《2026年高中必刷题高中化学必修第二册人教版》

6. [山东烟台2025高一期中]速率和平衡是认识和研究化学反应的重要视角，回答下列问题：
(1)温度为$T$时，在A(容积为$4L$)、B(容积为$2L$)两刚性容器中分别充入$2molCO_{2}$和$6molH_{2}$，催化剂作用下合成甲醇(${CH_{3}OH}$)。容器内总压强$p$随时间变化如图甲所示。反应方程式为${CO_{2}(g) + 3H_{2}(g) ＜=＞ CH_{3}OH(g) + H_{2}O(g)}$。

①其中曲线N对应A(填“A”或“B”)容器中压强的变化情况。
②曲线M中$0\sim 10min$内${H_{2}}$反应速率$v(H_{2})=$0.18$mol· L^{-1}· min^{-1}$，$H$点对应的速率关系是$v_{正}(CO_{2})$＜(填“＞”“＜”或“=”)$v_{逆}(H_{2})$。
③其他条件不变，只改变下列一个条件，能提高${CH_{3}OH(g)}$生成速率的是b(填序号)。
a. 降低温度
b. 充入${H_{2}}$
c. 充入${N_{2}}$
d. 及时移走部分${H_{2}}$
④若恒温恒容时，${CO_{2}}$和${H_{2}}$投料比为$1:1$，下列示意图正确且能说明反应进行到$t_{1}$时刻达到平衡状态的是D(填序号)。

(2)反应${2NO(g) + O_{2}(g) ＜=＞ N_{2}O_{4}(g)}$经历两步：
ⅰ.${2NO(g) + O_{2}(g) = 2NO_{2}(g)}$
ⅱ.${2NO_{2}(g) ＜=＞ N_{2}O_{4}(g)}$
一定条件下，向恒容密闭容器中通入适量的$NO$和${O_{2}}$，反应体系中$c(NO_{2})$、$c(NO)$、$c(N_{2}O_{4})$随时间的变化曲线如图乙所示。

①图乙中曲线b代表N₂O₄的浓度随时间的变化。
②$t_{2}s$时，$c(NO_{2})$的生成速率小于(填“大于”“小于”或“等于”)消耗速率。
③$X=$0.25c₀(用$c_{0}$表示)。

答案： 6.
(1)①A ②0.18＜③b ④D
(2)①N₂O₄ ②小于 ③0.25c₀
[解析]
(1)①起始投料量相同的条件下，容器容积与压强成反比，起始压强大的体系对应容器的容积小，由图甲可知，曲线N对应容器A，曲线M对应容器B。②曲线M对应容器B(容积为2L)，刚性容器中充入2molCO₂和6molH₂，在适宜的催化剂作用下发生反应，10min时，反应达到平衡，总压强为2.8MPa，设转化了xmolCO₂，列出三段式：
CO₂(g)+3H₂(g)⇌CH₃OH(g)+H₂O(g)
起始量/mol 2 6 0 0
转化量/mol x 3x x x
平衡量/mol 2 - x 6 - 3x x x
恒温恒容条件下，压强之比等于物质的量之比，则$\frac{8mol}{(8 - 2x)mol}$=$\frac{4MPa}{2.8MPa}$，解得x=1.2，0~10min内，H₂转化了3.6mol，v(H₂)=$\frac{3.6mol}{2L}$/10min=0.18mol·L⁻¹·min⁻¹。H点反应已达到平衡，对应的速率关系是v正(CO₂)=v逆(CO₂)=$\frac{1}{3}$v逆(H₂)，v正(CO₂)＜v逆(H₂)。③降低温度，化学反应速率降低，a错误；充入H₂，反应物浓度增加，化学反应速率加快，b正确；充入N₂，N₂不参与反应，不影响反应速率，c错误；及时移走部分H₂，反应物浓度降低，化学反应速率降低，d错误。④温度一定时，焓变为定值，不能确定平衡状态，A错误；设起始投入n(CO₂)=n(H₂)=1mol，某时刻转化了ymolCO₂，列出三段式：
CO₂(g)+3H₂(g)⇌CH₃OH(g)+H₂O(g)
起始量/mol 1 1 0 0
转化量/mol y 3y y y
某时刻量/mol 1 - y 1 - 3y y y
则任一时刻CO₂体积分数为$\frac{1 - y}{2 - 2y}$=0.5，是定值，随反应进行不发生变化，B错误；根据反应方程式，消耗的CO₂的物质的量与生成的H₂O的物质的量相等，C项中二氧化碳、水的变化量与反应不符，C错误；正反应为气体物质的量减少的反应，且气体质量不变，则随反应进行，平均摩尔质量逐渐增大，平均摩尔质量不变时反应达到平衡状态，D正确。
(2)①NO为反应物，随反应进行，NO浓度一直减小，曲线a代表NO；NO₂为中间产物，浓度先增大后减小，曲线d代表NO₂；N₂O₄为产物，浓度一直增大，曲线b代表N₂O₄。②t₂s时，c(NO₂)减小，说明其生成速率小于消耗速率。③t₁s时，c(NO₂)=c(NO)=c(N₂O₄)，根据N元素守恒，c(NO₂)=0.25c₀mol·L⁻¹，即X=0.25c₀。