【备考2022】高考化学一轮复习第21讲化学平衡过关检测（三）（解析版）
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第21讲 化学平衡
学习目标
1.了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。
2.掌握化学平衡的特征。
3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响，能用相关理论解释其一般规律。4.了解化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。
5.掌握化学平衡常数与转化率的计算。
6.掌握化学平衡图像的分析
高考真题
1．（2021·全国乙卷）一氯化碘(ICl)是一种卤素互化物，具有强氧化性，可与金属直接反应，也可用作有机合成中的碘化剂。回答下列问题：
（3）McMorris测定和计算了在136~180℃范围内下列反应的平衡常数。
Ⅰ.
Ⅱ. 2NOCl(g) 2NO(g)+Cl2(g) Kp2
得到和均为线性关系，如下图所示：
①由图可知，NOCl分解为NO和反应的_______0(填“大于”或“小于”)
②反应的K=_______(用、表示)：该反应的_______0(填“大于”或“小于”)，写出推理过程_______。
答案：（3）大于 大于 设，即，由图可知：则：，即，因此该反应正反应为吸热反应，即大于0
解析：（3）①结合图可知，温度越高，越小，lgKp2越大，即Kp2越大，说明升高温度平衡2NOCl(g) 2NO(g)+Cl2(g)正向移动，则NOCl分解为NO和反应的大于0；
②Ⅰ.
Ⅱ. 2NOCl(g) 2NO(g)+Cl2(g)Kp2
Ⅰ+Ⅱ得，则的K=；该反应的大于0；推理过程如下：设，即，由图可知：则：，即，因此该反应正反应为吸热反应，即大于0；
2．（2021·全国甲卷）二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：
（2）合成总反应在起始物时，在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的物质的量分数为，在℃下的、在下的如图所示。
①用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式_______；
②图中对应等压过程的曲线是_______，判断的理由是_______；
③当时，的平衡转化率____，反应条件可能为___或___。
答案：（2） b 总反应ΔH<0，升高温度时平衡向逆反应方向移动，甲醇的物质的量分数变小 33.3% 5×105Pa，210℃ 9×105Pa，250℃
解析：（2）①二氧化碳加氢制甲醇的总反应为，因此利用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式Kp=，故答案为：。
②该反应正向为放热反应，升高温度时平衡逆向移动，体系中将减小，因此图中对应等压过程的曲线是b，故答案为：b；总反应ΔH<0，升高温度时平衡向逆反应方向移动，甲醇的物质的量分数变小。
③设起始n(CO2)=1mol，n(H2)=3mol，则，当平衡时时，=0.1，解得x=mol，平衡时CO2的转化率α==33.3%；由图可知，满足平衡时的条件有：5×105Pa，210℃或9×105Pa，250℃，故答案为：33.3%；5×105Pa，210℃；9×105Pa，250℃。
3．（2021·山东卷）2?甲氧基?2?甲基丁烷(TAME)常用作汽油原添加剂。在催化剂作用下，可通过甲醇与烯烃的液相反应制得，体系中同时存在如图反应：
反应Ⅰ：+CH3OH △H1
反应Ⅱ：+CH3OH△H2
反应Ⅲ： △H3
回答下列问题：
（1）反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ以物质的量分数表示的平衡常数Kx与温度T变化关系如图所示。据图判断，A和B中相对稳定的是__(用系统命名法命名)；的数值范围是___(填标号)。
A．1
（2）为研究上述反应体系的平衡关系，向某反应容器中加入1.0molTAME，控制温度为353K，测得TAME的平衡转化率为α。已知反应Ⅲ的平衡常数Kx3=9.0，则平衡体系中B的物质的量为___mol，反应Ⅰ的平衡常数Kx1=___。同温同压下，再向该容器中注入惰性溶剂四氢呋喃稀释，反应Ⅰ的化学平衡将__(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)平衡时，A与CH3OH物质的量浓度之比c(A)：c(CH3OH)=___。
（3）为研究反应体系的动力学行为，向盛有四氢呋喃的另一容器中加入一定量A、B和CH3OH。控制温度为353K，A、B物质的量浓度c随反应时间t的变化如图所示。代表B的变化曲线为__(填“X”或“Y”)；t=100s时，反应Ⅲ的正反应速率v正__逆反应速率v逆(填“＞”“＜”或“=)。
答案（1）2?甲基?2?丁烯 D
（2）0.9α 逆向移动 1:10
（3）X ＜
解析：
（1）由平衡常数Kx与温度T变化关系曲线可知，反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的平衡常数的自然对数随温度升高（要注意横坐标为温度的倒数）而减小，说明3个反应均为放热反应，即△H1＜0、△H2＜0、△H3＜0，因此，A的总能量高于B的总能量，能量越低越稳定，A和B中相对稳定的是B，其用系统命名法命名为2?甲基?2?丁烯；由盖斯定律可知，Ⅰ?Ⅱ=Ⅲ，则△H1?△H2=△H3＜0，因此△H1＜△H2，由于放热反应的△H越小，其绝对值越大，则的数值范围是大于1，选D。
（2）向某反应容器中加入1.0molTAME，控制温度为353K，测得TAME的平衡转化率为α,则平衡时n(TAME)=(1?α) mol，n(A)+n(B)=n(CH3OH)= α mol。已知反应Ⅲ的平衡常数Kx3=9.0，则=9.0，将该式代入上式可以求出平衡体系中B的物质的量为0.9α mol，n(A)=0.1α mol，反应Ⅰ的平衡常数Kx1=。同温同压下，再向该容器中注入惰性溶剂四氢呋喃稀释，反应Ⅰ的化学平衡将向着分子数增大的方向移动，即逆向移动。平衡时，TAME的转化率变大，但是平衡常数不变，A与CH3OH物质的量浓度之比不变，c(A)：c(CH3OH)=0.1α：α=1:10。
（3）温度为353K，反应Ⅲ的平衡常数Kx3=9.0，=9.0。由A、B物质的量浓度c随反应时间t的变化曲线可知，X代表的平衡浓度高于Y，则代表B的变化曲线为X；由母线的变化趋势可知，100s 以后各组分的浓度仍在变化， t=100s时，因此，反应Ⅲ正在向逆反应方向移动，故其正反应速率v正小于逆反应速率v逆，填＜。
4．(2020·全国卷Ⅲ，28)二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用CO2的热点研究领域。回答下列问题：
(1)CO2催化加氢生成乙烯和水的反应中，产物的物质的量之比n(C2H4)∶n(H2O)＝________。当反应达到平衡时，若增大压强，则n(C2H4)________(填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)理论计算表明，原料初始组成n(CO2)∶n(H2)＝1∶3，在体系压强为0.1MPa，反应达到平衡时，四种组分的物质的量分数x随温度T的变化如图所示。
图中，表示C2H4、CO2变化的曲线分别是________、________。CO2催化加氢合成C2H4反应的ΔH________0(填“大于”或“小于”)。
(3)根据图中点A(440K,0.39)，计算该温度时反应的平衡常数Kp＝________(MPa)－3(列出计算式。以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。
(4)二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应，生成C3H6、C3H8、C4H8等低碳烃。一定温度和压强条件下，为了提高反应速率和乙烯选择性，应当____________________。
答案 (1)1∶4 变大(2)d c 小于(3)×(4)选择合适催化剂等
解析 (1)CO2催化加氢生成乙烯和水的化学方程式为2CO2(g)＋6H2(g) C2H4(g)＋4H2O(g)，产物的物质的量之比n(C2H4)∶n(H2O)＝1∶4，该反应是气体体积减小的反应，增大压强平衡右移，则n(C2H4)变大。
(2)由平衡图像知，390K时四种组分的物质的量分数之比满足1∶3的是c曲线和a曲线，物质的量分数之比满足1∶4的是d曲线和b曲线，结合反应方程式2CO2(g)＋6H2(g) C2H4(g)＋4H2O(g)和原始投料n(CO2)∶n(H2)＝1∶3可得，曲线c表示CO2，曲线a表示H2，曲线d表示C2H4，曲线b表示H2O；由图像的变化趋势可知，升高温度，曲线a、c增大，曲线b、d减小，说明平衡左移，所以正反应放热，ΔH＜0。
(3)起始投料比n(CO2)∶n(H2)＝1∶3，平衡时总压为0.1MPa，结合反应方程式可知p(CO2)∶p(H2)＝1∶3，p(C2H4)∶p(H2O)＝1∶4，由图像可知p(H2)＝p(H2O)＝0.1×0.39，所以p(CO2)＝×0.39，p(C2H4)＝×0.39。
根据反应的化学方程式
2CO2(g)＋ 6H2(g) C2H4(g)＋4H2O(g)
平衡时压强：×0.39 ? ?0.1 ×0.39 ×0.39? 0.1×0.39
该温度下的平衡常数Kp＝＝(MPa)－3＝×(MPa)－3。
(4)在一定温度和压强下，为了提高反应速率和乙烯的选择性，减少副反应的发生，应当选择合适催化剂等。
5．[2019·全国卷Ⅲ，28(1)(3)]近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：
(1)Deacon发明的直接氧化法为：4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)。如图为刚性容器中，进料浓度比c(HCl)∶c(O2)分别等于1∶1、4∶1、7∶1时HCl平衡转化率随温度变化的关系：
可知反应平衡常数K(300℃)______K(400℃)(填“大于”或“小于”)。设HCl初始浓度为c0，根据进料浓度比c(HCl)∶c(O2)＝1∶1的数据计算K(400℃)＝______(列出计算式)。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。进料浓度比c(HCl)∶c(O2)过低、过高的不利影响分别是________、________。
(3)在一定温度的条件下，进一步提高HCl的转化率的方法是___________________________。(写出2种)
答案 (1)大于 O2和Cl2分离能耗较高 HCl转化率较低 (3)增加反应体系压强、及时除去产物
解析 (1)由题给HCl平衡转化率随温度变化的关系图可知，随温度升高，HCl平衡转化率降低，则此反应为放热反应，温度越高，平衡常数越小，即K(300℃)大于K(400℃)。结合题图可知，c(HCl)∶c(O2)＝1∶1、400℃时HCl的平衡转化率为84%，列出三段式：
4HCl(g) ＋ O2(g) === 2Cl2(g)＋2H2O(g)
起始 c0 c0 0 0
转化 0.84c0 0.21c0 0.42c0 0.42c0
平衡 (1－0.84)c0 (1－0.21)c0 0.42c0 ??0.42c0
则K(400℃)＝＝；进料浓度比c(HCl)∶c(O2)过低会使O2和Cl2分离的能耗较高，过高则会造成HCl转化率较低。(3)题述反应是气体体积减小的反应，增大反应体系压强可使反应正向移动，提高HCl的转化率，及时分离出产物也能提高HCl的转化率。
6．[2019·全国卷Ⅰ，28(1)(2)(4)]水煤气变换[CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH<0]是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：
(1)Shibata曾做过下列实验：①使纯H2缓慢地通过处于721℃下的过量氧化钴 CoO(s)，氧化钴部分被还原为金属钴Co(s)，平衡后气体中H2的物质的量分数为0.0250。
②在同一温度下用CO还原CoO(s)，平衡后气体中CO的物质的量分数为0.0192。
根据上述实验结果判断，还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO______H2(填“大于”或“小于”)。
(2)721℃时，在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合，采用适当的催化剂进行反应，则平衡时体系中H2的物质的量分数为________(填标号)。
A．<0.25 B．0.25 C．0.25～0.50 D．0.50E．>0.50
(4)Shoichi研究了467℃、489℃时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系(如图所示)，催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的和pCO相等、和相等。
计算曲线a的反应在30～90min内的平均速率(a)＝________kPa·min－1。467℃时和pCO随时间变化关系的曲线分别是________、________。489℃时和pCO随时间变化关系的曲线分别是________、________。
答案 (1)大于 (2)C (4)0.0047 b c a d
解析 (1)由题给信息①可知，H2(g)＋CoO(s) Co(s)＋H2O(g)(i)
K1＝＝＝39，由题给信息②可知，CO(g)＋CoO(s) Co(s)＋CO2(g)(ii) K2＝＝≈51.08。相同温度下，平衡常数越大，反应倾向越大，故CO还原氧化钴的倾向大于H2。(2)第(1)问和第(2)问的温度相同，且K11。设起始时CO(g)、H2O(g)的物质的量都为1mol，容器体积为1L，在721℃下，反应达平衡时H2的物质的量为xmol。
CO(g)＋H2O(g) H2(g)＋CO2(g)
起始/mol 1 1 0 0
转化/mol x x x x
平衡/mol 1－x 1－x x x
K＝>1，则x>0.5，φ(H2)>0.25；又反应可逆，则x<0.67，φ(H2)<0.34。氢气的物质的量分数介于0.25与0.34之间，故选C。(4)由题图可知，30～90min内，(a)＝≈0.0047kPa·min－1。水煤气变换中CO是反应物，H2是产物，又该反应是放热反应，升高温度，平衡向左移动，重新达到平衡时，H2的压强减小，CO的压强增大。故a曲线代表489℃时随时间变化关系的曲线，d曲线代表489℃时pCO随时间变化关系的曲线，b曲线代表467℃时随时间变化关系的曲线，c曲线代表467℃时pCO随时间变化关系的曲线。
7．[2020·天津，16(3)(4)]用H2还原CO2可以在一定条件下合成CH3OH(不考虑副反应)
CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH
(3)某温度下，恒容密闭容器中，CO2和H2的起始浓度分别为amol·L－1和3amol·L－1，反应平衡时，CH3OH的产率为b，该温度下反应平衡常数的值为____________________________。
(4)恒压下，CO2和H2的起始物质的量比为1∶3时，该反应在无分子筛膜时甲醇的平衡产率和有分子筛膜时甲醇的产率随温度的变化如图所示，其中分子筛膜能选择性分离出H2O。
①甲醇平衡产率随温度升高而降低的原因为________________________________。
②P点甲醇产率高于T点的原因为______________________________________________。
③根据上图，在此条件下采用该分子筛膜时的最佳反应温度为____________℃。
答案 (3)
(4)①该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动(或平衡常数减小)
②分子筛膜从反应体系中不断分离出H2O，有利于反应正向进行，甲醇产率升高
③210
解析 (3)恒温恒容条件下进行反应，平衡时，CH3OH的产率为b，则反应物转化率为b，按“三段式”法计算：
CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)
起始浓度/(mol·L－1) a 3a 0 0
转化浓度/(mol·L－1) ab 3ab ab ab
平衡浓度/(mol·L－1) a(1－b) 3a(1－b) ab ab
则该温度下反应平衡常数K＝＝。
(4)①图中有分子筛膜时，P点甲醇产率最大，达到平衡状态，P点后甲醇的产率降低，其原因是合成甲醇的反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，甲醇产率降低。②P点有分子筛膜，T点无分子筛膜，而分子筛膜能选择性分离出H2O，使平衡正向移动，提高甲醇的产率。③由题图2可知，当有分子筛膜，温度为210℃时，甲醇产率最大，故该分子筛膜的最佳反应温度为210℃
巩固练习
1．反应CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝－41.2kJ·mol－1的v－t图像如图1所示，若其他条件不变，只是在反应前增大容器体积使压强减小，则其v－t图像如图2所示。下列说法正确的是( )
①a1>a2 ②a1b2 ④b1t2 ⑥t1＝t2 ⑦t1a2、b1>b2；压强减小，反应达到平衡所需时间变长，则t10)。反应体系
2min时达到平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化如下图所示(第12min到16min的X浓度变化曲线未标出)。下列说法不正确的是( )
A．反应方程式中n＝1
B．12～14min内，用Y表示的平均速率为0.005mol·L－1·min－1
C．在6～10min内，反应吸收的热量为0.015QkJ
D．第12min时，Z曲线发生变化的原因是移走一部分Z
答案 C
解析 根据图像可知6～12min时X减少了0.055mol·L－1－0.04mol·L－1＝0.015mol·L－1，Z增加了0.085mol·L－1－0.07mol·L－1＝0.015mol·L－1，因此反应方程式中n＝1，A正确；12～14min内，用Y表示的平均速率为＝0.005mol·L－1·min－1，B正确；在6～10min内X减少了0.055mol·L－1－0.04mol·L－1＝0.015mol·L－1，但容器容积未知，因此不能计算反应吸收的热量，C错误；第12min时Z的浓度瞬间减小，随后逐渐增大，这说明Z曲线发生变化的原因是移走一部分Z，D正确。
6．以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示。下列说法中错误的是( )
A．250℃时，催化剂的活性最大
B．250～300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是催化剂的催化效率降低
C．300～400℃时，乙酸的生成速率升高的原因是催化剂效率增大
D．300～400℃时，乙酸的生成速率升高的原因是温度升高
答案 C
解析 由图可知，250℃时，催化剂的活性最大，A项正确；250～300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是温度超过250℃时，催化剂的催化效率降低，B项正确；300～400℃时，乙酸的生成速率升高的原因是温度升高，故C项错误、D项正确。
7．一定条件下，利用CO2合成CH3OH的反应如下：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1，研究发现，反应过程中会有副反应：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g) ΔH2，温度对CH3OH、CO产率的影响如图所示。下列说法不正确的是( )
A．ΔH1<0，ΔH2>0
B．增大压强有利于加快合成反应的速率
C．生产过程中，温度越高越有利于提高CH3OH的产率
D．合成CH3OH反应的平衡常数表达式是K＝
答案 C
解析 根据图示，升高温度CH3OH的产率降低，CO2(g)＋3H2(g) CH3OH (g)＋H2O(g)平衡向逆反应方向移动，ΔH1<0，升高温度CO的产率增大，CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)平衡向正反应方向移动，ΔH2>0，A项正确；反应有气体参与，增大压强有利于加快合成反应的速率，B项正确；由图像可见，温度越高CH3OH的产率越低，C项错误；根据化学平衡常数的概念，合成CH3OH反应的平衡常数表达式是K＝，D项正确。
8．(NH4)2SO3氧化是氨法脱硫的重要过程。某小组在其他条件不变时，分别研究了一段时间内温度和(NH4)2SO3初始浓度对空气氧化(NH4)2SO3速率的影响，结果如图。下列说法不正确的是( )
A．60℃之前，氧化速率增大与温度升高化学反应速率加快有关
B．60℃之后，氧化速率降低可能与O2的溶解度下降及(NH4)2SO3受热易分解有关
C．(NH4)2SO3初始浓度增大到一定程度，氧化速率变化不大，与SO水解程度增大有关
D．(NH4)2SO3初始浓度增大到一定程度，氧化速率变化不大，可能与O2的溶解速率有关
答案 C
解析 温度越高，氧化速率越快，60℃之前，氧化速率增大与温度升高化学反应速率加快有关，故A正确；反应物浓度降低，反应速率降低，温度升高后O2的溶解度下降及(NH4)2SO3受热易分解，均使反应物浓度降低，故B正确；SO水解不影响溶液中＋4价硫的总浓度，故C错误；当亚硫酸铵的浓度增大到一定程度后，亚硫酸根离子被氧化的速率大于氧气的溶解速率，因氧气的溶解速率较小导致亚硫酸根离子的氧化速率变化不大，故D正确。
9．炼铁的还原剂CO是由焦炭和CO2反应而得。现将焦炭和CO2放入体积为2L的密闭容器中，高温下进行下列反应：C(s)＋CO2(g) 2CO(g) ΔH＝QkJ·mol－1。图为CO2、CO的物质的量n随时间t的变化关系图。下列说法正确的是( )
A．0～1min，v(CO)＝1mol·L－1·min－1；1～3min时，v(CO)＝v(CO2)
B．当容器内的压强不变时，反应一定达到平衡状态，且<1
C．3min时温度由T1升高到T2，则Q＞0，再达平衡时≈4.7
D．5min时再充入一定量的CO，a、d曲线分别表示n(CO)、n(CO2)的变化
答案 C
解析 依据图像分析单位时间段内一氧化碳和二氧化碳物质的量的变化，0～1min，一氧化碳物质的量增加2mol，反应速率v(CO)＝＝1mol·L－1·min－1,1～3min时，平衡不发生移动，反应速率之比等于化学计量数之比，v(CO)＝2v(CO2)，故A错误；反应是气体体积增大的反应，压强不变，说明反应达到平衡，反应气体物质的量之比等于压强之比，p(平衡)＞p(起始)，故B错误；依据图像3min时升高温度，一氧化碳增多说明反应是吸热反应，T1反应达平衡时，一氧化碳物质的量为2mol，二氧化碳物质的量为7mol，平衡常数K(T1)＝＝＝，T2反应达平衡时，一氧化碳物质的量为4mol，二氧化碳物质的量为6mol，平衡常数K(T2)＝＝＝，则≈4.7，故C正确；增加一氧化碳，瞬间一氧化碳物质的量增大，然后反应平衡逆向进行，一氧化碳减小，二氧化碳增大，b为二氧化碳，c为一氧化碳，故D错误。
10．反应为CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) ΔH<0。在一定条件下，将1molCO和2molH2通入密闭容器中进行反应，当改变某一外界条件(温度或压强)时，CH3OH的体积分数φ(CH3OH)变化趋势如图所示：
(1)平衡时，M点CH3OH的体积分数为10%，则CO的转化率为________。
(2)X轴上a点的数值比b点________(填“大”或“小”)。某同学认为上图中Y轴表示温度，你认为他判断的理由是______________________________________________________。
答案 (1)25% (2)小 随着Y值的增大，c(CH3OH)减小，平衡CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)向逆反应方向移动，故Y为温度
解析 (1)设反应中消耗xmolCO，由题意建立如下三段式：
CO(g) ＋ 2H2(g) CH3OH(g)
起始/mol? 1 2 0
转化/mol?? x 2x x
平衡/mol 1－x 2－2x x
由M点CH3OH的体积分数为10%可得关系式：×100%＝10%，解得x＝0.25，则α(CO)＝×100%＝25%。(2)该反应为气态物质分子数减小的放热反应，增大压强，φ(CH3OH)增大，升高温度，φ(CH3OH)减小，则由图可知，X轴代表压强，Y轴表示温度。
11．用(NH4)2CO3捕碳的反应：(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g) 2NH4HCO3(aq)。为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响，将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO2气体，保持其他初始实验条件不变，分别在不同温度下，经过相同时间测得CO2气体浓度，得到趋势图：
(1)c点的逆反应速率和d点的正反应速率的大小关系为
v逆(c)________v正(d)(填“＞”“＝”或“＜”，下同)。
(2)b、c、d三点的平衡常数Kb、Kc、Kd从大到小的顺序为________。
(3)T3～T4温度区间，容器内CO2气体浓度呈现增大的变化趋势，其原因是_________________。
答案 (1)＜ (2)Kb＞Kc＞Kd (3)T3～T4区间，化学反应已达到平衡，由于正反应是放热反应，温度升高平衡向逆反应方向移动，不利于CO2的捕获
解析 (1)温度越高，反应速率越快，d点温度高，则c点的逆反应速率和d点的正反应速率的大小关系为v逆(c)＜v正(d)。
(2)根据图像，温度为T3时反应达平衡，此后温度升高，c(CO2)增大，平衡逆向移动，说明反应是放热反应，升高温度，平衡逆向进行，平衡常数减小，Kb＞Kc＞Kd。
(3)T3～T4区间，化学反应已达到平衡，由于正反应是放热反应，温度升高，平衡向逆反应方向移动，不利于CO2的捕获，所以容器内CO2气体浓度呈现增大的变化趋势。
12．回收利用硫和氮的氧化物是保护环境的重要举措。
(1)在模拟回收硫的实验中，向某恒容密闭容器中通入2.8molCO和1molSO2气体，反应在不同条件下进行，反应体系总压强随时间的变化如图所示。
①与实验a相比，实验c改变的实验条件可能是______________。
②请利用体积分数计算该条件下实验b的平衡常数K＝________。(列出计算式即可)(注：某物质的体积分数＝)
(2)用NH3消除NO污染的反应原理为：4NH3(g)＋6NO(g)??5N2(g)＋6H2O(l) ΔH＝－1807.98kJ·mol－1。不同温度条件下，NH3与NO的物质的量之比分别为4∶1、3∶1、1∶3，得到NO脱除率曲线如图所示。
①曲线a中NH3的起始浓度为4×10－5mol·L－1，从A点到B点经过1s，该时间段内NO的脱除速率为______mg·L－1·s－1。
②不论以何种比例混合，温度超过900℃，NO脱除率骤然下降，除了在高温条件下氮气与氧气发生反应生成NO，可能的原因还有(一条即可)_________________________________。
答案 (1)①升高温度 ②
(2)①6×10－2(或0.06)
②该反应的正反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动
解析 (1)①a、c开始均通入2.8molCO和1molSO2，容器的容积相同，而起始时c的压强大于a，物质的量与体积一定，压强与温度呈正比关系，故c组改变的实验条件可能是升高温度。
②设消耗二氧化硫的物质的量为xmol，
? 2CO(g)＋SO2(g) 2CO2(g)＋S(s)，
起始量/mol 2.8 1 0
变化量/mol 2x x 2x
平衡量/mol 2.8－2x 1－x 2x
＝
x＝0.95，
CO、SO2、CO2的体积分数分别为、、
K＝。
(2)①曲线a中NH3的起始浓度为4×10－5mol·L－1，即NO的起始浓度为1×10－5mol·L－1，从A点到B点经过1s，根据图像，NO的脱除率从55%上升到75%，则该段时间内NO的脱除量为Δc＝1×10－5mol·L－1×(75%－55%)＝2×10－6mol·L－1，时间间隔为Δt＝1s，所以该段时间内NO的脱除速率为＝2×10－6mol·L－1·s－1，NO的相对分子质量为30，即6×10－2mg·L－1·s－1。
13．甲醇是一种可再生能源，具有广阔的开发和应用前景，可用Pt/Al2O3、Pd/C、Rh/SiO2等作催化剂，采用如下反应来合成甲醇：2H2 (g)＋CO(g) CH3OH(g)。
(1)某科研小组用Pd/C作催化剂，在450℃时，研究了n(H2)∶n(CO)分别为2∶1、3∶1时CO转化率的变化情况(如图1)，则图中表示n(H2)∶n(CO)＝3∶1的变化曲线为________(填“曲线a”或“曲线b”)。
(2)某化学研究性学习小组模拟工业合成甲醇的反应，在2L的恒容密闭容器内充入1molCO和2molH2，加入合适催化剂后在某温度下开始反应，并用压力计监测容器内压强的变化如下：
反应时间/min 0 5 10 15 20 25
压强/MPa 12.6 10.8 9.5 8.7 8.4 8.4
则从反应开始到20min时，CO的平均反应速率为________，该温度下的平衡常数K为________。
(3)将CO和H2加入密闭容器中，在一定条件下发生反应：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) ΔH<0。平衡时CO的体积分数(%)与温度和压强的关系如图2所示(虚线框表示没有测定该条件下的数据)。
T1、T2、T3由大到小的关系是________，判断理由是_________________________________。
答案 (1)曲线a (2)0.0125mol·L－1·min－1 4
(3)T3>T2>T1 压强越大，CO的体积分数越小，T1、T2、T3对应的CO的体积分数逐渐增大，该平衡向左移动，则T3>T2>T1
解析 (1)n(H2)∶n(CO)越大，CO的转化率越大，故曲线a表示n(H2)∶n(CO)＝3∶1的变化曲线。
(2)反应进行到20min时达到平衡，在恒温恒容容器中压强与气体的物质的量成正比，起始时总物质的量为3mol，压强为12.6MPa，平衡时压强为8.4MPa，则平衡时总物质的量为
3mol×＝2mol，设反应中参加反应的CO的物质的量为xmol，则：
2H2 (g)＋CO(g) CH3OH(g)
起始/mol 2 1 0
变化/mol 2x x x
平衡/mol 2－2x 1－x x
故(2－2x)＋(1－x)＋x＝2，解得x＝0.5，
则从反应开始到20min时，CO的平均反应速率为＝0.0125mol·L－1·min－1；
该温度下的平衡常数K＝＝＝4。
(3)已知CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) ΔH<0，平衡时温度升高，平衡逆向移动，CO的体积分数增大，压强越大，CO的体积分数越小，由图可知T1、T2、T3对应的CO的体积分数逐渐增大，该反应向左移动，则T3>T2>T1。
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