第二章 化学反应速率与化学平衡测试题
一、选择题
1．在一定温度下，将气体X与气体Y各0.16mol充入10L恒容密闭容器中，发生反应：，一段时间后达到平衡。反应过程中测定的数据如表，下列说法正确的是
t/min 2 4 7 9
n(Y)/mol 0.12 0.11 0.10 0.10
A．反应过程中化学反应速率保持不变
B．其他条件不变，降低温度，反应达到新平衡前v(逆)>v(正)
C．该温度下此反应的平衡常数K=1.44
D．其他条件不变，缩小容器体积，重新达平衡时Z的体积分数增大
2．工业利用反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H＜0合成氨，下列关于工业合成氨的说法错误的是
A．液化分离出氨气，循环利用N2和H2，能提高平衡混合物中氨的含量
B．在500℃下合成氨的原因是该温度下催化剂活性最强
C．原料气要净化，防止催化剂“中毒”
D．使用热交换器可节约能源，降低成本
3．下列物质中熵值最大的是
A．和组成的混合物
B．1mol干冰
C．和组成的混合物
D．
4．下列离子在水溶液中的颜色，错误的是
A．Cr2O为橙色 B．CrO为黄色 C．MnO为紫色 D．Fe3+为浅绿色
5．在催化剂作用下，由释氢可以制得，其可能的反应机理如图所示。研究发现，其他条件不变时，以溶液代替催化释氢的效果更佳。
下列说法不正确的是
A．催化释氢过程中，有极性键的断裂与非极性键的形成
B．催化释氢反应除生成外，还生成、、
C．溶液代替时发生反应：
D．其他条件不变时，以溶液代替能提高释放氢气的纯度
6．反应物(S)转化为产物(P)的能量与反应历程的关系如图所示。下列有关说法错误的是
A．该反应为放热反应 B．X提高了反应物(S)的转化率
C．璔大X的用量，反应历程不变 D．为该反应的决速步骤
7．合成氨反应为：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H= 92.4 kJ mol 1。对于合成氨反应，下列有关说法正确的是
A．反应的ΔS＞0
B．反应的ΔH=6E(N H) E(N≡N) 3E(H H)(E表示键能)
C．使用催化剂能改变反应途径，降低反应的活化能
D．升高温度，正反应速率减小，逆反应速率增大，反应逆向进行
8．一定温度下，在体积为的恒容密闭容器中，某一反应中、、三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示，下列表述中正确的是
A．反应的化学方程式为
B．时，正、逆反应都不再继续进行，反应达到化学平衡
C．若，则内，X的化学反应速率为
D．温度、体积不变，时刻充入使压强增大，正、逆反应速率都增大
9．在2L容器中进行反应，2min后，B的物质的量由5mol减少为3mol，在此2min内反应速率表示正确的是
A． B．
C． D．
10．用活性炭还原NO2可防止空气污染，其反应原理为。在密闭容器中，和足量碳发生该反应，反应相同时间内，测得的生成速率与的生成速率随温度变化的关系如图1所示。维持温度不变，反应相同时间内，测得的转化率随压强的变化如图2所示。
下列说法正确的是
A．图1中的A、B、C三个点中，只有A点达到平衡状态
B．图2中E点的小于F点的
C．图2中平衡常数(E点)(G点)，则的浓度：c (E点)=c(G点)
D．在恒温恒容下，向图2中G点平衡体系中充入一定量的，与原平衡相比，的平衡转化率增大
11．在容积不变的密闭容器中进行反应：2M(g)+N(g)2Q(g) △H，其平衡常数与温度的关系如图所示。下列说法错误的是
A．上述反应△H<0
B．a点处v(M)正=2v(N)逆
C．a、b、c三点中，只有b点处反应达到平衡状态
D．b点处，K正=K逆=1
12．在一定条件下，密闭容器内某一反应中A、B两种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示，下列说法正确的是
A．化学分程式为A2B
B．t2时，v正>v逆
C．当反应时间t=0时，只存在正反应
D．0～t2时间内，用B表示的反应速率为 mol/(L·min)
13．实验室利用醋酸()与双氧水()在固体酸的催化下共热制备过氧乙酸(，沸点)。实验过程中，逐滴滴入浓度为的双氧水，温度维持在，待反应结束后分离反应器中的混合物，得到粗产品。下列说法错误的是
A．逐滴滴入的目的是提高双氧水的利用率
B．温度维持在的理由之一是防止分解
C．使用磁力搅拌器的目的是为了提高平衡产率
D．常压蒸馏可以分离提纯
14．在恒容的密闭容器中充入一定量的A和B气体，发生反应①：，已知该反应由下列两个基元反应构成：
I.
Ⅱ.
反应过程中能量变化如图所示，下列说法不正确的是
A． B．反应Ⅱ为放热反应
C． D．反应①的速率主要由反应Ⅰ决定
15．有一处于平衡状态的反应：A(s)+2B(g)3C(g)，ΔH<0。为了使平衡向逆反应方向移动，可选择的条件是
①升温 ②降温 ③加压 ④减压 ⑤加催化剂
A．①③ B．①③⑤ C．①④ D．②④⑤
二、填空题
16．甲醇是一种重要的化工原料的具有开发和应用的广阔前景。工业上使用水煤气( CO 与H2的混合气体 )转化成甲醇，反应为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H。在体积可变的密闭容器中投入0.5mol CO和1.0 mol H2。实验测得平衡时CH3OH的物质的量随温度、压强的变化如图所示。
(1)根据图象判断△H_______0 (填“<”或“>”)；该反应的自发的条件是__________(填选项)。
a. 高温自发，低温不自发 b. 低温自发，高温不自发
c.高温、低温都自发 d. 高温、低温都不自发
(2)M点H2的转化率为__________。若点M对应混合气体的体积为1L，则506K时，该反应平衡常数K=__________。
(3)下列叙述能说明上述反应达到化学平衡状态的有__________(填序号)。
a.v(H2)= 2v(CH3OH) b.CH3OH的体积分数不再改变
c.混合气体的密度不再改变 d.混合气体的平均摩尔质量不在改变
(4)平衡后再加入0. 5mol CO和1.0 mol H2后重新到达平衡，则CO的转化率__________(填“增大”“不变”或“减小”)。
(5)试判断p1__________p2(填 “ > ” 、“<” 或 “=”)，判断的依据是__________。
17．丙烯是一种重要的化工原料，可以在催化剂作用下，由丙烷直接脱氢或氧化脱氢制备。
反应I(直接脱氢)：C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g)△H1=+125kJ·mol-1
反应II(氧化脱氢)：C3H8(g)+O2(g)=C3H6(g)+H2O(g)△H2=-118kJ·mol-1
对于反应I，总压恒定为100kPa，在密闭容器中通入C3H8和N2的混合气体(N2不参与反应)，从平衡移动的角度判断，达到平衡后“通入N2”的作用是___________。
18．用如图所示装置进行如下实验：
（1）在检验装置气密性后，向试管a中加入的硝酸和铜片，立即用橡皮塞塞紧试管口。请写出在试管a中反应的化学方程式________。
（2）在实验过程中常常反应开始时速率缓慢，随后逐渐加快，这是由于_____，当反应进行一段时间后速率又逐渐减小，原因是___________。
（3）欲较快地制得，可采取的措施是___（填写字母序号）。
A 加热 B 使用铜粉 C 稀释 D 使用浓硝酸
19．判断下列措施对反应速率有何影响？
(1)Fe与稀硫酸反应制取H2时，改用浓硫酸：___________
(2)Mg与冷水反应，改用沸水：___________
(3)Na与水反应，增大压强：___________
(4)Na与水反应，增大水的用量：___________
(5)Al在氧气中燃烧生成Al2O3，将Al片改成Al粉：___________
(6)恒容条件下，化学反应2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)，充入氮气：___________
(7)恒压条件下，发生化学反应2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)，充入氮气：___________
20．研究氮氧化物的反应机理对于消除环境污染有重要意义。NO在空气中的反应分两步完成，其反应历程如图所示：
(1)反应Ⅰ和反应Ⅱ中，一个是快反应，会快速建立平衡状态，而另一个是慢反应。
①决定反应速率的是_________(填“反应Ⅰ”或“反应Ⅱ”)。
②升高反应体系温度，发现总反应速率反而变慢，其可能原因是_________(反应未使用催化剂)。
(2)在恒压、NO和起始浓度一定的条件下，用活性炭对NO进行催化吸附，测得不同温度下NO转化为的转化率随温度的变化如图中实线所示。
①X点之前，升高温度NO转化率升高的原因可能是_________(任写一种)。
②实现X点到Z点的方法有_________(任写一种)。
③实现Z点到Y点的原因可能是_________(任写一种)。
(3)存在如下平衡： ，在恒温、恒容条件下与的消耗速率与各自的分压(分压=总压×物质的量分数)有如下关系：，，相应的速率与其分压关系如图所示。
①A点与的相对大小：_________(用“<”连接)。
②在D点情况下，继续通入一定量的气体，达到新平衡时，的转化率_________(填“变大”“变小”或“不变”)。
③一定温度下， 、与平衡常数 (压力平衡常数，用平衡分压代替平衡浓度计算)间的关系是=_________。
21．甲烷蒸气转化法制的主要反应为。在恒容密闭容器中充入2mol和的混合气体，且和的物质的量的比值为m，相同温度下达到平衡时测得的体积分数与m的关系如图所示。
(1)则的平衡转化率：a点____________(填“＞”“＜”或“=”下同)b点；
(2)的浓度：a点___________b点；
(3)的产率：a点___________b点。
22．在100℃时，将0.100mol的四氧化二氮气体充入1L 抽空的密闭容器中，隔一定时间对该容器内的物质进行分析，得到如下表格：
时间/s浓度/mol·L-1 0 20 40 60 80 100
c（N2O4） 0.100 c1 0.050 c3 a b
c（NO2） 0.000 0.060 c2 0.120 0.120 0.120
试填空：
(1)该反应的化学方程式为_______________________________________；达到平衡时四氧化二氮的转化率为_____% ；表中 c2_____c3____a____b（选填“ > ”、“ < ”、“ = ”）。
(2)20s时四氧化二氮的浓度 c1=________mol·L-1，在0s～20s内四氧化二氮的平均反应速率为_______mol·（L·s）-1；
(3)若在相同情况下最初向该容器充入的是二氧化氮气体，要达到上述同样的平衡状态，二氧化氮的起始浓度是____mol·L-1。
23．优化反应条件是研究化学反应的重要方向。
(1)以硫代硫酸钠与硫酸的反应为例，探究外界条件对化学反应速率的影响，实验方案如下表所示。
实验序号 溶液 溶液 蒸馏水 温度/
浓度/ 体积/ 浓度/ 体积/ 体积/
Ⅰ 0.1 1.5 0.1 1.5 10 20
Ⅱ 0.1 2.5 0.1 1.5 9 a
Ⅲ 0.1 b 0.1 1.5 9 30
表中，_______，_______
②实验表明，实验Ⅲ的反应速率最快，支持这一结论的实验现象为_______。
(2)工业上常用空气催化氢氧化法除去电石渣浆(含)上清液中的，并制取石膏，其中的物质转化过程如下图所示。
①过程Ⅰ、Ⅱ中，起催化剂作用的物质是_______。
②过程Ⅱ中，反应的离子方程式为_______。
③根据物质转化过程，若将上清液中的转化为(浓度为)，理论上共需要标准状况下的的体积为_______L。
【参考答案】
一、选择题
1．C
解析：A．反应过程中由于各物质的浓度发生改变，所以速率会变，A错误；
B．该反应焓变小于0，正反应是放热反应，降低温度平衡向正反应移动，反应达到新平衡前v(逆)＜v(正)，B错误；
C．由表中数据可知7min时，反应到达平衡，平衡时Y的物质的量为0.10mol，容器体积为10L，列三段式有：
平衡常数K＝=1.44，C正确；
D．该反应前后气体系数之和相等，缩小体积增大压强平衡不移动，重新达平衡时Z的体积分数不变，D错误；
综上所述答案为C。
2．A
解析：A．循环利用和只能提高和的转化率，并不能提高平衡混合物中氨的含量，项错误；
B．500℃催化剂活性最强，B项正确；
C．为防止混有的杂质导致催化剂“中毒”，原料气需净化，C项正确；
D．热交换器能利用反应放出的热量，节约能源，D项正确。
故答案为：A。
3．C
【分析】熵是与混乱度有关的物理量，熵值越大，体系的混乱度越大。同一物质的熵值关系：S(g)> S(l)> S(s)；混合物的熵值大于纯净物的熵值；物质的量越多，熵值越大。
解析：A．和为1mol固体混合物；
B．1mol干冰为1mol固体纯净物；
C．和为1mol气体混合物；
D．为1mol液体纯净物；
根据分析可知，熵值最大的为C，故选C。
4．D
解析：含大量Fe3+的溶液为黄色，故答案为D。
5．B
解析：A．在催化剂作用下，HCOOH分解生成CO2和H2，转化过程中，涉及N-H键的断裂和形成、O-H键的断裂以及H-H键的形成，故A说法正确；
B．若用HCOOD催化释放氢反应，除生成CO2外，还有HD，没有D2，故B说法错误；
C．若用HCOOK溶液代替HCOOH，生成的KOH能吸收CO2转变成HCO，离子反应为HCOO-+H2OH2↑+ HCO，故C说法正确；
D．若用HCOOK溶液代替HCOOH，反应生成KOH能吸收CO2，所以最终所得气体中CO2的量会减少，提高释放氢气的纯度，故D说法正确；
故答案为B。
6．B
【分析】从图中可以看出，该反应反应物总能量大于生成物总能量，为放热反应；反应前后X的性质未变，属于催化剂，改变了反应的途径，降低了反应的活化能，增大反应速率；
解析：A．从图中可以看出，该反应反应物总能量大于生成物总能量，为放热反应，故A正确；
B．X为催化剂，催化剂只能改变反应速率，不能提高转化率，故B错误；
C．催化剂可以降低活化能，提高反应速率，与用量多少无关，增大用量，反应历程不变，故C正确；
D．如图，该反应分为三步进行，其中的活化能最大，反应速率最慢，为该反应的决速步骤，故D正确；
故选B。
7．C
解析：A．该反应是气体体积减小的反应，因此反应是熵减的反应即ΔS＜0，故A错误；
B．焓变等于反应物键能总和减去生成物键能总和即反应的ΔH= E(N≡N) +3E(H H) 6E(N H) (E表示键能)，故B错误；
C．使用催化剂能改变反应途径，降低反应的活化能，但不能改变焓变，故C正确；
D．升高温度，正反应速率增大，逆反应速率增大，反应向吸热反应移动即逆向进行，故D错误。
综上所述，答案为C。
8．C
解析：A．根据图示可知：在0～t min内，X减少0.8 mol，Y增加1.2 mol，Z增加0.4 mol，则X是反应物，Y、Z是生成物， X、Y、Z变化的物质的量的比为2：3：1；t min后各种物质都存在且物质的量不变，说明反应是可逆反应，因此该反应方程式为2X3Y+Z，选项A错误；
B．化学平衡是动态平衡，当反应进行到t min时，正、逆反应速率相等，但不等于0 ，因此反应仍然在继续进行，反应达到化学平衡状态，选项B错误；
C．若t=4，则0～t的X的物质的量减小0.8 mol，由于容器容积是2 L，则用X的浓度变化表示的化学反应速率为v(X)==0.1 mol/(L·min)，选项C正确；
D．温度、体积不变，t时刻充入1 mol He使压强增大，由于反应混合物的浓度不变，因此正、逆反应速率都不变，选项D错误；
答案选C。
9．C
【分析】B的物质的量由5mol减少为3mol，在此2min内反应速率
解析：A．A为固体，一般不用其表示化学反应速率，A错误；
B．由分析可知，，B错误；
C．，C正确；
D．A为固体，一，般不用其表示化学反应速率，D错误；
故选C。
10．B
解析：A．由可知，NO2的生成速率(逆反应速率)等于N2的生成速率(正反应速率)的2倍时，才能使该反应的正、逆反应速率相等，即达到反应的平衡状态，图1中的A、B、C三个点中只有C点达到平衡状态，A项错误；
B．由图2知，E点时反应未达到平衡（E点的正反应速率大于逆反应速率），F点时反应达到平衡（F点的正、逆反应速率相等），且E点的压强小于F点的压强，则E点的v逆小于F点的v正，B项正确；
C．由题中信息可知，图2维持温度不变，即E、G两点温度相同，平衡常数K (E点)=K (G点)，混合气体中的气体压强与浓度有关，压强越大，体积就越小，浓度就越大，所以G点压强大，NO2的浓度就大，即NO2的浓度：c (E点) ＜c (G点)，C项错误；
D．在恒温恒容下，向G点平衡体系中充入一定量的NO2，等效于加压，平衡逆向移动，NO2的平衡转化率减小，D项错误；
答案选B。
11．C
解析：A．温度升高，正反应的平衡常数K正减小，平衡左移，说明正反应为放热反应，△H<0，故A正确；
B．a点处于平衡状态的点，速率比等于化学计量数之比，v(M)正=2v(N)正，v(N)逆=v(N)正，则v(M)正=2v(N)逆，故B正确；
C．曲线上的点都是处于平衡状态的点，a、b、c三点都是反应达到平衡状态的点，故C错误；
D．由图可知，b点处，K正=K逆，根据，则K正=K逆=1，故D正确；
故选：C。
12．B
解析：A．时，A的物质的量减少了4mol，B的物质的量增加了2mol，因此A为反应物，B为生成物，化学方程式为，A项错误；
B．时未达到平衡，反应仍在正向进行，，B项正确；
C．正反应和逆反应是同时进行的，C项错误；
D．容器体积未知，因此无法计算用A浓度变化表示反应的速率，D项错误；
答案选B。
13．CD
解析：A．过氧化氢不稳定容易分解，逐滴滴入的目的是提高双氧水的利用率，A项正确；
B．过氧化氢受热分解生成氧气和水，温度维持在的理由之一是防止分解，B项正确；
C．使用磁力搅拌器的目的是为了增大反应物接触面积，加快反应速率，不能提高平衡产率，C项错误；
D．受热易分解，故采用减压蒸馏可以分离提纯出，D项错误；
故选CD。
14．D
解析：A．根据盖斯定律可知，ΔH=ΔH1+ΔH2，A正确；
B．从图中可知，M(g)+B(g)的总能量大于2C(g)，故反应Ⅱ为放热反应，B正确；
C．反应ⅠΔH1=生成物总能量-反应物总能量，反应Ⅰ为放热反应，则ΔH1=E1-E2，C正确；
D．从图中可知，反应Ⅱ的活化能较大，则反应①的速率由反应Ⅱ决定，D错误；
故答案选D。
15．A
解析：①升温，平衡逆向移动，符合题意；
②降温，平衡正向向移动，不符合题意；
③加压，平衡逆向移动，符合题意；
④减压，平衡正向移动，不符合题意；
⑤加催化剂，平衡不移动，不符合题意；
所以①③正确，故选A。
二、填空题
16．(1) < b
(2) 50% 4
(3)bd
(4)不变
(5) > 该反应的正反应方向体积减小，增大压强，平衡正向移动。所以压强大，平衡时的n(CH3OH)多
解析：（1）根据图像，在其他条件不变时，升高温度，的物质的量减小， 逆向移动，所以正反应为放热反应，；因为该反应，在低温下可以自发进行，故选b。
（2）根据三段式：，M点，=0.25nol，，所以，M点时容器体积为1L，。
（3）a.没有说明正反应速率和逆反应速率，不能判断反应达平衡状态，a错误； b.当平衡体系中CH3OH的体积分数不再改变时，反应达平衡状态，b正确；
c.混合气体质量不变，体积不变，故混合气体密度不变，不能判断反应是否达平衡，c错误；
d.根据，混合气体中是变量，当变时，平均摩尔质量变，反应达平衡状态，d正确。故选bd。
（4）在恒压条件下，平衡后再加入0. 5mol CO和1.0 mol H2后重新到达平衡，平衡不发生移动，CO的转化率不变。
（5）该反应的正反应方向体积减小，其他条件不变时，增大压强，平衡正向移动，所以压强大，平衡时的n(CH3OH)多，故，判断的依据为：该反应的正反应方向体积减小，其他条件不变时，增大压强，平衡正向移动，越大，即压强越大，。
17．减小气体浓度，使平衡右移，提高C3H8(g)转化率
解析：达到平衡后，通入N2，由于总压恒定为100kPa，则容器体积增大，减小了气体浓度，平衡向气体体积增大的方向移动，即向正反应方向移动，C3H8(g)的转化率增大，故答案为：减小气体浓度，使平衡右移，提高C3H8(g)转化率。
18． 3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O，2NO+O2=2NO2 开始时溶液温度较低，反应速率缓慢，该反应为放热反应，随着反应的进行，溶液温度升高是影响化学反应速率的主要因素，故反应速率加快 反应一段时间后HNO3的浓度降低，故反应速率又逐渐减慢 AB
【分析】(1)试管a中铜和稀硝酸反应生成硝酸铜和一氧化氮，一氧化氮在空气中被氧化成二氧化氮；
(2)开始时溶液温度较低，反应速率缓慢，该反应为放热反应，随着反应的进行，溶液温度升高是影响化学反应速率的主要因素，故反应速率加快；反应一段时间后HNO3的浓度降低是影响化学反应速率的主要因素，故反应速率又逐渐减慢；
(3)根据影响化反应速率的因素选择。
解析：(1)试管a中铜和稀硝酸反应生成硝酸铜和一氧化氮，一氧化氮在空气中被氧化成二氧化氮，方程式为：3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O，2NO+O2=2NO2；
(2)开始时溶液温度较低，反应速率缓慢，该反应为放热反应，随着反应的进行，溶液温度升高是影响化学反应速率的主要因素，故反应速率加快；反应一段时间后HNO3的浓度降低是影响化学反应速率的主要因素，故反应速率又逐渐减慢；
(3)A. 加热能加快反应速率，可以欲较快地制得，故A正确；
B. 使用铜粉，增加固体的接触面积能加快反应速率，可以欲较快地制得，故B正确；
C. 稀释HNO3，速率减小，故C错误；
D. Cu与浓硝酸反应得到的气体是NO2，故D错误；
正确答案是AB。
19．(1)速度降为0(钝化)(2)速率加快(3)速率不变(4)速率不变
(5)速率加快(6)速率不变(7)速率减小
解析：(1)常温下，铁与浓硫酸发生钝化，因此将稀硫酸换成浓硫酸，反应速率降为0。
(2)冷水换成沸水，温度升高，反应速率加快。
(3)压强对固体和液体的浓度无影响，因此反应速率不变。
(4)水的浓度是恒量，增大水的量对钠与水的反应速率无影响，因此反应速率不变。
(5)将铝片换成铝粉，表面积增大，反应速率加快。
(6)恒容条件下，充入氮气，容器压强增大，但参与反应的各物质的浓度不变，反应速率不变。
(7)恒压条件下，充入氮气，容器体积增大，参与反应的各物质的浓度减小，反应速率减小。
20．(1) 反应Ⅱ 温度升高后反应Ⅰ平衡逆向移动，导致浓度减小，温度升高对反应Ⅱ的影响弱于浓度减小对反应Ⅱ的影响，导致反应Ⅱ速度变慢，最终总反应速率变慢
(2) 升高温度，反应速率加快或升高温度，催化剂活性增强 延长反应时间或增大压强 温度升高，平衡逆向移动
(3) 增大 2k2·
解析：（1）①反应的活化能越大，反应速率越慢，化学反应速率由最慢的一步决定，所以决定反应速率的是反应Ⅱ，故为：反应Ⅱ；
②温度升高后反应Ⅰ平衡逆向移动，导致浓度减小，温度升高对反应Ⅱ的影响弱于浓度减小对反应Ⅱ的影响，导致反应Ⅱ速度变慢，最终总反应速率变慢；
（2）①升高温度，反应速率加快或升高温度，催化剂活性增强；
②X点得转化率小于平衡转化率，可以延长反应时间或增大压强达到平衡转化率，故为：延长反应时间或增大压强；
③由图像可知该反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，故为：温度升高，平衡逆向移动；
（3）①A点表示两者的消耗速率相等，整体向左移动， ，故为：；
②在D点情况下，继续通入一定量的气体，相当于增大压强，达到新平衡时，的转化率增大，故为：增大；
③反应达到平衡时，，，所以 ==，所以k1=2k2·，故为：2k2·。
21． ＞ ＜ =
解析：(1)由题图可知，m越大，加入的的物质的量越多，因此的平衡转化率越低，故a点的平衡转化率大于b点的平衡转化率；
(2)由题图可知，m越大，加入的的物质的量越多，因此的平衡转化率越低，剩余甲烷的物质的量越多，在容器容积相等的条件下甲烷的浓度越大，因此的浓度：a点＜b点；
(3)当和的物质的量的比值为时，则起始时，的物质的量为0.9mol，的物质的量为1.1mol，反应达到平衡时，设参与反应的的物质的量为nmol，则有：
则a点的体积分数为；
当和的物质的量的比值为时，则起始时，的物质的量为1.1mol，的物质的量为0.9mol，反应达到平衡时，设参与反应的的物质的量为m mol，则有：
则b点的体积分数为，由题图可知，a、b点的体积分数相等，故，则a、b点的产率相等。
22． N2O42NO2 60 > = = 0.070 0.0015 0.200
解析：(1).四氧化二氮生成二氧化氮的化学方程式为N2O42NO2，由表中数据可知，60s时反应达平衡，c(NO2)=0.120mol/L，
N2O4 2NO2
浓度变化：0.060mol/L 0.120mol/L
所以平衡时N2O4的转化率为×100%=60%，60s后反应达到平衡，反应混合物各组分的浓度不变，所以c3=a=b=(0.100－0.060)mol/L=0.040mol/L，40s时c(N2O4)=0.050mol/L，由化学方程式可知，此时c(NO2)=（0.100－0.050）mol/L×2=0.100mol/L，所以c2=0.100mol/L＞c3=a=b=0.040mol/L，故答案为N2O4 2NO2；60；＞；=；=；
(2).由表中数据可知，20s时，c(NO2)=0.060mol/L，则
N2O4 2NO2，
浓度变化：0.030mol/L 0.060mol/L
所以20s四氧化二氮的浓度c1=0.100mol/L 0.030mol/L=0.070mol/L；在0s 20s内四氧化二氮的平均反应速率为v(N2O4)==0.0015mol/(L s)，故答案为0.070；0.0015；
(3). 若在相同情况下最初向该容器充入的是二氧化氮气体，要达到上述同样的平衡状态，为等效平衡，按化学计量数换算到N2O4一边，要满足c(N2O4)=0.100mol/L，则
N2O4 2NO2，0.100mol/L 0.200mol/L，故答案为0.200。
23．(1) 20 2.5 实验III中出现浑浊所需时间最短
(2) Mn(OH)2 4MnO+2S2-+9H2O =S2O+4Mn(OH)2↓+10OH- 4.48
解析：(1)①探究反应速率的影响遵循控制变量的思想，实验I和实验II中溶液的体积不同，则温度应相同，则a为20，实验II和实验III，温度不同，则其他变量应相同，则b为2.5；
②根据反应可知，通过实验现象能表现出反应快慢的现象是产生硫沉淀的速度，硫沉淀出现越快表明反应速率越快，能表明实验III的反应速率最快的实验现象为出现浑浊所需时间最短；
(2)①根据过程I、II中的转化关系，起催化剂作用的物质是Mn(OH)2；
②根据转化关系图，过程II中S2-与MnO生成S2O和Mn(OH)2，根据氧化还原反应得失电子守恒和物料守恒，反应的离子方程式为4MnO+2S2-+9H2O =S2O+4Mn(OH)2↓+10OH-；
③10 L上清液中的S2-的物质的量==0.1mol，根据物质转化过程，S2-转化为S2O过程中需要消耗氧气，S2O转化为也需要消耗氧气，0.1mol S2-转化为S2O时，硫元素的化合价由-2价变为+2，共失去0.1mol×4=0.4mol电子；氧气转变为水时氧元素由0价变为-2价，即1mol氧气转移4mol电子，根据电子得失守恒，得到0.4mol电子需要氧气的物质的量==0.1mol；根据反应4MnO+2S2-+9H2O =S2O+4Mn(OH)2↓+10OH-，0.1mol S2-参与反应生成S2O的物质的量=×0.1mol=0.05mol，0.05mol S2O转化为，硫元素的化合价由+2价变为+6价，共失去0.05mol×2×4=0.4mol电子，氧气由0价变为-2价，即1mol氧气转移4mol电子，根据电子得失守恒，得到0.4mol电子需要氧气的物质的量==0.1mol；则上清液中的S2-转化为过程中一共需要氧气的物质的量=0.1mol+0.1mol=0.2mol，标准状况下的O2的体积=0.2mol×22.4L/mol=4.48L。
