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2.4化学反应的调控（分层作业）
1．在一定温度和压强下，在密闭容器中充入H、N、NH ，开始时其物质的量之比为3∶1∶1，反应达平衡后，
2 2 3
H、N、NH 的物质的量之比为9∶3∶4，则此时氮气的转化率为
2 2 3
A．10% B．20%
C．15% D．30%
【答案】A
【解析】由题意设H、N、NH 的物质的量分别为3 mol、1 mol、1 mol。平衡时N 转化了a mol，根据三段式
2 2 3 2
知：
N(g) + 3H(g) f 2NH (g)
2 2 3
起始量(mol) 1 3 1
变化量(mol) a 3a 2a
平衡量(mol) 1-a 3a 1+2a
1-a 3
则 = ，解之得a=0.1 mol
1+2a 4
0.1mol
N 的转化率为a(N)= ×100%=10%；
2 2 1mol
答案选A。
2．一定温度下，向一恒容密闭容器中充入一定量的 和 ，测得容器中 的百分含量随时间的变化如图所
示，已知该条件下， 、 和 均为气体，下列说法正确的是
A．该温度和压强下， 和 一定不发生反应
B． 时刻与 时刻， 的百分含量也一定相同
C．若 时刻与 时刻的压强不同，则 %
D． 时刻与 时刻，反应均处于平衡状态
【答案】C
【解析】A．根据上述分析，当氮气和氢气发生反应时，也能达到氮气的百分含量不变，故A错误；B．根据上述分析，这两个时刻，氢气的百分含量不一定相等，故B错误；
C．这两个时刻，压强不相等，不是同一个平衡体系，根据上述分析，氮气的百分含量始终为50%，故C正确；
D．根据上述分析，这两个时刻不一定都处于平衡状态，故D错误；
答案为C。
3．下列关于工业合成氨的叙述正确的是
A．合成氨工业温度选择为700 K左右，主要是为了提高NH 产率
3
B．使用催化剂和施加高压，都能提高反应速率，但对化学平衡状态无影响
C．合成氨生产过程中将NH 液化分离，可提高其自身的转化率
3
D．合成氨工业中为了提高氢气的利用率，可适当增加氮气浓度
【答案】D
【解析】A．合成氨反应为放热反应，温度较高不利于提高NH 产率，A错误；
3
B．催化剂和高压能加快反应速率，增大压强平衡正移，催化剂对平衡无影响，B错误；
C．两种或两种以上的反应物，充入一种反应物，其他反应物转化率提高，而自身转化率降低，C错误；
D．增加一种反应物的浓度可以提高另一种反应物的转化率，而本身转化率降低，所以合成氨工业中为了提高
氢气的利用率，可适当增加氮气的浓度，D正确；
故选D。
4．接触法制硫酸生产中接触室的反应为2SO (g)＋O(g) 2SO (g) ΔH=-196.6 kJ/mol，能提高SO 转化率的条
2 2 3 2
件是
A．400～500 ℃ B．常压 C．催化剂 D．过量的空气
【答案】D
【解析】A．正反应为放热反应，升高温度，抑制反应向正反应方向移动，升高温度主要考虑催化剂的活性，A
错误；
B．由平衡移动原理可知压强越大反应正向进行，二氧化硫转化率越大，但常压下二氧化硫转化率已经很大，
增大压强转化率变化不大，所以采取常压，B错误；
C．催化剂改变化学反应速率，不改变化学平衡，不能提高二氧化硫的转化率，C错误；
D．过量的空气会提高二氧化硫转化率，D正确；
故选D。
5．工业合成氨： ，一般采用 左右的温度，其原因是：
①提高 的平衡转化率 ②适当提高氨的合成速率 ③提高氨的产率 ④催化剂在 左右时活性
最大
A．只有① B．②④ C．②③④ D．①②
【答案】B【解析】①正反应放热，升高温度平衡逆向移动，采用700K左右的温度，不能提高H 的平衡转化率，故不选
2
①；
②升高温度，反应速率加快，采用700K左右的温度，能提高氨的合成速率，故选②；
③正反应放热，升高温度平衡逆向移动，采用700K左右的温度，不能提高氨的产率，故不选③；
④催化剂在700K左右时活性最大，采用700K左右的温度，能加快合成氨的速率，故选④；
②④正确，选B。
6．在固定容积的密闭容器中，进行如下反应：N(g)+3H(g)⇄2NH (g) ，其化学平衡常数 与温度的
2 2 3
关系如下表。下列说法正确的是
温度(℃) 25 125 225 …
平衡常
…
数
A． 能说明反应已达平衡
B．平衡常数
C．混合气体的平均摩尔质量不再改变不能说明反应已达平衡
D．为提高反应速率和平衡转化率，工业生产时通常选择400~500℃、10~30MPa的反应条件
【答案】A
【解析】A．用不同物质的反应速率判断达到平衡，要求反应方向是一正一逆，且反应速率之比等于化学计量
v (H ) 3
正 2
数之比，即 = ，因此2v (H )=3v (NH )能说明反应达到平衡，故A正确；
v (N H ) 2 正 2 逆 3
逆 3
B．化学平衡常数只与温度有关，该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向进行，平衡常数减小，即平衡常数
K＞K，故B错误；
1 2
C．组分都是气体，混合气体总质量始终不变，该反应为气体物质的量减小的反应，因此混合气体的平均摩尔
质量不变，说明反应达到平衡，故C错误；
D．实际工业生产通常选择400～500℃是为了催化剂活性最大，加快反应速率，该反应为气体物质的量减少的
反应，压强越大，有利于反应正向移动，但对材料的强度和设备的制造要求越高，需要的动力越大，这将会大
大增加生产投资，并可能降低综合经济效益，因此目前压强选择10～30MPa，故D错误；
答案为A。
7．对已达到平衡的反应 进行操作后发现：仅升高温度，X(g)的平衡转化率减小；
仅增大容器体积，混合体系中W(g)的质量分数减小。下列说法一定正确的是
A．B．反应物的总能量小于生成物的总能量
C．恒容时，降低温度，当容器内压强不变时，反应达到了平衡
D．保持容器体积不变，再加入X(g)，平衡正向移动，X(g)的平衡转化率增大
【答案】C
【解析】A．增大容器体积，减小压强，平衡向着气体分子数增多方向移动，混合体系中W(g)的质量分数减小，
平衡逆向移动，Z物质为固体，则a+b>d，故A错误；
B．升温，X(g)的平衡转化率减小，说明平衡逆向移动，则该反应为放热反应，即反应物的总能量大于生成物
的总能量，故B错误；
C．由选项A分析知，反应前后气体分子数不相等，反应过程中压强为变量，变量不变则平衡，故C正确；
D．再加入X(g)，平衡正向移动，只有部分X(g)平衡移动被消耗，其平衡转化率减小，故D错误；
答案选C。
8．中国科学院天津工业生物技术研究所研究员马延和研究团队，采用一种类似“搭积木”的方式，以二氧化
碳、氢气为原料，首次在实验室实现了二氧化碳到淀粉的合成。回答下列问题：
(1)用CO 人工合成淀粉，其中前两步分别合成甲醇、甲醛，涉及的反应如下：
2
①CO(g)＋3H(g) CHOH(g)＋HO(g) ΔH
2 2 3 2 1
②CHOH(g)＋O(g) HCHO(g)＋HO(l) ΔH
3 2 2 2 2
③2HO(l) 2HO(g)＋O(g) ΔH
2 2 2 2 3
已知反应④2H(g)＋O(g)=2HO(g) ΔH，则反应CO(g)＋2H(g) HCHO(g)＋HO(g) ΔH= 。
2 2 2 4 2 2 2
(2)一定温度下，在一个刚性密闭容器中同时进行反应①和反应②，下列说法正确的是 (填标号)。
A．平衡时向容器中充入惰性气体，反应①的平衡正向移动
B．混合气体的密度保持不变时，说明反应体系已达到平衡
C．选用合适的催化剂可以提高CHOH的平衡产率
3
D．增加HO 的量，可加快反应速率
2 2
E．体系达平衡后，若压缩容器容积，则反应②平衡正向移动
(3)CO 与CHOH反应可制备HCOOCH 和HCOOH，发生的主要反应如下：
2 3 3
Ⅰ.CH OH(g)＋CO(g) HCOOH(g)＋HCHO(g) ΔH>0
3 2 5
Ⅱ.HCOOH(g)＋CHOH(g) HCOOCH (g)＋HO(g) ΔH>0
3 3 2 6
Ⅲ.2HCHO(g) HCOOCH (g) ΔH<0
3 7
一定温度下，在一装有压强传感器的2 L刚性密闭容器中，充入2.0 mol CH OH(g)和1.0 mol CO (g)发生反应Ⅰ、
3 2Ⅱ、Ⅲ，测得压强变化如表：
时间/min 0 10 20 30 40 ∞
压强/kPa 60 57 55.5 54.5 54 54
达到平衡时，测得容器中HCOOH、HCHO的物质的量分别为0.10 mol、0.20 mol。
①0～20 min内，反应Ⅲ的平均反应速率v(HCHO)= mol·L-1·min-1。
②CO 的平衡转化率为 。
2
③该温度下，反应Ⅱ的压强平衡常数K= 。
p
④不同压强下，投入足量CHOH(g)和CO(g)发生反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，实验测定HCOOCH 的平衡产率随温度的变
3 2 3
化关系如图所示。随温度升高，HCOOCH 的平衡产率先升高后降低，其原因为 。
3
压强p、p、p 由大到小的顺序为 ；图中T 温度时，三条曲线几乎交于一点的原因是 。
1 2 3 1
1 1
【答案】(1)ΔH ＋ΔH＋ ΔH- ΔH
1 2 2 3 2 4
(2)BE
(3) 0.01125 80% 14 反应Ⅱ为吸热反应，反应Ⅲ为放热反应，低温时，反应Ⅲ正向进行的程
度较大，HCOOCH 的平衡产率随温度升高而升高，高温时，反应Ⅱ平衡逆向移动的程度大于反应Ⅲ平衡正向
3
移动的程度，HCOOCH 的平衡产率随温度升高而降低 p>p>p 该温度下，以反应Ⅰ、Ⅱ为主，压强
3 1 2 3
对反应Ⅰ、Ⅱ没有影响
1 1
【解析】（1）根据盖斯定律，由①+②+ ×③- ×④得目标热化学方程式CO(g)＋2H(g) f HCHO(g)＋HO(g)
2 2 2 2 2
1 1
ΔH=ΔH+ΔH + ×ΔH - ×ΔH 。
1 2 2 3 2 4
（2）A．平衡时向容器中充入惰性气体，因反应容器为刚性密闭容器，体积不变，各组分的分压不变，反应①
的平衡不移动，A错误；
B．过氧化氢为液体，随着反应的进行气体质量减小，气体密度会发生改变，当混合气体的密度保持不变时，
说明反应体系已经达到平衡，B正确；
C．催化剂不影响平衡移动，所以加入催化剂不能提高甲醇的平衡产率，C错误；
D．过氧化氢为液体，增加过氧化氢的量，反应速率不变，D错误；
E．反应①和②均为气体分子数减小的反应，体系达到平衡后，若压缩容器溶积，则反应②平衡正向移动，E正确；
故选BE。
（3）①由于反应Ⅰ和Ⅱ气体分子数不变，故压强变化，是由反应III引起的。开始时压强为60kPa，20min时压
△n △p △n (60-55.5)kPa
强为55.5kPa，
n
=
p
，即
3mol
=
60kPa
，∆n=0.225mol，反应III中n(HCHO)
转
始 始
0.45mol
=2∆n=0.45mol，则0-20min内，反应III的平均反应速率v(HCHO) = = 0.01125mol/(Lgmin)；
2L×20min
△n △p △n 6kPa
②该温度下达到平衡时，恒容容器中压强之比等于气体物质的量之比， = ， = ，得
n p 3mol 60kPa
始 始
∆n=0.3mol，设Ⅰ中二氧化碳转化的物质的量为x mol，Ⅱ中甲醇转化的物质的量为y mol，列示如下：
I. CHOH(g)＋CO(g) f HCOOH(g)＋HCHO(g)
3 2
n转 x mol x mol x mol x mol
II. HCOOH(g)＋CHOH(g) f HCOOCH (g)＋HO(g)
3 3 2
n转 y mol y mol y mol y mol
Ⅲ. 2HCHO(g) f HCOOCH (g)
3
n转 0.60 0.30
达到平衡时，测得容器中甲酸、甲醛的物质的量分别为0.10mol，0.20mol，则x-y=0.10；x-060=0.20，解得
0.8
x=0.80，y=0.70，二氧化碳的平衡转化率为 ×100%=80%。
1
③反应II是气体分子数不变的反应，可用物质的量替分压计算压强平衡常数，平衡时HCOOH(g)、CHOH(g)、
3
HCOOCH (g)、HO(g)的物质的量分别为0.10mol、0.50mol、1.0mol、0.70mol，则反应II的压强平衡常数Kp=
3 2
1×0.7
= 14；
0.1×0.5
④反应Ⅱ为吸热反应，反应Ⅲ为放热反应，低温时，反应Ⅲ正向进行的程度较大，HCOOCH 的平衡产率随温
3
度升高而升高，高温时，反应Ⅱ平衡逆向移动的程度大于反应Ⅲ平衡正向移动的程度，HCOOCH 的平衡产率
3
随温度升高而降低
⑤一定温度下，压强越大HCOOCH 的平衡产率越大，所以p>p>p；
3 1 2 3
⑥图中T 温度时，三条曲线几乎交于一点，该温度下，以反应Ⅰ、Ⅱ为主，压强对反应Ⅰ、Ⅱ没有影响；
1
9．利用CO 和H 合成甲醇时主要涉及以下反应：
2 2
CO(g)+3H(g) CHOH(g)+H O(g)；ΔH=-58kJ·mol-1
2 2 3 2 1
CO(g)+H(g) CO(g)+HO(g)；ΔH=41kJ·mol-1
2 2 2 2向含有催化剂的密闭容器中充入充入物质的量之比为1∶3的CO 和H 混合气体，其他条件一定，反应相同时
2 2
间，测得CO 的转化率和CHOH的选择性[ ×100%]与温度的关系如图所示。下列说法正确的是
2 3
A．反应CO(g)+2H(g) CHOH(g)的ΔH=+99kJ·mol-1
2 3
B．250℃时容器中CHOH的物质的量小于210℃时容器中
3
C．平衡时CO 的转化率为20%，CHOH的选择性为75%，则H 的转化率为33.4%
2 3 2
D．研发低温下催化活性强、对CHOH的选择性高的催化剂有利于CHOH的合成
3 3
【答案】D
【解析】A．设①CO(g)+3H(g) f CHOH(g)+H O(g)；ΔH=-58kJ·mol-1，②CO(g)+H(g) f CO(g)+HO(g)；
2 2 3 2 1 2 2 2
ΔH=41kJ·mol-1，依据盖斯定律：①-②得CO(g)+2H(g) f CHOH(g)的ΔH=-99kJ·mol-1，A错误；
2 2 3
B．如图所示，250℃时二氧化碳转化率比210℃时二氧化碳转化率高一倍还多，即250℃时消耗二氧化碳的量
n(CH OH)
3
比210℃时消耗二氧化碳的量大的多，但250℃时和210℃时甲醇选择性[ ×100%]却相差不大，则
n (CO )
反应 2
250℃时容器中CHOH的物质的量多于210℃时容器中CHOH的物质的量，B错误；
3 3
C．设起始时二氧化碳的物质的量为a，平衡时一氧化碳的物质的量为b，甲醇的物质的量为c，由甲醇的选择
c
性为75%可得 ×100%=75%，解得c=3b，由反应方程式可知，反应消耗二氧化碳和氢气的物质的量分别为
b+c
4b 10b
(3b+b)、(9b+b)，由二氧化碳的转化率为20%可得 ×100%=20%，解得a=20b，则氢气的转化率为
a 3a
10b
×100%= ×100%=16.7%，C错误；
3×20b
D．依据图示可知，较低温度下CHOH的选择性高，因此研发低温下催化活性强、对CHOH的选择性高的催
3 3
化剂有利于CHOH的合成，D正确；
3
答案选D。
10．温度为T 时，在三个容积均为1 L的恒容密闭容器中仅发生反应：2NO (g) 2NO(g)+O (g)(正反应吸热)。
1 2 2
⇌实验测得：v =v(NO) =k ·c2(NO )，v =v(NO) =2v(O ) =k ·c2(NO)·c(O)，k 、k 为速率常数，受温度
正 2 消耗 正 2 逆 消耗 2 消耗 逆 2 正 逆
影响。下列说法正确的是
容 物质的起始浓度(mol·L-1) 物质的平衡浓度(mol·L-1)
器
编
c(NO ) c(NO) c(O) c(O)
2 2 2
号
Ⅰ 0.6 0 0 0.2
Ⅱ 0.3 0.5 0.2
Ⅲ 0 0.5 0.35
A．设K为该反应的化学平衡常数，则有K=
B．达平衡时，容器Ⅱ与容器Ⅲ中的总压强之比为20∶17
C．容器Ⅱ中起始时平衡正向移动，达到平衡时，容器Ⅱ中NO 的转化率比容器Ⅰ中的小
2
D．若改变温度为T，且T＞T，则k ∶k ＜0.8
2 2 1 正 逆
【答案】C
【解析】A．当可逆反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等，则有k ·c2(NO )=k ·c2(NO)·c(O)，所以可知
正 2 逆 2
c2(NO)·c(O ) K
2 正
化学平衡常数K= = ，A错误；
c2 (NO ) K
2 逆
B．容器Ⅰ中反应达到平衡时O 的浓度c(O)=0.2 mol/L根据物质反应转化关系可知：平衡时，c(NO)=0.4
2 2
c2(NO)·c(O ) 0.42×0.2
mol·L-1，c(NO )=0.2 mol·L-1，则在T 温度下，该反应的平衡常数K= 2 = = 0.8；容器
2 1 c2 (NO ) 0.22
2
0.52×0.2
Ⅱ中浓度商Q= ≈0.56＜0.8，此时反应正向进行，使气体的总物质的量大于1 mol，而容器Ⅲ中反应向
c 0.32
左进行，气体的总物质的量小于0.85 mol，气体物质的量越多，则体系的压强就越大，所以反应达到平衡时，
容器Ⅱ与容器Ⅲ中的总压强之比大于20∶17，B错误；
C．对于容器Ⅰ中，NO 的起始浓度是c(NO )=0.6 mol·L-1，平衡浓度c(NO )=0.2 mol·L-1，所以NO 的平衡转化
2 2 2 2
0.6mol
-0.2mol/L 2 2
率为 L = ；假设容器Ⅱ中NO 的转化率也为 ，反应正向进行，起始时c(NO )=0.3
3 2 3 2
0.6mol/L
mol·L-1，c(NO)=0.5 mol·L-1，c(O)=0.2 mol·L-1，则反应消耗NO 的浓度是0.2 mol/L，根据物质反应转化关系可
2 2c2(NO)·c(O
)
知平衡时：c(NO )=0.1 mol·L-1，c(NO)=0.7 mol·L-1，c(O)=0.3 mol·L-1，则化学平衡常数K= 2 =
2 2 c2 (NO )
2
0.72×0.3 2
＞0.8，可知容器Ⅱ中反应达到平衡时NO 的转化率小于 ，即容器Ⅱ中起始平衡正向移动，达到平
0.12 2 3
衡时，容器Ⅱ中NO 的转化率比容器Ⅰ中的小，C正确；
2
D．因为该反应的正反应是吸热反应，升高温度，化学平衡向吸热的正反应方向移动，导致化学平衡常数增大，
反应温度：T＞T，所以T 时平衡常数增大，则k ∶k ＞0.8，D错误；
2 1 2 正 逆
故合理选项是C。
11．在t ℃时，向a L密闭容器中加入1.6 mol HI(g)，发生反应2HI(g) H(g)＋I(g) ΔH>0，H 的物质的量随
2 2 2
时间的变化如图所示，下列有关说法中正确的是
A．平衡时，I 蒸气的体积分数为25%
2
B．若在1.5 min时降低温度，则反应将向左进行
C．平衡后若升高温度，υ 增大，υ 减小
正 逆
D．平衡后向容器中加入一定量的H 后，平衡向左移动，H 的体积分数减小
2 2
【答案】A
【解析】A．该反应反应前后气体体积不变，由图可知，平衡时n(H )=0.4 mol，则有n(I)=0.4 mol，故I 蒸气的
2 2 2
0.4mol
体积分数为 ×100%=25%，故A正确；
1.6mol
B．1.5 min时反应未达到平衡状态，降低温度，平衡向吸热的正反应方向移动，反应速率减慢，但υ 仍大于υ
正
，直至平衡，故B错误；
逆
C．平衡后若升高温度，υ 、υ 均增大，但υ 增大的程度大于υ ，平衡向右移动，故C错误；
正 逆 正 逆
D．平衡后加入H，平衡向左移动，根据勒夏特列原理可知，达到新平衡后，c(H)仍比原来大，则新平衡后H
2 2 2
的体积分数增大，故D错误。
综上所述，答案为A。
12．已知某化学反应的平衡常数表达式为K= ，在不同的温度下该反应的平衡常数如下表所示：T/℃ 700 800 830 1 000 1 200
K 1.67 1.11 1.00 0.60 0.38
下列有关叙述不正确的是
A．该反应的化学方程式是CO(g)＋HO(g) CO(g)＋H(g)
2 2 2
B．升温，该反应进行的程度减小
C．如果在一定体积的密闭容器中充入CO 和H 各1 mol，5 min后温度升高到830 ℃，此时测得CO 为0.4
2 2 2
mol时，该反应达到平衡状态
D．某温度下，如果平衡浓度符合下列关系式： ，判断此时的温度是1000 ℃
【答案】C
【解析】A．平衡常数为生成物的幂积与反应物的幂积的比值，所以由平衡常数表达式可知，该反应的化学方
程式为是CO(g)＋HO(g) CO(g)＋H(g)，A项正确；
2 2 2
B．由表中数据可知，随温度的升高，平衡常数不断减小，则该反应进行的程度不断减小，B项正确；
C．5min后测得CO 的物质的量为0.4mol，则此时，H 的物质的量为0.4mol，CO和HO的物质的量为
2 2 2
0.4mol 0.4mol
×
V V 4
1mol-0.4mol=0.6mol，代入浓度商表达式 = ≠ K(830℃)，所以该反应没有达到平衡，C
0.6mol 0.6mol 9
×
V V
项不正确；
c(CO )c(H )
2 2
D．将所给关系式进行变形，可得 = 0.6，即该条件下平衡常数为0.6，D项正确；
c(CO)c(H O)
2
故选C。
13．镧镍合金在一定条件下可吸收氢气形成氢化物：LaNi(s)＋3H(g) LaNiH(s) ΔH<0，欲使LaNiH(s)释
5 2 5 6 5 6
放出气态氢，根据平衡移动原理，可改变的条件是
A．增加LaNiH(s)的量 B．降低温度
5 6
C．减小压强 D．使用催化剂
【答案】C
【解析】欲使LaNiH(s)释放出气态氢，则平衡向逆向移动，由LaNi(s)＋3H(g) LaNiH(s) ΔH<0，为气体
5 6 5 2 5 6
减小的放热反应，所以可以升高温度或降低压强，故选C。
14．用CH 还原SO 不仅可以消除污染，而且可以得到单质S，反应如下：
4 2t℃时，在容积为2L的恒容密闭容器中测的反应在不同时
刻各物质的物质的量如下表：
物质的量(mol)时间(min)
0 2 4 6 8 10
物质
SO 4.8 2.64 1.8 1.8 2.1 2.1
2
CO 0 1.08 1.5 1.5 1.75 1.75
2
下列说法不正确的是
A．前2min的平均反应速率v(CH)=0.27mol·L-1·min-1
4
B．6min时SO 的转化率等于10min时SO 的转化率
2 2
C．其它条件不变，在第10min后降低温度，可使容器中的CO 的浓度升高到1.4mol·L-1
2
D．向容器内通入适量的HS，会使平衡逆向移动
2
【答案】C
【解析】A．根据CH(g)+2SO(g)=2S(s)+CO (g)+2HO(g)可知，前2min甲烷物质的量变化1.08mol，则v(CH)=
4 2 2 2 4
1.08mol÷2L
= 0.27mol·L-1·min-1，故A正确；
2min
3
B．根据表中数据可知6min时SO 的转化量为4.8mol-1.8mol=3mol，SO 转化率为 ×100%=62.5%；6min后向
2 2 4.8
反应体系中加入二氧化硫，导致平衡发生移动，10min时处于新的平衡，根据硫原子守恒，加入的SO 的物质
2
3.5mol
的量为0.3mol+(1.75mol-1.5mol)×2=0.8mol，则SO 的转化率为 ×100%=62.5%；所以转化率相等，故B
2 5.6mol
正确；
C．10min时，二氧化硫浓度1.05mol/L，二氧化碳浓度0.875mol/L，若不改变容器体积，结合方程式，当二氧
化硫全部转化为二氧化碳的浓度1.2mol/L，但该反应为可逆反应，低温平衡正向移动，二氧化碳浓度不能达到
1.4mol/L，故C错误；
D．HS会与二氧化硫发生氧化还原反应，导致平衡逆向移动，故D正确；
2
答案选C。
15．在三种不同条件下，分别向容积为 的恒容密闭容器中充入 和 ，发生反应：
。相关条件和数据如表所示：
实验编号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ
反应温度/℃ 450 45 5000
有无催化剂 无 有 无
平衡时
1.5 1.5 1
下列说法正确的是
A．三种条件下，实验Ⅲ的平衡常数最大
B．催化剂降低了反应的活化能，使实验Ⅱ的平衡常数最大
C．实验Ⅰ条件下，若向容器中充入的是 ，达到平衡时 的转化率为25％
D．可以计算出实验Ⅲ的平衡常数为1
【答案】C
【解析】A．化学平衡常数只受温度的影响，该反应为放热反应，根据勒夏特列原理，升高温度，平衡向逆反
应方向移动，化学平衡常数减小，根据表中数据，实验Ⅲ的平衡常数最小，故A错误；
B．催化剂降低反应的活化能，化学反应速率加快，化学平衡不移动，因为化学平衡常数只受温度的影响，因
此使用催化剂，化学平衡常数不变，实验Ⅰ、Ⅱ的平衡常数不变，故B错误；
C．实验Ⅰ条件下，充入2molSO (g)和1molO (g)达到平衡，与充入2molSO (g)达到平衡，这两个平衡为等效平
2 2 3
1.5
衡，因此有二氧化硫的转化率与三氧化硫的转化率的和为1，实验Ⅰ条件下，二氧化硫的转化率为
2
×100%=75%，则三氧化硫的转化率为25%，故C正确；
D．实验Ⅲ中达到平衡时，三氧化硫的物质的量为1mol，则消耗二氧化硫的物质的量为1mol，消耗氧气的物质
1mol
2
( )
c2 (SO ) 1L
3 =
的量为0.5mol，根据平衡常数的数学表达式K= = 2，故D
c2 (SO )·c(O ) (2-1)mol (1-0.5)mol
2 2 [ ] 2×
1L 1L
错误；
答案为C。
16．航天员呼吸产生的CO 用下列反应处理，可实现空间站中O 的循环利用。
2 2
Sabatier反应：CO(g)+4H(g) CH(g)+2HO(g)
2 2 4 2
水电解反应：2HO(g)=2H (g)+O(g)
2 2 2
一种新的循环利用方案是用Bosch反应CO(g)+2H(g) C(s)+2HO(g) ΔH<0代替Sabatier反应，再电解水实
2 2 2
现O 的循环利用。
2
回答下列问题：
(1)有关上述反应，下列说法正确的是 (填标号)。A．室温下，2HO(g) 2H(g)+O(g)不能自发进行的原因为ΔS<0
2 2 2
B．可逆反应都有一定⇌的限度，限度越大反应物的转化率一定越高
C．可逆反应中，若反应物的总能量>生成物的总能量，则ΔH<0
(2)在Sabatier反应[反应Ⅰ：CO(g)+4H(g) CH(g)+2HO(g) K]体系中，还会发生副反应(反应Ⅱ)：CO(g)
2 2 4 2 Ⅰ 2
+H (g) CO(g)+HO(g) K ；一定压强下，向某容积可变的密闭容器中通入CO 和H 的混合气体(其中CO 和
2 2 Ⅱ 2 2 2
H 的物质的量之比为1∶4)，在某催化剂的作用下同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，测得CO 的转化率、CH 的选择性、
2 2 4
CO的选择性随反应温度的变化情况如图所示。
已知：CH 或CO的选择性指反应生成CH 或CO时所消耗的CO 的物质的量占参与反应的CO 总物质的量的百
4 4 2 2
分比。相同温度下，反应2CO(g)+2H(g) CO(g)+CH (g)的平衡常数为 (用含K、K 的式子表示)；提高
2 2 4 Ⅰ Ⅱ
CH 的选择性的措施有 、 。 ⇌
4
(3)对于Bosch反应CO(g)+2H(g) C(s)+2HO(g) ΔH<0，下列关于各图像的解释或得出的结论正确的是
2 2 2
_____(填标号)。 ⇌
A．由甲图可知，反应在tmin时可能改变了压强或使用了催化剂
1
B．由乙图可知，反应在m点可能达到了平衡状态
C．由丙图可知，反应过程中v >v 的点是C点
正 逆
D．由丁图可知，交点A表示的反应一定处于平衡状态
(4)室温下，向体积为2L的恒容密闭容器中通入4molH 和1molCO 发生Sabatier反应：CO(g)+4H(g)
2 2 2 2
CH(g)+2HO(g)(不考虑副反应)；若反应时保持温度恒定，测得反应过程中压强随时间的变化如下表所示：
4 2
时间/min 0 10 20 30 40 50 60
压强 5.00p 4.60p 4.30p 4.15p 4.06p 4.00p 4.00p
①0～10min内，v(CO)= mol·L-1·min-1，该温度下Sabatier反应的K= (K 为用气体的分压表示的平衡
2 p p
常数，分压=气体的体积分数×体系总压)。②Sabatier反应的速率方程：v =k c(CO)c4(H )，v =k c(CH)c2(H O)(k是速率常数，只与温度有关)。20min
正 正 2 2 逆 逆 4 2
时， ；反应达平衡时，升高温度，k 增大的倍数 k 增大的倍数。(填“>”“<”或
正 逆
“=”)
【答案】(1)C
K
1
(2) 控制反应温度在340℃左右 增大压强
K2
11
(3)BC
1
(4) 0.01 > <
16P2
【解析】（1）A．2HO(g) 2H(g)+O(g) ΔS>0，室温下，该反应不能自发进行的原因是ΔH>0，不利于反应自
2 2 2
发进行，且为主要的影响因⇌素，A错误；
B．增大某反应物浓度可提高可逆反应的限度，但该反应的转化率减小，B错误；
C．ΔH=生成物总能量-反应物总能量，可逆反应中，若反应物总能量大于生成物总能量，则ΔH<0，C正确；
故选C。
K
1
（2）①根据盖斯定律，目标反应=反应I-2×反应II，则目标反应的平衡常数K= ；
K2
11
②由题图可知，在温度为340-400℃时，甲烷的选择性为100%，即此温度范围内只发生反应I，在此温度范围
内升高温度，二氧化碳的转化率减小，说明反应I平衡逆向移动，K 减小，由上述分析及反应I、反应II在反应
I
前后气体分子数的变化特点可知，温度、压强可影响甲烷的选择性，增大压强，反应I平衡正向移动，可提高
甲烷的选择性，故可采用控制反应温度在340-400℃、增大压强等措施来提高甲烷的选择性；
（3）A．对Bosch反应，反应后气体分子数减小，改变压强正逆反应速率不等，A错误；
B．已知生成物的百分含量随温度的升高而增大，m点为曲线的最高点，生成物的百分含量达到最大值，即建
立了相应温度下的平衡状态，继续升温生成物的百分含量减小，说明升温平衡逆向移动，B正确；
C．C点二氧化碳转化率小于该温度下的平衡转化率，反应正向进行，正反应速率大于逆反应速率，C正确；
D．A点时反应物浓度等于生成物浓度，反应不一定达到平衡状态，D错误；
故选BC。
（4）①向体积为2L的恒容容器中通入4mol氢气和1mol二氧化碳发生反应，设达到10min时消耗二氧化碳的
物质的量为xmol，则有：
CO(g) + 4H (g) CH (g) + 2H O(g)
2 2 4 2
开始 1 4 0 0
变化 x 4x x 2x10min时 1-x 4-4x x 2x
5-2x 4.6p
恒温恒容条件下，反应前后气体物质的量之比等于压强之比，则10min时， = ，解得x=0.2，
5 5p
v(CO)=0.2÷(2×10)=0.01mol/(L∙min)。
2
5-2y 4 p
②由表中数据可知，反应在50min时达到平衡，设反应达到平衡时消耗ymol二氧化碳，则有 = ，
5 5p
1
解得y=0.5。CO(g)、4H(g) 、CH(g)、2HO(g)的分压分别为0.5p、2p、0.5p、p，K= ；
2 2 4 2 p 16p2
③已知v =k c(CO)c4(H )，v =k c(CH)c2(H O)，根据表中数据，20min时，反应还未达到平衡，反应正向进
正 正 2 2 逆 逆 4 2
行，所以v > v ，所以v =k c(CO)c4(H )>v =k c(CH)c2(H O)，即k c(CO)c4(H )>k c(CH)c2(H O)，所以
正 逆 正 正 2 2 逆 逆 4 2 正 2 2 逆 4 2
K c(CH )c2 (H O)
正 4 2
> ;
K c(CO )c4 (H )
逆 2 2
