2023年高考化学三轮回归教材重难点09 化学反应原理综合

这是一份2023年高考化学三轮回归教材重难点09 化学反应原理综合，共36页。试卷主要包含了正确理解化学反应速率的影响因素，突破化学平衡状态的判断，影响化学平衡的因素，化学反应原理题答题“五要素”等内容，欢迎下载使用。

2023年高考化学三轮回归教材重难点

回归教材重难点09 化学反应原理综合

高考五星高频考点。新教材选择性必修1《化学反应原理》是中学化学基本理论之一，其试题常常将化学反应与能量、化学反应速率和化学平衡、水溶液中的离子平衡等知识融合在一起，多以图像或图表的形式呈现。题目围绕一个主题，由多个小题组成，各小题的考查有一定的独立性，分别考查不同的知识点，覆盖面较广，灵活性较强。考查角度主要有热化学方程式和电极反应式的书写；离子浓度的大小比较；Ksp的计算与应用；反应速率、平衡常数及转化率的计算；电化学装置的原理分析及平衡曲线的识别与绘制等。试题篇幅较长，情境、取材较新，同时联系生产、生活实际进行考查，有一定的难度，侧重考查考生的阅读能力、获取有效信息能力、知识运用能力、识图识表能力和分析归纳能力，同时考查考生科学态度与社会责任的核心素养。

1．掌握利用盖斯定律计算反应热的步骤和方法
(1)计算步骤

(2)计算方法

2．正确理解化学反应速率的影响因素
(1)“惰性气体”对反应速率的影响
①恒温恒容：充入“惰性气体”总压增大―→参与反应的物质浓度不变(活化分子浓度不变)―→反应速率不变。
②恒温恒压：充入“惰性气体”体积增大参与反应的物质浓度减小(活化分子浓度减小)反应速率减小。
(2)纯液体、固体对化学反应速率的影响
在化学反应中，纯液体和固态物质的浓度为常数，故不能用固态物质的浓度变化来表示反应速率，但是固态反应物颗粒的大小是影响反应速率的条件之一，如煤粉由于表面积大，燃烧时比煤块快得多。
(3)外界条件对可逆反应的正、逆反应速率的影响
方向是一致的，但影响程度不一定相同
条件改变
影响
增大反应物浓度
v正瞬间增大，v逆瞬间不变，随后也增大
增大压强
v正和v逆都增大，气体分子数减小方向的反应速率增大的程度大
对无气体参加或生成的化学反应的速率无影响
反应前后气体分子数不变的反应，正、逆反应速率同等程度地增大
升高温度
v正和v逆都增大，但吸热反应方向的反应速率增大的程度大
使用催化剂
能同等程度地改变正、逆反应速率
3．突破化学平衡状态的判断
(1)注意“三关注”：一要关注反应条件，是恒温恒容、恒温恒压还是绝热恒容、绝热恒压；二要关注反应特点，是等体积反应，还是非等体积反应；三要关注特殊情况，是否有固体参加或生成，或固体的分解反应。
(2)
(3)从现象上判断

4．影响化学平衡的因素
改变的条件(其他条件不变)
化学平衡移动的方向
浓度
增大反应物浓度或减小生成物浓度
向正反应方向移动
减小反应物浓度或增大生成物浓度
向逆反应方向移动
压强(对有气体参加的反应)
反应前后气体体积改变
增大压强
向气体分子总数减小的方向移动
减小压强
向气体分子总数增大的方向移动
反应前后气体体积不变
改变压强
平衡不移动
温度
升高温度
向吸热反应方向移动
降低温度
向放热反应方向移动
催化剂
同等程度改变v正、v逆，平衡不移动
5．化学反应原理题答题“五要素”


1．(2022·浙江省1月选考)工业上，以煤炭为原料，通入一定比例的空气和水蒸气，经过系列反应可以得到满足不同需求的原料气。请回答：
(1)在C和O2的反应体系中：
反应1：C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=-394kJ·mol-1
反应2：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH2=-566kJ·mol-1
反应3：2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH3。
① 设y=ΔH-TΔS，反应1、2和3的y随温度的变化关系如图1所示。图中对应于反应3的线条是___________。

②一定压强下，随着温度的升高，气体中CO与CO2的物质的量之比______。
A．不变 B．增大 C．减小 D．无法判断
(2)水煤气反应：C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH=131kJ·mol-1。工业生产水煤气时，通常交替通入合适量的空气和水蒸气与煤炭反应，其理由是__________________。
(3)一氧化碳变换反应：CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH=-41kJ·mol-1。
①一定温度下，反应后测得各组分的平衡压强(即组分的物质的量分数×总压)：p(CO)=0.25MPa、p(H2O)=0.25MPa、p(CO2)=0.75MPa和p(H2)=0.75MPa，则反应的平衡常数K的数值为________。
②维持与题①相同的温度和总压，提高水蒸气的比例，使CO的平衡转化率提高到90%，则原料气中水蒸气和CO的物质的量之比为________。
③生产过程中，为了提高变换反应的速率，下列措施中合适的是________。
A．反应温度愈高愈好 B．适当提高反应物压强
C．选择合适的催化剂 D．通入一定量的氮气
④以固体催化剂M催化变换反应，若水蒸气分子首先被催化剂的活性表面吸附而解离，能量-反应过程如图2所示。

用两个化学方程式表示该催化反应历程(反应机理)：步骤Ⅰ：__________________；步骤Ⅱ：_______________________。
【答案】(1)a B
(2)水蒸气与煤炭反应吸热，氧气与煤炭反应放热，交替通入空气和水蒸气有利于维持体系热量平衡，保持较高温度，有利于加快化学反应速率
(3)①9.0 ②1.8：1 ③BC ④M+H2O=MO+H2 MO+CO=M+CO2
【解析】1)①由已知方程式：(2×反应1-反应2)可得反应3，结合盖斯定律得：ΔH3=2ΔH1-ΔH2=[2×(-394)-(-566)]kJ·mol-1=-222 kJ·mol-1，反应1前后气体分子数不变，升温y不变，对应线条b，升温促进反应2平衡逆向移动，气体分子数增多，熵增，y值增大，对应线条c，升温促进反应3平衡逆向移动，气体分子数减少，熵减， y值减小，对应线条a，故此处填a；②温度升高，三个反应平衡均逆向移动，由于反应2焓变绝对值更大，故温度对其平衡移动影响程度大，故CO2物质的量减小，CO物质的量增大，所以CO与CO2物质的量比值增大，故选B；(2)由于水蒸气与煤炭反应吸热，会引起体系温度的下降，从而导致反应速率变慢，不利于反应的进行，通入空气，利用煤炭与O2反应放热从而维持体系温度平衡，维持反应速率，故此处填：水蒸气与煤炭反应吸热，氧气与煤炭反应放热，交替通入空气和水蒸气有利于维持体系热量平衡，保持较高温度，有利于加快反应速率；(3)①该反应平衡常数K=；②假设原料气中水蒸气为x mol，CO为1 mol，由题意列三段式如下：
则平衡常数K=，解得x=1.8，故水蒸气与CO物质的量之比为1.8：1；③A项，反应温度过高，会引起催化剂失活，导致反应速率变慢，A不符合题意；B项，适当增大压强，可加快反应速率，B符合题意；C项，选择合适的催化剂有利于加快反应速率，C符合题意；D项，若为恒容条件，通入氮气对反应速率无影响，若为恒压条件，通入氮气后，容器体积变大，反应物浓度减小，反应速率变慢，D不符合题意；故故选BC；④水分子首先被催化剂吸附，根据元素守恒推测第一步产生H2，第二步吸附CO产生CO2，对应反应历程依次为：M+H2O=MO+H2、MO+CO=M+CO2。
2．(2021•湖南选择性考试)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)△H＝　 　kJ•mol﹣1；
(2)已知该反应的△S＝198.9J•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0.1mol NH3通入3L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200kPa)，各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。

①若保持容器体积不变，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时将容器体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Kθ＝　 　(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)Kθ=(PGPθ)g⋅(PHPθ)h(PDPθ)d⋅(PEPθ)e，其中pθ＝100kPa，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 开始体积减半，N2分压变为原来的2倍，随后由于加压平衡逆向移动，N2分压比原来2倍要小 ③0.48
(4)从右往左 (5)2NH3-6e-+6OH-= N2+6H2O
【解析】(1)由△H＝反应物键能和﹣生成物键能和可知，该反应的△H＝2×(390.8kJ•mol﹣1×3)﹣[(946kJ•mol﹣1)+(436.0kJ•mol﹣1×3)]＝+90.8kJ•mol﹣1；(2)在等温等压的反应中△G＝△H﹣T△S＜0时，正反应能自发进行，其中△H＝+90.8kJ•mol﹣1，△S＝198.9J•mol﹣1•K﹣1，则T＞△H△S=90.8×103J/mol198.9J⋅mol-1⋅K-1=456.5k＝183.52℃，故选C、D；(3)①密闭容器中0.1molNH3总压为200kPa，则如图t1时H2的分压为120kPa，则H2的物质的量为120kPa200kPa×0.1mol＝0.06mol，故v(H2)=△c△t=0.06mol3Lt1min=0.02t1mol•L﹣1•min﹣1；②容器体积迅速缩小到原来的一半，则氮气的分压迅速增大到原来的2倍，故cd错误；压强增大，平衡向气体总体积减小的方向移动，即平衡逆向移动，N2的分压应比原来2倍小，故b正确，a错误；③在该温度下，达到平衡时，p(N2)＝40kPa＝0.4pθ、p(H2)＝120kPa＝1.2pθ、p(NH3)＝120kPa＝1.2pθ，则Kθ=(p(N2)pθ)×(p(H2)pθ)3(p(NH3)pθ)2=0.4×1.231.22=0.48；(4)电解池中，左侧消耗NH3生成N2，发生氧化反应是阳极，消耗了OH﹣，右侧水中H+得电子生成H2，发生还原反应，是阴极，电极反应中生成OH﹣，故OH﹣从右向左移动；(5)阳极是NH3失电子发生氧化反应生成N2，则电极反应式为6OH﹣+2NH3﹣6e﹣＝N2+6H2O。
3．(2021•河北选择性考试)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于煤、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表：
物质
H2(g)
C(石墨，s)
C6H6(l)
燃烧热△H(kJ•mol-1)
-285.8
-393.5
-3267.5
(1)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)+HCO3-(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pkPa，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HCO3-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46kPa。
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5kPa，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-=C2O42- Ⅱ.C2O42-=CO2+CO22-
Ⅲ.__________ Ⅳ.CO32-+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+被还原为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)6C(石墨，s)+3H2(g)= C6H6(l) ΔH=49.1kJmol-1
(2) (3) 100.8 (4) ①正极 2CO22-+CO2=2CO32-+C ②12CO2+18e-+4H2O=CH3CH2CH2OH+9CO32- c、b、a
【解析】(1)根据表格燃烧热数据可知，存在反应①C(石墨，s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=-393.5kJmol-1，②H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH2=-285.8kJmol-1，③C6H6(l)+O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l) ΔH3=-3267.5kJmol-1，根据盖斯定律，[①×12+②×6] -③得反应：6C(石墨，s)+3H2(g)= C6H6(l)，ΔH=[(-393.5kJmol-1) ×12+(-285.8kJmol-1)6]-(-3267.5kJmol-1)=49.1kJmol-1，故答案为：6C(石墨，s)+3H2(g)= C6H6(l) ΔH=49.1kJmol-1；(2)由题可知，①CO2(s)CO2(aq)，②CO2(aq)+H2O(l)H+(aq)+HCO3- (aq)，K2=，又因为p(CO2)=p(kPa)x，则c(CO2)=y(mol•L-1•kPa-1)p(CO2)=pxy mol/L，在忽略HCO3-的电离时，c(H+)=c(HCO3-)，所以可得c(H+)=，故答案为：；(3)2MHCO3(s)M2CO3(s)+H2O(g)+ CO2(g)，等温等容条件下，压强之比等于物质的量之比，可用分压表示物质的量浓度，平衡常数Kp===529kPa2。温度不变化学平衡常数Kp不变，设平衡时，平衡体系中CO2的分压为x，则K== 529kPa2，=kPa=105.8kPa，CO2的初始压强等于平衡压强减去碳酸氢盐分解产生的CO2的分压，即CO2(g)的初始压强应大于105.8kPa-5kPa=100.8kPa；(4)①由题意知，Li-CO2电池的总反应式为：4Li+3CO2=2Li2CO3+C，CO2发生得电子的还原反应，则CO2作为电池的正极；CO2还原后与Li+结合成Li2CO3，按4个步骤进行，由步骤II可知生成了CO22-，而步骤IV需要CO32-参加反应，所以步骤III的离子方程式为：2 CO22-+CO2=2 CO32-+C；②I.CO2在碱性条件下得电子生成CH3CH2CH2OH，根据电子守恒和电荷守恒写出电极反应式为：12CO2+18e-+4H2O=CH3CH2CH2OH+9 CO32-；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；而催化剂a和b条件下，CO2电还原的活化能均大于H+电还原的活化能，相对来说，更易发生H+的电还原。其中a催化剂条件下，H+电还原的活化能比CO2电还原的活化能小的更多，发生H+电还原的可能性更大，因此反应从易到难的顺序为c、b、a，故答案为：c、b、a。
4．(2021•广东选择性考试)我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应：
a)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ∆H1
b)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ∆H2
c)CH4(g)C(s)+2H2(g) ∆H3
d)2CO(g)CO2(g)+C(s) ∆H4
e)CO(g)+H2(g)H2O(g)+C(s) ∆H5
(1)根据盖斯定律，反应a的∆H1=_______(写出一个代数式即可)。
(2)上述反应体系在一定条件下建立平衡后，下列说法正确的有_______。
A．增大CO2与CH4的浓度，反应a、b、c的正反应速率都增加
B．移去部分C(s)，反应c、d、e的平衡均向右移动
C．加入反应a的催化剂，可提高CH4的平衡转化率
D．降低反应温度，反应a~e的正、逆反应速率都减小
(3)一定条件下，CH4分解形成碳的反应历程如图所示。该历程分_______步进行，其中，第_______步的正反应活化能最大。

(4)设K为相对压力平衡常数，其表达式写法：在浓度平衡常数表达式中，用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以p0(p0=100kPa)。反应a、c、e的ln K随(温度的倒数)的变化如图所示。

①反应a、c、e中，属于吸热反应的有_______(填字母)。
②反应c的相对压力平衡常数表达式为K=_______。
③在图中A点对应温度下、原料组成为n(CO2)：n(CH4)=1：1、初始总压为100kPa的恒容密闭容器中进行反应，体系达到平衡时H2的分压为40kPa。计算CH4的平衡转化率，写出计算过程_______。
(5)CO2用途广泛，写出基于其物理性质的一种用途：_______。
【答案】(1)∆H2+∆H3-∆H5或∆H3-∆H4 (2)AD (3) 4 4
(4)①ac ② ③68% (5)做冷冻剂
【解析】(1)根据题目所给出的反应方程式关系可知，a=b+c-e=c-d，根据盖斯定律则有∆H1=∆H2+∆H3-∆H5=∆H3-∆H4；(2)A项，增大CO2和CH4的浓度，对于反应a、b、c来说，均增大了反应物的浓度，反应的正反应速率增大，A正确；B项，移去部分C(s)，没有改变反应体系中的压强，反应的正逆反应速率均不变，平衡不移动，B错误；C项，催化剂可以同等条件下增大正逆反应速率，只能加快反应进程，不改变反应的平衡状态，平衡转化率不变，C错误；D项，降低温度，体系的总能量降低，正、逆反应速率均减小，D正确；故选AD；(3)由图可知，反应过程中能量变化出现了4个峰，即吸收了4次活化能，经历了4步反应；且从左往右看4次活化能吸收中，第4次对应的峰最高，即正反应方向第4步吸收的能量最多，对应的正反应活化能最大。(4)①随着温度的升高，反应a和c的ln K增大，说明K的数值增大，反应向正反应方向进行，反应a和c为吸热反应，同理反应e的ln K减小，说明K的减小，反应向逆反应方向进行，反应e为放热反应，故答案为ac；②用相对分压代替浓度，则反应c的平衡常数表达式K=；③由图可知，A处对应反应c的ln K=0，即K==1，解方程的p2(H2)=p(CH4)，已知反应平衡时p(H2)=40kPa，则有p(CH4)=16kPa，且初始状态时p(CH4)=×100kPa=50kPa，故CH4的平衡转化率为×100%=68%；(5)固态CO2即为干冰，干冰用于制冷或人工降雨均是利用其物理性质。
5．(2021•辽宁选择性考试)苯催化加氢制备环己烷是化工生产中的重要工艺，一定条件下，发生如下反应：
Ⅰ.主反应：(g)+3H2(g)(g) ∆H1<0
Ⅱ.副反应：(g)(g) ∆H2>0
回答下列问题：
(1)已知：Ⅲ.
Ⅳ.2 (g)+15O2(g)12CO2(g)+6H2O(l) ∆H4
Ⅴ.(g)+9O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l) ∆H5
则_______(用、和表示)。
(2)有利于提高平衡体系中环己烷体积分数的措施有_______。
A．适当升温 B．适当降温 C．适当加压 D．适当减压
(3)反应Ⅰ在管式反应器中进行，实际投料往往在n(H2) ：n(C6H6) =3：1的基础上适当增大H2 用量，其目的是_______。
(4)氢原子和苯分子吸附在催化剂表面活性中心时，才能发生反应，机理如图。当H2中混有微量H2S或CO等杂质时，会导致反应Ⅰ的产率降低，推测其可能原因为_______。

(5)催化剂载体中的酸性中心能催化苯及环己烷的裂解。已知酸性中心可结合弧电子对，下图中可作为酸性中心的原子的标号是_______(填“①”“②”或“③”)。

(6)恒压反应器中，按照n(H2) ：n(C6H6) =4：1投料，发生Ⅰ、Ⅱ反应，总压为p0，平衡时苯的转化率为α，环己烷的分压为p，则反应1的Kp=_______(列出计算式即可，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
【答案】(1) (2)BC (3)提高苯的利用率
(4)金属催化剂会与H2S或CO反应从而失去催化活动 (5)②
(6)
【解析】(1)根据盖斯定律结合已知反应：Ⅲ.；Ⅳ.2 (g)+15O2(g)12CO2(g)+6H2O(l) ∆H4； Ⅴ. (g)+9O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l) ∆H5； Ⅰ.主反应：(g)+3H2(g) (g)可由，则；(2)根据Ⅰ.主反应：(g)+3H2(g)(g)是一个气体体积减小的方向的放热反应，故有利于提高平衡体系中环己烷体积分数即使平衡向正方向移动，根据勒夏特列原理，可采用适当降低温度和实当加压有利平衡正向移动，而升温和减压都将使平衡逆向移动，故选BC；(3)反应Ⅰ在管式反应器中进行，实际投料往往在n(H2) ：n(C6H6) =3：1的基础上适当增大H2用量，增大H2的浓度将使平衡正向移动，从而提高苯的转化率即利用率，故适当增大H2用量的目的是提高苯的利用率；(4)氢原子和苯分子吸附在催化剂表面活性中心时，才能发生反应，机理如图。当H2中混有微量H2S或CO等杂质时，会导致反应Ⅰ的产率降低，推测其可能原因为金属催化剂会与H2S或CO反应从而失去催化活动；(5)催化剂载体中的酸性中心能催化苯及环己烷的裂解。已知酸性中心可结合弧电子对，由图可知，①中原子无孤对电子也没有空轨道，②中原子无孤对电子但有空轨道可接收孤电子对，③中有孤对电子，无空轨道，故下图中可作为酸性中心的原子的标号是②；(6)恒压反应器中，按照n(H2) ：n(C6H6) =4：1投料，设投入的苯的物质的量为1mol，发生Ⅰ、Ⅱ反应总压为p0，平衡时苯的转化率为α，环己烷的分压为p，则：

有反应后平衡体系中总的物质的量为：1-α+4-3α+α-x+x=5-3α，故平衡时，苯的分压为：，H2的分压为：，则反应1的=。
6．(2021•山东卷)2—甲氧基—2—甲基丁烷(TAME)常用作汽油原添加剂。在催化剂作用下，可通过甲醇与烯烃的液相反应制得，体系中同时存在如图反应：
反应Ⅰ：+CH3OH △H1
反应Ⅱ：+CH3OH △H2
反应Ⅲ： △H3
回答下列问题：
(1)反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ以物质的量分数表示的平衡常数Kx与温度T变化关系如图所示。据图判断，A和B中相对稳定的是_________________ (用系统命名法命名)；的数值范围是________(填标号)。
A．<-1 B．-1～0 C．0～1 D．>1

(2)为研究上述反应体系的平衡关系，向某反应容器中加入1.0molTAME，控制温度为353K，测得TAME的平衡转化率为α。已知反应Ⅲ的平衡常数Kx3=9.0，则平衡体系中B的物质的量为_______mol，反应Ⅰ的平衡常数Kx1=_______。同温同压下，再向该容器中注入惰性溶剂四氢呋喃稀释，反应Ⅰ的化学平衡将_______ (填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)平衡时，A与CH3OH物质的量浓度之比c(A)：c(CH3OH)= _______。
(3)为研究反应体系的动力学行为，向盛有四氢呋喃的另一容器中加入一定量A、B和CH3OH。控制温度为353K，A、B物质的量浓度c随反应时间t的变化如图所示。代表B的变化曲线为______________ (填“X”或“Y”)；t=100s时，反应Ⅲ的正反应速率v正_______逆反应速率v逆(填“＞”“＜”或“=)。

【答案】(1)2-甲基-2-丁烯 D
(2)0.9α 逆向移动 1:10
(3)X ＜
【解析】(1)由平衡常数Kx与温度T变化关系曲线可知，反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的平衡常数的自然对数随温度升高(要注意横坐标为温度的倒数)而减小，说明3个反应均为放热反应，即△H1＜0、△H2＜0、△H3＜0，因此，B的总能量高于A的总能量，能量越低越稳定，A和B中相对稳定的是B，其用系统命名法命名为2-甲基-2-丁烯；由盖斯定律可知，Ⅰ-Ⅱ=Ⅲ，则△H1-△H2=△H3＜0，因此△H1＜△H2，由于放热反应的△H越小，其绝对值越大，则的数值范围是大于1，选D。(2)向某反应容器中加入1.0molTAME，控制温度为353K，测得TAME的平衡转化率为α，则平衡时n(TAME)=(1-α) mol，n(A)+n(B)=n(CH3OH)= α mol。已知反应Ⅲ的平衡常数Kx3=9.0，则=9.0，将该式代入上式可以求出平衡体系中B的物质的量为0.9α mol，n(A)=0.1α mol，反应Ⅰ的平衡常数Kx1=。同温同压下，再向该容器中注入惰性溶剂四氢呋喃稀释，反应Ⅰ的化学平衡将向着分子数增大的方向移动，即逆向移动。平衡时，TAME的转化率变大，但是平衡常数不变，A与CH3OH物质的量浓度之比不变，c(A)：c(CH3OH)=0.1α：α=1:10。(3)温度为353K，反应Ⅲ的平衡常数Kx3=9.0，=9.0。由A、B物质的量浓度c随反应时间t的变化曲线可知，X代表的平衡浓度高于Y，则代表B的变化曲线为X；由母线的变化趋势可知，100s 以后各组分的浓度仍在变化， t=100s时，因此，反应Ⅲ正在向逆反应方向移动，故其正反应速率v正小于逆反应速率v逆。
7．(2022·江苏省南通市一模)研究脱除烟气中的SO2、NO是环境保护、促进社会可持续发展的重要课题。
(1)烟气中的NO可在催化剂作用下用NH3还原。
①已知：4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) △H=-905.0kJ·mol-1
N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H=180.5kJ·mol-1
有氧条件下，NH3与NO反应生成N2，相关热化学方程式为4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)=4N2(g)+6H2O(g) △H=_______kJ·mol-1。
②其他条件相同，以定流速分别向含催化剂A和B的反应管中通入一定比例O2、NH3、NO和N2的模拟烟气，测得NO的去除串与温度的关系如图所示。使用催化剂B，当温度高于360°C，NO的去除率下降的原因是_______。

(2)O2在一定条件下能有效去除烟气中的SO2、NO，可能的反应机理如图所示，该过程可描述为_______。

(3)尿素[CO(NH2)2]溶液可吸收含SO2、NO烟气中的SO2，其反应为SO2+CO(NH2)2+2H2O=(NH4)2SO3+CO2。若吸收烟气时同时通入少量ClO2，可同时实现脱硫、脱硝。
①脱硝的反应分为两步。第一步：5NO+2ClO2+H2O=5NO2+2HCl。第二步：NO2和CO(NH2)2反应生成N2和CO2。第二步的化学反应方程式为_______。
②将含SO2、NO烟气以一定的流速通过10%的CO(NH2)2溶液，其他条件相同，不通ClO2和通少量ClO2时SO2的去除率如图所示。通少量ClO2时SO2的去除率较低的原因是_______。

【答案】(1) -1627 温度高于360°C时，催化剂B活性降低，反应速率减慢
(2)O2在O2+发生器中失去电子转化为O2+；O2+与水作用生成HO·；HO·在净化器中将NO和SO2氧化为HNO3和H2SO4
(3) 6NO2+4CO(NH2)2=7N2+4CO2+8H2O ClO2与NO反应生成HCl和NO2，溶液酸性增强，SO2的溶解度减小；NO2消耗尿素，使得与SO2反应的尿素减少
【解析】(1)①已知：Ⅰ. 4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-905.0kJ·mol-1；Ⅱ. N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=180.5kJ·mol-1；根据盖斯定律，Ⅰ-4×Ⅱ，得到热化学方程式为4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)=4N2(g)+6H2O(g) ΔH=(-905.0-4×180.5)kJ·mol-1=-1627 kJ·mol-1；②使用催化剂B，当温度高于360°C，NO的去除率下降的原因是温度高于360°C时，催化剂B活性降低，反应速率减慢；(2)如图所示，该过程可描述为：O2在O2+发生器中失去电子转化为O2+；O2+与水作用生成HO·；HO·在净化器中将NO和SO2氧化为HNO3和H2SO4，故答案为：O2在O2+发生器中失去电子转化为O2+；O2+与水作用生成HO·；HO·在净化器中将NO和SO2氧化为HNO3和H2SO4；(3)①第二步：NO2和CO(NH2)2反应生成N2和CO2，化学反应方程式为：6NO2+4CO(NH2)2=7N2+4CO2+8H2O；②ClO2具有氧化性，而NO具有还原性，ClO2与NO反应生成HCl和NO2，溶液酸性增强，SO2的溶解度减小；NO2消耗尿素，使得与SO2反应的尿素减少。
8．(2022·山西省运城市高三联考)硫化氢(H2S)、二氧化硫(SO2)是有害气体，可用多种方法进行脱除。
(1)实验室制取乙炔时，用硫酸铜溶液除去乙炔气体中混有的H2S气体，发生反应：H2S+Cu2+(aq)=CuS+2H+(aq)，计算25℃时，该反应的平衡常数为___________。(已知25℃时Ksp(CuS)=1.25×10-36，H2S的Ka1=1×10-7，Ka2=1×10-13)
(2)某科研小组将微电池技术用于去除天然气中的H2S，装置如图，主要反应：2Fe+2H2S+O2=2FeS+2H2O(FeS难溶于水)，室温时，pH=7的条件下，研究反应时间对H2S的去除率的影响。

①装置中微电池负极的电极反应式为___________。
②一段时间后，单位时间内H2S的去除率降低，可能的原因是___________。
(3)Fe2(SO4)3溶液脱除空气中H2S并再生的原理如图甲所示。

将一定体积含H2S的空气匀速通入Fe2(SO4)3溶液中，反应相同时间，初始Fe3+浓度ρ(Fe3+)及其pH与H2S脱除率的关系如图乙所示。当ρ(Fe3+)>10g·L-1，H2S脱除率下降的原因是___________。

(4)在恒容密闭容器中，用H2还原SO2生成S的反应分两步完成(如图所示)，该过程中部分物质的物质的量浓度随时间的变化关系如图所示：

依据上图描述H2还原SO2生成S的两步反应为：___________(用化学方程式表示)
【答案】(1)8.0×1015
(2) Fe-2e-+H2S═FeS+2H+ 生成的FeS附着在铁碳填料的表面，原电池负极的表面积减小，化学反应速率减慢，铁的量因消耗而减少，形成微电池的数量减少，化学反应速率减慢
(3)ρ(Fe3+)增大会促进H2S被氧化，生成的H+会溶液的pH降低，促进H2S的逸出，前者的影响小于后者
(4)SO2+3H2=H2S+2H2O，2H2S+SO2=3S+2H2O
【解析】(1)H2S+Cu2+(aq)=CuS+2H+(aq)的平衡常数为K=== ===8.0×1015；(2)①已知主要反应2Fe+2H2S+O2=2FeS+2H2O，反应中Fe的化合价升高，即Fe失电子发生氧化反应，装置中微电池负极的电极反应式为Fe-2e-+H2S═FeS+2H+；②一段时间后，生成的FeS附着在铁碳填料的表面，原电池负极的表面积减小，化学反应速率减慢，铁的量因消耗而减少，形成微电池的数量减少，化学反应速率减慢，导致单位时间内H2S的去除率降低；(3)ρ(Fe3+)增大会促进H2S被氧化，方程式为：H2S+2Fe3+=2Fe2++S↓+2H+，生成的H+会溶液的pH降低，促进H2S的逸出，前者的影响小于后者时，H2S脱除率反而下降；(4)根据图示信息可知，反应过程中SO2一直减小，中间产物X先增大后减小，H2的量在物质X达到最高时变为0，说明第一个阶段是SO2和H2反应生成H2S，而后中间产物X减小，说明是X与SO2反应转化为了S即 H2S和SO2反应生成S和水，故X为H2S，故两个阶段的反应分别为：SO2+3H2=H2S+2H2O，2H2S+SO2=3S+2H2O。
9．(2022·江苏省如皋市高三统考)用化学方法降解水中有机物已成为污水处理领域的重要研究方向。
(1)酸性条件下，铁炭混合物处理污水中硝基苯时的物质转化示意图如图1所示。

①该物质转化示意图可以描述为_______。
②其他条件一定，反应相同时间，硝基苯的去除率与pH的关系如图2所示。pH越大，硝基苯的去除率越低的原因是_______。
(2)向含Fe2+和苯胺()的酸性溶液中加入双氧水，会发生如下反应：Fe2++H++H2O2=Fe3++HO·+H2O
①HO·(羟基自由基)具有强氧化性，能将溶液中的苯胺氧化成CO2和N2。写出该反应的离子方程式：_______。
②H2O2也具有氧化性，设计验证苯胺是被HO·氧化而不是被H2O2氧化的实验方案：_______。
(3)利用电化学装置通过间接氧化法能氧化含苯胺的污水，其原理如图3所示。其他条件一定，测得不同初始pH条件下，溶液中苯胺的浓度与时间的关系如图4所示。反应相同时间，初始溶液pH=3时苯胺浓度大于pH=10时的原因是_______。[已知氧化性：HClO(H+)>ClO-(OH-)]

【答案】(1)铁失去电子变成Fe2+，电子传递到炭中，NO2在炭表面得到电子变成NO，NO再得到电子变成NH2 pH增大，Fe2+生成Fe(OH)2沉淀，Fe(OH)2沉淀覆盖在铁炭混合物表面，阻碍了反应的进行，降低了反应速率
(2) 2NH2+62HO·→12CO2↑+N2↑+38H2O 向一定量苯胺溶液中加入H2O2溶液，无明显现象(测定苯胺未发生反应)，再加入FeSO4溶液，有气泡产生(测定苯胺已发生反应)
(3)酸性条件下Cl2不易与水反应生成HClO，pH=3时的溶液中HClO溶液浓度远小于pH=10时的ClO-浓度，反应速率较慢
【解析】(1) ①根据题意可知，硝基苯与氢离子得电子反应生成亚硝基苯，该物质转化示意图可以描述为:铁失去电子变成Fe2+，电子传递到炭中，NO2在炭表面得到电子变成NO，NO再得到电子变成NH2；②在碱性条件下，随着pH升高，Fe腐蚀反应生成的Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀，覆盖在铁屑的表面，阻碍了电子的传递，抑制了反应的进行，导致硝基苯的降解率降低；(2)①H2O2在Fe3+等离子作用下能够生成羟基自由基HO·。HO·具有很强的氧化作用，会氧化苯胺，故反应式为:2NH2+62HO·→12CO2↑+N2↑+38H2O；②向一定量苯胺溶液中加入H2O2溶液，无明显现象(测定苯胺未发生反应)，再加入FeSO4溶液，有气泡产生(测定苯胺已发生反应)；(3)结合氯气性质可知酸性条件下Cl2不易与水反应生成HClO，pH=3时的溶液中HClO溶液浓度远小于pH=10时的ClO-浓度，反应速率较慢。
10．(2022·江西省重点中学协作体高三联考)国家主席习近平提出了中国应对气候变化的两个目标：二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，于2060年前实现碳中和。因此，研发CO2利用技术、降低空气中CO2含量成为了研究热点。为减少CO2对环境造成的影响，可采用“CO2催化加氢制甲醇”方法将其资源化利用。该反应体系中涉及以下两个反应：
I.CO2(g)+3H2(g)→CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
II.CO2(g)+H2(g)→CO(g)+H2O(g) ΔH2
回答下列问题：
(1)反应I、II的InK(K代表化学平衡常数)随(温度的倒数)的变化如图所示。

ΔH1________0(填“大于”或“小于”或“等于”)；升高温度，反应CO(g)+2H2(g)→CH3OH(g)的化学平衡常数________(填“增大”或“减小”或“不变”)。
(2)上述反应体系在一定条件下建立平衡后，下列说法正确的有________。
A．增大CO的浓度，反应I的平衡向正反应方向移动
B．降低温度，反应I和II的正、逆反应速率都减小
C．恒温恒容下充入氦气，反应I的平衡向正反应方向移动
D．增大压强，反应I和II重新达到平衡的时间不同
(3)恒压下将CO2和H2按体积比1：3混合，在不同催化剂作用下发生反应I和反应II，在相同的时间段内CH3OH的选择性和产率随温度的变化如图。

其中：CH3OH的选择性=×100%
①在上述条件下合成甲醇的工业条件是________。
A．210℃ B．230℃ C．催化CZT D．催化剂CZ(Zr-1)T
②在230℃以上，升高温度CO2的转化率增大，但甲醇的产率降低，原因是________。
(4)恒温恒压密闭容器中，加入2molCO2和4molH2，只发生反应I和反应II，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%，容器体积减小20%.则达到平衡时H2的转化率为________，反应II的平衡常数K=________(保留两位有效数字)。
【答案】(1)小于 减小 (2)AB
(3) BD 230℃以上，温度升高，反应Ⅰ的平衡向逆反应方向移动，反应Ⅱ的平衡向正反应方向移动，但温度对反应Ⅱ的平衡影响更大
(4) 55% 0.22
【解析】(1)温度T降低，增大，由图像可知，反应I的lnK随的增大而增大，反应II的lnK随的增大而减小，即随着的增大，反应I的K增大、反应II的K减小。所以，当温度降低，反应I的K增大、平衡正向移动，反应I为放热反应，ΔH1小于0；当温度降低，反应II的K减小、平衡逆向移动，反应II为吸热反应，ΔH2大于0。依据盖斯定律，反应CO(g)+2H2(g)→CH3OH(g)可由I-II得到，即焓变ΔH=ΔH1-ΔH2，而ΔH1<0、ΔH2>0，所以ΔH<0，温度升高，平衡逆向移动，化学平衡常数减小。(2)A．增大一氧化碳浓度，反应II逆向移动，二氧化碳和氢气浓度增大，相当于反应I的反应物浓度增大，反应I正向移动，A正确；B．降低温度，反应I和II的正、逆反应速率都减小，B正确；C．恒温恒容下充入氦气，各物质浓度不变，平衡不移动，C错误；D．增大压强，反应I平衡正向移动、反应II平衡就得逆向移动，当反应I达到平衡时，二氧化碳和氢气浓度不再改变，反应II也得达到平衡，因此增大压强，反应I和II重新达到平衡的时间相同，D错误；答案选AB。(3)①由图可知，230℃时甲醇产率最高，该温度下使用催化剂CZ(Zr-1)T，甲醇选择性较大，答案选BD。②230℃以上，温度升高，反应Ⅰ的平衡向逆反应方向移动，反应Ⅱ的平衡向正反应方向移动，但温度对反应Ⅱ的平衡影响更大，所以在230℃以上，升高温度CO2的转化率增大，但甲醇的产率降低。(4)由于发生反应I，容器容积减小，设参加反应I的二氧化碳的物质的量为xmol，则有关系式：，解得x=0.6mol，则参加反应I的氢气的物质的量为1.8mol，生成甲醇的物质的量为0.6mol，生成水蒸气的物质的量为0.6mol，而二氧化碳的转化率为50%，则参加反应II的二氧化碳的物质的量为，反应II消耗氢气0.4mol，生成一氧化碳0.4mol，生成水蒸气0.4mol，平衡时容器中有二氧化碳1mol，氢气1.8mol，甲醇0.6mol，水蒸气1mol，一氧化碳0.4mol，氢气转化率为，设平衡时容器体积为V，则反应II的平衡常数。
11．(2022·安徽省六校教育研究会高三第二次联考)我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。“碳中和”是指二氧化碳的排放总量和减少总量相当，这对于改善环境，实现绿色发展至关重要。回答下列问题：
I．化学链燃烧(CLC)是利用载氧体将空气中的氧传输至燃料的新技术，与传统燃烧方式相比，避免了空气和燃料的直接接触，有利于高效捕集CO2.基于CuO/Cu2O载氧体的甲烷化学链燃烧技术示意图如下。

空气反应器与燃料反应器中发生的反应分别为：
①2Cu2O(s)+O2(g)=4CuO(s) ΔH=-227kJ/mol
②8CuO(s)+CH4(g)=4Cu2O(s)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-348 kJ/mol
(1)反应CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH= ___________kJ/mol。
(2)氧的质量分数：载氧体I___________ (填“＞”“=”或“＜”)载氧体II。
(3)往盛有CuO/Cu2O载氧体的刚性密闭容器中充入空气［氧气的物的量分数x(O2)为21%]，发生反应①。平衡时x(O2)随反应温度T变化的曲线如图1所示。985℃时O2的平衡转化率a(O2)=___________ (保留2位有效数字)。

II．利用工厂废气中的硫化氢可将CO转化为化工原料羰基硫(COS)：CO(g)+H2S(g)→COS(g)+H2(g) ΔH，240℃时，其平衡常数K=1。
(4)在某密闭容器中，以不同投料比［]进行上述反应，相同时间内H2S的转化率与温度(T)的关系如图2所示。则ΔH ___________ (填“＞”或“＜”)0，转化率先增大后减小的原因是___________。

(5)分别在300℃、320℃进行上述反应，反应中H2S(g)和COS(g)的体积分数(ω)随时间(t)的变化关系如图3所示。已知：起始时密闭容器中ω[H2S(g)]和ω[CO(g)]、ω[COS(g)]和ω[H2(g)]分别相等。则320℃时，表示ω[H2S(g)]的曲线是___________ (填“甲”“乙”“丙”或“丁”)。

III．二氧化碳催化加氢合成乙烯也是综合利用CO2的热点研究领域。CO2和H2在铁系催化剂作用下发生化学反应：①2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
(6)在1L密闭容器中通入1mol CO2和3mol H2，在铁系催化剂作用下进行反应，CO2的平衡转化率随温度和压强的变化如图4所示，图4中点M(350，70)，此时乙烯的选择性为(选择性：转化的CO2中生成C2H4和CO的百分比)。则该温度时反应②的平衡常数Kp=___________(分压=总压×物质的量分数)。

【答案】(1)-802 (2)＞ (3)58%
(4) ＜ 该反应为放热反应，温度小于T0时反应未达平衡，故随温度升高，H2S转化率增大；温度大于T0后反应已达平衡，升温导致平衡逆向移动，硫化氢平衡转化率降低
(5)甲 (6) (或0.73)
【解析】(1)已知：①2Cu2O(s)+O2(g)=4CuO(s) ΔH1=-227kJ/mol
②8CuO(s)+CH4(g)=4Cu2O(s)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH2=-348 kJ/mol
根据盖斯定律，由①2+②得反应CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-227kJ/mol 2+(-348 kJ/mol)= -802kJ/mol；(2)由图可知，载氧体I在空气反应器中吸收空气中的氧气，然后转移到燃料反应器中，再和甲烷发生反应释放出水和二氧化碳，得到载氧体II，所以氧的质量分数大小为:载氧体I>载氧体II；(3)根据题意，往盛有CuO/Cu2O载氧体的刚性密闭容器中充入空气发生反应①，且氧气的物质的量分数x(O2 )为21%，设通入的空气的物质的量为amol，氧气的消耗量为bmol，则起始时氧气的物质的量为0.21amol，平衡时氧气的物质的量为(0.21a- b) mol，空气中其他气体的物质的量为0.79amol，由图可知，985℃时，平衡时x(O2) = 10%，即100% = 10%，整理得b=a，则平衡转化率a(O2)=100%≈58%；(4)当反应平衡后随着升温转化率下降，反应逆向进行，故正反应为放热反应;该反应为放热反应，温度小于T0时反应未达平衡，故随温度升高，H2S转化率增大；温度大于T0后反应已达平衡，升温导致平衡逆向移动，硫化氢平衡转化率降低；答案为＜；该反应为放热反应，温度小于T0时反应未达平衡，故随温度升高，H2S转化率增大；温度大于T0后反应已达平衡，升温导致平衡逆向移动，硫化氢平衡转化率降低；(5)240℃时， 其平衡常数K=1，ω[H2S(g)]=ω[CO(g)]=ω[COS(g)=ω[H2(g)]=25%，反应放热升高温度平衡逆向移动，生成物体积减小，反应物体积分数增大，起始时密闭容器中ω[H2S(g)和ω([CO(g])] ω[COS(g)]和ω[H2(g)]分别相等， 甲丁处于同一温度体系(320℃)，乙丙处于同温度体系(300℃)，320℃时， 表示ω[H2S(g)]的曲线是甲；(6)在1L密闭容器中通入1mol CO2和3mol H2，在铁系催化剂作用下进行反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，图4中点M(350，70)，即350℃时CO2的平衡转化率为70%，转化的CO2的物质的量为1mol70%=0.7mol，此时乙烯的选择性为，则转化为乙烯的二氧化碳的物质的量为0.7mol=0.4mol，转化为CO的CO2的物质的量为0.7mol-0.4mol=0.3mol，根据化学方程式列出三段式：


平衡时CO2的物质的量为1mol-0.3mol-0.4mol=0.3mol，CO的物质的量为0.3mol，H2的物质的量为3mol-0.3mol-1.2mol=1.5mol，水蒸气的物质的量为0.3mol+0.8mol=1.1mol，C2H4的物质的量为0.2mol，气体的总物质的量为0.3mol+0.3mol+1.5mol+1.1mol+0.2mol=3.4mol，则该温度时反应②的平衡常数Kp==。
12．(2022·辽宁省大连市模拟预测)2021年6月17日神舟十三号载人飞船与空间站成功对接，航天员进入天和核心舱。空间站处理CO2的一种重要方法是CO2的收集、浓缩与还原。
(1)H2还原CO2制CH4的部分反应如下：
①CO2(g)+H2(g)CO(g)+ H2O(g) ΔH1＝+41kJ·mol−1
②CO(g)+3H2(g)CH4(g)+ H2O(g) ΔH2＝-24641kJ·mol−1
③CO(g)+H2(g)C(s) + H2O(g) ΔH3＝-131kJ·mol−1
反应2C(s)+2H2O(g)CH4(g)+ CO2(g)的ΔH =___________。
(2)在催化剂作用下CO2加氢可制得甲醇，该反应历程如下图所示(吸附在催化剂表面的物质用*标注，如CO2表示CO2吸附在催化剂表面；图中已省略)。

上述合成甲醇的反应速率较慢，该反应过程中决定反应速率的步骤是_____(用化学方程式表示)。
(3)在一定条件下，向某恒容密闭容器中充入xmol CO2和ymolH2，发生反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+ H2O(g) ΔH＝-50kJ·mol−1。

①图1中能表示该反应的平衡常数K与温度T之间的变化关系的是曲线_____ (填“m”或“n”)，判断依据是________。
②若x=2、y=3，测得在相同时间内，不同温度下的转化率如图2所示，_______(填“>”、“<”或“=”)；时，起始压强为______(保留二位小数；为以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。
③已知速率方程是速率常数，只受温度影响。图3表示速率常数的对数与温度的倒数之间的关系，分别代表图2中a点、c点的速率常数，点______表示c点的。
【答案】(1)-25
(2)
(3)① m 该反应是放热反应，升高温度，会使化学平衡向吸热反应的方向移动，平衡常数减小
②＜ 9.88 ③A
【解析】(1)根据目标反应方程式，可以得出②－①－2×③，得出ΔH=ΔH2－ΔH1－2ΔH3=－25kJ·mol－1；(2)该反应过程中决定反应速率是由慢反应决定，活化能越大，反应速率越慢，根据图像可知，活化能最大的是－0.2－(－1.56)eV=1.36eV，该步骤的反应方程式为；(3)①该反应为放热反应，升高温度，根据勒夏特列原理，平衡向逆反应方向进行，平衡常数减小，根据图像可知，曲线m表示平衡常数与温度T之间的变化关系；②根据图2可知，c的温度高于a点，温度高，反应速率快，即v(a)逆＜v(c)逆；T2时，起始压强2.5MPa，则CO2的分压为=1MPa，H2的分压为=1.5MPa，T2时，H2的转化率为80%，则H2变化分压为1.5MPa×80%=1.2MPa，则达到平衡时CH3OH、H2O(g)分压均为0.4MPa，CO2的分压为0.6MPa，Kp=≈9.88MPa－2；③达到平衡时，v正=v逆，K=，该反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向进行，平衡常数减小，即越小，lgk逆越大，即点A表示c点的lgk逆；故选A。
13．(2022·四川省内江市一模)大气污染物( CO、N2O、NO等)的治理和“碳中和”技术的开发应用，成为化学研究的热点问题。
(1)某化工厂排出的尾气(含CO、N2O)治理的方法为：在密闭容器中发生如下反应：CO(g) + N2O(g)CO2(g) + N2(g)，CO、N2O 在Pt2O+表面进行两步反应转化为无毒气体，其相对能量与反应历程的关系如下图。

①写出N2O在Pt2O+的表面上反应的化学方程式___________。
②第一步反应的速率比第二步的___________( 填“ 慢”或“快”)。两步反应均为___________热反应。
(2)汽车尾气中含NO，处理NO的一种方法为： 2 CO(g) +2 NO(g)N2(g) +2 CO2(g)
①已知该反应为自发反应，则该反应的反应热△H___________ 0. (选填“＞”或“＜”或“=”)
②一定温度下，将2 mol CO、4 mol NO充入一恒压密闭容器。已知起始压强为11 MPa，达到平衡时，测得N2的物质的量为0. 5 mol ，则该温度此反应用平衡分压代替平衡浓度的平衡常数Kp=______MPa -1(分压=总压×物质的量分数)。
(3)2021年3月5日，国务院政府工作报告中指出，扎实做好碳达峰碳中和各项工作。科研工作者通过开发新型催化剂，利用太阳能电池将工业排放的CO2 转化为HCOOH，实现碳中和的目标。如图所示：

①离子交换膜为___________离子交换膜。
②P极电极反应式为___________。
③工业上利用甲酸的能量关系转换图如图所示：

反应CO2(g) + H2(g)HCOOH(g)的焓变△H =___________kJ·mol-1。温度为T1℃时，将等物质的量的CO2和H2充入体积为1 L的密闭容器中发生反应：CO2(g)+H2(g) HCOOH(g) K=2。 实验测得：v正=k正c(CO2)c(H2)， v逆=k逆c(HCOOH)， k正、k逆为速率常数。T1℃时，k逆=___________ k正 ；温度为T2℃时，k正=1. 9k逆，则T2℃＞ T1℃，理由是___________。
【答案】(1) N2O+Pt2O+=N2+ Pt2O2- 慢 放
(2)＜ MPa
(3)阳 CO2+2e-+2H+=HCOOH -31.4 0.5 由k正=1.9k逆，，说明平衡逆向移动，而CO2(g)+H2(g)HCOOH(g)为放热反应，可知T2＞ T1
【解析】(1)①根据题干信息及反应历程图示知，生成的无毒物质为二氧化碳和氮气，N2O在Pt2O+的表面上反应的化学方程式为：N2O+Pt2O+=N2+ Pt2O2-；②由反应历程图知，第一步反应的活化能大于第二步反应的活化能，所以第一步反应速率慢于第二步；两步反应的反应物总能量都大于生成物总能量，所以两步反应均为放热反应；(2)①反应2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)能够自发进行，反应△S＜0，若满足△H-T△S＜0，必须△H＜0；②根据三段式：
则平衡时，气体总物质的量为1+3+1+0.5=5.5mol，Kp=；(3)①根据图示知，P极为阴极，H+由N极转移至P极，则离子交换膜为阳离子交换膜；②P极为阴极，电极反应式为：CO2+2e-+2H+=HCOOH；③由图示可知：Ⅰ HCOOH(g)CO(g)+H2O(g)△H=+72.6kJ/mol，Ⅱ CO(g)+O2(g)=CO2(g)△H=-283.0kJ/ mol，Ⅲ H2(g)+ O2(g)=H2O(g)△H=-241.8kJ/mol，根据盖斯定律，将Ⅰ+Ⅱ-Ⅲ可得HCOOH(g)CO2 (g)+H2(g)的焓变△H=(+72.6kJ/mol)+(-283.0kJ/mol)-(-241.8kJ/mol)=+31.4kJ/mol，则CO2(g)+H2(g)⇌HCOOH(g)的焓变△H=-31.4kJ/mol；反应CO2(g)+H2(g) HCOOH(g)达到化学平衡时，有v正= v逆，即k正c(CO2)c(H2)=k逆c(HCOOH)，所以，所以k正=2k逆，即k逆=k正；温度改变为T2时，由k正=1.9k逆，，说明平衡逆向移动，而CO2(g)+H2(g) HCOOH(g)为放热反应，可知T2＞ T1。
14．(2022·山东省济南市一模)环戊烯()常用于有机合成及树脂交联等。在催化剂作用下，可通过环戊二烯()选择性氧化制得，体系中同时存在如下反应：
反应I：(g)+H2(g) (g) ΔH1=-100.3 kJ·mol-1
反应II：(g)+H2(g) (g) ΔH2= -109.4 kJ·mol-1
反应III：(g)+ (g)2 ΔH3
已知选择性指生成目标产物所消耗的原料量在全部所消耗原料量中所占的比例。回答下列问题，
(1)反应III的ΔH3=_______kJ·mol-1。
(2)为研究上述反应的平衡关系，在T°C下，向某密闭容器中加入a mol的环戊二烯和4 mol H2，测得平衡时，容器中环戊二烯和环戊烷( )的物质的量相等，环戊烯的选择性为 80%，此时H2的转化率为_______%，反应III以物质的量分数表示的平衡常数Kx3=_______。
(3)为研究不同温度下催化剂的反应活性，保持其他条件不变，测得在相同时间内，上述反应的转化率和选择性与温度的关系如图所示。

该氢化体系制环戊烯的最佳温度为 _______；30°C以上时，环戊烯的选择性降低的可能原因是_______(填标号)。
A．催化剂活性降低 B．平衡常数变大 C．反应活化能减小
(4)实际生产中采用双环戊二烯( )解聚成环戊二烯：(g) 2 ΔH> 0。若将3 mol双环戊二烯通入恒容密闭容器中，分别在T1和T2温度下进行反应。曲线A表示T2温度下n(双环戊二烯)的变化，曲线B表示T1温度下n(环戊二烯)的变化，T2温度下反应到a点恰好达到平衡。

①曲线B在T1温度下恰好达到平衡时的点的坐标为(m，n)，则m_______2(填“>” “<”或“=”)，由图像计算n的取值范围是_______。
②T2温度下，若某时刻，容器内气体的压强为起始时的1.5倍，则此时v(正)_______v(逆) (填“>” “<”或“=”)。
【答案】(1)＋9.1 (2) 25a 16
(3) 30 A (4) ＜ 4.8＜n＜6 ＞
【解析】(1)反应Ⅲ=反应Ⅰ－反应Ⅱ，ΔH3=ΔH1－ΔH2=[－100.3－(－109.4)]kJ·mol－1=＋9.1kJ·mol－1；(2)令反应I中消耗xmol环戊二烯，反应Ⅲ中消耗ymol环戊二烯，根据题意可知，达到平衡时n(环戊二烯)=n(环戊烷)=(a－x－y)mol，反应Ⅲ中消耗ymol环戊二烯的同时消耗环戊烷的物质的量ymol，则反应Ⅱ共生成环戊烷的物质的量为(a－x－y＋y)mol=(a－x)mol，反应Ⅱ消耗氢气的物质的量为(a－x)mol，因此达到平衡时整个容器共消耗氢气的物质的量为(a－x＋x)mol=amol，氢气的转化率为=25a；依据选择性的定义，推出生成环戊烯的物质的量0.8amol，达到平衡时环戊二烯的物质的量为0.2amol，环戊烷的物质的量也为0.2amol，根据反应Ⅲ的特点，反应前后气体系数之和相等，以物质的量分数表示的平衡常数与以物质的量表示的平衡常数是相等的，即Kx3==16；(3)根据图像可知，该体系温度为30℃左右时，环戊烯的选择性和环戊二烯的转化率都很高，因此最佳温度为30℃；A项，催化剂的活性在一定温度范围内最大，高于或低于这个温度范围，催化剂的活性降低，导致选择性降低，故A符合题意；B项，催化剂对化学平衡移动无影响，故B不符合题意；C项，使用催化剂，降低反应活化能，催化剂的活性降低，活化能应增大，故C不符合题意；(4)①根据图像可知，相同时间段内，环戊二烯表示的反应速率大于双环戊二烯表示的反应速率，因此T1＞T2，温度高，反应速率快，达到平衡时所用的时间短，即m＜2；在T2温度下，达到平衡，消耗双环戊二烯的物质的量为(3－0.6)mol=2.4mol，此时生成环戊二烯的物质的量为2.4×2mol=4.8mol，因为T1＞T2，该反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，则n＞4.8mol，假设双环戊二烯全部反应，则生成环戊二烯的物质的量为6mol，但该反应为可逆反应，不能进行到底，因此n＜6mol，综上所述，得出n的范围为4.8＜n＜6；②相同条件下，压强之比等于气体物质的量的之比，该反应为气体物质的量增大反应，即向正反应方向进行，气体压强增大，容器内气体的压强为起始时的1.5倍，说明反应向正反应进行，即v(正)＞v(逆)。
15．(2022·河南省名校联盟高三联合考试)近十几年来，化学界掀起研究二氧化碳与氢气反应的热潮。回答下列问题：
(1)已知CoO(s)有下列两个反应：
I.CoO(s)＋H2(g)Co(s)＋H2O(g) △H=-3.9 kJ·mol-1
II.CoO(s)＋CO(g)Co(s)＋CO2(g) △H=-45.1 kJ·mol-1
①根据焓变判断，还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO_______H2(填“大于”或“小于”)。
②反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) △H=_______kJ·mol-1。
(2)在723 K、10.0 kPa的甲装置中发生反应I，在723 K、12.0 kPa的乙装置中发生反应II，得到部分气体的分压随时间的变化关系如下图所示。

①在甲装置中，10～40 min内反应的平均速率v(H2)=_______kPa·min-1。
②已知甲、乙两装置中的反应分别在40 min、31 min达到平衡状态，则在723 K时，反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)的平衡常数Kp=_______(保留三位有效数字)。
(3)向装置丙中充入0.10 mol H2和0.20 mol CO2，在一定温度和12.0 kPa下进行反应：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，平衡时水蒸气体积分数为0.10。再向达到平衡后的装置丙中加入足量的CoO(s)和Co(s)，得到如下图像。

①上表中的a、b两条线分别代表的气体物质是_______ (填化学式)。
②可作为CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)的催化剂的是_______ (填标号)。
A．Co(s) B．CoO(s) C．CoO(s)和Co(s)
(4)科学家设计了如下光电池，常温下在水溶液中完成反应。

①装置中的电解质参与了多个反应，在使用过程中电解质的量_______(填标号)。
A．增大 B．减少 C．基本不变 D．无法确定
②已知电极X上的电极反应为，结合总反应式，写出Y电极上的电极反应式：_______。
【答案】(1)大于 +41.2
(2)0.12 0.0756
(3)CO2、H2O A
(4)C 2HCO3-+2H++2e-=CO32-+CO↑+2H2O
【解析】(1)①反应II放出的热量比反应I的多，说明反应II进行的程度大，则还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO 大于H2；②由盖斯定律，反应I-II得CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ∆H=-3.9-(-45.1)= +41.2 kJ·mol-1；(2)①在甲装置中，10～40 min内反应的平均速率v(H2)=0.12 kPa·min-1；②在等温等容下，由pV=nRT，压强之比等于物质的量之比，甲装置发生反应I ：CoO(s)＋H2(g)Co(s)＋H2O(g)，40 min达到平衡状态，p(H2)=1.0kPa，消耗10-1.0=9.0kPa，则平衡时p(H2O)=9.0kPa，乙装置发生反应II：CoO(s)＋CO(g)Co(s)＋CO2(g)，31 min达到平衡状态，p(CO2)=11.9kPa，则平衡时p(CO)= 12.0-11.9=0.1kPa，在723 K时，反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)的平衡常数Kp=；(3)①起始充入0.10 mol H2和0.20 mol CO2，列三段式
平衡时水蒸气体积分数为0.10，则，解得x=0.03，平衡时p(CO)= p(H2O)= 12.0 kPa×0.1=1.2kPa，p(CO2)=，p(H2)=，由图的起点可知，曲线a代表CO2，曲线c代表H2，加入足量的CoO(s)和Co(s)，消耗CO，随着反应进行，物质的量减小，压强也减小，则曲线d代表CO，曲线b代表H2O；故a、b两条线分别代表的气体物质是CO2、H2O；②由以上计算可知，只要存在CoO(s)，CoO(s)就会与CO及H2单独反应，不能作催化剂，而只有Co(s)时，Co(s)先被CO2(g)少量氧化，即Co(s)＋CO2(g)CoO(s)＋CO(g) △H=+45.1 kJ·mol-1 ，然后生成的CoO(s)迅速被H2(g)还原，CoO(s)＋H2(g)Co(s)＋H2O(g) △H=-3.9 kJ·mol-1 ，保持Co(s)的质量不改变，即催化剂不中毒，所以Co(s)为该反应的催化剂，故选A；(4)①由反应CO2+H2=CO+H2O，电解质在循环反应，在使用过程中电解质的量基本不变，故选C；②Y电极为阴极，HCO3-得2mol电子生成CO，结合H+反应生成H2O，电极反应式：2HCO3-+2H++2e-=CO32-+CO↑+2H2O。