专题14 化学反应原理综合题（湖南专用）-【好题汇编】5年（2021-2025）高考1年模拟化学真题分类汇编

专题14 化学反应原理综合题 考点 三年考情（2023-2025） 命题趋势 考点01 能量主线型化学反应原理综合题 2025湖南卷、2024湖南卷、 化学反应原理综合题，通常以速率、平衡知识为中心，还常涉及化学反应与能量变化电解质溶液等内容。主要的命题方向有根据已知热化学方程式书写待求热化学方程式或直接计算其反应热，电极反应式的书写，化学反应速率的定量计算，外界条件对化学反应速率与平衡的影响，新情境下平衡状态的判定，平衡常数的表达式及平衡常数与转化率的计算，速率平衡图像与数据表格分析，电离平衡、水解平衡、溶解平衡的理解，Ka(Kb)及Ksp的理解与计算等。主要考查考生的信息处理能力、学科内综合分析能力、解决生产实际中的具体问题能力。 原理综合题特别注重对考生图表分析能力的考查。该类试题考查的是高中化学主干知识，试题难度一般较大，特别是原理综合题型将多个知识点组合在一起，客观上增加了思维容量。随着新高考卷的实行，一些知识点如离子反应与平衡等可以更多地设置在选择题中，所以今后的化学反应原理综合题主要知识点还是会以化学反应的热效应、化学反应速率和化学平衡为主，因此考生一定要重视对这方面知识的复习。 考点02 平衡主线型化学反应原理综合题 2023湖南卷、2022湖南卷、2021湖南卷、 考点01 能量主线型化学反应原理综合题 1．（2025·湖南卷）在温和条件下，将转化为烃类具有重要意义。采用电化学-化学串联催化策略可将高选择性合成，该流程示意图如下： 回答下列问题： (1)电解池中电极M与电源的 极相连。 (2)放电生成的电极反应式为 。 (3)在反应器中，发生如下反应： 反应i： 反应ii： 计算反应的 ，该反应 (填标号)。 A．高温自发    B．低温自发    C．高温低温均自发    D．高温低温均不自发 (4)一定温度下，和(体积比为)按一定流速进入装有催化剂的恒容反应器(入口压强为)发生反应i和ii．有存在时，反应ii的反应进程如图1所示。随着x的增加，的转化率和产物的选择性(选择性)如图2所示。 根据图1，写出生成的决速步反应式 ；的选择性大于的原因是 。 ②结合图2，当时，混合气体以较低的流速经过恒容反应器时，反应近似达到平衡，随着x的增大，的转化率减小的原因是 ；当时，该温度下反应ii的 (保留两位小数)。 2．（2024·湖南卷）丙烯腈()是一种重要的化工原料。工业上以为载气，用作催化剂生产的流程如下： 已知：①进料混合气进入两釜的流量恒定，两釜中反应温度恒定： ②反应釜Ⅰ中发生的反应： ⅰ：   ③反应釜Ⅱ中发生的反应： ⅱ：   ⅲ：   ④在此生产条件下，酯类物质可能发生水解。 回答下列问题： (1)总反应 (用含、、和的代数式表示)； (2)进料混合气中，出料中四种物质(、、、)的流量，(单位时间内出料口流出的物质的量)随时间变化关系如图： ①表示的曲线是 (填“a”“b”或“c”)； ②反应釜Ⅰ中加入的作用是 。 ③出料中没有检测到的原因是 。 ④反应后，a、b、c曲线对应物质的流量逐渐降低的原因是 。 (3)催化剂再生时会释放，可用氨水吸收获得。现将一定量的固体(含水)置于密闭真空容器中，充入和，其中的分压为，在℃下进行干燥。为保证不分解，的分压应不低于 (已知  分解的平衡常数)； (4)以为原料，稀硫酸为电解液，Sn作阴极，用电解的方法可制得，其阴极反应式 。 考点02 平衡主线型化学反应原理综合题 3．（2023·湖南卷）聚苯乙烯是一类重要的高分子材料，可通过苯乙烯聚合制得。 Ⅰ．苯乙烯的制备 (1)已知下列反应的热化学方程式： ①C6H5C2H5(g)＋O2(g)＝8CO2(g)＋5H2O(g) ΔH1＝－4386.9 kJ/mol ②C6H5CH＝CH2(g)＋10O2(g)＝8CO2(g)＋4H2O(g) ΔH2＝－4263.4 kJ/mol ③H2(g)＋O2(g)＝H2O(g) ΔH3＝－241.8 kJ/mol 计算反应④C6H5C2H5(g) ⥫⥬ C6H5CH＝CH2(g)＋H2(g)的ΔH4＝_______ kJ/mol； (2)在某温度、100 kPa下，向反应器中充入1 mol气态乙苯发生反应④，其平衡转化率为50%，欲将平衡转化率提高至75%，需要向反应器中充入_______mol水蒸气作为稀释气（计算时忽略副反应）； (3)在913 K、100 kPa下，以水蒸气作稀释气。Fe2O3作催化剂，乙苯除脱氢生成苯乙烯外，还会发生如下两个副反应： ⑤C6H5C2H5(g) ⥫⥬ C6H6(g)＋CH2＝CH2(g) ⑥C6H5C2H5(g)＋H2(g) ⥫⥬ C6H5CH3(g)＋CH4(g) 以上反应体系中，芳香烃产物苯乙烯、苯和甲苯的选择性S（S＝×100%）)随乙苯转化率的变化曲线如图所示，其中曲线b代表的产物是_______，理由是_______________________； (4)关于本反应体系中催化剂Fe2O3的描述错误的是_______； A．X射线衍射技术可测定Fe2O3晶体结构 B．Fe2O3可改变乙苯平衡转化率 C．Fe2O3降低了乙苯脱氢反应的活化能 D．改变Fe2O3颗粒大小不影响反应速率 Ⅱ．苯乙烯的聚合苯乙烯聚合有多种方法，其中一种方法的关键步骤是某Cu(I)的配合物促进C6H5CH2X（引发剂，X表示卤素）生成自由基，实现苯乙烯可控聚合。 (5)引发剂C6H5CH2Cl、C6H5CH2Br、C6H5CH2I中活性最高的是____________； (6)室温下，①Cu＋在配体L的水溶液中形成[Cu(L)2]＋，其反应平衡常数为K；②CuBr在水中的溶度积常数为Ksp。由此可知，CuBr在配体L的水溶液中溶解反应的平衡常数为__________（所有方程式中计量系数关系均为最简整数比）。 4．（2022·湖南卷）2021年我国制氢量位居世界第一，煤的气化是一种重要的制氢途径。回答下列问题： (1)在一定温度下，向体积固定的密闭容器中加入足量的和，起始压强为时，发生下列反应生成水煤气： Ⅰ. Ⅱ. ①下列说法正确的是 ； A．平衡时向容器中充入惰性气体，反应Ⅰ的平衡逆向移动 B．混合气体的密度保持不变时，说明反应体系已达到平衡 C．平衡时的体积分数可能大于 D．将炭块粉碎，可加快反应速率 ②反应平衡时，的转化率为，CO的物质的量为。此时，整个体系 (填“吸收”或“放出”)热量 kJ，反应Ⅰ的平衡常数 (以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。 (2)一种脱除和利用水煤气中方法的示意图如下： ①某温度下，吸收塔中溶液吸收一定量的后，，则该溶液的 (该温度下的)； ②再生塔中产生的离子方程式为 ； ③利用电化学原理，将电催化还原为，阴极反应式为 。 5．（2021·湖南卷）氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过下面两种方法由氨气得到氢气。 方法I：氨热分解法制氢气 相关化学键的键能数据 化学键 键能 946 436.0 390.8 一定温度下，利用催化剂将分解为和。回答下列问题： (1)反应 ； (2)已知该反应的，在下列哪些温度下反应能自发进行？ (填标号) A．25℃    B．125℃    C．225℃    D．325℃ (3)某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下，将通入3L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200kPa)，各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。 ①若保持容器体积不变，时反应达到平衡，用的浓度变化表示时间内的反应速率 (用含的代数式表示) ②时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变，图中能正确表示压缩后分压变化趋势的曲线是 (用图中a、b、c、d表示)，理由是 ； ③在该温度下，反应的标准平衡常数 。(已知：分压=总压×该组分物质的量分数，对于反应，，其中，、、、为各组分的平衡分压)。 方法Ⅱ：氨电解法制氢气 利用电解原理，将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。 (4)电解过程中的移动方向为 (填“从左往右”或“从右往左”)； (5)阳极的电极反应式为 。 1．（2025·湖南邵阳·二模）氢能是能源体系的组成部分，强化制氢、储氢等各个环节的技术研发具有积极的现实意义。 Ⅰ．光解水制氢 (1)我国科学家以富勒烯和碳氮材料为催化剂，构建了具有“三明治”结构的光解水制氢的方法，如下图所示。其制氢主要步骤有三步(图1、图2、图3)；图1为光照时富勒烯层失去电子进入碳氮材料层并产生空穴(具有强氧化性)。图2空穴参与的电极反应式为 。 Ⅱ．催化重整法制氢 (2)反应1：   反应2：   反应3：的正反应活化能为 则反应3的逆反应活化能为 (用含的式子表示)。 (3)在某催化剂作用下，反应3可以通过反应1和反应2来实现，保持温度不变，向恒容密闭容器中充入和，经5分钟达到平衡，测得的物质的量为，起始及平衡时容器的总压强分别为、。则反应3的压强平衡常数 (分压=总压强×物质的量分数，结果保留两位有效数字)。 (4)以催化剂进行甲醇重整制氢时，固定其他条件不变，改变水、甲醇的物质的量之比，甲醇平衡转化率及CO选择性的影响如图所示，当水、甲醇的物质的量之比大于0.8时，CO选择性下降的原因是 。 Ⅲ．储氢、用氢 (5)如图是金属氢化物储氢材料，其晶胞如图所示，其化学式为 。 (6)氢能的高效利用途径之一是在燃料电池中转化为电能。某熔融碳酸盐燃料电池工作原理如图所示。 ①正极上的电极反应式为 。 ②该电池以恒定电流工作24分钟，消耗。该电池将化学能转化为电能的转化率为 。[已知：该条件下的摩尔体积为；电荷量电流×时间(s)；；。] 2．（2025·湖南株洲·一模）氢能是一种理想的绿色能源。有科学家预言，氢能有可能成为人类未来的主要能源。我国科学家研制了下列三种制氢方法。 Ⅰ．甲苯催化重整制氢。主要反应有： a．甲苯水蒸气重整：①   b．甲苯二氧化碳重整：②   c．水汽变换反应：③   d．甲烷化反应：④   ⑤   (1)甲苯催化重整最适宜的条件是：___________(填标号)。 A．高温高压 B．高温低压 C．低温低压 D．低温高压 (2)反应：   。 (3)一定压强下，反应釜出口含量随温度、进料比变化如图： 解释含量随进料比的变化及原因： 。 (4)进料比为、时，出口中的物质的量分数随温度升高的变化如图，结合反应体系说明原因： 。 Ⅱ．二氧化铈制氢法 二氧化铈为立方晶胞结构，其独特的电子结构使得它更易在和之间进行可逆电荷转移，从而实现两步法制氢，当晶胞中部分被还原为时会产生氧空位。 (5)二氧化铈晶胞中的配位数为： 。 (6)当晶体中和个数比为2：5时，氧空位比为 [] Ⅲ．酸性葡萄糖溶液电催化制氢的原理如图： (7)写出阳极的电极反应式： 。 3．（2025·湖南·三模）近年来，新兴科技产业对钒产品纯度要求越来越高，是由工业级制取高纯的重要中间体。回答下列问题： (1)工业上制备有以下两种方法，反应的热化学方程式和平衡常数如下： 方法i．氯化法：     方法ii．配碳氯化法：     反应的 (填含、的式子)；方法i在才能获得较高的反应速率，而方法ii在即可得到相同的反应速率，则活化能(方法i) (填“>”“<”或“=”)(方法ii)。 (2)在一定温度下向某恒容密闭容器中加入、，进行反应，起始时压强为，后达到平衡，测得的转化率为。则内，的反应速率 (用含的式子表示) ，的平衡产率为 ， (填含的计算式，用气体平衡分压代替平衡物质的量浓度进行计算)。 (3)在一定条件下，向恒容密闭容器中分别加入、和，仅发生方法ii的反应，反应进行时测得的转化率随温度和压强的变化如图所示。 ① (填“<”“>”或“=”) ；、、三点对应的平衡常数、，的大小关系为 。 ②的氯化在实际生产中控制反应温度为并向恒压体系中充入，试分析原因： 。 4．（2025·湖南·三模）天然气是重要的化工原料，可以制备乙烯、乙炔、乙二醇等多种化工产品。按要求回答下列问题： I．    ①     ②   ③ (1)反应③在 (填“低温”“高温”或“任意温度”)下自发进行，且 (用含的代数式表示)。 (2)反应②的速率方程为，(为正、逆反应速率常数)。其他条件相同，达到平衡时，达到平衡时。由此推知，(填“>”“<”或“=”)。 (3)某温度下，一定容积的密闭容器中，通入一定量的甲烷。若只发生反应①和②，当容器中密度不改变， (填“能”或“不能”)说明达到平衡。若初始容器的总压强为p，平衡后总压强为1.25p，且氢气的分压为0.42p，则甲烷的转化率为 。 II．通过光电化学转化(Photoelectrochemical)可制乙二醇，在某催化剂作用下该反应的机理如图所示。图中表示催化剂被光激发出电子之后产生的空穴。 (4)若加入重水，则产物中含有核素D的产物有 。 III．甲烷可以制备尿素。 (5)①尿素与正烷烃形成超分子包合物．尿素中各种元素的电负性由大到小的顺序为 。 ②尿素分子通过氢键有序地组合成具有蜂窝状六角形通道结构的接受体，如图(a)所示。正烷烃分子作为底物填入通道之中，形成超分子包合物。图(b)为垂直于通道截面的结构。请从作用力的角度说明该超分子包合物能稳定存在的原因： 。 5．（2025·湖南邵阳·三模）研究含碳物质的反应对生产、生活、科研等方面具有重要的意义。回答下列问题： (1)乙醇与水催化制氢同时发生以下两个反应， 反应I：   反应Ⅱ：   ①反应I在 (填“高温”或“低温”或“任意温度”)能自发进行； ②已知：一氧化碳、氢气的燃烧热分别为、，液态水变成水蒸气吸收的热量为。则 。 (2)若恒温恒容条件下发生(1)中两个反应，下列说法能作为反应体系达到平衡状态的判据的是 (填字母序号)。 a．体系总压强不再变化 b．混合气体的密度不再改变 c．单位时间内消耗，同时生成 d．混合气体的平均相对分子质量不再改变 (3)恒容条件下，将和投入密闭容器中发生(1)中两个反应，平衡时的选择性、的选择性、乙醇的平衡转化率随温度的变化曲线如图所示。 [已知：] ①表示平衡时CO的选择性的曲线是 (填“”或“”或“”)； ②时，反应I的平衡常数 (列出计算式即可，用物质的量分数代替平衡浓度计算，物质的物质的量分数：)。 (4)近年研究发现，电催化和含氮物质(等)在常温常压下合成尿素，有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。向一定浓度的溶液中通至饱和，在电极上反应生成，电解原理如图所示。 ①写出a电极上发生的电极反应式 ； ②若电路中通过的电子数为，则电解过程中生成的质量是 。 6．（2025·湖南·三模）采用热分解法去除沼气中的过程中涉及的主要反应如下： 反应Ⅰ：　； 反应Ⅱ：　。 回答下列问题： (1)反应的△H= 。 (2)已知反应Ⅰ的，该反应能自发进行的温度是_____(填标号)。 A．600℃ B．700℃ C．800℃ D．900℃ (3)保持100kPa不变，将与按体积比2∶1投入密闭容器中，并通入一定量的稀释，在不同温度下反应达到平衡时，所得、与的体积分数如图所示。 ①X所在曲线代表的是 (填化学式)的体积分数。 ②Y所在曲线随温度的升高先增大后减小的原因是 。 ③往容器中充入的目的是 。 ④1050℃时，下列能说明容器中反应达到平衡状态的有 (填标号)。 A．容器的体积保持不变 B．容器内气体密度保持不变 C． D．含碳物质的总的体积分数保持不变 ⑤1000℃达到平衡时，的体积分数为0.25%，则该温度下达到平衡后的去除率为 (保留三位有效数字，下同)，反应Ⅰ压强平衡常数 (用平衡分压代替平衡浓度计算，平衡分压=总压×体积分数)。 7．（2025·湖南岳阳·二模）研究含碳和含氮物质的反应对生产、生活、科研等方面具有重要的意义。回答下列问题： (1)消除汽车尾气中的NO、，有利于减少PM2.5的排放。已知如下信息： ⅰ．   ⅱ．   ⅲ．   则与反应生成和的热化学方程式为 。 (2)在一定温度下，向2L刚性容器中充入和只发生反应ⅲ ①下列描述可表示该反应达到平衡状态的有 (填序号) a．容器内颜色深浅不再改变       b．混合气体密度保持不变 c．          d．单位时间内生成和生成的物质的量之比为 ②该反应的反应速率；分别为正、逆反应速率常数，已知平衡时的转化率为，则为 (计算时不考虑其他反应)。 (3)在一定温度下，向起始压强为100kPa的1L恒容密闭容器中通入和的混合气体发生反应ⅱ和ⅲ，4min时反应达到平衡，测得体系总压强为90kPa，且(为气体分压，单位为kPa)，达到平衡时的平均反应速率为 ，反应ⅲ的压强平衡常数 。 (4)在两个初始体积相同且容积可变的容器内分别充入和，在总压为条件下仅发生反应ⅲ。待两容器均达到平衡时，测得转化率随温度的变化如图所示。试解释m点的容器容积大于n点的原因 。 (5)近年研究发现，电催化和含氮物质(等)在常温常压下合成尿素，有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。向一定浓度的溶液通至饱和，在电极上反应生成，电解原理如图所示。电解过程中，在a电极上的反应式为 。 8．（2025·湖南·模拟预测）利用催化还原不仅能减少碳排放，还可以获得化工原料甲醇。研究表明，在某催化剂存在下，和可发生两个平行反应，分别生成和CO。反应的热化学方程式如下： Ⅰ．   Ⅱ．   (1)已知CO和的标准燃烧热分别为和，计算的为 ；CO和是等电子体且相对分子质量相等，但沸点不同，其中沸点较高的是 (填化学式)。 (2)和初始投料比为，以固定流速通过不同催化剂(cat.1和cat.2)，不同温度(523K、543K、563K、583K)下，的转化率和甲醇的选择性如图所示。已知在四种温度下，两种催化剂均处于活性较高状态，且563K下，用cat.2进行的催化反应已达到平衡。 ①结合图像分析，下列说法错误的是 (填标号)。 A．四种温度下，cat.1参与的反应均未达到平衡状态 B．从甲醇产率的角度思考，最佳条件为cat.1、583K C．用cat.2进行催化时，从563K升温至583K时甲醇选择性降低是反应Ⅰ平衡逆向移动的结果 D．由图可知，选择不同的催化剂可以改变反应的平衡产率 ②583K下，用cat.2催化时，的转化率为 。 (3)一定温度下，在初始体积2L的恒压密闭容器中充入2mol和4mol发生上述反应，经过10min达到平衡，此时和CO均为0.5mol，则的平均反应速率为 ；用分压表示的反应Ⅱ的平衡常数 。 (4)可以被NaOH溶液捕获来减少碳排放，若所得溶液中，写出对应反应的离子方程式： ，此时溶液 (已知：室温下，的、)。 9．（2025·湖南·二模）氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。下列反应是目前大规模制取氢气的方法。 (1)标准摩尔生成焓是指在标准大气压下，由最稳定的单质生成1mol该物质的反应焓变。已知、、的标准摩尔生成焓分别是、、，则上述反应的焓变 。 (2)某化工厂在实验室模拟该反应过程，在容积不变的密闭容器中将2.0molCO和混合加热到发生上述反应。 ①下列条件能说明反应已经达到平衡状态的是 (填字母)。 A．体系的总压强不再改变        B．CO和的浓度之比不再变化 C．    D．和的浓度之比不再变化 ②上述反应达到平衡时CO的转化率为，该温度下的平衡常数为 。若此时再向容器中充入和，平衡将 (填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)，判断的理由是 。 ③在生产中，欲提高反应的速率，同时提高CO的转化率，下列措施可行的是 (填字母)。 A．升高温度    B．及时分离出    C．增加水蒸气的投入量 D．增大体系压强    E．增大CO的投入量 (3)实验发现其他条件不变，在相同时间内，向上述体系中投入一定量的CaO可以增大的体积分数，对比实验的结果如图1所示。 请解释图中体积分数变化的原因： 。 (4)以氢氧燃料电池为电源，以丙烯腈为原料电解制备己二腈的装置简图如图2所示。图中交换膜2为阳离子交换膜，通入丙烯腈电极的电极反应为 ，应从 (填“电极a”或“电极b”)通入。 10．（2025·湖南·二模）工业上以和为原料合成尿素，主要发生反应I：。 回答下列问题： (1)燃烧热是指在101kPa下，1mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量。、燃烧热测定中氮元素变为 (填化学式)。 (2)焓变的计算方法有很多，仅从以下单项数据不能计算出反应I的的是_______(填标号)。 A．各化学键的键能 B．各物质的燃烧热 C．正逆反应的活化能 D．各物质的相对能量 (3)一定条件下，的平衡转化率与温度，初始氨碳比[]，初始水碳比[]的关系如图1和图2所示。 ① (填“<”或“>”，下同)， 。 ②已知反应的焓变会随温度的变化而变化，根据图1中平衡转化率随温度变化关系，请从焓变与平衡的角度，简述平衡转化率随温度变化原因： 。 ③改变初始水碳比对合成尿素反应有利有弊，从化学平衡角度解释增大初始水碳比不利于合成尿素的原因： 。 (4)①，向2L恒容容器中加入和发生反应I，平衡时，转化率为；相同温度，在体积为的恒容容器中发生该反应(起始投料与上述容器相同)，平衡时转化率为，则 L。 ②恒温恒容下，以投料发生反应I，从反应开始至反应恰好达到平衡时，体系中混合气体的平均摩尔质量随时间变化趋势为 (填标号)。 A．逐渐变大　　　B．逐渐变小　　　C．保持不变　　　D．无法判断 (5)利用电解装置可以将汽车尾气中的NO转化为尿素[]，工作原理如图。 阴极的电极反应式为 。 11．（2025·湖南·一模）挥发性有机化合物的减排与控制已成为我国当前阶段大气污染治理的重点工作之一，通过催化氧化法去除其中乙酸乙酯的过程如下： I．CH3COOCH2CH3(g)+5O2(g)4CO2(g)+4H2O(g)∆H1<0(主反应) II．CH3COOCH2CH3(g)+H2O(g)CH3COOH(g)+CH3CH2OH(g)∆H2>0 III．CH3COOH(g)+2O2(g)2CO2(g)+2H2O(g)∆H3<0 IV．CH3CH2OH(g)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(g)∆H4<0 (1)反应CH3COOCH2CH3(g)+H2O(g)CH3COOH(g)+CH3CH2OH(g)∆H2= (用含∆H1、∆H3和∆H4的代数式表示)。 (2)在绝热恒容的条件下，将1mol乙酸乙酯和2mol水蒸气通入刚性容器中，只发生反应Ⅱ．下列叙述能证明此反应达到平衡状态的是 (填字母)。 a．混合气体的平均相对分子质量保持不变 b．混合气体的密度保持不变 c．乙酸乙酯与水蒸气的物质的量之比保持不变 d．反应的温度保持不变 (3)将反应Ⅱ生成的气体以一定流速通过含Cu＋修饰的吸附剂，分离其中的CH3COOH(g)和CH3CH2OH(g)，Cu＋能与π键电子形成作用力较强的配位键。测得两种气体的出口浓度(c)与进口浓度(c0)之比随时间变化关系如图1所示。20～40min，CH3CH2OH(g)浓度比增大而CH3COOH(g)浓度比几乎为0的原因是 。 (4)压强一定时，将n(乙酸乙酯)：n(氧气)：n(水)=1：5：1的混合气体通入装有催化剂的密闭容器中，发生反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ．不同温度下，平衡时各含碳物质(CH3COOCH2CH3、CH3COOH、CH3CH2OH和CO2)的百分含量S随温度变化如图所示，曲线c代表S(CH3COOH)随温度的变化。 已知：。 ①代表S(CH3COOCH2CH3)随温度变化的曲线是 (填“a”“b”或“d”)，S(CH3COOCH2CH3)在温度T2至T3间变化的原因是 。 ②温度为T2时，二氧化碳的体积分数是 (保留一位小数)。 ③若n(CH3COOCH2CH3)：n(O2)：n(H2O)=1：10：1，则将 (填“增大”“减小”或“不变”)。 12．（2025·湖南娄底·一模）回收和利用是实现“碳中和”的重要途径。 I．合成燃料二甲醚。 已知：① ② ③，该反应历程如图1所示。 (1)反应③中，决速步骤的能垒为 。 (2) 。 Ⅱ．甲烷和二氧化碳重整制备合成气。有关反应如下。 主反应： 副反应： 在恒容密闭容器中，通过改变使进料比分别为1.0、2.0、3.0。反应达到平衡状态时，不同温度下质量分数、变化如图2、图3所示。 (3)下列有关图2的叙述正确的是_________（填标号）。 A．曲线甲代表投料比为3.0 B．正反应速率： C．主反应平衡常数： D．主反应 (4)图3中，随着进料比增加的值 （填“增大”“减小”或“不变”），其原因是 。 (5)在时，按投料比1.0充入刚性密闭容器中，达到平衡时甲烷的转化率为的转化率为，则副反应的压强平衡常数 （结果保留两位小数，下同）。平衡时的分压为 。 Ⅲ．据报道，火星大气中占。科学家设想利用火星大气中设计电池提供能量。 (6)电池反应为。负极材料是 ；正极反应式为 。 13．（2025·湖南常德·一模）含氯有机物在自然环境中具有长期残留性和高毒性。 Ⅰ．“催化还原脱氯法”作为一种安全有效的环境修复方法，主要分为“直接脱氯”和“间接脱氯”两大类。 (1)间接脱氯“光催化加氢脱氯”为典型的间接脱氯法，可在温和条件下有效降解含氯有机物，而不产生氯化副产物。“光催化加氢脱氯”的第一步为水的活化：，如图为不同催化剂条件下水分子解离成的反应机理。 ①下列说法正确的是 。 A．水的活化分两步完成 B．使用催化剂，活化放出的热量比使用催化剂多 C．吸附在催化剂表面的会自发地解离成 ②已知键的键能为，解离一个水分子[]理论上需消耗 J能量。(保留两位有效数字) (2)直接脱氯还原铁脱氯机理：(R-为烃基)，随着反应进行，铁表面附着一层红褐色固体，使脱氯效率下降，生成红褐色固体的原因是 。 Ⅱ．某科研团队以三氯乙烯(TCE)为核心物质进行脱氯机理研究。 (3)利用TCE测试催化剂的活性  以TCE测试、和三种不同催化剂的“加氢脱氯活性”(如图所示)。已知。t表示光照时间，、c分别为光照t秒前、后TCE的浓度，k为常数。根据图中数据，催化效果最好的催化剂是 ；其中 (已知：，结果保留两位有效数字) (4)利用生物电化学系统降解TCE降解装置如图所示。电极A为 (填“阴极”或“阳极”)；TCE生成顺式DCE(顺-二氯乙烯)的电极方程式为 。 14．（2025·湖南·一模）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)。 15．（2025·湖南岳阳·一模）“碳达峰·碳中和”是我国社会发展的重大战略。在催化剂作用下，可被还原为等化学品，主要反应如下： 反应1： 反应2： (1)反应的 。 (2)恒温恒容条件下，若起始按投料，只发生反应1，能作为反应达到平衡的标志是___________(填序号)。 A．浓度不再发生变化 B．百分含量不再发生变化 C．气体平均相对分子质量不再发生变化 D． (3)将和充入密闭容器发生反应1和反应2，并达到平衡状态。相同温度下，在不同压强下测得的平衡转化率、的选择性和的选择性随压强变化曲线如图甲所示。图中表示选择性的曲线是 (填“m”、“n”或“p”)，A点时的转化率为 ，反应2的压强平衡常数 (结果保留2位有效数字)。 (4)近年来新兴的生物电催化技术运用微生物电解池也可实现弱酸环境下甲醇化，工作原理如图乙所示。 已知：法拉第效率的定义(X代表)如： ①实验测得，阴极区溶液酸性提高，阴极上会产生气体a导致法拉第效率降低，气体a的分子式为 。 ②阴极生成甲醇的电极反应式为 。 试卷第56页，共56页 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题14 化学反应原理综合题 考点 三年考情（2023-2025） 命题趋势 考点01 能量主线型化学反应原理综合题 2025湖南卷、2024湖南卷、 化学反应原理综合题，通常以速率、平衡知识为中心，还常涉及化学反应与能量变化电解质溶液等内容。主要的命题方向有根据已知热化学方程式书写待求热化学方程式或直接计算其反应热，电极反应式的书写，化学反应速率的定量计算，外界条件对化学反应速率与平衡的影响，新情境下平衡状态的判定，平衡常数的表达式及平衡常数与转化率的计算，速率平衡图像与数据表格分析，电离平衡、水解平衡、溶解平衡的理解，Ka(Kb)及Ksp的理解与计算等。主要考查考生的信息处理能力、学科内综合分析能力、解决生产实际中的具体问题能力。 原理综合题特别注重对考生图表分析能力的考查。该类试题考查的是高中化学主干知识，试题难度一般较大，特别是原理综合题型将多个知识点组合在一起，客观上增加了思维容量。随着新高考卷的实行，一些知识点如离子反应与平衡等可以更多地设置在选择题中，所以今后的化学反应原理综合题主要知识点还是会以化学反应的热效应、化学反应速率和化学平衡为主，因此考生一定要重视对这方面知识的复习。 考点02 平衡主线型化学反应原理综合题 2023湖南卷、2022湖南卷、2021湖南卷、 考点01 能量主线型化学反应原理综合题 1．（2025·湖南卷）在温和条件下，将转化为烃类具有重要意义。采用电化学-化学串联催化策略可将高选择性合成，该流程示意图如下： 回答下列问题： (1)电解池中电极M与电源的 极相连。 (2)放电生成的电极反应式为 。 (3)在反应器中，发生如下反应： 反应i： 反应ii： 计算反应的 ，该反应 (填标号)。 A．高温自发    B．低温自发    C．高温低温均自发    D．高温低温均不自发 (4)一定温度下，和(体积比为)按一定流速进入装有催化剂的恒容反应器(入口压强为)发生反应i和ii．有存在时，反应ii的反应进程如图1所示。随着x的增加，的转化率和产物的选择性(选择性)如图2所示。 根据图1，写出生成的决速步反应式 ；的选择性大于的原因是 。 ②结合图2，当时，混合气体以较低的流速经过恒容反应器时，反应近似达到平衡，随着x的增大，的转化率减小的原因是 ；当时，该温度下反应ii的 (保留两位小数)。 【答案】(1)正 (2) (3) ﹣126 B (4) 由生成时，活化能较大，反应速率慢 随着x的增大，CO的分压增大，对于反应i和反应ii相当于减压，反应i和反应ii平衡均逆向移动，所以的转化率减小 0.16 【详解】（1）由图可知，N电极上CO转化为C2H4，C元素化合价下降，发生还原反应，N为阴极，则M为阳极，与电源正极相连； （2）CO发生得电子的还原反应转化为C2H4，电解液是碱性环境，电极反应为：； （3）根据盖斯定律，反应ii－反应i即可得到目标反应，则，该反应是熵减的放热反应，则依据反应能自发进行，则低温下自发进行，选B； （4）总反应的反应速率由慢反应决定，故决速步是反应最慢的步骤，由图可知，TSⅡ的垒能最大，该步骤是决速步骤，反应式为；由图可知，由生成时，活化能较大，反应速率慢，所以的选择性大于； 当x≥2时，由题意可知，该过程近似认为是平衡状态，则增大CO的分压，相当于减压，反应i和反应ii平衡均逆向移动，所以的转化率减小； 当x=2时，的转化率为90%，的选择性为80%，设初始投料：CO：2mol、C2H4：2mol、H2：1mol，则、、、，气体总物质的量为(2+0.72+0.18+0.2+0.28)mol=3.38mol，此时压强为，、、，反应ii的Kp=。 2．（2024·湖南卷）丙烯腈()是一种重要的化工原料。工业上以为载气，用作催化剂生产的流程如下： 已知：①进料混合气进入两釜的流量恒定，两釜中反应温度恒定： ②反应釜Ⅰ中发生的反应： ⅰ：   ③反应釜Ⅱ中发生的反应： ⅱ：   ⅲ：   ④在此生产条件下，酯类物质可能发生水解。 回答下列问题： (1)总反应 (用含、、和的代数式表示)； (2)进料混合气中，出料中四种物质(、、、)的流量，(单位时间内出料口流出的物质的量)随时间变化关系如图： ①表示的曲线是 (填“a”“b”或“c”)； ②反应釜Ⅰ中加入的作用是 。 ③出料中没有检测到的原因是 。 ④反应后，a、b、c曲线对应物质的流量逐渐降低的原因是 。 (3)催化剂再生时会释放，可用氨水吸收获得。现将一定量的固体(含水)置于密闭真空容器中，充入和，其中的分压为，在℃下进行干燥。为保证不分解，的分压应不低于 (已知  分解的平衡常数)； (4)以为原料，稀硫酸为电解液，Sn作阴极，用电解的方法可制得，其阴极反应式 。 【答案】(1)ΔH1+ΔH2+ΔH3 (2) c 抑制酯的水解从而提高产率 反应iii的速率远大于反应ii 反应时间过长，催化剂中毒活性降低，反应速率降低，故产物减少 (3)40 (4)Sn+4CH2=CHCN+4e-+4H+=Sn(CH2CH2CN)4 【分析】工业上以N2为载气，用TiO2作催化剂，由HOCH2CH2COOC2H5和C2H5OH为进料气体生产CH2=CHCN，在反应釜I中发生反应i：HOCH2CH2COOC2H5(g)→CH2=CHCOOC2H5(g)+H2O(g)，加入NH3后，在反应釜Ⅱ中发生反应ii：CH2=CHCOOC2H5(g)+NH3(g)→CH2=CHCONH2(g)+C2H5OH(g)，反应iii：CH2=CHCONH2(g)→CH2=CHCN(g)+H2O(g)，故产物的混合气体中有CH2=CHCN、未反应完的C2H5OH、CH2=CHCOOC2H5(g)和水； 【详解】（1）根据盖斯定律，总反应HOCH2CH2COOC2H5(g)+NH3(g)→CH2=CHCN(g)+C2H5OH(g)+2H2O(g)可以由反应i+反应ii+反应iii得到，故ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3； （2）①根据总反应HOCH2CH2COOC2H5(g)+NH3(g)→CH2=CHCN(g)+C2H5OH(g)+2H2O(g)，设进料混合气中n(HOCH2CH2COOC2H5)=1mol，n(C2H5OH)=2mol，出料气中CH2=CHCOOC2H5含量很少，则生成CH2=CHCN(g)、C2H5OH(g)物质的量约为1mol，生成H2O(g)的物质的量约为2mol，故出料气中C2H5OH(g)物质的量共约3mol，故出料气中CH2=CHCN、C2H5OH、H2O物质的量之比约为1:3:2，故曲线c表示CH2=CHCN的曲线； ②反应釜Ⅰ中发生反应i生成丙烯酸乙酯和水，若丙烯酸乙酯水解会生成乙醇，因此，加入C2H5OH可以抑制酯的水解从而提高产率； ③反应釜Ⅱ中发生的两个反应是竞争反应，其选择性由速率决定，出料中没有检测到CH2=CHCONH2的原因是：反应iii的速率远大于反应ii； ④反应11h后，a、b、c曲线对应物质的流量逐渐降低的原因是反应时间过长，催化剂中毒活性降低，反应速率降低，故产物减少； （3）0.72g水的物质的量为0.04mol，故p(H2O)=2.5×102kPa⋅mol−1×n(H2O)=10kPa，NH4HCO3分解的反应式为NH4HCO3=NH3↑+CO2↑+H2O↑，故NH4HCO3分解的平衡常数Kp=p(NH3)p(CO2)p(H2O)=4×104(kPa)3，解得p(NH3)=40kPa，故为保证NH4HCO3不分解，NH3的分压应不低于40kPa； （4）Sn(CH2CH2CN)4是有机化合物，与水不溶，水中不电离，以CH2=CHCN为原料在Sn做的阴极得电子制得Sn(CH2CH2CN)4，故阴极的电极反应式为Sn+4CH2=CHCN+4e-+4H+=Sn(CH2CH2CN)4。 考点02 平衡主线型化学反应原理综合题 3．（2023·湖南卷）聚苯乙烯是一类重要的高分子材料，可通过苯乙烯聚合制得。 Ⅰ．苯乙烯的制备 (1)已知下列反应的热化学方程式： ①C6H5C2H5(g)＋O2(g)＝8CO2(g)＋5H2O(g) ΔH1＝－4386.9 kJ/mol ②C6H5CH＝CH2(g)＋10O2(g)＝8CO2(g)＋4H2O(g) ΔH2＝－4263.4 kJ/mol ③H2(g)＋O2(g)＝H2O(g) ΔH3＝－241.8 kJ/mol 计算反应④C6H5C2H5(g) ⥫⥬ C6H5CH＝CH2(g)＋H2(g)的ΔH4＝_______ kJ/mol； (2)在某温度、100 kPa下，向反应器中充入1 mol气态乙苯发生反应④，其平衡转化率为50%，欲将平衡转化率提高至75%，需要向反应器中充入_______mol水蒸气作为稀释气（计算时忽略副反应）； (3)在913 K、100 kPa下，以水蒸气作稀释气。Fe2O3作催化剂，乙苯除脱氢生成苯乙烯外，还会发生如下两个副反应： ⑤C6H5C2H5(g) ⥫⥬ C6H6(g)＋CH2＝CH2(g) ⑥C6H5C2H5(g)＋H2(g) ⥫⥬ C6H5CH3(g)＋CH4(g) 以上反应体系中，芳香烃产物苯乙烯、苯和甲苯的选择性S（S＝×100%）)随乙苯转化率的变化曲线如图所示，其中曲线b代表的产物是_______，理由是_______________________； (4)关于本反应体系中催化剂Fe2O3的描述错误的是_______； A．X射线衍射技术可测定Fe2O3晶体结构 B．Fe2O3可改变乙苯平衡转化率 C．Fe2O3降低了乙苯脱氢反应的活化能 D．改变Fe2O3颗粒大小不影响反应速率 Ⅱ．苯乙烯的聚合苯乙烯聚合有多种方法，其中一种方法的关键步骤是某Cu(I)的配合物促进C6H5CH2X（引发剂，X表示卤素）生成自由基，实现苯乙烯可控聚合。 (5)引发剂C6H5CH2Cl、C6H5CH2Br、C6H5CH2I中活性最高的是____________； (6)室温下，①Cu＋在配体L的水溶液中形成[Cu(L)2]＋，其反应平衡常数为K；②CuBr在水中的溶度积常数为Ksp。由此可知，CuBr在配体L的水溶液中溶解反应的平衡常数为__________（所有方程式中计量系数关系均为最简整数比）。 【答案】（1）+118 （2）5 （3） ①. 甲苯 ②. 因为反应⑤产物与反应④关系不大,故其选择性随乙苯转化率 变化不大，而由于反应④产生的H2可促进反应⑥的正向进，因此当乙苯转化为苯乙烯的选择性稍降低时，乙苯转化为甲苯的选择性增大。 （4）BD （5） C6H5CH2I （6）K∙Ksp 【解析】（1）根据盖斯定律，将①-②-③可得C6H5C2H5(g)⇌C6H5CH=CH2(g)+H2(g) ∆H4=-4386.9kJ/mol-(-4263.1kJ/mol)-(-241.8kJ/mol)=+118kJ/mol；答案为：+118； （2）设充入H2O(g)物质量为xmol；在某温度、100kPa下，向反应器中充入1mol气态乙苯发生反应④。乙苯的平衡转化率为50%，可列三段式，此时平衡时混合气体总物质的量为1.5mol，此时容器的体积为V；当乙苯的平衡转化率为75%，可列三段式，此时乙苯、苯乙烯、H2物质的量之和为1.75mol，混合气的总物质的量为(1.75+x)mol，在恒温、恒压时，体积之比等于物质的量之比，此时容器的体积为；两次平衡温度相同，则平衡常数相等，则=，解得x=5；答案为：5； （3）曲线c代表的产物为苯，曲线a为苯乙烯，曲线b为甲苯。 因为反应⑤产物与反应④关系不大，故其选择性随乙苯转化率变化不大，而由于反应④产生的H2可促进反应⑥的正向进行，因此当乙苯转化为苯乙烯的选择性稍降低时，乙苯转化为 甲苯的选择性增大。 （4）A．测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪，即用X射线衍射技术可测定Fe2O3晶体结构，A项正确； B．催化剂不能使平衡发生移动，不能改变乙苯的平衡转化率，B项错误； C．催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，故Fe2O3可降低乙苯脱氢反应的活化能，C项正确； D．催化剂颗粒大小会影响接触面积，会影响反应速率，D项错误； 答案选BD。 （5）原子半径I＞Br＞Cl，则键长C—I键＞C—Br键＞C—Cl键，故键能C—Cl键＞C—Br键＞C—I键，则C—I键更易断裂，因此，C6H5CH2I更易生成自由基，即活性最高的是C6H5CH2I；答案为：C6H5CH2I； （6）Cu+在配体L的水溶液中形成[Cu(L)2]+，则Cu++2L⇌[Cu(L)2]+的平衡常数K=；CuBr在水中的溶度积常数Ksp=c(Cu+)∙c(Br-)；CuBr在配体L的水溶液中溶解反应为CuBr+2L⇌[Cu(L)2]++Br-，该反应的平衡常数为==K∙Ksp；答案为：K∙Ksp。 4．（2022·湖南卷）2021年我国制氢量位居世界第一，煤的气化是一种重要的制氢途径。回答下列问题： (1)在一定温度下，向体积固定的密闭容器中加入足量的和，起始压强为时，发生下列反应生成水煤气： Ⅰ. Ⅱ. ①下列说法正确的是 ； A．平衡时向容器中充入惰性气体，反应Ⅰ的平衡逆向移动 B．混合气体的密度保持不变时，说明反应体系已达到平衡 C．平衡时的体积分数可能大于 D．将炭块粉碎，可加快反应速率 ②反应平衡时，的转化率为，CO的物质的量为。此时，整个体系 (填“吸收”或“放出”)热量 kJ，反应Ⅰ的平衡常数 (以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。 (2)一种脱除和利用水煤气中方法的示意图如下： ①某温度下，吸收塔中溶液吸收一定量的后，，则该溶液的 (该温度下的)； ②再生塔中产生的离子方程式为 ； ③利用电化学原理，将电催化还原为，阴极反应式为 。 【答案】(1) BD 吸收 31.2 (2) 10 2CO2↑++H2O 2CO2+12e-+12H+=C2H4+4H2O、AgCl+e-=Ag+Cl- 【详解】（1）①A．在恒温恒容条件下，平衡时向容器中充入惰性气体不能改变反应混合物的浓度，因此反应Ⅰ的平衡不移动，A说法不正确； B．在反应中有固体C转化为气体，气体的质量增加，而容器的体积不变，因此气体的密度在反应过程中不断增大，当混合气体的密度保持不变时，说明反应体系已达到平衡，B说法正确； C．若C(s)和H2O(g)完全反应全部转化为CO2(g)和H2(g)，由C(s)+ 2H2O(g) = CO2(g)+ 2H2(g)可知，H2的体积分数的极值为，由于可逆反应只有一定的限度，反应物不可能全部转化为生成物，因此，平衡时H2的体积分数不可能大于，C说法不正确； D．将炭块粉碎可以增大其与H2O(g)的接触面积，因此可加快反应速率，D说法正确； 综上所述，相关说法正确的是BD。 ②反应平衡时，H2O(g)的转化率为50%，则水的变化量为0.5mol，水的平衡量也是0.5mol，由于CO的物质的量为0.1mol，则根据O原子守恒可知CO2的物质的量为0.2mol，生成0.2mol CO2时消耗了0.2mol CO，故在反应Ⅰ实际生成了0.3molCO。根据相关反应的热化学方程式可知，生成0.3mol CO要吸收热量39.42kJ ，生成0.2mol CO2要放出热量8.22kJ此时，因此整个体系吸收热量39.42kJ-8.22kJ=31.2kJ；由H原子守恒可知，平衡时H2的物质的量为0.5mol，CO的物质的量为0.1mol，CO2的物质的量为0.2mol，水的物质的量为0.5mol，则平衡时气体的总物质的量为0.5mol+0.1mol+0.2mol+0.5mol=1.3mol，在同温同体积条件下，气体的总压之比等于气体的总物质的量之比，则平衡体系的总压为0.2MPa1.3=0.26MPa，反应I（C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)）的平衡常数Kp= 。 （2）①某温度下,吸收塔中K2CO3溶液吸收一定量的CO2后，c():c()=1:2，由可知，=，则该溶液的pH=10； ②再生塔中KHCO3受热分解生成K2CO3、H2O和CO2，该反应的离子方程式为2CO2↑++H2O； ③利用电化学原理，将CO2电催化还原为C2H4，阴极上发生还原反应，阳极上水放电生成氧气和H+，H+通过质子交换膜迁移到阴极区参与反应生成乙烯，铂电极和Ag/AgCl电极均为阴极，在电解过程中AgCl可以转化为Ag，则阴极的电极反应式为2CO2+12e-+12H+=C2H4+4H2O、AgCl+e-=Ag+Cl-。 5．（2021·湖南卷）氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过下面两种方法由氨气得到氢气。 方法I：氨热分解法制氢气 相关化学键的键能数据 化学键 键能 946 436.0 390.8 一定温度下，利用催化剂将分解为和。回答下列问题： (1)反应 ； (2)已知该反应的，在下列哪些温度下反应能自发进行？ (填标号) A．25℃    B．125℃    C．225℃    D．325℃ (3)某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下，将通入3L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200kPa)，各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。 ①若保持容器体积不变，时反应达到平衡，用的浓度变化表示时间内的反应速率 (用含的代数式表示) ②时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变，图中能正确表示压缩后分压变化趋势的曲线是 (用图中a、b、c、d表示)，理由是 ； ③在该温度下，反应的标准平衡常数 。(已知：分压=总压×该组分物质的量分数，对于反应，，其中，、、、为各组分的平衡分压)。 方法Ⅱ：氨电解法制氢气 利用电解原理，将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。 (4)电解过程中的移动方向为 (填“从左往右”或“从右往左”)； (5)阳极的电极反应式为 。 【答案】 +90.8 CD b 开始体积减半，N2分压变为原来的2倍，随后由于加压平衡逆向移动，N2分压比原来2倍要小 0.48 从右往左 2NH3-6e-+6OH-= N2+6H2O 【详解】(1) 根据反应热=反应物的总键能-生成物的总键能，2NH3(g)N2(g)+3H2(g)，=390.8kJmol-1-(946 kJmol-1+436.0kJmol-1)= +90.8kJmol-1，故答案为：+90.8； (2)若反应自发进行，则需△H-T△S<0，T>==456.5K，即温度应高于(456.5-273)℃=183.5℃，CD符合，故答案为：CD； (3)①设t1时达到平衡，转化的NH3的物质的量为2x，列出三段式： 根据同温同压下，混合气体的物质的量等于体积之比，=，解得x=0.02mol，(H2)==molL-1min-1，故答案为：； ②t2时将容器体积压缩到原来的一半，开始N2分压变为原来的2倍，随后由于加压平衡逆向移动，N2分压比原来2倍要小，故b曲线符合，故答案为：b；开始体积减半，N2分压变为原来的2倍，随后由于加压平衡逆向移动，N2分压比原来2倍要小； ③由图可知，平衡时，NH3、N2、H2的分压分别为120 kPa、40 kPa、120 kPa，反应的标准平衡常数==0.48，故答案为：0.48； (4)由图可知，通NH3的一极氮元素化合价升高，发生氧化反应，为电解池的阳极，则另一电极为阴极，电解过程中OH-移向阳极，则从右往左移动，故答案为：从右往左； (5)阳极NH3失电子发生氧化反应生成N2，结合碱性条件，电极反应式为：2NH3-6e-+6OH-= N2+6H2O，故答案为：2NH3-6e-+6OH-= N2+6H2O。 1．（2025·湖南邵阳·二模）氢能是能源体系的组成部分，强化制氢、储氢等各个环节的技术研发具有积极的现实意义。 Ⅰ．光解水制氢 (1)我国科学家以富勒烯和碳氮材料为催化剂，构建了具有“三明治”结构的光解水制氢的方法，如下图所示。其制氢主要步骤有三步(图1、图2、图3)；图1为光照时富勒烯层失去电子进入碳氮材料层并产生空穴(具有强氧化性)。图2空穴参与的电极反应式为 。 Ⅱ．催化重整法制氢 (2)反应1：   反应2：   反应3：的正反应活化能为 则反应3的逆反应活化能为 (用含的式子表示)。 (3)在某催化剂作用下，反应3可以通过反应1和反应2来实现，保持温度不变，向恒容密闭容器中充入和，经5分钟达到平衡，测得的物质的量为，起始及平衡时容器的总压强分别为、。则反应3的压强平衡常数 (分压=总压强×物质的量分数，结果保留两位有效数字)。 (4)以催化剂进行甲醇重整制氢时，固定其他条件不变，改变水、甲醇的物质的量之比，甲醇平衡转化率及CO选择性的影响如图所示，当水、甲醇的物质的量之比大于0.8时，CO选择性下降的原因是 。 Ⅲ．储氢、用氢 (5)如图是金属氢化物储氢材料，其晶胞如图所示，其化学式为 。 (6)氢能的高效利用途径之一是在燃料电池中转化为电能。某熔融碳酸盐燃料电池工作原理如图所示。 ①正极上的电极反应式为 。 ②该电池以恒定电流工作24分钟，消耗。该电池将化学能转化为电能的转化率为 。[已知：该条件下的摩尔体积为；电荷量电流×时间(s)；；。] 【答案】(1) (2) (3) (4)增加水蒸气的用量，有利于反应2正向进行，反应3中更多的转化为，都使CO选择性下降(答案合理即可) (5) (6) 75% 【详解】（1）图2表示水把电子转移给空穴，生成氢离子和氧气，空穴参与的电极反应式为； （2）反应1：   反应2：   反应1+反应2得△H=，焓变=正反应活化能-逆反应活化能，的正反应活化能为，则逆反应活化能为()。 （3）在某催化剂作用下，反应可以通过反应1和反应2来实现，保持温度不变，向恒容密闭容器中充入和，经5分钟达到平衡，起始及平衡时容器的总压强分别为、，平衡时气体总物质的量为12mol，气体物质的量增加4mol， ，测得的物质的量为，则反应消耗1molCO、1molH2O，生成1molCO2、1molH2，平衡体系中n(CH3OH)=2mol、n(H2O)=3mol、n(CO)=1mol、n(H2)=5mol、n(CO2)=1mol，则反应3的压强平衡常数。 （4）增加水蒸气的用量，有利于反应2正向进行，反应3中更多的转化为，都使CO选择性下降，所以当水、甲醇的物质的量之比大于0.8时，CO选择性下降。 （5）根据均摊原则，晶胞中Mg原子数、H原子数为，其化学式为MgH2。 （6）①氢氧燃料电池，氢气失电子发生氧化反应，通入氢气的一极为负极、通入氧气的一极为正极，正极上氧气得电子生成碳酸根离子，电极反应式为。 ②该电池以恒定电流工作24分钟，电路中通过的电荷量为；的物质的量为，氢气失电子的物质的量为，该电池将化学能转化为电能的转化率为。 2．（2025·湖南株洲·一模）氢能是一种理想的绿色能源。有科学家预言，氢能有可能成为人类未来的主要能源。我国科学家研制了下列三种制氢方法。 Ⅰ．甲苯催化重整制氢。主要反应有： a．甲苯水蒸气重整：①   b．甲苯二氧化碳重整：②   c．水汽变换反应：③   d．甲烷化反应：④   ⑤   (1)甲苯催化重整最适宜的条件是：___________(填标号)。 A．高温高压 B．高温低压 C．低温低压 D．低温高压 (2)反应：   。 (3)一定压强下，反应釜出口含量随温度、进料比变化如图： 解释含量随进料比的变化及原因： 。 (4)进料比为、时，出口中的物质的量分数随温度升高的变化如图，结合反应体系说明原因： 。 Ⅱ．二氧化铈制氢法 二氧化铈为立方晶胞结构，其独特的电子结构使得它更易在和之间进行可逆电荷转移，从而实现两步法制氢，当晶胞中部分被还原为时会产生氧空位。 (5)二氧化铈晶胞中的配位数为： 。 (6)当晶体中和个数比为2：5时，氧空位比为 [] Ⅲ．酸性葡萄糖溶液电催化制氢的原理如图： (7)写出阳极的电极反应式： 。 【答案】(1)B (2)–573.6kJ/mol (3)一定温度下，出口处H2的含量随进料比增加先增大后减小。进料比小于7∶1时，随水蒸气的增加平衡向生成H2方向移动，出口处H2含量增加；进料比大于8∶1时，水蒸气过量，稀释了H2的含量 (4)当进料比为7∶1时，甲苯重整、甲烷重整等吸热反应为主；当进料比为8∶1时，水汽变换反应为主 (5)8 (6)1∶13 (7)C6H12O6(葡萄糖)+6H2O–24e–=6CO2↑+24H+ 【详解】（1）甲苯催化重整无论是水蒸气重整还是二氧化碳重整的反应都是气体物质的量增大的反应，且反应都吸热，故高温低压条件有利于反应正向进行，故选B； （2）根据已知： 反应① C7H8(g)+7H2O(g)⇌7CO(g)+11H2(g) ΔH1=+869.1kJ/mol 反应⑤ CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g) ΔH5=+206.1kJ/mol 反应C7H8(g)+10H2(g)=7CH4(g)可以由反应①-反应⑤×7得到，则该反应的 ΔH= ΔH1-ΔH5×7=–573.6kJ/mol； （3）温度一定时，左图中，进料比增大，H2含量增加，右图中，进料比增大，H2含量减小，因为甲苯水蒸气重整反应H2O和甲苯反应比是7:1，故进料比小于7∶1时，随水蒸气的增加平衡向生成H2方向移动，出口处H2含量增加；进料比大于8∶1时，水蒸气过量，稀释了H2的含量，一定温度下，出口处H2的含量随进料比增加先增大后减小； （4）由图可知，当进料比为7∶1时，随温度升高，H2含量增加，说明以甲苯重整、甲烷重整等吸热反应为主，有利于平衡正向移动；当进料比为8∶1时，随温度升高，H2含量减小，说明以水汽变换等放热反应为主，平衡逆向移动； （5）根据晶胞无隙并置的特点，观察晶胞上下面面心的Ce4+可知，它上下各有4个O2-到它距离相等，8个O2-构成正方体，故Ce4+的配位数为8； （6）当晶体中Ce3+和Ce4+个数比为2：5时，根据化合价代数和为0，Ce和O的组成比为7:13，若是CeO2，Ce和O的组成比为1:2=7:14，故氧空位比为(14-13):13=1:13； （7）阳极连外电源正极，是左侧电极，由图知，葡萄糖在阳极失电子，生成的气体可以用于工业制氨，故生成气体为CO2，质子交换膜表明电解质溶液为酸性，故电极反应式为C6H12O6(葡萄糖)+6H2O–24e–=6CO2↑+24H+。 3．（2025·湖南·三模）近年来，新兴科技产业对钒产品纯度要求越来越高，是由工业级制取高纯的重要中间体。回答下列问题： (1)工业上制备有以下两种方法，反应的热化学方程式和平衡常数如下： 方法i．氯化法：     方法ii．配碳氯化法：     反应的 (填含、的式子)；方法i在才能获得较高的反应速率，而方法ii在即可得到相同的反应速率，则活化能(方法i) (填“>”“<”或“=”)(方法ii)。 (2)在一定温度下向某恒容密闭容器中加入、，进行反应，起始时压强为，后达到平衡，测得的转化率为。则内，的反应速率 (用含的式子表示) ，的平衡产率为 ， (填含的计算式，用气体平衡分压代替平衡物质的量浓度进行计算)。 (3)在一定条件下，向恒容密闭容器中分别加入、和，仅发生方法ii的反应，反应进行时测得的转化率随温度和压强的变化如图所示。 ① (填“<”“>”或“=”) ；、、三点对应的平衡常数、，的大小关系为 。 ②的氯化在实际生产中控制反应温度为并向恒压体系中充入，试分析原因： 。 【答案】(1) (2) 60 (或其他合理答案) (3) 温度过低，反应速率较慢，经济效益低；温度过高，生产能耗大，成本提高；恒压时向体系中充入，相当于减小压强，有利于正向反应的进行，增大的转化率 【详解】（1）根据盖斯定律可知，目标反应等于(方法i－方法ii)，则的；方法i在才能获得较高的反应速率，而方法ii在即可得到相同的反应速率，活化能越大，反应进行时所需温度越高，故活化能(方法i)(方法ii)； （2）由题可知，在恒容密闭容器中，起始压强为，起始加入、，列三段式： 平衡时，气体总物质的量，气体总压强为，、、的分压依次为、、。初始投入的气体只有，故，内，的反应速率，的平衡产率，。 （3）①由题可知，此反应为放热反应，温度升高，平衡会逆向移动，的平衡转化率降低，但反应进行时测得的转化率随温度升高而增大，故关系图中的转化率并不是的平衡转化率，当反应未达平衡时，压强越小，反应速率越慢，的转化率越小，故压强；平衡常数只和温度有关，a、b温度相同，，c点温度高，温度升高，平衡会逆向移动，平衡常数减小，故； ②氯化过程中，由图可知，实际生产中若温度过低，反应速率较慢，经济效益低；若温度过高，生产能耗大，成本提高；恒压时向体系中充入，相当于减小反应体系的压强，有利于正向反应的进行，增大的转化率。 4．（2025·湖南·三模）天然气是重要的化工原料，可以制备乙烯、乙炔、乙二醇等多种化工产品。按要求回答下列问题： I．    ①     ②   ③ (1)反应③在 (填“低温”“高温”或“任意温度”)下自发进行，且 (用含的代数式表示)。 (2)反应②的速率方程为，(为正、逆反应速率常数)。其他条件相同，达到平衡时，达到平衡时。由此推知，(填“>”“<”或“=”)。 (3)某温度下，一定容积的密闭容器中，通入一定量的甲烷。若只发生反应①和②，当容器中密度不改变， (填“能”或“不能”)说明达到平衡。若初始容器的总压强为p，平衡后总压强为1.25p，且氢气的分压为0.42p，则甲烷的转化率为 。 II．通过光电化学转化(Photoelectrochemical)可制乙二醇，在某催化剂作用下该反应的机理如图所示。图中表示催化剂被光激发出电子之后产生的空穴。 (4)若加入重水，则产物中含有核素D的产物有 。 III．甲烷可以制备尿素。 (5)①尿素与正烷烃形成超分子包合物．尿素中各种元素的电负性由大到小的顺序为 。 ②尿素分子通过氢键有序地组合成具有蜂窝状六角形通道结构的接受体，如图(a)所示。正烷烃分子作为底物填入通道之中，形成超分子包合物。图(b)为垂直于通道截面的结构。请从作用力的角度说明该超分子包合物能稳定存在的原因： 。 【答案】(1) 低温 K2/K1 (2)> (3) 不能 34% (4)HDO、DOCH2CH2OD (5) O>N>C>H 彼此通过范德华力结合使能量降低、熵减小(或“尿素分子间强氢键形成的稳定通道”) 【分析】小问1： 判断自发温度：由盖斯定律求反应③的H，结合S，依据G=H-TS判断自发温度条件；求平衡常数关系：写出反应①②③的平衡常数表达式，推导K3与K1、K2的关系； 小问2：根据平衡时v正=v逆得到平衡常数K= K=，求出T1、T2下平衡常数，结合反应吸热性质判断温度大小； 小问3： 判断密度不变能否说明平衡：根据密度公式进行判断； 计算甲烷转化率：设初始甲烷物质的量及两反应中甲烷转化量，根据反应得出平衡时气体总物质的量表达式；利用同温同体积下压强比等于物质的量比，建立初始和平衡时物质的量关系；依据氢气分压得出氢气物质的量分数，结合上述关系联立方程求解；算出甲烷总共转化量，进而求出转化率； 小问4：依据反应机理图，分析D2O产生的·OD参与的反应，从而确定含核素D的产物。 小问5：①根据元素非金属性与电负性的关系，比较尿素中元素电负性大小；②从分子间作用力（氢键和范德华力）角度，说明超分子包合物稳定存在的原因。 【详解】（1）根据盖斯定律，反应③=反应②-反应①，所以   H3=H2-H1=-174.3kJ/mol，根据G=H-TS，H3<0，S<0，则反应③在低温下自发进行，且根据盖斯定律得出平衡常数K3= K2/K1； （2）反应②为吸热反应。根据平衡定义，平衡时正、逆反应速率相等，故v正=v逆，即 =，K=，T1到T2℃时，K由2.5变成1.5，正反应为吸热反应，升高温度，平衡常数增大，故T1>T2； （3）某温度下，一定容积的密闭容器中，通入一定量的甲烷，质量和体积都不改变，故密度不变，不能说明反应达到平衡状态； 起始的总压强为p，全部为甲烷，若只发生反应①和②，反应达到平衡，设生成的乙炔占的分压为x，乙烯所占分压为y，氢气的分压为0.42p，对于反应①： 对于反应②： 平衡时甲烷的分压为p-2x-2y，p+2x+y=1.25p，3x+2y=0.42p，得出x=0.08p、y=0.09p，甲烷的转化率=2x+2yx100%=34%； （4）从该反应的机理图中可看出，产物有C2H6、H2O、HOCH2CH2OH，D2O在催化剂的作用下产生·OD，与·OD结合的产物有HDO和DOCH2CH2OD； （5）①同周期从左向右电负性逐渐增强，同主族从上到下电负性逐渐减弱，尿素中各种元素的电负性由大到小的顺序：O>N>C>H； ②该超分子包合物能稳定存在的原因是彼此通过范德华力结合使能量降低、熵减小。 5．（2025·湖南邵阳·三模）研究含碳物质的反应对生产、生活、科研等方面具有重要的意义。回答下列问题： (1)乙醇与水催化制氢同时发生以下两个反应， 反应I：   反应Ⅱ：   ①反应I在 (填“高温”或“低温”或“任意温度”)能自发进行； ②已知：一氧化碳、氢气的燃烧热分别为、，液态水变成水蒸气吸收的热量为。则 。 (2)若恒温恒容条件下发生(1)中两个反应，下列说法能作为反应体系达到平衡状态的判据的是 (填字母序号)。 a．体系总压强不再变化 b．混合气体的密度不再改变 c．单位时间内消耗，同时生成 d．混合气体的平均相对分子质量不再改变 (3)恒容条件下，将和投入密闭容器中发生(1)中两个反应，平衡时的选择性、的选择性、乙醇的平衡转化率随温度的变化曲线如图所示。 [已知：] ①表示平衡时CO的选择性的曲线是 (填“”或“”或“”)； ②时，反应I的平衡常数 (列出计算式即可，用物质的量分数代替平衡浓度计算，物质的物质的量分数：)。 (4)近年研究发现，电催化和含氮物质(等)在常温常压下合成尿素，有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。向一定浓度的溶液中通至饱和，在电极上反应生成，电解原理如图所示。 ①写出a电极上发生的电极反应式 ； ②若电路中通过的电子数为，则电解过程中生成的质量是 。 【答案】(1) 高温 -41.2 (2)ad (3) (4) 【详解】（1）①，反应能够自发进行，反应I为吸热的熵增反应，在高温下能自发进行； ②燃烧热是在101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量；由题意： a： b： c： 由盖斯定律，a-b-c得反应，=-41.2； （2）a．反应Ⅰ为气体分子数改变的反应，当压强不变，说明平衡不再移动，达到平衡状态； b．容器体积和气体质量始终不变，则混合气体的密度始终不变，因此不能说明反应已达平衡； c．单位时间内消耗，同时生成，不确定每个具体反应中水、氢气的反应的量，不能说明正逆反应速率相等，不确定是否平衡； d．混合气体的平均摩尔质量，气体质量不变，但是气体的总物质的量随反应进行而改变，所以M会发生改变，当M不变时，反应达到平衡； 故选ad； （3）①反应I为吸热反应、反应Ⅱ为放热反应，升高温度，反应I平衡正向移动、反应Ⅱ平衡逆向移动，反应Ⅱ逆向移动二氧化碳转化为一氧化碳，故温度升高，一氧化碳的选择性增大、二氧化碳的选择性减小，因为一氧化碳、二氧化碳的选择性之和为1，所以表示平衡时CO2的选择性的曲线，表示平衡时乙醇的选择性的曲线，表示平衡时CO的选择性的曲线； ②和投入密闭容器中发生(1)中两个反应，乙醇转化率为60%、CO选择性为15%、二氧化碳选择性为85%，据碳原子守恒，平衡时CO为1mol×60%×2×15%=0.18mol，据氧原子守恒，设平衡时水为amol，则a+0.4+0.18+1.02×2=1+3，a=1.38，据氢原子守恒，平衡时氢气为3.42mol，总的物质的量为6.4mol，则乙醇、水、一氧化碳、氢气的物质的量分数分别为、、、，时，反应I的平衡常数； （4）①由图，酸性条件下，a电极上硝酸根离子得到电子发生还原反应生成尿素，发生的电极反应式； ②若电路中通过的电子数为，则电解过程中生成0.25mol，质量是0.25mol×60g/mol=。 6．（2025·湖南·三模）采用热分解法去除沼气中的过程中涉及的主要反应如下： 反应Ⅰ：　； 反应Ⅱ：　。 回答下列问题： (1)反应的△H= 。 (2)已知反应Ⅰ的，该反应能自发进行的温度是_____(填标号)。 A．600℃ B．700℃ C．800℃ D．900℃ (3)保持100kPa不变，将与按体积比2∶1投入密闭容器中，并通入一定量的稀释，在不同温度下反应达到平衡时，所得、与的体积分数如图所示。 ①X所在曲线代表的是 (填化学式)的体积分数。 ②Y所在曲线随温度的升高先增大后减小的原因是 。 ③往容器中充入的目的是 。 ④1050℃时，下列能说明容器中反应达到平衡状态的有 (填标号)。 A．容器的体积保持不变 B．容器内气体密度保持不变 C． D．含碳物质的总的体积分数保持不变 ⑤1000℃达到平衡时，的体积分数为0.25%，则该温度下达到平衡后的去除率为 (保留三位有效数字，下同)，反应Ⅰ压强平衡常数 (用平衡分压代替平衡浓度计算，平衡分压=总压×体积分数)。 【答案】(1)＋233.5 (2)D (3) 950～1050℃时，以反应Ⅰ为主，随着温度升高，反应Ⅰ平衡右移程度比反应Ⅱ右移程度大，所以的体积分数会增大；1050～1150℃之间，反应Ⅱ平衡移动程度增大的幅度大于反应Ⅰ，的体积分数会减小 减小各组分的浓度，使平衡正向移动，提高的去除率 ABD 92.3%(0.923) 121kPa 【详解】（1）根据反应Ⅰ和反应Ⅱ，利用盖斯定律可得，反应Ⅰ+反应Ⅱ=所求反应，； （2）已知反应Ⅰ的，，根据，可求得，故选D； （3）①将与按体积比2∶1投料，并用稀释，在不同温度下反应达到平衡时，由于是反应Ⅰ的生成物同时又是反应Ⅱ的反应物，因此Y所在曲线是的体积分数，950～1050℃时，以反应Ⅰ为主，随着温度升高，反应Ⅰ速率大于反应Ⅱ，的体积分数会增大，1050～1150℃之间，反应Ⅱ速率增大的幅度大于反应Ⅰ，的体积分数会减小，根据方程式中的数量关系，Z所在曲线为H2的体积分数，X所在曲线为的体积分数； ②由于是反应Ⅰ的生成物同时又是反应Ⅱ的反应物，因此Y所在曲线是，950～1050℃时，以反应Ⅰ为主，随着温度升高，反应Ⅰ速率大于反应Ⅱ，的体积分数会增大，1050～1150℃之间，反应Ⅱ速率增大的幅度大于反应Ⅰ，的体积分数会减小； ③往容器中充入的目的是减小各组分的浓度，使平衡正向移动，提高的去除率； ④A．随着反应的进行，气体物质的量增大，恒压条件下容器体积增大，A正确； B．气体密度等于用气体总质量除以体积，反应前后气体质量不变，体积增大，气体密度减小，B正确； C．未标明正、逆，无法说明，C错误； D．随着反应的进行，含碳物质的总物质的量不变，而气体的总物质的量在改变，其体积分数改变，D正确； ⑤由题图可知，1000℃达到平衡时，，，，，则的去除率为； 反应Ⅰ压强平衡常数。 7．（2025·湖南岳阳·二模）研究含碳和含氮物质的反应对生产、生活、科研等方面具有重要的意义。回答下列问题： (1)消除汽车尾气中的NO、，有利于减少PM2.5的排放。已知如下信息： ⅰ．   ⅱ．   ⅲ．   则与反应生成和的热化学方程式为 。 (2)在一定温度下，向2L刚性容器中充入和只发生反应ⅲ ①下列描述可表示该反应达到平衡状态的有 (填序号) a．容器内颜色深浅不再改变       b．混合气体密度保持不变 c．          d．单位时间内生成和生成的物质的量之比为 ②该反应的反应速率；分别为正、逆反应速率常数，已知平衡时的转化率为，则为 (计算时不考虑其他反应)。 (3)在一定温度下，向起始压强为100kPa的1L恒容密闭容器中通入和的混合气体发生反应ⅱ和ⅲ，4min时反应达到平衡，测得体系总压强为90kPa，且(为气体分压，单位为kPa)，达到平衡时的平均反应速率为 ，反应ⅲ的压强平衡常数 。 (4)在两个初始体积相同且容积可变的容器内分别充入和，在总压为条件下仅发生反应ⅲ。待两容器均达到平衡时，测得转化率随温度的变化如图所示。试解释m点的容器容积大于n点的原因 。 (5)近年研究发现，电催化和含氮物质(等)在常温常压下合成尿素，有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。向一定浓度的溶液通至饱和，在电极上反应生成，电解原理如图所示。电解过程中，在a电极上的反应式为 。 【答案】(1) (2) ad 4 (3) (4)该反应的正反应为气体分子总数减小的放热反应，当温度等其他条件相同时，增大压强，化学平衡正向移动，气体总体积减小，转化率越高，故压强：，当压强等其他条件相同时，升高温度，平衡逆向移动，气体总体积增大。而m、n点转化率相同，此时压强对容积的影响大于温度对容积的影响 (5) 【详解】（1）根据盖斯定律，方程式ⅰ×2-ⅱ-ⅲ可得：，，则与反应生成和的热化学方程式为； （2）①a．为红棕色，容器内颜色深浅不再改变，可以说明该反应达到平衡状态，a正确； b．刚性容器中混合气体密度是定值，不能说明该反应达到平衡状态，b错误； c．向2L刚性容器中充入和只发生反应ⅲ，根据化学计量系数，是定值，不能说明该反应达到平衡状态，c错误； d．单位时间内生成和生成的物质的量之比为，说明正逆反应速率相等，可以说明该反应达到平衡状态，d正确； 故选ad； ②平衡时=0，则，平衡时的转化率为，列三段式： ； （3）反应ⅱ是等体积反应，反应气体分子数ⅲ减小，起始压强为100kPa，平衡时体系总压强为90kPa，可知生成的分压为20kPa，恒温恒容，压强之比等于气体物质的量之比，平衡时气体总的物质的量为2mol×0.9=1.8mol，生成的物质的量为1.8mol=0.4mol，达到平衡时的平均反应速率为=，根据，可知分别为30kPa、20kPa、20kPa，反应ⅲ的压强平衡常数=； （4）m点的容器容积大于n点的原因为该反应的正反应为气体分子总数减小的放热反应，当温度等其他条件相同时，增大压强，化学平衡正向移动，气体总体积减小，转化率越高，故压强：，当压强等其他条件相同时，升高温度，平衡逆向移动，气体总体积增大。而m、n点转化率相同，此时压强对容积的影响大于温度对容积的影响； （5）a电极上得电子发生还原反应生成，电极反应式为。 8．（2025·湖南·模拟预测）利用催化还原不仅能减少碳排放，还可以获得化工原料甲醇。研究表明，在某催化剂存在下，和可发生两个平行反应，分别生成和CO。反应的热化学方程式如下： Ⅰ．   Ⅱ．   (1)已知CO和的标准燃烧热分别为和，计算的为 ；CO和是等电子体且相对分子质量相等，但沸点不同，其中沸点较高的是 (填化学式)。 (2)和初始投料比为，以固定流速通过不同催化剂(cat.1和cat.2)，不同温度(523K、543K、563K、583K)下，的转化率和甲醇的选择性如图所示。已知在四种温度下，两种催化剂均处于活性较高状态，且563K下，用cat.2进行的催化反应已达到平衡。 ①结合图像分析，下列说法错误的是 (填标号)。 A．四种温度下，cat.1参与的反应均未达到平衡状态 B．从甲醇产率的角度思考，最佳条件为cat.1、583K C．用cat.2进行催化时，从563K升温至583K时甲醇选择性降低是反应Ⅰ平衡逆向移动的结果 D．由图可知，选择不同的催化剂可以改变反应的平衡产率 ②583K下，用cat.2催化时，的转化率为 。 (3)一定温度下，在初始体积2L的恒压密闭容器中充入2mol和4mol发生上述反应，经过10min达到平衡，此时和CO均为0.5mol，则的平均反应速率为 ；用分压表示的反应Ⅱ的平衡常数 。 (4)可以被NaOH溶液捕获来减少碳排放，若所得溶液中，写出对应反应的离子方程式： ，此时溶液 (已知：室温下，的、)。 【答案】(1) +44kJ·mol-1 CO (2) BD 22% (3) 3.2 3 (4) 3CO2+4OH-= 10 【详解】（1）Ⅱ．  ； III．H2(g)+O2(g)=H2O(l) ∆H3=-285.8kJ·mol-1； IV．CO(g)+O2(g)=CO2(g) ∆H4=-283kJ·mol-1； 反应II+IV-III得到：，∆H=(+41.2 kJ·mol-1)+(-283kJ·mol-1)-(-285.8kJ·mol-1)=+44 kJ·mol-1； CO为极性分子，N2为非极性分子，极性分子分子间作用力大，沸点高，故沸点高的为CO； （2）①A．四种温度下，cat.1参与的反应的CO2转化率均小于cat.2参与的反应，说明反应未达到平衡状态，A正确； B．由图可知，甲醇产率=CO2转化率×甲醇的选择性，最佳条件为cat.2、566K左右，B错误； C．生成甲醇的反应为放热反应，用cat.2进行催化时，从563K升温至583K时甲醇选择性降低是反应Ⅰ平衡逆向移动的结果，C正确； D．催化剂不改变反应的平衡产率，D错误； 答案选BD； ②583K下，用cat.2催化时，CO2的转化率为0.3，CH3OH的选择性为0.6，设CO2和H2的物质的量分别为1mol和3mol，生成CH3OH为1×0.3×0.6mol=0.18mol，消耗H2为0.54mol，生成CO为1×0.3×0.4mol=0.12mol，消耗H2的物质的量为0.12mol，的转化率为； （3） 平衡时CO2为(2-1-0.5)mol=0.5mol，CO为0.5mol，CH3OH为1mol，H2为0.5mol，H2O为(0.5+1)=1.5mol，CH3OH的平均反应速率为； 压表示的反应Ⅱ的平衡常数Kp= （4）与NaOH溶液反应所得溶液中，根据电荷守恒和原子守恒，反应的离子方程式为：3CO2+4OH-=； ，，c(H+)=1.0×10-10mol/L，pH=10。 9．（2025·湖南·二模）氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。下列反应是目前大规模制取氢气的方法。 (1)标准摩尔生成焓是指在标准大气压下，由最稳定的单质生成1mol该物质的反应焓变。已知、、的标准摩尔生成焓分别是、、，则上述反应的焓变 。 (2)某化工厂在实验室模拟该反应过程，在容积不变的密闭容器中将2.0molCO和混合加热到发生上述反应。 ①下列条件能说明反应已经达到平衡状态的是 (填字母)。 A．体系的总压强不再改变        B．CO和的浓度之比不再变化 C．    D．和的浓度之比不再变化 ②上述反应达到平衡时CO的转化率为，该温度下的平衡常数为 。若此时再向容器中充入和，平衡将 (填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)，判断的理由是 。 ③在生产中，欲提高反应的速率，同时提高CO的转化率，下列措施可行的是 (填字母)。 A．升高温度    B．及时分离出    C．增加水蒸气的投入量 D．增大体系压强    E．增大CO的投入量 (3)实验发现其他条件不变，在相同时间内，向上述体系中投入一定量的CaO可以增大的体积分数，对比实验的结果如图1所示。 请解释图中体积分数变化的原因： 。 (4)以氢氧燃料电池为电源，以丙烯腈为原料电解制备己二腈的装置简图如图2所示。图中交换膜2为阳离子交换膜，通入丙烯腈电极的电极反应为 ，应从 (填“电极a”或“电极b”)通入。 【答案】(1) (2) B 1 逆向移动 ，平衡逆移 C (3)CaO吸收使减小，平衡正移，的体积分数增加，纳米CaO颗粒更小，表面积更大，使反应速率增大 (4) 电极a 【详解】（1）根据标准摩尔生成焓的定义，反应的焓变等于生成物的生成焓之和减去反应物的生成焓之和，故； （2）①A．反应为气体物质的量不变的反应，压强为恒量，故压强不变不能作为判断的依据，A项错误； B．CO和起始投入量之比为，消耗量比为，反应过程中物质的量比值会有变化，比值不变可以作为判断的依据，B项正确； C．消耗CO和生成都是正反应，速率相同不能证明正、逆反应速率相等，C项错误； D．无论平衡与否，生成和的浓度始终相等，D项错误； 故选B； ②CO的转化率为80%，即消耗CO1.6mol。据此列出三段式： ，再充入1mol和，计算，故平衡逆向移动。 ③A．升高温度，平衡逆移，CO转化率减小，A项错误； B．及时分离出，平衡正移，但反应速率未增加，B项错误； C．增加水蒸气的量，反应速率增大，平衡正移，CO的转化率增大，C项正确； D．增大压强，平衡不移动，CO的转化率不变，D项错误； E．增大CO的投入量，CO的转化率减小，E项错误； 故选C； （3）由图可知，CaO可以增大H2的体积分数，且CaO的颗粒越小，H2体积分数越大，因为CaO吸收使减小，平衡正移，的体积分数增加，纳米CaO颗粒更小，表面积更大，使反应速率增大； （4）由丙烯腈生成己二腈为还原反应，碳元素化合价降低得电子，电解液为稀硫酸，电极反应为，反应得电子，在阴极上发生，氢氧燃料电池中通入的一极为负极，连接电解池的阴极，因此应通入电极a。 10．（2025·湖南·二模）工业上以和为原料合成尿素，主要发生反应I：。 回答下列问题： (1)燃烧热是指在101kPa下，1mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量。、燃烧热测定中氮元素变为 (填化学式)。 (2)焓变的计算方法有很多，仅从以下单项数据不能计算出反应I的的是_______(填标号)。 A．各化学键的键能 B．各物质的燃烧热 C．正逆反应的活化能 D．各物质的相对能量 (3)一定条件下，的平衡转化率与温度，初始氨碳比[]，初始水碳比[]的关系如图1和图2所示。 ① (填“<”或“>”，下同)， 。 ②已知反应的焓变会随温度的变化而变化，根据图1中平衡转化率随温度变化关系，请从焓变与平衡的角度，简述平衡转化率随温度变化原因： 。 ③改变初始水碳比对合成尿素反应有利有弊，从化学平衡角度解释增大初始水碳比不利于合成尿素的原因： 。 (4)①，向2L恒容容器中加入和发生反应I，平衡时，转化率为；相同温度，在体积为的恒容容器中发生该反应(起始投料与上述容器相同)，平衡时转化率为，则 L。 ②恒温恒容下，以投料发生反应I，从反应开始至反应恰好达到平衡时，体系中混合气体的平均摩尔质量随时间变化趋势为 (填标号)。 A．逐渐变大　　　B．逐渐变小　　　C．保持不变　　　D．无法判断 (5)利用电解装置可以将汽车尾气中的NO转化为尿素[]，工作原理如图。 阴极的电极反应式为 。 【答案】(1)N2 (2)AB (3) 时，升高温度，平衡正向移动，，平衡转化率随温度升高逐渐增大；时，由于烚变随温度变化而变化，升高温度，平衡逆向移动，，平衡转化率随温度升高逐渐减小 增大初始水碳比，平衡逆向移动，不利于尿素生成 (4) 或0.125 C (5) 【详解】（1）燃烧热的定义是1mol的物质完全燃烧时所放出的热量称为燃烧热，所谓完全燃烧是指该化合物中的C变为CO2(g)，H变为H2O(l)，S变为SO2(g)，N变为N2(g)，、燃烧热测定中氮元素变为N2。 （2）A．不知道CO(NH2)2(s)→CO(NH2)2(l)→CO(NH2)2(g)的能量数据，仅仅知道各化学键的键能，计算不出来反应I的，A选； B．不知道H2O(g)→H2O(l)的能量数据，不能通过各物质的燃烧热计算反应I的，B选； C．反应I的=正反应的活化能-逆反应的活化能，能通过正逆反应的活化能计算反应I的，C不选； D．反应I的=生成物的总能量-反应物的总能量，能通过各物质的相对能量计算反应I的，D不选； 故选AB。 （3）①根据反应I可知，氨碳比越大，相当于增大NH3的浓度，平衡正向移动，CO2平衡转化率越大，则>，水碳比越小，相当于减小H2O(g)的浓度，反应I正向移动，CO2平衡转化率越大，则<； ②简述平衡转化率随温度变化原因：时，升高温度，平衡正向移动，，平衡转化率随温度升高逐渐增大；时，由于烚变随温度变化而变化，升高温度，平衡逆向移动，，平衡转化率随温度升高逐渐减小； ③从化学平衡角度解释增大初始水碳比不利于合成尿素的原因：增大初始水碳比，相当于增大H2O(g)的浓度，平衡逆向移动，不利于尿素生成。 （4）①当CO2平衡转化率为20%时，列三段式： K= 当CO2平衡转化率为80%时，列三段式： K= ，解得V=L或0.125L； ② ，故以n(CO2): n(NH3)=13:14投料发生反应I，从反应开始至反应恰好达到平衡时，体系中混合气体的平均摩尔质量始终为30g/mol，选C。 （5）由图可知，CO2和NO在阴极得到电子生成，根据得失电子守恒和原子守恒配平电极方程式为：。 11．（2025·湖南·一模）挥发性有机化合物的减排与控制已成为我国当前阶段大气污染治理的重点工作之一，通过催化氧化法去除其中乙酸乙酯的过程如下： I．CH3COOCH2CH3(g)+5O2(g)4CO2(g)+4H2O(g)∆H1<0(主反应) II．CH3COOCH2CH3(g)+H2O(g)CH3COOH(g)+CH3CH2OH(g)∆H2>0 III．CH3COOH(g)+2O2(g)2CO2(g)+2H2O(g)∆H3<0 IV．CH3CH2OH(g)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(g)∆H4<0 (1)反应CH3COOCH2CH3(g)+H2O(g)CH3COOH(g)+CH3CH2OH(g)∆H2= (用含∆H1、∆H3和∆H4的代数式表示)。 (2)在绝热恒容的条件下，将1mol乙酸乙酯和2mol水蒸气通入刚性容器中，只发生反应Ⅱ．下列叙述能证明此反应达到平衡状态的是 (填字母)。 a．混合气体的平均相对分子质量保持不变 b．混合气体的密度保持不变 c．乙酸乙酯与水蒸气的物质的量之比保持不变 d．反应的温度保持不变 (3)将反应Ⅱ生成的气体以一定流速通过含Cu＋修饰的吸附剂，分离其中的CH3COOH(g)和CH3CH2OH(g)，Cu＋能与π键电子形成作用力较强的配位键。测得两种气体的出口浓度(c)与进口浓度(c0)之比随时间变化关系如图1所示。20～40min，CH3CH2OH(g)浓度比增大而CH3COOH(g)浓度比几乎为0的原因是 。 (4)压强一定时，将n(乙酸乙酯)：n(氧气)：n(水)=1：5：1的混合气体通入装有催化剂的密闭容器中，发生反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ．不同温度下，平衡时各含碳物质(CH3COOCH2CH3、CH3COOH、CH3CH2OH和CO2)的百分含量S随温度变化如图所示，曲线c代表S(CH3COOH)随温度的变化。 已知：。 ①代表S(CH3COOCH2CH3)随温度变化的曲线是 (填“a”“b”或“d”)，S(CH3COOCH2CH3)在温度T2至T3间变化的原因是 。 ②温度为T2时，二氧化碳的体积分数是 (保留一位小数)。 ③若n(CH3COOCH2CH3)：n(O2)：n(H2O)=1：10：1，则将 (填“增大”“减小”或“不变”)。 【答案】(1) (2)cd (3)含键电子，与之形成较强的配位键，原先吸附剂吸附的被替代 (4) b 至间，温度升高，反应Ⅰ平衡逆移，增大，反应Ⅱ平衡正移，减小，且反应Ⅱ占主导，所以减小 33.3% 减小 【详解】（1）根据盖斯定律可知，反应II=反应Ⅰ-反应-Ⅲ反应Ⅳ，； （2）a．混合气体的平均相对分子质量的数值等于混合气体的平均摩尔质量的数值，但，气体的质量和物质的量不变，故为恒量，不能说明反应达平衡状态，a错误； b．混合气体的密度，气体的质量和体积不变，故为恒量，不能说明反应达平衡状态，b错误； c．乙酸乙酯，水蒸气初始量为、，而两物质以1：1反应，故乙酸乙酯与水蒸气的物质的量之比保持不变，能说明反应已达平衡状态，c正确； d．反应为放热反应，反应的温度保持不变能说明反应已达平衡状态，d正确； 故选：cd； （3）根据信息可知，Cu＋能与π键电子形成作用力较强的配位键，而含键电子，与之形成较强的配位键，原先吸附剂吸附的被替代； （4）①反应Ⅰ的，反应Ⅱ的，温度升高，反应Ⅰ的平衡逆移，减小，反应Ⅱ的平衡正移，增大，故受两个反应共同影响，故代表随温度的变化曲线为b，且其百分含量S在温度至间变化的原因为：至，以反应Ⅱ为主，，随温度升高，平衡正向移动，乙酸乙酯的转化率增大，S减小； ②温度为时，a代表随温度的变化曲线，设投入了1mol乙酸乙酯，故平衡时，，，。由三段式法可得：，，，(总)，的体积分数是； ③若n(CH3COOCH2CH3)：n(O2)：n(H2O)=1：10：1，相当于增加水的分压，则将减小。 12．（2025·湖南娄底·一模）回收和利用是实现“碳中和”的重要途径。 I．合成燃料二甲醚。 已知：① ② ③，该反应历程如图1所示。 (1)反应③中，决速步骤的能垒为 。 (2) 。 Ⅱ．甲烷和二氧化碳重整制备合成气。有关反应如下。 主反应： 副反应： 在恒容密闭容器中，通过改变使进料比分别为1.0、2.0、3.0。反应达到平衡状态时，不同温度下质量分数、变化如图2、图3所示。 (3)下列有关图2的叙述正确的是_________（填标号）。 A．曲线甲代表投料比为3.0 B．正反应速率： C．主反应平衡常数： D．主反应 (4)图3中，随着进料比增加的值 （填“增大”“减小”或“不变”），其原因是 。 (5)在时，按投料比1.0充入刚性密闭容器中，达到平衡时甲烷的转化率为的转化率为，则副反应的压强平衡常数 （结果保留两位小数，下同）。平衡时的分压为 。 Ⅲ．据报道，火星大气中占。科学家设想利用火星大气中设计电池提供能量。 (6)电池反应为。负极材料是 ；正极反应式为 。 【答案】(1)179.6 (2) (3)BC (4) 减小 增大进料比，主、副反应平衡均正移，副反应平衡正移消耗了，生成了 (5) 1.06 88.38 (6) （或钠） 【详解】（1）活化能(能垒)最大的基元反应是决速步骤，由图1可知，能垒最大的基元反应是反应V，是决速步骤，其能垒为； （2）由图1可知，，根据盖斯定律知，②-③×2-①×2得目标反应，代入数据计算反应热为； （3）A．观察图2，进料比增大，相当于量不变，量增加，平衡向正方向移动，转化率增大，甲烷质量分数减小，故甲、乙、丙的进料比依次为1.0、2.0、3.0，A错误； B．a、c点起始投料相同，c点温度高于a，温度高，正反应速率大，B正确； C．平衡常数只与温度有关，从图像2看，b、c点温度相同，，a点到c点升高温度，甲烷质量分数减小，说明升温，平衡向正方向移动，即正反应是吸热反应，升温，平衡常数增大，故，C正确； D．a点到c点升高温度，甲烷质量分数减小，说明升温，平衡向正方向移动，即正反应是吸热反应，D错误； 故选BC； （4）增大进料比，即增大，主、副反应平衡均正移，而副反应平衡正移会消耗，同时生成，故、的物质的量之比减小； （5） 假设初始投入和，，，平衡时体系中各组分物质的量：、，、，平衡体系中，气体总物质的量为，在恒温、恒容条件下，气体压强与气体物质的量成正比，设平衡时气体压强为p，有：，副反应是气体分子数相等的反应，可以用物质的量替代，则；由，解得，； （6）根据反应式可知，Na发生氧化反应，故Na是负极材料； 电解质为碳酸钠，正极发生还原反应，正极的电极反应式为。 13．（2025·湖南常德·一模）含氯有机物在自然环境中具有长期残留性和高毒性。 Ⅰ．“催化还原脱氯法”作为一种安全有效的环境修复方法，主要分为“直接脱氯”和“间接脱氯”两大类。 (1)间接脱氯“光催化加氢脱氯”为典型的间接脱氯法，可在温和条件下有效降解含氯有机物，而不产生氯化副产物。“光催化加氢脱氯”的第一步为水的活化：，如图为不同催化剂条件下水分子解离成的反应机理。 ①下列说法正确的是 。 A．水的活化分两步完成 B．使用催化剂，活化放出的热量比使用催化剂多 C．吸附在催化剂表面的会自发地解离成 ②已知键的键能为，解离一个水分子[]理论上需消耗 J能量。(保留两位有效数字) (2)直接脱氯还原铁脱氯机理：(R-为烃基)，随着反应进行，铁表面附着一层红褐色固体，使脱氯效率下降，生成红褐色固体的原因是 。 Ⅱ．某科研团队以三氯乙烯(TCE)为核心物质进行脱氯机理研究。 (3)利用TCE测试催化剂的活性  以TCE测试、和三种不同催化剂的“加氢脱氯活性”(如图所示)。已知。t表示光照时间，、c分别为光照t秒前、后TCE的浓度，k为常数。根据图中数据，催化效果最好的催化剂是 ；其中 (已知：，结果保留两位有效数字) (4)利用生物电化学系统降解TCE降解装置如图所示。电极A为 (填“阴极”或“阳极”)；TCE生成顺式DCE(顺-二氯乙烯)的电极方程式为 。 【答案】(1) C (2)生成的易被空气氧化成，随着反应进行，pH不断增大，会转化为 (3) 0.021 (4) 阳极 H++ClHC=CCl2+2e-+Cl- 【详解】（1）①A．由图1可知使用催化剂分三步完成，生成和，A错误； B．水活化为，图1中在两种催化剂条件下生成的是和，且催化剂不影响反应热，B错误； C．使用催化剂水变为后相对能量不变即可解离成和，说明吸附在催化剂表面后可自发解离，C正确； 选C。 ②解离一个水分子理论上消耗的能量就是断开一个水分子中的一个氢氧键所消耗的能量，的键能为，解离一个水分子理论上消耗的能量为； （2）生成的亚铁离子易被空气氧化成铁离子，由直接脱氯还原铁脱氯机理可知，随着反应进行氢离子被消耗，pH不断增大，会转化为，从而生成红褐色固体； （3）①由图可知单位时间内使用催化剂最小，即光照后TCE的浓度最低，故催化效果最好的是； ②，； （4）①由题意知为电解池原理，三氯乙烯得电子生成顺-二氯乙烯，故B极发生还原反应为阴极，A为阳极； ②B极的电极反应为H++ClHC=CCl2+2e-+Cl-。 14．（2025·湖南·一模）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：。 15．（2025·湖南岳阳·一模）“碳达峰·碳中和”是我国社会发展的重大战略。在催化剂作用下，可被还原为等化学品，主要反应如下： 反应1： 反应2： (1)反应的 。 (2)恒温恒容条件下，若起始按投料，只发生反应1，能作为反应达到平衡的标志是___________(填序号)。 A．浓度不再发生变化 B．百分含量不再发生变化 C．气体平均相对分子质量不再发生变化 D． (3)将和充入密闭容器发生反应1和反应2，并达到平衡状态。相同温度下，在不同压强下测得的平衡转化率、的选择性和的选择性随压强变化曲线如图甲所示。图中表示选择性的曲线是 (填“m”、“n”或“p”)，A点时的转化率为 ，反应2的压强平衡常数 (结果保留2位有效数字)。 (4)近年来新兴的生物电催化技术运用微生物电解池也可实现弱酸环境下甲醇化，工作原理如图乙所示。 已知：法拉第效率的定义(X代表)如： ①实验测得，阴极区溶液酸性提高，阴极上会产生气体a导致法拉第效率降低，气体a的分子式为 。 ②阴极生成甲醇的电极反应式为 。 【答案】(1) (2)AC (3) m 24% 0.017 (4) 【详解】（1）由盖斯定律得目标反应=反应1-反应2，因此ΔH =ΔH1-ΔH2=（-50-41）kJ·mol-1=-91 kJ·mol-1。 （2）A．是气体，当浓度不再发生变化，说明反应已达到平衡，A符合题意；     B．设起始投料，转化的，列三段式计算，，反应前百分含量为，反应后百分含量为，百分含量一直保持不变，不能作为反应达到平衡标志，B不符合题意； C．反应1是气体分子减小的反应，且质量守恒，根据，气体平均相对分子质量不断增大，当反应达到平衡时，气体平均相对分子质量不再发生变化，C符合题意；     D．当时，反应速率之比不等于化学计量数之比，正逆反应速率不相等，反应没有达到平衡，D不符合题意； 故选AC。 （3）根据已知信息可知：反应1的正反应是气体体积减小的反应，反应2是反应前后气体物质的量不变的反应，增大压强，反应1平衡正向移动，CO2含量减少，水蒸气含量增大，使反应2平衡逆向移动，导致CO选择性降低，因此一定温度下，图中p表示CO的选择性与压强的关系，CH3OH的选择性加上CO的选择性应为100%，因此m表示CH3OH的选择性与压强的关系，n表示CO2的平衡转化率与压强的关系；A点时CO2转化率为30%，CH3OH的选择性为70%，，，，，解得x=0.21，y=0.09，此时的转化率为；CO2的物质的量分数为，H2的物质的量分数为，CO的物质的量分数为，H2O的物质的量分数为，反应2的压强平衡常数。 （4）①结合图示可知，H+通过质子交换膜流向阴极区，因此右侧电极区为阴极，当溶液酸性增强，阴极法拉第效率降低，则通过电极的电子部分生成了其它气体，结合题意可得电极反应式应为2H++2e-=H2↑，因此气体a的分子式为； ②结合图示可知，右侧电极区为阴极，CO2在阴极得到电子生成甲醇，因此阴极电极反应式为：。 试卷第56页，共56页 / 学科网（北京）股份有限公司 $$