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2023年高考化学一轮复习 考点25 化学反应速率与平衡图象 模拟测试
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考点25 化学反应速率与平衡图象
模拟检测
1．(2022·重庆市高三模拟预测)绿水青山是习总书记构建美丽中国的伟大构想，因此国家加大了对氮氧化物排放的控制力度。用活性炭还原处理氮氧化物的有关反应为C(s)＋2NO(g)N2(g)+CO2(g) ΔH＜0。向容积可变的密闭容器中加入(足量的)活性炭和NO，在t2时刻改变某一条件，其反应的速率时间图象如下图所示。下列说法正确的是( )
A．给该反应升温，减小，增大
B．t2时刻改变的条件是向密闭容器中加NO
C．t1时刻的大于t2时刻的
D．若气体的密度不变，不能说明该反应达到平衡
【答案】B
【解析】A项，升高温度，任何反应的反应速率均增大，故给该反应升温，增大，增大，A错误；B项，由图像可知，压强一定条件下，t2时刻改变条件以后，逆反应速率突然减小，达到新平衡时，与原反应速率相同，故改变的条件是向密闭容器中加NO，B正确；C项，由B项分析可知，t2时刻改变的条件是向密闭容器中加NO，正反应速率增大，逆反应速率减小，则t1时刻的小于t2时刻的，C错误；D项，由题干反应方程式可知，反应前后气体的物质的量保持不变，即恒温下容器的体积保持不变，反应正向气体质量增加，故若气体的密度不变，则气体质量不变，说明该反应达到平衡，D错误；故选B。
2．(2022·河南省郑州市四中第三次调研)T1℃时，向容积为2L的恒容密闭容器中充入SO2和O2发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，容器中各组分的物质的量随时间变化如图所示。下列说法正确的是( )
A．a、b两点反应速率υa＜υb
B．0～t2时间段，反应速率υ(SO3)= mol∙L−1∙min−1
C．t2时刻，向容器中充入一定体积的气体氦，使容器中气体总的压强增大，则υ正、υ逆均增大
D．若反应在T2℃进行(T2＜T1)，反应进行t1分钟后，n(SO2)＜0.8mol
【答案】B
【解析】A项，根据浓度越大，反应速率越大，因此a、b两点反应速率υb＜υa，故A错误；B项，根据图中改变量之比等于计量系数之比得到0～t2时间段SO3物质的量改变量为0.8mol，则0～t2时间段，反应速率υ(SO3)= mol∙L−1∙min−1，故B正确；C项，t2时刻，向容器中充入一定体积的气体氦，使容器中气体总的压强增大，但反应各物质浓度没有改变，因此υ正、υ逆均不变，故C错误；D项，若反应在T2℃进行(T2＜T1)，根据温度越高，反应速率越快，T2℃的速率比T1℃的速率慢，因此反应进行t1分钟后，SO2物质的量改变量小于0.2mol，因此n(SO2) ＞0.8mol，故D错误。故选B。
3．(2022·浙江省稽阳联谊学校高三下学期4月联考)25℃时，将20mL3x mol·L-1Na3AsO3、20mL3x mol·L-1I2和20mL NaOH溶液混合，发生反应：AsO33−(aq)＋I2(aq)+ 2OH−(aq)= AsO43−(aq)＋2I-(aq)＋H2O(l)。溶液中c(AsO43−)与反应时间(t)的关系如图所示。下列说法正确的是
A．0~ t1min用H2O表示的平均反应速率为
B．当2v正(AsO33−)=v逆(I-)时，反应达到平衡状态
C．a点的逆反应速率小于b点的正反应速率
D．平衡时溶液的pH=13，则该反应的平衡常数
【答案】C
【解析】A项，一般不用纯固体、纯液体表示反应速率，不能用H2O表示该反应的平均反应速率，故A错误；B项，依据反应速率之比等于化学计量数之比，当2v正(AsO33−)=v逆(I-)时，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故B错误；C项，由图可知，a到b的过程中，反应一直正向进行，正反应速率一直减小，逆反应速率一直增大，直到增大到与正反应速率相等，反应达到平衡状态，在反应达到平衡前，逆反应速率均小于正反应速率，a点和b点均未达到平衡状态，且a到b反应逐渐趋于平衡，a点的逆反应速率小于b点的正反应速率，故C正确；D项，根据题意，溶液混合后起始时，c(AsO33−)= c(I-)= x mol·L－1，由图可知， 平衡时c(AsO43−)=y mol·L－1，c(I2)= 2y mol·L－1，c(AsO33−)= c(I2)=(x- y) mol·L－1，平衡时溶液的pH=13，则c(OH-)=0.1mol·L－1，反应的平衡常数，故D错误；故选C。
4．(2022·广东省惠州市高三第三次调研考试)已知：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH= -m kJ·mol-1.在 2 L 容积不变的密闭容器中通入 1 mol N2 和3 molH2 ，在温度分别为T1 、T2下，测得NH3的产率随时间变化如图。下列说法正确的是( )
A．T2﹥T1，ΔH﹥0
B．a，b两点的反应速率：a ＞b
C．平衡时，通入氩气平衡正向移动
D．达到平衡时，放出热量为 m kJ
【答案】B
【解析】A项，由题干图示信息可知，T2条件下先达到平衡，说明T2时反应速率快，故有T2﹥T1，温度越高，NH3的百分含量越小，说明升高温度，平衡逆向移动，故ΔH＜0，A错误；B项，a，b两点对应的温度分别是T2、T1，由A项分析可知，T2﹥T1，故反应速率：v a＞v b，B正确；C项，由题干信息可知，容器为恒温恒容，故平衡时，通入氩气反应体系各物质的浓度均不改变，正逆反应速率仍然相等，故平衡不移动，C错误；D项，由于该反应是一个可逆反应，在 2 L 容积不变的密闭容器中通入 1 mol N2 和3 molH2，达到平衡时，不可能完全进行，则放出热量小于 m kJ，D错误；故选B。
5．(2022·重庆市一中高三考前适应性考试)已知：2NO(g)+CO2(g)2NO2(g)的反应历程分两步：
第1步：2NO(g)N2O2(g) (快) ΔH1＜0
第2步：N2O2(g)+O2(g)2NO2(g) (慢) ΔH2＜0
在固定容积的容器中充入一定量NO和O2发生上述反应，测得体系中部分物质的物质的量(n)随温度(T)的变化如图所示。下列说法错误的是( )
A．第1步、第2步正反应活化能分别为E1、E2，则E1＜E2
B．a点后，n(N2O2)迅速减小的原因是第1步平衡逆向移动，第2步速率加快
C．b点后，n(N2O2)增加的原因是第2步平衡逆向移动的程度比第1步的大
D．若其他条件不变，仅将容器变为恒压状态，则体系建立平衡的时间不变
【答案】D
【解析】A项，第2步是慢反应，由活化能越大反应速率越慢，可知第2步正反应活化能较大，则E1＜E2，A正确；B项，总反应速率由慢反应即第2步反应决定，a点后，n(N2O2)迅速减小说明第2步速率加快，且第1步平衡逆向移动，B正确；C项，b点后，n(N2O2)增加说明第2步平衡逆向移动，生成的n(N2O2)比第1步平衡逆向移动消耗的速率快，则原因是第2步平衡逆向移动的程度比第1步的大，C正确；D项，若其他条件不变，仅将容器变为恒压状态，由于反应前后气体分子数不相等，恒压下会导致容器体积变化，进而导致物质的浓度发生变化，反应速率发生变化，则体系建立平衡的时间改变，D错误；故选D。
6．(2022·江苏省南京师大附中高三模拟)科学家研究了乙醇催化合成乙酸乙酯的新方法：2C2H5OH(g)CH3COOC2H5(g) +2H2(g)，在常压下反应，冷凝收集，测得常温下液态收集物中主要产物的质量分数如图所示。关于该方法，下列推测不合理的是( )
A．反应温度不宜超过300℃
B．适当减小体系压强，有利于提高乙醇平衡转化率
C．在催化剂作用下，乙酸是反应历程中的中间产物
D．提高催化剂的活性和选择性，减少乙醚、乙烯等副产物是工艺的关键
【答案】C
【解析】根据图像可以看出乙酸乙酯的产量在300℃左右最高，反应过程中有少量乙醛的生成，极少量的乙醚和乙酸等出现，适当的催化剂能加快化学反应速率，减小副产物可以提高产率。A项，通过图像分析出，当温度高于300℃时，乙酸乙酯的质量分数开始下降，所以反应温度不宜高于300℃。故A正确；B项，该反应是气体物质的量增大的反应，故适当减小体系压强，平衡正向移动，有利于提高乙醇平衡转化率，故B错误；C项，因液态收集物中乙醛产量初期偏大，但是慢慢就随着乙酸乙酯的产量增大而减小，所以它应是中间产物，而乙酸的量逐渐增大，不是中间产物，故C正确；D项，乙醇有可能会生成乙烯或乙醚等副产物，因乙烯是气体物质，所以图中没显示。催化剂有选择性，如果选择优质的催化剂可以提高反应速率，同时减小副反应过程的发生可提高产率，故D正确；故选A。
7．(2022·浙江省嘉兴市高三选考科目适应性考试二模)向恒容密闭容器中充入HI发生反应2HI(g)H2(g)+I2(g) ΔH>0，T1和T2温度下，随时间t的关系如图，下列说法不正确的是( )
A．T2温度下0-2h内，生成H2的平均速率为0.125mol·L-1·h-1
B．T1温度下2h末和4h末HI的瞬时速率相同
C．T1>T2
D．若改变条件是催化剂，则T1和T2可以分别代表有、无催化剂时的反应变化示意图
【答案】B
【解析】A项，根据题中图示，T2时，0 ~2h内，从1升高到2，即c(HI)从1mol/L降低至0.5mol/L，故∆c(HI)=1mol/L-0.5mol/L=0.5mol/L，，速率之比=系数之比，则，A正确；B项，T1温度下，2h，4h反应均未达到平衡状态，随着反应进行，c(HI)减小，瞬时速率减小，B错误；C项，由曲线斜率判断，斜率大，反应快，温度高，故T1>T2，C正确；D项，T1曲线斜率大，说明反应速率快，表示有催化剂，T2没有催化剂，D正确；故选B。
8．(2022·广东省茂名市二模)研究NOx之间的转化对大气污染控制具有重要意义，已知：N2O4(g)2NO2(g) ΔH＞0。如图所示，在恒容密闭容器中，反应温度为T1时，c(N2O4)和c(NO2)随t变化为曲线I、II，改变温度到T2，c(NO2)随t变化为曲线III。下列判断正确的是( )
A．温度T1>T2
B．反应速率v(a)=v(b)
C．在T1温度下，反应至t1时达平衡状态
D．在T1温度下，反应在0—t3内的平均速率为
【答案】D
【解析】A项，反应温度T1和T2，以c(NO2)随t变化曲线比较，II比III后达平衡，所以T2>T1，故A错误；B项，升高温度，反应速率加快，T2>T1，则反应速率v(a)>v(b)，故B错误；C项，T1温度下，反应至t1时c(NO2)=c(N2O4)，t1之后c(NO2)、c(N2O4)仍在变化，说明t1时反应没有达到平衡状态，故C错误；D项，T1时，在0-t3内，，则0-t3内，故D正确；故选D。
9．(2021·河南省顶尖名校联盟高三联考)已知在一定温度下，和C在一密闭容器中进行反应BaSO4(s)＋4C(s)BaS(s)＋4CO(g)，CO的平衡浓度(mol/L)的对数与温度的倒数的关系如图所示：
下列说法中正确的是( )
A．该反应的ΔH＜0
B．Q点BaSO4的消耗速率大于生成速率
C．温度不变，将R点状态的容器体积缩小，重新达到平衡时，气体的压强增大
D．温度是时，反应的平衡常数为100
【答案】D
【解析】根据反应BaSO4(s)＋4C(s)BaS(s)＋4CO(g)可知，反应的平衡常数K=c4(CO)，结合图像可知，随着的增大而增大，则证明K=c4(CO)随着温度的升高而增大，即反应为吸热反应，图像直线上的点均为平衡点。A项，根据上述分析可知，反应的平衡常数随着T的升高而增大，所以该反应为吸热反应，即ΔH＞0，A错误；B项，Q点未达到平衡，其Qc＞K，则此时BaSO4的消耗速率小于其生成速率，B错误；C项，温度不变，将R点状态的容器体积缩小，即增大压强，平衡向逆向移动，因为平衡常数K不变，所以CO的平衡浓度不变，气体压强不变，C错误；D项，温度是即时，根据图像数据可知，=0.5，所以c(CO)=100.5，则K=c4(CO)=100，D正确；故选D。
10．(2022·广东省深圳市二模)T1℃时，向1L密闭容器中充入10molH2和3molSO2发生反应：3H2(g)+SO2(g)H2S(g)+2H2O(g) △H<0。部分物质的物质的量n(X)随时间t变化如图中实线所示。下列说法正确的是( )
A．实线a代表n(H2O)随时间变化的曲线
B．t1min时，v正(SO2)
D．若该反应在T2℃(T2
【解析】A项，根据题干反应方程式3H2(g)+SO2(g) H2S(g)+2H2O(g)可知，达到平衡时生成H2O的物质的量是消耗SO2的2倍，故实线a不是代表n(H2O)随时间变化的曲线，而是代表H2S随时间变化的曲线，A错误；B项，由题干图示信息可知，t1min后H2S的物质的量还在增大，SO2的物质的量还在减小，说明反应在向正向进行，且化学反应中各物质表示的反应速率之比等于化学计量数之比，则有，此时，即正(SO2)＞逆(H2S)，B错误；C项，由题干图示信息可知，达到平衡时，SO2的物质的量为0.3mol，根据三段式分析可知：
容器的体积为1L，则该反应的平衡常数K==L•mol-1，C正确；D项，由题干信息可知，3H2(g)+SO2(g)H2S(g)+2H2O(g) △H<0，则降低温度，平衡正向移动，SO2的平衡转化量增大，平衡时的物质的量减小，故若该反应在T2℃(T2
反应Ⅰ：CO2(g)+4H2(g) CH4(g) +2H2O(g) KI
反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g) CO(g) +H2O(g) K II
一定压强下，向某容积可变的密闭容器中通入CO2和H2 的混合气体(其中CO2和H2的物质的量之比为1∶4)，在某催化剂的作用下同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，测得CO2的转化率、CH4的选择性、CO的选择性随反应温度的变化情况如图所示。
已知：CH4或CO的选择性指反应生成CH4或CO时所消耗的CO2的物质的量占参与反应的CO2总物质的量的百分比。
下列说法正确的是( )
A．相同温度下，反应2CO(g)+2H2(g) CO2(g) +CH4(g)的平衡常数
B．温度升高，反应Ⅰ的平衡常数KI 和反应Ⅱ的平衡常数K II都增大
C．通过控制反应温度、调节压强等措施可提高CH4的选择性
D．500℃时，反应达到平衡后，增大压强，体系中CO和CH4的体积分数均减小
【答案】C
【解析】A项，根据盖斯定律，目标反应可由反应Ⅰ-2×反应Ⅱ得到，则目标反应的平衡常数，A错误；B项，由题图可知，在温度为340~400℃时，CH4的选择性为100%，即此温度范围内只发生反应Ⅰ，在此温度范围内升高温度，CO2的转化率减小，说明反应Ⅰ的平衡逆向移动，KI 减小，B错误；C项，由上述分析及反应Ⅰ、反应Ⅱ在反应前后气体分子数的变化特点可知，温度、压强可影响CH4的选择性，为提高CH4的选择性，可采用控制反应温度、调节压强等措施，C正确；D项，增大压强，反应Ⅰ的平衡正向移动，可提高甲烷的产率，反应Ⅰ的平衡移动也会影响反应Ⅱ中CO的产率，D错误；故选C。
12．(2022·江苏省南通市高三阶段检测)HCOOCH3是一种重要的化工产品，被公认为“万能中间体”。甲醇脱氢法制HCOOCH3是工业上的一种重要方法，具有工艺流程短、原料单一、反应条件温和等优点。其工艺过程涉及如下反应：
反应I： 2CH3OH(g)HCOOCH3(g) + 2H2(g) △H1=+135.4 kJ·mol-1
反应Ⅱ： CH3OH(g)CO(g) + 2H2(g) △H2=+106.0 kJ·mol-1
一定条件下，在容积为10L的恒容密闭容器中通入1.0molCH3OH气体发生上述反应，在不同温度下连续反应4h。测得甲醇的总转化率(α，图中实线表示)和HCOOCH3的选择性(λ，图中虚线表示)随温度变化如图所示。(已知： HCOOCH3的选择性=)，下列说法正确的是( )
A．温度超过553K后，反应I平衡逆向移动
B．553K 下，HCOOCH3的产量为0.1mol
C．反应Ⅲ： HCOOCH3(g)2CO(g) + 2H2(g) ΔH3= +76.6kJ·mol-1
D．其他条件不变，随着温度升高，出口处HCOOCH3、H2、CO的量均不断增大
【答案】C
【解析】A项，反应I为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，故A错误；B项，由图可知，553K 下，甲醇的总转化率为20.0%、甲酸甲酯的选择性为50.0%，由公式可知，甲酸甲酯的物质的量为=0.05mol，故B错误；C项，由盖斯定律可知，反应Ⅱ×2—反应I得到反应Ⅲ：HCOOCH3(g)2CO(g) + 2H2(g)，则ΔH3=(+106.0 kJ·mol-1)×2—(+135.4 kJ·mol-1) =+76.6kJ·mol-1，故C正确；D项，由图可知，温度超过553K后，甲酸甲酯的选择性降低，出口处甲酸甲酯的量减小，故D错误；故选C。
13．(2022·辽宁省锦州市一模)SCl2可用作有机合成的氯化剂。在体积为的密闭容器中充入0.2mol SCl2，发生反应：2SCl2 (g)S2Cl2 (g) +Cl2(g)，图中所示曲线分别表示反应在时和平衡时SCl2的转化率与温度的关系。下列说法正确的是( )
A．2SCl2 (g)S2Cl2 (g) +Cl2(g)的ΔH＞0、ΔS＜0
B．55OC，从0~10min，以S2Cl2表示反应的平均速率为
C．当容器中混合气体的平均相对分子质量恒定不变时，反应达到平衡状态
D．82℃，若起始时在该密闭容器中充入SCl2、S2Cl2和Cl2各0.1mol，则此时v(逆)＞v(正)
【答案】B
【解析】A项，由图可知，升高温度，SCl2的平衡转化率增大，则正反应为吸热反应，ΔH＞0；且正反应可自发进行，说明ΔH-TΔS＜0，则ΔS＞0，A项错误；B项，55OC，从0~10min，以S2Cl2表示反应的平均速率为，B项正确；C项，反应过程中气体的总质量不变，该反应为气体分子数不变的反应，则该反应中混合气体的总物质的量不变，混合气体的摩尔质量始终不变，则平均相对分子质量恒定不变，故当容器中混合气体的平均相对分子质量恒定不变时，不能说明反应达到平衡状态，C项错误；D项，82℃下，反应达平衡时，SCl2的转化率为90%，则达平衡时，c(SCl2)==，c(S2Cl2)=c(Cl2)==0.045mol/L，该反应的平衡常数K==20.25，若起始时在该密闭容器中充入SCl2、S2Cl2和Cl2各0.1mol，则Qc==1＜K，则平衡正向移动，v(逆)＜v(正)，D项错误；故选B。
14．(2022·湖北省第七届高三调研模拟)T℃时，向2L的恒容密闭容器中加入H2和CO2共5mol发生反应：CO2(g)+4H2(g) CH4(g) +2H2O(g)，下图为H2和CO2按不同投料比反应达平衡时的相关数据，其中曲线a、b表示反应物转化率，曲线c表示CH4的体积分数，下列分析错误的是( )
A．曲线a表示CO2的平衡转化率
B．当，平衡时H2O(g)体积分数最大
C．M点对应的的体积分数约为23.5%
D．T℃时，该反应的平衡常数为25
【答案】D
【解析】A项，越大，CO2转化率越高，故曲线a表示CO2的平衡转化率，A项正确；B项，当时，投料比等于化学计量数之比，达到平衡时各产物体积分数最大，B项正确；C项，M点，反应物转化率相等，为80%，可列三段式：
CH4的体积分数约为：=23.5%，C项正确；D项，根据上述三段式，T℃时该反应的平衡常数为：，D项错误；故选D。
15．(2022·江苏省新沂市高三预测模拟)利用CO2催化加氢可制乙烯，反应为2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) △H，在两个容积均为1L恒容密闭容器中，分别加入2molCO2、4molH2，分别选用两种催化剂，反应进行相同时间，测得CO2转化率随反应温度的变化如下图所示。下列说法正确的是( )
A．使用催化剂I时反应的活化能低于催化剂II
B．△H>0
C．b、d两状态下，化学反应速率相等
D．d状态下，保持其他条件不变，向容器中再加入1molCO2与0.5molC2H4，v(正)
【解析】A项，使用催化剂I时反应中二氧化碳的转化率变化快，更快地达到平衡，使用催化剂I时反应的活化能低于催化剂II，故A正确；B项，达到平衡后升高温度，二氧化碳的转化率降低，说明正反应放热，△H＜0，故B错误；C项，b、d两状态下，d点温度高，化学反应速率更快，故C错误；D项，
反应的平衡常数为K= ，d状态下，保持其他条件不变，向容器中再加入1molCO2与0.5molC2H4，Qc=
A．反应C(s)＋CO2(g)2CO2(g)的ΔH＜0
B．曲线II表示容器甲中CO2的平衡转化率
C．达平衡后，两容器中c(CO)：
D．其他条件不变时，在曲线I对应容器中加入合适的催化剂，可使CO2的平衡转化率由P点达到S点I
【答案】C
【解析】A项，由图可知，升高温度二氧化碳的平衡转化率升高，平衡正向移动，正反应为吸热反应，焓变大于零，A错误；B项，反应为气体分子数增加的反应，相同温度下，增加二氧化碳的量，会导致二氧化碳的转化率降低，故曲线II表示容器乙中CO2的平衡转化率，B错误；C项，R相当于2份Q达平衡后，然后合并到1个容器中，压强增加平衡逆向移动，导致一氧化碳的浓度小于2倍的Q中一氧化碳浓度，故两容器中c(CO)：，C正确；D项，催化剂改变反应速率，不改变物质的平衡转化率，D错误；故选C。
17．(2022·江苏省南通市高三模拟预测)在催化剂作用下，以C2H6和CO2为原料制取C2H4和CO的主要反应如下：
反应1：C2H6(g) C2H4(g) +H2(g) ΔH1＝136kJ·mol−1 (反应1为快反应)
反应2：H2(g)+CO2(g)CO(g) +H2O(g) ΔH2＝41kJ·mol−1 (反应2为慢反应)
副反应为：C2H6(g)+ H2(g)2CH4(g) ΔH3
0.1MPa时，按物质的量之比为1∶1向密闭容器中充入C2H6和CO2的混合气体，反应相同时间，测得C2H6和CO2转化率与温度的关系如下图所示。下列说法正确的是( )
A．X代表的物质是CO2
B．生成CO的快慢主要由反应1的速率决定
C．820℃时，容器中n(CO )＞n(H2)
D．若平衡时增大体系的压强，CH4的体积分数不会发生变化
【答案】C
【解析】A项，由题干信息可知，反应1为快反应，反应2为慢反应，同温度下反应1更容易发生，即C2H6的转化率大于CO2的转化率，故X代表的物质是C2H6，Y代表CO2，A错误；B项，由题干信息可知，反应1为快反应，反应2为慢反应，多步反应中总反应的反应速率取决于慢反应，即生成CO的快慢主要由慢反应2的速率决定，B错误；C项，由题干图示可知，820℃时，CO2的转化率为50%左右，C2H6的转化率为75%左右，根据三段式分析可知：
故容器中n(CO )＞n(H2)，C正确；D项，若平衡时增大体系的压强，反应1逆向移动，则C2H6的量增加，反应2平衡不移动，副反应3平衡正向移动，则CH4的体积分数将增大，D错误；故选C。
18．(2022·北京市东城区一模)CH4联合H2O和CO2制取H2时，发生的主要反应如下：
①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H1=+206kJ·mol-1
②CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H2=+247kJ·mol-1
将CH4、H2O和CO2按一定比例通入填充有催化剂的恒容反应器，在不同温度下，反应相同时间内(反应均未达到化学平衡状态)测得的值如图所示。
下列说法正确的是( )
A．由①②可知，CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=+41kJ·mol-1
B．反应条件不变，若反应足够长时间，①比②先达到化学平衡状态
C．其他条件不变时，升高温度，①的化学反应速率减小，②的化学反应速率增大
D．其他条件不变时，增大原料中H2O的浓度可以提高产物中的值
【答案】D
【解析】由图可得，在不同温度下，反应相同时间内(反应均未达到化学平衡状态)测得的值，随温度升高而减小。A项，①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H1=+206kJ·mol-1，②CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H2=+247kJ·mol-1，由①-②可知，CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=206kJ·mol-1-247kJ·mol-1= -41kJ·mol-1，故A错误；B项，反应条件不变，若反应足够长时间，无法确定2个反应的速率，无法确定谁先达到化学平衡状态，故B错误；C项，其他条件不变时，升高温度，增大活化分子百分数，化学反应速率增大，①的化学反应速率增大，②的化学反应速率增大，故C错误；D项，其他条件不变时，增大原料中H2O的浓度，①CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)平衡正向移动，氢气增大的幅度大于CO，可以提高产物中的值，故D正确；故选D。
19．(2022·安徽省师范大学附属中学高三适应性考试模拟预测)我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。因此，研发二氧化碳的利用技术，将二氧化碳转化为能源是缓解环境和能源问题的方案之一。CO2耦合乙苯(C6H5-C2H5，简称EB)脱氢制备苯乙烯(C6H5-C2H3，简称ST)是综合利用CO2的热点研究领域。制备ST涉及的主要反应如下：
a．EB(g)=ST(g)+H2(g) △H1
b．CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H2=+41.2 kJ·mol-1
c．EB(g)+CO2(g)=ST(g)+CO(g)＋H2O(g) △H3=+158.8 kJ·mol-1
回答下列问题：
(1)为提高EB平衡转化率，应选择的反应条件为_______(填标号)。
A．低温、高压 B．高温、低压 C．低温、低压 D．高温、高压
(2)在一定条件下，选择合适的催化剂只进行b反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)。
①调整CO2和H2初始投料比，测得在一定投料比和一定温度下，该反应CO2的平衡转化率如图。
已知：Kx是以物质的量分数表示的化学平衡常数；反应速率v=v正-v逆=k正x(CO2)x(H2)-k逆x(CO)x(H2O)，k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数。B、E、F三点反应温度最高的是_______点，计算E点所示的投料比在从起始到平衡的过程中，当CO2转化率达到20%时，=_______。
②在容积不变的密闭容器中，分别在温度T1、T2(T2＞T1＞E点温度)发生上述反应，反应中H2(g)和CO(g)的体积分数(ω)随时间(t)的变化关系如图所示。已知：起始时密闭容器中ω[CO2(g)]和ω[H2(g)]、ω[CO(g)]和ω[H2O(g)]分别相等。则表示T1时ω[CO(g)]的曲线是_______(填“甲”“乙”“丙”或“丁”)；在温度T2、反应时间20min时，反应的正反应速率v正_______ (填“＞”“=”或“＜”)逆反应速率v逆。
(3)恒压0.1 MPa下，改变原料气配比为下列三种情况：仅EB、n(EB)：n(CO2)=1：10、n(EB)：n(N2)=1：10进行以上a、b反应，测得EB的平衡转化率与温度的变化关系如图所示。
①图中，表示原料气配比n(EB)：n(N2)=1：10的曲线是曲线_______(填“I”或“Ⅱ”)。
②CO2能显著提高EB的平衡转化率，从平衡移动的角度解释CO2的作用：_______。
③设Kpr为相对压力平衡常数，其表达式写法：在浓度平衡常数表达式中，用相对分压(分压除以p0，p0=0.1 MPa)代替浓度进行计算。A点时，H2的物质的量分数为0.01，该条件下反应a的Kpr为_______。
【答案】(1)B (2) F 16 丙 ＜
(3) Ⅱ CO2作为稀释气降低EB分压并消耗氢气，促进EB脱氢反应平衡正反应方向移动，进而提高EB平衡转化率 0.04
【解析】(1)由盖斯定律可计算出△H1=△H3-△H2，△H1=+117.6 kJ·mol-1，正反应为总体积增大的吸热反应，提高EB的平衡转化率，使平衡正向移动，根据勒夏特列原理可知，减小压强平衡正向移动，升高温度平衡正向移动，则应选择的条件为高温低压，答案选B；(2)①对于可逆反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，正反应为吸热反应，B点CO2和H2初始投料比为0.5，CO2的平衡转化率为50%，E点CO2和H2初始投料比为1，CO2的平衡转化率为50%，F点CO2和H2初始投料比为1.5，CO2的平衡转化率为50%，投料比越大，CO2气体越多，平衡向正向移动，CO2的转化率会减小，此时CO2的平衡转化率为50%，可知投料比越大，温度就越高，B、E、F三点反应温度最高的是F点；E点所示的投料比为1，当CO2的平衡转化率为50%，反应达到平衡后列出三段式为：
此时，E点所示的投料比为1，当CO2的平衡转化率为20%，反应达到平衡后列出三段式为：
，，，，平衡时；②已知T1＞E，在容积不变的容器中，温度升高平衡向正向移动，CO的体积分数增大，E点时CO的体积分数计算可得为25%，符合条件的曲线为丙；已知T2＞T1＞E，在温度T2、反应时间20min时，符合条件的曲线为甲，此时CO的体积分数在减小，平衡向逆向移动，则反应速率v正＜v逆；(3)①原料气为EB、N2、CO2，N2为无关气体，若n(EB)：n(CO2)=1：10，a、b反应均向正向移动，若n(EB)：n(N2)=1：10，恒压时充入N2，体积增大，平衡向正向移动，符合条件的曲线为Ⅱ；②CO2作为稀释气降低EB分压并消耗氢气，促进EB脱氢反应平衡正反应方向移动，进而提高EB平衡转化率；③列出反应c的平衡三段式为：
反应c的相对压力平衡常数表达式为：，A点EB的转化率为80%，H2的物质的量分数为0.01，平衡时气体总的物质的量为1+10+0.8=11.8mol，平衡时EB、ST、H2的物质的量分别为0.2mol、0.8mol、0.118mol，反应a的相对压力平衡常数为，带入数值得，，计算可得Kpr为0.04。
20．(2022·云南省昆明一中模拟预测)研究的利用对实现碳中和具有重要的意义。已知：
I. CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.5kJ·mol-1
II. CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H1=+41.2kJ·mol-1
回答下列问题：
(1) CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H_______kJmol-1
(2)一定条件下，某恒容密闭容器中按n(H2)/ n(CO2)= a (a≥3) 投料，催化作用下同时发生反应I和II。反应体系中 CO2(g)、CO(g)的浓度随时间变化情况如图所示。
①0~15s时间段内，用CH3OH表示的平均反应速率为_______ mol·L-1· s-1 (保留三位有效数字)。
②反应体系中CH3OH 的选择性_______ CO的选择性(填“大于”“小于”或“等于”)。
③下列示意图中能体现反应I(实线)和反应II(虚线)的活化能大小和反应进程的是_______(填标号)，判断的理由是_______。
④15s时，反应I的v正反应_____________v逆反应(填“大于”“小于”或“等于”)，反应II的浓度商 Qc_______(用含a的式子表示)。
【答案】(1)-90.7
(2)①0.00167 ②小于 ③A 甲醇的选择性较小，说明反应I的活化能较大，反应速率较小 ④大于
【解析】(1)由盖斯定律可知该反应可由反应I-反应II得到，则∆H=ΔH1 -ΔH2= (-49.5 kJ·mol－1)-(+41.2 kJ·mol－1)= -90.7 kJ·mol－1；(2)①由图可知0~15s时间段内，CO的浓度增加至0.175 mol·L-1，则反应II中CO2的浓度消耗为0.175 mol·L-1，反应I和II两反应中消耗的二氧化碳的浓度为(0.5-0.3) mol·L-1=0.2 mol·L-1，由此可知反应I中二氧化碳的浓度消耗量为0.2 mol·L-1-0.175 mol·L-1=0.025 mol·L-1，结合反应可知CH3OH的浓度变化量为0.025 mol·L-1，用CH3OH表示的平均反应速率为；②由上述分析可知在相同时间内，CO的浓度增加量大于CH3OH的浓度增加量，说明反应体系中CH3OH 的选择性小于CO的选择性；③由上述分析可知反应对甲醇的选择性小于CO，说明生成甲醇的反应较生成CO的反应要慢，而反应的活化能越低反应速率越快，活化能越高反应速率越慢，则反应I的活化能大于反应II，符合的图为A；④15s时，反应正向进行，正反应速率大于逆反应速率；由图可知起始时二氧化碳的浓度为0.5mol/L，又n(H2)/ n(CO2)= a，则氢气的起始浓度为0.5amol/L，15s时二氧化碳的浓度为0.300mol/L，CO的浓度0.175 mol·L-1，则反应II中消耗氢气的浓度为0.175 mol·L-1，该反应生成的水的浓度为0.175 mol·L-1；CH3OH的浓度变化量为0.025 mol·L-1，则反应I中消耗氢气的浓度为0.075 mol·L-1，生成水的浓度为：0.025 mol·L-1，则此时容器中水的总浓度0.200 mol·L-1，氢气的浓度为(0.5a-0.175-0.075) mol·L-1=(0.5a-0.175-0.075) mol·L-1=(0.5a-0.250) mol·L-1，反应II的浓度商 Qc=。
21．(2022·河北省石家庄市部分学校高三最后模拟)氮氧化物气体是危害最大、最难处理的大气污染物之一。控制氮氧化物废气排放的技术措施主要分两大类：一类是源头控制；另一类是尾部控制，即烟气脱硝。烟气脱硝的方法有以下几种，回答相关问题：
I.氨气催化还原氮氧化物
(1)已知：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H1=-94.4kJ·mol-1
2NO(g)N2(g)+O2(g) △H2=-180kJ·mol-1
H2O(l)H2O(g) △H3=+44kJ·mol-1
且氢气的燃烧热为285.8kJ·mol-1，请写出4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g) △H=____。
(2)①在有氧条件下：NH3+O→NH2+OH，NH2与NO发生还原反应：NH2+NO→N2+H2O，NH2在还原NO的同时还会被氧化为NO，氮氧化物去除率与氧气的含量及温度关系图像如图所示，当反应气体中O2含量低于6%时，氮氧化物去除率上升的主要原因：____。当反应气体中O2含量高于6%时，氮氧化物去除率随O2含量升高而降低的原因：____。
②氮氧化物去除率随着氨氮比及温度的变化图像如图所示，应选择最佳的氨氮比为：____、氨还原氮氧化物的最佳温度：____。
II.氢气还原氮氧化物
(3)①在催化剂表面H2还原NO的基元反应及活化能Ea(kJ·mol-1)如图所示。
写出氢气还原NO的总反应化学方程式：____；基元反应慢反应决定总反应速率，决定NO被还原成N2速率的是基元反应____(填相应序号)。
②若对总反应初始速率与NO、H2的初始浓度的关系为v=kcx(H2)cy(NO)，k为速率常数，只受温度影响。在某温度时测得的相关数据如表所示。
H2的初始压强P0(H2)=53.3kPa
NO的初始压强P0(NO)=53.3kPa
P0(NO)/kPa
v/(kPa•s-1)
P0(H2)/kPa
v/(kPa•s-1)
47.8
20.0
38.4
21.3
39.9
13.7
27.3
14.6
20.2
3.33
19.6
10.5
关系式中x=____、y=____；由此，____(填“H2”或“NO”)的浓度对速率影响程度更大。
③300℃下将等物质的量H2、NO置于刚性密闭容器中，在催化剂的作用下只发生以上反应，达到平衡后压强为P，此时NO的转化率为80%，用气体的平衡分压代替物质的量浓度，表示的压强平衡常数Kp=____。
【答案】(1)-1802kJ·mol-1
(2)当O2含量低于6%时，脱硝效率明显较低，这是由于O2含量过低，不利于NH3向N2转化反应进行，随着O2含量的增加，反应向正反应方向移动，氮氧化物去除率逐渐增加 随着O2含量的继续增加，在较高脱硝反应温度下，NH3发生氧化反应生成NO，NOx去除效率降低 1.5 950℃
(3) 2H2+2NON2+2H2O ⅵ 1 2 NO
【解析】(1)根据盖斯定律；(2)①当O2含量低于6%时，脱硝效率明显较低，这是由于O2含量过低，不利于NH3向N2转化反应进行，随着O2含量的增加，反应向正反应方向移动，氮氧化物去除率逐渐增加；随着O2含量的继续增加，在较高脱硝反应温度下，NH3发生氧化反应生成NO，NOx去除效率降低；②由图像得出脱硝率最高，则氨氮比为1.5；温度为950℃。(3)①根据质量守恒定律2H2+2NO=N2+2H2O；反应历程中的反应活化能越高，速率越慢，所以是第ⅵ步决定总反应速率。②，，同理；因此NO 的浓度对速率影响更大。③假设氢气与NO的物质的量均为1 mol，则：
。
22．(2022·湖南省二模)二氧化碳、甲烷等是主要的温室气体。研发二氧化碳和甲烷的利用技术对治理生态环境具有重要意义。
(1)已知：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=a kJ•mol-1
CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH2=b kJ•mol-1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH3=c kJ•mol-1
则催化重整反应CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)的ΔH4=_______。
(2)以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂，还可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示。250～300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因可能是_______。
(3)催化重整反应 CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)中，测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示：
①由图可知，p1、p2、p3、p4由大到小的顺序为_______。
②在压强为p4、投料比n(CH4)/n(CO2)为1、950℃的条件下，X点平衡常数Kp=_______
(4)若反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.17kJ•mol-1的正、逆反应速率分别可表示为v正=k正c(CO2)•c(H2)、v逆=k逆c(CO)•c(H2O)，则如图所示①②③④四条斜线中，能表示pk正随T变化关系的是斜线_______，能表示pk逆随T变化关系的是斜线_______(pk=-lgk)。
(5)一种CO2电还原装置如图所示：
写出阴极的电极反应方程式：_______。
【答案】(1)(a-2b-2c)kJ/mol
(2)温度超过250℃，催化剂的催化效率降低
(3) p4 > p3 > p2 > p1 4p42/9
(4) ④ ③
(5)CO2+H2O+2e-=HCOO-+OH-
【解析】(1)①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=a kJ•mol-1；②CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH2=b kJ•mol-1；③2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH3=c kJ•mol-1；根据盖斯定律①-②×2-③×2得CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g)的ΔH4= akJ•mol-1 -2b kJ•mol-1-2c kJ•mol-1=(a-2b-2c)kJ/mol；(2)温度超过250℃，催化剂的催化效率降低，所以250～300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低。(3)①正反应气体物质的量增大，增大压强，平衡逆向移动，甲烷转化率降低，由图可知，p1、p2、p3、p4由大到小的顺序为p4 > p3 > p2 > p1。②在压强为p4、投料比n(CH4)/n(CO2)为1、950℃的条件下，甲烷的转化率为50%；则：
X点平衡常数Kp=；(4)若反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.17kJ•mol-1 的正、逆反应速率分别可表示为v正=k正c(CO2)•c(H2)、v逆=k逆c(CO)•c(H2O)，升高温度，反应速率加快，k正、k逆都增大，pk减小；反应达到平衡，k正c(CO2)•c(H2)=k逆c(CO)•c(H2O)，，正反应吸热，升高温度，平衡正向移动，K增大，即增大，温度对k正影响更大，①②③④四条斜线中，能表示pk正随T变化关系的是斜线④，能表示pk逆随T变化关系的是斜线③。(5)根据图示，二氧化碳在阴极得电子被还原为甲酸根离子，阴极的电极反应方程式CO2+H2O+2e-=HCOO-+OH-。
23．(2022·重庆市缙云教育联盟高三第二次诊断性检测)工业生产中硫、氮、碳的氧化物排放都会导致严重环境问题，对这些物质需要进行综合利用。
(1)用CH4催化还原煤燃烧产生的氮氧化物，可以消除污染。已知：
CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-867.0kJ•mol-1。
NO2(g)=N2O4(g)△H2=-28.5kJ•mol-1。
写出CH4催化还原N2O4(g)生成CO2、N2和H2O(g)的热化学方程式____。
(2)以CO2、H2为原料合成乙烯的方程式为：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)△H。在常压下，按n(CO2)：n(H2)=1：3(总物质的量为4amol)的投料比充入恒压密闭容器中发生反应。测得温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率影响情况如图1所示。
下列说法正确的是____。
A．△H<0；平衡常数：KM>KN
B．若改用其他催化剂，可能会加快反应速率，但同时会影响平衡转化率
C．若投料比改为n(CO2)：n(H2)=1：4，可以提高CO2的平衡转化率
D．在250℃时，若气体的平均相对分子质量不再改变，说明反应已经平衡
(3)250℃下，上述反应开始时容器体积为VL，在此温度下达到平衡时H2O(g)浓度为____mol/L。(用含a、V的代数式表示)
(4)某温度下，n(C2H4)随时间(t)的变化趋势曲线如图2所示。若其它条件不变时，容器的体积为原来一半，画出0～t1时刻n(C2H4)随时间(t)的变化趋势曲线____。
(5)据文献报道，CO2可以在碱性水溶液中电解生成甲烷，生成甲烷的电极反应式是____。
【答案】(1)CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-810kJ/mol
(2)ACD (3)
(4)
(5)CO2+8e-+6H2O=CH4+8OH-
【解析】(1)CH4催化还原N2O4(g)生成CO2、N2和H2O(g)的化学方程式为CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)，①CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-867.0kJ•mol-1，NO2(g)=N2O4(g)△H2=-28.5kJ•mol-1，根据盖斯定律计算CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)的△H=-867kJ/mol-(-28.5kJ/mol)×2=-810kJ/mol，即热化学方程式为CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-810kJ/mol；(2)A项，由图可知，CO2的平衡转化率随温度的升高而降低，则升高温度平衡逆向移动，即ΔH＜0，温度越高该反应的平衡常数K越小，所以KM＞KN，故A正确；B项，催化剂能加快反应速率，但不改变化学平衡移动方向，不会影响转化率，故B错误；C项，若投料比改为n(CO2)：n(H2)=1：4，相当增大c(H2)，可使平衡正向移动，提高CO2的平衡转化率，故C正确；D项，该反应正向是气体体积减小的反应，容器中气体的质量不变，若气体的平均相对分子质量不再改变，则气体的总物质的量不变，说明反应已经平衡，故D正确；故选ACD；(3)图中250℃时CO2的平衡转化率为50%，反应三段式：
恒温恒压条件下，气体的体积之比等于物质的量之比，平衡时气体的总体积，所以平衡时H2O(g)浓度为；(4)其它条件不变时，容器的体积为原来一半，相当增大压强一倍，反应速率加快、达到平衡的时间缩短，图象如图；(5)CO2可以在碱性水溶液中电解生成甲烷，则CO2 在阴极发生还原反应生成CH4，阴极反应式为CO2+8e-+6H2O=CH4+8OH-。
考点25 化学反应速率与平衡图象
模拟检测
1．(2022·重庆市高三模拟预测)绿水青山是习总书记构建美丽中国的伟大构想，因此国家加大了对氮氧化物排放的控制力度。用活性炭还原处理氮氧化物的有关反应为C(s)＋2NO(g)N2(g)+CO2(g) ΔH＜0。向容积可变的密闭容器中加入(足量的)活性炭和NO，在t2时刻改变某一条件，其反应的速率时间图象如下图所示。下列说法正确的是( )
A．给该反应升温，减小，增大
B．t2时刻改变的条件是向密闭容器中加NO
C．t1时刻的大于t2时刻的
D．若气体的密度不变，不能说明该反应达到平衡
【答案】B
【解析】A项，升高温度，任何反应的反应速率均增大，故给该反应升温，增大，增大，A错误；B项，由图像可知，压强一定条件下，t2时刻改变条件以后，逆反应速率突然减小，达到新平衡时，与原反应速率相同，故改变的条件是向密闭容器中加NO，B正确；C项，由B项分析可知，t2时刻改变的条件是向密闭容器中加NO，正反应速率增大，逆反应速率减小，则t1时刻的小于t2时刻的，C错误；D项，由题干反应方程式可知，反应前后气体的物质的量保持不变，即恒温下容器的体积保持不变，反应正向气体质量增加，故若气体的密度不变，则气体质量不变，说明该反应达到平衡，D错误；故选B。
2．(2022·河南省郑州市四中第三次调研)T1℃时，向容积为2L的恒容密闭容器中充入SO2和O2发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，容器中各组分的物质的量随时间变化如图所示。下列说法正确的是( )
A．a、b两点反应速率υa＜υb
B．0～t2时间段，反应速率υ(SO3)= mol∙L−1∙min−1
C．t2时刻，向容器中充入一定体积的气体氦，使容器中气体总的压强增大，则υ正、υ逆均增大
D．若反应在T2℃进行(T2＜T1)，反应进行t1分钟后，n(SO2)＜0.8mol
【答案】B
【解析】A项，根据浓度越大，反应速率越大，因此a、b两点反应速率υb＜υa，故A错误；B项，根据图中改变量之比等于计量系数之比得到0～t2时间段SO3物质的量改变量为0.8mol，则0～t2时间段，反应速率υ(SO3)= mol∙L−1∙min−1，故B正确；C项，t2时刻，向容器中充入一定体积的气体氦，使容器中气体总的压强增大，但反应各物质浓度没有改变，因此υ正、υ逆均不变，故C错误；D项，若反应在T2℃进行(T2＜T1)，根据温度越高，反应速率越快，T2℃的速率比T1℃的速率慢，因此反应进行t1分钟后，SO2物质的量改变量小于0.2mol，因此n(SO2) ＞0.8mol，故D错误。故选B。
3．(2022·浙江省稽阳联谊学校高三下学期4月联考)25℃时，将20mL3x mol·L-1Na3AsO3、20mL3x mol·L-1I2和20mL NaOH溶液混合，发生反应：AsO33−(aq)＋I2(aq)+ 2OH−(aq)= AsO43−(aq)＋2I-(aq)＋H2O(l)。溶液中c(AsO43−)与反应时间(t)的关系如图所示。下列说法正确的是
A．0~ t1min用H2O表示的平均反应速率为
B．当2v正(AsO33−)=v逆(I-)时，反应达到平衡状态
C．a点的逆反应速率小于b点的正反应速率
D．平衡时溶液的pH=13，则该反应的平衡常数
【答案】C
【解析】A项，一般不用纯固体、纯液体表示反应速率，不能用H2O表示该反应的平均反应速率，故A错误；B项，依据反应速率之比等于化学计量数之比，当2v正(AsO33−)=v逆(I-)时，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故B错误；C项，由图可知，a到b的过程中，反应一直正向进行，正反应速率一直减小，逆反应速率一直增大，直到增大到与正反应速率相等，反应达到平衡状态，在反应达到平衡前，逆反应速率均小于正反应速率，a点和b点均未达到平衡状态，且a到b反应逐渐趋于平衡，a点的逆反应速率小于b点的正反应速率，故C正确；D项，根据题意，溶液混合后起始时，c(AsO33−)= c(I-)= x mol·L－1，由图可知， 平衡时c(AsO43−)=y mol·L－1，c(I2)= 2y mol·L－1，c(AsO33−)= c(I2)=(x- y) mol·L－1，平衡时溶液的pH=13，则c(OH-)=0.1mol·L－1，反应的平衡常数，故D错误；故选C。
4．(2022·广东省惠州市高三第三次调研考试)已知：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH= -m kJ·mol-1.在 2 L 容积不变的密闭容器中通入 1 mol N2 和3 molH2 ，在温度分别为T1 、T2下，测得NH3的产率随时间变化如图。下列说法正确的是( )
A．T2﹥T1，ΔH﹥0
B．a，b两点的反应速率：a ＞b
C．平衡时，通入氩气平衡正向移动
D．达到平衡时，放出热量为 m kJ
【答案】B
【解析】A项，由题干图示信息可知，T2条件下先达到平衡，说明T2时反应速率快，故有T2﹥T1，温度越高，NH3的百分含量越小，说明升高温度，平衡逆向移动，故ΔH＜0，A错误；B项，a，b两点对应的温度分别是T2、T1，由A项分析可知，T2﹥T1，故反应速率：v a＞v b，B正确；C项，由题干信息可知，容器为恒温恒容，故平衡时，通入氩气反应体系各物质的浓度均不改变，正逆反应速率仍然相等，故平衡不移动，C错误；D项，由于该反应是一个可逆反应，在 2 L 容积不变的密闭容器中通入 1 mol N2 和3 molH2，达到平衡时，不可能完全进行，则放出热量小于 m kJ，D错误；故选B。
5．(2022·重庆市一中高三考前适应性考试)已知：2NO(g)+CO2(g)2NO2(g)的反应历程分两步：
第1步：2NO(g)N2O2(g) (快) ΔH1＜0
第2步：N2O2(g)+O2(g)2NO2(g) (慢) ΔH2＜0
在固定容积的容器中充入一定量NO和O2发生上述反应，测得体系中部分物质的物质的量(n)随温度(T)的变化如图所示。下列说法错误的是( )
A．第1步、第2步正反应活化能分别为E1、E2，则E1＜E2
B．a点后，n(N2O2)迅速减小的原因是第1步平衡逆向移动，第2步速率加快
C．b点后，n(N2O2)增加的原因是第2步平衡逆向移动的程度比第1步的大
D．若其他条件不变，仅将容器变为恒压状态，则体系建立平衡的时间不变
【答案】D
【解析】A项，第2步是慢反应，由活化能越大反应速率越慢，可知第2步正反应活化能较大，则E1＜E2，A正确；B项，总反应速率由慢反应即第2步反应决定，a点后，n(N2O2)迅速减小说明第2步速率加快，且第1步平衡逆向移动，B正确；C项，b点后，n(N2O2)增加说明第2步平衡逆向移动，生成的n(N2O2)比第1步平衡逆向移动消耗的速率快，则原因是第2步平衡逆向移动的程度比第1步的大，C正确；D项，若其他条件不变，仅将容器变为恒压状态，由于反应前后气体分子数不相等，恒压下会导致容器体积变化，进而导致物质的浓度发生变化，反应速率发生变化，则体系建立平衡的时间改变，D错误；故选D。
6．(2022·江苏省南京师大附中高三模拟)科学家研究了乙醇催化合成乙酸乙酯的新方法：2C2H5OH(g)CH3COOC2H5(g) +2H2(g)，在常压下反应，冷凝收集，测得常温下液态收集物中主要产物的质量分数如图所示。关于该方法，下列推测不合理的是( )
A．反应温度不宜超过300℃
B．适当减小体系压强，有利于提高乙醇平衡转化率
C．在催化剂作用下，乙酸是反应历程中的中间产物
D．提高催化剂的活性和选择性，减少乙醚、乙烯等副产物是工艺的关键
【答案】C
【解析】根据图像可以看出乙酸乙酯的产量在300℃左右最高，反应过程中有少量乙醛的生成，极少量的乙醚和乙酸等出现，适当的催化剂能加快化学反应速率，减小副产物可以提高产率。A项，通过图像分析出，当温度高于300℃时，乙酸乙酯的质量分数开始下降，所以反应温度不宜高于300℃。故A正确；B项，该反应是气体物质的量增大的反应，故适当减小体系压强，平衡正向移动，有利于提高乙醇平衡转化率，故B错误；C项，因液态收集物中乙醛产量初期偏大，但是慢慢就随着乙酸乙酯的产量增大而减小，所以它应是中间产物，而乙酸的量逐渐增大，不是中间产物，故C正确；D项，乙醇有可能会生成乙烯或乙醚等副产物，因乙烯是气体物质，所以图中没显示。催化剂有选择性，如果选择优质的催化剂可以提高反应速率，同时减小副反应过程的发生可提高产率，故D正确；故选A。
7．(2022·浙江省嘉兴市高三选考科目适应性考试二模)向恒容密闭容器中充入HI发生反应2HI(g)H2(g)+I2(g) ΔH>0，T1和T2温度下，随时间t的关系如图，下列说法不正确的是( )
A．T2温度下0-2h内，生成H2的平均速率为0.125mol·L-1·h-1
B．T1温度下2h末和4h末HI的瞬时速率相同
C．T1>T2
D．若改变条件是催化剂，则T1和T2可以分别代表有、无催化剂时的反应变化示意图
【答案】B
【解析】A项，根据题中图示，T2时，0 ~2h内，从1升高到2，即c(HI)从1mol/L降低至0.5mol/L，故∆c(HI)=1mol/L-0.5mol/L=0.5mol/L，，速率之比=系数之比，则，A正确；B项，T1温度下，2h，4h反应均未达到平衡状态，随着反应进行，c(HI)减小，瞬时速率减小，B错误；C项，由曲线斜率判断，斜率大，反应快，温度高，故T1>T2，C正确；D项，T1曲线斜率大，说明反应速率快，表示有催化剂，T2没有催化剂，D正确；故选B。
8．(2022·广东省茂名市二模)研究NOx之间的转化对大气污染控制具有重要意义，已知：N2O4(g)2NO2(g) ΔH＞0。如图所示，在恒容密闭容器中，反应温度为T1时，c(N2O4)和c(NO2)随t变化为曲线I、II，改变温度到T2，c(NO2)随t变化为曲线III。下列判断正确的是( )
A．温度T1>T2
B．反应速率v(a)=v(b)
C．在T1温度下，反应至t1时达平衡状态
D．在T1温度下，反应在0—t3内的平均速率为
【答案】D
【解析】A项，反应温度T1和T2，以c(NO2)随t变化曲线比较，II比III后达平衡，所以T2>T1，故A错误；B项，升高温度，反应速率加快，T2>T1，则反应速率v(a)>v(b)，故B错误；C项，T1温度下，反应至t1时c(NO2)=c(N2O4)，t1之后c(NO2)、c(N2O4)仍在变化，说明t1时反应没有达到平衡状态，故C错误；D项，T1时，在0-t3内，，则0-t3内，故D正确；故选D。
9．(2021·河南省顶尖名校联盟高三联考)已知在一定温度下，和C在一密闭容器中进行反应BaSO4(s)＋4C(s)BaS(s)＋4CO(g)，CO的平衡浓度(mol/L)的对数与温度的倒数的关系如图所示：
下列说法中正确的是( )
A．该反应的ΔH＜0
B．Q点BaSO4的消耗速率大于生成速率
C．温度不变，将R点状态的容器体积缩小，重新达到平衡时，气体的压强增大
D．温度是时，反应的平衡常数为100
【答案】D
【解析】根据反应BaSO4(s)＋4C(s)BaS(s)＋4CO(g)可知，反应的平衡常数K=c4(CO)，结合图像可知，随着的增大而增大，则证明K=c4(CO)随着温度的升高而增大，即反应为吸热反应，图像直线上的点均为平衡点。A项，根据上述分析可知，反应的平衡常数随着T的升高而增大，所以该反应为吸热反应，即ΔH＞0，A错误；B项，Q点未达到平衡，其Qc＞K，则此时BaSO4的消耗速率小于其生成速率，B错误；C项，温度不变，将R点状态的容器体积缩小，即增大压强，平衡向逆向移动，因为平衡常数K不变，所以CO的平衡浓度不变，气体压强不变，C错误；D项，温度是即时，根据图像数据可知，=0.5，所以c(CO)=100.5，则K=c4(CO)=100，D正确；故选D。
10．(2022·广东省深圳市二模)T1℃时，向1L密闭容器中充入10molH2和3molSO2发生反应：3H2(g)+SO2(g)H2S(g)+2H2O(g) △H<0。部分物质的物质的量n(X)随时间t变化如图中实线所示。下列说法正确的是( )
A．实线a代表n(H2O)随时间变化的曲线
B．t1min时，v正(SO2)
D．若该反应在T2℃(T2
【解析】A项，根据题干反应方程式3H2(g)+SO2(g) H2S(g)+2H2O(g)可知，达到平衡时生成H2O的物质的量是消耗SO2的2倍，故实线a不是代表n(H2O)随时间变化的曲线，而是代表H2S随时间变化的曲线，A错误；B项，由题干图示信息可知，t1min后H2S的物质的量还在增大，SO2的物质的量还在减小，说明反应在向正向进行，且化学反应中各物质表示的反应速率之比等于化学计量数之比，则有，此时，即正(SO2)＞逆(H2S)，B错误；C项，由题干图示信息可知，达到平衡时，SO2的物质的量为0.3mol，根据三段式分析可知：
容器的体积为1L，则该反应的平衡常数K==L•mol-1，C正确；D项，由题干信息可知，3H2(g)+SO2(g)H2S(g)+2H2O(g) △H<0，则降低温度，平衡正向移动，SO2的平衡转化量增大，平衡时的物质的量减小，故若该反应在T2℃(T2
反应Ⅰ：CO2(g)+4H2(g) CH4(g) +2H2O(g) KI
反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g) CO(g) +H2O(g) K II
一定压强下，向某容积可变的密闭容器中通入CO2和H2 的混合气体(其中CO2和H2的物质的量之比为1∶4)，在某催化剂的作用下同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，测得CO2的转化率、CH4的选择性、CO的选择性随反应温度的变化情况如图所示。
已知：CH4或CO的选择性指反应生成CH4或CO时所消耗的CO2的物质的量占参与反应的CO2总物质的量的百分比。
下列说法正确的是( )
A．相同温度下，反应2CO(g)+2H2(g) CO2(g) +CH4(g)的平衡常数
B．温度升高，反应Ⅰ的平衡常数KI 和反应Ⅱ的平衡常数K II都增大
C．通过控制反应温度、调节压强等措施可提高CH4的选择性
D．500℃时，反应达到平衡后，增大压强，体系中CO和CH4的体积分数均减小
【答案】C
【解析】A项，根据盖斯定律，目标反应可由反应Ⅰ-2×反应Ⅱ得到，则目标反应的平衡常数，A错误；B项，由题图可知，在温度为340~400℃时，CH4的选择性为100%，即此温度范围内只发生反应Ⅰ，在此温度范围内升高温度，CO2的转化率减小，说明反应Ⅰ的平衡逆向移动，KI 减小，B错误；C项，由上述分析及反应Ⅰ、反应Ⅱ在反应前后气体分子数的变化特点可知，温度、压强可影响CH4的选择性，为提高CH4的选择性，可采用控制反应温度、调节压强等措施，C正确；D项，增大压强，反应Ⅰ的平衡正向移动，可提高甲烷的产率，反应Ⅰ的平衡移动也会影响反应Ⅱ中CO的产率，D错误；故选C。
12．(2022·江苏省南通市高三阶段检测)HCOOCH3是一种重要的化工产品，被公认为“万能中间体”。甲醇脱氢法制HCOOCH3是工业上的一种重要方法，具有工艺流程短、原料单一、反应条件温和等优点。其工艺过程涉及如下反应：
反应I： 2CH3OH(g)HCOOCH3(g) + 2H2(g) △H1=+135.4 kJ·mol-1
反应Ⅱ： CH3OH(g)CO(g) + 2H2(g) △H2=+106.0 kJ·mol-1
一定条件下，在容积为10L的恒容密闭容器中通入1.0molCH3OH气体发生上述反应，在不同温度下连续反应4h。测得甲醇的总转化率(α，图中实线表示)和HCOOCH3的选择性(λ，图中虚线表示)随温度变化如图所示。(已知： HCOOCH3的选择性=)，下列说法正确的是( )
A．温度超过553K后，反应I平衡逆向移动
B．553K 下，HCOOCH3的产量为0.1mol
C．反应Ⅲ： HCOOCH3(g)2CO(g) + 2H2(g) ΔH3= +76.6kJ·mol-1
D．其他条件不变，随着温度升高，出口处HCOOCH3、H2、CO的量均不断增大
【答案】C
【解析】A项，反应I为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，故A错误；B项，由图可知，553K 下，甲醇的总转化率为20.0%、甲酸甲酯的选择性为50.0%，由公式可知，甲酸甲酯的物质的量为=0.05mol，故B错误；C项，由盖斯定律可知，反应Ⅱ×2—反应I得到反应Ⅲ：HCOOCH3(g)2CO(g) + 2H2(g)，则ΔH3=(+106.0 kJ·mol-1)×2—(+135.4 kJ·mol-1) =+76.6kJ·mol-1，故C正确；D项，由图可知，温度超过553K后，甲酸甲酯的选择性降低，出口处甲酸甲酯的量减小，故D错误；故选C。
13．(2022·辽宁省锦州市一模)SCl2可用作有机合成的氯化剂。在体积为的密闭容器中充入0.2mol SCl2，发生反应：2SCl2 (g)S2Cl2 (g) +Cl2(g)，图中所示曲线分别表示反应在时和平衡时SCl2的转化率与温度的关系。下列说法正确的是( )
A．2SCl2 (g)S2Cl2 (g) +Cl2(g)的ΔH＞0、ΔS＜0
B．55OC，从0~10min，以S2Cl2表示反应的平均速率为
C．当容器中混合气体的平均相对分子质量恒定不变时，反应达到平衡状态
D．82℃，若起始时在该密闭容器中充入SCl2、S2Cl2和Cl2各0.1mol，则此时v(逆)＞v(正)
【答案】B
【解析】A项，由图可知，升高温度，SCl2的平衡转化率增大，则正反应为吸热反应，ΔH＞0；且正反应可自发进行，说明ΔH-TΔS＜0，则ΔS＞0，A项错误；B项，55OC，从0~10min，以S2Cl2表示反应的平均速率为，B项正确；C项，反应过程中气体的总质量不变，该反应为气体分子数不变的反应，则该反应中混合气体的总物质的量不变，混合气体的摩尔质量始终不变，则平均相对分子质量恒定不变，故当容器中混合气体的平均相对分子质量恒定不变时，不能说明反应达到平衡状态，C项错误；D项，82℃下，反应达平衡时，SCl2的转化率为90%，则达平衡时，c(SCl2)==，c(S2Cl2)=c(Cl2)==0.045mol/L，该反应的平衡常数K==20.25，若起始时在该密闭容器中充入SCl2、S2Cl2和Cl2各0.1mol，则Qc==1＜K，则平衡正向移动，v(逆)＜v(正)，D项错误；故选B。
14．(2022·湖北省第七届高三调研模拟)T℃时，向2L的恒容密闭容器中加入H2和CO2共5mol发生反应：CO2(g)+4H2(g) CH4(g) +2H2O(g)，下图为H2和CO2按不同投料比反应达平衡时的相关数据，其中曲线a、b表示反应物转化率，曲线c表示CH4的体积分数，下列分析错误的是( )
A．曲线a表示CO2的平衡转化率
B．当，平衡时H2O(g)体积分数最大
C．M点对应的的体积分数约为23.5%
D．T℃时，该反应的平衡常数为25
【答案】D
【解析】A项，越大，CO2转化率越高，故曲线a表示CO2的平衡转化率，A项正确；B项，当时，投料比等于化学计量数之比，达到平衡时各产物体积分数最大，B项正确；C项，M点，反应物转化率相等，为80%，可列三段式：
CH4的体积分数约为：=23.5%，C项正确；D项，根据上述三段式，T℃时该反应的平衡常数为：，D项错误；故选D。
15．(2022·江苏省新沂市高三预测模拟)利用CO2催化加氢可制乙烯，反应为2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) △H，在两个容积均为1L恒容密闭容器中，分别加入2molCO2、4molH2，分别选用两种催化剂，反应进行相同时间，测得CO2转化率随反应温度的变化如下图所示。下列说法正确的是( )
A．使用催化剂I时反应的活化能低于催化剂II
B．△H>0
C．b、d两状态下，化学反应速率相等
D．d状态下，保持其他条件不变，向容器中再加入1molCO2与0.5molC2H4，v(正)
【解析】A项，使用催化剂I时反应中二氧化碳的转化率变化快，更快地达到平衡，使用催化剂I时反应的活化能低于催化剂II，故A正确；B项，达到平衡后升高温度，二氧化碳的转化率降低，说明正反应放热，△H＜0，故B错误；C项，b、d两状态下，d点温度高，化学反应速率更快，故C错误；D项，
反应的平衡常数为K= ，d状态下，保持其他条件不变，向容器中再加入1molCO2与0.5molC2H4，Qc=
A．反应C(s)＋CO2(g)2CO2(g)的ΔH＜0
B．曲线II表示容器甲中CO2的平衡转化率
C．达平衡后，两容器中c(CO)：
D．其他条件不变时，在曲线I对应容器中加入合适的催化剂，可使CO2的平衡转化率由P点达到S点I
【答案】C
【解析】A项，由图可知，升高温度二氧化碳的平衡转化率升高，平衡正向移动，正反应为吸热反应，焓变大于零，A错误；B项，反应为气体分子数增加的反应，相同温度下，增加二氧化碳的量，会导致二氧化碳的转化率降低，故曲线II表示容器乙中CO2的平衡转化率，B错误；C项，R相当于2份Q达平衡后，然后合并到1个容器中，压强增加平衡逆向移动，导致一氧化碳的浓度小于2倍的Q中一氧化碳浓度，故两容器中c(CO)：，C正确；D项，催化剂改变反应速率，不改变物质的平衡转化率，D错误；故选C。
17．(2022·江苏省南通市高三模拟预测)在催化剂作用下，以C2H6和CO2为原料制取C2H4和CO的主要反应如下：
反应1：C2H6(g) C2H4(g) +H2(g) ΔH1＝136kJ·mol−1 (反应1为快反应)
反应2：H2(g)+CO2(g)CO(g) +H2O(g) ΔH2＝41kJ·mol−1 (反应2为慢反应)
副反应为：C2H6(g)+ H2(g)2CH4(g) ΔH3
0.1MPa时，按物质的量之比为1∶1向密闭容器中充入C2H6和CO2的混合气体，反应相同时间，测得C2H6和CO2转化率与温度的关系如下图所示。下列说法正确的是( )
A．X代表的物质是CO2
B．生成CO的快慢主要由反应1的速率决定
C．820℃时，容器中n(CO )＞n(H2)
D．若平衡时增大体系的压强，CH4的体积分数不会发生变化
【答案】C
【解析】A项，由题干信息可知，反应1为快反应，反应2为慢反应，同温度下反应1更容易发生，即C2H6的转化率大于CO2的转化率，故X代表的物质是C2H6，Y代表CO2，A错误；B项，由题干信息可知，反应1为快反应，反应2为慢反应，多步反应中总反应的反应速率取决于慢反应，即生成CO的快慢主要由慢反应2的速率决定，B错误；C项，由题干图示可知，820℃时，CO2的转化率为50%左右，C2H6的转化率为75%左右，根据三段式分析可知：
故容器中n(CO )＞n(H2)，C正确；D项，若平衡时增大体系的压强，反应1逆向移动，则C2H6的量增加，反应2平衡不移动，副反应3平衡正向移动，则CH4的体积分数将增大，D错误；故选C。
18．(2022·北京市东城区一模)CH4联合H2O和CO2制取H2时，发生的主要反应如下：
①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H1=+206kJ·mol-1
②CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H2=+247kJ·mol-1
将CH4、H2O和CO2按一定比例通入填充有催化剂的恒容反应器，在不同温度下，反应相同时间内(反应均未达到化学平衡状态)测得的值如图所示。
下列说法正确的是( )
A．由①②可知，CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=+41kJ·mol-1
B．反应条件不变，若反应足够长时间，①比②先达到化学平衡状态
C．其他条件不变时，升高温度，①的化学反应速率减小，②的化学反应速率增大
D．其他条件不变时，增大原料中H2O的浓度可以提高产物中的值
【答案】D
【解析】由图可得，在不同温度下，反应相同时间内(反应均未达到化学平衡状态)测得的值，随温度升高而减小。A项，①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) △H1=+206kJ·mol-1，②CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H2=+247kJ·mol-1，由①-②可知，CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=206kJ·mol-1-247kJ·mol-1= -41kJ·mol-1，故A错误；B项，反应条件不变，若反应足够长时间，无法确定2个反应的速率，无法确定谁先达到化学平衡状态，故B错误；C项，其他条件不变时，升高温度，增大活化分子百分数，化学反应速率增大，①的化学反应速率增大，②的化学反应速率增大，故C错误；D项，其他条件不变时，增大原料中H2O的浓度，①CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)平衡正向移动，氢气增大的幅度大于CO，可以提高产物中的值，故D正确；故选D。
19．(2022·安徽省师范大学附属中学高三适应性考试模拟预测)我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。因此，研发二氧化碳的利用技术，将二氧化碳转化为能源是缓解环境和能源问题的方案之一。CO2耦合乙苯(C6H5-C2H5，简称EB)脱氢制备苯乙烯(C6H5-C2H3，简称ST)是综合利用CO2的热点研究领域。制备ST涉及的主要反应如下：
a．EB(g)=ST(g)+H2(g) △H1
b．CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H2=+41.2 kJ·mol-1
c．EB(g)+CO2(g)=ST(g)+CO(g)＋H2O(g) △H3=+158.8 kJ·mol-1
回答下列问题：
(1)为提高EB平衡转化率，应选择的反应条件为_______(填标号)。
A．低温、高压 B．高温、低压 C．低温、低压 D．高温、高压
(2)在一定条件下，选择合适的催化剂只进行b反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)。
①调整CO2和H2初始投料比，测得在一定投料比和一定温度下，该反应CO2的平衡转化率如图。
已知：Kx是以物质的量分数表示的化学平衡常数；反应速率v=v正-v逆=k正x(CO2)x(H2)-k逆x(CO)x(H2O)，k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数。B、E、F三点反应温度最高的是_______点，计算E点所示的投料比在从起始到平衡的过程中，当CO2转化率达到20%时，=_______。
②在容积不变的密闭容器中，分别在温度T1、T2(T2＞T1＞E点温度)发生上述反应，反应中H2(g)和CO(g)的体积分数(ω)随时间(t)的变化关系如图所示。已知：起始时密闭容器中ω[CO2(g)]和ω[H2(g)]、ω[CO(g)]和ω[H2O(g)]分别相等。则表示T1时ω[CO(g)]的曲线是_______(填“甲”“乙”“丙”或“丁”)；在温度T2、反应时间20min时，反应的正反应速率v正_______ (填“＞”“=”或“＜”)逆反应速率v逆。
(3)恒压0.1 MPa下，改变原料气配比为下列三种情况：仅EB、n(EB)：n(CO2)=1：10、n(EB)：n(N2)=1：10进行以上a、b反应，测得EB的平衡转化率与温度的变化关系如图所示。
①图中，表示原料气配比n(EB)：n(N2)=1：10的曲线是曲线_______(填“I”或“Ⅱ”)。
②CO2能显著提高EB的平衡转化率，从平衡移动的角度解释CO2的作用：_______。
③设Kpr为相对压力平衡常数，其表达式写法：在浓度平衡常数表达式中，用相对分压(分压除以p0，p0=0.1 MPa)代替浓度进行计算。A点时，H2的物质的量分数为0.01，该条件下反应a的Kpr为_______。
【答案】(1)B (2) F 16 丙 ＜
(3) Ⅱ CO2作为稀释气降低EB分压并消耗氢气，促进EB脱氢反应平衡正反应方向移动，进而提高EB平衡转化率 0.04
【解析】(1)由盖斯定律可计算出△H1=△H3-△H2，△H1=+117.6 kJ·mol-1，正反应为总体积增大的吸热反应，提高EB的平衡转化率，使平衡正向移动，根据勒夏特列原理可知，减小压强平衡正向移动，升高温度平衡正向移动，则应选择的条件为高温低压，答案选B；(2)①对于可逆反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，正反应为吸热反应，B点CO2和H2初始投料比为0.5，CO2的平衡转化率为50%，E点CO2和H2初始投料比为1，CO2的平衡转化率为50%，F点CO2和H2初始投料比为1.5，CO2的平衡转化率为50%，投料比越大，CO2气体越多，平衡向正向移动，CO2的转化率会减小，此时CO2的平衡转化率为50%，可知投料比越大，温度就越高，B、E、F三点反应温度最高的是F点；E点所示的投料比为1，当CO2的平衡转化率为50%，反应达到平衡后列出三段式为：
此时，E点所示的投料比为1，当CO2的平衡转化率为20%，反应达到平衡后列出三段式为：
，，，，平衡时；②已知T1＞E，在容积不变的容器中，温度升高平衡向正向移动，CO的体积分数增大，E点时CO的体积分数计算可得为25%，符合条件的曲线为丙；已知T2＞T1＞E，在温度T2、反应时间20min时，符合条件的曲线为甲，此时CO的体积分数在减小，平衡向逆向移动，则反应速率v正＜v逆；(3)①原料气为EB、N2、CO2，N2为无关气体，若n(EB)：n(CO2)=1：10，a、b反应均向正向移动，若n(EB)：n(N2)=1：10，恒压时充入N2，体积增大，平衡向正向移动，符合条件的曲线为Ⅱ；②CO2作为稀释气降低EB分压并消耗氢气，促进EB脱氢反应平衡正反应方向移动，进而提高EB平衡转化率；③列出反应c的平衡三段式为：
反应c的相对压力平衡常数表达式为：，A点EB的转化率为80%，H2的物质的量分数为0.01，平衡时气体总的物质的量为1+10+0.8=11.8mol，平衡时EB、ST、H2的物质的量分别为0.2mol、0.8mol、0.118mol，反应a的相对压力平衡常数为，带入数值得，，计算可得Kpr为0.04。
20．(2022·云南省昆明一中模拟预测)研究的利用对实现碳中和具有重要的意义。已知：
I. CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.5kJ·mol-1
II. CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H1=+41.2kJ·mol-1
回答下列问题：
(1) CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H_______kJmol-1
(2)一定条件下，某恒容密闭容器中按n(H2)/ n(CO2)= a (a≥3) 投料，催化作用下同时发生反应I和II。反应体系中 CO2(g)、CO(g)的浓度随时间变化情况如图所示。
①0~15s时间段内，用CH3OH表示的平均反应速率为_______ mol·L-1· s-1 (保留三位有效数字)。
②反应体系中CH3OH 的选择性_______ CO的选择性(填“大于”“小于”或“等于”)。
③下列示意图中能体现反应I(实线)和反应II(虚线)的活化能大小和反应进程的是_______(填标号)，判断的理由是_______。
④15s时，反应I的v正反应_____________v逆反应(填“大于”“小于”或“等于”)，反应II的浓度商 Qc_______(用含a的式子表示)。
【答案】(1)-90.7
(2)①0.00167 ②小于 ③A 甲醇的选择性较小，说明反应I的活化能较大，反应速率较小 ④大于
【解析】(1)由盖斯定律可知该反应可由反应I-反应II得到，则∆H=ΔH1 -ΔH2= (-49.5 kJ·mol－1)-(+41.2 kJ·mol－1)= -90.7 kJ·mol－1；(2)①由图可知0~15s时间段内，CO的浓度增加至0.175 mol·L-1，则反应II中CO2的浓度消耗为0.175 mol·L-1，反应I和II两反应中消耗的二氧化碳的浓度为(0.5-0.3) mol·L-1=0.2 mol·L-1，由此可知反应I中二氧化碳的浓度消耗量为0.2 mol·L-1-0.175 mol·L-1=0.025 mol·L-1，结合反应可知CH3OH的浓度变化量为0.025 mol·L-1，用CH3OH表示的平均反应速率为；②由上述分析可知在相同时间内，CO的浓度增加量大于CH3OH的浓度增加量，说明反应体系中CH3OH 的选择性小于CO的选择性；③由上述分析可知反应对甲醇的选择性小于CO，说明生成甲醇的反应较生成CO的反应要慢，而反应的活化能越低反应速率越快，活化能越高反应速率越慢，则反应I的活化能大于反应II，符合的图为A；④15s时，反应正向进行，正反应速率大于逆反应速率；由图可知起始时二氧化碳的浓度为0.5mol/L，又n(H2)/ n(CO2)= a，则氢气的起始浓度为0.5amol/L，15s时二氧化碳的浓度为0.300mol/L，CO的浓度0.175 mol·L-1，则反应II中消耗氢气的浓度为0.175 mol·L-1，该反应生成的水的浓度为0.175 mol·L-1；CH3OH的浓度变化量为0.025 mol·L-1，则反应I中消耗氢气的浓度为0.075 mol·L-1，生成水的浓度为：0.025 mol·L-1，则此时容器中水的总浓度0.200 mol·L-1，氢气的浓度为(0.5a-0.175-0.075) mol·L-1=(0.5a-0.175-0.075) mol·L-1=(0.5a-0.250) mol·L-1，反应II的浓度商 Qc=。
21．(2022·河北省石家庄市部分学校高三最后模拟)氮氧化物气体是危害最大、最难处理的大气污染物之一。控制氮氧化物废气排放的技术措施主要分两大类：一类是源头控制；另一类是尾部控制，即烟气脱硝。烟气脱硝的方法有以下几种，回答相关问题：
I.氨气催化还原氮氧化物
(1)已知：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H1=-94.4kJ·mol-1
2NO(g)N2(g)+O2(g) △H2=-180kJ·mol-1
H2O(l)H2O(g) △H3=+44kJ·mol-1
且氢气的燃烧热为285.8kJ·mol-1，请写出4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g) △H=____。
(2)①在有氧条件下：NH3+O→NH2+OH，NH2与NO发生还原反应：NH2+NO→N2+H2O，NH2在还原NO的同时还会被氧化为NO，氮氧化物去除率与氧气的含量及温度关系图像如图所示，当反应气体中O2含量低于6%时，氮氧化物去除率上升的主要原因：____。当反应气体中O2含量高于6%时，氮氧化物去除率随O2含量升高而降低的原因：____。
②氮氧化物去除率随着氨氮比及温度的变化图像如图所示，应选择最佳的氨氮比为：____、氨还原氮氧化物的最佳温度：____。
II.氢气还原氮氧化物
(3)①在催化剂表面H2还原NO的基元反应及活化能Ea(kJ·mol-1)如图所示。
写出氢气还原NO的总反应化学方程式：____；基元反应慢反应决定总反应速率，决定NO被还原成N2速率的是基元反应____(填相应序号)。
②若对总反应初始速率与NO、H2的初始浓度的关系为v=kcx(H2)cy(NO)，k为速率常数，只受温度影响。在某温度时测得的相关数据如表所示。
H2的初始压强P0(H2)=53.3kPa
NO的初始压强P0(NO)=53.3kPa
P0(NO)/kPa
v/(kPa•s-1)
P0(H2)/kPa
v/(kPa•s-1)
47.8
20.0
38.4
21.3
39.9
13.7
27.3
14.6
20.2
3.33
19.6
10.5
关系式中x=____、y=____；由此，____(填“H2”或“NO”)的浓度对速率影响程度更大。
③300℃下将等物质的量H2、NO置于刚性密闭容器中，在催化剂的作用下只发生以上反应，达到平衡后压强为P，此时NO的转化率为80%，用气体的平衡分压代替物质的量浓度，表示的压强平衡常数Kp=____。
【答案】(1)-1802kJ·mol-1
(2)当O2含量低于6%时，脱硝效率明显较低，这是由于O2含量过低，不利于NH3向N2转化反应进行，随着O2含量的增加，反应向正反应方向移动，氮氧化物去除率逐渐增加 随着O2含量的继续增加，在较高脱硝反应温度下，NH3发生氧化反应生成NO，NOx去除效率降低 1.5 950℃
(3) 2H2+2NON2+2H2O ⅵ 1 2 NO
【解析】(1)根据盖斯定律；(2)①当O2含量低于6%时，脱硝效率明显较低，这是由于O2含量过低，不利于NH3向N2转化反应进行，随着O2含量的增加，反应向正反应方向移动，氮氧化物去除率逐渐增加；随着O2含量的继续增加，在较高脱硝反应温度下，NH3发生氧化反应生成NO，NOx去除效率降低；②由图像得出脱硝率最高，则氨氮比为1.5；温度为950℃。(3)①根据质量守恒定律2H2+2NO=N2+2H2O；反应历程中的反应活化能越高，速率越慢，所以是第ⅵ步决定总反应速率。②，，同理；因此NO 的浓度对速率影响更大。③假设氢气与NO的物质的量均为1 mol，则：
。
22．(2022·湖南省二模)二氧化碳、甲烷等是主要的温室气体。研发二氧化碳和甲烷的利用技术对治理生态环境具有重要意义。
(1)已知：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=a kJ•mol-1
CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH2=b kJ•mol-1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH3=c kJ•mol-1
则催化重整反应CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)的ΔH4=_______。
(2)以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂，还可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示。250～300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因可能是_______。
(3)催化重整反应 CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)中，测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示：
①由图可知，p1、p2、p3、p4由大到小的顺序为_______。
②在压强为p4、投料比n(CH4)/n(CO2)为1、950℃的条件下，X点平衡常数Kp=_______
(4)若反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.17kJ•mol-1的正、逆反应速率分别可表示为v正=k正c(CO2)•c(H2)、v逆=k逆c(CO)•c(H2O)，则如图所示①②③④四条斜线中，能表示pk正随T变化关系的是斜线_______，能表示pk逆随T变化关系的是斜线_______(pk=-lgk)。
(5)一种CO2电还原装置如图所示：
写出阴极的电极反应方程式：_______。
【答案】(1)(a-2b-2c)kJ/mol
(2)温度超过250℃，催化剂的催化效率降低
(3) p4 > p3 > p2 > p1 4p42/9
(4) ④ ③
(5)CO2+H2O+2e-=HCOO-+OH-
【解析】(1)①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=a kJ•mol-1；②CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH2=b kJ•mol-1；③2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH3=c kJ•mol-1；根据盖斯定律①-②×2-③×2得CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g)的ΔH4= akJ•mol-1 -2b kJ•mol-1-2c kJ•mol-1=(a-2b-2c)kJ/mol；(2)温度超过250℃，催化剂的催化效率降低，所以250～300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低。(3)①正反应气体物质的量增大，增大压强，平衡逆向移动，甲烷转化率降低，由图可知，p1、p2、p3、p4由大到小的顺序为p4 > p3 > p2 > p1。②在压强为p4、投料比n(CH4)/n(CO2)为1、950℃的条件下，甲烷的转化率为50%；则：
X点平衡常数Kp=；(4)若反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.17kJ•mol-1 的正、逆反应速率分别可表示为v正=k正c(CO2)•c(H2)、v逆=k逆c(CO)•c(H2O)，升高温度，反应速率加快，k正、k逆都增大，pk减小；反应达到平衡，k正c(CO2)•c(H2)=k逆c(CO)•c(H2O)，，正反应吸热，升高温度，平衡正向移动，K增大，即增大，温度对k正影响更大，①②③④四条斜线中，能表示pk正随T变化关系的是斜线④，能表示pk逆随T变化关系的是斜线③。(5)根据图示，二氧化碳在阴极得电子被还原为甲酸根离子，阴极的电极反应方程式CO2+H2O+2e-=HCOO-+OH-。
23．(2022·重庆市缙云教育联盟高三第二次诊断性检测)工业生产中硫、氮、碳的氧化物排放都会导致严重环境问题，对这些物质需要进行综合利用。
(1)用CH4催化还原煤燃烧产生的氮氧化物，可以消除污染。已知：
CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-867.0kJ•mol-1。
NO2(g)=N2O4(g)△H2=-28.5kJ•mol-1。
写出CH4催化还原N2O4(g)生成CO2、N2和H2O(g)的热化学方程式____。
(2)以CO2、H2为原料合成乙烯的方程式为：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)△H。在常压下，按n(CO2)：n(H2)=1：3(总物质的量为4amol)的投料比充入恒压密闭容器中发生反应。测得温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率影响情况如图1所示。
下列说法正确的是____。
A．△H<0；平衡常数：KM>KN
B．若改用其他催化剂，可能会加快反应速率，但同时会影响平衡转化率
C．若投料比改为n(CO2)：n(H2)=1：4，可以提高CO2的平衡转化率
D．在250℃时，若气体的平均相对分子质量不再改变，说明反应已经平衡
(3)250℃下，上述反应开始时容器体积为VL，在此温度下达到平衡时H2O(g)浓度为____mol/L。(用含a、V的代数式表示)
(4)某温度下，n(C2H4)随时间(t)的变化趋势曲线如图2所示。若其它条件不变时，容器的体积为原来一半，画出0～t1时刻n(C2H4)随时间(t)的变化趋势曲线____。
(5)据文献报道，CO2可以在碱性水溶液中电解生成甲烷，生成甲烷的电极反应式是____。
【答案】(1)CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-810kJ/mol
(2)ACD (3)
(4)
(5)CO2+8e-+6H2O=CH4+8OH-
【解析】(1)CH4催化还原N2O4(g)生成CO2、N2和H2O(g)的化学方程式为CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)，①CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-867.0kJ•mol-1，NO2(g)=N2O4(g)△H2=-28.5kJ•mol-1，根据盖斯定律计算CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)的△H=-867kJ/mol-(-28.5kJ/mol)×2=-810kJ/mol，即热化学方程式为CH4(g)+N2O4(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) △H=-810kJ/mol；(2)A项，由图可知，CO2的平衡转化率随温度的升高而降低，则升高温度平衡逆向移动，即ΔH＜0，温度越高该反应的平衡常数K越小，所以KM＞KN，故A正确；B项，催化剂能加快反应速率，但不改变化学平衡移动方向，不会影响转化率，故B错误；C项，若投料比改为n(CO2)：n(H2)=1：4，相当增大c(H2)，可使平衡正向移动，提高CO2的平衡转化率，故C正确；D项，该反应正向是气体体积减小的反应，容器中气体的质量不变，若气体的平均相对分子质量不再改变，则气体的总物质的量不变，说明反应已经平衡，故D正确；故选ACD；(3)图中250℃时CO2的平衡转化率为50%，反应三段式：
恒温恒压条件下，气体的体积之比等于物质的量之比，平衡时气体的总体积，所以平衡时H2O(g)浓度为；(4)其它条件不变时，容器的体积为原来一半，相当增大压强一倍，反应速率加快、达到平衡的时间缩短，图象如图；(5)CO2可以在碱性水溶液中电解生成甲烷，则CO2 在阴极发生还原反应生成CH4，阴极反应式为CO2+8e-+6H2O=CH4+8OH-。
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