8．[2015·长沙期末]目前工业上利用甲烷催化裂解生产不含一氧化碳和二氧化碳的清洁氢气。
该过程多用铁、钴和镍等过渡金属纳米催化剂：
CH4（g）
C（s）＋2H2（g），已知温度升高，甲烷的平衡转化率增大。
下列有关说法不正确的是（ ）
A．甲烷裂解属于吸热反应
B．在反应体系中加催化剂，反应速率增大
C．增大体系压强，不能提高甲烷的转化率
D．在1500℃以上时，甲烷的转化率很高，但几乎得不到炭黑，是因为在高温下该反应为放热反应
答案 D
解析 根据温度升高，甲烷的平衡转化率增大，知甲烷裂解属于吸热反应，A选项正确，D选项错误；甲烷发生分解反应，反应后气体分子数增大，故增大压强平衡向逆反应方向移动，C选项正确。
9．在密闭容器中进行如下反应：
CO2（g）＋C（s）
2CO（g）H>0，达到平衡后，若改变下列条件，则指定物质的浓度及平衡如何变化。
（1）增加C，平衡________，c（CO2）________。
（2）缩小反应容器的容积，保持温度不变，则平衡________，c（CO2）________。
（3）保持反应容器的容积和温度不变，通入N2，则平衡________，c（CO2）________。
答案
（1）不移动不变
（2）向左移动增大（3）不移动不变
解析
（1）C为固体，增加C，其浓度不变，平衡不移动，c（CO2）不变。
（2）缩小反应容器的容积，即增大压强，平衡向气体总体积减小的方向移动，即向左移动，c（CO2）比原来大。
（3）通入N2，各物质的浓度不变，平衡不移动，c（CO2）不变。
10．[2015·哈三中期中]合成氨反应是“将空气变成面包”的反应，如果没有合成氨反应，地球将无法养活现在这么多的人，已知合成氨的反应为N2（g）＋3H2（g）2NH3（g） ΔH＝－92.4kJ·mol－1。
Ⅰ.在体积为5L的恒温、恒容密闭容器甲中，起始时投入2molN2、3molH2，经过10s达到平衡，测得平衡时NH3的物质的量为0.8mol。
Ⅱ.在容器乙中，起始时投入3molN2、bmolH2，维持恒温、恒压达到平衡，测得平衡时NH3的物质的量为1.2mol。
此时与容器甲中平衡状态温度相同，相同组分的体积分数都相同。
（1）容器甲10s内用H2表示的平均反应速率v（H2）＝________，达平衡时N2的转化率＝________。
（2）甲容器中反应的逆反应速率随时间变化的关系如图。
t2时改变了某一种条件，改变的条件可能是________、________（填写两项）。
（3）下列哪些情况表明容器乙已达平衡状态________（填字母）。
A．容器乙中的气体密度不再变化
B．氨气的生成速率等于氮气的消耗速率的2倍
C．断裂1molN≡N键同时断裂6molN—H键
D．容器乙中气体的平均相对分子质量不随时间而变化
（4）b＝________。
答案
（1）0.024mol·L－1·s－1 20%
（2）升高了温度 增大了氨的浓度
（3）ACD
（4）4.5
解析
（1） N2（g） ＋ 3H2（g） 2NH3（g）
起始量（mol） 2 3 0
转化量（mol） 0.4 1.2 0.8
平衡量（mol） 1.6 1.8 0.8
v（H2）＝
＝0.024mol·L－1·s－1，
平衡时，氮气的转化率＝
×100%＝20%。
（2）t2时，逆反应速率突然增大，原因可能是使用了催化剂、升高了温度、增大了压强、增大了氨的浓度，而后逆反应速率减小，平衡逆向移动，则只能是t2时增大了氨的浓度或升高了温度。
（3）判断达到平衡的标准是“变化量不变”。
A中，容器乙中的气体密度不再变化，说明容器体积不再变化，可以说明反应达到平衡状态；B中，氨气的生成速率与氮气的消耗速率都是正反应速率，不能说明反应达到平衡；C中，断裂1molN≡N键同时断裂6molN—H键，即消耗1molN2的同时消耗2molNH3，说明正逆反应速率相等，说明反应达到平衡；D中，容器乙中气体的平均相对分子质量不随时间而变化，说明体系中各物质的体积分数不变，反应达到平衡。
（4）根据平衡时容器甲与容器乙中各物质的体积分数相等，可求出b＝4.5。
11．[2016·绵阳月考]在密闭容器中发生如下反应：
A（g）＋3B（g）2C（g）ΔH<0，根据如下速率－时间图象，回答下列问题。
（1）下列时刻改变的外界条件是：
t1________；t3________；t4________。
（2）产物C的体积分数最大的时间段是________。
（3）上述图象中C的体积分数相等的时间段是________。
（4）反应速率最大的时间段是________。
答案
（1）升高温度 加入催化剂 减小压强
（2）t0～t1 （3）t2～t3与t3～t4 （4）t3～t4
解析
（1）t1时v逆′增大程度比v正′增大程度大，说明改变的外界条件是升高温度；t3时v正″、v逆″同等程度地增大，说明加入了催化剂；t4时v正、v逆都降低且v正降低程度更大，说明改变的外界条件是减小压强。
（2）t1、t4时改变条件后，化学平衡都向逆反应方向移动，C的体积分数都降低，故t0～t1时间段内C的体积分数最大。
（3）在t3时加入了催化剂，虽然反应速率发生了改变，但并未引起化学平衡的移动，故t2～t3段与t3～t4段C的体积分数相等。
（4）由图象可看出t3～t4段化学反应速率最大。
12．[2015·河南信阳模拟]据报道，郑州新力电厂确定拆除，2016年年底将退出市区致“霾”舞台。
火力发电厂释放出大量二氧化碳，将CO2转化为甲醇是一种新型脱碳技术，其反应为CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）ΔH。
（1）取五份等体积的CO2和H2的混合气体（物质的量之比均为1∶3），分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数φ（CH3OH）与反应温度T的关系曲线如图1所示，则上述CO2转化为甲醇的反应的ΔH________0（填“>”“<”或“＝”）。
（2）如图2是在恒温密闭容器中，压强为p1时H2的体积分数随时间t的变化曲线，请在图中画出该反应在p2（p2>p1）时H2的体积分数随时间t的变化曲线。
（3）在一恒温恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2，进行上述反应。
测得CO2和CH3OH（g）的物质的量浓度随时间的变化如图3所示。
则0～10min内，氢气的平均反应速率为________；该温度下，10min后，向该容器中再充入1molCO2和3molH2，则再次达到平衡时CH3OH（g）的体积分数________（填“增大”“减小”或“不变”）。
答案
（1）<
（2）
（3）0.225mol·L－1·min－1 增大
解析
（1）反应达到平衡后，升高温度，甲醇的体积分数减小，说明正反应是放热反应，ΔH<0。
（2）在恒温密闭容器中，CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）是气体总体积减小的反应，加压平衡向正反应方向移动，氢气的体积分数减小，p2下达到平衡所需的时间也比p1短，据此可画出相应曲线。
（3）0～10min内，氢气的平均反应速率为0.225mol·L－1·min－1；反应达到平衡后，向该容器中再充入1molCO2和3molH2，相当于增大压强，平衡向正反应方向移动，甲醇的体积分数增大。
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