高中化学人教版 (2019)选择性必修1第四节 化学反应的调控优秀课时练习

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第二章 化学反应速率及化学平衡
第4节 化学反应的调控

1. 变化观念与平衡思想：知道如何应用化学反应速率和化学平衡分析合成氨的适宜条件，体会应用化学原理分析化工生产条件的思路和方法。
2.科学态度与社会责任：认识化学反应速率和化学平衡的调控在工业生产中的重要应用，探索最适宜的化工生产条件。

一、合成氨反应的原理、特点及反应的自发性
1．反应原理
N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)。
已知298k时，ΔＨ＝－92.2 kJ/mol，ΔS＝－198.2 J·K-1·mol-1。
2．反应特点
(1)ΔＨ＝－92.2 kJ/mol，该反应的正反应为放热反应。
(2)体积变化：所有的反应物和生成物都是气态，该反应为气体体积减小的反应；
(3)ΔS＝－198.2 J·K-1·mol-1，该反应为熵减小的反应；
(4)降低温度、增大压强有利于化学平衡向生成氨的方向移动。
(5)在一定的温度和压强下，反应物中 N2和 H2 的体积比为 1:3时平衡混合物中氨的含量最高。
(6)常温(298 K)下，其平衡常数Ｋ＝4.1×10６ （mol•L-1）－２，只能说明反应在此条件下进行得较完全，不能说明反应速率的快慢。
3. 判断反应的自发性
ΔH－TΔS=－92.2 kJ/mol-298K×（－198.2×10-3 KJ·K-1·mol-1）≈-33.1kJ/mol＜0，所以该反应在298K的条件下能够自发进行。
二、合成氨反应的限度
1. 浓度的影响
①增加N2和H2的浓度，化学平衡都会正向移动；
②减小NH3的浓度，会使化学平衡正向移动，工业上一般把生成的氨气及时从反应体系中分离出来，使更多的反应物转化为生成物。
2. 温度的影响
由于正反应是放热反应，故降低温度有利于化学平衡向生成氨的方向移动。
3. 压强的影响
正反应是为化学方程式中气态物质系数减小的反应，增大压强有利于平衡向生成氨的方向移动。工业上一般尽量选择高压来提高氨的产率。
4. 结论
①降低温度、增大压强将有利于化学平衡向生成氨的方向移动；
②在一定的温度和压强下，反应物N2与H2的体积比为1：3时，平衡混合物中氨的含量最高。
【说明】提高反应限度主要是为了提高原料的利用率，在实际生产过程中，为提高价格较高的原料的利用率，往往使价格低廉的原料配比稍高于理论值。
三、合成氨反应的速率
1．速率方程
在特定条件下，合成氨反应的速率与参加反应的物质的浓度的关系式为v＝kc(N2)c1.5(H2)c－1(NH3)，由速率方程可知：合成氨反应的速率与氮气浓度的 1次方成正比，与氢气浓度的 1.5次方成正比，与氨气浓度的1次方成反比。 因此在一定温度、压强下，增大N2或H2的浓度，减小NH3的浓度，都有利于提高合成氨反应的速率。
【链接拓展】一个化学反应的速率与参与反应物质的浓度关系式是实验测定的结果，不能随意根据反应的化学方程式直接写出。
2．温度升温时，k增大，因此升温有利于提高合成氨的速率。
3．加入合适的催化剂能降低合成氨反应的活化能，使合成氨反应的速率提高上万亿倍，可通过降低反应的活化能来加快反应速率。
【结论】增大反应物浓度、使用合适的催化剂、升高温度，都可增大合成氨反应的反应速率。
四、合成氨的适宜条件
１．合成氨反应条件的选择原则
工业生产中，必须从反应速率和反应限度两个角度选择合成氨的适宜条件。
（1）尽量增大反应物的转化率，充分利用原料；
（2）选择较快的反应速率，提高单位时间内的产量；
（3）考虑设备的要求和技术条件。
【特别提示】
（１）其他条件不变，减小 NH3的浓度既能提高反应速率又能提高转化率。
（２）使用催化剂，可显著降低反应的活化能，使反应速率提高上万亿倍。
（３）温度对合成氨反应的速率也有显著影响：温度越高，反应进行得越快。
２．合成氨反应的适宜条件分析
（１）压强：压强越大越有利于合成氨，但在实际生产中，应根据反应设备可使用的钢材质量及综合指标来选择压强。大致可分为低压（1×107Pa）、中压（2×107Pa～3×107Pa）和高压（8.5×107Pa～1×108Pa）三种类型。
（２）温度：温度越高，反应速率越大，但不利于氨的合成，在实际生产中一般控制反应温度在 700Ｋ左右，因为在此温度时催化剂的活性最大。
（３）催化剂：使用催化剂可以大幅度提高反应速率，合成氨生产一般选择铁触媒做催化剂。
（４）浓度：合成氨生产通常采用 N2和 H2物质的量之比为 1:2.8的投料比，并且及时将氨气从反应混合物中分离出去。此外，还应考虑原料的价格，未转化的合成气的循环使用、反应热的综合利用等问题。
3．合成氨的适宜条件
外部条件
工业合成氨的适宜条件
温度
适宜温度700 K左右
浓度
(1)N2与H2的投料比为1∶2.8
(2)使气态NH3变成液态NH3并及时从平衡混合物中分离出去，及时补充N2和H2
压强
根据反应器可使用的钢材质量及综合指标来选择压强，大致分为低压（1×107Pa）、中压（2×107Pa～3×107Pa）和高压（8.5×107Pa～1×108Pa）三种类型。
催化剂
使用铁触媒做催化剂
【衔接扩展】
①合成氨工业生产中，为什么采用未转化的合成气循环使用？
合成氨反应中，反应物的转化率并不高，如果让N2和H2的混合气体只一次通过合成塔起反应是很不经济的，应将分离液氨后的未转化的合成气进行循环使用，并及时补充N2和H2，使反应物保持一定的浓度，有利于合成氨反应的进行。
②由于 N2在催化剂上的吸附为总反应中最难发生的步骤，适当提高 N2的比例更能加快合成氨反应的进行。

4. 工业合成氨的主要生产流程



五、合成氨生产的工艺流程探究
1.生产流程：制气→净化除杂→压缩→合成→冷却分离→循环压缩（如图所示）。


2.原料气的制备
①N2 ———物理方法：将空气液化蒸发分离出N2 。
②H2———工业上用水蒸气与焦炭在高温下反应，吸收CO2后制得。C＋H2O(g)CO＋H2;CO＋H2O(g)CO2＋H2。
以天然气为原料时，反应可简单表示为：
CH4+H2OCO+3H2、CO+H2OCO+H2
3.净化：消除造气过程中夹带的杂质，防止催化剂中毒。原料气净化、除杂、压缩后通入合成塔。
4.NH3的合成：在合成塔中进行。 从塔口进气，经热交换器与塔内反应后的高温气体逆流交换热量后，进入接触室与铁触媒接触反应，从塔下口出气。
5.NH3的分离：混合气经冷却后，进入氨分离器，只有氨气在该装置中液化得到液氨，而未反应的 N2和H2经循环压缩机压缩后，再通入合成塔中进行反应。 如果让 N2和H2的混合气体，只一次通过合成塔起反应也是很不经济的，应将与 NH3分离后的原料气循环使用，并及时补充 N2和H2，使反应物保持一定的浓度，以有利于合成氨反应。
【例1】（2023春·江苏苏州·高二江苏省木渎高级中学校考期中）下列有关合成氨工业的说法正确的是
A．、的投料比采用1∶2.8(物质的量比)而不是1∶3，是为了提高的转化率
B．反应温度控制在700K左右，目的是使化学平衡向正反应方向移动
C．压强采用10~30MPa，是因为该条件下催化剂的活性最好
D．不断将氨液化并移去液氨，目的之一是使平衡正向移动
【答案】D
【详解】A．适当提高氮气的比例，即N2和H2物质的量之比为1∶2.8时更能提高H2的转化率，故A错误；
B．氮气和氢气反应生成氨气的过程是放热的，反应温度控制在700K左右，目的是加快反应速率，并不是使化学平衡向正反应方向移动，B错误；
C．氮气和氢气反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，合成氨工业采用10~30MPa，是因为再增大压强，平衡转化率不会提高太多，且增大压强对设备的要求更高，不能达到更好的经济效益，C错误；
D．不断将氨液化并移去液氨，目的是降低氨气的浓度，使平衡正向移动，D正确；
故选D。
【变式1-1】（2023秋·浙江湖州·高二统考期末）下列有关工业合成氨的说法不正确的是
A．迅速冷却的方法将氨液化，并不断移去液氨，利于反应正向进行
B．选择温度400~500℃，是为了保证尽可能大的平衡转化率
C．增大压强，有利于增大反应速率和平衡混合物中氨气的体积分数
D．原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和安全事故发生
【答案】B
【详解】A．减小生成物的浓度，平衡正向移动，故将NH3液化，并不断将液氨移去，利于反应正向进行，A正确；
B．该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，反应物的平衡转化率降低，则控制温度400~500℃，远高于室温，是为了加快反应速率，B错误；
C．该反应为体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，有利于增大反应速率和平衡混合物中氨气的体积分数，C正确；
D．原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和安全事故发生，D正确；
故选B。
【变式1-2】（2023秋·辽宁丹东·高二统考期末）工业制硫酸中有一步重要的反应是在400-600℃下发生催化氧化： ，下列说法正确的是
A．为提高的转化率，在生产过程中压强越高越好
B．工业生产中可通过增大二氧化硫的浓度来提升反应物转化率
C．其他条件保持不变，温度越高，反应速率越快，生产效益越好
D．工业生产中使用催化剂是为了提高生产效率
【答案】D
【详解】A．增大压强平衡正向移动，则提高的产率，但高压会对动力和设备要求太高，从而增加生产成本，为了降低成本，应该适当增大压强，故A错误；
B．增大一种反应物的浓度，可以提高另一种反应物的转化率，所以实际生产中可通过增大氧气的浓度来提高二氧化硫的转化率，从而降低成本，故B错误；
C．其他条件保持不变，温度越高，反应速率越快，但平衡逆向移动，降低产率，且增加生产成本，对提高生产效益产生不利影响，故C错误；
D．催化剂能降低反应所需活化能而增大活化分子百分数，所以使用催化剂可加快化学反应速率，从而缩短反应到达平衡的时间，提高生产效率，故D正确；
答案选D。
【例2】（2023春·重庆沙坪坝·高一重庆一中校考期中）一定温度下，在2L恒容密闭容器中充入，发生反应：。10min时达平衡，此时，下列说法正确的是
A．
B．该反应的平衡常数K＝4
C．CO2的体积分数保持不变时，说明该反应达到平衡状态
D．平衡后，再加入少量，平衡向正反应方向移动
【答案】A
【分析】由于n(CO2)=1mol，则n(NH3)=2n(CO2)=2mol。
【详解】A．0~10min内v(NH3)= ，A项正确；
B．K=，B项错误；
C．CO2和NH3以1:2产生，随着反应的进行CO2的体积分数始终为33.3%，该特征无法判断平衡，C项错误；
D．加入固体不改变反应物的浓度，平衡不移动，D项错误；
故选A。
【变式2-1】（2022秋·江苏连云港·高二统考期中）两个容积均为2L的密闭容器Ⅰ和Ⅱ中充入NO及CO气体，发生反应：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g) ΔH，起始物质的量见下表。实验测得两容器不同温度下达到平衡时CO2的物质的量如下图所示，下列说法正确的是
容器
起始物质的量
NO
CO
Ⅰ
1 mol
3 mol
Ⅱ
6 mol
2 mol
  
A．ΔH>0
B．N点的平衡常数为0.04
C．若将容器Ⅰ的容积改为1L，T1温度下达到平衡时NO的转化率为25%
D．图中M点所示条件下，再通入CO、N2各2 mol，此时v(CO，正) 【答案】B
【详解】A．由图可知，恒容条件下升高温度n(CO2)减小，则平衡逆向移动，则逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，所以H＜0，A错误；
B．M、N点温度相同，则这两点平衡常数相等，M点平衡时n(CO2)=1mol，容器Ⅱ中发生可逆反应，化学平衡常数K===0.04，B正确；
C．若将容器Ⅰ的容积改为1L，假设T1温度下达到平衡时NO的转化率为25%，温度不变平衡常数不变，可逆反应

平衡常数K===0.0018＜0.04，要达到平衡点，反应还需要正向进行，NO转化率大于25%，C错误；
D．M点再通入CO、N2各2mol，浓度商Qc===0.022＜0.04，平衡正向移动，则(CO，正)＞(CO，逆)，D错误；
故答案为：B。
【变式2-2】（2023春·上海徐汇·高二上海市徐汇中学校考期中）1913年德国化学家哈伯发明了以低成本制造大量氨的方法，从而大大满足了当时日益增长的人口对粮食的需求。图1是哈伯法的流程图，图2是反应历程。

(1)写出合成的热化学方程式___________，已知该反应的，计算298K下：___________，(保留2位小数点)，但实际上该反应常温下很难发生，请从分子结构角度解释原因___________。
(2)步骤③采用的催化剂是___________，使用催化剂后___________(填“增大”、“减小”或“不变”)；步骤③中选择500℃的主要原因___________，步骤①的目的是___________。
(3)图1中为提高原料转化率而采取的措施是___________。
A．①②③ B．②④⑤ C．①③⑤ D．②③④
(4)500℃、20MPa时，将和置于一容积为2L的密闭容器中发生反应。反应过程中、和物质的量变化如图所示，回答下列问题：

①反应开始到第10min，的平均反应速率为___________。
②反应进行到10min至20min时改变的条件可能是___________。
A．增大容器体积    B．升温    C．使用了催化剂    D．加入了
③在25min改变条件后，平衡___________(填“正”或“逆”)向移动，达到新平衡后的体积分数比原平衡___________(填“大”或“小”)。
【答案】(1) N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=—92kJ/mol —32.94 氮分子中存在氮氮叁键，键能较大，导致反应过程中的活化能较大，使得反应常温下很难发生
(2) 铁触媒 减小 500℃为催化剂的活性温度 除去混合气中的杂质，防止催化剂中毒
(3)B
(4) 0.0025 C 正 小

【详解】（1）由图可知，1mol氨气和3mol氢气生成2mol氨气时放出热量92kJ，则合成氨的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=—92kJ/mol，由题给数据可知，反应ΔH—TΔS=92kJ/mol—298K×[(—198.2J/(mol⋅K)]×10—3kJ/J=—32.94kJ/mol，反应ΔH—TΔS＜0说明该反应常温下能自发进行，但反应物氮气分子中存在键能较大的氮氮叁键，导致反应过程中的活化能较大，使得反应常温下很难发生，故答案为：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=—92kJ/mol；—32.94；氮分子中存在氮氮叁键，键能较大，导致反应过程中的活化能较大，使得反应常温下很难发生；
（2）步骤③采用的催化剂是铁触媒，使用催化剂可以改变反应历程，降低反应的活化能，加快反应速率，则使用催化剂后正反应的活化能减小；步骤③中选择500℃的主要原因是500℃为催化剂的活性温度，催化剂的活性强；步骤①的目的是除去混合气中的杂质，防止催化剂中毒，影响反应的发生，故答案为：铁触媒；减小；500℃为催化剂的活性温度；除去混合气中的杂质，防止催化剂中毒；
（3）①为净化原料气的目的是防止催化剂中毒，不能提高原料转化率，故不符合题意；
②合成氨反应是气体体积减小的反应，加压，平衡向正反应方向移动，有利于提高原料转化率，故符合题意；
③使用催化剂可以降低反应的活化能，加快反应速率，但化学平衡不移动，原料转化率不变，故不符合题意；
④分离与产品氨气，生成物的浓度减小，平衡向正反应方向移动，有利于提高原料转化率，故符合题意；
⑤氮气、氢气循环利用可以提高原料的利用率，有利于提高原料转化率，故符合题意；
②④⑤符合题意，故选B；
（4）①由图可知，10 min时氮气的物质的量为0.35mol，则反应开始到第10min，氮气的反应速率为=0.0025 mol/(L·min)，故答案为：0.0025；
②由图可知，反应进行到10 min时，条件改变的瞬间，反应物和生成物的浓度都不变，但随后反应速率明显加快；
A．增大容器体积的瞬间，反应物和生成物的浓度都减小，反应速率减小，故不符合题意；B．该反应为放热反应，升高温度，化学反应速率加快，但平衡向逆反应方向移动，生成物的物质的量减小，故不符合题意；
C．使用催化剂，条件改变的瞬间，反应物和生成物的浓度都不变，可以加快反应速率，故正确；
D．加入氢气，条件改变的瞬间，氢气的浓度会增大，故不符合题意；
故选C；
③由图可知，25min条件改变的瞬间，反应物的物质的量都不变，氨气的物质的量减小减小，说明改变条件为分离出氨气，氨气浓度减小，平衡向正反应方向移动，但达到新平衡后氨气的体积分数比原平衡小，故答案为：正；小。
【变式2-3】（2023春·陕西宝鸡·高一统考期中）恒温下，将a mol N2与b mol H2的混合气体通入一个2L的密闭容器中，发生如下反应：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
(1)若反应进行到10分钟时，n(N2)=1mol，n(NH3)=1.6mol，则a=_______，以氢气表示的此反应的速率为：_______。
(2)若该反应继续进行到达到平衡时，混合气体的总物质的量为4.8mol，NH3的浓度为1mol/L，则H2的转化率为_______。
(3)下列叙述能说明该反应已达到化学平衡状态的是(填字母)_______。
A．容器内的总压强不随时间而变化    
B．反应后混合气体的密度不再发生变化
C．三种气体的浓度相等              
D．NH3的分解速率与生成速率相等
E.混合气体的平均相对分子质量不再发生变化
【答案】(1) 1.8mol 0.12 mol/L·min(0.002mol/L·s)
(2)60%
(3)ADE
【详解】（1）根据题意列三段式，则a=1+0.8=1.8mol，以氢气表示的此反应的速率为
，答案：1.8mol；0.12 mol/L·min(0.002mol/L·s)；
（2）达到平衡时，NH3的物质的量1mol/L=2mol，根据题意列三段式， ，达平衡0.8+b-3+2=4.8，则b=5，则H2的转化率为=60%。答案：60%；
（3）A．该反应是气体体积减小的反应，当容器内的总压强不随时间而变化，达到平衡，A正确；    
B．该反应前后气体质量不变，气体总体积就是容器的体积，反应后混合气体的密度是常量，所以密度不再发生变化不能判断是否达平衡，B错误；
C．三种气体的浓度相等是反应的某一时刻， 无法判断是否达平衡 ，C错误；          
D．NH3的分解速率与生成速率相等，此时v(正)=v(逆)，反应达平衡，D正确；
E．该反应前后气体质量不变，该反应是气体体积减小的反应，气体物质的量减小，混合气体的平均相对分子质量增大，当合气体的平均相对分子质量不再发生变化，反应达平衡，E正确；
故答案选ADE。

一、单选题
1．（2022秋·广东广州·高二华南师大附中校考期中）合成氨工业中采用循环操作，主要是为了
A．降低氨的沸点 B．提高氮气和氢气的利用率
C．提高平衡混合物中氨的含量 D．增大化学反应速率
【答案】B
【详解】合成氨中氢气与氮气在一定条件下反应生成氨气，该反应为可逆反应，为提高氮气和氢气的利用率，将产物中氨气液化，再将未反应完的氮气和氢气通入合成塔中，进行循环利用，故答案选B。
2．（2023春·浙江宁波·高一效实中学校考期中）下列有关速率与平衡的说法正确的是
A．化学反应速率改变，平衡一定移动 B．平衡发生移动，平衡常数一定变化
C．增加某种反应物的量，平衡一定正向移动 D．平衡正向移动，反应物的转化率不一定增大
【答案】D
【详解】A．加入催化剂，同等程度的改变正逆反应速率，平衡不移动，A错误；
B．增加反应物的浓度，平衡发生移动，平衡常数不改变，平衡常数只是温度的函数，B错误；
C．反应物若为非气态，增大它的物质的量，平衡不发生移动，C错误；
D．反应物为两种时，增加一种反应物的浓度，平衡正向移动，但本身的转化率减小，另外一种物质的转化率增大，D正确；
故答案选D。
3．（2023春·江苏扬州·高二统考期中）对于反应，下列说法正确的是
A．该反应在任意条件下均能自发进行
B．反应的焓变
C．其他条件一定，增加压强，反应平衡常数增大
D．及时分离出，正反应速率增大，平衡向正反应方向移动
【答案】B
【详解】A．反应  ()是气体减小的放热反应，△S<0，△H<0，则在T较小时△H-T△S<0，该反应在低温条件下能自发进行，故A错误；
B．转化为的过程放热，则放出的热量大于-akJ，反应的焓变，故B正确；
C．平衡常数只受温度影响，其他条件一定，增加压强，反应平衡常数不变，故C错误；
D．及时分离出，正反应速率瞬间不变，建立平衡过程中会减小，平衡向正反应方向移动，故D错误；
故选B。
4．（2022秋·湖南常德·高二常德市一中校考期中）在特定条件下，和发生反应：，，且测得合成反应的速率与参与反应的物质的浓度的关系为：。下列有关叙述错误的是
A．当的百分含量不再变化时，反应达到化学平衡
B．加压，增加的倍数大于增加的倍数
C．升高温度，的平衡转化率降低
D．该条件下，分离出可提高转化率，但反应速率将降低
【答案】D
【详解】A．当的百分含量不再变化时，说明平衡不再移动，反应达到化学平衡，A正确；
B．反应为气体分子数减小的反应，加压平衡正向移动，则增加的倍数大于增加的倍数，B正确；
C．反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，的平衡转化率降低，C正确；
D．该条件下，分离出，平衡正向移动，可提高转化率；，氨气浓度减小，根据速率方程可知，反应速率将增大，D错误；
故选D。
5．（2023春·广东·高二惠州一中校联考阶段练习）在硫酸工业中，通过如下反应使SO2转化为SO3：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)     ∆H<0。下列说法不正确的是
A．为使SO2尽可能多地转化为SO3，工业生产中的反应温度越低越好
B．使用合适的催化剂可加快该反应的反应速率
C．通入过量的空气可以提高SO2的转化率
D．反应后尾气中的SO2必须回收
【答案】A
【详解】A．为使SO2尽可能多地转化为SO3即平衡正向移动，同时考虑到温度对速率的影响，工业生产中的反应温度并不是越低越好，A错误；
B．使用合适的催化剂可加快该反应的反应速率，B正确；
C．通入过量的空气促使平衡正向移动，可以提高SO2的转化率，C正确；
D．二氧化硫在转化中并未达到100%转化且二氧化硫有毒性的污染性气体需回收并循环利用，D正确；
故选A。
6．（2023春·陕西西安·高一统考期中）工业上合成氨反应为，关于实际生产中的说法正确的是
A．催化剂能加快反应速率，因此可选用适当的催化剂
B．压强越高，反应速率越快，因此采取的压强越高越好
C．温度越高，反应速率越快，因此采取的温度越高越好
D．反应原料氢气可通过电解水制得，不需要考虑成本问题
【答案】A
【详解】A．加入催化剂，降低反应的活化能，反应速率增大，所以可选用适当的催化剂，故A正确；
B．压强太大，对生产设备要求太高，增大生产成本，所以不能采用太高的压强，故B错误；
C．温度太高，催化剂的活性降低，所以并不是温度越高越好，应采用适当的温度，故C错误；
D．工业合成氨要考虑成本问题，需要获得经济效益，故D错误；
故选：A。
7．（2023秋·云南丽江·高二统考期末）下列关于工业合成氨的叙述中错误的是
A．在动力、设备、材料允许的条件下尽可能在高压下进行
B．温度越高越有利于工业合成氨
C．在工业合成氨中N2、H2的循环利用可提高其利用率，降低成本
D．将混合气体中的氨液化有利于合成氨反应
【答案】B
【详解】A．合成氨的正反应为气体体积缩小的反应，压强越大，反应物的转化率越高，则在动力、设备、材料允许的条件下尽可能在高压下进行，故A正确；
B．合成氨的正反应为放热反应，升高温度后不利于氨气的生成，故B错误；
C．合成氨中N2和H2的循环使用，可以提高原料气的利用率，降低成本，故C正确；
D．合成氨的反应中，将混合气体中的氨气液化，减小了生成物浓度，平衡向着正向移动，可以用平衡移动原理解释，故D正确；
故答案选B。
8．（2023·全国·统考一模）2007年诺贝尔化学奖颁给了德国化学家格哈德•埃特尔(GerhardErtl)，以表彰他在固体表面化学研究中取得的开拓性成就。他的成就之一是证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨气的反应过程，模拟示意图如图。关于合成氨工艺，下列说法正确的是
  
A．图①到图③的活化能减去图⑤到图③的活化能就是合成氨反应的反应热
B．反应中有极性键的断裂与形成
C．当温度、体积一定时，在原料气中添加少量惰性气体，有利于提高平衡转化率
D．合成氨反应使用的条件高温、高压是为了提高反应物的平衡转化率
【答案】A
【详解】A．图①到图③为氮气和氢气中的化学键断裂的过程，图⑤到图③为氨气中化学键的断裂的过程，故图①到图③的活化能减去图⑤到图③的活化能就是合成氨反应的反应热，A正确；
B．该反应过程为氮气和氢气反应生成氨气，反应过程中只有非极性键的断裂和极性键的形成，B错误；
C．当温度、体积一定时，在原料气中添加少量惰性气体不影响各组分的浓度，因此不影响平衡，不能提高平衡转化率，C错误；
D．合成氨的反应是气体总体积减小的放热反应，故高压是为了提高反应物的平衡转化率，但高温不是为了提高转化率，D错误；
故选A。
9．（2023·江苏盐城·统考三模）焦炉煤气(主要成分：CH4、CO2、H2、CO)在炭催化下，使CH4与CO2重整生成H2和CO。其主要反应为
反应I：    
反应II：     
反应III：              
反应IV：       
在1×105Pa、将焦炉煤气以一定流速通过装有炭催化剂的反应管，CH4、CO、H2的相对体积和CO2的转化率随温度变化的曲线如图所示。
  
相对体积、
相对体积
下列说法不正确的是
A．温度低于900℃，反应I基本不发生
B．850℃～900℃时，主要发生反应Ⅳ
C．增大焦炉煤气流速一定能提高CO的相对体积
D．工业生产上需要研发低温下CH4转化率高的催化剂
【答案】C
【详解】A．从图中可以看出，温度低于900℃时，CH4的相对体积基本上是100%，所以反应I基本不发生，A正确；
B．850℃～900℃时，H2、CO的体积分数都增大，且增大的幅度相近，而CH4的相对体积略有减小，可能是CO2转化率增大的原因，所以反应I进行的幅度很小，反应Ⅱ、Ⅲ基本不发生，主要发生反应Ⅳ，B正确；
C．从图中可以看出，4个反应均为生成CO的反应，且都为吸热反应，所以若想提高CO的相对体积，应选择升高温度，与增大焦炉煤气的流速无关，C不正确；
D．图中信息显示，温度低于900℃，CH4的相对体积基本上是100%，则反应I基本不发生，所以工业生产上需要研发低温下CH4转化率高的催化剂，D正确；
故选C。
10．（2023春·高一平湖市当湖高级中学校联考期中）将和在的恒容密闭容器中混合，一定条件下发生反应，时测得Y的物质的量为。下列说法正确的是
A．第时，Y的反应速率为
B．内，X的平均反应速率为
C．时，X的转化率为40%
D．当混合气体的密度不再变化时，不能判断反应已达平衡状态
【答案】C
【详解】A．反应开始时n(Y)=3 mol，10 min时测得Y的物质的量为1.8 mol，则△n(Y)=3 mol-1.8 mol=1.2 mol，根据化学反应速率定义可知0~10min内v(Y)==0.06 mol/(L·min)，不能计算10min时的瞬时反应速率，选项A错误；
B．X是固体，其浓度不变，因此不能用X表示化学反应速率，选项B错误；
C.10min内Y改变的物质的量是1.2 mol，根据物质反应转化关系可知△n(X)=0.4 mol，则10 min时， X的转化率为，选项C正确；
D．随着反应的进行，气体的质量发生改变，反应在恒容容器中进行，密度发生改变，当密度不变时，反应达平衡状态，选项D错误；
答案选C。
11．（2023春·云南红河·高一校考期中）一定温度下，在2L恒容密闭容器中投入一定量A、B，发生反应：，12s时生成0.8molC，A、B物质的量变化如下图。下列说法错误的是
  
A．，
B．平衡时向容器中充入Ne，反应速率增大
C．平衡时气体总压强是起始的
D．混合气体平均相对分子质量不变时，该反应达到平衡状态
【答案】B
【详解】A．根据图像，在12s时，，，反应速率之比等于化学计量数之比，所以，，，A正确；
B. 恒温恒容时，向容器中充入Ne，浓度不变，反应速率不变，B错误；
C．根据三段式：，平衡时总物质的量为：，恒温恒容时，压强之比等于物质的量之比，所以，所以平衡时气体总压强是起始的 ，C正确；
D．混合气体平均相对分子质量为,不变，变化，所以M是个变化量，当M不变时，该反应达到平衡状态，D正确；
故选B。
12．（2023春·浙江·高一期中）对利用甲烷消除NO2污染进行研究，CH4+2NO2N2+CO2+H2O。在1L密闭容器中，控制不同温度，分别加入0.50 mol CH4和1.2 mol NO2，测得n(CH4)随时间变化的有关实验数据见下表。
组别

温度

时间/min
0

10

20

40
50

n/mol
①
T1
n(CH4)
0.50
0.35
0.25
0.10
0.10
②
T2
n(CH4)
0.50
0.30
0.18

0.15
下列说法正确的是
A．组别①中0-20 min内，NO2的降解速率为0.0125 mol/(L· min)
B． 0~10 min内，CH4的降解速率①>②
C．40min时， 表格中T2对应的数据为0.15
D．由实验数据可知实验控制的温度T1>T2
【答案】C
【详解】A．组别①中，0-20min内，甲烷的变化量为0.5-0.25=0.25mol/L，则用NO2表示反应速车为，故A错误；
B．根据表中数据分析，前10分钟内T2温度下甲烷的物质的量交化量大，说明该温度高，所以0~10min内，CH4降解速率大，故B错误；
C．因为T2温度高，应在40分钟之前到平衡，根据50分钟时的数据分析，平街时的数据应为0.15，故C正确；
D．根据表中数据分析，前10分钟内T2温度下甲烷的物质的量交化量大，说明该温度高，故D错误；
故答案选C。
13．（2023春·河南信阳·高一统考期中）一定温度下，向容积为2L的密闭容器中通入两种气体发生化学反应，反应中各物质的物质的量变化如图所示，下列对该反应的推断合理的是

A．该反应的化学方程式为3B+4D6A+2C
B．反应进行到6s时，B的转化率为40%
C．反应进行到6s时，B的平均反应速率为0.05 mol•L-1•s-1
D．反应进行到6s时，各物质的反应速率相等
【答案】C
【分析】由图可知，反应达到平衡时，B物质减少了0.6mol、C物质减小了0.8mol、A物质增加了1.2mol、D物质增加了0.4mol，所以B、C为反应物，A、D为生成物。
【详解】A．由图可知，反应达到平衡时，B物质减少了0.6mol、C物质减小了0.8mol、A物质增加了1.2mol、D物质增加了0.4mol，所以B、C为反应物，A、D为生成物，物质的量的变化量之比为0.6∶0.8∶1.2∶0.4=3∶4∶6∶2，故反应的化学方程式为：3B+4C6A+2D，A错误；
B．反应进行到6 s时B的转化率为，B错误；
C．反应进行到6s时，B的平均反应速率为，C正确；
D．化学反应速率之比等于化学计量数之比，故反应进行到6s时，各物质的反应速率不相等，D错误；
故选C。
14．（2023春·山东青岛·高一青岛二中校考期中）一定温度下，向2L恒容密闭容器中加入6molA和2molB，发生如下反应：；2min时，剩余1.2molB，并测得C的浓度为0.8mol/L。下列说法正确的是
A．x=1
B．0~2min内，A的平均反应速率为
C．当容器内剩余0.4molB时，反应时间为4min
D．其它条件相同，若起始时向1L容器中充入6molA和2molB，当剩余1.2molB时，消耗时间小于2min
【答案】D
【分析】2min时，剩余1.2molB，并测得C的浓度为0.8mol/L，则C的物质的量为2L×0.8mol/L=1.6mol。
根据三段式：。
【详解】A．在化学方程式中，转化物质的量之比等于化学计量数之比，，A错误；
B．，B错误；
C．随着反应进行，反应物浓度减小，反应速率减小，所以再反应0.8molB，剩余0.4molB，所需的时间超过2min，反应需要总时间大于4min，C错误；
D．其它条件相同，容积缩小，反应物浓度增大，反应速率加快，当剩余1.2molB时，消耗时间小于2min，D正确；
故选D。
15．（2023春·北京海淀·高二首都师范大学附属中学校考期中）在3个体积均为2.0L的恒容密闭容器中，反应  △H＞0，分别在一定温度下达到化学平衡状态。下列说法不正确的是
容器
温度/K
起始时物质的量/mol
平衡时物质的量/mol




I
977
0.28
0.56
0
0.4
II
977
0.56
0.56
0

III
1250
0
0
0.56


A．977K，该反应的化学平衡常数值为1
B．达到平衡时，向容器I中增加C的量，平衡不移动
C．达到平衡时，容器II中CO2的转化率比容器I中的小
D．达到平衡时，容器III中的CO的转化率大于28.6%
【答案】D
【分析】容器Ⅰ中，起始投入CO2的物质的量为0.28mol、C为0.56mol，平衡时生成CO的物质的量为0.4mol，则可建立如下三段式：

【详解】A．977K，该反应的化学平衡常数值为=1，A正确；
B．达到平衡时，向容器I中增加C的量，反应物和生成物的浓度都不发生改变，则平衡不移动，B正确；
C．容器II与容器I相比，容器II相当于容器I加压，使气体物质的浓度变为原来的二倍，则平衡逆向移动，CO2的转化率减小，所以容器II中CO2的转化率比容器I中的小，C正确；
D．容器III中，若温度为977K，则与容器I中平衡等效，达到平衡时，容器I中CO2的转化率为≈71.4%，则CO的转化率为28.6%，现升高容器III的温度至1250K，平衡正向移动，CO的转化率减小，则容器III中CO的转化率小于28.6%，D不正确；
故选D。

二、原理综合题
16．（2023春·河北石家庄·高三校联考期中）将烟气和空气中的通过催化方式直接还原为甲烷等燃料的过程具有非常重要的意义。
Ⅰ.光催化还原
(1)华中科技大学某团队通过卟啉聚合物在空心纳米粒子表面交联，构建了一种性能优异的复合结构光催化剂，其催化原理如图所示，其中的转化率约为12%，的选择性约为70%。图中和转化为和的化学方程式为___________。
  
Ⅱ.热催化还原——萨巴蒂尔反应：，时，在一恒容密闭容器中通入、，至其分压分别为，再加入催化剂并加热使其发生萨巴蒂尔反应。
(2)为使固体催化剂与反应物充分接触，应采取的措施是___________。
(3)研究表明的反应速率，某时刻测得的分压为，则该时刻___________。
(4)，平衡时，的分压为，该反应的平衡常数为___________(平衡常数可以用反应体系中气体物质的分压表示)。
(5)相同时间内，不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)下，测得的转化率如图所示。在时，不同催化剂下，的转化率相同的原因是___________。温度高于时，的转化率降低的原因是___________。
  
(6)光催化还原和热催化还原法中更好的是___________，简述理由：___________(答一条即可)
【答案】(1)
(2)将固体催化剂粉碎，置于多孔载体(如硅藻土)中(或其他合理答案)
(3)0.48
(4)
(5) 时，反应已达到平衡，催化剂不改变平衡转化率 该反应正向放热，温度升高，平衡逆向移动，转化率减小(答催化剂失效不给分，因为由图可知后均为平衡点)
(6) 光催化还原 光源丰富，不消耗氢气和能量，使得原料成本较低(或热催化还原；转化率高，合理即可)

【详解】（1）和转化为和的化学方程式为；
（2）为使固体催化剂与反应物充分接触，应采取的措施是：将固体催化剂粉碎，置于多孔载体(如硅藻土)中，可将固体粉碎，分散，逆流，吹拂等；
（3）列三段式：，，则0.12×4=0.48；
（4）列三段式：，则；
（5）在时，不同催化剂下，的转化率相同的原因是：时，反应已达到平衡，催化剂不改变平衡转化率；温度高于时，的转化率降低的原因是：该反应正向放热，温度升高，平衡逆向移动，转化率减小；
（6）光催化还原和热催化还原法中更好的是光催化还原，原因是：光源丰富，不消耗氢气和能量，使得原料成本较低。
17．（2023春·广东茂名·高二广东高州中学校考期中）工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破。其合成原理为：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)   ΔH<0。
(1)在恒温恒容密闭容器中进行合成氨的反应，下列能说明该反应已达到平衡状态的是___________。
A．容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2
B．N2百分含量保持不变
C．容器内压强保持不变
D．混合气体的密度保持不变
(2)恒温下，往一个4 L的密闭容器中充入2 mol N2和5.2 mol H2，反应过程中对NH3的浓度进行检测，得到的数据如表所示：
时间/min
5
10
15
20
25
30
c(NH3)/mol·L-1
0.08
0.14
0.18
0.20
0.20
0.20
①10 min内用N2表示的平均反应速率为___________mol·L-1·min-1.此条件下该反应的化学平衡常数K=___________。
②已知：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)   ΔH=-92 kJ·mol-1
N2(g)+O2(g)=2NO(g)   ΔH=+181 kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)   ΔH=-484 kJ·mol-1
写出氨气催化氧化生成NO和水蒸气的热化学方程式___________。
(3)甲醚(CH3OCH3)是重要的化工原料，可用CO和H2制得，总反应的热化学方程式如下：2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-206.0 kJ·mol-1①。
该过程可分为以下两步反应完成：
ⅰ.醇合成反应
ⅱ.甲醇脱水反应：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)   ΔH=-24.0 kJ·mol-1
起始时向容器中投入2 mol CO和4 mol H2，测得某时刻上述总反应中放出的热量为51.5 kJ，此时CO的转化率为___________。
【答案】(1)BC
(2) 0.007 0.1 4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-906 kJ·mol-1
(3)25%

【分析】合成氨反应为正向放热、气体分子数减少的反应，因此升高温度平衡逆向移动不利于氨的合成，增大压强，平衡正向移动利于氨的合成；计算平衡常数列三段式进行计算，据此分析。
【详解】（1）A．判断可逆反应是否达到平衡的标志是v正=v逆，特征是达到平衡后各组分的浓度、百分含量等保持不变，容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2不能说明v正=v逆，A不符题意；
B．N2的百分含量保持不变，即单位时间生成1 mol氮气的同时消耗1 mol氮气，v正=v逆，B符合题意；
C．该反应是气体分子数变化的反应，恒温恒容密闭容器中进行反应，体系的压强会随气体物质的量变化而变化，当容器内压强不再变化时，反应达到平衡，C符合题意；
D．根据气体密度公式ρ=，气体的总质量m不变，恒容容器V不变，密度是定值，不能判断是否平衡，D不符题意；
故答案为：BC。
（2）①10 min时用NH3表示的平均反应速率为v(NH3)=0.014 mol·L-1·min-1，v(N2)=v(NH3)=×0.014=0.007 mol·L-1·min-1，依题意列出三段式：

代入平衡常数的表达式计算K==0.1；故答案为：0.007；0.1；
②依题意氨气催化氧化生成NO和水蒸气的反应方程式为4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)，分别记已知方程式及ΔH为：①N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH1=-92 kJ·mol-1，②N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH2=+181 kJ·mol-1，③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH3=-484 kJ·mol-1，根据盖斯定律，则目标方程式的ΔH=ΔH3×3+ΔH2×2-ΔH1×2=-484×3+181×2-(-92)×2=-906 kJ·mol-1。故答案为：4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-906 kJ·mol-1；
（3）由总反应2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=-206.0 kJ·mol-1，可知2molCO完全反应时放出206.0kJ热量，则放出的热量为51.5 kJ时消耗的CO的物质的量为：，CO的转化率==25%。故答案为：25%。
18．（2023春·北京东城·高一北京一七一中校考期中）用活性炭还原处理氮氧化物，有关反应为。
(1)写出上述反应的平衡常数表达式___________。
(2)在2L恒容密闭器中加入足量C与NO发生反应，所得数据如下表。
实验编号
温度/℃
起始时NO的物质的量/mol
平衡时的物质的量/mol
1
700
0.40
0.09
2
800
0.24
0.08
①结合表中数据，判断该反应正向是___________反应(填“放热”或“吸热”)，理由是___________。
②判断该反应达到平衡的依据是___________。
A． 容器内气体密度恒定    
B． 容器内各气体浓度恒定
C． 容器内压强恒定        
D．
E． 在绝热、恒容的容器中，反应的平衡常数不再变化
(3)700℃时，若向2L体积恒定的密闭容器中充入一定量和发生反应：；其中、NO物质的量随时间变化的曲线如图所示。请回答下列问题。
  
①0~10min内的平均反应速率v=___________。
②图中A点v正_________v逆 (填“>”、“<”或“=”)。
③第10min时，外界改变的条件可能是___________。
A． 加催化剂    B． 增大C的物质的量    C． 减小的物质的量    D． 升温    E． 降温
【答案】(1)K=
(2) 吸热 700℃和800℃的平衡常数K1 (3) 0.01 mol·L-1·min-1 ＞ AD

【详解】（1）根据化学方程式C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)，平衡常数K=；
（2）①根据表格数据，列出实验1（700℃）的三段式：

K1===，
据表格数据，列出实验2（℃）的三段式：

K2===1＞K1；
温度升高，K增大，则正反应为吸热反应；
故答案为吸热；700℃和800℃的平衡常数K1 ②A．该反应气体的总质量是个变量，容器体积不变，所以密度是一个变量，当容器内气体密度恒定时，则反应达到平衡状态，选项A正确；
B．各组分的浓度不再改变能说明反应达到平衡状态，选项B正确；
C．该反应前后气体分子的数目相同，则气体的总物质的量一直不变，根据pV=nRT，恒温恒容条件下，压强一直不变，所以容器内压强恒定不能说明反应达到平衡状态，选项C错误；
D。2v正（NO）= v逆（N2）错误，此时正反应速率和逆反应速率不相等，应是v正（NO）= 2v逆（N2）时反应达到平衡状态，选项D错误；
E．反应为放热反应，在绝热、恒容的容器中，反应的平衡常数不再变化，则温度不再改变，反应达平衡状态，选项E正确；
故答案为ABE；
（3）①随着反应进行，n(N2)逐渐减小，n(NO)逐渐增大，10min内，△n(N2)=0.2mol，物质的量变化之比等于计量系数之比，则△n(CO2)=0.2mol，所以v(CO2)= =0.01 mol·L-1·min-1；
②根据图像可知A点反应向正反应方向进行，则v(正)＞v(逆)，故答案为＞；
③第10min时，N2、NO物质的量没有发生突变，N2的物质的量逐渐减小，速率比10min前大；NO物质的量逐渐增大，速率比10min前大。
A、加催化剂，不会引起物质的量的突变，只会增大反应速率，选项A正确；
B、增大碳固体的物质的量，对反应速率没有影响，选项B错误；
C、减小CO2的物质的量，反应速率减小，选项C错误；
D、升温，反应速率增大，选项D正确；
E、降温，反应速率减小，选项E错误；
故选AD。
19．（2023春·广东茂名·高二茂名市第一中学校考期中）二氧化碳加氢合成甲醇是人工合成淀粉的首要步骤之一，同时也是实现碳中和的重要途径。该过程总反应为CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.4kJ•mol-1
在特定催化剂条件下，其反应机理为
Ⅰ.CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH1=+40.9kJ•mol-1
Ⅱ.CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH2
回答以下问题：
(1)ΔH2=______kJ•mol-1。
(2)恒压下，按n(CO2)：n(H2)=1：3进行合成甲醇的实验，该过程在无分子筛膜和有分子筛膜时甲醇的平衡产率随温度的变化如图甲所示(分子筛膜能选择性分离出H2O)。
  
①有分子筛膜时甲醇产率高的原因是_____。
②某温度下，反应前后体系中某些物质的物质的量如表中数，则达到平衡时水蒸气的体积分数为______；若该体系的总压强为p0，则反应Ⅱ的平衡常数Kp=_________(以平衡分压代替平衡浓度进行计算，分压=总压×物质的量分数)。
物质时刻
n(CO2)/mol
n(H2)/mol
n(CO)/mol
反应前
1
3
0
平衡时



(3)如果在不同压强下，CO2和H2的起始物质的量比仍为1：3，测定CO2的平衡转化率随温度升高的变化关系，如图乙所示。
  
①压强p1____p2(填“＞”或“＜”)。
②图中T1温度时，两条曲线几乎交于一点，试分析原因：______。
【答案】(1)-90.3
(2) 分子筛膜从反应体系中不断分离出H2O，减少了生成物，平衡正向移动，甲醇产率升高 20%
(3) ＞ 反应Ⅰ为吸热反应，反应Ⅱ为放热反应。T1时温度高，体系中以反应Ⅰ为主，反应Ⅰ前后分子数相等，压强改变对平衡没有影响

【详解】（1）已知：
①CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)     ΔH=-49.4kJ•mol-1
②CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)    ΔH1=+40.9kJ•mol-1
由盖斯定律可知，反应①-②得：CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H2=△H—△H1=(—49.4kJ/mol)—(+40.9kJ/mol)=—90.3kJ/mol；
（2）①由信息可知，有分子筛膜时，分子筛能选择性分离出生成物水，生成物浓度减小，平衡向正反应方向移动，甲醇产率升高，故答案为：分子筛膜从反应体系中不断分离出，减少了生成物，平衡向正向移动，甲醇产率升高；
②设平衡时甲醇的物质的量为amol，由题给数据可建立如下三段式：

由二氧化碳的物质的量可得：(—a)=，解得a=mol，则平衡时甲醇的物质的量为mol、水蒸气的物质的量为mol，平衡时混合气体的总物质的量为mol，平衡时水蒸气的体积分数为×100%=20%、一氧化碳的体积分数为×100%=10%、氢气的体积分数为×100%=50%、甲醇的体积分数为×100%=10%，反应Ⅱ的平衡常数=；
（3）①总反应为气体体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，二氧化碳的转化率增大，由图可知，压强p1条件下二氧化碳的转化率大于p2，则p1大于p2，故答案为：>；
②反应Ⅰ为吸热反应，反应Ⅱ为放热反应，T1时温度高，体系中的反应以反应Ⅰ为主，反应Ⅰ为气体体积不变的反应，压强改变对平衡没有影响，所以两条曲线几乎交于一点。

三、填空题
20．（2022秋·陕西西安·高二长安一中校考期末）高温条件下，H2S可以发生热解反应：2H2S(g)2H2(g)+S2(g) ΔH>0。
(1)在某温度下，将1mol H2S气体放入某恒压密闭容器中进行反应，当下述各量不再改变时，能说明反应已经达到平衡的是___________
a.体系的压强     b.混合气体的质量      c.容器的体积     
d.混合气体的平均摩尔质量              e.混合气体中H2S的体积分数
(2)在某温度T1℃、100KPa下，将1molH2S气体放入某恒压密闭容器中进行反应，平衡时混合气体中H2S和H2的分压相等，H2S的平衡转化率为___________，若达平衡时容器的体积为2L，则该温度下该反应的平衡常数为___________。
(3)在某温度T2℃、100KPa下，将1molH2S气体和n molAr(n分别等于0、1、2、3、4)同时放入上述恒压密闭容器中，热分解反应过程中H2S的转化率随时间的变化(已知1.7秒时均已达到平衡)如图所示：
  
①图中n=4对应的曲线为___________，判断的依据是___________
②通过与(2)中数据的对比，可判断出T1___________T2(填“>”、“<”、“=”或“无法确定”)
【答案】(1)cde
(2) 50% 0.125
(3) e 该体系恒压，通入稀有气体相当于给体系减压，该反应中反应物中气体的系数小于产物中气体的系数，减压平衡正移，H2S的转化率增大，通入的稀有气体越多，H2S的转化率越大，因此n=4时H2S的转化率最大，应对应曲线e >

【详解】（1）a．该体系为恒压体系，不管是否达到平衡该体系的压强都恒定不变，a不能说明反应已经达到平衡；
b．该体系的生成物和反应物都是气体，不管是否达到平衡该体系中混合气体的质量都保持恒定，b不能说明反应已经达到平衡；
c．该反应中气体反应物的系数之和小于气体生成物的系数之和，未达到平衡则体系中气体分子数不确定，则容器的体积会变化，达到平衡则容器的体积保持不变，c能说明反应已经达到平衡；
d．体系内的混合气体的总质量确定，未达到平衡则气体总分子数目不恒定，因此混合气体的平均摩尔质量也会变化，达到平衡则混合气体的平均摩尔质量保持不变，d能说明反应已经达到平衡；
e．混合气体中H2S的体积分数和反应程度有关，达到平衡则混合气体中H2S的体积分数恒定，e能说明反应已经达到平衡。
答案选cde。
（2）平衡时混合气体中H2S和H2的分压相等，说明平衡时有n(H2S)=n(H2)，则设xmolH2S转化为了生成物，则有1-x=x，解得x=0.5，则H2S的平衡转化率为。若达平衡时容器的体积为2L，则根据题意，平衡时c(H2S)=0.25mol/L，c(H2)=0.25mol/L，c(S2)=0.125mol/L，则K=mol/L。
（3）①该体系恒压，通入稀有气体相当于给体系减压，该反应中反应物中气体的系数小于产物中气体的系数，减压平衡正移，H2S的转化率增大，通入的稀有气体越多，H2S的转化率越大，因此n=4时H2S的转化率最大，应对应曲线e。
②该反应是吸热反应，升高温度则平衡正移，H2S的转化率则更高，当温度为T1时，H2S的转化率为50%，当温度为T2时，H2S的转化率(n=0)小于50%，则T1＞T2。