第二章 提升课时3 化学反应速率与化学平衡图像 练习（含答案）2025秋高中化学选择性必修一（人教版2019）
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| 名称 | 第二章 提升课时3 化学反应速率与化学平衡图像 练习（含答案）2025秋高中化学选择性必修一（人教版2019） |  | |
| 格式 | DOCX | ||
| 文件大小 | 801.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-10-13 13:38:40 | ||
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文档简介
第二章 提升课时3 化学反应速率与化学平衡图像
(每小题5分)
1.已知某可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)在密闭容器中进行，如图表示在不同反应时间t时，温度T和压强p与反应物B在混合气体中的体积分数[φ(B)]的关系曲线，由曲线分析，下列判断正确的是( )
T1＜T2，p1＞p2，m＋n＞p，放热反应
T1＞T2，p1＜p2，m＋n＞p，吸热反应
T1＜T2，p1＞p2，m＋n＜p，放热反应
T1＞T2，p1＜p2，m＋n＜p，吸热反应
2.(2024·昆明一中学高二期中)利用催化技术可将汽车尾气中的NO和CO转化：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g) ΔH。初始时c(NO)＝6.50×10－3 mol·L－1，c(CO)＝4.00×10－3 mol·L－1。在不同的催化剂比表面积(I＝Ⅲ≠Ⅱ)和不同温度下(T1、T2温度改变对催化剂活性的影响忽略)，CO的浓度随时间的变化如图所示。下列有关说法正确的是( )
T1>T2
ΔH<0
催化剂比表面积(m2·g－1)：Ⅰ>Ⅱ
NO与CO的平衡转化率相等
3.下面的各图中，表示2A(g)＋B(g)2C(g)(正反应放热)这个可逆反应的正确图像为( )
4.已知反应N2O4(g)2NO2(g) ΔH＝＋57 kJ·mol－1，在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A、C两点气体的平均相对分子质量：A>C
A、C两点气体的颜色：A浅，C深
由状态B到状态A，可以用加催化剂的方法
A、C两点的反应速率：A>C
5.(2023·邯郸高二质检)T K温度下，控制体积不变，向某密闭容器中充入等物质的量的SO2(g)和NO2(g)，发生下列反应：
ⅰ.SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g) ΔH1＝－41.8 kJ/mol
ⅱ.2NO2(g)N2O4(g) ΔH2＝－55.3 kJ/mol
SO2(g)和NO2(g)的分压随时间变化如图所示，其中第3 min时只改变了影响反应的一个条件。
已知：可以用分压代替气体的物质的量浓度来表示反应速率及化学平衡。
下列说法错误的是( )
图中代表NO2(g)变化的曲线为L2
0～2 min内SO2(g)的平均反应速率v(SO2)＝0.1p0 kPa/min
T K温度下，反应ⅰ的平衡常数Kp＝
3 min时改变的条件为增大压强
6.(2024·厦门外国语学校高二期中)二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为
CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g) ΔH＝－164.7 kJ·mol－1
CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH＝＋41.2 kJ·mol－1
在密闭容器中，1.01×105 Pa、n起始(CO2)∶n起始(H2)＝1∶4时，CO2平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的CO2实际转化率随温度的变化如图所示。CH4的选择性可表示为×100%。下列说法正确的是( )
反应2CO(g)＋2H2(g)===CO2(g)＋CH4(g)的焓变ΔH＝－205.9 kJ·mol－1
CH4的平衡选择性随着温度的升高而增加
用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度范围约为480～530 ℃
450 ℃时，提高的值或增大压强，均能使CO2平衡转化率达到X点的值
7.(2024·菏泽高二期中)两个均充有H2S的刚性恒容密闭容器，起始压强均为p kPa。以温度、Al2O3催化剂为条件变量，进行实验：2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)，反应相同时间，H2S转化率随温度变化如图。下列说法错误的是( )
800 ℃，使用Al2O3催化剂比无催化剂，S2的产率高
曲线Ⅱ、Ⅲ重合时的温度是Al2O3催化剂的失活温度
增大压强，H2S的分解反应的正逆反应速率均增大
900 ℃，该反应的Kp＝ kPa
8.(2024·山东省实验中学高二期中)在三个容积均为1 L的密闭容器中，起始时H2浓度均为1.0 mol·L－1，以不同的氢碳比充入H2和CO2，一定条件下发生反应2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g) ΔH，CO2的平衡转化率与温度的关系如图所示。下列说法正确的是( )
该反应的ΔH>0
在氢碳比为2.0时，Q点：v(正)氢碳比：①<②
P点对应温度的平衡常数为512
9.(10分)(2024·茂名化州一中高二期中)利用催化剂将高浓度CO2在高密度氢能作用下合成CH3OH。
(1)(2分)已知：CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH1＝＋42.8 kJ·mol－1
CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH2＝－1 235 kJ·mol－1
CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH3
①ΔH3＝________ kJ·mol－1。
②下列有利于提高CH3OH平衡产率的条件是________。
A.高温、高压 B.低温、高压
C.高温、低压 D.低温、低压
(2)(5分)T ℃时，100 MPa条件下，向2 L刚性容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，测得不同时刻容器内压强变化如下表：
时间/h 1 2 3 4 5 6
p/MPa 80 75 72 71 70 70
该反应的平衡常数表达式为：K＝________(1分)，该温度下CO2的平衡转化率为________(2分)，平衡时CH3OH的分压p(CH3OH)＝________(2分) MPa。
(3)(3分)在催化条件下，密闭容器内通入CO2发生下列反应：
反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH3
反应Ⅱ：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH4
①(1分)测得反应Ⅱ的平衡常数(ln K)与温度(T)的关系如图所示，则ΔH4________0(填“>”或“<”)。
②(2分)实验测得温度对平衡体系中甲醚、甲醇的百分含量影响如图所示，在300～600 K范围内，醇的含量逐渐增大，而甲醚的百分含量逐渐减小的可能原因是：___________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
10.(10分)甲烷在日常生活及有机合成中用途广泛，某研究小组研究甲烷在高温下气相裂解反应的原理及其应用。
(1)(2分)已知：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH1＝－890.3 kJ·mol－1
C2H2(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l) ΔH2＝－1 299.6 kJ·mol－1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH3＝－571.6 kJ·mol－1
则甲烷气相裂解反应：2CH4(g)C2H2(g)＋3H2(g)的ΔH＝___________________________________________________________________。
(2)(8分，除标注外每空1分)该研究小组在研究过程中得出当甲烷分解时，几种气体平衡时分压(Pa)与温度(℃)的关系如图所示。
①(2分)T1 ℃时，向2 L恒容密闭容器中充入0.3 mol CH4，只发生反应2CH4(g)C2H4(g)＋2H2(g)，达到平衡时，测得c(C2H4)＝c(CH4)。该反应达到平衡时，CH4的转化率为________。
②对上述平衡状态，若改变温度至T2 ℃，经10 s后再次达到平衡，c(CH4)＝2c(C2H4)，则10 s内C2H4的平均反应速率v(C2H4)＝___________________________________________________________________，
上述变化过程中T1________(填“＞”或“＜”)T2，判断理由是___________________________________________________________________
_______________________________________________________(2分)。
③在①建立的平衡状态基础上，其他条件不变，再通入0.5 mol CH4，平衡将________(填“不移动”“正向移动”或“逆向移动”)，与原平衡相比，CH4的平衡转化率________(填“不变”“变大”或“变小”)。
11.(8分)十氢萘(C10H18)是具有高储氢密度的氢能载体，经历“C10H18→C10H12→C10H8”的脱氢过程释放氢气。已知：
反应Ⅰ：C10H18(l)===C10H12(l)＋3H2(g) ΔH1 活化能为Ea1
反应Ⅱ：C10H12(l)===C10H8(l)＋2H2(g) ΔH2 活化能为Ea2
且ΔH1>ΔH2>0
(1)(2分)有利于提高上述反应平衡转化率的条件是________。
A.低温低压 B.高温高压
C.低温高压 D.高温低压
(2)(2分)下列选项对应的示意图中，能正确表示“C10H18(l)→C10H12(l)→C10H8(l)”的“能量－反应过程”的是________(选题字母)。
(3)(4分)温度335 ℃，在恒容密闭反应器中进行高压液态十氢萘(1.00 mol)催化脱氢实验，测得C10H12和C10H8的产率x1和x2(以物质的量分数计)随时间的变化关系如图所示。
①在8 h时，反应体系内氢气的物质的量为________ mol(忽略其他副反应)。
②x1显著低于x2的原因是___________________________________________
___________________________________________________________________。
12.(10分)二氧化碳合成有机物的综合利用有利于碳中和。涉及的反应有：
反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－19.2 kJ·mol－1；
反应Ⅱ：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH2＝－21.5 kJ·mol－1；
反应Ⅲ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH3＝＋40.9 kJ·mol－1；
反应Ⅳ：CH3OH(g)＋CO(g)CH3COOH(g) ΔH4＝－141.3 kJ·mol－1。
(1)(4分)工业上常用乙酸的热裂解反应CH3COOH(g)2CO(g)＋2H2(g)制氢，则该反应ΔH＝________ kJ·mol－1。在恒容密闭容器中，加入一定量的乙酸蒸气，在催化剂作用下发生热裂解反应和脱羧基反应CH3COOH(g)CH4(g)＋CO2(g)，在相同时间测得温度与气体产率的关系如图。
①H2产率低于CO的可能原因为_____________________________________
___________________________________________________________________。
②若保持其他条件不变，向密闭容器中加入一定量的水，氢气产率显著提高，而CO产率下降，原因为
___________________________________________________________________
_______________________________________________(用化学方程式解释)。
(2)(6分)若在T K条件下，向V L密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，压强为p kPa，发生上述反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。CO2的平衡转化率和生成物的选择性随温度的变化如图。已知：DMF表示CH3OCH3，生成物A的选择性＝×100%。
①(1分)表示CO2的平衡转化率的曲线是________(填标号)。
②(2分)则平衡时n(CH3OH)＝________ mol。
③(2分)反应Ⅲ的Kp＝________。
④(1分)平衡时，保持其他条件不变，若缩小容器体积，则n(CO)________(填“增大”、“等于”或“减小”)。
13.(12分)CO2催化加氢制甲醇是极具前景的温室气体资源化研究领域。 在某 CO2催化加氢制甲醇的反应体系中，发生的主要反应有：
ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1
ⅱ.CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝＋41 kJ·mol－1
ⅲ.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH3＝－90 kJ·mol－1
回答下列问题：
(1)(1分)ΔH1＝__________________________________ kJ/mol。
(2)(2分)若反应i的ΔS＝－175 J·mol－1·K－1，下列温度下反应能自发进行的是________(填标号)。
A.5 ℃ B.20 ℃ C.100 ℃ D.200 ℃
(3)(2分)已知几种化学键的键能数据如下表所示：
化学键 C—H O—H C－O H—H
键能/(kJ·mol－1) 413 463 351 436
则CO中的C≡O的键能E＝___________________________ kJ/mol。
(4)(2分)科学家结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上发生的反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，反应历程如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注
写出该历程中决速步骤的化学方程式：______________________________________________。
(5)(5分)10 MPa时，往某恒容密闭容器中按投料比n(CO2)∶n(H2)＝1∶3充入CO2和H2。反应达到平衡时，测得各组分的物质的量分数随温度变化的曲线如图所示
①(1分)图中250 ℃时，反应ii的平衡常数________1(填“>”“<”或“＝”)。
②(2分)图中X、Y分别代表________(填化学式)。
③(2分)温度一定时，增大压强，CO2平衡转化率________(填“增大”“减小”或“不变”)。
提升课时3 化学反应速率与化学平衡图像
1.D [由“先拐先平数值大”原则，对比①②可知T1＞T2，对比②③可知p2＞p1。对比①②，由T2升高到T1，φ(B)减小，说明升温平衡向正反应方向移动，所以正向为吸热反应；对比②③，由p1加压到p2，φ(B)增大，说明加压平衡向逆反应方向移动，所以逆向为体积减小的方向，即m＋n＜p。]
2.B [由图可知，温度为T2时反应更早达到平衡，说明T2时反应速率更快，T13.A [随着温度的升高，化学平衡应向吸热反应方向即逆反应方向移动，所以生成物C的体积分数减小，反应物的含量增大、转化率减小，A正确、D错误；增大体系的压强，由于反应的两边都是气态物质，所以正反应和逆反应的速率都增大，B错误；加入催化剂，只能加快反应速率，缩短达到平衡的时间，不能使平衡移动，所以达到平衡后，各组分的浓度及体积分数应该相等，C错误。]
4.B [反应正向吸热，相同压强下T2比T1二氧化氮体积分数大，因此T1＜T2；反应正向体积增大，相同温度下，p1比p2二氧化氮体积分数大，p1＜p2。据分析，A→C平衡逆向移动，平均相对分子质量增大，A错误；A→C压强增大，浓度增大，A颜色浅C颜色深，故B正确；催化剂不能改变平衡，因此加入催化剂不能由状态B到状态A，C错误；据分析A→C增大压强，A、C两点的反应速率：A＜C，D错误。]
5.D [反应ⅰ和ⅱ均消耗NO2(g)，则NO2(g)的变化量偏大，图中代表NO2(g)变化的曲线是L2，A正确；0～2 min内SO2(g)的平均反应速率v(SO2)＝(p0－0.8p0) kPa÷2 min＝0.1p0 kPa/min，B正确；由图可知2 min时反应均达到平衡，列出变化：
T K温度下，反应ⅰ的平衡常数Kp＝＝，C正确；3 min时分压均增大，则改变的条件有可能是加压或升高温度(升高温度，压强也会增大)，但加压后反应ⅱ会正向移动，随后NO2(g)的分压会降低，升温后两反应均逆向移动，两物质分压均再次增大，D错误。]
6.D [①CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g) ΔH＝－164.7 kJ·mol－1，②CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH＝＋41.2 kJ·mol－1，根据盖斯定律：①－②×2计算反应2CO(g)＋2H2(g)===CO2(g)＋CH4(g)的焓变ΔH＝－164.7 kJ·mol－1－(41.2 kJ·mol－1)×2＝－247.1 kJ/mol，A错误；生成CH4的反应是放热反应，升高温度时平衡逆向移动，CH4的物质的量减小，温度达到550 ℃后，CO2平衡转化率增大，则CH4的选择性降低，B错误；由图可知，400 ℃时CO2实际转化率最大，由图可知，用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度范围约为350～400 ℃，C错误；生成CH4的反应是气体体积减小的反应，增大压强、增大氢气的浓度均能使平衡正向移动，有利于提高CO2平衡转化率，450 ℃时，提高的值或增大压强，均能使CO2平衡转化率达到X点的值，D正确。]
7.A [催化剂不能使平衡移动，800 ℃，无论是否使用Al2O3催化剂，S2的产率不变，A错误；曲线Ⅱ、Ⅲ重合时，说明有无催化剂反应速率相等，说明该温度时Al2O3不起催化作用，B正确；根据影响反应速率的因素，增大压强，H2S的分解反应的正逆反应速率均增大，C正确；根据图示900 ℃，H2S的平衡转化率为50%，
反应后的总压强为1.25p，该反应的Kp＝＝ kPa，D正确。]
8.D [氢碳比一定时，升高温度，CO2的平衡转化率降低，说明平衡逆向移动，则正反应为放热反应，所以该反应的ΔH<0，A错误；在氢碳比为2.0时，Q点未处于平衡状态，Q点要达到平衡状态，CO2的平衡转化率应该增大，说明Q点反应正向进行，则Q点：v(正)>v(逆)，B错误；温度一定时，氢碳比越大，二氧化碳的平衡转化率越大，根据图知，温度相同时，①中二氧化碳的转化率大于②，所以氢碳比：①>②，故C错误；P点的CO2平衡转化率为50%，氢碳比为2.0，起始时H2浓度均为1.0 mol·L－1，则c(CO2)＝0.5 mol·L－1，转化的c(CO2)＝0.5 mol·L－1×50%＝0.25 mol·L－1，利用三段式分析
P点对应温度的平衡常数K＝＝＝512，D正确。]
9.(1)①－1 192.2 ②B
(2) 60% 15
(3)①< ②反应Ⅱ是放热反应，温度从300 K升高到600 K，平衡逆向移动，导致甲醇含量升高，甲醚含量降低
解析 (1)①根据盖斯定律ΔH3＝ΔH1＋ΔH2＝－1 192.2 kJ/mol。②该反应是放热反应，所以降低温度，反应正向进行；该反应是气体分子数减小的反应，故增大压强反应向气体体积减小的方向移动即正向移动，因此高压、低温条件更有利于提高甲醇的产率。(2)平衡常数等于平衡时生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，K的表达式为。2 L刚性容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，初始的CO2浓度为0.5 mol/L、H2浓度为1.5 mol/L，设平衡时，氢气的转化量为3b，利用三段式分析
压强之比等于物质的量之比，则＝
＝，解之b＝0.3 mol/L，该温度下CO2的平衡转化率为×100%＝60%。平衡时甲醇的物质的量分数为＝，则平衡时CH3OH的分压p(CH3OH)＝70 MPa×＝15 MPa。(3)①由图可知，对反应Ⅱ来说，随着温度的升高，ln K值在减小，即K值在减小，故该反应为放热反应，ΔH4<0。②对于反应Ⅱ是放热反应，温度从300 K升高到600 K，平衡逆向移动，导致甲醇含量升高，甲醚含量降低。
10.(1)＋376.4 kJ·mol－1
(2)①66.7% ②0.001 25 mol·L－1·s－1 ＞ 从题给图像判断出该反应为吸热反应，对比T1 ℃和T2 ℃两种平衡状态，由T1 ℃到T2 ℃，CH4浓度增大，说明平衡逆向移动，则T1＞T2 ③正向移动 变小
解析 (1)甲烷气相裂解反应的化学方程式为2CH4(g)C2H2(g)＋3H2(g)。将已知反应依次编号为①②③，由盖斯定律，将①×2－②－③×可得：2CH4(g)C2H2(g)＋3H2(g) ΔH＝(－890.3 kJ·mol－1)×2－(－1 299.6 kJ·mol－1)－(－571.6 kJ·mol－1)×＝＋376.4 kJ·mol－1。(2)①设达到平衡时，甲烷转化了x mol·L－1，根据“三段式”法进行计算：
则有0.15－x＝0.5x，解得x＝0.1，故CH4的转化率为×100%≈66.7%。②由图像判断出该反应为吸热反应，因重新达到平衡后甲烷的浓度增大，故反应逆向移动，则T1 ℃→T2 ℃为降温过程，即T1>T2。结合①的计算结果，设重新达到平衡时，甲烷的浓度变化了y mol·L－1，根据“三段式”法进行计算：
则有0.05＋y＝2×(0.05－0.5y)，解得y＝0.025，则v(C2H4)＝＝0.001 25 mol·L－1·s－1。
11.(1)D (2)B (3)①1.951 ②催化剂显著降低了C10H12→C10H8的活化能，反应生成的C10H12很快转变为C10H8，C10H12不能积累
解析 (1)要提高平衡转化率，则需要促进平衡正向移动，由于题给两个反应均是吸热反应，且正反应均是气体分子数增大的反应，升高温度，平衡向吸热反应方向移动即该反应向正向移动，降低压强，平衡向气体体积增大的方向移动即该反应向正向移动，故应选择高温低压，答案为D；(2)从图中分析“C10H18(l)→C10H12(l)”的过程能量增加是吸热反应，“C10H12(l)→C10H8(l)”的过程能量减小是放热反应，与事实是ΔH1>ΔH2>0两个反应的正反应均为吸热反应不符，A错误；从图中分析“C10H18(l)→C10H12(l)”的过程能量增加是吸热反应，“C10H12(l)→C10H8(l)”的过程能量增加也是吸热反应，“C10H18(l)→C10H12(l)”的过程吸收的热量大于“C10H12(l)→C10H8(l)”吸收的热量，与事实是ΔH1>ΔH2>0两个反应的正反应均为吸热反应，且反应Ⅰ吸收的热量大于反应Ⅱ吸收的热量一致，B正确；从图中分析“C10H18(l)→C10H12(l)”的过程能量减小是放热反应，“C10H12(l)→C10H8(l)”的过程能量减小也是放热反应，与事实是ΔH1>ΔH2>0两个反应的正反应均为吸热反应不符，C错误；从图中分析“C10H18(l)→C10H12(l)”的过程能量增加是吸热反应，“C10H12(l)→C10H8(l)”的过程能量增加也是吸热反应，“C10H18(l)→C10H12(l)”的过程吸收的热量小于“C10H12(l)→C10H8(l)”吸收的热量，与事实ΔH1>ΔH2>0两个反应的正反应均为吸热反应，且反应Ⅰ吸收的热量大于反应Ⅱ吸收的热量不符，D错误。(3)根据题给两个反应可知，1分子的C10H18(l)脱氢生成1分子的C10H12(l)，1分子的C10H12(l)脱氢生成1分子的C10H8(l)，由于初始的C10H18(l)物质的量为1.00 mol，根据题图可知，8 h时C10H8(l)的物质的量为0.374 mol，而C10H12(l)的物质的量为0.027 mol，故由C10H18(l)分解生成的C10H12(l)的物质的量为0.374 mol＋0.027 mol＝0.401 mol，体系内n(H2)＝2×0.374 mol＋3×0.401 mol＝1.951 mol；C10H12(l)的产率x1明显低于C10H8(l)的产率x2，因为催化剂显著降低了C10H12→C10H8的活化能，使反应Ⅱ反应速率快，反应Ⅰ速率慢，反应Ⅰ生成的C10H12(l)通过反应Ⅱ很快消耗掉转化为C10H8(l)，从而造成C10H12(l)不能积累，产率低。
12.(1)＋201.4 ①乙酸的热裂解反应生成的氢气和脱羧基反应生成的二氧化碳发生反应Ⅲ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，从而使H2产率低于CO ②CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g) (2)①b ②0.09 ③0.46 ④减小
解析 (1)根据盖斯定律Ⅲ－Ⅰ－Ⅳ得CH3COOH(g)2CO(g)＋2H2(g) ΔH＝ΔH3－ΔH1－ΔH4＝40.9 kJ·mol－1－(－19.2 kJ·mol－1)－(－141.3 kJ·mol－1)＝＋201.4 kJ·mol－1；乙酸的热裂解反应生成的氢气和脱羧基反应生成的二氧化碳发生反应Ⅲ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，从而使H2产率低于CO。乙酸蒸汽中加入一定量的水蒸气，CO与水蒸气发生反应生成氢气和二氧化碳，氢气产率显著提高，而CO产率下降对应的化学方程式CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)。(2)①四个反应中CO2参与反应Ⅰ，反应Ⅲ两个反应。反应Ⅰ放热，反应Ⅲ吸热，升高温度反应Ⅰ逆向进行，二氧化碳转化率降低，反应Ⅲ正向进行，二氧化碳转化率升高，两个反应进行程度不同，导致二氧化碳转化率有降有升。图中四条曲线只有b曲线变化中有升高和降低的变化。故表示CO2的平衡转化率的曲线是b；②升高温度，乙酸的选择性降低，反应Ⅳ消耗的CO减少，同时反应Ⅲ正向进行，CO选择性增大。反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ逆向进行，甲醇的选择性减小，分析图像可知图中a表示CO的选择性。所以T K平衡时CO2的转化率为60%, CH3OCH3选择性70%，CH3COOH选择性10%，CO选择性5%。反应前加入1 mol CO2，3 mol H2，平衡时消耗CO2：0.6 mol，生成n(CH3OCH3)＝0.6×70%×＝0.21 mol，n(CH3COOH)＝0.6×10%×＝0.03 mol，n(CO)＝0.6×5%＝0.03 mol，根据碳原子守恒可计算出n(CH3OH)＝0.6－0.21×2－0.03×2－0.03＝0.09 mol；
，
平衡时CO为0.03 mol，反应Ⅲ生成CO为0.03＋0.03＝0.06 mol，
反应Ⅰ、反应Ⅲ共消耗CO2为0.6 mol，反应Ⅰ消耗CO2为0.6－0.03＝0.57 mol。
平衡时n(H2)＝3－1.62－0.06＝1.32 mol，n(CO)＝0.03 mol, n(H2O)＝0.54＋0.06＋0.21＝0.81 mol，n(CO2)＝1－0.6＝0.4 mol，
反应Ⅲ的Kp＝＝＝0.46；④平衡时，保持其他条件不变，缩小容器体积，反应Ⅰ、Ⅳ正向进行，消耗CO同时使得体系中水蒸气的量增大，反应Ⅲ逆向进行，消耗CO, n(CO)减小。
13.(1)－49 (2)A (3)1 091
(4)COOH·＋H·＋H2O·===COOH·＋2H·＋OH·或H2O·===H·＋OH·
(5)①＜ ②CO、CH3OH ③增大
解析 (1)根据盖斯定律可知反应ⅱ＋ⅲ可得反应ⅰ，所以ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＝＋41 kJ·mol－1＋(－90 kJ·mol－1)＝－49 kJ·mol－1；(2)由上述小题可知：ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1－49 kJ·mol－1；ΔS＝－0.175 kJ·mol－1·K－1，当ΔG＝ΔH－TΔS<0的反应能自发进行，则－49 kJ·mol－1－T(－0.175 kJ·mol－1·K－1)<0，解得T<280 K，即温度低于7 ℃时反应能自发进行，故答案选A；(3)由ΔH3＝反应物键能之和－生成物键能之和，有－90 kJ·mol－1＝(E＋2×436)－(3×413＋351＋463) kJ·mol－1，解得E＝1 091 kJ·mol－1；(4)过渡态物质相对能量与始态物质相对能量差值越大，活化能越大，反应速率越慢，为整个过程的决速步反应，由图可知，最大活化能Ea＝1.86 eV－(－0.16 eV)＝2.02 eV，该步骤的化学方程式为COOH·＋H·＋H2O·===COOH·＋2H·＋OH·或H2O·===H·＋OH·；(5)①反应ⅱ平衡常数K＝，该反应前后气体体积计量数之和不变，所以可以用物质的量分数来代表浓度估算K值，据图可知250 ℃时，CO2与H2的物质的量分数大于CO和H2O的物质的量分数，所以K＜1；②ΔH1＜0，ΔH3＜0，即生成甲醇的反应均为放热反应，所以温度升高平衡时甲醇的物质的量分数应减小，ΔH2＞0生成CO的反应为吸热反应，所以随温度升高CO平衡时的物质的量分数会变大，二者共同作用导致水蒸气减小幅度小于甲醇，所以Z代表H2O，Y代表CH3OH，X代表CO；③由反应ⅰ、ⅲ是气体分子数减小的反应可知，增大压强，平衡正向移动，反应ⅱ是气体分子数相等，压强对反应ⅱ没有影响，所以温度一定时，压强增大，CO2的平衡转化率增大。
(每小题5分)
1.已知某可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)在密闭容器中进行，如图表示在不同反应时间t时，温度T和压强p与反应物B在混合气体中的体积分数[φ(B)]的关系曲线，由曲线分析，下列判断正确的是( )
T1＜T2，p1＞p2，m＋n＞p，放热反应
T1＞T2，p1＜p2，m＋n＞p，吸热反应
T1＜T2，p1＞p2，m＋n＜p，放热反应
T1＞T2，p1＜p2，m＋n＜p，吸热反应
2.(2024·昆明一中学高二期中)利用催化技术可将汽车尾气中的NO和CO转化：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g) ΔH。初始时c(NO)＝6.50×10－3 mol·L－1，c(CO)＝4.00×10－3 mol·L－1。在不同的催化剂比表面积(I＝Ⅲ≠Ⅱ)和不同温度下(T1、T2温度改变对催化剂活性的影响忽略)，CO的浓度随时间的变化如图所示。下列有关说法正确的是( )
T1>T2
ΔH<0
催化剂比表面积(m2·g－1)：Ⅰ>Ⅱ
NO与CO的平衡转化率相等
3.下面的各图中，表示2A(g)＋B(g)2C(g)(正反应放热)这个可逆反应的正确图像为( )
4.已知反应N2O4(g)2NO2(g) ΔH＝＋57 kJ·mol－1，在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A、C两点气体的平均相对分子质量：A>C
A、C两点气体的颜色：A浅，C深
由状态B到状态A，可以用加催化剂的方法
A、C两点的反应速率：A>C
5.(2023·邯郸高二质检)T K温度下，控制体积不变，向某密闭容器中充入等物质的量的SO2(g)和NO2(g)，发生下列反应：
ⅰ.SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g) ΔH1＝－41.8 kJ/mol
ⅱ.2NO2(g)N2O4(g) ΔH2＝－55.3 kJ/mol
SO2(g)和NO2(g)的分压随时间变化如图所示，其中第3 min时只改变了影响反应的一个条件。
已知：可以用分压代替气体的物质的量浓度来表示反应速率及化学平衡。
下列说法错误的是( )
图中代表NO2(g)变化的曲线为L2
0～2 min内SO2(g)的平均反应速率v(SO2)＝0.1p0 kPa/min
T K温度下，反应ⅰ的平衡常数Kp＝
3 min时改变的条件为增大压强
6.(2024·厦门外国语学校高二期中)二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为
CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g) ΔH＝－164.7 kJ·mol－1
CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH＝＋41.2 kJ·mol－1
在密闭容器中，1.01×105 Pa、n起始(CO2)∶n起始(H2)＝1∶4时，CO2平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的CO2实际转化率随温度的变化如图所示。CH4的选择性可表示为×100%。下列说法正确的是( )
反应2CO(g)＋2H2(g)===CO2(g)＋CH4(g)的焓变ΔH＝－205.9 kJ·mol－1
CH4的平衡选择性随着温度的升高而增加
用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度范围约为480～530 ℃
450 ℃时，提高的值或增大压强，均能使CO2平衡转化率达到X点的值
7.(2024·菏泽高二期中)两个均充有H2S的刚性恒容密闭容器，起始压强均为p kPa。以温度、Al2O3催化剂为条件变量，进行实验：2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)，反应相同时间，H2S转化率随温度变化如图。下列说法错误的是( )
800 ℃，使用Al2O3催化剂比无催化剂，S2的产率高
曲线Ⅱ、Ⅲ重合时的温度是Al2O3催化剂的失活温度
增大压强，H2S的分解反应的正逆反应速率均增大
900 ℃，该反应的Kp＝ kPa
8.(2024·山东省实验中学高二期中)在三个容积均为1 L的密闭容器中，起始时H2浓度均为1.0 mol·L－1，以不同的氢碳比充入H2和CO2，一定条件下发生反应2CO2(g)＋6H2(g)C2H4(g)＋4H2O(g) ΔH，CO2的平衡转化率与温度的关系如图所示。下列说法正确的是( )
该反应的ΔH>0
在氢碳比为2.0时，Q点：v(正)
P点对应温度的平衡常数为512
9.(10分)(2024·茂名化州一中高二期中)利用催化剂将高浓度CO2在高密度氢能作用下合成CH3OH。
(1)(2分)已知：CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH1＝＋42.8 kJ·mol－1
CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH2＝－1 235 kJ·mol－1
CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH3
①ΔH3＝________ kJ·mol－1。
②下列有利于提高CH3OH平衡产率的条件是________。
A.高温、高压 B.低温、高压
C.高温、低压 D.低温、低压
(2)(5分)T ℃时，100 MPa条件下，向2 L刚性容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，测得不同时刻容器内压强变化如下表：
时间/h 1 2 3 4 5 6
p/MPa 80 75 72 71 70 70
该反应的平衡常数表达式为：K＝________(1分)，该温度下CO2的平衡转化率为________(2分)，平衡时CH3OH的分压p(CH3OH)＝________(2分) MPa。
(3)(3分)在催化条件下，密闭容器内通入CO2发生下列反应：
反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH3
反应Ⅱ：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH4
①(1分)测得反应Ⅱ的平衡常数(ln K)与温度(T)的关系如图所示，则ΔH4________0(填“>”或“<”)。
②(2分)实验测得温度对平衡体系中甲醚、甲醇的百分含量影响如图所示，在300～600 K范围内，醇的含量逐渐增大，而甲醚的百分含量逐渐减小的可能原因是：___________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
10.(10分)甲烷在日常生活及有机合成中用途广泛，某研究小组研究甲烷在高温下气相裂解反应的原理及其应用。
(1)(2分)已知：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH1＝－890.3 kJ·mol－1
C2H2(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋H2O(l) ΔH2＝－1 299.6 kJ·mol－1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH3＝－571.6 kJ·mol－1
则甲烷气相裂解反应：2CH4(g)C2H2(g)＋3H2(g)的ΔH＝___________________________________________________________________。
(2)(8分，除标注外每空1分)该研究小组在研究过程中得出当甲烷分解时，几种气体平衡时分压(Pa)与温度(℃)的关系如图所示。
①(2分)T1 ℃时，向2 L恒容密闭容器中充入0.3 mol CH4，只发生反应2CH4(g)C2H4(g)＋2H2(g)，达到平衡时，测得c(C2H4)＝c(CH4)。该反应达到平衡时，CH4的转化率为________。
②对上述平衡状态，若改变温度至T2 ℃，经10 s后再次达到平衡，c(CH4)＝2c(C2H4)，则10 s内C2H4的平均反应速率v(C2H4)＝___________________________________________________________________，
上述变化过程中T1________(填“＞”或“＜”)T2，判断理由是___________________________________________________________________
_______________________________________________________(2分)。
③在①建立的平衡状态基础上，其他条件不变，再通入0.5 mol CH4，平衡将________(填“不移动”“正向移动”或“逆向移动”)，与原平衡相比，CH4的平衡转化率________(填“不变”“变大”或“变小”)。
11.(8分)十氢萘(C10H18)是具有高储氢密度的氢能载体，经历“C10H18→C10H12→C10H8”的脱氢过程释放氢气。已知：
反应Ⅰ：C10H18(l)===C10H12(l)＋3H2(g) ΔH1 活化能为Ea1
反应Ⅱ：C10H12(l)===C10H8(l)＋2H2(g) ΔH2 活化能为Ea2
且ΔH1>ΔH2>0
(1)(2分)有利于提高上述反应平衡转化率的条件是________。
A.低温低压 B.高温高压
C.低温高压 D.高温低压
(2)(2分)下列选项对应的示意图中，能正确表示“C10H18(l)→C10H12(l)→C10H8(l)”的“能量－反应过程”的是________(选题字母)。
(3)(4分)温度335 ℃，在恒容密闭反应器中进行高压液态十氢萘(1.00 mol)催化脱氢实验，测得C10H12和C10H8的产率x1和x2(以物质的量分数计)随时间的变化关系如图所示。
①在8 h时，反应体系内氢气的物质的量为________ mol(忽略其他副反应)。
②x1显著低于x2的原因是___________________________________________
___________________________________________________________________。
12.(10分)二氧化碳合成有机物的综合利用有利于碳中和。涉及的反应有：
反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－19.2 kJ·mol－1；
反应Ⅱ：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH2＝－21.5 kJ·mol－1；
反应Ⅲ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH3＝＋40.9 kJ·mol－1；
反应Ⅳ：CH3OH(g)＋CO(g)CH3COOH(g) ΔH4＝－141.3 kJ·mol－1。
(1)(4分)工业上常用乙酸的热裂解反应CH3COOH(g)2CO(g)＋2H2(g)制氢，则该反应ΔH＝________ kJ·mol－1。在恒容密闭容器中，加入一定量的乙酸蒸气，在催化剂作用下发生热裂解反应和脱羧基反应CH3COOH(g)CH4(g)＋CO2(g)，在相同时间测得温度与气体产率的关系如图。
①H2产率低于CO的可能原因为_____________________________________
___________________________________________________________________。
②若保持其他条件不变，向密闭容器中加入一定量的水，氢气产率显著提高，而CO产率下降，原因为
___________________________________________________________________
_______________________________________________(用化学方程式解释)。
(2)(6分)若在T K条件下，向V L密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，压强为p kPa，发生上述反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。CO2的平衡转化率和生成物的选择性随温度的变化如图。已知：DMF表示CH3OCH3，生成物A的选择性＝×100%。
①(1分)表示CO2的平衡转化率的曲线是________(填标号)。
②(2分)则平衡时n(CH3OH)＝________ mol。
③(2分)反应Ⅲ的Kp＝________。
④(1分)平衡时，保持其他条件不变，若缩小容器体积，则n(CO)________(填“增大”、“等于”或“减小”)。
13.(12分)CO2催化加氢制甲醇是极具前景的温室气体资源化研究领域。 在某 CO2催化加氢制甲醇的反应体系中，发生的主要反应有：
ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1
ⅱ.CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝＋41 kJ·mol－1
ⅲ.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH3＝－90 kJ·mol－1
回答下列问题：
(1)(1分)ΔH1＝__________________________________ kJ/mol。
(2)(2分)若反应i的ΔS＝－175 J·mol－1·K－1，下列温度下反应能自发进行的是________(填标号)。
A.5 ℃ B.20 ℃ C.100 ℃ D.200 ℃
(3)(2分)已知几种化学键的键能数据如下表所示：
化学键 C—H O—H C－O H—H
键能/(kJ·mol－1) 413 463 351 436
则CO中的C≡O的键能E＝___________________________ kJ/mol。
(4)(2分)科学家结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上发生的反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，反应历程如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注
写出该历程中决速步骤的化学方程式：______________________________________________。
(5)(5分)10 MPa时，往某恒容密闭容器中按投料比n(CO2)∶n(H2)＝1∶3充入CO2和H2。反应达到平衡时，测得各组分的物质的量分数随温度变化的曲线如图所示
①(1分)图中250 ℃时，反应ii的平衡常数________1(填“>”“<”或“＝”)。
②(2分)图中X、Y分别代表________(填化学式)。
③(2分)温度一定时，增大压强，CO2平衡转化率________(填“增大”“减小”或“不变”)。
提升课时3 化学反应速率与化学平衡图像
1.D [由“先拐先平数值大”原则，对比①②可知T1＞T2，对比②③可知p2＞p1。对比①②，由T2升高到T1，φ(B)减小，说明升温平衡向正反应方向移动，所以正向为吸热反应；对比②③，由p1加压到p2，φ(B)增大，说明加压平衡向逆反应方向移动，所以逆向为体积减小的方向，即m＋n＜p。]
2.B [由图可知，温度为T2时反应更早达到平衡，说明T2时反应速率更快，T1
4.B [反应正向吸热，相同压强下T2比T1二氧化氮体积分数大，因此T1＜T2；反应正向体积增大，相同温度下，p1比p2二氧化氮体积分数大，p1＜p2。据分析，A→C平衡逆向移动，平均相对分子质量增大，A错误；A→C压强增大，浓度增大，A颜色浅C颜色深，故B正确；催化剂不能改变平衡，因此加入催化剂不能由状态B到状态A，C错误；据分析A→C增大压强，A、C两点的反应速率：A＜C，D错误。]
5.D [反应ⅰ和ⅱ均消耗NO2(g)，则NO2(g)的变化量偏大，图中代表NO2(g)变化的曲线是L2，A正确；0～2 min内SO2(g)的平均反应速率v(SO2)＝(p0－0.8p0) kPa÷2 min＝0.1p0 kPa/min，B正确；由图可知2 min时反应均达到平衡，列出变化：
T K温度下，反应ⅰ的平衡常数Kp＝＝，C正确；3 min时分压均增大，则改变的条件有可能是加压或升高温度(升高温度，压强也会增大)，但加压后反应ⅱ会正向移动，随后NO2(g)的分压会降低，升温后两反应均逆向移动，两物质分压均再次增大，D错误。]
6.D [①CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g) ΔH＝－164.7 kJ·mol－1，②CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH＝＋41.2 kJ·mol－1，根据盖斯定律：①－②×2计算反应2CO(g)＋2H2(g)===CO2(g)＋CH4(g)的焓变ΔH＝－164.7 kJ·mol－1－(41.2 kJ·mol－1)×2＝－247.1 kJ/mol，A错误；生成CH4的反应是放热反应，升高温度时平衡逆向移动，CH4的物质的量减小，温度达到550 ℃后，CO2平衡转化率增大，则CH4的选择性降低，B错误；由图可知，400 ℃时CO2实际转化率最大，由图可知，用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度范围约为350～400 ℃，C错误；生成CH4的反应是气体体积减小的反应，增大压强、增大氢气的浓度均能使平衡正向移动，有利于提高CO2平衡转化率，450 ℃时，提高的值或增大压强，均能使CO2平衡转化率达到X点的值，D正确。]
7.A [催化剂不能使平衡移动，800 ℃，无论是否使用Al2O3催化剂，S2的产率不变，A错误；曲线Ⅱ、Ⅲ重合时，说明有无催化剂反应速率相等，说明该温度时Al2O3不起催化作用，B正确；根据影响反应速率的因素，增大压强，H2S的分解反应的正逆反应速率均增大，C正确；根据图示900 ℃，H2S的平衡转化率为50%，
反应后的总压强为1.25p，该反应的Kp＝＝ kPa，D正确。]
8.D [氢碳比一定时，升高温度，CO2的平衡转化率降低，说明平衡逆向移动，则正反应为放热反应，所以该反应的ΔH<0，A错误；在氢碳比为2.0时，Q点未处于平衡状态，Q点要达到平衡状态，CO2的平衡转化率应该增大，说明Q点反应正向进行，则Q点：v(正)>v(逆)，B错误；温度一定时，氢碳比越大，二氧化碳的平衡转化率越大，根据图知，温度相同时，①中二氧化碳的转化率大于②，所以氢碳比：①>②，故C错误；P点的CO2平衡转化率为50%，氢碳比为2.0，起始时H2浓度均为1.0 mol·L－1，则c(CO2)＝0.5 mol·L－1，转化的c(CO2)＝0.5 mol·L－1×50%＝0.25 mol·L－1，利用三段式分析
P点对应温度的平衡常数K＝＝＝512，D正确。]
9.(1)①－1 192.2 ②B
(2) 60% 15
(3)①< ②反应Ⅱ是放热反应，温度从300 K升高到600 K，平衡逆向移动，导致甲醇含量升高，甲醚含量降低
解析 (1)①根据盖斯定律ΔH3＝ΔH1＋ΔH2＝－1 192.2 kJ/mol。②该反应是放热反应，所以降低温度，反应正向进行；该反应是气体分子数减小的反应，故增大压强反应向气体体积减小的方向移动即正向移动，因此高压、低温条件更有利于提高甲醇的产率。(2)平衡常数等于平衡时生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，K的表达式为。2 L刚性容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，初始的CO2浓度为0.5 mol/L、H2浓度为1.5 mol/L，设平衡时，氢气的转化量为3b，利用三段式分析
压强之比等于物质的量之比，则＝
＝，解之b＝0.3 mol/L，该温度下CO2的平衡转化率为×100%＝60%。平衡时甲醇的物质的量分数为＝，则平衡时CH3OH的分压p(CH3OH)＝70 MPa×＝15 MPa。(3)①由图可知，对反应Ⅱ来说，随着温度的升高，ln K值在减小，即K值在减小，故该反应为放热反应，ΔH4<0。②对于反应Ⅱ是放热反应，温度从300 K升高到600 K，平衡逆向移动，导致甲醇含量升高，甲醚含量降低。
10.(1)＋376.4 kJ·mol－1
(2)①66.7% ②0.001 25 mol·L－1·s－1 ＞ 从题给图像判断出该反应为吸热反应，对比T1 ℃和T2 ℃两种平衡状态，由T1 ℃到T2 ℃，CH4浓度增大，说明平衡逆向移动，则T1＞T2 ③正向移动 变小
解析 (1)甲烷气相裂解反应的化学方程式为2CH4(g)C2H2(g)＋3H2(g)。将已知反应依次编号为①②③，由盖斯定律，将①×2－②－③×可得：2CH4(g)C2H2(g)＋3H2(g) ΔH＝(－890.3 kJ·mol－1)×2－(－1 299.6 kJ·mol－1)－(－571.6 kJ·mol－1)×＝＋376.4 kJ·mol－1。(2)①设达到平衡时，甲烷转化了x mol·L－1，根据“三段式”法进行计算：
则有0.15－x＝0.5x，解得x＝0.1，故CH4的转化率为×100%≈66.7%。②由图像判断出该反应为吸热反应，因重新达到平衡后甲烷的浓度增大，故反应逆向移动，则T1 ℃→T2 ℃为降温过程，即T1>T2。结合①的计算结果，设重新达到平衡时，甲烷的浓度变化了y mol·L－1，根据“三段式”法进行计算：
则有0.05＋y＝2×(0.05－0.5y)，解得y＝0.025，则v(C2H4)＝＝0.001 25 mol·L－1·s－1。
11.(1)D (2)B (3)①1.951 ②催化剂显著降低了C10H12→C10H8的活化能，反应生成的C10H12很快转变为C10H8，C10H12不能积累
解析 (1)要提高平衡转化率，则需要促进平衡正向移动，由于题给两个反应均是吸热反应，且正反应均是气体分子数增大的反应，升高温度，平衡向吸热反应方向移动即该反应向正向移动，降低压强，平衡向气体体积增大的方向移动即该反应向正向移动，故应选择高温低压，答案为D；(2)从图中分析“C10H18(l)→C10H12(l)”的过程能量增加是吸热反应，“C10H12(l)→C10H8(l)”的过程能量减小是放热反应，与事实是ΔH1>ΔH2>0两个反应的正反应均为吸热反应不符，A错误；从图中分析“C10H18(l)→C10H12(l)”的过程能量增加是吸热反应，“C10H12(l)→C10H8(l)”的过程能量增加也是吸热反应，“C10H18(l)→C10H12(l)”的过程吸收的热量大于“C10H12(l)→C10H8(l)”吸收的热量，与事实是ΔH1>ΔH2>0两个反应的正反应均为吸热反应，且反应Ⅰ吸收的热量大于反应Ⅱ吸收的热量一致，B正确；从图中分析“C10H18(l)→C10H12(l)”的过程能量减小是放热反应，“C10H12(l)→C10H8(l)”的过程能量减小也是放热反应，与事实是ΔH1>ΔH2>0两个反应的正反应均为吸热反应不符，C错误；从图中分析“C10H18(l)→C10H12(l)”的过程能量增加是吸热反应，“C10H12(l)→C10H8(l)”的过程能量增加也是吸热反应，“C10H18(l)→C10H12(l)”的过程吸收的热量小于“C10H12(l)→C10H8(l)”吸收的热量，与事实ΔH1>ΔH2>0两个反应的正反应均为吸热反应，且反应Ⅰ吸收的热量大于反应Ⅱ吸收的热量不符，D错误。(3)根据题给两个反应可知，1分子的C10H18(l)脱氢生成1分子的C10H12(l)，1分子的C10H12(l)脱氢生成1分子的C10H8(l)，由于初始的C10H18(l)物质的量为1.00 mol，根据题图可知，8 h时C10H8(l)的物质的量为0.374 mol，而C10H12(l)的物质的量为0.027 mol，故由C10H18(l)分解生成的C10H12(l)的物质的量为0.374 mol＋0.027 mol＝0.401 mol，体系内n(H2)＝2×0.374 mol＋3×0.401 mol＝1.951 mol；C10H12(l)的产率x1明显低于C10H8(l)的产率x2，因为催化剂显著降低了C10H12→C10H8的活化能，使反应Ⅱ反应速率快，反应Ⅰ速率慢，反应Ⅰ生成的C10H12(l)通过反应Ⅱ很快消耗掉转化为C10H8(l)，从而造成C10H12(l)不能积累，产率低。
12.(1)＋201.4 ①乙酸的热裂解反应生成的氢气和脱羧基反应生成的二氧化碳发生反应Ⅲ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，从而使H2产率低于CO ②CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g) (2)①b ②0.09 ③0.46 ④减小
解析 (1)根据盖斯定律Ⅲ－Ⅰ－Ⅳ得CH3COOH(g)2CO(g)＋2H2(g) ΔH＝ΔH3－ΔH1－ΔH4＝40.9 kJ·mol－1－(－19.2 kJ·mol－1)－(－141.3 kJ·mol－1)＝＋201.4 kJ·mol－1；乙酸的热裂解反应生成的氢气和脱羧基反应生成的二氧化碳发生反应Ⅲ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，从而使H2产率低于CO。乙酸蒸汽中加入一定量的水蒸气，CO与水蒸气发生反应生成氢气和二氧化碳，氢气产率显著提高，而CO产率下降对应的化学方程式CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)。(2)①四个反应中CO2参与反应Ⅰ，反应Ⅲ两个反应。反应Ⅰ放热，反应Ⅲ吸热，升高温度反应Ⅰ逆向进行，二氧化碳转化率降低，反应Ⅲ正向进行，二氧化碳转化率升高，两个反应进行程度不同，导致二氧化碳转化率有降有升。图中四条曲线只有b曲线变化中有升高和降低的变化。故表示CO2的平衡转化率的曲线是b；②升高温度，乙酸的选择性降低，反应Ⅳ消耗的CO减少，同时反应Ⅲ正向进行，CO选择性增大。反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ逆向进行，甲醇的选择性减小，分析图像可知图中a表示CO的选择性。所以T K平衡时CO2的转化率为60%, CH3OCH3选择性70%，CH3COOH选择性10%，CO选择性5%。反应前加入1 mol CO2，3 mol H2，平衡时消耗CO2：0.6 mol，生成n(CH3OCH3)＝0.6×70%×＝0.21 mol，n(CH3COOH)＝0.6×10%×＝0.03 mol，n(CO)＝0.6×5%＝0.03 mol，根据碳原子守恒可计算出n(CH3OH)＝0.6－0.21×2－0.03×2－0.03＝0.09 mol；
，
平衡时CO为0.03 mol，反应Ⅲ生成CO为0.03＋0.03＝0.06 mol，
反应Ⅰ、反应Ⅲ共消耗CO2为0.6 mol，反应Ⅰ消耗CO2为0.6－0.03＝0.57 mol。
平衡时n(H2)＝3－1.62－0.06＝1.32 mol，n(CO)＝0.03 mol, n(H2O)＝0.54＋0.06＋0.21＝0.81 mol，n(CO2)＝1－0.6＝0.4 mol，
反应Ⅲ的Kp＝＝＝0.46；④平衡时，保持其他条件不变，缩小容器体积，反应Ⅰ、Ⅳ正向进行，消耗CO同时使得体系中水蒸气的量增大，反应Ⅲ逆向进行，消耗CO, n(CO)减小。
13.(1)－49 (2)A (3)1 091
(4)COOH·＋H·＋H2O·===COOH·＋2H·＋OH·或H2O·===H·＋OH·
(5)①＜ ②CO、CH3OH ③增大
解析 (1)根据盖斯定律可知反应ⅱ＋ⅲ可得反应ⅰ，所以ΔH1＝ΔH2＋ΔH3＝＋41 kJ·mol－1＋(－90 kJ·mol－1)＝－49 kJ·mol－1；(2)由上述小题可知：ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1－49 kJ·mol－1；ΔS＝－0.175 kJ·mol－1·K－1，当ΔG＝ΔH－TΔS<0的反应能自发进行，则－49 kJ·mol－1－T(－0.175 kJ·mol－1·K－1)<0，解得T<280 K，即温度低于7 ℃时反应能自发进行，故答案选A；(3)由ΔH3＝反应物键能之和－生成物键能之和，有－90 kJ·mol－1＝(E＋2×436)－(3×413＋351＋463) kJ·mol－1，解得E＝1 091 kJ·mol－1；(4)过渡态物质相对能量与始态物质相对能量差值越大，活化能越大，反应速率越慢，为整个过程的决速步反应，由图可知，最大活化能Ea＝1.86 eV－(－0.16 eV)＝2.02 eV，该步骤的化学方程式为COOH·＋H·＋H2O·===COOH·＋2H·＋OH·或H2O·===H·＋OH·；(5)①反应ⅱ平衡常数K＝，该反应前后气体体积计量数之和不变，所以可以用物质的量分数来代表浓度估算K值，据图可知250 ℃时，CO2与H2的物质的量分数大于CO和H2O的物质的量分数，所以K＜1；②ΔH1＜0，ΔH3＜0，即生成甲醇的反应均为放热反应，所以温度升高平衡时甲醇的物质的量分数应减小，ΔH2＞0生成CO的反应为吸热反应，所以随温度升高CO平衡时的物质的量分数会变大，二者共同作用导致水蒸气减小幅度小于甲醇，所以Z代表H2O，Y代表CH3OH，X代表CO；③由反应ⅰ、ⅲ是气体分子数减小的反应可知，增大压强，平衡正向移动，反应ⅱ是气体分子数相等，压强对反应ⅱ没有影响，所以温度一定时，压强增大，CO2的平衡转化率增大。