必刷题16 化学反应原理综合题——【高考三轮冲刺】2023年高考化学考前20天冲刺必刷题（全国卷）（原卷版+解析版）

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2023高考化学考前名校必杀题（全国卷）
非选择题基础必杀

必杀16 化学反应原理综合题（20题）

1．（2023·江苏南通·统考一模）从废脱硝催化剂(主要成分为、)中回收和，具有重要意义。
(1)碳氯化—氧化法提取。将粉碎后的催化剂渣料与过量焦炭混合投入高温氯化炉充分反应，将生成的与其他气体分离，并将其氧化得。该过程主要涉及以下反应：
反应I        
反应Ⅱ          
已知常压下的沸点为136.4℃，C的燃烧热为，CO的燃烧热为。
①反应I的_______。
②从反应I的混合体系中分离出的措施是_______。
③氯化炉中生成CO比生成更有利于转化为，其原因是_______。
(2)碱溶法回收和，部分工艺流程如下：

“酸洗”时，转化为或，“水解”后得到。
①写出“热碱浸取”时发生反应的离子方程式：_______。
②锐钛型和金红石型是最常见的两种晶体类型，煅烧过程中，会发生“锐钛型→金红石型”转化，固体质量残留率和晶型转化率随温度变化如图1所示，晶型转化过程中的能量变化如图2所示。设计用“过滤”所得制备金红石型的操作方案：_______，金红石型的晶胞结构如图3所示。用“○”圈出所有位于晶胞体内的原子_______。

③为测定回收所得样品的纯度，进行如下实验：称取2.000g样品，用稀硫酸溶解、定容得100mL 溶液。量取20.00mL溶液放入锥形瓶中，加入10.00mL 0.5000 溶液(过量)，再用0.01000 标准溶液液定至终点，消耗标准溶液24.00mL。滴定过程中发生如下反应(均未配平)：；
计算样品的纯度_______(写出计算过程)。
【答案】(1)     -49     将含有、CO、的气体混合物通过热交换器降温冷凝     与生成相比，生成CO使反应I的△S更大，更有利于反应正向进行
(2)          用HCl酸洗，将生成的充分水解后，过滤、洗涤得到，在950℃下煅烧至恒重          86.45%

【详解】（1）①C的燃烧热为，可得热化学方程式：；CO的燃烧热为，可得热化学方程式：；由盖斯定律可知：反应I可由2×Ⅲ-2×Ⅳ-Ⅱ得到，则，故答案为：-49；
②常压下的沸点为136.4℃，从反应I的混合体系中分离出可将混合气体降温冷凝，使液化后与CO、分离，故答案为：将含有、CO、的气体混合物通过热交换器降温冷凝；
③氯化炉中生成CO会使反应I的熵值增大的更多，更有利于反应正向移动，故答案为：与生成相比，生成CO使反应I的△S更大，更有利于反应正向进行；
（2）①热碱浸取”时转化为，反应离子方程式为：，故答案为：；
②用盐酸酸洗后转化为，经水解生成，难溶于水，经过滤、洗涤后得到，然后在950℃下煅烧至恒重即可得到；由晶胞结构可知黑球有八个位于顶点，个数为，白球上下面各有2个，晶胞中含有的白球个数为，结合化学式及晶胞结构可知，1个黑球和2个白球应为体内，才能满足化学式配比，故答案为：用HCl酸洗，将生成的充分水解后，过滤、洗涤得到，在950℃下煅烧至恒重；；
③根据得失电子守恒可得：

，，，故答案为：86.45%。
2．（2023·云南曲靖·统考一模）氮及其化合物在工农业生产和生命活动中起着重要的作用。同时，氮氧化物(NOx)是常见的大气污染物，能引起雾霾、光化学烟雾、酸雨等环境问题。因此，研究氮氧化物(NOx)的无害化处理对治理大气污染、建设生态文明具有重要意义。请按要求回答下列问题：
(1)“中国制造2025”是中国政府实施制造强国战略第一个十年行动纲领。氮化铬在现代工业中发挥着重要的作用。基态铬、氮原子的未成对电子数之比为__________。
(2)联氨(又称肼，N2H4，无色液体)也是氮的一种重要的化合物，是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃料。联氨为二元弱碱，在水中的电离方程式与氨相似，联氨的第一步电离方程式为___________。
(3)研究氮氧化物(NOx)的无害化处理
I．CO还原NO2的反应原理如下：
已知：①NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g) ΔH1= -234kJ·mol-1
②N2(g)+O2(g)2NO(g)      ΔH2= +179.5 kJ·mol-1
③2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH3=-112.3 kJ·mol-1
NO2与CO反应生成无污染气体的热化学方程式为__________________________。
II．用H2还原NO的反应为2H2(g) + 2NO(g)N2(g) + 2H2O(g) ΔH =-752 kJ·mol-1。为研究H2和NO的起始投料比对NO平衡转化率的影响，分别在不同温度下，向三个体积均为aL的刚性密闭容器中加入一定量H2和NO发生反应，实验结果如图：

①反应温度T1、T2、T3从高到低的关系为______________________；
②T1温度下，充入H2、NO分别为3mol、3mol， 容器内的压强为w Pa，反应进行到10min时达平衡，0~ 10min内N2的平均反应速率为_____________mol·L-1·s-1，该反应的平衡常数Kp=___________(写出计算表达式，以分压表示的平衡常数为Kp，某气体分压=总压 ×某气体物质的量分数)；
III．以铂为电极，饱和食盐水作电解液，对含有NO的烟气进行脱氮的原理如图所示，NO被阳极产生的氧化性物质氧化为 ，尾气经NaOH溶液吸收后排入空气。NO被阳极产生的氧化性气体氧化的原理为___________________________(用电极反应和离子方程式表示)

【答案】(1)2:1
(2)N2H4+H2O +OH-
(3)     2NO2(g)+4CO(g)4CO2(g)+N2(g)  ΔH=- 1227.8kJ/mol     T3>T2>Tl     0.001/a     或     2C1--2e- =Cl2↑、3Cl2+8OH- +2NO = 2 +6Cl-+ 4H2O

【详解】（1）铬是24号元素，价电子排布为3d54s1，有6个未成对电子；氮是7号元素，价电子排布为2s22p3，有3个未成对电子；基态铬、氮原子的未成对电子数之比为2:1；
（2）根据氨水的电离方程式，可知联氨在水中第一步电离方程式为N2H4+H2O +OH-。
（3）I．①NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g) ΔH1= -234kJ·mol-1
②N2(g)+O2(g)2NO(g)      ΔH2= +179.5 kJ·mol-1
③2NO(g)+O2(g)2NO2(g) ΔH3=-112.3 kJ·mol-1
NO2与CO反应生成无污染二氧化碳和氮气，根据盖斯定律，①×4-②+③得2NO2(g)+4CO(g)4CO2(g)+N2(g) ΔH= -234kJ·mol-1×4-179.5 kJ·mol-1-112.3 kJ·mol-1=- 1227.8kJ/mol。
II．
①正反应放热，升高温度，平衡逆向移动，NO的平衡转化率降低，根据图示，反应温度T1、T2、T3从高到低的关系为T3>T2>Tl；
②根据图示，T1温度下，H2和NO的起始投料比为1:1时，NO的平衡转化率为40%，充入H2、NO分别为3mol、3mol， 容器内的压强为w Pa，反应进行到10min时达平衡，

0~ 10min内N2的平均反应速率为mol·L-1·s-1；平衡时的压强为Pa，该反应的平衡常数Kp=；
III．阳极氯离子失电子发生氧化反应生成氯气2C1--2e- =Cl2↑，NO被氯气氧化为，氯气被还原为氯离子，根据得失电子守恒，反应的离子方程式为3Cl2+8OH- +2NO = 2 +6Cl-+ 4H2O。
3．（2023·黑龙江哈尔滨·哈尔滨三中校考一模）氢能是极具发展潜力的清洁能源，2021年我国制氢量位居世界第一。请回答：
(1)298K时，1 g 燃烧生成放热121 kJ，1 mol 蒸发吸热44kJ，表示燃烧热的热化学方程式为______。
(2)工业上，常用与重整制备。500℃时，主要发生下列反应：
I．
II．
①已知：  。向重整反应体系中加入适量多孔CaO，其优点是______。
②下列操作中，能提高平衡转化率的是______(填标号)。
A．加催化剂        B．增加用量    
C．移除        D．恒温恒压，通入惰性气体
③500℃、恒压()条件下，1 mol 和1 mol 反应达平衡时，的转化率为0.5，的物质的量为0.25 mol，则反应II的平衡常数______(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
(3)实现碳达峰、碳中和是贯彻新发展理念的内在要求，因此二氧化碳的合理利用成为研究热点。可用氢气和二氧化碳在催化剂作用下合成甲醇：。
恒压下，和的起始物质的量之比为1∶3时，该反应甲醇的平衡产率随温度的变化如图所示。该反应的______0，甲醇的产率P点高于T点的原因为______。

(4)某种新型储氢材料的晶胞如图，八面体中心为M金属离子，顶点均为配体：四面体中心为硼原子，顶点均为氢原子。若其摩尔质量为，则M元素为______(填元素符号)：在该化合物中，M离子的价电子排布式为______。

【答案】(1)
(2)     吸收二氧化碳有利于平衡正向移动，从而提高甲烷的转化率     CD     7
(3)     p2>p1     温度超过600℃时，副反应进行程度较大，CO2的转化率上升
(5)     1     减小投料比[c(CO2)：c(H2O)](或及时移出产物)

【详解】（1）常温常压下，H2和CH4的燃烧热(ΔH)分别为-285.5kJ ·mol-1和-890.0 kJ ·mol-1，则有③2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH3=-571kJ ·mol-1，④CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH4=-890.0kJ ·mol-1，根据盖斯定律可知，2´③-④+2´②可得反应CO2(g) +4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g)，则ΔH1 =2´ΔH3-ΔH4+2´ΔH2=2´(-571kJ ·mol-1)-(-890.0kJ ·mol-1)+2´(+44.0kJ ·mol-1)=-164.0kJ ·mol-1。
（2）同温同体积下，气体的压强和气体的物质的量成正比，CO2、H2的起始分压分别为15kPa、30kPa，某时刻测得H2O(g)的分压为10kPa，Δp(H2O)=10kPa，则Δp(CO2)=5kPa，Δp(H2)=20kPa，此时，p(CO2)=10kPa，Δp(H2)=10kPa，v(CH4)=1.2×10-6´10´104kPa·s-1=0.12kPa·s-1，v(H2)=4v(CH4)=0.48kPa·s-1。
（3）如图所示，随着压强增大，CO2的转化率变化不大，CH4的产率逐渐减小，故CO2甲烷化应该选择的压强约为0.1MPa；CH4的产率小于CO2的转化率的原因是有其他含碳的副产物生成。
（4）①CO2(g) +4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g)是放热反应，低温时，主要发生该反应，该反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大，故p3＞p2＞p1；
②压强为p1时，温度低于600℃时，主反应进行程度大，该反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，CO2的转化率下降，温度超过600℃时，副反应进行程度较大，该反应是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，CO2的转化率上升。
（5）恒压条件下，按c(CO2)：c(H2O)=1：2投料，并结合方程式可知，曲线a表示H2O的浓度变化，曲线b表示CO2的浓度变化，曲线c表示O2的浓度变化，曲线d表示CH4的浓度变化；350℃时，c(CO2)=c(CH4)，c(H2O)=c(O2)，K==1；为提高CO2的转化率，除改变温度外，还可采取的措施为减小投料比[c(CO2)：c(H2O)]，或及时移出产物。
5．（2023·广东梅州·统考模拟预测）综合利用化石燃料，提高利用率，有助于实现“碳达峰、碳中和”。回答下列问题：
Ⅰ.利用-干重整反应不仅可以对天然气资源综合利用，还可以缓解温室效应对环境的影响。该反应一般认为通过如下步骤来实现：
①
②
上述反应中C(ads)为吸附活性炭，反应历程的能量变化如图所示：

(1)-干重整反应的热化学方程式为___________(选用、、、、的关系式表示反应热)，反应Ⅱ是___________(填“慢反应”或“快反应”)。
(2)在恒压条件下，等物质的量的(g)和(g)发生干重整反应时，各物质的平衡转化率随温度变化如图所示。已知在干重整中还发生了副反应：    ，则表示平衡转化率的是曲线___________(填“A”或“B”)，判断的依据是___________。

Ⅱ.在一密闭容器中，通入1mol 和3mol (g)发生甲烷的水蒸气重整反应。甲烷的水蒸气重整涉及以下反应：
③
④
(3)如图所示，压强为kPa，温度低于700℃时，加入CaO可明显提高平衡体系混合气中的物质的量，原因是___________。

(4)500℃时，反应相同时间后测得的转化率随压强的变化如图所示。则图中E点和G点的浓度大小关系为c(G)___________c(E)(填“>”“     0.75
(5)CH4-4e-+2O2-=CO2+2H2

【详解】（1）-干重整反应生成CO和H2，由图可知反应物的能量高于生成物，该反应为吸热反应，=生成物能量-反应物能量=E3-E1，热化学方程式为：+=2CO+ 2H2 =E3-E1；由图可知，反应Ⅱ的活化能小于反应Ⅰ，反应Ⅱ是快反应。
（2）等物质的量的CH4(g)和CO2(g)发生干重整反应+=2CO+ 2H2，同时还发生了副反应：CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)，则CO2的转化率大于，则表示CH4平衡转化率的是曲线B。
（3）压强为P0kPa，温度低于700℃时，加入CaO和反应使浓度降低，反应④平衡正向移动，平衡体系混合气中H2的物质的量增大。
（4）温度、投料量相同，由图乙可看出E、G两点CH4转化率相同，可知E、G两点CH4物质的量相等，但G点压强大，所以G点对应的体积小，CH4的浓度大，即c(G) >c( E)；500℃ 时由图甲可知平衡时n( H2) =2.1 mol，由图乙可知，相同反应时间，G点CH4转化率小于F点，但G点压强大于F点，则G点已达到平衡，CH4平衡转化率为0.6，列三段式：


平衡时气体总物质的量为：0.4mol+0.3mol+2.1mol+0.3mol+2.1mol=5.2mol，此温度下反应③的压力平衡常数 。
（5）由外接直流电源可以判断是电解池，根据元素化合价变化，Ni- YSZ电极上发生CH4→H2+ CO2的转变，则该电极为阳极，发生氧化反应,结合图示，电极反应式为CH4-4e-+2O2-=CO2+2H2。
6．（2023秋·宁夏银川·高三六盘山高级中学校考期末）“低碳经济”已成为全世界科学家研究的重要课题。为减小和消除对环境的影响，一方面世界各国都在限制其排放量，另一方面科学家加强了对创新利用的研究。
(1)已知：①  
②  
③  
写出与反应生成和的热化学方程式：_______。
(2)目前工业上有一种方法是用来生产燃料甲醇。为探究该反应原理，在容积为2 L的密闭容器中，充入和在一定条件下发生反应，测得、和的物质的量(n)随时间的变化如图所示：

①从反应开始到平衡，的平均反应速率_______。
②下列措施能使的转化率增大的是_______(选填编号)。
A．在原容器中再充入
B．在原容器中再充入
C．在原容器中再充入氦气
D．使用更有效的催化剂
E.缩小容器的容积
F.将水蒸气从体系中分离
(3)煤化工通常研究不同条件下CO转化率以解决实际问题。已知在催化剂存在条件下反应：中CO的平衡转化率随及温度变化关系如图所示：

①上述反应的逆反应方向是_______反应(填“吸热”或“放热”)；
②对于气相反应，用某组分(B)的平衡分压()代替平衡浓度()也可以表示平衡常数(记作)，则该反应的的表达式为_______，提高，则_______(填“变大”、“变小”或“不变”)。使用铁镁催化剂的实际工业流程中，一般采用400℃左右，采用此温度条件的原因可能是_______。
【答案】(1)  
(2)          BEF
(3)     吸热          不变     催化剂的活性在400℃左右最高

【详解】（1）根据盖斯定律②+③-2×①可知CO2与H2反应生成CH4 和H2O（g）的热化学方程式 △H=-162 kJ·mol-1。故答案为：     △H=-162 kJ·mol-1；
（2）①用CO2来生产燃料甲醇的化学方程式为CO2+3H2CH3OH+H2O，从反应开始到平衡，CO2的物质的量变化了0.75mol，则物质的量浓度变化0.75mol÷2L=0.375mol/L，反应在10min时达到平衡，v（CO2）=0.375mol/L÷10min=0.0375mol/L mol·L-1·min-1。
②A.在原容器中再充入1molCO2将使CO2的转化率降低；B.在原容器中再充入1molH2，反应向正反应方向移动，会使CO2的转化率升高；C.在原容器中再充入1mol氦气，由于体积不变，所以浓度不变，因此对反应无影响；D.催化剂不能改变平衡状态，只能改变反应速率；E.缩小容器的容积可以增大压强，由于反应中反应物的化学计量数之和大于生成物，故反应会向正反应方向移动，使CO2的转化率升高；F.将水蒸气从体系中分离会使反应向正反应方向移动，使CO2的转化率升高；故答案为：BEF；
（3）①从图中可以看到，随着反应温度升高，CO的平衡转化率降低，故正反应是放热反应，所以逆反应是吸热反应。
②用平衡分压（pB）代替平衡浓度（cB）表示平衡常数Kp=。提高，对Kp无影响，故Kp不变。使用铁镁催化剂的实际工业流程中，一般采用400 ℃左右、=3～5，采用此条件的原因可能是：催化剂的活性温度在400℃左右最高；
故答案为：吸热；；不变；催化剂的活性在400℃左右最高；
7．（2023秋·山东菏泽·高三校考期末）的回收与利用是科学家研究的热点课题，可利用与制备“合成气(CO、)，还可制备甲醇、二甲醚、碳基燃料等产品。
(1)甲烷二氧化碳干式重整涉及以下反应：
i.      
ii.      
iii.      
①为标准摩尔生成焓，其定义为标准状态下，由稳定相态的单质生成1mol该物质的焓变。对于稳定相态单质，其为零。根据下表所示数据，计算反应的反应热_______
物质


CO





②在体积为的恒温恒容密闭容器中，通入、和发生甲烷二氧化碳干式重整反应，达到平衡时，，，反应ⅲ的平衡常数_______(用含有a和b的代数式表示)。
(2)“合成气”在催化剂作用下反应，可以直接合成甲醇： ，测得相同时间内甲醇产率与温度的关系如图1所示。

温度在800℃以上甲醇产率下降的原因是_______。
(3)利用“合成气”合成甲醇后，甲醇脱水制得二甲醚的反应为：，当时，反应平衡常数，在密闭答器中加入一定量，反应到达平衡状态时，体系中的物质的量分数_______(填标号)。
a.    b.    c.    d.无法确定
(4)我国科技工作者发明了一种电化学分解甲烷制备的方法，其电化学反应原理如图2所示。请写出Ni-YSZ电极上发生的电极反应方程式：_______，标况下每分解，Ni电极产生的的物质的量是_______。

【答案】(1)         
(2)800℃后，温度升高，催化剂活性(或选择性)降低，反应速率减慢，甲醇产率降低；该反应为放热反应，温度升高，平衡向逆反应方向移动，甲醇产率降低
(3)c
(4)         

【详解】（1）①2--=2×()-()-()=；
②根据C元素守恒可得的物质的量：n()=(1+3-a-b)mol =(4-a-b)mol；
根据O元素守恒可得的物质的量：n()=(3×2+1-a-2b)mol =(7-a-2b)mol；
根据H元素守恒可得的物质的量：n()==(a+2b-4) mol；
反应ⅲ的平衡常数==，故答案为：；；
（2）该反应为放热反应，800℃以上反应达到平衡，继续升温平衡逆向移动，导致甲醇产率降低；同时温度过高催化剂活性或选择降低，导致反应速率减慢，甲醇的产率降低，故答案为：800℃后，温度升高，催化剂活性(或选择性)降低，反应速率减慢，甲醇产率降低；该反应为放热反应，温度升高，平衡向逆反应方向移动，甲醇产率降低；
（3）若体系中的物质的量分数为，则和的物质的量分数为，此时Qc=p2> p1     生成丙烯腈的反应是气体分子总数增大的反应，压强越大，平衡逆向移动，丙烯腈选择性越低     20. 5     12. 5

【详解】（1）根据ΔH=正反应活化能-逆反应活化能，由图可知molN2(g)与molH2(g)生成1molNH3(1)的反应热ΔH=254kJ-300kJ -20kJ=-66kJ/mol，则该反应的热化学方程式为：N2(g)+ 3H2(g)2NH3(l) ΔH=-132 kJ/mol；
a.该反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，降低氨气的百分含量，故不符合题意；
b.将平衡体系中的氨气分离出来，降低了氨气的百分含量，同时反应速率减小，故不符合题意；
c.增大体系压强，反应速率加快，同时平衡正向移动，  可以提高氨气的百分含量，故符合题意；  
d.加入合适的催化剂，可以加快反应速率，但平衡不移动，不能增加氨气的百分含量，故不符合题意；
故答案为：N2(g)+ 3H2(g)2NH3(l) ΔH=-132 kJ/mol；c；
（2）①该反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，逆反应平衡常数增大，则L2表示逆反应的平衡常数与温度变化关系，故答案为：L2；该反应的正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，逆反应的平衡常数增大；
②平衡时：v正= v逆，即k正·c(N2)·c3(H2) =k逆·c2(NH3)，，T0°C时，，又，可得：，故答案为：1；
（3）①由反应可知，主反应生成丙烯腈，且该反应是气体分子总数增大的反应，压强越大，平衡逆向移动，丙烯腈选择性越低，结合图像在温度一定是压强由过程中丙烯腈的选择性增大，则压强：p3>p2> p1，故答案为：p3>p2> p1；生成丙烯腈的反应是气体分子总数增大的反应，压强越大，平衡逆向移动，丙烯腈选择性越低；
②设主反应消耗xmol，副反应消耗丙烷ymol，列三段式得：


由已知条件可得：x+y=1×90%=0.9；3x+y=2.5，解得：x=0.8，y=0.1
则平衡时：n()=0.1mol，n()=1.5-1.5x-y=0.2mol，n()=1-x=0.2mol，n()=0.8mol，n()=2.5mol，n()=0.1mol。
则平衡时C3H3N的分压为；
副反应的Kp=；
故答案为：20.5；12.5；
11．（2023秋·内蒙古包头·高三统考期末）要实现在2060年前“碳中和”，利用CO2制备甲醇是极具前景的温室气体资源化研究领域。通过计算机分析，我们可从势能图(峰值数据是峰谷和峰值物质能量的差值)认识CO2加氢制甲醇在铜基甲酸盐催化条件下的反应路径，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注，如图1所示。

(1)可知CO2加氢制甲醇的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_______。
(2)在CO2催化加氢制甲醇的反应历程中，下列说法正确的________( 填标号)。
A．使用高活性催化剂可降低反应焓变，加快反应速率
B．不考虑H3COH* ，路径中产生的含碳中间体种类有5种
C．中间体HCOO*一定比H2COO *更稳定
D．增大催化剂表面积可提高CO2在催化剂表面的吸附速率
(3)向恒压(3.0MPa)密闭装置中通入反应物混合气[混合比例V(CO2)：V(H2) =1：2]，测定在不同催化剂下甲醇的平均生成速率随温度的变化曲线，如图2所示。

①图2中甲醇的平均生成速率呈“抛物线”形状的原因_______。
②当使用Ni5Ga3催化剂时，反应温度由169°C升高到223°C，则两种温度下，甲醇的平均生成速率之比为＝_______。
(4)在CO2催化加氢制甲醇过程中也存在竞争性的反应：CO2(g) + H2(g)CO(g) +H2O(g) ΔH=+41 kJ∙mol−1。在恒温密闭容器中维持压强和投料不变，将CO2和H2按一定流速通过反应器，二氧化碳转化率和甲醇选择性[x( CH3OH)% =]随温度变化关系如图3所示。

①若233~251℃时催化剂活性受温度影响不大，则235°C后图中曲线下降的原因_______。
②某温度时，向压强为5.0 MPa的恒压装置中加入1molCO2(g)和3mol H2(g)反应并达到平衡状态，CO2平衡转化率为20% ，甲醇选择性为50% ，则甲醇的平衡分压为_______(结果保留2位有效数字)。
【答案】(1)     小于     1.23     HCOO* +H*=H2COO*[或HCOO* +H*+2H2(g)=H2COO* +2H2(g)]
(2)BD
(3)     随温度升高， 反应速率加快，Ni5Ga3、 NiGa催化下甲醇的平均生成速率上升。过曲线拐点，可能是催化剂活性降低，也可能是放热反应平衡逆向移动，使甲醇平均生成速率降低     2
(4)     主反应放热，副反应吸热；升温使主反应平衡逆向移动程度大于副反应平衡正向移动程度，因而使CO2转化率、甲醇选择性下降     0.13MPa

【详解】（1）根据图中信息CO2加氢制甲醇的反应，反应物总能量大于生成物总能量，因此该反应是放热反应即ΔH小于0，根据图中正反应的能垒得到该历程中最大能垒(活化能)E正=1.23eV，该步骤的化学方程式HCOO* +H*=H2COO* [或HCOO* +H*+2H2(g)=H2COO* +2H2(g)]；故答案为：小于；1.23；HCOO* +H*=H2COO* [或HCOO* +H*+2H2(g)=H2COO* +2H2(g)]。
（2）A．使用高活性催化剂可降低反应活化能，但不能降低反应焓变，故A错误；B．不考虑H3COH* ，路径中产生的含碳中间体种类有HCOO*、H2COO *、H2COOH *、H2CO *、H3CO *共5种，故B正确；C．根据图中信息中间体HCOO*的能量比H2COO *的能量高，根据能量越低越稳定，因此H2COO *比HCOO*更稳定，故C错误；D．CO2的吸附主要在催化剂表面上进行，催化剂表面积越大，吸附速率越快，故D正确；综上所述，答案为：BD。
（3）①图2中甲醇的平均生成速率呈“抛物线”形状的原因是随温度升高， 反应速率加快，Ni5Ga3、 NiGa催化下甲醇的平均生成速率上升。过曲线拐点，可能是催化剂活性降低，也可能是放热反应平衡逆向移动，使甲醇平均生成速率降低；故答案为：随温度升高， 反应速率加快，Ni5Ga3、 NiGa催化下甲醇的平均生成速率上升。过曲线拐点，可能是催化剂活性降低，也可能是放热反应平衡逆向移动，使甲醇平均生成速率降低。
②当使用Ni5Ga3催化剂时，反应温度由169°C升高到223°C，根据图中信息得到甲醇的平均生成速率，则两种温度下，甲醇的平均生成速率之比为；故答案为：2。
（4）①若233~251℃时催化剂活性受温度影响不大，则235°C后图中曲线下降的原因主反应是放热反应，副反应是吸热反应；升温使主反应平衡逆向移动程度大于副反应平衡正向移动程度，因而使CO2转化率、甲醇选择性下降；故答案为：主反应放热，副反应吸热；升温使主反应平衡逆向移动程度大于副反应平衡正向移动程度，因而使CO2转化率、甲醇选择性下降。
②某温度时，向压强为5.0 MPa的恒压装置中加入1molCO2(g)和3mol H2(g)反应并达到平衡状态，CO2平衡转化率为20%，甲醇选择性为50%，则生成n(CH3OH)＝0.1mol，n(CO)＝0.1mol，，，则剩余氢气物质的量为2.6mol，二氧化碳物质的量为0.8mol，则甲醇的平衡分压为；故答案为：0.13MPa。
12．（2023·四川泸州·统考二模）铁的化合物在工业中有重要价值。回答下列问题：
(1)Fe(CO)5是一种重要的催化剂，制取反应为Fe(s)+5CO(g)=Fe(CO)5(g)，ΔH、=或
(8)4

【详解】（1）用CO(g)和H2(g)合成CH3OH(g)反应的的化学方程式为：，反应方程式可由“反应A-反应B”合并得出，根据盖斯定律得用CO(g)和H2(g)合成CH3OH(g)反应的的热化学方程式为：。
（2）反应A的，，根据时反应能自发进行，反应A在低温下可以自发进行。
（3）A．a、b点和的起始组成比相同，的转化率与的成正比，因此转化率。c点时增大了的起始浓度，平衡向正方向移动，增大了的平衡转化率，但的转化率却减小，因此a、b、c三点H2转化率：，A错误；
B．反应ΔH＜0，温度升高，平衡向逆方向移动，CO的转化率减小，因此，B错误；
C．根据图中数据知c点状态对应的反应起始量是1molCO和4molH2，再通入1molCO和4molH2，相当于按起始量2mol和8mol通入容器内进行反应，容器内压强增大，平衡向正方向移动，新平衡中H2的体积分数减小，C错误；
D．根据图中数据知a点状态对应的反应起始量是1mol和1.5mol，平衡时转化率为50%，列三段式得：

平衡常数，a点状态下再通入0.5molCO和0.5molCH3OH，浓度商，体系仍处于平衡状态，故平衡不移动，D正确；
故选D。
（4）①反应的，温度升高，平衡向逆方向移动，N2的体积分数减小。根据图中数据知，投料比相同时，条件下平衡时N2的体积分数小于条件下的，故 。平衡常数只受温度影响，同一可逆反应，温度相同时，平衡常数相同；温度升高，平衡逆向移动，平衡常数减小，则a、b、c三点的平衡常数关系为：。
②设CO投入0.8mol/L，NO投入1.0mol/L进行反应，平衡时NO浓度减小了xmol/L，列三段式得：

则：，，因此NO的转化率为：。
（5）b点时未到滴定终点，溶液中还存在，因此发生水解反应的离子是。
（6）c点时滴加的NaOH大于100mL，混合溶液中，溶液pH=7，，根据电荷守恒得：，结合上述关系得：。
（7）d点到e点时，溶液显碱性是因为水解形成，水解促进水的电离，随着加入的NaOH越来多，浓度减小，水解程度减小，对水的电离促进减小，因此水电离程度大小关系是d>e。
（8）根据得Cu(OH)2开始沉淀时，结合常温下水的离子积得此时溶液中，则pH=4。