1、化学反应速率和化学平衡一、单项选择题(共14小题)1如图表示室温下用砂纸打磨过的镁条与水反应的探究实验，实验2的镁条放在尖嘴玻璃导管内并浸于蒸馏水中，实验3产生的浑浊物主要为碱式碳酸镁mMg(OH)2nMgCO3。下列说法错误的是()A实验1现象不明显，可能与 Mg 表面生成了难溶的Mg(OH)2有关B实验2比实验1现象更明显，可能是由于玻璃管空间狭小热量不易散失C由实验1和实验3可得出“碱性增强有利于加快镁与水反应速率”的结论D实验3中HCO破坏了Mg(OH)2在镁条表面的沉积，增大了镁与水的接触面积2某同学为探究浓度对化学反应速率的影响，设计以下实验。试剂a1 mL 0.01 molL1酸
2、性高锰酸钾水溶液1 mL 0.01 molL1酸性高锰酸钾水溶液1 mL 0.01 molL1酸性高锰酸钾水溶液1 mL 0.01 molL1酸性高锰酸钾水溶液试剂b2 mL 0.1 molL1 H2C2O4水溶液2 mL 0.2 molL1 H2C2O4水溶液1 mL 0.2 molL1 H2C2O4水溶液1 mL以浓盐酸为溶剂配制的0.2 molL1 H2C2O4水溶液褪色时间690 s677 s600 s下列说法错误的是()A.对比实验、可知，H2C2O4水溶液浓度增大，反应速率加快B对比实验、可知，酸性高锰酸钾水溶液浓度增大，反应速率加快C为验证H浓度对反应速率的影响，设计实验并与对照
3、D实验的离子方程式为2MnO6H5H2C2O4=2Mn210CO28H2O3反应2NO(g)O2(g)=2NO2(g)分两步进行：.2NO(g)N2O2(g)H1，.N2O2(g)O2(g) 2NO2(g)H2，其反应过程能量变化如图1所示。在其他条件相同时，分别在T 和(T10)测得 c(NO)随时间(t)的变化关系如图2所示。下列说法错误的是()AH1E4E2B反应是总反应的决速步骤C升高温度总反应速率一定增大D反应中只有部分分子发生有效碰撞4合成氨的热化学方程式为N2(g)3H2(g) 2NH3(g)H92.4 kJmol1，如图所示为相同温度下，在等量的不同催化剂作用下，某浓度氨气分解
4、时对应生成氢气的初始速率，下列说法正确的是()AFe作催化剂时，氨气分解反应活化能最小B氨气分解达到平衡时，单位时间内NN键断裂数目和NH键形成数目相同C低压有利于提高N2和H2产率D高温有利于提高工业合成氨产率5(2021辽宁省招生考试适应性测试)某温度下，在一恒容密闭容器中进行如下两个反应并达到平衡：2X(g)Y(g)Z(s)2Q(g)H10下列叙述错误的是()A加入适量Z，和平衡均不移动B通入稀有气体Ar，平衡正向移动C降温时无法判断Q浓度的增减D通入Y，则N的浓度增大6(2018天津高考)室温下，向圆底烧瓶中加入1 mol C2H5OH和含1 mol HBr的氢溴酸，溶液中发生反应：C
5、2H5OHHBrC2H5BrH2O，充分反应后达到平衡。已知常压下，C2H5Br和C2H5OH的沸点分别为38.4 和78.5 。下列有关叙述错误的是()A加入NaOH，可增大乙醇的物质的量B增大HBr浓度，有利于生成C2H5BrC若反应物均增大至2 mol，则两种反应物平衡转化率之比不变D若起始温度提高至60 ，可缩短反应达到平衡的时间7已知键能：HH为a kJmol1，BrBr为b kJmol1，HBr为c kJmol1。一定温度下，反应Br(g)H2(g)HBr(g)H(g)H的反应历程与能量的关系如图所示。下列叙述正确的是()A.该反应的正反应是放热反应BHE1E2，加入催化剂时，E1
6、、E2及H均减小C已知ac，若反应H2(g)Br2(g)2HBr(g)H0，则baD升高温度，正、逆反应速率均加快，且正反应速率加快的程度较大8(2021北京高三二模)某温度下，H2(g)CO2(g)H2O(g)CO(g)的平衡常数K。该温度下，在、两个恒容密闭容器中投入H2(g)和CO2(g)，起始浓度如下表。下列说法正确的是()容器编号起始浓度/(molL1)H2CO2H2OCO0.10.1000.20.10.20.1A.反应开始时，中反应向逆反应方向进行B平衡时，中c(CO2)0.04 molL1C中H2的平衡转化率为40%D、均达平衡时，中各组分浓度与相同9已知反应CO(g)2H2(g
7、) CH3OH(g)HQ kJmol1，在三个不同容积的容器中分别充入1 mol CO与2 mol H2，恒温恒容，测得平衡时CO的转化率如下表：序号温度/容器体积CO转化率平衡压强/Pa200V150%p1200V270%p2350V350%p3下列说法正确的是()A反应速率：B平衡时体系压强：p1p254C若容器体积：V1V3，则Q0D若实验中CO和H2用量均加倍，则CO转化率70%10一定温度下，向三个容积不等的恒容密闭容器(abc)中分别投入2 mol NOCl，发生反应：2NOCl(g) 2NO(g)Cl2(g)。t min后，三个容器中NOCl的转化率如图中A、B、C三点。下列叙述
8、正确的是()AA点延长反应时间，可以提高NOCl的转化率BA、B两点的压强之比为2528CA点的平均反应速率大于C点的平均反应速率D容积为a L的容器达到平衡后再投入1 mol NOCl、1 mol NO，平衡不移动11(2021辽宁三模)反应CO2(g)3H2(g) CH3OH(g)H2O(g)，在起始温度(T1 )、体积相同(2 L)的两个密闭容器中，改变条件，其对应反应过程中的部分数据见表：反应时间CO2/molH2/molCH3OH/molH2O/mol反应：恒温恒容0 min260010 min4.520 min130 min1反应：绝热恒容0 min0022下列说法正确的是()A若
9、该反应能自发进行，则该反应的H0B反应，在020 min时的平均反应速率v(H2)0.15 molL1min1C反应达到平衡时，加入1 mol CO2和1 mol CH3OH，此时平衡不移动D起始温度相同的反应、，平衡时平衡常数K也相同12在一定条件下，取一定量的A和B在恒容密闭容器中发生反应：aA(g)bB(s) mM(g)nN(g)HQ kJmol1。达到平衡时，M的浓度与温度和容器容积的关系如图所示。下列有关判断正确的是()AamnB达到平衡后，增大A的浓度将会提高A的转化率CE点的平衡常数小于F点的平衡常数DQ013利用CO生产甲醇的反应为2H2(g)CO(g)=CH3OH(g)，在密
10、闭容器中按物质的量之比为21充入H2和CO，测得平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化情况如图所示。已知：v正k正x(CO)x2(H2)，v逆k逆x(CH3OH)，其中v正、v逆为正、逆反应速率，k正、k逆为速率常数，x为各组分的体积分数。Kp为以分压表示的平衡常数，气体分压气体总压体积分数。下列相关说法错误的是()A该反应的H0BB点与C点的平衡常数关系为KBKCC增大体系压强，k正k逆的值将增大DC点对应的平衡常数Kp14在二氧化碳加氢制甲烷的反应体系中，主要发生反应的热化学方程式为：反应CO2(g)4H2(g)=CH4(g)2H2O(g)H164.7 kJmol1反应C
11、O2(g)H2(g)=CO(g)H2O(g)H41.2 kJmol1反应2CO(g)2H2(g)=CO2(g)CH4(g)H247.1 kJmol1向恒压、密闭容器中通入1 mol CO2和4 mol H2，平衡时CH4、CO、CO2的物质的量随温度的变化如图所示，下列叙述错误的是()A反应在a点的平衡常数KB图中曲线B表示平衡时n(CO2)随温度的变化关系CCO(g)3H2(g)=CH4(g)H2O(l)的H205.9 kJmol1D在低温条件下，可同时提高CO2平衡转化率和CH4的平衡产率二、非选择题（共2小题）15甲烷和水蒸气催化制氢主要有如下两个反应：CH4(g)H2O(g)=CO(g
12、)3H2(g)H206 kJmol1CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H41 kJmol1恒定压强为100 kPa时，将n(CH4)n(H2O)13的混合气体投入反应器中，平衡时，各组分的物质的量分数与温度的关系如下图所示。回答下列问题：(1)写出CH4与CO2生成H2和CO的热化学方程式：_。(2)关于甲烷和水蒸气催化制氢反应，下列叙述正确的是_(填标号)。A恒温、恒容条件下，加入惰性气体，压强增大，反应速率加快B恒温、恒容条件下，加入水蒸气，活化分子百分数增大，反应速率加快C升高温度，活化分子百分数增大，有效碰撞频率增大，反应速率加快D加入合适的催化剂，降低反应温度也能实现单位
13、时间转化率不变(3)系统中H2的含量，在700 左右出现峰值，试从化学平衡的角度解释出现峰值的原因：低于700，_；高于700，_。(4)已知投料比为n(CH4)n(H2O)13的混合气体，p100 kPa。600 时，CH4的平衡转化率为_，反应的平衡常数的计算式为Kp_(Kp是以分压表示的平衡常数，分压总压物质的量分数)。16(2020天津高考)利用太阳能光解水，制备的H2用于还原CO2合成有机物，可实现资源的再利用。回答下列问题：.半导体光催化剂浸入水或电解质溶液中，光照时可在其表面得到产物(1)图1为该催化剂在水中发生光催化反应的原理示意图。光解水能量转化形式为_。(2)若将该催化剂置
14、于Na2SO3溶液中，产物之一为SO，另一产物为_。若将该催化剂置于AgNO3溶液中，产物之一为O2，写出生成另一产物的离子反应式_。.用H2还原CO2可以在一定条件下合成CH3OH(不考虑副反应)CO2(g)3H2(g) CH3OH(g)H2O(g)H0(3)某温度下，恒容密闭容器中，CO2和H2的起始浓度分别为a molL1和3a molL1，反应平衡时，CH3OH的产率为b，该温度下反应平衡常数的值为_。(4)恒压下，CO2和H2的起始物质的量比为13时，该反应在无分子筛膜时甲醇的平衡产率和有分子筛膜时甲醇的产率随温度的变化如图2所示，其中分子筛膜能选择性分离出H2O。甲醇平衡产率随温度
15、升高而降低的原因为_。P点甲醇产率高于T点的原因为_。根据图2，在此条件下采用该分子筛膜时的最佳反应温度为_。化学反应速率和化学平衡一、单项选择题(共14小题)1如图表示室温下用砂纸打磨过的镁条与水反应的探究实验，实验2的镁条放在尖嘴玻璃导管内并浸于蒸馏水中，实验3产生的浑浊物主要为碱式碳酸镁mMg(OH)2nMgCO3。下列说法错误的是()A实验1现象不明显，可能与 Mg 表面生成了难溶的Mg(OH)2有关B实验2比实验1现象更明显，可能是由于玻璃管空间狭小热量不易散失C由实验1和实验3可得出“碱性增强有利于加快镁与水反应速率”的结论D实验3中HCO破坏了Mg(OH)2在镁条表面的沉积，增大
16、了镁与水的接触面积解析：C根据金属镁与水反应的方程式Mg2H2O=Mg(OH)2H2，生成的Mg(OH)2是沉淀，将覆盖在镁条的表面阻止反应的继续进行，故实验1现象不明显，A正确；实验2比实验1现象更明显，可能是由于玻璃管空间狭小热量不易散失，导致温度升高，Mg(OH)2的溶解度增大，覆盖在镁条的表面的Mg(OH)2溶解，不再阻止反应的继续进行，B正确；由题干信息可知实验1和实验3所得到的产物不同，故变量不唯一，不能由实验1和实验3得出“碱性增强有利于加快镁与水反应速率”的结论，C错误；由于HCO可以电离产生H，从而破坏了Mg(OH)2的生成，故实验3中HCO破坏了Mg(OH)2在镁条表面的沉
17、积，增大了镁与水的接触面积，D正确。2某同学为探究浓度对化学反应速率的影响，设计以下实验。试剂a1 mL 0.01 molL1酸性高锰酸钾水溶液1 mL 0.01 molL1酸性高锰酸钾水溶液1 mL 0.01 molL1酸性高锰酸钾水溶液1 mL 0.01 molL1酸性高锰酸钾水溶液试剂b2 mL 0.1 molL1 H2C2O4水溶液2 mL 0.2 molL1 H2C2O4水溶液1 mL 0.2 molL1 H2C2O4水溶液1 mL以浓盐酸为溶剂配制的0.2 molL1 H2C2O4水溶液褪色时间690 s677 s600 s下列说法错误的是()A.对比实验、可知，H2C2O4水溶液
18、浓度增大，反应速率加快B对比实验、可知，酸性高锰酸钾水溶液浓度增大，反应速率加快C为验证H浓度对反应速率的影响，设计实验并与对照D实验的离子方程式为2MnO6H5H2C2O4=2Mn210CO28H2O解析：C对比实验、可知，两实验中只有H2C2O4水溶液浓度不同，且浓度大的褪色时间较短，故H2C2O4水溶液浓度增大，反应速率加快， A正确；两实验中只有H2C2O4水溶液的体积不同，且前者大，则相当于高锰酸钾水溶液的浓度小，褪色时间长，则酸性高锰酸钾水溶液浓度增大，反应速率加快， B正确；若为验证H浓度对反应速率的影响，设计实验并与对照，则氯离子也可能对反应速率有影响，从而引起干扰，无法得到验
19、证， C错误；实验高锰酸钾氧化草酸生成二氧化碳，反应的离子方程式为2MnO6H5H2C2O4=2Mn210CO28H2O, D正确。3反应2NO(g)O2(g)=2NO2(g)分两步进行：.2NO(g)N2O2(g)H1，.N2O2(g)O2(g) 2NO2(g)H2，其反应过程能量变化如图1所示。在其他条件相同时，分别在T 和(T10)测得 c(NO)随时间(t)的变化关系如图2所示。下列说法错误的是()AH1E4E2B反应是总反应的决速步骤C升高温度总反应速率一定增大D反应中只有部分分子发生有效碰撞解析：C根据图1，焓变等于生成物的总能量减去反应物的总能量，故H1E4E2，A正确；反应的活
20、化能大于反应的活化能，则反应是总反应的决速步骤，B正确；根据图2，(T10)时，c(NO)变化率小于T ，则升高温度总反应速率不一定增大，C错误；能够发生化学反应的分子(或原子)的碰撞叫做有效碰撞，则反应中只有部分分子发生有效碰撞，D正确。4合成氨的热化学方程式为N2(g)3H2(g) 2NH3(g)H92.4 kJmol1，如图所示为相同温度下，在等量的不同催化剂作用下，某浓度氨气分解时对应生成氢气的初始速率，下列说法正确的是()AFe作催化剂时，氨气分解反应活化能最小B氨气分解达到平衡时，单位时间内NN键断裂数目和NH键形成数目相同C低压有利于提高N2和H2产率D高温有利于提高工业合成氨产
21、率解析：C氨气分解反应活化能最大的即是反应速率最慢的，Ru作催化剂时，氨气分解反应活化能最小，A项错误；氨气分解达到平衡时，单位时间内NN键断裂数目和NH键形成数目之比为 16，B项错误；降低压强，反应2NH3(g)N2(g)3H2(g)正向移动，有利于提高N2和H2产率，C项正确；高温使反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)逆向进行，不利于平衡向生成氨的方向移动，不利于提高合成氨的产率，选择高温主要基于速率考虑，D项错误。5(2021辽宁省招生考试适应性测试)某温度下，在一恒容密闭容器中进行如下两个反应并达到平衡：2X(g)Y(g)Z(s)2Q(g)H10下列叙述错误的是()A加入适量Z，
22、和平衡均不移动B通入稀有气体Ar，平衡正向移动C降温时无法判断Q浓度的增减D通入Y，则N的浓度增大解析：BZ为固体，加入适量Z不会使反应的平衡移动，而反应与Z无关，故加入Z也不会使反应的平衡移动，A正确；通入稀有气体Ar，由于容器容积不变，故气体浓度不发生改变，反应的平衡不移动，B错误；温度降低，反应平衡逆向移动，反应平衡正向移动，但两个反应中反应物的起始浓度未知，故无法判断Q浓度的增减，C正确；通入气体Y，反应平衡正向移动，Q的浓度增大，导致反应平衡逆向移动，则N的浓度增大，D正确。6(2018天津高考)室温下，向圆底烧瓶中加入1 mol C2H5OH和含1 mol HBr的氢溴酸，溶液中发
23、生反应：C2H5OHHBrC2H5BrH2O，充分反应后达到平衡。已知常压下，C2H5Br和C2H5OH的沸点分别为38.4 和78.5 。下列有关叙述错误的是()A加入NaOH，可增大乙醇的物质的量B增大HBr浓度，有利于生成C2H5BrC若反应物均增大至2 mol，则两种反应物平衡转化率之比不变D若起始温度提高至60 ，可缩短反应达到平衡的时间解析：D加入NaOH，消耗HBr，平衡左移，乙醇的物质的量增大，A项正确；增大HBr浓度，平衡右移，有利于生成溴乙烷，B项正确；原反应物按物质的量之比11加入，又按物质的量之比11反应，两者的平衡转化率之比为11；若将反应物均增大至2 mol，其平衡
24、转化率之比仍为11，C项正确；温度提高至60 ，化学反应速率虽然加快，但溴乙烷的沸点较低，会挥发出大量的溴乙烷，导致逆反应速率减小，故无法判断达到平衡的时间，D项错误。7已知键能：HH为a kJmol1，BrBr为b kJmol1，HBr为c kJmol1。一定温度下，反应Br(g)H2(g)HBr(g)H(g)H的反应历程与能量的关系如图所示。下列叙述正确的是()A.该反应的正反应是放热反应BHE1E2，加入催化剂时，E1、E2及H均减小C已知ac，若反应H2(g)Br2(g)2HBr(g)H0，则baD升高温度，正、逆反应速率均加快，且正反应速率加快的程度较大解析：D由图可知，E1为正反应
25、活化能，E2为逆反应活化能，E1E2，HE1E20，为吸热反应，A错误；加入催化剂时，E1、E2降低，但H不变， B错误；由于HH的键能大于HBr的键能，若反应H2(g)Br2(g)2HBr(g)H0，则BrBr的键能应小于HBr的键能，即cb，又ac，则ab, C错误；该反应为吸热反应，升高温度，正反应速率加快的程度大于逆反应速率加快的程度，使平衡向正反应方向移动， D正确。8(2021北京高三二模)某温度下，H2(g)CO2(g)H2O(g)CO(g)的平衡常数K。该温度下，在、两个恒容密闭容器中投入H2(g)和CO2(g)，起始浓度如下表。下列说法正确的是()容器编号起始浓度/(molL
26、1)H2CO2H2OCO0.10.1000.20.10.20.1A.反应开始时，中反应向逆反应方向进行B平衡时，中c(CO2)0.04 molL1C中H2的平衡转化率为40%D、均达平衡时，中各组分浓度与相同解析：B设中H2的平衡转化率为x，由题意可建立如下三段式： H2(g) CO2(g) H2O(g)CO(g)起/(molL1) 0.1 0.1 0 0变/(molL1) 0.1x 0.1x 0.1x 0.1x平/(molL1) 0.10.1x 0.10.1x 0.1x 0.1x由平衡常数K可得：，解得x0.6。由题给数据可知，反应的浓度熵Qc1K，则平衡向正反应方向移动， A错误；由分析可
27、知，平衡时，中c(CO2)(0.10.10.6)molL10.04 molL1, B正确；中H2的平衡转化率为60%, C错误；由题给数据可知，反应平衡时，水蒸气和一氧化碳的浓度相等，反应中水蒸气和一氧化碳浓度不相等，由方程式可知，反应达到平衡时，水蒸气和一氧化碳浓度依然不相等，则、均达平衡时，中各组分浓度与不相同， D错误。9已知反应CO(g)2H2(g) CH3OH(g)HQ kJmol1，在三个不同容积的容器中分别充入1 mol CO与2 mol H2，恒温恒容，测得平衡时CO的转化率如下表：序号温度/容器体积CO转化率平衡压强/Pa200V150%p1200V270%p2350V350
28、%p3下列说法正确的是()A反应速率：B平衡时体系压强：p1p254C若容器体积：V1V3，则Q0D若实验中CO和H2用量均加倍，则CO转化率70%解析：C的温度相同，初始物质的量相同，而转化率：，则可看作在的基础上加压，即V1V2，压强：p2p1，因此反应速率：，A项错误；与比较，到达平衡时，平衡混合物的物质的量之比为54，但V1与V2不等，因此平衡时体系压强：p1p2不等于54，B项错误；若容器体积：V1V3、温度相同，则与比较，CO的转化率：，而现在CO的转化率相同，则可看作在这个基础上的平衡逆向移动，而升温平衡向吸热反应方向移动，即逆向是吸热反应，C项正确；若实验中CO和H2用量均加倍
29、则可看作在的基础上压缩体积，CO转化率增大，D项错误。10一定温度下，向三个容积不等的恒容密闭容器(abc)中分别投入2 mol NOCl，发生反应：2NOCl(g) 2NO(g)Cl2(g)。t min后，三个容器中NOCl的转化率如图中A、B、C三点。下列叙述正确的是()AA点延长反应时间，可以提高NOCl的转化率BA、B两点的压强之比为2528CA点的平均反应速率大于C点的平均反应速率D容积为a L的容器达到平衡后再投入1 mol NOCl、1 mol NO，平衡不移动解析：D容器容积越大，反应速率越小，容积为a L的容器反应速率大于容积为b L的容器，t min后， A点的转化率小于B
30、，说明A点达到平衡状态，A点延长反应时间，NOCl的转化率不变， A错误； A、B两点的气体物质的量比为2528，容器的容积不同，所以压强之比不是2528, B错误； A为平衡点，A点的平均反应速率为0，C没有达到平衡，C点的平均反应速率大于0, C错误； A点为平衡点，根据A点数据，K，再投入1 mol NOCl、1 mol NO，Q，QK，平衡不移动， D正确。11(2021辽宁三模)反应CO2(g)3H2(g) CH3OH(g)H2O(g)，在起始温度(T1 )、体积相同(2 L)的两个密闭容器中，改变条件，其对应反应过程中的部分数据见表：反应时间CO2/molH2/molCH3OH/m
31、olH2O/mol反应：恒温恒容0 min260010 min4.520 min130 min1反应：绝热恒容0 min0022下列说法正确的是()A若该反应能自发进行，则该反应的H0B反应，在020 min时的平均反应速率v(H2)0.15 molL1min1C反应达到平衡时，加入1 mol CO2和1 mol CH3OH，此时平衡不移动D起始温度相同的反应、，平衡时平衡常数K也相同解析：C当GHTS0时反应可以自发，该反应为气体系数之和减小的反应，所以S0，则只有H0时，高温条件下可满足G0，反应自发，A错误；反应，在020 min内n(CO2)2 mol1 mol1 mol，根据反应方程
32、式可知n(H2)3 mol，容器体积为2 L，所以v(H2)0.075 molL1min1，B错误；平衡时QK，反应平衡时n(CH3OH)1 mol，结合反应方程式可知此时n(CO2)1 mol，再加入1 mol CO2和1 mol CH3OH，即二者的浓度均变为原来的2倍，而CH3OH和CO2的系数相等，所以同等倍数增大二者浓度，Q仍等于K，平衡不移动，C正确；反应恒温，而反应绝热，所以平衡时二者温度不相同，则平衡常数不同，D错误。12在一定条件下，取一定量的A和B在恒容密闭容器中发生反应：aA(g)bB(s) mM(g)nN(g)HQ kJmol1。达到平衡时，M的浓度与温度和容器容积的关
33、系如图所示。下列有关判断正确的是()AamnB达到平衡后，增大A的浓度将会提高A的转化率CE点的平衡常数小于F点的平衡常数DQ0解析：C由图可知，E点对应温度下，2 L容器中M的浓度约为0.7 molL1，6 L的容器中M的浓度约为0.4 molL1，将容器由6 L加压减小为2 L，M浓度并没有增大3倍，因此平衡逆向移动，所以amn，A错误；达到平衡后增大A的浓度，A的转化率将减小，B错误；由图像可知，反应随温度升高，M的浓度增大，平衡正向移动，所以平衡常数增大，F点所处温度高于E点，所以E点的平衡常数小于F点的平衡常数，C正确；由图可知在容器体积不变时，温度升高，M的浓度增大，平衡正向移动，
34、正反应方向为吸热反应，Q0，D错误。13利用CO生产甲醇的反应为2H2(g)CO(g)=CH3OH(g)，在密闭容器中按物质的量之比为21充入H2和CO，测得平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化情况如图所示。已知：v正k正x(CO)x2(H2)，v逆k逆x(CH3OH)，其中v正、v逆为正、逆反应速率，k正、k逆为速率常数，x为各组分的体积分数。Kp为以分压表示的平衡常数，气体分压气体总压体积分数。下列相关说法错误的是()A该反应的H0BB点与C点的平衡常数关系为KBKCC增大体系压强，k正k逆的值将增大DC点对应的平衡常数Kp解析：C从图像上可以看出温度越高，甲醇的体积分
35、数越小，说明升温，平衡逆向移动，该反应的H0，A项正确； B点与C点温度相同，平衡常数不变，B项正确；速率常数只与温度有关，温度不变，k正，k逆都不变，k正k逆的值也不变，C项错误； C点时，甲醇的体积分数是50%，则列三段式： 2H2 CO= CH3OH初始2 1 0转化2x x x平衡 22x 1x x甲醇的体积分数50%，x0.75 mol，平衡常数Kp，D项正确。14在二氧化碳加氢制甲烷的反应体系中，主要发生反应的热化学方程式为：反应CO2(g)4H2(g)=CH4(g)2H2O(g)H164.7 kJmol1反应CO2(g)H2(g)=CO(g)H2O(g)H41.2 kJmol1反
36、应2CO(g)2H2(g)=CO2(g)CH4(g)H247.1 kJmol1向恒压、密闭容器中通入1 mol CO2和4 mol H2，平衡时CH4、CO、CO2的物质的量随温度的变化如图所示，下列叙述错误的是()A反应在a点的平衡常数KB图中曲线B表示平衡时n(CO2)随温度的变化关系CCO(g)3H2(g)=CH4(g)H2O(l)的H205.9 kJmol1D在低温条件下，可同时提高CO2平衡转化率和CH4的平衡产率解析：C反应、均为放热反应，升高温度，、平衡均逆向移动，CH4物质的量减小，因此A代表CH4对应的曲线；反应为吸热反应，反应为放热反应，升高温度，反应正向移动，反应逆向移动
37、，CO物质的量增大，因此C代表CO对应的曲线；则B代表CO2对应的曲线。反应的平衡常数为K，在a点c(CO)c(CH4)，所以平衡常数为K， A正确；由分析可知曲线B为CO2的物质的量变化曲线， B正确；由得CO(g)3H2(g)=CH4(g)H2O(g)H205.9 kJmol1，气态水转化为液态水放热，故CO(g)3H2(g)=CH4(g)H2O(l)H205.9 kJmol1, C错误；由图可知，温度低于600 时，随着温度的降低，甲烷的物质的量增大，二氧化碳的物质的量减小，因此在低温条件下，可同时提高CO2平衡转化率和CH4的平衡产率， D正确。二、非选择题（共2小题）15甲烷和水蒸气
38、催化制氢主要有如下两个反应：CH4(g)H2O(g)=CO(g)3H2(g)H206 kJmol1CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H41 kJmol1恒定压强为100 kPa时，将n(CH4)n(H2O)13的混合气体投入反应器中，平衡时，各组分的物质的量分数与温度的关系如下图所示。回答下列问题：(1)写出CH4与CO2生成H2和CO的热化学方程式：_。(2)关于甲烷和水蒸气催化制氢反应，下列叙述正确的是_(填标号)。A恒温、恒容条件下，加入惰性气体，压强增大，反应速率加快B恒温、恒容条件下，加入水蒸气，活化分子百分数增大，反应速率加快C升高温度，活化分子百分数增大，有效碰撞频率
39、增大，反应速率加快D加入合适的催化剂，降低反应温度也能实现单位时间转化率不变(3)系统中H2的含量，在700 左右出现峰值，试从化学平衡的角度解释出现峰值的原因：低于700，_；高于700，_。(4)已知投料比为n(CH4)n(H2O)13的混合气体，p100 kPa。600 时，CH4的平衡转化率为_，反应的平衡常数的计算式为Kp_(Kp是以分压表示的平衡常数，分压总压物质的量分数)。解析：(1)CH4(g)H2O(g)=CO(g)3H2(g)H206kJmol1；CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H41kJmol1，根据盖斯定律，H41 kJmol1247 kJmol1，得到C
40、H4和CO2生成H2和CO的热化学方程式：CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)H247 kJmol1。(2)由反应CH4(g)H2O(g)=CO(g)3H2(g)H206 kJmol1；A.恒温、恒容条件下，加入惰性气体，总压强增大，各物质的分压不变，各气体的浓度没变，化学反应速率不变，故不符合题意；B.恒温、恒容条件下，加入水蒸气，活化分子百分数不变，单位体积活化分子数增加，有效碰撞概率增大，反应速率加快，故不符合题意；C.升高温度，活化分子百分数增大，有效碰撞概率增大，反应速率加快，故符合题意；D.反应为吸热反应，加入合适的催化剂，缩短达到平衡的时间，但不影响平衡的移动，单位
41、时间内气体的转化率不变；降低反应温度，平衡逆向移动，单位时间内气体的转化率减小，故不符合题意。(3)温度低于700 时，由于正反应方向吸热，随着温度的升高，反应向正反应方向进行的程度较大，氢气的物质的量逐渐增大；温度高于700 ，随着反应的进行，一氧化碳的物质的量增大，发生反应，反应正反应放热，当温度升高时，平衡逆向移动，使氢气的物质的量减小。(4)已知投料比为n(CH4)n(H2O)13的混合气体，设甲烷的初始物质的量为1 mol，水蒸气的物质的量为3 mol，设转化的甲烷的物质的量为x mol，设转化的一氧化碳的物质的量为y mol，CH4(g)H2O(g)= CO(g)3H2(g)开始/
42、mol13 0 0变化/molx x x 3x平衡/mol1x 3x x 3xCO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)开始/mol x 3x 03x变化/mol y y y y平衡/mol xy 3xy y 3xy由图可知，600 时，CH4的物质的量分数为0.04，各气体的总物质的量为1x3xyxyy3xy42x，即0.04，解得x mol，CH4的平衡转化率为100%77.78%；600 时，由图可知，p100 kPa，CH4和CO的物质的量分数为0.04，H2O的物质的量分数为0.32，H2的物质的量分数为0.50，反应的平衡常数的计算式为Kp3 906.25。答案：(1)CH4(
43、g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)H247 kJmol1(2)C(3)由于正反应方向吸热，随着温度的升高，反应向正反应方向进行的程度较大，氢气的物质的量逐渐增大随着反应的进行，一氧化碳的物质的量增大，发生反应，反应正反应放热，当温度升高时，平衡逆向移动，使氢气的物质的量减小(4)77.78%3 906.2516(2020天津高考)利用太阳能光解水，制备的H2用于还原CO2合成有机物，可实现资源的再利用。回答下列问题：.半导体光催化剂浸入水或电解质溶液中，光照时可在其表面得到产物(1)图1为该催化剂在水中发生光催化反应的原理示意图。光解水能量转化形式为_。(2)若将该催化剂置于Na2SO
44、3溶液中，产物之一为SO，另一产物为_。若将该催化剂置于AgNO3溶液中，产物之一为O2，写出生成另一产物的离子反应式_。.用H2还原CO2可以在一定条件下合成CH3OH(不考虑副反应)CO2(g)3H2(g) CH3OH(g)H2O(g)H0(3)某温度下，恒容密闭容器中，CO2和H2的起始浓度分别为a molL1和3a molL1，反应平衡时，CH3OH的产率为b，该温度下反应平衡常数的值为_。(4)恒压下，CO2和H2的起始物质的量比为13时，该反应在无分子筛膜时甲醇的平衡产率和有分子筛膜时甲醇的产率随温度的变化如图2所示，其中分子筛膜能选择性分离出H2O。甲醇平衡产率随温度升高而降低的
45、原因为_。P点甲醇产率高于T点的原因为_。根据图2，在此条件下采用该分子筛膜时的最佳反应温度为_。解析：(1)在光照下，水转化为H2、O2，故能量转化形式为太阳能转化为化学能。(2)SO转化为SO的过程中，硫元素化合价升高，根据氧化还原反应中化合价有升必有降的规律及反应体系中只有Na、S、H、O四种元素，可知另一产物为H2。在催化剂存在的条件下，AgNO3溶液通过反应生成O2，氧元素的化合价升高，故有单质银生成，相应的离子反应式为Age=Ag。(3)列三段式如下：CO2(g)3H2(g) CH3OH(g)H2O(g)a3a0 0ab 3ab ababa(1b) 3a(1b) ababK。(4)该反应是放热反应，温度升高有利于平衡逆向移动(或平衡常数减小)，甲醇的平衡产率随温度升高而降低。P点对应反应有分子筛膜，分子筛膜能选择性分离出水，有利于反应正向进行，故P点甲醇产率高于T点甲醇产率。由图2知，当温度为210 时，甲醇的产率最高，因此最佳反应温度为210 。答案：(1)太阳能转化为化学能(2)H2Age=Ag(3)(4)该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动(或平衡常数减小)分子筛膜从反应体系中不断分离出H2O，有利于反应正向进行，甲醇产率升高210
