第二章化學反應速率與化學平衡第三節化學反應的調控『知識梳理』一、合成氨反應的原理分析〖合成氨反應的特點〗◆合成氨反應：N2(g)＋3H2(g)?2NH3(g)。已知298K時：ΔH＝－92.4kJ·mol－1，ΔS＝－198.2J·mol－1·K－1。◆自發性：常溫(298K)下，ΔH－TΔS<0，能自發進行。◆可逆性：反應為可逆反應。◆體積變化(熵變)：ΔS<0，正反應是氣體體積縮小的反應。◆焓變：ΔH<0，是放熱反應。〖原理分析〗條件提高反應速率提高平衡轉化率壓強增大壓強增大壓強溫度升高溫度降低溫度催化劑使用無影響濃度增大反應物濃度增大反應物濃度，降低生成物濃度二、工業合成氨的適宜條件〖問題討論〗◆壓強①原理分析：壓強越大越好。②選用條件：目前，我國合成氨廠一般采用的壓強為10～30MPa。③合成氨時不采用更高壓強的理由：壓強越大，對材料的強度和設備的制造要求也越高，需要的動力也越大，這將會大大增加生產投資，并可能降低綜合經濟效益。◆溫度①原理分析：低溫有利于提高原料的平衡轉化率。②選用條件：目前，在實際生產中一般采用的溫度為400～500℃。③不采用低溫的理由：溫度降低會使化學反應速率減小，達到平衡所需時間變長，這在工業生產中是很不經濟的。合成氨反應一般選擇400～500℃進行的又一重要原因為鐵觸媒在500℃左右時的活性最大。◆催化劑①原理分析：在高溫、高壓下，N2和H2的反應速率仍然很慢。②選用條件：通常采用加入以鐵為主體的多成分催化劑，又稱鐵觸媒。③選擇催化劑的理由：改變反應歷程，降低反應的活化能，使反應物在較低溫度時能較快地進行反應。另外，為了防止混有的雜質使催化劑“中毒”，原料氣必須經過凈化。◆濃度①原理分析：在500℃和30MPa時，平衡混合物中NH3的體積分數及平衡時N2和H2的轉化率仍較低。②采取的措施：采取迅速冷卻的方法，使氣態氨變成液氨后及時從平衡混合物中分離出去；應將NH3分離后的原料氣循環使用，并及時補充N2和H2，使反應物保持一定的濃度。③采取該措施的理由：分離出NH3以促使平衡向生成NH3的方向移動，此外原料氣的循環使用并及時補充原料氣，既提高了原料的利用率，又提高了反應速率，有利于合成氨反應。〖工業合成氨的適宜條件〗外部條件工業合成氨的適宜條件壓強10～30MPa溫度400～500℃催化劑使用鐵觸媒作催化劑濃度氨及時從混合氣中分離出去，剩余氣體循環使用；及時補充N2和H2〖合成氨的工藝流程〗〖選擇工業合成適宜條件的原則〗◆考慮參加反應的物質組成、結構和性質等本身因素。◆考慮影響化學反應速率和平衡的溫度、壓強、濃度、催化劑等反應條件。◆選擇適宜的生產條件還要考慮設備條件、安全操作、經濟成本等情況。◆選擇適宜的生產條件還要考慮環境保護及社會效益等方面的規定和要求。『題型分析』『題型一』化學平衡的有關計算〖典例1〗在T℃時，將足量的某碳酸氫鹽()固體置于真空恒容容器中，存在如下平衡：已知反應達平衡時體系的總壓強為p。則下列敘述正確的是（）A．當混合氣體中的體積分數不變時，說明反應達到平衡狀態B．向平衡體系中加入適量，再次平衡后增大C．向平衡體系中充入適量的，逆反應速率增大D．該溫度下用壓強表示的化學平衡常數為【答案】C【詳解】A．該反應屬于固體分解反應，混合氣體中的體積分數恒為50%，故混合氣體中的體積分數不變，不能說明反應達到平衡狀態，A錯誤；B．根據化學平衡常數，溫度不變常數不變，向平衡體系加入適量，再次平衡后也不變，B錯誤；C．向平衡體系中充入適量的，生成物濃度增大，逆反應速率增大，C正確；D．反應達平衡時體系的總壓強為p，則，故該溫度下化學平衡常數為，D錯誤；故答案為：C。〖變式11〗碳酸氫鈉的分解反應如下：2NaHCO3(s)Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)

△H＞0，一定溫度下，在密閉容器中放入NaHCO3固體，反應達平衡時容器中壓強為4×103Pa。下列說法正確的是（）A．該反應的平衡常數為4×106Pa2B．升高溫度，正反應速率增加，逆反應速率減小C．當容器中的氣體平均摩爾質量不變時，反應達到平衡D．縮小體積，再次達到平衡后CO2濃度變大【答案】A【詳解】A．反應的平衡常數為，A正確；B．升高溫度正逆反應速率都會增大，B錯誤；C．反應過程中，生成，則氣體平均摩爾質量，一直不變，C錯誤；D．溫度不變，平衡常數不變，再次達到平衡時總壓強不變，根據理想氣體方程，，濃度不變，D錯誤；答案選A。〖變式12〗已知某化學反應的平衡常數表達式為K=，其平衡常數K和溫度的關系如表：溫度/℃70080083010001200K0.60.91.01.72.6下列有關敘述正確的是（）A．該反應是放熱反應B．該反應的化學方程式為CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)C．800℃時向容器中充入1molCO和1molH2O，保持溫度不變，達到平衡后其K=0.9D．1200℃時，當4c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O)時，該反應向正反應方向進行【答案】C【詳解】A．根據表格數據可知，隨著溫度的升高，化學反應平衡常數K增大，則說明上述反應為吸熱反應，A錯誤；B．根據平衡常數的含義和表達式可知，上述反應為：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，B錯誤；C．溫度不變，化學反應平衡常數不變，所以800℃時向容器中充入1molCO和1molH2O，保持溫度不變，達到平衡后其K值與表格數據一致，為0.9，C正確；D．1200℃時，K=2.6，當4c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O)時即Q=4＞K，所以反應向逆反應方向進行，D錯誤；故選C。〖變式13〗在可逆反應2SO2(g)+O2?2SO3(g)的平衡狀態下，保持恒溫恒容向容器中加入一定量的O2，下列說法正確的是(K為平衡常數，Qc為濃度商)（）A．Qc不變，K變大，O2轉化率增大 B．Qc不變，K變大，SO2轉化率增大C．Qc變小，K不變，O2轉化率減小 D．Qc增大，K不變，SO2轉化率增大【答案】C【詳解】當可逆反應2SO2(g)+O2?2SO3(g)達到平衡狀態后，保持溫度不變，則平衡常數K不變；濃度商，容器容積不變，向容器中充入一定量的O2，分母變大，所以濃度商Qc減小，平衡正向移動，由于充入了O2，所以O2的轉化率減小，故C正確；故選C。『題型二』化學反應條件的控制及優化〖典例2〗在硫酸工業中，通過如下反應使SO2轉化為SO3：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)

?H<0。下列說法不正確的是（）A．為使SO2盡可能多地轉化為SO3，工業生產中的反應溫度越低越好B．使用合適的催化劑可加快該反應的反應速率C．通入過量的空氣可以提高SO2的轉化率D．反應后尾氣中的SO2必須回收【答案】A【詳解】A．為使SO2盡可能多地轉化為SO3即平衡正向移動，同時考慮到溫度對速率的影響，工業生產中的反應溫度并不是越低越好，A錯誤；B．使用合適的催化劑可加快該反應的反應速率，B正確；C．通入過量的空氣促使平衡正向移動，可以提高SO2的轉化率，C正確；D．二氧化硫在轉化中并未達到100%轉化且二氧化硫有毒性的污染性氣體需回收并循環利用，D正確；故選A。〖變式21〗NO和CO都是汽車尾氣中的有害物質，它們能緩慢地發生如下反應：2NO+2CO=N2+2CO2，為了控制汽車尾氣對大氣的污染，下列方法可行的是（）A．增加空氣進入量 B．增大壓強 C．提高反應溫度 D．使用催化劑【答案】D【詳解】A．增加空氣進入量，不利于該反應的發生，故A不符合題意；B．增大壓強雖然能夠加快反應速率，但不利于實際操作，故B不符合題意；C．提高反應溫度，雖然加快反應速率，但不利于實際操作，故C不符合題意；D．使用催化劑，能夠加快反應速率，容易操作，故D符合題意；答案為D。〖變式22〗下列關于化學反應的調控措施說法不正確的是（）A．硫酸工業中，為使黃鐵礦充分燃燒，可將礦石粉碎B．硝酸工業中，氨的氧化使用催化劑是為了增大反應速率，提高生產效率C．合成氨工業中，為提高氮氣和氫氣的利用率，采用循環操作D．對于合成氨的反應，如果調控好反應條件，可使一種反應物的轉化率達到100%【答案】D【詳解】A．硫酸工業中，將礦石粉碎可以增大反應物的接觸面積，有利于黃鐵礦的充分燃燒，故A正確；B．硝酸工業中，氨的氧化使用催化劑，可以降低反應的活化能，增大反應速率，提高生產效率，故B正確；C．合成氨工業中，分離出液氨的混合氣體中含有的氮氣和氫氣采用循環操作，有利于提高氮氣和氫氣的利用率，故C正確；D．合成氨反應為可逆反應，可逆反應不可能完全反應，所以調控反應條件不可能使反應物的轉化率達到100%，故D錯誤；故選D。〖變式23〗關于工業合成NH3的說法中不正確的是（）A．適當加壓可提高氨的產率B．加入催化劑可以加快反應速率C．選擇400500℃是因該溫度下氨的平衡產率最高D．將含N2和H2的原料氣循環使用可以提高原料的轉化率【答案】C【分析】合成氨的反應為：

。【詳解】A．合成氨是氣體體積減小的反應，適當增加壓強平衡正向移動，可提高氨的產率，A正確；B．加入催化劑可以加快反應速率，B正確；C．對于放熱反應而言溫度越低氨的平衡產率更高，選擇400500℃是綜合考慮該溫度下反應速率和氨的產率，C錯誤；D．將含N2和H2的原料氣循環使用可以提高原料的轉化率，D正確；故選C。『鞏固練習』一、單選題1．合成氨工業中采用循環操作，主要是為了（）A．增大化學反應速率B．使氨氣液化分離，使化學平衡向生成NH3的方向移動C．提高氮氣和氫氣的利用率D．提高平衡混合物中氨的含量【答案】C【詳解】合成氨工業中采用循環操作，氮氣和氫氣循環使用，目的就是提高氮氣和氫氣的利用率，故選C。2．合成氨工業中采用循環操作，主要是為了（）A．加快反應速率 B．提高NH3的平衡濃度C．降低NH3的沸點 D．提高N2和H2的利用率【答案】D【詳解】合成氨反應的轉化率不高，采用循環操作，可提高氮氣和氫氣的利用率，降低生產成本，D項符合題意。故選D。3．已知反應2NH3N2+3H2，在某溫度下的平衡常數為0.25，在此條件下，氨的合成反應N2+3H22NH3的平衡常數為（）A．4 B．2 C．1 D．0.5【答案】A【詳解】相同溫度下，同一可逆反應的正逆平衡常數互為倒數關系，已知反應2NH3?N2+3H2，在某溫度下的平衡常數為0.25，則該條件下反應N2+3H2?2NH3的平衡常數K==4，故選A。4．將催化加氫轉化為高附加值的化學品及燃料，有助于減少人們對化石燃料的依賴，并可緩解帶來的環境壓力。剛性容器中反應達到平衡后，若其他條件不變，充入，下列關系正確的是（）A． B．C． D．【答案】C【詳解】達到平衡后，若其他條件不變，充入反應物，平衡正向移動，另一種反應物氫氣的平衡轉化率會升高，但可逆反應的平衡轉化率達不到100%，受氫氣物質的量的限制，后面太多二氧化碳的通入對氫氣的平衡轉化率影響不大，C正確；故選C。5．在特定條件下，和發生反應：，，且測得合成反應的速率與參與反應的物質的濃度的關系為：。下列有關敘述錯誤的是（）A．當的百分含量不再變化時，反應達到化學平衡B．加壓，增加的倍數大于增加的倍數C．升高溫度，的平衡轉化率降低D．該條件下，分離出可提高轉化率，但反應速率將降低【答案】D【詳解】A．當的百分含量不再變化時，說明平衡不再移動，反應達到化學平衡，A正確；B．反應為氣體分子數減小的反應，加壓平衡正向移動，則增加的倍數大于增加的倍數，B正確；C．反應為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，的平衡轉化率降低，C正確；D．該條件下，分離出，平衡正向移動，可提高轉化率；，氨氣濃度減小，根據速率方程可知，反應速率將增大，D錯誤；故選D。6．羰基硫(COS)能防止某些昆蟲、線蟲和真菌的危害。在容積不變的密閉容器中，將CO和混合后在催化劑作用下，加熱發生反應并達到平衡。若反應前CO的物質的量為10mol，達到平衡時CO的物質的量為8mol，且化學平衡常數為0.1.下列說法正確的是（）A．反應前的物質的量為7molB．增大壓強，化學平衡正向移動C．增大CO濃度，正反應速率增大，逆反應速率減小D．增大的比值，可以減小CO的轉化率【答案】A【詳解】A．，，解得x=7，則反應前的物質的量為7mol，故A正確；B．該反應是等體積反應，增大壓強，化學平衡不移動，故B錯誤；C．增大CO濃度，正反應速率增大，逆反應速率增大，故C錯誤；D．增大的比值，相當于不斷加入硫化氫，平衡正向移動，增大CO的轉化率，故D錯誤。綜上所述，答案為A。7．對于反應，下列說法正確的是（）A．該反應在任意條件下均能自發進行B．反應的焓變C．其他條件一定，增加壓強，反應平衡常數增大D．及時分離出，正反應速率增大，平衡向正反應方向移動【答案】B【詳解】A．反應

()是氣體減小的放熱反應，△S<0，△H<0，則在T較小時△HT△S<0，該反應在低溫條件下能自發進行，故A錯誤；B．轉化為的過程放熱，則放出的熱量大于akJ，反應的焓變，故B正確；C．平衡常數只受溫度影響，其他條件一定，增加壓強，反應平衡常數不變，故C錯誤；D．及時分離出，正反應速率瞬間不變，建立平衡過程中會減小，平衡向正反應方向移動，故D錯誤；故選B。8．850℃時，向容積為2L的恒容密閉容器中充入1molX(g)和1molY(g)，發生反應：X(g)+Y(g)2Z(g)

△H，10min時反應達到平衡。已知該反應的平衡常數K值與溫度的關系如圖所示。下列說法正確的是（）A．△H＞0，該反應在高溫下可以自發進行B．0~10min內，X的化學反應速率為mol?L1?min1C．其他條件相同，若起始時充入3molX和1molY進行該反應，則平衡后，c(Z)=0.5mol?L1D．其他條件相同，在T1℃發生該反應，平衡時Y的轉化率大于33.3%，則T1＞850【答案】B【詳解】A．由圖可知，溫度升高，平衡常數減小，則升溫平衡逆向移動，反應為放熱反應，焓變小于零，反應可以在低溫下自發進行，A錯誤；B．850℃時，反應的K=1.0；，，，則0~10min內，X的化學反應速率為mol?L1?min1，B正確；C．該反應是可逆反應，平衡時生成的Z小于1mol，C錯誤；D．由B分析可知，850℃時，Y的平衡轉化率約為33.33%；其他條件相同，在T1℃發生該反應，平衡時Y的轉化率大于33.3%，則平衡進行程度較大，溫度較低，因此，D錯誤；故選B。9．一定溫度下，向2.0L恒容密閉容器中充入4molSO2和2molO2發生反應：。經過一段時間后達到平衡，反應過程中測定的部分數據見下表：0246801.62.83.63.6下列說法正確的是（）A．4s內反應的平均速率B．該反應的平衡常數C．此溫度下，若該容器中有、和，則反應逆向進行D．當容器內密度保持不變時，該反應達到平衡狀態【答案】B【分析】一定溫度下，向2.0L恒容密閉容器中充入4molSO2和2molO2發生反應：。8s時反應達平衡，此時生成SO3的物質的量為3.6mol，則可建立如下三段式：【詳解】A．4s內SO3的物質的量為2.8mol，則消耗O2的物質的量為1.4mol，反應的平均速率，A不正確；B．該反應的平衡常數K==810，B正確；C．此溫度下，若該容器中有、和，則濃度商Q==128＜810，反應正向進行，C不正確；D．容器的體積始終不變，混合氣的質量始終不變，則容器內氣體的密度始終不變，當容器內密度保持不變時，該反應不一定達到平衡狀態，D不正確；故選B。10．下列關于工業合成氨的敘述中錯誤的是（）A．在動力、設備、材料允許的條件下盡可能在高壓下進行B．溫度越高越有利于工業合成氨C．在工業合成氨中N2、H2的循環利用可提高其利用率，降低成本D．將混合氣體中的氨液化有利于合成氨反應【答案】B【詳解】A．合成氨的正反應為氣體體積縮小的反應，壓強越大，反應物的轉化率越高，則在動力、設備、材料允許的條件下盡可能在高壓下進行，故A正確；B．合成氨的正反應為放熱反應，升高溫度后不利于氨氣的生成，故B錯誤；C．合成氨中N2和H2的循環使用，可以提高原料氣的利用率，降低成本，故C正確；D．合成氨的反應中，將混合氣體中的氨氣液化，減小了生成物濃度，平衡向著正向移動，可以用平衡移動原理解釋，故D正確；故答案選B。11．在2L的恒容密閉容器中充入1molX(g)和2molY(g)，發生反應：，測得在不同溫度下、相同時間內X(g)與Z(g)的百分含量如圖所示。下列說法錯誤的是（）A．從反應開始到各點時的平均化學反應速率：B．a點時，Y(g)的轉化率為50%C．T3℃下，平衡常數K=4D．降低溫度，有利于提高Z(g)的平衡產率【答案】A【分析】在2L的恒容密閉容器中充入1molX(g)和2molY(g)，發生反應：，設a點時，參加反應X的物質的量為nmol，則可建立如下三段式：則1n=n，n=0.5mol。【詳解】A．對于可逆反應，溫度越高，反應速率越快，T1＜T2＜T3，則從反應開始到各點時的平均化學反應速率：，A錯誤；B．a點時，Y(g)的轉化率為=50%，B正確；C．T3℃下，平衡常數K==4，C正確；D．從圖中可以看出，當反應進行到b點時，反應達平衡狀態，升高溫度，X的百分含量增大，平衡逆向移動，則正反應為放熱反應，所以降低溫度，有利于提高Z(g)的平衡產率，D正確；故選A。12．丙烷經催化脫氫制丙烯的反應為C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g)。600℃，將固定濃度的C3H8通入有催化劑的恒容反應器，逐漸提高CO2濃度，經相同時間，測得出口處C3H6、CO和H2濃度隨初始CO2濃度的變化關系如圖所示。下列說法不正確的是（）A．丙烷脫氫制丙烯反應的化學平衡常數K=B．c(H2)和c(C3H6)變化差異的原因：CO2+H2CO+H2OC．其他條件不變，投料比c(C3H8)/c(CO2)越大，C3H8轉化率越小D．若體系只有C3H6、H2、CO和H2O生成，則出口處物質濃度c之間一定存在關系：2c(C3H6)=2c(H2)+c(CO)+2c(H2O)【答案】D【詳解】A．根據化學平衡常數的定義式，丙烷脫氫制丙烯反應的化學平衡常數K=，A正確；B．丙烷催化脫氫生成的氫氣會與CO2反應生成CO和H2O，因此丙烯的濃度變化基本不受二氧化碳濃度的影響，而H2的濃度隨著二氧化碳濃度的增大而趨于一個定值，B正確；C．其他條件不變，投料比c(C3H8)/c(CO2)越大，說明丙烷的相對濃度越大，丙烷濃度增大使其轉化率減小，C正確；D．根據丙烷催化脫氫制丙烯的反應可知，生成的丙烯和氫氣的物質的量相同，而CO2+H2CO+H2O，則有c(C3H6)=c(H2)+c(CO)+c(H2O)，D錯誤；故答案選D。13．一定溫度下，向2.0L恒容密閉容器中充入，發生反應：。反應中測得的部分數據見下表：t/s05015025035000.160.190.200.20下列說法錯誤的是（）A．0s時，正反應速率最大，逆反應速率為0B．0~50s內，用表示的平均反應速率C．250s時，反應已達到平衡，的平衡轉化率為20%D．當時，反應處于停止狀態【答案】D【詳解】A．時，只有正向反應，所以正反應速率最大，逆反應速率為0，A項正確；B．，B項正確；C．250s時，反應已達到平衡，，則轉化了0.20mol，因此的平衡較化率為20%，C項正確；D．可逆反應達到平衜時，反應并未停止，D項錯誤。故選D。14．一氧化氮的氫化還原反應為

，其正反應速率方程為，k為速率常數，只受溫度影響。T℃時，實驗得到的數據如下表所示：實驗組別NO起始濃度/()起始濃度/()起始的正反應速率／()IIIIII下列說法正確的是（）A．平衡常數B．，C．升高溫度，k值減小D．升高溫度，該反應的平衡常數K值增大【答案】B【詳解】A．I組和II組溫度相同，故平衡常數一定相同，A錯誤；B．II組NO的濃度是I組的2倍，但正反應速率是其4倍，故；III組H2的濃度是I組的2倍，正反應速率是其2倍，故，B正確；C．k為速率常數，升高溫度反應速率增大，k值增大，C錯誤；D．該反應為放熱反應，升高溫度，該反應的平衡常數K值減小，D錯誤；故選B。15．以、為原料合成涉及的反應如下：反應Ⅰ：反應Ⅱ：反應Ⅲ：在5MPa下，按照投料，平衡時，CO和在含碳產物中物質的量分數及的轉化率隨溫度的變化如圖。下列說法正確的是（）A．反應Ⅲ中反應物的總鍵能大于生成物的總鍵能B．曲線代表CO在含碳產物中物質的量分數C．該條件下溫度越低，越有利于工業生產D．圖示270℃時，平衡體系中的體積分數約為66.6%【答案】D【詳解】A．根據蓋斯定律IⅡ可得反應ⅢCO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)ΔH3=49kJ·mol141kJ·mol1=90kJ·mol1；ΔH=反應物的總鍵能生成物的總鍵能，故反應Ⅲ中反應物的總鍵能小于生成物的總鍵能，A錯誤；B．反應Ⅱ的正反應是吸熱反應，生成物中有CO，溫度升高，反應Ⅱ的平衡正向移動，CO的物質的量分數增大；反應Ⅲ的正反應是放熱反應，反應物中有CO，溫度升高，反應Ⅲ的平衡逆向移動，CO的物質的量分數也會增大，也就是說，溫度升高，CO的產量變大，則CO在含碳產物的物質的量分數增大，故符合這個規律的是曲線n，B錯誤；C．由圖可知，溫度在150℃時有利于反應Ⅰ進行，CH3OH的含量高，有利于提高CH3OH的產率，但并不是溫度越低越好，因為溫度太低反應速率太慢，C錯誤；D．根據題意設起始量n(CO2)=1mol，n(H2)=3mol，平衡時甲醇和CO的物質的量相等，設CH3OH物質的量為xmol，則CO的物質的量也為xmol，270℃時CO2的轉化率為25%，則平衡時CO2的物質的量為0.75mol，根據碳守恒：0.75+2x=1，解得x=0.125，根據氧守恒，水的物質的量為：2mol0.75mol×20.125mol0.125mol=0.25mol，根據氫守恒，氫氣的物質的量為=2.5mol，則反應后總的物質的量0.75mol+0.125mol+0.125mol+2.5mol+0.25mol=3.75mol，則平衡體系中H2的體積分數為=66.7%，D正確；答案選D。16．甲醇脫氫法制HCOOCH3工藝過程涉及如下反應：反應Ⅰ：2CH3OH(g)HCOOCH3(g)＋2H2(g)

ΔH1=＋135.4kJ·mol1反應Ⅱ：CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)

ΔH2=＋106.0kJ·mol1向容積為10L的恒容密閉容器中通入1molCH3OH(g)發生上述反應，反應相同時間，測得CH3OH的轉化率和HCOOCH3的選擇性隨溫度變化如圖所示。(已知：HCOOCH3的選擇性=)下列說法錯誤的是（）A．HCOOCH3(g)2CO(g)＋2H2(g)

ΔH=+76.6kJ·mol1B．實線代表的是CH3OH的轉化率C．553K時，H2的體積分數為0.25D．高于553K時，虛線趨勢下降可能是因為HCOOCH3分解【答案】C【詳解】A．根據蓋斯定律，反應Ⅱ的2倍減去反應Ⅰ得到

，A正確；B．反應Ⅰ、反應Ⅱ都是吸熱反應，升高溫度，平衡正向移動，轉化率增大，因此實線代表的是的轉化率，B正確；C．553K時，實線為的轉化率20.0%，虛線為的選擇性（50.0%），則故553K時，H2的體積分數為，C錯誤；D．根據圖中分析虛線為的選擇性，實線為的轉化率，高于553K時，虛線趨勢下降可能是因為HCOOCH3分解，D正確；故選C。二、原理綜合題17．工業合成氨是人類科學技術的一項重大突破。其合成原理為：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

ΔH<0。(1)在恒溫恒容密閉容器中進行合成氨的反應，下列能說明該反應已達到平衡狀態的是___________。A．容器內N2、H2、NH3的濃度之比為1∶3∶2B．N2百分含量保持不變C．容器內壓強保持不變D．混合氣體的密度保持不變(2)恒溫下，往一個4L的密閉容器中充入2molN2和5.2molH2，反應過程中對NH3的濃度進行檢測，得到的數據如表所示：時間/min51015202530c(NH3)/mol·L10.080.140.180.200.200.20①10min內用N2表示的平均反應速率為___________mol·L1·min1.此條件下該反應的化學平衡常數K=___________。②已知：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

ΔH=92kJ·mol1N2(g)+O2(g)=2NO(g)

ΔH=+181kJ·mol12H2(g)+O2(g)=2H2O(g)

ΔH=484kJ·mol1寫出氨氣催化氧化生成NO和水蒸氣的熱化學方程式___________。(3)甲醚(CH3OCH3)是重要的化工原料，可用CO和H2制得，總反應的熱化學方程式如下：2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH=206.0kJ·mol1①。該過程可分為以下兩步反應完成：ⅰ.醇合成反應ⅱ.甲醇脫水反應：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)

ΔH=24.0kJ·mol1起始時向容器中投入2molCO和4molH2，測得某時刻上述總反應中放出的熱量為51.5kJ，此時CO的轉化率為___________。【答案】(1)BC(2)0.0070.14NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)ΔH=906kJ·mol1(3)25%【分析】合成氨反應為正向放熱、氣體分子數減少的反應，因此升高溫度平衡逆向移動不利于氨的合成，增大壓強，平衡正向移動利于氨的合成；計算平衡常數列三段式進行計算，據此分析。【詳解】（1）A．判斷可逆反應是否達到平衡的標志是v正=v逆，特征是達到平衡后各組分的濃度、百分含量等保持不變，容器內N2、H2、NH3的濃度之比為1∶3∶2不能說明v正=v逆，A不符題意；B．N2的百分含量保持不變，即單位時間生成1mol氮氣的同時消耗1mol氮氣，v正=v逆，B符合題意；C．該反應是氣體分子數變化的反應，恒溫恒容密閉容器中進行反應，體系的壓強會隨氣體物質的量變化而變化，當容器內壓強不再變化時，反應達到平衡，C符合題意；D．根據氣體密度公式ρ=，氣體的總質量m不變，恒容容器V不變，密度是定值，不能判斷是否平衡，D不符題意；故答案為：BC。（2）①10min時用NH3表示的平均反應速率為v(NH3)=0.014mol·L1·min1，v(N2)=v(NH3)=×0.014=0.007mol·L1·min1，依題意列出三段式：代入平衡常數的表達式計算K==0.1；故答案為：0.007；0.1；②依題意氨氣催化氧化生成NO和水蒸氣的反應方程式為4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)，分別記已知方程式及ΔH為：①N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH1=92kJ·mol1，②N2(g)+O2(g)=2NO(g)ΔH2=+181kJ·mol1，③2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)ΔH3=484kJ·mol1，根據蓋斯定律，則目標方程式的ΔH=ΔH3×3+ΔH2×2ΔH1×2=484×3+181×2(92)×2=906kJ·mol1。故答案為：4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)ΔH=906kJ·mol1。（3）由總反應2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH=206.0kJ·mol1，可知2molCO完全反應時放出206.0kJ熱量，則放出的熱量為51.5kJ時消耗的CO的物質的量為：，CO的轉化率==25%。故答案為：25%。18．近年隨著現代工業的發展，二氧化氮的排放量大增，二氧化氮對臭氧空洞的形成起著重要作用，同時還是光化學煙霧和酸雨的成因之一。如何實現二氧化氮的轉化利用成為了科學家研究的課題。回答下列問題：(1)催化生成的過程可分為三步：第一步：：第三步：。則第二步的反應方程式為_______。(2)科學家測得HCO自由基還原二氧化氮的反應機理如圖所示，兩種過渡態物質相比，_______(填“過渡態1”或“過渡態2”)較穩定，該反應分_______步進行，決定該反應速率的是第_______步。(3)科學家嘗試采用焦炭還原法消除二氧化氮污染，反應原理為，在2L恒容密閉容器中加入足量的碳和2mol氣體，相同時間內測得二氧化氮的轉化率隨溫度變化如圖所示，圖中m、n、p三點平衡常數由大到小的順序為_______，p點化學反應平衡常數為_______(計算結果保留兩位小數)。(4)工業上采用CO還原生成兩種大氣成分消除污染，若完全還原2mol時該反應的正反應活化能為，逆反應活化能為，寫出該反應的熱化學方程式：_______。下列關于該反應的說法正確的是_______(填選項字母)。A．恒溫恒壓下，體系內混合氣體密度不隨時間變化時，反應達到平衡狀態B．恒溫恒容下，平衡后，充入惰性氣體，的平衡轉化率增大C．恒溫恒壓下，再按照原比例加入相同量的反應物，的平衡轉化率增大D．及時分離出，逆反應速率減小，正反應速率增大，平衡正向移動【答案】(1)(2)過渡態1二(或兩)二(3)0.09(4)

A【詳解】（1）根據催化生成的過程可分為三步，第一步生成了NO，則第二步必須消除，同時還要生成，則可寫出第二步反應方程式為。（2）能量越高越不穩定，觀察圖像可知過渡態1較穩定；由圖可知，該反應分兩步進行；化學反應速率取決于較慢的步驟，而活化能越大，反應速率越慢，故第二步為決速步驟。（3）觀察圖像，可知達到最高點(平衡點)后，溫度升高二氧化氮的轉化率降低，說明平衡逆向移動，該反應為放熱反應，溫度升高平衡常數減小；1100K時，反應達到平衡，的轉化率為40%，的起始投入量為2mol，則參加反應的為0.8mol，根據方程式可知生成為0.4mol、為0.8mol，剩余為1.2mol，即。（4）依題意，CO還原2mol生成兩種大氣成分，可知該反應方程式為，反應的焓變等于正逆反應活化能之差，故；A．恒溫恒壓下，平衡移動則氣體體積改變，體系內混合氣體密度隨之改變，故密度不變可以說明反應達到平衡狀態，A正確；B．恒溫恒容下，平衡后，充入惰性氣體，各物質濃度不變，平衡不移動，的平衡轉化率不變，B錯誤；C．恒溫恒壓下，再按照原比例加入相同量的反應物，容器體積擴大，建立新的平衡與原平衡相同，的平衡轉化率不變，C錯誤；D．及時分離出，逆反應速率減小，正反應速率隨之減小，D錯誤；故選A。19．工業上常以水煤氣為原料制備氫氣或甲醇，其主要反應：，稱為催化變換反應，請回答下列問題。(1)已知在25℃時：則25℃時催化變換反應的___________。(2)某溫度下催化變換反應平衡常數為9，反應開始時和的濃度都是，達平衡時的轉化率為___________；在該溫度下，若起始時，反應后，測得，則此時該反應________(填“>”“<”或“=”)，這段時間內以濃度變化表示的速率為_________。(3)恒溫恒容條件下，判斷催化變換反應達到平衡狀態的標志有___________。A．容器內的壓強保持不變B．容器中的濃度與的濃度相等C．容器中混合氣體的密度保持不變D．的生成速率與的生成速率相等E．鍵斷裂的同時有鍵斷裂(4)在催化變換反應的產物中補充氫氣可以用于工業制備甲醇：，當起始投料時，在不同條件下達到平衡，測得體系中甲醇物質的量分數為，如圖所示，a線表示在下的、b線表示在下的(溫度)。①根據圖像判斷該制備甲醇反應___________0。②已知氣體分壓氣體總壓體積分數，用某物質的平衡分壓代替物質的量濃度也可以表示化學平衡常數(記作)，則250℃時，當時，計算該反應___________(只需列出計算表達式，不必計算結果)。【答案】(1)(2)75%>(3)DE(4)<【詳解】（1）在25℃時，第三個熱化學方程式減去第一個熱化學方程式的，再減去第二個熱化學方程式的得到CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)即CO催化變換反應的△H=?394kJ?mol?1?(?111kJ?mol?1)?(?242kJ?mol?1)=?41kJ?mol?1；故答案為：?41kJ?mol?1。（2）某溫度下CO催化變換反應平衡常數為9，反應開始時CO(g)和H2O(g)的濃度都是0.01mol?L?1，設至平衡時轉化CO的濃度為xmol/L，則，，解得x=0.0075，達平衡時CO的轉化率為；在該溫度下，若起始時c(CO)=0.01mol?L?1，c(H2O)=0.02mol?L?1，反應10s后，測得c(H2)=0.005mol?L?1，則此時c(CO)=0.005mol?L?1，c(CO2)=0.005mol?L?1，c(H2O)=0.015mol?L?1，，反應正向進行即此時該反應υ正＞υ逆；這段時間內以濃度變化表示的速率為=；故答案為：75%；＞；。（3）A．該反應是等體積反應，壓強不變，因此容器內的壓強保持不變，不能作為判斷平衡標志，選項A不符合題意；B．平衡時濃度不再發生變化，但容器中H2O(g)的濃度與CO2的濃度不一定相等，因此不能作為判