第2章 化学反应的方向、限度与速率 测试题
一、选择题
1．五氯化磷(PCl5)是有机合成中重要的氯化剂，可由如下反应制得：PCl3(g)＋Cl2(g) PCl5(g) ΔH=-93.0 kJ/mol。某温度下，在2.0 L的恒容密闭容器中充入2.0 mol PCl3和1.0 mol Cl2，实验数据记录如下。
t/s 0 50 150 250 350
n(PCl5)/mol 0 0.24 0.36 0.40 0.40
下列说法正确的是
A．0～150 s内的υ (PCl3) = 2.4×10-3mol·L-1·s-1
B．该温度下，反应的化学平衡常数K =
C．升高温度，PCl3的平衡转化率大于20%
D．增大压强，活化分子百分数增大，反应速率加快
2．下列关于平衡常数K的说法正确的是（ ）
A．加入催化剂可能会改变平衡常数K
B．改变反应物浓度能改变平衡常数K
C．平衡常数K与反应本身及温度有关
D．K越大，反应物的转化率越小
3．反应条件与环境对化学反应会产生影响，下列说法错误的是
化学反应 影响因素
A 过氧化氢不稳定，向溶液中加入少量后分解速率明显加快 催化剂
B Na与反应既能生成也能生成 温度
C 20mL过氧化氢比10mL过氧化氢产生更多的 浓度
D 过氧化氢在酸、碱条件下将高锰酸钾分别还原成、 溶液酸碱性
A．A B．B C．C D．D
4．反应A(g)+3B(g)2C(g) △H＜0达平衡后，将反应体系的温度降低，下列叙述中正确的是
A．正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡向正反应方向移动
B．正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡向逆反应方向移动
C．正反应速率和逆反应速率都变小，平衡向正反应方向移动
D．正反应速率和逆反应速率都变小，平衡向逆反应方向移
5．在4个均为密闭容器中不同投料下进行合成氨反应：，根据在相同时间内测定的结果，判断该反应速率最大的是
A． B．
C． D．
6．一定量的CO2与足量的C在恒压密闭容器中发生反应：C(s)+CO2(g)2CO(g) ΔH，若压强为p kPa，平衡时体系中气体体积分数与温度的关系如图所示，下列说法正确的是
A．该反应ΔH＜0
B．650℃时CO2的平衡转化率为30%
C．t1℃时达平衡后若再充入等物质的量的CO和CO2气体，则平衡向逆向移动
D．若密闭容器中混合气体密度不再变化时，该反应处于平衡状态
7．已知反应，该反应的平衡常数表达式为
A． B．
C． D．
8．下列有关化工生产的说法错误的是
A．硫酸工业中采用高压，以提高二氧化硫的转化率
B．联合制碱法在母液中继续通入氨气、加入食盐
C．氯碱工业可制得氢氧化钠、盐酸等化工产品
D．合成氨工业控制温度在500℃，以提高催化剂的催化效果
9．一定温度下，在体积为1.5L的密闭容器内发生应应，气体X、Y物质的量随时间变化如图，下列说法正确的是
A．该反应化学方程式为：3Y = 2X
B．前2min，Y的反应速率v=1mol/(L·min)
C．3min时，X、Y反应速率相等，反应达到平衡
D．当混合气体的密度不变时，反应一定处于化学平衡状态
10．关于化学反应A(g)+3B(g)2C(g)的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列关系中能说明反应已达到平衡状态的是
A．3v正(A)=v正(B) B．v正(A)=v正(C)
C．v正(B)=3v逆(C) D．3v正(A)=v逆(B)
11．下列实验对应的结论正确的是
选项 A B C D
实验 有白色沉淀产生 均有白色沉淀 产生白色沉淀()
结论 正反应放热 白色沉淀一定是 待测液中含有和 与不反应
A．A B．B C．C D．D
12．下列关于化学反应中热量变化的说法，正确的是
A．吸热反应都不能自发进行
B．放热反应的生成物键能之和大于反应物键能之和
C．甲烷作为燃料其热值比氢的热值高
D．把煤制成水煤气(CO和H2)，会提高燃烧放出的热量
13．反应，关于该反应下列说法正确的是
A．是吸热反应 B．
C．反应物总能量大于生成物总能量 D．反应速率：
14．碘盐不断受热受潮易发生反应，下列判断正确的是
A． B． C． D．
15．2022北京冬奥会采用氢气作为火炬燃料，选择氢能汽车作为赛事交通服务用车，充分体现了绿色奥运的理念。已知：
下列说法不正确的是
A．氢气既可以通过燃烧反应提供热能，也可以设计成燃料电池提供电能
B．的过程中，，
C．断裂2mol和1mol中化学键所需能量大于断裂2mol中化学键所需能量
D．化学反应的，只与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关
二、填空题
16．已知研究CO2与CH4反应使之转化为CO和H2，对减缓燃料危机和减弱温室效应具有重要的意义。工业上CO2与CH4发生反应I：CH4(g) + CO2(g) 2CO(g) + 2H2(g) ΔH1=+234.0 kJ/mol；在反应过程中还发生反应II：H2(g) + CO2(g) H2O(g)+CO(g) ΔH2
(1)在密闭容器中充入CO2与CH4，下列能够判断反应I达到平衡状态的是 。
A．容积固定的绝热容器中，温度保持不变
B．一定温度和容积固定的容器中，混合气体的密度保持不变
C．一定温度和容积固定的容器中，混合气体的平均相对分子质量保持不变
(2)工业上将CH4与CO2按物质的量1：1投料制取CO和H2时，CH4和CO2的平衡转化率随温度变化关系如图所示。
①923K时CO2的平衡转化率大于CH4的原因是 。
②计算923K时反应II的化学平衡常数K= (计算结果保留小数点后两位)。
(3)以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。
①在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示。250~400℃，乙酸的生成速率先减小后增大的原因 。
②为了提高该反应中CH4的转化率，可以采取的措施是 (只答一条即可)。
17．三甲胺[N(CH3)3]是重要的化工原料。最近我国科学家实现了使用铜催化剂将N，N－二甲基甲酰胺[(CH3)2NCHO，简称DMF]转化为三甲胺的合成路线。回答下列问题：
(1)结合实验与计算机模拟结果，研究单一DMF分子在铜催化剂表面的反应历程，如图所示：
该历程中最大能垒(活化能)= eV，该步骤的化学方程式为 。
(2)该反应变化的ΔH 0(填“＜”、“＞”或“=”)，制备三甲胺的热化学方程式为 。
18．在容积为2.0 L的密闭容器中，通入一定量的N2O4，发生反应：。100℃时，各物质浓度随时间变化如图所示。
(1)下列叙述中，能说明该反应达到化学平衡状态的是 (填字母序号)。
A．NO2的生成速率是N2O4的生成速率的2倍
B．单位时间内消耗a mol N2O4，同时生成2a mol NO2
C．容器内的压强不再变化
D．容器内混合气体的密度不再变化
(2)降低温度，混合气体的颜色变浅，正反应是 反应(填“放热”或“吸热”)。
(3)欲提高N2O4的平衡转化率，理论上可以采取的措施为 。
A．增大压强 B．升高温度 C．加入催化剂
(4)100℃时，该反应的化学平衡常数的表达式为 ，升高温度时其数值 (填增大、减小或不变)。
(5)100℃时，在容器中按初始浓度c(N2O4)=0.10 mol/L、c(NO2)=0.10mol/L投料，反应 进行(填“正向”或“逆向”)。
19．瑞典化学阿伦尼乌斯(Arrhenius)创立的化学反应速率常数随温度变化关系的经验公式为：(为活化能-假设受温度影响忽略不计，k为速率常数，R和C为常数)，为探究催化剂m、n的催化效率，进行了相应的实验，依据实验数据获得如图曲线。在催化剂m作用下，该反应的活化能 J mol-1,假设催化剂n的催化效率大于m的催化效率，请在如图中画出催化剂n的相应曲线图和标注。
20．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)。在温度为T1时，C3H8的平衡转化率与通入气体中C3H8的物质的量分数的关系如图a所示，计算T1时反应I的平衡常数Kp= kPa(以分压表示，分压=总压×物质的量分数，保留一位小数)。
21．在容积为2L的密闭容器中进行如下反应：
A(g)+2B(g) 3C(g)+xD(g)，开始时通入4molA和6molB，5min末时测得C的物质的量为3mol，v(D)为0.2mol L-1 min-1，计算：
(1)5min末A的物质的量浓度为 mol L-1。
(2)前5min内v(B)为 mol L-1 min-1。
(3)化学方程式中x的值为 。
(4)此反应在四种不同情况下的反应速率分别如下所示，其中反应速率最快的是(填序号) 。
A．v(A)=0.4mol L-1 min-1 B．v(B)=0.005mol L-1 s-1 C．v(C)=0.3mol L-1 min-1 D．v(D)=0.002mol L-1 s-1
22．近年我国大力加强温室气体CO2催化氢化合成甲醇技术的工业化量产研究，实现可持续发展。
(1)已知：CO2(g)+H2(g) H2O(g) +CO(g) ΔH1 = + 41.1 kJ mol-1
CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH2=－90.0 kJ mol-1
写出CO2催化氢化合成甲醇的热化学方程式： 。
(2)为提高CH3OH产率，理论上应采用的条件是 （填字母）。
a．高温高压 b．低温低压 c．高温低压 d．低温高压
(3)250℃、在恒容密闭容器中由CO2(g)催化氢化合成CH3OH(g)，下图为不同投料比[n(H2)/n(CO2)]时某反应物X平衡转化率变化曲线。
反应物X是 （填“CO2”或“H2”）。
(4)250℃、在体积为2.0L的恒容密闭容器中加入6mol H2、2mol CO2和催化剂，10min时反应达到平衡，测得c(CH3OH) = 0.75 mol· L－1。
①化学平衡常数K = 。
②催化剂和反应条件与反应物转化率和产物的选择性有高度相关。控制相同投料比和相同反应时间，四组实验数据如下：
实验编号 温度（K） 催化剂 CO2转化率（%） 甲醇选择性（%）
A 543 Cu/ZnO纳米棒 12.3 42.3
B 543 Cu/ZnO纳米片 11.9 72.7
C 553 Cu/ZnO纳米棒 15.3 39.1
D 553 Cu/ZnO纳米片 12.0 70.6
根据上表所给数据，用CO2生产甲醇的最优选项为 （填字母）。
23．在不同条件下，2L的密闭容器中发生如下反应。已知Y、Z的起始浓度为0，X的浓度(mol/L)随反应时间(min)变化的情况如下表：
实验序号 时间 浓度 温度 0 10 20 30 40 50 60
1 800℃ 1.0 0.80 0.67 0.57 0.50 0.50 0.50
2 800℃ 0.60 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50
3 800℃ 0.92 0.75 0.63 0.60 0.60 0.60
4 820℃ 0.40 0.25 0.20 0.20 0.20 0.20
(1) (填>、<或=)，理由是 。
(2)与实验1比较，实验2反应速率加快，原因可能是 。
(3)在实验3中，0～30min时间段内反应体系总共减少的X的物质的量为 ；若，则可说明的 0。
【参考答案】
一、选择题
1．B
解析：A．根据化学方程式和题给数据得0～150 s内消耗PCl30.36mol，0～150 s内，A错误；
B．根据题给数据，反应达到250s时达到平衡状态，列三段式得：
该温度下，反应的化学平衡常数，B正确；
C．该温度下，PCl3的平衡转化率为，该反应的，为放热反应，升高温度平衡向逆方向移动，PCl3的平衡转化率减小，小于20%，C错误；
D．增大压强，活化分子百分数不变，但单位体积内活化分子数增多，单位时间内有效碰撞的次数增加，化学反应速率加快，D错误；
故选B。
2．C
解析：化学平衡常数K与化学反应本身及温度有关，加入催化剂、改变反应物浓度等均不能改变平衡常数K；平衡常数K越大，反应正向进行的程度越大，反应物的转化率越大，答案选C。
3．C
解析：A．H2O2加入少量MnO2后能加快反应速率，所以MnO2作 H2O2分解的催化剂，A正确；
B．钠和氧气在常温下生成氧化钠，在加热生成过氧化钠，所以为反应温度不同，B正确；
C．20mL H2O2比10mL H2O2产生更多的氧气，原因为 H2O2量多生成的氧气就多，C错误；
D．过氧化氢在酸、碱性条件下将高锰酸钾分别还原成Mn2+、，说明溶液的酸碱性不同高锰酸钾氧化性不同，D正确；
故选C。
4．C
解析：降低温度，正逆反应速率都减小；又因该反应正反应为放热反应，则降低温度，有利于平衡向正反应方向移动，故C正确；
故选C。
5．D
解析：A．v(NH3)=0.05mol·L-1·min-1，根据化学方程式，v(H2)=0.075mol·L-1·min-1；
B．v(H2)=0.03mol·L-1·min-1；
C．v(N2)=0.0005mol·L-1·min-1，则v(H2)=0.001mol·L-1·min-1；
D．v(H2)=0.002mol·L-1·s-1=0.12mol·L-1·min-1；
故以上四个速率中，最快的为D；
故答案选D。
6．D
解析：A．反应C(s)+CO2(g)2CO(g)的正反应是吸热反应，所以ΔH＞0，A错误；
B．根据图象可知在温度为650℃时CO2的含量是60%，假设开始时CO2的物质的量是1 mol，反应的CO2的物质的量为x mol，反应产生CO的物质的量是2x，则平衡时CO2的物质的量为(1-x) mol，，解得x=0.25 mol，所以CO2的平衡转化率为，B错误；
C．在温度为t1时CO、CO2的含量相同，P(CO)=P(CO2)=0.5p kPa，该温度下的化学平衡常数Kp=。t1℃时达平衡后若再充入等物质的量的CO和CO2气体，仍然存在P(CO2)=P(CO)，则Qc=Kp，因此化学平衡不移动，C错误；
D．该反应在恒压密闭容器中进行，当混合气体密度不再变化时，气体的质量及气体的物质的量不再发生变化，反应达到了平衡状态，D正确；
故合理选项是D。
7．D
解析：平衡常数是指在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，由于固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中，故反应的平衡常数表达式为：，故答案为：D。
8．A
解析：A．从平衡的角度分析，增大压强，能提高二氧化硫的转化率，但对设备的要求增大，增大成本，故实际生产过程中采用常压条件，A错误；
B．联合制碱法在母液中继续通入氨气和加入食盐，使氯化铵析出，B正确；
C．氯碱工业可以制得氢氧化钠，氢气和氯气，氢气和氯气反应可以得到盐酸，C正确；
D．合成氨工业控制温度在500℃，催化剂的活性最大，能提高催化剂的催化效果，D正确；
故选A。
9．B
解析：A．0~6min内，△n(X)=4mol，△n(Y)=6mol，相同时间内各物质转化的物质的量之比等于系数之比，则X、Y的系数之比等于2：3，方程式为3Y 2X，A错误；
B．v(Y)= =1mol/(L·min)，B正确；
C．3min时各物质的物质的量随时间还在变化，未达到平衡，6min才达到平衡状态，C错误；
D．ρ= ，反应过程中，气体的总质量不变，反应容器的体积恒定，所以混合气体的密度一直不变，所以不能用来判断平衡状态，D错误；
故选B。
10．D
【分析】当正反应速率与逆反应速率相等时，反应达到平衡状态。
解析：A．v正(A)、v正(B)均表示正反应速率，因此当3v正(A)=v正(B)时，不能说明正逆反应速率相等，不能说明反应达到平衡状态，故A不符合题意；
B． v正(A)、v正(C) 均表示正反应速率，因此当v正(A)=v正(C)时，不能说明正逆反应速率相等，不能说明反应达到平衡状态，故B不符合题意；
C．反应速率之比等于化学计量数之比，当2v正(B)=3v逆(C)时，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故C不符合题意；
D．反应速率之比等于化学计量数之比，当3v正(A)=v逆(B)时，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故D符合题意；
答案选D。
11．A
解析：A．由图可知，放在热水中圆底烧瓶的颜色深于放在冰水中圆底烧瓶的颜色，说明升高温度，平衡向逆反应方向移动，该反应为放热反应，故A正确；
B．二氧化硫与水反应生成亚硫酸使溶液呈酸性，酸性条件下硝酸钡溶液与二氧化硫反应生成硫酸钡沉淀、一氧化氮和水，则反应生成的白色沉淀为硫酸钡，不是亚硫酸钡，故B错误；
C．碳酸钠溶液中分别加入硝酸银溶液和氯化钡溶液能生成碳酸银和碳酸钡的白色沉淀，则待测液中加入硝酸银溶液和氯化钡溶液白色沉淀，不能确定溶液中是否存在氯离子和硫酸根离子，故C错误；
D．若溶液中银离子与亚铁离子反应生成银和铁离子的反应是可逆反应，向反应后溶液中加入硫氰化钾溶液，也会有白色硫氰化银白色沉淀，则反应生成白色沉淀不能说明溶液中银离子与亚铁离子不反应，故D错误；
故选A。
12．B
解析：A．CaCO3(s)=CO2(g)+CaO(s)为吸热反应，但该反应熵增大，高温可以自发，A错误；
B．焓变=反应物键能之和-生成物键能之和，生成物键能之和大于反应物键能之和，则焓变小于0，为放热反应，B正确；
C．氢气热值1.4×108J/kg，甲烷热值为5.02×107/kg，氢气的热值更高，C错误；
D．依据能量守恒可知，煤制气的过程中不能增加煤燃烧放出的热量，但能提高燃料的利用率，D错误；
综上所述答案为B。
13．C
解析：A．该反应的，则该反应属于放热反应，故A错误；
B．该反应是气体体积减小的反应，，故B错误；
C．该反应是放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，故C正确；
D．化学反应速率之比等于化学计量数之比，则反应速率：，故D错误；
故答案选C。
14．D
解析：该反应受热易发生，则 H>0，正反应的气体分子数增加，则 S>0，故选：D。
15．C
解析：A．氢气既可以通过燃烧反应提供热能，也可以根据氧化还原反应原理设计成燃料电池提供电能，A正确；
B．由盖斯定律知 <0，气体变成液体，该反应是熵减的反应，B正确；
C．氢气燃烧的反应是放热反应，故断裂2mol氢气和1mol 氧气中化学键所需能量小于断裂2mol水中化学键所需能量，C错误；
D．化学反应的，只与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关，D正确；
故选C。
二、填空题
16．(1)AC
(2)反应I中CH4和CO2的转化率相同，但是CO2会发生反应II，进一步提升了CO2的转化率 0.39
(3)250℃-300℃时，催化剂催化效率下降，导致乙酸的生成速率下降，300℃-400℃时，乙酸的生成速率主要受温度的影响，温度升高乙酸的生成速率增大 增大CO2浓度、增大压强
解析：（1）A.该反应为吸热反应，容积固定的绝热容器中，温度保持不变，说明正逆反应速率相同，反应达到平衡状态，A正确；
B.温度和容积固定的容器中，气体的总质量和总体积始终不变，混合气体的密度始终不变，混合气体密度不变无法说明反应达到平衡，B错误；
C.该反应不是等体积反应，随着反应进行气体总物质的量不断变化，混合气体的平均相对分子质量不变，说明气体总物质的量一定，反应达到平衡，C正确；
故选AC；
（2）①反应Ⅰ中CH4和CO2的转化率相同，但是CO2会发生反应Ⅱ，进一步提升了CO2的转化率。
②已知923K时CO2的转化率为70%，CH4的转化率为60%，设初始时CH4和CO2的物质的量均为xmol，则反应Ⅰ中反应的CH4为0.6xmol，则反应Ⅱ中反应的CO2为0.1xmol，，，则反应Ⅱ的平衡常数K=，答案为：0.39；
（3）①由图可知，250℃-300℃时，催化剂催化效率下降，导致乙酸的生成速率下降，300℃-400℃时，乙酸的生成速率主要受温度的影响，温度升高乙酸的生成速率增大。
②CO2和CH4反应生成乙酸，为提高反应中CH4的转化率，可采用的措施为增大CO2浓度，增大压强(该反应为气体体积减小的反应)等措施，答案为：增大CO2浓度、增大压强。
17．(1) 1.19 eV N(CH3)3+OH*+H*=N(CH3)3(g)+H2O(g)
(2)＜ (CH3)2NCHO(g)+2H2(g)=N(CH3)3(g)+H2O(g) ΔH=-1.02NAeV/mol
解析：（1）如图所示，反应历程中反应物和生成物相对能量差值最大的为最大能垒，即N(CH3)3+OH*+H*=N(CH3)3(g)+H2O(g)，反应过程中活化能最大，活化能=2.21 eV -1.02 eV =1.19 eV。
（2）如图所示，根据盖斯定律，反应热只与反应始态和终态有关，与反应过程无关，反应物总能量高于生成物总能量，该反应为放热反应，ΔH<0，单一DMF分子反应释放的能量为1.02eV，1mol该分子放出的能量为1.02NAeV，热化学反应方程式：(CH3)2NCHO(g)+2H2(g)=N(CH3)3(g)+H2O(g) ΔH=-1.02NAeV/mol。
18．(1)AC
(2)吸热
(3)B
(4) 增大
(5)正向
解析：（1）A．若NO2的生成速率是N2O4的生成速率的2倍，则每生成2个NO2，同时就会消耗2个NO2，反应达到平衡，A符合题意；
B．单位时间内消耗a mol N2O4，同时生成2a mol NO2，表示的都是反应正向进行，不能据此判断反应是否达到平衡状态，B不符合题意；
C．反应在恒容密闭容器中进行，该反应是反应前后气体的物质的量发生改变的反应，若容器内的压强不再变化，则气体的物质的量不变，反应达到平衡状态，C符合题意；
D．反应在恒容密闭容器中进行，气体的体积不变；反应混合物都是气体，气体的质量不变，则混合气体的密度始终不变，因此不能据此判断反应是否达到平衡状态，D不符合题意；
故合理选项是AC；
（2）降低温度，混合气体的颜色变浅，说明c(NO2)降低，化学平衡逆向移动，根据平衡移动原理：降低温度，化学平衡向放热反应方向移动，则该该反应的正反应是吸热反应；
（3）A．该反应的正反应是气体体积增大的反应，增大压强会使化学平衡逆向移动，导致N2O4的平衡转化率降低，A不符合题意；
B．该反应的正反应是吸热反应，升高温度，化学平衡向吸热的正反应方向移动，导致N2O4的平衡转化率提高，B符合题意；
C．加入催化剂只能加快反应速率，缩短达到平衡所需时间，但不能使化学平衡发生移动，因此N2O4的平衡转化率不变，C不符合题意；
故合理选项是B；
（4）化学平衡常数是可逆反应达到平衡状态时各种生成物浓度幂之积与各种反应物浓度幂之积的比，则该反应的化学平衡常数为；
升高温度，化学平衡向吸热的正反应方向移动，导致生成物的浓度增大，反应物的浓度减小，因此稳定升高使化学平衡常数增大；
（5）根据图象可知在2.0 L密闭容器中发生反应，反应达到平衡时，c(N2O4)=0.04 mol/L、c(NO2)=0.12 mol/L，该温度下的化学平衡常数K==。在100℃时，在容器中按初始浓度c(N2O4)=0.10 mol/L、c(NO2)=0.10 mol/L投料，反应的浓度商Qc==＜0.36，所以反应为达到平衡状态，此时化学反应正向进行。
19．
解析：①根据图像得两点坐标（7.2×10-3，54）、（7.5×10-3，27），代入，得54= 7.2×10-3Ea+C；27= 7.5×10-3Ea+C；等式联立求得Ea=90000 J mol-1；
②催化剂n的催化效率大于m的催化效率，则在催化剂n的作用下，反应的活化能Ea更小，根据，在温度一定的情况下，Ea越小，RlnK越大，催化剂n的相应曲线图在原曲线之上，故图像为： 。
20．7
解析：根据图a，C3H8的物质的量分数为0.4时，其平衡转化率为50%，假设混合气体的物质的量为1mol，则起始时C3H8为0.4mol，N2为0.6mol，平衡时C3H8的转化量为0.4mol50%=0.2mol，列三段式：
平衡时C3H8为0.2mol，C3H6为0.2mol，H2为0.2mol，N2为0.6mol，平衡时气体总物质的量为0.2mol+0.2mol+0.2mol+0.6mol=1.2mol，总压恒定为100kPa，则C3H8(g)、C3H6(g)、H2(g)的分压均为：100kPa×=，故T1时反应Ⅰ的平衡常数KP=≈16.7kPa。
21．5 0.2 2 A
【分析】根据化学平衡的“三段式”计算，求出5min末A的物质的量浓度和前5min内v(B)的值；根据反应速率之比等于系数之比求出x值；比较反应速率快慢，化为同一种物质的速率进行比较；据此解答。
解析：（1）在容积为2L的密闭容器中，发生，则c(A)= =1.5mol/L；答案为1.5。
（2）v(B)====0.2mol·L-1·min-1；答案为0.2。
（3）根据同一反应中、同一时间段内，各物质的反应速率之比等于计量数之比；所以v(B):v(D)= 0.2mol·L-1·min-1：0.2mol·L-1·min-1=2：x，x=2；答案为2。
（4）把所有速率都换算成A的反应速率；A．v(A )=0.4 mol L-1 min-1， B．由v( B )=0.005 mol L-1 s-1知，v(A )=0.005××60 mol L-1 min-1=0.15 mol L-1 min-1，C．由v(C)=0.3 mol L-1 min-1知，v(A )=0.1 mol L-1 min-1，D．由v(D )=0.002 mol L-1 s-1知，v(A )=0.002××60 mol L-1 min-1=0.06 mol L-1 min-1，则A最快；答案为A。
22．3H2 (g)+CO2 (g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=－48.9 kJ/mol d CO2 5.33 B
【分析】（1）根据已知热化学方程式，利用盖斯定律进行分析，将①+②可得CO2催化氢化合成甲醇的热化学方程式，并据此计算焓变；
（2）有利于提高CH3OH平衡转化率，需要使平衡向着正向移动，结合平衡移动原理分析；
（3）根据同一反应，增加其中一种反应物的浓度，能提高另一种反应物的转化率，结合图示横坐标表示[n(H2)/n(CO2)]，进行分析解答；
（4）①利用三段式计算平衡时各组分的物质的量浓度，再根据化学平衡常数为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，计算平衡常数；
②分别对比AB、CD实验，Cu/ZnO纳米片催化剂使反应速率增加，甲醇选择性高，对比BD实验，温度升高，CO2转化率升高，而甲醇的选择性却降低，据此分析。
解析：（1）已知：①CO2(g)+H2(g) H2O(g) +CO(g) ΔH1 = + 41.1 kJ mol-1；
②CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH2=－90.0 kJ mol-1；
利用盖斯定律可知，将①+②可得：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)则△H=(+41.1kJ/mol)+( 90kJ/mol)= 48.9kJ/mol；
故答案为：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H= 48.9kJ/mol；
（2）CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H= 48.9kJ/mol；该反应是反应前后气体体积减小的反应，加压平衡正向移动，正反应为放热反应，降温平衡正向移动，则为提高CH3OH平衡转化率，即平衡需正向移动，采用的条件为低温高压；
故答案为：d；
（3）同一反应，增加其中一种反应物的浓度，能提高另一种反应物的转化率，而本身转化率降低，图示随着横坐标增大[n(H2)/n(CO2)]，相当于C(CO2)不变时，增大C(H2)，平衡正向移动，使二氧化碳的转化率增大，而氢气的转化率降低，所以X为CO2；
故答案为：CO2；
（4）①根据已知信息，可列出三段式：
化学平衡常数；
故答案为：5.33；
②分别对比AB、CD实验，在同样温度下，Cu/ZnO纳米片催化剂使反应速率增加，甲醇选择性高，所以选择BD进行比较，同样催化剂条件下，温度升高，CO2转化率升高，而甲醇的选择性却降低，所以用CO2生产甲醇的最优选项为B；
故答案为：B。
23．(1) < 平衡常数只与温度有关，
实验2，
实验3，
，
(2)实验2使用高效催化剂
(3) >
【分析】
800℃时，平衡常数K=；
解析：（1）平衡常数只与温度有关，
实验2，
实验3，
，，所以<；
（2）与实验1比较，实验2反应速率加快，平衡没移动，原因可能是实验2使用高效催化剂。
（3）在实验3中，0～30min时间段内X的物质的量浓度由降低为0.2mol/L，则X的物质的量减少；若，
820℃时，平衡常数K=，升高温度，平衡常数增大，则可说明的>0
