《2025年点金训练精讲巧练高中化学必修第二册人教版》

2. 甲醇是一种可再生能源，具有广阔的开发和应用前景。一定温度和压强下，在某密闭容器中发生反应：$CO_2(g)+3H_2(g)\rightleftharpoons CH_3OH(g)+H_2O(g)$。下列说法正确的是(D)

A.达到平衡后，容器中可能只存在$CH_3OH$、$H_2O$
B.达到平衡后，正、逆反应速率相等且均为零
C.增大压强，正反应速率增大，逆反应速率减小
D.通过调控反应条件，可以增大平衡时$CH_3OH$的质量

答案： 2.D 解析：该反应是可逆反应，达到平衡后，反应物和生成物都同时存在，则容器中存在${CO2}$、${H2}$、${CH3OH}$、${H2O}$，故A错误；化学平衡是动态平衡，反应未停止，达到平衡后，正、逆反应速率相等且不为零，故B错误；对于有气体参与的反应，增大压强，化学反应速率增大，则正反应速率增大，逆反应速率也增大，故C错误；该反应是气体分子数减少的反应，增大压强，平衡正向移动，平衡时${CH3OH}$的质量增大，故D正确。

3. 一定条件下，在恒压密闭容器中进行反应：$3SiCl_4(g)+2N_2(g)+6H_2(g)\overset{高温}{\rightleftharpoons}Si_3N_4(g)+12HCl(g)$。能表示上述反应达到化学平衡状态的是(C)

A.$v_{逆}(N_2)=3v_{正}(H_2)$
B.$v_{正}(HCl)=4v_{正}(SiCl_4)$
C.混合气体的密度保持不变
D.$c(N_2):c(H_2):c(HCl)=1:3:6$

答案： 3.C 解析：根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，$v_{逆}({N2}) = 3v_{正}({H2})$表示$v_{正} ＜ v_{逆}$，不是平衡状态，故A不符合题意；$v_{正}({HCl})$与$v_{正}({SiCl4})$都表示正反应速率，等式自始至终都成立，不能说明反应达到平衡状态，故B不符合题意；该反应为气体的物质的量增大的反应，容器的容积为变量，因为混合气体的总质量不变，所以混合气体的密度保持不变说明容器的容积不变，说明反应达到了平衡状态，故C符合题意；平衡时浓度关系与是否平衡无关，故D不符合题意。

4. 某温度下，将$NO_2$与$SO_2$以体积比为$1:2$置于密闭容器中，发生反应：$NO_2(g)+SO_2(g)\rightleftharpoons SO_3(g)+NO(g)$ $\Delta H=-41.8kJ\cdot mol^{-1}$。下列能说明反应达到平衡状态的是(B)

A.体系压强保持不变
B.$SO_2$和$NO$的体积比保持不变
C.每消耗1mol$SO_3$的同时生成1mol$NO_2$
D.$v(NO_2)=v(SO_3)$

答案： 4.B 解析：A项，由于该反应为气体体积不变的反应，体系压强始终不变，因此压强不变时不一定是平衡状态，错误；B项，${SO2}$和${NO}$的体积比保持不变，说明各物质的量保持不变，正确；C项，消耗${SO3}$和生成${NO2}$为同一方向的反应，错误；D项，未指明正、逆反应，不一定是平衡状态，错误。

任务二 化学反应条件的控制
探究活动
目前工业合成氨一般在$400\sim500℃$和$10MPa\sim30MPa$条件下进行，已知以下信息。
信息Ⅰ：合成氨的催化剂的最佳活性温度为$400\sim500℃$。
信息Ⅱ：不同条件下，平衡时混合物中氨的含量（%）如下表所示。


活动1：工业合成氨为什么要使用催化剂？
活动2：工业合成氨选定压强为$10MPa\sim30MPa$的原因是什么？
活动3：工业合成氨选定温度为$400\sim500℃$的原因是什么？

答案： 1.提示：使用催化剂可以增大反应速率。
2.提示：该压强下氨的含量较高，虽然继续增大压强，氨的含量继续增大，但压强越大，对设备材料强度的要求也越高，同时也大大增加能耗。
3.提示：此温度下催化剂活性最高。