2023秋高中化学（苏教2019）选择性必修1 专题2　化学反应速率与化学平衡 测评 （含解析）

专题2　化学反应速率与化学平衡 测评
一、选择题(本题包括14小题,每小题3分,共42分。每小题只有一个选项符合题意)
1.下列有关说法不正确的是(　　)
A.同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同
B.自发进行的化学反应的方向,应由焓判据和熵判据共同决定
C.反应NH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s)在室温下可自发进行,则该反应的ΔH<0
D.常温下,反应C(s)+CO2(g)2CO(g)不能自发进行,则该反应的ΔH>0
2.一定条件下,在10 L密闭容器中发生反应:A(g)+3B(g)2C(g)+4D(g),测得5 min内A的物质的量减少了10 mol,则5 min内该反应的化学反应速率是(　　)
A.v(A)=2.0 mol·L-1·min-1
B.v(B)=0.2 mol·L-1·min-1
C.v(C)=0.2 mol·L-1·min-1
D.v(D)=0.8 mol·L-1·min-1
3.对于反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)　ΔH =-116.4 kJ·mol-1,下列说法正确的是(　　)
A.每生成22.4 L NO2(g),放出58.2 kJ的热量
B.该反应的平衡常数可表达为K=
C.使用合适的催化剂能降低该反应的活化能从而改变该反应的ΔH
D.其他条件相同,增大,则平衡时 NO的转化率升高
4.某温度下,发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol-1,N2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.将1 mol N2和3 mol H2置于1 L密闭容器中发生反应,放出的热量为92.4 kJ
B.平衡状态由A到B时,平衡常数K(A)C.增大压强,H2的平衡转化率增大
D.降低温度,平衡常数K减小
5.(2023河北名校高二联考)将一定量的NH4ClO4固体置于一初始容积为1 L且充有稀有气体的容积可变密闭容器中,在T ℃下,发生反应2NH4ClO4(s)2NO2(g)+4H2O(g)+Cl2(g)　ΔH<0,一段时间后反应达到平衡,下列有关反应过程中的图像表示正确的是(　　)
6.已知合成氨反应可逆且为放热反应,在一定温度和压强下,以下推论不正确的是(　　)
A.N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH1、2NH3(g)N2(g)+3H2(g)　ΔH2,则ΔH1+ΔH2=0
B.N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　K1、2NH3(g)N2(g)+3H2(g)　K2,则K1·K2=1
C.N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH1、2NH3(l)N2(g)+3H2(g)　ΔH2,则ΔH1+ΔH2<0
D.N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　K1、NH3(g)N2(g)+H2(g)　K2,则K1·=1
7.(2023河北张家口高二期中)二氧化硫的催化氧化反应:O2(g)+2SO2(g)2SO3(g)　ΔH<0,该反应是工业制硫酸中的重要反应。某温度下,在一密闭容器中探究二氧化硫的催化氧化反应,下列叙述正确的是(　　)
A.加入合适催化剂可以提高SO3的平衡产率
B.缩小容器容积可以增大活化分子百分数
C.扩大容器容积可以提高SO3的平衡产率
D.缩小容器容积可以增大反应速率
8.对于合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0,下列研究问题和结论示意图相符的是 (　　)
选项 A B
研究问题 压强对反应的影响 温度对反应的影响
结论示意图
选项 C D
研究问题 平衡体系增加N2对反应的影响 投料比与N2转化率关系
结论示意图
9.NO与CO是燃油汽车尾气中的两种有害气体。已知CO(g)+NO(g)CO2(g)+N2(g)　ΔH=-374.3 kJ·mol-1。在一密闭容器中充入一定量的NO和CO气体,在一定条件下充分反应达到平衡,平衡常数K=2 500。下列有关该反应的说法错误的是(　　)
A.选用适宜催化剂可达到尾气排放标准
B.K较大,说明该反应速率很大
C.降低温度,反应速率减小,K>2 500
D.增大压强,平衡向右移动,K=2 500
10.处理、回收CO是环境科学家研究的热点课题。CO用于处理大气污染物N2O,发生的反应为N2O(g)+CO(g)CO2(g)+N2(g)　ΔH=-365 kJ·mol-1。上述反应分两步进行:
第一步:Fe++N2OFeO++N2;
第二步:FeO++COFe++CO2,第二步反应不影响总反应达到平衡所用的时间。
下列说法不正确的是(　　)
A.Fe+是该反应的催化剂,且参加了化学反应
B.第一步中Fe+与N2O的碰撞仅部分有效
C.第二步反应速率大于第一步反应速率
D.增大CO的浓度可显著增大处理N2O的反应速率
11.(2023河北张家口高二期末)在T K下,向两容积均为1 L的刚性密闭容器中分别投入0.1 mol X、1.0 mol X,发生反应:X(g)2Y(g)+Z(g),X的转化率随反应时间变化曲线如图所示,下列说法正确的是(　　)
A.曲线L1表示的是1.0 mol X反应的转化率
B.逆反应速率:v(a)>v(b)
C.曲线L2中0~1 s内的平均反应速率v(X)=4 mol·L-1·s-1
D.可利用L2所得的平衡常数计算出L1达平衡时X的转化率
12.已知反应H2(g)+I2(g)2HI(g)　ΔH<0 ,温度为T时,在两个容积均为1 L的密闭容器中进行该反应,测得气体混合物中碘化氢的物质的量分数w(HI)与反应时间t的关系如下表:
容器 编号 起始物质 w(HI)/%
t= 0 t= 20 min t= 40 min t= 60 min t= 80 min t= 100 min
Ⅰ 0.5 mol I2、 0.5 mol H2 0 50 68 76 80 80
Ⅱ x mol HI 100 91 84 81 80 80
研究发现上述反应中:v(正)=ka·w(H2)·w(I2),v(逆)=kb·w2(HI),其中ka、kb为常数。下列说法不正确的是(　　)
A.温度为T时,该反应=64
B.容器Ⅰ中在前20 min的平均反应速率v(HI)=0.025 mol·L-1·min-1
C.若起始时,向容器Ⅰ中加入物质的量均为0.1 mol的H2、I2、HI,反应逆向进行
D.无论x为何值,两容器中达平衡时w(HI)均相同
13.乙烯气相直接水合反应制备乙醇:C2H4(g)+H2O(g)C2H5OH(g)　ΔH。乙烯的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图[起始时,n(H2O)=n(C2H4)=1 mol;a点容器容积为1 L]。下列分析不正确的是(　　)
A.乙烯气相直接水合反应的ΔH<0
B.图中a点对应的平衡常数K=
C.图中压强的大小关系为p1>p2>p3
D.达到平衡状态a、b所需要的时间:a>b
14.CH4与CO2重整生成H2和CO的过程中主要发生下列反应:CH4(g)+CO2(g)2H2(g)+2CO(g)　ΔH=247.1 kJ·mol-1
H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)　ΔH=41.2 kJ·mol-1
在恒压、反应物起始物质的量比n(CH4)∶n(CO2)=1∶1条件下,CH4和CO2的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示。下列有关说法不正确的是 (　　)
A.曲线B表示CH4的平衡转化率随温度的变化
B.反应:3CO2(g)+CH4(g)2H2O(g)+4CO(g)　ΔH=329.5 kJ·mol-1
C.升高温度、减小压强均有利于提高CH4的平衡转化率
D.恒压、800 K、n(CH4)∶n(CO2)=1∶1条件下,反应至CH4转化率达到X点的值,可通过改变CO2的量或使用高效催化剂等特定条件继续反应,CH4转化率能达到Y点的值
二、非选择题(本题包括4小题,共58分)
15.(14分)某校化学活动社团做了如下探究实验:利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液之间的反应来探究外界条件改变对化学反应速率的影响。实验如下:
实验 序号 KMnO4溶液(含硫酸) H2C2O4溶液 H2O 溶液颜色褪 至无色时 所需时间/s
V/mL c/(mol·L-1) V/mL c/(mol·L-1) V/mL
A 293 2 0.02 5 0.1 3 t1
B 293 2 0.02 3 0.1 V1 8
C 313 2 0.02 V2 0.1 5 t2
(1)写出相应反应的离子方程式: 　。
(2)通过实验A、B可探究　　　　　　(填外部因素)的改变对反应速率的影响,其中V1=　　　;通过实验　　　　　可探究温度变化对化学反应速率的影响。
(3)利用实验B中数据计算,用KMnO4的浓度变化表示的反应速率为v(KMnO4)=　。
(4)实验中发现:反应一段时间后该反应速率会突然加快,造成此种变化的原因是反应体系中的某种粒子对KMnO4与H2C2O4之间的反应有某种特殊的作用,则该作用是　　　　　　,相应的粒子最有可能是　　　　　　。
16.(14分)众所周知H2S、SO2、NO和CO都是常见的大气污染物。目前治理汽车尾气是在催化剂条件下发生反应2NO+2CON2+2CO2。实验室模拟上述反应,已知T ℃时在2 L恒容密闭容器中加入2 mol NO 和1 mol CO气体,经过10 min达到平衡,测得此时CO2的体积分数为,回答下列问题:
(1)这段时间内用CO表示的化学反应速率为　　　　　　　　　　　　。
(2)该反应平衡常数为　　　　　　(保留两位有效数字)。
(3)平衡后再向密闭容器通入0.4 mol CO和0.4 mol CO2,平衡将　　　　　　(填“正向”“逆向”或“不”)移动。判断理由是　 　。
(4)若升温发现体系气体平均相对分子质量增大,则该反应正反应的ΔH　　　　　　(填“>”“<”或“=”)0。
(5)维持条件不变,向平衡后的容器再充入0.2 mol NO和0.1 mol CO,达到新平衡,则与原平衡相比NO的转化率　　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。
17.(14分)近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如图:
(1)反应Ⅰ:2H2SO4(l)2SO2(g)+2H2O(g)+O2(g)　ΔH1=551 kJ·mol-1
反应Ⅲ:S(s)+O2(g)SO2(g)　ΔH3=-297 kJ·mol-1
则反应Ⅱ的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　,标准状况下每有6.72 L的SO2发生反应,释放的能量为　　　　　　　kJ。
(2)对反应Ⅱ,在某一投料比时,两种压强下,H2SO4在平衡体系中物质的量分数随温度的变化关系如图所示。p2　　(填“>”或“<”)p1,得出该结论的理由是　 　。
(3)I-可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂,可能的催化过程如下:
ⅰ.SO2+4H++4I-S↓+2I2+2H2O
ⅱ.I2+2H2O+SO24H++2I-+S
探究ⅰ、ⅱ反应速率与SO2歧化反应速率的关系,实验如下:分别将18 mL SO2饱和溶液加入2 mL下列试剂中,密闭放置观察现象。
序号 A B C
试剂 组成 0.4 mol·L-1 KI溶液 0.2 mol·L-1 H2SO4溶液 a mol·L-1KI溶液,0.2 mol·L-1 H2SO4溶液
实验 现象 溶液变黄,一段时间后出现浑浊 无明显现象 溶液变黄,出现浑浊较A快
①实验C是实验A的对比实验,则a=　　　　。
②设计实验B、C的目的: 　 。
18.(16分)合成气(主要成分为CO、CO2和H2)是重要的化工原料,可利用合成气在催化剂存在下直接制备二甲醚(CH3OCH3)。
已知:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
ΔH1=-49.0 kJ·mol-1
CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH2=41.1 kJ·mol-1
2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)　
ΔH3=-24.5 kJ·mol-1
(1)工业上用CO2和H2在一定条件下反应直接制备二甲醚,主反应为2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)。
①要使该反应的反应速率和产率都增大,应该采取的措施是　;
减少副反应发生,大幅度提高二甲醚在产物中所占比率的关键因素是　。
②一定条件下,上述主反应达到平衡状态后,若改变反应的某一个条件,下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是　　　　　(填字母)。
A.逆反应速率先增大后减小
B.H2的转化率增大
C.反应物的体积百分含量减小
D.容器中变小
③在某压强下,制备二甲醚的反应在不同温度、不同投料比时CO2的平衡转化率如图1所示。T1温度下,将6 mol CO2和12 mol H2充入10 L的密闭容器中, 5 min后反应达到平衡状态,则0~5 min内的平均反应速率v(CH3OCH3)=　 ;
KA、KB、KC三者之间的大小关系为　 。
(2)在适当条件下由CO和H2直接制备二甲醚的另一产物为水蒸气。
①该反应的热化学方程式是 　。
②反应相同时间时,二甲醚的产率与反应温度的关系如图2所示,请解释290 ℃后,升高温度,CH3OCH3产率逐渐降低的原因: 　。
参考答案
专题2测评
1.A　解析 熵值指的是物质的混乱程度,同一物质的固、液、气三种状态混乱程度不同,所以熵值不同,A项错误;自发进行的化学反应的方向,由焓判据和熵判据共同决定,B项正确;由于室温下反应NH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s)可自发进行,且熵值减小,所以在室温下该反应的ΔH<0,C项正确;反应C(s)+CO2(g)2CO(g)的熵值增加,当ΔH<0时,反应在任何温度下都能自发进行,由于反应在常温下不能自发进行,因此ΔH>0,D项正确。
2.D　解析 在10 L密闭容器中,5 min内A的物质的量减少了10 mol,则A的化学反应速率为v(A)==0.2 mol·L-1·min-1,根据化学反应速率之比等于化学计量数之比,可得
v(B)=3v(A)=3×0.2 mol·L-1·min-1=0.6 mol·L-1·min-1,v(C)=2v(A)=2×0.2 mol·L-1·min-1=0.4 mol·L-1·min-1,v(D)=4v(A)=4×0.2 mol·L-1·min-1=0.8 mol·L-1·min-1,D项正确。
3.D　解析 未注明是否为标准状况,无法确定22.4 L NO2的物质的量,A项错误;根据平衡常数的定义可知K=,B项错误;催化剂可以降低活化能,但不能改变焓变,C项错误;增大,相当于NO不变,增加氧气的量,平衡正向移动,NO的平衡转化率增大,D项正确。
4.C　解析 题给反应为可逆反应,加入1 mol N2和3 mol H2不可能完全反应生成2 mol NH3,所以反应放出的热量小于92.4 kJ,A项错误;从状态A到状态B,改变的是压强,温度未发生变化,所以平衡常数不变,B项错误;题给反应是反应后气体分子数减小的反应,增大压强平衡向正反应方向移动,H2的转化率增大,C项正确;题给反应焓变小于0,为放热反应,降低温度平衡正向移动,K增大,D项错误。
5.C　解析 v(正)=v(逆)时反应达到平衡,A错误;反应体系恒压,B错误;C正确;反应物为固体,产物均为气体,则气体产物平均摩尔质量始终不变,D错误。
6.C　解析 放热反应的逆反应为吸热反应,相同条件下两者焓变相加等于0,A项正确;互为逆反应的两个反应的平衡常数互为倒数,两者平衡常数相乘等于1,B项正确;同种物质液态能量比气态能量低,选项C所给两个化学方程式相加可得2NH3(l)2NH3(g),ΔH=ΔH1+ΔH2>0,则ΔH1+ΔH2>0,C项错误;互为逆反应的两个反应的平衡常数互为倒数,同一反应的化学方程式的化学计量数变为原来的多少倍,则平衡常数变为原来的多少次方,因此K1·=1,D项正确。
7.D　解析 催化剂不影响平衡产率,A项错误;缩小容器容积不能改变活化分子百分数,B项错误;扩大容器容积会降低SO3的平衡产率,C项错误;缩小容器容积可增大反应速率,D项正确。
8.C　解析 对于合成氨反应,增大压强时平衡向正反应方向移动,则氨气的体积分数增大,并且压强越大,化学反应速率越快,达到化学平衡的时间越短,与图像不符,A项错误;因该反应是放热反应,升高温度化学平衡向逆反应方向移动,则氮气的转化率降低,与图像中转化率增大不符,B项错误;反应达到平衡后,增大氮气的量,平衡正向移动,这一瞬间正反应速率增大,逆反应速率不变,然后正反应速率不断减小,逆反应速率不断增大,直到新的平衡,与图像符合,C项正确;起始投料比越大,N2的平衡转化率越大,与图像不符,D项错误。
9.B　解析 选用合适的催化剂可以加快反应速率,提高单位时间内反应物的转化率,使汽车尾气达到排放标准,A项正确;K较大说明反应正向进行的程度大,不代表反应速率大,B项错误;降低温度,反应速率减小,ΔH<0为放热反应,平衡正向移动,K增大,C项正确;正向反应气体物质的量减小,所以增大压强,平衡向右移动,K只与温度有关,所以K不变,D项正确。
10.D　解析 将第一步、第二步反应相加可得总反应,可以将Fe+消去,所以Fe+是该反应的催化剂,并参加了第一步反应,A项正确;有效碰撞与分子的能量和碰撞的方向有关,反应物之间的碰撞仅部分有效,B项正确;第二步反应不影响总反应达到平衡所用的时间,所以第二步为快反应,第一步为慢反应,C项正确;对于第二步反应,因为反应速率很快,所以增大CO的浓度对总反应速率影响不大,D项错误。
11.D　解析 该反应的正反应为气体分子数目增多的反应,压强增大平衡逆向移动,容积相同的容器,投入1.0 mol X的容器内压强较大,平衡时X的转化率较低,可知曲线L1表示0.1 mol X反应的转化率,A项错误;当两容器内转化率相同时,曲线L2表示投入1 mol X,此容器中产物浓度更大,逆反应速率更快,则v(a)12.C　解析 在容器Ⅰ中,可列“三段式”分析:
　　　　　　 　H2(g) + I2(g) 2HI(g)
起始量/(mol·L-1) 0.5 0.5 0
变化量/(mol·L-1) n n 2n
平衡量/(mol·L-1) 0.5-n 0.5-n 2n
平衡时w(HI)=×100%=80%,n=0.4,平衡常数K==64。反应达到平衡状态时正、逆反应速率相等,ka·w(H2)·w(I2)=v(正)=v(逆)=kb·w2(HI),则=K=64,A项正确;
前20 min,在容器Ⅰ中,可列“三段式”分析:
H2(g) + I2(g) 2HI(g)
起始量/(mol·L-1) 0.5 0.5 0
变化量/(mol·L-1) m m 2m
20 min末/(mol·L-1) 0.5-m 0.5-m 2m
w(HI)=×100%=50%,m=0.25,容器Ⅰ中前20 min的平均反应速率,v(HI)==0.025 mol·L-1·min-1,B项正确;若起始时向容器Ⅰ中加入物质的量均为0.1 mol的H2、I2、HI,此时浓度商Qc==113.C　解析 由题图中可以看出,压强不变,随着温度的不断升高,乙烯的平衡转化率不断降低,则表明升温时平衡逆向移动,所以乙烯气相直接水合反应的ΔH<0,A项正确;图中a点时乙烯的平衡转化率为20%,则平衡时n(H2O)=n(C2H4)=0.8 mol,n(C2H5OH)=0.2 mol,对应的平衡常数K=,B项正确;由反应C2H4(g)+H2O(g)C2H5OH(g)可知,增大压强平衡正向移动,乙烯的平衡转化率增大,则题图中压强的大小关系为p1b,D项正确。
14.D　解析 由题给方程式可知,甲烷只参与一个反应,而二氧化碳参与两个反应,反应中二氧化碳的消耗量一定大于甲烷的消耗量,相同条件下二氧化碳的转化率一定大于甲烷的转化率,则曲线B表示CH4的平衡转化率随温度的变化,A项正确;将已知反应依次编号为①②,由盖斯定律可知,①+②×2得反应3CO2(g)+CH4(g)2H2O(g)+4CO(g)的ΔH=(247.1 kJ·mol-1)+(41.2 kJ·mol-1×2)=329.5 kJ·mol-1,反应的热化学方程式为3CO2(g)+CH4(g)2H2O(g)+4CO(g)　ΔH=329.5 kJ·mol-1,B项正确;甲烷和二氧化碳的反应是一个气体体积增大的吸热反应,升高温度和减小压强,平衡均向正反应方向移动,有利于提高CH4的平衡转化率,C项正确;使用高效催化剂,化学平衡不移动,CH4转化率不会改变,D项错误。
15.答案 (1)5H2C2O4+2Mn+6H+2Mn2++10CO2↑+8H2O
(2)草酸浓度　5　B、C
(3)0.000 5 mol·L-1·s-1
(4)催化作用　 Mn2+
解析 (1)该反应中高锰酸根将草酸氧化成CO2,自身被还原成Mn2+,根据电子守恒和元素守恒可得反应的离子方程式为5H2C2O4+2Mn+6H+2Mn2++10CO2↑+8H2O。(2)控制变量法探究实验中各组实验的变量要唯一,对比实验A、B各项数据可知两组实验中草酸的浓度不一样,所以可探究草酸浓度的改变对反应速率的影响;A、B两组变量要唯一,所以要保证溶液的总体积相同,所以(V1+3+2) mL=(2+5+3) mL,解得V1=5;对比B、C两组数据可知两组的变量应该是温度,可探究温度变化对反应速率的影响。(3)利用实验B中数据计算,溶液混合后KMnO4的起始浓度为=0.004 mol·L-1,褪色时间为8 s,所以用KMnO4的浓度变化表示的反应速率为v(KMnO4)==0.000 5 mol·L-1·s-1。(4)分析影响化学反应速率的因素可知,该作用是催化作用,根据离子反应方程式可知新生成的离子为Mn2+,所以相应的粒子最有可能是Mn2+。
16.答案 (1)0.02 mol·L-1·min-1
(2)0.069
(3)逆向　通入气体后浓度商Qc大于平衡常数
(4)>　(5)增大
解析 (1)设10 min后达到平衡时NO消耗了2x mol,根据“三段式”进行分析:
　　　　　　 2NO + 2CO N2 + 2CO2
起始量/mol 2 1 0 0
转化量/mol 2x 2x x 2x
平衡量/mol 2-2x 1-2x x 2x
平衡时气体总物质的量为(2-2x) mol+(1-2x) mol+x mol+2x mol=(3-x) mol,则,解得x=0.2,则这段时间内用CO表示的化学反应速率为v(CO)==0.02 mol·L-1·min-1。
(2)该反应的平衡常数K=≈0.069。
(3)平衡后再向密闭容器通入0.4 mol CO和0.4 mol CO2,Qc==0.1>K,平衡逆向移动。
(4)2NO+2CON2+2CO2为正反应气体体积减小的可逆反应,升温发现体系气体平均相对分子质量增大,说明升高温度平衡正向移动,升高温度平衡向吸热反应方向移动,则该反应的正反应为吸热反应,ΔH>0。
(5)维持条件不变,向平衡后的容器中再充入0.2 mol NO和0.1 mol CO,相当于增大压强,增大压强平衡正向移动,NO的转化率增大。
17.答案 (1)3SO2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l)+S(s)　ΔH=-254 kJ·mol-1　25.4
(2)>　反应Ⅱ是气体物质的量减小的反应,温度一定时,增大压强使平衡正向移动,H2SO4的物质的量增大
(3)①0.4
②证明H+单独存在时不具有催化作用,但H+可以加快歧化反应速率
解析 (1)根据图示,反应Ⅱ为3SO2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l)+S(s),由-(Ⅰ+Ⅲ)可得3SO2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l)+S(s),ΔH=-[551 kJ·mol-1+(-297 kJ·mol-1)]=-254 kJ·mol-1,标准状况下6.72 L的SO2的物质的量为=0.3 mol,因此0.3 mol SO2发生反应释放的能量为×254 kJ·mol-1=25.4 kJ。
(2)相同温度下,增大压强,3SO2(g)+2H2O(g)2H2SO4(l)+S(s)平衡正向移动,导致硫酸在平衡体系中物质的量分数增大,根据题图知,相同温度下,达到平衡状态时硫酸含量:p1p1。
(3)①C是A的对比实验,所用c(KI)应该相等,否则无法得出正确结论,所以a=0.4;
②比较A、B、C,A中只含KI、B中只含硫酸、C中含有KI和硫酸,反应快慢顺序是C>A>B,且B中没有明显现象,说明未发生反应,C中含有酸导致其反应速率加快,因此设计实验B、C的目的是证明H+单独存在时不具有催化作用,但H+可以加快歧化反应速率。
18.答案 (1)①适当增大压强　选择合适的催化剂
②B
③0.036 mol·L-1·min-1　KA=KC>KB
(2)①2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)　ΔH=-204.7 kJ·mol-1
②生成二甲醚的反应是放热反应,温度升高,平衡逆向移动,产率降低
解析 (1)①将已知的3个热化学方程式依次编号为ⅰ、ⅱ、ⅲ。将ⅰ×2+ⅲ可得2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)　ΔH=-122.5 kJ·mol-1,要使该反应的反应速率和产率都增大,即平衡向正反应方向移动,应该采取的措施是加压,使反应向气体体积减小的方向移动;减少副反应发生,大幅度提高二甲醚在产物中所占比率的关键因素是选择合适的催化剂。
②逆反应速率先增大后减小,可能是增大生成物浓度,平衡逆向移动,故A项错误;H2的转化率增大,平衡一定正向移动, 故B项正确;反应物的体积百分含量减小,可能是减小反应物浓度,平衡逆向移动,故C项错误;容器中变小,可能是减少二氧化碳的物质的量,平衡逆向移动,故D项错误。
③T1温度下,将6 mol CO2和12 mol H2充入10 L 的密闭容器中,由图1可知,反应达到平衡状态时二氧化碳的转化率为60%,则生成CH3OCH3的物质的量为6 mol×60%×=1.8 mol,所以平均反应速率v(CH3OCH3)=0.036 mol·L-1·min-1;平衡常数仅与温度有关,温度不变,平衡常数不变,所以KA=KC,在相同投料比时,T1温度下二氧化碳的转化率大,所以T1温度下反应正向进行的程度比T2温度下的大,则KA=KC>KB。
(2)①将已知信息中的三个反应依次编号为ⅰ、ⅱ、ⅲ,由ⅰ×2-ⅱ×2+ⅲ得2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)　ΔH=-204.7 kJ·mol-1。
②由①可知,生成二甲醚的反应是放热反应,升高温度时平衡逆向移动,因此二甲醚产率会降低。
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