专题14 化学反应原理综合题-【好题汇编】5年（2020-2024）高考1年模拟化学真题分类汇编（山东专用）

专题14 化学反应原理综合题 1．（2024·山东卷）水煤气是的主要来源，研究对体系制的影响，涉及主要反应如下： 回答列问题： （1）的焓变 (用代数式表示)。 （2）压力p下，体系达平衡后，图示温度范围内已完全反应，在温度时完全分解。气相中，和摩尔分数随温度的变化关系如图所示，则a线对应物种为 (填化学式)。当温度高于时，随温度升高c线对应物种摩尔分数逐渐降低的原因是 。 （3）压力p下、温度为时，图示三种气体的摩尔分数分别为0.50，0.15，0.05，则反应的平衡常数 ；此时气体总物质的量为，则的物质的量为 ；若向平衡体系中通入少量，重新达平衡后，分压将 (填“增大”“减小”或“不变”)，将 (填“增大”“减小”或“不变”)。 【答案】（1）++ （2） 当温度高于T1，已完全分解，只发生反应Ⅱ，温度升高，反应Ⅱ逆向移动，所以的摩尔分数减小。 （3） 0.5 不变 增大 【解析】（1）已知三个反应： Ⅰ. Ⅱ. Ⅲ. 设目标反应为Ⅳ，根据盖斯定律，Ⅳ=Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ，所以++。 （2）图示温度范围内已完全反应，则反应Ⅰ已经进行完全，反应Ⅱ和Ⅲ均为放热反应，从开始到T1，温度不断升高，反应Ⅱ和Ⅲ逆向移动，依据反应Ⅱ，量减小，摩尔分数减小，量升高，摩尔分数，且二者摩尔分数变化斜率相同，所以a曲线代表的摩尔分数的变化，则c曲线代表的摩尔分数随温度的变化，开始到T1，的摩尔分数升高，说明在这段温度范围内，反应Ⅲ占主导，当温度高于T1，已完全分解，只发生反应Ⅱ，所以的摩尔分数减小。 （3）①压力p下、温度为时，、、和摩尔分数分别为0.50、0.15、0.05，则H2O(g)的摩尔分数为：，则反应的平衡常数 ； ②设起始状态1molC(s)，xmolH2O(g)，反应Ⅰ进行完全。 则依据三段式： 根据平衡时、、和摩尔分数分别为0.50、0.15、0.05，则有、、，解出，，则，而由于平衡时n(总)=4mol，则y=4，y=，则n(CaCO3)= ==0.5。 ③若向平衡体系中通入少量，重新达平衡后，反应的Kp=，温度不变，Kp不变，则分压不变，但体系中增加了，反应Ⅱ逆向移动，所以增大。 2．（2023·山东卷）一定条件下，水气变换反应的中间产物是。为探究该反应过程，研究水溶液在密封石英管中的分子反应： Ⅰ． Ⅱ． 研究发现，在反应Ⅰ、Ⅱ中，仅对反应Ⅰ有催加速作用；反应Ⅰ速率远大于反应Ⅱ，近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。忽略水电离，其浓度视为常数。回答下列问题： （1）一定条件下，反应Ⅰ、Ⅱ的焓变分别为、，则该条件下水气变换反应的焓变_____(用含的代数式表示)。 （2）反应Ⅰ正反应速率方程为：，k为反应速率常数。温度下，电离平衡常数为，当平衡浓度为时，浓度为_____，此时反应Ⅰ应速率_____(用含和k的代数式表示)。 （3）温度下，在密封石英管内完全充满水溶液，使分解，分解产物均完全溶于水。含碳物种浓度与反应时间的变化关系如图所示(忽略碳元素的其他存在形式)。时刻测得的浓度分别为，反应Ⅱ达平衡时，测得的浓度为。体系达平衡后_____(用含y的代数式表示，下同)，反应Ⅱ的平衡常数为_____。 相同条件下，若反应起始时溶液中同时还含有盐酸，则图示点中，的浓度峰值点可能是_____(填标号)。与不同盐酸相比，达浓度峰值时，浓度_____(填“增大”“减小”或“不变”)，的反应_____(填“增大”“减小”或“不变”)。 【答案】（1）－ （2） （3） a 减小 不变 【解析】（1）根据盖斯定律，反应II-反应I＝水气变换反应，故水气变换反应的焓变＝－； （2）T1温度时，HCOOH建立电离平衡： ，c(HCOO－)＝c(H＋)，故c(H＋)＝。 。 （3）t1时刻时，c(CO)达到最大值，说明此时反应I达平衡状态。此时 故t1时刻c(HCOOH)＝1.0－0.70－0.16＝0.14 mol·L－1，K(I)＝。t1时刻→反应II达平衡过程， 则c(H2)＝b＋0.16＝y，b＝(y－0.16)mol·L－1，c(HCOOH)＝0.14－a－b＝0.3－a－y，c(CO)＝a＋0.7，K(I)＝，a＝。故＝，K(II)＝。 加入0.1 mol·L－1盐酸后，H＋对反应I起催化作用，加快反应I的反应速率，缩短到达平衡所需时间，故CO浓度峰值提前，由于时间缩短，反应Ⅱ消耗的HCOOH减小，体系中HCOOH浓度增大，导致CO浓度大于t1时刻的峰值，故c(CO)最有可能在a处达到峰值。此时c(CO2)会小于不含盐酸的浓度，＝K(I)，温度不变，平衡常数不变，则的值不变。 3．（2022·山东卷）利用丁内酯(BL)制备1，丁二醇(BD)，反应过程中伴有生成四氢呋喃(THF)和丁醇(BuOH)的副反应，涉及反应如下： 已知：①反应Ⅰ为快速平衡，可认为不受慢反应Ⅱ、Ⅲ的影响；②因反应Ⅰ在高压氛围下进行，故压强近似等于总压。回答下列问题： （1）以或BD为初始原料，在、的高压氛围下，分别在恒压容器中进行反应。达平衡时，以BL为原料，体系向环境放热；以BD为原料，体系从环境吸热。忽略副反应热效应，反应Ⅰ焓变_______。 （2）初始条件同上。表示某物种i的物质的量与除外其它各物种总物质的量之比，和随时间t变化关系如图甲所示。实验测得，则图中表示变化的曲线是_______；反应Ⅰ平衡常数_______(保留两位有效数字)。以BL为原料时，时刻_______，BD产率=_______(保留两位有效数字)。 （3）为达平衡时与的比值。、、三种条件下，以为初始原料，在相同体积的刚性容器中发生反应，随时间t变化关系如图乙所示。因反应在高压氛围下进行，可忽略压强对反应速率的影响。曲线a、b、c中，最大的是_______(填代号)；与曲线b相比，曲线c达到所需时间更长，原因是_______。 【答案】（1）-200(X+Y) （2）   a或c     8.3×10-8     0.08     39% （3）   c     由于b和c代表的温度相同，而压强对反应速率的影响可忽略，压强增大反应Ⅱ、Ⅲ均是逆向移动，增大，故=1.0所需时间更长 【解析】（1）依题意，结合已知信息，可推定在同温同压下，以同物质的量的BL或BD为初始原料，达到平衡时的状态相同，两个平衡完全等效。则以5.0×10-3mol的BL为原料，达到平衡时放出XkJ热量与同物质的量的BD为原料达到平衡时吸收YkJ热量的能量二者能量差值为(X+Y)kJ，则1mol时二者能量差值为200(X+Y)kJ，反应I为放热反应，因此焓变=-200(X+Y)kJ·mol-1。 （2）实验测定X<Y，则达到平衡时BD物质转化量大于BL物质转化量，平衡状态BD物质的量较小，根据图示可知，表示xBL变化的曲线是a或c；该平衡状态下BL的分压是0.48×3.0×103kPa，BD的分压是0.36×3.0×103kPa，H2的压强近似等于总压，故反应I平衡常数Kp= = Kpa-2=8.3×10-8kPa-2；以BL为原料时，根据题给反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可知，体系总物质的量的增加量正好是BD参与反应Ⅱ、Ⅲ的量，也正好是H2O(g)的物质的量，设t1时BL转化了amol，BD转化了bmol，则体系总物质的量为(5.0×10-3+b)mol，得到、，求得a= 、b=，则t1时刻=0.08；此时BD的产率为39%。 （3）依题意，反应I是正向放热过程，以BL为初始原料，温度升高则平衡逆向移动，温度越高，反应速率越快，达到平衡时的时间越短，越小，的值越大；相同温度时，压强增大，BD的比重增大，增大，又可忽略压强对反应速率的影响，则最大即最小，对应曲线c；由于b和c代表的温度相同，而压强对反应速率的影响可忽略，压强增大反应Ⅱ、Ⅲ均是逆向移动，增大，故=1.0所需时间更长。 4．（2021·山东卷）2-甲氧基-2-甲基丁烷(TAME)常用作汽油原添加剂。在催化剂作用下，可通过甲醇与烯烃的液相反应制得，体系中同时存在如图反应： 反应Ⅰ：+CH3OH △H1 反应Ⅱ：+CH3OH△H2 反应Ⅲ： △H3 回答下列问题： （1）反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ以物质的量分数表示的平衡常数Kx与温度T变化关系如图所示。据图判断，A和B中相对稳定的是__(用系统命名法命名)；的数值范围是___(填标号)。 A．<-1 B．-1～0 C．0～1 D．>1 （2）为研究上述反应体系的平衡关系，向某反应容器中加入1.0molTAME，控制温度为353K，测得TAME的平衡转化率为α。已知反应Ⅲ的平衡常数Kx3=9.0，则平衡体系中B的物质的量为___mol，反应Ⅰ的平衡常数Kx1=___。同温同压下，再向该容器中注入惰性溶剂四氢呋喃稀释，反应Ⅰ的化学平衡将__(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)平衡时，A与CH3OH物质的量浓度之比c(A)：c(CH3OH)=___。 （3）为研究反应体系的动力学行为，向盛有四氢呋喃的另一容器中加入一定量A、B和CH3OH。控制温度为353K，A、B物质的量浓度c随反应时间t的变化如图所示。代表B的变化曲线为__(填“X”或“Y”)；t=100s时，反应Ⅲ的正反应速率v正__逆反应速率v逆(填“＞”“＜”或“=)。 【答案】2-甲基-2-丁烯 D 0.9α 逆向移动 1:10 X ＜ 【解析】 （1）由平衡常数Kx与温度T变化关系曲线可知，反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的平衡常数的自然对数随温度升高（要注意横坐标为温度的倒数）而减小，说明3个反应均为放热反应，即△H1＜0、△H2＜0、△H3＜0，因此，A的总能量高于B的总能量，能量越低越稳定，A和B中相对稳定的是B，其用系统命名法命名为2-甲基-2-丁烯；由盖斯定律可知，Ⅰ-Ⅱ=Ⅲ，则△H1-△H2=△H3＜0，因此△H1＜△H2，由于放热反应的△H越小，其绝对值越大，则的数值范围是大于1，选D。 （2）向某反应容器中加入1.0molTAME，控制温度为353K，测得TAME的平衡转化率为α,则平衡时n(TAME)=(1-α) mol，n(A)+n(B)=n(CH3OH)= α mol。已知反应Ⅲ的平衡常数Kx3=9.0，则=9.0，将该式代入上式可以求出平衡体系中B的物质的量为0.9α mol，n(A)=0.1α mol，反应Ⅰ的平衡常数Kx1=。同温同压下，再向该容器中注入惰性溶剂四氢呋喃稀释，反应Ⅰ的化学平衡将向着分子数增大的方向移动，即逆向移动。平衡时，TAME的转化率变大，但是平衡常数不变，A与CH3OH物质的量浓度之比不变，c(A)：c(CH3OH)=0.1α：α=1:10。 （3）温度为353K，反应Ⅲ的平衡常数Kx3=9.0，=9.0。由A、B物质的量浓度c随反应时间t的变化曲线可知，X代表的平衡浓度高于Y，则代表B的变化曲线为X；由母线的变化趋势可知，100s 以后各组分的浓度仍在变化， t=100s时，因此，反应Ⅲ正在向逆反应方向移动，故其正反应速率v正小于逆反应速率v逆，填＜。 5．（2020·山东卷）探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下： Ⅰ. Ⅱ. Ⅲ. 回答下列问题： （1） 。 （2）一定条件下，向体积为VL的恒容密闭容器中通入1 mol CO2和3 mol H2发生上述反应，达到平衡时，容器中CH3OH(g)为ɑ mol，CO为b mol，此时H2(g)的浓度为 mol﹒L-1(用含a、b、V的代数式表示，下同)，反应Ⅲ的平衡常数为 。 （3）不同压强下，按照n(CO2)：n(H2)=1：3投料，实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如下图所示。 已知：CO2的平衡转化率= CH3OH的平衡产率= 其中纵坐标表示CO2平衡转化率的是图 (填“甲”或“乙”)；压强p1、p2、p3由大到小的顺序为 ；图乙中T1温度时，三条曲线几乎交于一点的原因是 。 （4）为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率，应选择的反应条件为 (填标号)。 A．低温、高压    B．高温、低压   C．低温、低压 D．高温、高压 【答案】 +43.9 乙 p1、p2、p3 T1时以反应Ⅲ为主，反应Ⅲ前后气体分子数相等，压强改变对平衡没有影响 A 【分析】根据盖斯定律计算反应热；利用三个反应，进行浓度和化学平衡常数的计算；结合图形根据勒夏特列原理考虑平衡移动的方向，确定温度和压强变化时，CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率之间的关系得到相应的答案。 【解析】（1）.根据反应I-II=III，则△H3=△H1-△H2=-48.5kJ∙mol-1-(-92.4 kJ∙mol-1)=+43.9 kJ∙mol-1； （2）.假设反应II中，CO反应了xmol，则II生成的CH3OH为xmol，I生成的CH3OH为(a-x)mol，III生成CO为(b+x)mol，根据反应I：，反应II： ，反应III：，所以平衡时H2的物质的量为3mol-3(a-x)mol-2xmol-(b+x)mol =(3-3a-b)mol，浓度为:；平衡时CO2的物质的量为1mol-(a-x)mol-(b+x)mol=(1-a-b)mol，CO的物质的量为bmol，水的物质的量为(a+b)mol，则反应III的平衡常数为：； （3）.反应I和II为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，则CH3OH的平衡产率减少，所以图甲表示CH3OH的平衡产率，图乙中，开始升高温度，由于反应I和II为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，CO2的平衡转化率降低，反应III为吸热反应，升高温度反应III向正反应方向移动，升高一定温度后以反应III为主，CO2的平衡转化率又升高，所以图乙表示CO2的平衡转化率；压强增大，反应I和II是气体体积减小的反应，反应I和II平衡正向移动，反应III气体体积不变化，平衡不移动，故压强增大CH3OH的平衡产率增大，根据图所以压强关系为：p1>p2>p3；温度升高，反应I和II平衡逆向移动，反应III向正反应方向移动，所以T1温度时，三条曲线交与一点的原因为：T1时以反应III为主，反应III前后分子数相等，压强改变对平衡没有影响； （4）.根据图示可知，温度越低，CO2的平衡转化率越大，CH3OH的平衡产率越大，压强越大，CO2的平衡转化率越大，CH3OH的平衡产率越大，所以选择低温和高压，答案选A。 【点睛】本题为化学反应原理综合题，考查了盖斯定律、化学平衡常数的计算、勒夏特列原理进行图象的分析，难点为平衡常数的计算，巧用了三个反应的化学方程式，进行了数据的处理，得到反应III的各项数据，进行计算得到平衡常数。 1．（2024·山东德州一模）氢气和碳氧化物反应生成甲烷，有利于实现碳循环利用。涉及反应如下： 反应Ⅰ：   反应Ⅱ：   反应Ⅲ：   回答下列问题： （1） 。 （2）已知反应Ⅱ的速率方程为，，其中、分别为正、逆反应的速率常数。如图(表示速率常数的对数：表示温度的倒数)所示a、b、c、d四条斜线中，能表示随变化关系的是斜线 (填标号)。 （3）温度时，在固定容积的容器中充入一定量的和1mol CO，平衡时和CO的转化率()及和的物质的量(n)随变化的情况如图所示。 ①图中表示、变化的曲线分别是 、 (填标号)； ；的选择性 。 ②已知起始充入1mol的CO和0.5mol的进行上述反应时，起始压强为1.5。反应Ⅰ的 (用表示)；温度，时，可能对应图中X、Y、Z、W四点中的 (填标号)。 【答案】（1）-41.2 （2）d （3）a c 62.5 60% X 【解析】（1）根据盖斯定律，反应Ⅱ=反应Ⅰ-反应Ⅲ，则∆H2=∆H1-∆H3=(-206.2kJ/mol)-(-165.0kJ/mol)=-41.2kJ/mol。 （2）反应Ⅱ为放热反应，随温度的升高正、逆反应速率都增大，k正、k逆都增大，但k逆增大的倍数大于k正增大的倍数，故能表示lgk逆随变化关系的是斜线d。 （3）①随的增大，CO的平衡转化率增大、H2的平衡转化率减小，结合反应知平衡时CH4物质的量一定大于CO2物质的量，根据C守恒，平衡时CH4与CO2物质的量之和等于转化的CO物质的量，故a表示CO的平衡转化率，b表示H2的平衡转化率，c表示CH4平衡物质的量，d表示CO2平衡物质的量；由图可知=1时，CO和H2起始物质的量都为1mol，H2的平衡转化率为87.5%，转化H2物质的量为0.875mol，由于a表示CO的平衡转化率，CO的平衡转化率为m%，转化CO物质的量为m%mol，平衡时CO2为0.25mol，根据C守恒，平衡时CH4物质的量为(m%-0.25)mol，根据H守恒，平衡时H2O的物质的量为0.875mol-2×（m%-0.25）mol=(1.375-2m%)mol，根据O守恒，m%mol=(1.375-2m%)mol+0.25mol×2，解得m=62.5，即平衡时CO的平衡转化率为62.5%；平衡时CH4物质的量为(0.625-0.25)mol=0.375mol，CH4的选择性为=60%。 ②由于Kp只与温度有关，温度T2时，已知起始充入1mol的CO和0.5mol的H2进行上述反应时，起始压强为1.5p0，则起始时CO的分压为p0、H2的分压为0.5p0；若起始充入1mol的CO和1mol的H2进行上述反应时，根据①的计算，平衡时CO、H2、CH4、H2O(g)、CO2物质的量依次为0.375mol、0.125mol、0.375mol、0.125mol、0.25mol，则平衡时CO、H2、CH4、H2O(g)、CO2的分压依次为0.375p0、0.125 p0、0.375 p0、0.125 p0、0.25 p0，反应Ⅰ的Kp==。反应Ⅱ的Kp==；由第（2）问知，温度T1时，反应Ⅱ的k正=k逆，T1时反应Ⅱ的Kp==1＞，由于反应Ⅱ为放热反应，升高温度，反应Ⅱ的Kp减小，故T1＜T2；降低温度，反应Ⅰ、Ⅱ都正向移动，CO的平衡转化率增大，故温度T1、=1时α(CO)可能对应图中X点。 2．（2024·山东德州一中、二中联考一模）填空 （1）已知顺-2-丁烯与反-2-丁烯之间的转化称为“异构化”，两种物质与氢气加成的热化学方程式如下，则顺-2-丁烯异化为反-2-丁烯的热化学方程式为 ． ① ②   （2）已知：。下表是几种化学键的键能，则的键能为 。 化学键 键能 413 326 436 1072 （3）由和构成的质子交换膜燃料电池的结构示意如下图所示，电池总反应为，请回答下列问题。 ①电极的电极反应式为 ． ②若用该燃料电池为铅蓄电池充电，电极连接铅蓄电池的 极（填“”或“”），通过质子交换膜时，上述燃料电池所消耗的在标准状况下的体积为 ，铅蓄电池中电解液质量 （填“增大”或“减小”） g。 【答案】（1） （2）480 （3） 11.2 增大 160 【解析】（1）根据盖斯定律，将①－②得顺-2-丁烯异化为反-2-丁烯的热化学方程式为[ ∆H=(-119kJ/mol)-(-115kJ/mol)=-4kJ/mol]。 （2）根据∆H=反应物的键能总和－生成物的键能总和，则-202kJ/mol=2×1072kJ/mol+4×436kJ/mol-[6×413kJ/mol+2×326kJ/mol+2E(O—H)]（E表示键能），解得E(O—H)=480kJ/mol，即O—H的键能为480kJ/mol。 （3）①由电子的流向可知，a电极为负极，b电极为正极，c处进入CH3CH2OH，d处通入O2，a极的电极反应式为CH3CH2OH-12e-+3H2O=2CO2+12H+。 ②铅蓄电池充电时的反应为2PbSO4+2H2OPb+PbO2+2H2SO4，Pb为阴极、PbO2为阳极，若用该燃料电池为铅蓄电池充电，电极b（正极）连接铅蓄电池的PbO2极（阳极）；该燃料电池b电极的电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O，若通过质子交换膜2molH+时，电路中通过电子物质的量为2mol，消耗O2物质的量为0.5mol，消耗的O2在标准状况下的体积为0.5mol×22.4L/mol=11.2L；铅蓄电池充电时的反应为2PbSO4+2H2OPb+PbO2+2H2SO4~2e-，根据电子守恒，每通过2mol电子时消耗2molH2O、生成2molH2SO4，电解质溶液质量增加2mol×98g/mol-2mol×18g/mol=160g。 3．（2024·山东菏泽一模）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，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)；M点丙烷的分压 (保留两位有效数字)。 【答案】（1） （2） 反应是体积增大的反应，充入Ar，丙烷的分压减小，平衡正向移动，有利于丙烷转化率增大 16.7 （3）> d、c 53 【解析】（1） =反应物的总键能-生成物的总键能=2E(C-C)+8-2E(C-C)- E(碳碳键)-6-=。 （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，则点对应的投料方式为，投料比越大，则丙烷的转化率越小，则曲线是为投料，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点数据列出“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>，和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，则与新的转化率点可能依次是d、c；根据M点和的转化率相等，说明只发生，列出“三段式” M点丙烷的分压。 4．（2024·山东济南一模）天然气、石油钻探过程会释放出CO2、H2S等气体。某种将CO2和H2S共活化的工艺涉及如下反应： ①   ②   ③   ④   回答下列问题： （1）已知：298K时，18g气态水转化为液态水释放出44kJ的能量；H2S(g)的标准摩尔燃烧焓(△H)为-586kJ·mol-1，则COS(g)的标准摩尔燃烧焓()为 kJ·mol-1，反应②在 (填“高温”“低温”或“任意温度”)下能自发进行。 （2）一定条件下，向起始压强为200kPa的恒容密闭容器中通入等物质的量的CO2(g)和H2S(g)混合气体，发生上述反应，25min时，测得体系总压强为210kPa，S2(g)的平均反应速率为 kPa·min-1.达到平衡时，测得体系总压强为230kPa，，此时H2S(g)的平衡转化率为 ，反应②的标准平衡常数 (已知：分压=总压×该组分物质的量分数，对于反应，，其中，、、、为各组分的平衡分压)。 （3）将等物质的量的CO2(g)和H2S(g)混合气体充入恒压密闭容器中，发生上述反应，反应物的平衡转化率、COS或H2O的选择性与温度关系如图所示。COS的选择性，H2O的选择性。 ①表示“COS的选择性”的曲线是 (填“曲线a”或“曲线b”)； ②温度低于500℃时，H2S的转化率与CO2的相等，原因是 。 【答案】（1）-577 高温 （2）0.4 80% 2.7 （3）曲线b 温度低于500℃时，反应③和反应④几乎不发生或者反应④正向进行的程度是反应③的两倍 【解析】（1）298K时，18g气态水转化为液态水释放出44kJ的能量；H2S(g)的标准摩尔燃烧焓(△H)为-586kJ·mol-1，可得：；； COS(g)的标准摩尔燃烧焓的反应为：；根据盖斯定律可知，该反应可由⑥-①-⑤得到，则；反应②正向气体分子数增加，，该反应可由③+2×④得到，则该反应，，则反应在高温条件下能自发进行。 （2）由反应可知①和④反应前后气体分子数相等，则反应前后不会导致压强变化，②和③反应前后气体分子数均增加，且增加量恰好等于生成的S2(g)的物质的量，根据压强之比等于气体物质的量的之比可得，反应后体系内压强的增加量即为S2(g)的分压，则，S2(g)的平均反应速率为； 设起始时CO2(g)和H2S(g)的物质的量均为1mol，则两者的起始分压均为100kPa，平衡时，测得体系总压强为230kPa，则平衡时气体的物质的量之和为2.3mol，结合以上分析可得n (S2)=0.3mol，其平衡分压为30 kPa，设平衡时n(H2)=x，则n(COS)=x, n(CO2)=2x，根据S原子守恒可得：2n(S2)+ n(COS)+ n(H2S)平衡= n(H2S)初始，得n(H2S)平衡=(1-x-0.3×2)=(0.4-x)mol；根据氢原子守恒可得：2n(H2S)平衡+2n(H2O)+2n(H2)= 2n(H2S) 初始，则得2(0.4-x)+2 n(H2O)+2x=2：解得：n(H2O)=0.6mol，根据C原子守恒得：n(COS)+ n(CO2)平衡+ n(CO)= n(CO2)初始，可得：n(CO)=(1-3x)mol，在结合O原子守恒：n(COS)+ 2n(CO2)平衡+ n(CO)+ n(H2O)= 2n(CO2)初始，解得：x=0.2，则平衡时各气体的物质的量：n(CO2)=0.4 mol，n(COS)=0.2 mol，n(CO)=0.4 mol，n (S2)=0.3mol，n(H2O)=0.6 mol，n(H2S)=0.2 mol, n(H2)=0.2 mol，总气体为2.3mol；此时H2S(g)的平衡转化率为；反应②的标准平衡常数==2.7； （3）①由反应可知COS只在反应①中生成，且该反应同时生成等量的水，而水在①③④中均生成，则相同条件下，H2O的选择性高于COS的选择性，故曲线b表示COS的选择性； ②温度低于500℃时，反应③和反应④几乎不发生或者反应④正向进行的程度是反应③的两倍，从而使H2S的转化率与CO2的相等。 5．（2024·山东济宁一模）二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为 Ⅰ.CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)     △H1＜0 Ⅱ.CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)     △H2＞0 Ⅲ.2CO(g)+2H2(g)=CO2(g)+CH4(g)     △H3 在密闭容器中，1.01×105Pa、n起始(CO2)：n起始(H2)=1：4时，在催化剂作用下反应相同时间所测得的CO2平衡转化率、CO2实际转化率随温度的变化如图2所示。CH4的选择性可表示为×100%。 （1）各物质的相对能量如图1所示，△H3= kJ•mol-1，平衡时CH4的选择性随着温度的升高 ，用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度为 ，450℃时，使CO2平衡转化率达到X点的值，可以采用的措施为 (写出一条)。 （2）在密闭容器中，1.01×105Pa，CO2和H2的起始物质的量分别为1mol和4mol，平衡后反应体系中各物质的物质的量随温度的变化如图3所示，图中表示CH4的物质的量的曲线为 。在505℃，反应Ⅱ的平衡常数K= 。(保留两位有效数字) （3）CeO2催化CO2与H2转化为CH4的机理如图4所示。反应体系中Ce呈现 种价态，催化剂中掺入少量CaO，用Ca2+替代CeO2结构中部分Ce4+形成CaxCe1-xOy，可提高催化效率的原因是 。 【答案】（1） 减小 400℃ 提高的氢气的投料比例 （2）B 0.17 （3）2 导致催化剂结构中出现较多的氧空位，利于二氧化碳的催化转化 【解析】（1）反应的焓变等于生成物焓的和减去反应物的焓的和，则2CO(g)+2H2(g)=CO2(g)+CH4(g)，生成甲烷的反应均为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，则平衡时CH4的选择性随着温度的升高而减小；由图可知温度400℃左右时二氧化碳实际转化率最高，催化剂的活性最大，此时为最适温度，温度继续增加，催化剂活性下降，故用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度为400℃；450℃时，提高的氢气的投料比例，可以促进二氧化碳的转化，能使二氧化碳平衡转化率达到X点的值； （2）结合图2可知，低于300℃二氧化碳的平衡转化率接近100%，此时图3中AB的量接近2mol、1mol，DE的量接近0mol，升高温度，反应Ⅰ、Ⅲ逆向移动、Ⅱ正向移动，导致CO量增大、甲烷的量减小，结合碳守恒可知，含碳物质的量不会超过1mol，则A为水、B为甲烷、C为氢气、E为一氧化碳、D为二氧化碳，故图中表示CH4的物质的量的曲线为B；在505℃，水、氢气均为1.35mol，结合氢守恒可知，甲烷为，设二氧化碳、一氧化碳分别为amol、bmol，由碳守恒可知，a+b+0.65=1，由氧守恒可知，2a+b+1.35=1×2，a=0.3mol、b=0.05mol，反应Ⅱ的平衡常数； （3） 由图可知，Ce可以与1个氧或2个氧结合，氧化合价为-2，故Ce的化合价为+4或+2两种价态；结合反应机理可知，Ca2+替代CeO2结构中部分Ce4+形成CaxCe1-xOy，导致催化剂结构中出现较多的氧空位，利于二氧化碳的催化转化。 6．（2024·山东聊城一模）乙醇水蒸气重整制氢是制备氢气的常用方法，体系中发生的主要反应如下： Ⅰ．   Ⅱ．   Ⅲ．   Ⅳ．   （1） ，平衡时CO在所有产物中的物质的量分数随温度的变化应是图1中曲线 （填序号） （2）为研究上述反应体系中的平衡关系，向某恒温恒容反应容器中按投料，初始压强为p kPa。充分反应，平衡时，乙醇转化率为80%，测得体积分数为18%，体积分数为4%，则反应Ⅳ的平衡常数 （为以物质的量分数表示的平衡常数），到达平衡时体系中CO的分压为 kPa，的产率为 。 （3）一定温度下，加入吸附剂可以改变氢气产率。图2为几种改性CaO吸附剂增重量随时间变化曲线，其中提高氢气产率最大的吸附剂为 ，原因是 。 【答案】（1）+206.1 b （2） 0.06p 30% （3）20% Cs/CaO CaO吸附剂通过吸收促使反应Ⅳ的平衡正向移动，从而增大氢气的产率，20% Cs/CaO增重量最大，吸收最多，提高氢气产率的效果最好 【解析】（1） Ⅰ．   Ⅱ．   Ⅲ．   Ⅳ．   根据盖斯定律Ⅰ-Ⅱ-Ⅳ×2得+173.5-49.8+41.2×2=+206.1； 升高温度，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ正向移动，Ⅳ逆向移动，所以CO的物质的量发生增大，平衡时CO在所有产物中的物质的量分数随温度的变化应是图1中曲线b； （2）设乙醇、水的投料分别为1mol、7mol；乙醇转化率为80%，平衡体系中含有0.2mol乙醇；根据碳元素守恒反应生成、CO、CH4共1.6mol，设反应生成amol、bmolCO，则反应生成CH4的物质的量为(1.6-a-b)mol；根据氧元素守恒，参加反应是水的物质的量(2a+b-0.8)mol，平衡体系中含有(7-2a-b+0.8)mol水；根据氢元素守恒，反应生成氢气的物质的量为；气体总物质的量为； 体积分数为18%，体积分数为4%，则 ，解得a=0.4，b=0.6。即平衡体系中含乙醇0.2mol、水6.4mol、CO2的物质的量为0.4mol、CO的物质的量为0.6mol、氢气的物质的量为1.8mol、甲烷物质的量为0.6mol，气体总物质的量为10mol。反应Ⅳ的平衡常数； 到达平衡时体系中CO的分压为0.06p kPa，理论上1mol乙醇和3mol水完全反应生成2mol二氧化碳和6mol氢气，的产率为。 （3）CaO吸附剂通过吸收促使反应Ⅳ的平衡正向移动，从而增大氢气的产率，根据图示，20% Cs/CaO增重量最大，吸收最多，提高氢气产率的效果最好。 7．（2024·山东临沂一模）甲烷和二氧化碳重整制合成气(CO和H2)的研究是实现碳达峰的手段之一，涉及反应如下： I.CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)    △H1=+247kJ•mol-1 Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)    △H2=+41.5kJ•mol-1 Ⅲ.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)    △H3 （1）△H3= kJ•mol-1。 （2）在一定条件下，向体积为VL的恒容密闭容器中通入1molCO2和1molCH4发生上述反应，达到平衡时，容器中CH4为amol，CO为bmol，此时H2O(g)的浓度为 mol•L-1(用含a，b，V的代数式表示，下同)，反应Ⅱ的平衡常数为 。 （3）常压下，将等物质的量的CO2和CH4以一定流速通入装有催化剂的反应管，实验测得原料气的转化率和水蒸气的流出量随温度变化如图所示。 ①曲线 (填“a”或“b”)表示CO2的转化率随温度变化曲线。 ②温度低于873K时，水蒸气的流出量随温度升高而增大的原因是 ；温度高于1400K时，曲线a、b交于一点的原因是 。 （4）向恒温恒容密闭容器中充入CH4和CO2，加入催化剂使其只发生反应I。研究表明CO的生成速率v(CO)=1.32×10-2•p(CH4)•p(CO2)kPa•s-1。起始时，CH4、CO2的分压分别为25kPa、30kPa，某时刻测得p(H2)=20kPa，则p(CO2)= kPa，v(CH4)= kPa•s-1。 【答案】（1）+205.5 （2） （3）a 温度低于873K时，随温度升高，反应Ⅱ正向进行的程度大于反应Ⅲ正向进行的程度 温度高于1400K时，只发生反应Ⅰ或高于1400K时，反应Ⅱ和反应Ⅲ的速率相等 （4）20 1.98 【解析】（1）根据盖斯定律可知，反应Ⅲ=Ⅰ-Ⅱ，则△H3= △H1-△H2=(+247kJ•mol-1)-( +41.5kJ•mol-1)=+205.5 kJ•mol-1； （2）根据C原子守恒可知平衡时CO2为(2-a-b) mol，根据O原子守恒可知平衡时H2O(g)为[2-b-2(2-a-b)]=(2a+b-2) mol，此时H2O(g)的浓度为；根据H原子守恒可知平衡时H2为，反应Ⅱ的平衡常数K=； （3）①由图可知曲线a的转化率大于曲线b的转化率，温度低于873K时，水蒸气的流出量随温度升高而增大，说明水蒸气的生成量大于消耗量，对比反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，可知CO2的消耗量大于CH4，则CO2的转化率大于CH4，所以曲线a表示CO2的转化率随温度变化曲线。 ②由以上分析可知温度低于873K时，水蒸气的流出量随温度升高而增大的原因是反应Ⅱ正向进行的程度大于反应Ⅲ正向进行的程度；由图可知温度高于1400K时，水蒸气的流出量几乎为0，可能的原因是只发生反应Ⅰ或高于1400K时，反应Ⅱ和反应Ⅲ的速率相等 （4）结合反应可知=，则该时刻p(CO2)= p(CO2)起始-=30kPa-10 kPa=20 kPa；该时刻=，则p(CH4)= 25kPa-10 kPa=15 kPa，v(CO)=1.32×10-2•p(CH4)•p(CO2)kPa•s-1=1.32×10-2×15×20=3.96 kPa•s-1，根据速率之比等于化学计量数之比v(CH4)= kPa•s-1。 8．（2024·山东名校联考一模）对CO2的综合利用具有深远意义。由CO2、CO和H2制备甲醇涉及以下反应： ①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)  ΔH1=-49.0kJ·mol-1 ②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)  ΔH2=-90.1kJ·mol-1 ③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)  ΔH3 回答下列问题： （1）在特定温度下，由稳定态单质生成1mol化合物的焓变叫做该物质在此温度下的标准摩尔生成焓。下表为几种物质在298K的标准摩尔生成焓 物质 CO(g) H2(g) CO2(g) H2O(g) 标准生成焓/(kJ·mol-1) -110.5 0 -393.5 x 则x= 。 （2）一定温度范围内反应①和反应②的的线性关系如图所示。 ①依据图像，可知时，反应③的平衡常数Kx3= 。 ②图中v逆(A) v正(B)(填“>”、“<”或“=”)。 （3）在1L恒容密闭容器中充入1molCO、2molH2，仅发生反应②：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。某温度下反应达到平衡时，测得CO的转化率为50%，H2的分压p(H2)=5MPa，则平衡常数Kp2= 。 （4）一定条件下，在2L恒容密闭容器中充入lmolCO2和4molH2，在三种不同催化剂作用下仅发生反应①：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，相同时间内CO2的转化率随温度变化如图所示： ①加入催化剂后活化能最小的是反应 (填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”)。 ②在T3K温度下，b点存在的关系：Q(浓度商) K(平衡常数)(填“>”、“<”或“=”)。 ③c点时CH3OH的物质的量分数 (保留三位有效数字)。 【答案】（1） （2）1 > （3） （4）Ⅰ < 【解析】（1）由①-②得到，反应焓=所有产物标准生成焓的总和-所有反应物标准生成焓的总和，焓变是生成物与反应物的焓值差 ，故，解得； （2）①根据盖斯定律③=②-①，因此，根据图像可知时，故，因此； ②A、B两点都是平衡点，温度越高反应速率越大，A点温度高于B点，因此v逆(A) >v正(B)； （3）根据题干信息，利用三段式处理数据，根据物质的量之比等于分压之比，因此 （4）①相同温度下，相同时间内CO2转化率最高的是反应I的图线，因此反应Ⅰ反应速率最快，活化能最小； ②此反应在a点时平衡状态，因此 在T3K温度下，b点存在的关系Q(浓度商) < K； ③结合图像利用三段式处理数据 c点时CH3OH的物质的量分数。 9．（2024·山东济宁二模）乙酸水蒸气重整制氢气是一项极具前景的制氢工艺，该过程中发生下列反应： 反应Ⅰ     反应Ⅱ     回答下列问题： （1）已知和的燃料热分别为、，18g气态水转化为液态水释放出44kJ的能量，则 ，反应Ⅰ在 条件下能自发进行。 （2）已知：水碳比（S/C）是指转化进料中水蒸气分子总数与碳原子总数的比值，水碳比（S/C）分别为2和4时，反应温度对平衡产率的影响如图所示： 表示水碳比的曲线是 （填“a”或“b”），水碳比时，平衡产率随温度升高先增大后逐渐减小，平衡产率逐渐减小的原因可能是 。 （3）已知：S表示选择性，；在时，1MPa下，平衡时和随温度的变化；350℃下，平衡时和随压强的变化均如图2所示。平衡常数随温度变化如图3所示。 ①350℃下，选择性随压强变化的曲线是 （填字母）。 ②图中B、C、D、M、N、P、Q7个点中与A点处于相同化学平衡状态的点有 个。 ③在一定温度和压强下，向容积可变的密闭容器中通入2mol和1mol，同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ达到平衡点C，测得平衡时体系中气体物质的量增加40%，则反应Ⅱ的 （保留2位有效数字）。 【答案】（1） 高温 （2）b 升高温度反应均正向移动，主要发生反应Ⅱ （3）a 3 0.24 【解析】（1）反应Ⅰ     反应Ⅱ     反应Ⅲ      反应Ⅳ        反应Ⅴ       由盖斯定律可知反应I= 反应Ⅴ×2 +反应Ⅲ-4×反应Ⅳ，因此；反应Ⅰ为吸热的熵增反应，在高温下可自发进行； （2）水的量越大生成氢气的产率越高，即水碳比越大氢气的产率越高，因此水碳比(S/C)=4的曲线是b；反应Ⅰ是吸热反应，升高温度有利于H2的生成，约600℃时达到最大，但继续升高温度有利于反应Ⅱ向正反应方向进行，此时体系内主要发生反应Ⅱ消耗H2，因此H2的产率会出现先增大后逐渐减小； （3）①反应I反应Ⅱ均为吸热反应，由图3可知反应I受温度影响比反应Ⅱ大，反应随温度升高，平衡逆向，浓度减少，则选择性随压强变化的曲线是a； ②图中M、Q、D与A点处于相同化学平衡状态，答案为3个； ③在一定温度和压强下，向容积可变的密闭容器中通入2mol和1mol， 测得平衡时体系中气体物质的量增加40%，反应Ⅰ      反前后=3mol×40%=1.2mol，可知生成的=0.8mol 由反应气体物质的量增加可知以反应I为主，则二氧化碳的生成量大于一氧化氢的生成量，C点为=20% ，n(CO)=0.16mol    。 10．（2024·山东聊城二模）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-。图甲为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，向体积为的恒容密闭容器中加入一定量的和，发生上述反应，达到平衡时，容器中为为，此时的浓度为 (用含的代数式表示，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．b点，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 时，主要发生反应Ⅲ，几乎完全转化为，接近于零 （3） （4）BC 【解析】（1）=反应物的键能和-生成物的键能和，(318+3×360+431-4×360-436) =-47； （2）由图可知相同条件下，g=3时，最大，因此最合适的进料比为3；在g相同时，压强下最大；时，主要发生反应Ⅲ，几乎完全转化为，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，此时的浓度为；根据Cl原子守恒可得：(a-b-2c)+3b+4n()=a，n()=mol，反应Ⅲ的平衡常数K=； （4）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点时未达到平衡，反应正向进行，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； 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； 该反应为放热反应，温度升高K减小，则，故D错误； 故选BC。 11．（2024·山东临沂二模）利用为原料合成的主要反应如下。 Ⅰ. Ⅱ. 回答下列问题： （1）已知反应Ⅲ的平衡常数，写出反应Ⅲ的热化学方程式 。 （2）一定条件下，向恒压密闭容器中以一定流速通入和混合气体，平衡转化率和选择性随温度、投料比的变化曲线如图所示。 ①表示选择性的曲线是 (填“”或“”)；平衡转化率随温度升高发生如图变化的原因是 。 ②生成的最佳条件是 (填标号)。 （3）一定温度下，向恒压密闭容器中通入和，充分反应后，测得平衡转化率为选择性为，该温度下反应Ⅰ的平衡常数 (为以物质的量分数表示的平衡常数)。 （4）向压强恒为的密闭容器中通入反应混合气，在催化作用下只发生反应Ⅰ，测得时空收率(表示单位物质的量催化剂表面甲醇的平均生成速率)随温度的变化曲线如图所示。 ①时空收率随温度升高先增大后减小的原因是 。 ②时，的平均反应速率 。 ③反应Ⅰ的速率方程可表示为，其中为速率常数，(单位：)为各物质的起始分压，分别为的反应级数。实验结果表明速率常数与反应级数均受温度影响，当反应温度由升高到，则 。 【答案】（1） （2） 反应Ⅱ是吸热反应，升高温度，反应Ⅱ正向移动的程度大于反应Ⅰ逆向移动的程度，平衡转化率随温度的升高而增大 c （3） （4）温度较低时，反应速率较慢，反应未达到平衡，升高温度，反应速率加快，时空收率增大，当温度较高，反应速率较快，反应达到平衡，升高温度，平衡逆向移动，的转化率减小，时空收率减小 0.6 2：1 【解析】（1）已知反应Ⅲ的平衡常数，由盖斯定律可知反应Ⅰ-反应Ⅱ可得反应Ⅲ的热化学方程式为： 。 （2）①反应Ⅰ是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，的转化率减小，选择性减小，则表示选择性的曲线是，L2代表平衡转化率随温度变化的曲线，反应Ⅱ是吸热反应，升高温度，反应Ⅱ正向移动的程度大于反应Ⅰ逆向移动的程度，平衡转化率随温度的升高而增大； ②由图可知，时，选择性较大，同时CO2的转化率也较大，故选c。 （3）根据已知条件列出“三段式” 充分反应后，测得平衡转化率为，选择性为=b，解得x=abmol，y=(a-ab)mol，平衡时n()=(1-a)mol，n(H2)=(3-a-2ab)mol，n(CO)=(a-ab)mol，n(H2O)=amol，n(CH3OH)=abmol，则该温度下反应Ⅰ的平衡常数Kx= 。 （4）①时空收率随温度升高先增大后减小的原因是：温度较低时，反应速率较慢，反应未达到平衡，升高温度，反应速率加快，时空收率增大，当温度较高，反应速率较快，反应达到平衡，升高温度，平衡逆向移动，的转化率减小，时空收率减小； ②时，时空收率为0.2 [(mol·h-1)/mol]，0.2 [(mol·h-1)/mol]×1mol×3=0.6 [(mol·h-1)/mol]； ③在1molNiGa催化作用下只发生反应③CO2加H2制甲醇的速率方程可表示为=k•pm(CO2)•pn(H2)，其中k为速率常数，各物质起始分压的指数为各物质的反应级数，实验结果表明，速率常数与反应级数均受反应温度的影响。使用Ni5Ga3催化剂时，169℃和223℃起始条件下，CO2反应级数，H2反应级数，由图中信息可知，169℃下甲醇的空收率为0.1mol/(L•h)，223℃下甲醇的空收率为0.2 mol/(L•h)，即，又知向恒压(3.0MPa)密闭装置中通入反应物混合气(CO2和H2物质的量比1：2)，则CO2的起始分压为1.0MPa，H2的起始分压为2.0MPa，故，则速率常数之比═0.2：0.1=2：1。 12．（2024·山东名校考试联盟二模）丙醛工业上主要用于制合成纤维、橡胶促进剂和防老剂等。在铑催化剂作用下与常用乙烯羰基化合成丙醛，涉及的反应如下： 主反应Ⅰ：C2H4(g)+H2(g)+CO(g)CH3CH2CHO(g)  ΔH1 副反应Ⅱ：C2H4(g)+H2(g)CH3CH3(g)  ΔH2 已知：在一定条件下一氧化碳能与铑催化剂结合生成羰基铑络合物；丙醛选择性：x(CH3CH2CHO)=×100%。 回答下列问题： （1）反应Ⅰ、Ⅱ以气体分压表示的平衡常数Kp与温度T变化关系如图所示。 据图判断，CH3CH3(g)+CO(g)CH3CH2CHO(g)  ΔH 0(填“>”、“<”或“=”)，的数值范围是 (填标号)。 A．<-1    B．-1～0      C．0～1      D．>1 （2）在T1℃、压强为150kPa条件下，在密闭反应器中，按照投料n(C2H4)：n(CO)：n(H2)=1：1∶1，发生上述反应，经tmin反应达到平衡，测得p(C2H4)=p(C2H6)=20kPa，则CH3CH2CHO(g)的选择性为 %(保留小数点后一位)，v(CO)= kPa/min(用含t的代数式表示)，反应Ⅰ的逆反应的Kp= 。 （3）在恒压密闭容器中，在一定温度和铙催化剂作用下，发生上述反应，反应相同时间时，测得C2H4的转化率(α)和丙醛选择性随变化关系如图所示。 ①曲线a表示 (填“C2H4的转化率”或“丙醛选择性”)； ②当小于1时，曲线b随的降低而降低的可能原因是 。 【答案】（1）＜ D （2） （3）丙醛选择性 当小于1时，氢气浓度减小，氢气和乙烯催化加氢生成的程度减小，转化率降低 【解析】（1）根据平衡常数与温度变化关系曲线可知，温度升高，平衡常数减小，说明反应I和反应II放热，，且，则，根据盖斯定律，反应I－反应II得：； （2）设物质的量均为1mol，初始气体总物质的量为3mol，初始总压强为150kPa，平衡时p(C2H4)=p(C2H6)=20kPa，设平衡时，，平衡时气体总的物质的量为(3a+1)mol，则，a=，平衡时气体总的物质的量为mol，CH3CH2CHO(g)的选择性：，初始气体总物质的量为3mol，初始总压强为150kPa，CO分压为50kPa，平衡时CO分压为40kPa，反应速率：；平衡时各物质分压为p(C2H4)=p(C2H6)=p(H2)= 20kPa，n(CO)=40pkPa，n(CH3CH2CHO)=50pkPa，反应Ⅰ的逆反应； （3）根据反应I、II方程式，氢气比例增大，反应Ⅰ、Ⅱ中的转化率均增大，所以曲线b表示的转化率，曲线a表示丙醛选择性；当小于1时，氢气浓度减小，氢气和乙烯催化加氢生成的程度减小，转化率降低。 13．（2024·山东日照二模）常用作有机合成与生物化学中间体，可由脱氢制得，体系中同时发生如下反应： 反应Ⅰ：     反应Ⅱ：     回答下列问题： （1）在T℃，恒压密闭容器中只发生反应Ⅰ。初始通入0.2mol 和1mol H2，达平衡时，体系向环境放热a kJ；若初始加入0.8mol (g)，达平衡时，体系向环境吸热b kJ。则 (用含“a” “b”的代数式表示)。 （2）一定温度下，向恒压密闭容器中通入1mol (g)，发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，测得的平衡转化率为，。 ①平衡体系中的物质的量为 mol(用含的代数式表示，下同)，反应Ⅱ的平衡常数 (为用各物质的量分数代替浓度表示的平衡常数)。 ②平衡后，保持其他条件不变，再向该容器中通入1mol He，再次达到平衡，的值将(填“增大”“减小”或“不变”) 。 （3）恒容密闭容器中通入(g)，不同压强和温度下的平衡转化率如图所示。 ①压强大小：P(M) P(Q)(填“>”“<”或“=”)。 ②N点的平衡转化率比M点高，原因可能是 。 【答案】（1） （2） 不变 （3）< 升高温度时平衡正向移动的程度大于加压时平衡逆向移动的程度 【解析】（1）通入0.2mol 和1mol H2，达平衡时，体系向环境放热a kJ，则当通入1mol 和5mol H2，体系向环境放热5a kJ；当加入0.8mol (g)，达平衡时，体系向环境吸热b kJ，则若通入1mol ，达平衡时，体系向环境吸热5b/4 kJ，所以该反应的反应热； （2）①一定温度下，向恒压密闭容器中通入1mol (g)，发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，设生成的为x mol，生成的为ymol，则生成的H2的物质的量为（5x+3y）mol，，解得x=9y；的平衡转化率为，则x+y=，从而求得x=0.9，即为0.9mol； 反应Ⅱ的平衡常数 ； ②平衡后，保持压强不变，再向该容器中通入1mol He，平衡不移动，再次达到平衡，的值不变； （3）①反应I、II均是气体分子数增大的反应，恒容密闭容器中通入(g)，当通入量越大，压强增加，平衡往逆向移动， 的平衡转化率下降，所以P(M) <P(Q)； ②N点的平衡转化率比M点高，原因可能是升高温度时平衡正向移动的程度大于加压时平衡逆向移动的程度，导致平衡往正向移动，N点的平衡转化率更高。 14．（2024·山东威海二模）研究含碳和含氮物质的反应对生产、生活、科研等方面具有重要的意义。回答下列问题： （1）已知： ⅰ.  kJ⋅mol ⅱ.   kJ⋅mol ⅲ.   kJ⋅mol 则与反应生成和的热化学方程式为 。 （2）在保持T ℃、100 kPa条件下，向反应器中充入2 mol NO和1 mol发生反应ⅰ，平衡时转化率为50%，欲将平衡转化率降低至40%，需要向反应器中充入 mol Ar作为稀释气(计算时不考虑其他反应)。 （3）一定条件下，向起始压强为90 kPa的2 L恒容密闭容器中通入2 mol NO和1 mol 的混合气体，加入足量焦炭发生上述反应，5 min时反应达到平衡，测得体系总压强为84 kPa，(p为气体分压，单位为kPa)。 ①的平均反应速率 mol⋅L⋅min。 ②下列说法正确的是 。 A．将炭块粉碎可加快反应速率 B．平衡时充入Ar，反应ⅰ正向移动 C．混合气体的密度保持不变时，说明反应体系已达到平衡状态 ③反应ⅰ的相对压力平衡常数 [已知：表达式为：在浓度平衡常数表达式中，用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压除以(kPa)]。 （4）某科研小组以耐高温催化剂催化NO转化为，测得NO转化为的转化率随温度变化情况如图所示。则加入CO后，NO转化为的转化率增大的原因是 。 【答案】（1）2C(s)+2NO2(g)=N2(g)+2CO2(g) ΔH=-854kJ⋅mol−1 （2）4.15 （3）0.04mol⋅L−1⋅min−1 AC （4）加入的CO与NO分解生成的O2反应，使NO分解平衡向生成N2的方向移动 【解析】（1）C(s)与NO2(g)反应生成N2(g)和CO2(g)的反应方程式为2C(s)+2NO2(g)=N2(g)+2CO2(g)，根据盖斯定律可知该反应可由2×反应iii-反应ii-反应i得到，则该反应ΔH=2ΔH3-ΔH2-ΔH1=-854kJ⋅mol−1，该反应热化学方程式为：2C(s)+2NO2(g)=N2(g)+2CO2(g) ΔH=-854kJ⋅mol−1； （2）在保持T ℃、100 kPa条件下，向反应器中充入2 mol NO和1 molO2发生反应ⅰ，平衡时转化率为50%，列出三段式: 平衡时，压强平衡常数Kp==0.05kPa-1， 充入x molAr气体后，再次平衡，转化率降低至40%，再次列三段式： 压强平衡常数Kp==0.05kPa-1不变，解得x=4.15； （3）①反应i、反应ii、反应iii中只有反应i反应后气体体积变小，其余两个反应反应前后气体体积都不变，故容器内气体压强减小是反应i造成，根据解得y=0.2，即有0.4molNO和0.2molO2参与反应i生成0.4molNO2，气体减少y=0.2mol，可计算NO2的平均反应速率v(NO2)==0.04mol⋅L−1⋅min−1； ②A．将炭块粉碎，增大反应物接触面积，可加快反应速率，A正确； B．平衡时充入Ar，由于容器体积不变，各气体分压不变，反应ⅰ不移动，B错误； C．容器体积不变，反应有固体参与，由质量守恒，若未平衡，气体总质量改变，气体密度改变，故混合气体的密度保持不变时，说明反应体系已达到平衡状态，C正确； 故选AC； ③反应后容器内总压强减小6kPa，由反应i可知，p(NO2)=12kPa，由p(N2):p(CO2):p(O2)=3:5:6，N2比CO2少的是进行了反应ii的，同时消耗等量O2，根据最终O2的占比可知加入的1mol O2按反应i反应后剩余的0.8mol，有0.2mol参与了反应ii，剩余0.6mol，则p(O2)=18kPa，p(CO2)=15kPa，p(N2)=9kPa，总压为84kPa，剩余即为NO的分压，p(NO)=30kPa，故反应ⅰ的相对压力平衡常数； （4）加入的CO与NO分解生成的O2反应，使NO分解平衡向生成N2的方向移动，因此NO转化率升高，从而使NO转化为N2的转化率增大。 15．（2024·山东潍坊二模）当前能源资源短缺，甲醇合成制备与应用是国际研究的热点。 Ⅰ.某温度下，利用生产甲醇主要涉及以下反应。 反应1.；； 反应2.；； 回答下列问题： （1）升高温度时，的值将 (填“增大”“减小”或“不变”)。 （2）阿伦尼乌斯公式为(其中k为速率常数，A和R为常数，Ea为反应的活化能，e为自然对数的底，T为温度)，反应Ⅰ的速率方程为，， ①增大体系的压强， (填“增大”“减小”或“不变”)； ②在催化剂作用下，将1mol 和2mol 的混合气体通入1L密闭容器发生反应1、2。当反应达到平衡状态时，的转化率是60%，此时和的平均相对分子质量是23，若反应1的，平衡时反应速率 。 （3）将1mol (g)和3mol (g)充入密闭容器发生反应Ⅰ和Ⅱ，并达到平衡状态。相同温度下，在不同压强下测得的平衡转化率、(g)的选择性[]和CO的选择性[]随压强变化曲线如图所示。图中表示的平衡转化率的曲线是(填“m”“n”或“p”) ，A点时的转化率为 。 （4）在恒压密闭容器中充入6mol 、2mol ，分别在1MPa和10Mpa下反应。分析温度对平衡体系中、CO、的影响，设这三种气体物质的量分数之和为1，CO和的物质的量分数与温度变化关系如图： ①表示10MPa时CO的物质的量分数随温度变化关系的曲线是 (填标号)。 ②200～400℃，b、d曲线基本重合的原因 。 Ⅱ.甲醇应用：利用甲醇分解制备烯烃，涉及反应如下： （5）某温度下，总压P条件下，平衡体系中各物质的物质的量分数随温度变化如图所示： 已知在1100K时，，此条件下的 。 【答案】（1）减小 （2）不变 0.512 （3）n 24% （4）d 200～400℃以反应Ⅰ为主，加压反应Ⅰ正向移动，增大，对反应Ⅱ起抑制作用；升温对反应Ⅱ有促进作用，两种因素作用相当，导致CO物质的量分数几乎不变 （5）或者 【解析】（1）根据盖斯定律，由“反应Ⅰ+反应Ⅱ”得： ，其反应热，其平衡常数K=K1•K2，升高温度，该反应的平衡状态逆向移动，则K=K1•K2的值将减小。 （2）增大体系的压强，反应的活化能、温度没有变化，k也不改变，因此K正-k逆，保持不变；反应达到平衡状态时，的转化率是60%，则剩余物质的量为0.4mol，和的平均相对分子质量是23，则n():n()=1:1，剩余物质的量为0.4mol，平衡时反应速率=20×0.4mol/L×(0.4mol/L)3=0.512； （3）增大压强，反应Ⅰ平衡正向移动，反应Ⅱ平衡逆向移动，则的平衡转化率增大，的选择性增大，CO的选择性减小，由于的选择性与CO的选择性之和等于100%，因此m曲线表示的选择性，p曲线表示CO的选择性，n曲线表示的平衡转化率。A点时，的平衡转化率为30%，CO的选择性也为30%，则的选择性为70%。达到平衡时，设反应Ⅰ中有amol反应了，则消耗了3amolH2，生成了amol，反应Ⅱ中有bmol反应了，则消耗了bmolH2，生成了bmolCO，则，，解得a=0.21，b=0.09，H2的转化率为：。 （4）①根据，温度升高，反应Ⅰ平衡逆向移动，反应Ⅱ平衡正向移动，减小，a、c曲线表示不同压强下的物质的量分数，b、d曲线表示不同压强下CO的物质的量分数。当温度相同时，10MPa相对于1MPa，为增大压强，反应Ⅰ平衡正向移动，的物质的量分数增大，反应Ⅱ平衡逆向移动，CO的物质的量分数减小，因此表示10MPa时、CO的物质的量分数随温度变化关系的曲线分别是a、d；200～400℃以反应Ⅰ为主，加压反应Ⅰ正向移动，增大，对反应Ⅱ起抑制作用；升温对反应Ⅱ有促进作用，两种因素作用相当，导致CO物质的量分数几乎不变 （5）已知在1100K时，，设向容器加入5mol 发生前两个反应，生成n()=1mol，n()=1mol，n()=5mol，由此可列下列 因所以（1-3n）=2(1+2n)，解得n=，所以最终平衡体系中含有1-3n=mol，(1+2n) =mol，以及5mol，P（）=，P（）=，=。 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 $$ 专题14 化学反应原理综合题 1．（2024·山东卷）水煤气是的主要来源，研究对体系制的影响，涉及主要反应如下： 回答列问题： （1）的焓变 (用代数式表示)。 （2）压力p下，体系达平衡后，图示温度范围内已完全反应，在温度时完全分解。气相中，和摩尔分数随温度的变化关系如图所示，则a线对应物种为 (填化学式)。当温度高于时，随温度升高c线对应物种摩尔分数逐渐降低的原因是 。 （3）压力p下、温度为时，图示三种气体的摩尔分数分别为0.50，0.15，0.05，则反应的平衡常数 ；此时气体总物质的量为，则的物质的量为 ；若向平衡体系中通入少量，重新达平衡后，分压将 (填“增大”“减小”或“不变”)，将 (填“增大”“减小”或“不变”)。 2．（2023·山东卷）一定条件下，水气变换反应的中间产物是。为探究该反应过程，研究水溶液在密封石英管中的分子反应： Ⅰ． Ⅱ． 研究发现，在反应Ⅰ、Ⅱ中，仅对反应Ⅰ有催加速作用；反应Ⅰ速率远大于反应Ⅱ，近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。忽略水电离，其浓度视为常数。回答下列问题： （1）一定条件下，反应Ⅰ、Ⅱ的焓变分别为、，则该条件下水气变换反应的焓变_____(用含的代数式表示)。 （2）反应Ⅰ正反应速率方程为：，k为反应速率常数。温度下，电离平衡常数为，当平衡浓度为时，浓度为_____，此时反应Ⅰ应速率_____(用含和k的代数式表示)。 （3）温度下，在密封石英管内完全充满水溶液，使分解，分解产物均完全溶于水。含碳物种浓度与反应时间的变化关系如图所示(忽略碳元素的其他存在形式)。时刻测得的浓度分别为，反应Ⅱ达平衡时，测得的浓度为。体系达平衡后_____(用含y的代数式表示，下同)，反应Ⅱ的平衡常数为_____。 相同条件下，若反应起始时溶液中同时还含有盐酸，则图示点中，的浓度峰值点可能是_____(填标号)。与不同盐酸相比，达浓度峰值时，浓度_____(填“增大”“减小”或“不变”)，的反应_____(填“增大”“减小”或“不变”)。 3．（2022·山东卷）利用丁内酯(BL)制备1，丁二醇(BD)，反应过程中伴有生成四氢呋喃(THF)和丁醇(BuOH)的副反应，涉及反应如下： 已知：①反应Ⅰ为快速平衡，可认为不受慢反应Ⅱ、Ⅲ的影响；②因反应Ⅰ在高压氛围下进行，故压强近似等于总压。回答下列问题： （1）以或BD为初始原料，在、的高压氛围下，分别在恒压容器中进行反应。达平衡时，以BL为原料，体系向环境放热；以BD为原料，体系从环境吸热。忽略副反应热效应，反应Ⅰ焓变_______。 （2）初始条件同上。表示某物种i的物质的量与除外其它各物种总物质的量之比，和随时间t变化关系如图甲所示。实验测得，则图中表示变化的曲线是_______；反应Ⅰ平衡常数_______(保留两位有效数字)。以BL为原料时，时刻_______，BD产率=_______(保留两位有效数字)。 （3）为达平衡时与的比值。、、三种条件下，以为初始原料，在相同体积的刚性容器中发生反应，随时间t变化关系如图乙所示。因反应在高压氛围下进行，可忽略压强对反应速率的影响。曲线a、b、c中，最大的是_______(填代号)；与曲线b相比，曲线c达到所需时间更长，原因是_______。 4．（2021·山东卷）2-甲氧基-2-甲基丁烷(TAME)常用作汽油原添加剂。在催化剂作用下，可通过甲醇与烯烃的液相反应制得，体系中同时存在如图反应： 反应Ⅰ：+CH3OH △H1 反应Ⅱ：+CH3OH△H2 反应Ⅲ： △H3 回答下列问题： （1）反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ以物质的量分数表示的平衡常数Kx与温度T变化关系如图所示。据图判断，A和B中相对稳定的是__(用系统命名法命名)；的数值范围是___(填标号)。 A．<-1 B．-1～0 C．0～1 D．>1 （2）为研究上述反应体系的平衡关系，向某反应容器中加入1.0molTAME，控制温度为353K，测得TAME的平衡转化率为α。已知反应Ⅲ的平衡常数Kx3=9.0，则平衡体系中B的物质的量为___mol，反应Ⅰ的平衡常数Kx1=___。同温同压下，再向该容器中注入惰性溶剂四氢呋喃稀释，反应Ⅰ的化学平衡将__(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)平衡时，A与CH3OH物质的量浓度之比c(A)：c(CH3OH)=___。 （3）为研究反应体系的动力学行为，向盛有四氢呋喃的另一容器中加入一定量A、B和CH3OH。控制温度为353K，A、B物质的量浓度c随反应时间t的变化如图所示。代表B的变化曲线为__(填“X”或“Y”)；t=100s时，反应Ⅲ的正反应速率v正__逆反应速率v逆(填“＞”“＜”或“=)。 5．（2020·山东卷）探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下： Ⅰ. Ⅱ. Ⅲ. 回答下列问题： （1） 。 （2）一定条件下，向体积为VL的恒容密闭容器中通入1 mol CO2和3 mol H2发生上述反应，达到平衡时，容器中CH3OH(g)为ɑ mol，CO为b mol，此时H2(g)的浓度为 mol﹒L-1(用含a、b、V的代数式表示，下同)，反应Ⅲ的平衡常数为 。 （3）不同压强下，按照n(CO2)：n(H2)=1：3投料，实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如下图所示。 已知：CO2的平衡转化率= CH3OH的平衡产率= 其中纵坐标表示CO2平衡转化率的是图 (填“甲”或“乙”)；压强p1、p2、p3由大到小的顺序为 ；图乙中T1温度时，三条曲线几乎交于一点的原因是 。 （4）为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率，应选择的反应条件为 (填标号)。 A．低温、高压    B．高温、低压   C．低温、低压 D．高温、高压 1．（2024·山东德州一模）氢气和碳氧化物反应生成甲烷，有利于实现碳循环利用。涉及反应如下： 反应Ⅰ：   反应Ⅱ：   反应Ⅲ：   回答下列问题： （1） 。 （2）已知反应Ⅱ的速率方程为，，其中、分别为正、逆反应的速率常数。如图(表示速率常数的对数：表示温度的倒数)所示a、b、c、d四条斜线中，能表示随变化关系的是斜线 (填标号)。 （3）温度时，在固定容积的容器中充入一定量的和1mol CO，平衡时和CO的转化率()及和的物质的量(n)随变化的情况如图所示。 ①图中表示、变化的曲线分别是 、 (填标号)； ；的选择性 。 ②已知起始充入1mol的CO和0.5mol的进行上述反应时，起始压强为1.5。反应Ⅰ的 (用表示)；温度，时，可能对应图中X、Y、Z、W四点中的 (填标号)。 2．（2024·山东德州一中、二中联考一模）填空 （1）已知顺-2-丁烯与反-2-丁烯之间的转化称为“异构化”，两种物质与氢气加成的热化学方程式如下，则顺-2-丁烯异化为反-2-丁烯的热化学方程式为 ． ① ②   （2）已知：。下表是几种化学键的键能，则的键能为 。 化学键 键能 413 326 436 1072 （3）由和构成的质子交换膜燃料电池的结构示意如下图所示，电池总反应为，请回答下列问题。 ①电极的电极反应式为 ． ②若用该燃料电池为铅蓄电池充电，电极连接铅蓄电池的 极（填“”或“”），通过质子交换膜时，上述燃料电池所消耗的在标准状况下的体积为 ，铅蓄电池中电解液质量 （填“增大”或“减小”） g。 3．（2024·山东菏泽一模）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，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)；M点丙烷的分压 (保留两位有效数字)。 4．（2024·山东济南一模）天然气、石油钻探过程会释放出CO2、H2S等气体。某种将CO2和H2S共活化的工艺涉及如下反应： ①   ②   ③   ④   回答下列问题： （1）已知：298K时，18g气态水转化为液态水释放出44kJ的能量；H2S(g)的标准摩尔燃烧焓(△H)为-586kJ·mol-1，则COS(g)的标准摩尔燃烧焓()为 kJ·mol-1，反应②在 (填“高温”“低温”或“任意温度”)下能自发进行。 （2）一定条件下，向起始压强为200kPa的恒容密闭容器中通入等物质的量的CO2(g)和H2S(g)混合气体，发生上述反应，25min时，测得体系总压强为210kPa，S2(g)的平均反应速率为 kPa·min-1.达到平衡时，测得体系总压强为230kPa，，此时H2S(g)的平衡转化率为 ，反应②的标准平衡常数 (已知：分压=总压×该组分物质的量分数，对于反应，，其中，、、、为各组分的平衡分压)。 （3）将等物质的量的CO2(g)和H2S(g)混合气体充入恒压密闭容器中，发生上述反应，反应物的平衡转化率、COS或H2O的选择性与温度关系如图所示。COS的选择性，H2O的选择性。 ①表示“COS的选择性”的曲线是 (填“曲线a”或“曲线b”)； ②温度低于500℃时，H2S的转化率与CO2的相等，原因是 。 5．（2024·山东济宁一模）二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为 Ⅰ.CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)     △H1＜0 Ⅱ.CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)     △H2＞0 Ⅲ.2CO(g)+2H2(g)=CO2(g)+CH4(g)     △H3 在密闭容器中，1.01×105Pa、n起始(CO2)：n起始(H2)=1：4时，在催化剂作用下反应相同时间所测得的CO2平衡转化率、CO2实际转化率随温度的变化如图2所示。CH4的选择性可表示为×100%。 （1）各物质的相对能量如图1所示，△H3= kJ•mol-1，平衡时CH4的选择性随着温度的升高 ，用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度为 ，450℃时，使CO2平衡转化率达到X点的值，可以采用的措施为 (写出一条)。 （2）在密闭容器中，1.01×105Pa，CO2和H2的起始物质的量分别为1mol和4mol，平衡后反应体系中各物质的物质的量随温度的变化如图3所示，图中表示CH4的物质的量的曲线为 。在505℃，反应Ⅱ的平衡常数K= 。(保留两位有效数字) （3）CeO2催化CO2与H2转化为CH4的机理如图4所示。反应体系中Ce呈现 种价态，催化剂中掺入少量CaO，用Ca2+替代CeO2结构中部分Ce4+形成CaxCe1-xOy，可提高催化效率的原因是 。 6．（2024·山东聊城一模）乙醇水蒸气重整制氢是制备氢气的常用方法，体系中发生的主要反应如下： Ⅰ．   Ⅱ．   Ⅲ．   Ⅳ．   （1） ，平衡时CO在所有产物中的物质的量分数随温度的变化应是图1中曲线 （填序号） （2）为研究上述反应体系中的平衡关系，向某恒温恒容反应容器中按投料，初始压强为p kPa。充分反应，平衡时，乙醇转化率为80%，测得体积分数为18%，体积分数为4%，则反应Ⅳ的平衡常数 （为以物质的量分数表示的平衡常数），到达平衡时体系中CO的分压为 kPa，的产率为 。 （3）一定温度下，加入吸附剂可以改变氢气产率。图2为几种改性CaO吸附剂增重量随时间变化曲线，其中提高氢气产率最大的吸附剂为 ，原因是 。 7．（2024·山东临沂一模）甲烷和二氧化碳重整制合成气(CO和H2)的研究是实现碳达峰的手段之一，涉及反应如下： I.CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)    △H1=+247kJ•mol-1 Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)    △H2=+41.5kJ•mol-1 Ⅲ.CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)    △H3 （1）△H3= kJ•mol-1。 （2）在一定条件下，向体积为VL的恒容密闭容器中通入1molCO2和1molCH4发生上述反应，达到平衡时，容器中CH4为amol，CO为bmol，此时H2O(g)的浓度为 mol•L-1(用含a，b，V的代数式表示，下同)，反应Ⅱ的平衡常数为 。 （3）常压下，将等物质的量的CO2和CH4以一定流速通入装有催化剂的反应管，实验测得原料气的转化率和水蒸气的流出量随温度变化如图所示。 ①曲线 (填“a”或“b”)表示CO2的转化率随温度变化曲线。 ②温度低于873K时，水蒸气的流出量随温度升高而增大的原因是 ；温度高于1400K时，曲线a、b交于一点的原因是 。 （4）向恒温恒容密闭容器中充入CH4和CO2，加入催化剂使其只发生反应I。研究表明CO的生成速率v(CO)=1.32×10-2•p(CH4)•p(CO2)kPa•s-1。起始时，CH4、CO2的分压分别为25kPa、30kPa，某时刻测得p(H2)=20kPa，则p(CO2)= kPa，v(CH4)= kPa•s-1。 8．（2024·山东名校联考一模）对CO2的综合利用具有深远意义。由CO2、CO和H2制备甲醇涉及以下反应： ①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)  ΔH1=-49.0kJ·mol-1 ②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)  ΔH2=-90.1kJ·mol-1 ③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)  ΔH3 回答下列问题： （1）在特定温度下，由稳定态单质生成1mol化合物的焓变叫做该物质在此温度下的标准摩尔生成焓。下表为几种物质在298K的标准摩尔生成焓 物质 CO(g) H2(g) CO2(g) H2O(g) 标准生成焓/(kJ·mol-1) -110.5 0 -393.5 x 则x= 。 （2）一定温度范围内反应①和反应②的的线性关系如图所示。 ①依据图像，可知时，反应③的平衡常数Kx3= 。 ②图中v逆(A) v正(B)(填“>”、“<”或“=”)。 （3）在1L恒容密闭容器中充入1molCO、2molH2，仅发生反应②：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。某温度下反应达到平衡时，测得CO的转化率为50%，H2的分压p(H2)=5MPa，则平衡常数Kp2= 。 （4）一定条件下，在2L恒容密闭容器中充入lmolCO2和4molH2，在三种不同催化剂作用下仅发生反应①：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，相同时间内CO2的转化率随温度变化如图所示： ①加入催化剂后活化能最小的是反应 (填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”)。 ②在T3K温度下，b点存在的关系：Q(浓度商) K(平衡常数)(填“>”、“<”或“=”)。 ③c点时CH3OH的物质的量分数 (保留三位有效数字)。 9．（2024·山东济宁二模）乙酸水蒸气重整制氢气是一项极具前景的制氢工艺，该过程中发生下列反应： 反应Ⅰ     反应Ⅱ     回答下列问题： （1）已知和的燃料热分别为、，18g气态水转化为液态水释放出44kJ的能量，则 ，反应Ⅰ在 条件下能自发进行。 （2）已知：水碳比（S/C）是指转化进料中水蒸气分子总数与碳原子总数的比值，水碳比（S/C）分别为2和4时，反应温度对平衡产率的影响如图所示： 表示水碳比的曲线是 （填“a”或“b”），水碳比时，平衡产率随温度升高先增大后逐渐减小，平衡产率逐渐减小的原因可能是 。 （3）已知：S表示选择性，；在时，1MPa下，平衡时和随温度的变化；350℃下，平衡时和随压强的变化均如图2所示。平衡常数随温度变化如图3所示。 ①350℃下，选择性随压强变化的曲线是 （填字母）。 ②图中B、C、D、M、N、P、Q7个点中与A点处于相同化学平衡状态的点有 个。 ③在一定温度和压强下，向容积可变的密闭容器中通入2mol和1mol，同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ达到平衡点C，测得平衡时体系中气体物质的量增加40%，则反应Ⅱ的 （保留2位有效数字）。 10．（2024·山东聊城二模）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-。图甲为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，向体积为的恒容密闭容器中加入一定量的和，发生上述反应，达到平衡时，容器中为为，此时的浓度为 (用含的代数式表示，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．b点，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： 11．（2024·山东临沂二模）利用为原料合成的主要反应如下。 Ⅰ. Ⅱ. 回答下列问题： （1）已知反应Ⅲ的平衡常数，写出反应Ⅲ的热化学方程式 。 （2）一定条件下，向恒压密闭容器中以一定流速通入和混合气体，平衡转化率和选择性随温度、投料比的变化曲线如图所示。 ①表示选择性的曲线是 (填“”或“”)；平衡转化率随温度升高发生如图变化的原因是 。 ②生成的最佳条件是 (填标号)。 （3）一定温度下，向恒压密闭容器中通入和，充分反应后，测得平衡转化率为选择性为，该温度下反应Ⅰ的平衡常数 (为以物质的量分数表示的平衡常数)。 （4）向压强恒为的密闭容器中通入反应混合气，在催化作用下只发生反应Ⅰ，测得时空收率(表示单位物质的量催化剂表面甲醇的平均生成速率)随温度的变化曲线如图所示。 ①时空收率随温度升高先增大后减小的原因是 。 ②时，的平均反应速率 。 ③反应Ⅰ的速率方程可表示为，其中为速率常数，(单位：)为各物质的起始分压，分别为的反应级数。实验结果表明速率常数与反应级数均受温度影响，当反应温度由升高到，则 。 12．（2024·山东名校考试联盟二模）丙醛工业上主要用于制合成纤维、橡胶促进剂和防老剂等。在铑催化剂作用下与常用乙烯羰基化合成丙醛，涉及的反应如下： 主反应Ⅰ：C2H4(g)+H2(g)+CO(g)CH3CH2CHO(g)  ΔH1 副反应Ⅱ：C2H4(g)+H2(g)CH3CH3(g)  ΔH2 已知：在一定条件下一氧化碳能与铑催化剂结合生成羰基铑络合物；丙醛选择性：x(CH3CH2CHO)=×100%。 回答下列问题： （1）反应Ⅰ、Ⅱ以气体分压表示的平衡常数Kp与温度T变化关系如图所示。 据图判断，CH3CH3(g)+CO(g)CH3CH2CHO(g)  ΔH 0(填“>”、“<”或“=”)，的数值范围是 (填标号)。 A．<-1    B．-1～0      C．0～1      D．>1 （2）在T1℃、压强为150kPa条件下，在密闭反应器中，按照投料n(C2H4)：n(CO)：n(H2)=1：1∶1，发生上述反应，经tmin反应达到平衡，测得p(C2H4)=p(C2H6)=20kPa，则CH3CH2CHO(g)的选择性为 %(保留小数点后一位)，v(CO)= kPa/min(用含t的代数式表示)，反应Ⅰ的逆反应的Kp= 。 （3）在恒压密闭容器中，在一定温度和铙催化剂作用下，发生上述反应，反应相同时间时，测得C2H4的转化率(α)和丙醛选择性随变化关系如图所示。 ①曲线a表示 (填“C2H4的转化率”或“丙醛选择性”)； ②当小于1时，曲线b随的降低而降低的可能原因是 。 13．（2024·山东日照二模）常用作有机合成与生物化学中间体，可由脱氢制得，体系中同时发生如下反应： 反应Ⅰ：     反应Ⅱ：     回答下列问题： （1）在T℃，恒压密闭容器中只发生反应Ⅰ。初始通入0.2mol 和1mol H2，达平衡时，体系向环境放热a kJ；若初始加入0.8mol (g)，达平衡时，体系向环境吸热b kJ。则 (用含“a” “b”的代数式表示)。 （2）一定温度下，向恒压密闭容器中通入1mol (g)，发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，测得的平衡转化率为，。 ①平衡体系中的物质的量为 mol(用含的代数式表示，下同)，反应Ⅱ的平衡常数 (为用各物质的量分数代替浓度表示的平衡常数)。 ②平衡后，保持其他条件不变，再向该容器中通入1mol He，再次达到平衡，的值将(填“增大”“减小”或“不变”) 。 （3）恒容密闭容器中通入(g)，不同压强和温度下的平衡转化率如图所示。 ①压强大小：P(M) P(Q)(填“>”“<”或“=”)。 ②N点的平衡转化率比M点高，原因可能是 。 14．（2024·山东威海二模）研究含碳和含氮物质的反应对生产、生活、科研等方面具有重要的意义。回答下列问题： （1）已知： ⅰ.  kJ⋅mol ⅱ.   kJ⋅mol ⅲ.   kJ⋅mol 则与反应生成和的热化学方程式为 。 （2）在保持T ℃、100 kPa条件下，向反应器中充入2 mol NO和1 mol发生反应ⅰ，平衡时转化率为50%，欲将平衡转化率降低至40%，需要向反应器中充入 mol Ar作为稀释气(计算时不考虑其他反应)。 （3）一定条件下，向起始压强为90 kPa的2 L恒容密闭容器中通入2 mol NO和1 mol 的混合气体，加入足量焦炭发生上述反应，5 min时反应达到平衡，测得体系总压强为84 kPa，(p为气体分压，单位为kPa)。 ①的平均反应速率 mol⋅L⋅min。 ②下列说法正确的是 。 A．将炭块粉碎可加快反应速率 B．平衡时充入Ar，反应ⅰ正向移动 C．混合气体的密度保持不变时，说明反应体系已达到平衡状态 ③反应ⅰ的相对压力平衡常数 [已知：表达式为：在浓度平衡常数表达式中，用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压除以(kPa)]。 （4）某科研小组以耐高温催化剂催化NO转化为，测得NO转化为的转化率随温度变化情况如图所示。则加入CO后，NO转化为的转化率增大的原因是 。 15．（2024·山东潍坊二模）当前能源资源短缺，甲醇合成制备与应用是国际研究的热点。 Ⅰ.某温度下，利用生产甲醇主要涉及以下反应。 反应1.；； 反应2.；； 回答下列问题： （1）升高温度时，的值将 (填“增大”“减小”或“不变”)。 （2）阿伦尼乌斯公式为(其中k为速率常数，A和R为常数，Ea为反应的活化能，e为自然对数的底，T为温度)，反应Ⅰ的速率方程为，， ①增大体系的压强， (填“增大”“减小”或“不变”)； ②在催化剂作用下，将1mol 和2mol 的混合气体通入1L密闭容器发生反应1、2。当反应达到平衡状态时，的转化率是60%，此时和的平均相对分子质量是23，若反应1的，平衡时反应速率 。 （3）将1mol (g)和3mol (g)充入密闭容器发生反应Ⅰ和Ⅱ，并达到平衡状态。相同温度下，在不同压强下测得的平衡转化率、(g)的选择性[]和CO的选择性[]随压强变化曲线如图所示。图中表示的平衡转化率的曲线是(填“m”“n”或“p”) ，A点时的转化率为 。 （4）在恒压密闭容器中充入6mol 、2mol ，分别在1MPa和10Mpa下反应。分析温度对平衡体系中、CO、的影响，设这三种气体物质的量分数之和为1，CO和的物质的量分数与温度变化关系如图： ①表示10MPa时CO的物质的量分数随温度变化关系的曲线是 (填标号)。 ②200～400℃，b、d曲线基本重合的原因 。 Ⅱ.甲醇应用：利用甲醇分解制备烯烃，涉及反应如下： （5）某温度下，总压P条件下，平衡体系中各物质的物质的量分数随温度变化如图所示： 已知在1100K时，，此条件下的 。 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 $$