单元检测七　化学反应速率和化学平衡

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1．本试卷共4页。
2．答卷前，考生务必用蓝、黑色字迹的钢笔或圆珠笔将自己的姓名、班级、学号填写在相应位置上。
3．请在密封线内作答，保持试卷清洁完整。
一、选择题：本题共16小题，每小题3分，共48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．下列对化学反应2NO＋2COeq \(,\s\up7(高温、高压))N2＋2CO2的叙述正确的是( )
A．使用催化剂不影响反应的活化能
B．使用光催化剂能增大反应物的转化率
C．升高温度能增加反应物分子中活化分子的百分数，从而加快反应速率
D．改变压强对反应速率无影响
答案 C
解析 使用催化剂影响反应的活化能，改变反应速率，但不能改变反应物的平衡转化率，故A、B项错误；当反应中有气体参与时，改变压强可影响化学反应速率，D项错误。
2．(2020·辽宁锦州高三月考)一定条件下的密闭容器中：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g) ΔH＝－905.9 kJ·ml－1，下列叙述正确的是( )
A．4 ml NH3和5 ml O2反应达到平衡时放出热量为905.9 kJ
B．平衡时v正(O2)＝eq \f(4,5)v逆(NO)
C．平衡后降低压强，混合气体平均摩尔质量增大
D．平衡后升高温度，混合气体中NO含量降低
答案 D
解析 该反应为可逆反应，不能完全转化，则4 ml NH3和5 ml O2反应达到平衡时放出的热量小于905.9 kJ，故A错误；平衡时，不同物质的正、逆反应速率之比等于化学计量数之比，则平衡时4v正(O2)＝5v逆(NO)，故B错误；该反应为气体体积增大的反应，则降低压强，平衡正向移动，气体的物质的量增大，由M＝eq \f(m,n)可知，混合气体平均摩尔质量减小，故C错误；该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，则混合气体中NO含量降低，故D正确。
3．工业上，合成氨反应N2＋3H2eq \(,\s\up7(高温、高压),\s\d5(催化剂))2NH3的微观历程如图所示，用、、分别表示N2、H2、NH3，下列说法不正确的是( )
A．①→②催化剂在吸附N2、H2时，未形成新的化学键
B．②→③形成N原子和H原子是放热过程
C．③→④形成了新的化学键
D．使用合适的催化剂，能提高合成氨反应的速率
答案 B
解析 由图知，①→②催化剂在吸附N2、H2时，没有化学键的形成与断裂，故A正确；②→③断键形成N原子和H原子是吸热过程，故B错误；③→④形成了新的化学键——氮氢键，故C正确；使用合适的催化剂，能提高合成氨反应的速率，故D正确。
4．(2021·太原模拟)已知298.15 K时，可逆反应：Pb2＋(aq)＋Sn(s)Pb(s)＋Sn2＋(aq)的平衡常数K＝2.2，若溶液中Pb2＋和Sn2＋的浓度均为0.10 ml·L－1，则此时反应进行的方向是( )
A．向正反应方向进行
B．向逆反应方向进行
C．处于平衡状态
D．无法判断
答案 A
解析 已知在298.15 K时，可逆反应：Pb2＋(aq)＋Sn(s)Pb(s)＋Sn2＋(aq)的平衡常数K＝2.2，若溶液中Pb2＋和Sn2＋的浓度均为0.10 ml·L－1，Q＝eq \f(cSn2＋,cPb2＋)＝15．在恒温恒压下，某一体积可变的密闭容器中发生反应A(g)＋B(g)C(g) ΔH<0，t1时达到平衡后，在t2时改变某一条件，其反应过程如图所示。下列说法正确的是( )
A．Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时，A的体积分数：Ⅰ>Ⅱ
B．t2时改变的条件是向密闭容器中加入物质C
C．0～t2时，v正>v逆
D．Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时，平衡常数：K(Ⅰ)答案 B
解析 由图像可知第二次达到平衡后，反应速率与第一次达到平衡时相同，这说明反应物、生成物的浓度不变，所以A物质的体积分数相同，A项错误；加入物质C，物质C的浓度增大，逆反应速率瞬间增大，但容器体积增大，物质A、B的浓度降低，正反应速率瞬间减小，平衡左移，物质C的浓度逐渐减小，逆反应速率也逐渐减小，物质A、B的浓度逐渐增大，正反应速率也逐渐增大，最终又达到原来的平衡状态，B项正确；在t1～t2时，v正＝v逆，C项错误；平衡常数与温度有关，D项错误。
6．在相同的密闭容器中，用高纯度纳米级Cu2O分别进行催化分解水的实验：2H2O(g)2H2(g)＋O2(g) ΔH>0，实验测得反应体系中水蒸气浓度(ml·L－1)的变化结果如下：
下列说法不正确的是( )
A．实验①前20 min的平均反应速率v(O2)＝7×10－5 ml·L－1·min－1
B．实验①、②条件下的平衡常数相等，且小于实验③条件下的平衡常数
C．2号Cu2O的催化效率比1号Cu2O的催化效率高
D．实验时的温度T2高于T1
答案 A
解析 实验①前20 min用H2O表示的平均反应速率为v(H2O)＝eq \f(0.050 0 ml·L－1－0.048 6 ml·L－1,20 min)＝7×10－5 ml·L－1·min－1，则v(O2)＝eq \f(1,2)v(H2O) ＝3.5×10－5 ml·L－1·min－1，故A错误；平衡常数只与温度有关，实验①和②的温度相同，则平衡常数相等，因水的分解反应是吸热反应，升高温度促进水的分解，对比实验②、③可知，在催化剂相同、温度不同的条件下，实验③中水蒸气的平衡浓度比实验②中的小，说明温度T2＞T1，升高温度平衡正向移动，则实验②条件下的平衡常数小于实验③条件下的平衡常数，故B、D正确；由表中数据可知，在温度相同、催化剂不同的条件下，②中的反应速率比①中的反应速率快，说明2号Cu2O的催化效率比1号Cu2O的催化效率高，故C正确。
7．向体积均为2 L的两个恒容密闭容器中分别充入1 ml SiHCl3，维持容器的温度分别为T1 ℃和T2 ℃不变，发生反应：2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g) ΔH1＝a kJ·ml－1。反应过程中SiHCl3的转化率随时间的变化如图所示，下列说法正确的是( )
A．T1B．T1 ℃时，0～100 min反应的平均速率v(SiHCl3)＝0.001 ml·L－1·min－1
C．T2 ℃时，反应的平衡常数：K＝eq \f(1,64)
D．T2 ℃时，使用合适的催化剂，可使SiHCl3的平衡转化率与T1 ℃时相同
答案 C
解析 “先拐先平数值大”，升高温度，化学反应速率会增大，达到平衡的时间会缩短，图中可看出T1>T2，A项错误；T1 ℃时，0～100 min SiHCl3的转化率为10%，反应的平均速率v(SiHCl3)＝eq \f(1 ml×10%,2 L×100 min)＝0.000 5 ml·L－1·min－1，B项错误；从图中信息可以看出，T2 ℃时达到平衡时SiHCl3的转化率为20%，则
2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)
起始量/ml·L－1 0.5 0 0
转化量/ml·L－1 0.1 0.05 0.05
平衡量/ml·L－1 0.4 0.05 0.05
则平衡常数K＝eq \f(0.05×0.05,0.42)＝eq \f(1,64)，C项正确；催化剂不会使平衡移动，不会改变SiHCl3的平衡转化率，D项错误。
8．当1,3­丁二烯和溴单质1∶1加成时，其反应机理及能量变化如图：
不同反应条件下，经过相同时间测得生成物组成如表：
下列分析不合理的是( )
A．产物A、B互为同分异构体，由中间体生成A、B的反应互相竞争
B．相同条件下由活性中间体C生成产物A的速率更快
C．实验1测定产物组成时，体系已达平衡状态
D．实验1在t min时，若升高温度至25 ℃，部分产物A会经活性中间体C转化成产物B
答案 C
解析 A项，产物A、B分子式相同、结构不同，互为同分异构体，反应过程中放热不同，活性中间体C随温度不同可以转化成产物B或A，正确；B项，由图像中反应活化能分析可知，相同条件下由活性中间体C生成产物A的活化能小，速率更快，正确；C项，实验1测定产物组成时，不能说明物质含量保持不变，体系不一定达平衡状态，错误；D项，反应为放热反应，实验1在t min时，若升高温度至25 ℃，产物中B的物质的量分数增大，说明升温部分产物A会经活性中间体C转化成产物B，正确。
9．(2020·山东济南高三期末)在一定条件下A2和B2可发生反应：A2(g)＋3B2(g)eq \(,\s\up7(催化剂),\s\d5(高温、高压))2AB3(g)。图1表示在一定温度下反应过程中的能量变化，图2表示在固定容积为2 L的密闭容器中反应时A2的物质的量随时间变化的关系，图3表示在其他条件不变的情况下，改变反应物B2的起始物质的量对此反应平衡的影响。下列说法错误的是( )
A．该反应在低于某一温度时能自发进行
B．10 min内该反应的平均速率v(B2)＝0.045 ml·L－1·min－1
C．11 min时，其他条件不变，压缩容器容积至1 L，n(A2)的变化趋势如图2中曲线d所示
D．图3中T1答案 D
解析 体系的自由能ΔG＝ΔH－TΔS，根据图示可知，该反应为放热反应，ΔH<0，由于该反应的正反应是气体体积减小的反应，所以ΔS<0。当温度较低时，ΔG＝ΔH－TΔS<0，反应能够自发进行；当温度较高时，|TΔS|>|ΔH|，即ΔG>0，反应不能自发进行，A正确；10 min内该反应的平均速率v(A2)＝eq \f(Δc,Δt)＝eq \f(0.3 ml,2 L×10 min)＝0.015 ml·L－1·min－1，根据化学方程式可知v(B2)＝3v(A2)＝0.045 ml·L－1·min－1，B正确；11 min时，其他条件不变，压缩容器容积至1 L，由于物质的浓度增大，化学平衡正向移动，不断消耗A2，所以n(A2)的物质的量会进一步减少，n(A2)变化趋势如图2中曲线d所示，C正确；在温度不变时，增大某种反应物的浓度，化学平衡正向移动，可以使其他反应物的转化率提高，故当T110．一定温度时，向2.0 L恒容密闭容器中充入2 ml SO2和1 ml O2发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)。经过一段时间后达到平衡，反应过程中测定的部分数据见下表：
下列说法正确的是( )
A．反应在前2 s的平均速率v(O2)＝0.4 ml·L－1·s－1
B．保持其他条件不变，体积压缩到1.0 L，平衡常数将增大
C．相同温度下，起始时向容器中充入4 ml SO3，达到平衡时，SO3的转化率大于10%
D．保持温度不变，向该容器中再充入2 ml SO2、1 ml O2，反应达到新平衡时eq \f(nSO3,nO2)增大
答案 D
解析 反应在前2 s的平均速率v(SO3)＝eq \f(\f(0.8 ml,2.0 L),2 s)＝0.2 ml·L－1·s－1，各物质的反应速率之比等于其化学计量数之比，v(O2)＝eq \f(1,2)×0.2 ml·L－1·s－1＝0.1 ml·L－1·s－1，故A项错误；化学平衡常数只与温度有关，温度不变，化学平衡常数不变，与压强、物质的量浓度都无关，故B错误；起始时向容器中充入2 ml SO2和1 ml O2，等效于充入2 ml SO3，平衡时SO3为1.8 ml，转化率为eq \f(2 ml－1.8 ml,2 ml)×100%＝10%，相同温度下，起始时向容器中充入4 ml SO3，相当于增大压强，平衡正向移动，则SO3的转化率小于10%，故C项错误；温度不变，向该容器中再充入2 ml SO2、1 ml O2，若恒压，则eq \f(nSO3,nO2)不变，恒容则相当于增大了压强，平衡正向移动，eq \f(nSO3,nO2)增大，故D正确。
11．一定条件下，CO2(g)＋3H2(g)CH3OH (g)＋H2O(g) ΔH＝－57.3 kJ·ml－1，往2 L恒容密闭容器中充入1 ml CO2和3 ml H2，在不同催化剂作用下发生反应①、反应②与反应③，相同时间内CO2的转化率随温度变化如下图所示，b点反应达到平衡状态，下列说法正确的是( )
A．a点v正>v逆B．b点反应放热53.7 kJ
C．催化剂效果最佳的反应是③D．c点时该反应的平衡常数K＝eq \f(4,3)
答案 A
解析 a点要达到平衡，CO2的转化率增大，反应正向进行，所以v正>v逆，故A正确；b点反应达到平衡状态，参加反应的CO2小于1 ml，反应放热小于53.7 kJ，故B错误；相同温度下，反应①最快，所以催化剂效果最佳的反应是①，故C错误；c点CO2的转化率是eq \f(2,3)，
CO2(g)＋3H2(g)H2O(g)＋CH3OH(g)
开始/ml·L－1 0.5 1.5 0 0
转化/ml·L－1 eq \f(2,3)×0.5 eq \f(2,3)×0.5×3 eq \f(2,3)×0.5 eq \f(2,3)×0.5
平衡/ml·L－1 eq \f(1,6) 0.5 eq \f(1,3) eq \f(1,3)
K＝eq \f(16,3)，故D错误。
12．已知NO和O2转化为NO2的反应机理如下：
①2NO(g)N2O2(g)(快) ΔH1＜0 平衡常数K1
②N2O2(g)＋O2(g)2NO2(慢) ΔH2＜0 平衡常数K2
下列说法正确的是( )
A．2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的ΔH＝－(ΔH1＋ΔH2)
B．2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的平衡常数K＝eq \f(K1,K2)
C．反应②的速率大小决定2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的反应速率
D．反应过程中的能量变化如图所示
答案 C
解析 根据盖斯定律分析，由①＋②即可得到反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)，故反应热为ΔH＝ΔH1＋ΔH2，故A错误；平衡常数K＝K1·K2，故B错误；反应慢的速率决定总反应速率，所以反应②的速率大小决定2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的反应速率，故C正确；题图表示前者为吸热，与题中信息不符合，故D错误。
13．已知在25 ℃时，反应①②③的化学方程式及化学平衡常数为①N2(g)＋O2(g)2NO(g)，K1＝1×10－30；②2H2(g)＋O2(g)2H2O(g)，K2＝2×1081；③2CO(g)＋O2(g)2CO2(g)，K3＝2.5×1091。下列说法正确的是( )
A．NO分解反应NO(g)eq \f(1,2)N2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)的平衡常数为1×1030
B．根据K3的值可知常温下CO和O2很容易发生反应生成CO2
C．温度升高，上述三个反应的平衡常数均减小
D．常温下，NO、H2O、CO2分别发生分解反应生成O2的倾向顺序为NO>H2O>CO2
答案 D
解析 A项，NO(g)eq \f(1,2)N2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)的平衡常数为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,K1)))eq \f(1,2)＝1015，错误；B项，CO和O2之间的反应需要点燃才能进行，错误；C项，反应①为吸热反应，升高温度平衡正向移动，平衡常数增大，错误；D项，常温下，NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的平衡常数依次为1×1030、5×10－82、4×10－92，平衡常数越大，则反应进行的程度越大，正确。
14．已知：2CrOeq \\al(2－,4)＋2H＋Cr2Oeq \\al(2－,7)＋H2O。25 ℃时，调节初始浓度为1.0 ml·L－1的Na2CrO4溶液的pH，测定平衡时溶液中c(Cr2Oeq \\al(2－,7))和c(H＋)，获得如图所示的曲线。下列说法不正确的是( )
A．平衡时，pH越小，c(Cr2Oeq \\al(2－,7))越大
B．A点CrOeq \\al(2－,4)的平衡转化率为50%
C．A点CrOeq \\al(2－,4)转化为Cr2Oeq \\al(2－,7)反应的平衡常数K＝1014
D．平衡时，若溶液中c(Cr2Oeq \\al(2－,7))＝c(CrOeq \\al(2－,4))，则c(H＋)>2.0×10－7 ml·L－1
答案 D
解析 从题给图像可以看出，pH越小，平衡时c(Cr2Oeq \\al(2－,7))越大，A点c(Cr2Oeq \\al(2－,7))＝0.25 ml·
L－1，反应掉的c(CrOeq \\al(2－,4))＝0.25 ml·L－1×2＝0.5 ml·L－1，CrOeq \\al(2－,4)的平衡转化率为50%，此时，平衡常数K＝eq \f(0.25,0.52×10－72)＝1014，故A、B、C三项均正确；若溶液中c(Cr2Oeq \\al(2－,7))＝c(CrOeq \\al(2－,4))≈
0.33 ml·L－1，此时，c(H＋)<2.0×10－7 ml·L－1，D项不正确。
15．现有容积均为2 L的甲、乙、丙3个恒容密闭容器，向这3个容器中均加入0.20 ml N2、0.52 ml H2，进行合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·ml－1。图1表示不同反应条件下N2的浓度随时间的变化，图2表示其他条件相同，温度分别为T1、T2、T3且恒定不变，达到平衡时NH3的质量分数。
下列判断不正确的是( )
A．图2中反应速率最快的是容器丙
B．图1中容器乙的反应可能使用了催化剂
C．图1中容器乙0～5 min内v(N2)＝0.012 ml·L－1·min－1
D．图1中容器丙内反应的平衡常数为2.5
答案 C
解析 该反应是放热反应，温度越高反应速率越快，丙中氨气的质量分数最小，平衡左移，温度最高，A项正确；图1中容器乙的反应可能使用了催化剂，缩短反应达平衡的时间，但是平衡不移动，各组分的浓度保持不变，B项正确；图1中容器乙在0～5 min内，v(N2)＝eq \f(0.10－0.06,5) ml·L－1·min－1＝0.008 ml·L－1·min－1，C项错误；根据反应的“三段式”进行计算：
N2(g) ＋ 3H2(g)2NH3(g)
起始/ml·L－1 0.10 0.26 0
变化/ml·L－1 0.02 0.06 0.04
平衡/ml·L－1 0.08 0.20 0.04
图1中容器丙内反应的平衡常数K＝eq \f(0.042,0.203×0.08)＝2.5，D项正确。
16．下列说法正确的是( )
A．一定条件下发生反应SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g)，正反应速率随时间的变化如图甲所示，则反应在c点达到平衡状态
B．图乙为2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)反应中SO3的体积分数随温度(T)的变化曲线，反应达到B点时，2v正(O2)＝v逆(SO3)
C．2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)达到平衡后，保持恒温恒容，再加入SO3，再次达到平衡后，SO3的体积分数降低
D．2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)达到平衡后，再加入O2，O2的转化率增大
答案 B
解析 化学平衡状态的实质是正反应速率等于逆反应速率，且保持不变，c点对应的正反应速率还在随时间而改变，未达平衡，A项错；图乙为SO3的体积分数随温度(T)的变化曲线，B点时SO3的体积分数最大，反应达到平衡状态，则2v正(O2)＝v逆(SO3)，B项正确；恒温恒容，再加入SO3，达新平衡后，相当于原体系加压，平衡正向移动，SO3的体积分数增大，C项错；2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)达到平衡后，再加入O2，平衡正向移动，但O2的转化率降低，D项错。
二、非选择题：本题共4小题，共52分。
17．(10分)利用太阳能等可再生能源，通过光催化、光电催化或电解水制氢来进行二氧化碳加氢制甲醇，发生的主要反应是CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)。
请回答下列有关问题：
(1)若二氧化碳加氢制甲醇反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明该反应进行到t1时刻达到平衡状态的是________(填字母)。
(2)常压下，二氧化碳加氢制甲醇反应时的能量变化如图1所示，则该反应的ΔH＝________。
(3)在2 L恒容密闭容器a和b中分别投入2 ml CO2和6 ml H2，在不同温度下进行二氧化碳加氢制甲醇的反应，各容器中甲醇的物质的量与时间的关系如图2所示。
①若容器a、容器b中的反应温度分别为T1、T2，则判断T1________(填“＞”“＜”或“＝”)T2。若容器b中改变条件时，反应情况会由曲线b变为曲线c，则改变的条件是________。
②计算容器b中0～10 min氢气的平均反应速率v(H2)＝________ ml·L－1·min－1。
③在容器b中该反应的平衡常数为________(保留3位有效数字)。若平衡时向容器b中再充入1 ml CO2和3 ml H2，重新达平衡时，混合气体中甲醇的物质的量分数________(填“＞”“＜”或“＝”)30%。
答案 (1)bc (2)－46 kJ·ml－1 (3)①＞ 加入催化剂 ②0.225 ③5.33 ＞
解析 (1)a项，随着时间的延长甲醇的浓度最终保持稳定，不会变小，错误；b项，t1时二氧化碳的质量分数保持恒定，说明反应达到平衡，正确；c项，t1时甲醇与二氧化碳的物质的量之比保持恒定，达到平衡，正确；d项，t1时二氧化碳的物质的量在减小，甲醇的物质的量在增加，故未达到平衡，错误。(2)常压下，二氧化碳加氢制甲醇反应的ΔH＝2 914 kJ·ml－1－2 960 kJ·ml－1＝－46 kJ·ml－1。(3)①若容器a、容器b中的反应温度分别为T1、T2，a先达到平衡，对应的温度高，则判断T1＞T2；若容器b中改变条件时，反应情况会由曲线b变为曲线c，反应速率变快，平衡不移动，则改变的条件是加入催化剂。②CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)，平衡时容器b中甲醇的物质的量为1.5 ml，氢气的变化量为4.5 ml，0～10 min氢气的平均反应速率v(H2)＝eq \f(4.5 ml,2 L×10 min)＝0.225 ml·L－1·min－1。③在容器b中，
CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)
开始/ml 2 6 0 0
转化/ml 1.5 4.5 1.5 1.5
平衡/ml 0.5 1.5 1.5 1.5
平衡/ml·L－1 0.25 0.75 0.75 0.75
该反应的平衡常数为eq \f(0.75×0.75,0.753×0.25)≈5.33。此时，甲醇的物质的量分数为eq \f(0.75,0.25＋0.75×3)×100%＝30%，若平衡时向容器b中再充入1 ml CO2和3 ml H2，相当于加压，平衡正向移动，重新达平衡时，混合气体中甲醇的物质的量分数大于30%。
18．(14分)(2020·通辽市开鲁县第一中学高三月考)甲醇是一种重要的化工原料，又是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景。
(1)在一容积为2 L的密闭容器内，充入0.2 ml CO与0.4 ml H2发生反应：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)，CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
①A、B两点对应的压强大小关系是pA________pB(填“>”“<”或“＝”)。
②A、B、C三点的平衡常数KA、KB、KC的大小关系是________。
③下列叙述能说明上述反应能达到化学平衡状态的是________(填字母) 。
a．H2的消耗速率是CH3OH生成速率的2倍
b．CH3OH的体积分数不再改变
c．混合气体的密度不再改变
d．CO和CH3OH的物质的量之和保持不变
(2)在p1压强、T1℃时，该反应的平衡常数K＝________，再加入1.0 ml CO后重新到达平衡，则CO的转化率________(填“增大”“不变”或“减小”)。
(3)T1 ℃、1 L的密闭容器内发生上述反应，测得某时刻各物质的物质的量如下，n(CO)：0.1 ml、n(H2)：0.2 ml、n(CH3OH)：0.2 ml，此时v正________v逆(填“>”“<”或“＝”)。
答案 (1)①< ②KA＝KB>KC ③b (2)100 减小 (3)>
解析 (1)①反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)是气体体积减小的反应，加压平衡正向移动，反应物转化率增大，所以pA＜pB。
②据图分析，随温度升高CO转化率降低，说明正反应放热，升温平衡逆向移动，平衡常数减小，所以KA＝KB＞KC。
③H2的消耗速率是CH3OH生成速率的2倍，都是正反应速率，不能说明反应达到平衡状态，故a错误；CH3OH的体积分数不再改变说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故b正确；容器体积和气体质量始终不变，所以混合气体的密度始终不变，因此密度不变不能说明反应达到平衡状态，故c错误；CO和甲醇的化学计量数都为1，所以CO和CH3OH的物质的量之和始终保持不变，不能说明反应达到平衡状态，故d错误。
(2)p1压强、T1 ℃时CO的转化率为0.5，则
CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
起始浓度/ml·L－1 0.1 0.2 0
转化浓度/ml·L－1 0.05 0.1 0.05
平衡浓度/ml·L－1 0.05 0.1 0.05
化学平衡常数K＝eq \f(0.05,0.05×0.12)＝100；
若温度不变，再加入1.0 ml CO，平衡向正反应方向移动，重新达到平衡，氢气的转化率增大，CO的转化率减小。
(3)T1℃、1 L的密闭容器内发生上述反应，测得某时刻各物质的物质的量如下：n(CO)：0.1 ml、n(H2)：0.2 ml、n(CH3OH)：0.2 ml，此时反应的浓度商Q＝eq \f(0.2,0.1×0.22)＝50＜K＝100，此时
v正＞v逆。
19．(14分)(2020·上海复旦附中高三月考)在容积为2.0 L的密闭容器内，物质D在T ℃时发生反应，其反应物和生成物的物质的量随时间(t)的变化关系如图，据图回答下列问题：
(1)从反应开始到第一次达到平衡时，A物质的平均反应速率为________ml·L－1·min－1。
(2)根据上图写出该反应的化学方程式_____________________________________________，
该反应的平衡常数表达式为K＝________。
(3)①第5 min时，升高温度，A、B、D的物质的量变化如上图，则该反应的正反应是________(填“放热”或“吸热”)反应，反应的平衡常数________(填“增大”“减小”或“不变”)。
②若在第7 min时增加D的物质的量，A的物质的量变化正确的是________(用图中a、b、c的编号回答)。
答案 (1)0.067 (2)2D(s)2A(g)＋B(g)
c2(A)·c(B) (3)①吸热 增大 ②b
解析 (1)从反应开始到第一次达到平衡时，A物质的平均反应速率为eq \f(0.4 ml,2.0 L×3 min)≈0.067 ml·
L－1·min－1。(2)根据图像知，随着反应的进行，D的物质的量减少，A、B的物质的量增加，所以D是反应物，A、B是生成物；同一反应、同一时间段内，各物质的物质的量变化量之比等于其计量数之比，0～3 min时，Δn(D)＝0.4 ml，Δn(A)＝0.4 ml，Δn(B)＝0.2 ml，Δn(D)∶Δn(A)∶Δn(B)＝0.4 ml∶0.4 ml∶0.2 ml＝2∶2∶1，方程式为2D(s)2A(g)＋B(g)；因D为固体，所以化学平衡常数K＝c2(A)·c(B)。
(3)①温度升高，D的物质的量减少，A、B的物质的量增大，平衡正向移动，说明正反应为吸热反应；平衡常数只与温度有关，温度升高，平衡正向移动，平衡常数增大。
②D为固体，增加D的物质的量，浓度不变，平衡不移动。
20．(14分)(2020·石嘴山市第三中学模拟)(1)乙基叔丁基醚(以ETBE表示)是一种性能优良的高辛烷值汽油调和剂。用乙醇与异丁烯(以IB表示)在催化剂HZSM－5催化下合成ETBE，反应的化学方程式为C2H5OH(g)＋IB(g)===ETBE(g) ΔH。回答下列问题：
C1表示先吸附乙醇、C2表示先吸附异丁烯，C3表示乙醇和异丁烯同时吸附
反应物被催化剂HZSM－5吸附的顺序与反应历程的关系如图1所示，该反应的ΔH＝________ kJ·ml－1。反应历程的最优途径是________(填“C1”“C2”或“C3”)。
(2)开发清洁能源是当今化工研究的一个热点问题。二甲醚(CH3OCH3)在未来可能替代柴油和液化气作为洁净液体燃料使用，工业上以CO和H2为原料生产CH3OCH3。工业制备二甲醚在催化反应室中(压力2.0～10.0 MPa，温度230～280 ℃)进行下列反应：
反应ⅰ：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH1＝－99 kJ·ml－1
反应ⅱ：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH2＝－23.5 kJ·ml－1
反应ⅲ：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH3＝－41.2 kJ·ml－1
①在该条件下，若反应ⅰ的起始浓度分别为c(CO)＝0.6 ml·L－1，c(H2)＝1.4 ml·L－1，8 min后达到平衡，CO的转化率为50%，则8 min内H2的平均反应速率为________。
②在t ℃时，反应ⅱ的平衡常数为400，此温度下，在1 L的密闭容器中加入一定的甲醇，反应到某时刻测得各组分的物质的量浓度如下：
此时刻v正________v逆(填“＞”“＜”或“＝”)，平衡时c(CH3OCH3)的物质的量浓度是________。
③催化反应的总反应为3CO(g)＋3H2(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)，CO的平衡转化率α(CO)与温度、压强的关系如图2所示，图中X代表________(填“温度”或“压强”)，且L1________L2(填“＞”“＜”或“＝”)。
④在催化剂的作用下同时进行三个反应，发现随着起始投料比eq \f(nH2,nCO)的改变，二甲醚和甲醇的产率(产物中的碳原子占起始CO中碳原子的百分率)呈现如图3的变化趋势。试解释投料比大于1.0之后二甲醚产率和甲醇产率变化的原因：__________________________________。
答案 (1)－4a C3 (2)①0.075 ml·L－1·min－1 ②＞ 1.2 ml·L－1 ③温度 ＞ ④当投料比大于1时，随着c(H2)增大，反应ⅰ被促进，而反应ⅲ被抑制，c(H2O)增大，最终抑制反应ⅱ，因此甲醇的产率继续增大而二甲醚的产率减小
解析 (1)由图可知，反应物的总能量为5a kJ·ml－1，生成物的总能量为a kJ·ml－1，所以反应的ΔH＝－4a kJ·ml－1。反应历程的最优途径是C3，其所需要的活化能最小。
(2)①在该条件下，若反应ⅰ的起始浓度分别为c(CO)＝0.6 ml·L－1，c(H2)＝1.4 ml·L－1,8 min后达到平衡，CO的转化率为50%，则8 min内H2的平均反应速率为v＝eq \f(Δc,Δt)＝eq \f(0.6 ml·L－1,8 min)＝0.075 ml·L－1·min－1。③催化反应的总反应为3CO(g)＋3H2(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)是由反应式ⅰ×2＋ⅱ＋ⅲ而得，故总反应的ΔH＝ΔH1×2＋ΔH2＋ΔH3＝－262.7 kJ·ml－1＜0，该反应是放热反应，若升温，则CO的平衡转化率会减小，总反应是气体体积减小的反应，若增压，则CO的平衡转化率会增大，根据图的走向可知，横坐标X代表的是温度，那么L代表的是压强，根据压强增大CO的平衡转化率也增大可判断，L1＞L2。
④当投料比大于1.0时，随着c(H2)增大，反应ⅰ被促进，而反应ⅲ被抑制，c(H2O)增大，最终抑制反应ⅱ，因此甲醇的产率继续增大而二甲醚的产率减小。时间/min
序号
0
10
20
30
40
60
①
温度T1 /1号Cu2O
0.050 0
0.049 2
0.048 6
0.048 2
0.048 0
0.048 0
②
温度T1 /2号Cu2O
0.050 0
0.049 0
0.048 3
0.048 0
0.048 0
0.048 0
③
温度T2 /2号Cu2O
0.050 0
0.048 0
0.047 0
0.047 0
0.047 0
0.047 0
实验编号
反应条件
反应时间
产物中A的物质的量分数
产物中B的物质的量分数
1
－15 ℃
1 min
62%
38%
2
25 ℃
1 min
12%
88%
t/s
0
2
4
6
8
n(SO3)/ml
0
0.8
1.4
1.8
1.8
物质
CH3OH
CH3OCH3
H2O
c/(ml·L－1)
0.46
1.0
1.0