1、化学反应速率与化学平衡图像(建议用时：25分钟)1氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，人类对氢能应用自200年前就产生了兴趣。从20世纪70年代以来，世界上许多国家和地区就广泛开展了氢能研究。科学家研究以太阳能为热源分解Fe3O4，最终循环分解水制H2，其中一步重要反应为2Fe3O4(s) 6FeO(s)O2(g)Ha kJmol1。在一定压强下，Fe3O4的平衡转化率随温度变化的(Fe3O4)T曲线如图所示。下列有关说法不正确的是()Aa0B压强p1p2C升高温度，该反应的平衡常数增大D将体系中O2分离出去，能提高Fe3O4的转化率B根据题图分析，压强一定，温度升高，Fe3O4的平衡转
2、化率升高，该反应为吸热反应，H0，即a0，A项正确；温度一定时，压强增大，平衡逆向移动，Fe3O4的平衡转化率降低，故p1p2，B项不正确；升高温度，平衡正向移动，反应的平衡常数增大，C项正确；将体系中O2分离出去，平衡正向移动，能提高Fe3O4的转化率，D项正确。2向一容积不变的密闭容器中充入H2和I2，发生反应H2(g)I2(g)2HI(g)H0，将X和Y以一定比例混合通入密闭容器中进行反应，各物质的浓度随时间的改变如图所示。下列说法不正确的是()A反应方程式中n1B10 min时，曲线发生变化的原因是升高温度C10 min时，曲线发生变化的原因是增大压强D前5 min内，用X表示的反应速
3、率为v(X)0.08 molL1min1BA项，根据图像可知，反应进行到5 min时，X、Y和Z的浓度不再变化，反应达到平衡状态，此时X的浓度减少了0.4 molL1，Z的浓度增加了0.4 molL1，根据浓度的变化量之比等于化学计量数之比可知，n1；B项，10 min时，X、Y、Z的浓度瞬间增大，因此改变的条件一定不是温度；D项，前5 min内，用X表示的反应速率为v(X)0.4 molL15 min0.08 molL1min1。4反应mX(g)nY(g)pZ(g)H，在不同温度下的平衡体系中物质Y的体积分数随压强变化的曲线如图所示。下列说法错误的是()A该反应的H0BmnpCB、C两点化学
4、平衡常数：KBKCDA、C两点的反应速率v(A)v(C)C由图可知温度升高，Y的体积分数增大，说明平衡正向移动，则正反应为吸热反应；增大压强，Y的体积分数减小，说明平衡逆向移动，则mnp；对吸热反应来说，温度升高，K增大，KBKC;A、C两点温度相同，C点压强大，则C点的速率大于A点。5对于H2(g)I2(g)2HI(g)，H0，根据如图，下列说法错误的是()At2时可能使用了催化剂Bt3时可能采取减小反应体系压强的措施Ct5时采取升温的措施D反应在t6时刻，HI体积分数最大D改变压强、使用催化剂，平衡均不移动，t2时可能增大压强或使用催化剂，A正确；t3时正、逆反应速率同等程度减小，可能为减
5、小压强，B正确；t5时正、逆反应速率增大，且逆反应速率大于正反应速率，改变条件为升高温度，C正确；平衡逆向移动，HI的体积分数减小，t1时HI的体积分数最大，D错误。6CO和H2的混合气体又称“合成气”，在合成有机物中应用广泛。工业上常采用天然气与水蒸气或二氧化碳反应等方法来制取合成气。请回答下列问题：(1)天然气与CO2反应也可制备合成气，在10 L密闭容器中通入1 molCH4与1 molCO2，在一定条件下发生反应，测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图1所示。图11 100 、p2时，气体混合后反应经过10 min至x点的平衡，用CO的变化量表示反应速率v(CO)_。下列选项中能
6、表示该反应已达到平衡状态的是_(填字母)。Av(H2)逆3v(CO)正B密闭容器中混合气体的密度不变C密闭容器中总压强不变Dc(CH4)c(CO)由图1可知，压强p1_p2(填“大于”或“小于”)；压强为p2时，在y点：v(正)_v(逆)(填“大于”“小于”或“等于”)。求y点对应温度下的该反应的平衡常数K_。 (2)合成气制甲醚的反应方程式为2CO(g)4H2(g)CH3OCH3(g)H2O(g)Hb kJmol1。有研究者在催化剂、压强为5.0 MPa的条件下，由H2和CO直接制备甲醚，结果如图2所示。图2290 前，CO转化率和甲醚产率的变化趋势不一致的原因是_。b_0(填“ ”“”或“
7、”)，理由是_。解析(1)CH4和CO2反应制备合成气的反应为CH4(g)CO2(g)2CO(g)2H2(g)。由图像知1 100 、p2时CH4的转化率为80%，则转化CH4的物质的量为1 mol80%0.8 mol，根据方程式知生成CO物质的量为1.6 mol，v(CO)1.6 mol10 L10 min0.016 molL1min1。Av(H2)逆3v(CO)正表明逆反应速率大于正反应速率，反应没有达到平衡状态；B该反应中所有物质都是气态，根据质量守恒定律，混合气体的质量始终不变，容器的容积不变，混合气体的密度始终不变，密闭容器中混合气体的密度不变不能说明反应达到平衡状态；C该反应的正反
8、应是气体分子数增大的反应，建立平衡过程中气体分子物质的量增大，密闭容器中总压强增大，平衡时气体分子物质的量不变，密闭容器中总压强不变，密闭容器中总压强不变能说明反应达到平衡状态；D达到平衡时各物质的浓度保持不变，不一定相等，c(CH4)c(CO)不能说明反应达到平衡状态；能说明反应达到平衡状态的是C项，答案选C。该反应的正反应为气体分子数增大的反应，增大压强平衡向逆反应方向移动，CH4的转化率减小，由图知在相同温度下p1时CH4的转化率大于p2，则p1小于p2。由图知，y点CH4转化率小于平衡时CH4的转化率，反应正向进行，v(正)大于v(逆)。y点的温度与x点的温度相同，y点平衡常数与x点相等，用三段式CH4(g)CO2(g)2CO(g)2H2(g) 0.1 0.1 0 0 0.10.80.08 0.08 0.16 0.16 0.02 0.02 0.16 0.16K1.638 4。(2)290 前，CO转化率和甲醚产率的变化趋势不一致，说明在290 前有副反应发生。由图可见升高温度，CO转化率减小，甲醚产率减小，升高温度平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，H0，即b0。答案(1)0.016 molL1min1C小于大于1.638 4(2)有副反应发生平衡后，升高温度，甲醚的产率降低
