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．（2024·四川成都·三模）工业生产中常常产生硫的氧化物和氮的氧化物，对环境产生重大影响，为减少对环境的污染，科学工作者采用“O3氧化法”和“光催化氧化法”对工业烟气脱硫、脱硝，原理如下。回答下列问题： I．O3氧化法 (1)用O3氧化烟气中的SO2时，体系中存在以下反应： a)SO2(g)+O3(g)⇌SO3(g)+O2(g)　△H1=-241.6kJ/mol　K1 b)2O3(g)⇌3O2(g)　△H2=-286.6kJ/mol　K2 c)2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)　△H3　K3 根据盖斯定律，△H3= ，K3= (用含K1、K2的式子表示)。 (2)在密闭容器中充入1molN2O4和1molO3，发生以下反应： d)N2O4(g)⇌2NO2(g)　△H4=+57kJ/mol e)N2O4(g)+O3(g)⇌N2O5(g)+O2(g)　△H5 不同压强(P)下，N2O4平衡转化率α(N2O4)随反应温度(T)的变化关系如图1所示。 ①由图1可知，△H5 0(填“>”或“<”)，若缩小体积增大压强，B点可能向 点移动(填“A”或“C”)。 ②下列有关该反应体系的说法正确的是 (填标号)。 A．恒压下，混合气体的密度保持不变时，说明反应体系已达到平衡 B．任意时刻，存在n(NO2)+n(N2O4)+n(N2O5)>1mol C．恒容下，升高温度，该体系中气体颜色变浅 D．恒容下，增大N2O4的浓度，反应d的正反应速率增大，e的正反应速率减小 ③某温度下，t分钟后达到平衡，此时N2O4的物质的量分数为1/3，且NO2与O2的物质的量分数相等，v(O2)= mol/min Ⅱ．光催化氧化法 光照条件下，催化剂TiO2表面产生电子(e-)和空穴(h+)。电子与O2作用生成离子自由基(·O)，空穴与水电离出的OH-作用生成羟基自由基(·OH)，·O-和·OH分别与NO反应生成NO。变化过程如图2所示。 (3)一定范围内，NO脱除速率随烟气湿度的增大而增大，结合催化剂的作用机理，分析可能的原因 。 (4)已知该过程中生成的HNO2可继续与·OH发生反应：HNO2+2·OH=H++NO+H2O；该反应可分两步进行，请补充反应i： i： ； ii．NO2+·OH=H++NO。 2．（2024·辽宁大连·一模）甲基叔戊基醚(TAME，简写为T)常用作汽油添加剂。在催化剂作用下，通过甲醇(简写为M)与2-甲基-2-丁烯(简写为A)的液相反应制得。通过控制条件，体系中主要发生如下反应(B为2-甲基-1-丁烯的简写，不考虑其他副反应)： 反应ⅰ：   反应ⅱ：   反应ⅲ：   (1)磷钼酸()可作为制备TAME反应催化剂的浸渍试剂。已知钼元素位于第五周期第ⅥB族，核外电子排布与Cr相似。基态钼原子的价层电子排布式为 。 (2)比较 (填“>”、“<”或“=”)。 (3)我国学者团队对制备TAME反应的催化剂进行了研究。研究表明：用不同浓度(1～3%)的磷钼酸浸渍催化剂，浓度越大催化剂催化活性越好。用浓度分别为1%、2%、3%的磷钼酸浸渍催化剂进行了三组实验，得到随时间的变化曲线如图所示。 ①用3%的磷钼酸浸渍时，在4~6h内，T的平均生成速率为 。 ②下列说法正确的有 。 A．三组实验中，反应速率都随反应进程一直增大 B．平衡后加入惰性溶剂四氢呋喃稀释，减小 C．催化剂可加快化学反应速率，提高甲醇的平衡转化率 D．降低温度，反应ⅰ和ⅱ的正、逆反应速率都减小 E．达到平衡后，加入M，不变 (4)研究团队继续研究其他条件不变时，不同醇烯比(甲醇M与烯烃A的起始物质的量浓度之比)对平衡的影响，当A起始浓度时，测得平衡时B和T的随的变化曲线如图。 当时，计算反应i的平衡常数 (保留小数点后两位)。 3．（2024·上海·三模）以为原料在特定条件下可生产醇类、烷烃、碳酸酯等，实现二氧化碳资源化。科学家通过如下反应合成甲醇： 。 已知：      回答下列问题： (1)计算上述合成甲醇反应的焓变 。 (2)科学研究中常用产物的时空收率(单位物质的量催化剂表面产物分子的平均生成速率)来衡量催化效果，在3MPa，时，不同Ni、Ga配比的催化剂下，测定甲醇时空收率随温度的变化曲线如图所示，甲醇时空收率随温度变化先增大后减小的原因是 。催化剂的最佳配比和反应温度是 。 (3)将等量和充入恒温恒容密闭容器中反应合成甲醇，已知该温度下反应的化学平衡常数，下列事实说明该反应已达平衡的是___________。 A．气体密度保持不变 B．与的生成速率相等 C．某时刻容器中，， D．混合气体的平均相对分子质量不变 (4)合成存在以下副反应：。5MPa，200℃时在1L容器中投入和，达成平衡时，二氧化碳转化率为0.5，甲醇选择率为0.8(甲醇选择率)。计算合成甲醇反应的化学平衡常数K(列出计算表达式) 。 4．（2024·吉林·三模）甲醇用途广泛，可用作溶剂、防冻剂、燃料，也可用于生产生物柴油，利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)可以合成甲醇，涉及的反应如下，回答下列问题： 反应ⅰ：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1=−91.5kJ∙mol−1 反应ii：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H2=−49.9kJ∙mol−1 反应iii：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H3=+41.6kJ∙mol−1 (1)在某催化剂作用下，反应ⅰ的反应历程如图所示(图中数据表示微粒数目以及微粒的相对总能量，*表示吸附在催化剂上)： ①CO2的电子式为 。 ②结合反应历程，写出反应ⅰ中生成甲醇的决速步骤的反应方程式 。 ③m= (计算结果保留两位有效数字，已知1eV=1.6×10−22kJ)。 (2)反应ⅰ的Arrhenius经验公式Rlnk=−+C(Ea为活化能，k为速率常数，R和C均为常数，T为温度)，实验数据如图中曲线M所示。当改变外界条件时，实验数据如图中曲线N所示，则实验可能改变的外界条件是 。 (3)将一定量的CO2(g)和H2(g)充入密闭容器中并加入合适的催化剂，只发生反应ii和iii．在相同温度不同压强下测得CO2的平衡转化率、CH3OH(g)的选择性和CO的选择性随压强变化曲线如图所示。 ①图中表示CH3OH的选择性的曲线是 (填“m”“n”或“p”)，简述判断方法 。 ②反应体系中组分CO2(g)、CO(g)的浓度随时间变化情况如图所示。0～15s时间段内，CH3OH的平均反应速率为 mol·L−1·s−1(保留两位有效数字)。 5．（2024·河南·三模）甲烷是一种重要的化工原料，工业上可用甲烷大规模生产氢气。 方法一：甲烷高温重整反应制氢，主要反应如下： 反应I．　　△H1 反应II．　　△H2 各反应平衡常数与温度的关系如图所示。 (1)由上图判断，△H2 0(填“>”或“<”)，已知1000K时，达平衡则此时= 。 (2)CH4和CO2都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化，其原理如图所示。当在某电极上生成的两种有机物物质的量之比为1∶1时，该电极上的电极反应式为 。此时两个电极上理论消耗CH4和CO2的物质的量之比为 。 (3)反应II称为甲烷干法重整制H2，同时发生副反应：在某温度下，体系压强恒定为p₀时，2molCH4和2molCO2发生上述反应，平衡时甲烷的转化率为50%，H₂O的分压为0.1p₀，则反应II的压强平衡常数Kp= (用含p₀的计算式表示，已知分压=总压×物质的量分数)。 方法二：甲烷裂解制氢的反应为(CH4(g)=C(s)+2H2(g)　ΔH=+75kJ/mol，金属镍是该反应的一种高效催化剂，纳米SiO2具有较大比表面积和独特孔道结构，可以提高镍的分散性。 (4)与方法一相比，方法二制氢的优点是 (写出一条即可)。 (5)现以纳米SiO2负载镍为催化剂，以10mL/min的流速将甲烷通入常压固定床反应器中反应，600℃时，4种不同镍负载量催化剂对甲烷转化率和氢气产率的影响如图所示。由图判断，活性最强的催化剂是 (填标号)，可能的原因是 (填标号)。 A．镍负载量较低时，镍表面积较小，催化剂快速失活 B．镍负载量较高时，载体孔内的镍迅速被积炭所覆盖，催化剂活性下降 C．镍负载量较高时，金属镍不易发生颗粒团聚，催化剂活性增强 6．（2024·辽宁抚顺·模拟预测）甲醇和乙醇都是清洁能源，也是重要的化工原料。回答下列问题： (1)工业上利用合成气合成甲醇： 已知：①； ②； ③ 上述反应中的 。 (2)一定温度下，在恒容密闭容器中充入1molCO和1molH2，在固体催化剂作用下合成甲醇：，下列叙述错误的是___________(填字母)。 A．当CO体积分数不变时达到平衡状态 B．平衡后充入少量氩气，平衡不移动 C．平衡后再充入0.1molCO和0.1molH2，CO平衡转化率增大 D．增大催化剂质量，正、逆反应速率同倍数增大 (3)甲醇是一种潜在储氢材料。我国学者研究甲醇在钯基催化剂表面上分解制氢：，其反应历程如图a所示(吸附在催化剂表面的物种用“*”表示)。 该总反应在 下(高温、低温、任意温度)自发进行；图示历程包括 个基元反应；其中决速反应是反应 (填序号)，写出该步反应式： 。 (4)工业上，可以采用CO2催化还原制备CH3OH、CH3CH2OH．发生反应如下： ①(主反应)； ②(主反应)； ③(副反应)。 一定温度下，在甲、乙体积相同的反应容器中分别充入1molCO2和3molH2，发生上述反应，其中一个容器使用水分子膜分离技术，另一个容器不使用水分子膜分离技术。实验测得CO2平衡转化率与压强关系如图b所示。其他条件相同，增大压强，CO2平衡转化率增大，其原因是 ；采用水分子膜分离技术的容器是 (填“甲”或“乙”)。 (5)一定温度下，向总压强恒定为100kPa的反应器中充入1molCO2和3molH2，发生(4)中反应①②③，达到平衡时CO2转化率为60%，生成CH3CH2OH与CO各为0.1mol，则反应①的平衡常数为 。(写出数字表达式即可，分压=总压×物质的量分数) 7．（2024·湖北·三模）氙及其化合物在工业生产中有重要用途。 (1)1962年，化学家巴特利特合成了氙的第一个化合物，其在熔化时电离出和。Xe和混合制得的反应可以表示如下： 已知：①在标准状态下将1mol离子型晶体(如NaCl)拆散为1mol气态阳离子()和1mol气态阴离子()所需要的能量叫做晶格能，的晶格能为。 ②Xe的第一电离能为。 ③  。 根据以上信息，计算反应   。 (2)不久，在三个不同实验室里又分别合成了、、三种简单化合物。其中一种化合物的晶体属四方晶系，晶胞参数如图所示，晶胞棱边夹角均为90°，表示阿伏伽德罗常数的值。则该化合物的化学式为 ，中心原子的价层电子对数为 ，晶体密度为 。 (3)一定条件下，向恒容密闭容器中充入Xe和混合气体，反应体系中存在的平衡及相应部分数据如下表所示。 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。 标准压强平衡常数 反应平衡 反应I：   360 反应II：   反应III：   ① 0(填“>”或“<”)。为提高平衡混合物中的含量，应 投料比(填“增大”或“减小”)。 ②673K时充入23.77molXe和，达平衡时容器内总压强，各产物的物质的量如下表所示： 化学式 物质的量/mol 3.60 19.80 0.36 则平衡转化率 (保留三位有效数字)， 。 8．（2024·陕西商洛·三模）氢能是清洁、绿色能源，我国在开发氢能领域取得突破性进展。 I．氨分解制备氢。 在铁或钨催化剂作用下，氨分解过程中能量变化如图所示。 (1)根据图推知， 。键能为 。 (2)化学上，把反应物消耗一半所用时间叫作“半衰期”。向恒容密闭容器中充入，实验测得氨气分解反应半衰期与温度(T)、初始压强()的关系如图所示。 (填“>”“<”或“=”)，温度下，反应进行到时容器内反应体系总压强为 。 Ⅱ．甲醇和水蒸气重整制氢。 (3)界面协同催化键断裂促进甲醇重整高效产氢的反应历程如图所示(代表过渡态，*表示吸附在催化剂表面)：控速步骤的化学方程式为 。 (4)一定温度下，在不同压强下，以两种不同组成进料发生上述反应，反应达到平衡时的转化率与压强关系如图所示。进料组成；进料组成，。[物质i的物质的量分数：] ①进料组成1是 (填“甲”或“乙”)。 ②M点的体积分数为 ，对应温度下，该反应的平衡常数为 (用分数表示结果)。 9．（2024·陕西西安·一模）作为碳源加氢是能源再生的有效方法，利用加氢生产甲醇是有前景的可再生路线之一、回答下列问题： (1)已知反应Ⅰ：　 反应Ⅱ：　 反应Ⅲ：　 的燃烧热分别为。 ① ，反应①的活化能(正) (填“大于”“小于”或“等于”)(逆)。 ②若分别表示反应Ⅰ、反应Ⅱ的平衡常数，则的平衡常数 (用含的代数式表示)。 (2)在催化剂作用下，发生上述反应Ⅰ、反应Ⅱ，达到平衡时的转化率随温度和压强的变化如图，由大到小的顺序为 ；压强一定时，的平衡转化率呈现如图变化趋势的原因为 。 (3)某温度下，初始压强为，向容积为的恒容密闭容器中充入，发生反应Ⅰ、反应Ⅱ，反应经达到平衡，平衡时的转化率是，体系内剩余。 ①用单位时间内氢气的压强变化表示的反应速率 MPa∙min-1。 ②反应Ⅱ的平衡常数 。 10．（2024·上海宝山·二模）Ⅰ.氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运。通过氨热分解法制取氢气，其反应的化学方程式如下： (1)根据下表数据，写出氨热分解法的热化学方程式 。相关化学键的键能数据 化学键 N≡N H-H N-H 键能E/(kJ·mol-1) 946 436.0 390.8 (2)已知该反应的∆S=198.9×10-3kJ·mol-1·K-1，判断在300℃时反应是否能自发进行 (填“是”或“否”)，理由是 。 (3)在一定温度和催化剂的条件下，将0.1molNH3通入3L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200kPa)，各物质的分压随时间的变化曲线如下图所示。 ①若保持容器体积不变，t1时反应达到平衡，用H2的浓度变化表示0~t1时间内的反应速率v(H2)= mol·L-1·min-1(用含t1的代数式表示)。 ②t2时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变，图中能正确表示压缩后N2分压变化趋势的曲线是 (用图中a、b、c、d表示)，理由是 。 Ⅱ.氨气的催化氧化是工业制取硝酸的重要步骤，假设只会发生以下两个竞争反应Ⅰ、Ⅱ。 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 为分析某催化剂对该反应的选择性，将1moNH3和2molO2充入1L密闭容器中，在不同温度相同时间下，测得有关物质的量关系如图。 (4)该催化剂在低温时对反应 (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)的选择性更好。 (5)高于840℃时，NO的产率降低的可能原因是___________。 A．NH3溶于水 B．反应活化能降低 C．反应Ⅰ的平衡常数变小 D．催化剂活性降低 (6)520℃时，反应4NH3(g)+3O22N2(g)+6H2O(g)的平衡常数K= (不要求得出计算结果，只需列出有具体数字的计算式)。 (7)请写出一种除了氨气以外的储氢载体及其生成氢气的化学方程式 。 11．（2024·上海金山·二模）Ⅰ.硒(Se)是一种重要的化学元素，在医药、农业、能源和电子等领域有广泛应用。 (1)以下不能用元素周期律解释的是___________。 A．键的极性：H−Se < H−Br B．原子半径：Se > Br C．稳定性：H2Se < HBr D．酸性：H2SeO3 < HBrO4 (2)硒化铅可用作玻璃和陶瓷的着色剂，其晶胞结构如图所示： ①Se的电负性2.4、Pb的电负性1.9，判断硒化铅中Se与Pb之间的化学键是 。 A．离子键                        B．共价键 ②晶体中每个Se周围与其最近的，且距离相等的Se有 个。 Ⅱ.工业上以精炼铜的阳极泥为原料(主要成分为Se、CuSe、Ag2Se等)回收Se。 ① Se难溶于水，沸点684.9℃，易于与O2反应。 ② 室温下Ksp(Ag2SO4)=10−5；Ksp(AgCl)=10−9.75。 (3)“焙烧”前，将阳极泥中大块颗粒粉碎的目的是 。 (4)“烟气”中含有SO2和SeO2，被水吸收发生反应，SO2与和SeO2的物质的量之比为 ，SeO2体现了 。 A．氧化性                                B．还原性 (5)“提纯”步骤中用到真空蒸馏工艺，真空的作用是 、 。 (6)小组同学测定某CuSO4∙xH2O晶体样品热分解的质量变化情况(如图所示)，258℃失去全部结晶水，x= 。(结果保留2位小数) (7)常温“浸取”步骤中，加入NaCl能否使Ag2SO4完全转化为AgCl？结合平衡原理和计算过程回答 。 Ⅲ.亚硒酸(H2SeO3)是主要的含硒化合物，是二元弱酸。常温下，H2SeO3溶液中某些微粒的物质的量分数与pH的关系如图所示： (8)下列说法正确的是___________。 A．曲线a表示的是SeO物质的量分数随pH变化 B．Ka1=10−5.5 C．pH=3时，=100.4 D．向H2SeO3溶液中逐滴加入NaOH溶液，pH=8.3时溶液中存在：2c(Na+)=3[c(HSeO)+ c(SeO)+ c(H2SeO3)] (9)向滴有酚酞的H2SeO3溶液中加入氨水，当溶液由粉红色变为红色时，反应的离子方程式为 。 12．（2024·全国·三模）随着现代工业的发展和人们生活水平的提高，大气中氮氧化物污染越来越多，如何处理氮氧化物污染，变废为宝成为当前研究的主要课题。请回答下列问题： (1)已知：在25℃、101kPa下，由最稳定的单质生成1mol物质的反应焓变，叫作该物质的标准摩尔生成焓，规定稳定单质的标准摩尔生成焓为0.下表为常见几种物质的标准摩尔生成焓的数值。 物质 标准摩尔生成焓/(kJ·mol-1) 91.3 -241.8 0 -46.0 50.6 则反应   kJ·mol-1，该反应在 (填“低温”“高温”或“任何温度”)下能够自发进行。 (2)工业上常用甲烷消除氮氧化物的污染，生成物为常见的大气成分，在两种不同温度下(T1，T2均大于100℃)，向2L固定体积的密闭容器中分别加入0.8molCH4、1.4molNO2和催化剂，测得甲烷物质的量随反应时间的变化如图所示： ①图中T1 T2 (填“>”“<”或“=”)，该反应的正反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。 ②温度为T2时，0～20min内用NO2表示的平均反应速率 mol·L-1·min-1。 ③T2时，该反应的正反应化学平衡常数数值为 。 (3)为了减少汽车尾气的污染，科学家设计在排气管中安装一种高效催化剂，反应原理为。 ①在恒温、恒容密闭容器中进行上述反应，下列能表明反应达到平衡状态的是 (填标号)。 A． B． C．混合气体的密度不随时间变化 D．混合气体的平均摩尔质量不随时间变化 ②若将上述反应设计为原电池，则通入CO的电极名称为 ；NO电极在酸性条件下的电极反应式为 。 13．（2024·新疆喀什·二模）甲醇和乙醇都是清洁能源，也是重要的化工原料。回答下列问题： (1)工业上利用合成气合成甲醇：  ，已知：几种热化学方程式如下：   kJ⋅mol   kJ⋅mol   kJ⋅mol 则上述反应中的 kJ⋅mol(用含有a，b，c的式子表示)。 (2)一定温度下，在恒容密闭容器中充入1 mol CO和1 mol ，在固体催化剂作用下合成甲醇：，下列叙述正确的是_____(填字母)。 A．当体积分数不变时达到平衡状态 B．平衡后充入少量氩气，平衡向左移动 C．平衡后再充入0.1 mol CO和0.1 mol ，CO平衡转化率增大 D．平衡后增大催化剂表面积，逆反应速率大于正反应速率 (3)甲醇是一种潜在储氢材料。我国学者研究甲醇在钯基催化剂表面上分解制氢：，其反应历程如图所示(吸附在催化剂表面的物种用“*”表示)。 总反应的焓变为 kJ/mol；该反应的决速步为 (填反应后的序号)：总反应经历5步反应中，最大能垒为 kJ⋅mol，写出该步反应式： 。 (4)工业上，可以采用催化还原制备、。发生反应如下： ①(主反应) ②(主反应) ③(副反应) 一定温度下，在甲、乙体积相同的反应容器中分别充入1 mol 和3 mol ，发生上述反应，其中一个容器使用水分子膜分离技术，另一个容器不使用水分子膜分离技术。实验测得平衡转化率与压强关系如图所示。 其他条件相同，增大压强，平衡转化率增大，其原因是 ；采用水分子膜分离技术的容器是 (填“甲”或“乙”)。 (5)一定温度下，向总压强恒定为100kPa的反应器中充入1 mol和3 mol ，发生(4)中反应①②③，达到平衡时转化率为50%，甲醇选择性为，生成0.05 mol ，则反应①的平衡常数为 (写出数字表达式即可)[用分压计算的平衡常数为压强平衡常数，分压=总压×物质的量分数；甲醇选择性：]。 14．（2024·北京石景山·一模）我国科学家设计的化学链重整联合CO2捕集制H2系统如下图所示： (1)空气反应器中发生 反应(填“吸热”或“放热”)。 (2)重整气中有H2、CO、CO2、CH4和H2O，燃料反应器中CH4和NiO反应的化学方程式有 。 (3)CaO吸收反应器中还发生蒸汽变换反应(CO与水蒸气或CH4与水蒸气反应) ①1 mol CH4和水蒸气生成CO2和H2吸收热量165 kJ，1 mol CH4和水蒸气生成CO和H2吸收热量206 kJ，CO(g) + H2O (g) =H2(g) + CO2(g)  ΔH = 。 ② 反应温度对H2产率()、CO2捕集率()及产品气组成的影响如下图所示： 结合化学方程式说明图1中温度升高CO2捕集率降低的原因 ；解释图2中温度升高H2体积分数降低的原因 。 (4)燃料反应器和吸收反应器中加入水蒸气的作用 。 15．（2024·宁夏银川·一模）在“绿色化学”和“碳达峰，碳中和”的明确目标下，目前热门研究方向一是利用CO、CO2的甲烷化制备人造天然气获得清洁能源；二是寻找合适催化剂将汽车尾气转化为无污染物质。 I．其中甲烷化工艺中主要涉及到如下反应： 甲烷化反应i．　 甲烷化反应ii．　 副反应iii．　 副反应iv．　 (1)计算 。 (2)为了研究Ni/TiO2在光热和热催化过程中CO转化率和CH4选择性随温度的变化，将CO合成气(含23%CO、69%H2和8%N2)通入反应器，在恒压及一定时间内进行反应，测得以下数据：[α表示转化率，S(CH4)表示得到甲烷物质的量与消耗CO的物质的量之比] 类型 条件 温度/℃ 光热催化 热催化 α(CO) S(CH4) α(CO) S(CH4) 250 90% 85% 0% 0% 300 92% 82% 88% 78% 350 96% 84% 89% 79% 400 95% 83% 92% 78% 450 92% 82% 91% 79% ①光热催化时CO甲烷化的活化能 热催化CO甲烷化的活化能(填“大于”或者“小于”)。 ②当温度高于400℃时，热催化下CO转化率降低的原因是 。 (3)某温度下，恒容容器中充入1molCO2和4molH2，若只发生反应ⅱ、ⅲ，平衡时测得α(CO2)为50%、S(CH4)为90%，反应ⅲ的平衡常数为 。(保留两位有效数字)[S(CH4)表示得到甲烷物质的量与消耗CO2的物质的量之比]。 II．汽车尾气中含有CO、NOx等有毒气体，对汽车加装尾气净化装置，可使有毒气体相互反应转化为无毒气体。 (4)已知　，该反应在 (填“高温”“低温”或“任何温度”)下能自发进行。 (5)柴油汽车尾气中的碳烟(C)和NOx可通过某含钴催化剂催化消除。不同温度下，将模拟尾气(成分如下表所示)以相同的流速通过该催化剂，测得所有产物(CO2、N2、N2O)与NO的相关数据结果如图所示。 模拟尾气 气体(10mol) 碳烟 NO O2 He 物质的量(mol) 0.025 0.5 9.475 a ①375℃时，测得排出的气体中含0.45molO2和0.0525molCO2，则Y的化学式为 。 ②实验过程中采用NO模拟NOx，而不采用NO2的原因是 。 16．（2024·上海奉贤·二模）(一)二甲醚(CH3OCH3)具有优良的燃烧性能，被称为21世纪的“清洁能源”。工业上以合成气(CO/H2)为原料“一步法”合成二甲醚的总反应为：2CO(g)＋4H2(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)  ΔH=﹣221.51 kJ·mol-1 (1)600℃时，在复合催化剂CuO/ZnO/Al2O3作用下，反应器中发生了下列反应： Ⅰ．合成气合成甲醇：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)  ΔH1 Ⅱ．甲醇脱水生成二甲醚：2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)  ΔH2=﹣20.59 kJ·mol-1 则ΔH1= 。 (二)Ⅲ．水煤气变换反应：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)  ΔH3=﹣38.7 kJ·mol-1 (2)一定条件下，CO的起始浓度为0.6 mol·L−1，10 min后反应I达到化学平衡，CO的平衡转化率为50%，则0~10 min H2的平均反应速率为 。 (3)传统合成法将反应I和II分别在不同的反应器中进行，“一步法”连续发生以上三步反应。从物质转化和化学平衡的角度，分析“一步法”的优点是 。 (4)反应Ⅲ，水煤气变换部分基元反应如下： 基元反应 活化能Ea(eV) 反应热ΔH(eV) ① CO＋H2O＋2*=CO*＋H2O* 0 -1.73 ② H2O*＋*=H*＋OH* 0.81 -0.41 第②步基元反应逆反应的活化能为 eV。 (三)目前又有一种新合成二甲醚的方法是以CO2和H2为原料直接反应，其反应原理为：2CO2(g)＋6H2(g) CH3OCH3(g)＋3H2O(g)  ΔH=﹣144.1 kJ·mol-1 (5)在 下该反应能自发进行。 A．低温                B．高温                C．任何温度 (6)在恒容绝热密闭容器中，下列能判断该反应达到化学平衡状态的是___________。 A．v正(CO2)=3v逆(H2) B．容器内CH3OCH3体积分数不变 C．容器内温度保持不变 D．单位时间内断裂6 mol H—H键，同时断裂3 mol H—O键 (7)当=3时，实验测得CO2的平衡转化率随温度及压强变化如下图所示： 图中压强(p)从大到小顺序为___________。 A．p1>p2>p3 B．p3>p2>p1 C．p2>p1>p3 D．p3>p1>p2 (8)若在1 L密闭容器中充入0.2 mol CO2和0.6 mol H2，CO2的平衡转化率对应图1中A点，则在此温度下，该反应的化学平衡常数K= (取整数)。 (9)合成二甲醚选用硅铝化合物作催化剂，硅铝比与产物选择性如图所示，A点和B点的化学平衡常数比较：KA KB(选填“>”“<”或“=”)，根据以上两条曲线，写出其中一条变化规律 。 17．（2024·安徽安庆·二模）以CO和CO2为原料合成有机物，是科学家研究的主要课题。回答下列问题： (1) CO2与H2催化重整制备CH3OCH3的过程中存在以下反应： I．； Ⅱ．。 已知：相关物质能量变化的示意图如图所示： ①由已知信息可知 。 ②向密闭容器中以物质的量之比为1∶3充入CO2与H2，实验测得CO2的平衡转化率随温度和压强的变化关系如图所示。 由图2可知，由大到小的顺序为 ，时主要发生反应为 (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)，平衡转化率随温度变化先降后升的原因是： 。 (2)工业上常用合成气(主要成分为CO、H2)在一定条件下制备甲醇，其涉及反应如下： 反应1： 反应2： 反应3： 向容积为2L的刚性密闭催化反应器中充入2molCO和4molH2发生上述反应，测得不同温度下，2min内CO的转化率和CH3OH的选择性(CH3OH的选择性)如图所示。 ①若反应过程中催化剂的活性几乎不受温度影响，则T1前CO转化率升高的原因是： 。 ②反应在T1K下，2min时达到平衡，此时体系压强为，。用CO的分压变化表示的化学反应速率为 ，反应3的) 。(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，以上两空结果均保留3位小数)。 18．（2024·吉林白山·二模）氨是重要的化工原料，也是潜在的储氢材料。回答下列问题： (1)氨的沸点为，易液化，工业上常用于做制冷剂，其易液化的主要原因是 。 (2)在液氨中制备的有机反应如下： ①； ②； ③。 上述反应中，、、之间等式关系为 。 (3)氨分解制备氢气，反应历程如图所示。 ①的键能为 。 ②写出分解总反应的热化学方程式： 。 (4)化学上，把反应物消耗一半所用时间叫作“半衰期”。在恒容密闭容器中充入适量钨和，实验测得在钨表面氨气分解反应半衰期与温度()、初始压强()的关系如图所示。 (填“>”“<”或“=”)。温度下，反应进行到时容器内反应体系总压强为 。 (5)一定温度下，向恒容密闭容器中充入和，合成氨气。的平衡体积分数与投料比关系如图所示。 ①在、、点中，的平衡转化率最大的是 (填字母)。 ②若点对应体系中，体积分数为，则该温度下，平衡常数为 (只列计算式)。 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) -196.6 kJ/mol (2) < C AB (3)随着烟气湿度的增大，更多的氢氧根离子在催化剂表面转化为，提高了NO的氧化速率 (4) 【详解】（1）由盖斯定律得，△H3=2△H1-△H2=-241.6kJ/mol×2-(-286.6kJ/mol)=-196.6 kJ/mol。 ，，，所以 （2）①由图可知，同一压强下，温度升高的四氧化二氮平衡转化率减小，说明平衡逆向移动，该反应为放热反应，则△H5小于0。反应e是等体反应，压强改变平衡不移动，反应d增大压强，平衡逆向移动，四氧化二氮浓度增加，四氧化二氮的转化率减小，所以B点可能向C点移动。 ②A．反应d为气体分子水增大的反应，恒压下，体系体积增大，而气体总质量不变，根据，当混合气体的密度保持不变时，说明反应体系已达到平衡，A正确； B．反应起始时四氧化二氮的物质的量为1mol，由氮元素守恒，任意时刻，存在n(NO2)+2n(N2O4)+2n(N2O5)=2mol，所以n(NO2)+n(N2O4)+n(N2O5)=1mol，所以n(NO2)+n(N2O4)+n(N2O5)>1mol，B正确； C．反应d为吸热反应，恒容下，升高温度，平衡正移，二氧化氮浓度增大，该体系中气体颜色变深，C错误； D．恒容下，增大N2O4的浓度，反应物浓度增大，反应d和e的正反应速率增大，D错误； 故选：AB。 ③设反应生成的二氧化氮与氧气的物质的量均为x，列三段式进行计算： 平衡时，四氧化二氮的物质的量为，反应后气体总物质的量为，平衡时四氧化二氮的物质的量分数为，所以，所以，所以。 （3）一定范围内，NO脱除速率随烟气湿度的增大而增大，结合反应的催化机理图，可能的原因是：随着烟气湿度的增大，更多的氢氧根离子在催化剂表面转化为，提高了NO的氧化速率。 （4）将总反应减去反应ii可得反应i为。 2．(1)4d55s1 (2)＞ (3) BDE (4)6.25 【详解】（1）已知钼元素位于第五周期第ⅥB族，核外电子排布与Cr相似，Cr价电子排布式为3d54s1，则基态钼原子的价层电子排布式为4d55s1；故答案为：4d55s1。 （2）根据第一个方程式是第三个方程式减去第二个方程式得到，则＞；故答案为：＞。 （3）①根据用不同浓度(1～3%)的磷钼酸浸渍催化剂，浓度越大催化剂催化活性越好。则曲线是代表为3%的磷钼酸浸渍时，在4~6h内，T的平均生成速率为；故答案为：。 ②A．三组实验中，磷钼酸的浓度逐渐减少，反应速率都随反应进行一直减小，故A错误； B．平衡后加入惰性溶剂四氢呋喃稀释，c(A)减小，反应ⅰ的平衡常数不变，减小，故B正确；C．催化剂可加快化学反应速率，但不能提高甲醇的平衡转化率，故C错误；D．降低温度，速率都减小即反应ⅰ和ⅱ的正、逆反应速率都减小，故D正确；E．达到平衡后，c(T)不变，反应ⅱ平衡逆向移动，c(B)减小，但反应ⅲ平衡常数只与温度有关，故E正确；综上所述，答案为：BDE。 （4）根据题中A起始浓度时，则，，，，，则，，则反应ⅰ的平衡常数；故答案为：6.25。 3．(1)-54 (2) 温度越高反应速率越快，故随温度升高，反应速率加快，Ni5Ga3、NiGa催化下甲醇时空收率曲线上升；催化剂需要一定的活性催化温度，温度过高，催化剂活性下降，甲醇时空收率下降 催化剂的最佳配比5:3、温度为210℃左右 (3)BD (4) 【详解】（1）已知：①  ；②  ；由盖斯定律可知，由3①-②可得，-=-54。 （2）温度越高反应速率越快，故随温度升高，反应速率加快，Ni5Ga3、NiGa催化下甲醇时空收率曲线上升；催化剂需要一定的活性催化温度，温度过高，催化剂活性下降，甲醇时空收率下降；由图示可知，反应最佳条件为催化剂的最佳配比5:3、使用催化剂在210℃左右下进行反应，该条件下甲醇时空收率最高。 （3）A．容器体积和气体总质量始终不变，则混合气体的密度始终不变，因此气体密度保持不变不能说明反应已达平衡； B．反应速率比等于系数比，与的生成速率相等，则说明正逆反应速率相等，反应达到平衡； C．某时刻容器中某时刻容器中，，，则，反应未平衡； D．气体总质量不变，但是气体的总物质的量随反应进行而改变，所以混合气体的平均相对分子质量会发生改变，当混合气体的平均相对分子质量不变时，反应达到平衡；故选BD； （4）5MPa，200℃时在1L容器中投入和，达成平衡时，二氧化碳转化率为0.5，甲醇选择率为0.8，则生成甲醇0.5mol×0.8=0.4mol；则有，，故平衡时二氧化碳、氢气、甲醇、水的物质的量浓度分别为0.5mol/L、1.7mol/L、0.4mol/L、0.5mol/L，则。 4．(1) CO*(g)+2H2(g)=HCO*(g)+H2*(g) 0.95eV (2)加入了高效催化剂 (3) m 反应ii是气体体积减小的反应，反应iii是气体体积不变的反应，增大压强时平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大，甲醇选择性增大，一氧化碳转化率减小，且甲醇选择性和一氧化碳选择性之和为1 0.0017 【详解】（1） ①已知CO2是共价化合物，故CO2的电子式为，故答案为：； ②决速步骤指反应历程中反应速率最慢的反应，反应速率快慢由反应的活化能决定，活化能越大，反应速率越慢，由反应历程图中数据可知，活化能=过渡态能量-起始态能量，各个步骤中活化能分别为：0.7eV、0.8eV、0.2eV、0.2eV、0.7eV、(1.4-m)eV，其中最大的数值为[-0.1-(-0.9)]eV=0.8eV，该步骤的反应方程式为CO*(g)+2H2(g)=HCO*(g)+H2*(g)，故答案为：CO*(g)+2H2(g)=HCO*(g)+H2*(g)； ③反应i CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)ΔH1=-91.5kJ/mol，由图可知，1molCO(g)和2molH2的总能量与CH3OH(g)的总能量之差为91.5kJ，反应历程图中的E表示的是1个CO分子和2个H2分子的相对总能量与1个CH3OH分子的相对总能量之差为meV，相对总能量E═meV=≈0.95eV，即m=0.95，故答案为：0.95eV； （2）由图可知，曲线M的Rlnk随T的增大减小幅度大，曲线N的Rlnk随T的增大减小幅度小，即温度一定时二者的活化能不相等，催化剂能降低反应的活化能，所以曲线N实验可能改变的外界条件是加入了高效催化剂，故答案为：加入了高效催化剂； （3）①反应ii是气体体积减小的反应，反应iii是气体体积不变的反应，增大压强时平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大，CH3OH(g)的选择性增大，CO的选择性减小，并且CH3OH(g)的选择性增和CO的选择性之和为100%，所以曲线n表示CO2的平衡转化率，曲线m表示CH3OH(g)的选择性，曲线n表示CO(g)的选择性，故答案为：m；反应ii是气体体积减小的反应，反应iii是气体体积不变的反应，增大压强时平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大，甲醇选择性增大，一氧化碳转化率减小，且甲醇选择性和一氧化碳选择性之和为1； ②由题干图像信息可知，15s末CO2的浓度为0.3mol/L，CO的浓度为0.175mol/L，由三段式分析可知：，则15s内CH3OH的浓度变化量为0.5-0.3-0.175=0.025mol/L，故0～15s时间段内，CH3OH的平均反应速率为=0.0017mol·L−1·s−1，故答案为：0.0017。 5．(1) > 3 (2) 4：3 (3)[或 (4)产物易分离(或无碳氧化物生成、反应物种类少等) (5) c AB 【详解】（1）由图可知，随温度升高，lnK增大，K增大，温度升高有利于平衡向吸热方向移动，即反应II正向吸热，△H2>0，由图，1000K时，两反应K相等，即，化简得； （2）根据图中所示，阳极CH4失电子转化为CH3CH3或CH2=CH2和水，阴极CO2得电子转化为CO，电解质为固体电解质，能传导O2-，当阳极上生成的两种有机物物质的量之比为1∶1时，阳极电极反应式为4CH4+3O2-−6e⁻=C2H4+C2H6+3H2O，由电极反应式，每4molCH4发生反应，阳极失电子6mol，根据化合价变化，阴极1molCO2发生反应得电子2mol，故两个电极上理论消耗CH4和CO2的物质的量之比为4:3； （3）平衡时甲烷的转化率为50%，即初始加入的2molCH4反应掉1mol，由三段式，对于反应II，有 ，副反应是气体体积数不变的反应，即平衡时，体系中气体总物质的量为6mol，由H2O分压为0.1p0，得副反应生成H2O 0.6mol，则副反应生成CO也是0.6mol，同时消耗CO2和H2都是0.6mol，平衡体系中，n(CH4)=1mol，n(CO2)=1-0.6=0.4mol，n(H2)=2-0.6=1.4mol，n(CO)=2+0.6=2.6mol， 故得反应II的压强平衡常数Kp=； （4）与方法一相比，方法二制氢产物中气体只有氢气，其它为固体，所以优点是产物易分离，同时由于反应物种类少，也没有副反应中的碳氧化物（CO、CO2）生成； （5）以纳米SiO2负载镍为催化剂，以10mL/min的流速将甲烷通入常压固定床反应器中反应，600℃时，4种不同镍负载量催化剂对甲烷转化率和氢气产率的影响如图所示，由于反应时间一定，产率越大即反应速率越大，故由右侧图判断，活性最强的催化剂是c，对应氢气产率最高；镍负载量较低时，镍表面积较小，催化剂快速失活，镍负载量较高时，载体孔内的镍迅速被积炭所覆盖，催化剂活性下降，故镍负载量为30%时催化最好，选AB。 6．(1) (2)AD (3) 高温 5 ⑤ 或或 (4) ①和②的正反应是气体体积减小的反应，③是气体体积不变的反应，其他条件不变，增大压强，平衡向正方向移动 甲 (5) 【详解】（1）已知：①； ②； ③ 由盖斯定律可知，反应①+②-③可得合成气合成甲醇的反应，则反应∆H=kJ/mol； （2）A.设一氧化碳消耗物质的量为x，某时刻一氧化碳的物质的量为()，由方程式可知，气体总物质的量为()，则一氧化碳的体积分数恒为50%，所以一氧化碳体积分数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A错误； B.恒容容器中充入氩气，平衡体系中各物质浓度不变，平衡不移动，故B正确； C.平衡后再充入0.1mol一氧化碳和0.1mol氢气相当于加压，该反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，一氧化碳的转化率增大，故C正确； D.增大固体催化剂质量，催化剂的表面积不变，化学反应速率不变，故D错误； 故选AD； （3）该总反应∆H>0，∆S>0，根据∆H-T∆S<0反应自发进行，该反应在高温自发进行；图示历程包括5个基元反应；反应的活化能越大，反应速率越慢，化学反应取决于慢反应，由图可知，反应⑤的活化能最大，为决速反应，反应⑤的方程式为或或； （4）由方程式可知，反应①、②为气体体积减小的反应，反应③是气体体积不变的反应，其他条件相同，增大压强，反应①、②形成的平衡向正反应方向移动，反应③形成的平衡不移动，则二氧化碳的平衡转化率增大，故原因为①和②的正反应是气体体积减小的反应，③是气体体积不变的反应，其他条件不变，增大压强，平衡向正方向移动；由图可知，相同压强时，甲的二氧化碳的转化率大于乙，则采用水分子膜分离技术的容器是甲；其他条件相同，分离出水蒸气，平衡向正反应方向移动，二氧化碳的平衡转化率增大，故甲容器使用了水分子膜分离技术； （5）由题意可知，平衡时二氧化碳的转化率为60%、CH3CH2OH与CO各为0.1mol，由题意可建立如下三段式： 由二氧化碳的转化率可得：0.8-a-0.1=0.4，解得a=0.3，则平衡时二氧化碳、氢气、甲醇、乙醇、一氧化碳、水蒸气的物质的量分别为0.4mol、1.4mol、0.3mol、0.1mol、0.1mol、0.7mol，则混合气体的总物质的量为3.0mol，反应①的平衡常数Kp=。 7．(1)-59.7 (2) 5 (3) < 减小 97.8% 36 【详解】（1）的晶格能为，则形成晶体的热化学方程式：；Xe的第一电离能为，则；根据盖斯定律， （2）图中大球的个数为8×+1=2，小球的个数为8×+2=4，根据粒子半径的大小判断大球应为Xe原子、小球应为F原子，大球与小球个数比是1：2，则晶胞的化学式为；中心原子的价层电子对数为2+=5；该晶胞中含有2个XeF2分子，故晶胞的质量为m=，晶胞的体积为V=a2b×10-30cm3，则密度为 g/cm3； （3）①根据表格数据，第一个反应的温度升高，平衡常数K减小，说明平衡往逆向移动，该反应为放热反应，故<0；根据表格中的三个方程式，F2比例越大，越容易转化为XeF4或XeF6，所以应该减小投料中F2/Xe的比值； ②根据反应i、ii、iii，达到平衡时，反应的F2物质的量为：，则平衡转化率； 已知，达到平衡时，各物质总物质的量n总=[3.60+19.80+0.36+(45.28-44.28)+(23.77-23.76)]mol=24.77mol，反应III的平衡常数。 8．(1) 436 (2) < 150 (3) (4) 乙 0.5或 【详解】（1）由相对能量为0，其分解反应为吸热反应，相对能量为可计算该反应的反应热； 由可知，键能为； （2）其他条件相同，温度越高，速率越快，半衰期越短。初始压强相等时，对应的半衰期较长，故温度较低，即T1<T2； 对于恒温、恒容密闭容器，气体总物质的量与压强成正比例。初始为，反应时气体总物质的量为，对应的压强为p，则，； （3）观察图3可知，图中5个过渡态中的能垒最大，由①、②物种可直接写出控速反应方程式为：； （4）①压强相等时，充入氩气，反应体系分压减小，平衡向正方向移动，故甲代表进料2，乙代表组成1； ②设、分别为，为，M点组成可用三段式计算： ； ，，，。 9．(1) 大于 (2)@之前以反应Ⅰ为主，转化率随着温度升高而增大，之后以反应Ⅱ为主，转化率随着温度升高而减小 (3) (或) 【详解】（1）①根据题给信息可知Ⅳ：； Ⅴ：， 根据盖斯定律可知，Ⅰ=Ⅳ-Ⅴ-Ⅲ，则；该反应为吸热反应，所以正反应的活化能大于逆反应的活化能，故答案为＋41.2kJ/mol；大于； ②由盖斯定律可知，反应Ⅱ−反应Ⅰ得到反应CO（g）＋2H2（g）⇌CH3OH（g），则反应的平衡常数，，，； （2）反应Ⅰ是气体体积不变的反应，增大压强，平衡不移动，反应Ⅱ是气体体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，二氧化碳的转化率增大，由图可知，压强为p1、p2、p3时，二氧化碳的转化率依次减小，则压强的大小顺序为p1＞p2＞p3；反应Ⅰ是吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，反应Ⅱ是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，由图可知，压强一定时，温度升高，二氧化碳的转化率先增大后减小，说明TK之前以反应Ⅰ为主，转化率随着温度升高而增大，TK之后以反应Ⅱ为主，转化率随着温度升高而降低，故答案为p1＞p2＞p3；TK之前以反应Ⅰ为主，转化率随着温度升高而增大，TK之后以反应Ⅱ为主，转化率随着温度升高而降低； （3）①设反应Ⅰ、Ⅱ消耗的二氧化碳的物质的量分别为x mol、y mol，则 则平衡时CO2的转化率是，体系内剩余H2为3-x-3y=1，解得x=y=0.5mol，平衡时容器中气体总物质的量为：1+1+1+0.5+0.5=4mol，此时容器中压强P平=，其中平衡时氢气的分压P氢气=0.8p MPa×=0.2p MPa，起始时氢气的分压P氢气=p MPa×=0.6p MPa，故用单位时间内氢气的压强变化表示的反应速率； ②结合①的分析可知，平衡时二氧化碳，甲醇，水蒸气的分压分别为：P二氧化碳=0.8p MPa×=0.2p MPa，P甲醇=0.8p MPa×=0.1p MPa，P水=0.8p MPa×=0.2p MPa，则反应Ⅱ的平衡常数。 10．(1)2NH3(g)=N2(g)+3H2(g)  ∆H=+90.8kJ·mol-1 (2) 是 ∆H-T∆S=90.8-573×198.9×10-3=-23.17<0，所以该反应能自发进行 (3) b 开始体积减半，N2分压变为原来的2倍，随后由于加压平衡逆向移动，N2分压比原来2倍要小 (4)Ⅱ (5)CD (6) (7)H2O， 【详解】（1）则根据H=反应物总键能-生成物总键能有，热化学方程式为：； （2）该反应的吉布斯自由能变为，则该反应在300℃下都能自发发生。 （3）①结合图像可列三段式：，则平衡时氢气的总压为120kPa+120kPa+40kPa=280kPa，在恒容容器中发生反应，则，x=0.02mol，则； ②在压缩体积瞬间平衡来不及发生移动，则压强变为压缩前压强的2倍，因为压强增大平衡逆向移动，氮气的分压减小，则符合氮气压强变化的曲线为b； （4）由图示知，在低温时，生成N2比生成NO多，故该催化剂在低温时对反应Ⅱ选择性更好； （5）由于反应用到了催化剂，故此时NO产率降低有可能是因为温度过高导致催化剂活性下降，另外此反应正向为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，也会导致NO产率下降，故此处选CD； （6）520℃时，由图示数据列式如下： 反应Ⅰ：， 反应Ⅱ：， 则平衡时，、、、，则反应Ⅱ的平衡常数； （7）水由氢元素和氧元素组成，是自然界中大量存在的物质，因此水也是极好的储氢载体，电解水可以产生氢气：。 11．(1)D (2) B 12 (3)增大接触面积，加快反应速率 (4) 2：1 A (5) 避免Se与氧气反应 降低Se的沸点，便于分离 (6)5.17 (7)Ag2SO4+2Cl-2AgCl+SO，K==1014.5>105，Ag2SO4可以完全转化为AgCl (8)CD (9)HSeO+NH3∙H2O=SeO+NH+H2O 【分析】II．阳极泥(主要成分为Se、CuSe、Ag2Se等)加入浓硫酸焙烧后，烟气中含有SeO2和SO2，用水吸收时法生氧化还原反应生成H2SO4和Se，过滤分离出粗硒，提纯得到纯硒；烧渣的主要成分是硫酸铜和硫酸银，加入NaCl溶液浸取，得到硫酸铜溶液和AgCl固体，对硫酸铜溶液进行加热浓缩，冷却结晶得到结晶水合物。 【详解】（1）Se与Br是同周期从左到右的位置，故非金属性Se<Br； A．非金属性Se<Br，故键的极性：H−Se < H−Br，可以用元素周期律解释，故A不选； B．同周期从左到右，原子半径逐渐减小，故原子半径：Se >Br，可以用元素周期律解释，故B不选； C．非金属性Se<Br，故简单气态氢化物的稳定性H2Se < HBr，可以用元素周期律解释，故C不选； D．H2SeO3 不是Se元素的最高价含氧酸，故酸性H2SeO3 < HBrO4不能用元素周期律解释，故D选； 答案为D； （2）①Se的电负性2.4、Pb的电负性1.9，差值较小，硒化铅中Se与Pb之间的化学键是共价键；答案为B； ②根据晶胞结构示意图，晶体中每个Se周围与其最近的，且距离相等的Se有12个； （3）“焙烧”前，将阳极泥中大块颗粒粉碎的目的是增大接触面积，加快反应速率； （4）SO2和SeO2，被水吸收发生反应的化学方程式为：，SO2与和SeO2的物质的量之比为2：1；SeO2体现了氧化性； （5）提纯步骤用到真空蒸馏工艺，目的是避免Se与氧气反应、降低Se的沸点，便于分离； （6）根据图示，晶体的质量为250.0g，失去全部结晶水后的质量为158.1g，即硫酸铜的质量与结晶水的质量比为，结合化学式CuSO4∙xH2O，有，解得x=5.17； （7）Ag2SO4完全转化为AgCl的方程式为Ag2SO4+2Cl-2AgCl+SO，K==1014.5>105，Ag2SO4可以完全转化为AgCl； （8）根据图像，随着pH增大，H2SeO3逐渐变为HSeO，HSeO再变为SeO，故a表示H2SeO3的物质的量分数随pH的变化，中间的虚线表示HSeO的物质的量分数随pH的变化，右边的实线表示SeO的物质的量分数随pH的变化； A．由上述分析可知，a表示H2SeO3的物质的量分数随pH的变化，故A错误； B．Ka1=，根据左边的交叉点的坐标(2.6,50)，可知Ka1=10-2.6，故B错误； C．由B可知Ka1==10-2.6，pH=3时，c(H+)=10-3，此时==100.4，故C正确； D．当pH=8.3时，由图像可知，HSeO与SeO的物质的量分数相等，即溶液是等浓度的Na2SeO和NaHSeO的混合溶液，根据物料守恒有：2c(Na+)=3[c(HSeO)+ c(SeO)+ c(H2SeO3)]，故D正确； 答案为CD； （9）溶液为粉红色时，溶液为NH4HSeO3，变为红色时，HSeO变为SeO，离子方程式为HSeO+NH3∙H2O=SeO+NH+H2O。 12．(1) -758.2 低温 (2) ＞ 放热 0.10 32.4 (3) D 负极 2NO+4H++4e-=N2+2H2O 【详解】（1）则反应  生成物的焓总和减去反应物的焓总和=2×(-46.0)+2×(-241.8)-2×(91.3)-5×0=-758.2kJ·mol-1，故该反应正反应是一个气体体积减小即＜0的放热反应，故该反应在低温下能够自发进行，故答案为：-758.2；低温； （2）工业上常用甲烷消除氮氧化物的污染，生成物为常见的大气成分即N2、CO2和H2O，该反应方程式为：CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)，据此分析解题： ①由图干图示信息可知，图中T1温度下先达到平衡，说明T1温度下反应速率快，故图中T1＞T2，则有温度越高平衡时CH4的物质的量越大，说明升高温度上述平衡逆向移动，故该反应的正反应为放热反应，故答案为：＞；放热； ②由题干图示信息可知，温度为T2时，0～20min内CH4的物质的量由0.8mol变化为0.6mol，故==0.05mol·L-1·min-1，根据反应速率之比等于反应化学计量系数比可知，用NO2表示的平均反应速率2=2×0.05=0.10mol·L-1·min-1，故答案为：0.10； ③T2时三段式分析为，该反应的正反应化学平衡常数数值为K===32.4，故答案为：32.4； （3）① A．化学平衡的特征之一是各组分的浓度或百分含量不变，而不是相等或成比例，故当时不能说明反应达到化学平衡，A不合题意； B．化学平衡的特征之一是正逆反应速率相等，根据反应速率之比等于化学计量系数比可知，当时反应达到化学平衡，即当时反应未达到平衡，B不合题意； C．在恒温、恒容密闭容器中反应过程中混合气体的密度始终保持不变，故当混合气体的密度不随时间变化时不能说明反应达到化学平衡，C不合题意； D．反应前后气体的物质的量发生改变，即混合气体的平均摩尔质量发生改变，故当混合气体的平均摩尔质量不随时间变化时说明反应达到化学平衡，D符合题意； 故答案为：D； ②由题干反应方程式可知，反应中CO发生氧化反应，NO发生还原反应，故若将上述反应设计为原电池，则通入CO的电极名称为负极，NO在正极上得到电子转化为N2，故NO电极在酸性条件下的电极反应式为：2NO+4H++4e-=N2+2H2O，故答案为：负极；2NO+4H++4e-=N2+2H2O。 13．(1) (2)AC (3) +97.9 ⑤ 179.6 (4) ①和②的正反应是气体体积减小的反应，③是气体体积不变的反应，其他条件不变，增大压强，平衡向正方向移动 甲 (5) 【详解】（1）分别设定三个反应为①②③，由盖斯定律可知，反应①+②-③可得合成气合成甲醇的反应，则反应∆H=kJ/mol； （2）A．的体积分数不变代表其物质的量不再发生变化，能说明正逆反应速率相等，反应达到平衡，故正确；B．恒容容器中充入氩气，平衡体系中各物质浓度不变，平衡不移动，故错误；C．平衡后再充入0.1mol一氧化碳和0.1mol氢气相当于加压，该反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，一氧化碳的转化率增大，故正确；D．催化剂同等程度影响正逆反应速率，增大催化剂的表面积，正逆反应速率仍相等，故错误；故选AC； （3）由图可知，甲醇的分解反应是反应物总能量小于生成物总能量的吸热反应，反应的焓变为∆H=+97.9kJ/mol；反应的活化能越大，反应速率越慢，化学反应取决于慢反应，由图可知，反应⑤的活化能最大，最大能垒为113.9-(-65.7)= 179.6 kJ/mol，则催化剂主要降低控制反应⑤的能垒，反应⑤的方程式为；故答案为：+97.9kJ/mol；⑤；179.6 ；； （4）由方程式可知，反应①、②为气体体积减小的反应，反应③是气体体积不变的反应，其他条件相同，增大压强，反应①、②形成的平衡向正反应方向移动，反应③形成的平衡不移动，则二氧化碳的平衡转化率增大，由图可知，相同压强时，甲的二氧化碳的转化率大于乙，则采用水分子膜分离技术的容器是甲；其他条件相同，分离出水蒸气，平衡向正反应方向移动，二氧化碳的平衡转化率增大，故甲容器使用了水分子膜分离技术，故答案为：①和②的正反应是气体体积减小的反应，③是气体体积不变的反应，其他条件不变，增大压强，平衡向正方向移动；甲； （5）由题意可知，平衡时二氧化碳的转化率为50%、乙醇的物质的量为0.05mol、甲醇的选择性为，设平衡时甲醇的物质的量为amol、一氧化碳的物质的量为bmol，由题意可建立如下三段式：、、，由二氧化碳的转化率可得：0.9—a—b=0.5，由甲醇的选择性可得：a=(0.05+a+b)×，解得a=0.3、b=0.1，则平衡时二氧化碳、氢气、甲醇、乙醇、一氧化碳、水蒸气的物质的量分别为0.5mol、1.7mol、0.3mol、0.05mol、0.1mol、0.55mol，则混合气体的总物质的量为3.2mol，反应①的平衡常数Kp=。 14．(1)放热 (2)CH4 + NiO2H2 + CO + Ni和CH4 + 2NiO 2H2 + CO2 + 2Ni (3) —41kJ/mol CaCO3CaO + CO2↑，温度升高促进碳酸钙分解 CO(g) + H2O(g) = H2(g) + CO2(g)ΔH <0，CO2浓度增大和升高温度均促使平衡逆向移动，H2体积分数降低 (4)通过蒸汽变换等反应增大产品气中H2的产率与体积分数，促进CO2的吸收 【分析】由题给流程可知，空气中的氧气与空气反应器中的镍反应生成氧化镍，燃料反应器中的甲烷与氧化镍共热反应生成氢气、镍和碳的氧化物，与水蒸气共热反应生成氢气和碳的氧化物，反应生成的镍可以循环使用；反应得到的重整气经冷却器冷却后进入氧化钙吸收反应器，重整气中的一氧化碳、甲烷与水蒸气生成二氧化碳和氢气，二氧化碳与氧化钙反应生成碳酸钙，重整气经反应转化、吸收二氧化碳得到氢气；碳酸钙受热分解生成氧化钙和二氧化碳，反应生成的氧化钙可以循环使用。 【详解】（1）空气反应器中发生的反应为镍和空气中氧气共热发生化合反应生成氧化镍，并放出热量，则该反应是反应物总能量高于生成物总能量的放热反应，故答案为：放热； （2）由分析可知，燃料反应器中发生的反应为氧化镍与甲烷共热反应生成氢气、镍和碳的氧化物，反应的化学方程式为CH4 + NiO2H2 + CO + Ni和CH4 + 2NiO 2H2 + CO2 + 2Ni，故答案为：CH4 + NiO2H2 + CO + Ni和CH4 + 2NiO 2H2 + CO2 + 2Ni； （3）①由题意可知，甲烷与水蒸气反应生成二氧化碳、一氧化碳的热化学方程式为CH4(g)+2H2O(g) =4H2(g)+CO2(g) △H=+165kJ/mol①、CH4(g)+H2O(g)=3H2(g)+CO(g) △H=+206kJ/mol②，由盖斯定律可知，反应①—②得到反应CO(g) + H2O (g) =H2(g) + CO2(g)，则反应ΔH =(+165kJ/mol)—(+206kJ/mol)= —41kJ/mol，故答案为：—41kJ/mol； ②温度升高碳酸钙受热分解生成氧化钙和二氧化碳：CaCO3CaO + CO2↑，所以温度升高二氧化碳捕集率降低；一氧化碳与水蒸气生成二氧化碳和氢气的反应为放热反应，二氧化碳浓度增大和升高温度都使平衡向逆反应方向移动，导致生成物氢气的体积分数降低，故答案为：CaCO3CaO + CO2↑，温度升高促进碳酸钙分解；CO(g) + H2O(g) = H2(g) + CO2(g)ΔH <0，CO2浓度增大和升高温度均促使平衡逆向移动，H2体积分数降低； （4）由分析可知，燃料反应器中发生的反应为甲烷与氧化镍共热反应生成氢气、镍和碳的氧化物，与水蒸气共热反应生成氢气和碳的氧化物，吸收反应器中发生的反应为一氧化碳、甲烷与水蒸气生成二氧化碳和氢气，则燃料反应器和吸收反应器中加入水蒸气有利于增大产品中氢气的体积分数，促进二氧化碳的充分吸收，故答案为：通过蒸汽变换等反应增大产品气中H2的产率与体积分数，促进CO2的吸收。 15．(1) (2) 小于 高温时反应ⅰ是放热反应，温度升高时平衡逆向移动转化率降低，高温时发生反应ⅲ，生成CO，导致CO转化率降低 (3)0.04 (4)低温 (5) N2O 2NO2N2O4，NO2气体中存在N2O4，不便于定量测定 【详解】（1）由盖斯定律得，反应ii-反应i得； （2）①由表中数据知，光催化得反应速率大于热催化得反应速率，相同条件下，反应速率越快，活化能越小，故光热催化时CO甲烷化的活化能小于热催化 CO 甲烷化的活化能；②由于反应ⅰ是放热反应，温度升高时平衡逆向移动，转化率降低，反应iii为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，主要发生反应iii，由生成CO ，所以当温度高于400℃时，热催化下CO转化率降低； （3）恒容容器中充入1molCO2和4molH2，假设体积为1L，若只发生反应ⅱ、ⅲ，平衡时测得α(CO2)为50%，消耗的CO2为0.5mol；S(CH4)为90%，S(CH4)表示得到甲烷物质的量与消耗CO2的物质的量之比，生成甲烷的浓度为0.5mol/L×90%=0.45mol/L：　， 　，反应ⅲ的平衡常数为； （4）　，该反应ΔS<0，ΔH<0，根据ΔG=ΔH－TΔS，当△G<0，反应能自发进行，该反应在低温下能自发进行； （5）①图中参与反应生成X和Y的一氧化氮的物质的量为：0.025mol×(8%+16%)=0.006mol，模拟尾气中O2的物质的量为0.5mol，测得排出的气体中含0.45mol O2，说明实际参与反应的O2的物质的量为0.05mol，同时测得0.0525mol CO2，根据氧原子守恒，可知N2O的物质的量为：0.05×2+0.006−0.0525×2=0.001mol，根据氮原子守恒可知氮气的物质的量为： ，所以16%对应的是氮气，而8%对应是N2O，即Y对应是N2O； ②实验过程中采用NO模拟NOx，而不采用NO2的原因是NO2中存在2NO2N2O4的平衡体系，NO2气体中存在N2O4，不便于定量测定。 16．(1)—100.46 kJ·mol-1 (2)0.06 mol·L−1·min−1 (3)采用一步法时，反应I生成的CH3OH可以由反应II立即转化为二甲醚；反应II中生成的H2O又可被反应III消耗；反应III中生成的H2又可作为原料参与到反应I中，3个反应相互促进，从而提高了CO的转化率和二甲醚的产率 (4)1.22 (5)A (6)BC (7)A (8)23 (9) = 低温时硅铝比对二甲醚的选择性影响不大，高温时随着硅铝比增大，二甲醚的选择性先增大后减小 【详解】（1）由盖斯定律可知，反应Ⅰ×2+Ⅱ得到总反应，则ΔH1==-100.46 kJ·mol-1，故答案为：-100.46 kJ·mol-1； （2）由题意可知，10 min后反应I达到化学平衡时，一氧化碳的平衡转化率为50%，则由方程式可知，0~10 min氢气的平均反应速率为=0.06 mol·L−1·min−1，故答案为：0.06 mol·L−1·min−1； （3）由方程式可知，“一步法”的优点是采用一步法时，反应I生成的CH3OH可以由反应II立即转化为二甲醚；反应II中生成的H2O又可被反应III消耗；反应III中生成的H2又可作为原料参与到反应I中，3个反应相互促进，从而提高了CO的转化率和二甲醚的产率，故答案为：采用一步法时，反应I生成的CH3OH可以由反应II立即转化为二甲醚；反应II中生成的H2O又可被反应III消耗；反应III中生成的H2又可作为原料参与到反应I中，3个反应相互促进，从而提高了CO的转化率和二甲醚的产率； （4）由题意可知，第②步基元反应的反应热△H=-(Ea逆-Ea正)，由表格数据可知，逆反应的活化能Ea逆= 0.81ev+0.41ev=1.22 ev，故答案为：1.22； （5）由方程式可知，二氧化碳和氢气直接合成二甲醚的反应为熵减的放热反应，低温条件下反应ΔH—TΔS＜0，反应能自发进行，故选A； （6）A．由同一反应的反应速率之比等于化学计量数之比可知，v正(CO2)=3v逆(H2)说明正逆反应速率不相等，反应未达到平衡，故错误； B．容器内CH3OCH3体积分数不变说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡，故正确； C．该反应为放热反应，恒容绝热密闭容器中反应时，容器内温度升高，则容器内温度保持不变说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡，故正确； D．由方程式可知，单位时间内断裂6 mol H—H键，同时断裂3 mol H—O键都代表正反应速率，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； （7）该反应为气体体积减小的反应，相同温度时，增大压强，平衡向正反应方向移动，二氧化碳的转化率增大，由图可知，p1、p2、p3条件下二氧化碳的转化率依次减小，则压强的大小关系为p1>p2>p3，故选A； （8）由图可知，A点时二氧化碳的转化率为50%，由题意可建立如下三段式： 由三段式数据可知，反应的平衡常数K=≈23，故答案为：23； （9）平衡常数是温度函数，温度不变，平衡常数不变，由图可知，A点和B点的反应温度相同，则A点和B点的平衡常数相等；230℃时硅铝比增大，二甲醚的物质的量分数变化不大，280℃时硅铝比增大，二甲醚的物质的量分数先增大后减小，说明低温时硅铝比对二甲醚的选择性影响不大，高温时随着硅铝比增大，二甲醚的选择性先增大后减小，故答案为：=；低温时硅铝比对二甲醚的选择性影响不大，高温时随着硅铝比增大，二甲醚的选择性先增大后减小。 17．(1) -175 p1＞p2＞p3 Ⅱ 开始升温时以反应Ⅰ为主，反应放热，平衡逆向移动，CO2平衡转化率下降，升高一定温度后，以反应Ⅱ为主，反应吸热，平衡正向移动 (2) 温度升高，反应速率加快，相同时间内的CO消耗量增多，故CO的转化率升高 0.267 0.318 【详解】（1）①由题干图示信息可知，反应I． ；Ⅱ．  ，反应I+3反应Ⅱ可得反应：，根据盖斯定律可得： =-175kJ/mol，故答案为：-175； ②反应Ⅰ是气体体积减小的反应，反应Ⅱ是气体体积不变的反应，相同条件下，压强越大，平衡正向移动，二氧化碳的转化率越大，则p1＞p2＞p3；反应Ⅰ是放热反应，反应Ⅱ是吸热反应，升高温度，反应Ⅰ平衡逆向移动，反应Ⅱ平衡正向移动，由图可知，随着温度的升高，二氧化碳转化率先减小后增大，说明T2℃时主要发生反应Ⅱ，平衡转化率随温度变化先降后升的原因为开始升温时以反应Ⅰ为主，反应放热，平衡逆向移动，CO2平衡转化率下降，升高一定温度后，以反应Ⅱ为主，反应吸热，平衡正向移动，故答案为：p1＞p2＞p3；Ⅱ；开始升温时以反应Ⅰ为主，反应放热，平衡逆向移动，CO2平衡转化率下降，升高一定温度后，以反应Ⅱ为主，反应吸热，平衡正向移动； （2）①由题干已知信息可知，三个反应均为放热反应，升高温度平衡逆向移动，CO的平衡转化率减小，结合图示可知，T1前反应未达到平衡，故若反应过程中催化剂的活性几乎不受温度影响，则T1前CO转化率升高的原因是：温度升高，反应速率加快，相同时间内的CO消耗量增多，故CO的转化率升高，故答案为：温度升高，反应速率加快，相同时间内的CO消耗量增多，故CO的转化率升高； ②由题干图示信息可知，反应在T1K下，2min时达到平衡，CO的转化率为80%，CH3OH的选择性为60%，此时体系压强为，，则有：，，，则平衡时：c(CO)=0.2mol/L、c(CO2)=0.05mol/L、c(CH3OH)=0.48mol/L、c(CH4)=0.27mol/L、c(H2)=2+0.05-0.96-0.81=0.28mol/L、c(H2O)=0.27-0.05=0.22mol/L，故CO的起始分压为：kPa，平衡分压为：=，故用CO的分压变化表示的化学反应速率为==0.267，反应3的===0.318，故答案为：0.267；0.318。 18．(1)的电负性较大，分子间形成氢键 (2) (3) 946 (4) < 150 (5) c 【详解】（1）氨易液化的主要原因是：的电负性较大，分子间形成氢键； （2）①； ②； ③； 反应③=2×反应①+反应②，故； （3）①2N(g)=N2(g) =-(518-45)×2kJ/mol=-946kJ/mol，故N2的键能为649 kJ/mol； ②从图像看出，NH3(g)相对能量为0，N2(g)+H2(g)的相对能量为45 kJ/mol，故； （4）起始投入反应物的量相等，T1温度下半衰期大于T2，说明T1＜T2；在恒温恒容条住下，气体压强之比=物质的量之比，对于恒温恒容密闭容器，气体总物质的量与压强成正比例。初始NH3为0.8mol，反应0.4mol时气体总物质的量为1.2mol ，对应的压强为p，有0.8mol:1.2mol=100kPa:p ，解得p=150kPa； （5）①投料比越大，N2平衡转化率越大，故c点转化率最大； ②按化学计量数投料时氨体积分数最大，故b点时，a=3，设氮气转化量为xmol，则，，解得x=0.2，则平衡时体系内氮气、氢气、氨气的浓度分别为：0.8mol/L，2.4mol/L，0.4mol/L，故。 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 $$