关叙述正确的是(　　)
A．Y对应的乙醇的物质的量分数为
B．X、Y、Z对应的反应速率：v(X)>v(Y)>v(Z)
C．X、Y、Z对应的平衡常数数值：KX D．增大压强、升高温度均可提高乙烯的平衡转化率
【解析】选A。据图可知，Y点对应乙烯的平衡转化率为20%，起始n(C2H4)∶n(H2O)＝1∶1，设C2H4和H2O的起始物质的量均为1 mol，根据“三段式”计算：
　　　　 C2H4(g)＋H2O(g)C2H5OH(g)
起始/mol 1 1 0
转化/mol 0.2 0.2 0.2
平衡/mol 0.8 0.8 0.2
则平衡时乙醇的物质的量分数为＝，故A正确；结合图像可得：p1KY>KZ，故C错误；因正反应是气体体积减小的反应，则压强越大，乙烯的平衡转化率越大，又因正反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，乙烯的平衡转化率降低，故D错误。
11．在固定容积的密闭容器中，放入a mol X，发生反应：2XY(g)＋Z(s)，并达到平衡状态，此时升高温度，气体的密度增大。下列叙述正确的是(　　)
A．平衡后移走部分Z，平衡正向移动
B．若X为非气态，则正反应为放热反应
C．若正反应为放热反应，则X一定为气态
D．若X为气态，再向容器中充入a mol X，达到平衡后，X的体积分数增大
【解析】选C。Z为固体，移走部分Z对平衡移动无影响，A项错误；若X为非气态，容器的体积不变，密度增大，则需气体的质量增大，说明平衡正向移动，温度升高，平衡应向吸热反应方向移动，故正反应方向是吸热反应，B项错误；若正反应方向是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，要使气体质量增大，X一定为气态，C项正确；D项相当于增大压强，平衡正向移动，X的体积分数减小，错误。
12．在2 L恒容密闭容器中充入2 mol X和1 mol Y，发生反应：2X(g)＋Y(g)3Z(g)　ΔH＜0，反应过程持续升高温度，测得X的体积分数与温度的关系如图所示。下列推断不正确的是(　　)

A.Q点时，Y的转化率最大
B．升高温度，平衡常数减小
C．W点X的正反应速率小于M点X的正反应速率
D．平衡时，再充入Z，达到平衡时Z的体积分数一定增大
【解析】选D。在Q对应温度之前，升高温度，X的含量减小，在Q对应温度之后，升高温度，X的含量增大，曲线上最低点为平衡点，最低点之前未达平衡，反应向正反应进行，最低点之后，各点为平衡点，ΔH＜0，升高温度X的含量增大，平衡向逆反应方向移动，故正反应为放热反应。A.曲线上最低点Q为平衡点，升高温度平衡向逆反应移动，Y的转化率减小，所以Q点时，Y的转化率最大，故A正确；B.已知该反应为放热反应，升高温度，平衡逆移，平衡常数减小，故B正确；C.W点对应的温度低于M点对应的温度，温度越高，反应速率越高，所以W点X的正反应速率小于M点X的正反应速率，故C正确；D.该反应为气体体积不变的反应，恒容恒温下，平衡时充入Z，二者为等效平衡，达到新平衡时Z的体积分数与原平衡时相等，故D错误。
13．E和F加入密闭容器中，在一定条件下发生反应：E(s)＋4F(g)G(g)，已知该反应的平衡常数值如下表所示。下列说法正确的是(　　)
温度/℃
25
80
230
平衡常数值
5×104
2
1.9×10－5
A.上述反应是熵增反应
B．25 ℃时，反应G(g)⇌E(s)＋4F(g)的平衡常数值是0.5
C．在80 ℃时，测得某时刻，F、G浓度均为0.5 mol·L－1，则此时v(正)＞v(逆)
D．恒温恒容下，向容器中再充入少量G(g)，达新平衡时，G的体积百分含量将增大
【解析】选D。A.正反应为气体物质的量减小的反应，正反应为熵减的反应，故A错误；B.相同温度下，G(g)⇌E(s)＋4F(g)的平衡常数与E(s)＋4F(g)G(g)的平衡常数互为倒数，故25 ℃时，反应G(g)⇌E(s)＋4F(g)的平衡常数值是＝2×10－5，故B错误；C.此时浓度商Q＝＝8＞K＝2，反应向逆反应进行，故v(正)＜v(逆)，故C错误；D.恒温恒容下，向容器中再充入少量G(g)，相当于在原平衡基础上增大压强，平衡正向移动，达新平衡时，G的体积百分含量将增大，故D正确。
14．某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对A2(g)＋3B2(g)2AB3(g)化学平衡状态的影响，得到如图所示的变化规律(图中T表示温度，n表示物质的量)，根据如图可得出的判断结论正确的是(　　)

A.a、b、c三个状态只有b是平衡状态
B．达到平衡时A2的转化率大小为b＞a＞c
C．若T2＜T1，则正反应一定是吸热反应
D．反应速率c>b>a
【解析】选D。图像分析可知，a、b、c三个状态，都是平衡状态，故A错误；图像可知，a、b、c各点中B的起始物质的量依次增大，对于可逆反应来说，增大一种反应物的物质的量或浓度，有利于平衡向正反应方向移动，则另一种反应物的转化率增大，则达到平衡时A2的转化率大小为a＜b＜c，故B错误；若T2＜T1，由图像可知温度升高生成物的物质的量减小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应，故C错误；由图像可知，a、b、c各点中B的起始物质的量依次增大，则反应物浓度也依次增大，反应速率也依次增大，故D正确。
15．乙炔在Pd表面选择加氢的反应机理如图所示。其中吸附在Pd表面上的物种用*标注。下列有关说法错误的是(　　)

A.该正反应历程中最大能垒(活化能)为85 kJ·mol－1
B．吸附反应为吸热反应
C．Pd为固体催化剂，一般其表面积越大，催化效果越好
D．C2H＋H*→C2H的过程中有能量的上升，说明有化学键的断裂
【解析】选B。由图像可知，该历程中最大能垒(活化能)为85 kJ·mol－1，故A正确；图像分析可知吸附反应能量降低，为放热反应，故B错误；固体催化剂，其表面积越大，接触面积越大，催化效果越好，故C正确；由图像可知，C2H＋H*―→C2H这一步的活化能为66 kJ·mol－1，有能量的上升，则该反应过程中有化学键的断裂，故D正确。
二、非选择题：本题共5小题，共55分。
16．(8分)回答下列问题：
(1)用钌的配合物作催化剂，一定条件下可直接光催化分解CO2，发生反应：2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)，该反应的ΔH__________(填“>”“<”或“＝”)0，ΔS__________(填“>”“<”或“＝”)0，在低温下，该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。
(2)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，化学方程式为2NO＋2CO⇌2CO2＋N2。反应在常温下能够自发进行，则反应的ΔH__________(填“>”“<”或“＝”)0。
(3)已知在100 kPa、298 K时石灰石分解反应CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)的ΔH>0，ΔS>0，则：
①该反应常温下__________(填“能”或“不能”)自发进行。
②据本题反应数据分析，温度__________(填“能”或“不能”)成为反应方向的决定因素。
(4)已知CaSO4(s)＋CO(g)⇌CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)　ΔH＝＋218 kJ·mol－1，该反应能够自发进行的反应条件是__________。
(5)某吸热反应能自发进行，则该反应的ΔS__________(填“>”或“<”)0。
【解析】(1)该反应为吸热反应，化学反应前后气体的化学计量数增加，所以ΔH＞0，ΔS>0，故低温下ΔG＝ΔH－TΔS＞0，反应不能自发进行。
(2)因为ΔS<0，且ΔG＝ΔH－TΔS<0，故ΔH<0。
(3)①常温下石灰石不分解。②该反应的ΔH>0，ΔS>0，属于熵增加的吸热反应，故在高温下该反应能够自发进行。
(4)自发反应的条件是ΔH－TΔS<0，即ΔH0，故T>，即T值较大，该反应应在高温下进行。
(5)吸热反应能自发进行，即ΔH>0，ΔH－TΔS<0，又知T>0，故ΔS>0。
答案：(1)>　>　不能　(2)<　(3)①不能　②能　(4)高温　(5)>
17．(12分)(2021·南京高二检测)(1)工业上常利用CH4来吸收CO2生成CO和H2，再用H2和CO合成甲醇。如在恒容密闭容器中通入物质的量浓度均为1.0 mol·L－1的CH4与CO2，在一定条件下仅发生反应：CO2(g)＋CH4(g)2CO(g)＋2H2(g)，测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图1所示：
则：①该反应的ΔH__________(填“<”“＝”或“>”)0。
②压强p1、p2、p3、p4由大到小的关系为__________。判断的理由是________________________________________。压强为p4时，在b点：v(正)________(填“<”“＝”或“>”)v(逆)。

③对于气相反应，用某组分(B)的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数(记作Kp)，当p4＝0.36 MPa，则a点的平衡常数Kp＝________(保留3位有效数字，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。
(2)燃煤烟气中硫的回收反应为2CO(g)＋SO2(g)===2CO2(g)＋S(l)。在其他条件相同、催化剂不同时，硫的回收反应中SO2的转化率随反应温度的变化如图2所示。260 ℃时，________(填“La2O3”“NiO”或“TiO2”)的催化效率最高。La2O3和NiO作催化剂均可能使SO2的转化率达到很高，不考虑价格因素，选择La2O3的主要优点是_________________________________________。
【解析】(1)①根据图示，压强不变时，升高温度，甲烷的平衡转化率增大，说明平衡向正反应方向移动，根据升温时平衡向吸热反应方向移动可知，正反应为吸热反应，ΔH＞0；②该反应的正反应为气体分子数增大的反应，温度不变时，降低压强，平衡向正反应方向移动，甲烷的平衡转化率增大，故p4＞p3＞p2＞p1，压强为p4时，b点未达到平衡，反应正向进行，故v(正) ＞v(逆)；③由用平衡浓度表示的平衡常数类推可知，用平衡压强表示的压强常数Kp＝，p4时a点甲烷的平衡转化率为80%，则平衡时c(CH4) ＝c(CO2) ＝0.2 mol·L－1，c(CO) ＝c(H2) ＝1.6 mol·L－1，Kp＝

≈1.64；(2)由图2可知，260 ℃时，TiO2作催化剂时，SO2的转化率最高，故TiO2的催化效率最高，随着温度升高，SO2的转化率逐渐升高，但增加程度不一样，在340 ℃时，La2O3催化下SO2的转化率接近90%然后维持在较高水平，同期NiO和TiO2催化下的SO2的转化率较低，到420 ℃时，NiO催化下SO2的转化率与La2O3相同，此时TiO2的依然较低。
答案：(1)① ＞　②p4＞p3＞p2＞p1　该反应的正反应为气体分子数增大的反应，温度不变时，降低压强，平衡向正反应方向移动，甲烷的平衡转化率增大　＞　③1.64　(2)TiO2　La2O3在相对较低温度催化效率更高(或其他合理表述)
18．(10分)研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：
2NO2(g)＋NaCl(s)NaNO3(s)＋ClNO(g)　K1　ΔH＜0(Ⅰ)
2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)　K2　ΔH＜0(Ⅱ)
(1)4NO2(g)＋2NaCl(s) 2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)的平衡常数K＝____________(用 K1、K2 表示)。
(2)为研究不同条件对反应(Ⅱ)的影响，在恒温条件下，向 2 L 恒容密闭容器中加入0.2 mol NO 和 0.1 mol Cl2，10 min 时反应(Ⅱ)达到平衡。测得 10 min 内v(ClNO)＝7.5×10－3 mol·L－1·min－1，则平衡后n(Cl2)＝__________mol，NO的转化率α1＝__________。
其他条件保持不变，反应(Ⅱ)在恒压条件下进行，平衡时NO的转化率
α2__________α1(填“＞”“＜”或“＝”)，平衡常数K2__________(填“增大”“减小”或“不变”)。 若要使K2减小，可采用的措施是________________________________________________。
A．增大压强　　　　　　　B．减小压强
C．升高温度 D．降低温度
E．加催化剂 F．增加反应物的浓度
G．减少生成物的浓度
【解析】(1)2NO2(g)＋NaCl(s)NaNO3(s)＋ClNO(g)
　K1　ΔH＜0 (Ⅰ)
2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)　K2　ΔH＜0 (Ⅱ)
所求反应为4NO2(g)＋2NaCl(s)2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)，该反应可由(Ⅰ)×2－(Ⅱ)得到，则该反应的K＝；
(2)测得10 min内v(ClNO)＝7.5×10－3 mol·L－1·min－1，则Δn(ClNO)＝
7.5×10－3 mol·L－1·min－1×10 min×2 L＝0.15 mol，由方程式可知，参加反应氯气的物质的量为0.15 mol×＝0.075 mol，故平衡时氯气的物质的量为0.1 mol－0.075 mol＝0.025 mol，参加反应NO物质的量为0.15 mol，则NO的转化率为×100%＝75%，正反应为气体物质的量减小的反应，恒温恒容的条件下，到达平衡时压强比起始压强小，其他条件保持不变，反应(Ⅱ)在恒压条件下进行，等效为在恒温恒容下的平衡基础上增大压强，平衡正向移动，NO转化率增大，故转化率α2＞α1，平衡常数只受温度影响，温度不变，平衡常数不变，正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小。
答案：(1)　(2)0.025　75%　＞　不变　C
19．(10分)(2021·北京东城区高二检测)近年来，随着聚酯工业的快速发展，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。传统的Deacon直接氧化法，按下列催化过程进行：4HCl(g)＋O2(g) 2Cl2(g)＋2H2O(g)
(1)写出上述反应的平衡常数表达式K＝______。
(2)生产过程中可使用CuCl2作催化剂，反应原理如下：
CuCl2(s)＋O2(g)===CuO(s)＋Cl2(g)
ΔH1＝＋63 kJ·mol－1
CuO(s)＋2HCl(g)===CuCl2(s)＋H2O(g)
ΔH2＝－121 kJ·mol－1
则4HCl(g)＋O2(g)⇌2Cl2(g)＋2H2O(g)的ΔH＝______kJ·mol－1。
(3)生产中反应温度通常控制在420 ℃左右，原因是
__________________________________________________________。
在一定温度下，进一步提高HCl平衡转化率的方法是
_________________________________________________。(写出2种)
(4)420 ℃时，将一定量的O2和HCl通入4 L的恒容密闭容器中，反应过程中氧气的变化量如图所示，则0～20 min平均反应速率v(HCl)
为________mol·L－1·min－1。

【解析】(1)反应的平衡常数表达式K＝
＝；
(2)CuCl2(s)＋O2(g)===CuO(s)＋Cl2(g)
ΔH1＝＋63 kJ·mol－1
CuO(s)＋2HCl(g)===CuCl2(s)＋H2O(g)
ΔH2＝－121 kJ·mol－1
则4HCl(g)＋O2(g)⇌2Cl2(g)＋2H2O(g)的ΔH＝2(ΔH1＋ΔH2)＝2(－121 kJ·mol－1＋63 kJ·mol－1)＝－116 kJ·mol－1；
(3)生产中反应温度通常控制在420 ℃左右，原因是温度太低，反应速率太慢；温度太高，平衡逆向移动，产率降低；4HCl(g)＋O2(g)⇌2Cl2(g)＋2H2O(g)为气体体积缩小的放热反应，若要提高HCl的转化率，需要使平衡向着正向移动，可增加反应体系的压强或及时分离出产物，减少产物浓度，使平衡正向移动，均可提高HCl的转化率；
(4)v(O2)＝＝0.01 mol·L－1·min－1，v(HCl)＝4v(O2)＝0.04 mol·L－1·min－1。
答案：(1)　(2)－116
(3)温度太低，反应速率太慢；温度太高，平衡逆向移动，产率降低　增加反应体系的压强、及时分离出产物　(4)0.04
20．(15分)(2020·全国Ⅰ卷)硫酸是一种重要的基本化工产品，接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化：SO2(g)＋O2(g)SO3(g)
ΔH＝－98 kJ·mol－1。回答下列问题：
(1)钒催化剂参与反应的能量变化如图(a)所示，V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为：______________________。

(2)当SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时，在0.5 MPa、2.5 MPa和5.0 MPa压强下，SO2平衡转化率α随温度的变化如图(b)所示。反应在5.0 MPa、550 °C时的α＝__________，判断的依据是____________________。影响α的因素有____________________。
(3)将组成(物质的量分数)为2m%SO2(g)、m% O2(g)和q%N2(g)的气体通入反应器，在温度t、压强p条件下进行反应。平衡时，若SO2转化率为α，则SO3压强为________，平衡常数Kp＝________(以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。
(4)研究表明，SO2催化氧化的反应速率方程为：
v＝k(－1)0.8(1－nα′)
式中：k为反应速率常数，随温度t升高而增大；α为SO2平衡转化率，α′为某时刻SO2转化率，n为常数。在α′＝0.90时，将一系列温度下的k、α值代入上述速率方程，得到v～t曲线，如图(c)所示。

曲线上v最大值所对应温度称为该α′下反应的最适宜温度tm。ttm后，v逐渐下降。原因是__________________。
【解析】(1)由题中信息可知：①SO2(g)＋O2(g)SO3(g)　
ΔH＝－98 kJ·mol－1
②V2O4(s)＋ SO3(g)V2O5(s)＋SO2(g)　ΔH2＝－24 kJ·mol－1　③V2O4(s)＋ 2SO3(g)2VOSO4(s)　ΔH1＝－399　kJ·mol－1；根据盖斯定律可知，③－②×2得2V2O5(s)＋ 2SO2(g)2VOSO4(s)＋V2O4(s)，则ΔH＝ΔH1－2ΔH2＝(－399 kJ·mol－1)－(－24 kJ·mol－1)×2＝－351 kJ·mol－1，所以该反应的热化学方程式为2V2O5(s)＋ 2SO2(g)2VOSO4(s)＋ V2O4(s)　ΔH＝－351 kJ·mol－1；(2) SO2(g)＋O2(g)SO3(g)，该反应是一个气体分子数减少的放热反应，故增大压强可以使化学平衡向正反应方向移动。因此，在相同温度下，压强越大，SO2的平衡转化率越大，所以，该反应在550 ℃、压强为5.0 MPa条件下，SO2的平衡转化率一定高于相同温度下、压强为2.5 MPa的，因此，p1＝5.0 MPa，由图中数据可知，α＝0.975。影响α的因素就是影响化学平衡移动的因素，主要有反应物(SO2和O2)的浓度、温度、压强等。(3)假设原气体的物质的量为100 mol，则SO2、O2和N2的物质的量分别为2m mol、m mol和q mol，2m＋m＋q＝3m＋q＝100，SO2的平衡转化率为α，则有下列关系：
　　　　　 SO2＋O2SO3
起始量(mol) 2m m 0
变化量(mol) 2mα mα 2mα
平衡量(mol)2m(1－α) m(1－α) 2mα
平衡时气体的总物质的量为n(总)＝2m(1－α) mol＋m(1－α) mol＋2mα mol＋q mol，则SO3的物质的量分数为×100%＝
×
100%＝×100%。该反应在恒压容器中进行，因此，SO3的分压p(SO3)＝，p(SO2)＝，p(O2)＝，在该条件下，SO2(g)＋O2(g)SO3(g)的Kp＝＝＝
。(4) 由于该反应是放热反应，温度升高后α降低。由题中信息可知，v＝k(－1)0.8(1－nα′)，升高温度，k增大使v逐渐提高，但α降
低使v逐渐下降。当t＜tm，k增大对v的提高大于α引起的降低；当t＞tm，k增大对v的提高小于α引起的降低。
答案：(1)2V2O5(s)＋2SO2(g)2VOSO4(s)＋V2O4(s)　ΔH＝－351 kJ·mol－1
(2)0.975　该反应气体分子数减少，增大压强，α提高。5.0 MPa＞2.5 MPa＝p2，所以p1＝5.0 MPa　反应物(SO2和O2)的起始浓度(组成)、温度、压强
(3)　
(4)升高温度，k增大使v逐渐提高，但α降低使v逐渐下降。当t＜tm，k增大对v的提高大于α引起的降低；当t＞tm，k增大对v的提高小于α引起的降低