第2章《化学反应的方向、限度和速率》
一、单选题
1．下列说法正确的是
A．在稀溶液中，任何酸与碱发生中和反应生成1mol时放出的热量均为57.3kJ
B．测定中和热，每组实验需测定两次温度，反应前一次，反应后一次
C．为了提高Fe与稀硫酸的反应速率，可以将稀硫酸改为浓硫酸
D．若 ； ，则
2．下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
A．溴水中有下列平衡，当加入硝酸银溶液后，溶液颜色变浅
B．合成氨气反应放热，为提高的转化率，理论上应采取降低温度的措施
C．反应(正反应为放热反应)，达平衡后，升高温度体系颜色变深
D．平衡后缩小容器体积可使体系颜色变深
3．700℃时，向容积为2L的密闭容器中充入一定量的CO和，发生反应：，反应过程中测定的部分数据见下表：
反应时间/min
0 1.20 0.60
10 0.80 0.20
20 0.20
下列说法正确的是
A．反应在10min内的平均速率为
B．保持其他条件不变，起始时向容器中充入0.60molCO和1.20mol，到达平衡时，
C．保持其他条件不变，向平衡体系中再通入0.20mol，平衡正向移动，的体积分数减小
D．温度升至800℃，上述反应平衡常数为0.64，则正反应为吸热反应
4．科学研究人员结合实验与计算机模拟结果，研究了在催化剂表面上与的反应历程，前三步历程如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用“●”标注，表示过渡态。
下列有关叙述正确的是
A．上述反应历程中每一步均存在氢氢键的断裂
B．上述反应历程中的速率由第1步反应决定
C．·HOCO转化为·CO和·OH需要吸热
D．催化剂通过参与化学反应，降低反应的活化能，提高反应物的平衡转化率
5．天然气在催化剂作用下热解可制得可再生的绿色能源氢气，其反应为：CH4(g)C(s)+2H2(g) △H=+74.8kJ mol-1kJ mol。下列有关判断正确的是
A．催化剂可以提高活化分子百分数
B．v(H2)=2v(CH4)时，反应达到了平衡状态
C．恒温恒容下加入C(s)：平衡逆向移动
D．恒温恒压下通入氨气：平衡正向移动，正反应速率增大，逆反应速率减小
6．下列实验方案设计不能达到目的的是
A．①可用于测定硫酸与锌反应的化学反应速率
B．②可通过实验产生气泡的快慢比较Cu2+、Fe3+对H2O2分解反应的催化效果
C．③可通过球内气体颜色的深浅判断温度对平衡的影响
D．④可用于探究H2SO4浓度对化学反应速率的影响
7．德国化学家哈伯在合成氨方面的研究促进了人类的发展。合成氨的工业流程如图，下列说法错误的是
A．增大压强既可以加快反应速率，又可以提高原料转化率
B．升高温度既可以加快反应速率，又可以提高平衡转化率
C．冷却过程中采用热交换有助于节约能源
D．原料循环使用可提高其利用率
8．向体积可变的密闭容器中充入和，发生如下反应：。下列推断正确的是
选项 已知条件 反应方向判断 平衡移动
A 较低温度下能自发进行 平衡后，加压，平衡向逆反应方向移动，达到新平 衡时增大
B 较低温度下不能自发进行 平衡后，加压，平衡不移动，达到新平衡时保持不变
C 任何温度下都不能自发进行 升温，平衡向逆反应方向移动
D 较高温度下能自发进行 加入催化剂，平衡不移动，速率增大
A．A B．B C．C D．D
9．下列说法中正确的是
A．催化剂不影响反应活化能但能增大单位体积内活化分子百分数，从而增大化学反应速率
B．有气体参加的化学反应，若增大压强，可增加活化分子的百分数，从而增大反应速率
C．升高温度，增加反应物分子中活化分子的百分数，从而增大化学反应速率
D．增大反应物浓度，增大单位体积内活化分子的百分数，从而增大有效碰撞次数
10．在0.1MPa时，按n(M)：n(N)=2：5投料，密闭恒压容器中发生反应2M(g)+5N(g)P(s)+3Q(g) ΔH，平衡时各物质的物质的量(n)与温度(T)的关系如图所示。下列有关说法错误的是
A．该反应逆反应的ΔH>0 B．曲线b表示的物质为Q
C．温度升高，平衡常数Kc减小 D．不断分离出P，可以提高M的转化率
11．下列内容与结论相对应的是
选项 内容 结论
A H2O(l)变成H2O(g) S＜0
B 硝酸铵溶于水可自发进行 因为 S＜0
C 一个反应的 H＜0， S＞0 反应在任何温度下均可自发进行
D CaO(s)＋CO2(g)=CaCO3(s) 反应在高温下自发进行
A．A B．B C．C D．D
12．下列判断正确的是
A．0.1 mol·L-1的硫酸和0.1 mol·L-1的盐酸分别与0.2 mol·L-1 的NaOH溶液反应的速率相同
B．0.1 mol·L-1的盐酸和0.1 mol·L-1的硝酸分别与大小相同的大理石反应的速率相同
C．Mg和Fe分别与0.1 mol·L-1的硫酸反应的速率相同
D．大理石块与大理石粉分别与0.1 mol·L-1的盐酸反应的速率相同
13．以下情况中，可以证明可逆反应达到平衡状态的有个
Ⅰ.
① ②1个键断裂的同时，有6个键断裂
Ⅱ.
③恒温恒容时，气体的压强不再改变
④恒温恒压时，气体的密度不再改变
Ⅲ.
⑤恒温恒容时，气体的密度不再改变
⑥恒温恒容时，气体的平均相对分子质量不再改变
Ⅳ.
⑦恒温恒容时，气体的平均相对分子质量不再改变
⑧恒温恒压时，的体积分数不再改变
Ⅴ.
⑨
⑩恒容绝热时，压强不再改变
恒容绝热时，平衡常数不再改变
A．6 B．7 C．8 D．9
二、填空题
14．将气体A、B置于固定容积为2 L的密闭容器中，发生如下反应：3A(g)＋B(g)2C(g)＋2D(g)，反应进行到10 s末，达到平衡，测得A的物质的量为1.8 mol，B的物质的量为0.6 mol，C的物质的量为0.8 mol。
(1)用C表示10 s内反应的平均反应速率为 。
(2)反应前A的物质的量浓度是 。
(3)10 s末，生成物D的浓度为 。
(4)A与B的平衡转化率之比为 。
(5)反应过程中容器内气体的平均相对分子质量变化是 (填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，气体的密度变化是 。
(6)平衡后，若改变下列条件，生成D的速率如何变化：降低温度 (填“增大”、“减小”或“不变”)
15．丙烯是工业上合成精细化学品的原料，随着天然气和页岩气的可用性不断提高，制取丙烯的技术受到人们越来越多的关注。
(1)主反应I ：C3H8(g)C3 H6(g)+H2(g) △H1
副反应Ⅱ ：C3H8(g) C2H4(g)+CH4(g) △H2
已知H2、丙烷(C3H8 )和丙烯(C3 H6)的燃烧热(△H)分别是-285.8 kJ·mol-1、-2220 kJ·mol-1和-2051 kJ·mol-1，则△H= kJ·mol-1.主反应I在 (填“高温”、“低温”或“任意温度”)时能自发进行。
(2)一定温度下，向总压恒定为p kPa的容器中充入一定量C3H8气体，在催化作用下，发生上述反应制备C3 H6。
①下列情况表明反应达到平衡状态的是 (填标号)。
A．气体密度不再改变
B．体系压强不再改变
C．混合气体的平均摩尔质量不再改变
D．单位时间内消耗C3H8的物质的量与生成C3 H6的物质的量相等
②从平衡移动的角度判断，达到平衡后通入N2的作用是 。
(3)在温度为T时，向起始压强为120 kPa的恒压容器中通入4 mol C3H8和6 mol N2发生反应，经10 min反应达到平衡，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所示。该条件下，C3H8的选择性为80%，则0~ 10 min内生成C3 H6的平均速率为 kPa·min-1；反应I的平衡常数 Kp= kPa(以分压表示，分压=总压X物质的量分数，保留一位小数)。
(4)向恒温刚性密闭容器中通入一定体积比的C3H8、O2、N2的混合气体，已知某反应条件下只发生如下反应(k、k'为速率常数)：
反应I ：2C3H8(g) +O2(g)=2C3 H6(g) +2H2O(g) k
反应Ⅳ ：2C3 H6(g) + 9O2 (g)=6CO2(g)+ 6H2O(g) k'
实验测得丙烯的净生成速率方程为v(C3 H6)=kp(C3H8)-k'p(C3H6)，可推测丙烯的浓度随时间的变化趋势为 ，其理由是
16．2018年5月9日科技网报道，《自然纳米技术》介绍了我国科学家曾杰团队的成果：在含铂高效催化剂作用下把二氧化碳高效转化为清洁液态燃料—甲醇。
(1)甲醇完全燃烧时发生如下反应(a、b、c均大于0)：
2CH3OH(1)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(1) ΔH1=-akJ/mol
2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(1) ΔH2=-bkJ/mol
CH3OH(1)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(1) ΔH3=-ckJ/mol
由此知，a、b、c由大到小的排序为 。
(2)工业上可采用氢气还原CO2法制备甲醇：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(1) ΔH=-46kJ/mol。
①一定条件下，将1molCO2与3molH2的混合气体在催化剂作用下充分反应生成甲醇气体和液态水，放出的热量 46kJ(选填“大于”“小于”或“等于”)。
②对于该可逆反应来说，铂作催化剂能加快反应速率的主要原因是 。
A．活化分子能量明显增加
B．降低活化分子的能量
C．增加活化分子百分数
D．增加反应活化能
(3)工业上一般以CO和H2为原料合成甲醇，反应的热化学方程式为：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH。
已知几种化学键的键能数据如表：
共价键 C≡O H－H C－O C－H H－O
键能/kJ mol-l 1072 436 351 413 463
已知CO的结构式为C≡O，根据键能数据计算上述反应中ΔH= kJ/mol。
17．在密闭容器中，使2 mol N2和6 mol H2混合发生下列反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0。
(1)该反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。
(2)当反应达到平衡时，N2和H2的浓度比是 ；N2和H2的转化率之比是 。
(3)升高平衡体系的温度(保持体积不变)，混合气体的平均相对分子质量 ，密度 。(填“增大”“减小”或“不变”)
(4)当达到平衡时，充入氩气，并保持压强不变，平衡将 (填“正向”“逆向”或“不”)移动。
(5)若容器恒容、绝热，加热使容器内温度迅速升至原来的2倍，平衡将 (填“向左移动”“向右移动”或“不移动”)。达到新平衡后，容器内温度 (填“大于”“小于”或“等于”)原来的2倍。
18．汽车发动机代用燃料包括乙醇、氢气和甲烷等。回答下列问题：
(1)在25℃、下，一定质量的无水乙醇完全燃烧，转移6mol电子，放出热量，则乙醇燃烧热的热化学方程式为 。
(2)根据图甲中的能量关系，可求得键的键能为 。
(3)甲烷完全燃烧反应的能量关系如图乙所示。
① (用含和的关系式表示)
②为提高燃料利用率，加入甲烷燃烧的催化剂，则 (填“变大”、“变小”或“不变”，下同)，该反应的= 。
(4)已知氢气的燃烧热为，甲烷的燃烧热为，根据乙醇、氢气和甲烷的燃烧热，说明氢气作为能源的优点 ， 。
19．Ⅰ.利用温室气体CO2和CH4制备燃料合成器，计算机模拟单个二氧化碳分子与甲烷分子的反应历程如图所示：
已知：leV为1电子伏特，表示一个电子(所带电量为-1.6×10-19C)经过1伏特的电位差加速后所获得的动能。
(1)制备合成气CO、H2总反应的热化学方程式为 。
(2)向密闭容器，中充入等体积的CO2和CH4，测得平衡时压强对数lg p(CO2)和lg p(H2)的关系如图所示。(压强的单位为MPa)
①T1 T2(填“>” “<”或“=”)。
②温度为T1时，该反应的压强平衡常数Kp= MPa2。
Ⅱ.丙烯是重要的有机合成原料。由丙烷制备丙烯是近年来研究的热点，主要涉及如下反应：
反应i：2C3H8(g)+O2(g) 2C3H6(g) +2H2O(g) kJ/mol
反应ii：2C3H8(g)+7O2(g) 6CO(g)+8H2O(g) kJ/mol
(3)在压强恒定为100 kPa条件下，按起始投料n(C3H8)：n(O2)=2∶1匀速通入反应器中，在不同温度下反应相同时间，测得丙烷和氧气的转化率如下图。
①线 (填“L1”或“L2”)表示丙烷的转化率。
②温度高丁T1K后曲线L2随温度升高而降低的原因为 。
③当温度高于T2K时，L1和L2重合的原因可能是 。
Ⅲ.综合利用CO2有利于实现碳中和，在某CO2催化加氢制CH3OH的反应体系中，发生的主要反应有：
i.CO2(g) +H2(g) CO(g)+ H2O(g) kJ·mol-1
ii.CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g) kJ·mol-1
iii.CO2(g) +3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g) kJ·mol-1
(4)5MPa时，往某密闭容器中按投料比n(H2)∶n(CO2)=3∶1充入H2和CO2，反应达到平衡时，测得各组分的物质的量分数随温度变化的曲线如图所示。
①图中Y代表 (填化学式)。
②在上图中画出反应达到平衡时，n(H2)／n(CO2)随温度变化趋势图 (只用画220℃以后)。
20．请回答下列问题：
(1)化学平衡常数K表示可逆反应进行的程度，K越大，表示 。
(2)在一体积为10L的密闭容器中，通入一定量的CO和H2O，在850℃时发生如下反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH<0。CO和H2O浓度变化如图所示，则前4min的平均反应速率v(CO)= mol·L-1·min-1。
(3)该反应的化学平衡常数表达式为K= ，850℃时当反应进行到4min时即达到平衡状态，此时化学平衡常数的值为 。
21．回答下列问题：
(1)有学习小组研究了温度对海洋硝化细菌去除氨氮效果的影响，表中为对10L人工海水样本的监测数据：
温度/℃ 样本氨氮含量/mg 处理24h 处理48h
氨氮含量/mg 氨氮含量/mg
20 1008 838 788
25 1008 757 468
30 1008 798 600
40 1008 977 910
硝化细菌去除氨氮的最佳反应温度是 ，在最佳反应温度时，48h内去除氨氮反应的平均速率是 mg L-1 h-1。
(2)在某温度下、容积均为1L的三个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温恒容，使之发生反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H=-196kJ mol-1。初始投料与各容器达平衡时的有关数据如表：
实验 甲 乙 丙
初始投料 2molSO2、1molO2 2molSO3 4molSO2、2molO2
平衡n(SO3) 1.6mol n2 n3
反应的能量变化 放出Q1kJ 吸收Q2kJ 放出Q3kJ
体系的压强 P1 P2 P3
反应物的转化率 α1 α2 α3
三个容器中的反应分别达平衡时各组数据关系正确的是 。
A．α1+α2=1 B．Q1+Q2=196 C．α3＜α1 D．P3＜2P1=2P2 E.n2＜n3＜3.2mol F.Q3=2Q1
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【详解】A．在稀溶液中，强酸与强碱发生中和反应生成1mol和溶液时放出的热量均为57.3kJ，故A错误；
B．测定中和热，每组实验至少需测定三次温度，反应前测酸和测碱各一次，反应后一次，故B错误；
C．不能将稀硫酸改为浓硫酸，铁和浓硫酸发生钝化反应，故C错误；
D．若 ； ，前者放出的热量多，焓变反而小，因此，故D正确。
综上所述，答案为D。
2．D
【详解】A．溴水中有化学平衡Br2+H2OHBr+HBrO，当加入硝酸银溶液后，银离子与溴离子反应生成溴化银沉淀，溴离子浓度减小，平衡正向移动，导致溴单质浓度减小，故溶液颜色变浅，可以用勒夏特列原理解释，不符合题意，A项错误；
B．合成氨反应，正反应为放热反应，降低温度，平衡正向移动，可提高氮气转化率，可以用勒夏特列原理解释，不符合题意，B项错误；
C．反应CO(g)+NO2(g)CO2(g)+NO(g)的正反应放热，平衡后，升高温度，平衡逆向移动，NO2的浓度增大，故体系颜色变深，可以用勒夏特列原理解释，不符合题意，C项错误；
D．对于2HI(g)H2(g)+I2(g)，达到平衡后，缩小容器容积，平衡不发生移动，不能用勒夏特列原理解释，但是体积减小，各气体浓度增大，体系颜色变深，D项正确；
答案选D。
3．B
【详解】A．由表中数据可知，10min内参加反应的CO的物质的量为1.20mol－0.80mol＝0.40mol，变化的c(CO)=0.40mol÷2L=0.20mol/L，v(CO)＝ 0.20mol/L÷10min = 0.02 0mol·L-1·min-1，速率之比等于化学计量数之比计算v(H2)= v(CO)= 0.020 mol·L-1·min-1，故A错误；
B．向容积为2L的容器中充入1.20molCO和0.60molH2O，平衡时n(CO)=0.80mol，n(H2O)=0.20mol，可知消耗的CO为0.40mol，同时消耗0.40molH2O，生成0.40molCO2和0.40molH2；若改为起始时向容器中充入0.60 mol CO和1.20 mol H2O，该反应反应前后气体系数和相等，温度不变，平衡常数不变，所以平衡时各物质的物质的量和起始时充入1.20molCO和0.60molH2O时相同，所以平衡时n(CO2)=0.40mol，故B正确；
C．保持其他条件不变，向平衡体系中再通入0.20molH2O，平衡向右移动，根据勒夏特列原理，达到新平衡时H2O的体积分数增大，故C错误；
D．根据B的分析，达到平衡时各物质的物质的量浓度为c(CO)=0.40mol/L，c(H2O)=0.10mol/L，c(CO2)=0.20mol/L，c(H2)=0.20mol/L，则平衡常数为=1；升高温度，平衡常数减小，说明升温平衡逆向移动，说明正反应为放热反应，故D错误；
综合以上分析，答案选B。
4．B
【详解】A．反应 CO2生成 HOCO的过程中不存在氢氢键的断裂，A错误；
B．过渡态物质的总能量与反应物总能量的差值为活化能，即图中峰值越大则活化能越大，图中峰值越小则活化能越小，决定总反应速率的是慢反应，活化能越大反应越慢；上述反应历程中第1步的活化能最大，故速率由第1步反应决定，B正确；
C．由图可知·HOCO的能量高于·CO和·OH的能量，反应放出热，C错误；
D．催化剂通过参与化学反应，降低反应的活化能，提高反应速率，但是不改变反应物的平衡转化率，D错误；
故选B。
5．A
【详解】A．催化剂通过改变反应途径，降低反应活化能，从而使活化分子变相增加，故新反应路径下活化分子百分含量上升，故A正确；
B．反应速率未标注反应正逆方向，不能明确反应速率是同向还是逆向，故B错误；
C．固体反应物的添加不会影响反应平衡，不会破坏原有平衡，故C错误；
D．恒温恒压条件下通入氨气，容器容积会增大，相当于减小压强，平衡正向移动，反应体系中各气体浓度均下降，所以正逆反应速率均会减小，故D错误；
故选A。
6．B
【详解】A．根据注射器活塞移动的距离及所用时间，可以粗略计算该反应的反应速率，描述正确，不符题意；
B．所加催化剂应为相同阴离子的Fe3+、Cu2+离子浓度相等、体积相等的溶液，控制变量以实现探究目的，描述错误，符合题意；
C．根据浸泡在不同温度水浴中的烧瓶内气体颜色的差异，可以判断可逆反应 建立的平衡受温度影响的变化趋势，描述正确，不符题意；
D．两试管滴加H2SO4溶液浓度不同，体积相同，所得两份混合溶液只存在H2SO4浓度不同，故可实现选项所描述探究方案，不符题意；
综上，本题选B。
7．B
【分析】合成氨的热化学化学方程式为。
【详解】A．增大压强可以加快合成氨的反应速率，平衡正向移动，可以提高原料转化率，A正确；
B．合成氨反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，降低平衡转化率，B错误；
C．冷却过程中采用热交换，有助于节约能源，C正确；
D．原料循环使用，充分利用原料，可提高其利用率，D正确；
故答案为：B。
【点睛】根据勒夏特列原理：①升高温度时，反应向着吸热方向移动；降低温度时，反应向着放热方向移动；②增大压强时，反应向着系数变小的方向移动；减小压强时，反应向着系数变大的方向移动。
8．D
【详解】A．若，它是熵增反应，正反应是吸热反应，根据自由能判据，在较高温度下能自发进行，加压，平衡向递反应方向移动，缩小了体积，故达到新平衡后浓度比原平衡大，选项A错误；
B．反应前后气体分子数不变时，加压，平衡不移动，但是浓度增大，选项B错误；
C．当时，任何温度下不能自发进行，升高温度，平衡向正反应方向移动，选项C错误；
D．对于气体分子数增大的吸热反应，在较高温度下能自发进行，加入催化剂，平衡不移动，但是正、逆反应速率同倍数增大，选项D正确；
答案选D。
9．C
【详解】A．催化剂可以降低反应的活化能，使断键所需能量减少，增大反应速率，故A错误；
B．有气体参加的化学反应，若增大压强，可增加单位体积内活化分子的数目，从而增大反应速率，故B错误；
C．升高温度，能量增大，可以增加反应物中活化分子的百分数，有效碰撞的概率增大，从而增大化学反应速率，故C正确；
D．增大反应物浓度，增大单位体积内活化分子的数目，从而增大有效碰撞次数，反应速率加快，故 D错误；
故选C。
10．D
【分析】根据纵坐标n随着横坐标T的变化而变化分析热化学方程式，依据勒夏特列原理，升高温度，反应向着吸热方向进行。
【详解】A．根据图象，温度升高时，N的物质的量增大，可知温度升高时，反应逆向进行，该反应逆反应的ΔH>0，A不符合题意；
B．随着反应的进行，P和Q按1：3生成，所以b曲线为Q，c曲线为P，B不符合题意；
C．温度升高时，反应逆向进行，平衡常数Kc减小，C不符合题意；
D．P是固体，不影响平衡移动，不断分离出P，不可以提高M的转化率，D符合题意；
故答案为：D。
11．C
【详解】A．H2O(l)变成H2O(g)，混乱度增大， S＞0，故A错误；
B．硝酸铵溶于水，混乱度增大，S＞0，故B错误；
C．一个反应的 H＜0， S＞0，则 G= H-T S始终小于0，则反应在任何温度下均可自发进行，故C正确；
D．CaO(s)＋CO2(g)=CaCO3(s)， H＜0， S＜0，若要 G= H-T S＜0，反应可自发进行，反应在低温下自发进行，故D错误；
故选C。
12．B
【详解】A．同浓度的硫酸和盐酸相比较，前者氢离子的浓度大，与NaOH溶液反应的速率快，A错误；
B．同浓度的盐酸与硝酸中氢离子浓度相同，与大小相同的大理石反应的速率相同，B正确；
C．Mg比Fe活泼，Mg与0.1 mol·L-1硫酸反应的速率快，C错误；
D．大理石块比大理石粉表面积小，反应速率慢，D错误。
故选B。
13．B
【分析】可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变。利用物理量判断反应是否平衡的依据是“变量不变则平衡”。
【详解】Ⅰ．
①反应任意时刻均存在，因此时，正逆反应速率不等，反应未达到平衡。
②1个键断裂的同时，一定有6个N-H键形成，若同时有6个键断裂，则说明正逆反应速率相等，反应处于平衡状态。
Ⅱ．
③该反应为气体非等体积变化，反应正向进行过程中，气体的物质的量将减小，恒温恒容时，气体的物质的量之比等于气体的压强之比，当气体的压强不再改变时，说明气体的物质的量不变，反应处于平衡状态。
④参加反应的物质均为气体，因此反应过程中气体的总质量不变。恒温恒压时，气体的物质的量之比等于容器体积之比，因此该反应正向进行过程中，容器体积将减小，当气体的密度()不再改变时，说明反应处于平衡状态。
Ⅲ．
⑤反应物中有固体参与，因此反应正向进行过程中，气体的质量将增大，恒温恒容时，当气体的密度()不再改变时，说明反应处于平衡状态。
⑥设起始加入1mol水蒸气和足量固体碳，则起始气体摩尔质量为18g/mol，设水蒸气的转化量为xmol，则反应过程中气体的平均相对分子质量=，因此恒温恒容时，气体的平均相对分子质量不再改变时，说明反应处于平衡状态。
Ⅳ．
⑦产物中CO2与NH3的比例固定，因此气体的平均相对分子质量固定，不能说明反应处于平衡状态。
⑧反应过程中，的体积分数始终为，因此无法根据的体积分数判断反应是否处于平衡状态。
Ⅴ．
⑨反应物的起始量及转化率未知，因此无法根据物质的浓度之比判断反应是否处于平衡状态。
⑩恒容绝热时，随反应的进行，温度将变化，温度变化会引起压强变化，因此当压强不再改变时，反应处于平衡状态。
恒容绝热时，随反应的进行，温度将变化，平衡常数只受温度影响，当平衡常数不再改变时，说明温度不变，反应处于平衡状态。
综上所述，可证明可逆反应达到平衡状态的有②③④⑤⑥⑩ ，故答案为B。
14．(1)0.04mol·L-1·s-1；
(2)1.5 mol·L-1；
(3)0.4 mol·L-1；
(4)1∶1；
(5) 不变； 不变；
(6)减小。
【分析】根据已知写出三段式，假设最初加入A为amol，B为bmol，则根据三段式：
3A(g)＋B(g) 2C(g)＋2D(g)，
起始(mol)： a b 0 0
转化(mol)： 1.2 0.4 0.8 0.8
平衡(mol)： 1.8 0.6 0.8 0.8
可得a=1.2mol+1.8mol=3mol，b=0.4mol+0.6mol=1mol，据此分析。
【详解】（1）10s内v (C)= = ，答案为：0.04mol·L-1·s-1；
（2）反应前，n(A)= 1.8mol+1.2mol=3mol，c(A)=，答案为：1.5 mol·L-1；
（3）10 s末，c(D)= ；答案为：0.4 mol·L-1；
（4）开始时n(A)=(1.8+1.2)mol=3.0mol，开始时n(B)=(0.4+0.6)mol=1.0mol，加入的反应物物质的量之比等于其计量数之比时，反应物的转化率相等；故答案为：1:1；
（5）反应前后气体计量数之和不变，则反应前后气体总物质的量不变，反应前后气体总质量不变，根据=可知其平均摩尔质量不变，摩尔质量在数值上等于其相对分子质量，反应前后气体总质量不变、容器体积不变，气体的密度不变；答案为：不变；不变；
（6）降低温度，反应速率减小；故答案为：减小。
15．(1) +116.5 kJ·mol-1 高温
(2) C 反应气体的分压减小，故平衡向气体增大的方向移动，有利于生成C3 H6；
(3) 2..32 11.0
(4) 先增大后减小 反应开始时主要发生反应I，c(C3H6)逐渐增大，随着反应进行，p(C3H8)减小，p(C3H6)增大，v(C3H6)减小，体系中主要发生反应Ⅳ，c(C3H6)逐渐减小；
【分析】根据燃烧热的定义及盖斯定律计算未知反应的焓变，利用平衡标志的特点进行判断物理量能否作为平衡的标志；利用图象信息及三段式方法进行计算速率及平衡常数；利用平衡移动判断速率的变化；
【详解】（1）①H2(g) +O2(g)=H2O(g) △H=-285.8 kJ·mol-1；
②C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(g) △H= -2220 kJ·mol-1；
③C3 H6(g)+O2(g)=3CO2(g)+3H2O(g) △H=-2051 kJ·mol-1， C3H8(g)C3 H6(g)+H2(g) △H1根据盖斯定律②-①-③得总反应式，故△H1=-2220+285.8+2051=+116.5 kJ·mol-1，根据自发反应的判断依据△H-T×△S，该反应是个熵增的反应，故当温度越高时反应自发；故答案为：+116.5 kJ·mol-1，高温；
（2）①A．根据密度公式等于质量除以容器的体积，因为反应前后都是气体，根据质量守恒气体总质量不变，容器的体积不变，故密度不随平衡移动而改变，故不能作为平衡的标志，不符合题意；
B．该反应在压强恒定时发生，故压强不可以做平衡的标准，故B不符合题意；
C．平均摩尔质量等于气体质量除以气体的总物质的量，根据质量守恒，反应前后质量不变，而反应前后气体的总物质的量发生变化，故平均摩尔质量发生变化，故可做平衡标准，故C符合题意；
D．单位时间内消耗C3H8的物质的量与生成C3 H6的物质的量相等都表示的是正反应速率，故不能作为平衡标准，故D不符合题意；
故选答案C；
②因为在恒压下通入氮气导致容器的体积增大，反应气体的分压减小，故平衡向气体增大的方向移动，有利于生成C3 H6；故答案为：C、反应气体的分压减小，故平衡向气体增大的方向移动，有利于生成C3 H6；
（3）4 mol C3H8选择性为80%，图象中已知转化率为50%，实际参与反应的量为4×80%×50%=1.6mol；反应开始时C3H8的压强为：120× =48KPa，平衡时的压强为：120× =24.8KPa，
则0~ 10 min内生成C3 H6的平均速率为 kPa·min-1；
（4）反应开始时主要发生反应I，c(C3H6)逐渐增大，随着反应进行，p(C3H8)减小，p(C3H6)增大，v(C3H6)减小，体系中主要发生反应Ⅳ，c(C3H6)逐渐减小；故答案为：先增大后减小、反应开始时主要发生反应I，c(C3H6)逐渐增大，随着反应进行，p(C3H8)减小，p(C3H6)增大，v(C3H6)减小，体系中主要发生反应Ⅳ，c(C3H6)逐渐减小；
【点睛】此题考查焓变计算及速率平衡的应用；注意多平衡中的浓度和恒压情况平衡移动。
16．(1)b>a>c
(2) 小于 C
(3)-109
【详解】（1）液态甲醇变为气态要吸收热量，则b>a，化学计量数与反应放热量成正比，则a>c，由大到小的排序为b>a>c；
（2）①该反应是可逆反应，反应不能完全转化，放出的热量小于46kJ；
②使用催化剂，降低反应活化能，使部分能量较低的分子转化为活化分子，增加了单位体积内活化分子百分数，使反应速率加快，故选：C；
（3）反应中ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能=(1072+2×436)-(3×413+351+463)= -109kJ/mol。
17．(1)放热
(2) 1∶3 1∶1
(3) 减小 不变
(4)逆向
(5) 向左移动 小于
【解析】（1）
焓变小于零，为放热反应；
（2）
使2molN2和6molH2混合发生下列反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，反应物起始N2和H2浓度之比等于化学方程式中的化学计量数之比，转化N2和H2浓度之比等于化学计量数之比，则平衡N2和H2浓度之为1：3，N2和H2的转化率之比为1：1；
（3）
正反应为放热反应，升温平衡逆向进行，气体质量不变，气体的物质的量增大，由M=可知，混和气体的平均相对分子质量减小；混合气体质量和体积不变，平衡后气体密度ρ=，所以密度不变；
（4）
正反应是气体体积减小的放热反应，恒温恒压容器加入氩气，为保持恒压体积增大，压强减小，平衡逆向进行；
（5）
升温，平衡向吸热方向移动，即向逆反应方向移动，使体系温度降低；根据勒夏特列原理，达到新平衡后，容器内温度小于原来的2倍。
18．(1)
(2)463.4
(3) 变小 不变
(4) 相同质量的氢气、甲烷和乙醇燃烧，氢气燃烧后放出热量最多 燃烧产物无污染
【详解】（1）乙醇燃烧反应方程式为：，该反应中1mol完全反应转移12mol电子，由题意：转移6mol电子，放出热量，则1mol完全反应放出热量为，反应的热化学方程式为： ，故答案为： ；
（2）由图中转化得热化学方程式：，根据反应热等于反应物键能和减生成物键能和得：==，解得：=463.4，故答案为：463.4；
（3）①由图可知正反应活化能-逆反应活化能=，故答案为：；
②催化剂能降低反应活化能，但不影响反应的，故答案为：变小；不变；
（4）对比三者的燃烧热数值可知相同质量的氢气、甲烷和乙醇燃烧，氢气燃烧后放出热量最多，且氢气燃烧产物为水，不污染环境，故答案为：相同质量的氢气、甲烷和乙醇燃烧，氢气燃烧后放出热量最多；燃烧产物无污染；
19．(1)CO2(g)+CH4(g)=2CO(g)+2H2(g) △H=+(E5-E1)NA eV/mol
(2) > 0.01
(3) L2 两个反应均为放热反应，温度升高，化学平衡逆向移动，导致丙烷转化率降低 温度高于T2K时，反应 ⅱ 几乎不发生(反应 ii 的平衡常数几乎为0)
(4) CH3OH
【详解】（1）反应物CO2(g)+CH4(g)的能量为E1，生成物2CO(g)+2H2(g)的能量为E5，该反应为吸热反应，热化学反应式为CO2(g)+CH4(g)=2CO(g)+2H2(g) △H=+(E5-E1)NA eV/mol；
（2）①反应吸热，温度上升则平衡向右移动，H2的物质的量增大，根据图示可知T1>T2；②由图可知温度为T1，平衡时当p(H2)=p(CO)=100.5,，有p(CO2)=p(CH4)=102，则Kp==0.01 MPa2
（3）①从两个反应的化学计量数和投料比看，可知丙烷的转化率要低于氧气，所以L2代表丙烷的转化率；②由于T1K后反应达到平衡，两个反应均为放热反应，温度升高，化学平衡逆向移动，导致丙烷转化率降低；③当温度达到T2K时，O2和丙烷的转化率相同，且起始投料比n(C3H8)：n(O2)=2∶1，可以判断温度达到T2K后，反应ⅱ不发生，只发生反应ⅰ。
（4）①反应ⅰ为吸热反应，反应ⅱ和ⅲ为吸热反应，当温度上升，则反应ⅰ正向进行，反应ⅱ和ⅲ逆向进行，所以CO的物质的量分数增加，X代表CO，CH3OH和H2O的物质的量分数减少，但由于反应ⅰ中有H2O生成，所以H2O减少的物质的量分数少于CH3OH，所以Y代表CH3OH，Z代表H2O；
②根据各组分的物质的量分数随温度变化图可知当温度大于220℃时，>3且随温度上升而增加，由此可绘制出对应曲线。
20．(1)反应进行得越完全，平衡时反应物的转化率越大
(2)0.03
(3) 1
【详解】（1）化学平衡常数K等于生成物平衡浓度幂指数的乘积与反应物平衡浓度幂指数的乘积的比值，K越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，正反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，平衡时反应物的转化率越大；答案为：反应进行得越完全，平衡时反应物的转化率越大。
（2）根据图象，前4min的平均反应速率v(CO)==0.03mol/(L min)；答案为：0.03。
（3）该反应的化学平衡常数表达式为K=；反应进行到4min时反应达到平衡，根据图象，平衡时CO、H2O(g)的浓度依次为0.08mol/L、0.18mol/L，从起始到平衡转化的CO浓度为0.20mol/L-0.08mol/L=0.12mol/L，则平衡时CO2、H2的浓度都为0.12mol/L，化学平衡常数K===1；答案为：；1。
21．(1) 25℃ 1.125
(2)ABD
【详解】（1）由表中数据可知，25℃处理相同的时间，氨氮含量最小，故硝化细菌去除氨氮的最佳反应温度是25℃；在25℃时，48h内去除氨氮反应的平均速率为=1.125mg L-1 h-1；答案为：25℃；1.125。
（2）乙容器中初始投入2molSO3，采用极限法“一边倒”，相当于在相同条件下初始投入2molSO2和1molO2，在相同温度和相同体积的容器中，乙和甲达到平衡时为完全全等的等效平衡；丙容器中初始投入4molSO2和2molO2，为甲容器中各物质初始物质的量的两倍，若丙容器的容积为2L，则平衡时各物质物质的量是甲中的两倍，现丙容器相当于在2L容器达到平衡后，增大压强使体积缩小为原来的；
A．乙和甲为完全全等的等效平衡，则α1+α2=1，A项正确；
B．乙和甲为完全全等的等效平衡，则Q1+Q2=196，B项正确；
C．丙容器相当于在甲容器达到平衡后，增大压强使体积缩小为原来的，增大压强平衡正向移动，反应物的转化率增大，则α3＞α1，C项错误；
D．乙和甲为完全全等的等效平衡，则P1=P2，丙容器相当于在甲容器达到平衡后，增大压强使体积缩小为原来的，若平衡不移动，则压强为甲的两倍，增大压强平衡正向移动，故P3＜2P1=2P2，D项正确；
E．乙和甲为完全全等的等效平衡，则n2=1.6mol，丙容器中初始投入4molSO2和2molO2，为甲容器中各物质初始物质的量的两倍，若平衡不移动，则丙平衡时SO3物质的量为3.2mol，丙容器相当于在甲容器达到平衡后，增大压强使体积缩小为原来的，增大压强平衡正向移动，则n3＞3.2mol，E项错误；
F．丙容器中初始投入4molSO2和2molO2，为甲容器中各物质初始物质的量的两倍，若平衡不移动，则丙平衡时放出的能量为2Q1，丙容器相当于在甲容器达到平衡后，增大压强使体积缩小为原来的，增大压强平衡正向移动，则Q3＞2Q1，F项错误；
答案选ABD。
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