第七章 化学反应速率与化学平衡
测试卷
时间：75分钟 分值：100分
一、选择题(每小题只有一个正确选项，共15×3分)
1．（2024·天津南开·一模）工业合成尿素以和作为原料，其能量转化关系如下图：
已知 。下列有关说法正确的是
A．
B．
C．
D．过程③反应速率慢，使用合适的催化剂可减小而加快反应
【答案】C
【解析】A．二氧化碳气体转化为液态二氧化碳是一个熵减的过程，A错误；B．液态水变成气态水要吸热，，B错误；C．由盖斯定律可知，①+②+③得反应2NH3(l)+CO2(g)=H2O(l)+H2NCONH2(l)，则△H=△H1+△H2+△H3=△H1+(-109.2kJ·mol-1)+(+15.5kJ·mol-1)=-103.7，则△H1=-10kJ·mol-1，C正确；D．过程③使用合适催化剂可降低反应的活化能，但不改变反应热△H3的大小，D错误；故选C。
2．（2024·江苏·二模）法合成氨反应为 。工业上将原料以投入合成塔。下列说法正确的是
A．从合成塔排出的气体中，
B．当时，反应达到平衡状态
C．使用高效催化剂可降低反应的焓变
D．升高温度，正反应速率减小，逆反应速率增大
【答案】A
【解析】A．根据反应方程式，N2和H2反应时消耗的物质的量之比为1:3，而起始投料比为1:2.8，消耗比小于投料比，故排出的气体中，n(N2)：n(H2)>1：2.8，A正确；B．各物质的反应速率之比等于化学计量数之比，故2v正(H2)=3v逆(NH3)时，反应达到平衡状态，B错误；C．催化剂可以加快反应速率，但是不改变反应热，不能降低焓变，C错误；D．升高温度，正逆反应速率都增大，D错误；本题选A。
3．（2024·辽宁沈阳·模拟预测）CO2催化加氢制CH3OH的反应体系中，发生的主要反应如下：
反应1：
反应2：
恒压下，将的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管，测得出口处CO2的转化率及CH3OH和CO的选择性[]随温度的变化如图所示。下列说法正确的是
A．曲线③表示CO的选择性
B．280℃时出口处CO的物质的量小于220℃时
C．一定温度下，增大可提高CO2平衡转化率
D．为提高CH3OH生产效率，需研发CO2转化率高和CH3OH选择性高的催化剂
【答案】D
【分析】甲醇的选择性和CO的选择性相加等于100%，现已知曲线①为甲醇的选择性，则曲线②为CO的选择性，曲线③为CO2的转化率，据此解答。
【解析】A．根据分析可知，曲线③表示CO2的转化率，A错误；B．根据图示可知，随着温度增大，CO2转化率和CO选择性均增大，n生成(CO)=n总转化(CO2)×CO的选择性，则n生成(CO)随温度的升高而增大，故280℃时出口处CO的物质的量大于220℃时，B错误；C．一定温度下，增大，相当于额外加入了CO2，虽然化学平衡正向移动，但是CO2的平衡转化率减小，C错误；D．n生成(CH3OH)=n总转化(CO2)×CH3OH的选择性，研发CO2转化率高和CH3OH选择性高的催化剂，提高了CH3OH选择性和n总转化(CO2)，从而使得n生成(CH3OH)增大，D正确；故选D。
4．（2024·北京大兴·三模）制备的方程式为，同时还有其他副反应发生。当反应体系的压强为时，分别改变进料比和反应温度，二者对产率影响如图所示。下列说法不正确的是
A．增加压强有利于提高的产率
B．制备的反应为放热反应
C．增加的用量，的产率一定会增加
D．温度为，平衡常数：
【答案】C
【解析】A．增大压强平衡向气体体积减小的方向移动，即正向移动，有利于提高SiHCl3的产率，故A正确；B．由图可知温度越高SiHCl3产率减小，所以逆反应是吸热反应，正反应是放热反应，故B正确；C．由图可知增加HCl的用量，SiHCl3的产率可能增加也可能减小，所以增加HCl的用量，SiHCl3的产率不一定会增加，故C错误；D．平衡常数是温度的函数，温度为450K，平衡常数：K（x）＝K（y）＝K（z），故D正确；故选C。
5．（2024·江苏南京·模拟预测）中国科学家首次用C60改性铜基催化剂，将草酸二甲酯加氢制乙二醇的反应条件从高压降至常压。草酸二甲酯加氢的主要反应有：
反应 I：CH3OOCCOOCH3(g)( 草酸二甲酯)+2H2(g) CH3OOCCH2OH(g)( 乙醇酸甲酯)+CH3OH(g)
反应Ⅱ：CH3OOCCH2OH(g)+2H2(g) HOCH2CH2OH(g)+CH3OH(g)
反应Ⅲ：HOCH2CH2OH(g)+H2(g) C2H5OH(g)+H2O(g) H<0
其他条件相同时，相同时间内温度对产物选择性的影响结果如图。
已知：物质B的选择性S(B)=×100％
下列说法不正确的是
A．反应I、Ⅱ均为 H<0
B．其他条件不变，增加氢气的浓度，一定能提高乙二醇的产率
C．若不使用C60改性铜基催化剂采用高压条件能加快反应速率
D．用C60改性铜基催化剂催化草酸二甲醋反应制乙二醇最佳温度范围约为475～480K
【答案】B
【解析】A．由图可知I、Ⅱ、Ⅲ为连锁反应，即为自发进行，，可知I、Ⅱ为的反应，故I、Ⅱ的<0，故A正确；B．在乙醇酸甲酯等于乙二醇选择性时，其他条件不变，增加氢气的浓度，乙二醇的产率不变，故B错误；C．不使用C60改性铜基催化剂，采用高压条件能加快反应速率，相当于增大浓度，反应速率加快，故C正确；D．由图可知，温度为470~480K时，生成乙二醇的选择性最高，故D正确；答案选B。
6．（2024·黑龙江双鸭山·模拟预测）逆水煤气反应对于促进能源和化工产业的发展具有重要意义，其中涉及反应，已知该反应的正反应速率可表示为，逆反应速率可表示为为速率常数（只受温度影响），速率常数随温度的变化如图所示，下列说法正确的是
A．
B．温度低于时，反应向正反应方向进行
C．时，向某平衡体系中投入等物质的量后平衡不移动
D．时，若的平衡转化率大于50%，则的平衡转化率小于50%
【答案】D
【解析】A．根据图像可知，温度升高，逆反应增大的速率更快，所以逆反应为吸热反应，A项错误；B．反应向哪个方向进行与温度没有直接关系，B项错误；C．不知道初次平衡时各物质的关系，无法确定平衡是否移动，C项错误；D．反应达到平衡时，，，，则时反应的平衡常数为1，若的平衡转化率大于，则的平衡转化率一定小于，D项正确；故选：D。
7．（2024·海南省直辖县级单位·模拟预测）工业上用生产甲醇的反应为。在一定条件下的密闭容器中，分别充入的混合气体，的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示：
下列说法正确的是
A．
B．压强
C．a、b点的平衡常数：
D．体系中气体的总物质的量不变时，反应达到平衡
【答案】D
【解析】A．随着温度的升高，CO的转化率减小，说明平衡逆向移动，升高温度平衡逆向移动，故反应放热，，A错误；B．保持温度不变，增大压强，平衡正向移动，CO的转化率增大，故压强，B错误；C．温度不变，平衡常数不变，故，C错误；D．无论反应怎么反应，物质的量都会改变，体系中气体的总物质的量不变时，反应达到平衡，D正确； 故选D。
8．（2024·重庆·模拟预测）与在固载金属催化剂上存在以下两个反应：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
在恒压条件下，按投料比进行反应，的转化率与HCOOH选择性随温度的变化如图所示，A点分压为aMPa．下列说法正确的是
A．反应Ⅱ的
B．A点，反应Ⅰ的
C．充入He能提高平衡转化率
D．，升高温度，比增加更多
【答案】A
【解析】A．由图可知，温度在400~700K的转化率与HCOOH选择性随温度升高而增大，升高温度的转化率增大，平衡正向移动，说明反应Ⅱ是吸热反应即，故A正确；B．不妨设初始投料为n(H2)=n(CO2)=1mol，673.15K时，CO2的转化率为95%，HCOOH的选择性为0.3%，所以n(HCOOH)=1×95%×0.3%mol,由于反应I和反应Ⅱ中H2和CO2都是1∶1反应，所以此时n(H2)=n(CO2)=1×5%mol,则此时p(CO2)=p(H2)=aMPa,p(HCOOH)=αMPa,所以反应I的压力商计算式Qp=MPa-1，故B错误；C．恒压条件，再充入He，则容器体积变大，相当于减压，反应I为气体系数之和减小的反应，平衡逆向移动，CO2的转化率减小，故C错误；D．随温度升高，二氧化碳的转化率升高，但HCOOH的选择性却迅速下降，说明反应Ⅱ的反应速率增加更显著，则，升高温度，比增加更多，故D错误；故选A。
9．（2024·江苏宿迁·三模）丁烷催化脱氢是工业制备丁烯的主要方法，反应如下：CH3CH2CH2CH3(g)CH2=CHCH2CH3(g)＋H2(g) ΔH>0。为探究工业生产丁烯的合适温度，在体积为1 L的容器中，充入10 mol丁烷，使用SiO2-CrOx复合催化剂催化丁烷脱氢，相同时间内丁烷的转化率和主要产物的收率分布如图所示。
[收率=(生成某产物的量/投入的原料量)×100%]。
下列说法不正确的是
A．590℃生成丁烯的物质的量为0.55 mol
B．590℃以后，温度升高，丁烯的收率降低，原因是副产物增多
C．丁烷转化率增大的原因一定是温度升高平衡右移，丁烷的转化率增大
D．欲使工业生产丁烯的收率更高，应选用低温下选择性更好的高效催化剂
【答案】D
【解析】A．590℃时，丁烯的收率为20%，丁烷转化率为27.5%，所以生成的正丁烯的物质的量为10×20%×27.5%=0.55mol，A正确；B．由图可知590℃时丁烯的收率最高，温度再高，丁烯的收率降低，副产物增多，B正确；C．制备乙烯的反应为吸热反应，升高温度平衡正向移动，丁烷的转化率增大，C正确；D．由图可知，降温目标产物的收率降低，D错误；故选D。
10．（2024·黑龙江·三模）无害化处理的一种方法为,在固定容积的密闭容器中发生此反应，的转化率如图所示，若起始浓度为，下列说法正确的是
A．该反应的
B．a、c两点中，的物质的量浓度：
C．若b点反应达到平衡状态，的体积分数为30%
D．反应在、恒压容器中进行，达平衡时，的转化率大于96%
【答案】D
【解析】A．从图像知，升高温度的平衡转化率增大，说明升高温度，平衡正向移动，，A错误；B．a、c两点的转化率相等都为67%，则两点生成的物质的量相等，容器体积不变，因此a、c两点的物质的量浓度相等，B错误；C．在条件下，b点转化率为96%，列三段式：
则的体积分数为，C错误；D．正向反应为体积增大的反应，在、恒压容器中进行反应，达平衡时容器体积大于同温下恒容时的体积，等效于在恒容条件下反应达平衡后再减压，平衡正向移动，的转化率大于96%，D正确；故选D。
11．（2024·重庆·模拟预测）储氢合金M的吸放氢反应式为：xH2(g)+2M(s) 2M-Hx(s)，现将100gM置于恒容容器中，通入氢气并维持容器内压强恒定，在不同温度下M的最大吸氢量与氢气压强的关系如图所示，下列说法错误的是
A．压强越小，温度对最大吸氢量的影响越大
B．若到达P点的时间为3min，则吸氢速率v=0.35g/min
C．在相同条件下，若氢气中含有氩气，则最大吸氢量减小
D．若到达N点所用时间小于P点，则吸氢速率v(N)
【解析】A．由图可知，压强越小，温度对最大吸氢量的影响越大，故A正确；B．由图可知，到达P点的时间为3min时，M的最大吸氢量为1.05g，则反应速率为=0.35g/min，故B正确；C．恒压条件下若氢气中含有氩气，相当于氢气的分压减小，该反应是气体体积减小的反应，平衡向逆反应方向移动，吸氢量减小，故C正确；D．由图可知，压强相同时，N点反应温度高于P点，温度越高，反应速率越快，则N点反应速率小于P点，故D错误；故选D。
12．（2024·广西柳州·模拟预测）乙烯的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志。一定条件下和合成乙烯的反应为。向恒容密闭容器中充入和，测得不同温度下的平衡转化率及催化剂的催化效率如题图所示。下列说法正确的是
A．点的平衡常数比点的大
B．250℃时，当的转化率位于点时，保持其他条件不变，仅延长反应时间不可能使转化率达到
C．250℃~350℃时，催化效率降低的主要原因是的平衡浓度减小
D．250℃时，平衡体系中乙烯的体积分数为
【答案】D
【分析】由图可知，温度升高，CO2的平衡转化率减小，合成乙烯的反应为放热反应；催化剂的催化效率随温度升高先增大后减小。
【解析】A．由图可知，N点CO2的平衡转化率更小，平衡常数更小，故A错误；B．250℃时，CO2的平衡转化率为50%，其他条件不变，当CO2的转化率位于M1点时，保持其他条件不变，仅延长反应时间可以使转化率达到50%，故B错误；C．250℃~350℃时，催化效率降低的主要原因是温度升高，故C错误；D．根据已知条件列出“三段式”
，平衡体系中乙烯的体积分数为=，故D正确；故选D。
13．（2024·江苏苏州·三模）催化加氢制甲醇主要反应：
反应Ⅰ.
反应Ⅱ.
压强分别为、时，将的混合气体置于密闭容器中反应，不同温度下体系中或的平衡选择性如图所示。((或)的平衡选择性)
下列说法正确的是
A．曲线①、②表示的是平衡选择性
B．曲线①、②表示的压强：
C．随温度升高，的平衡转化率受压强影响减小
D．相同温度下，压强分别为、时，反应Ⅰ的平衡常数
【答案】C
【分析】只看一条曲线，可知该物质的平衡选择性随温度升高而升高，反应Ⅰ为放热反应，升温平衡逆向移动，反应Ⅱ为吸热反应，升温平衡正向移动。故升温CO的平衡选择性增大，符合图象。
【解析】A．由上述分析可知，图中表示的是CO的平衡选择性，A错误；B．同一温度下，压强由P1变为P2，CO的平衡选择性增大。根据反应可知，降压反应Ⅰ逆向移动，从而导致反应Ⅱ正向移动， CO的平衡选择性增大，故P1>P2，B错误；C．随温度升高，CO的平衡选择性接近100%，可知升温后主要发生反应Ⅱ，反应Ⅱ的平衡移动与压强无关，故随温度升高，的平衡转化率受压强影响减小，C正确；D．平衡常数只与温度有关，温度相同平衡常数相同，D错误；故选C。
14．（2024·湖南·模拟预测）二甲醇是一种绿色能源，也是一种化工原料。在体积均为的容器I、Ⅱ中分别充入和，发生反应：。相对容器Ⅱ，容器I仅改变温度或压强一个条件。两个容器同时发生化学反应，的转化率与时间关系如图，下列叙述正确的是
A．该反应中，产物总能量大于反应物总能量
B．其他条件相同，压强，容器I容器Ⅱ
C．容器Ⅱ中内平均速率为
D．容器I条件下，平衡常数为27
【答案】C
【分析】根据图像可知，容器I先达到平衡，说明Ⅰ容器反应速率大于Ⅱ容器，则Ⅰ容器改变的条件可能是升高温度或增大压强。同时从图中还可知平衡时容器Ⅱ中的转化率更高，说明Ⅰ容器改变的条件相对于Ⅱ容器而言促使反应平衡逆向移动，若为升高温度，则反应的化学平衡逆向移动，正反应为放热反应。若为增大压强，反应的化学平衡正向移动，则Ⅰ中的转化率应该大于Ⅱ，故不可能是增大压强，因此Ⅰ改变的条件是升高温度。
【解析】A．根据以上分析可知反应为放热反应，则产物总能量小于反应物总能量，故A项错误；B．若其他条件相同，容器I比容器Ⅱ先达到平衡状态，且正反应是体积减小的，因此改变的条件是温度，故温度：容器I＞容器Ⅱ，故B项错误；C．容器Ⅱ中0 6min内，CO2的转化率为40%，即反应消耗CO2的物质的量为1mol×40%=0.4mol，H2消耗1.2mol，则H2平均速率为，故C项正确；D．容器I条件下，4min时达到平衡状态，CO2转化率为50%，根据三段式得：
平衡常数，故D项错误；故本题选C。
15．（2024·广东·模拟预测）在容积为2 L的恒容密闭容器中发生反应，图I表示200 ℃时容器中A、B、C的物质的量随时间的变化关系，图Ⅱ表示不同温度下达到平衡时C的体积分数随起始的变化关系，则下列结论正确的是
A．由图Ⅱ可知反应的
B．200℃时，反应从开始到平衡的平均速率
C．200 ℃时，向容器中充入和，达到平衡时，A的体积分数大于0.5
D．若在图I所示的平衡状态下，再向体系中充入Kr，重新达到平衡前
【答案】A
【分析】由图Ⅰ可知，200℃时，5min反应达到平衡，A的物质的量变化量为，B的物质的量变化量为，C的物质的量变化量为，故x：y：z=：：=2：1：1，则反应方程式为：，据此作答。
【解析】A. 由图Ⅱ可知，当n(A)：n(B)一定时，温度越高，平衡时C的体积分数越大，说明升高温度平衡向正反应方向移动，而升高温度平衡向吸热反应方向移动，故正反应为吸热反应，即，故A正确；B．由图Ⅰ可知，200℃时，5min反应达到平衡，平衡时A的物质的量变化量为0.4mol，故，故B错误；C．由图Ⅰ可知，200℃时，当充入0.8mol A和0.4mol B达到平衡时，A的体积分数为：；200℃时，向该容器中充入2molA和1molB，达到的平衡等效为原平衡增大压强，平衡向正反应方向移动，A的转化率增大，故达到平衡时，A的体积分数小于0.5，故C错误；D．恒温恒容条件下，在图Ⅰ所示的平衡状态下，再向体系中充入Kr，由于容器容积不变，则混合物中各物质的浓度不变，正逆反应速率不变，平衡不移动，故v(正)=v(逆)，故D错误；故答案选A。
二、非选择题(共4小题，共55分)
16．（13分）（2024高三下·天津·阶段考试）在2L的恒容密闭容器中充入1mol CO和2mol ，一定条件下发生反应：，测得和的物质的量变化如图1所示，反应过程中的能量变化如图2所示。
（1）从反应开始至达到平衡，CO的平均反应速率v(CO)= 。平衡时的转化率为 。
（2）下列措施能增大反应速率的是___________(填字母)。
A．升高温度 B．降低压强 C．减小的浓度 D．加入合适的催化剂
（3）下列描述中能说明上述反应达到平衡状态的是___________。
A．CO、和三种物质的浓度相等
B．混合气体的密度不随时间的变化而变化
C．混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化
D．单位时间内消耗2mol 的同时生成1mol
（4）该反应是 反应(填“吸热”或“放热”)，已知断开1mol CO(g)和2mol 中的化学键需要吸收的能量为1924kJ，则断开1mol 中的化学键所需要吸收 kJ的能量。
（5）汽车尾气(含有烃类、CO、、NO等物质)是城市空气的污染源之一，治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转换器”，使CO和NO转化为无毒气体，其反应方程式 。
【答案】（1）0.125(2分) 75％(2分)（2）AD(2分) （3）C(2分)
（4）放热(1分) 2052.8(2分) （5）(2分)
【解析】（1）从反应开始至达到平衡，CO的平均反应速率v(CO)= 。平衡时的转化率为。
（2）多种因素能影响化学反应速率，其中增大反应物的浓度、增大气体压强、使用正催化剂、升温等均能加快反应速率。则能增大反应速率的是A(升高温度)和 D(加入合适的催化剂) ，故AD符合。
（3）A．某瞬间的含量跟起始状态有关、CO、和三种物质的浓度相等、不一定说明它们不再改变、不能说明已达平衡，A不符合题意；B．气体质量始终不变、容积体积的不变，故气体密度不变不能说明已平衡，B不符合题意；C．反应中，气体的物质的量会随着反应而变化，故混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化说明反应已达平衡，C符合题意；D．单位时间内消耗2mol 的同时生成1mol ，均指正反应速率，不能说明已达平衡，D不符合题意；故选C。
（4）该反应的生成物总能量低于反应物总能量，为放热反应，由图知： =-128.8kJ/mol=反应物总键能-生成物总键能，已知断开1mol CO(g)和2mol 中的化学键需要吸收的能量为1924kJ，则断开1mol 中的化学键所需要吸收1924kJ-(-128.8kJ/mol)=2052.8kJ。
（5）在汽车的排气管上装一个“催化转换器”，可以使CO和NO转化为无毒气体N2和CO2，根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式为：。
17．（15分）（2024·河南·模拟预测）二氧化碳一甲烷重整反应制备合成气(H2+CO)是一种生产高附加值化学品的低碳过程。该过程存在如下化学反应：
①
②
③
④
回答下列问题：
（1） ，反应① 正向自发进行(填标号)。
A．低温下能 B．高温下能 C．任何温度下都能 D．任何温度下都不能
（2）反应体系总压强分别为和时，平衡转化率随反应温度变化如图所示，则代表反应体系总压强为的曲线是 (填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)，判断依据是 。
（3）当反应体系总压强为时，平衡时部分组分的物质的量随反应温度变化如图所示。随反应温度的升高，的物质的量先增加后减少，主要原因是 。
（4）恒温恒压条件下，向容器中通入和，达到平衡时的转化率为的转化率为，碳单质的物质的量为的物质的量为 ，反应①用摩尔分数表示的平衡常数 (结果保留两位小数)。
上述平衡时，向体系通入气，重新达到平衡时，，则a b(填“>”“<”或“=”)。(已知反应的，物质的摩尔分数)
【答案】（1）（2分） B（2分）
（2）III（1分） 恒温减压时平衡①、③右移，甲烷平衡转化率增大（2分）
（3）温度在500摄氏度以前，温度对②反应影响更大，所以n(CO2)增大，温度高于500摄氏度，温度对①、③反应影响更大，所以n(CO2)减小（2分）
（4）0.5mol（2分） 0.39（2分） =（2分）
【解析】（1）由盖斯定律可得：①=②+③-2④，所以==，所以；，>0、>0，所以高温反应①正向自发进行；
（2）图像显示恒温变压（III、II、I的是顺序变化）甲烷平衡转化率增大，而反应①、③恒温减压平衡均右移，甲烷平衡转化率增大，即同温时压强越大甲烷平衡转化率越小，所以III曲线代表5.00MPa；判断依据是恒温减压时平衡①、③右移，甲烷平衡转化率增大；
（3）升温②反应左移，使n(CO2)有增大的趋势，①、③反应右移，使n(CO2)有减小的趋势，温度在500摄氏度以前，温度对②反应影响更大，所以n(CO2)增大，温度高于500摄氏度，温度对①、③反应影响更大，所以n(CO2)减小；
（4）三段式表示如下：平衡时甲烷转化了0.8mol，CO2转化了0.5 mol，C生成了0.8mol，所以x+m=0.8mol、x+y=0.5mol、y+m+n=0.8 mol 、解得n(CO)=2x-n=0.5mol；由氧原子守恒得n(H2O)=，由氢原子守恒得n(H2)=，容器气体总物质的量=，==0.39；反应③的平衡常数K=，恒温恒压条件下向体系通入气,尽管平衡正向移动，但是温度不变其平衡常数不变，其他平衡的移动也不能影响该反应的平衡常数，所以b=a。
18．（14分）（2024·辽宁锦州·模拟预测）利用、为原料合成的主要反应如下。
Ⅰ．
Ⅱ．
回答下列问题：
（1）已知反应Ⅲ的平衡常数，写出反应Ⅲ的热化学方程式 。
（2）一定条件下，向恒压密闭容器中以一定流速通入和混合气体，平衡转化率和选择性随温度、投料比的变化曲线如图所示。
①表示选择性的曲线是 (填“”或“”)，平衡转化率随温度升高发生如图变化的原因是 。
②生成的最佳条件是 (填标号)。
a．220°C， b．220°C，
c．320°C， d．320°C，
（3）一定温度下，向压强恒为p MPa的密闭容器中通入和，充分反应后，测得平衡转化率为a，选择性为b，该温度下反应Ⅱ的平衡常数
（4）向压强恒为3.0MPa的密闭容器中通入反应混合气，在催化作用下只发生反应Ⅰ，测得时空收率(表示单位物质的量催化剂表面甲醇的平均生成速率)随温度的变化曲线如图所示。
①时空收率随温度升高先增大后减小的原因是 。
②223°C时，的平均反应速率 。
【答案】（1）CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H=-92.4kJ/mol（2分）
（2）L1（2分） 反应Ⅱ是吸热反应，升高温度，反应Ⅱ正向移动的程度大于反应Ⅰ逆向移动的程度，CO2平衡转化率随温度的升高而增大（2分） c（2分）
（3）（2分）
（4）温度较低时，反应速率较慢，反应未达到平衡，升高温度，反应速率加快，CH3OH时空收率增大，当温度较高，反应速率较快，反应达到平衡，升高温度，平衡逆向移动，CH3OH的转化率减小，CH3OH时空收率减小（2分） 0.6mol·h-1/mol（2分）
【解析】（1）已知反应Ⅲ的平衡常数，由盖斯定律可知反应Ⅰ-反应Ⅱ可得反应Ⅲ的热化学方程式为：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) 。
（2）①反应Ⅰ是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，CH3OH的转化率减小，选择性减小，则表示CH3OH选择性的曲线是L1，L2代表CO2平衡转化率随温度变化的曲线，反应Ⅱ是吸热反应，升高温度，反应Ⅱ正向移动的程度大于反应Ⅰ逆向移动的程度，CO2平衡转化率随温度的升高而增大；
②由图可知，320°C ，时，CH3OH选择性较大，同时CO2的转化率也较大，故选c。
（3）根据已知条件列出“三段式”
充分反应后，测得平衡转化率为=a，选择性为=b，解得x=abmol，y=(a-ab)mol，平衡时n()=(1-a)mol，n(H2)=(3-a-2ab)mol，n(CO)=(a-ab)mol，n(H2O)=amol，n(CH3OH)=abmol，则该温度下反应Ⅰ的平衡常数Kx=。
（4）①时空收率随温度升高先增大后减小的原因是：温度较低时，反应速率较慢，反应未达到平衡，升高温度，反应速率加快，CH3OH时空收率增大，当温度较高，反应速率较快，反应达到平衡，升高温度，平衡逆向移动，CH3OH的转化率减小，CH3OH时空收率减小；
②223°C时，时空收率为0.2 [(mol·h-1)/mol]，的平均反应速率0.2 [(mol·h-1)/mol]×1mol×3=0.6 [(mol·h-1)/mol]。
19．（13分）（2024·湖南·二模）为探讨化学平衡移动原理与氧化还原反应规律的联系，某实验小组通过改变溶液浓度，来研究“”反应的限度问题。设计实验如下；
（1）步骤a的实验目的是通过萃取，降低溶液中 (填化学式)的浓度，实验Ⅰ中滴加KSCN溶液后，观察到 ，这说明了“”反应存在限度。
（2）实验Ⅱ中滴加KSCN溶液，观察到颜色比实验Ⅰ浅。请用平衡移动原理解释其原因：在实验Ⅰ基础上， 。
（3）为探究更多物质对该反应体系离子浓度的改变，甲同学设计了实验Ⅲ，实验装置如下(固定装置图中未画出)。
实验步骤：取步骤a充分萃取后的液体混合物，再加入足量铁粉，于室温下进行磁力搅拌。反应结束后，用镊子取出磁子(吸附了多余的铁粉)，然后将烧瓶内液体倒入试管中观察。
实验现象：搅拌时有气泡产生。试管中液体分层，上层液体为浅绿色，下层液体为无色。
①仪器a的名称为 。
②实验Ⅲ中磁力搅拌的目的是 。
③针对实验Ⅲ“上层水溶液显浅绿色”，乙同学认为需要用KSCN溶液检验。甲同学认为一定不存在，他的依据是 (用离子方程式表示)。
④甲同学继续查阅资料：
资料ⅰ.碘水存在微弱反应：，会使溶液呈酸性。
HIO不稳定易歧化：。
资料ⅱ.具有氧化的能力：。
结合资料，铁粉加入后会与溶液中的反应，导致溶液中降低，促使碘与水的反应向正方向移动。从反应速率的角度分析，最终溶液颜色为浅绿色的原因为 。
【答案】（1）I2（2分） 溶液颜色为红色（2分）
（2）增大反应物的浓度后，让平衡向浓度减小的方向(正向)移动，水溶液中浓度比实验Ⅰ中浓度低（2分）
（3）①球形冷凝管（1分） ②磁力搅拌增大了有机相中的溶质碘与水的接触面积 （2分）
③（2分）
④与反应生成的速率小于与足量铁粉反应生成的速率（2分）
【分析】根据题中所给的浓度与体积可知，三价铁离子与碘离子为等物质的量，根据反应可知等物质的量的三价铁和碘离子发生氧化还原反应生成二价铁和碘单质，若是反应存在限度，则体系中仍会有三价铁离子和碘离子，步骤a中加入四氯化碳进行萃取，碘单质进入有机层，其他可溶于水的物质进入无机层，经过步骤b分液后，留下无机层，实验Ⅰ中加入KSCN溶液检验三价铁离子的存在，实验Ⅱ中加入碘离子促使产生碘单质，后续再检验三价铁离子。
【解析】（1）根据分析可知步骤a的实验目的是通过萃取，降低溶液中碘单质的浓度；实验Ⅰ中滴加KSCN溶液后，观察到溶液颜色为红色，说明反应存在限度，故答案为：I2；溶液颜色为红色。
（2）实验Ⅱ中滴加KSCN溶液，观察到颜色比实验Ⅰ浅。请用平衡移动原理解释其原因：在实验Ⅰ基础上，增大反应物的浓度后，促使平衡向浓度减小的方向(正向)移动，水溶液中浓度比实验Ⅰ中浓度低，故答案为：增大反应物的浓度后，促使平衡向浓度减小的方向(正向)移动，水溶液中浓度比实验Ⅰ中浓度低。
（3）①仪器a的名称为球形冷凝管，故答案为：球形冷凝管；
②实验Ⅲ中磁力搅拌的目的是：磁力搅拌增大了有机相中的溶质碘与水的接触面积，故答案为：磁力搅拌增大了有机相中的溶质碘与水的接触面积；
③加入足量铁粉后三价铁会与之反应生成二价铁，发生反应为：，故答案为：；
④根据所给信息分析可知，最终溶液颜色为浅绿色的原因为与反应生成的速率小于与足量铁粉反应生成的速率，故答案为：与反应生成的速率小于与足量铁粉反应生成的速率。
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第七章 化学反应速率与化学平衡
测试卷
时间：75分钟 分值：100分
一、选择题(每小题只有一个正确选项，共15×3分)
1．（2024·天津南开·一模）工业合成尿素以和作为原料，其能量转化关系如下图：
已知 。下列有关说法正确的是
A．
B．
C．
D．过程③反应速率慢，使用合适的催化剂可减小而加快反应
2．（2024·江苏·二模）法合成氨反应为 。工业上将原料以投入合成塔。下列说法正确的是
A．从合成塔排出的气体中，
B．当时，反应达到平衡状态
C．使用高效催化剂可降低反应的焓变
D．升高温度，正反应速率减小，逆反应速率增大
3．（2024·辽宁沈阳·模拟预测）CO2催化加氢制CH3OH的反应体系中，发生的主要反应如下：
反应1：
反应2：
恒压下，将的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管，测得出口处CO2的转化率及CH3OH和CO的选择性[]随温度的变化如图所示。下列说法正确的是
A．曲线③表示CO的选择性
B．280℃时出口处CO的物质的量小于220℃时
C．一定温度下，增大可提高CO2平衡转化率
D．为提高CH3OH生产效率，需研发CO2转化率高和CH3OH选择性高的催化剂
4．（2024·北京大兴·三模）制备的方程式为，同时还有其他副反应发生。当反应体系的压强为时，分别改变进料比和反应温度，二者对产率影响如图所示。下列说法不正确的是
A．增加压强有利于提高的产率
B．制备的反应为放热反应
C．增加的用量，的产率一定会增加
D．温度为，平衡常数：
5．（2024·江苏南京·模拟预测）中国科学家首次用C60改性铜基催化剂，将草酸二甲酯加氢制乙二醇的反应条件从高压降至常压。草酸二甲酯加氢的主要反应有：
反应 I：CH3OOCCOOCH3(g)( 草酸二甲酯)+2H2(g) CH3OOCCH2OH(g)( 乙醇酸甲酯)+CH3OH(g)
反应Ⅱ：CH3OOCCH2OH(g)+2H2(g) HOCH2CH2OH(g)+CH3OH(g)
反应Ⅲ：HOCH2CH2OH(g)+H2(g) C2H5OH(g)+H2O(g) H<0
其他条件相同时，相同时间内温度对产物选择性的影响结果如图。
已知：物质B的选择性S(B)=×100％
下列说法不正确的是
A．反应I、Ⅱ均为 H<0
B．其他条件不变，增加氢气的浓度，一定能提高乙二醇的产率
C．若不使用C60改性铜基催化剂采用高压条件能加快反应速率
D．用C60改性铜基催化剂催化草酸二甲醋反应制乙二醇最佳温度范围约为475～480K
6．（2024·黑龙江双鸭山·模拟预测）逆水煤气反应对于促进能源和化工产业的发展具有重要意义，其中涉及反应，已知该反应的正反应速率可表示为，逆反应速率可表示为为速率常数（只受温度影响），速率常数随温度的变化如图所示，下列说法正确的是
A．
B．温度低于时，反应向正反应方向进行
C．时，向某平衡体系中投入等物质的量后平衡不移动
D．时，若的平衡转化率大于50%，则的平衡转化率小于50%
7．（2024·海南省直辖县级单位·模拟预测）工业上用生产甲醇的反应为。在一定条件下的密闭容器中，分别充入的混合气体，的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示：
下列说法正确的是
A．
B．压强
C．a、b点的平衡常数：
D．体系中气体的总物质的量不变时，反应达到平衡
8．（2024·重庆·模拟预测）与在固载金属催化剂上存在以下两个反应：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
在恒压条件下，按投料比进行反应，的转化率与HCOOH选择性随温度的变化如图所示，A点分压为aMPa．下列说法正确的是
A．反应Ⅱ的
B．A点，反应Ⅰ的
C．充入He能提高平衡转化率
D．，升高温度，比增加更多
9．（2024·江苏宿迁·三模）丁烷催化脱氢是工业制备丁烯的主要方法，反应如下：CH3CH2CH2CH3(g)CH2=CHCH2CH3(g)＋H2(g) ΔH>0。为探究工业生产丁烯的合适温度，在体积为1 L的容器中，充入10 mol丁烷，使用SiO2-CrOx复合催化剂催化丁烷脱氢，相同时间内丁烷的转化率和主要产物的收率分布如图所示。
[收率=(生成某产物的量/投入的原料量)×100%]。
下列说法不正确的是
A．590℃生成丁烯的物质的量为0.55 mol
B．590℃以后，温度升高，丁烯的收率降低，原因是副产物增多
C．丁烷转化率增大的原因一定是温度升高平衡右移，丁烷的转化率增大
D．欲使工业生产丁烯的收率更高，应选用低温下选择性更好的高效催化剂
10．（2024·黑龙江·三模）无害化处理的一种方法为,在固定容积的密闭容器中发生此反应，的转化率如图所示，若起始浓度为，下列说法正确的是
A．该反应的
B．a、c两点中，的物质的量浓度：
C．若b点反应达到平衡状态，的体积分数为30%
D．反应在、恒压容器中进行，达平衡时，的转化率大于96%
11．（2024·重庆·模拟预测）储氢合金M的吸放氢反应式为：xH2(g)+2M(s) 2M-Hx(s)，现将100gM置于恒容容器中，通入氢气并维持容器内压强恒定，在不同温度下M的最大吸氢量与氢气压强的关系如图所示，下列说法错误的是
A．压强越小，温度对最大吸氢量的影响越大
B．若到达P点的时间为3min，则吸氢速率v=0.35g/min
C．在相同条件下，若氢气中含有氩气，则最大吸氢量减小
D．若到达N点所用时间小于P点，则吸氢速率v(N)
A．点的平衡常数比点的大
B．250℃时，当的转化率位于点时，保持其他条件不变，仅延长反应时间不可能使转化率达到
C．250℃~350℃时，催化效率降低的主要原因是的平衡浓度减小
D．250℃时，平衡体系中乙烯的体积分数为
13．（2024·江苏苏州·三模）催化加氢制甲醇主要反应：
反应Ⅰ.
反应Ⅱ.
压强分别为、时，将的混合气体置于密闭容器中反应，不同温度下体系中或的平衡选择性如图所示。((或)的平衡选择性)
下列说法正确的是
A．曲线①、②表示的是平衡选择性
B．曲线①、②表示的压强：
C．随温度升高，的平衡转化率受压强影响减小
D．相同温度下，压强分别为、时，反应Ⅰ的平衡常数
14．（2024·湖南·模拟预测）二甲醇是一种绿色能源，也是一种化工原料。在体积均为的容器I、Ⅱ中分别充入和，发生反应：。相对容器Ⅱ，容器I仅改变温度或压强一个条件。两个容器同时发生化学反应，的转化率与时间关系如图，下列叙述正确的是
A．该反应中，产物总能量大于反应物总能量
B．其他条件相同，压强，容器I容器Ⅱ
C．容器Ⅱ中内平均速率为
D．容器I条件下，平衡常数为27
15．（2024·广东·模拟预测）在容积为2 L的恒容密闭容器中发生反应，图I表示200 ℃时容器中A、B、C的物质的量随时间的变化关系，图Ⅱ表示不同温度下达到平衡时C的体积分数随起始的变化关系，则下列结论正确的是
A．由图Ⅱ可知反应的
B．200℃时，反应从开始到平衡的平均速率
C．200 ℃时，向容器中充入和，达到平衡时，A的体积分数大于0.5
D．若在图I所示的平衡状态下，再向体系中充入Kr，重新达到平衡前
二、非选择题(共4小题，共55分)
16．（13分）（2024高三下·天津·阶段考试）在2L的恒容密闭容器中充入1mol CO和2mol ，一定条件下发生反应：，测得和的物质的量变化如图1所示，反应过程中的能量变化如图2所示。
（1）从反应开始至达到平衡，CO的平均反应速率v(CO)= 。平衡时的转化率为 。
（2）下列措施能增大反应速率的是___________(填字母)。
A．升高温度 B．降低压强 C．减小的浓度 D．加入合适的催化剂
（3）下列描述中能说明上述反应达到平衡状态的是___________。
A．CO、和三种物质的浓度相等
B．混合气体的密度不随时间的变化而变化
C．混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化
D．单位时间内消耗2mol 的同时生成1mol
（4）该反应是 反应(填“吸热”或“放热”)，已知断开1mol CO(g)和2mol 中的化学键需要吸收的能量为1924kJ，则断开1mol 中的化学键所需要吸收 kJ的能量。
（5）汽车尾气(含有烃类、CO、、NO等物质)是城市空气的污染源之一，治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转换器”，使CO和NO转化为无毒气体，其反应方程式 。
17．（15分）（2024·河南·模拟预测）二氧化碳一甲烷重整反应制备合成气(H2+CO)是一种生产高附加值化学品的低碳过程。该过程存在如下化学反应：
①
②
③
④
回答下列问题：
（1） ，反应① 正向自发进行(填标号)。
A．低温下能 B．高温下能 C．任何温度下都能 D．任何温度下都不能
（2）反应体系总压强分别为和时，平衡转化率随反应温度变化如图所示，则代表反应体系总压强为的曲线是 (填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)，判断依据是 。
（3）当反应体系总压强为时，平衡时部分组分的物质的量随反应温度变化如图所示。随反应温度的升高，的物质的量先增加后减少，主要原因是 。
（4）恒温恒压条件下，向容器中通入和，达到平衡时的转化率为的转化率为，碳单质的物质的量为的物质的量为 ，反应①用摩尔分数表示的平衡常数 (结果保留两位小数)。
上述平衡时，向体系通入气，重新达到平衡时，，则a b(填“>”“<”或“=”)。(已知反应的，物质的摩尔分数)
18．（14分）（2024·辽宁锦州·模拟预测）利用、为原料合成的主要反应如下。
Ⅰ．
Ⅱ．
回答下列问题：
（1）已知反应Ⅲ的平衡常数，写出反应Ⅲ的热化学方程式 。
（2）一定条件下，向恒压密闭容器中以一定流速通入和混合气体，平衡转化率和选择性随温度、投料比的变化曲线如图所示。
①表示选择性的曲线是 (填“”或“”)，平衡转化率随温度升高发生如图变化的原因是 。
②生成的最佳条件是 (填标号)。
a．220°C， b．220°C，
c．320°C， d．320°C，
（3）一定温度下，向压强恒为p MPa的密闭容器中通入和，充分反应后，测得平衡转化率为a，选择性为b，该温度下反应Ⅱ的平衡常数
（4）向压强恒为3.0MPa的密闭容器中通入反应混合气，在催化作用下只发生反应Ⅰ，测得时空收率(表示单位物质的量催化剂表面甲醇的平均生成速率)随温度的变化曲线如图所示。
①时空收率随温度升高先增大后减小的原因是 。
②223°C时，的平均反应速率 。
19．（13分）（2024·湖南·二模）为探讨化学平衡移动原理与氧化还原反应规律的联系，某实验小组通过改变溶液浓度，来研究“”反应的限度问题。设计实验如下；
（1）步骤a的实验目的是通过萃取，降低溶液中 (填化学式)的浓度，实验Ⅰ中滴加KSCN溶液后，观察到 ，这说明了“”反应存在限度。
（2）实验Ⅱ中滴加KSCN溶液，观察到颜色比实验Ⅰ浅。请用平衡移动原理解释其原因：在实验Ⅰ基础上， 。
（3）为探究更多物质对该反应体系离子浓度的改变，甲同学设计了实验Ⅲ，实验装置如下(固定装置图中未画出)。
实验步骤：取步骤a充分萃取后的液体混合物，再加入足量铁粉，于室温下进行磁力搅拌。反应结束后，用镊子取出磁子(吸附了多余的铁粉)，然后将烧瓶内液体倒入试管中观察。
实验现象：搅拌时有气泡产生。试管中液体分层，上层液体为浅绿色，下层液体为无色。
①仪器a的名称为 。
②实验Ⅲ中磁力搅拌的目的是 。
③针对实验Ⅲ“上层水溶液显浅绿色”，乙同学认为需要用KSCN溶液检验。甲同学认为一定不存在，他的依据是 (用离子方程式表示)。
④甲同学继续查阅资料：
资料ⅰ.碘水存在微弱反应：，会使溶液呈酸性。
HIO不稳定易歧化：。
资料ⅱ.具有氧化的能力：。
结合资料，铁粉加入后会与溶液中的反应，导致溶液中降低，促使碘与水的反应向正方向移动。从反应速率的角度分析，最终溶液颜色为浅绿色的原因为 。
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