第2章 化学反应的方向、限度与速率 单元测试
一、选择题
1．一定温度下，在体积恒定的密闭容器中发生反应：。反应过程中的部分数据如表所示，t min时反应刚好达到平衡状态，下列说法错误的是
c/(mol·L)
0 2.0 1.0 0
1 0.8
2 0.5
3 1
A．2 min时该反应处于平衡状态
B．0~2 min内， mol·L·min
C．1 min时，
D．该温度下反应的平衡常数为2
2．的催化氧化是生产硫酸的重要工艺之一，其反应为，下列说法正确的是
A．该反应在任何温度下均能自发进行
B．加入催化剂，该反应的保持不变
C．压缩容器体积，活化分子百分数增大
D．升高温度，正反应速率减小，逆反应速率增大
3．一定温度下，在恒容密闭容器中充入一定量和，发生反应： ，其反应速率(k是速率常数，只与温度有关)。测得的转化率与时间的关系如图所示，其中、均表示温度，下列说法中错误的是
A．温度为时，M点：
B．平衡常数：
C．温度为时，平衡体系中
D．向反应体系中加入合适的催化剂，能降低反应的活化能，但平衡常数K却保持不变
4．向体积均为1L的两恒容容器中分别充入2molX(g)和1molY(g)发生反应： ，其中一个为恒温过程，一个为绝热过程，两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法错误的是
A．甲表示绝热过程且 B．反应速率：
C．气体的总物质的量： D．a点平衡常数：
5．在恒容密闭容器中发生反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0，其速率-时间图像如下，则t1时刻改变的条件可能是
A．升高温度 B．加入催化剂
C．充入一定量的氧气 D．充入一定量的氦气
6．T℃时，向5.0L恒容密闭容器中充入1.2molA(g)，发生反应A(g)B(g)+C(g) ΔH=xkJ/mol，经过一段时间后反应达到平衡。反应过程中测得的部分数据如表，下列说法错误的是
时间/min 0 10 20 30 40
n(A)/mol 1.20 1.00 0.88 b c
n(C)/mol 0.00 0.20 a 0.40 0.40
A．表中b和c相等，且均为平衡时总物质的量的50%
B．0～20min的平均速率v(B)=3.2×10-3mol/(L min)
C．保持其他条件不变，升高温度，反应重新达到平衡，若此时容器中气体总物质的量为1.8mol，则x＞0
D．T℃时，向3.0L恒容密闭容器中充入1.6molA、0.8molB、0.2molC，达到平衡前的反应速率：V逆＞V正
7．在下，向的恒容密闭容器里按充入气体A、B，发生反应：。时达到平衡，测得部分数据如表所示：
物质及状态
平衡时的物质的量分数 40% 20%
平衡时的物质的量/ 4
下列说法错误的是A． B．起始时，充入的物质的量为
C．平衡时，的物质的量浓度为 D．时，该反应的化学平衡常数
8．与作用分别生成的反应均为放热反应。工业尾气中可通过催化氧化为除去。将一定比例和的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应答，的选择性的转化率与温度的关系如题图所示。
下列说法正确的是
A．时完全被催化氧化转移
B．催化氧化除尾气中应选择反应温度高于
C．其他条件不变，在范围，随温度升高，出口处氮氧化物物质的量增大
D．其他条件不变，在范围，随温度升高，出口处氮气的物质的量减小
9．一定温度下，向容积为5L的恒容密闭容器中充入4molP和8molQ，发生反应 。反应过程中测得气体P的物质的量浓度变化如图所示。已知反应进行到8min时达到平衡状态，若平衡后升高温度，混合气体的平均相对分子质量将增大(y为正整数)，下列说法正确的是
A．该反应中，化学计量数y=3
B．8min时，该反应的平衡常数
C．反应达到平衡后，向该容器中加入适量P达到新平衡后，平衡常数增大
D．10min时，仅将容器容积缩小至原来的两倍，则气体P的物质的量浓度的变化曲线为d
10．乙烯()脱硝(NO)的机理如图所示，也可以用直接催化NO分解生成，，部分反应机理(Vo代表氧空穴)：，。下列说法正确的是
A．图示所示的总反应是作还原剂还原
B．催化机理图中是催化剂，只有是中间产物
C．若反应中，总反应的化学方程式为
D．直接催化机理缺少的一步是
11．目前国际空间站常采用还原法处理，反应为。不同条件下测得该反应的化学反应速率如下，其中表示反应进行得最快的是
A． B．
C． D．
12．一定温度下，向容器相同的恒容密闭容器中充入1mol M和W的混合物气体和4mol N，发生如下反应
反应Ⅰ.
反应Ⅱ.
实验测得起始冲入的与M和W的平衡转化率的关系如图所示。下列说法正确的是
A．曲线表示起始冲入的与M的平衡转化率的关系
B．x>1
C．若M和W的转化率均处于b点状态时，反应Ⅰ和Ⅱ均存在
D．若缩小容器的容积，达到新平衡后P的体积分数与原平衡相等上
13．如图是苯与卤素发生取代反应进程中的势能变化图，下列说法正确的是
A．该反应的总活化能为
B．该反应的决速步骤为第Ⅲ步
C．第III步转化中失去了一个质子
D．是常用碘化剂，根据电性和反应进程判断，比更易发生碘化反应
14．臭氧是理想的烟气脱硝试剂，其脱硝反应为2NO2(g)+O3(g)N2O5(g)+O2(g)，若反应在恒容密闭容器中进行，下列由该反应相关图像作出的判断正确的是
A．0～3s内，反应速率为v(O3)=0.2mol L-1 s-1
B．降低温度，平衡常数增大
C．t1时的改变一定是加入了催化剂，平衡不移动
D．t1时刻，该反应达平衡状态
二、填空题
15．采用一种新型的催化剂(主要成分是合金)，利用和制备二甲醚。
主反应：
副反应：
测得反应体系中各物质的产率或转化率与催化剂的关系如图所示。
则催化剂中约为_______时最有利于二甲醚的合成。
16．“液态阳光”是推动碳低峰，碳中和的技术新路径。反应原理为：(假设核反应无副反应)。
(1)设，y随温度的变化关系如图1所示。图对应该反应的线条是_______。
(2)向容积均为2L的恒容密闭容器中通入和，在不同催化剂X、Y的催化下发生反应。测得时，转化率与温度的变化关系如图2所示。
①该反应适宜选用的催化剂为_______(填“X”或“Y”)。
②时，d点对应容器在0~50min内的平均反应速率_______。
③a、c两点转化率相等，下列说法正确的是_______(填标号)。
A．a、c两点一定都是平衡点 B．a点可能为平衡点，c点一定不是平衡点
C．a点一定不是平衡点，c点可能为平衡点 D．a、c两点一定都不是平衡点
④转化率：c点
17．请参考题中图表，已知、，根据要求回答问题。
(1)下图是和反应生成和的过程中能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，_______(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，的变化是_______。请写出和反应的热化学方程式：_______。
(2)下表是部分化学键的键能数据：
化学键
键能/() a b c x
已知白磷完全燃烧放热，白磷及其完全燃烧的生成物结构如图所示，则上表中_______(用含有a、b、c、d的代数式表示)。
18．在刚性密闭容器中充入一定量的和，发生反应：。其他条件相同，在两种催化剂作用下，反应相同时间时的转化率与温度的关系如图所示。
(1)催化效率较高的是_______(填“”或“”)；b点_______(填“达到”或“未达到”)平衡。
(2)温度高于，升高温度，的原因可能是_______(答1条即可)。
19．的资源化利用能有效减少的排放，充分利用碳资源。
(1)1991年，Ashcroft提出了甲烷二氧化碳重整的技术理论：气体分子吸附至催化剂表面后发生反应。500℃时，反应原理如下。
主反应：
副反应：Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
其中，副反应Ⅱ、Ⅲ形成的积碳易导致催化剂失去活性。
①在原料气中添加微量有利于保持催化剂的活性，其原因是_______。
②在催化剂中添加少量多孔CaO能提高转化率并保持催化剂的活性，其原因是_______。
③主反应过程机理模型如图所示(*表示吸附在催化剂表面的活性物种)。根据反应机理，生成CO的过程可描述为_______。
(2)我国科学家以材料作光电阴极、饱和的的溶液作电解液，将转化为HCOOH，原理如图所示。
①根据图示，写出光电阴极电极反应式_______。
②从能源利用和资源综合利用角度分析该方法优点是_______。
三、实验题
20．某兴趣小组以重铬酸钾(K2Cr2O7)溶液为研究对象，结合所学反应原理的知识改变条件使其发生“色彩变幻”，
已知：①溶液存在平衡：
②含铬元素的离子在溶液中的颜色：(橙色)，(黄色)，(绿色)。
(1)ⅰ可证明反应的正反应是_______(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)ⅱ是验证“只降低生成物的浓度，该平衡正向移动”，试剂a是_______(填化学式)。
(3)ⅲ的目的是要验证“增大生成物的浓度，该平衡逆向移动”，此实验是否能达到预期目的_______(填“能”或“不能”)，理由是_______。
然后根据实验Ⅱ中不同现象，可以得出的结论是在酸性条件下，K2Cr2O7的氧化性更强。继续进行实验Ⅲ
(4)解释溶液变黄的主要原因是中存在平衡：，加入溶液以后，_______(离子)可以和_______(离子)结合，平衡正向移动，溶液变为黄色。
(5)溶液变绿色，该反应的离子方程式是_______。
21．某小组同学对与的反应进行探究。
【初步探究】室温下进行下表所列实验。
序号 操作 现象
实验I 取溶液，滴加溶液5～6滴(混合溶液) 溶液变为棕黄色
实验II 取实验反应后的溶液，滴加2滴溶液 溶液呈红色
(1)证明实验I中有生成，加入的试剂为_______。
(2)写出实验反应的离子方程式：_______。
(3)结合上述实验现象可以证明与发生可逆反应，原因是_______。
【深入探究】后继续观察实验现象：实验I溶液棕黄色变深；实验II溶液红色变浅。
(4)已知在酸性较强的条件下，可被空气氧化为，故甲同学提出假设：该反应条件下空气将氧化为，使实验I中溶液棕黄色变深。甲同学设计实验：_______，内溶液不变蓝，证明该假设不成立，导致溶液不变蓝的因素可能是_______(写出两条)。
(5)乙同学查阅资料可知：与的反应体系中还存在，呈棕褐色。依据资料从平衡移动原理解释实验II中后溶液红色变浅的原因：_______。
四、原理综合题
22．甲醇是一种可再生能源，由制备甲醇可能涉及的反应如下：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
反应Ⅲ：
(1)反应Ⅱ的_______。反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ平衡常数分别为、、，则_______(用、表示)。
(2)反应Ⅰ能自发进行的条件是_______(填“较低温度”“较高温度”或“任何温度”)。
(3)下表是反应Ⅲ：在不同温度下化学平衡常数(K)
温度／ 240 300 360
平衡常数(K) 2.04 0.27 0.012
某温度下，将和充入的密闭容器中，充分反应后达平衡时，
①测得，则的转化率是_______，此时的温度为_______。
②要提高的转化率，可以采取的措施是_______。
A．适当升温 B．恒容充入 C．适当增大压强 D．恒容通入
③在此条件下，不可作为判断反应Ⅲ达到平衡状态的标志是_______。
A．混合气体的压强不再变化
B．、和的物质的量之比为1∶2∶1
C．混合气体的平均相对分子质量不再变化
D．的百分含量不再变化
23．煤和甲烷既是重要的常用燃料，又是重要的化工原料。根据题意，回答下列问题：
Ⅰ.煤制天然气过程中，存在多种化学反应，其中在煤气化装置中发生反应①，而在水气变换装置中发生反应②。
(1)煤气化前，需要通入一定量的氧气与碳发生燃烧反应，请利用平衡移动原理说明通入氧气的作用：_______。
(2)如图表示发生反应①后进入反应②装置的与反应②中平衡转化率、温度的变化关系。
若为0.8，一定量的煤和水蒸气经反应①和反应②后，得到与的物质的量之比为1∶3，则反应②所对应的温度是_______(填“”“”或“”)。
Ⅱ.甲烷重整技术主要是利用甲烷和其他原料来制备合成气(和的混合气体)。现在常见的重整技术有甲烷—二氧化碳重整、甲烷—水蒸气重整，其反应分别为、。
(3)通过计算机模拟甲烷—水蒸气重整实验测得，在操作压强为、水碳比为1.0、温度为，反应达到平衡时，的物质的量分数为0.6，已知该反应的速率方程，式中k为速率常数，p为气体分压(气体分压=总压×气体物质的量分数)，则此时该反应速率_______(用含k的式子表示)；时，该反应的压强平衡常数_______(用平衡分压代替平衡浓度计算)。
参考答案：
1．C
【详解】A．根据表中数据可知，2min时O2的浓度变化量为0.5mol/L，则此时SO2浓度为1mol/L，SO3浓度为1mol/L，结合3min时SO2浓度为1mol/L可知2min时反应已达平衡状态，A正确；
B．0-2min内，O2物质的量浓度变化量为0.5mol/L，则v(O2)=0.5mol/L÷2min=0.25mol·L-1·min-1，B正确；
C．1min时，SO3物质的量浓度为0.8mol/L，则SO2浓度为1.2mol/L，O2浓度为0.6mol/L，，C错误；
D．平衡时SO2浓度为1mol/L，O2浓度为0.5mol/L，SO3浓度为1mol/L，平衡常数K=，平衡常数为2，D正确；
故答案选C。
2．B
【详解】A．该反应的，，根据，温度升高，反应的自发性降低，A项错误；
B．催化剂不能改变反应的，B项正确；
C．压缩容器体积，浓度增大，单位体积内活化分子数增加，但活化分子百分数不变，C项错误；
D．升高温度，正、逆反应速率均增大，D项错误；
故选B。
3．A
【详解】A．由可得平衡常数，温度为时，M点表示反应正向进行，，故A错误；
B．由图可知，温度为时，的转化率低于，所以平衡常数，故B正确；
C．温度为时，的转化率为80%，设起始物质的量为n，则平衡时物质的量为0.2n，物质的量为0.8n，所以平衡体系中；故C正确；
D．平衡常数K只与温度有关，催化剂能降低反应的活化能，但不改变平衡常数，故D正确；
故答案选A。
4．A
【详解】A．甲容器随着反应的进行，压强先增大后减小，根据理想气体状态方程可知，刚开始压强增大的原因是因为容器温度升高，故甲是绝热条件，且说明上述反应过程为放热反应，即，故A错误；
B．甲是绝热容器，正反应放热，反应达到平衡状态，甲容器的温度大于乙，升高温度平衡逆向移动，所以甲容器中反应物的浓度大于乙，甲中反应物浓度大、温度高，所以，故B正确；
C．正反应放热，a点的温度大于c点，图中a点和c点的压强、体积相等，根据，，C正确；
D．a点为平衡点，正反应放热，此时容器的总压为p，压强：，根据，可知，设Y转化的物质的量浓度为，则列出三段式如下：
，，化学平衡常数，故D正确；
选A。
5．C
【分析】t1时刻正反应速率突然增大，逆反应速率逐渐增大，说明反应物浓度突然增大，生成物浓度缓慢增大，则说明加入了反应物，则改变的条件可能是加入了SO2或者O2或者SO2、O2。
【详解】A．反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0，为体积减小、放热的反应，升高温度，正逆反应速率均增大，均大于原反应速率，平衡逆向移动，A错误；
B．加入催化剂，正逆反应速率均增大，且均大于原反应速率，两者速率改变程度相同，B错误；
C．充入一定量的氧气，反应物浓度突然增大，正反应速率突然增大，逆反应速率逐渐增大，符合图像，C正确；
D．充入一定量的氦气，平衡不移动，D错误；
故选C。
6．D
【分析】T℃时，向5.0L恒容密闭容器中充入1.2molA(g)，发生反应A(g)B(g)+C(g)，达平衡时，n(C)=0.40mol，则可建立如下三段式：
平衡常数K==0.04。
【详解】A．由分析可知，表中b=c=0.8，且均为平衡时总物质的量的=50%，A正确；
B．0～20min时，参加反应A的物质的量为1.2mol-0.88mol=0.32mol，则生成B的物质的量为0.32mol，用B表示的平均速率v(B)==3.2×10-3mol/(L min)，B正确；
C．由分析可知，反应达平衡时，混合气的总物质的量为0.8mol+0.4mol+0.4mol=1.6mol，保持其他条件不变，升高温度，反应重新达到平衡，若此时容器中气体总物质的量为1.8mol，则表明平衡正向移动，所以x＞0，C正确；
D．T℃时，向3.0L恒容密闭容器中充入1.6molA、0.8molB、0.2molC，此时浓度商Qc==0.033＜0.04，则平衡正向移动，达到平衡前的反应速率：V逆＜V正，D错误；
故选D。
7．A
【分析】根据三段式：，，，解得x=1，a=3。
【详解】A．，故A错误；
B．根据上述计算，，充入的为2amol，为6mol，故B正确；
C．平衡时，的物质的量为，浓度为，故C正确；
D．根据以上三段式计算：，故D正确；
故选A。
8．C
【详解】A．与作用分别生成，若完全转化为NO时，转移5mol电子，此时转移电子最多，则完全被催化氧化转移，故A错误。
B．根据图像，温度高于250℃ N2的选择率降低，且氨气的转化率变化并不大，浪费能源，根据图像，温度应略小于225℃，此时氨气的转化率、氮气的选择率较大，故B错误；
C．根据图像，在范围，随温度的升高，N2的选择率减小，的转化率基本不变，出口处氮氧化物物质的量增大，故C正确；
D．其他条件不变，在范围，随温度的升高，N2的选择率降低，的转化率增大，由的选择性公式可知，无法判断出口处氮气的物质的量变化，故D错误；
故选C。
9．B
【详解】A．该反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，气体的质量减小，但平均相对分子质量增大，则气体的物质的量减小，所以化学计量数y=1，A不正确；
B．8min时，P的浓度由0.8mol/L减小到0.4mol/L，则Q也减小0.4mol/L，Q的平衡浓度为1.6mol/L-0.4mol/L=1.2mol/L，R的浓度为0.4mol/L，该反应的平衡常数K==L/mol，B正确；
C．反应达到平衡后，向该容器中加入适量P达到新平衡后，由于温度不变，所以平衡常数不变，C不正确；
D．10min时，仅将容器容积缩小至原来的两倍，则气体P的物质的量浓度先增大，由于平衡正向移动，所以P的物质的量浓度减小，但比加压前要大，所以变化曲线为b，D不正确；
故选B。
10．C
【详解】A．根据图示可知，在催化剂的作用下，与NO、反应最终生成、、，乙烯作还原剂还原NO、，A错误；
B．是催化剂，、是中间产物，B错误；
C．反应中，若，反应总方程式为，C正确；
D．总反应①，已知部分反应②，③。①-②-③即得缺失的反应机理：，D错误；
故选C。
11．C
【分析】对于同一个化学反应，，用不同物质表示的化学反应速率之比等于化学计量数之比，则有，依此比较，用四个选项给的不同物质的速率与该物质的化学计量数做比，数值大的速率大。
【详解】A．；
B．；
C．；
D．；
最大的数值为0.15，故答案选择C。
12．B
【详解】A．W只是Ⅱ的反应物，增大，W的平衡转化率增大，表示起始冲入的与W的平衡转化率的关系，A项错误；
B．根据2个反应方程式可知，当x=1时，即M和W等物质的量，M的平衡转化率大于W，当x>1时，M的平衡转化率才可能等于W，B项正确；
C．对于反应Ⅰ：，对于反应Ⅱ：，C项错误；
D．缩小容器体积，反应Ⅱ正向进行，M减小，Q增多，反应Ⅰ逆向进行，P的体积分数改变，D项错误；
故选B。
13．C
【详解】A．该反应的总活化能不是分步反应的简单加和，可近似的看成是反应历程中较大的活化能，即近似为，A错误；
B．该反应的决速步骤为活化能最大的步骤，即第Ⅱ步，B错误；
C．第Ⅲ步反应方程式为，C正确；
D．中Ⅰ为正电性，第Ⅱ步中更与苯环生产，为负电性，第Ⅲ步中更与生成，而为非极性分子，且不活泼，故比更容易发生碘化反应，D错误；
故选C。
14．BC
【详解】A．根据图像可得出NO2表示的化学反应速率=0.2 mol·L-1·s-1，又因为各物质表示的化学反应速率之比等于化学计量数之比，则v(O3)=v(O3) = 0.1 mol·L-1·s-1，A项错误；
B．由图可知，反应物总能量高于生成物总能量，正反应为放热反应，降低温度平衡向正反应方向移动，平衡常数增大，B项正确；
C．t1时刻，改变条件，反应速率加快，平衡不移动，该反应前后气体的物质的量减小，不能是增大压强，只能是使用催化剂，但催化剂不影响平衡的移动，C项正确；
D．反应达到平衡，各物质浓度不再随时间延长而改变，t1时刻后，物质的浓度改变，该反应没有达到平衡状态，D项错误；
故选BC。
15．2.0
【详解】由图可知当催化剂中约为2.0时，的转化率最大，而CO2和CH3OH的产率都较小，生成的二甲醚最多，最有利于二甲醚的合成，故答案为：2.0。
16．(1)c
(2) X 0.005 C 该反应是放热反应，温度升高平衡逆向移动；温度升高，催化剂的活性降低 不变 只受温度影响
【详解】（1）反应是气体体积减小的反应，，设，T增大，y值增大，图对应该反应的线条是c。
（2）①由图可知，相同温度时，选用催化剂X时，的转化率较高，该反应适宜选用的催化剂为X；
②时，d点对应容器在0~50min内的平均反应速率=0.005；
③催化剂只能改变反应速率，不能改变的平衡转化率，当的转化率最高时，说明反应达到平衡状态，则b点是平衡点，则a点一定不是平衡点，c点可能为平衡点，故选C；
④b点是平衡点，升高温度，转化率减小，若c点达到平衡，转化率减小的原因是：该反应是放热反应，温度升高平衡逆向移动，转化率减小；若c点未达到平衡，转化率减小的原因是：温度升高，催化剂的活性降低；
⑤根据已知条件列出“三段式”：
初始压强为，则平衡压强为，则该反应的平衡常数，若将容器的体积缩小为1L，不变，原因是只受温度影响。
17．(1) 减小 不变
(2)
【详解】（1）加入催化剂能降低反应所需的活化能，则E1和E2都减小，催化剂不能改变反应物的总能量和生成物的总能量之差，即反应热不改变，所以催化剂对反应热无影响，由图可知，1mol NO2和1mol CO反应生成CO2和NO放出热量368-134=234kJ，反应热化学方程式为NO2(g)+CO(g)=NO(g)+CO2(g)△H=-234 kJ mol-1，故答案为减小；不变；NO2(g)+CO(g)=NO(g)+CO2(g)△H=-234 kJ mol-1；
（2）白磷燃烧的方程式为P4+5O2=P4O10，根据图示，1mol白磷完全燃烧需拆开6mol P-P、5mol O=O，形成12molP-O、4mol P=O，所以12mol×bkJ/mol+4mol×xkJ/mol-(6mol×a kJ/mol+5 mol×c kJ/mol)=dkJ/mol，x=kJ/mol，故答案为12；。
18．(1) 未达到
(2)催化剂的活性降低
【详解】（1）由图可知，温度相同、时间相同时，Cat2作催化剂时，C2H2的转化率更高，故Cat2的催化效率较高；催化剂改变反应速率，不改变平衡时物质的转化率，由图可知，下
使用Cat2作催化剂，C2H2的转化率高于b点，说明b点未达到平衡。
（2）温度高于，升高温度，b→c段C2H2的转化率降低，原因可能是催化剂的活性降低。
19．(1) 微量O2及时和副反应Ⅱ、Ⅰ产生的碳反应。防止催化剂表面积碳 少量多孔CaO (及其生成的CaCO,)有利于将CO2吸附至催化剂表面，促进主反
应发生，提高CO的转化率 吸附在催化剂表面的CO解离成CO和O* (活性氧原子),吸附在催化剂表面的CH4解离成H2和CH2* (活性亚甲基), O*和H2反应生成H2O, CH2*和H2O反应生成H2和CO*, CO从催化剂表面脱附成CO。
(2) 利用太阳光能理论上无需额外消耗能量，将捕集的CO2转化为有用的产品HCOOH，既能有效减少温室气体CO2的排放量，又能充分利用碳资源。
【详解】（1）微量氧气可将副反应上生成的C转化为氧化物，从而降低催化剂表面的积碳，避免积碳过多导致催化剂失去活性；多孔CaO可以吸附二氧化碳，从而促进二氧化碳与甲烷在催化剂表面接触反应，提高二氧化碳的转化率；结合图示信息可知二氧化碳被吸附在Ni表面，之后发生断键，生成CO和O。故答案为：微量O2及时和副反应Ⅱ、Ⅰ产生的碳反应。防止催化剂表面积碳；多孔CaO有利于吸附，从而促进与甲烷的反应，提高转化率；吸附在催化剂表面的CO解离成CO和O* (活性氧原子),吸附在催化剂表面的CH4解离成H2和CH2* (活性亚甲基), O*和H2反应生成H2O, CH2*和H2O反应生成H2和CO*, CO从催化剂表面脱附成CO；
（2）由图可知光阴极二氧化碳在碳酸氢钾溶液中转化为HCOOH，电极方程式为：；利用太阳光能理论上无需额外消耗能量，将捕集的CO2转化为有用的产品HCOOH，既能有效减少温室气体CO2的排放量，又能充分利用碳资源。
20．(1)放热
(2)KOH溶液
(3) 不能 浓硫酸溶于水放出大量的热，平衡会逆向移动，所以溶液橙色加深，不能说明是由于氢离子浓度的增大平衡逆向移动的
(4) SO H+
(5)Cr2O+3SO+8H+=2Cr3++3SO+4H2O
【详解】（1）加热橙色加深，说明c(Cr2O)增大，平衡逆向移动，逆反应为吸热反应，正向为放热反应；
（2）试剂是KOH溶液，该试剂能与氢离子反应，降低生成物浓度，平衡正向移动，CrO浓度增大，现象是溶液变黄；
（3）加入浓硫酸，不但增加氢离子浓度平衡逆向移动的情况，同时考虑浓硫酸溶于水放出大量的热的情况，浓硫酸溶于水放出大量的热，平衡也会逆向移动；
（4）K2Cr2O7溶液存在平衡：Cr2O(橙色)+H2O 2CrO(黄色)+2H+，SO结合溶液中的氢离子，c(H+)减小，平衡正向移动，溶液变为黄色；
（5）K2Cr2O7与亚硫酸钠发生氧化还原反应，生成Cr3+和SO，由电子守恒可得该反应的离子方程式是Cr2O+3SO+8H+=2Cr3++3SO+4H2O。
21．(1)淀粉溶液
(2)2Fe3++2I-2Fe2++I2
(3)KI过量反应后仍含铁离子，说明反应不能进行彻底，证明反应为可逆反应
(4) 向试管中加入5mL0.1molKI溶液和2滴淀粉溶液，加酸调至pH=5 c(I-)低，c(H+)低
(5)由于存在化学平衡，使c(I2)减小，2Fe3++2I-2Fe2++I2平衡正向进行，c(Fe3+)减小，Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3平衡逆向进行，溶液红色变浅
【详解】（1）取溶液，滴加溶液5～6滴(混合溶液),证明实验I中有l2生成，检验碘单质可以选用淀粉溶液，溶液变蓝色说明生成了碘单质；
（2）实验I中Fe3+与I-发生氧化还原反应生成碘单质和亚铁离子，反应的离子方程式为： 2Fe3++2I-2Fe2++I2；
（3）实验II取2mL实验I反应后的溶液，滴加2滴溶液，溶液变红色，说明KI过量的前提下仍含铁离子，说明反应不能进行彻底，证明反应为可逆反应；
（4）已知在酸性较强的条件下，可被空气氧化为，故甲同学提出假设：该反应条件下空气将氧化为，使实验I中溶液棕黄色变深。甲同学可以设计如下实验：向试管中加入5mL0.1molIKI溶液和2滴淀粉溶液，加酸调至pH=5，20min 内溶液不变蓝，证明该假设不成立；导致溶液不变蓝的因素可能是浓度低、H+浓度低，故答案为：向试管中加入5mL0.1molKI溶液和2滴淀粉溶液，加酸调至pH=5；c(I-)低、 c(H+)低；
（5）实验I中20min后溶液红色变浅的原因:由于存在化学平衡，碘离子过量，则碘单质浓度减小为主要因素，使得2Fe3++2I-2Fe2++I2平衡正向进行，铁离子浓度减小，导致Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3平衡逆向进行，溶液红色变浅，故答案为：由于存在化学平衡，使c(I2)减小，2Fe3++2I-2Fe2++I2平衡正向进行，c(Fe3+)减小，Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3平衡逆向进行，溶液红色变浅；
22．(1) +41.19kJ/mol
(2)较低温度
(3) 80% 240℃ BC B
【详解】（1）反应Ⅰ减去反应Ⅲ得到反应Ⅱ，则； 方程式相减，则平衡常数相除，反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ平衡常数分别为、、，则；故答案为：；。
（2）反应Ⅰ是放热反应，熵减的反应，根据自由能，因此能自发进行的条件是较低温度；故答案为：较低温度。
（3）①测得，则反应生成甲醇0.8mol/L×2L=1.6mol，根据化学方程式，消耗的CO为1.6mol，则的转化率是，CO改变量为1.6mol，氢气改变量为3.2mol，甲醇生成量为1.6mol，平衡常数K=，则此时的温度为240℃；故答案为：80%；240℃。
②A．根据表格数据，温度升高，平衡常数减小，则该反应的正反应是放热反应，升温，平衡逆向移动，降低了H2的转化率，故A不符合题意；B．恒容充入CO，CO物质的量浓度增大，平衡正向移动，H2转化率增大，故B符合题意；C．该反应的正反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，H2转化率增大，故C符合题意；D．恒容下通入Ar，没有改变反应物和生成物的浓度，平衡不移动，H2的转化率不变，故D不符合题意；综上所述，答案为：BC。
③A．恒温恒容条件下，混合气体压强和混合气体的总物质的量成正比，该反应前后气体物质的量发生了变化，所以压强在未平衡前在一直变化，当压强不再改变时，反应达到了平衡状态，故混合气体压强不再变化可以作为判断平衡标志，故A不符合题意；B．CO 、H2和CH3OH的物质的量之比为1∶2∶1，等于方程式的系数比，和是否平衡无关，不能说明各物质的浓度不再变化，不能作为判断平衡标志，故B符合题意；C．平均相对分子质量等于气体总质量除以气体总物质的量，气体总质量不变，正向反应，气体总物质的量减小，气体平均相对分子质量增大，当混合气体的平均相对分子质量不再变化时反应达到平衡，则混合气的平均相对分子质量不再变化可以作为判断平衡的标志，故C不符合题意；D．氢气的百分含量不再变化，可以作为判断平衡的标志，故D不符合题意；综上所述，答案为：B。
23．(1)氧气与碳发生燃烧反应放热，放出的热被可逆反应①吸收利用，促进反应正向移动
(2)
(3)
【详解】（1），是吸热反应，而碳与氧气反应放出热量，使反应向正反应方向移动，提高碳的利用率,
故答案为:氧气与碳发生燃烧反应放热，放出的热被可逆反应吸收利用，促进反应正向移动；
（2）如图:若为0.8，设水蒸气的物质的量是4mol、则①生成的CO物质的量为5mol，同时生成5mol氢气，经煤气化反应①和水气变换反应②后，设反应②中CO变化了xmol，则生成xmol氢气，则(5-x) :(5+x) =1: 3，x=2.5mol， CO的转化率=100%=50%， 根据图知，反应温度为T3，故答案为: T3；
（3）已知为1.0，可假设n(H2O)=n(CH4)=1mol，操作压强为0.1Mpa，温度900℃，反应达到平衡时，H2的物质的量分数为0.6，设达平衡时CH4变化了xmol，
根据H2的物质的量分数=，求出x=mol，则CH4的物质的量分数= ，由反应的速率方程v=kP(CH4)·P-1(H2)=k·= k·=，同理可求出H2O的物质的量分数为0.1，CO的物质的量分数为0.2；根据气体分压=总压气体物质的量分数，总压0.1MPa，则P（CO）=0.10.2MPa，P（H2）=0.10.6MPa，P（CH4）=0.10.1MPa，P（H2O）=0.10.1MPa，在900℃时，该反应的压强平衡常数Kp==(PMa)2；答案为；4.3210-2(PMa)2。
