B．若x＝4，则w1＝w3
C．无论x的值是多少，均有2ρ1＝ρ2
D．甲容器达到平衡所需的时间比乙容器达到平衡所需的时间短
解析 若x<4，则正反应为气体分子数减小的反应，乙容器对于甲容器而言，相当于加压，平衡正向移动，所以2c1>c2，A项错误；若x＝4，则反应前后气体分子数相等，由于起始时甲容器中A、B的投入量之比与化学方程式中对应化学计量数之比不相等，故w3不可能等于w1，B项错误；起始时乙容器中A、B的投入量是甲容器的2倍，两容器的容积相等，故恒有2ρ1＝ρ2，C项正确；起始时乙容器中A、B的浓度是甲容器中的2倍，故乙容器达到平衡所需的时间比甲容器达到平衡所需的时间短，D项错误。
答案 C
二、非选择题（本大题共4小题，共50分）
11．（12分）工业制硫酸的过程中存在反应：
2SO2（g）＋O2（g）
2SO3（g）。
T0℃时，将2molSO2和1.5molO2充入2L密闭容器中发生上述反应，容器中SO2的物质的量随温度变化的曲线如图所示。
（1）图中a点的正反应速率________（填写“>”“<”或“＝”）逆反应速率。
（2）下列条件可以证明上述反应已达到化学平衡状态的是________。
a．单位时间内消耗1molO2，同时生成2molSO3
b．容器内SO2、O2、SO3的浓度之比为2∶1∶2
c．容器内压强保持不变
d．混合气体的平均相对分子质量保持不变
（3）T1℃时，上述反应的化学平衡常数K＝____________。
解析
（1）根据题干图象知，反应向正反应方向进行，所以正反应速率大于逆反应速率。
（2）当化学反应达到平衡状态时，同一物质的正逆反应速率相等，各物质的百分含量不变，由此引起的一些物理量不变。
a.无论反应是否达到平衡状态，单位时间内消耗1molO2，同时生成2molSO3，所以不能判断反应达到平衡状态，故错误。
b.容器内各物质的浓度之比与反应物的物质的量和转化率有关，所以不能判断反应是否达到平衡状态，故错误。
c.反应达到平衡状态时，各物质的含量不变，所以容器内压强保持不变，所以能判断反应达到平衡状态，故正确。
d.反应达到平衡状态时，各物质的含量不变，混合气体的平均相对分子质量保持不变，所以能判断反应达到平衡状态，故正确。
（3）T1℃时，二氧化硫的物质的量浓度＝0.5mol·L－1，氧气的物质的量浓度＝0.5mol·L－1，三氧化硫的物质的量浓度＝0.5mol·L－1，K＝
＝2。
答案
（1）>
（2）cd （3）2
12．（12分）在密闭容器中发生反应CO（g）＋H2O（g）
CO2（g）＋H2（g） ΔH<0，该反应达到平衡后，测得如下数据。
实验
序号
温度
（℃）
初始CO浓度
（mol·L－1）
初始H2O浓度
（mol·L－1）
CO的平衡
转化率
1
110
1
1
50%
2
100
1
1
x
3
110
0.8
y
60%
（1）实验1中，10h后达到平衡，H2的平均反应速率为________mol·L－1·h－1。
在此实验的平衡体系中，再加入0.5molCO和0.5molH2，平衡将________移动（“向左”“向右”“不”或“无法确定”）。
（2）实验2中，x的值________。
A．等于50%B．大于50%
C．小于50%D．无法确定
（3）实验3中的y值为________。
（4）在100℃条件下，能说明该反应达到平衡状态的是_______。
A．压强不再变化
B．生成H2O的速率和消耗H2速率相等时
C．混合气体的密度不变
D．H2的质量不再变化
解析
（1）根据反应速率的公式可得v（CO）＝1mol·L－1×50%/10h＝0.05mol·L－1·h－1，再根据速率比等于系数比，v（H2）＝v（CO）＝0.05mol·L－1·h－1。
在该平衡体系中同时改变了反应物和生成物浓度，并且变化量一致，则Qc＝K，故平衡不移动。
（2）从题给信息可知，该反应的正反应为放热反应，温度降低，平衡正向移动，故CO的平衡转化率增大，所以选B。
（3）通过反应1可知在110℃时，该反应的K＝
＝1，温度一定，K一定，在反应3中，K＝
＝1，求得y＝1.2。
（4）反应前后压强始终不变，A项错误；生成H2O的速率和消耗H2的速率为同一反应方向，B项错误；混合气体的密度始终不变，C项错误；H2的质量不再变化，说明反应达到平衡，D项正确。
答案
（1）0.05 不
（2）B （3）1.2 （4）D
13．（13分）在1.0L真空密闭容器中充入4.0molA（g）和4.0molB（g），在一定温度下进行反应：
A（g）＋B（g）
C（g） ΔH，测得不同时刻该容器内物质的物质的量如下表；
时间/min
0
10
20
30
40
n（A）/mol
4.0
2.5
1.5
n2
n3
n（C）/mol
0
1.5
n1
3
3
回答下列问题：
（1）随着温度的升高，该反应的化学平衡常数减小，则ΔH________（填“>”“<”或“＝”）0，反应从起始到20min内C的平均反应速率是________。
（2）该温度下，上述反应的化学平衡常数为________。
平衡时体系内气体的总压强是反应起始时总压强的________。
（3）下列选项中能说明该反应在一定温度和恒容条件下达到平衡状态的是________。
A．反应速率：
vA（正）＋vB（正）＝vC（逆）
B．A的质量不再改变
C．B的转化率不再改变
D．密度不再改变
（4）若反应C（g）
A（g）＋B（g）进行时需加入稀释剂X气体（不参与反应），则C的平衡转化率与体系的温度、压强、X的物质的量的关系如图1、图2所示。
①由图1可知，T1________（填“>”“<”或“＝”）T2。
②由图2可知，当其他条件不变时，增大X的物质的量，C的平衡转化率将________（填“增大”“减小”或“不变”），其原因是___________________________________。
解析
（1）温度升高，化学平衡常数减小，说明化学平衡逆向移动，则正反应为放热反应，故ΔH<0。
由20min内Δn（A）＝2.5mol，根据化学方程式计算，Δn（C）＝2.5mol，则v（C）＝
＝0.125mol·L－1·min－1。
（2）根据图中数据知在30min时反应处于平衡状态，n（C）＝3mol，根据化学方程式计算，平衡时n（A）＝n（B）＝1mol，故平衡时c（C）＝3mol/L，c（A）＝c（B）＝1mol/L，则该温度下平衡常数K＝
＝
＝3。
等温度、等体积条件下，压强之比等于物质的量之比，则平衡时体系内的总压强与反应起始时总压强之比为
＝
＝0.625。
（3）正反应速率与逆反应速率相等时，即vA（正）＝vC（逆）或vB（正）＝vC（逆）时说明反应达到化学平衡状态，A项不能说明反应达到平衡状态；B项，A的质量不再改变，说明正反应速率与逆反应速率相等，反应达到化学平衡状态；C项，B的转化率不再改变，说明正反应速率与逆反应速率相等，反应达到化学平衡状态；D项，因为气体总质量不变，容器体积不变，故密度一直不变，密度不再改变不能说明反应达到化学平衡状态。
（4）①由图1可知，在相同压强下，T1温度下C的平衡转化率大于T2温度下的，而该反应为吸热反应，升温平衡正向移动，C的平衡转化率增大，故T1>T2。
②由图2可知，随着X的物质的量的增多，C的平衡转化率逐渐增大，其原因是随着X的物质的量的增多，容器体积增大，相当于减小反应体系的压强，平衡右移，C的平衡转化率增大。
答案
（1）< 0.125mol·L－1·min－1
（2）3 0.625
（3）BC
（4）①> ②增大 随着X的物质的量的增多，容器体积增大，相当于减小反应体系的压强，平衡右移，C的平衡转化率增大
14．（13分）工业燃烧煤、石油等化石燃料释放出大量氮氧化物（NOx）、CO2、SO2等气体，严重污染空气。
对废气进行脱硝、脱碳和脱硫处理可实现绿色环保、废物利用。
Ⅰ.脱硝：
已知H2的燃烧热为285.8kJ·mol－1；
N2（g）＋2O2（g）===2NO2（g） ΔH＝＋133kJ·mol－1；
H2O（g）===H2O（l） ΔH＝－44kJ·mol－1。
催化剂存在下，H2还原NO2生成水蒸气和其他无毒物质的热化学方程式为_______________________________。
Ⅱ.脱碳：
向2L密闭容器中加入2molCO2、6molH2，在适当的催化剂作用下，发生反应：
CO2（g）＋3H2（g）
CH3OH（l）＋H2O（l） ΔH<0。
（1）①该反应自发进行的条件是________（填“低温”“高温”或“任意温度”）。
②下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是________。
a．混合气体的平均式量保持不变
b．CO2和H2的体积分数保持不变
c．CO2和H2的转化率相等
d．混合气体的密度保持不变
e．1molCO2生成的同时有3molH—H键断裂
③CO2的浓度随时间（0～t2）变化如图所示，在t2时将容器容积缩小为原来的一半，t3时达到平衡，t4时降低温度，t5时达到平衡，请画出t2～t6CO2的浓度随时间的变化。
（2）改变温度，使反应CO2（g）＋3H2（g）
CH3OH（g）＋H2O（g） ΔH<0中的所有物质都为气态。
起始温度、体积相同（T1℃、2L密闭容器）。
反应过程中都分数据见下表：
反应时间
CO2（mol）
H2（mol）
CH3OH
（mol）
H2O
（mol）
反应Ⅰ恒
温恒容
0min
2
6
0
0
10min
4.5
20min
1
30min
1
反应Ⅱ绝
热恒容
0min
0
0
2
2
①达到平衡时，反应Ⅰ、Ⅱ对比：
平衡常数K（Ⅰ）________K（Ⅱ）（填“>”“<”或“＝”，下同）；平衡时CH3OH的浓度c（Ⅰ）________c（Ⅱ）。
②对反应Ⅰ，前10min内的平均反应速率v（CH3OH）＝____________，在其他条件不变下，若30min时只改变温度为T2℃，平衡时H2的物质的量为3.2mol，则T1________T2（填“>”“<”或“＝”）。
若30min时只向容器中充入1molCO2（g）和1molH2O（g），则平衡________移动（填“正向”“逆向”或“不”）。
解析 Ⅰ.H2的燃烧热为285.8kJ·mol－1，则2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l） ΔH＝－571.6kJ·mol－1 ①
N2（g）＋2O2（g）===2NO2（g） ΔH＝＋133kJ·mol－1 ②
H2O（g）===H2O（l） ΔH＝－44kJ·mol－1 ③
将①×2－②－③×4得：
4H2（g）＋2NO2（g）===N2（g）＋4H2O（g） ΔH＝－1100.2kJ·mol－1。
Ⅱ.
（1）①该反应是熵减的放热反应，在低温下能自发进行。
②该反应的生成物不是气体，反应过程中，混合气体的平均式量、CO2和H2的体积分数均保持不变；投料比等于化学方程式的化学计量数之比，CO2和H2的转化率相等，这些都无法说明反应是否达到平衡。
反应正向进行时，混合气体的密度减小，混合气体的密度保持不变说明反应达到平衡。
1molCO2生成（逆反应）的同时有3molH—H键断裂（正反应），说明正反应速率等于逆反应速率，反应达到平衡。
③在t2时将容器容积缩小为原来的一半，c（CO2）变为原来的两倍，平衡正向移动，c（CO2）随后减小直到不变；t4时降低温度，平衡正向移动，c（CO2）在原平衡的基础上减小直到不变。
（2）①反应Ⅰ恒温恒容，从正向反应建立平衡；反应Ⅱ绝热恒容，从逆向反应建立平衡。
该反应的正反应是放热反应，故逆向反应是吸热反应，反应Ⅱ中体系温度降低，相对于反应Ⅰ平衡正向移动，故反应Ⅱ的平衡常数大，平衡时CH3OH的浓度大。
②对反应Ⅰ，前10min内，v（H2）＝
＝0.075mol·L－1·min－1，v（CH3OH）＝
v（H2）＝0.025mol·L－1·min－1。
20min和30min时CH3OH的物质的量都是1mol，说明反应达到了平衡，此时n（H2）＝3mol。
只改变温度为T2℃，平衡时H2的物质的量为3.2mol，说明平衡逆向移动，温度升高，故T1T1℃时，K＝
＝0.148；只向容器中再充入1molCO2（g）和1molH2O（g），Qc＝
＝0.148＝K，故平衡不移动。
答案 Ⅰ.4H2（g）＋2NO2（g）===N2（g）＋4H2O（g） ΔH＝－1100.2kJ·mol－1
Ⅱ.
（1）①低温 ②de ③如图
（图中t3到t4终点平衡线在0.5的线上，偏离大不给分，t4以后在0.5线以下，但不能到横坐标线上且有平衡线段，否则不给分）
（2）①< < ②0.025mol·L－1·min－1 < 不
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