2025届高三化学一轮复习 过关专题训练----化学反应原理综合题

2025届高三化学过关专题训练----化学反应原理综合题 1．（2025·山西大同·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。发生的反应有： ⅰ、 ⅱ、 ⅲ、 ⅳ、 (1) ； (填“高温”或“低温”)有利于反应ⅳ自发进行。 (2)在、初始投料的条件下，甲烷、二氧化碳重整制合成气的过程中各平衡组分的物质的量随温度的变化如图所示。 ①随温度的升高，平衡组分中积碳含量 (填“增大”或“减小”)。 ②630℃时，若起始投入、、、CO、各，此时反应ⅱ的 (填“>”、“=”或“<”)。 ③630℃时，反应的平衡常数 (写出计算式即可，不需要化简。是以分压表示的平衡常数，已知分压=总压×物质的量分数)。 (3)如图是二氧化碳固体(干冰)的晶胞模型，干冰晶体中，含有 mol晶胞结构单元，每个周围等距且紧邻的有 个。 2．（2024·贵州·高考真题）在无氧环境下，CH4经催化脱氢芳构化可以直接转化为高附加值的芳烃产品。一定温度下，CH4芳构化时同时存在如下反应： ⅰ． ⅱ． 回答下列问题： (1)反应ⅰ在1000K时 (选填“能”或“不能”)自发进行。 (2)已知25℃时有关物质的燃烧热数据如表，则反应ⅱ的 (用含的代数式表示)。 物质 (3)受反应ⅰ影响，随着反应进行，单位时间内甲烷转化率和芳烃产率逐渐降低，原因是 。 (4)对催化剂在不同的pH条件下进行处理，能够改变催化剂的活性。将催化剂在5种不同pH条件下处理后分别用于催化CH4芳构化，相同反应时间内测定相关数据如下表，其中最佳pH为 ，理由是 。 pH CH4平均转化率/% 芳烃平均产率/% 产物中积碳平均含量/% 2.4 9.60 5.35 40.75 4.0 9.80 4.60 45.85 7.0 9.25 4.05 46.80 10.0 10.45 6.45 33.10 12.0 9.95 4.10 49.45 (5)下，在某密闭容器中按充入气体，发生反应，平衡时与的分压比为4:1，则的平衡转化率为 ，平衡常数Kp= (用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压物质的量分数，列出计算式即可)。 (6)引入丙烷可促进甲烷芳构化制备苯和二甲苯，反应如下： (两个反应可视为同级数的平行反应) 对于同级数的平行反应有，其中v、k分别为反应速率和反应速率常数，Ea为反应活化能，A1、A2为定值，R为常数，T为温度，同一温度下是定值。已知，若要提高苯的产率，可采取的措施有 。 3．（2024·上海·高考真题）回答下列问题： (1)氟单质常温下能腐蚀等金属，但工业上却可用制容器储存，其原因是 。 是极强的氧化剂，用和可制备稀有气体离子化合物，六氟合铂氙的制备方式如图所示 (2)上述反应中的催化剂为_______。 A． B． C． D． (3)上述过程中属于氧化还原反应的是_______。 A．② B．③ C．④ D．⑤ (4)氟气通入氙(Xe)会产生三种氟化物气体。现将的和的同时通入的容器中，反应后，测得容器内共有气体，且三种氟化物的比例为，则内的速率 。 4．（2024·广东深圳·模拟预测）煤制天然气的关键步骤是从合成气中生产CH4.合成气转化为CH4的过程中涉及以下反应： I． Ⅱ． Ⅲ． (1)煤的综合利用途径主要有干馏、气化和液化，煤的干馏属于 变化(填“物理”或“化学”)。 (2)已知几种物质的燃烧热如下表： 物质 CO(g) H2(g) CH3OH(g) 燃烧热ΔH/(kJ·mol-1) -283.0 -285.8 -764.6 结合上述数据，可知△H3= kJ·mol-1。 (3)向添加了催化剂的管式反应器中以一定的气体流速通入合成气，，在一定温度下发生上述反应，在管式反应器的进、出口检测各成分的含量，并计算下列物理量： CO转化率： CH4选择性： ①对于反应I，下列说法正确的是 (填序号)。 A．混入N2能提高CO的平衡转化率 B．管式反应器的进、出口气体压强相同时，说明反应在反应器内已达平衡 C．在恒容密闭容器中反应达到平衡后，降低温度可使α(CO)增大 D．为了提高Y(CH4)，需要使α(CO)增大的同时抑制反应Ⅰ以外的化学反应 ②某次实验过程中测得如下数据： 物质 n/mol 1.00 0.87 0.02 0.01 此次实验中 (保留3位有效数字)，氢气的转化率α(H2)= 。 (4)利用太阳能电池在室温下能将CH4转化为CH3OH，工作原理如图所示： ①电池工作一段时间后，电解质溶液的pH变为10，此时溶液中 。 已知：H2CO3的， ②CH4转化为CH3OH的电极反应式为 。 5．（2024·四川成都·模拟预测）习近平总书记在党的二十大报告中指出“实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革”。其中研发的转化技术，减少的利用是缓解温室效应和解决能源问题的具体办法。请回答下列问题： (1)已知以、为原料合成的反应如下： 反应I： 反应Ⅱ： 反应Ⅲ： 根据已知信息，试计算= ，反应I在 (填“高温”“低温”或“任何温度”)可自发进行。 (2)一定温度和催化剂条件下，一定量的、和(已知不参与反应)在总压强为3.0MPa的密闭容器中进行上述反应，平衡时的转化率、和CO的选择性随温度的变化曲线如图所示。 注：的选择性：转化的中生成的百分比；CO的选择性：转化的中生成CO的百分比。 ①图中曲线b表示 (填“”“”或“CO”)的变化。 ②对于上述反应体系，下列说法正确的是 (填序号)。 A．增大初始投料比，有利于提高的转化率 B．体系达平衡后，若压缩容器的体积，则反应Ⅱ的平衡不移动，反应I的平衡正向移动 C．选用合适的催化剂可以提高反应I中在单位时间内的产量 D．当气体的平均摩尔质量保持不变时，说明反应体系已达平衡 (3)一定条件下，向0.5L恒容密闭容器中充入1mol和3mol，只发生上述反应I，达平衡时，的转化率为80%，则该温度下的平衡常数K= (保留两位有效数字)。 (4)若恒容密闭容器中只发生上述反应Ⅱ，在进气比不同、温度不同时，测得相应的的平衡转化率如图所示。则B和D两点的温度：T(B) (填“<”“>”或“=”)T(D)，其原因是 。 (5)某科研小组用电化学方法将转化为CO实现再利用，转化的基本原理如图所示。N极发生的电极反应式为 ；该电池电子流向为 (填“M→N”或“N→M”)。 6．（2024·浙江·模拟预测）NOx是大气主要污染物。有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题。 已知：2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反应过程分为两步： 第一步：2NO(g)N2O2(g)    △H1＜0；v1正=k1正c2(NO)，v1逆=k1逆c(N2O2) 第二步：N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)    △H2＜0；v2正=k2正c(N2O2)•c(O2)，v2逆=k2逆c2(NO2) (1)一定温度下，反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的平衡常数表达式是 (用k1正，k2正，k1逆，k2逆表示)。 (2)将H2、NO、O2按体积之比为3：2：1充入恒温恒压(200℃，100Kpa)容器中，发生反应4H2(g)+2NO(g)+O2(g)N2(g)+4H2O(g)。达到平衡时，N2的体积分数为0.1。 ①平衡时，NO的转化率为 ，平衡常数Kp= (以平衡分压表示，平衡分压=平衡时总压×平衡时的物质的量分数)Kpa-2。 ②已知该反应ΔH＜0，初始温度、压强和反应物的用量均相同，下列四种容器中NO的转化率最高的是 。 A．恒温恒容容器         B．恒温恒压容器 C．恒容绝热容器         D．恒压绝热容器 ③该反应需选择合适的催化剂进行，分别选用A，B，C三种不同的催化剂进行实验，所得结果如图所示(其它条件相同)，则实际生产中适宜选择的催化剂是 ，理由为 。 (3)用稀硝酸可以吸收NOx得到HNO3和HNO2的混合溶液，电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。写出电解时阳极的反应式 。 7．（2024·陕西渭南·三模）CO2的转化和利用是实现碳中和的有效途径，其中CO2转化为CH3OH被认为是最可能利用的路径，该路径涉及反应如下： 反应I：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)    △H1=-49.01kJ•mol-1 反应II：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)    △H2＞0 请回答下列问题： (1)若利用反应I计算反应II的反应热△H2，还需要知道一个化学反应的△H，写出该反应的化学方程式 。 (2)在催化剂条件下，反应I的反应机理和相对能量变化如图1(吸附在催化剂表面上的粒子用*标注，TS为过渡态)。 写出该反应机理中决速步的热化学方程式： 。 (3)在恒温恒压(260℃，1.8MPa)下，CO2和H2按体积比1：3分别在普通反应器(A)和分子筛膜催化反应器(B)中反应，测得相关数据如表。 反应器 CO2平衡转化率 甲醇的选择性 达到平衡时间/s 普通反应器(A) 25.0% 80.0% 10.0 分子筛膜催化反应器(B) ＞25.0% 100.0% 8.0 已知： i.分子筛膜催化反应器(B)具有催化反应、分离出部分水蒸气的双重功能； ii.CH3OH的选择性=×100% ①在普通反应器(A)中，下列能作为反应I和反应II均达到平衡状态的判断判据是 (填字母)。 A．气体压强不再变化 B．气体的密度不再改变 C．v正(CO2)=3v逆(H2) D．各物质浓度比不再改变 ②平衡状态下，反应器(A)中，甲醇的选择性随温度升高而降低，可能的原因是 ；在反应器(B)中，CO2的平衡转化率明显高于反应器(A)，可能的原因是 。 ③若反应器(A)中初始时n(CO2)=1mol，反应I从开始到平衡态的平均反应速率v(CH3OH)= mol•s-1；反应II的化学平衡常数Kp(II)= (列出化简后的计算式即可)。 (4)近年来，有研究人员用CO2通过电催化生成CH3OH，实现CO2的回收利用，其工作原理如图2所示，请写出Cu电极上的电极反应： 。 8．（2024·山西大同·模拟预测）氨是化肥工业和基本有机化工的主要原料。回答下列问题， (1)查阅资料可知，H—H、N≡N、N-H的键能分别为436、946、389，则的焓变△H= ，该反应活化能 （填“＞”或“＜”）。 (2)已知分解反应的速率方程为（k为速率常数，只与温度、催化剂有关）。某温度下的实验数据如表所示： 组别 速率常数k 1 0.04 k 2 0.16 k 3 0.36 k 速率方程中n＝ ； 。 (3)恒压密闭容器中，充入一定量的和，在不同催化剂（Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ）作用下发生反应，测得相同反应时间内，的体积分数随温度变化如图所示： ①图中X、Z点对应温度下的平衡常数： （填“＞”或“＜”，下同）。 ②240℃时，催化效果最好的催化剂为 （填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”）；T＞300℃，曲线重合的原因是 。 (4)恒温、恒容条件下，和按照物质的量之比1∶1充入容器，下列能说明密闭容器中反应已达平衡状态的是 （填字母）。 A．容器内压强不再发生改变 B．容器内混合气体的平均摩尔质量不变 C．容器内气体密度不再发生改变 D．的体积分数保持不变 (5)合成氨的常用催化剂是铁触媒，已知铁为面心立方晶体，其晶胞结构如图所示，若铁原子的半径为a pm，则铁晶体中最近的两个铁原子间的距离（核间距）为 pm；铁晶体的密度为 （表示阿伏加德罗常数的值，写出计算表达式）。 9．（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)。 10．（2024·四川成都·模拟预测）北京冬奥会首次采用氢能作为火炬燃料，体现绿色奥运理念。工业上利用天然气制备氢气，还能得到乙烯、乙炔等化工产品，有关反应原理如下： 反应1：   反应2：   请回答下列问题： (1)已知几种物质的燃烧热()数据如下： 物质 燃烧热()/(kJ/mol) ①写出表示燃烧热的热化学方程式： 。 ②上述反应中， 。 ③已知反应1的，则下列所给温度能使该反应自发进行的是 (填标号)。 A．0℃    B．25℃    C．1250℃    D．2000℃ (2)在恒温恒容密闭容器中充入适量发生上述反应1和反应2，下列情况不能说明上述反应达到平衡状态的是___________(填字母)。 A．气体总压强不随时间变化 B．气体密度不随时间变化 C．气体平均摩尔质量不随时间变化 D．体积分数不随时间变化 (3)的速率方程为，(、为正、逆反应速率常数，与温度有关)。其他条件相同，T1℃达到平衡时，T2℃达到平衡时。由此推知， (填“>”“<”或“=”)。 (4)二氧化碳甲烷化技术可有效实现二氧化碳的循环再利用，制取的装置如图。温度控制在10℃左右，持续通入二氧化碳，电解时电解质溶液中物质的量基本不变。制取的电极为 (选填“阴极”或“阳极”)，其电极反应为 。 11．（2024·河南驻马店·二模）乙烯、丙烯是石油产业的核心，工业上可利用甲醇制备乙烯、丙烯，所涉及的反应如下： 主反应：； 副反应：。 回答下列问题： (1)已知相关化学键的键能数据如下： 化学键 C-H C-O C=C O-H 键能 413 351 615 463 。 (2)下列关于反应的说法正确的是_______(填字母)。 A．主反应均为熵增反应 B．乙烯和丙烯的体积分数相等，说明体系达到了平衡状态 C．及时将水蒸气液化并分离，有利于提高甲醇的平衡转化率 D．其他条件相同，反应i分别在恒容和恒压条件下进行，前者甲醇的平衡转化率更高 (3)T℃时，在压强恒定的相同容器中填装催化剂，以恒定的流速通入，测得甲醇的转化率与乙烯和丙烯的选择性(选择性：转化的甲醇中生成乙烯和丙烯的百分比)与反应时间的关系如图所示。 ①控制反应的最佳时间为 。 ②3h后乙烯和丙烯的选择性均明显下降，可能的原因是 。 (4)只研究温度对反应的影响，向压强恒定为的密闭容器中通入只发生反应和，经过相同时间，乙烯和丙烯的物质的量随温度的变化如图所示。 ①前，乙烯和丙烯的物质的量随温度升高逐渐增大的原因为 。 ②时，的平衡转化率为 。 ③时，反应的平衡常数 (列出计算式即可，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压物质的量分数)。 (5)若反应ⅲ的速率方程为，其中分别表示正、逆反应速率常数，只与温度有关。如图为反应ⅲ的速率常数的对数与温度的倒数之间的关系，则时，反应ⅲ的化学平衡常数 。 12．（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）， 。 13．（2024·天津南开·模拟预测）合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，一种工业合成氨的简式流程图如下： 回答下列问题： (1)步骤可以使用湿法脱硫。科研人员把铁的配合物(L为配体)溶于弱碱性的海水中，制成吸收液，将气体转化为单质硫。该工艺包含两个阶段：①的吸收氧化；②的再生。反应原理如下： ①  () ②  () 该工艺的总反应热化学方程式为 。 (2)用氨水也可以吸收，产物为。常温下0.1mol/L的溶液pH (选填“>”、“<”或“=”)7，其中 (用溶液中其他粒子浓度计算式表示)。(，，，，) (3)步骤中制氢气的原理如下： ①   ②   反应①能自发进行的条件是 (选填“高温”、“低温”或“任何温度”)。若在恒容绝热容器中加入2mol CO和1mol 只进行反应②，可以判定反应达到平衡的是 。 a．相同时间段内CO消耗的物质的量与生成的物质的量相同 b．气体平均摩尔质量保持不变     c．CO与转化率一样 d．CO分压保持不变 e．体系总压保持不变 (4)上述流程图中，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是 (填序号)。简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法： 。 (5)利用电化学法也可以合成氨。如图是用低温固体质子导体作为电解质，用做阴极催化剂电解氢气和氮气合成氨的原理示意图。电极反应产生氨气的电极反应式为 。若电极一侧通入纯氮气0.5mol，阴极出气口获得的气体总量增加0.3mol，经检测转移电子1mol，则在阴极出气口获得的气体中，氨气的体积分数为 。 14．（2024·安徽·模拟预测）安徽铜陵素有“中国古铜都、当代铜基地”之称，铜产品畅销世界各地。 (1)工业常用火法炼铜，相关反应如下： 反应ⅰ：   反应ⅱ：  kJ⋅mol 反应ⅲ：   kJ⋅mol 反应ⅳ：   kJ⋅mol 则 。 (2)已知铜离子在浓氨水中以配合物的形式存在。某研究小组以粗铜、纯铜为电极，以浓氨水为电解质溶液，进行粗铜精炼模拟实验。电解过程中，向阴极移动，一开始阴极表面有气体逸出，一段时间后阴极表面析出红色固体。阴极先后发生的电极反应式为 、 。 (3)T℃下，在体积可变的真空密闭容器中充入1 mol和足量的，发生反应ⅰ，达到平衡后，min时保持温度不变，将体积压缩至原来的四分之一并保持体积不变（A点状态），再次达到平衡，A点可能向 （填“B”“C”或“D”）点移动，判断依据是 。 (4)T℃下，在体积可变的真空密闭容器中加入足量和1 mol发生（1）中反应，达到平衡时测得混合气体的平均摩尔质量为56 g⋅mol。该温度下，反应ⅱ的物质的量分数平衡常数 [反应的物质的量分数平衡常数，其中x（A）、x（B）、x（C）、x（D）为各组分的物质的量分数]。 (5)磷青铜主要用作耐磨零件等，其立方晶胞结构如图所示，用表示阿伏加德罗常数的值。 ①基态磷原子核外电子有 种空间运动状态。 ②该晶体中距离Sn原子最近的Cu原子有x个，距离P原子最近的P原子有y个， 。 ③若该晶体的密度为ρ g⋅cm，最近的Cu原子核间距为 pm（用含ρ、的代数式表示）。 15．（2024·江西吉安·模拟预测）单团簇催化剂（SCCs）是指由多个金属原子组成的亚纳米小颗粒，对其结构、性能、应用的研究具有广阔的前景。 (1)某SCCs的结构如下： Cys的结构简式为，其组成元素中电负性从大到小依次是 ，基态氮原子价层电子轨道表示式为 。 (2)南京理工大学某课题组基于单团簇催化剂，提出了一种NO还原反应（NORR）的新型结构~活性关系，经研究发现主要反应如下： 反应i.2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)　 kJ·mol-1； 反应ii.2NO(g)+5H2(g)2NH3(g)+2H2O(g)  kJ·mol-1。 则NH3(g)N2(g)+H2(g)  = kJ·mol-1。 (3)在℃、100 kPa反应条件下，向密闭容器中充入2 mol NO和6 mol H2发生上述反应i和ii，测得含氮元素物质占比[例如×100%]与时间的关系如图所示。已知：反应ii为快反应，其平衡的建立可认为不受慢反应i的影响，即可认为反应ⅱ建立平衡后始终处于平衡状态。 ①表示N2和NH3占比的曲线分别是 、 。（填“”“”或“”） ②若选择对反应ii催化效果更好的催化剂，则A点可能移向 （填“E”“E点上方”或“E点下方”）。 ③已知C点、D点均为平衡点，则反应i的平衡常数= kPa-1（列出计算式即可，平衡时分压代替平衡浓度）。 16．（2024·河北唐山·模拟预测）2024上海国际碳中和技术博览会以“中和科技、碳索未来”为主题，重点聚焦二氧化碳的捕捉、利用与封存（CCUS）等问题。其中CO2转换为CH3OH被认为是最可能利用的路径。该反应体系中涉及的反应如下： 反应Ⅰ：  △H1＞0 反应Ⅱ： △H2=-49.4kJ/mol 请回答下列问题： (1)在特定温度下，由稳定态单质生成1mol化合物的焓变叫该物质在此温度下的标准生成焓（）。下表为几种物质在298K时的标准生成焓，则反应Ⅰ的△H1= kJ/mol。 物质 0 -394 -111 -242 (2)为了提高CO2的平衡转化率和增大甲醇的选择性[CH3OH的选择性]，可采用的措施是： 。（填选项符号） a．增大n(CO2)    b．及时移除甲醇    c．减小容器体积    d．充入Ar (3)在5.0MPa下，将5molCO2和16molH2在Cu/ZrO2催化剂作用下进行反应。平衡时CH3OH或CO的选择性S[S（或）]及CO2的转化率随温度的变化如图甲所示。               甲 ①表示平衡时CO选择性的曲线是 （填“a”“b”或“c”）。 ②解释曲线c呈现先减小后增大变化趋势的原因 。 ③250℃时，测得平衡体系共有0.5molCH3OH，结合上图计算CO2的平衡转化率为 ，的Kp= 。（列出计算式） ④在稀硫酸中利用电催化可将CO2同时转化为多种燃料，其原理如图乙所示。              乙 铜电极上产生CH4的电极反应式为 ，若铜电极上只生成5.6gCO，则铜极区溶液质量变化了 g；若铜电极上只生成0.3molCH3CHO和0.4molHCOOH，则电路中转移 mol电子。 17．（2024·河北承德·三模）甲醇是最为常见、应用场景最为广泛的基础化学品之一，甲醇与乙烯、丙烯和氨是用于生产所有其他化学品的四种关键基础化学品之一、回答下列问题： (1)已知：①  kJ⋅mol ②  kJ⋅mol 则反应的 kJ⋅mol。 (2)常温常压下利用催化剂实现二氧化碳加氢制甲醇的反应历程和能量变化如图所示(其中吸附在催化剂表面上的粒子用*标注)。 该转化历程有 个基元反应，决速步的反应方程式为 。 (3)以起始投料比时发生反应，在不同条件下达到平衡。设体系中的平衡转化率为，在恒温℃时随压强p的变化以及在恒压kPa时随温度T的变化如图所示。 ①图中对应的恒温℃的曲线是 (填“a”或“b”)，理由是 。 ②在℃、kPa条件下，反应经过、10 min达到平衡。0~10 min内，的平均反应速率为 。(保留1位小数)，M点时该反应的压强平衡常数 (列出计算表达式)。 (4)和以物质的量为3∶1发生主反应，反应过程中发生的副反应为，其他条件相同时，在铜基催化剂()作用下，不同温度对的转化率和的选择性的影响如图所示[的选择性]。 ①由图1可知，实验中反应均未达到化学平衡状态的依据是 。 ②温度高于260℃时，的平衡转化率变化的原因是 。 ③由图2可知，温度相同时的选择性的实验值略高于平衡值，原因是 (从化学反应速率的角度解释)。 18．（2024·山东滨州·二模）利用生产高能燃料和高附加值化学品，有利于实现碳资源的有效循环。 Ⅰ.催化加氢合成甲醇是重要的碳捕获利用与封存技术，该过程主要发生如下反应： i       ii      iii       回答下列问题： (1)反应iii的 。 (2)将和的混合气体充入一恒容密闭容器，加入催化剂发生反应。平衡时，转化率、产率及选择性随温度的变化如图。 已知：选择性 ①图中代表平衡产率随温度变化的曲线为 (填“a”或“b”)。 ②图中转化率随温度升高而增大的原因可能是 。 ③已知反应i的正反应速率，逆反应速率(、为速率常数，为物质的量分数)。温度下，平衡时，温度下，平衡时。由此推知， (填“>”“<”或“=”)。 ④原料气的平均相对分子质量为26，270℃时，平衡产率为12.5%，反应i的，平衡时反应i的 (保留三位有效数字)；反应ii的 。 Ⅱ．催化加氢制备低碳烯烃(2~4个C的烯烃) 某研究小组使用双功能催化剂实现了合成低碳烯烃，其可能的反应历程如图。在表面解离产生的参与的还原过程，SAPO-34将催化生成的甲醇转化为低碳烯烃(无催化活性，形成氧空位后有助于的活化)。 注：□表示氧原子空位，*表示吸附在催化剂上的微粒。 (3)理论上，反应历程中消耗的与的物质的量之比为 。 (4)若原料气中比例过低会减弱催化剂活性，原因是 。 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) -172.1 低温 (2) 减小 < (3) 12 【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；反应ⅳ．，、，由，可知低温有利于反应自发进行； （2）①由图像可知，随温度的升高，平衡组分中积碳含量减小； ②630℃时，平衡时，、、、、，反应ⅱ、 ，若若起始投入、、、CO、各，则，则平衡逆向移动，<； ③630℃时，平衡时，、、、、，总的气体的物质的量为，； （3）晶胞是含有的CO2数目为；干冰晶体中，物质的量为2mol，含有晶胞结构单元，干冰是分子晶体，二氧化碳分子位于立方体的顶点和面心上，以顶点上的二氧化碳分子为例，与它距离最近的二氧化碳分子分布在与该顶点相连接的12个面的面心上，即每个CO2周围等距且紧邻的CO2有12个。 2．(1)能 (2)6a-b-9c (3)反应ⅰ有积炭生成，随着反应的进行，生成的积炭逐渐增多，覆盖在催化剂表面，使催化剂催化性能逐渐降低，化学反应速率减小 (4) 10.0 pH=10.0时，产物中积炭平均含量最低，CH4平均转化率最大，芳烃平均产率最高 (5) 20% 或 (6)适当降低温度，加入合适的催化剂(合理即可) 【详解】（1）反应ⅰ．，在1000K时，ΔG=ΔH-TΔS=+74.6 kJ·mol-1-1000K×80.84×10-3kJ·mol-1·K-1=-6.24 kJ·mol-1＜0，故反应ⅰ在1000K时能自发进行。 （2）ⅱ． 由题给数据可得出以下热化学方程式： ③CH4(g)+2O2(g)＝CO2(g)+2H2O(l)     ΔH=akJ·mol-1 ④C6H6(l)+7.5O2(g)＝6CO2(g)+3H2O(l)   ΔH=bkJ·mol-1 ⑤H2(g)+0.5O2(g)＝H2O(l)             ΔH=c kJ·mol-1 依据盖斯定律，将反应③×6-④-⑤×9得，反应ⅱ的(6a-b-9c) kJ·mol-1。 （3）由于反应ⅰ生成固态炭，会覆盖在催化剂表面，从而减小气体与催化剂的接触面积，因此随着反应进行，单位时间内甲烷转化率和芳烃产率逐渐降低。 （4）比较表中数据可以看出，pH=10.0时，CH4平均转化率为最大值10.45%，芳烃平均产率为最大值6.45%，产物中积炭平均含量为最小值33.10%，所以最佳pH为10.0。 （5）下，在某密闭容器中按充入气体，发生反应，平衡时与的分压比为4:1，设起始时C6H6的物质的量为1mol，CH4的物质的量为5mol，参加反应C6H6的物质的量为xmol，则可建立如下三段式： 依题意，，解得x=0.2，平衡时，n(C6H6)=0.8mol，n(CH4)=4.8mol，n(C7H8)=0.2mol，n(H2)=0.2mol，则的平衡转化率为=20%，平衡常数Kp=或。 （6）已知，，则温度降低，增大，可提高苯的产率；加入合适的催化剂，选择性降低Ea,苯，加快生成苯的速率，提高苯的产率。所以若要提高苯的产率，可采取的措施有：适当降低温度，加入合适的催化剂(合理即可)。 3．(1)氟单质与铜制容器表面的铜反应形成一层保护性的氟化铜薄膜，可阻止氟与铜进一步反应 (2)C (3)AB (4) 【详解】（1）氟单质常温下能腐蚀等金属，但工业上却可用制容器储存。类比铝在空气中不易被腐蚀的原理，可用制容器储存氟单质的原因是氟单质与铜制容器表面的铜反应形成一层保护性的氟化铜薄膜，可阻止氟与铜进一步反应。 （2）由图中信息可知，总反应为Xe+2PtF6[XeF]+[Pt2F11]-，F-参与了反应过程，但最后又生成了F-，因此上述反应中的催化剂为F-，故选C。 （3）由图中信息可知，反应②的化学方程式为，反应③的化学方程式为，这两步反应中Xe和Pt的化合价都发生了变化，因此，上述过程中属于氧化还原反应的是②和③；反应④的化学方程式为，反应⑤的化学方程式为，这两步反应中元素的化合价没有变化，因此，这两个反应不是氧化还原反应，故选AB。 （4）氟气通入氙(Xe)会产生三种氟化物气体。现将的和的同时通入的容器中，反应后，测得容器内共有气体，且三种氟化物的比例为。假设的物质的量分别为x、6x、3x，则++10x-10x-x--=，解之得，内的速率。 4．(1)化学 (2)-90 (3) CD 96.7% 87% (4) 0.5 【详解】（1）煤的干馏是隔绝空气加强热使之分解的过程，属于化学变化； （2）根据燃烧热可得：① ② ③ 根据盖斯定律，反应Ⅲ=①+②-③，可知-90kJ/mol； （3）①A.压强一定，混入N2导致各物质浓度减小，反应向气体分子数增大的方向移动，降低了CO的转化率，A错误； B.一定的气体流速通入合成气，压强恒定，反应管的进、出口气体物质的量相同时，不能说明反应器内已达平衡，B错误； C.该反应放热，降低温度平衡正向移动可使α(CO)增大，C正确； D.根据其表达式，为了提高Y(CH4)，需要使α(CO)增大，同时抑制反应Ⅰ以外的化学反应，D正确； 故选CD； ②根据数据列出三段式： 此次实验中，氢气的转化率。 （4）①由+H+可得Ka2=，； ②CH4转化为CH3OH的过程中C化合价由-4变为-2，化合价升高，失去电子，电极反应式为。 5．(1) -49.0kJ/mol 低温 (2) ACD (3)3.7 (4) < 由题干可知，K(D)>K(B)，反应Ⅱ为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，K值变大，故B和D两点的温度：T(B)<T(D) (5) M→N 【详解】（1）由盖斯定律可知，反应Ⅱ+反应Ⅲ=反应I，则；该反应为气体分子数减小的反应为熵减反应，且，当反应自发进行，故该反应在低温可自发进行； （2）①反应I、反应Ⅲ生成甲醇的反应均为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，导致甲醇的选择性下降，甲醇和CO的选择性之和为100%，则曲线a、c分别为CO、甲醇的选择性，则曲线b为二氧化碳的平衡转化率曲线； ②A．增大初始投料比，相当于增加二氧化碳投料，促进反应正向移动，因此增大了的转化率，但是降低了的转化率，A正确； B．反应工、Ⅲ是气体分子数减小的反应，体系达平衡后，若压缩容器的体积，反应I、Ⅲ的平衡正向移动，导致水、的量发生改变，使得反应Ⅱ的平衡发生移动，B错误； C．选用合适的催化剂可以加快反应速率，单位时间内的产量增大，C正确； D．混合气体的平均摩尔质量，气体的质量不变，但是气体的总物质的量随反应进行而改变，所以M会发生改变，当M不变时，反应达到平衡，D正确； 故选ACD。 （3）一定条件下，向0.5L恒容密闭容器中充入1mol和3mol，只发生反应I，达平衡时，的转化率为80%，则反应2.4mol；列三段式如下：，则该温度下的平衡常数； （4）假设二氧化碳、氢气投料均为1mol，B点二氧化碳的平衡转化率为60%，则反应0.6mol二氧化碳；列三段式如下：，反应为气体分子数不变的反应，此时同理，可知D点的K(D)=3>K(B)；反应Ⅱ为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，K值变大，故B和D两点的温度：T(B)<T(D)； （5）由图可知，N极反应生成CO，C元素由+4价降为+2价，得电子，N极为正极，电极反应式为，M为电池负极，电极反应式为，电子由负极流向正极，即M→N。 6．(1) (2) 50% B A 催化剂A在较低的温度下具有较高活性，一方面可以节约能源，另一方面低温有利于反应的转化 (3)HNO2-2e-+H2O=3H++NO 【详解】（1）当反应达到平衡时， ；则； ；则，     ； 则答案为： （2）①根据题干信息，设充入H2、NO、O2的物质的量分别为3mol、2mol、1mol，NO转化的物质的量为ｘmol，列三段式：      N２的体积分数为；     ； 同理；     ； 故答案为：；； ②该反应，在绝热容器中相当于加热，温度升高，平衡逆向移动，NO转化率降低。该反应为气体分子数减小的反应，恒压容器中反应相当于减压，平衡正向移动，NO转化率增大。由此可知，该反应在恒温恒压容器NO中转化率增大。 故答案为：B ③该反应需选择合适的催化剂进行，分别选用A，B，C三种不同的催化剂进行实验，其中催化剂A在较低温度下具有较高的催化活性，一方面可节约能源，另一方面低温有利于反应的转化。 故答案为：A；催化剂A在较低的温度下具有较高活性，一方面可以节约能源，另一方面低温有利于反应的转化。 （3）由题意可知，亚硝酸在阳极失去电子，发生氧化反应生成硝酸，阳极的电极反应式为； 7．(1)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的ΔH (2)H2COO*+2H2(g)=H2CO*+OH*+H2(g) ΔH=+40.49 kJ/mol (3) BD 反应I为放热反应、反应II为吸热反应，升高温度，反应I逆向移动、反应II正向移动 在反应器(B)中，能分离出部分水蒸气，导致反应正向移动 0.02 (4) 【详解】（1）燃烧热是在101 kPa时，1 mol物质完全燃烧生成指定物质时所放出的热量；反应II中生成H2O(g)，若已知H2和CO的燃烧热，计算反应II的ΔH2，还需要CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的。 （2）由图可知，热化学方程式H2COO*+2H2(g) =H2CO*+OH*+H2(g)=ΔH=(-0.58+1)ev/mol=+0.42×96.4 kJ/mol=+40.49 kJ/mol的活化能最大，化学反应速率最慢，为反应机理中的决速步。 （3）①A．在恒温恒压下进行反应，压强为常量，A不符合题意； B．在恒温恒压下进行反应，容器体积为变量，气体总质量始终不变，则混合气体的密度为变量，其不变说明反应已达平衡，B符合题意； C．v正(CO2)=3v逆(H2)，此时正逆反应速率不相等，反应没有达到平衡，C不符合题意； D．各物质浓度比不再改变，说明平衡不再移动，达到平衡状态，D符合题意； 故选BD； ②反应I为放热反应、反应II为吸热反应，升高温度，反应I逆向移动、反应II正向移动，导致甲醇的选择性随温度升高而降低；分子筛膜催化反应器(B)具有催化反应、分离出部分水蒸气的双重功能，故导致在反应器(B)中，能分离出部分水蒸气，导致反应正向移动，使得CO2的平衡转化率明显高于反应器(A)； ③在恒温恒压下，CO2和H2按体积比1：3分别在普通反应器(A)反应，若反应器(A)中初始时n(CO2)=1mol，则氢气投料3mol；CO2平衡转化率为25%，则反应二氧化碳0.25mol，甲醇的选择性80%，则生成甲醇0.25mol×80%=0.2mol，则： 反应I从开始到平衡态的平均反应速率；平衡时总的物质的量为3.6mol，二氧化碳、氢气、一氧化碳、水的物质的量分别为0.75mol、2.35mol、0.05mol、0.25mol，则二氧化碳、氢气、一氧化碳、水分压分别为、、、，反应II为等气体分子数的反应，则化学平衡常数Kp(II)= 。 （4）由图可知，铜极为阴极，二氧化碳得到电子发生还原反应生成甲醇，反应为。 8．(1) +80kJ/mol ＞ (2) 3.24×10—4 mol/(L·min) (3) ＞ Ⅰ 反应达到限度，催化剂不影响平衡时氨气的体积分数 (4)ABD (5) 2a 【详解】（1）由反应热与反应物的键能之和和生成物的键能之和的差值相等可得：反应△H= 389kJ/mol×3×2—(436kJ/mol×3+946kJ/mol)=+80kJ/mol，则该反应为正反应活化能大于逆反应活化能的吸热反应，故答案为：+80kJ/mol；＞； （2）由1和2的数据可得：=()n，解得n=，由1可得速率常数k==1.5×10—3，则由3的数据可得v3=1.5×10—3× mol/(L·min)= 3.24×10—4mol/(L·min)，故答案为：；3.24×10—4 mol/(L·min)； （3）①合成氨反应我放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，由图可知，X点温度低于Z点，则X点反应的平衡常数大于Z点，故答案为：＞； ②由图可知，240℃时，曲线Ⅰ对应氨气的体积分数最大，说明反应速率最快，催化剂Ⅰ的催化效果最好；温度高于300℃后，曲线重合的原因是反应达到限度，催化剂不影响平衡时氨气的体积分数，故答案为：Ⅰ；反应达到限度，催化剂不影响平衡时氨气的体积分数； （4）A．该反应是气体体积减小的反应，反应中容器内压强减小，则容器内压强保持不变说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡，故正确； B．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，反应中容器内混合气体的平均摩尔质量增大，则容器内混合气体的平均摩尔质量不变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，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不变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； D．恒温、恒容条件下，氮气和氢气按照物质的量之比1：1充入容器进行反应时，氮气的体积分数减小，则氮气的体积分数保持不变说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡，故正确； 故选ABD； （5）由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点的铁原子与位于面心的铁原子距离最近，铁原子的半径为apm，则铁晶体中最近的两个铁原子间的距离为2apm，晶胞的边长为2 apm，晶胞中位于顶点和面心的铁原子个数为8×+6×=4，设晶体的密度为dg/cm3，由晶胞的质量公式可得：=(2×10—10 a)3d，解得d=，故答案为：2a；。 9．(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 【详解】（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； 故答案为：5.4%；。 10．(1)    +174.3 D (2)B (3)< (4) 阴极 【详解】（1）①燃烧热是1 mol可燃物完全燃烧产生稳定的氧化物时放出的热量。根据表格数据可知乙炔的燃烧热为-1299.5 kJ/mol，则表示乙炔燃烧热的热化学方程式为：  ；②根据物质的燃烧热，可得热化学方程式：i ； ii ；ⅲ；ⅳ，由盖斯定律得：反应1-反应2=  ，由=ⅲ- ii- i，故；i ×2-ii-ⅳ×3可得 ΔH=376.3 kJ/mol；ΔH1-TΔS<0，反应可以自发，则对于反应1需要，需要最低温度为1708.9K，故选D； （2）A．反应在恒温恒容密闭容器中进行，反应1和反应2都是气体物质的量发生变化的反应，若气体总压强不随时间变化，则气体的物质的量不变，反应达到平衡状态，A不符合题意；B．反应在恒温恒容密闭容器中进行，气体的体积不变；反应混合物都是气体，气体的质量不变，则混合气体密度始终不变，因此不能根据密度不变判断反应是否达到平衡状态，B符合题意；C．反应混合物都是气体，气体的质量不变。反应1和反应2都是气体物质的量发生变化的反应，若气体平均摩尔质量不随时间变化，则气体的物质的量不变，反应达到了平衡状态，C不符合题意；D．在这两个反应中，H2都是生成物，反应前后气体的物质的量发生变化，若H2体积分数不随时间变化，则H2的物质的量及体系中气体总物质的量都不变，反应达到平衡状态，D不符合题意；故合理选项是B； （3）根据前边计算可知ΔH1=+376.3 kJ/mol，该反应的正反应是吸热反应。升高温度，化学平衡正向移动，化学平衡常数增大，的速率方程为v正=k正c2(CH4)，v逆=k逆c(C2H2)·c3(H2)，v正=v逆，k正c2(CH4)= k逆c(C2H2)·c3(H2)， ，在T1℃达到平衡时k正=1.5k逆， K1=1.5；T2℃达到平衡时k正=3.0k逆， K2=3.0，K2＞K1，所以T1＜T2； （4）由二氧化碳甲烷化，C的化合价降低，发生还原反应，故制取的电极为电解池的阴极；结合图可知，电极反应为。 11．(1)-13 (2)AC (3) 2.5h 该条件下3h后催化主反应的效率降低，导致乙烯和丙烯的选择性均明显下降，主要发生副反应 (4) 前反应未达到平衡状态，反应正向进行，且温度升高反应速率加快，乙烯和丙烯的物质的量逐渐增大 80% (5)1 【详解】（1）反应物的总键能—生成物的总键能； （2）A．主反应为气体分子数增加的反应，即为熵增反应，故A正确； B．乙烯和丙烯的体积分数相等，不能说明体系达到了平衡状态，故B错误； C．及时将水蒸气液化并分离，平衡正向移动，有利于提高甲醇的平衡转化率，故C正确； D．其他条件相同，反应是气体体积增大的反应，恒压条件下进行，容器容积增大，与恒容容器相比相当于减压，平衡正向移动，甲醇的平衡转化率增大，故D错误； 故选AC； （3）①由图可知，控制反应的最佳时间为2.5h； ②该条件下3h后催化主反应的效率降低，导致乙烯和丙烯的选择性均明显下降，主要发生副反应； （4）①前反应未达到平衡状态，反应正向进行，且温度升高反应速率加快，乙烯和丙烯的物质的量逐渐增大； ②时，和的物质的量分别为和，利用碳原子守恒，参加反应的的物质的量为，因此的平衡转化率为； ③反应ⅰ和ⅱ中消耗的的物质的量均等于生成的物质的量，因此平衡时的物质的量为，平衡时气体的总物质的量为，反应的； （5）根据速率方程可知，，平衡时，故时反应iii的化学平衡常数。 12．(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 【详解】（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。 13．(1)  (a，b>0) (2) > (3) 高温 de (4) 对原料气加压；分离液氨后，未反应的、循环使用 (5) 25% 【详解】（1）根据盖斯定律有，将第一个方程式2倍加上第二个方程式得到该工艺的总反应方程式为，该反应的热化学方程式，故答案为： (或  (a，b>0)。 （2）0.1mol/L的溶液中存在：，，，，且水解常数大于电离常数即，说明在溶液中主要是水解，且水解程度大于铵根离子，因此溶液为碱性；0.1mol/L的溶液中，由电荷守恒可知：，由物料守恒可知，，联合去掉铵根离子，可得：，故答案为：>；。 （3）反应①为熵增的反应，且，根据可知，该反应在高温下自发进行； 若在恒容绝热容器中加入2mol CO和1mol 只进行反应②，该反应为放热反应： a．相同时间段内CO消耗的物质的量与生成的物质的量相同，为同一个方向，不能判断是否达到平衡状态，故a错误； b．该反应为恒容，反应前后均为气体，因此气体总质量不变，并且反应前后气体的体积的计量数不变，因此气体平均摩尔质量一直保持不变 ，不能断是否达到平衡状态，故b错误； c．应该是说明转化率不再发生变化时说明达到平衡，故c错误； d．CO为反应物，在反应过程中不断被消耗，因此当CO分压保持不变，说明反应达到平衡，故d正确； e．反应条件为恒容绝热，因此体系温度可变，反应前后气体的体积的计量数不变，根据PV=nRT可知，总压在反应过程中会发生变化，当体系总压保持不变时反应达到平衡，故e正确； 故答案为：高温；de。 （4）分析流程合成氨放热，通过热交换器加热反应混合气体，使反应达到所需温度，提高合成氨原料总转化率，依据平衡移动原理，分离出氨气促进平衡正向进行，把平衡混合气体中氮气和氢气重新循环使用，提高原理利用率；故答案为：；对原料气加压；分离液氨后，未反应的、循环使用。 （5）由电解装置示意图可知，Pt−C3N4电极为电解池的阴极，在质子作用下，氮气在阴极上得到电子发生还原反应生成氨气，电极反应式为；电极一侧通入纯氮气0.5mol，经检测转移电子1mol，根据阴极电极反应式：、可得电子得失守恒为：，根据阴极出气口获得的气体总量增加0.3mol，可得，有，化简后有，联合方程解得：，，因此在阴极出气口获得的气体中，氨气的体积分数为：，故答案为：；25%。 14．(1)116.0 (2) 或 (3) D 温度不变，反应i的化学平衡常数不变 (4)36 (5) 9 2∶1 【详解】（1）由盖斯定律得，反应ⅳ=3×反应ⅲ-反应ⅱ，故； （2）由于电解过程中，向阴极移动，一开始阴极表面有气体逸出，阴极发生的电极反应式为，一段时间后阴极表面析出红色固体，发生的电极反应式为或； （3）T℃下，在体积可变的真空密闭容器中充入1 mol和足量的，发生反应ⅰ，达到平衡后，min时保持温度不变，将体积压缩至原来的四分之一并保持体积不变（A点状态），则由于温度不变，反应i的化学平衡常数不变，再次达到平衡，A点可能向D点移动； （4）T℃下，在体积可变的真空密闭容器中加入足量和1 mol发生（1）中反应，总反应为，该反应反应前后气体物质的量不变，则在该体系中，，解，，该温度下，反应i的物质的量分数平衡常数。 （5）①基态磷原子核外电子排布式为，共占有的轨道数为9个，故有9种空间运动状态； ②由晶胞图可知，该晶胞中Sn原子位于顶点，Cu原子位于面心，P原子位于体心，故该晶体中距离Sn原子最近的Cu原子有12个，距离P原子最近的P原子有6个，； ③若该晶体的密度为ρ g⋅cm，则晶胞的边长为，最近的Cu原子核间距为面对角线的二分之一，即为pm。 15．(1) O>N>S>C>H (2)+46.2 (3) E点上方 或 【详解】（1） 的组成元素中电负性大小顺序是O>N>S>C>H；基态氮原子价层电子轨道表示式为。 （2）根据盖斯定律，反应ii-反应i可得N2(g)+3H2(g)2NH3(g)  kJ·mol-1，即NH3(g)N2(g)+H2(g)  kJ·mol-1。 （3）①反应ii为快反应，曲线表示物质快速减少，故表示NO，NH3快速增加，故曲线表示氨气，曲线表示氮气； ②若选择对反应ii催化效果更好的催化剂，反应ii会更快，生成NH3达到最高点所用时间短，NH3的占比更大，因此A点可能移向E点上方的某个点； ③达到平衡，氮气的物质的量为86%÷2×2mol=0.86 mol，NO的物质的量为6%×2 mol=0.12 mol，根据氮原子守恒，氨气的物质的量为(2-0.86×2-0.12) mol=0.16 mol，根据氧原子守恒，水的物质的量为(2-0.12) mol=1.88 mol，根据氢原子守恒，氢气的物质的量为(6-1.88-0.16×3÷2) mol=3.88 mol，总物质的量为6.9 mol。则反应i的平衡常数。 16．(1)+41 (2)bc (3) b 250℃以前，体系以反应Ⅱ为主，温度升高，反应Ⅱ逆向移动，CO2的转化率降低；250℃以后，体系以反应Ⅰ为主，温度升高，反应Ⅰ正向进行，CO2的转化率升高 20% CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O 3.6 3.8 【详解】（1）利用表中几种物质在298K时的标准生成焓，可求出反应Ⅰ：  △H1=(-111 kJ/mol)+( -242 kJ/mol)-( -394 kJ/mol)=+41kJ/mol。 （2）a．增大n(CO2)，虽然平衡正向移动，但CO2的平衡转化率降低，a不符合题意； b．及时移除甲醇，可降低CH3OH浓度，促使平衡正向移动，从而提高CO2的平衡转化率和增大甲醇的选择性，b符合题意； c．减小容器体积，也就是增大压强，平衡正向移动，从而提高CO2的平衡转化率和增大甲醇的选择性，c符合题意； d．充入Ar，各物质的浓度不变，平衡不发生移动，CO2的平衡转化率和甲醇的选择性都不发生变化，d不符合题意； 故选bc。 （3）随着温度的升高，反应Ⅰ平衡正向移动，反应Ⅱ平衡逆向移动，CO的选择性不断增大，CH3OH的选择性不断减小，则曲线a表示平衡时CH3OH的选择性曲线，曲线b表示平衡时CO的选择性曲线，曲线c表示CO2的平衡转化率随温度变化曲线。 ①由分析可知，表示平衡时CO选择性的曲线是b。 ②曲线c表示CO2的平衡转化率随温度变化曲线，曲线先减小，表示以反应Ⅱ为主，后增大表示以反应Ⅰ为主，则呈现此变化趋势的原因：250℃以前，体系以反应Ⅱ为主，温度升高，反应Ⅱ逆向移动，CO2的转化率降低；250℃以后，体系以反应Ⅰ为主，温度升高，反应Ⅰ正向进行，CO2的转化率升高。 ③在5.0MPa下，将5molCO2和16molH2在Cu/ZrO2催化剂作用下进行反应。250℃时，测得平衡体系共有0.5molCH3OH，S(CO2)==50%，∆n(CO2)=1mol，则CO2的平衡转化率为=20%，生成CO的物质的量也为0.5mol。由此可建立如下三段式： 则的Kp=(MPa)-2。 ④从图中可以看出，Cu电极与电源负极相连，为电解池的阴极，则Pt电极为电解池的阳极，在电解过程中，阳极区产生的H+透过阳离子交换膜进入阴极区。 铜电极上CO2得电子产物与电解质反应产生CH4等，电极反应式为CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O，若铜电极上只生成5.6gCO，其物质的量为=0.2mol，电极反应式为CO2+2e++2H+=CO+H2O，H+由阳极迁移而来，则反应生成H2O的质量就是铜极区溶液质量变化，所以变化的质量为0.2mol×18g/mol=3.6g；若铜电极上只生成0.3molCH3CHO和0.4molHCOOH，则由关系式：2CO2——CH3CHO——10e-、CO2——HCOOH——2e-，可求出电路中转移电子的数目为0.3mol×10+0.4mol×2=3.8mol。 【点睛】阳离子交换膜只允许阳离子透过，不允许阴离子透过。 17．(1)-49 (2) 4 (或) (3) a 恒温条件下，增大压强，平衡正向移动，增大 10.6(或10.4) (或其他正确答案) (4) 的实验转化率均未达到平衡转化率 主反应为放热反应，温度升高，主反应的化学平衡逆向移动。副反应为吸热反应，温度升高，副反应的化学平衡正向移动。温度高于260℃时，副反应的化学平衡正向移动程度大于主反应的化学平衡逆向移动程度 在该条件下，主反应的反应速率大于副反应的反应速率，单位时间内生成甲醇的量比生成一氧化碳的量多 【详解】（1）反应①： ，反应②：，根据盖斯定律，反应①+反应②可得反应，故，故答案为。 （2）由图可知，反应历程有4个基元反应；第二步基元反应活化能较大，反应较慢，为决速步，化学方程式为：HCOO*+5H*=CH3O*+H2O+H*，故答案为4、HCOO*+5H*=CH3O*+H2O+H*。 （3）图中对应的恒温T=250℃的曲线是a，因为恒温条件下，增大压强，平衡正向移动，α(CO2)增大，故答案为①a、②恒温条件下，增大压强，平衡正向移动，α(CO2)增大。③在T=250℃、p=8×102kPa 条件下，反应经过 10min 达到平衡，由图可知，α(CO2)=30%，设起始时二氧化碳的物质的量为mol,则起始时氢气的物质的量为mol，列出三段式如下： H2的起始分压为， ，H2的平均反应速率为，④M点是反应的压强平衡常数为故答案为③、④。 （4）①由图1可知在不同温度下，CO2转化率的实验值均小于平衡值，说明实验中反应均未达到化学平衡状态，故答案为：CO2的实验转化率未达到平衡转化率； ②反应a为放热反应，反应b为吸热反应，温度升高，反应a逆向移动，反应b正向移动，温度高于260℃时，反应b正向移动的程度大于反应a逆向移动的程度，所以CO2平衡转化率随温度升高还在增大，故答案为：温度升高，反应a逆向移动，反应b正向移动，温度高于260℃ 时，反应b正向移动的程度大于反应a逆向移动的程度； ③由图2可知，温度相同时，CH3OH选择性的实验值略高于平衡值，从化学反应速率的角度看原因是：在该条件下反应a的速率大于反应b，单位时间内生成甲醇的量比生成CO的量多，故答案为：在该条件下反应a的速率大于反应b，单位时间内生成甲醇的量比生成CO的量多。 18．(1)-49 (2) b 反应i为吸热反应，反应iii为放热反应，温度升高对反应i影响大，转化率随温度升高而增大 < 1.67 36 (3)6：1 (4)太少，形成的氧原子空位少，催化能力较弱 【详解】（1）根据盖斯定律，i+ ii可得，   =+=； （2）①反应i为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，有利于CO生成，反应ii与i iii生成甲醇，而且都是放热反应，则温度升高，平衡逆向移动，不利于生成，即选择性随温度升高而减小，则图中代表平衡产率随温度变化的曲线为b；②图中转化率随温度升高而增大的原因可能是：反应i为吸热反应，反应iii为放热反应，温度升高对反应i影响大，转化率随温度升高而增大；③反应i的正反应速率，逆反应速率，则，温度下，平衡时，温度下，平衡时，则温度下平衡常数小于温度下平衡常数，反应i为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，平衡常数增大，故<；④因为原料气的平均相对分子质量为26，则，设二氧化碳为4mol，氢气为3mol，，， ，则平衡时二氧化碳为（4+x-z）mol，氢气为(3-x-2y-3z) mol，CO为（x-y）mol，H2O为(x+z) mol，甲醇为(y+z) mol，共有(7-2y-2z) mol，根据图知转化率为25%，平衡产率为12.5%，则，，则，带入各物质的物质的量得，平衡时二氧化碳为3mol，氢气为1 mol，CO为0.5mol，H2O为1 mol，甲醇为0.5 mol，共有6 mol，则平衡时反应i的=；反应ii的； （3）H2首先在Zn-Ga-O表面解离成2个H*，随后参与到CO2的还原过程，即由得失电子守恒有3H2~CH3OH~ 6H*，所以消耗6mol H*产生1molCH3OH；理论上反应历程中消耗的H*与生成的甲醇的物质的量之比为6∶1； （4）结合反应过程，若原料气中比例过低会减弱催化剂活性，原因是太少，形成的氧原子空位少，催化能力较弱。 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 $$