专题突破练八 化学反应速率与化学平衡一、选择题:本题共10小题,每小题3分,共30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.(2021广东梅州3月质检)一定温度下,在一个容积为2L的密闭容器中发生反应:2N2O3(g)+3C(s)2N2(g)+3CO2(g) ΔH>0,若0~10s内消耗了2molC,下列说法正确的是( ) A.0~10s内用C表示的平均反应速率为v(C)=0.1mol·L-1·s-1B.当v正(N2O3)=v逆(CO2)时,反应达到平衡状态C.升高温度正反应速率加快,逆反应速率减慢D.该反应达平衡后,减小反应体系的体积,平衡向逆反应方向移动2.(2021陕西宝鸡二模)合成氨的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4kJ·mol-1,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( )A.Fe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N≡N键断裂数目和N—H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3.(2021河南沈丘一中质检)反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0是工业上合成硫酸过程中的一步反应,下列关于该反应的说法正确的是( )A.反应物的总能量高于生成物的总能量B.催化剂可以降低硫氧键键能C.加压有利于SO3生成,所以工业上压强越高越好D.升高温度可以增大正反应速率,降低逆反应速率4.(2021湖南常德3月一模)人体内的血红蛋白(Hb)可与O2结合,更易与CO结合使人体中毒,涉及原理如下:①Hb(aq)+O2(g)HbO2(aq) ΔH1<0②Hb(aq)+CO(g)HbCO(aq) ΔH2<0③HbO2(aq)+CO(g)HbCO(aq)+O2(g) ΔH3<0下列说法错误的是( )A.ΔH1<ΔH2B.反应①、②在一定温度下均能自发进行C.刚从平原到高原时,人体血液中c(HbO2)将降低,使人体因缺氧而不适D.将CO中毒的人转至高压氧仓中治疗,反应③平衡逆向移动而缓解症状5.(2021江苏扬州二模)燃煤电厂锅炉尾气中含有氮氧化物(主要成分是NO),可通过主反应4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g) ΔH=-1627.7kJ·mol-1除去NO。温度高于300℃时会发生副反应:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-904.74kJ·mol-1。在恒压、反应物起始物质的量之比一定的条件下,反应相同时间,NO的转化率在不同催化剂作用下随温度变化
的曲线如图所示。下列有关说法一定正确的是( )A.升高温度、增大压强均可提高主反应中NO的平衡转化率B.N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=-180.74kJ·mol-1C.图中X点所示条件下,反应时间足够长,NO的转化率能达到Y点的值D.图中Z点到W点NO的转化率降低的原因是主反应的平衡逆向移动6.(2021浙江平湖4月检测)环戊二烯()是重要的有机化工原料,其容易发生聚合生成二聚体,该反应为可逆反应。不同温度下,溶液中环戊二烯浓度(初始浓度为1.5mol·L-1)与反应时间的关系如图所示,下列说法正确的是( )A.a点的反应速率大于c点的反应速率B.a点的逆反应速率小于b点的逆反应速率C.b点时二聚体的浓度为0.9mol·L-1D.达到平衡后,升高温度,体系中环戊二烯的百分含量将增加7.(2021重庆西南大学附中调研)在3个初始温度均为T℃的密闭容器中发生反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0。下列说法错误的是( )容器编号容器类型初始体积起始物质的量/mol平衡时SO3物质的量/molSO2O2SO3Ⅰ恒温恒容1.0L2101.6Ⅱ绝热恒容1.0L210aⅢ恒温恒压2.0L004bA.达平衡时,SO2的转化率α(Ⅰ)=80%B.b>3.2
C.平衡时v正(SO2):v(Ⅰ)<v(Ⅱ)D.若起始时向容器Ⅰ中充入1.0molSO2(g)、0.20molO2(g)和4.0molSO3(g),则反应将向正反应方向进行8.(2021湖北武汉武昌质检)用活性α-Al2O3作催化剂研究COS的水解反应[COS(g)+H2O(g)CO2(g)+H2S(g) ΔH<0]。在某温度下的恒容密闭容器中改变投料比得到的COS平衡转化率如图甲所示。其他条件完全相同时,只改变反应温度测得的水解转化率如图乙所示:下列说法正确的是( )A.不断提高投料比[]会导致H2S平衡时的体积分数不断提高B.由于水解反应是吸热过程,所以升高温度会促使COS水解更加彻底C.P点对应的平衡常数大于N点对应的平衡常数D.当温度升高到一定值后,可能是由于催化剂活性降低,反应速率变慢导致COS(g)的水解转化率降低9.(2021广东汕头金山中学质检)I2在KI溶液中存在下列平衡:I2(aq)+I-(aq)(aq),某I2、KI混合溶液中,的物质的量浓度c()与温度T的关系如图所示(曲线上任何一点都表示平衡状态)。下列说法不正确的是( )A.温度为T1时,向该平衡体系中加入KI固体,平衡正向移动B.I2(aq)+I-(aq)(aq)的ΔH<0C.T1温度下,反应进行到状态d时,v正>v逆D.状态a与状态b相比,状态b时I2的转化率更高10.(2021湖北八市一模)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2∶1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:①v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。②Kp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ΔH<0B.B点与C点的平衡常数关系为KB=KCC.增大体系压强,k正-k逆的值将增大D.C点对应的平衡常数Kp=二、选择题:本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有一个或两个选项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。11.(2021湖南“五市十校教研教改共同体”大联考)图中的曲线是表示恒容时,2NO(g)+O2(g)2NO2(g)反应中NO的平衡转化率与温度的关系曲线,图中标有b、c、d三点,下列说法正确的是( )A.ΔH>0B.混合气体的密度:d点=b点C.c点未达到平衡状态且v(正)>v(逆)D.使用催化剂b、d两点将上移12.(2021湖北枝江质检)在①、②、③容积不等的恒容密闭容器中,均充入0.1molCO和0.2molH2,在催化剂的作用下发生反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。测得三个容器中平衡混合物中CH3OH的体积分数随温度的变化如图所示:下列说法正确的是( )A.该反应的正反应为吸热反应B.三个容器容积:①>②>③C.在P点,CO转化率为75%D.在P点,向容器②中再充入CO、H2及CH3OH各0.025mol,此时v正(CO)<v逆(CO)13.(2021湖南永州三模)工业生产排放的烟气中同时存在SO2、NOx和CO,利用它们的相互作用可将SO2、NOx还原成无害物质,一定条件下得到以下实验结果。图1为298K各气体分压与
CO物质的量分数的关系,图2为CO物质的量分数为2.0%时,各气体分压与温度的关系。下列说法错误的是( )A.不同温度下脱硝的产物为N2,脱硫的产物可能有多种B.温度越高脱硫脱硝的效果越好C.SO2比NOx更易被CO还原D.体系中可能发生反应:2COSS2+2CO、4CO2+S24CO+2SO214.(2021福建泉州二模)不同条件下,用O2氧化一定浓度的FeCl2溶液过程中所测的实验数据如图所示。下列分析或推测不合理的是( )A.Fe2+的氧化率随时间延长而逐渐增大B.由②和③可知,pH越大,Fe2+氧化速率越大C.由①和③可知,温度越高,Fe2+氧化速率越大D.氧化过程的离子方程式为4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O三、非选择题:本题共4小题,共54分。15.(12分)(2021湖南郴州3月质量监测)氮及其化合物在工农业生产和生命活动中起着重要的作用,但同时又是环境污染的主要物质,研究其转化规律一直是科学家们的热点话题。回答下列问题:(1)已知氮氧化物转化过程中的能量变化如图(图中表示生成2molNO2的能量变化)。1molNO氧化为NO2的焓变ΔH= kJ·mol-1。 (2)一定温度下,向2L恒容密闭容器中充入0.40molN2O4,发生反应N2O4(g)2NO2(g) ΔH=+QkJ·mol-1,一段时间后达到平衡,测得数据如下:时间/s20406080100c(NO2)/(mol·L-1)0.120.200.260.300.30
①0~40s内,v(NO2)= 。 ②达平衡时,反应体系吸收的热量为 kJ(用Q表示)。 ③该温度下反应2NO2(g)N2O4(g)的化学平衡常数K= 。 (3)近年来,地下水中的氮污染已成为一个世界性的环境问题。在金属Pt、Cu和铱(Ir)的催化作用下,密闭容器中的H2可高效转化酸性溶液中的硝态氮(N),其工作原理如图所示。①Ir表面发生反应的方程式为 。 ②若导电基体上的Pt颗粒增多,造成的结果是 。 16.(13分)(2021湖南怀化一模)甲醇燃料分为甲醇汽油和甲醇柴油。工业上合成甲醇的方法很多。(1)已知:①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0kJ·mol-1②2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH=-566kJ·mol-1③2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=-483.6kJ·mol-1则CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH= kJ·mol-1 (2)一定条件下,在2L恒容密闭容器中投入1molCO和2molH2,发生反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。①能说明该反应达到平衡状态的是 (填序号)。 A.CH3OH的体积分数保持不变B.容器内的总压强保持不变C.混合气体的密度保持不变D.混合气体的平均摩尔质量保持不变②达平衡后,维持容器的温度不变,将容器的容积扩大一倍,下列说法正确的是 (填序号)。 A.平衡向正反应方向移动B.CO的浓度增大C.平衡常数不变D.CO的物质的量增大③维持容器的体积和温度不变,向密闭容器中加入氦气,达到新平衡时,CO、CH3OH的浓度之比将 (填“增大”“减小”或“不变”)。 ④甲醇在混合气体中的平衡体积分数与温度、压强的变化关系如图:则p3 p1(填“>”“<”或“=”);300℃、p3条件下,处于E点时v(正) v(逆)(填“>”“<”或“=”);C点的平衡常数K= 。
17.(14分)(2021湖南永州重点中学联考)丙烯是合成材料的重要原料,丙烷脱氢制取丙烯是目前常用方法之一。丙烷脱氢制丙烯的主要反应如下:直接裂解:C3H8(g)C3H6(g)+H2(g) ΔH=+124kJ·mol-1氧气氧化脱氢:2C3H8(g)+O2(g)2C3H6(g)+2H2O(g)ΔH=-235kJ·mol-1回答下列问题:(1)目前直接裂解是丙烷脱氢制取丙烯的常用方法。直接裂解时,下列条件有利于提高C3H8平衡转化率的是 (填标号)。 A.高温低压B.低温高压C.高温高压D.低温低压(2)“氧气氧化脱氢”相比于“直接裂解”的优点是 (列举1点)。 (3)一定压强下,向一恒容密闭容器中充入1molC3H8和1molCO2,平衡时各物质的物质的量与温度的关系如图所示;①在500~800K之间,主要发生的反应为 ;823K以上主要发生的反应为 。 ②一定压强下,向一密闭容器中充入一定量的C3H8和CO2发生反应:CO2(g)+C3H8(g)C3H6(g)+CO(g)+H2O(g) ΔH。C3H8的平衡转化率在不同投料比[m=]下与温度的关系如图所示:ΔH (填“<”或“>”)0;投料比从小到大的顺序为 。 (4)丙烷分别在0.1MPa和p2MPa直接裂解,反应达到平衡时,丙烷和丙烯的物质的量分数随温度的变化关系如图所示:
压强p2 (填“<”或“>”)0.1;D为 (填化学式);a点温度下裂解反应的平衡常数Kp= (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。 18.(15分)(2021湖南永州三模)合成气是一种重要的化工原料气,可以合成甲醇、甲酸甲酯、二甲醚等化工产品。甲烷、二氧化碳自热重整制合成气的主要反应有:Ⅰ.CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-820.6kJ·mol-1Ⅱ.CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH2=+247.3kJ·mol-1Ⅲ.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH3=+206.1kJ·mol-1Ⅳ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH4回答下列问题:(1)反应Ⅳ的ΔH4= kJ·mol-1。 (2)一定条件下,向体积为VL的恒容密闭容器中通入2molCH4(g)、1molCO2(g)、1molH2O(g)和适量O2(g)发生上述反应,达到平衡时,容器中CH4(g)为amol,CO2(g)为bmol,H2O(g)为cmol,此时CO(g)的浓度为 mol·L-1(用含a、b、c、V的代数式表示,下同),反应Ⅳ的平衡常数为 。 (3)不同温度下,向体积为VL的含少量O2的密闭容器按照n(CO2)∶n(CH4)=1∶1投料,实验测得平衡时n(H2)∶n(CO)随温度的变化关系如图1所示:
①压强p1、p2、p3由大到小的顺序为 ,判断的依据是 。 ②压强为p2时,随着温度升高,n(H2)∶n(CO)先增大后减小。解释温度Tm前后,随着温度升高n(H2)∶n(CO)变化的原因分别是 。 ③根据图1、图2,为提高CO的选择性可采取的措施为 。 A.提高n(O2)∶n(CH4)比例B.降低n(CO2)∶n(CH4)比例C.高温、高压D.低温、低压专题突破练八 化学反应速率与化学平衡1.D 解析:C为固体,不能用浓度的变化表示C的反应速率,A错误;当v正(N2O3)=v逆(CO2)时,反应达到平衡状态,B错误;升高温度可以提高活化分子百分数,正、逆反应速率均增大,C错误;减小反应体系的体积,即增大压强,该反应为气体体积增大的反应,增大压强平衡逆向移动,D正确。2.C 解析:氨气分解反应活化能最大的即反应速率最慢,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N≡N键断裂数目和N—H键断裂数目之比为1∶6,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)平衡逆向移动,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,选择高温主要是为了提高反应速率,D项错误。3.A 解析:该反应ΔH<0,是放热反应,反应物的总能量高于生成物的总能量,A正确;催化剂降低的是反应的活化能,不会影响到硫氧键的键能,B错误;压强太高,会对设备造成破坏,且成本也高,所以压强并不是越高越好,C错误;温度升高,活化分子的百分数增大,正、逆反应速率都增大,D错误。4.A 解析:根据盖斯定律,反应③可由反应②减反应①所得,ΔH3=ΔH2-ΔH1<0,则
ΔH2<ΔH1,A项错误;反应①与反应②均是熵减反应,由ΔH-TΔS<0反应可自发进行可知,反应①与反应②在较低温度能自发进行,B项正确;从平原初到高原,氧气含量减少,反应①逆向移动,则人体血液中c(HbO2)降低,C项正确;CO中毒的人体血液中c(HbCO)增大,转到高压氧仓中,反应③平衡逆向移动,D项正确。5.C 解析:主反应的焓变小于0,为放热反应,升高温度平衡逆向移动,NO的平衡转化率减小,主反应为气体物质的量增大的反应,增大压强平衡逆向移动,也导致NO的平衡转化率减小,A错误;根据盖斯定律×(副反应-主反应)可得N2(g)+O2(g)2NO(g)的ΔH=×[-904.74kJ·mol-1-(-1627.7kJ·mol-1)]=180.74kJ·mol-1,B错误;据图可知X点的转化率低于相同温度下的Y点,说明测定转化率时X点还未达到平衡,反应时间足够长,NO的转化率能达到Y点的值,C正确;催化剂不影响平衡转化率,而W点的转化率低于相同温度下另一催化剂条件下的转化率,说明W点并没有处于平衡状态,所以转化率降低不可能是平衡移动造成的,D错误。6.B 解析:由题图可知,T2温度下反应速率更大,故温度T2>T1,而a点环戊二烯浓度比c点的大,故a点的反应速率与c点的反应速率大小不能确定,A错误;a、b两点温度相同,环戊二烯的浓度a点大于b点,a点的逆反应速率小于b点的逆反应速率,故B正确;b点时环戊二烯的浓度减小0.9mol·L-1,二聚体的浓度为0.45mol·L-1,故C错误;T2温度更高,但环戊二烯的百分含量更低,说明达到平衡后,升高温度,体系中环戊二烯的百分含量将降低,故D错误。7.D 解析:容器Ⅰ中平衡时SO3的物质的量为1.6mol,起始时SO3的物质的量为0mol,即转化生成了1.6molSO3,SO3与SO2化学计量数相同,即SO2转化了1.6mol,因起始时SO2的物质的量为2mol,故SO2的转化率α(Ⅰ)=×100%=80%,A正确;对于Ⅰ中反应,开始时n(SO2)=2mol,n(O2)=1mol,平衡时n(SO3)=1.6mol,若容器Ⅲ反应是在恒温恒容下进行,其等效于开始状态n(SO2)=4mol,n(O2)=2mol,物质的量是Ⅰ的两倍,容器的容积也是Ⅰ的两倍,则二者为等效平衡,那么平衡时SO3的物质的量是3.2mol,但由于该反应的正反应是气体体积减小的反应,反应Ⅲ是在恒温恒压条件下进行的,反应从正反应方向开始,反应的发生使气体的压强减小,为维持压强不变,相当于在Ⅰ平衡的基础上缩小容器的容积而增大压强,增大压强化学平衡正向移动,因此反应Ⅲ中达到平衡时SO3的物质的量比3.2mol要多,即b>3.2,B正确;Ⅱ为绝热容器,随着反应的进行容器内气体的温度升高,温度升高反应速率加快,则平衡时的正反应速率v正(SO2):v(Ⅰ)<v(Ⅱ),C正确;对于反应Ⅰ,由于容器的容积是1L,则开始时c(SO2)==2mol·L-1,c(O2)==1mol·L-1,平衡时c(SO3)==1.6mol·L-1,根据物质反应转化关系可知平衡时,c(SO2)=2mol·L-1-1.6mol·L-1=0.4mol·L-1,c(O2)=1mol·L-1-0.5×1.6mol·L-1=0.2mol·L-1,该反应的化学平衡常数K==80,若起始时向Ⅰ中充入1.0molSO2(g)、0.20molO2(g)和4.0molSO3(g),由于容器的容积是1L,则c(SO2)=1.0mol·L-1,c(O2)=0.20mol·L-1,c(SO3)=4.0mol·L-1,则Qc==80=K,因此反应恰好处于平衡状态,D错误。8.D 解析:从图甲可以看出,不断提高投料比可以使COS的转化率提高,但是当投料比>10时,COS转化率几乎不变,即H2S的体积分数会降低,故A错误;该反应ΔH<0,为放热反应,故B错误;图甲为一定温度下测得的反应数据,平衡常数与温度有关,所以P、N两点平衡常数相等,故C错误;从图乙中可以看出,升高到某温度后,COS的转化率开始下降,其原因可能是由于催化剂活性降低,反应速率变慢导致COS(g)的水解转化率降低,故D正确。9.D 解析:温度为T1时,加入KI固体,I-浓度增大,平衡向正反应方向移动,故A正确;
由图像曲线的变化趋势可知,当温度升高时,的物质的量浓度减小,说明该反应的正反应为放热反应,反应I2(aq)+I-(aq)(aq)的ΔH<0,故B正确;若反应进行到状态d时,反应未达到平衡状态,则反应向生成的方向移动,则v正>v逆,故C正确;状态a与状态b均为平衡状态,状态b的的物质的量浓度明显小于状态a的的物质的量浓度,说明由状态a转化为状态b时,升高温度平衡逆向移动,则I2的转化率降低,故D错误。10.C 解析:从图像上可以看出温度越高,甲醇的体积分数越小,说明升温平衡逆向移动,该反应的ΔH<0,A项正确;B点与C点温度相同,平衡常数相同,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%,则设初始时充入H2和CO的物质的量分别为2mol、1mol,反应生成CH3OH的物质的量为xmol,列三段式: 2H2 + COCH3OH初始物质的量/mol210转化物质的量/mol2xxx平衡物质的量/mol2-2x1-xx平衡时甲醇的体积分数为=50%,x=0.75,平衡常数Kp=,D项正确。11.BC 解析:升高温度NO的转化率减小,即平衡逆向移动,所以正反应为放热反应,ΔH<0,A错误;恒容容器中气体总体积不变,反应物和生成物均为气体,则气体总质量不变,所以密度保持不变,d点密度等于b点,B正确;c点NO的转化率低于该温度下的平衡转化率,则此时未达到平衡,且平衡正向移动,正反应速率大于逆反应速率,C正确;催化剂只改变反应速率,不影响平衡转化率,D错误。12.C 解析:由题图可知升高温度,甲醇的体积分数减小,平衡逆向移动,说明逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,A错误;相同温度下增大压强,平衡正向移动,甲醇的体积分数增大,①>②>③,说明①中的压强最大,则体积最小,故体积大小为①<②<③,B错误;P点甲醇的体积分数为50%,设CO转化的物质的量为xmol,则氢气转化的物质的量为2xmol,生成甲醇的物质的量为xmol,50%=得到x=0.075,所以CO的转化率为×100%=75%,C正确;设②容器体积为V,P点平衡的时候,CH3OH的物质的量为0.075mol,浓度为mol·L-1,CO的物质的量为0.025mol,浓度为mol·L-1,H2的物质的量为0.05mol,浓度为mol·L-1,K==3×104V2×,再充入CO、H2及CH3OH各0.025mol,同样的方法计算得到Qc=2×104V2×,Qc<K,所以v正(CO)>v逆(CO),D错误。13.BC 解析:根据图2可知,不同温度下脱硝的产物为N2,脱硫的产物可能有S2、COS等多种物质,A正确;根据图2可知,1200~1400K,随温度升高,SO2含量升高,B错误;由图示可知,NOx比SO2更易被CO还原,C错误;由图2可知,温度低于1000K时COS含量降低,S2、CO含量升高,体系中可能发生反应:2COSS2+2CO;温度高于1000K时CO2、S2含量降低,CO、SO2含量升高,体系中可能发生反应:4CO2+S24CO+2SO2,D正确。14.B 解析:由图像可知,Fe2+的氧化率随时间延长而逐渐增大,故A正确;由②和③可知,当温度相同pH不同时,pH越大,Fe2+的氧化速率越小,故B错误;由①和③可知,当pH相同温度不同时,温度越高Fe2+的氧化速率越大,故C正确;在酸性条件下,Fe2+和氧气、氢离子反应生成Fe3+和H2O,反应的离子方程式为4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O,故D正确。15.答案:(1)-56 (2)①0.005mol·L-1·s-1 ②0.3Q ③0.56(3)①H2+N2ON2+H2O ②不利于降低溶液中的含氮量
解析:(1)由图可知,2molNO完全反应被氧化为二氧化氮放出热量180kJ-68kJ=112kJ,则1molNO氧化为NO2放出的热量为56kJ,该反应的焓变ΔH=-56kJ·mol-1。(2)①0~40s内,v(NO2)=mol·L-1·s-1=0.005mol·L-1·s-1。②根据表中数据可知,达到平衡时NO2的平衡浓度为0.3mol·L-1,则反应生成NO2物质的量为0.3mol·L-1×2L=0.6mol,根据热化学方程式可知,生成2molNO2吸收QkJ的热量,则达平衡时,反应体系吸收的热量为×0.6mol=0.3QkJ。③根据题中数据有: N2O4(g)2NO2(g)起始/(mol·L-1)0.20反应/(mol·L-1)0.150.3平衡/(mol·L-1)0.050.3该温度下反应N2O4(g)2NO2(g)的化学平衡常数K==1.8,则反应2NO2(g)N2O4(g)的化学平衡常数K=≈0.56。(3)①由工作示意图可知,Ir表面上H2和N2O反应生成N2和H2O,反应的方程式为H2+N2ON2+H2O。②由图可知,在Pt颗粒表面,N转化为铵根,若导电基体上的Pt颗粒增多,造成的后果是N更多转化为铵根存在溶液中,不利于降低溶液中含氮量。16.答案:(1)-90.2 (2)①ABD ②CD ③不变 ④< < 48解析:(1)已知:①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0kJ·mol-1;②2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH=-566kJ·mol-1;③2H2(g)+O2(g)2H2O(g) ΔH=-483.6kJ·mol-1;×[①×2+②-③]得CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),故ΔH=×[-49.0×2+(-566)-(-483.6)]kJ·mol-1=-90.2kJ·mol-1。(2)①由于恒容时,反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)是一个气体分子数减小的反应,所以甲醇的体积分数保持不变,可以说明反应达到平衡状态,A项正确;由于恒容时,反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)是一个气体分子数减小的反应,所以容器内的总压强保持不变,可以说明反应达到平衡状态,B项正确;由于混合气体质量不变,容器容积不变,所以混合气体密度保持不变,不能说明反应达到平衡状态,C项错误;由于反应前后气体分子数不相等,质量相等,所以混合气体的平均摩尔质量保持不变,可以说明反应达到平衡,D项正确。②达平衡时,保持温度不变,容器体积扩大一倍,各组分浓度均减小,分压也减小,平衡向逆反应方向移动,A项错误;达平衡时,所有组分浓度均减小,B项错误;平衡常数只与温度有关,C项正确;平衡向左移动,CO物质的量增大,D项正确。③恒容时充入惰性气体,各组分分压并未改变,因此CO、CH3OH的浓度之比将不变;④从B→D,甲醇的体积分数减小,说明要达到D点平衡向左移动,所以p3<p1;从E→D,甲醇体积分数减小,说明要达到D点平衡,逆反应速率比正反应速率大,故v(正)<v(逆);C点平衡常数计算,设达到平衡时CO反应了xmol,列“三段式”计算: CO(g) +2H2(g)CH3OH(g)初始/mol120反应/molx2xx平衡/mol1-x2-2xx平衡时甲醇的体积分数为50%,则×100%=50%,x=0.75,K==48。17.答案:(1)A (2)氧气氧化脱氢为放热反应,耗能少
(3)①3CO2+C3H86CO+4H2 C3H8C3H6+H2②> m3<m2<m1 (4)< C3H8 0.0125MPa解析:(1)丙烷直接裂解是气体分子数增多的吸热反应,高温低压有利于平衡正向移动,可提高C3H8的平衡转化率,故选A。(2)氧气氧化脱氢为放热反应,耗能少。(3)①据图可知在500~800K之间,C3H6极少,主要产物为CO、H2,主要发生的反应为3CO2+C3H86CO+4H2;据图可知823K以上时C3H6的含量增多,而CO的含量基本不变,说明823K以上有利于直接裂解,主要发生的反应为C3H8C3H6+H2。②相同投料比时,随温度升高C3H8的平衡转化率增大,说明升高温度有利于该反应正向进行,则正反应为吸热反应,ΔH>0;相同温度下,当C3H8的量不变时,增大CO2的量平衡正向移动,C3H8的平衡转化率增大,所以m越大,C3H8的平衡转化率越大,则m3<m2<m1。(4)丙烷直接裂解反应为气体分子数增多的反应,增大压强平衡逆向移动,C3H8增多,所以p2<0.1;丙烷直接裂解反应为吸热反应,温度升高,平衡正向移动,C3H8减少,B、D为C3H8;设起始C3H8的物质的量为amol,则: C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)起始/mola00转化/molxxx平衡/mola-xxxa点时C3H8的物质的量分数为50%,则=50%,x=;所以C3H8、C3H6、H2平衡分压分别为0.1MPa×、0.1MPa×、0.1MPa×,则Kp==0.0125MPa。18.答案:(1)+41.2 (2)(3)①p3>p2>p1 反应Ⅱ、Ⅲ是气体分子数目增大的反应,减小压强平衡正向移动,n(H2)增加的程度大于n(CO)②升高温度平衡Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均正向移动,T<Tm时,升高温度对反应Ⅱ、Ⅲ的促进作用大于反应Ⅳ,n(H2)增加的更多;T>Tm后,对反应Ⅳ的促进作用更大,n(CO)增加的更多 ③AC解析:(1)根据盖斯定律,反应Ⅳ=Ⅱ-Ⅲ,则ΔH4=ΔH2-ΔH3=+247.3kJ·mol-1-206.1kJ·mol-1=+41.2kJ·mol-1。(2)通入2molCH4(g)、1molCO2(g)、1molH2O(g)和适量O2(g),达到平衡时,容器中CH4(g)为amol,CO2(g)为bmol,H2O(g)为cmol,设H2(g)的物质的量为xmol,CO(g)的物质的量为ymol,由C、H原子守恒可得:,解得x=5-2a-c,y=3-a-b,即n(H2)=(5-2a-c)mol,n(CO)=(3-a-b)mol,此时c(CO)=mol·L-1;对于反应Ⅳ平衡时: CO2(g)+H2(g)CO(g) +H2O(g)平衡时/molb5-2a-c3-a-bc则该反应的平衡常数K=。(3)①由反应可知,反应Ⅱ、Ⅲ是气体分子数目增大的反应,减小压强平衡正向移动,n(H2)增加的程度大于n(CO),则压强p1、p2、p3由大到小的顺序为p3>p2>p1。②由图1可知,压强为p2时,随着温度升高,n(H2)∶n(CO)先增大后减小,原因是反应Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均为吸热反应,升高温度平衡Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均正向移动,T<Tm时,升高温度对反应Ⅱ、Ⅲ的促进作用大于反应Ⅳ,n(H2)增加的更多。T>Tm后,升高温度对反应Ⅳ的促进作用更大,n(CO)增加的更多。③根据图2,提高n(O2)∶n(CH4)比例,可提高CO的选择性,故A符合题意;根据图2,降低n(CO2)∶n(CH4)比例,不能提高CO的选择性,故B不符合题意;根据图1,升高温度、增大压强时n(H2)∶n(CO)减小,即CO
的选择性提高,故C符合题意;根据C项分析,低温、低压时CO的选择性降低,故D不符合题意。
