高中化学苏教版 (2019)选择性必修1第一单元 化学反应速率习题

这是一份高中化学苏教版 (2019)选择性必修1第一单元 化学反应速率习题，共15页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

专题2测评(B)
(时间:90分钟　满分:100分)
一、选择题(本题包括10小题,每小题2分,共20分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.下列有关反应限度的说法错误的是(　　)。
A.可逆反应的限度不随反应条件的改变而改变
B.化学反应的限度决定了反应物在该条件下的最大转化率
C.炼铁高炉尾气中CO含量不随高炉高度改变而改变,是因为有关反应达到了限度
D.某条件下可逆反应达到限度之前,逆反应速率逐渐增大可能与生成物浓度逐渐增大有关
答案:A
2.某火箭推进器中装有肼(N2H4)和过氧化氢,当两者混合时即产生气体,并放出大量的热。已知:N2H4(l)+2H2O2(l)N2(g)+4H2O(g)　ΔH=-641.6 kJ·mol-1,下列有关说法不正确的是(　　)。
A.该反应的ΔS>0
B.相同条件下,该反应的正反应活化能大于逆反应活化能
C.升高温度可以提高活化分子的百分数
D.N2H4(g)+2H2O2(l)N2(g)+4H2O(g)　ΔH<-641.6 kJ·mol-1
答案:B
解析:题述反应为气体分子数增多的反应,ΔS>0,A项正确;题述反应的ΔH<0,相同条件下,正反应活化能小于逆反应活化能,B项错误;升高温度,分子的平均能量升高,总分子数不变,故可以提高活化分子的百分数,C项正确;N2H4(g)N2H4(l)是放热过程,则N2H4(g)+2H2O2(l)N2(g)+4H2O(g)　ΔH<-641.6kJ·mol-1,D项正确。
3.下列说法正确的是(　　)。
A.活化分子之间的碰撞一定是有效碰撞
B.一定条件下,发生反应C(s,石墨)C(s,金刚石)　ΔH>0,则石墨比金刚石稳定
C.在一恒容密闭容器中发生反应CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g),仅增加CaCO3的质量,反应速率增大
D.对于反应2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g),反应达到平衡后,保持其他条件不变,增大压强,化学平衡常数增大
答案:B
解析:活化分子之间的碰撞不一定均是有效碰撞,A项错误;C(s,石墨)C(s,金刚石)　ΔH>0,所以石墨转化为金刚石吸收能量,相同条件下,能量越低越稳定,故石墨比金刚石稳定,B项正确;改变固体的用量,不会影响反应速率,C项错误;对于某个特定的反应,化学平衡常数只与温度有关,故压强改变,化学平衡常数不变,D项错误。
4.如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时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的反应速率更大
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:由题图可知,生成物的总能量低于反应物的总能量,所以该反应是放热反应,A项错误,D项正确。活化能越小,反应速率越大,a与b相比,b的活化能更小,b的反应速率更大,B项错误。可逆反应的平衡常数只与温度有关,温度相同,平衡常数相同,C项错误。
5.已知反应2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)
ΔH=-746.8 kJ·mol-1,利用该反应可净化汽车尾气,如果要同时提高该反应的速率和NO的转化率,采取的措施是(　　)。
A.降低温度
B.增大压强同时加催化剂
C.升高温度同时充入N2
D.及时将CO2和N2从反应体系中移走
答案:B
解析:该反应为气体分子数减少的放热反应,降温,平衡右移,NO的转化率提高,但反应速率降低,A项不符合题意。增大压强,平衡右移,NO的转化率提高,加入催化剂可大幅度加快反应速率,B项符合题意。升温和充入N2,平衡都左移,NO的转化率降低,C项不符合题意。移走CO2和N2,平衡右移,但反应速率降低,D项不符合题意。
6.取五等份NO2,分别充入五个温度不同、容积相同的恒容密闭容器中,发生反应:2NO2(g)N2O4(g)　ΔH<0,反应相同时间后,分别测定体系中NO2的体积分数
[φ(NO2)],并作出其随反应温度(T)变化的关系图。下列示意图中,可能与实验结果相符的是(　　)。

A.①②
B.①④
C.②③
D.②④
答案:D
解析:恒容条件下,在五个温度不同的密闭容器中同时通入等量的NO2,反应相同的时间,那么有三种可能的情况:一是全部反应已达到平衡状态,二是部分反应还没有达到平衡状态,三是全部反应没有达到平衡状态。若五个容器中的反应在反应相同的时间后,均已达到平衡,则因为该反应是放热反应,故温度升高,平衡向逆反应方向移动,NO2的体积分数增大,②正确。若五个容器中的反应有未达到平衡状态的,则反应正向进行,那么温度越高,反应速率越大,则NO2转化得越快,故NO2的体积分数减小;而对于其他达到平衡状态的反应,随着温度升高,平衡左移,NO2的体积分数增大,④正确。若五个容器中的反应均未达到平衡状态,那么随着温度的升高,反应速率增大,则NO2的体积分数持续降低。
7.如图是反应2A(g)+B(g)2C(g)在不同温度下的平衡曲线,x轴表示温度,y轴表示B的转化率,图中有X、Y、Z三点,则下列描述正确的是(　　)。

A.该反应是放热反应
B.Y点时混合气体的平均摩尔质量不再变化
C.T1温度下若由X点达到平衡,可以采取增大压强的方法
D.Z点:v正 答案:B
解析:由于温度升高,B的转化率增大,说明平衡正向移动,推知正反应是吸热反应,A项错误。在T1温度下,题图中由X点到达平衡,B的转化率不断减小,若采取加压措施,B的转化率应增大,C项错误。在T2温度下,Z点要达到平衡状态,B的转化率不断增大,说明该过程v正>v逆,D项错误。
8.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:
T/℃
700
800
830
1 000
1 200
K
1.67
1.11
1.00
0.60
0.38
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.上述反应的正反应是放热反应
C.如果在一定容积的密闭容器中加入CO2和H2各1 mol,5 min后温度升高到830 ℃,此时测得CO2为0.4 mol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1 000 ℃
答案:C
解析:平衡常数的表达式中,分子中的物质是生成物,分母中的物质是反应物,A项正确。由表中数据可知该反应的平衡常数随着温度的升高而降低,故该反应是放热反应,B项正确。利用化学反应方程式确定各物质的物质的量,代入平衡常数表达式可知该反应没有达到平衡,C项错误。将所给关系式进行变化,可知该条件下平衡常数为0.60,D项正确。
9.常压下羰基化法精炼镍的原理:Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)。230 ℃时,该反应的平衡常数K=2×10-5。已知:Ni(CO)4的沸点为42.2 ℃,固体杂质不参与反应。
第一阶段:将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4;
第二阶段:将第一阶段反应后的气体分离出来,加热至 230 ℃制得高纯镍。下列判断正确的是(　　)。
A.增加 c(CO),平衡向正反应方向移动,反应的平衡常数增大
B.该反应达到平衡时,v生成[Ni(CO)4]=4v生成(CO)
C.第一阶段,在 30 ℃和 50 ℃两者之间选择反应温度,选50 ℃
D.第二阶段,Ni(CO)4分解率较低
答案:C
解析:平衡常数是温度的函数,温度不变,平衡常数不变,所以增加c(CO),虽然平衡向正反应方向移动,但反应的平衡常数不变,A项错误。反应的速率之比等于气体物质的化学计量数之比,所以平衡时有4v生成[Ni(CO)4]=v生成(CO),B项错误。Ni(CO)4的沸点为42.2℃,温度应选择大于其沸点,便于分离出Ni(CO)4,则第一阶段,在30℃和50℃两者之间选择反应温度,选50℃,C项正确。根据题给信息,将第一阶段反应后的气体分离出来,加热至230℃制得高纯镍,可知第二阶段Ni(CO)4分解率较大,D项错误。
10.已知甲醇是一种重要的工业原料,由甲醇脱氢可制取甲醛CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g),甲醇的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示(已知反应在1 L的密闭容器中进行)。下列有关说法正确的是(　　)。

A.甲醇脱氢反应的ΔH<0
B.600 K时,Y点甲醇的v正 C.从Y点到Z点可通过减小压强
D.在T1条件下,该反应的平衡常数为8.1
答案:B
解析:由曲线可知,温度升高,甲醇的平衡转化率增大,所以平衡正向移动,正反应为吸热反应,ΔH>0,A项错误;600K时,Y点表示的甲醇的转化率偏高,反应逆向进行,v正 二、选择题(本题包括5小题,每小题4分,共计20分。每小题只有一个或两个选项符合题意。若正确答案只包括一个选项,多选时,该小题得0分;若正确答案包括两个选项,只选一个且正确的得2分,选两个且都正确的得4分,但只要选错一个,该小题就得0分)
11.工业上以CH4为原料制备H2的原理为CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)　ΔH>0。在一定条件下向a、b两个恒温密闭容器中均通入1.1 mol CH4(g)和1.1 mol H2O(g),测得两容器中CO的物质的量随时间的变化曲线如图所示。已知容器a、b的容积均为10 L,容器a的温度为Ta,容器b的温度为Tb,下列说法不正确的是(　　)。

A.容器a中CH4从反应开始到恰好平衡时的平均反应速率为0.025 mol·L-1·min-1
B.a、b两容器的温度可能相同
C.在达到平衡前,容器a中的压强逐渐增大
D.该反应在Ta温度下的平衡常数为27
答案:B
解析:容器a中CH4从反应开始到恰好平衡时的平均反应速率为v(CH4)==0.025mol·L-1·min-1,A项正确;由图可知,容器a中先达到平衡,故Ta>Tb,B项错误;因为反应条件为恒温恒容,反应后气体的物质的量增大,所以在达到平衡前,容器a中的压强逐渐增大,C项正确;该反应在Ta温度下的平衡常数为=27,D项正确。
12.已知反应:2NO2(红棕色)N2O4(无色),分别进行如下两个实验。
实验ⅰ:将NO2球分别浸泡在热水和冰水中,现象如图1。
实验ⅱ:将一定量的NO2充入注射器中后封口,测定改变注射器容积的过程中气体透光率随时间的变化(气体颜色越深,透光率越小),如图2。下列说法不正确的是 (　　)。

图1

图2
A.图1现象说明该反应为放热反应
B.图2中B点的操作是压缩注射器
C.D点:v正>v逆
D.若不忽略体系温度变化,且没有能量损失,则T(B) 答案:C
解析:由图1现象可知,NO2球浸泡在热水中颜色变深,NO2球浸泡在冰水中颜色变浅,说明该反应为放热反应,A项正确。图2中B点后透光率降至最低后又有所反弹,说明B点的操作是压缩注射器,气体的压强变大、体积变小,故其中各组分的浓度变大,气体的颜色变深,透光率减小,但是由于化学平衡向正反应方向移动,故气体的颜色又有所变浅,透光率又变大了一点,但仍比压缩之前小,B项正确。由图中信息可知,D点处在透光率减小的过程中,平衡正在向逆反应方向移动,故v正 13.据报道,北京航空航天大学教授团队与中科院高能物理研究所合作,合成了Y、Sc(Y1/NC,Sc1/NC)单原子催化剂,用于常温常压下的电化学催化氢气还原氮气的反应。反应历程与相对能量模拟计算结果如图所示(*表示稀土单原子催化剂)。下列说法正确的是(　　)。

A.Y1/NC比Sc1/NC更有利于吸附氮气
B.实际生产中将催化剂的尺寸处理成纳米级颗粒可提高氨气的平衡转化率
C.使用Sc1/NC单原子催化剂的反应历程中,最大能垒的反应过程可表示为*N2+H*NNH
D.升高温度一定可以提高氨气单位时间内的产率
答案:C
解析:从图中可以看出,使用Sc1/NC吸附氮气的活化能更低,更有利于吸附氮气,A项错误。催化剂只能改变反应速率,不能影响化学平衡的移动,故实际生产中将催化剂的尺寸处理成纳米级颗粒不能提高氨气的平衡转化率,B项错误。从图中可以看出,使用Sc1/NC单原子催化剂的反应历程中,最大能垒的反应过程可表示为*N2+HNNH,C项正确。从图中可知,合成氨的反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,且温度越高,催化剂吸附N2更困难,故升高温度虽然可以加快反应速率,但不一定可以提高氨气单位时间内的产率,D项错误。
14.一定温度下,在三个容积相同的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物,发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)(正反应放热),测得反应的相关数据如下:
容器编号
容器1
容器2
容器3
反应温度T/K
700
700
800
反应物投入量
2 mol SO2、
1 mol O2
4 mol
SO3
2 mol SO2、
1 mol O2

v1
v2
v3

c1
c2
c3
平衡体系总压强p/Pa
p1
p2
p3
物质的平衡转化率α
α1(SO2)
α2(SO3)
α3(SO2)
平衡常数K
K1
K2
K3
下列说法正确的是(　　)。
A.v1 B.K1>K3,p2>2p3
C.v1α3(SO2)
D.c2>2c3,α2(SO3)+α3(SO2)<1
答案:CD
解析:容器2中反应物投入量相当于容器1中反应物投入量的2倍,平衡时,容器2中SO2的反应速率大,容器2中反应达到的平衡相当于容器1中反应达到平衡后加压,增大压强,平衡正向移动,则平衡时SO3的浓度:c2>2c1,A项错误。平衡常数仅与温度有关,容器3中温度高,而该反应为放热反应,升温平衡逆向移动,平衡常数减小,则K1>K3;容器1和容器2中温度相同,投料量不同,平衡时p2<2p1,升温平衡逆向移动,则平衡时p1v1;升高温度,平衡逆向移动,SO2的平衡转化率减小,即α1(SO2)>α3(SO2),C项正确。平衡时c2>2c1,c1>c3,故c2>2c3;假设容器2中投入2molSO3且保持容器2和容器3的反应温度相同,则两容器中的反应达到的平衡完全等效,则有α2(SO3)+α3(SO2)=1,对于容器2而言,相当于对容器3加压并降低温度,该反应是气体分子数减小的放热反应,加压、降温均会使平衡正向移动,则α2(SO3)减小,所以α2(SO3)+α3(SO2)<1,D项正确。
15.某温度时,在容积为2 L的密闭容器中,气态物质A、B、E、F的物质的量n随时间t的变化如图甲所示,在一定条件下达到平衡,反应进程中正反应速率随时间的变化情况如图乙所示,在t2、t4时刻分别只改变一个条件(温度、压强或某反应物的量)。下列说法错误的是(　　)。

A.t2时刻一定是增大压强
B.平衡状态①和②,平衡常数K一定相同
C.平衡状态①、②和③中,状态③中F的浓度最大
D.t4时刻改变的条件是降低温度
答案:A
解析:由图甲分析可知,根据变化的量等于化学方程式的化学计量数之比,此温度下该反应的化学方程式为2A(g)+E(g)2B(g)+F(g)。该反应前后气体分子数不变,若改变压强,平衡不会发生移动,故t2时刻不可能是增大压强,A项错误;平衡状态①、②和③中,均是平衡正向移动,则状态③向正向反应进行得最彻底,F的浓度最大,C项正确;根据方程式知,反应前后气体分子数不变,故不可能是压强的变化,t4时刻速率减小,且变化的点不连续,因此是降低温度的结果,D项正确;平衡常数K只与温度有关,平衡状态①和②的温度相同,故K相等,B项正确。
三、非选择题(本题包括5小题,共60分)
16.(10分)80 ℃时,将0.40 mol的N2O4气体充入2 L已经抽空的固定容积的密闭容器中,其发生反应:N2O4(g)2NO2(g)　ΔH>0。每隔一段时间对该容器内的物质进行分析,得到如下数据:
时间/s
0
20
40
60
80
100

0.40
a
0.20
c
d
e

0
0.24
b
0.52
0.60
0.60
(1)计算20~40 s内用N2O4表示的平均反应速率为　　　　　　　　;计算在80 ℃时该反应的平衡常数K=　　　　。 
(2)反应进行至100 s后将反应混合物的温度降低,混合气体的颜色　　　　(填“变浅”“变深”或“不变”)。要增大该反应的K,可采取的措施有　　　　(填字母);若要重新达到平衡后,使值变小,可采取的措施有　　　　(填字母)。 
A.增大N2O4的起始浓度
B.向混合气体中通入NO2
C.使用高效催化剂
D.升高温度
(3)如图是80 ℃时容器中N2O4的物质的量随时间的变化曲线,请在该图上补画出该反应在60 ℃时 N2O4的物质的量随时间的变化曲线。

答案:(1)0.002 mol·L-1·s-1　1.8
(2)变浅　D　AB
(3)如图

解析:(1)根据反应N2O4(g)2NO2(g),再结合表中数据,可求出a=0.28,b=0.40,c=0.14,d=e=0.10,则20~40s内v(N2O4)=mol·L-1·s-1=0.002mol·L-1·s-1,K==1.8。
(2)若降低温度,则化学平衡向放热反应方向移动,即向逆反应方向移动,生成无色的四氧化二氮,故混合气体的颜色变浅。K只与温度有关,与浓度、催化剂等无关,所以要增大该反应的K,必须使平衡向正反应方向移动,升温可使该平衡向正反应方向移动。由于该反应的反应物和产物都只有一种,所以在恒容容器中增加反应物浓度或生成物浓度,都相当于给原平衡体系加压,平衡向气体分子数减少的方向移动,即平衡向生成四氧化二氮的方向移动。
(3)60℃时温度较低,反应速率较慢,达到平衡所需时间较长且平衡时N2O4的物质的量较大,因此,画图时注意两点:一是达到平衡所需时间较长;二是平衡时四氧化二氮的物质的量较大。
17.(12分)C、N、S的氧化物常会造成一些环境问题,科研工作者正在研究用各种化学方法来消除这些物质对环境的不利影响。
(1)研究减少CO2排放是一项重要课题。CO2经催化加氢可以生成低碳有机物,主要有以下反应:
反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
ΔH1=-49.6 kJ·mol-1
反应Ⅱ:CH3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g)　ΔH2=23.4 kJ·mol-1
反应Ⅲ:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)　ΔH3
①ΔH3=　　　　 kJ·mol-1。 
②在恒定压强、T1温度下,将6 mol CO2和12 mol H2充入容积为3 L的密闭容器中发生反应Ⅰ、Ⅲ,5 min后反应达到平衡状态,此时CH3OH(g)的物质的量为2 mol,CH3OCH3(g)的物质的量为0.5 mol,则T1温度时反应Ⅰ的平衡常数K的计算式为　　　　　　　　　　　　　　　　。 
③恒压下将CO2和H2按体积比为1∶3混合,在不同催化剂作用下发生反应Ⅰ和反应Ⅲ,在相同的时间段内CH3OH的选择性和产率随温度(℃)的变化如下图所示。其中:CH3OH的选择性=×100%。

在上述条件下合成甲醇的工业条件是　　　　(填字母)。 
A.210 ℃
B.230 ℃
C.催化剂CZT
D.催化剂CZ(Zr-1)T
(2)一定条件下,可以通过CO与SO2反应生成S和一种无毒的气体,实现燃煤烟气中硫的回收,写出该反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
在不同条件下,向容积为2 L的恒容密闭容器中通入2 mol CO和1 mol SO2,反应体系总压强随时间的变化如图所示:

①图中三组实验从反应开始至达到平衡时,反应速率v(CO)最大的为实验　　　　(填字母)。 
②与实验a相比,实验c改变的实验条件可能是　　　　　　　　。 
答案:(1)①-122.6　②　③BD
(2)2CO+SO2S+2CO2　①b　②升高温度
解析:(1)①根据盖斯定律,由反应Ⅰ×2-反应Ⅱ可得2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)　ΔH3,则ΔH3=-49.6kJ·mol-1×2-23.4kJ·mol-1=-122.6kJ·mol-1。
②根据题给信息可得:
Ⅰ　　　　　 CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g)
转化/mol 2 6 2 2
平衡/mol 3 3 2 3.5
Ⅱ　　2CO2(g) + 6H2(g) CH3OCH3(g) + 3H2O(g)
1 3 0.5 1.5
3 3 0.5 3.5
则平衡时,n(CO2)=3mol,n(H2)=3mol,n(CH3OH)=2mol,n(CH3OCH3)=0.5mol,n(H2O)=3.5mol,保持恒压状态,则平衡后的体积=×3L=2L,平衡时的浓度c(CO2)=1.5mol·L-1,c(H2)=1.5mol·L-1,c(CH3OH)=1mol·L-1,c(H2O)=1.75mol·L-1,反应Ⅰ的平衡常数K=。
③根据题图可知,选择CZ(Zr-1)T催化剂在230℃时产率最高,则合成甲醇的工业条件是B、D两项。
(2)CO与SO2反应生成S和一种无毒的气体,根据原子守恒,可推断该无毒物质为二氧化碳,则反应的化学方程式为2CO+SO2S+2CO2。①反应速率越大,达到平衡状态所用的时间越短,根据题图可知,实验b达到平衡状态所用的时间最短,反应速率最大。②与实验a相比,实验c达到平衡所用时间缩短,起始时充入的反应物的物质的量相同,故实验c改变的实验条件可能是升高温度。
18.(10分)用酸性KMnO4溶液与H2C2O4(草酸)溶液的反应研究温度对化学反应速率的影响,该反应的离子方程式为2Mn+5H2C2O4+6H+2Mn2++10CO2↑+8H2O。一实验小组欲通过测定单位时间内生成CO2的速率来探究某种影响化学反应速率的因素,设计实验方案如下(KMnO4溶液已被酸化):

实验序号
A溶液
B溶液
①
20 mL 0.1 mol·L-1 H2C2O4溶液
30 mL 0.01 mol·L-1 KMnO4溶液
②
20 mL 0.2 mol·L-1 H2C2O4溶液
30 mL 0.01 mol·L-1 KMnO4溶液
(1)该实验探究的是　　　　(填影响因素)对化学反应速率的影响。相同时间内针筒中所得CO2体积的大小关系是①　　(填“>”“<”或“=”)②。 
(2)若实验①在2 min末收集了4.48 mL CO2(标准状况下),则在2 min末,c(Mn)=　　　　　　　　mol·L-1。(假设溶液混合后的体积为混合前的体积之和) 
(3)除通过测定一定时间内CO2的体积来比较化学反应速率外,本实验还可通过测定　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　来比较化学反应速率。 
(4)小组同学发现反应速率随时间的变化如图所示,其中t1~t2时间段内速率变快的主要原因可能是①该反应放热;②　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案:(1)浓度　<
(2)0.005 2
(3)酸性KMnO4溶液完全褪色所需的时间(或产生相同体积气体所需的时间)
(4)产物Mn2+是该反应的催化剂
解析:(1)对比①②实验可探究反应物浓度对化学反应速率的影响;②中A溶液的浓度比①中的大,反应速率大,相同时间内所得CO2的体积大,所以①<②。(2)CO2的物质的量为4.48×10-3L÷22.4L·mol-1=0.0002mol,设2min末消耗了xmolMn,则
2Mn+5H2C2O4+6H+2Mn2++10CO2↑+8H2O
2 10
xmol 0.0002mol
解得x=0.00004,2min末剩余Mn的物质的量为30×10-3L×0.01mol·L-1-0.00004mol=0.00026mol,则c(Mn)==0.0052mol·L-1。(3)通过测定酸性KMnO4溶液完全褪色所需时间或产生相同体积气体所需时间来比较化学反应速率。(4)催化剂能增大反应速率,产物Mn2+可能是该反应的催化剂。
19.(14分)研究NOx、COx的消除和再利用对改善生态环境、构建生态文明具有重要的意义。
Ⅰ.反应N2(g)+O2(g)2NO(g)　ΔH1=180.5 kJ·mol-1,汽车尾气中的NO(g)和CO(g)在一定条件下可发生反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)
ΔH2。
(1)已知CO的燃烧热为ΔH=-283.0 kJ·mol-1,则ΔH2=　　　　　　　　。 
(2)某科研小组尝试利用固体表面催化工艺进行NO的分解。若用和分别表示O2、NO、N2和固体催化剂,在固体催化剂表面分解NO的过程如图所示。从吸附到解吸过程中的能量状态最低的是　　　　(填字母)。 

(3)另一研究小组探究催化剂对CO、NO转化的影响。将NO和CO以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应,相同时间内脱氮率(即NO的转化率)随温度的变化关系如图1所示。图中低于200 ℃,脱氮率随温度升高而变化不大的主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;A点(填“是”或“不是”)　　　　对应温度下的平衡脱氮率,理由是　  　。 

图1
Ⅱ.向容积可变的密闭容器中充入1 mol CO和2.2 mol H2,在恒温恒压条件下发生反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH<0,平衡时CO的转化率随温度、压强的变化情况如图2所示。

图2
(4)反应速率:N点v正(CO)　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)M点v逆(CO)。 
(5)M点时,H2的转化率为　　　　(计算结果精确到0.1%);用平衡分压代替平衡浓度计算该反应的平衡常数Kp=　　　　(用含p1的最简表达式表达,分压=总压×物质的量分数)。 
答案:(1)-746.5 kJ·mol-1
(2)C
(3)温度较低时,催化剂的活性偏低　不是　因为该反应为放热反应,A点对应温度的平衡脱氮率应高于40%
(4)小于
(5)54.5%　
解析:Ⅰ.(1)由CO的燃烧热为ΔH=-283.0kJ·mol-1,可得到热化学方程式:①CO(g)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-283.0kJ·mol-1。
②N2(g)+O2(g)2NO(g)　ΔH1=180.5kJ·mol-1,根据盖斯定律:①×2-②得到2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)　ΔH2=-746.5kJ·mol-1。
(2)由图可知,首先A状态中,NO被吸附到催化剂表面;B状态为NO变成N原子和O原子,这个过程为断键,需要吸收能量;C状态为N原子和N原子结合变成N2,O原子和O原子结合变成O2,这个过程为成键过程,需要放出能量,则从整个反应过程来看,反应是2NON2+O2,由题中信息可知,此反应的逆反应是吸热反应,则此反应是放热反应,反应焓变ΔH<0,可见生成物状态时,体系能量最低,能量状态最低的是C。
(3)温度低于200℃,脱氮率随温度升高而变化不大的主要原因可能是温度较低时,催化剂的活性偏低(合理即可)。根据2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)　ΔH2=-746.5kJ·mol-1可知,脱氮反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,脱氮率会降低,则A点对应温度的平衡脱氮率应高于500℃的脱氮率40%,故A点不是对应温度下的平衡脱氮率。
Ⅱ.(4)增大压强,平衡向气体分子数减小的方向移动,即正向移动,则平衡时CO的转化率会增大;相同温度时,p1压强下CO的转化率大于p2的,则压强p1>p2,故M点温度和压强均大于N点的,则N点CO的反应速率小于M点。
(5)M点时,CO的转化率为60%,进行三段式分析:
　　　CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)
起始/mol 1 2.2 0
转变/mol 0.6 1.2 0.6
平衡/mol 0.4 1 0.6
则氢气的转化率为×100%=54.5%,Kp=。
20.(14分)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) ΔH1=-49.5 kJ·mol-1
Ⅱ.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH2=-90.4 kJ·mol-1
Ⅲ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH3
回答下列问题:
(1)ΔH3=　　　　　 kJ·mol-1。 
(2)一定条件下,向容积为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　　　　　　　　　。 
(3)不同压强下,按照n(CO2)∶n(H2)=1∶3投料,实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如下图所示。

已知:CO2的平衡转化率=×100%
CH3OH的平衡产率=×100%
其中纵坐标表示CO2平衡转化率的是图　　　　(填“甲”或“乙”);压强p1、p2、p3由大到小的顺序为　　　　　;图乙中T1温度时,三条曲线几乎交于一点的原因是　   　　　　　　　　。 
(4)为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率,应选择的反应条件为　　　(填字母)。 
A.低温、高压
B.高温、低压
C.低温、低压
D.高温、高压
答案:(1)40.9
(2)
(3)乙　p1、p2、p3　T1时以反应Ⅲ为主,反应Ⅲ前后气体分子数相等,压强改变对平衡没有影响
(4)A
解析:本题利用科研文献中图像、曲线及数据设题,要求考生在陌生情景中进行热力学分析,有一定难度。
(1)根据盖斯定律可得Ⅰ-Ⅱ=Ⅲ,则ΔH3=40.9kJ·mol-1。
(2)反应Ⅰ:
　　CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g)
转化/mol x 3x x x
反应Ⅱ:　CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)
转化/mol a-x 2a-2x a-x
反应Ⅲ:CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g)
转化/mol y y y y
n(CO)=ymol-amol+xmol=bmol,则x+y=a+b。
则c(H2O)=mol·L-1=mol·L-1
KⅢ===。
(3)从图乙中看到在T1时,p不同时三条曲线交于一点,说明压强的改变对平衡无影响。而反应Ⅲ前后分子数不变,反应以Ⅲ为主,所以升高温度平衡向正反应方向移动,CO2的转化率升高。图乙纵坐标表示CO2的平衡转化率,图甲纵坐标表示CH3OH的平衡产率,反应Ⅰ、Ⅱ都是气体分子数减小的反应,增大压强平衡向正反应方向移动,故p1>p2>p3。
(4)由反应的方程式可知,低温、高压可提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率。