第二章 化学反应速率与化学平衡测试题
2022-2023学年高二上学期人教版（2019）化学选择性必修1
一、单选题
1．在气体参与的反应中，能使反应物中活化分子数和活化分子百分数同时增大的方法是( )
①增大反应物的浓度②升高温度③增大压强④加入催化剂
A．①② B．②③ C．②④ D．③④
2．向H2O2溶液中加入少量KI溶液，有大量气泡逸出，查阅资料知H2O2的分解机理如下：
①H2O2(aq)+I-(aq)=H2O(l)+IO-(aq)慢
②H2O2(aq)+IO-(aq)=H2O(l)+O2(g)+I-(aq)快
下列有关说法正确的是（ ）
A．增大c(I-)不影响产生气体的速率
B．I-与H2O2的碰撞仅部分有效
C．IO-是H2O2分解的催化剂
D．反应②的活化能比反应①高
3．下列反应中，熵显著增加的反应是（ ）
A．
B．
C．
D．
4．下列变化过程中，△S<0的是（ ）
A．氨气与氯化氢反应产生白烟 B．蔗糖溶于水
C．浓硝酸见光分解 D．锌粒投入盐酸中
5．对于在一定条件下进行的化学反应 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)，改变下列条件，能提高反应物中活化分子百分数的是：（ ）
A．增大压强 B．升高温度
C．降低温度 D．增大反应物浓度
6．对于可逆反应A(g)+2B(g) 2C(g)(正反应吸热)，下列图像中正确的是（ ）
A． B．
C． D．
7．分析下列反应在任何温度下均能自发进行的是（ ）
A．2N2(g)＋O2(g)=2N2O(g) ΔH＝＋163 kJ·mol－1
B．Ag(s)＋Cl2(g)=AgCl(s) ΔH＝－127 kJ·mol－1
C．HgO(s)=Hg(l)＋O2(g) ΔH＝＋91 kJ·mol－1
D．H2O2(l)=O2(g)＋H2O(l) ΔH＝－98 kJ·mol－1
8．在一定温度下的密闭容器中发生反应：，平衡时测得A的浓度为0.50mol/L。保持温度不变，将容器的容积扩大到原来的两倍，再达平衡时，测得A的浓度为0.20mol/L。下列有关判断不正确的是（ ）
A．x+y＜z B．平衡向正反应方向移动
C．B的转化率降低 D．C的体积分数增大
9．在一定条件下，工业上可采用下列反应合成甲酸： ，下列有关说法正确的是（ ）
A．升高温度，正逆反应速率都加快
B．恒温条件下，增大压强，化学平衡常数增大
C．恒温恒压下，使用合适的催化剂，平衡产率会提高
D．该反应能自发进行，与温度高低无关
10．已知某容器中存在反应， ， 。下列说法不正确的是（ ）
A．保持恒容，向容器中充入，各种物质的物质的量浓度均增大
B．保持恒温，增大压强，物质的量浓度减小
C．保持恒容，降低温度，气体的平均相对分子质量变大
D．当容器内颜色不再变化时，两反应均达到平衡状态
11．历史上曾有化学家用以下方法制取氯气，反应原理如下图所示。下列推断不正确的是（ ）
A．反应Ⅰ的化学方程式为：
B．反应Ⅱ属于置换反应
C．是整个过程的催化剂
D．该方法制氯气主要原料是盐酸和氧气
12．下列事实不能用勒夏特列原理解释的是（ ）
A．新制的氯水在光照条件下颜色变浅
B．打开可乐瓶盖后看到有大量气泡逸出
C．H2、I2、HI平衡时的混合气体加压后颜色变深
D．工业上用氮气、氢气合成氨气的过程中，通过加压将氨气液化以增大转化率
13．一定条件下，向某恒温恒容密闭容器中通入一定量的氢气和溴蒸气，发生反应 ，下列说法错误的是（ ）
A．反应达到化学平衡状态前，正反应速率逐渐减小
B．向容器中充入 气体，压强增大，反应速率加快
C．容器内的气体颜色不变时，说明反应达到平衡状态
D．容器内的气体的密度和压强始终保持不变
14．一定温度下，在固定体积的密闭容器中发生下列反应：2HI(g)H2(g)+I2(g)。HI起始浓度为0.20mol/L，若c(HI)由0.18mol/L降到0.14mol/L时，需要20s，那么c(HI)由0.20mol/L降到0.18mol/L时，所需反应的时间为（ ）
A．等于10s B．小于10s
C．大于10s D．以上答案都错误
15．相同温度下，分别在起始体积均为1L的两个密闭容器中发生反应：X2(g)+3Y2(g) 2XY3(g) △H=-akJ/mol 实验测得反应的有关数据如下表。
容器 反应条件 起始物质的量/mol 达到平衡所用时间 /min 达到平衡过程中的能量变化
X2 Y2 XY3
① 恒容 1 3 0 10 放热0.1akJ
② 恒压 1 3 0 t 放热bkJ
下列叙述正确的是( )
A．对于上述反应，①、②中反应的平衡常数K的数值不同
B．①中：从开始至10min内的平均反应速率υ(X2)=0.1mol/(L·min)
C．②中：X2的平衡转化率小于10%
D．b>0.1a
16．反应A(g)+2B(g) C(g)+D(g)+QkJ的能量变化如图所示，有关叙述正确的是（ ）
A．Q＝E2
B．在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1减小，E2不变
C．Q＞0，升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小
D．若减小体积，平衡会移动，当反应再次达到平衡时，A的平衡浓度增大
二、综合题
17．碳中和是我国的重要战略目标，以和为原料合成受到广泛关注。
该过程主要涉及以下反应：
反应I
反应II
回答下列问题：
（1）已知：，反应I的 0(填“>”、“<”或“=”)，反应I和II的吉布斯自由能与热力学温度(T)之间的关系如图所示， 。
（2）向密闭容器中充入、反应合成，平衡时各组分的体积分数随温度变化如图所示。
①在工业上，常选用作为合成温度，原因是 。
②时对甲烷的选择性= (保留2位有效数字，已知：选择性=生成的物质的量/参与反应的的物质的量)，该温度下反应II的 。(保留2位有效数字，已知：分压=组分物质的量分数×总压)
（3）光催化剂在光能作用下，电子发生跃迁，形成类似于电解池的阴阳极，将转变为。酸性环境下该过程的电极反应式为 。
18．工厂烟气(主要污染物SO2、NO)直接排放会造成空气污染，需处理后才能排放。
（1）O3氧化。O3氧化过程中部分反应的能量变化如图所示。
①已知2SO2(g)+O2(g) =2SO3(g) ΔH = 198 kJ·mol 1。则反应2O3(g)=3O2(g)的 ΔH= kJ·mol 1。
②其他条件不变时，增加n(O3)，O3氧化SO2的反应几乎不受影响，其可能原因是 。
（2）NaClO2氧化。40 ℃时向一定量NaClO2溶液中按一定流速持续通入工厂烟气，溶液的pH与ORP值(氧化还原电位)随时间变化如图所示。
①写出NO与ClO反应的离子方程式： 。
②烟气中含有少量SO2，能提高NO的脱除率，可能原因是 。
（3）TiO2光催化。主要是利用TiO2光催化剂在紫外线作用下产生的高活性自由基(·OH、·O)和h+(h+代表空位，空位有很强的得电子能力)，将烟气中的SO2、NO等氧化除去。TiO2光催化剂粒子表面产生·OH的机理如图所示(图中部分产物略去)。已知TiO2中电子跃迁的能量hv=3.2eV。
①TiO2光催化剂在紫外线作用下产生·OH的过程可描述为 。
②在TiO2中掺杂一定量的金属离子可提高光催化活性。对所掺杂金属离子的要求是 。
19．和合成甲醇是资源化利用的重要方法，总反应为： 。
（1）有利于提高甲醇平衡产率的条件有____
A．低温低压 B．高温低压 C．低温高压 D．高温高压
E．催化剂
（2）制备甲醇的反应一般认为通过如下步骤来实现：
Ⅰ.
Ⅱ.
在体积为2L的密闭容器中按物质的量之比为充入和发生反应Ⅱ，测得平衡混合物中的体积分数在不同压强下随温度的变化如图1所示。
①下列说法正确的是 。
A．图像中
B．A、B、C、D的平衡常数大小关系
C．反应速率(状态A)(状态B)
D．在C点时，的转化率为75%
②C点对应的平衡常数 (对于气相反应，用组分B的平衡压强代替物质的量浓度也可以表示平衡常数，记作，如，为平衡压强，为平衡系统中B的物质的量分数)。
（3）一定反应条件下，各物质以碳元素计的物质的量分数与时间的关系如图2所示，请解释对应的曲线出现极大值的原因 。
（4）若起始时加入合适的催化剂加快反应Ⅰ的速率，请在图3中画出此条件下CO以碳元素计的物质的量分数随时间变化的图像 。
（5）和合成甲烷也是资源化利用的重要方法。一定条件下催化剂可使“甲烷化”从而变废为宝，其反应机理如图4所示，下列说法错误的是____。
A．该反应的化学方程式为
B．通过的结合，在傕化剂表面生成碳酸盐类物质
C．反应过程AD|中碳元素的化合价为价的中间体是
D．该反应过程中有中间体生成
20．我国提出争取在2060年实现碳中和，这对于改善环境，实现绿色发展至关重要。将转化为甲烷或甲醇有助于碳中和的实现。
（1）科学家们经过探索实践，建立了如图所示的新循环体系：
根据上图分析，下列相关说法错误的是____。
A．化学变化中质量和能量都是守恒的
B．和H2生成甲烷的反应中原子利用率为100%
C．将还原为甲醇能有效促进“碳中和”
D．无机物和有机物可以相互转化
（2）在容积为2L的恒温密闭容器中，充入1mol和3mol，一定条件下发生反应，测得和的物质的量随时间的变化情况如下表。
时间 0min 3min 6min 9min 12min
0 0.50 0.65 0.75 0.75
1 0.50 0.35 a 0.25
①下列说法正确的是 。
A．反应达到平衡后，反应不再进行
B．使用催化剂可以增大反应速率，提高生产效率
C．改变条件，可以100%转化为
D．通过调控反应条件，可以提高该反应进行的程度
②a= ；3~6min内， 。
③第3min时 (填“>”“<”或“=”)第9min时。
（3）某种甲烷燃料电池的工作原理如图所示。
通入甲烷的一极为电源的 极，该电极反应式 。当电路中累计有2mol电子通过时，理论上消耗氧气的体积为(在标准状况下) L。
21．硫酸是一种重要的基本化工产品。接触法制硫酸生产中的氧化工序为： ，回答下列问题：
（1）若将物质的量之比为2：1的SO2(g)和O2(g)通入恒温恒容反应器，下列能判断反应达到平衡的是___________。
A．SO2(g)和O2(g)的转化率为2：1时
B．容器内混合气体的压强不再改变
C．容器内混合气体的平均相对分子质量不再改变
D．生成2mol SO3(g)的同时消耗1mol O2(g)
（2）据图(a)，请写出VOSO4(s)和V2O4(s)反应生成V2O5(s)与SO2(g)的热化学方程式为 。
（3）若当SO2、O2、N2(不参与反应)起始的物质的量分数分别为10%、15%和75%时，在0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa压强下，SO2平衡转化率α随温度的变化如图(b)所示。反应在0.5MPa、550℃时的α= ，判断的依据是 。下列因素中能影响α的因素有 。
A．压强B．反应物的组成 C．催化剂D．温度
（4）若将物质的量之比为2：1的SO2(g)和O2(g)通入反应器，在恒温t、恒压p条件下进行反应。平衡时，若SO2转化率为α，则SO3压强为 ，平衡常数Kp= (以分压表示，分压=总压 物质的量分数)。
答案解析部分
1．C
增大反应物的浓度和增大压强，只能增大活化分子数，不能增大活化分子百分数，而能使反应物中活化分子数和活化分子百分数同时增大，可升高温度、加入催化剂等措施，②④符合题意，
故答案为：C。
能使反应物中活化分子数和活化百分数同时增大，可采取升高温度或使用催化剂。
2．B
A．增大，则反应①中生成的速率增大，而为反应②的反应物，故会影响产生气体的速率，A项不符合题意；
B．与的碰撞仅部分有效，并不是每一次碰撞都能发生反应，B项符合题意；
C．在反应①中先被消耗，然后又在反应②中生成，所以是分解的催化剂，C项不符合题意；
D．反应②为快反应，该反应的活化能较低，D项不符合题意。
故答案为：B。
A、增大反应物浓度，速率加快；
B、要发生有效碰撞需要有方向和活化能；
C、结合流程可以知道次碘酸根为催化剂；
D、活化能越大，速率越慢。
3．C
A．该反应前后气体分子数减少，为熵减的反应，A不符合题意；
B．该反应前后气体分子数减少，为熵减的反应，B不符合题意；
C．该反应前后气体分子数增多，为熵增的反应，C符合题意；
D．该反应前后气体分子数减少，为熵减的反应，D不符合题意；
故答案为：C。
固体变为液体，液体变为气体，为熵增加的过程，气体分子数变多，为熵增加的过程。
4．A
A．氨气与氯化氢合成氯化铵，气体体积减小，△S<0，故A符合题意；
B．蔗糖溶于水，混乱度增大，△S>0，故 B不符合题意；
C．浓硝酸见光分解为二氧化氮氧气和水，△S>0，故 C不符合题意；
D．锌粒投入盐酸中生产氢气，△S>0，故 D不符合题意；
故答案为：A。
气体熵值大于液体熵值大于固体熵值，判断反应前后物质状态变化来判断熵值的变化即可。
5．B
A.增大压强，使得单位体积内的活化分子增多，但是没有增加活化分子的百分数，故A不符合题意；
B.升高温度，可以使反应物的能量升高，这样会有更多的分子具有的能量超过活化能而成为活化分子，活化分子百分数增加，故B符合题意；
C.降低温度，可以使反应物的能量降低，更多的分子能量低于活化能，活化分子数减小，百分数也减小，故C不符合题意；
D.增大反应物浓度，活化分子数增多，但是活化分子百分数不变，故D不符合题意；
故答案为B。
升高温度可提高活化分子的百分数。
6．D
A．交叉点：正反应速率=逆反应速率，此点反应达平衡状态，增大压强，平衡正向移动，则交叉点后正反应速率应大于逆反应速率，A不符合题意；
B．温度升高，平衡正向移动，则在第二次到达平衡之前，正反应速率应大于逆反应速率，B不符合题意；
C．温度高的反应速率快，达到平衡时所需时间少，即500℃表示的曲线应先达到平衡，与图像不符，C不符合题意；
D．温度高的反应速率快，达到平衡时所需时间少，即500℃表示的曲线应先达到平衡，且升高温度平衡正向移动，A%减小，与图像一致，D符合题意。
故答案为：D。
A.该反应为气体体积减小的反应，增大压强平衡正向移动；
B.升温平衡正向移动；
C.升温反应速率增大，达到平衡的时间缩短。
7．D
A．反应是吸热反应，△H＞0，△S＜0，任何温度下都不能自发进行，A不符合题意；
B．反应是放热反应，△H＜0，△S＜0，高温下不能自发进行，B不符合题意；
C．反应是吸热反应，△H＞0，△S＞0，低温下不能自发进行，C不符合题意；
D．反应是放热反应，△H＜0，△S＞0，任何温度下都能自发进行，D符合题意；
故答案为：D。
依据ΔG=ΔH-TΔS＜0分析。
8．C
A．平衡时测得A的浓度为0.50mol/L，保持温度不变，将容器的容积扩大到原来的两倍，如平衡不移动，则A的浓度应减小为0.25mol/L，而此时实际A的浓度为0.20mol/L，则说明减小压强，平衡向正反应方向移动，则：x+y＜z，A不符合题意；
B．平衡向正反应方向移动，B不符合题意；
C．平衡向正反应方向移动，B的转化率应升高，C符合题意；
D．平衡向正反应方向移动，C的体积分数增大，D不符合题意。
故答案为：C。
根据扩大两倍，假设平衡不移动，即可得到浓度为0.25mol/L，结合A的浓度为0.2mol/L，即可判断反应向右移动，即可判断 x+y＞z，结合选项即可判断
9．A
A．升高温度，活化分子百分数增多，反应速率加快，A符合题意；
B．化学平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，B不符合题意；
C．催化剂只能改变反应速率，不能使平衡发生移动，平衡产率不变，C不符合题意；
D．该反应ΔS<0，ΔH<0，根据吉布斯自由能ΔG=ΔH－TΔS可知，该反应在低温下可以自发进行，D不符合题意；
故答案为：A。
B.化学平衡常数只与温度有关；
C.催化剂不改变平衡状态，不能提高平衡产率；
D.根据ΔG=ΔH－TΔS<0反应自发进行分析。
10．A
A．保持恒容，向容器中充入，相当于增大压强，逆向移动，则NO、O2的物质的量浓度会减小，A符合题意；
B．增大压强平衡向气体分子数减小的方向移动，则逆向移动，正向移动，保持恒温下第2个反应进行程度更大，则物质的量浓度减小，B不符合题意；
C．降低温度平衡向放热方向移动，则逆向移动，正向移动，气体的总物质的量减小，由于恒容下气体的总质量不变，根据则气体的平均相对分子质量变大，C不符合题意；
D．当容器内颜色不再变化时，说明的浓度不变，即两反应均达到平衡状态，D不符合题意；
故答案为：A。
A.充入二氧化氮，导致压强增大，导致逆向移动
B.增大压强，平衡向着体积减小的方向移动，二氧化氮浓度减小
C.降低温度，导致气体的物质的量偏大，相对分子质量偏大
D.二氧化氮有颜色，当颜色不变时，达到平衡
11．C
A．由分析可知，反应Ⅰ为，A不符合题意；
B．反应Ⅱ属于置换反应，B不符合题意；
C．反应Ⅰ消耗CuO，反应Ⅱ生成CuO，因此CuO是整个反应的催化剂，而CuCl2只是反应过程中的中间产物，C符合题意；
D．由分析中的总反应式可知，该方法制氯气主要原料为盐酸和氧气，D不符合题意。
故答案为：C。
反应1是HCl和CuO反应生成H2O和CuCl2，化学方程式为 ，反应2是O2和CuCl2反应生成CuO和Cl2。总反应为4HCl+O2=2H2O+2Cl2，CuCl2是中间产物，CuO是催化剂。
12．C
A．新制的氯水中存在化学平衡，Cl2+H2O HCl+HClO，在光照条件下次氯酸见光分解，平衡正向进行，溶液颜色变浅能用勒夏特列原理解释，故A不符合题意；
B．打开可乐瓶盖后看到有大量气泡逸出，是因为减小压强、二氧化碳气体溶解度减小，平衡移动的结果，能用勒夏特列原理解释，故B不符合题意；
C．该平衡体系中存在可逆反应：2HI(g) H2(g)+I2(g)，反应前后气体体积不变，加压平衡不移动，混合气体颜色变深是因为体积缩小浓度增大，和平衡移动无关，不能用勒夏特列原理解释，故C符合题意；
D．工业上用氮气、氢气合成氨气的过程中，反应是气体体积减小的放热反应，增大压强，平衡正向进行，通过加压将氨气液化以增大转化率，与平衡有关，能用勒夏特列原理解释，故D不符合题意；
故答案为：C。
勒夏特列原理即平衡移动原理是如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等)平衡就向能够减弱这种改变的方向移动，平衡移动原理适用的对象应存在可逆过程，如与可逆过程无关，则不能用平衡移动原理解释。
13．B
A．反应达到化学平衡状态前，氢气和溴蒸气的浓度随反应而下降，则正反应速率逐渐减小，A不符合题意；
B．压强对反应速率的影响必须通过浓度起作用，若压强改变使参加反应的气体的浓度增大、则反应速率增大；如使得参加反应的气体质的浓度不变、则反应速率不变；如使得气体反应物的浓度减小，则反应速率减小。现向容器中充入 气体，气体总压强增大，然反应相关气体的浓度均不发生变化，故反应速率不变，B符合题意；
C． 溴蒸气呈红棕色，容器内的气体颜色不变时，说明溴蒸气的浓度不变，说明反应达到平衡状态，C不符合题意；
D．恒温恒容时，气体的压强之比等于物质的量之比，该反应是气体分子数不变的反应，故容器内的气体的密度和压强始终保持不变，D不符合题意；
故答案为：B。
根据此反应 ，充入氢气和溴蒸汽时，平衡向右移动，正反应速率减小，向容器中通入二氧化碳，平衡不移动速率不变，碘蒸气有颜色，当颜色不变时反应平衡，容器内的气体的密度和压强始终保持不变
14．B
c(HI)由0.18mol/L降到0.14mol/L时，需要20s，即平均速率为 ；则c(HI)由0.20mol/L降到0.18mol/L，假设速率不变，则需要，但浓度越大，化学反应速率越大，需要的时间就短，所以需要时间小于10s；
故答案为：B。
利用υ=Δc/Δt计算，依据影响反应速率的因素分析。
15．D
A.①、②中反应温度相同，平衡常数K的数值相同，A项不符合题意；
B.①中反应放热0.1akJ，说明10min内X2反应了0.1mol，物质的量浓度改变量为0.1mol/L，所以其平均速率为υ(X2)=0.01mol/(L·min)，B项不符合题意；
C.据容器①中数据，可算出X2的平衡转化率为10%，容器②中是恒温恒压，容器①是恒温恒容，容器②相当于在容器①基础上加压，加压平衡右移，所以X2的转化率大于10%，C项不符合题意；
D.据C项分析，容器②相当于在容器①基础上右移，所以放出热量比容器①多，D项符合题意；
故答案为：D
A.平衡常数和温度有关，与其他条件无关
B.根据放出的热量与总的能量的关系，计算出平衡时的变化量再根据v=计算即可
C.根据①计算出转化率，该反应是体积减小的反应，对于②来说相当于加压
D.据C分析，放出能量更多
16．D
A. 反应热=反应物的总键能 生成物的总键能,则Q＝E2 E1，故A不符合题意；
B. 催化剂使正逆反应的活化能都降低,反应速率加快,则E1减小,E2减小，故B不符合题意；
C. 升高温度，正逆反应速率都增大，故C不符合题意；
D. 缩小体积，虽然平衡正向移动，但由于体积减小，反应物、生成物的浓度都增大，故D符合题意。
故答案为：D。
催化剂同等程度的改变化学反应速率，并且同等程度的改变正逆反应活化能；减小体积，平衡正向移动，根据勒夏特列原理，只能削弱不能完全改变，所以A的浓度仍会增加。
17．（1）＜；-165
（2）350℃下CH4的体积分数很大，而CO的体积分数几乎为0，即此温度下CH4的选择性较大，制得的CH4纯度较高；93.75%；0.22
（3）CO2+8H++8e-=CH4+2H2O
（1）由题干信息可知，反应I即 ，正反应是一个气体体积减小的方向，则该反应的 ＜0，反应I和II的吉布斯自由能 与热力学温度(T)之间的关系图所示信息可知，曲线2代表反应I的变化关系，故 -165 ，故答案为：＜；-165；
（2）①由题干图像可知，350℃下CH4的体积分数很大，而CO的体积分数几乎为0，即此温度下CH4的选择性较大，制得的CH4纯度较高，故在工业上，常选用350℃作为合成温度，故答案为：350℃下CH4的体积分数很大，而CO的体积分数几乎为0，即此温度下CH4的选择性较大，制得的CH4纯度较高；
②由题干图像可知，450℃时，CH4的体积分数为37.5%，CO的体积分数为2.5%，根据碳原子守恒可知，CO2对甲烷的选择性= ×100%=93.75%，假设CO2总共转化量为xmol，则0.9375x转化为CH4，0.0625x转化为CO，根据三段式分析可得： ， ，该温度下达到平衡时，CH4的物质的量为：0.9375xmol，H2O的物质的量为：1.875x+0.0625x=1.9375xmol，H2的物质的量为：3-3.75x-0.0625x=(3-3.8125x)mol，CO的物质的量为0.0625xmol，CO2的物质的量为1-0.9375x-0.0625x=(1-x)mol，根据CO2的体积分数和H2的体积分数相等有：3-3.8125x=0.9375x，解得x=0.63mol，平衡时体系气体总的物质的量为：0.9375xmol +1.9375xmol +(3-3.8125x)mol +0.0625xmol +(1-x)=4-1.875x=4-1.875×0.63=2.81875mol，H2的分压为： =0.212p总，CO2的平衡分压为： =0.131p总，CO的平衡分压为： =0.014p总，H2O的平衡分压为： =0.433p总，反应II的Kp= = =0.22，故答案为：93.75%；0.22；
（3）光催化剂在光能作用下，电子发生跃迁，形成类似于电解池的阴阳极，将CO2转变为CH4，该过程发生还原反应，故酸性环境下该过程的电极反应式为：CO2+8H++8e-=CH4+2H2O，故答案为：CO2+8H++8e-=CH4+2H2O。
（1）利用题干信息，依据ΔG=ΔH-TΔS＜0分析；
（2）①利用题干图像和平衡温度分析；
②根据三段式分析计算；
（3）电解时阴极得电子，发生还原反应。
18．（1）-285.2；SO2与O3反应的活化能比NO与O3反应的活化能大得多，其他条件不变时SO2与O3的反应速率慢
（2）4NO+3ClO+2H2O = 4NO+4H++3Cl-；SO2能溶于水，反应后使溶液pH降低，ORP值增大，氧化能力增强，NO去除率升高
（3）催化剂在紫外线的作用下将电子激发到CB端，而在VB端留下空位；氧气在CB端得电子生成·O，·O结合 H2O生成H2O2，H2O2在CB端生成·OH；H2O和·OH-进入VB端的空位生成·OH；金属离子掺杂引起的电子跃迁的能量小于3.2eV
(1)①已知a：2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g) ΔH = 198 kJ·mol 1，
根据图示可知b：SO2(g)+O3(g)=SO3(g)+O2(g) ΔH = 241.6 kJ·mol 1。
根据盖斯定律，将2×b-a，整理可得2O3(g)=3O2(g)的 ΔH=-285.2 kJ/mol；
②其他条件不变时，增加n(O3)，O3氧化SO2的反应几乎不受影响，其可能原因是SO2与O3反应的活化能比NO与O3反应的活化能大得多，其他条件不变时SO2与O3的反应速率慢，因此反应速率几乎不变；
(2)①ClO具有强氧化性，会将NO氧化为，ClO被还原为Cl-，根据原子守恒、电子守恒、电荷守恒，可得该反应的离子方程式为：4NO+3ClO+2H2O = 4NO+4H++3Cl-；
②烟气中含有少量SO2，SO2能溶于水，反应产生H2SO3，使反应后溶液pH降低，ORP值增大，氧化能力增强，从而导致NO去除率升高，故提高了NO的脱除率；
(3)①TiO2光催化剂在紫外线作用下产生·OH的过程可描述为：催化剂在紫外线的作用下将电子激发到CB端，而在VB端留下空位；氧气在CB端得电子生成·O，·O结合 H2O生成H2O2，H2O2在CB端生成·OH；H2O和·OH-进入VB端的空位生成·OH；
②在TiO2中掺杂一定量的金属离子可提高光催化活性。由于TiO2中电子跃迁的能量hv=3.2eV，因此对所掺杂金属离子的要求是：金属离子掺杂引起的电子跃迁的能量小于3.2eV。
（1）①根据盖斯定律即可计算出焓变
②根据活化能的高低判断
（2）①根据反应物和生成物即可写出方程式
②二氧化硫溶于水显酸性，pH越大，ORP越大氧化能力增强
（3）①根据流程图即可找出
②根据二氧化钛的电子跃迁能量即可找出
19．（1）C
（2）AD；
（3）反应开始时，反应Ⅰ中浓度大，生成的速率较快，物质的量分数增大。随着反应继续进行，反应Ⅱ的消耗速率增大，反应Ⅰ生成速率减小，两者速率相等时，出现极大值
（4）
（5）D
（1）反应为气体分子数减小的反应，且反应为放热反应，故低温高压利于平衡正向移动提高甲醇平衡产率，催化剂改变反应速率不改变平衡移动，故答案为：C；
（2）①A．反应为气体分子数减小的反应，相同条件下，增大压强，甲醇的含量增加，故图像中，A符合题意；
B．由图可知，相同条件下，温度升高甲醇含量减小，则平衡逆向移动，平衡常数减小，且相同温度下平衡常数相同，则A、B、C、D的平衡常数大小关系，B不符合题意；
C．AB甲醇含量相同浓度相同，温度升高则反应速率增大，故反应速率(状态A)(状态B)，C不符合题意；
D．在C点时，甲醇的含量为50%，设一氧化碳、氢气投料分别为1mol、2mol，则：
，a=0.75mol，的转化率为75%，D符合题意；
故答案为：AD；
②由①分析可知，C点平衡时，、、分别为0.25mol、0.5mol、0.75mol，总的物质的量为1.5mol，则、、分压分别为、、，故C点对应的平衡常数；
（3）反应开始时，反应Ⅰ中浓度大，生成的速率较快，物质的量分数增大；随着反应继续进行，反应Ⅱ的消耗速率增大，反应Ⅰ生成速率减小，两者速率相等时，出现极大值，之后随着反应Ⅱ生成甲醇消耗一氧化碳增加，一氧化碳量减小；
（4）若起始时加入合适的催化剂加快反应Ⅰ的速率，导致反应Ⅰ中生成CO速率更快，由于反应Ⅱ的消耗速率与反应Ⅰ中生成CO速率差别更大，导致CO的极值更大；更大的一氧化碳浓度导致反应Ⅱ反应速率加快，则极值后CO浓度减小速率更快，图像为： ；
（5）A．由图可知，该反应为二氧化碳和氢气在催化剂作用下生成甲烷和水，化学方程式为，A符合题意；
B．由图可知，通过的结合，在傕化剂表面生成碳酸盐类物质MgOCO2，B符合题意；
C．中镁、氧、氢化合价分别为+2、-2、+1，则碳元素的化合价为价，C符合题意；
D．由图可知，该反应过程中没有中间体生成，D不符合题意；
故答案为：D。
（1）依据影响反应速率和化学平衡的因素分析；
（2）①A．依据“定一议二”法分析；
B．K的大小只与温度有关；
C．依据影响反应速率和化学平衡的因素分析；
D．平衡转化率是指平衡时已转化了的某反应物的量与转化前该反应的量之比；
②利用三段式法计算；
（3）依据图中曲线分析；
（4）依据题目信息和两个反应方程式分析；
（5）AB．依据图中物质的间的转化分析；
C．依据元素的化合价代数和为0分析；
D．根据应中间体反应前和反应后均没有，只在过程中出现；
20．（1）B
（2）BD；0.25；；>
（3）负；；11.2L
(1)A．化学变化遵循能量守恒定律和质量守恒定律，其中质量和能量都是守恒的，A正确；
B．CO2和H2生成甲烷的反应中还有水产生，原子利用率不是百分百，B不正确；
C．将CO2还原为甲醇可以将其利用并不进行二氧化碳的排放，有利于碳中和，C正确；
D．将CO2还原为甲烷或甲醇，甲烷或甲醇燃烧生成二氧化碳，可以证明无机物和有机物可以相互转化，D正确；
故答案为：B
(2)①A．反应达到平衡后，反应正逆反应速率相等，且不等于零，反应仍在进行，故A不正确；
B．使用催化剂虽然不能增大转化率，但可以增大反应速率，提高生产效率，故B正确；
C．该反应为可逆反应，CO2不可能100%转化为CH3OH，故C不正确；
D．通过调控反应条件，促使平衡正向移动，可以提高该反应进行的程度，故D正确。
②，达到平衡时，CO2的物质的量为0.25mol，a=0.25，3-6min内，CO2物质的量减少0.15mol，；③第3min时反应没有达到平衡，第9min时反应达到平衡，第9min甲醇正反应速率等于逆反应速率，第3min时反应物浓度大，正反应速率大于第9min时的正反应速率，因此第3min时v正(CH3OH)>第9min时v逆(CH3OH)，故答案为：BD；0.25；；>；
(3)甲烷燃料电池中通入甲烷的一极为负极，碱性条件下电极反应式为，正极电极反应式为，所以当电路中累计有2mol电子通过时，理论上消耗氧气的物质的量为0.5mol， 在标准状况下体积为11.2L，故答案为：负；；11.2L。
（1）A.化学变化遵循能量守恒定律和质量守恒定律；
C.将CO2还原为甲醇可以减少空气中二氧化碳的含量；
D.该反应实现二氧化碳和甲醇等有机物的相互转化；
（2）①A.化学平衡是动态平衡；
B.催化剂不影响平衡状态；
C.可逆反应不能彻底进行；
D.通过调控反应条件，可促使平衡正向移动；
②列出反应的三段式计算；
③第3min时反应正向进行，第9min时反应达到平衡状态；
（3）燃料电池中，通入燃料的一极为负极，负极发生氧化反应，通入氧气的一极为正极，正极发生还原反应。
21．（1）B；C
（2）
（3）0.925；该反应正向分子数减少，减小压强，平衡向逆反应方向移动，转化率降低，p3为0.5MPa；ABD
（4）；
（1）A．由方程式可知，物质的量之比为2：1的二氧化硫和氧气的转化率恒定为2：1，则转化率为2：1时不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，故不正确；
B．该反应是气体体积减小的反应，反应中容器内气体压强减小，则容器内混合气体的压强不再改变说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡，故正确；
C．由质量守恒定律可知，反应前后气体的质量不变，该反应是气体体积减小的反应，反应中容器内，气体的平均相对分子质量增大，则容器内混合气体的平均相对分子质量不再改变说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡，故正确；
D．生成2mol三氧化硫的同时消耗1mol氧气均代表正反应速率，不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，故不正确；
故答案为：BC；
（2）由图可知，图中涉及的反应为① 、② ，由盖斯定律可知，②—①×2可得VOSO4(s)和V2O4(s)反应生成V2O5(s)与SO2(g)的反应为 ，则△H=(—399kJ/mol)—(—24kJ/mol) ×2=—351kJ/mol，反应的热化学方程式为 ，故答案为： ；
（3）该反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，二氧化硫的平衡转化率增大，由图可知，相同温度时，P3时二氧化硫的转化率最小，则P3为0.5MPa；由图可知，反应在0.5MPa、550℃时二氧化硫的转化率为0.925；
A．该反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，二氧化硫的平衡转化率增大，故正确；
B．反应物的组成中，氧气的浓度越大，二氧化硫的平衡转化率越大，故正确；
C．使用催化剂，反应速率增大，但化学平衡不移动，二氧化硫的平衡转化率不变，故不正确；
D．该反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，二氧化硫的平衡转化率减小，故正确；
故答案为：ABD，故答案为：0.925；该反应正向分子数减少，减小压强，平衡向逆反应方向移动，转化率降低，p3为0.5MPa；ABD；
（4）设起始二氧化硫、氧气的物质的量分别为2mol、1mol，由平衡时二氧化硫的转化率为α可知，平衡时二氧化硫、氧气、三氧化硫的物质的量分别为（2—2α）mol、（1—2α× ）mol=（1—α）mol、2αmol，则二氧化硫、氧气、三氧化硫的平衡分压为 、 、 ，平衡常数Kp= = ，故答案为： ； 。
（1）分析所给是否能体现正逆反应速率相等，若能则说明反应达到平衡状态；或分析所给物理量是否为变量，若为变量，则当其不变时，说明反应达到平衡状态。
（2）根据反应能量图写出热化学方程式，结合盖斯定律计算反应热，从而得出目标反应的热化学方程式。
（3）结合压强对平衡移动的影响，确定p1、p2、p3的相对大小，再根据坐标图数据得出0.5MPa、550℃时SO2的平衡转化率α；结合浓度、压强、温度、催化剂对平衡移动的影响分析。
（4）根据SO2的平衡转化率计算平衡时各物质的物质的量，从而得出各物质的分压，进而求出用分压表示的平衡常数。
