2025届高三化学一轮复习 专题训练---化学反应原理综合题

2025届高三化学专题训练---化学反应原理综合题 1．（2024·辽宁鞍山·模拟预测）为实现碳中和，将在一定条件下转化为化工原料，其中和可发生如下两个平行反应： ①     ②   (1)根据所给信息，若要反应②自发进行，需要控制温度范围为 ℃(保留一位小数)。 (2)将和按物质的量之比通入刚性密闭容器中，在催化剂作用下发生反应①和反应②，在相同的时间内的选择性和产率随温度的变化如下表所示。 已知：X代表的选择性=×100％，Y代表甲醇的产率％ 温度/K 催化剂 催化剂B(CZT) X(甲醇选择性) Y(甲醇产率) X(甲醇选择性) Y(甲醇产率) 483 38 2 19 0.9 503 26 4.5 33 2.2 523 23 3.9 30 1.9 543 18 3 25 1.8 563 16 3 25 1.6 ①在上述条件下合成甲醇的工业条件是 。 A．        B． C．催化剂B(CZT)        D．催化剂 ②以上，升高温度导致的转化率增大，甲醇的产率降低。可能的原因是 。 (3)在容器体积不变的条件下，下列说法中，能判断反应②达到平衡状态的有 (填标号)。 A．混合气体总压强不再变化      B．断裂键的同时断裂键 C．和的物质的量之比不再变化      D．混合气体的平均相对分子质量不再变化 E．混合气体的密度不再变化      F．保持不变 (4)若体积不变的密闭容器中只发生上述反应①，在进气比不同、温度不同时，测得相应的平衡转化率如图所示。则B和D两点的温度 (选填“<”，“>”或“=”)。 (5)250℃，在甲(容积为)、乙(容积为)两刚性容器中分别充入和在适宜的催化剂作用下发生反应②，容器内总压强随时间变化如图所示： ①其中B曲线对应 容器中压强的变化情况(填“甲”或“乙”)； ②利用图中数据计算250℃该反应的分压平衡常数 (结果用分数表示)。 2．（2024·江苏苏州·三模）研究的综合利用具有重要的意义。 Ⅰ.催化重整制氢气 一种与催化重整制取的过程如图1所示。在反应管中加入和催化剂，先通入，待步骤Ⅰ完成后，再将以一定流速通入，并控制温度为，进行步骤Ⅱ。 (1)写出步骤Ⅱ中发生主要反应的化学方程式： 。 (2)步骤Ⅱ中还存在少量副反应：，测得出口处和的流量随时间变化如图2所示。 ①时出口处气体流量略高于的原因是 。 ②反应进行后，反应管中仍残留较多，但流量迅速降低，流量升高，可能的原因是 。 Ⅱ.用于烟气脱硝 (3)烟气脱硝相关反应如下： 反应Ⅰ   反应Ⅱ   反应Ⅲ ①反应Ⅲ的 。 ②反应Ⅰ和反应II的平衡常数分别为、，则相同温度下反应Ⅲ的 (用、表示)。 (4)模拟烟气脱硝：一定条件下，将、和按匀速通过催化脱硝反应器，测得去除率和转化率随反应温度的变化如图3所示。 ①当温度低于时，的去除率随温度升高而升高，可能原因是 。 ②当温度高于时，的去除率随温度升高而降低，可能原因是 。 3．（2024·江苏宿迁·一模）尿素、过氧化尿素的生产具有重要意义。 (1)尿素的催化合成 已知：         ①将、按体积比1：1通入含有涂层的石墨网上，同时喷洒水微滴合成尿素，化学反应方程式为 。 ②上述反应的 。 (2)尿素的电化学合成 ①电催化和合成尿素的装置如图-1，生成尿素的电极反应式为 。 ②电催化和合成尿素。先在阴极被还原为中间体CO，再与合成尿素。 已知：在阴极还能被还原为，其生成的趋势比生成CO的趋势更大。但实验数据说明，一定时间内，阴极产物中CO的物质的量大于，可能的原因为 。 (3)尿素的结构 两分子尿素通过羰基氧原子形成分子间氢键，得到具有八元环的二聚分子。二聚分子的结构式为 。 (4)过氧化尿素晶体的制备 在烧杯中加入30%双氧水和尿素，恒温加热并搅拌得到澄清溶液，用冰水浴降温结晶、过滤、洗涤、干燥得过氧化尿素晶体。双氧水和尿素的摩尔配比对产品收率的影响如图-2。当摩尔配比大于1.1时，过氧化尿素晶体收率降低，其可能的原因是 。 (5)尿素的应用 尿素将烟气中氮氧化物还原为以达到消除污染的目的。控制其他条件相同，将混有NO、、、和的模拟烟气匀速通过装有尿素溶液的装置，在装置出口处检测NO、的脱除率 ①当烟气中有少量时，有利于脱除，其可能的原因是 。 ②当烟气中无存在时，且超过一定数值时，测得变为负值，其可能的原因是 。 4．（2024·辽宁丹东·一模）工业上采用特定催化剂进行乙酸加氢制备乙醇的原理如下： 主反应： 副反应： 回答下列问题： (1)一定温度下，将不同量的原料通入恒压密闭容器中，平衡时热量变化如表，则该温度下主反应的 （副反应热效应不明显，可忽略）； 实验编号 反应物投入量 平衡时，热量变化 I 0 0 放热akJ Ⅱ 0 0 吸热bkJ (2)恒容、绝热密闭容器中充入等物质的量的和，下列叙述中，能说明主反应达到平衡状态的是_______； A． B．和的物质的量之比保持不变 C．混合气体的密度保持不变 D．反应体系温度保持不变 (3)若起始，2MPa下，平衡时乙醇和乙酸乙酯的选择性（S）随温度变化如下图曲线b或c；250℃下，平衡时乙醇和乙酸乙酯的选择性（S）随压强变化如下图曲线a或d： 已知： ①250℃下，乙酸乙酯选择性随压强变化的曲线是 ； ②曲线b变化的原因是 ； (4)一定温度和压强下，向初始体积为1L的密闭容器中通入和，同时发生主反应和副反应，测得平衡时，容器的体积减小20%，则平衡时乙醇的选择性= ，主反应的平衡常数= ；在不改变反应时间和温度的条件下，一定能提高乙醇选择性的措施为 ；（答出一条即可） 5．（2024·河北沧州·三模）我国科学家在含铂高效催化剂作用下把二氧化碳高效转化为清洁液态燃料—甲醇，反应原理为。回答下列问题： (1)已知：① ② ③ 则的反应热 。 (2)在绝热恒容的密闭容器中进行反应，下列示意图正确且能说明该反应进行到时刻达到平衡状态的是_______(填标号)。 A． B． C． D． (3)在恒温恒容的密闭容器中进行反应，下列有利于提高的平衡转化率的措施有_______(填标号)。 A．使用更加高效的催化剂 B．充入少量氦气(He) C．减小起始投料比 D．将水蒸气及时分离出来 (4)恒压下将和按体积比1：3混合，在不同催化剂作用下发生如下反应： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 在相同的时间段内的选择性和产率随温度的变化如图所示，其中的选择性=。 ①温度高于230℃，产率随温度升高而下降的原因是 。 ②在上述条件下合成甲醇的工业条件是 (填标号)。 A．CZ(Zr-1)T催化剂        B．210℃        C．230℃        D．CZT催化剂 (5)一定条件下，将2mol和4mol充入密闭容器中，发生反应。的平衡转化率与温度、平衡总压强的关系如图所示。 ①、、由大到小的顺序为 。 ②255℃时，该反应的压强平衡常数 (为以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数。计算结果保留1位小数)。 (6)利用电池(工作原理如图所示)能有效地将转化成化工原料草酸铝。电池的正极反应式为。正极反应过程中，是催化剂，催化过程可表示为：①，②……。 则反应②的离子方程式为 。 6．（2024·福建厦门·三模）可利用干法热分解法和湿法催化氧化法高效脱除沼气中的。 (1)已知：部分键能数据为。 。 (2)干法热分解法原理为。向体积为恒容容器中充入，初始压强为，平衡时体系中各物质随温度t的变化如图。 ①对应图中的曲线是 (填字母)，结合平衡移动原理说明理由。 ②t1℃时，的平衡转化率为 ，分压平衡常数 (以分压表示，分压=总压×物质的量分数，列计算式即可)。 (3)湿法催化氧化法高效脱除的过程如下。 ①“沉淀脱硫”中发生反应 。(已知：25℃时，的的) ②“氧化沉硫”中发生反应的离子方程式有、 。 ③对脱硫效率影响如图。随着增大，脱硫效率趋于平缓的原因是 。 ④该流程中可循环利用的物质有 (填化学式)。 (4)相比湿法催化氧化法，干法热分解法的优点是 ，缺点是 。 7．（23-24高三下·广东·阶段练习）硫酸盐（含）气溶胶是雾霾的主要成分，主要通过转化产生。不同条件下在水溶液中的主要存在形态及其对应的物质的量分数如图所示： (1)过氧化氢是大气中重要的氧化剂，其有多种途径将氧化成硫酸盐。 ①可在催化剂或的作用下产生能将氧化。产生的机理如下： 反应Ⅰ：    （慢反应）； 反应Ⅱ：    （快反应）． 下列说法正确的是 （填选项字母）。 A．反应涉及非极性键的断裂与形成 B．反应Ⅰ的活化能大于反应Ⅱ C．向固定容积的反应体系中充入氦气，氧化的反应速率加快 D．与作催化剂相比，相同条件下作催化剂时氧化效率可能更高 ②研究表明与水溶液的反应机理如下： Ⅰ．； Ⅱ．； Ⅲ．。 由此可判断，该条件下的值为 （填“”“”或“”）；请写出该过程中与总反应的离子方程式： 。 (2)与水溶液的反应是硫酸盐产生的另一个重要途径．主要反应如下： Ⅰ．； Ⅱ．； Ⅲ．。 在含硫微粒总的物质的量为的水溶液中加入适量固体，再通入，反应一段时间后，测得，则 （保留两位有效数字，请写出计算过程）。 (3)科学家最近发现了一种利用水催化促进硫酸盐形成的化学新机制，如图所示： ①通过“水分子桥”，处于纳米液滴中的或可以将电子快速转移到周围的气相分子。观察图示可知“水分子桥”主要靠 形成；写出与间发生的总反应的离子方程式： 。 ②事实上，上述机理只能解释酸雨等现象的形成，却不能解释雾霾中固体硫酸盐小颗粒的存在。进一步研究发现，氨气在雾霾的形成过程中也起到了重要作用，其作用可能是 。 8．（2024·江苏·二模）丙烷脱氢制丙烯是较为理想的丙烯生产渠道。 (1)丙烷直接催化脱氢。在催化剂作用下，丙烷直接脱氢制丙烯反应历程中的相对能量变化如图所示(*表示催化剂表面吸附位点，如表示吸附在催化剂表面的)。 ①丙烷直接催化脱氢制丙烯反应的 。 ②该反应历程共分五步，其中速率控制步骤为第 步。 ③研究表明，实际生产中除使用催化剂外，还需控制反应温度在选择温度为的原因是 。 (2)氧化丙烷脱氢。下，将不同组分的原料混合气以相同流速通过装有催化剂的反应床，测得转化率和选择性(选择性)随时间的变化关系如图所示，图中分别代表、的两种原料气。 ①随着反应的进行，4小时前A组分原料气中转化率和选择性均有所提升，且在反应床出口检测到。研究表明，氧化丙烷脱氢经历了以下两个反应：Ⅰ．；Ⅱ． 。(填化学方程式) ②反应进行至4小时后，B组分原料气的反应几乎无法进行，而A组分原料气的反应仍保持相对优异的稳定性，其可能原因是 。 (3)丙烷燃料电池脱氢。一种质子导体燃料电池采用材料作阳极催化层，在阳极侧注入燃料气，阴极侧直接暴露于空气中，在下可实现丙烷高效脱氢制丙烯，装置如图所示。 ①电池工作时，负极发生主要反应的电极反应式为 。 ②与氧化丙烷脱氢相比，丙烷燃料电池脱氢制丙烯工艺的优点是 。 9．（2024·山东·模拟预测）草酸二甲酯的热催化加氢是生产乙二醇、乙醇酸甲酯的重要工艺，主要反应如下： ． ． ． 回答下列问题： (1)草酸二甲酯热催化加氢生成乙二醇反应的。 (2)计算表明，反应在研究的温度范围内平衡常数大于，可以认为反应Ⅲ几乎不可逆，为了限制反应对乙二醇产率的影响，可采取的最佳措施是___________(填标号)。 A．升高反应体系的温度 B．适当增大反应投料中氢气的比例 C．增大反应体系的压强 D．选择合适的催化剂进行反应 (3)在选定催化剂后研究投料比和压强对反应平衡的影响。测得在、的等温等压条件下，原料草酸二甲酯的转化率及产物的选择性投料比的变化关系如图甲所示()。 当投料比大于80时，乙醇酸甲酯的选择性降低，原因是 ；当投料比为60时，若草酸二甲酯的转化率为，且该条件下不发生反应，则最终收集的流出气中甲醇蒸气的分压为 (保留小数点后两位)。 (4)在等压、投料比为50的条件下，及各产物的选择性随温度变化关系如图乙所示。当反应温度高于时，乙二醇的选择性降低，原因是 ；根据图乙数据，画出乙醇酸甲酯的产率随温度的变化图像 (标出产率最高时的数据)。 10．（2024·安徽·三模）油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢，需要回收处理并加以利用。回答下列问题： (1)已知下列反应的热化学方程式： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： ①反应Ⅲ的 。 ②反应Ⅱ自发的条件是 (填“低温”“高温”或“任何温度”)。 ③和三种分子的键角大小顺序为 。 (2)投料比，并用稀释：在，不同温度条件下反应相同时间后，测得和体积分数如下表： 温度/℃ 950 1000 1050 1100 1150 的体积分数/% 0.5 1.5 3.6 5.5 8.5 的体积分数/% 0.0 0.0 0.1 0.4 1.8 ①下列说法一定正确的是 (填标号)。 A．其他条件不变时，用替代对实验结果几乎无影响 B．恒温恒压下，增加的体积分数，的浓度升高 C．由实验数据推出中键弱于中的键 D．由实验数据推出，温度越高，的平衡转化率越高 ②在，下，保持通入的体积分数不变，提高投料比的转化率不变，原因是 。 ③已知反应过程中存在副反应。研究发现，温度高于时继续升温，的转化率不会增大反而会降低的可能原因是 。 (3)在反应条件下，将的混合气进行反应Ⅲ，达到平衡时，分压与的分压相同。则反应Ⅲ的标准压强平衡常数 。(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)。 11．（2024·江苏南通·二模）乙烯年产量是衡量国家石油化工发展水平的重要指标，乙烷制乙烯具有极高的经济效益。 已知：i．乙烷裂解为乙烯为自由基反应，其可能的引发反应及对应化学键的解离能如下： 可能的引发反应 有关键的解离能(kJ/mol) ． 410 ． 368 ii．乙烷裂解中主要发生的反应及其在不同温度下的平衡常数如下表： 反应 1100K 1300K 1500K ． 1.6 18.9 72.0 ． 60.9 108.7 165.8 ． 0.015 0.33 3.2 ． (1)乙烷直接裂解制乙烯。 ①引发乙烷直接裂解的反应主要为 。 ②不采用乙烷直接裂解制乙烯裂解原因是 。 (2)乙烷催化氧化脱氢制乙烯。 已知：i．  kJ·mol； ii．  kJ·mol； ①则   。 800℃时，当和的混合气以一定流速通过反应器时，混合气中的比值对乙烷氧化裂解制乙烯的反应中乙烷转化率、乙烯选择性、乙烯收率的影响如图所示： ②当时，越小，乙烷转化率越大，但乙烯的选择性越小的原因是 。 (3)耦合乙烷催化脱氢制乙烯。 ①用Cr/SSZ-13为催化剂、作为温和的氧化剂用于乙烷脱氢制备乙烯有诸多优势。催化条件下，乙烷裂解主要引发反应为反应，同时Cr的价态由+3升高+4.推测配位不饱和催化耦合脱氢反应过程如图所示，补全图中画框部分。 ②用代替的优势为 。 (4)电催化乙烷催化脱氢制乙烯。 利用质子传导型固体氧化物电解池也可实现乙烷制乙烯。乙烷在电极上直接电催化裂解为乙烯，同时质子在外加电势下经电解质“抽取”至另一极与反应生成CO，阳极的电极方程式为 。 12．（2024·广东广州·二模）天然气（含、、等）的脱硫和重整制氢综合利用，具有重要意义。 (1)用干法脱硫涉及的反应如下：             反应的 （写出一个代数式即可）。 (2)用NaOH溶液湿法脱硫时和同时被吸收。 ①湿法脱硫后的吸收液中主要存在以下平衡：    下列说法正确的有 。 A．升高温度，溶液中增大 B．加少量水稀释，溶液中离子总数增加 C．通入少量HCl气体，增大 D． ②写出和溶液反应的化学方程式 。 （的、，的、） (3)和的重整制氢涉及的反应如下： a． b． ①设为相对压力平衡常数，其表达式写法：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（单位为kPa）除以（）。反应a的相对压力平衡常数表达式为 。 ②反应a、b的在400~1000℃范围内随T的变化如图1所示。反应a、b均为 反应（填“吸热”或“放热”）。 ③在恒压100kPa下按组成为通入混合气体，测得平衡状态下H2、S2的收率和的转化率随温度的变化曲线如图2所示。 Ⅰ．计算温度下的收率，写出计算过程 。 已知：的收率=,的收率= Ⅱ．从800℃升温到1000℃过程中，反应a平衡向 反应方向移动。 13．（2020·贵州安顺·一模）CH4在高温下的分解反应相当复杂，其原理属于游离基反应。随着反应温度的不同，CH4的分解产物为甲基-CH3、亚甲基-CH2-、次甲基、氢原子H等，这些基团又可以相互结合形成诸多种类的物质，如2个亚甲基结合，就形成了乙烯、2个次甲基结合就形成的乙炔。一般规律是：温度越高，小分子量的产物就越多。 (1)反应符合最理想的原子经济是绿色化学所提倡的，如果用银作催化剂，可实现乙烯与氧气制备X(分子式C2H4O，不含双键)，则该反应的化学方程式是 (有机物请写结构简式)。 (2)已知相关物质的燃烧热如表，写出甲烷制备乙烯的热化学方程式 。 物质 燃烧热/(kJ·mol-1) 氢气 285.8 甲烷 890.3 乙烯 1411.0 (3)在400℃时，向初始体积0.5L的恒压反应器中充入1molCH4，发生上述反应，测得平衡混合气体中CH4的体积分数为20.0%。则： ①在该温度下，其平衡常数K= 。 ②若向该容器通入高温水蒸气(不参加反应，高于400℃)，C2H4的产率将 (选填“增大”“减小”“不变”“无法确定”)，理由是 。 ③若容器体积固定，不同温度下可得变化如下图，则温度T1、T2的关系是 。 ④实际制备C2H4时，通常存在副反应：2CH4(g)→C2H6(g)+H2(g)。反应器和CH4起始量不变，不同温度下C2H6和C2H4的体积分数与温度的关系曲线如下图。 A．在200℃时，测出乙烷的量比乙烯多的主要原因可能是 。 B．400℃时，C2H4、C2H6的体积分数分别为20.0%、6.0%，则体系中CH4的体积分数是 。 14．（2024·山东泰安·二模）化学研究为节能减排、资源回收等提供了有力的支持。回答下列问题 (1)借助光将转化为的催化机理如图所示。 已知相关键能数据：H—H 436 、O—H 464 、C—H 414 、 803 。转化为过程总反应的热化学方程式是 ；该反应在 （填“高温”、“低温”或“任意温度”）下能自发进行。 (2)保持压强为5MPa，向密闭容器中按投入一定量和，发生如下反应： 反应a： 反应b： 在传统的催化固定反应床（CFBR）、分子筛膜催化反应器（CMR，原理如图）不同反应模式下，的平衡转化率和甲醇选择性的相关实验数据如下表1所示。已知：选择性。 反应模式 温度/℃ 转化率/% 选择性/% CFBR 230 20.0 70.0 CMR 260 36.1 100 ①CMR模式下，的转化率明显较高，结合题目信息分析可能的原因 ； ②压力平衡常数是指用平衡分压代替平衡浓度进行计算的平衡常数，A的平衡分压的物质的量分数。根据表中数据计算CFBR模式下，温度为230℃时，反应b的值为 （写数值表达式，无需计算结果）。 (3)和的混合气体在反应器中发生如下反应： 反应①： 反应②： 总反应： 投料按体积之比，并用氮气稀释；甲烷和硫化氢的混合气体以一定流速通过石英管；常压、不同温度下反应相同时间后，测得体积分数如下表： 温度/℃ 950 1000 1050 1150 0.5 1.5 3.6 8.5 0.0 0.0 0.1 1.8 在1000℃、常压下，保持通入体积分数不变，提高投料比，的转化率不变，其原因是 。实验测定，在950～1150℃范围内（其他条件不变），的体积分数随温度升高先增大而后减小，其原因可能是 。 15．（2024·黑龙江·模拟预测）甲烷干重整(DRM)以温室气体和为原料在催化条件下生成合成气CO和。体系中发生的反应有 ⅰ. ⅱ. ⅲ. ⅳ. (1) 。 (2) (填“高温”或“低温”)有利于反应ⅰ自发进行。 (3)起始投入和各1 kmol，DRM反应过程中所有物质在100 kPa下的热力学平衡数据如图1所示。 ①950℃时，向反应器中充入作为稀释气，的平衡转化率 (填“升高”、“不变”或“降低”)，理由是 。 ②625℃时，起始投入、、、CO、各0.5 kmol，此时反应ⅱ的 (填“>”、“=”或“<”)。 ③625℃时，反应体系经过t min达到平衡状态，测得甲烷的平衡转化率为α。0～t min生成CO的平均速率为 ；用物质的量分数表示反应i的平衡常数 (用含α的表达式表示，列计算式即可)。 (4)在Ni基催化剂表面氢助解离有两种可能路径，图2为不同解离路径的能量变化，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。写出最有可能发生的“氢助解离”路径的决速步反应方程式 。 (5)对催化剂载体改性，使其形成氧空位，可减少积碳。取干燥在Ar气条件下加热，热重分析显示样品一直处于质量损失状态；X射线衍射分析结果表明随着温度升高，该晶胞边长变长，但铈离子空间排列没有发生变化。 ①加热过程中，被还原为。写出该反应化学方程式 。 ②加热后，当失重率(损失的质量/总质量)为2.01%时，每个晶胞拥有的的个数为 。 16．（2024·吉林·模拟预测）绿色能源是未来能源发展的重要方向，氢能是重要的绿色能源。 (1)氢气是一种环保的气体，不会污染大气且热值高。已知：H2O(g)=H2O(l)  ΔH=-44 kJ·mol-1，相关化学键的键能表示如下： 化学键 O=O H-H O-H 键能E/(kJ·mol-1) 497 436 463 表示氢气燃烧热的热化学方程式 。 (2)催化制氢是目前大规模制取氢气的方法之一：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)+H2(g)  ΔH=-41.2 kJ·mol-1。在T1℃时，将0.10 mol CO与0.40 mol H2O充入5 L的容器中，反应平衡后CO的物质的量分数x(CO)=0.12。 ①H2O的平衡转化率α1= %。 ②由T1℃时上述实验数据计算得到v正～x(CO)和v逆～x(H2)的关系可用图表示。当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为 (填字母)。 ③研究表明，一氧化碳催化变换反应的速率方程为：]，Kp为平衡常数，k为反应的速率常数，在气体组成和催化剂一定的情况下，反应速率与温度变化的关系曲线如图所示。温度升高时，CO催化变换反应的Kp (填“增大”“减小”或“不变”)，根据速率方程分析，T＞Tm时，v逐渐减小的原因是 。 (3)在国际空间站中可利用H2处理CO2，反应为：CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)，在一定条件下该反应存在：v正(H2)=k1·c4(H2)·c(CO2)，v逆(H2O)= k2·c2(H2O)·c(CH4)，可知k1·c4(H2)·c(CO2)=k2·c2(H2O)·c(CH4)，则该反应的平衡常数K= (用含k1，k2的代数式表示)。 (4)光催化H2O制H2技术也是研究热点。光催化材料还原H2O的机理如图所示，光照时，低能价带失去电子并产生空穴(h＋，具有强氧化性)。在低能价带上，H2O直接转化为O2的电极反应式为 。 17．（2024·天津·二模）合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义，工业合成氮的流程如下： 请回答下列问题： (1)步骤①中需对原料气进行净化，目的是 。 (2)下列说法正确的是___________。 A．步骤①除原料气中CO反应：，适宜低温高压环境 B．步骤②“加压”可以加快反应速率，但压强过高，氨的产率会降低 C．步骤③500℃左右比室温更有利于合成氨的反应，提高氨气的产率 D．步骤④⑤有利于提高原料的利用率，能节约生产成本 (3)过渡金属复合催化剂可用于催化合成氨，已知被吸附发生反应，用一个化学方程式表示被吸附发生的反应 。 (4)早在二十世纪初，工业上以和为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步： Ⅰ. Ⅱ. ① (用图中字母表示)。 ②以上两步反应中速率较快的一步为 (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。 (5)实验室利用以下装置模拟了硝酸盐还原为氨的反应，总反应为：。 ①写出c电极上发生的电极反应 。 ②每产生11.2L(标准状况)，B区溶液质量减少 克。 18．（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）2023年杭州亚运会主火炬创新使用了绿色“零碳甲醇”作为燃料，这不仅在亚运史上是第一次，在全球大型体育赛事上也是首次实现了废碳的再生利用。“零碳甲醇”是符合“碳中和”属性的绿色能源。 Ⅰ．直接法制甲醇 我国科研团队研究发现使用双金属氧化物可形成氧空位，具有催化氧化性能，实现加氢制甲醇。该反应机理如图所示。 (1)下列说法中正确的是___________。 A．增大催化剂的比表面积有利于提高平衡转化率 B．催化剂表面甲醇及时脱附有利于提高反应速率 C．在恒温恒容密闭容器中，通入惰性气体以增加体系压强，有利于提高甲醇的产率 D．若断开键同时断开键，则说明反应达到平衡状态 (2)向恒温恒压密闭容器中充入和发生上述反应(反应Ⅰ)的逆过程，达到平衡时，的转化率为，用摩尔分数表示反应Ⅰ的平衡常数 。(用分数表示，物质i的摩尔分数) Ⅱ．间接法制甲醇 和通过逆水煤气反应，先合成和再合成甲醇。 反应Ⅱ：   反应Ⅲ：   (3)反应Ⅱ的速率，其中和分别为正、逆反应速率常数。升高温度时 (填“增大”“减小”或“不变”)。 (4)在某催化剂下，反应Ⅲ的反应历程如图所示(图中的数据表示的仅为微粒的数目以及各个阶段微粒的相对总能量，*表示吸附在催化剂上)。已知V中有一种吸附在催化剂表面的物质，V可表示为 。 (5)保持压强为，向密闭容器中加入和，在恒温下只发生反应Ⅰ和反应Ⅱ。10s后反应达到平衡，此时容器内的物质的量为为。则分压的变化量为 (保留三位有效数字)。 (6)甲醇便于运输，是一种具有前景的液体燃料，利用手持技术，通过测定甲醇、乙醇、正丙醇等三种物质在温度传感器尖头处蒸发时的温度变化曲线，根据曲线下降的幅度和速率的快慢，可以比较它们之间的分子间作用力的大小。请判断表示甲醇的曲线是 ，理由是 。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 1．(1)低于 (2) BD 温度升高，反应速率加快，反应①是吸热，向正方向进行，相同时间内消耗量增多，故转化率增大；反应②放热反应，向左进行，制甲醇以反应②为主，甲醇的选择性降低，故甲醇的产率降低 (3)ADF (4)< (5) 甲 【分析】若反应②自发进行，则自由能；根据甲醇的选择性和甲醇产率最高的点寻找温度，再根据温度相同选择甲醇选择性和甲醇产率较高的找催化剂。温度选503K，催化剂选催化剂；503K以上，升高温度导致的转化率增大，甲醇的产率降低。可能的原因是：温度升高，反应速率加快，反应①是吸热，向正方向进行，相同时间内消耗量增多，故转化率增大；反应②放热反应，向左进行，制甲醇以反应②为主，甲醇的选择性降低，故甲醇的产率降低；甲、乙两刚性容器中分别充入相同量的和，曲线B的总压强始终小于曲线A，所以代表曲线B代表的容器应该是体积较大的容器甲。 【详解】（1）根据自发进行的条件，若反应②自发进行，则自由能，解得，即低于，故答案为：低于； （2）①根据表格中的数据绘制图像，根据甲醇的选择性和甲醇产率最高的点寻找温度，再根据温度相同选择甲醇选择性和甲醇产率较高的找催化剂。温度选503K，催化剂选催化剂，故答案为：BD； ②503K以上，升高温度导致的转化率增大，甲醇的产率降低。可能的原因是：温度升高，反应速率加快，反应①是吸热，向正方向进行，相同时间内消耗量增多，故转化率增大；反应②放热反应，向左进行，制甲醇以反应②为主，甲醇的选择性降低，故甲醇的产率降低，故答案为：温度升高，反应速率加快，反应①是吸热，向正方向进行，相同时间内消耗量增多，故转化率增大；反应②放热反应，向左进行，制甲醇以反应②为主，甲醇的选择性降低，故甲醇的产率降低； （3）A．反应②气体分子数减小的反应，气体压强是个变化的量，压强不再变化，说明反应达到平衡，A正确； B．水中和甲醇中都含有，则断裂3mol键的同时断裂2mol键不能证明正逆反应速率相等，不能证明反应达到平衡，B错误； C．若加入的和物质的量之比等于化学计量数之比，任何时候CO2和H2的物质的量之比都不变，CO2和H2的物质的量之比不再变化，不能说明正逆反应速率相等，不能说明反应达到平衡，C错误； D．气体物质的总质量不变，反应的气体分子数减小，气体的总物质的量是个变化的量，气体平均相对分子质量是个变化的量，当气体平均相对分子质量不再变化，说明反应达到平衡，D正确； E．容器的体积不变，且反应物和产物都是气体，总质量不变，则混合气密度不是变化量，密度其不变，不能证明反应达到平衡，E错误； F．保持不变，容器体积不变，则水的物质的量不再变化，说明反应达到平衡，F正确； 故答案为：ADF； （4）B点进气比，设投料均为1mol，转化率为60%，则平衡后、、、分别为0.4mol、0.4mol、0.6mol、0.6mol，反应为气体分子数不变的反应，则此时；同理，D进气比，由B至D平衡常数变大，反应①为吸热反应，升高温度平衡正向移动，故B和D两点的温度，故答案为：<； （5）①甲、乙两刚性容器中分别充入相同量的和，曲线B的总压强始终小于曲线A，所以代表曲线B代表的容器应该是体积较大的容器甲，故答案为：甲； ②根据图中的A曲线可知，反应前容器的总压强为4MPa，达到平衡后总压强为2.8MPa，根据同温同压下气体的压强与物质的量成正比，则有可列三段式如下： 则有，，则，故答案为：。 2．(1) (2) 步骤Ⅱ主反应生成的与的物质的量相等，副反应消耗同时生成 分解生成和，使浓度降低，生成的覆盖在催化剂表面，使活性降低 (3) (4) 温度低于，催化剂活性增强和温度升高共同使脱硝反应速率加快 高于时，与氧气发生燃烧，参加脱硝反应的量减少，使脱硝反应速率减慢 【详解】（1）步骤Ⅱ中反应物是碳酸钙和甲烷，发生反应生成氧化钙、CO和氢气，主要反应的化学方程式：； （2）①步骤Ⅱ反应化学方程式：生成与的物质的量相等，步骤Ⅱ中还存在少量副反应：生成CO，则时出口处气体流量略高于的原因是：步骤Ⅱ主反应生成的与的物质的量相等，副反应消耗同时生成； ②反应进行后，反应管中仍残留较多，但流量迅速降低，流量升高，可能的原因是：分解生成和，使浓度降低，生成的覆盖在催化剂表面，使活性降低； （3）①根据盖斯定律，反应I-反应II可得反应Ⅲ，则反应Ⅲ的-985.2-(-116.2)= ； ②反应I-反应II可得反应Ⅲ，两式相减则平衡常数相除，则相同温度下反应Ⅲ的； （4）①当温度低于时，催化剂活性较佳，且温度逐渐升高反应速率加快，因此的去除率随温度升高而升高，可能原因是：温度低于，催化剂活性增强和温度升高共同使脱硝反应速率加快； ②当温度高于时，反应物加入氧气，能与甲烷发生燃烧反应，使甲烷的量减少，反应物浓度减小，使脱硝反应速率减慢，的去除率随温度升高而降低，可能原因是：高于时，与氧气发生燃烧，参加脱硝反应的量减少，使脱硝反应速率减慢。 3．(1) +470.6kJ/mol (2) CO2+2+18H++16e－=CO(NH2)2+7H2O 该条件下，CO2在阴极生成CO的速率比生成CH4的速率快 (3) (4)反应为放热反应，反应速率加快，体系迅速升温，导致过氧化氢分解速率越快，从而导致过氧化尿素晶体收率降低； (5) SO2具有还原性，也能还原一部分NO2 当烟气中超过一定数值时，过量的NO2与溶液中的H2O反应生成NO，使NO的出口浓度大于进口浓度 【详解】（1）①将、按体积比1：1通入含有涂层的石墨网上，同时喷洒水微滴合成尿素，化学反应方程式为； ②根据盖斯定律，上述反应的； （2）①根据装置图可知，CO2、反应生成尿素，为还原反应，生成尿素的电极反应式为CO2+2+18H++16e－=CO(NH2)2+7H2O； ②已知：CO2在阴极还能被还原为CH4，其生成CH4的趋势比生成CO的趋势更大，即生成CH4反应的平衡常数比生成CO的反应的平衡常数更大。但实验数据说明，一定时间内，阴极产物中CO的物质的量大于CH4，可能的原因为该条件下，CO2在阴极生成CO的速率比生成CH4的速率快； （3） 由于两分子尿素通过羰基氧原子形成分子间氢键，得到具有八元环的二聚分子，所以尿素分子的二聚分子结构为； （4）当摩尔配比大于1.1时，即过氧化氢浓度增大，反应速率加快，放热速率加快，体系迅速升温，导致过氧化氢分解速率越快，从而导致过氧化尿素晶体收率降低； （5）尿素将烟气中氮氧化物还原为N2以达到消除污染的目的。控制其他条件相同，将混有NO、NO2、SO2、N2和O2的模拟烟气匀速通过装有尿素溶液的装置，在装置出口处检测NO、NO2的脱除率α(α=×100%)。 ①当烟气中有少量SO2时，有利于NO2脱除，其可能的原因是SO2具有还原性，也能还原一部分NO2。 ②当烟气中无SO2存在时，烟气中超过一定数值时，过量的NO2与溶液中的H2O反应生成NO，使NO的出口浓度大于进口浓度。 4．(1)-(a+10b) (2)BD (3) d 主反应和副反应都是放热反应， 升温均逆向移动， 主反应逆向程度更大 (4) 50％ 2 增大压强/使用更高效主反应催化剂 【详解】（1）与发生反应，达平衡时放热akJ，与发生反应，达平衡时吸热bkJ，则与完全反应生成与，放热（a+10b）kJ，即； （2）A. ，无法说明，不一定达到平衡状态，错误； B. 和的物质的量之比是变量，当保持不变时达平衡，正确； C. 混合气体的密度一直不变，不一定达到平衡状态，错误； D. 反应体系温度是变量，保持不变时达平衡，正确； 故选BD； （3）主反应为气体体积减小的放热反应，副反应是气体体积不变的放热反应，增大压强，主反应正向移动，副反应不发生移动，乙醇的选择性上升，乙酸乙酯的选择性下降，升高温度，主反应和副反应平衡均逆向移动，主反应逆向移动的程度大于副反应，所以乙醇的选择性随着温度升高而减小，乙酸乙酯的选择性上升，综上所述，250℃下，乙醇选择性随压强变化的曲线是a，乙酸乙酯选择性随压强变化的曲线是d，下，乙醇选择性随温度变化的曲线是b，乙酸乙酯选择性随温度变化的曲线是c，故选d；主反应和副反应都是放热反应， 升温均逆向移动， 主反应逆向程度更大； （4）根据已知条件列出“三段式” ，平衡时，体积减小20%，则，平衡时体积为0.8L，解得x=0.6mol，y=0.2mol，；主反应的平衡常数；在不改变反应时间和温度的条件下，增大压强或者使用更高效主反应催化剂一定能提高乙醇选择性。 5．(1) (2)AD (3)CD (4) 反应Ⅰ为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，使转化为的产率下降 AC (5) 10.1 (6) 【详解】（1）根据，得到； （2）A．图中，时刻之后，不变，说明该反应进行到时刻达到了平衡状态，符合题意； B．图中，时刻之后，还在发生变化，说明该反应进行到时刻没有达到平衡状态，不符合题意； C．图中，时刻之后，和还在发生变化，说明该反应进行到时刻没有达到平衡状态，不符合题意； D．图D中，时刻之后，不变，即不再增加，不再减少，说明该反应进行到时刻达到了平衡状态，符合题意； 答案选AD； （3）A．催化剂高效与否，只影响反应速率，不影响化学平衡，错误； B．恒容下充入少量氦气，各组分的浓度不变，不影响化学平衡，错误； C．减小起始投料比，相当于增大的浓度，平衡正向移动，有利于提高的平衡转化率，正确； D．将水蒸气及时分离出来，促使平衡正向移动，有利于提高的平衡转化率，D正确； 答案选CD； （4）①温度高于230℃，产率随温度升高而下降的原因是反应Ⅰ为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，使转化为的产率下降； ②使用催化剂，甲醇的选择性和产率均更高；温度为230℃时，在催化剂作用下，甲醇的产率最高，故答案选AC； （5）①该反应是气体分子数减少的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，的平衡转化率增大。由图可知，温度一定时，、、条件下的二氧化碳的平衡转化率依次增大，则压强由大到小的顺序为； ②255℃、条件下，反应达到平衡时二氧化碳的转化率为，由题意可建立如下三段式： 由三段式数据可知，平衡时二氧化碳、氢气、甲醇、水蒸气的平衡分压分别为、、、。则255℃时，该反应的压强平衡常数； （6）电池的正极反应式为。正极反应过程中，是催化剂，催化过程可表示为：①，根据电子守恒并用正极反应式减去反应①式即得反应②式，故反应②的离子方程式为。 6．(1)+91 (2) c 分解反应为吸热反应，升温平衡正向移动：含量增加，且物质的量比为 30% (3) 104 浓度增大，溶液酸性增强，抑制的电离及促使沉淀脱硫反应逆移 (4) 操作简单 耗能较多、脱硫效率低、产物易于分离等 【分析】H2S与ZnSO4溶液反应转化为ZnS和H2SO4，沉淀脱硫未反应完的H2S与生成的ZnS与硫酸铁反应转化为S单质、硫酸亚铁、硫酸锌，过滤得到S单质，滤液电解得到H2，据此回答。 【详解】（1）ΔH=反应物总键能-生成物总键能=4×347-2×436-425=+91kJ⋅mol-1； （2）①H2S分解反应为吸热反应，升温平衡正向移动，S2的含量增大，且物质的量比为2:1，所以S2对应图中的曲线为c； ②由图可知，平衡时H2S的物质的量与起始物质的量之比为70%，起始时H2S为1mol，说明转化的H2S为0.3mol，生成的H2为0.3mol，生成的S2为0.15mol，剩余的H2S为0.7mol，t1℃时，H2S的平衡转化率为，根据压强之比等于物质的量之比有，，则平衡时的压强为1.15kPa，p(H2S)=pkPa，p(S2)=pkPa，p(H2)=pkPa，分压平衡常数Kp=； （3）①“沉淀脱硫”中发生反应Zn2+(aq)+H2S(aq)⇌ZnS(s)+2H+(aq)，K==； ②根据分析可知，“氧化沉硫”中发生反应的离子方程式有2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+，ZnS+2Fe3+=2Fe2++S+Zn2+； ③c(Fe3+)对脱硫效率影响如图，随着c(Fe3+)增大，脱硫效率趋于平缓的原因是：Fe3+浓度增大，溶液酸性增强，抑制H2S的电离及促使沉淀脱硫反应逆移； ④根据分析可知，该流程中可循环利用的物质有ZnSO4、Fe2(SO4)3； （4）相比湿法催化氧化法，干法热分解法的优点是操作简单，缺点是耗能较多、脱硫效率低、产物易于分离等。 7．(1) BD (2)根据图像可知，又，所以，根据物料守恒可知，，此时溶液中约为，所以，联立可计算得到 (3) 氢键 氨气和反应生成，随着气溶胶中水分逐渐减少，结晶析出固体小颗粒 【详解】（1）① A．反应中没有非极性键的形成，A错误； B．活化能越高，反应速率越慢，反应Ⅰ为慢反应，活化能高于反应Ⅱ，B正确； C．向固定容积的反应体系中充入氦气，反应相关的物质的量浓度不发生变化，则反应速率不变，C错误； D．催化剂表面同时存在和，直接通过反应Ⅱ快速产生更大；催化剂表面仅存在，需先通过慢反应Ⅰ产生再通过快反应Ⅱ产生，总反应速率由慢反应Ⅰ决定，小于前者，故作催化剂比作催化剂时氧化效率可能更高，D正确； 故答案选BD。 ②从反应中可知，此时主要为亚硫酸氢根离子与H2O2反应，溶液中主要为亚硫酸氢根离子，结合图像可知，该条件下的值为。根据题干中的离子方程式可判断该过程中主要与水溶液中的反应，再根据盖斯定律，可写出该过程中与的总反应为。 （2）根据图像可知，，又因为，所以，根据物料守恒可知，，此时溶液中约为，，所以，联立计算得到。 （3）①由图可知，“水分子桥”主要靠“虚线”即氢键形成；反应物有，生成物有和，则与发生的总反应离子方程式为。 ②被氧化成，氨气和反应生成的常温下是固体，随着气溶胶中水分逐渐减少，可以结晶析出固体小颗粒。 8．(1) 123.21 四 该温度下催化剂的活性较高，反应速率较快 (2) 丙烷直接脱氢时发生副反应生成积碳覆盖在催化剂表面上，阻碍了反应的进行，而在CO2氧化丙烷脱氢时，CO2能发生反应，及时消除积碳 (3) 反应物空气廉价易得，且在制备丙烯的同时可获得电能 【详解】（1）①丙烷直接催化脱氢制丙烯反应，观察反应历程可知； ②化学反应速率由慢反应决定，反应的能垒越大，反应速率越慢，控速步骤就是活化能最大的步骤，由图可知为第四步，所需活化能最大，故速率控制步骤为第四步； ③选择温度为480℃的原因是该温度下催化剂的活性较高，反应速率较快。 （2）①随着反应的进行，且检测到，氧化丙烷脱氢总反应为： ， 由此可知反应II为； ②反应进行至4小时后，B组分原料气的反应几乎无法进行，而A组分原料气的反应仍保持相对优异的稳定性，其可能原因是丙烷直接脱氢时发生副反应生成积碳覆盖在催化剂表面上，阻碍了反应的进行，而在CO2氧化丙烷脱氢时，CO2能发生反应，及时消除积碳。 （3）①该装置是实现丙烷高效脱氢制丙烯，负极发生主要反应的电极反应式为； ②与氧化丙烷脱氢相比，丙烷燃料电池脱氢制丙烯工艺的优点是反应物空气廉价易得，且在制备丙烯的同时可获得电能。 9．(1) (2)D (3) 增大投料比，反应平衡正向移动，乙醇酸甲酯的选择性降低 0.03 (4) 温度升高，副反应发生，乙醇选择性提高，导致乙二醇选择性降低 【详解】（1）草酸二甲酯热催化加氢生成乙二醇反应可由题方程式Ⅰ+Ⅱ可得，即 （2）该反应为放热反应，增加反应体系温度会让平衡逆向移动和加快反应速率，但是根据题意该平衡几乎不可逆，且加快乙二醇的反应速率会加快，A不符合题意，故错误；增加反应投料中氢气的的比例会使平衡正向移动和加快反应速率，同时乙二醇转化率也会提高，B不符合题意，故错误；该反应，所以增大体系压强平衡不会发生移动，但是会加快反应速率，乙二醇消耗加快，C不符合题意，故错误；选择合适催化剂降低该反应速率，降低乙二醇消耗，可以有效提高乙二醇产率，D符合题意，故正确。 （3）增大投料比，反应Ⅰ反应平衡正向移动，乙醇酸甲酯产量升高，所以反应Ⅱ平衡也正向移动，乙醇酸甲酯的选择性降低；投料比为60时，草酸二甲酯的转化率为90%，且该条件下反应Ⅲ不参与反应，由图可知=50%，设初始时，，可得以下三段式： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 结合反应Ⅰ和反应Ⅱ，最终可得、、、、，即，所以 （4）温度大于478K时，反应Ⅲ发生，乙二醇发生反应生成乙醇，乙醇选择性升高，导致乙二醇选择性降低；由反应Ⅰ可知与的系数比为1：1，理论产量等于初始时，可得公式：，当%时，%，，此时产率为33.6%；同理，由图%时产率为47.5%；%时产率为19.2%；%，%时产率为4.0%；%，%时产率为0%。图像如下： 10．(1) 高温 (2) AC 在只发生反应Ⅰ，不参与反应，相同分压经历相同时间，转化率相同 甲烷裂解产生的C覆盖在催化剂表面，使得催化剂的活性降低 (3)1.28 【详解】（1）①根据盖斯定律，；②反应自发需，则在高温条件下自发进行；③中C为杂化，中C和中S均为杂化，无孤对电子，有两个孤电子对，故键角； （2）①A项，为稀有气体，不参与反应(与氮气相同，作为稀释气体)，A正确；B项，恒温恒压下，增加的体积分数，体积增大，的浓度降低；B错误；C项，由实验数据可知之前，产物中不含，说明只有分解，未参与反应，推知中的键更稳定，C正确；D项，实验数据是在不同温度下反应相同时间，不确定反应是否平衡，故D错误。答案选AC；②在只发生反应Ⅰ，不参与反应，相同分压经历相同时间，转化率相同。③甲烷裂解产生的碳覆盖在催化剂表面，使催化剂的活性降低； （3）设，列三段式，到达平衡时，分压与的分压相同即有，求解，平衡后气体的总物质的量为，则。 11．(1) 或反应 裂解反应的平衡常数大于反应，得到和混合物，产率低，纯度小 (2) kJ·mol 当时，过量，越小，过量的越多，乙烷的转化率越大，但过量的可氧化乙烷生成，导致乙烯的选择性越低 (3) 避免乙烷深度氧化资源化利用避免将氧化为更高价 (4) 【详解】（1）①有关键的解离能越小，发生反应的可能性越大，由表可知，第二个反应的解离能小于第一个反应的解离能，所以乙烷裂解引发的主要反应为：或者反应；由乙烷裂解中发生反应的平衡常数可知，不采用乙烷直接裂解制乙烯裂解的主要原因是：裂解反应的平衡常数大于反应，得到和混合物，产率低，纯度小； （2）①由盖斯定律可知，=i-2ii；②当时，越小，乙烷转化率越大，但乙烯的选择性越小的原因是：过量，越小，过量的越多，乙烷的转化率越大，但过量的可氧化乙烷生成，导致乙烯的选择性越低； （3） ①用Cr/SSZ-13为催化剂、作为温和的氧化剂用于乙烷脱氢制备乙烯，乙烷裂解主要引发反应为反应：，同时Cr的价态由+3升高+4，则Cr周围形成四个共价键，并结合后续转化，则图中画框部分应该为；用代替的优势是：二氧化碳为温和氧化剂，则可以避免乙烷深度氧化，避免将氧化为更高价，同时使资源化利用； （4）阳极为乙烷生成乙烯，则其电极反应为：。 12．(1)ΔH1+ΔH3或ΔH2+ΔH4 (2) AB H2S+Na2CO3=NaHS+NaHCO3 (3) 吸热 20% 逆 【详解】（1）利用盖斯定律以及目标反应方程式可知，ΔH5=ΔH1+ΔH3或ΔH2+ΔH4，故答案为ΔH5=ΔH1+ΔH3或ΔH2+ΔH4； （2）①A．这两个平衡体系，均为水解平衡，且属于吸热反应，升高温度，促进水解，c(OH-)增大，故A正确； B．加水稀释，促进水解，溶液中离子总数增加，故B正确； C．加入少量盐酸，促使平衡向右进行，c(CO)减小，c(HCO)增大，推出减小，故C错误； D．利用电荷守恒有，c(Na+)+c(H+)=2c(S2-)+c(HS-)+2c(CO)+c(HCO)+c(OH-)分，故D错误； 答案为AB； ②根据电离平衡常数的数值，推出电离出H+能力强弱：H2CO3＞H2S＞HCO＞HS-，硫化氢与碳酸钠反应的离子方程式为H2S+Na2CO3=NaHS+NaHCO3，故答案为H2S+Na2CO3=NaHS+NaHCO3； （3）①根据相对压力平衡常数的定义，反应a的相对压力平衡常数表达式K=；故答案为； ②平衡常数只受温度的影响，根据图像可知，lgK随着温度升高而增大，说明升高温度，平衡向正反应方向移动，即反应a、b均为吸热反应；故答案为吸热； ③Ⅰ.设初始n(H2S)=n(CH4)=1mol，由S2的收率和H2S的转化率可得：平衡时，n(H2S)=0.68mol，n(S2)=0.02mol，根据碳原子守恒：n(CH4)+n(CS2)=1mol，根据氢原子守恒：2n(H2S)+2n(H2)+4n(CH4)=1.36+2n(H2)+4n(CH4)=6mol；根据硫原子守恒：n(H2S)+2n(S2)+2n(CS2)=0.68+2n(CS2)+0.04=1mol；解得n(H2)=0.6mol，氢气的收率为20%；故答案为20%； Ⅱ.根据图2可知，从800℃升温高1000℃时，S2的收率降低，S2的物质的量降低，即反应a向逆反应方向进行；故答案为逆。 13．(1) (2)2CH4(g)→C2H4(g)+2H2(g) △H=2△H2-△H3-2△H1 =+202.5kJ/mol (3) 增大 该反应为气体体积增大的吸热反应，通入高温水蒸气相当于加热，同时通入水蒸气，容器的体积增大，相当于减小压强，平衡均右移，产率增大 在200℃时，乙烷的生成速率比乙烯的快 【详解】（1） 现代石油化工采用Ag作催化剂，可实现乙烯与氧气制备X(分子式C2H4O，不含双键)，X为，反应化学方程式：； （2）根据表格中数据有：①H2(g)+O2(g)═H2O(l)△H1=-285.8kJ/mol；②CH4(g)+2O2(g)→CO2(g)+2H2O(l)△H2=-890.3kJ/mol；③C2H4(g)+3O2(g)→2CO2(g)+2H2O(l)△H3=-1411.5kJ/mol，甲烷制备乙烯的化学方程式为：2CH4(g)→C2H4(g)+2H2(g)，根据盖斯定律，将②×2-③-①×2得到，2CH4(g)→C2H4(g)+2H2(g) △H=2△H2-△H3-2△H1 =+202.5kJ/mol； （3）①400℃时，向0.5L的恒压反应器中充入1mol CH4，发生上述反应，测得平衡混合气体中CH4的体积分数为20.0%，，则，解得，平衡后气体的体积，化学平衡常数：； ②2CH4(g)→C2H4(g)+2H2(g)△H=+202.5kJ/mol，反应为气体体积增大的吸热反应，通入高温水蒸气(不参加反应，高于400℃)相当于加热，平衡右移，产率增大；同时通入水蒸气，容器的体积增大，相当于减小压强，平衡右移，产率也增大，因此C2H4的产率将增大； ③该反应为吸热反应，压强相同条件下，温度升高，平衡正向移动，CH4转化率增大，说明； ④ A：根据图像，200℃时，测出乙烷的量比乙烯多，是因为生成乙烷的反应速率较快； B：设最终气体的总物质的量为x，则C2H4为0.2x、C2H6为0.06x，根据2CH4(g)→C2H4(g)+2H2(g)和2CH4(g) →C2H6(g)＋H2(g)可知，生成的氢气为0.4x+0.06x=0.46x，则含有的甲烷为x-(0.2x+0.06x+0.46x)=0.28x，因此体系中CH4的体积分数：。 14．(1) 低温 (2) CMR模式下，只发生反应b，分子筛膜催化反应器能及时分离出水蒸气，使平衡右移，二氧化碳的转化率增大 (3) 1000℃时不参与反应，相同分压的经历相同的时间转化率相同 在低温段，以反应①为主，随温度升高，的体积分数增大；在高温段，随温度升高，反应②消耗的速率大于反应①生成的速率，的体积分数减小 【详解】（1）根据图示，转化为过程总反应为 ；焓变=反应物总键能-生成物总键能，则该反应热化学方程式为；正反应放热，正反应是熵减反应，该反应在低温下能自发进行。 （2）①CMR模式下，只发生反应b，分子筛膜催化反应器能及时分离出水蒸气，使平衡右移，二氧化碳的转化率增大； ②设CO2的投料为1mol、H2的投料为3mol，温度为230℃时，转化率为20%，选择性为70%，则0.06mol参与反应a、0.14mol参与反应b；参与反应的氢气的总物质的量为(0.06×1+0.14×3)=0.48mol，容器中剩余0.8mol、2.52molH2；反应a生成0.06molCO、0.06molH2O；反应b生成0.14mol、0.14molH2O；则总物质的量为0.8+2.52+0.06+0.06+0.14+0.14=3.72mol，温度为230℃时，反应b的=。 （3）在1000℃、常压下，保持通入体积分数不变，提高投料比，的转化率不变，其原因是1000℃时不参与反应，相同分压的经历相同的时间转化率相同。在低温段，以反应①为主，随温度升高，的体积分数增大；在高温段，随温度升高，反应②消耗的速率大于反应①生成的速率，的体积分数减小，在950～1150℃范围内，的体积分数随温度升高先增大而后减小。 15．(1)-172.1 (2)高温 (3) 升高 950℃时，体系中只有反应ⅰ，该反应为体积增大的反应，恒压条件充入氮气，平衡正向移动，转化率升高 < (4) (5) 7 【详解】（1）由盖斯定律可得反应iii-反应i得，所以=+74.9kJ/mol-247kJ/mol=-172.1 kJ/mol； （2）反应i．，、，由，可知高温有利于反应自发进行； （3）①图像1可知，950℃时体系中只有反应ⅰ，该反应为体积增大的反应，反应在100kPa下充入氮气相当于减压，平衡正向移动，CH4转化率升高； ②625℃时，起始投入CH4、CO2、H2、CO、H2O各0.5kmol，此时，由图像1可知，平衡时n(CO)= n(CO2)= n(H2O)<n(H2)，即平衡常数K<1，所以此时Qc>K，平衡正在逆向进行，所以反应ⅱ的v正<v逆； ③由图像1可知，625℃平衡时n(CO)=0.5kmol，所以0～tmin生成CO的平均速率为；由图像1可知，625℃平衡时n(CO)= n(CO2)= n(H2O)= 0.5kmol，由反应的化学计量数可知，反应i和反应iii生成的氢气的物质的量为消耗的甲烷的2倍，反应ii消耗氢气的物质的量与生成的水的物质的量相等，所以平衡时n(H2)=(2a-0.5)kmol=kmol，n(CH4)=(1-a)kmol，即平衡时气体总物质的量为(2a-0.5+1-a+0.5+0.5+0.5)kmol =(2+a)kmol，所以平衡常数Kx=； （4）根据图中的两条路径知，上面路径第一步的活化能太大，所以图中下面的路径最有可能发生“氢助解离”，活化能大的反应速度慢，速率慢的反应为决速步，由图像2可知最有可能发生的“氢助解离”路径的决速步反应方程式为； （5）①加热过程中，Ce4+被还原为Ce3+，生成Ce2O3，根据得失电子守恒以及原子守恒，该反应化学方程式为； ②一个晶胞中Ce4+个数为、O2-在体内，个数为8，即一个晶胞中4个Ce4+、8个O2-，1molCeO2质量为199g，加热后当失重率为2.01%时，损失的质量为氧元素的质量，即199×2.01%=4g，n(O)=0.25mol，因为铈离子空间排列没有发生变化，所以失去O2-的个数为0.25×4=1，每个晶胞拥有的O2-的个数为8-1=7。 16．(1) (2) 10 EB 减小 Kp减小对v的降低大于k增大对v的提高 (3) (4)2H2O+4h+=4H++O2↑或写为2H2O-4e-=4H++O2↑ 【详解】（1）H2燃烧热是1 mol可燃物H2完全燃烧产生1 mol H2O(l)水时放出的热量。反应热等于断裂反应物化学键吸收的总热量与形成生成物化学键释放的热量的差，结合H2O(g)=H2O(l)  ΔH=-44 kJ·mol-1，可知该反应的反应热△H=(436 kJ/mol+×497 kJ/mol)-2×463 kJ/mol-44 kJ/mol=-285.5 kJ/mol，故反应的热化学方程式为：； （2）①在T1℃时，将0.10 mol CO与0.40 mol H2O充入5 L的容器中，发生反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)+H2(g)，假设反应的CO的物质的量是a，根据物质反应转化关系，可知平衡后各种气体的物质的量分别是n(CO)=(0.10-a)mol，n(H2O)=(0.40-a)mol，n(CO2)=n(H2)=a mol，由于平衡时CO的物质的量分数x(CO)=0.12，则，解得a=0.04 mol，则水的转化率为×100%=10%； ②根据CO(g)＋H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H=-41.2 kJ/mol，可知反应的正反应是放热反应，在反应达到平衡时CO的物质的量分数x(CO)=0.12。在其它条件不变时，升高温度时，化学反应速率v正、v逆都增大，由于温度对吸热反应速率影响更大，因此升高温度后v逆＞v正，化学平衡逆向移动，使CO的转化率降低，CO的含量增大，H2的含量降低，故当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为E、B； ③该反应的正反应是放热反应，升高温度，化学平衡向吸热的逆向移动，导致化学平衡常数Kp减小； 根据图示可知：在温度T＞Tm时，v逐渐减小，这是由于Kp减小对反应速率v的降低的影响大于k增大对v的提高的影响，因此温度升高，化学反应速率反而降低； （3）根据平衡常数的含义可知该反应的化学平衡常数K=。由于当反应达到平衡时，v正=v逆，则根据v正(H2)=k1·c4(H2)·c(CO2)，v逆(H2O)= k2·c2(H2O)·c(CH4)，可知k1·c4(H2)·c(CO2)=k2·c2(H2O)·c(CH4)， 则K==； （4）根据图示可知：在低能带，H2O得到h+变为O2，发生反应：2H2O+4h+=4H++O2↑；也可写为2H2O-4e-=4H++O2↑；在高能带，H+得到电子变为H2逸出，电极反应式为：4H++4e-=2H2↑。 17．(1)防止催化剂中毒(答催化剂失活或者活性降低也可) (2)AD (3) (4) Ⅰ (5) 36 【详解】（1）氮气与氢气在催化剂和高温的条件下反应生成氨，为防止催化剂中毒，对原料进行净化干燥，故答案为：防止催化剂中毒(答催化剂失活或者活性降低也可)； （2）A．步骤①除原料气中CO反应：，该反应为放热反应，升高温度，反应逆向移动，增大压强会使化学平衡向气体体积缩小的方向移动，因此适宜低温高压环境，A正确；B．步骤②“加压”可以加快反应速率，增大压强会使化学平衡向气体体积缩小的方向移动，氨的产率会增高，B错误；C．升高温度，反应逆向移动，步骤③500℃左右比室温不利于合成氨的反应，氨气的产率降低，C错误；D．步骤④⑤氮气和氢气进行再循环，有利于提高原料的利用率，能节约生产成，D正确；本故答案为：AD； （3）LiH作为催化剂用于催化合成氨，由和可得到氢气被吸附的反应为：，故答案为：； （4）由图可知，反应Ⅱ的反应热△H2=+(E3—E4)，而反应I的活化能更小，反应I的速率比反应Ⅱ的速率要快，故答案为：+(E3−E4)；Ⅰ； （5）在总反应中，化合价降低，发生还原反应生成，与电源的负极相连，c电极为阴极，其电极反应为：；有图所示，此电解装置中有质子交换膜，只允许H+离子通过，因此d极反应为：，每产生11.2L NH3(标准状况)，则转移4mol电子，则消耗2mol H2O，即36g水，故答案为：；36 18．(1)BD (2) (3)增大 (4)或 (5) (6) 甲醇的分子间作用力较小，沸点较低 【详解】（1）A．增大催化剂的比表面积有利于加快反应的速率，但是不会提高平衡转化率，错误； B．催化剂表面甲醇及时脱附有利于下一步催化反应的进行，故能提高反应速率，正确； C．在恒温恒容密闭容器中，通入惰性气体以增加体系压强，不影响反应中各物质的浓度，不会提高甲醇的产率，错误； D．由图可知，加氢制甲醇总反应为： ，则若断开键同时断开键，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，正确； 故选BD； （2）达到平衡时，的转化率为，则反应0.5mol甲醇； 反应总的物质的量为3mol，该反应的平衡常数，则反应Ⅰ的平衡常数为； （3）当达到平衡时，正逆反应速率相等，则，反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，K值变大，则变大； （4）由质量守恒可知，V为反应生成的中间产物，结合ⅵ产物可知，V应该为结合1个氢原子的产物，故为：或； （5）达到平衡，此时容器内的物质的量为0.5mol、CO为0.2mol； 反应Ⅰ为气体分子数减小2的反应、反应Ⅱ为气体分子数不变的反应，则反应后总的物质的量为4mol-0.5mol×2=3mol，氢气3mol-1.5mol-0.2mol=1.3mol，则分压的变化量为； （6）三者均为分子晶体且含有1个羟基，由于甲醇相对分子质量较小，分子间作用力较小，沸点较低，故表示甲醇的曲线是。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$