2023届高考化学二轮复习化学反应原理综合题专题作业含解析

这是一份2023届高考化学二轮复习化学反应原理综合题专题作业含解析，共44页。试卷主要包含了5 kJ·ml－1，1 kJ·ml－1，6 kJ·ml－1，8 kJ·ml－1等内容，欢迎下载使用。

化学反应原理综合题

1.(2022·临沂模拟)二甲醚(CH3OCH3)被称为“21世纪的清洁燃料”。以CO2、H2为原料制备二甲醚涉及的主要反应如下：
Ⅰ.2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　ΔH1＝－122.5 kJ·mol－1
Ⅱ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH2＝＋41.1 kJ·mol－1
回答下列问题：
(1)反应2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)的ΔH＝__________________________________________________________。
(2)在压强、CO2和H2的起始投料一定的条件下，发生反应Ⅰ、Ⅱ，实验测得CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图所示。

已知：CH3OCH3的选择性＝×100%
其中表示平衡时CH3OCH3的选择性的是曲线________(填“①”或“②”)；温度高于300 ℃时，曲线②随温度升高而升高的原因是__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________；
为同时提高CO2的平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性，应选择的反应条件为________(填标号)。
a.低温、低压 b.高温、高压
c.高温、低压 d.低温、高压
(3)也可以利用甲醇脱水制备二甲醚：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)。已知：ln Kp＝－2.205＋，其中Kp为以分压表示的平衡常数，T为热力学温度。
①为提高CH3OCH3的平衡产率，可以采取的措施有__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________(任写一条)。
②473 K时，在密闭容器中加入一定量CH3OH(g)，采用合适的催化剂进行反应，达到平衡时体系中CH3OCH3(g)的物质的量分数为________(填标号)。
a.< b.
c.～ d.
(4)对于反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝＋41.1 kJ·mol－1，反应速率v＝v正－v逆＝k正p(CO2)·p(H2)－k逆p(CO)·p(H2O)，其中k正、k逆分别为正、逆反应速率常数，p为气体的分压(分压＝总压×物质的量分数)。
①降低温度，k正－k逆________(填“增大”、“减小”或“不变”)；
②在T K，101 kPa下，按照n(CO2)∶n(H2)＝1∶1投料，CO2的转化率为50%时，＝，用气体分压表示的平衡常数Kp＝________。
2.(2021·潍坊模拟)“一碳化学”是指以研究分子中只含有一个碳原子的化合物为原料合成一系列化工产品的化学。研究和深度开发CO、CO2的应用对构建生态文明社会具有重要的意义。回答下列问题：
(1)相关物质的燃烧热(1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的化合物时放出的热量)数据如下表所示：
物质
C(s)
CO(g)
H2(g)
燃烧热ΔH(kJ·mol－1)
－393.5
－283
－286
已知：H2O(g)===H2O(l)　ΔH＝－44 kJ·mol－1
写出C(s)与H2O(g)生成CO和H2的热化学方程式____________________
__________________________________________________________。
(2)工业上，在Rh基催化剂的作用下发生反应CO(g)＋3H2(g)CH4(g)＋H2O(g)。向恒容密闭容器中通入1 mol CO(g)和3 mol H2(g)，在催化剂表面上反应历程和能量变化如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。
①据图可知，该反应为________(填“放热”“吸热”)反应；对该反应的反应速率影响最大的基元反应方程式为___________________________________
__________________________________________________________。

②化学反应速率方程中各物质浓度的指数称为各物质的反应级数，反应级数越大，表示该物质浓度对反应速率影响越大。该反应的反应速率及反应级数随温度变化如图所示

据图可知，为提高反应速率，适宜的反应条件为________；温度再高反应速率大幅度降低的原因可能为________________________________________
__________________________________________________________。
(3)CO2和H2在催化剂作用下可发生以下两个反应：
ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－48.5 kJ·mol－1
ⅱ.2CO2(g)＋5H2(g)C2H2(g)＋4H2O(g)　ΔH2＝＋37.1 kJ·mol－1
①升高温度，C2H2的含量增大的原因是_________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________。
②恒温恒压密闭容器中，加入2 mol CO2(g)和4 mol H2(g)，初始压强为p0，在300 ℃发生反应，反应达平衡时，CO2的转化率为50%，容器容积减小25%，则反应ⅰ的压强平衡常数Kp＝________(结果保留1位小数)。
3.(2021·宁德一模)氮氧化物和 SO2是大气主要污染物，研究它们的转化关系有利于防治污染。
已知：Ⅰ.2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)
ΔH＝－113.0 kJ·mol－1
Ⅱ.2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)
ΔH＝－196.6 kJ·mol－1
Ⅲ.NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)　ΔH
(1)ΔH＝________。
(2)在100 ℃时，将1 mol NO2与1 mol SO2的混合气体置于绝热恒容密闭容器中发生反应，正反应速率随时间变化的趋势如图所示，a、b、c三点对应条件下的平衡常数分别表示为Ka、Kb、Kc，则Ka、Kb、Kc的大小关系为________，下列说法正确的是________。(填字母)

A.反应在b点达到平衡状态
B.从t1到t3逆反应的速率先增大后减小
C.a、b、c三点中，c点SO2的转化率最大
(3)SO2催化氧化是工业生产硫酸的重要步骤，在0.1 Mpa、450 ℃的恒压容器中测得相关数据如表。

起始原料气体积分数
平衡混合气体积分数
SO2
7%
0.18%
O2
11%
7.86%
SO3
0%
7.06%
N2
82%
84.9%
该温度下用分压表示的平衡常数(气体分压＝总压×物质的量分数)Kp＝__________________________________________________________
__________________________________________________________(列出计算式)。
写出一种能提高SO2平衡转化率的措施____________________________。
(4)Li/SO2电池以LiBr－AN(乙腈)、液态SO2为电解质溶液，放电时有白色的连二亚硫酸锂(Li2S2O4)沉淀生成。
①放电时的正极反应式为____________________________________。
②该电池比能量高达300 Wh/kg(电池的比能量是指单位质量的电极材料能释放出的最大电能)，该电池比能量高的原因是_________________________
__________________________________________________________。
4.(2022·1月辽宁普通高校招生考试适应性测试，18)环氧乙烷是高效消毒剂，可用于口罩等医用品消毒，工业常用乙烯氧化法生产。
主反应：2CH2===CH2(g)＋O2(g)
(g)　ΔH1＝－209.8 kJ·mol－1
副反应：CH2===CH2(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH2＝－1 323.0 kJ·mol－1
回答下列问题：
(1)C2H4的燃烧热ΔH＝－1 411.0 kJ·mol－1，则环氧乙烷(g)的燃烧热ΔH＝__________。
(2)以下既能加快反应速率又能提高环氧乙烷产率的方法有________(填标号)。
A.降低温度 B.向容器中充入N2使压强增大
C.采用改性的催化剂 D.用空气替代氧气
(3)已知：，合成过程中的温度与氯乙醇的平衡产率关系如图a，30 ℃下原料投料比与氯乙醇的平衡产率关系如图b。

反应随温度升高平衡产率降低的可能原因为__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________；
其他条件不变时，降低环氧乙烷与HCl的投料比，环氧乙烷的平衡转化率将__________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)环氧乙烷经水解可得到乙二醇。乙二醇易溶于水的原因为__________________________________________________________；
写出乙二醇－氧气碱性燃料电池的负极反应式：__________________________________________________________
__________________________________________________________。
5.(2021·全国乙卷)一氯化碘(ICl)是一种卤素互化物，具有强氧化性，可与金属直接反应，也可用作有机合成中的碘化剂。回答下列问题：
(1)历史上海藻提碘中得到一种红棕色液体，由于性质相似，Liebig误认为是ICl，从而错过了一种新元素的发现，该元素是________________。
(2)氯铂酸钡(BaPtCl6)固体加热时部分分解为BaCl2、Pt和Cl2，376.8 ℃时平衡常数Kp′＝1.0×104 Pa2。在一硬质玻璃烧瓶中加入过量BaPtCl6，抽真空后，通过一支管通入碘蒸气(然后将支管封闭)。在376.8 ℃，碘蒸气初始压强为20.0 kPa。376.8 ℃平衡时，测得烧瓶中压强为32.5 kPa，则pICl＝________________ kPa，反应2ICl(g)Cl2(g)＋I2(g)的平衡常数K＝________(列出计算式即可)。
(3)McMorris测定和计算了在136～180 ℃范围内下列反应的平衡常数Kp：
2NO(g)＋2ICl(g)2NOCl(g)＋I2(g)　Kp1
2NOCl(g)2NO(g)＋Cl2(g)　Kp2
得到lg Kp1～和lg Kp2～均为线性关系，如下图所示：

①由图可知，NOCl分解为NO和Cl2反应的ΔH________0(填“大于”或“小于”)。
②反应2ICl(g)Cl2(g)＋I2(g)的K＝________(用Kp1、Kp2表示)；该反应的ΔH________0(填“大于”或“小于”)，写出推理过程：__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________。
(4)Kistiakowsky曾研究了NOCl光化学分解反应，在一定频率(ν)光的照射下机理为：
NOCl＋hν―→NOCl*
NOCl＋NOCl*―→2NO＋Cl2
其中hν表示一个光子能量，NOCl*表示NOCl的激发态。可知，分解1 mol的NOCl需要吸收________ mol的光子。
6.[2022·厦门外国语学校适应性考试(5月)，13]甲烷－CO2重整反应可以得到用途广泛的合成气，已知方程式为CH4(g)＋CO2(g)===2H2(g)＋2CO(g)　ΔH>0。回答下列问题：
(1)相关物质的燃烧热数据如表所示：
物质
CH4(g)
CO(g)
H2(g)
燃烧热(kJ/mol)
890.3
283.0
285.8
①ΔH＝________ kJ·mol－1。
②用Ni基双金属催化，反应的活化能降低，ΔH________(填“变大”“变小”或者“不变”)。
(2)控制其他条件不变，改变温度对合成气中甲烷质量分数的影响如图。

若充入a mol CH4，经过2小时后达到如图A点，2小时内用CH4表示的平均反应速率为________ mol/h(用a表示)；假设A为平衡态，此时压强为2 MPa，平衡常数Kp＝________(用平衡分压代替平衡浓度，分压＝总压×物质的量分数，保留2位小数)。
(3)甲烷的重整反应速率可以表示为η＝k·p(CH4) [p(CH4)是指甲烷的分压]，其中k为速率常数。下列说法正确的是________。
a.增加甲烷的浓度，η增大 b.增加CO2浓度，η增大
c.及时分离合成气，η增大 d.通过升高温度，提升k
(4)一定温度下反应会出现积碳现象而降低催化剂活性。图是Ni基双金属催化剂抗积碳的示意图。

结合图示：
①写出一个可能的积碳反应方程式____________________________
__________________________________________________________。
②金属钴能有效消碳的原因是_______________________________
__________________________________________________________。
7.(2021·河北卷)当今，世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点，因此，研发二氧化碳利用技术、降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。
(1)大气中的二氧化碳主要来自煤、石油及其他含碳化合物的燃烧。已知25 ℃时，相关物质的燃烧热数据如下表：
物质
H2(g)
C(石墨，s)
C6H6(l)
燃烧热ΔH(kJ·mol－1)
－285.8
－393.5
－3 267.5
则25 ℃时H2(g)和C(石墨，s)生成C6H6(l)的热化学方程式为__________________________________________________________。
(2)雨水中含有来自大气的CO2，溶于水中的CO2进一步和水反应，发生电离：
①CO2(g)CO2(aq)
②CO2(aq)＋H2O(l)H＋(aq)＋HCO(aq)
25 ℃时，反应②的平衡常数为K2。
溶液中CO2的浓度与其在空气中的分压成正比(分压＝总压×物质的量分数)，比例系数为ymol·L－1·kPa－1，当大气压强为p kPa，大气中CO2(g)的物质的量分数为x时，溶液中H＋浓度为________ mol·L－1(写出表达式，考虑水的电离，忽略HCO的电离)。
(3)105 ℃时，将足量的某碳酸氢盐(MHCO3)固体置于真空恒容容器中，存在如下平衡：
2MHCO3(s)M2CO3(s)＋H2O(g)＋CO2(g)
上述反应达平衡时体系的总压为46 kPa。
保持温度不变，开始时在体系中先通入一定量的CO2(g)，再加入足量MHCO3(s)，欲使平衡时体系中水蒸气的分压小于5 kPa，CO2(g)的初始压强应大于________kPa。
(4)我国科学家研究Li－CO2电池，取得了重大科研成果。回答下列问题：
①Li－CO2电池中，Li为单质锂片，则该电池中的CO2在________(填“正”或“负”)极发生电化学反应。研究表明，该电池反应产物为碳酸锂和单质碳，且CO2电还原后与锂离子结合形成碳酸锂按以下4个步骤进行，写出步骤Ⅲ的离子方程式。
Ⅰ.2CO2＋2e－===C2OⅡ.C2O===CO2＋CO
Ⅲ.________________ Ⅳ.CO＋2Li＋===Li2CO3
②研究表明，在电解质水溶液中，CO2气体可被电化学还原。
Ⅰ.CO2在碱性介质中电还原为正丙醇(CH3CH2CH2OH)的电极反应方程式为__________________________________________________________
__________________________________________________________。
Ⅱ.在电解质水溶液中，三种不同催化剂(a、b、c)上CO2电还原为CO的反应进程中(H＋电还原为H2的反应可同时发生)，相对能量变化如图。由此判断，CO2电还原为CO从易到难的顺序为________(用a、b、c字母排序)。


8.(2021·湖南卷)氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过下面两种方法由氨气得到氢气。
方法Ⅰ.氨热分解法制氢气
相关化学键的键能数据
化学键
N≡N
H—H
N—H
键能E/(kJ·mol－1)
946
436.0
390.8
在一定温度下，利用催化剂将NH3分解为N2和H2。回答下列问题：
(1)反应2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)　ΔH＝________kJ·mol－1；
(2)已知该反应的ΔS＝198.9 J·mol－1·K－1，在下列哪些温度下反应能自发进行？ ________(填标号)；
A.25 ℃ B.125 ℃
C.225 ℃ D.325 ℃
(3)某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下，将
0.1 mol NH3通入3 L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200 kPa)，各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。

①若保持容器容积不变，t1时反应达到平衡，用H2的浓度变化表示0～t1时间内的反应速率v(H2)＝________ mol·L－1·min－1(用含t1的代数式表示)；
②t2时将容器容积迅速缩小至原来的一半并保持不变，图中能正确表示压缩后N2分压变化趋势的曲线是________(用图中a、b、c、d表示)，理由是__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________；
③在该温度下，反应的标准平衡常数K⊖＝________[已知：分压＝总压×该组分物质的量分数，对于反应dD(g)＋eE(g)gG(g)＋hH(g)　K⊖＝，其中p⊖＝100 kPa，pG、pH、pD、pE为各组分的平衡分压]。
方法Ⅱ.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。

(4)电解过程中OH－的移动方向为________________(填“从左往右”或“从右往左”)；
(5)阳极的电极反应式为______________________________。
9.(2021·全国甲卷)二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：
(1)二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：
CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)
该反应一般认为通过如下步骤来实现：
①CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH1＝＋41 kJ·mol－1
②CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)　ΔH2＝－90 kJ·mol－1
总反应的ΔH＝________ kJ·mol－1；若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是________(填标号)，判断的理由是__________________________________________________________。

(2)合成总反应在起始物n(H2)/n(CO2)＝3时，在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的物质的量分数为x(CH3OH)，在t＝250 ℃下的x(CH3OH)～p、在p＝5×105 Pa下的x(CH3OH)～t如图所示。

①用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式Kp＝__________________________________________________________；
②图中对应等压过程的曲线是________，判断的理由是
__________________________________________________________
__________________________________________________________；
③当x(CH3OH)＝0.10时，CO2的平衡转化率α＝________，反应条件可能为________或________。
10.(2022·1月福建学业水平选择性考适应性测试，13)低能耗高效率的合成氨技术开发是实现氨燃料化利用的基础。探索新型合成氨技术是该领域研究热点之一。
回答下列问题：
(1)哈伯合成氨在较高温度下以氢气做氢源，氢气可由天然气制备。
CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)
下表列出了几种化学键的键能：
化学键
H—H
C—H
H—O

键能kJ/mol
436
413
467
1 072
①298 K时，上述反应的ΔH＝________。
②为提高CH4的平衡转化率，可采用的措施是________。
A.使用合适的催化剂 B.采用较高的温度
C.采用较高的压强 D.延长反应时间
③在1 L刚性密闭容器中充入0.2 mol CH4和1.0 mol H2O进行反应，加热时容器内温度升高。当温度升高至900 K，若容器内n(CO)＝0.1 mol，此时反应________(填“正向进行”“逆向进行”“处于平衡状态”)，若保持900 K，达到平衡时再往容器内充入0.1 mol He，v正________(填“增大”“减小”“不变”)(已知：900 K时反应的平衡常数为1.2)。
(2)催化剂的选择是合成氨的核心技术之一，使用催化剂1或催化剂2合成氨，产氨速率与温度的关系如图。

①根据由图判断，活化能Ea1________Ea2(填“>”“＝”“＜”，下同)。
②使用催化剂1或催化剂2时，合成氨的ΔH1________ΔH2。
(3)电催化氮气还原合成氨是一种常温常压条件下利用水作为氢源的低碳环保路线，如图是电催化合成氨装置示意图。

①a电极应该连接电源________极。②电催化合成氨的化学方程式为__________________________________________________________
__________________________________________________________。

化学反应原理综合题专题训练

1.(2022·临沂模拟)二甲醚(CH3OCH3)被称为“21世纪的清洁燃料”。以CO2、H2为原料制备二甲醚涉及的主要反应如下：
Ⅰ.2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　ΔH1＝－122.5 kJ·mol－1
Ⅱ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH2＝＋41.1 kJ·mol－1
回答下列问题：
(1)反应2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)的ΔH＝__________________________________________________________。
(2)在压强、CO2和H2的起始投料一定的条件下，发生反应Ⅰ、Ⅱ，实验测得CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图所示。

已知：CH3OCH3的选择性＝×100%
其中表示平衡时CH3OCH3的选择性的是曲线________(填“①”或“②”)；温度高于300 ℃时，曲线②随温度升高而升高的原因是__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________；
为同时提高CO2的平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性，应选择的反应条件为________(填标号)。
a.低温、低压 b.高温、高压
c.高温、低压 d.低温、高压
(3)也可以利用甲醇脱水制备二甲醚：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)。已知：ln Kp＝－2.205＋，其中Kp为以分压表示的平衡常数，T为热力学温度。
①为提高CH3OCH3的平衡产率，可以采取的措施有__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________(任写一条)。
②473 K时，在密闭容器中加入一定量CH3OH(g)，采用合适的催化剂进行反应，达到平衡时体系中CH3OCH3(g)的物质的量分数为________(填标号)。
a.< b.
c.～ d.
(4)对于反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝＋41.1 kJ·mol－1，反应速率v＝v正－v逆＝k正p(CO2)·p(H2)－k逆p(CO)·p(H2O)，其中k正、k逆分别为正、逆反应速率常数，p为气体的分压(分压＝总压×物质的量分数)。
①降低温度，k正－k逆________(填“增大”、“减小”或“不变”)；
②在T K，101 kPa下，按照n(CO2)∶n(H2)＝1∶1投料，CO2的转化率为50%时，＝，用气体分压表示的平衡常数Kp＝________。
答案　(1)－204.7 kJ·mol－1
(2)①　高于300 ℃时，以反应Ⅱ为主，反应Ⅱ为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大　d
(3)①将产物CH3OCH3或H2O液化移去、降低温度　②c
(4)①减小　②0.8
解析　(1)由盖斯定律得，ΔH＝－2ΔH2＋ΔH1＝(－2×41.1－122.5) kJ/mol＝－204.7 kJ/mol。
(2)升高温度，平衡向吸热方向移动(即ΔH>0方向)，所以Ⅰ向逆向移动，Ⅱ向正向移动。CH3OCH3变少，CO2增多，故CH3OCH3的选择性应一直减小，故表示平衡时CH3OCH3的选择性是曲线①。当t>300 ℃时，曲线②(CO2平衡转化率)随温度升高而升高的原因是：反应Ⅰ的ΔH<0，Ⅱ的ΔH>0，升高温度使CO2转化为CO的平衡转化率上升，使CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度，故温度>300 ℃时，反应Ⅱ占主导。增大压强，反应向气体分子数减小的方向进行。若想提高CH3OCH3选择性，应向Ⅰ的正反应方向，Ⅱ的逆反应方向进行，即条件为高压、低温。
(3)①Kp＝，又由ln Kp＝－2.205＋，Kp增大，则CH3OCH3产率增大，故应降低温度。
②由三段式，假设CH3OCH3起始浓度为2 mol/L

将T＝473 K代入ln Kp＝－2.205＋，得Kp＝33.835，所以，＝33.835，x＝0.92>，所以CH3OCH3(g)的物质的量分数>。
(4)①降低温度，向放热方向进行(即ΔH<0)，故本题向逆向进行，故k正－k逆减小；
②设初始n(CO2)＝2 mol/L，

v正＝k正p(CO2)·p(H2)，v逆＝k逆p(CO)·p(H2O)，
此时＝·＝，
代入数据得，＝，因kp＝，当反应达到平衡时，v正＝v逆，＝·＝1，则kp＝＝0.8。
2.(2021·潍坊模拟)“一碳化学”是指以研究分子中只含有一个碳原子的化合物为原料合成一系列化工产品的化学。研究和深度开发CO、CO2的应用对构建生态文明社会具有重要的意义。回答下列问题：
(1)相关物质的燃烧热(1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的化合物时放出的热量)数据如下表所示：
物质
C(s)
CO(g)
H2(g)
燃烧热ΔH(kJ·mol－1)
－393.5
－283
－286
已知：H2O(g)===H2O(l)　ΔH＝－44 kJ·mol－1
写出C(s)与H2O(g)生成CO和H2的热化学方程式____________________
__________________________________________________________。
(2)工业上，在Rh基催化剂的作用下发生反应CO(g)＋3H2(g)CH4(g)＋H2O(g)。向恒容密闭容器中通入1 mol CO(g)和3 mol H2(g)，在催化剂表面上反应历程和能量变化如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。
①据图可知，该反应为________(填“放热”“吸热”)反应；对该反应的反应速率影响最大的基元反应方程式为___________________________________
__________________________________________________________。

②化学反应速率方程中各物质浓度的指数称为各物质的反应级数，反应级数越大，表示该物质浓度对反应速率影响越大。该反应的反应速率及反应级数随温度变化如图所示

据图可知，为提高反应速率，适宜的反应条件为________；温度再高反应速率大幅度降低的原因可能为________________________________________
__________________________________________________________。
(3)CO2和H2在催化剂作用下可发生以下两个反应：
ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－48.5 kJ·mol－1
ⅱ.2CO2(g)＋5H2(g)C2H2(g)＋4H2O(g)　ΔH2＝＋37.1 kJ·mol－1
①升高温度，C2H2的含量增大的原因是_________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________。
②恒温恒压密闭容器中，加入2 mol CO2(g)和4 mol H2(g)，初始压强为p0，在300 ℃发生反应，反应达平衡时，CO2的转化率为50%，容器容积减小25%，则反应ⅰ的压强平衡常数Kp＝________(结果保留1位小数)。
答案　(1)C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋131.5 kJ·mol－1　(2)①放热　CH＋H*===CH4(g)　②温度为800 K，增大H2浓度　催化剂活性降低或H2级数的影响减小　(3)①温度升高，平衡ⅱ正向移动　升高温度平衡ⅰ逆向移动，使c(CO2)和c(H2)的浓度增大，也能促进平衡ⅱ正向移动，所以C2H2的含量增大　
②7.8p
解析　(1)C(s)＋O2(g)===CO2(g)　
ΔH1＝－393.5 kJ·mol－1；
CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2＝－283 kJ·mol－1；
H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH3＝－286 kJ·mol－1；
H2O(g)===H2O(l)　ΔH4＝－44 kJ·mol－1，根据盖斯定律可得：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)
ΔH＝ΔH1－ΔH2－ΔH3＋ΔH4＝131.5 kJ·mol。
(2)①由图可知：E(反应物)>E(生成物)，所以该反应放热；反应快慢取决于活化能最大的步骤，CH＋H*===CH4(g)。
②根据图中信息可知，温度为800 K和反应级数为1.7时，反应级数最大，表示该物质浓度对反应速率影响越大，为提高反应速率，适宜的反应条件为：温度为800 K，增大H2浓度；温度再高反应速率大幅度降低的原因可能为催化剂活性降低或H2级数的影响减小。
(3)①升高温度，C2H2的含量增大的原因是因为反应ⅱ为吸热反应，升高温度平衡会向正向移动；反应ⅰ为放热反应，升高温度平衡逆向移动。
②设反应ⅰ中CO2反应了x mol，反应ⅱ中CO2反应了2y mol


根据pV＝nRT可知，恒温恒压容器，V减小25%，可知n减少25%，故反应后n总＝6×＝4.5 mol，

解得，
n(CO2)＝1 mol，n(H2)＝1.25 mol，n(CH3OH)＝0.5 mol，n(H2O)＝1.5 mol
Kp＝＝＝7.8p。
3.(2021·宁德一模)氮氧化物和 SO2是大气主要污染物，研究它们的转化关系有利于防治污染。
已知：Ⅰ.2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)
ΔH＝－113.0 kJ·mol－1
Ⅱ.2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)
ΔH＝－196.6 kJ·mol－1
Ⅲ.NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)　ΔH
(1)ΔH＝________。
(2)在100 ℃时，将1 mol NO2与1 mol SO2的混合气体置于绝热恒容密闭容器中发生反应，正反应速率随时间变化的趋势如图所示，a、b、c三点对应条件下的平衡常数分别表示为Ka、Kb、Kc，则Ka、Kb、Kc的大小关系为________，下列说法正确的是________。(填字母)

A.反应在b点达到平衡状态
B.从t1到t3逆反应的速率先增大后减小
C.a、b、c三点中，c点SO2的转化率最大
(3)SO2催化氧化是工业生产硫酸的重要步骤，在0.1 Mpa、450 ℃的恒压容器中测得相关数据如表。

起始原料气体积分数
平衡混合气体积分数
SO2
7%
0.18%
O2
11%
7.86%
SO3
0%
7.06%
N2
82%
84.9%
该温度下用分压表示的平衡常数(气体分压＝总压×物质的量分数)Kp＝__________________________________________________________
__________________________________________________________(列出计算式)。
写出一种能提高SO2平衡转化率的措施____________________________。
(4)Li/SO2电池以LiBr－AN(乙腈)、液态SO2为电解质溶液，放电时有白色的连二亚硫酸锂(Li2S2O4)沉淀生成。
①放电时的正极反应式为____________________________________。
②该电池比能量高达300 Wh/kg(电池的比能量是指单位质量的电极材料能释放出的最大电能)，该电池比能量高的原因是_________________________
__________________________________________________________。
答案　(1)－41.8 kJ/mol　(2)Ka＞Kb＞Kc　B
(3)＝≈1.96×105 MPa－1　增大体系的压强、降低温度，及时分离出三氧化硫等(答案合理即可)　(4)①2SO2＋2e－＋2Li＋===Li2S2O4↓
②锂的相对原子质量为7是所有金属中最小的，所以该电池比能量高
解析　(1)根据盖斯定律×(Ⅱ－Ⅰ)＝Ⅲ得Ⅲ，可得NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)　ΔH＝(－196.6＋113) kJ/mol＝－41.8 kJ/mol；(2)该反应为放热反应，二氧化氮和二氧化硫在绝热恒容密闭容器中发生反应时，放出的热量使反应温度升高，则反应温度的高低顺序为c＞b＞a，升高温度，化学平衡向逆反应方向移动，化学平衡常数减小，则Ka、Kb、Kc的大小关系为Ka＞Kb＞Kc，二氧化氮和二氧化硫在绝热恒容密闭容器中发生反应时，反应物浓度减小，使反应速率减小，该反应为放热反应，放出的热量使反应温度升高，使反应速率增大，b点正反应速率最大，说明温度对反应速率的影响大于浓度对反应速率的影响，但不能说明反应达到平衡状态，故A错误；从t1到t3的过程中，反应开始时，温度对反应速率的影响大于浓度对反应速率的影响，逆反应的速率先增大，后反应物浓度减小对反应速率的影响大于温度对反应速率的影响，反应速率减小，则逆反应的速率先增大后减小，故B正确；由图可知，b的正反应速率最大，消耗二氧化硫的浓度最大，则b点SO2的转化率最大，故C错误；(3)催化氧化的方程式O2＋2SO22SO3，Kp＝＝≈1.96×105 MPa－1，O2＋2SO22SO3为放热的气体计量数减小的可逆反应，能提高SO2平衡转化率的措施有，增大体系的压强、降低温度，及时分离出三氧化硫等；(4)①SO2在正极得到电子与Li＋结合生成Li2S2O4，则放电时正极的电极反应式为2SO2＋2e－＋2Li＋===Li2S2O4↓；②比能量是指消耗单位质量的电极所释放的电量，锂的相对原子质量为7是所有金属最小的，所以该电池比能量高。
4.(2021·1月辽宁普通高校招生考试适应性测试，18)环氧乙烷是高效消毒剂，可用于口罩等医用品消毒，工业常用乙烯氧化法生产。
主反应：2CH2===CH2(g)＋O2(g)
(g)　ΔH1＝－209.8 kJ·mol－1
副反应：CH2===CH2(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH2＝－1 323.0 kJ·mol－1
回答下列问题：
(1)C2H4的燃烧热ΔH＝－1 411.0 kJ·mol－1，则环氧乙烷(g)的燃烧热ΔH＝__________。
(2)以下既能加快反应速率又能提高环氧乙烷产率的方法有________(填标号)。
A.降低温度 B.向容器中充入N2使压强增大
C.采用改性的催化剂 D.用空气替代氧气
(3)已知：，合成过程中的温度与氯乙醇的平衡产率关系如图a，30 ℃下原料投料比与氯乙醇的平衡产率关系如图b。

反应随温度升高平衡产率降低的可能原因为__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________；
其他条件不变时，降低环氧乙烷与HCl的投料比，环氧乙烷的平衡转化率将__________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)环氧乙烷经水解可得到乙二醇。乙二醇易溶于水的原因为__________________________________________________________；
写出乙二醇－氧气碱性燃料电池的负极反应式：__________________________________________________________
__________________________________________________________。
答案　(1)－1 306.1 kJ·mol－1　(2)C　(3)反应的ΔH＜0，升高温度，平衡逆向移动，导致平衡产率降低　增大　(4)乙二醇分子中有2个—OH，与水分子形成氢键　HOCH2CH2OH－10e－＋14OH－===2CO＋10H2O
解析　(1)已知C2H4的燃烧热ΔH＝－1 411.0 kJ·mol－1，则有C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH3＝－1 411.0 kJ·mol－1，根据盖斯定律可得：
＋O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝＝－1 306.1 kJ·mol－1。(2)降低温度会使得反应速率降低，不选A；向容器中充入N2使压强增大，若该容器的体积恒定，则该反应的反应速率不变且环氧乙烷的产率不变，不选B；采用改性催化剂，副反应减少，环氧乙烷转化率提高，选C；用空气代替氧气，氧气的浓度降低，反应速率降低，不选D。
(3)已知：，可能因为该反应的ΔH＜0，升高温度，平衡逆向移动，导致平衡产率降低；若其他条件不变时，降低环氧乙烷与HCl的投料比，则HCl的投料更多，环氧乙烷的平衡转化率将增大。(4)乙二醇分子中有2个—OH，可与水分子形成氢键，因此乙二醇易溶于水；在乙二醇－氧气的碱性燃料电池中，乙二醇作负极失去电子发生氧化反应，在碱性条件下生成CO和H2O，则负极的电极反应式：HOCH2CH2OH－10e－＋14OH－===2CO＋10H2O。
5.(2021·全国乙卷)一氯化碘(ICl)是一种卤素互化物，具有强氧化性，可与金属直接反应，也可用作有机合成中的碘化剂。回答下列问题：
(1)历史上海藻提碘中得到一种红棕色液体，由于性质相似，Liebig误认为是ICl，从而错过了一种新元素的发现，该元素是________________。
(2)氯铂酸钡(BaPtCl6)固体加热时部分分解为BaCl2、Pt和Cl2，376.8 ℃时平衡常数Kp′＝1.0×104 Pa2。在一硬质玻璃烧瓶中加入过量BaPtCl6，抽真空后，通过一支管通入碘蒸气(然后将支管封闭)。在376.8 ℃，碘蒸气初始压强为20.0 kPa。376.8 ℃平衡时，测得烧瓶中压强为32.5 kPa，则pICl＝________________ kPa，反应2ICl(g)Cl2(g)＋I2(g)的平衡常数K＝________(列出计算式即可)。
(3)McMorris测定和计算了在136～180 ℃范围内下列反应的平衡常数Kp：
2NO(g)＋2ICl(g)2NOCl(g)＋I2(g)　Kp1
2NOCl(g)2NO(g)＋Cl2(g)　Kp2
得到lg Kp1～和lg Kp2～均为线性关系，如下图所示：

①由图可知，NOCl分解为NO和Cl2反应的ΔH________0(填“大于”或“小于”)。
②反应2ICl(g)Cl2(g)＋I2(g)的K＝________(用Kp1、Kp2表示)；该反应的ΔH________0(填“大于”或“小于”)，写出推理过程：__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________。
(4)Kistiakowsky曾研究了NOCl光化学分解反应，在一定频率(ν)光的照射下机理为：
NOCl＋hν―→NOCl*
NOCl＋NOCl*―→2NO＋Cl2
其中hν表示一个光子能量，NOCl*表示NOCl的激发态。可知，分解1 mol的NOCl需要吸收________ mol的光子。
答案　(1)溴(或Br)
(2)24.8　
(3)①大于　②Kp1·Kp2　大于
lg Kp1～和lg Kp2～均为线性关系，根据对数的运算法则可知，lg( Kp1·Kp2)＝lg Kp1＋lg Kp2，取两条线段的首位两个点的数据，可知在最左侧的点lg Kp1＋lg Kp2＝－3.9，在最右侧的点lg Kp1＋lg Kp2＝－4.1，温度降低时，Kp1·Kp2会减小，所以反应2ICl(g)Cl2(g)＋I2(g)为吸热反应，ΔH>0。
(4)0.5
解析　(1)高中阶段常见的红棕色物质有液溴、Fe2O3、NO2(g)，故此处所获得的红棕色液体为液溴，所含元素为溴元素。(2)由题给信息可知，氯铂酸钡固体加热时分解的化学方程式为BaPtCl6BaCl2＋2Cl2↑＋Pt，该反应的Kp′＝p2(Cl2)＝1.0×104 Pa2，所以平衡时p(Cl2)＝0.1 kPa。根据方程式2ICl(g)I2(g)＋Cl2(g)，设达到平衡时，碘蒸气减小的压强为p kPa，根据平衡时的总压强为32.5 kPa，有32.5 kPa＝(2p＋20.0－p＋0.1) kPa，解得p＝12.4，则平衡时p(I2)＝20.0 kPa－12.4 kPa＝7.6 kPa，p(ICl)＝2×12.4 kPa＝24.8 kPa，故反应2ICl(g)===Cl2(g)＋I2(g)的平衡常数K＝＝。(3)①纵坐标为lg Kp1、lg Kp2，横坐标为×103。由题图可知，lg Kp2随着的增大逐渐减小，即Kp2随着温度的降低逐渐减小，说明对于反应2NOCl(g)2NO(g)＋Cl2(g)，降低温度，平衡逆向移动，则ΔH大于0。②2NO(g)＋2ICl(g)2NOCl(g)＋I2(g)　Kp1(ⅰ)2NOCl(g)2NO(g)＋Cl2(g)　Kp2(ⅱ)，根据盖斯定律，由(ⅰ)＋(ⅱ)可得2ICl(g)I2(g)＋Cl2(g)　K＝Kp1·Kp2。lg Kp1～和lg Kp2～均为线性关系，根据对数的运算法则可知，lg( Kp1·Kp2)＝lg Kp1＋lg Kp2，取两条线段的首位两个点的数据，可知在最左侧的点lg Kp1＋lg Kp2＝－3.9，在最右侧的点lg Kp1＋lg Kp2＝－4.1，温度降低时，Kp1·Kp2会减小，所以反应2ICl(g)Cl2(g)＋I2(g)为吸热反应，ΔH>0。(4)由题目给出的反应机理可知，反应总方程式为2NOCl＋hν―→2NO＋Cl2，故分解1 mol NOCl需要0.5 mol的光子。
6.[2021·厦门外国语学校适应性考试(5月)，13]甲烷－CO2重整反应可以得到用途广泛的合成气，已知方程式为CH4(g)＋CO2(g)===2H2(g)＋2CO(g)　ΔH>0。回答下列问题：
(1)相关物质的燃烧热数据如表所示：
物质
CH4(g)
CO(g)
H2(g)
燃烧热(kJ/mol)
890.3
283.0
285.8
①ΔH＝________ kJ·mol－1。
②用Ni基双金属催化，反应的活化能降低，ΔH________(填“变大”“变小”或者“不变”)。
(2)控制其他条件不变，改变温度对合成气中甲烷质量分数的影响如图。

若充入a mol CH4，经过2小时后达到如图A点，2小时内用CH4表示的平均反应速率为________ mol/h(用a表示)；假设A为平衡态，此时压强为2 MPa，平衡常数Kp＝________(用平衡分压代替平衡浓度，分压＝总压×物质的量分数，保留2位小数)。
(3)甲烷的重整反应速率可以表示为η＝k·p(CH4) [p(CH4)是指甲烷的分压]，其中k为速率常数。下列说法正确的是________。
a.增加甲烷的浓度，η增大 b.增加CO2浓度，η增大
c.及时分离合成气，η增大 d.通过升高温度，提升k
(4)一定温度下反应会出现积碳现象而降低催化剂活性。图是Ni基双金属催化剂抗积碳的示意图。

结合图示：
①写出一个可能的积碳反应方程式____________________________
__________________________________________________________。
②金属钴能有效消碳的原因是_______________________________
__________________________________________________________。
答案　(1)①＋247.3　②不变
(2)0.125a　0.07(MPa)2　(3)ad
(4)①CH4C＋2H2　②Co能结合CO2中的O原子，与Co表面产生的积碳反应，生成CO而消碳
解析　 (1)①Ⅰ.CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－283 kJ/mol，Ⅱ.H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　ΔH2＝－285.8 kJ/mol，Ⅲ.CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH3＝－890.3 kJ/mol 由盖斯定律Ⅲ－2×Ⅰ－2×Ⅱ可得，CH4(g)＋CO2(g)===2H2(g)＋2CO(g)　ΔH＝－890.3 kJ/mol＋2×283 kJ/mol＋2×285.8 kJ/mol＝＋247.3 kJ/mol。
②用Ni基双金属催化，反应的活化能降低，但是不会改变ΔH。
(2)根据图像＝1，n(CH4)＝n(CO2)＝a mol，A点甲烷的质量分数为0.2，则A点甲烷的变化量Δn(CH4)＝a－ mol＝ mol，v(CH4)＝
mol/h＝0.125 mol/h；
，
Kp＝＝
＝0.07MPa2。
(3)a.增加甲烷的浓度，甲烷的转化率降低，导致p(CH4)在增大，故n＝k·p(CH4)增大，故a说法正确；b.增加CO2浓度，导致甲烷的转化率增大，导致p(CH4)在减小，故η＝k·p(CH4)减小，故b说法不正确；c.及时分离合成气，导致平衡向右移动，导致甲烷的转化率增大，导致p(CH4)减小，故η＝k·p(CH4)减小，故c说法不正确；d.通过升高温度，增大活化分子百分数，提高k，故d说法正确；故选ad；(4)①反应过程中甲烷分解，可能的方程式为：CH4C＋2H2；②根据图像中碳的转换判断Co能结合CO2中的O原子，与Co表面产生的积碳反应，生成CO而消碳。
7.(2021·河北卷)当今，世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点，因此，研发二氧化碳利用技术、降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。
(1)大气中的二氧化碳主要来自煤、石油及其他含碳化合物的燃烧。已知25 ℃时，相关物质的燃烧热数据如下表：
物质
H2(g)
C(石墨，s)
C6H6(l)
燃烧热ΔH(kJ·mol－1)
－285.8
－393.5
－3 267.5
则25 ℃时H2(g)和C(石墨，s)生成C6H6(l)的热化学方程式为__________________________________________________________。
(2)雨水中含有来自大气的CO2，溶于水中的CO2进一步和水反应，发生电离：
①CO2(g)CO2(aq)
②CO2(aq)＋H2O(l)H＋(aq)＋HCO(aq)
25 ℃时，反应②的平衡常数为K2。
溶液中CO2的浓度与其在空气中的分压成正比(分压＝总压×物质的量分数)，比例系数为ymol·L－1·kPa－1，当大气压强为p kPa，大气中CO2(g)的物质的量分数为x时，溶液中H＋浓度为________ mol·L－1(写出表达式，考虑水的电离，忽略HCO的电离)。
(3)105 ℃时，将足量的某碳酸氢盐(MHCO3)固体置于真空恒容容器中，存在如下平衡：
2MHCO3(s)M2CO3(s)＋H2O(g)＋CO2(g)
上述反应达平衡时体系的总压为46 kPa。
保持温度不变，开始时在体系中先通入一定量的CO2(g)，再加入足量MHCO3(s)，欲使平衡时体系中水蒸气的分压小于5 kPa，CO2(g)的初始压强应大于________kPa。
(4)我国科学家研究Li－CO2电池，取得了重大科研成果。回答下列问题：
①Li－CO2电池中，Li为单质锂片，则该电池中的CO2在________(填“正”或“负”)极发生电化学反应。研究表明，该电池反应产物为碳酸锂和单质碳，且CO2电还原后与锂离子结合形成碳酸锂按以下4个步骤进行，写出步骤Ⅲ的离子方程式。
Ⅰ.2CO2＋2e－===C2OⅡ.C2O===CO2＋CO
Ⅲ.________________ Ⅳ.CO＋2Li＋===Li2CO3
②研究表明，在电解质水溶液中，CO2气体可被电化学还原。
Ⅰ.CO2在碱性介质中电还原为正丙醇(CH3CH2CH2OH)的电极反应方程式为__________________________________________________________
__________________________________________________________。
Ⅱ.在电解质水溶液中，三种不同催化剂(a、b、c)上CO2电还原为CO的反应进程中(H＋电还原为H2的反应可同时发生)，相对能量变化如图。由此判断，CO2电还原为CO从易到难的顺序为________(用a、b、c字母排序)。


答案　(1)3H2(g)＋6C(石墨，s)===C6H6(l)　ΔH＝＋49.1 kJ·mol－1
(2)　(3)100.8
(4)①正　2CO＋CO2===2CO＋C　②Ⅰ.3CO2＋18e－＋13H2O===CH3CH2CH2OH＋18OH－　Ⅱ.cab
解析　(1)由题给燃烧热数据可得，①H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH1＝－285.8 kJ·mol－1，②C(石墨，s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2＝－393.5 kJ·mol－1，③C6H6(l)＋O2(g)===6CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH3＝－3 267.5 kJ·mol－1，根据盖斯定律，目标方程式可由3×①＋6×②－③得到，其ΔH＝(－285.8 kJ·mol－1)×3＋(－393.5 kJ·mol－1)×6－(－3 267.5 kJ·mol－1)＝＋49.1 kJ·mol－1，故H2(g)与C(石墨，s)生成C6H6(l)的热化学方程式为3H2(g)＋6C(石墨，s)===C6H6(l)　ΔH＝＋49.1 kJ·mol－1。(2)由于溶液中CO2的浓度与其在空气中的分压成正比，比例系数为ymol·L－1·kPa－1，因此当大气压强为p kPa，大气中CO2(g)的物质的量分数为x时，溶液中CO2(aq)浓度为ypxmol·L－1。设溶液中H＋浓度为amol·L－1，由反应②CO2(aq)＋H2O(l)===
H＋(aq)＋HCO(aq)，可得c(HCO)＝c(H＋)＝amol·L－1，c[CO2(aq)]＝ypxmol·L－1，则K2＝，解得a＝。(3)平衡体系总压为46 kPa，则由2MHCO3(s)M2CO3(s)＋H2O(g)＋CO2(g)可得p(H2O)＝p(CO2)＝23 kPa，Kp＝23×23。若保持温度不变，设开始先通入CO2的压强为x kPa，平衡时水蒸气分压为5 kPa时，可列“三段式”：

Kp＝23×23＝5×(5＋x)，解得x＝100.8，故为使平衡时水蒸气分压小于5 kPa，CO2(g)初始压强应大于100.8 kPa。(4)Li－CO2电池的总反应式为4Li＋3CO2===2Li2CO3＋C。①电池中，锂为负极，CO2在正极发生电化学反应，由电池总反应式可得正极反应为3CO2＋4e－＋4Li＋===2Li2CO3＋C；结合步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ，可得步骤Ⅲ的离子方程式为2CO＋ CO2===2CO＋C。②Ⅰ.介质呈碱性，应用OH－配平，CO2在碱性介质中电还原为正丙醇，电极反应方程式为3CO2＋18e－＋13H2O===CH3CH2CH2OH＋18OH－。Ⅱ.c催化剂条件下，CO2电还原的活化能小于H＋电还原的活化能，更容易发生CO2的电还原；对于CO2电还原为CO的过程，使用b作催化剂时，由第一个过渡态到第二个过渡态需要的能量足足有0.76 eV，能垒是极高的。而使用a作催化剂时，最高的能垒仅为0.51 eV。反观H＋还原为H2的过程，使用a、b作催化剂时，最高的能垒相差是不大的，因此，使用a作催化剂时，CO2的电还原是更容易的，则反应从易到难的顺序为c、a、b。
8.(2021·湖南卷)氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过下面两种方法由氨气得到氢气。
方法Ⅰ.氨热分解法制氢气
相关化学键的键能数据
化学键
N≡N
H—H
N—H
键能E/(kJ·mol－1)
946
436.0
390.8
在一定温度下，利用催化剂将NH3分解为N2和H2。回答下列问题：
(1)反应2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)　ΔH＝________kJ·mol－1；
(2)已知该反应的ΔS＝198.9 J·mol－1·K－1，在下列哪些温度下反应能自发进行？ ________(填标号)；
A.25 ℃ B.125 ℃
C.225 ℃ D.325 ℃
(3)某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下，将
0.1 mol NH3通入3 L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200 kPa)，各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。

①若保持容器容积不变，t1时反应达到平衡，用H2的浓度变化表示0～t1时间内的反应速率v(H2)＝________ mol·L－1·min－1(用含t1的代数式表示)；
②t2时将容器容积迅速缩小至原来的一半并保持不变，图中能正确表示压缩后N2分压变化趋势的曲线是________(用图中a、b、c、d表示)，理由是__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________；
③在该温度下，反应的标准平衡常数K⊖＝________[已知：分压＝总压×该组分物质的量分数，对于反应dD(g)＋eE(g)gG(g)＋hH(g)　K⊖＝，其中p⊖＝100 kPa，pG、pH、pD、pE为各组分的平衡分压]。
方法Ⅱ.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。

(4)电解过程中OH－的移动方向为________________(填“从左往右”或“从右往左”)；
(5)阳极的电极反应式为______________________________。
答案　(1)＋90.8　(2)CD
(3)①　②b　容积迅速缩小至原来的一半时，N2分压变为原来的2倍；其他条件不变时，容器容积减小，压强增大，平衡向气体体积减小的方向移动，该平衡逆向移动，所以N2分压先变为原来的2倍，后逐渐减小　③0.48
(4)从右往左　(5)2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O
解析　(1)ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和，根据化学方程式以及表格中数据可得ΔH＝390.8 kJ·mol－1×3×2－(946 kJ·mol－1＋436.0 kJ·mol－1×3)＝＋90.8 kJ·mol－1。(2)若反应能自发进行，则ΔG＝ΔH－TΔS<0，代入数据，ΔG＝ΔH－TΔS＝90.8×103J·mol－1－T×198.9 J·mol－1·K－1<0，则T>456.5 K，转化成摄氏温度，则T>183.5 ℃，故选C、D。(3)①设0～t1时间内生成的氮气为x mol，列“三段式”：

由题图可知t1时，氨气和氢气的平衡分压相等，根据压强之比等于物质的量之比，所以n(NH3)＝n(H2)，则3x＝0.1－2x，解得x＝0.02，所以v(H2)＝＝mol·L－1·min－1。②t2时将容器容积迅速缩小至原来的一半，N2分压变为原来的2倍；其他条件不变时，容器容积减小，压强增大，平衡向气体体积减小的方向移动，即该平衡逆向移动，所以N2分压先变为原来的2倍，后逐渐减小，故选b。③由题图可知，t1时，反应达到平衡状态，且p(NH3)＝p(H2)＝1.2×100 kPa，p(N2)＝0.4×100 kPa，则K⊖＝＝
＝0.48。
(4)根据反应物以及两极产物，可以看出产生氢气的一极氢元素的化合价变化为＋1→0，发生还原反应，应为阴极，产生氮气的一极氮元素的化合价变化为－3→0，发生氧化反应，应为阳极。电解池中，阴离子向阳极移动，所以电解过程中OH－的移动方向为从右往左。(5)阳极上NH3变为N2，溶液环境为碱性，所以阳极的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O。
9.(2021·全国甲卷)二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：
(1)二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：
CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)
该反应一般认为通过如下步骤来实现：
①CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH1＝＋41 kJ·mol－1
②CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)　ΔH2＝－90 kJ·mol－1
总反应的ΔH＝________ kJ·mol－1；若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是________(填标号)，判断的理由是__________________________________________________________。

(2)合成总反应在起始物n(H2)/n(CO2)＝3时，在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的物质的量分数为x(CH3OH)，在t＝250 ℃下的x(CH3OH)～p、在p＝5×105 Pa下的x(CH3OH)～t如图所示。

①用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式Kp＝__________________________________________________________；
②图中对应等压过程的曲线是________，判断的理由是
__________________________________________________________
__________________________________________________________；
③当x(CH3OH)＝0.10时，CO2的平衡转化率α＝________，反应条件可能为________或________。
答案　(1)－49　A　ΔH1为正值，ΔH2和ΔH为负值，反应①活化能大于反应②
(2)①　②b　总反应ΔH<0，升高温度时平衡向逆反应方向移动，甲醇的物质的量分数变小
③33.3%　5×105 Pa，210 ℃　9×105 Pa，250 ℃
解析　(1)由盖斯定律可知，反应①＋反应②得总反应方程式，则总反应的ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝＋41 kJ·mol－1－90 kJ·mol－1＝－49 kJ·mol－1。该总反应是放热反应，生成物的总能量比反应物的总能量低，B、D错误；反应①为慢反应，是总反应的决速步骤，则反应①的活化能比反应②的大，A正确，C错误。(2)①根据H2和CO2合成甲醇的总反应化学方程式可知，压强平衡常数表达式Kp＝。②H2和CO2合成甲醇的总反应为放热反应，则升高温度，平衡向逆反应方向移动，即混合气体中的甲醇蒸气含量减小，故曲线b为5×105 Pa时等压过程的曲线，而曲线a为250 ℃时等温过程的曲线。③根据＝3，设初始时H2的物质的量为3 mol，CO2的物质的量为1 mol，参加反应的CO2的物质的量为a mol，用“三段式”计算：

则x(CH3OH)＝＝0.10，解得a＝，故CO2的平衡转化率为×100%≈33.3%。对照题图中的x(CH3OH)＝0.10可知，反应条件是9×105 Pa、250 ℃或5×105 Pa、210 ℃。
10.(2021·1月福建学业水平选择性考适应性测试，13)低能耗高效率的合成氨技术开发是实现氨燃料化利用的基础。探索新型合成氨技术是该领域研究热点之一。
回答下列问题：
(1)哈伯合成氨在较高温度下以氢气做氢源，氢气可由天然气制备。
CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)
下表列出了几种化学键的键能：
化学键
H—H
C—H
H—O

键能kJ/mol
436
413
467
1 072
①298 K时，上述反应的ΔH＝________。
②为提高CH4的平衡转化率，可采用的措施是________。
A.使用合适的催化剂 B.采用较高的温度
C.采用较高的压强 D.延长反应时间
③在1 L刚性密闭容器中充入0.2 mol CH4和1.0 mol H2O进行反应，加热时容器内温度升高。当温度升高至900 K，若容器内n(CO)＝0.1 mol，此时反应________(填“正向进行”“逆向进行”“处于平衡状态”)，若保持900 K，达到平衡时再往容器内充入0.1 mol He，v正________(填“增大”“减小”“不变”)(已知：900 K时反应的平衡常数为1.2)。
(2)催化剂的选择是合成氨的核心技术之一，使用催化剂1或催化剂2合成氨，产氨速率与温度的关系如图。

①根据由图判断，活化能Ea1________Ea2(填“>”“＝”“＜”，下同)。
②使用催化剂1或催化剂2时，合成氨的ΔH1________ΔH2。
(3)电催化氮气还原合成氨是一种常温常压条件下利用水作为氢源的低碳环保路线，如图是电催化合成氨装置示意图。

①a电极应该连接电源________极。②电催化合成氨的化学方程式为__________________________________________________________
__________________________________________________________。
答案　(1)①＋206 kJ/mol　②B　③正向进行　不变
(2)①<　②＝
(3)①负　②2N2＋6H2O4NH3＋3O2
解析　(1)①化学反应的反应热＝反应物键能之和－生成物键能之和，CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝413 kJ/mol×4＋467 kJ/mol×2－1 072 kJ/mol－436 kJ/mol×3＝＋206 kJ/mol，②化学反应限度受到温度、压强、浓度外界因素影响，但催化剂和延长反应时间不会改变反应限度，反应为吸热反应且气体分子总数增大，升高温度或降低压强会使反应向正反应方向移动，增大CH4的平衡转化率，B符合题意；答案选B，③应用三段式计算可得：

此时反应浓度商Q＝＝0.03<1.2，反应正向进行，反应容器体积不变，达到平衡时再充入0.1 mol He，He不参与反应，也不会改变反应物和生成物的浓度，对反应速率没有影响；(2)使用催化剂可以通过降低反应活化能提高化学反应速率，图示中使用催化剂1的反应速率快，活化能更低，因此Ea1