专题13 化学反应原理-【好题汇编】3年（2022-2024）高考1年模拟化学真题分类汇编（湖南专用）

专题13 化学反应原理 1.（2024·湖南卷）丙烯腈()是一种重要的化工原料。工业上以为载气，用作催化剂生产的流程如下： 已知：①进料混合气进入两釜的流量恒定，两釜中反应温度恒定： ②反应釜Ⅰ中发生的反应： ⅰ： ③反应釜Ⅱ中发生的反应： ⅱ： ⅲ： ④在此生产条件下，酯类物质可能发生水解。 回答下列问题： （1）总反应 _______(用含、、和的代数式表示)； （2）进料混合气中，出料中四种物质(、、、)的流量，(单位时间内出料口流出的物质的量)随时间变化关系如图： ①表示的曲线是_______(填“a”“b”或“c”)； ②反应釜Ⅰ中加入的作用是_______。 ③出料中没有检测到的原因是_______。 ④反应后，a、b、c曲线对应物质的流量逐渐降低的原因是_______。 （3）催化剂再生时会释放，可用氨水吸收获得。现将一定量的固体(含水)置于密闭真空容器中，充入和，其中的分压为，在℃下进行干燥。为保证不分解，的分压应不低于_______(已知 分解的平衡常数)； （4）以为原料，稀硫酸为电解液，Sn作阴极，用电解的方法可制得，其阴极反应式_______。 2.（2023·湖南卷）聚苯乙烯是一类重要的高分子材料，可通过苯乙烯聚合制得。 Ⅰ．苯乙烯的制备 （1）已知下列反应的热化学方程式： ① ② ③ 计算反应④的_______； （2）在某温度、下，向反应器中充入1mol气态乙苯发生反应④，其平衡转化率为50%，欲将平衡转化率提高至75%，需要向反应器中充入_______mol水蒸气作为稀释气(计算时忽略副反应)； （3）在、下，以水蒸气作稀释气。Fe2O3作催化剂，乙苯除脱氢生成苯乙烯外，还会发生如下两个副反应： ⑤ ⑥ 以上反应体系中，芳香烃产物苯乙烯、苯和甲苯的选择性S()随乙苯转化率的变化曲线如图所示，其中曲线b代表的产物是_______，理由是_______； （4）关于本反应体系中催化剂Fe2O3的描述错误的是_______； A. X射线衍射技术可测定Fe2O3晶体结构 B. Fe2O3可改变乙苯平衡转化率 C. Fe2O3降低了乙苯脱氢反应的活化能 D. 改变Fe2O3颗粒大小不影响反应速率 Ⅱ．苯乙烯的聚合 苯乙烯聚合有多种方法，其中一种方法的关键步骤是某(Ⅰ)的配合物促进(引发剂，X表示卤素)生成自由基，实现苯乙烯可控聚合。 （5）引发剂中活性最高的是_______； （6）室温下，①在配体L的水溶液中形成，其反应平衡常数为K；②在水中的溶度积常数为。由此可知，在配体L的水溶液中溶解反应的平衡常数为_______(所有方程式中计量系数关系均为最简整数比)。 3.（2022·湖南卷） 2021年我国制氢量位居世界第一，煤的气化是一种重要的制氢途径。回答下列问题： （1）在一定温度下，向体积固定密闭容器中加入足量的和，起始压强为时，发生下列反应生成水煤气： Ⅰ. Ⅱ. ①下列说法正确的是_______； A.平衡时向容器中充入惰性气体，反应Ⅰ的平衡逆向移动 B.混合气体的密度保持不变时，说明反应体系已达到平衡 C.平衡时的体积分数可能大于 D.将炭块粉碎，可加快反应速率 ②反应平衡时，的转化率为，CO的物质的量为。此时，整个体系_______(填“吸收”或“放出”)热量_______kJ，反应Ⅰ的平衡常数_______(以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。 （2）一种脱除和利用水煤气中方法的示意图如下： ①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再生塔中产生的离子方程式为_______； ③利用电化学原理，将电催化还原为，阴极反应式为_______。 1．（2024·湖南岳阳·模拟预测）Ⅰ.工业合成氨对粮食增产、增加人口具有重要价值。1913年，Haber-Bosch发明的催化合成氨技术实现了工业化生产：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，298K时该反应的ΔH=-92.2kJ·mol-1   ΔS=-198.2J·K-1·mol-1。 已知：化学反应吉布斯自由能变化量ΔG=ΔH -TΔS (通常温度区间，ΔH和ΔS可视为常量)。 (1)298K时，合成氨反应 (选填“能”或“不能”)自发进行，理由是 。 (2)T℃下，设反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的平衡常数为K，反应NH3(g)N2(g)+ H2(g)的平衡常数为K＇，则K与K＇之间的关系是 。 (3)298K时，向一恒定温度的刚性密闭容器中充入物质的量之比为1：1的N2和H2混合气体，初始压强为30MPa，在不同催化剂作用下反应，相同时间内H2的转化率随温度的变化如图所示，b点v正 v逆(填“>”、“<”或“=”)。图中a点混合气体平均相对分子质量为18.75，a点对应温度(T4)下反应的平衡常数Kp= (保留两位有效数字，Kp为以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。 Ⅱ.工业上通常采用乙烯()直接氧化法制取环氧乙烷，体系中发生的反应如下： 主反应：   副反应：   (4)主反应与副反应的吉布斯自由能变()与温度T的关系如下图所示，则副反应的 (填“>”“<”或“=”)0； (填“>”“<”或“=”)。 2．（2024·湖南·模拟预测）“碳达峰、碳中和”是应对全球气候变化的重要措施，对于保护生态环境、推动绿色发展具有重要意义，科学家通过多种途径实现了CO2合成转化为有机物。 Ⅰ.一种CO2合成转化为甲醛的总反应为。转化步骤如下图所示： (1)关于以上转化步骤中的相关物质和反应，下列说法正确的是________（填字母）。 A．甲醛常温下为无色有强烈刺激性气味的液体，易溶于水 B．甲醇与甲醛分子中∠OCH键角较大的是甲醛分子 C．H2O2分子结构与C2H2分子类似，属于直线形分子 D．若反应②正向为自发反应，可推知 (2)已知，则总反应的 （用上图中焓变以及表示）。 Ⅱ.CO2催化加氢合成甲醇的反应经常伴随有副反应发生。 主反应： 副反应： (3)研究者在CO2催化加氢合成甲醇的催化剂研究中获得如图所示结果，由此可确定在实际工业生产中的最佳催化剂为 ；甲醇的生成速率首先随反应温度的升高而增加，但当温度升高到330℃以上时开始降低，试分析造成甲醇生成速率下降可能的原因是 。 (4)T℃，在容积为2L的恒容密闭容器中充入1molCO2和一定量H2，一定条件下只发生主反应。若起始时容器内气体压强为3.0kPa，达到平衡时，水蒸气的分压与起始投料比的变化关系如图所示。如果反应从开始到达c点所用时间为10min，则10min内该反应的平均反应速率= 。已知：该反应的标准平衡常数 ，其中为标准压强100kPa，、、和为各组分的平衡分压，则T℃时，该反应的标准平衡常数 （列出计算式）。 Ⅲ.科学家近年发明了一种将二氧化碳电化学还原为甲醇的方法，装置示意图如下，电解质溶液1为由KHCO3、吡啶和HCl组成的CO2饱和水溶液，电极为Cu2O/CuO薄膜材料和Pt电极。 (5)该电解池阴极的电极材料为 ，其电极反应式为 。 3．（2024·湖南·二模）工业上，可以用处理烟气中、，总反应式为．已知：有关反应的能量变化曲线如图所示。 (1)写出和反应的热化学方程式： 。上述总反应中 。 (2)其他条件不变，增大，对总反应速率几乎没有影响，其原因可能是 。 (3)一定条件下，速率方程为（k为速率常数，只与温度有关）。阿仑尼乌斯经验公式：（R为常数，为活化能，不随温度改变；T为温度）。和反应在不同催化剂Cat1、Cat2作用下，与的关系如图所示。 其他条件相同，催化效率较高的是 （填“Cat1”或“Cat2”），判断依据是 。 (4)在恒容密闭容器中保持总物质的量不变，充入NO和。NO平衡转化率与温度（T）、投料比关系如图所示。 ① （填“”“”或“”）；平衡常数、和由大到小排序为 。 ②已知：，温度下该反应的平衡常数 。（为用分压表示的平衡常数，分压总压物质的量分数） (5)在恒容密闭容器中充入和，发生反应，测得部分物质的平衡浓度变化如图所示。M点对应的反应体系中体积分数为 。 4．（2024·湖南·二模）某小组设计实验探究银盐和铁盐的性质。 实验（一）探究影响金属阳离子的氧化性的外界因素。 【提出问题】浓度会不会影响氧化剂的氧化性？ 【提出猜想】增大，氧化性增强。 【查阅资料】相同物质的量浓度时，氧化性略强于。 【设计实验】装置如图所示（盐桥中物质不参与反应）。 步骤 操作及现象 数据记录 ① 按如图装置装配药品，K闭合时，指针偏移 电流强度（I）为 ② 放置一段时间后，指针偏移减小，最终回归中央 电流强度（I）为 ③ 向U形管左侧逐渐加入浓溶液，发现电流表指针逆向偏移，随后逐渐减小，最终又回到中央 电流强度（I）为x (1)步骤①中石墨为 极．写出电池总反应的离子方程式： 。 (2)步骤③中，x 0（填“”或“”）。 (3)简述上述实验原理： ；根据步骤③，在此条件下氧化性： （填“”“”或“”）。 【实验结论】根据实验可知， (填“增大”或“减小”)阳离子浓度，其氧化性增强。 实验(二)探究AgNO3、Fe(NO3)3热稳定性及产物。 装置 AgNO3 Fe(NO3)3 A 产生红棕色气体，固体为黑色粉末 产生红棕色气体，固体为红棕色 C 产生无色气体，液变红色 溶液变红色，无气体产生 D 有无色气泡，气体可使带火星木条燃烧更旺 无气泡 (4)装置B的作用是 。 (5)分解中，装置C中无气泡产生的原因是 。 (6)已知：受热分解生成的黑色固体不溶于氨水。写出分解的化学方程式： 。 5．（2024·湖南·模拟预测）甲烷和水蒸气倠化制氢主要有如下两个反应： 反应Ⅰ.    ； 反应Ⅱ.    。 恒定压强为时，将的混合气体投入反应器中，平衡时，各组分的物质的量分数与温度的关系如下图所示。 回答下列问题。 (1)①基催化剂以其优异的催化性能和低廉成本而被广泛应用于甲烷和水蒸气催化制氢反应研究中。基态的价电子中自旋方向相反的两种电子个数比为 。水的沸点高于沸点，其原因是 。 (2)已知在、密闭容器中充入和，若只发生反应Ⅱ，吸收的能量；若在、密闭容器中充入和，放出能量，则在该温度下，反应Ⅱ的反应热 。写出与生成和的热化学方程式： 。 (3)关于甲烷和水蒸气催化制氢反应，下列叙述正确的是______（填字母）。 A．恒温、恒容条件下，充入稀有气体，压强增大，反应速率增大 B．恒温、恒容条件下，充入水蒸气，活化分子百分数增大，反应速率增大 C．升高温度，活化分子百分数增大，有效碰撞频率增大，反应速率增大 D．加入合适的催化剂，降低反应温度也能实现单位时间转化率不变 (4)系统中的含量在700℃左右出现峰值，试从化学平衡的角度解释出现峰值的原因： ①低于700℃， ； ②高于700℃， 。 ③已知投料比为的混合气体，。600℃时，的平衡转化率为 （保留4位有效数字），反应的平衡常数的计算式为 是以分压表示的平衡常数，分压=总压物质的望分数）。 6．（2024·湖南·二模）生物质(，其中包含常见糖类、甘油等)的利用不会增加大气中的含量，被视为符合“碳中和”理念的能源。利用CuO作为氧载体，可提供氧原子，促使生物质转化为具有重要应用价值的合成气(CO、)。其主要反应为。在时，向2L刚性容器中加入足量的和，发生上述反应，达到平衡时，测得容器中、CO的物质的量浓度分别为、。请回答下列问题： (1)下列有关该反应说法正确的是_______(填标号)。 A．CuO中铜元素的化合价一定降低 B．随着CuO的量增多，CO的含量可能降低 C．当容器中和CO的物质的量浓度保持恒定不变时，该反应一定达到化学平衡 D．反应达到平衡后，向容器中投入mmol和nmolCO，达到新平衡时，CO的物质的量浓度大于 (2)光电催化甘油生产合成气的工作原理如图所示。已知光电阳极在光照下可产生空穴()和光电子()，空穴具有很强的得电子能力。 请写出上述原理图中甘油转化为CO的方程式： 。 (3)经研究发现，甘油转化为合成气的一种反应机理如图所示(部分物质未标出)。 与甘油相比，该反应机理过程图中碳原子新增的杂化方式有 。为实现生物质()的原子利用率达到100%，有机物的n、m、z应满足关系 (用n、m、z表达)。 (4)将甘油所得合成气分离出3mol和1molCO通入某恒压容器中，在，pkPa条件下发生如下反应： ⅰ.   ⅱ.   ⅲ.   则反应在 (填“高温”或“低温”)下能自发进行。 随着温度的变化，各气态微粒的平衡体积分数(水蒸气忽略不计)与温度的变化关系如图所示。 ①试分析随着温度升高，的体积分数先缓慢增大后迅速增大的原因是 。 ②930℃下，平衡时的分压为 kPa，反应ⅲ的压强平衡常数 (列出计算表达式)。 7．（2024·湖南衡阳·模拟预测）丙烯是一种重要的化工原料。关于丙烯的制备方法有如下几种： I．丙烷氧化脱氢： (1)下列操作有利于提高丙烷的平衡转化率和加快反应速率的有___________(填序号)。 A．升温 B．减压 C．加催化剂 D．通 (2)某温度下，向刚性密闭容器中充入和的混合气体发生氧化脱氢反应，下列能说明反应达到平衡状态的是___________(填序号)。 A． B．反应混合物中各组分浓度之比等于化学计量数之比 C．容器内混合气体平均摩尔质量不再变化 D．容器内混合气体密度不再变化 (3)丙烷氧化脱氢反应的正反应瞬时速率为，逆反应瞬时速率为，和代表速率常数，某一时刻升高温度，的值将 。(填“增大”、“减小”或“不变”)。 Ⅱ．丙烷无氧脱氢：  。使用该方法制备丙烯时，体系中还存在副反应：。 (4)已知几种共价键键能如下表所示： 共价键 键能 413 348 615 436 丙烷无氧脱氢反应在 (填“较高”“较低”或“任意”)温度下能自发进行。 (5)一定温度下，将和的混合气体通过催化剂(负载于)的表面。反应过程中，催化剂会与反应生成另一催化剂。使用不同催化剂时，和的关系如图甲所示(其中为，为)。反应过程中丙烷平衡转化率、丙烯选择性以及丙烯生成速率随变化如图乙所示。 ①已知Arrhenius经验公式为(为活化能，为速率常数，和为常数)。在其他条件相同时，催化效果较差的是 (填“”或“”)。 ②恒温恒压条件下，向密闭容器中通入和混合气体使丙烯生成速率最大，丙烷无氧脱氢反应 (已知压强为，保留两位有效数字)。 Ⅲ．电化学合成丙烯，其装置如图所示： (6)生成丙烯的电极反应式为 。 8．（2024·湖南·模拟预测）低碳烯烃是指乙烯、丙烯、丁烯，它们是有机合成的重要原料。 (1)我国学者用催化加氢合成低碳烯烃，反应过程如图所示。 ①在存在下，加氢反应中，RWGS反应的活化能与FTS反应的活化能的关系是 （填字母）。 a．前者大于后者    b．前者小于后者    ．无法判断 ②已知：Ⅰ．  。 Ⅱ．  。 向某密闭容器中加入1mol 和3mol ，在一定条件下发生上述反应。研究发现，乙烯的平衡产率随温度变化曲线如图所示，请解释550K以后曲线变化的原因： 。 ③在催化剂存在下，400kPa、500℃条件下，将1mol 和3mol 加入某密闭容器中合成低碳烯烃：n，40min时反应达到平衡，此时测得的转化率和各含碳产物占所有含碳产物的物质的量分数如表。 的转化率/% 各含碳产物占所有含碳产物的物质的量分数/% 其他 60.0 60.0 40.0 0 反应达到平衡后，的分压是 kPa（结果保留三位有效数字，下同），从反应开始到平衡时，的反应速率是 kPa·min-1。 (2)正丁烷催化脱氢可得到2-丁烯，其转化关系如下。 若用，表示反应的体积分数平衡常数（即浓度平衡常数中的浓度用体积分数代替）。上述三个反应的体积分数平衡常数的对数，与温度的变化关系如图所示。 ①图中 （用含a、c的代数式表示）。 ②在 K时，向某密闭容器中加入2mol正丁烷，测得生成的顺-2-丁烯为0.15mol，则平衡体系中为 mol。保持恒温、恒压下，再向该容器中充入一定量稀有气体He，则反-2-丁烯的体积分数将会 （填“增大”“减小”或“不变”）。 9．（2024·湖南·模拟预测）杭州第19届亚运会主火炬首次使用甲醇作燃料。已知： I． Ⅱ． Ⅲ． 回答下列问题： (1) ，反应Ⅱ自发进行的条件是 。 (2)一定温度下，在恒容密闭容器中充入和只发生反应I。下列叙述正确的是______（填标号）。 A．达到平衡时最多生成 B．体积分数不变时达到平衡状态 C．平衡后再充入平衡转化率增大 D．升温，反应速䆥增大，平衡常数减小 (3)科学家对反应Ⅱ机理进行计算模拟，反应过程中能量变化如图所示。 总反应经历 步反应，总反应的最大能垒是 。催化剂主要降低第 步能垒。 (4)一定温度下，在甲、乙两个体积相同的反应容器中分别充入和，发生反应和Ⅲ，其中一个容器使用水分子膜分离技术。实验测得平得转化率与压强关系如图所示（已知：点选择性为）。 ①其他条件不变，增大压强，平衡转化率增大的原因是 。采用水分子膜分离技术的是 （填“甲”或“乙”）。 ②该温度下，点对应的反应Ⅲ平衡常数 （结果保留两位有效数字）。提示：用气体分压计算的平衡常数为压强平衡常数，气体分压总压气体物质的量分数；的选择性。 10．（2024·湖南·模拟预测）氮及其化合物的研究对生态环境保护和工农业发展非常重要。氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力位居世界首位。 (1)根据下图数据计算反应   。 (2)下列关于合成氨工艺的理解中，正确的有 (填标号)。 A．控制温度远高于室温，是为了保证尽可能高的平衡转化率和快的反应速率 B．易液化，不断将液氨移去，利于反应正向进行 C．原料气中由分离空气得到，由天然气与水蒸气反应生成，原料气需要经过净化处理，以防催化剂中毒和安全事故发生 D．通过更换不同种类的催化剂，可以调节平衡时原料的转化率 E．实际生产中，适度过量有利于提高的转化率同时有利于提高整体反应速率 (3)LiH-3d过渡金属复合催化剂也可用于催化合成氨，已知先被吸附发生反应，紧接着被吸附发生的反应方程式 。 (4)电解法在常温常压下实现合成氨：工作时，电极生成的微观示意图如图所示，其中电解液为溶有三氟甲硝酸锂和乙醇的惰性有机溶剂。电极上生成的电极反应式为 。 (5)压强为20MPa下，以、(x代表物质的量分数)进料，若保持压强不变，当平衡时，则该温度下，反应平衡常数 (化为最简式)。[对于气相反应，用某组分B的平衡压强代替物质的量浓度也可表示平衡常数，记作，如，p为平衡总压强，为平衡系统中B的物质的量分数。] (6)中国科学家利用Cu催化剂实现电化学脱硝。通过理论计算推测电解池阴极上NO可能的转化机理及转化步骤的活化能分别如下(*表示催化剂表面吸附位，如NOH*表示吸附于催化剂表面的NOH)。 Ⅰ． Ⅱ．   Ⅲ．   Ⅳ．   Ⅴ．   上述反应机理中，Ⅱ~Ⅴ中速率最快的步骤是 。若电路中有2mmol电子流过，其中生成的选择性为95%，电解池阴极生成的的物质的量为 mmol。 11．（2024·湖南长沙·二模）乙醇水蒸气重整制氢是生物质制氢的重要方法，有关反应如下： ⅰ.    （主反应） ⅱ.     ⅲ.     ⅳ.     (1)反应ⅳ的 。 (2)A．Akande等研究了以Ni/为催化剂的乙醇水蒸气重整反应。下列说法正确的是 （填标号）。 A．Ni/能改变重整反应的历程，增大活化分子百分数 B．使用适宜的催化剂提高的选择性，从而提高的平衡产率 C．Ni/能降低重整反应的活化能，大幅增大反应的速率常数 (3)在2L刚性容器中，充入1mol （g）和若干（g），平衡时产生物质的量与温度、水－乙醇比（水与乙醇物质的量比）的关系如图1所示（曲线上标注的数字为物质的量/mol）。900K时，与的关系如图2所示。 ①温度一定，乙醇的转化率随水－乙醇比的增大而增大，原因是 。水－乙醇比＝7：1时，产生氢气的量随温度升高的变化趋势是 。 ②降低温度，图2中Q点不可能变为点 （填“A”或“B”）。 ③900K，在2L刚性容器中，充入1mo (g)和7mol (g)，以Ni/为催化剂，40min达到平衡，测得，且在含碳产物中的体积分数为b%，则反应ⅱ平衡常数＝ ，0～40min用(g)表示的反应速率为 （用含a、b的式子表示，下同）， 。 12．（2024·湖南长沙·三模）二甲醚具有巨大的潜在市场，目前采用的二氧化碳有效转化法，既是生成二甲醚的简便方法，又是实现“碳中和”的重要途径。 I.CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2的转化方法，其过程中发生的反应如下： 反应①：  △H1=+41.2kJ·mol-1        K1 反应②：  △H2=-204.9kJ·mol-1     K2 (1)CO2催化加氢合成二甲醚的热化学方程式为 ，该反应的平衡常数为 （用K1、K2表示）。 (2)在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，发生反应①和(1)中反应，CO2的平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图。当温度低于300℃时，CO2的平衡转化率随温度的上升而下降的原因是 。 Ⅱ.由CO2制备二甲醚的另一种方法为先合成甲醇，再脱水，主要分为以下步骤： 反应③：  △H3<0 反应④：  △H4>0 (3)在不同的压强下，按照投料比n(CO2)：n(H2)=1：3只进行反应③，CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如图甲所示，p1压强下，CO2的转化率随温度变化如图乙所示。 图甲中压强从大到小的顺序是 ，图乙中处于平衡状态的点有 （填字母），CO2的转化率呈图乙所示变化的原因是 。 (4)更换高效的催化剂，体系中CH3OCH3平衡时的物质的量将 （填“增加”“不变”或“减少”）。 (5)在280℃、3.4MPa条件下，通入1molCO2和3molH2的混合气体，用该方法制备二甲醚。充分反应后，测得CO2的平衡转化率为30%，体系中CH3OCH3的物质的量为0.1mol，则反应③的压强平衡常数Kp= MPa-2（列出计算式即可）。 13．（2024·湖南邵阳·三模）丙烯是一种重要的化工原料，但丙烯的产是仅通过石油的催化裂解反应无法满足工业生产需求。工业上，有如下方法制备丙烯： Ⅰ．丙烷脱氢法制丙烯： ①丙烷无氧脱氢法： ②丙烷氧化脱氢法： (1)反应②的正反应活化能 逆反应活化能（填“＞”或“＜”）。 (2)不同压强下，向密闭容器中充入气体发生反应①，丙烷平衡转化率随温度变化关系如图：在、条件下，若向密闭容器中充入和的混合气体，则平衡时丙烷转化率 （填“＞”或“＝”或“＜”）。 (3)如图为采用羰基催化剂催化氧化丙烷：的机理，下列说法正确的是______（填字母）。 A．该机理中，有键、键的断裂与形成 B．若有参与反应，最终存在于羰基催化剂和中 C．若和充分反应，则可制得 D．为了提高反应的速率和反应物转化率，温度越高越好 (4)丙烯是一种燃料，以熔融碳酸盐（用表示）为电解质，丙烯——空气燃料电池的负极的电极反应式 。 Ⅱ．丁烯和乙烯的催化反应制丙烯： 主反应： 副反应： (5)乙烯的电子式为 。 (6)某温度下，保持体系总压强为，按投料，达平衡状态时，、的转化率分别为、，则平衡时 ；主反应的压强平衡常数 （保留一位小数）。 14．（2024·湖南岳阳·三模）2024年上海国际碳中和技术博览会以“中和科技、碳素未来”为主题，重点聚焦二氧化碳的捕捉、利用与封存(CCUS)等问题。回答下列问题： Ⅰ.是典型的温室气体，Sabatier反应可实现转化为甲烷，实现的资源化利用。合成过程中涉及如下反应： 甲烷化反应(主反应)：①   逆变换反应(副反应)：②    (1)反应③   ，该反应在 (填“高温”“低温”或“任何温度”)下能自发进行。 (2)下列叙述中能说明反应①达到平衡状态的是 (填字母)。 A．断裂4mol 的同时断裂1mol          B．恒温恒容条件下，体系压强不再变化 C．恒温恒容条件下，气体的密度不再变化             D． E．绝热恒容条件下，不再变化 (3)科研小组按进行投料，下面探究影响选择性的一些因素。 ①若在恒容容器中进行反应(初始压强为0.1MPa)，平衡时各气体的物质的量分数随温度变化的曲线如图所示。图中表示的物质的量分数随温度变化的曲线是 (填“曲线1”“曲线2”或“曲线3”)。曲线1和曲线3交叉点处的平衡分压为 MPa(该空忽略副反应逆变换反应)。 ②积碳会使催化剂的活性降低，从而影响甲烷的选择性，各积碳反应的平衡常数与温度关系如下表所示： 温度℃ 800 21.60 0.136 0.133 850 33.94 0.058 0.067 900 51.38 0.027 0.036 反应a：   反应b：   反应c：   由表中数据可知，积碳反应主要由反应 引起(填“a”“b”或“c”)。 Ⅱ.完成下列问题 (4)一定条件下，向4L恒容密闭容器中充入2mol 和6mol ，发生反应。已知容器内起始压强为240kPa，反应达平衡时容器内压强为150kPa，该温度下反应的标准平衡常数 。(该反应标准平衡常数的表达式为，其中p为分压，分压=总压×物质的量分数，) 15．（2024·湖南长沙·二模）深入研究碳、氮元素的物质转化有着重要的实际意义，汽车尾气净化装置中CO和NO发生如下反应： i．　， ii．　， iii．　， 回答下列问题： (1)上述反应的的线性关系如图所示()。 (填“>”或“<”)0，反应的 (用、表示)。 (2)一定温度下，在1L密闭容器中充入2molCO、2molNO和1mol，初始总压强为，仅发生以上反应ⅰ、ⅱ，且反应ⅰ的，，，分别为正、逆反应速率常数。充分反应达平衡时总压强为，的物质的量为1.25mol，则 。 (3)CO和NO发生上述三个反应，在不同条件下达到平衡时，在K时NO的转化率与的变化曲线及时NO的转化率与T的变化曲线如图所示。 表示时NO的转化率与T的变化曲线为 曲线(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)，A点后NO的平衡转化率增大的原因是 。 (4)CO、NO均能够与血红蛋白(Hb)中形成稳定的配合物使血红蛋白失去携氧能力，因而具有毒性。已知：CO进入血液后有如下平衡：。 ①从化学平衡角度简述CO的中毒原理： 。 ②已知反应实验表明，人体内HbCO与的浓度之比为1∶50已足以使人智力受损，则抽烟时吸入肺部的空气中CO与的体积比大于 即达到智力受损的程度。 16．（2024·湖南衡阳·三模）近日，厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室教授王野、傅钢和中国科学技术大学教授姜政等，创制出超高稳定性In/Rh@S－1催化剂，高选择性催化丙烷等低碳烷烃直接脱氢制取对应烯烃：C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)    △H。 回答下列问题： (1)已知：几种可燃物的燃烧热如表所示。 可燃物 C3H8(g) C3H6(g) H2(g) 燃烧热△H/(kJ•mol-1) -2220 -2051 -285.8 上述反应中，△H= kJ•mol-1。 (2)一定温度下，在恒容密闭容器中充入1mol丙烷发生上述反应。下列叙述中，正确的是 (填标号)。 A．混合气体中H2体积分数最大值为50% B．升高温度，丙烷脱氢反应的平衡常数增大 C．混合气体密度不变时，反应一定达到平衡状态 D．平衡时再充C3H8，丙烷平衡转化率减小 (3)单位时间内，丙烷在不同催化剂Cat1、Cat2作用下的转化率与温度关系如图所示。 催化效能较高的是 (填“Cat1”或“Cat2”)；b点 (填“是”或“不是”)平衡点；b→c变化的原因可能是 。 (4)保持总压强恒定为pkPa，向反应器充入丙烷和氩气(Ar)混合气体，仅发生上述反应，丙烷的平衡转化率与温度、起始投料比[η=]关系如图所示。 正反应速率：m n(填“＞”“＜”或“=”)；T1温度下，压强平衡常数Kp= kPa(用含p的代数式表示)。[提示：用分压计算的平衡常数叫做压强平衡常数(Kp)，分压=总压×物质的量分数。] (5)以熔融K2CO3(不含O2-和HCO)为电解质的丙烷－空气燃料电池的放电效率高，该电池放电时，负极反应式为 。为了使电池长时间稳定运行，必须确保电解质组成稳定，即在通入的空气中添加 (填化学式)。 17．（2024·湖南邵阳·三模）丙烯是重要的有机原料之一，可通过多种途径制备。回答下列问题： Ⅰ.由丙烷直接脱氢法制备：　 (1)已知键能：；生成碳碳键放出的能量为271 kJ，则 。 (2)在一定温度下，保持总压为，将和的混合气体分别按为和向密闭容器中投料，发生脱氢反应，测得的转化率与时间的关系如图1所示(已知时反应处于平衡状态)。 点对应的投料方式为 ，原因是 。内，曲线 (填“”“”)对应的平均反应速率最快。点对应的平衡常数 (以分压表示，分压=总压×物质的量分数，保留一位小数)。 Ⅱ.由丙烷氧化脱氢法制备。主要涉及反应：； (3)在一定条件下，将物质的量之比为的和匀速通入体积可变的反应容器中发生上述反应，使总压强恒定为。在不同温度下反应相同时间，测得丙烷和氧气的转化率与温度倒数的关系如图2所示。 时，容器内两种气体的物质的量之比 (填“>”“<”或“=”)；若对应的点均处于平衡状态，保持其他条件不变，仅将容器更换为恒容的刚性容器，则图示点中，与新的转化率点可能依次是 (填代号)。 (4)以惰性电极电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液可制取氢气，装置如图所示。该装置阳极的电极反应方程式为 。 18．（2024·湖南永州·三模）乙酸俗称醋酸，是一种重要的化工原料。 (1)1968年，Monsanto以[Rh(CO)2I2]-为催化剂、以碘甲烷为助催化剂合成乙酸，反应历程如下图所示： ①化合物A中铑(Rh)的化合价为 。 ②已知B为六配位离子，画出B的结构示意图 。 ③根据反应④，写出E生成CH3COOH的化学方程式 。 (2)乙酸在催化剂的作用下和氢气反应可生成乙醇，反应体系主要发生如下反应： Ⅰ．CH3COOH(g)＋2H2(g)C2H5OH(g)＋H2O(g)　ΔH1=-44.2kJ·mol-1 Ⅱ．CH3COOH(g)＋C2H5OH(g)CH3COOC2H5(g)＋H2O(g)　ΔH2=-18.4kJ·mol-1 Ⅲ．CH3COOH(g)＋H2(g)CH3CHO(g)＋H2O(g)　ΔH3=＋24.5kJ·mol-1 在200kPa反应条件下，将n(H2)∶n(CH3COOH)=10∶1的混合气进行上述反应。平衡时乙酸的转化率、产物的选择性S随温度变化如下图所示。 已知： ①CH3CHO(g)＋H2(g)C2H5OH(g)的ΔH= kJ·mol-1。 ②图中表示乙酸的转化率随温度变化的曲线是 。当温度低于340℃时，随着温度的升高，CH3COOC2H5选择性变大的原因是 。 ③H2和CH3COOH反应一段时间后，不改变反应时间和温度，能提高S(C2H5OH)的可能措施是 (任写一条)。 ④恒温恒压条件下，向初始体积为1L的体积可变密闭容器中通入2molH2和1molCH3COOH，发生上述反应，达到平衡时容器的体积变为0.8L，S(CH3COOC2H5)=S(CH3CHO)，n(H2)=0.7mol。反应Ⅱ的平衡常数K= (保留2位小数)。 19．（2024·湖南·二模）Ⅰ．氨的用途十分广泛，如其可作为制备硝酸和氮肥的重要化工原料．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化学奖，反应为．请回答下列问题： (1)实验室中模拟合成氨过程，在一定温度下，将和充入一个体积为的刚性密闭容器中反应，达平衡时，的转化率为；如果在相同条件下充入，反应达平衡时，的转化率为，则的值________（填标号）． A．大于1 B．等于1 C．小于1 D．无法确定 (2)在容积为的恒容容器中，充入，其压强随温度变化规律如图1曲线b所示．如改为充入和，其对应平衡曲线为 ；在温度下，的平衡常数 （列出计算式即可，为以分压表示的平衡常数，分压总压物质的量分数）． (3)工厂废气的处理是环境保护的重要环节之一，工业上可利用电解法除尾气NO，并通入一定量，制得产品，其工作原理如图2所示． ①电极M应该连接电源的 极． ②电极N的电极反应式为 ． ③当通入充分反应后，溶液中只有一种溶质，此时M极消耗的NO物质的量为 ． Ⅱ．元素周期表中第ⅤA族元素及其化合物应用广泛，砷可以用于制备新型半导体材料GaAs，其晶胞结构如图所示． (4)中配位键的数目是 ． (5)晶胞中与As距离最近且相等的As有 个． 20．（2024·湖南长沙·一模）一种利用太阳能催化甲烷、水蒸气重整制氢反应原理及各步反应以气体分压(单位为)表示的平衡常数与温度T的变化关系如图所示： 回答下列问题： (1)铁酸镍中铁显价，写出基态价层电子排布式： 。 (2)若第I步反应生成，吸收热量，则第I步反应的热化学方程式为 。 (3)根据图2可知斜率更大，受温度影响更大。则甲烷、水蒸气重整制氢反应：的 (填“>”“<”或“=”)0。 (4)已知上述制氢过程中存在副反应：。将的混合气体投入温度为T的恒温恒容密闭容器中，初始压强为，若只发生甲烷、水蒸气重整反应和上述副反应两个过程，达平衡时容器内的压强为，分压为，则的平衡转化率为 ，此时温度T (填“>”“<”或“=”)。 (5)在一定条件下，密闭容器中加入一定量的、和催化剂发生反应：。，其中分别为正、逆反应速率，分别为正、逆反应速率常数，p为气体的分压。已知降低温度时，增大。调整和初始投料比，测得的平衡转化率如图。A、B、C、D四点温度由高到低的顺序是 ，在C点所示投料比下，当转化率达到40%时， 。 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13 化学反应原理 1.（2024·湖南卷）丙烯腈()是一种重要的化工原料。工业上以为载气，用作催化剂生产的流程如下： 已知：①进料混合气进入两釜的流量恒定，两釜中反应温度恒定： ②反应釜Ⅰ中发生的反应： ⅰ： ③反应釜Ⅱ中发生的反应： ⅱ： ⅲ： ④在此生产条件下，酯类物质可能发生水解。 回答下列问题： （1）总反应 _______(用含、、和的代数式表示)； （2）进料混合气中，出料中四种物质(、、、)的流量，(单位时间内出料口流出的物质的量)随时间变化关系如图： ①表示的曲线是_______(填“a”“b”或“c”)； ②反应釜Ⅰ中加入的作用是_______。 ③出料中没有检测到的原因是_______。 ④反应后，a、b、c曲线对应物质的流量逐渐降低的原因是_______。 （3）催化剂再生时会释放，可用氨水吸收获得。现将一定量的固体(含水)置于密闭真空容器中，充入和，其中的分压为，在℃下进行干燥。为保证不分解，的分压应不低于_______(已知 分解的平衡常数)； （4）以为原料，稀硫酸为电解液，Sn作阴极，用电解的方法可制得，其阴极反应式_______。 【答案】（1）ΔH1+ΔH2+ΔH3 （2）c 降低分压有利于反应i平衡正向移动且提高醇的浓度可以使酯的水解程度降低从而提高产率 CH2=CHCONH2在反应釜Ⅱ的温度下发生分解 ④. 反应时间过长，催化剂中毒活性降低，反应速率降低，故产物减少 （3）40 （4）Sn+4CH2=CHCN+4e-+4H+=Sn(CH2CH2CN)4 【解析】工业上以N2为载气，用TiO2作催化剂，由HOCH2CH2COOC2H5和C2H5OH为进料气体生产CH2=CHCN，在反应釜I中发生反应i：HOCH2CH2COOC2H5(g)→CH2=CHCOOC2H5(g)+H2O(g)，加入NH3后，在反应釜Ⅱ中发生反应ii：CH2=CHCOOC2H5(g)+NH3(g)→CH2=CHCONH2(g)+C2H5OH(g)，反应iii：CH2=CHCONH2(g)→CH2=CHCN(g)+H2O(g)，故产物的混合气体中有CH2=CHCN、未反应完的C2H5OH、CH2=CHCOOC2H5(g)和水； （1）根据盖斯定律，总反应HOCH2CH2COOC2H5(g)+NH3(g)→CH2=CHCN(g)+C2H5OH(g)+2H2O(g)可以由反应i+反应ii+反应iii得到，故ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3； （2）①根据总反应HOCH2CH2COOC2H5(g)+NH3(g)→CH2=CHCN(g)+C2H5OH(g)+2H2O(g)，设进料混合气中n(HOCH2CH2COOC2H5)=1mol，n(C2H5OH)=2mol，出料气中CH2=CHCOOC2H5含量很少，则生成CH2=CHCN(g)、C2H5OH(g)物质的量约为1mol，生成H2O(g)的物质的量约为2mol，故出料气中C2H5OH(g)物质的量共约3mol，故出料气中CH2=CHCN、C2H5OH、H2O物质的量之比约为1:3:2，故曲线c表示CH2=CHCN的曲线； ②反应釜Ⅰ中发生反应i是气体体积增大的反应，故加入C2H5OH降低分压有利于反应i平衡正向移动且提高醇的浓度可以使酯的水解程度降低从而提高产率； ③丙烯酰胺(CH2=CHCONH2)的分解温度约为160°C至170°C，出料中没有检测到CH2=CHCONH2的原因是CH2=CHCONH2在反应釜Ⅱ的温度下发生分解； ④反应11h后，a、b、c曲线对应物质的流量逐渐降低的原因是反应时间过长，催化剂中毒活性降低，反应速率降低，故产物减少； （3）0.72g水的物质的量为0.04mol，故p(H2O)=2.5×102kPa⋅mol−1×n(H2O)=10kPa，NH4HCO3分解的反应式为NH4HCO3=NH3↑+CO2↑+H2O↑，故NH4HCO3分解的平衡常数Kp=p(NH3)p(CO2)p(H2O)=4×104(kPa)3，解得p(NH3)=40kPa，故为保证NH4HCO3不分解，NH3的分压应不低于40kPa； （4）Sn(CH2CH2CN)4是有机化合物，与水不溶，水中不电离，以CH2=CHCN为原料在Sn做的阴极得电子制得Sn(CH2CH2CN)4，故阴极的电极反应式为Sn+4CH2=CHCN+4e-+4H+=Sn(CH2CH2CN)4。 2.（2023·湖南卷）聚苯乙烯是一类重要的高分子材料，可通过苯乙烯聚合制得。 Ⅰ．苯乙烯的制备 （1）已知下列反应的热化学方程式： ① ② ③ 计算反应④的_______； （2）在某温度、下，向反应器中充入1mol气态乙苯发生反应④，其平衡转化率为50%，欲将平衡转化率提高至75%，需要向反应器中充入_______mol水蒸气作为稀释气(计算时忽略副反应)； （3）在、下，以水蒸气作稀释气。Fe2O3作催化剂，乙苯除脱氢生成苯乙烯外，还会发生如下两个副反应： ⑤ ⑥ 以上反应体系中，芳香烃产物苯乙烯、苯和甲苯的选择性S()随乙苯转化率的变化曲线如图所示，其中曲线b代表的产物是_______，理由是_______； （4）关于本反应体系中催化剂Fe2O3的描述错误的是_______； A. X射线衍射技术可测定Fe2O3晶体结构 B. Fe2O3可改变乙苯平衡转化率 C. Fe2O3降低了乙苯脱氢反应的活化能 D. 改变Fe2O3颗粒大小不影响反应速率 Ⅱ．苯乙烯的聚合 苯乙烯聚合有多种方法，其中一种方法的关键步骤是某(Ⅰ)的配合物促进(引发剂，X表示卤素)生成自由基，实现苯乙烯可控聚合。 （5）引发剂中活性最高的是_______； （6）室温下，①在配体L的水溶液中形成，其反应平衡常数为K；②在水中的溶度积常数为。由此可知，在配体L的水溶液中溶解反应的平衡常数为_______(所有方程式中计量系数关系均为最简整数比)。 【答案】（1）+118 （2）5 （3）苯 反应④为主反应，反应⑤⑥为副反应，苯乙烯的选择性最大；在恒温恒压下，随乙苯转化率的增大，反应⑤正向移动，反应⑥不移动，则曲线b代表产物苯 （4）BD （5）C6H5CH2Cl （6）K∙Ksp 【解析】 （1）根据盖斯定律，将①-②-③可得C6H5C2H5(g)⇌C6H5CH=CH2(g)+H2(g) ∆H4=-4386.9kJ/mol-(-4263.1kJ/mol)-(-241.8kJ/mol)=+118kJ/mol； （2）设充入H2O(g)物质的量为xmol；在某温度、100kPa下，向反应器中充入1mol气态乙苯发生反应④。乙苯的平衡转化率为50%，可列三段式，此时平衡时混合气体总物质的量为1.5mol，此时容器的体积为V；当乙苯的平衡转化率为75%，可列三段式，此时乙苯、苯乙烯、H2物质的量之和为1.75mol，混合气的总物质的量为(1.75+x)mol，在恒温、恒压时，体积之比等于物质的量之比，此时容器的体积为；两次平衡温度相同，则平衡常数相等，则=，解得x=5； （3）曲线a芳香烃产物的选择性大于曲线b、c芳香烃产物的选择性，反应④为主反应，反应⑤⑥为副反应，则曲线a代表产物苯乙烯的选择性；反应④⑤的正反应为气体分子数增大的反应，反应⑥的正反应是气体分子数不变的反应；在913K、100kPa（即恒温恒压）下以水蒸气作稀释气，乙苯的转化率增大，即减小压强，反应④⑤都向正反应方向移动，反应⑥平衡不移动，故曲线b代表的产物是苯；答案为：苯；反应④为主反应，反应⑤⑥为副反应，苯乙烯的选择性最大；在恒温恒压下，随乙苯转化率的增大，反应⑤正向移动，反应⑥不移动，则曲线b代表产物苯； （4）测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪，即用X射线衍射技术可测定Fe2O3晶体结构，A项正确； 催化剂不能使平衡发生移动，不能改变乙苯的平衡转化率，B项错误；催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，故Fe2O3可降低乙苯脱氢反应的活化能，C项正确；催化剂颗粒大小会影响接触面积，会影响反应速率，D项错误；故选BD。 （5）电负性Cl＞Br＞I，则极性C—Cl键＞C—Br键＞C—I键，则C6H5CH2Cl更易生成自由基，即活性最高的是C6H5CH2Cl；答案为：C6H5CH2Cl； （6）Cu+在配体L的水溶液中形成[Cu(L)2]+，则Cu++2L⇌[Cu(L)2]+的平衡常数K=；CuBr在水中的溶度积常数Ksp=c(Cu+)∙c(Br-)；CuBr在配体L的水溶液中溶解反应为CuBr+2L⇌[Cu(L)2]++Br-，该反应的平衡常数为==K∙Ksp。 3.（2022·湖南卷） 2021年我国制氢量位居世界第一，煤的气化是一种重要的制氢途径。回答下列问题： （1）在一定温度下，向体积固定密闭容器中加入足量的和，起始压强为时，发生下列反应生成水煤气： Ⅰ. Ⅱ. ①下列说法正确的是_______； A.平衡时向容器中充入惰性气体，反应Ⅰ的平衡逆向移动 B.混合气体的密度保持不变时，说明反应体系已达到平衡 C.平衡时的体积分数可能大于 D.将炭块粉碎，可加快反应速率 ②反应平衡时，的转化率为，CO的物质的量为。此时，整个体系_______(填“吸收”或“放出”)热量_______kJ，反应Ⅰ的平衡常数_______(以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。 （2）一种脱除和利用水煤气中方法的示意图如下： ①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再生塔中产生的离子方程式为_______； ③利用电化学原理，将电催化还原为，阴极反应式为_______。 【答案】（1）①BD ②吸收 31.2 （2）①10 ②2CO2↑++H2O ③2CO2+12e-+12H+=C2H4+4H2O、AgCl+e-=Ag+Cl- 【解析】 （1）①在恒温恒容条件下，平衡时向容器中充入情性气体不能改变反应混合物的浓度，因此反应Ⅰ的平衡不移动，A说法不正确；在反应中有固体C转化为气体，气体的质量增加，而容器的体积不变，因此气体的密度在反应过程中不断增大，当混合气体的密度保持不变时，说明反应体系已达到平衡，B说法正确； 若C(s)和H2O(g)完全反应全部转化为CO2(g)和H2(g)，由C(s)+ 2H2O(g) = CO2(g)+ 2H2(g)可知，H2的体积分数的极值为，由于可逆反应只有一定的限度，反应物不可能全部转化为生成物，因此，平衡时H2的体积分数不可能大于，C说法不正确；将炭块粉碎可以增大其与H2O(g)的接触面积，因此可加快反应速率，D说法正确；综上所述，相关说法正确的是BD。 ②反应平衡时，H2O(g)的转化率为50%，则水的变化量为0.5mol，水的平衡量也是0.5mol，由于CO的物质的量为0.1mol，则根据O原子守恒可知CO2的物质的量为0.2mol，生成0.2mol CO2时消耗了0.2mol CO，故在反应Ⅰ实际生成了0.3molCO。根据相关反应的热化学方程式可知，生成0.3mol CO要吸收热量39.42kJ ，生成0.2mol CO2要放出热量8.22kJ此时，因此整个体系吸收热量39.42kJ-8.22kJ=31.2kJ；由H原子守恒可知，平衡时H2的物质的量为0.5mol，CO的物质的量为0.1mol，CO2的物质的量为0.2mol，水的物质的量为0.5mol，则平衡时气体的总物质的量为0.5mol+0.1mol+0.2mol+0.5mol=1.3mol，在同温同体积条件下，气体的总压之比等于气体的总物质的量之比，则平衡体系的总压为0.2MPa1.3=0.26MPa，反应I（C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)）的平衡常数Kp= 。 （2）①某温度下,吸收塔中K2CO3溶液吸收一定量的CO2后，c():c()=1:2，由可知，=，则该溶液的pH=10；②再生塔中KHCO3受热分解生成K2CO3、H2O和CO2，该反应的离子方程式为2CO2↑++H2O；③利用电化学原理，将CO2电催化还原为C2H4，阴极上发生还原反应，阳极上水放电生成氧气和H+，H+通过质子交换膜迁移到阴极区参与反应生成乙烯，铂电极和Ag/AgCl电极均为阴极，在电解过程中AgCl可以转化为Ag，则阴极的电极反应式为2CO2+12e-+12H+=C2H4+4H2O、AgCl+e-=Ag+Cl-。 1．（2024·湖南岳阳·模拟预测）Ⅰ.工业合成氨对粮食增产、增加人口具有重要价值。1913年，Haber-Bosch发明的催化合成氨技术实现了工业化生产：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，298K时该反应的ΔH=-92.2kJ·mol-1   ΔS=-198.2J·K-1·mol-1。 已知：化学反应吉布斯自由能变化量ΔG=ΔH -TΔS (通常温度区间，ΔH和ΔS可视为常量)。 (1)298K时，合成氨反应 (选填“能”或“不能”)自发进行，理由是 。 (2)T℃下，设反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的平衡常数为K，反应NH3(g)N2(g)+ H2(g)的平衡常数为K＇，则K与K＇之间的关系是 。 (3)298K时，向一恒定温度的刚性密闭容器中充入物质的量之比为1：1的N2和H2混合气体，初始压强为30MPa，在不同催化剂作用下反应，相同时间内H2的转化率随温度的变化如图所示，b点v正 v逆(填“>”、“<”或“=”)。图中a点混合气体平均相对分子质量为18.75，a点对应温度(T4)下反应的平衡常数Kp= (保留两位有效数字，Kp为以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。 Ⅱ.工业上通常采用乙烯()直接氧化法制取环氧乙烷，体系中发生的反应如下： 主反应：   副反应：   (4)主反应与副反应的吉布斯自由能变()与温度T的关系如下图所示，则副反应的 (填“>”“<”或“=”)0； (填“>”“<”或“=”)。 【答案】(1) 能 ，得到，所以该反应能自发进行 (2)K＇=或K=()2 (3)> 0.014(MPa)-2 (4)< > 【解析】（1）①根据 ，所以该反应能自发进行，故答案为：能； ②根据 ，所以该反应能自发进行，故答案为：根据 ，所以该反应能自发进行； （2）T℃下，设反应N2(g)+3H2(g) ⇌2NH3(g)的平衡常数为K，反应NH3(g)⇌N2(g)+ H2(g)的平衡常数为K＇，则K与K＇之间的关系为或，故答案为：或； （3）①T3的b点时，反应未达到平衡，说明v正>v逆； ②设起始氮气和氢气的物质的量为amol，设氮气转化物质的量为xmol，列三段式：，a点混合气体平均相对分子质量为18.75=，解得x=0.2a，平衡时总物质的量为1.6a，则平衡后压强为=24MPa，p(N2)=×24MPa=12MPa，p(H2)=×24MPa=6Mpa，p(NH3)=×24MPa=6Mpa，Kp=，故答案为：； （4）①由图可知，主反应与副反应的吉布斯自由能变()均随温度升高而增大，则主副反应的、均小于0，故答案为：； ②副反应×2-主反应得：，则>，故答案为：>。 2．（2024·湖南·模拟预测）“碳达峰、碳中和”是应对全球气候变化的重要措施，对于保护生态环境、推动绿色发展具有重要意义，科学家通过多种途径实现了CO2合成转化为有机物。 Ⅰ.一种CO2合成转化为甲醛的总反应为。转化步骤如下图所示： (1)关于以上转化步骤中的相关物质和反应，下列说法正确的是________（填字母）。 A．甲醛常温下为无色有强烈刺激性气味的液体，易溶于水 B．甲醇与甲醛分子中∠OCH键角较大的是甲醛分子 C．H2O2分子结构与C2H2分子类似，属于直线形分子 D．若反应②正向为自发反应，可推知 (2)已知，则总反应的 （用上图中焓变以及表示）。 Ⅱ.CO2催化加氢合成甲醇的反应经常伴随有副反应发生。 主反应： 副反应： (3)研究者在CO2催化加氢合成甲醇的催化剂研究中获得如图所示结果，由此可确定在实际工业生产中的最佳催化剂为 ；甲醇的生成速率首先随反应温度的升高而增加，但当温度升高到330℃以上时开始降低，试分析造成甲醇生成速率下降可能的原因是 。 (4)T℃，在容积为2L的恒容密闭容器中充入1molCO2和一定量H2，一定条件下只发生主反应。若起始时容器内气体压强为3.0kPa，达到平衡时，水蒸气的分压与起始投料比的变化关系如图所示。如果反应从开始到达c点所用时间为10min，则10min内该反应的平均反应速率= 。已知：该反应的标准平衡常数 ，其中为标准压强100kPa，、、和为各组分的平衡分压，则T℃时，该反应的标准平衡常数 （列出计算式）。 Ⅲ.科学家近年发明了一种将二氧化碳电化学还原为甲醇的方法，装置示意图如下，电解质溶液1为由KHCO3、吡啶和HCl组成的CO2饱和水溶液，电极为Cu2O/CuO薄膜材料和Pt电极。 (5)该电解池阴极的电极材料为 ，其电极反应式为 。 【答案】(1)BD (2) (3) 10％ZrO2/In2O3 副反应的，温度升高利于副反应更多地正向进行，副反应的选择性提高，主反应选择性降低，导致单位时间内甲醇生成速率下降；催化剂在温度高于330℃失去活性，导致速率下降 (4) 0.012 (5) Cu2O/CuO薄膜材料 【解析】（1）A．甲醛常温下为气体，A错误； B．甲醇分子中碳原子采取杂化，是四面体结构，甲醛分子中的碳采取杂化，是平面三角形结构，所以甲醇分子的∠OCH键角小于甲醛分子的∠OCH键角，B正确； C．过氧化氢分子中两个氢原子如在半展开的书的两面上，非直线形分子，C错误； D．②反应的化学方程式为，根据自由能判据，只有时，反应正向自发进行，D正确，故答案为：BD。 （2）根据图及盖斯定律，总反应是得到的，则反应热。 （3）据图1所示，其他条件相同时使用10％ZrO2/In2O3作催化剂，甲醇的生成速率最大，所以选择10％ZrO2/In2O3作催化剂。根据题中信息，甲醇生成速率在温度高于330℃时下降，可分析得到的原因可能有两个：一是副反应的，温度升高利于副反应更多的正向进行，副反应的选择性提高，主反应选择性降低，导致单位时间内甲醇生成速率下降；二是催化剂在温度高于330℃失去活性，导致速率下降。 （4）反应①为，初始投入CO2为1mol，H2则为2mol，初始物质的量共3mol，起始时容器内气体的总压强为3.0kPa，若10min时反应到达c点，c点的物质的量为，，则反应生成的CH3OH物质的量也为0.24mol， ；平衡时各物质的物质的量分别为 ，，，则分压分别为，，，代入得的计算式为。 （5）根据图中信息可知，Cu2O/CuO薄膜材料的电极上发生的反应为，则此电极为阴极。 3．（2024·湖南·二模）工业上，可以用处理烟气中、，总反应式为．已知：有关反应的能量变化曲线如图所示。 (1)写出和反应的热化学方程式： 。上述总反应中 。 (2)其他条件不变，增大，对总反应速率几乎没有影响，其原因可能是 。 (3)一定条件下，速率方程为（k为速率常数，只与温度有关）。阿仑尼乌斯经验公式：（R为常数，为活化能，不随温度改变；T为温度）。和反应在不同催化剂Cat1、Cat2作用下，与的关系如图所示。 其他条件相同，催化效率较高的是 （填“Cat1”或“Cat2”），判断依据是 。 (4)在恒容密闭容器中保持总物质的量不变，充入NO和。NO平衡转化率与温度（T）、投料比关系如图所示。 ① （填“”“”或“”）；平衡常数、和由大到小排序为 。 ②已知：，温度下该反应的平衡常数 。（为用分压表示的平衡常数，分压总压物质的量分数） (5)在恒容密闭容器中充入和，发生反应，测得部分物质的平衡浓度变化如图所示。M点对应的反应体系中体积分数为 。 【答案】(1) -442.5 (2)和反应的活化能远大于NO与O2反应的活化能，即SO2和O3的反应为控速反应，总反应的速率主要取决于和反应 (3) Cat1 由图可知，当温度变化量一定时，Cat1作用下的RlnK变化值较小，对应的活化能较小，催化效率较高 (4) ＜ ＞= 16 (5)50% 【解析】（1）由图可知，和反应的，热化学方程式为：；，总反应等于与相加，其； （2）和反应的活化能远大于NO与O2反应的活化能，即SO2和O3的反应为控速反应，总反应的速率主要取决于和反应，因此，当其他条件不变，增大，对总反应速率几乎没有影响； （3）由图可知，当温度变化量一定时，Cat1作用下的RlnK变化值较小，对应的活化能较小，催化效率较高； （4）①其他条件相同时，投料比越大，NO的平衡转化率越小，即＜（填“”“”或“”）；平衡常数只与温度有关，反应为放热反应，温度越高，平衡常数越小，即＞=； ②当时，NO的平衡转化率为80%，设投入NO的物质的量为amol，即转化的NO物质的量为0.8amol，可得三段式：，平衡时总物质的量为2amol，NO、O3、NO2、O2物质的量分数分别为0.1、0.1、0.4、0.4，设总压强为P，即平衡常数； （5）在恒容密闭容器中充入和，设M点时，转化的NO物质的量为x，可得三段式：，，由图可知，虚线为NO2或O2的浓度，M点，即，1-x=x，解得x=0.5mol，总物质的量为0.5+1.5+0.5+0.5=3mol，此时O3体积分数等于物质的量分数为：。 4．（2024·湖南·二模）某小组设计实验探究银盐和铁盐的性质。 实验（一）探究影响金属阳离子的氧化性的外界因素。 【提出问题】浓度会不会影响氧化剂的氧化性？ 【提出猜想】增大，氧化性增强。 【查阅资料】相同物质的量浓度时，氧化性略强于。 【设计实验】装置如图所示（盐桥中物质不参与反应）。 步骤 操作及现象 数据记录 ① 按如图装置装配药品，K闭合时，指针偏移 电流强度（I）为 ② 放置一段时间后，指针偏移减小，最终回归中央 电流强度（I）为 ③ 向U形管左侧逐渐加入浓溶液，发现电流表指针逆向偏移，随后逐渐减小，最终又回到中央 电流强度（I）为x (1)步骤①中石墨为 极．写出电池总反应的离子方程式： 。 (2)步骤③中，x 0（填“”或“”）。 (3)简述上述实验原理： ；根据步骤③，在此条件下氧化性： （填“”“”或“”）。 【实验结论】根据实验可知， (填“增大”或“减小”)阳离子浓度，其氧化性增强。 实验(二)探究AgNO3、Fe(NO3)3热稳定性及产物。 装置 AgNO3 Fe(NO3)3 A 产生红棕色气体，固体为黑色粉末 产生红棕色气体，固体为红棕色 C 产生无色气体，液变红色 溶液变红色，无气体产生 D 有无色气泡，气体可使带火星木条燃烧更旺 无气泡 (4)装置B的作用是 。 (5)分解中，装置C中无气泡产生的原因是 。 (6)已知：受热分解生成的黑色固体不溶于氨水。写出分解的化学方程式： 。 【答案】(1) 负 (2) (3)Fe3+的氧化性与其浓度有关 增大 (4)防倒吸 (5)NO2、O2恰好与氢氧化钠溶液完全反应 (6) 【分析】由题干可知，相同物质的量浓度时，氧化性略强于，实验开始银离子和二价铁浓度相同，阴离子得电子做正极，石墨做负极，添加三价铁，浓度增大，电流表偏转，说明三价铁要得电子，石墨做正极，银做负极，据此解答。 【解析】（1）由题干可知，相同物质的量浓度时，氧化性略强于，步骤①中Fe2+失去电子，石墨为负极；电池总反应的离子方程式，答案：负、； （2）逐渐加入浓溶液，发现电流表指针逆向偏移，说明电子逆向移动，电流强度（I）为x＜0，答案：； （3）上述实验原理：Fe3+的氧化性与其浓度有关，浓度会影响氧化剂的氧化性，浓度越大氧化性越强，步骤③，在此条件下氧化性：，根据实验可知，增大阳离子浓度，其氧化性增强答案：Fe3+的氧化性与其浓度有关、、增大； （4）反应有气体生成，会溶于水，所以装置B的作用是防倒吸，答案：防倒吸； （5）装置C中无气泡产生的原因，生成的气体恰好完全反应，即NO2、O2恰好与氢氧化钠溶液完全反应； （6）受热分解生成的黑色固体不溶于氨水，分解的化学方程式：。 5．（2024·湖南·模拟预测）甲烷和水蒸气倠化制氢主要有如下两个反应： 反应Ⅰ.    ； 反应Ⅱ.    。 恒定压强为时，将的混合气体投入反应器中，平衡时，各组分的物质的量分数与温度的关系如下图所示。 回答下列问题。 (1)①基催化剂以其优异的催化性能和低廉成本而被广泛应用于甲烷和水蒸气催化制氢反应研究中。基态的价电子中自旋方向相反的两种电子个数比为 。水的沸点高于沸点，其原因是 。 (2)已知在、密闭容器中充入和，若只发生反应Ⅱ，吸收的能量；若在、密闭容器中充入和，放出能量，则在该温度下，反应Ⅱ的反应热 。写出与生成和的热化学方程式： 。 (3)关于甲烷和水蒸气催化制氢反应，下列叙述正确的是______（填字母）。 A．恒温、恒容条件下，充入稀有气体，压强增大，反应速率增大 B．恒温、恒容条件下，充入水蒸气，活化分子百分数增大，反应速率增大 C．升高温度，活化分子百分数增大，有效碰撞频率增大，反应速率增大 D．加入合适的催化剂，降低反应温度也能实现单位时间转化率不变 (4)系统中的含量在700℃左右出现峰值，试从化学平衡的角度解释出现峰值的原因： ①低于700℃， ； ②高于700℃， 。 ③已知投料比为的混合气体，。600℃时，的平衡转化率为 （保留4位有效数字），反应的平衡常数的计算式为 是以分压表示的平衡常数，分压=总压物质的望分数）。 【答案】(1)5：4（或4：5） 可以形成分子间氢键，不能形成分子间氢键 (2) -44.2 (3)C (4)由于反应Ⅰ正反应吸热，随温度升高，反应向正反应方向进行的程度较大，同时发生反应Ⅱ，使氢气的物质的量逐渐增大； 随着反应的进行，升高温度，反应Ⅱ正反应放热，平衡向逆反应方向移动，使氢气的物质的量减小 【解析】（1）①基态的价电子排布图为，两种不同自旋方向的电子数分别是4和5；可以形成分子间氢键，不能形成分子间氢键，所以水的沸点高，故答案为：4：5或5：4；H2O可以形成分子间氢键，CO2不能形成分子间氢键。 （2）在、2L密闭容器中充入和，若只发生反应Ⅱ，吸收的能量，反应Ⅱ的特点是反应前后气体的分子数相等，因此在恒容时，同等倍数地改变投料，反应程度相同，所以若在、2L密闭容器中充入和，放出能量，由此，在该温度下，反应Ⅱ的反应热；根据盖斯定律，i—ii可得，故答案为：-44.2；。 （3）A．恒温、恒容条件下，充入稀有气体，尽管压强增大，但各气体的浓度未变，化学反应速率不变，A错误； B．恒温、恒容条件下，充入水蒸气，单位体积活化分子数增加，但活化分子百分数不变，反应速率增大，B错误； C．升高温度，增大了活化分子百分数，有效碰撞次数增大，反应速率增大，C正确； D．催化剂不影响平衡转化率，降低反应温度，反应平衡逆向移动，平衡转化率减小，“单位时间转化率”变与不变，还要看在单位时间内是否达到了化学平衡状态，D错误； 故答案为：C。 （4）①温度低于700℃时，反应Ⅰ正反应吸热，随温度升高，反应向正反应方向进行的程度大，随反应Ⅰ中的生成，反应Ⅱ也会生成，因此在低于700℃时，系统中的含量会随温度升高而增大，故答案为：由于反应Ⅰ正反应吸热，随温度升高，反应向正反应方向进行的程度较大，同时发生反应Ⅱ，使氢气的物质的量逐渐增大； ②温度高于700℃时，由于反应Ⅱ正反应放热，升高温度，平衡向逆反应方向移动，会使系统中的含量在出现峰值后减小，故答案为：随着反应的进行，升高温度，反应Ⅱ正反应放热，平衡向逆反应方向移动，使氢气的物质的量减小； ③已知投料比，可设初始时甲烷的物质的量为，水蒸气的物质的量为，设转化的甲烷为，转化的为，则 由于600℃时，物质的量分数为0.04，各气体的总物质的量为，则，，的平衡转化率为。由图可知，600℃时，、、的物质的量分数分别为0.04、0.32、0.50，它们的物质的量分别为、、，可求得的物质的量为，的物质的量分数为0.06，即反应的。 6．（2024·湖南·二模）生物质(，其中包含常见糖类、甘油等)的利用不会增加大气中的含量，被视为符合“碳中和”理念的能源。利用CuO作为氧载体，可提供氧原子，促使生物质转化为具有重要应用价值的合成气(CO、)。其主要反应为。在时，向2L刚性容器中加入足量的和，发生上述反应，达到平衡时，测得容器中、CO的物质的量浓度分别为、。请回答下列问题： (1)下列有关该反应说法正确的是_______(填标号)。 A．CuO中铜元素的化合价一定降低 B．随着CuO的量增多，CO的含量可能降低 C．当容器中和CO的物质的量浓度保持恒定不变时，该反应一定达到化学平衡 D．反应达到平衡后，向容器中投入mmol和nmolCO，达到新平衡时，CO的物质的量浓度大于 (2)光电催化甘油生产合成气的工作原理如图所示。已知光电阳极在光照下可产生空穴()和光电子()，空穴具有很强的得电子能力。 请写出上述原理图中甘油转化为CO的方程式： 。 (3)经研究发现，甘油转化为合成气的一种反应机理如图所示(部分物质未标出)。 与甘油相比，该反应机理过程图中碳原子新增的杂化方式有 。为实现生物质()的原子利用率达到100%，有机物的n、m、z应满足关系 (用n、m、z表达)。 (4)将甘油所得合成气分离出3mol和1molCO通入某恒压容器中，在，pkPa条件下发生如下反应： ⅰ.   ⅱ.   ⅲ.   则反应在 (填“高温”或“低温”)下能自发进行。 随着温度的变化，各气态微粒的平衡体积分数(水蒸气忽略不计)与温度的变化关系如图所示。 ①试分析随着温度升高，的体积分数先缓慢增大后迅速增大的原因是 。 ②930℃下，平衡时的分压为 kPa，反应ⅲ的压强平衡常数 (列出计算表达式)。 【答案】(1)B (2) (3)、sp 且 (4) 低温 升高温度，反应ⅰ和ⅱ的平衡逆向移动，且反应ⅰ的程度略大于反应ⅱ，的体积分数先缓慢增大；930℃以后，焦炭的反应活性增大，反应ⅲ的逆向移动阻碍反应ⅱ的逆向移动，导致的体积分数迅速增大 5.4%p 【解析】（1）A．根据反应可知当z=n时，CuO中铜元素的化合价不变，故A错误； B．过量的氧化铜在一定温度下可以与一氧化碳发生氧化还原反应，故B正确； C．根据反应可知当m=n时，容器中氢气和一氧化碳的物质的量浓度保持1：1不变时，不一定达到化学平衡，故C错误； D．该反应的平衡常数，温度不变，化学平衡常数不变，此条件下达到新平衡时，CO的物质的量浓度不变，为，故D错误； 故答案为：B。 （2）该装置为电解池的装置，产生氢气的电极是阴极，另外一极是阳极，甘油转化为CO的方程式：，故答案为：。 （3）甘油中C原子均为饱和碳原子，连接的是4根单键，因此为sp3杂化，与甘油相比，该反应机理过程图中碳原子的连接的碳碳双键的方式为sp2杂化，而产生的co中碳原子是sp杂化，新增的杂化方式有sp2、sp；根据反应原子守恒可知，当n=z并且m>0时原子利用率达到100%，故答案为：sp2、sp；n=z且m>0。 （4）根据盖斯定律可知，观察该反应可知为气体分子数减少的反应，因此，根据可知，该反应是低温有利于进行，故答案为：低温； ①随着温度升高，的体积分数先缓慢增大后迅速增大的原因是：升高温度，反应ⅰ和ⅱ的平衡逆向移动，且反应ⅰ的程度略大于反应ⅱ，的体积分数先缓慢增大；930℃以后，焦炭的反应活性增大，反应ⅲ的逆向移动阻碍反应ⅱ的逆向移动，导致的体积分数迅速增大，故答案为：升高温度，反应ⅰ和ⅱ的平衡逆向移动，且反应ⅰ的程度略大于反应ⅱ，的体积分数先缓慢增大；930℃以后，焦炭的反应活性增大，反应ⅲ的逆向移动阻碍反应ⅱ的逆向移动，导致的体积分数迅速增大； ②根据图像可知，二氧化碳的体积分数为48%，一氧化碳的体积分数为46%,甲烷的体积分数为0.6%，水蒸气忽略不计，则氢气的体积分数为1-48%-46%-0.6%=5.4%，可知氢气的分压为5.4%p；反应ⅲ的压强平衡常数。 7．（2024·湖南衡阳·模拟预测）丙烯是一种重要的化工原料。关于丙烯的制备方法有如下几种： I．丙烷氧化脱氢： (1)下列操作有利于提高丙烷的平衡转化率和加快反应速率的有___________(填序号)。 A．升温 B．减压 C．加催化剂 D．通 (2)某温度下，向刚性密闭容器中充入和的混合气体发生氧化脱氢反应，下列能说明反应达到平衡状态的是___________(填序号)。 A． B．反应混合物中各组分浓度之比等于化学计量数之比 C．容器内混合气体平均摩尔质量不再变化 D．容器内混合气体密度不再变化 (3)丙烷氧化脱氢反应的正反应瞬时速率为，逆反应瞬时速率为，和代表速率常数，某一时刻升高温度，的值将 。(填“增大”、“减小”或“不变”)。 Ⅱ．丙烷无氧脱氢：  。使用该方法制备丙烯时，体系中还存在副反应：。 (4)已知几种共价键键能如下表所示： 共价键 键能 413 348 615 436 丙烷无氧脱氢反应在 (填“较高”“较低”或“任意”)温度下能自发进行。 (5)一定温度下，将和的混合气体通过催化剂(负载于)的表面。反应过程中，催化剂会与反应生成另一催化剂。使用不同催化剂时，和的关系如图甲所示(其中为，为)。反应过程中丙烷平衡转化率、丙烯选择性以及丙烯生成速率随变化如图乙所示。 ①已知Arrhenius经验公式为(为活化能，为速率常数，和为常数)。在其他条件相同时，催化效果较差的是 (填“”或“”)。 ②恒温恒压条件下，向密闭容器中通入和混合气体使丙烯生成速率最大，丙烷无氧脱氢反应 (已知压强为，保留两位有效数字)。 Ⅲ．电化学合成丙烯，其装置如图所示： (6)生成丙烯的电极反应式为 。 【答案】(1)D (2)C (3)减小 (4)较高 (5) Ga2O3 0.051 (6)3CO2+18H++18e-=CH2=CH-CH3+6H2O 【解析】（1）丙烷氧化脱氢：正向反应为气体分子数增多的放热反应； A．升温反应速率加快，但是丙烷的平衡转化率降低，A错误； B．减压丙烷的平衡转化率增大，但是反应速率减慢，B错误； C．加入催化剂不改变平衡转化率，C错误； D．通反应物浓度增大，反应速率增大，丙烷的平衡转化率增大，D正确； 故选D。 （2）A．时代表正逆反应速率相等，达到平衡状态，A错误； B．某一时刻反应混合物中各组分浓度之比等于化学计量数之比不代表不再变化，不能说明反应达到平衡状态，B错误； C．该反应为全气体参与的非等体积反应，容器内混合气体平均摩尔质量不再变化，能说明反应达到平衡状态，C正确； D．气体的总质量恒定，容器体积恒定，密度一直保持不变，不能说明反应达到平衡状态，D错误； 故选C。 （3）丙烷氧化脱氢反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，逆反应速率增大程度大于正反应速率增大程度，故某一时刻升高温度，的值将减小； （4）丙烷无氧脱氢反应=，反应，时反应自发进行，则需要在较高温度下反应才可自发进行； （5）①根据Arrhenius经验公式，斜率越小，活化能越小，催化剂催化效果越好，因此在其他条件相同时，催化效果较差的是； ②根据题意，随着氢气的增加，可以生成更多催化效果更好的催化剂，因此反应速率逐渐增加。而氢气的增加，会促使主反应平衡逆向移动，因此转化率降低。根据以上分析，可以判断随着氢气增多，逐渐上升的曲线为丙烯生成速率，逐渐下降的曲线为丙烷平衡转化率。图中，当为2时，丙烯生成速率最大，此时丙烷平衡转化率为45%，丙烯选择性为90%。设氢气和丙烷的起始量分别为2mol、1mol，依据图中数据列三段式。 平衡时、、、、，，，因此MPa≈； （6）电解质溶液为酸性，二氧化碳得到电子结合氢离子生成丙烯，则生成丙烯电极反应式为3CO2+18H++18e-=CH2=CH-CH3+6H2O。 8．（2024·湖南·模拟预测）低碳烯烃是指乙烯、丙烯、丁烯，它们是有机合成的重要原料。 (1)我国学者用催化加氢合成低碳烯烃，反应过程如图所示。 ①在存在下，加氢反应中，RWGS反应的活化能与FTS反应的活化能的关系是 （填字母）。 a．前者大于后者    b．前者小于后者    ．无法判断 ②已知：Ⅰ．  。 Ⅱ．  。 向某密闭容器中加入1mol 和3mol ，在一定条件下发生上述反应。研究发现，乙烯的平衡产率随温度变化曲线如图所示，请解释550K以后曲线变化的原因： 。 ③在催化剂存在下，400kPa、500℃条件下，将1mol 和3mol 加入某密闭容器中合成低碳烯烃：n，40min时反应达到平衡，此时测得的转化率和各含碳产物占所有含碳产物的物质的量分数如表。 的转化率/% 各含碳产物占所有含碳产物的物质的量分数/% 其他 60.0 60.0 40.0 0 反应达到平衡后，的分压是 kPa（结果保留三位有效数字，下同），从反应开始到平衡时，的反应速率是 kPa·min-1。 (2)正丁烷催化脱氢可得到2-丁烯，其转化关系如下。 若用，表示反应的体积分数平衡常数（即浓度平衡常数中的浓度用体积分数代替）。上述三个反应的体积分数平衡常数的对数，与温度的变化关系如图所示。 ①图中 （用含a、c的代数式表示）。 ②在 K时，向某密闭容器中加入2mol正丁烷，测得生成的顺-2-丁烯为0.15mol，则平衡体系中为 mol。保持恒温、恒压下，再向该容器中充入一定量稀有气体He，则反-2-丁烯的体积分数将会 （填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】(1) a ，，温度升高，反应Ⅰ平衡右移，反应Ⅱ平衡左移，温度高于550K以后，以反应Ⅰ为主，CO的量增多，导致反应Ⅱ平衡右移，乙烯产率缓慢增加 19.7 1.19 (2) 1.65 减小 【解析】（1）①活化能大的反应速率慢，在存在下，加氢反应中RWGS反应为慢反应，而FTS反应为快反应，故前者的活化能大； ②550K以后，产率增加的原因是：，，温度升高，反应Ⅰ平衡右移，反应Ⅱ平衡左移，温度高于550K以后，以反应Ⅰ为主，CO的量增多，导致反应Ⅱ平衡右移，乙烯产率缓慢增加； ③在400kPa、500℃时，因加入1mol 和3mol ，故起始时，，平衡时的转化率为60%，根据反应，平衡时，，；由转化的碳元素质量守恒可得、，解得、、，故平衡体系中气体的总物质的量是3.05mol；反应达到平衡后，的分压是，的分压是，从反应开始到平衡时，的反应速率是。 （2）①由盖斯定律可知，反应Ⅰ＋反应Ⅲ＝反应Ⅱ，则， 则，，所以； ②由图可知，在 K时，反应Ⅲ的，则，测得生成的顺-2-丁烯为0.15mol，则生成反-2-丁烯为1.5mol，由化学方程式可知，平衡体系中的物质的量为0.15mol＋1.5mol＝1.65mol；保持恒温、恒压，再向该容器中充入一定量稀有气体He，容器容积会增大，、正丁烷、反-2-丁烯、顺-2-丁烯的体积分数减小，由于反应Ⅰ和反应Ⅱ都是气体体积增大的反应，平衡正向移动，而反应Ⅲ是气体体积不变的反应，平衡不移动，且，由勒夏特列原理可知，再次平衡时反-2-丁烯的体积分数相比充入He之前减小。 9．（2024·湖南·模拟预测）杭州第19届亚运会主火炬首次使用甲醇作燃料。已知： I． Ⅱ． Ⅲ． 回答下列问题： (1) ，反应Ⅱ自发进行的条件是 。 (2)一定温度下，在恒容密闭容器中充入和只发生反应I。下列叙述正确的是______（填标号）。 A．达到平衡时最多生成 B．体积分数不变时达到平衡状态 C．平衡后再充入平衡转化率增大 D．升温，反应速䆥增大，平衡常数减小 (3)科学家对反应Ⅱ机理进行计算模拟，反应过程中能量变化如图所示。 总反应经历 步反应，总反应的最大能垒是 。催化剂主要降低第 步能垒。 (4)一定温度下，在甲、乙两个体积相同的反应容器中分别充入和，发生反应和Ⅲ，其中一个容器使用水分子膜分离技术。实验测得平得转化率与压强关系如图所示（已知：点选择性为）。 ①其他条件不变，增大压强，平衡转化率增大的原因是 。采用水分子膜分离技术的是 （填“甲”或“乙”）。 ②该温度下，点对应的反应Ⅲ平衡常数 （结果保留两位有效数字）。提示：用气体分压计算的平衡常数为压强平衡常数，气体分压总压气体物质的量分数；的选择性。 【答案】(1) 在较低温度下可以自发 (2)ABD (3)四 430.2 一 (4)反应Ι的正反应是气体体积减小的反应，反应Ⅲ是气体体积不变的反应，其他条件不变，增大压强，平衡向正方向移动 甲 0.08 【解析】（1）①根据盖斯定律，，故答案为：； ②反应Ⅱ自发进行的条件：，＜0，，故在较低温度下可以自发，故答案为：在较低温度下可以自发； （2）A．一定温度下，在恒容密闭容器中充入1molCO2和1molH2只发生反应I时，氢气完全转化，最多生成molCH3OH，故A项正确； B．仅发生反应Ι，投料比为1:1，但是反应按1:3进行，故体积分数不变时，表示其物质的量不再发生变化，反应达到平衡状态，故可以用来判断平衡状态，故B项正确； C．平衡后再充入CO2，平衡正向移动，H2平衡转化率增大，但CO2平衡转化率减小，故C项错误； D．升温，反应速率增大，平衡逆向移动，但平衡常数减小，故D项正确； 故本题选ABD； （3）反应的活化能越大，反应速率越慢，化学反应取决于慢反应，由图可知，第一步反应的活化能最大，最大能垒为430.2kJ/mol，则催化剂主要降低控制第四步反应的能垒，故答案为：四；430.2；一； （4）①由热化学方程式可知，反应Ι为气体体积减小的反应，反应Ⅲ是气体体积不变的反应，其他条件相同，增大压强，反应Ι平衡向正反应方向移动，反应Ⅲ形成的平衡不移动，则二氧化碳的平衡转化率增大；故答案为：反应Ι的正反应是气体体积减小的反应，反应Ⅲ是气体体积不变的反应，其他条件不变，增大压强，平衡向正方向移动； ②由图可知，相同压强时，甲的二氧化碳的转化率大于乙，则采用水分子膜分离技术的容器是甲；其他条件相同，分离出水蒸气，平衡向正反应方向移动，二氧化碳的平衡转化率增大，故甲容器使用了水分子膜分离技术，故答案为：甲； ③CO2转化率为50%，则n(转化)=1mol×50%=0.5mol根据，求得生成的甲醇的物质的量=0.4mol，列三段式： 根据三段式可知，则平衡时二氧化碳、氢气、甲醇、一氧化碳、水蒸气的物质的量分别为0.5mol、1.7mol、0.4mol、0.1mol、0.7mol，则混合气体的总物质的量为3.4mol，反应Ⅲ的平衡常数：，故答案为：0.08。 10．（2024·湖南·模拟预测）氮及其化合物的研究对生态环境保护和工农业发展非常重要。氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力位居世界首位。 (1)根据下图数据计算反应   。 (2)下列关于合成氨工艺的理解中，正确的有 (填标号)。 A．控制温度远高于室温，是为了保证尽可能高的平衡转化率和快的反应速率 B．易液化，不断将液氨移去，利于反应正向进行 C．原料气中由分离空气得到，由天然气与水蒸气反应生成，原料气需要经过净化处理，以防催化剂中毒和安全事故发生 D．通过更换不同种类的催化剂，可以调节平衡时原料的转化率 E．实际生产中，适度过量有利于提高的转化率同时有利于提高整体反应速率 (3)LiH-3d过渡金属复合催化剂也可用于催化合成氨，已知先被吸附发生反应，紧接着被吸附发生的反应方程式 。 (4)电解法在常温常压下实现合成氨：工作时，电极生成的微观示意图如图所示，其中电解液为溶有三氟甲硝酸锂和乙醇的惰性有机溶剂。电极上生成的电极反应式为 。 (5)压强为20MPa下，以、(x代表物质的量分数)进料，若保持压强不变，当平衡时，则该温度下，反应平衡常数 (化为最简式)。[对于气相反应，用某组分B的平衡压强代替物质的量浓度也可表示平衡常数，记作，如，p为平衡总压强，为平衡系统中B的物质的量分数。] (6)中国科学家利用Cu催化剂实现电化学脱硝。通过理论计算推测电解池阴极上NO可能的转化机理及转化步骤的活化能分别如下(*表示催化剂表面吸附位，如NOH*表示吸附于催化剂表面的NOH)。 Ⅰ． Ⅱ．   Ⅲ．   Ⅳ．   Ⅴ．   上述反应机理中，Ⅱ~Ⅴ中速率最快的步骤是 。若电路中有2mmol电子流过，其中生成的选择性为95%，电解池阴极生成的的物质的量为 mmol。 【答案】(1)-45 (2)BCE (3) (4) (5) (6) Ⅲ 0.38 【分析】本题重点考查学生对于化学能与热能之间的关系即焓变=反应物键能-生成物键能，（2）化学反应速率影响因素即减小产物浓度、增大反应物浓度促使平衡正向移动，（3）知道催化剂只出现在过程中，利用盖斯定律可得到分步反应方程式，（4）电极方程式的书写，结合反应物产物及电解质溶液，（5）气体压强平衡常数，（6）知道活化能最小，速率最快的步骤。 【解析】（1）根据图像可知，吸收473+654=1127，放出339+397+436=1172，最终会放出1172-1127=45，-45，答案：-45； （2）A．合成氨是放热反应，控制温度远高于室温，是为了提高反应速率，高温平衡逆向移动，转化率降低，故A错误；B. 不断将液氨移去，利于反应正向进行，故B正确；C. 合成氨需要氢气，防止氢气爆炸，原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和安全事故发生，故C正确；D．通过更换不同种类的催化剂，可以调节反应速率，但不可以调节平衡时原料的转化率，故D错误；E．实际生产中，N2适度过量有利于提高的转化率同时有利于提高整体反应速率，故E正确；答案：BCE； （3）催化剂只参与中间过程，可以利用盖斯定律，总反应减去，得到，答案：； （4）电极上生成，电解液为溶有三氟甲硝酸锂和乙醇的惰性有机溶剂，故电极反应式为，答案：； （5）压强不变，设充入反应物总量为1mol，物质的量分数、，(x代表物质的量分数)进料，平衡时，根据三段式得，得，解得a=，总物质的量mol，N2、H2、NH3的物质的量分数分别为：、、，故平衡常数，答案：； （6）上述反应机理中，Ⅱ~Ⅴ中速率最快的步骤，看活化能最小，可知Ⅲ最快，由基元反应相加可得，，电路中有2mmol电子流过，生成0.4mmol，其中生成的选择性为95%，故生成的的物质的量为0.4mmol×95%=0.38 mmol，答案：0.38。 11．（2024·湖南长沙·二模）乙醇水蒸气重整制氢是生物质制氢的重要方法，有关反应如下： ⅰ.    （主反应） ⅱ.     ⅲ.     ⅳ.     (1)反应ⅳ的 。 (2)A．Akande等研究了以Ni/为催化剂的乙醇水蒸气重整反应。下列说法正确的是 （填标号）。 A．Ni/能改变重整反应的历程，增大活化分子百分数 B．使用适宜的催化剂提高的选择性，从而提高的平衡产率 C．Ni/能降低重整反应的活化能，大幅增大反应的速率常数 (3)在2L刚性容器中，充入1mol （g）和若干（g），平衡时产生物质的量与温度、水－乙醇比（水与乙醇物质的量比）的关系如图1所示（曲线上标注的数字为物质的量/mol）。900K时，与的关系如图2所示。 ①温度一定，乙醇的转化率随水－乙醇比的增大而增大，原因是 。水－乙醇比＝7：1时，产生氢气的量随温度升高的变化趋势是 。 ②降低温度，图2中Q点不可能变为点 （填“A”或“B”）。 ③900K，在2L刚性容器中，充入1mo (g)和7mol (g)，以Ni/为催化剂，40min达到平衡，测得，且在含碳产物中的体积分数为b%，则反应ⅱ平衡常数＝ ，0～40min用(g)表示的反应速率为 （用含a、b的式子表示，下同）， 。 【答案】(1)－48 (2)AC (3)乙醇的用量不变，增大水蒸气的浓度使反应ⅰ平衡正向移动，所以乙醇的转化率增大 先变大后变小 B 【解析】（1）反应ⅳ=反应ⅰ-反应ⅱ-反应ⅲ，由盖斯定律得反应ⅳ的ΔH=，故答案为-48； （2）A．Ni/Al2O3催化剂能够降低反应活化能，从而改变重整反应的历程，增大单位体积内活化分子数，增大活化分子百分数，A选项正确； B．催化剂能提高化学反应速率而不能影响平衡的移动和产率，B选项错误 C．Ni/Al2O3催化剂能降低重整反应的活化能，增大活化分子百分数，大幅增大反应的速率常数，C选项正确； 故答案为AC； （3）①温度一定，水-乙醇比增大，乙醇的用量不变，增大水蒸气的浓度使反应ⅰ平衡正向移动，所以乙醇的转化率增大，故答案为：乙醇的用量不变，增大水蒸气的浓度使反应ⅰ平衡正向移动，所以乙醇的转化率增大； 水-乙醇比7:1时，产生氢气的量随温度升高，反应ⅰ正向移动，CO2与H2量增大，随着继续温度升高，反应ⅳ逆向进行，H2量变小；故答案为先增大后减小； ②反应ⅱ，降低温度，K=减小，则值会减小，Q点不可能变为B，故答案为B； ③由图2可知，900K时，纵坐标为0时，=9.6，K=，lgK==9.6+0=9.6，K=109.6，故答案为109.6； ，在含碳产物中的体积分数为b%，则含碳产物物质的量浓度为mol/L，折算成消耗的乙醇物质的量浓度为mol/L，；故答案为； 根据图1，c平(H2)=5mol/L，c平(C2H5OH)= mol/L，,K=，得，故答案为。 12．（2024·湖南长沙·三模）二甲醚具有巨大的潜在市场，目前采用的二氧化碳有效转化法，既是生成二甲醚的简便方法，又是实现“碳中和”的重要途径。 I.CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2的转化方法，其过程中发生的反应如下： 反应①：  △H1=+41.2kJ·mol-1        K1 反应②：  △H2=-204.9kJ·mol-1     K2 (1)CO2催化加氢合成二甲醚的热化学方程式为 ，该反应的平衡常数为 （用K1、K2表示）。 (2)在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，发生反应①和(1)中反应，CO2的平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图。当温度低于300℃时，CO2的平衡转化率随温度的上升而下降的原因是 。 Ⅱ.由CO2制备二甲醚的另一种方法为先合成甲醇，再脱水，主要分为以下步骤： 反应③：  △H3<0 反应④：  △H4>0 (3)在不同的压强下，按照投料比n(CO2)：n(H2)=1：3只进行反应③，CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如图甲所示，p1压强下，CO2的转化率随温度变化如图乙所示。 图甲中压强从大到小的顺序是 ，图乙中处于平衡状态的点有 （填字母），CO2的转化率呈图乙所示变化的原因是 。 (4)更换高效的催化剂，体系中CH3OCH3平衡时的物质的量将 （填“增加”“不变”或“减少”）。 (5)在280℃、3.4MPa条件下，通入1molCO2和3molH2的混合气体，用该方法制备二甲醚。充分反应后，测得CO2的平衡转化率为30%，体系中CH3OCH3的物质的量为0.1mol，则反应③的压强平衡常数Kp= MPa-2（列出计算式即可）。 【答案】(1) △H=-122.5kJ·mo1-1 K21·K2 (2)反应①的△H1>0，CO2转化为CH3OCH3的反应的△H<0，温度升高，使CO2转化为CO的平衡转化率上升，而CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降，且温度低于300℃时，下降幅度超过上升幅度 (3) p1>p2>p3 CDE C点前反应③未达到平衡，随着温度的升高，化学反应速率加快，CO2的转化率升高，因为反应③的△H3<0，C点时反应③达到平衡，随着温度的升高，反应③平衡逆向移动，CO2的转化率降低 (4)不变 (5)（或） 【解析】（1）目标方程式=2①+②，故，故热化学方程式为：△H=-122.5kJ·mo1-1；该反应的平衡常数为：K21·K2； （2）当温度低于300℃时，CO2的平衡转化率随温度的上升而下降的原因是：反应①的△H1>0，CO2转化为CH3OCH3的反应的△H<0，温度升高，使CO2转化为CO的平衡转化率上升，而CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降，且温度低于300℃时，下降幅度超过上升幅度； （3）反应③正向气体分子数减少，加压平衡正向移动，CH3OH的平衡产率增大，故：p1>p2>p3；该反应为放热反应，未达平衡时，升高温度，反应速率加快，CO2的转化率升高，达到平衡时，随着温度的升高，平衡逆向移动，C点CO2的转化率最大，继续升高温度，CO2的转化率降低，平衡逆向移动，故达到平衡的点为：CDE；CO2的转化率呈图乙所示变化的原因：C点前反应③未达到平衡，随着温度的升高，化学反应速率加快，CO2的转化率升高，因为反应③的△H3<0，C点时反应③达到平衡，随着温度的升高，反应③平衡逆向移动，CO2的转化率降低； （4）催化剂不影响平衡，故更换高效的催化剂，体系中CH3OCH3平衡时的物质的量将不变； （5）充分反应后，测得CO2的平衡转化率为30%，即转化了0.3mol，可列出三段式：； 体系中CH3OCH3的物质的量为0.1mol， 可列出三段式：，故平衡时各物质的物质的量为：，物质的量之和为3.4mol，反应③的压强平衡常数Kp==。 13．（2024·湖南邵阳·三模）丙烯是一种重要的化工原料，但丙烯的产是仅通过石油的催化裂解反应无法满足工业生产需求。工业上，有如下方法制备丙烯： Ⅰ．丙烷脱氢法制丙烯： ①丙烷无氧脱氢法： ②丙烷氧化脱氢法： (1)反应②的正反应活化能 逆反应活化能（填“＞”或“＜”）。 (2)不同压强下，向密闭容器中充入气体发生反应①，丙烷平衡转化率随温度变化关系如图：在、条件下，若向密闭容器中充入和的混合气体，则平衡时丙烷转化率 （填“＞”或“＝”或“＜”）。 (3)如图为采用羰基催化剂催化氧化丙烷：的机理，下列说法正确的是______（填字母）。 A．该机理中，有键、键的断裂与形成 B．若有参与反应，最终存在于羰基催化剂和中 C．若和充分反应，则可制得 D．为了提高反应的速率和反应物转化率，温度越高越好 (4)丙烯是一种燃料，以熔融碳酸盐（用表示）为电解质，丙烯——空气燃料电池的负极的电极反应式 。 Ⅱ．丁烯和乙烯的催化反应制丙烯： 主反应： 副反应： (5)乙烯的电子式为 。 (6)某温度下，保持体系总压强为，按投料，达平衡状态时，、的转化率分别为、，则平衡时 ；主反应的压强平衡常数 （保留一位小数）。 【答案】(1)< (2)> (3)A (4)CH2=CH-CH3-18e-+9=12CO2+3H2O (5) (6) 8.5 16.5 【解析】（1）反应②的=-<0，则正反应活化能<逆反应活化能。 （2）不同压强下，向密闭容器中充入气体发生反应①，在、条件下，丙烷的平衡转化率为40%，若在此温度和压强不变的条件下，向密闭容器中充入和的混合气体，容器的体积增大，相当于减小压强，反应①是气体体积增大的反应，平衡正向移动，丙烷的平衡转化率增大，平衡时丙烷转化率＞。 （3）A．由图可知，该机理中，存在单键、双键的断裂与形成，有键、键的断裂与形成，A正确； B．由图可知，O2参与反应④和⑤，O进入生成的中，若有参与反应，最终存在于中，B错误； C．该反应是可逆反应，若和充分反应，制得的小于，C错误； D．该反应是放热反应，升高温度不能提高反应物转化率，D错误； 故选A。 （4）丙烯是一种燃料，以熔融碳酸盐（用表示）为电解质，丙烯在负极失去电子生成CO2，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：CH2=CH-CH3-18e-+9=12CO2+3H2O。 （5） 乙烯是共价化合物，电子式为。 （6）根据已知条件列出“三段式” 达平衡状态时，、的转化率分别为、，则，，解得x=0.6，y=0.16，则平衡时，主反应的压强平衡常数16.5。 14．（2024·湖南岳阳·三模）2024年上海国际碳中和技术博览会以“中和科技、碳素未来”为主题，重点聚焦二氧化碳的捕捉、利用与封存(CCUS)等问题。回答下列问题： Ⅰ.是典型的温室气体，Sabatier反应可实现转化为甲烷，实现的资源化利用。合成过程中涉及如下反应： 甲烷化反应(主反应)：①   逆变换反应(副反应)：②    (1)反应③   ，该反应在 (填“高温”“低温”或“任何温度”)下能自发进行。 (2)下列叙述中能说明反应①达到平衡状态的是 (填字母)。 A．断裂4mol 的同时断裂1mol          B．恒温恒容条件下，体系压强不再变化 C．恒温恒容条件下，气体的密度不再变化             D． E．绝热恒容条件下，不再变化 (3)科研小组按进行投料，下面探究影响选择性的一些因素。 ①若在恒容容器中进行反应(初始压强为0.1MPa)，平衡时各气体的物质的量分数随温度变化的曲线如图所示。图中表示的物质的量分数随温度变化的曲线是 (填“曲线1”“曲线2”或“曲线3”)。曲线1和曲线3交叉点处的平衡分压为 MPa(该空忽略副反应逆变换反应)。 ②积碳会使催化剂的活性降低，从而影响甲烷的选择性，各积碳反应的平衡常数与温度关系如下表所示： 温度℃ 800 21.60 0.136 0.133 850 33.94 0.058 0.067 900 51.38 0.027 0.036 反应a：   反应b：   反应c：   由表中数据可知，积碳反应主要由反应 引起(填“a”“b”或“c”)。 Ⅱ.完成下列问题 (4)一定条件下，向4L恒容密闭容器中充入2mol 和6mol ，发生反应。已知容器内起始压强为240kPa，反应达平衡时容器内压强为150kPa，该温度下反应的标准平衡常数 。(该反应标准平衡常数的表达式为，其中p为分压，分压=总压×物质的量分数，) 【答案】(1) 低温 (2)BE (3) 曲线2 0.004 a (4)或14.8 【解析】（1）由盖斯定律可知，①-2×②可得反应③  =，该反应是气体体积减小的反应，，当时反应能自发进行，则该反应在低温下能自发进行。 （2）A．断裂4mol 的同时断裂1mol ，不能说明正逆反应速率相等，不能说明反应达到平衡，A不选； B．该反应是气体体积减小的反应，反应过程中气体压强减小，恒温恒容条件下，体系压强不再变化时，说明反应达到平衡，B选； C．恒温恒容条件下，该反应过程中气体总质量和总体积都不变，气体的密度是定值，当气体密度不再变化时，不能说明反应达到平衡，C不选； D．不能说明正逆反应速率相等，不能说明反应达到平衡，D不选； E．绝热恒容条件下，该反应是放热反应，反应过程中温度上升，K=减小，当不再变化时，反应达到平衡，E选； 故选BE。 （3）①结合图中CO2的变化曲线可知，温度较低时（大约在600℃以下），甲烷化反应的逆反应占主导地位，且随着温度的升高，甲烷化反应的化学平衡逆向移动，CO2的含量逐渐增大，则H2的含量也逐渐增大，CH4和H2O(g)的含量逐渐减小[此阶段]，故曲线1是CH4的变化曲线：曲线2是H2O(g)的变化曲线；曲线3是H2的变化曲线，温度较高时（大约在650℃以上），逆变换反应的正反应占主导地位，且随着温度的升高，H2的含量逐渐减小。 设起始时n(H2)=4mol，n(CO2)=1mol，达到平衡时消耗的CO2为x mol， 曲线1和曲线3交叉点处，n(H2)=n(CH4)，4-4x=x，解得x=0.8。平衡后混合气体的总物质的量=0.2mol+0.8mol+0.8mol+1.6mol=3.4mol，在温度和容器的体积一定时，，则，解得p(平衡)=0.068MPa，故曲线1和曲线3交叉点处CO2的平衡分压：p(CO2)=0.068MPa×=0.004MPa； ②相同温度下，反应的平衡常数最大。平衡常数越大，反应进行的程度越大，故积碳反应主要由该反应造成。 （4）根据已知条件列出“三段式” 已知容器内起始压强为240kPa，反应达平衡时容器内压强为150kPa，则，x=1.5mol，则、、、，=或14.8。 15．（2024·湖南长沙·二模）深入研究碳、氮元素的物质转化有着重要的实际意义，汽车尾气净化装置中CO和NO发生如下反应： i．　， ii．　， iii．　， 回答下列问题： (1)上述反应的的线性关系如图所示()。 (填“>”或“<”)0，反应的 (用、表示)。 (2)一定温度下，在1L密闭容器中充入2molCO、2molNO和1mol，初始总压强为，仅发生以上反应ⅰ、ⅱ，且反应ⅰ的，，，分别为正、逆反应速率常数。充分反应达平衡时总压强为，的物质的量为1.25mol，则 。 (3)CO和NO发生上述三个反应，在不同条件下达到平衡时，在K时NO的转化率与的变化曲线及时NO的转化率与T的变化曲线如图所示。 表示时NO的转化率与T的变化曲线为 曲线(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)，A点后NO的平衡转化率增大的原因是 。 (4)CO、NO均能够与血红蛋白(Hb)中形成稳定的配合物使血红蛋白失去携氧能力，因而具有毒性。已知：CO进入血液后有如下平衡：。 ①从化学平衡角度简述CO的中毒原理： 。 ②已知反应实验表明，人体内HbCO与的浓度之比为1∶50已足以使人智力受损，则抽烟时吸入肺部的空气中CO与的体积比大于 即达到智力受损的程度。 【答案】(1) > (2)0.15 (3)I 温度高于T6K时，随温度升高，反应iii正向反应程度变大，促进了反应i正向进行 (4) CO会与血红蛋白结合形成HbCO，导致平衡逆向移动，血红蛋白失去携氧能力[或CO会与血红蛋白结合形成HbCO，导致平衡正向移动，血红蛋白失去携氧能力] 1∶11500 【解析】（1）图像显示温度升高，减小，即温度升高，增大，所以升高温度，反应ⅲ正向移动，故；根据盖斯定律，反应ⅲ-反应ⅱ×2得反应，所以； 故答案为： ①＞ ② （2）该温度下忽略反应ⅲ，反应ⅱ．左右两边气体化学计量数之和相等，充分反应达平衡时总压强为，所以平衡时molmol，即反应ⅰ．的发生使得容器内气体物质的量减少mol，由于反应ⅰ左边的气体化学计量数之和比右边大1，所以反应ⅰ转化的mol，转化的mol，列三段式表示： 平衡时，又，，所以，即 故答案为： 0.15 （3）越大，NO转化率越小，所以曲线Ⅱ表示NO的转化率与的变化曲线，则曲线Ⅰ表示时NO的转化率与T的变化曲线；A点对应的温度为K，A点后NO的平衡转化率增大的原因是反应ⅲ为吸热反应，温度高于K时，随温度升高，反应ⅲ正向反应程度变大，引起消耗，而为反应ⅰ的生成物，所以反应ⅲ正向反应程度变大后促进了反应ⅰ正向进行，从而使NO的平衡转化率增大； 故答案为： ①I ②温度高于T6K时，随温度升高，反应iii正向反应程度变大，促进了反应i正向进行 （4）①CO会与血红蛋白结合形成HbCO，导致平衡正向移动，平衡逆向移动，血红蛋白失去携氧能力，使得人体缺氧中毒。 ②已知反应  ，人体内HbCO与的浓度之比为1∶50已足以使人智力受损，则， 故答案为： ①CO会与血红蛋白结合形成HbCO，导致平衡逆向移动，血红蛋白失去携氧能力[或CO会与血红蛋白结合形成HbCO，导致平衡正向移动，血红蛋白失去携氧能力 ②1∶11500 16．（2024·湖南衡阳·三模）近日，厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室教授王野、傅钢和中国科学技术大学教授姜政等，创制出超高稳定性In/Rh@S－1催化剂，高选择性催化丙烷等低碳烷烃直接脱氢制取对应烯烃：C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)    △H。 回答下列问题： (1)已知：几种可燃物的燃烧热如表所示。 可燃物 C3H8(g) C3H6(g) H2(g) 燃烧热△H/(kJ•mol-1) -2220 -2051 -285.8 上述反应中，△H= kJ•mol-1。 (2)一定温度下，在恒容密闭容器中充入1mol丙烷发生上述反应。下列叙述中，正确的是 (填标号)。 A．混合气体中H2体积分数最大值为50% B．升高温度，丙烷脱氢反应的平衡常数增大 C．混合气体密度不变时，反应一定达到平衡状态 D．平衡时再充C3H8，丙烷平衡转化率减小 (3)单位时间内，丙烷在不同催化剂Cat1、Cat2作用下的转化率与温度关系如图所示。 催化效能较高的是 (填“Cat1”或“Cat2”)；b点 (填“是”或“不是”)平衡点；b→c变化的原因可能是 。 (4)保持总压强恒定为pkPa，向反应器充入丙烷和氩气(Ar)混合气体，仅发生上述反应，丙烷的平衡转化率与温度、起始投料比[η=]关系如图所示。 正反应速率：m n(填“＞”“＜”或“=”)；T1温度下，压强平衡常数Kp= kPa(用含p的代数式表示)。[提示：用分压计算的平衡常数叫做压强平衡常数(Kp)，分压=总压×物质的量分数。] (5)以熔融K2CO3(不含O2-和HCO)为电解质的丙烷－空气燃料电池的放电效率高，该电池放电时，负极反应式为 。为了使电池长时间稳定运行，必须确保电解质组成稳定，即在通入的空气中添加 (填化学式)。 【答案】(1)+116.8 (2)BD (3) Cat2 不是 催化剂活性降低 (4) ＞ p (5)C3H8+10CO-20e-=13CO2+4H2O CO2 【解析】（1）三种可燃物燃烧热的热化学方程式如下： ① ② ③ 根据盖斯定律，①－②－③得目标反应，故。 （2）A．可逆反应只部分转化，体积分数小于50％，A项错误； B．正反应是吸热反应，升高温度，平衡向右移动，平衡常数增大，B项正确； C．气体总质量不变，容器容积不变，密度始终不变，C项错误； D．平衡后，再充入少量丙烷，相当于对原平衡加压，平衡向左移动，丙烷平衡转化率减小，D项正确； 故选BD。 （3）相同温度下，单位时间内Cat2催化下转化率较高，说明反应速率较大，即活化能降低较大，催化效能较高。温度相同，平衡常数与催化剂无关，而b、a点转化率不同，故b点不是平衡点。温度升高，在催化剂Cat1作用下转化率降低，说明催化剂活性降低。 （4）其他条件相同，升高温度，平衡向右移动，平衡转化率增大，高于。m、n点转化率相同，温度高，平衡时速率较大，即。设起始取丙烷为、Ar为，达到Q点时平衡体系中有、、、，总物质的量为。， 故。 （5）丙烷在负极发生氧化反应，结合碳酸根离子生成， 负极反应式为， 正极反应式为， 空气中体积分数为0.03％，体积分数为21％，由正极反应式可知，空气中含量不满足电极反应，故通入的空气中应充入，可以从负极区分离，循环用于正极区。 17．（2024·湖南邵阳·三模）丙烯是重要的有机原料之一，可通过多种途径制备。回答下列问题： Ⅰ.由丙烷直接脱氢法制备：　 (1)已知键能：；生成碳碳键放出的能量为271 kJ，则 。 (2)在一定温度下，保持总压为，将和的混合气体分别按为和向密闭容器中投料，发生脱氢反应，测得的转化率与时间的关系如图1所示(已知时反应处于平衡状态)。 点对应的投料方式为 ，原因是 。内，曲线 (填“”“”)对应的平均反应速率最快。点对应的平衡常数 (以分压表示，分压=总压×物质的量分数，保留一位小数)。 Ⅱ.由丙烷氧化脱氢法制备。主要涉及反应：； (3)在一定条件下，将物质的量之比为的和匀速通入体积可变的反应容器中发生上述反应，使总压强恒定为。在不同温度下反应相同时间，测得丙烷和氧气的转化率与温度倒数的关系如图2所示。 时，容器内两种气体的物质的量之比 (填“>”“<”或“=”)；若对应的点均处于平衡状态，保持其他条件不变，仅将容器更换为恒容的刚性容器，则图示点中，与新的转化率点可能依次是 (填代号)。 (4)以惰性电极电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液可制取氢气，装置如图所示。该装置阳极的电极反应方程式为 。 【答案】(1)+125 (2) 2：3 反应是体积增大的反应，充入Ar，反应体系各组分气体分压下降，平衡朝体积增大的方向，平衡正向移动，有利于丙烷转化率增大 16.7 (3) > d、c (4)CO(NH2)2-6e-+8OH-=N2↑+CO+6H2O 【解析】（1）反应的焓变等于反应物键能和减去生成物键能和，则，焓变； （2）反应是体积增大的反应，充入Ar，体系中各组分的分压减小，相当于减小平衡体系的压强，平衡正向移动，有利于丙烷转化率增大，则m点对应的投料方式为=2:3，投料比越大，则丙烷的转化率越小，则曲线是为3:2投料，丙烷分压越大，反应速率越快，因此0~6s内，曲线对应的平均反应速率最快；m点和n点温度相同，平衡常数相等，根据m点丙烷转化率为50%，则列出“三段式： 平衡时气体总物质的量为1mol+1mol+1 mol +3 mol =6mol，平衡常数。 （3）在一定条件下，将物质的量之比为的和匀速通入体积可变的反应容器中发生、，则反应过程中>2：1，两个反应都是气体体积增大的反应，在恒压条件下发生反应，容器的体积增大，仅将容器更换为恒容的刚性容器，需要压缩容器的体积增大压强，平衡逆向移动，和的转化率下降，且的转化率要大于，则和新的转化率点可能依次是d、c； （4）由图可知，阳极反应为在碱性条件下，尿素失去电子发生氧化反应生成氮气，结合质量守恒可知，同时生成碳酸根离子和水，反应为：CO(NH2)2-6e-+8OH-=N2↑+CO+6H2O。 18．（2024·湖南永州·三模）乙酸俗称醋酸，是一种重要的化工原料。 (1)1968年，Monsanto以[Rh(CO)2I2]-为催化剂、以碘甲烷为助催化剂合成乙酸，反应历程如下图所示： ①化合物A中铑(Rh)的化合价为 。 ②已知B为六配位离子，画出B的结构示意图 。 ③根据反应④，写出E生成CH3COOH的化学方程式 。 (2)乙酸在催化剂的作用下和氢气反应可生成乙醇，反应体系主要发生如下反应： Ⅰ．CH3COOH(g)＋2H2(g)C2H5OH(g)＋H2O(g)　ΔH1=-44.2kJ·mol-1 Ⅱ．CH3COOH(g)＋C2H5OH(g)CH3COOC2H5(g)＋H2O(g)　ΔH2=-18.4kJ·mol-1 Ⅲ．CH3COOH(g)＋H2(g)CH3CHO(g)＋H2O(g)　ΔH3=＋24.5kJ·mol-1 在200kPa反应条件下，将n(H2)∶n(CH3COOH)=10∶1的混合气进行上述反应。平衡时乙酸的转化率、产物的选择性S随温度变化如下图所示。 已知： ①CH3CHO(g)＋H2(g)C2H5OH(g)的ΔH= kJ·mol-1。 ②图中表示乙酸的转化率随温度变化的曲线是 。当温度低于340℃时，随着温度的升高，CH3COOC2H5选择性变大的原因是 。 ③H2和CH3COOH反应一段时间后，不改变反应时间和温度，能提高S(C2H5OH)的可能措施是 (任写一条)。 ④恒温恒压条件下，向初始体积为1L的体积可变密闭容器中通入2molH2和1molCH3COOH，发生上述反应，达到平衡时容器的体积变为0.8L，S(CH3COOC2H5)=S(CH3CHO)，n(H2)=0.7mol。反应Ⅱ的平衡常数K= (保留2位小数)。 【答案】(1) +1 (2) 经分析，、分别代表、的选择性随温度变化的曲线；随着温度的升高，反应Ⅰ、Ⅱ的平衡均逆向移动，反应Ⅲ的平衡正向移动程度不大，所以340℃之前，随着温度的升高，的选择性变大 增大压强或选择合适的催化剂 0.27 【解析】（1）①化合物A中I为-1价，CO整体为0价，化合物A带1个负电荷，即Rh为+1价； ②A与CH3I发生加成反应生成B，B甲基转移生成C，结合C的结构，且B为六配位离子，即B与A相比多了-CH3和-I，B的结构为； ③D生成A和E，结合A的结构可知，E为CH3COI，E与水反应生成CH3COOH和HI，化学方程式为：； （2）①反应Ⅰ-反应Ⅲ得到目标反应CH3CHO(g)＋H2(g)C2H5OH(g)，ΔH=； ②反应Ⅰ为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，C2H5OH的转化率下降，反应Ⅲ为吸热反应，升高温度，平衡逆向移动，CH3CHO的转化率上升，即L1为的选择性，由于、、CH3COOC2H5的选择性相加为1，即L2为的选择性，综上L3为乙酸的转化率随温度变化的曲线；随着温度的升高，反应Ⅰ、Ⅱ的平衡均逆向移动，反应Ⅲ的平衡正向移动程度不大，所以340℃之前，随着温度的升高，的选择性变大； ③反应Ⅱ、Ⅲ均为气体分子数相等的反应，即压强的变化对平衡移动无影响，Ⅰ为气体分子数减小的反应，增大压强，平衡正向移动，S(C2H5OH)增大，选择合适的催化剂也能增大S(C2H5OH)； ④达到平衡时容器的体积变为0.8L，反应Ⅱ、Ⅲ均为气体分子数相等的反应，Ⅰ为气体分子数减小的反应，即参与反应Ⅰ的H2的体积为（1L-0.8L）×2=0.4L，初始时3mol气体对应体积为1L，即0.4L气体，对应物质的量为1.2mol，即参与反应Ⅰ的H2的物质的量为1.2mol，可得，即反应Ⅲ参加反应的H2物质的量为2mol-1.2mol-0.7mol=0.1mol，可得，S(CH3COOC2H5)=S(CH3CHO)，，，即，即、、、，反应Ⅱ的平衡常数K= 。 19．（2024·湖南·二模）Ⅰ．氨的用途十分广泛，如其可作为制备硝酸和氮肥的重要化工原料．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化学奖，反应为．请回答下列问题： (1)实验室中模拟合成氨过程，在一定温度下，将和充入一个体积为的刚性密闭容器中反应，达平衡时，的转化率为；如果在相同条件下充入，反应达平衡时，的转化率为，则的值________（填标号）． A．大于1 B．等于1 C．小于1 D．无法确定 (2)在容积为的恒容容器中，充入，其压强随温度变化规律如图1曲线b所示．如改为充入和，其对应平衡曲线为 ；在温度下，的平衡常数 （列出计算式即可，为以分压表示的平衡常数，分压总压物质的量分数）． (3)工厂废气的处理是环境保护的重要环节之一，工业上可利用电解法除尾气NO，并通入一定量，制得产品，其工作原理如图2所示． ①电极M应该连接电源的 极． ②电极N的电极反应式为 ． ③当通入充分反应后，溶液中只有一种溶质，此时M极消耗的NO物质的量为 ． Ⅱ．元素周期表中第ⅤA族元素及其化合物应用广泛，砷可以用于制备新型半导体材料GaAs，其晶胞结构如图所示． (4)中配位键的数目是 ． (5)晶胞中与As距离最近且相等的As有 个． 【答案】(1)A (2) c (3)负 3mol (4)NA (5)8 【解析】（1）由题意得，将和充入一个体积为的刚性密闭容器中反应，假设正反应100%进行，可生成2molNH3，与相同条件下，充入进行反应的情况互为等效平衡，设充入进行反应，NH3的转化率为，，如果在相同条件下充入，相当于减压，平衡逆向移动，可得，即，故选A； （2）为气体分子数减小的反应，因此其对应平衡曲线在b下方为曲线c；在温度下，总压强为3.8MPa，此时气体总物质的量为，设N2转化的物质的量为amol，可得，1-a+3-3a+2a=3.8，即a=0.1ml，平衡常数为； （3）①NO在电极M处得到电子变为，即电极M为阴极，与电源负极相连； ②最后可获得硝酸铵，即NO在电极N处失去电子变为，电极反应式为：； ③总反应式为：，当8份NO被电解，生成3份铵根离子和5份硝酸根离子，由氮原子守恒可知，当溶液中只有一种溶质硝酸铵，还需通入2份NH3，当通入2molNH3充分反应后，此时转移电子的物质的量为15mol，M极电极反应式为：，即消耗NO物质的量为3mol； （4）GaAs中Ga最外层有3个电子，As最外层有5个电子，Ga、As各出3个电子，形成3个共用电子对，As提供孤电子对，Ga提供空轨道形成1个配位键，使得Ga和As均达到最外层8电子稳定结构，因此1molGaAs中配位键的数目是NA； （5）由图可知，晶胞中与As距离最近且相等的As有8个。 20．（2024·湖南长沙·一模）一种利用太阳能催化甲烷、水蒸气重整制氢反应原理及各步反应以气体分压(单位为)表示的平衡常数与温度T的变化关系如图所示： 回答下列问题： (1)铁酸镍中铁显价，写出基态价层电子排布式： 。 (2)若第I步反应生成，吸收热量，则第I步反应的热化学方程式为 。 (3)根据图2可知斜率更大，受温度影响更大。则甲烷、水蒸气重整制氢反应：的 (填“>”“<”或“=”)0。 (4)已知上述制氢过程中存在副反应：。将的混合气体投入温度为T的恒温恒容密闭容器中，初始压强为，若只发生甲烷、水蒸气重整反应和上述副反应两个过程，达平衡时容器内的压强为，分压为，则的平衡转化率为 ，此时温度T (填“>”“<”或“=”)。 (5)在一定条件下，密闭容器中加入一定量的、和催化剂发生反应：。，其中分别为正、逆反应速率，分别为正、逆反应速率常数，p为气体的分压。已知降低温度时，增大。调整和初始投料比，测得的平衡转化率如图。A、B、C、D四点温度由高到低的顺序是 ，在C点所示投料比下，当转化率达到40%时， 。 【答案】(1)3d5 (2) (3)> (4) 40% > (5) B>A>C>D 【解析】（1）铁原子序数为26，则基态价层电子排布式：3d5。 （2）第I步反应为甲烷和铁酸镍反应生成FeO、NiO、一氧化碳和氢气，若第I步反应生成，吸收热量，则第I步反应的热化学方程式为：。 （3）由图可知，第Ⅱ步反应为,反应Ⅰ+反应Ⅱ得：,则甲烷、水蒸气重整制氢反应的，由图可知，斜率更大，受温度影响更大，且随温度升高而变大，故也随温度升高而变大，升高温度平衡正向移动，则正反应为吸热反应，焓变＞0。 （4）将的混合气体投入温度为T的恒温恒容密闭容器中，初始压强为,则水、甲烷的初始压强分别为；副反应为气体分子数不变的反应，不会改变压强，重整反应为气体分子数增加2的反应，达平衡时容器内的压强为,容器内增大的压强为消耗甲烷压强的2倍，则反应中甲烷消耗的分压为,有： 分压为，则副反应中转化的分压均为， 则的平衡转化率为；由三段式可知，此时重整反应的，由图2可知，时，,重整反应为吸热反应，变大，则温度升高，故温度T＞。 （5）已知降低温度时，均减小，增大，的减小速率小于，则正反应速率减小程度小于逆反应速率，反应正向进行，正反应为放热反应；增加的投料会降低的平衡转化率，降低温度平衡正向移动会提高的平衡转化率，所以温度：;投料比相同，温度越高，的平衡转化率越低，所以温度：;故温度排序； 据图信息计算平衡常数：设C点初始投料,则,达到平衡时的转化率为50%，消耗,有三段式：，平衡时正逆反应速率相等，,反应前后气体的物质的量之和不变，压强平衡常数等于其物质的量平衡常数，；在C点所示投料比下，当转化率为40%时，消耗,剩余,剩余,生成,生成,浓度商。 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