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化学选择性必修1第四节 化学反应的调控精品练习题
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这是一份化学选择性必修1第四节 化学反应的调控精品练习题，共14页。试卷主要包含了工业合成氨等内容，欢迎下载使用。
1．在一定温度和压强下，在密闭容器中充入H2、N2、NH3，开始时其物质的量之比为3∶1∶1，反应达平衡后，H2、N2、NH3的物质的量之比为9∶3∶4，则此时氮气的转化率为
A．10%B．20%
C．15%D．30%
【答案】A
【解析】由题意设H2、N2、NH3的物质的量分别为3 ml、1 ml、1 ml。平衡时N2转化了a ml，根据三段式知：
N2(g) + 3H2(g) f 2NH3(g)
起始量(ml) 1 3 1
变化量(ml) a 3a 2a
平衡量(ml) 1-a 3a 1+2a
则1−a1+2a = 34，解之得a=0.1 ml
N2的转化率为a(N2)=0.1ml1ml×100%=10%；
答案选A。
2．一定温度下，向一恒容密闭容器中充入一定量的和，测得容器中的百分含量随时间的变化如图所示，已知该条件下，、和均为气体，下列说法正确的是
A．该温度和压强下，和一定不发生反应
B．时刻与时刻，的百分含量也一定相同
C．若时刻与时刻的压强不同，则%
D．时刻与时刻，反应均处于平衡状态
【答案】C
【解析】A．根据上述分析，当氮气和氢气发生反应时，也能达到氮气的百分含量不变，故A错误；
B．根据上述分析，这两个时刻，氢气的百分含量不一定相等，故B错误；
C．这两个时刻，压强不相等，不是同一个平衡体系，根据上述分析，氮气的百分含量始终为50%，故C正确；
D．根据上述分析，这两个时刻不一定都处于平衡状态，故D错误；
答案为C。
3．下列关于工业合成氨的叙述正确的是
A．合成氨工业温度选择为700 K左右，主要是为了提高NH3产率
B．使用催化剂和施加高压，都能提高反应速率，但对化学平衡状态无影响
C．合成氨生产过程中将NH3液化分离，可提高其自身的转化率
D．合成氨工业中为了提高氢气的利用率，可适当增加氮气浓度
【答案】D
【解析】A．合成氨反应为放热反应，温度较高不利于提高NH3产率，A错误；
B．催化剂和高压能加快反应速率，增大压强平衡正移，催化剂对平衡无影响，B错误；
C．两种或两种以上的反应物，充入一种反应物，其他反应物转化率提高，而自身转化率降低，C错误；
D．增加一种反应物的浓度可以提高另一种反应物的转化率，而本身转化率降低，所以合成氨工业中为了提高氢气的利用率，可适当增加氮气的浓度，D正确；
故选D。
4．接触法制硫酸生产中接触室的反应为2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ/ml，能提高SO2转化率的条件是
A．400～500 ℃B．常压C．催化剂D．过量的空气
【答案】D
【解析】A．正反应为放热反应，升高温度，抑制反应向正反应方向移动，升高温度主要考虑催化剂的活性，A错误；
B．由平衡移动原理可知压强越大反应正向进行，二氧化硫转化率越大，但常压下二氧化硫转化率已经很大，增大压强转化率变化不大，所以采取常压，B错误；
C．催化剂改变化学反应速率，不改变化学平衡，不能提高二氧化硫的转化率，C错误；
D．过量的空气会提高二氧化硫转化率，D正确；
故选D。
5．工业合成氨：，一般采用左右的温度，其原因是：
①提高的平衡转化率 ②适当提高氨的合成速率 ③提高氨的产率 ④催化剂在左右时活性最大
A．只有①B．②④C．②③④D．①②
【答案】B
【解析】①正反应放热，升高温度平衡逆向移动，采用700K左右的温度，不能提高H2的平衡转化率，故不选①；
②升高温度，反应速率加快，采用700K左右的温度，能提高氨的合成速率，故选②；
③正反应放热，升高温度平衡逆向移动，采用700K左右的温度，不能提高氨的产率，故不选③；
④催化剂在700K左右时活性最大，采用700K左右的温度，能加快合成氨的速率，故选④；
②④正确，选B。
在固定容积的密闭容器中，进行如下反应：N2(g)+3H2(g)⇄2NH3(g) ，其化学平衡常数与温度的关系如下表。下列说法正确的是
A．能说明反应已达平衡
B．平衡常数
C．混合气体的平均摩尔质量不再改变不能说明反应已达平衡
D．为提高反应速率和平衡转化率，工业生产时通常选择400~500℃、10~30MPa的反应条件
【答案】A
【解析】A．用不同物质的反应速率判断达到平衡，要求反应方向是一正一逆，且反应速率之比等于化学计量数之比，即v正(H2)v逆(NH3) = 32，因此2v正(H2)=3v逆(NH3)能说明反应达到平衡，故A正确；
B．化学平衡常数只与温度有关，该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向进行，平衡常数减小，即平衡常数K1＞K2，故B错误；
C．组分都是气体，混合气体总质量始终不变，该反应为气体物质的量减小的反应，因此混合气体的平均摩尔质量不变，说明反应达到平衡，故C错误；
D．实际工业生产通常选择400～500℃是为了催化剂活性最大，加快反应速率，该反应为气体物质的量减少的反应，压强越大，有利于反应正向移动，但对材料的强度和设备的制造要求越高，需要的动力越大，这将会大大增加生产投资，并可能降低综合经济效益，因此目前压强选择10～30MPa，故D错误；
答案为A。
7．对已达到平衡的反应进行操作后发现：仅升高温度，X(g)的平衡转化率减小；仅增大容器体积，混合体系中W(g)的质量分数减小。下列说法一定正确的是
A．
B．反应物的总能量小于生成物的总能量
C．恒容时，降低温度，当容器内压强不变时，反应达到了平衡
D．保持容器体积不变，再加入X(g)，平衡正向移动，X(g)的平衡转化率增大
【答案】C
【解析】A．增大容器体积，减小压强，平衡向着气体分子数增多方向移动，混合体系中W(g)的质量分数减小，平衡逆向移动，Z物质为固体，则a+b>d，故A错误；
B．升温，X(g)的平衡转化率减小，说明平衡逆向移动，则该反应为放热反应，即反应物的总能量大于生成物的总能量，故B错误；
C．由选项A分析知，反应前后气体分子数不相等，反应过程中压强为变量，变量不变则平衡，故C正确；
D．再加入X(g)，平衡正向移动，只有部分X(g)平衡移动被消耗，其平衡转化率减小，故D错误；
答案选C。
8．中国科学院天津工业生物技术研究所研究员马延和研究团队，采用一种类似“搭积木”的方式，以二氧化碳、氢气为原料，首次在实验室实现了二氧化碳到淀粉的合成。回答下列问题：
(1)用CO2人工合成淀粉，其中前两步分别合成甲醇、甲醛，涉及的反应如下：
①CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1
②CH3OH(g)＋O2(g) HCHO(g)＋H2O2(l) ΔH2
③2H2O2(l) 2H2O(g)＋O2(g) ΔH3
已知反应④2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g) ΔH4，则反应CO2(g)＋2H2(g) HCHO(g)＋H2O(g) ΔH= 。
(2)一定温度下，在一个刚性密闭容器中同时进行反应①和反应②，下列说法正确的是 (填标号)。
A．平衡时向容器中充入惰性气体，反应①的平衡正向移动
B．混合气体的密度保持不变时，说明反应体系已达到平衡
C．选用合适的催化剂可以提高CH3OH的平衡产率
D．增加H2O2的量，可加快反应速率
E．体系达平衡后，若压缩容器容积，则反应②平衡正向移动
(3)CO2与CH3OH反应可制备HCOOCH3和HCOOH，发生的主要反应如下：
Ⅰ.CH3OH(g)＋CO2(g)HCOOH(g)＋HCHO(g) ΔH5>0
Ⅱ.HCOOH(g)＋CH3OH(g)HCOOCH3(g)＋H2O(g) ΔH6>0
Ⅲ.2HCHO(g)HCOOCH3(g) ΔH7<0
一定温度下，在一装有压强传感器的2 L刚性密闭容器中，充入2.0 ml CH3OH(g)和1.0 ml CO2(g)发生反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，测得压强变化如表：
达到平衡时，测得容器中HCOOH、HCHO的物质的量分别为0.10 ml、0.20 ml。
①0～20 min内，反应Ⅲ的平均反应速率v(HCHO)= ml·L-1·min-1。
②CO2的平衡转化率为 。
③该温度下，反应Ⅱ的压强平衡常数Kp= 。
④不同压强下，投入足量CH3OH(g)和CO2(g)发生反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，实验测定HCOOCH3的平衡产率随温度的变化关系如图所示。随温度升高，HCOOCH3的平衡产率先升高后降低，其原因为 。
压强p1、p2、p3由大到小的顺序为 ；图中T1温度时，三条曲线几乎交于一点的原因是 。
【答案】(1)ΔH1＋ΔH2＋12ΔH3-12ΔH4
(2)BE
(3) 0.01125 80% 14 反应Ⅱ为吸热反应，反应Ⅲ为放热反应，低温时，反应Ⅲ正向进行的程度较大，HCOOCH3的平衡产率随温度升高而升高，高温时，反应Ⅱ平衡逆向移动的程度大于反应Ⅲ平衡正向移动的程度，HCOOCH3的平衡产率随温度升高而降低 p1>p2>p3 该温度下，以反应Ⅰ、Ⅱ为主，压强对反应Ⅰ、Ⅱ没有影响
【解析】（1）根据盖斯定律，由①+②+12×③-12×④得目标热化学方程式CO2(g)＋2H2(g) f HCHO(g)＋H2O(g) ΔH=ΔH1+ΔH2+12×ΔH3-12×ΔH4。
（2）A．平衡时向容器中充入惰性气体，因反应容器为刚性密闭容器，体积不变，各组分的分压不变，反应①的平衡不移动，A错误；
B．过氧化氢为液体，随着反应的进行气体质量减小，气体密度会发生改变，当混合气体的密度保持不变时，说明反应体系已经达到平衡，B正确；
C．催化剂不影响平衡移动，所以加入催化剂不能提高甲醇的平衡产率，C错误；
D．过氧化氢为液体，增加过氧化氢的量，反应速率不变，D错误；
E．反应①和②均为气体分子数减小的反应，体系达到平衡后，若压缩容器溶积，则反应②平衡正向移动，E正确；
故选BE。
①由于反应Ⅰ和Ⅱ气体分子数不变，故压强变化，是由反应III引起的。开始时压强为60kPa，20min时压强为55.5kPa，△nn始 = △pp始，即△n3ml = (60−55.5)kPa60kPa，∆n=0.225ml，反应III中n(HCHO)转=2∆n=0.45ml，则0-20min内，反应III的平均反应速率v(HCHO) = 0.45ml2L×20min = 0.01125ml/(Lgmin)；
②该温度下达到平衡时，恒容容器中压强之比等于气体物质的量之比，△nn始 = △pp始，△n3ml = 6kPa60kPa，得∆n=0.3ml，设Ⅰ中二氧化碳转化的物质的量为x ml，Ⅱ中甲醇转化的物质的量为y ml，列示如下：
I. CH3OH(g)＋CO2(g) f HCOOH(g)＋HCHO(g)
n转 x ml x ml x ml x ml
II. HCOOH(g)＋CH3OH(g) f HCOOCH3(g)＋H2O(g)
n转 y ml y ml y ml y ml
Ⅲ. 2HCHO(g) f HCOOCH3(g)
n转 0.60 0.30
达到平衡时，测得容器中甲酸、甲醛的物质的量分别为0.10ml，0.20ml，则x-y=0.10；x-060=0.20，解得x=0.80，y=0.70，二氧化碳的平衡转化率为0.81×100%=80%。
③反应II是气体分子数不变的反应，可用物质的量替分压计算压强平衡常数，平衡时HCOOH(g)、CH3OH(g)、 HCOOCH3(g)、H2O(g)的物质的量分别为0.10ml、0.50ml、1.0ml、0.70ml，则反应II的压强平衡常数Kp=
1×0.70.1×0.5 = 14；
④反应Ⅱ为吸热反应，反应Ⅲ为放热反应，低温时，反应Ⅲ正向进行的程度较大，HCOOCH3的平衡产率随温度升高而升高，高温时，反应Ⅱ平衡逆向移动的程度大于反应Ⅲ平衡正向移动的程度，HCOOCH3的平衡产率随温度升高而降低
⑤一定温度下，压强越大HCOOCH3的平衡产率越大，所以p1>p2>p3；
⑥图中T1温度时，三条曲线几乎交于一点，该温度下，以反应Ⅰ、Ⅱ为主，压强对反应Ⅰ、Ⅱ没有影响；
9．利用CO2和H2合成甲醇时主要涉及以下反应：
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)；ΔH1=-58kJ·ml-1
CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)；ΔH2=41kJ·ml-1
向含有催化剂的密闭容器中充入充入物质的量之比为1∶3的CO2和H2混合气体，其他条件一定，反应相同时间，测得CO2的转化率和CH3OH的选择性[×100%]与温度的关系如图所示。下列说法正确的是
A．反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的ΔH=+99kJ·ml-1
B．250℃时容器中CH3OH的物质的量小于210℃时容器中
C．平衡时CO2的转化率为20%，CH3OH的选择性为75%，则H2的转化率为33.4%
D．研发低温下催化活性强、对CH3OH的选择性高的催化剂有利于CH3OH的合成
【答案】D
【解析】A．设①CO2(g)+3H2(g) f CH3OH(g)+H2O(g)；ΔH1=-58kJ·ml-1，②CO2(g)+H2(g) f CO(g)+H2O(g)；ΔH2=41kJ·ml-1，依据盖斯定律：①-②得CO(g)+2H2(g) f CH3OH(g)的ΔH=-99kJ·ml-1，A错误；
B．如图所示，250℃时二氧化碳转化率比210℃时二氧化碳转化率高一倍还多，即250℃时消耗二氧化碳的量比210℃时消耗二氧化碳的量大的多，但250℃时和210℃时甲醇选择性[n(CH3OH)n反应(CO2)×100%]却相差不大，则250℃时容器中CH3OH的物质的量多于210℃时容器中CH3OH的物质的量，B错误；
C．设起始时二氧化碳的物质的量为a，平衡时一氧化碳的物质的量为b，甲醇的物质的量为c，由甲醇的选择性为75%可得cb+c×100%=75%，解得c=3b，由反应方程式可知，反应消耗二氧化碳和氢气的物质的量分别为(3b+b)、(9b+b)，由二氧化碳的转化率为20%可得4ba×100%=20%，解得a=20b，则氢气的转化率为10b3a×100%=10b3×20b×100%=16.7%，C错误；
D．依据图示可知，较低温度下CH3OH的选择性高，因此研发低温下催化活性强、对CH3OH的选择性高的催化剂有利于CH3OH的合成，D正确；
答案选D。
10．温度为T1时，在三个容积均为1 L的恒容密闭容器中仅发生反应：2NO2(g)⇌2NO(g)+O2(g)(正反应吸热)。实验测得：v正=v(NO2)消耗=k正·c2(NO2)，v逆=v(NO)消耗=2v(O2)消耗=k逆·c2(NO)·c(O2)，k正、k逆为速率常数，受温度影响。下列说法正确的是
A．设K为该反应的化学平衡常数，则有K=
B．达平衡时，容器Ⅱ与容器Ⅲ中的总压强之比为20∶17
C．容器Ⅱ中起始时平衡正向移动，达到平衡时，容器Ⅱ中NO2的转化率比容器Ⅰ中的小
D．若改变温度为T2，且T2＞T1，则k正∶k逆＜0.8
【答案】C
【解析】A．当可逆反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等，则有k正·c2(NO2)=k逆·c2(NO)·c(O2)，所以可知化学平衡常数K=c2NO·c(O2)c2(NO2) = K正K逆，A错误；
B．容器Ⅰ中反应达到平衡时O2的浓度c(O2)=0.2 ml/L根据物质反应转化关系可知：平衡时，c(NO)=0.4 ml·L-1，c(NO2)=0.2 ml·L-1，则在T1温度下，该反应的平衡常数K=c2NO·c(O2)c2(NO2)= 0.42× = 0.8；容器Ⅱ中浓度商Qc=0.52×≈0.56＜0.8，此时反应正向进行，使气体的总物质的量大于1 ml，而容器Ⅲ中反应向左进行，气体的总物质的量小于0.85 ml，气体物质的量越多，则体系的压强就越大，所以反应达到平衡时，容器Ⅱ与容器Ⅲ中的总压强之比大于20∶17，B错误；
C．对于容器Ⅰ中，NO2的起始浓度是c(NO2)=0.6 ml·L-1，平衡浓度c(NO2)=0.2 ml·L-1，所以NO2的平衡转化率为0.6mlL−0.2ml/L0.6ml/L = 23；假设容器Ⅱ中NO2的转化率也为23，反应正向进行，起始时c(NO2)=0.3 ml·L-1，c(NO)=0.5 ml·L-1，c(O2)=0.2 ml·L-1，则反应消耗NO2的浓度是0.2 ml/L，根据物质反应转化关系可知平衡时：c(NO2)=0.1 ml·L-1，c(NO)=0.7 ml·L-1，c(O2)=0.3 ml·L-1，则化学平衡常数K=c2NO·c(O2)c2(NO2)=0.72×＞0.8，可知容器Ⅱ中反应达到平衡时NO2的转化率小于23，即容器Ⅱ中起始平衡正向移动，达到平衡时，容器Ⅱ中NO2的转化率比容器Ⅰ中的小，C正确；
D．因为该反应的正反应是吸热反应，升高温度，化学平衡向吸热的正反应方向移动，导致化学平衡常数增大，反应温度：T2＞T1，所以T2时平衡常数增大，则k正∶k逆＞0.8，D错误；
故合理选项是C。
11．在t ℃时，向a L密闭容器中加入1.6 ml HI(g)，发生反应2HI(g)H2(g)＋I2(g) ΔH>0，H2的物质的量随时间的变化如图所示，下列有关说法中正确的是
A．平衡时，I2蒸气的体积分数为25%
B．若在1.5 min时降低温度，则反应将向左进行
C．平衡后若升高温度，υ正增大，υ逆减小
D．平衡后向容器中加入一定量的H2后，平衡向左移动，H2的体积分数减小
【答案】A
【解析】A．该反应反应前后气体体积不变，由图可知，平衡时n(H2)=0.4 ml，则有n(I2)=0.4 ml，故I2蒸气的体积分数为×100%=25%，故A正确；
B．1.5 min时反应未达到平衡状态，降低温度，平衡向吸热的正反应方向移动，反应速率减慢，但υ正仍大于υ逆，直至平衡，故B错误；
C．平衡后若升高温度，υ正、υ逆均增大，但υ正增大的程度大于υ逆，平衡向右移动，故C错误；
D．平衡后加入H2，平衡向左移动，根据勒夏特列原理可知，达到新平衡后，c(H2)仍比原来大，则新平衡后H2的体积分数增大，故D错误。
综上所述，答案为A。
12．已知某化学反应的平衡常数表达式为K=，在不同的温度下该反应的平衡常数如下表所示：
下列有关叙述不正确的是
A．该反应的化学方程式是CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)
B．升温，该反应进行的程度减小
C．如果在一定体积的密闭容器中充入CO2和H2各1 ml，5 min后温度升高到830 ℃，此时测得CO2为0.4 ml时，该反应达到平衡状态
D．某温度下，如果平衡浓度符合下列关系式：，判断此时的温度是1000 ℃
【答案】C
【解析】A．平衡常数为生成物的幂积与反应物的幂积的比值，所以由平衡常数表达式可知，该反应的化学方程式为是CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，A项正确；
B．由表中数据可知，随温度的升高，平衡常数不断减小，则该反应进行的程度不断减小，B项正确；
C．5min后测得CO2的物质的量为0.4ml，则此时，H2的物质的量为0.4ml，CO和H2O的物质的量为1ml-0.4ml=0.6ml，代入浓度商表达式0.4mlV××0.6mlV = 49 ≠ K(830℃)，所以该反应没有达到平衡，C项不正确；
D．将所给关系式进行变形，可得c(CO2)c(H2)c(CO)c(H2O) = 0.6，即该条件下平衡常数为0.6，D项正确；
故选C。
13．镧镍合金在一定条件下可吸收氢气形成氢化物：LaNi5(s)＋3H2(g)LaNi5H6(s) ΔH<0，欲使LaNi5H6(s)释放出气态氢，根据平衡移动原理，可改变的条件是
A．增加LaNi5H6(s)的量B．降低温度
C．减小压强D．使用催化剂
【答案】C
【解析】欲使LaNi5H6(s)释放出气态氢，则平衡向逆向移动，由LaNi5(s)＋3H2(g)LaNi5H6(s) ΔH<0，为气体减小的放热反应，所以可以升高温度或降低压强，故选C。
14．用CH4还原SO2不仅可以消除污染，而且可以得到单质S，反应如下：t℃时，在容积为2L的恒容密闭容器中测的反应在不同时刻各物质的物质的量如下表：
下列说法不正确的是
A．前2min的平均反应速率v(CH4)=0.27ml·L-1·min-1
B．6min时SO2的转化率等于10min时SO2的转化率
C．其它条件不变，在第10min后降低温度，可使容器中的CO2的浓度升高到1.4ml·L-1
D．向容器内通入适量的H2S，会使平衡逆向移动
【答案】C
【解析】A．根据CH4(g)+2SO2(g)=2S(s)+CO2(g)+2H2O(g)可知，前2min甲烷物质的量变化1.08ml，则v(CH4)=1.08ml÷2L2min = 0.27ml·L-1·min-1，故A正确；
B．根据表中数据可知6min时SO2的转化量为4.8ml-1.8ml=3ml，SO2转化率为34.8×100%=62.5%；6min后向反应体系中加入二氧化硫，导致平衡发生移动，10min时处于新的平衡，根据硫原子守恒，加入的SO2的物质的量为0.3ml+(1.75ml-1.5ml)×2=0.8ml，则SO2的转化率为×100%=62.5%；所以转化率相等，故B 正确；
C．10min时，二氧化硫浓度1.05ml/L，二氧化碳浓度0.875ml/L，若不改变容器体积，结合方程式，当二氧化硫全部转化为二氧化碳的浓度1.2ml/L，但该反应为可逆反应，低温平衡正向移动，二氧化碳浓度不能达到1.4ml/L，故C错误；
D．H2S会与二氧化硫发生氧化还原反应，导致平衡逆向移动，故D正确；
答案选C。
15．在三种不同条件下，分别向容积为的恒容密闭容器中充入和，发生反应： 。相关条件和数据如表所示：
下列说法正确的是
A．三种条件下，实验Ⅲ的平衡常数最大
B．催化剂降低了反应的活化能，使实验Ⅱ的平衡常数最大
C．实验Ⅰ条件下，若向容器中充入的是，达到平衡时的转化率为25％
D．可以计算出实验Ⅲ的平衡常数为1
【答案】C
【解析】A．化学平衡常数只受温度的影响，该反应为放热反应，根据勒夏特列原理，升高温度，平衡向逆反应方向移动，化学平衡常数减小，根据表中数据，实验Ⅲ的平衡常数最小，故A错误；
B．催化剂降低反应的活化能，化学反应速率加快，化学平衡不移动，因为化学平衡常数只受温度的影响，因此使用催化剂，化学平衡常数不变，实验Ⅰ、Ⅱ的平衡常数不变，故B错误；
C．实验Ⅰ条件下，充入2mlSO2(g)和1mlO2(g)达到平衡，与充入2mlSO3(g)达到平衡，这两个平衡为等效平衡，因此有二氧化硫的转化率与三氧化硫的转化率的和为1，实验Ⅰ条件下，二氧化硫的转化率为1.52×100%=75%，则三氧化硫的转化率为25%，故C正确；
D．实验Ⅲ中达到平衡时，三氧化硫的物质的量为1ml，则消耗二氧化硫的物质的量为1ml，消耗氧气的物质的量为0.5ml，根据平衡常数的数学表达式K=c2(SO3)c2SO2·c(O2)= (1ml1L)2[2−1ml1L]2×(1−0.5)ml1L = 2，故D错误；
答案为C。
16．航天员呼吸产生的CO2用下列反应处理，可实现空间站中O2的循环利用。
Sabatier反应：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)
水电解反应：2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)
一种新的循环利用方案是用Bsch反应CO2(g)+2H2(g)C(s)+2H2O(g) ΔH<0代替Sabatier反应，再电解水实现O2的循环利用。
回答下列问题：
(1)有关上述反应，下列说法正确的是 (填标号)。
A．室温下，2H2O(g)⇌2H2(g)+O2(g)不能自发进行的原因为ΔS<0
B．可逆反应都有一定的限度，限度越大反应物的转化率一定越高
C．可逆反应中，若反应物的总能量>生成物的总能量，则ΔH<0
(2)在Sabatier反应[反应Ⅰ：CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) KⅠ]体系中，还会发生副反应(反应Ⅱ)：CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) KⅡ；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。相同温度下，反应2CO(g)+2H2(g)⇌CO2(g)+CH4(g)的平衡常数为 (用含KⅠ、KⅡ的式子表示)；提高CH4的选择性的措施有 、 。
(3)对于Bsch反应CO2(g)+2H2(g)⇌C(s)+2H2O(g) ΔH<0，下列关于各图像的解释或得出的结论正确的是_____(填标号)。
A．由甲图可知，反应在t1min时可能改变了压强或使用了催化剂
B．由乙图可知，反应在m点可能达到了平衡状态
C．由丙图可知，反应过程中v正>v逆的点是C点
D．由丁图可知，交点A表示的反应一定处于平衡状态
(4)室温下，向体积为2L的恒容密闭容器中通入4mlH2和1mlCO2发生Sabatier反应：CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)(不考虑副反应)；若反应时保持温度恒定，测得反应过程中压强随时间的变化如下表所示：
①0～10min内，v(CO2)= ml·L-1·min-1，该温度下Sabatier反应的Kp= (Kp为用气体的分压表示的平衡常数，分压=气体的体积分数×体系总压)。
②Sabatier反应的速率方程：v正=k正c(CO2)c4(H2)，v逆=k逆c(CH4)c2(H2O)(k是速率常数，只与温度有关)。20min时， ；反应达平衡时，升高温度，k正增大的倍数 k逆增大的倍数。(填“>”“<”或“=”)
【答案】(1)C
(2) K1K112 控制反应温度在340℃左右 增大压强
(3)BC
(4) 0.01 116P2 > <
【解析】（1）A．2H2O(g)⇌2H2(g)+O2(g) ΔS>0，室温下，该反应不能自发进行的原因是ΔH>0，不利于反应自发进行，且为主要的影响因素，A错误；
B．增大某反应物浓度可提高可逆反应的限度，但该反应的转化率减小，B错误；
C．ΔH=生成物总能量-反应物总能量，可逆反应中，若反应物总能量大于生成物总能量，则ΔH<0，C正确；
故选C。
（2）①根据盖斯定律，目标反应=反应I-2×反应II，则目标反应的平衡常数K=K1K112；
②由题图可知，在温度为340-400℃时，甲烷的选择性为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，二氧化碳的转化率减小，说明反应I平衡逆向移动，KI减小，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、压强可影响甲烷的选择性，增大压强，反应I平衡正向移动，可提高甲烷的选择性，故可采用控制反应温度在340-400℃、增大压强等措施来提高甲烷的选择性；
（3）A．对Bsch反应，反应后气体分子数减小，改变压强正逆反应速率不等，A错误；
B．已知生成物的百分含量随温度的升高而增大，m点为曲线的最高点，生成物的百分含量达到最大值，即建立了相应温度下的平衡状态，继续升温生成物的百分含量减小，说明升温平衡逆向移动，B正确；
C．C点二氧化碳转化率小于该温度下的平衡转化率，反应正向进行，正反应速率大于逆反应速率，C正确；
D．A点时反应物浓度等于生成物浓度，反应不一定达到平衡状态，D错误；
故选BC。
（4）①向体积为2L的恒容容器中通入4ml氢气和1ml二氧化碳发生反应，设达到10min时消耗二氧化碳的物质的量为xml，则有：
CO2(g) + 4H2(g) CH4(g) + 2H2O(g)
开始 1 4 0 0
变化 x 4x x 2x
10min时 1-x 4-4x x 2x
恒温恒容条件下，反应前后气体物质的量之比等于压强之比，则10min时， 5−2x5 = 4.6p5p，解得x=0.2，v(CO2)=0.2÷(2×10)=0.01ml/(L∙min)。
②由表中数据可知，反应在50min时达到平衡，设反应达到平衡时消耗yml二氧化碳，则有5−2y5 = 4p5p，解得y=0.5。CO2(g)、4H2(g) 、CH4(g)、2H2O(g)的分压分别为0.5p、2p、0.5p、p，Kp=116p2；
③已知v正=k正c(CO2)c4(H2)，v逆=k逆c(CH4)c2(H2O)，根据表中数据，20min时，反应还未达到平衡，反应正向进行，所以v正> v逆，所以v正=k正c(CO2)c4(H2)>v逆=k逆c(CH4)c2(H2O)，即k正c(CO2)c4(H2)>k逆c(CH4)c2(H2O)，所以K正K逆 > c(CH4)c2(H2O)c(CO2)c4(H2);
④反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，v正< v逆，k正增大的倍数25
125
225
…
平衡常数
…
时间/min
0
10
20
30
40
∞
压强/kPa
60
57
55.5
54.5
54
54
容器
编号
物质的起始浓度(ml·L-1)
物质的平衡浓度(ml·L-1)
c(NO2)
c(NO)
c(O2)
c(O2)
Ⅰ
0.6
0
0
0.2
Ⅱ
0.3
0.5
0.2
Ⅲ
0
0.5
0.35
T/℃
700
800
830
1 000
1 200
K
1.67
1.11
1.00
0.60
0.38
物质的量(ml)时间(min)
物质
0
2
4
6
8
10
SO2
4.8
2.64
1.8
1.8
2.1
2.1
CO2
0
1.08
1.5
1.5
1.75
1.75
实验编号
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
反应温度/℃
450
450
500
有无催化剂
无
有
无
平衡时
1.5
1.5
1
时间/min
0
10
20
30
40
50
60
压强
5.00p
4.60p
4.30p
4.15p
4.06p
4.00p
4.00p
1．在一定温度和压强下，在密闭容器中充入H2、N2、NH3，开始时其物质的量之比为3∶1∶1，反应达平衡后，H2、N2、NH3的物质的量之比为9∶3∶4，则此时氮气的转化率为
A．10%B．20%
C．15%D．30%
【答案】A
【解析】由题意设H2、N2、NH3的物质的量分别为3 ml、1 ml、1 ml。平衡时N2转化了a ml，根据三段式知：
N2(g) + 3H2(g) f 2NH3(g)
起始量(ml) 1 3 1
变化量(ml) a 3a 2a
平衡量(ml) 1-a 3a 1+2a
则1−a1+2a = 34，解之得a=0.1 ml
N2的转化率为a(N2)=0.1ml1ml×100%=10%；
答案选A。
2．一定温度下，向一恒容密闭容器中充入一定量的和，测得容器中的百分含量随时间的变化如图所示，已知该条件下，、和均为气体，下列说法正确的是
A．该温度和压强下，和一定不发生反应
B．时刻与时刻，的百分含量也一定相同
C．若时刻与时刻的压强不同，则%
D．时刻与时刻，反应均处于平衡状态
【答案】C
【解析】A．根据上述分析，当氮气和氢气发生反应时，也能达到氮气的百分含量不变，故A错误；
B．根据上述分析，这两个时刻，氢气的百分含量不一定相等，故B错误；
C．这两个时刻，压强不相等，不是同一个平衡体系，根据上述分析，氮气的百分含量始终为50%，故C正确；
D．根据上述分析，这两个时刻不一定都处于平衡状态，故D错误；
答案为C。
3．下列关于工业合成氨的叙述正确的是
A．合成氨工业温度选择为700 K左右，主要是为了提高NH3产率
B．使用催化剂和施加高压，都能提高反应速率，但对化学平衡状态无影响
C．合成氨生产过程中将NH3液化分离，可提高其自身的转化率
D．合成氨工业中为了提高氢气的利用率，可适当增加氮气浓度
【答案】D
【解析】A．合成氨反应为放热反应，温度较高不利于提高NH3产率，A错误；
B．催化剂和高压能加快反应速率，增大压强平衡正移，催化剂对平衡无影响，B错误；
C．两种或两种以上的反应物，充入一种反应物，其他反应物转化率提高，而自身转化率降低，C错误；
D．增加一种反应物的浓度可以提高另一种反应物的转化率，而本身转化率降低，所以合成氨工业中为了提高氢气的利用率，可适当增加氮气的浓度，D正确；
故选D。
4．接触法制硫酸生产中接触室的反应为2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ/ml，能提高SO2转化率的条件是
A．400～500 ℃B．常压C．催化剂D．过量的空气
【答案】D
【解析】A．正反应为放热反应，升高温度，抑制反应向正反应方向移动，升高温度主要考虑催化剂的活性，A错误；
B．由平衡移动原理可知压强越大反应正向进行，二氧化硫转化率越大，但常压下二氧化硫转化率已经很大，增大压强转化率变化不大，所以采取常压，B错误；
C．催化剂改变化学反应速率，不改变化学平衡，不能提高二氧化硫的转化率，C错误；
D．过量的空气会提高二氧化硫转化率，D正确；
故选D。
5．工业合成氨：，一般采用左右的温度，其原因是：
①提高的平衡转化率 ②适当提高氨的合成速率 ③提高氨的产率 ④催化剂在左右时活性最大
A．只有①B．②④C．②③④D．①②
【答案】B
【解析】①正反应放热，升高温度平衡逆向移动，采用700K左右的温度，不能提高H2的平衡转化率，故不选①；
②升高温度，反应速率加快，采用700K左右的温度，能提高氨的合成速率，故选②；
③正反应放热，升高温度平衡逆向移动，采用700K左右的温度，不能提高氨的产率，故不选③；
④催化剂在700K左右时活性最大，采用700K左右的温度，能加快合成氨的速率，故选④；
②④正确，选B。
在固定容积的密闭容器中，进行如下反应：N2(g)+3H2(g)⇄2NH3(g) ，其化学平衡常数与温度的关系如下表。下列说法正确的是
A．能说明反应已达平衡
B．平衡常数
C．混合气体的平均摩尔质量不再改变不能说明反应已达平衡
D．为提高反应速率和平衡转化率，工业生产时通常选择400~500℃、10~30MPa的反应条件
【答案】A
【解析】A．用不同物质的反应速率判断达到平衡，要求反应方向是一正一逆，且反应速率之比等于化学计量数之比，即v正(H2)v逆(NH3) = 32，因此2v正(H2)=3v逆(NH3)能说明反应达到平衡，故A正确；
B．化学平衡常数只与温度有关，该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向进行，平衡常数减小，即平衡常数K1＞K2，故B错误；
C．组分都是气体，混合气体总质量始终不变，该反应为气体物质的量减小的反应，因此混合气体的平均摩尔质量不变，说明反应达到平衡，故C错误；
D．实际工业生产通常选择400～500℃是为了催化剂活性最大，加快反应速率，该反应为气体物质的量减少的反应，压强越大，有利于反应正向移动，但对材料的强度和设备的制造要求越高，需要的动力越大，这将会大大增加生产投资，并可能降低综合经济效益，因此目前压强选择10～30MPa，故D错误；
答案为A。
7．对已达到平衡的反应进行操作后发现：仅升高温度，X(g)的平衡转化率减小；仅增大容器体积，混合体系中W(g)的质量分数减小。下列说法一定正确的是
A．
B．反应物的总能量小于生成物的总能量
C．恒容时，降低温度，当容器内压强不变时，反应达到了平衡
D．保持容器体积不变，再加入X(g)，平衡正向移动，X(g)的平衡转化率增大
【答案】C
【解析】A．增大容器体积，减小压强，平衡向着气体分子数增多方向移动，混合体系中W(g)的质量分数减小，平衡逆向移动，Z物质为固体，则a+b>d，故A错误；
B．升温，X(g)的平衡转化率减小，说明平衡逆向移动，则该反应为放热反应，即反应物的总能量大于生成物的总能量，故B错误；
C．由选项A分析知，反应前后气体分子数不相等，反应过程中压强为变量，变量不变则平衡，故C正确；
D．再加入X(g)，平衡正向移动，只有部分X(g)平衡移动被消耗，其平衡转化率减小，故D错误；
答案选C。
8．中国科学院天津工业生物技术研究所研究员马延和研究团队，采用一种类似“搭积木”的方式，以二氧化碳、氢气为原料，首次在实验室实现了二氧化碳到淀粉的合成。回答下列问题：
(1)用CO2人工合成淀粉，其中前两步分别合成甲醇、甲醛，涉及的反应如下：
①CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1
②CH3OH(g)＋O2(g) HCHO(g)＋H2O2(l) ΔH2
③2H2O2(l) 2H2O(g)＋O2(g) ΔH3
已知反应④2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g) ΔH4，则反应CO2(g)＋2H2(g) HCHO(g)＋H2O(g) ΔH= 。
(2)一定温度下，在一个刚性密闭容器中同时进行反应①和反应②，下列说法正确的是 (填标号)。
A．平衡时向容器中充入惰性气体，反应①的平衡正向移动
B．混合气体的密度保持不变时，说明反应体系已达到平衡
C．选用合适的催化剂可以提高CH3OH的平衡产率
D．增加H2O2的量，可加快反应速率
E．体系达平衡后，若压缩容器容积，则反应②平衡正向移动
(3)CO2与CH3OH反应可制备HCOOCH3和HCOOH，发生的主要反应如下：
Ⅰ.CH3OH(g)＋CO2(g)HCOOH(g)＋HCHO(g) ΔH5>0
Ⅱ.HCOOH(g)＋CH3OH(g)HCOOCH3(g)＋H2O(g) ΔH6>0
Ⅲ.2HCHO(g)HCOOCH3(g) ΔH7<0
一定温度下，在一装有压强传感器的2 L刚性密闭容器中，充入2.0 ml CH3OH(g)和1.0 ml CO2(g)发生反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，测得压强变化如表：
达到平衡时，测得容器中HCOOH、HCHO的物质的量分别为0.10 ml、0.20 ml。
①0～20 min内，反应Ⅲ的平均反应速率v(HCHO)= ml·L-1·min-1。
②CO2的平衡转化率为 。
③该温度下，反应Ⅱ的压强平衡常数Kp= 。
④不同压强下，投入足量CH3OH(g)和CO2(g)发生反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，实验测定HCOOCH3的平衡产率随温度的变化关系如图所示。随温度升高，HCOOCH3的平衡产率先升高后降低，其原因为 。
压强p1、p2、p3由大到小的顺序为 ；图中T1温度时，三条曲线几乎交于一点的原因是 。
【答案】(1)ΔH1＋ΔH2＋12ΔH3-12ΔH4
(2)BE
(3) 0.01125 80% 14 反应Ⅱ为吸热反应，反应Ⅲ为放热反应，低温时，反应Ⅲ正向进行的程度较大，HCOOCH3的平衡产率随温度升高而升高，高温时，反应Ⅱ平衡逆向移动的程度大于反应Ⅲ平衡正向移动的程度，HCOOCH3的平衡产率随温度升高而降低 p1>p2>p3 该温度下，以反应Ⅰ、Ⅱ为主，压强对反应Ⅰ、Ⅱ没有影响
【解析】（1）根据盖斯定律，由①+②+12×③-12×④得目标热化学方程式CO2(g)＋2H2(g) f HCHO(g)＋H2O(g) ΔH=ΔH1+ΔH2+12×ΔH3-12×ΔH4。
（2）A．平衡时向容器中充入惰性气体，因反应容器为刚性密闭容器，体积不变，各组分的分压不变，反应①的平衡不移动，A错误；
B．过氧化氢为液体，随着反应的进行气体质量减小，气体密度会发生改变，当混合气体的密度保持不变时，说明反应体系已经达到平衡，B正确；
C．催化剂不影响平衡移动，所以加入催化剂不能提高甲醇的平衡产率，C错误；
D．过氧化氢为液体，增加过氧化氢的量，反应速率不变，D错误；
E．反应①和②均为气体分子数减小的反应，体系达到平衡后，若压缩容器溶积，则反应②平衡正向移动，E正确；
故选BE。
①由于反应Ⅰ和Ⅱ气体分子数不变，故压强变化，是由反应III引起的。开始时压强为60kPa，20min时压强为55.5kPa，△nn始 = △pp始，即△n3ml = (60−55.5)kPa60kPa，∆n=0.225ml，反应III中n(HCHO)转=2∆n=0.45ml，则0-20min内，反应III的平均反应速率v(HCHO) = 0.45ml2L×20min = 0.01125ml/(Lgmin)；
②该温度下达到平衡时，恒容容器中压强之比等于气体物质的量之比，△nn始 = △pp始，△n3ml = 6kPa60kPa，得∆n=0.3ml，设Ⅰ中二氧化碳转化的物质的量为x ml，Ⅱ中甲醇转化的物质的量为y ml，列示如下：
I. CH3OH(g)＋CO2(g) f HCOOH(g)＋HCHO(g)
n转 x ml x ml x ml x ml
II. HCOOH(g)＋CH3OH(g) f HCOOCH3(g)＋H2O(g)
n转 y ml y ml y ml y ml
Ⅲ. 2HCHO(g) f HCOOCH3(g)
n转 0.60 0.30
达到平衡时，测得容器中甲酸、甲醛的物质的量分别为0.10ml，0.20ml，则x-y=0.10；x-060=0.20，解得x=0.80，y=0.70，二氧化碳的平衡转化率为0.81×100%=80%。
③反应II是气体分子数不变的反应，可用物质的量替分压计算压强平衡常数，平衡时HCOOH(g)、CH3OH(g)、 HCOOCH3(g)、H2O(g)的物质的量分别为0.10ml、0.50ml、1.0ml、0.70ml，则反应II的压强平衡常数Kp=
1×0.70.1×0.5 = 14；
④反应Ⅱ为吸热反应，反应Ⅲ为放热反应，低温时，反应Ⅲ正向进行的程度较大，HCOOCH3的平衡产率随温度升高而升高，高温时，反应Ⅱ平衡逆向移动的程度大于反应Ⅲ平衡正向移动的程度，HCOOCH3的平衡产率随温度升高而降低
⑤一定温度下，压强越大HCOOCH3的平衡产率越大，所以p1>p2>p3；
⑥图中T1温度时，三条曲线几乎交于一点，该温度下，以反应Ⅰ、Ⅱ为主，压强对反应Ⅰ、Ⅱ没有影响；
9．利用CO2和H2合成甲醇时主要涉及以下反应：
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)；ΔH1=-58kJ·ml-1
CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)；ΔH2=41kJ·ml-1
向含有催化剂的密闭容器中充入充入物质的量之比为1∶3的CO2和H2混合气体，其他条件一定，反应相同时间，测得CO2的转化率和CH3OH的选择性[×100%]与温度的关系如图所示。下列说法正确的是
A．反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的ΔH=+99kJ·ml-1
B．250℃时容器中CH3OH的物质的量小于210℃时容器中
C．平衡时CO2的转化率为20%，CH3OH的选择性为75%，则H2的转化率为33.4%
D．研发低温下催化活性强、对CH3OH的选择性高的催化剂有利于CH3OH的合成
【答案】D
【解析】A．设①CO2(g)+3H2(g) f CH3OH(g)+H2O(g)；ΔH1=-58kJ·ml-1，②CO2(g)+H2(g) f CO(g)+H2O(g)；ΔH2=41kJ·ml-1，依据盖斯定律：①-②得CO(g)+2H2(g) f CH3OH(g)的ΔH=-99kJ·ml-1，A错误；
B．如图所示，250℃时二氧化碳转化率比210℃时二氧化碳转化率高一倍还多，即250℃时消耗二氧化碳的量比210℃时消耗二氧化碳的量大的多，但250℃时和210℃时甲醇选择性[n(CH3OH)n反应(CO2)×100%]却相差不大，则250℃时容器中CH3OH的物质的量多于210℃时容器中CH3OH的物质的量，B错误；
C．设起始时二氧化碳的物质的量为a，平衡时一氧化碳的物质的量为b，甲醇的物质的量为c，由甲醇的选择性为75%可得cb+c×100%=75%，解得c=3b，由反应方程式可知，反应消耗二氧化碳和氢气的物质的量分别为(3b+b)、(9b+b)，由二氧化碳的转化率为20%可得4ba×100%=20%，解得a=20b，则氢气的转化率为10b3a×100%=10b3×20b×100%=16.7%，C错误；
D．依据图示可知，较低温度下CH3OH的选择性高，因此研发低温下催化活性强、对CH3OH的选择性高的催化剂有利于CH3OH的合成，D正确；
答案选D。
10．温度为T1时，在三个容积均为1 L的恒容密闭容器中仅发生反应：2NO2(g)⇌2NO(g)+O2(g)(正反应吸热)。实验测得：v正=v(NO2)消耗=k正·c2(NO2)，v逆=v(NO)消耗=2v(O2)消耗=k逆·c2(NO)·c(O2)，k正、k逆为速率常数，受温度影响。下列说法正确的是
A．设K为该反应的化学平衡常数，则有K=
B．达平衡时，容器Ⅱ与容器Ⅲ中的总压强之比为20∶17
C．容器Ⅱ中起始时平衡正向移动，达到平衡时，容器Ⅱ中NO2的转化率比容器Ⅰ中的小
D．若改变温度为T2，且T2＞T1，则k正∶k逆＜0.8
【答案】C
【解析】A．当可逆反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等，则有k正·c2(NO2)=k逆·c2(NO)·c(O2)，所以可知化学平衡常数K=c2NO·c(O2)c2(NO2) = K正K逆，A错误；
B．容器Ⅰ中反应达到平衡时O2的浓度c(O2)=0.2 ml/L根据物质反应转化关系可知：平衡时，c(NO)=0.4 ml·L-1，c(NO2)=0.2 ml·L-1，则在T1温度下，该反应的平衡常数K=c2NO·c(O2)c2(NO2)= 0.42× = 0.8；容器Ⅱ中浓度商Qc=0.52×≈0.56＜0.8，此时反应正向进行，使气体的总物质的量大于1 ml，而容器Ⅲ中反应向左进行，气体的总物质的量小于0.85 ml，气体物质的量越多，则体系的压强就越大，所以反应达到平衡时，容器Ⅱ与容器Ⅲ中的总压强之比大于20∶17，B错误；
C．对于容器Ⅰ中，NO2的起始浓度是c(NO2)=0.6 ml·L-1，平衡浓度c(NO2)=0.2 ml·L-1，所以NO2的平衡转化率为0.6mlL−0.2ml/L0.6ml/L = 23；假设容器Ⅱ中NO2的转化率也为23，反应正向进行，起始时c(NO2)=0.3 ml·L-1，c(NO)=0.5 ml·L-1，c(O2)=0.2 ml·L-1，则反应消耗NO2的浓度是0.2 ml/L，根据物质反应转化关系可知平衡时：c(NO2)=0.1 ml·L-1，c(NO)=0.7 ml·L-1，c(O2)=0.3 ml·L-1，则化学平衡常数K=c2NO·c(O2)c2(NO2)=0.72×＞0.8，可知容器Ⅱ中反应达到平衡时NO2的转化率小于23，即容器Ⅱ中起始平衡正向移动，达到平衡时，容器Ⅱ中NO2的转化率比容器Ⅰ中的小，C正确；
D．因为该反应的正反应是吸热反应，升高温度，化学平衡向吸热的正反应方向移动，导致化学平衡常数增大，反应温度：T2＞T1，所以T2时平衡常数增大，则k正∶k逆＞0.8，D错误；
故合理选项是C。
11．在t ℃时，向a L密闭容器中加入1.6 ml HI(g)，发生反应2HI(g)H2(g)＋I2(g) ΔH>0，H2的物质的量随时间的变化如图所示，下列有关说法中正确的是
A．平衡时，I2蒸气的体积分数为25%
B．若在1.5 min时降低温度，则反应将向左进行
C．平衡后若升高温度，υ正增大，υ逆减小
D．平衡后向容器中加入一定量的H2后，平衡向左移动，H2的体积分数减小
【答案】A
【解析】A．该反应反应前后气体体积不变，由图可知，平衡时n(H2)=0.4 ml，则有n(I2)=0.4 ml，故I2蒸气的体积分数为×100%=25%，故A正确；
B．1.5 min时反应未达到平衡状态，降低温度，平衡向吸热的正反应方向移动，反应速率减慢，但υ正仍大于υ逆，直至平衡，故B错误；
C．平衡后若升高温度，υ正、υ逆均增大，但υ正增大的程度大于υ逆，平衡向右移动，故C错误；
D．平衡后加入H2，平衡向左移动，根据勒夏特列原理可知，达到新平衡后，c(H2)仍比原来大，则新平衡后H2的体积分数增大，故D错误。
综上所述，答案为A。
12．已知某化学反应的平衡常数表达式为K=，在不同的温度下该反应的平衡常数如下表所示：
下列有关叙述不正确的是
A．该反应的化学方程式是CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)
B．升温，该反应进行的程度减小
C．如果在一定体积的密闭容器中充入CO2和H2各1 ml，5 min后温度升高到830 ℃，此时测得CO2为0.4 ml时，该反应达到平衡状态
D．某温度下，如果平衡浓度符合下列关系式：，判断此时的温度是1000 ℃
【答案】C
【解析】A．平衡常数为生成物的幂积与反应物的幂积的比值，所以由平衡常数表达式可知，该反应的化学方程式为是CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，A项正确；
B．由表中数据可知，随温度的升高，平衡常数不断减小，则该反应进行的程度不断减小，B项正确；
C．5min后测得CO2的物质的量为0.4ml，则此时，H2的物质的量为0.4ml，CO和H2O的物质的量为1ml-0.4ml=0.6ml，代入浓度商表达式0.4mlV××0.6mlV = 49 ≠ K(830℃)，所以该反应没有达到平衡，C项不正确；
D．将所给关系式进行变形，可得c(CO2)c(H2)c(CO)c(H2O) = 0.6，即该条件下平衡常数为0.6，D项正确；
故选C。
13．镧镍合金在一定条件下可吸收氢气形成氢化物：LaNi5(s)＋3H2(g)LaNi5H6(s) ΔH<0，欲使LaNi5H6(s)释放出气态氢，根据平衡移动原理，可改变的条件是
A．增加LaNi5H6(s)的量B．降低温度
C．减小压强D．使用催化剂
【答案】C
【解析】欲使LaNi5H6(s)释放出气态氢，则平衡向逆向移动，由LaNi5(s)＋3H2(g)LaNi5H6(s) ΔH<0，为气体减小的放热反应，所以可以升高温度或降低压强，故选C。
14．用CH4还原SO2不仅可以消除污染，而且可以得到单质S，反应如下：t℃时，在容积为2L的恒容密闭容器中测的反应在不同时刻各物质的物质的量如下表：
下列说法不正确的是
A．前2min的平均反应速率v(CH4)=0.27ml·L-1·min-1
B．6min时SO2的转化率等于10min时SO2的转化率
C．其它条件不变，在第10min后降低温度，可使容器中的CO2的浓度升高到1.4ml·L-1
D．向容器内通入适量的H2S，会使平衡逆向移动
【答案】C
【解析】A．根据CH4(g)+2SO2(g)=2S(s)+CO2(g)+2H2O(g)可知，前2min甲烷物质的量变化1.08ml，则v(CH4)=1.08ml÷2L2min = 0.27ml·L-1·min-1，故A正确；
B．根据表中数据可知6min时SO2的转化量为4.8ml-1.8ml=3ml，SO2转化率为34.8×100%=62.5%；6min后向反应体系中加入二氧化硫，导致平衡发生移动，10min时处于新的平衡，根据硫原子守恒，加入的SO2的物质的量为0.3ml+(1.75ml-1.5ml)×2=0.8ml，则SO2的转化率为×100%=62.5%；所以转化率相等，故B 正确；
C．10min时，二氧化硫浓度1.05ml/L，二氧化碳浓度0.875ml/L，若不改变容器体积，结合方程式，当二氧化硫全部转化为二氧化碳的浓度1.2ml/L，但该反应为可逆反应，低温平衡正向移动，二氧化碳浓度不能达到1.4ml/L，故C错误；
D．H2S会与二氧化硫发生氧化还原反应，导致平衡逆向移动，故D正确；
答案选C。
15．在三种不同条件下，分别向容积为的恒容密闭容器中充入和，发生反应： 。相关条件和数据如表所示：
下列说法正确的是
A．三种条件下，实验Ⅲ的平衡常数最大
B．催化剂降低了反应的活化能，使实验Ⅱ的平衡常数最大
C．实验Ⅰ条件下，若向容器中充入的是，达到平衡时的转化率为25％
D．可以计算出实验Ⅲ的平衡常数为1
【答案】C
【解析】A．化学平衡常数只受温度的影响，该反应为放热反应，根据勒夏特列原理，升高温度，平衡向逆反应方向移动，化学平衡常数减小，根据表中数据，实验Ⅲ的平衡常数最小，故A错误；
B．催化剂降低反应的活化能，化学反应速率加快，化学平衡不移动，因为化学平衡常数只受温度的影响，因此使用催化剂，化学平衡常数不变，实验Ⅰ、Ⅱ的平衡常数不变，故B错误；
C．实验Ⅰ条件下，充入2mlSO2(g)和1mlO2(g)达到平衡，与充入2mlSO3(g)达到平衡，这两个平衡为等效平衡，因此有二氧化硫的转化率与三氧化硫的转化率的和为1，实验Ⅰ条件下，二氧化硫的转化率为1.52×100%=75%，则三氧化硫的转化率为25%，故C正确；
D．实验Ⅲ中达到平衡时，三氧化硫的物质的量为1ml，则消耗二氧化硫的物质的量为1ml，消耗氧气的物质的量为0.5ml，根据平衡常数的数学表达式K=c2(SO3)c2SO2·c(O2)= (1ml1L)2[2−1ml1L]2×(1−0.5)ml1L = 2，故D错误；
答案为C。
16．航天员呼吸产生的CO2用下列反应处理，可实现空间站中O2的循环利用。
Sabatier反应：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)
水电解反应：2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)
一种新的循环利用方案是用Bsch反应CO2(g)+2H2(g)C(s)+2H2O(g) ΔH<0代替Sabatier反应，再电解水实现O2的循环利用。
回答下列问题：
(1)有关上述反应，下列说法正确的是 (填标号)。
A．室温下，2H2O(g)⇌2H2(g)+O2(g)不能自发进行的原因为ΔS<0
B．可逆反应都有一定的限度，限度越大反应物的转化率一定越高
C．可逆反应中，若反应物的总能量>生成物的总能量，则ΔH<0
(2)在Sabatier反应[反应Ⅰ：CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) KⅠ]体系中，还会发生副反应(反应Ⅱ)：CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) KⅡ；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。相同温度下，反应2CO(g)+2H2(g)⇌CO2(g)+CH4(g)的平衡常数为 (用含KⅠ、KⅡ的式子表示)；提高CH4的选择性的措施有 、 。
(3)对于Bsch反应CO2(g)+2H2(g)⇌C(s)+2H2O(g) ΔH<0，下列关于各图像的解释或得出的结论正确的是_____(填标号)。
A．由甲图可知，反应在t1min时可能改变了压强或使用了催化剂
B．由乙图可知，反应在m点可能达到了平衡状态
C．由丙图可知，反应过程中v正>v逆的点是C点
D．由丁图可知，交点A表示的反应一定处于平衡状态
(4)室温下，向体积为2L的恒容密闭容器中通入4mlH2和1mlCO2发生Sabatier反应：CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)(不考虑副反应)；若反应时保持温度恒定，测得反应过程中压强随时间的变化如下表所示：
①0～10min内，v(CO2)= ml·L-1·min-1，该温度下Sabatier反应的Kp= (Kp为用气体的分压表示的平衡常数，分压=气体的体积分数×体系总压)。
②Sabatier反应的速率方程：v正=k正c(CO2)c4(H2)，v逆=k逆c(CH4)c2(H2O)(k是速率常数，只与温度有关)。20min时， ；反应达平衡时，升高温度，k正增大的倍数 k逆增大的倍数。(填“>”“<”或“=”)
【答案】(1)C
(2) K1K112 控制反应温度在340℃左右 增大压强
(3)BC
(4) 0.01 116P2 > <
【解析】（1）A．2H2O(g)⇌2H2(g)+O2(g) ΔS>0，室温下，该反应不能自发进行的原因是ΔH>0，不利于反应自发进行，且为主要的影响因素，A错误；
B．增大某反应物浓度可提高可逆反应的限度，但该反应的转化率减小，B错误；
C．ΔH=生成物总能量-反应物总能量，可逆反应中，若反应物总能量大于生成物总能量，则ΔH<0，C正确；
故选C。
（2）①根据盖斯定律，目标反应=反应I-2×反应II，则目标反应的平衡常数K=K1K112；
②由题图可知，在温度为340-400℃时，甲烷的选择性为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，二氧化碳的转化率减小，说明反应I平衡逆向移动，KI减小，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、压强可影响甲烷的选择性，增大压强，反应I平衡正向移动，可提高甲烷的选择性，故可采用控制反应温度在340-400℃、增大压强等措施来提高甲烷的选择性；
（3）A．对Bsch反应，反应后气体分子数减小，改变压强正逆反应速率不等，A错误；
B．已知生成物的百分含量随温度的升高而增大，m点为曲线的最高点，生成物的百分含量达到最大值，即建立了相应温度下的平衡状态，继续升温生成物的百分含量减小，说明升温平衡逆向移动，B正确；
C．C点二氧化碳转化率小于该温度下的平衡转化率，反应正向进行，正反应速率大于逆反应速率，C正确；
D．A点时反应物浓度等于生成物浓度，反应不一定达到平衡状态，D错误；
故选BC。
（4）①向体积为2L的恒容容器中通入4ml氢气和1ml二氧化碳发生反应，设达到10min时消耗二氧化碳的物质的量为xml，则有：
CO2(g) + 4H2(g) CH4(g) + 2H2O(g)
开始 1 4 0 0
变化 x 4x x 2x
10min时 1-x 4-4x x 2x
恒温恒容条件下，反应前后气体物质的量之比等于压强之比，则10min时， 5−2x5 = 4.6p5p，解得x=0.2，v(CO2)=0.2÷(2×10)=0.01ml/(L∙min)。
②由表中数据可知，反应在50min时达到平衡，设反应达到平衡时消耗yml二氧化碳，则有5−2y5 = 4p5p，解得y=0.5。CO2(g)、4H2(g) 、CH4(g)、2H2O(g)的分压分别为0.5p、2p、0.5p、p，Kp=116p2；
③已知v正=k正c(CO2)c4(H2)，v逆=k逆c(CH4)c2(H2O)，根据表中数据，20min时，反应还未达到平衡，反应正向进行，所以v正> v逆，所以v正=k正c(CO2)c4(H2)>v逆=k逆c(CH4)c2(H2O)，即k正c(CO2)c4(H2)>k逆c(CH4)c2(H2O)，所以K正K逆 > c(CH4)c2(H2O)c(CO2)c4(H2);
④反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，v正< v逆，k正增大的倍数
125
225
…
平衡常数
…
时间/min
0
10
20
30
40
∞
压强/kPa
60
57
55.5
54.5
54
54
容器
编号
物质的起始浓度(ml·L-1)
物质的平衡浓度(ml·L-1)
c(NO2)
c(NO)
c(O2)
c(O2)
Ⅰ
0.6
0
0
0.2
Ⅱ
0.3
0.5
0.2
Ⅲ
0
0.5
0.35
T/℃
700
800
830
1 000
1 200
K
1.67
1.11
1.00
0.60
0.38
物质的量(ml)时间(min)
物质
0
2
4
6
8
10
SO2
4.8
2.64
1.8
1.8
2.1
2.1
CO2
0
1.08
1.5
1.5
1.75
1.75
实验编号
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
反应温度/℃
450
450
500
有无催化剂
无
有
无
平衡时
1.5
1.5
1
时间/min
0
10
20
30
40
50
60
压强
5.00p
4.60p
4.30p
4.15p
4.06p
4.00p
4.00p
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