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第七章 化学反应速率与化学平衡
测试卷
时间：75 分钟 分值：100 分
一、选择题(每小题只有一个正确选项，共15×3 分)
1．（2024·天津南开·一模）工业合成尿素以
和
作为原料，其能量转化关系如下图：
已知
。下列有关说法正确的是
A．
B．
C．
D．过程③反应速率慢，使用合适的催化剂可减小
而加快反应
【答案】C
【解析】A．二氧化碳气体转化为液态二氧化碳是一个熵减的过程，A 错误；B．液态水变成气态水要吸
热，
，B 错误；C．由盖斯定律可知，①+
+
②③得反应2NH3(l)+CO2(g)=H2O(l)+H2NCONH2(l)，则
△H=
H
△
1+
H
△
2+
H
△
3=
H
△
1+(-109.2kJ·mol-1)+(+15.5kJ·mol-1)=-103.7，则△H1=-10kJ·mol-1，C 正确；D．过
程③使用合适催化剂可降低反应的活化能，但不改变反应热△H3的大小，D 错误；故选C。
2．（2024·江苏·二模）
法合成氨反应为
。
工业上将原料以
投入合成塔。下列说法正确的是
A．从合成塔排出的气体中，
B．当
时，反应达到平衡状态
C．使用高效催化剂可降低反应的焓变
D．升高温度，正反应速率减小，逆反应速率增大
【答案】A
【解析】A．根据反应方程式，N2和H2反应时消耗的物质的量之比为1:3，而起始投料比为1:2.8，消耗比
小于投料比，故排出的气体中，n(N2)：n(H2)>1：2.8，A 正确；B．各物质的反应速率之比等于化学计量数
之比，故2v 正(H2)=3v 逆(NH3)时，反应达到平衡状态，B 错误；C．催化剂可以加快反应速率，但是不改变
1
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反应热，不能降低焓变，C 错误；D．升高温度，正逆反应速率都增大，D 错误；本题选A。
3．（2024·辽宁沈阳·模拟预测）CO2催化加氢制CH3OH 的反应体系中，发生的主要反应如下：
反应1：
反应2：
恒压下，将
的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管，测得出口处CO2的转化
率及CH3OH 和CO 的选择性[
]随温度的变化如图所示。下列说法正确的
是
A．曲线③表示CO 的选择性
B．280℃时出口处CO 的物质的量小于220℃时
C．一定温度下，增大
可提高CO2平衡转化率
D．为提高CH3OH 生产效率，需研发CO2转化率高和CH3OH 选择性高的催化剂
【答案】D
【分析】甲醇的选择性和CO 的选择性相加等于100%，现已知曲线①为甲醇的选择性，则曲线②为CO 的
选择性，曲线③为CO2的转化率，据此解答。
【解析】A．根据分析可知，曲线③表示CO2的转化率，A 错误；B．根据图示可知，随着温度增大，CO2
转化率和CO 选择性均增大，n 生成(CO)=n 总转化(CO2)×CO 的选择性，则n 生成(CO)随温度的升高而增大，故
280℃时出口处CO 的物质的量大于220℃时，B 错误；C．一定温度下，增大
，相当于额外加入了
CO2，虽然化学平衡正向移动，但是CO2的平衡转化率减小，C 错误；D．n 生成(CH3OH)=n 总转化
(CO2)×CH3OH 的选择性，研发CO2转化率高和CH3OH 选择性高的催化剂，提高了CH3OH 选择性和n 总转化
(CO2)，从而使得n 生成(CH3OH)增大，D 正确；故选D。
4．（2024·北京大兴·三模）制备
的方程式为
，同时还有其他
副反应发生。当反应体系的压强为
时，分别改变进料比
和反应温度，二者对
产率影响如图所示。下列说法不正确的是
2
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A．增加压强有利于提高
的产率
B．制备
的反应为放热反应
C．增加
的用量，
的产率一定会增加
D．温度为
，平衡常数：
【答案】C
【解析】A．增大压强平衡向气体体积减小的方向移动，即正向移动，有利于提高SiHCl3的产率，故A 正
确；B．由图可知温度越高SiHCl3产率减小，所以逆反应是吸热反应，正反应是放热反应，故B 正确；
C．由图可知增加HCl 的用量，SiHCl3的产率可能增加也可能减小，所以增加HCl 的用量，SiHCl3的产率
不一定会增加，故C 错误；D．平衡常数是温度的函数，温度为450K，平衡常数：K（x）＝K（y）＝K
（z），故D 正确；故选C。
5．（2024·江苏南京·模拟预测）中国科学家首次用C60改性铜基催化剂，将草酸二甲酯加氢制乙二醇的反
应条件从高压降至常压。草酸二甲酯加氢的主要反应有：
反应 I：CH3OOCCOOCH3(g)( 草酸二甲酯)+2H2(g)
CH
⇌
3OOCCH2OH(g)( 乙醇酸甲酯)+CH3OH(g)
反应Ⅱ：CH3OOCCH2OH(g)+2H2(g)
HOCH
⇌
2CH2OH(g)+CH3OH(g)
反应Ⅲ：HOCH2CH2OH(g)+H2(g)
C
⇌
2H5OH(g)+H2O(g) ∆H<0
其他条件相同时，相同时间内温度对产物选择性的影响结果如图。
已知：物质B 的选择性S(B)=
×100％
下列说法不正确的是
3
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A．反应I、Ⅱ均为∆H<0
B．其他条件不变，增加氢气的浓度，一定能提高乙二醇的产率
C．若不使用C60改性铜基催化剂采用高压条件能加快反应速率
D．用C60改性铜基催化剂催化草酸二甲醋反应制乙二醇最佳温度范围约为475～480K
【答案】B
【解析】A．由图可知I、Ⅱ、Ⅲ为连锁反应，即为自发进行，
，可知I、Ⅱ为
的反
应，故I、Ⅱ的
<0，故A 正确；B．在乙醇酸甲酯等于乙二醇选择性时，其他条件不变，增加氢气的浓
度，乙二醇的产率不变，故B 错误；C．不使用C60改性铜基催化剂，采用高压条件能加快反应速率，相当
于增大浓度，反应速率加快，故C 正确；D．由图可知，温度为470~480K 时，生成乙二醇的选择性最
高，故D 正确；答案选B。
6．（2024·黑龙江双鸭山·模拟预测）逆水煤气反应对于促进能源和化工产业的发展具有重要意义，其中涉
及反应
，已知该反应的正反应速率可表示为
，逆反应速率可表示为
为速率常数（只受温度影响），速率常数随温度的
变化如图所示，下列说法正确的是
A．
B．温度低于
时，反应向正反应方向进行
C．
时，向某平衡体系中投入等物质的量
后平衡不移动
D．
时，若
的平衡转化率大于50%，则
的平衡转化率小于50%
【答案】D
【解析】A．根据图像可知，温度升高，逆反应增大的速率更快，所以逆反应为吸热反应，A 项错误；B．
反应向哪个方向进行与温度没有直接关系，B 项错误；C．不知道初次平衡时各物质的关系，无法确定平
衡是否移动，C 项错误；D．反应达到平衡时，
，
，
，则
时反应的平衡常数为1，若
的平衡转化率大于
，则
的平衡
转化率一定小于
，D 项正确；故选：D。
7．（2024·海南省直辖县级单位·模拟预测）工业上用
生产甲醇的反应为
。在一定条件下的密闭容器中，分别充入
的混合
4
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气体，
的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示：
下列说法正确的是
A．
B．压强
C．a、b 点的平衡常数：
D．体系中气体的总物质的量不变时，反应达到平衡
【答案】D
【解析】A．随着温度的升高，CO 的转化率减小，说明平衡逆向移动，升高温度平衡逆向移动，故反应放
热，
，A 错误；B．保持温度不变，增大压强，平衡正向移动，CO 的转化率增大，故压强
，B 错误；C．温度不变，平衡常数不变，故
，C 错误；D．无论反应怎么反应，
物质的量都会改变，体系中气体的总物质的量不变时，反应达到平衡，D 正确； 故选D。
8．（2024·重庆·模拟预测）
与
在固载金属催化剂上存在以下两个反应：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
在恒压条件下，按
投料比进行反应，
的转化率与HCOOH 选择性随温度的变化如
图所示，A 点
分压为aMPa．下列说法正确的是
A．反应Ⅱ的
B．A 点，反应Ⅰ的
C．充入He 能提高
平衡转化率
5
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D．
，升高温度，
比
增加更多
【答案】A
【解析】A．由图可知，温度在400~700K
的转化率与HCOOH 选择性随温度升高而增大，升高温度
的转化率增大，平衡正向移动，说明反应Ⅱ是吸热反应即
，故A 正确；B．不妨设初始投料为
n(H2)=n(CO2)=1mol，673.15K 时，CO2的转化率为95%，HCOOH 的选择性为0.3%，所以
n(HCOOH)=1×95%×0.3%mol,由于反应I 和反应Ⅱ中H2和CO2都是1 1∶反应，所以此时
n(H2)=n(CO2)=1×5%mol,则此时p(CO2)=p(H2)=aMPa,p(HCOOH)=
αMPa,所以反应I 的压力商计
算式Qp=
MPa-1，故B 错误；C．恒压条件，再充入He，则容器体积变大，相当于
减压，反应I 为气体系数之和减小的反应，平衡逆向移动，CO2的转化率减小，故C 错误；D．随温度升
高，二氧化碳的转化率升高，但HCOOH 的选择性却迅速下降，说明反应Ⅱ的反应速率增加更显著，则
，升高温度，
比
增加更多，故D 错误；故选A。
9．（2024·江苏宿迁·三模）丁烷催化脱氢是工业制备丁烯的主要方法，反应如下：CH3CH2CH2CH3(g)
CH2=CHCH2CH3(g)＋H2(g) ΔH>0。为探究工业生产丁烯的合适温度，在体积为1 L 的容器中，充入10 mol
丁烷，使用SiO2-CrOx复合催化剂催化丁烷脱氢，相同时间内丁烷的转化率和主要产物的收率分布如图所
示。
[收率=(生成某产物的量/投入的原料量)×100%]。
下列说法不正确的是
A．590℃生成丁烯的物质的量为0.55 mol
B．590℃以后，温度升高，丁烯的收率降低，原因是副产物增多
C．丁烷转化率增大的原因一定是温度升高平衡右移，丁烷的转化率增大
D．欲使工业生产丁烯的收率更高，应选用低温下选择性更好的高效催化剂
【答案】D
【解析】A．590℃时，丁烯的收率为20%，丁烷转化率为27.5%，所以生成的正丁烯的物质的量为
10×20%×27.5%=0.55mol，A 正确；B．由图可知590℃时丁烯的收率最高，温度再高，丁烯的收率降低，
6
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副产物增多，B 正确；C．制备乙烯的反应为吸热反应，升高温度平衡正向移动，丁烷的转化率增大，C 正
确；D．由图可知，降温目标产物的收率降低，D 错误；故选D。
10．（2024·黑龙江·三模）
无害化处理的一种方法为
,在固定容积的密
闭容器中发生此反应，
的转化率如图所示，若
起始浓度为
，下列说法正确的是
A．该反应的
B．a、c 两点中，
的物质的量浓度：
C．若b 点反应达到平衡状态，
的体积分数为30%
D．反应在
、恒压容器中进行，达平衡时，
的转化率大于96%
【答案】D
【解析】A．从图像知，升高温度
的平衡转化率增大，说明升高温度，平衡正向移动，
，A 错
误；B．a、c 两点
的转化率相等都为67%，则两点生成
的物质的量相等，容器体积不变，因此a、
c 两点
的物质的量浓度相等，B 错误；C．在
条件下，b 点转化率为96%，列三段式：
则
的体积分数为
，C 错误；D．正向反应为体积增大的反应，在
、恒压
容器中进行反应，达平衡时容器体积大于同温下恒容时的体积，等效于在恒容条件下反应达平衡后再减
压，平衡正向移动，
的转化率大于96%，D 正确；故选D。
11．（2024·重庆·模拟预测）储氢合金M 的吸放氢反应式为：xH2(g)+2M(s)
2M-Hx(s)，现将100gM 置
于恒容容器中，通入氢气并维持容器内压强恒定，在不同温度下M 的最大吸氢量与氢气压强的关系如图所
示，下列说法错误的是
7
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A．压强越小，温度对最大吸氢量的影响越大
B．若到达P 点的时间为3min，则吸氢速率v=0.35g/min
C．在相同条件下，若氢气中含有氩气，则最大吸氢量减小
D．若到达N 点所用时间小于P 点，则吸氢速率v(N)<v(P)
【答案】D
【解析】A．由图可知，压强越小，温度对最大吸氢量的影响越大，故A 正确；B．由图可知，到达P 点
的时间为3min 时，M 的最大吸氢量为1.05g，则反应速率为
=0.35g/min，故B 正确；C．恒压条件下
若氢气中含有氩气，相当于氢气的分压减小，该反应是气体体积减小的反应，平衡向逆反应方向移动，吸
氢量减小，故C 正确；D．由图可知，压强相同时，N 点反应温度高于P 点，温度越高，反应速率越快，
则N 点反应速率小于P 点，故D 错误；故选D。
12．（2024·广西柳州·模拟预测）乙烯的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志。一定条件下
和
合成乙烯的反应为
。向
恒容密闭容器中充入
和
，测得不同温度下
的平衡转化率及催化剂的催化效率如题图所示。下列说法正确
的是
A．
点的平衡常数比
点的大
B．250℃时，当
的转化率位于
点时，保持其他条件不变，仅延长反应时间不可能使转化率达到
C．250℃~350℃时，催化效率降低的主要原因是
的平衡浓度减小
8
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D．250℃时，平衡体系中乙烯的体积分数为
【答案】D
【分析】由图可知，温度升高，CO2的平衡转化率减小，合成乙烯的反应为放热反应；催化剂的催化效率
随温度升高先增大后减小。
【解析】A．由图可知，N 点CO2的平衡转化率更小，平衡常数更小，故A 错误；B．250℃时，CO2的平
衡转化率为50%，其他条件不变，当CO2的转化率位于M1点时，保持其他条件不变，仅延长反应时间可
以使转化率达到50%，故B 错误；C．250℃~350℃时，催化效率降低的主要原因是温度升高，故C 错误；
D．根据已知条件列出“三段式”
，平衡体系中乙烯的体积分数为
=
，故D 正确；故选D。
13．（2024·江苏苏州·三模）
催化加氢制甲醇主要反应：
反应Ⅰ.
反应Ⅱ.
压强分别为
、
时，将
的混合气体置于密闭容器中反应，不同温度下体系中
或
的平衡选择性如图所示。(
(或
)的平衡选择性
)
下列说法正确的是
A．曲线①、②表示的是
平衡选择性
B．曲线①、②表示的压强：
C．随温度升高，
的平衡转化率受压强影响减小
D．相同温度下，压强分别为
、
时，反应Ⅰ的平衡常数
【答案】C
【分析】只看一条曲线，可知该物质的平衡选择性随温度升高而升高，反应Ⅰ为放热反应，升温平衡逆向
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移动，反应Ⅱ为吸热反应，升温平衡正向移动。故升温CO 的平衡选择性增大，符合图象。
【解析】A．由上述分析可知，图中表示的是CO 的平衡选择性，A 错误；B．同一温度下，压强由P1变为
P2，CO 的平衡选择性增大。根据反应可知，降压反应Ⅰ逆向移动，从而导致反应Ⅱ正向移动， CO 的平
衡选择性增大，故P1>P2，B 错误；C．随温度升高，CO 的平衡选择性接近100%，可知升温后主要发生反
应Ⅱ，反应Ⅱ的平衡移动与压强无关，故随温度升高，
的平衡转化率受压强影响减小，C 正确；D．
平衡常数只与温度有关，温度相同平衡常数相同，D 错误；故选C。
14．（2024·湖南·模拟预测）二甲醇是一种绿色能源，也是一种化工原料。在体积均为
的容器I、Ⅱ中
分别充入
和
，发生反应：
。相对容器Ⅱ，
容器I 仅改变温度或压强一个条件。两个容器同时发生化学反应，
的转化率与时间关系如图，下列叙
述正确的是
A．该反应中，产物总能量大于反应物总能量
B．其他条件相同，压强，容器I
容器Ⅱ
C．容器Ⅱ中
内
平均速率为
D．容器I 条件下，平衡常数
为27
【答案】C
【分析】根据图像可知，容器I 先达到平衡，说明Ⅰ容器反应速率大于Ⅱ容器，则Ⅰ容器改变的条件可能
是升高温度或增大压强。同时从图中还可知平衡时容器Ⅱ中
的转化率更高，说明Ⅰ容器改变的条件相
对于Ⅱ容器而言促使反应平衡逆向移动，若为升高温度，则反应的化学平衡逆向移动，正反应为放热反
应。若为增大压强，反应的化学平衡正向移动，则Ⅰ中
的转化率应该大于Ⅱ，故不可能是增大压强，
因此Ⅰ改变的条件是升高温度。
【解析】A．根据以上分析可知反应为放热反应，则产物总能量小于反应物总能量，故A 项错误；B．若
其他条件相同，容器I 比容器Ⅱ先达到平衡状态，且正反应是体积减小的，因此改变的条件是温度，故温
度：容器I＞容器Ⅱ，故B 项错误；C．容器Ⅱ中0 6min
∼
内，CO2的转化率为40%，即反应消耗CO2的物
质的量为1mol×40%=0.4mol，H2消耗1.2mol，则H2平均速率为
，故C 项正确；
D．容器I 条件下，4min 时达到平衡状态，CO2转化率为50%，根据三段式得：
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平衡常数
，故D 项错误；故本题选
C。
15．（2024·广东·模拟预测）在容积为2 L 的恒容密闭容器中发生反应
，图I 表示
200 ℃时容器中A、B、C 的物质的量随时间的变化关系，图Ⅱ表示不同温度下达到平衡时C 的体积分数随
起始
的变化关系，则下列结论正确的是
A．由图Ⅱ可知反应
的
B．200℃时，反应从开始到平衡的平均速率
C．200 ℃时，向容器中充入
和
，达到平衡时，A 的体积分数大于0.5
D．若在图I 所示的平衡状态下，再向体系中充入Kr，重新达到平衡前
【答案】A
【分析】由图Ⅰ可知，200℃时，5min 反应达到平衡，A 的物质的量变化量为
，B 的物质的量变化量为
，C 的物质的量变化
量为
，故x：y：z=
：
：
=2：1：1，则反应方程式为：
，据此作答。
【解析】A. 由图Ⅱ可知，当n(A)：n(B)一定时，温度越高，平衡时C 的体积分数越大，说明升高温度平
衡向正反应方向移动，而升高温度平衡向吸热反应方向移动，故正反应为吸热反应，即
，故A 正
确；B．由图Ⅰ可知，200℃时，5min 反应达到平衡，平衡时A 的物质的量变化量为0.4mol，故
，故B 错误；C．由图Ⅰ可知，200℃时，当充入0.8mol A 和0.4mol B
达到平衡时，A 的体积分数为：
；200℃时，向该容器中充入2molA 和1molB，
达到的平衡等效为原平衡增大压强，平衡向正反应方向移动，A 的转化率增大，故达到平衡时，A 的体积
11
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分数小于0.5，故C 错误；D．恒温恒容条件下，在图Ⅰ所示的平衡状态下，再向体系中充入Kr，由于容
器容积不变，则混合物中各物质的浓度不变，正逆反应速率不变，平衡不移动，故v(正)=v(逆)，故D 错
误；故答案选A。
二、非选择题(共4 小题，共55 分)
16．（13 分）（2024 高三下·天津·阶段考试）在2L 的恒容密闭容器中充入1mol CO 和2mol
，一定条
件下发生反应：
，测得和
的物质的量变化如图1 所示，反应过程
中的能量变化如图2 所示。
（1）从反应开始至达到平衡，CO 的平均反应速率v(CO)=
。平衡时
的转化
率为 。
（2）下列措施能增大反应速率的是___________(填字母)。
A．升高温度
B．降低压强
C．减小
的浓度D．加入合适的催化剂
（3）下列描述中能说明上述反应达到平衡状态的是___________。
A．CO、
和
三种物质的浓度相等
B．混合气体的密度不随时间的变化而变化
C．混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化
D．单位时间内消耗2mol
的同时生成1mol
（4）该反应是 反应(填“吸热”或“放热”)，已知断开1mol CO(g)和2mol
中的化学键
需要吸收的能量为1924kJ，则断开1mol
中的化学键所需要吸收 kJ 的能量。
（5）汽车尾气(含有烃类、CO、
、NO 等物质)是城市空气的污染源之一，治理的方法之一是在汽车的
排气管上装一个“催化转换器”，使CO 和NO 转化为无毒气体，其反应方程式 。
【答案】（1）0.125(2 分) 75％(2 分)（2）AD(2 分) （3）C(2 分)
（4）放热(1 分) 2052.8(2 分) （5）
(2 分)
【解析】（1）从反应开始至达到平衡，CO 的平均反应速率v(CO)=
。
平衡时
的转化率为
。
12
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（2）多种因素能影响化学反应速率，其中增大反应物的浓度、增大气体压强、使用正催化剂、升温等均
能加快反应速率。则能增大反应速率的是A(升高温度)和 D(加入合适的催化剂) ，故AD 符合。
（3）A．某瞬间的含量跟起始状态有关、CO、
和
三种物质的浓度相等、不一定说明它们不再
改变、不能说明已达平衡，A 不符合题意；B．气体质量始终不变、容积体积的不变，故气体密度不变不
能说明已平衡，B 不符合题意；C．反应中，气体的物质的量会随着反应而变化，故混合气体的总物质的
量不随时间的变化而变化说明反应已达平衡，C 符合题意；D．单位时间内消耗2mol
的同时生成1mol
，均指正反应速率，不能说明已达平衡，D 不符合题意；故选C。
（4）该反应的生成物总能量低于反应物总能量，为放热反应，由图知：
=-128.8kJ/mol=反应物总键能-生成物总键能，已知断开1mol CO(g)和2mol
中的化学键需要吸收
的能量为1924kJ，则断开1mol
中的化学键所需要吸收1924kJ-(-128.8kJ/mol)=2052.8kJ。
（5）在汽车的排气管上装一个“催化转换器”，可以使CO 和NO 转化为无毒气体N2和CO2，根据得失电
子守恒和原子守恒配平化学方程式为：
。
17．（15 分）（2024·河南·模拟预测）二氧化碳一甲烷重整反应制备合成气(H2+CO)是一种生产高附加值
化学品的低碳过程。该过程存在如下化学反应：
①
②
③
④
回答下列问题：
（1）
，反应① 正向自发进行(填标号)。
A．低温下能 B．高温下能 C．任何温度下都能 D．任何温度下都不能
（2）反应体系总压强分别为
和
时，
平衡转化率随反应温度变化如图所
示，则代表反应体系总压强为
的曲线是 (填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)，判断依据是
。
13
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（3）当反应体系总压强为
时，平衡时部分组分的物质的量随反应温度变化如图所示。随反应温度
的升高，
的物质的量先增加后减少，主要原因是 。
（4）恒温恒压条件下，向容器中通入
和
，达到平衡时
的转化率为
的转化
率为
，碳单质的物质的量为
的物质的量为
，反应①用摩尔分数表示的平衡常数
(结果保留两位小数)。
上述平衡时
，向体系通入
气，重新达到平衡时，
，则a b(填“>”“<”
或“=”)。(已知反应
的
，物质的摩尔分数
)
【答案】（1）
（2 分） B（2 分）
（2）III（1 分） 恒温减压时平衡①、③右移，甲烷平衡转化率增大（2 分）
（3）温度在500 摄氏度以前，温度对②反应影响更大，所以n(CO2)增大，温度高于500 摄氏度，温度对
①、③反应影响更大，所以n(CO2)减小（2 分）
（4）0.5mol（2 分） 0.39（2 分） =（2 分）
【解析】（1）由盖斯定律可得：①=
+
-2
②③
④，所以
=
=
，所以
；
，
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>0、
>0，所以高温反应①正向自发进行；
（2）图像显示恒温变压（III、II、I 的是顺序变化）甲烷平衡转化率增大，而反应①、③恒温减压平衡均
右移，甲烷平衡转化率增大，即同温时压强越大甲烷平衡转化率越小，所以III 曲线代表5.00MPa；判断依
据是恒温减压时平衡①、③右移，甲烷平衡转化率增大；
（3）升温②反应左移，使n(CO2)有增大的趋势，①、③反应右移，使n(CO2)有减小的趋势，温度在500
摄氏度以前，温度对②反应影响更大，所以n(CO2)增大，温度高于500 摄氏度，温度对①、③反应影响更
大，所以n(CO2)减小；
（4）三段式表示如下：
平衡时甲烷转化了0.8mol，CO2转化了0.5 mol，C 生成了
0.8mol，所以x+m=0.8mol、x+y=0.5mol、y+m+n=0.8 mol 、解得n(CO)=2x-n=0.5mol；由氧原子守恒得
n(H2O)=
，由氢原子守恒得n(H2)=
，容器气体总物质的量=
，
=
=0.39；反应③的平衡
常数K=
，恒温恒压条件下向体系通入
气,尽管平衡正向移动，但是温度不变其平衡常数不
变，其他平衡的移动也不能影响该反应的平衡常数，所以b=a。
18．（14 分）（2024·辽宁锦州·模拟预测）利用
、
为原料合成
的主要反应如下。
Ⅰ．
Ⅱ．
回答下列问题：
（1）已知反应Ⅲ的平衡常数
，写出反应Ⅲ的热化学方程式 。
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（2）一定条件下，向恒压密闭容器中以一定流速通入
和
混合气体，
平衡转化率和
选
择性
随温度、投料比的变化曲线如图所示。
①表示
选择性的曲线是 (填“
”或“
”)，
平衡转化率随温度升高发生如图变化的
原因是 。
②生成
的最佳条件是 (填标号)。
a．220°C，
b．220°C，
c．320°C，
d．320°C，
（3）一定温度下，向压强恒为p MPa 的密闭容器中通入
和
，充分反应后，测得
平衡转化率为a，
选择性为b，该温度下反应Ⅱ的平衡常数
（4）向压强恒为3.0MPa 的密闭容器中通入反应混合气
，在
催化作用下只发生反
应Ⅰ，测得
时空收率(表示单位物质的量催化剂表面甲醇的平均生成速率)随温度的变化曲线如图所
示。
①
时空收率随温度升高先增大后减小的原因是 。
223°C
②
时，
的平均反应速率
。
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【答案】（1）CO(g)+2H2(g)
CH
⇌
3OH(g) H=-92.4kJ/mol
△
（2 分）
（2）L1（2 分） 反应Ⅱ是吸热反应，升高温度，反应Ⅱ正向移动的程度大于反应Ⅰ逆向移动的程
度，CO2平衡转化率随温度的升高而增大（2 分） c（2 分）
（3）
（2 分）
（4）温度较低时，反应速率较慢，反应未达到平衡，升高温度，反应速率加快，CH3OH 时空收率增大，
当温度较高，反应速率较快，反应达到平衡，升高温度，平衡逆向移动，CH3OH 的转化率减小，CH3OH
时空收率减小（2 分） 0.6mol·h-1/mol（2 分）
【解析】（1）已知反应Ⅲ的平衡常数
，由盖斯定律可知反应Ⅰ-反应Ⅱ可得反应Ⅲ的热化学方程式
为：CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)
。
（2）①反应Ⅰ是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，CH3OH 的转化率减小，选择性减小，则表示
CH3OH 选择性的曲线是L1，L2代表CO2平衡转化率随温度变化的曲线，反应Ⅱ是吸热反应，升高温度，反
应Ⅱ正向移动的程度大于反应Ⅰ逆向移动的程度，CO2平衡转化率随温度的升高而增大；
②由图可知，320°C ，
时，CH3OH 选择性较大，同时CO2的转化率也较大，故选c。
（3）根据已知条件列出“三段式”
充分反应后，测得
平衡转化率为
=a，
选择性为
=b，解得x=abmol，y=(a-ab)mol，平
衡时n(
)=(1-a)mol，n(H2)=(3-a-2ab)mol，n(CO)=(a-ab)mol，n(H2O)=amol，n(CH3OH)=abmol，则该温度
下反应Ⅰ的平衡常数Kx=
。
（4）①
时空收率随温度升高先增大后减小的原因是：温度较低时，反应速率较慢，反应未达到平
衡，升高温度，反应速率加快，CH3OH 时空收率增大，当温度较高，反应速率较快，反应达到平衡，升高
温度，平衡逆向移动，CH3OH 的转化率减小，CH3OH 时空收率减小；
223°C
②
时，
时空收率为0.2 [(mol·h-1)/mol]，
的平均反应速率
0.2
[(mol·h-1)/mol]×1mol×3=0.6 [(mol·h-1)/mol]。
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19．（13 分）（2024·湖南·二模）为探讨化学平衡移动原理与氧化还原反应规律的联系，某实验小组通过
改变溶液浓度，来研究“
”反应的限度问题。设计实验如下；
（1）步骤a 的实验目的是通过萃取，降低溶液中 (填化学式)的浓度，实验Ⅰ中滴加KSCN 溶液
后，观察到 ，这说明了“
”反应存在限度。
（2）实验Ⅱ中滴加KSCN 溶液，观察到颜色比实验Ⅰ浅。请用平衡移动原理解释其原因：在实验Ⅰ基础
上， 。
（3）为探究更多物质对该反应体系离子浓度的改变，甲同学设计了实验Ⅲ，实验装置如下(固定装置图中
未画出)。
实验步骤：取步骤a 充分萃取后的液体混合物，再加入足量铁粉，于室温下进行磁力搅拌。反应结束后，
用镊子取出磁子(吸附了多余的铁粉)，然后将烧瓶内液体倒入试管中观察。
实验现象：搅拌时有气泡产生。试管中液体分层，上层液体为浅绿色，下层液体为无色。
①仪器a 的名称为 。
②实验Ⅲ中磁力搅拌的目的是 。
③针对实验Ⅲ“上层水溶液显浅绿色”，乙同学认为需要用KSCN 溶液检验。甲同学认为一定不存在，他
的依据是 (用离子方程式表示)。
④甲同学继续查阅资料：
资料ⅰ.碘水存在微弱反应：
，会使溶液呈酸性。
HIO 不稳定易歧化：
。
资料ⅱ.
具有氧化
的能力：
。
结合资料，铁粉加入后会与溶液中的
反应，导致溶液中
降低，促使碘与水的反应向正方向移动。
从反应速率的角度分析，最终溶液颜色为浅绿色的原因为 。
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【答案】（1）I2（2 分） 溶液颜色为红色（2 分）
（2）增大反应物
的浓度后，让
平衡向
浓度减小的方向(正向)移动，水溶液中
浓度比实验Ⅰ中
浓度低（2 分）
（3）①球形冷凝管（1 分） ②磁力搅拌增大了有机相中的溶质碘与水的接触面积 （2 分）
③
（2 分）
④
与
反应生成
的速率小于
与足量铁粉反应生成
的速率（2 分）
【分析】根据题中所给的浓度与体积可知，三价铁离子与碘离子为等物质的量，根据反应可知等物质的量
的三价铁和碘离子发生氧化还原反应生成二价铁和碘单质，若是反应存在限度，则体系中仍会有三价铁离
子和碘离子，步骤a 中加入四氯化碳进行萃取，碘单质进入有机层，其他可溶于水的物质进入无机层，经
过步骤b 分液后，留下无机层，实验Ⅰ中加入KSCN 溶液检验三价铁离子的存在，实验Ⅱ中加入碘离子促
使产生碘单质，后续再检验三价铁离子。
【解析】（1）根据分析可知步骤a 的实验目的是通过萃取，降低溶液中碘单质的浓度；实验Ⅰ中滴加
KSCN 溶液后，观察到溶液颜色为红色，说明反应存在限度，故答案为：I2；溶液颜色为红色。
（2）实验Ⅱ中滴加KSCN 溶液，观察到颜色比实验Ⅰ浅。请用平衡移动原理解释其原因：在实验Ⅰ基础
上，增大反应物
的浓度后，促使
平衡向
浓度减小的方向(正向)移动，水溶液中
浓度比实验Ⅰ中
浓度低，故答案为：增大反应物
的浓度后，促使
平衡
向
浓度减小的方向(正向)移动，水溶液中
浓度比实验Ⅰ中
浓度低。
（3）①仪器a 的名称为球形冷凝管，故答案为：球形冷凝管；
②实验Ⅲ中磁力搅拌的目的是：磁力搅拌增大了有机相中的溶质碘与水的接触面积，故答案为：磁力搅拌
增大了有机相中的溶质碘与水的接触面积；
③加入足量铁粉后三价铁会与之反应生成二价铁，发生反应为：
，故答案为：
；
④根据所给信息分析可知，最终溶液颜色为浅绿色的原因为
与
反应生成
的速率小于
与足
量铁粉反应生成
的速率，故答案为：
与
反应生成
的速率小于
与足量铁粉反应生成
的速率。
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