2025届高三化学一轮复习 专题复习- 化学反应原理综合题

2025届高三化学专题复习-化学反应原理综合题 1．（2024·湖南长沙·三模）二甲醚具有巨大的潜在市场，目前采用的二氧化碳有效转化法，既是生成二甲醚的简便方法，又是实现“碳中和”的重要途径。 I.CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2的转化方法，其过程中发生的反应如下： 反应①：  △H1=+41.2kJ·mol-1        K1 反应②：  △H2=-204.9kJ·mol-1     K2 (1)CO2催化加氢合成二甲醚的热化学方程式为 ，该反应的平衡常数为 （用K1、K2表示）。 (2)在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，发生反应①和(1)中反应，CO2的平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图。当温度低于300℃时，CO2的平衡转化率随温度的上升而下降的原因是 。 Ⅱ.由CO2制备二甲醚的另一种方法为先合成甲醇，再脱水，主要分为以下步骤： 反应③：  △H3<0 反应④：  △H4>0 (3)在不同的压强下，按照投料比n(CO2)：n(H2)=1：3只进行反应③，CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如图甲所示，p1压强下，CO2的转化率随温度变化如图乙所示。 图甲中压强从大到小的顺序是 ，图乙中处于平衡状态的点有 （填字母），CO2的转化率呈图乙所示变化的原因是 。 (4)更换高效的催化剂，体系中CH3OCH3平衡时的物质的量将 （填“增加”“不变”或“减少”）。 (5)在280℃、3.4MPa条件下，通入1molCO2和3molH2的混合气体，用该方法制备二甲醚。充分反应后，测得CO2的平衡转化率为30%，体系中CH3OCH3的物质的量为0.1mol，则反应③的压强平衡常数Kp= MPa-2（列出计算式即可）。 2．（2024·江苏南通·模拟预测）氨的制备是当前研究的重要课题。 (1)CH4、N2偶联活化制NH3。研究发现， 可以活化CH4，为合成氨提供活性氢原子。 ①将暴露在CH4中，反应产生微粒有、、、、。实验过程中的质谱图如图1所示。图中质荷比为125对应的微粒为 ，生成该微粒的同时，还生成 。 ②为探究活化CH4的反应过程，研究人员从反应体系中不断去除，得到的质谱图如图2所示。与CH4反应生成|的过程可描述为 。 ③活化CH4后，产生活性H原子与N2反应生成NH3.活化过程中生成多种副产物导致NH3的选择性较低，其中不含非极性键的含氮副产物分子可能有 (写两种)。 (2)电催化还原N2制NH3。在碱性水溶液中，通过电催化使N2还原为NH3的电极反应式为 。该制氨方法尚未能应用于工业生产，除因为N2的溶解度低、难吸附在电极和催化剂表面外，还有 。 (3)电催化还原制NH3。NF是一种电极载体，分别以Ni2P/NF、Fe/NF、NF为阴极材料，电解含的中性溶液(电极材料与溶液不发生反应)。控制电压恒定、催化剂的面积为0.25cm2，电解2小时后，不同电极上NH3的产率及NH3的选择性如图3所示。 ①分别以Ni2P/NF、Fe/NF电极电解NaNO2溶液相同时间：，原因是 。 ②已知：NH3的产率=；NH3的选择性。以Ni2P/NF为电极电解NaNO2溶液2小时，消耗 mol。 3．（2024·山西·模拟预测）氢能是一种可再生的清洁能源。氢能有多种获得途径，通过有毒气体催化处理可获得氢能，通过天然气水化也可获得氢能。回答下列问题： (1)工业上一种处理的反应为。已知部分化学键的键能如下表所示： 化学键 键厕 413 363 577 436 ①该反应的 。 ②为了提高的平衡转化率，可采取的措施是 (填字母)。 A．降低温度        B．使用膜技术将移走 C．增大压强        D．恒压条件下充入稀有气体 (2)通过高温热分解反应也可获得氢气和单质硫：。 ①不同压强下，在密闭容器中充入一定量的气体发生上述反应，测得平衡时的体积分数与温度、压强的关系如图所示： (单位为)由小到大的顺序为 ，理由是 。若T℃时，条件下，该反应经过10min达到平衡，则内分压的平均变化速率为 (用含的代数式表示)。 ②在条件下，的混合气体在密闭容器中发生的热分解反应。平衡时混合气体中与的分压相等，的平衡转化率为 ，该反应的平衡常数 (结果保留一位小数，为用平衡分压代替平衡浓度计算的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。 4．（2024·陕西西安·模拟预测）的捕集和利用是实现“碳中和”的有效途径。 (1)CaO可在较高温度下捕集。工业制备CaO的工艺有两种： ⅰ.热分解制备 ⅱ.热分解制备 其中在隔绝空气加热升温过程中固体残留率的变化如图1所示(固体残留率=)。 ①固体残留率由87.7%降到68.5%时，残留固体由 (填化学式，下同)转化为 。 ②已知分解反应放出的气体越多，制得的固体越疏松多孔，则工艺 (填“ⅰ”或“ⅱ”)得到的CaO具有更好的捕集性能。 (2)在恒容密闭反应器中充入物质的量之比为1∶1的和的混合气体，可发生以下反应： ⅰ.     ⅱ.     在相同时间内，的转化率、HCOOH的选择性与温度的关系如图2所示。 已知：HCOOH的选择性=，CO的选择性与HCOOH的选择性的计算方式相似。 ①反应ⅰ在相对 (填“较低”或“较高”)温度下易自发进行；温度低于673K时，CO的选择性随温度升高而 (填字母)。 a.减小                    b.增大                    c.不变                    d.无法判断 ②温度高于673K时，随温度升高，HCOOH的选择性减小的原因可能是 (已知反应均未达到平衡状态)。 ③平衡时再充入0.1mol 和0.1mol ，再次平衡时的转化率 (填“减小”“增大”或“不变”)。 (3)一定温度时，将一定量的和(物质的量之比为1∶1)充入某恒容密闭容器中发生(2)中反应ⅰ和ⅱ，达到平衡时的转化率为y，CO的选择性为x，体系中氢气的分压为kPa，则反应ⅰ的压强平衡常数 (用含x、y、的代数式表示)。 5．（2024·山东菏泽·二模）还原CO2是实现“双碱”经济的有效途径之一，涉及反应如下： Ⅰ：   Ⅱ：   回答下列问题： (1)物质的标准生成焓是指在标态和某温度下，由元素最稳定的单质生成1mol纯净物时的焓变。一些物质298K时的标准生成焓（）    物质 / -74.8 -110 -393.5 -286 0 (2)有利于提高CO平衡产率的条件是______（填标号）。 A．低温低压 B．低温高压 C．高温低压 D．高温高压 (3)反应Ⅰ的正、逆反应速率方程为：、，、符合阿伦尼乌斯公式（为活化能：T为温度：R、c为常数），实验测得的实验数据如图所示，则正反应的活化能 ，升高温度的值 （填“增大”“减小”或“不变”）。 (4)一定温度和压强下，重整反应中会因发生副反应而产生积碳，从而导致催化剂活性降低。若向容器中通入过量水蒸气可以清除积碳．反应的化学方程式为 ，的值 （填“增大”“减小”或“不变”）。 (5)在101kPa时，工业上按投料加入刚性密闭容器中，只发生Ⅰ、Ⅱ两个反应，和的平衡转化率与温度的关系如图所示．温度高于1200 K时，和的平衡转化率趋于相等的原因可能是 ；计算1000 K时反应Ⅱ的压强平衡常数 （计算结果保留3位有效数字，用平衡分压代替平衡浓度，分压=总压×物质的量分数）。 6．（2024·江苏苏州·三模）氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。可通过下列反应大规模制取氢气。 Ⅰ.水煤气变换反应(WGSR) 反应a： (1)一定压强下，由最稳定单质生成1mol化合物的焓变为该物质的摩尔生成焓。已知、的摩尔生成焓分别为、。则的摩尔生成焓的热化学方程式为 。 (2)实验发现，其他条件不变，在相同时间内，向上述体系中投入一定量的CaO可以增大H₂的体积分数。对比实验的结果如下图所示。投入CaO时，的体积分数增大的原因为 。投入纳米CaO装置的氢气产率更高，其原因为 。 (3)酸性溶液中电解副产物可用于生产，实现的资源化，其电极反应式为 。生成的电极应连接电源的 极(选填“正”或“负”)。 Ⅱ.甲烷干重整(DRM) DRM的主要反应为： 反应b： 反应c： 该过程中会逐渐生成积碳覆盖在催化剂表面，使催化剂中毒。 (4)甲烷和二氧化碳的起始物质的量均为1mol，实验测得在0.1MPa下，平衡时各组分的量随温度变化如下图所示。已知气体分压=气体总压×气体的物质的量分数，用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数。625°C时反应c的压强平衡常数为 。 (5)对催化剂载体改性，使其形成氧空位，可减少积碳。晶胞如下图所示。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。加热后，当失重率(损失的质量/总质量)为2.32%时，每个晶胞拥有的的个数为 。 7．（2024·湖北黄冈·三模）某研究小组试探究1,6-己二硫醇（，用HDT表示）与铜的反应历程。 已知有下列反应： (1)已知一些化学键的键能数据如下，则反应Ⅳ的焓变 。仅考虑反应Ⅳ，写出两种提高己烷平衡转化率的措施 。 化学键 C-H C-C H-H 键能/ 413 347 436 (2)温度一定时，在隔绝空气的条件下使HDT（g）以恒定的流速通过如甲图所示的反应器，仅发生反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，在反应器出口处实时检测各物质的相对含量如图乙所示。 ①400～500s内反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的速率均 （填“增大”，“减小”或“不变”）；580～600s内各物质相对含量不变 （填“能”或“不能”）表示反应Ⅲ达平衡； ②推测在该实验条件下与Cu反应生成烃类产物的名称为 。（写两种） (3)向恒温刚性容器M中充入己烷（g）和HDT（g），初始总压为2.5Pa，己烷的体积分数为80%。容器M中只发生反应Ⅳ，达平衡时，己烷的转化率为50%，则反应Ⅳ的 Pa。使容器M中的混合气通过图甲所示的反应器，该反应器中仅发生反应Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ。将反应后的混合气全部充入容器M内，反应Ⅳ重新达到平衡时，p（己烷）/p（环己烷）＝1.1，则HDT的完全脱硫率为 。 （） 8．（2024·辽宁·三模）油、气发动机会产生CO和氮氧化物等污染气体，研究污染气体对环境的影响和减少污染气体的排放是重要的课题。回答下列问题： (1)研究表明污染气体能破坏臭氧层。 已知：      ①写出与作用产生和的热化学方程式 。 ②恒容密闭体系中发生①的反应，在相同时间，NO氧化率随值的变化以及随温度的变化曲线如图所示。NO氧化率随值增大而增大的主要原因是 。 (2)实验测得反应  的瞬时反应速率满足以下关系式：；，、为速率常数，受温度影响。 ③温度为时，在的恒容密闭容器中，投入和，达到平衡时为；当温度为且该反应达到平衡时，存在，则 (选填“大于”、“小于”或“等于”)。 ④研究发现该反应按如下步骤进行： 第一步：快速平衡    第二步：慢反应 其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡，第一步反应中：；。下列叙述正确的是 。 A．同一温度下，平衡时第一步反应的越大反应正向程度越大 B．第二步反应速率低，因而转化率也低 C．第二步的活化能比第一步的活化能低 D．整个反应的速率由第二步反应速率决定 (3)目前燃油汽车的排气管内部装有三元催化器，尾气中反应物或生成物浓度随温度变化如图2、图3所示。 ⑤请选择使用三元催化剂的最佳温度 ，并说明理由 。 ⑥为探究温度对催化剂催化效果的影响，将固定比例NO、CO混合气体，以一定流速发生  ，通过三元催化剂排气管，相同时间内测量尾气中NO的含量，得到脱氮率随温度变化如图所示，已知图中BC段为平衡状态，且平衡脱氮率为，，m、n为常数。下列说法错误的是 。 A．平衡脱氮率表达式中：， B．CD段处于平衡状态，因该反应正向放热，升温平衡逆向移动，故脱氮率降低 C．D点平衡脱氮率为 D．BA段因温度下降，催化剂活性降低，故平衡脱氮率下降 9．（2024·河南·三模）的捕集和利用是实现“碳中和”的有效途径。 (1)CaO可在较高温度下捕集。工业制备CaO的工艺有两种： ⅰ.热分解制备 ⅱ.热分解制备 其中在隔绝空气加热升温过程中固体残留率的变化如图1所示()。 ①固体残留率由87.7%降到68.5%时，残留固体由 (填化学式，下同)转化为 。 ②已知分解反应放出的气体越多，制得的固体越疏松多孔，则工艺 (填“ⅰ”或“ⅱ”)得到的CaO具有更好的捕集性能。 (2)在恒容密闭反应器中充入物质的量之比为1：1的和的混合气体，可发生以下反应： ⅰ.   ⅱ.   在相同时间内，的转化率、HCOOH的选择性与温度的关系如图2所示。 已知：，CO的选择性与HCOOH的选择性的计算方式相似。 ①反应ⅰ在相对 (填“较低”或“较高”)温度下易自发进行；温度低于673K时，CO的选择性随温度升高而 (填字母)。 a.减小    b.增大    c.不变    d.无法判断 ②温度高于673K时，随温度升高，HCOOH的选择性减小的原因可能是 (已知反应均未达到平衡状态)。 ③平衡时再充入0.1mol 和0.1mol ，再次平衡时的转化率 (填“减小”“增大”或“不变”)。 (3)一定温度时，将一定量的和(物质的量之比为1：1)充入某恒容密闭容器中发生(2)中反应ⅰ和ⅱ，达到平衡时的转化率为y，CO的选择性为x，体系中氢气的分压为，则反应ⅰ的压强平衡常数 (用含x、y、的代数式表示)。 (4)研究发现，用氮化铁作催化材料，对选择性加氢制烃类具有重要意义。某氮化铁的晶胞结构如图3所示，沿z轴方向的投影如图4所示，A原子的分数坐标为(0，0，0)，B原子的分数坐标为，则C原子的分数坐标为 (用含b、c的代数式表示)；设阿伏加德罗常数的值为，该晶体的密度为 g·(用含a、b、的代数式表示)。 10．（2024·河南·模拟预测）在催化剂作用下，发生如下反应： ①   ②   回答下列问题： (1)   。 (2)一定温度下，向恒容密闭容器中充入和发生反应①，达到平衡时转化率为20%。下列叙述正确的是___________(填标号)。 A．当体积分数不随时间变化时达到平衡状态 B．上述反应达到平衡时放出热量为131.2kJ C．平衡时向容器充入氩气，逆反应速率大于正反应速率 D．加入催化剂，正反应速率等于逆反应速率且都增大 (3)和在催化剂作用下能发生反应：  。在1L恒容密闭容器中充入和，测定平衡转化率、催化效率与温度的关系如图1所示。 ①该反应 (填“>”“<”或“=”)0。 ②温度高于400℃，催化效率降低的原因是 。T点平衡常数K (填“>”“<”或“=”)0.5。 (4)在恒温条件下，向反应器充入和发生反应①，测得平衡时和的物质的量浓度与平衡总压强的关系如图2所示。表示平衡时的物质的量浓度与平衡总压强的关系的是曲线 (填“”或“”)。M点时该反应的压强平衡常数 (用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。 (5)科学家开发催化电极，在酸性介质中电解制备乙炔，其阴极的电极反应式为 。 11．（2024·福建龙岩·三模）丙烯腈()是合成橡胶及合成树脂等工业中的重要原料，以 为原料合成丙烯腈的反应过程如下： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 科学家通过计算得出反应Ⅱ的历程包含p、q两步，其中p步反应的化学方程式为： 已知：部分化学键键能如下表所示： 化学键 键能(kJ·mol-1) 413 463 389 348 305 615 351 745 891 (1)q步反应的热化学方程式为 。 (2)在盛有催化剂、压强为的恒压密闭容器中按体积比充入和NH3发生反应，通过实验测得平衡体系中含碳物质(乙醇除外)的物质的量分数随温度的变化如下图所示。 ① 0(填“>”“<”)。 ②含碳物质检测过程中，未检测出，反应活化能相对大小应为p q(填“>”或“<”)。 ③M点时，体系中的体积分数 (保留三位有效数字)。 ④N点时，反应Ⅱ的压强平衡常数 (保留三位有效数字)；范围内，物质的量分数表示的平衡常数的相对大小：反应Ⅰ 反应Ⅱ(填“>”“<”或“=”)。 ⑤上述条件下丙烯腈的平衡产率不高，实际生产中会向反应器中再充入一定量(不参与反应)，请解释该操作的目的并说明理由 。 12．（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 。 13．（2024·湖南·模拟预测）乙酸钙是一种很好的食品钙强化剂，乙酸钙晶体受热会发生一系列的分解反应。回答下列问题： 向容器中加入1mol乙酸钙晶体，通入一定量的Ar，加热容器开始反应。反应过程中始终保持气体总压强为p。 I．加热体系至160℃时，乙酸钙晶体先完全脱水，吸收akJ热量，再发生反应(i)：，吸收bkJ热量。 (1)写出将乙酸钙晶体加热至160℃时发生总反应的热化学方程式： 。 Ⅱ．继续加热体系至500℃，发生反应(ii)：  反应(iii)：  。 (2)平衡时丙酮的分解率随起始时通入Ar的物质的量、反应温度T的变化如图所示： ①图中充入较大的曲线为 (填“I”或“Ⅱ”)。 ②反应(ii)可在 (填“低温”“高温”或“任意温度”)下自发进行。 (3)此条件下，若，平衡时丙酮的分解率为90%、的体积分数为，则的体积分数为 (用分数表示)；500℃时，反应(ii)的压强平衡常数 (用含p的代数式表示)。 Ⅲ．继续加热体系至900℃，丙酮完全分解，体系中发生如下反应(不考虑其他副反应)： (iv) (v) (vi) (4)工业生产中常在镍基催化剂表面发生反应(ⅵ)，其机理如图所示。步骤(d)中间体的氧化和分解涉及的主要反应有，以及 。生成主要副产物的步骤为 。 (5)再次平衡时，体系中水蒸气的含量比500℃时大，请解释可能的原因 (答出两点)。 14．（2024·福建龙岩·模拟预测）甲烷蒸汽重整是制氢的主要途径，涉及反应如下： 反应Ⅰ： 反应II： 回答下列问题： (1)标准摩尔生成焓是指标准状态下，由稳定的单质生成该物质的焓变，稳定单质的。根据下表数据计算 。 物质 -74.8 -110.5 -241.8 (2)向恒容密闭容器中按投料，初始总压强为，测得平衡时各组分的物质的量分数与温度的关系如图所示，其中a代表的物质的量分数。 ①体系达到平衡后，以下有关判断正确的是 。 A．缩小容器体积，反应Ⅱ不移动 B．充入氮气，甲烷转化率增大 C．体系中，大于3     D． ②图中表示的物质的量分数随温度变化的曲线是 。 ③温度低于时，的物质的量分数随温度升高而增大，原因是 。 ④时，的平衡转化率为 (保留两位有效数字)，反应Ⅱ的 。 (3)镍基复合催化剂可作为重整的催化剂和吸收剂。在催化剂表面和发生反应，生成、和的反应机理如下。 a． b．…… c． d． e． 补充b反应的方程式： 。 15．（2024·湖南岳阳·三模）2024年上海国际碳中和技术博览会以“中和科技、碳素未来”为主题，重点聚焦二氧化碳的捕捉、利用与封存(CCUS)等问题。回答下列问题： Ⅰ.是典型的温室气体，Sabatier反应可实现转化为甲烷，实现的资源化利用。合成过程中涉及如下反应： 甲烷化反应(主反应)：①   逆变换反应(副反应)：②    (1)反应③   ，该反应在 (填“高温”“低温”或“任何温度”)下能自发进行。 (2)下列叙述中能说明反应①达到平衡状态的是 (填字母)。 A．断裂4mol 的同时断裂1mol          B．恒温恒容条件下，体系压强不再变化 C．恒温恒容条件下，气体的密度不再变化             D． E．绝热恒容条件下，不再变化 (3)科研小组按进行投料，下面探究影响选择性的一些因素。 ①若在恒容容器中进行反应(初始压强为0.1MPa)，平衡时各气体的物质的量分数随温度变化的曲线如图所示。图中表示的物质的量分数随温度变化的曲线是 (填“曲线1”“曲线2”或“曲线3”)。曲线1和曲线3交叉点处的平衡分压为 MPa(该空忽略副反应逆变换反应)。 ②积碳会使催化剂的活性降低，从而影响甲烷的选择性，各积碳反应的平衡常数与温度关系如下表所示： 温度℃ 800 21.60 0.136 0.133 850 33.94 0.058 0.067 900 51.38 0.027 0.036 反应a：   反应b：   反应c：   由表中数据可知，积碳反应主要由反应 引起(填“a”“b”或“c”)。 Ⅱ.完成下列问题 (4)一定条件下，向4L恒容密闭容器中充入2mol 和6mol ，发生反应。已知容器内起始压强为240kPa，反应达平衡时容器内压强为150kPa，该温度下反应的标准平衡常数 。(该反应标准平衡常数的表达式为，其中p为分压，分压=总压×物质的量分数，) 16．（2024·河北邢台·二模）研究含氮元素物质的反应对生产、生活、科研等方面具有重要的意义。 ．回答下列问题。 (1)汽车在行驶过程中有如下反应发生：       写出表示CO燃烧热的热化学方程式为 。 (2)空燃比是机动车内燃机气缸通入空气与燃料质量的比值。[设汽油的成分为辛烷()，空气的平均相对分子质量为29，氧气在空气中的体积分数为21%]计算汽油的最佳空燃比为 (保留三位有效数字)。若实际空燃比大于此值，则该汽车尾气的主要污染物为 。 (3)在汽车上安装三元催化转化器可实现反应：  <0，减少汽车尾气污染。T℃时，在恒容的密闭容器中通入一定量的CO和NO，能进行上述反应，测得不同时间的CO和NO的浓度如表： 时间/s 0 1 2 3 4 5 6 1.50 1.15 0.75 0.62 0.55 0.50 0.50 3.00 2.65 2.25 2.12 2.05 2.00 2.00 该反应在1～4s内的平均反应速率为 。反应达平衡时压强为100kPa，求压强平衡常数 。(用平衡分压代替平衡浓度，分压=总压×物质的量分数) ．工业合成氨以铁触媒作催化的反应机理如图(*表示吸附态，中间部分表面反应过程未标出)： 已知：的吸附分解反应活化能高、速率慢，决定了合成氨的整体反应速率。 (4)研究表明，合成氨的速率与相关物质的浓度关系为，k为速率常数。以下说法正确的是___________。 A．合成氨的反应在任意温度下都能自发进行 B．增大、或的浓度都能提高合成氨速率 C．若反应气中混有水蒸气，Fe催化剂可能中毒 D．使用催化剂可提高单位时间内原料气的转化率 (5)实际工业生产中，原料气中和物质的量之比按1∶2.8加入。请说明原料气中过量的理由：(从两种不同的角度分析) 。 (6)在氨气催化氧化制硝酸过程中，发现(<0)反应的速率随温度的升高而减小。某化学小组查阅资料得知该反应的反应历程分两步： ①(快)   ②(慢)   根据化学反应原理解释升高温度该反应速率减小的原因可能是 。 17．（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 。 18．（2024·青海西宁·二模）资源化是实现“双碳”目标的重要途径。 方法1：化学还原制备、、等。 (1)以和为原料合成乙烯，其反应的过程分两步进行： ①   ②   写出加氢合成乙烯的热化学方程式： 。 (2)利用二氧化碳合成淀粉，首先是利用二氧化碳制备甲醇。已知和在某种催化剂作用下可同时发生以下两个反应： Ⅰ．   Ⅱ．   在压强为P，、的起始投料为1：3的条件下，发生反应Ⅰ、Ⅱ。实验测得的平衡转化率和平衡时的选择性随温度的变化如图所示。 已知：的选择性 ①有利于提高的选择性的措施有 （填序号）。 A．适当降温    B．适当升温    C．选择合适的催化剂 ②温度高于350℃时，体系中发生的反应以 （填“Ⅰ”或“Ⅱ”）为主，说明理由： 。 ③其中表示平衡时的选择性的曲线是 （填“a”或“b”）。 (3)合成乙醇。在一定温度下，向容积为1L的恒容密闭容器中，充入1mol、xmol，发生反应，测得平衡体系中，的体积分数与x的关系如图所示。 在m、n、p点中，的转化率最大的是 （填字母）点。该温度下，平衡常数K= （列出算式即可得分）。 方法2：用电解法可将转化为多种原料。 (4)用如图装置电解二氧化碳制取甲烷，温度控制在10℃左右，持续通入二氧化碳，电解过程中，物质的量基本不变。写出阴极的电极反应式 ；阳极产生的气体是 （写化学式）。 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) △H=-122.5kJ·mo1-1 K21·K2 (2)反应①的△H1>0，CO2转化为CH3OCH3的反应的△H<0，温度升高，使CO2转化为CO的平衡转化率上升，而CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降，且温度低于300℃时，下降幅度超过上升幅度 (3) p1>p2>p3 CDE C点前反应③未达到平衡，随着温度的升高，化学反应速率加快，CO2的转化率升高，因为反应③的△H3<0，C点时反应③达到平衡，随着温度的升高，反应③平衡逆向移动，CO2的转化率降低 (4)不变 (5)（或） 【详解】（1）目标方程式=2①+②，故，故热化学方程式为：△H=-122.5kJ·mo1-1；该反应的平衡常数为：K21·K2； （2）当温度低于300℃时，CO2的平衡转化率随温度的上升而下降的原因是：反应①的△H1>0，CO2转化为CH3OCH3的反应的△H<0，温度升高，使CO2转化为CO的平衡转化率上升，而CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降，且温度低于300℃时，下降幅度超过上升幅度； （3）反应③正向气体分子数减少，加压平衡正向移动，CH3OH的平衡产率增大，故：p1>p2>p3；该反应为放热反应，未达平衡时，升高温度，反应速率加快，CO2的转化率升高，达到平衡时，随着温度的升高，平衡逆向移动，C点CO2的转化率最大，继续升高温度，CO2的转化率降低，平衡逆向移动，故达到平衡的点为：CDE；CO2的转化率呈图乙所示变化的原因：C点前反应③未达到平衡，随着温度的升高，化学反应速率加快，CO2的转化率升高，因为反应③的△H3<0，C点时反应③达到平衡，随着温度的升高，反应③平衡逆向移动，CO2的转化率降低； （4）催化剂不影响平衡，故更换高效的催化剂，体系中CH3OCH3平衡时的物质的量将不变； （5） 充分反应后，测得CO2的平衡转化率为30%，即转化了0.3mol，可列出三段式：； 体系中CH3OCH3的物质的量为0.1mol， 可列出三段式：，故平衡时各物质的物质的量为：，物质的量之和为3.4mol，反应③的压强平衡常数Kp==。 2．(1) HCHO 和CH4反应生成和，再与CH4反应生成|和 CH3NH2、(CH3)2NH、(CH3)3N (2) N2+6e-+6H2O=2NH3+6OH- N2和H2O(H+)在阴极表面同时发生得电子的竞争反应 (3) 在Fe/NF电极放电过程中转化为其他含氮物质，且转化速率大 【详解】（1）①质谱图中质荷比为125对应的微粒相对分子质量为125，对应的是，生成时，发生反应：+CH4+HCHO，还生成了HCHO； ②活化CH4的过程中将CH4转化为，质荷比为141对应的微粒为，与CH4反应生成|的过程可描述为：和CH4反应生成和，再与CH4反应生成|和； ③活化CH4得到，产生活性H原子与N2反应生成NH3活化过程中会代替NH3中的H原子生成多种副产物：CH3NH2、(CH3)2NH、(CH3)3N。 （2）N2得到电子生成NH3，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：N2+6e-+6H2O=2NH3+6OH-。该制氨方法尚未能应用于工业生产，除因为N2的溶解度低、难吸附在电极和催化剂表面外，还有N2和H2O(H+)在阴极表面同时发生得电子的竞争反应。 （3）①分别以Ni2P/NF、Fe/NF电极电解NaNO2溶液相同时间：，原因是在Fe/NF电极放电过程中转化为其他含氮物质，且转化速率大； ②由图可知，以Ni2P/NF为电极电解NaNO2溶液2小时，NH3的产率=3400mg·h-1·cm-2，NH3的选择性为70%，则消耗，消耗 mol。 3．(1) +206 BD (2) 该反应是气体分子数增大的反应，其他条件相同，加压平衡向逆反应方向移动，氢气的体积分数减小，即压强越大，平衡时的体积分数越小(合理即可) 50% 2.4 【详解】（1）①该反应的反应物的总键能-生成物的总键能。 ②A．该反应为吸热反应，降低温度，平衡逆向移动，的平衡转化率减小，A项错误； B．使用膜技术将移走，可使平衡正向移动，的平衡转化率增大，B项正确； C．该反应为气体分子总数增加的反应，加压平衡逆向移动，的平衡转化率减小，C项错误； D．恒压条件下充入稀有气体，相当于减压，可使平衡右移，的平衡转化率增大，D项正确； 故选BD。 （2）①由于该反应是气体分子数增大的反应，所以加压平衡向逆反应方向移动，平衡时氢气的体积分数减小，即压强越大，平衡时的体积分数越小，由图可知，的大小关系为。由图可知，条件下，反应经过达到平衡时，的体积分数为，则的体积分数为，H2S的体积分数为，故的分压为，故的分压减少，则分压的平均变化速率为。 ②的混合气体发生的热分解反应，设，则，反应消耗的物质的量为x mol，根据三段式法可得： 平衡时，混合气中与的分压相等，则平衡时，与的物质的量相等，，解得：，H2S的平衡转化率为；平衡时，和的物质的量均为，S2的物质的量为，混合气体的总物质的量为，则平衡常数。 4．(1) CaC2O4 CaCO3 ⅱ (2) 较低 a 温度升高，反应速率增大程度反应ⅱ大于反应ⅰ 增大 (3) 【详解】（1）设开始有1molCaC2O4•H2O，质量是146g，当热分解先分解生成草酸钙和水时，固体残留率为，即此时固体为CaC2O4，当固体残留率为68.5%时，剩余固体质量为146×68.5%=100，因此此时为固体CaCO3，即发生CaC2O4CaCO3+CO↑，继续加热，又发生CaCO3CaO+CO2↑，因此工艺ⅱ得到的CaO具有更好的捕集性能，其原因是：CaC2O4•H2O热分解放出更多的气体，制得的氧化钙更加疏松多孔；答案：CaC2O4、CaCO3、ⅱ； （2）①反应ⅰ是熵减的放热反应，根据，可知在相对较低温度下易自发进行；根据图像可知，当温度低于673K时，HCOOH的选择性随温度升高而增大，则CO的选择性随温度升高而减小；②温度高于673K时，随温度升高，HCOOH的选择性减小的原因可能是升高温度，反应速率增大程度反应ⅱ大于反应ⅰ；③平衡时再充入0.1mol 和0.1mol ，相当于增大压强，反应ⅰ正向移动，则再次平衡时的转化率增大；答案：较低、a、温度升高，反应速率增大程度反应ⅱ大于反应ⅰ、增大； （3）假设CO2和H2都通入1mol，CO2转化率为y，平衡时CO2的物质的量为1-y，H2的物质的量为1-y，CO的选择性为x ，则CO的物质的量为xy，H2O的物质的量为xy，依据碳原子守恒，可知HCOOH的物质的量为y-xy，总的物质的量2-y+xy，HCOOH的压强=，CO2的压强=，反应ⅰ的压强平衡常数，答案：。 5．(1)+330.3 (2)C (3) 300 增大 (4) 减小 (5) 1200K以上时以反应Ⅰ为主，二者转化率趋于相等 0.355 【详解】（1）根据焓变=反应键能和-生成物键能和得，根据盖斯定律， （2）反应Ⅰ、反应Ⅱ均为吸热反应，升温平衡正向移动，可提高CO平衡产率，反应Ⅰ正向是气体体积增大的反应，低压平衡正向移动，可提高CO平衡产率，压强对反应Ⅱ的平衡移动无影响，故选C； （3）根据阿伦尼乌斯公式将图中数据代入，，两式相减，求得300；当反应Ⅰ：达平衡时，=， ，该反应为吸热反应，升高温度K值增大； （4）水蒸气可以清除积碳，反应为：；增大，副反应平衡常数为定值，则值减小； （5）1200K以上时以反应Ⅰ为主，二者转化率趋于相等；设开始时，n(CO2) =n(CH4)=1mol，1000 K时CH4转化率为80%即反应了0.80mol，可得三段式： 对于副反应，n(CO2) =0.2mol，n(CO)=n(H2)=1.6mol，CO2转化率为85%即反应了0.85mol-0.8mol=0.05mol 反应达平衡后，n(H2)=1.55mol，n(CO2)=0.15mol，n(CO)=1.65mol，n(H2O)=0.05mol，n总=3.5mol, 0.355； 6．(1)= (2) CaO可以吸收CO2，使CO2浓度减小，生成H2的反应正向移动，H2百分含量增大 纳米CaO表面积比微米CaO大，吸收CO2能力比微米CaO强 (3) CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O 负 (4) (5)7 【详解】（1）已知：反应a： 一定压强下，由最稳定单质生成1mol化合物的焓变为该物质的摩尔生成焓。已知、的摩尔生成焓分别为、，则得： b． c． d． 根据盖斯定律，由a+b+c得反应d．= = = ，因此的摩尔生成焓的热化学方程式为=； （2）催化重整后的化学方程式为CH4（g）+2H2O（g）⇌CO2（g）+4H2（g），向其中投入CaO时，CaO可吸收CO2，使c（CO2）减小，平衡正向移动，导致生成H2更多，H2百分含量增大，若投入纳米CaO时，由于纳米CaO颗粒小，表面积大，可使反应速率加快，c（CO2）减小，平衡正向移动加剧，所以H2百分含量增大， 故答案为：CaO可以吸收CO2，使CO2浓度减小，生成H2的反应正向移动，H2百分含量增大；纳米CaO表面积比微米CaO大，吸收CO2能力比微米CaO强； （3）CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，C元素化合价降低，被还原，应为电解池的阴极反应，连接电源的负极；电极方程式为CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O， 故答案为： CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O；负； （4）由图知，625℃达到平衡时，n(H2O)=n(CO2)=n(CO)=0.5mol，氢气是1.2mol，根据氢原子守恒，平衡时甲烷物质的量为mol=0.15 mol，根据碳原子守恒知，积碳的物质的量为（1+1-0.5-0.5-0.15）mol=0.85mol；反应Ⅱ的压强平衡常数； （5）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172g，加热后当失重率为2.32%时，损失的质量为氧元素的质量，即172g×2.32%=4.0g，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。 7．(1) +43kJ·mol-1 减小压强、升高温度 (2) 减小 不能 乙烷、（正）丁烷 (3) 1 62% 【详解】（1）由∆H=反应物总键能-生成物总键能，反应Ⅳ的焓变5×347+14×413-(6×347+12×413+436)=+43kJ/mol，反应Ⅳ是吸热反应，升高温度平衡正向移动，该正反应是气体分子数增大的反应，减小压强也能使平衡正向移动，则提高己烷平衡转化率的措施：减小压强、升高温度； （2）①由图可知，400～500s内生成物环己烷、CH3CH2CH2CH2CH2CH2-SH的相对含量减小，说明浓度变小，则反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的速率均减小；580～600s内各物质相对含量不变反应消耗该物质的速率与生成该物质的速率相等，但图中未知H2的含量变化情况，则不能表示反应Ⅲ达平衡； ②由CH3CH2CH2CH2CH2CH2-SH与Cu反应生成CH3CH2CH2CH2CH2CH3，碳原子数目不变，推测在该实验条件下与Cu反应生成CH3CH3即乙烷，根据CH3CH2CH2CH2CH2CH2-SH还能生成环己烷，说明烷烃还能首位相连，则与Cu反应还能生成CH3CH2CH2CH3即正丁烷； （3）恒温恒容下，气体的压强与物质的量成正比，初始总压为2.5Pa，己烷的体积分数即物质的量分数为80%，己烷的分压为2.5Pa×80%=2Pa，只发生反应Ⅳ，达平衡时，己烷的转化率为50%，则压强减小了2Pa×50%=1Pa，列压强三段式：，反应Ⅳ的。反应前HDT的分压为2.5Pa×(1-80%)=0.5Pa，温度不变，反应Ⅳ的1Pa不变，反应Ⅳ重新达到平衡时，p（己烷）/p（环己烷）=1.1，，则p(H2)=1.1Pa，反应Ⅲ和反应Ⅳ生成H2、环己烷均为1.1Pa，平衡时p（己烷）=1.1×1.1Pa=1.21Pa，起始时容器M中的混合气p(己烷)= p(环己烷)=1Pa，则HDT与Cu反应生成的己烷1.21-1=0.21Pa，由HDT与Cu反应生成的环己烷为1.1-1=0.1Pa，则HDT的完全脱硫率为。 8．(1)    随值增大，相当于NO浓度不变，加大的浓度，有利于平衡正向移动 (2) 小于 AD (3) 左右 此时反应物CO和NO浓度较低，副产物浓度很低，和浓度较高。(或左右时，以主反应生成和为主，抑制了副反应的生成) BD 【详解】（1）①已知：反应①  ； 反应②  ；利用盖斯定律可知，②式①式后再除以2即得，则对应的热效应。 ②根据平衡移动原理，增大的比值，浓度增加，有利于平衡正向移动，使NO的氧化率增大。 （2）③温度为时：可列三段式：，则温度为时，平衡常数，由于平衡时，不难推出平衡常数等于速率常数之比，即：；温度为时，该反应存在，显然，由于该反应为放热反应，则温度越高，对应的平衡常数越小，所以； ④A．由①分析可知，当第一步反应达平衡状态时，，由于速率常数之比实际上就是平衡常数，平衡常数越大，反应正向进行的程度越大，A正确； B．反应速率快慢与转化率之间无因果关系，B错误； C．相同温度下，第一步反应快速达到平衡，第二步是慢反应，所以第二步活化能比第一步高，C错误； D．整个反应的化学反应速率由第二步慢反应决定，D正确； 故合理选项是AD； （3）⑤图2、图3的横坐标的每个小格是，选择NO、CO、尽可能地转化为无污染的和较高，节约热源。因此选择左右，此时反应物CO和NO浓度较低，副产物浓度很低，和浓度较高。(或左右时，以主反应生成和为主，抑制了副反应的生成) ⑥A．此处可以通过表格给出，也可以通过坐标给出并列方程。平衡脱氮率表达式中，根据，，建立方程，，解之，，A正确； B．CD段从图中可以看到，温度没变时，脱氮率还在下降，故不处于平衡状态，B错误； C．D点时，根据A项知平衡脱氮率，即，C正确； D．BA段因温度下降，反应速率减慢，故平衡脱氮率下降，D错误；故选BD。 9．(1) ⅱ (2) 较低 a 升高温度，反应速率增大程度反应ⅱ大于反应ⅰ 增大 (3) (4) 【详解】（1）设开始有1molCaC2O4•H2O，质量是146g，当热分解先分解生成草酸钙和水时，固体残留率为，即此时固体为，当固体残留率为68.5%时，剩余固体质量为，因此此时为固体，即发生CaC2O4CaCO3+CO↑，继续加热，又发生CaCO3CaO+CO2↑，因此工艺ⅱ得到的CaO具有更好的捕集性能，其原因是：CaC2O4•H2O热分解放出更多的气体，制得的氧化钙更加疏松多孔； （2）①反应ⅰ是熵减的放热反应，根据，可知在相对较低温度下易自发进行；根据图像可知，当温度低于673K时，HCOOH的选择性随温度升高而增大，则CO的选择性随温度升高而减小； ②温度高于673K时，随温度升高，HCOOH的选择性减小的原因可能是升高温度，反应速率增大程度反应ⅱ大于反应ⅰ； ③平衡时再充入0.1mol 和0.1mol ，相当于增大压强，反应ⅰ正向移动，则再次平衡时的转化率增大； （3）设开始和都是1mol，平衡时反应ⅰ消耗了amol，反应ⅱ消耗了bmol， ， ， 则平衡时与都是（1-a-b）mol，甲酸为amol， CO与水蒸气都是bmol，的转化率为y=，CO的选择性为x=，则b=xy，a=y(1-x)，体系中氢气的分压为，则总压强为，则反应ⅰ的压强平衡常数； （4）因为A原子的分数坐标为(0，0，0)，B原子的分数坐标为，则C原子的分数坐标为；晶胞中Fe原子数目，N原子数目，该晶胞质量为，晶胞体积为，该晶体的密度为g·。 10．(1)-205.2 (2)D (3) < 催化剂失去活性(或活性降低或选择性降低) < (4) 0.25 (5) 【详解】(1)根据盖斯定律，①＋②=目标反应，。 (2)代入数据计算，体积分数始终等于50%，与平衡无关，A项错误；达到平衡时消耗，等温等压下放出热量，B项错误；恒容容器中充入氩气，体积不变，速率不变，C项错误；催化剂同时同程度增大正、逆反应速率，D项正确。 (3)审题时注意：左、右纵坐标变化趋势不一样。①升高温度，平衡转化率降低，说明正反应是放热反应。②温度高于400℃，催化剂失去活性或活性降低或选择性降低，导致催化效率降低。用三段式计算G点平衡常数： 。T点温度高于G点，升温平衡向左移动，平衡常数减小。 (4)观察反应①，气体分子数减小。其他条件不变，增大压强，缩小体积，体系中各物质浓度均增大，平衡向右移动，浓度减小，浓度增大，故浓度增大较快，斜率较大，即曲线Ⅱ代表浓度与平衡总压强的关系。M点总压强为2MPa，和的浓度相等。用三段式计算： ，。，，，。。 (5)阴极上发生还原反应，电极反应式为。 11．(1) (2) > < 2.14 > 提高丙烯腈的平衡转化率，因为恒压充入，反应Ⅱ分压减小，平衡正向移动 【详解】（1） 由反应Ⅱ的历程包含p、q两步，则q步反应=反应Ⅱ-p步,故该反应的化学方程式为，根据反应热=反应物键能总和-生成物键能总和，在分子结构中含有8个键、1个键、2个键、2个键、1个键，在分子结构中含有3个键，在分子结构中含有3个键、1个键、1个键、1个键、1个键、2个键，在分子结构中含有5个键、1个键、1个键、1个键，故=； 故答案为：； （2） 从图中可看出，在200℃之前，平衡体系中的含碳物质的物质的量分数很小，且几乎不变，即反应Ⅱ反应程度变化不大，平衡体系中的含碳物质的物质的量分数随温度升高而增大，的含碳物质的物质的量分数随温度升高而减小，则说明反应Ⅰ平衡正向移动，反应Ⅰ为吸热反应，； 反应Ⅱ的历程包含p、q两步，含碳物质检测过程中，未检测出，说明生成该物质的速率慢，消耗该物质的速率快，即其中q步为决速步骤，该步骤活化能较大，p步活化能<q步活化能； 设初始投入物质的量为2mol，物质的量为15mol，M点平衡体系中的含碳物质的物质的量分数为80%，几乎为0，则反应Ⅰ生成的物质的量为2mol，根据三段式分析，，则，解得，平衡体系中的体积分数=； N点平衡体系中与的含碳物质的物质的量分数均为50%，几乎为0，利用三段式分析，，则则，解得，平衡体系中与的物质的量均为1mol，的物质的量为14mol，的物质的量为3mol，的物质的量为1mol，气体总物质的量为20mol，反应Ⅱ的压强平衡常数； 反应Ⅰ为吸热反应，反应Ⅱ为吸热反应（温度升高，的含碳物质的物质的量分数增大，反应Ⅱ平衡正移），在200℃之前，平衡体系中的含碳物质的物质的量分数很小，即反应Ⅱ反应程度小，平衡常数小，含碳物质的物质的量分数较大，反应Ⅰ反应程度大，平衡常数大于反应Ⅱ平衡常数，且随温度升高到一定温度，几乎为0，则平衡常数，反应Ⅱ随温度升高，平衡常数增大，但仍小于反应Ⅰ平衡常数，故反应Ⅰ平衡常数>反应Ⅱ平衡常数； 再充入一定量，总压不变情况下，各物质的分压减小，相当于减小压强，则反应Ⅱ平衡正向移动，提高丙烯腈的平衡转化率； 故答案为：>；<；12.4%；2.14；>；提高丙烯腈的平衡转化率，因为恒压充入，反应Ⅱ分压减小，平衡正向移动。 12．(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。 13．(1) (2) I 高温 (3) (4) (b)、(d) (5)此条件下反应(vi)正向进行的程度大于反应(iv)；温度升高，反应(iii)平衡逆向移动 【详解】（1）(1)根据题意可知，加热至160℃时先发生反应  ；再发生反应  。根据盖斯定律，将两个热化学方程式相加可得加热至160℃时总反应的热化学方程式： ； （2）①由于反应(ii)产生的是反应(iii)的反应物，在反应(iii)中部分反应，反应(iii)中消耗的这一部分可以认为发生反应(ii)+反应(iii)，则体系加热到500℃时，可以认为发生的反应有反应(ii)、反应(iii)+反应(iii)，反应(ii)+反应(iii)的反应(※)为。反应体系总压强不变，通入Ar，相当于减小压强，而反应(※)为气体分子数不变的反应，压强变化，平衡不移动，反应(ii)是气体分子数增大的反应，减小压强平衡正向移动，平衡时丙酮的分解率增大，所以越大，平衡时丙酮的分解率越大，即曲线I表示充入的更大； ②由题图可知，温度升高，平衡时丙酮的分解率增大，而，即温度升高，反应(iii)平衡逆向移动，抑制丙酮分解，因此反应(ii)平衡肯定正向移动，则，又反应(ii)是气体分子数增大的反应，则，因此根据可知，反应(ii)在高温下可自发进行； （3）起始时，体系中有、2molAr，首先发生反应，反应完成后气体组成为1mol、、2molAr。然后发生反应(ii)和反应(iii)，设反应(iii)中生成的物质的量为xmol，根据题意列“三段式”，有： 则此时气体的组成为0.1mol、、、、、2molAr，平衡时的体积分数为，则，则，气体的总物质的量为5.3mol，的体积分数为，反应(ii)的压强平衡常数=。 （4）步骤(a)发生和的解离和吸附，根据图示可知解离为和H并吸附在保化剂表面，解离成CO和O并吸附在催化剂表面。步骤(b)发生的形成及CO和的脱附，根据图示可知吸附态的CO脱附产生游离态的CO分子，同时吸附态的H原子结合为分子并脱离催化剂表面。步骤(c)形成表面羟基，即步骤(a)解离产生的O与未脱离体系的H原子结合形成羟基。步骤(d)发生中间体的氧化和分解，步骤(c)产生的OH是一种具有强氧化性的活性中间体，会将步骤(a)形成的氧化为，发生反应：，同时把剩余的H原子氧化为，发生反应：，这是中间体的氧化；分解为和CO的过程是中间体的分解，发生反应：。由题图可知，步骤(b)、(d)中生成的是本反应的主要副产物； （5）反应(iv)消耗，反应(vi)生成，平衡时体系中水蒸气的含量增大，可能是因为反应(vi)正向进行的程度大于反应(iv)。另外反应(iii)是消耗水的放热反应，温度从500℃升高到900℃时平衡逆向移动，使平衡时体系中的水蒸气含量增大。 14．(1)+206.1 (2) ACD e 温度升高，反应Ⅰ正向移动，CO的物质的量浓度增大，反应Ⅱ也正向移动 78% (3) 【详解】（1）由反应热与生成物标准摩尔生成焓和反应物标准摩尔生成焓的差值相等可得：反应Ⅰ△H= (—110.5kJ/mol) —(—74.8kJ/mol—241.8 kJ/mol)=+ 206.1kJ/mol，则a=+206.1，故答案为：+206.1； （2）A．反应Ⅱ是气体体积不变的反应，缩小容器体积，气体压强增大，反应Ⅱ平衡不移动，故正确； B．恒容条件下充入不参与反应的氮气，平衡体系中各物质浓度不变，反应速率不变，平衡不移动，甲烷转化率不变，故错误； C．由方程式可知，反应Ⅰ生成氢气和一氧化碳的物质的量比为3，反应Ⅱ中一氧化碳为反应物、氢气为生成物，则平衡形成过程中一氧化碳的物质的量减小、氢气的物质的量增大，则平衡体系中氢气和一氧化碳的物质的量比大于3，故正确； D．由方程式可知，反应Ⅰ形成平衡时，水蒸气的反应速率与甲烷的反应速率相等，反应Ⅱ形成平衡时，水蒸气的反应速率与二氧化碳的反应速率相等，所以体系达到平衡后，水蒸气的反应速率与甲烷反应速率和二氧化碳反应速率之和相等，故正确； 故选ACD； ②反应Ⅰ是吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，甲烷和水蒸气的物质的量都减小，一氧化碳和氢气的物质的量都增大，且氢气的物质的量大于一氧化碳，反应Ⅱ是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，二氧化碳和氢气的物质的量减小，一氧化碳的物质的量增大，温度低于600℃时，反应以反应Ⅰ为主，高于600℃时，反应以反应Ⅱ为主，由方程式和投料比可知，曲线b、c分别是是水蒸气、甲烷的物质的量分数随温度变化的曲线，曲线a、d、e分别是氢气、二氧化碳、一氧化碳的物质的量分数随温度变化的曲线，故答案为：e； ③温度低于600℃时，反应以反应Ⅰ为主，升高温度，反应Ⅰ的平衡向正反应方向移动，一氧化碳的浓度增大，导致反应Ⅱ平衡向正反应方向移动，导致二氧化碳的物质的量分数增大，故答案为：温度升高，反应Ⅰ正向移动，CO的物质的量浓度增大，反应Ⅱ也正向移动； ④由图可知，600℃反应达到平衡时，氢气的物质的量分数为0.5、甲烷的物质的量分数为0.04，设起始甲烷、水蒸气的物质的量分别为1mol、3mol，反应Ⅰ消耗甲烷amol、反应Ⅱ消耗一氧化碳bmol，由题意可建立如下三段式： 由氢气和甲烷的物质的量分数可得：=0.5、=0.04，解联立方程可得a=、b=，设平衡时压强为p，则甲烷的转化率为×100%≈78%，反应Ⅱ的Kp==，故答案为：78%；； （3）由a、c的方程式可知，b反应的方程式为，故答案为：。 15．(1) 低温 (2)BE (3) 曲线2 0.004 a (4)或14.8 【详解】（1）由盖斯定律可知，①-2×②可得反应③  =，该反应是气体体积减小的反应，，当时反应能自发进行，则该反应在低温下能自发进行。 （2）A．断裂4mol 的同时断裂1mol ，不能说明正逆反应速率相等，不能说明反应达到平衡，A不选； B．该反应是气体体积减小的反应，反应过程中气体压强减小，恒温恒容条件下，体系压强不再变化时，说明反应达到平衡，B选； C．恒温恒容条件下，该反应过程中气体总质量和总体积都不变，气体的密度是定值，当气体密度不再变化时，不能说明反应达到平衡，C不选； D．不能说明正逆反应速率相等，不能说明反应达到平衡，D不选； E．绝热恒容条件下，该反应是放热反应，反应过程中温度上升，K=减小，当不再变化时，反应达到平衡，E选； 故选BE。 （3）①结合图中CO2的变化曲线可知，温度较低时（大约在600℃以下），甲烷化反应的逆反应占主导地位，且随着温度的升高，甲烷化反应的化学平衡逆向移动，CO2的含量逐渐增大，则H2的含量也逐渐增大，CH4和H2O(g)的含量逐渐减小[此阶段]，故曲线1是CH4的变化曲线：曲线2是H2O(g)的变化曲线；曲线3是H2的变化曲线，温度较高时（大约在650℃以上），逆变换反应的正反应占主导地位，且随着温度的升高，H2的含量逐渐减小。 设起始时n(H2)=4mol，n(CO2)=1mol，达到平衡时消耗的CO2为x mol， 曲线1和曲线3交叉点处，n(H2)=n(CH4)，4-4x=x，解得x=0.8。平衡后混合气体的总物质的量=0.2mol+0.8mol+0.8mol+1.6mol=3.4mol，在温度和容器的体积一定时，，则，解得p(平衡)=0.068MPa，故曲线1和曲线3交叉点处CO2的平衡分压：p(CO2)=0.068MPa×=0.004MPa； ②相同温度下，反应的平衡常数最大。平衡常数越大，反应进行的程度越大，故积碳反应主要由该反应造成。 （4）根据已知条件列出“三段式” 已知容器内起始压强为240kPa，反应达平衡时容器内压强为150kPa，则，x=1.5mol，则、、、，=或14.8。 16．(1) (2) 15.1 氮的氧化物（NO，NO2，NOx均可以） (3) 2.0×10-4mol·L-1·s-1；· 2.0×10-2； (4)CD (5)N2原料易得，适度过量有利于提高氨气转化率；N2在Fe催化剂上的吸附是决速步骤，适度过量有利于提高整体反应速率； (6)温度升高，快反应①平衡逆向移动，c(N2O2)降低，导致慢反应 （决速步骤）②的反应物浓度减小，速率减慢，NO2的生成速率降低。 【详解】（1）根据盖斯定律，将两个热化学方程式相加，得到CO燃烧热的热化学方程式：  ； （2）空燃比是指燃料与氧气恰好完全燃烧时的1kg燃料所消耗空气的质量，首先计算氧气在空气中的质量百分含量：，由可知，设消耗氧气质量为ykg，则，则y=3.5088kg，理想空燃比为，若实际空燃比大于此值，则该汽车尾气的主要污染物为氮的氧化物； （3）1～4s平均反应速率为，反应达到平衡后，根据三段式计算各组分产物浓度： 根据平衡时压强为100kPa，计算得到四种组分分压分别为，，和，由。 （4）A．合成氨的反应，，在低温下自发进行，A错误； B．减小NH3的浓度能提高合成氨速率，B错误； C．若反应气中混有水蒸气，可能导致Fe催化剂中毒，C正确； D．使用催化剂可提高单位时间内原料气的转化率，D正确； 故选CD； （5）工业合成氨反应为：，在实际生产中，原料氮气稍过量，从促进平衡移动角度分析，原料气中氮气相对易得，过量氮气有利于提高氨气的转化率；同时根据上述反应机理图可知，N2在Fe催化剂上的吸附是决速步骤，适度过量有利于提高整体反应速率； （6）由题意知，升高温度该反应速率减小。根据两步反应历程可推测：温度升高，快反应①平衡逆向移动，c(N2O2)降低，导致慢反应 （决速步骤）②的反应物浓度减小，速率减慢，故NO2的生成速率降低。 17．(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。 18．(1)   (2) AC Ⅱ 反应Ⅱ为吸热反应，温度较高，有利于吸热反应进行 b (3) p (4) 和 【详解】（1）根据盖斯定律，就得到CO2加氢合成乙烯的热化学方程式，其中； （2）①生成CH3OH的反应为放热反应，根据勒夏特列原理，温度降低，有利于平衡正向移动，因此降温可以提高CH3OH的选择性；选择有利于反应Ⅰ进行的催化剂，可以让反应Ⅰ更大程度地进行，有利于提高甲醇的选择性，故选AC； ②温度高于350℃时，由于体系温度较高，根据勒夏特列原理，有利于吸热反应的进行，因此以反应Ⅱ为主； ③反应Ⅰ是生成CH3OH的反应，该反应是放热反应，温度升高，平衡逆向移动，CH3OH的选择性降低，因此b为平衡时CH3OH的选择性曲线，a为CO2的平衡转化率曲线； （3）根据题意x代表初始条件下氢气的投放量，氢气的量越多，CO2的转化率越大，故p点CO2的转化率最大；取n点计算该温度下的平衡常数，根据： ， 则根据，有， 则平衡时以上四种组分浓度分别为0.25、0.75、0.375和1.125mo/L，则； （4）碱性条件下的阴极电极反应式为，阳极放电产生O2和CO2，电极反应式为：，。 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 $$