2022届高三化学高考备考二轮复习必刷题——化学反应原理综合题（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 2022届高三化学高考备考二轮复习必刷题——化学反应原理综合题（Word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 2.5MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2022-05-19 14:54:51 | ||
图片预览
文档简介
2022届高三化学高考备考二轮复习必刷题——化学反应原理综合题
1．（2022·河南河南·三模）2020年中国向世界宣布2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。转化和吸收CO2的研究成为更加迫切的任务。
(1)天津大学某研究所研究了CO2催化加H2合成低碳烯烃的反应。
①已知H2和C2H4两种气体的燃烧热△H分别为-285.8kJ·mol-1和-1411.0kJ mol-1。则反应2CO2(g)+6H2(g)=C2H4(g)+4H2O(l) △H=_______kJ mol-1。已知在等温、等压条件下的封闭体系中，自由能(△G)与体系的焓变和熵变的定量关系为△G=△H-T△S，当△G<0时，反应可以自发进行。由此可知，上述反应能够自发进行的条件是_______(填“较高温度”或“较低温度”)。
②CO2催化加H2还可能生成其它含碳化合物。研究发现，Fe、Co固体双催化剂的成分对相同时间内CO2转化率和产物选择性有重要作用，部分研究数据如下表所示。下列说法中错误的是_______。
实验编号 n(Fe)：n(Co) CO2转化率/% CO选择性/% CH4选择性/% C2H4选择性/% 反应后固体的成分
1 100：0 1.1 100 0 0 Fe和少量Fe3O4
2 50：50 30.5 36.8 42.9 20.3 Fe和Co
3 0：100 69.2 2.7 97.1 0.2 Co
A．实验1的化学方程式为3Fe+4CO2=Fe3O4+4CO
B．该制备最好选用金属Co作催化剂
C．从化合价角度看反应中CH4应比C2H4优先产生
D．n(Fe)：n(Co)对该制备过程影响很大
(2)某课题组研究了不同催化剂对反应3H2+CO2=CH3OH+H2O的影响。
①下图是某铜基催化剂催化该反应的反应历程。图中的0.58、1.23等是对应反应的能垒(活化能)。则反应3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的焓变_______0(填“>”或“<”)。反应过程中H2(g)=2H*共发生了_______次。生成H2COO*那一步的化学方程式为_______，该反应与H2COOH*=H2CO*+OH*相比，在同一条件更_______(填“难”或“易”)进行。
②向恒压(3.0MPa)密闭装置中通入反应物混合气(CO2和H2物质的量比1：2)。测得甲醇时空收率与反应起始温度的关系曲线如图所示。已知甲醇的时空收率表示单位时间、单位物质的量催化剂表面甲醇的平均生成速率。由此可知，合成CH3OH的最佳条件是_______。CO2加H2制甲醇的速率方程可表示为v=k·pm(CO2)·pn(H2)，其中k为速率常数，各物质起始分压的指数为各物质的反应级数。实验结果表明，速率常数与反应级数均受反应温度的影响。使用Ni5Ga3催化剂时，169℃和223℃起始条件下，CO2反应级数m223°C/m169°C=2，H2反应级数n223°C/n169°C=1.则速率常数之比k223°C/k169°C=_______。
2．（2022·辽宁丹东·一模）合成氨反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)是目前最有效的工业固氮方法，解决数亿人口生存问题。
(1)反应历程中各步势能变化如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用“ad”表示。
该历程中反应速率最慢步骤的化学方程式为_______。
(2)在t℃、压强为0.9MPa条件下，向一恒压密闭容器中通入氢氮比为3的混合气体，体系中气体的含量与时间变化关系如图所示：
①反应20min达到平衡，试求0~20min内氨气的平均反应速率v(NH3)=_______MPa·min-1，该反应的Kp=_______(保留小数点后两位)。(Kp为以分压表示的平衡常数)
②以下叙述能说明该条件下反应达到平衡状态的是_______。
a.氨气的体积分数保持不变b.容器中氢氮比保持不变
c.气体平均相对分子质量保持不变d.气体密度保持不变
③若起始条件相同，在恒容容器中发生反应，则达到平衡时H2的含量符合图中_______点(填“d”、“e”、“f”或“g”)。
(3)利用催化剂通过电化学反应在室温下合成氨的原理如下图所示，该装置中阴极的电极反应式为_______。
(4)25℃时用氨水吸收甲酸可得到HCOONH4溶液。已知25℃时酸的电离常数Ka=1.75×10-5，NH3·H2O的电离常数Kb=2×10-5。计算反应NH3·H2O+HCOOH HCOO-++H2O的平衡常数K=_______。
3．（2022·山西临汾·三模）研究NOx、SO2和CO等气体的相关反应对治理大气污染、建设生态文明具有重要意义。请回答下列问题：
(1)已知：①NO2(g)+CO(g) CO2(g)+NO(g)△H1=-233kJ·mol-1
②N2(g)+O2(g) NO(g)△H2=+179kJ·mol-1
③2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)△H3=-111.9kJ·mol-1
则2NO2(g)+4CO(g) 4CO2(g)+N2(g)△H=_______。
(2)研究发现(1)中反应③分两步进行：
第一步：快反应2NO(g) N2O2(g)△H<0
第二步：慢反应N2O2(g)+O2(g) 2NO2(g)△H<0
活化能大小比较：Ea(第一步)_______Ea(第二步)(填“大于”、“等于”或“小于”)。
(3)在混有NO2(g)和N2O4(g)的VL密闭容器中发生反应2NO2(g) N2O4(g)△H<0，随着温度升高，体系中各物质平衡时的物质的量分数的变化关系如图1所示。曲线_____(填“a”或“b”)表示NO2的物质的量分数x%与温度的变化关系。若T1℃时，混合气体的物质的量为zmol，升温至T2℃，反应tmin达到平衡，该过程以N2O4表示的平均化学反应速率为v0mol·L-1·min-1，则T2℃时平衡体系中n(N2O4)=____mol(用含z、v0、t的式子表示)，此时物质的量分数平衡常数Kx=____(用物质的量分数代替平衡浓度)。
(4)V2O5/炭基材料(活性炭、活性焦、活炭纤维)也可以脱硫脱硝。V2O5/炭基材料脱硫原理是：SO2在炭表面被吸附，吸附态SO2在炭表面被催化氧化为SO3，SO3再转化为硫酸盐等。
①V2O5/炭基材料脱硫时，通过红外光谱发现脱硫开始后催化剂表面出现了VOSO4的吸收峰，再通入O2后VOSO4吸收峰消失，该脱硫反应过程可表示为：SO2+V2O5+O2=VOSO4(配平方程式)_____、____(用化学方程式表示)。
②气体流速和温度一定时，烟气中O2浓度对V2O5/炭基材料催化剂脱硫脱硝活性的影响如图2所示。当O2浓度过高时，去除率下降的可能原因是_______。
4．（2022·山西太原·二模）绿色能源是未来能源发展的方向，积极发展氢能，是实现“碳达峰、碳中和”的重要举措。回答下列问题：
(1)通过生物柴油副产物甘油制取H2正成为绿色能源的一个重要研究方向。生物甘油水蒸气重整制氢的主要反应如下：
Ⅰ.C3H8O3(g) 3CO(g)+4H2(g) ΔH1=+251 kJ·mol-1
Ⅱ. CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH2 = -41 kJ·mol-1
①反应I能够自发进行的条件是_______(填“高温”、“低温”或“任何温度”)。
②重整总反应C3H8O3(g)+3H2O(g) 3CO2(g)+7H2(g)的ΔH3=_______。
(2)大量研究表明Pt12Ni 、Sn12Ni、Cu12Ni三种双金属合金团簇均可用于催化DRM反应(CH4+CO2 2CO+ 2H2) ，在催化剂表面涉及多个基元反应，其中甲烷逐步脱氢过程的能量变化如图甲所示(吸附在催化剂表面上的物种用*标注，TS1、TS2、TS3、TS4分别表示过渡态1、过渡态2、过渡态3、过渡态4)。下列说法不正确的是_______(填字母)。
A．Pt12Ni 、Sn12Ni、Cu12Ni催化甲烷逐步脱氢过程的速率分别为v1、v2、v3，则v1>v3>v2
B．Pt12Ni 、Sn12Ni、Cu12Ni催化甲烷逐步脱氢过程中活化能最大的反应步骤是CH3*=CH2*+H*
C．DRM反应中伴随非极性键的断裂和生成
(3)甲烷裂解制氢的反应为CH4(g)=C(s)+2H2(g) ΔH =+75 kJ·mol-1，Ni可作该反应的催化剂。CH4在催化剂孔道表面反应时，若孔道堵塞会导致催化剂失活。其他条件相同时，随时间增加，温度对Ni催化剂催化效果的影响如图乙所示。考虑综合因素，使用催化剂的最佳温度为_______ ；650℃条件下， 1000 s后，氢气的体积分数快速下降的原因是_______。
(4)我国科技工作者发明了一种电化学分解甲烷的直流电源方法，从而实现了碳和水的零排放方式生产氢气，电化学反应机理如图所示。阳极的电极反应式为_______。
(5)在催化剂作用下H2还原N2O的反应如下：H2(g)+N2O(g) H2O(g)+N2(g) ΔH <0，已知该反应的v正=k 正c(N2O)·c(H2)，v逆=k逆c(N2)·c(H2O) ，k正、k逆分别为正、逆反应速率常数。该反应的lgk正、lgk逆随温度倒数变化的曲线如图所示。表示lgk逆变化的是曲线_______(填“a”或“b”)， M点对应温度下的平衡常数K=_______。
5．（2022·四川德阳·三模）目前，大规模和低成本制取氢能实质上都是通过烃重整实现的，该过程主要是甲烷水蒸汽重整，包括以下两步气相化学催化反应：
反应I：CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) ΔH=+206 kJ mol 1
反应II：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH= 41 kJ mol 1
(1)则反应：CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g) ΔH=_______
(2) 已知在某种催化剂的作用下，反应I的正反应的活化能为312 kJ mol 1，则该反应逆反应的活化能为____________。
(3)将2molCO和1molH2O充入某容积不变的绝热密闭容器中，发生反应II。
①能判断反应：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)达到平衡的是_______。
A．CO的消耗速率等于CO2的消耗速率
B．混合气体的密度保持不变
C．混合气体的平均相对分子质量保持不变
D．容器内气体压强不再变化
②达到平衡时，氢气的物质的量分数为20％，则CO的转化率为_______，计算该温度时反应的平衡常数K=_______。
(4)下图表示反应时间均为6小时，甲烷水蒸汽重整法制氢气使用不同催化剂时氢气的产率与温度的关系。判断a点是否处于平衡状态：_______(填“是”或“否”)，分析该反应750℃以后氢气的产率趋于相同的原因是_______。
6．（2022·广东·模拟预测）为实现“碳达峰”、“碳中和”目标，可将CO2催化加氢制甲醇。该反应体系中涉及以下两个主要反应：
反应I： CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49kJ/mol
反应II： CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41kJ/mol
(1)反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的反应热ΔH3=_______。
(2)在密闭容器中，上述反应混合体系建立平衡后，下列说法正确的是_______。
A．增大压强，CO的浓度一定保持不变
B．降低温度，反应II的逆反应速率增大，正反应速率减小
C．增大CH3OH的浓度，反应II的平衡向正反应方向移动
D．恒温恒容下充入氦气，反应I的平衡向正反应方向移动
(3)不同条件下，相同的时间段内CH3OH的选择性和产率随温度的变化如图。
CH3OH的选择性= 100%
①由图可知，合成甲醇的适宜条件为_______ (填标号)
A．CZT催化剂 B．CZ(Zr-1)T 催化剂 C．230°C D．290 °C
②在230°C以上，升高温度，CO2的平衡转化率增大，但甲醇的产率降低，原因是_______。
(4)恒温恒压密闭容器中，加入2molCO2和4molH2，发生反应I和反应II，反应达平衡时，CO2的转化率为50%，气体体积减小10%，则在达到平衡时， CH3OH的选择性=_______，反应II的平衡常数K=_______。
(5)利用电催化可将CO2同时转化为多种燃料，装置如图：
①铜电极上产生HCOOH的电极反应式为_______。
②若铜电极上只生成5.6gCO，则铜极区溶液质量变化了 _______g。
7．（2022·上海·模拟预测）研究 等大气污染气体的处理方法具有重要意义。
(1) 是汽车尾气中的主要污染物之一、 能形成酸雨， 写出 转化为 的化学方程式：_______。
(2)氮氧化物是造成光化学烟雾和臭氧层损耗的主要气体。已知：标准状况下，3.36LCO还原至的整个过程中转移电子的数目为_______，放出的热量为_______(用含有a的代数式表示)。
(3)现将一定量 气体充入恒容密闭容器中， 控制反应温度为 ，下列可以作为反应达到平衡的判断依据是_______。
D． 容器内气体的密度不变 E． 容器内颜色不变
(4)反应温度 时， 随 (时间) 变化曲线如图， 画出 时段， 随 变化曲线_______。保持其它条件不变， 改变反应温度为， 再次画出 时段， 随 变化趋势的曲线_______。
(5)NO氧化反应：分两步进行：
I．
II． (Q1、Q2都大于0)
在恒容的密闭容器中充入一定量的 和 气体，保持其它条件不变， 控制反应温度分别为 和 ，测得(NO)随(时间)的变化曲线如图，转化相同量的NO，在温度_______(填 “ ” 或 “ ”)下消耗的时间较长，试结合反应过程能量图分析其原因_______。
8．（2022·福建·模拟预测）当今中国积极推进绿色低碳发展，力争在2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。因此，研发CO2利用技术，降低空气中CO2含量成为研究热点。以CO2、H2为原料同时发生反应Ⅰ、Ⅱ如下：
反应Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1 K1
反应Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2 K2
(1)如图1所示，则△H1-△H2____0(填“＞”、“＜”或“=”)。
(2)一定条件下，向体积为2L的恒容密闭容器中通入0.1molCO2和0.3molH2发生上述反应，达到平衡时，容器中CH3OH为0.02mol，CO为0.04mol，此时CO2的转化率为____。反应Ⅰ的化学平衡常数K1=_____。
(3)CO2也可以与NH3合成尿素，反应为：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g) △H<0，分为两步：
反应步骤 反应方程式
Ⅰ 2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(l) △HⅠ 快速放热
Ⅱ NH2COONH4(l)NH2CONH2(l)+H2O(g) △HⅡ 慢速吸热
已知投料的组成为CO2、NH3和水蒸气(有助于分离尿素)，一定条件下，不同氨碳比与水碳比投料时CO2平衡转化率图像(图2，其中a、b代表水碳比)：下列叙述正确的是_____。
A．反应Ⅰ的活化能大于反应Ⅱ，△HⅠ<△HⅡ
B．增大氨碳比有利于提高尿素产率，原因之一是过量氨气与反应Ⅱ生成的水反应，促进平衡正移
C．实际生产中若选择曲线a，则氨碳比应控制在4.0左右
D．曲线a的水碳比大于曲线b，减小水碳比有利于尿素生成
(4)CO2/HCOOH循环在氢能的贮存/释放、燃料电池等方面具有重要应用。例如：HCO催化储氢，在密闭容器中，向含有催化剂的KHCO3溶液(CO2与KOH溶液反应制得)中通入H2生成HCOO-，其离子方程式为HCO+H2HCOO-+H2。若其他条件不变，HCO转化为HCOO-的转化率随温度的变化如图3所示。反应温度在80℃～120℃范围内，HCO催化加氢的转化率下降的可能原因是_____(至少两点理由)。
9．（2022·安徽黄山·二模）CO2的资源化可以推动经济高质量发展和生态环境质量的持续改善，回答下列问题：
(1)CO2和乙烷反应制备乙烯。常温常压时，相关物质的相对能量如下图所示：
已知：H2O(g)= H2O(l)的 △H计算如下： △H=-286kJ·mol-1-(-242kJ·mol-1)=-44kJ·mol-1。则CO2和乙烷反应生成乙烯、CO和液态水的热化学方程式为___________。
(2)CO2和M2CO3反应制备MHCO3，某学习兴趣小组为了研究该反应，将足量的某碳酸氢盐(MHCO3)固体置于真空恒容密闭容器中，发生如下反应：。反应达平衡时体系的总压为50 kPa，保持温度不变，开始时在体系中先通入一定量的CO2(g)，再加入足量MHCO3(s)，欲使平衡时体系中水蒸气的分压小于5 kPa，则CO2(g)的初始压强应大于___________kPa。
(3)CO2和H2制备甲醇，反应体系中涉及以下两个反应：
I．CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1 ＜ 0
II．CO2(g) + H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2 ＞ 0
将CO2和H2按物质的量之比1：3混合通入刚性密闭容器中，在催化剂作用下发生反应I和反应II，在相同的时间内CH3OH的选择性和产率随温度的变化如图所示。
已知：CH3OH的选择性=×100%
①在上述条件下合成甲醇的工业条件是___________。
A．210℃ B．230℃ C．催化CZT D．催化剂CZ(Zr-1)T
②230℃以上，升高温度导致CO2的转化率增大，甲醇的产率降低。可能的原因是___________。
③230℃时，容器内压强随时间的变化如下表所示：
时间/min 0 20 40 60 80
压强/MPa P0 0.95P0 0.92P0 0.90P0 0.90P0
反应I 的速率可表示为v=k·P(CO2)·P3 (H2)(k为常数)，平衡时P(H2O)=0.15P0，则反应在60 min时v=___________(用含P0、k的式子表示)。达平衡时CH3OH的选择性=___________，反应II的Kc=___________。
10．（2022·新疆·二模）硫、氮元素形成的有毒有害气体对大气造成严重污染，研究它们的转化关系对消除污染有重要指导作用。已知：标准生成焓是指298K，100kPa条件下，由最稳定的单质生成单位物质的量的纯物质的热效应，△H=生成物标准生成焓总和-反应物标准生成焓总和。
物质 标准生成焓(kJ/mol) 物质 标准生成焓(kJ/mol))
O2(g) 0 SO2(g) -296.9
N2(g) 0 SO3(g) -395.2
S(斜方硫，s) 0 NO(g) 89.9
NO2(g) 33.9
(1)写出NO2氧化SO2的热化学方程式____(已知NO2自身被还原为NO)。
(2)可用如图电解装置将雾霾中的NO、SO2转化为(NH4)2SO4，则a接电源的____极，阴极的电极反应式为____。
(3)按投料比n(NO)：n(Cl2)=2：1将NO和Cl2加入到一恒压密闭容器中，发生反应2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g)，平衡的转化率与温度T的关系如图所示：
①该反应的ΔH____0(填“＞”或“＜”)。
②已知总压为pMPa，M点时容器内Cl2的转化率为____。
11．（2022·新疆乌鲁木齐·三模）为减少CO2排放、科学家着眼于能源转换和再利用等问题。
(1)CO2甲烷化反应最早由化学家Paul Sabatier提出。在一定的温度和压力下，将按一定比例混合的CO2和H2通过装有催化剂的反应器可得到甲烷。
①已知部分共价键键能如表。
化学键 C=O C-H H-H H-O
键能/kJ mol-1 745.0 413.4 436.0 462.8
则反应CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)的 H=_______kJ mol-1。
②向刚性绝热密闭容器中充入等物质的量的CO2(g)和H2(g)发生上述反应，下列可说明反应已达平衡状态的是 _______(填编号)。
A．容器内温度不变 B．混合气体平均密度保持不变
C．CH4的体积分数保持不变 D．v正(CO2)=v逆(H2O)
(2)CO2与H2在某催化剂表面制甲醇的化学方程式是：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) H<0。
①320℃时，CO2与H2按体积比1：4投入到刚性密闭容器中，同时加入催化剂发生合成甲醇的反应，测得初始时压强为p，反应一段时间后达到平衡，测得CO2的平衡转化率为50%，则平衡时体系的压强为 _______。
②若将2molCO2和6molH2充入密闭容器中发生反应：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) H<0。图甲表示压强为0.1 MPa和5.0MPa下CO2的平衡转化率随温度的变化关系。
a、b两点正反应速率分别用va、vb表示，则va_______vb(填“大于”、“小于”或“等于”)。
b点对应的平衡常数Kp=_______MPa-2(Kp为以平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数。分压=总压×物质的量分数)。
(3)我国科学家用S-In催化剂电催化还原CO2制甲酸的机理如图乙所示，其中吸附在催化剂表面的原子用*标注。
①图乙中，催化剂S2-活性位点在催化过程中的作用是 _______。
②图丙为催化还原CO2的反应历程图。其中，生成甲酸的决速步骤的电极反应式为 _______，从反应能垒角度分析该催化剂对生成甲酸具有高选择性的原因：_______。
12．（2022·上海·模拟预测）甲醇是重要的化工原料，也是重要的能源物质，可发展替代传统化石燃料。开发加氢制甲醇技术既能解决温室效应等环境问题，又能有效提高资源的利用率。回答下列问题：
(1)加氢分别生成甲醇和CO是最重要的两个基本反应，其反应如下：
①
②
③
则反应③的_______。
(2)加氢生成甲醇适宜在_______(填“低温”“高温”“高压”“低压”，可多选)条件下进行，在实际生产过程中，通常会在原料气里掺一些CO，请从平衡移动角度分析原因：_______。
(3)在一恒温、容积可变的密闭容器中，充入1mol 与3mol 发生反应： ，在温度T下的平衡转化率与总压强的关系如图1所示，图中M点时的物质的量分数为_______，该反应的压强平衡常数为_______(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
(4)也可以通过电化学方法转化为，装置如图2所示。阴极的电极反应式为_______，若外接电源为铅蓄电池，铅蓄电池正极质量增加32g时，则标准状况下阳极生成_______L 。
13．（2022·天津和平·一模）钛(Ti)被称为“未来金属”，广泛应用于国防、航空航天、材料等领域。
(1)基态钛原子的价电子排布式为_______。
(2)钛可与高于70℃的浓硝酸发生反应，生成Ti(NO3)4.其球棍结构如图Ⅰ，Ti的配位数是_______，试 出该反应的方程式_______。
(3)钙钛矿(CaTiO3)是自然界中的一种常见矿物，其晶胞结构如图Ⅱ．设NA为阿伏加德罗常数的值，计算一个晶胞的质量为_______g。
(4)TiCl4是由钛精矿(主要成分为TiO2制备钛(Ti)的重要中间产物，制备纯TiCl4的流程示意图如图：
资料：TiCl4及所含杂质氯化物的性质
化合物 SiCl4 TiCl4 AlCl3 FeCl3 MgCl2
沸点/℃ 58 136 181(升华) 316 1412
熔点/℃ -69 -25 193 304 714
在TiCl4中的溶解性 互溶 — 微溶 难溶
TiO2与Cl2难以直接反应，加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。
已知：TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(g)+O2(g) △H1=+175.4kJ·mol-1
2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H2=-220.9kJ·mol-1
①沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式_______。
②氯化过程中CO和CO2可以相互转化，根据如图Ⅲ判断：CO2生成CO反应的△H_______0(填“＞”“＜”或“=”)，判断依据_______。
14．（2022·湖南省隆回县第一中学二模）烟气脱硫脱硝技术是环境科学研究的热点。某小组模拟氧化结合溶液吸收法同时脱除和NO的过程示意图如下。
(1)气体反应器中的主要反应原理及相关数据如下表。
反应 平衡常数(25℃) 活化能/(kJ/mol)
反应a： 24.6
反应b： 3.17
反应c： 58.17
①已知： ，则_______。
②其他条件不变时，高于150℃，在相同时间内和NO的转化率均随温度升高而降低，原因是_______。
③其他条件不变，和NO初始的物质的量浓度相等时，经检测装置1分析，在相同时间内，和NO的转化率随的浓度的变化如图。结合数据分析NO的转化率高于的原因_______。
(2)其他条件不变，和NO初始的物质的量浓度相等时，经检测装置2分析，在相同时间内，与NO的物质的量之比对和NO脱除率的影响如图。
①溶液显碱性，用化学平衡原理解释：_______。
②的浓度很低时，的脱除率超过97%，原因是_______。
③在吸收器中，与反应生成和的离子方程式是_______。
④在吸收器中，随着吸收过程的进行，部分被转化为，反应中和的物质的量之比为1：1，该反应的离子方程式是_______。
15．（2022·上海·模拟预测）我国提出争取在2030年前实现碳峰值、2060年前实现碳中和，这对于改善环境、实现绿色发展至关重要。将CO2 转化为清洁能源是促进碳中和最直接有效的方法。
(1)H2 还原CO2 制取CH4的部分反应如下：
①
②
③
反应2C(s)+2H2O(g)=CH4(g)+CO2(g)的 H=___________kJ/mol。
(2)恒温条件下，向2L恒容密闭容器中充入1molCO和2molH2，只发生如下反应：CO(g)+3H2 (g)=CH4(g)+H2O(g)，反应4min后，测得CO的物质的量为0.8mol，下列有关说法正确的是___________ (填字母。)
A．利用合适的催化剂可增大该反应的平衡常数
B．容器内气体的平均相对分子质量保持不变，说明该反应达到平衡状态
C．用 H2表示该反应4min内的平均速率为0.075mol·L-1·s-1
D．其它条件不变，升高温度，CO的平衡转化率降低
(3)在一定条件下，向某0.5L恒容密闭容器中充入xmolCO2 和ymolH2，发生反应：
①图1中能表示该反应的平衡常数K与温度T之间的变化关系的是曲线___________ (填“m” 或“n”)，判断依据是___________。
②若x=2、y=3，测得在相同时间内，不同温度下H 2的转化率如图2所示，v(a) 逆 ___________ v(c) 逆(填“＞”、＜”或“=”)；T2时，起始压强为2.5MPa，则Kp=___________MPa-2(保留二位小数；K p 为以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。
③已知速率方程 v正=k正·c(CO2)·c3(H2),v逆=k逆·c(CH3OH)·c(H2O),k正、k逆是速率常数，只受温度影响。图3表示速率常数的对数lgk与温度的倒数 之间的关系，A、B、D、E分别代表图2中a点、c点的lgk，其中表示c点的lgk逆的是___________(填“A”、“B”、“D”或“E”)。
16．（2022·浙江·模拟预测）H2S的吸收与利用有多种形式，根据下列研究回答：
(1)工业、上可采用“H2S—水双温交换法”富集海水中的HDO，其原理是利用H2S、HDS、H2O和HDO四种物质，在25℃和100℃两种不同温度下发生的两个不同反应得到较高浓度的HDO。四种物质在反应体系中的物质的量随温度的变化曲线如图1，100℃时的反应△H____0(填“>”、“=”或“<”)。
(2)H2S高温裂解反应：2H2S(g)2H2(g)+S2(g)。
①不同温度下，具有一定能量的分子百分数与分子能量的关系如图2所示，E表示T1温度下分子的平均能量，Ec是活化分子具有的最低能量，阴影部分的面积反映活化分子的多少，则图中T1____T2(填“>”、“=”或“<”)。若T1温度下使用催化剂，请在图中画出相应的变化____。
②A的压力转化率表示为α(A)=(1-)×100%(p0为A初始压力，p1为A某时刻分压)。维持温度和压强不变，一定量的H2S分解达到平衡时，用各组分的平衡分压(即组分的物质的量分数×总压)表示的平衡常数Kp=p(S2)，则平衡时H2S的压力转化率(H2S)=____。
(3)工业上用克劳斯工艺处理含H2S的尾气获得硫黄，流程如图3：
反应炉中的反应：2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(g)
催化转化器中的反应：2H2S(g)+SO2(g)=3S(g)+2H2O(g)
该工艺中需要严格控制气体在反应炉中的停留时间，其理由是____。
(4)表面喷淋水的活性炭可用于吸附氧化H2S，其原理可用如图4表示。其它条件不变时，水膜的酸碱性与厚度会影响H2S的去除率。
为了提高H2S的去除率，下列措施合适的是____。
A．增大压强(气相) B．适当增大水膜Ph C．反应温度越高越好 D．增加水膜厚度
17．（2022·四川·成都七中二模）减少CO2的排放、捕集并利用CO2是我国能源领域的一个重要战略方向。在CO2加氢合成甲醇的体系中，同时存在以下反应：
反应i：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-48.7 kJ·mol-1
反应ii：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH2
(1)在特定温度下，由稳定态单质生成1 mol化合物的焓变叫做该物质在此温度下的标准摩尔生成焓。表中为几种物质在298 K的标准生成焓，则反应ii的ΔH2(298K)=_______kJ·mol-1。
物质 H2(g) CO2(g) CO(g) H2O(g)
标准摩尔生成焓(kJ·mol-1) 0 -394 -111 -242
(2)在CO2加氢合成甲醇的体系中，下列说法不正确的是_______(填序号)。A．增大H2浓度有利于提高CO2的转化率
B．若气体的平均相对分子质量不变，说明反应i、ii都已达平衡
C．体系达平衡后，若压缩体积，反应i平衡正向移动，反应ii平衡不移动
D．选用合适的催化剂可以提高甲醇在单位时间内的产量
(3)某温度下，向容积恒为1 L的密闭容器中通入1 mol CO2(g)和5 mol H2(g)，10 min后体系达到平衡，此时CO2的转化率为20%，CH3OH的选择性为50%。
已知：CH3OH的选择性：χ=×100%
①0-10 min内CO2的平均消耗速率v(CO2)=_______。
②反应i的平衡常数K=_______(写出计算式即可)。
③反应ii的净速率v=v正-v逆=k正p(CO2)p(H2)-k逆p(CO)p(H2O)，其中k正、k逆分别为正、逆反应的速率常数，p为气体的分压。降低温度时，k正-k逆_______(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)维持压强、投料比和反应时间不变，将CO2和H2按一定流速通过反应器，CO2的转化率α(CO2)和甲醇的选择性x(CH3OH)随温度变化的关系如图所示。已知催化剂活性随温度影响变化不大，结合反应i和反应ii，分析下列问题：
①甲醇的选择性随温度升高而下降的原因_______。
②CO2的转化率随温度升高也下降的可能原因_______。
③不考虑催化剂活性温度，为同时提高CO2的平衡转化率和甲醇的选择性，应选择的反应条件是_______(填序号)。
A．高温高压 B．高温低压 C．低温低压 D．低温高压
(5)科研人员通过电解酸化的CO2制备甲醚(CH3OCH3)，装置如图所示。该电解过程中，阴极的电极反应式_______。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．(1) -303.8 较低温度 C
(2) ＜ 3 HCOO*+H*→H2COO* 难 210℃，使用Ni5Ga3作催化剂 2：1
【解析】
(1)
①已知H2和C2H4两种气体的燃烧热分别为-285.8kJ·mol-1和-1411.0kJ mol-1，则有反应I：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) =-571.6kJ/mol，反应II：C2H4(g)+3O2=2CO2(g)+2H2O(l) =-1411.0kJ/mol， 则3I-III可得反应2CO2(g)+6H2(g)=C2H4(g)+4H2O(l) 根据盖斯定律可知，=3-=3×(-571.6kJ/mol)-( -1411.0kJ/mol)=-303.8kJ mol-1。已知在等温、等压条件下的封闭体系中，自由能()与体系的焓变和熵变的定量关系为=-T，当<0时，反应可以自发进行，有上述分析可知，该反应是一个熵减的放热反应，即＜0，＜0，由此可知，上述反应能够自发进行的条件是较低温度，故答案为：-303.8；较低温度；
②
A．由题干表中数据可知，实验1中CO的选择性100%，则该反应的化学方程式为3Fe+4CO2=Fe3O4+4CO，A正确；
B．由题干表中数据可知，实验1和实验3比较可知，当用Co作催化剂时CO2的转化率最高，CH4的选择性也很高，则该制备最好选用金属Co作催化剂，B正确；
C．本反应中是由CO2中的+4价的C降低为C2H4中的-2价和CH4中的-4价，则从化合价角度看反应中C2H4应比CH4优先产生，C错误；
D．由题干表中数据可知，n(Fe)：n(Co)的不同对CO2的转化率、CO、CH4、C2H4的选择性均影响很大，即n(Fe)：n(Co)对该制备过程影响很大，D正确；
故答案为：C；
(2)
①由题干图示某铜基催化剂催化该反应的反应历程信息可知，反应3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的反应物总能量高于生成物总能量，是一个放热反应，即其焓变＜0，由图可知，反应过程中H2(g)=2H*共发生了3次，生成H2COO*那一步的化学方程式为HCOO*+H*→H2COO*，该反应与H2COOH*=H2CO*+OH*相比，前者的活化能为1.23-(0.8)=2.03eV，后者的活化能为1.17-(-0.8)=1.97eV，活化能越大，反应越难进行，则在同一条件更难进行，故答案为：＜；3；HCOO*+H*→H2COO*；难；
②由题干甲醇的时空收率与反应起始温度的关系曲线图所示信息可知，起始温度为210℃，使用Ni5Ga3作催化剂时，合成CH3OH的空收率最大，则合成CH3OH的最佳条件是210℃，使用Ni5Ga3作催化剂，CO2加H2制甲醇的速率方程可表示为=k·pm(CO2)·pn(H2)，其中k为速率常数，各物质起始分压的指数为各物质的反应级数，实验结果表明，速率常数与反应级数均受反应温度的影响。使用Ni5Ga3催化剂时，169℃和223℃起始条件下，CO2反应级数m223°C/m169°C=2，H2反应级数n223°C/n169°C=1，由图中信息可知，169℃下甲醇的空收率为0.1mol/(L·h),223℃下甲醇的空收率为0.2 mol/(L·h)，即，又知向恒压(3.0MPa)密闭装置中通入反应物混合气(CO2和H2物质的量比1：2)，则CO2的起始分压为1.0MPa，H2的起始分压为2.0MPa，故，则速率常数之比k223°C/k169°C=0.2:0.1=2:1，故答案为：210℃，使用Ni5Ga3作催化剂；2：1。
2．(1)Nad+3Had=NHad+2Had
(2) 0.005 0.23 acd g
(3)N2+6e-+6H+=2NH3
(4)3.5×104
【解析】
(1)
从图中可以看出，活化能最大的一步反应是Nad+3Had=NHad+2Had；
(2)
a.氨气的体积分数保持不变，则各反应物的浓度保持不变，反应达平衡状态，选项a正确；
b.容器中氢氮比始终保持不变，无法说明反应达平衡状态，选项b错误；
c.气体总质量保持不变，气体的物质的量为变量，若气体平均相对分子质量保持不变，则气体总物质的量不变，反应达平衡状态，选项c正确；
d.反应在恒压容器中进行，气体总质量为变，但体积可变，当体积不变时说明反应达平衡状态，选项d正确；
答案选acd；
③起始条件一样，在恒容容器中发生反应，相对于恒压状态，物质浓度减小，反应速率减慢，H2的百分含量增大，所以g点符合要求；
(3)
根据图中信息可知，阴极上氮气得电子产生氨气，电极反应式为N2+6e-+6H+=2NH3；
3．(1)-1222.9kJ/mol
(2)小于
(3) a 2
(4) 4SO2+2V2O5+O2=4VOSO4 4VOSO4+O2=2V2O5+4SO3 氧气浓度过高，SO2、NO分子不能很好地被吸附
【解析】
(1)
由①NO2(g)+CO(g) CO2(g)+NO(g)△H1=-233kJ·mol-1，②N2(g)+O2(g) 2NO(g)△H2=+179kJ·mol-1，
③2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)△H3=-111.9kJ·mol-1
根据盖斯定律，反应2NO2(g)+4CO(g) 4CO2(g)+N2(g)可由①×4-②+③得到，因此△H=△H1×4-△H2+△H3=-233kJ·mol-1×4-179kJ·mol-1+(-111.9kJ·mol-1)=-1222.9kJ/mol。
(2)
活化能越大反应速率越慢，第一步反应为快反应，反应的活化能小，则Ea(第一步)小于Ea(第二步)。
(3)
由反应iii．可知，升高温度，反应iii的化学平衡逆向移动，平衡时NO2的物质的量分数随温度升高而增大，N2O4的物质的量分数随温度升高而减小，则曲线表示NO2的物质的量分数与温度的变化关系，若时，混合气体的物质的量为，温度升高至，反应进行至时，恰好达到平衡，该过程以表示的平均化学反应速率为，根据三段式分析可得：，则条件下，由图可知，(a+2V0Vt)=Z-a-V0Vt，解得：a=，平衡时的的物质的量Z-a-V0Vt=mol，此时摩尔分数平衡常数==2，故答案为：NO2；mol；2；
(4)
①V2O5/炭基材料脱硫时，通过红外光谱发现，脱硫开始后催化剂表面出现了VOSO4的吸收峰，再通入O2后VOSO4吸收峰消失，说明VOSO4是中间体，反应过程中生成了VOSO4、又消耗了VOSO4，因此该脱硫反应过程可描述为：SO2与V2O5作用形成具有VOSO4结构的中间体；VOSO4中间体与气相的O2反应生成SO3和，或者用化学方程式表示为：4SO2+2V2O5+O2=4VOSO4，4VOSO4+O2=2V2O5+4SO3。
②若氧气浓度过高，O2、SO2和NO分子会产生竞争吸附的局势，当O2分子占据催化剂过多的活性位时，剩余的SO2、NO分子就不能很好地被吸附，从而导致脱硫脱硝率下降。
4．(1) 高温 + 128 kJ/mol
(2)C
(3) 600℃ 温度升高反应速率加快，催化剂内积碳量增加，催化剂快速失活
(4)CH4-4e-+2O2- =CO2+2H2
(5) b 1
【解析】
(1)
①满足时，反应自发进行，根据反应I可知，该反应的，，则该反应在高温下能自发，故答案为：高温；
②根据盖斯定律，由Ⅱ×3+I可得C3H8O3(g)+3H2O(g) 3CO2(g)+7H2(g)，则ΔH3=ΔH2×3+ΔH1=(-41 kJ·mol-1)×3+251 kJ·mol-1=+128 kJ·mol-1，故答案为：+128 kJ·mol-1；
(2)
A．活化能越低，反应速率越大，Pt12Ni 、Sn12Ni、Cu12Ni催化甲烷逐步脱氢过程的活化能Pt12Niv3>v2，故A正确；
B．由图可知，Pt12Ni 、Sn12Ni、Cu12Ni催化甲烷逐步脱氢过程中活化能最大的反应步骤是Sn12Ni作催化剂时的反应：CH3*=CH2*+H*，故B正确；
C．DRM反应为CH4+CO2 2CO+ 2H2，CH4、CO2中只含有极性键，该反应中没有非极性键的断裂，故C错误；
故答案为：C；
(3)
由图可知，550℃、650℃时，当反应时间大于1000s，氢气的体积分数迅速下降，催化剂表面的积碳量增加，催化剂迅速失活，而600℃时，随着反应的进行，氢气的体积分数逐渐增大并保持在较高水平，因此使用催化剂的最佳温度为600℃；650℃条件下， 1000 s后，氢气的体积分数快速下降的原因是温度升高反应速率加快，催化剂内积碳量增加，催化剂快速失活，故答案为：600℃；温度升高反应速率加快，催化剂内积碳量增加，催化剂快速失活；
(4)
由图可知， Ni-YSZ电极上，CH4失去电子发生氧化反应生成CO2和H2，则Ni-YSZ电极为阳极，电极反应式为CH4-4e-+2O2- =CO2+2H2，故答案为：CH4-4e-+2O2- =CO2+2H2；
(5)
横坐标是温度倒数的变化，则横坐标越大，表示温度越低，降低温度，正、逆反应速率均减小，即lgk正、lgk逆均减小，由于反应H2(g)+N2O(g) H2O(g)+N2(g) 的 ΔH <0，降低温度，平衡正向移动，lgk逆减小的速度大于lgk正减小的速率，则a表示lgk正的变化，b表示lgk逆的变化；由图可知，M点的lgk逆=lgk正，则k逆=k正，平衡时v正= v逆，则k 正c(N2O)·c(H2)=k逆c(N2)·c(H2O) ，则有，故答案为：b；1。
5．(1)+165 kJ mol 1
(2)106 kJ mol 1
(3) AD 30% 或0.64或0.643
(4) 否 750℃时反应速率快，6小时均基本达到平衡，H2平衡产率只与温度有关
【解析】
(1)
将反应I和反应II相加得到反应：CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g) ΔH=+165 kJ mol 1；故答案为：+165 kJ mol 1。
(2)
反应I是吸热反应，则反应的正反应活化能减去逆反应的活化能等于焓变，由于正反应的活化能为312 kJ mol 1，则该反应逆反应的活化能为312 kJ mol 1 206 kJ mol 1=106 kJ mol 1；故答案为：106 kJ mol 1。
(3)
①A．CO的消耗速率等于CO2的消耗速率，一个正向反应，一个逆向反应，两者速率之比等于计量系数之比，因此能作为判断平衡标志，故A符合题意；B．密度等于气体质量除以容器体积，气体质量不变，容器体积不变，密度始终不变，因此当混合气体的密度保持不变，则不能说明达到平衡，故B不符合题意；C．摩尔质量等于气体质量除以气体物质的量，气体质量不变，气体物质的量不变，摩尔质量始终不变，因此当混合气体的平均相对分子质量保持不变，则不能说明达到平衡，故C不符合题意；D．由于该容积是不变的绝热密闭容器中，发生反应II，该反应是放热反应，正向反应，放出热量，压强不断增大，当容器内气体压强不再变化，则达到平衡，故D符合题意；综上所述，答案为：AD。
②达到平衡时，，氢气的物质的量分数为20％，，解得x=0.6mol，则CO的转化率为，该温度时反应的平衡常数K=；故答案为：30%；或0.64或0.643。
(4)
根据图中信息该反应750℃以后氢气的产率趋于相同，主要是因为在750℃以后几种情况下都达到了平衡状态，催化剂不改变平衡移动，因此a点不是处于平衡状态的点；故答案为：否；750℃时反应速率快，6小时均基本达到平衡，H2平衡产率只与温度有关。
6．(1)-90kJ/mol
(2)C
(3) BC 230°C以上，温度升高，反应I的平衡向逆反应方向移动，反应II的平衡向正反应方向移动，但温度对反应II的平衡影响更大
(4) 30%
(5) CO2+2e- +2H+ =HCOOH 3.6
【解析】
(1)
；
(2)
A．增大压强，反应II平衡不移动，反应I平衡正向移动导致二氧化碳浓度增大，从而使反应II平衡正向移动，一氧化碳浓度增大，A错误；
B．降低温度，反应II的正、逆反应速率均减小，B错误；
C．增大甲醇浓度，使反应I逆向移动，二氧化碳浓度增大，反应II正向移动，C正确；
D．恒温恒容下通入氦气，对于反应I来说各物质浓均不变，平衡不移动，D错误；
故选C。
(3)
由图可知在相同温度下CZ(Zr-I)T催化剂对甲醇的选择性更高，温度为230oC时甲醇的产率最高，故合成甲醇的适宜条件选BC；
在230°C以上，升高温度，反应I为放热反应，平衡逆向移动，甲醇的产率降低；反应II为吸热反应，平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大；升高温度对反应II的影响更大，导致CO2的平衡转化率增大，甲醇的产率降低；
(4)
设反应I中二氧化碳转化了xmol，反应II中二氧化碳转化了ymol，可列出三段式：
反应达平衡时，CO2的转化率为50%，即x+y=1，气体体积减小10%，即平衡时气体的物质的量比原来少了10%，即，解得x=0.3，y=0.7，在达到平衡时， CH3OH的选择性：； 平衡时反应II中各物质的物质的量为：
，
设容器的体积为VL，平衡常数。
(5)
该装置为电解池，Pt为阳极，Cu为阴极。铜电极上为二氧化碳得电子被还原，制备甲酸的电极反应式为：；铜电极上只生成5.6gCO时，电极反应为，即CO2变成CO，溶液增加质量为氧原子质量。生成5.6gCO时，增加氧原子质量为：，该电解池装置用了阳离子交换膜，同时会有氢离子迁移到铜极区，增加的氢离子质量为：，共增重3.6g。
7．(1)
(2) 0.3NA 0.0375akJ
(3)AE
(4)
(5) 该反应是放热反应，温度的升高使平衡逆向移动，减慢NO转化速率的影响大于升高温度对反应速率的影响，使转化相同量的NO时，消耗的时间较长
【解析】
(1)
与水反应可转化为 ，化学方程式：。
(2)
标准状况下，3.36LCO物质的量为0.15mol，根据可得还原至的整个过程中转移电子的数目为0.3NA；根据题给信息，，则0.15molCO可放出的热量为0.0375akJ。
(3)
A．该反应气体分子数正向增多，容器恒容，则气体的压强发生改变，故气体的压强发生不变可以作为反应达到平衡的判断依据，A符合题意；
B．，则，不等于系数之比，故不可作为反应达到平衡的判断依据，B不符合题意；
C．平衡常数K只随温度改变，该反应控制温度为不变，则其不可作为反应达到平衡的判断依据，C不符合题意；
D．该反应物质均是气体，气体总质量不变，容器恒容，则体系内气体密度始终不变，故其不可作为反应达到平衡的判断依据，D不符合题意；
E．无色，红棕色，反应过程体系颜色发生改变，故容器内颜色不变可以作为反应达到平衡的判断依据，E符合题意；
故选AE。
(4)
根据反应，的改变量是的两倍，从的曲线可知其达到平衡时减少了0.03mol/L，则从0升高到平衡时的0.6 mol/L，其曲线如图：；由题Q<0可知，该反应正向吸热，保持其它条件不变，随着温度的升高，该反应平衡朝正向移动，且反应速率增大，达到平衡的时间缩短，则其曲线如图：。
(5)
如图所示，(NO)随(时间)的延长而减小，转化相同量的NO，可作一条平行于时间轴的辅助线，分别交两曲线与a、b两点，如图：，则可知在温度下消耗的时间较长；可能的原因是，该反应两步均是放出热量，总反应是放热反应，，温度的升高使平衡逆向移动，减慢NO转化速率的影响大于升高温度对反应速率的影响，使转化相同量的NO时，消耗的时间较长。
8．(1)<
(2) 60% 15
(3)BC
(4)储氢过程放热，80℃～120℃范围内升温平衡逆向移动；升温催化剂活性降低；HCO分解
【解析】
(1)
如图1所示，反应I随升高（即温度降低）K增大，故；反应II随升高（即温度降低）K增大，故，所以；
(2)
和CO分别是反应I和II的产物，达到平衡时，容器中为0.02mol，CO为0.04mol，故
反应I：
反应II：
转化率：；
达到平衡时： ，故反应I的平衡常数：；
(3)
A．由表格可知，反应I快速放热，反应II慢速吸热，故反应I的活化能低于反应II，， ，即，A错误；
B．增大氨碳比，过量氨气与反应Ⅱ生成的水反应，促进平衡正移，有利于提高尿素产率，B正确；
C．实际生产中若选择曲线a，当氨碳比为4.0时，二氧化碳转化率已经很高，增大氨碳比，虽然二氧化碳转化率增高，但是氨气经济价值比二氧化碳高，因此继续增大氨碳比不划算，故应控制在4.0左右最好，C正确；
D．根据总反应，增加水碳比，可以理解为二氧化碳量不变，水的量增大，平衡逆向移动，二氧化碳转化率减小，因此根据图像得到曲线a的水碳比小于曲线b，减小水碳比，有利于平衡正向移动，利于尿素生成，D错误；
故选BC。
(4)
随温度升高，催化加氢的转化率下降，可能为储氢过程放热，80℃～120℃范围内升温平衡逆向移动；该过程用到催化剂，升温可能导致催化剂活性降低，转化率降低；温度较高时，会受热分解，转化率降低。
9．(1)C2H6(g)+ CO2(g)= C2H4(g)+ CO(g)+ H2O(l) ΔH=+133 kJ·mol-1
(2)120
(3) BD 温度升高，反应速率加快，相同时间内消耗CO2量增多，故CO2转化率增大；以反应II为主，甲醇的选择性降低，故甲醇的产率降低(其他合理答案均可给分) 0.015k P 33.3% 0.3
【解析】
(1)
ΔH =生成物总能量-反应物总能量，CO2和乙烷反应生成乙烯、CO和液态水的热化学方程式为C2H6(g)+ CO2(g)= C2H4(g)+ CO(g)+ H2O(l) ΔH=-110 kJ·mol-1 -286kJ·mol-1 +52kJ·mol-1+393kJ·mol-1 +84kJ·mol-1=+133 kJ·mol-1；
(2)
因为反应温度不变，故化学平衡常数K不变, 化学反应方程式为：，平衡常数，将足量MHCO3固体置于真空恒容容器中，反应达平衡时体系总压为50kPa，则p(CO2)=p(H2O)=25 kPa，=25 kPa×25 kPa=625kPa2。设CO2(g)的初始压强为 x kPa，平衡时p(CO2)=(5+x) kPa，p(H2O)=5 kPa，则有Kp=p(CO2)·p(H2O)=625kPa2=5kPa×(x+5)kPa，解得x=120。故要使平衡时体系中水蒸气的分压小于5kPa，CO(g)的初始压强应大于120 kPa；
(3)
①如图可知合成甲醇的工业条件是230℃、催化剂CZ(Zr-1)T 故选BD；
②230℃以上，升高温度导致CO2的转化率增大，甲醇的产率降低。可能的原因是：温度升高，反应速率加快，相同时间内消耗CO2量增多，故CO2转化率增大；以反应II为主，甲醇的选择性降低，故甲醇的产率降低；
③将CO2和H2按物质的量之比1：3混合通入刚性密闭容器中， ，，a+3a= P0，a=0.25 P0，x+y=0.15 P0，a-(x+y)+3(a-x)-y+y+x+y=0.9 P0，解得x= P0，y= P0，P(CO2)=0.1 P0，P (H2)= P0，v=k·P(CO2)·P3 (H2)，则反应在60 min时v≈0.015k P；CH3OH的选择性=×100%=；反应II的Kc=。
10．(1)NO2(g)+SO2(g)=NO(g)+SO3(g) △H=-42.3kJ/mol
(2) 正 NO+5e-+6H+=NH+H2O
(3) ＜ 60%
【解析】
(1)
NO2氧化SO2的化学方程式为NO2(g)+SO2(g)=NO(g)+SO3(g)，反应的焓变△H=生成物标准生成焓总和一反应物标准生成焓总和=89.9kJ/mol+(﹣395.2kJ/mol)﹣(33.9kJ/mol)﹣(﹣296.9kJ/mol)=﹣42.3kJ/mol，热化学方程式为NO2(g)+SO2(g)=NO(g)+SO3(g)△H=﹣42.3kJ/mol。
(2)
NO、SO2转化为(NH4)2SO4时，NO发生得电子的还原反应，SO2发生失电子的氧化反应，则电解池中通入SO2的电极为阳极、通入NO的电极为阴极，阳极与电源正极相接，阴极与电源负极相接，即a解接电源正极、b解电源负极，阴极上NO得电子生成NH，电极反应式为NO+5e-+6H+=NH+H2O。
(3)
①由图可知，随着温度的升高，NO的平衡转化率降低，即升温，平衡逆向移动，所以正反应为放热反应，△H＜0。
②投料比n(NO)：n(Cl2)=2：1，可设n(Cl2)=amol，n(NO)=2amol，M点NO的平衡转化率为60%，列化学平衡三段式： ，M点时容器内Cl2的转化率为 ×100%=60%。
11．(1) -270.8 AC
(2) 0.8p 大于
(3) 活化水分子 HCOO*+H2O+e-=HCOOH*+OH- CO2生成CO的能垒大大高于生成HCOOH的能垒
【解析】
(1)
焓变△H=反应物总键能-生成物总键能，可知，反应CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)的 H==-270.8 kJ mol-1；
②A.反应放热，所以容器内温度为变量，但温度不变，可说明反应达到平衡状态，A正确；
B.混合气体平均密度等于气体的质量与容器体积之比，因为反应过程中气体的总质量不变，容器不变，所以气体的密度始终保持不变，气体平均密度不变不能说明反应达到平衡状态，B错误；
C.CH4的体积分数为变量，说当CH4的体积分数不变时，反应达到平衡状态，C正确；
D.2v正(CO2)=v逆(H2O)，说明正反应速率等于逆反应速率，上述关系式不能说明反应达到平衡状态，D错误；
综上所述，AC符合题意；
(2)
设起始CO2物质的量为a mol，氢气物质的量为4a mol，反应一段时间后达到平衡，测得CO2的平衡转化率为50%，
平衡时气体总物质的量为(0.5a+2.5a+0.5a+0.5a) mol=4a mol，根据压强之比等于物质的量之比，则平衡时体系的压强为=0.8p，
故答案为：0.8p；
②该反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大，图中a点CO2的平衡转化率大于b点，则a点处的压强大于b点，a点所在曲线表示5.0MPa、b点所在曲线表示0.1Mpa，压强越大，反应速率越快，所以Va大于Vb；b点CO2的平衡转化率为0.5，则CO2的转化物质的量为0.5×2mol=1mol，
平衡分压p(CO2)=p(CH3OH)=p(H2O)=×0.1MPa=MPa、p(H2)=3p(CO2)= MPa，平衡常数Kp=
MPa-2=MPa-2，
故答案为：大于；；
(3)
①由图可知，催化剂S2-活性位点能够很好的吸入水分子，并将水转化为H+和OH-，H+与CO2结合生成HCOO-，
故答案为：活化水分子；
②由图可知，生成甲酸的决速步骤的电极反应式为：HCOO*+H2O+e-=HCOOH*+OH-，从反应能垒或吸附位点角度分析该催化剂对生成甲酸具有高选择性的原因是：CO2生成CO的能垒大大高于生成HCOOH的能垒，
故答案为：HCOO*+H2O+e-=HCOOH*+OH-；CO2生成CO的能垒大大高于生成HCOOH的能垒。
12．(1)
(2) 低温、高压 加入一定量CO，使反应逆向进行，提高生成的选择性
(3) 16.7%
(4) 5.6
【解析】
(1)
加氢分别生成甲醇和CO是最重要的两个基本反应，其反应如下：
①
②
③
根据盖斯定律，可知反应③=反应① 反应②，，则反应③的。
(2)
加氢生成甲醇的反应是一个反应后气体分子数减少的放热反应，因此，从热力学角度上分析，加氢生成甲醇的反应适宜在低温、高压的条件下进行；在实际生产过程中，通常会在原料气里掺一些CO，从平衡移动角度分析原因：加入一定量CO，使反应逆向进行，提高生成的选择性。
(3)
根据图中M点的平衡转化率为50%，得：
所以平衡时的物质的量分数为. 。
(4)
根据电荷守恒和质量守恒，阴极的电极反应式为，阳极有关系，若外接电源为铅蓄电池，铅蓄电池正极反应式为，正极质量增加64g转移2mol ，若铅蓄电池正极质量增加32g，则铅蓄电池中转移电子为1mol，生成的物质的量为0.25mol，则标准状况下阳极生成5.6L 。
13．(1)3d24s2
(2) 8 Ti+8HNO3(浓)Ti(NO3)4+4NO2↑+4H2O
(3)
(4) TiO2(g)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g) △H=-45.5kJ·mol-1； ＞ 随着温度的升高，CO的浓度增加，说明生成CO的反应是吸热反应
【解析】
(1)
Ti是22号元素，基态钛原子的核外电子排布式为[Ar]3d24s2，则价电子排布式为3d24s2；
(2)
根据Ti(NO3)4的球棍结构图示可知Ti的配位数是8，钛与高于70℃的浓硝酸发生反应，生成Ti(NO3)4，还生成NO2和H2O，反应的化学方程式为：Ti+8HNO3(浓)Ti(NO3)4+4NO2↑+4H2O；
(3)
在一个晶胞中含有Ca数目是1；含有Ti数目为8=1，含有的O数目为12=3，则一个晶胞中含有1个CaTiO3，设NA为阿伏加德罗常数的值，则一个晶胞的质量为=g；
(4)
①生成TiCl4和CO的反应方程式为TiO2＋2Cl2＋2C=TiCl4＋2CO，根据盖斯定律，两式相加，得到TiO2(g)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g) △H=ΔH1+ΔH2=(-220.9 kJ·mol-1)+(+175.4 kJ·mol-1)=-45.5kJ·mol-1；
②根据图像，随着温度的升高，CO的浓度增加，CO2浓度降低，说明升高温度，平衡向正反应方向移动，生成CO的反应是吸热反应，即△H＞0。
14．(1) 高于150℃，温度升高，反应a的速率增大，c(O3)减小，反应b和c的速率减小，导致和NO的转化率均降低 反应b的活化能小于反应c，反应b的速率大于反应c，因此NO的转化率高于
(2) 溶液中存在：、，的水解程度大于的水解程度，使溶液显碱性 溶液直接与反应是脱除的主要原因
【解析】
(1)
①已知：反应a： ，
，根据盖斯定律，将两反应相加再除以2得反应，==，故答案为：。
②反应a为气体分子数增大的反应，，较高温度下更有利于反应a进行，所以在其他条件不变时，高于150℃，温度升高，反应a的速率增大，c(O3)减小，导致反应b和c的速率减小，和NO的转化率均降低，故答案为：高于150℃，温度升高，反应a的速率增大，c(O3)减小，反应b和c的速率减小，导致和NO的转化率均降低。
③由表中数据可知，反应b的活化能小于反应c，则反应b的速率大于反应c，因此NO的转化率高于，故答案为：反应b的活化能小于反应c，反应b的速率大于反应c，因此NO的转化率高于。
(2)
①溶液中存在：、，的水解程度大于的水解程度，使溶液显碱性，故答案为：溶液中存在：、，的水解程度大于的水解程度，使溶液显碱性。
②的浓度很低时，溶液直接与反应是脱除的主要原因，即的脱除率几乎不受的浓度的影响，的脱除率超过97%，故答案为：溶液直接与反应是脱除的主要原因。
③与反应氧化还原反应生成和，根据得失电子守恒、电荷守恒及原子守恒，写出反应的离子方程式是为，故答案为：。
④吸收过程中，部分和发生归中反应生成和H2O，反应中和的物质的量之比为1:1，根据得失电子守恒、电荷守恒及原子守恒，写出反应的离子方程式为，故答案为：。
15．(1)-25
(2)BD
(3) m 该反应是放热反应，升高温度，化学平衡向吸热方向移动，平衡常数减小。 < 9.88 A
【解析】
(1)
②式 (2③式 + ①式)=25KJ·mol-1
(2)
A. 平衡常数与催化剂无关，A项错误；
B. 该反应为前后气体分子数改变的反应。平衡前后，气体总质量不变，气体平均物质的量会发生变化，故当容器内气体的平均相对分子质量保持不变时，可以说明该反应达到平衡状态，B项正确；
C.列三段式
用 H2表示该反应4min内的平均速率为v==0.075mol·L-1·min-1，C项错误；
D. 该反应为放热反应，其它条件不变，升高温度，平衡向逆反应方向移动，CO的平衡转化率降低，D项正确。
答案选BD。
(3)
①该反应是放热反应，升高温度，化学平衡向吸热方向移动，随温度升高平衡常数减小，故平衡常数K与温度T的变化关系应为曲线m；②温度升高化学反应速率加快，图2中a点温度小于c点温度，故v(a) 逆起始时压强为2.5Mpa，平衡时压强为2.5Mpa=1.7Mpa，Kp==9.88MPa-2；③由v逆=k逆·c(CH3OH)·c(H2O)，可得k逆=，k逆只与温度有关，温度越高v逆越大，温度升高平衡向逆反应方向移动，则平衡时温度越高c(CH3OH)·c(H2O)越小，故可得T与k逆成正比，与lgk逆成反比，从AE两点进行选择，<，故c点的lgk逆应为A点。
16．(1)>
(2) < 60%
(3)停留时间过短或过长，均导致催化转化器中H2S、SO2不能恰好完全反应，硫的回收率降低，且排放的尾气中仍含有H2S或SO2
(4)AB
【解析】
(1)
根据图像可知100℃以后随温度升高，反应物的物质的量减少，生成物的物质的量增加，说明升高温度平衡正向进行，所以100℃时的反应△H＞0。
(2)
①活化能即活化分子具有的最低能量与分子平均能量之差，升高温度活化分子数增加，阴影部分面积会增加，但平衡不移动，所以根据图像可判断T1＜T2；若T1温度下使用催化剂，由于催化剂会降低活化能，活化分子数会增加，则对应图像可表示为；
②根据三段式可知
则Kp=＝p(S2)＝，即，解得x＝0.5，则此时硫化氢的分压为，则平衡时H2S的压力转化率(H2S)= (1-)×100%＝60%。
(3)
由于留时间过短或过长，均导致催化转化器中H2S、SO2不能恰好完全反应，硫的回收率降低，且排放的尾气中仍含有H2S或SO2，所以该工艺中需要严格控制气体在反应炉中的停留时间。
(4)
A. 增大压强(气相)，硫化氢的溶解度增大，可提高H2S的去除率，A正确；
B. OH-浓度增大，促进H2SH++HS-平衡向正反应方向移动，HS-浓度增大，可提高H2S的去除率，B正确；
C. 反应温度越高，硫化氢的溶解度越小，降低其去除率，C错误；
D. 若水膜过厚，导致活性炭的吸附力减弱，吸附的硫化氢、氧气减少，去除率减少，D错误；
答案选AB。
17．(1)+41
(2)C
(3) 0.02 mol·L-1·min-1 减小
(4) 反应i为放热反应，反应ii为吸热反应，温度升高反应i平衡逆向移动，反应ii平衡正向移动 温度升高对反应i中CO2转化率降低的影响大于对反应ii中CO2转化率升高的影响 D
(5)2CO2+12e-+12H+=CH3OCH3+3H2O
【解析】
(1)
△H2=生成物的标准生成焓总和-反应物的标准生成焓总和=(-111-242+394) kJ/mol=+41 kJ/mol；
(2)
A．增大H2浓度，平衡正向移动，有利于提高CO2的转化率，A正确；
B．根据质量守恒，混合气体的质量不变，反应i是气体体积减小的反应，反应ii是气体体积不变的反应，则气体的总物质的量随着反应进行减小，气体的平均相对分子质量增大，当气体的平均相对分子质量保持不变，说明反应体系已达平衡，B正确；
C．体系达平衡后，若压缩体积，相当于增大压强，则反应i平衡正向移动，会使反应i中CO2和H2量减小，H2O量增大，反应ii的化学平衡逆向移动，C错误；
D．选用合适的催化剂可以加快反应速率，从而提高CH3OH在单位时间内的产量，D正确；
故合理选项是C；
(3)
①0 ~10 min，CO2的转化率为20%，则△n(CO2)=1 mol×20%=0.2 mol，用CO2表示0 ~10 min内平均反应速率v(CO2)=；
②某温度下，向容积为1 L的密闭容器中通入1 mol CO2(g)和5 mol H2(g)，10 min后体系达到平衡，此时CO2的转化率为20%，则消耗的n(CO2)=1 mol×20%=0.2 mol，CH3OH的选择性为50%，已知CH3OH的选择性=，则转化为CH3OH的n(CO2)=0.2 mol×50%=0.1 mol。平衡时n(CO2)=1 mol-0.2 mol=0.8 mol，n(H2)=5 mol-0.4 mol=4.6 mol，n(CH3OH)=0.1 mol，n(H2O)=0.2 mol，容器容积为1 L，c(CO2)=0.8 mol/L，c(H2)=4.6 mol/L，c(CH3OH)=0.1 mol/L，c(H2O)=0.2 mol/L，反应i的平衡常数K=；
③反应ii是吸热反应，降低温度，速率常数k正、k逆均减小，化学平衡逆向移动，则v逆减小的幅度小于v正，所以k正减小的幅度大于k逆，故k正-k逆减小；
(4)
①反应i为放热反应，升高温度，化学平衡逆向移动，反应ii为吸热反应，升高温度平衡正向移动，所以甲醇的选择性随温度升高而下降；
②反应i为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，二氧化碳的转化率降低，反应ii为吸热反应，升高温度平衡正向移动，二氧化碳的转化率上升，但温度升高对反应i中二氧化碳的转化率降低的影响大于反应ii中二氧化碳的转化率的促进作用，所以二氧化碳的转化率随温度升高也在下降；
③生成甲醇的反应是气体体积减小的放热反应，要使平衡正向移动，根据平衡移动原理选择反应条件为低温高压，故合理选项是D；
(5)
在电解池中，阴极发生还原反应，所以由图示可知阴极上是CO2得到电子被还原生成CH3OCH3，电极反应方程式为：2CO2+12H++12e-=CH3OCH3+3H2O。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
1．（2022·河南河南·三模）2020年中国向世界宣布2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。转化和吸收CO2的研究成为更加迫切的任务。
(1)天津大学某研究所研究了CO2催化加H2合成低碳烯烃的反应。
①已知H2和C2H4两种气体的燃烧热△H分别为-285.8kJ·mol-1和-1411.0kJ mol-1。则反应2CO2(g)+6H2(g)=C2H4(g)+4H2O(l) △H=_______kJ mol-1。已知在等温、等压条件下的封闭体系中，自由能(△G)与体系的焓变和熵变的定量关系为△G=△H-T△S，当△G<0时，反应可以自发进行。由此可知，上述反应能够自发进行的条件是_______(填“较高温度”或“较低温度”)。
②CO2催化加H2还可能生成其它含碳化合物。研究发现，Fe、Co固体双催化剂的成分对相同时间内CO2转化率和产物选择性有重要作用，部分研究数据如下表所示。下列说法中错误的是_______。
实验编号 n(Fe)：n(Co) CO2转化率/% CO选择性/% CH4选择性/% C2H4选择性/% 反应后固体的成分
1 100：0 1.1 100 0 0 Fe和少量Fe3O4
2 50：50 30.5 36.8 42.9 20.3 Fe和Co
3 0：100 69.2 2.7 97.1 0.2 Co
A．实验1的化学方程式为3Fe+4CO2=Fe3O4+4CO
B．该制备最好选用金属Co作催化剂
C．从化合价角度看反应中CH4应比C2H4优先产生
D．n(Fe)：n(Co)对该制备过程影响很大
(2)某课题组研究了不同催化剂对反应3H2+CO2=CH3OH+H2O的影响。
①下图是某铜基催化剂催化该反应的反应历程。图中的0.58、1.23等是对应反应的能垒(活化能)。则反应3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的焓变_______0(填“>”或“<”)。反应过程中H2(g)=2H*共发生了_______次。生成H2COO*那一步的化学方程式为_______，该反应与H2COOH*=H2CO*+OH*相比，在同一条件更_______(填“难”或“易”)进行。
②向恒压(3.0MPa)密闭装置中通入反应物混合气(CO2和H2物质的量比1：2)。测得甲醇时空收率与反应起始温度的关系曲线如图所示。已知甲醇的时空收率表示单位时间、单位物质的量催化剂表面甲醇的平均生成速率。由此可知，合成CH3OH的最佳条件是_______。CO2加H2制甲醇的速率方程可表示为v=k·pm(CO2)·pn(H2)，其中k为速率常数，各物质起始分压的指数为各物质的反应级数。实验结果表明，速率常数与反应级数均受反应温度的影响。使用Ni5Ga3催化剂时，169℃和223℃起始条件下，CO2反应级数m223°C/m169°C=2，H2反应级数n223°C/n169°C=1.则速率常数之比k223°C/k169°C=_______。
2．（2022·辽宁丹东·一模）合成氨反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)是目前最有效的工业固氮方法，解决数亿人口生存问题。
(1)反应历程中各步势能变化如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用“ad”表示。
该历程中反应速率最慢步骤的化学方程式为_______。
(2)在t℃、压强为0.9MPa条件下，向一恒压密闭容器中通入氢氮比为3的混合气体，体系中气体的含量与时间变化关系如图所示：
①反应20min达到平衡，试求0~20min内氨气的平均反应速率v(NH3)=_______MPa·min-1，该反应的Kp=_______(保留小数点后两位)。(Kp为以分压表示的平衡常数)
②以下叙述能说明该条件下反应达到平衡状态的是_______。
a.氨气的体积分数保持不变b.容器中氢氮比保持不变
c.气体平均相对分子质量保持不变d.气体密度保持不变
③若起始条件相同，在恒容容器中发生反应，则达到平衡时H2的含量符合图中_______点(填“d”、“e”、“f”或“g”)。
(3)利用催化剂通过电化学反应在室温下合成氨的原理如下图所示，该装置中阴极的电极反应式为_______。
(4)25℃时用氨水吸收甲酸可得到HCOONH4溶液。已知25℃时酸的电离常数Ka=1.75×10-5，NH3·H2O的电离常数Kb=2×10-5。计算反应NH3·H2O+HCOOH HCOO-++H2O的平衡常数K=_______。
3．（2022·山西临汾·三模）研究NOx、SO2和CO等气体的相关反应对治理大气污染、建设生态文明具有重要意义。请回答下列问题：
(1)已知：①NO2(g)+CO(g) CO2(g)+NO(g)△H1=-233kJ·mol-1
②N2(g)+O2(g) NO(g)△H2=+179kJ·mol-1
③2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)△H3=-111.9kJ·mol-1
则2NO2(g)+4CO(g) 4CO2(g)+N2(g)△H=_______。
(2)研究发现(1)中反应③分两步进行：
第一步：快反应2NO(g) N2O2(g)△H<0
第二步：慢反应N2O2(g)+O2(g) 2NO2(g)△H<0
活化能大小比较：Ea(第一步)_______Ea(第二步)(填“大于”、“等于”或“小于”)。
(3)在混有NO2(g)和N2O4(g)的VL密闭容器中发生反应2NO2(g) N2O4(g)△H<0，随着温度升高，体系中各物质平衡时的物质的量分数的变化关系如图1所示。曲线_____(填“a”或“b”)表示NO2的物质的量分数x%与温度的变化关系。若T1℃时，混合气体的物质的量为zmol，升温至T2℃，反应tmin达到平衡，该过程以N2O4表示的平均化学反应速率为v0mol·L-1·min-1，则T2℃时平衡体系中n(N2O4)=____mol(用含z、v0、t的式子表示)，此时物质的量分数平衡常数Kx=____(用物质的量分数代替平衡浓度)。
(4)V2O5/炭基材料(活性炭、活性焦、活炭纤维)也可以脱硫脱硝。V2O5/炭基材料脱硫原理是：SO2在炭表面被吸附，吸附态SO2在炭表面被催化氧化为SO3，SO3再转化为硫酸盐等。
①V2O5/炭基材料脱硫时，通过红外光谱发现脱硫开始后催化剂表面出现了VOSO4的吸收峰，再通入O2后VOSO4吸收峰消失，该脱硫反应过程可表示为：SO2+V2O5+O2=VOSO4(配平方程式)_____、____(用化学方程式表示)。
②气体流速和温度一定时，烟气中O2浓度对V2O5/炭基材料催化剂脱硫脱硝活性的影响如图2所示。当O2浓度过高时，去除率下降的可能原因是_______。
4．（2022·山西太原·二模）绿色能源是未来能源发展的方向，积极发展氢能，是实现“碳达峰、碳中和”的重要举措。回答下列问题：
(1)通过生物柴油副产物甘油制取H2正成为绿色能源的一个重要研究方向。生物甘油水蒸气重整制氢的主要反应如下：
Ⅰ.C3H8O3(g) 3CO(g)+4H2(g) ΔH1=+251 kJ·mol-1
Ⅱ. CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH2 = -41 kJ·mol-1
①反应I能够自发进行的条件是_______(填“高温”、“低温”或“任何温度”)。
②重整总反应C3H8O3(g)+3H2O(g) 3CO2(g)+7H2(g)的ΔH3=_______。
(2)大量研究表明Pt12Ni 、Sn12Ni、Cu12Ni三种双金属合金团簇均可用于催化DRM反应(CH4+CO2 2CO+ 2H2) ，在催化剂表面涉及多个基元反应，其中甲烷逐步脱氢过程的能量变化如图甲所示(吸附在催化剂表面上的物种用*标注，TS1、TS2、TS3、TS4分别表示过渡态1、过渡态2、过渡态3、过渡态4)。下列说法不正确的是_______(填字母)。
A．Pt12Ni 、Sn12Ni、Cu12Ni催化甲烷逐步脱氢过程的速率分别为v1、v2、v3，则v1>v3>v2
B．Pt12Ni 、Sn12Ni、Cu12Ni催化甲烷逐步脱氢过程中活化能最大的反应步骤是CH3*=CH2*+H*
C．DRM反应中伴随非极性键的断裂和生成
(3)甲烷裂解制氢的反应为CH4(g)=C(s)+2H2(g) ΔH =+75 kJ·mol-1，Ni可作该反应的催化剂。CH4在催化剂孔道表面反应时，若孔道堵塞会导致催化剂失活。其他条件相同时，随时间增加，温度对Ni催化剂催化效果的影响如图乙所示。考虑综合因素，使用催化剂的最佳温度为_______ ；650℃条件下， 1000 s后，氢气的体积分数快速下降的原因是_______。
(4)我国科技工作者发明了一种电化学分解甲烷的直流电源方法，从而实现了碳和水的零排放方式生产氢气，电化学反应机理如图所示。阳极的电极反应式为_______。
(5)在催化剂作用下H2还原N2O的反应如下：H2(g)+N2O(g) H2O(g)+N2(g) ΔH <0，已知该反应的v正=k 正c(N2O)·c(H2)，v逆=k逆c(N2)·c(H2O) ，k正、k逆分别为正、逆反应速率常数。该反应的lgk正、lgk逆随温度倒数变化的曲线如图所示。表示lgk逆变化的是曲线_______(填“a”或“b”)， M点对应温度下的平衡常数K=_______。
5．（2022·四川德阳·三模）目前，大规模和低成本制取氢能实质上都是通过烃重整实现的，该过程主要是甲烷水蒸汽重整，包括以下两步气相化学催化反应：
反应I：CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) ΔH=+206 kJ mol 1
反应II：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH= 41 kJ mol 1
(1)则反应：CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g) ΔH=_______
(2) 已知在某种催化剂的作用下，反应I的正反应的活化能为312 kJ mol 1，则该反应逆反应的活化能为____________。
(3)将2molCO和1molH2O充入某容积不变的绝热密闭容器中，发生反应II。
①能判断反应：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)达到平衡的是_______。
A．CO的消耗速率等于CO2的消耗速率
B．混合气体的密度保持不变
C．混合气体的平均相对分子质量保持不变
D．容器内气体压强不再变化
②达到平衡时，氢气的物质的量分数为20％，则CO的转化率为_______，计算该温度时反应的平衡常数K=_______。
(4)下图表示反应时间均为6小时，甲烷水蒸汽重整法制氢气使用不同催化剂时氢气的产率与温度的关系。判断a点是否处于平衡状态：_______(填“是”或“否”)，分析该反应750℃以后氢气的产率趋于相同的原因是_______。
6．（2022·广东·模拟预测）为实现“碳达峰”、“碳中和”目标，可将CO2催化加氢制甲醇。该反应体系中涉及以下两个主要反应：
反应I： CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49kJ/mol
反应II： CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41kJ/mol
(1)反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的反应热ΔH3=_______。
(2)在密闭容器中，上述反应混合体系建立平衡后，下列说法正确的是_______。
A．增大压强，CO的浓度一定保持不变
B．降低温度，反应II的逆反应速率增大，正反应速率减小
C．增大CH3OH的浓度，反应II的平衡向正反应方向移动
D．恒温恒容下充入氦气，反应I的平衡向正反应方向移动
(3)不同条件下，相同的时间段内CH3OH的选择性和产率随温度的变化如图。
CH3OH的选择性= 100%
①由图可知，合成甲醇的适宜条件为_______ (填标号)
A．CZT催化剂 B．CZ(Zr-1)T 催化剂 C．230°C D．290 °C
②在230°C以上，升高温度，CO2的平衡转化率增大，但甲醇的产率降低，原因是_______。
(4)恒温恒压密闭容器中，加入2molCO2和4molH2，发生反应I和反应II，反应达平衡时，CO2的转化率为50%，气体体积减小10%，则在达到平衡时， CH3OH的选择性=_______，反应II的平衡常数K=_______。
(5)利用电催化可将CO2同时转化为多种燃料，装置如图：
①铜电极上产生HCOOH的电极反应式为_______。
②若铜电极上只生成5.6gCO，则铜极区溶液质量变化了 _______g。
7．（2022·上海·模拟预测）研究 等大气污染气体的处理方法具有重要意义。
(1) 是汽车尾气中的主要污染物之一、 能形成酸雨， 写出 转化为 的化学方程式：_______。
(2)氮氧化物是造成光化学烟雾和臭氧层损耗的主要气体。已知：标准状况下，3.36LCO还原至的整个过程中转移电子的数目为_______，放出的热量为_______(用含有a的代数式表示)。
(3)现将一定量 气体充入恒容密闭容器中， 控制反应温度为 ，下列可以作为反应达到平衡的判断依据是_______。
D． 容器内气体的密度不变 E． 容器内颜色不变
(4)反应温度 时， 随 (时间) 变化曲线如图， 画出 时段， 随 变化曲线_______。保持其它条件不变， 改变反应温度为， 再次画出 时段， 随 变化趋势的曲线_______。
(5)NO氧化反应：分两步进行：
I．
II． (Q1、Q2都大于0)
在恒容的密闭容器中充入一定量的 和 气体，保持其它条件不变， 控制反应温度分别为 和 ，测得(NO)随(时间)的变化曲线如图，转化相同量的NO，在温度_______(填 “ ” 或 “ ”)下消耗的时间较长，试结合反应过程能量图分析其原因_______。
8．（2022·福建·模拟预测）当今中国积极推进绿色低碳发展，力争在2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。因此，研发CO2利用技术，降低空气中CO2含量成为研究热点。以CO2、H2为原料同时发生反应Ⅰ、Ⅱ如下：
反应Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1 K1
反应Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2 K2
(1)如图1所示，则△H1-△H2____0(填“＞”、“＜”或“=”)。
(2)一定条件下，向体积为2L的恒容密闭容器中通入0.1molCO2和0.3molH2发生上述反应，达到平衡时，容器中CH3OH为0.02mol，CO为0.04mol，此时CO2的转化率为____。反应Ⅰ的化学平衡常数K1=_____。
(3)CO2也可以与NH3合成尿素，反应为：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(g) △H<0，分为两步：
反应步骤 反应方程式
Ⅰ 2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(l) △HⅠ 快速放热
Ⅱ NH2COONH4(l)NH2CONH2(l)+H2O(g) △HⅡ 慢速吸热
已知投料的组成为CO2、NH3和水蒸气(有助于分离尿素)，一定条件下，不同氨碳比与水碳比投料时CO2平衡转化率图像(图2，其中a、b代表水碳比)：下列叙述正确的是_____。
A．反应Ⅰ的活化能大于反应Ⅱ，△HⅠ<△HⅡ
B．增大氨碳比有利于提高尿素产率，原因之一是过量氨气与反应Ⅱ生成的水反应，促进平衡正移
C．实际生产中若选择曲线a，则氨碳比应控制在4.0左右
D．曲线a的水碳比大于曲线b，减小水碳比有利于尿素生成
(4)CO2/HCOOH循环在氢能的贮存/释放、燃料电池等方面具有重要应用。例如：HCO催化储氢，在密闭容器中，向含有催化剂的KHCO3溶液(CO2与KOH溶液反应制得)中通入H2生成HCOO-，其离子方程式为HCO+H2HCOO-+H2。若其他条件不变，HCO转化为HCOO-的转化率随温度的变化如图3所示。反应温度在80℃～120℃范围内，HCO催化加氢的转化率下降的可能原因是_____(至少两点理由)。
9．（2022·安徽黄山·二模）CO2的资源化可以推动经济高质量发展和生态环境质量的持续改善，回答下列问题：
(1)CO2和乙烷反应制备乙烯。常温常压时，相关物质的相对能量如下图所示：
已知：H2O(g)= H2O(l)的 △H计算如下： △H=-286kJ·mol-1-(-242kJ·mol-1)=-44kJ·mol-1。则CO2和乙烷反应生成乙烯、CO和液态水的热化学方程式为___________。
(2)CO2和M2CO3反应制备MHCO3，某学习兴趣小组为了研究该反应，将足量的某碳酸氢盐(MHCO3)固体置于真空恒容密闭容器中，发生如下反应：。反应达平衡时体系的总压为50 kPa，保持温度不变，开始时在体系中先通入一定量的CO2(g)，再加入足量MHCO3(s)，欲使平衡时体系中水蒸气的分压小于5 kPa，则CO2(g)的初始压强应大于___________kPa。
(3)CO2和H2制备甲醇，反应体系中涉及以下两个反应：
I．CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1 ＜ 0
II．CO2(g) + H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2 ＞ 0
将CO2和H2按物质的量之比1：3混合通入刚性密闭容器中，在催化剂作用下发生反应I和反应II，在相同的时间内CH3OH的选择性和产率随温度的变化如图所示。
已知：CH3OH的选择性=×100%
①在上述条件下合成甲醇的工业条件是___________。
A．210℃ B．230℃ C．催化CZT D．催化剂CZ(Zr-1)T
②230℃以上，升高温度导致CO2的转化率增大，甲醇的产率降低。可能的原因是___________。
③230℃时，容器内压强随时间的变化如下表所示：
时间/min 0 20 40 60 80
压强/MPa P0 0.95P0 0.92P0 0.90P0 0.90P0
反应I 的速率可表示为v=k·P(CO2)·P3 (H2)(k为常数)，平衡时P(H2O)=0.15P0，则反应在60 min时v=___________(用含P0、k的式子表示)。达平衡时CH3OH的选择性=___________，反应II的Kc=___________。
10．（2022·新疆·二模）硫、氮元素形成的有毒有害气体对大气造成严重污染，研究它们的转化关系对消除污染有重要指导作用。已知：标准生成焓是指298K，100kPa条件下，由最稳定的单质生成单位物质的量的纯物质的热效应，△H=生成物标准生成焓总和-反应物标准生成焓总和。
物质 标准生成焓(kJ/mol) 物质 标准生成焓(kJ/mol))
O2(g) 0 SO2(g) -296.9
N2(g) 0 SO3(g) -395.2
S(斜方硫，s) 0 NO(g) 89.9
NO2(g) 33.9
(1)写出NO2氧化SO2的热化学方程式____(已知NO2自身被还原为NO)。
(2)可用如图电解装置将雾霾中的NO、SO2转化为(NH4)2SO4，则a接电源的____极，阴极的电极反应式为____。
(3)按投料比n(NO)：n(Cl2)=2：1将NO和Cl2加入到一恒压密闭容器中，发生反应2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g)，平衡的转化率与温度T的关系如图所示：
①该反应的ΔH____0(填“＞”或“＜”)。
②已知总压为pMPa，M点时容器内Cl2的转化率为____。
11．（2022·新疆乌鲁木齐·三模）为减少CO2排放、科学家着眼于能源转换和再利用等问题。
(1)CO2甲烷化反应最早由化学家Paul Sabatier提出。在一定的温度和压力下，将按一定比例混合的CO2和H2通过装有催化剂的反应器可得到甲烷。
①已知部分共价键键能如表。
化学键 C=O C-H H-H H-O
键能/kJ mol-1 745.0 413.4 436.0 462.8
则反应CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)的 H=_______kJ mol-1。
②向刚性绝热密闭容器中充入等物质的量的CO2(g)和H2(g)发生上述反应，下列可说明反应已达平衡状态的是 _______(填编号)。
A．容器内温度不变 B．混合气体平均密度保持不变
C．CH4的体积分数保持不变 D．v正(CO2)=v逆(H2O)
(2)CO2与H2在某催化剂表面制甲醇的化学方程式是：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) H<0。
①320℃时，CO2与H2按体积比1：4投入到刚性密闭容器中，同时加入催化剂发生合成甲醇的反应，测得初始时压强为p，反应一段时间后达到平衡，测得CO2的平衡转化率为50%，则平衡时体系的压强为 _______。
②若将2molCO2和6molH2充入密闭容器中发生反应：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) H<0。图甲表示压强为0.1 MPa和5.0MPa下CO2的平衡转化率随温度的变化关系。
a、b两点正反应速率分别用va、vb表示，则va_______vb(填“大于”、“小于”或“等于”)。
b点对应的平衡常数Kp=_______MPa-2(Kp为以平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数。分压=总压×物质的量分数)。
(3)我国科学家用S-In催化剂电催化还原CO2制甲酸的机理如图乙所示，其中吸附在催化剂表面的原子用*标注。
①图乙中，催化剂S2-活性位点在催化过程中的作用是 _______。
②图丙为催化还原CO2的反应历程图。其中，生成甲酸的决速步骤的电极反应式为 _______，从反应能垒角度分析该催化剂对生成甲酸具有高选择性的原因：_______。
12．（2022·上海·模拟预测）甲醇是重要的化工原料，也是重要的能源物质，可发展替代传统化石燃料。开发加氢制甲醇技术既能解决温室效应等环境问题，又能有效提高资源的利用率。回答下列问题：
(1)加氢分别生成甲醇和CO是最重要的两个基本反应，其反应如下：
①
②
③
则反应③的_______。
(2)加氢生成甲醇适宜在_______(填“低温”“高温”“高压”“低压”，可多选)条件下进行，在实际生产过程中，通常会在原料气里掺一些CO，请从平衡移动角度分析原因：_______。
(3)在一恒温、容积可变的密闭容器中，充入1mol 与3mol 发生反应： ，在温度T下的平衡转化率与总压强的关系如图1所示，图中M点时的物质的量分数为_______，该反应的压强平衡常数为_______(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
(4)也可以通过电化学方法转化为，装置如图2所示。阴极的电极反应式为_______，若外接电源为铅蓄电池，铅蓄电池正极质量增加32g时，则标准状况下阳极生成_______L 。
13．（2022·天津和平·一模）钛(Ti)被称为“未来金属”，广泛应用于国防、航空航天、材料等领域。
(1)基态钛原子的价电子排布式为_______。
(2)钛可与高于70℃的浓硝酸发生反应，生成Ti(NO3)4.其球棍结构如图Ⅰ，Ti的配位数是_______，试 出该反应的方程式_______。
(3)钙钛矿(CaTiO3)是自然界中的一种常见矿物，其晶胞结构如图Ⅱ．设NA为阿伏加德罗常数的值，计算一个晶胞的质量为_______g。
(4)TiCl4是由钛精矿(主要成分为TiO2制备钛(Ti)的重要中间产物，制备纯TiCl4的流程示意图如图：
资料：TiCl4及所含杂质氯化物的性质
化合物 SiCl4 TiCl4 AlCl3 FeCl3 MgCl2
沸点/℃ 58 136 181(升华) 316 1412
熔点/℃ -69 -25 193 304 714
在TiCl4中的溶解性 互溶 — 微溶 难溶
TiO2与Cl2难以直接反应，加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。
已知：TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(g)+O2(g) △H1=+175.4kJ·mol-1
2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H2=-220.9kJ·mol-1
①沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式_______。
②氯化过程中CO和CO2可以相互转化，根据如图Ⅲ判断：CO2生成CO反应的△H_______0(填“＞”“＜”或“=”)，判断依据_______。
14．（2022·湖南省隆回县第一中学二模）烟气脱硫脱硝技术是环境科学研究的热点。某小组模拟氧化结合溶液吸收法同时脱除和NO的过程示意图如下。
(1)气体反应器中的主要反应原理及相关数据如下表。
反应 平衡常数(25℃) 活化能/(kJ/mol)
反应a： 24.6
反应b： 3.17
反应c： 58.17
①已知： ，则_______。
②其他条件不变时，高于150℃，在相同时间内和NO的转化率均随温度升高而降低，原因是_______。
③其他条件不变，和NO初始的物质的量浓度相等时，经检测装置1分析，在相同时间内，和NO的转化率随的浓度的变化如图。结合数据分析NO的转化率高于的原因_______。
(2)其他条件不变，和NO初始的物质的量浓度相等时，经检测装置2分析，在相同时间内，与NO的物质的量之比对和NO脱除率的影响如图。
①溶液显碱性，用化学平衡原理解释：_______。
②的浓度很低时，的脱除率超过97%，原因是_______。
③在吸收器中，与反应生成和的离子方程式是_______。
④在吸收器中，随着吸收过程的进行，部分被转化为，反应中和的物质的量之比为1：1，该反应的离子方程式是_______。
15．（2022·上海·模拟预测）我国提出争取在2030年前实现碳峰值、2060年前实现碳中和，这对于改善环境、实现绿色发展至关重要。将CO2 转化为清洁能源是促进碳中和最直接有效的方法。
(1)H2 还原CO2 制取CH4的部分反应如下：
①
②
③
反应2C(s)+2H2O(g)=CH4(g)+CO2(g)的 H=___________kJ/mol。
(2)恒温条件下，向2L恒容密闭容器中充入1molCO和2molH2，只发生如下反应：CO(g)+3H2 (g)=CH4(g)+H2O(g)，反应4min后，测得CO的物质的量为0.8mol，下列有关说法正确的是___________ (填字母。)
A．利用合适的催化剂可增大该反应的平衡常数
B．容器内气体的平均相对分子质量保持不变，说明该反应达到平衡状态
C．用 H2表示该反应4min内的平均速率为0.075mol·L-1·s-1
D．其它条件不变，升高温度，CO的平衡转化率降低
(3)在一定条件下，向某0.5L恒容密闭容器中充入xmolCO2 和ymolH2，发生反应：
①图1中能表示该反应的平衡常数K与温度T之间的变化关系的是曲线___________ (填“m” 或“n”)，判断依据是___________。
②若x=2、y=3，测得在相同时间内，不同温度下H 2的转化率如图2所示，v(a) 逆 ___________ v(c) 逆(填“＞”、＜”或“=”)；T2时，起始压强为2.5MPa，则Kp=___________MPa-2(保留二位小数；K p 为以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。
③已知速率方程 v正=k正·c(CO2)·c3(H2),v逆=k逆·c(CH3OH)·c(H2O),k正、k逆是速率常数，只受温度影响。图3表示速率常数的对数lgk与温度的倒数 之间的关系，A、B、D、E分别代表图2中a点、c点的lgk，其中表示c点的lgk逆的是___________(填“A”、“B”、“D”或“E”)。
16．（2022·浙江·模拟预测）H2S的吸收与利用有多种形式，根据下列研究回答：
(1)工业、上可采用“H2S—水双温交换法”富集海水中的HDO，其原理是利用H2S、HDS、H2O和HDO四种物质，在25℃和100℃两种不同温度下发生的两个不同反应得到较高浓度的HDO。四种物质在反应体系中的物质的量随温度的变化曲线如图1，100℃时的反应△H____0(填“>”、“=”或“<”)。
(2)H2S高温裂解反应：2H2S(g)2H2(g)+S2(g)。
①不同温度下，具有一定能量的分子百分数与分子能量的关系如图2所示，E表示T1温度下分子的平均能量，Ec是活化分子具有的最低能量，阴影部分的面积反映活化分子的多少，则图中T1____T2(填“>”、“=”或“<”)。若T1温度下使用催化剂，请在图中画出相应的变化____。
②A的压力转化率表示为α(A)=(1-)×100%(p0为A初始压力，p1为A某时刻分压)。维持温度和压强不变，一定量的H2S分解达到平衡时，用各组分的平衡分压(即组分的物质的量分数×总压)表示的平衡常数Kp=p(S2)，则平衡时H2S的压力转化率(H2S)=____。
(3)工业上用克劳斯工艺处理含H2S的尾气获得硫黄，流程如图3：
反应炉中的反应：2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(g)
催化转化器中的反应：2H2S(g)+SO2(g)=3S(g)+2H2O(g)
该工艺中需要严格控制气体在反应炉中的停留时间，其理由是____。
(4)表面喷淋水的活性炭可用于吸附氧化H2S，其原理可用如图4表示。其它条件不变时，水膜的酸碱性与厚度会影响H2S的去除率。
为了提高H2S的去除率，下列措施合适的是____。
A．增大压强(气相) B．适当增大水膜Ph C．反应温度越高越好 D．增加水膜厚度
17．（2022·四川·成都七中二模）减少CO2的排放、捕集并利用CO2是我国能源领域的一个重要战略方向。在CO2加氢合成甲醇的体系中，同时存在以下反应：
反应i：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-48.7 kJ·mol-1
反应ii：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH2
(1)在特定温度下，由稳定态单质生成1 mol化合物的焓变叫做该物质在此温度下的标准摩尔生成焓。表中为几种物质在298 K的标准生成焓，则反应ii的ΔH2(298K)=_______kJ·mol-1。
物质 H2(g) CO2(g) CO(g) H2O(g)
标准摩尔生成焓(kJ·mol-1) 0 -394 -111 -242
(2)在CO2加氢合成甲醇的体系中，下列说法不正确的是_______(填序号)。A．增大H2浓度有利于提高CO2的转化率
B．若气体的平均相对分子质量不变，说明反应i、ii都已达平衡
C．体系达平衡后，若压缩体积，反应i平衡正向移动，反应ii平衡不移动
D．选用合适的催化剂可以提高甲醇在单位时间内的产量
(3)某温度下，向容积恒为1 L的密闭容器中通入1 mol CO2(g)和5 mol H2(g)，10 min后体系达到平衡，此时CO2的转化率为20%，CH3OH的选择性为50%。
已知：CH3OH的选择性：χ=×100%
①0-10 min内CO2的平均消耗速率v(CO2)=_______。
②反应i的平衡常数K=_______(写出计算式即可)。
③反应ii的净速率v=v正-v逆=k正p(CO2)p(H2)-k逆p(CO)p(H2O)，其中k正、k逆分别为正、逆反应的速率常数，p为气体的分压。降低温度时，k正-k逆_______(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)维持压强、投料比和反应时间不变，将CO2和H2按一定流速通过反应器，CO2的转化率α(CO2)和甲醇的选择性x(CH3OH)随温度变化的关系如图所示。已知催化剂活性随温度影响变化不大，结合反应i和反应ii，分析下列问题：
①甲醇的选择性随温度升高而下降的原因_______。
②CO2的转化率随温度升高也下降的可能原因_______。
③不考虑催化剂活性温度，为同时提高CO2的平衡转化率和甲醇的选择性，应选择的反应条件是_______(填序号)。
A．高温高压 B．高温低压 C．低温低压 D．低温高压
(5)科研人员通过电解酸化的CO2制备甲醚(CH3OCH3)，装置如图所示。该电解过程中，阴极的电极反应式_______。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．(1) -303.8 较低温度 C
(2) ＜ 3 HCOO*+H*→H2COO* 难 210℃，使用Ni5Ga3作催化剂 2：1
【解析】
(1)
①已知H2和C2H4两种气体的燃烧热分别为-285.8kJ·mol-1和-1411.0kJ mol-1，则有反应I：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) =-571.6kJ/mol，反应II：C2H4(g)+3O2=2CO2(g)+2H2O(l) =-1411.0kJ/mol， 则3I-III可得反应2CO2(g)+6H2(g)=C2H4(g)+4H2O(l) 根据盖斯定律可知，=3-=3×(-571.6kJ/mol)-( -1411.0kJ/mol)=-303.8kJ mol-1。已知在等温、等压条件下的封闭体系中，自由能()与体系的焓变和熵变的定量关系为=-T，当<0时，反应可以自发进行，有上述分析可知，该反应是一个熵减的放热反应，即＜0，＜0，由此可知，上述反应能够自发进行的条件是较低温度，故答案为：-303.8；较低温度；
②
A．由题干表中数据可知，实验1中CO的选择性100%，则该反应的化学方程式为3Fe+4CO2=Fe3O4+4CO，A正确；
B．由题干表中数据可知，实验1和实验3比较可知，当用Co作催化剂时CO2的转化率最高，CH4的选择性也很高，则该制备最好选用金属Co作催化剂，B正确；
C．本反应中是由CO2中的+4价的C降低为C2H4中的-2价和CH4中的-4价，则从化合价角度看反应中C2H4应比CH4优先产生，C错误；
D．由题干表中数据可知，n(Fe)：n(Co)的不同对CO2的转化率、CO、CH4、C2H4的选择性均影响很大，即n(Fe)：n(Co)对该制备过程影响很大，D正确；
故答案为：C；
(2)
①由题干图示某铜基催化剂催化该反应的反应历程信息可知，反应3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的反应物总能量高于生成物总能量，是一个放热反应，即其焓变＜0，由图可知，反应过程中H2(g)=2H*共发生了3次，生成H2COO*那一步的化学方程式为HCOO*+H*→H2COO*，该反应与H2COOH*=H2CO*+OH*相比，前者的活化能为1.23-(0.8)=2.03eV，后者的活化能为1.17-(-0.8)=1.97eV，活化能越大，反应越难进行，则在同一条件更难进行，故答案为：＜；3；HCOO*+H*→H2COO*；难；
②由题干甲醇的时空收率与反应起始温度的关系曲线图所示信息可知，起始温度为210℃，使用Ni5Ga3作催化剂时，合成CH3OH的空收率最大，则合成CH3OH的最佳条件是210℃，使用Ni5Ga3作催化剂，CO2加H2制甲醇的速率方程可表示为=k·pm(CO2)·pn(H2)，其中k为速率常数，各物质起始分压的指数为各物质的反应级数，实验结果表明，速率常数与反应级数均受反应温度的影响。使用Ni5Ga3催化剂时，169℃和223℃起始条件下，CO2反应级数m223°C/m169°C=2，H2反应级数n223°C/n169°C=1，由图中信息可知，169℃下甲醇的空收率为0.1mol/(L·h),223℃下甲醇的空收率为0.2 mol/(L·h)，即，又知向恒压(3.0MPa)密闭装置中通入反应物混合气(CO2和H2物质的量比1：2)，则CO2的起始分压为1.0MPa，H2的起始分压为2.0MPa，故，则速率常数之比k223°C/k169°C=0.2:0.1=2:1，故答案为：210℃，使用Ni5Ga3作催化剂；2：1。
2．(1)Nad+3Had=NHad+2Had
(2) 0.005 0.23 acd g
(3)N2+6e-+6H+=2NH3
(4)3.5×104
【解析】
(1)
从图中可以看出，活化能最大的一步反应是Nad+3Had=NHad+2Had；
(2)
a.氨气的体积分数保持不变，则各反应物的浓度保持不变，反应达平衡状态，选项a正确；
b.容器中氢氮比始终保持不变，无法说明反应达平衡状态，选项b错误；
c.气体总质量保持不变，气体的物质的量为变量，若气体平均相对分子质量保持不变，则气体总物质的量不变，反应达平衡状态，选项c正确；
d.反应在恒压容器中进行，气体总质量为变，但体积可变，当体积不变时说明反应达平衡状态，选项d正确；
答案选acd；
③起始条件一样，在恒容容器中发生反应，相对于恒压状态，物质浓度减小，反应速率减慢，H2的百分含量增大，所以g点符合要求；
(3)
根据图中信息可知，阴极上氮气得电子产生氨气，电极反应式为N2+6e-+6H+=2NH3；
3．(1)-1222.9kJ/mol
(2)小于
(3) a 2
(4) 4SO2+2V2O5+O2=4VOSO4 4VOSO4+O2=2V2O5+4SO3 氧气浓度过高，SO2、NO分子不能很好地被吸附
【解析】
(1)
由①NO2(g)+CO(g) CO2(g)+NO(g)△H1=-233kJ·mol-1，②N2(g)+O2(g) 2NO(g)△H2=+179kJ·mol-1，
③2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)△H3=-111.9kJ·mol-1
根据盖斯定律，反应2NO2(g)+4CO(g) 4CO2(g)+N2(g)可由①×4-②+③得到，因此△H=△H1×4-△H2+△H3=-233kJ·mol-1×4-179kJ·mol-1+(-111.9kJ·mol-1)=-1222.9kJ/mol。
(2)
活化能越大反应速率越慢，第一步反应为快反应，反应的活化能小，则Ea(第一步)小于Ea(第二步)。
(3)
由反应iii．可知，升高温度，反应iii的化学平衡逆向移动，平衡时NO2的物质的量分数随温度升高而增大，N2O4的物质的量分数随温度升高而减小，则曲线表示NO2的物质的量分数与温度的变化关系，若时，混合气体的物质的量为，温度升高至，反应进行至时，恰好达到平衡，该过程以表示的平均化学反应速率为，根据三段式分析可得：，则条件下，由图可知，(a+2V0Vt)=Z-a-V0Vt，解得：a=，平衡时的的物质的量Z-a-V0Vt=mol，此时摩尔分数平衡常数==2，故答案为：NO2；mol；2；
(4)
①V2O5/炭基材料脱硫时，通过红外光谱发现，脱硫开始后催化剂表面出现了VOSO4的吸收峰，再通入O2后VOSO4吸收峰消失，说明VOSO4是中间体，反应过程中生成了VOSO4、又消耗了VOSO4，因此该脱硫反应过程可描述为：SO2与V2O5作用形成具有VOSO4结构的中间体；VOSO4中间体与气相的O2反应生成SO3和，或者用化学方程式表示为：4SO2+2V2O5+O2=4VOSO4，4VOSO4+O2=2V2O5+4SO3。
②若氧气浓度过高，O2、SO2和NO分子会产生竞争吸附的局势，当O2分子占据催化剂过多的活性位时，剩余的SO2、NO分子就不能很好地被吸附，从而导致脱硫脱硝率下降。
4．(1) 高温 + 128 kJ/mol
(2)C
(3) 600℃ 温度升高反应速率加快，催化剂内积碳量增加，催化剂快速失活
(4)CH4-4e-+2O2- =CO2+2H2
(5) b 1
【解析】
(1)
①满足时，反应自发进行，根据反应I可知，该反应的，，则该反应在高温下能自发，故答案为：高温；
②根据盖斯定律，由Ⅱ×3+I可得C3H8O3(g)+3H2O(g) 3CO2(g)+7H2(g)，则ΔH3=ΔH2×3+ΔH1=(-41 kJ·mol-1)×3+251 kJ·mol-1=+128 kJ·mol-1，故答案为：+128 kJ·mol-1；
(2)
A．活化能越低，反应速率越大，Pt12Ni 、Sn12Ni、Cu12Ni催化甲烷逐步脱氢过程的活化能Pt12Ni
B．由图可知，Pt12Ni 、Sn12Ni、Cu12Ni催化甲烷逐步脱氢过程中活化能最大的反应步骤是Sn12Ni作催化剂时的反应：CH3*=CH2*+H*，故B正确；
C．DRM反应为CH4+CO2 2CO+ 2H2，CH4、CO2中只含有极性键，该反应中没有非极性键的断裂，故C错误；
故答案为：C；
(3)
由图可知，550℃、650℃时，当反应时间大于1000s，氢气的体积分数迅速下降，催化剂表面的积碳量增加，催化剂迅速失活，而600℃时，随着反应的进行，氢气的体积分数逐渐增大并保持在较高水平，因此使用催化剂的最佳温度为600℃；650℃条件下， 1000 s后，氢气的体积分数快速下降的原因是温度升高反应速率加快，催化剂内积碳量增加，催化剂快速失活，故答案为：600℃；温度升高反应速率加快，催化剂内积碳量增加，催化剂快速失活；
(4)
由图可知， Ni-YSZ电极上，CH4失去电子发生氧化反应生成CO2和H2，则Ni-YSZ电极为阳极，电极反应式为CH4-4e-+2O2- =CO2+2H2，故答案为：CH4-4e-+2O2- =CO2+2H2；
(5)
横坐标是温度倒数的变化，则横坐标越大，表示温度越低，降低温度，正、逆反应速率均减小，即lgk正、lgk逆均减小，由于反应H2(g)+N2O(g) H2O(g)+N2(g) 的 ΔH <0，降低温度，平衡正向移动，lgk逆减小的速度大于lgk正减小的速率，则a表示lgk正的变化，b表示lgk逆的变化；由图可知，M点的lgk逆=lgk正，则k逆=k正，平衡时v正= v逆，则k 正c(N2O)·c(H2)=k逆c(N2)·c(H2O) ，则有，故答案为：b；1。
5．(1)+165 kJ mol 1
(2)106 kJ mol 1
(3) AD 30% 或0.64或0.643
(4) 否 750℃时反应速率快，6小时均基本达到平衡，H2平衡产率只与温度有关
【解析】
(1)
将反应I和反应II相加得到反应：CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g) ΔH=+165 kJ mol 1；故答案为：+165 kJ mol 1。
(2)
反应I是吸热反应，则反应的正反应活化能减去逆反应的活化能等于焓变，由于正反应的活化能为312 kJ mol 1，则该反应逆反应的活化能为312 kJ mol 1 206 kJ mol 1=106 kJ mol 1；故答案为：106 kJ mol 1。
(3)
①A．CO的消耗速率等于CO2的消耗速率，一个正向反应，一个逆向反应，两者速率之比等于计量系数之比，因此能作为判断平衡标志，故A符合题意；B．密度等于气体质量除以容器体积，气体质量不变，容器体积不变，密度始终不变，因此当混合气体的密度保持不变，则不能说明达到平衡，故B不符合题意；C．摩尔质量等于气体质量除以气体物质的量，气体质量不变，气体物质的量不变，摩尔质量始终不变，因此当混合气体的平均相对分子质量保持不变，则不能说明达到平衡，故C不符合题意；D．由于该容积是不变的绝热密闭容器中，发生反应II，该反应是放热反应，正向反应，放出热量，压强不断增大，当容器内气体压强不再变化，则达到平衡，故D符合题意；综上所述，答案为：AD。
②达到平衡时，，氢气的物质的量分数为20％，，解得x=0.6mol，则CO的转化率为，该温度时反应的平衡常数K=；故答案为：30%；或0.64或0.643。
(4)
根据图中信息该反应750℃以后氢气的产率趋于相同，主要是因为在750℃以后几种情况下都达到了平衡状态，催化剂不改变平衡移动，因此a点不是处于平衡状态的点；故答案为：否；750℃时反应速率快，6小时均基本达到平衡，H2平衡产率只与温度有关。
6．(1)-90kJ/mol
(2)C
(3) BC 230°C以上，温度升高，反应I的平衡向逆反应方向移动，反应II的平衡向正反应方向移动，但温度对反应II的平衡影响更大
(4) 30%
(5) CO2+2e- +2H+ =HCOOH 3.6
【解析】
(1)
；
(2)
A．增大压强，反应II平衡不移动，反应I平衡正向移动导致二氧化碳浓度增大，从而使反应II平衡正向移动，一氧化碳浓度增大，A错误；
B．降低温度，反应II的正、逆反应速率均减小，B错误；
C．增大甲醇浓度，使反应I逆向移动，二氧化碳浓度增大，反应II正向移动，C正确；
D．恒温恒容下通入氦气，对于反应I来说各物质浓均不变，平衡不移动，D错误；
故选C。
(3)
由图可知在相同温度下CZ(Zr-I)T催化剂对甲醇的选择性更高，温度为230oC时甲醇的产率最高，故合成甲醇的适宜条件选BC；
在230°C以上，升高温度，反应I为放热反应，平衡逆向移动，甲醇的产率降低；反应II为吸热反应，平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大；升高温度对反应II的影响更大，导致CO2的平衡转化率增大，甲醇的产率降低；
(4)
设反应I中二氧化碳转化了xmol，反应II中二氧化碳转化了ymol，可列出三段式：
反应达平衡时，CO2的转化率为50%，即x+y=1，气体体积减小10%，即平衡时气体的物质的量比原来少了10%，即，解得x=0.3，y=0.7，在达到平衡时， CH3OH的选择性：； 平衡时反应II中各物质的物质的量为：
，
设容器的体积为VL，平衡常数。
(5)
该装置为电解池，Pt为阳极，Cu为阴极。铜电极上为二氧化碳得电子被还原，制备甲酸的电极反应式为：；铜电极上只生成5.6gCO时，电极反应为，即CO2变成CO，溶液增加质量为氧原子质量。生成5.6gCO时，增加氧原子质量为：，该电解池装置用了阳离子交换膜，同时会有氢离子迁移到铜极区，增加的氢离子质量为：，共增重3.6g。
7．(1)
(2) 0.3NA 0.0375akJ
(3)AE
(4)
(5) 该反应是放热反应，温度的升高使平衡逆向移动，减慢NO转化速率的影响大于升高温度对反应速率的影响，使转化相同量的NO时，消耗的时间较长
【解析】
(1)
与水反应可转化为 ，化学方程式：。
(2)
标准状况下，3.36LCO物质的量为0.15mol，根据可得还原至的整个过程中转移电子的数目为0.3NA；根据题给信息，，则0.15molCO可放出的热量为0.0375akJ。
(3)
A．该反应气体分子数正向增多，容器恒容，则气体的压强发生改变，故气体的压强发生不变可以作为反应达到平衡的判断依据，A符合题意；
B．，则，不等于系数之比，故不可作为反应达到平衡的判断依据，B不符合题意；
C．平衡常数K只随温度改变，该反应控制温度为不变，则其不可作为反应达到平衡的判断依据，C不符合题意；
D．该反应物质均是气体，气体总质量不变，容器恒容，则体系内气体密度始终不变，故其不可作为反应达到平衡的判断依据，D不符合题意；
E．无色，红棕色，反应过程体系颜色发生改变，故容器内颜色不变可以作为反应达到平衡的判断依据，E符合题意；
故选AE。
(4)
根据反应，的改变量是的两倍，从的曲线可知其达到平衡时减少了0.03mol/L，则从0升高到平衡时的0.6 mol/L，其曲线如图：；由题Q<0可知，该反应正向吸热，保持其它条件不变，随着温度的升高，该反应平衡朝正向移动，且反应速率增大，达到平衡的时间缩短，则其曲线如图：。
(5)
如图所示，(NO)随(时间)的延长而减小，转化相同量的NO，可作一条平行于时间轴的辅助线，分别交两曲线与a、b两点，如图：，则可知在温度下消耗的时间较长；可能的原因是，该反应两步均是放出热量，总反应是放热反应，，温度的升高使平衡逆向移动，减慢NO转化速率的影响大于升高温度对反应速率的影响，使转化相同量的NO时，消耗的时间较长。
8．(1)<
(2) 60% 15
(3)BC
(4)储氢过程放热，80℃～120℃范围内升温平衡逆向移动；升温催化剂活性降低；HCO分解
【解析】
(1)
如图1所示，反应I随升高（即温度降低）K增大，故；反应II随升高（即温度降低）K增大，故，所以；
(2)
和CO分别是反应I和II的产物，达到平衡时，容器中为0.02mol，CO为0.04mol，故
反应I：
反应II：
转化率：；
达到平衡时： ，故反应I的平衡常数：；
(3)
A．由表格可知，反应I快速放热，反应II慢速吸热，故反应I的活化能低于反应II，， ，即，A错误；
B．增大氨碳比，过量氨气与反应Ⅱ生成的水反应，促进平衡正移，有利于提高尿素产率，B正确；
C．实际生产中若选择曲线a，当氨碳比为4.0时，二氧化碳转化率已经很高，增大氨碳比，虽然二氧化碳转化率增高，但是氨气经济价值比二氧化碳高，因此继续增大氨碳比不划算，故应控制在4.0左右最好，C正确；
D．根据总反应，增加水碳比，可以理解为二氧化碳量不变，水的量增大，平衡逆向移动，二氧化碳转化率减小，因此根据图像得到曲线a的水碳比小于曲线b，减小水碳比，有利于平衡正向移动，利于尿素生成，D错误；
故选BC。
(4)
随温度升高，催化加氢的转化率下降，可能为储氢过程放热，80℃～120℃范围内升温平衡逆向移动；该过程用到催化剂，升温可能导致催化剂活性降低，转化率降低；温度较高时，会受热分解，转化率降低。
9．(1)C2H6(g)+ CO2(g)= C2H4(g)+ CO(g)+ H2O(l) ΔH=+133 kJ·mol-1
(2)120
(3) BD 温度升高，反应速率加快，相同时间内消耗CO2量增多，故CO2转化率增大；以反应II为主，甲醇的选择性降低，故甲醇的产率降低(其他合理答案均可给分) 0.015k P 33.3% 0.3
【解析】
(1)
ΔH =生成物总能量-反应物总能量，CO2和乙烷反应生成乙烯、CO和液态水的热化学方程式为C2H6(g)+ CO2(g)= C2H4(g)+ CO(g)+ H2O(l) ΔH=-110 kJ·mol-1 -286kJ·mol-1 +52kJ·mol-1+393kJ·mol-1 +84kJ·mol-1=+133 kJ·mol-1；
(2)
因为反应温度不变，故化学平衡常数K不变, 化学反应方程式为：，平衡常数，将足量MHCO3固体置于真空恒容容器中，反应达平衡时体系总压为50kPa，则p(CO2)=p(H2O)=25 kPa，=25 kPa×25 kPa=625kPa2。设CO2(g)的初始压强为 x kPa，平衡时p(CO2)=(5+x) kPa，p(H2O)=5 kPa，则有Kp=p(CO2)·p(H2O)=625kPa2=5kPa×(x+5)kPa，解得x=120。故要使平衡时体系中水蒸气的分压小于5kPa，CO(g)的初始压强应大于120 kPa；
(3)
①如图可知合成甲醇的工业条件是230℃、催化剂CZ(Zr-1)T 故选BD；
②230℃以上，升高温度导致CO2的转化率增大，甲醇的产率降低。可能的原因是：温度升高，反应速率加快，相同时间内消耗CO2量增多，故CO2转化率增大；以反应II为主，甲醇的选择性降低，故甲醇的产率降低；
③将CO2和H2按物质的量之比1：3混合通入刚性密闭容器中， ，，a+3a= P0，a=0.25 P0，x+y=0.15 P0，a-(x+y)+3(a-x)-y+y+x+y=0.9 P0，解得x= P0，y= P0，P(CO2)=0.1 P0，P (H2)= P0，v=k·P(CO2)·P3 (H2)，则反应在60 min时v≈0.015k P；CH3OH的选择性=×100%=；反应II的Kc=。
10．(1)NO2(g)+SO2(g)=NO(g)+SO3(g) △H=-42.3kJ/mol
(2) 正 NO+5e-+6H+=NH+H2O
(3) ＜ 60%
【解析】
(1)
NO2氧化SO2的化学方程式为NO2(g)+SO2(g)=NO(g)+SO3(g)，反应的焓变△H=生成物标准生成焓总和一反应物标准生成焓总和=89.9kJ/mol+(﹣395.2kJ/mol)﹣(33.9kJ/mol)﹣(﹣296.9kJ/mol)=﹣42.3kJ/mol，热化学方程式为NO2(g)+SO2(g)=NO(g)+SO3(g)△H=﹣42.3kJ/mol。
(2)
NO、SO2转化为(NH4)2SO4时，NO发生得电子的还原反应，SO2发生失电子的氧化反应，则电解池中通入SO2的电极为阳极、通入NO的电极为阴极，阳极与电源正极相接，阴极与电源负极相接，即a解接电源正极、b解电源负极，阴极上NO得电子生成NH，电极反应式为NO+5e-+6H+=NH+H2O。
(3)
①由图可知，随着温度的升高，NO的平衡转化率降低，即升温，平衡逆向移动，所以正反应为放热反应，△H＜0。
②投料比n(NO)：n(Cl2)=2：1，可设n(Cl2)=amol，n(NO)=2amol，M点NO的平衡转化率为60%，列化学平衡三段式： ，M点时容器内Cl2的转化率为 ×100%=60%。
11．(1) -270.8 AC
(2) 0.8p 大于
(3) 活化水分子 HCOO*+H2O+e-=HCOOH*+OH- CO2生成CO的能垒大大高于生成HCOOH的能垒
【解析】
(1)
焓变△H=反应物总键能-生成物总键能，可知，反应CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)的 H==-270.8 kJ mol-1；
②A.反应放热，所以容器内温度为变量，但温度不变，可说明反应达到平衡状态，A正确；
B.混合气体平均密度等于气体的质量与容器体积之比，因为反应过程中气体的总质量不变，容器不变，所以气体的密度始终保持不变，气体平均密度不变不能说明反应达到平衡状态，B错误；
C.CH4的体积分数为变量，说当CH4的体积分数不变时，反应达到平衡状态，C正确；
D.2v正(CO2)=v逆(H2O)，说明正反应速率等于逆反应速率，上述关系式不能说明反应达到平衡状态，D错误；
综上所述，AC符合题意；
(2)
设起始CO2物质的量为a mol，氢气物质的量为4a mol，反应一段时间后达到平衡，测得CO2的平衡转化率为50%，
平衡时气体总物质的量为(0.5a+2.5a+0.5a+0.5a) mol=4a mol，根据压强之比等于物质的量之比，则平衡时体系的压强为=0.8p，
故答案为：0.8p；
②该反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大，图中a点CO2的平衡转化率大于b点，则a点处的压强大于b点，a点所在曲线表示5.0MPa、b点所在曲线表示0.1Mpa，压强越大，反应速率越快，所以Va大于Vb；b点CO2的平衡转化率为0.5，则CO2的转化物质的量为0.5×2mol=1mol，
平衡分压p(CO2)=p(CH3OH)=p(H2O)=×0.1MPa=MPa、p(H2)=3p(CO2)= MPa，平衡常数Kp=
MPa-2=MPa-2，
故答案为：大于；；
(3)
①由图可知，催化剂S2-活性位点能够很好的吸入水分子，并将水转化为H+和OH-，H+与CO2结合生成HCOO-，
故答案为：活化水分子；
②由图可知，生成甲酸的决速步骤的电极反应式为：HCOO*+H2O+e-=HCOOH*+OH-，从反应能垒或吸附位点角度分析该催化剂对生成甲酸具有高选择性的原因是：CO2生成CO的能垒大大高于生成HCOOH的能垒，
故答案为：HCOO*+H2O+e-=HCOOH*+OH-；CO2生成CO的能垒大大高于生成HCOOH的能垒。
12．(1)
(2) 低温、高压 加入一定量CO，使反应逆向进行，提高生成的选择性
(3) 16.7%
(4) 5.6
【解析】
(1)
加氢分别生成甲醇和CO是最重要的两个基本反应，其反应如下：
①
②
③
根据盖斯定律，可知反应③=反应① 反应②，，则反应③的。
(2)
加氢生成甲醇的反应是一个反应后气体分子数减少的放热反应，因此，从热力学角度上分析，加氢生成甲醇的反应适宜在低温、高压的条件下进行；在实际生产过程中，通常会在原料气里掺一些CO，从平衡移动角度分析原因：加入一定量CO，使反应逆向进行，提高生成的选择性。
(3)
根据图中M点的平衡转化率为50%，得：
所以平衡时的物质的量分数为. 。
(4)
根据电荷守恒和质量守恒，阴极的电极反应式为，阳极有关系，若外接电源为铅蓄电池，铅蓄电池正极反应式为，正极质量增加64g转移2mol ，若铅蓄电池正极质量增加32g，则铅蓄电池中转移电子为1mol，生成的物质的量为0.25mol，则标准状况下阳极生成5.6L 。
13．(1)3d24s2
(2) 8 Ti+8HNO3(浓)Ti(NO3)4+4NO2↑+4H2O
(3)
(4) TiO2(g)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g) △H=-45.5kJ·mol-1； ＞ 随着温度的升高，CO的浓度增加，说明生成CO的反应是吸热反应
【解析】
(1)
Ti是22号元素，基态钛原子的核外电子排布式为[Ar]3d24s2，则价电子排布式为3d24s2；
(2)
根据Ti(NO3)4的球棍结构图示可知Ti的配位数是8，钛与高于70℃的浓硝酸发生反应，生成Ti(NO3)4，还生成NO2和H2O，反应的化学方程式为：Ti+8HNO3(浓)Ti(NO3)4+4NO2↑+4H2O；
(3)
在一个晶胞中含有Ca数目是1；含有Ti数目为8=1，含有的O数目为12=3，则一个晶胞中含有1个CaTiO3，设NA为阿伏加德罗常数的值，则一个晶胞的质量为=g；
(4)
①生成TiCl4和CO的反应方程式为TiO2＋2Cl2＋2C=TiCl4＋2CO，根据盖斯定律，两式相加，得到TiO2(g)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g) △H=ΔH1+ΔH2=(-220.9 kJ·mol-1)+(+175.4 kJ·mol-1)=-45.5kJ·mol-1；
②根据图像，随着温度的升高，CO的浓度增加，CO2浓度降低，说明升高温度，平衡向正反应方向移动，生成CO的反应是吸热反应，即△H＞0。
14．(1) 高于150℃，温度升高，反应a的速率增大，c(O3)减小，反应b和c的速率减小，导致和NO的转化率均降低 反应b的活化能小于反应c，反应b的速率大于反应c，因此NO的转化率高于
(2) 溶液中存在：、，的水解程度大于的水解程度，使溶液显碱性 溶液直接与反应是脱除的主要原因
【解析】
(1)
①已知：反应a： ，
，根据盖斯定律，将两反应相加再除以2得反应，==，故答案为：。
②反应a为气体分子数增大的反应，，较高温度下更有利于反应a进行，所以在其他条件不变时，高于150℃，温度升高，反应a的速率增大，c(O3)减小，导致反应b和c的速率减小，和NO的转化率均降低，故答案为：高于150℃，温度升高，反应a的速率增大，c(O3)减小，反应b和c的速率减小，导致和NO的转化率均降低。
③由表中数据可知，反应b的活化能小于反应c，则反应b的速率大于反应c，因此NO的转化率高于，故答案为：反应b的活化能小于反应c，反应b的速率大于反应c，因此NO的转化率高于。
(2)
①溶液中存在：、，的水解程度大于的水解程度，使溶液显碱性，故答案为：溶液中存在：、，的水解程度大于的水解程度，使溶液显碱性。
②的浓度很低时，溶液直接与反应是脱除的主要原因，即的脱除率几乎不受的浓度的影响，的脱除率超过97%，故答案为：溶液直接与反应是脱除的主要原因。
③与反应氧化还原反应生成和，根据得失电子守恒、电荷守恒及原子守恒，写出反应的离子方程式是为，故答案为：。
④吸收过程中，部分和发生归中反应生成和H2O，反应中和的物质的量之比为1:1，根据得失电子守恒、电荷守恒及原子守恒，写出反应的离子方程式为，故答案为：。
15．(1)-25
(2)BD
(3) m 该反应是放热反应，升高温度，化学平衡向吸热方向移动，平衡常数减小。 < 9.88 A
【解析】
(1)
②式 (2③式 + ①式)=25KJ·mol-1
(2)
A. 平衡常数与催化剂无关，A项错误；
B. 该反应为前后气体分子数改变的反应。平衡前后，气体总质量不变，气体平均物质的量会发生变化，故当容器内气体的平均相对分子质量保持不变时，可以说明该反应达到平衡状态，B项正确；
C.列三段式
用 H2表示该反应4min内的平均速率为v==0.075mol·L-1·min-1，C项错误；
D. 该反应为放热反应，其它条件不变，升高温度，平衡向逆反应方向移动，CO的平衡转化率降低，D项正确。
答案选BD。
(3)
①该反应是放热反应，升高温度，化学平衡向吸热方向移动，随温度升高平衡常数减小，故平衡常数K与温度T的变化关系应为曲线m；②温度升高化学反应速率加快，图2中a点温度小于c点温度，故v(a) 逆
16．(1)>
(2) < 60%
(3)停留时间过短或过长，均导致催化转化器中H2S、SO2不能恰好完全反应，硫的回收率降低，且排放的尾气中仍含有H2S或SO2
(4)AB
【解析】
(1)
根据图像可知100℃以后随温度升高，反应物的物质的量减少，生成物的物质的量增加，说明升高温度平衡正向进行，所以100℃时的反应△H＞0。
(2)
①活化能即活化分子具有的最低能量与分子平均能量之差，升高温度活化分子数增加，阴影部分面积会增加，但平衡不移动，所以根据图像可判断T1＜T2；若T1温度下使用催化剂，由于催化剂会降低活化能，活化分子数会增加，则对应图像可表示为；
②根据三段式可知
则Kp=＝p(S2)＝，即，解得x＝0.5，则此时硫化氢的分压为，则平衡时H2S的压力转化率(H2S)= (1-)×100%＝60%。
(3)
由于留时间过短或过长，均导致催化转化器中H2S、SO2不能恰好完全反应，硫的回收率降低，且排放的尾气中仍含有H2S或SO2，所以该工艺中需要严格控制气体在反应炉中的停留时间。
(4)
A. 增大压强(气相)，硫化氢的溶解度增大，可提高H2S的去除率，A正确；
B. OH-浓度增大，促进H2SH++HS-平衡向正反应方向移动，HS-浓度增大，可提高H2S的去除率，B正确；
C. 反应温度越高，硫化氢的溶解度越小，降低其去除率，C错误；
D. 若水膜过厚，导致活性炭的吸附力减弱，吸附的硫化氢、氧气减少，去除率减少，D错误；
答案选AB。
17．(1)+41
(2)C
(3) 0.02 mol·L-1·min-1 减小
(4) 反应i为放热反应，反应ii为吸热反应，温度升高反应i平衡逆向移动，反应ii平衡正向移动 温度升高对反应i中CO2转化率降低的影响大于对反应ii中CO2转化率升高的影响 D
(5)2CO2+12e-+12H+=CH3OCH3+3H2O
【解析】
(1)
△H2=生成物的标准生成焓总和-反应物的标准生成焓总和=(-111-242+394) kJ/mol=+41 kJ/mol；
(2)
A．增大H2浓度，平衡正向移动，有利于提高CO2的转化率，A正确；
B．根据质量守恒，混合气体的质量不变，反应i是气体体积减小的反应，反应ii是气体体积不变的反应，则气体的总物质的量随着反应进行减小，气体的平均相对分子质量增大，当气体的平均相对分子质量保持不变，说明反应体系已达平衡，B正确；
C．体系达平衡后，若压缩体积，相当于增大压强，则反应i平衡正向移动，会使反应i中CO2和H2量减小，H2O量增大，反应ii的化学平衡逆向移动，C错误；
D．选用合适的催化剂可以加快反应速率，从而提高CH3OH在单位时间内的产量，D正确；
故合理选项是C；
(3)
①0 ~10 min，CO2的转化率为20%，则△n(CO2)=1 mol×20%=0.2 mol，用CO2表示0 ~10 min内平均反应速率v(CO2)=；
②某温度下，向容积为1 L的密闭容器中通入1 mol CO2(g)和5 mol H2(g)，10 min后体系达到平衡，此时CO2的转化率为20%，则消耗的n(CO2)=1 mol×20%=0.2 mol，CH3OH的选择性为50%，已知CH3OH的选择性=，则转化为CH3OH的n(CO2)=0.2 mol×50%=0.1 mol。平衡时n(CO2)=1 mol-0.2 mol=0.8 mol，n(H2)=5 mol-0.4 mol=4.6 mol，n(CH3OH)=0.1 mol，n(H2O)=0.2 mol，容器容积为1 L，c(CO2)=0.8 mol/L，c(H2)=4.6 mol/L，c(CH3OH)=0.1 mol/L，c(H2O)=0.2 mol/L，反应i的平衡常数K=；
③反应ii是吸热反应，降低温度，速率常数k正、k逆均减小，化学平衡逆向移动，则v逆减小的幅度小于v正，所以k正减小的幅度大于k逆，故k正-k逆减小；
(4)
①反应i为放热反应，升高温度，化学平衡逆向移动，反应ii为吸热反应，升高温度平衡正向移动，所以甲醇的选择性随温度升高而下降；
②反应i为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，二氧化碳的转化率降低，反应ii为吸热反应，升高温度平衡正向移动，二氧化碳的转化率上升，但温度升高对反应i中二氧化碳的转化率降低的影响大于反应ii中二氧化碳的转化率的促进作用，所以二氧化碳的转化率随温度升高也在下降；
③生成甲醇的反应是气体体积减小的放热反应，要使平衡正向移动，根据平衡移动原理选择反应条件为低温高压，故合理选项是D；
(5)
在电解池中，阴极发生还原反应，所以由图示可知阴极上是CO2得到电子被还原生成CH3OCH3，电极反应方程式为：2CO2+12H++12e-=CH3OCH3+3H2O。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
同课章节目录