D．T1温度下的平衡常数为K1，T3温度下的平衡常数为K3，若K1>K3，则T1>T3
解析：
选C v（N2O5）＝
＝2.96×10－3mol·L－1·s－1，A正确；1000s后N2O5的浓度不再发生变化，即达到了化学平衡，列出三段式：
2N2O5（g）4NO2（g）＋O2（g）
起始/（mol·L－1） 5.00 0 0
转化/（mol·L－1）2.505.001.25
平衡/（mol·L－1）2.505.001.25
则K＝
＝
＝125，α（N2O5）＝
×100%＝50%，B正确；1000s时，T2温度下的N2O5浓度大于T1温度下的N2O5浓度，则改变温度使平衡逆向移动了，逆向是放热反应，则降低温度平衡向放热反应方向移动，即T2K3，则T1>T3，D正确。
6．T1℃时，向容器为2L的密闭容器中充入一定量的A（g）和B（g），发生如下反应A（g）＋2B（g）C（g）。
反应过程中测定的部分数据如下表：
反应时间/min
n（A）/mol
n（B）/mol
0
1.00
1.20
10
0.50
30
0.20
下列说法错误的是（ ）
A．前10min内反应的平均速率为
v（C）＝0.0250mol·L－1·min－1
B．其他条件不变，起始时向容器中充入0.50molA（g）和0.60molB（g），达到平衡时n（C）＜0.25mol
C．其他条件不变时，向平衡体系中再充入0.50molA，与原平衡相比，达到平衡时B的转化率增大，A的体积分数增大
D．温度为T2℃时（T1＞T2），上述反应的平衡常数为20，则该反应的正反应为放热反应
解析：
选D 前10min内消耗0.50molA，同时生成0.50molC，则有v（C）＝
＝0.0250mol·L－1·min－1，A正确。
10min时，反应的n（B）＝2n（A）＝2×（1.00mol－0.50mol）＝1.00mol，则10min时，B的物质的量为0.20mol，与30min时B的物质的量相等，则反应10min时已达到平衡状态；其他条件不变，若起始时向容器中充入0.50molA（g）和0.60molB（g），将容积缩小为原来的
时与原平衡等效，达到平衡时n（C）＝0.25mol，但扩大容积，恢复到原体积，压强减小，平衡逆向移动，故达到平衡时n（C）＜0.25mol，B正确。
其他条件不变时，向平衡体系中再充入0.50molA，平衡正向移动，与原平衡相比，达到平衡时B的转化率增大，A的体积分数增大，C正确。
由上述分析可知，10min时n（A）＝0.50mol，此时达到平衡状态，A、B、C的浓度（mol·L－1）分别为0.25、0.10和0.25，则有K（T1）＝
＝
＝100＞K（T2）＝20，说明升高温度，平衡正向移动，则该反应的正反应为吸热反应，D错误。
7．工业合成氨反应为N2（g）＋3H2（g）
2NH3（g），对其研究如下：
（1）已知H—H键的键能为436kJ·mol－1，N—H键的键能为391kJ·mol－1，N≡N键的键能是945.6kJ·mol－1，则上述反应的ΔH＝________。
（2）上述反应的平衡常数K的表达式为______________________________________。
若反应方程式改写为
N2（g）＋
H2（g）NH3（g），在该温度下的平衡常数K1＝______
（用K表示）。
（3）在773K时，分别将2molN2和6molH2充入一个固定容积为1L的密闭容器中，随着反应的进行，气体混合物中n（H2）、n（NH3）与反应时间t的关系如下表：
t/min
0
5
10
15
20
25
30
n（H2）/mol
6.00
4.50
3.60
3.30
3.03
3.00
3.00
n（NH3）/mol
0
1.00
1.60
1.80
1.98
2.00
2.00
①该温度下，若向同容积的另一容器中投入的N2、H2、NH3的浓度分别为3mol·L－1、3mol·L－1、3mol·L－1，则此时v正________（填“大于”“小于”或“等于”）v逆。
②由上表中的实验数据计算得到“浓度－时间”的关系可用下图中的曲线表示，表示c（N2）t的曲线是___________________________________________________________。
在此温度下，若起始充入4molN2和12molH2，则反应刚达到平衡时，表示c（H2）t的曲线上相应的点为____________________________________________________________。
解析：
（1）根据ΔH＝E（反应物的总键能）－E（生成物的总键能），知ΔH＝945.6kJ·mol－1＋436kJ·mol－1×3－391kJ·mol－1×6＝－92.4kJ·mol－1。
（2）该反应的平衡常数K＝
，
K1＝
＝
＝K
。
（3）①该温度下，25min时反应处于平衡状态，平衡时c（N2）＝1mol·L－1、c（H2）＝3mol·L－1、c（NH3）＝2mol·L－1，则K＝
＝
。
在该温度下，若向同容积的另一容器中投入的N2、H2和NH3的浓度均为3mol·L－1，则Q＝
＝
＝
＜K，反应向正反应方向进行，故v正大于v逆；②起始充入4molN2和12molH2，相当于将充入2molN2和6molH2的两个容器“压缩”为一个容器，假设平衡不移动，则平衡时c（H2）＝6mol·L－1，而“压缩”后压强增大，反应速率加快，平衡正向移动，故平衡时3mol·L－1＜c（H2）＜6mol·L－1，且达到平衡的时间缩短，故对应的点为B。
答案：
（1）－92.4kJ·mol－1
（2）K＝
K
（或
） （3）①大于 ②乙 B
8．甲烷在日常生活及有机合成中用途广泛，某研究小组研究甲烷在高温下气相裂解反应的原理及其应用。
（1）已知：
CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（l）
ΔH1＝－890.3kJ·mol－1
C2H2（g）＋
O2（g）===2CO2（g）＋H2O（l）
ΔH2＝－1299.6kJ·mol－1
2H2（g）＋O2（g）===2H2O（l） ΔH3＝－571.6kJ·mol－1
则甲烷气相裂解反应：
2CH4（g）C2H2（g）＋3H2（g）的ΔH＝________。
（2）该研究小组在研究过程中得出当甲烷分解时，几种气体平衡时分压（Pa）与温度（℃）的关系如图所示。
①T1℃时，向2L恒容密闭容器中充入0.3molCH4只发生反应2CH4（g）C2H4（g）＋2H2（g），达到平衡时，测得c（C2H4）＝c（CH4）。
该反应达到平衡时，CH4的转化率为________。
②对上述平衡状态，若改变温度至T2℃，经10s后再次达到平衡，c（CH4）＝2c（C2H4），则10s内C2H4的平均反应速率v（C2H4）＝________，上述变化过程中T1________（填“＞”或“＜”）T2，判断理由是____________________________________________________。
（3）若容器中发生反应2CH4（g）C2H2（g）＋3H2（g），列式计算该反应在图中A点温度时的平衡常数K＝________（用平衡分压代替平衡浓度）；若只改变一个反应条件使该反应的平衡常数K值变大，则该条件是________（填字母）。
A．可能减小了C2H2的浓度
B．一定是升高了温度
C．可能增大了反应体系的压强
D．可能使用了催化剂
解析：
（1）将三个已知的热化学方程式依次编号为①②③，根据盖斯定律，由①×2－②－③×
可得热化学方程式2CH4（g）C2H2（g）＋3H2（g） ΔH＝＋376.4kJ·mol－1。
（2）①设达到平衡时，甲烷转化了xmol·L－1，根据“三段式”法进行计算：
2CH4（g）C2H4（g）＋2H2（g）
起始/（mol·L－1） 0.15 0 0
转化/（mol·L－1）x0.5xx
平衡/（mol·L－1）0.15－x0.5xx
则有0.15－x＝0.5x，解得x＝0.1，故CH4的转化率为
×100%≈66.7%。
②由图像判断出该反应为吸热反应，因重新达到平衡后甲烷的浓度增大，故反应逆向移动，则T1℃→T2℃为降温过程，即T1＞T2。
结合①的计算结果，设重新达到平衡时，甲烷的浓度变化了ymol·L－1，根据“三段式”法进行计算：
2CH4（g）C2H4（g）＋2H2（g）
起始/（mol·L－1） 0.05 0.05 0.1
转化/（mol·L－1）y0.5yy
平衡/（mol·L－1）0.05＋y 0.05－0.5y0.1－y
则有0.05＋y＝2×（0.05－0.5y），解得y＝0.025。
则v（C2H4）＝
＝0.00125mol·L－1·s－1。
（3）由题图中数据可知，平衡时各物质分压如下：
2CH4（g）C2H2（g）＋3H2（g）
1×103 1×10－1 1×104
平衡常数K＝
＝1×105。
平衡常数只与温度有关，由题给图像可知该反应为吸热反应，则升高温度可使化学平衡常数增大。
答案：
（1）＋376.4kJ·mol－1
（2）①66.7% ②0.00125mol·L－1·s－1 ＞ 从题给图像判断出该反应为吸热反应，对比T1℃和T2℃两种平衡状态，由T1℃到T2℃，CH4浓度增大，说明平衡逆向移动，则T1＞T2
（3）1×105 B
9．Ⅰ.某压强下工业合成氨生产过程中，N2与H2按体积比为1∶3投料时，反应混合物中氨的体积分数随温度的变化曲线如图甲所示，其中一条是经过一定时间反应后的曲线，另一条是平衡时的曲线。
（1）图甲中表示该反应的平衡曲线的是________（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）；由图甲中曲线变化趋势可推知工业合成氨的反应是________（填“吸热”或“放热”）反应。
（2）图甲中a点，容器内气体n（N2）∶n（NH3）＝________，图甲中b点，v（正）________v（逆）（填“＞”“＝”或“＜”）。
Ⅱ.以工业合成氨为原料，进一步合成尿素的反应原理为2NH3（g）＋CO2（g）CO（NH2）2（l）＋H2O（g）。
工业生产时，需要原料气带有水蒸气，图乙中曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示在不同水碳比
时，CO2的平衡转化率与氨碳比
之间的关系。
（1）写出该反应的化学平衡常数表达式：
________________________________________________________________________。
（2）曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的水碳比最大的是________，判断依据是________________________________________________________________________。
（3）测得B点氨气的平衡转化率为40%，则x1＝_______。
解析：
Ⅰ.
（1）曲线Ⅱ表示随着反应的进行，NH3的体积分数逐渐增大，但反应达到平衡状态后继续升温，氨气的体积分数减小，这表明平衡后升高温度，平衡逆向移动，故合成氨是放热反应。
因合成氨为放热反应，故随着温度的升高，平衡逆向移动，NH3的体积分数会逐渐降低，故曲线Ⅰ表示该反应平衡时的曲线。
（2）设反应前N2、H2的物质的量分别为1mol、3mol，a点时消耗N2的物质的量为xmol。
N2＋3H22NH3
n（初始）/mol130
n（变化）/molx3x2x
n（平衡）/mol1－x3－3x2x
＝50%，解得x＝
，此时n（N2）∶n（NH3）＝
∶
＝1∶4。
由图甲知，b点后NH3的体积分数仍在增大，说明反应仍在向正反应方向进行，此时v（正）＞v（逆）。
Ⅱ.
（2）当氨碳比一定时，水碳比越大，说明原料气中含水蒸气越多，故二氧化碳的转化率越小，则曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中对应的水碳比最大的是曲线Ⅲ。
（3）B点二氧化碳的平衡转化率为60%，氨气的平衡转化率是40%，设NH3、CO2的起始物质的量分别为xmol、ymol，则xmol×40%×
＝ymol×60%，解得
＝3，即x1＝3。
答案：
Ⅰ.
（1）Ⅰ 放热
（2）1∶4 ＞
Ⅱ.
（1）K＝
（2）Ⅲ 当氨碳比相同时，水碳比越大，CO2的平衡转化率越小 （3）3
10．甲醚又称二甲醚，简称DME，熔点－141.5℃，沸点－24.9℃，与石油液化气（LPG）相似，被誉为“21世纪的清洁燃料”。
由合成气（CO、H2）制备二甲醚的反应原理如下：
①CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）
ΔH1＝－90.0kJ·mol－1
②2CH3OH（g）CH3OCH3（g）＋H2O（g） ΔH2
回答下列问题：
（1）若由合成气（CO、H2）制备1molCH3OCH3（g），且生成H2O（l），整个过程中放出的热量为244kJ，则ΔH2＝________kJ·mol－1。
[已知：
H2O（l）===H2O（g） ΔH＝＋44.0kJ·mol－1]
（2）有人模拟该制备原理，500K时，在2L的密闭容器中充入2molCO和6molH2,5min达到平衡，平衡时CO的转化率为60%，c（CH3OCH3）＝0.2mol·L－1，用H2表示反应①的速率是________mol·L－1·min－1，可逆反应②的平衡常数K2＝________。
若在500K时，测得容器中n（CH3OCH3）＝2n（CH3OH），此时反应②的v正______v逆（填“＞”“＜”或“＝”）。
（3）在体积一定的密闭容器中发生反应②，如果该反应的平衡常数K2值变小，下列说法正确的是________。
A．在平衡移动过程中逆反应速率先增大后减小
B．容器中CH3OCH3的体积分数增大
C．容器中混合气体的平均相对分子质量减小
D．达到新平衡后体系的压强增大
（4）一定条件下在恒温恒容的密闭容器中，按不同投料比充入CO（g）和H2（g）进行反应①，平衡时CO（g）和H2（g）的转化率如图所示，则a＝________（填数值）。
解析：
（1）已知①CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g） ΔH1＝－90.0kJ·mol－1，②2CH3OH（g）CH3OCH3（g）＋H2O（g） ΔH2，③H2O（l）===H2O（g） ΔH3＝＋44.0kJ·mol－1。
由合成气（CO、H2）制备1molCH3OCH3（g），且生成H2O（l），整个过程中放出的热量为244kJ，可写出热化学方程式为④2CO（g）＋4H2（g）CH3OCH3（g）＋H2O（l） ΔH4＝－244kJ·mol－1。
根据盖斯定律可知反应④＝①×2＋②－③，则ΔH4＝2ΔH1＋ΔH2－ΔH3，所以ΔH2＝ΔH4＋ΔH3－2ΔH1＝－20.0kJ·mol－1。
（2） CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）
起始量/（mol·L－1）130
转化量/（mol·L－1）0.61.20.6
平衡量/（mol·L－1）0.41.80.6
所以，用H2表示反应①的速率是v（H2）＝
＝
＝0.24mol·L－1·min－1。
2CH3OH（g）CH3OCH3（g）＋H2O（g）
起始量/（mol·L－1）0.600
转化量/（mol·L－1）0.40.20.2
平衡量/（mol·L－1）0.20.20.2
所以，可逆反应②的平衡常数K2＝
＝1。
若500K时，测得容器中n（CH3OCH3）＝2n（CH3OH），n（CH3OCH3）＝n（H2O），Q＝
＝4＞K2，此时反应②向逆反应方向进行，所以v正＜v逆。
（3）在体积一定的密闭容器中发生反应②，如果该反应的平衡常数K2值变小，由于平衡常数只受温度影响，正反应为放热反应，说明反应体系的温度升高了，正、逆反应速率都增大，化学平衡向逆反应方向移动，逆反应速率逐渐减小，正反应速率逐渐增大；由于反应前后气体分子数不变，容器中混合气体的平均相对分子质量不变；平衡逆向移动，所以容器中CH3OCH3的体积分数减小；虽然气体分子数不变，但是温度比原平衡升高使得达到新平衡后体系的压强增大。
综上所述，A、D正确。
（4）转化率＝
×100%，不同反应物的变化量之比等于化学计量数之比，所以当反应物的起始量之比等于化学计量数之比时，不同反应物的转化率必然相等，所以
a＝2。
答案：
（1）－20.0
（2）0.24 1 ＜ （3）AD （4）2
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