2023届高考化学二轮复习化学能与热能作业含答案

这是一份2023届高考化学二轮复习化学能与热能作业含答案，共26页。试卷主要包含了单选题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

 化学能与热能
一、单选题
1．（2021·浙江·模拟预测）十氢萘(C10H18)是具有高储氢密度的氢能载体。其脱氢过程的反应为：①C10H18(1)⇌C10H12(l)+3H2(g) ∆H1；②C10H12(l)⇌C10H8(1)+2H2(g) ∆H2，335℃下，进行高压液态十氢萘催化脱氢实验，一定时间内测得n(C10H12)显著低于n(C10H8)。判断“C10H18→C10H12→C10H8”的能量示意图正确的是
A．B．
C． D．
2．（2021·江苏·模拟预测）乙烯是重要的有机化工原料，广泛用于合成乙醇、乙醛、乙酸等；乙烯直接氧化制乙酸的反应为CH2=CH2(g)+O2(g)CH3COOH(g)ΔΗ。实验室可用加热乙醇和浓硫酸混合物至170℃时反应制取乙烯。下列有关乙烯直接氧化制乙酸反应的说法正确的是
A．反应中投入1molO2和1molCH2=CH2，反应结束转移电子的数目约等于4×6.02×1023
B．反应的ΔΗ=E(C−C)+4E(C−H)−E(C=O)−E(C−O)−E(O−H)(E表示键能)
C．一定温度下，反应可以自发进行，该反应的ΔH＜0
D．反应使用高效选择性催化剂，可以提高CH2=CH2的平衡转化率
3．（2022·山东·模拟预测）活泼自由基与氧气反应一直是研究人员关注的焦点。理论研究表明，HNO自由基与O2反应历程的能量变化如图所示。下列说法错误的是

A．产物P2比P1稳定
B．该反应为放热反应
C．相同条件下，由中间产物Z转化为不同产物的速率：v(P1) D．该历程中正反应的活化能中最大的为186.19kJ·mol-1
4．（2021·江苏·南京师大附中模拟预测）工业上利用炭和水蒸气反应：C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)、CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)生成的H2为原料合成氨。在饱和食盐水中先通NH3，后通CO2，由于HCO能形成多聚体，所以容易析出NaHCO3，过滤后热分解得纯碱。
甲醇与水蒸气重整可获得清洁能源，在催化剂作用下发生如下两步反应：
反应①：CH3OH(g)=CO(g)＋2H2(g)；ΔH1
反应②：   CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)；ΔH2
根据能量变化示意图，下列说法不正确的是

A．总反应的热化学方程式为CH3OH(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋3H2(g)；ΔH=ΔH1＋ΔH2
B．1 mol CO(g)和1 mol H2O(g)的总键能大于1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)的总键能
C．甲醇与水蒸气催化重整的总反应速率取决于反应①的速率
D．催化剂在反应中改变了活化能，加快了反应速率
5．（2021·重庆·三模）硫是一种重要的非金属元素，正交硫(Orthogonal sulfur)是硫稳定存在的唯一形式，单斜硫是硫的同素异形体之一。下列说法不正确的是
已知：①S(正交，s)+O2(g)=SO2(g)ΔH1=-296.83kJ•mol-1
②S(单斜，s)+O2(g)=SO2(g)ΔH2=-297.16kJ•mol-1
③S(单斜，s)=S(正交，s)ΔH3
A．硫黄是一种黄色晶体，不溶于水
B．正交硫比单斜硫稳定
C．ΔH3=-0.66kJ•mol -1，
D．1mol S(单斜，s)和1mol O2(g)的总能量高于1mol SO2(g)的能量
6．（2021·河北邯郸·三模）某研究团队实现人工光合成“太阳燃料”的工作原理如下图(注：图中标有[ ]ad的物质表示吸附在催化剂表面的微粒)，下列说法正确的是

A．H2O转化为O2、[H+]ad时，只发生断键过程
B．该过程的总反应为CO2+2H2O CH4+2O2
C．反应①～④中，含碳物质均发生氧化反应
D．上述过程中太阳能全部转化为化学能
7．（2021·重庆市育才中学二模）乙二醛(OHCCHO)与O2反应历程中所涉的反应物(OHCCHO、O2)、过渡态、中间体及产物(OHCCOOH、HCOOH、HOOCCOOH)相对能量如图。下列说法错误的是

A．乙二醛氧化历程中涉及极性键和非极性键的断裂
B．乙二醛氧化生成甲酸、乙醛酸或乙二酸的反应均为放热反应
C．乙二醛氧化历程中，若加入催化剂，能提高乙二醛的平衡转化率
D．乙二醛与氧气反应生成乙二酸的控速步骤为：反应物→TSl
8．（2021·江苏江苏·三模）某科研小组研究臭氧氧化-碱吸收法脱除NO工艺，相关反应如下：
①NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g)ΔH=-200.9 kJ·mol-1
②2O3(g)=3O2(g)            ΔH=-288.8kJ·mol-1
③2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)                  ΔH=akJ·mol-1
已知反应①正=k正c(NO)·c(O3)，逆=k逆c(NO2)·c(O2)，k正、k逆为速率常数，受温度影响。其它条件不变，每次向反应器中充入0.5molNO和1.0molO3，在不同温度下反应。测得相同时间内，体系中NO的体积分数［φ(NO)]随温度的变化如图所示。下列说法正确的是

A．a=113
B．升高温度，k正、k逆增大，减小
C．延长反应时间，可使φ(NO)由M点移到N点
D．用碱液吸收、增大反应器的容积均可提高NO的转化率
9．（2021·福建三明·二模）反应分两步进行：Ⅰ.，Ⅱ.，其反应过程能量变化如图1所示。在其它条件相同时，分别在和测得c(NO)随时间(t)的变化关系如图2 所示。下列说法错误的是

A．
B．反应Ⅱ是总反应的决速步骤
C．升高温度总反应速率一定增大
D．反应中只有部分分子发生有效碰撞
10．（2021·上海徐汇·二模）理论研究表明，在101kPa和298K下，HCN(g)HNC(g)异构化反应过程的能量变化如图所示。下列说法正确的是

A．HCN和HNC中碳氮键完全相同
B．HCN和HNC互为同素异形体
C．1molHNC(g)的能量高于1molHCN(g)
D．HCN(g)HNC(g)＋59.3kJ
11．（2021·重庆·二模）为了节能减排，提高资源的利用率，可以用和与反应合成乙醇。已知：
①
②
③液态水变为气态水的焓变为
则由和反应生成和的为
A． B． C． D．
12．（2021·山东·模拟预测）甲酸脱氢可以生成二氧化碳，我国科学家利用计算机技术，研究在催化剂表面脱氢的反应历程与能量的关系如图所示。 

下列说法正确的是
A．甲酸脱氢生成二氧化碳为吸热反应
B．历程中最大能垒(反应活化能)为
C．反应
D．使用催化剂能够加快反应速率，降低焓变，提高平衡产率
13．（2021·河北邯郸·一模）一定条件下，可以将置换出来，其转化的能量变化如下：

则在1538℃时，反应的为
A． B． C． D．
14．（2021·山东聊城·一模）1，2-丙二醇(CH2OHCHOHCH3)单分子解离反应相对能量如图所示。路径包括碳碳键断裂解离和脱水过程。下列说法正确的是

A．解离过程中，断裂a处碳碳键比b处碳碳键所需能量高
B．1，2-丙二醇单分子脱水过程均为吸热反应
C．从能量的角度分析，TS1、TS2、TS3、TS4四种路径中TS4路径的速率最慢
D．脱水生成的四种产物中，丙烯醇[CH3C(OH)=CH2]最稳定
15．（2021·湖南邵阳·一模）目前认为乙烯在酸催化下水合制乙醇的反应机理及能量与反应进程的关系如图所示。下列叙述正确的是

A．第①步反应的中间体比第②步反应的中间体稳定
B．总反应速率由第①步反应决定
C．第③步反应原子利用率为
D．总反应为吸热反应
二、非选择题
16．（2022·广东广州·一模）以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的反应如下：
I.CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1=-49kJ·mol-1
II.CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)　ΔH2=+41kJ·mol-1
III.CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)　ΔH3
回答下列问题：
(1)Kp为分压平衡常数，各反应的lnKp随的变化如图所示。

计算反应III的ΔH3=___________kJ·mol-1，其对应的曲线为___________(填“a”或“c”)
(2)在5MPa下，按照n(CO2)：n(H2)=1：3投料，平衡时，CO和CH3OH在含碳产物中物质的量分数及CO2的转化率随温度的变化如图：

①图中代表CH3OH的曲线为___________(填“m”或“n”)。
②解释150~250℃范围内CO2转化率随温度升高而降低的原因___________。
③下列说法错误的是___________(填字母)。
A．H2的平衡转化率始终低于CO2的
B．温度越低，越有利于工业生产CH3OH
C．加入选择性高的催化剂，可提高CH3OH的平衡转化率
D．150-400℃范围内，温度升高，H2O的平衡产量先减小后增大
④270℃时CO的分压为___________，反应II的平衡常数为___________(列出算式)。
17．（2022·全国·模拟预测）在现有的制氢技术中，广泛使用的是甲烷水蒸气重整制氢技术，该技术已广泛用于工业生产，并已获得其成熟工艺流程和催化剂制备工艺。其中包含的主要反应有
①     
②       
回答下列问题：
(1)原料气反应前要进行脱硫处理才能进入催化剂主转化炉，这样做的目的是______。
(2)增加入口气体流速对于提高转化率______(填“有利”或“不利”)，实际生产中，往往选取2〜3MPa这种相对较高的压强，试分析原因：_____。
(3)不同温度下反应达到平衡时各物质的物质的量分数如图所示：


①CO气体物质的量分数随温度升高而增加的原因是___________；
②℃时，容器中___________。
(4)900℃下，向恒压密闭容器中充入1mol和1mol，容器的总压强为1MPa，反应达到平衡时，的平衡分压为0.1MPa，的物质的量分数为0.6，则的转化率为___________，计算900℃时反应②的平衡常数___________(已知气体分压=总压×气体的物质的量分数)。
18．（2022·山东·模拟预测）近日，我国科研人员在二氧化碳(CO2)催化加氢制甲醇研究中取得重要进展。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) ΔH，回答下列问题
(1)已知：I．CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1=-90.2kJ·mol-1
Ⅱ．H2O(l)=H2O(g) ΔH2=+44.0kJ·mol-1
Ⅲ．CO和H2的标准燃烧热分别为-283.0kJ·mol-1和-285.8kJ·mol-1 ΔH=_______kJ·mol-1，该反应在_______(填“高温”或“低温”)下有利于自发进行。
(2)在一定温度和催化剂条件下，将1mol CO2和3mol H2通入2L密闭容器中进行反应(此时容器内总压强为200kPa)，H2的分压随时间的变化曲线如下图所示。

①若保持容器体积不变，t1时反应达到平衡。0～t1时间内，用CH3OH的浓度变化表示的平均反应速率v(CH3OH)=_______mol/(L·min)(用含t1的代数式表示)；此时的反应平衡常数Kp=_______kPa-2(Kp为以分压表示的平衡常数，列出计算式即可)。
②t2时将容器体积迅速扩大至4L并保持不变，图中能正确表示扩大体积后H2分压变化趋势的曲线是_______(用图中a、b、c、d表示)，理由是_______。
19．（2022·全国·模拟预测）催化重整不仅可以得到合成气(CO和)，还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：
(1)催化重整反应为   
已知：   
   
   
①反应的_______；
②催化重整中，利用平衡原理解释，在其他条件不变时，升高温度平衡转化率增大的原因：_______；
③某温度下，在体积为2 L的密闭容器中加入、以及催化剂进行重整反应，反应达到平衡时测得生成的物质的量为1 mol，则平衡时的平衡转化率是_______，该温度下的平衡常数_______。
(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如表所示：

积碳反应

消碳反应


75
172
活化能/
催化剂X
33
91
催化剂Y
43
72

①分析上表数据试从活化能和反应速率两方面分析选择催化剂Y的原因_______；
②在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下，某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图所示。

试分析图中数据思考，当温度高于600℃时，升高温度，积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)及速率(v)的变化趋势为_______。
(3)在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为(k为速率常数)。在一定时，不同下积碳量随时间的变化趋势如图所示，则、、中最大的是_______。


参考答案：
1．B
【解析】
C10H18和C10H12脱氢过程都需要吸收能量，故∆H1和∆H2都大于0，根据一定时间内测得n(C10H12)显著低于n(C10H8)，产生C10H8的物质的量更大，说明生成C10H8的反应更容易进行，吸收的能量小，所以∆H1>∆H2>0。
A．根据图示∆H2<0，故A不符合题意；
B．根据图示∆H1>∆H2>0，故B符合题意；
C．根据图示∆H2、∆H1均<0，故C不符合题意；
D．根据图示∆H2>∆H1>0，故D不符合题意；
故答案为B。
2．C
【解析】
A．由反应CH2=CH2(g)+O2(g)CH3COOH(g)可知，该反应为可逆反应，反应中投入1molO2和1molCH2=CH2，不能完全转化，转移电子的数目小于4×6.02×1023，故A错误；
B．焓变可以用反应物的总键能减去生成物的总键能，所以该反应的ΔΗ=E(C=C)+E(C−H)+ E(O=O)− E(C−C)-E(C=O)−E(C−O)−E(O−H)(E表示键能)，故B错误；
C．由于该反应的ΔS＜0，要能自发进行，根据ΔG=ΔH-TΔS＜0，则该反应的ΔH＜0，故C正确；
D．反应使用高效选择性催化剂，能缩短达到平衡的时间，但不能提供转化率，故D错误；
故选C。
3．C
【解析】
A．产物P2比P1的能量低，所以P2更稳定，A项正确；
B．由图得反应物的能量之和比生成物的能量之和高，因此该反应为放热反应，B项正确；
C．由中间产物Z转化到产物P1所需要的活化能低于中间产物Z到P2所需要的活化能，所以速率 v(P1)>v(P2)，C项错误；
D．由图得，中间产物Z到过渡态Ⅳ所需要的活化能最大，则该历程中最大正反应活化能E正=(-18.92kJ/mol)-(-205.11kJ/mol)=186.19kJ/mol，D项正确；
故答案为C。
4．B
【解析】
A．根据盖斯定律，由①+②得总反应的热化学方程式为CH3OH(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋3H2(g)；ΔH=ΔH1＋ΔH2，A正确；
B．由图中信息可知反应②：CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)；ΔH2<0，故1molCO(g)和1molH2(g)的总键能小于1molCO2(g)和1molH2(g)的总键能，B错误；
C．反应①的活化能较高，反应较慢，故甲醇与水蒸气催化重整的总反应速率取决于慢反应，即反应①，C正确；
D．催化剂在反应中改变了活化能，使反应物的活化能降低，加快了反应速率，D正确；
故选B。
5．C
【解析】
A．硫(俗称硫磺)是一种黄色晶体，质脆，不溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳，A正确；
B．依据热化学方程式可知，正交硫燃烧放出的热量较少，说明正交硫能量低于单斜硫，所以正交硫稳定，B正确；
C．根据盖斯定律①-②得到热化学方程式：S(s，单斜)=S(s，正交)ΔH3=-0.33kJ•mol -1，C错误；
D．单斜硫与氧气反应生成二氧化硫的焓变小于零，为放热反应，所以1mol S(单斜，s)和1mol O2(g)的总能量高于1mol SO2(g)的能量，D正确；
综上所述答案为C。
6．B
【解析】
A．H2O转化为O2、[H+]ad时，除了有水分子中氢氧原子之间的断键过程以外，还有氧原子与氧原子重新组合成氧气分子的成键过程，A错误；
B．根据图示循环体系可得知总反应为二氧化碳和水在催化剂作用下转化为甲烷和氧气的过程，其化学方程式为：CO2+2H2O CH4+2O2，B正确；
C．反应①~④中，C元素发生“CO2→HCOOH→HCHO→CH3OH”的转化，C元素的化合价持续降低，均发生还原反应，C错误；
D．上述过程中太阳能转化为化学能，但不是全部转化，部分以热能形式散失，D错误；
故选B。
7．C
【解析】
A．乙二醛氧化历程中，反应物O2中的O=O非极性键及乙二醛中C-H极性键的断裂，A正确；
B．由图可知，乙二醛氧化生成甲酸、乙醛酸或乙二酸时，生成物的总能量都小于反应物的总能量，发生反应放出热量，因此这些反应均为放热反应，B正确；
C．催化剂只能改变反应途径，降低反应的活化能，但不改变化学平衡状态，因此催化剂不能提高乙二醛的平衡转化率，C错误；
D．乙二醛与氧气反应生成乙二酸的控速步骤为活化能最大的步骤，反应物→TS1的活化能最高，速率最慢，所以乙二醛与氧气反应生成乙二酸的控速步骤为反应物→TS1，D正确；
故合理选项是C。
8．B
【解析】
A．根据勒夏特列原理可知，反应③2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)可由2反应①NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g)减去反应②2O3(g)=3O2(g)，故ΔH3 =2×(-200.9 kJ·mol-1)-( -288.8kJ·mol-1)=-113 kJ·mol-1，即a=-113，A错误；
B．升高温度，正逆反应速率均增大，故k正、k逆增大，反应达到平衡时，正=逆，即k正c(NO)·c(O3)=k逆c(NO2)·c(O2)，则==K，由图像可知，升高温度，NO的体积分数增大，说明平衡逆向移动，正反应是一个放热反应，故升高温度，K减小，B正确；
C．延长反应时间，化学平衡不移动，故延长时间，不可使φ(NO)由M点移到N点，C错误；
D．用碱液吸收NO2能使平衡正向移动，NO的转化率增大，由于反应前后气体的体积不变，故增大反应器的容积，平衡不移动，不可提高NO的转化率，D错误；
故答案为：B。
9．C
【解析】
A．根据图1，焓变等于生成物的总能量减去反应物的总能量，故∆H1=E4-E2，A说法正确；
B．反应Ⅱ的活化能大于反应I的活化能，则反应II是总反应的决速步骤，B说法正确；
C．根据图2，T+10℃时，c(NO)变化率小于T℃，则升高温度总反应速率不一定增大，C说法错误；
D．能够发生化学反应的分子(或原子)的碰撞叫做有效碰撞，则反应中只有部分分子发生有效碰撞，D说法正确；
答案为C。
10．C
【解析】
A．HCN中的碳氮键为C≡N键，HNC中碳氮键为N＝C键，二者的碳氮键不一样，A项错误；
B．同素异形体是指由同样的单一化学元素组成，因排列方式不同，而具有不同性质的单质。HCN和HNC都不是单质，不符合同素异形体的定义，B项错误；
C．由图可知，HNC的能量比HCN的能量高，C项正确；
D．题中热化学方程式表示错误，应为：HCN(g)HNC(g)     ΔH=＋59.3kJ∙mol-1，D项错误；
答案选C。
11．A
【解析】
得④;；得；
；故答案为：A
12．C
【解析】
A．由图可知，HCOOH脱氢反应为放热反应，选项A错误；
B．由图可知，最大能垒(反应活化能)为，选项B错误；
C．由图可知，反应，能量由变为，故，选项C正确；
D．催化剂能够加快反应速率，但不改变焓变和平衡产率，选项D错误。
答案选C。
13．D
【解析】
本题主要考查盖斯定律：反应的热效应只与系统始、末状态有关，而与变化途径无关。由图可知，，即的为；所以的为，D项正确；
答案选D。
14．C
【解析】
A．由图可知，断裂a出碳碳键所需能量为83.7kJ，断裂b处碳碳键所需能量为85.1kJ，A项错误；
B．1，2-丙二醇单分子解离脱水生成丙酮为放热反应，B项错误；
C．TS1路径比TS3、TS4路径活化能低，TS4活化能高，故从能量的角度分析，TS1、TS2、TS3、TS4四种路径中TS4路径的速率最慢，C项正确；
D．由图可以看出产物丙酮能量最低，D项错误；
答案选C。
15．B
【解析】
A．第①步反应的中间体比第②步反应的中间体能量高，能量越高越不稳定，则第②步反应的中间体稳定，A错误；
B．第①步反应活化能较大，反应发生消耗的能量高，则该步反应难进行，其反应速率较小，总反应的快慢取决于慢反应，则总反应速率由第①步反应决定，B正确；
C．由反应机理知，第③步反应还有产生，原子利用率不是，C错误；
D．从图中可以看到，反应物总能量比生成物总能量高，所以总反应为放热反应，D错误。
答案选B。
16．(1)     -90     a
(2)     m     反应I是放热反应，反应II是吸热反应，温度升高使CO2平衡转化率减小的程度大于反应II使CO2平衡转化率增大的程度     BC     0.16MPa    

【解析】
(1)
I.CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1=-49kJ·mol-1
II.CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)　ΔH2=+41kJ·mol-1
根据盖斯定律I - II 可得CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH3=-49kJ·mol-1-41kJ·mol-1=-90kJ·mol-1；反应III的ΔH3＜0，T降低平衡右移，Kp增大，lnKp增大，增大，故对应的曲线为a；
(2)
①根据反应Ⅰ和Ⅲ可知，其反应的产物都有CH3OH生成，且ΔH1和ΔH3都小于零，也就是说，温度升高，它们的平衡都会逆向移动，从而使CH3OH的产量变少，则甲醇在含碳产物的物质的量分数减小，故符合这个规律的是曲线m。
②反应I是放热反应，温度升高，逆反应程度增大，CO2转化率降低，反应Ⅱ是吸热反应，温度升高，正反应程度增大，CO2转化率升高，在150~250℃范围内，温度升高，整体上CO2转化率降低，说明反应Ⅰ逆向移动的程度大于反应II正向移动的程度，导致CO2转化率随温度升高而降低。
③A．起始n(CO2)：n(H2)=1:3投料，只发生反应I时，CO2、H2转化率相同，发生反应II时， H2的平衡转化率小于CO2的转化率，当I、II都发生时，则H2的平衡转化率小于CO2的转化率，故A正确；
B．由图可知，温度在150℃时有利于反应Ⅰ进行，CH3OH的含量高，有利于工业生产CH3OH，但并不是温度越低越好，因为反应需要一定温度才能发生，故B错误；
C．加入选择性高的催化剂，可提高CH3OH的平衡转化速率，并不能提高平衡转化率，故C错误；
D．150-400℃范围内，根据CO2的转化率变化曲线可知H2O的平衡产量先减小后增大，故D正确；
答案BC；
④270℃时CO2的转化率为24%，CO和CH3OH在含碳产物中物质的量分数相同，则根据题意设起始量n(CO2)=1mol，n(H2)=3mol，平衡时反应I生成CH3OH物质的量为 xmol，反应II中生成CO 的物质的量也为xmol，可得：


反应后总的物质的量为剩余的CO2和H2和生成的CH3OH、H2O、CO的物质的量之和，则反应后混合物总的物质的量为1+3-6x+4x=(4-2x)mol。 CO2的转化率为24%，根据题意可得2x=1mol，得到x=0.12mol，则反应后总物质的量为3.76mol，在5MPa条件下，为恒压反应，则，平衡时，n(CO)=0.12mol、n(H2O)=0.24mol、n(CO2)=0.76mol、n(H2)=2.52mol，则反应II的平衡常数为：。
17．(1)减少二氧化硫的排放，防止污染空气
(2)     不利     加快反应速率
(3)     由图像可知，，，温度升高，反应①正向移动，反应②逆向移动    
(4)     50%     (或13.5)
【解析】
(1)
气体进入催化剂主转化炉前进行脱硫处理的目的是减少二氧化硫的排放，防止污染空气；
(2)
增加流速，会使气体反应不够充分，因此不利于提高转化率；增大压强，会加快反应速率；
(3)
①由图像可知，的物质的量分数随温度升高而减小说明，与物质的量分数的差值先增大后减小，说明与是不同方向的，，升高温度，反应向吸热方向移动，随着温度升高，反应①正向移动，反应②逆向移动，都是向生成CO的方向移动，故CO气体物质的量分数增加；
②由图可知，开始时两种反应物1：1混合，设，第一步反应变化量为x，第二步反应变化量为y；反应同时发生，但为了计算方便可假想为有先后，计算过程如下：
水蒸气重整：

水煤气变换：

时，的物质的量和CO的物质的量相等，则由，解得，所以平衡时的物质的量为，的物质的量为，则容器中；
(4)
水蒸气重整：

水煤气变换：

平衡时、、CO、、的物质的量分别为，，，，，容器的总压强为，反应达到平衡时，的物质的量分数为60%，的平衡分压，则有，可以得到，，可以得到，联立方程组，解得，则的转化率为，所以反应②的平衡常数。
18．(1)     -49     低温
(2)               c     容器体积加倍，H2分压变为原来的，但减小压强，该反应平衡逆向移动，H2分压比原来的要大
【解析】
(1)
已知反应：
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH1=-90.2kJ·mol-1，
②H2O(l)=H2O(g) ΔH2=+44.0kJ·mol-1，
③CO(g)+O2(g)=CO2(g) ΔH3=-283.0kJ·mol-1，
④，H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH4=-285.8kJ·mol-1，
依据盖斯定律有：①+②+④-③可得CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，则ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH4-ΔH3，代入数据求得，ΔH=-49kJ·mol-1，反应是一个气体体积减小的反应，ΔS<0，而ΔH<0，依据ΔG=ΔH-TΔS<0反应可自发进行，可知该反应低温自发；
(2)
①设二氧化碳的转化量为xmol，依据题意列三段式：，相同温度相同体积下，压强之比等于物质的量之比，则有，解得x=0.2，平衡时，总压为：，甲醇的反应速率为：；平衡时，二氧化碳的分压为：，氢气的分压为：，甲醇的分压为：，水蒸气的分压为：，则平衡常数=kPa-2；
②容器体积迅速扩大至4L并保持不变，H2分压瞬间变为原来的，但减小压强，该反应平衡逆向移动，H2分压比原来的要大，因此扩大体积后H2分压变化趋势的曲线是c。
19．(1)     ﹣111     正反应是吸热反应，升高温度平衡向正反应方向移动，甲烷的平衡转化率增大     25%    
(2)     根据表中数据可知相对于催化剂X，催化剂Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小，而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大，所以选择催化剂Y     当温度高于600℃时，升高温度，、均增加，且增加的倍数比增加的倍数大
(3)
【解析】
(1)
①已知：   、
   、
   、
   ，
根据盖斯定律可知；
②催化重整的正反应是吸热反应，升高温度平衡向正反应方向移动，甲烷的平衡转化率增大；
③根据化学方程式可知，假设达到平衡时转化的甲烷的物质的量为，列出反应的三段式如下：

计算可得，代入转化率公式计算可得甲烷的转化率为25%。结合容器体积为2 L，代入x的数值可知平衡时容器中各物质的浓度为

将上述平衡浓度代入平衡常数表达式计算可得K=；
(2)
①根据表中数据可知相对于催化剂X，催化剂Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小，而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大，所以催化剂X劣于Y；
②分析图中信息可知当温度高于600℃时，升高温度，、均增加且增加的倍数比增加的倍数大；
(3)
根据反应速率方程式可知在一定时，生成速率随的升高而降低，所以根据图像可知、、从大到小的顺序为、、，故最大。