12．温度为T0时，在容积固定的密闭容器中发生反应：
X（g）＋Y（g）
Z（g）（未配平），4min时达到平衡，各物质浓度随时间变化的关系如图a所示。
其他条件相同，温度分别为T1、T2时发生反应，Z的浓度随时间变化的关系如图b所示。
下列叙述正确的是（ ）
A．发生反应时，各物质的反应速率大小关系为v（X）＝v（Y）＝2v（Z）
B．图a中反应达到平衡时，Y的转化率为37.5%
C．T0时，该反应的平衡常数为33.3
D．该反应正反应的反应热ΔH<0
【答案】C
【解析】根据题图a可知，0～4min时，X、Y的浓度分别减少0.25mol·L－1、0.25mol·L－1，Z的浓度增加0.5mol·L－1，则化学方程式为X（g）＋Y（g）2Z（g），同一反应中各物质的反应速率之比等于其化学计量数之比，则v（X）＝v（Y）＝
v（Z），A项错误；题图a中，Y的起始浓度为0.4mol·L－1，平衡浓度为0.15mol·L－1，则Y的转化率为
×100%＝62.5%，B项错误；达到平衡时c（X）＝0.05mol·L－1，c（Y）＝0.15mol·L－1，c（Z）＝0.5mol·L－1，则平衡常数K＝
＝
≈33.3，C项正确；根据题图b可知，T1条件下反应先达到平衡，则T1>T2，T2→T1，温度升高，c（Z）增大，则平衡向正反应方向移动，故正反应为吸热反应，ΔH>0，D项错误。
13．一定条件下，体积为1L的密闭容器中发生如下反应：
SiF4（g）+2H2O（g）
SiO2（s）+4HF（g）ΔH=+148.9kJ·mol-1。
（1）下列各项中能说明该反应已达到化学平衡状态的是________（填字母）。
a.v消耗（SiF4）=4v生成（HF）
b.容器内气体压强不再变化
c.容器内气体的总质量不再变化
d.HF的体积分数不再变化
（2）反应过程中测定的部分数据如下表（表中t2>t1）所示。
反应时间/min
n（SiF4）/mol
n（H2O）/mol
0
1.20
2.40
t1
0.80
a
t2
b
1.60
通过a或b的值及化学平衡原理说明t1时反应是否达到化学平衡状态__________。
（3）若只改变一个条件使上述反应的化学平衡常数变大，该反应________（填字母）。
a.一定向正反应方向移动
b.一定向逆反应方向移动
c.一定是减小压强造成的
d.一定是升高温度造成的
e.SiF4的平衡转化率一定增大
【答案】
（1）b、c、d
（2）a=1.60（或b=0.80），说明在一定条件下，t1～t2时各组分的浓度（或物质的量）均不再发生改变，则t1时反应已经达到化学平衡状态 （3）a、d、e
14．金贮氢材料具有优异的吸放氢性能，在配合氢能的开发中起着重要作用。
（1）一定温度下，某贮氢合金（M）的贮氢过程如图所示，纵轴为平衡时氢气的压强（p），横轴表示固相中氢原子与金属原子的个数比（H/M）。
在OA段，氢溶解于M中形成固溶体MHx，随着氢气压强的增大，H/M逐渐增大；在AB段，MHx与氢气发生氢化反应生成氢化物MHy，氢化反应方程式为：
zMHx（s）＋H2（g）
zMHy（s） ΔH1（Ⅰ）；在B点，氢化反应结束，进一步增大氢气压强，H/M几乎不变。
反应（Ⅰ）中z＝________（用含x和y的代数式表示）。
温度为T1时，2g某合金4min内吸收氢气240mL，吸氢速率v＝________mL·g－1·min－1。
反应（Ⅰ）的焓变ΔH1（Ⅰ）________0（填“>”“＝”或“<”）。
（2）η表示单位质量贮氢合金在氢化反应阶段的最大吸氢量占其总吸氢量的比例，则温度为T1、T2时，η（T1）________η（T2）（填“>”“＝”或“<”）。
当反应（Ⅰ）处于图中a点时，保持温度不变，向恒容体系中通入少量氢气，达平衡后反应（Ⅰ）可能处于图中的________点（填“b”“c”或“d”），该贮氢合金可通过________或________的方式释放氢气。
【答案】
（1）
30 <
（2）> c 加热 减压
15．甲醇作为基本的有机化工产品和环保动力燃料具有广阔的应用前景，CO2加氢合成甲醇是合理利用CO2的有效途径。
由CO2制备甲醇过程可能涉及反应如下：
反应Ⅰ：
CO2（g）+H2（g）
CO（g）+H2O（g）
ΔH1=+41.19kJ·mol-1
反应Ⅱ：
CO（g）+2H2（g）
CH3OH（g） ΔH2
反应Ⅲ：
CO2（g）+3H2（g）
CH3OH（g）+H2O（g）
ΔH3=-49.58kJ·mol-1
回答下列问题：
（1）反应Ⅲ的ΔS________（填“<”“=”或“>”）0；反应Ⅱ的ΔH2=________。
（2）在恒压密闭容器中，充入一定量的H2和CO2（假定仅发生反应Ⅲ），实验测得反应物在不同温度下，反应体系中CO2的平衡转化率与压强的关系曲线如图1所示。
①反应过程中，不能判断反应Ⅲ已达到平衡状态的标志是________。
A.断裂3molH—H键，同时断裂2molH—O键
B.CH3OH的浓度不再改变
C.容器中气体的平均摩尔质量不变
D.容器中气体的压强不变
②比较T1与T2的大小关系：
T1________T2（填“<”“=”或“>”），理由是_____________________。
③在T1和p6的条件下，往密闭容器中充入3molH2和1molCO2，该反应在第5min时达到平衡，此时容器的体积为1.8L；则该反应在此温度下的平衡常数为________。
a.若此条件下反应至3min时刻，改变条件并于A点处达到平衡，CH3OH的浓度随反应时间的变化趋势如图2所示（3～4min的浓度变化未表示出来）；则改变的条件为___________________________。
b.若温度不变，压强恒定在p8的条件下重新达到平衡时，容器的体积变为______________L。
【答案】
（1）< -90.77kJ·mol-1
（2）①A、D ②< 反应Ⅲ为放热反应，温度降低，反应正向移动，所以T1③4/27或0.148 a.降低压强 b.8/15或0.533
【解析】
（1）根据方程式可判断反应Ⅲ的ΔS<0；根据盖斯定律，反应Ⅱ可由Ⅲ-Ⅰ得到，所以反应Ⅱ的焓变ΔH2=ΔH3-ΔH1=-90.77kJ·mol-1；
（2）①A.由于甲醇和水中均含有O—H键，因此断裂3molH—H键，同时断裂2molH—O键不能说明反应达到平衡状态，符合题意；B.CH3OH的浓度不再改变说明反应达到平衡状态，不符合题意；C.正反应是体积减小的，又因为质量不变，所以容器中气体的平均摩尔质量不变说明反应达到平衡状态，不符合题意；D.由于是恒压，所以容器中气体的压强不变不能说明反应达到平衡状态，符合题意。
②由于正反应是放热反应，因此在压强相等时温度升高二氧化碳的转化率降低，所以根据图象可知T1③根据图象可知在T1和p6的条件下二氧化碳的转化率是40%，往密闭容器中充入3molH2和1molCO2，该反应在第5min时达到平衡，此时容器
的体积为1.8L，则此时反应的二氧化碳是0.4mol，所以
CO2（g）+3H2（g）
CH3OH（g）+H2O（g）
初始量（mol）1300
变化量（mol）0.41.20.40.4
平衡量（mol）0.61.80.40.4
所以平衡时二氧化碳、氢气、甲醇和水蒸气的浓度（mol·L-1）分别是1/3、1、2/9、2/9，因此该温度下，反应的平衡常数K==
。
a.若此条件下反应至3min时刻，改变条件并于A点处达到平衡，CH3OH的浓度随反应时间的趋势如图2所示，此时需要的时间是6min>5min，这说明反应速率降低，因此改变的条件为降低压强。
b.若温度不变，压强恒定在p8的条件下重新达到平衡时二氧化碳的转化率为60%，则CO2（g）+3H2（g）
CH3OH（g）+H2O（g）
初始量（mol）1300
变化量（mol）0.61.80.60.6
平衡量（mol）0.41.20.60.6
所以
=
，解得V=0.533
L。
16．氨是一种重要的化工原料，在工农业生产中有广泛的应用。
（1）在一定温度下，在固定体积的密闭容器中进行可逆反应：
N2（g）+3H2（g）
2NH3（g）。
该可逆反应达到平衡的标志是________。
A.3v正（H2）=2v逆（NH3）
B.单位时间生成mmolN2的同时生成3mmolH2
C.容器内的总压强不再随时间而变化
D.混合气体的密度不再随时间变化
（2）氨气具有还原性，例如，氨气能与卤素单质发生置换反应。
已知几种化学键的键能数据如表所示：
化学键
N—H
N≡N
Br—Br
H—Br
键能/kJ·mol-1
391
946
194
366
请写出氨气与溴蒸气反应的热化学方程式_______________________________。
（3）工业上可用天然气为原料来制取合成氨的原料气氢气。
某研究性学习小组的同学模拟工业制取氢气的原理，在一定温度下，体积为2L的恒容密闭容器中测得如下表所示数据。
请回答下列问题：
时间/min
CH4（mol）
H2O（mol）
CO（mol）
H2（mol）
0
0.40
1.00
0
0
5
a
0.80
c
0.60
7
0.20
b
0.20
d
10
0.21
0.81
0.19
0.64
①分析表中数据，判断5min时反应是否处于平衡状态？
________（填“是”或“否”），前5min反应的平均反应速率v（CH4）=________。
②该温度下，上述反应的平衡常数K=____________________________________。
③反应在7～10min内，CO的物质的量减少的原因可能是________（填字母）。
A.减少CH4的物质的量
B.降低温度
C.升高温度
D.充入H2
（4）氨的催化氧化：
4NH3（g）+5O2（g）
4NO（g）+6H2O（g）是工业制硝酸的重要反应。
在1L密闭容器中充入4molNH3（g）和5molO2（g），保持其他条件不变，测得c（NO）与温度的关系如图所示。
该反应的ΔH________（填“>”“<”或“=”）0；T0温度下，NH3的转化率为________。
【答案】
（1）C
（2）2NH3（g）+3Br2（g）
N2（g）+6HBr（g）ΔH=-214kJ·mol-1
（3）①是 0.02mol·L-1·min-1 ②0.0675 ③D（4）< 75%
【解析】
（1）2v正（H2）=3v逆（NH3）时说明正逆反应速率相等，反应达到平衡，A错误；生成mmolN2，必生成3mmolH2，且只说明了逆反应速率，但反应不一定达到平衡，B错误；此反应为反应前后气体分子数不相等的反应，压强不变可以说明反应达到平衡状态，C正确；混合气体总质量不变，容器体积不变，所以混合气体的密度始终不变，故混合气体的密度不变不能说明反应达到平衡状态，D错误。
（2）由题给条件，可知氨气与溴蒸气反应生成氮气和溴化氢。
ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能=（391×6+194×3-946-366×6）kJ·mol-1=-214kJ·mol-1。
（3）①根据
反应CH4（g）+H2O（g）
CO（g）+3H2（g），结合表中数据5min时H2为0.60mol，可知CO为0.20mol，即c=0.20，则a=0.20，7min时，各物质的物质的量与5min时相同，所以5min时反应达到平衡；v（CH4）=
=0.02mol·L-1·min-1。
②该温度下平衡时，c（CH4）=0.10mol·L-1，c（H2O）=0.40mol·L-1，c（CO）=0.10mol·L-1，c（H2）=0.30mol·L-1，则K=
=0.0675。
③10min时，只有CO的物质的量减少，其他物质的物质的量都增加，所以原因只能是充入氢气，使平衡逆向移动，选D。
（4）由图象可知，NO的浓度达到最大值后，随温度升高，NO的浓度又逐渐减小，所以该反应的ΔH<0，T0时，c（NO）=3.0mol·L-1，则反应消耗的n（NH3）=3.0mol，NH3的转化率为
×100%=75%。
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