【突破课堂】专题2 化学反应速率与化学平衡--26版高中同步达标检测卷苏教版化学选必修1

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密 封 线 内 不 要 答 题
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姓名 班级 考号
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专题2　化学反应速率与化学平衡
注意事项
1.全卷满分100分。考试用时75分钟。
2.可能用到的相对原子质量:H 1　C 12　N 14　O 16　F 19　Na 23　S 32　Cl 35.5　Mn 55。
　　　　　　　　 　　　　　　　 　　　　　　　
一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.下列过程属于非自发过程的是(　　)
A.气体从高密度处向低密度处扩散　　　　　　B.水由高处向低处流
C.煤气的燃烧　　　　　　D.室温下水结成冰
2.根据化学反应速率或平衡理论,联系生产实际,下列说法错误的是(　　)
A.供热公司为了节能减排,将煤块粉碎,让煤充分燃烧
B.啤酒瓶开启后,马上泛起大量泡沫,可用勒夏特列原理解释
C.将一氧化碳中毒者放入高压氧舱,增大氧气浓度,利用平衡移动原理缓解病情
D.使用高效催化剂是大大提高原料平衡转化率的有效方法
3.镁可由碳真空热还原MgO制得,主要反应为C(s)+MgO(s) Mg(s)+CO(g)。下列说法错误的是(　　)
A.该反应的平衡常数K=c(CO)
B.将容器容积压缩为原来的一半,当体系再次达到平衡时,CO的浓度增大
C.一定温度下,减小CO浓度,平衡正向移动,平衡常数不变
D.如图,当温度升高时,该反应的化学平衡常数K增大
4.化学反应进行的方向是一个比较复杂的问题。下列有关说法正确的是(　　)
A.反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的ΔS>0
B.ΔH<0或ΔS>0的反应一定能自发进行
C.1 mol H2O在不同状态时的熵值:S[H2O(g)]D.反应CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)　ΔH>0能否自发进行与温度有关
5.工业上生产硝酸涉及氨的催化氧化,反应的热化学方程式为4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)　ΔH=-904 kJ·mol-1,下列有关说法正确的是(　　)
A.该反应的ΔS<0
B.加入催化剂可降低逆反应的活化能,从而加快逆反应速率
C.恒温恒容时,增大压强,一定能使反应物中活化分子百分数增大,反应速率加快
D.达到平衡时,升高温度,正反应速率减小、逆反应速率增大
6.NH3和纯净的O2在一定条件下发生反应4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g)+6H2O(g),现向一容积为2 L的恒容密闭容器中充入4 mol NH3和3 mol O2,4 min时,测得H2O(g)的体积分数为40%,则下列表示此段时间内该反应的平均速率错误的是(　　)
A.v(O2)=0.187 5 mol/(L·min)　　　　B.v(H2O)=0.375 mol/(L·s)
C.v(N2)=0.125 mol/(L·min)　　　　D.v(NH3)=0.250 mol/(L·min)
7.某温度下,对于反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ/mol,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1.0 mol氮气、3.0 mol氢气,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变到B时,平衡常数K(A)C.该反应在达到平衡后,增大压强,H2的转化率提高
D.保持压强不变,通入惰性气体,平衡常数不变,平衡不移动
8.一定温度下,在2 L恒容密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2,发生反应CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),测得CO2(g)和CH3OH(g)的物质的量随时间变化的关系如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.平衡时H2O(g)的浓度为0.375 mol·L-1
B.0~10 min内H2的平均反应速率为
0.112 5 mol·L-1·min-1
C.10 min后加入催化剂可提高该反应的平衡转化率
D.平衡时CO2的转化率为75%
9.一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应:C(s)+CO2(g) 2CO(g),平衡时,体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示:
下列说法正确的是(　　)
A.550 ℃时,若充入惰性气体,v正、v逆均减小,平衡不移动
B.650 ℃时,反应达平衡后CO2的转化率为25.0%
C.T ℃时,若充入等体积的CO2和CO,平衡向逆反应方向移动
D.高温和高压均有利于提高CO2的转化率
10.在一定温度下的恒容密闭容器中发生可逆反应:4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g),已知NH3(g)、O2(g)、NO(g)、H2O(g)的初始浓度分别为0.4 mol·L-1、0.8 mol·L-1、
0.2 mol·L-1,0.8 mol·L-1,当反应达到平衡时,各物质的浓度不可能为(　　)
A.c(NH3)=0.5 mol·L-1
B.c(H2O)=1.3 mol·L-1
C.c(NH3)+c(NO)=0.6 mol·L-1
D.c(O2)=1.05 mol·L-1
11.某恒容密闭容器中充入一定量SO2和O2进行反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)　ΔH<0,图甲表示反应速率(v)与温度(T)的关系,图乙表示T1温度下平衡体系中SO2的体积分数与压强(p)的关系。下列说法正确的是(　　)
图甲　　图乙
A.图甲中,曲线1表示正反应速率与温度的关系
B.图乙中,a、b两点的反应速率:v(a)>v(b)
C.图甲中,d点时,混合气体的平均摩尔质量不再改变
D.图乙中,c点的正、逆反应速率:v(逆)12.已知反应2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)　ΔH。根据理论计算,在恒压、起始物质的量之比n(CO2)∶n(H2)=1∶3条件下,该反应达平衡时各组分的物质的量分数随温度变化的曲线如图所示。实验发现,在实际反应过程中还可能生成C3H6、C3H8、C4H8等副产物。下列有关说法正确的是(　　)
A.ΔH>0
B.图中曲线b表示的是平衡时C2H4物质的量分数的变化
C.在实际反应中,450 K达到平衡时,
D.在实际反应中,改用选择性更好的催化剂不能提高C2H4的产率
13.用CO和H2合成CH3OH的反应为CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)　ΔH<0,按照相同的物质的量投料,测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.温度:T1>T2>T3
B.正反应速率:v(a)>v(c),v(b)>v(d)
C.平衡常数:K(a)>K(c),K(b)=K(d)
D.平均摩尔质量:(a)<(c),(b)<(d)
14.捕碳技术是指从空气中捕获二氧化碳的各种科学技术的统称。用(NH4)2CO3捕碳的反应为(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g) 2NH4HCO3(aq)。为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响,将一定量的(NH4)2CO3溶液置于一密闭容器中,并充入1 mol CO2气体,保持其他初始实验条件不变,分别在不同温度下,经过相同时间测得CO2气体浓度随温度的变化如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.(NH4)2CO3捕碳的反应ΔH>0
B.Kb>Kc>Kd
C.b点的逆反应速率和c点的正反应速率的大小关系为v逆b>v正c
D.达平衡时,b、c、d点对应温度下,CO2的转化率为b>d>c
15.为了研究汽车尾气净化反应:2CO(g)+2NO(g) N2(g)+2CO2(g) ΔH<0的转化效率,某小组在一定温度下,使用气体传感器测得不同时间的NO和CO物质的量浓度如下:
时间/s 0 1 2 3 4 5
c(NO)/(10-3 mol·L-1) 1.0 0.45 c 0.15 0.1 0.1
c(CO)/(10-3 mol·L-1) 3.6 3.05 2.85 2.75 2.7 2.7
下列说法不正确的是(　　)
A.前4 s内生成N2的反应速率v(N2)=0.225 mol·L-1·s-1
B.单位时间内,消耗NO的物质的量等于生成CO的物质的量时即达到平衡状态
C.上表中c的值为0.25
D.该温度下的平衡常数K=5 000
二、非选择题(本题共4小题,共55分)
16.(15分)某小组利用弱酸H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液(H2SO4酸化)反应来探究“外界条件对化学反应速率的影响”。该小组欲通过测定单位时间内生成CO2的体积来判断反应的快慢。设计实验方案如表:
编号 H2C2O4溶液 酸性KMnO4溶液 温度/℃
浓度/(mol·L-1) 体积/mL 浓度/(mol·L-1) 体积/mL
① 0.10 20 0.10 30 25
② 0.20 20 0.10 30 25
③ 0.20 20 0.10 30 50
(1)已知反应后H2C2O4转化为CO2,Mn转化为Mn2+,写出该反应的离子方程式　　　　　　　　　　　　　　　　;每消耗1 mol H2C2O4,则反应中转移　　　　mol电子。
(2)探究浓度对化学反应速率影响的实验编号是　　　　,实验②③探究　　　　对化学反应速率的影响。本实验还可通过测定　　　　　　　　　　　　来比较化学反应速率。
(3)该小组同学发现反应速率总是如图,其中t1~t2时间段内速率增大的主要原因可能是:
a.该反应放热,使体系温度升高;
b.　 。
17.(12分)CO2的资源化利用能有效减少CO2排放,充分利用碳资源。
已知:
反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1=-49 kJ·mol-1
反应Ⅱ:CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)　ΔH2=-165 kJ·mol-1
反应Ⅲ:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH3=+41 kJ·mol-1
(1)反应Ⅰ的化学平衡常数表达式K=　　　　　　　　　　。反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的ΔH=　　　　　　　　。
(2)以CO2、H2为原料制取CH3OH时发生反应Ⅰ和反应Ⅲ。在恒容、CO2和H2的起始量一定的条件下,CO2平衡转化率和平衡时CH3OH的选择性[×100%]随温度的变化如图1所示。平衡时CH3OH的选择性随温度升高而出现如图1所示变化的原因是
　。
图1　图2
CO2催化加氢合成CH4的过程中发生反应Ⅱ和反应Ⅲ。起始n(H2)∶n(CO2)=4时,CO2平衡转化率与温度和压强的关系如图2所示。800 ℃时,不同压强下的CO2平衡转化率趋于相等,其原因是 　。
18.(9分)氢气是一种清洁能源,氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。
(1)已知:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　ΔH=+206.2 kJ/mol
CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)　ΔH=+247.4 kJ/mol
以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为　。
(2)工业上可用H2和CO2制备甲醇,其反应的化学方程式为CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)。某恒温条件下,将1 mol CO2和3 mol H2充入体积不变的2 L密闭容器中,发生上述反应,测得不同时刻反应前后的压强关系如表所示:
时间/h 1 2 3 4 5 6
0.90 0.85 0.83 0.81 0.80 0.80
①用H2表示的前2 h的平均反应速率v(H2)=　　　　。
②该温度下,CO2的平衡转化率为　　　　。
(3)在300 ℃、8 MPa下,将CO2和H2按物质的量之比1∶3通入一恒压密闭容器中发生(2)中反应,达到平衡时,测得CO2的平衡转化率为50%,则该反应条件下的平衡常数Kp=　　　　(MPa)-2(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
19.(19分)研究化学反应速率与化学平衡,对于揭示化学反应的规律,获得调控化学反应的理论依据具有重要的意义。回答下列问题:
(1)HF与其二聚体(HF)2之间存在如下转化:(HF)2(g) 2HF(g),向2 L恒容密闭容器中充入1.5 mol(HF)2,平衡体系中气体的平均摩尔质量()与温度和压强的关系如图所示(已知:T1>T2):
①该反应的ΔH　　　0(填“>”或“<”)。若在p、T1条件下,反应经过5 min达到平衡状态,则平均反应速率v(HF)=　　　　mol·L-1·min-1。
②由图可知大于,其原因为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
③若其他条件不变,在恒压容器中进行该反应,达到平衡后升高温度,再次达到平衡,混合气体的密度与原平衡相比将　　　　(填“减小”“增大”或“不变”)。
(2)某研究小组在三个容积均为1 L的恒容密闭容器中,均充入4 mol NO和4 mol CO,发生反应:2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)　ΔH<0。在三种不同实验条件下进行上述反应(三个容器各自保持温度不变),反应体系总压强随时间变化如图所示。
①该反应的逆反应在　　　　(填“低温”“高温”或“任何温度”)条件下可自发进行。
②与实验Ⅱ相比,实验Ⅰ和实验Ⅲ分别仅改变一种反应条件,实验Ⅲ所改变的条件是　　　　　　。
③三组实验中CO的平衡转化率αⅠ(CO)、αⅡ(CO)和αⅢ(CO)的大小关系为　　　　　　　　。
④实验Ⅲ的平衡常数Kp=　　　　　(kPa)-1(用气体的平衡分压代替平衡浓度计算,某种气体的分压=混合气体总压×某种气体的物质的量分数)。
专题2　化学反应速率与化学平衡
1.D　H2O(l) H2O(s)　ΔH<0,ΔS<0,必须在某一温度以下该过程才能自发进行。水在室温下结成冰为非自发过程,D项符合题意。
2.D　催化剂不能改变平衡转化率,D错误。
3.B　该反应中只有CO是气体,其余为固体,固体浓度视为常数,则该反应的平衡常数K=c(CO),A正确;温度不变,则平衡常数K=c(CO)不变,因此当体系再次达到平衡时,CO的浓度不变,B错误;减小CO浓度,平衡正向移动,温度不变,平衡常数不变,C正确;由题图知,该反应为吸热反应,则升高温度,平衡正向移动,该反应的化学平衡常数K增大,D正确。
4.D　反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)为混乱度减小的反应,ΔS<0,A错误;ΔH-TΔS<0的反应可以自发进行,ΔH<0或ΔS>0的反应不一定能自发进行,B错误;物质由固态变为气态,混乱度增大,熵增大,故S[H2O(g)]>S[H2O(s)],C错误;反应CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)的ΔS>0、ΔH>0,ΔH-TΔS<0时反应自发进行,即该反应在高温下能自发进行,低温时不能自发进行,所以该反应能否自发进行与温度有关,D正确。
5.B　该反应的ΔS>0,A错误。加入催化剂可降低正、逆反应的活化能,从而加快正、逆反应速率,B正确。恒温恒容时,若充入反应物来增大压强,单位体积内活化分子数目增多,活化分子百分数不变,反应速率加快;若充入不参与反应的气体来增大压强,单位体积内活化分子数目不变,反应速率不变,C错误。达到平衡时,升高温度,正、逆反应速率均增大,D错误。
6.B　设转化的NH3的物质的量为x mol,则
4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g)+6H2O(g)
初始/mol 4 3 0 0
转化/mol x 0.75x 0.5x 1.5x
4 min时/mol 4-x 3-0.75x 0.5x 1.5x
根据题意有=0.125 mol/(L·min);故选B。
7.C　合成氨的反应为可逆反应,1.0 mol氮气和3.0 mol氢气置于1 L密闭容器中不能完全反应生成氨气,所以放出的热量少于92.4 kJ,故A错误;该反应的温度不变,则平衡常数不变,故B错误;正反应为气体体积减小的反应,所以增大压强平衡正向移动,氢气的转化率提高,故C正确;压强不变,通入惰性气体,反应相关物质的分压会减小,平衡会逆向移动,故D错误。
8.C　根据题图中数据可列三段式:
　　　　　CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)
起始/mol 1 3 0 0
变化/mol 0.75 2.25 0.75 0.75
平衡/mol 0.25 0.75 0.75 0.75
平衡时H2O(g)的浓度为×100%=75%,A、B、D正确;加入催化剂可提高反应速率,但不能使化学平衡发生移动,即不能提高该反应的平衡转化率,C错误。
9.B　若在恒压密闭容器中充入惰性气体,相当于减小压强,则v正、v逆均减小,该反应是气体体积增大的反应,则平衡正向移动,A错误。650 ℃时,设开始加入的CO2为a mol,转化了x mol,列三段式:
　　　　C(s)+CO2(g) 2CO(g)
起始/mol a 0
转化/mol x 2x
平衡/mol a-x 2x
根据题图可知,650 ℃时,平衡时CO的体积分数为40%,则×100%=40%,解得x=0.25a,则CO2的转化率为25.0%,B正确。由题图可知,T ℃时,反应达平衡后CO和CO2的体积分数都为50%,则充入等体积的CO2和CO后依然是平衡状态,平衡不移动,C错误。由题图可知,升高温度,CO2的体积分数减小,转化率增大;该反应是气体体积增大的反应,增大压强,平衡逆向移动,CO2的转化率减小,D错误。
10.D　假设反应正向进行到底,则NH3(g)、O2(g)、NO(g)、H2O(g)的浓度分别为0 mol·L-1、0.3 mol·L-1、0.6 mol·L-1、1.4 mol·L-1;假设反应逆向进行到底,则NH3(g)、O2(g)、NO(g)、H2O(g)的浓度分别为0.6 mol·L-1、1.05 mol·L-1、0 mol·L-1、0.5 mol·L-1,而题给反应为可逆反应,不能进行到底。根据上述分析可知,A、B正确,D错误。根据氮元素守恒可知,任意时刻都有c(NH3)+c(NO)=0.6 mol·L-1,C正确。
11.C　2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)　ΔH<0,正反应放热,达平衡后升高温度,平衡逆向移动,逆反应速率大于正反应速率,则曲线1表示逆反应速率与温度的关系,A项错误;温度恒定时,b点对应的压强较a点大,压强越大,反应速率越大,a、b两点对应的反应速率:v(a)v(正),D项错误。
12.C　起始物质的量之比n(CO2)∶n(H2)=1∶3,等于化学计量数之比,结合题图中曲线的起始坐标,可知曲线a为氢气的物质的量分数随温度的变化曲线,升高温度氢气的物质的量分数增大,则升高温度平衡逆向移动,正反应为放热反应,ΔH<0,A错误;曲线d表示的是平衡时C2H4的物质的量分数随温度的变化曲线,B错误;理论上C2H4与H2O的物质的量之比为1∶4,但在实际反应过程中还可能生成C3H6、C3H8、C4H8等副产物,则,C正确;改用选择性更好的催化剂,能减少副产物的生成,可提高C2H4的产率,D错误。
13.C　题给反应为放热反应,其他条件相同时温度越低,CO的平衡转化率越大,则T1v(d),B项错误。该反应ΔH<0,升高温度平衡逆向移动,K减小,又因为T1K(c),反应的平衡常数只与温度有关,b、d两点所处温度相同,平衡常数相同,则K(b)=K(d),C项正确。CO的平衡转化率越大,n总越小,越大,则(a)>(c),(b)>(d),D项错误。
14.B　其他条件不变时,温度越高,反应越快,题图中随温度的升高,反应物CO2的浓度先减小后增大,则T3时反应达平衡,此后温度升高,c(CO2)增大,说明平衡逆向移动,该反应是放热反应,A错误;题给反应ΔH<0,升高温度,平衡常数减小,Kb>Kc>Kd,B正确;b点时反应未达到平衡,则b点的逆反应速率小于T2温度下达到平衡时的反应速率,即v平衡b>v逆b,温度越高,反应速率越大,c点温度高,则平衡时的反应速率v平衡bc>d,D错误。
15.A　由题给方程式和表格数据可知,前4 s内生成N2的反应速率为v(N2)==1.125×10-4 mol·L-1·s-1,A错误;单位时间内,消耗NO的物质的量等于生成CO的物质的量,即正、逆反应速率相等,则反应达到平衡状态,B正确;c×10-3 mol·L-1是2 s时NO的浓度,由题表中数据得,此时CO的浓度为2.85×10-3 mol·L-1,Δc(CO)=Δc(NO),即(3.6-2.85)×10-3 mol·L-1=(1.0-c)×10-3 mol·L-1,解得c=0.25,C正确;该温度下4 s后,各物质的浓度不再变化,反应达到平衡状态,列三段式:
　　　　　　　　　　　2CO(g)+2NO(g) N2(g)+2CO2(g)
起始/(10-3 mol·L-1) 3.6 1.0 0 0
转化/(10-3 mol·L-1) 0.9 0.9 0.45 0.9
平衡/(10-3 mol·L-1) 2.7 0.1 0.45 0.9
K==5 000,D正确。
16.答案　(除标注外,每空2分)
(1)5H2C2O4+2Mn+6H+ 2Mn2++10CO2↑+8H2O　2
(2)①②　温度　产生相同体积CO2气体所需的时间(3分)
(3)产物Mn2+(或MnSO4)具有催化作用(4分)
解析　(1)反应的离子方程式为5H2C2O4+2Mn+6H+ 2Mn2++10CO2↑+8H2O;每消耗1 mol H2C2O4转移2 mol电子。
(2)实验①②用来探究反应物浓度对化学反应速率的影响,实验②③用来探究温度对化学反应速率的影响。本实验还可通过测定产生相同体积CO2气体所需的时间来比较化学反应速率。
(3)随着反应的进行,反应物的浓度逐渐减小,但t1~t2时间段内反应速率变大,主要原因可能是该反应放热,使体系温度升高;产物Mn2+具有催化作用。
17.答案　(除标注外,每空2分)
(1)　-90 kJ·mol-1
(2)温度升高,反应Ⅰ的平衡逆向移动,CH3OH的选择性下降(4分)
(3)800 ℃时以反应Ⅲ为主,反应Ⅲ反应前后气体分子数相等,压强改变对平衡几乎没有影响(4分)
解析　(1)反应Ⅰ的化学平衡常数表达式为K=;根据盖斯定律,反应Ⅰ-反应Ⅲ得CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),则ΔH=ΔH1-ΔH3=-49 kJ·mol-1-(+41 kJ·mol-1)=-90 kJ·mol-1。
(2)反应Ⅰ为放热反应,温度升高,反应Ⅰ的平衡逆向移动,CH3OH含量降低,CH3OH的选择性下降。
(3)反应Ⅱ为反应前后气体分子数减小的反应,压强改变对平衡影响较大;反应Ⅲ为反应前后气体分子数相等的反应,压强改变对平衡几乎没有影响。
18.答案　(除标注外,每空2分)
(1)CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g)　ΔH=+165.0 kJ/mol
(2)①0.225 mol·L-1·h-1　②40%　
(3)(3分)
解析　(1)已知:①CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　ΔH=+206.2 kJ/mol,②CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)　ΔH=+247.4 kJ/mol,根据盖斯定律,①×2-②得CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g)　ΔH=+165.0 kJ/mol。
①恒温恒容时,气体压强之比等于其物质的量之比,2 h时=0.85,设消耗CO2的物质的量为x mol,列三段式:
　　　　　CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)
起始/mol 1　　　3 0　　　 0
转化/mol x　　　3x x x
2 h时/mol 1-x 3-3x x x
则有×100%=40%。
(3)设开始时投入CO2和H2的物质的量分别为1 mol、3 mol,CO2的平衡转化率为50%,则有:
CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g)
起始/mol　　 1　　　　 3　　　　　 0　　　　 0
转化/mol　　 0.5　　　 1.5　　　　 0.5　　　 0.5
平衡/mol　　 0.5　　　 1.5　　　　 0.5　　　 0.5
平衡时p(CO2)=8 MPa× (MPa)-2。
19.答案　(除标注外,每空2分)
(1)①>　0.1　②c点压强高于a点,增大压强,平衡逆向移动,混合气体的总物质的量减小,混合气体的平均摩尔质量增大(4分)　③减小
(2)①高温　②加入催化剂　③αⅡ(CO)=αⅢ(CO)>αⅠ(CO)　
④8.575(3分)
解析　(1)①已知T1>T2,根据题图可知,相同压强下的c→b点,升高温度,平均摩尔质量减小,则气体物质的量增多,平衡正向移动,即该反应的ΔH>0。若在p、T1条件下,反应经过5 min达到平衡状态,设转化的(HF)2(g)的物质的量为x mol,列三段式:
　　　　　　(HF)2(g) 2HF(g)
起始/mol 1.5 0
转化/mol x 2x
平衡/mol 1.5-x 2x
由题图可知,平衡时平均摩尔质量为30 g·mol-1,则=0.1 mol·L-1·min-1。②c点和a点混合气体的总质量相同,温度相同,c点的压强高于a点,增大压强会使(HF)2(g) 2HF(g)平衡逆向移动,混合气体的总物质的量减小,混合气体的平均摩尔质量增大,故大于。③反应前后,气体的总质量不变,若其他条件不变,在恒压容器中进行该反应,反应开始直至平衡,气体物质的量增大,使容器容积增大,平衡后升高温度,平衡正向移动,容器容积继续增大,直至达到新平衡,则混合气体的密度与原平衡相比将减小。
(2)①题给反应ΔH<0、ΔS<0,则该反应的逆反应ΔH>0、ΔS>0,由自发反应的ΔH-TΔS<0可知,该反应的逆反应在高温条件下可自发进行。②由题图可知,与实验Ⅱ相比,实验Ⅲ反应速率加快,且平衡不移动,则改变的条件是加入催化剂。③容积均为1 L,反应物的起始量相同,实验Ⅰ初始压强大,说明实验Ⅰ温度高,因正反应放热,升高温度使平衡逆向移动,CO的平衡转化率减小;催化剂不能使平衡发生移动,对CO的平衡转化率无影响,则实验Ⅱ、Ⅲ中CO的平衡转化率相等,三组实验中CO的平衡转化率αⅠ(CO)、αⅡ(CO)和αⅢ(CO)的大小关系为αⅡ(CO)=αⅢ(CO)>αⅠ(CO)。④设平衡时,实验Ⅲ中转化的NO的物质的量为y mol,列三段式:
　　　　　2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)
起始/mol 4 4 0 0
转化/mol y y 0.5y y
平衡/mol 4-y 4-y 0.5y y
平衡时气体的n总=(8-0.5y) mol,则有 (kPa)-1=8.575 (kPa)-1。