第二章化学反应速率与化学平衡单元测试卷-高二上学期化学人教版(2019)选择性必修1(含解析)

第二章 化学反应速率与化学平衡 单元同步测试卷
一、单选题
1.已知,一定条件下,将0.2molX和0.2molY通入10L恒容密闭容器中,反应1min后,测得Y的物质的量为0.15mol,则lmin内Y的平均反应速率为
A.0.05mol/(L min) B.0.005mol/(L S)
C.002mol/(L min) D.0.005mol/(L min)
2.一定条件下,某密闭容器内存在下列平衡: ;则下列有关说法正确的是
A.缩小反应容器的体积,使压强增大,平衡不移动,混合气体颜色深浅不变
B.保持容积不变,改变体系温度,体系颜色一定发生变化
C.保持容积不变,继续充入HI气体,则HI的转化率将减小
D.保持温度不变,若使体系颜色变浅,则改变条件的瞬间和都将减小
3.用含少量的废铁屑制备三草酸合铁酸钾晶体,流程如图。
已知:①为蓝绿色晶体,为黄色晶体,为翠绿色晶体。
②时,
下列说法错误的是
A.试剂和分别为稀硫酸、氨水
B.“反应I”的离子方程式为:
C.“系列操作”包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤(乙醇)、干燥
D.可以用KSCN溶液检测所得晶体中铁元素的价态
4.利用CO2与CH4制备合成气(CO、H2),可能的反应历程如图所示:
已知:
①C(ads)为吸附性活性炭,E表示方框中物质总能量(单位:kJ/mol),TS表示过渡态;
②部分键能数据如表:
化学键 C-H C=O C≡O H-H
键能(kJ/mol) a x b c
下列说法错误的是
A.若E3+E2>E4+E1,则决定速率步骤的化学方程式为CH4(g)=C(ads)+2H2(g)
B.总反应的热化学方程式可表示为CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H=(E5-E1)kJ mol-1
C.若总反应的△H=ekJ mol-1,则C=O的键能为kJ mol-1
D.使用催化剂后,过渡态能量(E2、E4)会降低
5.向一容积可变密闭容器中充入等物质的量的A、B,发生反应:2A(g)+2B(g) 3C(s)+4D(g)在不同压强下,该反应平衡常数随温度变化如下表所示。下列判断正确的是
1.0 1.5 2.0
300 a b 16
516 c 64 d
800 160 f g
A.g>f
B.正反应是放热反应
C.2.0MPa、800℃时,A的转化率最小
D.1.5MPa、300℃时,B的转化率为50%
6.在恒温条件下,向盛有足量NaCl(s)的2L恒容密闭容器中加入0.2molNO2、0.2molNO和0.1molCl2,发生如下两个反应:
①2NO2(g)+NaCl(s) NaNO3(s)+ClNO(g) △H1<0 K1
②2NO(g)+Cl2(g) 2ClNO(g) △H2<0 K2
10分钟时反应达到平衡,测得体系的压强减少20%,10分钟内用ClNO(g)表示的平均反应速率v(ClNO)=7.5×10-3mol·L-1·min-1。下列说法正确的是
A.平衡后c(NO)=2.5×10-2mol·L-1
B.平衡时NO2的转化率为50%
C.其它条件保持不变,反应在绝热条件下进行,则平衡常数K2增大
D.反应4NO2(g)+2NaCl(s) 2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常数为
7.在恒温恒容条件下,向某容器中充入一定量的N2O5气体发生下列反应:2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) ΔH>0。温度T时,部分实验数据如表所示:
t/s 0 50 100 150
c(N2O5)/mol·L-1 4.00 2.5 2.00 2.00
下列有关说法错误的是
A.温度T时,该反应平衡常数K=64
B.150s后再充入一定量N2O5,再次达到平衡N2O5的转化率将增大
C.达平衡后升高温度,该容器内混合气体的密度不会改变
D.其他条件不变,若将恒容改为恒压,则平衡时N2O5的转化率增大
8.工业合成氨的反应为: kJ·mol,用○、●分别表示H原子、N原子,表示催化剂,反应微观历程如下图所示,下列说法中错误的是
A.过程②→③吸收能量,过程③→④放出能量
B.使用新型催化剂可使与在较低温度和压强下合成
C.合成氨反应达平衡时,反应速率关系:
D.合成氨工业中采用循环操作的主要目的是提高与的利用率
9.我国科研人员研究发现合成氨的反应历程有多种,其中有一种反应历程如图所示(吸附在催化剂表面的物质用*表示)。下列说法正确的是
A.N2生成NH3是通过多步氧化反应生成的
B.过程I和Ⅲ中能量的变化相同
C.对于N2(g)→*N2(g),适当提高N2分压,可以加快反应速率,提高N2(g)转化率
D.若有大量氨分子吸附在催化剂表面,将降低化学反应速率
10.对于反应2NO+2H2N2+2H2O,科学家根据光谱研究提出如下反应历程:
第一步2NON2O2 快反应
第二步:N2O2+H2→N2O+H2O 慢反应
第三步:N2O+H2→N2+H2O 快反应
上述反应中可近似认为第二步反应不影响第一步反应的平衡,下列叙述正确的是
A.第二步反应的活化能大于第三步的活化能
B.N2O2起催化作用
C.第三步反应中N2O与H2的每一次碰撞都是有效碰撞
D.若第一步反应的ΔH<0,则升高温度,正反应速率减小,逆反应速率增大
11.为实现“碳达峰、碳中和”的目标,科学家提出以为催化剂,用光热化学循环分解法,达到减少大气中量的目的,反应的机理如图所示:
物质的量 物质 完全断键所需吸收的总能量
下列说法不正确的是
A.过程①中光能转化为化学能
B.过程④为吸热过程
C.降低该反应的焓变,提高该反应速率
D.全过程热化学方程式为
12.CH4/CO2催化重整的反应为①CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) △H1其中,积炭是导致催化剂失活的主要原因。产生积炭的反应有:
②CH4(g)C(s)+2H2(g) △H2=+74.6kJ mol-1
③2CO(g)C(s)+CO2(g) △H3=-172.5kJ mol-1
科研人员研究压强对催化剂活性的影响:在1073K时,将恒定组成的CO2、CH4混合气体,以恒定流速通过反应器,测得数据如图。
注:Ra是以CH4的转化率表示的催化剂活性保留分率,即反应进行到某一时刻的催化剂活性与反应初始催化剂活性之比。
下列分析不正确的是
A.△H1=+247.1kJ mol-1
B.压强越大,Ra降低越快,其主要原因是反应①平衡逆向移动
C.保持其他条件不变,适当增大投料时,可减缓Ra的衰减
D.研究表明“通入适量O2有利于重整反应”,因为O2能与C反应并放出热量
13.某温度下,恒容密闭容器内充入一定量NH3、O2发生:4NH3(g)+3O22N2(g)+6H2O(g),一段时间后达到平衡,下列说法错误的是
A.充入一定量HCl,反应速率减小
B.降低温度,若[H2O]增大,则△H<0
C.其他条件不变,改为在恒压密闭容器中反应,平衡后NH3转化率减小
D.调整反应物的投料比,当以c(NH3):c(O2)=4:3充入反应物,平衡时N2体积分数最大
14.金属可活化放出,其反应历程如图所示:
下列关于活化历程的说法错误的是
A.中间体1→中间体2的过程是放热过程
B.加入催化剂可降低该反应的反应热,加快反应速率
C.和的总键能小于和的总键能
D.中间体2→中间体3的过程是决定整个历程反应速率的关键步骤
15.探究影响H2O2分解速率的影响因素,实验方案如图。
下列说法不正确的是
A.对比①②,可探究FeCl3溶液对H2O2分解速率的影响
B.对比②③④,可探究温度对H2O2分解速率的影响
C.H2O2是直线形的非极性分子
D.H2O2易溶于水,主要是由于H2O2与H2O分子之间能形成氢键
二、填空题
16.高温条件下,H2S可以发生热解反应:2H2S(g)2H2(g)+S2(g) ΔH>0。
(1)在某温度下,将1mol H2S气体放入某恒压密闭容器中进行反应,当下述各量不再改变时,能说明反应已经达到平衡的是___________
a.体系的压强 b.混合气体的质量 c.容器的体积
d.混合气体的平均摩尔质量 e.混合气体中H2S的体积分数
(2)在某温度T1℃、100KPa下,将1molH2S气体放入某恒压密闭容器中进行反应,平衡时混合气体中H2S和H2的分压相等,H2S的平衡转化率为___________,若达平衡时容器的体积为2L,则该温度下该反应的平衡常数为___________。
(3)在某温度T2℃、100KPa下,将1molH2S气体和n molAr(n分别等于0、1、2、3、4)同时放入上述恒压密闭容器中,热分解反应过程中H2S的转化率随时间的变化(已知1.7秒时均已达到平衡)如图所示:

①图中n=4对应的曲线为___________,判断的依据是___________
②通过与(2)中数据的对比,可判断出T1___________T2(填“>”、“<”、“=”或“无法确定”)
17.我国提出“排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和”。研发的利用技术,降低空气中的含量是实现该目标的重要途径。
(1)下面是用捕捉时发生的两个反应:
I.
II.
①反应I、II的随的变化如图所示,则___________0(填“>”“<”或“=”)0;有利于该反应自发进行的温度是___________(填“高温”或“低温”)。
②将一定量的和的混合气体充入密闭容器中,、与温度的关系如下图所示,400℃之后降低的原因是___________,而速率仍然增大的可能原因是___________。
③220℃时,将4mol与1mol的混合气体充入2L反应器中,气体初始总压强为p,10分钟后体系达到平衡,的转化率为80%,的选择性为33.3%,则生成的平均速率为___________(保留两位有效数字),反应II的平衡常数为___________[已知:的选择性]
(2)利用化学链将高炉废气中的转化为CO的示意图如下。
此过程中可循环利用的物质有___________,该化学链的总反应是___________。
18.定条件下,发生反应 ,达到平衡后根据下列图像判断:
A. B.C. D.E.
(1)表示升高温度,达到新平衡的是_______(填“A”、“B”、“C”、“D”或“E”,下同),新平衡中C的质量分数_______(填“增大”、“减小”或“不变”,下同)。
(2)表示降低压强,达到新平衡的是_______,A的转化率_______。
(3)表示减少C的浓度,达到新平衡的是_______。
(4)增加A的浓度,达到平衡后A的转化率_______。
三、原理综合题
19.为加快实现“双碳”目标,有效应对全球气候变化、构建低碳社会,CO2资源化利用受到越来越多的关注。
I.利用CO2与CH4制备合成气CO、H2的反应历程如下:
第一步:CH4(g)+CO2(g)→C(ads)+2H2(g)+CO2(g) ΔH1=E1kJ·mol-1;
第二步:C(ads)+2H2(g)+CO2(g)→2CO(g)+2H2(g) ΔH2=E2kJ·mol-1;
说明:ads为吸附型催化剂。
(1)制备合成气总反应的反应热ΔH=___________kJ·mol-1;
(2)一定条件下ads对CO2也有吸附作用。结合下图分析ads吸附CO2的适宜条件是_______。

(3)由甲烷生成乙烷的反应如下:2CH4C2H6+H2.在不同反应物浓度时,该反应的反应速率如下表所示:
实验编号 1 2 3 4
c(CH4)/(mol·L-1) 0.1000 0.2000 0.3000 0.4000
/(mol·L-1·min-1) 0.0076 0.0153 0.0227 0.0306
①该反应的速率方程为:=___________mol·L-1·min-1[用含c(CH4)的代数式表示]。
②若开始时该反应速率为1mol·L-1·min-1,α表示任一时刻甲烷的转化率,则该反应的速率方程为:=___________mol·L-1·min-1(用含1和α的代数式表示)。
③实验测得甲烷浓度由0.400mol·L-1变化到0.200mol·L-1需9.2min,则甲烷浓度由0.200mol·L-1变化到0.100mol·L-1所需时间___________9.2min。(填“>”、“<”或“=”)
Ⅱ.CO2在固体催化剂表面加氢合成甲烷过程中发生如下反应:
反应1:CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)
反应2:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)
(4)已知温度为T时,向0.5L恒容密闭容器中充入2molCO2和6molH2,一段时间后达到平衡,测得体系中生成2.5molH2O,压强变为原来的75%,反应1的平衡常数K=___________(用分数表示),CH4选择性=___________(CH4选择性=,保留三位有效数字)。
参考答案:
1.D
【分析】根据速率公式:
【详解】A.,A错误;
B.,B错误;
C.,C错误;
D.,D正确;
故选D。
2.B
【详解】A.反应为分子数不变的等体积反应,缩小反应容器的体积,使压强增大,平衡不移动,物质浓度变大,混合气体颜色变深,A错误;
B.保持容积不变,改变体系温度,对于吸热反应而言平衡正向移动,体系颜色一定发生变化,B正确;
C.反应为分子数不变的等体积反应,保持容积不变,继续充入HI气体,促进平衡正向移动,达到新的平衡之后相当于等效平衡,HI的转化率不变,C错误;
D.温度不变时,改变某一因素如加入氢气,平衡逆向移动使体系颜色变浅,此时v逆增大,D错误;
故选B。
3.D
【分析】废铁屑加稀硫酸(试剂a)溶解铁生成硫酸亚铁,滤液中加入氨水(试剂b),得到(NH4)2Fe(SO4)26H2O蓝绿色的悬浊液,加入饱和草酸溶液并加热,得到黄色晶体FeC2O42H2O,再依次加入饱和草酸钾溶液、H2O2溶液、 饱和草酸溶液,在恒温下搅拌,得到翠绿色溶液K3Fe(C2O4)3,经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、用乙醇洗涤、干燥,最终得到翠绿色晶体K3Fe(C2O4)3 3H2O 。
【详解】A.根据分析,试剂 a 和 b 分别为稀硫酸、氨水,A正确;
B.往(NH4)2Fe(SO4)2 6H2O蓝绿色的悬浊液中,加入饱和草酸溶液并加热,得到黄色晶体FeC2O4 2H2O,反应的离子方程式为,B正确;
C.根据分析,翠绿色溶液经“系列操作”可得翠绿色晶体,包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤(乙醇)、干燥,C正确;
D.由题给信息可知,转化为的反应的平衡常数小于,观察不到明显现象,所以无法检验,D错误;
故选D。
4.D
【分析】由图知第一步反应为CH4(g)=C(ads)+2H2(g),第二步反应为C(ads)+CO2(g) = 2CO(g)。
【详解】A. 活化能越大反应速率越慢。E2-E1为第一步反应的活化能,E4-E3为第二步的活化能,若E2+E3>E1+E4,则E2-E1 >E4-E3,即所以第一步为慢反应决定速率步骤,A项正确;
B.由图可知,从反应体系的总能量△H=E生成物总能量-E反应物的总能量=(E5-E1)kJ/mol,总反应得热化学方程式为总反应的热化学方程式可表示为CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H=(E5-E1)kJ mol-1 ,B项正确;
C.从化学键的角度分析,△H=E反应物的总键能-E生成物的总键能=4E(C-H)+2E(C=O)-2E(C≡O)-2E(H-H)=4a+2x-2b-2c=e,得x=,C=O的键能为kJ mol-1,C项正确;
D.催化剂改变反应历程从而改变正逆反应的活化能,且不能改变反应物和生成物的能量,则催化剂改变了过渡态的能量E2、E4,可能增大也可能减小,D项错误;
故选D。
5.D
【分析】从反应2A(g)+2B(g)3C(s)+4D(g)中可以看出,反应前后气体的分子数相等,则压强改变,平衡不发生移动;从表中平衡常数的数据可以看出,升高温度,平衡常数不断增大,则正反应为吸热反应。
【详解】A.g、f是相同温度、不同压强下的平衡常数,因为平衡常数只受温度变化的影响,所以g=f,A不正确;
B.由分析可知,该反应的正反应是吸热反应,B不正确;
C.因为正反应为吸热反应,所以800℃、相同压强时,A的转化率最大,而反应前后气体的分子数相等,所以800℃时,三种压强下的A的转化率都相同,C不正确;
D.1.5MPa、300℃时,平衡常数b=16,设B的物质的量的变化量为x,则达平衡时,A、B、D的物质的量分别为1-x、1-x、2x,,x=0.5mol,则B的转化率为=50%,D正确;
故选D。
6.B
【分析】10min时反应达到平衡,测得容器内体系的压强减少20%,则平衡时混合气体总物质的量为(0.2+0.2+0.1)mol×(1-20%)=0.4mol,10min内用ClNO(g)表示的平均反应速率v(ClNO)=7.5×10-3mol·L-1·min-1,则平衡时n(ClNO)=7.5×10-3mol·L-1·min-1×10min×2L=0.15mol,设①中反应的NO2为xmol,②中反应的Cl2为ymol,则:
则0.5x+2y=0.15,(0.2-x+0.2-2y+0.1-y)+0.5x+2y=0.4,解得x=0.1、y=0.05,
【详解】A.据分析,平衡后c(NO)= =0.05mol·L-1,A错误;
B.由分析,平衡时的转化率为%=50%,B正确;
C.平衡常数只受温度影响,反应在绝热条件下进行,反应②放热,使温度升高,平衡逆向移动,平衡常数K2减小, C错误;
D.①2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g) ΔH1<0平衡常数K1;②2NO(g)+Cl2(g) 2ClNO(g) ΔH2<0平衡常数K2;由盖斯定律可知,由①×2-②可得反应4NO2(g)+2NaC1(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g),则4NO2(g)+2NaC1(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常数K=, D错误;
答案选B。
7.B
【详解】A.
K= ,故A正确;
B.恒容条件下,再充入一定量N2O5,相当于加压,再次达到平衡N2O5的转化率将降低,故B错误;
C.升高温度,混合气体的总质量、容器的体积都不变,因此气体的密度不变,故C正确;
D.该反应的正反应是气体分子数增大的反应,其他条件不变时,改为在恒压密闭容器中反应,相当于减压,平衡正向移动,平衡时N2O5的转化率增大,故D正确;
选B。
8.C
【详解】A.由题干反应历程图中,过程②→③表示化学键断裂,故吸收能量,而过程③→④表示化学键形成,故放出能量,A正确;
B.使用新型催化剂可以降低反应所需要的活化能,故可使N2与H2在较低温度和压强下合成NH3,B正确;
C.根据反应速率之比等于化学计量系数之比可知,,故当时,,即合成氨反应未达平衡,C错误;
D.合成氨工业中采用循环操作的主要目的是及时分离出NH3,化学平衡正向移动,并将N2和H2循环利用,故可提高与的利用率,D正确;
故答案为:C。
9.D
【详解】A.由图可知,N2生成NH3的过程为N2→N=N-H→H-N=N-H→H-N-NH2→H2N-NH2→NH3,氮元素化合价逐渐降低,是发生多步还原反应生成的,故A错误;
B.过程Ⅰ是断裂氮氮三键中的一个键,而过程Ⅲ与过程Ⅰ断键不同,所以所需能量不同,过程Ⅰ和Ⅲ中能量的变化不相同,故B错误;
C.该反应在反应前后分子数不变,加压平衡不移动,所以提高分压可以加快反应速率,但是不能提高反应物的转化率,故C错误;
D.NH3的及时脱附可留下继续反应的空间而增加催化剂的活性位,如果大量氨分子吸附在催化剂表面,就将减缓反应速率,故D正确。
故选D。
10.A
【详解】A.活化能越大,反应速率越慢,第二步反应是慢反应,第三步是快反应,故第二步活化能大于第三步的活化能,故A正确;
B.该反应中,NO、H2是反应物,反应的中间产物有N2O2、N2O,故B错误;
C.只有符合能量和角度要求的碰撞才能发生化学反应,能引发化学反应的碰撞称之为有效碰撞,第三步反应中N2O与H2的碰撞不都是有效碰撞,故C错误;
D.升高温度,正逆反应速率均增大,故D错误;
选A。
11.C
【详解】A.以TiO2为催化剂的光热化学循环分解CO2反应为温室气体减排提供了一个新途径,能量的变化形式是由光能转化为化学能,A正确;
B.过程④需要从外界吸收热量,因此为吸热过程,B正确;
C.作为催化剂可以降低该反应的活化能,无法降低焓变,提高该反应速率,C错误;
D.CO2分解为CO和O2化学式为,根据分子化学键完全断裂时的能量变化图可知,1molCO2完全断裂应该吸收1598kJ,1molCO完全断裂应该吸收1072 kJ,1mol O2完全断裂应该吸收496kJ;所以1molCO2分解产生1molCO和0.5molO2,所以需吸收kJ 能量,则全过程热化学方程式为 ,D正确;
故答案选C。
12.B
【详解】A.根据盖斯定律,①=②-③,△H1=△H2-△H3=+247.1kJ mol-1,A正确;
B.压强越大,Ra降低越快,说明催化剂活性降低越快,积碳越多,其主要原因是反应③为气体体积减小的反应,加压平衡正向移动,使得积碳增多,B错误;
C.由选项B分析知,保持其他条件不变,适当增大投料时,增大CO2浓度,使反应③平衡逆向移动,减少积碳,可减缓Ra的衰减,C正确;
D.通入适量O2,O2能与C反应并放出大量的热,可减少积碳减缓Ra的衰减,同时反应放热使得反应①正向移动,有利于重整反应,D正确;
故选B。
13.C
【详解】A.充入一定量HCl,NH3和HCl反应生成NH4Cl,NH3浓度减小,反应速率减小,故A正确;
B.降低温度,若[H2O]增大,说明平衡正向移动,则该反应是放热反应,△H<0,故B正确;
C.其他条件不变,改为在恒压密闭容器中反应,反应过程中气体总物质的量增大,平衡时相比恒容密闭容器压强减小,则平衡正向移动,NH3转化率增大,故C错误;
D.按方程式系数比进行投料,不会有多余的反应物,反应物的利用率最高,所以产物的百分比最大,当以c(NH3):c(O2)=4:3充入反应物,平衡时N2体积分数最大,故D正确;
故选C。
14.B
【详解】A.中间体1的相对能量为-56.21,中间体2的相对能量为-154.82,中间体1→中间体2的过程是放热过程,故A正确;
B.催化剂不能改变反应物和生成物的能量,加入催化剂,该反应的反应热不变,故B错误;
C.和的相对总能量为0,和的相对总能量为-6.57,正反应放热,和总键能小于和的总键能,故C正确;
D.慢反应决定总反应速率,中间体2→中间体3的过程正反应活化能最大,反应速率最慢,所以中间体2→中间体3的过程是决定整个历程反应速率的关键步骤,故D正确;
选B。
15.C
【详解】A.实验②是在实验①的溶液中加入催化剂FeCl3,与实验①做对比实验,可探究FeCl3溶液对H2O2分解速率的影响,A正确;
B.实验②是参照,③、④相当于在②的基础上升高和降低温度,可探究温度对H2O2分解速率的影响,B正确;
C.H2O2的分子结构为,分子结构不对称,为极性分子,C不正确;
D.H2O2为极性分子,水也为极性分子,H2O2易溶于水,满足相似相溶原理,更主要是H2O2与H2O分子之间能形成氢键,D正确;
故选C。
16.(1)cde
(2) 50% 0.125
(3) e 该体系恒压,通入稀有气体相当于给体系减压,该反应中反应物中气体的系数小于产物中气体的系数,减压平衡正移,H2S的转化率增大,通入的稀有气体越多,H2S的转化率越大,因此n=4时H2S的转化率最大,应对应曲线e >
【详解】(1)a.该体系为恒压体系,不管是否达到平衡该体系的压强都恒定不变,a不能说明反应已经达到平衡;
b.该体系的生成物和反应物都是气体,不管是否达到平衡该体系中混合气体的质量都保持恒定,b不能说明反应已经达到平衡;
c.该反应中气体反应物的系数之和小于气体生成物的系数之和,未达到平衡则体系中气体分子数不确定,则容器的体积会变化,达到平衡则容器的体积保持不变,c能说明反应已经达到平衡;
d.体系内的混合气体的总质量确定,未达到平衡则气体总分子数目不恒定,因此混合气体的平均摩尔质量也会变化,达到平衡则混合气体的平均摩尔质量保持不变,d能说明反应已经达到平衡;
e.混合气体中H2S的体积分数和反应程度有关,达到平衡则混合气体中H2S的体积分数恒定,e能说明反应已经达到平衡。
答案选cde。
(2)平衡时混合气体中H2S和H2的分压相等,说明平衡时有n(H2S)=n(H2),则设xmolH2S转化为了生成物,则有1-x=x,解得x=0.5,则H2S的平衡转化率为。若达平衡时容器的体积为2L,则根据题意,平衡时c(H2S)=0.25mol/L,c(H2)=0.25mol/L,c(S2)=0.125mol/L,则K=mol/L。
(3)①该体系恒压,通入稀有气体相当于给体系减压,该反应中反应物中气体的系数小于产物中气体的系数,减压平衡正移,H2S的转化率增大,通入的稀有气体越多,H2S的转化率越大,因此n=4时H2S的转化率最大,应对应曲线e。
②该反应是吸热反应,升高温度则平衡正移,H2S的转化率则更高,当温度为T1时,H2S的转化率为50%,当温度为T2时,H2S的转化率(n=0)小于50%,则T1>T2。
17.(1) < 低温 ,,400℃之后,随温度升高,反应I逆向移动增加量小于反应II正向移动减少量 温度升高使速率增大的程度大于浓度降低使速率减小的程度 或1.185
(2) 、CaO
【详解】(1)①由图可知,升高温度,减小,反应I 的减小,K减小,说明平衡逆向移动,说明反应I是放热反应,<0;对于放热反应而言,低温有利于该反应自发进行;
②由图可知,升高温度,减小,反应II 的增大,K增大,说明平衡正向移动,说明反应II是吸热反应,,400℃之后降低的原因是:,,400℃之后,随温度升高,反应I逆向移动增加量小于反应II正向移动减少量;而速率仍然增大的可能原因是:温度升高使速率增大的程度大于浓度降低使速率减小的程度;
③根据已知条件列出“三段式”
10分钟后体系达到平衡,的转化率为80%,的选择性为33.3%,则=0.8, =33.3%,解得x=mol,y=mol,生成的平均速率为=;气体初始总压强为p,平衡时总压为,反应II的平衡常数=。
(2)由图可知,此过程中可循环利用的物质有、CaO;该化学链的总反应是。
18.(1) B 减小
(2) C 减小
(3)E
(4)减小
【详解】(1)升高温度,正、逆反应速率均瞬间增大,化学平衡向吸热反应方向移动,即向逆反应方向移动,逆反应速率大于正反应速率,新平衡中C的质量分数减小,对应图象为B;
故答案是:B;减小;
(2)降低压强,化学平衡向气体分子数增大的方向移动,即向逆反应方向移动,正、逆反应速率均减小,A的转化率也减小,对应图象为C;
故答案是:C;减小;
(3)减少C的量,即减小产物的浓度,正反应速率瞬时不变,逆反应速率瞬时减小,平衡正向移动,对应图象为E;
故答案是:E;
(4)增加A的量,正反应速率瞬时增大,逆反应速率瞬时不变,平衡正向移动,A的转化率减小,另一种反应物B的转化率增大,对应图象为A;
故答案是:减小。
19.(1)E1+E2
(2)25℃,10mL·min-1(或低温,低流速)
(3) 0.076c(CH4) (1-a) =
(4) 66.7%或0.667
【详解】(1)由信息可知,第一步即反应i:CH4(g)+CO2(g)→C(ads)+2H2(g)+CO2(g) ΔH1=E1kJ·mol-1;第二步即反应ii:C(ads)+2H2(g)+CO2(g)→2CO(g)+2H2(g) ΔH2=E2kJ·mol-1;则反应i+反应ii即得制备合成气总反应CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g),根据盖斯定律可知,该反应的反应热ΔH==(E1+E2)kJ·mol-1,故答案为:E1+E2;
(2)一定条件下ads对CO2也有吸附作用,由题干图示信息可知,25℃下流速为10mL/min时,ads吸附CO2的量最大,故该过程的适宜条件是25℃、10mL/min,故答案为:25℃、10mL/min;
(3)①由题干表中数据可知,当c(CH4)=0.1000mol/L时,=0.0076 mol·L-1·min-1,当c(CH4)=0.2000mol/L时,=0.0153 mol·L-1·min-1,由此可知反应速率与c(CH4)成正比,故该反应的速率方程为:=kc(CH4)mol·L-1·min-1,带入数据可知:0.0227=0.3000k,即得k=0.076,故该反应速率方程为:=0.076c(CH4)mol·L-1·min-1,故答案为:0.076c(CH4);
②由上述分析可知,反应速率与c(CH4)成正比,若开始时该反应速率为mol·L-1·min-1,α表示任一时刻甲烷的转化率,该时刻下容器中c(CH4)=(1-α) c(CH4)0,则该反应的速率方程为:=kc(CH4)mol·L-1·min-1= k(1-α) c(CH4)0mol·L-1·min-1=(1-α) mol·L-1·min-1,故答案为:(1-α),
③根据浓度越大反应速率越快,且反应速率与CH4浓度成正比可知,实验测得甲烷浓度由0.400mol·L-1变化到0.200mol·L-1需9.2min,则甲烷浓度由0.200mol·L-1变化到0.100mol·L-1,前者反应速率是后者的两倍,前者变化量也是后者的两倍,故所需时间等于9.2min,故答案为:=;
(4)已知温度为T时,向0.5L恒容密闭容器中充入2molCO2和6molH2,一段时间后达到平衡,测得体系中生成2.5molH2O,压强变为原来的75%,由三段式分析:,,2x+y=2.5mol,,解得:x=1,y=0.5,即平衡时c(CO2)==1.0mol/L,c(H2)==3.0mol/L,c(CH4)==2.0mol/L,c(H2O)==5.0mol/L,反应1的平衡常数K===,CH4选择性=×100%=66.7%,故答案为: ;66.7%。

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