猜押 化学反应原理综合题（北京专用）-2025年高考化学冲刺抢押秘籍

猜押 化学反应原理综合题 猜押考点 3年真题 考情分析 押题依据 以碳元素为主体的考查 2023年第16题 化学反应原理题通常涉及热力学、动力学、电化学和溶液中的平衡。通常以组合题的形式呈现，题目往往围绕一个主题，题干特征是图象和表格交替出现，由多个小题组成，各小题有一定的独立性，分别考查不同的知识点，其内容涉及反应热、反应方向、化学反应速率、化学平衡、平衡常数计算、电化学等知识，具有很强综合性。 本题考查学生的信息处理能力、学科内综合分析能力，应用反应原理解决生产实际中的具体问题，强调理解原理、强化图表分析、联系实际、重视计算逻辑、关注科技热点。考查趋向可能涉及真实情境的题目，比如工业生产或环保问题，这需要学生将理论应用到实际中。 以氮、硫以及化合物为主的考查 2024年第16题 2022年第16题 以能源综合利用的综合考查 押题一 以碳元素为主体的考查 1．碳达峰和碳中和是应对气候变化的重要策略，以为原料合成甲醇可以减少的排放，可以更快地实现碳达峰和碳中和。回答下列问题： I.和生成甲醇涉及的反应如下： 主反应：   副反应：   (1)反应   。 (2)时，在主、副反应的混合体系中，平衡时，生成甲醇的选择性[选择性]随压强的变化如图所示。 ①增大压强，甲醇的选择性增大的原因是 。 ②时，若在密闭容器中充入和，在压强为时，生成0.6mol CO，则时，主反应的压强平衡常数 。(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压物质的量分数) II.催化剂的性能测试：一定条件下使、混合气体通过反应器，检测反应器出口气体的成分及其含量，计算的转化率和的选择性以评价催化剂的性能。 (3)时，测得反应器出口气体中全部含碳物质的物质的量之比，则该温度下的转化率为 。 (4)其他条件相同时，反应温度对的转化率和的选择性的影响如图1、2所示。 ①由图1判断，实验中反应未达到化学平衡状态的点为 。 ②温度高于时，平衡转化率升高的原因是 。 ③温度相同时，选择性的实验值略高于平衡值(见图2)，从化学反应速率的角度解释原因： 。 2．利用催化氢化制备二甲醚的反应原理如下： Ⅰ． Ⅱ． Ⅲ． 回答下列问题： (1) 。 (2)向起始温度为的某绝热恒容密闭容器中充入，只发生反应Ⅲ。 ①下列事实能说明反应Ⅲ已经达到平衡的是 (填标号)。 a.混合气体的密度不再发生变化 b.容器内混合气体的压强不再发生变化 c.的消耗速率等于的消耗速率 d.的体积分数不再发生变化 ②在有催化剂存在的条件下，反应Ⅲ的反应过程如下图所示，吸附在催化剂表面上的物种用“*”标注。该反应过程的决速步骤为 。(填“第一步”或“第二步”)，判断的理由是 。 (3)CO也能和反应制取二甲醚，反应原理为 。一定条件下，将和按投料比通入反应器中发生该反应，其中CO的平衡转化率随温度、压强的变化关系如下图所示(催化剂320℃左右时的活性最大)。 ①根据上图，判断、、的大小关系 。 ②实际生产中一般采用的温度为，而不采用200℃，原因是 。 ③写出该反应平衡常数的表达式为 。 3．研究资源化利用对人类有重要意义。 (1)乙烷脱氢制备乙烯 氧化脱氢的热化学方程式：  。 ①若要计算出反应热，需查阅的数据： ⅰ．查阅水的汽化热：   ⅱ．查阅 (填化学式)的燃烧热数据。 ②几种化学键的键能数据如下，结合键能数据分析该技术的难点 。 化学键 键能 347.7 413.4 745 ③推测催化氧化脱氢反应过程示意图如下，在答题卡上画出方框内中间体的结构 。 (2)电化学还原 一种碱性电化学还原的原理图如下。在阴极区若每得到1mol电子，同时有也会得到等物质的量的电子，且阴极区电解液的pH几乎保持不变(忽略溶液体积变化)。 ①若阴极的还原产物为，则生成的电极反应式为 。 ②结合化学用语，阳极区产生的过程可描述为 。 ③由于难以放电，因此降低了的选择性()，结合题中信息，选择性的理论最大值为 。 4．随着我国碳达峰、碳中和目标的确定，二氧化碳资源化利用倍受关注。回答下列问题： I.和合成尿素   分两步完成， 第一步： 第二步：，其能量变化如图所示。 (1)反应速率较快的是 反应(填“第一步”或“第二步”)。 (2) 。 (3)已知尿素熔点：132.7℃，丙酮熔点：，尿素的熔点高于丙酮的原因是 。 II.和催化重整制备合成气 在密闭容器中通入0.2mol和0.2mol，在一定条件下发生反应：。的平衡转化率随温度、压强的变化如图所示。 (4)若反应在恒温、恒容密闭容器中进行，下列叙述能说明反应到达平衡状态的是 (填序号)。 a.反应速率： b.同时断裂2molC—H键和1molH—H键 c.容器中混合气体的密度保持不变 d.容器内混合气体的平均摩尔质量保持不变 (5)由上图可知，压强 (填“>”“<”或“=”，下同)；Y点速率 。 (6)若容器体积2L，则X点对应温度下的平衡常数 。 III.电催化生产燃料 通过电催化可生成多种燃料，装置如图所示。 (7)Cu电极上产生HCOOH的电极反应式为 。 (8)若Cu电极上只生成0.15mol和0.30mol，则Pt电极上产生的在标准状况下的体积为 L。 5．CH3OH可用作大型船舶的绿色燃料，可由CO或CO2制备。工业上用CO2制备CH3OH的原理如下： 反应I： (主反应) 反应Ⅱ： (副反应) (1)反应 ，该反应在 (填“低温”“高温”或“任意温度”)下能自发进行。 (2)℃时，向恒压密闭容器中充入和，若在该条件下只发生反应I，达平衡时，放出20kJ能量；若在相同条件下向相同容器中充入a mol和b mol，达到平衡时，吸收29.5kJ的能量，则a= ，b= 。 (3)某温度下，将和按物质的量之比1：3通入恒容密闭容器中同时发生反应I和反应Ⅱ，下列情况下能说明反应Ⅱ达到平衡状态的是___________(填标号)。 A．和的物质的量之比不再改变 B．混合气体的密度不再变化 C．混合气体的压强不再变化 D．形成1mol碳氧键的同时断裂2mol氧氢键 (4)将和按物质的量之比1：3通入密闭容器中发生反应I和反应Ⅱ，分别在1MPa、、下，测得在不同温度下的平衡转化率和生成、选择性(选择性为目标产物在含碳产物中的比率)的变化如图。 ①代表5MPa下随温度变化趋势的是曲线 (填“a”“b”或“c”)。 ②P点对应的反应Ⅱ的压强平衡常数 (保留两位有效数字)。 ③随着温度的升高，a，b，c三条曲线接近重合的原因是 。 (5)另有科学工作者利用电解法将转化为甲醇的原理如图所示，写出电极b上发生的电极反应： 。 押题二 以氮、硫元素以及化合物为主的考查 6．工业烟气中(以为主)的脱除常采用选择性催化还原(SCR)技术，其核心反应为：主反应： 副反应： (1)已知，则 。 (2)300°C时，在某恒温刚性容器中充入的混合气体，若仅发生主反应，下列叙述能说明反应已达到化学平衡状态的是 (填字母)。 a． b．混合气体的密度保持不变 c．单位时间内断裂键的同时断裂键 d．的体积分数不再改变 (3)其他条件相同，在甲、乙两种催化剂作用下，若仅发生主反应，经过相同时间，转化率与温度的关系如图所示。 ①工业上选择催化剂 (填“甲”或“乙”)。 ②在催化剂甲的作用下，当温度高于(M点)时，转化率降低原因可能是 。 (4)时，在某恒压密闭容器中充入等物质的量的、、的混合气体，若仅发生主反应和副反应，平衡后，转化率为，且和物质的量相等，则 (保留2位有效数字)。 (5)已知主反应分三步进行 I． II． III． 研究发现，在催化剂表面引入可形成“吸附位”和“活化位”。 请分析催化剂表面引入后，主反应选择性提高、副反应选择性降低的原因是 。 7．某学习小组研究含氮化合物时做了如下探究。由于性质很不活泼，直到1909年德国化学家Habar经过反复实验研究后发现在，和锇为催化剂的条件下，合成氨具有了工业化生产的可能。 (1)已知的燃烧热分别为，写出合成氨的热化学反应方程式 。 (2)锇催化的过程为：先吸附到锇表面，吸附后的分子才能发生反应生成，然后脱附得到产物，该过程符合Langmuir吸附等温式。定义为催化剂的表面覆盖率。随压强的变化如图所示。值越大，催化效果越好。 合成氨条件需要控制在的原因是 。 (3)在，体积为的恒容容器中，对于合成氨反应，初始投料为为为，则以下哪些条件可以判断反应达到平衡 （填序号）。 ①的体积分数不变   ②的物质的量分数不变 ③气体总压不变   ④的分压不变   ⑤体系密度不变 (4)可以发生二聚，此反应可自发进行。动力学实验证明，上述混合气温度由升至，此过程几微秒即可达成化学平衡。则升温后的混合气体在室温下放置，气体颜色变化为 。 (5)对于可逆反应：。现有总压下和的混合气体，其密度为同状态下密度的34.5倍，求反应的平衡常数 。 (6)可以与许多金属发生氧化还原反应。在，体积为的恒容容器中加入一定量的和，发生如下三个反应： ① ② ③ 当体系各物质的物质的量不再改变时，此时已被消耗完，均有生成。现缩小容器体积，几种气体的摩尔分数x也将变化。则的摩尔分数随压强p的变化趋势为 。（填“①”“②”或“③”）。 (7)已知理想气体状态方程：，当体积单位为L时，压强单位为。的可逆分解：。 在，体积为的恒容容器中，对于的可逆分解，。若上述体系初始分压，。则平衡时的压强为 。（不考虑） 8．硫化氢广泛存在于燃气及工业废气中，脱硫技术的应用既可减少空气污染又可回收硫。 (1)热分解法脱硫 在密闭容器中发生反应，其他条件不变时，的平衡转化率随温度和压强变化如下图。 ①该反应平衡常数的大小 （填“>”“<”或“=”）。 ②平衡处于M点时，将温度降至，若保持转化率不变，需 （填“增大”或“减小”）压强。 (2)碱法脱硫：用溶液吸收 已知氢硫酸与碳酸的电离常数如下表。 ①用化学用语表示溶液显碱性的原因 。 ②用过量溶液吸收的化学方程式为 。 (3)间接电解法脱硫 间接电解法脱硫示意图如下： ①写出吸收反应器中发生反应的离子方程式 。 ②在电解反应器中再生时产率与理论值相差较大，可能的原因是 。 9．用磷石膏(主要成分是)可生产硫酸或硫。回答下列问题： (1)用硫黄还原磷石膏。已知下列反应： ① ② 则反应：的 。(用和表示)。 (2)用高硫煤还原磷石膏。温度对等时间内转化率影响的曲线如图甲所示，的作用是 ；当温度高于时，两条曲线趋于相同的可能原因是 。 (3)用还原磷石膏。不同反应温度下可得到不同的产物。 ①低于时，主要的还原产物是一种硫的最低价盐，该物质的化学式是 。 ②下，向盛有足量的真空恒容密闭容器中充入，起始压强为，主要发生反应：。该反应达到平衡时，，的转化率为80%，则初始时 ，该反应的分压平衡常数中 。(分压=总压×物质的量分数，忽略副反应)。 (4)用C还原磷石膏。向密闭容器中加入相同质量的几组不同C/S值(炭粉与的物质的量之比)的混合物，煅烧至无气体产生，结果如图乙所示。 ①当C/S值为0.5时，试解释的转化率接近80%，但的体积分数却低于10%的原因 。 ②当C/S值大于0.7时，反应所得气体中的体积分数不升反降，可能的原因是 。 (5)生产硫酸：依上述四种还原途径，分析用磷石膏生产硫酸比较适宜途径和条件是 。 10．氮氧化物可以引发多种污染问题，用氢气转化氮氧化物有产物无污染、转化成本低的优点而日益受到重视。回答下列问题： (1)已知有关化学键的键能数据如下表： 化学键 H—H N≡O N≡N H—O 键能/() 436 632 x 464 ①氢气转化NO的热化学方程式为，该反应在 (填“高温”或“低温”)条件下更有利于自发进行；表格中x= 。 ②将等物质的量的NO、充入恒容密闭容器中，恒温条件下发生反应。下列描述能说明该反应达到平衡状态的是 (填标号)。 A．容器内的分压不再改变                     B． C．容器内混合气体的密度不再变化                     D．容器内体系的混乱度不再变化 (2)目前氢气还原氮氧化物通常用金属铑(Rh)作催化剂，已知金属铑属于立方晶系，其晶胞中铑原子位于顶点及每个面的中心，晶胞参数为y pm。则铑原子的配位数为 ；金属铑晶体的密度为 (阿伏加德罗常数的值为)。 (3)研究表明，反应按如下机理进行(a、b、c均为正数)： ①        快平衡 ②        慢平衡 ③        快平衡 上述反应机理中，速率控制步骤为 (填步骤前的标号)， b(填“>”“=”或“<”)。 (4)向体积为2L的恒温密闭容器中充入2mol 和2mol NO，起始压强为p kPa，发生反应。容器中的物质的量随时间的变化关系如图所示。 该反应的 (化为最简式)。 押题三 以能源综合利用的综合考查 11．甲醇水蒸气重整制氢反应时，先发生甲醇重整反应生成CO2和H2，然后发生逆变换反应生成CO，主要反应如下： ⅰ.CH3OH(g)＋H2O(g)⇌3H2(g)＋CO2(g)    ΔH1； ⅱ.CO2(g)＋H2(g)⇌CO(g)＋H2O(g)    ΔH2=＋41.2kJ·mol-1。 (1)反应ⅰ中1分子甲醇在反应路径的反应历程与相对能量关系如图所示。 ①已知1eV≈1.6×10-22kJ。计算ΔH1= kJ·mol-1(结果保留1位小数)。 ②相同条件下 (填“路径Ⅰ”或“路径Ⅱ”)更利于生成氢气，写出路径Ⅰ的决速步骤的反应方程式： 。 (2)CeO2掺杂于铜基催化剂中，得到的改性催化剂在甲醇水蒸气重整制氢反应中表现出较高的催化活性和稳定性。课题组利用探究催化剂CuO/CeO2-X(X代表制催化剂时反应保留时时长为3、6、12、24h)制作最佳效果，在相同时间t min内，不同温度时，向2L刚性容器中加入1molCH3OH(g)和3molH2O(g)测定甲醇的转化率如图所示。 ①曲线的变化趋势的原因是 ；最佳催化剂CuO/CeO2-X中的X为 (填数字)。 ②M点时用CH3OH(g)表示的反应ⅰ的平均速率为 。若反应达到平衡时，测得反应体系内n(CO2)和n(CO)分别为0.3mol和0.6mol，则反应Ⅰ的平衡常数K= (mol·L-1)2(保留两位小数)。 12．为了缓解温室效应与能源供应之间的冲突，CO2的资源化利用已成为研究的热点。   Ⅰ.【资源化一：利用CO2制水煤气】 在容积为L的恒容密闭容器中进行反应，方程式为  。当投料比时，CO2的平衡转化率与温度、初始压强的关系如图所示。 (1)在恒温恒容条件下，关于以上反应下列表述能说明反应已经达到化学平衡状态的是___________。(不定项) A． B．气体的平均相对分子质量不再变化 C．气体的密度不再变化 D．CH4和CO2的物质的量之比不再改变 (2)初始压强 (填“>”“<”或“=”，下同)；当温度为℃、初始压强为时，a点时的 。 (3)起始时向容器中加入mol CH4和mol CO2，在温度为℃时反应，此时初始压强为，该反应的平衡常数 ，温度和体积不变的情况下，继续加入mol CH4和mol CO2，再次达到平衡后，CO2的转化率 。(填“增大”“减小”或“不变”) Ⅱ.【资源化二：利用CO2制天然气】 二氧化碳加氢制甲烷过程中主要发生反应： 反应I：    反应II：   在密闭容器中，压强恒为Pa、时，CO2平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的CO2实际转化率随温度的变化如图所示。 (4)结合【资源化一】中信息，反应I的 ，该反应在 条件下能自发进行。 A．高温                B．低温                C．任意温度 (5)CO2平衡转化率后升高的主要原因是 。 (6)CO2制备甲烷过程中，CO2活化的可能途径有两种，如图所示。请从反应速率和反应方向两个角度分析说明CO*是CO2活化的优势中间体的原因是 。 13．氢能是一种极具发展潜力的绿色能源，制氢方法是当前研究的热点，制氢方法很多，如甲烷与水蒸气重整制氢、硼氢化钠()水解制氢等。 (1)甲烷水蒸气重整制氢：总反应为，其涉及如下两步反应： I． II． ①下列措施中一定能提高平衡产率的是 。 A．选择合适的催化剂　　　　　　　B．不断移走 C．向体系中投入少量CaO　　　　　D．恒温恒容下通入气体Ar ②已知总反应需在高温下才能自发进行，其推断过程是 。 ③温度为T℃时，在恒压为2MPa的密闭容器中按投料，平衡体系中部分组分的物质的量分数如下表所示，用各组分气体平衡时的分压代替物质的量浓度表示反应I的压强平衡常数 (结果保留两位小数，已知分压=总压×物质的量分数)。 组分 0.04 0.32 0.50 0.08 (2)水解制氢：常温下，自水解过程缓慢，需加入催化剂提高其产氢速率。在某催化剂表面制氢的微观过程如图所示。已知：浓度较大时，易以形式结晶析出。 ①其他条件不变时，以代替催化释氢，所得气体的分子式为 。 ②若与反应，其离子方程式为 。 ③其他条件相同时，溶液的浓度对制氢速率的影响如图。溶液中质量分数超过10%后制氢速率下降，可能的原因是 。 (3)转化为后，电解溶液又可制取，实现物质的循环利用，电解装置如图所示。 ①阴极上的电极反应式是 。 ②若电路中转移，理论生成的质量为 g。 14．甲醇制烯烃工艺作为重要的化工生产途径，对缓解石油资源依赖意义重大。其核心反应如下： 反应Ⅰ：   反应Ⅱ：   回答下列问题： (1)反应Ⅰ的正反应活化能，则 (2)在某温度下，向恒容密闭容器中通入一定量发生反应Ⅱ，下列能说明反应Ⅱ达到平衡状态的是___________(填标号)。 A．容器内压强不再变化 B．容器内气体密度不再变化 C．混合气体的平均相对分子质量不再变化 D．的消耗速率与的生成速率之比为3∶1 (3)在T K、10MPa的恒压密闭容器中，充入1mol 发生反应Ⅰ、Ⅱ，达平衡时，，，则的选择性 %[]， MPa(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。 (4)①SAPO分子筛催化剂可有效催化上述过程，反应历程中会发生生成的反应，则该反应的化学方程式为 。 ②其他条件相同时，用碱土金属Sr对SAPO分子筛催化剂进行改性，所得乙烯和丙烯产率如下表所示，其原因为 。 催化剂 SAPO Sr-SAPO 乙烯产率/% 49.2 67.1 丙烯产率/% 34.0 22.4 (5)在某分子筛催化剂的作用下，甲醇的平衡转化率随温度变化如图所示。在400～500℃内，几乎不变，原因可能是 。 15．氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。目前，我国已成为世界第一大产氢国，以下路线均可制氢气。 I.水煤气法制氢气 发生以下两个反应： 反应1：   反应2： (1)时将和各通入容积为的密闭容器中仅发生反应，时的转化率是，用的浓度变化表示的反应速率 。 (2)恒温恒压时向体系中充入一定量(不参与反应)可提高的平衡产率，原因为 。 Ⅱ.乙醇与水催化反应制氢气 发生以下三个反应： 反应3：   反应4：   反应5：   (3)计算 。 (4)恒容条件下，将和投入密闭容器中发生Ⅱ中三个反应，平衡时和的选择性以及乙醇的转化率随温度的变化曲线如图所示。 已知：的选择性 ①表示选择性的曲线是 (填“”“”或“”)。 ②时，反应4的压强平衡常数 (已知：分压总压该组分物质的量分数，计算结果保留整数)。 Ⅲ.化工燃料重整制氢 反应为： (5)，将和的混合气体(投料比)按一定流速通过盛有炭催化剂的反应器，测得的转化率受炭催化剂颗粒大小的影响如图所示(注：目数越大，表示炭催化剂颗粒越小)。 由图可知，后的转化率与炭催化剂的目数的关系为 ，原因是 。 6 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $$ 猜押 化学反应原理综合题 猜押考点 3年真题 考情分析 押题依据 以碳元素为主体的考查 2023年第16题 化学反应原理题通常涉及热力学、动力学、电化学和溶液中的平衡。通常以组合题的形式呈现，题目往往围绕一个主题，题干特征是图象和表格交替出现，由多个小题组成，各小题有一定的独立性，分别考查不同的知识点，其内容涉及反应热、反应方向、化学反应速率、化学平衡、平衡常数计算、电化学等知识，具有很强综合性。 本题考查学生的信息处理能力、学科内综合分析能力，应用反应原理解决生产实际中的具体问题，强调理解原理、强化图表分析、联系实际、重视计算逻辑、关注科技热点。考查趋向可能涉及真实情境的题目，比如工业生产或环保问题，这需要学生将理论应用到实际中。 以氮、硫以及化合物为主的考查 2024年第16题 2022年第16题 以能源综合利用的综合考查 押题一 以碳元素为主体的考查 1．碳达峰和碳中和是应对气候变化的重要策略，以为原料合成甲醇可以减少的排放，可以更快地实现碳达峰和碳中和。回答下列问题： I.和生成甲醇涉及的反应如下： 主反应：   副反应：   (1)反应   。 (2)时，在主、副反应的混合体系中，平衡时，生成甲醇的选择性[选择性]随压强的变化如图所示。 ①增大压强，甲醇的选择性增大的原因是 。 ②时，若在密闭容器中充入和，在压强为时，生成0.6mol CO，则时，主反应的压强平衡常数 。(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压物质的量分数) II.催化剂的性能测试：一定条件下使、混合气体通过反应器，检测反应器出口气体的成分及其含量，计算的转化率和的选择性以评价催化剂的性能。 (3)时，测得反应器出口气体中全部含碳物质的物质的量之比，则该温度下的转化率为 。 (4)其他条件相同时，反应温度对的转化率和的选择性的影响如图1、2所示。 ①由图1判断，实验中反应未达到化学平衡状态的点为 。 ②温度高于时，平衡转化率升高的原因是 。 ③温度相同时，选择性的实验值略高于平衡值(见图2)，从化学反应速率的角度解释原因： 。 【答案】(1)-90.7 (2) 主反应正反应为气体分子数减小的反应，副反应为气体分子数不变的反应，故增大压强主反应向正反应方向移动，甲醇的选择性增大 (3)25% (4) ABCD 温度升高，主反应逆向进行，副反应正向进行，温度高于260℃时，副反应正向进行的程度大于主反应逆向进行的程度 温度相同时，主反应的速率大于副反应，单位时间内生成甲醇的量比生成CO的量多 【详解】（1）根据盖斯定律可知，； （2）①加压，平衡向气体分子数减小的反应，则增大压强，甲醇的选择性增大的原因是：主反应正反应为气体分子数减小的反应，副反应为气体分子数不变的反应，故增大压强主反应向正反应方向移动，甲醇的选择性增大； ②由图可知，平衡时，甲醇的选择性为40%，此时生成0.6molCO，则生成0.4mol的甲醇，根据主反应可知 ， 根据副反应可知， 平衡时总物质的量：1mol+1mol+0.6mol+1mol+04mol=4mol，平衡时二氧化碳、氢气、甲醇、水蒸气的分压分别为：、、、，则时，主反应的压强平衡常数； （3）230℃时，测得反应器出口气体中全部含碳物质的物质的量之比n(CH3OH)：n(CO2)n(CO)=5：18：1，假设生成的CH3OH的物质的量为5mol，则生成的CO的物质的量为1mol，剩余的CO2的物质的量为18mol，根据碳原子守恒，起始的CO2的物质的量为5mol+18mol+1mol=24mol，则该温度下CO2转化率的计算式为×100%=25%； （4）①由图1可知在不同温度下，CO2转化率的实验值均小于平衡值，说明实验中反应均未达到化学平衡状态，故答案为：ABCD； ②主反应为放热反应，副反应为吸热反应，温度升高，主反应逆向移动，副反应正向移动，温度高于260℃时，副反应正向移动的程度大于主反应逆向移动的程度，所以平衡转化率随温度升高还在增大，故答案为：温度升高，主反应逆向进行，副反应正向进行，温度高于260℃时，副反应正向进行的程度大于主反应逆向进行的程度； ③由图可知，温度相同时，CH3OH选择性的实验值略高于平衡值，从化学反应速率的角度看原因是：温度相同时，主反应的速率大于副反应，单位时间内生成甲醇的量比生成CO的量多。 2．利用催化氢化制备二甲醚的反应原理如下： Ⅰ． Ⅱ． Ⅲ． 回答下列问题： (1) 。 (2)向起始温度为的某绝热恒容密闭容器中充入，只发生反应Ⅲ。 ①下列事实能说明反应Ⅲ已经达到平衡的是 (填标号)。 a.混合气体的密度不再发生变化 b.容器内混合气体的压强不再发生变化 c.的消耗速率等于的消耗速率 d.的体积分数不再发生变化 ②在有催化剂存在的条件下，反应Ⅲ的反应过程如下图所示，吸附在催化剂表面上的物种用“*”标注。该反应过程的决速步骤为 。(填“第一步”或“第二步”)，判断的理由是 。 (3)CO也能和反应制取二甲醚，反应原理为 。一定条件下，将和按投料比通入反应器中发生该反应，其中CO的平衡转化率随温度、压强的变化关系如下图所示(催化剂320℃左右时的活性最大)。 ①根据上图，判断、、的大小关系 。 ②实际生产中一般采用的温度为，而不采用200℃，原因是 。 ③写出该反应平衡常数的表达式为 。 【答案】(1) (2) 第二步 第二步反应活化能较高，反应速率较慢 (3) 温度升高，使化学反应速率加快；同时，可以使催化剂活性达到最大，催化效率最佳 【详解】（1）由盖斯定律可知，，可得。 （2）①a．容器体积不变，由于所有物质均是气体，混合气体质量不变，所以混合气体的密度始终不变，混合气体密度不变，不能说明反应已经达到平衡，a不符合题意； b．反应过程中，虽然气体分子数没有变化，但因容器绝热且反应为放热反应，温度在上升，则压强在增大，所以当容器内压强不再发生变化时，反应达到平衡状态，b符合题意； c．甲醇的消耗速率等于水的消耗速率的两倍时，反应才达到平衡状态，甲醇的消耗速率等于水的消耗速率时反应没有达到平衡状态，c不符合题意； d．随着反应开始进行，二甲醚的体积分数在不断变化，当二甲醚的体积分数不再发生变化，则说明反应达到平衡状态，d符合题意； 故答案选bd。 ②第二步反应活化能较高，反应速率较慢，是该反应过程的决速步骤。 （3）①和反应制取二甲醚，反应原理为，压强不变，随着温度升高，一氧化碳的平衡转化率下降，说明正反应放热，。该反应是体积减小反应，压强增大，平衡正移、CO的平衡转化率增大，当温度不变的时候，压强下CO的平衡转化率最高、p3压强下CO的平衡转化率最小，据此分析可知压强大小关系是：。 ②该反应为放热反应，根据平衡移动原理，制取二甲醚应该采用低温的措施以提高一氧化碳的平衡转化率，但是低温会降低反应速率，且从题中可知，催化剂在左右时活性最大，因此实际生产中采用的温度为之间，使催化剂活性达到最大，从而提高反应速率。 ③该反应平衡常数的表达式为。 3．研究资源化利用对人类有重要意义。 (1)乙烷脱氢制备乙烯 氧化脱氢的热化学方程式：  。 ①若要计算出反应热，需查阅的数据： ⅰ．查阅水的汽化热：   ⅱ．查阅 (填化学式)的燃烧热数据。 ②几种化学键的键能数据如下，结合键能数据分析该技术的难点 。 化学键 键能 347.7 413.4 745 ③推测催化氧化脱氢反应过程示意图如下，在答题卡上画出方框内中间体的结构 。 (2)电化学还原 一种碱性电化学还原的原理图如下。在阴极区若每得到1mol电子，同时有也会得到等物质的量的电子，且阴极区电解液的pH几乎保持不变(忽略溶液体积变化)。 ①若阴极的还原产物为，则生成的电极反应式为 。 ②结合化学用语，阳极区产生的过程可描述为 。 ③由于难以放电，因此降低了的选择性()，结合题中信息，选择性的理论最大值为 。 【答案】(1) 、、CO 中键的键能较高，需要较高能量：乙烷分子中键的键能大于键的键能，难点是选择合适的催化剂在断裂的同时不断裂 (2) 阳极区发生电极反应，阴极区产生的透过阴离子交换膜进入阳极，发生反应：，产生(“阳极区发生电极反应”，“阴极区产生的透过阴离子交换膜进入阳极”“，，产生”) 【详解】（1）①由乙烷与二氧化碳反应生成乙烯和气态水可知，计算二氧化碳氧化乙烷脱氢反应的反应热时，需查阅资料获取的数据为C2H6、C2H4、CO的燃烧热和液态水转化为气态水的反应热； ②由表格数据可知，二氧化碳氧化乙烷脱氢反应的挑战是二氧化碳分子中碳氧双键的键能较高，破坏共价键需要较高的能量；乙烷分子中键的键能大于键的键能，所以反应的难点是选择合适的催化剂使反应中碳氢键优先活化断裂而碳碳键不断裂的条件下形成碳碳双键； ③由原子个数守恒可知，与乙烷反应生成； （2）①若阴极的还原产物为，则生成的电极反应式为； ②电极Ⅰ为阳极，阳极区产生的过程可描述为：阳极区发生电极反应，阴极区产生的透过阴离子交换膜进入阳极，发生反应：，产生(“阳极区发生电极反应”，“阴极区产生的透过阴离子交换膜进入阳极” ，“ ，产生”)； ③阴极生成碳酸根离子，发生反应为二氧化碳和氢氧根离子生成碳酸根离子和水：；在阴极区若每得到1mol电子，同时有也会得到等物质的量的电子，若生成1mol，消耗1mol得6mol电子，生成6molOH-，也会得到6mol电子，生成6mol OH-，共12mol OH-，发生反应，消耗6mol，阴极共消耗7mol，根据选择性公式，的理论最大值为。 4．随着我国碳达峰、碳中和目标的确定，二氧化碳资源化利用倍受关注。回答下列问题： I.和合成尿素   分两步完成， 第一步： 第二步：，其能量变化如图所示。 (1)反应速率较快的是 反应(填“第一步”或“第二步”)。 (2) 。 (3)已知尿素熔点：132.7℃，丙酮熔点：，尿素的熔点高于丙酮的原因是 。 II.和催化重整制备合成气 在密闭容器中通入0.2mol和0.2mol，在一定条件下发生反应：。的平衡转化率随温度、压强的变化如图所示。 (4)若反应在恒温、恒容密闭容器中进行，下列叙述能说明反应到达平衡状态的是 (填序号)。 a.反应速率： b.同时断裂2molC—H键和1molH—H键 c.容器中混合气体的密度保持不变 d.容器内混合气体的平均摩尔质量保持不变 (5)由上图可知，压强 (填“>”“<”或“=”，下同)；Y点速率 。 (6)若容器体积2L，则X点对应温度下的平衡常数 。 III.电催化生产燃料 通过电催化可生成多种燃料，装置如图所示。 (7)Cu电极上产生HCOOH的电极反应式为 。 (8)若Cu电极上只生成0.15mol和0.30mol，则Pt电极上产生的在标准状况下的体积为 L。 【答案】(1)第一步 (2)72.5 (3)尿素分子间存在氢键 (4)b、d (5) < > (6)0.04 (7) (8)20.16 【详解】（1）由图中可知，第二步的活化能比第一步大，活化能越大的反应速率越慢，则反应速率较快的是第一步。 （2）根据反应，根据盖斯定律，需要对方程式进行合并计算，第一步反应是：；第二步反应是：。由盖斯定律可知：总反应=第一步-第二步，得到。 （3）尿素分子中含有两个氨基，其氮原子和羰基的氧原子均可参与形成分子间氢键‌。而丙酮分子中仅含羰基，且其氧原子无法与其他丙酮分子形成氢键，仅依赖较弱的范德华力‌。所以尿素的熔点高于丙酮的原因是：尿素分子间存在氢键。 （4）．根据方程式计量系数关系，应该为：才说明达到平衡状态，错误； ．断裂键时生成键，同时又断裂键，正反应速率等于逆反应速，反应达到平衡，正确； ．在恒温、恒容密闭容器中发生，参加反应的各组分都是气体，混合气体的总质量不变，则密度一直不变，密度不变不能说明反应达到平衡，错误； ．参加反应的各组分都是气体，混合气体的总质量不变，而反应的气体的物质的量在发生改变，即混合气体的平均摩尔质量中变化，当反应达到平衡混合气体的平均摩尔质量保持不变，正确； 故选。 （5）反应正向气体体积增大，增大压强，平衡逆向移动，甲烷的转化率减小，结合图中信息可知，；点甲烷转化率低于平衡时转化率，反应正向进行，则。 （6）点甲烷的平衡转化率为，消耗，列三段式：，则平衡常数。 （7）充电时，阴极反应中完全转化为时有转移，则铜电极上产生的电极反应式为。 （8）如果电极上只生成，的碳元素都为价，则转移的电子数为，根据阳极电极反应：，则电极上产生氧气的物质的量为，标准状况下的体积为。 5．CH3OH可用作大型船舶的绿色燃料，可由CO或CO2制备。工业上用CO2制备CH3OH的原理如下： 反应I： (主反应) 反应Ⅱ： (副反应) (1)反应 ，该反应在 (填“低温”“高温”或“任意温度”)下能自发进行。 (2)℃时，向恒压密闭容器中充入和，若在该条件下只发生反应I，达平衡时，放出20kJ能量；若在相同条件下向相同容器中充入a mol和b mol，达到平衡时，吸收29.5kJ的能量，则a= ，b= 。 (3)某温度下，将和按物质的量之比1：3通入恒容密闭容器中同时发生反应I和反应Ⅱ，下列情况下能说明反应Ⅱ达到平衡状态的是___________(填标号)。 A．和的物质的量之比不再改变 B．混合气体的密度不再变化 C．混合气体的压强不再变化 D．形成1mol碳氧键的同时断裂2mol氧氢键 (4)将和按物质的量之比1：3通入密闭容器中发生反应I和反应Ⅱ，分别在1MPa、、下，测得在不同温度下的平衡转化率和生成、选择性(选择性为目标产物在含碳产物中的比率)的变化如图。 ①代表5MPa下随温度变化趋势的是曲线 (填“a”“b”或“c”)。 ②P点对应的反应Ⅱ的压强平衡常数 (保留两位有效数字)。 ③随着温度的升高，a，b，c三条曲线接近重合的原因是 。 (5)另有科学工作者利用电解法将转化为甲醇的原理如图所示，写出电极b上发生的电极反应： 。 【答案】(1) -90.7 低温 (2) 1 1 (3)AC (4) a 0.0096 温度升高到一定程度时以反应Ⅱ为主，该反应前后气体体积不变，改变压强对其平衡没有影响 (5)或 【详解】（1）由题干已知信息，反应I： 反应Ⅱ： ，反应Ⅰ-反应Ⅱ可得反应 ，根据盖斯定律可知， =(-49.5)-41.2=-90.7kJ/mol，根据，时反应自发进行，该反应，，故低温下自发进行，故答案为：-90.7；低温； （2）℃时，向恒压密闭容器中充入和，若在该条件下只发生反应I，达平衡时，放出20kJ能量；若在相同条件下向相同容器中充入a mol和b mol，达到平衡时，吸收29.5kJ的能量，说明两条件下达到的平衡为等效平衡，恒温恒压相同容器下等效平衡的达到途径为投料量相当，则a=1，b=1，故答案为：1；1； （3）A．两个反应和的化学计量数之比不同，所以当比值不变时，反应达到了平衡状态，A符合题意； B．反应容器容积不变，参与反应的物质均为气体，总质量不变，密度为一个定值，所以不能说明反应是否达到平衡状态，B不符合题意； C．主反应反应前后气体分子数目改变，故压强不变可以说明反应达到了平衡状态，C符合题意； D．没有考虑甲醇中的氢氧键的变化，所以不能说明反应达到平衡状态，D不合题意； 故答案为：AC； （4）①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，相同温度下，增大压强，反应Ⅰ正向移动，的转化率增大，则压强越大，越大，即a符合反应特点，故答案为：a； ②根据已知条件列出“三段式”： P点时压强为，的选择性为50%，的转化率为20%，则，，解得，反应Ⅱ的压强平衡常数，故答案为：0.0096； ③反应I是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，减小，反应Ⅱ是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，增大，随着温度升高，a、b、c三条曲线先减小再增大接近重合的原因是：温度升高到一定程度时，整个过程以反应Ⅱ为主，该反应是气体分子数不变的反应，改变压强对平衡无影响，故答案为：温度升高到一定程度时以反应Ⅱ为主，该反应前后气体体积不变，改变压强对其平衡没有影响； （5）该装置利用电解法将CO2转化为甲醇，所以电极b上的反应为CO2得电子被还原为甲醇，电解质溶液为KHCO3溶液，所以电极反应为或，故答案为：或。 押题二 以氮、硫元素以及化合物为主的考查 6．工业烟气中(以为主)的脱除常采用选择性催化还原(SCR)技术，其核心反应为：主反应： 副反应： (1)已知，则 。 (2)300°C时，在某恒温刚性容器中充入的混合气体，若仅发生主反应，下列叙述能说明反应已达到化学平衡状态的是 (填字母)。 a． b．混合气体的密度保持不变 c．单位时间内断裂键的同时断裂键 d．的体积分数不再改变 (3)其他条件相同，在甲、乙两种催化剂作用下，若仅发生主反应，经过相同时间，转化率与温度的关系如图所示。 ①工业上选择催化剂 (填“甲”或“乙”)。 ②在催化剂甲的作用下，当温度高于(M点)时，转化率降低原因可能是 。 (4)时，在某恒压密闭容器中充入等物质的量的、、的混合气体，若仅发生主反应和副反应，平衡后，转化率为，且和物质的量相等，则 (保留2位有效数字)。 (5)已知主反应分三步进行 I． II． III． 研究发现，在催化剂表面引入可形成“吸附位”和“活化位”。 请分析催化剂表面引入后，主反应选择性提高、副反应选择性降低的原因是 。 【答案】(1)-1429 (2)ad (3) 乙 催化剂活性降低或副反应增多 (4)2.5 (5)定向活化和，同时减少了和的碰撞，促进了主反应的发生，抑制副反应对的竞争 【详解】（1）根据盖斯定律可知，，解得； （2）a．当时，说明正反应速率等于逆反应速率，反应达到平衡状态，a项正确； b．根据反应方程式可知，气体的质量不变，容器的容积不变，故密度不是变量，故当混合气体的密度保持不变时，不能说明反应达到了平衡状态，b项错误； c．单位时间内断裂键的同时断裂键，说明反应达到了平衡状态， c项错误； d．反应达到平衡状态时，各组分的量不发生变化，故当的体积分数不再改变时，说明反应达到了平衡状态，d项正确； 答案选ad； （3）①由图可知，催化剂乙在较低的温度下就具有较高的催化效果，故工业上选择催化剂乙； ②在催化剂甲的作用下，当温度高于210℃时，温度升高，催化剂活性降低，或者副反应增多，故导致NO的转化率降低； （4）设在密闭容器中充入各4mol的、、的混合气体，根据三段式有 ，根据题意有 ，解得，可知，，，反应的平衡常数； （5）在催化剂表面引入可形成“吸附位”和“活化位”，即催化剂表面引入后，可定向活化和，同时减少了和的碰撞，促进了主反应的发生，同时抑制副反应对的竞争。 7．某学习小组研究含氮化合物时做了如下探究。由于性质很不活泼，直到1909年德国化学家Habar经过反复实验研究后发现在，和锇为催化剂的条件下，合成氨具有了工业化生产的可能。 (1)已知的燃烧热分别为，写出合成氨的热化学反应方程式 。 (2)锇催化的过程为：先吸附到锇表面，吸附后的分子才能发生反应生成，然后脱附得到产物，该过程符合Langmuir吸附等温式。定义为催化剂的表面覆盖率。随压强的变化如图所示。值越大，催化效果越好。 合成氨条件需要控制在的原因是 。 (3)在，体积为的恒容容器中，对于合成氨反应，初始投料为为为，则以下哪些条件可以判断反应达到平衡 （填序号）。 ①的体积分数不变   ②的物质的量分数不变 ③气体总压不变   ④的分压不变   ⑤体系密度不变 (4)可以发生二聚，此反应可自发进行。动力学实验证明，上述混合气温度由升至，此过程几微秒即可达成化学平衡。则升温后的混合气体在室温下放置，气体颜色变化为 。 (5)对于可逆反应：。现有总压下和的混合气体，其密度为同状态下密度的34.5倍，求反应的平衡常数 。 (6)可以与许多金属发生氧化还原反应。在，体积为的恒容容器中加入一定量的和，发生如下三个反应： ① ② ③ 当体系各物质的物质的量不再改变时，此时已被消耗完，均有生成。现缩小容器体积，几种气体的摩尔分数x也将变化。则的摩尔分数随压强p的变化趋势为 。（填“①”“②”或“③”）。 (7)已知理想气体状态方程：，当体积单位为L时，压强单位为。的可逆分解：。 在，体积为的恒容容器中，对于的可逆分解，。若上述体系初始分压，。则平衡时的压强为 。（不考虑） 【答案】(1) (2)压强太小，则小，催化效果差，且产率太小。压强太大，对设备要求高，成本高且不安全 (3)①③④ (4)颜色变浅 (5)2 (6)② (7)16.0 【详解】（1）氢气的燃烧热为，氨气的燃烧热为，根据盖斯定律，合成氨的热化学反应方程式。 （2）合成氨条件需要控制在的原因是压强太小，则小，催化效果差，且产率太小。压强太大，对设备要求高，成本高且不安全。 （3）①在恒容条件下氨气的体积分数保持不变说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡，故符合题意； ②恒容体系气体的物质的量不变，因此的物质的量分数不变不可说明反应已达到平衡，故不符合题意； ③恒容反应气体总压不变化学反应一定达到平衡，故符合题意； ④恒容体系NH3的分压不变说明其浓度不再变化，的分压不变能说明反应已达到平衡，故符合题意； ⑤恒容反应，由于该反应中所有物质均为气体，根据质量守恒定律，体系质量在反应中不发生变化，则体系密度在反应中不发生变化，因此体系密度变化不能作为判断反应达到平衡的标志，故不符合题意； 故答案为①③④。 （4）为放热反应，降低温度平衡正向移动，混合气体颜色变浅。 （5）NO2与N2O4的混合气体总压强为100kPa，密度为同状态下氢气密度的34.5倍，则混合气体的摩尔质量为34.5×2g/mol=69g/mol，则： 根据十字相乘法可知平衡后两种气体的物质的量之比n (NO2):n(N2O4)=23：23=1:1，因平衡NO2与N2O4的混合气体总压强为100kPa，则p(NO2)=p(N2O4)=50kPa，平衡常数。 （6）的摩尔分数随压强p的变化趋势是减小。 （7）根据已知，的可逆分解平衡时，即，则平衡常数为， 根据可得：，因此，根据初始条件有：，则反应正向进行，假设氧气分压转化xkPa，则平衡时，解得，则平衡时的压强为。 8．硫化氢广泛存在于燃气及工业废气中，脱硫技术的应用既可减少空气污染又可回收硫。 (1)热分解法脱硫 在密闭容器中发生反应，其他条件不变时，的平衡转化率随温度和压强变化如下图。 ①该反应平衡常数的大小 （填“>”“<”或“=”）。 ②平衡处于M点时，将温度降至，若保持转化率不变，需 （填“增大”或“减小”）压强。 (2)碱法脱硫：用溶液吸收 已知氢硫酸与碳酸的电离常数如下表。 ①用化学用语表示溶液显碱性的原因 。 ②用过量溶液吸收的化学方程式为 。 (3)间接电解法脱硫 间接电解法脱硫示意图如下： ①写出吸收反应器中发生反应的离子方程式 。 ②在电解反应器中再生时产率与理论值相差较大，可能的原因是 。 【答案】(1) < 减小 (2) (3) 阳极发生副反应，水电解产生O2消耗了一部分电流，使Fe2+未被完全氧化，或pH不合适，导致Fe3+水解生成沉淀 【详解】（1）①平衡常数只受温度影响，由图可知，压强相同时，T2时H2S的转化率大于T1时的转化率，说明升高温度平衡正向移动，则<； ②温度降低H2S的转化率减小，该反应正方向气体分子数增大，减小压强，平衡正向移动，H2S的转化率增大，则降低温度还要保持H2S的转化率不变，需减小压强； 故答案为：<   减小。 （2）K2CO3水解使溶液显碱性，对应的离子方程式为：； ②分析图表数据可知，，则用过量吸收H2S时，对应的产物为和，化学方程式为：； 故答案为：、； （3）分析流程图可知，吸收塔内是与FeCl3发生氧化还原反应生成S等，根据氧化还原反应的配平可得离子方程式为：； 分析流程图可知电解时电极反应式分别为，阳极：，阴极：，水也可能在阳极放电生成氧气而消耗电流，使Fe2+未被完全氧化；吸收塔内生成的H+经质子交换膜移动到阴极区，若H+浓度不合适，也会使生成的Fe3+因发生水解生成Fe(OH)3沉淀而减少； 故答案为： ；阳极发生副反应，水电解产生O2消耗了一部分电流，使Fe2+未被完全氧化，或pH不合适，导致Fe3+水解生成沉淀。 9．用磷石膏(主要成分是)可生产硫酸或硫。回答下列问题： (1)用硫黄还原磷石膏。已知下列反应： ① ② 则反应：的 。(用和表示)。 (2)用高硫煤还原磷石膏。温度对等时间内转化率影响的曲线如图甲所示，的作用是 ；当温度高于时，两条曲线趋于相同的可能原因是 。 (3)用还原磷石膏。不同反应温度下可得到不同的产物。 ①低于时，主要的还原产物是一种硫的最低价盐，该物质的化学式是 。 ②下，向盛有足量的真空恒容密闭容器中充入，起始压强为，主要发生反应：。该反应达到平衡时，，的转化率为80%，则初始时 ，该反应的分压平衡常数中 。(分压=总压×物质的量分数，忽略副反应)。 (4)用C还原磷石膏。向密闭容器中加入相同质量的几组不同C/S值(炭粉与的物质的量之比)的混合物，煅烧至无气体产生，结果如图乙所示。 ①当C/S值为0.5时，试解释的转化率接近80%，但的体积分数却低于10%的原因 。 ②当C/S值大于0.7时，反应所得气体中的体积分数不升反降，可能的原因是 。 (5)生产硫酸：依上述四种还原途径，分析用磷石膏生产硫酸比较适宜途径和条件是 。 【答案】(1) (2) 作催化剂降低反应活化能，节约能源 两种情况下反应均趋于平衡，催化剂不影响平衡 (3) 1.0×10-4 0.32a (4) 炭粉与主要的产物和，少部分生成和 高温下，过量的C与反应生成CO，使气体总体积增大或部分转化为其他含硫物质 (5)用C还原磷石膏，C/S值为0.7；，作催化剂 【详解】（1）目标方程式可由得到，根据盖斯定律得； （2）由图甲可知，CaCl2改变反应速率，但不改变最终（平衡时）CaSO4的转化率，说明CaCl2作催化剂；当温度高于1200℃时，两种情况均达到平衡状态，则无论有无CaCl2，CaSO4的转化率趋于相同； （3）S的最低价态为－2价，则最低价盐为CaS；根据反应可知存在计量关系：CO~SO2~CO2，则反应掉的CO为8.0×10-5mol/L，则初始CO的浓度为；平衡时，c(CO2)= 8.0×10-5mol/L，c(CO)=( 1.0×10-4－8.0×10-5)mol/L=2×10-5 mol/L，则平衡时气体总物质的量浓度为=1.8×10-4 mol/L，设容器体积为VL，总压为，p(CO2)==p(SO2)，p(CO)=，Kp=； （4）主要原因是其中大部分CaSO4与C反应转化成CaS和CO，少部分转化成CaO、CO2、SO2，故SO2含量少；当C/S值大于0.7，过量的C与CO2反应生成CO，使气体总体积增大导致SO2体积分数不增反减或CaSO4部分转化为其他含硫物质； （5）考虑实际生产成本和转化率，应选择用C还原磷石膏，C/S值选择0.7；另外加入CaCl2催化剂可以提高生产效率，温度选择900℃（温度太低CaSO4易生成CaS，且900℃时CaCl2催化效果很好）。 10．氮氧化物可以引发多种污染问题，用氢气转化氮氧化物有产物无污染、转化成本低的优点而日益受到重视。回答下列问题： (1)已知有关化学键的键能数据如下表： 化学键 H—H N≡O N≡N H—O 键能/() 436 632 x 464 ①氢气转化NO的热化学方程式为，该反应在 (填“高温”或“低温”)条件下更有利于自发进行；表格中x= 。 ②将等物质的量的NO、充入恒容密闭容器中，恒温条件下发生反应。下列描述能说明该反应达到平衡状态的是 (填标号)。 A．容器内的分压不再改变                     B． C．容器内混合气体的密度不再变化                     D．容器内体系的混乱度不再变化 (2)目前氢气还原氮氧化物通常用金属铑(Rh)作催化剂，已知金属铑属于立方晶系，其晶胞中铑原子位于顶点及每个面的中心，晶胞参数为y pm。则铑原子的配位数为 ；金属铑晶体的密度为 (阿伏加德罗常数的值为)。 (3)研究表明，反应按如下机理进行(a、b、c均为正数)： ①        快平衡 ②        慢平衡 ③        快平衡 上述反应机理中，速率控制步骤为 (填步骤前的标号)， b(填“>”“=”或“<”)。 (4)向体积为2L的恒温密闭容器中充入2mol 和2mol NO，起始压强为p kPa，发生反应。容器中的物质的量随时间的变化关系如图所示。 该反应的 (化为最简式)。 【答案】(1) 低温 946 AD (2) 12 (3) ② > (4) 【详解】（1）①正反应气体物质的量减少，，，所以该反应在低温条件下更有利于自发进行；焓变=反应物总键能-生成物总键能，，，故答案为：低温；946； ②A．容器内的分压不再改变，说明的浓度不变，反应一定达到平衡状态，A项符合题意； B．，不能判断浓度是否发生改变，反应不一定平衡，B项不符合题意； C．反应前后气体总质量不变、容器体积不变，密度是恒量，容器内混合气体的密度不再变化，反应不一定达到平衡状态，C项不符合题意； D．反应前后气体物质的量不同，容器内体系的混乱度不再变化，说明气体物质的量不再改变，反应一定达到平衡状态，D项符合题意； 故选AD； （2）已知金属铑属于立方晶系，铑原子位于顶点及每个面的中心，则铑原子的配位数为12；根据均摊原则，晶胞中Rh的个数为，金属铑晶体的密度为。，故答案为：12；； （3）慢反应决定总反应速率，上述反应机理中，速率控制步骤为②；根据盖斯定律①＋②＋③得    ，，故答案为：②；＞； （4）根据图像，反应达到平衡状态生成1mol ，则同时生成0.5mo 、消耗1mol 、消耗1mol NO，平衡时NO、、、的物质的量分别为1mol、1mol、0.5mol、1mol，压强比等于物质的量之比，平衡时气体总压强为kPa，该反应的，故答案为：。 押题三 以能源综合利用的综合考查 11．甲醇水蒸气重整制氢反应时，先发生甲醇重整反应生成CO2和H2，然后发生逆变换反应生成CO，主要反应如下： ⅰ.CH3OH(g)＋H2O(g)⇌3H2(g)＋CO2(g)    ΔH1； ⅱ.CO2(g)＋H2(g)⇌CO(g)＋H2O(g)    ΔH2=＋41.2kJ·mol-1。 (1)反应ⅰ中1分子甲醇在反应路径的反应历程与相对能量关系如图所示。 ①已知1eV≈1.6×10-22kJ。计算ΔH1= kJ·mol-1(结果保留1位小数)。 ②相同条件下 (填“路径Ⅰ”或“路径Ⅱ”)更利于生成氢气，写出路径Ⅰ的决速步骤的反应方程式： 。 (2)CeO2掺杂于铜基催化剂中，得到的改性催化剂在甲醇水蒸气重整制氢反应中表现出较高的催化活性和稳定性。课题组利用探究催化剂CuO/CeO2-X(X代表制催化剂时反应保留时时长为3、6、12、24h)制作最佳效果，在相同时间t min内，不同温度时，向2L刚性容器中加入1molCH3OH(g)和3molH2O(g)测定甲醇的转化率如图所示。 ①曲线的变化趋势的原因是 ；最佳催化剂CuO/CeO2-X中的X为 (填数字)。 ②M点时用CH3OH(g)表示的反应ⅰ的平均速率为 。若反应达到平衡时，测得反应体系内n(CO2)和n(CO)分别为0.3mol和0.6mol，则反应Ⅰ的平衡常数K= (mol·L-1)2(保留两位小数)。 【答案】(1) +49 路径Ⅱ (2) 其它条件相同，温度升高，反应速率增大，相同时间内甲醇转化率增大 6 2.57 【详解】（1）①由图，CH3OH(g)＋H2O(g)⇌3H2(g)＋CO2(g)中反应物的能量低于生成物，为吸热反应，反应焓变为； ②相同条件下路径Ⅱ的活化能更小，更利于生成氢气；活化能大的一步是慢反应，是决速步骤，路径I的决速步骤的反应方程式：； （2）①曲线的变化趋势的原因是，其它条件相同，温度升高，反应速率增大，相同时间内甲醇转化率增大；根据图示，最佳催化剂CuO/CeO2-X中的X为6； ②M点甲醇转化率为55%，则反应0.55mol甲醇，则用CH3OH(g)表示的反应ⅰ在t min内的平均速率为；若反应达到平衡时，测得反应体系内n(CO2)和n(CO)分别为0.3mol和0.6mol，则存在： 则平衡时甲醇、水、氢气、二氧化碳分别为0.1mol、2.7mol、2.1mol、0.3mol，反应i的平衡常数。 12．为了缓解温室效应与能源供应之间的冲突，CO2的资源化利用已成为研究的热点。   Ⅰ.【资源化一：利用CO2制水煤气】 在容积为L的恒容密闭容器中进行反应，方程式为  。当投料比时，CO2的平衡转化率与温度、初始压强的关系如图所示。 (1)在恒温恒容条件下，关于以上反应下列表述能说明反应已经达到化学平衡状态的是___________。(不定项) A． B．气体的平均相对分子质量不再变化 C．气体的密度不再变化 D．CH4和CO2的物质的量之比不再改变 (2)初始压强 (填“>”“<”或“=”，下同)；当温度为℃、初始压强为时，a点时的 。 (3)起始时向容器中加入mol CH4和mol CO2，在温度为℃时反应，此时初始压强为，该反应的平衡常数 ，温度和体积不变的情况下，继续加入mol CH4和mol CO2，再次达到平衡后，CO2的转化率 。(填“增大”“减小”或“不变”) Ⅱ.【资源化二：利用CO2制天然气】 二氧化碳加氢制甲烷过程中主要发生反应： 反应I：    反应II：   在密闭容器中，压强恒为Pa、时，CO2平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的CO2实际转化率随温度的变化如图所示。 (4)结合【资源化一】中信息，反应I的 ，该反应在 条件下能自发进行。 A．高温                B．低温                C．任意温度 (5)CO2平衡转化率后升高的主要原因是 。 (6)CO2制备甲烷过程中，CO2活化的可能途径有两种，如图所示。请从反应速率和反应方向两个角度分析说明CO*是CO2活化的优势中间体的原因是 。 【答案】(1)B (2) < > (3) 4 减小 (4) -164.7 B (5)600℃左右以后升高温度，反应I平衡向左移动的程度小于反应II平衡向右移动的程度 (6)得到CO*中间体的反应活化能较低，反应速率较快，而且ΔH较小，反应容易自发进行 【详解】（1）A．对于反应，根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，平衡时应满足，而该选项中 ，正逆反应速率不相等，反应未达到平衡状态，A错误； B．反应前后气体的总质量不变，但气体的物质的量在反应过程中发生变化（反应前气体计量数之和为1+1=2，反应后气体计量数之和为2+2=4 ）。根据（M为平均相对分子质量，m为总质量，n为总物质的量 ），当气体的平均相对分子质量不再变化时，说明气体的总物质的量不再改变，反应达到平衡状态，B正确； C．在恒容密闭容器中，气体的总质量不变，容器体积不变，根据（ρ为密度，m为质量，V为体积 ），气体密度始终不变，所以密度不再变化不能说明反应达到平衡状态，C错误； D．起始时投料比，反应过程中CH4和CO2按照1:1的比例反应，其物质的量之比始终为1:1 ，不能据此判断反应达到平衡状态，D错误； 故选B。 （2） ①是体积增大的反应，T3℃时，从下到上，二氧化碳平衡转化率升高，平衡正向移动，即减小压强向体积增大的方向移动，因此压强<；②当温度为T3℃、初始压强为时，从a点到平衡点，二氧化碳平衡转化率减小，说明平衡逆向移动，因此a点时的>。 （3）①起始时向容器中加入mol CH4和mol CO2，在温度为℃、初始压强为时反应，二氧化碳平衡转化率为50%，列出三段式得：，该反应的平衡常数；②温度和体积不变，继续加入1mol CH4和1mol CO2 ，相当于在原平衡的基础上增大压强，压强增大使得反应向气体分子数减少的方向移动，导致平衡逆向移动，所以再次达到平衡后，CO2的转化率减小。 （4）①根据盖斯定律可知，反应I=反应II×2-资源化一中的反应，则反应I的；②对于反应 Ⅰ，ΔH1<0 ，反应后气体分子数减少，ΔS<0 （混乱度减小 ）。根据吉布斯自由能公式ΔG=ΔH−TΔS（T为温度 ），当ΔG<0时反应自发进行。要使ΔG=ΔH−TΔS<0 ，因为ΔH<0 ，ΔS<0 ，则需低温（T较小 ）时才能保证ΔG<0 ，所以反应在低温条件下能自发进行，答案选 B。 （5）因为反应I： 是放热反应，当温度升高，平衡逆向移动，二氧化碳转化率降低；反应II： 是吸热反应，当温度升高，平衡正向移动，导致二氧化碳转化率增大，当温度升高到一定程度以后，此时反应以反应II为主，导致随着温度的升高，反应II的二氧化碳转化率增大幅度大于反应I的减小幅度。答案为：600℃左右以后升高温度，反应I平衡向左移动的程度小于反应II平衡向右移动的程度。 （6）从图中可以看出，生成CO*中间体反应的活化能小，反应速率快；CO*中间体能量低，较稳定，利于生成(或反应放热，利于中间体的生成)，故CO*是CO2活化的优势中间体；故答案为：得到CO*中间体的反应活化能较低，反应速率较快，而且ΔH较小，反应容易自发进行。 13．氢能是一种极具发展潜力的绿色能源，制氢方法是当前研究的热点，制氢方法很多，如甲烷与水蒸气重整制氢、硼氢化钠()水解制氢等。 (1)甲烷水蒸气重整制氢：总反应为，其涉及如下两步反应： I． II． ①下列措施中一定能提高平衡产率的是 。 A．选择合适的催化剂　　　　　　　B．不断移走 C．向体系中投入少量CaO　　　　　D．恒温恒容下通入气体Ar ②已知总反应需在高温下才能自发进行，其推断过程是 。 ③温度为T℃时，在恒压为2MPa的密闭容器中按投料，平衡体系中部分组分的物质的量分数如下表所示，用各组分气体平衡时的分压代替物质的量浓度表示反应I的压强平衡常数 (结果保留两位小数，已知分压=总压×物质的量分数)。 组分 0.04 0.32 0.50 0.08 (2)水解制氢：常温下，自水解过程缓慢，需加入催化剂提高其产氢速率。在某催化剂表面制氢的微观过程如图所示。已知：浓度较大时，易以形式结晶析出。 ①其他条件不变时，以代替催化释氢，所得气体的分子式为 。 ②若与反应，其离子方程式为 。 ③其他条件相同时，溶液的浓度对制氢速率的影响如图。溶液中质量分数超过10%后制氢速率下降，可能的原因是 。 (3)转化为后，电解溶液又可制取，实现物质的循环利用，电解装置如图所示。 ①阴极上的电极反应式是 。 ②若电路中转移，理论生成的质量为 g。 【答案】(1) BC 总反应=反应I+反应II，，该反应为气体分子数增多的反应，可知，根据，该反应，可知该反应高温下可自发进行。 2.34 (2) 浓度较大时，易以形式结晶析出，覆盖在催化剂表面，阻碍与催化剂活性位的接触，制氢速率下降 (3) 76 【详解】（1）①A．选择合适的催化剂，只能加快反应速率，对平衡无影响， A错误； B．移除，降低的浓度，可使反应I、II平衡正向移动，H2(g)的平衡产率提高， B正确； C．向体系中投入少量CaO，反应为：CaO+H2O=Ca(OH)2，Ca(OH)2能与CO2反应产生CaCO3和H2O，可知体系中的CO2减小，可知反应Ⅱ、总反应平衡正向移动，H2(g)的平衡产率一定提高，C正确； D．恒温恒容下通入Ar气，分压不变，平衡不移动，H2平衡产率不能提高，D错误； 故选BC； ②根据盖斯定律可知，总反应=反应I+反应II，，该反应为气体分子数增多的反应，可知，根据，该反应，可知该反应高温下可自发进行； ③由表格数据可知，平衡时CO的物质的量分数=1-0.04-0.32-0.50-0.08=0.06，600℃时反应I的压强平衡常数为； （2）①由图可知，第一步转化过程中转化为BH3和H原子，H原子可结合生成H2，第二步转化中BH3与D2O分别脱氢生成HD，同时得到BH2OH，最终一步转化中B(OH)3结合D2O中-OD，同时得电子形成，D2O断键得到D原子，D原子结合生成D2，故所得气体的分子式为； ②与反应生成和，发生归中反应，其离子方程式为：； ③由于NaBH4浓度较高时，生成较多的，易以形式结晶析出，覆盖在催化剂表面，阻碍与催化剂活性位的接触，制氢速率下降； （3）①由装置可知，阴极上得电子生成，电极反应式为：； ②电路中转移，则理论生成2mol，质量为2mol×38g/mol=76g。 14．甲醇制烯烃工艺作为重要的化工生产途径，对缓解石油资源依赖意义重大。其核心反应如下： 反应Ⅰ：   反应Ⅱ：   回答下列问题： (1)反应Ⅰ的正反应活化能，则 (2)在某温度下，向恒容密闭容器中通入一定量发生反应Ⅱ，下列能说明反应Ⅱ达到平衡状态的是___________(填标号)。 A．容器内压强不再变化 B．容器内气体密度不再变化 C．混合气体的平均相对分子质量不再变化 D．的消耗速率与的生成速率之比为3∶1 (3)在T K、10MPa的恒压密闭容器中，充入1mol 发生反应Ⅰ、Ⅱ，达平衡时，，，则的选择性 %[]， MPa(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。 (4)①SAPO分子筛催化剂可有效催化上述过程，反应历程中会发生生成的反应，则该反应的化学方程式为 。 ②其他条件相同时，用碱土金属Sr对SAPO分子筛催化剂进行改性，所得乙烯和丙烯产率如下表所示，其原因为 。 催化剂 SAPO Sr-SAPO 乙烯产率/% 49.2 67.1 丙烯产率/% 34.0 22.4 (5)在某分子筛催化剂的作用下，甲醇的平衡转化率随温度变化如图所示。在400～500℃内，几乎不变，原因可能是 。 【答案】(1)413.3 (2)AC (3) 50 24 (4) Sr-SAPO对反应Ⅰ的活化能降低程度大于SAPO (5)温度升高，反应Ⅰ正向移动，反应Ⅱ逆向移动，400～500℃内，Ⅰ、Ⅱ的移动程度相当，几乎不变 【详解】（1）正反应活化能-逆反应活化能，。 （2）A．反应前后气体的化学计量数不相等，即混合气体的压强是变量，当压强不变时，能说明反应达到平衡状态，故A符合题意； B．各物质均为气体，由质量守恒可得气体总质量在前后反应保持不变，恒容密闭容器中体积不变，则混合气体的密度一直不变，不能说明达到化学平衡，故B不符合题意； C. 混合气体的总质量不变，总物质的量增大，混合气体的平均相对分子质量是变量，平均相对分子质量不变时，反应达到平衡状态，故C符合题意； D.的消耗速率和的生成速率是同一方向上的反应速率，其比值始终等于化学计量数之比，不能判定平衡状态，故D不符合题意； 故选AC； （3）达平衡时，，消耗，，列三段式： 、 ，，，的选择性。； （4）①生成的反应为分子间脱水：； ②由表格分析得：Sr—SAPO分子筛催化剂使得产率升高，提高了反应Ⅰ的选择性，本质是Sr—SAPO对反应Ⅰ的活化能降低程度更大； （5），，温度升高，反应Ⅰ正向移动，反应Ⅱ逆向移动。若400～500℃内，几乎不变，说明该段温度内，温度导致的反应Ⅰ正向的移动与反应Ⅱ逆向的移动程度相当。 15．氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。目前，我国已成为世界第一大产氢国，以下路线均可制氢气。 I.水煤气法制氢气 发生以下两个反应： 反应1：   反应2： (1)时将和各通入容积为的密闭容器中仅发生反应，时的转化率是，用的浓度变化表示的反应速率 。 (2)恒温恒压时向体系中充入一定量(不参与反应)可提高的平衡产率，原因为 。 Ⅱ.乙醇与水催化反应制氢气 发生以下三个反应： 反应3：   反应4：   反应5：   (3)计算 。 (4)恒容条件下，将和投入密闭容器中发生Ⅱ中三个反应，平衡时和的选择性以及乙醇的转化率随温度的变化曲线如图所示。 已知：的选择性 ①表示选择性的曲线是 (填“”“”或“”)。 ②时，反应4的压强平衡常数 (已知：分压总压该组分物质的量分数，计算结果保留整数)。 Ⅲ.化工燃料重整制氢 反应为： (5)，将和的混合气体(投料比)按一定流速通过盛有炭催化剂的反应器，测得的转化率受炭催化剂颗粒大小的影响如图所示(注：目数越大，表示炭催化剂颗粒越小)。 由图可知，后的转化率与炭催化剂的目数的关系为 ，原因是 。 【答案】(1)0.0025 (2)反应1为气体分子数增大的反应，恒温恒压时向体系中充入一定量N2，相当于减压，降低各气体分压（相当于扩大容器体积），会使反应1的平衡正向移动 (3)173 (4) c 14 (5) 达到化学平衡前，催化剂目数越大，反应速率越快，在相同时间反应的甲烷更多，CH4转化率越大 催化剂目数越大，颗粒越小，表面积越大，原料气与催化剂的接触更加充分，反应更完全 【详解】（1）时将和各通入容积为的密闭容器中仅发生反应，时的转化率是，列出三段式： 用的浓度变化表示的反应速率=0.0025。 （2）反应1为气体分子数增大的反应，恒温恒压时向体系中充入一定量N2，相当于减压，降低各气体分压（相当于扩大容器体积），会使反应1的平衡正向移动，所以充入一定量(不参与反应)可提高的平衡产率。 （3）反应3：   反应4：   反应5：   由盖斯定律反应5=反应3+2×反应4，则=173。 （4）①反应3、5为吸热反应，反应4为放热反应，随着温度的升高，反应3、5平衡正向移动，反应4平衡逆向移动，反应4逆向移动CO2转化为CO，故温度升高CO的选择性增大，CO2的选择性减小。表示CO2选择性的曲线为a，表示CO选择性的曲线为c（同温度下两条选择性曲线上的点的和为100%），表示C2H5OH转化率的曲线是b； ②CO的选择性+CO2的选择性=1，乙醇与水的投料分别为2mol和6mol，时，CO的选择性为15%，CO2的选择性为85%，则n(CO2)：n(CO)=0.85:0.15，乙醇的转化率为60%，列出三段式： 设反应4转化CO ymol， 因乙醇的转化率为60%，则反应5转化乙醇为1.2-x， CO的物质的量为1.2mol×15%×2=0.36mol，则2x-y=0.36，则n(H2O)=2.76mol，n(H2)=6.84mol，n(C2H5OH)=0.8mol，n(CO)=0.36mol，n(CO2)=2.04mol，总物质的量为12.8mol，该反应各物质系数均为1，分压压强之比等于物质的量之比，反应4的压强平衡常数。 （5）据图可知，70 min后在反应达到化学平衡前，催化剂目数越大，反应速率越快，在相同时间反应的甲烷更多，CH4转化率越大，因为催化剂目数越大，颗粒越小，表面积越大，原料气与催化剂的接触更加充分，反应更完全。 6 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $$