2024届高考化学复习专题《化学反应原理在物质制备中的调控作用》课件

这是一份2024届高考化学复习专题《化学反应原理在物质制备中的调控作用》课件，共60页。PPT课件主要包含了混乱度，自发进行，催化剂，NH3g＋，25×10－5，CaO吸收CO2，OH和，vAvB等内容，欢迎下载使用。

方向比努力更重要研究考纲·辨明考向
化学反应原理在物质制备中的调控作用
1. (2022年北京卷)某MOFs的多孔材料刚好可将N2O4 “固定”，实现了NO2与N2O4分离并制备HNO3，如图所示：己知：2NO2(g) N2O4(g) △H＜0下列说法不正确的是A. 气体温度升高后，不利于N2O4的固定B. N2O4被固定后，平衡正移，有利于NO2的去除C. 制备HNO3的原理为：2N2O4＋O2＋2H2O＝4HNO3D. 每制备0.4molHNO3，转移电子数约为6.02×1022
√
解析：A．二氧化氮转化为四氧化二氮的反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，四氧化二氮的浓度减小，所以气体温度升高后，不利于四氧化二氮的固定，故A正确；B．四氧化二氮被固定后，四氧化二氮的浓度减小，二氧化氮转化为四氧化二氮的平衡向正反应方向移动，二氧化氮的浓度减小，所以四氧化二氮被固定后，有利于二氧化氮的去除，故B正确；C．由题意可知，被固定后的四氧化二氮与氧气和水反应生成硝酸，反应的化学方程式为2N2O4＋O2＋2H2O＝4HNO3，故C正确；D．四氧化二氮转化为硝酸时，生成1mol硝酸，反应转移1mol电子，则每制备0.4mol硝酸，转移电子数约为0.4mol×6.02×1023＝2.408×1023，故D错误；
√
2. (2022年湖南卷)向体积均为1L的两恒容容器中分别充入2molX和1molY发生反应：2X(g)＋Y(g) Z(g) △H，其中甲为绝热过程，乙为恒温过程，两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是
A. △H＞0 B. 气体的总物质的量：na＜ncC. a点平衡常数：K＞12 D. 反应速率：va正＜vb正
解析：A．甲容器在绝热条件下，随着反应的进行，压强先增大后减小，根据理想气体状态方程PV=nRT可知，刚开始压强增大的原因是因为容器温度升高，则说明上述反应过程放热，即△H＜0，故A错误；B．根据A项分析可知，上述密闭溶液中的反应为放热反应，图中a点和c点的压强相等，因甲容器为绝热过程，乙容器为恒温过程，若两者气体物质的量相等，则甲容器压强大于乙容器压强，则说明甲容器中气体的总物质的量此时相比乙容器在减小即气体总物质的量：na＜nc，故B正确；
D．根据图像可知，甲容器达到平衡的时间短，温度高，所以达到平衡的速率相对乙容器的快，即Va正＞Vb正，故D错误。
3. (2022年江苏卷)乙醇－水催化重整可获得H2。其主要反应为①C2H5OH(g)＋3H2O(g)＝2CO2(g)＋6H2(g) △H＝173.3kJ∙mol－1，②CO2(g)＋H2(g)＝CO(g)＋H2O(g) △H＝41.2kJ∙mol－1，在1.0×105Pa、n始(C2H5OH)∶n始(H2O)＝1∶3时，若仅考虑上述反应，平衡时CO2和CO的选择性及H2的产率随温度的变化如图所示。
√
解析：根据已知反应①C2H5OH(g)＋3H2O(g)＝2CO2(g)＋6H2(g) △H＝173.3kJ∙mol－1，反应②CO2(g)＋H2(g)＝CO(g)＋H2O(g) △H＝41.2kJ∙mol－1，且反应①的热效应更大，故温度升高的时候对反应①影响更大一些，即CO2选择性增大，同时CO的选择性减小，根据CO的选择性的定义可知③代表CO2的选择性，①代表CO的选择性，②代表H2的产率，以此解题。A．由分析可知②代表H2的产率，A错误；B．由分析可知升高温度，平衡时CO的选择性减小，B错误；C．两种物质参加反应增大一种物质的浓度，会降低该物质的平衡转化率，C错误；D．加入CaO(s)与水反应放热，对反应①影响较大，可以增大H2产率，或者选用对反应①影响较大的高效催化剂，也可以增大H2产率，D正确；
√
4. (2021年北京卷)有科学研究提出：锂电池负极材料(Li)由于生成LH而不利于电池容量的保持。一定温度下，利用足量重水(D2O)与含LiH的Li负极材料反应，通过测定n(D2)/n(HD)可以获知 n(Li)/n(LiH)。已知：①LiH+H2O=LiOH+H2↑ ②2Li(s)+H2 2LiH △H＜0下列说法不正确的是A. 可用质谱区分D2和HDB. Li与D2O的反应：2Li+2D2O=2LiOD+D2↑C. 若n(Li)/n(LiH)越大，则n(D2)/n(HD)越小D. 80℃反应所得n(D2)/n(HD)比25℃反应所得n(D2)/n(HD)大
解析：A．D2和HD的相对分子质量不同，可以用质谱区分，A正确； B．类似于钠和水的反应， Li与D2O反应生成LiOD与D2，化学方程式是2Li+2D2O=2LiOD+D2↑，B正确； C．D2由Li与D2O反应生成，HD 通过反应LiH+D2O=LiOD+HD↑， n(D2)/n(HD)越大，n(Li)/n(LiH)越大，C不正确； D．升温，2LiH 2Li+H2 △H>0平衡右移，Li增多LiH 减少，则结合选项C可知：80℃下的n(D2)/n(HD)大于25℃下的n(D2)/n(HD) ，D正确。
5. (2021年北京卷)丙烷经催化脱氢可制丙烯：C3H8 C3H6+H2。600℃，将一定浓度的 CO2与固定浓度的C3H8通过含催化剂的恒容反应器，经相同时间，流出的 C3H6、CO和H2浓度随初始 CO2浓度的变化关系如图。
已知： ①C3H8(g)+5O2(g)＝3CO2(g)+4H2O(l) △H=－2220kJ/mol②C3H6(g)+9/2O2(g)＝3CO2(g)+3H2O(l) △H=－2058kJ/mol③H2(g)+1/2O2(g)＝H2O(l) △H=－286kJ/mol
√
下列说法不正确的是A. C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g) △H=+124kJ/molB. c(H2)和c(C3H6)变化差异的原因：CO2+H2 CO+H2OC. 其他条件不变，投料比c(C3H8)/c(CO2)越大，C3H8转化率越大D. 若体系只有C3H6、CO、H2和H2O生成，则初始物质浓度c0与流出物质浓度c之间一定存在：3c0(C3H8)+c0(CO2)=c(CO)+c(CO2)+3c(C3H8)+3c(C3H6)
解析：A．根据盖斯定律结合题干信息①C3H8(g)+5O2(g)＝3CO2(g)+4H2O(l) △H=－2220kJ/mol ②C3H6(g)+9/2O2(g)＝3CO2(g)+3H2O(l) △H=－2058kJ/mol ③H2(g)+1/2O2(g)＝H2O(l) △H=－286kJ/mol 可知，可由①-②-③得到目标反应C3H8(g)＝C3H6(g)+H2(g)，该反应的△H＝△H1－△H2－△H3＝＋124kJ/mol，A正确； B．仅按C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g)可知C3H6、H2的浓度随CO2浓度变化趋势应该是一致的，但是氢气的变化不明显，反而是CO与C3H6的变化趋势是一致的，因此可以推断高温下能够发生反应CO2+H2CO+H2O，从而导致C3H6、H2的浓度随CO2浓度变化趋势出现这样的差异，B正确； C．投料比增大，相当于增大C3H8浓度，浓度增大，转化率减小， C错误； D．根据质量守恒定律，抓住碳原子守恒即可得出，如果生成物只有C3H6、CO、H2O、H2，那么入口各气体的浓度c0和出口各气体的浓度符合3c0(C3H8)＋c0(CO2)＝3c(C3H6)＋c(CO)＋3c(C3H8)＋c(CO2)，D正确。
√
6. (2021年海南卷)制备水煤气的反应C(s)＋H2O H2(g)＋CO(g) △H＞0，下列说法正确的是A. 该反应△S＜0B. 升高温度，反应速率增大C. 恒温下，增大总压，H2O(g)的平衡转化率不变D. 恒温恒压下，加入催化剂，平衡常数增大
解析：A．该反应的正反应是气体体积增大的反应，所以△S＞0，A错误；B．升高温度，物质的内能增加，分子运动速率加快，有效碰撞次数增加，因此化学反应速率增大，B正确；C．恒温下，增大总压，化学平衡向气体体积减小的逆反应方向移动，使H2O(g)的平衡转化率减小，C错误；D．恒温恒压下，加入催化剂，化学平衡不移动，因此化学平衡常数不变，D错误；故合理选项是B。
√
7. (2021年1月八省联考江苏卷)氨是一种重要的化工原料，主要用于化肥工业，也广泛用于硝酸、纯碱、制药等工业；合成氨反应为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4kJ/mol。实验室用加热NH4Cl和Ca(OH)2固体混合物的方法制取少量氨气。下列有关合成氨反应的说法正确的是( ) A. 反应的ΔS＞0B. 反应的ΔH=E(N－N)＋3E(H－H)－6E(N－H) (E表示键能)C. 反应中每消耗1mol H2转移电子的数目约等于2×6.02×1023D. 反应在高温、高压和催化剂条件下进行可提高H2的平衡转化率
解析：A．在合成氨反应中，生成物气体分子数小于反应物气体分子数，所以反应的ΔS＜0，A不正确；B．反应的ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和=E(N≡N)+3E(H-H)-6E(N-H) (E表示键能)，B不正确；C．由合成氨反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，可建立如下关系式：N2——3H2——6e-，则反应中每消耗1mol H2转移电子数目约等于2mol×6.02×1023mol-1=2×6.02×1023，C正确；D．合成氨反应为放热的可逆反应，高温可加快反应速率，但会使平衡逆向移动，不能提高H2的平衡转化率，使用催化剂只能改变反应速率，但不能改变H2的平衡转化率，也就不能提高H2的平衡转化率，D不正确；故选C。
8. (2021年1月八省联考江苏卷)在二氧化碳加氢制甲烷的反应体系中，主要发生反应的热化学方程式为反应Ⅰ：CO2(g)＋4H2(g)＝CH4(g)＋2H2O(g) ΔH= －164.7 kJ/mol反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)＝CO(g)＋H2O(g) ΔH= ＋41.2 kJ/mol反应Ⅲ：2CO(g)＋2H2(g)＝CO2(g)＋CH4(g) ΔH= －247.1 kJ/mol向恒压、密闭容器中通入1 mol CO2和4 mol H2，平衡时CH4、CO、CO2的物质的量随温度的变化如图所示。下列说法正确的是( )
√
9. (2022年1月浙江选考)工业上，以煤炭为原料，通入一定比例的空气和水蒸气，经过系列反应可以得到满足不同需求的原料气。请回答：(1)在C和O2的反应体系中：反应1：C(s)＋O2(g)＝CO2(g) ΔH1＝－394kJ·mol-1反应2：2CO(g)＋O2(g)＝2CO2(g) ΔH2＝－566kJ·mol-1反应3：2C(s)＋O2(g)＝2CO(g) ΔH3①设y＝ΔH－TΔS，反应1、2和3的y随温度的变化关系如图1所示。图中对应于反应3的线条是______。
a
②一定压强下，随着温度的升高，气体中CO与CO2的物质的量之比______。A．不变 B．增大 C．减小 D．无法判断(2)水煤气反应：C(s)＋H2O(g)＝CO(g)＋H2(g) ΔH＝131kJ·mol-1。工业生产水煤气时，通常交替通入合适量的空气和水蒸气与煤炭反应，其理由是________ 。(3)一氧化碳变换反应：CO(g)＋H2O(g)＝CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41kJ·mol-1。①一定温度下，反应后测得各组分的平衡压强(即组分的物质的量分数×总压)：p(CO)=0.25MPa、p(H2O)=0.25MPa、p(CO2)=0.75MPa和p(H2)=0.75MPa，则反应的平衡常数K的数值为________。②维持与题①相同的温度和总压，提高水蒸气的比例，使CO的平衡转化率提高到90%，则原料气中水蒸气和CO的物质的量之比为________。
B
水蒸气与煤炭反应吸热，氧气与煤炭反应放热，交替通入空气和水蒸气有利于维持体系热量平衡，保持较高温度，有利于加快化学反应速率
9.0
1.8∶1
③生产过程中，为了提高变换反应的速率，下列措施中合适的是________。A．反应温度愈高愈好 B．适当提高反应物压强C．选择合适的催化剂 D．通入一定量的氮气④以固体催化剂M催化变换反应，若水蒸气分子首先被催化剂的活性表面吸附而解离，能量-反应过程如图2所示。用两个化学方程式表示该催化反应历程(反应机理)：步骤Ⅰ：__________________；步骤Ⅱ：_________________。
BC
M＋H2O＝MO＋H2
MO＋CO＝M＋CO2
解析：(1)①由已知方程式：(2×反应1－反应2)可得反应3，结合盖斯定律得：△H3＝2△H1－△H2＝[2×(－394)－(－566)]kJ/mol＝－222kJ/mol，反应1前后气体分子数不变，升温y不变，对应线条b，升温促进反应2平衡逆向移动，气体分子数增多，熵增，y值增大，对应线条c，升温促进反应3平衡逆向移动，气体分子数减少，熵减， y值减小，对应线条a，故此处填a；②温度升高，三个反应平衡均逆向移动，由于反应2焓变绝对值更大，故温度对其平衡移动影响程度大，故CO2物质的量减小，CO物质的量增大，所以CO与CO2物质的量比值增大，故答案选B；
(2)由于水蒸气与煤炭反应吸热，会引起体系温度的下降，从而导致反应速率变慢，不利于反应的进行，通入空气，利用煤炭与O2反应放热从而维持体系温度平衡，维持反应速率，故此处填：水蒸气与煤炭反应吸热，氧气与煤炭反应放热，交替通入空气和水蒸气有利于维持体系热量平衡，保持较高温度，有利于加快反应速率；
③A．反应温度过高，会引起催化剂失活，导致反应速率变慢，A不符合题意；B．适当增大压强，可加快反应速率，B符合题意；C．选择合适的催化剂有利于加快反应速率，C符合题意；D．若为恒容条件，通入氮气对反应速率无影响，若为恒压条件，通入氮气后，容器体积变大，反应物浓度减小，反应速率变慢，D不符合题意；故答案选BC；④水分子首先被催化剂吸附，根据元素守恒推测第一步产生H2，第二步吸附CO产生CO2，对应反应历程依次为：M＋H2O＝MO＋H2、MO＋CO＝M＋CO2。
8×108 L·mol－1
投料按体积之比V(H2S)∶V(CH4)＝2∶1，并用N2稀释；常压，不同温度下反应相同时间后，测得H2和CS2体积分数如下表：
请回答：①反应Ⅲ能自发进行的条件是 。②下列说法正确的是_______。A．其他条件不变时，用Ar替代N2作稀释气体，对实验结果几乎无影响B．其他条件不变时，温度越高，H2S的转化率越高C．由实验数据推出H2S中的S－H键强于CH4中的C－H键D．恒温恒压下，增加N2的体积分数，H2的浓度升高
高温
AB
③若将反应Ⅲ看成由反应Ⅰ和反应Ⅱ两步进行，画出由反应原料经两步生成产物的反应过程能量示意图_______。④在1000℃，常压下，保持通入的H2S体积分数不变，提高投料比[V(H2S)∶V(CH4)]，H2S的转化率不变，原因是___________________________ 。⑤在950℃～1150℃范围内(其他条件不变)，S2(g)的体积分数随温度升高发生变化，写出该变化规律并分析原因 。
1000℃时CH4不参与反应，相同分压的H2S经历相同的时间转化率相同
先升后降；在低温段，以反应Ⅰ为主，随温度升高，S2(g)的体积分数增大；在高温段，随温度升高；反应Ⅱ消耗S2的速率大于反应Ⅰ生成S2的速率，S2(g)的体积分数减小
②A．Ar是稀有气体，与体系中物质不反应，所以其他条件不变时，用Ar替代N2作稀释气体，对实验结果几乎无影响，A正确；B．正反应吸热，升高温度平衡正向进行，温度越高，H2S的转化率越高，B正确；C．根据表中数据无法得出H2S中S－H键和CH4中C－H键的相对强弱，事实上C－H键的键能大于S－H键键能，C错误；D．恒温恒压下，增加N2的体积分数，相当于减压，平衡正向进行，H2的物质的量增加，容器容积增加，H2浓度减小，D错误；③反应I、反应Ⅱ和反应Ⅲ均是吸热反应，则反应过程能量示意图可表示为
④根据表中数据可知1000℃时CH4不参与反应，相同分压的H2S经历相同的时间转化率相同，所以在1000℃常压下，保持通入的H2S体积分数不变，提高投料比时H2S的转化率不变；⑤由于在低温段，以反应Ⅰ为主，随温度升高，S2(g)的体积分数增大；在高温段，随温度升高；反应Ⅱ消耗S2的速率大于反应Ⅰ生成S2的速率，S2(g)的体积分数减小，因此变化规律是先升后降。
11. (2022年辽宁卷节选)工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖，其反应为：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) △H＝－92.4kJ∙mol－1 △S＝－200J∙K-1∙mol-1 回答下列问题：(1)合成氨反应在常温下___________(填“能”或“不能”)自发。(2)___________温(填“高”或“低”，下同)有利于提高反应速率，___________温有利于提高平衡转化率，综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素，工业常采用400～500℃。针对反应速率与平衡产率的矛盾，我国科学家提出了两种解决方案。
能
高
低
(3)方案二：M－LiH复合催化剂。 下列说法正确的是___________。a．300℃时。复合催化剂比单一催化剂效率更高b．同温同压下，复合催化剂有利于提高氨的平衡产率c．温度越高，复合催化剂活性一定越高
a
(4)某合成氨速率方程为：v＝kcα(N2)cβ(H2)∙cγ(NH3)，根据表中数据，γ＝___________；
在合成氨过程中，需要不断分离出氨的原因为___________。a．有利于平衡正向移动 b．防止催化剂中毒 c．提高正反应速率
－1
a
分析：(1)氨的分离对反应速率的影响；从反应速率方程可以推知，当c(NH3)降低时，v增大。注意由于反应速率方程通常由实验测定，其中v应指净反应速率，即v正－v逆，因此在其他条件一定时，分离氨气是通过降低逆反应速率，从而提高净反应速率。(2)Fe(NH3)6∙(BH4)2中，氢元素化合价的判断：由于电负性N＞H＞B，因此NH3中H显＋1价，BH中H元素的化合价为－1价；(3)中根据图像进行判断，利用控制变量法进行分析；(4)利用实验对比，注意选择对比实验室，选择控制变量，找变量；(5)利用晶胞密度计算公式计算元素的相对原子质量，根据元素相对原子质量进行判断元素；
详解：(1)对于合成氨反应，常温下，△G＝△H－T△S＝－92.4kJ∙mol－1－298K×(－0.2KJ∙K-1∙mol-1)＝－32.8 KJ∙mol-1＜0，故合成氨反应在常温下能自发进行；(2)其他条件一定时，升高温度，可以提供更高的能量，使活化分子百分数增大，反应速率加快；合成氨反应是放热反应，要提高平衡转化率，即使反应平衡正向移动，应降低温度；故答案为：高、低；(3)由题图可知，300℃时，复合催化剂催化时合成氨反应的反应速率比单-催化剂催化时大很多，说明300℃时复合催化剂比单一催化剂效率更高，a正确；同温同压下，复合催化剂能提高反应速率，但不能使平衡发生移动，故不能提高氨的平衡产率，b错误；温度过高，复合催化剂可能会失去活性，催化效率反而降低，c错误；故选a；
(4)将实验1、3中数据分别代入合成氨的速率方程可得：①q＝k∙mα∙nβ∙pγ，③10q＝k∙mα∙nβ∙(0.1p)γ，可得γ＝－1。合成氨过程中，不断分离出氨，即降低体系中c(NH3)，生成物浓度下降，平衡向正反应方向移动，但不会提高正反应速率，a正确，c错误；反应主产物即氨不能使催化剂中毒，b错误。
1.化学反应方向的判定(1)自发反应在一定条件下无需外界帮助就能自发进行的反应称为自发反应。(2)熵和熵变的含义①熵的含义熵是衡量一个体系_______的物理量。用符号___表示。同一条件下，不同物质有不同的熵值，同一物质在不同状态下熵值也不同，一般规律是S(g)___S(l)___S(s)。
混乱度
S
>
>
②熵变的含义熵变是反应前后体系熵的变化，用 表示，化学反应的ΔS越大，越有利于反应 。(3)判断化学反应方向的判据ΔG＝ΔH－TΔSΔG<0时，反应 自发进行；ΔG＝0时，反应达到 状态；ΔG>0时，反应 自发进行。
ΔS
自发进行
能
平衡
不能
2.控制反应条件的目的(1)促进有利的化学反应：通过控制反应条件，可以加快化学反应速率，提高反应物的转化率，从而促进有利的化学反应进行。(2)抑制有害的化学反应：通过控制反应条件，也可以减缓化学反应速率，减少甚至消除有害物质的产生或控制副反应的发生，从而抑制有害的化学反应继续进行。
3.控制反应条件的基本措施(1)控制化学反应速率的措施通过改变反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)、固体的表面积以及使用催化剂等途径调控反应速率。(2)提高转化率的措施通过改变可逆反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)等改变可逆反应的限度，从而提高转化率。如：以工业合成氨为例，理解运用化学反应原理选择化工生产中的适宜条件①反应原理：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。
②③从反应快慢和反应限度两个角度选择反应条件
放热
减少
升高
增大
催化剂
增大
降低
④综合考虑——选择适宜的生产条件a.温度：400～500 ℃b.压强：10～30 MPad.以铁触媒作催化剂e.采用循环操作提高原料利用率
【工业应用】氨是重要的无机化工产品之一，在国民经济中占有重要地位，氨主要用于制造氮肥和复合肥料，氨还作为工业原料，用于生产硝酸、各种含氮的无机盐等，液氨常用作制冷剂。下图是工业合成氨的工艺：
[问题探究]1．工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，其热化学方程式如下：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，结合反应的化学方程式分析哪些措施可以提高合成氨的反应速率？哪些措施可以提高氮气和氢气的转化率？提示：升高温度、增大压强、增大反应物的浓度、使用催化剂等，都可以使合成氨的反应速率增大；降低温度、增大压强、增大反应物浓度或减小生成物浓度等有利于提高氮气和氢气的转化率。
2．已知合成氨温度、压强与氨的含量关系如下
(1)合成氨时一般采用的压强为10～30 MPa的原因是什么？提示：合成氨时增大压强尽管可以同时提高反应速率和反应物的转化率。但是，压强越大，对材料的强度和设备的要求也越高，增加生产投资将降低综合经济效益。故一般采用的压强为10～30 MPa。(2)合成氨时选择500 ℃而不选200 ℃是考虑的什么因素？选择500 ℃而不选1 000 ℃是考虑的什么因素？提示：选择500 ℃而不选200 ℃是考虑的速率因素，选择500 ℃而不选1 000 ℃是考虑的平衡因素。
(3)合成氨工业常使用铁触媒作催化剂，催化剂能提高产物中氨的百分含量吗？提示：不能。因为催化剂对化学平衡无影响，不能改变平衡状态。(4)合成氨工业中，为提高反应物的转化率，还采取哪些措施？提示：为提高平衡转化率，工业上采取迅速冷却的方法，使氨气变成液氨并及时分离，分离后的原料气循环使用，并及时补充N2和H2，使反应物保持一定的浓度。
例1：(2023届湖北宜昌协作体联考) H2S可通过下列方法回收处理，并加以利用：反应①：2H2S(g)＋3O2(g)＝2SO2(g)＋2H2O(g) △H1＝－1036kJ∙mol－1反应②：4H2S(g)＋25O2(g)＝3S2(g)＋4H2O(g) △H2＝＋94kJ∙mol－1反应③：2H2S(g)＝2H2(g)＋S2(g) △H3＝＋170kJ∙mol－1下列说法正确的是
√
例2：(2023届河南省实验中学期中)利用CO和H2在催化剂的作用下合成甲醇，发生如下反应：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)。在体积一定的密闭容器中按物质的量之比1：2充入CO和H2，测得平衡混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化情况如图1所示。现有两个体积相同的恒容密闭容器甲和乙，向甲中加入1mol CO和2 molH2，向乙中加入2 molCO和4molH2， 测得不同温度下CO的平衡转化率如图2所示。下列说法不正确的是
A．该反应的的ΔH＜0； P1＞P2＞P3B．反应速率B点大于D点C．A、B、D三点的平衡常数关系为：KA＞KB＝KDD．由图综合判断：M、L两点中，CH3OH的体积分数相同，且压强关系为p(M)＝2p(L)
√
解析：A．由图1可知升高温度，CH3OH的体积分数减小，说明正反应是放热反应，所以ΔH＜0；增大压强，平衡正向移动，甲醇的体积分数增大，相同温度下，P1、P2、P3对应的甲醇的体积分数依次减小，所以 P1＞P2＞P3，故A正确；
B．温度相同时压强越大，反应速率越快，B点对应的压强大于D点，所以反应速率B点大于D点，故B正确；C．平衡常数是温度函数，B、C、D点温度相同，所以平衡常数相等KB＝KC＝KD；A、C两点压强相同温度不同，C点温度高于A点温度，升高温度，甲醇的体积分数依次减小，平衡逆向移动，平衡常数减小，KA＞KC，所以A、B、D三点的平衡常数关系为：KA＞KB＝KD，故C正确；D．M、L两点一氧化碳的转化率相等，所以M点气体的物质的量是L点的两倍，而M点的温度高于L点的温度，升高温度平衡逆向移动，所以p(M)＞2p(L)，故D错误；
例3：据报道，在300 ℃、70 MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇(CH3CH2OH)已成为现实：2CO2(g)＋6H2(g) CH3CH2OH(g)＋3H2O(g)下列叙述错误的是(　　)A．使用Cu­Zn­Fe催化剂可大大提高生产效率B．升高温度，该反应平衡常数K一定增大C．充入大量CO2气体可提高H2的转化率D．从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O，可提高CO2和H2的利用率
√
√
解析：SiCl4(g)与H2(g)反应的正反应是气体分子数增多的反应，则有ΔS>0，A项错误；H2(g)与O2(g)反应的ΔS<0，一定温度下反应能自发进行，则ΔH－TΔS<0，则有ΔH<0，B项正确；反应4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)的ΔS<0，常温下可自发进行，则有ΔH<0，该反应为放热反应，C项错误；反应N2 (g)＋3H2 (g)⇌2NH3 (g)的ΔS<0，D项错误。
√
解析：液态水转化为气态水是熵增加的过程，A项错误；NO2转化为N2O4为化合反应，该反应是放热的、熵值减小常温下就能发生的可逆反应，属于自发反应，B项正确；该反应是放热反应，C项错误；NH4Cl受热分解反应属于吸热反应，D项错误。
例6：下列说法正确的是(　　)A．2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH>0B．反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH<0C．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH<0D．常温下，反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH<0
√
解析：该反应自发进行，则ΔH－TΔS<0，即ΔH0、ΔS<0，则ΔH<0，B项正确。
例7： (2021届四川新津中学检测)据报道，在300 ℃、70 MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇(CH3CH2OH)已成为现实：2CO2(g)＋6H2(g) CH3CH2OH(g)＋3H2O(g)。下列叙述错误的是(　　)A．使用Cu­Zn­Fe催化剂可大大提高生产效率B．升高温度，该反应平衡常数(K)一定增大C．充入大量CO2气体可提高H2的转化率D．从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O，可提高CO2和H2的利用率
√
解析：因催化剂能提高化学反应速率，加快反应进行，则在一定时间内提高了生产效率，A项正确；反应需在300 ℃进行是为了获得较快的反应速率，不能说明反应是吸热还是放热，则K不一定增大，B项错误；充入大量CO2气体，能使平衡正向移动，提高H2的转化率，C项正确；从平衡混合物中及时分离出产物，使平衡正向移动，可提高CO2和H2的转化率，D项正确。
例8：CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。该反应ΔH____(填“>”或“<”)0。实际生产条件控制在250 ℃ 、1.3×104 kPa左右，选择此压强的理由是_________________________________________。
<
在1.3×104 kPa下，CO的转化率已经较高，再增大压强，CO转化率提高不大，同时生产成本增加，得不偿失
1. (2022届江苏淮安市淮安区调研)CH4－CO2催化重整可以得到合成气(CO和H2)，有利于减小温室效应。其主要反应为CH4(g)＋CO2(g) 2CO(g)＋2H2(g) △H＝+247kJ·mol-1，同时存在以下反应：积碳反应：CH4(g) C(s)＋2H2(g) △H1＞0消碳反应：CO2(g)＋C(s)2CO(g) △H2＞0积碳影响催化剂的活性，积碳量和反应温度的关系如图。下列说法正确的是
A. 由消碳反应可知：2E(C＝O)＞2E(C≡O)(E表示键能)B. 高压利于提高CH4的平衡转化率并减少积碳C. 增大CO2与CH4的物质的量之比有助于减少积碳D. 温度高于600℃，积碳反应的速率减慢，消碳反应的速率加快，积碳量减少
√
解析：A．由消碳反应的△H2＞0可知，反应物的总键能大于生成物的总键能，反应物总键能包括CO2分子中的键能和C(s)中含有的键能，A不正确；B．高压使反应CH4(g)＋CO2(g) 2CO(g)＋2H2(g)的平衡逆向移动，不利于提高CH4的平衡转化率，但可以减少积碳(使CH4(g) C(s)＋2H2(g)平衡逆向移动)，B不正确；C．增大CO2与CH4的物质的量之比，可使主反应正向移动，提高CH4的转化率，促使消碳反应正向移动，促使积炭反应逆向移动，从而有助于减少积碳，C正确；D．温度高于600℃，积碳反应的速率加快，平衡正向移动，积碳量减少，D不正确；
2. (2023届湖南永州市第一次适应性考试)甲烷重整制合成气，体系中主要反应如下：I．CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2(g) ΔH1II．CH4(g)＋CO2(g) 2CO(g)＋2H2(g) ΔH2各反应平衡常数与温度的关系如图所示，下列说法正确的是
√
√
解析：由图可知，升高温度lnK均变大，说明平衡正向移动，反应均为吸热反应；A．由图可知，体系温度高于1000K时，升温反应I曲线变化程度较小，故升温对反应II的平衡影响更大，A错误； B．反应II为吸热的熵增反应，故根据∆H－T∆S＜0反应可自发进行，理论上反应II在高温下可自发进行，B错误；
A．△H1＜0 △H2＜0 B．反应Ⅱ的活化能较大C．590℃以上，随温度升高，反应Ⅰ消耗H2S减少 D．645℃时，反应Ⅰ的化学平衡常数K＝1/9
√
√
A．该反应在任何温度下都能自发B．1molSO2与足量O2充分反应，放出的热量为98kJC．升高温度，能增大单位体积内活化分子百分数和活化分子数D．反应速率先随温度的升高而增大，原因是温度升高导致k、α均增大
√
解析：A．该反应焓变△H＜0，反应前后气体分子数减少，熵变△S<0，依据△G＝△H－T△S＜0反应能自发进行可知，该反应在低温条件下自发进行，A不符合题意；B．二氧化硫与氧气反应为可逆反应，1molSO2与足量氧气充分反应，放出的热量小于98kJ，B不符合题意；C．升高温度，活化分子数增加，单位体积内活化分子百分数增加，C符合题意；D．升高温度，反应速率常数增大，该反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，二氧化硫平衡转化率降低，反应速率先随温度的升高而增大，原因是温度升高导致k增大对v的提高大于α引起的降低，D不符合题意；
√
6．(2022届江苏苏州模拟预测)SO2、NOx是重要化工原料，可用于硫酸、硝酸的生产。工业制硫酸时，接触室中主要反应为：2SO2(g)＋O2(g)＝2SO3(g)   ΔH＝－196.6 kJ·mol-1,SO2、NOx也是大气主要污染物，NOx可与NH3混合，通过选择性催化剂高温脱除，SO2可通过碱液吸收去除。对于反应 2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，下列说法正确的是A．该反应ΔH＜0   ΔS＞0B．2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)所含键能总和比2 mol SO3(g)所含键能小C．反应在高温、催化剂条件下进行可提高SO2的平衡转化率D．该反应中每生成22.4 L SO3转移电子的数目约等于2×6.02×1023
√
解析：A．该反应是气体计量系数减小的反应，故ΔS＜0，A错误；B．由题给条件可知，该反应ΔH＝反应物键能和－产物键能和＜0，B正确；C．该反应为放热反应，故升温平衡逆向移动，平衡转化率减小，催化剂只能改变反应速率，不能使平衡移动，C错误；D．没有给出三氧化硫的状态，无法计算其物质的量，另外，标准三氧化硫为固态，也无法计算其物质的量，D错误；
7．下列说法不正确的是(　　)A．ΔH<0、ΔS>0的反应在任何温度下都能自发进行B．NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)　ΔH＝＋185.57 kJ·mol－1能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向C．因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据D．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂可以改变化学反应进行的速率
√
解析：反应的ΔH<0、ΔS>0，则始终存在ΔH－TΔS<0，在任何温度下该反应都能自发进行，A正确；反应NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)的ΔH>0、ΔS>0，则高温下存在ΔH－TΔS<0，若该反应能自发进行，说明体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向，B正确；ΔH、ΔS都与反应的自发性有关，但要根据ΔH－TΔS判断反应的自发性，不能将ΔH或ΔS单独作为反应自发性的判据，C错误；在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂可以改变反应的活化能，从而改变反应速率，D正确。
8．下列有关合成氨工业的说法正确的是(　　)A．N2的量越多，H2的转化率越大，因此，充入的N2越多越有利于NH3的合成B．恒容条件下充入稀有气体有利于NH3的合成C．工业合成氨的反应是熵增加的放热反应，在任何温度下都可自发进行D．工业合成氨的反应是熵减小的放热反应，在低温时可自发进行
√
9．(2021届广西南宁二中检测)汽车尾气(含烃类、CO、NO与SO2等)，是城市主要污染源之一，治理的办法之一是在汽车排气管上装催化转化器，它使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，反应原理：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)，在298 K、101 kPa下，ΔH＝－113 kJ/mol、ΔS＝－145 J/(mol·K)。下列说法中错误的是(　　)
A．该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量B．该反应常温下不能自发进行，因此需要高温和催化剂C．该反应常温下能自发进行，高温和催化剂只是加快反应的速率D．汽车尾气中的这两种气体会与血红蛋白结合而使人中毒
√
解析：该反应是放热反应，则反应物的总能量高于生成物的总能量，A项正确；在298 K、101 kPa下，ΔH＝－113 kJ/mol、ΔS＝－145 J/(mol·K)，则有ΔH－TΔS＝(－113 kJ/mol)－298 K×[－0.145 kJ/(mol·K)]＝－69.79 kJ/mol<0，该反应常温下能自发进行，高温和催化剂只是加快反应的速率，B项错误，C项正确；NO、CO均会与血红蛋白结合而使人中毒，D项正确。
10．(2021届安徽六校联考)工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯(HCOOCH3)：CH3OH(g)＋CO(g) HCOOCH3(g)。在容积固定的密闭容器中，投入等物质的量CH3OH和CO，测得相同时间内CO的转化率随温度变化如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A．增大压强，甲醇转化率增大B．b点反应速率v正＝v逆C．平衡常数K(75 ℃)＞K(85 ℃)，反应速率：vb＜vdD．生产时反应温度控制在80～85 ℃为宜
√
解析：增大压强，平衡正向移动，甲醇转化率增大，A项正确；b点处于图中最高点左侧，b点CO转化率未到达平衡值，此时反向正向进行，故b点反应速率v正>v逆，B项错误；温度升高，反应速率加快，d点温度高于b点，则反应速率：vb＜vd；CO转化率达到最大值后，升高温度，CO的转化率降低，说明达到平衡后，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，则该反应是放热反应，平衡常数K(75 ℃)＞K(85 ℃)，C项正确；图中在80～85 ℃时，CO转化率较大，故生产时反应温度控制在80～85 ℃为宜，D项正确。
11．(2021届河北衡水中学调研)335 ℃时，在恒容密闭反应器中1.00 mol C10H18(l)催化脱氢的反应过程如下：反应1∶C10H18(l) C10H12(l)＋3H2(g)　ΔH1 反应2∶C10H12(l) C10H8(l)＋2H2(g)　ΔH2 测得C10H12和C10H8的产率x1和x2(以物质的量分数计)随时间的变化关系及反应过程能量变化如下图所示。下列说法错误的是(　　)
A．催化剂能改变反应历程B．更换催化剂后，ΔH1、ΔH2也会随之改变C．8 h时，反应2未处于平衡状态D．x1显著低于x2，是因为反应2的活化能比反应1的小，反应1生成的C10H12很快转变成C10H8
√
解析：使用催化剂，产生多种中间产物，改变反应历程，A项正确；焓变(ΔH)取决于反应物具有的总能量和生成物具有的总能量，更换催化剂后，反应历程改变，但ΔH1、ΔH2不会随之改变，B项错误；图中8 h后，C10H8的产率x2逐渐增大，故反应2未处于平衡状态，C项正确；由图可知，反应1的活化能大于反应2的活化能，则反应1的速率比反应2的速率慢，反应1生成的C10H12很快转变成C10H8，故x1显著低于x2，D项正确。
A. ＜－1 B. －1～0 C. 0~1 D. ＞1
△H2－△H1
C
(3)一定条件下，只发生反应I，原料初始组成n(CO2)∶n(H2)＝1∶3，反应达到平衡时，CH3OH的物质的量分数为x(CH3OH)＝0.1，用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式Kp＝ (以分压表示，分压=总压物质的量分数)；则CO2的转化率为 。
33.3%
p1＞p2＞p3
A
(4)III反应△n＝0，压强增大，对平衡不影响，I和II反应△n＜0，压强增大反应I和II平衡正向移动，故压强增大CH3OH的平衡产率增大，根据图可知：p1＞p2＞p3；为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率，平衡I应尽量向右移动，因为该反应△n＜0，△H＜0，所以选择低温和高压，选A。
13. (2023届河南豫北名校大联考二模)一氧化碳、氮的氧化物、硫的氧化物是主要的大气污染物，对这些有害气体的治理及合理利用显得尤为重要。回答下列问题：(1)已知：1molH2O(l)变成1molH2O(g)吸收44kJ的能量，在一定条件下，CO与水蒸气反应可制备氢能源，反应过程中的能量变化如图所示：
反应CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)为_______(填“放热”或“吸热”)反应。图中虚线不可能是CO(g)＋H2O(l) CO2(g)＋H2(g)的能量变化曲线，原因是 。
放热
1mol水汽化吸收的能量多于1molCO(g)和1molH2O(g)反应生成1molCO2(g)和1molH2(g)放出的能量，CO(g)+H2O(l) CO2(g)+H2(g)为吸热反应，而图中虚线表示放热反应
(2)某工业烟气中含NO、SO2，需进行一系列处理后才能排入空气中，其中脱硝、脱硫就是重要一环，一种脱硝、脱硫的简易流程如图：
反应塔中涉及如下反应(忽略NO2与N2O4的相互转化)：Ⅰ．2O3(g) 3O2(g)Ⅱ．NO(g)＋O3(g) NO2(g)＋O2(g) Ⅲ．SO2(g)＋O3(g) SO3(g)＋O2(g) ①恒温恒容条件下，反应塔中c始(NO)＝c始(SO2)＝1.0mol·L－1，反应0～5min内测得v(NO2)＝0.04mol·L-1·min-1，则5min末时NO的转化率为 ；
20%
表示脱硫率的曲线是_______(填“甲”或“乙”)，理由是 ；
甲
③在某恒容密闭容器中充入一定量的NO、SO2、O3，发生上述反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，下列说法错误的是_______(填序号)a．升高温度，化学反应速率加快b．容器中混合气体的密度不变说明反应达到平衡状态c．容器中混合气体的压强不变说明反应达到平衡状态d．容器中混合气体的颜色不变说明反应达到平衡状态e．缩小容器的容积，压强增大，脱硝率和脱硫率均不变
be
解析：(1)根据图像，1molCO(g)和1molH2O(g)具有的总能量比1molCO2(g)和1molH2(g)具有的总能量高，故CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)为放热反应、反应的∆H＝－41kJ/mol；1molH2O(l)变成1molH2O(g)吸收44kJ的能量，则H2O(l)＝H2O(g) ∆H＝+44kJ/mol(①)，CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) ∆H＝－41kJ/mol(②)，根据盖斯定律，将①＋②可得CO(g)＋H2O(l) CO2(g)＋H2(g) ∆H＝+3kJ/mol，即反应CO(g)＋H2O(l) CO2(g)＋H2(g)为吸热反应，图中虚线表示放热反应，故不可能用图中虚线表示CO(g)＋H2O(l) CO2(g)＋H2(g)的能量变化曲线；答案为：放热；1mol水汽化吸收的能量多于1molCO(g)和1molH2O(g)反应生成1molCO2(g)和1molH2(g)放出的能量，CO(g)＋H2O(l) CO2(g)＋H2(g)为吸热反应，而图中虚线表示放热反应。
③a．升高温度，增大活化分子百分数，化学反应速率加快，a项正确；b．该反应中所有物质都呈气态，建立平衡的过程中混合气体的总质量始终不变，在恒容容器中，混合气体的密度始终不变，混合气体的密度不变不能说明反应达到平衡状态，b项错误；c．反应I的正反应为气体分子数增多的反应，建立平衡的过程中气体总物质的量变化，在恒容容器中混合气体的压强变化，混合气体的压强不变能说明反应达到平衡状态，c项正确；d．NO2为红棕色气体，其它气体均为无色，混合气体的颜色不变，说明NO2的浓度不变，能说明反应达到平衡状态，d项正确；e．缩小体积，增大压强，反应I逆向移动，c(O3)增大，反应II、III正向移动，脱硫率、脱硝率均提高，e项错误；答案选be。
14. (2023届河南顶级名校联考)实现太阳能的转化与存储，近年来取得重大突破。利用含硫物质的热化学循环过程如图：
(1)反应Ⅰ由两步反应完成：a．H2SO4(l)＝SO3(g)＋H2O(g) △H1＝+177kJ·mol-1b．2SO3(g)＝2SO2(g)＋H2O(g) △H2＝+197kJ·mol-1①反应Ⅰ的热化学方程式为 。
2H2SO4(l)＝2SO2(g)＋2H2O(g)＋O2(g) △H＝+551kJ·mol-1
②对于反应Ⅰ中b反应，如图纵坐标y表示SO3平衡转化率(%)，横坐标x可表示温度或压强，A、B可表示温度曲线或压强曲线。则
i．横坐标x可表示的物理量是 。ii．当x的量一定时，A、B的大小关系是A B(填“<”“>”或“=”)。(2)已知反应Ⅱ为3SO2(g)+2H2O(g)＝2H2SO4(l)+S(s) △H3=-254kJ·mol-1①在25℃时，该反应能否自发进行？ (填“能”“否”或“不能确定”)。
压强
＞
不能确定
②在某一投料比时，两种压强下，H2SO4在平衡体系中物质的量分数随温度变化关系如图所示。
反应Ⅱ是气体物质的量减小的反应，温度一定时，增大压强使反应正向移动，H2SO4的物质的量增大，体系总物质的量减小，H2SO4的物质的量分数增大
欲探究A、B反应速率与SO2歧化反应速率的关系，实验如下：分别将18mLSO2饱和溶液加入到2mL。下列试剂中，密闭放置观察现象。(已知：I2易溶解在KI溶液中)
①b是a的对比实验，则n=____。②比较a、b、c，可得出的结论是_____________________________________ 。③实验表明，SO2的歧化反应速率d>a，结合A、B反应速率解释原因： 。
0.4
I－是SO2歧化反应的催化剂，H+单独存在时不具有催化作用，但H+可以加快歧化反应速率
反应B比A快，d中由反应B产生的H+使反应A加快
解析：(1)①应用盖斯定律，反应a×2＋反应b得，2H2SO4(l)＝2SO2(g)＋2H2O(g)＋O2(g) △H＝+551kJ·mol-1。②i．该反应的正反应是气体分子数增大的反应，压强增大，平衡逆向移动，SO3的转化率减小，所以x表示的物理量应为压强。ii.根据上问可知曲线表示的是温度，该反应的正反应为吸热反应，相同压强时，温度升高，平衡正向移动，SO3的转化率增大，故A＞B。(2)①对于反应Ⅱ，由于△H3＝－254kJ∙mol－1＜0，T＝273K＋25K＝298K，而反应Ⅱ是气体分子数减小的反应，△S＜0，根据△G＝△H－T△S，则不能确定△G是大于0或是小于0，因此不能确定反应Ⅱ在25℃时能否自发进行。
②在横坐标上任取一点，作纵坐标的平行线，可见温度相同时，P2时H2SO4的物质的量分数大于P1时；反应Ⅱ是气体分子数减小的反应，增大压强平衡向正反应方向移动，H2SO4物质的量增加，体系总物质的量减小，H2SO4物质的量分数增大，则P2＞P1。(3)①b是a的对比实验，采用控制变量法，b比a多加了0.2mol·L－1 H2SO4，a与b中KI浓度应相等，则n＝0.4。②对比a与b，加入H+可以加快SO2歧化反应的速率；对比b与c，H+不能催化SO2的歧化反应；比较a、b、c可得出的结论是：I－是SO2歧化反应的催化剂，H+单独存在时不具有催化作用，但H+可以加快歧化反应速率。
③对比d和a，d中加入KI的浓度小于a，d中多加了I2，反应A消耗H+和I－，反应B中消耗I2，d中“溶液由棕褐色很快褪色，变成黄色，出现浑浊较a快”，反应速率d＞a，由此可见，反应B比反应A速率快，反应B产生H+使c(H+)增大，从而使反应A加快。
(a＋105)
36
小于
增大
增大
不能
乙烯参与的反应是快反应，而整个反应的反应速率取决于慢反应速率
85.7%
16.(2022届广西玉林11月统考)倡导生态文明建设，环境问题一直是我们关注的焦点。运用化学反应原理研究氮、碳的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。(1)NO的氧化反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)分两步进行；I.2NO(g) N2O2(g) II.N2O2(g)+O2(g) 2NO2(g)其反应过程能量变化如图所示：
①决定NO氧化反应速率的步骤是 (填“I”或“II”)，其理由是 。②一定温度下，在刚性密闭容器中，起始充入一定量的NO2气体(NO2转化为N2O4忽略不计)，此时压强为26 kPa，在5min达到平衡，此时容器的压强为36 kPa，则0～5min用O2的分压表示反应速率为 kPa/min。该温度下，反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)的平衡常数Kp= kPa-1(Kp是用平衡分压代替平衡浓度计算的平衡常数)。③恒温恒容条件下，能说明该反应达到平衡状态的是 (填标号)。A．压强不再变化 B．混合气体的密度不再变化C．生成NO的速率与消耗NO2的速率相等 D．混合气体的平均相对分子质量不再变化
Ⅰ
反应Ⅰ的活化能大
2
0.009
AD
(2)为了高效利用能源并且减少CO2的排放，可用下列方法把CO2转化成乙醇燃料I.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H1=－49.0 kJ·mol－1II.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) △H2=+41.1 kJ·mol－1①反应I在 (选填“高温”、“低温”或“任意温度”)下，易自发进行。研究表明：在其他条件相同的情况下，用新型催化剂可以显著提高甲醇的选择性，使用该催化剂，按n(CO2)：n(H2)=1：3(总量为a mol)投料于恒容密闭容器中进行反应，CO2的平衡转化率和甲醇的选择率(甲醇的选择率：转化的CO2中生成甲醇的物质的量分数)随温度的变化趋势如图所示：(忽略温度对催化剂的影响)
低温
②根据图中数据，温度选择 K，达到平衡时，反应体系内甲醇的产量最高。随着温度的升高，CO2的平衡转化率增加但甲醇的选择率降低，其原因是 。
553
当温度升高时反应Ⅰ平衡逆向移动，而反应Ⅱ平衡正向移动且幅度更大，所以CO2的转化率增加，但甲醇的选择性却降低
③2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)，2NO恒温恒容条件：A． 该反应为气体分子数变化的反应，压强不再变化，说明反应达到平衡；B． ρ＝m/V自始至终m和V均不变，ρ不变不能说明反应已经达到平衡；C． 生成NO的速率与消耗NO2的速率相等，都是逆反应速率，不能说明反应已经达到平衡；D．混合气体的平均相对分子质量＝m/n，气体总质量m自始至终不变，气体总n是变量，当混合气体的平均相对分子质量不再变化，说明反应已经达到平衡；
17. (2022届广东8月开学摸底考试)丙烯广泛用于合成聚丙烯、丙烯醛、丙烯酸等工业领域。回答下列问题：(1)丙烷无氧脱氢法制备丙烯反应如下：C3H8(g) C3H6(g)＋H2(g) △H1＝＋124kJ∙mol－1①总压分别为100 kPa、10 kPa时发生该反应，平衡体系中的物质的量分数随温度变化关系如图所示：
100 kPa时，的物质的量分数随温度变化关系的曲线分别是______、_____。
a d
33%
1.6
-118
温度升高，反应速率加大，温度升高，催化剂的活性增大
51.5%
选择相对较低的温度
解析：(1)①由题给反应C3H8(g) C3H6(g)＋H2(g) △H1＝＋124kJ∙mol－1可知，正反应吸热，升高温度，平衡正向移动，C3H8的物质的量分数减小，C3H6(g)的物质的量分数增大。该反应为正反应气体分子数增大的反应，增大压强，平衡逆向移动，故100 kPa时C3H8的物质的量分数大于10 kPa时C3H8的物质的量分数、C3H6的物质的量分数小于10 kPa时C3H6的物质的量分数，因此100 kPa时，C3H8和C3H6的物质的量分数随温度变化关系的曲线分别是a、d。
18. 二氧化碳是一种宝贵的碳氧资源。以CO2和NH3为原料合成尿素是固定和利用CO2的成功范例。在尿素合成塔中的主要反应可表示如下：反应Ⅰ：2NH3(g)＋CO2(g) NH2COONH4(s)　ΔH1＝－159.47 kJ·mol－1反应Ⅱ：NH2COONH4(s) CO(NH2)2(s)＋H2O(g)　ΔH2＝＋72.49 kJ·mol－1请回答下列问题：(1)写出CO2和NH3为原料生成尿素和气态水的热化学方程式：____________________________________________________________，反应Ⅱ自发进行的条件是______。
2NH3(g)＋
CO2(g) CO(NH2)2(s)＋H2O(g)　ΔH＝－86.98 kJ·mol－1
高温
解析：反应Ⅰ：2NH3(g)＋CO2(g) NH2COONH4(s)　ΔH1＝－159.47 kJ·mol－1，反应Ⅱ：NH2COONH4(s) CO(NH2)2(s)＋H2O(g)　ΔH2＝＋72.49 kJ·mol－1 ，由盖斯定律：反应Ⅰ＋反应Ⅱ，得到2NH3(g)＋CO2(g) CO(NH2)2(s)＋H2O(g)　ΔH3＝－86.98 kJ·mol－1；反应Ⅱ：NH2COONH4(s) CO(NH2)2(s)＋H2O(g)　ΔH2＝＋72.49 kJ·mol－1的　ΔH＞0，ΔS＞0，要使得ΔG＝ΔH－T·ΔS＜0，则T需要较大，即该反应为高温自发。
(2)CO2和NH3为原料合成尿素的反应中影响CO2转化率的因素很多，图1为某特定条件下，不同水碳比 和温度影响CO2转化率变化的趋势曲线。下列说法不正确的是________(填字母)。A.温度升高该反应平衡常数逐渐减小，移走 部分尿素平衡向正方向移动B.当温度低于190 ℃，随温度升高CO2转化率 逐渐增大，其原因可能是温度升高平衡向 正方向移动C.当温度高于190 ℃后，随温度升高CO2转化率逐渐减小，其原因可能是温度 升高发生了副反应D.其他条件相同时，为提高CO2的转化率，生产中可以采取的措施是提高水碳比
ABD
解析：合成尿素的反应是放热反应，温度升高，平衡逆向移动，平衡常数逐渐减小，尿素为固体，移走部分尿素平衡不移动，故A错误；温度越高，发生副反应的可能性越高，会导致二氧化碳转化率减小，故C正确；根据图像，水碳比越高，二氧化碳的转化率越低，故D错误。
(3)某研究小组为探究反应Ⅰ中影响c(CO2)的因素，在恒温下将0.4 mol NH3和0.2 mol CO2放入容积为2 L的密闭容器中，t1时达到平衡，其c(CO2)随时间t变化趋势曲线如图2所示。则其逆反应的平衡常数为___________。
6.25×10－5
解析：在恒温下将0.4 mol NH3和0.2 mol CO2放入容积为2 L的密闭容器中，达到平衡时，2NH3(g)＋CO2(g) NH2COONH4(s)起始量/(mol·L－1) 0.2 0.1 0变化量/(mol·L－1) 0.15 0.075平衡量/(mol·L－1) 0.05 0.025
19. 氢能是一种公认的高热值清洁能源，目前世界各国正致力于将高污染高排放的碳能源过渡成清洁高效低排放的氢能源。(1)我国氢气的主要来源是焦炉气制氢，所制得的氢气含有较多的CO和H2S，中温干法脱硫是用氧化铁将硫元素转化为硫化铁。干法脱硫反应的化学方程式为___________________________。
Fe2O3＋3H2S===Fe2S3＋3H2O
解析：根据题干可知，该反应为氧化铁与H2S反应，生成硫化铁和水，反应的化学方程式为：Fe2O3＋3H2S ===Fe2S3＋3H2O。
(2)我国科研人员用木屑水蒸气气化制取氢燃料，在一定条件下，反应器中存在如下反应：i.CO2(g) ＋C(s)===2CO (g)　ΔH1ii.C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH2iii.C(s)＋2H2(g)===CH4(g)　ΔH3iv.CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH4v.CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g)　ΔH5①ΔH5＝_______________________________________________________(用含ΔH1、ΔH2、ΔH3或ΔH4的式子表示)。
2ΔH2－ΔH1－ΔH3(或2ΔH4－ΔH3＋ΔH1或ΔH2＋ΔH4－ΔH3)
解析：根据盖斯定律v＝2×ii－ i－ iii＝2×iv－iii＋i＝ii＋iv－iii，则ΔH5＝2ΔH2－ΔH1－ΔH3＝2ΔH4－ΔH3＋ΔH1＝ΔH2＋ΔH4－ΔH3。
②研究中 CaO 的添加量按照CaO 中所含的Ca 和松木屑所含碳的物质的量比确定，在750 ℃，控制水蒸气流量为 0.1 g/(min·g)下，探究催化剂加入量对产气组分和气化性能的影响，结果如表所示：
由表中数据， ＝_____时最为合理。 由0到0.5时，H2的体积分数显著增加的原因：_______________________________________________________________________________________。体系的气化温度不仅对木屑的热解气化反应有影响 ，而且对CaO吸收CO2的能力以及CaCO3的分解反应也有很大影响。实验过程中，控制 为1.0，水蒸气流量为0.1 g/(min·g)，将气化反应温度从700 ℃升到850 ℃，气化温度对产氢率、产气率的影响如表：
1.0
CaO作为CO2的吸收剂，使产气中CO2分压降低，从而使水煤气变换反应平衡向生成H2 的方向移动
解析：根据表格中产氢率， 由0到0.5时，H2的体积分数显著增加的原因是CaO作为CO2 的吸收剂，使产气中CO2 分压降低，从而使水煤气变换反应平衡向生成H2 的方向移动。
③从产氢率的角度考虑，最佳操作温度是________。
750 ℃
解析：根据表格可知750 ℃时，产氢率最高。
④随着反应的进行，发现CaO的吸收能力逐渐降低，原因是____________________________________________________________________。
解析：CaO与二氧化碳反应生成碳酸钙，附着在CaO的表面，阻止了CaO对CO2的进一步吸收。
产生的CaCO3附着在CaO的表面，阻止了CaO对CO2的进一步吸收
CaO吸收CO2
(3)将氢气储存于液体燃料中，可以解决氢气的安全高效存储和运输问题。由于甲醇具有单位体积储氢量高、活化温度低等优点，是理想的液体储氢平台分子。我国学者构建一种双功能结构的催化剂，反应过程中，在催化剂的表面同时活化水和甲醇。如图是甲醇脱氢转化的反应历程(TS表示过渡态)。根据图像判断甲醇脱氢反应中断裂的化学键是______________，该反应的ΔH_____( 填“大于”“等于”或“小于”)0。
O—H和
C—H
小于
解析：甲醇的结构简式为CH3OH，脱氢反应中断裂的化学键是O—H和C—H；该反应的相对能量降低，反应放热。
20. 碳、氮能形成多种氧化物、氢化物。(1)已知：①2NO(g) N2(g)＋O2(g)　ΔH1＝－180.5 kJ·mol－1②CO(g)＋ O2(g) CO2(g)　ΔH2＝－283 kJ·mol－1则NO与CO反应生成两种无毒气体的热化学方程式为________________________________________________________。
2CO2(g)＋N2(g)　ΔH＝－746.5 kJ·mol－1
2CO(g)＋2NO(g)
解析：NO与CO反应生成两种无毒气体，应为CO2和N2，化学方程式应为2CO(g)＋2NO(g) 2CO2(g)＋N2(g)；由已知：①2NO(g) N2(g)＋O2(g)　ΔH1＝－180.5 kJ·mol－1；
根据盖斯定律可知①＋②×2可得2CO(g)＋2NO(g) 2CO2(g)＋N2(g)　ΔH＝－180.5 kJ·mol－1＋(－283 kJ·mol－1)×2＝－746.5 kJ·mol－1。
(2)使用高效催化剂可大大减少汽车尾气排放出的NOx含量，某研究所的科研人员探究了T1 ℃时等质量的三种催化剂对CO还原NO的催化效果(其他条件相同)，所得结果如图1所示。①如果不考虑催化剂价格，则使用催化剂________(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)最好；A、B两状态下，生成CO2的速率大小关系是___________。
Ⅰ
v(A)>v(B)
解析：据图可知相同时间内使用催化剂Ⅰ的反应最先达到平衡，所以使用催化剂Ⅰ最好；据图可知A点曲线的斜率更大，反应速率更快。
②若容器容积为2 L，开始时加入0.5 mol NO、0.5 mol CO，在催化剂Ⅰ的作用下达到如图1所示平衡，则反应2NO(g)＋2CO(g) N2(g)＋2CO2(g)在该温度下的平衡常数K＝________。
640
解析：据图可知25 s时氮气的物质的量不再改变说明反应达到平衡，此时n(N2)＝0.2 mol，根据方程式可知此时容器中n(CO2)＝0.4 mol，Δn(NO)＝Δn(CO)＝0.4 mol，初始投料为0.5 mol CO和0.5 mol NO，所以平衡时容器内n(NO)＝n(CO)＝0.1 mol，容器的容积为2 L，所以K＝＝640。
③在图2坐标系中画出使用催化剂Ⅰ(其他条件相同)时，25 s时容器内反应的脱氮率(NO转化率)与温度的关系图。
答案　
21．(2021届山东肥城检测)氢能作为新型能源，可利用CO制得，北京大学马丁教授等团队向容积为V L的密闭容器中充入等物质的量的CO和H2O进行反应。已知：反应Ⅰ：FeO(s)＋CO(g) Fe(s)＋CO2(g)　 ΔH1反应Ⅱ：FeO(s)＋H2(g) Fe(s)＋H2O(g)　 ΔH2反应Ⅲ：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)　ΔH反应Ⅲ在不同催化剂作用下(反应相同时间)，温度与CO转化率的关系如图所示。
(1)反应Ⅲ的ΔH与ΔH1、ΔH2关系式：ΔH＝ 。 (2)若反应Ⅰ和反应Ⅱ的平衡常数分别为K1和K2，则反应Ⅲ的平衡常数K与K1、K2的关系式：K＝________。
ΔH1－ΔH2
(3)随着温度的升高，CO的转化率先升后降，“后降”的可能原因是 。(4)由图可知，ΔH________0(填“大于”或“小于”)，催化剂应选择 (填“Au/α－MoC”或“Au/α－MoC/NaCN”)。(5)已知T＝1 025 K时，K＝1。则平衡时CO的转化率α(CO)＝________。当T＞1 025K时，平衡时，H2的体积分数ω的取值范围为________。此时，CO还原FeO(s)的能力________H2(填“大于”或“小于”)。(6)欲提高H2的体积分数，可采取的措施为__________________________。
温度过高，催化剂的催化活性下降
小于
Au/α­MoC
50%
0<ω<25%
小于
及时分离出CO2(或降低温度)
(1)A、B两点对应的正反应速率较大的是________。(2)掺入N2能提高乙苯的平衡转化率，解释说明该事实____________________________________________________________________________。(3)用平衡分压代替平衡浓度计算600 ℃时的平衡常数Kp＝________。(保留两位有效数字，分压＝总压×物质的量分数)(4)控制反应温度为600 ℃的理由是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
B
正反应方向气体分子数增加，加入氮气稀释，相当于减压，平衡正向移动
0.019
600 ℃时，乙苯的转化率和苯乙烯的选择性均较高。温度过低，反应速率慢，转化率低；温度过高，选择性下降。高温还可能使催化剂失活，且能耗大
解析：(1)由图可知，A、B两点对应的温度和压强都相同，A点是乙苯和氮气的混合气体，B点是纯乙苯，则B点乙苯浓度大于A点，浓度越大反应速率越大，则正反应速率B点大于A点。(2)该反应正反应气体分子数增加，加入氮气稀释，相当于减压，减小压强，化学平衡正向移动，乙苯的转化率增大。
23．二氧化碳捕集、存储和转化是当今化学研究的热点问题之一。(1)用钇的配合物作催化剂，一定条件可直接光催化分解CO2，发生反应：2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)，该反应的ΔH________0，ΔS________0(填“>”“<”或“＝”)，在低温下，该反应______(填“能”或“不能”)自发进行。(2)CO2转化途径之一是利用太阳能或生物质能分解水制H2，然后将H2与CO2转化为甲醇或其他化学品。你认为该方法需要解决的技术问题有________(双选；填选项字母)。a．开发高效光催化剂b．将光催化制取的氢气从反应体系中有效分离，并与CO2发生催化转化c．二氧化碳及水资源的供应
>　 >
不能
ab
解析：该反应是分解反应，且CO燃烧时放热，所以该反应为吸热反应，即ΔH>0，因气体的物质的量增多，所以ΔS>0。ΔG＝ΔH－TΔS<0时，反应可自发进行，所以在低温下，该反应不能自发进行。
<
>
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减小