题型04 反应原理综合题（期末真题汇编）高二化学上学期人教版

题型04 反应原理综合题（非选择题） 1．(24-25高二上·广东佛山·期末)汞及其化合物在工业生产中具有重要应用。但汞具有一定毒性，需对含汞的废水、废气进行安全处理。 (1)Hg不慎洒落时，可用S将其覆盖生成难溶的HgS。HgS在水中的沉淀溶解平衡方程式为 。 (2)Hg可与反应，实现含Hg废气的处理，其反应机理为： 反应．   反应．   ①反应．   (用和表示)。 ②恒温恒容下，通入一定量Hg(g)和(g)发生反应，下列说法正确的是 。 A．混合气体的密度保持不变时，说明体系已达平衡状态 B．增大的浓度，可提高Hg(g)的平衡脱除率 C．向容器中充入少量氦气可缩短到达平衡的时间 D．加入高效催化剂，该反应的平衡常数增大 (3)光照条件下，HgO可催化有机染料分解。向三组100 mL12的有机染料B溶液中分别加入0.075 g HgO，在不同波长的可见光照射下进行光催化活性测试，溶液中(某时刻B的浓度c与初始浓度的比值)随光照时间t的变化如图所示： ①在 nm可见光照射下，HgO催化有机染料B分解速率最快。 ②550 nm可见光照射下，0～20 min有机染料B的平均分解速率为 。 (4)可用于外科手术刀的消毒。一定温度下，向1 L 0.1 溶液中加入NaCl固体(忽略溶液体积变化)，溶液中、和的物质的量分数随的变化如图所示： 已知： 与NaCl的混合溶液中主要存在平衡：           ①为增大在水中的溶解度，可加入 (填化学式)。 ②计算反应的平衡常数K= 。 ③A点溶液中 。 2．(24-25高二上·安徽亳州·期末)将转化为、、等有机物是实现“双碳”目标的重要方法。 (1)催化加氢制备乙烯涉及的反应如下： i．   ii．   则   ，该反应在 下易自发进行(填“高温”“低温”或“任意温度”)。 (2)在kPa恒压条件下，将、通入初始容积为的密闭容器中发生上述反应制备乙烯，测得反应进行到第时的实际转化率和对应温度下的平衡转化率如图所示。 ①M、N点反应物分子有效碰撞几率M N(填“>”“=”或“<”)。若要使Q点在第600 s能达到R点，可采用的方法是 。 ②升高温度，乙烯的选择性[的选择性] (填“增大”或“减小”)；当温度高于时，的平衡转化率随温度的升高而增大的原因可能是 。 ③时，将、通入5 L恒容密闭容器中，反应开始到达到平衡时所用时间 (填“大于”或“少于”)。时，反应的平衡常数 (忽略反应，用含的计算式表示，为用分压表示的平衡常数，分压总压物质的量分数)。 3．(24-25高二上·广东广州天河区·期末)新型洁净能源能够解决环境问题，能源短缺等问题，能够把“绿水青山就是金山银山”落实到我国的各个角落。氢气作为可持续“零碳”能源被广泛研究。水煤气变换反应：是工业上的重要反应，可用于制氢。 (1)水煤气变换反应经历了以下途径 该反应的 (用和表示)。 (2)一定温度下，以总压和水碳比向密闭容器中投料，测得的平衡转化率随温度变化曲线如图。 ①该反应的 0(填“>”“=”“<”，下同)，AB两点对应的平衡常数 。 ②该反应在460℃时 。 ③关于水煤气转换反应说法正确的是 。 A．通过增大的量，可以改变的平衡转化率 B．增大水碳比，可提高的转化率 C．升高温度，(正)、(逆)均增大 D．恒容条件下充入惰性气体增加体系总压，可提高反应速率 (3)该反应也可采用电化学方法实现，反应装置如图所示。 ①出口II出来的气体为 。 ②阳极的电极反应式为 。 (4)水煤气变换反应的机理被广泛研究，某催化剂催化(*表示吸附态、表示活化能)步骤如下： I、   II、   III、   IV、______   请补充最后一个反应式：IV 。 4．(24-25高二上·陕西汉中·期末)是一种重要的化工原料，时，，；，。 (1)写出的水解方程式： 。 (2)常温下，NaHS溶液显 （填“酸性”、“中性”或“碱性”）。 (3)，向溶液中通入HCl气体或加入NaOH固体以调节溶液pH，溶液pH与关系如图（忽略溶液体积的变化，的挥发）。 时，溶液中的 。 (4)常温下，实验室常用硫酸铜溶液除去硫化氢。其反应原理为，该反应的平衡常数 ［用、、表示］。 (5)硫化物也常用于除去废水中的重金属离子。向含的废水中加入沉淀剂FeS，发生反应的离子方程式为 ，当反应达到平衡时， 。 (6)在某催化剂的作用下，的反应历程如图所示（*表示吸附在催化剂上）： 使用催化剂与未使用催化剂相比，图中的值 （填“变大”、“变小”或“不变”）。整个反应历程中控速步骤的化学方程式是 。 5．(24-25高二上·北京大兴区·期末)二氧化碳催化加氢制取甲醇(CH3OH)的研究，对于环境和能源问题意义重大。其主反应为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)  ∆H1=-60kJ·mol-1，回答下列问题。 Ⅰ．一定温度下，在2L容积不变的密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，测得CO2的物质的量随时间变化如下表所示。 t/min 0 2 5 10 15 n(CO2)/mol 1 0.75 0.5 0.25 0.25 (1)从反应开始到5min末，CO2的平均反应速率v(CO2)= mol·L-1·min-1；反应达到平衡状态时，H2的转化率为 。 (2)下列能作为该反应达到平衡状态的标志的是 (填字母)。 a．断裂3molH—H的同时形成2molH—O b．气体的压强不再变化 c．混合气体中甲醇的浓度保持不变 d．化学反应速率v(CO2)：v(H2)：v(CH3OH)：v(H2O)=1：3：1：1 (3)在不同温度下，反应中CO2的转化率与时间的关系如下图所示。据图可判断：温度T1 T2(填“>”、“<”或“=”)，理由是 。 (4)主反应在起始物n(H2)/n(CO2)=3时，在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的物质的量分数为x(CH3OH)，在t=250℃下的x(CH3OH)~p和p=5×105Pa下的x(CH3OH)~t如下图所示。 ①图中对应等压过程的曲线是 (填“a”或“b”)，判断的理由是 。 ②当x(CH3OH)=0.10时，反应条件可能为5×105Pa、210℃或 。 Ⅱ.二氧化碳催化加氢制取甲醇过程中，还可发生副反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)  ∆H2=+41kJ·mol-1。常温下，1mol下列化学键形成(或断裂)的能量(E)数据如下： 化学键 H-H C=O C≡O(CO) H-O E/(kJ·mol-1) 436 805.5 a 465 (5)计算a= kJ·mol-1。 Ⅲ.甲醇燃料电池具有能量转化高、绿色无污染等特点，工作原理如下图。 (6)写出正极的电极反应： 。 6．(24-25高二上·陕西安康·期末)合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大成就，在很大程度上解决了地球上因粮食不足而导致的饥饿问题，目前工业上用氢气和氨气直接合成氨。回答下列问题： (1)(g)与(g)反应的能量变化如图所示，则(g)与(g)反应制备(l)的热化学方程式为 。 (2)实际生产中，合成氨常用铁触媒，反应温度773K、压强20~50MPa，投料比，氨的平衡体积分数在、时分别为、(其他条件不变)。生产中测得合成塔出口混合气体中氨的体积分数为，说明塔内反应的 (填“大于”、“小于”或“等于”)。 (3)合成氨需要选择合适的催化剂，分别选用A、B、C三种催化剂进行试验，所得结果如图所示(其他条件相同)： 生产中适宜选择催化剂 (填“A”或“B”或“C”)，理由是 。 (4)如图所示为合成氨生产设备流程示意图。 ①下列说法错误的是 (填选项字母)。 A．为防止原料气中混有的杂质使催化剂“中毒”而丧失催化活性，原料气必须经过净化 B．压缩机加压过程，既要考虑平衡移动的问题，又要考虑加压对设备材料条件的要求 C．合成氨反应的温度控制在500°C左右，此温度下反应物的平衡转化率最大 D．冷却过程，及时将从平衡混合物中分离出去，促使合成氨反应向生成氨气的方向移动 ②设备中设置热交换器的目的是 。 7．(24-25高二上·湖南郴州·期末)二氧化碳和甲烷是两种温室效应气体，将二者进行转化，可得到具有高附加值的化工产品或清洁燃料。 (1)和催化重整制取和 主反应：①   副反应：②   ③   ④   主反应 ；若反应②在任何温度都不自发，能否判断该反应是吸热还是放热： (填“能”或“否”)，为什么？ 。 (2)一定温度下，向某恒容密闭容器中充入和，只发生反应①，体系的初始压强为，若平衡时的转化率为，的平衡分压为 ，该反应的压强平衡常数 。(分压总压物质的量的分数，压强平衡常数是用分压代替物质的量的浓度求出的平衡常数) (3)中国科学院洁净能源创新研究院研发出的光电化学转化可制得乙二醇，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。 ①写出该历程中生成的化学方程式 。 ②以乙二醇为燃料的燃料电池工作时，乙二醇在电池 (填“负极”或“正极”)发生反应，若以溶液为电解液，则该电极的反应式为 。 8．(24-25高二上·四川成都·期末)合成氨的工业生产造福全人类。回答下列问题： (1)已知：         则 。 (2)合成氨反应在 (填“低温”、“高温"或"任何”)条件下自发进行，在 条件下快速进行(填“低温”、“高温”或“任何”)。 (3)研究不同条件下氨的平衡含量与起始氢氮投料比的关系如图。 ⅰ曲线④中 (填“>”、“＜”或“=”)420℃。 ⅱ在投加气态原料总体积不变时，范围内，随着的增加，氨的平衡含量将 。 ⅲ用各物的平衡体积分数代替平衡浓度，则350℃，20MPa时反应的(用计算式表示) 。 (4)催化剂表面合成氨的能量—反应历程如下图(ad表示吸附在催化剂表面的微粒)。决速步的反应方程式为 。 9．(24-25高二上·陕西榆林八校联考·期末)已知A和B反应的化学方程式为。回答下列问题： (1)下图是反应在不同温度下A的转化率随时间变化的曲线。 ①该反应的 （填“>”“<”或“=”）0。该反应在 （填“高温”“低温”或“任意条件”）下可以自发进行。 ②在温度下，向体积为1L的密闭容器中，充入1mol和2mol，测得和的浓度随时间变化如图所示。则0~10min该反应的化学反应速率为 mol·L-1·min-1。 ③若容器容积不变，下列措施可增加A转化率的是 （填字母）。 a．升高温度        b．将从体系中分离 c．使用合适的催化剂        d．充入He，使体系总压强增大 (2)在容积为1L的恒容密闭容器中，分别研究在230℃、250℃和270℃条件下的上述反应。三种温度下B与A的物质的量之比与A平衡转化率的关系如图所示。曲线z对应的温度是 ℃；该温度下，若反应物A的物质的量为1mol，则该反应的化学平衡常数为 （用分数表示）。曲线上a、b、c点对应的化学平衡常数分别为、、，则、、的大小关系为 。 10．(24-25高二上·天津和平区·期末)在硫酸工业中，的氧化、的除去都是必不可少的步骤。 Ⅰ．的氧化：。 下表列出了在不同温度和压强下，反应达到平衡时的转化率。 温度 平衡时的转化率 450 550 (1)从理论上分析，为了使二氧化硫尽可能多地转化为三氧化硫，应选择的条件是 。 (2)在实际生产中，选定的温度为，原因是 。 (3)在实际生产中，采用的压强为常压原因是 。 (4)在实际生产中，通入过量的空气，原因是 。 Ⅱ．的除去 (5)尾气中的必须回收，原因是 。 (6)除去的研究： ①方法1(双减法)： 写出过程①的离子方程式 ；简述过程②再生的原理 。 ②方法2：用氨水除去。 已知，的，的。 若氨水的浓度为，溶液中的 。将通入该氨水中，当降至时，溶液中的 。 11．(24-25高二上·北京朝阳区·期末)以黄铁矿为原料制取硫酸的原理示意图如下。 (1)黄铁矿在通空气前需粉碎，其作用是 。 (2)反应：  是制硫酸的关键步骤。使用作催化剂，涉及如下反应： i． ii．______________________  ___________ iii． ①补全反应ii的热化学方程式： 。 ______________________  ___________ ②下列说法不正确的是 (填序号)。 a．反应i和iii均属于氧化还原反应 b．投入，最多制得 c．使用能提高的平衡转化率 (3)在体积可变的恒压密闭容器中投入和，不同条件下发生反应。实验测得在和压强下，平衡转化率随温度的变化如图所示。 ①时平衡转化率 ，判断依据是 。 ②工业上通常采用和常压的条件，采用常压的原因是 。 ③M点对应的平衡混合气体的体积为，计算该温度下反应的平衡常数 。 (4)测定尾气中的含量。用氨基磺酸铵和硫酸铵的混合溶液吸收尾气，将转化为，然后用淀粉作指示剂，用标准溶液进行滴定，消耗标准溶液。则尾气中的含量为 。 已知： 12．(24-25高二上·吉林松原五校·期末)丙烯是三大合成材料的基本原料之一，可由异丙醇催化脱水或丙烷催化脱氢制得。回答下列问题： Ⅰ．异丙醇催化脱水制丙烯的主要反应如下：ⅰ．  ；ⅱ．  。 (1)在恒温刚性密闭容器中，下列说法不能作为反应ⅰ、ⅱ均达到化学平衡状态的判断依据的是_______(填选项字母)。 A．混合气体密度不变 B．的体积分数不变 C．的分压 D． (2)如图所示为反应ⅰ、ⅱ达到平衡时与温度的关系曲线。 已知：对于可逆反应任意时刻，式中表示物质A的分压。 ①图中曲线X表示反应 (填“ⅰ”或“ⅱ”)。 ②向温度为T的恒压平衡体系中再充入少量时，反应ⅰ的状态最有可能对应图中的 点(填“a”、“b”或“c”)，判断依据是 。 Ⅱ．丙烷催化脱氢制丙烯的主要反应为。 (3)在一定温度下，保持压强为100kPa，向密闭容器中按为4∶1、1∶1、1∶4通入和的混合气，测得转化率随时间的变化如图所示： ①充入的目的是 。 ②0~6s内，曲线 (填“甲”、“乙”或“丙”)对应的平均反应速率最慢。 ③曲线丙中0~6s内，分压的平均变化率为 。 13．(24-25高二上·北京海淀区·期末)甲醇在化工生产中有着广泛的应用，利用制备甲醇的主要反应如下： ⅰ. ⅱ. 将一定量的和投入恒容密闭容器中进行上述反应，测得平衡转化率、选择性和CO选择性随温度变化情况如图。 已知：物质A的选择性(物质A代表或CO) (1)曲线 (填“a””b”或“c”)代表的选择性。 (2)，曲线a随温度升高而升高的原因是 。 (3)实际生产中采用的温度是，可能得原因是 。 (4)电解法也可制备甲醇，双极膜组合电解制备甲醇装置如图。图中双极膜由催化层、阳离子交换膜和阴离子交换膜组合而成，在直流电场作用下可将水解离，在双极膜两侧分别得到和。 ①与电源正极相连的电极为 (填“a”或“b”)。 ②结合化学用语判定并解释电解过程中阴极室溶液pH的变化情况： (电解液体积变化可忽略)。 (5)经提纯后的甲醇中常含有，采用电解法测定含量。向待测样品中加入和有机碱R，作为阳极室的电解质溶液。电解时阳极发生的反应如下： ①； ② 阴极反应不消耗水，样品中的水反应完测定即结束，根据电解消耗的电量可计算样品中的质量分数。若测得ag甲醇样品电解消耗的电量为x库仑(转移1mol电子消耗的电量为96500库仑)，则样品中的质量分数为 。 14．(24-25高二上·湖南岳阳·期末)I．以NOx为主要成分的雾霾的综合治理是当前重要的研究课题。NO和CO均为汽车尾气的成分，在催化转换器中二者可发生反应减少尾气污染。 已知：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)    H<0 (1)在500℃时，向恒容密闭体系中通入1mol的NO和1mol的CO进行反应时，下列描述能说明反应达到平衡状态的是___________(填序号)。 A．体系中混合气体密度不变 B． C．混合气体的平均相对分子质量不变 D．体系中NO、CO的浓度相等 (2)一定温度下，向恒容密闭容器中通入等物质的量的NO和CO气体，测得容器中压强随时间的变化关系如表所示： t/min 0 1 2 3 4 5 p/kPa 200 185 173 165 160 160 该反应条件下的平衡常数Kp = kPa-1(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)，该反应中的，则该反应达到平衡时， (填“>”、“<”或“=”)。 Ⅱ．工业合成氨N2 (g)+3H2 (g) 2NH3 (g)  ，一定温度下，在容积恒定的密闭容器中，一定量的和反应达到平衡后，改变某一外界条件，反应速率与时间的关系如图所示： (3)其中t2时刻所对应的实验条件改变是 ，t7时刻所对应的实验条件改变是 。 (4)为了提高平衡混合物中氨的含量，根据化学平衡移动原理，仅从理论上分析合成氨适宜的条件是___________(填序号)。 A．高温高压 B．高温低压 C．低温高压 D．加入催化剂 (5)实际生产中一般采用的反应条件为400~500℃，原因是 。 15．(24-25高二上·浙江杭州·期末)使用高效催化剂可大大减少汽车尾气排放出的和含量。 已知：① ② 某科研小组探究了℃时等质量的三种催化剂对还原NO的催化效果(其他条件相同)，所得结果如图1所示。 (1) 温(选填“高”或“低”)、 压(选填“高”或“低”)有利于提高和的平衡转化率。 (2)使用催化剂 效果最好(选填“I”、“II”或“III”)。 (3)A、B两状态下，生成的速率大小关系是 。(选填“>”、“＜”或“=”) (4)若容器容积为，开始加入、，在催化剂I作用在催化剂I作用下达到如图1所示平衡，则反应在该温度下的平衡常数 。 (5)在图2坐标系中画出使用催化剂I(其他条件相同)时，时容器内反应的脱氮率(NO转化率)与温度的关系图。 (6)科研小组将汽车尾气中的CO和NO设计成如图3所示的燃料电池。该电池正极的电极反应式是 。石墨II需经常更换，其原因是 。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 题型04 反应原理综合题（非选择题） 1．(24-25高二上·广东佛山·期末)汞及其化合物在工业生产中具有重要应用。但汞具有一定毒性，需对含汞的废水、废气进行安全处理。 (1)Hg不慎洒落时，可用S将其覆盖生成难溶的HgS。HgS在水中的沉淀溶解平衡方程式为 。 (2)Hg可与反应，实现含Hg废气的处理，其反应机理为： 反应．   反应．   ①反应．   (用和表示)。 ②恒温恒容下，通入一定量Hg(g)和(g)发生反应，下列说法正确的是 。 A．混合气体的密度保持不变时，说明体系已达平衡状态 B．增大的浓度，可提高Hg(g)的平衡脱除率 C．向容器中充入少量氦气可缩短到达平衡的时间 D．加入高效催化剂，该反应的平衡常数增大 (3)光照条件下，HgO可催化有机染料分解。向三组100 mL12的有机染料B溶液中分别加入0.075 g HgO，在不同波长的可见光照射下进行光催化活性测试，溶液中(某时刻B的浓度c与初始浓度的比值)随光照时间t的变化如图所示： ①在 nm可见光照射下，HgO催化有机染料B分解速率最快。 ②550 nm可见光照射下，0～20 min有机染料B的平均分解速率为 。 (4)可用于外科手术刀的消毒。一定温度下，向1 L 0.1 溶液中加入NaCl固体(忽略溶液体积变化)，溶液中、和的物质的量分数随的变化如图所示： 已知： 与NaCl的混合溶液中主要存在平衡：           ①为增大在水中的溶解度，可加入 (填化学式)。 ②计算反应的平衡常数K= 。 ③A点溶液中 。 【答案】(1) (2) B (3) 420nm (4) NaCl 【详解】（1）HgS难溶于水，则HgS在水中的沉淀溶解平衡方程式为； （2）①已知： 反应．   反应．   由盖斯定律，反应+反应=反应，则  ； ②A．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，因此密度保持不变不能说明反应已达平衡，错误； B．增大的浓度，促使平衡正向移动，可提高Hg(g)的平衡脱除率，正确； C．恒温恒容下，向容器中充入少量氦气，不影响反应中各物质浓度，不影响到达平衡的时间，错误； D．加入高效催化剂，可以加快反应速率，但是温度不变，该反应的平衡常数不变，错误； 故选B； （3）①由图，在420nm可见光照射下，HgO催化有机染料B分解速率最快，有机染料B最快被分解。 ②由图，550 nm可见光照射下，20 min时有机染料B浓度为12×0.7=8.4mg·L-1，则0～20 min的平均分解速率为。 （4）①为增大在水中的溶解度，可加入NaCl，提高溶液中氯离子浓度，使得与氯离子结合为可溶性、离子。 ②已知： a：     b：     反应-a-b得反应，则其平衡常数K=； ③随着溶液中氯离子浓度增大，的含量减小、的量先增大后减小、的量增大，则图示为，A点溶液中c()= c()，结合，K=，则。 2．(24-25高二上·安徽亳州·期末)将转化为、、等有机物是实现“双碳”目标的重要方法。 (1)催化加氢制备乙烯涉及的反应如下： i．   ii．   则   ，该反应在 下易自发进行(填“高温”“低温”或“任意温度”)。 (2)在kPa恒压条件下，将、通入初始容积为的密闭容器中发生上述反应制备乙烯，测得反应进行到第时的实际转化率和对应温度下的平衡转化率如图所示。 ①M、N点反应物分子有效碰撞几率M N(填“>”“=”或“<”)。若要使Q点在第600 s能达到R点，可采用的方法是 。 ②升高温度，乙烯的选择性[的选择性] (填“增大”或“减小”)；当温度高于时，的平衡转化率随温度的升高而增大的原因可能是 。 ③时，将、通入5 L恒容密闭容器中，反应开始到达到平衡时所用时间 (填“大于”或“少于”)。时，反应的平衡常数 (忽略反应，用含的计算式表示，为用分压表示的平衡常数，分压总压物质的量分数)。 【答案】(1) 低温 (2) 使用催化剂 减小 温度高于时，温度对反应ii的影响程度大于对反应i的影响程度 大于 【详解】（1）由盖斯定律可知，反应i−反应ii×２=目标反应，则反应△H=(-130 kJ⋅mol)- (+41 kJ⋅mol) ×２=-212 kJ⋅mol；该反应为熵减的反应，低温条件下，反应ΔH—TΔS＜0，能自发进行； （2）①由图可知，N点温度高于M点，温度越高，活化分子的数目和百分数越高，有效碰撞几率越大，反应速率越快，所以M点有效碰撞的几率小于N点；Q点与R点的温度相同，但Q点二氧化碳的转化率小于R点，说明600s时，R点反应速率小于Q点，所以可以使用催化剂降低反应的活化能，加快反应速率，使Q点在第600 s达到R点；反应i为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，二氧化碳的转化率减小，乙烯选择性减小；反应ii为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，二氧化碳的转化率增大，所以当温度高于T3℃时，二氧化碳的转化率随温度的升高而增大说明温度升高对反应ii的影响程度大于对反应i的程度； ③由方程式可知，反应i为气体体积减小的反应，反应ii为气体体积不变的反应，则温度相同时，恒压密闭容器与恒容密闭容器相比，相当于增大容器的压强，增大压强，反应速率加快，达到平衡所需时间减小，所以起始反应物的浓度相同，T2℃时，恒容密闭容器中反应开始到达到平衡时所用时间大于600 s；由图可知，T2 ℃时，二氧化碳的转化率为80%，由题意可建立如下三段式： 由三段式数据可知，混合气体的总物质的量为14 mol，由题意可知，混合气体的总压为m kPa，则反应的平衡常数。 3．(24-25高二上·广东广州天河区·期末)新型洁净能源能够解决环境问题，能源短缺等问题，能够把“绿水青山就是金山银山”落实到我国的各个角落。氢气作为可持续“零碳”能源被广泛研究。水煤气变换反应：是工业上的重要反应，可用于制氢。 (1)水煤气变换反应经历了以下途径 该反应的 (用和表示)。 (2)一定温度下，以总压和水碳比向密闭容器中投料，测得的平衡转化率随温度变化曲线如图。 ①该反应的 0(填“>”“=”“<”，下同)，AB两点对应的平衡常数 。 ②该反应在460℃时 。 ③关于水煤气转换反应说法正确的是 。 A．通过增大的量，可以改变的平衡转化率 B．增大水碳比，可提高的转化率 C．升高温度，(正)、(逆)均增大 D．恒容条件下充入惰性气体增加体系总压，可提高反应速率 (3)该反应也可采用电化学方法实现，反应装置如图所示。 ①出口II出来的气体为 。 ②阳极的电极反应式为 。 (4)水煤气变换反应的机理被广泛研究，某催化剂催化(*表示吸附态、表示活化能)步骤如下： I、   II、   III、   IV、______   请补充最后一个反应式：IV 。 【答案】(1) (2) < > 2 C (3) (4) 【详解】（1）由图，反应1：， 反应2：，由盖斯定律得：目标反应=，即，故答案为：； （2）①由图像可知，温度升高，CO的平衡转化率降低，说明升高温度平衡逆向移动，根据勒夏特列原理，逆反应吸热，则正反应放热，因此；平衡常数只与温度有关，该反应正反应放热，A到B，温度升高，平衡逆向移动，平衡常数减小，因此>，故答案为：<；>； ②由图可知，460℃时CO转化率为80%，以水碳比进行反应，假设投入的、，可列三段式：，则各物质的分压分别为, ,,，压强平衡常数，故答案为：2； ③A．是固体，改变的量，不能改变的平衡转化率，A错误； B．增大水碳比，相当于增加的量，可以提高CO的转化率，但自身的转化率降低，B错误； C．升高温度，增大活化分子百分比，(正)、(逆)均增大，C正确； D．恒容条件下充入惰性气体增加体系总压，参与反应的气体浓度未变，反应速率也不变，D错误； 故答案选C。 （3）分析：由图，右侧接电源负极，则右侧电极为阴极，得电子，发生还原反应；左侧通入CO和水，接电源正极，失电子，发生氧化反应；结合总反应：中物质变化可得，阳极为CO失电子生成，电极反应式为；因固体电解质只允许离子通过，因此阴极电极反应为。 ①由分析可知，出口II出来的气体为，故答案为：； ②由分析可知，阳极的电极反应式为，故答案为：； （4）根据反应I、II、III以及总反应，产物中有，根据原子守恒及盖斯定律可得反应IV为，故答案为：。 4．(24-25高二上·陕西汉中·期末)是一种重要的化工原料，时，，；，。 (1)写出的水解方程式： 。 (2)常温下，NaHS溶液显 （填“酸性”、“中性”或“碱性”）。 (3)，向溶液中通入HCl气体或加入NaOH固体以调节溶液pH，溶液pH与关系如图（忽略溶液体积的变化，的挥发）。 时，溶液中的 。 (4)常温下，实验室常用硫酸铜溶液除去硫化氢。其反应原理为，该反应的平衡常数 ［用、、表示］。 (5)硫化物也常用于除去废水中的重金属离子。向含的废水中加入沉淀剂FeS，发生反应的离子方程式为 ，当反应达到平衡时， 。 (6)在某催化剂的作用下，的反应历程如图所示（*表示吸附在催化剂上）： 使用催化剂与未使用催化剂相比，图中的值 （填“变大”、“变小”或“不变”）。整个反应历程中控速步骤的化学方程式是 。 【答案】(1) (2)碱性 (3)0.043 (4) (5) (6) 不变 【详解】（1）能微弱水解，生成和氢氧根离子，水解方程式：。 （2）既能电离又能水解，常温下，，，则水解程度大于电离程度，NaHS溶液显碱性。 （3）由图，时，，根据物料守恒，溶液中的。 （4）常温下，实验室常用硫酸铜溶液除去硫化氢。其反应原理为，该反应的平衡常数。 （5）已知：时，，，硫化亚铁溶解度比硫化铜大，则向含的废水中加入沉淀剂FeS，硫化亚铁转化为硫化铜，发生反应的离子方程式为，当反应达到平衡时，。 （6）催化剂不改法反应的焓变，则使用催化剂与未使用催化剂相比，图中的值不变。活化能最大的一步是整个反应历程中的控速步，由图可知，控速步的化学方程式是。 5．(24-25高二上·北京大兴区·期末)二氧化碳催化加氢制取甲醇(CH3OH)的研究，对于环境和能源问题意义重大。其主反应为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)  ∆H1=-60kJ·mol-1，回答下列问题。 Ⅰ．一定温度下，在2L容积不变的密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，测得CO2的物质的量随时间变化如下表所示。 t/min 0 2 5 10 15 n(CO2)/mol 1 0.75 0.5 0.25 0.25 (1)从反应开始到5min末，CO2的平均反应速率v(CO2)= mol·L-1·min-1；反应达到平衡状态时，H2的转化率为 。 (2)下列能作为该反应达到平衡状态的标志的是 (填字母)。 a．断裂3molH—H的同时形成2molH—O b．气体的压强不再变化 c．混合气体中甲醇的浓度保持不变 d．化学反应速率v(CO2)：v(H2)：v(CH3OH)：v(H2O)=1：3：1：1 (3)在不同温度下，反应中CO2的转化率与时间的关系如下图所示。据图可判断：温度T1 T2(填“>”、“<”或“=”)，理由是 。 (4)主反应在起始物n(H2)/n(CO2)=3时，在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的物质的量分数为x(CH3OH)，在t=250℃下的x(CH3OH)~p和p=5×105Pa下的x(CH3OH)~t如下图所示。 ①图中对应等压过程的曲线是 (填“a”或“b”)，判断的理由是 。 ②当x(CH3OH)=0.10时，反应条件可能为5×105Pa、210℃或 。 Ⅱ.二氧化碳催化加氢制取甲醇过程中，还可发生副反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)  ∆H2=+41kJ·mol-1。常温下，1mol下列化学键形成(或断裂)的能量(E)数据如下： 化学键 H-H C=O C≡O(CO) H-O E/(kJ·mol-1) 436 805.5 a 465 (5)计算a= kJ·mol-1。 Ⅲ.甲醇燃料电池具有能量转化高、绿色无污染等特点，工作原理如下图。 (6)写出正极的电极反应： 。 【答案】(1) 0.05 75% (2)bc (3) > 温度越高反应速率越快，图1中起始阶段T1的曲线斜率较大，反应速率快，所以温度较高 (4) b 主反应ΔH<0，升高温度时平衡向逆反应方向移动，甲醇的物质的量分数变小 9×105Pa、250℃ (5)1076 (6)O2+4e-+4H+=2H2O 【分析】Ⅰ．化学反应中变化的物质的量之比等于化学计量数之比；温度越高反应速率越快，图1中起始阶段T1的曲线斜率较大，反应速率快，温度高；主反应ΔH<0，升高温度时平衡向逆反应方向移动，甲醇的物质的量分数变小，b曲线代表等压条件下温度与甲醇物质的量分数的关系；温度一定，增大压强，平衡正向进行，甲醇的物质的量分数增大，a曲线代表等温条件下压强与甲醇物质的量分数的关系； Ⅲ.甲醇燃料电池中通入氧气的电极为正极，发生还原反应，通入甲醇的电极为负极，发生氧化反应。 【详解】（1）0~5min，，；反应进行10min后二氧化碳的物质的量不再变化，说明反应达到了平衡，此时，化学反应中变化的物质的量之比等于化学计量数之比，，H2的转化率，故答案为：0.05；75%； （2）a．每消耗3molH2的同时生成1molCH3OH，1molH2O；即任何时候断裂3molH—H的同时形成3molH—O，断裂3molH—H的同时形成2molH—O，不能作为平衡的标志，a错误； b．该反应为气体分子总数变化的反应，温度体积一定，气体的物质的量是变化的量，气体的压强是变化量，当压强不再变化，说明反应达到了平衡，b正确； c．温度体积一定，混合气体中甲醇的浓度保持不变，说明甲醇正向进行生成的量和逆向进行消耗的量相等，反应达到了平衡状态，c正确； d．任何时刻化学反应速率，d错误； 故答案为：bc； （3）温度越高反应速率越快，图1中起始阶段T1的曲线斜率较大，反应速率快，温度高，温度；故答案为：>；温度越高反应速率越快，图1中起始阶段T1的曲线斜率较大，反应速率快，所以温度较高； （4）①主反应ΔH<0，升高温度时平衡向逆反应方向移动，甲醇的物质的量分数变小，b曲线代表等压条件下温度与甲醇物质的量分数的关系，温度一定，增大压强，平衡正向进行，甲醇的物质的量分数增大，a曲线代表等温条件下压强与甲醇物质的量分数的关系；故答案为：主反应ΔH<0，升高温度时平衡向逆反应方向移动，甲醇的物质的量分数变小； ②观察图像可知当x(CH3OH)=0.10时，对应的坐标为反应条件为5×105Pa、210℃或9×105Pa、250℃，故答案为：9×105Pa、250℃； （5）根据ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能可知，将相关数据代入，解得，故答案为：1076； （6）甲醇燃料电池中通入氧气的电极为正极，发生还原反应，通入甲醇的电极为负极，发生氧化反应，故答案为：。 6．(24-25高二上·陕西安康·期末)合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大成就，在很大程度上解决了地球上因粮食不足而导致的饥饿问题，目前工业上用氢气和氨气直接合成氨。回答下列问题： (1)(g)与(g)反应的能量变化如图所示，则(g)与(g)反应制备(l)的热化学方程式为 。 (2)实际生产中，合成氨常用铁触媒，反应温度773K、压强20~50MPa，投料比，氨的平衡体积分数在、时分别为、(其他条件不变)。生产中测得合成塔出口混合气体中氨的体积分数为，说明塔内反应的 (填“大于”、“小于”或“等于”)。 (3)合成氨需要选择合适的催化剂，分别选用A、B、C三种催化剂进行试验，所得结果如图所示(其他条件相同)： 生产中适宜选择催化剂 (填“A”或“B”或“C”)，理由是 。 (4)如图所示为合成氨生产设备流程示意图。 ①下列说法错误的是 (填选项字母)。 A．为防止原料气中混有的杂质使催化剂“中毒”而丧失催化活性，原料气必须经过净化 B．压缩机加压过程，既要考虑平衡移动的问题，又要考虑加压对设备材料条件的要求 C．合成氨反应的温度控制在500°C左右，此温度下反应物的平衡转化率最大 D．冷却过程，及时将从平衡混合物中分离出去，促使合成氨反应向生成氨气的方向移动 ②设备中设置热交换器的目的是 。 【答案】(1) (2)大于 (3) A 催化剂A比催化剂B、C的催化效率高，且活性温度低，低温有利于平衡正向移动 (4) C 合成氨的反应为放热反应，为了充分利用反应所放出的能量来预热原料气体，达到节能的目的 【详解】（1）根据图示可知反应物的总能量大于生成物的总能量，因此该反应为放热反应，则和完全反应变为时放出热量为：，则该反应的热化学方程式可表示为：。 （2）生产中测得合成塔出口混合气体中氨的体积分数为，说明反应还未达到平衡状态，还需要继续向正反应方向移动，则有大于。 （3）根据图中催化剂A、催化剂B、催化剂C的催化效率图象，催化剂A和催化剂B的催化效率大于催化剂C，而合成氨为放热反应，低温有利于平衡正向移动，催化剂A比催化剂B的活性温度低，故最适宜的为：催化剂A。 （4）①A．催化剂“中毒”会丧失催化活性，所以原料气必须经过净化处理，A正确； B．加压，合成氨平衡向生成氨气的方向移动，但加压又要考虑对设备材料的强度、设备的制造要求的问题，B正确； C．合成氨反应为放热反应，温度越低，平衡转化率越高，所以温度控制在500℃左右，不是因为此温度下反应物的平衡转化率最大，而是因为该温度下，催化剂的活性最大，反应速率快，C错误； D．冷却过程，及时将分离除去，减小生成物浓度，可促使平衡向生成氨气的方向移动，D正确； 故答案为：C。 ②设备中设置热交换器的目的是：合成氨的反应为放热反应，为了充分利用反应所放出的能量来预热原料气体，达到节能的目的。 7．(24-25高二上·湖南郴州·期末)二氧化碳和甲烷是两种温室效应气体，将二者进行转化，可得到具有高附加值的化工产品或清洁燃料。 (1)和催化重整制取和 主反应：①   副反应：②   ③   ④   主反应 ；若反应②在任何温度都不自发，能否判断该反应是吸热还是放热： (填“能”或“否”)，为什么？ 。 (2)一定温度下，向某恒容密闭容器中充入和，只发生反应①，体系的初始压强为，若平衡时的转化率为，的平衡分压为 ，该反应的压强平衡常数 。(分压总压物质的量的分数，压强平衡常数是用分压代替物质的量的浓度求出的平衡常数) (3)中国科学院洁净能源创新研究院研发出的光电化学转化可制得乙二醇，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。 ①写出该历程中生成的化学方程式 。 ②以乙二醇为燃料的燃料电池工作时，乙二醇在电池 (填“负极”或“正极”)发生反应，若以溶液为电解液，则该电极的反应式为 。 【答案】(1) +247 kJ/mol 能 该反应S<0，且在任何温度都不自发，则H>0 (2) 0.5p MPa p2 MPa2 (3) +=H2O+ 负极 【分析】（1）根据盖斯定律，化学反应的热效应：只与起始和终态有关，而与反应过程无关来计算主反应的焓变；反应自发进行的判断依据是△G＝△H-T△S，当△G <0时反应自发进行。 （2）利用三段式进行分析，恒温恒容条件下反应物的变化量可计算平衡时体系中各物质的物质的量，平衡时的总压以及各物质的分压，再根据各物质的分压计算压强平衡常数。 （3）从该反应的机理图中可看出，有·OH、·CH3、·CH2OH自由基，甲醇与羟基自由基反应生成和·CH2OH自由基可写出方程式；燃料电池工作时，正极为通入氧气的电极，发生还原反应，通入燃料的一极为负极，发生氧化反应；所以乙二醇在电池负极发生反应，以碱性KOH溶液为电解液，乙二醇中的碳元素最终被氧化为碳酸根，根据得失电子守恒和电荷守恒，得该电极的电极反应式。 【详解】（1）根据盖斯定律，主反应的焓变等于反应③的焓变减去反应④的焓变，即△H1=△H3-△H4=+247kJ/mol； 反应②在任何温度都不自发，说明其吉布斯自由能变化始终大于零，由于该反应气体分子数减少，熵变小于零，因此只有当焓变大于零时，无论温度如何，吉布斯自由能变化才能始终大于零，所以可以判断该反应是吸热反应。 （2）利用三段式进行分析： 根据PV=nRT，恒温恒容条件下，，，p平衡=1.5pMPa，的平衡分压为p()=MPa，同理可得p(CH4)= 0.25p MPa， p(CO2)= 0.25p MPa ， p(CO)= 0.5p MPa； 该反应的压强平衡常数； （3）①从该反应的机理图中可看出，有·OH、·CH3、·CH2OH自由基，生成的化学方程式为+=H2O+； ②燃料电池工作时，正极为通入氧气的电极，通入燃料的一极为负极，故乙二醇在电池负极发生失电子氧化反应，以KOH溶液为电解液，电极产物为碳酸根，故电极反应式为。 8．(24-25高二上·四川成都·期末)合成氨的工业生产造福全人类。回答下列问题： (1)已知：         则 。 (2)合成氨反应在 (填“低温”、“高温"或"任何”)条件下自发进行，在 条件下快速进行(填“低温”、“高温”或“任何”)。 (3)研究不同条件下氨的平衡含量与起始氢氮投料比的关系如图。 ⅰ曲线④中 (填“>”、“＜”或“=”)420℃。 ⅱ在投加气态原料总体积不变时，范围内，随着的增加，氨的平衡含量将 。 ⅲ用各物的平衡体积分数代替平衡浓度，则350℃，20MPa时反应的(用计算式表示) 。 (4)催化剂表面合成氨的能量—反应历程如下图(ad表示吸附在催化剂表面的微粒)。决速步的反应方程式为 。 【答案】(1) (2) 低温 高温 (3) > 增大 (4)或者 【分析】已知  ，，，该反应在低温下自发进行；根据合成氨正反应放热可知，升高温度，反应逆向进行，氨的含量降低；决速步是反应最慢的一步，即活化能最大的一步。 【详解】（1）已知①   ②   ③  ，利用盖斯定律将①-③的  ，故答案为：； （2）已知  ，，，该反应在低温下自发进行；温度升高，反应速率加快，高温该反应速率加快，故答案为：低温；高温； （3）i根据合成氨正反应放热可知，升高温度，反应逆向进行，氨的含量降低，对比①④可知相同时压强一定，氨的含量①>④，所以温度①<④，曲线④中>420℃，故答案为：>； ii根据图中曲线变化可知在投加气态原料总体积不变时，范围内，随着的增加，氨的平衡含量将增大，故答案为：增大； ⅲ由图中曲线可知350℃，20MPa时反应，平衡时氨的含量为50%，设反应物起始物质的量，列三段式，，解得，平衡时，，，， ，故答案为：； （4）决速步是反应最慢的一步，即活化能最大的一步，本题决速步的反应方程式为或者，故答案为：或者。 9．(24-25高二上·陕西榆林八校联考·期末)已知A和B反应的化学方程式为。回答下列问题： (1)下图是反应在不同温度下A的转化率随时间变化的曲线。 ①该反应的 （填“>”“<”或“=”）0。该反应在 （填“高温”“低温”或“任意条件”）下可以自发进行。 ②在温度下，向体积为1L的密闭容器中，充入1mol和2mol，测得和的浓度随时间变化如图所示。则0~10min该反应的化学反应速率为 mol·L-1·min-1。 ③若容器容积不变，下列措施可增加A转化率的是 （填字母）。 a．升高温度        b．将从体系中分离 c．使用合适的催化剂        d．充入He，使体系总压强增大 (2)在容积为1L的恒容密闭容器中，分别研究在230℃、250℃和270℃条件下的上述反应。三种温度下B与A的物质的量之比与A平衡转化率的关系如图所示。曲线z对应的温度是 ℃；该温度下，若反应物A的物质的量为1mol，则该反应的化学平衡常数为 （用分数表示）。曲线上a、b、c点对应的化学平衡常数分别为、、，则、、的大小关系为 。 【答案】(1) < 低温 0.15 b (2) 270 【详解】（1）①由图1可知，T2先达到平衡，则T2＞T1，升高温度，A的转化率降低，即平衡逆向移动，而温度升高，平衡向吸热的方向移动，因此该反应为放热反应，△H＜0；该反应△S＜0，要使反应自发，∆G=△H-T△S＜0，因此要在低温下进行； ②A为反应物，图中减少的曲线为A，0-10min内v(A)===0.075mol/(L∙min)，v(B)=2v(A)=0.15mol/(L∙min)； ③a．升高温度，平衡逆向移动，A的转化率减小，a不符合题意； b．将C(g)从体系中分离，减小了生成物的浓度，平衡正向移动，A的转化率增大，b符合题意； c．使用合适的催化剂，反应速率加快，但平衡不移动，A的转化率不变，c不符合题意； d．充入He，使体系总压强增大，但各物质的浓度不变，平衡不移动，A的转化率不变，d不符合题意； 故选b； （2）该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，A的转化率降低，因此x曲线为230°C，y曲线为250°C，z曲线为270°C；在270°C时，a点=2.5，A的转化率为50%，列出三段式： 平衡常数K===；a、b两点在同一曲线上，温度相同为270℃，平衡常数相同，c点温度为230℃，温度越高，平衡常数越小，因此有K1=K2＜K3。 10．(24-25高二上·天津和平区·期末)在硫酸工业中，的氧化、的除去都是必不可少的步骤。 Ⅰ．的氧化：。 下表列出了在不同温度和压强下，反应达到平衡时的转化率。 温度 平衡时的转化率 450 550 (1)从理论上分析，为了使二氧化硫尽可能多地转化为三氧化硫，应选择的条件是 。 (2)在实际生产中，选定的温度为，原因是 。 (3)在实际生产中，采用的压强为常压原因是 。 (4)在实际生产中，通入过量的空气，原因是 。 Ⅱ．的除去 (5)尾气中的必须回收，原因是 。 (6)除去的研究： ①方法1(双减法)： 写出过程①的离子方程式 ；简述过程②再生的原理 。 ②方法2：用氨水除去。 已知，的，的。 若氨水的浓度为，溶液中的 。将通入该氨水中，当降至时，溶液中的 。 【答案】(1) (2)在此温度下催化剂活性最高 (3)在常压下的转化率就已经很高了，若采用高压，平衡能向右移动，但效果并不明显，比起高压设备得不偿失 (4)增大反应物氧气的浓度，提高的转化率 (5)防止污染环境 (6) 与生成沉淀，平衡向正向移动，有生成 【详解】（1）由表中数据可知，温度越低、压强越大，SO2平衡转化率越高，所以为使SO2尽可能多地转化为SO3，应选下进行； （2）时催化剂活性最佳，反应速率快，可提高生产效率，保证SO2有较高转化率； （3）在常压下，时SO2的转化率已经很高 (达到97.5%)，增大压强，SO2转化率提高不多，但却会使设备、能耗等成本增加，所以实际用常压； （4）通入过量空气，即增大O2浓度，根据勒夏特列原理，平衡正向移动，SO2转化率提高； （5）SO2是大气污染物，直接排放会污染空气，回收能让原料（含硫元素）再次利用，节约资源； （6）①“双减法” 中过程①是NaOH与SO2反应生成Na2SO3和水，离子方程式为；过程②中CaO先与水反应生成Ca(OH)2，与生成沉淀，平衡向正向移动，有生成，实现的再生； ②对于的电离，设，，解得；的，当时，，则。 11．(24-25高二上·北京朝阳区·期末)以黄铁矿为原料制取硫酸的原理示意图如下。 (1)黄铁矿在通空气前需粉碎，其作用是 。 (2)反应：  是制硫酸的关键步骤。使用作催化剂，涉及如下反应： i． ii．______________________  ___________ iii． ①补全反应ii的热化学方程式： 。 ______________________  ___________ ②下列说法不正确的是 (填序号)。 a．反应i和iii均属于氧化还原反应 b．投入，最多制得 c．使用能提高的平衡转化率 (3)在体积可变的恒压密闭容器中投入和，不同条件下发生反应。实验测得在和压强下，平衡转化率随温度的变化如图所示。 ①时平衡转化率 ，判断依据是 。 ②工业上通常采用和常压的条件，采用常压的原因是 。 ③M点对应的平衡混合气体的体积为，计算该温度下反应的平衡常数 。 (4)测定尾气中的含量。用氨基磺酸铵和硫酸铵的混合溶液吸收尾气，将转化为，然后用淀粉作指示剂，用标准溶液进行滴定，消耗标准溶液。则尾气中的含量为 。 已知： 【答案】(1)增大矿石的接触面积，提高反应速率 (2) bc (3) 该反应是气体分子数减少的反应，其他条件相同时，增大压强，平衡向正反应方向移动，的平衡转化率增大， 时，的平衡转化率已经较高，增大压强对材料、设备、动力的要求更高，生产成本增加 (4) 【分析】黄铁矿与空气中的氧气发生氧化还原反应，生成和等，将中通入空气，在400~500℃下发生反应生成，反应方程式为，利用98.3%的浓硫酸吸收制备浓硫酸。 【详解】（1）黄铁矿在使用前需粉碎，可增大接触面积，提高反应速率； （2）①根据盖斯定律可知反应可得到反应：  ，将代入后可得反应ii为，反应热； ②a．反应i中V由+5价降低到+4价，S由+4价升高到+6价，有元素化合价升降，属于氧化还原反应，反应iii中V由+4价升高到+5价，O由0价降低到-2价，有元素化合价的变化，属于氧化还原反应，a项正确； b．反应i为可逆反应，因此投入，不能制得，b项错误； c．反应中为催化剂，加入催化剂能降低反应的活化能，增大反应速率，但平衡不移动，不能提高的转化率，c项错误； 答案选bc； （3）①反应Ⅱ正向为气体体积减小的方向，其他条件相同时，增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，即反应Ⅱ平衡正向移动，的转化率增大，由此可知，故，因此550℃、时； ②工业上通常采用和常压的条件，是因为时，的平衡转化率已经较高，增大压强对材料、设备、动力的要求更高，生产成本增加； ③M点时，的平衡转化率，转化量为7.2mol，列三段式可得 平衡常数； （4）根据题意可得计量关系，可知的物质的量与物质的量相等，即，因此尾气中的含量为。 12．(24-25高二上·吉林松原五校·期末)丙烯是三大合成材料的基本原料之一，可由异丙醇催化脱水或丙烷催化脱氢制得。回答下列问题： Ⅰ．异丙醇催化脱水制丙烯的主要反应如下：ⅰ．  ；ⅱ．  。 (1)在恒温刚性密闭容器中，下列说法不能作为反应ⅰ、ⅱ均达到化学平衡状态的判断依据的是_______(填选项字母)。 A．混合气体密度不变 B．的体积分数不变 C．的分压 D． (2)如图所示为反应ⅰ、ⅱ达到平衡时与温度的关系曲线。 已知：对于可逆反应任意时刻，式中表示物质A的分压。 ①图中曲线X表示反应 (填“ⅰ”或“ⅱ”)。 ②向温度为T的恒压平衡体系中再充入少量时，反应ⅰ的状态最有可能对应图中的 点(填“a”、“b”或“c”)，判断依据是 。 Ⅱ．丙烷催化脱氢制丙烯的主要反应为。 (3)在一定温度下，保持压强为100kPa，向密闭容器中按为4∶1、1∶1、1∶4通入和的混合气，测得转化率随时间的变化如图所示： ①充入的目的是 。 ②0~6s内，曲线 (填“甲”、“乙”或“丙”)对应的平均反应速率最慢。 ③曲线丙中0~6s内，分压的平均变化率为 。 【答案】(1)A (2) ⅰ c 曲线X表示反应ⅰ，恒压时充入水蒸气，变大，变小 (3) 减小丙烷分压，使平衡正向移动，提高丙烷的平衡转化率 甲 5 【详解】（1）反应ⅰ、ⅱ的反应物和生成物均为气体，混合气体的总质量不变，刚性密闭容器体积不变，则混合气体密度不变，不能作为反应ⅰ、ⅱ均达到化学平衡状态的判断依据，A项符合题意；的体积分数不变，反应ⅰ、ⅱ中其他组分的体积分数也不变，可以作为反应ⅰ、ⅱ均达到化学平衡状态的判断依据，B项不符合题意；的分压不变，说明反应ⅰ、ⅱ中其他组分的分压也不变，可以作为反应ⅰ、ⅱ均达到化学平衡状态的判断依据，C项不符合题意；根据反应ⅰ得，，说明正逆反应速率相等，反应|达平衡，则的分压不变，也说明反应ⅱ也达平衡，即可以作为反应ⅰ、ⅱ均达到化学平衡状态的判断依据，D项不符合题意。 故选A。 （2）①反应ⅰ为气体体积增大的吸热反应，反应Ⅱ为气体体积减小的放热反应，则升高温度，反应|正向移动，逐渐增大，逐渐变小；反应ⅱ逆向移动，逐渐减小，逐渐变大。分析图中曲线趋势，可知曲线X表示反应ⅰ，曲线Y表示反应ⅱ。 ②向温度为T的恒压平衡体系中充入少量时，反应ⅰ的生成物浓度增大，使得增大，即变小，因为曲线X表示反应ⅰ，则此时反应ⅰ的状态最有可能对应图中的c。 （3）①丙烷催化脱氢制丙烯的反应是反应物和生成物均为气体且体积增大的反应，充入Ar，丙烷的分压减小，平衡正向移动，有利于丙烷转化率增大，则充入Ar的目的是减小丙烷分压，使平衡正向移动，提高丙烷的平衡转化率。 ②根据图中信息，为4∶1、1∶1、1∶4进行投料，投料比越大，则丙烷的转化率越小，则曲线丙对应的投料比为4∶1，丙烷分压越大，反应速率越快，反之，丙烷分压越小，反应速率越慢，因此0~6s内，曲线甲对应的平均反应速率最慢。 ③曲线丙中0~6s内，的转化率为25%，已知曲线丙对应的投料比为4∶1，设丙烷物质的量为4mol，Ar物质的量为1mol，则6s时转化的丙烷物质的量为molmol，列三段式：开始时分压为80kPa，后来分压为kPakPa，则0~6s内分压的平均变化率为kPa·s-1。 13．(24-25高二上·北京海淀区·期末)甲醇在化工生产中有着广泛的应用，利用制备甲醇的主要反应如下： ⅰ. ⅱ. 将一定量的和投入恒容密闭容器中进行上述反应，测得平衡转化率、选择性和CO选择性随温度变化情况如图。 已知：物质A的选择性(物质A代表或CO) (1)曲线 (填“a””b”或“c”)代表的选择性。 (2)，曲线a随温度升高而升高的原因是 。 (3)实际生产中采用的温度是，可能得原因是 。 (4)电解法也可制备甲醇，双极膜组合电解制备甲醇装置如图。图中双极膜由催化层、阳离子交换膜和阴离子交换膜组合而成，在直流电场作用下可将水解离，在双极膜两侧分别得到和。 ①与电源正极相连的电极为 (填“a”或“b”)。 ②结合化学用语判定并解释电解过程中阴极室溶液pH的变化情况： (电解液体积变化可忽略)。 (5)经提纯后的甲醇中常含有，采用电解法测定含量。向待测样品中加入和有机碱R，作为阳极室的电解质溶液。电解时阳极发生的反应如下： ①； ② 阴极反应不消耗水，样品中的水反应完测定即结束，根据电解消耗的电量可计算样品中的质量分数。若测得ag甲醇样品电解消耗的电量为x库仑(转移1mol电子消耗的电量为96500库仑)，则样品中的质量分数为 。 【答案】(1)b (2)反应ⅰ为放热反应，反应ⅱ为吸热反应，时，随温度升高，反应ⅰ逆移的程度小于反应ⅱ正移的程度 (3)时，催化剂活性高，反应速率快；或时，反应速率快 (4) b 阴极反应为，每转移6mol电子，消耗，同时又有从双极膜进入阴极室，因此阴极室溶液的pH基本不变 (5) 【详解】（1）反应为放热反应，反应为吸热反应，继续升温，反应平衡逆向移动，反应平衡正向移动，根据图象，二氧化碳的平衡转化率升高，所以曲线代表二氧化碳的转化率，而的选择性降低，说明曲线代表的选择性，则曲线代表的选择性。 （2）反应为放热反应，反应为吸热反应，当温度超过以后，随着温度的不断升高，反应逆向移动，而反应正向移动，同时反应逆移的程度小于反应正移的程度，导致曲线随温度升高而升高。 （3）实际生产中采用的温度是，可能得原因是：一是加快反应速率，二是此温度下，催化剂活性高，催化效果最佳。 （4）①利用电解法制备甲醇，根据化合价变化情况，左侧电极室二氧化碳转化为甲醇，碳元素化合价降低，得到电子，是阴极，电极反应式为：；右侧电极室失去电子，是阳极，生成氢气，电极反应式为：。据此分析可知，与电源正极相连的电极为。 ②阴极的电极反应式为：，当消耗电子，则会消耗，根据电荷守恒，双极膜离解产生的氢离子会进入阴极，会补充，故阴极室溶液基本不变。 （5）消耗的电量为库仑，则转移电子的物质的量为：，由于产品甲醇中含有水，将水的质量扣除以后，则为产品甲醇的质量，根据阳极反应消耗的电子的物质的量，结合①；②反应，可得关系式：，所以，，故甲醇的质量为：，所以样品中的质量分数为：。 14．(24-25高二上·湖南岳阳·期末)I．以NOx为主要成分的雾霾的综合治理是当前重要的研究课题。NO和CO均为汽车尾气的成分，在催化转换器中二者可发生反应减少尾气污染。 已知：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)    H<0 (1)在500℃时，向恒容密闭体系中通入1mol的NO和1mol的CO进行反应时，下列描述能说明反应达到平衡状态的是___________(填序号)。 A．体系中混合气体密度不变 B． C．混合气体的平均相对分子质量不变 D．体系中NO、CO的浓度相等 (2)一定温度下，向恒容密闭容器中通入等物质的量的NO和CO气体，测得容器中压强随时间的变化关系如表所示： t/min 0 1 2 3 4 5 p/kPa 200 185 173 165 160 160 该反应条件下的平衡常数Kp = kPa-1(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)，该反应中的，则该反应达到平衡时， (填“>”、“<”或“=”)。 Ⅱ．工业合成氨N2 (g)+3H2 (g) 2NH3 (g)  ，一定温度下，在容积恒定的密闭容器中，一定量的和反应达到平衡后，改变某一外界条件，反应速率与时间的关系如图所示： (3)其中t2时刻所对应的实验条件改变是 ，t7时刻所对应的实验条件改变是 。 (4)为了提高平衡混合物中氨的含量，根据化学平衡移动原理，仅从理论上分析合成氨适宜的条件是___________(填序号)。 A．高温高压 B．高温低压 C．低温高压 D．加入催化剂 (5)实际生产中一般采用的反应条件为400~500℃，原因是 。 【答案】(1)BC (2) 1.6 > (3) 增大反应物的浓度(或增大N2或H2浓度均可) 降低温度 (4)C (5)在此温度下催化剂活性最大，反应速率快，单位时间内产率高 【详解】（1）A．容器体积不变，混合气体总质量不变，则混合气体的密度始终不变，故混合气体的密度不再变化不能说明反应达到平衡状态，A错误； B．反应速率比等于系数比，符合正逆反应速率相等，能够说明反应达到平衡状态，B正确； C．该反应是气体分子总数改变的反应，反应前后，气体的物质的量在改变，当混合气体的平均摩尔质量不再变化，说明气体的总物质的量不变，反应达到平衡状态，C正确； D．体系中NO、CO的起始浓度相等，消耗量相等，剩余量始终相等，不能够说明反应达到平衡状态，D错误； 故选BC； （2）设向恒容密闭容器中通入NO和CO气体为1mol，转化量2x， 平衡时气态的总物质的量为：1-2x+1-2x+x+2x=(2-x)mol，恒容容器中，气体的压强之比等于气体的物质的量之比，则，x=0.4，；反应达到平衡时，v(正)=v(逆)，即=，，则； （3）t2时刻逆反应速率不变，而正反应速率瞬间变大，则所对应的实验条件改变是增大反应物的浓度(或增大N2或H2浓度均可)；反应为气体分子数减小的放热反应，t7时刻正逆反应速率均减小，则正反应速率大于逆反应速率，平衡正向移动，则所对应的实验条件改变是降低温度； （4）为了提高平衡混合物中氨的含量，促进平衡正向进行，根据该反应为气体体积减小的反应，所以增大压强可以促进反应正向进行；又因为平衡是放热反应，所以降低温度也可以促进反应正向进行，故为了提高平衡混合物中氨的含量，可以在低温高压下进行；故选C； （5）温度低，化学反应速率慢，到达平衡的时间变长，温度太高，平衡转化率低，且催化剂在500℃时活性最大，所以实际生产中一般采用的反应条件为400~500℃。 15．(24-25高二上·浙江杭州·期末)使用高效催化剂可大大减少汽车尾气排放出的和含量。 已知：① ② 某科研小组探究了℃时等质量的三种催化剂对还原NO的催化效果(其他条件相同)，所得结果如图1所示。 (1) 温(选填“高”或“低”)、 压(选填“高”或“低”)有利于提高和的平衡转化率。 (2)使用催化剂 效果最好(选填“I”、“II”或“III”)。 (3)A、B两状态下，生成的速率大小关系是 。(选填“>”、“＜”或“=”) (4)若容器容积为，开始加入、，在催化剂I作用在催化剂I作用下达到如图1所示平衡，则反应在该温度下的平衡常数 。 (5)在图2坐标系中画出使用催化剂I(其他条件相同)时，时容器内反应的脱氮率(NO转化率)与温度的关系图。 (6)科研小组将汽车尾气中的CO和NO设计成如图3所示的燃料电池。该电池正极的电极反应式是 。石墨II需经常更换，其原因是 。 【答案】(1) 低 高 (2)I (3)> (4)640 (5) (6) 石墨高温下与氧气反应，消耗石墨 【详解】（1）由已知反应，将①和②乘以2后相加得到目标反应，，反应放热，降低温度平衡正向移动；该反应正反应是气体体积减小的反应，增大压强平衡正向移动，所以低温、高压有利于提高NO和CO的平衡转化率。 （2）相同时间内，催化剂I条件下生成的物质的量最多，说明反应速率最快，催化效果最好。 （3）A点斜率大于B点斜率，斜率越大反应速率越快，所以v(A)>v(B)。 （4）平衡时，根据反应，消耗n(NO)=0.4mol，消耗n(CO)=0.4mol，生成n(CO2) = 0.4mol。平衡时，，，，根据，可得。 （5） 温度低于时，反应速率小于时的反应速率，所以25s时反应达不到平衡，且温度越高反应速率越快，相同时间内脱氮率越高，当温度高于T1时，则25s时反应达到平衡，但由于该反应正反应焓变小于0，为放热反应，所以温度升高，平衡左移，脱氮率会下降，所以25s时容器内反应的脱氮率(NO转化率)与温度的关系图为 （6）正极发生还原反应，NO得电子生成，电极反应式为；石墨高温下与二氧化碳反应，消耗石墨，所以石墨II需要经常更换。 / 学科网（北京）股份有限公司 $