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第七章 化学反应速率与化学平衡
（考试时间：75 分钟 试卷满分：100 分）
可能用到的相对原子质量：H 1 C 12 O16 Na 23 Mg 24 Cl 35.5 Fe 56
一、选择题(每小题只有一个正确选项，共15×3 分)
1.汽车尾气的排放会对环境造成污染，利用催化剂处理汽车尾气中的
与
，反应为
。一定温度下，在1L 恒容密闭容器中加入
和
发生
上述反应，达到平衡时，测得
，下列说法正确的是
A．汽车尾气中的
、
是因汽油不充分燃烧产生的
B．催化剂能加快反应速率，但不能改变汽车尾气中
的含量
C．反应达到平衡时，
的体积分数为
D．向平衡体系中再充入
和
，平衡向左移动
2.氯苯在液氨溶液中可以与氨基钠反应生成苯胺。某研究小组提出了三种可能的机理：
机理1：
机理2：
机理3：
以下事实能同时排除“机理1”和“机理2”的是
A．增加
浓度，反应速率明显变快
B．存在带负电荷的中间体
1
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C．可以发生反应：
D．
的反应活性：
3.在工业生产上可利用硫
与
为原料制备
。
450℃以上，发生反应I：
；
600℃以上，发生反应Ⅱ：2
。
一定条件下，
分解产生的
体积分数、
与
反应中
平衡转化率与温度的关系如图所示。下列
说法错误的是
A．反应Ⅱ的
B．
的体积分数保持不变，说明反应处于平衡状态
C．在密闭容器中
，某温度下若
完全分解，当
体积分数为
时，
转化率
为
D．反应Ⅱ温度不低于600℃的原因是：低于此温度，
浓度小，反应速率慢
4.下列说法正确的是
A．反应
使用
的目的是为了增大
的平衡转化率
B．反应ⅰ：
；反应ⅱ：
。若
正
2
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反应的活化能为
，则逆反应的活化能为
C．如图，某温度下发生
，平衡状态由A 变到B 时，平衡常数
增大
D．
，其它条件相同时，降低温度，正反应速率减慢的程度大于逆反
应速率减慢的程度
5.室温下，
水溶液中各含硫微粒物质的量分数δ 随pH 变化关系如图所示
。已知：
，
。
下列说法正确的是
A．
的平衡常数
B．用已知浓度的
溶液滴定该
溶液来测其浓度，可用酚酞作指示剂
C．室温下，
的饱和溶液中，
饱和溶液中的
浓度大
D．
的
溶液中加入等体积
的
溶液，初始生成的沉淀只有
6.向
饱和溶液(有足量
固体)中滴加氨水，发生反应
和
，
，
与
的关系如下图所示{其中
代表
、
}。下列说法正确的是
A．曲线N 表示
与
的关系
3
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B．
的
值为
C．若向该体系中加入
固体，a 点会平行x 轴向右移动
D．
时，溶液中
7.乙醇—水蒸气制H2的过程中的主要反应(忽略其他副反应)如下：
C
①
2H5OH(g)＋3H2O(g)=2CO2(g)＋6H2(g)；ΔH1=＋173.3kJ·mol-1
CO
②
2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)；ΔH2
101kPa 时，H2的平衡产率与温度、起始时水醇比[
]的关系如图所示，图中同一条曲线上H2的
平衡产率相同。下列说法不正确的是
A．H2的平衡产率：曲线a<曲线b
B．反应②的焓变ΔH2>0
C．Q 点处与P 点处反应①的平衡常数K 相等
D．H2的平衡产率由M 点转变为曲线a 上任意一点时，要提高水醇比
8.
催化加氢直接合成二甲醚过程中有以下2 个反应：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ(副反应)：
其他条件相同时，反应温度对
平衡总转化率及反应2.5 小时的
实际总转化率影响如图1 所示；反
应温度对二甲醚的平衡选择性及反应2.5 小时的二甲醚实际选择性影响如图2 所示。
资料：
的选择性
4
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下列说法正确的是
A．280℃后，
平衡总转化率升高的原因是：温度升高，反应速率加快
B．240℃-300℃，
实际总转化率升高的原因是：温度升高，反应速率加快，且温度对主反应的影响大
于副反应
C．240℃-300℃，二甲醚实际选择性降低的原因是：副反应速率>主反应速率
D．由图可知：该条件下投入等物质的量
时，产生二甲醚的物质的量：260℃>220℃
9.甲烷和水蒸气催化重整制氢过程中的主要反应为
①
②
在装有催化剂的密闭容器中，
、
时，若仅考虑上述反应，平衡时
转化
率和CO 转换率随温度的变化如图所示。
CO 转换率
下列说法正确的是
A．反应
的焓变
B．曲线a 表示平衡时
转化率随温度的变化
C．850℃平衡时生成的
比550℃平衡时生成的多
5
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D．相同条件下，
和
总物质的量不变，
越大，
产量越高
10.室温下，用一元弱碱BOH 调节
和HA(一元弱酸)的混合液的pH，得到pH 与pX 的关系如下图所
示。已知：①
，
、
、
；②
难溶于水。下列说法正确的是
A．ⅲ表示
与pH 关系
B．盐BA 的溶液中：
C．室温下，BOH 电离常数为
D．
的平衡常数大于
11.
催化加氢制
能实现碳的循环利用。一定压强下，1mol
与3mol
在密闭容器中发生
的反应如下：
Ⅰ：
；△H<0
Ⅱ：
；△H>0
反应相同时间，测得不同温度下
转化率和
选择性如右图实验值所示。图中平衡值表示在相同
条件下达到平衡状态时
转化率和
选择性随温度的变化。
已知：
的选择性
。
6
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下列说法正确的是
A．曲线b 表示
的平衡转化率
B．其他条件不变，240℃时加压或使用高效催化剂均可能使
转化率达到X 点
C．220～280℃时，反应Ⅰ生成
速率小于反应Ⅱ生成CO 的速率
D．为提高
生产效率，需选择相对较低的温度
12.已知：I.利用环戊二烯加氢制备环戊烯，发生如下反应：
①
；
②
。
将
和
按
加入恒容密闭容器中，测得在相同时间内，环戊二烯转化率和环戊烯选择性随
温度变化的曲线如图①所示；
Ⅱ.实际生产中可采用双环戊二烯(
)解聚制备环戊二烯。若将
双环戊二烯通入恒容密闭容器
中，图②中曲线A、B 分别表示
温度下
(双环戊二烯)随时间的变化、
温度下
(环戊二烯)随时间的变
化，
温度下反应到a 点恰好达到平衡，
温度下恰好达到平衡时的点的坐标为
。
7
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下列说法正确的是
A．I 中，相同条件下，若增大
，
选择性提高
B．图①中，50℃时，
的转化率为62%
C．图②中，
D．Ⅱ中，
温度下，双环戊二烯在
时的瞬时反应速率为
13.Ni−CeO2催化CO2加H2的反应历程如图1 所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注)。以投料比[n(CO2)/
n(H2)]=1 1∶进行反应，反应气总流量控制在20 mL·min−1，含碳产物中CH4的物质的量百分数及CO2的转化
率随温度(T)的变化如图2 所示。下列说法正确的是
A．180 ℃时主反应的化学方程式为CO2(g)＋H2(g)
CO(g)＋H2O(g)
B．210 ℃时CH4的平均反应速率为0.9 mL·min−1
C．260 ℃后升高温度，甲烷产率不变
D．其他条件不变，增大投料比[n(CO2)/n(H2)]，可提高CO2的平衡转化率
14.由对二甲苯
合成目标物质T 的过程如图所示：
下，反应器中X 的起始浓度为
，保
持体系中氯气浓度恒定(反应体系体积变化忽略不计)，
时测得相关物质的浓度如下表。
物质
X
D
G
T
5.54
0.099
0.017
0
反应
的速率方程均可表示为
，其中
、
分别为各反应中对应反应物的浓
度，k 为速率常数(只与温度有关)，
为活化能，相关数据如下表。
反应
①
②
③
④
⑤
8
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0.11
0.06
0.01
0.03
0.05
79.9
119.4
123.4
333.7
136.9
下列说法不正确的是
A．
内，
B．
时，
C．上述反应活化能越小，反应速率越快
D．
后，随着T 的含量增加，
减小
15.
氧化
制备
发生的主要反应为
。向容积
为
的恒容密闭容器中投入
和
。不同温度下，测得
时(反应均未达到平
衡，其他副反应均不消耗和生成乙烯)的相关数据见下表，注：乙烯选择性
。
温度/℃
乙烷转化率/%
2
9
18
乙烯选择性/%
93
80
62
下列说法正确的是
A．
时，容器内
的物质的量为
B．
内，平均速率
C．反应达到平衡后，其他条件不变，仅升高温度，平衡向逆反应方向移动
D．该反应仅在低温条件下能正向自发进行
二、非选择题(共4 小题，共55 分)
16.（15 分）深入研究含碳、氮元素物质的转化有着重要的实际意义。
．合成尿素：如图所示是合成尿素反应的机理及能量变化(单位：
)，TS 表示过渡态。
(1)若
，
，则总反应
。
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(2)若向某恒温恒容的密闭容器中加入等物质的量的
和
发生上述反应。结合以上机理，下列叙述不
能说明反应已经达到平衡状态的是 (填字母标号)。。
a．
的体积分数不再变化
b．气体质量不再变化
c．
d．体系中气体密度不变
e．断裂
键的同时断裂
键
(3)图为使用不同催化剂①、②、③时，反应至相同时间，容器中尿素的物质的量随温度变化的曲线，A 点
(填“是”或“不是”)平衡状态，
以上
下降的原因可能是 (答出一点即可，
不考虑物质的稳定性)。
．CO 处理大气污染物
(4)①
、CO 在催化剂
的表面进行两步反应转化为无毒的气体，第一步为
；则第二步为 。
②已知：
的速率方程为
，k 为速率常数，只与温度有关。
为提高反应速率，可采取的措施是 (填字母标号)。。
A．升温 B．恒容时，再充入
C．恒容时，再充入CO D．恒压时，再充入
(5)在总压为80kPa 的恒容密闭容器中，充入一定量的
和
发生上述反应，在不同条件下达到平
衡时，温度
时
的转化率随
变化的曲线，以及在
时
的转化率随
变化的曲
线如图所示：
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①表示
的转化率随
变化的曲线为 曲线(填“ ”或“
”)；上述反应为
(“放热反应”或“吸热反应”)。
②在
时，用平衡分压代替其平衡浓度表示的化学平衡常数
(结果保留两位小数)[已
知：气体分压
气体总压
该气体的物质的量分数]。
17.（15 分）CO 和水通过催化转化可以生成甲酸，有利于碳中和。其主要反应如下：
①CO (g)+ H2O (g)⇌HCOOH (g)ΔH =−29kJ / mol；
②CO (g)+ H2O (g)⇌CO2(g)+ H2(g)ΔH =akJ/ mol。
回答下列问题：
I.已知：
的燃烧热为286kJ/mol、CO 的燃烧热为
，H2O (g)= H2O (l)ΔH =−44 kJ/ mol。
(1)则a= ；反应②自发进行的条件是 (填字母标号)。
A．高压 B．低压 C．高温 D．低温
(2)工业上，一定能提高HCOOH 产率的措施有_______ (填字母标号)。
A．增大压强
B．选用高效催化剂
C．降低温度
D．恒压下充入
II.在温度恒为1100K、体积恒为2L 的密闭容器中充入
，经过10min，容器内达到平衡状
态，测得平衡时HCOOH 与CO 的分压比为
，平衡时
与CO 的分压比为1：1。
(3)下列图像正确且能说明反应达到平衡状态的是_______(填字母标号)。
A．
B．
C．
D．
(4)1100K 时，10min 时CO 的转化率为
；0~10min 内用水蒸气表示的化学反应速率为
。
(5)1100K 条件下，平衡时压强为
，反应①用气体分压表示的化学平衡常数
(用含
的代数式表示，用容器中各气体成分的分压表示)。
(6)已知反应①：v正=k1c(CO)⋅c(H2O)，
，反应②：v正=k3c(CO)⋅c(H2O)，
v逆=k4c(CO2)⋅c(H2)，
为速率常数。则反应③
的化学平衡
11
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常数
(用含
的代数式表示)。
18.（14 分）载人航天器中用萨巴蒂尔(Sabatier)反应将
转化为
和
，配合水的电解实现氢气和
氧气的再生。
(1)萨巴蒂尔反应为：
，利用萨巴蒂尔反应再生制氧气的大体流程如图所
示。
①右侧流程中，化合价发生改变的元素有
。
②已知
和
的燃烧热分别是
，
，
，则：
。
(2)萨巴蒂尔反应在300-400℃时转化率较高，副反应主要有：
，
催化
加
制
的反应历程如图所示。
用
代替
，通过检测生成的水中含有
、
、HDO，可能的原因有
。
(3)一种铜基催化KOH、尿素
无膜电解系统用于电解水，可以低成本生产氢气。相同条件下，
恒定通过电解池的电量，电解得到的部分氧化产物在不同电解电压时的法拉第效率(FE%)如图所示。(法拉
第效率：
)
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①当电解电压为
时，阳极同时生成
和
的电极反应式为：
。
②不同电流密度下，阴极产物
的法拉第效率和
的生成速率如图所示。电流密度大于
时，
的法拉第效率降低的原因可能是：
。
(4)ZnO 有棒状
)、片状
两种。均可用作
选择性加氢转化为
的催化
剂。在ZnO 催化剂存在下，将
与
混合，同时发生以下两个反应：
反应I
反应II
控制一定的
和
初始投料比，在相同压强下，经过相同反应时间测得如下实验数据(其中“甲醇选择
性”是指转化的
中生成甲醇的百分比)
已知：p-ZnO 表面合成
的生成活化能
，r-ZnO 表面合成
的生成活化能
①在280~320℃范围内，相同催化剂条件下，随温度升高，
与CO 的产率均提高，而甲醇的选择性
降低的可能原因是
；
②在280~320℃范围内，比较图a 和图b 两种ZnO 催化剂催化
加氢性能，说明在
加氢合成甲醇时
优先选用p-ZnO 催化剂的原因：
。
19.（11 分）第19 届亚运会用“零碳甲醇”作为开幕式主火炬的燃料，这是全球首次对于零碳甲醇的实践
应用。某科研团队研究了由
加氢制备甲醇的相关反应：
（Ⅰ）
（Ⅱ）
（Ⅲ）
已知：在标准压强101kPa、298K 下，由最稳定的单质生成1mol 物质B 的反应焓变，叫做物质B 的标准摩
尔生成焓，用符号
表示，部分物质的
如下表所示。
化合物
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0
回答下列问题：
(1)
。
(2)恒温条件下向某2L 的刚性密闭容器中充入3mol
和6mol
发生上述反应，测得初始压强为
：
。
5min
①
后达到平衡时测得容器内
，
，
的转化率为25％，
容器中0～5min 内反应速率为
。该温度下，反应Ⅲ的平衡常数的计算式为
（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）。
②该条件下，能判断体系达到平衡状态的是
(填字母标号)。
A．容器内
和
的浓度比为1 1∶ B．体系内气体密度不再变化
C．气体平均摩尔质量不再变化 D．体系压强为
③科研团队研究了不同压强
）对
加氢生成甲醇、CO 和甲醚三种产物的影响，结果如图
所示。当温度达到400℃左右时，压强对
的转化率无影响的原因为 。
14
