1.我国科学家研发出一种利用乙醇进行绿色制氢的新途径,并实现高附加值乙酸的生产,涉及的反应如下:
反应Ⅰ $ {\rm . {\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{H}}_{5}\mathrm{O}\mathrm{H}(\mathrm{g})+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{g})\xlongequal{}2{\mathrm{H}}_{2}(\mathrm{g})+{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}(\mathrm{g})\mathrm{\Delta }{H}_{1}{K}_{1}} $ ;
反应Ⅱ $ {\rm . {\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{H}}_{5}\mathrm{O}\mathrm{H}(\mathrm{g})⇌{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{O}(\mathrm{g})+{\mathrm{H}}_{2}(\mathrm{g})\mathrm{\Delta }{H}_{2}{K}_{2}.} $ ;
反应Ⅲ $ {\rm . {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{O}(\mathrm{g})+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{g})\xlongequal{}{\mathrm{H}}_{2}(\mathrm{g})+{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}(\mathrm{g})\mathrm{\Delta }{H}_{3}{K}_{3}} $ 。
则下列关系式正确的是( )
A. $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{3}=\mathrm{\Delta }{H}_{1}-\mathrm{\Delta }{H}_{2}} $ ; $ {\rm {K}_{3}=\dfrac{{K}_{1}}{{K}_{2}}} $
B. $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{3}=\dfrac{\mathrm{\Delta }{H}_{1}-\mathrm{\Delta }{H}_{2}}{2}} $ ; $ {\rm {K}_{3}=\sqrt{\dfrac{{K}_{1}}{{K}_{2}}}} $
C. $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{3}=2\mathrm{\Delta }{H}_{1}+\mathrm{\Delta }{H}_{2}} $ ; $ {\rm {K}_{3}=\dfrac{{K}_{1}^{2}}{{K}_{2}}} $
D. $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{3}=\dfrac{\mathrm{\Delta }{H}_{1}-2\mathrm{\Delta }{H}_{2}}{2}} $ ; $ {\rm {K}_{3}=\sqrt{\dfrac{{K}_{1}}{{K}_{2}^{2}}}} $
反应Ⅰ-反应Ⅱ $ = $ 反应Ⅲ,由盖斯定律可得 $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{3}=\mathrm{\Delta }{H}_{1}-\mathrm{\Delta }{H}_{2}} $ ,而平衡常数之间是除法运算,则 $ {\rm {K}_{3}=\dfrac{{K}_{1}}{{K}_{2}}} $ , $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确。
2.人体中的血红蛋白分子 $ {\rm (\mathrm{H}\mathrm{b})} $ 可以与 $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}} $ 分子结合形成氧合血红蛋白分子 $ {\rm \mathrm{H}\mathrm{b}({\mathrm{O}}_{2}):\mathrm{H}\mathrm{b}+{\mathrm{O}}_{2}⇌\mathrm{H}\mathrm{b}({\mathrm{O}}_{2})\mathrm{\Delta }H < 0.} $ (平衡常数为 $ {\rm {K}_{1}} $ ),更易与 $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{O}} $ 分子结合生成 $ {\rm \mathrm{H}\mathrm{b}(\mathrm{C}\mathrm{O}):\mathrm{H}\mathrm{b}+\mathrm{C}\mathrm{O}⇌\mathrm{H}\mathrm{b}(\mathrm{C}\mathrm{O}).} $ (平衡常数为 $ {\rm {K}_{2}} $ )而造成 $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{O}} $ 中毒。下列说法错误的是( )
A.人体发烧时血红蛋白输送 $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}} $ 的能力增强
B.深海潜水人员从水中浮出时不宜太快
C.若有人 $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{O}} $ 中毒,应将中毒者移至空旷处或高压氧舱中
D. $ {\rm \mathrm{H}\mathrm{b}(\mathrm{C}\mathrm{O})+{\mathrm{O}}_{2}⇌\mathrm{H}\mathrm{b}({\mathrm{O}}_{2})+\mathrm{C}\mathrm{O}K=\dfrac{{K}_{1}}{{K}_{2}}.} $
温度升高, $ {\rm \mathrm{H}\mathrm{b}+{\mathrm{O}}_{2}⇌\mathrm{H}\mathrm{b}({\mathrm{O}}_{2}).} $ 平衡向吸热方向即逆反应方向移动,血红蛋白输送 $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}} $ 的能力减弱, $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误;深海压强较大,从深海浮出时压强减小, $ {\rm \mathrm{H}\mathrm{b}+{\mathrm{O}}_{2}⇌\mathrm{H}\mathrm{b}({\mathrm{O}}_{2}).} $ 平衡向气体分子数增大的方向即逆反应方向移动,大量氧合血红蛋白分子 $ {\rm \mathrm{H}\mathrm{b}({\mathrm{O}}_{2})} $ 分解释放 $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}} $ ,且上浮过快,外界压强迅速减小,溶解在血液中的 $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}} $ 会迅速逸出形成气泡,阻塞血管,危害健康, $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确; $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}} $ 浓度增大,有利于 $ {\rm \mathrm{H}\mathrm{b}+{\mathrm{O}}_{2}⇌\mathrm{H}\mathrm{b}({\mathrm{O}}_{2}).} $ 平衡向正反应方向移动, $ {\rm \mathrm{H}\mathrm{b}} $ 减少,促使 $ {\rm \mathrm{H}\mathrm{b}+\mathrm{C}\mathrm{O}⇌\mathrm{H}\mathrm{b}(\mathrm{C}\mathrm{O}).} $ 平衡向逆反应方向移动,减轻 $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{O}} $ 中毒, $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确;该反应的平衡常数 $ {\rm K=\dfrac{c[\mathrm{H}\mathrm{b}({\mathrm{O}}_{2})]\cdot c(\mathrm{C}\mathrm{O})}{c[\mathrm{H}\mathrm{b}(\mathrm{C}\mathrm{O})]\cdot c({\mathrm{O}}_{2})}=\dfrac{c[\mathrm{H}\mathrm{b}({\mathrm{O}}_{2})]\cdot c(\mathrm{C}\mathrm{O})\cdot c(\mathrm{H}\mathrm{b})}{c[\mathrm{H}\mathrm{b}(\mathrm{C}\mathrm{O})]\cdot c({\mathrm{O}}_{2})\cdot c(\mathrm{H}\mathrm{b})}=\dfrac{{K}_{1}}{{K}_{2}}} $ , $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。
3.在 $ {\rm 2\mathrm{L}} $ 密闭容器中充入气体A和B,发生反应 $ {\rm \mathrm{A}(\mathrm{g})+\mathrm{B}(\mathrm{g})⇌\mathrm{C}(\mathrm{g})+2\mathrm{D}(\mathrm{s})\mathrm{\Delta }H.} $ ,所得实验数据如表。下列说法正确的是( )
|
实验编号 |
温度/ $ ℃ $ |
起始时物质的量/ $ \mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ |
平衡时物质的量/ $ \mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ |
|
|
$ {\rm n(\mathrm{A})} $ |
$ {\rm n(\mathrm{B})} $ |
$ {\rm n(\mathrm{C})} $ |
||
|
① |
300 |
0.40 |
0.10 |
0.09 |
|
② |
500 |
0.40 |
0.10 |
0.08 |
|
③ |
500 |
0.20 |
0.05 |
$ a $ |
A.升高温度,平衡向正反应方向移动
B. $ 500℃ $ 时该反应的平衡常数 $ {\rm K=0.16} $
C.③中达到平衡时,A的转化率大于 $ 20\% $
D.②中平衡后继续充入B和C各 $ 0.1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ ,平衡正移
由实验①和实验②中数据可知,升高温度,平衡时 $ {\rm \mathrm{C}} $ 的物质的量减少,说明升温平衡逆向移动, $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误; $ 500℃ $ 时,在 $ {\rm 2\mathrm{L}} $ 密闭容器中反应,根据实验②中数据列出三段式:
$ {\rm\hspace{-0.5em} \begin{array} {l} \rm\hspace{-0.5em} \begin{array}{cccccccc}& \mathrm{A}\left(\mathrm{g}\right)& +& \mathrm{B}\left(\mathrm{g}\right)& ⇌& \mathrm{C}\left(\mathrm{g}\right)& +& 2\mathrm{D}\left(\mathrm{s}\right)\\ 起始浓度/\left(\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\right)& 0.2& & 0.05& & 0& & \\ 转化浓度/\left(\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\right)& 0.04& & 0.04& & 0.04& & \\ 平衡浓度/\left(\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\right)& 0.16& & 0.01& & 0.04& & \end{array} \hspace{-0.5em}\end{array} \hspace{-0.5em} } $
则 $ {\rm K=\dfrac{0.04}{0.16×0.01}=25} $ , $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误;由上述分析可得实验②中 $ {\rm \mathrm{A}} $ 的转化率为 $ \dfrac{0.04}{0.2}×100\%=20\% $ ,而实验③与实验②相比,温度相同,但投入反应物的量减半,则相当于减压,该反应为气体分子数减少的反应,减压平衡逆向移动,所以实验③中 $ {\rm \mathrm{A}} $ 的转化率小于 $ 20\% $ , $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误;②中平衡后继续充入 $ {\rm \mathrm{B}} $ 和 $ {\rm \mathrm{C}} $ 各 $ 0.1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ ,根据上述三段式中数据可得浓度商 $ {\rm Q=\dfrac{0.04+\dfrac{0.1}{2}}{0.16×[0.01+(\dfrac{0.1}{2})]}=9.375 < K} $ ,则平衡正向移动, $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。
4.已知 $ {\rm 2{\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})⇌{\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{4}(\mathrm{g})\mathrm{\Delta }H < 0.} $ , $ {\rm {v}_{正}({\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2})={k}_{1}{c}^{2}({\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2})} $ , $ {\rm {v}_{逆}({\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{4})={k}_{2}c({\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{4})} $ , $ {k}_{1} $ 、 $ {k}_{2} $ 为速率常数,只与温度有关, $ {\rm {T}_{0}} $ 时, $ {k}_{1}={k}_{2} $ 。将一定量 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}} $ 充入注射器中,改变活塞位置,气体透光率随时间变化如图所示(气体颜色越深,透光率越低),下列说法正确的是( )

A. $ d $ 点, $ {\rm {v}_{正}({\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}) > {v}_{逆}({\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2})} $
B. $ {\rm {T}_{0}} $ 时,该反应的化学平衡常数 $ {\rm K=1} $
C. $ {\rm {T}_{1}} $ 时, $ {k}_{2}=0.6{k}_{1} $ ,则 $ {\rm {T}_{1} > {T}_{0}} $
D. $ c $ 、 $ d $ 两点对应气体的平均摩尔质量: $ {\rm {\overline{M}}_{c} > {\overline{M}}_{d}} $
反应体系中 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}} $ 为有色气体, $ {\rm {\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{4}} $ 为无色气体,结合题意知,体系中 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}} $ 越多,气体颜色越深,透光率越低。由图知, $ d $ 点后透光率减小,说明 $ {\rm c({\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2})} $ 增大,此时反应逆向进行,故 $ d $ 点: $ {\rm {v}_{逆}({\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2}) > {v}_{正}({\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2})} $ , $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误;反应到达平衡时 $ {\rm {v}_{正}({\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2})=2{v}_{逆}({\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{4})} $ ,代入题给表达式得 $ {\rm {k}_{1}{c}^{2}({\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2})=2{k}_{2}c({\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{4})} $ , $ {\rm {T}_{0}} $ 时, $ {k}_{1}={k}_{2} $ ,则平衡常数 $ {\rm K=\dfrac{c({\mathrm{N}}_{2}{\mathrm{O}}_{4})}{{c}^{2}({\mathrm{N}\mathrm{O}}_{2})}=\dfrac{{k}_{1}}{2{k}_{2}}=\dfrac{1}{2}} $ , $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误; $ {\rm {T}_{1}} $ 时, $ {k}_{2}=0.6{k}_{1} $ ,根据上述分析可得: $ {\rm {T}_{1}} $ 时 $ {\rm K^\prime =\dfrac{{k}_{1}}{2{k}_{2}}=\dfrac{5}{6} > {T}_{0}} $ 时平衡常数 $ {\rm K=\dfrac{1}{2}} $ ,已知反应放热,则 $ {\rm K} $ 越大,对应温度越低,即 $ {\rm {T}_{1} < {T}_{0}} $ , $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误;平均摩尔质量 $ {\rm \overline{M}=\dfrac{m(气)}{n(气)}} $ ,气体的总质量始终不变, $ {\rm \overline{M}} $ 与 $ n $ (气)成反比,根据题图剖析知, $ {\rm {\overline{M}}_{c} > {\overline{M}}_{d}} $ , $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。
【题图剖析】

5.某团队研制出廉价的绿色丙烯生产催化剂,工作原理如图甲。不同压强下在密闭容器中充入 $ {\rm {\mathrm{C}}_{3}{\mathrm{H}}_{8}(\mathrm{g})} $ 发生反应: $ {\rm {\mathrm{C}}_{3}{\mathrm{H}}_{8}(\mathrm{g})⇌{\mathrm{C}}_{3}{\mathrm{H}}_{6}(\mathrm{g})+{\mathrm{H}}_{2}(\mathrm{g}).} $ ,丙烷平衡转化率在不同压强下随温度变化关系如图乙所示, $ {\rm {p}_{2}=7\mathrm{M}\mathrm{P}\mathrm{a}} $ ,下列说法正确的是( )


A.使用该催化剂可以减少积碳产生,提高原料平衡转化率
B. $ {\rm {\mathrm{C}}_{3}{\mathrm{H}}_{8}(\mathrm{g})⇌{\mathrm{C}}_{3}{\mathrm{H}}_{6}(\mathrm{g})+{\mathrm{H}}_{2}(\mathrm{g}).} $ 的 $ {\rm \mathrm{\Delta }H < 0} $
C. $ {p}_{1} > {p}_{2} > {p}_{3} $
D. $ a $ 点的平衡常数 $ {\rm {K}_{\mathrm{p}}} $ 为 $ {\rm \dfrac{4}{3}\mathrm{M}\mathrm{P}\mathrm{a}} $
由题图甲可知,该催化剂可减少积碳产生,但不影响平衡移动,不能提高原料平衡转化率, $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误;由题图乙可知,温度升高丙烷平衡转化率增大,说明升温平衡正向移动,正反应为吸热反应, $ {\rm \mathrm{\Delta }H > 0} $ , $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误;正反应为气体分子数增大的反应,增大压强平衡逆向移动,丙烷平衡转化率降低,相同温度下,不同压强对应的转化率: $ {p}_{1} > {p}_{2} > {p}_{3} $ ,则压强: $ {p}_{1} < {p}_{2} < {p}_{3} $ , $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误; $ a $ 点总压 $ {\rm {p}_{2}=7\mathrm{M}\mathrm{P}\mathrm{a}} $ 、丙烷平衡转化率为 $ 40\% $ ,设初始投入 $ {\rm 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{C}}_{3}{\mathrm{H}}_{8}} $ ,根据 $ \alpha $ (丙烷) $ =40\% $ 可知丙烷转化了 $ 0.4\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ ,列三段式:
$ {\rm\hspace{-0.5em} \begin{array} {l} \rm\hspace{-0.5em} \begin{array}{cccccc}& {\mathrm{C}}_{3}{\mathrm{H}}_{8}\left(\mathrm{g}\right)& ⇌& {\mathrm{C}}_{3}{\mathrm{H}}_{6}\left(\mathrm{g}\right)& +& {\mathrm{H}}_{2}\left(\mathrm{g}\right)\\ {n}_{起}/\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}& 1& & 0& & 0\\ {n}_{转}/\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}& 0.4& & 0.4& & 0.4\\ {n}_{平}/\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}& 0.6& & 0.4& & 0.4\end{array} \hspace{-0.5em}\end{array} \hspace{-0.5em} } $
则平衡时 $ {n}_{总}=1.4\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ ,各组分的分压分别为 $ {\rm p({\mathrm{C}}_{3}{\mathrm{H}}_{8})=\dfrac{0.6}{1.4}×7\mathrm{M}\mathrm{P}\mathrm{a}=3\mathrm{M}\mathrm{P}\mathrm{a}} $ , $ {\rm p({\mathrm{C}}_{3}{\mathrm{H}}_{6})=p({\mathrm{H}}_{2})=\dfrac{0.4}{1.4}×7\mathrm{M}\mathrm{P}\mathrm{a}=2\mathrm{M}\mathrm{P}\mathrm{a}} $ ,故平衡常数 $ {\rm {K}_{\mathrm{p}}=\dfrac{p({\mathrm{C}}_{3}{\mathrm{H}}_{6})\cdot p({\mathrm{H}}_{2})}{p({\mathrm{C}}_{3}{\mathrm{H}}_{8})}=\dfrac{2×2}{3}\mathrm{M}\mathrm{P}\mathrm{a}=\dfrac{4}{3}\mathrm{M}\mathrm{P}\mathrm{a}} $ , $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。
6.两种酸式碳酸盐的分解反应如下。某温度平衡时总压强分别为 $ {p}_{1} $ 和 $ {p}_{2} $ 。
反应 $ {\rm 1:{\mathrm{N}\mathrm{H}}_{4}{\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3}(\mathrm{s})⇌{\mathrm{N}\mathrm{H}}_{3}(\mathrm{g})+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{g})+{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g}){p}_{1}=3.6×{10}^{4}\mathrm{P}\mathrm{a}.} $
反应 $ {\rm 2:2{\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3}(\mathrm{s})⇌{\mathrm{N}\mathrm{a}}_{2}{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3}(\mathrm{s})+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{g})+{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g}){p}_{2}=4×{10}^{3}\mathrm{P}\mathrm{a}.} $
该温度下,刚性密闭容器中放入 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{H}}_{4}{\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3}} $ 和 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{a}}_{2}{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{3}} $ 固体,平衡后以上3种固体均大量存在。下列说法错误的是( )
A.反应2的平衡常数为 $ {\rm 4×{10}^{6}{\mathrm{P}\mathrm{a}}^{2}} $
B.通入 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{H}}_{3}} $ ,再次平衡后 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{H}}_{3}} $ 的分压增大
C.平衡后总压强为 $ {\rm 4.36×{10}^{5}\mathrm{P}\mathrm{a}} $
D.缩小体积,反应1和2平衡均逆向移动
反应2生成等物质的量的 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{g})} $ 和 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})} $ ,则 $ {\rm p({\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O})=p({\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2})} $ ,且 $ {\rm {p}_{2}=p({\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O})+p({\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2})} $ ,则 $ {\rm p({\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O})=p({\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2})=\dfrac{{p}_{2}}{2}=2×{10}^{3}\mathrm{P}\mathrm{a}} $ ,反应2的平衡常数 $ {\rm {K}_{\mathrm{p}2}=p({\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O})\cdot p({\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2})=4×{10}^{6}{\mathrm{P}\mathrm{a}}^{2}} $ , $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确;通入 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{H}}_{3}} $ 后,根据勒夏特列原理,反应1平衡逆向移动以消耗部分 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{H}}_{3}} $ ,温度不变,平衡常数不变,故 $ {\rm p({\mathrm{N}\mathrm{H}}_{3})=\dfrac{{K}_{\mathrm{p}1}}{p({\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O})\cdot p({\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2})}=\dfrac{{K}_{\mathrm{p}1}}{{K}_{\mathrm{p}2}}} $ 不变,即 $ {\rm {\mathrm{N}\mathrm{H}}_{3}} $ 的分压不变, $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误;根据 $ {\rm \mathrm{A}} $ 项分析,同样可计算反应1平衡常数 $ {\rm {K}_{\mathrm{p}1}} $ , $ {\rm p({\mathrm{N}\mathrm{H}}_{3})=p({\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O})=p({\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2})=\dfrac{{p}_{1}}{3}=\dfrac{3.6×{10}^{4}}{3}\mathrm{P}\mathrm{a}=1.2×{10}^{4}\mathrm{P}\mathrm{a}} $ ,故 $ {\rm {K}_{\mathrm{p}1}=p({\mathrm{N}\mathrm{H}}_{3})\cdot p({\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O})\cdot p({\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2})={\left(1.2×{10}^{4}\right) ^ {3}}{\mathrm{P}\mathrm{a}}^{3}=1.728×{10}^{12}{\mathrm{P}\mathrm{a}}^{3}} $ ,反应1和反应2中均存在 $ {\rm n({\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O})=n({\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2})} $ ,则始终存在 $ {\rm p({\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O})=p({\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2})} $ ,且温度不变,平衡常数不变,则 $ {\rm p({\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O})=p({\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2})=\sqrt{{K}_{\mathrm{p}2}}=2×{10}^{3}\mathrm{P}\mathrm{a}} $ , $ {\rm p({\mathrm{N}\mathrm{H}}_{3})=\dfrac{{K}_{\mathrm{p}1}}{{K}_{\mathrm{p}2}}=4.32×{10}^{5}\mathrm{P}\mathrm{a}} $ ,总压强为 $ {\rm p({\mathrm{N}\mathrm{H}}_{3})+p({\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O})+p({\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2})=(4.32×{10}^{5}+2×{10}^{3}+2×{10}^{3})\mathrm{P}\mathrm{a}=4.36×{10}^{5}\mathrm{P}\mathrm{a}} $ , $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确;缩小体积时,气体分压瞬间增大, $ {\rm Q} $ 超过 $ {\rm K} $ ,导致反应1和2平衡均逆向移动, $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。
7.一定条件下,银催化剂表面上存在反应: $ {\rm {\mathrm{A}\mathrm{g}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{s})⇌2\mathrm{A}\mathrm{g}(\mathrm{s})+\dfrac{1}{2}{\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})\mathrm{\Delta }H > 0.} $ ,起始状态Ⅰ中有 $ {\rm {\mathrm{A}\mathrm{g}}_{2}\mathrm{O}} $ 、 $ {\rm \mathrm{A}\mathrm{g}} $ 和 $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}} $ ,经下列过程达到各平衡状态(已知状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等),下列叙述不正确的是( )

A.压强大小: $ p(Ⅰ) > p(Ⅲ) $
B.平衡常数: $ {\rm K(Ⅱ) > K(Ⅳ)} $
C.逆反应速率: $ v(Ⅰ) > v(Ⅱ)=v(Ⅲ) > v(Ⅳ) $
D.若体积 $ {\rm V(Ⅲ)=4V(Ⅰ)} $ ,则浓度商 $ {\rm Q(Ⅰ)=\dfrac{1}{2}K(Ⅲ)} $
反应 $ {\rm {\mathrm{A}\mathrm{g}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{s})⇌2\mathrm{A}\mathrm{g}(\mathrm{s})+\dfrac{1}{2}{\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g}).} $ 的平衡常数 $ {\rm {K}_{\mathrm{p}}={p}^{\frac{1}{2}}({\mathrm{O}}_{2})} $ ,温度不变,平衡常数不变,则 $ {\rm p({\mathrm{O}}_{2})} $ 不变,即体系总压强不变;反应 $ {\rm \mathrm{\Delta }H > 0} $ ,为吸热反应,降低温度,平衡逆向移动。状态Ⅱ $ \to Ⅲ. $ 温度不变,体积增大(减小压强),平衡向气体分子数增多的正反应方向移动,固体质量减小,但平衡常数不变,即 $ {\rm p({\mathrm{O}}_{2})} $ 不变, $ p(Ⅱ)=p(Ⅲ) $ ;而状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等,所以恒温恒容下起始状态Ⅰ向固体质量增大(逆反应)的方向进行达到平衡状态Ⅱ,体系压强减小,即 $ p(Ⅰ) > p(Ⅱ) $ ,因此 $ p(Ⅰ) > p(Ⅲ) $ , $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确。平衡常数 $ {\rm K} $ 仅与温度有关,状态Ⅱ $ \to Ⅲ. $ 温度不变, $ {\rm K(Ⅱ)=K(Ⅲ)} $ ;状态Ⅲ $ \to Ⅳ. $ 温度降低,平衡逆向移动, $ {\rm K} $ 减小,故 $ {\rm K(Ⅲ) > K(Ⅳ)} $ ,即 $ {\rm K(Ⅱ) > K(Ⅳ)} $ , $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确。起始状态Ⅰ逆向进行达到平衡状态Ⅱ,故 $ v(Ⅰ) > v(Ⅱ) $ ;状态Ⅱ、Ⅲ温度相同,压强也相同,则 $ v(Ⅱ)=v(Ⅲ) $ ;状态Ⅲ $ \to Ⅳ. $ 温度降低且压强减小,故 $ v(Ⅲ) > v(Ⅳ) $ ,即 $ v(Ⅰ) > v(Ⅱ)=v(Ⅲ) > v(Ⅳ) $ , $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确。状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等,则体系内 $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}} $ 的质量(物质的量)也相等,而体积 $ {\rm V(Ⅲ)=4V(Ⅰ)} $ ,则压强 $ {\rm {p}_{{\mathrm{O}}_{2}}(Ⅰ)=4{p}_{{\mathrm{O}}_{2}}(Ⅲ)} $ ,因此浓度商 $ {\rm Q(Ⅰ)={[{p}_{{\mathrm{O}}_{2}}(Ⅰ)]}^{\frac{1}{2}}={[4{p}_{{\mathrm{O}}_{2}}(Ⅲ)]}^{\frac{1}{2}}=2{[{p}_{{\mathrm{O}}_{2}}(Ⅲ)]}^{\frac{1}{2}}=2K(Ⅲ)} $ , $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。
【题图剖析】

8.科研人员向某恒容密闭容器中充入一定量的 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})} $ 和 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}(\mathrm{g})} $ ,测得其浓度分别为 $ {\rm 4\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ 和 $ {\rm 12\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ ,发生反应: $ {\rm 2{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})+6{\mathrm{H}}_{2}(\mathrm{g})⇌{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}\xlongequal{}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}(\mathrm{g})+4{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{g})\mathrm{\Delta }H.} $ ,测得不同温度下 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 的平衡转化率如图所示。

回答下列问题:
(1) 该反应的 $ {\rm \mathrm{\Delta }H} $ 0(填“ $ > $ ”或“ $ < $ ”), $ {\rm M} $ 点 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}} $ 的平衡转化率为 ,下列事实能说明该反应达到平衡状态的是 (填序号)。
A.混合气体中乙烯与水的体积分数之比为 $ 1:4 $
B.断裂 $ {\rm \mathrm{H}—\mathrm{O}} $ 、 $ {\rm \mathrm{H}—\mathrm{H}} $ 的数量相同
C. $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 与乙烯的生成速率之比为 $ 2:1 $
D.混合气体的密度保持不变
(2)
① $ 250℃ $ 时, $ {\rm {M}_{1}} $ 点时乙烯的 $ {v}_{生成} $ $ {v}_{消耗} $ (填“ $ > $ ”或“ $ < $ ”)。
② $ 250℃ $ 时,反应开始到达到平衡所用时间为 $ 10 \min $ ,则 $ 0\sim 10 \min $ 内用 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 表示的平均反应速率 $ {\rm v({\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2})=} $ $ {\rm \mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot { \min }^{-1}} $ ,该反应的平衡常数 $ {\rm K=} $ (用分数表示)。
(3) 在恒容条件下,写出两种提高 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 的平衡转化率的措施: 。
(1) $ < $ ; $ 50\% $ ;C
(2) ① $ > $
② 0.2; $ \dfrac{1}{729} $
(3) 增大氢气的浓度、适当降低温度(或者不断分离出产品等,合理即可)
(1) 温度升高 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 的平衡转化率减小,说明升温平衡逆向移动,正反应为放热反应, $ {\rm \mathrm{\Delta }H < 0} $ 。由题给数据知投入的 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 和 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}} $ 物质的量浓度之比为 $ 1:3 $ , $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 和 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}} $ 反应消耗量之比等于化学计量数之比,为 $ 1:3 $ ,则 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 和 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}} $ 的平衡转化率相同, $ {\rm M} $ 点时 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}} $ 的平衡转化率为 $ 50\% $ 。 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}\xlongequal{}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}} $ 和 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ 都是生成物且起始投入量为0,故二者的物质的量之比始终为 $ 1:4 $ ,混合气体中乙烯与水的体积分数之比为 $ 1:4 $ 不能说明反应处于平衡状态, $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误;若断裂 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ 中 $ {\rm \mathrm{H}—\mathrm{O}} $ 、 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}} $ 中 $ {\rm \mathrm{H}—\mathrm{H}} $ 的数量相同,则 $ {\rm {v}_{正}({\mathrm{H}}_{2})=2{v}_{逆}({\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O})} $ ,不满足化学计量数之比,即正、逆反应速率不相等,反应未达到平衡, $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误; $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 与乙烯的生成速率之比为 $ 2:1 $ ,即 $ {\rm {v}_{正}({\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{H}}_{4}):{v}_{逆}({\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2})=1:2} $ ,符合正、逆反应速率相等,反应达到平衡, $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确;混合气体密度 $ {\rm \rho =\dfrac{m}{V}} $ ,气体总质量始终不变,恒容条件下 $ {\rm V} $ 始终不变,故 $ \rho $ 为定值, $ \rho $ 不变不能说明反应达到平衡, $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。
(2) ① $ {\rm {M}_{1}} $ 未处于平衡状态,由分析可知 $ {\rm {M}_{1}} $ 点乙烯的 $ {v}_{生成} > {v}_{消耗} $ 。
② 由图知 $ 250℃ $ 时,达到平衡时 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 的转化率为 $ 50\% $ ,则 $ {\rm \mathrm{\Delta }c({\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2})=4\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}×50\%=2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ , $ {\rm v({\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2})=\dfrac{2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}}{10 \min }=0.2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot { \min }^{-1}} $ ;根据题给数据列出三段式如下:
$ {\rm\hspace{-0.5em} \begin{array} {l} \rm\hspace{-0.5em} \begin{array}{cccccccc}& 2{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}\left(\mathrm{g}\right)& +& 6{\mathrm{H}}_{2}\left(\mathrm{g}\right)& ⇌& {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}\xlongequal{}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}\left(\mathrm{g}\right)& +& 4{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}\left(\mathrm{g}\right)\\ {c}_{始}/\left(\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\right)& 4& & 12& & 0& & 0\\ \mathrm{\Delta }c/\left(\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\right)& 2& & 6& & 1& & 4\\ {c}_{平}/\left(\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\right)& 2& & 6& & 1& & 4\end{array} \hspace{-0.5em}\end{array} \hspace{-0.5em} } $
则平衡常数 $ {\rm K=\dfrac{c({\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}\xlongequal{}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2})×{c}^{4}({\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O})}{{c}^{2}({\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2})×{c}^{6}({\mathrm{H}}_{2})}=\dfrac{1×{4}^{4}}{{2}^{2}×{6}^{6}}=\dfrac{1}{729}} $ 。
(3) 提高 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 的平衡转化率,即使平衡正向移动,该反应是放热反应,则适当降低温度可使平衡正向移动,增大 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}} $ 的浓度,分离出生成物 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}\xlongequal{}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}(\mathrm{g})} $ 或 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{g})} $ 也能使平衡正向移动,均能提高 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 的平衡转化率。
【题图剖析】
