题型18 化学反应原理综合 （题型专练）（山东专用）2026年高考化学二轮复习讲练测

题型18 化学反应原理综合 目录 第一部分 题型解码 高屋建瓴，掌握全局 第二部分 考向破译 微观解剖，精细教学 典例引领 方法透视 变式演练 考向01 反应热的计算 考向02 平衡状态判定及平衡移动【重】 考向03 平衡常数的计算【重】 考向04 图形综合分析【重】 考向05 电化学电极方程式及计算【重】 第三部分 综合巩固 整合应用，模拟实战 山东卷化学反应原理看到“温度”，要同时想到它对速率、平衡常数K、反应热ΔH、电离常数Kₐ、Kw、溶解度等多方面的影响。对于涉及平衡的计算，无论是浓度、压强还是转化率，列出 “起始-变化-平衡” 三段式，是理清思路、避免出错的最佳工具。解释“为什么采用这个压强？”：“增大压强可以加快反应速率，同时使平衡向气体分子数减小的方向移动，提高原料转化率。但压强过高对设备要求高、能耗大，故选择XX MPa是一个综合考量。”“在反应初始阶段，反应物浓度高，正反应速率占主导，所以XX浓度上升/转化率提高；随着反应进行，反应物浓度下降，逆反应速率增大，到t1时刻后，逆反应速率超过正反应速率，所以曲线下降。”现代化工不仅关注转化率，更关注原子经济性和目标产物的选择性。题目可能要求从绿色化学角度评价工艺。 考向01 反应热的计算 【例1-1】（2025·山东·高考真题）利用循环再生可将燃煤尾气中的转化生产单质硫，涉及的主要反应如下： Ⅰ． Ⅱ． Ⅲ． 反应的焓变 (用含的代数式表示)。 【例1-2】（2024·山东·高考真题）水煤气是的主要来源，研究对体系制的影响，涉及主要反应如下： 回答下列问题： （1）的焓变 (用代数式表示)。 反应热的计算 1．根据盖斯定律书写热化学方程式或计算反应热——找目标，看来源，变方向，调系数，相叠加，得答案 （1）对比分析目标热化学方程式和已知热化学方程式，调整已知热化学方程式的化学计量系数与目标热化学方程式的化学计量系数一致，可将方程式乘以某个倍数，反应热也要相乘 （2）为了将热化学方程式相加得到目标热化学方程式，可将热化学方程式颠倒过来，反应热的数值不变，但符号相反。这样，就不用再做减法运算了，实践证明，方程式相减时往往容易出错 （3）将已知热化学方程式进行叠加，相应热化学方程式中的反应热也进行叠加，同时约掉目标反应中没有的物质 2. 根据反应物和生成物的键能计算反应热：ΔH＝反应物总键能－生成物总键能 常见物质中的化学键数目 物质 CO2 (C==O) CH4 (C－H) P4 (P－P) SiO2 (Si－O) 石墨 (C－C) 金刚石 (C－C) Si (Si－Si) S8 (S－S) 键数 2 4 6 4 1.5 2 2 8 【变式1-1】（2025·湖北·高考真题）粉末可在较低温度下还原。回答下列问题： （1）已知一定温度下： 则的 (用m和n表示)。 【变式1-2】（2025·云南·高考真题）我国科学家研发出一种乙醇(沸点78.5℃)绿色制氢新途径，并实现高附加值乙酸(沸点118℃)的生产，主要反应为： Ⅰ．     Ⅱ．   对于反应Ⅰ： ①已知  则 。 考向02 平衡状态判定及平衡移动【重】 【例2-1】（2025·天津·高考真题）以苯为代表的挥发性有机污染物可以在Co3O4的催化作用下，与O2反应生成CO2和H2O，进一步将CO2转化成高附加值的化学品，可减少污染和碳排放。 CO2与H2反应可以合成甲醇：。一定温度下，等物质的量的CO2和H2在恒容密闭容器中发生上述反应达到平衡后，下列各操作有利于平衡正向移动的是 (填序号)。 a.分离出甲醇    b.充入稀有气体    c.增加H2量    d.降低温度 【例2-2】（2024·上海·高考真题）璀璨多彩的珊瑚礁是重要的海洋资源，也是海洋生态系统的重要组成部分。珊瑚礁的主要成分的碳酸钙，存在方解石和文石两种结构。 珊瑚虫能生成碳酸钙，在海洋中堆积成珊瑚礁，主要反应如下： 总反应为：Ca2+(aq)+2HCO(aq) CaCO3(s)+H2CO3(aq) ①HCO(aq) H+(aq)+CO(aq) ②Ca2+(aq)+CO(aq) CaCO3(s) ③H+(aq)+HCO(aq) H2CO3(aq) 一定条件下，说明总反应达到化学平衡状态的是___________。 A．Ca2+浓度保持不变 B．HCO和H2CO3的浓度比保持不变 C．v正(Ca2+)：v正(HCO)=1：2 D．v正(H2CO3)：v逆(HCO)=2：1 1、 可逆反应 1．定义 我们把在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应。例如： 常见的可逆反应：、、、 、、。 2．特点 ①向两个相反的方向进行的两个化学反应。 ②在相同条件下能同时进行。 ③在反应体系中，与化学反应有关的各种物质共存。 【注意】（1）绝大多数化学反应都有一定的可逆性，有些反应的可逆性很小，从整体上看反应是朝着一个方向进行的，我们只是视作“不可逆”而已。 （2）通常我们把从左向右的反应称为“正反应”，从右向左的反应称为“逆反应”。 （3）有些化学反应向相反方向进行时，反应条件不同，这样的反应不叫可逆反应。 例如氢气在氧气中燃烧生成水，水电解又会生成氢气和氧气，这就不是可逆反应。 2、 化学平衡状态 一个可逆反应在进行之初，反应物的浓度最大而生成物的浓度为零，此时v正 > v逆。随着反应的进行，反应物的浓度逐渐减小，生成物的浓度逐渐增大，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，当进行到一定程度时，v正= v逆 ≠ 0，反应物的浓度和生成物的浓度不再变化，达到一种表面静止的状态，这就是化学平衡状态。 任何可逆反应在给定条件下的进程都有一定的限度，只是不同反应的限度不同。改变反应条件可以在一定程度上改变一个化学反应的限度，亦即改变该反应的化学平衡状态。因此，通过调控反应条件可使反应更好的符合人们的预期结果，这在工农业生产和环保技术等方面已经得到广泛的应用。 1．化学平衡定义 我们把在一定条件下的可逆反应，当反应进行到一定程度，此时正反应速率和逆反应速率相等，体系中反应混合物的浓度保持不变的状态叫化学平衡状态。达到化学平衡状态就达到了可逆反应的最大限度。 2．化学平衡的实质：v正= v逆 3．化学平衡的特征 （1）逆：可逆反应 （2）等：v正= v逆 （3）动：v正= v逆 ≠ 0，动态平衡 （4）定：外界条件一定，各成分百分含量一定（不一定相等） （5）变：外界条件改变，平衡被破坏，发生移动而建立新的平衡 4．判断达到化学平衡的标志 （1）v正= v逆 ①同一物质消耗和生成速率的数值相等，方程式同一侧的物质的消耗速率与生成速率之比等于方程式中的化学计量数之比，方程式两侧的物质的消耗速率或生成速率之比等于方程中的化学计量数之比。 ②同一物质正逆反应速率的数值相等，不同物质正逆反应速率的数值与化学反应计量系数成正比。 ③若以化学键表示，同种物质化学键的断裂与化学键的形成的物质的量相等，不同物质则必须对应反应物和生成物且要按化学反应计量系数及物质自身所含的化学键个数成比例。 （2）混合气体中各组分的物质的量浓度、体积百分含量不变（或某物质的物质的量、质量、分子数等不变）。 （3）反应前后气体的体积不等时，压强不变或平均相对分子质量不变。 （4）体系中含有色物质时，颜色不随时间的变化而变化。 【注意】①正反应速率和逆反应速率相等和反应混合物中各组成成分的百分含量保持不变，是判断可逆反应是否达到化学平衡状态的直接依据和核心依据，其他依据都是由这两个依据衍生而出的间接依据。 ②对于反应前后气体物质分子数相等的可逆反应，不能用总物质的量、总压、平均相对分子质量等保持不变来判断该反应达到了平衡状态。 ③对于反应物和生成物全部是气体且容器体积不变的反应，不能由气体密度不变来说明反应达到了平衡状态。 【变式2-1】（2025·云南·高考真题）我国科学家研发出一种乙醇(沸点78.5℃)绿色制氢新途径，并实现高附加值乙酸(沸点118℃)的生产，主要反应为： Ⅰ．     Ⅱ．   对于反应I. 一定温度下，下列叙述能说明恒容密闭容器中反应达到平衡状态的是 (填标号)。 A．容器内的压强不再变化 B．混合气体的密度不再变化 C．的体积分数不再变化 D．单位时间内生成，同时消耗 【变式2-2】在“碳达峰、碳中和”战略目标推动下，二氧化碳(CO2)的资源化利用成为破解能源与环境双重挑战的关键方向。将CO2催化转化成CO是实现CO2资源化利用的关键步骤，发生的反应有： 反应I：   反应Ⅱ：   反应Ⅲ：   （1） ，该反应在 自发进行(填“低温”“高温”“任意温度都”或“任意温度都不”)。 （2）对于反应Ⅲ中，恒温恒容条件下，下列能说明该反应达到化学平衡状态的是___________(填序号)。 A．容器内 B．容器内混合气体的密度保持不变 C．容器内混合气体的平均摩尔质量保持不变 D．单位时间内生成的同时消耗 考向03 平衡常数的计算【重】 【例3-1】（2024·山东·高考真题）水煤气是的主要来源，研究对体系制的影响，涉及主要反应如下： 回答下列问题： 压力p下、温度为时，图示三种气体的摩尔分数分别为0.50，0.15，0.05，则反应的平衡常数 ；此时气体总物质的量为，则的物质的量为 ；若向平衡体系中通入少量，重新达平衡后，分压将 (填“增大”“减小”或“不变”)，将 (填“增大”“减小”或“不变”)。 【例3-2】（2023·山东·高考真题）一定条件下，水气变换反应的中间产物是。为探究该反应过程，研究水溶液在密封石英管中的分解反应： Ⅰ． Ⅱ． 研究发现，在反应Ⅰ、Ⅱ中，仅对反应Ⅰ有催加速作用；反应Ⅰ速率远大于反应Ⅱ，近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。忽略水电离，其浓度视为常数。回答下列问题： 温度下，在密封石英管内完全充满水溶液，使分解，分解产物均完全溶于水。含碳物种浓度与反应时间的变化关系如图所示(忽略碳元素的其他存在形式)。时刻测得的浓度分别为，反应Ⅱ达平衡时，测得的浓度为。体系达平衡后 (用含y的代数式表示，下同)，反应Ⅱ的平衡常数为 。 1．压强平衡常数(Kp) （1）含义：当把化学平衡常数K表达式中各物质的浓度用该物质的平衡分压来表示时，就得到该反应的压强平衡常数Kp，其表达式的意义相同。 （2）表达式：对于一般可逆反应mA(g)＋nB(g)⥫⥬pC(g)＋qD(g)，当在一定温度下达到平衡时，其压强平衡常数Kp＝，其中p(A)、p(B)、p(C)、p(D)表示反应物和生成物的分压。 平衡分压计算方法 ①某气体的分压＝总压[p(总)]×该气体的物质的量分数(或体积分数)。 ②p(总)＝p(A)＋p(B)＋p(C)＋p(D)。 （3）适用范围：Kp仅适用于气相发生的反应。 2．Kp计算的两种模板 [以N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)为例] 模板1：设反应平衡时总压为p0， N2(g) ＋ 3H2(g)⥫⥬2NH3(g) n(始) 1 mol 3 mol 0 Δn 0.5 mol 1.5 mol 1 mol n(平) 0.5 mol 1.5 mol 1 mol p(X) p0 p0 p0 Kp＝； 模板2：刚性反应器(恒容容器) N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g) p(始) p0 3p0 0 Δp p′ 3p′ 2p′ p(平) p0－p′ 3p0－3p′ 2p′ Kp＝。 3. 速率常数 （1）速率常数含义 速率常数(k)是指在一定温度下，反应物浓度皆为1 mol·L-1时的反应速率。在相同的浓度条件下，可用速率常数大小来比较化学反应的反应速率。 化学反应速率与反应物浓度(或浓度的次方)成正比，而速率常数是其比例常数，在恒温条件下，速率常数不随反应物浓度的变化而改变。因此，可以应用速率方程求出该温度下任意浓度时的反应速率。 （2）速率方程 一定温度下，化学反应速率与反应物浓度以其化学计量数为指数的幂的乘积成正比。 对于基元反应(能够一步完成的反应)：aA＋bB⥫⥬gG＋hH，则v＝k·ca(A)·cb(B)(其中k为速率常数)。如 ①SO2Cl2⥫⥬SO2＋Cl2　v＝k1·c(SO2Cl2) ②2NO2⥫⥬2NO＋O2　v＝k2·c2(NO2) ③2H2＋2NO⥫⥬N2＋2H2O　v＝k3·c2(H2)·c2(NO) （3）速率常数的影响因素 温度对化学反应速率的影响是显著的，速率常数是温度的函数，通常反应速率常数越大，反应进行得越快。同一反应，温度不同，速率常数将有不同的值，但浓度不影响速率常数。 4. 相同温度下，正、逆反应的速率常数与平衡常数的关系 对于基元反应：aA(g)＋bB(g)⥫⥬gG(g)＋hH(g)， v正＝k正·ca(A)·cb(B)； v逆＝k逆·cg(G)·ch(H)； 平衡常数K＝； 反应达平衡时，v正＝v逆，故K＝。 【变式3-1】（2025·贵州·高考真题）TiC是一种极具潜力的超高温结构材料，其制备总反应为：   反应步骤如下： Ⅰ．   Ⅱ．   Ⅲ．   回答下列问题： 在恒容密闭容器中，加入1 mol 、5 mol C和8.4 mol氢气，以从20℃升温至1500℃后保持恒温进行反应，测得剩余固体质量分数随时间t变化关系如图。已知：剩余固体质量分数 ①148 min之前反应速率逐渐加快的原因是 。 ②M、N点的反应速率 (选填“>”“=”或“<”)，其原因是 。 ③设Q点达平衡，总压为p kPa，则1500℃时总反应的 (分压=总压×物质的量分数，用含p的代数式表示)。 【变式3-2】（2025·广东·高考真题）钛单质及其化合物在航空、航天、催化等领域应用广泛。 以为原料可制备。将与10.0molTi放入容积为的恒容密闭容器中，反应体系存在下列过程。 编号 过程 (a) (b) (c) (d) ① kJ/mol。 ②不同温度下，平衡时反应体系的组成如图。曲线Ⅰ对应的物质为 。 ③温度下， ，反应(c)的平衡常数 (列出算式，无须化简)。 考向04 图形综合分析【重】 【例4-1】（2025·陕晋青宁卷·高考真题）/循环在捕获及转化等方面具有重要应用。科研人员设计了利用与反应生成的路线，主要反应如下： I．   II．   III．   回答下列问题， 下，在密闭容器中和各发生反应。反应物(、)的平衡转化率和生成物(、)的选择性随温度变化关系如下图(反应III在以下不考虑)。 注：含碳生成物选择性 ①表示选择性的曲线是 (填字母)。 ②点M温度下，反应Ⅱ的 (列出计算式即可)。 ③在下达到平衡时， 。，随温度升高平衡转化率下降的原因可能是 。 【例4-2】（2025·河北·高考真题）乙二醇(EG)是一种重要的基础化工原料，可通过石油化工和煤化工等工业路线合成。 煤化工路线中，利用合成气直接合成乙二醇，原子利用率可达100%，具有广阔的发展前景。反应如下：。按化学计量比进料，固定平衡转化率，探究温度与压强的关系。分别为0.4、0.5和0.6时，温度与压强的关系如图： ①代表的曲线为 (填“”“”或“”)；原因是 。 ② 0(填“>”“<”或“=”)。 ③已知：反应，，x为组分的物质的量分数。M、N两点对应的体系， (填“>”“<”或“=”)，D点对应体系的的值为 。 ④已知：反应，，p为组分的分压。调整进料比为，系统压强维持，使，此时 (用含有m和的代数式表示)。 渐变”类v-t图像及分析 图像 分析 结论 t1时v'(正)突然增大,v'(逆)逐渐增大;v'(正)>v'(逆),平衡向正反应方向移动 t1时其他条件不变,增大反应物的浓度 t1时v'(正)突然减小,v'(逆)逐渐减小;v'(逆)>v'(正),平衡向逆反应方向移动 t1时其他条件不变,减小反应物的浓度 t1时v'(逆)突然增大,v'(正)逐渐增大;v'(逆)>v'(正),平衡向逆反应方向移动 t1时其他条件不变,增大生成物的浓度 t1时v'(逆)突然减小,v'(正)逐渐减小;v'(正)>v'(逆),平衡向正反应方向移动 t1时其他条件不变,减小生成物的浓度 2.“断点”类v-t图像及分析 图像 t1时刻 所改变 的条件 温 度 升高 降低 升高 降低 正反应为放热反应 正反应为吸热反应 压 强 增大 减小 增大 减小 正反应为气体物质的量增大的反应 正反应为气体物质的量减小的反应 3.“平台”类v-t图像及分析 图像 分析 结论 t1时v'(正)、v'(逆)均突然增大且v'(正)=v'(逆),平衡不移动 其他条件不变,t1时使用催化剂 其他条件不变,t1时增大反应体系的压强且反应前后气体体积无变化 t1时v'(正)、v'(逆)均突然减小且v'(正)=v'(逆),平衡不移动 其他条件不变,t1时减小反应体系的压强且反应前后气体体积无变化 2.化学平衡图像 1.浓度(转化率、百分含量)—时间图像及分析 此类图像一般纵坐标表示物质的量、浓度、百分含量、转化率,横坐标表示反应时间。解题的关键是找拐点。 （1）拐点之前,用外因对速率的影响分析问题,用“先拐先平,数值大”的规律判断不同曲线表示温度或压强的大小。 （2）拐点之后是平衡状态或平衡移动,解题时要抓住量的变化,找出平衡移动的方向,利用化学平衡移动原理推理分析。 （3）图示:(C%指产物的质量分数,B%指某反应物的质量分数) (a用催化剂,b不用催化剂) (p1>p2,正反应为气体体积减小的反应) (T2>T1,正反应为吸热反应) (p1>p2,正反应为气体体积增大的反应) 陌生图像 切入点： 低于T0时，还未达到平衡 切入点：分析平衡常数K与温度的关系 模型构建：外因对速率的影响→确定外因，得出结论←外因对平衡移动的影响 【变式4-1】（2025·河南·高考真题）的热分解与催化的重整结合，可生产高纯度合成气，实现碳资源的二次利用。主要反应如下： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 反应Ⅲ： （1）恒压条件下，重整反应可以促进分解，原因是 。 （2）在温度分别为和下，的平衡转化率与压强的关系如图2所示，反应温度最高的是 (填“”“”或“”)，原因是 。 【变式4-2】（2025·云南·高考真题）我国科学家研发出一种乙醇(沸点78.5℃)绿色制氢新途径，并实现高附加值乙酸(沸点118℃)的生产，主要反应为： Ⅰ．     Ⅱ．   回答下列问题： 恒压100kPa下，向密闭容器中按投料，产氢速率和产物的选择性随温度变化关系如图1，关键步骤中间体的能量变化如图2。[比如：乙酸选择性] ①由图1可知，反应Ⅰ最适宜的温度为270℃，原因为 。 ②由图中信息可知，乙酸可能是 (填“产物1”“产物2”或“产物3”)。 ③270℃时，若该密闭容器中只发生反应Ⅰ、Ⅱ，平衡时乙醇的转化率为90%，乙酸的选择性为80%，则 ，平衡常数 (列出计算式即可；用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。 考向05 电化学电极方程式及计算【重】 【例5-1】（2025·天津·高考真题）以苯为代表的挥发性有机污染物可以在Co3O4的催化作用下，与O2反应生成CO2和H2O，进一步将CO2转化成高附加值的化学品，可减少污染和碳排放。 一定条件下，以CO2和CH3OH为原料制备HCOOH和甲酸盐，其装置原理如图。 ①电极a是 极，电极反应式为 ； ②电解过程中，电极b一侧的溶液pH将 (填“升高”“不变”或“降低”)； ③电解过程中通过阳离子交换膜的离子为 。 【例5-2】（2025·广西·高考真题）尿素为农业生产常用氮肥。回答下列问题： 电催化合成 我国科研工作者以污染物为氮源，用纳米片电催化与合成尿素。下图为电催化合成尿素的原理示意图。 （1）a电极为 极。 （2）b电极发生的电极反应式为 。 考点一：正确书写原电池的电极反应式 1．先确定原电池的正负极，列出正、负电极上的反应物质，在等式的两边分别写出反应物和生成物。 2．要注意电解质溶液的酸碱性： 要点诠释： 在正负极上发生的电极反应不是孤立的，它往往与电解质溶液紧密联系。如氢－氧燃料电池就分酸式和碱式两种， 如果是在碱性溶液中，则不可能有H+出现，同样在酸性溶液中，也不能出现OH－。 在酸性溶液中： 负极：2H2－4e－=== 4H +；  正极：O2 + 4H+ + 4e－=== 2H2O 在碱性溶液中： 负极：2H2－4e－+4OH— ===4H2O； 正极：O2 +2H2O + 4e－=4OH—。 3．要注意电子转移的数目 要点诠释： 在同一个原电池中，负极失去电子的总数一定等于正极得到电子的总数，所以在书写电极反应式时，要注意正负极得失电子相等。这样可避免在由电极反应式写总反应方程式或由总方程式改写电极反应式时所带来的失误。 4．电极反应式的书写必须遵循离子方程式的书写要求： 要点诠释： ①电极反应式等式的两边原子数目及电荷必须守恒。 ②反应式中的难溶物、难电离的物质、气体、单质、氧化物等均应写成化学式形式。如铅蓄电池中，PbSO4为难溶物，电极反应式为： 负极：Pb(s)+SO42－(aq)－2e－＝PbSO4(s)， 正极：PbO2(s)+4H+(aq)+SO42－(aq)+2e－＝PbSO4(s)+2H2O(l)。 ③注意电解质溶液的成分对正负极反应产物的影响。如负极反应生成的阳离子若与电解质溶液的阴离子反应，则电解质溶液的阴离子应写入电极反应式，例如Fe与Cu在NaOH溶液中形成原电池，负极反应为Fe+2OH－－2e－===Fe(OH)2。 5.抓住总的反应方程式 要点诠释： 正负极反应式相加得到电池反应的总的化学方程式。若能写出总反应式，可以减去较易写出的电极反应式，从而写出较难书写的电极方程式。 注意相加减时电子得失数目要相等。 6．常见燃料电池的电极反应式： 电池 电极 反应 酸性电解质 碱性电解质 氢氧燃料电池 负极 2H2－4e－＝4H+ 2H2+4OH－－4e－＝4H2O 正极 O2+4H++4e－＝2H2O O2+2H2O+4e－＝4OH－ 总反应 2H2+O2＝2H2O 2H2+O2＝2H2O 甲烷燃料电池 负极 CH4 + 2H2O－8e－=CO2 + 8H+ CH4+10OH－－8e－=CO32－+7H2O 正极 2O2 + 8H+ + 8e－＝4H2O 2O2+4H2O+8e－=8OH－ 总反应 CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O 甲醇燃料电池 负极 2CH3OH + 2H2O－12e－= 2CO2 + 12H+ 2CH3OH +16OH－－12e－=2CO32－+12H2O 正极 3O2 +12H+ +12e－＝6H2O 3O2+6H2O+12e－=12OH－ 总反应 2CH3OH + 3O2 = 2CO2 + 4H2O 2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O 要点诠释： 由于CH4、CH3OH等燃料电池在碱性溶液中，碳元素是以CO32－离子形式存在的，故不放出CO2。 考点二、正确书写电解池的电极反应式 1．在阴极： 发生还原反应，常见阳离子得到电子被还原的顺序为： Na+ < Al3+ < Fe2+ < H+ < Cu2+ < Fe3+ < Ag+ 要点诠释： ①在水溶液中Al3+、Mg2+、Na+、Ca2+、K+这些活泼金属阳离子不被还原，这些活泼金属的冶炼往往采用电解无水熔融态盐或氧化物而制得。 ②　阴阳离子在两极上放电顺序复杂，与离子性质、溶液浓度、电流强度、电极材料等都有关，不应将放电顺序绝对化，以上仅是一般规律，有时会有调整。如电镀锌时，需控制条件，使得电子能力：Zn2+＞H+ 2．在阳极： （1）首先看阳极材料，如果阳极是活泼电极（金属活动顺序表Ag及Ag前的金属单质），则应是阳极失电子，阳极不断溶解，溶液中的阴离子不能失电子。 （2）如果阳极是惰性电极（Pt、Au、石墨），则应是电解质溶液中的阴离子放电（发生氧化反应），应根据离子的放电顺序书写电极反应式。                常见阴离子失去电子被氧化的顺序为： S2-＞＞I-＞Br-＞Cl-＞OH-＞含氧酸根离子＞F-。 【变式5-1】（2024·上海·高考真题）璀璨多彩的珊瑚礁是重要的海洋资源，也是海洋生态系统的重要组成部分。珊瑚礁的主要成分的碳酸钙，存在方解石和文石两种结构。 若某水样中[H+]=8.4×10-9mol·L-1，[HCO]=1.0×10-4mol·L-1，则水样中[H2CO3]= mol·L-1。当[Ca2+]大于 mol·L-1时，CaCO3开始沉淀。 水体富营养化会破坏珊瑚礁。微生物燃料电池有望改善珊瑚生存环境方面发挥重要作用。下图是某微生物燃料电池工作原理示意图，该装置能同时除去水体中的NO和沉积物中的有机物(以(CH2O)n表示)。 （1）该装置工作时，下列说法正确的是___________。 A．此是电能转化为化学能 B．电极b作负极 C．电子移动方向为：电极b→沉积物→水体→电极a D．每消耗1mol (CH2O)n，转移电子4mol （2）写出NO在电极a表面发生的电极反应 。 （3）研究表明，在其他条件不变的情况下，水体中O2浓度升高。有利于去除沉积物中的有机物，但不利于去除水体中的NO。分析有利于去除有机物和不利于除去NO的可能原因 。 【变式5-2】（2025·湖南·高考真题）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 。 1．丙烯腈()是合成纤维、树脂和橡胶的重要单体。传统工业采用丙烯氨氧化法(SOHIO法)，其制备原理如下： 主反应：(丙烯,g)   副反应：(丙烯,g)   （1）已知：一定温度和压强下，由元素的最稳定单质生成纯物质的热效应称为该物质的摩尔生成焓。部分物质的摩尔生成焓如图所示。 则主反应的 ，该反应在 (填“高温”“低温”或“任意温度”)下能自发进行。 （2）恒温、恒容条件下，若只发生主反应，下列有关说法正确的是 (填字母)。 A．容器内混合气体的密度不再变化，说明反应已经达平衡状态 B．平衡状态时 C．升高温度会降低反应的活化能，使活化分子百分数增大 D．加入水蒸气对催化剂表面的积碳有清除作用 E．加入水蒸气可以带走大量的反应生成热，使反应温度易于控制 （3）在催化剂存在下，反应时间相同、反应物起始投料相同时，丙烯腈产率与反应温度的关系如图所示，图中Y点之后丙烯腈产率降低的可能原因是 (答出一点即可，下同)。图中点所示条件下，能提高丙烯腈产率的措施有 。 （4）已知对于反应：，其标准平衡常数：，℃时，压强为的恒压密闭容器中，通入丙烯、氨气和氧气发生反应，达到平衡时，容器内有，，此时的分压 (用含、的代数式表示，下同)；副反应的标准平衡常数为 。 2．氢能是理想清洁能源，氢能产业链由制氢、储氢和用氢组成。的资源化利用能有效减少排放，充分利用碳资源。 （1）制氢、储氢与释氢的一种方法如图所示。 ①与生成的化学方程式为 。 ②释氢释放的与储氢吸收的的物质的量之比为 。 （2）氨制氢。利用电解反应可用于制氢。相同条件下，饱和氨水(的质量分数为34%)的密度为，液氨的密度为。 ①电解含的液氨溶液制的装置如下图所示，阳极的电极反应式为 。 ②氨气燃料的性能可用“能量密度”(公式如下)来衡量，则饱和氨水的能量密度为 。 能量密度 （3）重整能获得氢能，同时能高效转化温室气体。 重整反应的热化学方程式为 反应Ⅰ：   反应Ⅱ：   反应Ⅲ：   下，将的混合气体置于密闭容器中，不同温度下重整体系中，平衡时各组分的物质的量分数如图1所示。 ①时，平衡体系中物质的量分数比略大的原因是 。 ②重整过程中的积碳是反应催化剂失活的主要原因。积碳反应为 反应Ⅲ：   反应Ⅳ：   积碳反应能迅速到达平衡状态。重整反应中催化剂上产生的积碳的质量与温度的关系如图2所示。温度低于时，积碳的质量随温度的升高而增多的原因是 。 ③在催化剂和催化剂分别作用下，重整反应相同时间，控制其他条件相同，催化剂表面均产生积碳。对附着积碳的催化剂和催化剂在空气中加热以除去积碳(该过程催化剂不发生反应)，固体的质量变化如图3所示。则重整反应中能保持较长时间催化活性的是哪种催化剂？并说明理由： 。 3．I、雾霾主要成分为灰尘、SO2、NOX、有机碳氢化合物等粒子。烟气脱硝是治理雾霾的方法之一。 （1）以氨气为脱硝剂时，可将NOX还原为N2。 已知：i． △H= a kJ·mol-1 ii． △H= b kJ·mol-1 则反应的 △H= kJ·mol-1。 （2）臭氧也是理想的烟气脱硝剂，其脱硝反应之一为：  △H <0，某温度时，在体积为1L的刚性密闭容器中充入2 mol NO2和1mol O3发生反应，保持恒温恒容条件。 ①下列事实能够证明该反应已经达到平衡的是 (填标号)。 A．    B．混合气体密度不再改变 C．O2的体积分数不再改变 D．混合气体平均摩尔质量不再改变 ②欲增加NO2的平衡转化率，可采取的措施有 (填标号)。 A．充入氦气   B．升高温度     C．充入2 molNO2     D．充入2 mol NO2和1molO3 ③达到平衡时，混合气体总压为p，O2的浓度为0.5mol/L，则NO2的转化率为 ，平衡常数Kp= (用分压表示，分压=总压×物质的量分数)。 Ⅱ、碳和氮的化合物是广泛的化工原料，在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：，其化学平衡常数K和温度T的关系如下表： t℃ 700 800 830 1000 1200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 （3）该反应为反应 (填“吸热”、“放热”)。 （4）在800℃时，发生上述反应，某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为，，，，则下一时刻， (填“>”、“<”或“=”)。 Ⅲ、在稀硫酸中分别以Pt、Cu为电极，利用电催化可将同时转化为多种燃料，其原理如图所示。 （5）CO2在铜电极被还原为多种燃料，则与Pt电极相连的是电源的 极，写出CO2催化还原成CH4的电极反应式 。 4．利用将催化还原为甲醇可以有效实现“碳减排”，其转化反应为：   。 已知该转化反应在某固体催化剂表面分两步进行： 反应I：   反应Ⅱ：   （1）根据以上数据计算 ，反应Ⅱ能自发进行的条件是 。 （2）以物质的量之比1：20向刚性容器中投入和合成甲醇。的平衡转化率随温度的变化如下图所示。 ①时，，则反应的平衡常数为 (保留1位有效数字)。 ②随温度升高，的平衡转化率先减小后增大的原因是 。 （3）研究表明，电催化还原也可制得甲醇，部分反应机理如下图所示(其中吸附在催化剂表面的物种用“”标注)。下列描述不正确的是_______。 A．合成甲醇的决速步反应为 B．制备甲醇过程中会产生大量副产物HCHO C．以上反应过程中只断裂键和形成键 D．加入合适的催化剂可以提高甲醇的选择性 （4）某电化学还原法制备甲醇的电解原理如图所示。 写出催化电极的电极反应式 ，电池工作过程中阴极室电解液中的浓度 (填“增大”“减小”或“基本不变”)。 （5）CO2在催化剂-O-Ga-O-Zn-作用下加氢制甲醇，再通过催化剂SAPO-34制乙烯，反应历程如图所示(□表示氧原子空位，*表示微粒吸附在催化剂表面)，下列说法正确的是 。 A．-催化剂-O-Ga-O-Zn-降低CO2加氢制甲醇的，加快反应速率 B．CO2催化加氢制甲醇的总反应方程式： C．理论上，每产生1 mol乙烯，需消耗3 mol氢气 D．反应历程中涉及极性键和非极性键的断裂与形成 5．综合利用是环境保护、促进社会可持续发展的重要课题。 Ⅰ.电化学技术：采用电化学-化学串联催化策略可将高选择性合成，该流程如图-1所示： （1）电解过程中生成的电极反应式 。 （2）在反应器中，发生如下反应： 反应ⅰ：   反应ⅱ：   ①计算反应的 kJ/mol。 一定温度下，、和（体积比为x:2:1）按一定流速进入装有催化剂的恒容反应器（入口压强为100kPa）发生反应ⅰ和ⅱ，有存在时，反应ⅱ的反应进程如图-2所示。随着x的增加，的转化率和产物的选择性（）如图-3所示。 ②根据图2，的选择性大于的原因是 。 ③结合图3，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，随着的增大，的转化率减小的原因是 。 Ⅱ.等离子体技术 利用等离子体和双金属催化剂催化和反应生成的过程中Zr的化合价发生变化，可能机理如图-4所示： 说明：图中的表示ZnO，表示ZrO2，表示氧空位；“—”表示化学键，“……”表示吸附作用。 （3）在中掺杂少量ZnO后形成的双催化剂，化学式可表示为，则 （用x表达）。 （4）Zr的常见化合价有+2、+3和+4，上图所示机理的步骤（ⅲ）中，元素Zr化合价发生的变化为 。 （5）增大反应电流，等离子体会释放出数量更多、能量更大的带负电的高能粒子。随着反应电流的增加，的产量增大，其可能原因是 。 6．以生产高附加值的精细化学品，被认为是优化传统工业合成方法的绿色经济途径。 Ⅰ.的合成 （1）工业上利用某废气中的、(体积比1:2)联合制取烧碱、和的流程如图所示。已知B中的电解装置使用了阳离子交换膜。 ①D中化合价发生改变的元素有 。 ②A中发生的总反应的化学方程式为 。 （2）以、为原料合成涉及的反应如下： Ⅰ.   Ⅱ.   Ⅲ.   ①则 。 ②某温度时，向恒压装置中通入1 mol和3 mol，反应达到平衡状态时，的平衡转化率为40%，CO选择性为50%，则化学平衡常数 。(已知：CO选择性) Ⅱ.的应用 （3）研究发现，将铂团簇锚定在硫化镍纳米片上，形成界面丰富的双分散纳米异质结构的双功能电催化剂，可催化制备甲酸盐。在KOH中进行双电极系统的电解实验，装置如图： ①阳极发生的主要电极反应为 (用电极反应式表示)。 ②碱性条件下，用双功能电催化剂能高效制氢的原因可能是 。 （4）利用甲醇合成甲醚的反应过程中的能量变化如图所示，涉及的主要反应如下： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： ①由上图可知反应 (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)更容易发生。 ②在一定温度下，在恒容容器中进行合成甲醚的反应，测得含量随着时间的推移，先增大后减小，结合上图说明原因是 。 7．乙炔可用于照明、焊接及切割金属，也是制备乙醛、合成橡胶等的基本原料。回答下列问题： （1）氢气与煤在镍基催化剂作用下可制备乙炔，总反应式为ΔH。 已知部分反应如下：Ⅰ．； Ⅱ．； Ⅲ．。 ①基态Ni原子的3d能级上的未成对电子数为 。 ②ΔH＝ ；说明反应Ⅱ在高温下可自发进行的原因是 。 ③一定条件下，向2L的恒容密闭容器中加入足量碳粉和1molH2，发生上述反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，5min后容器内总压强不再变化，容器中CH4为0.1mol，C2H4为0.1mol，C2H2为0.3mol，则0~5min内用H2浓度变化表示的平均反应速率v(H2)＝ 。 （2）我国科研团队利用Pd(100)和AuPd合金实现了乙烯选择性断键生产乙炔，相关反应为ΔH＞0。 ①反应可分为两个过程：ⅰ．在Pd(100)表面的四重空位，乙烯裂解为乙炔和氢气；ⅱ．在AuPd表面合金削弱乙炔在Pd(100)上的吸附强度，使乙炔从催化剂表面脱附。乙炔从催化剂表面脱附过程中 (填“吸收”或“放出”)能量。 ②在密闭容器中充入乙烯发生反应，测得乙烯平衡转化率与温度、压强的关系如图所示：m、n、p三点的化学平衡常数分别为K(m)、K(n)、K(p)，则K(m)、K(n)、K(p)由小到大的关系为 ；比较Y1与Y2的相对大小，Y1 Y2。 （3）工业上可用甲烷裂解法制乙炔。有关反应原理如下： 反应1：； 反应2：。 ①的速率方程为(、为正、逆反应速率常数，与温度有关)，其他条件相同，T1℃达到平衡时，，T2℃达到平衡时。由此推知，T1 T2(填“＞”、“＜”或“＝”)。 ②一定温度下，在总压强保持恒定为121kPa时，向某密闭容器中充入和组成的混合气体发生反应1、反应2，测得CH4的平衡转化率与通入气体中的物质的量分数的关系如图所示： 已知M点乙炔的选择性为75%【乙炔的选择性】。请计算该温度下反应2的平衡常数Kp＝ (结果保留两位有效数字，Kp是以分压表示的平衡常数，分压总压物质的量分数)。 8．汽车尾气中含有NO气体，是汽车内燃机高温条件下氮气与氧气反应产生。NO是破坏臭氧层的凶手之一。相关反应如下： Ⅰ．； Ⅱ．； Ⅲ．用CO还原氮氧化物，可防止氮氧化物污染：。 （1）已知：①碳的标准燃烧热为；②，则 。 （2）恒温条件下，将等物质的量的与混合气体通入恒容密闭容器中发生反应Ⅰ，平衡后经下列操作，容器中NO的体积分数增大的是_______。 A．保持恒容通入 B．升高温度 C．分离出NO D．改用更高效的催化剂 （3）将、与混合气体通入的恒压密闭容器中发生反应Ⅰ、Ⅱ，平衡后物质的量为1 mol(不考虑与之间的相互转化)。已知反应Ⅰ的压强平衡常数(用各气体物质的平衡分压替代物质的量浓度，计算的平衡常数叫压强平衡常数用表示)试计算：反应Ⅱ的压强平衡常数 。 （4）反应的正、逆反应速率分别可表示为、，、分别表示正、逆反应速率常数，只与温度有关。下图所示的甲、乙、丙、丁四条直线中，表示随温度T变化的直线是 。(写出判断依据) （5）为探究不同温度下催化剂X、Y的催化效果，将固定比例的NO、CO混合气体以一定流速通过装有催化剂X的排气管，相同时间内测量尾气中NO的含量，得到脱氮率随温度变化如图所示。经试验发现催化剂Y在600~1000℃范围都保持优于X在600℃时的催化效率，请在图中画出使用催化剂Y，相同时间内600~1000℃范围的脱氮率曲线 。(已知图中BC段为平衡状态，且平衡脱氮率的表达式为(，m、n为常数)。 （6）某实验小组利用微生物设计出处理酸性废水的工艺如下图所示。废水中含有高浓度有机物和离子，处理废水的同时除了获得电能还能淡化咸水。请写出负极的电极反应方程式： 。 9．碘溶液及其相关的反应在基础化学实验及理论研究中很常见。 （1）在VmL的的四氯化碳溶液中加入VmL的KI水溶液，充分振荡、静置，存在如下平衡： I．； II．； ①298K时，相关物质的相对能量如下表所示； 物质类别 相对能量/ 0 22.6 。 ②平衡体系中，下列措施中能使层的颜色更浅的是 。 A．加入VmL水         B．反复振荡混合液     C．再加入少量      D．加入少量水溶性淀粉     ③的中心原子的价层电子对数为 ，VSEPR模型为 。 ④T℃下，平衡体系中存在关系式：，表示在溶液中的浓度，表示水溶液中的浓度。设，则 (用、a表示)。在图中画出1/D~a的关系曲线(标出纵截距数值) 。 （2）丙酮碘化反应是一种经典的有机化学反应，在盐酸催化下反应如下：。 有研究认为，反应分为下面三步： III． IV． V. 研究影响碘化反应的反应速率的因素：维持不变且相等，设计A、B、C、D四组实验(如下表)，通过测定溶液的吸光度[与呈正比]与反应时间的关系，结果如图。 实验组 A B C D 温度/℃ 6 16 6 16 6.0 6.0 4.0 4.0 ①由大到小的顺序是 。 ②根据图表信息指出影响反应初始速率的因素，并结合反应Ⅲ、IV、V解释原因 。 10．对燃煤气进行脱硫处理，可实现绿色环保的目的。 （1）氧化钙是常用的固硫剂，吸收并将其转化为建筑材料。 已知：        则    。 （2）可用氨水吸收燃煤气中的，氨水吸收足量后的溶液中含N或含S微粒的分布系数[如]与pH的关系如图所示(不考虑溶液中的和分子)。 由图可知，表示的是曲线 。溶液的 7(填“>”“<”或“=”)。若向吸收二氧化硫后的氨水溶液中通入少量双氧水，则 (填“增大”、“减小”或“不变”) （3）可利用库伦测硫仪检测燃煤气中二氧化硫含量。原理如下图所示。电解质溶液中(a为定值)，保持定值时该电解池不工作。待测气体进入电解池后，电解池开始工作，测定结束后。 ①引发该库伦测硫仪工作的离子反应为 。 ②通入待测气体的体积为V L(标况下)，电解池工作结束后库伦测硫仪显示转移了0.04 mol电子，此时电解质溶液质量变化了 克，则待测气体中二氧化硫的体积分数为 %。若该混合气体中含有少量，则会使测量结果 (填“偏大”、“偏小”或“无影响”) 11．国际空间站是在轨运行最大的空间平台，是一个拥有现代化科研设备、开展大规模、多学科基础和应用科学研究的空间实验室。在空间站中常常利用反应Ⅰ处理二氧化碳，同时伴有反应Ⅱ和Ⅲ发生。 反应Ⅰ． △H1=-270kJ∙mol-1  ∆S1=-170.65J∙mol-1∙K-1 反应Ⅱ．  △H2   ∆S2=+42.1J∙mol-1∙K-1 反应Ⅲ．  △H3=-48.97kJ∙mol-1  ∆S3=-177.16J∙mol-1∙K-1 回答下列问题： （1）在T1℃、2 L容器中充入0.2molCO2和0.2molH2，若只发生反应Ⅱ，吸收4 kJ能量，若T1℃、2 L容器中充入0.4 mol CO和0.4molH2O(g)，放出8.48 kJ能量，则反应Ⅱ的△H2= kJ∙mol-1。 （2）为了进一步探究反应发生可行性，测得反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的(自由能变化ΔG=△H-TΔS)随温度的变化关系如图所示。 表示反应Ⅰ的直线是 (填“a、b、c”)，在1000 K时，上述三个反应的自发趋势大小关系是 (填“反应Ⅰ、反应Ⅱ、反应Ⅲ”)。 （3）在T2℃、340 kPa时，在2 L容积固定的密闭容器中充入1molCO2(g)和3molH2(g)模拟空间站二氧化碳再处理，平衡后，测得CH4(g)、CO(g)和CH3OH(g)体积分数分别为12%、6%、6%，则甲烷的产率为 ，反应Ⅰ的Kp= (列计算表达式)。 （4）向某恒容密闭容器中充入2molCO2和5molH2，研究相同时间内甲烷产率与催化剂、温度关系如图所示。 ①根据图像可知，相同温度时，催化效果：催化剂A B(填“大于”、“小于”或“等于”)。 ②在催化剂B作用下，甲烷产率随温度变化的原因是 。(填写一种原因即可) 12．乙醇()是一种运输便捷、储存安全的多用途燃料，利用加氢制乙醇是实现“碳中和”的有效途径，工业上常用银基材料为催化剂在流动反应装置中制备，具体反应如下： 反应：      反应：      请回答下列问题： （1）①反应的 0(填“>”“<”或“=”)； ②反应采用50个标准大气压向反应管道内压入原料气体，解释采取大压强的原因 ，原料气体中为，反应装置尾端测得为，则的最大产率是 ；(产率=) ③采用单原子银催化反应的机理能量变化图，副反应生成乙烯()，请根据给出信息决定制乙醇反应采取的合适温度 。 A．较高温度        B．较低温度 （2）以乙醇为燃料设计燃料电池为设备供电。 ①电池反应的负极反应式： ； ②乙醇的酸性比异丙醇()强，请用键的极性对化学性质的影响解释原因 。 （3）吉布斯自由能(G)是与焓(H)相似，也是一个与内能有关的物理量。理想气体在变化中遵循克拉伯龙方程：。 理想气体在等温下的体积变化(从)的吉布斯自由能变化(单位：J/mol)(1 mol理想气体的体积变化做功)()。在300 K时，在体积可变的密闭容器中装入1 mol压强为10个大气压的理想气体，然后置于空气中使之自然膨胀，则 J/mol。已知： ，。 13．氮氧化物是大气的主要污染物，为防治环境污染，科研人员做了大量研究。 Ⅰ.汽油燃油车上安装三元催化转化器，可以使和两种尾气反应生成，可有效降低汽车尾气污染，反应为  。 （1）下表中数据是该反应中的相关物质的标准摩尔生成焓(标准摩尔生成焓是指在、条件下，由稳定态单质生成化合物时的焓变)数据。 物质 CO(g) NO(g) 0 -393.5 -110.5 90 则 。 （2）将和按物质的量之比为1：1以一定的流速分别通过两种催化剂(Cat1和Cat2)进行反应，相同时间内测定逸出气体中NO的含量，从而确定尾气脱氮率(NO的转化率)，结果如图所示。 ①400℃下脱氮率较高的催化剂是 (填“Cat1”或“Cat2”)。 ②催化剂Cat2催化条件下，450℃后，脱氮率随温度升高而下降的原因是 。 Ⅱ.一定条件下与可发生反应：  。 （3）将与按物质的量之比为置于恒温恒容密闭容器中反应。下列能说明反应达到平衡状态的是_______(填标号)。 A．体系压强保持不变 B．与的物质的量之比保持不变 C． D． （4）将一定量的与置于密闭容器中发生反应，在相同时间内测得的物质的量分数与温度的变化曲线如图1所示(虚线为平衡时的曲线)。的平衡转化率与压强、温度及氮硫比的关系如图2所示。 ①由图1可知，温度过高或过低均不利于该反应的进行，原因是 。 ②图2中压强： (填“>”、“＜”或“=”，下同)；氮硫比： 。 ③温度为，压强恒定为时，反应平衡常数 (用含、的式子表示)。 Ⅲ.某科研团队设计以、和熔融制作燃料电池，其原理如图，该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，Y可循环使用。 （5）写出石墨电极Ⅰ生成Y的电极反应式： 。 14．二氧化碳甲烷化反应是实现“碳中和”的关键技术之一。在催化剂作用下，和同时发生下列反应： 反应1(主反应)：； 反应2(副反应)：。 回答下列问题： （1）和甲烷化反应过程中的能量变化如图1所示。根据图1数据判断和甲烷化反应是 (填“吸热”或“放热”)反应；某同学认为和反应也可获得甲烷，试写出反应的热化学方程式： 。 （2）一定温度下，向体积为1L的恒容密闭容器中通入和，可发生反应1和反应2。 ①下列有关二氧化碳甲烷化反应的说法正确的是 (填标号)。 A．适当升高温度可加快正反应速率，逆反应速率不变 B．恒温恒容下通入氩气会使容器内压强增大，但反应速率不变 C．混合气体的密度保持不变说明反应已达平衡状态 D．反应达到平衡后，适当降低温度可提高的产率 ②反应10 min后，消耗，的选择性为90%，用生成的物质的量浓度表示的反应速率为 。(的选择性) （3）实验室可用与铁红反应制备合成氨的催化剂——铁触媒，其装置如图2所示。加热到650℃时，和反应生成铁的其他氧化物(其中铁元素化合价为+2或+3)、和，64 g铁红与一定量甲烷反应后，装置B的质量增加2.16 g，装置C的质量增加2.64 g，则反应后所得的含铁氧化物的化学式为 。 （4）将甲烷设计成燃料电池，电解质为NaOH溶液，电池中采用离子交换膜提高了甲烷燃料的利用率，其工作原理如图3所示。该燃料电池的负极为 (填“a”或“b”)极，内电路中移动方向为 (填“A区移到B区”或“B区移到A区”)；b极的电极反应式为 。 15．Xe与F2在一定条件下发生下列反应，当时，近似认为Xe完全反应。 Ⅰ．    ΔH1 Ⅱ．    ΔH2 Ⅲ．    ΔH3 向某恒压密闭容器中按充入F2和Xe，平衡时三种氟化物的分布分数随温度的变化如图1所示；T温度下，平衡时三种氟化物的物质的量随投料比的变化如图2所示，P点、Q点对应的p(F2)分别为14 kPa和224 kPa。 回答下列问题： （1）反应，ΔH= (用代数式表示)。 （2）反应Ⅲ的ΔH3 0(填“＞”或“＜”)；图1中630 K之后，XeF4分布分数下降的原因为 。 （3）曲线L2对应的物质为 (填化学式)。 （4）T温度下，反应的Kp= 。 （5）T温度下，当n(XeF4)最多时，体系总压为110 KPa，则p(F2)= kPa，p(XeF2)= kPa，初始投料比n(F2)：n(Xe)= (用最简分数表示)。 16．水煤气是H2的主要来源，研究CaO对C-H2O体系制H2的影响，涉及主要反应如下： I． II． III． 回答下列问题： （1）的焓变ΔH (用代数式表示)。 （2）压力p下，C-H2O-CaO体系达平衡后，图示温度范围内C(s)已完全反应，CaCO3(s)在T1温度时完全分解。气相中CO，CO2和 H2摩尔分数随温度的变化关系如图所示，则 c 线对应物质为 (填化学式)。 （3）压力p下、温度为T0时，图示三种气体的摩尔分数分别为0.50，0.15，0.05，则反应的平衡常数Kx= ；此时气体总物质的量为4.0mol，则CaCO3(s)的物质的量为 mol。 （4）一种脱除和利用水煤气中CO2方法的示意图如下： ①某温度下，吸收塔中K2CO3溶液吸收一定量的CO2后，，则该溶液的 pH= (该温度下H2CO3的，)； ②利用电化学原理，将 CO2电催化还原为 C2H4，铂电极为 极，其电极反应式为 。 17．含量的控制和资源化利用具有重要意义。回答下列问题： （1）催化加氢合成甲醇是重要的转化技术。 主反应：   副反应：   在密闭容器中，维持压强和投料比不变，平衡时和CO在含碳产物中物质的量分数及的转化率随温度的变化如图1所示： ①CO可以与反应生成气态甲醇：，该反应能自发进行的条件为 (填“高温”“低温”或“任意温度”)。 ②图中代表的物质的量分数随温度变化的曲线为 (填“I”或“Ⅱ”)。 ③范围内转化率随温度升高而降低的原因是 。 （2）与环氧化合物反应可以转化为有价值的有机物，转化过程如图2所示： ①Y为五元环状化合物，其结构简式为 ； ②N原子上的孤电子对主要进攻甲基环氧乙烷中“”上的碳原子，而不是“CH”上的碳原子，原因是 。 （3）通过电催化法将和合成尿素，有助于解决含氮废水污染问题。电解原理如图3所示： ①电解过程中生成尿素的电极反应是 。 ②该电池以4A恒定电流工作40分钟，产生体积为0.49L，假设阴、阳两极的电流效率相等，电解效率 。［已知：该条件下的摩尔体积为；电荷量电流时间；；；］ 18．含氮化合物用途广泛，研究含氮化合物的性质意义重大。回答下列问题： （1）尿素[]是目前使用量较大的一种化学氮肥。工业上用氨气和二氧化碳在一定条件下合成尿素，反应原理为。研究发现，合成尿素的反应机理分两步： Ⅰ．  (快反应) Ⅱ．  (慢反应) ①下列图像能表示上述反应历程能量变化的是 (填标号)。 A．   B．   C．    D． ②是合成尿素的中间体，在一定温度下，向固定容积的密闭容器中加入等物质的量的和，发生反应  。测得不同温度下，平衡时[表示氨气的分压，单位为kPa]与的关系如图所示。图中 (填“”、“”或“”)，温度下反应的标准平衡常数 。已知：的标准平衡常数，。 （2）NO空气质子交换膜燃料电池实现了制硝酸、发电、环保三位一体的结合。某化学兴趣小组用如图装置模拟工业处理废气和废水的过程。已知电极材料均为惰性电极。 ①甲池在放电过程中的负极反应式为 。 ②乙池中总反应的离子方程式为 。 ③丙池中，b为 (填“阳”或“阴”)离子交换膜；当浓缩室得到4 L浓度为的盐酸时，M室中溶液的质量减少 g。 19．碘溶液及其相关的反应在基础化学实验及理论研究中很常见。请回答： （1）在的的四氯化碳溶液中加入的KI水溶液，充分振荡、静置，可建立如下平衡： Ⅰ．  ； Ⅱ．  ； ①298K时，相关物质的相对能量如下表所示： 物质类别 相对能量 0 22.6 -56.78 -51.5 -242 -286 可根据相关物质的相对能量计算反应或变化的。    。 ②平衡体系中，下列措施中能使层的颜色更浅的是 。 A．加入水    B．加入少量水溶性淀粉    C．再加入少量KI(s)    D．反复振荡混合液 ③的中心原子的价层电子对数为 。 ④T℃下，平衡体系中存在关系式：，表示在溶液中的浓度，、表示水溶液中的浓度。设，则 (用、、表示)。在图中画出的关系曲线 。 （2）丙酮()碘化反应是一种经典的有机化学反应，在盐酸催化下反应如下：。 有研究认为，反应分为下面三步： Ⅲ． Ⅳ． Ⅴ. 研究影响碘化反应的反应速率()的因素：维持、不变且相等，设计A、B、C、D四组实验(如下表)，通过测定溶液的吸光度[与呈正比]与反应时间的关系，结果如图。 实验组 A B C D 温度/℃ 6 16 6 16 6.0 6.0 4.0 4.0 ①、、、由大到小的顺序是 。 ②结合反应Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ与图2中信息，指出影响反应初始速率的因素，并解释原因 。 20．氮和碳的化合物与人类生产、生活密切相关。回答下列问题： （1）CO和在催化剂作用下可转化为甲醇，发生的反应为 。 ①某些常见化学键的键能数据如下表： 化学键 H-O H-H C-O C-H 键能/() 463 436 1071.1 326 414 由表中数据可得 。 ②提高该反应反应物平衡转化率的措施有 、 。 （2）时，在恒容容器中充入一定量的和CO，反应达到平衡时的体积分数()与反应物起始量之比的关系如图所示。 ①当时，随着的增大，的平衡体积分数增大的原因为 。 ②温度不变，当，达到平衡状态时，的体积分数可能是图像中的 (填字母)点。 （3）时，在压强恒为150kPa的密闭容器中充入1 mol CO、，经过5 min反应达到平衡，CO的转化率为75%，则时，反应的平衡常数 。(为用分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数) （4）汽车尾气管安装的三元催化器可将汽车尾气中的CO和NO转化为无污染气体，发生的反应为。 ①实验测得反应中NO的平衡转化率与压强、温度的关系如图1所示。催化装置比较适合的温度和压强是 。 ②某汽车在冷启动时催化装置内CO和NO百分含量随时间的变化曲线如图2所示。则在10s～30s内，CO和NO百分含量急剧减少的原因是 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 7 / 20 学科网(北京)股份有限公司 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 题型18 化学反应原理综合 目录 第一部分 题型解码 高屋建瓴，掌握全局 第二部分 考向破译 微观解剖，精细教学 典例引领 方法透视 变式演练 考向01 反应热的计算 考向02 平衡状态判定及平衡移动【重】 考向03 平衡常数的计算【重】 考向04 图形综合分析【重】 考向05 电化学电极方程式及计算【重】 第三部分 综合巩固 整合应用，模拟实战 山东卷化学反应原理看到“温度”，要同时想到它对速率、平衡常数K、反应热ΔH、电离常数Kₐ、Kw、溶解度等多方面的影响。对于涉及平衡的计算，无论是浓度、压强还是转化率，列出 “起始-变化-平衡” 三段式，是理清思路、避免出错的最佳工具。解释“为什么采用这个压强？”：“增大压强可以加快反应速率，同时使平衡向气体分子数减小的方向移动，提高原料转化率。但压强过高对设备要求高、能耗大，故选择XX MPa是一个综合考量。”“在反应初始阶段，反应物浓度高，正反应速率占主导，所以XX浓度上升/转化率提高；随着反应进行，反应物浓度下降，逆反应速率增大，到t1时刻后，逆反应速率超过正反应速率，所以曲线下降。”现代化工不仅关注转化率，更关注原子经济性和目标产物的选择性。题目可能要求从绿色化学角度评价工艺。 考向01 反应热的计算 【例1-1】（2025·山东·高考真题）利用循环再生可将燃煤尾气中的转化生产单质硫，涉及的主要反应如下： Ⅰ． Ⅱ． Ⅲ． 反应的焓变 (用含的代数式表示)。 【答案】ΔH1+ΔH2 【解析】（1）已知： Ⅰ． Ⅱ． 依据盖斯定律Ⅰ+Ⅱ即得到反应的焓变为ΔH1+ΔH2； 【例1-2】（2024·山东·高考真题）水煤气是的主要来源，研究对体系制的影响，涉及主要反应如下： 回答下列问题： （1）的焓变 (用代数式表示)。 【答案】（1）++ 【解析】（1）已知三个反应： Ⅰ. Ⅱ. Ⅲ. 设目标反应为Ⅳ，根据盖斯定律，Ⅳ=Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ，所以++。 反应热的计算 1．根据盖斯定律书写热化学方程式或计算反应热——找目标，看来源，变方向，调系数，相叠加，得答案 （1）对比分析目标热化学方程式和已知热化学方程式，调整已知热化学方程式的化学计量系数与目标热化学方程式的化学计量系数一致，可将方程式乘以某个倍数，反应热也要相乘 （2）为了将热化学方程式相加得到目标热化学方程式，可将热化学方程式颠倒过来，反应热的数值不变，但符号相反。这样，就不用再做减法运算了，实践证明，方程式相减时往往容易出错 （3）将已知热化学方程式进行叠加，相应热化学方程式中的反应热也进行叠加，同时约掉目标反应中没有的物质 2. 根据反应物和生成物的键能计算反应热：ΔH＝反应物总键能－生成物总键能 常见物质中的化学键数目 物质 CO2 (C==O) CH4 (C－H) P4 (P－P) SiO2 (Si－O) 石墨 (C－C) 金刚石 (C－C) Si (Si－Si) S8 (S－S) 键数 2 4 6 4 1.5 2 2 8 【变式1-1】（2025·湖北·高考真题）粉末可在较低温度下还原。回答下列问题： （1）已知一定温度下： 则的 (用m和n表示)。 【答案】（1） 【解析】（1）① ② ③ ×①+×②得到反应③，根据盖斯定律可知=×+×=； 【变式1-2】（2025·云南·高考真题）我国科学家研发出一种乙醇(沸点78.5℃)绿色制氢新途径，并实现高附加值乙酸(沸点118℃)的生产，主要反应为： Ⅰ．     Ⅱ．   对于反应Ⅰ： ①已知  则 。 【答案】+44.4 ①反应Ⅰ-反应Ⅱ得到“已知反应”，根据盖斯定律=-24.3kJ·mol-1+68.7 kJ·mol-1=+44.4 kJ·mol-1； 考向02 平衡状态判定及平衡移动【重】 【例2-1】（2025·天津·高考真题）以苯为代表的挥发性有机污染物可以在Co3O4的催化作用下，与O2反应生成CO2和H2O，进一步将CO2转化成高附加值的化学品，可减少污染和碳排放。 CO2与H2反应可以合成甲醇：。一定温度下，等物质的量的CO2和H2在恒容密闭容器中发生上述反应达到平衡后，下列各操作有利于平衡正向移动的是 (填序号)。 a.分离出甲醇    b.充入稀有气体    c.增加H2量    d.降低温度 【答案】 acd a．分离出甲醇，即减小生成物浓度，平衡正向移动，a符合题意； b．恒温恒容条件下充入稀有气体，各反应物和生成物浓度不变，平衡不移动，b不符合题意； c．增加H2量，即增大反应物浓度，平衡正向移动，c符合题意；     d．该反应的，降低温度，平衡正向移动，d符合题意； 故答案选acd。 【例2-2】（2024·上海·高考真题）璀璨多彩的珊瑚礁是重要的海洋资源，也是海洋生态系统的重要组成部分。珊瑚礁的主要成分的碳酸钙，存在方解石和文石两种结构。 珊瑚虫能生成碳酸钙，在海洋中堆积成珊瑚礁，主要反应如下： 总反应为：Ca2+(aq)+2HCO(aq) CaCO3(s)+H2CO3(aq) ①HCO(aq) H+(aq)+CO(aq) ②Ca2+(aq)+CO(aq) CaCO3(s) ③H+(aq)+HCO(aq) H2CO3(aq) 一定条件下，说明总反应达到化学平衡状态的是___________。 A．Ca2+浓度保持不变 B．HCO和H2CO3的浓度比保持不变 C．v正(Ca2+)：v正(HCO)=1：2 D．v正(H2CO3)：v逆(HCO)=2：1 【答案】AB A．Ca2+浓度保持不变，说明平衡不再移动，反应达到平衡状态； B．HCO和H2CO3的浓度比保持不变，则反应中正逆反应速率相等，平衡不再移动，反应达到平衡状态； C．反应速率比等于系数比，v正(Ca2+)：v正(HCO)=1：2，不能说明反应中正逆反应速率相等，不确定反应达到平衡； D．v正(H2CO3)：v逆(HCO)=2：1，说明反应中正逆反应速率不相等，反应没有达到平衡； 故选AB； 1、 可逆反应 1．定义 我们把在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应。例如： 常见的可逆反应：、、、 、、。 2．特点 ①向两个相反的方向进行的两个化学反应。 ②在相同条件下能同时进行。 ③在反应体系中，与化学反应有关的各种物质共存。 【注意】（1）绝大多数化学反应都有一定的可逆性，有些反应的可逆性很小，从整体上看反应是朝着一个方向进行的，我们只是视作“不可逆”而已。 （2）通常我们把从左向右的反应称为“正反应”，从右向左的反应称为“逆反应”。 （3）有些化学反应向相反方向进行时，反应条件不同，这样的反应不叫可逆反应。 例如氢气在氧气中燃烧生成水，水电解又会生成氢气和氧气，这就不是可逆反应。 2、 化学平衡状态 一个可逆反应在进行之初，反应物的浓度最大而生成物的浓度为零，此时v正 > v逆。随着反应的进行，反应物的浓度逐渐减小，生成物的浓度逐渐增大，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，当进行到一定程度时，v正= v逆 ≠ 0，反应物的浓度和生成物的浓度不再变化，达到一种表面静止的状态，这就是化学平衡状态。 任何可逆反应在给定条件下的进程都有一定的限度，只是不同反应的限度不同。改变反应条件可以在一定程度上改变一个化学反应的限度，亦即改变该反应的化学平衡状态。因此，通过调控反应条件可使反应更好的符合人们的预期结果，这在工农业生产和环保技术等方面已经得到广泛的应用。 1．化学平衡定义 我们把在一定条件下的可逆反应，当反应进行到一定程度，此时正反应速率和逆反应速率相等，体系中反应混合物的浓度保持不变的状态叫化学平衡状态。达到化学平衡状态就达到了可逆反应的最大限度。 2．化学平衡的实质：v正= v逆 3．化学平衡的特征 （1）逆：可逆反应 （2）等：v正= v逆 （3）动：v正= v逆 ≠ 0，动态平衡 （4）定：外界条件一定，各成分百分含量一定（不一定相等） （5）变：外界条件改变，平衡被破坏，发生移动而建立新的平衡 4．判断达到化学平衡的标志 （1）v正= v逆 ①同一物质消耗和生成速率的数值相等，方程式同一侧的物质的消耗速率与生成速率之比等于方程式中的化学计量数之比，方程式两侧的物质的消耗速率或生成速率之比等于方程中的化学计量数之比。 ②同一物质正逆反应速率的数值相等，不同物质正逆反应速率的数值与化学反应计量系数成正比。 ③若以化学键表示，同种物质化学键的断裂与化学键的形成的物质的量相等，不同物质则必须对应反应物和生成物且要按化学反应计量系数及物质自身所含的化学键个数成比例。 （2）混合气体中各组分的物质的量浓度、体积百分含量不变（或某物质的物质的量、质量、分子数等不变）。 （3）反应前后气体的体积不等时，压强不变或平均相对分子质量不变。 （4）体系中含有色物质时，颜色不随时间的变化而变化。 【注意】①正反应速率和逆反应速率相等和反应混合物中各组成成分的百分含量保持不变，是判断可逆反应是否达到化学平衡状态的直接依据和核心依据，其他依据都是由这两个依据衍生而出的间接依据。 ②对于反应前后气体物质分子数相等的可逆反应，不能用总物质的量、总压、平均相对分子质量等保持不变来判断该反应达到了平衡状态。 ③对于反应物和生成物全部是气体且容器体积不变的反应，不能由气体密度不变来说明反应达到了平衡状态。 【变式2-1】（2025·云南·高考真题）我国科学家研发出一种乙醇(沸点78.5℃)绿色制氢新途径，并实现高附加值乙酸(沸点118℃)的生产，主要反应为： Ⅰ．     Ⅱ．   对于反应I. 一定温度下，下列叙述能说明恒容密闭容器中反应达到平衡状态的是 (填标号)。 A．容器内的压强不再变化 B．混合气体的密度不再变化 C．的体积分数不再变化 D．单位时间内生成，同时消耗 【答案】 AC 恒温恒容下发生： A．该反应是气体总物质的量增大的反应，容器内的压强不再变化，说明气体总物质的量不再改变，说明反应达到平衡状态，A符合题意； B．体积自始至终不变，气体总质量自始至终不变，则气体密度不是变量，混合气体的密度不再变化，不能说明反应是否达到平衡状态，B不符合题意； C．的体积分数不再变化，说明其物质的量不再改变，反应已达平衡，C符合题意； D．单位时间内生成，同时消耗均是逆反应速率，不能说明反应是否达到平衡状态，D不符合题意； 答案选AC； 【变式2-2】在“碳达峰、碳中和”战略目标推动下，二氧化碳(CO2)的资源化利用成为破解能源与环境双重挑战的关键方向。将CO2催化转化成CO是实现CO2资源化利用的关键步骤，发生的反应有： 反应I：   反应Ⅱ：   反应Ⅲ：   （1） ，该反应在 自发进行(填“低温”“高温”“任意温度都”或“任意温度都不”)。 （2）对于反应Ⅲ中，恒温恒容条件下，下列能说明该反应达到化学平衡状态的是___________(填序号)。 A．容器内 B．容器内混合气体的密度保持不变 C．容器内混合气体的平均摩尔质量保持不变 D．单位时间内生成的同时消耗 【答案】（1） 低温 （2）CD 【解析】（1）由题干信息可知，反应I：  ，反应Ⅲ：  ，则反应I+反应Ⅲ可得反应Ⅱ：  ，则根据盖斯定律可知，；根据吉布斯自由能可知可自发，由方程式可知，，，则低温条件下自发，故答案为：-163.9kJ/mol；低温； （2）A．化学平衡的特征之一为各组分的浓度保持不变，而不是相等或成比例，故根据反应Ⅲ可知，CO与CH4浓度相等时，不能说明是否平衡，A不合题意； B．由于体系恒容，反应体系各物质均为气态，即反应过程中体系混合气体的密度保持不变，故此密度不能说明是否平衡，B不合题意； C．根据左右两边气体分子数目不同，即反应过程中气体的总物质的量发生改变，气体的总质量不变，反应过程中混合气体的平均摩尔质量一直改变，故此平均摩尔质量可作为判断平衡的标准，C符合题意； D．化学平衡的本质特征为，结合反应速率之比等于化学计量系数之比，则单位时间内生成的同时消耗说明反应达到化学平衡，D符合题意； 故答案为：CD； 考向03 平衡常数的计算【重】 【例3-1】（2024·山东·高考真题）水煤气是的主要来源，研究对体系制的影响，涉及主要反应如下： 回答下列问题： 压力p下、温度为时，图示三种气体的摩尔分数分别为0.50，0.15，0.05，则反应的平衡常数 ；此时气体总物质的量为，则的物质的量为 ；若向平衡体系中通入少量，重新达平衡后，分压将 (填“增大”“减小”或“不变”)，将 (填“增大”“减小”或“不变”)。 【答案】 0.5 不变 不变 ①压力p下、温度为时，、、和摩尔分数分别为0.50、0.15、0.05，则H2O(g)的摩尔分数为：，则反应的平衡常数 ； ②气体总物质的量为4.0mol，则H2、CO、CO2、H2O(g)的物质的量依次为2mol、0.6mol、0.2mol、1.2mol，设反应Ⅰ生成CO和H2物质的量都为xmol，反应Ⅱ消耗CO物质的量为ymol、生成H2物质的量为ymol，则x+y=2、x-y=0.6，解得x=1.3、y=0.7，反应Ⅱ生成CO2物质的量为0.7mol，反应Ⅲ消耗CO2物质的量为0.7mol-0.2mol=0.5mol，则由反应Ⅲ知，此时CaCO3(s)物质的量为0.5mol； ③若向平衡体系中通入少量，重新达平衡后，反应的Kp=，温度不变，Kp不变，则分压不变；将反应Ⅰ-反应Ⅱ得C(s)+CO2(g)=2CO(g)，温度不变，该反应的Kp=不变，则不变。 【例3-2】（2023·山东·高考真题）一定条件下，水气变换反应的中间产物是。为探究该反应过程，研究水溶液在密封石英管中的分解反应： Ⅰ． Ⅱ． 研究发现，在反应Ⅰ、Ⅱ中，仅对反应Ⅰ有催加速作用；反应Ⅰ速率远大于反应Ⅱ，近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。忽略水电离，其浓度视为常数。回答下列问题： 温度下，在密封石英管内完全充满水溶液，使分解，分解产物均完全溶于水。含碳物种浓度与反应时间的变化关系如图所示(忽略碳元素的其他存在形式)。时刻测得的浓度分别为，反应Ⅱ达平衡时，测得的浓度为。体系达平衡后 (用含y的代数式表示，下同)，反应Ⅱ的平衡常数为 。 【答案】 t1时刻时，c(CO)达到最大值，说明此时反应Ⅰ达平衡状态。此时 故t1时刻c(HCOOH)＝1.0mol/L－0.70mol/L－0.16mol/L＝0.14 mol·L－1，K(Ⅰ)＝。t1时刻→反应Ⅱ达平衡过程， 则c(H2)＝b＋0.16＝y，b＝(y－0.16)mol·L－1，c(HCOOH)＝0.14－a－b＝0.3－a－y，c(CO)＝a＋0.7，K(Ⅰ)＝，a＝。故＝，K(Ⅱ)＝。 1．压强平衡常数(Kp) （1）含义：当把化学平衡常数K表达式中各物质的浓度用该物质的平衡分压来表示时，就得到该反应的压强平衡常数Kp，其表达式的意义相同。 （2）表达式：对于一般可逆反应mA(g)＋nB(g)⥫⥬pC(g)＋qD(g)，当在一定温度下达到平衡时，其压强平衡常数Kp＝，其中p(A)、p(B)、p(C)、p(D)表示反应物和生成物的分压。 平衡分压计算方法 ①某气体的分压＝总压[p(总)]×该气体的物质的量分数(或体积分数)。 ②p(总)＝p(A)＋p(B)＋p(C)＋p(D)。 （3）适用范围：Kp仅适用于气相发生的反应。 2．Kp计算的两种模板 [以N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)为例] 模板1：设反应平衡时总压为p0， N2(g) ＋ 3H2(g)⥫⥬2NH3(g) n(始) 1 mol 3 mol 0 Δn 0.5 mol 1.5 mol 1 mol n(平) 0.5 mol 1.5 mol 1 mol p(X) p0 p0 p0 Kp＝； 模板2：刚性反应器(恒容容器) N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g) p(始) p0 3p0 0 Δp p′ 3p′ 2p′ p(平) p0－p′ 3p0－3p′ 2p′ Kp＝。 3. 速率常数 （1）速率常数含义 速率常数(k)是指在一定温度下，反应物浓度皆为1 mol·L-1时的反应速率。在相同的浓度条件下，可用速率常数大小来比较化学反应的反应速率。 化学反应速率与反应物浓度(或浓度的次方)成正比，而速率常数是其比例常数，在恒温条件下，速率常数不随反应物浓度的变化而改变。因此，可以应用速率方程求出该温度下任意浓度时的反应速率。 （2）速率方程 一定温度下，化学反应速率与反应物浓度以其化学计量数为指数的幂的乘积成正比。 对于基元反应(能够一步完成的反应)：aA＋bB⥫⥬gG＋hH，则v＝k·ca(A)·cb(B)(其中k为速率常数)。如 ①SO2Cl2⥫⥬SO2＋Cl2　v＝k1·c(SO2Cl2) ②2NO2⥫⥬2NO＋O2　v＝k2·c2(NO2) ③2H2＋2NO⥫⥬N2＋2H2O　v＝k3·c2(H2)·c2(NO) （3）速率常数的影响因素 温度对化学反应速率的影响是显著的，速率常数是温度的函数，通常反应速率常数越大，反应进行得越快。同一反应，温度不同，速率常数将有不同的值，但浓度不影响速率常数。 4. 相同温度下，正、逆反应的速率常数与平衡常数的关系 对于基元反应：aA(g)＋bB(g)⥫⥬gG(g)＋hH(g)， v正＝k正·ca(A)·cb(B)； v逆＝k逆·cg(G)·ch(H)； 平衡常数K＝； 反应达平衡时，v正＝v逆，故K＝。 【变式3-1】（2025·贵州·高考真题）TiC是一种极具潜力的超高温结构材料，其制备总反应为：   反应步骤如下： Ⅰ．   Ⅱ．   Ⅲ．   回答下列问题： 在恒容密闭容器中，加入1 mol 、5 mol C和8.4 mol氢气，以从20℃升温至1500℃后保持恒温进行反应，测得剩余固体质量分数随时间t变化关系如图。已知：剩余固体质量分数 ①148 min之前反应速率逐渐加快的原因是 。 ②M、N点的反应速率 (选填“>”“=”或“<”)，其原因是 。 ③设Q点达平衡，总压为p kPa，则1500℃时总反应的 (分压=总压×物质的量分数，用含p的代数式表示)。 【答案】该时间段内，反应体系持续升温，温度升高是导致反应速率加快的主要原因 > 随着反应进行生成了固体覆盖在反应物表面，导致反应物接触面积减小，速率减慢 ①148 min之前反应速率逐渐加快的原因是该时间段内，反应体系持续升温，温度升高是导致反应速率加快的主要原因； ②148分钟以后，温度已经保持不变状态，由斜率可看出；原因可能是因为随着反应进行生成了固体覆盖在反应物表面，导致反应物接触面积减小，速率减慢； ③1500℃时时，剩余固体质量分数为68%，初始固体总质量：，剩余固体质量：，设反应的为，三段式为剩余固体质量：，则56x = 140 - 95.2，解得x = 0.8 mol，平衡时，气体总物质的量； 【变式3-2】（2025·广东·高考真题）钛单质及其化合物在航空、航天、催化等领域应用广泛。 以为原料可制备。将与10.0molTi放入容积为的恒容密闭容器中，反应体系存在下列过程。 编号 过程 (a) (b) (c) (d) ① kJ/mol。 ②不同温度下，平衡时反应体系的组成如图。曲线Ⅰ对应的物质为 。 ③温度下， ，反应(c)的平衡常数 (列出算式，无须化简)。 【答案】 0.5 【解析】① 已知： 反应b： 反应c： 将反应c-2×反应b可得，则，故答案为：； ② 由表格可知，反应a为放热反应，反应b、c为吸热反应，反应d也是放热的，曲线Ⅰ，Ⅱ可表示或的物质的量随温度的变化情况，随着温度升高，反应b、c正向移动，反应a、d为逆向移动，所以的含量逐渐上升，的含量逐渐下降，所以曲线Ⅰ对应的物质为，故答案为：； ③ 温度下，，，，根据Ti元素守恒，可推出（10+5-6-8.5）mol=0.5mol，则，，反应(c)的平衡常数=，故答案为：0.5；； 考向04 图形综合分析【重】 【例4-1】（2025·陕晋青宁卷·高考真题）/循环在捕获及转化等方面具有重要应用。科研人员设计了利用与反应生成的路线，主要反应如下： I．   II．   III．   回答下列问题， 下，在密闭容器中和各发生反应。反应物(、)的平衡转化率和生成物(、)的选择性随温度变化关系如下图(反应III在以下不考虑)。 注：含碳生成物选择性 ①表示选择性的曲线是 (填字母)。 ②点M温度下，反应Ⅱ的 (列出计算式即可)。 ③在下达到平衡时， 。，随温度升高平衡转化率下降的原因可能是 。 【答案】 c 0.2 温度升高，反应Ⅱ逆移，H2量增多；使反应Ⅲ正移，H2量减少；总的表现为H2增加量大于减少量 已知反应I为吸热反应， Ⅱ为放热反应，III为吸热反应，根据图像，温度逐渐升高，则碳酸镁的转化率逐渐升高，氢气的转化率下降，在以下不考虑反应Ⅲ，则二氧化碳的选择性上升，甲烷的选择性下降，所以a表示碳酸镁的转化率，b表示二氧化碳的选择性，c表示甲烷的选择性。 ①表示选择性的曲线是c，故答案为：c； ②点M温度下，从图中看出碳酸镁的转化率为49%，则剩余的碳酸镁为0.51mol，根据碳原子守恒，甲烷和二氧化碳中碳原子的物质的量之和为0.49mol，又因为此时二氧化碳的选择性和甲烷的选择性相等，则二氧化碳和甲烷的物质的量为0.245mol，根据氧原子守恒得出水的物质的量为0.49mol，根据氢原子守恒得出 氢气的物质的量为0.02mol，总的物质的量为0.02+0.245+0.245+0.49=1mol，，，，则反应Ⅱ的，故答案为：； ③在下达到平衡时，碳酸镁完全转化，二氧化碳的选择性为70%，甲烷的选择性为10%，则生成的二氧化碳为0.7mol，生成的甲烷为0.1mol，根据碳原子守恒得出1-0.7-0.1 mol=0.2mol；因为反应Ⅱ是放热的，反应Ⅲ是吸热的。在，随温度升高，反应Ⅱ逆移，H2量增多；使反应Ⅲ正移，H2量减少；总的表现为H2增加量大于减少量，故答案为：0.2；温度升高，反应Ⅱ逆移，H2量增多；使反应Ⅲ正移，H2量减少；总的表现为H2增加量大于减少量。 【例4-2】（2025·河北·高考真题）乙二醇(EG)是一种重要的基础化工原料，可通过石油化工和煤化工等工业路线合成。 煤化工路线中，利用合成气直接合成乙二醇，原子利用率可达100%，具有广阔的发展前景。反应如下：。按化学计量比进料，固定平衡转化率，探究温度与压强的关系。分别为0.4、0.5和0.6时，温度与压强的关系如图： ①代表的曲线为 (填“”“”或“”)；原因是 。 ② 0(填“>”“<”或“=”)。 ③已知：反应，，x为组分的物质的量分数。M、N两点对应的体系， (填“>”“<”或“=”)，D点对应体系的的值为 。 ④已知：反应，，p为组分的分压。调整进料比为，系统压强维持，使，此时 (用含有m和的代数式表示)。 【答案】 该反应为气体体积减小的反应，温度相同时，增大压强，平衡正向移动，平衡转化率增大 < = 12 ①该反应为气体体积减小的反应，温度相同时，增大压强，平衡正向移动，平衡转化率增大，，故、、对应α为0.6、0.5、0.4； ②由图可知，压强相同时，温度升高，平衡转化率减小，说明升高温度平衡逆向移动，则正反应为放热反应，<0； ③M、N的进料相同，平衡转化率相等，平衡时各组分物质的量分数分别相等，则=；D点对应的平衡转化率为0.5，根据题中信息，该反应按化学计量比进料，设起始加入2molCO和3molH2，列三段式： ，平衡时，、、的物质的量分数分别为，； ④设起始加入mmolCO和3molH2，此时，列三段式： ，平衡时，气体总的物质的量为mmol，、、平衡分压分别，。 渐变”类v-t图像及分析 图像 分析 结论 t1时v'(正)突然增大,v'(逆)逐渐增大;v'(正)>v'(逆),平衡向正反应方向移动 t1时其他条件不变,增大反应物的浓度 t1时v'(正)突然减小,v'(逆)逐渐减小;v'(逆)>v'(正),平衡向逆反应方向移动 t1时其他条件不变,减小反应物的浓度 t1时v'(逆)突然增大,v'(正)逐渐增大;v'(逆)>v'(正),平衡向逆反应方向移动 t1时其他条件不变,增大生成物的浓度 t1时v'(逆)突然减小,v'(正)逐渐减小;v'(正)>v'(逆),平衡向正反应方向移动 t1时其他条件不变,减小生成物的浓度 2.“断点”类v-t图像及分析 图像 t1时刻 所改变 的条件 温 度 升高 降低 升高 降低 正反应为放热反应 正反应为吸热反应 压 强 增大 减小 增大 减小 正反应为气体物质的量增大的反应 正反应为气体物质的量减小的反应 3.“平台”类v-t图像及分析 图像 分析 结论 t1时v'(正)、v'(逆)均突然增大且v'(正)=v'(逆),平衡不移动 其他条件不变,t1时使用催化剂 其他条件不变,t1时增大反应体系的压强且反应前后气体体积无变化 t1时v'(正)、v'(逆)均突然减小且v'(正)=v'(逆),平衡不移动 其他条件不变,t1时减小反应体系的压强且反应前后气体体积无变化 2.化学平衡图像 1.浓度(转化率、百分含量)—时间图像及分析 此类图像一般纵坐标表示物质的量、浓度、百分含量、转化率,横坐标表示反应时间。解题的关键是找拐点。 （1）拐点之前,用外因对速率的影响分析问题,用“先拐先平,数值大”的规律判断不同曲线表示温度或压强的大小。 （2）拐点之后是平衡状态或平衡移动,解题时要抓住量的变化,找出平衡移动的方向,利用化学平衡移动原理推理分析。 （3）图示:(C%指产物的质量分数,B%指某反应物的质量分数) (a用催化剂,b不用催化剂) (p1>p2,正反应为气体体积减小的反应) (T2>T1,正反应为吸热反应) (p1>p2,正反应为气体体积增大的反应) 陌生图像 切入点： 低于T0时，还未达到平衡 切入点：分析平衡常数K与温度的关系 模型构建：外因对速率的影响→确定外因，得出结论←外因对平衡移动的影响 【变式4-1】（2025·河南·高考真题）的热分解与催化的重整结合，可生产高纯度合成气，实现碳资源的二次利用。主要反应如下： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 反应Ⅲ： （1）恒压条件下，重整反应可以促进分解，原因是 。 （2）在温度分别为和下，的平衡转化率与压强的关系如图2所示，反应温度最高的是 (填“”“”或“”)，原因是 。 【答案】（1）反应Ⅱ消耗反应Ⅰ产生的CO2，降低体系CO2分压，使反应Ⅰ平衡右移 (2) T1 升高温度，反应Ⅱ正向移动 【解析】（1）重整反应会消耗CO2，降低体系中CO2分压，使分解反应正向移动且反应放热，可以为碳酸钙分解提供能量，故答案为：反应Ⅱ消耗反应Ⅰ产生的CO2，降低体系CO2分压，使反应Ⅰ平衡右移​。 （2）反应Ⅱ正向为吸热反应，相同压强时，升高温度，反应正向移动，CH4转化率增大，因此温度最高的是T1，故答案为：T1；升高温度，反应Ⅱ正向移动。 【变式4-2】（2025·云南·高考真题）我国科学家研发出一种乙醇(沸点78.5℃)绿色制氢新途径，并实现高附加值乙酸(沸点118℃)的生产，主要反应为： Ⅰ．     Ⅱ．   回答下列问题： 恒压100kPa下，向密闭容器中按投料，产氢速率和产物的选择性随温度变化关系如图1，关键步骤中间体的能量变化如图2。[比如：乙酸选择性] ①由图1可知，反应Ⅰ最适宜的温度为270℃，原因为 。 ②由图中信息可知，乙酸可能是 (填“产物1”“产物2”或“产物3”)。 ③270℃时，若该密闭容器中只发生反应Ⅰ、Ⅱ，平衡时乙醇的转化率为90%，乙酸的选择性为80%，则 ，平衡常数 (列出计算式即可；用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。 【答案】 乙酸选择性最大且反应速率较快 产物1 36:5 【解析】①由图1可知，反应Ⅰ最适宜的温度为270℃，原因为乙酸选择性最大且反应速率较快； ②由图2可知关键步骤中生成产物1的最大能垒为0.58eV，生成产物2的最大能垒为0.66eV，生成产物3的最大能垒为0.81eV，图1中乙酸的选择性最大，说明相同条件下生成乙酸的反应速率最大，则乙酸可能是产物1； ③设投料n(H2O)=9mol，n(乙醇)=1mol，密闭容器中只发生反应Ⅰ、Ⅱ，平衡时乙醇的转化率为90%，乙酸的选择性为80%，则平衡时生成的乙酸的物质的量=90%×80%×1=0.72mol，n平(乙醇)=1mol×10%=0.1mol，恒温恒压下，各组分的分压之比=各组分的物质的量之比，故0.72：0.1=36：5；列三段式、，则平衡时乙醇、H2O(g)、氢气、乙酸、乙醛的物质的量分别为0.1mol、8.28mol、1.62mol、0.72mol、0.18mol，气体总物质的量为0.1mol+8.28mol+1.62mol+0.72mol+0.18mol=10.9mol，则kPa。 考向05 电化学电极方程式及计算【重】 【例5-1】（2025·天津·高考真题）以苯为代表的挥发性有机污染物可以在Co3O4的催化作用下，与O2反应生成CO2和H2O，进一步将CO2转化成高附加值的化学品，可减少污染和碳排放。 一定条件下，以CO2和CH3OH为原料制备HCOOH和甲酸盐，其装置原理如图。 ①电极a是 极，电极反应式为 ； ②电解过程中，电极b一侧的溶液pH将 (填“升高”“不变”或“降低”)； ③电解过程中通过阳离子交换膜的离子为 。 【答案】 阴 降低 K+ 【解析】①由图可知，电极a上转化为，碳元素化合价降低，发生还原反应，为阴极，电极反应式为，故答案为阴极；。 ②由图可知，电极b上转化为，碳元素化合价升高，发生氧化反应，为阳极，电极反应式为， 反应过程中消耗，溶液的pH降低，故答案为降低。 ③电解过程中，阳离子向阴极（电极a）移动，左侧溶液中有，所以通过阳离子交换膜的离子为，故答案为。 【例5-2】（2025·广西·高考真题）尿素为农业生产常用氮肥。回答下列问题： 电催化合成 我国科研工作者以污染物为氮源，用纳米片电催化与合成尿素。下图为电催化合成尿素的原理示意图。 （1）a电极为 极。 （2）b电极发生的电极反应式为 。 【答案】（1）阳 （2）CO2+2NO+10e-+10=+3H2O+10CO 【解析】（1）由图可知，CO2和NO在b电极得到电子生成，b为阴极，a电极为阳极。 （2）由图可知，NO在b电极得到电子和CO2反应生成，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：CO2+2NO+10e-+10=+3H2O+10CO。 考点一：正确书写原电池的电极反应式 1．先确定原电池的正负极，列出正、负电极上的反应物质，在等式的两边分别写出反应物和生成物。 2．要注意电解质溶液的酸碱性： 要点诠释： 在正负极上发生的电极反应不是孤立的，它往往与电解质溶液紧密联系。如氢－氧燃料电池就分酸式和碱式两种， 如果是在碱性溶液中，则不可能有H+出现，同样在酸性溶液中，也不能出现OH－。 在酸性溶液中： 负极：2H2－4e－=== 4H +；  正极：O2 + 4H+ + 4e－=== 2H2O 在碱性溶液中： 负极：2H2－4e－+4OH— ===4H2O； 正极：O2 +2H2O + 4e－=4OH—。 3．要注意电子转移的数目 要点诠释： 在同一个原电池中，负极失去电子的总数一定等于正极得到电子的总数，所以在书写电极反应式时，要注意正负极得失电子相等。这样可避免在由电极反应式写总反应方程式或由总方程式改写电极反应式时所带来的失误。 4．电极反应式的书写必须遵循离子方程式的书写要求： 要点诠释： ①电极反应式等式的两边原子数目及电荷必须守恒。 ②反应式中的难溶物、难电离的物质、气体、单质、氧化物等均应写成化学式形式。如铅蓄电池中，PbSO4为难溶物，电极反应式为： 负极：Pb(s)+SO42－(aq)－2e－＝PbSO4(s)， 正极：PbO2(s)+4H+(aq)+SO42－(aq)+2e－＝PbSO4(s)+2H2O(l)。 ③注意电解质溶液的成分对正负极反应产物的影响。如负极反应生成的阳离子若与电解质溶液的阴离子反应，则电解质溶液的阴离子应写入电极反应式，例如Fe与Cu在NaOH溶液中形成原电池，负极反应为Fe+2OH－－2e－===Fe(OH)2。 5.抓住总的反应方程式 要点诠释： 正负极反应式相加得到电池反应的总的化学方程式。若能写出总反应式，可以减去较易写出的电极反应式，从而写出较难书写的电极方程式。 注意相加减时电子得失数目要相等。 6．常见燃料电池的电极反应式： 电池 电极 反应 酸性电解质 碱性电解质 氢氧燃料电池 负极 2H2－4e－＝4H+ 2H2+4OH－－4e－＝4H2O 正极 O2+4H++4e－＝2H2O O2+2H2O+4e－＝4OH－ 总反应 2H2+O2＝2H2O 2H2+O2＝2H2O 甲烷燃料电池 负极 CH4 + 2H2O－8e－=CO2 + 8H+ CH4+10OH－－8e－=CO32－+7H2O 正极 2O2 + 8H+ + 8e－＝4H2O 2O2+4H2O+8e－=8OH－ 总反应 CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O 甲醇燃料电池 负极 2CH3OH + 2H2O－12e－= 2CO2 + 12H+ 2CH3OH +16OH－－12e－=2CO32－+12H2O 正极 3O2 +12H+ +12e－＝6H2O 3O2+6H2O+12e－=12OH－ 总反应 2CH3OH + 3O2 = 2CO2 + 4H2O 2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O 要点诠释： 由于CH4、CH3OH等燃料电池在碱性溶液中，碳元素是以CO32－离子形式存在的，故不放出CO2。 考点二、正确书写电解池的电极反应式 1．在阴极： 发生还原反应，常见阳离子得到电子被还原的顺序为： Na+ < Al3+ < Fe2+ < H+ < Cu2+ < Fe3+ < Ag+ 要点诠释： ①在水溶液中Al3+、Mg2+、Na+、Ca2+、K+这些活泼金属阳离子不被还原，这些活泼金属的冶炼往往采用电解无水熔融态盐或氧化物而制得。 ②　阴阳离子在两极上放电顺序复杂，与离子性质、溶液浓度、电流强度、电极材料等都有关，不应将放电顺序绝对化，以上仅是一般规律，有时会有调整。如电镀锌时，需控制条件，使得电子能力：Zn2+＞H+ 2．在阳极： （1）首先看阳极材料，如果阳极是活泼电极（金属活动顺序表Ag及Ag前的金属单质），则应是阳极失电子，阳极不断溶解，溶液中的阴离子不能失电子。 （2）如果阳极是惰性电极（Pt、Au、石墨），则应是电解质溶液中的阴离子放电（发生氧化反应），应根据离子的放电顺序书写电极反应式。                常见阴离子失去电子被氧化的顺序为： S2-＞＞I-＞Br-＞Cl-＞OH-＞含氧酸根离子＞F-。 【变式5-1】（2024·上海·高考真题）璀璨多彩的珊瑚礁是重要的海洋资源，也是海洋生态系统的重要组成部分。珊瑚礁的主要成分的碳酸钙，存在方解石和文石两种结构。 若某水样中[H+]=8.4×10-9mol·L-1，[HCO]=1.0×10-4mol·L-1，则水样中[H2CO3]= mol·L-1。当[Ca2+]大于 mol·L-1时，CaCO3开始沉淀。 水体富营养化会破坏珊瑚礁。微生物燃料电池有望改善珊瑚生存环境方面发挥重要作用。下图是某微生物燃料电池工作原理示意图，该装置能同时除去水体中的NO和沉积物中的有机物(以(CH2O)n表示)。 （1）该装置工作时，下列说法正确的是___________。 A．此是电能转化为化学能 B．电极b作负极 C．电子移动方向为：电极b→沉积物→水体→电极a D．每消耗1mol (CH2O)n，转移电子4mol （2）写出NO在电极a表面发生的电极反应 。 （3）研究表明，在其他条件不变的情况下，水体中O2浓度升高。有利于去除沉积物中的有机物，但不利于去除水体中的NO。分析有利于去除有机物和不利于除去NO的可能原因 。 【答案】（1）B （2）2NO+10e-+12H+=N2+6H2O （3）O2浓度升高，能让更多的有机物与O2形成原电池，有利于有机物的去除。但O2可能会优先于NO得电子，不利于NO的去除 【解析】（1）A．燃料电池是将化学能转化为电能，A错误； B．b极有机物被氧化为二氧化碳，发生氧化反应，则电极b为负极，B正确； C．电子在外电路移动，不能通过溶液，C错误； D．(CH2O)n生成CO2，反应中碳化合价由0变为+4，则每消耗1 mol(CH2O) n生成nmolCO2，转移电子4nmol，D错误； 故选B。 （2）酸性条件下，NO在电极a得到电子被还原为氮气，电解反应为：2NO+10e-+12H+=N2+6H2O； （3）O2浓度升高，能让更多的有机物与O2形成原电池，有利于有机物的去除。但O2可能会优先于NO得电子，不利于NO的去除，故其他条件不变的情况下，水体中O2浓度升高，有利于去除沉积物中的有机物，但不利于去除水体中的NO。 【变式5-2】（2025·湖南·高考真题）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 。 【答案】（1）正 （2） 【解析】（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：； 1．丙烯腈()是合成纤维、树脂和橡胶的重要单体。传统工业采用丙烯氨氧化法(SOHIO法)，其制备原理如下： 主反应：(丙烯,g)   副反应：(丙烯,g)   （1）已知：一定温度和压强下，由元素的最稳定单质生成纯物质的热效应称为该物质的摩尔生成焓。部分物质的摩尔生成焓如图所示。 则主反应的 ，该反应在 (填“高温”“低温”或“任意温度”)下能自发进行。 （2）恒温、恒容条件下，若只发生主反应，下列有关说法正确的是 (填字母)。 A．容器内混合气体的密度不再变化，说明反应已经达平衡状态 B．平衡状态时 C．升高温度会降低反应的活化能，使活化分子百分数增大 D．加入水蒸气对催化剂表面的积碳有清除作用 E．加入水蒸气可以带走大量的反应生成热，使反应温度易于控制 （3）在催化剂存在下，反应时间相同、反应物起始投料相同时，丙烯腈产率与反应温度的关系如图所示，图中Y点之后丙烯腈产率降低的可能原因是 (答出一点即可，下同)。图中点所示条件下，能提高丙烯腈产率的措施有 。 （4）已知对于反应：，其标准平衡常数：，℃时，压强为的恒压密闭容器中，通入丙烯、氨气和氧气发生反应，达到平衡时，容器内有，，此时的分压 (用含、的代数式表示，下同)；副反应的标准平衡常数为 。 【答案】（1）-515.2 任意温度 （2）BDE （3）升高温度，平衡逆向移动，催化剂活性降低或者副产物增多(合理即可) 延长反应时间或使用更高效催化剂(合理即可) （4） 【解析】（1）。，，则，任意温度下均能自发进行。故答案为：-515.2；任意温度； （2）恒温、恒容条件下，若只发生主反应， A．反应均为气体，混合气体质量不变，反应在恒容条件进行，则混合气体密度不变，密度是定值，密度不变不能判断反应达到平衡状态，A错误； B．正、逆反应速率相等时达到平衡，即，任意时刻反应速率比等于计量系数之比，即，则平衡时，B正确； C．升高温度不会降低反应的活化能，C错误； D．水蒸气可与积碳在一定条件下发生反应，从而对催化剂表面的积碳有清除作用，D正确； E．水蒸气的流动可以带走大量的反应生成热，使反应温度易于控制，E正确； 故答案为：BDE； （3）在催化剂存在下，反应时间相同、反应物起始投料相同时，根据丙烯腈产率与反应温度的关系图，图中Y点之后丙烯腈产率降低的可能原因是升高温度平衡逆向移动，催化剂活性降低或者副产物增多等。根据图像可知图中X点所示条件下反应没有达到平衡状态，又因为存在副反应，因此延长反应时间或使用更高效催化剂能提高丙烯腈产率。故答案为：升高温度，平衡逆向移动，催化剂活性降低或者副产物增多(合理即可)；延长反应时间或使用更高效催化剂(合理即可)； （4）列出三段式： 根据两个反应可知，在达到平衡时，容器中有丙烯，氨气，氧气，水蒸气，以及和，则平衡后容器中气体总的物质的量为。所以水蒸气所占的分压；同理得出、丙烯、氧气的分压分别为、、，根据上述公式可知，副反应的标准平衡常数== 。故答案为：；。 2．氢能是理想清洁能源，氢能产业链由制氢、储氢和用氢组成。的资源化利用能有效减少排放，充分利用碳资源。 （1）制氢、储氢与释氢的一种方法如图所示。 ①与生成的化学方程式为 。 ②释氢释放的与储氢吸收的的物质的量之比为 。 （2）氨制氢。利用电解反应可用于制氢。相同条件下，饱和氨水(的质量分数为34%)的密度为，液氨的密度为。 ①电解含的液氨溶液制的装置如下图所示，阳极的电极反应式为 。 ②氨气燃料的性能可用“能量密度”(公式如下)来衡量，则饱和氨水的能量密度为 。 能量密度 （3）重整能获得氢能，同时能高效转化温室气体。 重整反应的热化学方程式为 反应Ⅰ：   反应Ⅱ：   反应Ⅲ：   下，将的混合气体置于密闭容器中，不同温度下重整体系中，平衡时各组分的物质的量分数如图1所示。 ①时，平衡体系中物质的量分数比略大的原因是 。 ②重整过程中的积碳是反应催化剂失活的主要原因。积碳反应为 反应Ⅲ：   反应Ⅳ：   积碳反应能迅速到达平衡状态。重整反应中催化剂上产生的积碳的质量与温度的关系如图2所示。温度低于时，积碳的质量随温度的升高而增多的原因是 。 ③在催化剂和催化剂分别作用下，重整反应相同时间，控制其他条件相同，催化剂表面均产生积碳。对附着积碳的催化剂和催化剂在空气中加热以除去积碳(该过程催化剂不发生反应)，固体的质量变化如图3所示。则重整反应中能保持较长时间催化活性的是哪种催化剂？并说明理由： 。 【答案】（1） 2：1或2 （2） （3）反应Ⅱ消耗的量大于反应Ⅲ消耗的量 温度低于700℃时，温度升高有利于反应Ⅲ进行，不利于反应Ⅳ，且温度对反应Ⅲ的影响大于对反应Ⅳ的影响 催化剂b，剩余固体的质量与原始固体质量的比值越大，说明催化剂表面的积碳质量越小，催化活性保持时间就越长，催化剂b剩余固体的质量与原始固体质量的比值大于催化剂a 【解析】（1）①和反应生成和，反应的化学方程式为；②储氢时，和反应生成Al和，化学方程式为，释氢时，和水反应生成和，化学方程式为，由化学方程式可知，释氢释放的氢气与储氢吸收的氢气的物质的量之比为2：1； （2）①电解含的液氨溶液制的装置如图所示，电解时，在阳极失电子生成，阳极的电极反应式为；②设饱和氨水的体积为1L，密度为，则氨水的质量为900g，，氨电解反应，则放出氢气的物质的量为27mol，则饱和氨水的能量密度为27mol/L； （3）①由于反应Ⅱ消耗的量大于反应Ⅲ消耗的量，所以450~750℃时，平衡体系中CH4物质的量分数比CO2略大；②温度低于700℃时，温度升高有利于反应Ⅲ进行，不利于反应Ⅳ，且温度对反应Ⅲ的影响大于对反应Ⅳ的影响；③剩余固体的质量与原始固体质量的比值越大，说明催化剂表面的积碳质量越小，催化活性保持时间就越长，催化剂b剩余固体的质量与原始固体质量的比值大于催化剂a。 3．I、雾霾主要成分为灰尘、SO2、NOX、有机碳氢化合物等粒子。烟气脱硝是治理雾霾的方法之一。 （1）以氨气为脱硝剂时，可将NOX还原为N2。 已知：i． △H= a kJ·mol-1 ii． △H= b kJ·mol-1 则反应的 △H= kJ·mol-1。 （2）臭氧也是理想的烟气脱硝剂，其脱硝反应之一为：  △H <0，某温度时，在体积为1L的刚性密闭容器中充入2 mol NO2和1mol O3发生反应，保持恒温恒容条件。 ①下列事实能够证明该反应已经达到平衡的是 (填标号)。 A．    B．混合气体密度不再改变 C．O2的体积分数不再改变 D．混合气体平均摩尔质量不再改变 ②欲增加NO2的平衡转化率，可采取的措施有 (填标号)。 A．充入氦气   B．升高温度     C．充入2 molNO2     D．充入2 mol NO2和1molO3 ③达到平衡时，混合气体总压为p，O2的浓度为0.5mol/L，则NO2的转化率为 ，平衡常数Kp= (用分压表示，分压=总压×物质的量分数)。 Ⅱ、碳和氮的化合物是广泛的化工原料，在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：，其化学平衡常数K和温度T的关系如下表： t℃ 700 800 830 1000 1200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 （3）该反应为反应 (填“吸热”、“放热”)。 （4）在800℃时，发生上述反应，某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为，，，，则下一时刻， (填“>”、“<”或“=”)。 Ⅲ、在稀硫酸中分别以Pt、Cu为电极，利用电催化可将同时转化为多种燃料，其原理如图所示。 （5）CO2在铜电极被还原为多种燃料，则与Pt电极相连的是电源的 极，写出CO2催化还原成CH4的电极反应式 。 【答案】（1）b-3a （2）CD D 50% （3）吸热 （4）＜ （5）正 CO2+8H++8e-=CH4+2H2O 【解析】（1）已知反应ⅰ．N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH=akJ⋅mol-1，反应ⅱ．4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) ΔH=bkJ⋅mol-1，根据盖斯定律ⅱ-ⅰ×3得反应4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O的ΔH=(b-3a)kJ⋅mol-1，故答案为：b-3a； （2）①A．化学平衡的本质特征是正逆反应速率相等，中并未告知正反应速率还是逆反应速率，即不能说明反应达到化学平衡，A不合题意； B．在恒温恒容密闭容器中，反应前后气体质量不变，体积不变，混合气体密度一直未改变，即混合气体密度不再改变，不能说明反应达到平衡状态，B不合题意； C．由题干方程式可知，随着反应的进行，O2的物质的量一直在改变，即O2的体积分数一直在改变，故O2的体积分数不再改变，说明反应达到化学平衡，C符合题意； D．反应前后气体系数和不同，气体总质量不变，根据公式M=可知：只要不平衡，n就变，n变M就变，混合气体的平均相对分子质量保持不变，反应一定达到平衡状态，D符合题意； 故选；CD； ②A．在恒温恒容容器中充入氦气，反应物、生成物浓度不变，平衡不移动，NO2的平衡转化率不变，A不合题意； B．正反应放热，升高温度，平衡逆向移动，NO2的平衡转化率降低，B不合题意； C．充入2mol NO2，平衡正向移动，NO2的平衡转化率降低、O3的平衡转化率增大，C不合题意； D．充入2mol NO2和1mol O3，相当于增大压强，NO2的平衡转化率增大，D符合题意； 故答案为：D； ③达到平衡时，混合气体总压为p，O2的浓度为0.5mol⋅L-1，列三行式：，则NO2的转化率为×100%═50%，平衡常数Kp===，故答案为：50%； ； （3）由题干表中数据可知，随着温度升高化学平衡常数增大，即升高温度该反应平衡正向移动，故该反应为吸热反应，故答案为：吸热； （4）由题干表中数据可知，在800℃时，该反应的化学平衡常数为0.9，发生上述反应，某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为，，，，此时Q===1＞0.9=K，即平衡在往逆反应方向移动，则下一时刻，＜，故答案为：＜； （5）由题干电解装置图可知，Cu电极上将CO2转化为CO、C2H4、CH3OH、CH4等，碳的化合价降低被还原，该电极为阴极，则Pt电极为阳极，CO2在铜电极被还原为多种燃料，则与Pt电极相连的是电源的正极，根据电解质为稀硫酸，故CO2催化还原成CH4的电极反应式为：CO2+8H++8e-=CH4+2H2O，故答案为：正；CO2+8H++8e-=CH4+2H2O。 4．利用将催化还原为甲醇可以有效实现“碳减排”，其转化反应为：   。 已知该转化反应在某固体催化剂表面分两步进行： 反应I：   反应Ⅱ：   （1）根据以上数据计算 ，反应Ⅱ能自发进行的条件是 。 （2）以物质的量之比1：20向刚性容器中投入和合成甲醇。的平衡转化率随温度的变化如下图所示。 ①时，，则反应的平衡常数为 (保留1位有效数字)。 ②随温度升高，的平衡转化率先减小后增大的原因是 。 （3）研究表明，电催化还原也可制得甲醇，部分反应机理如下图所示(其中吸附在催化剂表面的物种用“”标注)。下列描述不正确的是_______。 A．合成甲醇的决速步反应为 B．制备甲醇过程中会产生大量副产物HCHO C．以上反应过程中只断裂键和形成键 D．加入合适的催化剂可以提高甲醇的选择性 （4）某电化学还原法制备甲醇的电解原理如图所示。 写出催化电极的电极反应式 ，电池工作过程中阴极室电解液中的浓度 (填“增大”“减小”或“基本不变”)。 （5）CO2在催化剂-O-Ga-O-Zn-作用下加氢制甲醇，再通过催化剂SAPO-34制乙烯，反应历程如图所示(□表示氧原子空位，*表示微粒吸附在催化剂表面)，下列说法正确的是 。 A．-催化剂-O-Ga-O-Zn-降低CO2加氢制甲醇的，加快反应速率 B．CO2催化加氢制甲醇的总反应方程式： C．理论上，每产生1 mol乙烯，需消耗3 mol氢气 D．反应历程中涉及极性键和非极性键的断裂与形成 【答案】（1） 低温 （2）0.007 250℃之前，随温度升高，因反应Ⅱ放热，平衡逆移，导致CO浓度增大，浓度影响占主导因素，反应逆移，故转化率减小；以后，随温度升高，因反应吸热，温度因素占主导因素，反应正移，故转化率增大 （3）BC （4） 减小 （5）D 【解析】（1）已知：a： ；b： ；由盖斯定律，a-b得反应Ⅱ：，则；，反应能够自发进行，反应Ⅱ为熵减的放热反应，则低温下能够自发； （2）①假设向体积为的刚性容器中投入和发生反应Ⅰ和反应Ⅱ；由图可知时，转化率为，即转化了，假设反应Ⅱ消耗的物质的量为，则分步列出三段式为： 由于时，，得，，则平衡时、、、，因此； ②由图可知，之前，随温度升高，因反应Ⅱ放热，平衡逆移，导致浓度增大，浓度影响占主导因素，反应逆移，故转化率减小；以后，随温度升高，因反应吸热，温度因素占主导因素，反应正移，故转化率增大； （3）A．过渡态物质的总能量与反应物总能量的差值为活化能，即图中峰值越大则活化能越大，峰值越小则活化能越小，活化能越小反应越快，活化能越大反应越慢，决定总反应速率的是慢反应；由图像可知主反应中反应的活化能最大，为决速步，A正确； B．由图像可知生成HCHO的反应活化能非常大，不会大量生成，B错误； C．单键均为σ键，双键中含有1个σ键1个π键，叁键含有1个σ键2个π键；反应过程中还断裂了分子中的键，C错误； D．加入合适的催化剂可以降低主反应的活化能，提高合成甲醇的反应速率，从而提高甲醇的选择性，D正确； 故选BC； （4）由图可知，在催化电极被还原为，且电解质溶液为，由提供，则电极反应式为；电池工作时，双极膜中的不断转移至阴极室内与结合生成，理论上的总量不变，但由于过程中有生成，故的浓度减小； （5）A．催化剂降低了反应的活化能，从而加快反应速率，但不能改变反应的，A错误； B．CO2催化加氢制甲醇的总反应方程式：，B错误； C．甲醇在催化剂SAPO-34作用下制乙烯的方程式为，结合两步反应可得关系式，故理论上，每产生1 mol乙烯，需消耗6 mol氢气，C错误； D．由图可知，反应历程中涉及极性键和非极性键的断裂，有极性键和非极性键的形成，D正确； 故选D。 5．综合利用是环境保护、促进社会可持续发展的重要课题。 Ⅰ.电化学技术：采用电化学-化学串联催化策略可将高选择性合成，该流程如图-1所示： （1）电解过程中生成的电极反应式 。 （2）在反应器中，发生如下反应： 反应ⅰ：   反应ⅱ：   ①计算反应的 kJ/mol。 一定温度下，、和（体积比为x:2:1）按一定流速进入装有催化剂的恒容反应器（入口压强为100kPa）发生反应ⅰ和ⅱ，有存在时，反应ⅱ的反应进程如图-2所示。随着x的增加，的转化率和产物的选择性（）如图-3所示。 ②根据图2，的选择性大于的原因是 。 ③结合图3，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，随着的增大，的转化率减小的原因是 。 Ⅱ.等离子体技术 利用等离子体和双金属催化剂催化和反应生成的过程中Zr的化合价发生变化，可能机理如图-4所示： 说明：图中的表示ZnO，表示ZrO2，表示氧空位；“—”表示化学键，“……”表示吸附作用。 （3）在中掺杂少量ZnO后形成的双催化剂，化学式可表示为，则 （用x表达）。 （4）Zr的常见化合价有+2、+3和+4，上图所示机理的步骤（ⅲ）中，元素Zr化合价发生的变化为 。 （5）增大反应电流，等离子体会释放出数量更多、能量更大的带负电的高能粒子。随着反应电流的增加，的产量增大，其可能原因是 。 【答案】（1）或 （2）-126 由生成时，活化能较大，反应速率慢 随着x的增大，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 （3） （4）+3价变为+4价 （5）在数量更多、能量更大的带负电的高能粒子作用下，更多的水蒸气分子断裂出H原子；同时催化剂中的表面形成更多的氧空位，提高了反应物在催化剂上的吸附能力和成键能力，促进反应的进行 【分析】电解池中，在N极上转变为，化合价降低，发生还原反应，是阴极，电解质为溶液，配平得电极方程式为(或)，M则为阳极，发生氧化反应，乙烯、二氧化碳、氢气在反应器中反应生成。 【解析】（1）由分析可知，电解过程中生成的电极反应式为(或)； （2）①目标反应可由反应ii减反应i得到，； ②由图2可知，由生成时，活化能较大，反应速率慢，故的选择性更大； ③x增大，的分压增大，对于反应i和ii(均为气体分子数减少的反应)相当于减压，反应和反应i平衡均逆向移动，故的转化率减小； （3）化合物中，Zr为+4价、Zn为+2价、O为-2价，由化合价代数和为0得：，解得； （4）根据化合物中所有元素的化合价代数和为零，步骤(iii)中，Zr的化合价由+3价变为+4价； （5）增大反应电流，更多高能粒子使水蒸气分子断裂出H原子，同时催化剂中表面形成更多氧空位，提高反应物的吸附能力和成键能力，促进反应进行，产量增大，故答案为：在数量更多、能量更大的带负电的高能粒子作用下，更多的水蒸气分子断裂出H原子，同时催化剂中的表面形成更多的氧空位，提高了反应物在催化剂上的吸附能力和成键能力，促进反应的进行。 6．以生产高附加值的精细化学品，被认为是优化传统工业合成方法的绿色经济途径。 Ⅰ.的合成 （1）工业上利用某废气中的、(体积比1:2)联合制取烧碱、和的流程如图所示。已知B中的电解装置使用了阳离子交换膜。 ①D中化合价发生改变的元素有 。 ②A中发生的总反应的化学方程式为 。 （2）以、为原料合成涉及的反应如下： Ⅰ.   Ⅱ.   Ⅲ.   ①则 。 ②某温度时，向恒压装置中通入1 mol和3 mol，反应达到平衡状态时，的平衡转化率为40%，CO选择性为50%，则化学平衡常数 。(已知：CO选择性) Ⅱ.的应用 （3）研究发现，将铂团簇锚定在硫化镍纳米片上，形成界面丰富的双分散纳米异质结构的双功能电催化剂，可催化制备甲酸盐。在KOH中进行双电极系统的电解实验，装置如图： ①阳极发生的主要电极反应为 (用电极反应式表示)。 ②碱性条件下，用双功能电催化剂能高效制氢的原因可能是 。 （4）利用甲醇合成甲醚的反应过程中的能量变化如图所示，涉及的主要反应如下： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： ①由上图可知反应 (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)更容易发生。 ②在一定温度下，在恒容容器中进行合成甲醚的反应，测得含量随着时间的推移，先增大后减小，结合上图说明原因是 。 【答案】（1） （2）-90.4 （3） 双分散纳米异质结构可能更有利于吸附中的，同时使快速脱附，而确保活性位点的吸附能力 （4）Ⅰ 反应Ⅰ活化能小于反应Ⅱ的活化能，反应开始时，反应Ⅰ的反应速率更快，含量增大，随反应Ⅱ的进行，甲醇浓度减小，浓度增加，使反应Ⅰ平衡逆向移动，甲醚含量下降 【解析】（1）根据流程图可知，B中的电解装置为电解饱和食盐水，发生的反应为，生成的进入A中与、反应生成，生成的进入C中氧化得到，而D中发生反应。 ①该反应中Cu元素化合价由+2降低为+1，发生还原反应，C元素化合价由-2升高为-1，发生氧化反应，故化合价发生改变的元素有。 ②A中与、反应生成，化学方程式为。 （2）①根据盖斯定律，Ⅲ=Ⅰ-Ⅱ，则，。 ②反应达到平衡状态时，，，，根据反应Ⅰ、反应Ⅱ可知，生成的的物质的量等于消耗的的物质的量，，根据H元素守恒可知，反应前的中H原子等于反应平衡时、、中H原子之和，即，，则化学平衡常数=。 （3）①该装置为电解池，右侧为电解池的阳极，失电子、发生氧化反应，生成，电极反应式为。 ②电解池的阴极发生，而催化剂的双分散纳米异质结构可能更有利于吸附中的，同时使快速脱附，而确保活性位点的吸附能力。 （4）①由图可知，反应Ⅰ活化能远小于反应Ⅱ的活化能，反应Ⅰ更容易发生。 ②生成的反应Ⅰ活化能小于反应Ⅱ的活化能，反应Ⅰ的反应速率大于反应Ⅱ的反应速率，反应开始时，反应Ⅰ的反应速率更快，含量增大，随反应Ⅱ的进行，甲醇浓度减小，浓度增加，使反应Ⅰ平衡逆向移动，甲醚含量下降。 7．乙炔可用于照明、焊接及切割金属，也是制备乙醛、合成橡胶等的基本原料。回答下列问题： （1）氢气与煤在镍基催化剂作用下可制备乙炔，总反应式为ΔH。 已知部分反应如下：Ⅰ．； Ⅱ．； Ⅲ．。 ①基态Ni原子的3d能级上的未成对电子数为 。 ②ΔH＝ ；说明反应Ⅱ在高温下可自发进行的原因是 。 ③一定条件下，向2L的恒容密闭容器中加入足量碳粉和1molH2，发生上述反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，5min后容器内总压强不再变化，容器中CH4为0.1mol，C2H4为0.1mol，C2H2为0.3mol，则0~5min内用H2浓度变化表示的平均反应速率v(H2)＝ 。 （2）我国科研团队利用Pd(100)和AuPd合金实现了乙烯选择性断键生产乙炔，相关反应为ΔH＞0。 ①反应可分为两个过程：ⅰ．在Pd(100)表面的四重空位，乙烯裂解为乙炔和氢气；ⅱ．在AuPd表面合金削弱乙炔在Pd(100)上的吸附强度，使乙炔从催化剂表面脱附。乙炔从催化剂表面脱附过程中 (填“吸收”或“放出”)能量。 ②在密闭容器中充入乙烯发生反应，测得乙烯平衡转化率与温度、压强的关系如图所示：m、n、p三点的化学平衡常数分别为K(m)、K(n)、K(p)，则K(m)、K(n)、K(p)由小到大的关系为 ；比较Y1与Y2的相对大小，Y1 Y2。 （3）工业上可用甲烷裂解法制乙炔。有关反应原理如下： 反应1：； 反应2：。 ①的速率方程为(、为正、逆反应速率常数，与温度有关)，其他条件相同，T1℃达到平衡时，，T2℃达到平衡时。由此推知，T1 T2(填“＞”、“＜”或“＝”)。 ②一定温度下，在总压强保持恒定为121kPa时，向某密闭容器中充入和组成的混合气体发生反应1、反应2，测得CH4的平衡转化率与通入气体中的物质的量分数的关系如图所示： 已知M点乙炔的选择性为75%【乙炔的选择性】。请计算该温度下反应2的平衡常数Kp＝ (结果保留两位有效数字，Kp是以分压表示的平衡常数，分压总压物质的量分数)。 【答案】（1）2 、反应Ⅱ的，，，反应在高温下可自发进行 （2）吸收 、＜ （3）＜ 2.5 kPa 【解析】（1）①Ni为28号元素，基态Ni原子的价层电子排布式为，所以3d能级上的未成对电子数为2，故答案为：2； ②由盖斯定律可知，；自发反应需要，反应Ⅱ为吸热的熵增反应，故在高温下可自发进行； ③容器中为CH4为0.1mol，C2H4为0.1mol，C2H2为0.3mol，根据氢原子守恒，共消耗的物质的量为，则内用浓度变化表示的平均反应速率； （2）①依题意“在AuPd表面合金削弱乙炔在上的吸附强度，使乙炔从催化剂表面脱附”，克服吸附需要吸收能量，故答案为：吸收； ②该反应的正反应为吸热反应，其他条件相同时，升高温度，平衡正向移动，乙烯的平衡转化率增大，则X代表温度，Y代表压强，因此m、n两点温度相同，化学平衡常数相同，对吸热反应而言，温度越高，平衡常数越大，p点温度高，因此化学平衡常数：；Y代表压强，该反应是气体体积增大的反应，压强越大乙烯平衡转化率越小，故Y1＜Y2； （3）①反应 是吸热反应，升高温度，化学平衡正向移动，化学平衡常数增大，的速率方程为，平衡时，，则，在T1℃达到平衡时达到平衡时，，，，达到平衡时，，所以； ②假设通入和的混合气体总物质的量为10a mol，在M点占气体总物质的量的0.6，则通入的物质的量为，，甲烷平衡转化率为40%，则反应消耗的的物质的量为6a mol40%=2.4a mol，未反应的甲烷的物质的量为6a mol(1-40%)=3.6a mol，，根据M点时乙炔的选择性为75%，可知反应1：消耗的物质的量为2.4a75%=1.8 mol，根据物质反应转化关系可知其产生为0.9a mol，产生为2.7a mol；发生反应2：消耗的物质的量为2.4a mol25%=0.6a mol，根据物质反应转化关系可知其产生为0.3a mol，产生为0.6a mol，则平衡时气体总物质的量，所以该条件下反应2的化学平衡常数。 8．汽车尾气中含有NO气体，是汽车内燃机高温条件下氮气与氧气反应产生。NO是破坏臭氧层的凶手之一。相关反应如下： Ⅰ．； Ⅱ．； Ⅲ．用CO还原氮氧化物，可防止氮氧化物污染：。 （1）已知：①碳的标准燃烧热为；②，则 。 （2）恒温条件下，将等物质的量的与混合气体通入恒容密闭容器中发生反应Ⅰ，平衡后经下列操作，容器中NO的体积分数增大的是_______。 A．保持恒容通入 B．升高温度 C．分离出NO D．改用更高效的催化剂 （3）将、与混合气体通入的恒压密闭容器中发生反应Ⅰ、Ⅱ，平衡后物质的量为1 mol(不考虑与之间的相互转化)。已知反应Ⅰ的压强平衡常数(用各气体物质的平衡分压替代物质的量浓度，计算的平衡常数叫压强平衡常数用表示)试计算：反应Ⅱ的压强平衡常数 。 （4）反应的正、逆反应速率分别可表示为、，、分别表示正、逆反应速率常数，只与温度有关。下图所示的甲、乙、丙、丁四条直线中，表示随温度T变化的直线是 。(写出判断依据) （5）为探究不同温度下催化剂X、Y的催化效果，将固定比例的NO、CO混合气体以一定流速通过装有催化剂X的排气管，相同时间内测量尾气中NO的含量，得到脱氮率随温度变化如图所示。经试验发现催化剂Y在600~1000℃范围都保持优于X在600℃时的催化效率，请在图中画出使用催化剂Y，相同时间内600~1000℃范围的脱氮率曲线 。(已知图中BC段为平衡状态，且平衡脱氮率的表达式为(，m、n为常数)。 （6）某实验小组利用微生物设计出处理酸性废水的工艺如下图所示。废水中含有高浓度有机物和离子，处理废水的同时除了获得电能还能淡化咸水。请写出负极的电极反应方程式： 。 【答案】（1） （2）B （3）2 （4）甲，温度升高，正逆反应速率都加快，、均增大，但放热反应，随温度T升高而增大的幅度相对较大 （5） （6） 【解析】（1）已知：① 碳的标准燃烧热：； ②，由盖斯定律可知，目标反应 Ⅲ=①×2 - ② - 反应 Ⅰ，因此：，故答案为：-748； （2）反应 Ⅰ：，该反应为正反应吸热、气体分子数不变的反应； A．通入，平衡正向移动，但是反应物，NO 体积分数减小； B．升高温度，吸热反应平衡正向移动，NO 体积分数增大； C．分离出 NO，平衡正向移动，但 NO 被移出，体积分数减小； D．催化剂不影响平衡，NO 体积分数不变； 故答案选B； （3）反应 Ⅱ：，平衡时，由反应 Ⅱ 的计量比，消耗、各 1 mol，生成 1 mol，列三段式得：；，则，，，，，， 由反应 Ⅰ 的，解得x=1，则，故答案为：2； （4）反应 Ⅲ：。平衡时，即，该反应为放热反应，温度升高，平衡常数减小，即减小。同时，温度升高，正、逆反应速率常数均增大，故随温度变化的斜率应大于，对应图中斜率较大的直线甲，故答案为：甲，温度升高，正逆反应速率都加快，、均增大，但放热反应，随温度T升高而增大的幅度相对较大； （5） 催化剂 Y 在的脱氮率都优于 X 在时的脱氮率（60%），且 BC 段是平衡状态（脱氮率随T升高而减小），故曲线需满足：时脱氮率，时；当时，脱氮率为60%，代入表达式：①；当时，脱氮率为53%，代入表达式： ②；联立①②，解方程组：用①-②得：；将代入①得：。则时，脱氮率，因此图像为：； （6）负极发生氧化反应，有机物失电子生成，酸性环境下用、配平：。 9．碘溶液及其相关的反应在基础化学实验及理论研究中很常见。 （1）在VmL的的四氯化碳溶液中加入VmL的KI水溶液，充分振荡、静置，存在如下平衡： I．； II．； ①298K时，相关物质的相对能量如下表所示； 物质类别 相对能量/ 0 22.6 。 ②平衡体系中，下列措施中能使层的颜色更浅的是 。 A．加入VmL水         B．反复振荡混合液     C．再加入少量      D．加入少量水溶性淀粉     ③的中心原子的价层电子对数为 ，VSEPR模型为 。 ④T℃下，平衡体系中存在关系式：，表示在溶液中的浓度，表示水溶液中的浓度。设，则 (用、a表示)。在图中画出1/D~a的关系曲线(标出纵截距数值) 。 （2）丙酮碘化反应是一种经典的有机化学反应，在盐酸催化下反应如下：。 有研究认为，反应分为下面三步： III． IV． V. 研究影响碘化反应的反应速率的因素：维持不变且相等，设计A、B、C、D四组实验(如下表)，通过测定溶液的吸光度[与呈正比]与反应时间的关系，结果如图。 实验组 A B C D 温度/℃ 6 16 6 16 6.0 6.0 4.0 4.0 ①由大到小的顺序是 。 ②根据图表信息指出影响反应初始速率的因素，并结合反应Ⅲ、IV、V解释原因 。 【答案】（1）-17.32 ACD 5 三角双锥形 ； （2） 不变，浓度不变，温度高，速率快；不变，温度不变，增大，速率不变，反应V速率快，不是决速步 【解析】（1）①298K时， ，故答案为：-17.32； ②A．加入V mL水，水中减小，此时的溶液中的将有一部分进入水中，从而减小碘的溶液中碘的浓度，颜色变浅，A符合题意； B．反复振荡混合液，不能改变的溶液的浓度，不能使层的颜色更浅，B不符合题意； C．再加入少量，溶解后与反应生成，使在水中的溶解度增大，使的溶液中的有一部分进入水中，从而减小碘的溶液中碘的浓度，颜色变浅，C符合题意； D．加入少量水溶性淀粉，此时水中与淀粉结合，减小水溶液中，使的溶液中的有一部分进入水中，从而减小碘的溶液中碘的浓度，颜色变浅，D符合题意； 故答案选ACD； ③的中心原子与周围2个I形成2个σ键，孤电子对数为=3，形成的价层电子对数为2+3=5，因此VSEPR模型为三角双锥形，故答案为：5；三角双锥形； ④T℃下， 、，则、，设，则。由可知，a值越大，D越小，则越大，当a=0时，，则的关系曲线为 ，故答案为：；； （2）①从图中可以看出，A与C两条直线平行、B与D两条直线平行，则A与C、B与D两组实验的初始速率分别相等(相同时间内I2的浓度变化量相同)，从曲线斜率看，B、D两条直线的斜率大于A、C两条直线的斜率，则B、D两组实验的初始速率大于A、C两组实验的初始速率，从而得出由大到小的顺序是，故答案为：； ②图2信息显示，时，温度相同，不同，不影响反应速率，表明反应Ⅴ中，反应速率快，不是决速步；相同，温度越高，反应速率越快。则原因为：不变，浓度不变，温度高，速率快；不变，温度不变，增大，速率不变，反应V速率快，不是决速步。 10．对燃煤气进行脱硫处理，可实现绿色环保的目的。 （1）氧化钙是常用的固硫剂，吸收并将其转化为建筑材料。 已知：        则    。 （2）可用氨水吸收燃煤气中的，氨水吸收足量后的溶液中含N或含S微粒的分布系数[如]与pH的关系如图所示(不考虑溶液中的和分子)。 由图可知，表示的是曲线 。溶液的 7(填“>”“<”或“=”)。若向吸收二氧化硫后的氨水溶液中通入少量双氧水，则 (填“增大”、“减小”或“不变”) （3）可利用库伦测硫仪检测燃煤气中二氧化硫含量。原理如下图所示。电解质溶液中(a为定值)，保持定值时该电解池不工作。待测气体进入电解池后，电解池开始工作，测定结束后。 ①引发该库伦测硫仪工作的离子反应为 。 ②通入待测气体的体积为V L(标况下)，电解池工作结束后库伦测硫仪显示转移了0.04 mol电子，此时电解质溶液质量变化了 克，则待测气体中二氧化硫的体积分数为 %。若该混合气体中含有少量，则会使测量结果 (填“偏大”、“偏小”或“无影响”) 【答案】（1）-1002 （2）c < 减小 （3） 1.24 无影响 【解析】（1）已知：①    ；②   ；由盖斯定律可知，①-2×②可得 =-1002。 （2）用氨水吸收燃煤气中的，随着pH的增大，溶液的碱性增强，δ(H2SO3)减小，δ()先增大后减小，δ()增大，δ()减小，δ()增大，则曲线a代表δ(H2SO3)，b代表δ()，c代表δ()，d代表δ()，e代表δ()，当c(H2SO3)=c()时，pH=1.9，c(H+)=10-1.9mol/L，Ka1(H2SO3)==10-1.9，当c()=c()时，pH=7.2，c(H+)=10-7.2mol/L，Ka2(H2SO3)==10-7.2，当c()=c()时，pH=9.3，c(OH-)=，Kb()==c(OH-)= ，NH4HSO3在水中电离产生和离子，离子可发生电离和水解，且Kh2=< Ka2(H2SO3)，离子水解呈酸性，水解常数Kh=，综上所述，以电离为主且电离程度大于的水解程度，溶液呈酸性，pH<7，若向吸收二氧化硫后的氨水溶液中通入少量双氧水，发生反应：，溶液中浓度增大，由图可知，溶液中pH减小，酸性增强，c(H+)增大，减小。 （3）①待测气体SO2通入库伦测硫仪，SO2和发生氧化还原反应生成和，从而引发该库伦测硫仪工作，根据得失电子守恒和电荷守恒配平离子方程式为：； ②待测气体SO2通入库伦测硫仪，SO2和发生氧化还原反应生成和，在阳极失去电子生成，H+在阴极得到电子生成H2，电极方程式为：2H++2e-=H2，电解池工作结束后库伦测硫仪显示转移了0.04 mol电子，该反应中SO2转化为，S由+4价上升到+6价，则吸收了0.02mol SO2，阴极生成0.02mol H2，此时电解质溶液质量增大了0.02mol×64g/mol-0.02mol×2g/mol=1.24g，通入待测气体的体积为V L(标况下)，待测气体的物质的量为，则待测气体中二氧化硫的体积分数为×100%=%，若该混合气体中含有少量，和不会发生氧化还原反应，对测量结果无影响。 11．国际空间站是在轨运行最大的空间平台，是一个拥有现代化科研设备、开展大规模、多学科基础和应用科学研究的空间实验室。在空间站中常常利用反应Ⅰ处理二氧化碳，同时伴有反应Ⅱ和Ⅲ发生。 反应Ⅰ． △H1=-270kJ∙mol-1  ∆S1=-170.65J∙mol-1∙K-1 反应Ⅱ．  △H2   ∆S2=+42.1J∙mol-1∙K-1 反应Ⅲ．  △H3=-48.97kJ∙mol-1  ∆S3=-177.16J∙mol-1∙K-1 回答下列问题： （1）在T1℃、2 L容器中充入0.2molCO2和0.2molH2，若只发生反应Ⅱ，吸收4 kJ能量，若T1℃、2 L容器中充入0.4 mol CO和0.4molH2O(g)，放出8.48 kJ能量，则反应Ⅱ的△H2= kJ∙mol-1。 （2）为了进一步探究反应发生可行性，测得反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的(自由能变化ΔG=△H-TΔS)随温度的变化关系如图所示。 表示反应Ⅰ的直线是 (填“a、b、c”)，在1000 K时，上述三个反应的自发趋势大小关系是 (填“反应Ⅰ、反应Ⅱ、反应Ⅲ”)。 （3）在T2℃、340 kPa时，在2 L容积固定的密闭容器中充入1molCO2(g)和3molH2(g)模拟空间站二氧化碳再处理，平衡后，测得CH4(g)、CO(g)和CH3OH(g)体积分数分别为12%、6%、6%，则甲烷的产率为 ，反应Ⅰ的Kp= (列计算表达式)。 （4）向某恒容密闭容器中充入2molCO2和5molH2，研究相同时间内甲烷产率与催化剂、温度关系如图所示。 ①根据图像可知，相同温度时，催化效果：催化剂A B(填“大于”、“小于”或“等于”)。 ②在催化剂B作用下，甲烷产率随温度变化的原因是 。(填写一种原因即可) 【答案】（1）+41.2 （2）a 反应Ⅰ＞反应Ⅱ＞反应Ⅲ （3）47%或 （4）大于 随着温度升高，催化剂B选择性或活性降低 【解析】（1）反应Ⅰ．CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)  △H1=-270kJ∙mol-1  ∆S1=-170.65J∙mol-1∙K-1 反应Ⅱ．CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)    △H2   ∆S2=+42.1J∙mol-1∙K-1 反应Ⅲ．CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)  △H3=-48.97kJ∙mol-1  ∆S3=-177.16J∙mol-1∙K-1 若T1℃、2 L容器中充入0.4 mol CO和0.4molH2O(g)，若只发生反应Ⅱ，放出8.48 kJ能量，则T1℃、2 L容器中充入0.2 mol CO和0.2molH2O(g)，若只发生反应Ⅱ，放出4.24 kJ能量(反应前后气体分子数相等，因此恒容时，倍数改变投料，反应程度相同)；在T1℃、2 L容器中充入0.2molCO2和0.2molH2，若只发生反应Ⅱ，吸收4 kJ能量，则若0.2mol CO2和0.2molH2完全反应，吸收热量为4kJ-(-4.24kJ)=8.24kJ，所以反应Ⅱ的△H2==+41.2 kJ∙mol-1。 （2）ΔG1=△H1-TΔS1=-270kJ∙mol-1- T×(-0.17065kJ∙mol-1∙K-1)，ΔG2=△H2-TΔS2=+41.2 kJ∙mol-1- T×(+0.0421kJ∙mol-1∙K-1)，ΔG3=△H3-TΔS3=-48.97kJ∙mol-1- T×(-0.17716 kJ∙mol-1∙K-1)，则随T的增大，ΔG1增大，ΔG2减小，ΔG3增大，温度相同时，ΔG1＜ΔG3，从而得出b表示ΔG2，a表示ΔG1，c表示ΔG3，所以表示反应Ⅰ的直线是a。在1000 K时，ΔG1=-270kJ∙mol-1- 1000K×(-0.17065kJ∙mol-1∙K-1)=-99.35 kJ∙mol-1，ΔG2=+41.2 kJ∙mol-1- 1000K×(+0.0421kJ∙mol-1∙K-1)=-0.9kJ∙mol-1，ΔG3=-48.97kJ∙mol-1- 1000K×(-0.17716 kJ∙mol-1∙K-1)=+128.19 kJ∙mol-1，ΔG的数值越小，反应的自发趋势越大，则上述三个反应的自发趋势大小关系是反应Ⅰ＞反应Ⅱ＞反应Ⅲ。 （3）在T2℃、340 kPa时，在2 L容积固定的密闭容器中充入1molCO2(g)和3molH2(g)模拟空间站二氧化碳再处理，平衡后，测得CH4(g)、CO(g)和CH3OH(g)体积分数分别为12%、6%、6%，由反应Ⅰ．CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)、反应Ⅱ．CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)、反应Ⅲ．CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，可求出H2O(g)的体积分数为24%+6%+6%=36%，CO2和H2的体积分数为100%-12%-6%-6%-36%=40%。由反应Ⅰ、Ⅱ可得出CO2与H2按1:3反应(反应的CO2为12%+6%=18%，反应的H2为48%+6%=54%)，与反应Ⅲ比值相同，则平衡时二者仍为1:3，因此CO2为10%，H2为30%。设平衡时混合气的总物质的量为x，依据碳原子守恒，可得出12%x+6%x+6%x+10%x=1，x=mol，发生反应Ⅰ时，CO2、H2按1:3投料，而二者按1:4反应，理论上H2完全反应，所以甲烷产率=≈47%或。平衡时体系总压强为kPa=250kPa，反应Ⅰ的Kp===。 （4）①根据图像可知，相同温度时，催化剂A对应甲烷产率比催化剂B对应甲烷的产率高，则催化效果：催化剂A大于B。 ②在催化剂B作用下，甲烷产率随温度升高逐渐降低，有可能是催化剂失活导致，也可能是催化剂选择性发生了改变，原因是：随着温度升高，催化剂B选择性或活性降低。 【点睛】催化剂的活性通常有一定的温度范围，温度超出了活性范围，催化剂可能会失活。 12．乙醇()是一种运输便捷、储存安全的多用途燃料，利用加氢制乙醇是实现“碳中和”的有效途径，工业上常用银基材料为催化剂在流动反应装置中制备，具体反应如下： 反应：      反应：      请回答下列问题： （1）①反应的 0(填“>”“<”或“=”)； ②反应采用50个标准大气压向反应管道内压入原料气体，解释采取大压强的原因 ，原料气体中为，反应装置尾端测得为，则的最大产率是 ；(产率=) ③采用单原子银催化反应的机理能量变化图，副反应生成乙烯()，请根据给出信息决定制乙醇反应采取的合适温度 。 A．较高温度        B．较低温度 （2）以乙醇为燃料设计燃料电池为设备供电。 ①电池反应的负极反应式： ； ②乙醇的酸性比异丙醇()强，请用键的极性对化学性质的影响解释原因 。 （3）吉布斯自由能(G)是与焓(H)相似，也是一个与内能有关的物理量。理想气体在变化中遵循克拉伯龙方程：。 理想气体在等温下的体积变化(从)的吉布斯自由能变化(单位：J/mol)(1 mol理想气体的体积变化做功)()。在300 K时，在体积可变的密闭容器中装入1 mol压强为10个大气压的理想气体，然后置于空气中使之自然膨胀，则 J/mol。已知： ，。 【答案】（1） 反应是气体体积减小反应，增大压强有利于增大反应速率，也有利于平衡正向移动 50% B （2）CH3CH2OH+3H2O-12e-=2CO2+12H+ 烷基是推电子基，羟基连接的烷基越多，则羟基中 O-H 键的极性越小，酸性越小，所以羟基附近烷基越多，O-H极性越小，对应的醇酸性越弱 （3）-5736.66 【解析】（1）①反应Ⅰ为气体分子总数不变的反应，但二氧化碳和氢气为线形的非极性分子，CO和水为极性分子，且水位V形，该反应的； ②反应是气体体积减小的反应，增大压强既有利于加快反应速率，也有利于平衡正向移动，所以应采用50个标准大气压向反应管道内压入原料气体；乙醇的产率最大时，假设反应I生成的 CO 全部参与到反应II中，设参与反应的CO2的物质的量为 x mol，可得(1-x)/(4-3x)=1/5，得 x=0.5，则乙醇的物质的量为 0.25 mol，即最大产率为(2×0.25)/1×100%=50%； ③活化能最大的反应，速率最慢，为决速步，由图可知，生成乙醇的决速步的活化能小于生成乙烯的决速步的活化能：1.22eV0.83eV，且生成反应是放热反应，故选择较低温度比较合适。 （2）负极是乙醇在酸性条件下发生氧化反应，其电极反应为CH3CH2OH+3H2O-12e-=2CO2+12H+；键的极性受结构影响较大，烷基是推电子基，可使O-H 键的极性减小，所以羟基附近烷基越多，O-H极性越小，对应的醇酸性越弱。 （3）ΔG(J/mol)=W(体积变化做功)/n=RTln(V1/V2)=RTln(p2/p1)=1×8.314×300×ln0.1=-5736.66 J/mol。 13．氮氧化物是大气的主要污染物，为防治环境污染，科研人员做了大量研究。 Ⅰ.汽油燃油车上安装三元催化转化器，可以使和两种尾气反应生成，可有效降低汽车尾气污染，反应为  。 （1）下表中数据是该反应中的相关物质的标准摩尔生成焓(标准摩尔生成焓是指在、条件下，由稳定态单质生成化合物时的焓变)数据。 物质 CO(g) NO(g) 0 -393.5 -110.5 90 则 。 （2）将和按物质的量之比为1：1以一定的流速分别通过两种催化剂(Cat1和Cat2)进行反应，相同时间内测定逸出气体中NO的含量，从而确定尾气脱氮率(NO的转化率)，结果如图所示。 ①400℃下脱氮率较高的催化剂是 (填“Cat1”或“Cat2”)。 ②催化剂Cat2催化条件下，450℃后，脱氮率随温度升高而下降的原因是 。 Ⅱ.一定条件下与可发生反应：  。 （3）将与按物质的量之比为置于恒温恒容密闭容器中反应。下列能说明反应达到平衡状态的是_______(填标号)。 A．体系压强保持不变 B．与的物质的量之比保持不变 C． D． （4）将一定量的与置于密闭容器中发生反应，在相同时间内测得的物质的量分数与温度的变化曲线如图1所示(虚线为平衡时的曲线)。的平衡转化率与压强、温度及氮硫比的关系如图2所示。 ①由图1可知，温度过高或过低均不利于该反应的进行，原因是 。 ②图2中压强： (填“>”、“＜”或“=”，下同)；氮硫比： 。 ③温度为，压强恒定为时，反应平衡常数 (用含、的式子表示)。 Ⅲ.某科研团队设计以、和熔融制作燃料电池，其原理如图，该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，Y可循环使用。 （5）写出石墨电极Ⅰ生成Y的电极反应式： 。 【答案】（1）-746 （2）Cat2 超过，催化剂活性降低，反应速率减慢，相同时间内脱氮率下降 （3）AB （4）温度过低，反应速率较慢；温度过高，该反应的平衡逆向移动 < < 或 （5） 【解析】（1） 生成物的总焓变-反应物的总焓变； （2）①由图可知，400°C时下脱氮率较高的催化剂是Cat2； ②该反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，NO的平衡转化率降低；且温度过高（超过450℃）会导致催化剂活性降低，反应速率减慢，因此相同时间内脱氮率下降 （3）A.该反应是气体分子数减少的反应，反应开始至达到平衡过程，体系压强不断减小，则当体系压强保持不变时，说明反应达到平衡，A符合题意； B.将与按物质的量之比为置于恒温恒容密闭容器中反应，反应开始至达到平衡过程，与的物质的量之比一直在变化，则当与的物质的量之比不变时，说明反应达到平衡，B符合题意； C.，仅体现正反应速率，未体现逆反应速率，则不能说明反应达到平衡，C不符合题意； D.反应开始生成、至达到平衡过程，且保持不变，则当时，不能说明反应达到平衡，D不符合题意； 答案选AB； （4）①因，则温度升高，平衡逆向移动，且温度过低，反应速率较慢，均不利于该反应的进行，所以由图1可知，温度过高或过低均不利于该反应的进行，原因是温度过低，反应速率较慢；温度过高，该反应的平衡逆向移动； ②该反应是气体分子数减少的反应，温度、氮硫比相同时，增大压强，平衡正向移动，平衡转化率增大，则；温度、压强相同时，增大氮硫比，相当于增大的浓度，平衡正向移动，平衡转化率增大，则； ③由图可知，温度为，压强恒定为时，平衡转化率为，设开始时投入，则投入，据此列出三段式： 则反应平衡常数或； （5）根据题意可知石墨电极为电池的负极，生成的氧化物为，因此电极反应式为。 14．二氧化碳甲烷化反应是实现“碳中和”的关键技术之一。在催化剂作用下，和同时发生下列反应： 反应1(主反应)：； 反应2(副反应)：。 回答下列问题： （1）和甲烷化反应过程中的能量变化如图1所示。根据图1数据判断和甲烷化反应是 (填“吸热”或“放热”)反应；某同学认为和反应也可获得甲烷，试写出反应的热化学方程式： 。 （2）一定温度下，向体积为1L的恒容密闭容器中通入和，可发生反应1和反应2。 ①下列有关二氧化碳甲烷化反应的说法正确的是 (填标号)。 A．适当升高温度可加快正反应速率，逆反应速率不变 B．恒温恒容下通入氩气会使容器内压强增大，但反应速率不变 C．混合气体的密度保持不变说明反应已达平衡状态 D．反应达到平衡后，适当降低温度可提高的产率 ②反应10 min后，消耗，的选择性为90%，用生成的物质的量浓度表示的反应速率为 。(的选择性) （3）实验室可用与铁红反应制备合成氨的催化剂——铁触媒，其装置如图2所示。加热到650℃时，和反应生成铁的其他氧化物(其中铁元素化合价为+2或+3)、和，64 g铁红与一定量甲烷反应后，装置B的质量增加2.16 g，装置C的质量增加2.64 g，则反应后所得的含铁氧化物的化学式为 。 （4）将甲烷设计成燃料电池，电解质为NaOH溶液，电池中采用离子交换膜提高了甲烷燃料的利用率，其工作原理如图3所示。该燃料电池的负极为 (填“a”或“b”)极，内电路中移动方向为 (填“A区移到B区”或“B区移到A区”)；b极的电极反应式为 。 【答案】（1）放热 （2）BD （3） （4）b A区移到B区 【解析】（1）图示，反应物总能量高于生成物总能量，故CO2和H2甲烷化反应为放热反应；根据盖斯定律，则热化学方程式为：； （2）①判断下列说法是否正确， A．适当升高温度正反应速率，逆反应速率都增大，A错误； B．恒温恒容下通入氩气会使容器内总压强增大，但分压不变，反应速率不变，B正确； C．混合气体的总质量不变，总体积不变，密度不是变量，不能说明反应已达平衡状态，C错误； D．反应1是放热反应，降低温度使平衡正向移动，达到平衡后，适当降低温度可提高的产率，D正确； 故答案选BD ②反应10 min后，消耗，的选择性为90%，根据甲烷选择性的公式可知n（生成甲烷的CO2）=0.8 mol×90%=0.72 mol，根据反应1知，每消耗1mol CO2生成1 mol CH4，则用生成的物质的量浓度表示的反应速率为； （3）64 g铁红与一定量甲烷反应后，装置B的质量增加2.16 g，装置C的质量增加2.64 g，则；，；装置B的质量增加2.16 g，即生成水2.16 g,，装置C的质量增加2.64 g，即生成CO2的质量，，根据C守恒，可知n(CH4)=n(CO2)=0.06 mol，设生成的铁的氧化物为FexOy,其物质的量为由O守恒得：n(氧化铁中的氧)=n(二氧化碳中的氧)+n(水中的氧)+n(铁的氧化物中的氧))得：1.2 mol=0.12 mol+0.12 mol+y×，则铁的氧化物的化学式为Fe5O6，又因为铁的其他氧化物(其中铁元素化合价为+2或+3)要转化为常见氧化物形式，设Fe3+为b mol，Fe2+为a mol，根据得失电子守恒和Fe元素守恒列式，则氧化物的表达式为 （4）甲烷设计成燃料电池，电解质为NaOH溶液，通入甲烷的一极为负极，则b为负极，OH-从A区迁移到B区，根据原子守恒和电荷守恒b极的电极反应为 15．Xe与F2在一定条件下发生下列反应，当时，近似认为Xe完全反应。 Ⅰ．    ΔH1 Ⅱ．    ΔH2 Ⅲ．    ΔH3 向某恒压密闭容器中按充入F2和Xe，平衡时三种氟化物的分布分数随温度的变化如图1所示；T温度下，平衡时三种氟化物的物质的量随投料比的变化如图2所示，P点、Q点对应的p(F2)分别为14 kPa和224 kPa。 回答下列问题： （1）反应，ΔH= (用代数式表示)。 （2）反应Ⅲ的ΔH3 0(填“＞”或“＜”)；图1中630 K之后，XeF4分布分数下降的原因为 。 （3）曲线L2对应的物质为 (填化学式)。 （4）T温度下，反应的Kp= 。 （5）T温度下，当n(XeF4)最多时，体系总压为110 KPa，则p(F2)= kPa，p(XeF2)= kPa，初始投料比n(F2)：n(Xe)= (用最简分数表示)。 【答案】（1） （2）＜ 630 K之后升高温度，反应Ⅱ逆向移动的程度大于反应Ⅲ （3）XeF4 （4）16 （5）56 9 【解析】（1）由盖斯定律可知反应，可由反应Ⅰ+反应Ⅱ的逆反应可得，则。 （2）由图1可知：温度升高时，的分布分数下降，说明反应 Ⅲ的平衡逆向移动，因此反应Ⅲ为放热反应； 温度升高，反应 Ⅱ的平衡逆向移动，同时反应Ⅲ的平衡逆向移动，且温度升高使分解速率加快，导致其分布分数下降。 （3）已知与发生反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，随着不断增加，的物质的量逐渐减小，的物质的量先增大后减小，的物质的量会逐渐增大，曲线L2随增大先增后减，因此对应的物质是。 （4）由图可知，当=14 kPa时，，由此可得==，当=224 kPa时，由此可得反应==故反应的=16。 （5）T温度下，当n(XeF4)最多时，由图2可知，则=；反应Ⅱ+反应Ⅲ可得反应，=解得； 由反应Ⅱ=，，可得=4，由时，近似认为Xe完全反应及压强为110 kPa=+++，可得6=54 kPa，则=9 kPa； 由=9 kPa=，=4=36 kPa，，由元素守恒可得初始=(9+9+36) kPa=54 kPa，初始=(9+9+72+27+56) kPa，则初始投料比n(F2)：n(Xe)=82:27。 16．水煤气是H2的主要来源，研究CaO对C-H2O体系制H2的影响，涉及主要反应如下： I． II． III． 回答下列问题： （1）的焓变ΔH (用代数式表示)。 （2）压力p下，C-H2O-CaO体系达平衡后，图示温度范围内C(s)已完全反应，CaCO3(s)在T1温度时完全分解。气相中CO，CO2和 H2摩尔分数随温度的变化关系如图所示，则 c 线对应物质为 (填化学式)。 （3）压力p下、温度为T0时，图示三种气体的摩尔分数分别为0.50，0.15，0.05，则反应的平衡常数Kx= ；此时气体总物质的量为4.0mol，则CaCO3(s)的物质的量为 mol。 （4）一种脱除和利用水煤气中CO2方法的示意图如下： ①某温度下，吸收塔中K2CO3溶液吸收一定量的CO2后，，则该溶液的 pH= (该温度下H2CO3的，)； ②利用电化学原理，将 CO2电催化还原为 C2H4，铂电极为 极，其电极反应式为 。 【答案】（1）ΔΗ1-△Η2-ΔΗ3 （2）CO2 （3） 0.5 （4）10 阴 【解析】（1）根据盖斯定律，Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ可得反应：，则ΔH=ΔΗ1-△Η2-ΔΗ3； （2）图示温度范围内C(s)已完全反应，则反应Ⅰ已经完全进行，反应Ⅱ和Ⅲ全为放热反应，从开始到T1，温度不断升高，反应Ⅱ和Ⅲ逆向移动，依据反应Ⅱ，H2量减小，摩尔分数减小，CO量升高，摩尔分数升高，且CO与H2的物质的量变化大小相等、方向相反，所以a线对应H2的摩尔分数随温度的变化，b线对应CO的摩尔分数随温度的变化，c线对应CO2的摩尔分数随温度的变化； （3）压力p下、温度为T0时，H2、CO、CO2的摩尔分数分别为0.50、0.15、0.05，则H2O(g)的摩尔分数为：，则反应的平衡常数Kx=； 气体总物质的量为4.0mol，则H2、CO、CO2、H2O(g)的物质的量依次为2 mol、0.6 mol、0.2 mol、1.2 mol，设反应Ⅰ生成CO和H2物质的量都为x mol，反应Ⅱ消耗CO物质的量为ymol、生成H2物质的量为y mol，则x+y=2、x-y=0.6，解得x=1.3、y=0.7，反应Ⅱ生成CO2物质的量为0.7 mol，反应Ⅲ消耗CO2物质的量为0.7 mol-0.2 mol=0.5 mol，则由反应Ⅲ知，此时CaCO3(s)物质的量为0.5 mol； （4），，，溶液的pH=10；由图可知，玻碳电极上H2O失去电子生成O2，则玻碳电极上为阳极，铂电极和Ag/AgCl电极均为阴极，CO2在铂电极上得电子与H+结合生成C2H4，AgCl在Ag/AgCl电极上得电子可以转化为Ag，铂电极上发生反应：。 17．含量的控制和资源化利用具有重要意义。回答下列问题： （1）催化加氢合成甲醇是重要的转化技术。 主反应：   副反应：   在密闭容器中，维持压强和投料比不变，平衡时和CO在含碳产物中物质的量分数及的转化率随温度的变化如图1所示： ①CO可以与反应生成气态甲醇：，该反应能自发进行的条件为 (填“高温”“低温”或“任意温度”)。 ②图中代表的物质的量分数随温度变化的曲线为 (填“I”或“Ⅱ”)。 ③范围内转化率随温度升高而降低的原因是 。 （2）与环氧化合物反应可以转化为有价值的有机物，转化过程如图2所示： ①Y为五元环状化合物，其结构简式为 ； ②N原子上的孤电子对主要进攻甲基环氧乙烷中“”上的碳原子，而不是“CH”上的碳原子，原因是 。 （3）通过电催化法将和合成尿素，有助于解决含氮废水污染问题。电解原理如图3所示： ①电解过程中生成尿素的电极反应是 。 ②该电池以4A恒定电流工作40分钟，产生体积为0.49L，假设阴、阳两极的电流效率相等，电解效率 。［已知：该条件下的摩尔体积为；电荷量电流时间；；；］ 【答案】（1）低温 I 主反应为放热反应，副反应为吸热反应，时，随温度升高主反应平衡逆向移动的程度大于副反应平衡正向移动的程度 （2） 电负性：，与O直接相连的C原子带部分正电荷，甲基是推电子基团，使得“CH”中碳原子比“”中的碳原子带正电荷较少，因此孤电子对更容易进攻“”中的碳原子 （3） 80% 【解析】（1）①，反应能够自发进行，由盖斯定律，主反应-副反应得：，反应为放热的熵减反应，故低温自发； ②维持压强和投料比不变，主反应为放热反应，副反应为吸热反应，随着温度升高主反应平衡逆向移动，甲醇物质的量分数会降低，所以图中代表物质的量分数随温度变化的曲线为Ⅰ； ③范围内转化率随温度升高而降低的原因是主反应为放热反应，副反应为吸热反应，随温度升高主反应平衡逆向移动的程度大于副反应平衡正向移动的程度。 （2） ①由图，转化过程中断裂，与中一个断裂发生加成反应，形成五元环的结构简式为； ②电负性：，与O直接相连的C原子带部分正电荷，由于甲基是推电子基团，“CH”中碳带正电荷较少，因此孤电子对更容易进攻“”中的碳原子。 （3）①电解过程中二氧化碳和硝酸根离子在阴极得到电子发生还原反应生成尿素，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极反应为。 ②体积为0.49L的物质的量为0.02mol，生成的电极反应为，电解效率为。 18．含氮化合物用途广泛，研究含氮化合物的性质意义重大。回答下列问题： （1）尿素[]是目前使用量较大的一种化学氮肥。工业上用氨气和二氧化碳在一定条件下合成尿素，反应原理为。研究发现，合成尿素的反应机理分两步： Ⅰ．  (快反应) Ⅱ．  (慢反应) ①下列图像能表示上述反应历程能量变化的是 (填标号)。 A．   B．   C．    D． ②是合成尿素的中间体，在一定温度下，向固定容积的密闭容器中加入等物质的量的和，发生反应  。测得不同温度下，平衡时[表示氨气的分压，单位为kPa]与的关系如图所示。图中 (填“”、“”或“”)，温度下反应的标准平衡常数 。已知：的标准平衡常数，。 （2）NO空气质子交换膜燃料电池实现了制硝酸、发电、环保三位一体的结合。某化学兴趣小组用如图装置模拟工业处理废气和废水的过程。已知电极材料均为惰性电极。 ①甲池在放电过程中的负极反应式为 。 ②乙池中总反应的离子方程式为 。 ③丙池中，b为 (填“阳”或“阴”)离子交换膜；当浓缩室得到4 L浓度为的盐酸时，M室中溶液的质量减少 g。 【答案】（1）C 1000 （2） 阴 18 g 【分析】甲池：空气质子交换膜燃料电池（原电池）。负极（氧化反应）：反应物为（还原剂），在酸性环境（质子交换膜允许通过）中失去电子，结合生成和。正极（还原反应）：反应物为（氧化剂），在酸性条件下得到电子，与结合生成。通过质子交换膜从负极向正极移动，维持电荷平衡。乙池为电解池。以和为反应物，分别转化为无害的和。阳极（氧化反应）：（还原性气体）失去电子被氧化为，阴极（还原反应）：（氧化性气体）得到电子被还原为。丙池：盐酸浓缩电解池（电解池）。通过电解作用，将稀盐酸（0.1 mol/L）浓缩为浓盐酸（0.6 mol/L），本质是利用离子交换膜实现和的定向迁移。结合离子迁移方向，M室为阳极区（失电子生成和），N室为阴极区（得电子生成和），中间为浓缩室。a膜（阳离子交换膜）：允许M室生成的通过，进入浓缩室（补充）。b膜（阴离子交换膜）：允许N室的通过，进入浓缩室（补充）。二者共同作用使浓缩室中浓度升高。 【解析】（1）①第一步为放热反应，第二步为吸热反应，总反应放热；第二步反应为慢速反应，则第一步的活化能小于第二步的活化能，能表示尿素合成塔中发生反应的能量变化历程的是C，故答案为：C； ②正反应放热，升高温度，平衡逆向移动，含量降低，减小，所以；根据标准平衡常数的表达式，时、，代入数据，可得，故答案为：；1000； （2）①甲池是空气质子交换膜燃料电池，负极发生氧化反应。作为还原剂，在酸性条件（质子交换膜允许通过）下失去电子，结合水生成和，根据得失电子守恒和电荷守恒，配平得到反应式； ②乙池中通入的一极与电源的正极相连为阳极，（还原性气体）失去电子被氧化为；阴极得到电子被还原为，所以通入废气NO的电极为阴极。阳极的电极电势大于阴极的电极电势，因此通入的阴极电势小于通入的阳极电势。电池总反应的离子方程式为； ③丙池中，浓缩室要得到盐酸，需从N室通过b膜进入浓缩室，因此b为阴离子交换膜；M室中是的盐酸，通过阳离子交换膜（a膜）进入浓缩室。浓缩室得到的盐酸4 L，增加的物质的量为，即有2 mol 从M室迁移出，M室中溶液质量减小。M室为阳极区，发生反应为，则反应水1 mol，M室中溶液的质量变化为减少，故答案为：阴；18。 19．碘溶液及其相关的反应在基础化学实验及理论研究中很常见。请回答： （1）在的的四氯化碳溶液中加入的KI水溶液，充分振荡、静置，可建立如下平衡： Ⅰ．  ； Ⅱ．  ； ①298K时，相关物质的相对能量如下表所示： 物质类别 相对能量 0 22.6 -56.78 -51.5 -242 -286 可根据相关物质的相对能量计算反应或变化的。    。 ②平衡体系中，下列措施中能使层的颜色更浅的是 。 A．加入水    B．加入少量水溶性淀粉    C．再加入少量KI(s)    D．反复振荡混合液 ③的中心原子的价层电子对数为 。 ④T℃下，平衡体系中存在关系式：，表示在溶液中的浓度，、表示水溶液中的浓度。设，则 (用、、表示)。在图中画出的关系曲线 。 （2）丙酮()碘化反应是一种经典的有机化学反应，在盐酸催化下反应如下：。 有研究认为，反应分为下面三步： Ⅲ． Ⅳ． Ⅴ. 研究影响碘化反应的反应速率()的因素：维持、不变且相等，设计A、B、C、D四组实验(如下表)，通过测定溶液的吸光度[与呈正比]与反应时间的关系，结果如图。 实验组 A B C D 温度/℃ 6 16 6 16 6.0 6.0 4.0 4.0 ①、、、由大到小的顺序是 。 ②结合反应Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ与图2中信息，指出影响反应初始速率的因素，并解释原因 。 【答案】（1）-17.32 ABC 5     （2） c(CH3COCH3)=c(H+)不变，c(I2)浓度不变，温度高，速率快；c(CH3COCH3)=c(H+)不变，温度不变，c(I2)增大，速率不变，反应V速率快，不是决速步 【解析】（1）Ⅰ．  ； Ⅱ．  ； ①298K时， =(-51.5kJ∙mol-1)-(22.6kJ∙mol-1-56.78kJ∙mol-1)=-17.32kJ∙mol-1。 ②A．加入VmL水，水中c(I2)减小，此时I2的CCl4溶液中的I2将有一部分进入水中，从而减小碘的CCl4溶液中碘的浓度，颜色变浅，A符合题意； B．加入少量水溶性淀粉，此时水中I2与淀粉结合，减小水溶液中c(I2)，使I2的CCl4溶液中的I2有一部分进入水中，从而减小碘的CCl4溶液中碘的浓度，颜色变浅，B符合题意； C．再加入少量KI(s)，溶解后与I2反应生成，使I2在水中的溶解度增大，使I2的CCl4溶液中的I2有一部分进入水中，从而减小碘的CCl4溶液中碘的浓度，颜色变浅，C符合题意； D．反复振荡混合液，不能改变I2的CCl4溶液的浓度，不能使CCl4层的颜色更浅，D不符合题意； 故选ABC。 ③的中心原子，与周围2个I形成2个σ键，孤电子对数为=3，形成的价层电子对数为2+3=5。 ④T℃下，K1=、K2=，则=、=，设，则==。由可知，a值越大，D越小，则越大，当a=0时，D=，则的关系曲线为 。 （2）①从图中可以看出，A与C两条直线平行、B与D两条直线平行，则A与C、B与D两组实验的初始速率分别相等(相同时间内I2的浓度变化量相同)，从曲线斜率看，B、D两条直线的斜率大于A、C两条直线的斜率，则B、D两组实验的初始速率大于A、C两组实验的初始速率，从而得出、、、由大到小的顺序是。 ②图2信息显示，c(CH3COCH3)=c(H+)时，温度相同，c(I2)不同，不影响反应速率，表明反应Ⅴ中，反应速率快，不是决速步；c(I2)相同，温度越高，反应速率越快。则结合反应Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ与图2中信息，指出影响反应初始速率的因素，并解释原因：c(CH3COCH3)=c(H+)不变，c(I2)浓度不变，温度高，速率快；c(CH3COCH3)=c(H+)不变，温度不变，c(I2)增大，速率不变，反应V速率快，不是决速步。 【点睛】对于某些基元反应，温度不变时，改变某物质的浓度，反应速率不一定改变。 20．氮和碳的化合物与人类生产、生活密切相关。回答下列问题： （1）CO和在催化剂作用下可转化为甲醇，发生的反应为 。 ①某些常见化学键的键能数据如下表： 化学键 H-O H-H C-O C-H 键能/() 463 436 1071.1 326 414 由表中数据可得 。 ②提高该反应反应物平衡转化率的措施有 、 。 （2）时，在恒容容器中充入一定量的和CO，反应达到平衡时的体积分数()与反应物起始量之比的关系如图所示。 ①当时，随着的增大，的平衡体积分数增大的原因为 。 ②温度不变，当，达到平衡状态时，的体积分数可能是图像中的 (填字母)点。 （3）时，在压强恒为150kPa的密闭容器中充入1 mol CO、，经过5 min反应达到平衡，CO的转化率为75%，则时，反应的平衡常数 。(为用分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数) （4）汽车尾气管安装的三元催化器可将汽车尾气中的CO和NO转化为无污染气体，发生的反应为。 ①实验测得反应中NO的平衡转化率与压强、温度的关系如图1所示。催化装置比较适合的温度和压强是 。 ②某汽车在冷启动时催化装置内CO和NO百分含量随时间的变化曲线如图2所示。则在10s～30s内，CO和NO百分含量急剧减少的原因是 。 【答案】（1）-87.9 增大压强 降低温度(或其他合理答案) （2）当时，随着的增大，平衡正向移动，甲醇的物质的量分数增大的趋势大于总物质的量增大的趋势 F （3）0.0012(或) （4）400℃、1MPa 汽车发动后，随着温度升高，催化剂活性增大(或其他合理答案) 【解析】（1）根据反应热 = 反应物总键能 - 生成物总键能，计算如下：； 该反应是气体分子数减小的放热反应，提高反应物平衡转化率的措施有降低温度、增大压强。 （2）时，随着的增大，CO的转化率增大，且生成的的量的增加幅度超过反应体系总物质的量的增加幅度，因此的平衡体积分数增大； 当时，相比于（即 C 点），H2的比例进一步增大， CO的转化率虽会继续增大，但反应体系总物质的量增加更明显，导致的体积分数减小，所以可能是图像中的F点。 （3）CO的转化率为75%，CO的转化量为1 mol×0.75=0.75 mol，列出三段式：总物质的量为（0.25+0.5+0.75）=1.5 mol。各物质的分压：，，，平衡常数。 （4）①从图 1 可知，在较低温度400℃较低压强（1 MPa）时，NO 的平衡转化率已经很高，既有利于反应进行，又能降低设备要求，所以催化装置比较适合的温度和压强是400℃、1MPa； ②在内，催化装置内温度升高，催化剂活性增强，反应速率加快，使得CO和NO的百分含量急剧减少。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 7 / 20 学科网(北京)股份有限公司 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $