专题07 化学反应速率与化学平衡(测试)-2024年高考化学二轮复习讲练测（新教材新高考）

这是一份专题07 化学反应速率与化学平衡(测试)-2024年高考化学二轮复习讲练测（新教材新高考），共18页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题(本题共15小题，每小题3分，共45分。每小题只有一项是符合题目要求的)
1．在体积为2L的恒容绝热密闭容器中投入1mlA和1mlB，发生反应A(s)＋B(g)C(g) ΔH＜0，2min后达到平衡，此时容器内有0.3mlC。下列说法不正确的是( )
A．若容器内混合气体压强不变，则反应达到平衡状态
B．单位时间内n(B)消耗= n(C)生成
生成时，则反应达到平衡状态
C．若开始时在该容器中投入1mlA和2mlB，则平衡时B的转化率小于30%
D．若将容器的体积压缩到原来的一半，正逆反应速率都增大
【答案】B
【解析】A项，恒容绝热，反应前后气体的物质的量不变、温度升高，则压强增大，当压强不变(即温度不变)时，该反应处于平衡状态，故A正确；B项，n(B)消与n(C)生成均为向正反应方向进行，所以不能用于判断该反应是否处于平衡状态，故B错；C项，根据勒夏特列原理可知，若开始时在该容器中投入1mlA和2mlB，增大B的浓度平衡虽然正向移动，但不能完全抵消，所以新平衡时B的转化率小于旧平衡时的转化率30%，故C正确；D项，若将容器的体积压缩到原来的一半，则反应物和生成物浓度均增加，所以正逆反应速率均增大，故D正确；故选B。
2．一定条件下，向一带活塞、有钒触媒的密闭容器中充入2mlSO2和1mlO2，发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝-198.0kJ·ml−1，则下列说法正确的是( )
A．该反应的逆方向低温自发
B．若容器绝热，则化学反应速率会越来越快
C．保持温度不变，达到平衡后，充入2mlN2，SO2的转化率将减小
D．n(SO2)/n(O2)不变，则该可逆反应已达到平衡状态
【答案】C
【解析】A项，该反应逆反应为吸热、气体体积增大的反应，ΔH〉0，ΔS〉0，高温时自发进行，故A错误；B项，该反应为放热反应，若容器绝热，则化学反应速率会先减小后增大，故B错误；C项，保持温度不变，达到平衡后，充入2mlN2，密闭容器带有活塞，则容器体积变大，容器内各气体浓度变小，平衡逆向移动，SO2的转化率变小，故C正确；D项，起始加入n(SO2)/n(O2) =2：1，反应中SO2=2：1，故SO2始终等于2：1，不能判定可逆反应达到平衡，故D错误；故选C。
3．我国科技工作者研究利用(氢型分子筛)为载体，以CO2和氢气为原料合成绿色燃料甲醚。一定条件下发生反应：2CO2(g)＋6H2(g) CH3OCH3(g)＋3H2O(g) △H1=-123.8kJ·ml-1。下列叙述正确的是( )
A．恒容时，升高温度，CO2的平衡转化率增大
B．恒容恒温时，及时分离出甲醚，平衡右移，反应速率增大
C．恒容恒温时，增大c(CO2)，反应物转化率均增大
D．是该反应的催化剂，可加快反应速率
【答案】D
【解析】A项，该反应放热，升温时平衡逆向移动，CO2的平衡转化率降低，A项错误；B项，分离出生成物，其浓度降低，反应速率减小，B项错误；C项，增大一种反应物的浓度，另外一种反应物的转化率增大，但增加的这种反应物的转化率减小，故增大c(CO2)，氢气转化率增大，通常二氧化碳的转化率减小，C项错误；D项，由题目信息提示可知，是该合成甲醚反应的催化剂，催化剂能加快反应速率，D项正确；故选D。
4．(2024·河北石家庄高三第二次调研)下列实验设计或实验现象描述正确的是( )
A．水溶液中，K2Cr2O7存在以下平衡：Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+，加入2～3滴NaOH溶液，溶液橙色加深
B．探究温度对反应速率的影响：在两支试管中分别混合等体积、同浓度的Na2S2O3溶液和稀硫酸，一支放在热水中，另一支放在冰水中，观察出现浑浊的先后
C．[Cu(H2O)4]2+(蓝色)+4Cl-=[CuCl4]2-(黄色)+4H2O △H>0，升高温度，溶液变成黄绿色
D．向平衡体系FeCl3+3KSCN=Fe(SCN)3+3KCl中加入适量KCl固体，平衡逆向移动，溶液的颜色变浅
【答案】C
【解析】A项，含有Cr2O72-呈橙色，含CrO42-的溶液呈黄色，存在平衡为Cr2O72-+H2O⇌2 CrO42-+2H+，加入2-3滴NaOH溶液，OH-与H+发生中和反应，平衡正向移动，Cr2O72-的浓度减小，溶液橙色变浅，故A错误；B项，该实验方案中首先将两溶液混合，反应迅速发生、溶液中会出现浑浊，导致实验现象没有区分度，探究温度对反应速率的影响实验方案为：在4支试管中分别加入等体积、同浓度的Na2S2O3溶液和稀硫酸，分成两组，一组放入热水中，一组放入冷水中，再将每组的两支试管中溶液混合，观察出现浑浊的先后，故B错误；C项，．△H＞0为吸热反应，升高温度后平衡正向移动，但溶液的蓝色与黄色会叠加，导致溶液呈黄绿色，故C正确；D项，该反应的实质是Fe3+与SCN-反应，K+和Cl-不参与反应，则加入KCl固体，反应物浓度没有变化，平衡不移动，故D错误；故选C。
5．(2024·江苏淮安5校高三联考)液氨是一种很好的溶剂，液氨可以微弱的电离产生NH2-和NH4+。NH3中的一个H原子若被-NH2取代可形成N2H4(联氨)，若被-OH取代可形成 NH2OH(羟胺)。在有NH4+存在时，Cu(OH)2能溶于氨水形成[Cu(NH3)4]2+。NH3经过一定的转化可以形成 N2、NO、NO2、N2O4(无色)、HNO3等。对于反应2NO2(g)N2O4(g)，下列说法正确的是( )
A．该反应的H>0 S<0
B．该反应的平衡常数表达式为
C．升高温度， 该反应的 (正)增大， (逆)减小
D．将容器体积压缩为原来一半，气体颜色比压缩前深
【答案】D
【解析】A项，已知该反应2NO2(g)N2O4(g) ΔS＜0，且反应常温下能够自发进行，故该反应的ΔH＜0，A错误；B项，该反应2NO2(g)N2O4(g)的平衡常数表达式为K=，B错误；C项，升高温度，该反应的正反应速率增大，逆反应速率也增大，C错误；D项，将反应器容积压缩为原来的一半，根据勒夏特列原理可知，达到新平衡时，气体颜色比压缩前深，D正确； 故选D。
6．碳热还原法制备氮化铝的反应式为：Al2O3(s)+3C(s)+N2(g)2AlN(s)+3CO(g)。在温度、容积恒定的反应体系中，CO浓度随时间的变化关系如图曲线甲所示。下列说法不正确的是( )
A．从a、b两点坐标可求得从a到b时间间隔内该化学反应的平均速率
B．c点切线的斜率表示该化学反应在t时刻的瞬时速率
C．维持温度、容积不变，若减少N2的物质的量进行反应，曲线甲将转变为曲线乙
D．已知该反应在高温下自发，则随着温度升高，反应物Al2O3的平衡转化率将增大
【答案】C
【解析】A项，由图可以得到单位时间内一氧化碳浓度的变化量，反应速率是单位时间内物质的浓度变化计算得到，则从 a 、 b 两点坐标可求得从 a 到 b 时间间隔内该化学反应的平均速率，故A正确；B项，c 点处的切线的斜率是此时刻物质浓度除以此时刻时间，为一氧化碳的瞬时速率，故 B 正确；C项，维持温度、容积不变 ，若减少反应物N2 的物质的量进行反应，平衡向逆反应方向进行，达到新的平衡状态，平衡状态与原来的平衡状态不同，曲线甲不会变为曲线乙，故 C错误；D项，该反应为气体体积增大的反应，反应△S＞0，该反应在高温下自发，则反应△H—T△S＜0，反应△H＞0，升高温度，平衡向正反应方向进行，反应物Al2O3的平衡转化率将增大，故D正确；故选C。
7．，H2O2分解反应的方程式为，H2O2分解反应的浓度与时间曲线如图所示，，当观察的时间间隔无限小，平均速率的极值即为化学反应在t时的瞬时速率，即，A点切线的斜率为，表示在第20min，当H2O2浓度为时，瞬时速率为(斜率、速率均取绝对值)，则下列说法正确的是( )
A．反应到A、B、C三点时的瞬时速率
B．由题意可知瞬时速率与平均反应速率无关
C．某点切线的斜率越大，瞬时反应速率越快
D．没有催化剂，H2O2就不会发生分解反应
【答案】C
【解析】A项，由题中信息可知，瞬时速率与切线的斜率有关，切线的斜率越大瞬时速率越大，由图知A、B、C斜率大小A＞B＞C，即瞬时速率A＞B＞C，故A错误；B项，瞬时速率即平均速率的极值，二者有必然的联系，故B错误；C项，当观察的时间间隔无限小，平均速率的极值即为化学反应在时的瞬时速率，所以切线的斜率越大瞬时速率越大，故C正确；D项，催化剂只能改变化学反应的速率，不能改变化学反应本身，H2O2本身可以发生分解反应，催化剂可增大速率，但不会影响反应的发生、方向和限度，故D错误；故选C。
8．一定温度下，在3个体积均为1.0L的恒容密闭容器中反应：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，达到平衡，下列说法不正确的是( )
A．该反应的正反应为放热反应
B．达到平衡时，容器Ⅰ中反应物转化率比容器Ⅱ中的小
C．达到平衡时，容器Ⅱ中c (H2 )大于容器Ⅲ中c (H2 )的两倍
D．达到平衡时，容器Ⅲ中的反应速率比容器Ⅰ中的大
【答案】C
【解析】A项，Ⅰ、Ⅲ数据知反应开始时，Ⅰ中加入的H2、CO与Ⅲ中加入甲醇的物质的量相当，平衡时甲醇的浓度：Ⅰ＞Ⅲ，温度：Ⅰ＜Ⅲ，即升高温度平衡逆向移动，该反应正向为放热反应，A正确；B项，Ⅱ相当于将容器Ⅰ的体积缩小二分之一，该反应正向为气体的物质的量减小的反应，增大压强平衡正向移动，达到平衡时，容器Ⅰ中反应物转化率比容器Ⅱ中的小，B正确；C项，Ⅰ和Ⅱ相比，Ⅱ相当于将容器Ⅰ的体积缩小二分之一，该反应正向为气体的物质的量减小的反应，增大压强平衡正向移动，则Ⅱ中氢气的浓度小于Ⅰ中氢气浓度的2倍，Ⅲ和Ⅰ相比，平衡逆向移动，氢气浓度增大，故达到平衡时，容器Ⅱ中c(H2)小于容器Ⅲ中c(H2)的两倍，C错误；D项，温度：Ⅲ＞Ⅰ，其他条件不变时，升高温度反应速率加快，故达到平衡时，容器Ⅲ中的正反应速率比容器Ⅰ中的大，D正确。故选C。
9．化学热泵技术作为一种高效环保的节能新技术一直以来广受关注，氨基甲酸铵可应用于化学热泵循环。将一定量纯净的氨基甲酸铵(NH2COONH4)粉末置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)。实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：
下列说法正确的是( )
A．该反应的△H＜0，该反应在较低温度下能自发进行
B．25℃时平衡常数的值K≈1.6×10-8
C．当密闭容器中二氧化碳的体积分数不变时说明该反应达到化学平衡状态
D．再加入少量NH2COONH4平衡正向移动
【答案】B
【解析】A项，在容积不变的密闭容器中，根据表中平衡数据可知，平衡气体总浓度随温度的升高而增大，该反应物是固体，生成物是气体，所以升高温度，平衡正向移动，故该反应的△H＞0，△S＞0，能自发进行需△G=△H-T•△S＜0，故该反应在较高温度下能自发进行，A错误；B项，根据表中数据25℃时平衡气体总浓度为4.8×10-3ml/L，又根据反应可知，平衡气体中NH3和CO2的物质的量浓度之比永远为2：1，故平衡时：c(NH3)=3.2×10-3ml/L，c(CO2)=1.6×10-3ml/L，故平衡常数的值K=c2(NH3) c(CO2)=(3.2×10-3)2×1.6×10-3≈1.6×10-8，B正确；C项，由反应方程式可知，NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)容器中NH3和CO2的物质的量之比永远保持2：1，即容器中CO2的体积分数一直不变，就当密闭容器中二氧化碳的体积分数不变时不能说明该反应达到化学平衡状态，C错误；D项，由于NH2COONH4为固体，再加入少量NH2COONH4平衡不移动，D错误； 故选B。
10．在3个容积均为2.0L的恒容密闭容器中，反应H2O(g)+C(s)CO(g)+H2(g) ΔH＞0 ，分别在一定温度下达到平衡，下列说法正确的是( )
A．当温度为T1时，该反应的化学平衡常数值为0.1
B．达到平衡时，容器II中H2O的转化率比容器I中的小
C．若5min后容器I中达到平衡，则H2O的平衡浓度为1.0 ml/L
D．达到平衡时，容器III中 CO的转化率小于66.6%
【答案】B
【解析】温度T1时，容器Ⅰ中平衡时n(CO)=0.2ml，
该反应的化学平衡常数值为，故A错误；B项，容器Ⅱ相当于容器Ⅰ增加H2O的量，反而使其转化率降低，所以达到平衡时，容器Ⅱ中H2O的转化率比容器Ⅰ中的小，故B正确；C项，5min后容器Ⅰ中达到平衡，n(H2)=0.2ml，则5min内的平均反应速率：，故C错误；D项，假设达到平衡时，容器Ⅲ中的CO的转化率为66.6%，

则y=0.6×66.6%=0.3996，所以平衡时c(CO)=c(H2)=，c(H2O)=，则，但由于反应为吸热反应，降低温度不利于反应正向进行，所以容器Ⅲ的平衡常数比容器Ⅰ的平衡常数要小，即y＜0.3996ml，可见转化率大于66.6%，故D错误；故选B。
11．温度为T时，向2.0 L恒容密闭容器中充入1.0 ml PCl5，反应PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据如表所示：
下列说法正确的是
A．反应在前50 s的平均速率v(PCl3)=0.003 2 ml·L−1·s−1
B．保持其他条件不变，升高温度，平衡时c(PCl3)=0.11 ml·L−1，则反应的ΔH<0
C．相同温度下，起始时向容器中充入1.0 ml PCl5、0.20 ml PCl3和0.20 ml Cl2，反应达到平衡前v正>v逆
D．相同温度下，起始时向容器中充入2.0 ml PCl3和2.0 ml Cl2，达到平衡时，PCl3的转化率小于80%
【答案】C
【解析】反应在前50 s的平均速率v(PCl3)==0.001 6 ml·L−1·s−1，A错；由表格数据可知，平衡时c(PCl3)==0.1 ml·L−1，升温时PCl3的浓度增大，则该反应是吸热反应，ΔH>0，B错；由平衡常数K==0.025，而Qc==0.02<0.025，故C项中起始时反应向正反应方向进行，即v正>v逆，正确；根据反应：
PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g)
起始浓度(ml·L−1) 2 2 0
转化浓度(ml·L−1) x x x
平衡浓度(ml·L−1) 2−x 2−x x
根据K正=，则K逆===，解得x≈1.79，即PCl3的转化率约为89.5%，D错。
12．已知反应：CH2==CHCH3(g)＋Cl2(g)CH2==CHCH2Cl(g)＋HCl(g)。在一定压强下，按w＝eq \f(nCl2,nCH2==CHCH3)向密闭容器中充入氯气与丙烯。图甲表示平衡时，丙烯的体积分数(φ)与温度(T)、w的关系，图乙表示正、逆反应的平衡常数与温度的关系。则下列说法中错误的是( )
A．图甲中w2＞1
B．图乙中，A线表示逆反应的平衡常数
C．温度为T1、w＝2时，Cl2的转化率为50%
D．若在恒容绝热装置中进行上述反应，达到平衡时，装置内的气体压强增大
【答案】C
【解析】根据题中信息可知，增大n(Cl2)，w增大，平衡正向移动，丙烯的体积分数(φ)减小，故w2＞1，A项正确；根据图甲可知，升高温度，丙烯的体积分数增大，说明平衡逆向移动，逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，则升高温度，正反应的平衡常数减小，逆反应的平衡常数增大，图乙中A线表示逆反应的平衡常数，B项正确；由图乙知，温度为T1时，正、逆反应的平衡常数相等，又因两者互为倒数，则平衡常数K＝1，当w＝2时，设CH2==CHCH3和Cl2的物质的量分别为a ml、2a ml，参加反应的Cl2的物质的量为b ml，利用三段式可列关系式eq \f(b2,a－b2a－b)＝1，解得eq \f(b,2a)＝eq \f(1,3)，则Cl2的转化率约为33.3%，C项错误；该反应为反应前后气体体积不变的放热反应，反应向正反应方向进行，体系温度升高，气体膨胀，达到平衡时，装置内的气体压强将增大，D项正确。
13．在恒温恒容密闭容器中发生反应2H2(g)+2NO(g) 2H2O(g) +N2(g)，N2的瞬时生成速率v=k·cm(H2)c2 (NO)。控制NO起始浓度为0.5 ml/L，N2的瞬时生成速率和H2起始浓度的关系如图所示，下列说法正确的是( )
A．由题可知，该反应的速率常数k为15
B．随着H2起始浓度增大，该反应平衡常数增大
C．达平衡后，H2和NO的浓度均增加一倍，则NO转化率减小
D．H2起始浓度0.2 ml/L，某时刻NO的浓度为0.4 ml/L，则N2的瞬时生成速率为0.24 ml/L
【答案】A
【解析】A项，NO起始浓度为0.5 ml/L，由图像可知，N2的瞬时生成速率与H2起始浓度呈直线关系，则m=1，将数据(0.2，0.75)代入v=k·c(H2)c2 (NO)，该反应的速率常数，A项正确；B项，反应一定，平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，B项错误；C项，达平衡后，H2和NO的浓度均增加一倍，新平衡与原平衡相比，相当于加压，平衡正向移动，则NO转化率增大，C项错误；D项，由2H2(g)+2NO(g)2H2O(g) +N2(g)可知，NO起始浓度为0.5 ml/L，某时刻NO的浓度为0.4 ml/L，变化量为0.1 ml/L，则时刻H2的浓度为0.2ml/L-0.1ml/L =0.1ml/L，N2的瞬时生成速率为，单位错误，D项错误；故选A。
14．含氮化合物在生活、生产、研究领域至关重要。我国学者在容积不变的刚性容器中按投料比=1发生反应2H2(g)+2NO(g)⇌N2(g)+2H2O(g) △H2=-664.1kJ/ml，不同催化剂条件下，反应相同时间测得NO转化率与温度的关系如图所示。且研究表明该反应v=kcm(H2)c2(NO)，其中k为速率常数。下列说法错误的是( )
A．当使用催化剂乙时，温度高于350℃NO转换率下降是由于反应放热，达到平衡后，升高温度使平衡逆向移动
B．使用催化剂甲比使用催化剂乙正反应的活化能更低
C．对于反应2H2(g)+2NO(g)N2(g)+2H2O(g)，其他条件不变，加压使平衡正向移动
D．T1℃的初始速率为V0，当H2转化率为60%时，反应速率为0.064V0，由此可知m=1
【答案】A
【解析】A项，当使用催化剂乙时，温度低于350℃时，催化剂的活性随温度升高逐渐增强，反应速率加快，NO转化率也增大，温度高于350℃时，导致催化剂活性降低甚至失去活性，反应速率下降，导致NO转换率下降，A错误；B项，单位时间内，使用催化剂甲比使用催化剂乙反应速率快，NO转化率高，则使用催化剂甲比使用催化剂乙正反应的活化能更低，B正确；C项，对于反应2H2(g)+2NO(g)⇌N2(g)+2H2O(g)，是一个反应前后气体分子数减小的反应，其他条件不变，增大压强，平衡正向移动，C正确；D项，设初始一氧化氮和氢气的物质的量均为1ml，容器体积为1L，则初始一氧化氮和氢气的浓度均为1ml/L，V0=k1m12=k，当H2转化率为60%时，c(H2)=0.4ml/L，c(NO)=0.4ml/L，此时的反应速率为0.064V0，则有0.064V0=k(0.4)m(0.4)2=V0(0.4)m(0.4)2，解得m=1，D正确；故选A。
15．(2024·江苏南京六校联合体高三联考)中国科学家在淀粉人工光合成方面取得重大突破性进展，该实验方法首先将CO2催化还原为CH3OH。已知CO2催化加氢的主要反应有：
①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1=-49.4kJ•ml-1
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.2kJ•ml-1
其他条件不变，在相同时间内温度对CO2催化加氢的影响如图。下列说法不正确的是( )
已知：CH3OH的选择性=×100%
A．增大有利于提高CO2的平衡转化率
B．使用催化剂，能降低反应的活化能，增大活化分子百分数
C．其他条件不变，增大压强，有利于反应向生成CH3OH的方向进行
D．220～240℃，升高温度，对反应②速率的影响比对反应①的小
【答案】D
【解析】A增大即增大H2的浓度，上述反应①平衡正向移动，故有利于提高CO2的平衡转化率，A正确；B项，使用催化剂能降低反应的活化能，增大活化分子的百分数，加快反应速率，B正确；C项，反应①是气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，即向生成CH3OH的方向移动，C正确；D项，由题干图示信息可知，220～240℃，升高温度，二氧化碳的转化率增大，但甲醇的选择性下降，说明对反应②速率的影响比对反应①的大，D错误；故选D。
二、非选择题(本题包括4小题，共55分)
16．(10分)某兴趣小组同学探究KMnO4酸性溶液与草酸(H2C2O4 )溶液反应速率的影响因素。将的KMnO4酸性溶液与0.40ml·L-1草酸溶液按如下比例混合。
【设计实验】
(1)补全KMnO4酸性溶液与草酸溶液反应的离子方程式：_______。
2MnO4-+5H2C2O4+__________=2 Mn2++10CO2↑+8H2O
(2)实验①和②的目的是_______。
【进行实验】
小组同学进行实验①和②，发现紫色并未直接褪去，而是分成两个阶段：
Ⅰ．紫色溶液变为青色溶液；Ⅱ．青色溶液逐渐褪至无色溶液。
【查阅资料】
a．KMnO4酸性溶液与草酸溶液的反应主要包含如下几个过程：
反应ⅰ．MnO4-+2H2C2O4+4H+=Mn3+(无色)+4CO2↑+4H2O
反应ⅱ．Mn3++2H2C2O4=[Mn(C2O4)2]- (青绿色)+ 4H+
反应ⅲ。2Mn3++H2C2O4=2 Mn2+(无色)+2CO2↑+ 2H+
b．[Mn(C2O4)2]-的氧化性较弱，在本实验条件下不能氧化H2C2O4。
c．MnO42-呈绿色，在酸性条件下不稳定，迅速分解为MnO4-和MnO2。
【继续探究】
进一步实验证明溶液中含有[Mn(C2O4)2]-，实验①反应过程中MnO4-和[Mn(C2O4)2]-的浓度随时间的变化如下图。
【解释与反思】
(3)本实验中，化学反应速率：反应ⅱ_______反应ⅲ(填“＞”、“=”或“＜”)。
(4)小组同学认为反应ⅱ的离子方程式应该改为：Mn3++2H2C2O4[Mn(C2O4)2]-+4H+，结合实验现象，说明其理由_______。
【答案】(1)6H+(2分)
(2)探究相同温度下，草酸浓度的改变对化学反应速率的影响(2分)
(3)＞(2分)
(4) [Mn(C2O4)2]-的氧化性较弱，不能氧化H2C2O4，而Mn3+与草酸发生过程iii的反应，使得Mn3+浓度不断减小，只有过程ii存在化学平衡，即Mn3++2H2C2O4[Mn(C2O4)2]-+4H+，上述平衡会逆向移动，[Mn(C2O4)2]-浓度逐渐减小，所得现象为溶液的青绿色逐渐褪去直至无色，故可判断过程ii的反应方程式应该为Mn3++2H2C2O4[Mn(C2O4)2]-+4H+(4分)
【解析】(1)根据原子守恒和电荷守恒，完整反应方程式为2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2 Mn2++10CO2↑+8H2O，所以补充6H+；(2)两组实验温度相同，高锰酸钾溶液用量相同，草酸溶液用量不同，探究相同温度下，反应物浓度的改变对化学反应速率的影响；(3)由图像可知，比较过程ii生成[Mn(C2O4)2]-和过程iii消耗等量[Mn(C2O4)2]-所用的时间，前者少于后者，说明反应速率前者大于后者；(4)根据资料[Mn(C2O4)2]-的氧化性较弱，在本实验条件下不能氧化H2C2O4可知，过程ii存在化学平衡，即Mn3++2H2C2O4[Mn(C2O4)2]-+4H+，Mn3+与草酸发生过程iii的反应，使得Mn3+浓度不断减小，上述平衡逆向移动，所得现象为溶液的青绿色逐渐褪去直至无色。
17．(15分)(2023·黑龙江省齐齐哈尔市普高十校高三联考)合成氨技术的发展开辟了人工固氮的重要途径，解决了亿万人口的生存问题。
(1)可用作合成氨的催化剂有很多，如Os、Fe、Pt、Mn、C等金属及相应的合金或化合物。该反应在LaCSi催化作用的化学吸附及初步表面反应历程如下：
注：方框内包含微粒种类及数目、微粒的相对总能量(括号里的数字单位：eV)，TS表示过渡态，*表示吸附态。
①写出N2参与化学吸附的反应方程式：_______。
②以上历程须克服的最大能垒为_______eV。
(2)某合成氨速率方程为v=kcα(N2)cβ(H2)cγ(NH3)。
①根据表中数据，_______。
②在合成氨过程中，需要不断分离出氨的原因为_______(填字母)。
a.有利于平衡正向移动 b.防止催化剂中毒 c.提高正反应速率
(3)在一定条件下，向某反应容器中投入5 mlN2，15 mlH2在不同温度下反应，平衡体系中氨的质量分数随压强变化曲线如图所示。
温度T1、T2、T3中，由低到高为_______，M点N2的转化率为_______。
②1939年捷姆金和佩热夫推出氨合成反应在接近平衡时净速率方程式为，、分别为正反应和逆反应的速率常数；、、代表各组分的分压(分压=总压×物质的量分数)；a为常数，工业上以铁触媒为催化剂时，a=0.5。温度为时，由M点计算_______(计算结果保留一位小数)。
【答案】(1) N2(g)→2N*(g)[或N2(g)+H2(g)→2N*(g)+H2(g)] (2分) 1.47(2分)
(2) -1(2分) a(2分)
(3) T1＜T2＜T3(2分) 40%(2分) 136.7(3分)
【解析】(1)由图可知氮气参与化学吸附的反应方程式为N2(g)→2N*(g)[或N2(g)+H2(g)→2N*(g)+H2(g)]；由图可知N2(g)+H2(g)→2N*(g)+H2(g)时相对总能量降低1.46eV，2N*(g)+H2(g)→TSl时相对总能量升高0.01eV-(-1.46eV)=1.47eV，TS1→2N*(g)+2H*(g) 时相对总能量降低3.46eV，因此以上历程须克服的最大势垒为1.47eV；(2)将实验1、3中数据分别代入合成氨的速率方程v=kcα(N2)cβ(H2)cγ(NH3)可得：① q=kmαnβpγ，③ 10q=kmαnβ(0.1p)γ，可得γ=-1。a项，合成氨过程中，不断分离出氨，即降低体系中c(NH3)，生成物浓度下降，平衡向正反应方向移动，a正确；b项，反应主产物即氨不能使催化剂中毒，b错误；c项，减小c(NH3)，正、逆反应速率均减小，c错误；故选a；(3)① 由(1)中图示可知，合成氨反应的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3 ΔH=-92kJ/ml，升高温度，合成氨反应向逆反应方向移动，氨气的质量分数减小，由图可知，温度为T3时，氨气的质量分数最小，则温度T1、T2、T3中，由低到高为T1＜T2＜T3；设M点时氮气的转化率为x，由题意可建立如下三段式：

由平衡体系中氨气的质量分数为40%可得：×100%=40%，解得x=40%；② 由三段式数据可知，M点时氮气、氢气和氨气的平衡分压为×16Mpa=3Mpa、×16Mpa=9Mpa、×16Mpa=4Mpa，分压平衡常数Kp=，由题意可知，反应达到平衡时，=0，则 。
18．(15分)(2023·山东省泰安市高三统考期末)丙烯是重要的有机化工原料，工业上丙烷脱氢可制丙烯：C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)。回答下列问题：
(1)已知部分共价键键能见下表：
请写出丙烷脱氢制丙烯的热化学方程式_______，该反应自发进行的条件是_______(填“高温”“低温”或“任意温度”)。
(2)T1K时，总压恒定为0.1MPa，起始时向恒温密闭容器中充入0.75 ml C3H8(g)发生反应。
①下列情况能说明上述反应达到平衡状态的是_______(填字母)。
A．n(C3H8)= n(H2) B．体系温度不变 C．体系压强不变 D．气体密度不变
②达到平衡时，混合气体中C3H8的物质的量分数为50％，则对应温度下该反应的压强平衡常数KP=_______MPa(用平衡分压代替平衡浓度计算，某气体分压=总压×某气体物质的量分数)。
(3)温度为T1时，总压恒定为100kPa，在密闭容器中充入C3H8和稀有气体(稀有气体不参与反应)的混合气体，C3H8的平衡转化率与充入气体中C3H8的物质的量分数的关系如图a虚线所示。
①请分析稀有气体的作用并解释曲线变化的原因：_______。
②催化剂可提高生产效率，通入气体中C3H8的物质的量分数为0.4并加入固体催化剂时，对应C3H8的平衡转化率应为_______(填“X”“Y”或“Z”)点。
(4)已知丙烷脱氢制丙烯工艺生产中常将稀有气体改为CO2气体。600℃，将一定浓度的CO2与固定浓度的C3H8通过含催化剂的恒容反应器，经相同时间，流出的CO、C3H6和H2浓度随初始CO2浓度的变化关系如图b，改为CO2气体的好处是_______。
【答案】(1) C3H8(g)C3H6(g)+H2(g) △H=+123kJ•ml-1 (2分) 高温(1分)
(2) D(2分) 0.0125(2分)
(3) 该反应为气体分子数增大的反应，充入稀有气体能够减小反应体系的分压，使该平衡正向移动，提高C3H8的转化率，且稀有气体越多，反应体系分压越小，C3H8转化率越高(3分) X(1分)
(4)氢气和二氧化碳反应，消耗氢气使脱氢反应正向进行，提高丙烷的转化率(3分)
【解析】(1)焓变=反应物总键能-生成物总键能，丙烷脱氢制丙烯的热化学方程式C3H8(g)C3H6(g)+H2(g) △H=(347×3+413×8)-(436+347×2+614+413×6)= +123kJ•ml-1，该反应△H>0、△S>0，自发进行的条件是高温。(2)①A项，根据反应方程式，丙烯和氢气的物质的量始终相等，n(C3H8)= n(H2)反应不一定平衡，故不选A；B项，反应容器为恒温容器，温度是恒量，体系温度不变，反应不一定平衡，故不选B；C项，反应保持总压恒定为0.1MPa，压强是恒量，体系压强不变，反应不一定平衡，故不选C；D项，反应前后气体系数和不同，恒压条件下，气体体积是变量，所以气体的密度是变量，气体密度不变，反应一定达到平衡状态，故选D。②

达到平衡时，混合气体中C3H8的物质的量分数为50％，则，x=0.25ml，则对应温度下该反应的压强平衡常数MPa。(3)①该反应为气体分子数增大的反应，充入稀有气体能够减小反应体系的分压，使该平衡正向移动，提高C3H8的转化率，且稀有气体越多，反应体系分压越小，C3H8转化率越高。②催化剂不能使平衡移动，通入气体中C3H8的物质的量分数为0.4并加入固体催化剂时，平衡转化率不变，对应C3H8的平衡转化率应为X点。(4)丙烷脱氢制丙烯工艺生产中常将稀有气体改为CO2气体，氢气和二氧化碳反应，消耗氢气使脱氢反应正向进行，提高丙烷的转化率。
19．(15分))研究氮、碳及其化合物的资源化利用具有重要的意义。回答下列问题：
(1)已知氢气还原氮气合成氨低温下自发发生。若将2.0 ml N2和6.0mlH2通入体积为1L的密闭容器中，分别在T1和T2温度下进行反应。曲线A表示T2温度下n(H2)的变化，曲线B表示T1温度下n(NH3)的变化，T2温度下反应到a点恰好达到平衡。
①温度T1______(填“>”“<”或“=”下同) T2。T1温度下恰好平衡时，曲线B上的点为b(m，n)，则m______12，n_____2；
②T2温度下，若某时刻容器内气体的压强为起始时的80%，则此时v(正)________(填“>”“<”或“=”)v(逆)。
(2)以焦炭为原料，在高温下与水蒸气反应可制得水煤气，涉及反应如下：
I．C(s)＋H2O(g) CO(g)+ H2(g) ΔH1＝+131.3kJ·ml−1 K1
II．C(s)＋2H2O(g) CO2(g)+ 2H2(g) ΔH1＝+90.3kJ·ml−1 K2
III．CO(g)+ H2O(g) CO2(g)＋H2(g) ΔH3＝-41.0kJ·ml−1 K3
三个反应的平衡常数随温度变化的关系如图所示，则表示K1、K3的曲线依次是_______、_______。
(3) CO2在Cu-ZnO催化下，同时发生以下反应，是解决能源短缺的重要手段。
I．CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＜0
II．CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2＞0
在容积不变的密闭容器中，保持温度不变，充入一定量的CO2和H2，起始及达平衡时，容器内各气体的物质的量及总压强如下表所示：
若容器内反应I、II均达到平衡时，，反应①的平衡常数KP=______(kPa)-2。(用含p的式子表示，分压=总压×气体物质的量分数)
【答案】(1) ＞(2分) <(2分) < (2分) >(2分)
(2) c(2分) d(2分) (3)(3分)
【解析】(1)①曲线A表示T2温度下n(H2)的变化，反应到4min时，，该条件下对应氨气的速率为：，曲线B表示T1温度下n(NH3)的变化，4min时，曲线B对应的反应速率快，可知T1＞T2，因曲线B对应的温度高，速率快，所以到达平衡的时间比曲线A短，即m＜12，但因反应为放热反应，温度升高平衡逆向移动，导致曲线B平衡时氨气的物质的量比曲线A平衡时氨气的物质的量少，即n＜2；②T2温度下，合成氨反应N2+3H2⇌2NH3，根据题中数据列三段式：

平衡常数K=，由以上计算可知平衡时气体总量为6ml，平衡时气体的压强是起始时的，若某时刻，容器内气体的压强为起始时的80%，反应应向气体体积减小的方向建立平衡即向正向进行，则v(正)＞v(逆)；(2)Ⅰ、Ⅱ为吸热反应，Ⅲ为放热反应，所以K1、K2随温度升高而增大，K3随温度升高而减小，又K1=，K2=，K3=，则K1×K3=K2，结合图象数据可知，1000℃时，曲线c中，K1=2，曲线b中，K2=16，曲线d中，K3=8符合题意，则c为K1、d为K3；(3)恒温恒容条件下，压强之比等于气体的物质的量之比，设达到平衡时气体的物质的量为n，则n：(0.5+0.9)=p：1.4p，解得n=1ml，反应前后气体减少的物质的量为0.4ml，反应②中反应前后气体物质的量不变，反应①中反应后气体减少的物质的量为生成甲醇气体的2倍，则生成甲醇气体的物质的量为0.2ml，反应①中生成的n(H2O)=n(CH3OH)=0.2ml，则反应②中生成的n(H2O)=0.3ml-0.2ml=0.1ml，所以反应②中生成的n(CO)=0.1ml，消耗的n(CO2)=0.2ml+0.1ml=0.3ml，剩余的n(CO2)=0.5ml-0.3ml=0.2ml，剩余的n(H2)=0.9ml-0.6ml-0.1ml=0.2ml，p(CO2)=×p=0.2p，同理可得：p(H2)=0.2p，p(H2O)=0.3p，p(CH3OH)=0.2p，反应①的平衡常数K=。
容器
温度/K
物质的起始浓度
物质的平衡浓度
Ⅰ
400
0.20
0.10
0
0.080
Ⅱ
400
0.40
0.20
0
Ⅲ
500
0
0
0.10
0.025
温度(℃)
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
平衡总压强()
5.7
8.3
12.0
17.1
24.0
平衡气体总浓度()
2.4
3.4
4.8
6.8
9.4
容器
温度
(T1＞T2)
起始时物质的量/ml
平衡时物质的量/ml
n(H2O)
n(C)
n(CO)
n(H2)
n(CO)
I
T1
0.6
1.2
0
0
0.2
II
T1
1.2
1.2
0
0
x
III
T2
0
0
0.6
0.6
y
t/s
0
50
150
250
350
n(PCl3)/ml
0
0.16
0.19
0.20
0.20
序号
V(KMnO4酸性溶液)/mL
V(草酸溶液)/mL
V(H2O)/mL
反应温度/
①
2.0
2.0
0
20
②
2.0
1.0
1.0
20
实验
1
m
n
p
q
2
2m
n
p
2q
3
m
n
0.1p
10q
4
m
2n
p
2.828q
共价键
H-H
C-C
C=C
C-H
键能(kJ•ml-1)
436
347
614
413
CO2
H2
CH3OH
CO
H2O
总压强/kPa
起始/ml
0.5
0.9
0
0
0
平衡/ml
0.3