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化学反应原理综合专项
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这是一份化学反应原理综合专项，共65页。
高三化学试题
反应原理综合专项
考试范围：高三；考试时间：75分钟
注意事项：
1．答可能会用到的相对原子质量H-1、C-12、N-14、O-16、Na-23、Mg-24、Al-27、Si-28、P-31、S-32、Cl-35.5、Fe-56、Cu-64、Zn-65、Ga-80
一、原理综合题
1．随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。将氯化氢转化为氯气的技术成为化学研究的热点。
Deacon发明的直接氧化法为：4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g) △H
请回答：
(1)Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行：
CuCl2(s)=CuCl(s)+Cl2(g) △H1=+83 kJ·mol-1
CuCl(s)+O2(g)=CuO(s)+Cl2(g) △H2=-20 kJ·mol-1
CuO(s)+2HCl(g)=CuCl2(s)+H2O(g) △H3=- 121 kJ·mol-1
①直接氧化法的自发进行的条件是___________
②下列措施中，有利于提高αHCl(平衡转化率)的有___________ (填字母) 。
A．增大n(HC1) B．增大n(O2) C．使用更好的催化剂 D．移去H2O E．增大压强
(2)下图1为刚性容器中，进料浓度比c(HCl)∶c(O2)分别等于1∶1、4∶1、7∶1时HCl平衡转化率随温度变化的关系：
①图1中进料浓度比c(HC1)∶c(O2)=4∶1的曲线是___________。
②设HCl初始浓度为c0，根据进料浓度比c(HCl)∶c(O2)=1∶1的数据计算：K(400°C) =___________( 只需要列出计算式即可，不必化简)。
③进料浓度比c(HC1)∶c(O2)过低或过高产生的不利影响是___________。
④400℃时，若HCl和O2的物质的量之比为n∶1，相应平衡体系中Cl2的物质的量分数为x，请在图2中绘制x随n变化的示意图___________。
2．石油产品中含者及COS、等多种有机硫化物，石油化工催生出多种脱硫技术，请回答下列问题：
(1)已知热化学方程式：
①
②
则反应 _______
分析该反应的自发情况：_______。
(2)工业生产中应用：COS的水解反应为 。某温度时，用活性作催化剂，在恒容密闭容器中COS(g)的平衡转化率随不同投料比[]的转化关系如图甲所示。
①起始向该容器中投入一定量反应物，在一定条件下，可以判断反应到达平衡状态的是_______(填字母)。
A．容器中气体密度不变
B．压强保持不变
C．容器中气体的平均相对分子质量保持不变
D．
②根据图甲和图乙判断该反应的最佳条件为：投料比[]_______；温度_______
③P点对应的平衡常数为_______。(保留小数点后2位)
④当温度升高到一定值后，发现相同时间内COS(g)的水解转化率降低，猜测可能的原因是_______；_______。(写出两条)
(3)可以用溶液吸收，其原理为，该反应的平衡常数为_______。(已知的，；的，)
3．工业合成二甲醚(CH3OCH3)是CO2资源化在推进能源绿色转型，实现“碳达峰、碳中和”中具有重要意义。回答下列问题：
(1)反应I.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH1
II.2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH2
则：反应III.2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH3=_______(用“ΔH1 ”、“ΔH1 ”表示)。上述反应ΔS<0的是 _______(填“I”、“II”或“III”)
(2)向2L恒容密闭容器中按n(CO2)=1mol与n(H2)=3mol的混合气体，发生反应II 2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH2。a点反应达到平衡状态，在不同催化剂作用下合成二甲醚，相同时间内CO2的转化率随温度变化如图所示。
①下列说法正确的是_______(填字母序号)
A．b点v(正)>v(逆)，c点v(正)=v(逆)
B．该反应的ΔH2>0
C．反应速率a>b>c
D．催化剂A在该反应中比催化剂B 、C效果都好
E.在c点保持T5不变，再通入1mol CO2和3mol H2，将使CO2的转化率提高
②温度在T5时，反应II的平衡常数_______(用含α的式子表示)
(3)一定温度下，向填充有催化剂的恒容密闭容器中充入等物质的量的CO2和H2，同时发生反应I和反应II，15min末反应达到平衡。测得反应前容器内压强为P0，平衡时二甲醚中分压为P1，氢气的分压为P2。CO2的平衡转化率为_______(用含P0、P1、P2的代数式表示)。
(4)用合成的二甲醚作燃料电池的燃料，写出在碱性条件下负极的电极反应式为_______。
4．CO2是一种温室气体，对人类的生存环境产生巨大的影响，将CO2作为原料转化为有用化学品，对实现碳中和及生态环境保护有着重要意义。
Ⅰ．工业上以CO2和NH3为原料合成尿素，在合成塔中存在如下转化：
(1)液相中，合成尿素的热化学方程式为：2NH3(l)+CO2(l)=H2O(l)+NH2CONH2(l) △H=___________kJ/mol。
(2)在恒容密闭容器中发生反应：2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H＜0。下列说法正确的是
A．增大CO2的浓度，有利于NH3的转化率增大
B．反应在任何温度下都能自发进行
C．当混合气体的密度不再发生改变时反应达平衡状态
D．充入He，压强增大，平衡向正反应移动
Ⅱ．可利用CO2和CH4催化制备合成气(CO、H2)，在一定温度下容积为1 L密闭容器中，充入等物质的量CH4和CO2，加入Ni/Al2O3使其发生反应：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)
(3)反应达平衡后，平衡常数K=81，此时测得c(CO)为3 mol/L，则CH4的转化率为___________(保留2位有效数字)。
(4)制备“合成气”反应历程分两步：
步骤
反应
正反应速率方程
逆反应速率方程
反应①
CH4(g)C(ads)+2H2(g)
v正=k1·c(CH4)
v逆=k2·c2(H2)
反应②
C(ads)+CO2(g)2CO(g)
v正=k3·c(CO2)
v逆=k4·c2(CO)
上述反应中C(ads)为吸附性活性炭，反应历程的能量图变化如下图所示：
①反应速率快慢比较：反应①___________反应②(填“＞”“＜”或“=”)，请依据有效碰撞理论微观探析其原因___________。
②一定温度下，反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)的平衡常数K=___________(用k1、k2、k3、k4表示)。
(5)制备合成气(CO、H2)过程中发生副反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.0 kJ/mol，在刚性密闭容器中，进料比分别等于1.0、1.5、2.0，且反应达到平衡状态。反应体系中，随温度变化的关系如图所示：
随着进料比的增加，的值___________(填“增大”、“不变”或“减小”)，其原因是___________。
5．绿色能源是未来能源发展的重要方向，氢能是重要的绿色能源。
(1)氢气是一种环保的气体，不会污染大气且热值高。相关化学键的键能表示如表：
化学键
O=O
H—H
O—H
键能E/(kJ·mol-1)
a
b
c
则氢气燃烧热的△H=____kJ/mol(用含a、b、c代数式表示)
(2)催化制氢是目前大规模制取氢气的方法之一：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41.2kJ·mol-1。在T1℃时，将0.10molCO与0.40molH2O充入5L的容器中，反应平衡后H2的物质的量分数x(H2)=0.08。
①反应平衡常数K=____。(结果保留2位有效数字)
②保持K不变，提高CO平衡转化率措施有：____。(任意一条)
③由T1℃时上述实验数据计算得到v正～x(CO)和v逆～x(H2)的关系可用如图表示。当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为____。(填字母)
④研究表明，CO催化变换反应的速率方程为：v=k[x(CO)•x(H2O)-]，式中，x(CO)、x(H2O)、x(CO2)、x(H2)分别表示相应的物质的量分数，KP为平衡常数，k为反应的速率常数，温度升高时k值增大。在气体组成和催化剂一定的情况下，反应速率随温度变化的曲线如图所示。温度升高时，CO催化变换反应的KP___(填“增大”或“减小”或“不变”)。根据速率方程分析，T＞Tm时v逐渐减小的原因是____。
(3)氨电解法制氢气
利用电解原理，将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。阳极的电极反应式为____。
6．CO2的过量排放会造成温室效应，CO2的固定可以有效的缓解这一问题。
已知键能数据如下表(单位：kJ/mol)：
共价键
C=O
C—H
H—H
H—O
键能
799
413
436
463
(1)在催化剂Ni—CeO2的作用下，CO2(g)和H2(g)反应生成CH4(g)和H2O(g)，其反应历程如下图所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注)。保持CO2与H2的体积比为1：4，反应气的总流量控制在40mL/min，通过320℃催化剂表面，反应未达到平衡状态。
①主反应生成甲烷，热化学方程式为_______。
②欲提高CH4产率，可采取的措施是_______(写一种即可)。
③根据历程写出存在的副反应的化学方程式_______。
④测得CO2的转化率为80%，则CO2的反应速率为_______mL/min。
(2)320℃时，将lmolCO2和4molH2混合于1L恒容密闭容器中，同时发生主副反应。
①下列说法可说明主副反应均已达到平衡状态的是_______(填选项字母)。
A．容器内密度不再发生变化
B．容器内气体的平均摩尔质量不再发生变化
C．容器内压强不再发生变化
D．4v正(CO2)=v逆(H2)
E．容器内各物质的物质的量n(CO2)：n(H2)：n(CH4)：n(H2O)=1：4：1：2
②平衡后测得c(H2O)=1.93mol/L，c(CH4)=0.95mol/L，主反应的平衡常数K=_______(mol/L)-2(写出计算式，不用计算出结果)。
(3)可以利用直流光电池将CO2和H2O转化为HCOOH和O2，O2在_______(填“阳极”或“阴极”)表面生成，通入CO2电极发生反应的电极反应为_______。
7．我国科学家利用钴分子筛实现丙烯高选择性合成甲基环氧乙烷()：
主反应：(g，甲基环氧乙烷)
副反应：(g，丙醛) (a、b都大于0)
请回答下列问题：
(1)(g，甲基环氧乙烷)(g，丙醛) ______。
(2)一定温度下，在恒容密闭容器中充入和，同时发生上述两个反应，下列表明反应已达到平衡状态的是____________(填标号)。
A．混合气体的密度不随时间变化
B．混合气体的总压强不随时间变化
C．混合气体的平均摩尔质量不随时间变化
D．消耗丙烯的速率等于消耗O2速率的2倍
(3)在恒容密闭容器中充人一定量丙烯和氧气，在不同催化剂Cat1、Cat2条件下发生反应(g，甲基环氧乙烷)，测得单位时间内丙烯转化率与温度的关系如图1。
①相对催化效率较大的催化剂是______(填“Cat1”或“Cat2”)。
②在Cat1催化下，300℃时对应的状态______(填“是”或“不是”)平衡状态，判断的依据是______。
③在Cat1催化下，温度高于300℃时丙烯转化率急剧下降的主要原因可能是_______。(答一条即可)
(4)在一密闭容器中充入2mol丙烯和xmol，同时发生上述两个反应，测得丙烯平衡转化率与温度、压强的关系如图2。
①其他条件相同，p1、p2、p3由大到小的顺序为______。
②在p3、T℃时反应达到平衡，甲基环氧乙烷选择性为80%，此时容器体积为2L。
提示：甲基环氧乙烷选择性等于甲基环氧乙烷的物质的量与甲基环氧乙烷和丙醛总物质的量之比。
主反应的平衡常数K=____。保持温度、容积不变，再充入0.5mol和0.5mol，副反应_____(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”)进行。
8．减弱温室效应的方法之一是将CO2回收利用，科学家研究利用回收的CO2制取甲醛，反应的热化学方程式为CO2(g)+2H2(g)CH2O(g)+H2O(g) ∆H。请回答下列问题：
(1)已知：①CH2O(g)+O2(g)=CO2(g)+H2O(g) ∆H1= -480kJ/mol
②相关化学键的键能数据如表所示：
化学键
O=O
H-H
O-H
键能/kJ∙mol-1
498
436
464
则CO2(g)+2H2(g) CH2O(g)+H2O(g) ∆H=_______。
(2)一定条件下，将n(CO2)：n(H2)=1：2的混合气体充入恒温恒容的密闭容器中，发生反应CO2(g)+2H2(g) CH2O(g)+H2O(g)。
①下列说明反应已经达到平衡状态的是_______(填选项字母)。
a.容器内气体密度保持不变 b.H2O的体积分数保持不变
c.该反应的平衡常数保持不变 d.混合气体的平均相对分子质量不变
②下列措施既能提高H2的转化率又能加快反应速率的是_______(填选项字母)。
a.升高温度 b.使用高效催化剂 c.缩小容器体积 d.扩大容器体积
(3)实验室在2L密闭容器中进行模拟上述合成CH2O的实验。T1℃时，将体积比为1：4的CO2和H2混合气体充入容器中，每隔一定时间测得容器内气体压强如表所示：
时间/min
0
10
20
30
40
50
60
压强/kPa
1.08
0.96
0.88
0.82
0.80
0.80
0.80
①已知：vp(B)=则反应开始10 min内，用H2的压强变化表示该反应的平均反应速率为 _______kPa∙min-1。
②T1℃时，反应的平衡常数Kp的代数式为Kp=_______kPa-1(Kp为用各气体分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数，只写表达式)。
(4)T2℃时，向体积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的H2和CO2的混合气体，容器内气体压强为1.2 kPa，反应达到平衡时，CH2O的分压与起始的关系如图所示：
当=2时，反应达到平衡后，若再向容器中加入CO2，则达到新平衡时CO2的转化率将_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
②当=2.5时，达到平衡状态后，CH2O的分压可能是图像中的点_______(填“D”“E”或“F”)，原因为_______。
9．研究氮的相关化合物在化工生产中有重要意义
(1)反应，可有效降低汽车尾气污染物的排放.一定条件下该反应经历三个反应阶段，反应历程如图所示，三个反应中，属于吸热反应的是反应_______(填“①”“②”或“③”)，图中_______
(2)硝化反应是最普遍和最早发现的有机反应之一，以为新型硝化剂的反应具有反应条件温和、反应速度快、选择性高、无副反应发生、过程无污染等优点，可利用臭氧化法制备，其反应为，在恒温恒压条件下，下列说法能够说明该反应已经达到平衡的是_______(填序号)(不考虑其他反应干扰)
A．混合气体密度不再改变
B．消耗的同时，消耗了
C．浓度不再改变
D．混合气体的平均相对分子质量不再改变
(3)在密闭容器中充入和，发生反应，平衡时在容器内的体积分数随温度变化的曲线如图甲所示【要考虑反应】
①a点的_______(填“>”“<”或“=”).
②对反应体系加压，得平衡时的转化率与压强的关系如图乙所示，请解释压强增大至的过程中逐渐增大的原因：_______
③图甲中，时，平衡后总压为，和的平衡分压相同，则反应以压强表示的平衡常数_______(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)
(4)化工废水中常常含有以二甲胺为代表的含氮有机物，用电解法将二甲胺转化为无毒无害的气体排放，装置如图所示，反应原理是①在阳极转化为；②在碱性溶液中歧化为；③将二甲胺氧化为，和
①写出电解池中阴极发生反应的化学方程式：_______
②电解池中选择阴离子交换膜而不选择阳离子交换膜的原因是_______
③当阴极区收集到(标况下)气体时，阳极区收集到N2的体积(标况下)是_______mL
10．Fe—C合金在Ar—H2O—H2气氛中脱碳处理可能涉及的反应如下：
ⅰ.C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) △H1=+131.3kJ·mol-1
ⅱ.Fe(s)+H2O(g)H2(g)+FeO(s) △H2
ⅲ.3Fe(s)+4H2O(g)4H2(g)+Fe3O4(s) △H3
ⅳ.3FeO(s)+H2O(g)H2(g)+Fe3O4(s) △H4
(1)在热力学标准状况下(298.15K、101kPa)由稳定状态的单质合成1mol化合物的反应恰变为该化合物的标准摩尔生成焓。
物质
C(s)
H2O(g)
H2(g)
标准摩尔生成焓(kJ·mol-1)
0
－266.5
0
CO(g)的标准摩尔生成为____kJ·mol-1。
(2)对碳质量分数为4.2%某Fe—C合金进行脱碳处理，保持其他条件相同，脱碳时间、脱碳后平均碳含量、脱碳温度的关系如图所示。
①脱碳时间一定时，脱碳温度越高，脱碳效果越____(填“高”或“低”)。
②a点v正____v逆(填“＞”、“＜”或“=”)，理由是____。
(3)为研究上述反应体系的平衡关系，1103K时向某反应容器中加入足量Fe—C合金和一定量H2O，气体总压为xPa，保持体积不变，tmin后达到平衡，测得气体总压为yPa。
①CO的平衡分压P(CO)=____；若反应ⅱ的平衡常数为K，则反应ⅰ的分压平衡常数Kp=____；0～tmin，用单位时间内分压变化表示的反应速率v(H2O)=____。
②同温同压下，再向该容器中注入Ar稀释，反应ⅲ的化学平衡将____(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)，平衡时，P(CO)____(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，H2O的平衡转化率____。
11．甲醇是重要的化工原料，研究甲醇的制备及用途在工业上有重要的意义。
(1)一种重要的工业制备甲醇的反应为 △H
已知：①
②
试计算制备反应的△H=_______。
(2)在某恒温恒压容器中进行反应，达到平衡时容器容积为1 L。A、B、C、D的物质的量依次为3 mol、1 mol、1 mol、1 mol；若往容器中再通入6 mol A，此时平衡_______(填“正向”“逆向”或“不”)移动，该反应的△H _______(填“大于”或“小于”)0。
(3)对于反应，，。其中、分别为正、逆反应速率常数，p为气体分压(分压=物质的量分数×总压)。在540K下，按初始投料比、、，得到不同压强条件下的平衡转化率关系图：
①比较a、b、c各曲线所表示的投料比大小顺序为_______(用字母表示)。
②点N在线b上，计算540 K的压强平衡常数Kp=_______(用平衡分压代替平衡浓度计算)。
③540K条件下，某容器测得某时刻MPa，MPa，MPa，此时_______。
(4)甲醇催化可制取丙烯，反应为，反应的Arrhenius经验公式的实验数据如图中曲线a所示，已知Arrhenius经验公式为(Ea为活化能，k为速率常数，R和C为常数)。
①该反应的活化能Ea=_______。
②当使用更高效催化剂时，在图中画出与关系的示意图。_______
12．利用制取生物柴油的副产物甘油可重整制氢，通入一定量的水蒸气，经一系列反应可获得、CO、、等组成气体，通过调整反应的组成和条件可提高产率。请回答：
(1)制氢的几个主要反应如下：
反应1：
反应2：
反应3：
反应4：
①计算并判断该反应的自发性_______。
②温度控制不当，气相产物之间会发生积碳副反应如下：
， ；
从而影响氢气产率。若仅考虑积碳副反应，一定温度下，测得在1.0MPa恒压反应体系中组分的分压(即组分的物质的量分数×总压)。达平衡时，，则平衡常数_______。
③生产过程中，为减小积碳对氢气产率及催化剂的影响，下列措施合适的是_______。
A．通入过量的氧气 B．通入适量的水蒸气 C．选择合适的催化剂 D．加压
④上述各反应达平衡时，体系中各物质的摩尔分数(物质的量分数)受温度的影响如图所示，请结合图像解释在图示温度范围内随着温度升高的摩尔分数先迅速上升后缓慢下降的原因是________。
(2)反应2的一种催化机理是生成中间体甲酸，此时甲酸在金属氧化物催化剂表面的催化机理如图所示：
若想尽可能进行路径1，则选择的氧化物M-O键结合力应较_______(填“强”或“弱”)；请补充完整反应的历程：(*表示吸附态)
……
_______；_______+_______；_______；，
13．2022年北京冬奥会主火炬首次采用以氢气为燃料的微火形式，体现了绿色奥运理念。工业上，利用天然气制备氢气，还可得到乙烯、乙炔等化工产品，有关反应原理如下：
反应1：
反应2：
请回答下列问题：
(1)已知几种物质的燃烧热数据如下：
物质
燃烧热
-890.3
-1299.5
-1411.0
-285.8
①能表示燃烧热的热化学方程式为_______。
②上述反应中，_______。
(2)向恒温恒容密闭容器中充入适量，发生上述反应1和反应2。下列情况不能说明上述反应达到平衡状态的是_______(填标号)。A．气体总压强不随时间变化 B．气体密度不随时间变化
C．气体平均摩尔质量不随时间变化 D．体积分数不随时间变化
(3)实验测得的速率方程：，(、分别为正、逆反应速率常数，只与温度、催化剂有关)。T1℃下反应达到平衡时，T2℃下反应达到平衡时。由此推知，T1_______(填“>”、“<”或“=”)T2。
(4)在密闭容器中充入，发生上述反应1和反应2。在不同催化剂Cat1、Cat2作用下，测得单位时间内的产率与温度的关系如图1。在其他条件相同时，催化效率较高的_______是(填“Cat1”或“Cat2“”)。在Cat2作用下，温度高于500℃时，的产率降低的可能原因是_______。
(5)一定温度下，总压强恒定为121kPa时，向密闭容器中充入由和组成的混合气体(不参与反应)，同时发生反应1和反应2，测得的平衡转化率与通入气体中的物质的量分数的关系如图2。
①图2中，随着通入气体中的物质的量分数增大，甲烷的平衡转化率降低的主要原因是_______。
②已知M点对应的乙炔的选择性为75%[提示：乙炔的选择性]。该温度下，反应2的平衡常数_______(结果保留2位有效数字)kPa。
提示：用平衡时气体分压计算的平衡常数为，气体分压等于气体总压×气体的物质的量分数。
14．对CO2的综合利用意义深远，可有效减缓温室效应。
(1)由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备甲醇，主要过程涉及以下反应：
I：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1=-90.1kJ·mol-1
II：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H2=-49.0kJ·mol-1
III：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H3
已知反应III的△S=-0.18kJ·mol-1·K-1，则____(“高温”或“低温”)有利于反应III自发进行。
(2)恒压条件下，发生反应II，该反应的速率方程为v正=k正•x(CO2)•x3(H2)，v逆=k逆•x(CH3OH)•x(H2O)，k正、k逆为速率常数且只与温度有关，x为物质的量分数(也称摩尔分数)。
①摩尔分数平衡常数Kx=____(以k正、k逆表示)(摩尔分数平衡常数即用摩尔分数代替物质的量浓度的平衡常数)。
②达到平衡时，升高温度，k正、k逆均增大，增大倍数较大的是____，由此请用文字描述当温度改变时，正、逆反应活化能(Ea)与k正、k逆变化的关系____。
③我国科学家使用Pd—Cu双金属合金作催化剂，研究反应II。利用计算机模拟，反应历程如图所示(*表示催化剂吸附的物种)，TS1表示过液态1。
通过降低步骤____(填步骤编号)的能垒(活化能)，进一步提高该反应的反应速率。
(3)利用焦炭与水蒸气在恒容密闭容器中反应制合成气的主要反应的lgKp(Kp是以分压表示的平衡常数)与温度的关系如图所示。
①工业上用焦炭和水蒸气反应生成水煤气(CO、H2)时通常交替通入合适量的空气和水蒸气与焦炭反应，其理由是____。
②a点时，C(s)+CO2(g)2CO(g)的Kp=____(填数值)。
③等物质的量的CO和H2O发生反应III，b点时，CO的转化率=____。北京大学马丁教授等研究了在Au/a—MoC催化作用下，反应相同时间，温度与CO转化率的关系，如图所示。分析温度升高至t1后，CO转化率降低的原因是____。
15．我国对世界郑重承诺：2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。而研发二氧化碳的碳捕集和碳利用技术则是关键，其中催化转化法最具应用价值。回答下列问题：
Ⅰ．一定温度下，和在催化剂作用下可发生两个平行反应，分别生成和。
a：
b：
(1)相同温度下，_______。
(2)在传统的催化固定反应床中，转化率和甲醇选择性通常都比较低，科学团队研制了一种具有反应和分离双功能的分子筛膜催化反应器，极大地改善了该问题，原理如图所示。
保持压强为，温度为，向密闭容器中投料比按投入一定量和，不同反应模式下的平衡转化率和甲醇选择性的相关实验数据如下表所示。
实验组
反应模式
温度/
转化率
选择性
①
3
260
21.9
67.3
②
3
260
36.1
100.0
已知选择性：转化的中生成的百分比。
①模式时，上述条件下发生反应，下列说法能作为反应a达到平衡状态的判据是_______(填选项字母)。
A．气体压强不再变化 B．气体平均相对分子质量不再变化
C．不再变化 D．的物质的量之比为
②由表中数据可知模式下，的转化率明显提高，结合具体反应分析可能的原因：_______。
(3)反应b在进气比不同时，测得相应的平衡转化率见图(各点对应的反应温度可能相同，也可能不同，其他反应条件都相同)。
①D和F两点对应的温度关系：_______(填＜，＞，或=)，其原因是_______。
②已知反应速率，，k为反应速率常数，x为物质的量分数，在达到平衡状态为G点的反应过程(此过程为恒温)中，当的转化率刚好达到时，_______。
Ⅱ．用下图装置电解二氧化碳也可制取甲醇，控制在一定温度左右，持续通入二氧化碳，电解过程中物质的量基本不变。
(4)阴极电极反应式为：_______。
16．硅及其化合物在工业生产和科技领域有及其重要的作用。请回答：
(1)下列说法正确的是_______。
A．工业上用焦炭在高温下还原二氧化硅制粗硅时，只有在焦炭过量时才产生CO
B．二氧化硅与氢氟酸在常温常压下不能发生反应
C．许多硅酸盐具有多孔的结构，这些硅酸盐通常具有筛分分子的作用
D．古代的陶瓷、砖瓦，现代的玻璃、水泥都是硅酸盐产品
E.利用二氧化硅制作的光导纤维是一种半导体材料
F.在常温下单质硅比较稳定，与氧气、氯气、硝酸、NaOH溶液等都很难发生反应
(2)在高温下用氢气还原可制备高纯度的多晶硅：
①下列说法正确的是_______
A．加压有利于平衡正向移动
B．粗硅提纯过程中进入还原炉之前需要经过蒸馏提纯
C．改进催化剂有利于提高反应中的平衡转化率
D．可采取选择性膜技术吸收HCl提高的转化率
②在0.1Mpa下，不同温度和氢气配比(H2/)对平衡时剩余量的影响如下表所示：
配比
剩余量
温度
50
30
25
20
15
10
5
2
775℃
0.8286
0.8476
0.8519
0.8555
0.8579
0.8570
0.8456
0.8422
1100℃
0.2899
0.3860
0.4169
0.4512
0.4895
0.5312
0.5707
0.5710
在温度、配比对剩余量的影响中，还原炉中的反应温度选择在1100℃，而不选择775℃，原因是_______。
(3)三氯氢硅()是制备硅烷(SiH4)的重要原料。在体系中：
反应1：
反应2：
①对于反应1，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323K和343K时的转化率随时间变化的结果如图所示。
反应速率，、分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数，计算a处_______(保留1位小数)。
②在下图画出上述两个连续反应的能量和反应过程的变化示意图。_______
17．用制备，有利于实现“双碳”目标。主要反应为：
I．
II．
(1)已知298K时，部分物质的相对能量如下表所示(忽略随温度的变化)。
物质
相对能量(kJ·mol)
-393
-286
-242
-110
0
52
则___________。
(2)向某刚性容器中，按投料比充入和，在不同催化剂(M、N)下发生上述反应。一段时间后，测得的转化率的选择性(含碳生成物中的百分含量)随温度的变化如图1所示。
①由图可知，___________的催化效果好(填“M”或“N”)。
②500~800K之间，乙烯的选择性随温度变化的原因是___________。
(3)在一定条件下，向密闭容器中充入5.0mol和8.0mol，发生反应。测得相同时间内，的转化率随温度的变化如图2所示(虚线表示的平衡转化率随温度的变化)；速率常数的对数与温度的倒数之间的关系如图3所示。
①由图可知，___________(填“＞”、“＜”或“=”)；已知z点体系的压强为200kPa，则时，该反应的标准平衡常数___________(保留2位小数，已知：分压=总压×该组分物质的量分数，对于反应，，其中，、、、为各组分的平衡分压)。
②已知速率方程，，、是速率常数。图中a、b、c、d分别代表x点、z点的速率常数，其中___________点表示x点的；升高温度时，___________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
18．2022年北京冬奥会首次采用氢能作为火炬燃料，体现绿色奥运理念。工业上利用天然气制备氢气，还能得到乙烯、乙炔等化工产品，有关反应原理如下：
反应1：2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g) ΔH1
反应2：2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g) ΔH2
请回答下列问题：
(1)已知几种物质的燃烧热(ΔH)数据如下：
物质
CH4(g)
C2H2(g)
C2H4(g)
H2(g)
燃烧热(ΔH)/(kJ/mol)
-890.3
-1299.5
-1411.0
-285.8
①写出表示C2H2(g)燃烧热的热化学方程式：_______。
②上述反应中，ΔH1-ΔH2=_______kJ·mol-1。
③已知反应1的ΔS=+220.2 J·mol-1·K-1，则下列所给温度能使该反应自发进行的是_______(填标号)。
A．0℃ B．25℃ C．1250℃ D．2 000℃
(2)在恒温恒容密闭容器中充入适量CH4发生上述反应1和反应2，下列情况不能说明上述反应达到平衡状态的是_______(填字母)。A．气体总压强不随时间变化 B．气体密度不随时间变化
C．气体平均摩尔质量不随时间变化 D．H2体积分数不随时间变化
(3)2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g)的速率方程为v正=k正c2(CH4)，v逆=k逆c(C2H2)·c3(H2)(k正、k逆为正、逆反应速率常数，与温度有关)。其他条件相同，T1℃达到平衡时k正=1.5k逆，T2℃达到平衡时k正=3. 0k逆。由此推知，T1_______T2(填“＞”“＜”或“=”)。
(4)一定温度下，在总压强保持恒定为121 kPa时，向某密闭容器中充入CH4和N2组成的混合气体( N2不参与反应)，测得CH4的平衡转化率与通入气体中CH4的物质的量分数的关系如图所示。
①图中随着通入气体中CH4的物质的量分数的增大，甲烷的平衡转化率降低的主要原因是_______。
②已知M点乙炔的选择性为75% [乙炔的选择性=×100%]。该温度下，反应2的平衡常数Kp=_______kPa(结果保留2位有效数字，Kp是以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。
19．重要非金属元素C、N，在工农业生产和绿色环保中有广泛的应用。
(1)为了达到“碳中和”的目标，降低空气中二氧化碳含量的一项技术是耦合乙苯(，简称EB)脱氢制备苯乙烯(，简称ST)。主要反应如下：
I.
II.
0.1MPa下分别通入三种不同配比的原料气：纯净的EB；；，测得EB的平衡转化率与温度的变化关系如图1所示。
①图1中，表示原料气配比的曲线是曲线_______(填“a”或“b”)。
②能显著提高EB的平衡转化率，从化学平衡移动的角度解释的作用：_______。
③研究表明，EB脱氢反应主要在催化剂表面的晶格O上发生，机理如图2所示：
该历程中，EB脱氢反应的速率由步骤_______(填“I”或“II”)决定。
(2)肼()具有高含氢量，被视为一种极具应用潜力的液相化学储氢材料。在常规催化剂催化作用下，
25℃时，在一硬质玻璃烧瓶中，足量分解发生如下两个反应：
反应i：
反应ii：
已知：用表示物质的量分数平衡常数，其表达式写法：在浓度平衡常数表达式中，用物质的量分数代替浓度。平衡时，测得烧瓶中压强为33kPa，，则体积分数为_______，反应i的为_______(保留两位有效数字)。
(3)工业上合成氨反应为，为了提高反应中反应物的转化率，未反应的气体(含不参与反应的惰性气体)可多次循环使用。当氢氨比[]为3时，平衡时氨气的含量关系式为：，(表示平衡常数；P表示平衡体系压强；i表示惰性气体体积分数)。当温度为500℃，平衡体系压强为2.3MPa，不含惰性气体时，平衡时氨气的含量为ω。若温度不变，体系中有13%的惰性气体，此时增大压强，将_______(填“变大”、“变小”或“不变”)；欲使平衡时氨气的含量仍为ω，应将压强调整至_______MPa(保留两位有效数字)。
(4)工业含NaCN的废水常用电化学法处理，装置如图3所示。
处理的离子方程式为_______。石墨(1)上产生4.48L气体(标准状况)，理论上右室中阴离子物质的量的变化量为_______。
20．丁二烯是生产合成橡胶的主要原料。一定条件下，2，3-二甲基-1，3-丁二烯()与溴单质发生液相加成反应(1，2加成和1，4加成)，已知溶剂极性越大越容易发生1，4加成。现体系中同时存在如下反应：
①
②
③
由阿伦尼乌斯公式推知，同一反应在不同温度(T)下，反应速率常数(k)与活化能(Ea)的关系如下：(其中R为常数)。已知体系中两种产物可通过互相转化，反应历程及能量变化如下图所示：
(1)由反应历程及能量变化图示判断，m_______n(填“>”、“=”或“＜”)，_______。(用含不同活化能的式子表示)
(2)其他条件不变的情况下，升高反应温度，对反应_______(填①或②)的速率提高更有利，分析原因_______。
(3)由反应历程及能量变化图示判断，产物中_______(用系统命名法命名)含量更大，若要提高该产物在平衡体系中的物质的量分数，还可采取的措施是_______。
(4)在一定温度下，向某反应容器中加入1.0mol和一定量的发生上述反应。测得的平衡转化率为，平衡时为b mol，若以物质的量分数表示的平衡常数，反应③的平衡常数，则产物的选择性百分比为_______，开始加入的为_______mol，反应①的平衡常数_______。
参考答案：
1．(1) 低温自发 BDE
(2) 曲线II 过低：O2和Cl2分离能耗较高；过高：HCl平衡转化率较低
【解析】
(1)
①Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行：
(i)CuCl2(s)=CuCl(s)+Cl2(g) △H1=+83 kJ·mol-1
(ii)CuCl(s)+O2(g)=CuO(s)+Cl2(g) △H2=-20 kJ·mol-1
(iii)CuO(s)+2HCl(g)=CuCl2(s)+H2O(g) △H3=- 121 kJ·mol-1
根据盖斯定律，将[(i)+(ii)+(iii)]×2，整理可得：4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g) △H=-116 kJ/mol。该反应的正反应是气体体积减小的放热反应，△H＜0，△S＜0，要使反应自发进行，△G=△H-T△S＜0，则反应自发进行的条件应该是在低温条件下自发进行；
②A．增大n(HC1)化学平衡正向移动，但平衡移动趋势是微弱的，移动消耗量小于投入量的增大，HCl的平衡转化率反而降低，A不符合题意；
B．增大n(O2)化学平衡正向移动，可以使更多HCl反应，因此HCl的平衡转化率增大，B符合题意；
C．使用更好的催化剂只能加快反应速率，而不能使平衡发生移动，因此HCl的平衡转化率不变，C不符合题意；
D．移去H2O即减小了生成物的浓度，化学平衡正向移动，可以提高HCl的平衡转化率，D符合题意；
E．增大压强化学平衡向气体体积减小的正反应方向移动，导致HCl的平衡转化率增大，E符合题意；
故合理选项是BDE；
(2)
①在O2浓度不变时，增大c(HCl)，HCl的平衡转化率降低。根据图象可知：HCl的平衡转化率Ⅲ＜Ⅱ＜Ⅰ，因此图中进料浓度比c(HC1)∶c(O2)=4∶1的曲线是曲线Ⅱ，曲线Ⅰ表示进料浓度比c(HC1)∶c(O2)=1∶1；曲线Ⅲ表示进料浓度比c(HC1) ∶c(O2)=7∶1；
②设HCl初始浓度为c0，根据进料浓度比c(HCl)∶c(O2)=1∶1，温度在400℃时，HCl的平衡转化率为84%，则平衡时c(HCl)=(1-0.84)c0，c(O2)=c0-0.21c0=(1-0.21)c0，c(Cl2)=c(H2O)=0.42 c0，则该条件下的化学平衡常数K=；
③进料浓度比c(HC1) ∶c(O2)过低或过高产生的不利影响是若过低，则O2和Cl2分离能耗较高；若过高，则HCl平衡转化率较低；
④在400℃，当n(HC1) ∶n(O2)等于化学方程式中化学计量数的比4∶1时，反应物HCl的转化率最高，相应的平衡体系中Cl2的含量最大，根据图象可知在n(HC1) ∶n(O2)=4∶1时，HCl的平衡转化率为76%，则平衡时n(HCl)=4(1-0.76)=0.96，n(O2)=1-0.76=0.24，n(Cl2)=n(H2O)=2×0.76=1.52，n(总)=n(HCl)+n(O2)+n(Cl2)+n(H2O)= 0.96+0.24+1.52+1.52=4.24，此时Cl2的含量为，即n=4时，Cl2的含量最高为0.36，n小于4或大于4时Cl2的含量都低于0.36，故x随n变化的示意图为：。
2．(1) 低温情况下有利于自发
(2) D ： 温度升高,催化剂活性降低， 温度升高，平衡向逆反应方向移动，所以转化率下降
(3)
【解析】
(1)
、 ，根据盖斯定律，可得： ；故答案为：
反应：是、的反应，要使，则是低温，该反应低温条件容易自发；故答案为：低温条件容易自发；
(2)
反应前后气体的总物质的量和质量保持不变，且容器体积不变，密度始终保持不变，无法判断是否处于平衡状态，故A错误；
B．反应过程中和平衡状态下压强相同，容器内压强不随时间改变，不能说明反应达到平衡状态，故错误；
C．反应前后气体的总物质的量和质量保持不变，容器中气体的平均相对分子质量保持不变，故错误；
D．即正、逆反应速率相等，处于平衡状态，故D正确；
由图可知，当投料比为：、温度时，的转化率最高；故答案为：：；；
点对应的投料比为：：，的转化率为，
开始
变化
平衡
点对应的平衡常数；故答案为：；
④该反应正向放热，温度过高，催化剂活性降低，但平衡向逆反应方向移动，的水解转化率降低；故答案为：温度升高,催化剂活性降低；温度升高平衡逆向移动，导致转化率下降。
(3)
，该反应的平衡常数； 故答案为：。
3．(1) ΔH2-2ΔH1 Ⅱ、Ⅲ
(2) ADE
(3)
(4)CH3OCH3+16OH- -12e-=2CO+11H2O
【解析】
(1)
I.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH1
II .2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH2
根据盖斯定律II- I×2得2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH3=ΔH2-2ΔH1。气体物质的量越多，熵越大。反应I气体物质的量不变，反应II气体物质的量减少，反应III气体物质的量减少，上述反应ΔS<0的是 II、III；
(2)
①A．a点前反应都是向正反应进行，a点是平衡状态，c点是T5温度下的平衡状态，所以b点V正>V逆 ，c点V正=V逆，A正确；
B．温度升高，从a点到c点，CO2的转化率降低，平衡逆向移动，说明是放热反应，ΔH2<0，故B错误；
C．温度越高速率越快，反应速率a
E．保持T5温度不变，容器体积仍为2L，再通入1molCO2和3molH2，相当于浓度增大为原来的2倍，等同于增大压强，平衡向正反应移动，CO2、H2转化率都增大，故E正确；
选ADE。
②容器体积2L，c(CO2)为0.5mol/L、c(H2)为1.5mol/L，CO2的转化率是α；
所以该温度下的平衡常数是。
(3)
反应前氢气的分压强为0.5P0、二氧化碳分压强减小0.5P0；平衡时氢气的分压为P2，则氢气分压强减小0.5P0- P2；平衡时二甲醚的分压为P1，则通过反应II，氢气分压强减小6P1、二氧化碳分压强减小2P1，则通过反应I氢气分压强减小0.5P0- P2-6P1，则通过反应I二氧化碳分压强减小0.5P0- P2-6P1，所以CO2的平衡转化率为；
(4)
在碱性条件下二甲醚在负极失电子生成，负极的电极反应式为CH3OCH3+16OH- -12e-=2CO+11H2O。
4．(1)-93.7 △H=△H1+△H2
(2)AC
(3)60%
(4) ＜ 反应②活化能低，同条件下单位体积内活化分子数多，有效碰撞几率大，速率快 K=
(5) 减小 随着投料比 的增加，n(CO2)增大，副反应平衡正向移动，导致n(CO)增多，n(H2)减少，减少
【解析】
(1)
根据盖斯定律：2NH3(l)+CO2(l)⇌H2O(l)+NH2CONH2(l)△H=ΔH1+ΔH2=(-109.2+15.5)kJ/mol=-93.7kJ/mol，故答案为：-93.7；
(2)
A．增大CO2的浓度，平衡正向移动，有利于NH3的转化率增大，故A正确；
B．因为正反应是熵减的反应，即△S＜0，根据△H-T△S＜0可知，反应在低温下才能自发进行，高温下是不能自发进行的，故B错误；
C．混合气体的密度不再发生改变，即混合气体的质量不在改变，也即个组分的量不在改变，反应达到平衡状态，故C正确；
D．在恒容密闭容器中，充入He，各物质浓度不变，平衡不移动，故D错误；
故答案为：AC；
(3)
设充入CH4和CO2物质的量都为xmol，列三段式：，，解得x=2.5mol，CH4的转化率为；
(4)
①活化能越大反应速率越慢，反应②活化能低，同条件下单位体积内活化分子数多，有效碰撞几率大，速率快，则反应速率：反应①＜反应②；
②一定温度下，反应到达平衡时正逆反应速率相等，，，则K=；
(5)
可对比同一温度下，三条线的横坐标的大小，由图可知随着进料比的增加，的值减小，其原因是随着投料比 的增加，n(CO2)增大，副反应平衡正向移动，导致n(CO)增多，n(H2)减少，减少。
5．(1)-(2c-b-a)
(2) 0.074或7.4×10-2 增加n(H2O)、减小进气比[n(CO)：n(H2O)]、分离出CO2或H2 BE 减小 Kp减小对v的降低大于k增大对v的提高
(3)2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O
【解析】
(1)
H2(g)+O2(g)==H2O(g)反应热=反应物总键能-生成物总键能，则bkJ•mol－1+×akJ•mol－1-2×ckJ•mol－1，则氢气燃烧热的ΔH2=-(2c-b-a) kJ•mol－1 ；故答案为：-(2c-b-a)；
(2)
根据三段式可知：
反应平衡后H2的物质的量分数x(H2)=0.08，=0.08，x=0.04mol；
①CO的平衡转化率×100%=40%，反应平衡常数K==0.074或7.4×10－2；故答案为：40；0.074或7.4×10－2；
②保持K不变，提高CO平衡转化率措施有：增加n(H2O)、减小进气比[n(CO):n(H2O)]、分离出CO2或H2；故答案为：增加n(H2O)、减小进气比[n(CO):n(H2O)]、分离出CO2或H2；
③对于正向反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH2=－41.2kJ·mol－1；反应建立平衡时：氢的体积分数为0.08，升高温度，正、逆反应速率均加快，因此排除A点，正反应为吸热反应，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，因此平衡逆向移动，再次平衡时氢的物质的量分数减小，因此排除C点；答案选B点；
对于逆向反应CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2kJ·mol－1反应建立平衡时：CO的体积分数为， =0.12，升高温度，正、逆反应速率均加快，排除F点，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，因此平衡正向移动，再次平衡时CO的物质的量分数增加，大于于0.12，排除D，故选E点；
因此反应重新达到平衡，v正～x(CO)对应的点为B，v逆～x(H2)对应的点为E，故答案为：BE；
④温度升高时，CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)ΔH2=－41.2kJ·mol－1，平衡逆向移动，CO催化变换反应的KP减小(填“增大”或“减小”或“不变”)。根据速率方程分析，T＞Tm时v=k[x(CO)•x(H2O)-]逐渐减小的原因是Kp减小对v的降低大于k增大对v的提高。故答案为：减小；Kp减小对v的降低大于k增大对v的提高；
(3)
阳极氨气失电子发生氧化反应生成氮气，阳极的电极反应式为2NH3－6e－+6OH－=N2+6H2O，故答案为：2NH3－6e－+6OH－=N2+6H2O。
6．(1) CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) △H=—162kJ/mol 适当升温；增大催化剂接触面；减缓气流速率等 CO2+H2CO+H2O 6.4
(2) BC
(3) 阳极 CO2+2H++2e—=HCOOH
【解析】
(1)
①由题意可知，主反应的方程式为CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)，由反应热与反应物的键能之和与生成物的键能之和的差值相等可得：反应的焓变△H=(799 kJ/mol×2+ 436 kJ/mol×4)—(413kJ/mol×4+463 kJ/mol×2×2)= —162kJ/mol，则反应的热化学方程式为CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) △H=—162kJ/mol，故答案为：CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) △H=—162kJ/mol；
②由保持二氧化碳与氢气的体积比为1：4，反应气的总流量控制在40mL/min，通过320℃催化剂表面，反应未达到平衡状态可知，适当升温、增大催化剂接触面可以增大反应速率，提高甲烷的产率，也可以减缓气流速率使反应物在催化剂表面充分反应提高甲烷的产率，故答案为：适当升温；增大催化剂接触面；减缓气流速率等；
③由反应历程可知，存在的副反应为二氧化碳与氢气反应生成一氧化碳和水，反应的化学方程式为CO2+H2CO+H2O，故答案为：CO2+H2CO+H2O；
④由保持二氧化碳与氢气的体积比为1：4，反应气的总流量控制在40mL/min可知，1min内，起始二氧化碳的体积为40mL/min×1min×=8mL，由二氧化碳的转化率为80%可知二氧化碳的反应速率为=6.4 mL/min，故答案为：6.4；
(2)
①A．由质量守恒定律可知，反应前后气体的质量相等，在恒容密闭容器中混合气体的密度始终不变，则混合气体的密度保持不变不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，故错误；
B．由质量守恒定律可知，反应前后气体的质量相等，主反应是气体体积减小的反应，副反应为气体体积不变的反应，反应中气体的平均摩尔质量增大，则容器内气体的平均摩尔质量不再发生变化说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡，故正确；
C．主反应是气体体积减小的反应，副反应为气体体积不变的反应，反应中容器内压强减小，则容器内压强不再发生变化说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡，故正确；
D．4v正(CO2)=v逆(H2) 不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，故错误；
E．容器内各物质的物质的量n(CO2)：n(H2)：n(CH4)：n(H2O)=1：4：1：2不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，故错误；
故选BC；
②由平衡后测得c(H2O)=1.93mol/L，c(CH4)=0.95mol/L可得如下三段式：
由三段式数据可知，主反应的平衡常数K=，故答案为：；
(3)
由题意可知，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气，二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成甲酸，电极反应式为CO2+2H++2e—=HCOOH，故答案为：阳极；CO2+2H++2e—=HCOOH。
7．(1)a-b
(2)BC
(3) Cat2 不是 同温度下两种催化剂的丙烯转化率不同 催化剂选择性降低
(4) 1.6 向逆反应方向
【解析】
(1)
由盖斯定律，副反应-主反应可得(g，甲基环氧乙烷)(g，丙醛)，a-b；
(2)
A．反应物和生成物都是气体，在密闭容器中混合气体的总质量不变，容器恒容即体积不变，则混合气体的密度一直不变，不能说明反应已达到平衡状态，A不选；
B．上述两个反应都是反应前后气体分子数不相等，则总的物质的量发生变化，在恒温恒容下，压强与物质的量成正比，则混合气体的总压强不随时间变化即总的物质的量不再变化，能说明反应已达到平衡状态，B选；
C．混合气体的总质量不变，总的物质的量发生变化，则混合气体的平均摩尔质量不随时间变化，能说明反应已达到平衡状态，C选；
D．无论反应是否达到平衡，化学反应速率之比等于系数比，消耗丙烯的速率等于消耗O2速率的2倍都是指同一反应方向的速率，不能说明反应已达到平衡状态，D不选；
故选：BC；
(3)
①由图1可知，相同条件下，催化剂Cat2的丙烯转化率比Cat1的高，则对催化效率较大的催化剂是Cat2；
②催化剂只能改变反应历程，不影响平衡移动，当反应达到平衡时，催化剂Cat1、Cat2的丙烯转化率应相等，则在Cat1催化下，300℃时对应的状态不是平衡状态，判断的依据：同温度下两种催化剂的丙烯转化率不同；
③在Cat1催化下，温度高于300℃时丙烯转化率急剧下降的主要原因可能是：催化剂选择性降低；
(4)
①上述两个反应的正反应方向都是气体分子数减小，则增大压强平衡正移，其他条件相同，丙烯平衡转化率越大，压强也越大，则压强由大到小的顺序为；
②由图2知在p3、T℃时反应达到平衡，丙烯平衡转化率为50%，，假设加入2mol丙烯和1mol，则丙烯转化物质的量为2mol×50%=1mol，设生成甲基环氧乙烷xmol，丙醛ymol，列三段式，、，可得x+y=1，由甲基环氧乙烷选择性为80%，可得，联立两式，解得x=0.8mol，y=0.2mol，容器体积为2L，则主反应的平衡常数； 副反应的平衡常数为，保持温度、容积不变，再充入0.5mol和0.5mol，，平衡逆向移动，则副反应向逆反应方向进行。
8．(1)-6 kJ·mol-1
(2) bd c
(3) 0.024
(4) 减小 F 当反应物按化学计量数之比投料，达到平衡时生成物的百分含量最大，当时，达到平衡状态后，CH2O的体积分数应小于C点，故可能是图像中的F点
【解析】
(1)
根据∆H=反应物总键能-生成物总键能，反应的，而由盖斯定律，反应 的∆H1（-480kJ/mol）与反应的∆H2相减即可得到目标反应，故∆H=∆H2-∆H1=（-486+480）kJ/mol =-6kJ/mol；
(2)
①a.在恒温恒容的密闭容器中，体积始终不发生改变，根据ρ=可知，容器内气体密度始终不变，a不符合题意；
b.H2O的体积分数保持不变，各物质的浓度保持不变，反应达到平衡状态，b符合题意；
c.温度不变，反应平衡常数始终不变，c不符合题意；
d.根据化学计量数反应前后不等，M= 可知，气体的平均摩尔质量也为变量，可以作为达到平衡的标志，d符合题意；
故选bd；
②a.升高温度反应速率增大，但因为∆H <0，升高温度，平衡逆向移动，H2转化率降低，a不符合题意；
b.使用高效催化剂不改变转化率，b不符合题意；
c.缩小容器体积相当于增大压强，反应速率加快，平衡向体积减小的方向进行，即正向移动，H2的转化率增大，c符合题意；
d.扩大容器体积，浓度减小，反应速率降低，d不符合题意；
故选c；
(3)
①T1℃时，起始总压强为1.08kPa，由CO2和H2的体积比为1：2可得，CO2和H2的分压为1.08 =0.36和1.08 =0.72，容器体积不变，根据PV=nRT，分压与物质的量成正比，则有： 10min时，0.36-x+0.72-2x+x+x=0.96，则x=0.12，用H2的压强变化表示该反应的平均反应速率为 =0.024kPa/min；
②平衡时，0.36-x+0.72-2x+x+x=0.80，则x=0.28，平衡常数Kp= = ；
(4)
当=2，反应达到平衡后，若再向容器中加入CO2(g)，根据勒夏特列原理，平衡会向减弱二氧化碳浓度增大的方向移动但不会抵消浓度增大，平衡正向移动， CO2的转化率减小；当 = 2.5时，达到平衡后 CH2O的体积分数可能是图像中F点,原因是：当反应物按化学计量数之比投料，达到平衡时生成物的百分含量最大，当 = 2.5时，达到平衡后 CH2O的体积分数应小于C点，故可能是图像中F点。
9．(1) ① 554
(2)BC
(3) > 为气体体积增大的反应，加压，平衡向逆反应方向移动，浓度增大，有利于反应向正反应方向移动，逐渐增大
(4) 需要阴极区产生的迁移到阳极区维持阳极区的碱性 224
【解析】
(1)
反应①，反应②，反应③，所以吸热反应为①；据盖斯定律，，通过计算可知；
(2)
A．反应是气体体积不变的反应，所以恒温恒压条件下，混合气体的密度均不变，不能作为判断平衡的标志，选项A错误；
B．消耗了的同时，消耗了，说明正逆反应速率相等，能说明已达平衡，选项B正确；
C．浓度不再改变说明正逆反应速率相等，反应己达到平衡，选项C正确；
D．反应是气体体积不变的反应，所以恒温恒压条件下，混合气体的平均相对分子质量不变，不能作为判断平衡的标志，选项D错误；
答案选BC；
(3)
①由图可知，时，a点的物质的量分数大于平衡时的物质的量分数，说明反应未达到平衡，反应向正反应方向进行，则正反应速率大于逆反应速率，故答案为>；
②由方程式可知，为气体体积增大的反应，加压，平衡向逆反应方向移动，浓度增大，有利于反应向正反应方向移动，逐渐增大；
③设反应生成的和分别为和，
∵和平衡分压相同，∴.
∵
解得，∴；
(4)
①据题意可知，电解池中阴极发生反应的化学方程式为；
②由以下③中阴极方程式可知，需要阴极区产生的迁移到阳极区维持阳极区的碱性；
③由题意可知，阳极分应依次为；；；当阴极区产生时，阳极区产生，则，据方程式可知，∴。
10．(1)－135.2
(2) 高 ＞ 对应温度下，合金中碳的质量分数仍在不断减小
(3) (y－x)Pa (y－x)KPa Pa·min－1 逆向移动 不变 不变
【解析】
(1)
单质的标准摩尔生成焓为0，根据反应i，ΔH1=CO标准摩尔生成焓－H2O的标准摩尔生成焓=[x－(－266.5)]kJ·mol－1=＋131.3kJ·mol－1，解得x=－135.2；故答案为－135.2；
(2)
①根据图像可知，脱碳时间一定时，脱碳温度越高，脱碳后平均碳含量越低，即脱碳温度越高，脱碳效果越高；故答案为高；
②根据图像可知，温度一定条件下，a点以后脱碳后平均碳含量还在降低，说明反应向正反应方向进行，即v正＞v逆；故答案为＞；对应温度下，合金中碳的质量分数仍在不断减小；
(3)
①根据反应方程式，反应i、ii、iii、iv反应前后气体系数之和不变，只有反应i是气体物质的量增大的反应，压强增大(y－x)Pa，即CO的平衡分压P(CO)=(y－x)Pa；反应ii的平衡常数K=，反应i的平衡常数Kp=，推出Kp=(y－x)KPa；根据反应方程式，消耗水蒸气的物质的量等于生成氢气的物质的量，达到平衡后总压为yPa， CO、H2O、H2分压的和为yPa，推出水蒸气和氢气分压和为xPa，与K=联立，解得p(H2O)=，用水蒸气表示化学反应速率v(H2O)=Pa·min－1= Pa·min－1；故答案为(y－x)Pa；(y－x)KPa； Pa·min－1；
②同温同压下，向该容器中注入Ar稀释，容器的体积增大，根据勒夏特列原理，反应i的平衡向正反应方向进行，水蒸气物质的量减小，氢气的物质的量增大，即反应iii的平衡向逆反应方向进行；平衡常数只受温度的影响，因为温度不变，因此不变，依据Kp=，推出p(CO)不变，水蒸气的平衡转化率不变；故答案为逆向移动；不变；不变。
11．(1)-49.5 kJ/mol
(2) 逆向 小于
(3) a＞b＞c 0.5(MPa)-2 0.64
(4) 31
【解析】
(1)
已知：①
②
根据盖斯定律有：该制备反应=②-①，可得
则△H=-49.5 kJ/mol；
(2)
根据题意可知平衡时各种气体的浓度c(A)=3 mol/L，c(B)=c(C)=c(D)=1 mol/L，该温度下化学平衡常数K=，恒压条件下若往容器中再通入6 mol A(g)，气体的物质的量是平衡时的2倍，则容器体积由1 L变为2 L，此时，浓度商Qc= 即Qc＞K，所以化学平衡逆向移动；该反应在该条件下能反应，说明△G＜0，又因为该反应是气体分子数减小，可知△S＜0，根据△G=△H-T△S＜0反应能够自发进行，所以△H＜0；
(3)
①投料比越大，则相当于H2的物质的量不变，CO2的投入量增大，因而H2的平衡转化率越高，因此a代表，b代表，c代表，a、b、c各曲线所表示的投料比大小顺序为a＞b＞c；
②N点为投料比，氢气平衡转化率为60%，设初始CO2和H2的物质的量都为1 mol，列三段式：
平衡时CO2分压为MPa，同样的计算方法，平衡时H2分压为0.5 MPa，CH3OH、H2O(g)分压均为0.25 MPa，则该温度下的压强平衡常数。
③平衡时，，
。
540 K下，某容器测得某时刻MPa，MPa，MPa，此时；
(4)
①已知Arrhenius经验公式为(Ea为活化能，k为速率常数，R和C为常数)，根据图像可得9.2=-3.2Ea+C；3.0=-3.4Ea+c，两式联立解得Ea=31，则反应的活化能为31 kJ/mol。
②若使用催化剂，反应的活化能降低，则示意图为。
12．(1) ∆H4=-206kJ·mol-1，∆H4<0，∆S<0，低温自发 10MPa-1 BC 随着温度的升高，甘油和C的摩尔分数一直为零，反应1转化率为100%。反应3的△H绝对值大，且为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，H2的摩尔分数增大的影响大于反应2平衡逆向移动导致H2的摩尔分数减小的影响，且反应3生成的H2量大，所以摩尔分数先迅速上升。由图可知约900K后，CH4摩尔分数接近0，说明反应3几乎转化完全，H2的摩尔分数主要受反应2影响，升温，反应2平衡左移且故H2摩尔分数缓慢下降
(2) 弱 H* CO2* H* H*+ H*⇌H2*
【解析】
(1)
①根据盖斯定律，反应4=反应2-反应3，则∆H4=∆H2-∆H3=-41kJ/mol-(+165kJ/mol)=-206kJ/mol；该反应的∆H4＜0、∆S＜0，∆G=∆H4-T∆S＜0的反应能自发进行，则该反应在低温下自发进行；答案为：∆H4=-206kJ·mol-1，∆H4<0，∆S<0，低温自发。
②若仅考虑积碳副反应，平衡体系中的气态物质有CO、H2、H2O(g)、CO2，一定温度下，测得在1.0MPa恒压反应体系中组分的分压(即组分的物质的量分数×总压)，达平衡时，p(H2O)=p(CO2)=p(CO)=0.3MPa，则p(H2)=1.0MPa-0.3MPa-0.3MPa-0.3MPa=0.1MPa，反应CO(g)+H2(g)⇌C(s)+H2O(g)的平衡常数Kp1===10MPa-1；答案为：10MPa-1。
③A．通入过量的O2，消耗H2、C、CO生成H2O、CO2，都导致H2的产率下降，A项不合适；
B．通入适量的水蒸气，积碳反应CO(g)+H2(g)⇌C(s)+H2O(g)、CO2(g)+2H2(g)⇌C(s)+2H2O(g)都逆向移动，能提高H2的产率，B项合适；
C．催化剂具有选择性，选择合适的催化剂，可减少积碳反应的发生，提高H2的产率，C项合适；
D．加压，反应CO(g)+H2(g)⇌C(s)+H2O(g)、CO2(g)+2H2(g)⇌C(s)+2H2O(g)都正向移动，H2的产率下降，D不合适；
答案选BC。
④根据图像可知，随着温度的升高，甘油和C的摩尔分数一直为零，反应1转化率为100%。反应3的△H绝对值大，且为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，H2的摩尔分数增大的影响大于反应2平衡逆向移动导致H2的摩尔分数减小的影响，且反应3生成的H2量大，所以摩尔分数先迅速上升。由图可知约900K后，CH4摩尔分数接近0，说明反应3几乎转化完全，H2的摩尔分数主要受反应2影响，升温，反应2平衡左移且故H2摩尔分数缓慢下降；答案为：随着温度的升高，甘油和C的摩尔分数一直为零，反应1转化率为100%。反应3的△H绝对值大，且为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，H2的摩尔分数增大的影响大于反应2平衡逆向移动导致H2的摩尔分数减小的影响，且反应3生成的H2量大，所以摩尔分数先迅速上升。由图可知约900K后，CH4摩尔分数接近0，说明反应3几乎转化完全，H2的摩尔分数主要受反应2影响，升温，反应2平衡左移且故H2摩尔分数缓慢下降。
(2)
路径1最终得到CO2和H2，有利于反应2正向发生；路径2最终得到CO和H2O，不利于反应2正向发生；反应2的一种催化机理是生成中间体甲酸，根据甲酸在金属氧化物催化剂表面的催化机理知，若想尽可能进行路径1，中间体HCOOH更易与金属氧化物催化剂结合，则选择的氧化物M-O键结合力应较弱；*表示吸附态，结合原子守恒，反应历程第一步为HCOOH*⇌HCOO*+H*；结合最后两步→CO2(g)、→H2(g)，则中间的反应历程为HCOO*⇌CO2*+ H*，H*+ H*⇌H2*；答案为：弱；H*；CO2*；H*；H*+ H*⇌H2*。
13．(1) ＋174.3
(2)B
(3)＜
(4) Cat1 催化剂选择性降低，生成副产物增多等
(5) 反应1和2的正反都是气体分子数增多的反应，气体中甲烷的物质的量分数增大，总压不变，平衡体应的分压增大，平衡向逆反应方向移动 2.5
【解析】
(1)
①在101Kp时，1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量为此物质的燃烧热，燃烧热为-1299.5，表示燃烧热的热化学方程式为 ；
②由盖斯定律，反应1-反应2可得=+，由燃烧热的热化学方程式为 ，由燃烧热的热化学方程式为 ，由盖斯定律：燃烧热反应--可得-1411.0kJ/mol-(-1299.5kJ/mol) -(-285.8kJ/mol)= ＋174.3；
(2)
A．反应1和反应2反应前后气体分子数不相等，则到达平衡时总压强不变，能说明反应达到平衡状态，A不选；
B．反应1和反应2混合气体总质量不变，在恒容下气体密度一直保持不变，不能说明反应达到平衡状态，B选；
C．反应1和反应2反应前后气体分子数不相等，即物质的量是变量，混合气体总质量不变，则气体平均摩尔质量是变量，当其不变时能说明反应达到平衡状态，C不选；
D．当反应到达平衡时氢气的物质的量不再发生变化，则体积分数不变时能说明反应达到平衡状态，D不选；
故选：B；
(3)
平衡时正逆反应速率相等，则，T1℃下反应达到平衡时，可得，T2℃下反应达到平衡时，可得，对于反应的平衡常数表达式，可知K2>K1，根据燃烧热的数值可计算出的∆H=2×(-890.3)-( -1299.5)= -481.1，对于放热反应升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，则平衡常数越小的温度越高，则T1< T2；
(4)
由图可知，温度相同时间相同时Cat1做催化剂，的产率更高，则催化效率较高的是Cat1；在Cat2作用下，温度高于500℃时，的产率降低的可能原因是：催化剂选择性降低，生成副产物增多等；
(5)
①图2中，随着通入气体中的物质的量分数增大，甲烷的平衡转化率降低的主要原因是：反应1和2的正反都是气体分子数增多的反应，气体中甲烷的物质的量分数增大，总压不变，平衡体应的分压增大，平衡向逆反应方向移动；
②由图2可知的平衡转化率为40%，通入气体中的物质的量分数0.6，假设投入和组成的混合气体1mol，则的物质的量为0.6mol，平衡转化的为0.6mol×40%=0.24mol，，，可得2x+2y=0.24mol，M点对应的乙炔的选择性为75%，则，解得x=0.09mol，y=0.03mol，还有不反应的0.4mol氮气，平衡时总物质的量为0.36+0.09+0.27+0.06+0.03+0.4=1.21mol，该温度下，反应2的平衡常数。
14．(1)低温
(2) k逆 升高温度， k逆增大倍数比k正大，逆反应的活化能比正反应的活化能高 II
(3) 水蒸气和焦炭反应吸热，氧气和焦炭反应放热，交替通入合适量的空气和水蒸气，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，同时还可以起到稀释作用，有利于水煤气反应平衡向右移动，提高水煤气的产率 1 50% 催化剂活性降低，反应速率减小
【解析】
(1)
依据盖斯定律，反应III=反应I-反应II，则△H3=△H1-△H2=-90.1kJ·mol-1-(-49.0kJ·mol-1)=-41.1 kJ·mol-1，若反应自发进行，则△H-T△S<0，而反应III的△H<0，△S=-0.18kJ·mol-1·K-1<0，故低温有利于反应III自发进行；
(2)
①摩尔分数平衡常数Kx=，当反应达到平衡状态时，v正= v逆，即k正•x(CO2)•x3(H2)= k逆•x(CH3OH)•x (H2O)，=，则Kx=；
②反应II为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，v逆>v正，则增大倍数较大的是k逆，依据阿伦尼乌斯方程可知，活化能Ea的数值越大，速率常数k随温度T的变化率越大，而升高温度，增大倍数较大的是k逆，说明逆反应的活化能比正反应的活化能大；
③根据图示可知，步骤II所需活化能最大，所以反应速率最慢，为慢反应，而慢反应决定总反应速率，因此可通过降低步骤II 的能垒(活化能)，进一步提高该反应的反应速率；
(3)
①由于水蒸气和焦炭反应吸热，会引起体系温度下降，从而导致反应速率变慢，不利于反应进行，通入空气，利用煤炭与氧气反应放热，维持体系温度平衡，维持反应速率，同时交替通入合适量的空气和水蒸气，还可以起到稀释作用，有利于水煤气反应平衡向右移动，提高水煤气的产率；
②反应C(s)+CO2(g)2CO(g)的Kp= ，a点时，反应IV和III的Kp相等，即=，即=1，则a点时，反应C(s)+CO2(g)2CO(g)的Kp=1；
③b点时，反应III的Kp=1，设初始CO和H2O的物质的量都为1mol，CO的转化量为xmol，列三段式：，平衡时气体总物质的量为2mol，Kp==1，解得x=0.5，CO的转化率=100%=50%；催化剂活性受温度影响，温度升高至t1后，催化剂活性降低，反应速率减小，CO转化率减小。
15．(1)—90.7kJ/mol
(2) B CMR模式下，只发生反应a，双功能的分子筛膜能及时分离出水蒸气，时平衡右移，二氧化碳产率增大
(3) ＜ 通过计算得出D点平衡常数K小于F点，该反应为吸热反应，升高温度，平衡常数K越大
(4)7CO2+6e—+5H2O=CH3OH+6
【解析】
(1)
由盖斯定律可知，反应a—b可得反应，则△H3=△H1—△H2=(—49.5kJ/mol)—(+41.2 kJ/mol)= —90.7kJ/mol，故答案为：—90.7kJ/mol；
(2)
①A．恒压条件下，气体压强始终不变，则气体压强不再变化不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，故错误；
B．由质量守恒定律可知，反应前后气体的质量相等，反应a是物质的量减小的反应，反应中气体平均相对分子质量增大，则气体平均相对分子质量不再变化说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡，故正确；
C．的比值与化学计量数的比值相等，反应中始终不变，则不再变化不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，故错误；
D．的物质的量之比为不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，故错误；
故选B；
②由表中数据可知模式下，只发生反应a，双功能的分子筛膜能及时分离出水蒸气，时平衡右移，二氧化碳产率增大，故答案为：CMR模式下，只发生反应a，双功能的分子筛膜能及时分离出水蒸气，时平衡右移，二氧化碳产率增大；
(3)
①由图可知，D点二氧化碳和氢气的物质的量比为1：1，二氧化碳的转化率为60%，设容器的体积为1L，起始二氧化碳和氢气的物质的量均为1mol，则平衡时二氧化碳、氢气、一氧化碳和水蒸气的浓度分别为0.4mol/L、0.4mol/L、0.6mol/L和0.6mol/L ，反应的平衡常数K1==2.25，F点二氧化碳和氢气的物质的量比为1.5：1，二氧化碳的转化率为50%，设容器的体积为1L，起始二氧化碳的物质的量为1.5mol、氢气的物质的量为1mol，则平衡时二氧化碳、氢气、一氧化碳和水蒸气的浓度分别为0.75mol/L、0.25mol/L、0.75mol/L和0. 75mol/L ，反应的平衡常数K2==3，该反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，化学平衡常数增大，由F点平衡常数大于D点可知，D点反应温度小于F点，故答案为：＜；通过计算得出D点平衡常数K小于F点，该反应为吸热反应，升高温度，平衡常数K越大；
②由图可知，G点二氧化碳和氢气的物质的量比为1.5：1，二氧化碳的转化率为40%，设容器的体积为1L，起始二氧化碳的物质的量为1.5mol、氢气的物质的量为1mol，则平衡时二氧化碳、氢气、一氧化碳和水蒸气的浓度分别为0.9mol/L、0.4mol/L、0.6mol/L和0. 6mol/L ，反应的平衡常数K3==1，反应达到平衡时由反应达到平衡时，正逆反应速率相等可得：=，== K3=1， 当二氧化碳的转化率为20%时，二氧化碳、氢气、一氧化碳和水蒸气的浓度分别为1.2mol/L、0.7mol/L、0.3mol/L和0. 3mol/L，则=1×=，故答案为：；
(4)
由题意可知，通入二氧化碳的电极为电解池的阴极，在水分子作用下，二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成甲醇和碳酸氢根离子，电极反应式为7CO2+6e—+5H2O=CH3OH+6，故答案为：7CO2+6e—+5H2O=CH3OH+6。
16．(1)CD
(2) BD 在1100℃时，氢气配比对剩余量影响明显，而在775℃时，氢气配比对的剩余量影响不明显；在相同的氢气配比下，1100℃下的剩余量更少
(3) 1.3
【解析】
(1)
A.工业上用焦炭在高温下还原二氧化硅制粗硅时，反应的化学方程式SiO2+2CSi+2CO↑，焦炭少量时也能产生CO，A错误；
B.二氧化硅与氢氟酸在常温常压下能发生反应，生成四氟化硅和水，反应的化学方程式为：SiO2+4HF═SiF4+2H2O，B错误；
C.许多硅酸盐具有多孔的结构，利用孔径不同，这些硅酸盐通常具有筛分分子的作用，C正确；
D. 陶瓷、砖瓦、玻璃、水泥都含有硅酸盐成分，属于硅酸盐产品，D正确；
E.二氧化硅具有良好的导光性，可利用二氧化硅制作的光导纤维，单质硅是良好的半导体材料，常用于制造芯片，E错误；
F.在常温下单质硅的性质稳定，常温下，除与氢氧化钠溶液、氢氟酸反应，与氧气、氯气、硝酸、硫酸等很难发生反应，F错误；
故选：CD；
(2)
①A.该反应是气体分子数增加的反应，加压平衡逆向移动，故A错误；
B. 粗硅通入氯气反应生成物除SiHCl3外，还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，通过蒸馏得到纯净的SiHCl3，故B正确；
C.催化剂不改变平衡移动，则改进催化剂不能提高反应Ⅲ中SiHCl3的平衡转化率，故C错误；
D.可采取选择性膜技术吸收HCl相当于减小生成物浓度，平衡正向移动，可提高SiHCl3的转化率，故D正确；
故答案为：BD；
②在1100℃时，氢气配比对SiHCl3剩余量影响明显，而在775℃时，氢气配比对SiHCl3剩余量影响不明显，在相同的氢气配比下，1100℃下的SiHCl3剩余量更少，所以还原炉中的反应温度选择在1100℃，而不选择775℃；
(3)
①v=v正-v逆=k正x2SiHCl3-k逆xSiH2Cl2xSiCl4，则，a点处于343K曲线上，达到平衡时，SiHCl3的转化率为22%，设起始SiHCl3的物质的量为mmol，，则xSiHCl3=88%，xSiH2Cl2=xSiCl4=11%，达到平衡时，，解得，a点SiHCl3的转化率为20%，列化学平衡三段式：，则xSiHCl3=80%，xSiH2Cl2=xSiCl4=10%，，故答案为：1.3；
②反应1是吸热反应，能量先增大，2mol反应吸收48kJ能量，则6mol反应吸收3×48kJ能量，反应2是放热反应，能量减少，3mol反应减少30kJ能量，则两个连续反应的能量和反应过程的变化示意图为。
17．(1)-130
(2) N 温度升高催化剂活性降低或者升高温度更有利与反应II的进行
(3) ＜ 55.56 d 减小
【解析】
(1)
已知反应热焓变等于生成物的总能量减去反应物的总能量，则52kJ/mol+4×(-242kJ/mol)-2×(-393kJ/mol)-6×0=-130，故答案为：-130；
(2)
①由图可知，N催化下能够在较低的温度下获得较高的CO2转化率和C2H4的选择性，故N的催化效果好，故答案为：N；
②由曲线信息可知，500~800K之间，乙烯的选择性随温度升高而减小，故其原因可能为：温度升高催化剂活性降低或者升高温度更有利与反应II的进行，故答案为：温度升高催化剂活性降低或者升高温度更有利与反应II的进行；
(3)
①由图可知，升高温度，任何反应的反应速率均增大，由图可知X点对应温度小于y点对应温度，故＜，已知z点体系的压强为200kPa，则时，由图可知，z点CO2的平衡转化率为40%，根据三段式分析可知， ，则平衡时，p(CO2)==60kPa，同理：p(H2)=40kPa，p(C2H4)=20kPa，p(H2O)=80kPa，该反应的标准平衡常数==55.56，故答案为：＜；55.56；
②已知速率方程，，、是速率常数，由(1)分析可知， =-130kJ/mol＜0，即升高温度平衡逆向移动，则说明k正随温度变化比k逆随温度变化更慢，图像中曲线bd的斜率小于曲线ac，则曲线ac代表k逆，bd代表k正，且由图2可知，x点为未达到平衡点，且平衡向正反应进行，即k正＞k逆，图中a、b、c、d分别代表x点、z点的速率常数，其中d点表示x点的，由分析可知，k正随温度变化比k逆随温度变化更慢，升高温度时，减小，故答案为：d；减小。
18．(1) C2H2(g)+O2(g)=2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1299.5 kJ/mol +174.3 D
(2)B
(3)＜
(4) 温度不变，化学平衡常数不变。随着通入反应物CH4体积分数的增加，反应体系总压强增大，化学平衡向气体体积减小的逆反应方向移动，导致甲烷的平衡转化率降低 2.52
【解析】
(1)
①燃烧热是1 mol可燃物完全燃烧产生稳定的氧化物时放出的热量。根据表格数据可知乙炔的燃烧热为-1299.5 kJ/mol，则表示乙炔燃烧热的热化学方程式为：C2H2(g)+O2(g)=2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1299.5 kJ/mol；
②反应1：2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g) ΔH1
反应2：2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g) ΔH2
根据盖斯定律，将第一个式子与第二个式子相减，可得C2H4(g)C2H2(g)+3H2(g) ΔH=ΔH1-ΔH2。
根据物质的燃烧热，可得热化学方程式(i)C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-1411.0 kJ/mol；
(ii)C2H2(g)+O2(g)=2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1299.5 kJ/mol；
(iii)H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.8 kJ/mol
根据盖斯定律，将(i)-(ii)-(iii)，整理可得C2H4(g)C2H2(g)+3H2(g) ΔH=+174.3 kJ/mol，即ΔH1-ΔH2=+174.3 kJ/mol；
③根据燃烧热的含义可得热化学方程式：(ii)C2H2(g)+O2(g)=2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1299.5 kJ/mol；(iii)H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.8 kJ/mol；(iv)CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ/mol；则根据盖斯定律，将(iv)×2-(ii)- (iii)×3，整理可得2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g) ΔH1=+376.3 kJ/mol。体系的自由能ΔG=ΔH-TΔS＜0，反应可自发进行，反应1的ΔS=220.2 J/(mol·K)，则ΔG=ΔH-TΔS=(+376.3 kJ/mol×103J/kJ)-T×220.2 J/(mol·K)＜0，所以T＞1708.9 K，故合理选项是D；
(2)
A．反应在恒温恒容密闭容器中进行，反应1和反应2都是气体物质的量发生变化的反应，若气体总压强不随时间变化，则气体的物质的量不变，反应达到平衡状态，A不符合题意；
B．反应在恒温恒容密闭容器中进行，气体的体积不变；反应混合物都是气体，气体的质量不变，则混合气体密度始终不变，因此不能根据密度不变判断反应是否达到平衡状态，B符合题意；
C．反应混合物都是气体，气体的质量不变。反应1和反应2都是气体物质的量发生变化的反应，若气体平均摩尔质量不随时间变化，则气体的物质的量不变，反应达到了平衡状态，C不符合题意；
D．在这两个反应中，H2都是生成物，反应前后气体的物质的量发生变化，若H2体积分数不随时间变化，则H2的物质的量及体系中气体总物质的量都不变，反应达到平衡状态，D不符合题意；
故合理选项是B；
(3)
根据前边计算可知2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g) ΔH1=+376.3 kJ/mol，该反应的正反应是吸热反应。升高温度，化学平衡正向移动，化学平衡常数增大。2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g)的速率方程为v正=k正c2(CH4)，v逆=k逆c(C2H2)·c3(H2)，v正=v逆，k正c2(CH4)= k逆c(C2H2)·c3(H2)，K=，在T1℃达到平衡时k正=1.5k逆， K1=1.5；T2℃达到平衡时k正=3.0k逆， K2=3.0，K2＞K1，所以T1＜T2；
(4)
①温度不变化学平衡常数不变。反应1和反应2的反应物只有CH4一种，增大CH4的浓度，反应正向进行，导致生成物浓度增大，气体总压强增大对化学平衡移动的影响大于浓度增大对化学平衡移动的影响。根据平衡移动原理，在其它条件不变时，随着混合气体反应物中CH4的体积分数的增加，反应体系总压强增大，化学平衡逆向移动，导致甲烷的平衡转化率反而降低；
②假设通入的CH4、N2混合气体总物质的量为10a mol，在M点CH4占气体总物质的量的0.6，则通入CH4的物质的量为n(CH4)=6a mol，n(N2)=4a mol。甲烷平衡转化率为40%，则反应消耗的CH4的物质的量为6a mol×40%=2.4a mol，未反应的甲烷的物质的量为6a mol×(1-40%)=3.6a mol。根据M点时乙炔的选择性为75% ，可知反应1：2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g)消耗CH4的物质的量为2.4a mol×75%=1.8a mol，根据物质反应转化关系可知其产生C2H2(g)为0.9a mol，产生H2(g)为2.7a mol；发生反应2：2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g)消耗CH4的物质的量为2.4a mol×25%=0.6a mol，根据物质反应转化关系可知其产生C2H4(g)为0.3a mol，产生H2(g)为0.6a mol，则平衡时气体总物质的量n(总)=n(N2)+n(CH4)+n(C2H2)+n(C2H4)+n(H2)=4a mol+3.6a mol+0.9a mol+0.3a mol+(2.7a+0.6a)mol=12.1a mol，所以该条件下反应2的化学平衡常数Kp=。
19．(1) b 加入CO2可提高反应①中EB的转化率，作为稀释气降低乙苯脱氢反应的分压并消耗H2，促进乙苯脱氢反应平衡向正反应方向移动，进而提高乙苯平衡转化率 I
(2) 0.27
(3) 不变 3.0
(4) 0.08mol
【解析】
(1)
投料为仅EB或EB与N2时，只发生反应I，当n(EB):n(N2)=1:10，由于总压强不变，所以EB的分压减小，相当于减小压强，反应I的平衡正向移动，EB的转化率增大，所以曲线b代表原料气配比为n(EB):n(N2)=1:10；CO2作为稀释气，降低乙苯分压并消耗氢气，促进乙苯脱氢反应平衡向正反应方向移动，进而提高乙苯的平衡转化率，故二氧化碳的作用为：加入CO2可提高反应I中EB的转化率，作为稀释气降低乙苯脱氢反应的分压并消耗H2，促进乙苯脱氢反应平衡向正反应方向移动，进而提高乙苯平衡转化率；反应I的活化能大，为决速步骤，故EB脱氢反应的速率由步骤I决定；
(2)
设p(H2)=p(NH3)=4xkPa，可列出三段式：
，
，
平衡时烧瓶中的压强为33kPa，故2x+4x+4x+x=33，x=3，故氮气的总分压为3x=9，体积分数为φ(N2)=933=0.27，反应I中各物质的物质的量分数为N2（0.27），H2（1233=0.364），；
(3)
平衡常数只与温度有关，温度不变Kp不变；当温度为500℃，平衡体系压强为2.3MPa，不含惰性气体时，平衡时氨气的含量为ω， ，温度不变，体系中有13%的惰性气体，欲使平衡时氨气的含量仍为ω，此时将压强调整为P1，，两个ω相等，解出P1=3.0MPa；
(4)
该装置为电解池，石墨(2)为阳极，石墨(1)为阴极。根据图示，氰根与次氯酸根、氢氧根反应生成氮气、碳酸根、氯离子，离子方程式为：；石墨(1)为阴极，发生的电极反应为： ，标况下生成气体4.48L时，电路中转移电子数为0.4mol；右侧为阳极，电极上发生的反应为2Cl--2e-=Cl2(1)，(2)，(3)；反应(1)消耗的阴离子由左室通过阴离子交换膜迁移的阴离子补充、(2)前后离子个数不变，反应(3)的离子个数发生了变化，故右室中离子个数变化发生在反应(3)中。在阳极室的总反应可以看成CN-失去电子生成N2的反应，根据反应(3)，当2mol CN-参与反应电路中转移10mol电子生成1molN2；石墨（1）标况下生成气体4.48L时，电路中转移电子数为0.4mol，设此时生成的N2的物质的量为xmol，则，x=0.04mol，反应(3)中9个离子变成了7个离子，故生成0.04molN2时离子的物质的量变化了。
20．(1) >
(2) ② 由题中阿伦尼乌斯公式可知，升高相同的温度，活化能越大，速率常数k增大的越多，，故升高温度，对1，4加成产物的生成速率提高更有利
(3) 2，3-二甲基-1，4-二溴-2-丁烯 在极性大的溶剂中进行反应
(4) 80%
【解析】
(1)
由反应历程及能量变化图示可知，反应物总能量高于生成物总能量，则转化为是放热反应，反应②-①得到→，根据盖斯定律，＜0，则m＞n；转化为的，转化为的，这个过程中===，
(2)
由题中阿伦尼乌斯公式可知，升高相同的温度，活化能越大，速率常数k增大的越多，，故升高温度，对1，4加成产物的生成速率提高更有利，则其他条件不变的情况下，升高反应温度，对反应②的速率提高更有利；
(3)
由图可知，的能量低于，较稳定，反应生成的容易转化为，则反应达平衡后产物中含量更大，主链含有4个C原子，1、4号C原子上含有Br原子，2、3号C原子上含有甲基，2号C原子含有碳碳双键，则该物质的名称为2，3-二甲基-1，4-二溴-2-丁烯；有题目中信息可知，溶剂极性越大越容易发生1，4加成，故若要提高该产物在平衡体系中的物质的量分数，还可采取的措施是在极性大的溶剂中进行反应；
(4)
设反应生成x mol，反应③的平衡常数，则生成的物质的量为4x mol，则产物的选择性百分比为=80%；反应开始时，加入1.0mol，的平衡转化率为，则消耗的物质的量为 mol，则消耗Br2的物质的量为 mol，平衡时为b mol，故开始加入的为；消耗的物质的量为 mol，生成和的总物质的量为 mol，产物的选择性百分比为80%，则生成的物质的量为= mol，平衡时，的物质的量为，为b mol，各物质总物质的量为(1+b)mol，则反应①的平衡常数=。
高三化学试题
反应原理综合专项
考试范围：高三；考试时间：75分钟
注意事项：
1．答可能会用到的相对原子质量H-1、C-12、N-14、O-16、Na-23、Mg-24、Al-27、Si-28、P-31、S-32、Cl-35.5、Fe-56、Cu-64、Zn-65、Ga-80
一、原理综合题
1．随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。将氯化氢转化为氯气的技术成为化学研究的热点。
Deacon发明的直接氧化法为：4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g) △H
请回答：
(1)Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行：
CuCl2(s)=CuCl(s)+Cl2(g) △H1=+83 kJ·mol-1
CuCl(s)+O2(g)=CuO(s)+Cl2(g) △H2=-20 kJ·mol-1
CuO(s)+2HCl(g)=CuCl2(s)+H2O(g) △H3=- 121 kJ·mol-1
①直接氧化法的自发进行的条件是___________
②下列措施中，有利于提高αHCl(平衡转化率)的有___________ (填字母) 。
A．增大n(HC1) B．增大n(O2) C．使用更好的催化剂 D．移去H2O E．增大压强
(2)下图1为刚性容器中，进料浓度比c(HCl)∶c(O2)分别等于1∶1、4∶1、7∶1时HCl平衡转化率随温度变化的关系：
①图1中进料浓度比c(HC1)∶c(O2)=4∶1的曲线是___________。
②设HCl初始浓度为c0，根据进料浓度比c(HCl)∶c(O2)=1∶1的数据计算：K(400°C) =___________( 只需要列出计算式即可，不必化简)。
③进料浓度比c(HC1)∶c(O2)过低或过高产生的不利影响是___________。
④400℃时，若HCl和O2的物质的量之比为n∶1，相应平衡体系中Cl2的物质的量分数为x，请在图2中绘制x随n变化的示意图___________。
2．石油产品中含者及COS、等多种有机硫化物，石油化工催生出多种脱硫技术，请回答下列问题：
(1)已知热化学方程式：
①
②
则反应 _______
分析该反应的自发情况：_______。
(2)工业生产中应用：COS的水解反应为 。某温度时，用活性作催化剂，在恒容密闭容器中COS(g)的平衡转化率随不同投料比[]的转化关系如图甲所示。
①起始向该容器中投入一定量反应物，在一定条件下，可以判断反应到达平衡状态的是_______(填字母)。
A．容器中气体密度不变
B．压强保持不变
C．容器中气体的平均相对分子质量保持不变
D．
②根据图甲和图乙判断该反应的最佳条件为：投料比[]_______；温度_______
③P点对应的平衡常数为_______。(保留小数点后2位)
④当温度升高到一定值后，发现相同时间内COS(g)的水解转化率降低，猜测可能的原因是_______；_______。(写出两条)
(3)可以用溶液吸收，其原理为，该反应的平衡常数为_______。(已知的，；的，)
3．工业合成二甲醚(CH3OCH3)是CO2资源化在推进能源绿色转型，实现“碳达峰、碳中和”中具有重要意义。回答下列问题：
(1)反应I.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH1
II.2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH2
则：反应III.2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH3=_______(用“ΔH1 ”、“ΔH1 ”表示)。上述反应ΔS<0的是 _______(填“I”、“II”或“III”)
(2)向2L恒容密闭容器中按n(CO2)=1mol与n(H2)=3mol的混合气体，发生反应II 2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH2。a点反应达到平衡状态，在不同催化剂作用下合成二甲醚，相同时间内CO2的转化率随温度变化如图所示。
①下列说法正确的是_______(填字母序号)
A．b点v(正)>v(逆)，c点v(正)=v(逆)
B．该反应的ΔH2>0
C．反应速率a>b>c
D．催化剂A在该反应中比催化剂B 、C效果都好
E.在c点保持T5不变，再通入1mol CO2和3mol H2，将使CO2的转化率提高
②温度在T5时，反应II的平衡常数_______(用含α的式子表示)
(3)一定温度下，向填充有催化剂的恒容密闭容器中充入等物质的量的CO2和H2，同时发生反应I和反应II，15min末反应达到平衡。测得反应前容器内压强为P0，平衡时二甲醚中分压为P1，氢气的分压为P2。CO2的平衡转化率为_______(用含P0、P1、P2的代数式表示)。
(4)用合成的二甲醚作燃料电池的燃料，写出在碱性条件下负极的电极反应式为_______。
4．CO2是一种温室气体，对人类的生存环境产生巨大的影响，将CO2作为原料转化为有用化学品，对实现碳中和及生态环境保护有着重要意义。
Ⅰ．工业上以CO2和NH3为原料合成尿素，在合成塔中存在如下转化：
(1)液相中，合成尿素的热化学方程式为：2NH3(l)+CO2(l)=H2O(l)+NH2CONH2(l) △H=___________kJ/mol。
(2)在恒容密闭容器中发生反应：2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(g) △H＜0。下列说法正确的是
A．增大CO2的浓度，有利于NH3的转化率增大
B．反应在任何温度下都能自发进行
C．当混合气体的密度不再发生改变时反应达平衡状态
D．充入He，压强增大，平衡向正反应移动
Ⅱ．可利用CO2和CH4催化制备合成气(CO、H2)，在一定温度下容积为1 L密闭容器中，充入等物质的量CH4和CO2，加入Ni/Al2O3使其发生反应：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)
(3)反应达平衡后，平衡常数K=81，此时测得c(CO)为3 mol/L，则CH4的转化率为___________(保留2位有效数字)。
(4)制备“合成气”反应历程分两步：
步骤
反应
正反应速率方程
逆反应速率方程
反应①
CH4(g)C(ads)+2H2(g)
v正=k1·c(CH4)
v逆=k2·c2(H2)
反应②
C(ads)+CO2(g)2CO(g)
v正=k3·c(CO2)
v逆=k4·c2(CO)
上述反应中C(ads)为吸附性活性炭，反应历程的能量图变化如下图所示：
①反应速率快慢比较：反应①___________反应②(填“＞”“＜”或“=”)，请依据有效碰撞理论微观探析其原因___________。
②一定温度下，反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)的平衡常数K=___________(用k1、k2、k3、k4表示)。
(5)制备合成气(CO、H2)过程中发生副反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.0 kJ/mol，在刚性密闭容器中，进料比分别等于1.0、1.5、2.0，且反应达到平衡状态。反应体系中，随温度变化的关系如图所示：
随着进料比的增加，的值___________(填“增大”、“不变”或“减小”)，其原因是___________。
5．绿色能源是未来能源发展的重要方向，氢能是重要的绿色能源。
(1)氢气是一种环保的气体，不会污染大气且热值高。相关化学键的键能表示如表：
化学键
O=O
H—H
O—H
键能E/(kJ·mol-1)
a
b
c
则氢气燃烧热的△H=____kJ/mol(用含a、b、c代数式表示)
(2)催化制氢是目前大规模制取氢气的方法之一：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41.2kJ·mol-1。在T1℃时，将0.10molCO与0.40molH2O充入5L的容器中，反应平衡后H2的物质的量分数x(H2)=0.08。
①反应平衡常数K=____。(结果保留2位有效数字)
②保持K不变，提高CO平衡转化率措施有：____。(任意一条)
③由T1℃时上述实验数据计算得到v正～x(CO)和v逆～x(H2)的关系可用如图表示。当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为____。(填字母)
④研究表明，CO催化变换反应的速率方程为：v=k[x(CO)•x(H2O)-]，式中，x(CO)、x(H2O)、x(CO2)、x(H2)分别表示相应的物质的量分数，KP为平衡常数，k为反应的速率常数，温度升高时k值增大。在气体组成和催化剂一定的情况下，反应速率随温度变化的曲线如图所示。温度升高时，CO催化变换反应的KP___(填“增大”或“减小”或“不变”)。根据速率方程分析，T＞Tm时v逐渐减小的原因是____。
(3)氨电解法制氢气
利用电解原理，将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。阳极的电极反应式为____。
6．CO2的过量排放会造成温室效应，CO2的固定可以有效的缓解这一问题。
已知键能数据如下表(单位：kJ/mol)：
共价键
C=O
C—H
H—H
H—O
键能
799
413
436
463
(1)在催化剂Ni—CeO2的作用下，CO2(g)和H2(g)反应生成CH4(g)和H2O(g)，其反应历程如下图所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注)。保持CO2与H2的体积比为1：4，反应气的总流量控制在40mL/min，通过320℃催化剂表面，反应未达到平衡状态。
①主反应生成甲烷，热化学方程式为_______。
②欲提高CH4产率，可采取的措施是_______(写一种即可)。
③根据历程写出存在的副反应的化学方程式_______。
④测得CO2的转化率为80%，则CO2的反应速率为_______mL/min。
(2)320℃时，将lmolCO2和4molH2混合于1L恒容密闭容器中，同时发生主副反应。
①下列说法可说明主副反应均已达到平衡状态的是_______(填选项字母)。
A．容器内密度不再发生变化
B．容器内气体的平均摩尔质量不再发生变化
C．容器内压强不再发生变化
D．4v正(CO2)=v逆(H2)
E．容器内各物质的物质的量n(CO2)：n(H2)：n(CH4)：n(H2O)=1：4：1：2
②平衡后测得c(H2O)=1.93mol/L，c(CH4)=0.95mol/L，主反应的平衡常数K=_______(mol/L)-2(写出计算式，不用计算出结果)。
(3)可以利用直流光电池将CO2和H2O转化为HCOOH和O2，O2在_______(填“阳极”或“阴极”)表面生成，通入CO2电极发生反应的电极反应为_______。
7．我国科学家利用钴分子筛实现丙烯高选择性合成甲基环氧乙烷()：
主反应：(g，甲基环氧乙烷)
副反应：(g，丙醛) (a、b都大于0)
请回答下列问题：
(1)(g，甲基环氧乙烷)(g，丙醛) ______。
(2)一定温度下，在恒容密闭容器中充入和，同时发生上述两个反应，下列表明反应已达到平衡状态的是____________(填标号)。
A．混合气体的密度不随时间变化
B．混合气体的总压强不随时间变化
C．混合气体的平均摩尔质量不随时间变化
D．消耗丙烯的速率等于消耗O2速率的2倍
(3)在恒容密闭容器中充人一定量丙烯和氧气，在不同催化剂Cat1、Cat2条件下发生反应(g，甲基环氧乙烷)，测得单位时间内丙烯转化率与温度的关系如图1。
①相对催化效率较大的催化剂是______(填“Cat1”或“Cat2”)。
②在Cat1催化下，300℃时对应的状态______(填“是”或“不是”)平衡状态，判断的依据是______。
③在Cat1催化下，温度高于300℃时丙烯转化率急剧下降的主要原因可能是_______。(答一条即可)
(4)在一密闭容器中充入2mol丙烯和xmol，同时发生上述两个反应，测得丙烯平衡转化率与温度、压强的关系如图2。
①其他条件相同，p1、p2、p3由大到小的顺序为______。
②在p3、T℃时反应达到平衡，甲基环氧乙烷选择性为80%，此时容器体积为2L。
提示：甲基环氧乙烷选择性等于甲基环氧乙烷的物质的量与甲基环氧乙烷和丙醛总物质的量之比。
主反应的平衡常数K=____。保持温度、容积不变，再充入0.5mol和0.5mol，副反应_____(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”)进行。
8．减弱温室效应的方法之一是将CO2回收利用，科学家研究利用回收的CO2制取甲醛，反应的热化学方程式为CO2(g)+2H2(g)CH2O(g)+H2O(g) ∆H。请回答下列问题：
(1)已知：①CH2O(g)+O2(g)=CO2(g)+H2O(g) ∆H1= -480kJ/mol
②相关化学键的键能数据如表所示：
化学键
O=O
H-H
O-H
键能/kJ∙mol-1
498
436
464
则CO2(g)+2H2(g) CH2O(g)+H2O(g) ∆H=_______。
(2)一定条件下，将n(CO2)：n(H2)=1：2的混合气体充入恒温恒容的密闭容器中，发生反应CO2(g)+2H2(g) CH2O(g)+H2O(g)。
①下列说明反应已经达到平衡状态的是_______(填选项字母)。
a.容器内气体密度保持不变 b.H2O的体积分数保持不变
c.该反应的平衡常数保持不变 d.混合气体的平均相对分子质量不变
②下列措施既能提高H2的转化率又能加快反应速率的是_______(填选项字母)。
a.升高温度 b.使用高效催化剂 c.缩小容器体积 d.扩大容器体积
(3)实验室在2L密闭容器中进行模拟上述合成CH2O的实验。T1℃时，将体积比为1：4的CO2和H2混合气体充入容器中，每隔一定时间测得容器内气体压强如表所示：
时间/min
0
10
20
30
40
50
60
压强/kPa
1.08
0.96
0.88
0.82
0.80
0.80
0.80
①已知：vp(B)=则反应开始10 min内，用H2的压强变化表示该反应的平均反应速率为 _______kPa∙min-1。
②T1℃时，反应的平衡常数Kp的代数式为Kp=_______kPa-1(Kp为用各气体分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数，只写表达式)。
(4)T2℃时，向体积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的H2和CO2的混合气体，容器内气体压强为1.2 kPa，反应达到平衡时，CH2O的分压与起始的关系如图所示：
当=2时，反应达到平衡后，若再向容器中加入CO2，则达到新平衡时CO2的转化率将_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
②当=2.5时，达到平衡状态后，CH2O的分压可能是图像中的点_______(填“D”“E”或“F”)，原因为_______。
9．研究氮的相关化合物在化工生产中有重要意义
(1)反应，可有效降低汽车尾气污染物的排放.一定条件下该反应经历三个反应阶段，反应历程如图所示，三个反应中，属于吸热反应的是反应_______(填“①”“②”或“③”)，图中_______
(2)硝化反应是最普遍和最早发现的有机反应之一，以为新型硝化剂的反应具有反应条件温和、反应速度快、选择性高、无副反应发生、过程无污染等优点，可利用臭氧化法制备，其反应为，在恒温恒压条件下，下列说法能够说明该反应已经达到平衡的是_______(填序号)(不考虑其他反应干扰)
A．混合气体密度不再改变
B．消耗的同时，消耗了
C．浓度不再改变
D．混合气体的平均相对分子质量不再改变
(3)在密闭容器中充入和，发生反应，平衡时在容器内的体积分数随温度变化的曲线如图甲所示【要考虑反应】
①a点的_______(填“>”“<”或“=”).
②对反应体系加压，得平衡时的转化率与压强的关系如图乙所示，请解释压强增大至的过程中逐渐增大的原因：_______
③图甲中，时，平衡后总压为，和的平衡分压相同，则反应以压强表示的平衡常数_______(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)
(4)化工废水中常常含有以二甲胺为代表的含氮有机物，用电解法将二甲胺转化为无毒无害的气体排放，装置如图所示，反应原理是①在阳极转化为；②在碱性溶液中歧化为；③将二甲胺氧化为，和
①写出电解池中阴极发生反应的化学方程式：_______
②电解池中选择阴离子交换膜而不选择阳离子交换膜的原因是_______
③当阴极区收集到(标况下)气体时，阳极区收集到N2的体积(标况下)是_______mL
10．Fe—C合金在Ar—H2O—H2气氛中脱碳处理可能涉及的反应如下：
ⅰ.C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) △H1=+131.3kJ·mol-1
ⅱ.Fe(s)+H2O(g)H2(g)+FeO(s) △H2
ⅲ.3Fe(s)+4H2O(g)4H2(g)+Fe3O4(s) △H3
ⅳ.3FeO(s)+H2O(g)H2(g)+Fe3O4(s) △H4
(1)在热力学标准状况下(298.15K、101kPa)由稳定状态的单质合成1mol化合物的反应恰变为该化合物的标准摩尔生成焓。
物质
C(s)
H2O(g)
H2(g)
标准摩尔生成焓(kJ·mol-1)
0
－266.5
0
CO(g)的标准摩尔生成为____kJ·mol-1。
(2)对碳质量分数为4.2%某Fe—C合金进行脱碳处理，保持其他条件相同，脱碳时间、脱碳后平均碳含量、脱碳温度的关系如图所示。
①脱碳时间一定时，脱碳温度越高，脱碳效果越____(填“高”或“低”)。
②a点v正____v逆(填“＞”、“＜”或“=”)，理由是____。
(3)为研究上述反应体系的平衡关系，1103K时向某反应容器中加入足量Fe—C合金和一定量H2O，气体总压为xPa，保持体积不变，tmin后达到平衡，测得气体总压为yPa。
①CO的平衡分压P(CO)=____；若反应ⅱ的平衡常数为K，则反应ⅰ的分压平衡常数Kp=____；0～tmin，用单位时间内分压变化表示的反应速率v(H2O)=____。
②同温同压下，再向该容器中注入Ar稀释，反应ⅲ的化学平衡将____(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)，平衡时，P(CO)____(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，H2O的平衡转化率____。
11．甲醇是重要的化工原料，研究甲醇的制备及用途在工业上有重要的意义。
(1)一种重要的工业制备甲醇的反应为 △H
已知：①
②
试计算制备反应的△H=_______。
(2)在某恒温恒压容器中进行反应，达到平衡时容器容积为1 L。A、B、C、D的物质的量依次为3 mol、1 mol、1 mol、1 mol；若往容器中再通入6 mol A，此时平衡_______(填“正向”“逆向”或“不”)移动，该反应的△H _______(填“大于”或“小于”)0。
(3)对于反应，，。其中、分别为正、逆反应速率常数，p为气体分压(分压=物质的量分数×总压)。在540K下，按初始投料比、、，得到不同压强条件下的平衡转化率关系图：
①比较a、b、c各曲线所表示的投料比大小顺序为_______(用字母表示)。
②点N在线b上，计算540 K的压强平衡常数Kp=_______(用平衡分压代替平衡浓度计算)。
③540K条件下，某容器测得某时刻MPa，MPa，MPa，此时_______。
(4)甲醇催化可制取丙烯，反应为，反应的Arrhenius经验公式的实验数据如图中曲线a所示，已知Arrhenius经验公式为(Ea为活化能，k为速率常数，R和C为常数)。
①该反应的活化能Ea=_______。
②当使用更高效催化剂时，在图中画出与关系的示意图。_______
12．利用制取生物柴油的副产物甘油可重整制氢，通入一定量的水蒸气，经一系列反应可获得、CO、、等组成气体，通过调整反应的组成和条件可提高产率。请回答：
(1)制氢的几个主要反应如下：
反应1：
反应2：
反应3：
反应4：
①计算并判断该反应的自发性_______。
②温度控制不当，气相产物之间会发生积碳副反应如下：
， ；
从而影响氢气产率。若仅考虑积碳副反应，一定温度下，测得在1.0MPa恒压反应体系中组分的分压(即组分的物质的量分数×总压)。达平衡时，，则平衡常数_______。
③生产过程中，为减小积碳对氢气产率及催化剂的影响，下列措施合适的是_______。
A．通入过量的氧气 B．通入适量的水蒸气 C．选择合适的催化剂 D．加压
④上述各反应达平衡时，体系中各物质的摩尔分数(物质的量分数)受温度的影响如图所示，请结合图像解释在图示温度范围内随着温度升高的摩尔分数先迅速上升后缓慢下降的原因是________。
(2)反应2的一种催化机理是生成中间体甲酸，此时甲酸在金属氧化物催化剂表面的催化机理如图所示：
若想尽可能进行路径1，则选择的氧化物M-O键结合力应较_______(填“强”或“弱”)；请补充完整反应的历程：(*表示吸附态)
……
_______；_______+_______；_______；，
13．2022年北京冬奥会主火炬首次采用以氢气为燃料的微火形式，体现了绿色奥运理念。工业上，利用天然气制备氢气，还可得到乙烯、乙炔等化工产品，有关反应原理如下：
反应1：
反应2：
请回答下列问题：
(1)已知几种物质的燃烧热数据如下：
物质
燃烧热
-890.3
-1299.5
-1411.0
-285.8
①能表示燃烧热的热化学方程式为_______。
②上述反应中，_______。
(2)向恒温恒容密闭容器中充入适量，发生上述反应1和反应2。下列情况不能说明上述反应达到平衡状态的是_______(填标号)。A．气体总压强不随时间变化 B．气体密度不随时间变化
C．气体平均摩尔质量不随时间变化 D．体积分数不随时间变化
(3)实验测得的速率方程：，(、分别为正、逆反应速率常数，只与温度、催化剂有关)。T1℃下反应达到平衡时，T2℃下反应达到平衡时。由此推知，T1_______(填“>”、“<”或“=”)T2。
(4)在密闭容器中充入，发生上述反应1和反应2。在不同催化剂Cat1、Cat2作用下，测得单位时间内的产率与温度的关系如图1。在其他条件相同时，催化效率较高的_______是(填“Cat1”或“Cat2“”)。在Cat2作用下，温度高于500℃时，的产率降低的可能原因是_______。
(5)一定温度下，总压强恒定为121kPa时，向密闭容器中充入由和组成的混合气体(不参与反应)，同时发生反应1和反应2，测得的平衡转化率与通入气体中的物质的量分数的关系如图2。
①图2中，随着通入气体中的物质的量分数增大，甲烷的平衡转化率降低的主要原因是_______。
②已知M点对应的乙炔的选择性为75%[提示：乙炔的选择性]。该温度下，反应2的平衡常数_______(结果保留2位有效数字)kPa。
提示：用平衡时气体分压计算的平衡常数为，气体分压等于气体总压×气体的物质的量分数。
14．对CO2的综合利用意义深远，可有效减缓温室效应。
(1)由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备甲醇，主要过程涉及以下反应：
I：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1=-90.1kJ·mol-1
II：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H2=-49.0kJ·mol-1
III：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H3
已知反应III的△S=-0.18kJ·mol-1·K-1，则____(“高温”或“低温”)有利于反应III自发进行。
(2)恒压条件下，发生反应II，该反应的速率方程为v正=k正•x(CO2)•x3(H2)，v逆=k逆•x(CH3OH)•x(H2O)，k正、k逆为速率常数且只与温度有关，x为物质的量分数(也称摩尔分数)。
①摩尔分数平衡常数Kx=____(以k正、k逆表示)(摩尔分数平衡常数即用摩尔分数代替物质的量浓度的平衡常数)。
②达到平衡时，升高温度，k正、k逆均增大，增大倍数较大的是____，由此请用文字描述当温度改变时，正、逆反应活化能(Ea)与k正、k逆变化的关系____。
③我国科学家使用Pd—Cu双金属合金作催化剂，研究反应II。利用计算机模拟，反应历程如图所示(*表示催化剂吸附的物种)，TS1表示过液态1。
通过降低步骤____(填步骤编号)的能垒(活化能)，进一步提高该反应的反应速率。
(3)利用焦炭与水蒸气在恒容密闭容器中反应制合成气的主要反应的lgKp(Kp是以分压表示的平衡常数)与温度的关系如图所示。
①工业上用焦炭和水蒸气反应生成水煤气(CO、H2)时通常交替通入合适量的空气和水蒸气与焦炭反应，其理由是____。
②a点时，C(s)+CO2(g)2CO(g)的Kp=____(填数值)。
③等物质的量的CO和H2O发生反应III，b点时，CO的转化率=____。北京大学马丁教授等研究了在Au/a—MoC催化作用下，反应相同时间，温度与CO转化率的关系，如图所示。分析温度升高至t1后，CO转化率降低的原因是____。
15．我国对世界郑重承诺：2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。而研发二氧化碳的碳捕集和碳利用技术则是关键，其中催化转化法最具应用价值。回答下列问题：
Ⅰ．一定温度下，和在催化剂作用下可发生两个平行反应，分别生成和。
a：
b：
(1)相同温度下，_______。
(2)在传统的催化固定反应床中，转化率和甲醇选择性通常都比较低，科学团队研制了一种具有反应和分离双功能的分子筛膜催化反应器，极大地改善了该问题，原理如图所示。
保持压强为，温度为，向密闭容器中投料比按投入一定量和，不同反应模式下的平衡转化率和甲醇选择性的相关实验数据如下表所示。
实验组
反应模式
温度/
转化率
选择性
①
3
260
21.9
67.3
②
3
260
36.1
100.0
已知选择性：转化的中生成的百分比。
①模式时，上述条件下发生反应，下列说法能作为反应a达到平衡状态的判据是_______(填选项字母)。
A．气体压强不再变化 B．气体平均相对分子质量不再变化
C．不再变化 D．的物质的量之比为
②由表中数据可知模式下，的转化率明显提高，结合具体反应分析可能的原因：_______。
(3)反应b在进气比不同时，测得相应的平衡转化率见图(各点对应的反应温度可能相同，也可能不同，其他反应条件都相同)。
①D和F两点对应的温度关系：_______(填＜，＞，或=)，其原因是_______。
②已知反应速率，，k为反应速率常数，x为物质的量分数，在达到平衡状态为G点的反应过程(此过程为恒温)中，当的转化率刚好达到时，_______。
Ⅱ．用下图装置电解二氧化碳也可制取甲醇，控制在一定温度左右，持续通入二氧化碳，电解过程中物质的量基本不变。
(4)阴极电极反应式为：_______。
16．硅及其化合物在工业生产和科技领域有及其重要的作用。请回答：
(1)下列说法正确的是_______。
A．工业上用焦炭在高温下还原二氧化硅制粗硅时，只有在焦炭过量时才产生CO
B．二氧化硅与氢氟酸在常温常压下不能发生反应
C．许多硅酸盐具有多孔的结构，这些硅酸盐通常具有筛分分子的作用
D．古代的陶瓷、砖瓦，现代的玻璃、水泥都是硅酸盐产品
E.利用二氧化硅制作的光导纤维是一种半导体材料
F.在常温下单质硅比较稳定，与氧气、氯气、硝酸、NaOH溶液等都很难发生反应
(2)在高温下用氢气还原可制备高纯度的多晶硅：
①下列说法正确的是_______
A．加压有利于平衡正向移动
B．粗硅提纯过程中进入还原炉之前需要经过蒸馏提纯
C．改进催化剂有利于提高反应中的平衡转化率
D．可采取选择性膜技术吸收HCl提高的转化率
②在0.1Mpa下，不同温度和氢气配比(H2/)对平衡时剩余量的影响如下表所示：
配比
剩余量
温度
50
30
25
20
15
10
5
2
775℃
0.8286
0.8476
0.8519
0.8555
0.8579
0.8570
0.8456
0.8422
1100℃
0.2899
0.3860
0.4169
0.4512
0.4895
0.5312
0.5707
0.5710
在温度、配比对剩余量的影响中，还原炉中的反应温度选择在1100℃，而不选择775℃，原因是_______。
(3)三氯氢硅()是制备硅烷(SiH4)的重要原料。在体系中：
反应1：
反应2：
①对于反应1，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323K和343K时的转化率随时间变化的结果如图所示。
反应速率，、分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数，计算a处_______(保留1位小数)。
②在下图画出上述两个连续反应的能量和反应过程的变化示意图。_______
17．用制备，有利于实现“双碳”目标。主要反应为：
I．
II．
(1)已知298K时，部分物质的相对能量如下表所示(忽略随温度的变化)。
物质
相对能量(kJ·mol)
-393
-286
-242
-110
0
52
则___________。
(2)向某刚性容器中，按投料比充入和，在不同催化剂(M、N)下发生上述反应。一段时间后，测得的转化率的选择性(含碳生成物中的百分含量)随温度的变化如图1所示。
①由图可知，___________的催化效果好(填“M”或“N”)。
②500~800K之间，乙烯的选择性随温度变化的原因是___________。
(3)在一定条件下，向密闭容器中充入5.0mol和8.0mol，发生反应。测得相同时间内，的转化率随温度的变化如图2所示(虚线表示的平衡转化率随温度的变化)；速率常数的对数与温度的倒数之间的关系如图3所示。
①由图可知，___________(填“＞”、“＜”或“=”)；已知z点体系的压强为200kPa，则时，该反应的标准平衡常数___________(保留2位小数，已知：分压=总压×该组分物质的量分数，对于反应，，其中，、、、为各组分的平衡分压)。
②已知速率方程，，、是速率常数。图中a、b、c、d分别代表x点、z点的速率常数，其中___________点表示x点的；升高温度时，___________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
18．2022年北京冬奥会首次采用氢能作为火炬燃料，体现绿色奥运理念。工业上利用天然气制备氢气，还能得到乙烯、乙炔等化工产品，有关反应原理如下：
反应1：2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g) ΔH1
反应2：2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g) ΔH2
请回答下列问题：
(1)已知几种物质的燃烧热(ΔH)数据如下：
物质
CH4(g)
C2H2(g)
C2H4(g)
H2(g)
燃烧热(ΔH)/(kJ/mol)
-890.3
-1299.5
-1411.0
-285.8
①写出表示C2H2(g)燃烧热的热化学方程式：_______。
②上述反应中，ΔH1-ΔH2=_______kJ·mol-1。
③已知反应1的ΔS=+220.2 J·mol-1·K-1，则下列所给温度能使该反应自发进行的是_______(填标号)。
A．0℃ B．25℃ C．1250℃ D．2 000℃
(2)在恒温恒容密闭容器中充入适量CH4发生上述反应1和反应2，下列情况不能说明上述反应达到平衡状态的是_______(填字母)。A．气体总压强不随时间变化 B．气体密度不随时间变化
C．气体平均摩尔质量不随时间变化 D．H2体积分数不随时间变化
(3)2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g)的速率方程为v正=k正c2(CH4)，v逆=k逆c(C2H2)·c3(H2)(k正、k逆为正、逆反应速率常数，与温度有关)。其他条件相同，T1℃达到平衡时k正=1.5k逆，T2℃达到平衡时k正=3. 0k逆。由此推知，T1_______T2(填“＞”“＜”或“=”)。
(4)一定温度下，在总压强保持恒定为121 kPa时，向某密闭容器中充入CH4和N2组成的混合气体( N2不参与反应)，测得CH4的平衡转化率与通入气体中CH4的物质的量分数的关系如图所示。
①图中随着通入气体中CH4的物质的量分数的增大，甲烷的平衡转化率降低的主要原因是_______。
②已知M点乙炔的选择性为75% [乙炔的选择性=×100%]。该温度下，反应2的平衡常数Kp=_______kPa(结果保留2位有效数字，Kp是以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。
19．重要非金属元素C、N，在工农业生产和绿色环保中有广泛的应用。
(1)为了达到“碳中和”的目标，降低空气中二氧化碳含量的一项技术是耦合乙苯(，简称EB)脱氢制备苯乙烯(，简称ST)。主要反应如下：
I.
II.
0.1MPa下分别通入三种不同配比的原料气：纯净的EB；；，测得EB的平衡转化率与温度的变化关系如图1所示。
①图1中，表示原料气配比的曲线是曲线_______(填“a”或“b”)。
②能显著提高EB的平衡转化率，从化学平衡移动的角度解释的作用：_______。
③研究表明，EB脱氢反应主要在催化剂表面的晶格O上发生，机理如图2所示：
该历程中，EB脱氢反应的速率由步骤_______(填“I”或“II”)决定。
(2)肼()具有高含氢量，被视为一种极具应用潜力的液相化学储氢材料。在常规催化剂催化作用下，
25℃时，在一硬质玻璃烧瓶中，足量分解发生如下两个反应：
反应i：
反应ii：
已知：用表示物质的量分数平衡常数，其表达式写法：在浓度平衡常数表达式中，用物质的量分数代替浓度。平衡时，测得烧瓶中压强为33kPa，，则体积分数为_______，反应i的为_______(保留两位有效数字)。
(3)工业上合成氨反应为，为了提高反应中反应物的转化率，未反应的气体(含不参与反应的惰性气体)可多次循环使用。当氢氨比[]为3时，平衡时氨气的含量关系式为：，(表示平衡常数；P表示平衡体系压强；i表示惰性气体体积分数)。当温度为500℃，平衡体系压强为2.3MPa，不含惰性气体时，平衡时氨气的含量为ω。若温度不变，体系中有13%的惰性气体，此时增大压强，将_______(填“变大”、“变小”或“不变”)；欲使平衡时氨气的含量仍为ω，应将压强调整至_______MPa(保留两位有效数字)。
(4)工业含NaCN的废水常用电化学法处理，装置如图3所示。
处理的离子方程式为_______。石墨(1)上产生4.48L气体(标准状况)，理论上右室中阴离子物质的量的变化量为_______。
20．丁二烯是生产合成橡胶的主要原料。一定条件下，2，3-二甲基-1，3-丁二烯()与溴单质发生液相加成反应(1，2加成和1，4加成)，已知溶剂极性越大越容易发生1，4加成。现体系中同时存在如下反应：
①
②
③
由阿伦尼乌斯公式推知，同一反应在不同温度(T)下，反应速率常数(k)与活化能(Ea)的关系如下：(其中R为常数)。已知体系中两种产物可通过互相转化，反应历程及能量变化如下图所示：
(1)由反应历程及能量变化图示判断，m_______n(填“>”、“=”或“＜”)，_______。(用含不同活化能的式子表示)
(2)其他条件不变的情况下，升高反应温度，对反应_______(填①或②)的速率提高更有利，分析原因_______。
(3)由反应历程及能量变化图示判断，产物中_______(用系统命名法命名)含量更大，若要提高该产物在平衡体系中的物质的量分数，还可采取的措施是_______。
(4)在一定温度下，向某反应容器中加入1.0mol和一定量的发生上述反应。测得的平衡转化率为，平衡时为b mol，若以物质的量分数表示的平衡常数，反应③的平衡常数，则产物的选择性百分比为_______，开始加入的为_______mol，反应①的平衡常数_______。
参考答案：
1．(1) 低温自发 BDE
(2) 曲线II 过低：O2和Cl2分离能耗较高；过高：HCl平衡转化率较低
【解析】
(1)
①Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行：
(i)CuCl2(s)=CuCl(s)+Cl2(g) △H1=+83 kJ·mol-1
(ii)CuCl(s)+O2(g)=CuO(s)+Cl2(g) △H2=-20 kJ·mol-1
(iii)CuO(s)+2HCl(g)=CuCl2(s)+H2O(g) △H3=- 121 kJ·mol-1
根据盖斯定律，将[(i)+(ii)+(iii)]×2，整理可得：4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g) △H=-116 kJ/mol。该反应的正反应是气体体积减小的放热反应，△H＜0，△S＜0，要使反应自发进行，△G=△H-T△S＜0，则反应自发进行的条件应该是在低温条件下自发进行；
②A．增大n(HC1)化学平衡正向移动，但平衡移动趋势是微弱的，移动消耗量小于投入量的增大，HCl的平衡转化率反而降低，A不符合题意；
B．增大n(O2)化学平衡正向移动，可以使更多HCl反应，因此HCl的平衡转化率增大，B符合题意；
C．使用更好的催化剂只能加快反应速率，而不能使平衡发生移动，因此HCl的平衡转化率不变，C不符合题意；
D．移去H2O即减小了生成物的浓度，化学平衡正向移动，可以提高HCl的平衡转化率，D符合题意；
E．增大压强化学平衡向气体体积减小的正反应方向移动，导致HCl的平衡转化率增大，E符合题意；
故合理选项是BDE；
(2)
①在O2浓度不变时，增大c(HCl)，HCl的平衡转化率降低。根据图象可知：HCl的平衡转化率Ⅲ＜Ⅱ＜Ⅰ，因此图中进料浓度比c(HC1)∶c(O2)=4∶1的曲线是曲线Ⅱ，曲线Ⅰ表示进料浓度比c(HC1)∶c(O2)=1∶1；曲线Ⅲ表示进料浓度比c(HC1) ∶c(O2)=7∶1；
②设HCl初始浓度为c0，根据进料浓度比c(HCl)∶c(O2)=1∶1，温度在400℃时，HCl的平衡转化率为84%，则平衡时c(HCl)=(1-0.84)c0，c(O2)=c0-0.21c0=(1-0.21)c0，c(Cl2)=c(H2O)=0.42 c0，则该条件下的化学平衡常数K=；
③进料浓度比c(HC1) ∶c(O2)过低或过高产生的不利影响是若过低，则O2和Cl2分离能耗较高；若过高，则HCl平衡转化率较低；
④在400℃，当n(HC1) ∶n(O2)等于化学方程式中化学计量数的比4∶1时，反应物HCl的转化率最高，相应的平衡体系中Cl2的含量最大，根据图象可知在n(HC1) ∶n(O2)=4∶1时，HCl的平衡转化率为76%，则平衡时n(HCl)=4(1-0.76)=0.96，n(O2)=1-0.76=0.24，n(Cl2)=n(H2O)=2×0.76=1.52，n(总)=n(HCl)+n(O2)+n(Cl2)+n(H2O)= 0.96+0.24+1.52+1.52=4.24，此时Cl2的含量为，即n=4时，Cl2的含量最高为0.36，n小于4或大于4时Cl2的含量都低于0.36，故x随n变化的示意图为：。
2．(1) 低温情况下有利于自发
(2) D ： 温度升高,催化剂活性降低， 温度升高，平衡向逆反应方向移动，所以转化率下降
(3)
【解析】
(1)
、 ，根据盖斯定律，可得： ；故答案为：
反应：是、的反应，要使，则是低温，该反应低温条件容易自发；故答案为：低温条件容易自发；
(2)
反应前后气体的总物质的量和质量保持不变，且容器体积不变，密度始终保持不变，无法判断是否处于平衡状态，故A错误；
B．反应过程中和平衡状态下压强相同，容器内压强不随时间改变，不能说明反应达到平衡状态，故错误；
C．反应前后气体的总物质的量和质量保持不变，容器中气体的平均相对分子质量保持不变，故错误；
D．即正、逆反应速率相等，处于平衡状态，故D正确；
由图可知，当投料比为：、温度时，的转化率最高；故答案为：：；；
点对应的投料比为：：，的转化率为，
开始
变化
平衡
点对应的平衡常数；故答案为：；
④该反应正向放热，温度过高，催化剂活性降低，但平衡向逆反应方向移动，的水解转化率降低；故答案为：温度升高,催化剂活性降低；温度升高平衡逆向移动，导致转化率下降。
(3)
，该反应的平衡常数； 故答案为：。
3．(1) ΔH2-2ΔH1 Ⅱ、Ⅲ
(2) ADE
(3)
(4)CH3OCH3+16OH- -12e-=2CO+11H2O
【解析】
(1)
I.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH1
II .2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH2
根据盖斯定律II- I×2得2CO(g)+4H2(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH3=ΔH2-2ΔH1。气体物质的量越多，熵越大。反应I气体物质的量不变，反应II气体物质的量减少，反应III气体物质的量减少，上述反应ΔS<0的是 II、III；
(2)
①A．a点前反应都是向正反应进行，a点是平衡状态，c点是T5温度下的平衡状态，所以b点V正>V逆 ，c点V正=V逆，A正确；
B．温度升高，从a点到c点，CO2的转化率降低，平衡逆向移动，说明是放热反应，ΔH2<0，故B错误；
C．温度越高速率越快，反应速率a
E．保持T5温度不变，容器体积仍为2L，再通入1molCO2和3molH2，相当于浓度增大为原来的2倍，等同于增大压强，平衡向正反应移动，CO2、H2转化率都增大，故E正确；
选ADE。
②容器体积2L，c(CO2)为0.5mol/L、c(H2)为1.5mol/L，CO2的转化率是α；
所以该温度下的平衡常数是。
(3)
反应前氢气的分压强为0.5P0、二氧化碳分压强减小0.5P0；平衡时氢气的分压为P2，则氢气分压强减小0.5P0- P2；平衡时二甲醚的分压为P1，则通过反应II，氢气分压强减小6P1、二氧化碳分压强减小2P1，则通过反应I氢气分压强减小0.5P0- P2-6P1，则通过反应I二氧化碳分压强减小0.5P0- P2-6P1，所以CO2的平衡转化率为；
(4)
在碱性条件下二甲醚在负极失电子生成，负极的电极反应式为CH3OCH3+16OH- -12e-=2CO+11H2O。
4．(1)-93.7 △H=△H1+△H2
(2)AC
(3)60%
(4) ＜ 反应②活化能低，同条件下单位体积内活化分子数多，有效碰撞几率大，速率快 K=
(5) 减小 随着投料比 的增加，n(CO2)增大，副反应平衡正向移动，导致n(CO)增多，n(H2)减少，减少
【解析】
(1)
根据盖斯定律：2NH3(l)+CO2(l)⇌H2O(l)+NH2CONH2(l)△H=ΔH1+ΔH2=(-109.2+15.5)kJ/mol=-93.7kJ/mol，故答案为：-93.7；
(2)
A．增大CO2的浓度，平衡正向移动，有利于NH3的转化率增大，故A正确；
B．因为正反应是熵减的反应，即△S＜0，根据△H-T△S＜0可知，反应在低温下才能自发进行，高温下是不能自发进行的，故B错误；
C．混合气体的密度不再发生改变，即混合气体的质量不在改变，也即个组分的量不在改变，反应达到平衡状态，故C正确；
D．在恒容密闭容器中，充入He，各物质浓度不变，平衡不移动，故D错误；
故答案为：AC；
(3)
设充入CH4和CO2物质的量都为xmol，列三段式：，，解得x=2.5mol，CH4的转化率为；
(4)
①活化能越大反应速率越慢，反应②活化能低，同条件下单位体积内活化分子数多，有效碰撞几率大，速率快，则反应速率：反应①＜反应②；
②一定温度下，反应到达平衡时正逆反应速率相等，，，则K=；
(5)
可对比同一温度下，三条线的横坐标的大小，由图可知随着进料比的增加，的值减小，其原因是随着投料比 的增加，n(CO2)增大，副反应平衡正向移动，导致n(CO)增多，n(H2)减少，减少。
5．(1)-(2c-b-a)
(2) 0.074或7.4×10-2 增加n(H2O)、减小进气比[n(CO)：n(H2O)]、分离出CO2或H2 BE 减小 Kp减小对v的降低大于k增大对v的提高
(3)2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O
【解析】
(1)
H2(g)+O2(g)==H2O(g)反应热=反应物总键能-生成物总键能，则bkJ•mol－1+×akJ•mol－1-2×ckJ•mol－1，则氢气燃烧热的ΔH2=-(2c-b-a) kJ•mol－1 ；故答案为：-(2c-b-a)；
(2)
根据三段式可知：
反应平衡后H2的物质的量分数x(H2)=0.08，=0.08，x=0.04mol；
①CO的平衡转化率×100%=40%，反应平衡常数K==0.074或7.4×10－2；故答案为：40；0.074或7.4×10－2；
②保持K不变，提高CO平衡转化率措施有：增加n(H2O)、减小进气比[n(CO):n(H2O)]、分离出CO2或H2；故答案为：增加n(H2O)、减小进气比[n(CO):n(H2O)]、分离出CO2或H2；
③对于正向反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH2=－41.2kJ·mol－1；反应建立平衡时：氢的体积分数为0.08，升高温度，正、逆反应速率均加快，因此排除A点，正反应为吸热反应，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，因此平衡逆向移动，再次平衡时氢的物质的量分数减小，因此排除C点；答案选B点；
对于逆向反应CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2kJ·mol－1反应建立平衡时：CO的体积分数为， =0.12，升高温度，正、逆反应速率均加快，排除F点，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，因此平衡正向移动，再次平衡时CO的物质的量分数增加，大于于0.12，排除D，故选E点；
因此反应重新达到平衡，v正～x(CO)对应的点为B，v逆～x(H2)对应的点为E，故答案为：BE；
④温度升高时，CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)ΔH2=－41.2kJ·mol－1，平衡逆向移动，CO催化变换反应的KP减小(填“增大”或“减小”或“不变”)。根据速率方程分析，T＞Tm时v=k[x(CO)•x(H2O)-]逐渐减小的原因是Kp减小对v的降低大于k增大对v的提高。故答案为：减小；Kp减小对v的降低大于k增大对v的提高；
(3)
阳极氨气失电子发生氧化反应生成氮气，阳极的电极反应式为2NH3－6e－+6OH－=N2+6H2O，故答案为：2NH3－6e－+6OH－=N2+6H2O。
6．(1) CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) △H=—162kJ/mol 适当升温；增大催化剂接触面；减缓气流速率等 CO2+H2CO+H2O 6.4
(2) BC
(3) 阳极 CO2+2H++2e—=HCOOH
【解析】
(1)
①由题意可知，主反应的方程式为CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)，由反应热与反应物的键能之和与生成物的键能之和的差值相等可得：反应的焓变△H=(799 kJ/mol×2+ 436 kJ/mol×4)—(413kJ/mol×4+463 kJ/mol×2×2)= —162kJ/mol，则反应的热化学方程式为CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) △H=—162kJ/mol，故答案为：CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) △H=—162kJ/mol；
②由保持二氧化碳与氢气的体积比为1：4，反应气的总流量控制在40mL/min，通过320℃催化剂表面，反应未达到平衡状态可知，适当升温、增大催化剂接触面可以增大反应速率，提高甲烷的产率，也可以减缓气流速率使反应物在催化剂表面充分反应提高甲烷的产率，故答案为：适当升温；增大催化剂接触面；减缓气流速率等；
③由反应历程可知，存在的副反应为二氧化碳与氢气反应生成一氧化碳和水，反应的化学方程式为CO2+H2CO+H2O，故答案为：CO2+H2CO+H2O；
④由保持二氧化碳与氢气的体积比为1：4，反应气的总流量控制在40mL/min可知，1min内，起始二氧化碳的体积为40mL/min×1min×=8mL，由二氧化碳的转化率为80%可知二氧化碳的反应速率为=6.4 mL/min，故答案为：6.4；
(2)
①A．由质量守恒定律可知，反应前后气体的质量相等，在恒容密闭容器中混合气体的密度始终不变，则混合气体的密度保持不变不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，故错误；
B．由质量守恒定律可知，反应前后气体的质量相等，主反应是气体体积减小的反应，副反应为气体体积不变的反应，反应中气体的平均摩尔质量增大，则容器内气体的平均摩尔质量不再发生变化说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡，故正确；
C．主反应是气体体积减小的反应，副反应为气体体积不变的反应，反应中容器内压强减小，则容器内压强不再发生变化说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡，故正确；
D．4v正(CO2)=v逆(H2) 不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，故错误；
E．容器内各物质的物质的量n(CO2)：n(H2)：n(CH4)：n(H2O)=1：4：1：2不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，故错误；
故选BC；
②由平衡后测得c(H2O)=1.93mol/L，c(CH4)=0.95mol/L可得如下三段式：
由三段式数据可知，主反应的平衡常数K=，故答案为：；
(3)
由题意可知，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气，二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成甲酸，电极反应式为CO2+2H++2e—=HCOOH，故答案为：阳极；CO2+2H++2e—=HCOOH。
7．(1)a-b
(2)BC
(3) Cat2 不是 同温度下两种催化剂的丙烯转化率不同 催化剂选择性降低
(4) 1.6 向逆反应方向
【解析】
(1)
由盖斯定律，副反应-主反应可得(g，甲基环氧乙烷)(g，丙醛)，a-b；
(2)
A．反应物和生成物都是气体，在密闭容器中混合气体的总质量不变，容器恒容即体积不变，则混合气体的密度一直不变，不能说明反应已达到平衡状态，A不选；
B．上述两个反应都是反应前后气体分子数不相等，则总的物质的量发生变化，在恒温恒容下，压强与物质的量成正比，则混合气体的总压强不随时间变化即总的物质的量不再变化，能说明反应已达到平衡状态，B选；
C．混合气体的总质量不变，总的物质的量发生变化，则混合气体的平均摩尔质量不随时间变化，能说明反应已达到平衡状态，C选；
D．无论反应是否达到平衡，化学反应速率之比等于系数比，消耗丙烯的速率等于消耗O2速率的2倍都是指同一反应方向的速率，不能说明反应已达到平衡状态，D不选；
故选：BC；
(3)
①由图1可知，相同条件下，催化剂Cat2的丙烯转化率比Cat1的高，则对催化效率较大的催化剂是Cat2；
②催化剂只能改变反应历程，不影响平衡移动，当反应达到平衡时，催化剂Cat1、Cat2的丙烯转化率应相等，则在Cat1催化下，300℃时对应的状态不是平衡状态，判断的依据：同温度下两种催化剂的丙烯转化率不同；
③在Cat1催化下，温度高于300℃时丙烯转化率急剧下降的主要原因可能是：催化剂选择性降低；
(4)
①上述两个反应的正反应方向都是气体分子数减小，则增大压强平衡正移，其他条件相同，丙烯平衡转化率越大，压强也越大，则压强由大到小的顺序为；
②由图2知在p3、T℃时反应达到平衡，丙烯平衡转化率为50%，，假设加入2mol丙烯和1mol，则丙烯转化物质的量为2mol×50%=1mol，设生成甲基环氧乙烷xmol，丙醛ymol，列三段式，、，可得x+y=1，由甲基环氧乙烷选择性为80%，可得，联立两式，解得x=0.8mol，y=0.2mol，容器体积为2L，则主反应的平衡常数； 副反应的平衡常数为，保持温度、容积不变，再充入0.5mol和0.5mol，，平衡逆向移动，则副反应向逆反应方向进行。
8．(1)-6 kJ·mol-1
(2) bd c
(3) 0.024
(4) 减小 F 当反应物按化学计量数之比投料，达到平衡时生成物的百分含量最大，当时，达到平衡状态后，CH2O的体积分数应小于C点，故可能是图像中的F点
【解析】
(1)
根据∆H=反应物总键能-生成物总键能，反应的，而由盖斯定律，反应 的∆H1（-480kJ/mol）与反应的∆H2相减即可得到目标反应，故∆H=∆H2-∆H1=（-486+480）kJ/mol =-6kJ/mol；
(2)
①a.在恒温恒容的密闭容器中，体积始终不发生改变，根据ρ=可知，容器内气体密度始终不变，a不符合题意；
b.H2O的体积分数保持不变，各物质的浓度保持不变，反应达到平衡状态，b符合题意；
c.温度不变，反应平衡常数始终不变，c不符合题意；
d.根据化学计量数反应前后不等，M= 可知，气体的平均摩尔质量也为变量，可以作为达到平衡的标志，d符合题意；
故选bd；
②a.升高温度反应速率增大，但因为∆H <0，升高温度，平衡逆向移动，H2转化率降低，a不符合题意；
b.使用高效催化剂不改变转化率，b不符合题意；
c.缩小容器体积相当于增大压强，反应速率加快，平衡向体积减小的方向进行，即正向移动，H2的转化率增大，c符合题意；
d.扩大容器体积，浓度减小，反应速率降低，d不符合题意；
故选c；
(3)
①T1℃时，起始总压强为1.08kPa，由CO2和H2的体积比为1：2可得，CO2和H2的分压为1.08 =0.36和1.08 =0.72，容器体积不变，根据PV=nRT，分压与物质的量成正比，则有： 10min时，0.36-x+0.72-2x+x+x=0.96，则x=0.12，用H2的压强变化表示该反应的平均反应速率为 =0.024kPa/min；
②平衡时，0.36-x+0.72-2x+x+x=0.80，则x=0.28，平衡常数Kp= = ；
(4)
当=2，反应达到平衡后，若再向容器中加入CO2(g)，根据勒夏特列原理，平衡会向减弱二氧化碳浓度增大的方向移动但不会抵消浓度增大，平衡正向移动， CO2的转化率减小；当 = 2.5时，达到平衡后 CH2O的体积分数可能是图像中F点,原因是：当反应物按化学计量数之比投料，达到平衡时生成物的百分含量最大，当 = 2.5时，达到平衡后 CH2O的体积分数应小于C点，故可能是图像中F点。
9．(1) ① 554
(2)BC
(3) > 为气体体积增大的反应，加压，平衡向逆反应方向移动，浓度增大，有利于反应向正反应方向移动，逐渐增大
(4) 需要阴极区产生的迁移到阳极区维持阳极区的碱性 224
【解析】
(1)
反应①，反应②，反应③，所以吸热反应为①；据盖斯定律，，通过计算可知；
(2)
A．反应是气体体积不变的反应，所以恒温恒压条件下，混合气体的密度均不变，不能作为判断平衡的标志，选项A错误；
B．消耗了的同时，消耗了，说明正逆反应速率相等，能说明已达平衡，选项B正确；
C．浓度不再改变说明正逆反应速率相等，反应己达到平衡，选项C正确；
D．反应是气体体积不变的反应，所以恒温恒压条件下，混合气体的平均相对分子质量不变，不能作为判断平衡的标志，选项D错误；
答案选BC；
(3)
①由图可知，时，a点的物质的量分数大于平衡时的物质的量分数，说明反应未达到平衡，反应向正反应方向进行，则正反应速率大于逆反应速率，故答案为>；
②由方程式可知，为气体体积增大的反应，加压，平衡向逆反应方向移动，浓度增大，有利于反应向正反应方向移动，逐渐增大；
③设反应生成的和分别为和，
∵和平衡分压相同，∴.
∵
解得，∴；
(4)
①据题意可知，电解池中阴极发生反应的化学方程式为；
②由以下③中阴极方程式可知，需要阴极区产生的迁移到阳极区维持阳极区的碱性；
③由题意可知，阳极分应依次为；；；当阴极区产生时，阳极区产生，则，据方程式可知，∴。
10．(1)－135.2
(2) 高 ＞ 对应温度下，合金中碳的质量分数仍在不断减小
(3) (y－x)Pa (y－x)KPa Pa·min－1 逆向移动 不变 不变
【解析】
(1)
单质的标准摩尔生成焓为0，根据反应i，ΔH1=CO标准摩尔生成焓－H2O的标准摩尔生成焓=[x－(－266.5)]kJ·mol－1=＋131.3kJ·mol－1，解得x=－135.2；故答案为－135.2；
(2)
①根据图像可知，脱碳时间一定时，脱碳温度越高，脱碳后平均碳含量越低，即脱碳温度越高，脱碳效果越高；故答案为高；
②根据图像可知，温度一定条件下，a点以后脱碳后平均碳含量还在降低，说明反应向正反应方向进行，即v正＞v逆；故答案为＞；对应温度下，合金中碳的质量分数仍在不断减小；
(3)
①根据反应方程式，反应i、ii、iii、iv反应前后气体系数之和不变，只有反应i是气体物质的量增大的反应，压强增大(y－x)Pa，即CO的平衡分压P(CO)=(y－x)Pa；反应ii的平衡常数K=，反应i的平衡常数Kp=，推出Kp=(y－x)KPa；根据反应方程式，消耗水蒸气的物质的量等于生成氢气的物质的量，达到平衡后总压为yPa， CO、H2O、H2分压的和为yPa，推出水蒸气和氢气分压和为xPa，与K=联立，解得p(H2O)=，用水蒸气表示化学反应速率v(H2O)=Pa·min－1= Pa·min－1；故答案为(y－x)Pa；(y－x)KPa； Pa·min－1；
②同温同压下，向该容器中注入Ar稀释，容器的体积增大，根据勒夏特列原理，反应i的平衡向正反应方向进行，水蒸气物质的量减小，氢气的物质的量增大，即反应iii的平衡向逆反应方向进行；平衡常数只受温度的影响，因为温度不变，因此不变，依据Kp=，推出p(CO)不变，水蒸气的平衡转化率不变；故答案为逆向移动；不变；不变。
11．(1)-49.5 kJ/mol
(2) 逆向 小于
(3) a＞b＞c 0.5(MPa)-2 0.64
(4) 31
【解析】
(1)
已知：①
②
根据盖斯定律有：该制备反应=②-①，可得
则△H=-49.5 kJ/mol；
(2)
根据题意可知平衡时各种气体的浓度c(A)=3 mol/L，c(B)=c(C)=c(D)=1 mol/L，该温度下化学平衡常数K=，恒压条件下若往容器中再通入6 mol A(g)，气体的物质的量是平衡时的2倍，则容器体积由1 L变为2 L，此时，浓度商Qc= 即Qc＞K，所以化学平衡逆向移动；该反应在该条件下能反应，说明△G＜0，又因为该反应是气体分子数减小，可知△S＜0，根据△G=△H-T△S＜0反应能够自发进行，所以△H＜0；
(3)
①投料比越大，则相当于H2的物质的量不变，CO2的投入量增大，因而H2的平衡转化率越高，因此a代表，b代表，c代表，a、b、c各曲线所表示的投料比大小顺序为a＞b＞c；
②N点为投料比，氢气平衡转化率为60%，设初始CO2和H2的物质的量都为1 mol，列三段式：
平衡时CO2分压为MPa，同样的计算方法，平衡时H2分压为0.5 MPa，CH3OH、H2O(g)分压均为0.25 MPa，则该温度下的压强平衡常数。
③平衡时，，
。
540 K下，某容器测得某时刻MPa，MPa，MPa，此时；
(4)
①已知Arrhenius经验公式为(Ea为活化能，k为速率常数，R和C为常数)，根据图像可得9.2=-3.2Ea+C；3.0=-3.4Ea+c，两式联立解得Ea=31，则反应的活化能为31 kJ/mol。
②若使用催化剂，反应的活化能降低，则示意图为。
12．(1) ∆H4=-206kJ·mol-1，∆H4<0，∆S<0，低温自发 10MPa-1 BC 随着温度的升高，甘油和C的摩尔分数一直为零，反应1转化率为100%。反应3的△H绝对值大，且为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，H2的摩尔分数增大的影响大于反应2平衡逆向移动导致H2的摩尔分数减小的影响，且反应3生成的H2量大，所以摩尔分数先迅速上升。由图可知约900K后，CH4摩尔分数接近0，说明反应3几乎转化完全，H2的摩尔分数主要受反应2影响，升温，反应2平衡左移且故H2摩尔分数缓慢下降
(2) 弱 H* CO2* H* H*+ H*⇌H2*
【解析】
(1)
①根据盖斯定律，反应4=反应2-反应3，则∆H4=∆H2-∆H3=-41kJ/mol-(+165kJ/mol)=-206kJ/mol；该反应的∆H4＜0、∆S＜0，∆G=∆H4-T∆S＜0的反应能自发进行，则该反应在低温下自发进行；答案为：∆H4=-206kJ·mol-1，∆H4<0，∆S<0，低温自发。
②若仅考虑积碳副反应，平衡体系中的气态物质有CO、H2、H2O(g)、CO2，一定温度下，测得在1.0MPa恒压反应体系中组分的分压(即组分的物质的量分数×总压)，达平衡时，p(H2O)=p(CO2)=p(CO)=0.3MPa，则p(H2)=1.0MPa-0.3MPa-0.3MPa-0.3MPa=0.1MPa，反应CO(g)+H2(g)⇌C(s)+H2O(g)的平衡常数Kp1===10MPa-1；答案为：10MPa-1。
③A．通入过量的O2，消耗H2、C、CO生成H2O、CO2，都导致H2的产率下降，A项不合适；
B．通入适量的水蒸气，积碳反应CO(g)+H2(g)⇌C(s)+H2O(g)、CO2(g)+2H2(g)⇌C(s)+2H2O(g)都逆向移动，能提高H2的产率，B项合适；
C．催化剂具有选择性，选择合适的催化剂，可减少积碳反应的发生，提高H2的产率，C项合适；
D．加压，反应CO(g)+H2(g)⇌C(s)+H2O(g)、CO2(g)+2H2(g)⇌C(s)+2H2O(g)都正向移动，H2的产率下降，D不合适；
答案选BC。
④根据图像可知，随着温度的升高，甘油和C的摩尔分数一直为零，反应1转化率为100%。反应3的△H绝对值大，且为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，H2的摩尔分数增大的影响大于反应2平衡逆向移动导致H2的摩尔分数减小的影响，且反应3生成的H2量大，所以摩尔分数先迅速上升。由图可知约900K后，CH4摩尔分数接近0，说明反应3几乎转化完全，H2的摩尔分数主要受反应2影响，升温，反应2平衡左移且故H2摩尔分数缓慢下降；答案为：随着温度的升高，甘油和C的摩尔分数一直为零，反应1转化率为100%。反应3的△H绝对值大，且为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，H2的摩尔分数增大的影响大于反应2平衡逆向移动导致H2的摩尔分数减小的影响，且反应3生成的H2量大，所以摩尔分数先迅速上升。由图可知约900K后，CH4摩尔分数接近0，说明反应3几乎转化完全，H2的摩尔分数主要受反应2影响，升温，反应2平衡左移且故H2摩尔分数缓慢下降。
(2)
路径1最终得到CO2和H2，有利于反应2正向发生；路径2最终得到CO和H2O，不利于反应2正向发生；反应2的一种催化机理是生成中间体甲酸，根据甲酸在金属氧化物催化剂表面的催化机理知，若想尽可能进行路径1，中间体HCOOH更易与金属氧化物催化剂结合，则选择的氧化物M-O键结合力应较弱；*表示吸附态，结合原子守恒，反应历程第一步为HCOOH*⇌HCOO*+H*；结合最后两步→CO2(g)、→H2(g)，则中间的反应历程为HCOO*⇌CO2*+ H*，H*+ H*⇌H2*；答案为：弱；H*；CO2*；H*；H*+ H*⇌H2*。
13．(1) ＋174.3
(2)B
(3)＜
(4) Cat1 催化剂选择性降低，生成副产物增多等
(5) 反应1和2的正反都是气体分子数增多的反应，气体中甲烷的物质的量分数增大，总压不变，平衡体应的分压增大，平衡向逆反应方向移动 2.5
【解析】
(1)
①在101Kp时，1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量为此物质的燃烧热，燃烧热为-1299.5，表示燃烧热的热化学方程式为 ；
②由盖斯定律，反应1-反应2可得=+，由燃烧热的热化学方程式为 ，由燃烧热的热化学方程式为 ，由盖斯定律：燃烧热反应--可得-1411.0kJ/mol-(-1299.5kJ/mol) -(-285.8kJ/mol)= ＋174.3；
(2)
A．反应1和反应2反应前后气体分子数不相等，则到达平衡时总压强不变，能说明反应达到平衡状态，A不选；
B．反应1和反应2混合气体总质量不变，在恒容下气体密度一直保持不变，不能说明反应达到平衡状态，B选；
C．反应1和反应2反应前后气体分子数不相等，即物质的量是变量，混合气体总质量不变，则气体平均摩尔质量是变量，当其不变时能说明反应达到平衡状态，C不选；
D．当反应到达平衡时氢气的物质的量不再发生变化，则体积分数不变时能说明反应达到平衡状态，D不选；
故选：B；
(3)
平衡时正逆反应速率相等，则，T1℃下反应达到平衡时，可得，T2℃下反应达到平衡时，可得，对于反应的平衡常数表达式，可知K2>K1，根据燃烧热的数值可计算出的∆H=2×(-890.3)-( -1299.5)= -481.1，对于放热反应升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，则平衡常数越小的温度越高，则T1< T2；
(4)
由图可知，温度相同时间相同时Cat1做催化剂，的产率更高，则催化效率较高的是Cat1；在Cat2作用下，温度高于500℃时，的产率降低的可能原因是：催化剂选择性降低，生成副产物增多等；
(5)
①图2中，随着通入气体中的物质的量分数增大，甲烷的平衡转化率降低的主要原因是：反应1和2的正反都是气体分子数增多的反应，气体中甲烷的物质的量分数增大，总压不变，平衡体应的分压增大，平衡向逆反应方向移动；
②由图2可知的平衡转化率为40%，通入气体中的物质的量分数0.6，假设投入和组成的混合气体1mol，则的物质的量为0.6mol，平衡转化的为0.6mol×40%=0.24mol，，，可得2x+2y=0.24mol，M点对应的乙炔的选择性为75%，则，解得x=0.09mol，y=0.03mol，还有不反应的0.4mol氮气，平衡时总物质的量为0.36+0.09+0.27+0.06+0.03+0.4=1.21mol，该温度下，反应2的平衡常数。
14．(1)低温
(2) k逆 升高温度， k逆增大倍数比k正大，逆反应的活化能比正反应的活化能高 II
(3) 水蒸气和焦炭反应吸热，氧气和焦炭反应放热，交替通入合适量的空气和水蒸气，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，同时还可以起到稀释作用，有利于水煤气反应平衡向右移动，提高水煤气的产率 1 50% 催化剂活性降低，反应速率减小
【解析】
(1)
依据盖斯定律，反应III=反应I-反应II，则△H3=△H1-△H2=-90.1kJ·mol-1-(-49.0kJ·mol-1)=-41.1 kJ·mol-1，若反应自发进行，则△H-T△S<0，而反应III的△H<0，△S=-0.18kJ·mol-1·K-1<0，故低温有利于反应III自发进行；
(2)
①摩尔分数平衡常数Kx=，当反应达到平衡状态时，v正= v逆，即k正•x(CO2)•x3(H2)= k逆•x(CH3OH)•x (H2O)，=，则Kx=；
②反应II为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，v逆>v正，则增大倍数较大的是k逆，依据阿伦尼乌斯方程可知，活化能Ea的数值越大，速率常数k随温度T的变化率越大，而升高温度，增大倍数较大的是k逆，说明逆反应的活化能比正反应的活化能大；
③根据图示可知，步骤II所需活化能最大，所以反应速率最慢，为慢反应，而慢反应决定总反应速率，因此可通过降低步骤II 的能垒(活化能)，进一步提高该反应的反应速率；
(3)
①由于水蒸气和焦炭反应吸热，会引起体系温度下降，从而导致反应速率变慢，不利于反应进行，通入空气，利用煤炭与氧气反应放热，维持体系温度平衡，维持反应速率，同时交替通入合适量的空气和水蒸气，还可以起到稀释作用，有利于水煤气反应平衡向右移动，提高水煤气的产率；
②反应C(s)+CO2(g)2CO(g)的Kp= ，a点时，反应IV和III的Kp相等，即=，即=1，则a点时，反应C(s)+CO2(g)2CO(g)的Kp=1；
③b点时，反应III的Kp=1，设初始CO和H2O的物质的量都为1mol，CO的转化量为xmol，列三段式：，平衡时气体总物质的量为2mol，Kp==1，解得x=0.5，CO的转化率=100%=50%；催化剂活性受温度影响，温度升高至t1后，催化剂活性降低，反应速率减小，CO转化率减小。
15．(1)—90.7kJ/mol
(2) B CMR模式下，只发生反应a，双功能的分子筛膜能及时分离出水蒸气，时平衡右移，二氧化碳产率增大
(3) ＜ 通过计算得出D点平衡常数K小于F点，该反应为吸热反应，升高温度，平衡常数K越大
(4)7CO2+6e—+5H2O=CH3OH+6
【解析】
(1)
由盖斯定律可知，反应a—b可得反应，则△H3=△H1—△H2=(—49.5kJ/mol)—(+41.2 kJ/mol)= —90.7kJ/mol，故答案为：—90.7kJ/mol；
(2)
①A．恒压条件下，气体压强始终不变，则气体压强不再变化不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，故错误；
B．由质量守恒定律可知，反应前后气体的质量相等，反应a是物质的量减小的反应，反应中气体平均相对分子质量增大，则气体平均相对分子质量不再变化说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡，故正确；
C．的比值与化学计量数的比值相等，反应中始终不变，则不再变化不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，故错误；
D．的物质的量之比为不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，故错误；
故选B；
②由表中数据可知模式下，只发生反应a，双功能的分子筛膜能及时分离出水蒸气，时平衡右移，二氧化碳产率增大，故答案为：CMR模式下，只发生反应a，双功能的分子筛膜能及时分离出水蒸气，时平衡右移，二氧化碳产率增大；
(3)
①由图可知，D点二氧化碳和氢气的物质的量比为1：1，二氧化碳的转化率为60%，设容器的体积为1L，起始二氧化碳和氢气的物质的量均为1mol，则平衡时二氧化碳、氢气、一氧化碳和水蒸气的浓度分别为0.4mol/L、0.4mol/L、0.6mol/L和0.6mol/L ，反应的平衡常数K1==2.25，F点二氧化碳和氢气的物质的量比为1.5：1，二氧化碳的转化率为50%，设容器的体积为1L，起始二氧化碳的物质的量为1.5mol、氢气的物质的量为1mol，则平衡时二氧化碳、氢气、一氧化碳和水蒸气的浓度分别为0.75mol/L、0.25mol/L、0.75mol/L和0. 75mol/L ，反应的平衡常数K2==3，该反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，化学平衡常数增大，由F点平衡常数大于D点可知，D点反应温度小于F点，故答案为：＜；通过计算得出D点平衡常数K小于F点，该反应为吸热反应，升高温度，平衡常数K越大；
②由图可知，G点二氧化碳和氢气的物质的量比为1.5：1，二氧化碳的转化率为40%，设容器的体积为1L，起始二氧化碳的物质的量为1.5mol、氢气的物质的量为1mol，则平衡时二氧化碳、氢气、一氧化碳和水蒸气的浓度分别为0.9mol/L、0.4mol/L、0.6mol/L和0. 6mol/L ，反应的平衡常数K3==1，反应达到平衡时由反应达到平衡时，正逆反应速率相等可得：=，== K3=1， 当二氧化碳的转化率为20%时，二氧化碳、氢气、一氧化碳和水蒸气的浓度分别为1.2mol/L、0.7mol/L、0.3mol/L和0. 3mol/L，则=1×=，故答案为：；
(4)
由题意可知，通入二氧化碳的电极为电解池的阴极，在水分子作用下，二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成甲醇和碳酸氢根离子，电极反应式为7CO2+6e—+5H2O=CH3OH+6，故答案为：7CO2+6e—+5H2O=CH3OH+6。
16．(1)CD
(2) BD 在1100℃时，氢气配比对剩余量影响明显，而在775℃时，氢气配比对的剩余量影响不明显；在相同的氢气配比下，1100℃下的剩余量更少
(3) 1.3
【解析】
(1)
A.工业上用焦炭在高温下还原二氧化硅制粗硅时，反应的化学方程式SiO2+2CSi+2CO↑，焦炭少量时也能产生CO，A错误；
B.二氧化硅与氢氟酸在常温常压下能发生反应，生成四氟化硅和水，反应的化学方程式为：SiO2+4HF═SiF4+2H2O，B错误；
C.许多硅酸盐具有多孔的结构，利用孔径不同，这些硅酸盐通常具有筛分分子的作用，C正确；
D. 陶瓷、砖瓦、玻璃、水泥都含有硅酸盐成分，属于硅酸盐产品，D正确；
E.二氧化硅具有良好的导光性，可利用二氧化硅制作的光导纤维，单质硅是良好的半导体材料，常用于制造芯片，E错误；
F.在常温下单质硅的性质稳定，常温下，除与氢氧化钠溶液、氢氟酸反应，与氧气、氯气、硝酸、硫酸等很难发生反应，F错误；
故选：CD；
(2)
①A.该反应是气体分子数增加的反应，加压平衡逆向移动，故A错误；
B. 粗硅通入氯气反应生成物除SiHCl3外，还有SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等，通过蒸馏得到纯净的SiHCl3，故B正确；
C.催化剂不改变平衡移动，则改进催化剂不能提高反应Ⅲ中SiHCl3的平衡转化率，故C错误；
D.可采取选择性膜技术吸收HCl相当于减小生成物浓度，平衡正向移动，可提高SiHCl3的转化率，故D正确；
故答案为：BD；
②在1100℃时，氢气配比对SiHCl3剩余量影响明显，而在775℃时，氢气配比对SiHCl3剩余量影响不明显，在相同的氢气配比下，1100℃下的SiHCl3剩余量更少，所以还原炉中的反应温度选择在1100℃，而不选择775℃；
(3)
①v=v正-v逆=k正x2SiHCl3-k逆xSiH2Cl2xSiCl4，则，a点处于343K曲线上，达到平衡时，SiHCl3的转化率为22%，设起始SiHCl3的物质的量为mmol，，则xSiHCl3=88%，xSiH2Cl2=xSiCl4=11%，达到平衡时，，解得，a点SiHCl3的转化率为20%，列化学平衡三段式：，则xSiHCl3=80%，xSiH2Cl2=xSiCl4=10%，，故答案为：1.3；
②反应1是吸热反应，能量先增大，2mol反应吸收48kJ能量，则6mol反应吸收3×48kJ能量，反应2是放热反应，能量减少，3mol反应减少30kJ能量，则两个连续反应的能量和反应过程的变化示意图为。
17．(1)-130
(2) N 温度升高催化剂活性降低或者升高温度更有利与反应II的进行
(3) ＜ 55.56 d 减小
【解析】
(1)
已知反应热焓变等于生成物的总能量减去反应物的总能量，则52kJ/mol+4×(-242kJ/mol)-2×(-393kJ/mol)-6×0=-130，故答案为：-130；
(2)
①由图可知，N催化下能够在较低的温度下获得较高的CO2转化率和C2H4的选择性，故N的催化效果好，故答案为：N；
②由曲线信息可知，500~800K之间，乙烯的选择性随温度升高而减小，故其原因可能为：温度升高催化剂活性降低或者升高温度更有利与反应II的进行，故答案为：温度升高催化剂活性降低或者升高温度更有利与反应II的进行；
(3)
①由图可知，升高温度，任何反应的反应速率均增大，由图可知X点对应温度小于y点对应温度，故＜，已知z点体系的压强为200kPa，则时，由图可知，z点CO2的平衡转化率为40%，根据三段式分析可知， ，则平衡时，p(CO2)==60kPa，同理：p(H2)=40kPa，p(C2H4)=20kPa，p(H2O)=80kPa，该反应的标准平衡常数==55.56，故答案为：＜；55.56；
②已知速率方程，，、是速率常数，由(1)分析可知， =-130kJ/mol＜0，即升高温度平衡逆向移动，则说明k正随温度变化比k逆随温度变化更慢，图像中曲线bd的斜率小于曲线ac，则曲线ac代表k逆，bd代表k正，且由图2可知，x点为未达到平衡点，且平衡向正反应进行，即k正＞k逆，图中a、b、c、d分别代表x点、z点的速率常数，其中d点表示x点的，由分析可知，k正随温度变化比k逆随温度变化更慢，升高温度时，减小，故答案为：d；减小。
18．(1) C2H2(g)+O2(g)=2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1299.5 kJ/mol +174.3 D
(2)B
(3)＜
(4) 温度不变，化学平衡常数不变。随着通入反应物CH4体积分数的增加，反应体系总压强增大，化学平衡向气体体积减小的逆反应方向移动，导致甲烷的平衡转化率降低 2.52
【解析】
(1)
①燃烧热是1 mol可燃物完全燃烧产生稳定的氧化物时放出的热量。根据表格数据可知乙炔的燃烧热为-1299.5 kJ/mol，则表示乙炔燃烧热的热化学方程式为：C2H2(g)+O2(g)=2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1299.5 kJ/mol；
②反应1：2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g) ΔH1
反应2：2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g) ΔH2
根据盖斯定律，将第一个式子与第二个式子相减，可得C2H4(g)C2H2(g)+3H2(g) ΔH=ΔH1-ΔH2。
根据物质的燃烧热，可得热化学方程式(i)C2H4(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-1411.0 kJ/mol；
(ii)C2H2(g)+O2(g)=2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1299.5 kJ/mol；
(iii)H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.8 kJ/mol
根据盖斯定律，将(i)-(ii)-(iii)，整理可得C2H4(g)C2H2(g)+3H2(g) ΔH=+174.3 kJ/mol，即ΔH1-ΔH2=+174.3 kJ/mol；
③根据燃烧热的含义可得热化学方程式：(ii)C2H2(g)+O2(g)=2CO2(g)+H2O(l) ΔH=-1299.5 kJ/mol；(iii)H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.8 kJ/mol；(iv)CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ/mol；则根据盖斯定律，将(iv)×2-(ii)- (iii)×3，整理可得2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g) ΔH1=+376.3 kJ/mol。体系的自由能ΔG=ΔH-TΔS＜0，反应可自发进行，反应1的ΔS=220.2 J/(mol·K)，则ΔG=ΔH-TΔS=(+376.3 kJ/mol×103J/kJ)-T×220.2 J/(mol·K)＜0，所以T＞1708.9 K，故合理选项是D；
(2)
A．反应在恒温恒容密闭容器中进行，反应1和反应2都是气体物质的量发生变化的反应，若气体总压强不随时间变化，则气体的物质的量不变，反应达到平衡状态，A不符合题意；
B．反应在恒温恒容密闭容器中进行，气体的体积不变；反应混合物都是气体，气体的质量不变，则混合气体密度始终不变，因此不能根据密度不变判断反应是否达到平衡状态，B符合题意；
C．反应混合物都是气体，气体的质量不变。反应1和反应2都是气体物质的量发生变化的反应，若气体平均摩尔质量不随时间变化，则气体的物质的量不变，反应达到了平衡状态，C不符合题意；
D．在这两个反应中，H2都是生成物，反应前后气体的物质的量发生变化，若H2体积分数不随时间变化，则H2的物质的量及体系中气体总物质的量都不变，反应达到平衡状态，D不符合题意；
故合理选项是B；
(3)
根据前边计算可知2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g) ΔH1=+376.3 kJ/mol，该反应的正反应是吸热反应。升高温度，化学平衡正向移动，化学平衡常数增大。2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g)的速率方程为v正=k正c2(CH4)，v逆=k逆c(C2H2)·c3(H2)，v正=v逆，k正c2(CH4)= k逆c(C2H2)·c3(H2)，K=，在T1℃达到平衡时k正=1.5k逆， K1=1.5；T2℃达到平衡时k正=3.0k逆， K2=3.0，K2＞K1，所以T1＜T2；
(4)
①温度不变化学平衡常数不变。反应1和反应2的反应物只有CH4一种，增大CH4的浓度，反应正向进行，导致生成物浓度增大，气体总压强增大对化学平衡移动的影响大于浓度增大对化学平衡移动的影响。根据平衡移动原理，在其它条件不变时，随着混合气体反应物中CH4的体积分数的增加，反应体系总压强增大，化学平衡逆向移动，导致甲烷的平衡转化率反而降低；
②假设通入的CH4、N2混合气体总物质的量为10a mol，在M点CH4占气体总物质的量的0.6，则通入CH4的物质的量为n(CH4)=6a mol，n(N2)=4a mol。甲烷平衡转化率为40%，则反应消耗的CH4的物质的量为6a mol×40%=2.4a mol，未反应的甲烷的物质的量为6a mol×(1-40%)=3.6a mol。根据M点时乙炔的选择性为75% ，可知反应1：2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g)消耗CH4的物质的量为2.4a mol×75%=1.8a mol，根据物质反应转化关系可知其产生C2H2(g)为0.9a mol，产生H2(g)为2.7a mol；发生反应2：2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g)消耗CH4的物质的量为2.4a mol×25%=0.6a mol，根据物质反应转化关系可知其产生C2H4(g)为0.3a mol，产生H2(g)为0.6a mol，则平衡时气体总物质的量n(总)=n(N2)+n(CH4)+n(C2H2)+n(C2H4)+n(H2)=4a mol+3.6a mol+0.9a mol+0.3a mol+(2.7a+0.6a)mol=12.1a mol，所以该条件下反应2的化学平衡常数Kp=。
19．(1) b 加入CO2可提高反应①中EB的转化率，作为稀释气降低乙苯脱氢反应的分压并消耗H2，促进乙苯脱氢反应平衡向正反应方向移动，进而提高乙苯平衡转化率 I
(2) 0.27
(3) 不变 3.0
(4) 0.08mol
【解析】
(1)
投料为仅EB或EB与N2时，只发生反应I，当n(EB):n(N2)=1:10，由于总压强不变，所以EB的分压减小，相当于减小压强，反应I的平衡正向移动，EB的转化率增大，所以曲线b代表原料气配比为n(EB):n(N2)=1:10；CO2作为稀释气，降低乙苯分压并消耗氢气，促进乙苯脱氢反应平衡向正反应方向移动，进而提高乙苯的平衡转化率，故二氧化碳的作用为：加入CO2可提高反应I中EB的转化率，作为稀释气降低乙苯脱氢反应的分压并消耗H2，促进乙苯脱氢反应平衡向正反应方向移动，进而提高乙苯平衡转化率；反应I的活化能大，为决速步骤，故EB脱氢反应的速率由步骤I决定；
(2)
设p(H2)=p(NH3)=4xkPa，可列出三段式：
，
，
平衡时烧瓶中的压强为33kPa，故2x+4x+4x+x=33，x=3，故氮气的总分压为3x=9，体积分数为φ(N2)=933=0.27，反应I中各物质的物质的量分数为N2（0.27），H2（1233=0.364），；
(3)
平衡常数只与温度有关，温度不变Kp不变；当温度为500℃，平衡体系压强为2.3MPa，不含惰性气体时，平衡时氨气的含量为ω， ，温度不变，体系中有13%的惰性气体，欲使平衡时氨气的含量仍为ω，此时将压强调整为P1，，两个ω相等，解出P1=3.0MPa；
(4)
该装置为电解池，石墨(2)为阳极，石墨(1)为阴极。根据图示，氰根与次氯酸根、氢氧根反应生成氮气、碳酸根、氯离子，离子方程式为：；石墨(1)为阴极，发生的电极反应为： ，标况下生成气体4.48L时，电路中转移电子数为0.4mol；右侧为阳极，电极上发生的反应为2Cl--2e-=Cl2(1)，(2)，(3)；反应(1)消耗的阴离子由左室通过阴离子交换膜迁移的阴离子补充、(2)前后离子个数不变，反应(3)的离子个数发生了变化，故右室中离子个数变化发生在反应(3)中。在阳极室的总反应可以看成CN-失去电子生成N2的反应，根据反应(3)，当2mol CN-参与反应电路中转移10mol电子生成1molN2；石墨（1）标况下生成气体4.48L时，电路中转移电子数为0.4mol，设此时生成的N2的物质的量为xmol，则，x=0.04mol，反应(3)中9个离子变成了7个离子，故生成0.04molN2时离子的物质的量变化了。
20．(1) >
(2) ② 由题中阿伦尼乌斯公式可知，升高相同的温度，活化能越大，速率常数k增大的越多，，故升高温度，对1，4加成产物的生成速率提高更有利
(3) 2，3-二甲基-1，4-二溴-2-丁烯 在极性大的溶剂中进行反应
(4) 80%
【解析】
(1)
由反应历程及能量变化图示可知，反应物总能量高于生成物总能量，则转化为是放热反应，反应②-①得到→，根据盖斯定律，＜0，则m＞n；转化为的，转化为的，这个过程中===，
(2)
由题中阿伦尼乌斯公式可知，升高相同的温度，活化能越大，速率常数k增大的越多，，故升高温度，对1，4加成产物的生成速率提高更有利，则其他条件不变的情况下，升高反应温度，对反应②的速率提高更有利；
(3)
由图可知，的能量低于，较稳定，反应生成的容易转化为，则反应达平衡后产物中含量更大，主链含有4个C原子，1、4号C原子上含有Br原子，2、3号C原子上含有甲基，2号C原子含有碳碳双键，则该物质的名称为2，3-二甲基-1，4-二溴-2-丁烯；有题目中信息可知，溶剂极性越大越容易发生1，4加成，故若要提高该产物在平衡体系中的物质的量分数，还可采取的措施是在极性大的溶剂中进行反应；
(4)
设反应生成x mol，反应③的平衡常数，则生成的物质的量为4x mol，则产物的选择性百分比为=80%；反应开始时，加入1.0mol，的平衡转化率为，则消耗的物质的量为 mol，则消耗Br2的物质的量为 mol，平衡时为b mol，故开始加入的为；消耗的物质的量为 mol，生成和的总物质的量为 mol，产物的选择性百分比为80%，则生成的物质的量为= mol，平衡时，的物质的量为，为b mol，各物质总物质的量为(1+b)mol，则反应①的平衡常数=。
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