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高考化学二轮复习(新高考版) 第1部分 专题7 专题强化练（含解析）
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这是一份高考化学二轮复习(新高考版) 第1部分 专题7 专题强化练（含解析），共12页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
专题强化练
一、选择题(每小题有一个或两个选项符合题意)
1．(2020·济南二中高三线上检测)氮及其化合物的转化过程如图1所示，其中图2为反应①过程中能量变化的曲线图。
下列分析合理的是( )
A．图2中c曲线是加入催化剂a时的能量变化曲线
B．反应①的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92 kJ·mol－1
C．在反应②中，若有1.25 mol电子发生转移，则参加反应的NH3的体积为5.6 L
D．催化剂a、b能提高化学反应①、②的化学反应速率和平衡转化率
答案 B
解析 使用催化剂能够降低反应的活化能，加快反应速率，所以曲线d是加入催化剂a时的能量变化曲线，A错误；根据图示可知反应物比生成物的能量高出600 kJ－508 kJ＝92 kJ，故反应①的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92 kJ·mol－1，B正确；未指明气体所处条件，因此不能根据电子转移的物质的量确定气体的体积，C错误；催化剂能加快化学反应的反应速率，但不能使化学平衡发生移动，因此不能改变物质的平衡转化率，D错误。
2．(2020·山东省六地市高三线上考试)工业上主要采用甲醇与CO的羰基化反应来制备乙酸，发生反应如下：CH3OH(g)＋CO(g)===CH3COOH(l)。在恒压密闭容器中通入0.20 mol的CH3OH(g)和0.22 mol的CO，测得甲醇的转化率随温度变化如图所示。已知在T2温度下，达到平衡时容器的体积为2 L。下列说法正确的是( )
A．该反应的ΔH>0
B．缩小容器容积，既能加快反应速率，又能提高乙酸的产率
C．温度为T1时，该反应的正反应速率：B点大于A点
D．温度为T2时，向上述已达到平衡的恒压容器中，再通入0.12 mol CH3OH和0.06 mol CO的混合气体，平衡不移动
答案 BD
解析 根据图像，随着温度升高甲醇的平衡转化率降低，平衡向逆反应方向进行，根据勒夏特列原理，该反应的正反应为放热反应，即ΔH<0，故A错误；缩小容器的体积，相当于增大体系压强，反应速率加快，且平衡正向移动，乙酸的产率提高，故B正确；根据图像，T1温度下A点未达到平衡，反应向正方向进行，该反应的正反应速率：A点大于B点，故C错误；T2下，甲醇的转化率为60%，
CH3OH(g)＋CO(g)CH3COOH(l)
n(始) 0.20 0.22
n(消) 0.12 0.12
n(平) 0.08 0.10
达到平衡，此时容器的体积为2 L，c(CH3OH)＝0.04 mol·L－1，c(CO)＝0.05 mol·L－1，化学平衡常数K＝＝＝500，再充入0.12 mol CH3OH和0.06 mol CO，此时气体总物质的量与原平衡时气体总物质的量相等，即容器的体积为4 L，此时c(CH3OH)＝＝0.05 mol·L－1，c(CO)＝＝0.04 mol·L－1，Q＝＝＝K，说明平衡不移动，故D正确。
3．(2020·山东省济宁市高三模拟)T ℃时，在恒容密闭容器中通入CH3OCH3，发生反应：CH3OCH3(g)CO(g)＋H2(g)＋CH4(g)，测得容器内初始压强为41.6 kPa，反应过程中反应速率v(CH3OCH3)、时间t与CH3OCH3分压p(CH3OCH3)的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．t＝400 s时，CH3OCH3的转化率为0.16
B．该温度下，要缩短达到平衡所需的时间，只可以使用催化剂
C．平衡时，测得体系的总压强121.6 kPa，则该反应的平衡常数Kp＝4 000
D．反应速率满足v(CH3OCH3)＝k·p(CH3OCH3)，t＝400 s时，v(CH3OCH3)＝0.0154 kPa·s－1
答案 AD
解析 据图可知t＝400 s时，CH3OCH3分压p(CH3OCH3)＝35.0 kPa，容器内初始压强为
41.6 kPa，初始投料只有CH3OCH3，恒容密闭容器中压强比等于物质的量之比，所以此时CH3OCH3的转化率为≈0.16，故A正确；该温度下，要缩短达到平衡所需的时间，除使用催化剂外，还可以增大反应物的压强或增大反应物的浓度，故B错误；达到平衡时，测得体系的总压强p总＝121.6 kPa，设甲醚物质的量为1 mol，反应消耗甲醚物质的量为x，列三段式有：
CH3OCH3(g)CO(g)＋H2(g)＋CH4(g)
起始(mol) 1 0 0 0
转化(mol) x x x x
平衡(mol) 1－x x x x
压强之比等于气体物质的量之比，所以有＝，解得x≈0.96，气体总物质的量为1＋2x＝2.92 mol，所以Kp＝≈40 000，故C错误；反应速率满足v(CH3OCH3)＝k·p(CH3OCH3)，k＝，将点(10.0,4.4)代入可得k＝4.4×10－4s－1，400 s时v(CH3OCH3)＝4.4×10－4s－1×35 kPa＝1.54×10－2kPa·s－1，故D正确。
4．(2020·济南市高三一模)丙酮的碘代反应CH3COCH3＋I2―→CH3COCH2I＋HI的速率方程为v＝k·cm(CH3COCH3)·cn(I2)，其半衰期(当剩余反应物恰好是起始的一半时所需的时间)为。改变反应物浓度时，反应的瞬时速率如表所示。
c(CH3COCH3)/ (mol·L－1)
c(I2)/(mol·L－1)
v/(10－3mol·L－1·min－1)
0.25
0.050
1.4
0.50
0.050
2.8
1.00
0.050
5.6
0.50
0.100
2.8
下列说法正确的是( )
A．速率方程中的m＝1、n＝0
B．该反应的速率常数k＝2.8×10－3min－1
C．增大I2的浓度，反应的瞬时速率加快
D．在过量的I2存在时，反应掉87.5%的CH3COCH3所需的时间是375 min
答案 AD
解析 由第一组数据和第二组数据可得()m＝，则m＝1，由第二组数据和第四组数据可得()n＝，则n＝0，A选项正确；由A可知，m＝1，n＝0，则v＝k·c(CH3COCH3)，代入第一组数据可得，k＝5.6×10－3min－1，B选项错误；由第二组和第四组数据分析可知，当其他条件不变时，增大I2的浓度，反应的瞬时速率不变，C选项错误；存在过量的I2时，反应掉87.5%可以看作经历3个半衰期，即50%＋25%＋12.5%，因此所需的时间为＝375 min，D选项正确。
5．(2020·威海市高三4模拟)在体积可变的密闭容器中投入0.5 mol CO和1 mol H2，不同条件下发生反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH。实验测得平衡时H2的转化率随温度、压强的变化如图1所示。下列说法错误的是( )
A．Y代表压强，且Y1>Y2；X代表温度，且ΔH<0
B．M点反应物转化率之比α(CO)∶α(H2)＝1∶1，N点该比例减小
C．若M、N两点对应的容器体积均为5 L，则N点的平衡常数K＝100
D．图2中曲线AB能正确表示该反应平衡常数的负对数pK(pK＝－lgK)与X的关系
答案 BD
解析 若X为压强，Y为温度，由图可知相同温度下压强越大氢气的转化率越小，而该反应为气体体积减小的反应，相同温度下压强越大H2的转化率越大，所以Y为压强，X为温度，且Y1>Y2；相同压强下温度越高，氢气的转化率越小，说明升高温度平衡逆向移动，正反应为放热反应，即ΔH<0，故A正确；初始投料n(CO)∶n(H2)＝1∶2，根据方程式可知反应过程中CO和H2按照1∶2反应，所以任意时刻二者的转化率之比均为1∶1，故B错误；N点和M点温度相同，则平衡常数相同，容器体积为5 L，M点H2的转化率为50%，可根据该点列三段式
CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
起始(mol·L－1) 0.1 0.2 0
转化(mol·L－1) 0.05 0.1 0.05
平衡(mol·L－1) 0.05 0.1 0.05
根据平衡常数的定义可知K＝＝100，故C正确；pK＝－lgK，则K越大，pK越小，该反应正反应为放热反应，温度越高K越小，则pK越大，故曲线AC表示该反应平衡常数的负对数pK(pK＝－lgK)与X的关系，故D错误。
6．(2020·日照市高三3月联考)对于反应2N2O5(g)―→4NO2(g)＋O2(g)，R.A.Ogg提出如下反应历程：
第一步 N2O5NO2＋NO3 ΔH1 快速平衡
第二步 NO2＋NO3―→NO＋NO2＋O2 ΔH2 慢反应
第三步 NO＋NO3―→2NO2 ΔH3 快反应
下列说法正确的是( )
A．使用催化剂可以改变第一步中NO2平衡产量
B．第二步NO2和NO3的碰撞都是有效的
C．反应2N2O5(g)―→4NO2(g)＋O2(g)的ΔH＝2ΔH1＋ΔH2＋ΔH3
D．第二步反应的活化能小于第三步反应的活化能
答案 C
解析 催化剂只能改变化学反应速率，不能改变化学反应进行的限度，不能改变第一步中NO2平衡产量，故A错误；第二步反应生成物中有NO2，说明NO2与NO3的碰撞仅部分有效，故B错误；
由①N2O5NO2＋NO3 ΔH1
②NO2＋NO3→NO＋NO2＋O2 ΔH2
③NO＋NO3→2NO2 ΔH3
可知2×①＋②＋③得2N2O5(g)―→4NO2(g)＋O2(g)，故该反应ΔH＝2ΔH1＋ΔH2＋ΔH3，故C正确；第二步属于慢反应，说明反应不容易进行，第三步属于快反应，说明反应容易进行，则第二步反应的活化能大于第三步反应的活化能，故D错误。
二、非选择题
7．(2020·山东师范大学附属中学高三4月学习检测)(1)乙基叔丁基醚(以ETBE表示)是一种性能优良的高辛烷值汽油调和剂。用乙醇与异丁烯(以IB表示)在催化剂HZSM－5催化下合成ETBE，反应的化学方程式为：C2H5OH(g)＋IB(g)ETBE(g) ΔH。回答下列问题：
反应物被催化剂HZSM－5吸附的顺序与反应历程的关系如图所示，该反应的ΔH＝________kJ·mol－1。反应历程的最优途径是________(填C1、C2或C3)。
(2)一定条件下，用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化剂对燃煤烟气回收。反应为2CO(g)＋SO2(g) 2CO2(g)＋S(l) ΔH＝－270 kJ·mol－1
①其他条件相同、催化剂不同，SO2的转化率随反应温度的变化如图1，Fe2O3和NiO作催化剂均能使SO2的转化率达到最高，不考虑催化剂价格因素，选择Fe2O3的主要优点是：________________________________________________________________________。
②某科研小组用Fe2O3作催化剂。在380 ℃时，分别研究了[n(CO)∶n(SO2)]为1∶1、3∶1时SO2转化率的变化情况(图2)。则图2中表示n(CO)∶n(SO2)＝3∶1的变化曲线为____________________。
(3)已知NO2存在如下平衡：2NO2(g)N2O4(g) ΔH<0，在一定条件下NO2与N2O4的消耗速率与各自的分压(分压＝总压×物质的量分数)有如下关系：v(NO2)＝k1·p2(NO2)，v(N2O4)＝k2·p(N2O4)，相应的速率与其分压关系如图所示。
一定温度下，k1、k2与平衡常数Kp(压力平衡常数，用平衡分压代替平衡浓度计算)间的关系是k1＝________；在图标出点中，指出能表示反应达到平衡状态的点是________，理由是________________________________________________________________________。
(4)二氧化硫的催化氧化是工业上生产硫酸的主要反应O2(g)＋2SO2(g)2SO3(g)。
已知：标准平衡常数Kθ＝，其中pθ为标准压强(1×105 Pa)，p(SO3)、p(O2)和p(SO2)为各组分的平衡分压，如p(SO3)＝x(SO3)p，p为平衡总压，x(SO3)为平衡系统中SO3的物质的量分数。SO2和O2起始物质的量之比为2∶1，反应在恒定温度和标准压强下进行，SO3的平衡产率为ω，则Kθ＝__________(用含ω的最简式表示)。
答案 (1)－4a C3 (2)①Fe2O3作催化剂时，在相对较低的温度可获得较高的SO2转化率，从而节约能源 ②曲线a (3)k1＝2k2·KP BD 达到平衡时，N2O4与NO2的消耗速率满足条件v(NO2)＝2v(N2O4) (4)
解析 (1)由图可知，反应物总能量大于生成物总能量，为放热反应，则该反应的ΔH＝－(5－1)a kJ·mol－1＝－4a kJ·mol－1，活化能的大小可以反映化学反应发生的难易程度，过渡态1和2的活化能都为6a kJ·mol－1，过渡态3的活化能为4a kJ·mol－1，活化能越小，反应越容易进行，过渡态3的活化能最小，反应历程最优。(2)①根据图示内容，对比260 ℃时不同催化剂作用下SO2的转化率，可以看出Cr2O3作催化剂时，反应速率最快，Fe2O3和NiO作催化剂均能使SO2的转化率达到最高，但是Fe2O3作催化剂时，在相对较低温度可获得较高SO2的转化率，从而节约大量能源。②n(CO)∶n(SO2)＝2∶1时，反应速率介于n(CO)∶n(SO2)＝3∶1和n(CO)∶n(SO2)＝1∶1之间，且二氧化硫的转化率和n(CO)∶n(SO2)＝3∶1是相等的，Fe2O3作催化剂时，曲线a符合。
(3)反应的化学平衡常数Kp＝，当反应达到平衡时，正逆反应速率相等，NO2与N2O4的消耗速率的关系为v(NO2)＝2v(N2O4)，则k1·p2(NO2)＝2k2·p(N2O4)，k1＝2k2·KP；满足平衡条件v(NO2)＝2v(N2O4)即为平衡点，B、D点的压强之比等于其反应速率之比为1∶2，所以B、D为平衡点。(4)设SO2和O2起始物质的量为2 mol和1 mol，由SO3的平衡产率为ω可知，平衡时SO3的物质的量为2ω，由题意建立如下三段式：
O2(g)＋2SO2(g)2SO3(g)
起(mol) 1 2 0
变(mol) ω 2ω ω
平(mol) 1－ω 2－2ω 2ω
由三段式可得p(SO3)、p(O2)和p(SO2)分别为×pθ、×pθ、×pθ，则标准平衡常数Kθ＝＝＝。
8．(2020·潍坊高三考试)氨是重要的基础化工原料，可以制备尿素[CO(NH2)2]、N2H4等多种含氮的化工产品。
(1)以NH3与CO2为原料可以合成尿素[CO(NH2)2]，涉及的化学反应如下：
反应Ⅰ：2NH3(g)＋CO2(g)NH2CO2NH4(s) ΔH1＝－159.5 kJ·mol－1
反应Ⅱ：NH2CO2NH4(s)CO(NH2)2(s)＋H2O(g) ΔH2＝＋116.5 kJ·mol－1
反应Ⅲ：H2O(l)===H2O(g) ΔH3＝＋44.0 kJ·mol－1
则反应：2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(l) ΔH＝________kJ·mol－1。
(2)将氨气与二氧化碳在有催化剂的反应器中发生反应2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)，体系中尿素的产率和催化剂的活性与温度的关系如图1所示：
①a点__________(填“是”或“不是”)处于平衡状态，T1之后尿素产率下降的原因是________________________________________________________________________。
②实际生产中，原料气带有水蒸气，图2表示CO2的转化率与氨碳比、水碳比的变化关系。曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的水碳比最大的是____________，测得b点氨的转化率为30%，则x＝________________。
③已知该反应的v正＝k正·c2(NH3)·c(CO2)，v逆＝k逆·c(H2O)，k正和k逆为速率常数，则平衡常数K与k正、k逆的关系式是________________________。
答案 (1)－87.0 (2)①不是 升高温度反应逆向移动；催化剂活性降低 ②Ⅰ 4 ③K＝
解析 (1)已知：
反应Ⅰ：2NH3(g)＋CO2(g)NH2CO2NH4(s) ΔH1＝－159.5 kJ·mol－1
反应Ⅱ：NH2CO2NH4(s)CO(NH2)2(s)＋H2O(g) ΔH2＝＋116.5 kJ·mol－1
反应Ⅲ：H2O(l)===H2O(g) ΔH3＝＋44.0 kJ·mol－1
根据盖斯定律Ⅰ＋Ⅱ－Ⅲ得
2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(l)，则
ΔH＝－159.5 kJ·mol－1＋(＋116.5 kJ·mol－1)－(＋44.0 kJ·mol－1)＝－87.0 kJ·mol－1。(2)①产率最高之前，未达到平衡状态，反应为放热反应，达到平衡之后，升高温度，平衡逆向移动，产率下降，且催化剂活性降低；
②氨碳比相同时曲线Ⅲ二氧化碳的转化率大，所以曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的水碳比最大的为Ⅰ；由题意可知：
2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)
起始量 x 1
变化量 2a a
即＝0.3，＝0.6，则x＝4；
③当v正＝v逆时反应达到平衡，即k正·c2(NH3)·c(CO2)＝k逆·c(H2O)，此时平衡常数K＝＝。
9．(2020·莱芜一中高三考试)目前，处理烟气中SO2常采用水煤气还原法。
已知：①2CO(g)＋SO2(g)===S(l)＋2CO2(g) ΔH1＝－37.0 kJ·mol－1
②2H2(g)＋SO2(g)===S(l)＋2H2O(g) ΔH2＝＋45.4 kJ·mol－1
③CO的燃烧热ΔH3＝－283 kJ·mol－1
(1)表示液态硫(S)的燃烧热的热化学方程式为__________________。
(2)反应②中，正反应活化能E1____________(填“>”“<”或“＝”)ΔH2。
(3)在一定压强下，发生反应①。平衡时SO2的转化率α(SO2)与投料的比值[＝y]、温度T的关系如图所示。
比较平衡时CO的转化率α(CO)：N__________(填“>”“<”或“＝”， 下同)M，逆反应速率：N________P。
(4)某温度下，向10 L恒容密闭容器中充入2 mol H2、2 mol CO和2 mol SO2发生反应①、②，第5 min时达到平衡，测得混合气体中CO2、H2O(g)的物质的量分别为1.6 mol、1.8 mol。
①该温度下，反应②的平衡常数K为__________。
②其他条件不变，在第7 min时缩小容器体积，SO2的平衡浓度__________(填“增大”“减小”或“不变”)。
答案 (1)S(l)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－529 kJ·mol－1 (2)> (3)> < (4)①2 700 ②增大
解析 (1)①2CO(g)＋SO2(g)S(l)＋2CO2(g)ΔH1＝－37.0 kJ·mol－1，②2H2(g)＋SO2(g)===S(l)＋2H2O(g) ΔH2＝＋45.4 kJ·mol－1，CO的燃烧热ΔH3＝－283 kJ·mol－1，即③CO(g)＋
O2(g)===CO2(g) ΔH3＝－283 kJ·mol－1，根据盖斯定律③×2－①计算S(l)＋O2(g)===SO2(g)的ΔH＝(－283 kJ·mol－1)×2－(－37.0 kJ·mol－1)＝－529 kJ·mol－1，热化学方程式为S(1)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－529 kJ·mol－1。
(2)反应②的正反应为吸热反应，焓变ΔH2＝E1(正反应活化能)－E2(逆反应活化能)＞0，E1＝E2＋ΔH2，由于E2＞0，所以E1＞ΔH2。
(3)反应①的正反应是气体体积减小的放热反应，温度相同、投料比的比值[＝y]越大，SO2的转化率α越大、CO的转化率越小，即y1＞y2，投料比相同时，温度越高，SO2的转化率α越低，所以N点的投料比小、温度低，则N点CO的转化率大于M点CO的转化率；N、P投料比相同，但P点温度高，所以P点反应速率大于N点，逆反应速率：N＜P。
(4)①
2CO(g)＋SO2(g)S(l)＋2CO2(g)
开始(mol·L－1) 0.2 0.2 0
变化(mol·L－1) 0.16 0.08 0.16
平衡(mol·L－1) 0.04 0.12 0.16
2H2(g)＋SO2(g)S(l)＋2H2O(g)
开始(mol·L－1) 0.2 0.12 0
变化(mol·L－1) 0.18 0.09 0.18
平衡(mol·L－1) 0.02 0.03 0.18
所以反应②的化学平衡常数K＝＝＝2 700。②其他条件不变，在第
7 min时缩小容器体积，即使容器的压强增大，由于两个反应的正反应都是气体体积减小的反应，所以缩小体积，容器的压强增大，化学平衡正向移动，二氧化硫的物质的量减小，但由于容器体积减小，所以二氧化硫的平衡浓度仍然会增大。
10．(2020·枣庄三中、高密一中、莱西一中高三考试)氮、碳氧化物的排放会对环境造成污染。多年来化学工作者对氮、碳的氧化物做了广泛深入的研究并取得一些重要成果。
Ⅰ.已知2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步：
第一步：2NO(g)N2O2(g) (快) ΔH1<0；
v1正＝k1正·c2(NO)；v1逆＝k1逆·c(N2O2)
第二步：N2O2(g)＋O2(g)2NO2(g) (慢) ΔH2<0；
v2正＝k2正·c(N2O2)·c(O2)；v2逆＝k2逆·c2(NO2)
(1)在两步的反应中，哪一步反应的活化能更大________(填“第一步”或“第二步”)。
(2)一定温度下，反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)达到平衡状态，请写出用k1正、k1逆、k2正、
k2逆表示的平衡常数表达式K＝____________。
Ⅱ.(1)利用CO2和CH4重整不仅可以获得合成气(主要成分为CO、H2)，还可减少温室气体的排放。已知重整过程中部分反应的热化学方程式为
①CH4(g)===C(s)＋2H2(g) ΔH1＞0
②CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH2＞0
③CO(g)＋H2(g)===C(s)＋H2O(g) ΔH3＜0
则反应CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)的ΔH＝____________(用含ΔH1、ΔH2、ΔH3的代数式表示)，若固定n(CO2)＝n(CH4)，改变反应温度，CO2和CH4的平衡转化率见图甲。
同温度下CO2的平衡转化率大于CH4的平衡转化率，原因是____________________________。
(2)在密闭容器中通入物质的量均为0.1 mol的CH4和CO2，在一定条件下发生反应CO2(g)＋CH4(g)2CO(g)＋2H2(g)，CH4的平衡转化率与温度及压强(单位Pa)的关系如图乙所示。y点：v正____________(填“大于”“小于”或“等于”)v逆。已知气体分压(p分)＝
气体总压(p总)×气体的物质的量分数。用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数Kp，求x点对应温度下反应的平衡常数Kp＝______________________。
Ⅲ.根据2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O设计如图丙装置(均为惰性电极)电解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7，图丙中左侧电极连接电源的____________极，电解制备过程的总反应化学方程式为______________________。测定阳极液中Na和Cr的含量，若Na与Cr的物质的量之比为a∶b，则此时Na2CrO4的转化率为____________。若选择用熔融K2CO3作介质的甲烷(CH4)燃料电池充当电源，则负极反应式为______________。
答案 Ⅰ.(1)第二步 (2)
Ⅱ.(1)ΔH1＋ΔH2－ΔH3 CO2发生了其他副反应 (2)大于
Ⅲ.负 4Na2CrO4＋4H2O2Na2Cr2O7＋4NaOH＋2H2↑＋O2↑ (2－)×100%
CH4－8e－＋4CO===5CO2＋2H2O
解析 Ⅰ.(1)总反应的快慢由反应慢的一步决定，慢反应所需要的活化能更大。
(2)因为反应达到平衡状态，所以v1正＝v1逆，v2正＝v2逆，所以v1正·v2正＝v1逆·v2逆，
即[k1正·c2(NO)]×[k2正·c(N2O2)·c(O2)]＝[k1逆·c(N2O2)]×[k2逆·c2(NO2)]，则＝。Ⅱ.(1)将已知的三个反应重新组合，反应①＋②－③，得到反应CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)，根据盖斯定律得ΔH＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3，反应方程式中CH4和CO2的化学计量数之比为1∶1，投料比也为1∶1，因此二者转化率应该相同，但是所给的转化率图像中，CO2转化率曲线高于CH4转化率曲线，可能是CO2发生了一些副反应造成的。
(2)反应CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)是个气体体积增大的反应，压强越大，CH4的转化率越小，由图可知相同温度下，p1条件下的转化率大于p2，则p1小于p2，压强为p2时，在y点反应未达到平衡，则反应正向移动，所以v正>v逆，由图可知该温度下x所处条件下的平衡时甲烷的转化率为50%，则有：
CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)
起(mol·L－1) 0.1 0.1 0 0
转(mol·L－1) 0.05 0.05 0.1 0.1
平(mol·L－1) 0.05 0.05 0.1 0.1
总物质的量＝0.3 mol，总压为p2，其平衡常数Kp=＝。
Ⅲ.根据2CrO＋2H＋===Cr2O＋H2O，电解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7，应在酸性条件下进行，即右侧电极生成H＋，则消耗OH－，发生氧化反应，右侧为阳极，则左侧为阴极，连接电解电源的负极，电解制备过程的总反应方程式为4Na2CrO4＋4H2O2Na2Cr2O7＋4NaOH＋2H2↑＋O2↑，设加入反应容器内的Na2CrO4为1 mol，反应过程中有x mol Na2CrO4转化为Na2Cr2O7，则阳极区剩余Na2CrO4为(1－x)mol，对应的n(Na)＝2(1－x)mol，n(Cr)＝(1－x)mol，生成的Na2Cr2O7为 mol，对应的n(Na)＝x mol，n(Cr)＝x mol，根据Na与Cr的物质的量之比为a∶b，解得x＝2－，则Na2CrO4的转化率为×100%＝(2－)×100%。
若选择用熔融K2CO3作介质的甲烷燃料电池充当电源，则负极反应式为CH4－8e－＋4CO===5CO2＋2H2O。
专题强化练
一、选择题(每小题有一个或两个选项符合题意)
1．(2020·济南二中高三线上检测)氮及其化合物的转化过程如图1所示，其中图2为反应①过程中能量变化的曲线图。
下列分析合理的是( )
A．图2中c曲线是加入催化剂a时的能量变化曲线
B．反应①的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92 kJ·mol－1
C．在反应②中，若有1.25 mol电子发生转移，则参加反应的NH3的体积为5.6 L
D．催化剂a、b能提高化学反应①、②的化学反应速率和平衡转化率
答案 B
解析 使用催化剂能够降低反应的活化能，加快反应速率，所以曲线d是加入催化剂a时的能量变化曲线，A错误；根据图示可知反应物比生成物的能量高出600 kJ－508 kJ＝92 kJ，故反应①的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92 kJ·mol－1，B正确；未指明气体所处条件，因此不能根据电子转移的物质的量确定气体的体积，C错误；催化剂能加快化学反应的反应速率，但不能使化学平衡发生移动，因此不能改变物质的平衡转化率，D错误。
2．(2020·山东省六地市高三线上考试)工业上主要采用甲醇与CO的羰基化反应来制备乙酸，发生反应如下：CH3OH(g)＋CO(g)===CH3COOH(l)。在恒压密闭容器中通入0.20 mol的CH3OH(g)和0.22 mol的CO，测得甲醇的转化率随温度变化如图所示。已知在T2温度下，达到平衡时容器的体积为2 L。下列说法正确的是( )
A．该反应的ΔH>0
B．缩小容器容积，既能加快反应速率，又能提高乙酸的产率
C．温度为T1时，该反应的正反应速率：B点大于A点
D．温度为T2时，向上述已达到平衡的恒压容器中，再通入0.12 mol CH3OH和0.06 mol CO的混合气体，平衡不移动
答案 BD
解析 根据图像，随着温度升高甲醇的平衡转化率降低，平衡向逆反应方向进行，根据勒夏特列原理，该反应的正反应为放热反应，即ΔH<0，故A错误；缩小容器的体积，相当于增大体系压强，反应速率加快，且平衡正向移动，乙酸的产率提高，故B正确；根据图像，T1温度下A点未达到平衡，反应向正方向进行，该反应的正反应速率：A点大于B点，故C错误；T2下，甲醇的转化率为60%，
CH3OH(g)＋CO(g)CH3COOH(l)
n(始) 0.20 0.22
n(消) 0.12 0.12
n(平) 0.08 0.10
达到平衡，此时容器的体积为2 L，c(CH3OH)＝0.04 mol·L－1，c(CO)＝0.05 mol·L－1，化学平衡常数K＝＝＝500，再充入0.12 mol CH3OH和0.06 mol CO，此时气体总物质的量与原平衡时气体总物质的量相等，即容器的体积为4 L，此时c(CH3OH)＝＝0.05 mol·L－1，c(CO)＝＝0.04 mol·L－1，Q＝＝＝K，说明平衡不移动，故D正确。
3．(2020·山东省济宁市高三模拟)T ℃时，在恒容密闭容器中通入CH3OCH3，发生反应：CH3OCH3(g)CO(g)＋H2(g)＋CH4(g)，测得容器内初始压强为41.6 kPa，反应过程中反应速率v(CH3OCH3)、时间t与CH3OCH3分压p(CH3OCH3)的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A．t＝400 s时，CH3OCH3的转化率为0.16
B．该温度下，要缩短达到平衡所需的时间，只可以使用催化剂
C．平衡时，测得体系的总压强121.6 kPa，则该反应的平衡常数Kp＝4 000
D．反应速率满足v(CH3OCH3)＝k·p(CH3OCH3)，t＝400 s时，v(CH3OCH3)＝0.0154 kPa·s－1
答案 AD
解析 据图可知t＝400 s时，CH3OCH3分压p(CH3OCH3)＝35.0 kPa，容器内初始压强为
41.6 kPa，初始投料只有CH3OCH3，恒容密闭容器中压强比等于物质的量之比，所以此时CH3OCH3的转化率为≈0.16，故A正确；该温度下，要缩短达到平衡所需的时间，除使用催化剂外，还可以增大反应物的压强或增大反应物的浓度，故B错误；达到平衡时，测得体系的总压强p总＝121.6 kPa，设甲醚物质的量为1 mol，反应消耗甲醚物质的量为x，列三段式有：
CH3OCH3(g)CO(g)＋H2(g)＋CH4(g)
起始(mol) 1 0 0 0
转化(mol) x x x x
平衡(mol) 1－x x x x
压强之比等于气体物质的量之比，所以有＝，解得x≈0.96，气体总物质的量为1＋2x＝2.92 mol，所以Kp＝≈40 000，故C错误；反应速率满足v(CH3OCH3)＝k·p(CH3OCH3)，k＝，将点(10.0,4.4)代入可得k＝4.4×10－4s－1，400 s时v(CH3OCH3)＝4.4×10－4s－1×35 kPa＝1.54×10－2kPa·s－1，故D正确。
4．(2020·济南市高三一模)丙酮的碘代反应CH3COCH3＋I2―→CH3COCH2I＋HI的速率方程为v＝k·cm(CH3COCH3)·cn(I2)，其半衰期(当剩余反应物恰好是起始的一半时所需的时间)为。改变反应物浓度时，反应的瞬时速率如表所示。
c(CH3COCH3)/ (mol·L－1)
c(I2)/(mol·L－1)
v/(10－3mol·L－1·min－1)
0.25
0.050
1.4
0.50
0.050
2.8
1.00
0.050
5.6
0.50
0.100
2.8
下列说法正确的是( )
A．速率方程中的m＝1、n＝0
B．该反应的速率常数k＝2.8×10－3min－1
C．增大I2的浓度，反应的瞬时速率加快
D．在过量的I2存在时，反应掉87.5%的CH3COCH3所需的时间是375 min
答案 AD
解析 由第一组数据和第二组数据可得()m＝，则m＝1，由第二组数据和第四组数据可得()n＝，则n＝0，A选项正确；由A可知，m＝1，n＝0，则v＝k·c(CH3COCH3)，代入第一组数据可得，k＝5.6×10－3min－1，B选项错误；由第二组和第四组数据分析可知，当其他条件不变时，增大I2的浓度，反应的瞬时速率不变，C选项错误；存在过量的I2时，反应掉87.5%可以看作经历3个半衰期，即50%＋25%＋12.5%，因此所需的时间为＝375 min，D选项正确。
5．(2020·威海市高三4模拟)在体积可变的密闭容器中投入0.5 mol CO和1 mol H2，不同条件下发生反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH。实验测得平衡时H2的转化率随温度、压强的变化如图1所示。下列说法错误的是( )
A．Y代表压强，且Y1>Y2；X代表温度，且ΔH<0
B．M点反应物转化率之比α(CO)∶α(H2)＝1∶1，N点该比例减小
C．若M、N两点对应的容器体积均为5 L，则N点的平衡常数K＝100
D．图2中曲线AB能正确表示该反应平衡常数的负对数pK(pK＝－lgK)与X的关系
答案 BD
解析 若X为压强，Y为温度，由图可知相同温度下压强越大氢气的转化率越小，而该反应为气体体积减小的反应，相同温度下压强越大H2的转化率越大，所以Y为压强，X为温度，且Y1>Y2；相同压强下温度越高，氢气的转化率越小，说明升高温度平衡逆向移动，正反应为放热反应，即ΔH<0，故A正确；初始投料n(CO)∶n(H2)＝1∶2，根据方程式可知反应过程中CO和H2按照1∶2反应，所以任意时刻二者的转化率之比均为1∶1，故B错误；N点和M点温度相同，则平衡常数相同，容器体积为5 L，M点H2的转化率为50%，可根据该点列三段式
CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
起始(mol·L－1) 0.1 0.2 0
转化(mol·L－1) 0.05 0.1 0.05
平衡(mol·L－1) 0.05 0.1 0.05
根据平衡常数的定义可知K＝＝100，故C正确；pK＝－lgK，则K越大，pK越小，该反应正反应为放热反应，温度越高K越小，则pK越大，故曲线AC表示该反应平衡常数的负对数pK(pK＝－lgK)与X的关系，故D错误。
6．(2020·日照市高三3月联考)对于反应2N2O5(g)―→4NO2(g)＋O2(g)，R.A.Ogg提出如下反应历程：
第一步 N2O5NO2＋NO3 ΔH1 快速平衡
第二步 NO2＋NO3―→NO＋NO2＋O2 ΔH2 慢反应
第三步 NO＋NO3―→2NO2 ΔH3 快反应
下列说法正确的是( )
A．使用催化剂可以改变第一步中NO2平衡产量
B．第二步NO2和NO3的碰撞都是有效的
C．反应2N2O5(g)―→4NO2(g)＋O2(g)的ΔH＝2ΔH1＋ΔH2＋ΔH3
D．第二步反应的活化能小于第三步反应的活化能
答案 C
解析 催化剂只能改变化学反应速率，不能改变化学反应进行的限度，不能改变第一步中NO2平衡产量，故A错误；第二步反应生成物中有NO2，说明NO2与NO3的碰撞仅部分有效，故B错误；
由①N2O5NO2＋NO3 ΔH1
②NO2＋NO3→NO＋NO2＋O2 ΔH2
③NO＋NO3→2NO2 ΔH3
可知2×①＋②＋③得2N2O5(g)―→4NO2(g)＋O2(g)，故该反应ΔH＝2ΔH1＋ΔH2＋ΔH3，故C正确；第二步属于慢反应，说明反应不容易进行，第三步属于快反应，说明反应容易进行，则第二步反应的活化能大于第三步反应的活化能，故D错误。
二、非选择题
7．(2020·山东师范大学附属中学高三4月学习检测)(1)乙基叔丁基醚(以ETBE表示)是一种性能优良的高辛烷值汽油调和剂。用乙醇与异丁烯(以IB表示)在催化剂HZSM－5催化下合成ETBE，反应的化学方程式为：C2H5OH(g)＋IB(g)ETBE(g) ΔH。回答下列问题：
反应物被催化剂HZSM－5吸附的顺序与反应历程的关系如图所示，该反应的ΔH＝________kJ·mol－1。反应历程的最优途径是________(填C1、C2或C3)。
(2)一定条件下，用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化剂对燃煤烟气回收。反应为2CO(g)＋SO2(g) 2CO2(g)＋S(l) ΔH＝－270 kJ·mol－1
①其他条件相同、催化剂不同，SO2的转化率随反应温度的变化如图1，Fe2O3和NiO作催化剂均能使SO2的转化率达到最高，不考虑催化剂价格因素，选择Fe2O3的主要优点是：________________________________________________________________________。
②某科研小组用Fe2O3作催化剂。在380 ℃时，分别研究了[n(CO)∶n(SO2)]为1∶1、3∶1时SO2转化率的变化情况(图2)。则图2中表示n(CO)∶n(SO2)＝3∶1的变化曲线为____________________。
(3)已知NO2存在如下平衡：2NO2(g)N2O4(g) ΔH<0，在一定条件下NO2与N2O4的消耗速率与各自的分压(分压＝总压×物质的量分数)有如下关系：v(NO2)＝k1·p2(NO2)，v(N2O4)＝k2·p(N2O4)，相应的速率与其分压关系如图所示。
一定温度下，k1、k2与平衡常数Kp(压力平衡常数，用平衡分压代替平衡浓度计算)间的关系是k1＝________；在图标出点中，指出能表示反应达到平衡状态的点是________，理由是________________________________________________________________________。
(4)二氧化硫的催化氧化是工业上生产硫酸的主要反应O2(g)＋2SO2(g)2SO3(g)。
已知：标准平衡常数Kθ＝，其中pθ为标准压强(1×105 Pa)，p(SO3)、p(O2)和p(SO2)为各组分的平衡分压，如p(SO3)＝x(SO3)p，p为平衡总压，x(SO3)为平衡系统中SO3的物质的量分数。SO2和O2起始物质的量之比为2∶1，反应在恒定温度和标准压强下进行，SO3的平衡产率为ω，则Kθ＝__________(用含ω的最简式表示)。
答案 (1)－4a C3 (2)①Fe2O3作催化剂时，在相对较低的温度可获得较高的SO2转化率，从而节约能源 ②曲线a (3)k1＝2k2·KP BD 达到平衡时，N2O4与NO2的消耗速率满足条件v(NO2)＝2v(N2O4) (4)
解析 (1)由图可知，反应物总能量大于生成物总能量，为放热反应，则该反应的ΔH＝－(5－1)a kJ·mol－1＝－4a kJ·mol－1，活化能的大小可以反映化学反应发生的难易程度，过渡态1和2的活化能都为6a kJ·mol－1，过渡态3的活化能为4a kJ·mol－1，活化能越小，反应越容易进行，过渡态3的活化能最小，反应历程最优。(2)①根据图示内容，对比260 ℃时不同催化剂作用下SO2的转化率，可以看出Cr2O3作催化剂时，反应速率最快，Fe2O3和NiO作催化剂均能使SO2的转化率达到最高，但是Fe2O3作催化剂时，在相对较低温度可获得较高SO2的转化率，从而节约大量能源。②n(CO)∶n(SO2)＝2∶1时，反应速率介于n(CO)∶n(SO2)＝3∶1和n(CO)∶n(SO2)＝1∶1之间，且二氧化硫的转化率和n(CO)∶n(SO2)＝3∶1是相等的，Fe2O3作催化剂时，曲线a符合。
(3)反应的化学平衡常数Kp＝，当反应达到平衡时，正逆反应速率相等，NO2与N2O4的消耗速率的关系为v(NO2)＝2v(N2O4)，则k1·p2(NO2)＝2k2·p(N2O4)，k1＝2k2·KP；满足平衡条件v(NO2)＝2v(N2O4)即为平衡点，B、D点的压强之比等于其反应速率之比为1∶2，所以B、D为平衡点。(4)设SO2和O2起始物质的量为2 mol和1 mol，由SO3的平衡产率为ω可知，平衡时SO3的物质的量为2ω，由题意建立如下三段式：
O2(g)＋2SO2(g)2SO3(g)
起(mol) 1 2 0
变(mol) ω 2ω ω
平(mol) 1－ω 2－2ω 2ω
由三段式可得p(SO3)、p(O2)和p(SO2)分别为×pθ、×pθ、×pθ，则标准平衡常数Kθ＝＝＝。
8．(2020·潍坊高三考试)氨是重要的基础化工原料，可以制备尿素[CO(NH2)2]、N2H4等多种含氮的化工产品。
(1)以NH3与CO2为原料可以合成尿素[CO(NH2)2]，涉及的化学反应如下：
反应Ⅰ：2NH3(g)＋CO2(g)NH2CO2NH4(s) ΔH1＝－159.5 kJ·mol－1
反应Ⅱ：NH2CO2NH4(s)CO(NH2)2(s)＋H2O(g) ΔH2＝＋116.5 kJ·mol－1
反应Ⅲ：H2O(l)===H2O(g) ΔH3＝＋44.0 kJ·mol－1
则反应：2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(l) ΔH＝________kJ·mol－1。
(2)将氨气与二氧化碳在有催化剂的反应器中发生反应2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)，体系中尿素的产率和催化剂的活性与温度的关系如图1所示：
①a点__________(填“是”或“不是”)处于平衡状态，T1之后尿素产率下降的原因是________________________________________________________________________。
②实际生产中，原料气带有水蒸气，图2表示CO2的转化率与氨碳比、水碳比的变化关系。曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的水碳比最大的是____________，测得b点氨的转化率为30%，则x＝________________。
③已知该反应的v正＝k正·c2(NH3)·c(CO2)，v逆＝k逆·c(H2O)，k正和k逆为速率常数，则平衡常数K与k正、k逆的关系式是________________________。
答案 (1)－87.0 (2)①不是 升高温度反应逆向移动；催化剂活性降低 ②Ⅰ 4 ③K＝
解析 (1)已知：
反应Ⅰ：2NH3(g)＋CO2(g)NH2CO2NH4(s) ΔH1＝－159.5 kJ·mol－1
反应Ⅱ：NH2CO2NH4(s)CO(NH2)2(s)＋H2O(g) ΔH2＝＋116.5 kJ·mol－1
反应Ⅲ：H2O(l)===H2O(g) ΔH3＝＋44.0 kJ·mol－1
根据盖斯定律Ⅰ＋Ⅱ－Ⅲ得
2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(l)，则
ΔH＝－159.5 kJ·mol－1＋(＋116.5 kJ·mol－1)－(＋44.0 kJ·mol－1)＝－87.0 kJ·mol－1。(2)①产率最高之前，未达到平衡状态，反应为放热反应，达到平衡之后，升高温度，平衡逆向移动，产率下降，且催化剂活性降低；
②氨碳比相同时曲线Ⅲ二氧化碳的转化率大，所以曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的水碳比最大的为Ⅰ；由题意可知：
2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)
起始量 x 1
变化量 2a a
即＝0.3，＝0.6，则x＝4；
③当v正＝v逆时反应达到平衡，即k正·c2(NH3)·c(CO2)＝k逆·c(H2O)，此时平衡常数K＝＝。
9．(2020·莱芜一中高三考试)目前，处理烟气中SO2常采用水煤气还原法。
已知：①2CO(g)＋SO2(g)===S(l)＋2CO2(g) ΔH1＝－37.0 kJ·mol－1
②2H2(g)＋SO2(g)===S(l)＋2H2O(g) ΔH2＝＋45.4 kJ·mol－1
③CO的燃烧热ΔH3＝－283 kJ·mol－1
(1)表示液态硫(S)的燃烧热的热化学方程式为__________________。
(2)反应②中，正反应活化能E1____________(填“>”“<”或“＝”)ΔH2。
(3)在一定压强下，发生反应①。平衡时SO2的转化率α(SO2)与投料的比值[＝y]、温度T的关系如图所示。
比较平衡时CO的转化率α(CO)：N__________(填“>”“<”或“＝”， 下同)M，逆反应速率：N________P。
(4)某温度下，向10 L恒容密闭容器中充入2 mol H2、2 mol CO和2 mol SO2发生反应①、②，第5 min时达到平衡，测得混合气体中CO2、H2O(g)的物质的量分别为1.6 mol、1.8 mol。
①该温度下，反应②的平衡常数K为__________。
②其他条件不变，在第7 min时缩小容器体积，SO2的平衡浓度__________(填“增大”“减小”或“不变”)。
答案 (1)S(l)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－529 kJ·mol－1 (2)> (3)> < (4)①2 700 ②增大
解析 (1)①2CO(g)＋SO2(g)S(l)＋2CO2(g)ΔH1＝－37.0 kJ·mol－1，②2H2(g)＋SO2(g)===S(l)＋2H2O(g) ΔH2＝＋45.4 kJ·mol－1，CO的燃烧热ΔH3＝－283 kJ·mol－1，即③CO(g)＋
O2(g)===CO2(g) ΔH3＝－283 kJ·mol－1，根据盖斯定律③×2－①计算S(l)＋O2(g)===SO2(g)的ΔH＝(－283 kJ·mol－1)×2－(－37.0 kJ·mol－1)＝－529 kJ·mol－1，热化学方程式为S(1)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－529 kJ·mol－1。
(2)反应②的正反应为吸热反应，焓变ΔH2＝E1(正反应活化能)－E2(逆反应活化能)＞0，E1＝E2＋ΔH2，由于E2＞0，所以E1＞ΔH2。
(3)反应①的正反应是气体体积减小的放热反应，温度相同、投料比的比值[＝y]越大，SO2的转化率α越大、CO的转化率越小，即y1＞y2，投料比相同时，温度越高，SO2的转化率α越低，所以N点的投料比小、温度低，则N点CO的转化率大于M点CO的转化率；N、P投料比相同，但P点温度高，所以P点反应速率大于N点，逆反应速率：N＜P。
(4)①
2CO(g)＋SO2(g)S(l)＋2CO2(g)
开始(mol·L－1) 0.2 0.2 0
变化(mol·L－1) 0.16 0.08 0.16
平衡(mol·L－1) 0.04 0.12 0.16
2H2(g)＋SO2(g)S(l)＋2H2O(g)
开始(mol·L－1) 0.2 0.12 0
变化(mol·L－1) 0.18 0.09 0.18
平衡(mol·L－1) 0.02 0.03 0.18
所以反应②的化学平衡常数K＝＝＝2 700。②其他条件不变，在第
7 min时缩小容器体积，即使容器的压强增大，由于两个反应的正反应都是气体体积减小的反应，所以缩小体积，容器的压强增大，化学平衡正向移动，二氧化硫的物质的量减小，但由于容器体积减小，所以二氧化硫的平衡浓度仍然会增大。
10．(2020·枣庄三中、高密一中、莱西一中高三考试)氮、碳氧化物的排放会对环境造成污染。多年来化学工作者对氮、碳的氧化物做了广泛深入的研究并取得一些重要成果。
Ⅰ.已知2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步：
第一步：2NO(g)N2O2(g) (快) ΔH1<0；
v1正＝k1正·c2(NO)；v1逆＝k1逆·c(N2O2)
第二步：N2O2(g)＋O2(g)2NO2(g) (慢) ΔH2<0；
v2正＝k2正·c(N2O2)·c(O2)；v2逆＝k2逆·c2(NO2)
(1)在两步的反应中，哪一步反应的活化能更大________(填“第一步”或“第二步”)。
(2)一定温度下，反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)达到平衡状态，请写出用k1正、k1逆、k2正、
k2逆表示的平衡常数表达式K＝____________。
Ⅱ.(1)利用CO2和CH4重整不仅可以获得合成气(主要成分为CO、H2)，还可减少温室气体的排放。已知重整过程中部分反应的热化学方程式为
①CH4(g)===C(s)＋2H2(g) ΔH1＞0
②CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH2＞0
③CO(g)＋H2(g)===C(s)＋H2O(g) ΔH3＜0
则反应CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)的ΔH＝____________(用含ΔH1、ΔH2、ΔH3的代数式表示)，若固定n(CO2)＝n(CH4)，改变反应温度，CO2和CH4的平衡转化率见图甲。
同温度下CO2的平衡转化率大于CH4的平衡转化率，原因是____________________________。
(2)在密闭容器中通入物质的量均为0.1 mol的CH4和CO2，在一定条件下发生反应CO2(g)＋CH4(g)2CO(g)＋2H2(g)，CH4的平衡转化率与温度及压强(单位Pa)的关系如图乙所示。y点：v正____________(填“大于”“小于”或“等于”)v逆。已知气体分压(p分)＝
气体总压(p总)×气体的物质的量分数。用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数Kp，求x点对应温度下反应的平衡常数Kp＝______________________。
Ⅲ.根据2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O设计如图丙装置(均为惰性电极)电解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7，图丙中左侧电极连接电源的____________极，电解制备过程的总反应化学方程式为______________________。测定阳极液中Na和Cr的含量，若Na与Cr的物质的量之比为a∶b，则此时Na2CrO4的转化率为____________。若选择用熔融K2CO3作介质的甲烷(CH4)燃料电池充当电源，则负极反应式为______________。
答案 Ⅰ.(1)第二步 (2)
Ⅱ.(1)ΔH1＋ΔH2－ΔH3 CO2发生了其他副反应 (2)大于
Ⅲ.负 4Na2CrO4＋4H2O2Na2Cr2O7＋4NaOH＋2H2↑＋O2↑ (2－)×100%
CH4－8e－＋4CO===5CO2＋2H2O
解析 Ⅰ.(1)总反应的快慢由反应慢的一步决定，慢反应所需要的活化能更大。
(2)因为反应达到平衡状态，所以v1正＝v1逆，v2正＝v2逆，所以v1正·v2正＝v1逆·v2逆，
即[k1正·c2(NO)]×[k2正·c(N2O2)·c(O2)]＝[k1逆·c(N2O2)]×[k2逆·c2(NO2)]，则＝。Ⅱ.(1)将已知的三个反应重新组合，反应①＋②－③，得到反应CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)，根据盖斯定律得ΔH＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3，反应方程式中CH4和CO2的化学计量数之比为1∶1，投料比也为1∶1，因此二者转化率应该相同，但是所给的转化率图像中，CO2转化率曲线高于CH4转化率曲线，可能是CO2发生了一些副反应造成的。
(2)反应CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)是个气体体积增大的反应，压强越大，CH4的转化率越小，由图可知相同温度下，p1条件下的转化率大于p2，则p1小于p2，压强为p2时，在y点反应未达到平衡，则反应正向移动，所以v正>v逆，由图可知该温度下x所处条件下的平衡时甲烷的转化率为50%，则有：
CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)
起(mol·L－1) 0.1 0.1 0 0
转(mol·L－1) 0.05 0.05 0.1 0.1
平(mol·L－1) 0.05 0.05 0.1 0.1
总物质的量＝0.3 mol，总压为p2，其平衡常数Kp=＝。
Ⅲ.根据2CrO＋2H＋===Cr2O＋H2O，电解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7，应在酸性条件下进行，即右侧电极生成H＋，则消耗OH－，发生氧化反应，右侧为阳极，则左侧为阴极，连接电解电源的负极，电解制备过程的总反应方程式为4Na2CrO4＋4H2O2Na2Cr2O7＋4NaOH＋2H2↑＋O2↑，设加入反应容器内的Na2CrO4为1 mol，反应过程中有x mol Na2CrO4转化为Na2Cr2O7，则阳极区剩余Na2CrO4为(1－x)mol，对应的n(Na)＝2(1－x)mol，n(Cr)＝(1－x)mol，生成的Na2Cr2O7为 mol，对应的n(Na)＝x mol，n(Cr)＝x mol，根据Na与Cr的物质的量之比为a∶b，解得x＝2－，则Na2CrO4的转化率为×100%＝(2－)×100%。
若选择用熔融K2CO3作介质的甲烷燃料电池充当电源，则负极反应式为CH4－8e－＋4CO===5CO2＋2H2O。
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