专题05 化学反应速率与平衡（期末真题汇编，江苏专用）高三化学上学期

专题05 化学反应速率与平衡 3大高频考点概览 考点01 化学反应速率、活化能和基元反应 考点02 化学平衡 考点03 化学反应进行的方向 地 城 考点01 化学反应速率、活化能和基元反应 1．(23-24高三上·江苏扬州宝应县·期末)中科院兰州化学物理研究所用催化加氢合成低碳烯烃反应，具有重要的意义。反应过程如图所示： 下列说法错误的是 A．第Ⅰ步的活化能高于第Ⅱ步的活化能 B．加氢合成低碳烯烃反应中每一步均为氧化还原反应 C．工业上选择适合的催化剂，有利于提高的单位时间产率 D．该研究的应用有利于“碳中和” 2．(23-24高三上·江苏南京雨花台中学·期末)科学家已致力于研究CO2的捕捉与封存技术，其反应原理之一为CO2(g)＋2NH3(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)，下列有关说法错误的是 A．ΔH<0，ΔS<0 B．使用高效催化剂降低反应的活化能，提高CO2的捕捉效率 C．升高温度，体系的活化分子百分数增多，CO2的平衡转化率升高 D．其他条件相同，增大，CO2的转化率增大，平衡常数K不变 3．(24-25高三上·江苏常州·期末)甲酸在金属-有机胺催化剂作用下分解制氢的反应为，可能的反应机理如下图所示。 下列说法不正确的是 A．催化剂中的Pd带部分正电荷 B．步骤I有配位键形成 C．步骤III中每生成，转移电子的数目约为 D．若以DCOOH代替HCOOH，则生成HD 4．(24-25高三·江苏苏州·)利用作催化剂，可将废气中的转化为硫单质，涉及的反应主要有： 反应   反应   将的混合气体以一定流速通过反应管，其他条件不变，出口处的转化率及S的选择性随温度的变化如图所示。下列说法正确的是 A．低于300℃时，反应的速率大于反应 B．硫单质的产率随温度的升高而下降 C．300℃时，出口处的气体中的体积分数约为30% D．增大体系压强，S单质的平衡选择性增大 5．(23-24高三上·江苏无锡江阴市·期末)以和HCl为原料制备高纯度次氯酸的机理如图，下列说法中不正确的是 A．制备机理的总反应的方程式为： B．A→B的过程中，钒元素(V)被氧化，化合价升高 C．该机理是通过循环过程中不断净化去除生成的水，最终得到高纯度次氯酸 D．该机理中化合物A作催化剂 6．(24-25高三上·江苏部分高中·期末)我国科学家利用(CH3)2NCHO(简称DMF)在铜催化作用下转化得到N(CH3)3，计算机模拟单个DMF分子在铜催化剂表面的反应历程如图所示(*表示物质吸附在铜催化剂上)。下列说法错误的是 A．该历程包含4个基元反应 B．若1 mol DMF完全转化为三甲胺，则会吸收1.02 eV的能量 C．决定反应速率的基元反应为N(CH3)3+OH*+H*=N(CH3)3(g)+H2O(g) D．降温、加压可提高DMF的平衡转化率 7．(24-25高三上·江苏无锡·期末)的分离回收和资源化利用具有重要意义。 Ⅰ．的分离回收 乙醇胺类水溶液对气体具有优良的吸收性能。在20~40℃条件下，单乙醇胺（）水溶液吸收生成单乙醇氨基碳酸盐，升温至较高温度可实现吸收剂的再生。在吸收过程中，部分单乙醇胺会与反应生成单乙醇氨基甲酸盐，对设备有强腐蚀性。N-甲基二乙醇胺水溶液吸收时，生成氨基碳酸氢盐，较低温度即可实现吸收剂再生。 (1)单乙醇胺水溶液吸收生成单乙醇氨基碳酸盐的反应是 （填“吸热”或“放热”）反应。 (2)利用20%单乙醇胺水溶液吸收，测得高于40℃时，单乙醇胺水溶液吸收的吸收率随温度升高呈现下降趋势，其主要原因是 。 (3)单乙醇胺与反应生成单乙醇氨基甲酸盐，该过程分两步进行： （单乙醇氨基甲酸盐） 其中第①步反应类型为 。 (4)与N-甲基二乙醇胺相比，单乙醇胺作为吸收剂的缺点是 。 Ⅱ．的资源化利用 某研究团队使用催化二氧化碳加氢制甲醇。 (5)反应选择性研究。将一定比例和的混合气体匀速通过装有催化剂的反应器，测得的转化率和产物的选择性随流动时间的变化如图-1所示，催化剂表面反应随流动时间的变化示意图如图-2所示，甲醇选择性发生变化的原因是 。 (6)反应机理研究。中间体转化为中间体是反应的决速步骤，表面氢或活性氢参与反应过程中的能量变化和部分中间体结构示意图分别如图-3和图-4所示。更有利于反应进行的氢为 （填“表面氢”或“活性氢”），从结构和能量的视角分析其原因是 。 8．(24-25高三上·江苏常州·期末)天然气的主要成分是重要的化工原料。 (1)在无氧环境下，经催化脱氢制备时主要发生如下反应： i．   ii．   ①反应i在 (填“低温”，“高温”或“任何温度”)可自发进行。 ②随着反应的进行，转化率和产率均逐渐降低，原因是 。 (2)在高温下可分解制得乙烷：。实验测得，反应初始阶段的化学反应速率，其中为速率常数。 ①对于处于初始阶段的该反应，下列说法正确的是 (填序号)。 A．增加甲烷浓度，v增大     B．增加浓度，v增大 C．乙烷的生成速率逐渐增大    D．降低反应温度，k减小 ②反应开始时的化学反应速率为。反应初始阶段，当甲烷转化率为α时的化学反应速率为，则 (用含α、的代数式表示)。 (3)在甲烷单加氧酶(s-mmo)作用下，与反应可制得，反应过程如下图所示。 ①该过程中存在铁和氧元素之间电子转移的步骤有 (填序号)。 ②该过程的总反应方程式为 。 (4)将溴化后再偶联可制得，反应原理如下：；。溴化时，部分会进一步溴化为，从而影响的产率。研究表明，可提高溴化生成的选择性，可能机理如下：；；；；；。已知：溴化生成的选择性可表示为。实际生产时，加入少量的即可提高的选择性，其原因为 。 1．(24-25高三上·江苏常州·期末)CaO用于体系制工艺的主要反应(忽略其他副反应)为：地 城 考点02 化学平衡          一定压强下，体系达平衡后，气态物质中、和物质的量分数随温度的变化关系(在图示温度范围内，已完全反应)如下图所示。 下列说法不正确的是 A．反应的焓变 B．曲线表示平衡时物质的量分数随温度的变化 C．温度为时，向平衡体系中通入少量，重新达平衡后，增大 D．温度高于时，可能已经完全分解 2．(24-25高三上·江苏无锡·期末)工业尾气中含有CO和，可将尾气通过催化剂进行处理，发生以下反应： ①   ②   600~1000K范围内，平衡转化率接近100%。其他条件相同，不同温度下，、COS平衡产率和10min时实际产率如图所示。下列说法正确的是 A．一定存在 B．升高温度，平衡产率上升的可能原因是反应物浓度增大对平衡的影响超过温度升高的影响 C．900K，10min后继续反应足够长时间，实际产率的变化趋势可能为先增大后保持不变 D．用该方法处理工业尾气回收单质硫（），反应的温度越高越好 阅读下列材料，完成下面小题：的综合利用具有重要意义。的捕集方法众多，可以形成、、尿素等重要化合物，还可以催化转化为高附加值化学品CO、、、HCOOH等。如用镍基催化剂催化电解可得到，和反应生成1 mol 和3 mol 可放出221.6 kJ的热量。 3．(23-24高三上·江苏常州·期末)下列说法不正确的是 A．与属于同素异形体 B．属于含有极性共价键的非极性分子 C．基态Ni原子的电子排布为 D．可通过X射线衍射实验比较和的键角大小 4．(23-24高三上·江苏常州·期末)下列有关反应原理表述正确的是 A．侯氏制碱法中制备： B．碱性条件下催化电解制的阴极反应： C．使用催化剂可降低与合成的活化能，从而增大反应的 D．载人飞船中常用LiOH固体吸收而不用KOH固体是由于LiOH碱性更强 5．(23-24高三上·江苏常州·期末)下列物质结构与性质或物质性质与用途具有对应关系的是 A．受热易分解，可用作化肥 B．性质稳定，可作为燃料电池的燃料 C．与水分子之间形成氢键，医用酒精可使蛋白质变性 D．CO可与血红蛋白中的以配位键结合，CO会引起人体中毒 6．(23-24高三上·江苏常州·期末)固载Ru基催化剂催化反应是实现资源化的重要途径。将一定比例的和的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应器，在反应器出口处检测到大量CO，其选择性高达90%以上。下列说法不正确的是 A．HCOOH既有酸性，又有还原性 B．该反应的平衡常数 C．该反应中每消耗1 mol ，转移电子的数目约为 D．该反应可能经历了以下过程：①、②，且反应①的活化能大于反应② 7．(24-25高三上·江苏扬州·期末)“碳达峰·碳中和”是我国社会发展的重大战略之一，CH4还原CO2是实现“双碳”经济的有效途径之一，相关主要反应有： Ⅰ：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)  ΔH1=+247kJ/mol，K1 Ⅱ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)  ΔH2=+41kJ/mol，K2 下列说法正确的是 A．反应Ⅰ的平衡常数K1= B．反应Ⅱ的ΔS<0 C．有利于提高CO2平衡转化率的条件是高温低压 D．该工艺每转化0.2mol CO2可获得0.4molCO 8．(24-25高三上·江苏扬州·期末)甲醇-水催化重整可获得H2.其主要反应为 反应Ⅰ  CH3OH(g) + H2O(g) = CO2(g) + 3H2(g)  ΔH = 49.4 kJ·mol−1 反应Ⅱ  CO2(g) + H2(g) = CO(g) + H2O(g)  ΔH = 41.2 kJ·mol−1 在1.0×105Pa、n始(H2O)∶n始(CH3OH)=1.2时，若仅考虑上述反应，平衡时CO的选择性、CH3OH的转化率和H2的产率随温度的变化如图所示。 CO的选择性= × 100％ 下列说法正确的是 A．一定温度下，增大可提高CO的选择性 B．平衡时CH3OH的转化率一定大于H2O的转化率 C．图中曲线①表示平衡时H2产率随温度的变化 D．一定温度下，降低体系压强，反应Ⅰ的平衡常数增大 9．(23-24高二下·江苏扬州·期中)为研究反应在不同条件下NO的转化率向恒压反应器中通入含一定浓度NO与的气体，在无催化剂和有催化剂在时，分别测得不同温度下反应器出口处NO的转化率如图中曲线a、b所示（图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化），下列说法正确的是 A．反应的 B．曲线a中NO转化率随温度升高而增大，是由于催化剂的活性增强 C．曲线b中从M点到N点，NO转化率随温度升高而减小是由于反应速率减慢 D．催化剂存在时，其他条件不变，增大气体中，NO转化率随温度的变化为曲线c 10．(23-24高三上·江苏南京宁海中学·期末)已知： (1) 血红蛋白可与 O2结合，血红蛋白更易与CO配位，血红蛋白与O2配位示意如图所示。 (2) 血红蛋白(Hb)与O2、CO结合的反应可表示为 ①Hb+O2⇌Hb(O2) K1； ②Hb+CO⇌Hb(CO) K2。 下列说法不正确的是 A．相同温度下， K1>K2 B．反应①②的ΔH均小于0 C．CO中的C原子提供孤电子对与Fe2⁺配位 D．用高压氧舱治疗CO中毒时，平衡②逆向移动 11．(24-25高三上·江苏部分高中·期末)我国提出“碳达峰”目标是在2030年前达到最高值，2060年前达到“碳中和”。因此，二氧化碳的综合利用尤为重要。 (1)通过使用不同新型催化剂，实现二氧化碳加氢合成转化为二甲醚(CH3OCH3)也有广泛的应用。 反应Ⅰ：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH=-49.01kJ/mol 反应Ⅱ：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)　ΔH=-24.52kJ/mol 反应Ⅲ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH=+41.17kJ/mol ①恒压、投料比=4的情况下，不同温度下CO2的平衡转化率和产物的选择性(选择性是指生成某物质消耗的CO2占CO2消耗总量的百分比)如图1所示。当温度超过290℃，CO2的平衡转化率随温度升高而增大的原因是 。 ②工业实际设计温度一般在230~270℃范围内变化，不能过高的原因是 。 (2)为了实现“碳中和”，工业上还常将二氧化碳转化为甲酸。转化流程如图所示： ①写出步骤1反应的离子方程式： 。 ②其他条件不变，步骤1中KHCO3转化为HCOO-的转化率与温度的关系如图2所示。 步骤1的转化率开始迅速上升，主要原因是 ，后又下降的可能原因是 。 ③流程图步骤2中，加入乙醚的作用是 。 (3)CO2电还原法可能的反应机理如图3所示。Sn的活性位点对O的连接能力较强，Au、Cu的活性位点对C的连接能力较强，Cu对CO的吸附能力远大于Au，且Cu吸附CO后不易脱离。 ①若还原产物主要为CH4时，应选择 (填“Sn”“Au”或“Cu”)作催化剂。 ②写出(b)的电极反应式： 。 地 城 考点03 化学反应进行的方向 1．(23-24高三上·江苏无锡江阴市·期末)一定温度下，在三个恒容体积均为2.0L的容器中发生反应：PCl5（g） PCl3（g）+Cl2（g）,下列说法正确的是 编号 温度（℃） 起始/mol 平衡/mol 达到平衡所需时间/s PCl5（g） PCl3（g） Cl2（g） Ⅰ 320 0.40 0.10 0.10 t1 Ⅱ 320 0.80 t2 Ⅲ 410 0.40 0.15 0.15 t3 A．平衡常数K：容器Ⅱ＞容器Ⅲ B．反应到达平衡时，PCl5的转化率：容器Ⅱ＞容器Ⅰ C．反应到达平衡时，容器I中的平均速率为v（PCl5）=0.1/t1  mol•L-1•s-1 D．容器Ⅲ中平衡后，等温条件下充入一定量He，平衡不发生移动 2．(23-24高三上·江苏扬州宝应县·期末)二氧化碳加氢制甲醇涉及的反应可表示为： 反应I： 反应II： 一体积固定的密闭容器中，在5MPa下，按照n(CO2)：n(H2)=1：3投料，平衡时，CO和CH3OH在含碳产物中物质的量百分数及CO2的转化率随温度的变化如题图所示。下列说法错误的是 A．200~400℃的平衡转化率始终低于CO2 B．270℃时反应II的平衡常数为0.015 C．加入选择性高的催化剂，可提高单位时间内CH3OH的产率 D．150~250℃范围内，反应II平衡常数增大的幅度大于反应I平衡常数减小的幅度 3．(23-24高三上·江苏苏州·期末调研)甲醇—水催化重整可获得H2；其主要反应为 在1.01×105Pa下，将一定比例CH3OH和H2O的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管，CH3OH转化率及CO、CO2的选择性随温度变化情况如图所示。   。下列说法正确的是 A．其他条件不变，增大压强，CH3OH的平衡转化率增大 B．甲醇—水催化重整制H2应选择反应温度为280～290℃ C．其他条件不变，增大可以提高平衡时H2产率 D．其他条件不变，在270～290℃温度范围，随着温度升高，出口处CO2的量不断减小，CO、H2的量不断增大 4．(23-24高三上·江苏苏州·期末)CH4与CO2重整生成H2和CO的过程中主要发生下列反应： 在恒压、反应物起始物质的量比n(CH4)：n(CO2)=1：1条件下，CH4和 CO2的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示。下列有关说法正确的是 A．曲线表示CH4的平衡转化率随温度的变化 B．工业上为提高H2和CO的产率，需要研发低温下的高效催化剂 C．高于900 K时，随着温度升高，平衡体系中逐渐减小 D．恒压、800 K、n(CH4)：n(CO2)=1：1条件下，反应至CH4转化率达到 点的值，延长反应时间，CH4转化率能达到点的值 5．(23-24高三上·江苏苏州·期末)用和可以合成甲醇。其主要反应为 反应I             反应Ⅱ           在恒容密闭容器内，充入1mol 和3mol ，测得平衡时转化率，CO和选择性随温度变化如图所示[选择性]。 下列说法正确的是 A．270℃时主要发生反应Ⅱ B．230℃下缩小容器的体积，n(CO)不变 C．250℃下达平衡时， D．其他条件不变，210℃比230℃平衡时生成的多 6．(23-24高三上·江苏无锡·期末调研)乙醇催化重整可获得。使用基催化剂，主要发生的反应为： (I)； (II)； (III)； (IV)。 在时，仅考虑上述反应，的转化率、产率和比率随温度的变化如图所示，下列说法正确的是 A．，升高温度，有利于提高乙醇的转化率 B．，向体系补充，可缩短达到平衡时间 C．乙醇重整制氢的最佳温度条件为 D．，选择高效催化剂或增大压强可提高平衡产率 7．(23-24高三下·江苏常州·期末)二氧化碳催化合成燃料甲醇过程中的主要反应为 将一定比例和的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管，的转化率、的选择性与温度的关系如图所示。下列说法不正确的是 A．的平衡选择性随温度的升高而减小 B．其他条件不变，在范围，随温度的升高，出口处的量不断减小 C．该条件下催化合成的最佳反应温度应控制在 D．为提高产率，需研发低温下转化率高和选择性高的催化剂 8．(23-24高三上·江苏扬州中学·期末)甲醇-水催化重整可获得H2.其主要反应为 反应Ⅰ  CH3OH(g) + H2O(g) = CO2(g) + 3H2(g)  ΔH = 49.4 kJ·mol−1 反应Ⅱ  CO2(g) + H2(g) = CO(g) + H2O(g)  ΔH = 41.2 kJ·mol−1 在1.0×105Pa、n始(H2O)∶n始(CH3OH)=1.2时，若仅考虑上述反应，平衡时CO的选择性、CH3OH的转化率和H2的产率随温度的变化如图所示。 CO的选择性= × 100％ 下列说法正确的是 A．一定温度下，增大可提高CO的选择性 B．平衡时CH3OH的转化率一定大于H2O的转化率 C．图中曲线①表示平衡时H2产率随温度的变化 D．一定温度下，降低体系压强，反应Ⅰ的平衡常数增大 9．(24-25高三上·江苏无锡·期末)室温下，根据下列实验过程及现象，能验证相应实验结论的是 选项 实验过程及现象 实验结论 A 向2mL0.1mol·L-1溶液中滴加几滴酸性溶液，溶液紫色褪去 具有还原性 B 取2mL0.1mol·L-1KI溶液于试管中，加入0.5mL0.1mol·L-1溶液，充分反应后滴入几滴KSCN溶液，溶液变成红色 KI与溶液的反应有一定限度 C 用pH试纸分别测溶液和溶液的pH，溶液的pH大 D 向2mL0.1mol·L-1溶液中先滴加4滴0.1mol·L-1KCl溶液，再滴加4滴0.1mol·L-1KI溶液，先产生白色沉淀，后产生黄色沉淀 A．A B．B C．C D．D 10．(23-24高三上·江苏扬州宝应县·期末)研究柴油车尾气中NOx的催化转化具有重要意义。 (1)尿素[CO(NH2)2]水溶液与柴油车尾气在高温下混合后，尿素分解生成NH3和CHON，在催化剂作用下，CHON与H2O反应生成NH3和CO2，画出CHON的结构式： 。 (2)在催化剂作用下，NH3将柴油车尾气中的NOx选择性还原为N2的过程称为NH3-SCR脱硝。当柴油车尾气中n(NO)∶n(NO2)=1∶1时，会发生快速NH3-SCR脱硝反应。 ①写出快速NH3-SCR脱硝反应的化学方程式： 。 ②控制其他条件相同，将4molNH3与表所示的气体充分混合后分别匀速通入如图所示的反应器中反应，测得A组NOx的脱除率明显低于B组，其可能原因是 。(该温度下NH3与O2不发生反应) 混合气体物质的量 A组 n(NO)=4mol、n(O2)=1mol B组 n(NO)=2mol、n(NO2)=2mol ③二氧化铈(CeO2)作为一种SCR脱硝催化剂，能在Ce4+和Ce3+之间改变氧化状态，将NO氧化为NO2，并引起氧空位的形成，得到新的铈氧化物[Ce(Ⅲ)xCe(Ⅳ)yOz]，铈氧化物发生的可能变化如图所示，当1molCeO2氧化标况下4.48LNO后，生成新的铈氧化物中x、y、z的最简整数比为 。 (3)科学家研究了V2O5晶面上的NH3-SCR反应过程，该过程如图所示，V2O5与H2O形成能提供质子的酸性位，NH3吸附在酸性位上生成中间体X，NO与X反应生成不稳定的过渡态物质，随后分解生成N2和H2O。 ①画出图中虚线框内X的结构： 。 ②烟气中的少量SO2会增大催化剂活性，但SO2量过多会大大降低催化剂的活性，其可能原因分别是 。 11．(23-24高三上·江苏南京宁海中学·期末)我国提出“碳达峰”目标是在2030年前达到最高值，2060年前达到“碳中和”。因此，二氧化碳的综合利用尤为重要。 (1)通过使用不同新型催化剂，实现二氧化碳加氢合成转化为二甲醚 (CH3OCH3)也有广泛的应用。 反应 Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)     ΔH=-49.01 kJ·mol-1 反应 Ⅱ：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)　    ΔH=-24.52 kJ·mol-1 反应 Ⅲ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　       ΔH=＋41.17 kJ·mol-1 ①2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)     ΔH= 。 ②恒压、投料比=4的情况下，不同温度下CO2的平衡转化率和产物的选择性(选择性是指生成某物质消耗的CO2占CO2消耗总量的百分比)如下图所示，当温度超过290 ℃，CO2的平衡转化率随温度升高而增大的原因是 ， ③图示实验条件下，200 ℃时CH3OCH3的平衡产率为 。 (2)2022年7月香港中文大学王莹教授研发新型电解槽实现二氧化碳回收转化效率达到60%以上。Pd­Cu双金属催化剂在某介质中催化，CO2转化为CH3CH2OH示意如图所示。可以看到，在那个特定区域，实际上它是微碱性的，写出CO2转化为CH3CH2OH的电极反应方程式： 。该装置最终的有机产品是重要的基础化工原料，预测可能是 。 (3)在席夫碱(含“—RC=N—”有机物)修饰的纳米金催化剂上，CO2直接催化加氢成甲酸。其反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物质用*标注。该历程中决速步骤生成的过渡态为 ，判断依据为 。 12．(24-25高三上·江苏无锡·期末)的分离回收和资源化利用具有重要意义。 Ⅰ．的分离回收 乙醇胺类水溶液对气体具有优良的吸收性能。在20~40℃条件下，单乙醇胺（）水溶液吸收生成单乙醇氨基碳酸盐，升温至较高温度可实现吸收剂的再生。在吸收过程中，部分单乙醇胺会与反应生成单乙醇氨基甲酸盐，对设备有强腐蚀性。N-甲基二乙醇胺水溶液吸收时，生成氨基碳酸氢盐，较低温度即可实现吸收剂再生。 (1)单乙醇胺水溶液吸收生成单乙醇氨基碳酸盐的反应是 （填“吸热”或“放热”）反应。 (2)利用20%单乙醇胺水溶液吸收，测得高于40℃时，单乙醇胺水溶液吸收的吸收率随温度升高呈现下降趋势，其主要原因是 。 (3)单乙醇胺与反应生成单乙醇氨基甲酸盐，该过程分两步进行： （单乙醇氨基甲酸盐） 其中第①步反应类型为 。 (4)与N-甲基二乙醇胺相比，单乙醇胺作为吸收剂的缺点是 。 Ⅱ．的资源化利用 某研究团队使用催化二氧化碳加氢制甲醇。 (5)反应选择性研究。将一定比例和的混合气体匀速通过装有催化剂的反应器，测得的转化率和产物的选择性随流动时间的变化如图-1所示，催化剂表面反应随流动时间的变化示意图如图-2所示，甲醇选择性发生变化的原因是 。 (6)反应机理研究。中间体转化为中间体是反应的决速步骤，表面氢或活性氢参与反应过程中的能量变化和部分中间体结构示意图分别如图-3和图-4所示。更有利于反应进行的氢为 （填“表面氢”或“活性氢”），从结构和能量的视角分析其原因是 。 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题05 化学反应速率与平衡 3大高频考点概览 考点01 化学反应速率、活化能和基元反应 考点02 化学平衡 考点03 化学反应进行的方向 地 城 考点01 化学反应速率、活化能和基元反应 1．(23-24高三上·江苏扬州宝应县·期末)中科院兰州化学物理研究所用催化加氢合成低碳烯烃反应，具有重要的意义。反应过程如图所示： 下列说法错误的是 A．第Ⅰ步的活化能高于第Ⅱ步的活化能 B．加氢合成低碳烯烃反应中每一步均为氧化还原反应 C．工业上选择适合的催化剂，有利于提高的单位时间产率 D．该研究的应用有利于“碳中和” 【答案】B 【详解】A．第Ⅰ步为慢反应，第Ⅱ步为快反应，根据活化能越小反应速率越大的特点，第Ⅰ步的活化能高于第Ⅱ步的活化能，A正确； B．在低聚化异构化反应时，元素的化合价没有发生变化，是非氧化还原反应，B错误； C．催化剂除了高效性，还有选择性，适合的催化剂有利于提高某一产品的单位时间产率，C正确； D．该研究的应用有利于降低空气中的排放，有利于“碳中和”，D正确。 故答案为B。 2．(23-24高三上·江苏南京雨花台中学·期末)科学家已致力于研究CO2的捕捉与封存技术，其反应原理之一为CO2(g)＋2NH3(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)，下列有关说法错误的是 A．ΔH<0，ΔS<0 B．使用高效催化剂降低反应的活化能，提高CO2的捕捉效率 C．升高温度，体系的活化分子百分数增多，CO2的平衡转化率升高 D．其他条件相同，增大，CO2的转化率增大，平衡常数K不变 【答案】C 【详解】A．合成尿素的反应为放热反应，反应为气体分子数减小的反应为熵减反应，故ΔH<0，ΔS<0，A正确； B．使用高效催化剂降低反应的活化能，能加快反应速率，提高CO2的捕捉效率，B正确； C．升高温度，分子能量增大，体系的活化分子百分数增多，反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，导致CO2的平衡转化率降低，C错误； D．其他条件相同，增大，促进二氧化碳的转化，使得CO2的转化率增大，温度不变则平衡常数K不变，D正确； 故选C。 3．(24-25高三上·江苏常州·期末)甲酸在金属-有机胺催化剂作用下分解制氢的反应为，可能的反应机理如下图所示。 下列说法不正确的是 A．催化剂中的Pd带部分正电荷 B．步骤I有配位键形成 C．步骤III中每生成，转移电子的数目约为 D．若以DCOOH代替HCOOH，则生成HD 【答案】C 【详解】A．由图可知，催化剂中的能够与HCOO-和H-结合，说明催化剂中的带部分正电荷，A正确； B．步骤中，电离出，氢离子提供空轨道，提供孤电子对，形成配位键，B正确； C．步聚中价的价的发生归中反应生成氢气，每生成转移电子的数目约为，C错误； D．根据步骤原理可知，甲酸上的碳和氧原子生成二氧化碳，另外两个氢原子通过步骤会生成氢气，若以代替，就会生成，D正确； 故选C。 4．(24-25高三·江苏苏州·)利用作催化剂，可将废气中的转化为硫单质，涉及的反应主要有： 反应   反应   将的混合气体以一定流速通过反应管，其他条件不变，出口处的转化率及S的选择性随温度的变化如图所示。下列说法正确的是 A．低于300℃时，反应的速率大于反应 B．硫单质的产率随温度的升高而下降 C．300℃时，出口处的气体中的体积分数约为30% D．增大体系压强，S单质的平衡选择性增大 【答案】C 【详解】A．低于300℃时，S的选择性接近100%，说明反应II是快反应，反应II速率大于反应I，A错误； B．随温度升高，虽然S的选择性降低，但SO2转化率升高，硫单质的产率随温度的升高不一定下降，B错误； C．300℃时，S的选择性接近100%，反应II为快反应，产物中几乎无H2S，由反应I×2+反应II得SO2+2H2=S+2H2O，列出三段式 则出口处的气体中的体积分数==30%，C正确； D．反应I是气体体积数减小的反应，而反应II是气体体积数增加的反应，故增大体系压强，有利于反应I平衡正向移动，使反应II平衡逆向移动，会导致S单质的平衡选择性减小，D错误； 故本题选C。 5．(23-24高三上·江苏无锡江阴市·期末)以和HCl为原料制备高纯度次氯酸的机理如图，下列说法中不正确的是 A．制备机理的总反应的方程式为： B．A→B的过程中，钒元素(V)被氧化，化合价升高 C．该机理是通过循环过程中不断净化去除生成的水，最终得到高纯度次氯酸 D．该机理中化合物A作催化剂 【答案】B 【详解】A．根据图中的转化关系得到制备机理的总反应的方程式为：，故A正确； B．A→B的过程中，钒元素(V)已经是最高价，不可能化合价升高，故B错误； C．该机理反应生成HClO和H2O，因此通过循环过程中不断净化去除生成的水，最终得到高纯度次氯酸，故C正确； D．化合物A先和H2O2反应，经过一系列反应又生成了A，因此该机理中化合物A作催化剂，故D正确； 综上所述，答案为B。 6．(24-25高三上·江苏部分高中·期末)我国科学家利用(CH3)2NCHO(简称DMF)在铜催化作用下转化得到N(CH3)3，计算机模拟单个DMF分子在铜催化剂表面的反应历程如图所示(*表示物质吸附在铜催化剂上)。下列说法错误的是 A．该历程包含4个基元反应 B．若1 mol DMF完全转化为三甲胺，则会吸收1.02 eV的能量 C．决定反应速率的基元反应为N(CH3)3+OH*+H*=N(CH3)3(g)+H2O(g) D．降温、加压可提高DMF的平衡转化率 【答案】B 【详解】A．有断键或成键的都属于基元反应，由图可知，该历程中每一步都有键断裂或者有键形成，即包含6个基元反应，A错误； B．由图可知该反应为放热反应，则1molDMF完全转化为三甲胺，会释放出1.02NAeV的能量，B错误； C．反应的活化能越大，反应速率越慢，总反应的速率取决于慢反应，最大能垒(活化能)为=[-1.02-(-2.21)]eV=1.19 eV，则决定反应速率的基元反应为N(CH3)3+OH*+H*=N(CH3)3(g)+H2O(g)，C正确； D．该反应为正向气体体积减小的放热反应，降温、加压都可以使该反应的平衡向正反应方向移动，提高DMF的平衡转化率，D正确； 故选AB。 7．(24-25高三上·江苏无锡·期末)的分离回收和资源化利用具有重要意义。 Ⅰ．的分离回收 乙醇胺类水溶液对气体具有优良的吸收性能。在20~40℃条件下，单乙醇胺（）水溶液吸收生成单乙醇氨基碳酸盐，升温至较高温度可实现吸收剂的再生。在吸收过程中，部分单乙醇胺会与反应生成单乙醇氨基甲酸盐，对设备有强腐蚀性。N-甲基二乙醇胺水溶液吸收时，生成氨基碳酸氢盐，较低温度即可实现吸收剂再生。 (1)单乙醇胺水溶液吸收生成单乙醇氨基碳酸盐的反应是 （填“吸热”或“放热”）反应。 (2)利用20%单乙醇胺水溶液吸收，测得高于40℃时，单乙醇胺水溶液吸收的吸收率随温度升高呈现下降趋势，其主要原因是 。 (3)单乙醇胺与反应生成单乙醇氨基甲酸盐，该过程分两步进行： （单乙醇氨基甲酸盐） 其中第①步反应类型为 。 (4)与N-甲基二乙醇胺相比，单乙醇胺作为吸收剂的缺点是 。 Ⅱ．的资源化利用 某研究团队使用催化二氧化碳加氢制甲醇。 (5)反应选择性研究。将一定比例和的混合气体匀速通过装有催化剂的反应器，测得的转化率和产物的选择性随流动时间的变化如图-1所示，催化剂表面反应随流动时间的变化示意图如图-2所示，甲醇选择性发生变化的原因是 。 (6)反应机理研究。中间体转化为中间体是反应的决速步骤，表面氢或活性氢参与反应过程中的能量变化和部分中间体结构示意图分别如图-3和图-4所示。更有利于反应进行的氢为 （填“表面氢”或“活性氢”），从结构和能量的视角分析其原因是 。 【答案】(1)放热 (2)温度升高，溶解度下降，单乙醇氨基碳酸盐发生分解 (3)加成反应 (4)单乙醇胺水溶液吸收生成稳定性强的碳酸盐，吸收液再生能耗大；副产物单乙醇氨基甲酸盐对设备有强腐蚀性 (5)随着流动时间增加，催化剂表面NiOx增多，有利于选择性生成CO，不利于选择性生成 (6) 活性氢 表面氢与金属原子之间存在作用力，且表面氢结合氧原子的方向阻力大，两者共同导致表面氢参与的反应活化能高，反应速率慢 【详解】（1）根据单乙醇胺（）水溶液吸收生成单乙醇氨基碳酸盐，升温至较高温度可实现吸收剂的再生，说明升高温度反应逆向进行，则正反应为放热反应； （2）CO2溶解度随温度升高而降低，温度高于40℃时，CO2溶解度降低，单乙醇氨基碳酸盐发生分解，单乙醇胺水溶液吸收的吸收率随温度升高呈现下降趋势； （3）单乙醇胺与先发生加成反应得到单乙醇氨基甲酸HOCH2CH2NHCOOH，单乙醇氨基甲酸HOCH2CH2NHCOOH再与单乙醇氨反应生成单乙醇氨基甲酸盐，第一步反应为加成反应； （4）根据题目信息，与N-甲基二乙醇胺相比，单乙醇胺作为吸收剂的缺点是：单乙醇胺水溶液吸收生成稳定性强的碳酸盐，吸收液再生能耗大；副产物单乙醇氨基甲酸盐对设备有强腐蚀性； （5）由图2可知，随着流动时间增加，催化剂表面NiOx增多，有利于选择性生成CO，不利于选择性生成，甲醇选择性下降； （6）由图3可知，有活性氢参与的反应活化能低，更有利于进行；并且由图4可知，表面氢与金属原子之间存在作用力，且表面氢结合氧原子的方向阻力大，两者共同导致表面氢参与的反应活化能高，反应速率慢。 8．(24-25高三上·江苏常州·期末)天然气的主要成分是重要的化工原料。 (1)在无氧环境下，经催化脱氢制备时主要发生如下反应： i．   ii．   ①反应i在 (填“低温”，“高温”或“任何温度”)可自发进行。 ②随着反应的进行，转化率和产率均逐渐降低，原因是 。 (2)在高温下可分解制得乙烷：。实验测得，反应初始阶段的化学反应速率，其中为速率常数。 ①对于处于初始阶段的该反应，下列说法正确的是 (填序号)。 A．增加甲烷浓度，v增大     B．增加浓度，v增大 C．乙烷的生成速率逐渐增大    D．降低反应温度，k减小 ②反应开始时的化学反应速率为。反应初始阶段，当甲烷转化率为α时的化学反应速率为，则 (用含α、的代数式表示)。 (3)在甲烷单加氧酶(s-mmo)作用下，与反应可制得，反应过程如下图所示。 ①该过程中存在铁和氧元素之间电子转移的步骤有 (填序号)。 ②该过程的总反应方程式为 。 (4)将溴化后再偶联可制得，反应原理如下：；。溴化时，部分会进一步溴化为，从而影响的产率。研究表明，可提高溴化生成的选择性，可能机理如下：；；；；；。已知：溴化生成的选择性可表示为。实际生产时，加入少量的即可提高的选择性，其原因为 。 【答案】(1) 高温 反应ii中有积炭生成，随着生成的积炭逐渐增多，催化剂表面活性位点减少，催化性能降低，反应速率减慢 (2) AD (3) I，II，III (4)消耗生成了，和最终也生成了，作为该反应的催化剂 【详解】（1）反应i、，根据，高温时，反应可自发进行；反应ii中有积炭生成，随着生成的积炭逐渐增多，催化剂表面活性位点减少，催化性能降低，反应速率减慢，使转化率和产率下降。 （2）反应速率，增加浓度，v增大，A正确；浓度不影响初始阶段速率，B错误；随反应进行浓度降低，乙烷生成速率减小，C错误；降低温度，速率常数k减小，D正确，选AD；设初始，，转化率为时，，则。 （3）反应I，II，III中铁的化合价发生了变化，故存在铁和氧元素间电子转移（氧化还原）的步骤是I，II，III；由图易得该反应的反应物有、、、，生成物有，故总反应为。 （4）⋅I消耗生成了，⋅Br和最终也生成了，作为该反应的催化剂。 1．(24-25高三上·江苏常州·期末)CaO用于体系制工艺的主要反应(忽略其他副反应)为：地 城 考点01 化学平衡          一定压强下，体系达平衡后，气态物质中、和物质的量分数随温度的变化关系(在图示温度范围内，已完全反应)如下图所示。 下列说法不正确的是 A．反应的焓变 B．曲线表示平衡时物质的量分数随温度的变化 C．温度为时，向平衡体系中通入少量，重新达平衡后，增大 D．温度高于时，可能已经完全分解 【答案】C 【详解】A．反应，此反应的焓变为，题目中三个方程式相加，故焓变为：，A正确； B．因为反应是吸热反应，随着温度的升高，平衡向正反应方向移动，氢气的量增加，因此氢气的量分数增加。曲线a随着温度升高而上升，符合这一趋势，B正确； C．根据勒夏特列原理，当向平衡体系中加入二氧化碳时，平衡会向消耗二氧化碳的方向移动，即向生成的方向移动，因此的浓度会减小，而不是增大，C错误； D．因为反应C是放热反应，随着温度的升高，平衡会向逆反应方向移动，即，因此温度高于时， 可能已经完全分解，D正确； 故选C。 2．(24-25高三上·江苏无锡·期末)工业尾气中含有CO和，可将尾气通过催化剂进行处理，发生以下反应： ①   ②   600~1000K范围内，平衡转化率接近100%。其他条件相同，不同温度下，、COS平衡产率和10min时实际产率如图所示。下列说法正确的是 A．一定存在 B．升高温度，平衡产率上升的可能原因是反应物浓度增大对平衡的影响超过温度升高的影响 C．900K，10min后继续反应足够长时间，实际产率的变化趋势可能为先增大后保持不变 D．用该方法处理工业尾气回收单质硫（），反应的温度越高越好 【答案】B 【详解】A．由图可知，反应②是放热反应，温度升高，反应②逆向移动，SO2和CO浓度增大，可以使反应①正向移动，温度升高平衡产率上升的原因可能是由于浓度影响超过温度影响，反应①不一定是吸热反应，即不一定存在，A错误； B．根据A的分析可知，升高温度，平衡产率上升的可能原因是反应物浓度增大对平衡的影响超过温度升高的影响，B正确； C．通过观察图像可知，10min时S2的实际产率大于平衡产率，所以最终要减小到与900K时平衡产率相等，则900K，在10min后继续反应足够长时间，S2实际产率的变化趋势可能为：先增大后减小至900K时S2的平衡产率后保持不变，C错误； D．600~1000K范围内，平衡转化率接近100%，温度过高，催化剂的活性可能降低，SO2的平衡转化率可能下降，D错误； 答案选B。 阅读下列材料，完成下面小题：的综合利用具有重要意义。的捕集方法众多，可以形成、、尿素等重要化合物，还可以催化转化为高附加值化学品CO、、、HCOOH等。如用镍基催化剂催化电解可得到，和反应生成1 mol 和3 mol 可放出221.6 kJ的热量。 3．(23-24高三上·江苏常州·期末)下列说法不正确的是 A．与属于同素异形体 B．属于含有极性共价键的非极性分子 C．基态Ni原子的电子排布为 D．可通过X射线衍射实验比较和的键角大小 4．(23-24高三上·江苏常州·期末)下列有关反应原理表述正确的是 A．侯氏制碱法中制备： B．碱性条件下催化电解制的阴极反应： C．使用催化剂可降低与合成的活化能，从而增大反应的 D．载人飞船中常用LiOH固体吸收而不用KOH固体是由于LiOH碱性更强 5．(23-24高三上·江苏常州·期末)下列物质结构与性质或物质性质与用途具有对应关系的是 A．受热易分解，可用作化肥 B．性质稳定，可作为燃料电池的燃料 C．与水分子之间形成氢键，医用酒精可使蛋白质变性 D．CO可与血红蛋白中的以配位键结合，CO会引起人体中毒 6．(23-24高三上·江苏常州·期末)固载Ru基催化剂催化反应是实现资源化的重要途径。将一定比例的和的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应器，在反应器出口处检测到大量CO，其选择性高达90%以上。下列说法不正确的是 A．HCOOH既有酸性，又有还原性 B．该反应的平衡常数 C．该反应中每消耗1 mol ，转移电子的数目约为 D．该反应可能经历了以下过程：①、②，且反应①的活化能大于反应② 【答案】3．A 4．B 5．D 6．D 【解析】3．A．同素异形体是指由同种元素组成的不同的单质，A错误； B．二氧化碳分子中含有极性共价键，且分子结构对称，属于非极性分子，B正确； C．镍是28号元素，基态Ni原子的电子排布为，C正确； D．X射线衍射实验可以用于测定晶体结构，故可用X射线衍射实验比较甲烷和碳酸根离子的键角大小，D正确； 答案选A。 4．A．侯氏制碱法中制备，碳酸氢钠的溶解度最小，故化学方程式为，A错误； B．碱性条件下催化电解二氧化碳制甲烷，C的化合价从+4价降低为-4价，故阴极反应： ，B正确； C．使用催化剂可降低反应的活化能，但是不能改变反应的反应热，C错误； D．金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的碱性越强，金属性：K＞Li，故氢氧化钾比氢氧化锂碱性更强，D错误； 答案选B。 5．A．中含有氮元素，可用作氮肥，与其受热易分解的性质无关，A错误； B．甲烷与氧气的反应为放出能量的反应，且是氧化还原反应，可作为燃料电池的燃料，与其性质稳定无关，B错误； C．乙醇与水分子之间形成氢键，可溶于水，与医用酒精可使蛋白质变性无关，C错误； D．CO可与血红蛋白中的Fe2+以配位键结合，使血红蛋白失去运输氧气的能力，故CO会引起人体中毒，D正确； 答案选D。 6．A．HCOOH电离产生的阳离子全部是氢离子，故有酸性，HCOOH含有醛基，则又有还原性，A正确； B．化学平衡常数是指生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，故该反应的平衡常数，B正确； C．依据~2e-可知，该反应中每消耗1molH2转移电子的数目约为，C正确； D．将一定比例的CO2和H2的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应器，在反应器出口处检测到大量CO，可知反应②为慢反应，则反应②的活化能大，D错误； 答案选D。 7．(24-25高三上·江苏扬州·期末)“碳达峰·碳中和”是我国社会发展的重大战略之一，CH4还原CO2是实现“双碳”经济的有效途径之一，相关主要反应有： Ⅰ：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)  ΔH1=+247kJ/mol，K1 Ⅱ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)  ΔH2=+41kJ/mol，K2 下列说法正确的是 A．反应Ⅰ的平衡常数K1= B．反应Ⅱ的ΔS<0 C．有利于提高CO2平衡转化率的条件是高温低压 D．该工艺每转化0.2mol CO2可获得0.4molCO 【答案】C 【详解】A．平衡常数的表达式为生成物浓度幂次方与反应物浓度幂次方的比值，反应Ⅰ的平衡常数K1=，故A项不符合题意； B．反应Ⅱ能发生，说明ΔH-TΔS＜0，已知ΔH2>0，则ΔS＞0，故B项不符合题意； C．升高温度反应Ⅰ和反应Ⅱ均正向移动，降低压强使反应Ⅰ平衡正向移动，平衡转化率将增大，故C项符合题意； D．反应I每反应1mol CO2生成2molCO，反应II每反应1mol CO2生成1molCO，则每转化0.2mol CO2获得小于0.4molCO，故D项不符合题意； 综上所述，故答案为C。 8．(24-25高三上·江苏扬州·期末)甲醇-水催化重整可获得H2.其主要反应为 反应Ⅰ  CH3OH(g) + H2O(g) = CO2(g) + 3H2(g)  ΔH = 49.4 kJ·mol−1 反应Ⅱ  CO2(g) + H2(g) = CO(g) + H2O(g)  ΔH = 41.2 kJ·mol−1 在1.0×105Pa、n始(H2O)∶n始(CH3OH)=1.2时，若仅考虑上述反应，平衡时CO的选择性、CH3OH的转化率和H2的产率随温度的变化如图所示。 CO的选择性= × 100％ 下列说法正确的是 A．一定温度下，增大可提高CO的选择性 B．平衡时CH3OH的转化率一定大于H2O的转化率 C．图中曲线①表示平衡时H2产率随温度的变化 D．一定温度下，降低体系压强，反应Ⅰ的平衡常数增大 【答案】B 【分析】根据已知反应Ⅰ CH3OH(g) + H2O(g) = CO2(g) + 3H2(g)  ΔH = 49.4 kJ·mol−1，反应Ⅱ CO2(g) + H2(g) = CO(g) + H2O(g)  ΔH = 41.2 kJ·mol−1，且反应①的热效应更大，温度升高的时候对反应①影响更大一些，根据选择性的含义，升温时CO选择性增大，同时CO2的选择性减小，升温时反应Ⅰ正向移动，所以图中③代表CO的选择性，①代表CH3OH的转化率，②代表H2的产率，以此解题。 【详解】A．增大，平衡正向移动，可提高CH3OH的转化率，A错误； B．由于n始(H2O)∶n始(CH3OH)=1.2，H2O过量，故平衡时CH3OH的转化率一定大于H2O的转化率，B正确； C．由分析可知②代表H2的产率，C错误； D．反应Ⅰ的平衡常数只与温度有关，温度不变，反应Ⅰ的平衡常数不变，D错误； 故选B。 9．(23-24高二下·江苏扬州·期中)为研究反应在不同条件下NO的转化率向恒压反应器中通入含一定浓度NO与的气体，在无催化剂和有催化剂在时，分别测得不同温度下反应器出口处NO的转化率如图中曲线a、b所示（图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化），下列说法正确的是 A．反应的 B．曲线a中NO转化率随温度升高而增大，是由于催化剂的活性增强 C．曲线b中从M点到N点，NO转化率随温度升高而减小是由于反应速率减慢 D．催化剂存在时，其他条件不变，增大气体中，NO转化率随温度的变化为曲线c 【答案】C 【详解】A．由图可知，升高温度，一氧化氮平衡转化率减小，说明平衡向逆反应方向移动，该反应是放热反应，故A错误； B．由图可知，相同温度时，曲线b中对应点一氧化氮的转化率大于曲线a，说明曲线a代表未加入催化剂时，一氧化氮转化率与温度变化的关系，故B错误； C．由图可知，曲线b中从M点到N点，一氧化氮转化率随温度升高而减小因为温度过高，催化剂失去活性导致反应速率减慢，故C正确； D．恒压条件下，向容器中通入氧气，氧气浓度增大，但容器体积增大，一氧化氮的浓度减小，无法确定平衡的移动方向，不能确定一氧化氮转化率的变化，故D错误； 故选C。 10．(23-24高三上·江苏南京宁海中学·期末)已知： (1) 血红蛋白可与 O2结合，血红蛋白更易与CO配位，血红蛋白与O2配位示意如图所示。 (2) 血红蛋白(Hb)与O2、CO结合的反应可表示为 ①Hb+O2⇌Hb(O2) K1； ②Hb+CO⇌Hb(CO) K2。 下列说法不正确的是 A．相同温度下， K1>K2 B．反应①②的ΔH均小于0 C．CO中的C原子提供孤电子对与Fe2⁺配位 D．用高压氧舱治疗CO中毒时，平衡②逆向移动 【答案】A 【详解】A．CO也可与血红蛋白配位，它与血红蛋白结合的能力更强，则反应②比反应①正向进行的程度大，所以相同温度下，K2＞K1，A错误； B．由题干信息可知，反应①②分别为O2和CO与血红蛋白中的Fe2+形成配位键的过程，形成化学键能够释放能量，故反应①②的ΔH均小于0，B正确； C．Fe2+含有空轨道，所以Fe2+形成配位键时提供空轨道，CO中C和O均有孤电子对，由于O的电负性比C的大，不易给出电子形成配位键，故CO中的C原子提供孤电子对与Fe2⁺配位，C正确； D．CO中毒患者进入高压氧舱治疗，氧气浓度增大，平衡①正向移动导致c（Hb）减小，所以平衡②逆向移动，D正确； 故答案为：A。 11．(24-25高三上·江苏部分高中·期末)我国提出“碳达峰”目标是在2030年前达到最高值，2060年前达到“碳中和”。因此，二氧化碳的综合利用尤为重要。 (1)通过使用不同新型催化剂，实现二氧化碳加氢合成转化为二甲醚(CH3OCH3)也有广泛的应用。 反应Ⅰ：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH=-49.01kJ/mol 反应Ⅱ：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)　ΔH=-24.52kJ/mol 反应Ⅲ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH=+41.17kJ/mol ①恒压、投料比=4的情况下，不同温度下CO2的平衡转化率和产物的选择性(选择性是指生成某物质消耗的CO2占CO2消耗总量的百分比)如图1所示。当温度超过290℃，CO2的平衡转化率随温度升高而增大的原因是 。 ②工业实际设计温度一般在230~270℃范围内变化，不能过高的原因是 。 (2)为了实现“碳中和”，工业上还常将二氧化碳转化为甲酸。转化流程如图所示： ①写出步骤1反应的离子方程式： 。 ②其他条件不变，步骤1中KHCO3转化为HCOO-的转化率与温度的关系如图2所示。 步骤1的转化率开始迅速上升，主要原因是 ，后又下降的可能原因是 。 ③流程图步骤2中，加入乙醚的作用是 。 (3)CO2电还原法可能的反应机理如图3所示。Sn的活性位点对O的连接能力较强，Au、Cu的活性位点对C的连接能力较强，Cu对CO的吸附能力远大于Au，且Cu吸附CO后不易脱离。 ①若还原产物主要为CH4时，应选择 (填“Sn”“Au”或“Cu”)作催化剂。 ②写出(b)的电极反应式： 。 【答案】(1) 反应Ⅰ、Ⅱ放热反应，反应Ⅲ为吸热反应，温度升高反应Ⅲ正向进行程度增大，反应Ⅰ、Ⅱ正向进行程度减小。当温度超过290℃，反应Ⅲ增大程度大于反应Ⅰ、Ⅱ减小程度，故CO2的转化率随温度升高而增大 随着温度继续升高，二甲醚的选择性降低程度过大(二甲醚的产率太小) (2) HC+H2HCOO-+H2O 温度升高，反应速率增大，同时催化剂的活性增强 温度过高，不利于氢气在催化剂表面的吸附(或温度升高，催化剂的活性降低) 作为萃取剂 (3) Cu *COOH+H++e-＝*CO+H2O 【详解】（1）①由题给信息可知，反应Ⅰ、Ⅱ放热反应，反应Ⅲ为吸热反应，温度升高反应Ⅲ正向进行程度增大，反应Ⅰ、Ⅱ正向进行程度减小。当温度超过290℃，反应Ⅲ增大程度大于反应Ⅰ、Ⅱ减小程度，故CO2的转化率随温度升高而增大。答案为：反应Ⅰ、Ⅱ放热反应，反应Ⅲ为吸热反应，温度升高反应Ⅲ正向进行程度增大，反应Ⅰ、Ⅱ正向进行程度减小。当温度超过290℃，反应Ⅲ增大程度大于反应Ⅰ、Ⅱ减小程度，故CO2的转化率随温度升高而增大； ②由图可知：随着温度继续升高，二甲醚的选择性降低程度过大(二甲醚的产率太小)。答案为：随着温度继续升高，二甲醚的选择性降低程度过大(二甲醚的产率太小)； （2）①由流程图可知KHCO3和H2在催化剂作用下反应生成HCOO-，根据电子得失守恒，可知该反应的离子方程式为：HCO+H2HCOO-+H2O；答案为：HCO+H2HCOO-+H2O； ②由图可知，随着温度升高，反应速率增大，同时催化剂的活性增强，从而使得步骤1的转化率开始迅速上升，温度过高时(温度>80℃)，可能导致催化剂的催化效率降低，即催化剂活性降低。答案为：温度升高，反应速率增大，同时催化剂的活性增强；温度过高，不利于氢气在催化剂表面的吸附(或温度升高，催化剂的活性降低)； ③由流程图中步骤3的分离操作可知，步骤2中加入乙醚是乙醚作萃取剂萃取甲酸。答案为：作为萃取剂； （3）①若还原产物主要为CH4时，应选择Cu作催化剂，根据反应机理，第一步是C与催化剂活性位点相连，排除Sn；Au对CO的吸附能力较小，CO易脱离；Cu对CO的吸附能力强，不易从催化剂表面脱离。因此，应选择Cu作催化剂；答案为：Cu； ②据图中信息可知，在酸性条件下，(b)的电极反应式为*COOH+H++e-＝*CO+H2O。 答案为：*COOH+H++e-＝*CO+H2O。 地 城 考点03 化学反应进行的方向 1．(23-24高三上·江苏无锡江阴市·期末)一定温度下，在三个恒容体积均为2.0L的容器中发生反应：PCl5（g） PCl3（g）+Cl2（g）,下列说法正确的是 编号 温度（℃） 起始/mol 平衡/mol 达到平衡所需时间/s PCl5（g） PCl3（g） Cl2（g） Ⅰ 320 0.40 0.10 0.10 t1 Ⅱ 320 0.80 t2 Ⅲ 410 0.40 0.15 0.15 t3 A．平衡常数K：容器Ⅱ＞容器Ⅲ B．反应到达平衡时，PCl5的转化率：容器Ⅱ＞容器Ⅰ C．反应到达平衡时，容器I中的平均速率为v（PCl5）=0.1/t1  mol•L-1•s-1 D．容器Ⅲ中平衡后，等温条件下充入一定量He，平衡不发生移动 【答案】D 【详解】A．I、Ⅱ温度相同，则二者平衡常数相等，Ⅲ比I相比温度升高，平衡时Ⅲ中PCl3比I中的大，说明升高温度平衡正向移动，平衡常数增大，故平衡常数K：容器Ⅱ＜容器Ⅲ，故A错误；B．恒温恒容下，Ⅱ等效在I中平衡基础上压强增大一倍，平衡逆向移动，转化率减小，PCl5的转化率：容器Ⅱ＜容器Ⅰ，故B错误；C．速率之比等于化学计量数之比，则v(PCl5)=v(PCl3)===mol/(L•s)，故C错误；D．容器Ⅲ中平衡后，等温条件下充入一定量He后，由于各组分的物质的量浓度不发生变化，则平衡不发生移动，故D正确；故答案为D。 2．(23-24高三上·江苏扬州宝应县·期末)二氧化碳加氢制甲醇涉及的反应可表示为： 反应I： 反应II： 一体积固定的密闭容器中，在5MPa下，按照n(CO2)：n(H2)=1：3投料，平衡时，CO和CH3OH在含碳产物中物质的量百分数及CO2的转化率随温度的变化如题图所示。下列说法错误的是 A．200~400℃的平衡转化率始终低于CO2 B．270℃时反应II的平衡常数为0.015 C．加入选择性高的催化剂，可提高单位时间内CH3OH的产率 D．150~250℃范围内，反应II平衡常数增大的幅度大于反应I平衡常数减小的幅度 【答案】D 【分析】反应I为放热反应，温度越高，该反应的产物的含量越低，故m曲线代表的是的物质的量百分数，n曲线代表的是CO的物质的量百分数。 【详解】A．起始投料，只发生反应I时，由于反应Ⅰ中和的化学计量数之比为1：3，所以和的转化率相同；发生反应II时，由于反应Ⅱ中和的化学计量数之比为1：1，所以的平衡转化率小于的转化率，所以当I、II都发生时，的平衡转化率小于的转化率，所以的平衡转化率始终低于，A项正确； B．270℃时，二氧化碳的转化率为24%，且甲醇和一氧化碳的选择性各为50%，设初始投料，，容器体积为V，根据题意列出三段式如下： 平衡时， ，、、，则，B项正确； C．若加入选择性高的催化剂，可以加快二氧化碳和氢气生成甲醇的反应速率，提高单位时间内的产率，C项正确； D．范围内，温度升高，反应Ⅰ是放热反应，平衡逆向移动，造成二氧化碳转化率减小，平衡常数减小；反应Ⅱ是吸热反应，平衡正向移动，造成二氧化碳转化率增大，平衡常数增大；由于二氧化碳的转化率下降，说明该温度范围内反应II平衡常数增大的幅度小于反应I平衡常数减小的幅度，D项错误； 故选D。 3．(23-24高三上·江苏苏州·期末调研)甲醇—水催化重整可获得H2；其主要反应为 在1.01×105Pa下，将一定比例CH3OH和H2O的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管，CH3OH转化率及CO、CO2的选择性随温度变化情况如图所示。   。下列说法正确的是 A．其他条件不变，增大压强，CH3OH的平衡转化率增大 B．甲醇—水催化重整制H2应选择反应温度为280～290℃ C．其他条件不变，增大可以提高平衡时H2产率 D．其他条件不变，在270～290℃温度范围，随着温度升高，出口处CO2的量不断减小，CO、H2的量不断增大 【答案】C 【详解】A．由其主要反应可知，其他条件不变，增大压强，反应均向左移动，CH3OH的平衡转化率减小，故A错误； B．由图可知，能产生更多的H2，而CO2的选择性随反应温度的升高而降低，甲醇—水催化重整制H2应选择反应温度为260℃左右；故B错误； C．其他条件不变，增大，平衡右移，可以提高平衡时H2产率，故C正确； D．其他条件不变，在270～290℃温度范围，随着温度升高，反应均向右移动，但CO2的选择性减小，即出口处CO2的量不断减小，根据原子守恒，即CO的量不断增大，由于反应能产生更多的H2，即氢气的量在减少，故D错误； 故选C。 4．(23-24高三上·江苏苏州·期末)CH4与CO2重整生成H2和CO的过程中主要发生下列反应： 在恒压、反应物起始物质的量比n(CH4)：n(CO2)=1：1条件下，CH4和 CO2的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示。下列有关说法正确的是 A．曲线表示CH4的平衡转化率随温度的变化 B．工业上为提高H2和CO的产率，需要研发低温下的高效催化剂 C．高于900 K时，随着温度升高，平衡体系中逐渐减小 D．恒压、800 K、n(CH4)：n(CO2)=1：1条件下，反应至CH4转化率达到 点的值，延长反应时间，CH4转化率能达到点的值 【答案】C 【详解】A．当开始时n(CH4)：n(CO2)=1：1条件下，CO2同时参加两个反应：CH4(g)+CO2(g)2H2(g)+2CO(g)、H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)，这样在相同条件下CH4转化率小于CO2的转化率，根据图知，相同温度下转化率：曲线A大于曲线B，所以曲线B表示CH4的平衡转化率随温度的变化，A错误； B．CH4(g)+CO2(g)2H2(g)+2CO(g)和H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)为反应前后气体体积增大的吸热反应，升高温度，化学平衡向吸热的正向移动，H2和CO的产率高，所以应该研发高温下的高效催化剂，B错误； C．这两个反应的正反应都是吸热反应，由于温度对吸热反应影响更大，且第一个反应的反应热更大，结合图像中曲线的斜率可知，当高于900K时，第一个反应正向进行的程度更大，因此随着温度升高，两个反应的化学平衡均正向移动，但平衡体系中逐渐减小，C正确； D．恒压、800K、n(CH4)：n(CO2)＝1：1 条件下，反应至CH4达到X点时，未达到该条件下的平衡点，除了改变温度外，还可以通过改变生成物浓度使平衡正向移动，从而提高反应物转化率，随着时间的延长，当达到该条件下的平衡点，即通过800K温度延长线与曲线B交点，而不能使得CH4转化率达到Y点的值，D错误； 故合理选项是C。 5．(23-24高三上·江苏苏州·期末)用和可以合成甲醇。其主要反应为 反应I             反应Ⅱ           在恒容密闭容器内，充入1mol 和3mol ，测得平衡时转化率，CO和选择性随温度变化如图所示[选择性]。 下列说法正确的是 A．270℃时主要发生反应Ⅱ B．230℃下缩小容器的体积，n(CO)不变 C．250℃下达平衡时， D．其他条件不变，210℃比230℃平衡时生成的多 【答案】C 【分析】随着温度升高，反应I平衡逆向移动，反应Ⅱ平衡正向移动，故CO的选择性逐渐增大，CH3OH的选择性逐渐减小，故随着温度而降低曲线代表是CH3OH的选择性，CO的选择性和CH3OH的选择性之和是1，可得最下面这条曲线是代表CO的选择性，中间曲线是代表CO2平衡转化率。 【详解】A．270℃时，CH3OH的选择性更大，故主要发生反应I，A错误； B．缩小容器体积，相当于是增大压强，反应I平衡正向移动，CO2，H2物质的量减小，故反应Ⅱ平衡会逆向移动，n (CO)会减小，B错误； C．该温度下，CH3OH的选择性是75%，CO是25%，CO2平衡转化率是12%，故转化的CO2物质的量是0.12mol，根据反应I，Ⅱ系数可知，生成H2O是0.12mol，C正确； D．210℃和230℃相比CH3OH的选择性相差不大，但是230℃时CO2的平衡转化率要明显大于210℃时，故230℃时转化生成的CH3OH更多，D错误； 故选：C。 6．(23-24高三上·江苏无锡·期末调研)乙醇催化重整可获得。使用基催化剂，主要发生的反应为： (I)； (II)； (III)； (IV)。 在时，仅考虑上述反应，的转化率、产率和比率随温度的变化如图所示，下列说法正确的是 A．，升高温度，有利于提高乙醇的转化率 B．，向体系补充，可缩短达到平衡时间 C．乙醇重整制氢的最佳温度条件为 D．，选择高效催化剂或增大压强可提高平衡产率 【答案】B 【分析】由图可知，400℃时，③的数值为100%，乙醇的转化率和氢气的产率不可能为100%，所以曲线③表示比率，由反应I可知，消耗1mol乙醇时，反应生成3mol氢气，说明氢气的产率大于乙醇的转化率，所以曲线①表示乙醇的转化率、曲线②表示氢气的产率。 【详解】A．由分析可知，曲线①表示乙醇的转化率，由图可知，温度在700℃—900℃范围内，升高温度，乙醇的转化率降低，故A错误； B．温度在900℃—1000℃范围内，向体系中补充二氧化碳，反应物二氧化碳的浓度增大，化学反应速率增大，达到平衡所需时间缩短，故B正确； C．由分析可知，曲线②表示氢气的产率，由图可知， 700℃时氢气的产率最大，温度继续升高变化不大，所以反应的最佳温度约为700℃，故C错误； D．催化剂能加快反应速率，但化学平衡不移动，氢气的产率不变，故D错误； 故选B。 7．(23-24高三下·江苏常州·期末)二氧化碳催化合成燃料甲醇过程中的主要反应为 将一定比例和的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管，的转化率、的选择性与温度的关系如图所示。下列说法不正确的是 A．的平衡选择性随温度的升高而减小 B．其他条件不变，在范围，随温度的升高，出口处的量不断减小 C．该条件下催化合成的最佳反应温度应控制在 D．为提高产率，需研发低温下转化率高和选择性高的催化剂 【答案】B 【详解】A．生成CH3OH的两个反应都是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，故CH3OH的平衡选择性随温度的升高而减小，故A正确； B．由图可知，在，的选择性随温度升高而降低，但CO2的转化率随温度升高而升高，因此无法判断CH3OH的量的变化，故B错误； C．由图可知，在，CH3OH的选择性和CO2的转化率均较高，因此该条件下CO2催化合成CH3OH的最佳反应温度应控制在，故C正确； D．由图可知，低温下CO2的转化率和的选择性均较高，因此要提高CH3OH的产率，需研发低温下CO2转化率高和选择性高的催化剂，故D正确； 故选B。 8．(23-24高三上·江苏扬州中学·期末)甲醇-水催化重整可获得H2.其主要反应为 反应Ⅰ  CH3OH(g) + H2O(g) = CO2(g) + 3H2(g)  ΔH = 49.4 kJ·mol−1 反应Ⅱ  CO2(g) + H2(g) = CO(g) + H2O(g)  ΔH = 41.2 kJ·mol−1 在1.0×105Pa、n始(H2O)∶n始(CH3OH)=1.2时，若仅考虑上述反应，平衡时CO的选择性、CH3OH的转化率和H2的产率随温度的变化如图所示。 CO的选择性= × 100％ 下列说法正确的是 A．一定温度下，增大可提高CO的选择性 B．平衡时CH3OH的转化率一定大于H2O的转化率 C．图中曲线①表示平衡时H2产率随温度的变化 D．一定温度下，降低体系压强，反应Ⅰ的平衡常数增大 【答案】B 【分析】根据已知反应Ⅰ CH3OH(g) + H2O(g) = CO2(g) + 3H2(g)  ΔH = 49.4 kJ·mol−1，反应Ⅱ CO2(g) + H2(g) = CO(g) + H2O(g)  ΔH = 41.2 kJ·mol−1，且反应①的热效应更大，温度升高的时候对反应①影响更大一些，根据选择性的含义，升温时CO选择性增大，同时CO2的选择性减小，升温时反应Ⅰ正向移动，所以图中③代表CO的选择性，①代表CH3OH的转化率，②代表H2的产率，以此解题。 【详解】A．增大，平衡正向移动，可提高CH3OH的转化率，A错误； B．由于n始(H2O)∶n始(CH3OH)=1.2，H2O过量，故平衡时CH3OH的转化率一定大于H2O的转化率，B正确； C．由分析可知②代表H2的产率，C错误； D．反应Ⅰ的平衡常数只与温度有关，温度不变，反应Ⅰ的平衡常数不变，D错误； 故选B。 9．(24-25高三上·江苏无锡·期末)室温下，根据下列实验过程及现象，能验证相应实验结论的是 选项 实验过程及现象 实验结论 A 向2mL0.1mol·L-1溶液中滴加几滴酸性溶液，溶液紫色褪去 具有还原性 B 取2mL0.1mol·L-1KI溶液于试管中，加入0.5mL0.1mol·L-1溶液，充分反应后滴入几滴KSCN溶液，溶液变成红色 KI与溶液的反应有一定限度 C 用pH试纸分别测溶液和溶液的pH，溶液的pH大 D 向2mL0.1mol·L-1溶液中先滴加4滴0.1mol·L-1KCl溶液，再滴加4滴0.1mol·L-1KI溶液，先产生白色沉淀，后产生黄色沉淀 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．溶液中氯离子也有还原性，滴加几滴酸性溶液，溶液紫色褪去，不能证明具有还原性，A错误； B．取2mL0.1mol·L-1KI溶液于试管中，加入0.5mL0.1mol·L-1溶液，碘离子过量，充分反应后滴入几滴KSCN溶液，溶液变成红色，说明溶液中还存在铁离子，能证明KI与溶液的反应有一定限度，B正确； C．不知两种盐溶液的浓度大小，不能通过溶液的pH大小判断两种酸的电离常数大小，C错误； D．向2mL0.1mol·L-1溶液中先滴加4滴0.1mol·L-1KCl溶液，溶液中银离子过量，加入KI溶液，一定会产生黄色沉淀，不能证明，D错误； 故选B。 10．(23-24高三上·江苏扬州宝应县·期末)研究柴油车尾气中NOx的催化转化具有重要意义。 (1)尿素[CO(NH2)2]水溶液与柴油车尾气在高温下混合后，尿素分解生成NH3和CHON，在催化剂作用下，CHON与H2O反应生成NH3和CO2，画出CHON的结构式： 。 (2)在催化剂作用下，NH3将柴油车尾气中的NOx选择性还原为N2的过程称为NH3-SCR脱硝。当柴油车尾气中n(NO)∶n(NO2)=1∶1时，会发生快速NH3-SCR脱硝反应。 ①写出快速NH3-SCR脱硝反应的化学方程式： 。 ②控制其他条件相同，将4molNH3与表所示的气体充分混合后分别匀速通入如图所示的反应器中反应，测得A组NOx的脱除率明显低于B组，其可能原因是 。(该温度下NH3与O2不发生反应) 混合气体物质的量 A组 n(NO)=4mol、n(O2)=1mol B组 n(NO)=2mol、n(NO2)=2mol ③二氧化铈(CeO2)作为一种SCR脱硝催化剂，能在Ce4+和Ce3+之间改变氧化状态，将NO氧化为NO2，并引起氧空位的形成，得到新的铈氧化物[Ce(Ⅲ)xCe(Ⅳ)yOz]，铈氧化物发生的可能变化如图所示，当1molCeO2氧化标况下4.48LNO后，生成新的铈氧化物中x、y、z的最简整数比为 。 (3)科学家研究了V2O5晶面上的NH3-SCR反应过程，该过程如图所示，V2O5与H2O形成能提供质子的酸性位，NH3吸附在酸性位上生成中间体X，NO与X反应生成不稳定的过渡态物质，随后分解生成N2和H2O。 ①画出图中虚线框内X的结构： 。 ②烟气中的少量SO2会增大催化剂活性，但SO2量过多会大大降低催化剂的活性，其可能原因分别是 。 【答案】(1)H−N=C=O (2) 2NH3+NO+NO22N2+3H2O 该温度下2NO+O2=2NO2的平衡常数较小，反应速率较慢 2：3：9 (3) SO2会增加催化剂表面的酸性位，增大催化剂活性；过量SO2与NH3存在竞争吸附；SO2能与NH3等反应生成亚硫酸盐或硫酸盐，覆盖在催化剂表面，降低催化剂活性 【详解】（1）由在催化剂作用下，CHON与水反应生成氨气和二氧化碳可知，CHON分子中含有碳氧双键和碳氮双键，分子的结构式为H−N=C=O，故答案为：H−N=C=O； （2）①由题意可知，脱硝反应为催化剂作用下氨气与氮的氧化物反应生成氮气和水，设一氧化氮和二氧化氮的物质的量都为1mol，由得失电子数目守恒可知，氨气的物质的量为(2mol+4mol) ×=2mol，则反应的化学方程式为2NH3+NO+NO22N2+3H2O，故答案为：2NH3+NO+NO22N2+3H2O； ②由图表格数据可知，A中含有不能与氨气反应的氧气，而B中不含有氧气，含有一氧化氮与氧气反应生成的二氧化氮，则A组氮的氧化物的脱除率明显低于B组说明该温度下一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮的反应程度小，反应速率慢导致脱除率降低，故答案为：该温度下2NO+O2=2NO2的平衡常数较小，反应速率较慢； ③由得失电子数目守恒可知，1mol二氧化铈与一氧化氮反应生成的氧化物中三价铈元素的物质的量为×2=0.4mol，由铈原子个数守恒可知，四价铈元素的物质的量(1—0.4)mol=0.6mol，由化合价代数和为0可知，反应生成的氧化物中氧元素的物质的量为(0.4mol×3+0.6mol×4) ×=1.8mol，则氧化物中x：y：z=0.4mol：0.6mol：1.8 mol=2：3：9，故答案为：2：3：9； （3） ①由题给信息和过渡态的结构可知，中间体X的结构简式为，故答案为：； ②烟气中的少量二氧化硫会增大催化剂活性，但二氧化硫量过多会大大降低催化剂的活性说明二氧化硫会增加催化剂表面的酸性位，增大催化剂活性，有利于中间体X的生成，而过量二氧化硫与氨气存在竞争吸附，导致不利于中间体X的生成，且二氧化硫能与氨气反应生成亚硫酸盐或硫酸盐覆盖在催化剂表面，降低催化剂活性不利于中间体X的生成，降低催化剂活性，故答案为：SO2会增加催化剂表面的酸性位，增大催化剂活性；过量SO2与NH3存在竞争吸附；SO2能与NH3等反应生成亚硫酸盐或硫酸盐，覆盖在催化剂表面，降低催化剂活性。 11．(23-24高三上·江苏南京宁海中学·期末)我国提出“碳达峰”目标是在2030年前达到最高值，2060年前达到“碳中和”。因此，二氧化碳的综合利用尤为重要。 (1)通过使用不同新型催化剂，实现二氧化碳加氢合成转化为二甲醚 (CH3OCH3)也有广泛的应用。 反应 Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)     ΔH=-49.01 kJ·mol-1 反应 Ⅱ：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)　    ΔH=-24.52 kJ·mol-1 反应 Ⅲ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　       ΔH=＋41.17 kJ·mol-1 ①2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)     ΔH= 。 ②恒压、投料比=4的情况下，不同温度下CO2的平衡转化率和产物的选择性(选择性是指生成某物质消耗的CO2占CO2消耗总量的百分比)如下图所示，当温度超过290 ℃，CO2的平衡转化率随温度升高而增大的原因是 ， ③图示实验条件下，200 ℃时CH3OCH3的平衡产率为 。 (2)2022年7月香港中文大学王莹教授研发新型电解槽实现二氧化碳回收转化效率达到60%以上。Pd­Cu双金属催化剂在某介质中催化，CO2转化为CH3CH2OH示意如图所示。可以看到，在那个特定区域，实际上它是微碱性的，写出CO2转化为CH3CH2OH的电极反应方程式： 。该装置最终的有机产品是重要的基础化工原料，预测可能是 。 (3)在席夫碱(含“—RC=N—”有机物)修饰的纳米金催化剂上，CO2直接催化加氢成甲酸。其反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物质用*标注。该历程中决速步骤生成的过渡态为 ，判断依据为 。 【答案】(1) -122.54 kJ·mol-1 反应Ⅰ为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，CO2的平衡转化率降低；反应Ⅲ为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，CO2的平衡转化率升高；温度超过290℃，后者影响大于前者，故CO2的转化率随温度升高而增大 40% (2) 2CO2＋12e-＋9H2O=CH3CH2OH＋12OH- 乙烯 (3) TS­2 该步骤反应的活化能最大，反应速率最小 【详解】（1）①根据盖斯定律可知，反应Ⅰ×2+II可得到2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)，所以对应的反应焓变ΔH=(-49.01)×2+(-24.52)= -122.54 kJ·mol-1； ②当温度超过290 ℃，CO2的平衡转化率随温度升高而增大的原因是：反应Ⅰ为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，CO2的平衡转化率降低；反应Ⅲ为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，CO2的平衡转化率升高；温度超过290℃，后者影响大于前者，故CO2的转化率随温度升高而增大； ③假设投入4mol氢气和1mol CO2，200 ℃时CO2的平衡转化率为50%，则消耗0.5mol二氧化碳，CO选择性为0说明不发生反应 Ⅲ，CH3OCH3的选择性为80%，则生成CH3OCH3消耗的CO2为0.5mol×80%=0.4mol，由题意对反应①列三段式：，理论上若1mol CO2完全反应就会生成0.5mol CH3OCH3，实际上生成0.2mol CH3OCH3，则CH3OCH3的平衡产率为； （2）根据图示可知，CO2在碱性条件下得电子被还原转化为CH3CH2OH，其电极反应式为：2CO2＋12e-＋9H2O=CH3CH2OH＋12OH-；CH3CH2OH脱水生成乙烯，预测最终的有机产品可能使乙烯； （3）起决速步骤为正反应活化能最高的步骤，根据图示可知，该步骤生成的过渡态为TS-2，判断依据为该步骤反应的活化能最大，反应速率最小。 12．(24-25高三上·江苏无锡·期末)的分离回收和资源化利用具有重要意义。 Ⅰ．的分离回收 乙醇胺类水溶液对气体具有优良的吸收性能。在20~40℃条件下，单乙醇胺（）水溶液吸收生成单乙醇氨基碳酸盐，升温至较高温度可实现吸收剂的再生。在吸收过程中，部分单乙醇胺会与反应生成单乙醇氨基甲酸盐，对设备有强腐蚀性。N-甲基二乙醇胺水溶液吸收时，生成氨基碳酸氢盐，较低温度即可实现吸收剂再生。 (1)单乙醇胺水溶液吸收生成单乙醇氨基碳酸盐的反应是 （填“吸热”或“放热”）反应。 (2)利用20%单乙醇胺水溶液吸收，测得高于40℃时，单乙醇胺水溶液吸收的吸收率随温度升高呈现下降趋势，其主要原因是 。 (3)单乙醇胺与反应生成单乙醇氨基甲酸盐，该过程分两步进行： （单乙醇氨基甲酸盐） 其中第①步反应类型为 。 (4)与N-甲基二乙醇胺相比，单乙醇胺作为吸收剂的缺点是 。 Ⅱ．的资源化利用 某研究团队使用催化二氧化碳加氢制甲醇。 (5)反应选择性研究。将一定比例和的混合气体匀速通过装有催化剂的反应器，测得的转化率和产物的选择性随流动时间的变化如图-1所示，催化剂表面反应随流动时间的变化示意图如图-2所示，甲醇选择性发生变化的原因是 。 (6)反应机理研究。中间体转化为中间体是反应的决速步骤，表面氢或活性氢参与反应过程中的能量变化和部分中间体结构示意图分别如图-3和图-4所示。更有利于反应进行的氢为 （填“表面氢”或“活性氢”），从结构和能量的视角分析其原因是 。 【答案】(1)放热 (2)温度升高，溶解度下降，单乙醇氨基碳酸盐发生分解 (3)加成反应 (4)单乙醇胺水溶液吸收生成稳定性强的碳酸盐，吸收液再生能耗大；副产物单乙醇氨基甲酸盐对设备有强腐蚀性 (5)随着流动时间增加，催化剂表面NiOx增多，有利于选择性生成CO，不利于选择性生成 (6) 活性氢 表面氢与金属原子之间存在作用力，且表面氢结合氧原子的方向阻力大，两者共同导致表面氢参与的反应活化能高，反应速率慢 【详解】（1）根据单乙醇胺（）水溶液吸收生成单乙醇氨基碳酸盐，升温至较高温度可实现吸收剂的再生，说明升高温度反应逆向进行，则正反应为放热反应； （2）CO2溶解度随温度升高而降低，温度高于40℃时，CO2溶解度降低，单乙醇氨基碳酸盐发生分解，单乙醇胺水溶液吸收的吸收率随温度升高呈现下降趋势； （3）单乙醇胺与先发生加成反应得到单乙醇氨基甲酸HOCH2CH2NHCOOH，单乙醇氨基甲酸HOCH2CH2NHCOOH再与单乙醇氨反应生成单乙醇氨基甲酸盐，第一步反应为加成反应； （4）根据题目信息，与N-甲基二乙醇胺相比，单乙醇胺作为吸收剂的缺点是：单乙醇胺水溶液吸收生成稳定性强的碳酸盐，吸收液再生能耗大；副产物单乙醇氨基甲酸盐对设备有强腐蚀性； （5）由图2可知，随着流动时间增加，催化剂表面NiOx增多，有利于选择性生成CO，不利于选择性生成，甲醇选择性下降； （6）由图3可知，有活性氢参与的反应活化能低，更有利于进行；并且由图4可知，表面氢与金属原子之间存在作用力，且表面氢结合氧原子的方向阻力大，两者共同导致表面氢参与的反应活化能高，反应速率慢。 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $