练习三 化学平衡的移动 化学反应的调控（原卷版）
一、选择题
1.(2023·北京卷)下列事实能用平衡移动原理解释的是( )
A.H2O2溶液中加入少量MnO2固体，促进H2O2分解
B.密闭烧瓶内的NO2和N2O4的混合气体，受热后颜色加深
C.铁钉放入浓硝酸中，待不再变化后，加热能产生大量红棕色气体
D.锌片与稀硫酸反应过程中，加入少量CuSO4固体，促进H2的产生
2.(2022·广东高考)恒容密闭容器中，BaSO4(s)＋4H2(g) BaS(s)＋4H2O(g)在不同温度下达平衡时，各组分的物质的量(n)如图所示。下列说法正确的是( )
A.该反应的ΔH＜0
B.a为n(H2O)随温度的变化曲线
C.向平衡体系中充入惰性气体，平衡不移动
D.向平衡体系中加入BaSO4，H2的平衡转化率增大
3.(2022·浙江6月选考)关于反应Cl2(g)＋H2O(l) HClO(aq)＋H＋(aq)＋Cl－(aq) ΔH<0，达到平衡后，下列说法不正确的是( )
A.升高温度，氯水中的c(HClO)减小
B.氯水中加入少量醋酸钠固体，上述平衡正向移动，c(HClO)增大
C.取氯水稀释，c(Cl－)/c(HClO)增大
D.取两份氯水，分别滴加AgNO3溶液和淀粉KI溶液，若前者有白色沉淀，后者溶液变蓝色，可以证明上述反应存在限度
4.反应NH4HS(s) NH3(g)＋H2S(g)在某温度下达到平衡，下列各种情况中，不会使平衡发生移动的是( )
A.温度、容积不变时，通入SO2气体
B.移走一部分NH4HS固体
C.容器体积不变，充入HCl气体
D.保持压强不变，充入氮气
5.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：Br2＋H2OHBr＋HBrO，当加入少量AgNO3溶液后，溶液的颜色变浅
B.对于反应：2HI(g) H2(g)＋I2(g)，缩小容器的容积可使平衡体系的颜色变深
C.反应：CO(g)＋NO2(g) CO2(g)＋NO(g) ΔH<0，升高温度可使平衡向逆反应方向移动
D.对于合成NH3的反应，为提高NH3的产率，理论上应采取低温措施
6.(2023·哈尔滨市高三质量监测)密闭容器中，一定量的混合气体发生反应：aA(g)＋bB(g)
cC(g)，平衡时测得A的浓度为0.8 mol·L－1。保持温度不变，将容器的容积扩大为原来的两倍，再次达到平衡时，测得A的浓度降低为0.5 mol·L－1。下列有关判断正确的是( )
A.a＋b
C.B的转化率增大 D.C的体积分数下降
7.(2023·湖南卷)向一恒容密闭容器中加入1 mol CH4和一定量的H2O，发生反应：CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2(g)。CH4的平衡转化率按不同投料比x随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A.x1
8.向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下发生反应SO2(g)＋NO2(g) SO3(g)＋NO(g)，正反应速率随时间变化的示意图如图所示。由图可得出的正确结论是( )
A.反应在c点达到平衡状态
B.反应物浓度：a点小于b点
C.反应物的总能量低于生成物的总能量
D.Δt1＝Δt2时，SO2的转化率：a～b段小于b～c段
9.可逆反应mA(g) nB(g)＋pC(s) ΔH＝Q，温度和压强的变化对正、逆反应速率的影响分别符合下图中的两个图像，下列叙述正确的是( )
A.m>n，Q>0 B.m>n＋p，Q>0
C.m>n，Q<0 D.m
A.X、Y、Z均为气态
B.恒容时，混合气体的密度可作为此反应是否达到化学平衡状态的判断依据
C.升高温度时v正增大，v逆减小，平衡向右移动
D.使用催化剂Z的产率提高
11.(2023·广东省惠州市三校高三模拟)工业上利用氨气生产氢氰酸(HCN)的反应为CH4(g)＋NH3(g) HCN(g)＋3H2(g) ΔH>0。其他条件一定，达到平衡时NH3转化率随外界条件X变化的关系如图所示。则X可以是( )
①温度 ②压强 ③催化剂 ④
A.①② B.②③
C.②④ D.①④
12.对于aA(g)＋bB(g) cC(g)的平衡体系，压强不变，加热时体系中混合气体对H2的相对密度增大，下列说法正确的是( )
A.a＋b＞c，正反应放热 B.a＋b＞c，正反应吸热
C.a＋b＜c，逆反应放热 D.a＋b＝c，正反应吸热
13.对于可逆反应A(g)＋2B(g) 2C(g) ΔH>0，下列图像中正确的是( )
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14.某温度下，在一恒容密闭容器中进行如下两个反应并达到平衡：
①2X(g)＋Y(g) Z(s)＋2Q(g) ΔH1＜0
②M(g)＋N(g) R(g)＋Q(g) ΔH2＞0
下列叙述错误的是( )
A.加入适量Z，①和②平衡均不移动
B.通入稀有气体Ar，①平衡正向移动
C.降温时无法判断Q浓度的增减
D.通入Y，则N的浓度增大
15.某温度下，在恒容密闭容器中加入一定量X，发生反应2X(g) Y(s)＋Z(g)，一段时间后达到平衡。下列说法错误的是( )
A.加入一定量氩气，平衡不移动
B.加入一定量X，达新平衡后X的转化率不变
C.加入一定量Z，达新平衡后m(Y)减小
D.升高温度，若c(Z)增大，则ΔH>0
16.某温度下，在一容积可变的密闭容器里，反应2A(g) B(g)＋2C(g)达到平衡时，A、B和C的物质的量分别为4 mol、2 mol、4 mol。在保持温度和压强不变的条件下，下列说法正确的是( )
A.充入1 mol稀有气体氦(He)，平衡将不发生移动
B.充入A、B、C各1 mol，平衡将向正反应方向移动
C.将A、B、C各物质的物质的量都减半，C的百分含量不变
D.加入正催化剂，正、逆反应速率均加快，平衡向逆反应方向移动
17.(2023·黄冈市高三质量抽测)已知：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0，选择500 ℃左右是因为催化剂(铁触媒)在此温度下活性最佳。我国研制出一种新型合成氨催化剂，其最佳活化温度为350 ℃左右。则使用该新型催化剂合成氨时，下列说法错误的是( )
A.可提高反应物的平衡转化率
B.可改变合成氨反应的焓变
C.可减少合成氨的能耗
D.可降低合成氨的反应温度
18.某温度下，在2 L的密闭容器中，充入4 mol A和2 mol B进行如下反应：3A(g)＋2B(g)
4C(s)＋2D(g)，反应一段时间达到平衡，测得生成1.6 mol C，则下列说法正确的是( )
A.增大压强，平衡向逆反应方向移动
B.达平衡后B的转化率为40%
C.增加A，平衡正向移动，化学平衡常数增大
D.若升高温度，A的转化率增大，则该反应ΔH<0
19.(2023·浙江强基联盟高三联考)某温度下，将A和B各0.15 mol充入10 L恒容密闭容器中，发生反应2A(g)＋B(g) 2X(g) ΔH<0，反应过程中，B的物质的量n(B)随时间t的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.当v(A)＝v(X)时，反应达到平衡
B.前2 min的平均速率v(X)＝1.5×10－3 mol·L－1·min－1
C.9 min时，改变的反应条件为降温或加催化剂
D.若起始充入A和B各0.30 mol，平衡时c(B)<0.02 mol·L－1
二、非选择题
20.(2023·海南省高三期末诊断)以CO2为原料可制备绿色能源甲醇，从而实现“碳达峰”“碳中和”。CO2制备CH3OH的反应为CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－49.5 kJ·mol－1。回答下列问题：
(1)在恒容密闭容器中充入一定量CO2(g)、H2(g)的混合物，只发生上述反应，相同时间内测得容器中CH3OH(g)的浓度与反应温度(T)变化的关系如图1所示。
①该条件下，制备甲醇选取的最佳温度约为________ K。
②随着温度的升高，该密闭容器中甲醇浓度先增大后减小的原因是
________________________________________________________________________。
(2)以CO2(g)、H2(g)为原料合成CH3OH(g)，除发生上述反应外，还发生反应：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g) ΔH2。两个反应的平衡常数的自然对数(ln K)随温度倒数变化的关系如图2所示。
①图2中，表示反应CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－49.5 kJ·mol－1的是直线________(填“甲”或“乙”)。
②计算1250 K时，反应CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)的平衡常数K＝________。
21.(2023·新课标卷节选)氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力位居世界首位。回答下列问题：在不同压强下，以两种不同组成进料合成氨，反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如下图所示。其中一种进料组成为＝0.75、＝0.25，另一种为＝0.675、＝0.225、xAr＝0.10。
(1)图中压强由小到大的顺序为____________，判断的依据是___________________
_____________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)进料组成中含有惰性气体Ar的图是________。
(3)图1中，当p2＝20 MPa、＝0.20时，氮气的转化率α＝________。该温度时，反应N2(g)＋H2(g) NH3(g)的平衡常数Kp＝________(MPa)－1(化为最简式)。
22.(2023·辽宁卷节选)硫酸工业在国民经济中占有重要地位。
接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化：
SO2(g)＋O2(g) SO3(g) ΔH＝－98.9 kJ·mol－1
(1)为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度，绘制相应转化率(α)下反应速率(数值已略去)与温度的关系如下图所示，下列说法正确的是________。
a.温度越高，反应速率越大
b.α＝0.88的曲线代表平衡转化率
c.α越大，反应速率最大值对应温度越低
d.可根据不同α下的最大速率，选择最佳生产温度
(2)为提高钒催化剂的综合性能，我国科学家对其进行了改良。不同催化剂下，温度和转化率关系如下图所示，催化性能最佳的是________(填标号)。
(3)设O2的平衡分压为p，SO2的平衡转化率为αe，用含p和αe的代数式表示上述催化氧化反应的Kp＝______________________(用平衡分压代替平衡浓度计算)。
23.游离态氮称为惰性氮，游离态氮转化为化合态氮称为氮的活化，在氮的循环系统中，氮的过量“活化”会导致氮向大气和水体过量迁移，氮的循环平衡被打破，导致全球环境问题。
已知：SO2、CO、NH3等都可以催化还原氮氧化物生成惰性氮。
在25 ℃、101 kPa时，存在如下反应：
a.N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH1＝－92.4 kJ·mol－1
b.2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2＝－571.6 kJ·mol－1
c.N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH3＝＋180.0 kJ·mol－1
(1)结合以上热化学方程式，写出NO与NH3反应生成惰性氮的热化学方程式：____________。
(2)工业合成氨是氮的活化的重要途径之一，在一定条件下，将N2和H2通入体积为1 L的恒容容器中，下列说法能说明该可逆反应达到平衡状态的是________(填字母)。
A.容器中气体密度不变
B.3v正(H2)＝2v逆(NH3)
C.容器中压强不变
D.N2、H2、NH3分子数之比为1∶3∶2
(3)在合成氨工业中，为提高化学反应速率并提高原料平衡转化率可采取的措施为________(填字母)。
A.升高温度
B.将氨液化从体系中分离
C.加入催化剂
D.增大压强
(4)在有氧条件下，新型催化剂M能催化CO与NO2反应生成N2，该反应的方程式为4CO(g)＋2NO2(g) N2(g)＋4CO2(g) ΔH<0。
①现向某密闭容器中充入等物质的量浓度的NO2和CO气体，维持恒温恒容，在催化剂作用下发生反应。相关数据如下：
0 min 5 min 10 min 15 min 20 min
c(NO2)/ mol·L－1) 2.0 1.7 1.56 1.5 1.5
c(N2)/ (mol·L－1) 0 0.15 0.22 0.25 0.25
在0～5 min内，以CO2的浓度变化表示的反应速率为________mol·L－1·min－1，在10 min时，CO的转化率为________。此温度下，该反应的化学平衡常数K＝________(保留两位有效数字)。
②该反应的正、逆反应的平衡常数(K)与温度(T)的关系如图所示，其中表示正反应的平衡常数(K正)的是________(填“A”或“B”)，原因是_________________________________________。
练习三 化学平衡的移动 化学反应的调控（解析版）
一、选择题
1.(2023·北京卷)下列事实能用平衡移动原理解释的是( )
A.H2O2溶液中加入少量MnO2固体，促进H2O2分解
B.密闭烧瓶内的NO2和N2O4的混合气体，受热后颜色加深
C.铁钉放入浓硝酸中，待不再变化后，加热能产生大量红棕色气体
D.锌片与稀硫酸反应过程中，加入少量CuSO4固体，促进H2的产生
答案 B
解析 MnO2会催化H2O2分解，与平衡移动无关，A不符合题意；NO2转化为N2O4的反应是放热反应，升温平衡逆向移动，NO2浓度增大，混合气体颜色加深，与平衡移动有关，B符合题意；铁在浓硝酸中钝化，加热会使表面的氧化膜溶解，铁与浓硝酸反应生成大量NO2，与平衡移动无关，C不符合题意；加入硫酸铜以后，锌置换出铜，构成原电池，从而使反应速率加快，与平衡移动无关，D不符合题意。
2.(2022·广东高考)恒容密闭容器中，BaSO4(s)＋4H2(g) BaS(s)＋4H2O(g)在不同温度下达平衡时，各组分的物质的量(n)如图所示。下列说法正确的是( )
A.该反应的ΔH＜0
B.a为n(H2O)随温度的变化曲线
C.向平衡体系中充入惰性气体，平衡不移动
D.向平衡体系中加入BaSO4，H2的平衡转化率增大
答案 C
解析 从图示可以看出，平衡时升高温度，氢气的物质的量减少，则平衡正向移动，说明该反应的正反应是吸热反应，即ΔH＞0，故A错误；从图示可以看出，在恒容密闭容器中，H2的起始物质的量为4 mol，达到平衡时小于1 mol，则n(H2O)应大于3 mol，应是最上边那条曲线为n(H2O)随温度的变化曲线，不是a曲线，故B错误；容器体积固定，向容器中充入惰性气体，没有改变各物质的浓度，平衡不移动，故C正确；BaSO4是固体，向平衡体系中加入BaSO4，平衡不移动，氢气的转化率不变，故D错误。
3.(2022·浙江6月选考)关于反应Cl2(g)＋H2O(l) HClO(aq)＋H＋(aq)＋Cl－(aq) ΔH<0，达到平衡后，下列说法不正确的是( )
A.升高温度，氯水中的c(HClO)减小
B.氯水中加入少量醋酸钠固体，上述平衡正向移动，c(HClO)增大
C.取氯水稀释，c(Cl－)/c(HClO)增大
D.取两份氯水，分别滴加AgNO3溶液和淀粉KI溶液，若前者有白色沉淀，后者溶液变蓝色，可以证明上述反应存在限度
答案 D
解析 HClO受热易分解，升高温度，HClO分解，c(HClO)减小，A正确；氯水中加入少量醋酸钠固体，醋酸根离子和氢离子结合生成醋酸分子，氢离子浓度减小，平衡正向移动，c(HClO)增大，B正确；取氯水稀释，平衡正向移动，但溶液体积增大，c(HClO)和c(Cl－)均减小，同时HClO本身也存在电离平衡HClO??H＋＋ClO－，稀释促进了HClO的电离，使c(HClO)减少更多，因此增大，C正确；氯水中加硝酸银产生白色沉淀，证明溶液中有氯离子，氯水中加淀粉碘化钾溶液，溶液变蓝，证明生成了碘单质，说明溶液中有强氧化性的物质，而氯气和次氯酸都有强氧化性，不能证明反应物和生成物共存，即不能证明上述反应存在限度，D错误。
4.反应NH4HS(s) NH3(g)＋H2S(g)在某温度下达到平衡，下列各种情况中，不会使平衡发生移动的是( )
A.温度、容积不变时，通入SO2气体
B.移走一部分NH4HS固体
C.容器体积不变，充入HCl气体
D.保持压强不变，充入氮气
答案 B
5.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：Br2＋H2OHBr＋HBrO，当加入少量AgNO3溶液后，溶液的颜色变浅
B.对于反应：2HI(g) H2(g)＋I2(g)，缩小容器的容积可使平衡体系的颜色变深
C.反应：CO(g)＋NO2(g) CO2(g)＋NO(g) ΔH<0，升高温度可使平衡向逆反应方向移动
D.对于合成NH3的反应，为提高NH3的产率，理论上应采取低温措施
答案 B
解析 溴水中存在平衡：Br2＋H2OHBr＋HBrO，加入少量AgNO3溶液，HBr与AgNO3反应生成AgBr沉淀，c(HBr)减小，平衡正向移动，溶液的颜色变浅，A可以用勒夏特列原理解释；2HI(g) H2(g)＋I2(g)是反应前后气体总分子数不变的反应，缩小容器的容积，压强增大，平衡不移动，但c(I2)增大，导致平衡体系的颜色变深，由于平衡不移动，故B不能用勒夏特列原理解释；反应CO(g)＋NO2(g) CO2(g)＋NO(g)的ΔH<0，升高温度，平衡逆向移动，C可以用勒夏特列原理解释；合成氨的反应是放热反应，降低温度，平衡正向移动，有利于生成NH3，D可以用勒夏特列原理解释。
6.(2023·哈尔滨市高三质量监测)密闭容器中，一定量的混合气体发生反应：aA(g)＋bB(g)
cC(g)，平衡时测得A的浓度为0.8 mol·L－1。保持温度不变，将容器的容积扩大为原来的两倍，再次达到平衡时，测得A的浓度降低为0.5 mol·L－1。下列有关判断正确的是( )
A.a＋b
C.B的转化率增大 D.C的体积分数下降
答案 D
解析 第一次平衡时测得A的浓度为0.8 mol·L－1，保持温度不变，将容器的容积扩大为原来的两倍，若平衡不移动，则A的浓度为0.4 mol·L－1，而再次达到平衡时，测得A的浓度为0.5 mol·L－1，说明体积增大(压强减小)，化学平衡逆向移动，则该反应为气体分子数减小的反应，故A、B错误；平衡逆向移动，B的转化率降低，C的体积分数减小，C错误，D正确。
7.(2023·湖南卷)向一恒容密闭容器中加入1 mol CH4和一定量的H2O，发生反应：CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2(g)。CH4的平衡转化率按不同投料比x随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A.x1
答案 B
解析 一定条件下，增大H2O(g)的浓度，能提高CH4的转化率，即x值越小，CH4的转化率越大，则x1
A.反应在c点达到平衡状态
B.反应物浓度：a点小于b点
C.反应物的总能量低于生成物的总能量
D.Δt1＝Δt2时，SO2的转化率：a～b段小于b～c段
答案 D
解析 A项，c点对应的正反应速率显然还在改变，一定未达平衡，错误；B项，a到b时正反应速率增加，反应物浓度随时间不断减小，错误；C项，从a到c正反应速率增大，之后正反应速率减小，说明反应刚开始时温度升高对正反应速率的影响大于浓度减小对正反应速率的影响，说明该反应为放热反应，即反应物的总能量高于生成物的总能量，错误。
9.可逆反应mA(g) nB(g)＋pC(s) ΔH＝Q，温度和压强的变化对正、逆反应速率的影响分别符合下图中的两个图像，下列叙述正确的是( )
A.m>n，Q>0 B.m>n＋p，Q>0
C.m>n，Q<0 D.m
解析 由图像可知，正反应速率与逆反应速率的交点为平衡状态；达到平衡时，升高温度，v正、v逆都增大，且v逆>v正，平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应，故ΔH<0即Q<0；达到平衡时增大压强，v正、v逆都增大，且v正>v逆，平衡向正反应方向移动，正反应为气体体积减小的反应，故m>n，C正确。
10.如图是温度和压强对反应X＋Y2Z影响的示意图。图中纵坐标表示平衡混合气体中Z的体积分数。下列叙述正确的是( )
A.X、Y、Z均为气态
B.恒容时，混合气体的密度可作为此反应是否达到化学平衡状态的判断依据
C.升高温度时v正增大，v逆减小，平衡向右移动
D.使用催化剂Z的产率提高
答案 B
解析 由图可知，在温度不变时增大压强，Z的体积分数减小，即平衡逆向移动，所以X、Y中有一种是气体，A错误；升高温度，v正、v逆都增大，C错误；催化剂对平衡移动无影响，不能提高Z的产率，D错误。
11.(2023·广东省惠州市三校高三模拟)工业上利用氨气生产氢氰酸(HCN)的反应为CH4(g)＋NH3(g) HCN(g)＋3H2(g) ΔH>0。其他条件一定，达到平衡时NH3转化率随外界条件X变化的关系如图所示。则X可以是( )
①温度 ②压强 ③催化剂 ④
A.①② B.②③
C.②④ D.①④
答案 C
解析 图像趋势为平衡时NH3的转化率随外界条件X增大而减小：反应是吸热反应，升高温度平衡正向移动，NH3转化率随温度的升高而增大，故①错误；反应是气体体积增大的反应，增大压强平衡逆向移动，NH3转化率随压强增大而减小，故②正确；催化剂不影响平衡，故③错误；越大，代表NH3的量越大，有利于平衡正向移动，但是NH3的转化率随着NH3的增多而减小，故④正确。
12.对于aA(g)＋bB(g) cC(g)的平衡体系，压强不变，加热时体系中混合气体对H2的相对密度增大，下列说法正确的是( )
A.a＋b＞c，正反应放热 B.a＋b＞c，正反应吸热
C.a＋b＜c，逆反应放热 D.a＋b＝c，正反应吸热
答案 B
解析 压强不变下加热时，混合气体对H2的相对密度增大，而气体的总质量不变，说明加热时平衡向气体物质的量减小的方向移动，B正确。
13.对于可逆反应A(g)＋2B(g) 2C(g) ΔH>0，下列图像中正确的是( )
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答案 A
解析 升高温度，化学反应速率增大，达到平衡的时间缩短，因正反应为吸热反应，故平衡正向移动，A的转化率增大，平衡时A的百分含量减小，A正确，C错误；升高温度，正、逆反应速率都增大，因为正反应为吸热反应，所以正反应速率增大的程度大于逆反应速率增大的程度，B错误；该反应的正反应为气体分子数减小的反应，增大压强平衡正向移动，v(正)>v(逆)，D错误。
14.某温度下，在一恒容密闭容器中进行如下两个反应并达到平衡：
①2X(g)＋Y(g) Z(s)＋2Q(g) ΔH1＜0
②M(g)＋N(g) R(g)＋Q(g) ΔH2＞0
下列叙述错误的是( )
A.加入适量Z，①和②平衡均不移动
B.通入稀有气体Ar，①平衡正向移动
C.降温时无法判断Q浓度的增减
D.通入Y，则N的浓度增大
答案 B
解析 Z为固体，加入适量Z不影响反应①的平衡移动，而反应②与Z无关，故加入Z也不影响反应②的平衡移动，A正确；通入稀有气体Ar，由于容器体积不变，故气体浓度不发生改变，反应①的平衡不移动，B错误；温度降低，反应①正向移动，反应②逆向移动，但两个反应中反应物的起始浓度未知，故无法判断Q浓度的增减，C正确；通入气体Y，反应①平衡正向移动，Q的浓度增大，导致反应②平衡逆向移动，则N的浓度增大，D正确。
15.某温度下，在恒容密闭容器中加入一定量X，发生反应2X(g) Y(s)＋Z(g)，一段时间后达到平衡。下列说法错误的是( )
A.加入一定量氩气，平衡不移动
B.加入一定量X，达新平衡后X的转化率不变
C.加入一定量Z，达新平衡后m(Y)减小
D.升高温度，若c(Z)增大，则ΔH>0
答案 B
16.某温度下，在一容积可变的密闭容器里，反应2A(g) B(g)＋2C(g)达到平衡时，A、B和C的物质的量分别为4 mol、2 mol、4 mol。在保持温度和压强不变的条件下，下列说法正确的是( )
A.充入1 mol稀有气体氦(He)，平衡将不发生移动
B.充入A、B、C各1 mol，平衡将向正反应方向移动
C.将A、B、C各物质的物质的量都减半，C的百分含量不变
D.加入正催化剂，正、逆反应速率均加快，平衡向逆反应方向移动
答案 C
解析 保持温度和压强不变的条件下，充入1 mol稀有气体氦(He)，容器的容积变大，各物质浓度减小，平衡正向移动，A错误；充入A、B、C各1 mol，相当于先充入A、B、C分别为1 mol、0.5 mol、1 mol，根据等效平衡，此时平衡不移动，后又充入0.5 mol B，平衡逆向移动，B错误；将A、B、C各物质的物质的量都减半，根据等效平衡，平衡不移动，C的百分含量不变，C正确；加入正催化剂，正、逆反应速率均加快，平衡不发生移动，D错误。
17.(2023·黄冈市高三质量抽测)已知：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0，选择500 ℃左右是因为催化剂(铁触媒)在此温度下活性最佳。我国研制出一种新型合成氨催化剂，其最佳活化温度为350 ℃左右。则使用该新型催化剂合成氨时，下列说法错误的是( )
A.可提高反应物的平衡转化率
B.可改变合成氨反应的焓变
C.可减少合成氨的能耗
D.可降低合成氨的反应温度
答案 B
解析 该反应为放热反应，催化剂活性温度降低，则反应温度降低，平衡正向移动，可提高反应物的平衡转化率，A正确；催化剂能降低活化能，但不能改变反应焓变，B错误；使用该新型催化剂可降低反应温度，减少合成氨的能耗，C、D正确。
18.某温度下，在2 L的密闭容器中，充入4 mol A和2 mol B进行如下反应：3A(g)＋2B(g)
4C(s)＋2D(g)，反应一段时间达到平衡，测得生成1.6 mol C，则下列说法正确的是( )
A.增大压强，平衡向逆反应方向移动
B.达平衡后B的转化率为40%
C.增加A，平衡正向移动，化学平衡常数增大
D.若升高温度，A的转化率增大，则该反应ΔH<0
答案 B
解析 该反应为气体分子数减小的反应，则增大压强，平衡向正反应方向移动，A错误；列三段式：
3A(g)＋2B(g) 4C(s)＋2D(g)
起始量/mol 4 2 0 0
转化量/mol 1.2 0.8 1.6 0.8
平衡量/mol 2.8 1.2 1.6 0.8
达平衡后B的转化率＝×100%＝40%，B正确；温度不变，化学平衡常数不变，C错误；若升高温度，A的转化率增大，说明平衡正向移动，则该反应为吸热反应，ΔH>0，D错误。
19.(2023·浙江强基联盟高三联考)某温度下，将A和B各0.15 mol充入10 L恒容密闭容器中，发生反应2A(g)＋B(g) 2X(g) ΔH<0，反应过程中，B的物质的量n(B)随时间t的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.当v(A)＝v(X)时，反应达到平衡
B.前2 min的平均速率v(X)＝1.5×10－3 mol·L－1·min－1
C.9 min时，改变的反应条件为降温或加催化剂
D.若起始充入A和B各0.30 mol，平衡时c(B)<0.02 mol·L－1
答案 D
解析 同一化学反应用不同物质表示速率，速率之比等于方程式中各物质的化学计量数之比，反应过程中一定有v(A)＝v(X)，不能由此判断反应是否达到平衡，A错误；前2 min的平均速率v(B)＝＝＝1.5×10－3 mol/(L·min)，v(X)＝2v(B)＝3×10－3 mol/(L·min)，B错误；由图像可知7～9 min反应达平衡状态，加催化剂平衡不移动，B的物质的量不会改变，C错误；由图像可知，某温度下，将A和B各0.15 mol充入10 L恒容密闭容器中，达平衡，c(B)＝＝0.01 mol/L，在恒温恒容时，投料变为原来的2倍，若平衡转化率相同，达平衡c(B)＝0.02 mol/L，但是恒温恒容条件下，相同比例相同倍数的增加反应物浓度，相当于加压，B的转化率增大，所以c(B)<0.02 mol/L，D正确。
二、非选择题
20.(2023·海南省高三期末诊断)以CO2为原料可制备绿色能源甲醇，从而实现“碳达峰”“碳中和”。CO2制备CH3OH的反应为CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－49.5 kJ·mol－1。回答下列问题：
(1)在恒容密闭容器中充入一定量CO2(g)、H2(g)的混合物，只发生上述反应，相同时间内测得容器中CH3OH(g)的浓度与反应温度(T)变化的关系如图1所示。
①该条件下，制备甲醇选取的最佳温度约为________ K。
②随着温度的升高，该密闭容器中甲醇浓度先增大后减小的原因是
________________________________________________________________________。
(2)以CO2(g)、H2(g)为原料合成CH3OH(g)，除发生上述反应外，还发生反应：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g) ΔH2。两个反应的平衡常数的自然对数(ln K)随温度倒数变化的关系如图2所示。
①图2中，表示反应CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－49.5 kJ·mol－1的是直线________(填“甲”或“乙”)。
②计算1250 K时，反应CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)的平衡常数K＝________。
答案 (1)①500 ②500 K前反应未达到平衡，升高温度，反应一直正向进行；至500 K左右反应达到平衡，升高温度，平衡逆向移动
(2)①甲 ②1
解析 (2)①由图2可知，直线甲中ln K随的增大而增大，说明降低温度，K增大，即平衡正向移动，正反应为放热反应，由于反应CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)正反应为放热反应，则直线甲符合。②由图可知，温度在1250 K时，×103＝0.8，反应CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)的ln K＝0，即平衡常数K＝1。
21.(2023·新课标卷节选)氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力位居世界首位。回答下列问题：
在不同压强下，以两种不同组成进料合成氨，反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如下图所示。其中一种进料组成为＝0.75、＝0.25，另一种为＝0.675、＝0.225、xAr＝0.10。
(1)图中压强由小到大的顺序为____________，判断的依据是___________________
_____________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)进料组成中含有惰性气体Ar的图是________。
(3)图1中，当p2＝20 MPa、＝0.20时，氮气的转化率α＝________。该温度时，反应N2(g)＋H2(g)??NH3(g)的平衡常数Kp＝________(MPa)－1(化为最简式)。
答案 (1)p1
(3)图1中，进料组成为＝0.75、＝0.25时，两者物质的量之比为3∶1。假设进料中氢气和氮气的物质的量分别为3 mol和1 mol，达到平衡时氮气的变化量为y mol，则有：
N2(g) ＋ 3H2(g) 2NH3(g)
始(mol) 1 3 0
变(mol) y 3y 2y
平(mol) 1－y 3－3y 2y
当p2＝20 MPa、＝0.20时，＝＝0.20，解之得y＝，则氮气的转化率α＝≈33.33%；平衡时N2、H2、NH3的物质的量分别为 mol、2 mol、 mol，其物质的量分数分别为、、，则该温度下Kp′＝＝(MPa)－2。因此该温度下，反应N2(g)＋H2(g)??NH3(g)的平衡常数Kp＝ ＝＝ (MPa)－1。
22.(2023·辽宁卷节选)硫酸工业在国民经济中占有重要地位。
接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化：
SO2(g)＋O2(g) SO3(g) ΔH＝－98.9 kJ·mol－1
(1)为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度，绘制相应转化率(α)下反应速率(数值已略去)与温度的关系如下图所示，下列说法正确的是________。
a.温度越高，反应速率越大
b.α＝0.88的曲线代表平衡转化率
c.α越大，反应速率最大值对应温度越低
d.可根据不同α下的最大速率，选择最佳生产温度
(2)为提高钒催化剂的综合性能，我国科学家对其进行了改良。不同催化剂下，温度和转化率关系如下图所示，催化性能最佳的是________(填标号)。
(3)设O2的平衡分压为p，SO2的平衡转化率为αe，用含p和αe的代数式表示上述催化氧化反应的Kp＝______________________(用平衡分压代替平衡浓度计算)。
答案 (1)cd (2)d (3)
解析 (3)设起始时SO2的分压为p1，列三段式
SO2(g) ＋ O2(g) SO3(g)
起始 p1
转化 p1αe p1αe
平衡 p1(1－αe) p p1αe
Kp＝＝。
23.游离态氮称为惰性氮，游离态氮转化为化合态氮称为氮的活化，在氮的循环系统中，氮的过量“活化”会导致氮向大气和水体过量迁移，氮的循环平衡被打破，导致全球环境问题。
已知：SO2、CO、NH3等都可以催化还原氮氧化物生成惰性氮。
在25 ℃、101 kPa时，存在如下反应：
a.N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH1＝－92.4 kJ·mol－1
b.2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH2＝－571.6 kJ·mol－1
c.N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH3＝＋180.0 kJ·mol－1
(1)结合以上热化学方程式，写出NO与NH3反应生成惰性氮的热化学方程式：____________。
(2)工业合成氨是氮的活化的重要途径之一，在一定条件下，将N2和H2通入体积为1 L的恒容容器中，下列说法能说明该可逆反应达到平衡状态的是________(填字母)。
A.容器中气体密度不变
B.3v正(H2)＝2v逆(NH3)
C.容器中压强不变
D.N2、H2、NH3分子数之比为1∶3∶2
(3)在合成氨工业中，为提高化学反应速率并提高原料平衡转化率可采取的措施为________(填字母)。
A.升高温度
B.将氨液化从体系中分离
C.加入催化剂
D.增大压强
(4)在有氧条件下，新型催化剂M能催化CO与NO2反应生成N2，该反应的方程式为4CO(g)＋2NO2(g) N2(g)＋4CO2(g) ΔH<0。
①现向某密闭容器中充入等物质的量浓度的NO2和CO气体，维持恒温恒容，在催化剂作用下发生反应。相关数据如下：
0 min 5 min 10 min 15 min 20 min
c(NO2)/ mol·L－1) 2.0 1.7 1.56 1.5 1.5
c(N2)/ (mol·L－1) 0 0.15 0.22 0.25 0.25
在0～5 min内，以CO2的浓度变化表示的反应速率为________mol·L－1·min－1，在10 min时，CO的转化率为________。此温度下，该反应的化学平衡常数K＝________(保留两位有效数字)。
②该反应的正、逆反应的平衡常数(K)与温度(T)的关系如图所示，其中表示正反应的平衡常数(K正)的是________(填“A”或“B”)，原因是_________________________________________。
答案 (1)6NO(g)＋4NH3(g)===5N2(g)＋6H2O(l) ΔH＝－2070.0 kJ·mol－1
(2)C (3)D
(4)①0.12 44% 0.11 ②B 该反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，K正减小
解析 (1)根据盖斯定律，由b×3－a×2－c×3可得6NO(g)＋4NH3(g)===5N2(g)＋6H2O(l) ΔH＝－2070.0 kJ·mol－1。
(2)容器体积和气体质量始终不变，则混合气体的密度始终不变，故A错误；3v正(H2)＝2v逆(NH3)，正逆反应速率不相等，反应未达到平衡状态，B错误；该反应为气体分子数减小的反应，容器中压强不变，可以说明反应已达平衡，C正确；N2、H2、NH3分子数之比为1∶3∶2不能说明反应已达平衡，D错误。
(3)该反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，原料平衡转化率减小，A错误；将氨液化从体系中分离，生成物浓度减小，平衡正向移动，但物质浓度减小，反应速率减慢，B错误；加入催化剂只能缩短达到平衡的时间，不能使平衡发生移动，C错误；该反应为气体分子数减小的反应，增大压强，平衡正向移动且反应速率加快，D正确。
(4)①在0～5 min内，v(N2)＝＝0.03 mol·L－1·min－1，根据速率之比等于化学计量数之比可知，以CO2的浓度变化表示的反应速率为0.12 mol·L－1·min－1，起始时NO2和CO的浓度均为2 mol·L－1，10 min时反应的NO2的浓度为0.44 mol·L－1，则反应的CO的浓度为0.88 mol·L－1，CO的转化率为×100%＝44%。根据题目信息列三段式：
4CO(g)＋2NO2(g) N2(g)＋4CO2(g)
2.0 2.0 0 0
1.0 0.5 0.25 1.0
1.0 1.5 0.25 1.0
则该反应的化学平衡常数K＝≈0.11。
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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