1.向某密闭容器中加入一定量的气体A,发生反应: $ {\rm 3\mathrm{A}(\mathrm{g})⇌2\mathrm{B}(\mathrm{g})+\mathrm{D}.} $ (?) $ {\rm \mathrm{\Delta }H < 0} $ ,下图为 $ {t}_{2} $ 时刻后改变条件时平衡体系中正、逆反应速率随时间变化的情况, $ {t}_{2}\sim {t}_{5} $ 四个阶段都各改变一种反应条件且互不相同, $ {t}_{3} $ 时加入了催化剂。下列说法错误的是( )

A. $ {t}_{2} $ 时改变的条件可能为减小B的浓度
B.由图可知,物质D为气体
C. $ {t}_{5} $ 改变的条件为升高温度,平衡常数减小
D.若 $ {t}_{6} $ 时刻增大反应物A的浓度,则再次平衡后,B的体积分数增大
$ {t}_{2} $ 改变条件的瞬间图像连续,只有一个方向的速率减小,则改变的条件为减小某一物质的浓度, $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确; $ {t}_{3} $ 时加入了催化剂, $ {t}_{4}\sim {t}_{5} $ 阶段平衡不移动,反应速率“突变式”减小,说明该反应为气体分子数不变的反应,改变的条件是减小压强,则物质 $ {\rm \mathrm{D}} $ 为气体, $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确; $ {t}_{5} $ 时正、逆反应速率均“突变式”增大,改变的条件为升高温度,该反应 $ {\rm \mathrm{\Delta }H < 0} $ ,平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小, $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确;若 $ {t}_{6} $ 时刻增大反应物 $ {\rm \mathrm{A}} $ 的浓度,等效于增大压强,由于该反应为气体分子数不变的反应,则再次平衡后, $ {\rm \mathrm{B}} $ 的体积分数不变, $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。
2. $ {\rm T℃} $ 下,向 $ {\rm 0.5\mathrm{L}} $ 的恒容密闭容器中充入等物质的量的 $ {\rm \mathrm{P}} $ 和 $ {\rm \mathrm{Q}} $ ,发生反应 $ {\rm 2\mathrm{P}(\mathrm{g})+2\mathrm{Q}(\mathrm{g})⇌\mathrm{R}(\mathrm{g})+2\mathrm{S}(\mathrm{g})\mathrm{\Delta }H > 0.} $ ,反应速率可表示为 $ {\rm {v}_{正}={k}_{正}\cdot {c}^{2}(\mathrm{P})\cdot {c}^{2}(\mathrm{Q})} $ , $ {\rm {v}_{逆}={k}_{逆}\cdot c(\mathrm{R})\cdot {c}^{2}(\mathrm{S})} $ ,其中 $ {k}_{正} $ 、 $ {k}_{逆} $ 为速率常数。反应过程中 $ {\rm \mathrm{S}} $ 和 $ {\rm \mathrm{P}} $ 的物质的量浓度变化如图所示,下列说法错误的是( )

A. $ {\rm \mathrm{Q}} $ 的初始投料量为 $ 2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $
B.反应开始至平衡,生成 $ {\rm \mathrm{R}} $ 的平均速率为 $ {\rm 0.02\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot { \min }^{-1}} $
C.平衡时,再充入 $ {\rm 0.1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{P}} $ 、 $ {\rm 0.1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{S}} $ ,平衡逆向移动
D. $ a $ 点时, $ \dfrac{{v}_{逆}}{{v}_{正}}=\dfrac{1}{160} $
根据题图可知,开始时 $ {\rm {c}_{0}(\mathrm{P})=4.0\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ ,则 $ {\rm {n}_{0}(\mathrm{P})=2.0\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}} $ ,由于加入的是等物质的量的 $ {\rm \mathrm{P}} $ 和 $ {\rm \mathrm{Q}} $ ,故 $ {\rm \mathrm{Q}} $ 的初始投料量为 $ 2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ , $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确; $ 80 \min $ 时,反应达到平衡, $ {\rm \mathrm{S}} $ 的浓度为 $ {\rm 3.2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ ,根据物质反应转化关系可知 $ {\rm \mathrm{R}} $ 的浓度为 $ {\rm 1.6\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ ,则生成 $ {\rm \mathrm{R}} $ 的平均速率 $ {\rm v(\mathrm{R})=\dfrac{1.6\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}}{80 \min }=0.02\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot \min} $ , $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确;开始时 $ {\rm {c}_{0}(\mathrm{P})={c}_{0}(\mathrm{Q})=4.0\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ , $ {\rm {c}_{0}(\mathrm{R})={c}_{0}(\mathrm{S})=0} $ ,反应达到平衡时 $ {\rm c(\mathrm{S})=3.2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ , $ {\rm c(\mathrm{R})=1.6\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ , $ {\rm c(\mathrm{P})=c(\mathrm{Q})=0.8\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ , $ {\rm K=\dfrac{c(\mathrm{R})\cdot {c}^{2}(\mathrm{S})}{{c}^{2}(\mathrm{P})\cdot {c}^{2}(\mathrm{Q})}=\dfrac{1.6×{3.2}^{2}}{{0.8}^{2}×{0.8}^{2}}=40} $ ,平衡时,向恒容密闭容器中再充入 $ {\rm 0.1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{P}} $ 和 $ {\rm 0.1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{S}} $ ,此时 $ {\rm c(\mathrm{P})=1.0\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ 、 $ {\rm c(\mathrm{Q})=0.8\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ 、 $ {\rm c(\mathrm{R})=1.6\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ , $ {\rm c(\mathrm{S})=3.4\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ , $ {\rm Q=\dfrac{1.6×{3.4}^{2}}{{1}^{2}×{0.8}^{2}}=28.9 < K} $ ,则平衡正向移动, $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误;平衡时 $ {v}_{正}={v}_{逆} $ ,则 $ {\rm \dfrac{{k}_{正}}{{k}_{逆}}=\dfrac{c(\mathrm{R})\cdot {c}^{2}(\mathrm{S})}{{c}^{2}(\mathrm{P})\cdot {c}^{2}(\mathrm{Q})}=K=40\mathrm{L}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $ ,在 $ a $ 点时 $ {\rm c(\mathrm{P})=c(\mathrm{S})} $ ,且由方程式知 $ {\rm \mathrm{\Delta }c(\mathrm{P})=\mathrm{\Delta }c(\mathrm{S})} $ ,则 $ {\rm {c}_{0}(\mathrm{P})-c(\mathrm{P})=c(\mathrm{S})=c(\mathrm{P})} $ , $ {\rm c(\mathrm{P})=\dfrac{1}{2}{c}_{0}(\mathrm{P})=2.0\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ ,故 $ {\rm c(\mathrm{S})=2.0\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ , $ {\rm c(\mathrm{Q})=2.0\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ , $ {\rm c(\mathrm{R})=1.0\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}} $ ,则 $ \dfrac{{v}_{逆}}{{v}_{正}}=\dfrac{{k}_{逆}\cdot 1.0×{2.0}^{2}}{{k}_{正}\cdot {2.0}^{2}×{2.0}^{2}}=\dfrac{1}{40}×\dfrac{1}{4}=\dfrac{1}{160} $ , $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。
3.工业上以 $ {\rm {\mathrm{S}}_{8}} $ 与 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{4}} $ 为原料制备 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{S}}_{2}} $ ,涉及的反应如下:
反应Ⅰ $ {\rm . {\mathrm{S}}_{8}(\mathrm{g})⇌4{\mathrm{S}}_{2}(\mathrm{g})\mathrm{\Delta }{H}_{1}.} $
反应Ⅱ $ {\rm . 2{\mathrm{S}}_{2}(\mathrm{g})+{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{4}(\mathrm{g})⇌{\mathrm{C}\mathrm{S}}_{2}(\mathrm{g})+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{S}(\mathrm{g}).} $ $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{2}} $
一定条件下, $ {\rm {\mathrm{S}}_{8}} $ 分解产生的 $ {\rm {\mathrm{S}}_{2}} $ 的体积分数 $ {\rm [\dfrac{V({\mathrm{S}}_{2})}{V({\mathrm{S}}_{2})+V({\mathrm{S}}_{8})}×100\%]} $ 、 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{4}} $ 的平衡转化率随温度的变化如图所示。下列说法错误的是( )

A. $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{1} > 0} $ , $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{2} < 0} $
B.保持恒温恒压,向反应容器内通入氦气, $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{4}} $ 的平衡转化率减小
C.工业上一般控制反应温度高于 $ 600℃ $ ,其原因是低于 $ 600℃ $ 时, $ {\rm {\mathrm{S}}_{2}} $ 浓度较小,速率较慢
D.某温度下若 $ {\rm {\mathrm{S}}_{8}(\mathrm{g})} $ 完全分解为 $ {\rm {\mathrm{S}}_{2}(\mathrm{g})} $ ,在密闭容器中投入 $ {\rm 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{S}}_{8}(\mathrm{g})} $ 和 $ {\rm 2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{4}(\mathrm{g})} $ 反应,当 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{S}}_{2}(\mathrm{g})} $ 的体积分数为 $ 10\% $ 时, $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{4}} $ 的转化率为 $ 30\% $
由题图可知,升高温度, $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{4}} $ 的平衡转化率减小,则反应Ⅱ的平衡向逆反应方向移动,该反应是放热反应, $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{2} < 0} $ ,题图温度范围内, $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{4}} $ 的平衡转化率均接近 $ 100\% $ ,则反应Ⅱ进行比较完全,而 $ {\rm {\mathrm{S}}_{2}} $ 的体积分数随温度升高明显上升,说明升高温度,反应Ⅰ的平衡向正反应方向移动,该反应为吸热反应, $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{1} > 0} $ , $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确;反应Ⅰ为气体分子数增大的反应,反应Ⅱ为气体分子数不变的反应,恒温恒压下充入氦气,容器的容积增大,相当于减小压强,反应Ⅰ平衡向正反应方向移动, $ {\rm {\mathrm{S}}_{2}(\mathrm{g})} $ 浓度增大,促进反应Ⅱ平衡向正反应方向移动,甲烷的平衡转化率增大, $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误;在题图温度范围内,甲烷的平衡转化率均接近 $ 100\% $ ,而低于 $ 600℃ $ 时, $ {\rm {\mathrm{S}}_{2}} $ 浓度较小,反应Ⅱ的速率较慢, $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确; $ {\rm 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{S}}_{8}(\mathrm{g})} $ 完全分解得到 $ {\rm 4\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{S}}_{2}(\mathrm{g})} $ ,设 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{4}} $ 转化的物质的量为 $ x\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ ,列三段式:
$ {\rm\hspace{-0.5em} \begin{array} {l} \rm\hspace{-0.5em} \begin{array}{cccccccc}& 2{\mathrm{S}}_{2}\left(\mathrm{g}\right)& +& {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{4}\left(\mathrm{g}\right)& ⇌& {\mathrm{C}\mathrm{S}}_{2}\left(\mathrm{g}\right)& +& 2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{S}\left(\mathrm{g}\right)\\ 起始量/\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}& 4& & 2& & 0& & 0\\ 转化量/\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}& 2x& & x& & x& & 2x\\ 平衡量/\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}& 4-2x& & 2-x& & x& & 2x\end{array} \hspace{-0.5em}\end{array} \hspace{-0.5em} } $
$ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{S}}_{2}} $ 的体积分数为 $ 10\% $ 时,即 $ \dfrac{x}{4-2x+2-x+x+2x}×100\%=10\% $ ,解得 $ x=0.6 $ ,则 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{4}} $ 的转化率为 $ \dfrac{0.6}{2}×100\%=30\% $ , $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。
4.乙烯可用于制备乙醇: $ {\rm {\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{H}}_{4}(\mathrm{g})+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{g})⇌{\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{H}}_{5}\mathrm{O}\mathrm{H}(\mathrm{g})\mathrm{\Delta }H < 0.} $ 。向 $ {\rm 10\mathrm{L}} $ 某恒容密闭容器中通入 $ {\rm 2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{H}}_{4}(\mathrm{g})} $ 和 $ {\rm m\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{g})} $ 发生上述反应,测得 $ {\rm {\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{H}}_{4}(\mathrm{g})} $ 的平衡转化率与投料比 $ {\rm X[\dfrac{n({\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{H}}_{4})}{n({\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O})}]} $ 以及温度的关系如图所示。下列说法正确的是( )

A. $ {\rm {T}_{1} > {T}_{2}} $
B. $ a $ 、 $ b $ 点对应的平衡常数: $ {\rm {K}_{a} > {K}_{b}} $
C. $ a $ 点对应的体系中,反应从开始到平衡的 $ 2 \min $ 内, $ {\rm v({\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O})=0.16\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot { \min }^{-1}} $
D. $ b $ 点对应的体系中, $ m=1.8 $
该反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,乙烯的平衡转化率减小,由题图可知,投料比 $ {\rm X} $ 相同时, $ {\rm {T}_{1}} $ 温度对应的乙烯平衡转化率高于 $ {\rm {T}_{2}} $ ,说明 $ {\rm {T}_{1}} $ 温度更低,即 $ {\rm {T}_{1} < {T}_{2}} $ , $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误;平衡常数 $ {\rm K} $ 仅与温度有关, $ a $ 处于 $ {\rm {T}_{2}} $ 温度、 $ b $ 处于 $ {\rm {T}_{1}} $ 温度,由 $ {\rm \mathrm{A}} $ 项分析可知 $ {\rm {T}_{1} < {T}_{2}} $ ,温度升高平衡逆向移动, $ {\rm K} $ 减小,则 $ {\rm {K}_{b} > {K}_{a}} $ , $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误; $ a $ 点 $ {\rm X=1.0} $ ,即起始时 $ {\rm {\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{H}}_{4}(\mathrm{g})} $ 与 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{g})} $ 的物质的量相等,得 $ m=2 $ ,据图中信息列三段式:
$ {\rm\hspace{-0.5em} \begin{array} {l} \rm\hspace{-0.5em} \begin{array}{cccccc}& {\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{H}}_{4}\left(\mathrm{g}\right)& +& {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}\left(\mathrm{g}\right)& ⇌& {\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{H}}_{5}\mathrm{O}\mathrm{H}\left(\mathrm{g}\right)\\ 起始量/\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}& 2& & 2& & 0\\ 转化量/\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}& 1.6& & 1.6& & 1.6\\ 平衡量/\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}& 0.4& & 0.4& & 1.6\end{array} \hspace{-0.5em}\end{array} \hspace{-0.5em} } $
容器容积为 $ {\rm 10\mathrm{L}} $ ,反应时间为 $ 2 \min $ ,则 $ {\rm v({\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O})=\dfrac{\mathrm{\Delta }c}{\mathrm{\Delta }t}=\dfrac{\dfrac{1.6\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}{10\mathrm{L}}}{2 \min }=0.08\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\cdot {\mathrm{L}}^{-1}\cdot { \min }^{-1}} $ , $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误;由 $ a $ 、 $ b $ 、 $ c $ 点可知, $ a $ 、 $ c $ 点对应的平衡常数相等, $ b $ 、 $ c $ 点对应的体系起始投料比相同,对 $ c $ 点对应的体系列三段式:
$ {\rm\hspace{-0.5em} \begin{array} {l} \rm\hspace{-0.5em} \begin{array}{cccccc}& {\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{H}}_{4}\left(\mathrm{g}\right)& +& {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}\left(\mathrm{g}\right)& ⇌& {\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{H}}_{5}\mathrm{O}\mathrm{H}\left(\mathrm{g}\right)\\ 起始量/\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}& 2& & m& & 0\\ 转化量/\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}& 1.5& & 1.5& & 1.5\\ 平衡量/\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}& 0.5& & m-1.5& & 1.5\end{array} \hspace{-0.5em}\end{array} \hspace{-0.5em} } $
则 $ {\rm K=\dfrac{0.15}{0.05×(0.1m-0.15)}=\dfrac{0.16}{0.04×0.04}} $ ,解得 $ m=1.8 $ ,所以 $ b $ 点对应的体系中, $ m=1.8 $ , $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。
5. $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 可作大型船舶的绿色燃料。工业上用 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 制备 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 的原理如下:
反应 $ {\rm 1{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})+3{\mathrm{H}}_{2}(\mathrm{g})⇌{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{O}\mathrm{H}(\mathrm{g})+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{g}).} $ $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{1}=-49.5\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $ ;
反应 $ {\rm 2{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})+{\mathrm{H}}_{2}(\mathrm{g})⇌\mathrm{C}\mathrm{O}(\mathrm{g})+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{g}).} $ $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{2}=+41.2\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $ 。
分别在 $ {\rm 3\mathrm{M}\mathrm{P}\mathrm{a}} $ 、 $ {\rm 5\mathrm{M}\mathrm{P}\mathrm{a}} $ 下,将 $ {\rm {n}_{起始}({\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}):{n}_{起始}({\mathrm{H}}_{2})=1:3} $ 的混合气体置于容积恒定的密闭容器中,若仅考虑上述反应,不同温度下反应体系达到平衡时, $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 转化率 $ (\alpha ) $ 、产物选择性 $ {\rm (S)} $ 的变化如图所示。已知: $ {\rm S({\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 或 $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{O} )=\dfrac{n ({\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{O}\mathrm{H}或\mathrm{C}\mathrm{O} )}{{n}_{转化} ({\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2} )}×100\%} $ 。下列说法正确的是( )

A.反应 $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{O}(\mathrm{g})+2{\mathrm{H}}_{2}(\mathrm{g})⇌{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{O}\mathrm{H}(\mathrm{g})\mathrm{\Delta }H=+90.7\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}.} $
B. $ 350℃ $ 后,不同压强下 $ {\rm \alpha ({\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2})} $ 接近相等的原因为制备过程以反应1为主
C. $ 250℃ $ 、 $ {\rm 3\mathrm{M}\mathrm{P}\mathrm{a}} $ 时,反应2的平衡常数 $ {\rm K=\dfrac{1}{52}} $
D. $ 250℃ $ 、 $ {\rm 5\mathrm{M}\mathrm{P}\mathrm{a}} $ 时,混合气体在催化剂作用下反应一段时间 $ {\rm \alpha ({\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2})} $ 达到 $ {\rm P} $ 点对应的值,延长反应时间 $ {\rm \alpha ({\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2})} $ 可能达到 $ 20\% $
由盖斯定律可知反应 $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{O}(\mathrm{g})+2{\mathrm{H}}_{2}(\mathrm{g})⇌{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{O}\mathrm{H}(\mathrm{g})\mathrm{\Delta }H=\mathrm{\Delta }{H}_{1}-\mathrm{\Delta }{H}_{2}=(-49.5-41.2)\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}=-90.7\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}.} $ , $ {\rm \mathrm{A}} $ 不符合题意;反应1是放热反应,升高温度,平衡逆向移动, $ {\rm \alpha ({\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2})} $ 减小,反应2是吸热反应,升高温度,平衡正向移动, $ {\rm \alpha ({\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2})} $ 增大, $ 350℃ $ 后, $ {\rm S(\mathrm{C}\mathrm{O})\gg S({\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{O}\mathrm{H})} $ ,则以反应2为主,而反应2为气体分子数不变的反应,压强不影响平衡移动,则不同压强下 $ {\rm \alpha ({\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2})} $ 接近相等, $ {\rm \mathrm{B}} $ 不符合题意;由图可知, $ 250℃ $ 、 $ {\rm 3\mathrm{M}\mathrm{P}\mathrm{a}} $ 下平衡时 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 、 $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{O}} $ 的选择性 $ {\rm (S)} $ 均为 $ 50\% $ , $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 的转化率为 $ 20\% $ ,设 $ {\rm {n}_{起始}({\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2})=1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}} $ , $ {\rm {n}_{起始}({\mathrm{H}}_{2})=3\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}} $ ,则平衡时 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 的转化量为 $ 0.2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ ,生成 $ {\rm n({\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{O}\mathrm{H})=n(\mathrm{C}\mathrm{O})=0.2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}×50\%=0.1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}} $ ,列式:
$ {\rm\hspace{-0.5em} \begin{array} {l} \rm\hspace{-0.5em} \begin{array}{cccccccc}& {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}\left(\mathrm{g}\right)& +& 3{\mathrm{H}}_{2}\left(\mathrm{g}\right)& ⇌& {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{O}\mathrm{H}\left(\mathrm{g}\right)& +& {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}\left(\mathrm{g}\right)\\ 转化量/\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}& 0.1& & 0.3& & 0.1& & 0.1\end{array} \hspace{-0.5em}\end{array} \hspace{-0.5em} } $
$ {\rm\hspace{-0.5em} \begin{array} {l} \rm\hspace{-0.5em} \begin{array}{cccccccc}& {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}\left(\mathrm{g}\right)& +& {\mathrm{H}}_{2}\left(\mathrm{g}\right)& ⇌& \mathrm{C}\mathrm{O}\left(\mathrm{g}\right)& +& {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}\left(\mathrm{g}\right)\\ 转化量/\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}& 0.1& & 0.1& & 0.1& & 0.1\end{array} \hspace{-0.5em}\end{array} \hspace{-0.5em} } $
平衡时, $ {\rm n({\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2})=0.8\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}} $ , $ {\rm n({\mathrm{H}}_{2})=2.6\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}} $ , $ {\rm n({\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O})=0.2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}} $ ,设体积为 $ {\rm V\mathrm{L}} $ ,则此时反应2的平衡常数 $ {\rm K=\dfrac{c(\mathrm{C}\mathrm{O})c({\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O})}{c({\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2})c({\mathrm{H}}_{2})}=\dfrac{\dfrac{0.1}{V}×\dfrac{0.2}{V}}{\dfrac{0.8}{V}×\dfrac{2.6}{V}}=\dfrac{1}{104}} $ , $ {\rm \mathrm{C}} $ 不符合题意; $ 250℃ $ 、 $ {\rm 5\mathrm{M}\mathrm{P}\mathrm{a}} $ 时,混合气体在催化剂作用下反应一段时间 $ {\rm \alpha ({\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2})} $ 达到 $ {\rm P} $ 点对应的值,小于该条件下平衡时 $ {\rm \alpha ({\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2})} $ ,反应未达到平衡,平衡时 $ {\rm \alpha ({\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}) > 20\%} $ ,故延长反应时间,反应继续正向进行, $ {\rm \alpha ({\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2})} $ 可能达到 $ 20\% $ , $ {\rm \mathrm{D}} $ 符合题意。
6.氢气是未来最理想的清洁能源。甘油 $ {\rm ({\mathrm{C}}_{3}{\mathrm{H}}_{8}{\mathrm{O}}_{3})} $ 水蒸气重整获得 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}} $ 过程中的主要反应如下:
反应Ⅰ $ {\rm . {\mathrm{C}}_{3}{\mathrm{H}}_{8}{\mathrm{O}}_{3}(\mathrm{g})⇌3\mathrm{C}\mathrm{O}(\mathrm{g})+4{\mathrm{H}}_{2}(\mathrm{g}).} $ $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{1}=+251\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $
反应Ⅱ $ {\rm . \mathrm{C}\mathrm{O}(\mathrm{g})+{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{g})⇌{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})+{\mathrm{H}}_{2}(\mathrm{g}).} $ $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{2}=-41\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $
反应Ⅲ $ {\rm . {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}(\mathrm{g})+4{\mathrm{H}}_{2}(\mathrm{g})⇌{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{4}(\mathrm{g})+2{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}(\mathrm{g}).} $ $ {\rm \mathrm{\Delta }{H}_{3}=-162\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $
$ {\rm 1.0×{10}^{5}\mathrm{P}\mathrm{a}} $ 条件下, $ {\rm 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{C}}_{3}{\mathrm{H}}_{8}{\mathrm{O}}_{3}} $ 和 $ {\rm 9\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}{\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ 发生上述反应达平衡状态时,体系中 $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{O}} $ 、 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}} $ 、 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 和 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{4}} $ 的物质的量随温度变化的理论计算结果如图所示。

回答下列问题:
(1) 图中曲线②代表 的物质的量随温度变化的结果;温度高于 $ 550℃ $ , $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 的物质的量随温度升高而减小的原因为 。
(2) $ 550℃ $ 时, $ {\rm {\mathrm{C}}_{3}{\mathrm{H}}_{8}{\mathrm{O}}_{3}} $ 的平衡转化率为 ;反应Ⅱ的平衡常数 $ {\rm {K}_{\mathrm{p}}=} $ (结果保留到小数点后两位, $ {\rm {K}_{\mathrm{p}}} $ 为以分压表示的平衡常数,分压 $ = $ 总压 $ × $ 物质的量分数)。
(3) 其他条件不变,若增大压强,平衡时 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}} $ 的物质的量将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(1) $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{O}} $ ;温度高于 $ 550℃ $ ,升高温度,反应Ⅱ、Ⅲ平衡均逆向移动,且反应Ⅱ逆向进行程度大于反应Ⅲ逆向进行程度
(2) $ 90\% $ ;4.67
(3) 减小
(1) 升高温度,反应Ⅰ平衡正移,反应Ⅱ平衡逆移, $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{O}} $ 物质的量增大,则曲线②代表 $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{O}} $ 的物质的量随温度变化的结果,温度升高,反应Ⅲ平衡逆移, $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{4}} $ 物质的量降低,则曲线①代表 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{4}} $ 的物质的量随温度变化的结果。反应Ⅱ、Ⅲ中涉及 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ ,升高温度,反应Ⅱ、Ⅲ平衡均逆向移动,但对 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 的量的影响是相反的,温度高于 $ 550℃ $ 后,反应Ⅱ逆向进行程度大于反应Ⅲ逆向进行程度,故 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 的物质的量随温度升高而减小。
(2) 由题图可知, $ 550℃ $ 平衡时, $ {\rm n({\mathrm{H}}_{2})=4.8\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}} $ 、 $ {\rm n({\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2})=2.1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}} $ 、 $ {\rm n({\mathrm{C}\mathrm{H}}_{4})=n(\mathrm{C}\mathrm{O})=0.3\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}} $ ,由 $ {\rm \mathrm{C}} $ 元素守恒可得, $ {\rm n({\mathrm{C}}_{3}{\mathrm{H}}_{8}{\mathrm{O}}_{3})=\dfrac{1}{3}×[1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}×3-n({\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2})-n({\mathrm{C}\mathrm{H}}_{4})-n(\mathrm{C}\mathrm{O})]=0.1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}} $ ,则 $ {\rm \mathrm{\Delta }n({\mathrm{C}}_{3}{\mathrm{H}}_{8}{\mathrm{O}}_{3})=0.9\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}} $ , $ {\rm {\mathrm{C}}_{3}{\mathrm{H}}_{8}{\mathrm{O}}_{3}} $ 的平衡转化率为 $ \dfrac{0.9}{1}×100\%=90\% $ 。由 $ {\rm \mathrm{O}} $ 元素守恒可得, $ {\rm n({\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O})=1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}×3+9\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}×1-3n({\mathrm{C}}_{3}{\mathrm{H}}_{8}{\mathrm{O}}_{3})-n(\mathrm{C}\mathrm{O})-2n({\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2})=7.2\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}} $ ,则反应Ⅱ平衡常数 $ {\rm {K}_{\mathrm{p}}=\dfrac{\dfrac{n({\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2})}{{n}_{总}}\cdot {p}_{总}\cdot \dfrac{n({\mathrm{H}}_{2})}{{n}_{总}}\cdot {p}_{总}}{\dfrac{n(\mathrm{C}\mathrm{O})}{{n}_{总}}\cdot {p}_{总}\cdot \dfrac{n({\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O})}{{n}_{总}}\cdot {p}_{总}}=\dfrac{n({\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2})\cdot n({\mathrm{H}}_{2})}{n(\mathrm{C}\mathrm{O})\cdot n({\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O})}=\dfrac{2.1×4.8}{0.3×7.2}\approx 4.67} $ 。
(3) 其他条件不变,若增大压强,反应Ⅰ平衡逆向移动、反应Ⅱ平衡不移动、反应Ⅲ平衡正向移动,则氢气的物质的量减小。