新教材2023年高中化学期中备考卷新人教版选择性必修1

期中备考卷

　　时间：90分钟　　　满分：100分

一、选择题(本题共10小题，每小题只有1个选项符合题意。每小题2分，共20分)

1. 最近意大利罗马大学的Fulvio Cacace等人获得了极具理论研究意义的N4分子。N4分子结构如图所示，已知断裂1 mol N—N吸收167 kJ热量，生成1 mol N≡N键放出942 kJ热量。根据以上信息和数据，则由N2气体生成1 mol气态N4的ΔH为(　　)

A．＋882 kJ/mol  B．＋441 kJ/mol

C．－882 kJ/mol  D．－441 kJ/mol

答案　A

解析　N2生成1 mol气态N4的方程式为2N2(g)===N4(g)，根据键能和ΔH的关系可得ΔH＝2×942 kJ/mol－6×167 kJ/mol＝＋882 kJ/mol，故A正确。

2．一定条件下的密闭容器中发生反应：

4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－905.9 kJ·mol－1

下列叙述正确的是(　　)

A．4 mol NH3和5 mol O2反应，达到平衡时放出的热量为905.9 kJ

B．平衡时，v正(O2)＝v逆(NO)

C．平衡后降低压强(增大体积)，混合气体的平均摩尔质量增大

D．平衡后升高温度，混合气体中NO的含量降低

答案　D

解析　由于该反应为可逆反应，故反应达到平衡时反应物不能全部转化为生成物，放出的热量小于905.9 kJ，A错误；根据反应速率之比等于化学计量数之比可知，反应达到平衡时，v正(O2)＝v逆(NO)，B错误；降低压强(增大体积)，平衡右移，气体的总物质的量增大，但气体的质量不变，故混合气体的平均摩尔质量减小，C错误；升高温度，平衡左移，NO的含量降低，D正确。

3．下列依据热化学方程式得出的结论正确的是(　　)

A．已知NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)　ΔH＝－57.3 kJ·mol－1，则含40.0 g NaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和，放出的热量小于57.3 kJ

B．已知2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH＝－483.6 kJ·mol－1，则氢气的燃烧热为241.8 kJ·mol－1

C．已知2C(s)＋2O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝a,2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＝b，则a＞b

D．已知P(白磷，s)===P(红磷，s)　ΔH＜0，则白磷比红磷稳定

答案　A

解析　醋酸是弱酸，其电离过程是吸热的，含40.0 g即1 mol NaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和，放出的热量小于57.3 kJ，故A正确；氢气的燃烧热是指1 mol H2完全燃烧生成液态水时所放出的热量，液态水变为气态水是吸热的，故氢气的燃烧热大于241.8 kJ·mol－1，故B错误；碳完全燃烧放出的热量高于不完全燃烧放出的热量，又因为该反应的焓变是负值，所以a＜b，故C错误；红磷的能量低于白磷的能量，所以白磷不如红磷稳定，故D错误。

4．已知：①CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH1，

②CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH2。

下列推断正确的是(　　)

A．若CO的燃烧热为ΔH3，则H2的燃烧热为ΔH3－ΔH1

B．反应CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)的ΔH＝ΔH2－ΔH1

C．若反应②的反应物总能量低于生成物总能量，则ΔH2＜0

D．若等物质的量CO和H2完全燃烧生成气态产物时前者放热更多，则ΔH1＞0

答案　B

解析　氢气的燃烧热是指1 mol氢气完全燃烧生成液态水时放出的热量，而反应①②中的水是气体，A错误；根据盖斯定律，反应CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)的ΔH＝ΔH2－ΔH1，B正确；若反应②的反应物总能量低于生成物总能量，则该反应是吸热反应，ΔH2>0，C错误；由于对于放热反应，焓变是负值，则放出的热量越多，焓变越小，所以若等物质的量的CO和H2完全燃烧生成气态产物时前者放热更多，则ΔH1<0，D错误。

5．X(g)＋3Y(g)2Z(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1，一定条件下，将1 mol X和3 mol Y通入2 L的恒容密闭容器中，反应10 min，测得Y的物质的量为2.4 mol。下列说法正确的是(　　)

A．10 min内，Y的平均反应速率为0.03 mol·L－1·s－1

B．第10 min时，X的反应速率为0.01 mol·L－1·min－1

C．10 min内，消耗0.2 mol X，生成0.4 mol Z

D．10 min内，X和Y反应放出的热量为a kJ

答案　C

解析　反应10 min，测得Y的物质的量为2.4 mol，则Y消耗的物质的量为3 mol－2.4 mol＝0.6 mol，根据反应X(g)＋3Y(g)2Z(g)可知，10 min内消耗0.2 mol X、生成0.4 mol Z。10 min内，Y的平均反应速率为＝0.03 mol·L－1·min－1，故A错误；化学反应速率与化学计量数成正比，则10 min内X的反应速率为v(X)＝×v(Y)＝0.01 mol·L－1·min－1，该速率为平均速率，无法计算瞬时速率，故B错误；生成2 mol Z时放出a kJ热量，现生成0.4 mol Z，则放出的热量小于a kJ，故D错误。

6．在一定温度下，容积一定的密闭容器中发生反应A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)，当下列物理量不再发生变化时，表明反应已达平衡的是(　　)

①混合气体的密度　②混合气体的压强　③B的物质的量浓度　④混合气体的总物质的量

A．①②  B．②③  C．①③  D．①④

答案　C

解析　①A是固体，反应两边气体的质量不相等，而体积不变，若混合气体的密度不变，说明达到了平衡状态；②反应两边气体的化学计量数都是2，总的气体物质的量不会变化，混合气体的压强也不会发生变化，压强不变不能说明反应达到平衡状态；③B的物质的量浓度不变是化学反应处于平衡状态的特征；④反应两边气体的化学计量数都是2，总的气体物质的量不会变化，不能说明反应达到平衡状态；综上所述，表明反应已达平衡的是①③，答案选C。

7．下图表示某可逆反应在其他条件相同时使用和未使用催化剂，反应过程和能量的对应关系。下列说法一定正确的是(　　)

A．该反应为吸热反应

B．a与b相比，a的反应速率更快

C．a与b相比，反应的平衡常数一定不同

D．反应物的总能量大于生成物的总能量

答案　D

解析　从题图中看出，生成物的能量低于反应物能量，所以是放热反应，A错误。活化能越小反应速率应该越快，所以b的活化能更小，速率更快，B错误。反应的平衡常数只与温度有关，所以是否使用催化剂，平衡常数都是一样的，C错误。

8．图1是NO2(g)＋CO(g)CO2(g)＋NO(g)反应过程中能量变化的示意图。一定条件下，在固定容积的密闭容器中该反应达到平衡状态。当改变其中一个条件X，Y随X的变化关系曲线如图2所示。

下列有关说法正确的是(　　)

A．一定条件下，向密闭容器中加入1 mol NO2(g)与1 mol CO(g)反应放出234 kJ热量

B．若X表示CO的起始浓度，则Y表示的可能是NO2的转化率

C．若X表示反应时间，则Y表示的可能是混合气体的密度

D．若X表示温度，则Y表示的可能是CO2的物质的量浓度

答案　D

解析　反应的焓变ΔH＝E1－E2＝134 kJ·mol－1－368 kJ·mol－1＝－234 kJ·mol－1，又1 mol NO2(g)与1 mol CO(g)不可能完全反应到底，所以放热小于234 kJ，故A错误；两种反应物的化学平衡，增加一种物质的量，会提高另一种物质的转化率，故B错误；只由气体形成的平衡体系中气体质量不变，反应前后体积不变，所以密度不变，故C错误；该反应是放热反应，升温，化学平衡逆向进行，二氧化碳浓度减小，故D正确。

9．对于反应2N2O5(g)―→4NO2(g)＋O2(g)，R.A.Ogg提出如下反应历程：

第一步　N2O5NO3＋NO2　快速平衡

第二步　NO2＋NO3NO＋NO2＋O2　慢反应

第三步　NO＋NO32NO2　快反应

其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是(　　)

A．v(第一步的逆反应)<v(第二步反应)

B．反应的中间产物只有NO3

C．第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效

D．第三步反应活化能较高

答案　C

解析　第一步反应为可逆反应且快速平衡，而第二步反应为慢反应，所以v(第一步的逆反应)>v(第二步反应)，故A错误；由第二步、第三步可知反应的中间产物还有NO，故B错误；由第二步的反应方程式可看出NO2与NO3的碰撞仅部分有效，故C正确；第三步反应为快速反应，所以活化能较低，故D错误。

10．在t ℃下，某反应达到平衡，平衡常数K＝。恒容时，温度升高，NO浓度减小。下列说法正确的是(　　)

A．该反应正反应的焓变为正值

B．恒温下扩大容器体积，反应体系的颜色加深

C．升高温度，逆反应速率减小

D．该反应化学方程式为NO2＋SO2NO＋SO3

答案　D

解析　根据平衡常数表达式可知该反应化学方程式为NO2＋SO2NO＋SO3，恒容时，温度升高，NO浓度减小，这说明升高温度平衡向逆反应方向进行，则正反应的焓变为负值，A错误、D正确；恒温下扩大容器体积，平衡不移动，NO2浓度减小，反应体系的颜色变浅，B错误；升高温度正逆反应速率均增大，C错误。

二、选择题(本题共5小题，每小题有1个或2个选项符合题意。每小题4分，共20分)

11．氢气是一种高效而又没有污染的二级能源，可以由自然界中大量存在的水制取：2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g)。以水为原料制取二级能源氢气，以下研究方向正确的是(　　)

A．构成水的氢和氧是可以燃烧的能源，研究在水不分解的情况下，使氢成为二级能源

B．设法将太阳光聚集，产生高温，使水分解产生氢气

C．寻找高效催化剂，使水分解产生氢气，同时释放热量

D．寻找特殊化学物质，用于开发廉价能源，用以分解水获得氢能源

答案　BD

解析　水不分解也就是物质不变化，物质不变化也就不会产生新物质，不产生新物质就没有氢气，故A错误；利用太阳能使水分解产生氢气，这是可行的，故B正确；水分解产生氢气，但需要吸收能量，故C错误；开发廉价能源，以分解水制氢气，这是可行的，故D正确。

12．中国研究人员研制出一种新型复合光催化剂，利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水，其主要过程如下图所示。

已知：几种物质中化学键的键能如下表所示。

若反应过程中分解了2 mol水，则下列说法不正确的是(　　)

A．总反应为2H2O2H2↑＋O2↑

B．过程Ⅰ吸收了926 kJ能量

C．过程Ⅱ放出了574 kJ能量

D．过程Ⅲ属于放热反应

答案　D

解析　由图可知，总反应为水分解生成氢气和氧气，实现了光能向化学能的转化，反应的方程式为2H2O2H2↑＋O2↑，故A正确；过程Ⅰ为2 mol H2O分子变成2 mol氢原子和2 mol羟基的过程，吸收的能量＝463 kJ×2＝926 kJ，故B正确；过程Ⅱ为2 mol氢原子和2 mol羟基生成1 mol氢气和1 mol过氧化氢，放出的能量＝436 kJ＋138 kJ＝574 kJ，故C正确；过程Ⅲ为1 mol过氧化氢变成1 mol氧气和1 mol氢气，断开1 mol H2O2中2 mol H—O键和1 mol O—O键，形成1 mol O2中O===O键和1 mol H2中H—H键，吸收的能量＝463 kJ×2＋138 kJ＝1064 kJ，放出的能量＝496 kJ＋436 kJ＝932 kJ，吸收的能量大于放出的能量，该过程为吸热反应，故D错误。

13．炭黑是雾霾中的重要颗粒物，研究发现它可以活化氧分子，生成活化氧，活化过程的能量变化模拟计算结果如图所示，活化氧可以快速氧化二氧化硫。下列说法错误的是(　　)

A．氧分子的活化包括O—O键的断裂与C—O键的生成

B．每活化一个氧分子放出0.29 eV的能量

C．水可使氧分子活化反应的活化能降低0.42 eV

D．炭黑颗粒是大气中二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂

答案　C

解析　由题图可知，氧分子的活化是O—O键的断裂与C—O键的生成过程，故A正确；由题图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，因此每活化一个氧分子放出0.29 eV的能量，故B正确；由题图可知，水可使氧分子活化反应的活化能降低0.18 eV，故C错误；活化氧可以快速氧化二氧化硫，而炭黑颗粒可以活化氧分子，因此炭黑颗粒可以看作大气中二氧化硫转化为三氧化硫的催化剂，故D正确。

14．把3 mol P和2.5 mol Q置于2 L密闭容器中，发生如下反应：3P(g)＋Q(g)xM(g)＋2N(g)，5 min后达到平衡，生成1 mol N，经测定M的平均速率是0.1 mol/(L·min)，下列叙述错误的是(　　)

A．P的平均反应速率是0.15 mol/(L·min)

B．Q的转化率是25%

C．Q的平衡浓度是1 mol/L

D．x的值为2

答案　BD

解析　把3 mol P和2.5 mol Q置于2 L密闭容器中，5 min后达到平衡，生成1 mol N，则：

　　　　     3P(g)＋Q(g)xM(g)＋2N(g)

起始量(mol):  3      2.5    0       0

变化量(mol):  1.5     0.5    0.25x   1

平衡量(mol):  1.5     2      0.25x   1

v(P)＝＝0.15 mol/(L·min)，故A正确；Q转化率为×100%＝20%，故B错误；Q的平衡浓度为＝1 mol/L，故C正确；根据M的速率，则0.25x＝0.1 mol/(L·min)×5 min×2 L，解得x＝4，故D错误。

15．一定温度下，在3个容积均为1.0 L的恒容密闭容器中发生反应：PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2(g)。下列说法正确的是(　　)

A．达到平衡时，容器Ⅰ中比容器Ⅱ中的大

B．达到平衡时，容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比为6∶31

C．达到平衡时，容器Ⅲ中Cl2的体积分数大于

D．达到平衡时，容器Ⅲ中0.4 mol·L－1＜c(PCl5)＜0.8 mol·L－1

答案　BD

解析　容器Ⅰ　　　PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2(g)

起始浓度(mol·L－1)  0.4       0       0

转化浓度(mol·L－1)  0.2       0.2      0.2

平衡浓度(mol·L－1)  0.2       0.2      0.2

此时＝1，K＝＝＝0.2，容器Ⅱ，开始时≈1.86，此时Q＝≈0.09＜K，说明容器Ⅱ中反应向正反应方向移动，c(Cl2)增大，c(PCl5)减小，达到平衡时＞1.86＞1，则达到平衡时，容器Ⅰ中比容器Ⅱ中的小，故A错误；假设容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比为6∶31，压强之比等于物质的量浓度之比，容器Ⅰ总物质的量浓度为0.2 mol·L－1×3＝0.6 mol·L－1，说明容器Ⅱ总物质的量浓度为3.1 mol·L－1，根据A得出容器Ⅱ反应向正反应方向移动，列化学平衡三段式，

容器Ⅱ　　　　　　PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2(g)

起始浓度(mol·L－1)  1.05      0.05    1.95

转化浓度(mol·L－1)  x         x       x

平衡浓度(mol·L－1)  1.05－x   0.05＋x  1.95＋x

容器Ⅱ总物质的量浓度为3.1 mol·L－1，则3.1＝1.05－x＋0.05＋x＋1.95＋x，解得x＝0.05；

则平衡时c(PCl5)＝1 mol·L－1，c(PCl3)＝0.1 mol·L－1，c(Cl2)＝2 mol·L－1，此时Q＝＝0.2＝K，说明此时达到化学平衡状态，假设成立，故B正确；容器Ⅰ达到平衡时，Cl2的体积分数为＝，若容器Ⅲ容积为2 L与容器Ⅰ为1 L，起始c(PCl5)为0.4 mol·L－1，是等效平衡；容器Ⅲ是1 L，相当于增大压强，平衡向逆反应方向移动，Cl2的量减小，所以达到平衡时，容器Ⅲ中Cl2的体积分数小于，故C错误；若容器Ⅲ容积为2 L与容器Ⅰ为1 L，起始c(PCl5)为0.4 mol·L－1，是等效平衡，容器Ⅲ是1 L，若此时平衡不移动，则c(PCl5)＝0.4 mol·L－1，但容积体积变为1 L，相当于增大压强，平衡向逆反应方向移动，c(PCl5)增大，所以c(PCl5)＞0.4 mol·L－1，又因反应开始，消耗PCl5，所以c(PCl5)＜0.8 mol·L－1，则达到平衡时，容器Ⅲ中0.4 mol·L－1＜c(PCl5)＜0.8 mol·L－1，故D正确。

三、非选择题(本题共5小题，共60分)

16．(8分)碳是形成化合物种类最多的元素，其单质及其化合物是人类生产生活的主要能源物质。请回答下列问题：

(1)有机物M经过太阳光光照可转化成N，转化过程如下：

ΔH＝＋88.6 kJ·mol－1，则M、N相比，较稳定的是        。

(2)已知CH3OH(l)的燃烧热为726.5 kJ·mol－1，CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)　ΔH＝－a kJ·mol－1，则a        726.5(填“＞”“＜”或“＝”)。

(3)使Cl2和H2O(g)通过灼热的炭层，生成HCl和CO2，当有1 mol Cl2参与反应时释放出145 kJ热量，写出该反应的热化学方程式：                      。

(4)火箭和导弹表面的薄层是耐高温物质。将石墨、铝粉和二氧化钛按一定比例混合在高温下煅烧，所得物质可作耐高温材料：4Al(s)＋3TiO2(s)＋3C(s)===2Al2O3(s)＋3TiC(s)　ΔH＝－1176 kJ·mol－1，则反应过程中，每转移1 mol电子放出的热量为        。

答案　(1)M　(2)＜　

(3)2Cl2(g)＋2H2O(g)＋C(s)===4HCl(g)＋CO2(g)　ΔH＝－290 kJ·mol－1　

(4)98 kJ

解析　(1)有机物M经过太阳光光照可转化成N，ΔH＝＋88.6 kJ·mol－1，该过程是吸热反应，根据反应物的能量越低越稳定，可知M稳定。

(2)燃烧热是1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物放出的热量，甲醇燃烧生成CO2(g)和H2(g)属于不完全燃烧，放出的热量小于燃烧热。

(3)有1 mol Cl2参与反应时释放出145 kJ热量，2 mol氯气反应放热290 kJ，反应的热化学方程式为2Cl2(g)＋2H2O(g)＋C(s)===4HCl(g)＋CO2(g)　ΔH＝－290 kJ·mol－1。

(4)4Al(s)＋3TiO2(s)＋3C(s)===2Al2O3(s)＋3TiC(s)　ΔH＝－1176 kJ·mol－1，转移12 mol电子放热1176 kJ，则反应过程中，每转移1 mol电子放热98 kJ。

17．(12分)下表是稀硫酸与某金属反应的实验数据。

分析上述数据，完成下列问题：

(1)实验4和5表明                对反应速率有影响，            ，反应速率越快，能表明同一规律的实验还有        (填实验序号)。

(2)仅表明反应物浓度对反应速率产生影响的实验有        (填实验序号)。

(3)本实验中影响反应速率的其他因素还有        ，其实验序号是        。

(4)实验中的所有反应，反应前后溶液的温度变化值(约15 ℃)相近，推测其原因：                                                                。

答案　(1)固体反应物的表面积　表面积越大　1和2

(2)1、3、4、6、8或2、5　(3)反应温度　6、7或8、9　

(4)因为所有反应中，金属的质量和硫酸溶液体积均相等，并且硫酸过量，产生的热量相等，所以溶液的温度变化值相近

18．(12分)在容积为1.00 L的密闭容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4(g)2NO2(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。

回答下列问题：

(1)反应的ΔH        0(填“大于”或“小于”)；100 ℃时，体系中各物质浓度随时间变化如上图所示，在0～60 s时段，反应速率v(N2O4)为        mol·L－1·s－1，反应的平衡常数K1为        。

(2)100 ℃时达到平衡后，改变反应温度为T，c(N2O4)以0.0020 mol·L－1·s－1的平均速率降低，经10 s又达到平衡。

①T        100 ℃(填“大于”或“小于”)，判断理由是               。

②列式计算温度为T时，反应的平衡常数K2＝          。

(3)温度为T时反应达到平衡后，将反应容器的容积减少一半，平衡向        (填“正反应”或“逆反应”)方向移动，判断理由是             。

答案　(1)大于　0.001　0.36

(2)①大于　反应正方向吸热，反应向吸热方向进行，故温度升高　②1.28　

(3)逆反应　对气体分子数增大的反应，增大压强平衡向逆反应方向移动

解析　(1)根据题意知，随温度升高，混合气体的颜色变深，二氧化氮的浓度增大，说明平衡向正反应方向移动；当其他条件不变时，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，说明正反应为吸热反应，故ΔH大于0。根据题给图像知，0～60 s时段，N2O4的物质的量浓度变化为0.060 mol·L－1，根据公式v＝计算，v(N2O4)＝＝0.001 mol·L－1·s－1；分析题给图像知，二氧化氮的平衡浓度为0.120 mol·L－1，四氧化二氮的平衡浓度为0.040 mol·L－1，K1＝＝0.36。

(2)①根据题意知，改变反应温度为T后，c(N2O4)以0.0020 mol·L－1·s－1的平均速率降低，即平衡向正反应方向移动，又反应正方向吸热，反应向吸热方向进行，故为温度升高，T大于100 ℃。②根据题意知，平衡时，c(NO2)＝0.120 mol·L－1＋0.002 mol·L－1·s－1×10 s×2＝0.160 mol·L－1，c(N2O4)＝0.040 mol·L－1－0.002 mol·L－1·s－1×10 s＝0.02 mol·L－1，K2＝＝1.28。

(3)温度为T时，反应达到平衡，将反应容器的体积减小一半，即增大压强，当其他条件不变时，增大压强，平衡向气体物质系数减小的方向移动，即向逆反应方向移动。

19.(14分)工业上用CO生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。

图1表示反应中能量的变化；图2表示一定温度下，在体积为2 L的密闭容器中加入4 mol H2和一定量的CO后，CO和CH3OH(g)的浓度随时间的变化。

请回答下列问题：

(1)在图1中，曲线        (填“a”或“b”)表示使用了催化剂；该反应属于        (填“吸热”或“放热”)反应。

(2)分析图2，下列说法正确的是(　　)

A．起始充入的CO为2 mol

B．增加CO浓度，CO的转化率增大

C．容器中压强恒定时，反应已达平衡状态

D．保持温度和密闭容器容积不变，再充入1 mol CO和2 mol H2，再次达到平衡时会减小

(3)从反应开始到建立平衡，v(H2)＝        ；该温度下CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)的化学平衡常数为        。若保持其他条件不变，将反应体系升温，则该反应化学平衡常数        (填“增大”“减小”或“不变”)。

(4)请在图3中画出平衡时甲醇百分含量(纵坐标)随温度(横坐标)变化的曲线，要求画压强不同的2条曲线(在曲线上标出p1、p2，且p1<P2)。

(5)已知CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－192.9 kJ/mol，又知H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44 kJ/mol，请写出32 g的CH3OH(g)完全燃烧生成液态水的热化学方程式：                                        。

答案　(1)b　放热　(2)AC　

(3)0.15 mol/(L·min)　12　减小

(4)

(5)CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－280.9 kJ/mol

解析　(1)根据图像可知曲线b表示的活化能小，所以b曲线表示使用了催化剂。反应物的总能量高于生成物的总能量，因此正反应是放热反应。

(2)容器容积为2 L，根据图像可知起始充入的CO为1 mol/L×2 L＝2 mol，A正确；增加CO浓度，平衡向正反应方向进行，但CO的转化率降低，B错误；正反应是体积减小的可逆反应，因此容器中压强恒定时，表明反应已达平衡状态，C正确；保持温度和密闭容器容积不变，再充入1 mol CO和2 mol H2，相当于增大压强，平衡向正反应方向进行，因此再次达到平衡时会增大，D错误。

(3)根据图像可知反应进行到10 min时达到平衡状态，此时生成甲醇是0.75 mol/L，则根据方程式可知消耗氢气是0.75 mol/L×2＝1.5 mol/L，所以用氢气表示的反应速率为1.5 mol/L÷10 min＝0.15 mol/(L·min)；平衡时氢气的浓度是2 mol/L－1.5 mol/L＝0.5 mol/L，甲醇和CO的平衡浓度分别是0.75 mol/L、0.25 mol/L，所以该温度下的平衡常数K＝＝12；正反应是放热反应，若保持其他条件不变，将反应体系升温，平衡向逆反应方向移动，则该反应化学平衡常数减小。

(4)正反应是放热反应，升高温度甲醇的含量降低。又因为正反应是体积减小的可逆反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，甲醇含量增大，所以其图像可表示为

(5)已知①CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－192.9 kJ/mol，②H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44 kJ/mol，则根据盖斯定律可知①－2×②即得到32 g的CH3OH(g)完全燃烧生成液态水的热化学方程式为CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－280.9 kJ/mol。

20．(14分)水煤气变换[CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)]是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：

(1)Shibata曾做过下列实验：

①使纯H2缓慢地通过处于721 ℃下的过量氧化钴CoO(s)，氧化钴部分被还原为金属钴Co(s)，平衡后气体中H2的物质的量分数为0.0250。

②在同一温度下用CO还原CoO(s)，平衡后气体中CO的物质的量分数为0.0192。

根据上述实验结果判断，还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO        H2(填“大于”或“小于”)。

(2)721 ℃时，在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合，采用适当的催化剂进行反应，则平衡时体系中H2的物质的量分数为        (填标号)。

A．＜0.25   B．0.25

C．0.25～0.50   D．0.50

E．＞0.50

(3)我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。

可知水煤气变换的ΔH        0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E正＝        eV，写出该步骤的化学方程式：                                                  。

(4)Shoichi研究了467 ℃、489 ℃时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系(如下图所示)，催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的pH2O和pCO相等、pCO2和pH2相等。

计算曲线a的反应在30～90 min内的平衡速率(a)＝        kPa·min－1。467 ℃时pH2和pCO随时间变化关系的曲线分别是        、        。489 ℃时pH2和pCO随时间变化关系的曲线分别是        、        。

答案　(1)大于　(2)C　

(3)小于　2.02　COOH*＋H*＋H2O*===COOH*＋2H*＋OH*(或H2O*===H*＋OH*)

(4)0.0047　b　c　a　d

解析　(1)根据题目提供的实验数据可知用H2还原CoO制取金属Co，反应的化学方程式为H2(g)＋CoO(s)Co(s)＋H2O(g)，平衡混合气体中H2的物质的量分数为0.0250，K1＝＝＝39；CO还原CoO制取金属Co的化学方程式为CO(g)＋CoO(s)Co(s)＋CO2(g)，平衡混合气体中CO的物质的量分数为0.0192，K2＝＝≈51.08。K1＜K2，说明还原CoO制取金属Co的倾向是CO大于H2。

(2)H2(g)＋CoO(s)Co(s)＋H2O(g)①

CO(g)＋CoO(s)Co(s)＋CO2(g)②

②－①可得CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)

设起始CO、H2O的物质的量为a mol，转化的物质的量为x mol，容器容积为1 L，则：

　　         CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)

起始/mol·L－1  a      a        0       0

转化/mol·L－1  x      x        x        x

平衡/mol·L－1  a－x   a－x     x        x

则该反应的K＝＝≈1.31，

求得：x≈0.534a，则平衡时H2的物质的量分数约为＝0.267。

(3)根据图像，初始时反应物的总能量为0，反应后生成物的总能量为－0.72 eV，则ΔH＝－0.72 eV，即ΔH小于0。由图像可看出，反应的最大能垒在过渡态2，则此能垒E正＝1.86 eV－(－0.16 eV)＝2.02 eV。由过渡态2初始反应物COOH*＋H*＋H2O*和结束时生成物COOH*＋2H*＋OH*，可得反应的方程式为COOH*＋H*＋H2O*===COOH*＋2H*＋OH*(或H2O*===H*＋OH*)。

(4)根据反应速率的计算公式可以计算(a)＝≈0.0047 kPa·min－1。由(2)中分析得出H2的物质的量分数在0.25～0.50之间，CO的物质的量分数在0～0.25之间，在同一容器中气体的分压之比等于物质的量之比，所以H2的分压始终高于CO的分压，据此可将题图分成上下两部分，a、b表示的是H2的分压，c、d表示的是CO的分压，该反应为放热反应，故升高温度，平衡逆向移动，CO分压增加，H2分压降低，故467 ℃时pH2和pCO随时间变化关系的曲线分别是b、c，489 ℃时pH2和pCO随时间变化关系的曲线分别是a、d。