2020届二轮复习化学反应速率化学平衡作业（全国通用）

2020届二轮复习化学反应速率化学平衡作业（全国通用）

专题强化练 化学反应速率 化学平衡 ‎1.某温度下，体积一定的密闭容器中发生如下可逆反应X(g)＋mY(s)3Z(g)　ΔH，下列说法正确的是(　　)‎ A.气体的平均密度不变时，说明达到了平衡状态 B.加入少量的X，ΔH变大 C.加入一定量的惰性气体，平衡向左移动 D.加入少量的Y，正反应速率加快 解析　混合气体的质量是变化的，容器容积不变，则气体的平均密度不变时，说明达到了平衡状态，A正确；B.加入少量的X，平衡向正反应方向进行，但ΔH不变，B错误；C.加入一定量的惰性气体，容器容积不变，速率不变，平衡不移动，C错误；D.Y是固体，加入少量的Y反应速率不变，D错误。‎ 答案　A ‎2.已知某密闭容器中发生反应：X(g)＋Y(g)mZ(g)　ΔH＜0。反应过程中，X、Y、Z的物质的量随时间的变化如图所示，则t1时刻改变的条件可能是(　　)‎ A.升高温度 B.加入更高效的催化剂 C.增大压强 D.加入一定量的Z 解析　正反应方向是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向进行，Z的物质的量减少，X或Y的物质的量增大，符合图像，A项正确；使用催化剂不影响化学平衡，B项错误；相同容器和时间，物质的量变化的比等于化学计量数之比，即m＝2，反应前后气体化学计量数之和相等，增大压强，化学平衡不移动，C项错误；加入一定量的Z，Z的量增大，D项错误。‎ 答案　A ‎3.(2019·湖南长沙一模)一定温度下，密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＜0。测得v正(SO2)随反应时间(t)的变化如图所示，其中在t2时改变了某个条件。下列有关说法正确的是(　　)‎ A.t1时平衡常数K1小于t3时平衡常数K2‎ B.t1时平衡混合气的大于t3时平衡混合气的 C.t2时改变的条件可能是升温或缩小容器体积 D.t1时平衡混合气中SO3的体积分数等于t3时平衡混合气中SO3的体积分数 解析　该反应是气体分子数减小的放热反应，由题图知，t2时改变条件后正反应速率瞬间增大，之后逐渐减小，即平衡正向移动，则t2时改变的条件不可能是温度，温度不变，平衡常数不变，故A、C项错误；由题图知，t3和t1时达到的平衡是等效平衡，则t1时平衡混合气的等于t3时平衡混合气的，t1时平衡混合气中SO3的体积分数等于t3时平衡混合气中SO3的体积分数，B项错误，D项正确。‎ 答案　D ‎4.用Na2FeO4溶液氧化废水中的还原性污染物M使其发生降解。为研究降解效果，设计如下对比实验探究温度、浓度、pH、催化剂对降解速率和效果的影响，实验测得M的浓度与时间的关系如图所示，下列说法不正确的是(　　)‎ 实验编号 温度/℃‎ pH ‎①‎ ‎25‎ ‎1‎ ‎②‎ ‎45‎ ‎1‎ ‎③‎ ‎25‎ ‎7‎ ‎④‎ ‎25‎ ‎1‎ A.实验①在15 min内M的降解速率为1.33×10－5 mol·L－1·min－1‎ B.若其他条件相同，实验①②说明升高温度，M降解速率增大 C.若其他条件相同，实验①③证明pH越高，越不利于M的降解 D.实验④说明M的浓度越小，降解的速率越快 解析　根据化学反应速率的数学表达式，v(M)＝mol·L－1·min－1＝1.33×10－5 mol·L－1·min－1，A项正确；实验①②不同的是温度，②的温度高于①，在相同的时间段内，②中M的浓度变化大于①，说明②中M的降解速率大，故B项正确；实验①③温度相同， ③的pH大于①，在相同的时间段内，①中M浓度变化大于③，说明①的降解速率大于③，故C项正确；实验①④中M的浓度不同，0～15 min时间段内，④中M浓度变化小于①，说明M的浓度越小，降解速率越小，故D项错误。‎ 答案　D ‎5.(2019·湖南湘东六校联考)碳酸二甲酯(CH3OCOOCH3，简称DMC)是一种应用前景广泛的材料。在密闭容器中按n(CH3OH)∶n(CO2)＝2∶1投料直接合成DMC：2CH3OH(g)＋CO2(g)CH3OCOOCH3(g)＋H2O(g)。一定条件下，平衡时CO2的转化率如图所示。下列说法不正确的是(　　)‎ A.该反应的正反应为放热反应 B.压强：p2＞p1‎ C.X点对应的平衡常数为0.5‎ D.X、Y、Z三点对应的初始反应速率的关系为Z＞Y＞X 解析　在同一压强下，升高温度，二氧化碳的平衡转化率减小，说明平衡逆向移动，因此该反应属于放热反应，A正确。对该反应，增大压强，平衡正向移动，二氧化碳的平衡转化率增大，对比X、Y两点可知，压强：p2＞p1，B正确。因为该反应在反应前后气体分子数不相等，容器的体积未知，所以无法计算反应的平衡常数，‎ C错误。X、Y、Z三点中，Z点的温度最高、压强最大，所以Z点初始反应速率最快；X、Y两点的温度相同，但Y点的压强大于X点，所以Y点的初始速率大于X点，综上可知X、Y、Z三点对应的初始反应速率关系为Z＞Y＞X，D正确。‎ 答案　C ‎6.(2019·重庆七校联考)将H2和CO2按物质的量之比为2∶1通入一密闭容器中，在一定条件下合成乙烯：6H2(g)＋2CO2(g)CH2===CH2(g)＋4H2O(g)。温度对CO2的平衡转化率和催化剂的催化效率的影响如图所示。‎ 下列说法不正确的是(　　)‎ A.M点H2的体积分数为11.1%‎ B.生成乙烯的速率：v(M)＞v(N)‎ C‎.250 ℃‎左右催化剂的催化效率最高 D.温度越高，CO2的体积分数越高 解析　M点CO2的平衡转化率为50%，设通入的CO2为a mol，则通入的H2为‎2a mol，反应的CO2为‎0.5a mol，反应的H2为‎1.5a mol，生成乙烯‎0.25a mol，生成H2O a mol，故M点H2的体积分数为×100%＝22.2%，A项错误；M点的温度比N点高，且M点对应温度下催化剂的催化效率最高，故生成乙烯的速率v(M)＞v(N)，B项正确，由题给图像可知‎250 ℃‎时，催化剂的催化效率最高，C项正确；温度越高，CO2的转化率越低，CO2的体积分数越高，D项正确。‎ 答案　A ‎7.将一定量的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中(容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)。实验测得不同温度下的部分平衡数据如下表：‎ 温度/℃‎ ‎15.0‎ ‎20.0‎ ‎25.0‎ ‎30.0‎ ‎35.0‎ 平衡总压强/kPa ‎5.7‎ p1‎ ‎12.0‎ p2‎ ‎24.0‎ 平衡气体总浓度/(10－3mol·L－1)‎ ‎2.4‎ ‎3.4‎ ‎4.8‎ ‎6.8‎ ‎9.4‎ 下列说法中正确的是(　　)‎ A.混合气体的平均相对分子质量不再随时间变化时反应达平衡状态 B.‎15.0 ℃‎时NH2COONH4(s)分解的平衡常数为2.0×10－9‎ C.该反应ΔH>0，p2＝2p1‎ D.若在恒温下将平衡体系体积减半，再达平衡后，c(NH3)和c(CO2)均比原平衡大 解析　A.只有产物是气体，故反应过程中混合气体的平均相对分子质量不随时间变化，故不能作为平衡与否的标志，A项错误；B.需将‎15.0 ℃‎时平衡气体的总浓度转化为NH3和CO2的浓度：c(NH3)＝×2.4×10－3mol·L－1＝1.6×10－3 mol·L－1，c(CO2)＝×2.4×10－3 mol·L－1＝0.8×10－3mol·L－1，K＝(1.6×10－3)2×0.8×10－3≈2.0×10－9，B项正确；C.温度升高K增大，故为吸热反应，平衡总浓度后者是前者的2倍，若温度相同，则p2＝2p1，但温度后者大于前者，故p2>2p1，C项错误；D.若在恒温下将平衡体系体积减半，相当于压强增大到原来的两倍，产物浓度增大，平衡逆向移动，但温度不变，K不变，故再达平衡后，c(NH3)和c(CO2)均与原来平衡一样，D项错误。‎ 答案　B ‎8.(2019·东北育才中学月考)由CO和H2S反应可制得羰基硫(COS)。在恒容的密闭容器中发生反应并达到平衡：CO(g)＋H2S(g)COS(g)＋H2(g)，数据如下表所示：‎ 实验 起始时 平衡时 n(CO)/mol n(H2S)/ mol n(COS)/ mol n(H2)/ mol n(CO)/ mol ‎1‎ ‎150‎ ‎10.0‎ ‎10.0‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎7.0‎ ‎2‎ ‎150‎ ‎7.0‎ ‎8.0‎ ‎2.0‎ ‎4.5‎ a ‎3‎ ‎400‎ ‎20.0‎ ‎20.0‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎16.0‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A.上述反应是吸热反应 B.实验1达平衡时，CO的转化率为70%‎ C.实验2达平衡时，a<7.0‎ D.实验3达平衡时，再充入1.0 mol H2，平衡逆向移动，平衡常数值增大 解析　相同温度时实验3中开始通入20.0 mol CO和20.0 mol H2S建立的平衡与实验1中开始通入10.0 mol CO和10.0 mol H2S建立的平衡互为等效平衡。若在‎150 ℃‎时通入20.0 mol CO和20.0 mol H2S达到平衡，CO物质的量应为(20－20×) mol＝14 mol，实验3中温度为‎400 ℃‎，平衡时CO的物质的量为16 mol，说明升高温度，平衡向逆反应方向移动，即正反应是放热反应，故A项错误；实验1中消耗CO的物质的量为(10.0－7.0) mol＝3.0 mol，即CO的转化率为×1 00%＝30%，故B项错误；根据“三段式”：‎ 此温度下，K＝＝。实验2中开始时浓度商Q＝＝＜K，说明开始时反应正向进行，则达到平衡时CO的物质的量小于7 mol，即a<7.0，故C项正确；平衡常数只受温度的影响，因此再充入1.0 mol H2，平衡逆向移动，但化学平衡常数不变，故D项错误。‎ 答案　C ‎9.(2019·山东济宁质检)汽车尾气(用N2O表示)是空气污染源之一。回答下列问题：‎ ‎(1)用CO还原N2O的能量变化如下图所示，则该反应的热化学方程式为____________________________________________________________‎ ‎____________________________________________________________。‎ 在相同温度和压强下，1 mol N2O和1 mol CO经过相同反应时间测得如下实验数据：‎ 实验 温度/℃‎ 催化剂 N2‎ O转化率/%‎ 实验1‎ ‎400‎ 催化剂1‎ ‎9.5‎ ‎400‎ 催化剂2‎ ‎10.6‎ 实验2‎ ‎500‎ 催化剂1‎ ‎12.3‎ ‎500‎ 催化剂2‎ ‎13.5‎ 试分析在相同温度时，催化剂2催化下N2O转化率更高的原因是____________________________________________________________‎ ‎____________________________________________________________。‎ ‎(2)在体积均为‎1 L的密闭容器A(‎500 ℃‎，恒温)、B(起始‎500 ℃‎，绝热)中分别加入0.1 mol N2O、0.4 mol CO和相同催化剂。实验测得A、B容器中N2O的转化率随时间的变化关系如图所示。‎ ‎①B容器中N2O的转化率随时间的变化关系是上图中的________曲线。‎ ‎②要缩短b曲线对应容器达到平衡的时间，但不改变N2O的平衡转化率，在催化剂一定的情况下可采取的措施是________(答出1项即可)。‎ ‎③‎500 ℃‎该反应的化学平衡常数K＝________(用分数表示)。‎ ‎④实验测定该反应的反应速率v正＝k正·c(N2O)·c(CO)，v逆＝k逆·c(N2)·c(CO2)。k正、k逆分别是正、逆反应速率常数，c为物质的量浓度。计算M处的＝________(保留两位小数)。‎ 解析　(1)由图示可知该反应的ΔH＝－362.8 kJ·mol－1，该反应的热化学方程式为N2O(g)＋CO(g)===N2(g)＋CO2(g)　ΔH＝－362.8 kJ·mol－1。由图示可知催化剂2对活化能降低幅度更大，活化分子百分数更大，反应速率更快，相同反应时间内转化量更大，转化率更高。‎ ‎(2)①B为绝热容器，反应放热，反应过程中B的温度高于A，B的平衡状态应该在A的平衡状态的基础上向逆反应方向移动，N2O的转化率降低，故应选a。‎ ‎②不改变N2‎ O的平衡转化率即不改变平衡状态，缩短达到平衡状态所需时间应加压或加入N2O、CO(物质的量之比为1∶4)等。‎ ‎③达到平衡时αN2O＝25%。‎ K＝＝＝。‎ ‎④M处N2O的转化率αN2O＝0.2‎ v正＝k正·c(N2O)·c(CO)＝k正×0.08×0.38‎ 又＝K v逆＝k逆·c(N2)·c(CO2)＝k逆×0.02×0.02‎ ＝＝76×＝76×＝1.69。‎ 答案　(1)N2O(g)＋CO(g)N2(g)＋CO2(g)　ΔH＝－362.8 kJ·mol－1‎ 催化剂2对活化能降低幅度大，反应速率快，相同时间内消耗N2O多，故N2O转化率高 ‎(2)①a　②加压或加入N2O、CO(物质的量之比为1∶4)‎ ‎③　④1.69‎ ‎10.(2019·衡水中学一模)(1)一定温度下，在‎1 L密闭容器中加入纳米级Cu2O并通入0.10 mol水蒸气，发生反应：2H2O(g)2H2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋484 kJ·mol－1。不同时段产生O2的物质的量见下表：‎ 时间/min ‎15‎ ‎30‎ ‎45‎ ‎60‎ ‎75‎ n(O2)/mol ‎0.020‎ ‎0.030‎ ‎0.036‎ ‎0.040‎ ‎0.040‎ ‎①前30 min的反应速率v(H2O)＝________；该温度下，反应的平衡常数K＝________ mol·L－1。‎ ‎②当下列物理量不发生变化时，能说明该反应已达到平衡状态的是________(填字母)。‎ a.混合气体的密度 b.容器内气体的压强 c.H2的物质的量浓度 d.该反应的化学平衡常数 ‎(2)一定条件下，以Cu2O为催化剂，向密闭容器中充入一定量的氯苯和水蒸气能发生以下反应：‎ ‎　ΔH＜0‎ 起始时，氯苯与水蒸气的物质的量之比为w，平衡时H2O(g)的体积分数(φ)与温度(T)、w的关系如图甲所示。w＝1时，正、逆反应的平衡常数(K)与温度(T)的关系如图乙所示。‎ ‎①图甲中，w2________(填“＞”“＜”或“＝”)1；图乙中，表示正反应平衡常数的曲线为________(填“A”或“B”)。‎ ‎②若起始时向某恒容绝热容器中充入1 mol氯苯和1 mol水蒸气，达到平衡时，容器内气体压强________(填“增大”“减小”或“不变”)，原因是____________________________________________________________。‎ 解析　(1)①由表中数据可知前30 min vH2O＝×2＝2×10－3 mol·L－1·min－1‎ 平衡时c(O2)＝0.04 mol·L－1，故c(H2)＝0.08 mol·L－1，c(H2O)＝0.02 mol·L－1‎ K＝＝＝0.64‎ ‎②温度一定，K为定值，d错误；恒容容器，反应中全部为气体，ρ为定值，a错误；p、c(H2)为变量，不变时可说明已达平衡。‎ ‎(2)①由图分析知w2时，φH2O小，说明反应向正反应方向移动，故w2＞1。该反应ΔH＜0，温度升高，K值减小，故表示正反应平衡常数的曲线应为B。②恒容绝热容器充入反应物，结合ΔH＜0可知体系温度升高，反应为体积不变的反应，物质的量不变，压强增大。‎ 答案　(1)①2×10－3 mol·L－1·min－1　0.64　②b、c ‎(2)①＞　B　②增大　该反应为等体积反应，反应放热，温度升高，压强增大 ‎11.(2019·山东日照一模)二氧化碳是潜在的碳资源，无论是天然的二氧化碳气藏，还是各种炉气、尾气、副产气，进行分离回收和提纯，合理利用，意义重大。‎ ‎(1)在空间站中常利用CO2(g)＋2H2(g)C(s)＋2H2O(g)，再电解水实现O2的循环利用。‎350 ℃‎时，向体积为‎2 L的恒容密闭容器中通入8 mol H2和4 mol CO2发生以上反应。‎ ‎①若反应起始和平衡时温度相同(均为‎350 ℃‎)，测得反应过程中压强(p)随时间(t)的变化如图Ⅰ中a所示，则上述反应的ΔH________0(填“>”或“<”)；其他条件相同时，若仅改变某一条件，测得其压强(p)随时间(t)的变化如图Ⅰ中曲线b所示，则改变的条件是________________________________。‎ ‎②图Ⅱ是反应平衡常数的对数值与温度的变化关系图，m的值为________。‎ ‎(2)CO2在Cu－ZnO催化下，同时发生如下反应Ⅰ、Ⅱ，是解决温室效应和能源短缺的重要手段。‎ Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＜0‎ Ⅱ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH2＞0‎ 保持温度T时，在容积不变的密闭容器中，充入一定量的CO2及H2，起始及达平衡时，容器内各气体物质的量及总压强如下表：‎ CO2‎ H2‎ CH3OH(g)‎ CO H2O(g)‎ 总压强/kPa 起始/mol ‎0.5‎ ‎0.9‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎0‎ p0‎ 平衡/mol n ‎0.3‎ p 若反应Ⅰ、Ⅱ均达平衡时，p0＝1.4p，则表中n＝________；反应Ⅰ的平衡常数Kp＝________(kPa)－2。(用含p的式子表示)‎ 解析　(1)①由图1知反应过程中压强先增大后减小，据CO2(g)＋2H2(g)C(s)＋2H2O(g)压强应减小，故该反应为放热反应，ΔH＜0。由图1知反应速率加快，平衡状态不变，又该反应为非等体反应，故改变条件为加入催化剂。‎ 故＝ x＝2 mol K＝＝＝1‎ m＝lg K＝lg 1＝0‎ ‎(2)由＝可知＝，n平＝1‎ 分析反应Ⅰ、Ⅱ知Ⅱ为等体反应，压强变化与Ⅱ无关，故 n＝0.2‎ 由平衡时n(H2O)(g)＝0.3 mol可知反应Ⅱ中生成了0.1 mol H2O(g)，‎ 平衡时n(CO2)＝0.5 mol－0.2 mol－0.1 mol＝0.2 mol，n(H2)＝0.9 mol－0.6 mol－0.1 mol＝0.2 mol n(CH3OH)＝0.2 mol，n(H2O)＝0.3 mol，n(CO)＝0.1 mol n总＝0.2 mol＋0.2 mol＋0.2 mol＋0.3 mol＋0.1 mol＝1 mol Kp＝＝＝ (kPa)－2‎ 答案　(1)①＜　加入催化剂　②0　(2)0.2　 ‎12.(1)(2019·山东德州二模)一定温度下，分别向A、B容器中充入5 mol NO和2.5 mol O2，A保持恒容，B保持恒压。发生反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)[不考虑2NO2(g)N2O4(g)]，起始时A、B的体积均为‎2 L。‎ ‎①下列能说明A、B容器均达到平衡状态的是________。‎ a.A、B容器的压强均不发生变化 b.A、B容器中气体的颜色均不发生变化 c.A、B容器中气体的密度不再发生变化 d.A、B容器中气体的平均摩尔质量不再发生变化 ‎②T ℃时，A、B容器均达到平衡状态时，A中O2的浓度为0.5 mol·L－1，则NO的转化率为________，B中反应的平衡常数KB＝________。‎ 解析　①a项，容器A中压强为变量而容器B中压强为恒量，压强不变，B容器中不能说明反应已达平衡状态；b项，气体颜色不变说明c(NO2)不变，可说明反应已达平衡状态；c项，A容器为恒容容器，而反应中的物质全部为气体，总质量不变，由ρ＝可知ρ为恒量，不能说明反应达到平衡状态；d项，M＝，由于反应前后均为气体mT不变，反应前后气体物质的计量系数不同，故M为变量，M不变可说明反应已达平衡状态。‎ c(O2)＝－＝0.5 mol/L，x＝1.5‎ 则NO的转化率为×100%＝60%。‎ 平衡时c(NO)＝1 mol·L－1，c(O2)＝0.5 mol·L－1，c(NO2)＝1.5 mol·L－1‎ KB＝KA＝＝＝4.5‎ 答案　①b、d　②60%　4.5‎ ‎(2)(2019·山东济宁二模)容积均为‎1 L的甲、乙两个容器，其中甲为绝热容器，乙为恒温容器，相同条件下，分别充入0.2 mol的NO2，发生反应：2NO2(g)N2O4(g)　ΔH＜0，甲中的NO2的相关量随时间变化如图所示。‎ ‎①0～3 s内，甲容器中NO2的反应速率增大的原因是____________________________________________________________‎ ‎____________________________________________________________。‎ ‎②甲达平衡时，温度若为T ℃，此温度下的平衡常数K＝________。‎ ‎③平衡时，K甲________K乙，p甲________p乙(填“＞”、“＜”或“＝”)。‎ 解析　①随反应的进行，反应物浓度减小，反应速率应减慢，而0～3 s内，甲容器中反应速率加快是因为该反应ΔH＜0，甲为绝热容器，随反应进行温度升高，反应速率加快。②T ℃时，达到平衡时c(NO2)＝0.02 mol·L－1，则c(N2O4)＝＝0.09 mol·L－1‎ K＝＝＝225‎ ‎③达到平衡时，甲的温度高于乙的温度，温度越高，放热反应的平衡常数减小，故K甲＜K乙，温度越高，压强越大，p甲＞p乙。‎ 答案　①反应放热，温度升高，反应速率加快　②225　③＜　＞‎ ‎(3)[2019·北京理综，27(1)③④]氢能源是最具应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。‎ ‎(1)甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。‎ ‎①反应器中初始反应的生成物为H2和CO2，其物质的量之比为4∶1。‎ ‎②已知甲烷与水蒸气反应的化学方程式为CH4＋2H2O===4H2＋CO2。‎ 反应器中还存在如下反应：‎ ⅰ.CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH1‎ ⅱ.CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH2‎ ⅲ.CH4(g)===C(s)＋2H2(g)　ΔH3‎ ‎……‎ ‎③反应物投料比采用n(H2O)∶n(CH4)＝4∶1，大于初始反应的化学计量数之比，目的是________(选填字母序号)。‎ a.促进CH4转化 b.促进CO转化为CO2‎ c.减少积炭生成 ‎④用CaO可以去除CO2。H2体积分数和CaO消耗率随时间变化关系如图所示。‎ 从t1时开始，H2体积分数显著降低，单位时间CaO消耗率________(填“升高”“降低”或“不变”)。此时CaO消耗率约为35%，但已失效，结合化学方程式解释原因：________________________________________________。‎ 解析　③反应物的投料比n(H2O)∶n(CH4)＝4∶1，大于初始反应的化学计量数之比，H2O(g)的物质的量增加，有利于促进CH4转化，促进CO转化为CO2，防止CH4分解生成C(s)，从而减少积炭生成。④根据题图可知，从t1时开始，CaO消耗率曲线的斜率逐渐减小，单位时间内CaO消耗率逐渐降低。CaO与CO2反应生成CaCO3，CaCO3会覆盖在CaO表面，减少了CO2与CaO的接触面积，从而失效。‎ 答案　③abc　④降低　CaO＋CO2===CaCO3，CaCO3覆盖在CaO表面，减少了CO2与CaO的接触面积 ‎13.(2019·课标全国Ⅰ，28)水煤气变换[CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)]是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：‎ ‎(1)Shibata曾做过下列实验：①使纯H2缓慢地通过处于‎721 ℃‎下的过量氧化钴CoO(s)，氧化钴部分被还原为金属钴Co(s)，平衡后气体中H2的物质的量分数为0.025 0。‎ ‎②在同一温度下用CO还原CoO(s)，平衡后气体中CO的物质的量分数为0.019 2。‎ 根据上述实验结果判断，还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO________H2(填“大于”或“小于”)。‎ ‎(2)‎721 ℃‎时，在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2‎ O(g)混合，采用适当的催化剂进行反应，则平衡时体系中H2的物质的量分数为________(填标号)。‎ A.＜0.25　B.‎0.25　‎C.0.25～0.50　D.0.50‎ E.＞0.50‎ ‎(3)我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。‎ 可知水煤气变换的ΔH________0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E正＝________eV，写出该步骤的化学方程式____________________________________________________________。‎ ‎(4)Shoichi研究了‎467 ℃‎、‎489 ℃‎时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系(如图所示)，催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的pH2O和pCO相等、pCO2和pH2相等。‎ 计算曲线a的反应在30～90 min内的平均速率v(a)＝________ kPa·min－1。‎467 ℃‎时pH2和pCO随时间变化关系的曲线分别是________、________。‎489 ℃‎时pH2和pCO随时间变化关系的曲线分别是________、________。‎ 解析　(1)由题给信息①可知，H2(g)＋CoO(s)Co(s)＋H2O(g)(ⅰ)　K1＝＝＝39，由题给信息②可知，CO(g)＋CoO(s)Co(s)＋CO ‎2(g)(ⅱ)　K2＝＝≈51.08。相同温度下，平衡常数越大，反应倾向越大，故CO还原氧化钴的倾向大于H2。(2)第(1)问和第(2)问的温度相同，利用盖斯定律，由(ⅱ)－(ⅰ)得CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　K＝＝≈1.31。设起始时CO(g)、H2O(g)的物质的量都为1 mol，容器体积为‎1 L，在‎721 ℃‎下，反应达平衡时H2的物质的量为x mol。‎ K＝＝1.31，若K取1，则x＝0.5，φ(H2)＝0.25；若K取4，则x≈0.67，φ(H2)≈0.33。氢气的物质的量分数介于0.25至0.33之间，故选C。(3)观察起始态物质的相对能量与终态物质的相对能量知，终态物质相对能量低于始态物质相对能量，说明该反应是放热反应，ΔH小于0。过渡态物质相对能量与起始态物质相对能量相差越大，活化能越大，由题图知，最大活化能E正＝1.86 eV－(－0.16 eV)＝2.02 eV，该步起始物质为COOH*＋H*＋H2O*，产物为COOH*＋2H*＋OH*。(4)由题图可知，30～90 min内v(a)＝＝0.004 7 kPa·min－1。水煤气变换中CO是反应物，H2是产物，又该反应是放热反应，升高温度，平衡向左移动，重新达到平衡时，H2的压强减小，CO的压强增大。故a曲线代表‎489 ℃‎时，pH2随时间变化关系的曲线，d曲线代表‎489 ℃‎时pCO随时间变化关系的曲线，b曲线代表‎467 ℃‎时pH2随时间变化关系的曲线，c曲线代表‎467 ℃‎时pCO随时间变化关系的曲线。‎ 答案　(1)大于　(2)C　(3)小于　2.02　COOH*＋H*＋H2O*===COOH*＋2H*＋OH*(或H2O*===H*＋OH*)　(4)0.004 7　b　c　a　d