专题14 化学反应原理综合题-【好题汇编】3年（2022-2024）高考1年模拟化学真题分类汇编（湖北专用）

专题14 化学反应原理综合 1．（2024·湖北卷）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 【解析】（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。 2．（2023·湖北卷）纳米碗是一种奇特的碗状共轭体系。高温条件下，可以由分子经过连续5步氢抽提和闭环脱氢反应生成。的反应机理和能量变化如下：      回答下列问题： （1）已知中的碳氢键和碳碳键的键能分别为和，H-H键能为。估算的 。 （2）图示历程包含 个基元反应，其中速率最慢的是第 个。 （3）纳米碗中五元环和六元环结构的数目分别为 、 。 （4）1200K时，假定体系内只有反应发生，反应过程中压强恒定为(即的初始压强)，平衡转化率为α，该反应的平衡常数为 (用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。 （5）及反应的(为平衡常数)随温度倒数的关系如图所示。已知本实验条件下，(R为理想气体常数，c为截距)。图中两条线几乎平行，从结构的角度分析其原因是 。    （6）下列措施既能提高反应物的平衡转化率，又能增大生成的反应速率的是 (填标号)。 a．升高温度    b．增大压强    c．加入催化剂 【答案】（1）128 （2）3 3 （3）6 10 （4） （5）因这两个反应化学键变化相同，使得焓变数值相近，Lnk的斜率取决于焓变，所以两条线几乎平行。 （6）a 【解析】（1）由和的结构式和反应历程可以看出，中断裂了2根碳氢键，形成了1根碳碳键，所以的=，故答案为：128； （2）由反应历程可知，包含3个基元反应，分别为：，,,其中第三个的活化能最大，反应速率最慢，故答案为：3；3； （3）由的结构分析，可知其中含有1个五元环，10个六元环，每脱两个氢形成一个五元环，则总共含有6个五元环，10个六元环，故答案为：6；10； （4）1200K时，假定体系内只有反应发生，反应过程中压强恒定为(即的初始压强)，平衡转化率为α，设起始量为1mol，则根据信息列出三段式为： 则，，，该反应的平衡常数=，故答案为：； （5）及反应的(为平衡常数)随温度倒数的关系如图。图中两条线几乎平行，说明斜率几乎相等，根据(R为理想气体常数，c为截距)可知，斜率相等，则说明焓变相等，因为在反应过程中，断裂和形成的化学键相同，故答案为：因这两个反应化学键变化相同，使得焓变数值相近，Lnk的斜率取决于焓变，所以两条线几乎平行。 （6）a．由反应历程可知，该反应为吸热反应，升温，反应正向进行，提高了平衡转化率反应速率也加快，a符合题意；b．由化学方程式可知，该反应为正向体积增大的反应，加压，反应逆向进行，降低了平衡转化率，b不符合题意；c．加入催化剂，平衡不移动，不能提高平衡转化率，c不符合题意；故答案为：a。 3．（2022湖北卷）自发热材料在生活中的应用日益广泛。某实验小组为探究“”体系的发热原理，在隔热装置中进行了下表中的五组实验，测得相应实验体系的温度升高值()随时间(t)的变化曲线，如图所示。 实验编号 反应物组成 a 粉末 b 粉 c 粉 饱和石灰水 d 粉 石灰乳 e 粉 粉末 回答下列问题： （1）已知： ① ② ③ 则的 。 （2）温度为T时，，则饱和溶液中 (用含x的代数式表示)。 （3）实验a中，后基本不变，原因是 。 （4）实验b中，的变化说明粉与在该条件下 (填“反应”或“不反应”)。实验c中，前的有变化，其原因是 ；后基本不变，其原因是 微粒的量有限。 （5）下列说法不能解释实验d在内温度持续升高的是___________(填标号)。 A．反应②的发生促使反应①平衡右移 B．反应③的发生促使反应②平衡右移 C．气体的逸出促使反应③向右进行 D．温度升高导致反应速率加快 （6）归纳以上实验结果，根据实验e的特征，用文字简述其发热原理 。 【答案】（1）-911.9 （2）mol⋅L-1 （3）Ca(OH)2在水中的溶解度小，反应①达到了平衡状态 （4）不反应 Al和溶液中的OH-发生了反应 OH- （5）A （6）实验e中，发生反应①、②和③，反应③中有气体生成，气体的逸出促使反应③向右进行，反应③的发生使得溶液中OH-的浓度减小，促使反应②平衡右移，反应②的发生促使反应①平衡右移，这三步反应都是放热反应，温度升高导致反应速率加快。 【解析】（1）根据盖斯定律可得，①+②+2③可得反应CaO(s)+2Al(s)+7H2O(l)=Ca2+(aq)+2[Al(OH)4]-(aq)+3H2(g)，则ΔH4=ΔH1+ΔH2+2ΔH3=(-65.17kJ⋅mol-1)+(-16.73kJ⋅mol-1)+2(-415.0kJ⋅mol-1)=-911.9kJ⋅mol-1。 （2）温度为T时，Ca(OH)2饱和溶液中，Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq)， c(OH-)=2c(Ca2+)∙，Ksp[Ca(OH)2]=c(Ca2+)∙c2(OH-)=x，则c(OH-)=mol⋅L-1。 （3）实验a中，CaO和H2O反应①生成Ca(OH)2，4min后ΔT基本不变，是因为Ca(OH)2在水中的溶解度小，反应①达到了平衡状态。 （4）实验b中，ΔT几乎不变，说明Al粉与H2O在该条件下不反应；实验c中，前3min的ΔT有变化，是因为Al和溶液中的OH-发生了反应，3min后ΔT基本不变，是因为饱和石灰水中OH-的浓度较低，OH-的量有限。 （5）实验d中，发生反应②和③，反应③中有气体生成，气体的逸出促使反应③向右进行，反应③的发生使得溶液中OH-的浓度减小，促使反应②平衡右移，这两步反应都是放热反应，温度升高导致反应速率加快；综上所述，实验d在10min内温度持续升高与反应①无关，故选A。 （6）实验e中，发生反应①、②和③，反应③中有气体生成，气体的逸出促使反应③向右进行，反应③的发生使得溶液中OH-的浓度减小，促使反应②平衡右移，反应②的发生促使反应①平衡右移，这三步反应都是放热反应，温度升高导致反应速率加快。 1．（2024·湖北·二模）为了实现“碳达峰”和“碳中和”的目标，将转化成可利用的化学能源的“负碳”技术是世界各国关注的焦点。回答下列问题： 方法Ⅰ：催化加氢制甲醇。 以、为原料合成涉及的反应如下： 反应ⅰ： 反应ⅱ： 反应ⅲ： （1）计算反应ⅲ的 。 （2）一定温度和催化剂条件下，在密闭恒容容器中按照投料发生反应（不参与反应），平衡时的转化率、和CO的选择性（如的选择性）随温度的变化曲线如图所示。 ①图中曲线a表示物质 的变化（填“”“”或“CO”）。 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 （填标号）。 A．升高温度，反应ⅰ逆向移动，所以正反应速率减小 B．向容器中再通入少量，的平衡转化率下降 C．移去部分，反应ⅲ平衡一定不移动 D．选择合适的催化剂能提高的选择性 ③保持温度不变，在恒容反应器中，初始总压为5p kPa，只发生反应ⅰ和ⅱ，达到平衡时的转化率为80%，CO的选择性为25%，则的转化率为 ，反应ⅱ的压强平衡常数 （用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数） 方法Ⅱ：催化加氢制甲酸 （3）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转化为HCOOH，实现碳中和的目标。 已知。温度为达到平衡时，化学平衡常数。实验测得：，，、为速率常数。时， ；若温度为达到平衡时，，则 （填“＞”、“＜”或“＝”）。 【答案】（1）-90 （2）CO D （或者66.7%） 0.8 （3）1.8 ＜ 【解析】（1）根据盖斯定律，-=iii，所以ΔH3= ∆H1- ∆H2=(-49.0kJ/mol)-(+41.0kJ/mol)=-90.0kJ/mol；故答案为：-90。 （2）①反应为吸热反应，升高温度平衡正向移动，CO的选择性提高，反应中CO2的转化率升高，CO的选择性为a曲线；反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，CH3OH的选择性降低，反应中CO2的转化率降低，CH3OH的选择性为c曲线；两反应综合效应，CO2的转化率为b曲线。故答案为：CO。 ②A．升高温度，所有反应的正逆反应速率均升高，A项错误；B．在恒容容器中充入N2，反应体系中各物质的浓度不会发生改变，反应速率不变，平衡不移动，CO2转化率不变，B项错误；C．移去部分H2O(g)，反应、均正向移动，导致CH3OH和CO增加，浓度商可能发生变化，反应iii平衡可能发生移动。C项错误；D．催化剂具有专一性，所以选择合适的催化剂能提高CH3OH的选择性，D项正确；答案为D。 ③投料n(CO2)∶n(H2)∶n(N2)=1∶3∶1，假设物质的量分别为1mol、3mol、1mol，因为发生反应和，达到平衡时CO2的转化率为80%，CO的选择性为25%，所以共反应掉CO2物质的量为0.8mol，生成CO物质的量为0.8mol×25%=0.2mol，根据C守恒，生成CH3OH物质的量为0.6mol。列三段式：、，则H2的转化率为=；平衡时气体（包括N2）的总物质的量为0.2mol+1mol+0.6mol+0.8mol+0.2mol+1mol=3.8mol，根据PV=nRT可得平衡时总压强P平=3.8pkPa，CO2、H2、CO、H2O的分压分别为0.2pkPa、1pkPa、0.2pkPa、0.8pkPa，反应的Kp==0.8；答案为：，0.8。 （3）反应CO2(g)+H2(g)HCOOH(g)的化学平衡常数表达式K=；而，，k正、k逆为速率常数，平衡时v正=v逆，即k正c(CO2)c(H2)=k逆c(HCOOH)，则K==，所以k正=1.8k逆；温度为T2℃时，k正=1.9k逆，则K=1.9，即平衡常数K增大，反应正向移动，该反应为放热反应，降低温度才正向移动，所以T2＜T1；所以答案为：1.8，＜。 2．（2024·湖北·二模）为了实现“碳达峰、碳中和”的目标，可以用为碳源制取多种化学物质。 （1）与在固载金属催化剂（M）上可发生反应生成HCHO（g）和，已知298K时下列几种物质的标准生成焓［在标态和T（K）条件下由指定单质生成1mol某种物质的焓变］。 物质 HCHO(g) 标准生成焓 -393.5 -242 -115.9 0 则反应的 。 （2）与合成尿素的反应为，下图是合成尿素的历程及能量变化，TS表示过渡态。 图示历程包含了 个基元反应，其中起决速步骤的方程式是 。 （3）以、为原料合成的主要反应如下： Ⅰ. Ⅱ. ①不同条件下，按照投料，同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，的平衡转化率如图甲所示。 温度不变时，增大该反应体系的压强后（缩小体积），则反应Ⅱ （填“正向”、“逆向”或“不”）移动；压强为时，温度高于300℃后，的平衡转化率随温度升高而增大的主要原因是 。 ②在温度为T℃下，将和充入容积为VL的恒容密闭容器中。同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，体系中各组分分压（各组分分压＝总压×各组分物质的量分数）随时间的变化情况如图乙所示。图中缺少了一种组分的分压变化，该组分是 （填化学式）。T℃时，反应Ⅰ的平衡常数 （用分压代替浓度，计算结果保留两位有效数字）。 （4）利用一种钾盐的酸性溶液作电解质，电催化还原为乙烯，如下图所示，写出阴极上的电极反应式： 。 【答案】（1） （2）3 （3）逆向 反应Ⅰ正向放热，反应Ⅱ正向吸热，温度高于300℃之后，反应的转化率主要由反应Ⅱ决定 CO 0.59 （4） 【解析】（1）反应热等于生成物的生成焓减去反应物的生成焓，的，则其反应的； （2）根据图示，历程包含了3个基元反应，能垒最大的即为决速步骤，故该步骤的方程式为：； （3）①反应Ⅰ的正反应为气体分子数减小的反应，反应Ⅱ气体分子数不变，相同温度下，增大压强后（缩小体积），反应Ⅰ平衡正向移动，增大，导致反应Ⅱ逆向移动；反应Ⅰ的正反应为放热反应，反应Ⅱ的正反应为吸热反应，温度高于300℃之后，反应转化率主要由反应Ⅱ决定； ②根据图乙中曲线变化的趋势和斜率的大小，可以确定的起始分压为1.5MPa，的起始分压为0.5MPa。根据阿伏加德罗定律的推论可知，恒容密闭的容器中，温度不变，气体压强之比等于物质的量之比，则a∶b=0.5∶1.5，若设a=0.5mol，b=1.5mol，平衡时，，，则，，设平衡时CH3OH、CO、H2O物质的量分别为x、y、z，再根据C、H、O原子个数守恒，可得，则x=0.2mol，y=0.1mol，z=0.3mol，则平衡时，所以平衡时，，，故图乙中缺少的组分为CO。则反应Ⅰ的； （4）电解池的阴极发生得到电子的还原反应，即得到电子转化为乙烯，电极反应式为。 3．（2024·湖北武汉·二模）作为主要的温室气体，对人类的生产生活有着重要影响，还原是实现“碳达峰、碳中和”的有效途径之一，相关的反应如下： 反应I： 反应Ⅱ： 反应Ⅲ： 反应的平衡常数与温度变化关系如图所示。 （1）有利于提高合成选择性的条件是_______（填字母）。 A．高温高压 B．高温低压 C．低温高压 D．低温低压 （2）的取值范围是_______（填字母）。 A． B． C． D． （3）一定条件下，向体积为的恒温密闭容器中加入和发生上述反应，平衡时，容器中的浓度为的浓度，此时的浓度为 ，反应I的平衡常数为 （保留一位小数）。 （4）还原能力可衡量转化率，已知，即相同时间段内与物质的量变化量之比。常压下和按物质的量之比投料，反应相同时间，和转化率如图所示。 ①在范围内，S值的变化趋势是 （填字母）。 A．一直增大        B．一直减小        C．先增大后减小        D．先减小后增大 ②由图像可知，转化率在时大于，其原因是 。 ③温度较低时，两条曲线重合的原因是 。 【答案】（1）C （2）D （3）0.05 19.2 （4）C 温度升高，反应速率加快 温度较低时只发生反应I 【解析】（1）由图可知，升高温度，反应Ⅰ的平衡常数减小，说明平衡向逆反应方向移动，该反应为气体体积减小放热反应，降低温度和增大压强有利于平衡向正反应方向移动，提高甲醇的选择性，故选C。 （2）由图可知，升高温度，反应Ⅱ的平衡常数增大，说明平衡向正反应方向移动，该反应为焓变大于0的吸热反应，由盖斯定律可知，反应Ⅰ-Ⅲ得到反应Ⅱ，则ΔH1-ΔH3＞0，所以＞1，故选D。 （3）由题意可建立如下三段式： 则平衡时二氧化碳的浓度为0.05mol/L，反应Ⅰ的平衡常数为=19.2。 （4）①由图可知，400−600℃范围内，二氧化碳的转化率增大幅度大于氢气转化率的增大幅度，则S值呈增大趋势，600−1000℃范围内，二氧化碳的转化率增大幅度小于氢气转化率的增大幅度，则S值呈减小趋势，所以400−1000℃范围内，S值的变化趋势为先增大后减小，故选C； ②由图像可知，氢气转化率在600℃时大于400℃，说明温度升高，反应速率加快，消耗氢气的量增大； ③温度较低时，两条曲线重合的原因是温度较低时只发生反应I。 4．（2024·湖北·模拟预测）环己烯()是一种重要的化学试剂，主要用于有机合成和油类萃取。利用环己烷脱氢制备环己烯的反应原理如下。 直接脱氢：1.   氧化脱氢：   回答下列问题： （1）已知几种化学键的键能数据如下表所示。 化学键 H-H C-H C-C 键能／(kJ 436 413 348 615 则△H1= kJ·mol-1；从热力学角度分析，反应1能自发进行的条件是 (选填“低温”或“高温”)。 （2）科技工作者结合实验与计算机模拟结果，研究环己烷直接脱氢制环己烯的反应历程(如上图所示)，其中吸附在催化剂表面的物种用*表示。 ①的焓变小于零的原是 。 ② 脱氢的速率 (选填“大于”“小于”或“等于*脱氢的速率。 ③环己烷脱氢制备环己烯的副产物可能有 、 (填结构简式)。 ④在恒容密闭容器中充入一定量的环己烷，其初始压强为p，发生直接脱氢反应达到平衡时，环己烷的转化率为x，则反应I的标准平衡常数Kθ= [已知：分压=总压×物质的量分数，对于反应，Kθ=，其中pθ=100kPa，pG、pH、pD、pE为各组分的平衡分压]。 （3）在压强恒为的密闭容器中充入不同投料比的环己烷和CO2，在不同温度下达到平衡时，环己烷的转化率如下图所示，则a、b、c的大小关系为 ，判断的理由是 。 【答案】（1）+123 高温 （2）环己烷吸附在催化剂表面时会释放能量 小于 （3）a>b>c>d 一定温度和压强下，在C6H12的量不变的情况下增大CO2的量，平衡向正反应方向移动，环己烷的平衡转化率增大 【解析】（1）；，，，当时反应自发进行，即该反应高温下可自发进行； （2）①环己烷吸附在催化剂表面时会释放能量，使得的焓变小于零； ②脱氢的速率小于*，因为脱氢过程中到TS1这步的活化能很大，活化能越大，反应速率越慢，导致脱氢的速率整体小于*； ③环己烷脱氢制备环己烯可能脱去过多的H，得到的副产物可能有、； ④设初始时，充入环己烷的物质的量为amol，可得三段式，总物质的量为（a+ax）mol，总压强为：，、、物质的量分数分别为、、， ； （3）一定温度和压强下，在C6H12的量不变的情况下增大CO2的量，平衡向正反应方向移动，环己烷的平衡转化率增大，因此a>b>c>d。 5．（2024·湖北荆州·三模）血红蛋白(Hb)和肌红蛋白(Mb)分别存在于血液和肌肉中，都能与氧气结合，与氧气的结合度α(吸附的Hb或Mb的量占总Hb或Mb的量的比值)和氧气分压密切相关。请回答下列问题： （1）人体中的血红蛋白(Hb)能吸附、，相关反应的热化学方程式及平衡常数如下： Ⅰ．         Ⅱ．             Ⅲ．         = (用、表示)，= (用、表示)。 （2）Hb与氧气的结合能力受到的影响，相关反应如下：。37℃，pH分别为7.2、7.4、7.6时氧气分压与达到平衡时Hb与氧气的结合度α的关系如图所示，pH=7.6时对应的曲线为 (填“A”或“B”)。 （3）Mb与氧气结合的反应如下：，37℃，氧气分压与达平衡时Mb与氧气的结合度α的关系如图所示。 ①已知Mb与氧气结合的反应的平衡常数表达式，计算37℃时K= 。 ②人正常呼吸时，体温约为37℃，氧气分压约为20.00kPa，计算此时Mb与氧气的最大结合度为 (结果精确到0.1%)。 ③经测定，体温升高，Mb与氧气的结合度降低，则该反应的 (填“>”或“<”)0。 （4）人体酸碱平衡维持机制简要表达如下图： ①当人体摄入酸过多时，肺通过呼吸排出的会 (选填“增加”或“减少”)。 ②对于重度代谢性酸中毒的病人应该采用什么治疗方法 。(选填字母) A．口服0.9%KCl溶液    　　　　　　　B．口服5%葡萄糖溶液 C．静脉注射5%溶液　　　D．静脉注射0.9%NaCl 【答案】（1） （2）A （3）2 97.6% < （4）增加 C 【解析】（1）已知反应Ⅰ． ；反应Ⅱ． ；反应Ⅲ． ；反应Ⅲ可以由反应I+反应Ⅱ，根据盖斯定律可知，，； （2）根据反应可知，pH越小，H+浓度越大，平衡正向移动，Hb与氧气的结合度α减小，故37℃，pH分别为7.2、7.4、7.6时氧气分压与达到平衡时Hb与氧气的结合度α的关系如图1所示，pH=7.6时对应的曲线为A； （3）①由图2可知，氧气分压=2.00kPa时，Mb与氧气的结合度α=80.0%，则，；②体温约为37℃，，氧气分压=20.00kPa时=40.00，所以Mb与氧气的最大结合度=；③体温升高，Mb与氧气的结合度降低，则的平衡逆向移动，逆反应吸热，正反应放热，即△H＜0； （4）①由图知，当人体摄入酸过多时，发生，肺通过呼吸排出的会增价；②对于重度代谢性酸中毒的病人可以采取静脉注射5%溶液的方法治疗。 6．（2024·湖北·模拟预测）环己烯()是一种重要的化学试剂，主要用于有机合成和油类萃取。利用环己烷脱氢制备环己烯的反应原理如下。 直接脱氢：   氧化脱氢：   回答下列问题： （1）已知几种化学键的键能数据如下表所示。 化学键 H-H C-H C-C C=C 键能/(kJ·mol–1) 436 413 348 615 则ΔH1= kJ·mol-1；从热力学角度分析，反应1能自发进行的条件是 (选填“低温”或“高温”)。 （2）科技工作者结合实验与计算机模拟结果，研究环己烷直接脱氢制环己烯的反应历程(如图所示)，其中吸附在催化剂表面的物种用*表示。 ①的焓变小于零的原因是 。 ②脱氢的速率 (选填“大于”“小于”或“等于”)*脱氢的速率。 ③在恒容密闭容器中充入一定量的环己烷，其初始压强为p kPa，发生直接脱氢反应达到平衡时，环己烷的转化率为x，则反应I的标准平衡常数Kθ= [已知：分压=总压×物质的量分数，对于反应dD(g)+eE(g)gG(g)+hH(g)，Kθ=，其中pθ=100 kPa，pG、pH、pD、pE为各组分的平衡分压]。 （3）在压强恒为p kPa的密闭容器中充入不同投料比的环己烷和CO2，在不同温度下达到平衡时，环己烷的转化率如下图所示，则a、b、c的大小关系为 。 【答案】（1）+123 高温 （2）环己烷吸附在催化剂表面时会释放能量 小于 （3）a>b>c 【解析】（1）；，，，当时反应自发进行，即该反应高温下可自发进行； （2）①环己烷吸附在催化剂表面时会释放能量，使得的焓变小于零； ②脱氢的速率小于*，因为脱氢过程中到TS1这步的活化能很大，活化能越大，反应速率越慢，导致脱氢的速率整体小于*； ③设初始时，充入环己烷的物质的量为amol，可得三段式 总物质的量为(a+ax)mol，总压强为：，、、物质的量分数分别为、、，； （3）一定温度和压强下，在C6H12的量不变的情况下增大CO2的量，平衡向正反应方向移动，环己烷的平衡转化率增大，因此a>b>c。 7．（2024·湖北武汉·模拟预测）甲硫醇()是重要的有机化工中间体，可用于合成维生素。通过和合成的主要反应为： I． Ⅱ． 回答下列问题： （1）计算反应的 kJ/mol。 （2）℃时，向恒容密闭容器中充入一定量和发生反应，下列事实能说明反应达到平衡状态的是_______(填选项字母)。 A．容器内气体密度不再发生变化 B．混合气体的平均相对分子质量不再发生变化 C．的体积分数不再发生变化 D．和的物质的量之比不再变化 （3）℃时，向压强为的恒压密闭容器中按物质的量之比为1：2充入和发生反应，达到平衡时，的转化率为80%，的体积分数为5%。 ①计算的选择性为 (的选择性=)。 ②反应I的平衡常数= (是用分压表示的平衡常数，结果保留两位小数)。 （4）在反应压力为0.7Mpa条件下，气体按90mL/min的速率通过催化剂表面发生反应，每分钟反应体系中转化率、选择性随温度的变化如图甲所示，催化机理如图乙所示。 ①370℃时，用分压表示的反应速率为 Mpa/min(结果保留两位有效数字)。 ②当温度高于370℃时，转化率随温度升高而降低的原因可能为 。 ③从电负性的角度描述ⅲ→i中脱水的过程： 。 【答案】（1）(b-2a) （2）CD （3）62.5％ 1.48 （4）0.19 温度过高，催化剂会失去活性 ⅲ中的W-O键中O带部分负电，W带部分正电，极性较强易断裂，H-S键中H带部分正电，S带部分负电，H-S键易断裂，之后OH中的O与H结合在一起形成水 【解析】（1）根据盖斯定律，将反应Ⅱ-2×Ⅰ，整理可得的△H=(b-2a)kJ/mol； （2）A．反应混合物都是气体，气体的质量不变；反应在恒容密闭容器中进行，气体的体积不变，则无论反应是否达到平衡状态，混合气体的密度始终不变，因此不能据此判断反应是否达到平衡状态，A不符合题意；B．反应混合物都是气体，气体的质量不变；两个反应反应前后气体的物质的量不变，则混合气体的平均摩尔质量不变，根据混合气体的平均摩尔质量当以g/mol为单位时，数值上等于其平均相对分子质量，故混合气体的平均相对分子质量始终不变，因此不能据此判断反应是否达到平衡状态，B不符合题意；C．两个反应反应前后气体的物质的量都不变，H2S是反应物，若反应正向进行，则H2S体积分数就会减小；若反应逆向进行，则其体积分数就会增大，故当H2S(g)的体积分数不再发生变化，反应达到平衡状态，C符合题意；D．H2O在两个反应中都会产生，而CH3SCH3(g)只在第二个反应中生成，因此若CH3SCH3(g)和H2O(g)的物质的量之比不再变化，则反应达到了平衡状态，D符合题意；故合理选项是CD； （3）①假设加入CH3OH(g)为1 mol，H2S(g)为2 mol，混合气体总物质的量是3 mol，反应达到平衡时CH3OH(g)的转化率是80%，则反应消耗CH3OH(g)为0.80 mol，未反应的CH3OH(g)为0.20 mol。反应达到平衡时CH3SCH3(g)的体积分数为5％，因此反应产生的CH3SCH3(g)的物质的量为3 mol×5％=0.15 mol，根据反应Ⅱ中物质反应转化关系可知其消耗0.30 mol CH3OH(g)，反应Ⅰ消耗0.50 mol CH3OH(g)，反应Ⅰ产生CH3SH(g)的物质的量是0.50 mol，故CH3SH(g)的选择性为：×100%=62.5%； ②根据①的计算可知反应达到平衡时n(CH3OH)=0.20 mol，n(CH3SH)=0.50 mol，n(CH3SCH3)=0.15 mol，结合两个反应中物质反应转化关系可知平衡时n(H2S)=2 mol-0.5 mol-0.15 mol=1.35 mol，n(H2O)=0.50 mol+2×0.15 mol=0.80 mol，n(总)=3 mol，反应在恒温恒压条件下进行，则反应Ⅰ的压强平衡常数Kp==1.48； （4）①根据甲图可知：在370℃时每分钟CH3OH(g)的选择性为92%，CH3SH(g)的选择性为90%，由于，反应压力为0.7 MPa，假设加入CH3OH(g)的物质的量为1 mol，n(H2S)=2 mol，则每分钟反应产生CH3SH(g)的物质的量为n(CH3SH)=1 mol×92%×90%=0.828 mol，因此用CH3SH(g)的分压表示的反应速率v(CH3SH)==0.19MPa/min； ②当温度高于370℃时，CH3OH(g)的转化率随温度升高而降低的原因可能是温度过高，催化剂会失去活性；反应速率降低，故物质CH3OH(g)的转化率降低； ③根据图示可知：ⅲ中的W-O键中O带部分负电，W带部分正电，极性较强易断裂，H-S键中H带部分正电，S带部分负电，H-S键易断裂，之后OH中的O与H结合在一起形成水，从而形成水。 8．（2024·湖北·三模）甲醇是重要的化工原料，甲醇的制备与应用也是国际研究的热点。 I．某温度下，利用生产甲醇主要涉及以下反应。 反应1.CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)　； 反应2.CO2(g)+H2(g) ⇌ CO(g)+H2O(g)　； （1）反应1自发进行的条件是 (填“高温”、“低温”或“任意温度”)。 （2）升高温度，的值将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。 （3）向绝热恒容密闭容器中充入等物质的量的CO2(g)和H2(g)发生上述反应，下列可说明反应已达平衡状态的是___________(填编号)。 A．容器内温度不变 B．混合气体平均密度保持不变 C．CH3OH的体积分数保持不变 D．v正(CO2)=v逆(CO) （4）在恒温密闭容器中，发生反应1和反应2，CO2的平衡转化率[α(CO2)%]和甲醇选择性[CH3OH%=]随着温度变化关系如图所示。 ①写出一种增大平衡时CH3OH选择性的方法 。 ②分析温度高于236°C后CO2转化率下降的原因 。 ③在244°C，向容积为V的容器内投入1molCO2(g)和3molH2(g)充分反应，计算平衡时生成CH3OH的物质的量为 mol(计算结果保留两位有效数字)。 II.工业上也可用电化学法制备甲醇。 （5）采用如图原电池制备甲醇。通入CO的一端发生的电极反应为 。 【答案】（1）低温 （2）减小 （3）AC （4）适当降温，适当增大压强 升温，反应1平衡左移，生成CO2，反应2平衡右移，消耗CO2。温度高于 236°C 后，反应1生成的CO2大于反应2消耗的CO2 0.061 （5） 【解析】（1）根据 ΔG=ΔH-TΔS，反应I的ΔH<0，正反应气体体积数减小，ΔS<0，ΔG<0反应自发，自发进行的条件是低温； （2）反应1加上反应2所得的反应K=K1⋅K2，且所得新反应ΔH=ΔH1+ΔH2<0，是放热反应，升高温度平衡逆向移动，故所得的反应K减小，即K1⋅K2减小； （3）A．化学反应一定伴随能量变化，绝热密闭容器温度不变，说明反应平衡，A正确；B．反应前后无固体参与，气体质量不变，容器体积不变，根据ρ=m/V可知，密度一直不变，混合气体平均密度保持不变无法说明反应到达平衡，B错误；C．CH3OH的体积分数未平衡时会一直改变，保持不变时到达平衡，C正确；D．反应1也有二氧化碳参加反应，则v正(CO2)=v逆(CO) 不能说明反应已经平衡，D错误；故选AC； （4）①反应I生成CH3OH，是气体体积减小的放热反应，要增大平衡时CH3OH的选择性，则可以适当降温，适当增大压强； ②根据反应I和反应II的ΔH，升温，反应1平衡左移，生成CO2，反应2平衡右移，消耗CO2，且反应I受温度影响更大，故温度高于 236°C 后，反应1生成的CO2大于反应2消耗的CO2； ③从图可知244°C二氧化碳转化率10.5%，甲醇选择性58.3%。则平衡甲醇物质的量为1×10.5% ×58.3%=0.061mol； （5）根据装置可知，CO在左侧电极得电子，转化为CH3OH，电解液为酸性，故电极反应为CO+4e-+4H+=CH3OH。 9．（2024·湖北武汉·一模）降低空气中二氧化碳的含量是当前研究热点，将二氧化碳转化为能源是缓解环境和能源问题的方案之一，二氧化碳和氢气在一定条件下可转化为甲烷，转化过程中发生的反应如下： 反应Ⅰ(主反应)： 反应Ⅱ(副反应)： （1）甲烷与二氧化碳制备合成气的反应为，该反应的 。有利于反应Ⅰ自发进行的条件是 (填“高温”或“低温”)。 （2）在实际化工生产过程中，下列措施能提高的转化效率的是 。 a．在一定温度下，适当增大压强 b．总体积一定时，增大反应物与的体积比 c．采用双温控制，前段加热，后段冷却 d．选取高效催化剂及增大催化剂的比表面积 （3）催化加氢合成的过程中，活化的可能途径如图所示(“*”表示物质吸附在催化剂上)，CO是活化的优势中间体，原因是 。 （4）在恒容条件下，按的投料比进行题干反应，平衡时、和CO在含碳物质中的体积分数随温度T的变化如图所示。 ①曲线①表示的含碳物质的名称为 。 ②N点时反应Ⅱ的 (以分压表示，物质的分压=总压×该物质的物质的量分数，结果保留至小数点后两位)。 （5）甲烷与二氧化碳的重整反应的Arrhenius经验公式的实验数据如图所示，已知Arrhenius经验公式为(为活化能，k是温度为T时反应的速率常数，R和C都为常数)，则该反应的活化能为 (用含x1、y1、x2、y2的式子表示)。 【答案】（1）+247.1kJ/mol 低温 （2）acd （3）生成中间体CO的反应的活化能小、反应速率快，且产物能量低、稳定，有利于生成 （4）二氧化碳 0.39 （5） 【解析】（1）根据盖斯定律可知，由Ⅱ×2−Ⅰ可得 ；反应Ⅰ的、，根据时反应可自发进行，，则低温条件有利于反应Ⅰ自发进行；故答案为：；低温。 （2）a．一定温度下，增大压强，反应速率增大，反应Ⅰ(主反应)的平衡正向移动，的转化效率增大，故a符合题意；b．总体积一定时，增大与的体积比，的转化效率降低，故b不符合题意；c．前段加热可使反应速率加快，后段冷却后反应Ⅰ(主反应)的平衡正向移动，的转化效率增大，故c符合题意；d．选取高效催化剂及增大催化剂的比表面积可加快反应速率，缩短到达平衡的时间，则的转化效率增大，故d符合题意； 故答案为：acd。 （3）由题图可知，生成中间体CO的反应的活化能小、反应速率快，且产物能量低、稳定，有利于生成，因此催化加氢合成的过程中，CO是活化的优势中间体；故答案为：生成中间体CO的反应的活化能小、反应速率快，且产物能量低、稳定，有利于生成。 （4）①在恒容条件下，升高温度，反应Ⅰ和反应Ⅱ分别向逆反应方向和正反应方向移动，平衡时CO在含碳物质中的体积分数增大，在含碳物质中的体积分数减小，则曲线③表示CO在含碳物质中的体积分数随温度的变化。800℃后，曲线②代表的物质在含碳物质中的体积分数为0，而CO在含碳物质中的体积分数还在随温度的升高而增大，说明800℃后只发生反应Ⅱ，可判断曲线①和②分别表示和在含碳物质中的体积分数随温度的变化；故答案为：二氧化碳。 ②N点平衡时和CO在含碳物质中的体积分数均为15%，设起始时和的物质的量均为1mol。则此时生成的和CO均为0.15mol，则平衡时、、，故N点时反应Ⅱ的；故答案为：。 （5）根据图像并结合公式可得、，联立两式解得；故答案为：。 10．（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 【解析】（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。 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14 化学反应原理综合 1．（2024·湖北卷）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 。 2．（2023·湖北卷）纳米碗是一种奇特的碗状共轭体系。高温条件下，可以由分子经过连续5步氢抽提和闭环脱氢反应生成。的反应机理和能量变化如下：      回答下列问题： （1）已知中的碳氢键和碳碳键的键能分别为和，H-H键能为。估算的 。 （2）图示历程包含 个基元反应，其中速率最慢的是第 个。 （3）纳米碗中五元环和六元环结构的数目分别为 、 。 （4）1200K时，假定体系内只有反应发生，反应过程中压强恒定为(即的初始压强)，平衡转化率为α，该反应的平衡常数为 (用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。 （5）及反应的(为平衡常数)随温度倒数的关系如图所示。已知本实验条件下，(R为理想气体常数，c为截距)。图中两条线几乎平行，从结构的角度分析其原因是 。    （6）下列措施既能提高反应物的平衡转化率，又能增大生成的反应速率的是 (填标号)。 a．升高温度    b．增大压强    c．加入催化剂 3．（2022湖北卷）自发热材料在生活中的应用日益广泛。某实验小组为探究“”体系的发热原理，在隔热装置中进行了下表中的五组实验，测得相应实验体系的温度升高值()随时间(t)的变化曲线，如图所示。 实验编号 反应物组成 a 粉末 b 粉 c 粉 饱和石灰水 d 粉 石灰乳 e 粉 粉末 回答下列问题： （1）已知： ① ② ③ 则的 。 （2）温度为T时，，则饱和溶液中 (用含x的代数式表示)。 （3）实验a中，后基本不变，原因是 。 （4）实验b中，的变化说明粉与在该条件下 (填“反应”或“不反应”)。实验c中，前的有变化，其原因是 ；后基本不变，其原因是 微粒的量有限。 （5）下列说法不能解释实验d在内温度持续升高的是___________(填标号)。 A．反应②的发生促使反应①平衡右移 B．反应③的发生促使反应②平衡右移 C．气体的逸出促使反应③向右进行 D．温度升高导致反应速率加快 （6）归纳以上实验结果，根据实验e的特征，用文字简述其发热原理 。 1．（2024·湖北·二模）为了实现“碳达峰”和“碳中和”的目标，将转化成可利用的化学能源的“负碳”技术是世界各国关注的焦点。回答下列问题： 方法Ⅰ：催化加氢制甲醇。 以、为原料合成涉及的反应如下： 反应ⅰ： 反应ⅱ： 反应ⅲ： （1）计算反应ⅲ的 。 （2）一定温度和催化剂条件下，在密闭恒容容器中按照投料发生反应（不参与反应），平衡时的转化率、和CO的选择性（如的选择性）随温度的变化曲线如图所示。 ①图中曲线a表示物质 的变化（填“”“”或“CO”）。 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 （填标号）。 A．升高温度，反应ⅰ逆向移动，所以正反应速率减小 B．向容器中再通入少量，的平衡转化率下降 C．移去部分，反应ⅲ平衡一定不移动 D．选择合适的催化剂能提高的选择性 ③保持温度不变，在恒容反应器中，初始总压为5p kPa，只发生反应ⅰ和ⅱ，达到平衡时的转化率为80%，CO的选择性为25%，则的转化率为 ，反应ⅱ的压强平衡常数 （用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数） 方法Ⅱ：催化加氢制甲酸 （3）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转化为HCOOH，实现碳中和的目标。 已知。温度为达到平衡时，化学平衡常数。实验测得：，，、为速率常数。时， ；若温度为达到平衡时，，则 （填“＞”、“＜”或“＝”）。 2．（2024·湖北·二模）为了实现“碳达峰、碳中和”的目标，可以用为碳源制取多种化学物质。 （1）与在固载金属催化剂（M）上可发生反应生成HCHO（g）和，已知298K时下列几种物质的标准生成焓［在标态和T（K）条件下由指定单质生成1mol某种物质的焓变］。 物质 HCHO(g) 标准生成焓 -393.5 -242 -115.9 0 则反应的 。 （2）与合成尿素的反应为，下图是合成尿素的历程及能量变化，TS表示过渡态。 图示历程包含了 个基元反应，其中起决速步骤的方程式是 。 （3）以、为原料合成的主要反应如下： Ⅰ. Ⅱ. ①不同条件下，按照投料，同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，的平衡转化率如图甲所示。 温度不变时，增大该反应体系的压强后（缩小体积），则反应Ⅱ （填“正向”、“逆向”或“不”）移动；压强为时，温度高于300℃后，的平衡转化率随温度升高而增大的主要原因是 。 ②在温度为T℃下，将和充入容积为VL的恒容密闭容器中。同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，体系中各组分分压（各组分分压＝总压×各组分物质的量分数）随时间的变化情况如图乙所示。图中缺少了一种组分的分压变化，该组分是 （填化学式）。T℃时，反应Ⅰ的平衡常数 （用分压代替浓度，计算结果保留两位有效数字）。 （4）利用一种钾盐的酸性溶液作电解质，电催化还原为乙烯，如下图所示，写出阴极上的电极反应式： 。 3．（2024·湖北武汉·二模）作为主要的温室气体，对人类的生产生活有着重要影响，还原是实现“碳达峰、碳中和”的有效途径之一，相关的反应如下： 反应I： 反应Ⅱ： 反应Ⅲ： 反应的平衡常数与温度变化关系如图所示。 （1）有利于提高合成选择性的条件是_______（填字母）。 A．高温高压 B．高温低压 C．低温高压 D．低温低压 （2）的取值范围是_______（填字母）。 A． B． C． D． （3）一定条件下，向体积为的恒温密闭容器中加入和发生上述反应，平衡时，容器中的浓度为的浓度，此时的浓度为 ，反应I的平衡常数为 （保留一位小数）。 （4）还原能力可衡量转化率，已知，即相同时间段内与物质的量变化量之比。常压下和按物质的量之比投料，反应相同时间，和转化率如图所示。 ①在范围内，S值的变化趋势是 （填字母）。 A．一直增大        B．一直减小        C．先增大后减小        D．先减小后增大 ②由图像可知，转化率在时大于，其原因是 。 ③温度较低时，两条曲线重合的原因是 。 4．（2024·湖北·模拟预测）环己烯()是一种重要的化学试剂，主要用于有机合成和油类萃取。利用环己烷脱氢制备环己烯的反应原理如下。 直接脱氢：1.   氧化脱氢：   回答下列问题： （1）已知几种化学键的键能数据如下表所示。 化学键 H-H C-H C-C 键能／(kJ 436 413 348 615 则△H1= kJ·mol-1；从热力学角度分析，反应1能自发进行的条件是 (选填“低温”或“高温”)。 （2）科技工作者结合实验与计算机模拟结果，研究环己烷直接脱氢制环己烯的反应历程(如上图所示)，其中吸附在催化剂表面的物种用*表示。 ①的焓变小于零的原是 。 ② 脱氢的速率 (选填“大于”“小于”或“等于*脱氢的速率。 ③环己烷脱氢制备环己烯的副产物可能有 、 (填结构简式)。 ④在恒容密闭容器中充入一定量的环己烷，其初始压强为p，发生直接脱氢反应达到平衡时，环己烷的转化率为x，则反应I的标准平衡常数Kθ= [已知：分压=总压×物质的量分数，对于反应，Kθ=，其中pθ=100kPa，pG、pH、pD、pE为各组分的平衡分压]。 （3）在压强恒为的密闭容器中充入不同投料比的环己烷和CO2，在不同温度下达到平衡时，环己烷的转化率如下图所示，则a、b、c的大小关系为 ，判断的理由是 。 5．（2024·湖北荆州·三模）血红蛋白(Hb)和肌红蛋白(Mb)分别存在于血液和肌肉中，都能与氧气结合，与氧气的结合度α(吸附的Hb或Mb的量占总Hb或Mb的量的比值)和氧气分压密切相关。请回答下列问题： （1）人体中的血红蛋白(Hb)能吸附、，相关反应的热化学方程式及平衡常数如下： Ⅰ．         Ⅱ．             Ⅲ．         = (用、表示)，= (用、表示)。 （2）Hb与氧气的结合能力受到的影响，相关反应如下：。37℃，pH分别为7.2、7.4、7.6时氧气分压与达到平衡时Hb与氧气的结合度α的关系如图所示，pH=7.6时对应的曲线为 (填“A”或“B”)。 （3）Mb与氧气结合的反应如下：，37℃，氧气分压与达平衡时Mb与氧气的结合度α的关系如图所示。 ①已知Mb与氧气结合的反应的平衡常数表达式，计算37℃时K= 。 ②人正常呼吸时，体温约为37℃，氧气分压约为20.00kPa，计算此时Mb与氧气的最大结合度为 (结果精确到0.1%)。 ③经测定，体温升高，Mb与氧气的结合度降低，则该反应的 (填“>”或“<”)0。 （4）人体酸碱平衡维持机制简要表达如下图： ①当人体摄入酸过多时，肺通过呼吸排出的会 (选填“增加”或“减少”)。 ②对于重度代谢性酸中毒的病人应该采用什么治疗方法 。(选填字母) A．口服0.9%KCl溶液    　　　　　　　B．口服5%葡萄糖溶液 C．静脉注射5%溶液　　　D．静脉注射0.9%NaCl 6．（2024·湖北·模拟预测）环己烯()是一种重要的化学试剂，主要用于有机合成和油类萃取。利用环己烷脱氢制备环己烯的反应原理如下。 直接脱氢：   氧化脱氢：   回答下列问题： （1）已知几种化学键的键能数据如下表所示。 化学键 H-H C-H C-C C=C 键能/(kJ·mol–1) 436 413 348 615 则ΔH1= kJ·mol-1；从热力学角度分析，反应1能自发进行的条件是 (选填“低温”或“高温”)。 （2）科技工作者结合实验与计算机模拟结果，研究环己烷直接脱氢制环己烯的反应历程(如图所示)，其中吸附在催化剂表面的物种用*表示。 ①的焓变小于零的原因是 。 ②脱氢的速率 (选填“大于”“小于”或“等于”)*脱氢的速率。 ③在恒容密闭容器中充入一定量的环己烷，其初始压强为p kPa，发生直接脱氢反应达到平衡时，环己烷的转化率为x，则反应I的标准平衡常数Kθ= [已知：分压=总压×物质的量分数，对于反应dD(g)+eE(g)gG(g)+hH(g)，Kθ=，其中pθ=100 kPa，pG、pH、pD、pE为各组分的平衡分压]。 （3）在压强恒为p kPa的密闭容器中充入不同投料比的环己烷和CO2，在不同温度下达到平衡时，环己烷的转化率如下图所示，则a、b、c的大小关系为 。 7．（2024·湖北武汉·模拟预测）甲硫醇()是重要的有机化工中间体，可用于合成维生素。通过和合成的主要反应为： I． Ⅱ． 回答下列问题： （1）计算反应的 kJ/mol。 （2）℃时，向恒容密闭容器中充入一定量和发生反应，下列事实能说明反应达到平衡状态的是_______(填选项字母)。 A．容器内气体密度不再发生变化 B．混合气体的平均相对分子质量不再发生变化 C．的体积分数不再发生变化 D．和的物质的量之比不再变化 （3）℃时，向压强为的恒压密闭容器中按物质的量之比为1：2充入和发生反应，达到平衡时，的转化率为80%，的体积分数为5%。 ①计算的选择性为 (的选择性=)。 ②反应I的平衡常数= (是用分压表示的平衡常数，结果保留两位小数)。 （4）在反应压力为0.7Mpa条件下，气体按90mL/min的速率通过催化剂表面发生反应，每分钟反应体系中转化率、选择性随温度的变化如图甲所示，催化机理如图乙所示。 ①370℃时，用分压表示的反应速率为 Mpa/min(结果保留两位有效数字)。 ②当温度高于370℃时，转化率随温度升高而降低的原因可能为 。 ③从电负性的角度描述ⅲ→i中脱水的过程： 。 8．（2024·湖北·三模）甲醇是重要的化工原料，甲醇的制备与应用也是国际研究的热点。 I．某温度下，利用生产甲醇主要涉及以下反应。 反应1.CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)　； 反应2.CO2(g)+H2(g) ⇌ CO(g)+H2O(g)　； （1）反应1自发进行的条件是 (填“高温”、“低温”或“任意温度”)。 （2）升高温度，的值将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。 （3）向绝热恒容密闭容器中充入等物质的量的CO2(g)和H2(g)发生上述反应，下列可说明反应已达平衡状态的是___________(填编号)。 A．容器内温度不变 B．混合气体平均密度保持不变 C．CH3OH的体积分数保持不变 D．v正(CO2)=v逆(CO) （4）在恒温密闭容器中，发生反应1和反应2，CO2的平衡转化率[α(CO2)%]和甲醇选择性[CH3OH%=]随着温度变化关系如图所示。 ①写出一种增大平衡时CH3OH选择性的方法 。 ②分析温度高于236°C后CO2转化率下降的原因 。 ③在244°C，向容积为V的容器内投入1molCO2(g)和3molH2(g)充分反应，计算平衡时生成CH3OH的物质的量为 mol(计算结果保留两位有效数字)。 II.工业上也可用电化学法制备甲醇。 （5）采用如图原电池制备甲醇。通入CO的一端发生的电极反应为 。 9．（2024·湖北武汉·一模）降低空气中二氧化碳的含量是当前研究热点，将二氧化碳转化为能源是缓解环境和能源问题的方案之一，二氧化碳和氢气在一定条件下可转化为甲烷，转化过程中发生的反应如下： 反应Ⅰ(主反应)： 反应Ⅱ(副反应)： （1）甲烷与二氧化碳制备合成气的反应为，该反应的 。有利于反应Ⅰ自发进行的条件是 (填“高温”或“低温”)。 （2）在实际化工生产过程中，下列措施能提高的转化效率的是 。 a．在一定温度下，适当增大压强 b．总体积一定时，增大反应物与的体积比 c．采用双温控制，前段加热，后段冷却 d．选取高效催化剂及增大催化剂的比表面积 （3）催化加氢合成的过程中，活化的可能途径如图所示(“*”表示物质吸附在催化剂上)，CO是活化的优势中间体，原因是 。 （4）在恒容条件下，按的投料比进行题干反应，平衡时、和CO在含碳物质中的体积分数随温度T的变化如图所示。 ①曲线①表示的含碳物质的名称为 。 ②N点时反应Ⅱ的 (以分压表示，物质的分压=总压×该物质的物质的量分数，结果保留至小数点后两位)。 （5）甲烷与二氧化碳的重整反应的Arrhenius经验公式的实验数据如图所示，已知Arrhenius经验公式为(为活化能，k是温度为T时反应的速率常数，R和C都为常数)，则该反应的活化能为 (用含x1、y1、x2、y2的式子表示)。 10．（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)。 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 $$