专题12 化学反应原理综合-【好题汇编】3年（2022-2024）高考1年模拟化学真题分类汇编（黑吉辽通用）

专题12 化学反应原理综合 1. （2024·黑吉辽卷）为实现氯资源循环利用，工业上采用催化氧化法处理废气：。将和分别以不同起始流速通入反应器中，在和下反应，通过检测流出气成分绘制转化率()曲线，如下图所示(较低流速下转化率可近似为平衡转化率)。 回答下列问题： （1）_______0(填“>”或“<”)；_______℃。 （2）结合以下信息，可知的燃烧热_______。 （3）下列措施可提高M点转化率的是_______(填标号) A. 增大的流速 B. 将温度升高 C. 增大 D. 使用更高效的催化剂 （4）图中较高流速时，小于和，原因是_______。 （5）设N点的转化率为平衡转化率，则该温度下反应的平衡常数_______(用平衡物质的量分数代替平衡浓度计算) （6）负载在上的催化活性高，稳定性强，和的晶体结构均可用下图表示，二者晶胞体积近似相等，与的密度比为1.66，则的相对原子质量为_______(精确至1)。 2. （2023·辽宁卷）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)。 3. （2022·辽宁卷）工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖，其反应为：。回答下列问题： （1）合成氨反应在常温下_______(填“能”或“不能”)自发。 （2）_______温(填“高”或“低”，下同)有利于提高反应速率，_______温有利于提高平衡转化率，综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素，工业常采用。 针对反应速率与平衡产率的矛盾，我国科学家提出了两种解决方案。 （3）方案一：双温-双控-双催化剂。使用双催化剂，通过光辐射产生温差(如体系温度为时，的温度为，而的温度为)。 下列说法正确的是_______。 a．氨气在“冷Ti”表面生成，有利于提高氨的平衡产率 b．在“热Fe”表面断裂，有利于提高合成氨反应速率 c．“热Fe”高于体系温度，有利于提高氨的平衡产率 d．“冷Ti”低于体系温度，有利于提高合成氨反应速率 （4）方案二：复合催化剂。 下列说法正确的是_______。 a．时，复合催化剂比单一催化剂效率更高 b．同温同压下，复合催化剂有利于提高氨的平衡产率 c．温度越高，复合催化剂活性一定越高 （5）某合成氨速率方程为：，根据表中数据，_______； 实验 1 m n p q 2 2m n p 2q 3 m n 0.1p 10q 4 m 2n p 2.828q 在合成氨过程中，需要不断分离出氨的原因为_______。 a．有利于平衡正向移动 b．防止催化剂中毒 c．提高正反应速率 （6）某种新型储氢材料的晶胞如图，八面体中心为M金属离子，顶点均为配体；四面体中心为硼原子，顶点均为氢原子。若其摩尔质量为，则M元素为_______(填元素符号)；在该化合物中，M离子的价电子排布式为_______。 1．（2024·辽宁沈阳二中五模）利用下列反应可减少排放，是实现“双碳”目标的途径之一。 I．   II．   III．   请回答： (1)反应I自发进行的条件是 。(填“高温”、“低温”或“任何温度”) (2)一定压强下，往某密闭容器中按投料比充入和反应达到平衡时，测得各组分的物质的量分数随温度变化的曲线如图所示。 ①下列说法正确的是 。 A．图中X、Y分别代表CO、 B．增大的比值，的平衡转化率增大 C．若容器内混合气体的密度不再随时间改变时，说明反应已达到平衡状态 D．250℃时，反应II的平衡常数K<1 ②体系中的物质的量分数受温度的影响不大，试分析原因 。 (3)在一定温度下，在一容积固定的密闭容器中充入1mol (g)和3mol (g)，仅发生反应I。起始时容器内气体的总压强为16p kPa，平衡时(g)的体积分数为30%，则该温度下反应I的平衡常数 (用含p的表达式表示)。(已知：用气体分压计算的平衡常数为，分压=总压×物质的量分数)。 (4)多相催化反应是在催化剂表面通过“扩散→吸附→反应→脱附”四个基本过程进行的。的平衡转化率随着浓度的增加先增大后减小，减小的原因是 。如图，我国学者发现T℃时，在铜催化剂上二氧化碳加氢的反应机理如下，其中反应II为慢反应，请画出反应能量变化图像。 2．（2024·辽宁三模）利用介孔限域催化温室气体加氢制甲醇，再通过甲醇制备燃料和化工原料等，是解决能源问题与实现双碳目标的主要技术之一，反应如下： i．   ii．   (1)稳定单质的焓(H)为0，有关物质的焓如表所示， 物质 焓 -394 -111 -242 。 (2)在5.0MPa下，将和在催化剂作用下进行反应i和ii．平衡时和CO选择性S[S(或CO)]及的转化率a随温度的变化如图所示。 ①表示平衡时的转化率的曲线是 (填“x”“y”或“z”)。 ②250℃时，平衡体系共有，则的平衡转化率= ，反应i的 (是以组分体积分数代替物质的量浓度表示的平衡常数，列计算式)。 ③p、q两点反应i的正反应速率大小： 。(填“>”“=”或“<”) (3)若只发生反应ii，反应的速率方程为，其中x表示相应气体的物质的量分数，为平衡常数(用平衡分压代替平衡浓度计算)，k为反应的速率常数。已知平衡后，此时反应ii的速率 (用含k的代数式表示)。 (4)我国科学者又进一步研究了在催化剂上加氢制甲醇的机理；其主反应历程如图所示。下列说法正确的是___________(填字母)。 A．二氧化碳加氢制甲醇的过程中原子利用率达100% B．带*标记的物质是该反应历程中的中间产物 C．第④步的反应式为 D．反应历程中只有键断裂，没有键断裂 3．（2024·辽宁朝阳三模）氢能是一种重要的绿色能源，在实现“碳中和”与“碳达峰”目标中起到重要作用。 Ⅰ．甲醇-水催化重整可获得氢气。 (1)表中数据是该反应中相关物质的标准摩尔生成焓数据(标准摩尔生成焓是指在298.15K、100kPa下由稳定态单质生成1mol化合物时的焓变)。 物质 0 -393.5 -241.8 -200.7 则 ，该反应在 (填“高温”“低温”或“任意温度”)下能自发进行。 Ⅱ．乙醇-水催化重整亦可获得，主要反应如下： 反应①：   反应②：   (2)向恒容密闭容器中充入1mol 和3mol 发生上述反应①和②，初始时体系压强为100kPa．平衡时的分布分数、的产率随温度的变化曲线如图所示。 ①为提高氢气的平衡产率，可采取的措施为 (写出2条)。 ②200℃以后，解释曲线a随温度变化趋势的原因： 。 ③温度为500℃时，反应经10min达到平衡，此时乙醇的转化率为60%，则0~10min内 ，该温度下，反应②的 (保留小数点后两位)。 (3)乙醇燃料电池(电极材料a和b均为惰性电极)广泛应用于微型电源、能源汽车、家用电源、国防等领域，工作原理如图所示，写出负极的电极反应式： ，当转移1.2mol电子时，正极消耗的氧气的体积为 L(标准状况下)。 4．（2024·辽宁实验中学五模）Ⅰ、CO2催化加氢制CH3OH的反应体系中，发生的主要反应有： ① ② ③ (1)③ (填“高温自发”“低温自发”或“任何温度下都自发”)，该反应中活化能 。(填“>”或“<”) (2)反应①，，(、只是温度的函数)。若该温度下的平衡常数K=10，则 。升高温度，增大的倍数 (填“大于”“小于”或“等于”)增大的倍数。 (3)一定压强下，往某密闭容器中按投料比充入H2和CO2，反应达到平衡时，测得各组分的物质的量分数随温度变化的曲线如图所示。 ①下列说法正确的是 。 A．恒温恒压时充入氦气，反应①、③的平衡均逆向移动，反应②不移动 B．增大的比值，H2的平衡转化率增大 C．图中X、Y分别代表CO、H2O D．体系中的CO2的物质的量分数随温度变化不大，原因是温度变化，反应①、②的平衡移动方向相反 ②在一定温度下，向恒容密闭容器中充入lnolCO2和3molH2，仅发生反应①。实验测得CH3OH的平衡分压与起始投料比[]的关系如图。起始时容器内气体的总压强为8pkPa，则b点时反应的平衡常数Kp= (用含p的表达式表示)。(已知：用气体分压计算的平衡常数为Kp，分压=总压×物质的量分数)。 Ⅱ、 (4)我国学者探究了BiIn合金催化剂电化学还原CO2生产HCOOH的催化性能及机理，并通过DFT计算催化剂表面该还原过程的物质的相对能量，如图所示(带“*”表示物质处于吸附态)，试从图分析，采用BiIn合金催化剂优于中金属Bi和单金属In催化剂的原因分别是 。 5．（2024·辽宁葫芦岛二模）三氯甲硅烷()是生产多晶硅的原料，工业合成体系中同时存在如下反应： 反应Ⅰ：   反应Ⅱ：   反应Ⅲ：   部分化学键的键能数据如表所示： 化学键 键能/() 318 431 360 436 回答下列问题： (1) 。 (2)压强与进料比都会影响的产率。下图甲为573K及不同压强下随的变化情况，由图甲可知最合适的进料比为 ，，上述反应达到平衡时在 (填、或)压强下最大，时，接近于零的原因是 。 (3)在一定条件下，向体积为VL的恒容密闭容器中加入一定量的和a，发生上述反应，达到平衡时，容器中为b，为c，此时的浓度为 (用含V、a、b、c的代数式表示，下同)，反应Ⅲ的平衡常数为 。 (4)忽略副反应，反应Ⅰ在不同催化剂作用下反应相同时间、的转化率随温度的变化如上图乙，下列说法正确的是_______(填序号)。 A．催化剂Ⅰ效果最佳，对应的平衡转化率最大 B．若，可以适当延长反应时间提高的转化率 C．c点转化率降低可能是因为温度过高，催化剂失去活性 D．平衡常数： 6．（2024·辽宁沈阳二中三模）甲醛(HCHO)在化工、医药、农药等方面有广泛的应用。利用甲醇一定条件下直接脱氢可制甲醛，涉及的反应如下： 反应I： 反应II： 已知：①平衡状态下，甲醛选择性；甲醛的收率。 ②几种物质的燃烧热如下表： 物质 燃烧热 -725.8 -563.6 -283.0 -285.8 回答下列问题： (1) ，HCHO的空间结构为 形。 (2)反应I、反应II的反应历程可表示为： 历程i：…… 历程ii： 历程iii： 历程iv： 写出历程i的反应方程式： 。 (3)将加入容积为2L的刚性密闭容器中，温度对平衡状态下的选择性和收率的影响如图所示： ①图中表示收率的是曲线 (填“I”或“II”)，判断的依据是 。 ②℃，反应进行到10min时达到平衡，此时的转化率为 ， ，反应I的平衡常数 。 7．（2024·辽宁三模）油、气发动机会产生CO和氮氧化物等污染气体，研究污染气体对环境的影响和减少污染气体的排放是重要的课题。回答下列问题： (1)研究表明污染气体能破坏臭氧层。 已知：      ①写出与作用产生和的热化学方程式 。 ②恒容密闭体系中发生①的反应，在相同时间，NO氧化率随值的变化以及随温度的变化曲线如图所示。NO氧化率随值增大而增大的主要原因是 。 (2)实验测得反应  的瞬时反应速率满足以下关系式：；，、为速率常数，受温度影响。 ③温度为时，在的恒容密闭容器中，投入和，达到平衡时为；当温度为且该反应达到平衡时，存在，则 (选填“大于”、“小于”或“等于”)。 ④研究发现该反应按如下步骤进行： 第一步：快速平衡    第二步：慢反应 其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡，第一步反应中：；。下列叙述正确的是 。 A．同一温度下，平衡时第一步反应的越大反应正向程度越大 B．第二步反应速率低，因而转化率也低 C．第二步的活化能比第一步的活化能低 D．整个反应的速率由第二步反应速率决定 (3)目前燃油汽车的排气管内部装有三元催化器，尾气中反应物或生成物浓度随温度变化如图2、图3所示。 ⑤请选择使用三元催化剂的最佳温度 ，并说明理由 。 ⑥为探究温度对催化剂催化效果的影响，将固定比例NO、CO混合气体，以一定流速发生  ，通过三元催化剂排气管，相同时间内测量尾气中NO的含量，得到脱氮率随温度变化如图所示，已知图中BC段为平衡状态，且平衡脱氮率为，，m、n为常数。下列说法错误的是 。 A．平衡脱氮率表达式中：， B．CD段处于平衡状态，因该反应正向放热，升温平衡逆向移动，故脱氮率降低 C．D点平衡脱氮率为 D．BA段因温度下降，催化剂活性降低，故平衡脱氮率下降 8．（2024·吉林一中模拟）反应I可用于在国际空间站中处理二氧化碳，同时伴有副反应II发生。 主反应I．   副反应Ⅱ．　　 (1)几种化学键的键能如表所示： 化学键 C—H H—H H—O C=O 键能/kJ·mol－1 413 436 463 745 则= kJ·mol-1。 (2)为了进一步研究上述两个反应，某小组在三个容积相同的刚性容器中，分别充入1molCO2和4molH2，在三种不同实验条件（见表）下进行两个反应，反应体系的总压强（p）随时间变化情况如图所示： 实验编号 a b c 温度/K T1 T2 T2 催化剂的比表面积/（m²/g） 80 80 40 ①T1 T2（填“>”“<”或“=”），曲线III对应的实验编号是 。 ②若在曲线II的条件下，10min达到平衡时生成1.4molH2O，则10min内反应的平均速率v（H2O）= kPa·min-1，反应II的平衡常数Kp= 。 (3)一定条件下反应1中存在相应的速率与温度关系如图所示。反应I的平衡常数K= （用含k1，k2的代数式表示）；图中A、B、C、D四个点中，能表示反应已达到平衡状态的是 。 9．（2024·吉林松原联考）催化氧化C2H6制取C2H4的新路径涉及以下反应： 反应Ⅰ：   反应Ⅱ：   回答下列问题： (1)计算反应的 (用含和的式子表示)。 (2)和按物质的量1∶1投料，在923K和保持总压恒定的条件下发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，研究催化剂X和催化剂Y对“氧化制”的影响，所得实验数据如表： 催化剂 转化率/% 转化率/% 催化剂X 19.0 37.6 催化剂Y 18.0 21.0 结合上述数据分析，催化氧化制备的最佳催化剂为 ，判断依据是 。 (3)若向绝热恒容容器中加入和，发生反应Ⅰ和反应Ⅱ.下列事实不能说明体系达到平衡状态的是_______(填选项字母)。 A． B．反应体系的平衡常数不变 C．容器内气体的密度不变 D．容器内气体的平均相对分子质量不变 (4)一定条件下，向容积为1.0L的密闭容器中通入2mol 和3mol 发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，的平衡转化率和平衡时的选择性随温度、压强的变化关系如图所示(已知：)。 ①压强 (填“>”或“<”)，理由是 。 ②压强为、温度为T K时，反应达平衡时，混合气体中 。 ③M点时，反应Ⅰ的平衡常数为 (保留2位有效数字)。 10．（2024·吉林东北师大附中模拟）“碳—化学”是指以碳单质或分子中含一个碳原子的物质(如CO、CO2、CH4、CH3OH等)为原料合成工业产品的化学工艺，对开发新能源和控制环境污染有重要意义。回答下列问题： (1)我国用铜基催化剂，由CO2加氢制甲醇已工业化，部分反应历程如图所示(带*微粒为催化剂表面的吸附物种，氢原子没有全部标出)，可知HCOOH*→CH2O*+OH*过程的焓变ΔH= eV(将结果补充完整，用含E3、E4、E5的代数式表示)。 (2)CH4—CO2催化重整技术制合成气是研究热点之一，具有广阔的市场前景、经济效益和社会意义，发生的主要反应如下： 主反应： 副反应： ①描述化学反应的平衡常数有三种方法：Kc、Kp和Kx(用平衡时气体的物质的量分数代替平衡浓度计算)。关于相同温度下以上两个反应的三种平衡常数说法正确的是 (用字母填空)。 A．副反应的三种平衡常数的数值相等 B．增大压强，主反应的Kx变小，副反应的Kx不变 C．若升高温度，两个反应的三种平衡常数均增大 D．向体系中充入H2，主反应的平衡常数均减小，副反应的平衡常数均增加 ②恒温恒压下，向起始体积为3L的容器中充入1molCO2、2molCO和2molH2，达到平衡，测得CO的物质的量为1.7mol，H2O的物质的量为0.1mol。平衡时的总体积为 。 ③该温度下，副反应的压强平衡常数 (保留三位有效数字)。 (3)在某刚性容器中充入n(CO2)：n(H2)=1：3的混合气体发生如下反应： 主反应： 副反应： 平衡时CO和CH3OH在含碳产物中物质的量百分数及CO2的转化率随温度的变化如图所示： ①表示平衡时CH3OH在含碳产物中物质的量百分数的曲线是 (填“a”或“b”) ②在250℃以下，升高温度，曲线c减小的原因是 。 ③250℃，CO2与H2的平衡转化率之比为 。 11．（2024·吉林通化三模）还原CO2是实现“双碱”经济的有效途径之一，涉及反应如下： Ⅰ：   Ⅱ：   回答下列问题： (1)物质的标准生成焓是指在标态和某温度下，由元素最稳定的单质生成1mol纯净物时的焓变。一些物质298K时的标准生成焓（）    物质 / -74.8 -110 -393.5 -286 0 (2)有利于提高CO平衡产率的条件是______（填标号）。 A．低温低压 B．低温高压 C．高温低压 D．高温高压 (3)反应Ⅰ的正、逆反应速率方程为：、，、符合阿伦尼乌斯公式（为活化能：T为温度：R、c为常数），实验测得的实验数据如图所示，则正反应的活化能 ，升高温度的值 （填“增大”“减小”或“不变”）。 (4)一定温度和压强下，重整反应中会因发生副反应而产生积碳，从而导致催化剂活性降低。若向容器中通入过量水蒸气可以清除积碳．反应的化学方程式为 ，的值 （填“增大”“减小”或“不变”）。 (5)在101kPa时，工业上按投料加入刚性密闭容器中，只发生Ⅰ、Ⅱ两个反应，和的平衡转化率与温度的关系如图所示．温度高于1200 K时，和的平衡转化率趋于相等的原因可能是 ；计算1000 K时反应Ⅱ的压强平衡常数 （计算结果保留3位有效数字，用平衡分压代替平衡浓度，分压=总压×物质的量分数）。 12．（2024·吉林四模）绿色能源是未来能源发展的重要方向，氢能是重要的绿色能源。 (1)氢气是一种环保的气体，不会污染大气且热值高。已知：H2O(g)=H2O(l)  ΔH=-44 kJ·mol-1，相关化学键的键能表示如下： 化学键 O=O H-H O-H 键能E/(kJ·mol-1) 497 436 463 表示氢气燃烧热的热化学方程式 。 (2)催化制氢是目前大规模制取氢气的方法之一：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)+H2(g)  ΔH=-41.2 kJ·mol-1。在T1℃时，将0.10 mol CO与0.40 mol H2O充入5 L的容器中，反应平衡后CO的物质的量分数x(CO)=0.12。 ①H2O的平衡转化率α1= %。 ②由T1℃时上述实验数据计算得到v正～x(CO)和v逆～x(H2)的关系可用图表示。当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为 (填字母)。 ③研究表明，一氧化碳催化变换反应的速率方程为：]，Kp为平衡常数，k为反应的速率常数，在气体组成和催化剂一定的情况下，反应速率与温度变化的关系曲线如图所示。温度升高时，CO催化变换反应的Kp (填“增大”“减小”或“不变”)，根据速率方程分析，T＞Tm时，v逐渐减小的原因是 。 (3)在国际空间站中可利用H2处理CO2，反应为：CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)，在一定条件下该反应存在：v正(H2)=k1·c4(H2)·c(CO2)，v逆(H2O)= k2·c2(H2O)·c(CH4)，可知k1·c4(H2)·c(CO2)=k2·c2(H2O)·c(CH4)，则该反应的平衡常数K= (用含k1，k2的代数式表示)。 (4)光催化H2O制H2技术也是研究热点。光催化材料还原H2O的机理如图所示，光照时，低能价带失去电子并产生空穴(h＋，具有强氧化性)。在低能价带上，H2O直接转化为O2的电极反应式为 。 13．（2024·黑龙江二模）环氧乙烷(，简称EO)是在有机合成中常用的试剂。EO常温下易燃易爆，其爆炸极限为3～100%。近年来，常用以乙烯、氧气、氮气混合气投料的乙烯氧化法制备EO。部分涉及反应为： 主反应： 副反应： (1)已知 ，则EO的燃烧热为 kJ⋅mol-1。 (2)在温度为T，压强为P0的环境下，欲提高乙烯的平衡转化率，需 体系中氮气分压(填“增大”或“减小”)。但在实际生产中并非如此，其可能原因是 。 (3)向温度为T，刚性容器中加入投料比为2∶3∶3的乙烯、氧气、氮气。已知平衡后： ，(其中二碳化合物为分子中含两个碳原子的化合物)。忽略其他反应，乙烯的平衡转化率为 ，副反应的平衡常数 为 (列出计算式即可)。 (4)以Ag为催化剂的反应机理如下： 反应Ⅰ：  慢 反应Ⅱ：  快 反应Ⅲ：  快 ①一定能够提高主反应反应速率的措施有 (填标号)。 A．降低温度    B．通入氦气    C．增大CO2浓度    D．增大浓度 ②加入1，2-二氯乙烷会发生。一定条件下，反应经过一定时间后，EO产率及选择性与1，2—二氯乙烷浓度关系如图。1，2—二氯乙烷能使EO产率先增加后降低的原因是 。 14．（2024·黑龙江大庆实验模拟）CO和NO都是有毒气体，但新的研究表明，它们都是生命体系气体信号分子，在人体内具有重要的生理作用，是高中阶段常见的气体。 回答下列问题：． (1)反应  是联合硝酸工业减少污染物排放的重要反应。该反应分为三步完成（都是双分子反应，即反应物都只有两种分子），前两步反应如下： 第1步：   第2步：   ①写出第3步反应的热化学方程式： 。 ②基元反应，正反应速率。的正反应速率，总反应速率，是平衡转化率，是瞬时转化率，k、、均为速率常数，受温度影响，温度升高，速率常数增大。 Ⅰ．复杂反应分为多步进行时，决定反应速率的是最 （填“快”或“慢”）的一步，3步基元反应中，活化能最高的一步是第 步。 Ⅱ．温度升高， （填“变大”、“变小”或“不变”）。在时，一系列温度下的总反应速率－时间曲线如图所示，分析图中曲线先升后降的原因： 。 (2)用FeO冶炼Fe的过程涉及如下反应： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： ①将FeO和CO放入恒容密闭容器中，下列事实能说明反应Ⅰ和Ⅱ均已达到平衡状态的是 （填选项字母）。 A．容器内气体的密度不再发生变化                B．CO的生成速率等于消耗速率 C．容器内气体总压强不再发生变化                D．容器内CO和的物质的量相等 ②在一个体积可变的容器中，维持温度1200K不变（此时反应Ⅰ的分压平衡常数）。压缩容器体积，达到新平衡时，CO的分压 （墳“变大”、“变小”或“不变”）。用压力传感器测得平衡时容器内压强为1200kPa，计算反应Ⅱ的分压平衡常数= kPa。 15．（2024·黑龙江哈三中五模）不仅是一种温室气体，也是一种来源广泛且廉价易得的碳资源，可通过热化学、电化学等方法再利用。 (Ⅰ)科学家通过如下反应利用合成甲醇： 已知： 回答下列问题： (1)计算上述合成甲醇反应的焓变 。 (2)科学研究中常用产物的时空收率(单位物质的量催化剂表面产物分子的平均生成速率)来衡量催化效果，在3MPa，时，不同Ni、Ga配比的催化剂下，测定甲醇时空收率随温度的变化曲线如图所示，甲醇时空收率随温度变化先增大后减小的原因是 。催化剂的最佳配比和反应温度是 。 (3)将等量和充入恒温恒容密闭容器中反应合成甲醇，已知该温度下反应的化学平衡常数，下列事实说明该反应已达平衡的是___________。 A．气体密度保持不变 B．与的生成速率相等 C．某时刻容器中 D．混合气体的平均相对分子质量不变 (Ⅱ)甲烷干重整反应可以将两类重要的温室气体和进行重整，涉及主要反应如下： 反应I： 反应Ⅱ： (4)恒温恒容密闭容器中，按投料，初始总压，达到平衡状态时测得转化率为，平衡总压为。计算该温度下反应Ⅰ的浓度平衡常数 。 (5)某研究小组为了评估甲烷干重整反应中不同催化剂的性能差异，在常压、催化剂作用下，按投料，不同温度下反应相同时间，测得的转化率(柱形图)和产物()如图所示。请分析产物随温度变化的原因(不考虑催化剂失活) 。 16．（2024·黑龙江三模）苯乙烯主要用作合成树脂、离子交换树脂及合成橡胶等的重要单体，也可用于制药、染料、农药以及选矿等行业。在催化剂作用下，苯乙烯可由乙苯直接脱氢或氧化脱氢制备。 反应Ⅰ（直接脱氢）： 反应Ⅱ（氧化脱氢）： 回答下列问题： (1)已知：① ② ③ 则反应的 ，若该反应的活化能（正）为，则该反应逆反应的活化能（逆）为 。 (2)对于反应，保持温度和压强不变，向一体积可变的密闭容器（起始体积为）中分别通入为的混合气体，直接脱氢过程中转化率随时间变化如图所示： ①充入的目的是 。 ②内反应速率最慢的混合气对应图中曲线 （填“a”“b”或“c”）。 (3)在温度下，将和加入恒容的密闭容器中，发生反应Ⅰ、反应Ⅱ，测得的转化率及体系内的压强随时间的变化关系如图所示（忽略温度对压强、催化剂的影响）： ① （填“<”或“>”）。 ②温度下，反应Ⅰ的分压平衡常数 （保留小数点后一位，为用平衡分压表示的平衡常数，即用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）。 (4)含苯乙烯的废水的排放会对环境造成严重的污染，现采用电解法进行处理，其工作原理如图所示（电解液是含苯乙烯和硫酸的废水，），已知：（羟基自由基）具有很强的氧化性，可以将苯乙烯氧化成和。 ①M连接电源的 （填“正极”或“负极”）。 ②苯乙烯被氧化的化学反应方程式为 。 17．（2024·黑龙江牡丹江一模）低碳烯烃是重要的化工原料，广泛用于生产塑料、溶剂、药物、化妆品等。低碳烯烃主要是指乙烯、丙烯等。 Ⅰ. 利用CO2和H2可生产乙烯。 反应I：2CO2(g)+6H2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g) ∆H1=-246. 4kJ/mol 反应Ⅱ：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)       ∆H2=-166. 8kJ/mol (1)某催化剂作用下，在恒容密闭容器中充入lmolCO2和3molH2，体系中主要发生反应I和Ⅱ。经一段时间后测得两种烃的物质的量随温度的变化如图所示，该催化剂在500℃时主要选择反应 (填“I”或Ⅱ”)；840℃之后，C2H4产量下降的可能原因是 。 520℃时乙烯的选择性为 %(乙烯的选择性= ×100%，保留3位有效数字)。 Ⅱ. 富含硼氧活性位点的热稳定层柱状框架类材料可助力丙烷氧化脱氢。 发生反应：C3H8 (g)CH3CH=CH2(g) + H2(g) ∆H＞0 (2)丙烷氧化脱氢反应在不同温度下达到平衡，在总压强分别为p1和p2时，测得丙烷及丙烯的物质的量分数如图所示。 ①b、c代表 (填“丙烷”或“丙烯”)，p2 (填“大于”“小于”或“等于”)p1。 ②若将Q点对应反应容器先恒压升温后等温增大容器体积，重新达到平衡状态，丙烷的物质的量分数可能是图中E、F、G、H中的 点。 ③恒压p1下，下列物理量中图中G点大于H点的是 A．对应温度的平衡常数     B．丙烷的转化率    C．逆反应速率             D．平均摩尔质量 ④起始时充入一定量丙烷，在恒压P1=0. 5 MPa条件下发生反应，Q点对应温度下该反应的平衡常数KP= MPa。 18．（2024·黑龙江哈九中模拟）以和为原料制备甲醇是实现资源化利用的方式之一，反应原理为： 反应Ⅰ：。 已知：      回答下列问题： (1)计算上述合成甲醇反应的焓变 。合成过程中借助高分子选择性吸水膜可有效提高平衡利用率，其原因是 。 (2)关于反应Ⅰ的说法，正确的是 。 A．有利于减少碳排放，实现碳中和 B．降低温度可提高含量，工业生产时应控制温度越低越好 C．当气体密度保持不变时，反应一定达到平衡状态 (3)在恒压密闭容器中通入和的混合气体制备甲醇。过程中测得甲醇的时空收率（STY）（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（T）变化如下表： ①该反应最适宜的温度是 ℃。 ②随着温度升高，反应速率加快，甲醇的时空收率增大。继续升高温度，甲醇的时空收率反而降低的原因可能是 。 ③220℃时，氢气的平均反应速率为 。 (4)催化加氢制甲醇过程中，存在竞争的副反应主要是：   在恒温、压强为p的反应条件中，和反应并达到平衡状态，平衡转化率为20％，甲醇选择性为50％，该温度下主反应的平衡常数 。（列出计算式即可，用平衡分压代替平衡浓度，分压＝总压×物质的量分数，甲醇的选择性％） 19．（2024·黑龙江齐齐哈尔三模）铁的化合物在工业生产中具有重要的应用。以硅酸铁作为载氧体实现甲烷部分氧化，发生的主要反应有： i．； ii．； iii． iv. 回答下列问题： (1)在元素周期表中，Fe元素位于 区(填“s”“p”“d”或“ds”)。 (2)反应i (填“能”或“不能”)在高温条件下自发进行。反应ii的正反应活化能 (填“大于”“小于”或“等于”)逆反应活化能。 (3)反应的 。 (4)在恒温恒容条件下，仅发生反应i，下列说法不能表明反应i已达到化学平衡的是___________(填标号)。 A．相同时间内，气态反应物有键断裂的同时气态产物有键生成 B．容器中气体的密度不再变化 C．固体中所含氧元素的质量分数不再变化 D．容器中气体的平均相对分子质量不再变化 (5)载氧体为转化为氧化物提供氧原子，与物质的量之比是影响转化为合成气的重要因素。在下，向密闭容器投入发生上述反应，不同对部分物种的平衡量的影响如图所示。的选择性(S)公式如下：，。 ①若要生成更多的合成气，最适宜的值为 (填标号)。 A．1.5    B．0.45    C．0.38    D．0.3 ②当平衡转化率为98%时，测得体系中，则 %(保留1位小数)。 (6)在恒压密闭容器中，加入甲烷和水蒸气各，一定条件下发生反应：。测得平衡时的体积分数与温度、压强的关系如图所示。 ①压强 (填“大于”“小于”或“等于”)。 ②温度为、压强为，时，N点表示的正、逆反应速率 (填“大于”“小于”或“等于”)。 ③时该反应的压强平衡常数 (用含的代数式表示)。 20．（2024·黑龙江三模）一碳化学是化学反应过程中反应物只含一个碳原子的反应，一碳化学是从一碳氢化反应开始的，甲烷、一氧化碳是常见的一碳化学的原料。已知反应： i． ii． iii． (1)工业制取炭黑的方法之一是将甲烷隔绝空气加热到1300℃进行裂解，该反应的热化学方程式为 ；反应i的正反应活化能为，则逆反应的活化能为 。 (2)向容积固定为的密闭容器内充入和，保持250℃发生反应iii，用压力计监测反应过程中容器内压强的变化如表： 反应时间 0 5 10 15 20 25 30 压强 p x ①从开始到时，以CO浓度变化表示的平均反应速率 。 ②反应达到平衡的时间段是 (填“”或“”)min；该温度下，反应iii的平衡常数 。 ③平衡后，下列措施中能使增大的有 (填字母)。 a．升高温度    b．充入氦气    c．再充入    d．使用催化剂 (3)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，体系的能量随反应进程的变化如图所示： ①已知：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“a”或“b”)。 ②若与反应，生成的氘代甲醇有 种。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题12 化学反应原理综合 1. （2024·黑吉辽卷）为实现氯资源循环利用，工业上采用催化氧化法处理废气：。将和分别以不同起始流速通入反应器中，在和下反应，通过检测流出气成分绘制转化率()曲线，如下图所示(较低流速下转化率可近似为平衡转化率)。 回答下列问题： （1）_______0(填“>”或“<”)；_______℃。 （2）结合以下信息，可知的燃烧热_______。 （3）下列措施可提高M点转化率的是_______(填标号) A. 增大的流速 B. 将温度升高 C. 增大 D. 使用更高效的催化剂 （4）图中较高流速时，小于和，原因是_______。 （5）设N点的转化率为平衡转化率，则该温度下反应的平衡常数_______(用平衡物质的量分数代替平衡浓度计算) （6）负载在上的催化活性高，稳定性强，和的晶体结构均可用下图表示，二者晶胞体积近似相等，与的密度比为1.66，则的相对原子质量为_______(精确至1)。 【答案】（1） ①. ＜ ②. 360℃ （2）-258.8 （3）BD （4）流速过快，反应物分子来不及在催化剂表面接触而发生反应，导致转化率下降，同时，T3温度低，反应速率低，故单位时间内氯化氢的转化率低。 （5）6 （6）101 【解析】（1）反应前后的气体分子数目在减小，所以该反应 <0，该反应为放热反应，由于在流速较低时的转化率视为平衡转化率，所以在流速低的时候，温度越高，HCl的转化率越小，故T1代表的温度为440℃，T3为360℃。 （2）表示氢气燃烧热的热化学方程式为④，设①，②，③ ，则，因此氢气的燃烧热－57.2kJ/mol－184.6kJ/mol－44kJ/mol=-258.8 （3）A．增大HCl的流速，由图像可知，HCl的转化率在减小，不符合题意； B．M对应温度为360℃，由图像可知，升高温度，HCl的转化率增大，符合题意； C．增大n(HCl):n(O2)，HCl的转化率减小，不符合题意； D．使用高效催化剂，可以增加该温度下反应速率，使单位时间内HCl的转化率增加，符合题意； 故选BD。 （4）图中在较高流速下，T3温度下的转化率低于温度较高的T1和T2，主要是流速过快，反应物分子来不及在催化剂表面接触而发生反应，导致转化率下降，同时，T3温度低，反应速率低，故单位时间内氯化氢的转化率低。 （5）由图像可知，N点HCl的平衡转化率为80%，设起始n(HCl)=n(O2)=4mol，可列出三段式 则。 （6）由于二者的晶体结构相似，体积近似相等，则其密度之比等于摩尔质量之比。故，则Ru的相对原子质量为101。 2. （2023·辽宁卷）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） ①. CuO ②. SO3 （2） ①. 催化剂 ②. 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） ①. cd ②. d ③. 【解析】（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。 3. （2022·辽宁卷）工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖，其反应为：。回答下列问题： （1）合成氨反应在常温下_______(填“能”或“不能”)自发。 （2）_______温(填“高”或“低”，下同)有利于提高反应速率，_______温有利于提高平衡转化率，综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素，工业常采用。 针对反应速率与平衡产率的矛盾，我国科学家提出了两种解决方案。 （3）方案一：双温-双控-双催化剂。使用双催化剂，通过光辐射产生温差(如体系温度为时，的温度为，而的温度为)。 下列说法正确的是_______。 a．氨气在“冷Ti”表面生成，有利于提高氨的平衡产率 b．在“热Fe”表面断裂，有利于提高合成氨反应速率 c．“热Fe”高于体系温度，有利于提高氨的平衡产率 d．“冷Ti”低于体系温度，有利于提高合成氨反应速率 （4）方案二：复合催化剂。 下列说法正确的是_______。 a．时，复合催化剂比单一催化剂效率更高 b．同温同压下，复合催化剂有利于提高氨的平衡产率 c．温度越高，复合催化剂活性一定越高 （5）某合成氨速率方程为：，根据表中数据，_______； 实验 1 m n p q 2 2m n p 2q 3 m n 0.1p 10q 4 m 2n p 2.828q 在合成氨过程中，需要不断分离出氨的原因为_______。 a．有利于平衡正向移动 b．防止催化剂中毒 c．提高正反应速率 （6）某种新型储氢材料的晶胞如图，八面体中心为M金属离子，顶点均为配体；四面体中心为硼原子，顶点均为氢原子。若其摩尔质量为，则M元素为_______(填元素符号)；在该化合物中，M离子的价电子排布式为_______。 【答案】（1）能 （2） ①. 高 ②. 低 （3）ab （4）a （5） ①. -1 ②. a （6） ①. Fe ②. 3d6 【解析】（1），则∆G=∆H-T∆S=(-92.4+0.2×298) kJ∙mol-1=-32.4 kJ∙mol-1＜0，所以合成氨反应在常温下能自发进行。答案为：能； （2）温度越高，反应速率越快，所以高温有利于提高反应速率；因为正反应为放热反应，所以低温有利于提高平衡转化率。答案为：高；低； （3）a．因为正反应为放热反应，所以低温有利于平衡正向移动，氨气在“冷Ti”表面生成，有利于提高氨的平衡产率，a正确； b．温度升高，反应速率加快，所以在“热Fe”表面断裂，有利于提高合成氨反应速率，b正确； c．合成氨反应的正反应为放热反应，“热Fe”高于体系温度，不利于提高氨的平衡产率，c不正确； d．温度升高，可提高合成氨反应的速率，所以“冷Ti”低于体系温度，不利于提高合成氨反应速率，d不正确； 故选ab。答案为：ab； （4）a．从图中可以看出，时，复合催化剂比单一催化剂的反应速率快，催化效率更高，a正确； b．催化剂只能改变反应速率，不能改变平衡产率，所以同温同压下，复合催化剂不能提高氨的平衡产率，b不正确； c．虽然图中显示温度高反应速率快，但温度高到一定程度后，复合催化剂活性就可能不变或变低，c不正确； 故选a。答案为：a； （5）选择实验1和3进行分析，此时，则γ=-1； a．在合成氨过程中，需要不断分离出氨，有利于平衡正向移动，a正确； b．氨是在该催化剂的催化作用下生成，不会使催化剂中毒，b不正确； c．分离出氨，根据速率方程，氨的浓度是分母，浓度越小，速率越快，所以提高正反应速率，c正确； 故选a。答案为：-1；ac； （6）从图中信息可以进行以下计算：含黑球的数目为=4，含白球的数目为8，则黑球与白球的个数比为1:2。黑球的化学式为，白球的化学式为。从而得出M+17×6+15×2=188，M=56，则M元素为Fe；在该化合物中，Fe2+的价电子排布式为3d6。答案为：Fe；3d6。 1．（2024·辽宁沈阳二中五模）利用下列反应可减少排放，是实现“双碳”目标的途径之一。 I．   II．   III．   请回答： (1)反应I自发进行的条件是 。(填“高温”、“低温”或“任何温度”) (2)一定压强下，往某密闭容器中按投料比充入和反应达到平衡时，测得各组分的物质的量分数随温度变化的曲线如图所示。 ①下列说法正确的是 。 A．图中X、Y分别代表CO、 B．增大的比值，的平衡转化率增大 C．若容器内混合气体的密度不再随时间改变时，说明反应已达到平衡状态 D．250℃时，反应II的平衡常数K<1 ②体系中的物质的量分数受温度的影响不大，试分析原因 。 (3)在一定温度下，在一容积固定的密闭容器中充入1mol (g)和3mol (g)，仅发生反应I。起始时容器内气体的总压强为16p kPa，平衡时(g)的体积分数为30%，则该温度下反应I的平衡常数 (用含p的表达式表示)。(已知：用气体分压计算的平衡常数为，分压=总压×物质的量分数)。 (4)多相催化反应是在催化剂表面通过“扩散→吸附→反应→脱附”四个基本过程进行的。的平衡转化率随着浓度的增加先增大后减小，减小的原因是 。如图，我国学者发现T℃时，在铜催化剂上二氧化碳加氢的反应机理如下，其中反应II为慢反应，请画出反应能量变化图像。 【答案】(1)低温 (2)CD 温度升高反应I左移，温度升高反应II右移，且对体积分数的影响程度接近 (3) (4) 浓度继续增加，会造成催化剂表面的吸附率下降 【解析】（1）由盖斯定律可知，反应I=反应II+反应III，，如果使反应自发进行，则G=H-TS小于0，由题干可知，反应Ⅰ的小于0，S小于0，所以T应该是低温。 （2）①A．反应1和反应3为放热反应，升温时甲醇的物质的量分数应减小，反应2为吸热反应，升温时CO的物质的量分数应变大，按投料比充入H2和CO2，导致水蒸气减小幅度小于甲醇，所以X代表CO，Y代表甲醇，Z代表水，故A错误； B．增大的的比值，H2的平衡转化率应该减小，故B错误； C．，气体质量不变，体积变化，密度是个变化量，混合气体的密度不再改变时，说明反应已达到平衡状态，故C正确； D．平衡常数K=，通过图像可以得到，分子小于分母，K<1，故D正确； 故答案为：CD； ②根据方程式可知，反应Ⅰ消耗CO2，反应Ⅱ逆向生成CO2，最终CO2的物质的量的分数与上下两个反应进行的程度有关，反应Ⅰ放热，反应Ⅱ吸热，温度变化时，2个反应移动方向相反，导致体系中的CO2物质的量分数受温度的影响不大；答案：温度升高反应Ⅰ左移，温度升高反应Ⅱ右移，且对CO2体积分数的影响程度接近。 （3）一定温度下，密闭容器，充入1 mol CO2(g)和3mol H2(g)，起始时容器内气体的总压强为16pkPa，平衡时CH3OH(g)的体积分数为30%，假设CO2(g)变化量为X， 则平衡时CH3OH(g)物质的量X，总物质的量4-2X，=30%，得到，X=0.75，总物质的量为2.5mol，根据PV=nRT，得平衡时总压强为10p kPa，H2O压强3pkPa，CH3OH压强3pkPa，CO2压强1pkPa和 H2压强3pkPa（分压=总压×物质的量分数），得Kp=。 （4） H2浓度的适度增加，会提高催化剂表面H2的浓度，浓度过大会影响CO2的吸附效果，所以H2浓度的增加，CO2的平衡转换率增大；H2浓度继续增加，会造成催化剂表面CO2的吸附率下降；由题可知，反应Ⅱ为慢反应，即所需活化能较大，反应Ⅱ为快反应，即所需活化能较小，可以得到所示图像：。 2．（2024·辽宁三模）利用介孔限域催化温室气体加氢制甲醇，再通过甲醇制备燃料和化工原料等，是解决能源问题与实现双碳目标的主要技术之一，反应如下： i．   ii．   (1)稳定单质的焓(H)为0，有关物质的焓如表所示， 物质 焓 -394 -111 -242 。 (2)在5.0MPa下，将和在催化剂作用下进行反应i和ii．平衡时和CO选择性S[S(或CO)]及的转化率a随温度的变化如图所示。 ①表示平衡时的转化率的曲线是 (填“x”“y”或“z”)。 ②250℃时，平衡体系共有，则的平衡转化率= ，反应i的 (是以组分体积分数代替物质的量浓度表示的平衡常数，列计算式)。 ③p、q两点反应i的正反应速率大小： 。(填“>”“=”或“<”) (3)若只发生反应ii，反应的速率方程为，其中x表示相应气体的物质的量分数，为平衡常数(用平衡分压代替平衡浓度计算)，k为反应的速率常数。已知平衡后，此时反应ii的速率 (用含k的代数式表示)。 (4)我国科学者又进一步研究了在催化剂上加氢制甲醇的机理；其主反应历程如图所示。下列说法正确的是___________(填字母)。 A．二氧化碳加氢制甲醇的过程中原子利用率达100% B．带*标记的物质是该反应历程中的中间产物 C．第④步的反应式为 D．反应历程中只有键断裂，没有键断裂 【答案】(1) (2) z ＜ (3) (4)BC 【解析】（1）焓变为生成物与反应物焓值差，根据题干信息，稳定单质的焓(H)为0，结合各物质含可知， （2）①反应i为放热反应，反应ii为吸热反应，升高温度，反应i逆向移动，反应ii正向移动，二氧化碳转化率受两个反应影响，温度高于250℃时，以反应ii为主，随温度升高，平衡正向移动，温度低于250℃时，以反应i为主，随温度升高，平衡逆向移动，所以表示平衡时的转化率的曲线是z； ②250℃时，平衡体系共有，结合图像可知，选择性，说明此时，其平衡转化率：；，，平衡时二氧化碳物质的量：4mol，氢气物质的量：14mol，水物质的量：1mol，一氧化碳物质的量：0.5mol，甲醇物质的量0.5mol，总物质的量：20mol，则； ③根据图像，p点位于曲线y之上，q点位于曲线y之下，则p、q两点反应i的正反应速率大小：； （3），； （4）A．二氧化碳加氢制甲醇反应：，原子利用率小于100％，A错误； B．根据反应历程图可知，带*标记的物质在反应过程中最终被消耗，则表示中间产物，B正确； C．根据反应历程图可知，第④步的反应式为，C正确； D．根据反应①可知反应过程中碳氧双键中的键断裂，D错误。 3．（2024·辽宁朝阳三模）氢能是一种重要的绿色能源，在实现“碳中和”与“碳达峰”目标中起到重要作用。 Ⅰ．甲醇-水催化重整可获得氢气。 (1)表中数据是该反应中相关物质的标准摩尔生成焓数据(标准摩尔生成焓是指在298.15K、100kPa下由稳定态单质生成1mol化合物时的焓变)。 物质 0 -393.5 -241.8 -200.7 则 ，该反应在 (填“高温”“低温”或“任意温度”)下能自发进行。 Ⅱ．乙醇-水催化重整亦可获得，主要反应如下： 反应①：   反应②：   (2)向恒容密闭容器中充入1mol 和3mol 发生上述反应①和②，初始时体系压强为100kPa．平衡时的分布分数、的产率随温度的变化曲线如图所示。 ①为提高氢气的平衡产率，可采取的措施为 (写出2条)。 ②200℃以后，解释曲线a随温度变化趋势的原因： 。 ③温度为500℃时，反应经10min达到平衡，此时乙醇的转化率为60%，则0~10min内 ，该温度下，反应②的 (保留小数点后两位)。 (3)乙醇燃料电池(电极材料a和b均为惰性电极)广泛应用于微型电源、能源汽车、家用电源、国防等领域，工作原理如图所示，写出负极的电极反应式： ，当转移1.2mol电子时，正极消耗的氧气的体积为 L(标准状况下)。 【答案】(1) +49 高温 (2) 减小体系的压强、分离出CO2 升高温度，反应②正向进行程度大于反应①正向进行程度，COx中CO2的含量降低 1.5 0.60 (3) 6.72 【解析】（1）①CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g) ΔH==；故答案为+49； ②,时反应能自发进行，CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g) ΔH>0，ΔS>0，故高温有利于反应自发进行；故答案为高温； （2）①为提高氢气的平衡产率，反应①平衡需向正反应方向移动，反应②平衡向逆反应方向移动，可以减小体系压强或分离出CO2；故答案为减小体系压强 分离出CO2； ②曲线b对应平衡时氢气的产率，曲线a对应平衡时CO2的分布分数，曲线C对应平衡时CO的分布分数；由图知200℃以后a曲线随温度的升高呈现降低趋势，说明CO2的分布分数随温度升高而降低，其原因在于升高温度反应②正向进行程度大于反应①正向进行程度，COx中CO2的含量降低；故答案为：升高温度反应②正向进行程度大于反应①正向进行程度，COx中CO2的含量降低； ③温度为500℃时，反应经10min达到平衡，此时乙醇的转化率为60%，依据反应①列三段式如下： 500℃，由图知δ(CO2)= δ(CO)=50%，说明平衡时n(CO2)= n(CO)=0.6mol；依据反应②列三段式如下： 得出平衡时n(C2H5OH)=0.4mol，n(H2)=3mol，n(H2O)=1.8mol，n(CO2)= n(CO)=0.6mol；总物质的量n（平衡）=6.4mol。起始时总物质的量n（起始）=4mol，p（起始）=100kPa,,；恒温恒容时，压强比等于物质的量比，故p（平衡）=，平衡时分压分别为，，，，，故答案为：1.5； ④反应②的，故答案为：0.60； （3）①乙醇燃料电池中乙醇在负极反应，失电子，生成二氧化碳和水，电极反应式为：；故答案为：； ②乙醇燃料电池中氧气在正极反应，得电子，电极反应式为：，当转移1.2mol电子时，正极消耗的氧气0.3mol，标准状况下体积为0.3mol×22.4L/mol=6.72L；故答案为：6.72。 4．（2024·辽宁实验中学五模）Ⅰ、CO2催化加氢制CH3OH的反应体系中，发生的主要反应有： ① ② ③ (1)③ (填“高温自发”“低温自发”或“任何温度下都自发”)，该反应中活化能 。(填“>”或“<”) (2)反应①，，(、只是温度的函数)。若该温度下的平衡常数K=10，则 。升高温度，增大的倍数 (填“大于”“小于”或“等于”)增大的倍数。 (3)一定压强下，往某密闭容器中按投料比充入H2和CO2，反应达到平衡时，测得各组分的物质的量分数随温度变化的曲线如图所示。 ①下列说法正确的是 。 A．恒温恒压时充入氦气，反应①、③的平衡均逆向移动，反应②不移动 B．增大的比值，H2的平衡转化率增大 C．图中X、Y分别代表CO、H2O D．体系中的CO2的物质的量分数随温度变化不大，原因是温度变化，反应①、②的平衡移动方向相反 ②在一定温度下，向恒容密闭容器中充入lnolCO2和3molH2，仅发生反应①。实验测得CH3OH的平衡分压与起始投料比[]的关系如图。起始时容器内气体的总压强为8pkPa，则b点时反应的平衡常数Kp= (用含p的表达式表示)。(已知：用气体分压计算的平衡常数为Kp，分压=总压×物质的量分数)。 Ⅱ、 (4)我国学者探究了BiIn合金催化剂电化学还原CO2生产HCOOH的催化性能及机理，并通过DFT计算催化剂表面该还原过程的物质的相对能量，如图所示(带“*”表示物质处于吸附态)，试从图分析，采用BiIn合金催化剂优于中金属Bi和单金属In催化剂的原因分别是 。 【答案】(1) 低温自发 < (2) 10 小于 (3) D (4)相对于单金属Bi催化剂，BiIn合金催化剂能够促进CO2的吸附，增强对*OCHO中间体的吸附；相对于单金属In催化剂，BiIn合金催化剂能够降低*OCHO脱附形成*HCOOH的能垒 【解析】（1）根据盖斯定律可知，反应③=反应②-反应①，反应③，则反应在低温自发；由于反应③为放热反应，则活化能<； （2）当反应达到平衡时，，，则=10；反应①为放热反应，升高温度，化学平衡常数减小，增大的倍数小于增大的倍数； （3）①A．恒温恒压时充入氦气，相当于反应物生成物的分压减小，反应①、③的平衡均逆向移动，反应物浓度变化，反应②平衡也发生改变，A错误；B．增大的比值，H2的平衡转化率减小，B错误；C．反应图①、②、③分别为放热、吸热、放热反应，升高温度分别向逆向、正向、逆向移动 ，故CO物质的量分数在增加的为X曲线，CH3OH和H2O在减少，且CH3OH减少更多，CH3OH为曲线Y，H2O为曲线Z，C错误； D．体系中的CO2的物质的量分数随温度变化不大，原因是温度变化，反应①、②的平衡移动方向相反，D正确；故选D。 ②反应①，设反应由起始到达到平衡时CO2转化的物质的量为ymol，根据c点列三段式： ，恒温恒容下，压强与物质的量成正比，，解得y=0.5，平衡时CO2、H2、CH3OH、H2O物质的量依次为0.5mol、1.5mol、0.5mol、0.5mol，CH3OH分压为pKPa，则p（CO2）= p（CH3OH）= p（H2O）=pKPa，p（H2）=pKPa×3=3pKPa，则平衡常数Kp== （4）相对于单金属Bi催化剂，BiIn合金催化剂能够促进CO2的吸附，增强对*OCHO中间体的吸附；相对于单金属In催化剂，BiIn合金催化剂能够降低*OCHO脱附形成*HCOOH的能垒 5．（2024·辽宁葫芦岛二模）三氯甲硅烷()是生产多晶硅的原料，工业合成体系中同时存在如下反应： 反应Ⅰ：   反应Ⅱ：   反应Ⅲ：   部分化学键的键能数据如表所示： 化学键 键能/() 318 431 360 436 回答下列问题： (1) 。 (2)压强与进料比都会影响的产率。下图甲为573K及不同压强下随的变化情况，由图甲可知最合适的进料比为 ，，上述反应达到平衡时在 (填、或)压强下最大，时，接近于零的原因是 。 (3)在一定条件下，向体积为VL的恒容密闭容器中加入一定量的和a，发生上述反应，达到平衡时，容器中为b，为c，此时的浓度为 (用含V、a、b、c的代数式表示，下同)，反应Ⅲ的平衡常数为 。 (4)忽略副反应，反应Ⅰ在不同催化剂作用下反应相同时间、的转化率随温度的变化如上图乙，下列说法正确的是_______(填序号)。 A．催化剂Ⅰ效果最佳，对应的平衡转化率最大 B．若，可以适当延长反应时间提高的转化率 C．c点转化率降低可能是因为温度过高，催化剂失去活性 D．平衡常数： 【答案】(1)-47 (2) 3 p3 过量的HCl与SiHCl3发生反应Ⅲ，使SiHCl3几乎全部转化为SiCl4；或当g≥4时主要发生反应Ⅱ，产物主要是SiCl4 (3) (4)BC 【解析】（1）化学反应焓变ΔH=反应物的键能和-生成物的键能和，ΔH3=(318+3×360+431-4×360-436) kJ⋅mol-1=-47kJ⋅mol-1； （2）由图可知相同条件下，g=3时，η最大，因此最合适的进料比为3； 在g相同时，压强p3下最大； g≥4时，主要发生反应Ⅲ，SiHCl3几乎完全转化为SiCl4，η接近于零； （3）根据H原子守恒可知平衡后HCl的物质的量为：(a-b-2c)mol，此时HCl的浓度为；根据Cl原子守恒可得：(a-b-2c)+3b+4n(SiCl4)=a，n(SiCl4)=mol，反应Ⅲ的平衡常数K=； （4）A．催化剂只能改变反应速率，不影响化学平衡，故不能改变HCl的平衡转化率，故A错误； B．v正>v逆说明反应未达到平衡，正向进行，因此，延长反应时间会继续消耗HCl，使其转化率增大，故B正确； C．该图表示的为相同时间内的转化率，未必是平衡转化率，故c点HCl转化率降低可能是因为温度过高，催化剂失去活性，反应速率减慢，故C正确； D．该反应为放热反应，温度升高K减小，则K(a)>K(b)，故D错误； 故选BC。 6．（2024·辽宁沈阳二中三模）甲醛(HCHO)在化工、医药、农药等方面有广泛的应用。利用甲醇一定条件下直接脱氢可制甲醛，涉及的反应如下： 反应I： 反应II： 已知：①平衡状态下，甲醛选择性；甲醛的收率。 ②几种物质的燃烧热如下表： 物质 燃烧热 -725.8 -563.6 -283.0 -285.8 回答下列问题： (1) ，HCHO的空间结构为 形。 (2)反应I、反应II的反应历程可表示为： 历程i：…… 历程ii： 历程iii： 历程iv： 写出历程i的反应方程式： 。 (3)将加入容积为2L的刚性密闭容器中，温度对平衡状态下的选择性和收率的影响如图所示： ①图中表示收率的是曲线 (填“I”或“II”)，判断的依据是 。 ②℃，反应进行到10min时达到平衡，此时的转化率为 ， ，反应I的平衡常数 。 【答案】(1)+128.8kJ/mol 平面三角形 (2) (3) II CH3OH分解反应为可逆反应，原料中CH3OH的物质的量大于消耗CH3OH的物质的量，转化为甲醛的CH3OH的物质的量与产品中甲醛的物质的量相等 80% 0.02 mol/(L·min) 3 【解析】（1）由表格数据可得如下热化学方程式：①CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=—725.8kJ/mol、②CO(g)+O2(g)=CO2(g)△H=—283.0kJ/mol、③H2(g)+O2(g)= H2O(l)△H=—285.8kJ/mol，由盖斯定律可知，反应①—②—③×2得到反应II，则△H2=(−725.8kJ/mol) −(−283.0kJ/mol)−2×(−285.8kJ/mol)=+128.8kJ/mol；甲醛分子中双键碳原子的杂化方式为sp2杂化，分子的空间结构为平面三角形，故答案为：+128.8kJ/mol；平面三角形； （2）由反应I和历程ii可知，历程i的反应方程式为，故答案为：； （3）①甲醇分解反应为可逆反应，可逆反应不可能完全反应，则原料中甲醇的物质的量大于消耗甲醇的物质的量，由方程式可知，转化为甲醛的甲醇的物质的量与产品中甲醛的物质的量相等，则相同温度时，甲醛的选择性大于甲醇的收率，所以表示收率的是曲线II，故答案为：II；CH3OH分解反应为可逆反应，原料中CH3OH的物质的量大于消耗CH3OH的物质的量，转化为甲醛的CH3OH的物质的量与产品中甲醛的物质的量相等； ②由图可知，T1℃，反应进行到10min达到平衡时，甲醛的收率为60%、选择性为75%，则平衡体系中甲醛的物质的量2mol×60%=1.2mol，甲醇的物质的量为2mol—=0.4mol，由题意可建立如下三段式： 由三段式数据可知，甲醇的转化率为×100%=80%，10min内一氧化碳的反应速率为=0.02 mol/(L·min)，反应I的平衡常数K==3mol/L，故答案为：80%；0.02 mol/(L·min)；3。 7．（2024·辽宁三模）油、气发动机会产生CO和氮氧化物等污染气体，研究污染气体对环境的影响和减少污染气体的排放是重要的课题。回答下列问题： (1)研究表明污染气体能破坏臭氧层。 已知：      ①写出与作用产生和的热化学方程式 。 ②恒容密闭体系中发生①的反应，在相同时间，NO氧化率随值的变化以及随温度的变化曲线如图所示。NO氧化率随值增大而增大的主要原因是 。 (2)实验测得反应  的瞬时反应速率满足以下关系式：；，、为速率常数，受温度影响。 ③温度为时，在的恒容密闭容器中，投入和，达到平衡时为；当温度为且该反应达到平衡时，存在，则 (选填“大于”、“小于”或“等于”)。 ④研究发现该反应按如下步骤进行： 第一步：快速平衡    第二步：慢反应 其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡，第一步反应中：；。下列叙述正确的是 。 A．同一温度下，平衡时第一步反应的越大反应正向程度越大 B．第二步反应速率低，因而转化率也低 C．第二步的活化能比第一步的活化能低 D．整个反应的速率由第二步反应速率决定 (3)目前燃油汽车的排气管内部装有三元催化器，尾气中反应物或生成物浓度随温度变化如图2、图3所示。 ⑤请选择使用三元催化剂的最佳温度 ，并说明理由 。 ⑥为探究温度对催化剂催化效果的影响，将固定比例NO、CO混合气体，以一定流速发生  ，通过三元催化剂排气管，相同时间内测量尾气中NO的含量，得到脱氮率随温度变化如图所示，已知图中BC段为平衡状态，且平衡脱氮率为，，m、n为常数。下列说法错误的是 。 A．平衡脱氮率表达式中：， B．CD段处于平衡状态，因该反应正向放热，升温平衡逆向移动，故脱氮率降低 C．D点平衡脱氮率为 D．BA段因温度下降，催化剂活性降低，故平衡脱氮率下降 【答案】(1)    随值增大，相当于NO浓度不变，加大的浓度，有利于平衡正向移动 (2) 小于 AD (3) 左右 此时反应物CO和NO浓度较低，副产物浓度很低，和浓度较高。(或左右时，以主反应生成和为主，抑制了副反应的生成) BD 【解析】（1）①已知：反应①  ； 反应②  ；利用盖斯定律可知，②式①式后再除以2即得，则对应的热效应。 ②根据平衡移动原理，增大的比值，浓度增加，有利于平衡正向移动，使NO的氧化率增大。 （2）③温度为时：可列三段式：，则温度为时，平衡常数，由于平衡时，不难推出平衡常数等于速率常数之比，即：；温度为时，该反应存在，显然，由于该反应为放热反应，则温度越高，对应的平衡常数越小，所以； ④A．由①分析可知，当第一步反应达平衡状态时，，由于速率常数之比实际上就是平衡常数，平衡常数越大，反应正向进行的程度越大，A正确； B．反应速率快慢与转化率之间无因果关系，B错误； C．相同温度下，第一步反应快速达到平衡，第二步是慢反应，所以第二步活化能比第一步高，C错误； D．整个反应的化学反应速率由第二步慢反应决定，D正确； 故合理选项是AD； （3）⑤图2、图3的横坐标的每个小格是，选择NO、CO、尽可能地转化为无污染的和较高，节约热源。因此选择左右，此时反应物CO和NO浓度较低，副产物浓度很低，和浓度较高。(或左右时，以主反应生成和为主，抑制了副反应的生成) ⑥A．此处可以通过表格给出，也可以通过坐标给出并列方程。平衡脱氮率表达式中，根据，，建立方程，，解之，，A正确； B．CD段从图中可以看到，温度没变时，脱氮率还在下降，故不处于平衡状态，B错误； C．D点时，根据A项知平衡脱氮率，即，C正确； D．BA段因温度下降，反应速率减慢，故平衡脱氮率下降，D错误；故选BD。 8．（2024·吉林一中模拟）反应I可用于在国际空间站中处理二氧化碳，同时伴有副反应II发生。 主反应I．   副反应Ⅱ．　　 (1)几种化学键的键能如表所示： 化学键 C—H H—H H—O C=O 键能/kJ·mol－1 413 436 463 745 则= kJ·mol-1。 (2)为了进一步研究上述两个反应，某小组在三个容积相同的刚性容器中，分别充入1molCO2和4molH2，在三种不同实验条件（见表）下进行两个反应，反应体系的总压强（p）随时间变化情况如图所示： 实验编号 a b c 温度/K T1 T2 T2 催化剂的比表面积/（m²/g） 80 80 40 ①T1 T2（填“>”“<”或“=”），曲线III对应的实验编号是 。 ②若在曲线II的条件下，10min达到平衡时生成1.4molH2O，则10min内反应的平均速率v（H2O）= kPa·min-1，反应II的平衡常数Kp= 。 (3)一定条件下反应1中存在相应的速率与温度关系如图所示。反应I的平衡常数K= （用含k1，k2的代数式表示）；图中A、B、C、D四个点中，能表示反应已达到平衡状态的是 。 【答案】(1)－270 (2) > b 5.6 (3) C 【解析】（1）=反应物键能之和-生成物键能之和=（2745+4436-4413-4463）kJ·mol-1=-270 kJ·mol-1； （2）由图可知，开始时，曲线Ⅰ压强最大，则曲线Ⅰ对应的温度最高，曲线Ⅱ、Ⅲ为同一温度，则曲线Ⅰ对应的实验编号是a，即T1>T2，曲线Ⅱ、Ⅲ是不同的催化剂，曲线Ⅲ先达到平衡，速率大，因为催化剂比表面积大，反应速率大，则曲线Ⅲ对应的实验编号是b，曲线Ⅱ对应的实验编号是c；主反应Ⅰ和副反应Ⅱ同时进行，曲线Ⅱ压强由降到，根据pV=nRT，恒温恒体积下，，，，，则，设平衡时主反应Ⅰ生成2xmol水，则副反应Ⅱ生成（1.4-2x）mol水，则可列出两个反应的三段式如下： ，，平衡时，，，，，则，得，所以平衡时各物质的物质的量分别为：，，，，；则各物质的平衡分压为：，，，，；则10min内反应的平均速率，反应Ⅱ的平衡常数； （3）反应Ⅰ的平衡常数K= ，且平衡时v正(H2)=v逆(H2)=2v逆(H2O)，可得k1•c4(H2)•c(CO2)=2k2•c2(H2O)•c(CH4)整理得：==K，则反应Ⅰ的平衡常数K=；图中A、B、C、D四个点中，上升速度较快的为v(H2)，在平衡时，应有v正(H2)=v逆(H2)，由v逆(H2)=2v逆(H2O)，即v正(H2)=2v正(H2O)，在C点v(H2)=2v(H2O)，则能表示反应已达到平衡状态的是C。 9．（2024·吉林松原联考）催化氧化C2H6制取C2H4的新路径涉及以下反应： 反应Ⅰ：   反应Ⅱ：   回答下列问题： (1)计算反应的 (用含和的式子表示)。 (2)和按物质的量1∶1投料，在923K和保持总压恒定的条件下发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，研究催化剂X和催化剂Y对“氧化制”的影响，所得实验数据如表： 催化剂 转化率/% 转化率/% 催化剂X 19.0 37.6 催化剂Y 18.0 21.0 结合上述数据分析，催化氧化制备的最佳催化剂为 ，判断依据是 。 (3)若向绝热恒容容器中加入和，发生反应Ⅰ和反应Ⅱ.下列事实不能说明体系达到平衡状态的是_______(填选项字母)。 A． B．反应体系的平衡常数不变 C．容器内气体的密度不变 D．容器内气体的平均相对分子质量不变 (4)一定条件下，向容积为1.0L的密闭容器中通入2mol 和3mol 发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，的平衡转化率和平衡时的选择性随温度、压强的变化关系如图所示(已知：)。 ①压强 (填“>”或“<”)，理由是 。 ②压强为、温度为T K时，反应达平衡时，混合气体中 。 ③M点时，反应Ⅰ的平衡常数为 (保留2位有效数字)。 【答案】(1) (2) 催化剂Y 使用催化剂Y时，反应Ⅰ的平衡转化率远高于反应Ⅱ (3)AC (4) < 反应Ⅰ、反应Ⅱ均为气体体积增大的反应，增大压强，平衡均向逆反应方向移动，压强越大，乙烷的转化率越小 2 0.57 【解析】（1）由题干信息可知，反应Ⅰ：  ，反应Ⅱ：  ，则2反应Ⅰ-反应Ⅱ可得反应，由盖斯定律可知H3=2H1-H2，故答案为：2H1-H2； （2）由题干表中数据可知，使用催化剂Y时，反应Ⅰ平衡转化率远高于反应Ⅱ，故选择催化剂Y，故答案为：催化剂Y；使用催化剂Y时，反应Ⅰ平衡转化率远高于反应Ⅱ； （3）A．因为反应Ⅰ和反应Ⅱ同时发生，故不能说明体系达到平衡状态，A错误； B．反应体系的平衡常数不变说明体系温度不变，在绝热环境下可说明体系达到平衡状态，B正确； C．反应Ⅰ和反应Ⅱ中反应物与生成物都是气态，恒容条件下容器内气体的密度不变不能说明体系达到平衡状态，C错误； D．反应Ⅰ与反应Ⅱ中均为气体分子数改变的反应，容器内气体的平均相对分子质量不变可说明体系达到平衡状态，D正确； 故答案为：AC； （4）①反应Ⅰ、反应Ⅱ均为气体体积增大的反应，增大压强，平衡均向逆反应方向移动，压强越大，乙烷的转化率越小，P2条件下乙烷的平衡转化率更小，故压强P2更大，故答案为：＜；反应Ⅰ、反应Ⅱ均为气体体积增大的反应，增大压强，平衡均向逆反应方向移动，压强越大，乙烷的转化率越小； ②压强为P1、温度为T K时，乙烷的平衡转化率为50%，乙烯的选择性为80%，由此可列三段式(单位为mol)：，，平衡时混合气体中，，故答案为：2； ③M点对应压强为p1、温度为T K，由②分析可知此时反应I的平衡常数为，故答案为：0.57。 10．（2024·吉林东北师大附中模拟）“碳—化学”是指以碳单质或分子中含一个碳原子的物质(如CO、CO2、CH4、CH3OH等)为原料合成工业产品的化学工艺，对开发新能源和控制环境污染有重要意义。回答下列问题： (1)我国用铜基催化剂，由CO2加氢制甲醇已工业化，部分反应历程如图所示(带*微粒为催化剂表面的吸附物种，氢原子没有全部标出)，可知HCOOH*→CH2O*+OH*过程的焓变ΔH= eV(将结果补充完整，用含E3、E4、E5的代数式表示)。 (2)CH4—CO2催化重整技术制合成气是研究热点之一，具有广阔的市场前景、经济效益和社会意义，发生的主要反应如下： 主反应： 副反应： ①描述化学反应的平衡常数有三种方法：Kc、Kp和Kx(用平衡时气体的物质的量分数代替平衡浓度计算)。关于相同温度下以上两个反应的三种平衡常数说法正确的是 (用字母填空)。 A．副反应的三种平衡常数的数值相等 B．增大压强，主反应的Kx变小，副反应的Kx不变 C．若升高温度，两个反应的三种平衡常数均增大 D．向体系中充入H2，主反应的平衡常数均减小，副反应的平衡常数均增加 ②恒温恒压下，向起始体积为3L的容器中充入1molCO2、2molCO和2molH2，达到平衡，测得CO的物质的量为1.7mol，H2O的物质的量为0.1mol。平衡时的总体积为 。 ③该温度下，副反应的压强平衡常数 (保留三位有效数字)。 (3)在某刚性容器中充入n(CO2)：n(H2)=1：3的混合气体发生如下反应： 主反应： 副反应： 平衡时CO和CH3OH在含碳产物中物质的量百分数及CO2的转化率随温度的变化如图所示： ①表示平衡时CH3OH在含碳产物中物质的量百分数的曲线是 (填“a”或“b”) ②在250℃以下，升高温度，曲线c减小的原因是 。 ③250℃，CO2与H2的平衡转化率之比为 。 【答案】(1)E3-E4+E5 (2) ABC 2.76L 0.103 (3) a 曲线c代表CO2的转化率，主反应放热，副反应吸热，250℃以下升温，副反应正移使CO2转化率增大的程度小于主反应逆移使CO2转化率减小的程度 3：2(或1.5) 【解析】（1）反应热等于正反应的活化能-逆反应的活化能，结合图像可知，HCOOH*→CH2O*+OH*过程为HCOOH*→CH3O2*、CH3O2*→CH2O*+OH*相加，运用盖斯定律即可得到，故答案为：E3-E4+E5。 （2）①A．在相同温度下，副反应平衡时各物质的物质的量是相等的，副反应： ，， ，因此三种平衡常数的数值相等，故A正确； B．增大压强，主反应为气体计量数增大的反应，因此平衡逆向移动，导致平衡时CO、H2的量减少，因此Kx变小，而副反应为气体计量数不变的反应，因此平衡不移动，平衡时的物质的量不变，因此Kx不变，故B正确； C．若升高温度，两个反应均为吸热反应，因此平衡正向移动，产物的量增多，则两个反应的三种平衡常数均增大，故C正确； D．向体系中充入H2，对于副反应则平衡正向移动，对于主反应是平衡逆向移动，但温度不变平衡常数不变，故D错误； 故答案选：ABC； ②恒温恒压下，根据题目数据，列如下式子： 副反应，题中为达到平衡时，测得H2O的物质的量为0.1mol，即： 根据达到平衡时，测得CO的物质的量为1.7mol，即： .. 平衡时气体总物质的量为，根据PV=nRT可知，，，； ③该温度下，假设压强为P，则副反应的压强平衡常数， 故答案为：2.76；0.103。 （3）① 升高温度，主反应逆向移动，副反应正向移动，则平衡时CH3OH在含碳产物中物质的量百分数减小，平衡时CO在含碳产物中物质的量百分数增大，所以表示平衡时CH3OH在含碳产物中物质的量百分数的曲线是a，表示平衡时CO在含碳产物中物质的量百分数的曲线是b，曲线c代表CO2的转化率，故答案为：a； ②曲线c代表CO2的转化率，主反应放热，副反应吸热，以上升温，副反应正移使CO2转化率增大的程度大于主反应逆移使转化率减小的程度，故答案为：曲线c代表CO2的转化率，主反应放热，副反应吸热，250℃以下升温，副反应正移使CO2转化率增大的程度小于主反应逆移使CO2转化率减小的程度； ③250℃时，设n(CO2)=1mol，n(H2)=3mol，平衡时CO2的转化率为20%，CO和CH3OH在含碳产物中物质的量百分数相等，即各占50%，则参加反应的CO2为0.2mol，生成CO和CH3OH的物质的量都为0.1mol。则可建立如下三段式：， CO2的平衡转化率为20%，氢气的平衡转化率为，故和H2的平衡转化率之比为3∶2，故答案为：3：2(或1.5)。 11．（2024·吉林通化三模）还原CO2是实现“双碱”经济的有效途径之一，涉及反应如下： Ⅰ：   Ⅱ：   回答下列问题： (1)物质的标准生成焓是指在标态和某温度下，由元素最稳定的单质生成1mol纯净物时的焓变。一些物质298K时的标准生成焓（）    物质 / -74.8 -110 -393.5 -286 0 (2)有利于提高CO平衡产率的条件是______（填标号）。 A．低温低压 B．低温高压 C．高温低压 D．高温高压 (3)反应Ⅰ的正、逆反应速率方程为：、，、符合阿伦尼乌斯公式（为活化能：T为温度：R、c为常数），实验测得的实验数据如图所示，则正反应的活化能 ，升高温度的值 （填“增大”“减小”或“不变”）。 (4)一定温度和压强下，重整反应中会因发生副反应而产生积碳，从而导致催化剂活性降低。若向容器中通入过量水蒸气可以清除积碳．反应的化学方程式为 ，的值 （填“增大”“减小”或“不变”）。 (5)在101kPa时，工业上按投料加入刚性密闭容器中，只发生Ⅰ、Ⅱ两个反应，和的平衡转化率与温度的关系如图所示．温度高于1200 K时，和的平衡转化率趋于相等的原因可能是 ；计算1000 K时反应Ⅱ的压强平衡常数 （计算结果保留3位有效数字，用平衡分压代替平衡浓度，分压=总压×物质的量分数）。 【答案】(1)+330.3 (2)C (3) 300 增大 (4) 减小 (5) 1200K以上时以反应Ⅰ为主，二者转化率趋于相等 0.355 【解析】（1）根据焓变=反应键能和-生成物键能和得，根据盖斯定律， （2）反应Ⅰ、反应Ⅱ均为吸热反应，升温平衡正向移动，可提高CO平衡产率，反应Ⅰ正向是气体体积增大的反应，低压平衡正向移动，可提高CO平衡产率，压强对反应Ⅱ的平衡移动无影响，故选C； （3）根据阿伦尼乌斯公式将图中数据代入，，两式相减，求得300；当反应Ⅰ：达平衡时，=， ，该反应为吸热反应，升高温度K值增大； （4）水蒸气可以清除积碳，反应为：；增大，副反应平衡常数为定值，则值减小； （5）1200K以上时以反应Ⅰ为主，二者转化率趋于相等；设开始时，n(CO2) =n(CH4)=1mol，1000 K时CH4转化率为80%即反应了0.80mol，可得三段式： 对于副反应，n(CO2) =0.2mol，n(CO)=n(H2)=1.6mol，CO2转化率为85%即反应了0.85mol-0.8mol=0.05mol 反应达平衡后，n(H2)=1.55mol，n(CO2)=0.15mol，n(CO)=1.65mol，n(H2O)=0.05mol，n总=3.5mol, 0.355； 12．（2024·吉林四模）绿色能源是未来能源发展的重要方向，氢能是重要的绿色能源。 (1)氢气是一种环保的气体，不会污染大气且热值高。已知：H2O(g)=H2O(l)  ΔH=-44 kJ·mol-1，相关化学键的键能表示如下： 化学键 O=O H-H O-H 键能E/(kJ·mol-1) 497 436 463 表示氢气燃烧热的热化学方程式 。 (2)催化制氢是目前大规模制取氢气的方法之一：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)+H2(g)  ΔH=-41.2 kJ·mol-1。在T1℃时，将0.10 mol CO与0.40 mol H2O充入5 L的容器中，反应平衡后CO的物质的量分数x(CO)=0.12。 ①H2O的平衡转化率α1= %。 ②由T1℃时上述实验数据计算得到v正～x(CO)和v逆～x(H2)的关系可用图表示。当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为 (填字母)。 ③研究表明，一氧化碳催化变换反应的速率方程为：]，Kp为平衡常数，k为反应的速率常数，在气体组成和催化剂一定的情况下，反应速率与温度变化的关系曲线如图所示。温度升高时，CO催化变换反应的Kp (填“增大”“减小”或“不变”)，根据速率方程分析，T＞Tm时，v逐渐减小的原因是 。 (3)在国际空间站中可利用H2处理CO2，反应为：CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)，在一定条件下该反应存在：v正(H2)=k1·c4(H2)·c(CO2)，v逆(H2O)= k2·c2(H2O)·c(CH4)，可知k1·c4(H2)·c(CO2)=k2·c2(H2O)·c(CH4)，则该反应的平衡常数K= (用含k1，k2的代数式表示)。 (4)光催化H2O制H2技术也是研究热点。光催化材料还原H2O的机理如图所示，光照时，低能价带失去电子并产生空穴(h＋，具有强氧化性)。在低能价带上，H2O直接转化为O2的电极反应式为 。 【答案】(1) (2) 10 EB 减小 Kp减小对v的降低大于k增大对v的提高 (3) (4)2H2O+4h+=4H++O2↑或写为2H2O-4e-=4H++O2↑ 【解析】（1）H2燃烧热是1 mol可燃物H2完全燃烧产生1 mol H2O(l)水时放出的热量。反应热等于断裂反应物化学键吸收的总热量与形成生成物化学键释放的热量的差，结合H2O(g)=H2O(l)  ΔH=-44 kJ·mol-1，可知该反应的反应热△H=(436 kJ/mol+×497 kJ/mol)-2×463 kJ/mol-44 kJ/mol=-285.5 kJ/mol，故反应的热化学方程式为：； （2）①在T1℃时，将0.10 mol CO与0.40 mol H2O充入5 L的容器中，发生反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)+H2(g)，假设反应的CO的物质的量是a，根据物质反应转化关系，可知平衡后各种气体的物质的量分别是n(CO)=(0.10-a)mol，n(H2O)=(0.40-a)mol，n(CO2)=n(H2)=a mol，由于平衡时CO的物质的量分数x(CO)=0.12，则，解得a=0.04 mol，则水的转化率为×100%=10%； ②根据CO(g)＋H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=-41.2 kJ/mol，可知反应的正反应是放热反应，在反应达到平衡时CO的物质的量分数x(CO)=0.12。在其它条件不变时，升高温度时，化学反应速率v正、v逆都增大，由于温度对吸热反应速率影响更大，因此升高温度后v逆＞v正，化学平衡逆向移动，使CO的转化率降低，CO的含量增大，H2的含量降低，故当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为E、B； ③该反应的正反应是放热反应，升高温度，化学平衡向吸热的逆向移动，导致化学平衡常数Kp减小； 根据图示可知：在温度T＞Tm时，v逐渐减小，这是由于Kp减小对反应速率v的降低的影响大于k增大对v的提高的影响，因此温度升高，化学反应速率反而降低； （3）根据平衡常数的含义可知该反应的化学平衡常数K=。由于当反应达到平衡时，v正=v逆，则根据v正(H2)=k1·c4(H2)·c(CO2)，v逆(H2O)= k2·c2(H2O)·c(CH4)，可知k1·c4(H2)·c(CO2)=k2·c2(H2O)·c(CH4)， 则K==； （4）根据图示可知：在低能带，H2O得到h+变为O2，发生反应：2H2O+4h+=4H++O2↑；也可写为2H2O-4e-=4H++O2↑；在高能带，H+得到电子变为H2逸出，电极反应式为：4H++4e-=2H2↑。 13．（2024·黑龙江二模）环氧乙烷(，简称EO)是在有机合成中常用的试剂。EO常温下易燃易爆，其爆炸极限为3～100%。近年来，常用以乙烯、氧气、氮气混合气投料的乙烯氧化法制备EO。部分涉及反应为： 主反应： 副反应： (1)已知 ，则EO的燃烧热为 kJ⋅mol-1。 (2)在温度为T，压强为P0的环境下，欲提高乙烯的平衡转化率，需 体系中氮气分压(填“增大”或“减小”)。但在实际生产中并非如此，其可能原因是 。 (3)向温度为T，刚性容器中加入投料比为2∶3∶3的乙烯、氧气、氮气。已知平衡后： ，(其中二碳化合物为分子中含两个碳原子的化合物)。忽略其他反应，乙烯的平衡转化率为 ，副反应的平衡常数 为 (列出计算式即可)。 (4)以Ag为催化剂的反应机理如下： 反应Ⅰ：  慢 反应Ⅱ：  快 反应Ⅲ：  快 ①一定能够提高主反应反应速率的措施有 (填标号)。 A．降低温度    B．通入氦气    C．增大CO2浓度    D．增大浓度 ②加入1，2-二氯乙烷会发生。一定条件下，反应经过一定时间后，EO产率及选择性与1，2—二氯乙烷浓度关系如图。1，2—二氯乙烷能使EO产率先增加后降低的原因是 。 【答案】(1)-1304 (2) 减小 EO在常温下易燃易爆，其爆炸极限为3%~100%，需加入氮气稀释气体，防止环氧乙烷浓度高而爆炸 (3) 50% (4) D 1，2-二氯乙烷能使EO产量先增加后降低的原因是，1，2-二氯乙烷浓度低时抑制副反应增加主反应选择性，1，2-二氯乙烷浓度较高时则会使催化剂失活降低催化效果 【解析】（1）EO燃烧热的热化学方程式为，根据盖斯定律该反应的，故EO的燃烧热为-1304kJ/mol； （2）在温度为T，压强为P0的环境下，减小氮气分压，相当于给反应体系增大压强，对于主反应来说，增大压强平衡正向移动，对于副反应来说改变压强平衡不移动，故乙烯平衡转化率增大应减小体系中氮气分压；但在实际生产中并非如此，其可能原因是EO在常温下易燃易爆，其爆炸极限为3%~100%，需加入氮气稀释气体，防止环氧乙烷浓度高而爆炸； （3）设起始时，乙烯、氧气、氮气分别为2mol、3mol、3mol，氮气不参与反应，设乙烯在主反应中的平衡转化量为xmol，在副反应中的平衡转化量为ymol，列出三段式： 根据题目，，则，，则x=0.6mol，y=0.4mol，则平衡时乙烯的物质的量为1mol，氧气为1.5mol，二氧化碳为0.8mol，水为0.8mol，EO为0.6mol，平衡时气体的总物质的量为1+1.5+0.8+0.8+0.6+3=7.7mol，乙烯的平衡转化率为，副反应的平衡常数为； （4）①A.降低温度反应速率减慢，A错误；B.若在刚性容器中通入惰性气体，反应体系中各物质的浓度不变，则不影响反应速率，B错误；C.增大CO2浓度不影响主反应的速率，C错误；D.反应I是慢反应，决定反应速率，增大浓度，可以加快主反应速率，D正确； 故选D。 ②加入少量1，2-二氯乙烷会消耗，减少与乙烯的副反应，即减少反应Ⅲ的发生，但1，2-二氯乙烷过量，会使Ag催化剂转化为氯化银，使银不能再生，催化循环受阻，降低EO产量，故1，2-二氯乙烷能使EO产量先增加后降低的原因是，1，2-二氯乙烷浓度低时抑制副反应增加主反应选择性，1，2-二氯乙烷浓度较高时则会使催化剂失活降低催化效果。 14．（2024·黑龙江大庆实验模拟）CO和NO都是有毒气体，但新的研究表明，它们都是生命体系气体信号分子，在人体内具有重要的生理作用，是高中阶段常见的气体。 回答下列问题：． (1)反应  是联合硝酸工业减少污染物排放的重要反应。该反应分为三步完成（都是双分子反应，即反应物都只有两种分子），前两步反应如下： 第1步：   第2步：   ①写出第3步反应的热化学方程式： 。 ②基元反应，正反应速率。的正反应速率，总反应速率，是平衡转化率，是瞬时转化率，k、、均为速率常数，受温度影响，温度升高，速率常数增大。 Ⅰ．复杂反应分为多步进行时，决定反应速率的是最 （填“快”或“慢”）的一步，3步基元反应中，活化能最高的一步是第 步。 Ⅱ．温度升高， （填“变大”、“变小”或“不变”）。在时，一系列温度下的总反应速率－时间曲线如图所示，分析图中曲线先升后降的原因： 。 (2)用FeO冶炼Fe的过程涉及如下反应： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： ①将FeO和CO放入恒容密闭容器中，下列事实能说明反应Ⅰ和Ⅱ均已达到平衡状态的是 （填选项字母）。 A．容器内气体的密度不再发生变化                B．CO的生成速率等于消耗速率 C．容器内气体总压强不再发生变化                D．容器内CO和的物质的量相等 ②在一个体积可变的容器中，维持温度1200K不变（此时反应Ⅰ的分压平衡常数）。压缩容器体积，达到新平衡时，CO的分压 （墳“变大”、“变小”或“不变”）。用压力传感器测得平衡时容器内压强为1200kPa，计算反应Ⅱ的分压平衡常数= kPa。 【答案】(1)    慢 1 变小 温度升高，增大，变小，低于490℃时。增大占主导，反应速率加快，高于490℃时，变小占主导，反应速率减慢 (2) ABC 不变 600kPa 【解析】（1）①根据盖斯定律，第3步反应=总反应-第1步-第2步，热化学方程式为；  。 ②Ⅰ．复杂反应决定反应速率的肯定是基元反应中的慢反应，根据可知，第1步是慢反应，活化能最高； Ⅱ．总反应放热，温度升高，平衡逆向移动，平衡转化率变小；温度升高，增大，变小，结合图象不难得出：低于490℃时，增大占主导，反应速率加快，高于490℃时，变小占主导，反应速率减慢； （2）①反应I和反应I相互干扰，只能同时达到平衡状态，如果没有达到平衡状态，容器内CO和的CO2量都会发生变化，气体的密度和总压会随之变化，所以A、C均可以作为达到平衡状态的标志；B中说明CO的物质的量不再发生变化，也能作为达到平衡状态的标志；而CO和的物质的量相等，无法判断接下来是否仍相等，不能作为达到平衡状态的标志；故选ABC。 ②平衡常数，因为温度不变，也不会变化，所以平衡时CO的分压也不变。根据及，可得分压，即。 15．（2024·黑龙江哈三中五模）不仅是一种温室气体，也是一种来源广泛且廉价易得的碳资源，可通过热化学、电化学等方法再利用。 (Ⅰ)科学家通过如下反应利用合成甲醇： 已知： 回答下列问题： (1)计算上述合成甲醇反应的焓变 。 (2)科学研究中常用产物的时空收率(单位物质的量催化剂表面产物分子的平均生成速率)来衡量催化效果，在3MPa，时，不同Ni、Ga配比的催化剂下，测定甲醇时空收率随温度的变化曲线如图所示，甲醇时空收率随温度变化先增大后减小的原因是 。催化剂的最佳配比和反应温度是 。 (3)将等量和充入恒温恒容密闭容器中反应合成甲醇，已知该温度下反应的化学平衡常数，下列事实说明该反应已达平衡的是___________。 A．气体密度保持不变 B．与的生成速率相等 C．某时刻容器中 D．混合气体的平均相对分子质量不变 (Ⅱ)甲烷干重整反应可以将两类重要的温室气体和进行重整，涉及主要反应如下： 反应I： 反应Ⅱ： (4)恒温恒容密闭容器中，按投料，初始总压，达到平衡状态时测得转化率为，平衡总压为。计算该温度下反应Ⅰ的浓度平衡常数 。 (5)某研究小组为了评估甲烷干重整反应中不同催化剂的性能差异，在常压、催化剂作用下，按投料，不同温度下反应相同时间，测得的转化率(柱形图)和产物()如图所示。请分析产物随温度变化的原因(不考虑催化剂失活) 。 【答案】(1)-54 (2) 温度越高反应速率越快，故随温度升高，反应速率加快，、催化下甲醇时空收率曲线上升；催化剂需要一定的活性催化温度，温度过高，催化剂活性下降，甲醇时空收率下降 催化剂、温度为210℃左右 (3)BD (4)0.375 (5)温度升高，反应I的正向进行程度大于反应Ⅱ，且高温阶段以反应I为主，所以随着温度升高，逐渐增加并趋近于1 【解析】（1）已知；，由盖斯定律可知，由3①-②可得； （2）温度越高反应速率越快，故随温度升高，反应速率加快，Ni5Ga3、NiGa催化下甲醇时空收率曲线上升；催化剂需要一定的活性催化温度，温度过高，催化剂活性下降，甲醇时空收率下降；由图示可知，反应最佳条件为催化剂的最佳配比5:3、使用催化剂在210℃左右下进行反应，该条件下甲醇时空收率最高； （3）A．容器体积和气体总质量始终不变，则混合气体的密度始终不变，因此气体密度保持不变不能说明反应已达平衡，A错误；B．反应速率比等于系数比，与的生成速率相等，则说明正逆反应速率相等，反应达到平衡，B正确；C．某时刻容器中某时刻容器中，则，反应未平衡，C错误；D．气体总质量不变，但是气体的总物质的量随反应进行而改变，所以混合气体的平均相对分子质量会发生改变，当混合气体的平均相对分子质量不变时，反应达到平衡，D正确； （4）恒温恒容密闭容器中，按投料，初始总压，达到平衡状态时测得转化率为，平衡总压为，由三段式、得，，解x=0.4，y=0.2，则、、、，反应Ⅰ的浓度平衡常数 （5）由图知，温度升高，反应I的正向进行程度大于反应Ⅱ，且高温阶段以反应I为主，所以随着温度升高，逐渐增加并趋近于1， 16．（2024·黑龙江三模）苯乙烯主要用作合成树脂、离子交换树脂及合成橡胶等的重要单体，也可用于制药、染料、农药以及选矿等行业。在催化剂作用下，苯乙烯可由乙苯直接脱氢或氧化脱氢制备。 反应Ⅰ（直接脱氢）： 反应Ⅱ（氧化脱氢）： 回答下列问题： (1)已知：① ② ③ 则反应的 ，若该反应的活化能（正）为，则该反应逆反应的活化能（逆）为 。 (2)对于反应，保持温度和压强不变，向一体积可变的密闭容器（起始体积为）中分别通入为的混合气体，直接脱氢过程中转化率随时间变化如图所示： ①充入的目的是 。 ②内反应速率最慢的混合气对应图中曲线 （填“a”“b”或“c”）。 (3)在温度下，将和加入恒容的密闭容器中，发生反应Ⅰ、反应Ⅱ，测得的转化率及体系内的压强随时间的变化关系如图所示（忽略温度对压强、催化剂的影响）： ① （填“<”或“>”）。 ②温度下，反应Ⅰ的分压平衡常数 （保留小数点后一位，为用平衡分压表示的平衡常数，即用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）。 (4)含苯乙烯的废水的排放会对环境造成严重的污染，现采用电解法进行处理，其工作原理如图所示（电解液是含苯乙烯和硫酸的废水，），已知：（羟基自由基）具有很强的氧化性，可以将苯乙烯氧化成和。 ①M连接电源的 （填“正极”或“负极”）。 ②苯乙烯被氧化的化学反应方程式为 。 【答案】(1) (2) 减小乙苯分压，使平衡正向移动，提高乙苯转化率 a (3) < 186.7 (4) 正极 【解析】（1）根据盖斯定律，反应①-②-③得；若该反应的活化能（正）为，则该反应逆反应的活化能（逆）为：（逆）-（正）=，可得（逆）=； （2）温度和压强不变，向一体积可变的密闭容器充入，使反应各物质分压减小，减小乙苯分压，使平衡正向移动，提高乙苯转化率；由于通入Ar气体，减小乙苯分压，使平衡正向移动，提高乙苯转化率，则转化率越高，充入的Ar越多，浓度越小，速率最慢，故曲线a速率最慢； （3）①T2先达到平衡状态，其他条件不变时，温度高，<； ②温度下，反应Ⅰ转化，反应Ⅱ转化，反应前物质的量为3mol压强为100kPa，平衡后压强为150kPa，物质的量为4.5mol，列式如下： 可得：x+y=2×80%，x+=4.5-3=1.5mol，解得x=1.4mol，y=0.2mol，平衡时总物质的时为4.5mol， 的物质的量为2×20%=0.4mol，的物质的量为x+y=1.6mol，的物质的量为1.4mol，反应Ⅰ的分压平衡常数=186.7； （4）M苯乙烯氧化成二氧化碳，极失电子，连接电源的正极；苯乙烯被氧化的化学反应方程式为： 17．（2024·黑龙江牡丹江一模）低碳烯烃是重要的化工原料，广泛用于生产塑料、溶剂、药物、化妆品等。低碳烯烃主要是指乙烯、丙烯等。 Ⅰ. 利用CO2和H2可生产乙烯。 反应I：2CO2(g)+6H2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g) ∆H1=-246. 4kJ/mol 反应Ⅱ：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)       ∆H2=-166. 8kJ/mol (1)某催化剂作用下，在恒容密闭容器中充入lmolCO2和3molH2，体系中主要发生反应I和Ⅱ。经一段时间后测得两种烃的物质的量随温度的变化如图所示，该催化剂在500℃时主要选择反应 (填“I”或Ⅱ”)；840℃之后，C2H4产量下降的可能原因是 。 520℃时乙烯的选择性为 %(乙烯的选择性= ×100%，保留3位有效数字)。 Ⅱ. 富含硼氧活性位点的热稳定层柱状框架类材料可助力丙烷氧化脱氢。 发生反应：C3H8 (g)CH3CH=CH2(g) + H2(g) ∆H＞0 (2)丙烷氧化脱氢反应在不同温度下达到平衡，在总压强分别为p1和p2时，测得丙烷及丙烯的物质的量分数如图所示。 ①b、c代表 (填“丙烷”或“丙烯”)，p2 (填“大于”“小于”或“等于”)p1。 ②若将Q点对应反应容器先恒压升温后等温增大容器体积，重新达到平衡状态，丙烷的物质的量分数可能是图中E、F、G、H中的 点。 ③恒压p1下，下列物理量中图中G点大于H点的是 A．对应温度的平衡常数     B．丙烷的转化率    C．逆反应速率             D．平均摩尔质量 ④起始时充入一定量丙烷，在恒压P1=0. 5 MPa条件下发生反应，Q点对应温度下该反应的平衡常数KP= MPa。 【答案】(1) Ⅱ 反应I为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，乙烯的产率下降(或温度升高，催化剂活性下降，速率变小，乙烯产量下降；或温度升高，发生其他副反应，乙烯产量下降) 66.7% (2) 丙烯 小于 H D 0.0625(或) 【解析】（1）从图中可以看出，该催化剂在500℃时，CH4的物质的量大于C2H4的物质的量，则主要选择反应Ⅱ；840℃之后，C2H4产量下降，可能是温度升高，导致催化剂的活性降低，也可能是平衡逆向移动造成的，则可能原因是：反应I为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，乙烯的产率下降(或温度升高，催化剂活性下降，速率变小，乙烯产量下降；或温度升高，发生其他副反应，乙烯产量下降)。 520℃时，n(CH4)=0.2mol，n(C2H4)=0.2mol，依据反应方程式：反应I：2CO2(g)+6H2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g) ∆H1=-246. 4kJ/mol；反应Ⅱ：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ∆H2=-166. 8kJ/mol，参加反应CO2的物质的量为0.2mol×2+0.2mol=0.6mol，乙烯的选择性为≈66.7%。 （2）①对于反应C3H8 (g)CH3CH=CH2(g) + H2(g) ∆H＞0，升高温度，平衡正向移动，丙烯的物质的量增大，则b、c代表丙烯，a、d代表丙烷；增大压强，平衡逆向移动，丙烷的物质的量增大，则p2小于p1。 ②若将Q点对应反应容器先恒压升温，此时平衡正向移动，丙烷的物质的量分数减小，假如到达F点，等温增大容器体积，平衡仍然正向移动，丙烷的物质的量分数继续减小，则由F点到达H点，所以重新达到平衡状态，丙烷的物质的量分数可能是图中E、F、G、H中的H点。 ③A．该反应吸热反应，升高温度，平衡正向移动，对应温度的平衡常数增大，则G点平衡常数小于H点，A不符合题意； B．升高温度，平衡正向移动，丙烷的转化率增大，则G点丙烷的转化率小于H点，B不符合题意； C．升高温度，正、逆反应速率都增大，则G点逆反应速率小于H点，C不符合题意； D．升高温度，平衡正向移动，混合气体的物质的量增大，平均摩尔质量减小，则G点平均摩尔质量大于H点，D符合题意； 故选D。 ④起始时充入一定量丙烷，在恒压P1=0. 5 MPa条件下发生反应，Q点对应温度下丙烷的物质的量分数为50%，设丙烷的起始投入量为1mol，参加反应丙烷的物质的量为x，则可建立如下三段式： ，x=mol，该反应的平衡常数KP==0.0625(或)MPa。 18．（2024·黑龙江哈九中模拟）以和为原料制备甲醇是实现资源化利用的方式之一，反应原理为： 反应Ⅰ：。 已知：      回答下列问题： (1)计算上述合成甲醇反应的焓变 。合成过程中借助高分子选择性吸水膜可有效提高平衡利用率，其原因是 。 (2)关于反应Ⅰ的说法，正确的是 。 A．有利于减少碳排放，实现碳中和 B．降低温度可提高含量，工业生产时应控制温度越低越好 C．当气体密度保持不变时，反应一定达到平衡状态 (3)在恒压密闭容器中通入和的混合气体制备甲醇。过程中测得甲醇的时空收率（STY）（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（T）变化如下表： ①该反应最适宜的温度是 ℃。 ②随着温度升高，反应速率加快，甲醇的时空收率增大。继续升高温度，甲醇的时空收率反而降低的原因可能是 。 ③220℃时，氢气的平均反应速率为 。 (4)催化加氢制甲醇过程中，存在竞争的副反应主要是：   在恒温、压强为p的反应条件中，和反应并达到平衡状态，平衡转化率为20％，甲醇选择性为50％，该温度下主反应的平衡常数 。（列出计算式即可，用平衡分压代替平衡浓度，分压＝总压×物质的量分数，甲醇的选择性％） 【答案】(1)-54 借助高分子选择性吸水膜，分离出水，使得水浓度减小，平衡正向移动 (2)A (3) 210 生成甲醇的反应为放热反应，升高温度超过一定程度后，导致平衡逆向移动 0.63 (4) 【解析】（1）已知： ①   ②   由盖斯定律可知，3×①-②得反应：-54；合成过程中借助高分子选择性吸水膜，分离出水，使得水浓度减小，平衡正向移动，可有效提高平衡利用率； （2）A．反应可以充分将二氧化碳转化为甲醇，有利于减少碳排放，实现碳中和，正确； B．反应Ⅰ为放热反应，降低温度，平衡正向移动，利于提高的平衡含量，但是温度过低，导致反应速率减慢，故工业生产时不是控制温度越低越好，错误； C．若在固定体积容器中进行反应，气体质量始终不变，则混合气体的密度始终不变，因此不能说明反应已达平衡，错误； 故选A； （3）①由图可知，该反应最适宜的温度是210℃，此时甲醇的时空收率最高。 ②生成甲醇的反应为放热反应，升高温度超过一定程度后，导致平衡逆向移动，使得甲醇的时空收率反而降低； ③220℃时，甲醇的时空收率为0.21，由方程式可知，氢气的平均反应速率为0.21×3=0.63。 （4）在恒温、压强为p的反应条件中，和反应并达到平衡状态，平衡转化率为20％，甲醇选择性为50％，则反应二氧化碳0.2mol，生成甲醇0.2mol×50%=0.1mol； 反应平衡时，二氧化碳、氢气、甲醇、水、一氧化碳分别为0.8mol、2.6mol、0.1mol、0.2mol、0.1mol，总的物质的量为3.8mol，则该温度下主反应的平衡常数。 19．（2024·黑龙江齐齐哈尔三模）铁的化合物在工业生产中具有重要的应用。以硅酸铁作为载氧体实现甲烷部分氧化，发生的主要反应有： i．； ii．； iii． iv. 回答下列问题： (1)在元素周期表中，Fe元素位于 区(填“s”“p”“d”或“ds”)。 (2)反应i (填“能”或“不能”)在高温条件下自发进行。反应ii的正反应活化能 (填“大于”“小于”或“等于”)逆反应活化能。 (3)反应的 。 (4)在恒温恒容条件下，仅发生反应i，下列说法不能表明反应i已达到化学平衡的是___________(填标号)。 A．相同时间内，气态反应物有键断裂的同时气态产物有键生成 B．容器中气体的密度不再变化 C．固体中所含氧元素的质量分数不再变化 D．容器中气体的平均相对分子质量不再变化 (5)载氧体为转化为氧化物提供氧原子，与物质的量之比是影响转化为合成气的重要因素。在下，向密闭容器投入发生上述反应，不同对部分物种的平衡量的影响如图所示。的选择性(S)公式如下：，。 ①若要生成更多的合成气，最适宜的值为 (填标号)。 A．1.5    B．0.45    C．0.38    D．0.3 ②当平衡转化率为98%时，测得体系中，则 %(保留1位小数)。 (6)在恒压密闭容器中，加入甲烷和水蒸气各，一定条件下发生反应：。测得平衡时的体积分数与温度、压强的关系如图所示。 ①压强 (填“大于”“小于”或“等于”)。 ②温度为、压强为，时，N点表示的正、逆反应速率 (填“大于”“小于”或“等于”)。 ③时该反应的压强平衡常数 (用含的代数式表示)。 【答案】(1)d (2) 能 大于 (3)+146.4 (4)A (5) C 94.4 (6) 大于 小于 (或其他正确答案) 【解析】（1）Fe为26号元素，位于d区； （2）反应i的，由反应自发进行的条件可知，反应i能在高温条件下自发进行。凡是吸热反应，正反应活化能大于逆反应活化能。反应ii是吸热反应，故反应ii的正反应活化能大于逆反应活化能。 （3）根据盖斯定律，该反应可由i-iii得到，则； （4）反应i相同时间内，气态反应物有键断裂的同时气态产物有键生成，叙述的都是正反应，A不能表明反应i已达到化学平衡；容器中气体的密度、固体中所含氧元素的质量分数、容器中气体的平均相对分子质量均为变量，当变量不再变化时，表明可逆反应已达到化学平衡，所以B、C、D能表明反应i已达到化学平衡。 （5）①由图可知，若要生成更多的合成气，最适宜的值为0.38，C正确。 ②当平衡转化率为98%时，测得体系中，则消耗的物质的量为，平衡时生成的的物质的量为，则。 （6）①该反应为气体分子数增多的可逆反应，温度一定时，减小压强，平衡正向移动，平衡时的体积分数增大，故压强大于。 ②温度为、压强为时，N点时反应未达到平衡，反应需逆向进行，N点表示的正、逆反应速率小于。 ③列出三段式如下： 由图可知，M点平衡时的体积分数为60%，则。解得：。M点平衡时混合气体的总物质的量为时该反应的压强平衡常数。 20．（2024·黑龙江三模）一碳化学是化学反应过程中反应物只含一个碳原子的反应，一碳化学是从一碳氢化反应开始的，甲烷、一氧化碳是常见的一碳化学的原料。已知反应： i． ii． iii． (1)工业制取炭黑的方法之一是将甲烷隔绝空气加热到1300℃进行裂解，该反应的热化学方程式为 ；反应i的正反应活化能为，则逆反应的活化能为 。 (2)向容积固定为的密闭容器内充入和，保持250℃发生反应iii，用压力计监测反应过程中容器内压强的变化如表： 反应时间 0 5 10 15 20 25 30 压强 p x ①从开始到时，以CO浓度变化表示的平均反应速率 。 ②反应达到平衡的时间段是 (填“”或“”)min；该温度下，反应iii的平衡常数 。 ③平衡后，下列措施中能使增大的有 (填字母)。 a．升高温度    b．充入氦气    c．再充入    d．使用催化剂 (3)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，体系的能量随反应进程的变化如图所示： ①已知：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“a”或“b”)。 ②若与反应，生成的氘代甲醇有 种。 【答案】(1) (2) 3 c (3) a 2 【解析】（1）甲烷隔绝空气加热进行裂解，其反应方程式为CH4C+2H2，根据盖斯定律可知，ii-i得出目标反应方程式，计算出ΔH=(+206-131)kJ/mol=+75kJ/mol，即甲烷裂解热化学方程式为CH4(g)C(s)+2H2(g)  ΔH=+75kJ/mol；该反应为吸热反应，因此逆反应的活化能为(Ea-131)kJ/mol；故答案为CH4(g)C(s)+2H2(g)  ΔH=+75kJ/mol；(Ea-131)； （2）①相同条件下，压强之比等于气体物质的量之比，有：，因此n总=4.08mol，利用差量法，推出0~10min，以CO浓度变化表示的平均速率v(CO)==0.096mol/(L·min)；故答案为0.096mol/(L·min)； ②根据表中数据可知，20min以后容器中总压保持不变，说明20min时，反应达到平衡，因此反应达到平衡时间段是15~20min；达到平衡时，气体总物质的量为=3mol，利用差量法，达到平衡时，生成甲醇物质的量为mol=1.5mol，则CO物质的量为(2-1.5)mol=0.5mol，氢气物质的量为(4-1.5×2)mol=1mol，反应iii的平衡常数Kc==3；故答案为15~20；3； ③a．反应iii为吸热反应，升高温度，平衡逆向进行，甲醇物质的量减少，CO物质的量增大，因此随温度升高而减小，故a不符合题意； b．恒容状态下，充入氦气，组分浓度不变，平衡不移动，即不变，故b不符合题意； c．再充入2mol氢气，平衡正向移动，甲醇物质的量增大，CO物质的量减小，即增大，故c符合题意； d．使用催化剂，对平衡移动无影响，即不变，故d不符合题意； 答案为c； （3）①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，活化能会变大，因此MO+与CD4反应能量变化因为图中曲线a；故答案为a； ②若MO+与CH3D反应，根据反应机理图可知，步骤Ⅰ可能生成HO-M-CH2D或DO-M-CH3，经过步骤Ⅱ分别生成HOCH2D或DOCH3，即生成的氘代甲醇有2种；故答案为2。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$