2023届二轮复习化学反应速率与化学平衡专题训练12
选择题 本题包括8小题，共24分，每小题只有一个选项正确。
1．反应C2H6(g)C2H4(g)＋H2(g) ΔH>0，在一定条件下于密闭容器中达到平衡。下列各项措施中，不能提高乙烷平衡转化率的是( )
A．增大容器容积 B．升高反应温度
C．分离出部分氢气 D．等容下通入惰性气体
【答案】D
2．常温常压时烯烃与氢气混合不反应，高温时反应很慢，但在适当的催化剂存在时与氢气反应生成烷烃，一般认为加氢反应是在催化剂表面进行。反应过程的示意图如图所示：
下列说法中正确的是( )
A．乙烯和H2生成乙烷的反应是吸热反应
B．加入催化剂，可减小反应的热效应
C．催化剂能改变平衡转化率，不能改变化学平衡常数
D．催化加氢过程中金属氢化物的一个氢原子和双键碳原子先结合，得到中间体
【答案】 D
【解析】根据图示得该反应是放热反应，A错误；催化剂只会加快反应速率，不会引起反应热的变化，反应的热效应不变，B错误；催化剂只会加快反应速率，不能改变平衡转化率，不能改变化学反应的平衡常数，C错误；根据化学反应的历程：加氢过程中金属氢化物的一个氢原子和双键碳原子先结合，得到中间体，D正确。
3．(2022·江苏模拟)NH2Cl极易水解，生成一种用于杀菌的强氧化性酸，制备反应为NH3(g)＋Cl2(g) NH2Cl(g)＋HCl (g) ΔH＝＋12kJ·mol－1。关于NH2Cl的制备反应，下列说法正确的是( )
A．该反应的ΔS>0
B．为加快反应速率，可在水溶液中制备NH2Cl
C．使用合适的催化剂可以改变反应历程，降低反应焓变
D．恒温恒容下，当混合气体的密度不再改变时，反应达到了平衡
【答案】A
【解析】A．依据△H－T△S<0的反应可自发进行，△H>0，可知△S>0，A正确；B．NH2Cl极易水解，不能在水溶液中制备NH2Cl，B错误；C．使用合适的催化剂可以改变反应历程，但不改变反应的焓变，C错误；D．该反应各物质都是气体，反应进行中混合气体的总质量不变，又由于容器体积不变，容器内气体的密度是一个定值，不能用来判断反应是否达到平衡状态，D错误。
4．丙烷脱氢是工业制丙烯的重要途径之一，反应原理为2C3H8(g)＋O2(g)2C3H6(g)＋2H2O(g) ΔH<0。下列说法正确的是( )
A．该反应的ΔS<0
B．选用合适的催化剂，能提高丙烯的生产效率
C．恒温恒容下，增大氧气的浓度，丙烯的体积分数一定增大
D．恒温下，减小压强，平衡正向移动，平衡常数增大
【答案】 B
【解析】 该反应是气体分子数增大的反应，ΔS>0，故A错误；选用合适的催化剂，能降低反应的活化能，提高反应速率，能提高丙烯的生产效率，故B正确；恒温恒容下，增大氧气的浓度，丙烯的体积分数不一定增大，如氧气增加得特别多，此时生成的丙烯很有限，丙烯的体积分数就会降低，故C错误；恒温下，减小压强，平衡正向移动，但平衡常数只与温度有关，平衡常数不变，故D错误。
5．0molH2(g)发生反应：BD(g)H2(g)H2O(g)＋CH3CH2CH2CH2OH(g，简记为BuOH)，测得BuOH浓度与时间的关系如表所示。下列说法正确的是( )
t/min 0 10 20 30 40
c(BuOH)/mol·L-1 0 0．4 0．7 0．8 0．8
A．气体总压强保持不变时达到平衡状态
B．若起始投料，则H2的平衡转化率大于80%
C．40min时再投入1．0mol BD(g)和1．0mol H2(g)，平衡不移动
D．该温度下，平衡常数K＝16．0
【答案】 D
【解析】 A．恒容、恒温条件下，气体分子数保持不变，则气体总压强始终不变，气体总压强保持不变时，不能说明达到平衡状态，A项错误；
B．根据表中数据可知平衡时消耗氢气的物质的量是1．6mol，转化率是80%，若起始投料，相当于增大H2投料，H2的转化率降低，BD转化率增大，B项错误；
C．平衡后，再通入反应物，反应物浓度增大，平衡右移，C项错误；
D．根据表中数据结合方程式可知平衡时，c(BuOH)＝c(H2O)＝0.8mol·L-1，c(BD)＝c(H2)＝0.2mol·L-1，该温度下，平衡常数，D项正确。
6．(2023江苏一模)H2S和CO2反应生成的羰基硫(COS)用于粮食熏蒸，能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。CO2(g)＋H2S(g)COS(g)＋H2O(g) △H>0，下列说法正确的是( )
A．已知该反应在加热条件下能自发进行，则其△S>0
B．上述反应的平衡常数K＝
C．上述反应中消耗1 mol H2S，生成22.4 L水蒸气
D．实际应用中，通过增加H2S的量来提高CO2转化率，能有效减少碳排放
【答案】A
【解析】A．已知该反应在加热条件下能自发进行所以△G＝△H－T△S ，因为△H>0，所以△S>0，A正确；B．由反应方程式，结合平衡常数含义可知，上述反应的平衡常数K＝ ，B错误；C．没有指明具体条件，不能确定气体的体积，C错误；D．减少碳排放是指减少二氧化碳的生成，D错误；故选A。
7．(2022·辽宁·模拟预测)在硫酸工业中，通过下列反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3 (g) ΔH＝－196.6kJ·mol－1，下表列出了在不同温度和压强下，反应达到平衡时SO2的转化率。下列说法不正确的是( )
温度/℃ 平衡时SO2的转化率
0．1MPa 0．5MPa 1MPa 5MPa 10MPa
450 97．5 98．9 99．2 99．6 99．7
550 85．6 92．9 94．9 97．7 98．3
A．从理论上分析，选择高压，可以提高SO2转化率，又能加快反应速率
B．从理论上分析，选择温度450－550℃，既利于平衡正向移动又利于提高反应速率
C．在实际生产中，为了降低成本，采用常压条件，因为常压下SO2的转化率已经很高了
D．在实际生产中，通入过量的空气，既利于平衡正向移动，又利于提高反应速率
【答案】B
【解析】A．该反应为气体分子数减小的反应，增大压强平衡正向移动，选择高压，既可以提高SO2转化率，又能加快反应速率，故A正确；
B．该反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，故B错误；
C．由表中数据可知，增大压强，SO2的平衡转化率增大，但变化数值不大，并且压强越大，对设备要求越高，所以为了降低成本，采用常压条件，故C正确；
D．通入过量的空气，增大反应物氧气浓度，有利于提高SO2的转化率和反应速率，故D正确。
8．(2023山东聊城一模)我国科学家合成了Y、Sc(Y1/NC，Sc1/NC)单原子催化剂，用于电化学催化氢气还原氮气的反应。反应历程与相对能量模拟计算结果如图所示(*表示稀土单原子催化剂)。下列说法中错误的是( )
A．相同条件下，Sc1/NC比Y1/NC催化剂更利于吸附氮气
B．实际生产中将催化剂的尺寸处理成纳米级颗粒可提高氨气的平衡转化率
C．使用Sc1/NC单原子催化剂，反应的快慢由生成 NNH的速率决定
D．工业合成氨与电化学催化还原氮气均涉及到共价键的断裂与形成
【答案】B
【解析】A．由图可知，使用Sc1/NC的反应活化能小于使用Y1/NC的反应活化能，说明Sc1/NC比Y1/NC更有利于吸附N2，A正确；B．催化剂只能改变反应的途径，不影响平衡移动，实际生产中将催化剂的尺寸处理成纳米级颗粒可加快反应速率，但氨气的平衡转化率不变，B错误；C．由图可知，使用Sc1/NC单原子催化剂时，*N2与H结合生成*NNH的活化能最大，则历程中最大能垒的反应为：*N2＋H→*NNH，C正确；D．氮气和氢气合成氨和用于电化学催化氢气还原氮气的反应氨，都涉及氢氢键和氮氮键的和氮氢键的形成，D正确。
选择题 本题包括4小题共16分 每小题有一个或两个选项正确。
9．在容积一定的密闭容器中，置入一定量的NO(g)和足量C(s)，发生反应C(s)＋2NO(g)CO2(g)＋N2(g)，平衡状态时NO(g)的物质的量浓度c(NO)与温度T的关系如图所示。则下列说法中正确的是( )
A．该反应的ΔH<0
B．若该反应在T1、T2时的平衡常数分别为K1、K2则K1＜K2
C．在T2时，若反应体系处于状态D，则此时一定有v正＜v逆
D．在T3时，若混合气体的密度不再变化，则可以判断反应达到平衡状态
【答案】AD
【解析】根据图像可知，升高温度，平衡时c(NO)增大，说明升高温度，平衡逆向移动，逆反应为吸热反应，正反应为放热反应。
A．根据图像可知，升高温度，平衡时c(NO)增大，说明升高温度，平衡逆向移动，逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，故ΔH<0，A项正确；
B．升高温度，平衡逆向移动，化学平衡常数减小，由于T1＜T2时，故K1＞K2，B项错误；
C．T2时D点表示c(NO)＞c(NO)平衡，因此由D→B点需降低c(NO)，反应正向进行，所以D点对应体系中v正＞v逆，C项错误；D．由于C为固体，建立平衡的过程中混合气体的质量增大，容器的容积一定，故混合气体的密度增大，当密度不再变化时，可以判断反应达到平衡状态，D项正确。
10．(2022·重庆·一模)汽车尾气中的NO和CO可在催化剂作用下生成无污染的气体而除去。在密闭容器中充入10 mol CO和8 mol NO发生反应2NO(g)＋2CO(g) N2(g)＋2CO2 (g) ΔH<0，测得平衡时NO的体积分数与温度、压强的关系如图。下列说法正确的是( )
A．温度：T2
【答案】C
【解析】
A．该反应的正反应是气体体积减小的放热反应。在其它条件不变时，升高温度，化学平衡向吸热的逆反应方向移动，导致NO的含量增大。根据图示可知：在压强不变时，NO的体积分数：T2＞T1，所以温度：T2＞T1，A错误；
B．在温度不变时，增大压强，化学反应速率增大。由于压强：C＞B，所以反应速率v(C)＞ v(B)，B错误；
C．该反应中CO、NO都是反应物，二者反应转化的物质的量相同，因此若反应体系中NO的体积分数大，则其中的CO的体积分数也大，所以根据图示可知：ω(A)>ω(E)，C正确；
D．化学平衡常数只与温度有关，在其它条件不变时，升高温度，化学平衡向吸热的逆反应方向移动，导致化学平衡常数减小。根据选项A分析可知：温度T2＞T1，所以化学平衡常数：K(A)＜K(G)，D错误。
11．有Ⅰ～Ⅳ四个体积均为0.5L的恒容密闭容器，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中按不同投料比(Z)充入HCl和O2(如表)，加入催化剂发生反应：4HCl＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g) ΔH HCl的平衡转化率(α)与Z和温度(T)的关系如图所示。下列说法正确的是( )
容器 起始时
T/℃ n(HCl)/mol Z
Ⅰ 300 0.25 α
Ⅱ 300 0.25 b
Ⅲ 300 0.25 4
A．4>b
B．容器Ⅲ某时刻处在R点，则R点的v正>v逆，压强p(R)>p(Q)
C．300℃该反应的平衡常数的值为64
D．若起始时，在容器Ⅳ中充入0．25molCl2和0．25molH2O(g)，300℃达平衡时容器中c(HCl)>0.2mol·L-1
【答案】 B
【解析】A．图象中HCl转化率随温度升高减小，升温平衡逆向进行，正反应为放热反应△H＜0，氧气越大HCl转化率越大，相同温度下投料比a＜4＜b，故A错误；
B．容器III，Z为4，平衡转化率80%，R点为达到平衡状态，反应正向进行，则R点的，此时压强大于平衡状态下的压强压强：p(R)>p(Q)，故B正确；
C．容器III，Z为4，HCl的平衡转化率80%，列出“三段式”：
4HCl＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)
起始量mol/ L 0.5 0.125 0 0
转化量mol/ L 0.4 0.1 0.2 0.2
平衡量mol/ L 0.1 0.025 0.2 0.2
平衡常数K＝＝640，故C错误；D．若起始时，在容器Ⅳ中只充入0．25molCl2和0．25molH2O(g)，若完全反应则会生成0．0125molO2(g)和0．5molHCl(g)，则该条件下可以等效成在容器中充入0．125molO2(g)和0．5molHCl(g)，此时Z＝4，Ⅳ和Ⅲ达到相同的平衡状态，达平衡时容器中 HCl的物质的量浓度0．1mol·L-1，故D错误。
12．(2023·湖南岳阳·统考一模)在起始温度均为T℃、容积均为10L的密闭容器A(恒温)、B(绝热)中均加入1molN2O和4molCO，发生反应
N2O(g)＋CO(g) N2(g)＋CO2 (g) ΔH<0。已知：、分别是正、逆反应速率常数，＝·c(N2O)·c(CO)，＝·c(N2)·c(CO2)，A、B容器中N2O的转化率随时间的变化关系如图所示。下列说法错误的是( )
A．曲线M表示B容器中N2O的转化率随时间的变化
B．用CO的浓度变化表示曲线N在0～100s内的反应速率为4×10-4mol·L-1·s-1
C．Q点大于P点
D．T℃时，
【答案】BD
【解析】A．由已知知该反应放热，B(绝热)容器中温度高于A(恒温)，又起始加入反应物量相同，所以相同时间内B中速率大先达到平衡，故M线表示B容器中N2O的转化率随时间变化，A正确；B．曲线N在0 100sN2O转化率为10%，则消耗的N2O物质的量为0.1×1mol＝0.1mol，所以消耗的CO物质的量为0.1mol，即CO表示反应速率为＝0.0001mol·L-1·s-1，B错误；C．P点和Q点N2O转化率相同且均未达平衡，即P点大于，又Q点温度高于P点，则Q点大于P点，所以Q点大于P点，C正确；D．曲线N达到平衡时N2O转化率为25%，即消耗的N2O物质的量为0.25mol，消耗的CO物质的量为0.25mol ，所以平衡时N2O物质的量为0.75mol 、CO为3.75、氮气为0.25mol、CO2为0.25mol ，平衡时有＝，， D错误。
三、填空题 本题包括4小题 共60分
13．(15分)我国政府承诺二氧化碳排放在2030年前达到峰值，2060年前实现碳中和，彰显作为大国的担当和责任。CH4—CO2催化重整对温室气体的减排具有重要意义，其反应为CO2(g)＋CH4(g)===2CO(g)＋2H2(g) ΔH。回答下列问题：
(1)已知：①CH4(g)＋2O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(g) ΔH1＝－890.3 kJ·mol－1
②2CO(g)＋O2(g)＝2CO2(g) ΔH2＝－566kJ·mol-1；
③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH3＝－483.6 kJ·mol－1
则CO2(g)＋CH4(g)===2CO(g)＋2H2(g) ΔH3＝___________ kJ·mol－1。
(2)恒容密闭容器中可逆反应CO2(g)＋CH4(g)===2CO(g)＋2H2(g)达到平衡状态的标志是___________(填序号)。
A.单位时间内生成1molCH4的同时消耗2molCO
B.混合气体的密度不再改变
C.反应速率ν(CH4)∶ν(CO2)∶ν(CO)∶ν(H2)＝1∶1∶2∶2
D.混合气体的平均相对分子质量不再改变
(3)容器容积为1L，控制CH4和CO2初始投料量分别为2mol和3mol，发生反应：CO2(g)＋CH4(g) 2CO(g)＋2H2(g)，甲烷的平衡转化率与温度、压强的关系如图甲所示。
则X代表___________(填“温度”或“压强”)：L1___________L2(填“大于”或“小于”)，并请说出理由：___________；b点反应的平衡常数为___________。
(4)500℃下，将CH4和CO4的混合气体(投料比为1：1)按一定流速通过盛有炭催化剂的反应器，测得CH4的转化率受炭催化剂颗粒大小的影响如图乙所示(注：目数越大，表示炭催化剂颗粒越小)。
由图乙可知，75min后CH4转化率与炭催化剂目数的关系为___________，原因是___________。
(5)①温度为T1℃时，CO2(g)＋CH4(g)===2CO(g)＋2H2(g) K＝100
实验测得：v正＝k正c(CH4)·c(CO2)为速率常数。T1℃时，k正＝___________(以k逆表示)。v逆＝k逆c2(CO)·c2(H2)，k正、k逆
②当温度改变为T2℃时，k正＝105k逆，则T2℃时平衡压强___________T1℃时平衡压强(填“>”“<”或“＝”)，理由是___________。
【答案】 (1)＋159.3 (2)D
(3)温度 小于 该反应是气体分子数增大的反应，温度相同时，压强越大，CH4的平衡转化率越小 8
(4)目数越大，CH4转化率越大 催化剂目数越大，催化剂的颗粒越小，原料气与催化剂的接触越充分
(5)100k逆 > 该反应正反应是吸热反应，温度越大，平衡常数越大，K(T2)>K(T1)，则T2>T1，温度升高，反应向正反应方向进行，气体分子数增多，压强增大
【解析】 已知：①CH4(g)＋2O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(g) ΔH1＝－890.3 kJ·mol－1；
②2CO(g)＋O2(g)＝2CO2(g) ΔH2＝－566kJ·mol-1；③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH3＝－483.6 kJ·mol－1；由盖斯定律可知，目标反应＝反应①-反应②-反应③，ΔH＝ΔH1－ΔH2－ΔH3＝－890.3 kJ·mol－1＋566kJ·mol-1＋483.6 kJ·mol－1＝＋159.3kJ·mol－1
A．生成CH4和消耗CO都是逆反应，无法判断是否达到平衡状态，A项错误；
B．恒容密闭容器中，V恒定，反应物和生成物都是气体，气体总质量始终不变，则密度始终不变，B项错误；
C．反应速率之比始终等于各物质的化学计量数之比，无法判断是否达到平衡状态，C项错误；
D．反应物和生成物都是气体，气体总质量始终不变，该反应的正反应是气体分子数增大的反应，只有反应达到平衡气体总物质的量才不变，混合气体平均相对分子质量不变可判断反应达平衡，D项正确。
CO2(g)＋CH4(g)===2CO(g)＋2H2(g) 是反应前后气体分子数增大的反应，正反应为吸热反应；压强越大，CH4的平衡转化率越小，温度越大，CH4的平衡转化率越大，则x代表温度，L代表压强：相同温度下，L1比L2的CH4的转化率大，则压强：L2>L1；根据已知，列三段式：
CO2(g)＋CH4(g)===2CO(g)＋2H2(g)
起始量(mol/L) 2 3 0 0
转化量(mol/L) 1 2 2 2
平衡量(mol/L) 1 2 2 2
。
据图乙可知，75min后催化剂目数越大，CH4转化率越大：因为催化剂目数越大，颗粒越小，比表面积越大，原料气与催化剂的接触越充分，反应越完全。
①v正＝k正c(CH4)·c(CO2)，v逆＝k逆c2(CO)·c2(H2)，K＝，平衡时v正＝v逆k正＝100k逆；
②该反应为吸热反应，平衡常数由100增大到105，则说明温度升高；升温，平衡向正反应方向移动，气体的分子数增大，则压强增大，T2℃时平衡压强>T1℃时平衡压强。
14．(15分)(2022·福州诊断)基于Al2O3载氮体的碳基化学链合成氨技术示意图如图。
(1)总反应3C(s)＋N2(g)＋3H2O(l)===3CO(g)＋2NH3(g) ΔH＝________ kJ·mol－1。
(2)有利于提高反应i平衡转化率的条件为________(填标号)。
A.高温高压 B.高温低压 C.低温高压 D.低温低压
(3)在温度为t、100 kPa条件下进行反应i，平衡时若氮气转化率为50%，则N2压强为________，平衡常数Kp＝________ kPa2(以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。
(4)60 ℃、100 kPa条件下，反应ii中溶液pH随时间变化如图，120 min～180 min持续收集到氨气，但溶液pH几乎不变的原因是__________。
(5)为探究反应ii中15 min时反应速率突然加快的原因，科学家利用计算机模拟了反应ii的反应路径。
①比较不同路径，路径1能垒较低的原因是________的键能大于________的键能。
②15 min时反应速率突然加快的原因是________。
(6)相较于哈伯法合成氨，碳基化学链合成氨的优势有能够降低能耗、减少原料成本、________(写出一条即可)。
【答案】 (1)＋434 (2)B (3)25 kPa 16 875或 (4)溶液中氨水达到饱和
(5)①O—H Al—H ②NH3·H2O电离产生的OH－对反应ii有催化效果 (6)产物无需分离，获得CO副产物等其他合理答案
【解析】 (1)根据盖斯定律，将反应i和反应ii相加，即可得到总反应，则其ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝＋434 kJ·mol－1。(2)反应i是气体分子数增大的吸热反应，升高温度、降低压强有利于其平衡正向移动，提高平衡转化率。(3)设起始时氮气的物质的量为1 mol，平衡时氮气转化率为50%，可列三段式：
则平衡时氮气和CO的分压分别为×100 kPa＝25 kPa、×100 kPa＝75 kPa，故Kp＝kPa2＝16 875 kPa2。(5)①根据题图知，路径1和路径2都断裂N—H键，但路径1形成的是O—H键，路径2形成的是Al—H键，路径1能垒较低，说明O—H键更容易形成，则O—H键更稳定，键能更大。(6)哈伯法合成氨即H2、N2在高温、高压、催化剂条件下合成NH3，故该方法的优势还有可获得副产物CO、产物无需分离。
15．(15分)(2022·重庆二调)为实现“碳达峰”“碳中和”目标，可将CO2催化加氢制成甲醇。该反应体系中涉及以下两个主要反应：
反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－49 kJ·mol－1
反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝＋41 kJ·mol－1
(1)反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)的反应热ΔH3＝________。
(2)在密闭容器中，上述反应混合体系建立平衡后，下列说法正确的是________。
A.增大压强，CO的浓度一定保持不变
B.降低温度，反应Ⅱ的逆反应速率增大，正反应速率减小
C.增大CH3OH的浓度，反应Ⅱ的平衡向正反应方向移动
D.恒温恒容下充入氦气，反应Ⅰ的平衡向正反应方向移动
(3)不同条件下，相同的时间段内CH3OH的选择性和产率随温度的变化如图。
已知CH3OH的选择性＝×100%
①由图可知，合成甲醇的适宜条件为________(填标号)。
A.CZT催化剂 B.CZ(Zr－1)T催化剂 C.230 ℃ D.290 ℃
②在230 ℃以上，升高温度，CO2的平衡转化率增大，但甲醇的产率降低，原因是__________。
(4)恒温恒压密闭容器中，加入2 mol CO2和4 mol H2，发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，反应达到平衡时，CO2的转化率为50%，气体体积减小10%，则在达到平衡时，CH3OH的选择性＝________，反应Ⅱ的平衡常数K＝________。
(5)利用电催化可将CO2同时转化为多种燃料，装置如图。
①铜电极上产生HCOOH的电极反应式为___________。
②若铜电极上只生成5.6 g CO，则铜极区溶液质量变化了________ g。
【答案】 (1)－90 kJ·mol－1 (2)C (3)①BC ②230 ℃以上，温度升高，反应Ⅰ的平衡向逆反应方向移动，反应Ⅱ的平衡向正反应方向移动，但温度对反应Ⅱ的平衡影响更大 (4)30% (5)①CO2＋2e－＋2H＋===HCOOH ②3.6
【解析】(1)根据盖斯定律，由反应Ⅰ－反应Ⅱ，可得CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝－90 kJ·mol－1。(2)增大压强，容器体积减小，CO的浓度增大，故A错误；降低温度，反应Ⅱ的正、逆反应速率均降低，B错误；增大CH3OH的浓度，反应Ⅰ的平衡逆向移动，c(CO2)和c(H2)增大、c(H2O)减小，使反应Ⅱ的平衡向正反应方向移动，C正确；恒温恒容下充入氦气，反应体系中各物质浓度不变，反应Ⅰ的平衡不移动，D错误。(3)①根据图示知，使用CZ(Zr－1)T催化剂时，甲醇的选择性较高，温度为230 ℃时甲醇产率最高。(4)反应Ⅱ中气体分子数不变，因此气体体积减小是因为反应Ⅰ，恒温恒压下气体的体积之比等于物质的量之比，气体体积减小10%，即气体减少0.6 mol，根据CO2(g)＋3H2(g)??CH3OH(g)＋H2O(g) Δn＝2 mol，知反应Ⅰ中转化的CO2为0.3 mol，又CO2的转化率为50%，即共转化1 mol，所以反应Ⅱ中转化的CO2为0.7 mol，则：
CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)
起始量/mol 0.3 0.9 0.3 0.3
转化量/mol 0.7 0.7 0.7 0.7
平衡量/mol 1 2.4 0.7 1
因此CH3OH的选择性＝ ×100%＝30%，反应Ⅱ中气体分子数不变，可以用物质的量代替物质的量浓度计算平衡常数，则K＝ 。(5)①铜电极与电源负极相连，为阴极，CO2发生还原反应转化为HCOOH。②根据CO2＋2e－＋2H＋===CO＋H2O，知铜电极上生成5.6 g即0.2 mol CO的同时生成0.2 mol H2O，因此铜极区溶液质量增重3.6 g。
16．(15分)(2022·石家庄质检)丙烯腈()是一种重要的化工原料，广泛应用于三大有机合成材料的生产。以3－羟基丙酸乙酯()为原料合成丙烯腈的主要反应如下：
Ⅰ． (g)＋H2O(g) ΔH1＞0
Ⅱ．
(1)已知部分化学键键能如表所示：
化学键 C—O C—C C===C
键能/(kJ·mol－1) 351 348 615
化学键 C—H O—H C===O
键能/(kJ·mol－1) 413 463 745
据此计算ΔH1＝________。
(2)在盛有催化剂TiO2、压强为100 kPa的恒压密闭容器中按体积比为2∶15充入 (g)和NH3(g)发生反应，通过实验测得平衡体系中含碳物质(乙醇除外)的物质的量分数(如的物质的量分数w%＝
×100%)随温度的变化如图1所示。
①随着温度的升高， (g)的平衡物质的量分数先增大后减小的原因为 。
②科学家通过DFT计算得出反应Ⅱ的机理如图2所示，其中第二步反应为
(g)＋H2O(g)，则第一步反应的化学方程式为 ___________；
实验过程中未检测到 (g)的原因可能为 ___________。
③A点对应反应Ⅱ的平衡常数K＝________(保留两位有效数字)。[其表达式为用相对分压代替浓度平衡常数表达式中的浓度，气体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以p0(p0＝100 kPa)]
④实际生产中若充入一定量N2(不参与反应)，可提高丙烯腈的平衡产率，原因为
___________。
(3)利用电解法由丙烯腈制备乙二腈[NC(CH2)4CN]的装置如图3所示。通电过程中，石墨电极2上的电极反应式为 ____________。
【答案】 (1)＋34 kJ·mol－1 (2)①反应Ⅰ、Ⅱ均为吸热反应，最高点前反应Ⅰ进行程度大，最高点后反应Ⅱ进行程度大
② 第二步反应的活化能远小于第一步，第二步反应的速率远大于第一步反应的速率 ③0．011
④该反应为气体分子数增大的反应，恒压密闭容器中充入一定量N2，可降低各气体分压(相当于扩大容器体积)，会使反应Ⅱ的平衡正向移动
(3)2CH2===CHCN＋2e－＋2H＋===NC(CH2)4CN
【解析】 (1)反应的焓变＝反应物总键能－生成物总键能，故ΔH1＝[463＋413×9＋351×3＋348×3＋745－(413×8＋615＋745＋351×2＋348×2＋463×2)] kJ·mol－1＝＋34 kJ·mol－1。(2)②根据图2，由第二步反应可知，第一步反应是和氨气反应生成乙醇和；由图可知，第二步反应的活化能远小于第一步，所以第二步反应的速率远大于第一步反应的速率，第一步反应产生的很快被消耗，故实验过程中未检测到。③设初始时的物质的量为2 mol、氨气的物质的量为15 mol，由图1知，A点的含量为0，说明反应Ⅰ进行到底，生成了2 mol 和2 mol水；A点和丙烯腈的含量相等，说明1 mol 、1 mol氨气参与反应Ⅱ，生成了1 mol 乙醇、1 mol丙烯腈和1 mol水；则平衡体系中氨气为14 mol、为1 mol、丙烯腈为1 mol、乙醇为1 mol、水为3 mol，气体总物质的量为20 mol；由于平衡体系的压强为100 kPa，与p0相等，故A点对应反应Ⅱ的平衡常数＝0．011。(3)根据图示，结合题意知，石墨电极2上CH2===CHCN发生还原反应生成NC(CH2)4CN。
