暑假作业15 突破化学反应原理综合题-【暑假分层作业】2024年高二化学暑假培优练（2025届一轮复习通用）

限时练习：40min 完成时间： 月 日 天气： 暑假作业15 突破化学反应原理综合题 【知识梳理】 1、 知识结构 1.命题解读 该类题基于能源、环境保护、化工生产等领域的真实情境素材，主要把热化学、电化学、化学反应速率及三大平衡知识融合在一起命题，并以图像或图表形式。重点考查热化学（或离子、电极）方程式的书写、离子浓度大小比较、反应速率大小、平衡常数及转化率的计算、电化学装置、平衡曲线的识别与绘制等。设问较多，考查的内容也就较多，导致思维转换角度较大。试题的难度较大，对思维能力的要求较高。突破这一难题，首先要建立起对这一题型的宏观认知，并建立解决问题的思维模型 2.命题方向 二、 核心知识 1.化学反应所关系的两类问题 2. 五大平衡常数 ①：化学平衡常数 ②：弱电解质电离平衡常数 ③：水的离子积常数 ④：盐类水解平衡常数⑤：难溶电解质的溶度积常数 五大平衡常数的两个意义：①反映程度②反映平衡状态 【思维方法】 1．盖斯定律运算问题——用熟“加和法” (1)确定目标反应中的物质存在于哪个已知热化学方程式中及所处的位置与化学计量数。 (2)根据目标反应调整已知反应的方向、计量数和焓变。 (3)根据调整好的已知热化学方程式进行加和运算，进而确定目标热化学方程式或焓变(ΔH)。 2．速率与平衡的相关计算——运用“三段式” (1)根据题意在反应的下方确定或设定有关起始量、转化量和平衡量(这里的量可以是物质的量、物质的量浓度、分压等)。 (2)根据题中所求的物理量的表示式代入上述有关量进行换算或计算。在进行有关计算时，要注意对单位的要求。 3．速率和平衡的有关图像——“三审”获信息 4．电化学问题——内化“二模型” 1原电池模型 2电解池模型 　 【思维模型】 1.反应热的计算思维模型 2.化学平衡图象解题模型 3. 五大平衡常数思维模型 （1）五大平衡常数之间的关联 （2）压强平衡常数Kp的计算思维模型 4.多协同(多重)反应平衡的相关计算 利用守恒关系解题的模型 1．（2024·重庆·模拟预测）我国的二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。 CO2的资源化利用有利于实现我国提出的“碳达峰”与“碳中和”目标。 Ⅰ.早在二十世纪初，工业上以 CO2和 NH3为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步：① CO2和NH3生成 ；②分解生成尿素。反应过程能量变化如下图所示： (1)合成尿素的决速步为反应 (填“①”或“②”)；合成尿素总反应的热化学方程式为 (△H用含E₁、E₂、E₃、E₄的式子表示)。 Ⅱ.利用 CO2生产甲醇是资源化利用 CO2的另一种有效途径。涉及的反应如下： 反应i： 反应ii： 反应iii：   ΔH=-90.6 kJ·mo (2)不同压强下，按照 投料，发生上述三个可逆反应，实验测定 CO2的平衡转化率和的平衡产率随温度的变化关系如下图所示，下列说法正确的是_______。 A．压强大小： B．图甲的纵坐标表示的平衡产率 C．图乙中 时以反应ii为主，压强改变对平衡无影响 D．选择低温低压的反应条件可同时提高平衡时的转化率和的产率 (3)在一容积可变的密闭容器中，充有1mol CO和 ，用于合成甲醇。只发生上述反应iii，CO的平衡转化率(α)与温度(T)、压强(P)的关系如下图所示，请回答下列问题： ①平衡常数KA、KB、Kc的大小关系为 ，并解释判断理由 。 ②若达到平衡状态B时容器的体积为2L，则达到平衡状态A时容器的体积为 L。 Ⅲ.用光电化学法将CO2还原为有机物可实现碳资源的再生利用，其装置如图丙所示，其他条件一定时，电解得到的部分还原产物的法拉第效率(FE%)随电解电压的变化如图丁所示： 已知FE%=100%，其中电量Qx=nF，n表示电解生成还原产物X所转移电子的物质的量，F表示法拉第常数。 (4)当电解电压为U1Ⅴ时，阴极生成HCOOH的电极反应式为 。 (5)当电解电压为U2V时，电解生成的HCHO和HCOOH的物质的量之比为7：5，则生成HCHO的法拉第效率m为 。 2．（2024·江西·一模）减排能有效降低温室效应，同时，也是一种重要的资源，因此研究捕集与转化对实现“碳中和”目标具有重要意义而备受关注。 (1)某研究机构成功合成了氮掺杂多孔有机聚合物DLU-1吸附剂，用于烟道气（主要是和）和天然气中的捕集。为考查样品对单组分气体的吸附性能，测定在1bar，273和298K下的单组分气体吸附等温线如图，请阐述DLU-1吸附剂能做捕获剂的理由： 。 (2)工业上用（和反应合成二甲醚，） ①恒温恒容下，充入等物质的量的和充分反应，以下叙述能说明该反应达到平衡状态的 （填序号）。 A．的物质的量分数保持不变 B．容器中混合气体的密度保持不变 C．容器中混合气体的平均摩尔质量保持不变 D．断裂键的同时断裂键 ②在某压强下，合成二甲醚的反应在不同温度、不同投料比时，的平衡转化率如图所示，则 （填“>”或“<”）。 ③温度下，将和充入2L的密闭容器中，5min后反应达到平衡状态，则0~5min内的平均反应速率 。 (3)工业上可以利用二氧化碳合成甲醇，已知 ①     ②    a．若③正反应的活化能为，则逆反应的活化能为 （用含Ea的式子表示） b．某一刚性容器中充入和，起始压强为，在催化剂存在条件下发生上述三个反应，测得温度与平衡转化率、产物选择性的关系如图所示。已知：选择性。240℃平衡时，反应③的压强平衡常数为 （用含p的式子列出计算式，不用化简） (4)以为原料，电解法制取乙烯、乙烷的装置如图，生成乙烯的电极反应式为： ． 3．（2024·甘肃·三模）随着“碳达峰”、“碳中和”战略的提出，大气中含量的控制和回收利用已成为当今化学研究的主题，其过程包括的富集、的合成气化、的甲醇化、的甲烷化等。回答下列问题： (1)的富集：含量较高的空气叫富碳空气，捕集其中的可通过如下途径实现。 通入富碳空气后，饱和纯碱水变浑浊，其原因是 (用文字叙述)。 (2)的合成气化：反应原理为  。已知有关反应的热化学方程式：  ，  。 ① 。 ②利于该反应自发进行的条件为 (填“高温”“低温”或“任意条件”)。 (3)的甲醇化：利用光解海水产生的将转化为甲醇  ]，其转化过程如图1所示。 ①反应i的能量转化方式为 。 ②一定温度下，向体积为的密闭容器中充入和，发生反应后到达平衡，此时。前内， ，该温度下反应的平衡常数 (用分数表示)。 ③一定温度下，在一个固定体积的密闭容器中仅发生反应ii，下列不能说明反应达到平衡状态的是 (填字母)。 A．容器内气体的压强不变             B．容器内混合气体的总物质的量不变 C．和物质的量之比不变 D．单位时间内，每有键断裂，同时有键形成 (4)的甲烷化：科学家利用吸收后的纯碱水溶液，通过电解转化为及及的产率随电解电压变化曲线如图2所示。 ①电压较高时，转化为的电极反应式为 。 ②工业生产上常采用较高电压，其目的为 。 4．（2024·河南·三模）2024年全国两会首次将“新质生产力”写进《政府工作报告》。氢能是新质生产力的重要组成部分，工业上常用氢气和氮气来合成氨。回答下列问题： (1)我国首座商用分布式氨制氢加氢一体站在广西建成并成功试投产。氨制氢过程中的能量变化如下图所示。键能为 ，氨气制氢反应的热化学方程式为 。 (2)在一恒容密闭容器中投入amol，在钨(W)表面发生分解反应生成和，测得半衰期与温度、起始压强关系如下图所示。 已知：半衰期指反应物消耗一半时所用的时间。 ①温度： (填“>”“<”或“=”)，判断依据是 。 ②在温度、起始压强为200kPa下，半衰期为tmin时，总压强为 kPa。 (3)在一恒温恒容密闭容器中充入1mol和1mol，下列叙述正确的是_______(填标号)。 A．达到平衡时，最多生成 B．体积分数不变时，反应一定达到平衡状态 C．充入少量氩气，逆反应速率大于正反应速率 D．达到平衡时及时液化分离出，平衡转化率增大 (4)一定温度下，向一体积为1L的恒容密闭容器中充入1mol和xmol，平衡体系中体积分数与投料比关系如下图所示。 a、b、c三点中，转化率最大的是 (填“a”“b”或“c”)点。b点时氨气的体积分数为25%，则该温度下合成氨的平衡常数K= (只列计算式)。 (5)我国科学家开发出高效催化电极，实现利用废水中的硝酸盐制备氨气，装置如下图所示。写出a电极的电极反应式： 。 5．（2024·河北·三模）我国科学家用一种双金属()材料作催化剂实现了乙醇水蒸汽重整制氢。其主要反应为： 反应Ⅰ：  。 反应Ⅱ：  。 已知：在标准压力()和反应进行的温度时，由最稳定的单质合成物质的反应焓变，叫做物质的标准摩尔生成焓。一些物质的标准摩尔生成焓如下表。 物质 标准摩尔生成焓 0 回答下列问题： (1) 。 (2)一定温度下，向刚性密闭容器中通入和，发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，达到平衡后，的转化率为，的物质的量为。 ①下列操作中，能提高平衡转化率的是 (填标号)。 A．增加用量    B．将刚性容器体积扩大1倍    C．加入高效催化剂 ②平衡时容器中 ，反应Ⅰ的平衡常数 (用含字母的代数式表示)。 (3)吸附在催化剂表面的与逐步反应机理及其相对能量如图。 ①重整中反应Ⅱ的 0(填“”、“”或“”)。反应Ⅱ历程中决速步骤是 (填“”这样的格式，和代表0~15之间的正整数)。 ②已知反应Ⅱ的正反应速率，逆反应速率，、分别为正、逆反应的速率常数，(表示或)与的关系如下图所示，则表示随温度变化的曲线是 (填“”、“”、“”或“”)。 (4)乙醇直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，若电解质为溶液，该电池的负极反应式为 。 6．（2024·河北·模拟预测）杭州第19届亚洲运动会主火炬的燃料是“废碳再生”的绿色甲醇，将利用CO或来生产甲醇的研究提升到新高度。已知： 化学反应 平衡常数 温度/℃ 450 850 1.0 0.04 4.0 0.15      回答下列问题： (1)反应③ （用、表示）， （填“＞”或“＜”）0。 (2)向1.0 L恒容密闭容器中充入0.1 mol 和0.3 mol ，在催化剂作用下利用反应③制备甲醇。已知正反应速率可表示为，逆反应速率可表示为，其中、为速率常数。 ①图1表示速率常数随温度的变化关系，其中能够代表的曲线为 （填“”“”“”“”）。 ②测得在相同时间内不同温度下的转化率如图2所示，则温度为T₄K时，该时间段内达到平衡状态后容器内的压强与反应开始时的压强之比为 。 (3)利用电解法制备甲醇，其工作原理如图3，既可获得甲醇，又可实现、的循环利用。 ①b是 极，交换膜为 ，左室发生的电极反应为 。 ②若电解前，左右两室质量相等，得到1 mol ，理论上两室质量差为 g（忽略氧气、二氧化碳在水中的溶解）。 7.（2023·辽宁·高考真题）硫酸工业在国民经济中占有重要地位。 (1)我国古籍记载了硫酸的制备方法——“炼石胆(CuSO4·5H2O)取精华法”。借助现代仪器分析，该制备过程中CuSO4·5H2O分解的TG曲线(热重)及DSC曲线(反映体系热量变化情况，数值已省略)如下图所示。700℃左右有两个吸热峰，则此时分解生成的氧化物有SO2、 和 (填化学式)。    (2)铅室法使用了大容积铅室制备硫酸(76%以下)，副产物为亚硝基硫酸，主要反应如下： NO2+SO2+H2O=NO+H2SO4 2NO+O2=2NO2 (ⅰ)上述过程中NO2的作用为 。 (ⅱ)为了适应化工生产的需求，铅室法最终被接触法所代替，其主要原因是 (答出两点即可)。 (3)接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化： SO2(g)+O2(g)SO3(g) ΔH=-98.9kJ·mol-1 (ⅰ)为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度，绘制相应转化率(α)下反应速率(数值已略去)与温度的关系如下图所示，下列说法正确的是 。    a．温度越高，反应速率越大 b．α=0.88的曲线代表平衡转化率 c．α越大，反应速率最大值对应温度越低 d．可根据不同下的最大速率，选择最佳生产温度 (ⅱ)为提高钒催化剂的综合性能，我国科学家对其进行了改良。不同催化剂下，温度和转化率关系如下图所示，催化性能最佳的是 (填标号)。    (ⅲ)设O2的平衡分压为p，SO2的平衡转化率为αe，用含p和αe的代数式表示上述催化氧化反应的Kp= (用平衡分压代替平衡浓度计算)。 8．（2024·湖北黄冈·模拟预测）和催化重整制合成气（、）有利于实现碳中和，涉及反应如下： Ⅰ：   Ⅱ：   Ⅲ：   Ⅳ：   回答下列问题： (1) ，查阅资料：、的燃烧热分别为，，  。 (2)将一定体积和投入密闭容器中，反应Ⅰ在不同条件下达到平衡（反应Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ可忽略）。设体系中甲烷的物质的量分数为，在下的、在下的如图甲所示。图中与处于相同化学平衡状态的点是 ，理由是 。 (3)在恒压、初始投料的条件下，、发生上述反应达平衡时气体（、、、、）物质的量随温度的变化如图乙所示。 根据反应前后各原子的物质的量关系分析，曲线表示的物质是 （填化学式），时，反应Ⅱ的压强平衡常数 （保留两位有效数字）。保持其他条件不变，，升温积碳量逐渐 （填“增多”、“减少”、“不变”） (4)温度一定时，增大投料比，积碳量逐渐 （填“增多”、“减少”、“不变”），将 （填“增大”、“减小”、“不变”）。 1.（23-24高三下·北京海淀·期中）阿伏加德罗常数是一座“桥梁”，连接了宏观世界和微观世界的数量关系。通过电解法可测得的数值。 已知：i．1个电子所带电量为库仑。 ii．(乙二胺四乙酸二钠)能形成可溶含铜配离子。 iii．，。 【实验一】用铜片和铂丝为电极，电解硫酸酸化的溶液。测得通过电路的电量为x库仑。电解完成后，取出铜片，洗净晾干，铜片质量增加了。 (1)铜片应连接电源的 (填“正极”或“负极”)。铂丝尖端产生气泡，其电极反应式为 。理论上，产生气体与析出铜的物质的量之比为 。 (2)本实验测得 (列出计算式)。 【实验二】为减少含重金属电解液的使用，更换电解液，同时更换电极与电源的连接方式。电解完成后，取出铜片，洗净晾干，铜片质量减小。 实验 电解液 实验现象 ① 溶液 铜片表面为灰蓝色 ② 和混合液 铜片表面仍为红色 (3)实验①和②中各配制电解液，使用的主要仪器有天平、烧杯、玻璃棒、胶头滴管和 。 (4)经检验，实验①中的灰蓝色成分主要是。从平衡移动角度解释在测定的数值中的作用： 。 (5)电解过程中，若观察到铜片上有小气泡产生，利用铜片质量减小计算的数值 (填“偏大”、“偏小”或“不变”)。 (6)实验结束后处理电解液：将取出的电解液加入过量硫酸，过滤，得到白色固体和滤液a；向滤液a中先加入调，再加入，解释不直接加入的原因及的作用： 。 2．（2024·河北·模拟预测）将CO或CO2转化为高附加值化学品是颇具前景的合成路线。 (1)工业上用CO2和H2反应合成二甲醚。 已知： ； 。 写出和转化为和的热化学方程式： ，该反应在 (填“高温”或“低温”)条件下能自发进行。 (2)CO2催化加氢合成乙醇的反应原理为 ，设m为起始时的投料比，即。 ①图1左图中m1、m2、m3从大到小的顺序为 。 ②图1右图表示在总压为5MPa的恒压条件下，且m=3时，平衡状态下各物质的物质的量分数与温度的关系，则曲线d代表的物质为 (填化学式)。 (3)一种利用焦炉气中的H2和工业废气捕获的CO2生产绿色燃料甲醇的原理为、。 在研究该反应历程时发现，反应气中水蒸气含量会影响CH3OH的产率。为了研究水分子对该反应机制的内在影响，科学家利用计算机模拟，研究添加适量水蒸气前后对能垒较大的反应历程能量变化的影响，如图3所示(吸附在催化剂表面上的物种用*标注)。 ①写出有水参与时的化学方程式： 。 ②资料显示：水也可以使催化剂活化点位减少。结合资料、上图及学过的知识推测，在反应气中添加水蒸气将如何影响甲醇产率及产生这种影响的原因： (任答两点)。 (4)一定条件下，利用CO2和H2还可制得甲烷：，主要副反应为。一定温度下，向恒容密闭容器中充入CO2和H2(物质的量之比为1:4)发生反应，容器内气体的压强随时间的变化如表所示： 时间/min 0 60 120 180 240 300 360 压强/kPa 100 93.8 88.0 83.4 79.4 75.0 75.0 ①用单位时间内气体分压的变化表示反应的速率，则前120min内CH4的平均反应速率 。 ②该温度下，平衡时CO的体积分数为8%，反应的平衡常数 (为以分压表示的平衡常数，保留小数点后2位)。 3．（2023·山东·高考真题）一定条件下，水气变换反应的中间产物是。为探究该反应过程，研究水溶液在密封石英管中的分解反应： Ⅰ． Ⅱ． 研究发现，在反应Ⅰ、Ⅱ中，仅对反应Ⅰ有催加速作用；反应Ⅰ速率远大于反应Ⅱ，近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。忽略水电离，其浓度视为常数。回答下列问题： (1)一定条件下，反应Ⅰ、Ⅱ的焓变分别为、，则该条件下水气变换反应的焓变 (用含的代数式表示)。 (2)反应Ⅰ正反应速率方程为：，k为反应速率常数。温度下，电离平衡常数为，当平衡浓度为时，浓度为 ，此时反应Ⅰ的反应速率 (用含和k的代数式表示)。 (3)温度下，在密封石英管内完全充满水溶液，使分解，分解产物均完全溶于水。含碳物种浓度与反应时间的变化关系如图所示(忽略碳元素的其他存在形式)。时刻测得的浓度分别为，反应Ⅱ达平衡时，测得的浓度为。体系达平衡后 (用含y的代数式表示，下同)，反应Ⅱ的平衡常数为 。 相同条件下，若反应起始时溶液中同时还含有盐酸，则图示点中，的浓度峰值点可能是 (填标号)。与不含盐酸相比，达浓度峰值时，浓度 (填“增大”“减小”或“不变”)，的值 (填“增大”“减小”或“不变”)。 4.（2024·江苏·一模）乙醇是一种清洁的替代能源，催化加氢制备乙醇技术是当前的研究热点。 (1)催化加氢制备乙醇的反应为。 ①若要计算上述反应的，须查阅的两个数据是的燃烧热和 。 ②某金属有机骨架负载的铜基催化剂上，加氢生成的部分反应机理如图所示。 过程中两个均参与反应，画出的结构式（注明电荷） 。 (2)乙酸甲酯催化加氢制备乙醇主要涉及如下反应： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 在其他条件不变时，将的混合气体以一定流速通入装有铜基催化剂的反应管，测得转化率、选择性选择性]随温度的变化如图所示。 ①铜基催化剂须含合适物质的量之比的与的晶胞如图所示（立方体），晶体的密度可表示为 （用含的代数式表示，表示阿伏加德罗常数的值）。 ②下均有，其原因是 。 ③范围内，转化率随温度升高而迅速增大的主要原因是 。 ④温度高于时，催化剂的催化活性下降，其原因可能是 。 5．（2024·河南濮阳·一模）硫酸是一种重要的基本化工产品，接触法制硫酸的关键工序是的催化氧化：  。回答下列问题： (1)该反应在有无催化剂下的部分反应历程如图所示： 的 （填“>”“<”或“=”，下同）0， 。 (2)在不同钒催化剂下，在相同时间内，的转化率与温度的关系如图所示： ①催化性能最佳的催化剂是 （填标号）。 ②已知晶体钾属于立方晶系，晶胞参数为，晶体密度为，则钾晶胞中含有K的原子数为 （列出计算式，设为阿伏加德罗常数的值）。 (3)在一定的温度和压强下，达到平衡时的转化率如下表所示： 温度/℃ 平衡时的转化率/% 0.1MPa 0.5MPa 1MPa 5MPa 10MPa 450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 实际生产中采用的压强为 ，原因是 。 (4)在温度为T、容积为1L的恒容密闭容器中充入和，仅发生反应：，实验测得：、，平衡时的物质的量为，则 。 6.（2024·河北衡水·三模）二甲醚()既是一种有机燃料，又是一种重要的有机化工原料。利用催化氢化制备二甲醚的反应原理如下： I.   II.   III.   回答下列问题： (1) 。 (2)向起始温度为T℃的某绝热恒容密闭容器中充入只发生反应III，平衡时的转化率为。 ①下列事实能说明反应III已经达到平衡的是 (填标号)。 A．混合气体的密度不再发生变化 B．容器内混合气体的压强不再发生变化 C．的消耗速率等于的消耗速率 D．的体积分数不再发生变化 ②若向起始温度为T℃的该绝热恒容密闭容器中充入和各1mol，平衡时的转化率为，则 1(填“”“”或“”)。 ③在有催化剂存在的条件下，反应III的反应过程如图1所示，吸附在催化剂表面上的物种用“*”标注。该反应过程的决速步骤为 (填“第一步”或“第二步”)，判断的理由是 。 (3)CO也能和反应制取二甲醚，反应原理为  。一定条件下，将和CO按投料比通入1L反应器中发生该反应，其中CO的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图2所示。 ①该反应的 0(填“”或“”)。 ②图2中、、由大到小的关系是 。 ③若在和316℃时，将和CO按投料比通入该1L反应器中，反应达到平衡时，CO的转化率 50%(填“”“”或“”)。 (4)高温时二甲醚蒸气发生分解反应：。迅速将二甲醚引入一个500℃的抽成真空的恒温恒容的密闭瓶中，在不同时刻测得的瓶内气体压强如下表所示。 t/min 0 10 20 30 40 50 50.0 78.0 92.0 99.0 100 100 ①该反应达到平衡状态时，二甲醚的转化率为 。 ②500℃时，该反应的平衡常数 (用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压物质的量分数)。 7．（2024·河北衡水·模拟预测）绿色甲醇降碳效应显著，是实现“碳中和”目标的重要举措之一，2024年伊始，绿色甲醇项目被新纳入《产业结构调整指导目录》鼓励类，其推广和应用将迎来快速增长．绿色甲醇合成工艺包含二氧化碳捕集、甲醇合成等几个单元。 (1)二氧化碳捕集 目前有多种用于工业捕集的方法，一种模拟脱除工业尾气中的示意图如图1所示：    写出再生塔中发生反应的化学方程式 ．某温度下，吸收塔中溶液吸收一定量的后，，则该溶液的 （该温度下的，，） (2)合成甲醇 二氧化碳加氢制甲醇是研究的热点，其反应方程式可表示为． ①向某一密闭容器中充入和，在恒温恒压条件下发生反应，下列说法正确的是 （填选项标号）； A．达到平衡时，容器内混合气体的密度不再改变 B．反应物转化率的比值不再改变说明该反应已达到化学平衡 C．平衡时， D．达到平衡后，充入惰性气体Ar，反应物的平衡转化率增大 ②向恒压（3.0MPa）密闭装置中通入和发生反应，在不同催化剂下测定甲醇的时空收率随温度的变化曲线如图2所示（时空收率表示单位物质的量催化剂表面甲醇的平均生成速率）． 最佳催化剂及最佳反应温度是 ；二氧化碳加氢制甲醇的速率方程可表示为，其中k为速率常数，各物质起始分压的指数为各物质的反应级数．实验结果表明，速率常数与反应级数均受反应温度的影响．使用催化剂时，反应温度由169℃升高到223℃，若反应级数，反应级数不变，则速率常数之比 ； ③一定温度下，将体积分数为的进料气（含杂质气体），以纳米纤维为催化剂，控制压强为50bar发生反应，进料气中杂质气体不反应，达到平衡时二氧化碳的转化率为90%，达到平衡时， （用含a的代数式表示），该反应的平衡常数 （为用分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数，用含a的代数式表示）； ④反应一般认为经过以下步骤： 反应1： 反应2： 若反应1为慢反应，请在下图中画出上述两步反应能量变化的示意图 ； (3)科学家们提出可以利用电解装置在酸性水溶液中将直接转化为，则生成的电极反应方程式为 。 8．（2024·湖南长沙·一模）2023年12月具有完全知识产权、全球首套己内酰胺的绿色生产线正式在中国石化岳阳巴陵石化子公司投产。其生产流程如下： 中国石化己内酰胺绿色生产技术路线示意图 (1)已知：①   ②   ③   则：   kJ/mol。 Ⅰ.气相法(苯汽化再和氢气加成)先生成环己烷，是我国从国外引进的生产技术路线。其主要反应为： ①、 ②。 (2)若在某恒温体系的刚性反应釜中起始时通入的苯和的物质的量之比为1∶4，初始压强为5MPa的条件下，达平衡时，苯的转化率为20%，环己烷的选择性达90%，则反应②的 。(填写计算式) Ⅱ.苯选择加氢制环己烯是实现环己酮绿色合成新途径的关键，从热力学的角度来看极为不利，可选择更高效的催化剂，加快环己烯从催化剂的表面脱附，从而提高环己烯的选择性。采用的新型催化剂为：Ru-Zn纳米粒子@BZSS碱式复盐，通过调控BZSS滞水膜厚度进一步提高了环己烯选择性，使用该催化剂使苯的转化率达到70%以上，环己烯的选择性达到80%。已知：苯在水中的溶解度大于环己烯在水中的溶解度，新型负载型催化剂具有亲水性。 (3)请解释Ru-Zn纳米粒子@BZSS碱式复盐能提高环己烯选择性的原因(请从溶解性的角度解释)： 。 Ⅲ.中国石化环己酮氨肟化技术以微米级空心TS-1分子筛原粉为催化剂，并成功开发浆态床/膜分离组合新工艺，从而实现微米级催化剂的分离与连续循环使用。该环节中用蒽醌法生产过氧化氢的反应进程如下： 已知：的分解温度为60℃，AQ的沸点377℃，AHQ的沸点390℃。 (4)有关该反应过程，说法不正确的是___________(填标号)。 A．从AQ到AHQ的反应中，发生变化的碳原子的杂化类型由到 B．由THAHQ制备的反应方程式为 C．在AHQ的氧化过程中，生成的和有机物AQ、AHQ的分离方法为蒸馏 D．我国采用的浆态蒽醌氢化法，使用更高效的Pd基细颗粒催化剂，有利于提高催化的效率 (5)已知环己烯与羧酸发生加成反应的机理如下： 烯烃分子在酸性条件下易形成碳正离子。杂多酸离子杂化体(8S3SIH)是催化环己烯与羧酸反应的催化剂，其加成结果如下： 8S3SiIH催化的环烯烃与羧酸加成酯化反应结果 序号 羧酸 环烯烃 温度/℃ 产物 产率/% 1 HCOOH 95 90 2 110 82 3 120 62 4 130 51 5 HCOOH 95 93 从表格中得出，环己烯与不同羧酸加成，其中与HCOOH反应的产率最高，最有可能的原因是 (从分子结构的角度解释)。而环己烯与环戊烯相比，在同样的催化剂条件下，相同温度下，环戊烯加成的产率更高的原因可能是 。 (6)已知在标准状况下，AgCl的，的，若把足量AgCl溶于10mol/L的氨水中，则形成的的浓度为 mol/L(已知：，结果保留两位有效数字)。 1．（2024·全国·高考真题）甲烷转化为多碳化合物具有重要意义。一种将甲烷溴化再偶联为丙烯()的研究所获得的部分数据如下。回答下列问题： (1)已知如下热化学方程式：         计算反应的 。 (2)与反应生成，部分会进一步溴化。将和。通入密闭容器，平衡时，、与温度的关系见下图(假设反应后的含碳物质只有、和)。 (i)图中的曲线是 (填“a”或“b”)。 (ii)时，的转化 ， 。 (iii)时，反应的平衡常数 。 (3)少量可提高生成的选择性。时，分别在有和无的条件下，将和，通入密闭容器，溴代甲烷的物质的量(n)随时间(t)的变化关系见下图。 (i)在之间，有和无时的生成速率之比 。 (ii)从图中找出提高了选择性的证据： 。 (ⅲ)研究表明，参与反应的可能机理如下： ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 根据上述机理，分析提高选择性的原因： 。 2．（2024·浙江·高考真题）通过电化学、热化学等方法，将转化为等化学品，是实现“双碳”目标的途径之一。请回答： (1)某研究小组采用电化学方法将转化为，装置如图。电极B上的电极反应式是 。 (2)该研究小组改用热化学方法，相关热化学方程式如下： ： Ⅱ： Ⅲ： ① 。 ②反应Ⅲ在恒温、恒容的密闭容器中进行，和的投料浓度均为，平衡常数，则的平衡转化率为 。 ③用氨水吸收，得到氨水和甲酸铵的混合溶液，时该混合溶液的 。[已知：时，电离常数、] (3)为提高效率，该研究小组参考文献优化热化学方法，在如图密闭装置中充分搅拌催化剂M的(有机溶剂)溶液，和在溶液中反应制备，反应过程中保持和的压强不变，总反应的反应速率为v，反应机理如下列三个基元反应，各反应的活化能(不考虑催化剂活性降低或丧失)。 Ⅳ：           V：              VI：        ①催化剂M足量条件下，下列说法正确的是 。 A．v与的压强无关         B．v与溶液中溶解的浓度无关 C．温度升高，v不一定增大         D．在溶液中加入，可提高转化率 ②实验测得：，下，v随催化剂M浓度c变化如图。时，v随c增大而增大：时，v不再显著增大。请解释原因 。 3．（2024·湖北·高考真题）用和焦炭为原料，经反应I、Ⅱ得到，再制备乙炔是我国科研人员提出的绿色环保新路线。 反应I： 反应Ⅱ： 回答下列问题： (1)写出与水反应的化学方程式 。 (2)已知、(n是的化学计量系数)。反应、Ⅱ的与温度的关系曲线见图1。 ①反应在的 。 ②保持不变，假定恒容容器中只发生反应I，达到平衡时 ，若将容器体积压缩到原来的，重新建立平衡后 。 (3)恒压容器中，焦炭与的物质的量之比为，为载气。和下，产率随时间的关系曲线依实验数据拟合得到图2(不考虑接触面积的影响)。 ①初始温度为，缓慢加热至时，实验表明已全部消耗，此时反应体系中含物种为 。 ②下，反应速率的变化特点为 ，其原因是 。 4．（2024·安徽·高考真题）乙烯是一种用途广泛的有机化工原料。由乙烷制乙烯的研究备受关注。回答下列问题： 【乙烷制乙烯】 (1)氧化脱氢反应：                 计算：                   (2)直接脱氢反应为，的平衡转化率与温度和压强的关系如图所示，则 0(填“>”“<”或“=”)。结合下图。下列条件中，达到平衡时转化率最接近的是 (填标号)。 a．   b．     c． (3)一定温度和压强下、反应i   反应ⅱ  (远大于)(是以平衡物质的量分数代替平衡浓度计算的平衡常数) ①仅发生反应i时。的平衡转化宰为，计算 。 ②同时发生反应i和ⅱ时。与仅发生反应i相比，的平衡产率 (填“增大”“减小”或“不变”)。 【乙烷和乙烯混合气的分离】 (4)通过修饰的Y分子筛的吸附-脱附。可实现和混合气的分离。的 与分子的键电子形成配位键，这种配位键强弱介于范德华力和共价键之间。用该分子筛分离和的优点是 。 (5)常温常压下，将和等体积混合，以一定流速通过某吸附剂。测得两种气体出口浓度(c)与进口浓度()之比随时间变化关系如图所示。下列推断合理的是 (填标号)。 A．前，两种气体均未被吸附 B．p点对应的时刻，出口气体的主要成分是 C．a-b对应的时间段内，吸附的逐渐被替代 5．（2024·上海·高考真题）已知： ① ② ③ (1)以下能判断总反应达到平衡状态的是_______。 A．钙离子浓度保持不变 B．保持不变 C． D． (2)增大有利于珊瑚的形成，请解释原因 。 (3)已知的，为 。当 时，开始产生沉淀。 (4)根据如图，写出电极a的电极反应式 。 (5)关于上述电化学反应过程，描述正确的是_______。 A．该装置实现电能转化为化学能 B．电极b是负极 C．电子从电极a经过负载到电极b再经过水体回到电极a D．每参与反应时，转移电子 (6)解释在溶液中氧气的浓度变大后，为何有利于的除去，但不利于硝酸根的除去。 。 6．（2023·全国·高考真题）硫酸亚铁在工农业生产中有许多用途，如可用作农药防治小麦黑穗病，制造磁性氧化铁、铁催化剂等。回答下列问题： (1)在气氛中，的脱水热分解过程如图所示： 根据上述实验结果，可知 ， 。 (2)已知下列热化学方程式： 则的 。 (3)将置入抽空的刚性容器中，升高温度发生分解反应：(Ⅰ)。平衡时的关系如下图所示。时，该反应的平衡总压 、平衡常数 。随反应温度升高而 (填“增大”“减小”或“不变”)。 (4)提高温度，上述容器中进一步发生反应(Ⅱ)，平衡时 (用表示)。在时，，则 ， (列出计算式)。 7．（2023·全国·高考真题）甲烷选择性氧化制备甲醇是一种原子利用率高的方法。回答下列问题： (1)已知下列反应的热化学方程式： ①         ②          反应③的 ，平衡常数 (用表示)。 (2)电喷雾电离等方法得到的(等)与反应可得。与反应能高选择性地生成甲醇。分别在和下(其他反应条件相同)进行反应，结果如下图所示。图中的曲线是 (填“a”或“b”。、时的转化率为 (列出算式)。    (3)分别与反应，体系的能量随反应进程的变化如下图所示(两者历程相似，图中以示例)。    (ⅰ)步骤Ⅰ和Ⅱ中涉及氢原子成键变化的是 (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。 (ⅱ)直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则与反应的能量变化应为图中曲线 (填“c”或“d”)。 (ⅲ)与反应，氘代甲醇的产量 (填“＞”“＜”或“=”)。若与反应，生成的氘代甲醇有 种。 8．（2023·北京·高考真题）尿素合成的发展体现了化学科学与技术的不断进步。 (1)十九世纪初，用氰酸银与在一定条件下反应制得，实现了由无机物到有机物的合成。该反应的化学方程式是 。 (2)二十世纪初，工业上以和为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步： ⅰ．和生成； ⅱ．分解生成尿素。    结合反应过程中能量变化示意图，下列说法正确的是 (填序号)。 a．活化能：反应ⅰ<反应ⅱ b．ⅰ为放热反应，ⅱ为吸热反应 c． (3)近年研究发现，电催化和含氮物质(等)在常温常压下合成尿素，有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。向一定浓度的溶液通至饱和，在电极上反应生成，电解原理如图所示。    ①电极是电解池的 极。 ②电解过程中生成尿素的电极反应式是 。 (4)尿素样品含氮量的测定方法如下。 已知：溶液中不能直接用溶液准确滴定。    ①消化液中的含氮粒子是 。 ②步骤ⅳ中标准溶液的浓度和消耗的体积分别为和，计算样品含氮量还需要的实验数据有 。 ( 2 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 限时练习：40min 完成时间： 月 日 天气： 暑假作业15 突破化学反应原理综合题 【知识梳理】 1、 知识结构 1.命题解读 该类题基于能源、环境保护、化工生产等领域的真实情境素材，主要把热化学、电化学、化学反应速率及三大平衡知识融合在一起命题，并以图像或图表形式。重点考查热化学（或离子、电极）方程式的书写、离子浓度大小比较、反应速率大小、平衡常数及转化率的计算、电化学装置、平衡曲线的识别与绘制等。设问较多，考查的内容也就较多，导致思维转换角度较大。试题的难度较大，对思维能力的要求较高。突破这一难题，首先要建立起对这一题型的宏观认知，并建立解决问题的思维模型 2.命题方向 二、 核心知识 1.化学反应所关系的两类问题 2. 五大平衡常数 ①：化学平衡常数 ②：弱电解质电离平衡常数 ③：水的离子积常数 ④：盐类水解平衡常数⑤：难溶电解质的溶度积常数 五大平衡常数的两个意义：①反映程度②反映平衡状态 【思维方法】 1．盖斯定律运算问题——用熟“加和法” (1)确定目标反应中的物质存在于哪个已知热化学方程式中及所处的位置与化学计量数。 (2)根据目标反应调整已知反应的方向、计量数和焓变。 (3)根据调整好的已知热化学方程式进行加和运算，进而确定目标热化学方程式或焓变(ΔH)。 2．速率与平衡的相关计算——运用“三段式” (1)根据题意在反应的下方确定或设定有关起始量、转化量和平衡量(这里的量可以是物质的量、物质的量浓度、分压等)。 (2)根据题中所求的物理量的表示式代入上述有关量进行换算或计算。在进行有关计算时，要注意对单位的要求。 3．速率和平衡的有关图像——“三审”获信息 4．电化学问题——内化“二模型” 1原电池模型 2电解池模型 　 【思维模型】 1.反应热的计算思维模型 2.化学平衡图象解题模型 3. 五大平衡常数思维模型 （1）五大平衡常数之间的关联 （2）压强平衡常数Kp的计算思维模型 4.多协同(多重)反应平衡的相关计算 利用守恒关系解题的模型 1．（2024·重庆·模拟预测）我国的二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。 CO2的资源化利用有利于实现我国提出的“碳达峰”与“碳中和”目标。 Ⅰ.早在二十世纪初，工业上以 CO2和 NH3为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步：① CO2和NH3生成 ；②分解生成尿素。反应过程能量变化如下图所示： (1)合成尿素的决速步为反应 (填“①”或“②”)；合成尿素总反应的热化学方程式为 (△H用含E₁、E₂、E₃、E₄的式子表示)。 Ⅱ.利用 CO2生产甲醇是资源化利用 CO2的另一种有效途径。涉及的反应如下： 反应i： 反应ii： 反应iii：   ΔH=-90.6 kJ·mo (2)不同压强下，按照 投料，发生上述三个可逆反应，实验测定 CO2的平衡转化率和的平衡产率随温度的变化关系如下图所示，下列说法正确的是_______。 A．压强大小： B．图甲的纵坐标表示的平衡产率 C．图乙中 时以反应ii为主，压强改变对平衡无影响 D．选择低温低压的反应条件可同时提高平衡时的转化率和的产率 (3)在一容积可变的密闭容器中，充有1mol CO和 ，用于合成甲醇。只发生上述反应iii，CO的平衡转化率(α)与温度(T)、压强(P)的关系如下图所示，请回答下列问题： ①平衡常数KA、KB、Kc的大小关系为 ，并解释判断理由 。 ②若达到平衡状态B时容器的体积为2L，则达到平衡状态A时容器的体积为 L。 Ⅲ.用光电化学法将CO2还原为有机物可实现碳资源的再生利用，其装置如图丙所示，其他条件一定时，电解得到的部分还原产物的法拉第效率(FE%)随电解电压的变化如图丁所示： 已知FE%=100%，其中电量Qx=nF，n表示电解生成还原产物X所转移电子的物质的量，F表示法拉第常数。 (4)当电解电压为U1Ⅴ时，阴极生成HCOOH的电极反应式为 。 (5)当电解电压为U2V时，电解生成的HCHO和HCOOH的物质的量之比为7：5，则生成HCHO的法拉第效率m为 。 【答案】(1) ② ∆H= E1-E2+E3-E4 (2)BC (3) KA=KB>Kc 反应iii为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小 (4) (5)42 【详解】（1）过渡态物质的总能量与反应物总能量的差值为活化能，即图中峰值越大则活化能越大，峰值越小则活化能越小，活化能越小反应越快，活化能越大反应越慢，决定总反应速率的是慢反应；据图可知,合成尿素的决速步为反应②；总反应为CO2和NH3生成是水和尿素：，由盖斯定律可知，反应的焓变为：（E1-E2）+(E3-E4)= E1-E2+E3-E4，故合成尿素总反应的热化学方程式为∆H= E1-E2+E3-E4； （2）生成甲醇的2个反应均为放热反应，升高温度，生成甲醇反应逆向移动，甲醇产率下降，则图甲为的平衡产率随温度的变化关系图；反应i为放热反应、反应ii为吸热反应，初始以反应i为主，升高温度，二氧化碳平衡转化率下降，温度超过一定程度，以反应ii为主，升高温度，二氧化碳平衡转化率上升，故图乙为CO2的平衡转化率随温度的变化关系图； A．生成甲醇的反应均为气体分子数减小的反应，相同条件下，增大压强，甲醇平衡产率增大，则压强大小： ，错误； B．由分析可知，图甲为的平衡产率随温度的变化关系图，正确； C．由分析可知，图乙中 时以反应ii为主，反应为气体分子数不变的反应，压强改变对平衡无影响，正确； D．由分析可知，高压利于的产率的提高，错误； 故选BC； （3）①反应iii为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，故平衡常数KA、KB、Kc的大小关系为KA=KB>Kc。 ②达到平衡状态B时容器的体积为2L，B点反应CO1mol×0.8=0.8mol，反应为气体分数减小2的反应，则平衡时总的物质的量为1mol+2mol-0.8mol×2=1.4mol；达到平衡状态A时，反应CO1mol×0.5=0.5mol，反应为气体分数减小2的反应，则平衡时总的物质的量为1mol+2mol-0.5mol×2=2mol；则容器的体积为。 （4）当电解电压为U1Ⅴ时，二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成HCOOH，电极反应式为； （5）当电解电压为U2V时，转移2e-，转移4e-，当电解生成的HCHO和HCOOH的物质的量之比为7：5时，可建立等式，m=42。 2．（2024·江西·一模）减排能有效降低温室效应，同时，也是一种重要的资源，因此研究捕集与转化对实现“碳中和”目标具有重要意义而备受关注。 (1)某研究机构成功合成了氮掺杂多孔有机聚合物DLU-1吸附剂，用于烟道气（主要是和）和天然气中的捕集。为考查样品对单组分气体的吸附性能，测定在1bar，273和298K下的单组分气体吸附等温线如图，请阐述DLU-1吸附剂能做捕获剂的理由： 。 (2)工业上用（和反应合成二甲醚，） ①恒温恒容下，充入等物质的量的和充分反应，以下叙述能说明该反应达到平衡状态的 （填序号）。 A．的物质的量分数保持不变 B．容器中混合气体的密度保持不变 C．容器中混合气体的平均摩尔质量保持不变 D．断裂键的同时断裂键 ②在某压强下，合成二甲醚的反应在不同温度、不同投料比时，的平衡转化率如图所示，则 （填“>”或“<”）。 ③温度下，将和充入2L的密闭容器中，5min后反应达到平衡状态，则0~5min内的平均反应速率 。 (3)工业上可以利用二氧化碳合成甲醇，已知 ①     ②    a．若③正反应的活化能为，则逆反应的活化能为 （用含Ea的式子表示） b．某一刚性容器中充入和，起始压强为，在催化剂存在条件下发生上述三个反应，测得温度与平衡转化率、产物选择性的关系如图所示。已知：选择性。240℃平衡时，反应③的压强平衡常数为 （用含p的式子列出计算式，不用化简） (4)以为原料，电解法制取乙烯、乙烷的装置如图，生成乙烯的电极反应式为： ． 【答案】(1)相同条件下，和相比，与的吸附量均很小，这说明DLU-1具有较好的吸附选择性 (2) CD < (3) (4) 【详解】（1）由图可知，相同条件下，和相比，与的吸附量均很小，这说明DLU-1具有较好的吸附选择性； （2）①A．假设初始时充入的CO2和H2均为6mol， CO2初始时的物质的量分数为50%，假设反应生成二甲醚物质的量为amol，则消耗二氧化碳、氢气物质的量依次为2amol、6amol，生成水蒸气物质的量为3amol，二氧化碳的物质的量分数为：，即CO2的物质的量分数不随反应的进行发生变化，当其不变时，不能说明反应达到平衡状态，A不符合题意； B．体系中物质均为气态，根据质量守恒定律，反应过程中质量不变，体系为恒容体系，V不变，因此密度不随反应的进行发生变化，当密度不变时，不能说明反应达到平衡状态，B不符合题意； C．体系中物质均为气态，根据质量守恒定律，反应过程中质量不变，反应是气体分子数减少的反应，随着反应的进行，总物质的量会发生变化，因此容器中混合气体的平均摩尔质量也会随反应的进行发生变化，当容器中混合气体的平均摩尔质量不变时，反应达到平衡状态，C符合题意； D．体系中只有CO2中含有π键，1molCO2中含有2molπ键，断裂1molπ键即有0.5molCO2被消耗，体系中只有H2O有O-H键，1mol水中含有2molO-H键，断裂1.5molO−H键即有0.75mol水被消耗，此时正逆反应速率相等，D符合题意； 故选CD。 ②该反应为放热反应，温度越高，CO2的平衡转化率越低，由图知投料比相同时，T2的二氧化碳平衡转化率更低，即T2温度更高； ③和充入2L的容器中，此时n（H2）∶n（CO2）=3∶1，如图，当投料比为3∶1时，T1温度下，二氧化碳平衡转化率为70%，生成二甲醚的物质的量为：，0~5min内的平均反应速率； （3）a．①     ②    反应①+反应②=反应③其，正反应的活化能为，其逆反应的活化能为：()kJ/mol； b．初始时加入和，总物质的量为4mol，起始压强为，240℃平衡时，由图可知CO2的平衡转化率为10%，甲醇的选择性为80% 即平衡时，n（CO2）=0.9mol、n（H2）=3mol-0.24mol-0.02mol=2.74mol，n（CH3OH）=0.08mol，n（H2O）=0.08mol+0.02mol=0.1mol， 反应③的； （4）由图可知二氧化碳得到电子，生成乙烯，其电极反应式为： 3．（2024·甘肃·三模）随着“碳达峰”、“碳中和”战略的提出，大气中含量的控制和回收利用已成为当今化学研究的主题，其过程包括的富集、的合成气化、的甲醇化、的甲烷化等。回答下列问题： (1)的富集：含量较高的空气叫富碳空气，捕集其中的可通过如下途径实现。 通入富碳空气后，饱和纯碱水变浑浊，其原因是 (用文字叙述)。 (2)的合成气化：反应原理为  。已知有关反应的热化学方程式：  ，  。 ① 。 ②利于该反应自发进行的条件为 (填“高温”“低温”或“任意条件”)。 (3)的甲醇化：利用光解海水产生的将转化为甲醇  ]，其转化过程如图1所示。 ①反应i的能量转化方式为 。 ②一定温度下，向体积为的密闭容器中充入和，发生反应后到达平衡，此时。前内， ，该温度下反应的平衡常数 (用分数表示)。 ③一定温度下，在一个固定体积的密闭容器中仅发生反应ii，下列不能说明反应达到平衡状态的是 (填字母)。 A．容器内气体的压强不变             B．容器内混合气体的总物质的量不变 C．和物质的量之比不变 D．单位时间内，每有键断裂，同时有键形成 (4)的甲烷化：科学家利用吸收后的纯碱水溶液，通过电解转化为及及的产率随电解电压变化曲线如图2所示。 ①电压较高时，转化为的电极反应式为 。 ②工业生产上常采用较高电压，其目的为 。 【答案】(1)相同条件下，碳酸氢钠的溶解度比碳酸钠的小 (2) +247.2 高温 (3) 太阳能转化为化学能 0.2 D (4) 提高甲烷的产率同时提高反应速率 【详解】（1）二氧化碳通入饱和的碳酸钠溶液中生成碳酸氢钠，相同条件下，碳酸氢钠的溶解度比碳酸钠的小，溶液出现浑浊现象； （2）  为反应①，  为反应②，根据盖斯定律，反应②-①即是反应  ，△H=+247.2kJ·mol-1；根据△G= △H-T△S<0可以自发进行，反应，△H=+247.2kJ·mol-1，△H>0，△S>0，因此高温有利于自发进行； （3）①由图示可知，反应i是太阳能转化为化学能； ②发生反应iiCO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)，后到达平衡，此时，v(CH3OH)=0.2mol·L-1·min-1，根据速率之比等于方程式的系数之比，v(CO2)= 0.2mol·L-1·min-1； 平衡时的浓度为c(CO2)=1mol/L，c(H2)=3mol/L，c(CH3OH)=1mol/L，c(H2O)=1mol/L，则Kc==； ③达到平衡时符合正逆反应速率相等，变量不变。 A．一定温度下，固定体积的密闭容器中仅发生反应CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H20(g)，气体物质的量减少，容器内气体的压强减少，压强不变时，反应达到平衡状态，A能说明反应达到平衡状态；          B．反应CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H20(g)前后气体的物质的量发生变化，容器内混合气体的总物质的量不变，B能说明反应达到平衡状态； C．随着反应的进行，H2的物质的量减少，CH3OH的物质的量增加，和物质的量之比不变时，反应达到平衡状态，C能说明反应达到平衡状态； D．单位时间内，断开O-H键，生成H-H键都是逆反应方向，不符合正逆反应速率相等，D不能说明反应达到平衡状态； 答案选D； （4）①电压较高时，转化为的电极反应式为：； ②工业生产上常采用较高电压，其目的为提高甲烷的产率同时提高反应速率。 4．（2024·河南·三模）2024年全国两会首次将“新质生产力”写进《政府工作报告》。氢能是新质生产力的重要组成部分，工业上常用氢气和氮气来合成氨。回答下列问题： (1)我国首座商用分布式氨制氢加氢一体站在广西建成并成功试投产。氨制氢过程中的能量变化如下图所示。键能为 ，氨气制氢反应的热化学方程式为 。 (2)在一恒容密闭容器中投入amol，在钨(W)表面发生分解反应生成和，测得半衰期与温度、起始压强关系如下图所示。 已知：半衰期指反应物消耗一半时所用的时间。 ①温度： (填“>”“<”或“=”)，判断依据是 。 ②在温度、起始压强为200kPa下，半衰期为tmin时，总压强为 kPa。 (3)在一恒温恒容密闭容器中充入1mol和1mol，下列叙述正确的是_______(填标号)。 A．达到平衡时，最多生成 B．体积分数不变时，反应一定达到平衡状态 C．充入少量氩气，逆反应速率大于正反应速率 D．达到平衡时及时液化分离出，平衡转化率增大 (4)一定温度下，向一体积为1L的恒容密闭容器中充入1mol和xmol，平衡体系中体积分数与投料比关系如下图所示。 a、b、c三点中，转化率最大的是 (填“a”“b”或“c”)点。b点时氨气的体积分数为25%，则该温度下合成氨的平衡常数K= (只列计算式)。 (5)我国科学家开发出高效催化电极，实现利用废水中的硝酸盐制备氨气，装置如下图所示。写出a电极的电极反应式： 。 【答案】(1) 946 (2) < 其他条件相同，温度越低，速率越小，半衰期越长 300 (3)D (4) a (5) 【详解】（1）由图可知1molN(g)形成0.5mol时，能量变化为：(518-45)kJ=473 kJ，则键能为946；由图可知1mol生成0.5mol和1.5mol时吸收45kJ的热量，则氨气制氢反应的热化学方程式为； （2）①其他条件相同时，对应的半衰期短，可知其反应速率快，而温度越高反应速率越快，因此<； ②amol氨消耗一半时气体总物质的量为1.5amol，故此时总压强为200kPa×1.5=300kPa； （3）合成氨是可逆反应，H2不能完全反应，生成小于，A项错误； 代入数据计算，N2体积分数始终为50%，B项错误； 对于恒容密闭容器，充入氩气，体积不变，各物质浓度不变，反应速率不变，C项错误； 达到平衡时及时液化分离出，使得平衡正向移动，平衡转化率增大，D项正确； （4）投料比越大，H2的平衡转化率越小，故a点对应的H2平衡转化率最大。按化学计量数投料，产物体积分数最大时x为3。 ，a=0.4； 平衡体系中，，，，K=； （5）由图a电极上得电子生成氨气，电极方程式为：。 5．（2024·河北·三模）我国科学家用一种双金属()材料作催化剂实现了乙醇水蒸汽重整制氢。其主要反应为： 反应Ⅰ：  。 反应Ⅱ：  。 已知：在标准压力()和反应进行的温度时，由最稳定的单质合成物质的反应焓变，叫做物质的标准摩尔生成焓。一些物质的标准摩尔生成焓如下表。 物质 标准摩尔生成焓 0 回答下列问题： (1) 。 (2)一定温度下，向刚性密闭容器中通入和，发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，达到平衡后，的转化率为，的物质的量为。 ①下列操作中，能提高平衡转化率的是 (填标号)。 A．增加用量    B．将刚性容器体积扩大1倍    C．加入高效催化剂 ②平衡时容器中 ，反应Ⅰ的平衡常数 (用含字母的代数式表示)。 (3)吸附在催化剂表面的与逐步反应机理及其相对能量如图。 ①重整中反应Ⅱ的 0(填“”、“”或“”)。反应Ⅱ历程中决速步骤是 (填“”这样的格式，和代表0~15之间的正整数)。 ②已知反应Ⅱ的正反应速率，逆反应速率，、分别为正、逆反应的速率常数，(表示或)与的关系如下图所示，则表示随温度变化的曲线是 (填“”、“”、“”或“”)。 (4)乙醇直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，若电解质为溶液，该电池的负极反应式为 。 【答案】(1) (2) B (3) (4) 【详解】（1）根据物质的标准摩尔生成焓定义可知：①  ，②  ，③  ，根据盖斯定律可得。 （2）①A．增加的用量平衡正向移动，的转化率变大，而的转化率变小，A项错误； B．将刚性容器体积扩大1倍，相当于减小压强，反应Ⅰ正向移动，的转化率变大，B项正确； C．加入高效催化剂，可加快化学反应速率，化学平衡不移动，C项错误； 故选B； ②反应I： ，反应II：，根据所列关系可得平衡时各组分物质的量分别为：，，，，，刚性密闭容器体积是，则，反应Ⅰ的平衡常数。 （3）①与逐步反应机理是反应Ⅱ的逆过程，故重整中反应Ⅱ的，在反应Ⅱ历程中最大能垒步骤是。 ②反应Ⅱ的，升高温度，和均增大且平衡正向移动，根据图像增大减小，而减小增大，因此横坐标应该从右往左是温度升高，因此排除直线和，又因升高温度，平衡正向移动，历此增大的倍数小于增大的倍数，故直线代表，而直线代表。 （4）该电池的负极上乙醇在KOH碱性溶液中失电子生成碳酸根离子和水，负极的电极反应式为。 6．（2024·河北·模拟预测）杭州第19届亚洲运动会主火炬的燃料是“废碳再生”的绿色甲醇，将利用CO或来生产甲醇的研究提升到新高度。已知： 化学反应 平衡常数 温度/℃ 450 850 1.0 0.04 4.0 0.15      回答下列问题： (1)反应③ （用、表示）， （填“＞”或“＜”）0。 (2)向1.0 L恒容密闭容器中充入0.1 mol 和0.3 mol ，在催化剂作用下利用反应③制备甲醇。已知正反应速率可表示为，逆反应速率可表示为，其中、为速率常数。 ①图1表示速率常数随温度的变化关系，其中能够代表的曲线为 （填“”“”“”“”）。 ②测得在相同时间内不同温度下的转化率如图2所示，则温度为T₄K时，该时间段内达到平衡状态后容器内的压强与反应开始时的压强之比为 。 (3)利用电解法制备甲醇，其工作原理如图3，既可获得甲醇，又可实现、的循环利用。 ①b是 极，交换膜为 ，左室发生的电极反应为 。 ②若电解前，左右两室质量相等，得到1 mol ，理论上两室质量差为 g（忽略氧气、二氧化碳在水中的溶解）。 【答案】(1) ＜ (2) (3) 正 质子交换膜（或阳离子交换膜） 104 【详解】（1）由盖斯定律知反应③=②-①，方程式相减平衡常数相除，反应③，由表格中数据可以计算出450℃时，850℃时，温度升高值减小，说明平衡逆向移动，正反应是放热反应＜0； （2）反应③＜0，温度升高，、为速率常数均增大，但平衡逆向移动，＞，能够代表的曲线为；反应③根据图像知T₄K时的转化率为0.65，0.1 mol 反应0.065mol，根据差量法可知总物质的量减少0.065mol，起始总物质的量为0.4mol，平衡时总物质的量为0.4-0.065=0.335mol，平衡状态后容器内的压强与反应开始时的压强之比等于物质的量的比等于； （3）利用电解法制备甲醇，石墨I（左室）电极发生知为阴极，a为负极，b是正极，石墨II发生，中间为质子交换膜（或阳离子交换膜），若电解前，左右两室质量相等，得到1 mol ，左室增加1mol和6molH+，质量增加为44+6=50g，右室减少1.5mol氧气和6molH+，质量减少为g，理论上两室质量差为50+54=104g。 7.（2023·辽宁·高考真题）硫酸工业在国民经济中占有重要地位。 (1)我国古籍记载了硫酸的制备方法——“炼石胆(CuSO4·5H2O)取精华法”。借助现代仪器分析，该制备过程中CuSO4·5H2O分解的TG曲线(热重)及DSC曲线(反映体系热量变化情况，数值已省略)如下图所示。700℃左右有两个吸热峰，则此时分解生成的氧化物有SO2、 和 (填化学式)。    (2)铅室法使用了大容积铅室制备硫酸(76%以下)，副产物为亚硝基硫酸，主要反应如下： NO2+SO2+H2O=NO+H2SO4 2NO+O2=2NO2 (ⅰ)上述过程中NO2的作用为 。 (ⅱ)为了适应化工生产的需求，铅室法最终被接触法所代替，其主要原因是 (答出两点即可)。 (3)接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化： SO2(g)+O2(g)SO3(g) ΔH=-98.9kJ·mol-1 (ⅰ)为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度，绘制相应转化率(α)下反应速率(数值已略去)与温度的关系如下图所示，下列说法正确的是 。    a．温度越高，反应速率越大 b．α=0.88的曲线代表平衡转化率 c．α越大，反应速率最大值对应温度越低 d．可根据不同下的最大速率，选择最佳生产温度 (ⅱ)为提高钒催化剂的综合性能，我国科学家对其进行了改良。不同催化剂下，温度和转化率关系如下图所示，催化性能最佳的是 (填标号)。    (ⅲ)设O2的平衡分压为p，SO2的平衡转化率为αe，用含p和αe的代数式表示上述催化氧化反应的Kp= (用平衡分压代替平衡浓度计算)。 【答案】(1) CuO SO3 (2) 催化剂 反应中有污染空气的NO和NO2放出影响空气环境、NO2可以溶解在硫酸中给产物硫酸带来杂质、产率不高（答案合理即可） (3) cd d 【详解】（1）根据图示的热重曲线所示，在700℃左右会出现两个吸热峰，说明此时CuSO4发生热分解反应，从TG图像可以看出，质量减少量为原CuSO4质量的一半，说明有固体CuO剩余，还有其他气体产出，此时气体产物为SO2、SO3、O2，可能出现的化学方程式为3CuSO43CuO+2SO2↑+SO3↑+O2↑，结合反应中产物的固体产物质量和气体产物质量可以确定，该反应的产物为CuO、SO2、SO3、O2，故答案为CuO、SO3。 （2）(i)根据所给的反应方程式，NO2在反应过程中线消耗再生成，说明NO2在反应中起催化剂的作用； (ii)近年来，铅室法被接触法代替因为在反应中有污染空气的NO和NO2放出影响空气环境、同时作为催化剂的NO2可以溶解在硫酸中给产物硫酸带来杂质影响产品质量、产率不高（答案合理即可）。 （3）(i)a．根据不同转化率下的反应速率曲线可以看出，随着温度的升高反应速率先加快后减慢，a错误； b．从图中所给出的速率曲线可以看出，相同温度下，有更大转化率，故α=0.88的条件下并不是平衡转化率，b错误； c．从图像可以看出随着转化率的增大，最大反应速率不断减小，最大反应速率出现的温度也逐渐降低，c正确； d．从图像可以看出随着转化率的增大，最大反应速率出现的温度也逐渐降低，这时可以根据不同转化率选择合适的反应温度以减少能源的消耗，d正确； 故答案选cd； (ii)为了提高催化剂的综合性能，科学家对催化剂进行了改良，从图中可以看出标号为d的催化剂V-K-Cs-Ce对SO2的转化率最好，产率最佳，故答案选d； (iii)利用分压代替浓度计算平衡常数，反应的平衡常数Kp===；设SO2初始量为m mol，则平衡时n(SO2)=m-m·αe=m(1-αe)，n(SO3)=m·αe，Kp==，故答案为。 8．（2024·湖北黄冈·模拟预测）和催化重整制合成气（、）有利于实现碳中和，涉及反应如下： Ⅰ：   Ⅱ：   Ⅲ：   Ⅳ：   回答下列问题： (1) ，查阅资料：、的燃烧热分别为，，  。 (2)将一定体积和投入密闭容器中，反应Ⅰ在不同条件下达到平衡（反应Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ可忽略）。设体系中甲烷的物质的量分数为，在下的、在下的如图甲所示。图中与处于相同化学平衡状态的点是 ，理由是 。 (3)在恒压、初始投料的条件下，、发生上述反应达平衡时气体（、、、、）物质的量随温度的变化如图乙所示。 根据反应前后各原子的物质的量关系分析，曲线表示的物质是 （填化学式），时，反应Ⅱ的压强平衡常数 （保留两位有效数字）。保持其他条件不变，，升温积碳量逐渐 （填“增多”、“减少”、“不变”） (4)温度一定时，增大投料比，积碳量逐渐 （填“增多”、“减少”、“不变”），将 （填“增大”、“减小”、“不变”）。 【答案】(1) (2) 和都是，下的平衡状态 (3) 0.45 减少 (4) 减少 减少 【详解】（1）根据题干信息：①；②；③；根据盖斯定律：得反应Ⅱ，则； （2）对于反应I，升高温度，平衡正向移动，减小，增大压强，平衡逆向移动，增大，则随压强的变化曲线是L1，则L2为等压下甲烷的物质的量分数随温度的变化曲线，根据以上分析AC点处于相同的化学平衡状态； （3）根据题干信息可知，反应反应I、Ⅱ和Ⅳ均为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，H2和CO的物质的量增大，由C和H元素守恒可知，H2的物质的量比CO大，则a表示的物质是H2，b表示的物质是CO；初始投料，时，，，由H元素守恒可知，反应；保持其他条件不变，升高温度，反应Ⅲ逆向移动，积碳量逐渐减小； （4）温度一定时，增大投料比，相当于增大CO2的物质的量，反应Ⅲ逆向移动，积碳量逐渐减小；温度一定时，增大投料比，反应Ⅲ平衡常数和反应Ⅳ平衡常数均不变，将减小，将增大，将减小。 1.（23-24高三下·北京海淀·期中）阿伏加德罗常数是一座“桥梁”，连接了宏观世界和微观世界的数量关系。通过电解法可测得的数值。 已知：i．1个电子所带电量为库仑。 ii．(乙二胺四乙酸二钠)能形成可溶含铜配离子。 iii．，。 【实验一】用铜片和铂丝为电极，电解硫酸酸化的溶液。测得通过电路的电量为x库仑。电解完成后，取出铜片，洗净晾干，铜片质量增加了。 (1)铜片应连接电源的 (填“正极”或“负极”)。铂丝尖端产生气泡，其电极反应式为 。理论上，产生气体与析出铜的物质的量之比为 。 (2)本实验测得 (列出计算式)。 【实验二】为减少含重金属电解液的使用，更换电解液，同时更换电极与电源的连接方式。电解完成后，取出铜片，洗净晾干，铜片质量减小。 实验 电解液 实验现象 ① 溶液 铜片表面为灰蓝色 ② 和混合液 铜片表面仍为红色 (3)实验①和②中各配制电解液，使用的主要仪器有天平、烧杯、玻璃棒、胶头滴管和 。 (4)经检验，实验①中的灰蓝色成分主要是。从平衡移动角度解释在测定的数值中的作用： 。 (5)电解过程中，若观察到铜片上有小气泡产生，利用铜片质量减小计算的数值 (填“偏大”、“偏小”或“不变”)。 (6)实验结束后处理电解液：将取出的电解液加入过量硫酸，过滤，得到白色固体和滤液a；向滤液a中先加入调，再加入，解释不直接加入的原因及的作用： 。 【答案】(1) 负极 2H2O−4e－＝4H＋＋O2↑ 1:2 (2) (3)500mL容量瓶 (4)与铜离子形成可溶铜配离子，降低溶液中的铜离子浓度，避免过量铜离子与氢氧根形成氢氧化铜沉淀，阻止铜的电解 (5)偏大 (6)溶液显强酸性，酸与硫化钠反应会生成硫化氢污染性气体，污染环境；硫化钠的作用是将生成的氢氧化铜沉淀转化为更难溶的CuS沉淀来除掉铜离子 【分析】用铜片和铂丝为电极，电解硫酸酸化的溶液。测得通过电路的电量为x库仑，电解完成后，得到铜片质量增加了。为减少含重金属电解液的使用，更换电解液，同时更换电极与电源的连接方式，铜作阳极，利用电解铜消耗的质量来测定。 【详解】（1）电解硫酸铜溶液，取出铜片，洗净晾干，铜片质量增加了，则铜片应连接电源的负极，铜离子在阴极出得到电子变为铜单质，铂丝尖端产生气泡，气泡为氧气，其电极反应式为2H2O−4e－＝4H＋＋O2↑。根据4e－～2Cu～O2，理论上，产生气体与析出铜的物质的量之比为1:2；故答案为：负极；2H2O−4e－＝4H＋＋O2↑；1:2。 （2）根据电子转移建立等式，因此本实验测得；故答案为：。 （3）实验①和②中各配制电解液，使用的主要仪器有天平、烧杯、玻璃棒、胶头滴管和500mL容量瓶(需要配制500mL电解液)；故答案为：500mL容量瓶。 （4）从平衡移动角度解释在测定的数值中的作用：根据实验①中的灰蓝色成分主要是和(乙二胺四乙酸二钠)能形成可溶含铜配离子信息得到与铜离子形成可溶铜配离子，降低溶液中的铜离子浓度，避免过量铜离子与氢氧根形成氢氧化铜沉淀，阻止铜的电解；故答案为：与铜离子形成可溶铜配离子，降低溶液中的铜离子浓度，避免过量铜离子与氢氧根形成氢氧化铜沉淀，阻止铜的电解。 （5）电解过程中，若观察到铜片上有小气泡产生，说明还有一部分生成氧气，则铜片质量减小量偏低，根据得到的数值偏大；故答案为：偏大。 （6）实验结束后处理电解液：将取出的电解液加入过量硫酸，过滤，得到白色固体和滤液a；直接加入硫化钠，溶液显强酸性，酸与硫化钠反应会生成硫化氢污染性气体，污染环境，而先向滤液a中先加入调，再加入，根据，分析出CuS溶解度更小，将生成的氢氧化铜沉淀转化为更难溶的CuS沉淀来除掉铜离子；故答案为：溶液显强酸性，酸与硫化钠反应会生成硫化氢污染性气体，污染环境；硫化钠的作用是将生成的氢氧化铜沉淀转化为更难溶的CuS沉淀来除掉铜离子。 2．（2024·河北·模拟预测）将CO或CO2转化为高附加值化学品是颇具前景的合成路线。 (1)工业上用CO2和H2反应合成二甲醚。 已知： ； 。 写出和转化为和的热化学方程式： ，该反应在 (填“高温”或“低温”)条件下能自发进行。 (2)CO2催化加氢合成乙醇的反应原理为 ，设m为起始时的投料比，即。 ①图1左图中m1、m2、m3从大到小的顺序为 。 ②图1右图表示在总压为5MPa的恒压条件下，且m=3时，平衡状态下各物质的物质的量分数与温度的关系，则曲线d代表的物质为 (填化学式)。 (3)一种利用焦炉气中的H2和工业废气捕获的CO2生产绿色燃料甲醇的原理为、。 在研究该反应历程时发现，反应气中水蒸气含量会影响CH3OH的产率。为了研究水分子对该反应机制的内在影响，科学家利用计算机模拟，研究添加适量水蒸气前后对能垒较大的反应历程能量变化的影响，如图3所示(吸附在催化剂表面上的物种用*标注)。 ①写出有水参与时的化学方程式： 。 ②资料显示：水也可以使催化剂活化点位减少。结合资料、上图及学过的知识推测，在反应气中添加水蒸气将如何影响甲醇产率及产生这种影响的原因： (任答两点)。 (4)一定条件下，利用CO2和H2还可制得甲烷：，主要副反应为。一定温度下，向恒容密闭容器中充入CO2和H2(物质的量之比为1:4)发生反应，容器内气体的压强随时间的变化如表所示： 时间/min 0 60 120 180 240 300 360 压强/kPa 100 93.8 88.0 83.4 79.4 75.0 75.0 ①用单位时间内气体分压的变化表示反应的速率，则前120min内CH4的平均反应速率 。 ②该温度下，平衡时CO的体积分数为8%，反应的平衡常数 (为以分压表示的平衡常数，保留小数点后2位)。 【答案】(1) 2+6=+3-387.7kJ/mol 低温 (2) m1＞m2＞m3 C2H5OH (3) *OCH2+H2O*=*OCH3+*OH 水蒸气过多，平衡逆向移动，甲醇产率下降；催化剂活化点位减少，吸附反应物能力减弱，甲醇产率下降；有水参与的历程，活化能较小，反应速率加快，甲醇产率上升(答其中任意两点即可) (4) 0.05kPa/min 5.17 【详解】（1）根据题干信息可知，反应① ；反应②，和转化为和的反应方程式：2+6=+3可由2①+②得到，故=2×(-181.6kJ/mol)+(-24.5kJ/mol)=-387.7kJ/mol，故其热化学方程式为：2+6=+3-387.7kJ/mol，则该反应正反应是一个气体体积减小的放热反应，即该反应＜0，＜0，则该反应在低温条件下能自发进行，故答案为：2+6=+3-387.7kJ/mol；低温； （2）①已知温度相同时，m越大即增大H2的用量，则化学平衡正向移动，CO2的平衡转化率越大，结合题干图1信息可知，其中m1、m2、m3从大到小的顺序为m1＞m2＞m3，故答案为：m1＞m2＞m3； ②由题干信息可知，升高温度平衡逆向移动，则CO2、H2的物质的量分数随温度升高而增大，C2H5OH、H2O的物质的量分数随温度升高而减小，根据方程式生成H2O(g)物质的量大于乙醇，则曲线a代表的物质为H2，b表示CO2，c为H2O，d为C2H5OH，故答案为：C2H5OH； （3）①对比无水图像可知：有水时反应为：*OCH2+H2O*=*OCH3+*OH，故答案为：*OCH2+H2O*=*OCH3+*OH ； ②从水蒸气的量，催化剂活化点位数量，以及活化能变化方向考虑分析：水蒸气过多，平衡逆向移动，甲醇产率下降；催化剂活化点位减少，吸附反应物能力减弱，甲醇产率下降；有水参与的历程，活化能较小，反应速率加快，甲醇产率上升，故答案为：水蒸气过多，平衡逆向移动，甲醇产率下降；催化剂活化点位减少，吸附反应物能力减弱，甲醇产率下降；有水参与的历程，活化能较小，反应速率加快，甲醇产率上升(答其中任意两点即可)； （4）①设起始投入CO2为1mol，H2为4mol，120min时容器压强变为原来的0.88，即总物质的量减少了(1+4)×12%=0.6mol，由三段式分析可知，，此时CH4的平衡分压为：=6kPa，故用单位时间内气体分压的变化表示反应的速率，则前120min内CH4的平均反应速率==0.05kPa/min，故答案为：0.05kPa/min； ②设起始投入CO2为1mol，H2为4mol，达到平衡时容器压强变为原来的0.75，即总物质的量减少了(1+4)×25%=1.25mol，由三段式分析可知，，该温度下，平衡时CO的体积分数为8%，即平衡时CO的物质的量为：(1+4)mol×75%×8%=0.3mol，，即平衡时CO2的物质的量为：1mol-0.625-0.3=0.075mol，H2的物质的量为：4mol-2.5mol-0.3mol=1.2mol，CO为0.3mol，H2O为1.25mol+0.3mol=1.55mol，故反应的平衡常数===5.17，故答案为：5.17。 3．（2023·山东·高考真题）一定条件下，水气变换反应的中间产物是。为探究该反应过程，研究水溶液在密封石英管中的分解反应： Ⅰ． Ⅱ． 研究发现，在反应Ⅰ、Ⅱ中，仅对反应Ⅰ有催加速作用；反应Ⅰ速率远大于反应Ⅱ，近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。忽略水电离，其浓度视为常数。回答下列问题： (1)一定条件下，反应Ⅰ、Ⅱ的焓变分别为、，则该条件下水气变换反应的焓变 (用含的代数式表示)。 (2)反应Ⅰ正反应速率方程为：，k为反应速率常数。温度下，电离平衡常数为，当平衡浓度为时，浓度为 ，此时反应Ⅰ的反应速率 (用含和k的代数式表示)。 (3)温度下，在密封石英管内完全充满水溶液，使分解，分解产物均完全溶于水。含碳物种浓度与反应时间的变化关系如图所示(忽略碳元素的其他存在形式)。时刻测得的浓度分别为，反应Ⅱ达平衡时，测得的浓度为。体系达平衡后 (用含y的代数式表示，下同)，反应Ⅱ的平衡常数为 。 相同条件下，若反应起始时溶液中同时还含有盐酸，则图示点中，的浓度峰值点可能是 (填标号)。与不含盐酸相比，达浓度峰值时，浓度 (填“增大”“减小”或“不变”)，的值 (填“增大”“减小”或“不变”)。 【答案】(1)－ (2) (3) a 减小 不变 【详解】（1）根据盖斯定律，反应Ⅱ-反应Ⅰ＝水气变换反应，故水气变换反应的焓变＝－； （2）T1温度时，HCOOH建立电离平衡： ，c(HCOO－)＝c(H＋)，故c(H＋)＝。 。 （3）t1时刻时，c(CO)达到最大值，说明此时反应Ⅰ达平衡状态。此时 故t1时刻c(HCOOH)＝1.0－0.70－0.16＝0.14 mol·L－1，K(Ⅰ)＝。t1时刻→反应Ⅱ达平衡过程， 则c(H2)＝b＋0.16＝y，b＝(y－0.16)mol·L－1，c(HCOOH)＝0.14－a－b＝0.3－a－y，c(CO)＝a＋0.7，K(Ⅰ)＝，a＝。故＝，K(Ⅱ)＝。 加入0.1 mol·L－1盐酸后，H＋对反应I起催化作用，加快反应I的反应速率，缩短到达平衡所需时间，故CO浓度峰值提前，由于时间缩短，反应Ⅱ消耗的HCOOH减小，体系中HCOOH浓度增大，导致CO浓度大于t1时刻的峰值，故c(CO)最有可能在a处达到峰值。此时c(CO2)会小于不含盐酸的浓度，＝K(Ⅰ)，温度不变，平衡常数不变，则的值不变。 4.（2024·江苏·一模）乙醇是一种清洁的替代能源，催化加氢制备乙醇技术是当前的研究热点。 (1)催化加氢制备乙醇的反应为。 ①若要计算上述反应的，须查阅的两个数据是的燃烧热和 。 ②某金属有机骨架负载的铜基催化剂上，加氢生成的部分反应机理如图所示。 过程中两个均参与反应，画出的结构式（注明电荷） 。 (2)乙酸甲酯催化加氢制备乙醇主要涉及如下反应： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 在其他条件不变时，将的混合气体以一定流速通入装有铜基催化剂的反应管，测得转化率、选择性选择性]随温度的变化如图所示。 ①铜基催化剂须含合适物质的量之比的与的晶胞如图所示（立方体），晶体的密度可表示为 （用含的代数式表示，表示阿伏加德罗常数的值）。 ②下均有，其原因是 。 ③范围内，转化率随温度升高而迅速增大的主要原因是 。 ④温度高于时，催化剂的催化活性下降，其原因可能是 。 【答案】(1) 的燃烧热 (2) 部分发生了其他不产生和的反应 温度升高与催化剂活性增大共同导致反应Ⅰ、Ⅱ的速率加快 积碳覆盖在催化剂表面；被还原为，改变了与的比例，导致催化剂活性降低 【详解】（1）①燃烧热是在101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量；氢气燃烧生成水、乙醇燃烧生成二氧化碳和水，若要计算的，则须查阅的两个数据是的燃烧热和的燃烧热； ②二氧化碳分子中氧电负性较大，氧带负电荷、碳带正电荷，则二氧化碳被铜基催化剂吸附后，二氧化碳分子中两个氧分别与Cu2+、M+相吸，过程中两个均参与反应，中带负电荷的氢与碳结合形成中间产物X，则X为； （2）①据“均摊法”，晶胞中含个黑球、4个白球，结合化学式可知，黑球为氧、白球为铜，则晶体密度为； ②下均有，，说明乙酸甲酯没有完全反应转化为乙醇、乙酸乙酯，应该还有副产物发生，故其原因是部分发生了其他不产生和的反应。 ③催化剂能明显加快反应速率，但是催化剂需一定的活性温度，范围内，转化率随温度升高而迅速增大的主要原因是温度升高与催化剂活性增大共同导致反应Ⅰ、Ⅱ的速率加快。 ④铜基催化剂须含合适物质的量之比的与，温度过高，会导致有机物转化为积碳、碳具有一定还原性，能还原铜的氧化物为铜单质，则温度高于时，催化剂的催化活性下降，其原因可能是积碳覆盖在催化剂表面；被还原为，改变了与的比例，导致催化剂活性降低。 5．（2024·河南濮阳·一模）硫酸是一种重要的基本化工产品，接触法制硫酸的关键工序是的催化氧化：  。回答下列问题： (1)该反应在有无催化剂下的部分反应历程如图所示： 的 （填“>”“<”或“=”，下同）0， 。 (2)在不同钒催化剂下，在相同时间内，的转化率与温度的关系如图所示： ①催化性能最佳的催化剂是 （填标号）。 ②已知晶体钾属于立方晶系，晶胞参数为，晶体密度为，则钾晶胞中含有K的原子数为 （列出计算式，设为阿伏加德罗常数的值）。 (3)在一定的温度和压强下，达到平衡时的转化率如下表所示： 温度/℃ 平衡时的转化率/% 0.1MPa 0.5MPa 1MPa 5MPa 10MPa 450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 实际生产中采用的压强为 ，原因是 。 (4)在温度为T、容积为1L的恒容密闭容器中充入和，仅发生反应：，实验测得：、，平衡时的物质的量为，则 。 【答案】(1) > = (2) a (3) 0.1MPa 常压下的平衡转化率已经很高，增大压强时，转化率提升不明显，但对材料的强度和设备制造的要求均提高 (4)0.8 【详解】（1）历程Ⅱ中的能量比的低，则是吸热反应，其；历程Ⅰ中的焓变为，历程Ⅱ中的焓变为，催化剂不改变焓变，则； （2）①从图中可以看出相同温度下，标号为a的催化剂下，的转化率最高，催化性能最佳，故答案为a； ②设晶胞中钾原子个数为N，由晶胞的质量公式可得：，解得N=； （3）常压下的平衡转化率已经很高，增大压强时，转化率提升不明显，但对材料的强度和设备制造的要求均提高，所以实际生产中采用的压强为0.1MPa； （4）由平衡时正逆反应速率相等可得：，整理可得：=K，1L的恒容密闭容器中反应达到平衡时，O2的物质的量为0.2mol，由方程式可知，平衡时SO2、SO3的物质的量为0.6mol-(0.3-0.2)mol×2=0.4mol、(0.3-0.2)mol×2=0.2mol，则SO2、O2、SO3的浓度分别为0.4mol⋅L−1、0.2mol⋅L−1、0.2mol⋅L−1，故==0.8。 6.（2024·河北衡水·三模）二甲醚()既是一种有机燃料，又是一种重要的有机化工原料。利用催化氢化制备二甲醚的反应原理如下： I.   II.   III.   回答下列问题： (1) 。 (2)向起始温度为T℃的某绝热恒容密闭容器中充入只发生反应III，平衡时的转化率为。 ①下列事实能说明反应III已经达到平衡的是 (填标号)。 A．混合气体的密度不再发生变化 B．容器内混合气体的压强不再发生变化 C．的消耗速率等于的消耗速率 D．的体积分数不再发生变化 ②若向起始温度为T℃的该绝热恒容密闭容器中充入和各1mol，平衡时的转化率为，则 1(填“”“”或“”)。 ③在有催化剂存在的条件下，反应III的反应过程如图1所示，吸附在催化剂表面上的物种用“*”标注。该反应过程的决速步骤为 (填“第一步”或“第二步”)，判断的理由是 。 (3)CO也能和反应制取二甲醚，反应原理为  。一定条件下，将和CO按投料比通入1L反应器中发生该反应，其中CO的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图2所示。 ①该反应的 0(填“”或“”)。 ②图2中、、由大到小的关系是 。 ③若在和316℃时，将和CO按投料比通入该1L反应器中，反应达到平衡时，CO的转化率 50%(填“”“”或“”)。 (4)高温时二甲醚蒸气发生分解反应：。迅速将二甲醚引入一个500℃的抽成真空的恒温恒容的密闭瓶中，在不同时刻测得的瓶内气体压强如下表所示。 t/min 0 10 20 30 40 50 50.0 78.0 92.0 99.0 100 100 ①该反应达到平衡状态时，二甲醚的转化率为 。 ②500℃时，该反应的平衡常数 (用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压物质的量分数)。 【答案】(1) (2) BD 第二步 第二步反应活化能较高，反应速率较慢 (3) (4) 50% 625 【详解】（1）由盖斯定律可知，III，可得  ； （2）①A。容器体积不变，混合气体质量不变，所以混合气体的密度始终不变，常量不变，不能说明反应已经达到平衡，故A不选； B。反应过程中，虽然气体分子数没有变化，但因容器绝热且反应为放热反应，温度在上升，则压强在增大，所以当容器内压强不再发生变化时，反应达到平衡状态，故B选； C。的消耗速率等于的消耗速率的两倍时，反应才达到平衡状态，故C不选； D。的体积分数不再发生变化，则说明反应达到平衡状态，故D选。 答案为BD； ②若向恒温恒容密闭容器中分别投入或者和各1mol，最终平衡状态会相同，。但绝热恒容密闭容器中，正向、逆向投料后，因该反应放热，正向投料反应达到平衡时温度高于起始温度T℃，则(绝热恒容)(恒温恒容)，逆向投料反应达到平衡时温度低于起始温度T℃，则(绝热恒容)(恒温恒容)，两者平衡状态不相同，故； ③第二步反应活化能较高，反应速率较慢，是该反应过程的决速步骤； （3）①由图可知，压强一定时，升高温度，CO的平衡转化率减小，说明平衡逆向移动，故该反应为放热反应，； ②该反应为气体分子数减少的可逆反应，温度一定时增大压强，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，故； ③若在和316℃时，将和CO按投料比通入该1L反应器中，增大了氢气的加入量，平衡正向移动，则平衡时CO的转化率增大，CO的平衡转化率大于50%； （4）①设起始时二甲醚的物质的量为1mol，反应达到平衡时，二甲醚分解的物质的量为x，列出三段式： 恒温恒容条件下，反应前后气体的物质的量之比等于气体的压强之比，则有，解得，故该反应达到平衡状态时，二甲醚的转化率为； ②500℃时，该反应的平衡常数 。 7．（2024·河北衡水·模拟预测）绿色甲醇降碳效应显著，是实现“碳中和”目标的重要举措之一，2024年伊始，绿色甲醇项目被新纳入《产业结构调整指导目录》鼓励类，其推广和应用将迎来快速增长．绿色甲醇合成工艺包含二氧化碳捕集、甲醇合成等几个单元。 (1)二氧化碳捕集 目前有多种用于工业捕集的方法，一种模拟脱除工业尾气中的示意图如图1所示：    写出再生塔中发生反应的化学方程式 ．某温度下，吸收塔中溶液吸收一定量的后，，则该溶液的 （该温度下的，，） (2)合成甲醇 二氧化碳加氢制甲醇是研究的热点，其反应方程式可表示为． ①向某一密闭容器中充入和，在恒温恒压条件下发生反应，下列说法正确的是 （填选项标号）； A．达到平衡时，容器内混合气体的密度不再改变 B．反应物转化率的比值不再改变说明该反应已达到化学平衡 C．平衡时， D．达到平衡后，充入惰性气体Ar，反应物的平衡转化率增大 ②向恒压（3.0MPa）密闭装置中通入和发生反应，在不同催化剂下测定甲醇的时空收率随温度的变化曲线如图2所示（时空收率表示单位物质的量催化剂表面甲醇的平均生成速率）． 最佳催化剂及最佳反应温度是 ；二氧化碳加氢制甲醇的速率方程可表示为，其中k为速率常数，各物质起始分压的指数为各物质的反应级数．实验结果表明，速率常数与反应级数均受反应温度的影响．使用催化剂时，反应温度由169℃升高到223℃，若反应级数，反应级数不变，则速率常数之比 ； ③一定温度下，将体积分数为的进料气（含杂质气体），以纳米纤维为催化剂，控制压强为50bar发生反应，进料气中杂质气体不反应，达到平衡时二氧化碳的转化率为90%，达到平衡时， （用含a的代数式表示），该反应的平衡常数 （为用分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数，用含a的代数式表示）； ④反应一般认为经过以下步骤： 反应1： 反应2： 若反应1为慢反应，请在下图中画出上述两步反应能量变化的示意图 ； (3)科学家们提出可以利用电解装置在酸性水溶液中将直接转化为，则生成的电极反应方程式为 。 【答案】(1) 2KHCO3=CO2+K2CO3+H2O 3 (2) AD Ni5Ga3、210℃ 2 0.15a (3)6H+++6e-=+H2O 【详解】（1）由图可知，再生塔中KHCO3发生分解反应生成CO2和K2CO3，化学方程式为： 2KHCO3=CO2+K2CO3+H2O，某温度下，吸收塔中溶液吸收一定量的后，，由Ka2=可知，c(H+)=×Ka2=2×5.0×10-11mol/L=1.0×10-10mol/L，溶液中c(OH-)=，则该溶液的3。 （2）①向某一密闭容器中充入和，在恒温恒压条件下发生反应：， A．该反应过程中气体总质量是定值，气体总体积减小，混合气体得密度增大，达到平衡时，容器内混合气体的密度不再改变，A正确； B．充入和反应该反应，反应物转化率的比值不变，反应物转化率的比值不再改变不能说明该反应已达到化学平衡，B错误； C．平衡时，，C错误； D．达到平衡后，充入惰性气体Ar，容器体积增大，相当于减小压强，平衡正向移动，反应物的平衡转化率增大，D正确； 故选AD； ②根据物理量单位可知甲醇的平均生成速率与时间有关，表示单位物质的量催化剂表面甲醇的平均生成速率，随温度升高，反应速率加快，Ni5Ga3、NiGa 催化下甲醇的平均生成速率上升。过曲线拐点，甲醇的平均生成速率降低的原因可能是催化剂活性降低，也可能是放热反应平衡逆向移动。因此，反应最佳条件为使用Ni5Ga3催化剂在 210℃下进行反应，在这个条件下甲醇的平均生成速率最高；由图可知，甲醇的平均生成速率之比为，根据投料比，起始分压p(CO2)为1.0MPa，p(H2)为2.0MPa，根据升温后反应级数的变化，列式。 ③根据已知条件列出“三段式” 达到平衡时，0.15a，该反应的平衡常数； ④若反应1为慢反应，说明反应1得活化能较大，由盖斯定律可知反应1+反应2可得总反应 ，在图中画出两步反应能量变化的示意图为：  。 （3）在阴极得到电子直接转化为，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：6H+++6e-=+H2O。 8．（2024·湖南长沙·一模）2023年12月具有完全知识产权、全球首套己内酰胺的绿色生产线正式在中国石化岳阳巴陵石化子公司投产。其生产流程如下： 中国石化己内酰胺绿色生产技术路线示意图 (1)已知：①   ②   ③   则：   kJ/mol。 Ⅰ.气相法(苯汽化再和氢气加成)先生成环己烷，是我国从国外引进的生产技术路线。其主要反应为： ①、 ②。 (2)若在某恒温体系的刚性反应釜中起始时通入的苯和的物质的量之比为1∶4，初始压强为5MPa的条件下，达平衡时，苯的转化率为20%，环己烷的选择性达90%，则反应②的 。(填写计算式) Ⅱ.苯选择加氢制环己烯是实现环己酮绿色合成新途径的关键，从热力学的角度来看极为不利，可选择更高效的催化剂，加快环己烯从催化剂的表面脱附，从而提高环己烯的选择性。采用的新型催化剂为：Ru-Zn纳米粒子@BZSS碱式复盐，通过调控BZSS滞水膜厚度进一步提高了环己烯选择性，使用该催化剂使苯的转化率达到70%以上，环己烯的选择性达到80%。已知：苯在水中的溶解度大于环己烯在水中的溶解度，新型负载型催化剂具有亲水性。 (3)请解释Ru-Zn纳米粒子@BZSS碱式复盐能提高环己烯选择性的原因(请从溶解性的角度解释)： 。 Ⅲ.中国石化环己酮氨肟化技术以微米级空心TS-1分子筛原粉为催化剂，并成功开发浆态床/膜分离组合新工艺，从而实现微米级催化剂的分离与连续循环使用。该环节中用蒽醌法生产过氧化氢的反应进程如下： 已知：的分解温度为60℃，AQ的沸点377℃，AHQ的沸点390℃。 (4)有关该反应过程，说法不正确的是___________(填标号)。 A．从AQ到AHQ的反应中，发生变化的碳原子的杂化类型由到 B．由THAHQ制备的反应方程式为 C．在AHQ的氧化过程中，生成的和有机物AQ、AHQ的分离方法为蒸馏 D．我国采用的浆态蒽醌氢化法，使用更高效的Pd基细颗粒催化剂，有利于提高催化的效率 (5)已知环己烯与羧酸发生加成反应的机理如下： 烯烃分子在酸性条件下易形成碳正离子。杂多酸离子杂化体(8S3SIH)是催化环己烯与羧酸反应的催化剂，其加成结果如下： 8S3SiIH催化的环烯烃与羧酸加成酯化反应结果 序号 羧酸 环烯烃 温度/℃ 产物 产率/% 1 HCOOH 95 90 2 110 82 3 120 62 4 130 51 5 HCOOH 95 93 从表格中得出，环己烯与不同羧酸加成，其中与HCOOH反应的产率最高，最有可能的原因是 (从分子结构的角度解释)。而环己烯与环戊烯相比，在同样的催化剂条件下，相同温度下，环戊烯加成的产率更高的原因可能是 。 (6)已知在标准状况下，AgCl的，的，若把足量AgCl溶于10mol/L的氨水中，则形成的的浓度为 mol/L(已知：，结果保留两位有效数字)。 【答案】(1)-(a-b+2c) (2) (3)由于苯在水中的溶解度大于环己烯，Ru-Zn纳米粒子@BZSS碱式复盐催化剂有亲水性，使得苯和氢气在催化剂表面生成的环己烯能及时在催化剂的表面脱附，从而提高了环己烯的选择性 (4)C (5) 甲酸分子的空间位阻更小，更有利于甲酸与环己烯的加成反应 环戊烯更易形成烯烃质子化的碳正离子 (6)0.41 【详解】（1）根据盖斯定律可知，目标方程式=， ，故答案为：-(a-b+2c)。 （2）起始时通入的苯和H2的物质的量之比为1∶4，假设参加反应的苯为1mol、H2为4mol，达平衡时，苯的转化率为20%，则说明反应的苯为0.2mol，环己烷的选择性达90%，则说明生成的环己烷为0.18mol，反应①中消耗的苯为0.2mol，消耗的H2为0.4mol，生成环己烯0.2mol，反应②中生成的环己烷为0.18mol时，消耗的苯、H2均为0.18mol，达到平衡时，苯为0.8mol，H2为4mol-0.4mol-0.18mol=3.42mol，环己烷为0.18mol，环己烯为0.2mol-0.18mol=0.02mol，气体总物质的量为4.42mol，初始压强为5MPa，根据可得此时压强变为4.42MPa，则反应②的，故答案为：。 （3）Ru-Zn纳米粒子@BZSS碱式复盐能提高环己烯选择性的原因：由于苯在水中的溶解度大于环己烯，Ru-Zn纳米粒子@BZSS碱式复盐催化剂有亲水性，使得苯和氢气在催化剂表面生成的环己烯能及时在催化剂的表面脱附，从而提高了环己烯的选择性，故答案为：由于苯在水中的溶解度大于环己烯，Ru-Zn纳米粒子@BZSS碱式复盐催化剂有亲水性，使得苯和氢气在催化剂表面生成的环己烯能及时在催化剂的表面脱附，从而提高了环己烯的选择性。 （4）A．AQ中的羰基发生加成反应生成AHQ中羟基，羰基中的碳原子为杂化，与羟基直连的碳原子为杂化，因此发生变化的碳原子的杂化类型由到，故A正确； B．根据图中所给信息可知，由THAHQ制备H2O2的反应方程式为 ：，故B正确； C．为无机物， AQ、AHQ为有机物，分离方法为分液，故C错误； D．催化剂可以降低反应所需活化能，加快反应速率，因此使用更高效的Pd基细颗粒催化剂，有利于提高催化的效率，故D正确； 故答案为：C。 （5）根据表格所给信息分析，与HCOOH反应的产率最高，最有可能的原因是：甲酸分子的空间位阻更小，更有利于甲酸与环己烯的加成反应；烯烃分子在酸性条件下易形成碳正离子，碳正离子越易产生，对应的产率更高，因此环戊烯加成的产率更高的原因可能是：环戊烯更易形成烯烃质子化的碳正离子，故答案为：甲酸分子的空间位阻更小，更有利于甲酸与环己烯的加成反应；环戊烯更易形成烯烃质子化的碳正离子。 （6）发生的反应为：，，假设平衡时的浓度为xmol/L，则有： ，有 ， 可得x=0.41mol，故答案为：0.41。 1．（2024·全国·高考真题）甲烷转化为多碳化合物具有重要意义。一种将甲烷溴化再偶联为丙烯()的研究所获得的部分数据如下。回答下列问题： (1)已知如下热化学方程式：         计算反应的 。 (2)与反应生成，部分会进一步溴化。将和。通入密闭容器，平衡时，、与温度的关系见下图(假设反应后的含碳物质只有、和)。 (i)图中的曲线是 (填“a”或“b”)。 (ii)时，的转化 ， 。 (iii)时，反应的平衡常数 。 (3)少量可提高生成的选择性。时，分别在有和无的条件下，将和，通入密闭容器，溴代甲烷的物质的量(n)随时间(t)的变化关系见下图。 (i)在之间，有和无时的生成速率之比 。 (ii)从图中找出提高了选择性的证据： 。 (ⅲ)研究表明，参与反应的可能机理如下： ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 根据上述机理，分析提高选择性的原因： 。 【答案】(1)-67 (2) a 80% 7.8 10.92 (3) (或3：2) 5s以后有I2催化的CH2Br2的含量逐渐降低，有I2催化的CH3Br的含量陡然上升 I2的投入消耗了部分CH2Br2，使得消耗的CH2Br2发生反应生成了CH3Br 【分析】根据盖斯定律计算化学反应热；根据影响化学反应速率的因素判断还行反应进行的方向从而判断曲线归属；根据反应前后的变化量计算转化率；根据平衡时各物质的物质的量计算平衡常数；根据一段时间内物质的含量变化计算速率并计算速率比；根据图示信息和反应机理判断合适的原因。 【详解】（1）将第一个热化学方程式命名为①，将第二个热化学方程式命名为②。根据盖斯定律，将方程式①乘以3再加上方程式②，即①×3+②，故热化学方程式3CH4(g)+3Br2(g)=C3H6(g)+6HBr(g)的∆H=-29×3+20=-67kJ·mol-1。 （2）(i)根据方程式①，升高温度，反应向吸热反应方向移动，升高温度，平衡逆向移动，CH4(g)的含量增多，CH3Br(g)的含量减少，故CH3Br的曲线为a； (ii)560℃时反应达平衡，剩余的CH4(g)的物质的量为1.6mmol，其转化率α=×100%=80%；若只发生一步反应，则生成6.4mmol CH3Br，但此时剩余CH3Br的物质的量为5.0mmol，说明还有1.4mmol CH3Br发生反应生成CH2Br2，则此时生成的HBr的物质的量n=6.4+1.4=7.8mmol； (iii)平衡时，反应中各组分的物质的量分别为n(CH3Br)=5.0mmol、n(Br2)=0.2mmol、n(CH2Br2)=1.4mmol、n(HBr)=7.8mmol，故该反应的平衡常数K===10.92。 （3）(i)11~19s时，有I2的生成速率v==mmol·(L·s)-1，无I2的生成速率v==mmol·(L·s)-1。生成速率比==； (ii)从图中可以看出，大约4.5s以后有I2催化的CH2Br2的含量逐渐降低，有I2催化的CH3Br的含量陡然上升，因此，可以利用此变化判断I2提高了CH3Br的选择性； (iii)根据反应机理，I2的投入消耗了部分CH2Br2，同时也消耗了部分HBr，使得消耗的CH2Br2发生反应生成了CH3Br，提高了CH3Br的选择性。 2．（2024·浙江·高考真题）通过电化学、热化学等方法，将转化为等化学品，是实现“双碳”目标的途径之一。请回答： (1)某研究小组采用电化学方法将转化为，装置如图。电极B上的电极反应式是 。 (2)该研究小组改用热化学方法，相关热化学方程式如下： ： Ⅱ： Ⅲ： ① 。 ②反应Ⅲ在恒温、恒容的密闭容器中进行，和的投料浓度均为，平衡常数，则的平衡转化率为 。 ③用氨水吸收，得到氨水和甲酸铵的混合溶液，时该混合溶液的 。[已知：时，电离常数、] (3)为提高效率，该研究小组参考文献优化热化学方法，在如图密闭装置中充分搅拌催化剂M的(有机溶剂)溶液，和在溶液中反应制备，反应过程中保持和的压强不变，总反应的反应速率为v，反应机理如下列三个基元反应，各反应的活化能(不考虑催化剂活性降低或丧失)。 Ⅳ：           V：              VI：        ①催化剂M足量条件下，下列说法正确的是 。 A．v与的压强无关         B．v与溶液中溶解的浓度无关 C．温度升高，v不一定增大         D．在溶液中加入，可提高转化率 ②实验测得：，下，v随催化剂M浓度c变化如图。时，v随c增大而增大：时，v不再显著增大。请解释原因 。 【答案】(1) (2) +14.8 2.4×10−8 10.00 (3) CD 当c≤c0时，v随c增大而增大，因M是基元反应IV的反应物(直接影 响基元反应VI中反应物L的生成)； c>c0时，v不再显著增加，因受限 于CO2(g)和H2 (g)在溶液中的溶解速度(或浓度) 【详解】（1）①电极B是阴极，则电极反应式是； （2）①ΔH3= ΔH2 -ΔH1=-378 .7 kJ /mol+393 .5 kJ/mol =+14.8 kJ/ mol； ②根据三段式，设转化的CO2为x，则： ，则，，则转化率= ； ③用氨水吸收HCOOH，得到1.00 mol⋅L-1氨水和0.18 mol⋅L-1甲酸铵的混合溶液，得出=0.18mol/L， 根据，则，，； （3）①A．v与CO2(g)的压强有关，压强越大，溶液中CO2的浓度越大，v越大，A错误； B．v与溶液中溶解H2的浓度有关，氢气浓度越大，速率越快，B错误； C．温度升高，v不一定增大，反应Ⅳ和Ⅴ是快反应，而Ⅵ是慢反应（决速步骤），若Ⅳ和Ⅴ是放热反应且可以快速建立平衡状态，则随着温度升高L的浓度减小，若L的浓度减小对反应速率的影响大于温度升高对总反应速率的影响，则总反应速率减小 ，故总反应的速率不一定增大，C错误； D．在溶液中加入的N(CH2CH3)3会与HCOOH反应，使得三个平衡正向移动，可提高CO2转化率，D正确； 故选CD。 ②当c≤c0时，v随c增大而增大，因M是基元反应IV的反应物(直接影 响基元反应VI中反应物L的生成)； c>c0时，v不再显著增加，因受限 于CO2(g)和H2 (g)在溶液中的溶解速度(或浓度)。 3．（2024·湖北·高考真题）用和焦炭为原料，经反应I、Ⅱ得到，再制备乙炔是我国科研人员提出的绿色环保新路线。 反应I： 反应Ⅱ： 回答下列问题： (1)写出与水反应的化学方程式 。 (2)已知、(n是的化学计量系数)。反应、Ⅱ的与温度的关系曲线见图1。 ①反应在的 。 ②保持不变，假定恒容容器中只发生反应I，达到平衡时 ，若将容器体积压缩到原来的，重新建立平衡后 。 (3)恒压容器中，焦炭与的物质的量之比为，为载气。和下，产率随时间的关系曲线依实验数据拟合得到图2(不考虑接触面积的影响)。 ①初始温度为，缓慢加热至时，实验表明已全部消耗，此时反应体系中含物种为 。 ②下，反应速率的变化特点为 ，其原因是 。 【答案】(1)BaC2+2H2O→Ba(OH)2+HC≡CH↑ (2) 1016 105 105 (3) BaO 速率不变至BaC2产率接近100% 容器中只有反应Ⅱ：BaO(s)+3C(s) BaC2(s)+CO(g)，反应条件恒温1823K、恒压，且该反应只有CO为气态，据可知，CO的压强为定值，所以化学反应速率不变 【详解】（1）Ba、Ca元素同主族，所以BaC2与水的反应和CaC2与水的反应相似，其反应的化学方程式为BaC2+2H2O→Ba(OH)2+HC≡CH↑； （2）①反应I+反应Ⅱ得BaCO3(s)+4C(s)BaC2(s)+3CO(g)，所以其平衡常数K=KI×KⅡ=，由图1可知，1585K时KI=102.5，KⅡ=10-1.5，即=102.5×10-1.5=10，所以p3CO=10×(105pa)3=1016pa3，则Kp= p3CO=1016pa3； ②由图1可知，1320K时反应I的KI=100=1，即KI==1，所以p2CO=(105pa)2，即pCO=105pa； ③若将容器体积压缩到原来的，由于温度不变、平衡常数不变，重新建立平衡后pCO应不变，即pCO=105pa； （3）①由图2可知，1400K时，BaC2的产率为0，即没有BaC2，又实验表明BaBO3已全部消耗，所以此时反应体系中含Ba物种为BaO； ②图像显示，1823K时BaC2的产率随时间由0开始呈直线增加到接近100%，说明该反应速率为一个定值，即速率保持不变；1400K时碳酸钡已全部消耗，此时反应体系的含钡物种只有氧化钡，即只有反应Ⅱ：BaO(s)+3C(s) BaC2(s)+CO(g)，反应条件恒温1823K、恒压，且该反应只有CO为气态，据可知，CO的压强为定值，所以化学反应速率不变。 4．（2024·安徽·高考真题）乙烯是一种用途广泛的有机化工原料。由乙烷制乙烯的研究备受关注。回答下列问题： 【乙烷制乙烯】 (1)氧化脱氢反应：                 计算：                   (2)直接脱氢反应为，的平衡转化率与温度和压强的关系如图所示，则 0(填“>”“<”或“=”)。结合下图。下列条件中，达到平衡时转化率最接近的是 (填标号)。 a．   b．     c． (3)一定温度和压强下、反应i   反应ⅱ  (远大于)(是以平衡物质的量分数代替平衡浓度计算的平衡常数) ①仅发生反应i时。的平衡转化宰为，计算 。 ②同时发生反应i和ⅱ时。与仅发生反应i相比，的平衡产率 (填“增大”“减小”或“不变”)。 【乙烷和乙烯混合气的分离】 (4)通过修饰的Y分子筛的吸附-脱附。可实现和混合气的分离。的 与分子的键电子形成配位键，这种配位键强弱介于范德华力和共价键之间。用该分子筛分离和的优点是 。 (5)常温常压下，将和等体积混合，以一定流速通过某吸附剂。测得两种气体出口浓度(c)与进口浓度()之比随时间变化关系如图所示。下列推断合理的是 (填标号)。 A．前，两种气体均未被吸附 B．p点对应的时刻，出口气体的主要成分是 C．a-b对应的时间段内，吸附的逐渐被替代 【答案】(1)-566 (2) > b (3) 增大 (4) 4s空轨道 识别度高，能有效将C2H4和C2H6分离，分离出的产物中杂质少，纯度较高 (5)BC 【详解】（1）将两个反应依次标号为反应①和反应②，反应①-反应②×2可得目标反应，则ΔH3=ΔH1-2ΔH2=(-209.8-178.1×2)kJ/mol=-566kJ/mol。 （2）从图中可知，压强相同的情况下，随着温度升高，C2H6的平衡转化率增大，因此该反应为吸热反应，ΔH4>0。 a．600℃，0.6MPa时，C2H6的平衡转化率约为20%，a错误； b．700℃，0.7MPa时，C2H6的平衡转化率约为50%，最接近40%，b正确； c．700℃，0.8MPa时，C2H6的平衡转化率接近50%，升高温度，该反应的化学平衡正向移动，C2H6转化率增大，因此800℃，0.8MPa时，C2H6的平衡转化率大于50%，c错误； 故答案选b。 （3）①仅发生反应i，设初始时C2H6物质的量为1mol，平衡时C2H6转化率为25%，则消耗C2H60.25mol，生成C2H40.25mol，生成H20.25mol，Ka1==。 ②只发生反应i时，随着反应进行，气体总物质的量增大，压强增大促使化学平衡逆向移动，同时发生反应i和反应ii，且从题干可知Ka2远大于Ka1，反应ii为等体积反应，因为反应ii的发生相当于在单独发生反应i的基础上减小了压强，则反应i化学平衡正向移动，C2H4平衡产率增大。 （4）配合物中，金属离子通常提供空轨道，配体提供孤电子对，则Cu+的4s空轨道与C2H4分子的π键电子形成配位键。C2H4能与Cu+形成配合物而吸附在Y分子筛上，C2H6中无孤电子对不能与Cu+形成配合物而无法吸附，通过这种分子筛分离C2H4和C2H6，优点是识别度高，能有效将C2H4和C2H6分离，分离出的产物中杂质少，纯度较高。 （5）A．前30min，等于0，出口浓度c为0，说明两种气体均被吸附，A错误； B．p点时，C2H6对应的约为1.75，出口处C2H6浓度较大，而C2H4对应的较小，出口处C2H4浓度较小，说明此时出口处气体的主要成分为C2H6，B正确； C．a点处C2H6的=1，说明此时C2H6不再吸附在吸附剂上，而a点后C2H6的>1，说明原来吸附在吸附剂上的C2H6也开始脱落，同时从图中可知，a点后一段时间，C2H4的仍为0，说明是吸附的C2H6逐渐被C2H4替代，p点到b点之间，吸附的C2H6仍在被C2H4替代，但是速率相对之前有所减小，同时吸附剂可能因吸附量有限等原因无法一直吸附C2H4，因此p点后C2H4的也逐步增大，直至等于1，此时吸附剂不能再吸附两种物质，C正确；故答案选BC。 5．（2024·上海·高考真题）已知： ① ② ③ (1)以下能判断总反应达到平衡状态的是_______。 A．钙离子浓度保持不变 B．保持不变 C． D． (2)增大有利于珊瑚的形成，请解释原因 。 (3)已知的，为 。当 时，开始产生沉淀。 (4)根据如图，写出电极a的电极反应式 。 (5)关于上述电化学反应过程，描述正确的是_______。 A．该装置实现电能转化为化学能 B．电极b是负极 C．电子从电极a经过负载到电极b再经过水体回到电极a D．每参与反应时，转移电子 (6)解释在溶液中氧气的浓度变大后，为何有利于的除去，但不利于硝酸根的除去。 。 【答案】(1)AB (2)pH越大，即c（H+）越小，促进的平衡正向移动，即增大，方程式平衡正向移动，有利于生成CaCO3； (3) 4.2×10-3 (4) (5)B (6)氧气浓度变大后，O2在正极放电，使得硝酸根的去除率减小，等物质的量的O2得电子的数目大于，使得转移电子数增大，有机物的去除率增大 【详解】（1）A．钙离子浓度保持不变，说明此时，反应达到平衡，A符合题意； B．反应①中，即，K只与温度有关，保持不变，即保持不变，说明此时，反应达到平衡，B符合题意； C．CaCO3为固体，其浓度为常数，一般不用固体来表示化学反应速率，C不符合题意； D．不同物质表示正逆反应速率，且之比不等于化学计量数之比，说明正反应速率不等于逆反应速率，反应未达到平衡状态，D不符合题意； 故选AB； （2）pH越大，即c（H+）越小，促进的平衡正向移动，即增大，方程式平衡正向移动，有利于生成CaCO3； （3），，H2CO3的，；，即，； （4）电极a上得到电子变为N2，电极反应式为：； （5）A．由图可知，电极与负载相连接，该装置为原电池，能实现化学能到电能的转化，故A错误； B．电极b上（CH2O）失去电子变为CO2，电极b是负极，故B正确； C．电极a为正极，电极b为负极，电子从电极b经过负载到电极a，电子不会进入水体中，故C错误； D．电极b的电极反应式为：，每参与反应时，转移电子，故D错误； 故选B； （6）氧气浓度变大后，O2在正极放电，使得硝酸根的去除率减小，等物质的量的O2得电子的数目大于，使得转移电子数增大，有机物的去除率增大。 6．（2023·全国·高考真题）硫酸亚铁在工农业生产中有许多用途，如可用作农药防治小麦黑穗病，制造磁性氧化铁、铁催化剂等。回答下列问题： (1)在气氛中，的脱水热分解过程如图所示： 根据上述实验结果，可知 ， 。 (2)已知下列热化学方程式： 则的 。 (3)将置入抽空的刚性容器中，升高温度发生分解反应：(Ⅰ)。平衡时的关系如下图所示。时，该反应的平衡总压 、平衡常数 。随反应温度升高而 (填“增大”“减小”或“不变”)。 (4)提高温度，上述容器中进一步发生反应(Ⅱ)，平衡时 (用表示)。在时，，则 ， (列出计算式)。 【答案】(1) 4 1 (2)(a+c-2b) (3) 3 增大 (4) 46.26 【详解】（1）由图中信息可知，当失重比为19.4%时，转化为，则，解之得=4；当失重比为38.8%时，转化为，则，解之得y=1。 （2）① ② ③ 根据盖斯定律可知，①+③-②2可得，则(a+c-2b)。 （3）将置入抽空的刚性容器中，升高温度发生分解反应：(Ⅰ)。由平衡时的关系图可知,时，，则，因此，该反应的平衡总压3、平衡常数。由图中信息可知，随着温度升高而增大，因此，随反应温度升高而增大。 （4）提高温度，上述容器中进一步发生反应(Ⅱ)，在同温同压下，不同气体的物质的量之比等于其分压之比，由于仅发生反应(Ⅰ)时，则，因此，平衡时。在时，，则、，联立方程组消去，可得，代入相关数据可求出46.26，则，。 7．（2023·全国·高考真题）甲烷选择性氧化制备甲醇是一种原子利用率高的方法。回答下列问题： (1)已知下列反应的热化学方程式： ①         ②          反应③的 ，平衡常数 (用表示)。 (2)电喷雾电离等方法得到的(等)与反应可得。与反应能高选择性地生成甲醇。分别在和下(其他反应条件相同)进行反应，结果如下图所示。图中的曲线是 (填“a”或“b”。、时的转化率为 (列出算式)。    (3)分别与反应，体系的能量随反应进程的变化如下图所示(两者历程相似，图中以示例)。    (ⅰ)步骤Ⅰ和Ⅱ中涉及氢原子成键变化的是 (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。 (ⅱ)直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则与反应的能量变化应为图中曲线 (填“c”或“d”)。 (ⅲ)与反应，氘代甲醇的产量 (填“＞”“＜”或“=”)。若与反应，生成的氘代甲醇有 种。 【答案】(1) 或 (2) b (3) Ⅰ c < 2 【详解】（1）根据盖斯定律可知，反应③=(反应②-①)，所以对应；根据平衡常数表达式与热化学方程式之间的关系可知，对应化学平衡常数或，故答案为：；或； （2）根据图示信息可知，纵坐标表示-lg()，即与MO+的微粒分布系数成反比，与M+的微粒分布系数成正比。则同一时间内，b曲线生成M+的物质的量浓度比a曲线的小，证明化学反应速率慢，又因同一条件下降低温度化学反应速率减慢，所以曲线b表示的是300 K条件下的反应； 根据上述分析结合图像可知，、时-lg()=0.1，则=10-0.1，利用数学关系式可求出，根据反应可知，生成的M+即为转化的，则的转化率为；故答案为：b；； （3）(ⅰ)步骤Ⅰ涉及的是碳氢键的断裂和氢氧键的形成，步骤Ⅱ中涉及碳氧键形成，所以符合题意的是步骤Ⅰ； (ⅱ)直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则此时正反应活化能会增大，根据图示可知，与反应的能量变化应为图中曲线c； (ⅲ)与反应时，因直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，步骤Ⅰ的活化能增大，反应速率会变慢，则CH2DOD更难获得，故产率：<；根据反应机理可知，若与反应，生成的氘代甲醇可能为或共2种，故答案为：<；2。 8．（2023·北京·高考真题）尿素合成的发展体现了化学科学与技术的不断进步。 (1)十九世纪初，用氰酸银与在一定条件下反应制得，实现了由无机物到有机物的合成。该反应的化学方程式是 。 (2)二十世纪初，工业上以和为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步： ⅰ．和生成； ⅱ．分解生成尿素。    结合反应过程中能量变化示意图，下列说法正确的是 (填序号)。 a．活化能：反应ⅰ<反应ⅱ b．ⅰ为放热反应，ⅱ为吸热反应 c． (3)近年研究发现，电催化和含氮物质(等)在常温常压下合成尿素，有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。向一定浓度的溶液通至饱和，在电极上反应生成，电解原理如图所示。    ①电极是电解池的 极。 ②电解过程中生成尿素的电极反应式是 。 (4)尿素样品含氮量的测定方法如下。 已知：溶液中不能直接用溶液准确滴定。    ①消化液中的含氮粒子是 。 ②步骤ⅳ中标准溶液的浓度和消耗的体积分别为和，计算样品含氮量还需要的实验数据有 。 【答案】(1) (2)ab (3) 阳 (4) 样品的质量、步骤Ⅲ所加入溶液的体积和浓度 【详解】（1）根据原子守恒分析，二者反应生成尿素和氯化银，化学方程式是。答案为； （2）a．反应ⅰ的活化能是，反应ⅱ活化能是，，a项正确； b．从图中反应物和生成物能量的相对大小可看出反应ⅰ放热，反应ⅱ吸热，b项正确； c．总反应的：，c项错误； 故选ab。 （3）①电极b上发生失电子生成的氧化反应，是电解池的阳极。②a极硝酸根离子得电子转化为尿素，再结合酸性环境可分析出电极反应式为。答案为阳极；； （4）①尿素消化分解生成和，由于反应中存在浓，则消化液中含氮粒子为。②除了已知数据外，还需要的是样品的质量、步骤ⅲ所加入溶液的体积和浓度。答案为；样品的质量、步骤Ⅲ所加入H2SO4溶液的体积和浓度。 ( 2 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$