大题03 化学反应原理综合题（逐空突破）-【大题精做】冲刺2025年高考化学大题突破+限时集训（浙江专用）

大题03 化学反应原理综合题 此题承载着对化学反应原理、对真实问题情境、对理论联系实际、对微粒观变化观平衡观守恒观等综合考查。一般通过陌生复杂的情境及陌生的图象形式，综合考查热化学、电化学、化学反应速率和化学平衡、电解质溶液等主干理论知识，主要命题点有盖斯定律的应用，反应速率和化学平衡的分析，化学平衡常数的表达式书写与计算，反应条件的分析选择、生产生活中的实际应用等。检测学生“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学态度与社会责任”素养的发展水平。在近几年的相关考题中，对单一因素影响的考查已经越来越少了，主要以“多因素影响”出现，考查考生的综合分析判断能力。以实际情景(场景)为背景，更能体现核心素养的要求。而在实际生产过程中，影响因素是多元化、多方位和多层次的。 预测2025年6月选考仍将以化学平衡为主，涉及定性分析和定量计算，定性分析主要是外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响，定量计算主要是围绕转化率和平衡常数的计算。 题型1 电化学原理应用 1．(2024·浙江省1月选考)二甲胺[(CH3)2NH]、N，N-二甲基甲酰胺[HCON(CH3)2]均是用途广泛的化工原料。请回答： (3)在[(CH3)2NH2]+Cl-的有机溶液中电化学还原CO2制备HCON(CH3)2阴极上生成HCON(CH3)2的电极反应方程式是 。 2．(2024·浙江省6月选考)氢是清洁能源，硼氢化钠(NaBH4)是一种环境友好的固体储氢材料，其水解生氢反应方程式如下：(除非特别说明，本题中反应条件均为，) (4)氢能的高效利用途径之一是在燃料电池中产生电能。某研究小组的自制熔融碳酸盐燃料电池工作原理如图2所示，正极上的电极反应式是 。该电池以恒定电流工作14分钟，消耗H2体积为，故可测得该电池将化学能转化为电能的转化率为 。[已知：该条件下H2 的摩尔体积为24.5L· mol -1；电荷量q(C) =电流时间；NA=6.0×10-23mol·L-1；e=1.60×10-19C。] 3．(2024·浙江省1月选考)通过电化学、热化学等方法，将CO2转化为HCOOH等化学品，是实现“双碳”目标的途径之一。请回答： (1)某研究小组采用电化学方法将CO2转化为，装置如图。电极B上的电极反应式是 。 1．确定装置。一看有无外接电源：有，为电解池，无，为原电池；二看是否自发反应：能自发反应的是原电池，不能自发反应的是电解池；三看串联特点：若有两个或多个装置串联，先看有无外接电源，若有，则整套装置均相当于电解池；若无，则其中一个装置是原电池，其余的均相当于电解池。 2．判断电极 3.熟悉顺序。电解池中阳极放电顺序为活泼金属电极>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子；阴极：Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸，H＋浓度较大时)>Pb2＋>Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>Al3＋>Mg2＋。 4．分析反应。首先注意得失电子是否正确，其次注意是否有电解质参与，不足部分用H2O、H＋或OH－补全。燃料电池中，一般先确定正极反应式，然后用总反应式减去正极反应式即得负极反应式。 5．原电池电极反应式书写： (1)先确定原电池的正负极，列出正负极上的反应物质，并标出相同数目电子的得失。 (2)注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存，则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式；若正极上的反应物质是O2，且电解质溶液为中性或碱性，则水必须写入正极反应式中，且O2生成OH－，若电解质溶液为酸性，则H＋必须写入正极反应式中，O2生成水。 (3)正负极反应式相加得到电池反应的总反应式。若已知电池反应的总反应式，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。 (4)二次电池充电时的电极连接： 6．电解反应式的书写： (1)首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。 (2)再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴、阳离子两组(不要忘记水溶液中的H＋和OH－)。 (3)然后排出阴、阳两极的放电顺序。 (4)分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。 (5)最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。 1．(2025·浙江省绍兴市高三第一次模拟)CO2的综合利用，对于资源综合利用和减碳有重要意义。 (3)试验中的可充电锂电池，有望将二氧化碳变废为宝。以金属锂和多孔石墨为电极材料，反应原理如图。放电时总反应为3CO2+4Li=2Li2CO3+C，过程中锂浓度保持不变。则放电时，正极反应为 。充电时，保持电流恒定(电流强度电量/时间)，升高温度，电解反应的速率 (填“增大”、“减小”或“不变”)。 2．(2025·浙江省Z20名校联盟高三第二次联考)阿根廷科学家Mas Veronica等人利用Ni(Ⅱ)、Al(Ⅲ)层状复合催化剂进行了乙醇、水蒸气重整制氢的研究。 (5)利用如图所示装置(MEA为复杂的膜电极)电解乙醇制氢气，写出阳极电极反应式 。 3．(2025·浙江省诸暨市高三第一次模拟)苯甲醛是香料、医药、农化等行业的重要中间体，被广泛地应用于食品、化妆品、塑料工业等行业中。以下是制备苯甲醛的两种方法： Ⅰ．甲苯氧化法： ΔH1＝-346.5kJ·mol−1 Ⅱ．苯甲醇氧化法： ΔH2＝-389.5kJ·mol−1 (4)利用纳米TiO2-Pt电极电解MnSO4和H2SO4的混合溶液(如图3)，电解一段时间后，将电解液与甲苯混合可制得苯甲醛，已知适当增大Mn2+和H+浓度可以抑制Mn3+的歧化倾向，电解过程中，阳极表面有少量气泡产生，且溶液中有极少量黑色固体物质生成。请写出： ①产生气泡对应的电极反应方程式： 。 ②溶液中生成黑色固体的离子方程式： 。 4．(2025·浙江省温州市高三一模)将硫化氢分解使其转化成氢气和硫具有非常重要的工业意义。 H2S(g)分解反应：2H2S(g)2H2(g)＋S2(g) ΔH1＝+170kJ·mol−1 (4)用电解法处理Na2S溶液后，再在阳极区通入H2S气体，可得到单质硫和氢气，装置如图. ①阳极区的生成硫的反应通常认为有如下两步，补充完成反应ⅰ。 ⅰ. ； ⅱ.。 5．(2025·浙江省稽阳联谊学校高三联考)砷及其化合物在半导体、农药制造等方面有广泛应用，但同时含砷废水的排放也会带来严重的环境污染。 (3)利用电解硫酸溶液产生的过一硫酸(H2SO5，一元强酸)，可将三价砷氧化成五价砷，从而降低砷的毒性。现进行如下实验：向20%硫酸溶液中加入2g/L亚砷酸钠，以钛镀铂作阳极，石墨为阴极，控制10℃，用6.0V电压电解，实验结果如下图。(砷的氧化率指五价砷占总砷的百分比) 通电时钛镀铂电极上发生的电极方程式为： ；根据图3可知，电解50至110min时，三价砷的氧化率增加幅度逐渐减小，原因可能是 。 6．(2025·浙江省嘉兴市高三一模)化石燃料的燃烧、汽车尾气的排放和硝酸工业尾气中普遍含有的氮氧化物NOx是污染大气的主要成分之一，需要加以治理。当氮氧化物中NO与NO2的比例不同时，发生三种类型的SCR反应(选择性催化还原反应)： a．标准SCR：4NO(g)＋4NH3(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g) ΔH1 b．慢速SCR：8NH3(g)＋6NO2(g)7N2(g)＋12H2O(g) ΔH2=−2739.6 kJ/mol c．快速SCR：2NO(g)＋4NH3(g)＋2NO2(g)4N2(g)＋6H2O(g) ΔH3=−1518.2 kJ/mol (5)催化电解NO吸收液可将NO还原为NH3.当电解电压为U时，部分还原产物的法拉第效率(FE%)如下表所示。则电解生成的H2和NH3的物质的量之比为 。 还原产物 H2 NH3 法拉第效率(FE%) 60 20 (已知FE%=，Qx=nF，n表示电解生成还原产物X所转移电子的物质的量，F表示法拉第常数：Q总表示电解过程中通过的总电量) 题型2 焓变与盖斯定律 1．(2024·浙江省6月选考)氢是清洁能源，硼氢化钠(NaBH4)是一种环境友好的固体储氢材料，其水解生氢反应方程式如下：(除非特别说明，本题中反应条件均为，) NaBH4(s)＋2H2O(l)= NaBO2(aq)＋4H2(g) ΔH＜0 (5)资源的再利用和再循环有利于人类的可持续发展。选用如下方程式，可以设计能自发进行的多种制备方法，将反应副产物偏硼酸钠(NaBO2)再生为NaBH4。(已知：是反应的自由能变化量，其计算方法也遵循盖斯定律，可类比计算方法；当时，反应能自发进行。) I． II． III． 请书写一个方程式表示NaBO2再生为NaBH4的一种制备方法，并注明 。(要求：反应物不超过三种物质；氢原子利用率为。) 2．(2024·浙江省1月选考)通过电化学、热化学等方法，将CO2转化为HCOOH等化学品，是实现“双碳”目标的途径之一。请回答： (2)该研究小组改用热化学方法，相关热化学方程式如下： ：C(s)＋O2(g)==CO2(g) ΔH1＝-393.5kJ·mol−1 Ⅱ：C(s)＋H2(g)＋O2(g)==HCOOH(g) ΔH2＝-378.7kJ·mol−1 Ⅲ：CO2(g)＋H2(g)HCOOH(g) ΔH3 ΔH3= kJ·mol−1。 3．(2023·浙江省6月选考)水煤气变换反应是工业上的重要反应，可用于制氢。 水煤气变换反应：H2O(g)+ CO(g)CO2 (g)+ H2(g) ΔH＝－41.2 kJ·mol－1 该反应分两步完成： 3Fe2O3(s)＋CO(g)2Fe3O4(s)＋CO2(g) ΔH1＝－47.2 kJ·mol－1 2Fe3O4 (s)＋H2O(g)3Fe2O3 (s)＋H2(g) ΔH2 请回答： (1) ΔH2=_______ kJ·mol－1。 4．(2023·浙江省1月选考)“碳达峰•碳中和”是我国社会发展重大战略之一，CH4还原CO2是实现“双碳”经济的有效途径之一，相关的主要反应有： I：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ∆H1= +247 kJ•mol-1 ，K1 II：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ∆H2= +41 kJ•mol-1 ， K2 (2)反应CH4(g)+3CO2(g)4CO(g)+2H2O(g)的∆H=_________kJ•mol-1，K=_________ (用K1、K2表示)。 1．(2025·浙江省温州市高三一模)将硫化氢分解使其转化成氢气和硫具有非常重要的工业意义。 H2S(g)分解反应：2H2S(g)2H2(g)＋S2(g) ΔH1＝+170kJ·mol−1 (1)已知：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g) ΔH2＝-241.8kJ·mol−1 计算2H2S(g)＋O2(g)2H2O(g)＋S2(g) ΔH3= kJ·mol−1。 2．(2025·浙江省稽阳联谊学校高三联考)砷及其化合物在半导体、农药制造等方面有广泛应用，但同时含砷废水的排放也会带来严重的环境污染。 (1)焦炭真空冶炼砷时，其中部分热化学反应如下： 反应Ⅰ．As2O3(g)＋3C(s)2As(g)＋3CO(g) ΔH1＝a kJ·mol−1(a＞0) 反应Ⅱ．As2O3(g)＋3C(s)1/2As4(g)＋3CO(g) ΔH2 反应Ⅲ．As4(g)4As(g) ΔH＝b kJ·mol−1 反应Ⅰ能自发进行的条件是 ；ΔH2= kJ·mol−1。 (用含a、b的代数式表示) 3．(2025·浙江省金华十校高三模拟)甲酸(HCOOH)被认为是潜在的贮氢物质之一。请回答： (1)加热甲酸可发生两种分解反应，反应过程中的能量变化如图所示。 Ⅰ．HCOOH(g)CO(g)＋H2O(g) Ⅱ．HCOOH(g)CO2(g)＋H2(g) ①根据能量变化图，计算CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)的ΔH= 。 4．(2025·浙江省诸暨市高三第一次模拟)苯甲醛是香料、医药、农化等行业的重要中间体，被广泛地应用于食品、化妆品、塑料工业等行业中。以下是制备苯甲醛的两种方法： Ⅰ．甲苯氧化法： ΔH1＝-346.5kJ·mol−1 Ⅱ．苯甲醇氧化法： ΔH2＝-389.5kJ·mol−1 (1)方法Ⅰ中的反应能自发进行的条件是 。 (2①请计算，反应的焓变ΔH3= kJ·mol−1 5．(2025·浙江省嘉兴市高三一模)化石燃料的燃烧、汽车尾气的排放和硝酸工业尾气中普遍含有的氮氧化物NOx是污染大气的主要成分之一，需要加以治理。当氮氧化物中NO与NO2的比例不同时，发生三种类型的SCR反应(选择性催化还原反应)： a．标准SCR：4NO(g)＋4NH3(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g) ΔH1 b．慢速SCR：8NH3(g)＋6NO2(g)7N2(g)＋12H2O(g) ΔH2=−2739.6 kJ/mol c．快速SCR：2NO(g)＋4NH3(g)＋2NO2(g)4N2(g)＋6H2O(g) ΔH3=−1518.2 kJ/mol (1)已知2NO(g)＋O2(g)2NO2(g) ΔH4=−114.2 kJ/mol，则ΔH1= kJ/mol。标准SCR能自发进行的条件为 (“高温”“低温”或“任意温度”)。 6．(2025·浙江省宁波市高三第一次模拟)以CO2为碳源催化加氢合成甲醇，有利于降低碳的排放，实现“碳中和”。 已知：I：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝-49.8kJ·mol−1 Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2 (1)①物质的标准生成焓是指在一定温度下，由元素最稳定的单质生成纯物质时的焓变。下表是几种物质在时的标准生成焓： 物质 CO2(g) H2(g) CH3OH(g) H2O(g) 0 x 则x= 。 ②反应的自由能变化量：ΔG=ΔH-TΔS＜0，ΔG＜0时反应自发，反应Ⅱ的随温度变化如图所示。则反应Ⅱ的 0(填“>”、“<”或“=”)。 7．含氮化合物在现代工业、环境治理中有重要地位。用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。 已知：①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)   ΔH=-574kJ/mol ②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)   ΔH=-1160kJ/mol ③H2O(g)=2H2O(l)   ΔH=-44kJ/mol 写出CH4(g)与NO2(g)反应生成N2(g)、CO2(g)和H2O(l) 的热化学方程式______________。 题型3 化学平衡计算 1．(2024·浙江省1月选考)二甲胺[(CH3)2NH]、N，N-二甲基甲酰胺[HCON(CH3)2]均是用途广泛的化工原料。请回答： (2)25℃下，(CH3)2NH·H2O的电离常数为Kb，-lgKb=3.2，则1mol/L[(CH3)2NH2] +Cl-水溶液的pH= 。 2．(2024·浙江省1月选考)通过电化学、热化学等方法，将CO2转化为HCOOH等化学品，是实现“双碳”目标的途径之一。 ：C(s)＋O2(g)==CO2(g) ΔH1＝-393.5kJ·mol−1 Ⅱ：C(s)＋H2(g)＋O2(g)==HCOOH(g) ΔH2＝-378.7kJ·mol−1 Ⅲ：CO2(g)＋H2(g)HCOOH(g) ΔH3 ②反应Ⅲ在恒温、恒容的密闭容器中进行，CO2和H2的投料浓度均为，平衡常数，则CO2的平衡转化率为 。 ③用氨水吸收，得到氨水和甲酸铵的混合溶液，时该混合溶液的pH= 。[已知：时，电离常数Kb (NH3• H2O)=1.8×10-5、Ka(HCOOH)=1.8×10-4] 3．(2023·浙江省6月选考)水煤气变换反应是工业上的重要反应，可用于制氢。 水煤气变换反应：H2O(g)+ CO(g)CO2 (g)+ H2(g) ΔH＝－41.2 kJ·mol－1 该反应分两步完成： 3Fe2O3(s)＋CO(g)2Fe3O4(s)＋CO2(g) ΔH1＝－47.2 kJ·mol－1 2Fe3O4 (s)＋H2O(g)3Fe2O3 (s)＋H2(g) ΔH2 (2)恒定总压1.70MPa和水碳比[n (H2O)/ n(CO)] =12：5投料，在不同条件下达到平衡时CO2和H2的分压(某成分分压=总压×该成分的物质的量分数)如下表： p(CO2)/MPa p(H2)/MPa p(CH4)/MPa 条件1 0.40 0.40 0 条件2 0.42 0.36 0.02 ①在条件1下，水煤气变换反应的平衡常数___________。 ②对比条件1，条件2中H2产率下降是因为发生了一个不涉及CO2的副反应，写出该反应方程式____。 1．“三段式” 化学平衡计算的最基本的方法模式是“平衡三段式法”。具体步骤是在化学方程式下写出有关物质起始时的物质的量、发生转化的物质的量、平衡时的物质的量(也可以是物质的量浓度或同温同压下气体的体积)，再根据题意列式求解。 mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g) n(起始)/mol a b 0 0 n(转化)/mol mx nx px qx n(平衡)/mol a－mx b－nx px qx 起始、转化、平衡是化学平衡计算的“三步曲”。 2．化学平衡常数 在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，用符号K表示。 (1)数学表达式：对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)来说，K＝。 注意：①不要把反应体系中纯固体、纯液体以及稀水溶液中水的浓度写进平衡常数表达式。例如： CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)　K＝c(CO2) Cr2O(aq)＋H2O(l)2CrO(aq)＋2H＋(aq) K＝ ②同一化学反应，化学反应方程式写法不同，其平衡常数表达式亦不同。例如： N2O4(g)2NO2(g)　K＝ N2O4(g)NO2(g)　K′＝＝ 2NO2(g)N2O4(g)　K″＝＝ 因此书写平衡常数表达式时，要与化学反应方程式相对应，否则意义就不明确。 (2)对于气体反应，写平衡常数表达式时，除可以用平衡时的物质的量浓度表示外，也可以用平衡时各气体的分压来表示。例如： N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　Kp＝ 其中：p(NH3)、p(N2)、p(H2)分别为NH3、N2、H2的平衡分压，某气体平衡分压＝平衡时总压×该气体的物质的量分数。 1．(2025·浙江省温州市高三一模)将硫化氢分解使其转化成氢气和硫具有非常重要的工业意义。 H2S(g)分解反应：2H2S(g)2H2(g)＋S2(g) ΔH1＝+170kJ·mol−1 (2)维持常压(0.1MPa)，将V(H2S)：V(N2)=1：4 (N2为稀释剂)的混合气体导入石英管反应器热解(一边进料，另一边出料)。T℃下，H2S的平衡转化率为，忽略副反应，则 MPa． 2．(2025·浙江省宁波市高三第一次模拟)以CO2为碳源催化加氢合成甲醇，有利于降低碳的排放，实现“碳中和”。 已知：I：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝-49.8kJ·mol−1 Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2 (2)将CO2和H2按物质的量之比1：3充入恒压(5MPa)容器中，在催化剂的作用下发生反应I和Ⅱ，测得CO2的平衡转化率及CH3OH的选择性随温度的变化如图所示。 ③225℃时，反应Ⅱ的平衡常数K= (保留3位小数)。 3．(2025·浙江省绍兴市高三第一次模拟)CO2的综合利用，对于资源综合利用和减碳有重要意义。 (2) CO2与H2在固体催化剂X(性脆，高压下易碎)表面分两步被转化为甲醇： 反应I：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH1＝+41kJ·mol−1 II：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH2= -90kJ·mol−1 ②刚性容器中，CO2和H2按物质的量之比为5：16进行投料，只发生反应I和II，平衡时CO在含碳物质中的物质的量分数及CO2转化率随温度的变化如图所示。 T℃时，反应I的平衡常数为 。 b曲线在250℃之前随温度升高而降低的原因是 。 4．(2025·浙江省Z20名校联盟高三第二次联考)阿根廷科学家Mas Veronica等人利用Ni(Ⅱ)、Al(Ⅲ)层状复合催化剂进行了乙醇、水蒸气重整制氢的研究。其主要反应为： 反应I C2H5OH(g)＋3H2O(g)2CO2(g)＋6H2(g) ΔH1＝+173.3kJ·mol−1 反应Ⅱ C2H5OH(g)＋H2O(g)2CO(g)＋4H2(g) ΔH2＝+255.7kJ·mol−1 (3)研究发现，在压强为P0，平衡时CO2和CO的选择性及H2的产率随温度的变化如图所示。注：的选择性 ①请分析说明曲线②随温度变化的原因 。 ②在密闭容器中，以投料比 n(C2H5OH)：n(H2O)=3：8通入混合气体，此时C2H5OH的转化率为66.67%，求交点M坐标为(500℃，50%)时反应Ⅱ的平衡常数Kp= (只需列出计算表达式，不必化简。已知Kp是用反应体系中气体物质的分压表示的平衡常数，即将表达式中的平衡浓度用平衡分压代替)。 5．(2025·浙江省金华十校高三模拟)甲酸(HCOOH)被认为是潜在的贮氢物质之一。请回答： (3) HCOOH (25℃，Ka=1.8×10-4)溶液中加入两种可溶性钠盐NaA、NaB，发生反应：X-+HCOOHHCOO-+HX(X=A、B)。平衡时随起始时NaX与HCOOH物质的量浓度之比的变化曲线如下图。 ①弱酸HA的电离平衡常数Ka(HA)= 。 ②Ka(HB) Ka(HA) (选填“<”或“>”)。 题型4 化学反应速率与化学平衡影响因素 1．(2024·浙江省1月选考)二甲胺[(CH3)2NH]、N，N-二甲基甲酰胺[HCON(CH3)2]均是用途广泛的化工原料。请回答： (1)用氨和甲醇在闭容器中合成二甲胺，反应方程式如下： Ⅰ．NH3(g)＋CH3OH(g) CH3NH2(g)＋H2O(g) Ⅱ．CH3NH2(g)＋CH3OH(g)(CH3)2NH(g)＋H2O(g) Ⅲ．(CH3)2NH(g)＋CH3OH(g) (CH3)3N(g)＋H2O(g) 可改变甲醇平衡转化率的因素是_______。 A．温度 B．投料比[n(NH3)：n(CH3OH)] C．压强 D．催化剂 (4)上述电化学方法产率不高，工业中常用如下反应生产HCON(CH3)2：(CH3)2NH(g)＋CO(g)=HCON(CH3)2(l)。某条件下反应自发且熵减，则反应在该条件下ΔH 0(填“>”、“<”或“=”)。 (5)有研究采用CO2、H2和(CH3)2NH催化反应制备HCON(CH3)2。在恒温密闭容器中，投料比n(CO2)：n(H2)： n(CH3)2NH)=20：15：1，催化剂M足量。反应方程式如下： Ⅳ． V．HCOOH(g)＋(CH3)2NH(g)= HCON(CH3)2(g)＋H2O(g) HCOOH、(CH3)2NH、HCON(CH3)2三种物质的物质的量百分比随反应时间变化如图所示。 (例：HCOOH的物质的量百分比 ①请解释HCOOH的物质的量百分比随反应时间变化的原因(不考虑催化剂M活性降低或失活) 。 ②若用SiH4代替H2作为氢源与CO2反应生成HCOOH，可以降低反应所需温度。请从化学键角度解释原因 。 2．(2024·浙江省6月选考)氢是清洁能源，硼氢化钠(NaBH4)是一种环境友好的固体储氢材料，其水解生氢反应方程式如下：(除非特别说明，本题中反应条件均为，) NaBH4(s)＋2H2O(l)= NaBO2(aq)＋4H2(g) ΔH＜0 (1)该反应能自发进行的条件是_______。 A．高温 B．低温 C．任意温度 D．无法判断 (2)该反应比较缓慢。忽略体积变化的影响，下列措施中可加快反应速率的是_______。 A．升高溶液温度 B．加入少量异丙胺[(CH3)2CHNH2] C．加入少量固体硼酸[B(OH)3] D．增大体系压强 (3)为加速NaBH4水解，某研究小组开发了一种水溶性催化剂，当该催化剂足量、浓度一定且活性不变时，测得反应开始时生氢速率v与投料比[n(NaBH4)：n(H2O)]之间的关系，结果如图1所示。请解释ab段变化的原因 。 3．(2024·浙江省1月选考)通过电化学、热化学等方法，将CO2转化为HCOOH等化学品，是实现“双碳”目标的途径之一。 (3)为提高效率，该研究小组参考文献优化热化学方法，在如图密闭装置中充分搅拌催化剂M的(有机溶剂)溶液，CO2和H2在溶液中反应制备，反应过程中保持CO2(g)和H2(g)的压强不变，总反应CO2＋H2HCOOH的反应速率为v，反应机理如下列三个基元反应，各反应的活化能E2＜E1＜＜E3 (不考虑催化剂活性降低或丧失)。 Ⅳ：M+CO2Q          E1 V：Q+H2L             E2 VI：LM+HCOOH       E3 ①催化剂M足量条件下，下列说法正确的是 。 A．v与CO2(g)的压强无关         B．v与溶液中溶解H2的浓度无关 C．温度升高，v不一定增大         D．在溶液中加入N(CH2CH3)3，可提高CO2转化率 ②实验测得：，下，v随催化剂M浓度c变化如图。c≤c0时，v随c增大而增大：c＞c0时，v不再显著增大。请解释原因 。 4．(2023·浙江省6月选考)水煤气变换反应是工业上的重要反应，可用于制氢。 水煤气变换反应：H2O(g)+ CO(g)CO2 (g)+ H2(g) ΔH＝－41.2 kJ·mol－1 该反应分两步完成： 3Fe2O3(s)＋CO(g)2Fe3O4(s)＋CO2(g) ΔH1＝－47.2 kJ·mol－1 2Fe3O4 (s)＋H2O(g)3Fe2O3 (s)＋H2(g) ΔH2 (3)下列说法正确的是______。 A．通入反应器的原料气中应避免混入O2 B．恒定水碳比[n (H2O)/ n(CO)]，增加体系总压可提高H2的平衡产率 C．通入过量的水蒸气可防止Fe3O4被进一步还原为Fe D．通过充入惰性气体增加体系总压，可提高反应速率 (4)水煤气变换反应是放热的可逆反应，需在多个催化剂反应层间进行降温操作以“去除”反应过程中的余热(如图1所示)，保证反应在最适宜温度附近进行。 在催化剂活性温度范围内，图2中b-c段对应降温操作的过程，实现该过程的一种操作方法是______。 A．按原水碳比通入冷的原料气 B．喷入冷水(蒸气) C．通过热交换器换热 (5)在催化剂活性温度范围内，水煤气变换反应的历程包含反应物分子在催化剂表面的吸附(快速)、反应及产物分子脱附等过程。随着温度升高，该反应的反应速率先增大后减小，其速率减小的原因是________。 5．(2023·浙江省1月选考)“碳达峰•碳中和”是我国社会发展重大战略之一，CH4还原CO2是实现“双碳”经济的有效途径之一，相关的主要反应有： I：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ∆H1= +247 kJ•mol-1 ，K1 II：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ∆H2= +41 kJ•mol-1 ， K2 请回答： (1)有利于提高CO2平衡转化率的条件是___________。 A．低温低压 B．低温高压 C．高温低压 D．高温高压 (3)恒压、750℃时，CH4和CO2按物质的量之比1：3投料，反应经如下流程(主要产物已标出)可实现CO2高效转化。 ①下列说法正确的是__________。 A．Fe3O4可循环利用，CaO不可循环利用 B．过程ii，CaO吸收CO2可促进Fe3O4氧化CO的平衡正移 C．过程ii产生的H2O最终未被CaO吸收，在过程iii被排出 D．相比于反应I，该流程的总反应还原1mol CO2需吸收的能量更多 ②过程ii平衡后通入He，测得一段时间内CO物质的量上升，根据过程iii，结合平衡移动原理，解释CO物质的量上升的原因______________________________。 1．影响化学反应速率的因素 (1)内因 反应物本身的性质是影响化学反应速率的主要因素。如相同条件下Mg、Al与稀盐酸反应的速率大小关系为：v(Mg)>v(Al)。 (2)外因(其他条件不变，只改变一个条件) 2．压强对速率的影响有以下几种情况： (1)恒温时：增大压强体积缩小浓度增大化学反应速率加快。 (2)恒容时： ①充入气体反应物压强增大浓度增大速率加快。 ②充入惰性气体总压强增大，但各气体物质的量浓度不变，反应速率不变。 (3)恒压时：压强不变充入惰性气体压强不变体积增大各物质浓度减小反应速率减慢。 3．焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响 ΔH ΔS ΔH－TΔS 反应情况 － ＋ 永远是负值 在任何温度下过程均自发进行 ＋ － 永远是正值 在任何温度下过程均非自发进行 ＋ ＋ 低温为正高温为负 低温时非自发，高温时自发 － － 低温为负高温为正 低温时自发，高温时非自发 4．化学平衡状态的判断 (1)原则。“体系中一个变化的物理量到某一时刻不再变化”，这个物理量可作为平衡状态的“标志”。 (2)等速标志。v正＝v逆是化学平衡状态的本质特征，对于等速标志的理解，要注意以下两个方面的内容： ①用同一种物质来表示反应速率时，该物质的生成速率与消耗速率相等。 ②用不同种物质来表示反应速率时必须符合两方面：a.表示两个不同的方向；b.速率之比＝浓度的变化量之比＝物质的量的变化量之比＝化学计量数之比。 (3)浓度标志。反应混合物中各组分的浓度不变是平衡状态的宏观表现，可逆反应中各组分的物质的量、浓度、百分含量、气体的体积分数一定时，可逆反应达到平衡状态。 (4)混合气体的平均相对分子质量()标志 ①当反应物与生成物均为气体时：对于反应前后气体分子数不等的反应，为定值可作为反应达到平衡状态的标志；对于反应前后气体分子数相等的反应，为定值不能作为反应达到平衡状态的标志。 ②若有非气体参与，无论反应前后气体的分子数是否相等，为定值一定可作为反应达到平衡状态的标志。 (5)混合气体的密度(ρ)标志 ①当反应物与生成物均为气体时：在恒容条件下，无论反应前后气体分子数是否相等，ρ为定值，不能作为反应达到平衡状态的标志；在恒压条件下，对于反应前后气体分子数相等的反应，ρ为定值，不能作为反应达到平衡状态的标志，对于反应前后气体分子数不等的反应，ρ为定值，可作为反应达到平衡状态的标志。 ②当有非气体物质参与反应时：对于恒容体系，ρ为定值，可作为反应达到平衡状态的标志。 (6)混合气体的压强标志 因为恒容、恒温条件下，气体的物质的量n(g)越大则压强p就越大，则无论各成分是否均为气体，只需要考虑Δn(g)。对于Δn(g)＝0的反应，当p为定值时，不能作为反应达到平衡状态的标志；对于Δn(g)≠0的反应，当p为定值时，可作为反应达到平衡状态的标志。 5．影响化学平衡的因素 (1)若其他条件不变，改变下列条件对化学平衡的影响如下： 改变的条件(其他条件不变) 化学平衡移动的方向 浓度 增大反应物浓度或减小生成物浓度 向正反应方向移动 减小反应物浓度或增大生成物浓度 向逆反应方向移动 压强(对有气体参加的反应) 反应前后气体体积改变 增大压强 向气体分子总数减小的方向移动 减小压强 向气体分子总数增大的方向移动 反应前后气体体积不变 改变压强 平衡不移动 温度 升高温度 向吸热反应方向移动 降低温度 向放热反应方向移动 催化剂 同等程度改变v正、v逆，平衡不移动 1．(2025·浙江省绍兴市高三第一次模拟)CO2的综合利用，对于资源综合利用和减碳有重要意义。 (2) CO2与H2在固体催化剂X(性脆，高压下易碎)表面分两步被转化为甲醇： 反应I：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH1＝+41kJ·mol−1 II：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH2= -90kJ·mol−1 ①下列说法正确的是 。 A．不考虑催化剂活性的变化，温度升高，反应I速率加快，反应II速率减小 B．压强增大到一定程度，反应速率可能减小 C．反应初期，c(CH3OH)和c(H2O)几乎相等，说明反应II为决速步骤 D．若采用双温区进行反应，先低温区后高温区，有利于提高反应的产率 2．(2025·浙江省Z20名校联盟高三第二次联考)阿根廷科学家Mas Veronica等人利用Ni(Ⅱ)、Al(Ⅲ)层状复合催化剂进行了乙醇、水蒸气重整制氢的研究。其主要反应为： 反应I C2H5OH(g)＋3H2O(g)2CO2(g)＋6H2(g) ΔH1＝+173.3kJ·mol−1 反应Ⅱ C2H5OH(g)＋H2O(g)2CO(g)＋4H2(g) ΔH2＝+255.7kJ·mol−1 (2)一定温度下，若在恒容密闭容器中发生上述反应，下列说法正确的是___________。 A．选择合适的催化剂，可以加快反应速率，提高一段时间内C2H5OH(g)的转化率 B．增大C2H5OH(g)的浓度可以提高C2H5OH(g)的平衡转化率 C．若气体的平均相对分子质量保持不变，说明反应体系已达平衡 D．向密闭容器中加入H2O(g)，容器中的压强增大，反应I、Ⅱ均逆向移动 3．(2025·浙江省温州市高三一模)将硫化氢分解使其转化成氢气和硫具有非常重要的工业意义。 H2S(g)分解反应：2H2S(g)2H2(g)＋S2(g) ΔH1＝+170kJ·mol−1 (3)下图显示不同温度下，原料气在反应器中的停留时间对硫化氢转化率的影响，请依次从两个角度解释0.8s内1050℃时H2S转化率近似为零，850℃时H2S转化率恒为零的原因： 。结合相关信息及下图，下列说法正确的是 。 A．停留时间一定，升温，H2S的转化率会明显增大 B．停留时间越长，H2S的平衡转化率越大 C．停留时间一定，下，增大V(H2S)：V(N2)，H2S分解速率增大 D．利用空气氧化部分H2S，有利于提高H2的产量 4．(2025·浙江省宁波市高三第一次模拟)以CO2为碳源催化加氢合成甲醇，有利于降低碳的排放，实现“碳中和”。 已知：I：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝-49.8kJ·mol−1 Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2 (2)将CO2和H2按物质的量之比1：3充入恒压(5MPa)容器中，在催化剂的作用下发生反应I和Ⅱ，测得CO2的平衡转化率及CH3OH的选择性随温度的变化如图所示。 ①下列说法正确的是 。 a．若温度不变，缩小容器体积，达到新平衡后CO2浓度增大 b．升高温度，反应速率和CH3OH的平衡产率一定都增大 c．使用合适的催化剂，可以提高单位时间内CH3OH的产量 d．当n(CO2)=n(H2O)时，反应达到平衡 ②275℃后，CO2的平衡转化率随温度升高而增大的原因是 。 5．(2025·浙江省诸暨市高三第一次模拟)苯甲醛是香料、医药、农化等行业的重要中间体，被广泛地应用于食品、化妆品、塑料工业等行业中。以下是制备苯甲醛的两种方法： Ⅰ．甲苯氧化法： ΔH1＝-346.5kJ·mol−1 Ⅱ．苯甲醇氧化法： ΔH2＝-389.5kJ·mol−1 (2)方法Ⅰ中，得到苯甲醛有两种途径(图1)，途径一是甲苯先氧化得到苯甲醇，再深度氧化得到苯甲醛，途径二为甲苯直接氧化得到苯甲醛。已知：在反应起始阶段，可认为甲苯与O2发生平行反应，分别生成苯甲醇(浓度为c1)和苯甲醛(浓度为c2)，两产物的浓度之比与时间无关：140℃时，c1/c2=0.5，170℃时，c1/c2=0.6。 ②反应过程中，甲苯和各产物含量变化如图2所示，下列说法正确的是 。 A．分析可知，Ea1＞Ea3 B．增加氧化剂O2的浓度，可以提高甲苯的转化率和苯甲醛的选择性 C．在一定的反应时间内，选择合适的催化剂，可以提高生成苯甲醇的比例 D．降低反应温度，会使得途径二对苯甲醛生成的贡献更大 (3)方法Ⅱ中，采用Mn3O4为固体催化剂，反应的历程包含反应物分子在催化剂表面的吸附、反应等过程。在一定时间内，随着n(苯甲醇)/n(催化剂)比值的增大，苯甲醇的转化率先增大后减小，试解释原因 。 6．(2025·浙江省金华十校高三模拟)甲酸(HCOOH)被认为是潜在的贮氢物质之一。请回答： (1)加热甲酸可发生两种分解反应，反应过程中的能量变化如图所示。 Ⅰ．HCOOH(g)CO(g)＋H2O(g) Ⅱ．HCOOH(g)CO2(g)＋H2(g) 已知只能催化反应Ⅰ而对于反应Ⅱ无影响。 根据前面的信息判断，下列说法正确的是 (选填序号)。 A．升温，有利于提高产物中H2的体积分数 B．加入，可使能达到的极大值更大 C．加入NaOH(s)，有利于提高H2的平衡浓度 D．当v正(H2)= v逆(H2O)时，反应达到平衡状态 (2)在催化剂作用下，HCOOH能与H2O反应生成H2：HCOOH+H2OHCO3-+H2↑+H+。HCOOH的电离、双聚均会影响放氢速率，反应历程如下图所示： ①用D2O代替H2O，通过检验气体产物中的 (填分子式)可确认上述机理。 ②实验发现，水适当过量能促进HCOOH释放H2，可能原因是 。 7．(2025·浙江省嘉兴市高三一模)化石燃料的燃烧、汽车尾气的排放和硝酸工业尾气中普遍含有的氮氧化物NOx是污染大气的主要成分之一，需要加以治理。当氮氧化物中NO与NO2的比例不同时，发生三种类型的SCR反应(选择性催化还原反应)： a．标准SCR：4NO(g)＋4NH3(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g) ΔH1 b．慢速SCR：8NH3(g)＋6NO2(g)7N2(g)＋12H2O(g) ΔH2=−2739.6 kJ/mol c．快速SCR：2NO(g)＋4NH3(g)＋2NO2(g)4N2(g)＋6H2O(g) ΔH3=−1518.2 kJ/mol 请回答： (1)已知2NO(g)＋O2(g)2NO2(g) ΔH4=−114.2 kJ/mol，则ΔH1= kJ/mol。标准SCR能自发进行的条件为 (“高温”“低温”或“任意温度”)。 (2)将一定比例的NO、NH3和O2的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应器，仅发生标准SCR，反应相同时间后NO去除率随反应温度变化曲线如图1所示。 图1 下列说法正确的是_______。 A．低温高压有利于提高NO去除率 B．50～150 ℃范围内NO去除率迅速上升原因是催化剂活性提升，反应速率增加 C．150～380 ℃范围内NO去除率上升缓慢原因是反应平衡逆移 D．380 ℃后NO去除率下降可能是N2和O2生成了NO (4)为了快速SCR的进行，需预氧化部分NO转化为NO2，催化剂Y可加快该反应的速率。当温度、压强和NO浓度恒定时，初始反应速率与O2浓度的关系如图3所示，曲线变化的相关原因是 。 (已知该反应中存在以下机理中的一种：①r0=k·[NO]·θO或②r0=k·θNO·θO，r0表示反应初始速率，k代表反应速率常数，[NO]代表NO的浓度，θi代表该物种在催化剂表面的吸附率) 题型5 作出有关物理量变化趋势曲线 1．(2023·浙江省6月选考)水煤气变换反应是工业上的重要反应，可用于制氢。 水煤气变换反应：H2O(g)+ CO(g)CO2 (g)+ H2(g) ΔH＝－41.2 kJ·mol－1 (4)水煤气变换反应是放热的可逆反应，需在多个催化剂反应层间进行降温操作以“去除”反应过程中的余热(如图1所示)，保证反应在最适宜温度附近进行。 若采用喷入冷水(蒸气)的方式降温，在图3中作出平衡转化率随温度变化的曲线____。 2．(2023·浙江省1月选考)“碳达峰•碳中和”是我国社会发展重大战略之一，CH4还原CO2是实现“双碳”经济的有效途径之一，相关的主要反应有： I：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ∆H1= +247 kJ•mol-1 ，K1 II：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ∆H2= +41 kJ•mol-1 ， K2 (4)CH4还原能力(R)可衡量CO2转化效率，R=∆n(CO2)/∆n(CH4)(同一时段内CO2与CH4的物质的量变化之比)。 ①常压下CH4和CO2按物质的量之比1：3投料，某一时段内CH4和CO2的转化率随温度变化如图1，请在图2中画出400~1000℃之间R的变化趋势，并标明1000℃时间R值。 ②催化剂X可提高R值，另一时段内CH4转化率、R值随温度变化如下表： 温度/℃ 480 500 520 550 CH4转化率/% 7.9 11.5 20.2 34.8 R 2.6 2.4 2.1 1.8 下列说法不正确的是___________ A.R值提高是由于催化剂X选择性地提高反应II的速率 B.温度越低，含氢产物中H2O占比越高 C.温度升高，CH4转化率增加，CO2转化率降低，R值减小 D.改变催化剂提高CH4转化率，R值不一定增大 3．(2022·浙江省6月选考)主要成分为H2S的工业废气的回收利用有重要意义。 (2)热解H2S制H2。根据文献，将H2S和CH4的混合气体导入石英管反应器热解(一边进料，另一边出料)，发生如下反应： Ⅰ   2H2S(g)2H2(g)+ S2(g) ΔH1＝170kJ·mol−1 Ⅱ   CH4(g)+ S2(g)CS2(g)+2H2(g) ΔH2＝64kJ·mol−1 总反应： Ⅲ    2H2S(g)+CH4(g)CS2(g)+4H2(g) 若将反应Ⅲ看成由反应Ⅰ和反应Ⅱ两步进行，画出由反应原料经两步生成产物的反应过程能量示意图_______。 4．(2021·浙江6月选考)含硫化合物是实验室和工业上的常用化学品。请回答： 对于放热的可逆反应，某一给定转化率下，最大反应速率对应的温度称为最适宜温度。在下图中画出反应已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH＝-198kJ·mol−1的转化率与最适宜温度(曲线Ⅰ)、平衡转化率与温度(曲线Ⅱ)的关系曲线示意图(标明曲线Ⅰ、Ⅱ)_______。 (1)分析图像纵、横坐标轴上的数据，观察图像上曲线的走向和变化趋势。 (2)若图像上的曲线有两条或者两条以上时，注意观察和理解曲线的交点和拐点所代表的意义，先出现拐点的“温度高或压强大”。 (3)若图像中有三个量时，应“定一议二”。 (4)④加入催化剂或对等体反应改变压强，平衡不移动，但会改变到达平衡的时间。 (5)曲线斜率大表示反应速率快，可能是升温、加压或使用催化剂。 (6)综合运用勒夏特列原理解决问题。 1．(2025·浙江省诸暨市高三第一次模拟)苯甲醛是香料、医药、农化等行业的重要中间体，被广泛地应用于食品、化妆品、塑料工业等行业中。以下是制备苯甲醛的两种方法： Ⅰ．甲苯氧化法： ΔH1＝-346.5kJ·mol−1 Ⅱ．苯甲醇氧化法： ΔH2＝-389.5kJ·mol−1 (2)方法Ⅰ中，得到苯甲醛有两种途径(图1)，途径一是甲苯先氧化得到苯甲醇，再深度氧化得到苯甲醛，途径二为甲苯直接氧化得到苯甲醛。已知：在反应起始阶段，可认为甲苯与O2发生平行反应，分别生成苯甲醇(浓度为c1)和苯甲醛(浓度为c2)，两产物的浓度之比与时间无关：140℃时，c1/c2=0.5，170℃时，c1/c2=0.6。 ③甲苯氧化制备苯甲醛过程中，还产生了另一种有机产物苯甲酸，请在图2中画出c(苯甲酸)随时间变化的曲线图(以左侧坐标轴为纵坐标) 。 2．(2025·浙江省宁波市高三第一次模拟)以CO2为碳源催化加氢合成甲醇，有利于降低碳的排放，实现“碳中和”。 已知：I：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝-49.8kJ·mol−1 Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2 (2)将CO2和H2按物质的量之比1：3充入恒压(5MPa)容器中，在催化剂的作用下发生反应I和Ⅱ，测得CO2的平衡转化率及CH3OH的选择性随温度的变化如图所示。 ④其他条件相同，若将反应物充入恒压(3MPa)容器中发生反应，CH3OH的选择性随温度的变化与时变化相似，请在图中画出175~400℃之间CO2的平衡转化率随温度变化曲线 (只作定性描述)。 3．(2025·浙江省嘉兴市高三一模)化石燃料的燃烧、汽车尾气的排放和硝酸工业尾气中普遍含有的氮氧化物NOx是污染大气的主要成分之一，需要加以治理。当氮氧化物中NO与NO2的比例不同时，发生三种类型的SCR反应(选择性催化还原反应)： a．标准SCR：4NO(g)＋4NH3(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g) ΔH1 b．慢速SCR：8NH3(g)＋6NO2(g)7N2(g)＋12H2O(g) ΔH2=−2739.6 kJ/mol c．快速SCR：2NO(g)＋4NH3(g)＋2NO2(g)4N2(g)＋6H2O(g) ΔH3=−1518.2 kJ/mol (3)一定条件下仅发生慢速SCR，在压强p1条件下，NO2的平衡转化率随温度的变化曲线如图2所示，若减小压强至p2，在图2中画出NO2的平衡转化率随温度的变化曲线示意图 。 4．(2025·浙江省杭州市高三一模)在天然气的开采净化过程中，往往会产生酸气(H2S与CO2)。将H2S与CO2协同转化，在减少碳排放的同时得到高附加值化学品。请回答： (3)等离子体催化H2S与CO2协同转化可制得H2和CO等产品。在电场的激发下，部分反应历程如下： ⅰ．H2S→2H+S ⅱ．CO2→CO+O ⅲ．___________ ⅳ．2H→H2 ⅴ．HO+H→H2O ①补充步骤ⅲ的反应历程： 。 ②当保持通入气体的总物质的量和流速不变，改变电场功率和原料气的组成时，CO2气体的转化率如图所示。当电场功率不变时，在答卷图中画出CO2反应速率v(CO2)随着H2S和CO2比例变化的示意图 。 5．(2025·浙江省温州市高三一模)将硫化氢分解使其转化成氢气和硫具有非常重要的工业意义。 (4)用电解法处理Na2S溶液后，再在阳极区通入H2S气体，可得到单质硫和氢气，装置如图. 阳极区的生成硫的反应通常认为有如下两步，补充完成反应ⅰ。 ⅰ. ； ⅱ.。 设总硫浓度为T(S)，且。在电解后的溶液体系中通入H2S(g)，在电解槽底部析出单质硫。图3所示曲线为H2S(g)的分压时，T(S)与溶液的pH的关系曲线。请在图中画出的曲线 。 28 / 28 学科网（北京）股份有限公司 $$ 大题03 化学反应原理综合题 此题承载着对化学反应原理、对真实问题情境、对理论联系实际、对微粒观变化观平衡观守恒观等综合考查。一般通过陌生复杂的情境及陌生的图象形式，综合考查热化学、电化学、化学反应速率和化学平衡、电解质溶液等主干理论知识，主要命题点有盖斯定律的应用，反应速率和化学平衡的分析，化学平衡常数的表达式书写与计算，反应条件的分析选择、生产生活中的实际应用等。检测学生“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学态度与社会责任”素养的发展水平。在近几年的相关考题中，对单一因素影响的考查已经越来越少了，主要以“多因素影响”出现，考查考生的综合分析判断能力。以实际情景(场景)为背景，更能体现核心素养的要求。而在实际生产过程中，影响因素是多元化、多方位和多层次的。 预测2025年6月选考仍将以化学平衡为主，涉及定性分析和定量计算，定性分析主要是外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响，定量计算主要是围绕转化率和平衡常数的计算。 题型1 电化学原理应用 1．(2024·浙江省1月选考)二甲胺[(CH3)2NH]、N，N-二甲基甲酰胺[HCON(CH3)2]均是用途广泛的化工原料。请回答： (3)在[(CH3)2NH2]+Cl-的有机溶液中电化学还原CO2制备HCON(CH3)2阴极上生成HCON(CH3)2的电极反应方程式是 。 【规范答案】(3)CO2+2e-+2[(CH3)2NH2] += HCON(CH3)2+(CH3)2NH+H2O 【解题思路】(3)已知电解池中阴极发生还原反应，故在[(CH3)2NH2] +Cl-的有机溶液中电化学还原CO2制备HCON(CH3)2阴极上生成HCON(CH3)2的电极反应方程式是：CO2+2e-+2[(CH3)2NH2] += HCON(CH3)2+(CH3)2NH+H2O。 2．(2024·浙江省6月选考)氢是清洁能源，硼氢化钠(NaBH4)是一种环境友好的固体储氢材料，其水解生氢反应方程式如下：(除非特别说明，本题中反应条件均为，) (4)氢能的高效利用途径之一是在燃料电池中产生电能。某研究小组的自制熔融碳酸盐燃料电池工作原理如图2所示，正极上的电极反应式是 。该电池以恒定电流工作14分钟，消耗H2体积为，故可测得该电池将化学能转化为电能的转化率为 。[已知：该条件下H2 的摩尔体积为24.5L· mol -1；电荷量q(C) =电流时间；NA=6.0×10-23mol·L-1；e=1.60×10-19C。] 【规范答案】(4) O2+4e-+2CO2=2CO32- 70% 【解题思路】(4)根据题干信息，该燃料电池中H2为负极，O2为正极，熔融碳酸盐为电解质溶液，故正极的电极反应式为：O2+4e-+2CO2=2 CO32-， 该条件下，0.49L H2的物质的量为，工作时，H2失去电子：H2-2e-=2H+，所带电荷量为：2×0.02mol×6.0×1023mol-1×1.60×10-19= 3840C，工作电荷量为：3.2×14×60=2688C，则该电池将化学能转化为电能的转化率为：。 3．(2024·浙江省1月选考)通过电化学、热化学等方法，将CO2转化为HCOOH等化学品，是实现“双碳”目标的途径之一。请回答： (1)某研究小组采用电化学方法将CO2转化为，装置如图。电极B上的电极反应式是 。 【规范答案】 (1) CO2+2H++2e-=HCOOH　 【解题思路】(1)①电极B是阴极，则电极反应式是CO2+2H++2e-=HCOOH。 1．确定装置。一看有无外接电源：有，为电解池，无，为原电池；二看是否自发反应：能自发反应的是原电池，不能自发反应的是电解池；三看串联特点：若有两个或多个装置串联，先看有无外接电源，若有，则整套装置均相当于电解池；若无，则其中一个装置是原电池，其余的均相当于电解池。 2．判断电极 3.熟悉顺序。电解池中阳极放电顺序为活泼金属电极>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子；阴极：Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸，H＋浓度较大时)>Pb2＋>Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>Al3＋>Mg2＋。 4．分析反应。首先注意得失电子是否正确，其次注意是否有电解质参与，不足部分用H2O、H＋或OH－补全。燃料电池中，一般先确定正极反应式，然后用总反应式减去正极反应式即得负极反应式。 5．原电池电极反应式书写： (1)先确定原电池的正负极，列出正负极上的反应物质，并标出相同数目电子的得失。 (2)注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存，则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式；若正极上的反应物质是O2，且电解质溶液为中性或碱性，则水必须写入正极反应式中，且O2生成OH－，若电解质溶液为酸性，则H＋必须写入正极反应式中，O2生成水。 (3)正负极反应式相加得到电池反应的总反应式。若已知电池反应的总反应式，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。 (4)二次电池充电时的电极连接： 6．电解反应式的书写： (1)首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。 (2)再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴、阳离子两组(不要忘记水溶液中的H＋和OH－)。 (3)然后排出阴、阳两极的放电顺序。 (4)分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。 (5)最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。 1．(2025·浙江省绍兴市高三第一次模拟)CO2的综合利用，对于资源综合利用和减碳有重要意义。 (3)试验中的可充电锂电池，有望将二氧化碳变废为宝。以金属锂和多孔石墨为电极材料，反应原理如图。放电时总反应为3CO2+4Li=2Li2CO3+C，过程中锂浓度保持不变。则放电时，正极反应为 。充电时，保持电流恒定(电流强度电量/时间)，升高温度，电解反应的速率 (填“增大”、“减小”或“不变”)。 【答案】(3)3CO2+4Li++4e-=2Li2CO3+C 不变 【解析】(3)放电时，二氧化碳在正极得电子生成碳酸锂和碳单质，正极反应为3CO2+4Li++4e-=2Li2CO3+C。充电时，电流恒定，升高温度，电解反应的速率不变。 2．(2025·浙江省Z20名校联盟高三第二次联考)阿根廷科学家Mas Veronica等人利用Ni(Ⅱ)、Al(Ⅲ)层状复合催化剂进行了乙醇、水蒸气重整制氢的研究。 (5)利用如图所示装置(MEA为复杂的膜电极)电解乙醇制氢气，写出阳极电极反应式 。 【答案】(5)C2H5OH+3H2O-12e-=12H++2CO2 【解析】(4)反应的总反应式是C2H5OH(g)+3H2O(g)=2CO2(g)+6H2(g)，将基元反应ⅰ、ⅱ、ⅳ叠加得叠加式，然后二式相减得到基元反应ⅲ.CH4O*+H2O(g)→CO2(g)+3H2(g)+(*)；(5)电解乙醇制氢气，阳极上乙醇失电子发生氧化反应，电极反应方程式为：C2H5OH+3H2O-12e-=12H++2CO2。 3．(2025·浙江省诸暨市高三第一次模拟)苯甲醛是香料、医药、农化等行业的重要中间体，被广泛地应用于食品、化妆品、塑料工业等行业中。以下是制备苯甲醛的两种方法： Ⅰ．甲苯氧化法： ΔH1＝-346.5kJ·mol−1 Ⅱ．苯甲醇氧化法： ΔH2＝-389.5kJ·mol−1 (4)利用纳米TiO2-Pt电极电解MnSO4和H2SO4的混合溶液(如图3)，电解一段时间后，将电解液与甲苯混合可制得苯甲醛，已知适当增大Mn2+和H+浓度可以抑制Mn3+的歧化倾向，电解过程中，阳极表面有少量气泡产生，且溶液中有极少量黑色固体物质生成。请写出： ①产生气泡对应的电极反应方程式： 。 ②溶液中生成黑色固体的离子方程式： 。 【答案】(4) 2H2O-4e-=O2↑＋4H＋ 2Mn3++2H2O=Mn2++ MnO2↓+4H+ 【解析】(4)①由题可知，阳极发生氧化反应：Mn2+-e-=Mn3+，阳极还产生少量气泡，说明存在竞争反应，只能是溶液中的OH-在阳极放电生成氧气，电极反应为2H2O-4e-=O2↑＋4H＋；②溶液中有极少量黑色固体物质生成，由题给信息可知，增大Mn2+和H+浓度可以抑制Mn3+的歧化倾向，说明Mn3+的歧化倾向被抑制所以生成的黑色固体很少，则Mn3+发生歧化反应生成+4价的MnO2和+2价的Mn2+，该黑色固体是MnO2，离子方程式为2Mn3++2H2O=Mn2++ MnO2↓+4H+。 4．(2025·浙江省温州市高三一模)将硫化氢分解使其转化成氢气和硫具有非常重要的工业意义。 H2S(g)分解反应：2H2S(g)2H2(g)＋S2(g) ΔH1＝+170kJ·mol−1 (4)用电解法处理Na2S溶液后，再在阳极区通入H2S气体，可得到单质硫和氢气，装置如图. ①阳极区的生成硫的反应通常认为有如下两步，补充完成反应ⅰ。 ⅰ. ； ⅱ.。 【答案】(4) 【解析】(4)①装置为电解法处理Na2S溶液后，再在阳极区通入H2S气体，可得到单质硫和氢气；结合阳极，可知，反应ⅰ为硫离子失去电子发生氧化反应生成：。 5．(2025·浙江省稽阳联谊学校高三联考)砷及其化合物在半导体、农药制造等方面有广泛应用，但同时含砷废水的排放也会带来严重的环境污染。 (3)利用电解硫酸溶液产生的过一硫酸(H2SO5，一元强酸)，可将三价砷氧化成五价砷，从而降低砷的毒性。现进行如下实验：向20%硫酸溶液中加入2g/L亚砷酸钠，以钛镀铂作阳极，石墨为阴极，控制10℃，用6.0V电压电解，实验结果如下图。(砷的氧化率指五价砷占总砷的百分比) 通电时钛镀铂电极上发生的电极方程式为： ；根据图3可知，电解50至110min时，三价砷的氧化率增加幅度逐渐减小，原因可能是 。 【答案】(3) SO42-+H2O-2e-=HSO5-＋H＋ (或HSO42-+H2O-2e-=HSO5-＋2H＋) 随着反应的进行，溶液中的As(V)与As(III)浓度比逐渐增大，(或回答三价砷的浓度逐渐减小)，还原性降低，从而降低了砷的氧化速率，图像上表现为氧化率增加幅度逐渐减小 【解析】(3)电解硫酸溶液产生的过一硫酸，氧元素化合价升高发生氧化反应，钛镀铂作阳极，阳极发生氧化反应，通电时阳极上发生的电极方程式为SO42-+H2O-2e-=HSO5-＋H＋ (或HSO42-+H2O-2e-=HSO5-＋2H＋)；微粒的氧化性、还原性与微粒浓度有关，随着反应的进行，溶液中的As(V)与As(III)浓度比逐渐增大，三价砷的还原性降低，从而降低了砷的氧化速率，图像上表现为氧化率增加幅度逐渐减小。 6．(2025·浙江省嘉兴市高三一模)化石燃料的燃烧、汽车尾气的排放和硝酸工业尾气中普遍含有的氮氧化物NOx是污染大气的主要成分之一，需要加以治理。当氮氧化物中NO与NO2的比例不同时，发生三种类型的SCR反应(选择性催化还原反应)： a．标准SCR：4NO(g)＋4NH3(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g) ΔH1 b．慢速SCR：8NH3(g)＋6NO2(g)7N2(g)＋12H2O(g) ΔH2=−2739.6 kJ/mol c．快速SCR：2NO(g)＋4NH3(g)＋2NO2(g)4N2(g)＋6H2O(g) ΔH3=−1518.2 kJ/mol (5)催化电解NO吸收液可将NO还原为NH3.当电解电压为U时，部分还原产物的法拉第效率(FE%)如下表所示。则电解生成的H2和NH3的物质的量之比为 。 还原产物 H2 NH3 法拉第效率(FE%) 60 20 (已知FE%=，Qx=nF，n表示电解生成还原产物X所转移电子的物质的量，F表示法拉第常数：Q总表示电解过程中通过的总电量) 【答案】(5)15∶2 【解析】(5)当电解电压为U时，生成氢气的FE%为60%，生成氨气的FE%为20%，结合电极反应：2H＋＋2e-=H2↑、O+5H++5e-=NH3＋H2O，当两电极反应转移电子数之比为3：1时，H2和NH3的物质的量之比为。 题型2 焓变与盖斯定律 1．(2024·浙江省6月选考)氢是清洁能源，硼氢化钠(NaBH4)是一种环境友好的固体储氢材料，其水解生氢反应方程式如下：(除非特别说明，本题中反应条件均为，) NaBH4(s)＋2H2O(l)= NaBO2(aq)＋4H2(g) ΔH＜0 (5)资源的再利用和再循环有利于人类的可持续发展。选用如下方程式，可以设计能自发进行的多种制备方法，将反应副产物偏硼酸钠(NaBO2)再生为NaBH4。(已知：是反应的自由能变化量，其计算方法也遵循盖斯定律，可类比计算方法；当时，反应能自发进行。) I． II． III． 请书写一个方程式表示NaBO2再生为NaBH4的一种制备方法，并注明 。(要求：反应物不超过三种物质；氢原子利用率为。) 【规范答案】(5) 【解题思路】(5)结合题干信息，要使得氢原子利用率为100%，可由(2×反应3)-(2×反应Ⅱ+反应Ⅰ)得，。 2．(2024·浙江省1月选考)通过电化学、热化学等方法，将CO2转化为HCOOH等化学品，是实现“双碳”目标的途径之一。请回答： (2)该研究小组改用热化学方法，相关热化学方程式如下： ：C(s)＋O2(g)==CO2(g) ΔH1＝-393.5kJ·mol−1 Ⅱ：C(s)＋H2(g)＋O2(g)==HCOOH(g) ΔH2＝-378.7kJ·mol−1 Ⅲ：CO2(g)＋H2(g)HCOOH(g) ΔH3 ΔH3= kJ·mol−1。 【规范答案】(2) +14.8 【解题思路】(2)ΔH3= ΔH2 -ΔH1=-378 .7 kJ /mol+393 .5 kJ/mol =+14.8 kJ/ mol。 3．(2023·浙江省6月选考)水煤气变换反应是工业上的重要反应，可用于制氢。 水煤气变换反应：H2O(g)+ CO(g)CO2 (g)+ H2(g) ΔH＝－41.2 kJ·mol－1 该反应分两步完成： 3Fe2O3(s)＋CO(g)2Fe3O4(s)＋CO2(g) ΔH1＝－47.2 kJ·mol－1 2Fe3O4 (s)＋H2O(g)3Fe2O3 (s)＋H2(g) ΔH2 请回答： (1) ΔH2=_______ kJ·mol－1。 【规范答案】(1)6 【解题思路】(1)设方程式①H2O(g)+ CO(g)CO2 (g)+ H2(g) ΔH＝－41.2 kJ·mol－1 ②3Fe2O3(s)＋CO(g)2Fe3O4(s)＋CO2(g) ΔH1＝－47.2 kJ·mol－1 ③2Fe3O4 (s)＋H2O(g)3Fe2O3 (s)＋H2(g) ΔH2 根据盖斯定律可知，③=①-②，则ΔH2=ΔH-ΔH1=(－41.2 kJ·mol－1)-( －47.2 kJ·mol－1)= 6 kJ·mol－1。 4．(2023·浙江省1月选考)“碳达峰•碳中和”是我国社会发展重大战略之一，CH4还原CO2是实现“双碳”经济的有效途径之一，相关的主要反应有： I：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ∆H1= +247 kJ•mol-1 ，K1 II：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ∆H2= +41 kJ•mol-1 ， K2 (2)反应CH4(g)+3CO2(g)4CO(g)+2H2O(g)的∆H=_________kJ•mol-1，K=_________ (用K1、K2表示)。 【规范答案】(2)+329 K1•K22 【解题思路】(2)已知：I：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ∆H1= +247 kJ•mol-1 ，K1 II：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ∆H2= +41 kJ•mol-1 ， K2 根据盖斯定律，由Ⅰ+Ⅱ2得反应H4(g)+3CO2(g)4CO(g)+2H2O(g)；故△H=△H1+2△H2=+329 kJ•mol-1，K= K1•K22。 1．(2025·浙江省温州市高三一模)将硫化氢分解使其转化成氢气和硫具有非常重要的工业意义。 H2S(g)分解反应：2H2S(g)2H2(g)＋S2(g) ΔH1＝+170kJ·mol−1 (1)已知：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g) ΔH2＝-241.8kJ·mol−1 计算2H2S(g)＋O2(g)2H2O(g)＋S2(g) ΔH3= kJ·mol−1。 【答案】(1)-71.8 【解析】(1)已知：①2H2S(g)2H2(g)＋S2(g) ΔH1＝+170kJ·mol−1；②2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g) ΔH2＝-241.8kJ·mol−1，根据盖斯定律①+②得2H2S(g)＋O2(g)2H2O(g)＋S2(g) 。 2．(2025·浙江省稽阳联谊学校高三联考)砷及其化合物在半导体、农药制造等方面有广泛应用，但同时含砷废水的排放也会带来严重的环境污染。 (1)焦炭真空冶炼砷时，其中部分热化学反应如下： 反应Ⅰ．As2O3(g)＋3C(s)2As(g)＋3CO(g) ΔH1＝a kJ·mol−1(a＞0) 反应Ⅱ．As2O3(g)＋3C(s)1/2As4(g)＋3CO(g) ΔH2 反应Ⅲ．As4(g)4As(g) ΔH＝b kJ·mol−1 反应Ⅰ能自发进行的条件是 ；ΔH2= kJ·mol−1。 (用含a、b的代数式表示) 【答案】(1)高温 (2a-b)/2 【解析】(1)反应Ⅰ吸热、熵增，故自发进行的条件是高温；根据盖斯定律Ⅱ=(2×Ⅰ-Ⅲ)/2得 。 3．(2025·浙江省金华十校高三模拟)甲酸(HCOOH)被认为是潜在的贮氢物质之一。请回答： (1)加热甲酸可发生两种分解反应，反应过程中的能量变化如图所示。 Ⅰ．HCOOH(g)CO(g)＋H2O(g) Ⅱ．HCOOH(g)CO2(g)＋H2(g) ①根据能量变化图，计算CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)的ΔH= 。 【答案】(1) ΔH2+ΔH3-ΔH1-ΔH4 AB 【解析】(1)①由图可知Ⅰ．HCOOH(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH=ΔH2-ΔH4；Ⅱ．HCOOH(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH=ΔH1-ΔH3；根据盖斯定律，反应Ⅰ－反应Ⅱ得到CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，则ΔH=(ΔH2-ΔH4)-(ΔH1-ΔH3)=ΔH2+ΔH3-ΔH1-ΔH4。 4．(2025·浙江省诸暨市高三第一次模拟)苯甲醛是香料、医药、农化等行业的重要中间体，被广泛地应用于食品、化妆品、塑料工业等行业中。以下是制备苯甲醛的两种方法： Ⅰ．甲苯氧化法： ΔH1＝-346.5kJ·mol−1 Ⅱ．苯甲醇氧化法： ΔH2＝-389.5kJ·mol−1 (1)方法Ⅰ中的反应能自发进行的条件是 。 (2①请计算，反应的焓变ΔH3= kJ·mol−1 【答案】(1)低温 (2) -303.5 【解析】(1)方法Ⅰ中的反应ΔH＜0、ΔS＜0，依据ΔH-TΔS＜0反应能自发进行，则反应在低温下自发进行；(2)①根据盖斯定律，反应的焓变ΔH3=2ΔH1-ΔH2=。 5．(2025·浙江省嘉兴市高三一模)化石燃料的燃烧、汽车尾气的排放和硝酸工业尾气中普遍含有的氮氧化物NOx是污染大气的主要成分之一，需要加以治理。当氮氧化物中NO与NO2的比例不同时，发生三种类型的SCR反应(选择性催化还原反应)： a．标准SCR：4NO(g)＋4NH3(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g) ΔH1 b．慢速SCR：8NH3(g)＋6NO2(g)7N2(g)＋12H2O(g) ΔH2=−2739.6 kJ/mol c．快速SCR：2NO(g)＋4NH3(g)＋2NO2(g)4N2(g)＋6H2O(g) ΔH3=−1518.2 kJ/mol (1)已知2NO(g)＋O2(g)2NO2(g) ΔH4=−114.2 kJ/mol，则ΔH1= kJ/mol。标准SCR能自发进行的条件为 (“高温”“低温”或“任意温度”)。 【答案】(1) −1632.4 任意温度 【解析】(1)由盖斯定律可知，将2NO(g)＋4NH3(g)＋2NO2(g)4N2(g)＋6H2O(g)和2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)相加即可得到4NO(g)＋4NH3(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g) ΔH1=ΔH3+ΔH4=−1518.2 kJ/mol-114.2 kJ/mol=−1632.4 kJ/mol，标准SCR是气体体积减小的放热反应，ΔH1<0，ΔS>0，当ΔH-TΔS<0时反应能够自发进行，则该反应在任意温度下都能自发进行。2． 6．(2025·浙江省宁波市高三第一次模拟)以CO2为碳源催化加氢合成甲醇，有利于降低碳的排放，实现“碳中和”。 已知：I：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝-49.8kJ·mol−1 Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2 (1)①物质的标准生成焓是指在一定温度下，由元素最稳定的单质生成纯物质时的焓变。下表是几种物质在时的标准生成焓： 物质 CO2(g) H2(g) CH3OH(g) H2O(g) 0 x 则x= 。 ②反应的自由能变化量：ΔG=ΔH-TΔS＜0，ΔG＜0时反应自发，反应Ⅱ的随温度变化如图所示。则反应Ⅱ的 0(填“>”、“<”或“=”)。 【答案】(1)-201.5 > 【解析】(1)①根据题意可知，由单质生成CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)和H2O(g)的热化学方程式分别为： i) ii) iii) 根据盖斯定律可知反应I可由反应ii)+ iii)-i)得到，故，解得；②ΔG=ΔH-TΔS，根据图像可知其他条件不变时，ΔG为以温度为变量的一次函数，且该函数的斜率小于零，因此ΔS＞0。 7．含氮化合物在现代工业、环境治理中有重要地位。用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。 已知：①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)   ΔH=-574kJ/mol ②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)   ΔH=-1160kJ/mol ③H2O(g)=2H2O(l)   ΔH=-44kJ/mol 写出CH4(g)与NO2(g)反应生成N2(g)、CO2(g)和H2O(l) 的热化学方程式______________。 【答案】(1)CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(l)   ΔH=-955kJ/mol 【解析】(1)已知：①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)   ΔH=-574kJ/mol；②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)   ΔH=-1160kJ/mol；③H2O(g)=2H2O(l)   ΔH=-44kJ/mol；根据盖斯定律：(①+②)+③×2得CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(l) ΔH=(-574-1160)kJ/mol-44kJ/mol×2=-955kJ/mol, CH4(g)与NO2(g)反应生成N2(g)、CO2(g)和H2O(l) 的热化学方程式CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-955kJ/mol。 题型3 化学平衡计算 1．(2024·浙江省1月选考)二甲胺[(CH3)2NH]、N，N-二甲基甲酰胺[HCON(CH3)2]均是用途广泛的化工原料。请回答： (2)25℃下，(CH3)2NH·H2O的电离常数为Kb，-lgKb=3.2，则1mol/L[(CH3)2NH2] +Cl-水溶液的pH= 。 【规范答案】(2)5.4 【解题思路】(2)25℃下，(CH3)2NH·H2O的电离常数为Kb，-lgKb=3.2，即Kb==10-3.2，则[(CH3)2NH2] ++H2O (CH3)2NH·H2O+H+的水解平衡常数为：Kh===10-10.8，1mol/L[(CH3)2NH2] +Cl-水溶液中Kh===10-10.8，故c(H+)==10-5.4，故其pH=-lgc(H+)=-lg10-5.4=5.4。 2．(2024·浙江省1月选考)通过电化学、热化学等方法，将CO2转化为HCOOH等化学品，是实现“双碳”目标的途径之一。 ：C(s)＋O2(g)==CO2(g) ΔH1＝-393.5kJ·mol−1 Ⅱ：C(s)＋H2(g)＋O2(g)==HCOOH(g) ΔH2＝-378.7kJ·mol−1 Ⅲ：CO2(g)＋H2(g)HCOOH(g) ΔH3 ②反应Ⅲ在恒温、恒容的密闭容器中进行，CO2和H2的投料浓度均为，平衡常数，则CO2的平衡转化率为 。 ③用氨水吸收，得到氨水和甲酸铵的混合溶液，时该混合溶液的pH= 。[已知：时，电离常数Kb (NH3• H2O)=1.8×10-5、Ka(HCOOH)=1.8×10-4] 【规范答案】2.4×10−8 10.00 【解题思路】②根据三段式，设转化的CO2为x，则： 则，，则转化率= ；③用氨水吸收HCOOH，得到1.00 mol·L－1氨水和0.18 mol·L－1甲酸铵的混合溶液，得出cNH4＋=0.18 mol·L－1， 根据，则，pOH=4，pH =14-4=10。 3．(2023·浙江省6月选考)水煤气变换反应是工业上的重要反应，可用于制氢。 水煤气变换反应：H2O(g)+ CO(g)CO2 (g)+ H2(g) ΔH＝－41.2 kJ·mol－1 该反应分两步完成： 3Fe2O3(s)＋CO(g)2Fe3O4(s)＋CO2(g) ΔH1＝－47.2 kJ·mol－1 2Fe3O4 (s)＋H2O(g)3Fe2O3 (s)＋H2(g) ΔH2 (2)恒定总压1.70MPa和水碳比[n (H2O)/ n(CO)] =12：5投料，在不同条件下达到平衡时CO2和H2的分压(某成分分压=总压×该成分的物质的量分数)如下表： p(CO2)/MPa p(H2)/MPa p(CH4)/MPa 条件1 0.40 0.40 0 条件2 0.42 0.36 0.02 ①在条件1下，水煤气变换反应的平衡常数___________。 ②对比条件1，条件2中H2产率下降是因为发生了一个不涉及CO2的副反应，写出该反应方程式____。 【规范答案】(2)① 2.0 ②CO+3H2CH4+H2O 【解题思路】(2)①条件1下没有甲烷生成，只发生了水煤气变换反应，该反应是一个气体分子数不变的反应。设在条件1下平衡时容器的总体积为V，参加反应的一氧化碳为xmol，根据已知信息可得以下三段式： ，解得x=4；则平衡常数；②根据表格中的数据可知，有甲烷生成，且该副反应没有二氧化碳参与，且氢气的产率降低，则该方程式为：CO+3H2CH4+H2O。 1．“三段式” 化学平衡计算的最基本的方法模式是“平衡三段式法”。具体步骤是在化学方程式下写出有关物质起始时的物质的量、发生转化的物质的量、平衡时的物质的量(也可以是物质的量浓度或同温同压下气体的体积)，再根据题意列式求解。 mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g) n(起始)/mol a b 0 0 n(转化)/mol mx nx px qx n(平衡)/mol a－mx b－nx px qx 起始、转化、平衡是化学平衡计算的“三步曲”。 2．化学平衡常数 在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，用符号K表示。 (1)数学表达式：对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)来说，K＝。 注意：①不要把反应体系中纯固体、纯液体以及稀水溶液中水的浓度写进平衡常数表达式。例如： CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)　K＝c(CO2) Cr2O(aq)＋H2O(l)2CrO(aq)＋2H＋(aq) K＝ ②同一化学反应，化学反应方程式写法不同，其平衡常数表达式亦不同。例如： N2O4(g)2NO2(g)　K＝ N2O4(g)NO2(g)　K′＝＝ 2NO2(g)N2O4(g)　K″＝＝ 因此书写平衡常数表达式时，要与化学反应方程式相对应，否则意义就不明确。 (2)对于气体反应，写平衡常数表达式时，除可以用平衡时的物质的量浓度表示外，也可以用平衡时各气体的分压来表示。例如： N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　Kp＝ 其中：p(NH3)、p(N2)、p(H2)分别为NH3、N2、H2的平衡分压，某气体平衡分压＝平衡时总压×该气体的物质的量分数。 1．(2025·浙江省温州市高三一模)将硫化氢分解使其转化成氢气和硫具有非常重要的工业意义。 H2S(g)分解反应：2H2S(g)2H2(g)＋S2(g) ΔH1＝+170kJ·mol−1 (2)维持常压(0.1MPa)，将V(H2S)：V(N2)=1：4 (N2为稀释剂)的混合气体导入石英管反应器热解(一边进料，另一边出料)。T℃下，H2S的平衡转化率为，忽略副反应，则 MPa． 【答案】(2)或 【解析】(2)假设硫化氢、氮气投料分别为1mol、4mol，T℃下，H2S的平衡转化率为50.0%，忽略副反应，则反应硫化氢0.5mol，生成氢气0.5mol、S20.25mol，总的物质的量为5.25mol，则或 MPa。 2．(2025·浙江省宁波市高三第一次模拟)以CO2为碳源催化加氢合成甲醇，有利于降低碳的排放，实现“碳中和”。 已知：I：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝-49.8kJ·mol−1 Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2 (2)将CO2和H2按物质的量之比1：3充入恒压(5MPa)容器中，在催化剂的作用下发生反应I和Ⅱ，测得CO2的平衡转化率及CH3OH的选择性随温度的变化如图所示。 ③225℃时，反应Ⅱ的平衡常数K= (保留3位小数)。 【答案】(2)③0.007 【解析】③由图像可知，225℃时，CO2的平衡转化率为25%，CH3OH的选择性为80%，设反应I中CO2的转化量为x mol，设反应II中CO2的转化量为y mol，根据题意列三段式有： 则， ，解得，；反应Ⅱ为等体积反应，故反应Ⅱ的平衡常数。 3．(2025·浙江省绍兴市高三第一次模拟)CO2的综合利用，对于资源综合利用和减碳有重要意义。 (2) CO2与H2在固体催化剂X(性脆，高压下易碎)表面分两步被转化为甲醇： 反应I：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH1＝+41kJ·mol−1 II：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH2= -90kJ·mol−1 ②刚性容器中，CO2和H2按物质的量之比为5：16进行投料，只发生反应I和II，平衡时CO在含碳物质中的物质的量分数及CO2转化率随温度的变化如图所示。 T℃时，反应I的平衡常数为 。 b曲线在250℃之前随温度升高而降低的原因是 。 【答案】(2)②1/18 ΔH1＞0，ΔH2＜0，升温，反应II平衡左移，c(CO)变大，成为影响反应I平衡移动的主要因素，导致反应I平衡左移，α(CO2)减小 【解析】②根据图示，曲线a表示CO在含碳物质中的物质的量分数，曲线b表示CO2转化率随温度的变化。T℃时CO2的平衡转化率为40%、CO在含碳物质中的物质的量分数为20%： T℃时，反应达到平衡，二氧化碳的物质的量为3amol、氢气的物质的量为12amol、CO的物质的量为amol、水的物质的量为2amol，反应I的平衡常数为；ΔH1＞0，ΔH2＜0，升温，反应II平衡左移，c(CO)变大，成为影响反应I平衡移动的主要因素，导致反应I平衡左移，α(CO2)减小，所以α(CO2)在250℃之前随温度升高而降低。 4．(2025·浙江省Z20名校联盟高三第二次联考)阿根廷科学家Mas Veronica等人利用Ni(Ⅱ)、Al(Ⅲ)层状复合催化剂进行了乙醇、水蒸气重整制氢的研究。其主要反应为： 反应I C2H5OH(g)＋3H2O(g)2CO2(g)＋6H2(g) ΔH1＝+173.3kJ·mol−1 反应Ⅱ C2H5OH(g)＋H2O(g)2CO(g)＋4H2(g) ΔH2＝+255.7kJ·mol−1 (3)研究发现，在压强为P0，平衡时CO2和CO的选择性及H2的产率随温度的变化如图所示。注：的选择性 ①请分析说明曲线②随温度变化的原因 。 ②在密闭容器中，以投料比 n(C2H5OH)：n(H2O)=3：8通入混合气体，此时C2H5OH的转化率为66.67%，求交点M坐标为(500℃，50%)时反应Ⅱ的平衡常数Kp= (只需列出计算表达式，不必化简。已知Kp是用反应体系中气体物质的分压表示的平衡常数，即将表达式中的平衡浓度用平衡分压代替)。 【答案】 (3)反应I、Ⅱ正反应方向均为吸热反应，升高温度均向正反应方向移动，H2产率上升，但在升温大于300℃后，温度对反应Ⅱ的影响大于对反应I的影响，所以H2产率逐渐减小 【解析】(3)①根据图像变化，随着温度的升高，H2的产率会增加，所以曲线②表示H2的产率；反应I、Ⅱ正反应方向均为吸热反应，升高温度均向正反应方向移动，H2产率上升。但在升温过程中，温度对反应Ⅱ的影响大于对反应I的影响，所以H2产率逐渐减小；②以投料比n(C2H5OH)：n(H2O)=3：8通入混合气体，设n(C2H5OH)=3mol，则n(H2O)=8mol，此时C2H5OH的转化率为66.67%，即消耗2mol，交点M坐标为(500℃，50%)，则CO选择性为50%，故生成的CO与CO2的物质的量相等，若假设反应按顺序进行，由图根据“三段式”计算： 体系气体物质总物质的量为1+4+2+10+2=19(mol)，所以对反应Ⅱ：P(C2H5OH(g))=P0，P(H2O(g))=P0，P(CO(g))=P0，P(H2(g))=P0，得出Kp=。 5．(2025·浙江省金华十校高三模拟)甲酸(HCOOH)被认为是潜在的贮氢物质之一。请回答： (3) HCOOH (25℃，Ka=1.8×10-4)溶液中加入两种可溶性钠盐NaA、NaB，发生反应：X-+HCOOHHCOO-+HX(X=A、B)。平衡时随起始时NaX与HCOOH物质的量浓度之比的变化曲线如下图。 ①弱酸HA的电离平衡常数Ka(HA)= 。 ②Ka(HB) Ka(HA) (选填“<”或“>”)。 【答案】(3) 1.8×10-5 < 【解析】(3)①取图像上，的点，，解得，列三段式： 则，解得，则；②当，平衡时加入NaA溶液的c(H＋)=0.9×10-4mol·L-1，平衡时加入NaB溶液的c(H＋) < 0.9×10-4mol·L-1，说明反应后，滴加NaA溶液的酸性强，则说明B-结合H+能力强，HA的酸性强于HB，故Ka(HB)<Ka(HA)。 题型4 化学反应速率与化学平衡影响因素 1．(2024·浙江省1月选考)二甲胺[(CH3)2NH]、N，N-二甲基甲酰胺[HCON(CH3)2]均是用途广泛的化工原料。请回答： (1)用氨和甲醇在闭容器中合成二甲胺，反应方程式如下： Ⅰ．NH3(g)＋CH3OH(g) CH3NH2(g)＋H2O(g) Ⅱ．CH3NH2(g)＋CH3OH(g)(CH3)2NH(g)＋H2O(g) Ⅲ．(CH3)2NH(g)＋CH3OH(g) (CH3)3N(g)＋H2O(g) 可改变甲醇平衡转化率的因素是_______。 A．温度 B．投料比[n(NH3)：n(CH3OH)] C．压强 D．催化剂 (4)上述电化学方法产率不高，工业中常用如下反应生产HCON(CH3)2：(CH3)2NH(g)＋CO(g)=HCON(CH3)2(l)。某条件下反应自发且熵减，则反应在该条件下ΔH 0(填“>”、“<”或“=”)。 (5)有研究采用CO2、H2和(CH3)2NH催化反应制备HCON(CH3)2。在恒温密闭容器中，投料比n(CO2)：n(H2)： n(CH3)2NH)=20：15：1，催化剂M足量。反应方程式如下： Ⅳ． V．HCOOH(g)＋(CH3)2NH(g)= HCON(CH3)2(g)＋H2O(g) HCOOH、(CH3)2NH、HCON(CH3)2三种物质的物质的量百分比随反应时间变化如图所示。 (例：HCOOH的物质的量百分比 ①请解释HCOOH的物质的量百分比随反应时间变化的原因(不考虑催化剂M活性降低或失活) 。 ②若用SiH4代替H2作为氢源与CO2反应生成HCOOH，可以降低反应所需温度。请从化学键角度解释原因 。 【规范答案】(1)AB (4)＜ (5)①t时刻之前反应Ⅳ的速率比反应Ⅴ的快，t时刻之后由于浓度的影响导致反应Ⅳ的速率比反应Ⅴ的慢 ②用H2作氢原需要断裂H-H键，用SiH4作氢源需要断裂Si-H键，由于Si原子半径大于H，Si-H的键能比H-H小，所以用SiH4代替H2作为氢源与CO2反应生成HCOOH，可以降低反应所需温度 【解题思路】(1)A项，已知化学反应必然有热效应，故改变温度化学平衡一定能够发生改变，即改变温度一定能够改变甲醇的平衡转化率，A符合题意；B项，增大投料比[n(NH3)：n(CH3OH)] 将增大CH3OH的转化率，相反减小投料比[n(NH3)：n(CH3OH)]，将减小CH3OH的平衡转化率，B符合题意；C项，由题干方程式可知，反应前后气体的体积不变，故改变压强不能使上述化学平衡发生移动，即不能改变CH3OH的平衡转化率，C不合题意；D项，．催化剂只能同等幅度的改变正逆化学反应速率，故不能使平衡发生移动，即不能改变CH3OH的平衡转化率，D不合题意；故选AB；(4)反应生产HCON(CH3)2的反应方程式(CH3)2NH(g)＋CO(g)=HCON(CH3)2(l)是一个某条件下反应自发且熵减，根据自由能变ΔG=ΔH-TΔS＜0时反应自发可知，则反应在该条件下ΔH<0；(5)①由题干图示信息可知，t时刻之前HCOOH的物质的量百分比增大速率比HCON(CH3)2的增大速率，而t时刻之后HCOOH逐渐减小至不变，HCON(CH3)2继续增大，故t时刻之前反应Ⅳ的速率比反应Ⅴ的快，t时刻之后由于浓度的影响导致反应Ⅳ的速率比反应V的慢；②用H2作氢原需要断裂H-H键，用SiH4作氢源需要断裂Si-H键，由于Si原子半径大于H，Si-H的键能比H-H小，所以用SiH4代替H2作为氢源与CO2反应生成HCOOH，可以降低反应所需温度。 2．(2024·浙江省6月选考)氢是清洁能源，硼氢化钠(NaBH4)是一种环境友好的固体储氢材料，其水解生氢反应方程式如下：(除非特别说明，本题中反应条件均为，) NaBH4(s)＋2H2O(l)= NaBO2(aq)＋4H2(g) ΔH＜0 (1)该反应能自发进行的条件是_______。 A．高温 B．低温 C．任意温度 D．无法判断 (2)该反应比较缓慢。忽略体积变化的影响，下列措施中可加快反应速率的是_______。 A．升高溶液温度 B．加入少量异丙胺[(CH3)2CHNH2] C．加入少量固体硼酸[B(OH)3] D．增大体系压强 (3)为加速NaBH4水解，某研究小组开发了一种水溶性催化剂，当该催化剂足量、浓度一定且活性不变时，测得反应开始时生氢速率v与投料比[n(NaBH4)：n(H2O)]之间的关系，结果如图1所示。请解释ab段变化的原因 。 【规范答案】(1)C (2)A (3)随着投料比[n(NaBH4)：n(H2O)]增大，NaBH4的水解转化率降低 【解题思路】(1)反应，ΔS＞0 ，由ΔG=ΔH-TΔS可知，任意温度下，该反应均能自发进行，故选C；(2)A项，升高温度，活化分子数增多，有效碰撞几率增大，反应速率加快，A符合题意；B项，加入少量异丙胺[(CH3)2CHNH2]，H2O的量减少，化学反应速率降低，B不符合题意；C项，加入少量固体硼酸[B(OH)3]，H2O的量减少，化学反应速率降低，C不符合题意；D项，增大体系压强，忽略体积变化，则气体浓度不变，化学反应速率不变，D不符合题意；故选A。(3)随着投料比[n(NaBH4)：n(H2O)]增大，NaBH4的水解转化率降低，因此生成氢气的速率不断减小。 3．(2024·浙江省1月选考)通过电化学、热化学等方法，将CO2转化为HCOOH等化学品，是实现“双碳”目标的途径之一。 (3)为提高效率，该研究小组参考文献优化热化学方法，在如图密闭装置中充分搅拌催化剂M的(有机溶剂)溶液，CO2和H2在溶液中反应制备，反应过程中保持CO2(g)和H2(g)的压强不变，总反应CO2＋H2HCOOH的反应速率为v，反应机理如下列三个基元反应，各反应的活化能E2＜E1＜＜E3 (不考虑催化剂活性降低或丧失)。 Ⅳ：M+CO2Q          E1 V：Q+H2L             E2 VI：LM+HCOOH       E3 ①催化剂M足量条件下，下列说法正确的是 。 A．v与CO2(g)的压强无关         B．v与溶液中溶解H2的浓度无关 C．温度升高，v不一定增大         D．在溶液中加入N(CH2CH3)3，可提高CO2转化率 ②实验测得：，下，v随催化剂M浓度c变化如图。c≤c0时，v随c增大而增大：c＞c0时，v不再显著增大。请解释原因 。 【规范答案】(3) CD 当c≤c0时，v随c增大而增大，因M是基元反应IV的反应物(直接影 响基元反应VI中反应物L的生成)； c>c0时，v不再显著增加，因受限 于CO2(g)和H2 (g)在溶液中的溶解速度(或浓度) 【解题思路】(3)①A项，v与CO2(g)的压强有关，压强越大，溶液中CO2的浓度越大，v越大，A错误；B项，v与溶液中溶解H2的浓度有关，氢气浓度越大，速率越快，B错误；C项，温度升高，v不一定增大，反应Ⅳ和Ⅴ是快反应，而Ⅵ是慢反应(决速步骤)，若Ⅳ和Ⅴ是放热反应且可以快速建立平衡状态，则随着温度升高L的浓度减小，若L的浓度减小对反应速率的影响大于温度升高对总反应速率的影响，则总反应速率减小 ，故总反应的速率不一定增大，C错误；D项，在溶液中加入的N(CH2CH3)3会与HCOOH反应，使得三个平衡正向移动，可提高CO2转化率，D正确；故选CD。②当c≤c0时，v随c增大而增大，因M是基元反应IV的反应物(直接影 响基元反应VI中反应物L的生成)； c>c0时，v不再显著增加，因受限 于CO2(g)和H2 (g)在溶液中的溶解速度(或浓度)。 4．(2023·浙江省6月选考)水煤气变换反应是工业上的重要反应，可用于制氢。 水煤气变换反应：H2O(g)+ CO(g)CO2 (g)+ H2(g) ΔH＝－41.2 kJ·mol－1 该反应分两步完成： 3Fe2O3(s)＋CO(g)2Fe3O4(s)＋CO2(g) ΔH1＝－47.2 kJ·mol－1 2Fe3O4 (s)＋H2O(g)3Fe2O3 (s)＋H2(g) ΔH2 (3)下列说法正确的是______。 A．通入反应器的原料气中应避免混入O2 B．恒定水碳比[n (H2O)/ n(CO)]，增加体系总压可提高H2的平衡产率 C．通入过量的水蒸气可防止Fe3O4被进一步还原为Fe D．通过充入惰性气体增加体系总压，可提高反应速率 (4)水煤气变换反应是放热的可逆反应，需在多个催化剂反应层间进行降温操作以“去除”反应过程中的余热(如图1所示)，保证反应在最适宜温度附近进行。 在催化剂活性温度范围内，图2中b-c段对应降温操作的过程，实现该过程的一种操作方法是______。 A．按原水碳比通入冷的原料气 B．喷入冷水(蒸气) C．通过热交换器换热 (5)在催化剂活性温度范围内，水煤气变换反应的历程包含反应物分子在催化剂表面的吸附(快速)、反应及产物分子脱附等过程。随着温度升高，该反应的反应速率先增大后减小，其速率减小的原因是________。 【规范答案】(3)AC (4) AC (5)温度过高时，不利于反应物分子在催化剂表面的吸附，从而导致其反应物分子在催化剂表面的吸附量及浓度降低，反应速率减小；温度过高还会导致催化剂的活性降低，从而使化学反应速率减小 【解题思路】(3) A项，一氧化碳和氢气都可以和氧气反应，则通入反应器的原料气中应避免混入O2，A正确；B项，该反应前后气体计量系数相同，则增加体系总压平衡不移动，不能提高平衡产率，B错误；C项，通入过量的水蒸气可以促进四氧化三铁被氧化为氧化铁，水蒸气不能将铁的氧化物还原为单质铁，但过量的水蒸气可以降低体系中CO和H2的浓度，从而防止铁的氧化物被还原为单质铁，C正确；D项，若保持容器的体积不变，通过充入惰性气体增加体系总压，反应物浓度不变，反应速率不变，D错误；故选AC；(4)A项，按原水碳比通入冷的原料气，可以降低温度，同时化学反应速率稍减小，导致CO的转化率稍减小，与图中变化相符，A正确；B项，喷入冷水(蒸气)，可以降低温度，但是同时水蒸气的浓度增大，会导致CO的转化率增大，与图中变化不符，B错误；C项，通过热交换器换热，可以降低温度，且不改变投料比，同时化学反应速率稍减小，导致CO的转化率稍减小，与图中变化相符，C正确；故选AC；(5)反应物分子在催化剂表面的吸附是一个放热的快速过程，温度过高时，不利于反应物分子在催化剂表面的吸附，从而导致其反应物分子在催化剂表面的吸附量及浓度降低，反应速率减小；温度过高还会导致催化剂的活性降低，从而使化学反应速率减小。 5．(2023·浙江省1月选考)“碳达峰•碳中和”是我国社会发展重大战略之一，CH4还原CO2是实现“双碳”经济的有效途径之一，相关的主要反应有： I：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ∆H1= +247 kJ•mol-1 ，K1 II：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ∆H2= +41 kJ•mol-1 ， K2 请回答： (1)有利于提高CO2平衡转化率的条件是___________。 A．低温低压 B．低温高压 C．高温低压 D．高温高压 (3)恒压、750℃时，CH4和CO2按物质的量之比1：3投料，反应经如下流程(主要产物已标出)可实现CO2高效转化。 ①下列说法正确的是__________。 A．Fe3O4可循环利用，CaO不可循环利用 B．过程ii，CaO吸收CO2可促进Fe3O4氧化CO的平衡正移 C．过程ii产生的H2O最终未被CaO吸收，在过程iii被排出 D．相比于反应I，该流程的总反应还原1mol CO2需吸收的能量更多 ②过程ii平衡后通入He，测得一段时间内CO物质的量上升，根据过程iii，结合平衡移动原理，解释CO物质的量上升的原因______________________________。 【规范答案】(1)C (3)①BC ②通入He，CaCO3分解平衡正移，导致c(CO2)/c(CO)增大，促进Fe还原CO2平衡正移 【解题思路】(1)反应Ⅰ为气体体积增大的吸热反应，反应Ⅱ为气体体积不变的吸热反应，△H>0，升高温度，平衡右移，CH4平衡转化率增大；降低压强，平衡右移，CH4平衡转化率增大，故有利于提高CO2平衡转化率的条件是高温低压；故选C；(3)①A项，根据流程可知，Fe3O4转化为Fe，Fe又转化为Fe3O4，Fe3O4可循环利用；CaCO3受热分解生成CaO和CO2, CaO又与CO2反应生成CaCO3，CaO也可循环利用，A错误；B项，过程ⅱ，CaO吸收CO2使CO2浓度降低，促进Fe3O4氧化CO的平衡正移，B正确；C项，过程ⅱCaO吸收CO2而产生的H2O最终未被CaO吸收，在过程ⅲ被排出，C正确；D项，焓变只与起始物质的量有关，与过程无关，故相比于反应Ⅰ，该流程的总反应还原1 mol CO2需吸收的能量一样多，D错误；故选BC；②通入He，CaCO3分解平衡正移，导致增大，促进Fe还原CO2平衡正移，故过程ⅱ平衡后通入He，测得一段时间内CO物质的量上升。 1．影响化学反应速率的因素 (1)内因 反应物本身的性质是影响化学反应速率的主要因素。如相同条件下Mg、Al与稀盐酸反应的速率大小关系为：v(Mg)>v(Al)。 (2)外因(其他条件不变，只改变一个条件) 2．压强对速率的影响有以下几种情况： (1)恒温时：增大压强体积缩小浓度增大化学反应速率加快。 (2)恒容时： ①充入气体反应物压强增大浓度增大速率加快。 ②充入惰性气体总压强增大，但各气体物质的量浓度不变，反应速率不变。 (3)恒压时：压强不变充入惰性气体压强不变体积增大各物质浓度减小反应速率减慢。 3．焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响 ΔH ΔS ΔH－TΔS 反应情况 － ＋ 永远是负值 在任何温度下过程均自发进行 ＋ － 永远是正值 在任何温度下过程均非自发进行 ＋ ＋ 低温为正高温为负 低温时非自发，高温时自发 － － 低温为负高温为正 低温时自发，高温时非自发 4．化学平衡状态的判断 (1)原则。“体系中一个变化的物理量到某一时刻不再变化”，这个物理量可作为平衡状态的“标志”。 (2)等速标志。v正＝v逆是化学平衡状态的本质特征，对于等速标志的理解，要注意以下两个方面的内容： ①用同一种物质来表示反应速率时，该物质的生成速率与消耗速率相等。 ②用不同种物质来表示反应速率时必须符合两方面：a.表示两个不同的方向；b.速率之比＝浓度的变化量之比＝物质的量的变化量之比＝化学计量数之比。 (3)浓度标志。反应混合物中各组分的浓度不变是平衡状态的宏观表现，可逆反应中各组分的物质的量、浓度、百分含量、气体的体积分数一定时，可逆反应达到平衡状态。 (4)混合气体的平均相对分子质量()标志 ①当反应物与生成物均为气体时：对于反应前后气体分子数不等的反应，为定值可作为反应达到平衡状态的标志；对于反应前后气体分子数相等的反应，为定值不能作为反应达到平衡状态的标志。 ②若有非气体参与，无论反应前后气体的分子数是否相等，为定值一定可作为反应达到平衡状态的标志。 (5)混合气体的密度(ρ)标志 ①当反应物与生成物均为气体时：在恒容条件下，无论反应前后气体分子数是否相等，ρ为定值，不能作为反应达到平衡状态的标志；在恒压条件下，对于反应前后气体分子数相等的反应，ρ为定值，不能作为反应达到平衡状态的标志，对于反应前后气体分子数不等的反应，ρ为定值，可作为反应达到平衡状态的标志。 ②当有非气体物质参与反应时：对于恒容体系，ρ为定值，可作为反应达到平衡状态的标志。 (6)混合气体的压强标志 因为恒容、恒温条件下，气体的物质的量n(g)越大则压强p就越大，则无论各成分是否均为气体，只需要考虑Δn(g)。对于Δn(g)＝0的反应，当p为定值时，不能作为反应达到平衡状态的标志；对于Δn(g)≠0的反应，当p为定值时，可作为反应达到平衡状态的标志。 5．影响化学平衡的因素 (1)若其他条件不变，改变下列条件对化学平衡的影响如下： 改变的条件(其他条件不变) 化学平衡移动的方向 浓度 增大反应物浓度或减小生成物浓度 向正反应方向移动 减小反应物浓度或增大生成物浓度 向逆反应方向移动 压强(对有气体参加的反应) 反应前后气体体积改变 增大压强 向气体分子总数减小的方向移动 减小压强 向气体分子总数增大的方向移动 反应前后气体体积不变 改变压强 平衡不移动 温度 升高温度 向吸热反应方向移动 降低温度 向放热反应方向移动 催化剂 同等程度改变v正、v逆，平衡不移动 1．(2025·浙江省绍兴市高三第一次模拟)CO2的综合利用，对于资源综合利用和减碳有重要意义。 (2) CO2与H2在固体催化剂X(性脆，高压下易碎)表面分两步被转化为甲醇： 反应I：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH1＝+41kJ·mol−1 II：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH2= -90kJ·mol−1 ①下列说法正确的是 。 A．不考虑催化剂活性的变化，温度升高，反应I速率加快，反应II速率减小 B．压强增大到一定程度，反应速率可能减小 C．反应初期，c(CH3OH)和c(H2O)几乎相等，说明反应II为决速步骤 D．若采用双温区进行反应，先低温区后高温区，有利于提高反应的产率 【答案】(2)①BC 【解析】(2)①A项，温度升高，反应I、II速率均加快，故A错误；B项，催化剂X高压下易碎，压强增大到一定程度，催化剂粉碎，反应速率可能减小，故B正确；C项，反应初期，c(CH3OH)和c(H2O)几乎相等，随反应进行c(CH3OH)小于c(H2O)，反应II为慢反应，决速步骤是反应II，故C正确；D项，若采用双温区进行反应，反应I吸热、反应II放热，先高温区后低温区，有利于提高反应的产率，故D错误；故选BC。 2．(2025·浙江省Z20名校联盟高三第二次联考)阿根廷科学家Mas Veronica等人利用Ni(Ⅱ)、Al(Ⅲ)层状复合催化剂进行了乙醇、水蒸气重整制氢的研究。其主要反应为： 反应I C2H5OH(g)＋3H2O(g)2CO2(g)＋6H2(g) ΔH1＝+173.3kJ·mol−1 反应Ⅱ C2H5OH(g)＋H2O(g)2CO(g)＋4H2(g) ΔH2＝+255.7kJ·mol−1 (2)一定温度下，若在恒容密闭容器中发生上述反应，下列说法正确的是___________。 A．选择合适的催化剂，可以加快反应速率，提高一段时间内C2H5OH(g)的转化率 B．增大C2H5OH(g)的浓度可以提高C2H5OH(g)的平衡转化率 C．若气体的平均相对分子质量保持不变，说明反应体系已达平衡 D．向密闭容器中加入H2O(g)，容器中的压强增大，反应I、Ⅱ均逆向移动 【答案】(2)AC 【解析】(2)对上述恒容密闭容器中的体系；A项，选择合适的催化剂，可以加快反应速率，增加一段时间反应的量，即提高一段时间内C2H5OH(g)的转化率，但不能提高平衡转化率，A正确；B项，根据勒夏特列原理，增大C2H5OH的浓度不能提高C2H5OH的平衡转化率，可以提高另一反应物H2O(g)的转化率，B错误；C项，气体的质量不变，气体的物质的量增大，气体的平均相对分子质量减小，当平均相对分子质量不变能说明反应体系已达平衡，C正确；D项，增大H2O(g)的浓度，增加反应物的浓度平衡正向移动，D错误；故选AC。 3．(2025·浙江省温州市高三一模)将硫化氢分解使其转化成氢气和硫具有非常重要的工业意义。 H2S(g)分解反应：2H2S(g)2H2(g)＋S2(g) ΔH1＝+170kJ·mol−1 (3)下图显示不同温度下，原料气在反应器中的停留时间对硫化氢转化率的影响，请依次从两个角度解释0.8s内1050℃时H2S转化率近似为零，850℃时H2S转化率恒为零的原因： 。结合相关信息及下图，下列说法正确的是 。 A．停留时间一定，升温，H2S的转化率会明显增大 B．停留时间越长，H2S的平衡转化率越大 C．停留时间一定，下，增大V(H2S)：V(N2)，H2S分解速率增大 D．利用空气氧化部分H2S，有利于提高H2的产量 【答案】(3)1050℃，接触时间短，反应速率慢，H2S的转化率为0 ；850℃时，H2S分解反应在该温度下不自发，H2S的转化率为0 CD 【解析】(3)接触时间长则反应进行充分，1050℃，接触时间短，反应速率慢，导致H2S的转化率为0；2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)为吸热的熵增反应，ΔH-TΔS＜0的反应能自发进行，此反应在高温利于自发进行，850℃时，H2S分解反应在该温度下不自发，导致H2S的转化率为0；A项，由图，0.8s内1050℃和850℃时H2S转化率均为0，错误；B项，平衡后影响平衡移动的因素有温度、物质浓度、压强等，达到平衡后平衡转化率不受反应时间影响，错误；C项，停留时间一定，1150℃下，增大V(H2S)：V(N2)，相当于增大硫化氢浓度，增大浓度加快反应速率，故H2S分解速率增大，正确；D项，氧气氧化硫化氢反应为放热反应，温度升高，促使2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)平衡正向移动，故利用空气氧化部分H2S，有利于提高H2的产量，正确；故选CD。 4．(2025·浙江省宁波市高三第一次模拟)以CO2为碳源催化加氢合成甲醇，有利于降低碳的排放，实现“碳中和”。 已知：I：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝-49.8kJ·mol−1 Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2 (2)将CO2和H2按物质的量之比1：3充入恒压(5MPa)容器中，在催化剂的作用下发生反应I和Ⅱ，测得CO2的平衡转化率及CH3OH的选择性随温度的变化如图所示。 ①下列说法正确的是 。 a．若温度不变，缩小容器体积，达到新平衡后CO2浓度增大 b．升高温度，反应速率和CH3OH的平衡产率一定都增大 c．使用合适的催化剂，可以提高单位时间内CH3OH的产量 d．当n(CO2)=n(H2O)时，反应达到平衡 ②275℃后，CO2的平衡转化率随温度升高而增大的原因是 。 【答案】(2)AC 反应I为放热反应，升高温度平衡逆向移动；反应Ⅱ为吸热反应，升高温度平衡正向移动；275℃后，反应Ⅱ正向移动的程度比反应I逆向移动的程度大，因此CO2的平衡转化率随温度升高而增大 【解析】(2)①A项，温度不变，缩小容器的体积，体系中各气体的浓度均增大，反应I正向移动，达到新平衡后，CO2浓度变大，A项正确；B项，升高温度，反应速率增大，但反应I平衡逆向移动，CH3OH的平衡产率减小，B项错误；C项，使用合适的催化剂，可以加快反应速率，在相同时间内可提高CH3OH的产量，C项正确；D项，当反应达到平衡时，各物质的物质的量不再发生变化，故不能确定当n(CO2)=n(H2O)时，反应达到平衡，D项错误；故选AC；②275℃后，继续升高温度，对反应II的影响大于反应I，而反应II为吸热反应，温度升高，反应II平衡正向移动，因此CO2的平衡转化率随温度升高而增大。 5．(2025·浙江省诸暨市高三第一次模拟)苯甲醛是香料、医药、农化等行业的重要中间体，被广泛地应用于食品、化妆品、塑料工业等行业中。以下是制备苯甲醛的两种方法： Ⅰ．甲苯氧化法： ΔH1＝-346.5kJ·mol−1 Ⅱ．苯甲醇氧化法： ΔH2＝-389.5kJ·mol−1 (2)方法Ⅰ中，得到苯甲醛有两种途径(图1)，途径一是甲苯先氧化得到苯甲醇，再深度氧化得到苯甲醛，途径二为甲苯直接氧化得到苯甲醛。已知：在反应起始阶段，可认为甲苯与O2发生平行反应，分别生成苯甲醇(浓度为c1)和苯甲醛(浓度为c2)，两产物的浓度之比与时间无关：140℃时，c1/c2=0.5，170℃时，c1/c2=0.6。 ②反应过程中，甲苯和各产物含量变化如图2所示，下列说法正确的是 。 A．分析可知，Ea1＞Ea3 B．增加氧化剂O2的浓度，可以提高甲苯的转化率和苯甲醛的选择性 C．在一定的反应时间内，选择合适的催化剂，可以提高生成苯甲醇的比例 D．降低反应温度，会使得途径二对苯甲醛生成的贡献更大 (3)方法Ⅱ中，采用Mn3O4为固体催化剂，反应的历程包含反应物分子在催化剂表面的吸附、反应等过程。在一定时间内，随着n(苯甲醇)/n(催化剂)比值的增大，苯甲醇的转化率先增大后减小，试解释原因 。 【答案】(2) ②ACD (3)n(苯甲醇)/n(催化剂)比值较小时，催化剂的量相对于苯甲醇较多，随着比值的增大，更多的苯甲醇与催化剂接触，从而提高了苯甲醇的转化率；比值较大时，催化剂提供的活性位点较少，不能满足反应所需的活性位点数量，因此转化率下降 【解析】(2)②A项，由图可知，刚开始反应时，苯甲醛是优势产物，说明生成苯甲醛的反应活化能低，即：Ea1＞Ea3，A正确；B项，增加氧化剂O2的浓度，可以提高反应物甲苯的转化率，但氧气浓度过大，会继续氧化苯甲醛为苯甲酸，不利于提高苯甲醛的选择性，B错误；C项，在一定的反应时间内，选择对生成苯甲醇更有利的催化剂，可以提高生成苯甲醇的比例，C正确；D项，由题干信息可知，140℃时，c1/c2=0.5，170℃时，c1/c2=0.6，降低反应温度，c1/c2降低，可以理解为c1变小或c2变大，则对苯甲醛生成的贡献更大，D正确；故选ACD；(3)随着n(苯甲醇)/n(催化剂)比值的增大，苯甲醇的转化率先增大后减小，增大是因为：n(苯甲醇)/n(催化剂)比值较小时，催化剂的量相对于苯甲醇较多，随着比值的增大，更多的苯甲醇与催化剂接触，从而提高了苯甲醇的转化率；减小的原因是：比值较大时，催化剂提供的活性位点较少，不能满足反应所需的活性位点数量，因此转化率下降。 6．(2025·浙江省金华十校高三模拟)甲酸(HCOOH)被认为是潜在的贮氢物质之一。请回答： (1)加热甲酸可发生两种分解反应，反应过程中的能量变化如图所示。 Ⅰ．HCOOH(g)CO(g)＋H2O(g) Ⅱ．HCOOH(g)CO2(g)＋H2(g) 已知只能催化反应Ⅰ而对于反应Ⅱ无影响。 根据前面的信息判断，下列说法正确的是 (选填序号)。 A．升温，有利于提高产物中H2的体积分数 B．加入，可使能达到的极大值更大 C．加入NaOH(s)，有利于提高H2的平衡浓度 D．当v正(H2)= v逆(H2O)时，反应达到平衡状态 (2)在催化剂作用下，HCOOH能与H2O反应生成H2：HCOOH+H2OHCO3-+H2↑+H+。HCOOH的电离、双聚均会影响放氢速率，反应历程如下图所示： ①用D2O代替H2O，通过检验气体产物中的 (填分子式)可确认上述机理。 ②实验发现，水适当过量能促进HCOOH释放H2，可能原因是 。 【答案】(1) AB (2) HD 适当过量的水促进HCOOH电离，防止HCOOH通过氢键聚合 【解析】(1) A项，由图可知，该反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)的ΔH＜0，升温，平衡逆向移动，H2的体积分数增大，A正确；B项，两个分解反应同时进行，加入H+，只催化反应Ⅰ而对于反应Ⅱ无影响，故单位时间内生成的CO更多，可以使能达到的极大值更大，B正确；C项，加入NaOH(s)，氢氧化钠固体易吸水而潮解，反应Ⅰ和反应Ⅱ是两个竞争反应，氢氧化钠固体吸收水分后，更有利于反应Ⅰ平衡正向移动，不利于提高H2的平衡浓度，C错误；D项，H2和水分别是两个反应的生成物，当v正(H2)= v逆(H2O)时，反应不一定达到平衡状态，D错误；故选AB；(2)①由反应机理可知，HCOO-吸附在催化剂上，与水分子反应时，HCOO-上C-H键断裂，形成一个H-，COO与水分子通过配位键结合，随后水分子的1个O-H键断裂，形成一个H+和HCO3-，H+、H-形成氢气分子，故如果用D2O代替H2O，形成的氢气分子是HD；②水适当过量相当稀释HCOOH，HCOOH电离程度增大，HCOO-数量变多，可防止HCOOH通过氢键聚合。 7．(2025·浙江省嘉兴市高三一模)化石燃料的燃烧、汽车尾气的排放和硝酸工业尾气中普遍含有的氮氧化物NOx是污染大气的主要成分之一，需要加以治理。当氮氧化物中NO与NO2的比例不同时，发生三种类型的SCR反应(选择性催化还原反应)： a．标准SCR：4NO(g)＋4NH3(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g) ΔH1 b．慢速SCR：8NH3(g)＋6NO2(g)7N2(g)＋12H2O(g) ΔH2=−2739.6 kJ/mol c．快速SCR：2NO(g)＋4NH3(g)＋2NO2(g)4N2(g)＋6H2O(g) ΔH3=−1518.2 kJ/mol 请回答： (1)已知2NO(g)＋O2(g)2NO2(g) ΔH4=−114.2 kJ/mol，则ΔH1= kJ/mol。标准SCR能自发进行的条件为 (“高温”“低温”或“任意温度”)。 (2)将一定比例的NO、NH3和O2的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应器，仅发生标准SCR，反应相同时间后NO去除率随反应温度变化曲线如图1所示。 图1 下列说法正确的是_______。 A．低温高压有利于提高NO去除率 B．50～150 ℃范围内NO去除率迅速上升原因是催化剂活性提升，反应速率增加 C．150～380 ℃范围内NO去除率上升缓慢原因是反应平衡逆移 D．380 ℃后NO去除率下降可能是N2和O2生成了NO (4)为了快速SCR的进行，需预氧化部分NO转化为NO2，催化剂Y可加快该反应的速率。当温度、压强和NO浓度恒定时，初始反应速率与O2浓度的关系如图3所示，曲线变化的相关原因是 。 (已知该反应中存在以下机理中的一种：①r0=k·[NO]·θO或②r0=k·θNO·θO，r0表示反应初始速率，k代表反应速率常数，[NO]代表NO的浓度，θi代表该物种在催化剂表面的吸附率) 【答案】(2)BD (4)由图可知该过程为机理②，初始反应速率由NO和O原子在催化剂表面的吸附量共同决定。低O2浓度区间随O2浓度增大，O原子吸附率增大，初始反应速率上升。高O2浓度区间，O原子接近饱和吸附，NO和O原子存在竞争吸附关系，O2浓度的升高会造成NO吸附量的下降，初始反应速率随O2浓度的升高而下降 【解析】(2)A项，标准SCR是气体体积减小的放热反应，高压低温可以使平衡正向移动，有利于提高NO去除率，A错误；B项，50～150 ℃范围内，标准SCR反应未达平衡状态，随温度升高，催化剂活性增强，反应速率加快，反应相同时间，NO的转化率增大，B正确；C项，150～380 ℃范围内NO去除率上升缓慢原因是，温度上升超过了催化剂活性最大的温度范围，催化剂活性降低，反应速率随温度的升高而增大缓慢，NO去除率上升缓慢，C错误；D项，380 ℃后NO去除率下降，可能的原因是生成的N2和O2在高温下反应生成了NO，D正确；故选BD。(4)当温度、压强和NO浓度恒定时，初始反应速率与O2浓度的关系如图3所示，该图表示过程为机理②，初始反应速率由NO和O原子在催化剂表面的吸附量共同决定。低O2浓度区间随O2浓度增大，O原子吸附率增大，初始反应速率上升。高O2浓度区间，O原子接近饱和吸附，NO和O原子存在竞争吸附关系，O2浓度的升高会造成NO吸附量的下降，初始反应速率随O2浓度的升高而下降。 题型5 作出有关物理量变化趋势曲线 1．(2023·浙江省6月选考)水煤气变换反应是工业上的重要反应，可用于制氢。 水煤气变换反应：H2O(g)+ CO(g)CO2 (g)+ H2(g) ΔH＝－41.2 kJ·mol－1 (4)水煤气变换反应是放热的可逆反应，需在多个催化剂反应层间进行降温操作以“去除”反应过程中的余热(如图1所示)，保证反应在最适宜温度附近进行。 若采用喷入冷水(蒸气)的方式降温，在图3中作出平衡转化率随温度变化的曲线____。 【规范答案】 【解题思路】增大水蒸气的浓度，平衡正向移动，则一氧化碳的的平衡转化率增大，会高于原平衡线，故图像为：。 2．(2023·浙江省1月选考)“碳达峰•碳中和”是我国社会发展重大战略之一，CH4还原CO2是实现“双碳”经济的有效途径之一，相关的主要反应有： I：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ∆H1= +247 kJ•mol-1 ，K1 II：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ∆H2= +41 kJ•mol-1 ， K2 (4)CH4还原能力(R)可衡量CO2转化效率，R=∆n(CO2)/∆n(CH4)(同一时段内CO2与CH4的物质的量变化之比)。 ①常压下CH4和CO2按物质的量之比1：3投料，某一时段内CH4和CO2的转化率随温度变化如图1，请在图2中画出400~1000℃之间R的变化趋势，并标明1000℃时间R值。 ②催化剂X可提高R值，另一时段内CH4转化率、R值随温度变化如下表： 温度/℃ 480 500 520 550 CH4转化率/% 7.9 11.5 20.2 34.8 R 2.6 2.4 2.1 1.8 下列说法不正确的是___________ A.R值提高是由于催化剂X选择性地提高反应II的速率 B.温度越低，含氢产物中H2O占比越高 C.温度升高，CH4转化率增加，CO2转化率降低，R值减小 D.改变催化剂提高CH4转化率，R值不一定增大 【规范答案】 (4) ①       ②C 【解题思路】(4)①根据图1可知1000℃时，CH4转化率为100%，即∆n(CH4)=1mol, CO2转化率为60%,即∆n(CO2) =3mol60%=1.8mol，故R=∆n(CO2)/∆n(CH4)==1.8，故400~1000℃间R的变化趋势如图：；②A项，R值提高是由于催化剂X选择性地提高反应Ⅱ的速率，使单位时间内反应Ⅱ中CO2的转化率增大，∆n(CO2)增大的倍数比∆n(CH4)大，则R提高，A正确；B项，根据表中数据可知，温度越低，CH4转化率越小，而R越大，∆n(CO2)增大的倍数比∆n(CH4)大，含氢产物中H2O占比越高，B正确；C项，温度升高，CH4转化率增加，CO2转化率也增大，且两个反应中的CO2转化率均增大，增大倍数多，故R值增大，C不正确；D项，改变催化剂使反应有选择性按反应Ⅰ而提高CH4转化率，若CO2转化率减小，则R值不一定增大，D正确；故选C。 3．(2022·浙江省6月选考)主要成分为H2S的工业废气的回收利用有重要意义。 (2)热解H2S制H2。根据文献，将H2S和CH4的混合气体导入石英管反应器热解(一边进料，另一边出料)，发生如下反应： Ⅰ   2H2S(g)2H2(g)+ S2(g) ΔH1＝170kJ·mol−1 Ⅱ   CH4(g)+ S2(g)CS2(g)+2H2(g) ΔH2＝64kJ·mol−1 总反应： Ⅲ    2H2S(g)+CH4(g)CS2(g)+4H2(g) 若将反应Ⅲ看成由反应Ⅰ和反应Ⅱ两步进行，画出由反应原料经两步生成产物的反应过程能量示意图_______。 【规范答案】        【解题思路】反应I、反应Ⅱ和反应Ⅲ均是吸热反应，则反应过程能量示意图可表示为。 4．(2021·浙江6月选考)含硫化合物是实验室和工业上的常用化学品。请回答： 对于放热的可逆反应，某一给定转化率下，最大反应速率对应的温度称为最适宜温度。在下图中画出反应已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH＝-198kJ·mol−1的转化率与最适宜温度(曲线Ⅰ)、平衡转化率与温度(曲线Ⅱ)的关系曲线示意图(标明曲线Ⅰ、Ⅱ)_______。 【规范答案】 【解题思路】对于放热的可逆反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，该反应的最适宜温度为催化剂的催化活性最好时所对应的温度，在该温度下化学反应速率最大，SO2的转化率也最大；当温度高于最适宜温度后，催化剂的催化活性逐渐减小，催化剂对化学反应速率的影响超过了温度升高对化学反应速率的影响，因此化学反应速率逐渐减小，SO2的转化率也逐渐减小；由于该反应为放热反应，随着温度的升高，SO2的平衡转化率减小；由于反应混合物与催化剂层的接触时间较少，在实际的反应时间内反应还没有达到化学平衡状态，故在相应温度下SO2的转化率低于其平衡转化率。因此，反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的转化率与最适宜温度(曲线Ⅰ)、平衡转化率与温度(曲线Ⅱ)的关系曲线示意图可表示如下：。 (1)分析图像纵、横坐标轴上的数据，观察图像上曲线的走向和变化趋势。 (2)若图像上的曲线有两条或者两条以上时，注意观察和理解曲线的交点和拐点所代表的意义，先出现拐点的“温度高或压强大”。 (3)若图像中有三个量时，应“定一议二”。 (4)④加入催化剂或对等体反应改变压强，平衡不移动，但会改变到达平衡的时间。 (5)曲线斜率大表示反应速率快，可能是升温、加压或使用催化剂。 (6)综合运用勒夏特列原理解决问题。 1．(2025·浙江省诸暨市高三第一次模拟)苯甲醛是香料、医药、农化等行业的重要中间体，被广泛地应用于食品、化妆品、塑料工业等行业中。以下是制备苯甲醛的两种方法： Ⅰ．甲苯氧化法： ΔH1＝-346.5kJ·mol−1 Ⅱ．苯甲醇氧化法： ΔH2＝-389.5kJ·mol−1 (2)方法Ⅰ中，得到苯甲醛有两种途径(图1)，途径一是甲苯先氧化得到苯甲醇，再深度氧化得到苯甲醛，途径二为甲苯直接氧化得到苯甲醛。已知：在反应起始阶段，可认为甲苯与O2发生平行反应，分别生成苯甲醇(浓度为c1)和苯甲醛(浓度为c2)，两产物的浓度之比与时间无关：140℃时，c1/c2=0.5，170℃时，c1/c2=0.6。 ③甲苯氧化制备苯甲醛过程中，还产生了另一种有机产物苯甲酸，请在图2中画出c(苯甲酸)随时间变化的曲线图(以左侧坐标轴为纵坐标) 。 【答案】(2)③ 【解析】③甲苯氧化制备苯甲醛过程中，还产生了另一种有机产物苯甲酸，由图可知，随着反应进行，甲苯的含量降低，但是苯甲醇与苯甲醛的含量也降低，说明发生了苯甲醛氧化为苯甲酸的副反应，因此苯甲酸的含量始终保持增大：。 2．(2025·浙江省宁波市高三第一次模拟)以CO2为碳源催化加氢合成甲醇，有利于降低碳的排放，实现“碳中和”。 已知：I：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝-49.8kJ·mol−1 Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2 (2)将CO2和H2按物质的量之比1：3充入恒压(5MPa)容器中，在催化剂的作用下发生反应I和Ⅱ，测得CO2的平衡转化率及CH3OH的选择性随温度的变化如图所示。 ④其他条件相同，若将反应物充入恒压(3MPa)容器中发生反应，CH3OH的选择性随温度的变化与时变化相似，请在图中画出175~400℃之间CO2的平衡转化率随温度变化曲线 (只作定性描述)。 【答案】(2)④ 【解析】④其他条件相同，若将反应物充入恒压(3MPa)容器中发生反应，压强较原来降低，反应II平衡不移动，反应I平衡逆向移动，因此相同温度下，CO2的平衡转化率小于5MPa时的平衡转化率，故CO2的平衡转化率随温度的变化曲线为：。 3．(2025·浙江省嘉兴市高三一模)化石燃料的燃烧、汽车尾气的排放和硝酸工业尾气中普遍含有的氮氧化物NOx是污染大气的主要成分之一，需要加以治理。当氮氧化物中NO与NO2的比例不同时，发生三种类型的SCR反应(选择性催化还原反应)： a．标准SCR：4NO(g)＋4NH3(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g) ΔH1 b．慢速SCR：8NH3(g)＋6NO2(g)7N2(g)＋12H2O(g) ΔH2=−2739.6 kJ/mol c．快速SCR：2NO(g)＋4NH3(g)＋2NO2(g)4N2(g)＋6H2O(g) ΔH3=−1518.2 kJ/mol (3)一定条件下仅发生慢速SCR，在压强p1条件下，NO2的平衡转化率随温度的变化曲线如图2所示，若减小压强至p2，在图2中画出NO2的平衡转化率随温度的变化曲线示意图 。 【答案】(3) 【解析】(3)慢速SCR是气体体积增大的放热反应，升高温度，平衡逆向移动，NO2的平衡转化率减小，减小压强，平衡正向移动，NO2的平衡转化率增大，在图2中画出NO2的平衡转化率随温度的变化曲线示意图为：。 4．(2025·浙江省杭州市高三一模)在天然气的开采净化过程中，往往会产生酸气(H2S与CO2)。将H2S与CO2协同转化，在减少碳排放的同时得到高附加值化学品。请回答： (3)等离子体催化H2S与CO2协同转化可制得H2和CO等产品。在电场的激发下，部分反应历程如下： ⅰ．H2S→2H+S ⅱ．CO2→CO+O ⅲ．___________ ⅳ．2H→H2 ⅴ．HO+H→H2O ①补充步骤ⅲ的反应历程： 。 ②当保持通入气体的总物质的量和流速不变，改变电场功率和原料气的组成时，CO2气体的转化率如图所示。当电场功率不变时，在答卷图中画出CO2反应速率v(CO2)随着H2S和CO2比例变化的示意图 。 【答案】(3)H+O→HO 【解析】(3)①分析ⅰ-V步反应历程，发现第V步的HO在中间没有出现过，则第ⅲ步应该为生成HO的过程，根据ⅰ、ⅱ步的历程特点，第ⅲ步历程为：H+O→HO；②当电场功率不变时，随着H2S和CO2的比例逐渐增大，等于增大了H2S的浓度，平衡右移，CO2的转化率逐渐增大，单位时间内的反应速率也增大，但通入气体的总物质的量和流速不变，随着H2S和CO2的比例大到一定值时，CO2浓度过小，速度会降低，则CO2反应速率v(CO2)随着H2S和CO2比例变化的示意图为： 。 5．(2025·浙江省温州市高三一模)将硫化氢分解使其转化成氢气和硫具有非常重要的工业意义。 (4)用电解法处理Na2S溶液后，再在阳极区通入H2S气体，可得到单质硫和氢气，装置如图. 阳极区的生成硫的反应通常认为有如下两步，补充完成反应ⅰ。 ⅰ. ； ⅱ.。 设总硫浓度为T(S)，且。在电解后的溶液体系中通入H2S(g)，在电解槽底部析出单质硫。图3所示曲线为H2S(g)的分压时，T(S)与溶液的pH的关系曲线。请在图中画出的曲线 。 【答案】(4) 【解析】(4)时，浓度减小，导致反应进行程度减小，使得T(S)浓度减小，故图示为：。 16 / 43 学科网（北京）股份有限公司 $$