化学第一节 化学反应速率单元测试课后作业题

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班级 姓名 学号 分数
第一章 化学反应的热效应（B卷·能力提升练）
（时间：75分钟，满分：100分）
一、选择题（本题共16小题，每小题3分，共48分。）
1．对于反应A(s)+3B(g)=2C(g)+D(g)来说，下列反应速率中最快的是
A．v(A)=0.3mol·L-1·min-1 B．v(B)=0.6mol·L-1·min-1
C．v(C)=0.5mol·L-1·min-1 D．v(D)=0.001mol·L-1·s-1
【答案】C
【分析】化学反应过程中参加反应的各物质的速率之比等于其化学计量数之比，将上述速率转化为D的速率，然后进行比较。
【详解】A．固体无具体浓度数据，故A不符合；
B．v(B)=0.6mol·L-1·min-1，转化为D的速率即v(D)=×0.6mol·L-1·min-1=0.2mol·L-1·min-1；
C．v(C)=0.5mol·L-1·min-1，转化为D的速率即v(D)=×0.5mol·L-1·min-1=0.25mol·L-1·min-1；
D．v(D)=0.001mol·L-1·s-1，将时间转化为分钟可得v(D)=0.001mol·L-1·s-1×=0.06mol·L-1·min-1；
综上所述，反应速率最快的是C项，故答案为C。
2．下列有关化学反应速率的说法正确的是
A．的硫酸与铁片反应时，加入氯化钾溶液，反应速率不变
B．增加反应物的质量，反应速率一定加快
C．合成氨是一个放热反应，升高温度，正反应速率减慢
D．盐酸和分别与大小相同的大理石反应的速率相同
【答案】D
【详解】A．加入适量的氯化钾溶液，溶液体积增大，氢离子浓度减小，反应速率减小，选项A错误；
B．反应物如果是固体物质，增加反应物的质量，其浓度不变，所以反应速率不变，选项B错误；
C．升高温度，使单位体积内活化分子百分数增加，反应速率增大，选项C错误；
D．两酸中的浓度均为，分别与大小相同的大理石反应的速率相同，选项D正确；
答案选D。
3．（2021·安徽滁州市·高二期末）一定条件下，某密闭容器内发生反应，经一段时间后，SO3的浓度增加了0.4mol·L-1，在这段时间内用O2 表示的平均反应速率为0.04mol·L-1·s-1，则这段时间为
A．2.5s B．5 s C．7.5 s D．10 s
【答案】B
【详解】根据化学方程式可知v(SO3)=2v(O2)=20.04 mol·L-1·s-1，根据v=知，这段时间为=5s，故选B。
4．反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)       △H=-905.9 kJ·mol-1，在5 L密闭容器中投入1 mol NH3和1 mol的O2，2分钟后NO的物质的量增加了0.4 mol，下列说法错误的是
A．0～2 min v(O2)=0.05 mol·L-1·min-1 B．2分钟内O2的转化率是50%
C．2分钟末c(H2O)=0.6 mol/L D．2分钟反应放出的热量值等于90.59 kJ
【答案】C
【解析】A．2分钟后NO的物质的量增加了0.4 mol，则根据物质反应转化关系可知：反应消耗O2的物质的量为△n(O2)=，故0～2 min v(O2)==0.05 mol·L-1·min-1，A正确；
B．根据A计算可知2分钟内反应消耗O2的物质的量为△n(O2)=0.5 mol，反应开始时O2的物质的量为1 mol，故O2转化率是=50%，B正确；
C．从反应开始至2分钟后NO的物质的量增加了0.4 mol，则根据物质反应转化关系可知反应产生H2O的物质的量为△n(H2O)=，反应容器的容积是5 L，故2分钟末c(H2O)==0.12 mol/L，C错误；
D．根据热化学方程式可知：每反应产生4 mol NO气体时，反应放出热量是905.9 kJ，现在是发生该反应产生了0.4 mol NO 气体，因此2分钟反应放出的热量值Q==90.59 kJ，D正确；
故合理选项是C。
5．化学反应进行的方向是一个比较复杂的问题。下列有关说法正确的是
A．反应的
B．在不同状态时的熵值：
C．反应 能否自发进行与温度有关
D．或的反应一定能自发进行
【答案】C
【解析】A．反应的气体分子数减少，该反应的，选项A错误；
B．同一物质在固态时的熵值小于气态时的熵值，选项B错误；
C．反应的气体分子数增加，，又因为，时，反应能自反进行，因此选项所给反应能否自发进行与温度有关，选项C正确；
D．且的反应一定能自发进行，选项D错误；
答案选C。
6．下列生产或实验事实引出的结论错误的是
选项
生产或实验事实
结论
A
其他条件相同，铁片和稀硫酸反应，适当升高溶液的温度，单位时间内产生的气泡增多
当其他条件不变时，升高反应温度，化学反应速率加快
B
工业制硫酸过程中，在的吸收阶段，吸收塔里要装填瓷环
增大气液接触面积，使的吸收速率加快
C
在容积可变的密闭容器中发生反应：，把容器的体积缩小一半
反应速率减慢
D
A、B两支试管中分别加入等体积5％的溶液，在B试管中加入2～3滴溶液，B试管中产生气泡快
当其他条件不变时，催化剂可以改变化学反应速率
【答案】C
【解析】A．其他条件相同，铁片和稀硫酸反应，适当升高溶液的温度，单位时间内产生的气泡增多，则反应速率增大，因此得出结论：当其他条件不变时，升高反应温度，化学反应速率加快，A正确；
B．与不装瓷环相比，从塔顶喷淋下来的浓硫酸从与从塔底进入的气体在瓷环间隙充分接触，能加快反应速率，因此得出结论：增大气液接触面积，使的吸收速率加快，B正确；
C．在容积可变的密闭容器中发生反应：，把容器的体积缩小一半，则气体反应物浓度增大，反应速率也增大，C不正确；
D．A、B两支试管中分别加入等体积5％的溶液，在B试管中加入2～3滴溶液，B试管中产生气泡快，则反应速率增大，该对比实验中，变量为催化剂，因此得出结论：当其他条件不变时，催化剂可以改变化学反应速率D正确；
答案选C。
7．甲烷与氯气在光照条件下存在如下反应历程(”·”表示电子)：
① ②
③ ④
已知在一个分步反应中，较慢的一步反应控制总反应的速率。下列说法不正确的是
A．上述过程的总反应方程式为
B．光照的主要作用是促进反应①的进行从而使总反应速率加快
C．反应②~④都是由微粒通过碰撞而发生的反应
D．反应①是释放能量的反应
【答案】D
【详解】A．由反应历程可知，甲烷与氯气在光照条件下发生的反应为甲烷与氯气发生取代反应生成一氯甲烷和氯化氢，则总反应方程式为，故A正确；
B．光照的主要作用是破坏氯气分子中的共价键，形成氯原子，促进反应①的进行从而使总反应速率加快，故B正确；
C．由反应历程可知，反应②~④都是由微粒通过有效碰撞而发生的反应，故C正确；
D．反应①是吸收能量、破坏氯气分子中的共价键形成氯原子的过程，故D错误；
故选D。
8．乙烯与HCl气体催化加成反应的能量与反应历程的关系如图所示，下列说法正确的是

A．第一步反应比第二步的快
B．第一步的逆反应活化能比第二步的小
C．两步反应的均小于0
D．增大压强可以使该反应的增大
【答案】B
【详解】A．由图可知，第一部反应的活化能高于第二步，活化能越高反应速率越慢，所以第一步比第二步慢，A错误；
B．由图可知，第一步逆反应的活化能比第二步的小，B正确；
C．第一步反应为吸热反应，大于0，C错误；
D．对于确定的反应而言，反应热与压强无关，D错误；
答案为：B。
9．反应4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)，在5L密闭恒容容器中投入1 mol NH3和1 molO2，2min NO的物质的量增加了0.4 mol，下列说法正确的是
A．开始时刻与2 min时容器内压强之比为9:10
B．用氧气表示2 min内平均反应速率： v(O2)=0.05 mol/(L·min)
C．2 min内NH3的转化率是50%
D．当容器内混合气体密度不再发生变化时可判断反应已达化学平衡状态
【答案】B
【解析】A．根据方程式4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)可知，2min NO的物质的量增加了0.4 mol，则H2O(g)的物质的量增加了0.6mol；NH3(g)、O2(g)分别消耗了0.4mol、0.5mol。反应前气体的物质的量为1mol+1mol=2mol，反应2min的物质的量为(0.6+0.5+0.4+0.6)mol=2.1mol，同温同压时，气体的物质的量之比等于压强知比，即开始时刻与2 min时容器内压强之比为2：2.1，故A错；
B．由A分析可知氧气的物质的量的变化量，则，故B正确；
C．由A分析可知，，则其转化率为，故C错；
D．由于反应物和生成物均为气体，所以反应过程中气体的质量一直不变，由于体积不变，则密度也一直不变，所以不能用密度判断该反应是否处于平衡状态，故D错；
答案选B。
10．（2021·宁夏吴忠中学高二期末）在密闭容器中的一定量混合气体发生反应：xA(g)+yB(g)zC(g)，平衡时测得C的浓度为0.50mol/L。保持温度不变，将容器的容积压缩到原来的一半，再达到平衡时，测得C的浓度变为0.90mol/L。下列有关判断不正确的是
A．C的体积分数增大了 B．A的转化率降低了
C．平衡向逆反应方向移动 D．x+y＜z
【答案】A
【分析】平衡时测得C的浓度为0.50mol/L。保持温度不变，将容器的容积压缩到原来的一半，C的浓度为1.00mol/L，再达到平衡时，测得C的浓度变为0.90mol/L，C的浓度减小，反应逆向进行，根据勒夏特列原理，增大压强，平衡向计量数减小的方向移动，即x+y＜z。
【解析】A．平衡逆向移动，C的体积分数减小了，A错误；
B．平衡逆向移动，A的转化率降低了，B正确；
C．平衡向逆反应方向移动，C正确；
D．由分析可知，x+y＜z，D正确；
答案为A。
11．某温度下，①；②。当达平衡时，，，则平衡时等于
A． B． C． D．
【答案】B
【解析】设平衡时，即反应②生成的浓度为；设反应①转化生成的浓度为，有


故列式如下：
解得：，，
故选B。
12．如图表示合成氨反应过程中的能量变化。关于合成氨反应，下列说法不正确的是

A．使用催化剂能缩短该反应到达平衡的时间
B．提高N2与H2的投料比可增大H2的转化率
C．增大压强能提高N2的反应速率和转化率
D．升高温度有利于提高N2的平衡转化率
【答案】D
【解析】A．催化剂能够加快化学反应速率，因此使用催化剂能缩短该反应到达平衡的时间，故A正确；
B．增大混合气体中N2的比例，平衡正向移动，能够增大H2的平衡转化率，故B正确；
C．增大压强，化学反应速率加快，该反应正向为气体体积减小的反应，增大压强能使平衡正向移动，N2的转化率将增大，故C正确；
D．由图可知，该反应反应物总能量大于生成物总能量，因此该反应正向为放热反应，升高温度平衡将逆向移动，N2的平衡转化率将减小，故D错误；
综上所述，不正确的是D项，故答案为D。
13．一定温度下，将2molA和2molB两种气体混合放入体积为2L的密闭刚性容器中，发生反应3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)，2min末反应达到平衡，生成0.8molD，并测得C的物质的量浓度为0.4mol·L-1，下列说法正确的是（ ）
A．此温度下该反应的平衡常数K等于0.5
B．A的平衡转化率为40%
C．x的值为1
D．A和B的平衡转化率相等
【答案】A
【解析】列三段式：
C．根据题意0.2x mol/L = 0.4mol/L，解得x = 2，C错；
A．，A正确；
B．A平衡转化率= ，B错；
D．B的平衡转化率=，D错；
故答案选A。
14．已知反应A(g) + B(g)C(g) + D(g)的平衡常数K值与温度的关系如表所示。830℃时，向一个2 L的密闭容器中充入0.20 mol A和0.20 mol B，10 s末达平衡。下列说法不正确的是
温度/℃
700
830
1200
K值
1.7
1.0
0.4
A．达到平衡后，B的转化率为50%
B．该反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动
C．反应初始至平衡，A的平均反应速率v(A) = 0.005 mol·L-1·s-1
D．容器体积减小为原来的一半，平衡不移动，正、逆反应速率均增大
【答案】B
【解析】A．设平衡时参加反应的B的物质的量为xmol， 则=1，解得：x=0.1
所以平衡时B的转化率为：×100%=50%，A正确；
B．由题干表中数据可知，升高温度，平衡常数减小，说明升高温度平衡逆向移动，说明该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，B错误；
C．反应初始至平衡，A的平均反应速率v（A）==0.005mol•L-1•s-1，C正确；
D．该反应前后气体的物质的量之和不变，故容器体积减小为原来的一半，平衡不移动，反应物、生成物的浓度增大，即正、逆反应速率均增大，D正确；
故答案为：B。
15．已知反应：2A(g)2B(g)+C(g) △H=akJ•mol-1。某温度下，将2molA置于10L密闭容器中，一定时间后反应达到平衡。则下列说法正确的是

A．图甲中α(A)表示A的转化率，T1、T2表示温度，则可推断出：△H>0
B．图乙中c表示A的浓度，则可推断出：T2、T3为平衡状态
C．图丙中α(%)表示A的平衡转化率，p表示体系总压强，则推断出M点K=1.25×10-2mol•L-1
D．达平衡后，降低温度，则反应速率变化图象可以用图丁表示
【答案】B
【解析】A．温度较高反应速率较快，先到达平衡，则T1>T2，升高温度A的转化率减小，则平衡逆向移动，可推出该反应为放热反应，△H<0，A错误；
B．随温度的升高，A的浓度先减少是因为反应建立平衡，正向进行，到T2达平衡，后平衡逆向移动，所以T2、T3为平衡状态，B正确；
C．M点时体系总压强为1.0MPa，A的平衡转化率为20%，则消耗的∆n(A)=2mol×0.20=0.40mol，根据变化的量和系数成正比，则∆n(B)=0.40mol、∆n(C)=0.20mol，平衡时A、B、C的物质的量分别为2-0.4=1.6mol、0.40mol、0.20mol，，C错误；
D．降低温度，正逆反应速率都减小，图像不符合，D错误；
故选：B。
16．已知：(HF)2(g)2HF(g)       ＞0，平衡体系的总质量m(总)与总物质的量n(总)之比在不同温度下随压强的变化曲线如图所示。下列说法正确的是

A．温度：T1＜T2 B．反应速率：v(b)＜v(a)
C．平衡常数：K(a)=K(b)＜K(c) D．当时，
【答案】D
【解析】A．由图像可知，b、c两个点的压强相同，T2温度下c点对应的平均摩尔质量大于T1温度下b点对应的平均摩尔质量，即T1到T2，平衡向逆反应方向移动，该反应的正反应为吸热反应，降低温度，平衡向逆反应方向移动，T2＜T1，故A错误；
B．b点对应的温度T1和压强均大于a点对应的温度T2和压强，温度越高、压强越大，反应速率越快，所以反应速率v(b)>v(a)，B错误；
C．由于温度T2＜T1，该反应的正反应为吸热反应，温度越高，平衡常数K越大，所以平衡常数K(b)>K(a)=K(c)，C错误；
D．当时，即平均相对分子质量为30时，设HF物质的量为xmol，(HF)2的物质的量为ymol，则=30，解得：x:y=1:1，即，D正确；
答案选D。
二、非选择题（本题共4小题，共52分。）
17．（10分）以下是关于合成氨的有关问题，请回答：
(1)若在一容积为2L的密闭容器中加入0.2mol的N2和0.6mol的H2在一定条件下发生反应： ∆H<0，若在5分钟时反应达到平衡，此时测得NH3的物质的量为0.2mol。则平衡时c(N2)=_______。平衡时H2的转化率为_______%。
(2)平衡后，若提高H2的转化率，可以采取的措施有_______。
A．加了催化剂 B．增大容器体积
C．降低反应体系的温度 D．加入一定量N2
(3)若在0.5L的密闭容器中，一定量的氮气和氢气进行如下反应：       ∆H<0，其化学平衡常数K与温度T的关系如表所示：
T/℃
200
300
400
K
K1
K2
0.5
请完成下列问题：
①写出化学平衡常数K的表达式_______。
②试比较K1、K2的大小，K1_______K2(填“>”、“<”或“=”)；
③400℃时，反应的化学平衡常数为_______。当测得NH3、N2和H2物质的量分别为3mol、2mol和2mol时，则该反应的v(N2)正_______v(N2)逆(填“>”、“<”或“=”)。
【答案】(1)     0.05mol/L     50%
(2)CD
(3)          >     2     >
【解析】(1)若在5分钟时反应达到平衡，此时测得NH3的物质的量为0.2mol，消耗0.1mol氮气，平衡时氮气的浓度是=0.05mol/L，消耗氢气的物质的量是0.2mol×1.5=0.3mol，氢气的转化率为：；
(2)A．加了催化剂加快反应速率，不影响平衡移动，氢气转化率不变，A项不选；
B．增大容器体积，压强减小，平衡向逆反应方向移动，氢气转化率减小，B项不选；
C．正反应为放热反应，降低反应体系的温度，平衡正向移动，氢气转化率增大，C项选；
D．加入一定量N2，平衡正向移动，氢气转化率增大，D项选；
答案选CD；
(3)①由反应可知平衡常数的表达式为：K=；
②正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，故K1>K2；
③400℃时，反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的化学平衡常数与N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)的平衡常数互为倒数，则400℃时，反应2NH3(g) N2(g)+3H2(g)的化学平衡常数K==2；此时浓度商Qc==v(N2)逆。
18．（14分）甲醇是一种重要的化工原料，具有开发和应用的广阔前景。工业上使用水煤气(CO与H2的混合气体)转化成甲醇，反应为CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)。
(1)CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。

①p1、p2的大小关系是p1_______p2(填“>”“<"或"=”)。
②A、B、C三点的平衡常数KA、KB、Kc的大小关系是_______。
③下列叙述能说明上述反应能达到化学平衡状态的是_______(填字母)。
a.2v正(H2)=v逆(CH3OH)
b.CH3OH的体积分数不再改变
c.混合气体的平均摩尔质量不再改变
d.同一时间内，消耗0.04molH2，生成0.02molCO
(2)在T2℃、p2压强时，往一容积为2L的密团容器内，充入0.3molCO与0.4molH2发生反应。
①平衡时H2的体积分数是____；平衡后再加入1.0molCO后重新到达平衡，则CO的转化率_____(填“增大""不变”成“减小”)，CO与CH3OH的浓度比_______(填"增大”“不变"或“减小")。
②若以不同比例投料，测得某时刻各物质的物质的量如下，CO：0.1mol、H2：0.2mol、CH3OH：0.2mol，此时v(正)_______v(逆)(填“”“<"或“=”)。
③若p2压强恒定为p，则平衡常数Kp=_______(Kp用气体平衡分压代替气体平衡浓度计算，分压=总压×气体的物质的量分数，整理出含p的最简表达式)。
【答案】(1)  ＜     KA=KB＞KC     bcd
(2)  25% 减小     增大     ＞    
【解析】（1）①反应CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)是气体体积减小的反应，在温度相同时，增大压强，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，则P1＜P2，故答案为：＜；②由图可知，压强一定时，温度升高，CO的平衡转化率降低，说明平衡逆向移动，则该反应的正向ΔH<0，所以随着温度升高，该反应平衡常数减小，则A、B、C三点的平衡常数KA，KB，KC的大小关系是：KA=KB＞KC，故答案为：KA=KB＞KC；③a．当v正(H2)=2v逆(CH3OH)时，该反应正逆反应速率相等，反应才达到平衡，a项错误；b．CH3OH的体积分数不再改变时，说明该反应正逆反应速率相等，反应达到平衡，b项正确；c．该反应平衡前气体总质量不变，总物质的量改变，则平均摩尔质量在改变，故平均摩尔质量不变，说明反应达到平衡，c项正确；d．同一时间内，消耗0.04molH2，生成0.02molCO，说明该反应正逆反应速率相等，反应达到平衡，d项正确；故答案为：bcd；
（2）①在T2℃、P2压强时，往一容积为2L的密闭容器内，充入0.3molCO与0.4molH2发生反应，平衡时CO的平衡转化率为0.5，列出三段式为：，平衡时氢气的体积分数=物质的量分数= =25%；平衡后再加入1.0molCO后平衡正向移动，但CO的转化率减小；CO与CH3OH的浓度比=，平衡正向移动，c(H2)减小，增大，故答案为：25%；减小；增大；②由①的解析可知该温度下平衡常数K==400，若以不同比例投料，测得某时刻各物质的物质的量如下，CO：0.1mol、H2：0.2mol、CH3OH：0.2mol，Qc===200 v(逆)，故答案为：＞；③结合①中三段式计算，p(CO)=p=0.375p，p(H2)=p=0.25p，p(CH3OH)=p=0.375p，Kp===，故答案为：。
19．（14分）习近平十分重视生态环境保护，多次对生态文明建设作出重要指示。试回答下列与环境有关的问题：
(1)在汽车排气系统中安装三元催化转化器，可发生反应：。在某恒容密闭容器中通入等物质的量的CO和NO，在不同温度()下发生上述反应时，随时间()的变化曲线如图1所示：

①该反应的逆反应为______(填“放热”或“吸热”)反应。
②温度为时，反应达到平衡时NO的转化率为______。
③温度为时，该反应的平衡常数______。
(2)目前烟气脱硝采用的技术有选择性非催化还原法(SNCR)脱硝技术和选择性催化还原法(SCR)脱硝技术。若用作还原剂，则发生的主要反应为 ，其中体系温度对SNCR脱硝技术的脱硝效率的影响如图2所示：

①SNCR脱硝技术的脱硝最佳温度为______，SCR与SNCR脱硝技术相比，SCR脱硝技术的反应温度不能太高，其原因是______。
②由题给信息分析，当体系温度过高时，SNCR脱硝技术的脱硝效率降低，其可能的原因是______。
【答案】吸热 80% 34295 925℃ 温度太高，会降低催化剂的活性 温度过高时，使题述反应的平衡逆向移动，导致脱硝效率降低
【解析】(1)①根据“先拐先平数值大”原则，温度下先达到平衡，则，条件下CO的平衡浓度大，说明升高温度，平衡逆向移动，故逆反应是吸热反应，正反应是放热反应。
②温度为时，CO的起始浓度是，达到平衡后CO的浓度是，消耗的CO的浓度为，NO的平衡转化率与CO的平衡转化率相等，为。
③温度为时，初始时CO和NO的浓度均为，达到平衡状态时，CO和NO的浓度均为，消耗CO和NO的浓度均为，则：
平衡常数。
(2)①由图2可知，SNCR脱硝技术的脱硝最佳温度为925℃，SCR脱硝技术使用催化剂，若温度太高，会降低催化剂活性。
②SNCR脱硝技术脱硝时发生的主要反应是放热反应，故温度过高时，使题述反应的平衡逆向移动，导致脱硝效率降低。
20．（14分）能源开发和利用是科学研究的热点课题。
(1)几个有关CO的热化学方程式如下：
I．CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) △H1
II．2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) △H2
III．CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) △H3
则3CO(g)＋3H2(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g) △H=___________(用含△H1、△H2、△H3的代数表示)。
(2)在1 L恒容密闭容器中充入一定量CH3OH发生反应：2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g) △H，测得CH3OH的浓度与温度的关系如图所示：

①△H___________(填“＞”“＜”或“=”)0，说明理由___________。
②在T1时达到平衡后，再向容器中充入少量甲醇蒸气，CH3OH的平衡转化率___________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)工业上，利用水煤气合成CH3OH的反应表示如下：2H2(g)＋CO(g) CH3OH(g) △H=-91.0 kJ·mol-1，向1 L的恒容密容器中加入0.1 mol H2和0.05 mol CO在一定温度下发生上述反应，10 min后反应达到平衡状态，测得放出的热量为3.64 kJ。
①从反应开始恰好平衡状态时，H2的平均反应速率v(H2)为___________。
②在温度不变条件下，上述反应达到平衡后再向容器中充入0.01 mol H2和0.05 mol CH3OH(g)时，平衡___________(填“向左移动”、“向右移动”或“不移动”)。
(4)探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下：
I．CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) △H=-49.5 kJ·mol-1
II．CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) △H2=-90.4 kJ·mol-1
III．CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) △H3
一定条件下，向体积为V L的恒容密闭容器中通入1 mol CO2和3 mol H2发生上述反应，达到平衡时，容器中CH3OH(g)为a mol，CO为b mol，此时H2O(g)的浓度为___________mol·L-1(用含a、b、V的代数式表示，下同)，反应III的平衡常数为___________。
【答案】2△H1+△H2+△H3 ＜ 温度越高，达到平衡所需时间越短，可知反应温度T1＞T2。再由平衡时甲醇的浓度可知温度为T2时甲醇浓度小，降低温度，平衡正向移动，则正反应为吸热反应 不变 0.008 mol/(L·min) 不移动
【解析】(1)已知：I．CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) △H1
II．2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) △H2
III．CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) △H3
则根据盖斯定律，将I ×2+II+III，整理可得：3CO(g)＋3H2(g) CH3OCH3(g)＋CO2(g) △H=2△H1+△H2+△H3；
(2)①由于温度越高，反应速率就越快，反应达到平衡所需时间就越短。根据图象可知：反应在温度是T1时先达到平衡，说明反应温度：T1＞T2。结合CH3OH的平衡浓度可知：温度越低，平衡时c(CH3OH)越小，说明降低温度，化学平衡正向移动，根据平衡移动原理可知：该反应的正反应是放热反应，因此△H＜0；
②在T1时达到平衡后，再向容器中充入少量甲醇蒸气，导致体系的压强增大，但由于该反应是反应前后气体体积不变的反应，增大压强化学平衡不发生移动，因此CH3OH的平衡转化率不变；
(3)①根据方程式可知：每有2 mol H2发生反应，反应会放出热量91.0 kJ，现在反应放出热量是3.64 kJ，则反应的H2的物质的量为n(H2)==0.08 mol，故从反应开始恰好平衡状态时，H2的平均反应速率v(H2)== 0.008 mol/(L·min)；
②根据①计算，结合物质反应转化关系可知：平衡时n(H2)=0.1 mol-0.08 mol=0.02 mol，n(CO)=0.05 mol-0.04 mol=0.01 mol，n(CH3OH)=0.04 mol，由于容器的容积是1 L，故物质的平衡浓度在数值上与物质的量相等，故该温度下的化学平衡常数K=。在该温度下向上述平衡体系中加热0.01 mol H2、0.05 mol CH3OH，此时的浓度上Qc==K，说明充入物质后，化学平衡不发生移动；
(4)根据方程式I、III可知：每反应产生1 mol CH3OH或CO，就同时会产生1 mol H2O(g)。现在反应达到平衡时，容器中CH3OH(g)为a mol，CO为b mol，故n(H2O)=(a+b)mol，由于容器的容积是V L，故水的平衡浓度c(H2O)=mol/L；
在反应开始时n(CO2)=1 mol，n(H2)=3 mol，反应达到平衡时，容器中CH3OH(g)为a mol，CO为b mol，则反应I消耗CO2为a mol，消耗H2为3a mol；反应III消耗CO2为a mol，消耗H2为b mol，故平衡时n(CO2)=(1-a-b)mol，n(H2)=(3-3a-b) mol，平衡时n(H2O)=(a+b)mol，由于容器的容积是V L，故反应III的平衡常数K= 。