课时数智作业(三十七)
1．B [温度T下，密度是不变的量，不能判定平衡状态，A错误；d点反应向正反应方向进行，Q(d)2．B [在反应Ⅰ中，若p1>p2，由题图可知，温度相同时，增大压强，A的平衡转化率增大，说明平衡正向移动，则a＋1>c，即此反应的ΔS<0，A项错误；在反应Ⅲ中，同一温度下，增大压强，A的转化率不变，说明反应前后气体分子数相等，则a＋1＝c，可认为反应前后熵不变，若T1>T2，由题图可知，升高温度，A的平衡转化率降低，说明正反应是放热反应，所以ΔH<0，则ΔG＝ΔH－TΔS<0，反应能自发进行，B项正确；在反应Ⅱ中，在T1温度下反应先达到平衡，说明T1>T2，升高温度，C的物质的量减少，则平衡逆向移动，说明该反应的正反应为放热反应，C项错误；在反应Ⅱ中，无法确定化学反应的熵变，因此无法判断反应自发进行的条件，D项错误。]
3．C [由图1可知，x点尚未平衡，此压强下平衡时B的百分含量比x点时的要小，则体系处于从正反应建立平衡的过程中，则x点的正反应速率大于逆反应速率，故A错误；该反应是气体体积不变的反应，由图2可知，t1时刻条件改变时，正、逆反应速率增大，但依然相等，说明平衡不移动，则改变的条件可能是加入催化剂，也可能是增大压强，故B错误；由图3可知，M点时A的百分含量最低，说明M点反应达到平衡，M点前为平衡的形成过程，M点后为平衡移动过程，由M点后，温度升高，A的百分含量增大可知，平衡向逆反应方向移动，该反应为放热反应，ΔH<0，故C正确；图4中的阴影部分面积表示反应物浓度和生成物浓度的改变值的差值，即(v正－v逆)t，故D错误。]
4．C [该反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，甲醇的物质的量分数增大，则曲线a表示T＝250 ℃时x(CH3OH)随压强的变化，曲线b表示p＝5×105 Pa时x(CH3OH)随温度的变化，由图可知，升高温度，x(CH3OH)减小，说明平衡逆向移动，该反应ΔH<0，A错误；平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，由图可知，a、b交点处，b曲线对应反应温度小于250 ℃，则a、b交点处化学平衡常数值不相同，B错误； 设起始二氧化碳和氢气的物质的量为1 mol和3 mol，平衡时生成甲醇为a mol，由题意可建立如下三段式：
CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)
起始/mol 1 3 0 0
转化/mol a 3a a a
平衡/mol 1－a 3－3a a a
当x(CH3OH)＝0.10时，可得：＝0.1，解得a＝ mol，则氢气的转化率为×100%≈33%，C正确；由图可知，p＝5×105 Pa，T＝250 ℃时，达平衡后x(CH3OH)>0.05，D错误。]
5．C [由于该反应为放热反应，随着温度的升高，SO2的平衡转化率减小；由于反应混合物与催化剂层的接触时间较少，在实际的反应时间内反应还没有达到化学平衡状态，故在相应温度下SO2的转化率低于其平衡转化率。因此，反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)的转化率与最适宜温度(曲线Ⅰ)、平衡转化率与温度(曲线Ⅱ)的关系曲线示意图可表示如下：
。]
6．C [图中曲线可以看出加入B溶液200 mL和220 mL时放出的热量相同，则可以判定此时A溶液已经反应完全，则该反应的ΔH＝－＝－100.0 kJ·mol-1，故A正确；滴入等体积的B溶液时T1释放的热量更多，该反应正向放热，则T1 A(aq)＋ B(aq) AB(aq)
起始/mol 10-4 2×10-4 0
变化/mol 5×10-5 5×10-5 5×10-5
平衡/mol 5×10-5 1.5×10-4 5×10-5
平衡时溶液体积为0.3 L，则平衡常数K＝＝2 000，故C错误；T1时，初始投料100 mL 0.001 mol·L-1 A溶液、100 mL 0.001 mol·L-1 B溶液与初始投料200 mL 0.000 5 mol·L-1 AB溶液达到的平衡是等效的，后者平衡时吸收的热量为10 J－5.7 J＝4.3 J，将200 mL 0.000 5 mol·L-1 AB溶液浓缩为100 mL 0.001 mol·L-1 AB溶液，题述平衡正向移动，故T1时，100 mL 0.001 mol·L-1的AB溶液达到平衡时，吸收热量Q<4.3 J，故D正确。]
7．C [由图像可知，温度升高到630 ℃左右时，苯乙烯的体积分数较大，温度继续升高，采用700 ℃获得更多的苯乙烯，苯乙烯的体积分数变化不明显，但耗能较大，故宜采用630 ℃获得较多的苯乙烯，C错误。]
8．D [由化学方程式可知，两个反应中A都是反应物、B都是生成物，则L2代表A浓度随时间变化的曲线、L1代表B浓度随时间变化的曲线；由图2可知，温度为T2时，平衡常数k19．解析：(1)①由题意列三段式：
CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)
起始/mol 0.10 0.40 0 0
转化/mol x x x x
平衡/mol 0.10－x 0.40－x x x
＝0.08，解得x＝0.04，CO的平衡转化率α＝×100%＝40%；T1 ℃时，反应平衡常数K＝≈0.074；②对于反应CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41.2 kJ·mol-1，平衡时CO的物质的量分数为＝0.12，升高温度时，正、逆反应速率均加快，因此排除F点。正反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，再次平衡时CO的物质的量分数大于0.12，因此排除D点，故选E点；对于反应CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41.2 kJ·mol-1，平衡时H2的物质的量分数为0.08，升高温度时，正、逆反应速率均加快，因此排除A点。正反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，再次平衡时H2的物质的量分数减小，结合再次平衡时CO的物质的量分数为E点，因此排除C点，故选B点。(2)已知Arrhenius经验公式为Rln k＝－＋C，根据图像可得①63.0×10-3＝－3.0×10-3Ea＋C，②33.0×10-3＝－4.0×10-3Ea＋C，联立方程解得Ea＝30.0 kJ·mol-1，则反应的活化能为30.0 kJ·mol-1。
答案：(1)①40 0.074 ②E B (2)30.0
10．解析：(2)Tav正(a)，故v逆(a) CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)
n(始)/mol 2 3 0 0
Δn/mol 0.8 2.4 0.8 0.8
n(平)/mol 1.2 0.6 0.8 0.8
，p平＝1.7 MPa。
平衡时各组分物质的量分数CO2：，H2：，CH3OH：，H2O：，则Kp＝ MPa-2≈9.88 MPa-2。
答案：(1)m 该反应是放热反应，升高温度，化学平衡向吸热反应的方向移动，平衡常数减小 (2)< 9.88
11．解析：(1)由题给信息可知，生成C6H5CH→CH2的反应为主反应，则C6H5CH→CH2的选择性最高，曲线a代表C6H5CH→CH2，主反应生成的氢气能使副反应②的平衡正向移动，则甲苯的选择性大于苯的选择性，则曲线b代表甲苯。(2)X射线衍射技术利用衍射原理精确测定物质的晶体结构，A描述正确；Fe2O3为催化剂，催化剂不能改变平衡转化率，B描述错误；催化剂可以降低反应的活化能，C描述正确；改变催化剂颗粒的大小，即改变催化剂的表面积，影响反应速率，D描述错误。
答案：(1)甲苯 主反应生成的氢气能使副反应②的平衡正向移动，甲苯的选择性大于苯的选择性
(2)BD
12．解析：(1)已知三个反应：
Ⅰ.C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)
Ⅱ.CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)
Ⅲ.CaO(s)＋CO2(g) CaCO3(s)
设目标反应C(s)＋CaO(s)＋2H2O(g) CaCO3(s)＋2H2(g)为Ⅳ，根据盖斯定律，Ⅳ＝Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅲ，所以ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。
(2)图示温度范围内C(s)已完全反应，则反应Ⅰ已经进行完全，反应Ⅱ和Ⅲ均为放热反应，从开始到T1，温度不断升高，反应Ⅱ和Ⅲ逆向移动，依据反应Ⅱ，H2量减小，摩尔分数减小，CO量升高，摩尔分数增大，且二者摩尔分数变化斜率相同，所以a曲线代表H2的摩尔分数随温度的变化，则c曲线代表CO2的摩尔分数随温度的变化，开始到T1，CO2的摩尔分数升高，说明在这段温度范围内，反应Ⅲ占主导，当温度高于T1，CaCO3(s)已完全分解，只发生反应Ⅱ，所以CO2的摩尔分数减小。
(3)①压力p下、温度为T0时，H2、CO、CO2的摩尔分数分别为0.50、0.15、0.05，则H2O(g)的摩尔分数为1－0.5－0.15－0.05＝0.3，则反应CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)的平衡常数Kp＝。
②设起始状态1 mol C(s)、x mol H2O(g)，反应Ⅰ进行完全，反应Ⅱ转化了a mol CO，反应Ⅲ转化了b mol CO2。
则列出三段式：
C(s)＋H2O===CO＋H2
起/mol 1 x 0 0
转/mol 1 1 1 1
平/mol 0 x－1 1 1
CO＋H2O CO2＋H2
转/mol a a a a
CaO(s)＋CO2 CaCO3(s)
转/mol b b
根据平衡时H2、CO、CO2的摩尔分数分别为0.50、0.15、0.05，则有＝0.5、＝0.15、＝0.05，解出x＝，a＝，b＝，则n(总)＝x＋1－b＝＋1－，而由于平衡时n(总)＝4 mol，则n(CaCO3)＝× mol＝0.5 mol。
③若向平衡体系中通入少量CO2(g)，重新达平衡后，反应CaO(s)＋CO2(g)===CaCO3(s)的Kp＝，温度不变，Kp不变，则分压p(CO2)不变；体系中增加了CO2(g)，若反应Ⅱ逆向移动，在CO2分压不变的前提下，CO、H2O的分压增大，H2分压减小，则反应Ⅱ的Kp将会发生变化，与事实不符，所以为了保证Ⅱ的Kp也不变，最终所有物质的分压均不变，即p(CO)不变。
答案：(1)ΔH1＋ΔH2＋ΔH3
(2)H2 当温度高于T1，CaCO3(s)已完全分解，只发生反应Ⅱ，温度升高，反应Ⅱ逆向移动，所以CO2的摩尔分数减小
(3) 0.5 不变 不变
1/1课时数智作业(三十七) 化学反应速率与平衡的图像
(建议用时：45分钟 总分：60分)
(每小题只有一个选项正确，每小题3分，共24分)
1．(人教版选择性必修1内容改编)汽车尾气中产生NO的反应为N2(g)＋O2(g) 2NO(g)，一定条件下，等物质的量的N2(g)和O2(g)在恒容密闭容器中反应，如图，曲线a表示该反应在温度T下N2浓度随时间的变化，曲线b表示该反应在某一起始反应条件改变时N2浓度随时间的变化。下列说法正确的是( )
A．温度T下，混合气体的密度不变，说明反应达到平衡
B．温度T下，该反应的平衡常数K＝
C．曲线a对应条件下，Q(d)>K
D．曲线b对应的条件改变一定是升高温度
2．其他条件不变时，只改变某一条件，化学反应aA(g)＋B(g) cC(g)的变化图像如下(图中p表示压强，T表示温度，n表示物质的量，α表示转化率)。据此分析下列说法正确的是( )
A．在反应Ⅰ中，若p1>p2，则此反应的ΔS>0
B．在反应Ⅲ中，若T1>T2，则该反应能自发进行
C．由反应Ⅱ可知，正反应为吸热反应
D．由反应Ⅱ可知，该反应在任意温度下均可自发进行
3．下列图示与对应的叙述相符的是( )
A．图1表示反应：mA(s)＋nB(g) pC(g) ΔH>0，在一定温度下，平衡时B的百分含量(B%)随压强变化的关系如图所示，x点的正反应速率小于逆反应速率
B．图2是可逆反应：A(g)＋B(s) C(s)＋D(g) ΔH>0的速率-时间图像，在t1时刻改变条件一定是加入催化剂
C．图3表示对于化学反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，A的百分含量与温度(T)的变化情况，则该反应的ΔH<0
D．图4所示图中的阴影部分面积的含义是v正－v逆
4．(2025·北京朝阳模拟)CO2催化加氢制甲醇，在减少CO2排放的同时实现了CO2的资源化，该反应可表示为CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)，保持起始反应物n(H2)∶n(CO2)＝3∶1，T＝250 ℃时x(CH3OH)随压强变化的曲线和p＝5×105 Pa时x(CH3OH)随温度变化的曲线如图所示。
已知：x(CH3OH)表示平衡体系中甲醇的物质的量分数。
下列说法正确的是( )
A．该反应ΔH>0
B．a、b交点处化学平衡常数值相同
C．当x(CH3OH)＝0.10时，H2的平衡转化率约为33%
D．当p＝5×105 Pa，T＝250 ℃时，达平衡后x(CH3OH)<0.05
5．(2024·邯郸一模)对于放热的可逆反应，某一给定转化率下，最大反应速率对应的温度称为最适宜温度。反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) ΔH<0在催化剂作用下原料的总转化率与最适宜温度(曲线Ⅰ)、原料的总平衡转化率与温度(曲线Ⅱ)的关系曲线示意图最合理的是( )
A B
C D
6．(2024·青岛一模)向100 mL 0.001 mol·L-1A溶液中逐滴加入等浓度B溶液，反应为A(aq)＋B(aq) AB(aq) ΔH<0。不同温度下充分反应的放热情况如图所示(忽略溶液混合过程中的体积变化，不考虑温度对ΔH的影响)。下列说法错误的是( )
A．ΔH＝－100.0 kJ·mol-1
B．T1C．T2时，该反应平衡常数约为667
D．T1时，100 mL 0.001 mol·L-1的AB溶液达到平衡时，吸收热量Q<4.3 J
7．(2024·滁州一模)工业上用乙苯与CO2生产苯乙烯，主要反应：
①(g) (g)＋H2(g) ΔH1＝125 kJ·mol-1
②H2(g)＋CO2(g) CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝41 kJ·mol-1
在一定压强和催化剂作用下，向恒容容器中充入等物质的量的乙苯和CO2。达到平衡时，各物质的体积分数随温度的变化如图所示。
下列说法不正确的是( )
A．用液化的方法除去水，有利于提高苯乙烯的平衡转化率
B．苯乙烯和H2的体积分数变化差异的主要原因是CO2消耗H2
C．乙苯的平衡转化率随温度升高而升高，宜采用700 ℃获得更多的苯乙烯
D．当反应混合气体的平均相对分子质量不再变化时，反应达到化学平衡状态
8．(2024·黄山一模)室温下，某溶液初始时仅溶有A，同时发生两个反应：①A B＋C；②A B＋D，反应①的速率可表示为v1＝k1c(A)，反应②的速率可表示为v2＝k2c(A)(k1、k2为速率常数)，图1为T2温度时，该体系中A、B、C、D浓度随时间变化的曲线，图2为反应①和②的ln k~曲线，下列说法正确的是( )
A．L4表示D浓度随时间变化的曲线
B．t1＝2 s时曲线L1表示的物质的化学反应速率为2 mol·L-1·s-1
C．T2温度时，反应①的活化能比反应②的活化能小
D．若图1的温度降低，t0时刻体系中值变大
9．(11分)(2025·岳阳模拟)氢能是最具应用前景的绿色能源，下列反应是目前大规模制取氢气的方法之一：
CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41.2 kJ·mol-1
回答下列问题：
(1)在T1 ℃时，将0.10 mol CO与0.40 mol H2O(g)充入5 L的恒容密闭容器中，反应达到平衡时，H2的物质的量分数x(H2)＝0.08。
①CO的平衡转化率α＝________%；T1 ℃时，反应平衡常数K＝________(保留2位有效数字)。
②由T1 ℃时上述实验数据计算得到v正~x(CO)和v逆~x(H2)的关系如图1所示。若升高温度，反应重新达到平衡，则v正~x(CO)相应的点变为________、v逆~x(H2)相应的点变为________(填图中字母)。(8分)
(2)反应CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)的Arrhenius经验公式的实验数据如图2中曲线所示，已知经验公式为Rln k＝－＋C(其中Ea为活化能，k为速率常数，R和C为常数)。该反应的活化能Ea＝____________ kJ·mol-1。(3分)
10．(8分)(2024·大连模拟)在一定条件下，向某0.5 L 恒容密闭容器中充入x mol CO2和y mol H2，发生反应CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－50 kJ·mol-1。
(1)图甲中能表示该反应的平衡常数K与温度T之间的变化关系的是曲线________(填“m”或“n”)，判断依据是________________________。(4分)
(2)若x＝2、y＝3，测得在相同时间内，不同温度下H2的转化率如图乙所示，v逆(a)________(填
“>”“<”或“＝”)v逆(c)；T2 K时，起始压强为2.5 MPa，Kp＝______MPa-2(结果保留至小数点后2位；Kp为以分压表示的平衡常数，分压＝总压×物质的量分数)。(4分)
11．(5分)(2023·湖南卷，T16节选)(1)在913 K、100 kPa下，以水蒸气作稀释气、Fe2O3作催化剂，乙苯除脱氢生成苯乙烯外，还会发生如下两个副反应：
①C6H5C2H5(g) C6H6(g)＋CH2CH2(g)
②C6H5C2H5(g)＋H2(g) C6H5CH3(g)＋CH4(g)
以上反应体系中，芳香烃产物苯乙烯、苯和甲苯的选择性S(S＝×100%)随乙苯转化率
的变化曲线如图所示，其中曲线b代表的产物是________，理由是________________________________。(3分)
(2)关于本反应体系中催化剂Fe2O3的描述错误的是________(填字母)。(2分)
A．X射线衍射技术可测定Fe2O3晶体结构
B．Fe2O3可改变乙苯平衡转化率
C．Fe2O3降低了乙苯脱氢反应的活化能
D．改变Fe2O3颗粒大小不影响反应速率
12．(12分)(2024·山东卷，T20)水煤气是H2的主要来源。研究CaO对C-H2O体系制H2的影响，涉及主要反应如下：
C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g) (Ⅰ)
ΔH1>0
CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) (Ⅱ)
ΔH2<0
CaO(s)＋CO2(g) CaCO3(s) (Ⅲ)
ΔH3<0
回答下列问题：
(1)C(s)＋CaO(s)＋2H2O(g) CaCO3(s)＋2H2(g)的焓变ΔH＝______________(用含ΔH1、ΔH2、ΔH3的代数式表示)。(2分)
(2)压力p下，C-H2O-CaO体系达平衡后，图示温度范围内C(s)已完全反应，CaCO3(s)在T1温度时完全分解。气相中CO、CO2和H2摩尔分数随温度的变化关系如图所示，则a曲线对应物质为__________(填化学式)。当温度高于T1时，随温度升高c曲线对应物质摩尔分数逐渐降低的原因是______________。(3分)
(3)压力p下、温度为T0时，图示三种气体的摩尔分数分别为0.50、0.15、0.05，则反应CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)的平衡常数Kp＝________；此时气体总物质的量为4.0 mol，则CaCO3(s)的物质的量为________mol；若向平衡体系中通入少量CO2(g)，重新达平衡后，分压p(CO2)________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，p(CO)将________。(7分)
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