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中再充入1 mol氩气。平衡时A的转化率为________。

(3)1 200 ℃时反应C(g)＋D(g)

A(g)＋B(g)的平衡常数的值为________。

0.20 mol

【解析】 (1)因平衡常数随温度的升高而减小，因而ΔH<0。(2)c(A)始＝＝

5 L0.04 mol·L，由v(A)可得Δc(A)＝0.018 mol·L，c(A)末＝c(A)始－Δc(A)＝0.022 mol·L；或直接写“三段式”可得计算所需数据；因体积没变，加入的氩气不会引起各物

－1

－1

－1

质的浓度变化，因而转化率不变。

【答案】 (1)

cC·cD

< (2)0.022 80% 80% (3)2.5

cA·cB

10．天然气的主要成分是甲烷，它是一种重要的燃料和基础化工原料。

(1)以甲烷和水为原料可制取甲醇。 ①CH4(g)＋H2O(g)

CO(g)＋3H2(g)

ΔH＝＋206.0 kJ·mol－1

②CO(g)＋2H2(g)

则CH4(g)＋H2O(g)

CH3OH(g)

ΔH＝－129.0 kJ·mol－1

CH3OH(g)＋H2(g)

ΔH＝________ kJ·mol－1

(2)用甲烷催化还原NOx为N2可消除氮氧化物的污染，写出反应的化学方程式：

__________。

(3)一定条件下，反应CH4(g)＋H2O(g)

CO(g)＋3H2(g)可以制取合成氨的原料气H2。将

1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入容积为100 L的反应室，CH4的平衡转化率与温度的关系如图。已知100 ℃时达到平衡所需的时间是5 min，则用H2表示的反应速率v(H2)＝________；

该温度时的平衡常数K＝________，该反应的ΔH________0(填“<”、“>”或“＝”)。

【解析】 (1)根据盖斯定律，反应①＋反应②：CH4(g)＋H2O(g)

－1

CH3OH(g)＋H2(g)

ΔH＝＋77.0 kJ·mol。(2)利用电子守恒、原子守恒可知反应的化学方程式：xCH4(g)＋

4NOx(g)xCO2(g)＋2N2(g)＋2xH2O(g)。

CO(g)＋3H2(g)

(3) CH4(g)＋H2O(g)

起始浓度

(mol·L－1) 0.01 0.02 0 0

5 / 8

转化浓度

(mol·L－1) 0.005 0.005 0.005 0.015

平衡浓度

(mol·L－1) 0.005 0.015 0.005 0.015

Δc－1

5 min时氢气的浓度变化了0.015 mol·L，根据v＝，其反应速率为0.003 mol·L

Δt

－1

cCO·c3H2－1－4

·min。所以该温度下平衡常数K＝＝2.25×10；从图像可知，升

cCH4·cH2O

温CH4的平衡转化率增大，说明正反应是吸热反应，ΔH>0。

【答案】 (1)＋77.0

(2)xCH4(g)＋4NOx(g)

xCO2(g)＋2N2(g)＋2xH2O(g)

(3)0.003 mol·L－1·min－1 2.25×10－4 >

[能 力 练]

扫盲区 提素能

11．(2016·湖北省八校联考)已知：2CH3OH(g)

CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH＝－25

kJ/mol，某温度下的平衡常数为400。此温度下，在1 L的密闭容器中加入CH3OH，反应到某

时刻测得各组分的物质的量浓度如下表：

物质 c/(mol·L－1) CH3OH 0.8 CH3OCH3 1.24 H2O 1.24 下列说法正确的是( )

A．平衡后升高温度，平衡常数大于400

B．平衡时，c(CH3OCH3)＝1.6 mol/L

C．平衡时，反应混合物的总能量减少20 kJ

D．平衡时，再加入与起始等量的CH3OH，达新平衡后CH3OH转化率增大

【解析】 反应正向放热，平衡后升高温度，反应逆向进行，则平衡常数减小，A错误；根据三段式计算，若c(CH3OCH3)＝1.6 mol/L时，c(CH3OH)＝0.08 mol/L，c(H2O)＝1.6 mol/L，浓度商Qc＝K，为平衡状态，B正确；当反应达到平衡后，共消耗3.2 mol CH3OH，体系放热为3.2×12.5 kJ＝40 kJ，C错误；由于该反应平衡状态不受压强影响，平衡时再加入与起始

等量的CH3OH，达到新平衡后，CH3OH的转化率不变，D项错误。

【答案】 B

12．(2014·四川高考)在10 L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g)，发生反应X(g)＋

Y(g)

实验编号M(g)＋N(g)，所得实验数据如下表：

温度/℃ 起始时物质的量/mol 平衡时物质的量/mol6 / 8

n(X) ① ② ③ ④ 700 800 800 900 0.40 0.10 0.20 0.10 n(Y) 0.10 0.40 0.30 0.15 n(M) 0.090 0.080 a b 下列说法正确的是( )A．实验①中，若5 min时测得n(M)＝0.050 mol，则0至5 min时间内，用N表示的平

均反应速率v(N)＝1.0×10－2 mol/(L·min) B．实验②中，该反应的平衡常数K＝2.0 C．实验③中，达到平衡时，X的转化率为60%

D．实验④中，达到平衡时，b>0.060

【解析】 A．根据方程式可知在5 min内反应生成的n(N)等于生成的n(M)，则v(N)＝0.050 mol－3

＝1×10 mol/(L·min)，该项错误；B.根据表格中数据可知平衡时c(X)＝

10 L×5 min

0.002 mol/L、c(Y)＝0.032 mol/L、c(N)＝c(M)＝0.008 mol/L，则平衡常数K＝cM·cN0.008×0.008

＝＝1.0，该项错误；C.因该反应在800 ℃时平衡常数为1.0，

cX·cY0.002×0.032设反应中转化的X的物质的量为x，则有(0.20 mol－x)×(0.30 mol－x)＝x·x，故x＝0.12 0.12 molmol，X的转化率为×100%＝60%，该项正确；假设在900 ℃时，该反应的平衡常数

0.20 mol也为1.0，根据实验④中的数据可知b＝0.060 mol，由①中数据可知在700 ℃时平衡常数约为2.6，结合800 ℃时平衡常数为1.0可知，温度越高，该平衡常数越小，平衡逆向移动，

故b<0.060，该项错误。

【答案】 C

13．2SO2(g)＋O2(g)

2SO3(g) ΔH＝－196 kJ/mol，是工业上制硫酸的重要反应之一。

请回答：

(1)上述反应以五氧化二钒(V2O5)为催化剂，四氧化二钒(V2O4)为中间产物，经过两步转化

完成，相关转化的化学方程式为______________。

(2)已知：S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－296 kJ/mol； SO3(g)＋H2O(l)===H2SO4(l) ΔH＝－130.3 kJ/mol。

则S(s)、O2(g)和H2O(l)转化为H2SO4(l)的热化学方程式为_____________。

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(3)将2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)充入某密闭容器中充分反应。在其他条件相同时，分

别测得SO2(g)的平衡转化率(α)随温度(T)和压强(p)变化的曲线如图所示。则：

①比较A、B两点的正反应速率：v正(A)________v正(B)(填“>”、“<”或“＝”)，理

由为___________________；

②比较D、E两点的平衡常数：K(D)________K(E)(填“>”、“<”或“＝”)，理由为

_____________；

③若C点时，测得SO2的物质的量浓度为0.2 mol/L，则T2℃时，反应的平衡常数K(C)

＝________。

(4)有人设计用SO2和O2制成碱性燃料电池，该电池的负极反应式为_____。

【解析】 (1)根据题意知首先是二氧化硫与V2O5反应生成V2O4和三氧化硫：SO2＋

V2O5===SO3＋V2O4，然后是V2O4被氧气氧化为V2O5：2V2O4＋O2===2V2O5；

(2)根据盖斯定律可得ΔH＝(－296－

196

－130.3)kJ/mol＝－524.3 kJ/mol；2

(3)③由题可知该容器体积为2 L，列“三段式”有

2SO2 ＋ O2

2SO3

起始： 2 mol 1 mol 0 变化： 1.6 mol 0.8 mol 1.6 mol 平衡： 0.4 mol 0.2 mol 1.6 mol

根据题意测得二氧化硫平衡浓度是0.2 mol·L，则O2、SO3的平衡浓度分别是0.1 mol·L

－1,

－1

0.82－1

0.8 mol·L，平衡常数K＝＝160；(4)燃料电池的负极发生氧化反应，

0.22×0.1

－－

生成的三氧化硫再与碱反应生成SO42－，即：SO2－2e＋4OH===SO42－＋2H2O。

【答案】 (1)SO2＋V2O5===SO3＋V2O4、2V2O4＋O2===2V2O5

(2)S(s)＋O2(g)＋H2O(l)===H2SO4(l)

ΔH＝－524.3 kJ/mol

(3)①> A、B两点对应的温度相同，p(A)>p(B)，则v正(A)>v正(B)

②< 该反应为放热反应，且T2

3

2

合理答案也可)

③160 (4)SO2－2e－＋4OH－===SO42－＋2H2O

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