2022届高考化学一轮复习-单元卷七-化学反应的方向、限度与速率鲁科版.docx

2022届高考化学一轮复习 单元卷七 化学反应的方向、限度与速率鲁科版

2022届高考化学一轮复习 单元卷七 化学反应的方向、限度与速率鲁科版

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单元质检卷七　化学反应的方向、限度与速率
(时间:60分钟　分值:100分)
一、选择题:本题共10小题,每小题5分,共50分。每小题只有一个选项符合题意。
1.(2020辽宁丹东五校联考)在恒温下体积恒定的密闭容器中有可逆反应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)(正反应为放热反应),不能说明反应已达到平衡状态的是(　　)
A.正反应生成NO2的速率和逆反应生成O2的速率相等
B.反应器中压强不随时间变化而变化
C.混合气体颜色保持不变
D.混合气体平均相对分子质量保持不变
2.(2020山东潍坊三模)“接触法制硫酸”的主要反应是2SO2+O22SO3,该反应在催化剂表面的反应历程如下:

下列说法正确的是(　　)
A.使用催化剂只能加快正反应速率
B.反应②的活化能比反应①大
C.该反应的催化剂是V2O4
D.过程中既有化学键V—O键的断裂,又有V—O键的形成
3.(2020山东枣庄三中质检)在2 L的恒容密闭容器中,充入1 mol A和3 mol B,并在一定条件下发生反应A(s)+3B(g)2C(g)。若经3 s后测得C的浓度为0.6 mol·L-1,下列选项说法正确的组合是(　　)
①用A表示的反应速率为0.1 mol·L-1·s-1
②用B表示的反应速率为0.4 mol·L-1·s-1
③3 s时生成C的物质的量为1.2 mol
④3 s时B的浓度为0.6 mol·L-1
A.①②④　　　　　　　　B.①③④
C.仅③④ D.②③④
4.(2020河北衡水调研)某温度下,反应2A(g)B(g)　ΔH>0在密闭容器中达到平衡,平衡后c(A)c(B)=a,若改变某一条件,反应足够时间后再次达到平衡状态,此时c(A)c(B)=b,下列叙述正确的是(　　)
A.在该温度下,保持容器容积固定不变,向容器内补充了B气体,则a<b
B.在温度、压强不变的条件下再充入少量B气体,则a=b
C.若其他条件不变,升高温度,则a<b
D.若保持温度、压强不变,充入惰性气体,则a>b
5.在恒容密闭容器中进行反应:2CO2(g)+6H2(g)C2H5OH(g)+3H2O(g)　ΔH。在某压强下起始时按不同氢碳比[n(H2)n(CO2)]投料(如图中曲线①②③),测得CO2的平衡转化率与温度的关系如图所示,下列有关说法正确的是(　　)

A.该反应的ΔH>0
B.氢碳比:①<②<③
C.其他条件不变的情况下,增大容器的体积可提高CO2的转化率
D.若起始CO2的浓度为2 mol·L-1、H2为4 mol·L-1,在图中曲线③氢碳比条件下进行,则400 K时该反应的平衡常数约为1.7 (mol·L-1)-4
6.将1 mol N2O5置于2 L密闭容器中,在一定温度下发生下列反应:①2N2O5(g)2N2O4(g)+O2(g);②N2O4(g)2NO2(g)。达到平衡时,[O2]=0.2 mol·L-1,[NO2]=0.6 mol·L-1,则此温度下反应①的平衡常数为(　　)
A.3.2 mol·L-1 B.0.2 mol·L-1
C.1180 mol·L-1 D.445 mol·L-1
7.(2020山东实验中学线上诊断)工业上主要采用甲醇与CO的羰基化反应来制备乙酸,发生反应如下:CH3OH(g)+CO(g)CH3COOH(l)。在恒压密闭容器中通入0.20 mol的CH3OH(g)和0.22 mol的CO,测得平衡时甲醇的转化率随温度变化如图所示。已知在T2温度下,达到平衡时容器的体积为2 L。下列说法正确的是(　　)

A.该反应的ΔH>0
B.缩小容器容积,既能加快反应速率,又能提高乙酸的产率
C.温度为T1时,该反应的正反应速率:B点大于A点
D.温度为T2时,向上述已达到平衡的恒压容器中,再通入0.12 mol CH3OH和0.06 mol CO的混合气体,平衡正向移动

8.(2020湖南醴陵联考)在容积一定的密闭容器中,充入一定量的NO和足量碳发生化学反应C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g),平衡时[NO]与温度T的关系如图所示,则下列说法正确的是(　　)
A.该反应的ΔH>0
B.在T2时,若反应体系处于状态D,则此时v(正)>v(逆)
C.若状态B、C、D的压强分别为pB、pC、pD,则有pC=pD>pB
D.若该反应为T1、T2时的平衡常数分别为K1、K2,则K1<K2

9.(2020山东潍坊三模)某温度下,在起始压强为80 kPa的刚性容器中,发生NO的氧化反应:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)　ΔH,该反应的反应历程分两步进行,其速率方程和反应过程中的能量变化如下:
①2NO(g)N2O2(g)　v1(正)=k1正c2(NO)　v1(逆)=k1逆c(N2O2)
②N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)　v2(正)=k2正c(N2O2)·c(O2)　v2(逆)=k2逆c2(NO2)
下列说法正确的是(　　)
A.NO氧化反应速率快慢的决定步骤的活化能是E5-E3
B.一定温度下,2NO(g)+O2(g)2NO2(g)平衡常数表达式K=k1正·k2正k1逆·k2逆
C.升高温度,NO氧化反应的化学平衡向正反应方向移动
D.该温度下,将等物质的量的NO和O2混合反应(忽略2NO2N2O4),NO的平衡转化率为40%时,该反应的平衡常数Kp=180 kPa-1

10.(2020江苏南通第二次调研)温度为T℃,向体积不等的恒容密闭容器中分别加入足量活性炭和1 mol NO2,发生化学反应:2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)。反应相同时间后,测得各容器中NO2的转化率与容器体积的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.T℃时,该反应的化学平衡常数为445 mol·L-1
B.图中c点所示条件下,v(正)<v(逆)
C.向a点平衡体系中充入一定量的NO2,达到平衡时,NO2的转化率比原平衡大
D.容器内的压强:pa∶pb>6∶7
二、非选择题:本题共4小题,共50分。
11.(2020山东菏泽一中月考)(12分)将一定量的纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变,固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其分解达到平衡:NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。实验测得不同温度下的平衡数据列于下表:
温度/℃
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
平衡总压强/kPa
5.7
8.3
12.0
17.1
24.0
平衡气体总浓度(×10-3mol·L-1)
2.4
3.4
4.8
6.8
9.4

(1)该反应的焓变ΔH　　　　　　(填“>”“<”或“=”,下同)0,熵变ΔS　　　　　　0。 
(2)可以判断该分解反应已经达到化学平衡的是　　　　　　(填序号)。 
A.2v正(NH3)=v逆(CO2)
B.密闭容器中总压强不变
C.密闭容器中混合气体的密度不变
D.密闭容器中氨气的体积分数不变
(3)根据表中数据计算,在25.0 ℃时,反应2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(s)的平衡常数K=　　　　　　。 
(4)取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中,在25 ℃下达到平衡状态。若在恒温下压缩容器体积,氨基甲酸铵固体的质量　　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。 
12.(12分)氮元素能形成多种多样的化合物。
(1)已知N2O4(g)2NO2(g)　ΔH=+57.20 kJ·mol-1 ,t℃时,将一定量的NO2、N2O4充入一个容积为2 L的恒容密闭容器中,浓度随时间变化关系如下表所示:
时间/min
0
5
10
15
20
25
30
c(X)/(mol·L-1)
0.2
c
0.6
0.6
1.0
c1
c1
c(Y)/(mol·L-1)
0.6
c
0.4
0.4
0.4
c2
c2

①c(X)代表　　　　(填化学式)的浓度,该反应的平衡常数K=　　　　。 
②20 min时改变的条件是　　　　　　;重新达到平衡时,N2O4的转化率将　　　(填字母)。 
a.增大 b.减小
c.不变 d.无法判断
③t℃时,下列情况不能说明该反应处于平衡状态的是　　　　。 
A.混合气体的密度保持不变
B.混合气体的颜色不再变化
C.混合气体的气体压强保持不变
D.N2O4与NO2的物质的量之比为10∶3
④若反应在t℃进行,某时刻测得n(NO2)=0.6 mol、n(N2O4)=1.2 mol ,则此时v(正)　　　　v(逆)(填“>”“<”或“=”)。 
(2)已知2N2H4(l)+N2O4(l)3N2(g)+4H2O(l)　ΔH=-1 225 kJ·mol-1
化学键
N—H
N—N
N≡N
O—H
键能/(kJ·mol-1)
391
190
945
467

则使1 mol N2O4(l)完全分解成相应的原子时需要吸收的能量是　　　　。 
13.(2020安徽黄山八校联考)(14分)(1)一定条件下,将2 mol SO2与1 mol O2置于恒容密闭容器中发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),下列状态能说明该反应达到化学平衡的是　　　　　　。 
A.混合气体的密度保持不变
B.SO2的转化率保持不变
C.SO2和O2的物质的量之比保持不变
D.O2的消耗速率和SO3的消耗速率相等

(2)已知反应2NO(g)N2(g)+O2(g)　ΔH<0,在不同条件时N2的体积分数随时间(t)的变化如图所示。根据图像可以判断曲线R1、R2对应的下列反应条件中不同的是　　　　。 
A.压强　　　B.温度　　　C.催化剂
(3)

CO和H2在一定条件下可以合成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH<0。现在向体积为1 L的恒容密闭容器(如图甲所示)中通入1 mol CO和2 mol H2,测定不同时刻、不同温度(T/℃)下容器中CO的物质的量如下表:
温度
不同时刻容器中CO的物质的量
0 min
10 min
20 min
30 min
40 min
T1
1 mol
0.8 mol
0.62 mol
0.4 mol
0.4 mol
T2
1 mol
0.7 mol
0.5 mol
a
a

请回答:
①T1　　　　　　　　(填“>”或“<”或“=”)T2,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。已知T2℃时,第20 min时容器内压强不再改变,此时H2的转化率为　　　　　　,该温度下的化学平衡常数为　　　　　　。 
②若将1 mol CO和2 mol H2通入原体积为1 L的恒压密闭容器(如图乙所示)中,在T2℃下达到平衡,此时反应的平衡常数为　　　　　　;若再向容器中通入1 mol CH3OH(g),重新达到平衡后,CH3OH(g)在体系中的百分含量　　　　　　(填“变大”“变小”或“不变”)。 
14.(12分)Bodensteins研究了下列反应:2HI(g)H2(g)+I2(g)　ΔH>0
在716 K时,气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表:
t/min
0
20
40
60
80
120
x(HI)
1
0.91
0.85
0.815
0.795
0.784
x(HI)
0
0.60
0.73
0.773
0.780
0.784

(1)根据上述实验结果,该反应的平衡常数K的计算式为　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)上述反应中,正反应速率为v(正)=k正x2(HI),逆反应速率为v(逆)=k逆x(H2)·x(I2),其中k正、k逆为速率常数,则k逆为　　　　　　(以K和k正表示)。若k正=0.002 7 min-1,在t=40 min时,v(正)=　　　　　　　　min-1。 
(3)由上述实验数据计算得到v(正)~x(HI)和v(逆)~x(H2)的关系可用下图表示。当升高到某一温度时,反应重新达到平衡,相应的点分别为　　　　　　　　　　　　(填字母)。 

单元质检卷七　化学反应的方向、限度与速率
1.A　达到平衡状态时,正反应生成NO2的速率应是逆反应生成O2速率的2倍,A项符合题意。该反应前后气体分子总数不相等,反应未达到平衡时气体压强不断变化,若反应容器中压强不随时间变化而变化,则达到平衡状态,B项不符合题意。NO2是红棕色气体,其他气体均无色,若混合气体颜色保持不变,则c(NO2)不变,该反应达到平衡状态,C项不符合题意。反应前后气体的质量不变,总物质的量不相等,则未达到平衡时平均相对分子质量不断变化,若混合气体平均相对分子质量保持不变,则该反应达到平衡状态,D项不符合题意。
2.D　催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率,加快正反应速率的同时也加快逆反应速率,A错误;一般情况下,反应的活化能越小,反应速率越快,故反应②的活化能比反应①小,B错误;催化剂是反应前后质量和化学性质都没有发生变化的物质,从反应历程图中可知,本反应的催化剂为V2O5,C错误;由图可知反应①有化学键V—O键的断裂,反应②有V—O键的形成,D正确。
3.C　①A为固体,不能用其浓度变化来表示反应速率,错误;②经3s后测得C的浓度为0.6mol·L-1,则有v(C)=0.6mol·L-13s=0.2mol·L-1·s-1,v(B)=32v(C)=32×0.2mol·L-1·s-1=0.3mol·L-1·s-1,错误;③3s时生成C的物质的量为0.6mol·L-1×2L=1.2mol,正确;④由②分析可知,v(B)=0.3mol·L-1·s-1,故3s时B的浓度为c(B)=1.5mol·L-1-0.3mol·L-1·s-1×3s=0.6mol·L-1,正确。
4.B　A项,充入B后平衡时压强变大,正向移动程度变大,c(A)c(B)变小,即a>b;B项,充入B,新平衡状态与原平衡等效,c(A)c(B)不变,即a=b;C项,在其他条件不变的情况下,升温时平衡右移,c(A)c(B)变小,即a>b;D项,保持温度、压强不变,充入惰性气体相当于减压,平衡左移,c(A)c(B)变大,即a<b。
5.D　根据图像可知,在氢碳比相等的条件下,随着温度的升高,CO2的转化率降低,说明升高温度,平衡向逆反应方向移动,因此正反应是放热反应,ΔH<0,A项错误;氢碳比越大,CO2的转化率越高,根据图像可知,在温度相等的条件下,CO2的转化率:①>②>③,则氢碳比:①>②>③,B项错误;正反应是气体体积减小的反应,因此其他条件不变的情况下,增大容器的容积,压强减小,平衡向逆反应方向移动,会使CO2的转化率减小,C项错误;根据图像可知,400K时曲线③中CO2的转化率是50%,这说明消耗CO21mol·L-1,则消耗氢气3mol·L-1,生成乙醇和水蒸气分别是0.5mol·L-1、1.5mol·L-1,剩余CO2和氢气分别是1mol·L-1、1mol·L-1,则该温度下平衡常数K=0.5×1.5312×16(mol·L-1)-4≈1.7(mol·L-1)-4,D正确。
6.B　N2O5分解得到N2O4,然后N2O4又部分转化为NO2(g),平衡时[O2]=0.2mol·L-1,[NO2]=0.6mol·L-1,则平衡时[N2O4]=2[O2]-12[NO2]=0.2mol·L-1×2-12×0.6mol·L-1=0.1mol·L-1,平衡时[N2O5]=1mol2L-2[O2]=0.5mol·L-1-0.2mol·L-1×2=0.1mol·L-1,故反应①的平衡常数K=[N2O4]2[O2][N2O5]2=0.12×0.20.12mol·L-1=0.2mol·L-1。
7.B　根据图像,随着温度升高甲醇的平衡转化率降低,平衡向逆反应方向进行,根据勒夏特列原理,该反应的正反应为放热反应,即ΔH<0,A错误;缩小容器的体积,相当于增大体系压强,反应速率加快,且平衡正向移动,乙酸的产率提高,B正确;根据图像,T1温度下未达到平衡,反应向正方向进行,该反应的正反应速率:A点大于B点,C错误;T2下,甲醇的转化率为60%,
　　　CH3OH(g)+CO(g)CH3COOH(l)
n(始)/mol 0.20 0.22
n(转)/mol 0.12 0.12
n(平)/mol 0.08 0.10
达到平衡,此时容器的容积为2L,[CH3OH]=0.04mol·L-1,[CO]=0.05mol·L-1,化学平衡常数K=1[CH3OH][CO]=10.04×0.05(mol·L-1)-1=500(mol·L-1)-1,再充入0.12molCH3OH和0.06molCO,此时充入气体的总物质的量与原平衡时气体总物质的量相等,即充入气体后容器的容积为4L,此时[CH3OH]=(0.08+0.12)mol4L=0.05mol·L-1,[CO]=(0.10+0.06)mol4L=0.04mol·L-1,Q=1[CH3OH][CO]=10.05×0.04(mol·L-1)-1=K,说明平衡不移动,D错误。
8.B　由图可知,温度越高,平衡时c(NO)越大,说明升高温度,平衡逆向移动,则有ΔH<0,A错误;T2时达到平衡状态,c(NO)处于B点,若反应体系处于状态D,此时反应正向进行,使c(NO)最终减小到B点状态,则有v(正)>v(逆),B正确;该反应前后气体体积不变,压强和温度成正比例关系,B和D点的温度均为T2,则有pD=pB,C点温度高于D点,则有pC>pD,综上可得压强pC>pD=pB,C错误;该反应的ΔH<0,温度升高,平衡逆向移动,平衡常数减小,由于T1<T2,则有K1>K2,D错误。
9.B　整体的反应速率取决于慢反应,活化能越大,反应速率越慢,据图可知活化能大的步骤为第二步反应,活化能为E4-E2,A错误;2NO(g)+O2(g)2NO2(g)平衡常数表达式K=[NO2]2[NO]2[O2]=[N2O2][NO]2[NO2]2[N2O2][O2]=k1·k2,而对于反应①平衡时正逆反应速率相等,即k1正c2(NO)=k1逆c(N2O2),所以K1=[N2O2][NO]2=k1正k1逆,同理可得反应②的平衡常数K2=[NO2]2[N2O2][O2]=k2正k2逆,所以K=K1·K2=k1正·k2正k1逆·k2逆,B正确;据图可知该反应的反应物能量高于生成物能量,所以为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,C错误;设等物质的量的NO和O2分别为40mol,NO的平衡转化率为40%,列三段式有:
　2NO(g)+O2(g)2NO2(g)
起始/mol 40 40 0
转化/mol 16 8 16
平衡/mol 24 32 16
刚性容器中气体的压强之比等于物质的量之比,起始气体的总物质的量为80mol,压强为80kPa,则平衡时p(NO)=24kPa,p(O2)=32kPa,p(NO2)=16kPa,Kp=p2(NO2)p(O2)p2(NO)=16232×242=172kPa-1,D错误。
10.D　由图可知,b点NO2的转化率最高,则温度为T℃时,b点恰好达到平衡状态,而ab曲线上对应容器的体积均小于V2L,起始投料相同,则NO2的起始浓度均大于b点,ab曲线上物质的反应速率大于b点,所以ab曲线上反应先于b点已达到平衡状态,同理,c未达到平衡。
a点时反应达到平衡,NO2转化率为40%,则:
　　2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)
开始/mol 1 0 0
反应/mol 0.4 0.2 0.4
平衡/mol 0.6 0.2 0.4
T℃时,该反应的化学平衡常数为K=[CO2]2[N2][NO2]2=(0.4molV1L)2×0.2molV1L(0.6molV1L)2mol·L-1=445V1mol·L-1,A错误;图中c点还未达到平衡,反应往正方向进行,v(正)>v(逆),B错误;向a点平衡体系中充入一定量的NO2,等效于加压,平衡逆移,NO2的转化率降低,C错误;由A选项的分析可知a点时容器内气体物质的量为1.2mol;b点时反应“三段式”为:
　　2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)
开始/mol 1 0 0
反应/mol 0.8 0.4 0.8
平衡/mol 0.2 0.4 0.8
则b点容器内气体物质的量为1.4mol,由于V1<V2,则pa∶pb>6∶7,D正确。
11.答案(1)>　>　(2)BC　(3)6.1×107　(4)增大
解析:(1)分析表中数据可知,温度升高,平衡气体总浓度增大,说明平衡正向移动,该反应为吸热反应,则有ΔH>0;该反应是气体体积增大的反应,则有ΔS>0。
(2)达到平衡时,正、逆反应速率相等,则有v正(NH3)=2v逆(CO2),A项不符合题意;因为反应前后气体分子数不相等,未达到平衡前压强一直在变,所以总压强不变时,说明反应达到平衡,B项符合题意;反应未达到平衡前,气体质量一直在变,而容器容积不变,依ρ=mV可知,混合气体的密度也在变,所以混合气体的密度不变时,说明反应达到平衡,C项符合题意;反应产物中NH3和CO2的物质的量之比始终为2∶1,密闭容器中氨气的体积分数始终不变,D项不符合题意。
(3)由表中数据可知,在25.0℃时,平衡气体的总浓度为4.8×10-3mol·L-1,则有[NH3]=3.2×10-3mol·L-1,[CO2]=1.6×10-3mol·L-1,则反应2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(s)的平衡常数K=1(3.2×10-3)2×1.6×10-3(mol·L-1)-3≈6.1×107(mol·L-1)-3。
(4)在恒温条件下压缩容器体积,平衡逆向移动,氨基甲酸铵固体的质量增大。
12.答案(1)①NO2　0.9 mol·L-1　②向容器中加入0.8 mol NO2　b　③AD　④>　(2)1 838 kJ
解析:(1)①X、Y的起始浓度分别为0.2mol·L-1、0.6mol·L-1,10min时达到平衡,X浓度增大了0.4mol·L-1、Y的浓度减小0.2mol·L-1,由于NO2、N2O4按物质的量之比2∶1反应,则X为NO2、Y为N2O4;平衡常数K=[NO2]2[N2O4]=0.620.4mol·L-1=0.9mol·L-1。②20min时,Y(N2O4)的浓度不变,X(NO2)的浓度增大了0.4mol·L-1,改变的条件应是增大NO2的浓度,等效为增大压强,平衡向生成N2O4的反应方向移动,N2O4的转化率降低,故选b。③密度是混合气的质量和容器容积的比值,在反应过程中质量和容积始终是不变的,所以混合气体的密度保持不变不能说明该反应处于平衡状态,A项符合题意;颜色深浅和浓度有关系,所以混合气体的颜色不再变化说明反应处于平衡状态,B项不符合题意;反应前后气体物质的量不相等,所以混合气体的气体压强保持不变时可以说明反应处于平衡状态,C项不符合题意;N2O4与NO2的物质的量比之为10∶3时反应不一定处于平衡状态,D项符合题意,故选AD项。④若反应在t℃进行,某时刻测得n(NO2)=0.6mol、n(N2O4)=1.2mol,则此时浓度商Q=0.320.6mol·L-1=0.15mol·L-1<0.9mol·L-1,所以反应向正反应方向进行,则v(正)>v(逆)。
(2)设1molN2O4(l)完全分解成相应的原子时需要吸收的能量为QkJ,则190kJ·mol-1×2+391kJ·mol-1×8+QkJ·mol-1-945kJ·mol-1×3-467kJ·mol-1×8=-1225kJ·mol-1,解得Q=1838。
13.答案(1)B　(2)B
(3)①<　相同时间内,T2℃时CO的变化量大于T1℃时CO的变化量　50%　1.0　②1.0　不变
解析:(1)SO2、O2和SO3都是气体,恒容反应时混合气体的密度始终不变,A项错误。反应正向进行,SO2的转化率增大,反应逆向进行,SO2的转化率减小,故SO2的转化率保持不变说明该反应达到平衡状态,B项正确。起始加入SO2和O2的物质的量之比为2∶1,与其化学计量数之比相等,则二者的物质的量之比始终等于2∶1,C项错误。O2的消耗速率与SO3的消耗速率之比为1∶2时,该反应达到平衡状态,D项错误。
(2)由图可知,曲线R2代表的反应比曲线R1代表的反应先达到平衡状态。A项,若R表示压强,改变压强,平衡不移动,N2的体积分数不变,与图像不符合。B项,若R表示温度,该反应的ΔH<0,升高温度,平衡逆向移动,N2的体积分数减小,与图像符合。C项,若R表示催化剂,使用催化剂只能改变反应速率,但平衡不移动,N2的体积分数不变,与图像不符合。
(3)①由表中数据可知,未达到平衡之前,相同时间内,T2℃时CO的变化量大于T1℃时,则T2℃时化学反应速率快,根据温度越高反应速率越快可知,T1<T2。T2℃时,第20min时容器内压强不再改变,说明反应达到平衡状态,此时n(CO)=0.5mol,根据“三段式”分析:
　　　　　　　　CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
起始浓度/(mol·L-1) 1 2 0
转化浓度/(mol·L-1) 0.5 1 0.5
平衡浓度/(mol·L-1) 0.5 1 0.5
则20min时H2的转化率为1mol·L-1×1L2mol×100%=50%,该温度下反应的化学平衡常数K=[CH3OH][CO][H2]2=0.50.5×12mol2·L-2=1.0L2·mol-2。②若将1molCO和2molH2通入原体积为1L的恒压密闭容器中,在T2℃下达到平衡,由于温度不变,化学平衡常数不变,则此时反应的平衡常数为1.0。若再向容器中通入1molCH3OH(g),由于是恒压条件,该平衡与之前的平衡等效,重新达到平衡后,CH3OH(g)在体系中的百分含量不变。
14.答案(1)0.108×0.1080.7842　(2)k正K　1.95×10-3　(3)A、E
解析:(1)2HI(g)H2(g)+I2(g)是反应前后气体物质的量不变的反应。反应后x(HI)=0.784,则x(H2)=x(I2)=0.108,K=[H2][I2][HI]2=0.108V×0.108V(0.784V)2=0.108×0.1080.7842。
(2)到达平衡时,v(正)=v(逆),即k正x2(HI)=k逆x(H2)·x(I2),k逆=k正·x2(HI)x(H2)·x(I2)=k正K。在t=40min时,x(HI)=0.85,v(正)=k正x2(HI)=0.0027min-1×(0.85)2≈1.95×10-3min-1。
(3)原平衡时,x(HI)为0.784,x(H2)为0.108,二者在图中的纵坐标均约为1.6[因为平衡时v(正)=v(逆)],升高温度时正、逆反应速率均加快,对应两点在1.6上面,且升高温度时平衡向正反应方向移动,x(HI)减小(A点符合),x(H2)增大(E点符合)。