第04周 化学平衡
时间：45分钟 满分：100分
可能用到的相对原子质量：H 1 C 12 N 14 O 16
第Ⅰ卷（选择题）
一、选择题：本题共15个小题，每小题只有一个正确选项，共45分。
1．一定温度下，在容积不变的密闭容器中进行如下可逆反应：SiF4 (g) +2H2O(g) SiO2(s)+4HF(g)，下列能表明该反应已达到化学平衡状态的是（ ）。
①v正 (H2O) =2v逆(HF)
②SiF4的体积分数不再变化
③容器内气体压强不再变化
④4 molH-O键断裂的同时，有2molH- F 键断裂
⑤混合气体的体积不再变化
A．①②③ B．②④⑤ C．②③ D．③④⑤
【答案】C
【解析】当2v正(H2O)=v逆(HF)，反应达到平衡状态，故①错误；SiF4的体积分数不再变化，说明各物质的物质的量浓度不再变化，反应达到平衡状态，故②正确；容器内气体压强不再变化，说明气体的物质的量不再变化，反应达到平衡状态，故③正确；平衡时应有4 mol H- O键断裂的同时，有4 mol H- F键断裂，故④错误；该反应是在容积不变的密闭容器中进行，混合气体的体积不会变化，故⑤错误。能说明反应达到平衡状态的是②③。
2．对于反应3Fe(s)＋4H2O(g) Fe3O4(s)＋4H2(g)的平衡常数，(注意：用[H2]表示氢气的浓度，其他物质浓度也是这样表示)下列说法正确的是（ ）。
A．增大H2O(g)的浓度或减小H2的浓度，会使平衡常数减小
B．改变反应的温度，平衡常数不一定变化
C．K=
D．K=
【答案】D
【解析】A．化学平衡常数只与温度有关，与物质的浓度无关，因此增大H2O(g)的浓度或减小H2的浓度，平衡常数不变，A错误；B．任何化学反应都有化学键的断裂与形成，因此化学反应都有能量变化，故改变反应的温度，化学平衡常数一定会发生变化，B错误；C．化学平衡常数是可逆反应达到平衡时生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，固体物质浓度不变，因此该反应的化学平衡常数K=，C错误；D．根据选项C分析可知化学平衡常数K=，D正确；故合理选项是D。
3．在恒容密闭容器中反应：2NO(g)＋2CO(g) N2 (g)＋2CO 2 (g) ΔH=-373.4 kJ·mol-1达到平衡状态，以下说法不正确的是（ ）。
A．及时分离出CO2，使Q减小，Q＜K，因此平衡正向移动
B．及时分离出N2，使Q减小，Q＜K，因此平衡正向移动
C．加入催化剂可增大反应速率，从而增大一段时间内的反应物转化率
D．降低温度，使Q减小，Q＜K，因此平衡正向移动
【答案】D
【解析】A．及时分离出CO2，使生成物CO2浓度减小，N2、反应物的浓度都不变，则Q减小，QD．降低温度，瞬间反应物和生成物的浓度不变，Q不变，但正、逆反应速率都减小，且逆反应速率减小更多，所以正反应速率大于逆反应速率，平衡正向移动，故D项错误；答案选D。
4．在某恒容密闭容器中充入一定量的O2(g)和O3(g)，发生反应2O3(g)3O2(g) △H<0，下列说法正确的是（ ）。
A．若混合气体的密度不再随时间而改变，则该反应达到平衡
B．加入合适的催化剂，反应达到平衡后，O2的体积分数增大
C．该反应的生成物的总能量大于反应物的总能量
D．若起始时充入少量的稀有气体，则该反应的反应速率保持不变
【答案】D
【解析】A．混合气的体积和质量在反应过程中不发生变化，所以密度始终不变，A项错误；
B．催化剂不能改变反应限度，B项错误；C．该反应为放热反应，反应物的总能量比生成物的总能量高，C项错误；D．恒容密闭容器中充入稀有气体，反应物和生成物浓度不变，则反应速率不变，D项正确；故选D。
5．一定温度下向容器中加入A发生反应如下：①A→B，②A→C，③。反应体系中A、B、C的浓度随时间t的变化曲线如图所示。下列说法错误的是（ ）。
A．反应①的活化能小于反应②
B．该温度下，反应③的平衡常数大于1
C．t1时，B的消耗速率小于生成速率
D．t2时，
【答案】C
【解析】A．由图可知，0-t1时间段，A同时生成B和C，但生成物中B多C少，说明反应①容易发生，活化能较反应②的低，A正确；B．反应③的平衡常数 K=c(C)c(B) ，由图知，平衡时，C的浓度大于B的浓度，故K>1，B正确；C．t1时，B在减少，C在增加，则B的消耗速率大于生成速率，C错误；D．由A→B，A→C可知其转化均为1:1，t2时，体系中没有A剩余，故c(C)+ c(B)= c(A)起始=c0，则c(C)=c0-c(B)，D正确；故选C。
6．反应X(g)+Y(g) 3Z(g) △H<0，达到平衡时，下列说法正确的是（ ）。
A．减小容器体积，平衡向右移动 B．恒容时充入He气，Z的产率增大
C．增大c(X)，X的转化率增大 D．降低温度，Y的转化率增大
【答案】D
【解析】A．该反应气态物质反应前后总物质的量不相等，减小体积平衡向左移动，故A错误;
B．恒容时充入He气，各物质速率不变，平衡不移动，产率不变，故B错误;C．增大X物质浓度，平衡正向移动，但X的转化率减小，故C错误;D．降低温度，平衡正向移动，Y的转化率增大，故D正确;故答案选D。
7．下列叙述中不能用勒夏特列原理解释的是（ ）。
A．碳酸钙不溶于水，但溶于盐酸
B．向溶液中加入固体后颜色变深
C．工业上选择温度为500℃合成氨
D．将，溶液加热蒸干不能得到固体
【答案】C
【解析】A．碳酸钙在水中存在沉淀溶解平衡，碳酸根离子与氢离子反应生成二氧化碳气体，促使碳酸钙溶解，能用勒夏特列原理解，A项不符合题意；B．溶液中加入少量KSCN固体后颜色变深，因为加入KSCN后溶液中硫氰根离子浓度增大，平衡向着生成硫氰化铁的方向移动，溶液颜色变深，可用勒夏特列原理解释，B项不符合题意；C．合成氨反应为放热反应，工业合成氨时选择高温会极大加快反应速率，但平衡逆向移动，降低氨的产率，不能用勒夏特列原理解释，C项符合题意；D．溶液中存在铁离子的水解平衡，加热后铁离子的水解程度增大，由于氯化氢易挥发，蒸干后得到氢氧化铁，无法得到固体，能够用勒夏特列原理解释，D项不符合题意；答案选C。
8．如图表示某一恒容密闭容器中不同温度(T)和压强(p)对反应2L(g) 2M(g)+N(g) △H>0的影响，且p2>p1。图中纵轴表示的意义可能是（ ）。
A．容器中混合气体的密度 B．混合气体中M的百分含量
C．平衡常数K D．
【答案】B
【解析】A．恒容条件下反应，容器体积不变，气体总质量不变，密度一直保持不变，改变压强无影响，A错误；B．该反应正向气体分子数减少，增大压强，平衡逆向移动，混合气体中M的百分含量减小，B正确；C．平衡常数只与温度有关，相同温度下，不同压强条件下的平衡常数应相同，C错误；D．该反应正向气体分子数减少，增大压强，平衡逆向移动，混合气体中M的物质的量减少，L的物质的量增加，n(L)/n(M)比值增大，D错误；故选B。
9．合成氨反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1，在反应过程中，正反应速率的变化如图所示，下列说法正确的是（ ）。
A．t1增大压强 B．t2时升高温度
C．t3时降低了温度 D．t4时减小了压强
【答案】A
【分析】由合成氨反应可知，该反应为气体分子数减小的放热反应，根据反应特点结合影响化学反应速率的因素分析图像，作出判断。
【解析】A．t1时正先增大后逐渐减小，说明平衡向正向移动，根据正反应为气体分子数减小的反应可知，增大压强平衡正向移动，故t1时可能是增大压强，故A正确；B．t2时正、逆反应速率同等程度增大，可能是使用了催化剂，若是升高温度，正、逆反应速率都增大，但逆反应速率增大的倍数更大，平衡逆向移动，故B错误；C．t3时正先减小后逐渐增大，说明平衡向逆向移动，根据ΔH <0可知，该反应正反应为放热反应，降低温度则平衡向正向移动，故C错误；D．t4时正反应速率逐渐减小，且曲线连接，应是减小生成物的浓度，若是减小压强，则正在t4时时应陡降，曲线不连接，且减小压强，平衡逆向移动，正应先减小后逐渐增大，故D错误；答案选A。
10．在密闭容器中的一定量混合气体发生反应：，平衡时测得A的浓度为。保持温度不变，将容器的容积压缩到原来的一半，再达到平衡时，测得A的浓度变为。下列有关判断不正确的是（ ）。
A．C的体积分数增大了 B．A的转化率降低了
C．平衡向正反应方向移动 D．
【答案】B
【分析】保持温度不变，将平衡后容器的容积压缩到原来的一半，气体压强增大，若平衡不发生移动，A的浓度为1.0mol/L，由再达到平衡时，A的浓度为0.9mol/L可知，平衡向正反应方向移动，该反应是气体体积减小的反应，。
【解析】A．由分析可知，增大压强，平衡向正反应方向移动，C的体积分数增大，故A正确；B．由分析可知，增大压强，平衡向正反应方向移动，A的转化率增大，故B错误；C．由分析可知，增大压强，平衡向正反应方向移动，故C正确；D．由分析可知，增大压强，平衡向正反应方向移动，该反应是气体体积减小的反应，，故D正确；故选B。
11．一定条件下，反应在恒容密闭容器中进行，关于该反应的说法错误的是（ ）。
A．生成2molNO的同时生成2mol，则反应达到平衡状态
B．反应平衡后升高温度如果气体颜色变浅，则反应是吸热反应
C．减小容器的体积增大压强，则NO气体的浓度一定减小
D．平衡后不改变其他条件，向容器中再充入一定量的，再次平衡后的体积分数比原平衡大
【答案】C
【解析】A．生成2molNO为正反应方向，生成2mol NO2为逆反应方向，物质的量变化之比为化学计量数之比，故正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，A正确；B．反应平衡后升高温度如果气体颜色变浅，平衡正向移动，反应是吸热反应 ，B正确；C．减小容器的体积=增大压强，平衡逆向移动，根据勒夏特列原理，平衡逆向移动但并不能抵消NO浓度的增大，故NO气体的浓度一定增大，C错误；D．平衡后不改变其他条件，向容器中再充入一定量的NO2，根据勒夏特列原理，平衡会正向移动移动但是并不能抵消NO2体积分数的增大，故再次平衡后 NO2的体积分数比原平衡大，D正确；故选C。
12．在一定体积的密闭容器中，进行化学反应：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)，化学平衡常数K和温度的关系如下表所示：根据以上信息推断以下说法正确的是（ ）。
T/℃ 700 800 830 1 000 1 200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
A．此反应为放热反应
B．各物质的平衡浓度符合时，此时的温度为1000℃
C．该反应的化学平衡常数越大，反应正向进行的程度越大
D．若 1200℃时，某时刻体系中 CO2、H2、CO、H2O 的浓度(mol·L- 1)分别为2、2、4、4，则此时上述反应向正反应方向进行
【答案】C
【解析】A．升高温度，平衡常数增大，此反应为吸热反应，故A错误；B．各物质的平衡浓度符合时，即，此时的温度为700℃，故B错误；C．化学平衡常数越大，反应正向进行的程度越大，故C正确；D．若 1200℃时，某时刻体系中 CO2、H2、CO、H2O 的浓度(mol·L- 1)分别为2、2、4、4，，则此时上述反应向逆反应方向进行，故D错误；选C。
13．在温度T1时，向一体积固定为2L的密闭容器中通入1molCO2和3molH2发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H<0，5min后反应达到平衡，CO2的转化率为20%。下列说法正确的是（ ）。
A．前5min，平均反应速率v(H2)=0.06mol(L·min)
B．该温度下反应平衡常数的值为
C．当v正(CO2)=3v逆(H2)时，说明反应已达到平衡状态
D．若平衡后升温，正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡左移
【答案】A
【解析】A．由题意知，前5min，CO2的变化量为0.2mol，则H2的变化量为0.6mol，v(H2)=0.06mol(L·min)，A正确；B．向体积为2L的密闭容器中通入1molCO2和3molH2发生上述反应，5min后反应达到平衡，CO2的转化率为20%，可列出三段式(单位为mol/L)：，则该温度下反应平衡常数为，B错误；C．当3v正(CO2)= v逆(H2)时，说明反应已达到平衡状态，C错误；D．平衡后升温，正反应速率增大，逆反应速率增大，因反应放热反应，平衡左移，D错误；故答案为A。
14．已知： ΔH，向一恒温恒容的密闭容器中充入1molA和3molB发生反应，时达到平衡状态Ⅰ，在时改变某一条件，时重新达到平衡状态Ⅱ，正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是（ ）。
A．容器内气体平均分子量不变，表明反应达到平衡
B．时可能改变的条件是：向容器中加入C
C．平衡时A的体积分数：
D．平衡常数K：
【答案】B
【解析】A．该反应气体总质量不变，体积不变，则平均相对分子质量不变，无法判断是否平衡，故A错误；B．瞬间正反应速率不变，然后增大，可知改变的条件为向容器中加入C，故B正确；C．由反应为等体积可逆反应，所以时加入C，平衡不发生移动，则平衡时A的体积分数：，故C错误；D．平衡常数只与温度有关，由于温度必变，则平衡常数不变，所以平衡常数K：，故D错误；答案选B。
15．采用CO与H2反应合成再生能源甲醇，反应如下：CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g)，在一容积可变的密闭容器中充有10molCO和20mol H2，在催化剂作用下发生反应生成甲醇。CO的平衡转化率(α)与温度(T)、 压强(p)的关系如图所示。则下列符合题意的是（ ）。
A．B点的速率比C点的大
B．A、B、C三点的平衡常数KA、KB、KC的大小关系为：KA=KB>KC
C．若达到平衡状态A时，容器的体积为10L，则在平衡状态B时容器的体积为5L
D．若增大H2的浓度，则CO 和H2的平衡转化率(α)均会增大
【答案】B
【解析】A．由图可知，C点的反应温度高于B点，温度越高，反应速率越大，则C点的速率比B点的大，故A不符合题意；B．平衡常数是温度函数，温度不变，平衡常数不变，由图可知，A、B、C三点的温度大小顺序为C>A=B，温度升高，一氧化碳的平衡转化率减小，说明平衡向逆反应方向移动，该反应是放热反应，反应的化学平衡常数减小，则A、B、C三点的平衡常数KA、KB、KC的大小关系为KA=KB>KC，故B符合题意；C．由图可知，A、B的反应温度相同，反应的平衡常数相等，A点一氧化碳的转化率为50%，由容器的体积为10L可知，平衡时一氧化碳、氢气、甲醇的浓度为(1—1×50%)mol/L=0.5mol/L、(2—1×50%×2)mol/L=1mol/L、1×50%mol/L=0.5mol/L，反应的平衡常数KA==1；B点一氧化碳的转化率为80%，由容器的体积为5L可知，平衡时一氧化碳、氢气、甲醇的浓度为(2—2×50%)mol/L=1mol/L、(4—2×50%×2)mol/L=2mol/L、2×50%mol/L=1mol/L，反应的平衡常数KB ==0.25， 由计算结果可知，A、B的平衡常数不相等，则若达到平衡状态A时，容器的体积为10L，在平衡状态B时容器的体积不可能为5L，故C不符合题意；D．增大氢气浓度，平衡向正反应方向移动，氢气的转化率减小，故D不符合题意；故选B。
第Ⅱ卷（非选择题）
二、非选择题：包括第16题~第18题3个大题，共50分。
16．我国科学家研制出一种新型催化剂，实现了温和条件下“人工固氨”。在催化剂表面和常温常压下发生反应：。
(1)改变下列一个条件，能提高活化分子百分数的是______________(填字母)。
A．增大反应物浓度 B．加入高效催化剂 C．适当升温 D．增大压强
(2)在某恒温恒容密闭容器中充入足量液态水和N2，达到平衡后，再充入少量N2，N2的平衡转化率______________(填“增大”“减小”或“不变”)。达到平衡后，液化分离NH3，其目的是______________。
(3)在总压强恒定为16 kPa和T K条件下，向某密闭容器中充入足量液态水，再充入N2(g)和Ar(g)的混合气体(Ar不参与反应)，发生上述反应，起始时混合气体中N2的体积分数与N2的平衡转化率的关系如图所示。
①保持总压强和温度不变，充入Ar(g)与不充入相比，N2的平衡转化率增大的原因是__________________。
②计算T K时上述反应的平衡常数Kp=______________(kPa)5(只列计算式，Kp为以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。
【答案】(1)BC (2) 减小 提高原料的利用率，制得更多的产物NH3，达到固氮的目的；
(3) 在保持总压强和温度不变，充入Ar(g)相当于减小反应体系的压强，化学平衡向气体体积扩大的正反应方向移动，从而使更多N2反应，故其转化率增大 3.6×4.84
【解析】(1)A．增大反应物浓度，单位体积内分子总数增加，活化分子数也增加，但活化分子百分数不变，A不符合题意；B．加入高效催化剂能够降低反应的活化能，使更多的普通分子变为活化分子，但单位体积内分子总数不变，而活化分子数增加，故活化分子百分数增加，B符合题意；C．适当升温可以使物质的分子内能增加，使更多的普通分子变为活化分子，但单位体积内分子总数不变，而活化分子数增加，故活化分子百分数增加，C符合题意；D．增大压强会导致反应物浓度增大，使单位体积内分子总数增加，活化分子数增加，但活化分子百分数不变，D不符合题意；故合理选项是BC；(2)在某恒温恒容密闭容器中充入足量液态水和N2，达到平衡后，再充入少量N2，化学平衡正向移动，但平衡移动趋势的微弱的，平衡消耗N2的物质的量远小于投入N2的物质的量的增加，最终导致N2平衡转化率降低，但可以使另外一种反应物H2O的平衡转化率会增加；达到平衡后，液化分离NH3，即减小了生成物的浓度，化学平衡正向移动，可以提高原料的利用率，从而制得更多的NH3，达到更好的固氮作用的目的；(3)①保持总压强和温度不变，充入Ar(g)与不充入相比，相当于反应体系中N2的压强减小，即减小反应体系的压强，根据平衡移动原理，减小压强，化学平衡会向气体体积扩大的正反应方向移动，从而导致N2的平衡转化率增大；②假设反应开始时Ar的物质的量是a mol，则N2的物质的量为时n(N2)=，根据图像可知在T K时N2的平衡转化率是40%，则反应的N2的物质的量为n(N2)=1.5a mol×0.4=0.6a mol， 根据物质反应转化关系可知平衡时n(N2)=0.9a mol，n(NH3)=1.2a mol，n(O2)=，平衡时气体总物质的量为n(总)=0.9a mol+1.2a mol+0.9a mol+a mol=4a mol，则该温度下该反应的化学平衡常数Kp=。
17．的减排和综合利用是解决温室及能源问题的有效途径。
(1)工业中，和在催化剂作用下可发生两个平行反应，分别生成和。
反应A：
反应B：
控制和初始投料比为时，温度对平衡转化率及甲醇和产率的影响如图所示。
①由图可知温度升高的产率上升，其主要原因可能是________________________________。
②由图可知获取最适宜的温度是______________。下列措施有利于提高转化为的平衡转化率的有______________(填字母)。
A．使用催化剂
B．增大体系压强
C．增大和的初始投料比
D．投料比不变和容器体积不变，增加反应物的浓度
(2)250℃下物质的量随时间的变化曲线如图所示。画出280℃下时刻物质的量随时间的变化曲线示意图。
(3)汽车尾气里含有的气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应所致： ，已知该反应在2404℃，平衡常数。请回答：
①将、混合气体充入恒温恒容密闭容器中，如图变化趋势正确的是______________(填字母序号)。
A． B． C．
②该温度下，某时刻测得容器内、、的浓度分别为、和，此时反应______________(填“处于化学平衡状态”、“向正反应方向进行”或“向逆反应方向进行”)，理由是__________________________________________。
【答案】(1) 反应B是吸热反应，升高温度平衡正向移动，产率升高 250℃ BD
(2)
(3) AC 向正反应方向进行
【解析】(1)①由图示可知，温度升高CO的产率上升，其主要原因可能是反应B正反应是吸热反应，温度升高平衡正向移动，CO产率升高，故答案为：反应B是吸热反应，升高温度平衡正向移动，产率升高；
②据图示可知，250℃甲醇产率最高，故获取最适宜的温度是250℃；
A．使用催化剂，平衡不移动，不能提高转化率，A项错误；
B．增大体系压强，平衡向正方向移动，提高转化率，B项正确；
C．增大和的初始投料比，可增大氢气的转化率，二氧化碳的转化率减小， C项错误；
D．投料比不变和容器体积不变，增加反应物的浓度，相当于增大压强，平衡正向移动，可增大转化率，D项正确；
(2)温度升高，反应速率加快，则反应达到平衡的时间小于t1；280℃时甲醇的产率小于250℃时，所以达到平衡后，体系中甲醇的量变小，据此画出280℃下时刻物质的量随时间的变化曲线：；
(3)①A．该反应的正反应为吸热反应，则升高温度平衡向正反应进行，平衡常数增大，A项正确；B．加入催化剂，反应速率增大，但平衡不发生移动，B项错误；C．升高温度，反应速率增大，平衡向正反应方向移动，氮气的转化率增大，C项正确；故答案为：AC；
②该温度下，某时刻测得容器内N2、O2、NO的浓度分别为2.5×10-1mol/L、4.0×10-2mol/L和3.0×10-3mol/L，此时浓度熵是=9×10-4＜K=64×10-4，则反应应向正反应方向进行，故答案为：向正反应方向进行；。
18. 研究碳、氮及其化合物气体的相关反应对治理大气污染、建设生态文明具有重要意义。在一定条件下焦炭可以还原，反应为：。
（1）已知：一定条件下，由最稳定的单质生成1mol纯物质的热效应，称为该物质的生成焓()。
物质
生成焓/kJ·mol-1 +33.2 0 0 -393.5
则 ___________kJ/mol
（2）在恒温恒容的密闭容器中进行该反应，达到平衡状态后，若从反应体系中分离出，则下列说法正确的是___________。
A. 平衡正向移动 B. 平衡逆向移动
C. 逆反应速率先减小后增大 D. 减小导致K值减小
（3）在一定体积的密闭容器中，该反应的化学平衡常数K和温度t的关系如下：
t℃ 500 600 700 800 1000
K 2.6 1.9 1.0 0.7 0.4
回答下列问题：
①某温度下，平衡浓度符合下式：，试判断此时的温度为___________℃。
②800℃时发生上述反应，某一时刻测得容器内物质的浓度分别为：为4.5 mol/L，为1.5 mol/L，为3 mol/L，则此时反应向___________(填“正反应方向”或“逆反应方向”)进行。
（4）有人利用反应对进行吸附。在T℃下，将的混合气体以一定流速通过填充有碳粉的反应器，在不同压强下，相同时间内的转化率与压强的关系如图所示。
①图中曲线呈现先升高后降低的变化，出现该变化趋势的原因是________________________________。
②在T℃、1100 KPa时，已知混合气体通过反应器的时间为9 s，请计算分压的平均变化率为___________KPa·s-1(气体分压=气体总压×体积分数；结果保留两位小数)。
【答案】（1） （2）AC （3）①700 ②. 正反应方向 （4）①. 此反应的正反应方向为气体的物质的量增大的反应，增大压强，平衡逆向移动，则相同时间的转化率升高；未达到平衡前，增大压强，反应速率加快，相同时间内的转化率升高 ②
【解析】【小问1详解】①；②；根据盖斯定律：②×2-①得；【小问2详解】A．从反应体系中分离出，逆反应速率立即减小，平衡正向移动，A正确；B．从反应体系中分离出，逆反应速率立即减小，平衡正向移动，B错误；C．从反应体系中分离出，逆反应速率立即减小，平衡右移动，生成物浓度由逐渐增大，逆反应速率又逐渐增大，即逆反应速率先减小后增大，C正确；D．减小，温度不变，K值不变，D错误；答案选AC；【小问3详解】①某温度下，平衡浓度符合下式：，，此时的温度为700℃；②800℃时发生上述反应，某一时刻测得容器内物质的浓度分别为：为4.5 mol/L，为1.5 mol/L，为3 mol/L，，反应正向移动；【小问4详解】①此反应正反应方向为气体的物质的量增大的反应，增大压强，平衡逆向移动，则相同时间的转化率升高；未达到平衡前，增大压强，反应速率加快，相同时间内的转化率升高；②T℃下，将的比例通入，起始分压：，此时转化率为，其分压变化量：，分压的平均变化率：。
19. 我国力争2030年前实现碳达峰，2060 年前实现碳中和。CO2 的综合利用是实现碳中和的措施之一。
Ⅰ．CO2和CH4在催化剂表面可以合成CH3COOH，该反应的历程和相对能量的变化情况如下图所示(*指微粒吸附在催化剂表面，H*指H吸附在催化剂载体上的氧原子上，TS表示过渡态)：
（1）决定该过程的总反应速率的基元反应方程式为___________________________________。
（2）下列说法正确的有_______。
a．增大催化剂表面积可提高CO2在催化剂表面的吸附速率
b．CH3COOH*比CH3COOH(g)能量高
c．使用高活性催化剂可降低反应焓变，加快反应速率
d．催化效果更好的是催化剂2
Ⅱ．CO2和H2在一定条件下也可以合成甲醇，该过程存在副反应ii。
反应i：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.3kJ·mol-1
反应ii：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2
（3）有关物质能量变化如图所示，稳定单质的焓(H)为0，则ΔH2=_______kJ·mol-1。
（4）该反应的自发条件是_______(填“高温自发”“低温自发”或“任何温度下都自发”)。
（5）恒温恒容条件下，仅发生反应ii，反应达到平衡的标志是_______。
a．CO的分压不再发生变化 b．气体平均相对分子质量不再发生变化
c．比值不再发生变化 d．气体密度不再发生变化
（6）在5.0MPa，将n(CO2)：n(H2)=5：16的混合气体在催化剂作用下进行反应。体系中气体平衡组成比例(CO和CH3OH在含碳产物中物质的量百分数)及CO2的转化率随温度的变化如图所示。
①表示平衡时CH3OH在含碳产物中物质的量百分数的曲线是_______(填“a”或“b”)。
②CO2平衡转化率随温度的升高先减小后增大，增大的原因可能是_______。
③250℃时反应i：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)的Kp=_______(MPa)-2(用最简分数表示)。
【答案】（1）CH3* + CO2*= CH3COO*或CH3*+ H* + CO2*= CH3COO* +H*
（2）ad （3）+41 （4）低温自发 （5）ac （6）①a ②温度升高后，以副反应(或反应ii )为主，副反应(或反应ii )是一个吸热反应，升高温度平衡正向移动 ③.
【解析】
（1）从图中可以看出，第二个过渡态的活化能最大，则此步为控速步，其基元反应CH3* + CO2*= CH3COO*或CH3*+ H* + CO2*= CH3COO* +H*。
（2）a．增大催化剂表面积，可提高CO2在催化剂表面的接触面积，从而提高二氧化碳在催化剂表面的吸附速率，故正确；b．从图中可以看出 CH3COOH* 比CH3COOH(g)能量要低得多，故错误；c．使用高活性催化剂能加快反应速率，但不能降低反应焓变，故错误。d．从图中看出，催化剂2参与的反应中，活化能都比催化剂1参与的相同的反应活化能低，所以催化效果更好的是催化剂2，故正确；故选ad。
（3）从图分析，有热化学方程式① ② 则根据盖斯定律分析，有②-①得热化学方程式CO2(g) + H2(g) CO(g)+ H2O(g) ΔH2=-242+283=+41 kJ·mol-1。
（4）由盖斯定律可得，<0且熵减，即，又，所以低温自发；
（5）恒温恒容条件下
a．CO的分压不再发生变化能说明反应到平衡，故正确；b．该反应前后气体总物质的量的不变，故气体平均相对分子质量始终不变，故气体平均相对分子质量不再发生变化不能说明反应到平衡，故错误；c．比值不再发生变化说明该反应到平衡，故正确；d．该反应在密闭容器中进行，容器的体积不变，反应体系全为气体，气体总质量不变，故气体密度始终不变，故密度不再发生变化不能说明到平衡，故错误；故选ac。
（6）①反应i为放热反应，反应ii为吸热反应，升温反应i逆向移动，反应ii正向移动，故表示平衡时CH3OH在含碳产物中物质的量百分数的曲线是a．
②CO2平衡转化率随温度的升高先减小后增大，增大的原因可能是升温后反应以反应ii为主，该反应为吸热反应，升温正向移动，二氧化碳的转化率增大。
③根据将n(CO2)∶n(H2)=5∶16假设，起始加入的二氧化碳为5mol，氢气为16mol，250℃时二氧化碳的转化率为20%，即反应的二氧化碳的量为1mol，体系中一氧化碳和甲醇在含碳产物中的物质的量百分数为50%，即各为0.5mol，
反应i： ，，平衡时二氧化碳为5-1=4mol氢气为16-1.5-0.5=14mol，甲醇为0.5mol，水为0.5+0.5=1mol，一氧化碳为0.5mol，总物质的量为4+14+0.5+1+0.5=20mol，CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)的 Kp=。第04周 化学平衡
时间：45分钟 满分：100分
可能用到的相对原子质量：H 1 C 12 N 14 O 16
第Ⅰ卷（选择题）
一、选择题：本题共15个小题，每小题只有一个正确选项，共45分。
1．一定温度下，在容积不变的密闭容器中进行如下可逆反应：SiF4 (g) +2H2O(g) SiO2(s)+4HF(g)，下列能表明该反应已达到化学平衡状态的是（ ）。
①v正 (H2O) =2v逆(HF)
②SiF4的体积分数不再变化
③容器内气体压强不再变化
④4 mol H-O键断裂的同时，有2 mol H- F 键断裂
⑤混合气体的体积不再变化
A．①②③ B．②④⑤ C．②③ D．③④⑤
2．对于反应3Fe(s)＋4H2O(g) Fe3O4(s)＋4H2(g)的平衡常数，(注意：用[H2]表示氢气的浓度，其他物质浓度也是这样表示)下列说法正确的是（ ）。
A．增大H2O(g)的浓度或减小H2的浓度，会使平衡常数减小
B．改变反应的温度，平衡常数不一定变化
C．K=
D．K=
3．在恒容密闭容器中反应：2NO(g)＋2CO(g) N2 (g)＋2CO 2 (g) ΔH=-373.4 kJ·mol-1达到平衡状态，以下说法不正确的是（ ）。
A．及时分离出CO2，使Q减小，Q＜K，因此平衡正向移动
B．及时分离出N2，使Q减小，Q＜K，因此平衡正向移动
C．加入催化剂可增大反应速率，从而增大一段时间内的反应物转化率
D．降低温度，使Q减小，Q＜K，因此平衡正向移动
4．在某恒容密闭容器中充入一定量的O2(g)和O3(g)，发生反应2O3(g)3O2(g) △H<0，下列说法正确的是（ ）。
A．若混合气体的密度不再随时间而改变，则该反应达到平衡
B．加入合适的催化剂，反应达到平衡后，O2的体积分数增大
C．该反应的生成物的总能量大于反应物的总能量
D．若起始时充入少量的稀有气体，则该反应的反应速率保持不变
5．一定温度下向容器中加入A发生反应如下：①A→B，②A→C，③。反应体系中A、B、C的浓度随时间t的变化曲线如图所示。下列说法错误的是（ ）。
A．反应①的活化能小于反应②
B．该温度下，反应③的平衡常数大于1
C．t1时，B的消耗速率小于生成速率
D．t2时，
6．反应X(g)+Y(g) 3Z(g) △H<0，达到平衡时，下列说法正确的是（ ）。
A．减小容器体积，平衡向右移动
B．恒容时充入He气，Z的产率增大
C．增大c(X)，X的转化率增大
D．降低温度，Y的转化率增大
7．下列叙述中不能用勒夏特列原理解释的是（ ）。
A．碳酸钙不溶于水，但溶于盐酸
B．向溶液中加入固体后颜色变深
C．工业上选择温度为500℃合成氨
D．将，溶液加热蒸干不能得到固体
8．如图表示某一恒容密闭容器中不同温度(T)和压强(p)对反应2L(g) 2M(g)+N(g) △H>0的影响，且p2>p1。图中纵轴表示的意义可能是（ ）。
A．容器中混合气体的密度 B．混合气体中M的百分含量
C．平衡常数K D．
9．合成氨反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1，在反应过程中，正反应速率的变化如图所示，下列说法正确的是（ ）。
A．t1增大压强 B．t2时升高温度
C．t3时降低了温度 D．t4时减小了压强
10．在密闭容器中的一定量混合气体发生反应：，平衡时测得A的浓度为。保持温度不变，将容器的容积压缩到原来的一半，再达到平衡时，测得A的浓度变为。下列有关判断不正确的是（ ）。
A．C的体积分数增大了 B．A的转化率降低了
C．平衡向正反应方向移动 D．
11．一定条件下，反应在恒容密闭容器中进行，关于该反应的说法错误的是（ ）。
A．生成2molNO的同时生成2mol，则反应达到平衡状态
B．反应平衡后升高温度如果气体颜色变浅，则反应是吸热反应
C．减小容器的体积增大压强，则NO气体的浓度一定减小
D．平衡后不改变其他条件，向容器中再充入一定量的，再次平衡后的体积分数比原平衡大
12．在一定体积的密闭容器中，进行化学反应：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)，化学平衡常数K和温度的关系如下表所示：根据以上信息推断以下说法正确的是（ ）。
T/℃ 700 800 830 1 000 1 200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
A．此反应为放热反应
B．各物质的平衡浓度符合时，此时的温度为1000℃
C．该反应的化学平衡常数越大，反应正向进行的程度越大
D．若 1200℃时，某时刻体系中 CO2、H2、CO、H2O 的浓度(mol·L- 1)分别为2、2、4、4，则此时上述反应向正反应方向进行
13．在温度T1时，向一体积固定为2L的密闭容器中通入1molCO2和3molH2发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H<0，5min后反应达到平衡，CO2的转化率为20%。下列说法正确的是（ ）。
A．前5min，平均反应速率v(H2)=0.06mol(L·min)
B．该温度下反应平衡常数的值为
C．当v正(CO2)=3v逆(H2)时，说明反应已达到平衡状态
D．若平衡后升温，正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡左移
14．已知： ΔH，向一恒温恒容的密闭容器中充入1molA和3molB发生反应，时达到平衡状态Ⅰ，在时改变某一条件，时重新达到平衡状态Ⅱ，正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是（ ）。
A．容器内气体平均分子量不变，表明反应达到平衡
B．时可能改变的条件是：向容器中加入C
C．平衡时A的体积分数：
D．平衡常数K：
15．采用CO与H2反应合成再生能源甲醇，反应如下：CO(g)+ 2H2(g) CH3OH(g)，在一容积可变的密闭容器中充有10molCO和20mol H2，在催化剂作用下发生反应生成甲醇。CO的平衡转化率(α)与温度(T)、 压强(p)的关系如图所示。则下列符合题意的是（ ）。
A．B点的速率比C点的大
B．A、B、C三点的平衡常数KA、KB、KC的大小关系为：KA=KB>KC
C．若达到平衡状态A时，容器的体积为10L，则在平衡状态B时容器的体积为5L
D．若增大H2的浓度，则CO 和H2的平衡转化率(α)均会增大
第Ⅱ卷（非选择题）
二、非选择题：包括第16题~第18题3个大题，共55分。
16．我国科学家研制出一种新型催化剂，实现了温和条件下“人工固氨”。在催化剂表面和常温常压下发生反应：。
(1)改变下列一个条件，能提高活化分子百分数的是______________(填字母)。
A．增大反应物浓度 B．加入高效催化剂 C．适当升温 D．增大压强
(2)在某恒温恒容密闭容器中充入足量液态水和N2，达到平衡后，再充入少量N2，N2的平衡转化率______________(填“增大”“减小”或“不变”)。达到平衡后，液化分离NH3，其目的是______________。
(3)在总压强恒定为16 kPa和T K条件下，向某密闭容器中充入足量液态水，再充入N2(g)和Ar(g)的混合气体(Ar不参与反应)，发生上述反应，起始时混合气体中N2的体积分数与N2的平衡转化率的关系如图所示。
①保持总压强和温度不变，充入Ar(g)与不充入相比，N2的平衡转化率增大的原因是__________________。
②计算T K时上述反应的平衡常数Kp=______________(kPa)5(只列计算式，Kp为以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。
17．的减排和综合利用是解决温室及能源问题的有效途径。
(1)工业中，和在催化剂作用下可发生两个平行反应，分别生成和。
反应A：
反应B：
控制和初始投料比为时，温度对平衡转化率及甲醇和产率的影响如图所示。
①由图可知温度升高的产率上升，其主要原因可能是___________________________________。
②由图可知获取最适宜的温度是______________。下列措施有利于提高转化为的平衡转化率的有______________(填字母)。
A．使用催化剂
B．增大体系压强
C．增大和的初始投料比
D．投料比不变和容器体积不变，增加反应物的浓度
(2)250℃下物质的量随时间的变化曲线如图所示。画出280℃下时刻物质的量随时间的变化曲线示意图。
(3)汽车尾气里含有的气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应所致： ，已知该反应在2404℃，平衡常数。请回答：
①将、混合气体充入恒温恒容密闭容器中，如图变化趋势正确的是______________(填字母序号)。
A． B． C．
②该温度下，某时刻测得容器内、、的浓度分别为、和，此时反应______________(填“处于化学平衡状态”、“向正反应方向进行”或“向逆反应方向进行”)，理由是__________________________________________。
18. 研究碳、氮及其化合物气体的相关反应对治理大气污染、建设生态文明具有重要意义。在一定条件下焦炭可以还原，反应为：。
（1）已知：一定条件下，由最稳定的单质生成1mol纯物质的热效应，称为该物质的生成焓()。
物质
生成焓/kJ·mol-1 +33.2 0 0 -393.5
则 ___________kJ/mol
（2）在恒温恒容的密闭容器中进行该反应，达到平衡状态后，若从反应体系中分离出，则下列说法正确的是___________。
A. 平衡正向移动 B. 平衡逆向移动
C. 逆反应速率先减小后增大 D. 减小导致K值减小
（3）在一定体积的密闭容器中，该反应的化学平衡常数K和温度t的关系如下：
t℃ 500 600 700 800 1000
K 2.6 1.9 1.0 0.7 0.4
回答下列问题：
①某温度下，平衡浓度符合下式：，试判断此时的温度为___________℃。
②800℃时发生上述反应，某一时刻测得容器内物质的浓度分别为：为4.5 mol/L，为1.5 mol/L，为3 mol/L，则此时反应向___________(填“正反应方向”或“逆反应方向”)进行。
（4）有人利用反应对进行吸附。在T℃下，将的混合气体以一定流速通过填充有碳粉的反应器，在不同压强下，相同时间内的转化率与压强的关系如图所示。
①图中曲线呈现先升高后降低的变化，出现该变化趋势的原因是________________________________。
②在T℃、1100 KPa时，已知混合气体通过反应器的时间为9 s，请计算分压的平均变化率为___________KPa·s-1(气体分压=气体总压×体积分数；结果保留两位小数)。
19. 我国力争2030年前实现碳达峰，2060 年前实现碳中和。CO2 的综合利用是实现碳中和的措施之一。
Ⅰ．CO2和CH4在催化剂表面可以合成CH3COOH，该反应的历程和相对能量的变化情况如下图所示(*指微粒吸附在催化剂表面，H*指H吸附在催化剂载体上的氧原子上，TS表示过渡态)：
（1）决定该过程的总反应速率的基元反应方程式为___________________________________。
（2）下列说法正确的有_______。
a．增大催化剂表面积可提高CO2在催化剂表面的吸附速率
b．CH3COOH*比CH3COOH(g)能量高
c．使用高活性催化剂可降低反应焓变，加快反应速率
d．催化效果更好的是催化剂2
Ⅱ．CO2和H2在一定条件下也可以合成甲醇，该过程存在副反应ii。
反应i：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.3kJ·mol-1
反应ii：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2
（3）有关物质能量变化如图所示，稳定单质的焓(H)为0，则ΔH2=_______kJ·mol-1。
（4）该反应的自发条件是_______(填“高温自发”“低温自发”或“任何温度下都自发”)。
（5）恒温恒容条件下，仅发生反应ii，反应达到平衡的标志是_______。
a．CO的分压不再发生变化 b．气体平均相对分子质量不再发生变化
c．比值不再发生变化 d．气体密度不再发生变化
（6）在5.0MPa，将n(CO2)：n(H2)=5：16的混合气体在催化剂作用下进行反应。体系中气体平衡组成比例(CO和CH3OH在含碳产物中物质的量百分数)及CO2的转化率随温度的变化如图所示。
①表示平衡时CH3OH在含碳产物中物质的量百分数的曲线是_______(填“a”或“b”)。
②CO2平衡转化率随温度的升高先减小后增大，增大的原因可能是_______。
③250℃时反应i：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)的Kp=_______(MPa)-2(用最简分数表示)。
