2025届高三化学过关一轮复习----化学反应原理综合题

2025届高三化学过关专题复习----化学反应原理综合题 1．（2024·广东江门·三模）使用废炭再生的“绿色甲醇”作为燃料，实现了循环内的零排放。 I．将工业废气中的。加氢制甲醇是“碳中和”的一个重要研究方向。在催化剂作用下主要发生如下反应： ①   ②   ③   已知甲醇的选择性。 (1) kJ/mol，反应③的自发进行的条件是 (填“低温”或“高温”)。 (2)恒温恒容条件下，原料气、与物质的量浓度之比1：3投料时，已知初始压强为4MPa，，控制合适的条件(不考虑反应③)。 i．下列有关说法正确的是 。 A．反应过程中 B．容器的压强不再变化时，两反应都达到平衡 C．加入反应①的催化剂，可提高平衡时甲醇的选择性 D．降低反应温度，反应①②的正、逆反应的速率都减小 ii．若平衡时甲醇的选择性为60%，平衡转化率为50%，该条件下反应②的 (保留三位小数)。 II．恒压时，将3mol和1mol充入密闭溶器中进行上述反应。 (3)平衡时转化率、选择性、CO选择性，随温度T变化如图甲所示： 图中表示的是曲线 。 (4)为了探究原料气中混入CO气体对反应的影响，测得平衡时、平衡时物质的量与初始物质的量之比γ随原料气中的变化如图乙所示。 图中随着的增大，降低而γ升高的原因是 。当时，若平衡时，，则 。 III．新能源的利用对实现碳中和也有重要意义。第二代钠离子电池是以硬碳()为基底材料的嵌钠硬碳()和锰基高锰普鲁士白为电极的一种新型二次电池。在充放电过程中，在两个电极之间往返嵌入和脱嵌。其工作原理如图所示。 (5)若用该钠离子电池给铅酸蓄电池充电，普鲁士白电极连接 (填“Pb”或“”)。钠离子电池负极的电极反应式为 。 2．（2024·北京·高考真题）是一种重要的工业原料。可采用不同的氮源制备。 (1)方法一：早期以硝石(含)为氮源制备，反应的化学方程式为：。该反应利用了浓硫酸的性质是酸性和 。 (2)方法二：以为氮源催化氧化制备，反应原理分三步进行。 ①第I步反应的化学方程式为 。 ②针对第Ⅱ步反应进行研究：在容积可变的密闭容器中，充入和进行反应。在不同压强下(、)，反应达到平衡时，测得转化率随温度的变化如图所示。解释y点的容器容积小于x点的容器容积的原因 。 (3)方法三：研究表明可以用电解法以为氨源直接制备，其原理示意图如下。 ①电极a表面生成的电极反应式： 。 ②研究发现：转化可能的途径为。电极a表面还发生iii．。iii的存在，有利于途径ii，原因是 。 (4)人工固氮是高能耗的过程，结合分子结构解释原因 。方法三为的直接利用提供了一种新的思路。 3．（2024·陕西·模拟预测）在生物学、医学等领域有重要应用，传统制氢成本高、技术复杂，研究新型制氢意义重大，已成为科学家研究的重要课题。回答下列问题： (1)我国科学家发现，Rh催化单分子甲酸分解制的过程如图1所示，其中带“*”的物种表示吸附在Rh表面，该反应过程中决定反应速率步骤的化学方程式为 ；甲酸分解制的热化学方程式可表示为 (下图为单分子甲酸分解相对能量变化，能量单位为eV，阿伏加德罗常数用表示)。 (2)在T℃下可直接分解制取，反应的原理如下：。实际生产中向刚性容器中同时通入和水蒸气，水蒸气与反应体系的任何物质均不发生反应，测得容器总压()和的转化率(α)随时间的变化关系如图所示。计算反应在0~20min内的平均反应速率 ；平衡时， kPa，平衡常数 kPa，(Kp为以分压表示的平衡常数)。 (3)工业上也可采用乙苯()气体催化脱氢法制取，同时生成苯乙烯()气体。其他条件不变时，在不同催化剂(n、m、p)作用下，反应进行相同时间后，乙苯的转化率随反应温度的变化如图所示。相同温度下，三种催化剂(n、m、p)的催化活性由高到低的顺序为 ；b点乙苯的转化率高于a点的原因是 。 4．（2024·辽宁沈阳·模拟预测）利用下列反应可减少排放，是实现“双碳”目标的途径之一。 I．   II．   III．   请回答： (1)反应I自发进行的条件是 。(填“高温”、“低温”或“任何温度”) (2)一定压强下，往某密闭容器中按投料比充入和反应达到平衡时，测得各组分的物质的量分数随温度变化的曲线如图所示。 ①下列说法正确的是 。 A．图中X、Y分别代表CO、 B．增大的比值，的平衡转化率增大 C．若容器内混合气体的密度不再随时间改变时，说明反应已达到平衡状态 D．250℃时，反应II的平衡常数K<1 ②体系中的物质的量分数受温度的影响不大，试分析原因 。 (3)在一定温度下，在一容积固定的密闭容器中充入1mol (g)和3mol (g)，仅发生反应I。起始时容器内气体的总压强为16p kPa，平衡时(g)的体积分数为30%，则该温度下反应I的平衡常数 (用含p的表达式表示)。(已知：用气体分压计算的平衡常数为，分压=总压×物质的量分数)。 (4)多相催化反应是在催化剂表面通过“扩散→吸附→反应→脱附”四个基本过程进行的。的平衡转化率随着浓度的增加先增大后减小，减小的原因是 。如图，我国学者发现T℃时，在铜催化剂上二氧化碳加氢的反应机理如下，其中反应II为慢反应，请画出反应能量变化图像。 5．（2024·福建厦门·模拟预测）随着煤和石油等不可再生能源的日益枯竭，同时在“碳达峰”与“碳中和”可持续发展的目标下，作为清洁能源的天然气受到了广泛的关注。甲烷干重整反应可以将两种温室气体（和）直接转化为合成气（主要成分为和），兼具环境效益和经济效益。 (1)已知：和的燃烧热分别为、和，则甲烷干重整反应的为 。 (2)合成气可以用于生成甲醇，在容积为的恒容密闭容器中加入和，发生反应（未配平），各组分的物质的量随时间的变化如图所示。内 ；时改变的条件不可能是 （填标号）。 A．充入 B．充入 C．通入惰性气体 (3)甲烷干重整过程中可能存在反应： （主反应） 各反应的（为各反应的平衡常数）与温度的关系如图所示。由图可知，为提高主反应的转化率应 （填“升高温度”或“降低温度”），简述判断的理由 。 (4)恒容绝热条件下仅发生主反应时，下列情况能说明该反应达到平衡状态的有 （填标号）。 A．和的转化率相等 B． C．的体积分数保持不变 D．体系的温度不再变化 (5)在、温度为、进料配比的条件下，甲烷干重整过程中甲烷的转化率、的转化率和积碳率随着温度变化的规律如图所示。 ①甲烷干重整的最佳温度为 。 ②在最佳温度、初始压强条件下，向某的恒容密闭容器中加入和，设只发生两个反应。达平衡后，测得容器中的浓度为，的转化率为，则此时反应的压强平衡常数 。（列出计算式，压强平衡常数用各组分的平衡分压代替物质的量浓度进行计算，平衡分压物质的量分数平衡总压强）。 6．（2024·海南省直辖县级单位·模拟预测）一种太空生命保障系统利用电解水供氧，生成的氢气与宇航员呼出的二氧化碳在催化剂作用下生成水和甲烷，水可循环使用。 (1)已知与的燃烧热分别为，；，写出与生成和的热化学方程式 。 (2)一定温度下，在恒容密闭容器中与反应生成和。 ①能说明该反应达到平衡状态的是 （填字母）。 A．                  B．容器内压强一定 C．气体平均相对分子质量一定     D．混合气体密度一定 ②已知容器的容积为，初始加入，和，反应平衡后测得的转化率为，则该反应的平衡常数为 。 ③温度不变，往②平衡状态中再加入各，则此时反应速率 。（填“”“”或“"） (3)工业上在一定条件下利用与可直接合成有机中间体二甲醚：。 当时，实验测得的平衡转化率随温度及压强变化如图所示： ①该反应的 （填“”或“”）0。 ②图中压强由大到小的顺序是 。 7．（2024·河南·模拟预测）催化氧化C2H6制取C2H4的新路径涉及以下反应： 反应Ⅰ：   反应Ⅱ：   回答下列问题： (1)计算反应的 (用含和的式子表示)。 (2)和按物质的量1∶1投料，在923K和保持总压恒定的条件下发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，研究催化剂X和催化剂Y对“氧化制”的影响，所得实验数据如表： 催化剂 转化率/% 转化率/% 催化剂X 19.0 37.6 催化剂Y 18.0 21.0 结合上述数据分析，催化氧化制备的最佳催化剂为 ，判断依据是 。 (3)若向绝热恒容容器中加入和，发生反应Ⅰ和反应Ⅱ.下列事实不能说明体系达到平衡状态的是_______(填选项字母)。 A． B．反应体系的平衡常数不变 C．容器内气体的密度不变 D．容器内气体的平均相对分子质量不变 (4)一定条件下，向容积为1.0L的密闭容器中通入2mol 和3mol 发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，的平衡转化率和平衡时的选择性随温度、压强的变化关系如图所示(已知：)。 ①压强 (填“>”或“<”)，理由是 。 ②压强为、温度为T K时，反应达平衡时，混合气体中 。 ③M点时，反应Ⅰ的平衡常数为 (保留2位有效数字)。 8．（2024·山西晋中·模拟预测）烯烃是重要的化工原料，如乙烯、苯乙烯、丁二烯等。 (1)目前生产苯乙烯的方法主要是乙苯脱氢法，反应原理如下：   。 已知：部分化学键的键能数据如下表所示： 共价键 键能 347.7 413.4 615 436 ①则 。 ②实际生产过程中，通常向乙苯中掺入水蒸气，保持体系总压为常压(101kPa)的条件下进行反应。掺入水蒸气的目的是 。 ③乙苯的平衡转化率与温度、投料比的关系如图所示。 若，保持体系总压为常压(101kPa)，则A点温度下，该反应的平衡常数 kPa(列出计算式即可，为用平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。 (2)经催化加氢合成乙烯：  。恒容条件下，按投料，各物质平衡浓度变化与温度的关系如图所示： ①指出图中曲线b、m分别表示 、 的浓度。 ②升高温度，平衡常数K (填“减小”、“增大”或“不变”)。A点， (用表示)。写出能提高乙烯平衡产率的措施 (任举两种)。 (3)丁二烯与卤素反应为有机合成的重要步骤，1，3-丁二烯和反应的能量随反应过程的变化关系如图所示： ①1，3-丁二烯和反应会生成两种产物，一种称为动力学产物，由速率更快的反应生成；一种称为热力学产物，由产物更加稳定的反应生成。则动力学产物结构简式为 。 ②T℃时在2L刚性密闭容器中充入1，3-丁二烯(g)()和各2mol，发生反应。1，3-丁二烯及产物的物质的量分数随时间的变化如下表： 时间(min) 0 10 20 30 40 1，3-丁二烯 100% 72% 0% 0% 0% 1，2-加成产物 0% 26% 10% 4% 4% 1，4-加成产物 0% 2% 90% 96% 96% 在0~20min内，反应体系中1，4-加成产物的平均反应速率v(1，4-加成产物)= 。 9．（2024·山东青岛·三模）工业合成氨反应为    ，。其反应机理的研究与催化剂的改进一直是科研热点。回答下列问题： Ⅰ.传统的工业合成氨采用Fe作催化剂。 (1)研究表明，合成氨反应在Fe催化剂上可能通过如下机理进行(*表示催化剂表面吸附位点，表示被吸附于催化剂表面的)。决速步为 (填标号)。 ①氮气吸附： ②氮气解离： ③氢气吸附解离： ④表面反应：         ⑤脱附： (2)一定条件下，增加氢气分压会使合成氨速率降低，称为“氢中毒”，其原因为 。 (3)一定条件下，合成氨速率方程为[已知：v与成正比]。忽略(x=0～3)对吸附位点的占据，利用气体竞争吸附模型(、H均在相同活性位点被吸附)近似估计值。     []    快平衡     []    快平衡 (*)为总活性位点数目，N(A*)为吸附物种A的活性位点数目，N(*)为未吸附物种的活性位点数目，定义吸附率。 [用、、、表示]，当时， 。 Ⅱ.新研发的“电子盐”化学式为[。Ru负载在其表面可作为合成氨催化剂，“电子盐”结构及催化机理如图。 (4)该“电子盐”制备过程如下：将置于真空环境在700℃与Ca反应。写出该过程化学方程式 ，选取真空环境的目的是 。 (5)该催化剂合成氨速率方程为：。以下能够反映该催化剂催化历程的是(填“甲”或“乙”) 。 该催化剂不会出现“氢中毒”现象的原因为 。 10．（2024·山东淄博·三模）和的重整制氢涉及如下反应： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 反应Ⅲ： 回答下列问题： (1) ，该反应能 （填“高温”或“低温”）自发进行。 (2)一定温度下，向容积不等的恒容密闭容器中分别通入等量的发生反应Ⅰ，经过相同时间，测得各容器中的转化率与容器容积的关系如图所示，下列说法正确的是______。 A．b、c点的 B．正反应速率 C．a点所示条件下满足 D．在a点再通入，平衡后的转化率将增大 (3)在恒压下按组成通入混合气体，反应相同时间后，、和的体积分数随温度的变化关系如图甲所示，测得平衡状态下的收率和的转化率随温度的变化曲线如图乙所示。 [已知：的收率，的收率]                                                                   ①时，的体积分数为 ，在范围内，其他条件不变，随着温度升高，的体积分数先增大而后减小，其原因可能是 。 ②计算，的收率 。保持恒压和投料比不变，不通入，则相同温度下转化率 （填“增大”“减小”或“不变”）。 ③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）除以。计算时反应Ⅰ的相对压力平衡常数为 （列式表示）。 11．（2024·陕西商洛·模拟预测）将转化为等燃料有助于降低大气中浓度，还能获得乙醇等高附加值化学品，是实现“碳中和”目标的一种有效途径。 (1)已知下列反应的热化学方程式： Ⅰ.2CO2(g)+2H2O(g)⇌2C2H4(g)+3O2(g)　K1　ΔH1=+1323kJ/mol Ⅱ.CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)　K2　ΔH2=+41kJ/mol Ⅲ.C2H4(g)+H2O(g)⇌C2H5OH(g)　K3　ΔH3=-45.5kJ/mol 反应2CO(g)+5H2O(g)⇌2C2H5OH(g)+3O2(g)+2H2(g)的 ，平衡常数K= (用和表示)。 (2)将5mol和20mol通入起始压强为p的某恒容密闭容器中发生反应Ⅳ：CO2(g)+4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g)　K4　ΔH4=-165kJ/mol(主反应)和反应Ⅱ(副反应)，平衡时容器中含碳物质的物质的量随温度的变化如图1所示。 ①为了提高的产率，理论上应采用的措施是 (填“低”或“高”，后同)温 压。 ②800K时，反应Ⅱ的平衡常数 (用平衡分压代替物质的量浓度计算，保留两位有效数字)。 ③500K时，若只发生反应Ⅳ，下列说法能判断反应达到平衡状态的是 (填标号)。 A．消耗1mol的同时生成2mol B．混合气体的平均相对分子质量保持不变 C．的体积分数不再变化 D．体系的温度不再发生变化 (3)我国科学家提出了一种用双催化剂协同催化合成的路径。先利用催化剂将转化为*CO(*表示吸附态)和游离态的CO，再经过一系列的反应形成，该过程能量与反应进程的关系如图2所示。 ①该过程的决速步骤是 (用“→”表示含碳物质间的转化)。 ②游离态CO的自由能 (填“大于”或“小于”) *CO的自由能。 12．（2024·全国·模拟预测）673K时，向一恒容密闭容器中充入H2(g)，并加入足量I2(s)，发生如下反应。 ①   ②   该温度下，反应②可以非常迅速地达到平衡，该容器内的总压p随反应时间t的变化如表所示。 t/s 0 20000 40000 80000 90000 ∞ p/kPa 170.7 171.9 173.1 175.3 175.9 176.0 回答下列问题： (1)反应   (2)达到平衡后，若将体系降温至500K，体系中固体碘质量 (填“增大”、“减小”或“不变”)，主要原因为 。 (3)针对氢气与碘蒸气的反应提出了如下机理。 第一步：  快速平衡 第二步：  慢步骤 据此分析，第一步为 (填“吸热”或“放热”)过程，主要原因为 。总反应速率主要由 (填“第一步”或“第二步”)反应速率决定。 (4)研究表明，时，的反应速率，时，体系中的 ， (计算结果均保留两位有效数字)。 13．（2024·广西贵港·模拟预测）“碳达峰·碳中和”是我国社会发展重大战略之一，还原是实现“双碳”经济的有效途径之一，相关的主要反应有： 反应1：   反应2：   请回答下列问题： (1)  ，该反应正反应的活化能 (填“大于”“小于”或“等于”)。 (2)恒压、时，和按物质的量之比投料，反应经如下流程(主要产物已标出)可实现的高效转化。 ①该流程的总反应中还原需吸收的能量为 。 ②过程平衡后通入，一段时间内的物质的量 (填“增大”“减小”或“不变”)。 (3)将与在恒容密闭容器中反应制取和时，发生反应1和反应，和的平衡转化率随温度变化的关系如图所示。 ①曲线 (填“”或“”)代表的平衡转化率。 ②计算时反应1的化学平衡常数 (计算结果保留两位小数)。 ③还原能力可衡量的转化效率，(同一时段内与的物质的量变化量之比)，从平衡移动的角度分析，随着温度升高，值逐渐减小直至近似等于1的可能原因是 。 ④催化剂可提高值，常压下和按物质的量之比投料，某一段时间内的转化率、值随温度变化如下表： 温度 480 500 520 550 转化率 7.9 11.5 20.2 34.8 2.6 2.4 2.1 1.8 下列说法正确的是 (填标号)。 A．值提高是由于催化剂选择性地提高反应2的速率 B．温度越低，含氢产物中占比越低 C．温度升高，的转化率增加，的转化率降低，值减小 D．改变催化剂可提高平衡时的值 14．（2024·安徽合肥·三模）催化加氢有利于实现碳的循环利用，在催化剂的作用下可发生如下反应： ①； ②； ③。 回答下列问题： (1)已知相关化学键键能如表所示： 化学键 键能 a b c d e 根据表中键能数据计算出 (用字母表示)。 (2)已知反应③的速率方程为、，其中、分别为正、逆反应的速率常数。 ①如图所示(表示速率常数的对数，表示温度的倒数)、、、四条斜线中有两条分别表示、随的变化关系曲线，其中能表示随变化关系的是斜线 (填图中字母)。 ②下列措施能使速率常数减小的是 (填选项字母)。 A．减小压强        B．减小温度        C．减小的浓度        D．更换成负催化剂 (3)在恒温恒容有某催化剂的密闭容器中充入和，发生上述三个反应。该温度下反应均达平衡时，测得为、为、为，则的选择性为 (选择性=)；反应②的平衡常数为 (列出计算式即可)。 (4)若测得上述三个反应在不同温度下的平衡转化率和甲醇的选择性如图所示： 通过图示分析，更适合生产甲醇的温度为 (填选项字母)。 A．400℃        B．600℃        C．800℃        D．1000℃ 高于800℃时，转化率增大的主要原因是 。 15．（2024·山东·模拟预测）甲烷和二氧化碳均是温室气体，综合利用甲烷和二氧化碳是科学家研究的热点话题。 (1)甲烷可以处理二氧化硫气体，热化学方程式为。已知：的燃烧热，  ，甲烷的燃烧热 。 (2)一定温度下，在某恒容密闭容器中甲烷和二氧化硫发生反应：，部分物质的物质的量随时间的变化如图所示： ①点的（逆） 点的（正）（填“大于”或“小于"）。 ②时可能改变的条件是 （填字母）。 A．降低温度    B．使用高效催化剂    C．减小压强    D．充入甲烷 (3)二氧化碳甲烷化反应是有效利用二氧化碳的途径。在密闭容器中发生反应： a.   b.   ①甲烷化在热力学上具有很大的优势，理由是 。 ②有学者提出在催化剂上的加氢反应机理，他们认为催化剂中存在氧空位是表面碳物种形成的必要条件，并且碳物种可与载体上的氧空位直接作用形成活性中间体，进一步加氢生成和。 氧空位越多越有利于发生的反应为 。 ③一定催化剂条件下，将和按照体积比混合，总物质的量是，在某密闭容器中发生反应、，测得相同时间内二氧化碳的转化率、产物的选择性随温度的变化如图1、2所示： 以前二氧化碳的转化率升高的原因是 。 ，反应、均达到平衡状态，反应的化学平衡常数 （结果不必化简）。 16．（2024·河北沧州·三模）氯萘是无色挥发性油状液体，不溶于水，易溶于四氯化碳、苯，用于制萘酚，用于生产染料、木材防腐剂、杀菌剂、特种清洁剂等。 (1)①氯萘与的混合气体在催化作用下涉及到的反应及反应热如下图图1所示，该转化过程中， ，(用含、、的代数式表示)。 ②相同时间内，仅催化剂不同条件下进行反应①，生成物的体积分数如下图图2所示，生成物的体积分数不同的原因是 。 (2)图1中反应①、②、③、④的平衡常数与温度的关系如下图图3所示。 ①图3中Ⅲ、Ⅳ分别对应反应①、③，则 对应反应④。在其他条件不变时，增大压强反应④的平衡常数 (填“增大”“减小”或“不变”)。 ②在一定条件下，反应④的速率方程()()；()，达到平衡时，，该条件下，某时刻时，、、的浓度分别为、、，则该时刻时，该反应的 (填“”“”或“”)。若降低温度，、均 (填“增大”“减小”或“不变”)，且变化的倍数 (填“大于”“小于”或“等于”)。 ③在一定的温度和压强下，和发生反应②，下列图像正确且能说明在t时刻该反应达到平衡状态的是 。 (3)在恒温密闭容器中充入和，仅发生反应①和反应③，在不同温度下达到平衡时，氯萘的总转化率和的选择性与温度的关系如下图所示，若达到平衡时总压为，则该条件下反应③的平衡常数 。D、E、F三点对应的温度下， 点时的含量最大。 17．（2024·江西·三模）乙醇被广泛应用于能源、化工、食品等领域，工业上可用以下两种方法制备乙醇。 I．。一定条件下，在一密闭容器中充入和发生该反应，如图表示不同压强下的平衡转化率与温度的关系。回答下列问题。 (1)活化能(正) (逆)（填“>”或“<”）。 (2)若在恒容绝热的容器中发生该反应，下列情况下反应一定达到平衡状态的是__________（填序号）。 A．容器内和体积比不再改变 B．容器内气体密度不再改变 C．容器内温度不再发生改变 D．断开键与断开键的数目之比为 Ⅱ．乙酸甲酯（）催化加氢制取乙醇。包括以下主要反应： ①    ②   (3)已知的燃烧热分别为，，，， 。 (4)其他条件相同，将乙酸甲酯与氢气按一定流速通过固体催化剂表面，乙酸甲酯的转化率随氢酯比（）的关系如图所示。已知固体催化剂作用下的反应速率与催化剂表面各反应物的吸附率有关。氢酯比为8附近，乙酸甲酯的转化率存在最大值的原因是 。 (5)时在密闭容器内通入和，初始压强为，发生反应①和②，达到平衡时体系压强变成且的分压为分压的5倍，反应①的平衡常数 。 (6)研究发现，在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸，可使电池持续大电流放电，工作原理如图。 ①负极的电极反应式为 。 ②当向正极通入且全部被消耗时，理论上正负极溶液质量变化的绝对值之差为 g（保留两位小数）。 18．（2024·湖北·二模）近日，科学家开发新型催化剂实现对C4馏分中2-丁烯的气相选择性氧化，反应原理如下： 反应l： 反应2： (1)的空间构型为 。 (2)在特定温度下，由稳定态单质生成lmol化合物的焓变叫该物质在此温度下的标准生成焓()。稳定态单质的标准生成焓为0kJ/mol，下表为几种化合物在298K的标准生成焓数据： 物质 a b c d kJ/mol。 (3)某温度下，向恒压密闭容器中充入和，发生上述反应1和反应2，测得平衡体系中的体积分数与起始投料比的关系如下图所示，体积分数最大值小于50%的原因是 。 (4)已知：阿伦尼乌斯经验公式为(R、C为常数，T为热力学温度，k为速率常数，为活化能)。测得反应1在不同条件下，Rlnk与温度的倒数关系如图所示，在a条件下，该反应的活化能 kJ/mol，当改变外界条件时，实验数据如图中的曲线b所示，则实验改变的外界条件可能是 。 (5)在反应器中充入1mol2-丁烯和，发生上述反应，测得2-丁烯的平衡转化率与温度、压强的关系如上图所示，X点时丁酮的选择性为，是以物质的量分数表示的平衡常数，则反应2在Y点的物质的量分数平衡常数 (用分数表示)。 [已知：的选择性] (6)以熔融碳酸盐(如)为电解质，丁烯()/空气燃料电池的能量转化率较高。电池总反应为，则负极的电极方程式为 。 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) -90.4 低温 (2) BD 0.105 (3)b (4) 增大，与CO反应的变多，与反应的变少，所以降低，增大，更有利于反应③的正向进行，产生变多，所以升高 0.35 (5) 【详解】（1）由盖斯定律可知，；反应③是气体体积减小的放热反应，当时反应能自发进行，则该反应自发进行的条件是低温； （2）i．A．原料气、与物质的量浓度之比1：3投料时，已知初始，则初始，根据H元素守恒，反应过程中，故A错误； B．反应①是气体体积变化的反应，容器的压强不再变化时，①达到平衡，则H2O的浓度不再变化，说明反应②也达到平衡，故B正确； C．加入反应①的催化剂，反应①的平衡不会发生移动，不可提高平衡时甲醇的选择性，故C错误； D．降低反应温度，正逆反应速率都要减小，即反应①②的正、逆反应的速率都减小，故D正确； 答案为BD； ii．根据已知条件列出“三段式” 甲醇的选择性为，平街转化率为，解得，，则平街压强为，该条件下反应②； （3）由于，随着温度的升高，降低，所以表示的是曲线b；表示的是曲线c，反应①、③均为热反应，反应②为吸热反应，温度升高，反应①、③逆向移动，反应②正向移动，CO的选择性变大，线c随温度的升高而升高； （4）增大，与CO反应的变多，与反应的变少，所以降低；增大，更有利于反应③的正向进行，产生定多。所以γ升高；初始3mol和1mol，，；平衡状态时，所以，，根据硕元素守恒，，所以； （5）给铅酸蓄电池充电时，普鲁士白为正极，连接铅酸蓄电池的电极，负极为嵌钠硬碳，电极及应式为。 2．(1)难挥发性 (2) ，该反应正向气体分子总数减小，同温时，条件下转化率高于，故，x、y点转化率相同，此时压强对容积的影响大于温度对容积的影响 (3) 反应iii生成，将氧化成，更易转化成 (4)中存在氮氮三键，键能高，断键时需要较大的能量，故人工固氮是高能耗的过程 【详解】（1）浓硫酸难挥发，产物为气体，有利于复分解反应进行，体现了浓硫酸的难挥发性和酸性。 （2）①第I步反应为氨气的催化氧化，化学方程式为； ②，该反应正向气体分子总数减小，同温时，条件下转化率高于，故，根据，x、y点转化率相同，则n相同，此时压强对容积的影响大于温度对容积的影响，故y点的容器容积小于x点的容器容积。 （3）①由电极a上的物质转化可知，氮元素化合价升高，发生氧化反应，电极a为阳极，电极反应式为； ②反应iii生成，将氧化成，更易转化成。 （4）中存在氮氮三键，键能高，断键时需要较大的能量，故人工固氮是高能耗的过程。 3．(1) (2) 1.2 60 135 (3) n>m>p a、b点都未达到平衡，b点温度高，b点的速率快，消耗的量多，因此转化率大 【详解】（1）活化能越大反应速率越慢，而慢反应决定总反应速率的快慢。由图可知该反应过程中的决速步骤为：；由图可知相对能量为0，生成物的相对能量和为-0.16，则反应； （2）设起始时为amol，水蒸气为bmol，20min时，的转化为60%，列三段式得： 根据压强之比等于气体物质的量之比得：，1.5a=b；20min时氢气的分压为：；； 平衡时的转化为75%，列三段式得： 平衡时总气体物质的量为：；=60； 平衡常数==135； （3）相同条件下，乙苯得转化率n>m>p，可知催化剂(n、m、p)的催化活性由高到低的顺序为n>m>p；根据催化剂只影响反应速率不影响转化率，则c点时反应达到平衡状态，a、b点都未达到平衡，b点温度高，b点的速率快，消耗的量多，因此转化率大。 4．(1)低温 (2) CD 温度升高反应I左移，温度升高反应II右移，且对体积分数的影响程度接近 (3) (4) 浓度继续增加，会造成催化剂表面的吸附率下降 【详解】（1）由盖斯定律可知，反应I=反应II+反应III，，如果使反应自发进行，则G=H-TS小于0，由题干可知，反应Ⅰ的小于0，S小于0，所以T应该是低温。 （2）①A．反应1和反应3为放热反应，升温时甲醇的物质的量分数应减小，反应2为吸热反应，升温时CO的物质的量分数应变大，按投料比充入H2和CO2，导致水蒸气减小幅度小于甲醇，所以X代表CO，Y代表甲醇，Z代表水，故A错误； B．增大的的比值，H2的平衡转化率应该减小，故B错误； C．，气体质量不变，体积变化，密度是个变化量，混合气体的密度不再改变时，说明反应已达到平衡状态，故C正确； D．平衡常数K=，通过图像可以得到，分子小于分母，K<1，故D正确； 故答案为：CD； ②根据方程式可知，反应Ⅰ消耗CO2，反应Ⅱ逆向生成CO2，最终CO2的物质的量的分数与上下两个反应进行的程度有关，反应Ⅰ放热，反应Ⅱ吸热，温度变化时，2个反应移动方向相反，导致体系中的CO2物质的量分数受温度的影响不大；答案：温度升高反应Ⅰ左移，温度升高反应Ⅱ右移，且对CO2体积分数的影响程度接近。 （3）一定温度下，密闭容器，充入1 mol CO2(g)和3mol H2(g)，起始时容器内气体的总压强为16pkPa，平衡时CH3OH(g)的体积分数为30%，假设CO2(g)变化量为X， 则平衡时CH3OH(g)物质的量X，总物质的量4-2X，=30%，得到，X=0.75，总物质的量为2.5mol，根据PV=nRT，得平衡时总压强为10p kPa，H2O压强3pkPa，CH3OH压强3pkPa，CO2压强1pkPa和 H2压强3pkPa（分压=总压×物质的量分数），得Kp=。 （4） H2浓度的适度增加，会提高催化剂表面H2的浓度，浓度过大会影响CO2的吸附效果，所以H2浓度的增加，CO2的平衡转换率增大；H2浓度继续增加，会造成催化剂表面CO2的吸附率下降；由题可知，反应Ⅱ为慢反应，即所需活化能较大，反应Ⅱ为快反应，即所需活化能较小，可以得到所示图像：。 5．(1) (2) 0.04 AC (3) 升高温度 温度升高，反应的平衡常数减小，平衡逆向移动，反应的平衡常数增大，但反应的与温度关系曲线的斜率大于和的，所以升高温度有利于提高主反应的转化率 (4)CD (5) 900 【详解】（1）根据和的燃烧热分别为、和可得： ①， ②， ③；结合盖斯定律，反应①-2×②-2×③可得：，。 （2）根据图示，内。根据图示，前，化学反应达到平衡状态，时氢气减少，产物甲醇增加； A．充入氢气，氢气的物质的量会增加，故A不符； B．充入CO，平衡正移，氢气减少，产物甲醇增加，B正确； C．通入惰性气体，平衡不移动，氢气与甲醇的量不变，C不符； 选AC。 （3）升高温度，反应的平衡常数减小，平衡逆向移动；反应的平衡常数增大，但反应的与温度关系曲线的斜率大于和的，所以升高温度有利于提高主反应的转化率。 （4）A．和的转化率相等，不能说明该反应达到平衡状态，A错误； B．，未说明反应速率表示的方向，不能说明该反应达到平衡状态，B错误； C．随反应进行，的体积分数减小，当保持的体积分数不变，则该反应达到平衡状态，C正确； D．该反应为吸热反应，随反应进行，体系的温度降低，当温度不再变化，则说明该反应达到平衡状态，D正确； 答案选CD。 （5）①根据图像变化，温度升高到900℃后，甲烷和二氧化碳的转化率几乎相等，且积碳率很低，说明几乎只发生甲烷干重整主反应，因此最佳温度为900℃。 ②设反应、反应中二氧化碳的物质的量变化量为，根据三段式分析： ， ， 达平衡后，测得容器中的浓度为，即；的转化率为，即，解得：。平衡时，的物质的量为：，平衡总压强为。则此时反应的压强平衡常数。 6．(1)4H2(g)+CO2(g)=CH4(g)+2H2O(g) △H=—166kJ/mol (2) BC 625 > (3) ＜ p1＞p2＞p3 【详解】（1）由题意可得如下热化学方程式：①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g) +2H2O(l) △H=—890kJ/mol、②H2(g)+O2(g)= H2O(l) △H=—286kJ/mol、③H2O(l)= H2O(g) △H=+44kJ/mol，由盖斯定律可知，反应②×4—①+③×2得到反应4H2(g)+CO2(g)=CH4(g)+2H2O(g)，则反应△H=(—286kJ/mol)×4—(—890kJ/mol)+( +44kJ/mol)×2=—166kJ/mol，反应的热化学方程式为4H2(g)+CO2(g)=CH4(g)+2H2O(g) △H=—166kJ/mol，故答案为：4H2(g)+CO2(g)=CH4(g)+2H2O(g) △H=—166kJ/mol； （2）①A．不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，故错误； B．该反应是气体体积减小的反应，反应中容器内压强减小，则容器内压强保持一定说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡，故正确； C．由质量守恒定律可知，反应前后气体的质量相等，该反应是气体体积减小的反应，反应中体平均相对分子质量增大，则气体平均相对分子质量一定说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡，故正确； D．由质量守恒定律可知，反应前后气体的质量相等，在恒容密闭容器中混合气体的密度始终不变，则混合气体的密度保持一定不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，故错误； 故选BC； ②由题给数据可建立如下三段式： 由三段式数据可知，反应的平衡常数K==625，故答案为：625； ③温度不变，往②平衡状态中再加入二氧化碳、氢气、甲烷和水蒸气各0.2mol，反应的浓度熵Qc==＜625，则反应向正反应方向进行，正反应速率大于逆反应速率，故答案为：＞； （3）①由图可知，压强一定时，温度升高，二氧化碳的转化率减小，说明平衡向逆反应方向移动，该反应为焓变小于0的放热反应，故答案为：＜； ②该反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向进行，二氧化碳的转化率增大，由图可知，温度相同时，p1、p2、p3条件下，二氧化碳的转化率依次减小，则压强的大小顺序为p1＞p2＞p3，故答案为：p1＞p2＞p3。 7．(1) (2) 催化剂Y 使用催化剂Y时，反应Ⅰ的平衡转化率远高于反应Ⅱ (3)AC (4) < 反应Ⅰ、反应Ⅱ均为气体体积增大的反应，增大压强，平衡均向逆反应方向移动，压强越大，乙烷的转化率越小 2 0.57 【详解】（1）由题干信息可知，反应Ⅰ：  ，反应Ⅱ：  ，则2反应Ⅰ-反应Ⅱ可得反应，由盖斯定律可知H3=2H1-H2，故答案为：2H1-H2； （2）由题干表中数据可知，使用催化剂Y时，反应Ⅰ平衡转化率远高于反应Ⅱ，故选择催化剂Y，故答案为：催化剂Y；使用催化剂Y时，反应Ⅰ平衡转化率远高于反应Ⅱ； （3）A．因为反应Ⅰ和反应Ⅱ同时发生，故不能说明体系达到平衡状态，A错误； B．反应体系的平衡常数不变说明体系温度不变，在绝热环境下可说明体系达到平衡状态，B正确； C．反应Ⅰ和反应Ⅱ中反应物与生成物都是气态，恒容条件下容器内气体的密度不变不能说明体系达到平衡状态，C错误； D．反应Ⅰ与反应Ⅱ中均为气体分子数改变的反应，容器内气体的平均相对分子质量不变可说明体系达到平衡状态，D正确； 故答案为：AC； （4）①反应Ⅰ、反应Ⅱ均为气体体积增大的反应，增大压强，平衡均向逆反应方向移动，压强越大，乙烷的转化率越小，P2条件下乙烷的平衡转化率更小，故压强P2更大，故答案为：＜；反应Ⅰ、反应Ⅱ均为气体体积增大的反应，增大压强，平衡均向逆反应方向移动，压强越大，乙烷的转化率越小； ②压强为P1、温度为T K时，乙烷的平衡转化率为50%，乙烯的选择性为80%，由此可列三段式(单位为mol)：，，平衡时混合气体中，，故答案为：2； ③M点对应压强为p1、温度为T K，由②分析可知此时反应I的平衡常数为，故答案为：0.57。 8．(1) 掺入水蒸气相当于减小压强，使得平衡正向移动，增大乙苯的转化率 (2) 减小 适当降低温度、增加压强、分离出乙烯等 (3) 【详解】（1）①反应的焓变等于反应物键能和减去生成物键能和，结合物质结构中相同部分可知，； ②保持体系的压强为常压，掺入水蒸气相当于减小压强，使得平衡正向移动，增大乙苯的转化率； ③设起始加入的乙苯为1mol，水蒸气为9mol，由图可知，平衡时乙苯的转化率为60%，则反应乙苯0.6mol，生成苯乙烯、氢气均为0.6mol，平衡时气体总的物质的量为10.6mol，乙苯的物质的量分数为，苯乙烯、氢气的物质的量分数均为，则 kPa； （2）①反应为放热，升高温度，平衡逆向移动，二氧化碳、氢气浓度增大，乙烯、水浓度减小，结合反应方程式中物质系数可知，图中曲线b、m分别表示、浓度。 ②反应为放热，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数K减小； 平恒时二氧化碳、水浓度均为mol/L，则乙烯为0.25mol/L，恒容条件下，按投料，投料比等于系数比，则两者转化率相同，平衡时氢气为3mol/L，；适当降低温度、增加压强、分离出乙烯等都可以促进平衡正向移动，提高乙烯平衡产率； （3） ①过渡态物质的总能量与反应物总能量的差值为活化能，活化能越小反应越快，活化能越大反应越慢，结合图可知，动力学产物结构简式为。 ②在0~20min内，反应体系中1，4-加成产物的物质的量分数90%，1，4-加成产物的物质的量2mol×90%=1.8mol，则v（1，4-加成产物）。 9．(1)② (2)增加氢分压会增加吸附H的活性位点比例，从而降低了的吸附与解离速率 (3) -1 (4) 电子盐具有强还原性，易被氧化 (5) 乙 H会和电子盐中的电子反应生成，不占据活性位点；决速步发生改变 【详解】（1）氮气的键能大，氮氮三键稳固，因此氮气的吸附分解反应活化能高，速率慢，是合成氨反应的决速步，即②，故答案为：②。 （2）一定条件下，增加氢气分压会使合成氨速率降低，说明能参与反应的氮气减少，因为增加氢分压会增加吸附H的活性位点比例，从而降低了的吸附与解离速率，导致合成氨速率降低，故答案为：增加氢分压会增加吸附H的活性位点比例，从而降低了的吸附与解离速率。 （3）一定条件下，合成氨速率方程为[已知：v与成正比]。忽略(x=0～3)对吸附位点的占据，利用气体竞争吸附模型(、H均在相同活性位点被吸附)近似估计值。     []    快平衡     []    快平衡 (*)为总活性位点数目，N(A*)为吸附物种A的活性位点数目，N(*)为未吸附物种的活性位点数目，定义吸附率。化简后可得，，当时，由于、H均在相同活性位点被吸附，说明吸附H的活性位点比例极大，导致，几乎接近于1，而题干说明v与成正比，那么与则为反比，因此可知合成氨速率方程为中，故答案为：；-1。 （4）将置于真空环境在700℃与Ca反应可制备得“电子盐”，由于单质钙的失的电子进入到电子盐的结构中，根据氧化还原反应配平的方法，反应为：，电子盐中的电子易失去，因此选取真空环境的目的是：电子盐具有强还原性，易被氧化，故答案为：；电子盐具有强还原性，易被氧化。 （5）催化剂降低反应活化能，根据该催化剂合成氨速率方程可知，氮的断键所需能量越小反应越快，因此催化历程的是乙；该催化剂不会出现“氢中毒”现象的原因为：H会和电子盐中的电子反应生成，不占据活性位点；决速步发生改变，故答案为：乙；H会和电子盐中的电子反应生成，不占据活性位点；决速步发生改变。 10．(1) 高温 (2)BC (3) 950℃~1100℃时，反应Ⅰ占主导，速率增幅大，生成多；1100℃~1150℃时反应Ⅱ占主导，速率增幅大，消耗多 20% 减小 【详解】（1）反应Ⅲ=反应Ⅰ+反应Ⅱ，根据盖斯定律可知，； ，时，反应可以自发进行，该反应，，可知高温能自发进行； （2）A．容器体积越小，压强越大，反应速率越大，达平衡所需时间越短，故a、b点为平衡点，c点为非平衡点，a、b点的Q=K，A选项错误； B．容器体积越小，压强越大，反应速率越大，故正反应速率a>c，B选项正确； C．a点为平衡点，故a点所示条件下满足v正(H2S)=2v逆(S2)，C选项正确； D．在a点再通入H2S，平衡后H2S的转化率将减小，D选项错误； 故答案选BC； （3）在恒压100kPa下按组成n(H2S):n(CH4):n(Ar)=1:1:4.7通入混合气体，由图甲知，1050℃时，CS2的体积分数为0.1%，S2体积分数为1.6%，列三段式如下： n总=1-2x-2y+1-y-z+y+z+2x+2y+4z+x-y+4.7=6.7+x-y+4z，CS2的体积分数=， S2的体积分数=，由H2体积分数=可知，H2体积分数=2×S2的体积分数＋4×CS2的体积分数=3.6%； 950℃~1100℃时，反应Ⅰ占主导，速率增幅大，生成S2(g)多；1100℃~1150℃时反应Ⅱ占主导，速率增幅大，消耗S2(g)多，故在950℃~1150℃范围内，其他条件不变，随着温度升高，S2(g)的体积分数先增大而后减小； T1℃时，H2S的转化率为32%，S2的收率为4%，设起始投料H2S为1mol，则反应的H2S为0.32mol，S2和CS2中总的S原子为0.32mol，S2中的S原子为0.04mol，则CS2中S原子为0.28mol，CS2中C原子为0.14mol，则消耗的CH4为0.14mol，H2中总的H原子为0.32mol×2＋0.14×4=1.2mol，则H2的收率为； 保持恒压100kPa和投料比n(H2S):n(CH4)=1:1不变，不通入Ar，容器的体积减小，则平衡向左进行，相同温度下H2S转化率减小； T1℃时，H2S的转化率为32%，S2的收率为4%，设起始投料H2S为1mol，则反应的H2S为0.32mol，剩余的H2S为0.68mol，S2和CS2中总的S原子为0.32mol，S2中的S原子为0.0128mol，S2为0.0064mol，约为0.006mol，则CS2中S原子为0.3072mol，CS2为0.1536mol，CS2中C原子为0.1536mol，则消耗的CH4为0.1536mol，剩余的CH4为0.8464mol，H2中总的H原子为0.32mol×2＋0.1536×4=1.2544mol，H2为0.6272mol，约为0.6mol，体系总的物质的量为7mol，反应Ⅰ的相对压力平衡常数为。 11．(1) +1150 kJ/mol (2) 低 高 BCD (3) 大于 【详解】（1）根据盖斯定律可知，该反应可由Ⅰ-2Ⅱ+2Ⅲ得到，ΔH1-2ΔH2+2ΔH3=+1323kJ/mol-2×(+41kJ/mol)+2×(-45.5kJ/mol)=+1150 kJ/mol；平衡常数K=； （2）①主反应为放热反应，且正向气体分子数减少，降低温度、增大压强有利于平衡正向移动，可提高的产率； ②开始阶段以主反应为主，CH4的物质的量增加，温度超过1050℃时，主反应逆向移动，副反应正向移动趋势占优势，则CH4的物质的量减少，因此丙代表CH4的物质的量，则乙代表CO，800℃时n(CO2)=3.8mol；n(CH4)=1.0mol；n(CO)=0.2mol；根据O原子守恒可得n(H2O)=(2×5-2×3.8-0.2)mol=2.2mol；根据H原子守恒可得n(H2)=(20-2×1-2.2) mol=15.8mol；总气体物质的量为23mol，反应Ⅱ的平衡常数； ③A．消耗1mol的同时生成2mol，均表示正反应速率，不能说明正反应速率等于逆反应速率，不能判断平衡状态，故A错误； B．反应前后气体分子数减少，混合气体的总质量不变，则混合气体的平均相对分子质量增加，当混合气体的平均相对分子质量保持不变时反应达到平衡状态，故B正确； C．的体积分数不再变化，说明各组分的浓度不变，反应达到平衡状态，故C正确； D．该反应为放热反应，反应过程中体系内温度逐渐升高，当反应达到平衡状态时，体系的温度不再发生变化，故D正确； （3）①活化能越大，反应速率越慢，慢反应决定总反应速率快慢，由图可知为决速步骤； ②由图可知游离态CO的自由能大于*CO的自由能。 12．(1) (2) 增大 反应①和②均往逆向移动，I2固体的量增大 (3) 吸热 断开化学键，吸收能量 第二步 (4) 9.2kPa 【详解】（1）根据盖斯定律，反应， （2）达到平衡后，若将体系降温至500K，体系中固体碘质量，反应①和②均往逆向移动，I2固体的量增大； （3）根据，，则 氢气与碘蒸气的反应的总反应为放热反应，其中第一步： 为快速平衡，第一步为断开化学键的过程，是吸热的过程，第二步：为慢反应，则第一步的活化能较小，第二部活化能较大，总反应速率主要由第二步反应速率决定。 （4）下，反应②可以非常迅速地达到平衡，Kp=p(I2)=120.0kPa；体系总压p总=p(I2)+p(H2)+p(HI)，则起始p(H2)=170.7kPa-120.0kPa=50.7kPa，时p总=175.3 kPa，，50.7+x=175.3-120=55.3，解得x=4.6，p(H2)=50.7kPa-4.6kPa=46.1kPa，2×4.6kPa=9.2kPa；=。 13．(1)大于 (2) 增大 (3) 4.26 随着温度升高，反应1平衡正向移动的程度大于反应2平衡正向移动的程度，值逐渐减小，以上反应1进行的程度远大于反应2，而反应1中、相等，所以值近似等于1 A 【详解】（1）由盖斯定律得  ，正反应逆反应，正反应逆反应，逆反应，则正反应； （2）①流程总反应为  ，则还原需吸收能量。②通入，分解平衡正移，导致增大，促进还原平衡正移，故过程ii平衡后通入，测得一段时间内的物质的量增大； （3）①若只发生反应1，则和的平衡转化率相等，现同时发生反应1和反应2，则，故同一温度下平衡转化率较大的为，曲线a代表CO2的平衡转化率。 ②时，甲烷的平衡转化率为，说明甲烷减少了，二氧化碳的平衡转化率为，说明二氧化碳减少了，参与反应1的二氧化碳为，参与反应2的二氧化碳为，则反应1中生成，生成，二氧化碳参与反应2消耗，生成水蒸气，生成，平衡时，整个体系中为，为，为，为，为，故时反应1的化学平衡常数。 ③随着温度升高，反应1平衡正向移动的程度大于反应2平衡正向移动的程度，值逐渐减小，以上反应1进行的程度远大于反应2，而反应1中、相等，所以值近似等于1。 ④催化剂可提高值，说明催化剂选择性地提高反应2的速率，A项正确；温度越低，值越大，说明反应2进行的程度越大，含氢产物中占比越高，B项错误；温度升高，反应1和反应2平衡正移，转化率增加，转化率增大，值减小，C项错误；催化剂对化学平衡无影响，改变催化剂不能提高平衡时的值，D项错误。 14．(1)2b+3c−(3e+a+3d) (2) d BD (3) 62.5% (4) A 反应①和反应②为放热反应，温度高于800℃，平衡逆向移动，反应③为吸热反应，温度高于800℃平衡正向移动且程度更大 【详解】（1）根反应的焓变等于反应物键能和减去生成物的键能和，据表中数据可计算出； （2）①反应③为吸热反应，随温度的升高，正、逆反应速率都增大，、都增大，随温度的升高平衡正向移动，增大的倍数大于增大的倍数，故能表示随变化关系的是斜线d； ②速率常数k只与活化能和温度有关，负催化剂能增大反应的活化能使速率常数减小，降温也能使速率常数减小，故选B、D项； （3）由反应①、②、③的化学计量数可知，消耗的二氧化碳的物质的量分别为1mol、0.4mol、0.2mol，而平衡时甲醇的物质的量为1mol，所以甲醇的选择性为； 列三段式： 所以反应②的平衡常数； （4）由选择性的定义可知，选择性越好，说明该物质的产率越高，由图可知400℃二氧化碳的转化率为60%、甲醇的选择性为50%，600℃二氧化碳的转化率为30%、甲醇的选择性为75%，800℃二氧化碳的转化率为20%、甲醇的选择性为60%，1000℃二氧化碳的转化率为40%、甲醇的选择性为25%，因为400℃的二氧化碳的转化率与甲醇的选择性之积最大，所以更适合生产甲醇的温度为400℃，故选A项； 反应①和反应②为放热反应，温度高于800℃，平衡逆向移动，反应③为吸热反应，温度高于800℃平衡正向移动且程度更大，所以二氧化碳的平衡转化率增大。 15．(1) (2) 小于 (3) 反应放热且放出的热量较多 以前反应没有达到平衡，升高温度，化学反应速率增大，一定时间内二氧化碳的转化率升高 【详解】（1）由已知条件可知，①  ，②  ，③  ，根据盖斯定律②+①2-③2可得，表示甲烷燃烧热的热化学方程式是  ； （2）①点的逆反应速率小于点的逆反应速率，点的正逆反应速率相等，因此点的逆反应速率小于点的正反应速率； ②时，改变的条件使化学反应速率提高，可能改变的条件是使用高效催化剂或升高温度，改变条件的瞬间各物质的量没有变化，故不是充入甲烷气体； （3）①甲烷化在热力学上具有很大的优势，理由是反应放热且放出的热量较多； ②由反应历程分析，形成含碳微粒与氧空位的多少有关，氧空位越多形成的含碳微粒越多，容易形成甲烷，因此氧空位多主要发生反应：； ③以前，的选择性为0，主要发生甲烷化反应，以前没有达到平衡，升高温度，化学反应速率增大，一定时间内二氧化碳的转化率升高。和按照体积比混合，总物质的量是，则为，为，时，反应、均达到平衡状态，由图像数据分析，转化的物质的量是，的选择性是0.35，因此生成的物质的量是，的选择性是0.65，生成的物质的量是，因此生成的物质的量是，消耗氢气的物质的量是，剩余氢气的物质的量是，的化学平衡常数为。 16．(1) 该时间内，无、微米条件下反应未达到平衡状态，纳米条件下已达到或未达到平衡状态，加入催化剂使反应速率加快，纳米的表面积比微米的小，反应速率更快 (2) Ⅰ 不变 减小 小于 CD (3) D 【详解】（1）①反应①、②、③、④的之间的关系为反应①反应②反应③反应④，由盖斯定律可知得，反应； ②生成物的体积分数不同的原因是该时间内，无、微米条件下反应未达到平衡状态，纳米条件下已达到或未达到平衡状态，加入催化剂使反应速率加快，纳米的表面积比微米的小，反应速率更快。 （2）①反应①、④的之间的关系为反应①反应②反应③反应④，则反应①、②、③、④的平衡常数满足关系式，当温度为300K时，四个反应的平衡常数存在关系：，Ⅲ、Ⅳ分别对应反应①、③，(Ⅲ，反应①)(Ⅳ，反应③)，由此可知Ⅰ对应反应④。 温度不变平衡常数不变，因此，在其他条件不变时，增大压强反应④的平衡常数不变。 ②达到平衡时，()；即()()，因此平衡常数()()，当、、的浓度分别为、、时，该反应的浓度商()()，，则平衡正向移动，。温度降低，反应速率减小，因此若降低温度，、均减小。由图3可知，温度越高，平衡常数越小，说明反应正向放热逆向吸热，吸热方向随温度变化程度大。所以变化的倍数小于。 ③A．温度高，反应速率快，可缩短达到平衡的时间，A错误； B．()时，反应未达到平衡状态。平衡时，()，B错误； C．恒温恒压条件下，气体的密度是变量，因此当密度不随时间变化而改变时，说明反应达到平衡状态，C正确； D．恒温恒压条件下，气体的总质量不变，正向建立平衡的过程中，气体总物质的量逐渐减小，因此，混合气体的平均相对分子质量逐渐增大，当混合气体的平均相对分子质量不随时间变化而改变时，说明反应达到平衡状态，D正确。 （3） 反应①，反应③，在恒温密闭容器中冲入和，由图可知550K达到平衡时，氯萘的总转化率为60%，其中的选择性为20%，可知，平衡时的物质的量为，为，为；为，由此可知反应③的平衡常数。 473K时的物质的量为；513K时的物质的量为；490K时的物质的量为；因此。D点时的含量最大。 17．(1)< (2)AC (3)−72.4kJ/mol (4)氢酯比小于8，乙酸甲酯及H2均有较大的吸附率，增大氢酯比，H2的吸附率增大，使乙酸甲酯转化率增大（或增大氢酯比，平衡正向移动，乙酸甲酯转化率增大）；氢酯比大于8，大量的H2吸附在催化剂的表面，阻碍了催化剂吸附乙酸甲酯，导致乙酸甲酯的转化率减小 (5)0.006 (6) C2H5OH+3H2O−12e-=2CO2↑+12H+ 2.67 【详解】（1）根据图表可知，温度升高二氧化碳平衡转化率下降，平衡逆向移动，故逆反应放热，正反应吸热，ΔH=(正)-(逆)<0，活化能(正) <(逆)。 （2）A．密闭容器中充入4mol CO2和14mol H2发生该反应，容器内CO2和 H2体积比不再改变时，可以判断达到平衡，故A正确； B．恒容容器中，气体的密度不会改变，故B错误； C．绝热容器内，未达到平衡前，温度一直在变，当温度不变时达到了平衡，故C正确； D．断开C=O键与断开O—H键的数目之比为4∶7才说明反应速率相等，故D错误； 故选AC。 （3）燃烧热是1mol物质完全燃烧生成稳定产物的放热，通过盖斯定律，反应①可以由CH3COOCH3燃烧反应+H2燃烧反应×2-C2H5OH燃烧反应-CH3OH燃烧反应得到，故可以算出ΔH1=-1593.4 kJ/mol +(−285.8 kJ/mol)×2−(−1366.8 kJ/mol)−725.8 kJ/mol =−72.4kJ/mol。 （4）由题目提示，固体催化剂作用下的反应速率与催化剂表面各反应物的吸附率有关，故氢酯比小于8，乙酸甲酯及H2均有较大的吸附率，增大氢酯比，H2的吸附率增大，使乙酸甲酯转化率增大(或增大氢酯比，平衡正向移动，乙酸甲酯转化率增大)；氢酯比大于8，大量的H2吸附在催化剂的表面，阻碍了催化剂吸附乙酸甲酯，导致乙酸甲酯的转化率减小，故氢酯比为8附近，乙酸甲酯的转化率最大。 （5）由反应①和反应②知，压强减小是反应①造成，设反应①中CH3COOCH3反应a mol，列出三段式： ，解得a=0.4，设反应②中CH3COOCH3反应bmol，根据反应②的方式化学计量数，反应②中H2也反应b mol，根据达到平衡时H2的分压为CH3COOCH3分压的5倍，，解得b=0.2，则平衡时CH3OH、C2H5OH、H2、CH3COOCH3物质的量分别为0.4mol、2mol、0.4mol、0.6mol，气体总物质的量为3.6mol，反应①的平衡常数Kp=。 （6）①燃料电池，燃料通负极，故通入甲醇的一级为负极，失电子转化为CO2，负极反应为C2H5OH+3H2O−12e-=2CO2↑+12H+； ②1mol O2被消耗，转移电子4mol，根据正极电极反应式O2+4H++4e-=2H2O，正极溶液增加1mol O2和4mol H+，质量为32+4=36g；根据负极电极反应，转移12mol电子生成2mol CO2和12mol H+，氢离子通过质子交换膜进入正极区，减少质量88+12=100g，故转移4mol电子减少质量33.33g，理论上正负极溶液质量变化的绝对值之差为36g-33.33g=2.67g。 18．(1)直线形 (2)b—a—d (3)反应1和反应2的产物中N2的体积分数都为50%，可逆反应不可能完全反应，所以N2的体积分数一定小于50% (4) 25 使用更高效的催化剂 (5) (6)C4H8—24e—+12CO=16CO2+4H2O 【详解】（1）一氧化二氮和二氧化碳的原子个数都为3、价电子数都为16，互为等电子体，等电子体具有相同的空间构型，二氧化碳的空间构型为直线形，所以一氧化二氮的空间构型为直线形，故答案为：直线形； （2）由反应热与生成物的标准生成焓与生成物的标准生成焓的差值相等可得：ΔH1=bkJ/mol—(a+d) kJ/mol=(b—a—d) kJ/mol，故答案为：(b—a—d)； （3）由方程式可知，反应1和反应2的产物中氮气的体积分数都为50%，可逆反应不可能完全反应，反应达到平衡所得混合气体中含有未反应的生成物，所以氮气的体积分数一定小于50%，故答案为：反应1和反应2的产物中N2的体积分数都为50%，可逆反应不可能完全反应，所以N2的体积分数一定小于50%； （4）由图中数据可得：20.3×10—3=—4.2×10—3Ea+C、13.3×10—3=—4.5×10—3Ea+C，解联立方程可得Ea=25 kJ/mol；改变外界条件时，实验数据如图中的曲线b所示，斜率变小，活化能减小，则实验改变的外界条件可能是使用更高效的催化剂，故答案为：25、使用更高效的催化剂； （5）由图可知，X点2—丁烯的平衡转化率为50%，由丁酮的选择性为可知，设2—丁烯转化为丁酮的物质的量为amol、转化为乙醛的物质的量为bmol，由题意可建立如下三段式： 由丁酮的选择性为可得：=，由2—丁烯的平衡转化率为50%可得：×100%=50%，解得a=、b=，则反应的物质的量分数平衡常数Kx==，故答案为：； （6）由电池的总反应可知，通入丁烷的电极为燃料电池的负极，碳酸根离子作用下丁烷在负极失去电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为C4H8—24e—+12CO=16CO2+4H2O，故答案为：C4H8—24e—+12CO=16CO2+4H2O。 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 $$