题型04 化学反应原理综合题-【好题汇编】备战2024-2025学年高二化学上学期期中真题分类汇编（江苏专用）

题型04 化学反应原理综合题 1．（2023-2024高二上·江苏扬州·期中）氢气是一种理想的绿色能源，有科学家预言，氢能将成为人类的主要能源。已知以水为原料通过下列途径均可制得氢气。 (i)太阳光催化分解水： (ii)焦炭与水反应： (iii)甲烷与水反应： (1)反应i中主要的能量转化为 ；你认为通过此途径进行工业化生产的最突出优点是 。 (2)相同温度压强下，若分别以i、ii反应生成，反应ii比i要少吸收 kJ热量；你认为ii反应需要吸热较小的原因可能是 (从角度考虑)。 (3)①写出反应的化学平衡常数的表达式： ②一定温度下，iii反应中使用催化剂后，下列物理量能保持不变的有 。 A．焓变    B．反应活化能    C．活化分子百分比    D．平衡常数 (4)①利用上述热化学方程式，推测反应 ； ②键能也可以用于估算化学反应的反应热()。下表是部分化学键的键能数据： 化学键 P-P P-O O=O P=O 键能() 172 335 498 X 已知白磷的标准燃烧热为-2378kJ/mol，白磷()的结构为正四面体，白磷完全燃烧的产物结构如图所示，则上表中 。 2． （2023-2024高二上·江苏连云港·期中）尿素[]除常用作化肥外，在工农业及生活中还有着其它广泛应用。 (1)工业以与为原料合成尿素[]。 ①已知：反应Ⅰ：  ； 反应Ⅱ：  ； 反应Ш：  。 则与反应生成尿素和液态水的热化学方程式为 。 ②生产中尿素的生成反应进行的程度通常以二氧化碳转化为尿素的百分率来表示。下表是一定条件下，原料、的物质的量的比与二氧化碳转化率的关系。 2 3 4 转化率/% 40 54 67.5 ，的转化率为 ；结合反应原理，一定条件下，转化率增大的原因是 。 (2)在一定条件下，浓度为5%的尿素[]吸收液可以脱除烟气中的。不同吸收反应温度下，测得脱除率变化如图所示。(已知：尿素的分解温度是160℃) ①当温度大于80℃时，的脱除率随温度升高而降低的原因是 。 ②写出在70~80℃条件下，尿素和烟气中反应的化学方程式为 。 (3)用水介质电池可电解含有尿素的碱性废水，装置如图(电极a为Zn，b、c、d均为惰性电极，装置Ⅰ中双极膜为阳离子交换膜和阴离子交换膜复合而成)。 ①与b极室相连的交换膜为 离子交换膜(填“阴”或“阳”)； ②装置Ⅱ阳极上的反应式为 。 3．（2023-2024高二上·江苏镇江·期中）我国要在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的目标，的捕集与转化是研究的重要课题。 (1)和重整可制合成气CO和，其热化学反应方程式为　。已知下列热化学反应方程式： 反应1：　 反应2：　 反应3：　 则 。 (2)光催化还原法实现甲烷化可能的反应机理如图1所示。该过程可简述为：光照条件下，催化剂表面的价带(VB)中失去的电子(图中电子以表示)激发至导带(CB)中，价带中形成电子空穴(图中以表示，具有强氧化性)，在VB端，在CB端发生类似于电解原理的反应。 ①在价带的电极反应式为 。 ②在催化剂表面，每生成，则价带产生的空穴数为 。 (3)一种电化学法将转化为乙烯的原理如图2所示。 ①阴极上的电极反应式为 。 ②已知铅蓄电池发生的总反应为：。以铅蓄电池为电源，每生成乙烯，理论上需消耗铅蓄电池中硫酸的物质的量为 。 (4)和可合成甲烷，合成过程中发生如下反应： 　 　 反应的压强和与气体比例一定，在两种不同催化剂条件下反应相同时间，测得的转化率随温度变化关系如图3所示。高于320℃后，以为催化剂，转化率略有下降，以Ni为催化剂，转化率大幅上升，其原因是 。 4． （2023-2024高二上·江苏淮安·期中）在有氧条件下，使用催化剂能催化NH3与NO反应生成N2。将一定比例的O2、NH3和NO的混合气体，匀速通入装有催化剂M的反应器中发生反应：4NH3(g)＋2O2(g)＋2NO (g) 3N2(g)＋6H2O(g)。 (1)已知：N2(g) + O2(g) 2NO(g)  ΔH1=a kJ/mol 4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)  ΔH2= b kJ/mol 则反应4NH3(g)＋2O2(g)＋2NO (g) 3N2(g)＋6H2O(g)  ΔH= kJ/mol。 (2)该反应化学平衡常数(K)与温度的关系如图-1所示，该反应ΔH 0(选填“>”或“<”)。 (3)相同时间内测得NO与N2的生成速率随温度变化的关系如题图-2所示。其它条件相同时，在不同催化剂作用下，NH3转化率与温度关系如图-3所示。 ①图-2、图-3中的A、B、C三点对应的反应状态中，达到平衡状态的是 (填字母)。 ②相同温度下，催化剂 (填“甲”或“乙”)活性更高。 (4)某温度下，该反应平衡常数K=1000，该温度下，某时刻测得c(NH3)=0.8 mol/L、c(O2)=0.4 mol/L、c(NO)=0.4 mol/L、c(N2)=2.5 mol/L、c(H2O)=5.0 mol/L，则此时v(正) (填“>”“<”或“=”)v(逆)。 (5)反应相同时间NO的去除率随反应温度的变化曲线如图−4所示，在50～250 ℃范围内随着温度的升高，NO的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是 ；当反应温度高于380 ℃时，NO的去除率迅速下降的原因可能是 。 (6)工业上也可用电解法去除NO同时获得NH4NO3，其工作原理如图−5所示，该阳极发生的电极反应式为 。 5．（2023-2024高二上·江苏苏州·期中）合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径。 Ⅰ.催化合成氨 (1)铁触媒催化合成氨的反应进程如图所示(图中“*”表示吸附在催化剂表面的物质)。 ①催化反应往往经过物质在催化剂表面的“吸附”过程和脱离催化剂表面的“脱附”过程，“脱附”过程是 (填“吸热”或“放热”)过程。 ②上图中决速步骤的反应方程式为 。 ③相同质量的同种催化剂，在载体上的分散度越高，催化效果越好，原因是 。 (2)实验室模拟合成氨。恒温下，向一个4L的密闭容器中充入和，反应过程中对的物质的量进行检测，得到的数据如下表所示： 时间/min 5 10 15 20 25 30 0.32 0.56 0.72 0.80 0.80 0.80 ①计算此条件下该反应的化学平衡常数 。 ②若维持容器容积不变，温度不变，往原平衡体系中加入、和各，再次达到平衡前 (填“>”、“<”或“=”)。 Ⅱ.电化学合成氨 电解法合成氨反应装置如图所示： (3)①写出a极电极反应式 。 ②电解装置中质子交换膜的作用为 。 ③若b极产生的在一定条件下的体积为336 L，a极中通入相同条件下的总体积为672 L，则的转化率为 %(保留两位有效数字)。 6．（2023-2024高二上·江苏苏州·期中）工业上，以煤炭为原料，通入一定比例的空气和水蒸气，经过系列反应可以得到满足不同需求的原料气。 (1)在C和的反应体系中： 反应1：   反应2：   反应3：   则 。 (2)水煤气反应：  。工业生产水煤气时，通常交替通入合适量的空气和水蒸气与煤炭反应，其原因是 。 (3)一氧化碳变换反应：  。已知：平衡体系中各组分的平衡压强，即组分的物质的量分数×总压，如CO的平衡压强：。 ①一定温度下，反应后测得各组分的平衡压强：、、和，则反应的平衡常数K的数值为 。 ②维持与题①相同的温度和总压，提高水蒸气的比例，使CO的平衡转化率提高到90%，则原料气中水蒸气和CO的物质的量之比为 。 ③以固体催化剂M催化变换反应，若水蒸气首先被催化剂的活性表面吸附而解离，生成中间体MO，能量变化如图所示。用化学方程式表示该催化反应的历程(反应机理)： 。 7．（2023-2024高二上·江苏徐州·期中）Ⅰ.我国要在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的目标，的捕集与转化是研究的重要课题。 (1)和重整可制合成气和，其热化学方程式为 已知下列热化学方程式： 反应1： 反应2： 反应3： 则 (2)一种电化学法将转化为乙烯的原理如图所示，电解所用电极材料均为惰性电极。 ①阴极上的电极反应式为 。 ②以铅蓄电池为电源，每生成乙烯，理论上需消耗铅蓄电池中的硫酸的物质的量为 。 Ⅱ.过量含磷物质的排放会致使水体富营养化，因此发展水体除磷技术非常重要。常用的除磷技术有化学沉淀法，吸附法等。 (3)铁炭混合物在水溶液中形成微电池，铁转化为进一步被氧化为与结合成沉淀。铁炭总质量一定，反应时间相同，测得磷去除率随铁炭质量比的变化如图所示。 ①当时，随着增加，磷去除率降低，原因是 。 ②当时，随着增加，磷去除率也降低。但降低幅度低于增加时的降低幅度，原因是 。 (4)次磷酸根()具有较强的还原性。利用联合除去废水中次磷酸根，转化过程如图所示。 ①转化(Ⅰ)除生成和羟基自由基外，还生成一种离子，其化学式为 。 ②利用联合除去废水中的过程可描述为 。 8．（2022-2023高二上·江苏淮安·期中）推动的综合利用实现碳中和是党中央作出的重大战略决策。 (1)催化加氢法：以下是催化加氢合成二甲醚发生的两个主要反应： 反应Ⅰ：　 反应Ⅱ：　 ①反应　 。 ②下列有关反应Ⅱ：　的说法正确的是 。 A．升高温度逆反应速率加快，正反应速率减慢 B．反应体系中浓度不再变化，说明反应达到平衡状态 C．恒温恒容下达到平衡后，再通入，平衡向正反应方向移动 D．平衡时，若改变体积增大压强，则、均变大 在恒压、和起始量一定的条件下，平衡转化率和平衡时的选择性随温度的变化如图。其中：的选择性=×100％    ③温度高于300℃，平衡转化率随温度升高而上升的原因是 。 ④220℃时，在催化剂作用下与反应一段时间后，测得的选择性为：48％(图中A点)。不改变反应时间和温度，一定能提高选择性的措施有： 。 (2)催化还原法。 如图表示的是利用“直接电子传递机理”。在催化剂铜表面进行转化。当有反应时，直接传递的电子物质的量为 mol。 (3)电化学催化重整法。    ①如图表示以溶液作电解质溶液进行电解的示意图，在Cu电极上可以转化为，该电极反应的方程式为 。 ②电解一段时间后，阳极区溶液pH减小，其原因是 。 (4)甲酸是重要的液态储氢原料。将温室气体转化为甲酸既具有经济技术意义，又具有环保意义。在实践中，制备甲酸的一种流程如下：    ①写出过程Ⅱ的离子方程式 。 ②过程Ⅱ中，其他条件不变，转化为的转化率如图所示。则在40℃～80℃范围内转化率迅速上升，其主要原因可能是 。    9．（2022-2023高二上·江苏连云港·期中）用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如： 反应1：CH4(g)＋4NO2(g)4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ∆H1=-574kJ·mol-1 反应2：CH4(g)＋4NO(g) 2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ∆H2=-1160kJ·mol-1 (1)1mol CH4还原NO2至N2，写出该过程的热化学方程式 。 (2)用CH4催化还原NO，能提高N2的平衡产率的措施是___________(填字母)。 A．升高温度 B．增大压强 C．降低温度 D．降低压强 (3)一定温度下，在初始体积为2L恒容密闭容器中通入1mol CH4和4mol NO(假设只发生反应2)。 ①下列能说明该反应已经达到平衡状态的是 (填字母)。 A．c(CH4)和c(CO2)的浓度比保持不变     B．混合气体的密度保持不变 C．CH4的消耗速率等于CO2的消耗速率   D．容器内气体压强保持不变 ②后该反应达到平衡，测得容器中N2的物质的量为。则从反应开始至刚达到平衡用NO表示的反应速率v(NO)= 。 (4)为了提高CH4和NO转化为N2的产率，种学家寻找了一种新型的催化剂。将CH4和NO按一定比例、一定流速通过装有上述新型催化剂的反应器中，反应相同时间，测得N2的产率与温度的关系如图1所示，OA段N2产率随温度升高而增大的原因是 。    (5)对于反应2而言，不同温度下，CH4的浓度变化如图2所示，下列说法正确的是___________(填字母)。    A．T1大于T2 B．c点二氧化碳的浓度为0.2 mol·L-1 C．a点正反应速率大于b点的正反应速率 D．a点的反应速率一定比c点的反应速率小 10．（2021-2022高二上·江苏扬州·期中）国家主席习近平在9月22日召开的联合国大会上表示：“中国将争取在2060年前实现碳中和”。所谓“碳中和”，通俗地说，日常活动可能制造的二氧化碳排放量，通过植树、节能减排等方法来中和抵消。 (1)CO2甲烷化反应是由法国化学家PaulSabatier提出的，因此，该反应又叫Sabatier反应。CO2催化氢化制甲烷的研究过程如图1：    ①上述过程中，加入铁粉的作用是 。 ②HCOOH是CO2转化为CH4的中间体： CO2HCOOHCH4。 当镍粉用量增加10倍后，甲酸的产量迅速减少，原因是 。 (2)一定条件下，Pd-Mg/SiO2催化剂可使CO2甲烷化从而变废为宝，其反应机理如图2所示，该反应的化学方程式为 ，反应过程中碳元素的化合价为-2价的中间体是 。 (3)我国科学家研究Li—CO2电池，取得了重大科研成果。回答下列问题： ①在Li—CO2电池中，Li为单质锂片，则该电池中的CO2在 (填“正”或“负”)极发生电化学反应。 ②研究表明，在电解质水溶液中，CO2气体可被电化学还原。 Ⅰ．CO2在碱性介质中电还原为正丙醇(CH3CH2CH2OH)的电极反应方程式为 。 Ⅱ．在电解质水溶液中，三种不同催化剂(a、b、c)上CO2电还原为CO的反应进程中(H+被还原为H2的反应可同时发生)，相对能量变化如下图所示。由此判断，CO2电还原为CO从易到难的顺序为： (用 a、b、c字母排序)。 11．（2023-2024高二上·江苏扬州·期中）是空气的主要污染物之一，有效去除大气中的可以保护大气环境。含氮废水氨氮(以存在)和硝态氮(以存在)引起水体富营养化，需经处理后才能排放。 (1)空气中污染物可在催化剂作用下用还原。 ①已知：； ； 有氧条件下，与反应生成，相关热化学方程式为； 。 ②NO氧化反应：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)分两步进行，其反应过程能量变化如图1。 反应Ⅰ．2NO(g)N2O2(g)   ΔH1； 反应Ⅱ．N2O2(g)＋O2(g)=2NO2(g)   ΔH2 化学反应速率由速率较慢的反应步骤决定。以上反应决定NO氧化反应速率的步骤是反应 (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。 ③在恒容的密闭容器中充入一定量的NO和O2气体，保持其他条件不变，分别控制反应温度分别为T3和T4(T4>T3)，测得c(NO)随t(时间)的变化曲线如图2。根据图像信息，转化相同量的NO，在温度 (填“T3”或“T4”)下消耗的时间较长。 (2)工业上含氮化合物污染物处理 ①以、熔融组成的燃料电池装置如图3所示，在使用过程中石墨I电极反应生成一种氮的氧化物，则该电池的负极反应式为 。 ②纳米铁粉可用于处理含氮废水。用纳米铁粉处理水体中的，反应的离子方程式为。相同条件下，纳米铁粉去除不同水样中的速率有较大差异(如图4)，产生该差异的可能原因是 。 ③电极生物膜法也能有效去除水体中的，进行生物的反硝化反应，其可能反应机理如图5所示。以必要文字来描述此过程为 。 12．（2023-2024高二上·江苏南通·期中）的资源化利用能有效减少排放，充分利用碳资源。 已知： 反应Ⅰ：    反应Ⅱ：    反应Ⅲ：    (1)反应Ⅰ的化学平衡常数表达式 。反应的 。 (2)以、为原料制取时发生反应Ⅰ和反应Ⅲ。在恒容、和的起始量一定的条件下，平衡转化率和平衡时的选择性[]随温度的变化如题15图-1所示。平衡时的选择性随温度升高而出现如图所示变化的原因是 。 (3)催化加氢合成的过程中发生反应Ⅱ和反应Ⅲ。起始时，平衡转化率与温度和压强的关系如图所示。800℃时，不同压强下的平衡转化率趋于相等，其原因是 。 (4)用如图所示装置将转化为。温度控制在10℃左右，持续通入，电解过程中的物质的量基本保持不变。 ①电解过程中发生的总反应方程式为 。 ②结合电极反应式说明A室中的物质的量基本不变的原因 。 ( 2 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 题型04 化学反应原理综合题 1．（2023-2024高二上·江苏扬州·期中）氢气是一种理想的绿色能源，有科学家预言，氢能将成为人类的主要能源。已知以水为原料通过下列途径均可制得氢气。 (i)太阳光催化分解水： (ii)焦炭与水反应： (iii)甲烷与水反应： (1)反应i中主要的能量转化为 ；你认为通过此途径进行工业化生产的最突出优点是 。 (2)相同温度压强下，若分别以i、ii反应生成，反应ii比i要少吸收 kJ热量；你认为ii反应需要吸热较小的原因可能是 (从角度考虑)。 (3)①写出反应的化学平衡常数的表达式： ②一定温度下，iii反应中使用催化剂后，下列物理量能保持不变的有 。 A．焓变    B．反应活化能    C．活化分子百分比    D．平衡常数 (4)①利用上述热化学方程式，推测反应 ； ②键能也可以用于估算化学反应的反应热()。下表是部分化学键的键能数据： 化学键 P-P P-O O=O P=O 键能() 172 335 498 X 已知白磷的标准燃烧热为-2378kJ/mol，白磷()的结构为正四面体，白磷完全燃烧的产物结构如图所示，则上表中 。 【答案】(1) 太阳能(或光能)转化为化学能 太阳能是取之不尽的能源 (2) 154.5kJ ⅱ反应过程为熵增过程，自发性较大，需要吸热较少 (3) a、d (4) 470 【解析】（1）反应ⅰ是太阳光催化分解水制备氢气，即将太阳能转化为化学能；利用此途径进行H2工业化生产，优点是太阳能是取之不尽的清洁能源； （2）相同温度压强下，若分别以ⅰ、ⅱ反应生成1mol H2，反应ⅱ比ⅰ要少吸收；反应ii水蒸气本身具有较高能量，ⅱ反应过程，为熵增过程，根据,自发性较大，需要吸热较少，所以ii吸热较小； （3）①反应ⅲ的化学平衡常数的表达式为； ②ⅲ反应中使用催化剂不改变反应的反应热，催化剂可以降低反应活化能，提高活化分子百分数加快反应速率，催化剂之改变速率，不影响平衡，平衡常数不变，故答案为：ad； （4）①根据盖斯定律iii-ii得； ②已知白磷的燃烧热为2378.0kJ·mol－1，热化学方程式为，反应的焓变等于反应物的总键能减去生成物的总键能，，解得。 2． （2023-2024高二上·江苏连云港·期中）尿素[]除常用作化肥外，在工农业及生活中还有着其它广泛应用。 (1)工业以与为原料合成尿素[]。 ①已知：反应Ⅰ：  ； 反应Ⅱ：  ； 反应Ш：  。 则与反应生成尿素和液态水的热化学方程式为 。 ②生产中尿素的生成反应进行的程度通常以二氧化碳转化为尿素的百分率来表示。下表是一定条件下，原料、的物质的量的比与二氧化碳转化率的关系。 2 3 4 转化率/% 40 54 67.5 ，的转化率为 ；结合反应原理，一定条件下，转化率增大的原因是 。 (2)在一定条件下，浓度为5%的尿素[]吸收液可以脱除烟气中的。不同吸收反应温度下，测得脱除率变化如图所示。(已知：尿素的分解温度是160℃) ①当温度大于80℃时，的脱除率随温度升高而降低的原因是 。 ②写出在70~80℃条件下，尿素和烟气中反应的化学方程式为 。 (3)用水介质电池可电解含有尿素的碱性废水，装置如图(电极a为Zn，b、c、d均为惰性电极，装置Ⅰ中双极膜为阳离子交换膜和阴离子交换膜复合而成)。 ①与b极室相连的交换膜为 离子交换膜(填“阴”或“阳”)； ②装置Ⅱ阳极上的反应式为 。 【答案】(1)    36% 比值增大，过量，副反应平衡平衡逆向移动，合成的主要反应的平衡正向移动，都有利于合成尿素 (2) 当温度大于80℃时，尿素水解程度增大，温度对尿素与水反应的影响大于尿素与的反应，从而使的脱除率降低 (3) 阳 【解析】（1）反应Ⅰ：  ； 反应Ⅱ：  ； 反应Ш：  。 根据盖斯定律Ⅰ+Ⅱ-Ш，得与反应生成尿素和液态水的热化学方程式为  。 ②，设二氧化碳的投料为1mol、氨气的投料为3mol，二氧化碳转化率为54%，即反应消耗二氧化碳0.54mol，根据方程式，反应消耗1.08mol氨气，的转化率为；、的物质的量的比增大，过量，副反应平衡平衡逆向移动，合成的主要反应的平衡正向移动，都有利于合成尿素。 （2）①当温度大于80℃时，尿素水解程度增大，温度对尿素与水反应的影响大于尿素与的反应，所以当温度大于80℃时，的脱除率随温度升高而降低。 ②在70~80℃条件下，尿素和烟气中反应生成氮气和二氧化碳，根据得失电子守恒，反应的化学方程式为。 （3）装置Ⅰ为原电池，a极锌失电子生成，a是负极，b极二氧化碳得电子生成甲酸，可知，氢离子进入b室、氢氧根离子进入a室，所以与b极室相连的交换膜为阳离子交换膜； ②根据图示，c极尿素失电子生成氮气和碳酸钾，c是阳极，装置Ⅱ阳极上的反应式为。 3．（2023-2024高二上·江苏镇江·期中）我国要在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的目标，的捕集与转化是研究的重要课题。 (1)和重整可制合成气CO和，其热化学反应方程式为　。已知下列热化学反应方程式： 反应1：　 反应2：　 反应3：　 则 。 (2)光催化还原法实现甲烷化可能的反应机理如图1所示。该过程可简述为：光照条件下，催化剂表面的价带(VB)中失去的电子(图中电子以表示)激发至导带(CB)中，价带中形成电子空穴(图中以表示，具有强氧化性)，在VB端，在CB端发生类似于电解原理的反应。 ①在价带的电极反应式为 。 ②在催化剂表面，每生成，则价带产生的空穴数为 。 (3)一种电化学法将转化为乙烯的原理如图2所示。 ①阴极上的电极反应式为 。 ②已知铅蓄电池发生的总反应为：。以铅蓄电池为电源，每生成乙烯，理论上需消耗铅蓄电池中硫酸的物质的量为 。 (4)和可合成甲烷，合成过程中发生如下反应： 　 　 反应的压强和与气体比例一定，在两种不同催化剂条件下反应相同时间，测得的转化率随温度变化关系如图3所示。高于320℃后，以为催化剂，转化率略有下降，以Ni为催化剂，转化率大幅上升，其原因是 。 【答案】(1)-155 (2) 2H2O-4e-=O2↑+4H+ 8 (3) CO2+12e-+12H+=C2H4+4H2O 6 (4)320℃时，以Ni-CeO2为催化剂，CO2甲烷化反应已达平衡，升高温度平衡左移；以Ni为催化剂，CO2甲烷化反应速率较慢，升高温度反应速度加快，反应相同时间时CO2转化率增加 【解析】（1）由盖斯定律可知，反应3+反应2-总反应得到反应1，则反应ΔH1=ΔH-ΔH2+ΔH3=(+132.0kJ/mol) + (-40kJ/mol)-( +247kJ/mol)=-155kJ/mol，故答案为：-155； （2）①由图1可知，价带中形成电子空穴h+具有强氧化性，水在价带失去电子生成O2和H+离子，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+； ②在催化剂TiO2表面，CO2转化为CH4，每生成1mol CH4电子转移8mol，则价带产生的空穴(h+)数为8NA； （3）①由图可知，左侧电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯和水，电极反应式为2CO2+12e-+12H+=C2H4+4H2O，故答案为：2CO2+12e-+12H+=C2H4+4H2O； ②每生成0.5mol乙烯，电子转移6mol，铅蓄电池的总反应为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，由得失电子数目守恒可知，6mol电子转移消耗6mol硫酸，故答案为：6； （4）由图可知，320℃时，以Ni-CeO2为催化剂，CO2甲烷化反应已达平衡，升高温度平衡左移；以Ni为催化剂，CO2甲烷化反应速率较慢，升高温度反应速度加快，反应相同时间时CO2转化率增加，所以高于320℃后，以Ni−CeO2为催化剂，CO2转化率略有下降，以Ni为催化剂，CO2转化率大幅上升，故答案为：320℃时，以Ni-CeO2为催化剂，CO2甲烷化反应已达平衡，升高温度平衡左移；以Ni为催化剂，CO2甲烷化反应速率较慢，升高温度反应速度加快，反应相同时间时CO2转化率增加。 4． （2023-2024高二上·江苏淮安·期中）在有氧条件下，使用催化剂能催化NH3与NO反应生成N2。将一定比例的O2、NH3和NO的混合气体，匀速通入装有催化剂M的反应器中发生反应：4NH3(g)＋2O2(g)＋2NO (g) 3N2(g)＋6H2O(g)。 (1)已知：N2(g) + O2(g) 2NO(g)  ΔH1=a kJ/mol 4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)  ΔH2= b kJ/mol 则反应4NH3(g)＋2O2(g)＋2NO (g) 3N2(g)＋6H2O(g)  ΔH= kJ/mol。 (2)该反应化学平衡常数(K)与温度的关系如图-1所示，该反应ΔH 0(选填“>”或“<”)。 (3)相同时间内测得NO与N2的生成速率随温度变化的关系如题图-2所示。其它条件相同时，在不同催化剂作用下，NH3转化率与温度关系如图-3所示。 ①图-2、图-3中的A、B、C三点对应的反应状态中，达到平衡状态的是 (填字母)。 ②相同温度下，催化剂 (填“甲”或“乙”)活性更高。 (4)某温度下，该反应平衡常数K=1000，该温度下，某时刻测得c(NH3)=0.8 mol/L、c(O2)=0.4 mol/L、c(NO)=0.4 mol/L、c(N2)=2.5 mol/L、c(H2O)=5.0 mol/L，则此时v(正) (填“>”“<”或“=”)v(逆)。 (5)反应相同时间NO的去除率随反应温度的变化曲线如图−4所示，在50～250 ℃范围内随着温度的升高，NO的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是 ；当反应温度高于380 ℃时，NO的去除率迅速下降的原因可能是 。 (6)工业上也可用电解法去除NO同时获得NH4NO3，其工作原理如图−5所示，该阳极发生的电极反应式为 。 【答案】(1)b-3a (2)< (3) B 乙 (4)< (5) 迅速上升段是因为催化剂的活性随温度升高而增大，与温度升高共同使NO的去除反应速率迅速增大，上升缓慢段是主要是温度升高引起使NO的去除反应速率增大 催化剂的活性降低；O2与NH3反应生成了NO或氨气和氧气发生副反应 (6)NO - 3e- + 2H2O = NO+ 4H+ 【解析】（1）已知Ⅰ．：N2(g) + O2(g) 2NO(g)  ΔH1=a kJ/mol Ⅱ．4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)  ΔH2= b kJ/mol 则按盖斯定律，Ⅱ-3×Ⅰ得反应4NH3(g)＋2O2(g)＋2NO (g) 3N2(g)＋6H2O(g)  ΔH=( b-3a)kJ/mol。 （2）根据该反应化学平衡常数(K)与温度的关系示意图，K随着温度升高而减小，则升温平衡右移，该反应ΔH＜0。 （3）①图-2、图-3中的A、B、C三点对应的反应状态中，B点氮气、NO生成速率分别为0.06mol·L-1·min-1、0.04mol·L-1·min-1，则，正逆反应速率相等，则达到平衡状态的是B点，A点对应温度小于B点对应温度、反应速率小于B点，则未达到平衡，催化剂不影响平衡，C点氨气的转化率低于催化剂乙时的转化率，则C点转化率未达到最大、说明未达到平衡； 故选B。 ②由图知：相同温度下，催化剂乙活性更高。 （4）某温度下，该反应平衡常数K=1000，该温度下，某时刻测得c(NH3)=0.8 mol/L、c(O2)=0.4 mol/L、c(NO)=0.4 mol/L、c(N2)=2.5 mol/L、c(H2O)=5.0 mol/L，则此时4NH3(g)＋2O2(g)＋2NO (g) 3N2(g)＋6H2O(g)的Qc=，则平衡逆向进行，v(正)＜v(逆)。 （5）反应相同时间NO的去除率随反应温度的变化曲线如图−4所示，在50～250 ℃范围内随着温度的升高，NO的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是：迅速上升段是因为催化剂的活性随温度升高而增大，与温度升高共同使NO的去除反应速率迅速增大，上升缓慢段是主要是温度升高引起使NO的去除反应速率增大；当反应温度高于380 ℃时，NO的去除率迅速下降的原因可能是：催化剂的活性降低；O2与NH3反应生成了NO或氨气和氧气发生副反应。 （6）由图知，该阳极上NO失去电子被氧化转化为硝酸根，则发生的电极反应式为：NO - 3e- + 2H2O = NO+ 4H+。 5．（2023-2024高二上·江苏苏州·期中）合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径。 Ⅰ.催化合成氨 (1)铁触媒催化合成氨的反应进程如图所示(图中“*”表示吸附在催化剂表面的物质)。 ①催化反应往往经过物质在催化剂表面的“吸附”过程和脱离催化剂表面的“脱附”过程，“脱附”过程是 (填“吸热”或“放热”)过程。 ②上图中决速步骤的反应方程式为 。 ③相同质量的同种催化剂，在载体上的分散度越高，催化效果越好，原因是 。 (2)实验室模拟合成氨。恒温下，向一个4L的密闭容器中充入和，反应过程中对的物质的量进行检测，得到的数据如下表所示： 时间/min 5 10 15 20 25 30 0.32 0.56 0.72 0.80 0.80 0.80 ①计算此条件下该反应的化学平衡常数 。 ②若维持容器容积不变，温度不变，往原平衡体系中加入、和各，再次达到平衡前 (填“>”、“<”或“=”)。 Ⅱ.电化学合成氨 电解法合成氨反应装置如图所示： (3)①写出a极电极反应式 。 ②电解装置中质子交换膜的作用为 。 ③若b极产生的在一定条件下的体积为336 L，a极中通入相同条件下的总体积为672 L，则的转化率为 %(保留两位有效数字)。 【答案】(1) 吸热 N*+3H*=NH*+2H* 分散度越高，总表面积越大，吸附的反应物越多 (2) 0.1 < (3) N2+6e—+6H+=2NH3 为质子的迁移和输送提供通道，并且阻碍阴、阳两极产物接触 33 【解析】（1）①物质脱离催化剂表面时，需要消耗一定的能量，所以脱附过程是吸热过程，故答案为：吸热； ②活化能越大，反应速率越慢，反应的决速步骤取决于慢反应，由图可知，N*和3H*转化为NH*和2H*的活化能最大，则决速步骤的反应方程式为N*+3H*=NH*+2H*，故答案为：N*+3H*=NH*+2H*； ③相同质量的同种催化剂，在载体上的分散度越高说明催化剂的总表面积越大，吸附的反应物越多，催化效果越好，故答案为：分散度越高，总表面积越大，吸附的反应物越多； （2）①由表格数据可知，20min反应达到平衡时，氨气的物质的量为0.80mol，由方程式可知，平衡时氮气、氢气的物质的量为2mol-0.80mol×=1.6mol、5.2mol-0.80mol×=4.0mol，则反应的平衡常数K==0.1，故答案为：0.1； ②若维持容器容积不变，温度不变，往原平衡体系中加入氢气、氮气和氨气各4mol，反应的浓度熵Qc=≈0.13＞0.1，则反应向逆反应方向进行，逆反应速率大于正反应速率，故答案为：<； （3）由图可知，a极为电解池的阴极，氢离子作用下氮气在正极得到电子发生还原反应生成氨气，电极反应式为N2+6e-+6H+=2NH3，b电极为阳极，水分子在阳极失去电子发生还原反应生成氧气和氢离子，电极反应式为H2O-4e-=O2+4H+。 ①由分析可知，a极为电解池的阴极，氢离子作用下氮气在正极得到电子发生还原反应生成氨气，电极反应式为N2+6e-+6H+=2NH3，故答案为：N2+6e-+6H+=2NH3； ②由分析可知，a极放电生成氨气，b极放电生成氧气，电解装置中质子交换膜只允许氢离子通过，不允许氧气和氨气通过，可以阻碍氨气和氧气接触，从而防止制得的氨气中混有杂质，故答案为：为质子的迁移和输送提供通道，并且阻碍阴、阳两极产物接触； ③由得失电子数目守恒可知，阳极生成336 L氧气时，阴极消耗氮气的物质的量为×=10mol，则氮气的转化率为×100%≈33%，故答案为：33。 6．（2023-2024高二上·江苏苏州·期中）工业上，以煤炭为原料，通入一定比例的空气和水蒸气，经过系列反应可以得到满足不同需求的原料气。 (1)在C和的反应体系中： 反应1：   反应2：   反应3：   则 。 (2)水煤气反应：  。工业生产水煤气时，通常交替通入合适量的空气和水蒸气与煤炭反应，其原因是 。 (3)一氧化碳变换反应：  。已知：平衡体系中各组分的平衡压强，即组分的物质的量分数×总压，如CO的平衡压强：。 ①一定温度下，反应后测得各组分的平衡压强：、、和，则反应的平衡常数K的数值为 。 ②维持与题①相同的温度和总压，提高水蒸气的比例，使CO的平衡转化率提高到90%，则原料气中水蒸气和CO的物质的量之比为 。 ③以固体催化剂M催化变换反应，若水蒸气首先被催化剂的活性表面吸附而解离，生成中间体MO，能量变化如图所示。用化学方程式表示该催化反应的历程(反应机理)： 。 【答案】(1) (2)水蒸气与煤炭反应吸热，氧气与煤炭反应放热，交替通入空气和水蒸气有利于维持体系热量平衡，保持较高温度，有利于加快反应速率； (3) 9.0 9∶5 M+H2O=MO+H2、MO+CO=M+CO2 【解析】（1）由已知方程式：(2×反应1-反应2)可得反应3，结合盖斯定律得：； （2）由于水蒸气与煤炭反应吸热，会引起体系温度的下降，从而导致反应速率变慢，不利于反应的进行，通入空气，利用煤炭与O2反应放热从而维持体系温度平衡，维持反应速率，故答案为：水蒸气与煤炭反应吸热，氧气与煤炭反应放热，交替通入空气和水蒸气有利于维持体系热量平衡，保持较高温度，有利于加快反应速率； （3）①该反应平衡常数； ②假设原料气中水蒸气为x mol，CO为1 mol，由题意列三段式如下： 则平衡常数，解得x=1.8，故水蒸气与CO物质的量之比为1.8∶1=9∶5； ③水分子首先被催化剂吸附，根据元素守恒推测第一步产生H2，第二步吸附CO产生CO2，对应反应历程依次为：M+H2O=MO+H2、MO+CO=M+CO2。 7．（2023-2024高二上·江苏徐州·期中）Ⅰ.我国要在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的目标，的捕集与转化是研究的重要课题。 (1)和重整可制合成气和，其热化学方程式为 已知下列热化学方程式： 反应1： 反应2： 反应3： 则 (2)一种电化学法将转化为乙烯的原理如图所示，电解所用电极材料均为惰性电极。 ①阴极上的电极反应式为 。 ②以铅蓄电池为电源，每生成乙烯，理论上需消耗铅蓄电池中的硫酸的物质的量为 。 Ⅱ.过量含磷物质的排放会致使水体富营养化，因此发展水体除磷技术非常重要。常用的除磷技术有化学沉淀法，吸附法等。 (3)铁炭混合物在水溶液中形成微电池，铁转化为进一步被氧化为与结合成沉淀。铁炭总质量一定，反应时间相同，测得磷去除率随铁炭质量比的变化如图所示。 ①当时，随着增加，磷去除率降低，原因是 。 ②当时，随着增加，磷去除率也降低。但降低幅度低于增加时的降低幅度，原因是 。 (4)次磷酸根()具有较强的还原性。利用联合除去废水中次磷酸根，转化过程如图所示。 ①转化(Ⅰ)除生成和羟基自由基外，还生成一种离子，其化学式为 。 ②利用联合除去废水中的过程可描述为 。 【答案】(1)—155 (2) 2.4mol (3) 增加，形成的微电池数目减少，溶液中减小，磷去除率降低 炭对含磷粒子有吸附作用，辅助去除磷 (4) 和反应生成和，和反应生成，和反应生成沉淀，从而去除水体中的磷 【解析】（1）由盖斯定律可知，反应3+反应2—总反应得到反应1，则反应ΔH1=ΔH—ΔH2+ΔH3=(+132.0kJ/mol) + (—40kJ/mol)—( +247kJ/mol)=—155kJ/mol； （2）①由图可知，左侧电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯和水，电极反应式为2CO2+12e—+12H+=C2H4+4H2O； ②铅蓄电池的总反应为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，由得失电子数目守恒可知，每生成0.2mol乙烯，理论上需消耗铅蓄电池中硫酸的物质的量为0.2mol×12=2.4mol； （3）①随着m(Fe)的增加，形成的微电池数目减少，导致铁转化为Fe2+数目减少，溶液中的c(Fe2+)减小，磷去除率降低； ②随着m(C)增加，由于炭的吸附性，炭对含磷粒子有吸附作用，磷去除率降低； （4）①根据图4，转化(I)为氧化还原反应，Fe2++H2O2=Fe3++•OH+OH-，还生成一种离子为OH-； ②由图可知，利用联合除去废水中的过程可描述为：和反应生成和，和反应生成，和反应生成沉淀，从而去除水体中的磷。 8．（2022-2023高二上·江苏淮安·期中）推动的综合利用实现碳中和是党中央作出的重大战略决策。 (1)催化加氢法：以下是催化加氢合成二甲醚发生的两个主要反应： 反应Ⅰ：　 反应Ⅱ：　 ①反应　 。 ②下列有关反应Ⅱ：　的说法正确的是 。 A．升高温度逆反应速率加快，正反应速率减慢 B．反应体系中浓度不再变化，说明反应达到平衡状态 C．恒温恒容下达到平衡后，再通入，平衡向正反应方向移动 D．平衡时，若改变体积增大压强，则、均变大 在恒压、和起始量一定的条件下，平衡转化率和平衡时的选择性随温度的变化如图。其中：的选择性=×100％    ③温度高于300℃，平衡转化率随温度升高而上升的原因是 。 ④220℃时，在催化剂作用下与反应一段时间后，测得的选择性为：48％(图中A点)。不改变反应时间和温度，一定能提高选择性的措施有： 。 (2)催化还原法。 如图表示的是利用“直接电子传递机理”。在催化剂铜表面进行转化。当有反应时，直接传递的电子物质的量为 mol。 (3)电化学催化重整法。    ①如图表示以溶液作电解质溶液进行电解的示意图，在Cu电极上可以转化为，该电极反应的方程式为 。 ②电解一段时间后，阳极区溶液pH减小，其原因是 。 (4)甲酸是重要的液态储氢原料。将温室气体转化为甲酸既具有经济技术意义，又具有环保意义。在实践中，制备甲酸的一种流程如下：    ①写出过程Ⅱ的离子方程式 。 ②过程Ⅱ中，其他条件不变，转化为的转化率如图所示。则在40℃～80℃范围内转化率迅速上升，其主要原因可能是 。    【答案】(1) BD 反应Ⅰ的ΔH＞0，反应Ⅱ的ΔH＜0，温度升高使CO2转化为CO的平衡转化率上升，使CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度 增大压强，使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂 (2)6 (3) 在阳极被氧化生成，减小 (4) 温度升高，反应速率增大或者温度升高，催化剂活性增大 【解析】（1）①目标方程可通过反应Ⅱ-反应Ⅰ×2得到，ΔH=(-122.5-41.2×2)kJ/mol=-204.9kJ/mol。 ②A．升高温度，正逆反应速率都增大，A错误； B．随着反应进行，CH3OCH3的浓度不断变化，CH3OCH3的浓度不变说明反应达到平衡，B正确； C．恒温恒容条件下达到平衡后，再通入氮气，反应物和生成物的浓度均不变，化学平衡不移动，C错误； D．平衡时，改变体积增大压强，即缩小容器体积，化学平衡正向移动，但是因体积减小，反应物和生成物的浓度均增大，D 正确； 故答案选BD。 ③反应Ⅰ的ΔH>0，反应Ⅱ的ΔH<0，随着温度升高，反应Ⅰ平衡正向移动，CO2的转化率增大，反应Ⅱ平衡逆向移动，CO2的转化率减小，温度高于300℃时，CO2转化率的增大幅度大于CO2转化率的减小幅度。 ④反应Ⅰ为等体积反应，反应Ⅱ为气体体积减小的反应，增大压强，反应Ⅰ平衡不移动，反应Ⅱ平衡正向移动，则CH3OCH3的选择性增强，也可以使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂来提升CH3OCH3的选择性。 （2）从图中可知，CO2转化为C2H4，C元素化合价从+4价转化为-2价，则有1molCO2反应时，直接传递的电子的物质的量为6mol。 （3）①从图中可知，Cu电极为阴极，CO2在阴极上得电子结合H2O生成CH4和OH-，电极反应式为。 ②阳极区OH-失电子生成氧气，电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O，因此电解一段时间后，阳极区溶液pH减小。 （4）①过程Ⅱ中与氢气在催化剂作用下发生氧化还原反应生成HCOO-，离子方程式为。 ②温度升高，反应速率增大，或者温度升高，催化剂活性增强，导致40-80℃范围内转化为HCOO-的转化率迅速上升。 9．（2022-2023高二上·江苏连云港·期中）用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。例如： 反应1：CH4(g)＋4NO2(g)4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ∆H1=-574kJ·mol-1 反应2：CH4(g)＋4NO(g) 2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ∆H2=-1160kJ·mol-1 (1)1mol CH4还原NO2至N2，写出该过程的热化学方程式 。 (2)用CH4催化还原NO，能提高N2的平衡产率的措施是___________(填字母)。 A．升高温度 B．增大压强 C．降低温度 D．降低压强 (3)一定温度下，在初始体积为2L恒容密闭容器中通入1mol CH4和4mol NO(假设只发生反应2)。 ①下列能说明该反应已经达到平衡状态的是 (填字母)。 A．c(CH4)和c(CO2)的浓度比保持不变     B．混合气体的密度保持不变 C．CH4的消耗速率等于CO2的消耗速率   D．容器内气体压强保持不变 ②后该反应达到平衡，测得容器中N2的物质的量为。则从反应开始至刚达到平衡用NO表示的反应速率v(NO)= 。 (4)为了提高CH4和NO转化为N2的产率，种学家寻找了一种新型的催化剂。将CH4和NO按一定比例、一定流速通过装有上述新型催化剂的反应器中，反应相同时间，测得N2的产率与温度的关系如图1所示，OA段N2产率随温度升高而增大的原因是 。    (5)对于反应2而言，不同温度下，CH4的浓度变化如图2所示，下列说法正确的是___________(填字母)。    A．T1大于T2 B．c点二氧化碳的浓度为0.2 mol·L-1 C．a点正反应速率大于b点的正反应速率 D．a点的反应速率一定比c点的反应速率小 【答案】(1)CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ∆H=-867 kJ·mol-1 (2)C (3) AC 0.04 mol·L-1·min-1 (4)随着温度升高，(催化剂的活性增强，)反应速率加快 (5)C 【解析】（1）CH4还原NO2至N2，反应为CH4(g)＋2NO2(g)⇌ N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ∆H，由盖斯定律得该反应由，则∆H=；答案为CH4(g)+2NO2(g)⇌N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ∆H=-867 kJ·mol-1。 （2）A．该反应为放热反应，升温平衡逆向，N2平衡产率降低，A项不符合题意； B．该反应为气体体积不变的反应，增压平衡不移动，N2平衡产率不变，B项不符合题意； C．该反应为放热反应，降温平衡正向，N2平衡产率增大，C项符合题意； D．该反应为气体体积不变的反应，降压平衡不移动，N2平衡产率不变，D项不符合题意； 故选C。 （3）①A．随着反应正向进行CH4减少而CO2增加，即两者的比值会减小，当反应平衡时这一比值不变可判断平衡，A项符合题意； B．气体质量守恒同时容器体积不变，所以反应中气体密度不发生改变，密度不变不能平衡，B项不符合题意； C．CH4的消耗速率为正向反应，而CO2的消耗速率为逆向反应，每消耗1molCH4同时消耗1mol CO2，即v正=v逆，反应达平衡，所以该特征能判断平衡，C项符合题意； D．反应为气体量不变的反应，压强随着反应进行无变化，该特征不能判断平衡，D项不符合题意； 故选AC； ②测得容器中N2的物质的量为0.8mol，则，计算v(NO)= ； 答案为AC；0.04。 （4）未平衡时，随着温度升高，（催化剂的活性增强，）反应速率加快，即OA段反应未达平衡，温度升高速率加快；而AB段反应达平衡，随着温度升高，平衡逆向移动，N2产率降低；答案为随着温度升高，（催化剂的活性增强，）反应速率加快。 （5）A．温度越高反应速率越快，即T2温度更高，A错误； B．C点CH4的浓度为0.2mol/L，则这段时间CH4的变化量为1.2mol/L，所以CO2的浓度为1.2mol/L，B错误； C．a点CH4的浓度大于b点，所以a点的正反应速率大于b点的正反应速率，C项正确； D．a、c两点浓度有差异同时温度有差异，无法判断两者速率大小，D项错误； 故选C。 10．（2021-2022高二上·江苏扬州·期中）国家主席习近平在9月22日召开的联合国大会上表示：“中国将争取在2060年前实现碳中和”。所谓“碳中和”，通俗地说，日常活动可能制造的二氧化碳排放量，通过植树、节能减排等方法来中和抵消。 (1)CO2甲烷化反应是由法国化学家PaulSabatier提出的，因此，该反应又叫Sabatier反应。CO2催化氢化制甲烷的研究过程如图1：    ①上述过程中，加入铁粉的作用是 。 ②HCOOH是CO2转化为CH4的中间体： CO2HCOOHCH4。 当镍粉用量增加10倍后，甲酸的产量迅速减少，原因是 。 (2)一定条件下，Pd-Mg/SiO2催化剂可使CO2甲烷化从而变废为宝，其反应机理如图2所示，该反应的化学方程式为 ，反应过程中碳元素的化合价为-2价的中间体是 。 (3)我国科学家研究Li—CO2电池，取得了重大科研成果。回答下列问题： ①在Li—CO2电池中，Li为单质锂片，则该电池中的CO2在 (填“正”或“负”)极发生电化学反应。 ②研究表明，在电解质水溶液中，CO2气体可被电化学还原。 Ⅰ．CO2在碱性介质中电还原为正丙醇(CH3CH2CH2OH)的电极反应方程式为 。 Ⅱ．在电解质水溶液中，三种不同催化剂(a、b、c)上CO2电还原为CO的反应进程中(H+被还原为H2的反应可同时发生)，相对能量变化如下图所示。由此判断，CO2电还原为CO从易到难的顺序为： (用 a、b、c字母排序)。 【答案】(1) 与水蒸气反应提供氢气 当增加镍粉的用量时，第Ⅱ步反应速率增加更大 (2) CO2+4H2CH4+2H2O MgOCH2 (3) 正极 12CO2 + 18e-+4H2O = CH3CH2CH2OH + 9 c、b、a 【解析】（1） ①从图分析，加入铁粉后有氢气产生，说明加入铁粉的作用是铁和水蒸气反应生成氢气；②当镍粉用量增加10倍后，甲酸的产量迅速减少，说明当增加镍粉的用量时，第Ⅱ步反应速率增加更大，是甲酸迅速变成甲烷； （2） 从图分析，有二氧化碳和氢气进入，作为反应物，甲烷和水出来，做为生成物，镁等做催化剂，反应方程式为：CO2+4H2CH4+2H2O；反应过程中碳元素的化合价为-2价的中间体是MgOCH2。 （3） ①在Li—CO2电池中，Li为单质锂片，在负极反应，则该电池中的CO2在正极发生电化学反应。 ②Ⅰ．CO2在碱性介质中电还原为正丙醇(CH3CH2CH2OH)的电极反应方程式为12CO2 + 18e-+4H2O = CH3CH2CH2OH + 9。 Ⅱ．C催化剂条件下，二氧化碳电还原的活化能小于氢离子电还原的活化能，更容易发生二氧化碳的电还原，而在催化剂ab条件下，二氧化碳的电还原的活化能都大于氢离子的电还原，其中a催化剂条件下，氢离子的电还原的活化能为0.27左右，而二氧化碳的电还原的活化能为0.51，差距为0.24，在b条件下，氢离子的电还原的活化能为-0.22，二氧化碳的电还原的活化能为-0.08，差距为0.22-0.08=0.14，所以相对在b 条件下发生二氧化碳的电还原的可能性更大，故CO2电还原为CO从易到难的顺序为：cba。 11．（2023-2024高二上·江苏扬州·期中）是空气的主要污染物之一，有效去除大气中的可以保护大气环境。含氮废水氨氮(以存在)和硝态氮(以存在)引起水体富营养化，需经处理后才能排放。 (1)空气中污染物可在催化剂作用下用还原。 ①已知：； ； 有氧条件下，与反应生成，相关热化学方程式为； 。 ②NO氧化反应：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)分两步进行，其反应过程能量变化如图1。 反应Ⅰ．2NO(g)N2O2(g)   ΔH1； 反应Ⅱ．N2O2(g)＋O2(g)=2NO2(g)   ΔH2 化学反应速率由速率较慢的反应步骤决定。以上反应决定NO氧化反应速率的步骤是反应 (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。 ③在恒容的密闭容器中充入一定量的NO和O2气体，保持其他条件不变，分别控制反应温度分别为T3和T4(T4>T3)，测得c(NO)随t(时间)的变化曲线如图2。根据图像信息，转化相同量的NO，在温度 (填“T3”或“T4”)下消耗的时间较长。 (2)工业上含氮化合物污染物处理 ①以、熔融组成的燃料电池装置如图3所示，在使用过程中石墨I电极反应生成一种氮的氧化物，则该电池的负极反应式为 。 ②纳米铁粉可用于处理含氮废水。用纳米铁粉处理水体中的，反应的离子方程式为。相同条件下，纳米铁粉去除不同水样中的速率有较大差异(如图4)，产生该差异的可能原因是 。 ③电极生物膜法也能有效去除水体中的，进行生物的反硝化反应，其可能反应机理如图5所示。以必要文字来描述此过程为 。 【答案】(1) -1627 Ⅱ T4 (2) NO2-e-+NO=N2O5 Cu2+催化Fe还原NO的反应/Fe置换出Cu，形成铁铜原电池/Fe置换出Cu，Cu催化Fe还原NO的反应(其他合理答案也可) 水分子在阴极得电子，生成氢气；氢气与硝酸根在生物膜上反应，生成氮气 【解析】（1）①Ⅰ.； Ⅱ.； Ⅲ. 由盖斯定律可知Ⅲ=Ⅰ-4×Ⅱ，则=-4×=-4×=； ②反应Ⅱ的活化能更大，故反应Ⅱ是慢反应，决定NO氧化反应速率的步骤是反应Ⅱ； ③根据图像信息，相同时间T4下NO剩余量更多，故转化相同量的NO，在温度T4下消耗的时间较长； （2）①以NO2、O2、熔融NaNO3组成的燃料电池装置如图，使用过程中石墨I电极发生反应生成氧化物Y，二氧化氮在负极失电子发生氧化反应，元素化合价升高为+5价，氧化物Y为N2O5，即石墨I电极为负极；则该电池的负极反应式为：NO2-e-+NO=N2O5； ②相同条件下，纳米铁粉去除不同水样中的速率有较大差异(如图4)，由图可知铜离子浓度越大，去除率越大，产生该差异的可能原因是：Cu2+催化Fe还原NO的反应/Fe置换出Cu，形成铁铜原电池/Fe置换出Cu，Cu催化Fe还原NO的反应； ③由图可知，H2O在阴极得电子生成氢气，阴极反应：，氢气与NO发生反硝化作用在生物膜上反应生成氮气：。 12．（2023-2024高二上·江苏南通·期中）的资源化利用能有效减少排放，充分利用碳资源。 已知： 反应Ⅰ：    反应Ⅱ：    反应Ⅲ：    (1)反应Ⅰ的化学平衡常数表达式 。反应的 。 (2)以、为原料制取时发生反应Ⅰ和反应Ⅲ。在恒容、和的起始量一定的条件下，平衡转化率和平衡时的选择性[]随温度的变化如题15图-1所示。平衡时的选择性随温度升高而出现如图所示变化的原因是 。 (3)催化加氢合成的过程中发生反应Ⅱ和反应Ⅲ。起始时，平衡转化率与温度和压强的关系如图所示。800℃时，不同压强下的平衡转化率趋于相等，其原因是 。 (4)用如图所示装置将转化为。温度控制在10℃左右，持续通入，电解过程中的物质的量基本保持不变。 ①电解过程中发生的总反应方程式为 。 ②结合电极反应式说明A室中的物质的量基本不变的原因 。 【答案】(1) (2)温度升高，反应Ⅰ的平衡逆向进行，的选择性下降 (3)800℃时以反应Ⅲ为主，反应Ⅲ前后气体分子数相等，压强改变对平衡没有影响 (4) A室电极反应式为，转移电子的物质的量、阳极消耗的物质的量、由阴极迁移至阳极的的物质的量三者相等；未参与电极反应且仍留在A室 【解析】（1）根据平衡常数计算表达式，；根据盖斯定律，总反应式为=反应Ⅰ-反应Ⅲ，； 故答案为：；-90kJ/mol； （2）反应Ⅰ为放热反应，温度升高，反应Ⅰ的平衡逆向进行，CH3OH含量降低，CH3OH的选择性下降； 故答案为：温度升高，反应Ⅰ的平衡逆向进行， CH3OH的选择性下降； （3）反应Ⅱ反应为分子数减小的反应，压强改变对平衡影响较大；反应Ⅲ为前后气体分子数相等的反应，压强改变对平衡无影响； 故答案为：800℃时以反应Ⅲ为主，反应Ⅲ前后气体分子数相等，压强改变对平衡没有影响； （4）①该装置，将CO2转化为CH4，C的化合价降低发生还原反应，则二氧化碳通入的电极为阴极，Pt电极为阳极，溶液中的水反应生成氧气，则总反应式为； 故答案为：； ②A电极为阳极，，阳极发生反应，转移电子的物质的量、阳极消耗的物质的量、由阴极迁移至阳极的的物质的量三者相等； K+未参与电极反应且仍留在A室； 故答案为：A室电极反应式为 ，转移电子的物质的量、阳极消耗碳酸氢根的物质的量、由阴极迁移至阳极的碳酸氢根的物质的量三者相等；K+ 未参与电极反应且仍留在A室。 ( 2 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$