《2026年高中必刷题高中化学必修第二册人教版》

11. [河南驻马店2024高一月考]Ⅰ. 在恒温条件下将一定量M和N的混合气体通入容积为2L的密闭容器中，M和N的物质的量随时间的变化情况如图所示。

(1) 该反应的化学方程式为________________________(反应物和生成物用符号M、N表示)。
(2) 反应开始至4min，M的平均反应速率为0.025mol·L⁻¹·min⁻¹。
(3) a、b、c、d四个点中，表示化学反应处于平衡状态的点是b、c。
Ⅱ. 在恒温条件下，将a mol N₂与a mol H₂的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中，发生如下反应：N₂(g)+3H₂(g)⇌[高温、高压][催化剂]2NH₃(g)。
(4) 反应进行到某时刻t时，nₜ(N₂)=10mol，nₜ(NH₃)=6mol，则a的值为13。
(5) 在合成氨过程中，正反应是放热反应。下列有关说法错误的是c(填序号)。
a. 使用催化剂是为了提高正反应速率，提高生产效率
b. 在上述条件下，N₂不可能100%地转化为NH₃
c. 通过控制反应条件，不能提高该反应进行的程度

答案： 11.
(1)N⇌2M
(2)0.025mol·L⁻¹·min⁻¹
(3)b、c
(4)13
(5)c
【解析】
(1)由题图可知，该反应为可逆反应，N为反应物、M为生成物，N和M的物质的量变化量之比为(0.3mol - 0.1mol):(0.3mol - 0.1mol)=1:2，由物质的量变化量之比等于化学计量数之比可知，反应的化学方程式为N⇌2M。
(2)由题图可知，4min时，M的物质的量为0.3mol，则反应开始至4min，M的平均反应速率为(0.3mol - 0.1mol)/(2L×4min)=0.025mol·L⁻¹·min⁻¹。
(3)由题图可知，a、d点后M和N的量继续改变，说明反应没有达到平衡状态；b、c点后M和N的量不再改变，说明反应达到平衡状态，则表示化学反应处于平衡状态的点是b、c。
(4)由题意可知，时刻t时，氮气、氨气的物质的量分别为10mol、6mol，由化学方程式可知2Δn(N₂)=Δn(NH₃)，则(a - 10)mol×2 = 6mol，解得a = 13。
(5)使用催化剂可以提高正、逆反应速率，提高单位时间内生成物的物质的量变化量，从而达到提高生产效率的目的，a正确；该反应是可逆反应，可逆反应不可能完全反应，所以在题述条件下，氮气不可能100%地转化为氨气，b正确；该反应是可逆反应，通过控制反应条件，使平衡向正反应方向移动，能达到提高反应进行程度的目的，c错误。

12. [广东广州2025高一联考]近年来，我国化工技术获得重大突破，利用合成气(主要成分为CO、CO₂和H₂)在催化剂的作用下合成甲醇(CH₃OH)是其中的一个研究项目，该研究发生的主要反应如下：
Ⅰ. CO与H₂反应合成甲醇：
CO(g)+2H₂(g)⇌CH₃OH(g)
Ⅱ. CO₂与H₂反应合成甲醇：
CO₂(g)+3H₂(g)⇌CH₃OH(g)+H₂O(g)
(1) 上述反应符合原子经济性的是反应I(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
(2) 在某一时刻采取下列措施，能使反应Ⅰ的反应速率减小的是B(填序号，下同)。
A. 恒温恒容下，再充入CO
B. 降低温度
C. 恒温恒容下，向其中充入Ar
(3) 一定温度下，在容积固定的密闭容器中发生反应Ⅱ，下列说法可以表明反应达到化学平衡状态的是B。
A. 单位时间内消耗3mol H₂，同时生成1mol的CH₃OH
B. CH₃OH的体积分数不再发生变化
C. 3v(CO₂)=v(H₂)
D. 容器内气体密度不再改变
(4) H₂还原CO电化学法制备甲醇(CO + 2H₂ = CH₃OH)的工作原理如图所示。通入H₂的一端是电池负(填“正”或“负”)极，发生的电极反应为H₂ - 2e⁻ = 2H⁺；电池工作过程中H⁺通过质子膜向左(填“左”或“右”)移动。

(5) 工业上通过反应Ⅱ制备CH₃OH：在2L恒容密闭容器中，将2mol CO₂和6mol H₂混合，反应过程中反应物和生成物的物质的量数据见表：

0~5min内反应平均速率v(H₂)=0.3mol·L⁻¹·min⁻¹，反应达平衡时，CO₂的转化率为75%，15min时CH₃OH的物质的量浓度为0.75mol·L⁻¹。

答案： 12.
(1)I
(2)B
(3)B
(4)负 H₂ - 2e⁻ = 2H⁺ 左
(5)0.3mol·L⁻¹·min⁻¹ 75% 0.75mol·L⁻¹
【解析】
(1)原子经济性是指反应物原子全部转化为目标产物，反应I中反应物原子全部转化为CH₃OH，反应II除生成CH₃OH外还生成H₂O，所以符合原子经济性的是反应I。
高中必刷题 化学
(2)恒温恒容下，再充入CO，反应物浓度增大，反应速率加快，A错误；降低温度，反应速率减小，B正确；恒温恒容下，充入Ar，反应物、生成物浓度不变，反应速率不变，C错误。
(3)单位时间内消耗3molH₂，同时生成1molCH₃OH，都体现正反应速率，不能说明反应达到平衡状态，A错误；CH₃OH的体积分数不再发生变化，说明各物质浓度不变，反应达到平衡状态，B正确；3v(CO₂)=v(H₂)，未指明反应速率对应的反应方向，不能说明反应达到平衡状态，C错误；反应应在容积固定的密闭容器中进行，气体体积不变，反应物和生成物都是气体，由质量守恒可知气体质量不变，则气体密度始终不变，恒量不变不能说明反应达到平衡状态，D错误。
关键点：随反应进行不发生变化的量
(4)由反应原理可知H的化合价升高，H₂发生氧化反应，所以通入H₂的一端是电池的负极，H₂失去电子生成H⁺，电极反应为H₂ - 2e⁻ = 2H⁺；电池工作时，阳离子(H⁺)向正极移动，通入CO的一端是正极，所以H⁺通过质子膜向左移动。
(5)根据反应CO₂(g) + 3H₂(g)⇌CH₃OH(g) + H₂O(g)及表格数据可知，0～5min内，Δn(CO₂)=2mol - 1mol = 1mol，根据化学计量数之比，可得Δn(H₂)=3Δn(CO₂)=3mol，容器容积V = 2L，根据反应速率公式v = Δc/Δt = Δn/(VΔt)，可得v(H₂)=3mol/(2L×5min)=0.3mol·L⁻¹·min⁻¹；20min时，n(CH₃OH)=1.5mol，根据化学计量数关系，Δn(CO₂)=Δn(CH₃OH)=1.5mol，Δn(H₂)=3Δn(CH₃OH)=4.5mol，此时剩余H₂物质的量n(H₂)=1.5mol，则15min时反应已达到平衡状态，起始n(CO₂)=2mol，转化率α(CO₂)=转化量/起始量×100% = 1.5mol/2mol×100% = 75%；15min时，反应已达平衡状态，此时n(CH₃OH)与20min时相等，均为1.5mol，容器容积为2L，则c(CH₃OH)=1.5mol/2L = 0.75mol·L⁻¹。