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压轴冲关：压轴13 化学反应原理
【高考命题】
化学反应原理主要考查热化学、电化学、化学反应速率和化学平衡、电解质溶液等主干理论知识，主要命题点有盖斯定律的应用，反应速率和化学平衡的分析，化学平衡常数的表达式书写与计算，反应条件的分析选择、生产生活中的实际应用等，试题常以填空、读图、作图、计算等形式呈现，化学平衡的移动考查形式固定，一般是以图像或者表格的形式为载体，考查平衡移动、化学平衡的计算、等效平衡、平衡图像等知识点等，综合性强，难度大。高考一般以与生产、生活紧密联系的物质为背景材料命制组合题，各小题之间又有一定的独立性。主要考查学生的信息处理能力、学科内综合分析能力，应用反应原理解决生产实际中的具体问题，体现了“变化观念与平衡思想”的核心素养。
【增分攻略】
化学反应原理题答题“五要素”
【限时特训】
1．（2023·浙江·高考真题）“碳达峰·碳中和”是我国社会发展重大战略之一，还原是实现“双碳”经济的有效途径之一，相关的主要反应有：
Ⅰ：
Ⅱ：
请回答：
(1)有利于提高平衡转化率的条件是___________。
A．低温低压 B．低温高压 C．高温低压 D．高温高压
(2)反应的___________，___________(用表示)。
(3)恒压、时，和按物质的量之比投料，反应经如下流程(主要产物已标出)可实现高效转化。
①下列说法正确的是___________。
A．可循环利用，不可循环利用
B．过程ⅱ，吸收可促使氧化的平衡正移
C．过程ⅱ产生的最终未被吸收，在过程ⅲ被排出
D．相比于反应Ⅰ，该流程的总反应还原需吸收的能量更多
②过程ⅱ平衡后通入，测得一段时间内物质的量上升，根据过程ⅲ，结合平衡移动原理，解释物质的量上升的原因___________。
(4)还原能力可衡量转化效率，(同一时段内与的物质的量变化量之比)。
①常压下和按物质的量之比投料，某一时段内和的转化率随温度变化如图1，请在图2中画出间R的变化趋势，并标明时R值___________。
②催化剂X可提高R值，另一时段内转化率、R值随温度变化如下表：
温度/℃ 480 500 520 550
转化率/% 7.9 11.5 20.2 34.8
R 2.6 2.4 2.1 1.8
下列说法不正确的是___________
A．R值提高是由于催化剂X选择性地提高反应Ⅱ的速率
B．温度越低，含氢产物中占比越高
C．温度升高，转化率增加，转化率降低，R值减小
D．改变催化剂提高转化率，R值不一定增大
【答案】(1)C
(2)
(3) BC 通入分解平衡正移，导致增大，促进还原平衡正移
(4) C
【解析】（1）反应Ⅰ为气体体积增大的吸热反应，反应Ⅱ为气体体积不变的吸热反应，△H>0，升高温度，平衡右移，CH4平衡转化率增大；降低压强，平衡右移，CH4平衡转化率增大，故有利于提高平衡转化率的条件是高温低压；答案选C；
（2）已知：Ⅰ：
Ⅱ：
根据盖斯定律，由Ⅰ+Ⅱ2得反应；
故△H1+2△H2=+329，；
（3）①A．根据流程可知，转化为Fe，Fe又转化为，可循环利用；CaCO3受热分解生成和CO2, 又与CO2反应生成CaCO3，也可循环利用，选项A错误；
B．过程ⅱ，吸收使浓度降低，促进氧化的平衡正移，选项B正确；
C．过程ⅱ吸收而产生的最终未被吸收，在过程ⅲ被排出，选项C正确；
D．焓变只与起始物质的量有关，与过程无关，故相比于反应Ⅰ，该流程的总反应还原需吸收的能量一样多，选项D错误；
答案选BC；
②通入分解平衡正移，导致增大，促进还原平衡正移，故过程ⅱ平衡后通入，测得一段时间内物质的量上升；
（4）①600℃以下，甲烷转化率随温度升高增大程度大于二氧化碳转化率，该阶段R减小，600℃以上，二氧化碳转化率随温度升高增大程度大于甲烷转化率，该阶段R增大，根据图1可知时，转化率为100%，即=1mol, 转化率为60%,即=3mol60%=1.8mol，故==1.8，故间R的变化趋势如图：
②A．R值提高是由于催化剂X选择性地提高反应Ⅱ的速率，使单位时间内反应Ⅱ中CO2的转化率增大，增大的倍数比大，则R提高，选项A正确；
B．根据表中数据可知，温度越低，转化率越小，而R越大，增大的倍数比大，含氢产物中占比越高，选项B正确；
C．温度升高，转化率增加，转化率也增大，且两个反应中的转化率均增大，增大倍数多，故R值增大，选项C不正确；
D．改变催化剂使反应有选择性按反应Ⅰ而提高转化率，若转化率减小，则R值不一定增大，选项D正确；
答案选C。
2．（2022·天津·统考高考真题）天津地处环渤海湾，海水资源丰富。科研人员把铁的配合物(L为配体)溶于弱碱性的海水中，制成吸收液，将气体转化为单质硫，改进了湿法脱硫工艺。该工艺包含两个阶段：①的吸收氧化；②的再生。反应原理如下：
①
②
回答下列问题：
(1)该工艺的总反应方程式为___________。1mol 发生该反应的热量变化为___________，在总反应中的作用是___________。
(2)研究不同配体与所形成的配合物(A、B、C)对吸收转化率的影响。将配合物A、B、C分别溶于海水中，配成相同物质的量浓度的吸收液，在相同反应条件下，分别向三份吸收液持续通入，测得单位体积吸收液中吸收转化率随时间变化的曲线如图1所示。以由100%降至80%所持续的时间来评价铁配合物的脱硫效率，结果最好的是___________(填“A”、“B”或“C”)。
(3)的电离方程式为___________。25℃时，溶液中、、在含硫粒子总浓度中所占分数随溶液pH的变化关系如图2，由图2计算，的___________，___________。再生反应在常温下进行，解离出的易与溶液中的形成沉淀。若溶液中的，，为避免有FeS沉淀生成，应控制溶液pH不大于___________(已知25℃时，FeS的为)。
【答案】(1) (或) 放出热量 作催化剂或降低反应活化能
(2)A
(3) 或 8
【解析】（1）将第一个方程式2倍加上第二个方程式得到该工艺的总反应方程式为(或)，该反应的热化学方程式，因此1mol 发生该反应的热量变化为放出热量，参与了化学反应，但反应前后量没有改变，因此在总反应中的作用是作催化剂或降低反应活化能；故答案为：(或)；放出热量；作催化剂或降低反应活化能。
（2）根据图中信息以由100%降至80%所持续的时间来评价铁配合物的脱硫效率，A持续时间最短，说明A的脱硫效率最高，因此结果最好的A；故答案为：A。
（3）是二元弱酸，其电离是一步一步电离，主要以第一步电离为主，因此其电离方程式为或；根据题意pH=7时、的所占分数相等，因此的，pH=13时、的所占分数相等，则。再生反应在常温下进行，解离出的易与溶液中的形成沉淀。若溶液中的，根据得到，根据和，得到，pH=8，因此为避免有FeS沉淀生成，应控制溶液pH不大于8；故答案为：或；；；8。
3．（2022·辽宁·统考高考真题）工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖，其反应为：。回答下列问题：
(1)合成氨反应在常温下_______(填“能”或“不能”)自发。
(2)_______温(填“高”或“低”，下同)有利于提高反应速率，_______温有利于提高平衡转化率，综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素，工业常采用。
针对反应速率与平衡产率的矛盾，我国科学家提出了两种解决方案。
(3)方案一：双温-双控-双催化剂。使用双催化剂，通过光辐射产生温差(如体系温度为时，的温度为，而的温度为)。
下列说法正确的是_______。
a．氨气在“冷Ti”表面生成，有利于提高氨的平衡产率
b．在“热Fe”表面断裂，有利于提高合成氨反应速率
c．“热Fe”高于体系温度，有利于提高氨的平衡产率
d．“冷Ti”低于体系温度，有利于提高合成氨反应速率
(4)方案二：复合催化剂。
下列说法正确的是_______。
a．时，复合催化剂比单一催化剂效率更高
b．同温同压下，复合催化剂有利于提高氨的平衡产率
c．温度越高，复合催化剂活性一定越高
(5)某合成氨速率方程为：，根据表中数据，_______；
实验
1 m n p q
2 2m n p 2q
3 m n 0.1p 10q
4 m 2n p 2.828q
在合成氨过程中，需要不断分离出氨的原因为_______。
a．有利于平衡正向移动 b．防止催化剂中毒 c．提高正反应速率
(6)某种新型储氢材料的晶胞如图，八面体中心为M金属离子，顶点均为配体；四面体中心为硼原子，顶点均为氢原子。若其摩尔质量为，则M元素为_______(填元素符号)；在该化合物中，M离子的价电子排布式为_______。
【答案】(1)能
(2)高 低
(3)ab
(4)a
(5) -1 a
(6) Fe 3d6
【解析】（1），则 G= H-T S=(-92.4+0.2×298) kJ mol-1=-32.4 kJ mol-1＜0，所以合成氨反应在常温下能自发进行。答案为：能；
（2）温度越高，反应速率越快，所以高温有利于提高反应速率；因为正反应为放热反应，所以低温有利于提高平衡转化率。答案为：高；低；
（3）a．因为正反应为放热反应，所以低温有利于平衡正向移动，氨气在“冷Ti”表面生成，有利于提高氨的平衡产率，a正确；
b．温度升高，反应速率加快，所以在“热Fe”表面断裂，有利于提高合成氨反应速率，b正确；
c．合成氨反应的正反应为放热反应，“热Fe”高于体系温度，不利于提高氨的平衡产率，c不正确；
d．温度升高，可提高合成氨反应的速率，所以“冷Ti”低于体系温度，不利于提高合成氨反应速率，d不正确；
故选ab。答案为：ab；
（4）a．从图中可以看出，时，复合催化剂比单一催化剂的反应速率快，催化效率更高，a正确；
b．催化剂只能改变反应速率，不能改变平衡产率，所以同温同压下，复合催化剂不能提高氨的平衡产率，b不正确；
c．虽然图中显示温度高反应速率快，但温度高到一定程度后，复合催化剂活性就可能不变或变低，c不正确；
故选a。答案为：a；
（5）选择实验1和3进行分析，此时，则γ=-1；
a．在合成氨过程中，需要不断分离出氨，有利于平衡正向移动，a正确；
b．氨是在该催化剂的催化作用下生成，不会使催化剂中毒，b不正确；
c．分离出氨，并没有增大反应物的浓度，所以不会提高正反应速率，c不正确；
故选a。答案为：-1；a；
（6）从图中信息可以进行以下计算：含黑球的数目为=4，含白球的数目为8，则黑球与白球的个数比为1:2。黑球的化学式为，白球的化学式为。从而得出M+17×6+15×2=188，M=56，则M元素为Fe；在该化合物中，Fe2+的价电子排布式为3d6。答案为：Fe；3d6。
【点睛】计算晶胞中所含微粒数目时，可采用均摊法。
4．（2022·河北·高考真题）氢能是极具发展潜力的清洁能源，以氢燃料为代表的燃料电池有良好的应用前景。
(1)时，燃烧生成)放热，蒸发吸热，表示燃烧热的热化学方程式为_______。
(2)工业上常用甲烷水蒸气重整制备氢气，体系中发生如下反应。
Ⅰ.
Ⅱ.
①下列操作中，能提高平衡转化率的是_______ (填标号)。
A．增加用量 B．恒温恒压下通入惰性气体
C．移除 D．加入催化剂
②恒温恒压条件下，1molCH4(g)和1molH2O(g)反应达平衡时，的转化率为，的物质的量为，则反应Ⅰ的平衡常数_______ (写出含有α、b的计算式；对于反应，，x为物质的量分数)。其他条件不变，起始量增加到，达平衡时，，平衡体系中的物质的量分数为_______(结果保留两位有效数字)。
(3)氢氧燃料电池中氢气在_______(填“正”或“负”)极发生反应。
(4)在允许自由迁移的固体电解质燃料电池中，放电的电极反应式为_______。
(5)甲醇燃料电池中，吸附在催化剂表面的甲醇分子逐步脱氢得到CO，四步可能脱氢产物及其相对能量如图，则最可行途径为a→_______(用等代号表示)。
【答案】(1)H2(g)+O2 (g)=H2O(1) H= -286 kJ mol-1
(2) BC 43%
(3)负
(4)CnH2n+2-(6n+2)e-+ (3n+1) O2-=n CO2+(n+1) H2O
(5)abehj
【解析】（1）298K时，1gH2燃烧生成H2O(g)放热121 kJ，则1molH2燃烧生成H2O(g)放热=242kJ，用热化学方程式表示为：H2(g)+O2(g)=H2O(g) H1= -242 kJ mol-1①，又因为1 mol H2O(1)蒸发吸热44kJ，则H2O(g)= H2O(l) H2= -44 kJ mol-1②，根据盖斯定律可知，表示H2燃烧热的反应热为 H=H1+H2= -286 kJ mol-1，故答案为：H2(g)+O2 (g)=H2O(1) H= -286 kJ mol-1；
（2）①A．增加CH4 (g)用量可以提高H2O(g)的转化率，但是CH4(g)平衡转化率减小，A不符合题意；
B．恒温恒压下通入惰性气体，相当于减小体系压强，反应混合物中各组分的浓度减小，反应Ⅰ的化学平衡正向移动，能提高CH4(g)平衡转化率，B符合题意；
C．移除CO(g)，减小了反应混合物中CO(g)的浓度，反应Ⅰ的化学平衡正向移动，能提高CH4(g)平衡转化率，C符合题意；
D．加入催化剂不能改变平衡状态，故不能提高CH4(g)平衡转化率，D不符合题意；
综上所述，上述操作中，能提高CH4(g)平衡转化率的是BC；
②恒温恒压条件下，1 mol CH4 (g)和1 mol H2O(g)反应达平衡时，CH4 (g)的转化率为α，CO2 (g)的物质的量为b mol，则转化的CH4 (g)为α mol，剩余的CH4 (g)为(1-α)mol，根据C元素守恒可知，CO(g)的物质的量为(α-b)mol，根据H和O守恒可知，H2O(g)的物质的量为(1-α-b)mol，H2(g)的物质的量为(3α+b)mol，则反应混合物的总物质的量为(2α+2)mol，平衡混合物中，CH4(g)、H2O(g)、 CO(g) 、H2(g)的物质的量分数分别为、、、，因此，反应I的平衡常数Kx=；其他条件不变，H2O(g)起始量增加到5mol，达平衡时，α=0.90，b =0.65，则平衡时，CH4 (g)为0.1mol，根据C元素守恒可知，CO(g)的物质的量为0.25mol，，根据H和O守恒可知，H2O(g)的物质的量为(5-0.90-0.65 )mol=3.45mol，H2(g)的物质的量为(3α+b )mol=3.35mol，平衡混合物的总物质的量为(2α+6 )mol=7.8mol，平衡体系中H2(g)的物质的量分数为；
（3）燃料电池中的燃料在负极发生氧化反应，因此，氢氧燃料电池中氢气在负极发生反应；
（4）在允许O2-自由迁移的固体电解质燃料电池中，CnH2n+2在负极发生氧化反应生成CO2和H2O，电极反应式为CnH2n+2-(6n+2)e-+ (3n+1) O2-=nCO2+(n+1) H2O；
（5）由图示可知，吸附在催化剂表面的甲醇分子逐步脱氢得到CO，且能垒越低，活化能越小，越容易进行，根据图示可知，其可行的途径为：abehj。
5．(2022.1·浙江卷)工业上，以煤炭为原料，通入一定比例的空气和水蒸气，经过系列反应可以得到满足不同需求的原料气。请回答：
(1)在C和O2的反应体系中：
反应1：C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=-394kJ·mol-1
反应2：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH2=-566kJ·mol-1
反应3：2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH3。
① 设y=ΔH-TΔS，反应1、2和3的y随温度的变化关系如图1所示。图中对应于反应3的线条是______。
②一定压强下，随着温度的升高，气体中CO与CO2的物质的量之比______。
A．不变 B．增大 C．减小 D．无法判断
(2)水煤气反应：C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH=131kJ·mol-1。工业生产水煤气时，通常交替通入合适量的空气和水蒸气与煤炭反应，其理由是________。
(3)一氧化碳变换反应：CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH=-41kJ·mol-1。
①一定温度下，反应后测得各组分的平衡压强(即组分的物质的量分数×总压)：p(CO)=0.25MPa、p(H2O)=0.25MPa、p(CO2)=0.75MPa和p(H2)=0.75MPa，则反应的平衡常数K的数值为________。
②维持与题①相同的温度和总压，提高水蒸气的比例，使CO的平衡转化率提高到90%，则原料气中水蒸气和CO的物质的量之比为________。
③生产过程中，为了提高变换反应的速率，下列措施中合适的是________。
A．反应温度愈高愈好 B．适当提高反应物压强
C．选择合适的催化剂 D．通入一定量的氮气
④以固体催化剂M催化变换反应，若水蒸气分子首先被催化剂的活性表面吸附而解离，能量-反应过程如图2所示。
用两个化学方程式表示该催化反应历程(反应机理)：步骤Ⅰ：________；步骤Ⅱ：________。
【答案】(1)a B
(2)水蒸气与煤炭反应吸热，氧气与煤炭反应放热，交替通入空气和水蒸气有利于维持体系热量平衡，保持较高温度，有利于加快化学反应速率
(3)①9.0 ②1.8：1 ③BC ④M+H2O=MO+H2 MO+CO=M+CO2
【解析】1)①由已知方程式：(2×反应1-反应2)可得反应3，结合盖斯定律得：ΔH3=2ΔH1-ΔH2=[2×(-394)-(-566)]kJ·mol-1=-222 kJ·mol-1，反应1前后气体分子数不变，升温y不变，对应线条b，升温促进反应2平衡逆向移动，气体分子数增多，熵增，y值增大，对应线条c，升温促进反应3平衡逆向移动，气体分子数减少，熵减， y值减小，对应线条a，故此处填a；②温度升高，三个反应平衡均逆向移动，由于反应2焓变绝对值更大，故温度对其平衡移动影响程度大，故CO2物质的量减小，CO物质的量增大，所以CO与CO2物质的量比值增大，故选B；(2)由于水蒸气与煤炭反应吸热，会引起体系温度的下降，从而导致反应速率变慢，不利于反应的进行，通入空气，利用煤炭与O2反应放热从而维持体系温度平衡，维持反应速率，故此处填：水蒸气与煤炭反应吸热，氧气与煤炭反应放热，交替通入空气和水蒸气有利于维持体系热量平衡，保持较高温度，有利于加快反应速率；(3)①该反应平衡常数K=；②假设原料气中水蒸气为x mol，CO为1 mol，由题意列三段式如下：
则平衡常数K=，解得x=1.8，故水蒸气与CO物质的量之比为1.8：1；③A项，反应温度过高，会引起催化剂失活，导致反应速率变慢，A不符合题意；B项，适当增大压强，可加快反应速率，B符合题意；C项，选择合适的催化剂有利于加快反应速率，C符合题意；D项，若为恒容条件，通入氮气对反应速率无影响，若为恒压条件，通入氮气后，容器体积变大，反应物浓度减小，反应速率变慢，D不符合题意；故故选BC；④水分子首先被催化剂吸附，根据元素守恒推测第一步产生H2，第二步吸附CO产生CO2，对应反应历程依次为：M+H2O=MO+H2、MO+CO=M+CO2。
6．二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：
(1)二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：
CO2(g)+3H2＝CH3OH(g)+H2O(g)
该反应一般认为通过如下步骤来实现：
①CO2(g)+H2＝CO(g)+H2O(g) △H1=+41kJ·mol-l
②CO(g)+2H2＝CH3OH(g) △H2=-90kJ·mol-l
总反应的△H =_______ kJ·mol-l；若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是_______(填标号)，判断的理由是_______。
A． B．
C． D．
(2)合成总反应在起始物n(H2)/n(CO2)=3时，在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的物质的量分数为x(CH3OH)，在 t=250℃下的 x(CH3OH)～p、在p=5×105Pa 下的 x(CH3OH)～t 如图所示。
①用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式Kp =_______；
②图中对应等压过程的曲线是_______，判断的理由是_______；
③当x(CH3OH)=0.10时，CO2的平衡转化率____，反应条件可能为___或___。
【答案】(1)-49 A ΔH1为正值，ΔH2为和ΔH为负值，反应①的活化能大于反应②的
(2)①
②b 总反应ΔH<0，升高温度时平衡向逆反应方向移动，甲醇的物质的量分数变小
③33.3% 5×105Pa，210℃ 9×105Pa，250℃
【解析】(1)二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：CO2(g)+3H2＝CH3OH(g)+H2O(g)，该反应一般认为通过如下步骤来实现：①CO2(g)+H2＝CO(g)+H2O(g) △H1=+41kJ·mol-l，②CO(g)+2H2＝CH3OH(g) △H2=-90kJ·mol-l，根据盖斯定律可知，①+②可得二氧化碳加氢制甲醇的总反应为：CO2(g)+3H2＝CH3OH(g)+H2O(g) △H=(+41kJ·mol-l)+(-90kJ·mol-l)=-49kJ·mol-l，；该反应总反应为放热反应，因此生成物总能量低于反应物总能量，反应①为慢反应，因此反应①的活化能高于反应②，同时反应①的反应物总能量低于生成物总能量，反应②的反应物总能量高于生成物总能量，因此示意图中能体现反应能量变化的是A项。(2)①二氧化碳加氢制甲醇的总反应为CO2(g)+3H2＝CH3OH(g)+H2O(g)，因此利用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式Kp=；②该反应正向为放热反应，升高温度时平衡逆向移动，体系中x(CH3OH)将减小，因此图中对应等压过程的曲线是b；③设起始n(CO2)=1mol，n(H2)=3mol，则：
当平衡时x(CH3OH)=0.10时，=0.1，解得x=1/3mol，平衡时CO2的转化率α==33.3%；由图可知，满足平衡时x(CH3OH)=0.10的条件有：5×105Pa，210℃或9×105Pa，250℃。
7．一氯化碘(ICl)是一种卤素互化物，具有强氧化性，可与金属直接反应，也可用作有机合成中的碘化剂。回答下列问题：
(1)历史上海藻提碘中得到一种红棕色液体，由于性质相似，Liebig误认为是ICl，从而错过了一种新元素的发现，该元素是_______。
(2)氯铂酸钡(BaPtCl6)固体加热时部分分解为BaCl2、Pt和Cl2，376.8℃时平衡常数Kp=1.0×104Pa2，在一硬质玻璃烧瓶中加入过量BaPtCl6，抽真空后，通过一支管通入碘蒸气(然后将支管封闭)，在376.8℃，碘蒸气初始压强为。376.8℃平衡时，测得烧瓶中压强为32.5 kPa，则PIcl=_______ kPa，反应2ICl(g)=I2(g) +Cl2(g)的平衡常数K=_______(列出计算式即可)。
(3)McMorris测定和计算了在136~180℃范围内下列反应的平衡常数Kp。
2NO(g)+2ICl(g)2NOCl (g)+ I2(g) Kp1
2NOCl (g)2NO (g)+ Cl2(g) Kp2
得到和均为线性关系，如下图所示：
①由图可知，NOCl分解为NO和Cl2反应的ΔH_______0(填“大于”或“小于”)
②反应2ICl(g)=I2(g) +Cl2(g)的K=_______(用Kp1、Kp2表示)：该反应的ΔH _______0(填“大于”或“小于”)，写出推理过程_______。
(4)Kistiakowsky曾研究了NOCl光化学分解反应，在一定频率(v)光的照射下机理为：
NOCl+→
+NOCl→2NO+Cl2
其中表示一个光子能量，表示NOCl的激发态。可知，分解1mol的NOCl需要吸收_______mol光子。
【答案】(1)溴(或Br) (3)24.8
(3)①大于 ②Kp1·Kp2 大于 设T/＞T，即，由图可知：则：，即，因此该反应正反应为吸热反应，即ΔH大于0
(4)0.5
【解析】(1)红棕色液体，推测为溴单质，因此错过发现的元素是溴(或Br)；
(2)由题意玻376.8℃时璃烧瓶中发生两个反应：BaPtCl6 (s) BaCl2 (s)+ Pt (s)+2 Cl2 (g)、Cl2(g)+I2(g)2ICl(g)。BaPtCl6 (s) BaCl2 (s)+ Pt (s)+2 Cl2 (g)的平衡常数Kp=1.0×104Pa2，则平衡时p2(Cl2)= 1.0×104Pa2，平衡时p(Cl2)=100Pa，设到达平衡时I2(g)的分压减小pkPa，则：
376.8℃平衡时，测得烧瓶中压强为32.5kPa，则0.1+20.0+p=32.5，解得p=12.4，则平衡时PIcl=2pkPa=2×12.4kPa=24.8kPa；则平衡时，I2(g)的分压为(20.0-p)kPa=(20×103-12.4×103)Pa，24.8kPa=24.8×103Pa，p(Cl2)=0.1kPa=100Pa，因此反应2ICl(g)=I2(g) +Cl2(g)的平衡常数K=；(3)①结合图可知，温度越高，越小，lgKp2越大，即Kp2越大，说明升高温度平衡2NOCl (g)2NO (g)+ Cl2(g)正向移动，则NOCl分解为NO和Cl2反应的大于0；②Ⅰ. 2NO(g)+2ICl(g)2NOCl (g)+ I2(g) Kp1；Ⅱ.2NOCl (g)2NO (g)+ Cl2(g) Kp2；Ⅰ+Ⅱ得2ICl(g)=I2(g) +Cl2(g)，则2ICl(g)=I2(g) +Cl2(g)的K= Kp1·Kp2；该反应的ΔH大于0；推理过程如下：设，即，由图可知：则：，即，因此该反应正反应为吸热反应，即ΔH大于0；(4)Ⅰ. NOCl+→，Ⅱ. +NOCl→2NO+Cl2，Ⅰ+Ⅱ得总反应为2NOCl+hv=2NO+Cl2，因此2molNOCl分解需要吸收1mol光子能量，则分解1mol的NOCl需要吸收0.5mol光子。
8．化学链燃烧()是利用载氧体将空气中的氧传输至燃料的新技术，与传统燃烧方式相比，避免了空气和燃料的直接接触，有利于高效捕集CO2。基于CuO/Cu2O载氧体的甲烷化学链燃烧技术示意图如下。
空气反应器与燃料反应器中发生的反应分别为：
①
②
(1)反应 _______。
(2)反应②的平衡常数表达式_______。
(3)氧的质量分数：载氧体Ⅰ_______(填“>”“=”或“<”)载氧体Ⅱ。
(4)往盛有CuO/Cu2O载氧体的刚性密闭容器中充入空气(氧气的物的量分数x(O2)为21%)，发生反应①。平衡时x(O2)随反应温度T变化的曲线如图所示。985OC时O2的平衡转化率_______(保留2位有效数字)。
(5)根据下图，x(O2)随温度升高而增大的原因是_______。反应温度必须控制在以下，原因是_______。
(6)载氧体掺杂改性，可加快化学链燃烧速率。使用不同掺杂的CuO/Cu2O载氧体，反应②活化能如下表所示。
载氧体掺杂物质 氧化铝 膨润土
活化能/
由表中数据判断：使用_______(填“氧化铝”或“膨润土”)掺杂的载氧体反应较快；使用氧化铝或者膨润土掺杂的载氧体，单位时间内燃料反应器释放的热量分别为、，则a_______b(填“>”“=”或“<”)。
【答案】(1)-802 (2)(或) (3)> (4)58%
(5)反应①为放热反应，温度升高平衡左移 温度高于1030OC时，x(O2)大于21%，载氧体无法载氧
(6)膨润土 <
【解析】(1)①；②，用①2+②(1)得：反应 =；(2)由②可知，故体没有浓度，所以该反应的平衡常数表达式(或)；(3)由图可知：载氧体I是把空气中的氧气转移到燃料反应器，载氧体II是氧气和甲烷发生反应释放出水和二氧化碳，所以氧的质量分数：载氧体I>载氧体II；(4)设往盛有CuO/Cu2O载氧体的刚性密闭容器中充入空气的物质的量为1mol,氧气的物的量分数x(O2)为21%，则氧气的物质的量为0.21mol，氮气的物质的量为0.78mol，由图可知，达到平衡时氧气的物的量分数x(O2)为10%，则达到平衡时气体的物质的量为0.78mol+0.1mol=0.88mol，变化的氧气的物质的量为1mol-0.88mol，根据①反应， 985OC时O2的平衡转化率=58%；(5)因为①为放热反应，随温度升高平衡逆向移动，氧气的浓度正大。因为往盛有CuO/Cu2O载氧体的刚性密闭容器中充入空气【氧气的物的量分数x(O2)为21%】，由图可知，当温度高于1030OC时，x(O2)大于21%，载氧体无法载氧；(6)由表中数据可知：使用氧化铝掺杂的载氧体反应的活化能比使用膨润土掺杂的载氧体反应的活化能高，所以使用膨润土掺杂的载氧体反应较快。使用氧化铝比使用者膨润土掺杂的载氧体反应较慢，单位时间内燃料反应器释放的热量少，所以<。
9．氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过下面两种方法由氨气得到氢气。
方法Ⅰ.氨热分解法制氢气
相关化学键的键能数据
化学键 N≡N H﹣H N﹣H
键能E/(kJ mol﹣1) 946 436.0 390.8
在一定温度下，利用催化剂将NH3分解为N2和H2。回答下列问题：
(1)反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)△H＝ kJ mol﹣1；
(2)已知该反应的△S＝198.9J mol﹣1 K﹣1，在下列哪些温度下反应能自发进行？ (填标号)；
A.25℃ B.125℃ C.225℃ D.325℃
(3)某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下，将0.1mol NH3通入3L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200kPa)，各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。
①若保持容器体积不变，t1时反应达到平衡，用H2的浓度变化表示0～t1时间内的反应速率v(H2)＝ mol L﹣1 min﹣1(用含t1的代数式表示)；
②t2时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变，图中能正确表示压缩后N2分压变化趋势的曲线是 (用图中a、b、c、d表示)，理由是 ；
③在该温度下，反应的标准平衡常数Kθ＝ (已知：分压＝总压×该组分物质的量分数，对于反应dD(g)+eE(g)gG(g)+hH(g)Kθ，其中pθ＝100kPa，PG、PH、PD、PE为各组分的平衡分压)。
方法Ⅱ.氨电解法制氢气
利用电解原理，将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。
(4)电解过程中OH﹣的移动方向为 (填“从左往右”或“从右往左”)；
(5)阳极的电极反应式为 。
【答案】(1)+90.8 (2)CD
(3)① ②b 开始体积减半，N2分压变为原来的2倍，随后由于加压平衡逆向移动，N2分压比原来2倍要小 ③0.48
(4)从右往左 (5)2NH3-6e-+6OH-= N2+6H2O
【解析】(1)由△H＝反应物键能和﹣生成物键能和可知，该反应的△H＝2×(390.8kJ mol﹣1×3)﹣[(946kJ mol﹣1)+(436.0kJ mol﹣1×3)]＝+90.8kJ mol﹣1；(2)在等温等压的反应中△G＝△H﹣T△S＜0时，正反应能自发进行，其中△H＝+90.8kJ mol﹣1，△S＝198.9J mol﹣1 K﹣1，则T456.5k＝183.52℃，故选C、D；(3)①密闭容器中0.1molNH3总压为200kPa，则如图t1时H2的分压为120kPa，则H2的物质的量为mol＝0.06mol，故v(H2)mol L﹣1 min﹣1；②容器体积迅速缩小到原来的一半，则氮气的分压迅速增大到原来的2倍，故cd错误；压强增大，平衡向气体总体积减小的方向移动，即平衡逆向移动，N2的分压应比原来2倍小，故b正确，a错误；③在该温度下，达到平衡时，p(N2)＝40kPa＝0.4pθ、p(H2)＝120kPa＝1.2pθ、p(NH3)＝120kPa＝1.2pθ，则Kθ0.48；(4)电解池中，左侧消耗NH3生成N2，发生氧化反应是阳极，消耗了OH﹣，右侧水中H+得电子生成H2，发生还原反应，是阴极，电极反应中生成OH﹣，故OH﹣从右向左移动；(5)阳极是NH3失电子发生氧化反应生成N2，则电极反应式为6OH﹣+2NH3﹣6e﹣＝N2+6H2O。
10．倡导生态文明建设，环境问题一直是我们关注的焦点。运用化学反应原理研究氮、碳的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
(1)NO 的氧化反应 2NO(g)＋O2 (g)2NO2(g)分两步进行；
I．2NO(g)N2O2 (g) II．N2O2(g＋O2(g)2NO2(g)
其反应过程能量变化如图所示：
①决定 NO 氧化反应速率的步骤是___________(填“I”或“II”)，其理由是___________。
②一定温度下，在刚性密闭容器中，起始充入一定量的 NO2气体(NO2转化为 N2O4忽略不计)，此时压强为 26kPa，在 5min达到平衡，此时容器的压强为 36kPa，则 0~5min 用 O2的分压表示反应速率为____ kPa/min。该温度下，反应 2NO (g)＋O2 (g) 2NO2 (g)的平衡常数 Kp= ____kPa-1(Kp 是用平衡分压代替平衡浓度计算的平衡常数)。
③恒温恒容条件下，能说明该反应达到平衡状态的是 ___________(填标号)。
A．压强不再变化
B．混合气体的密度不再变化
C．生成 NO 的速率与消耗 NO2的速率相等
D．混合气体的平均相对分子质量不再变化
(2)为了高效利用能源并且减少 CO2的排放，可用下列方法把 CO2转化成乙醇燃料
I．CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) △H1=-49.0kJ·mol-1
II．CO2 (g)＋H2 (g)CO(g)＋H2O(g) △H2 =＋41.1kJ·mol-1
①反应 I 在___________(选填“高温”、“低温”或“任意温度”)下，易自发进行。
研究表明：在其他条件相同的情况下，用新型催化剂可以显著提高甲醇的选择性，使用该催化剂，按 n(CO2):n(H2 )=1:3(总量为 amol)投料于恒容密闭容器中进行反应，CO2的平衡转化率和甲醇的选择率(甲醇的选择率：转化的 CO2中生成甲醇的物质的量分数)随温度的变化趋势如图所示 (忽略温度对催化剂的影响)
②根据如图中数据，温度选择___________K，达到平衡时，反应体系内甲醇的产量最高。随着温度的升高，CO2的平衡转化率增加但甲醇的选择率降低，其原因是___________。
【答案】(1)I 反应I的活化能大 2 0.009 AD
(2)低温 553 当温度升高时，反应I平衡逆向移动，而反应II平衡正向移动且幅度更大
【解析】(1)①由能量变化图可以看出，第I步活化能较大，反应速率较慢，因此决定NO氧化反应速率的步骤是I；理由是反应I的活化能大。
②设反应进行过程中O2的压强增加为x，因为是刚性容器，可利用压强建立三段式：
从而得出：2x+x+26-2x=36 x=10kPa，则 0~5min 用 O2 的分压表示反应速率为=2 kPa/min。该温度下，反应 2NO (g)＋O2 (g)2NO2 (g)的平衡常数 Kp= kPa-1=0.009kPa-1。③A项，因为反应前后气体的分子数不等，所以在平衡移动的过程中压强发生不断改变，当压强不再变化时，反应达平衡状态，A符合题意；B项，在反应过程中，混合气体的质量不变，气体的体积不变，混合气体的密度始终不变，所以密度不变时反应不一定达平衡状态，B不符合题意；C项，生成 NO的方向与消耗 NO2 的方向相同，所以速率相等时反应不一定达平衡状态，C不符合题意；D项，混合气体质量不变，随着反应的进行，物质的量发生不断改变，平均相对分子质量不断发生改变，当平均相对分子质量不变时，反应达平衡状态，D符合题意；故选AD。(2)①反应 I 为放热反应，则在低温下，易自发进行。②由反应方程式CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)可知，生成CH3OH的物质的量等于参加反应的CO2的物质的量。473K时，CO2的平衡转化率为13.2%，甲醇的选择率为86%，则生成CH3OH的物质的量为0.25amol×13.2%×86%=0.02838amol；513K时，CO2的平衡转化率为15%，甲醇的选择率为78%，则生成CH3OH的物质的量为0.25amol×15%×78%=0.02925amol；553K时，CO2的平衡转化率为21%，甲醇的选择率为60%，则生成CH3OH的物质的量为0.25amol×21%×60%=0.0315amol，由此可得，温度选择553K，达到平衡时，反应体系内甲醇的产量最高。因为反应I为放热反应，而反应II为吸热反应，且反应II对CO2的转化起主导地位，所以随着温度的升高，CO2 的平衡转化率增加但甲醇的选择率降低，其原因是当温度升高时，反应I平衡逆向移动，而反应II平衡正向移动且幅度更大
11．丙烯是一种重要化工原料，可以在催化剂作用下，由丙烷直接脱氢或氧化脱氢制备。
反应Ⅰ(直接脱氢)：C3H8(g)＝C3H6(g)＋H2(g) △H1＝＋125 kJ·mol1
反应Ⅱ(氧化脱氢)：C3H8(g)＋O2(g)＝C3H6(g)＋H2O(g) △H2＝－118 kJ·mol1
(1)已知键能：E(C－H)＝416 kJ·mol1，E(H－H)＝436 kJ·mol1，由此计算生成1 mol碳碳π键放出的能量为 kJ。
(2)对于反应Ⅰ，总压恒定为100 kPa，在密闭容器中通入C3H8和N2的混合气体(N2不参与反应)，从平衡移动的角度判断，达到平衡后“通入N2”的作用是 ；在温度为T1时，C3H8的平衡转化率与通入气体中C3H8的物质的量分数的关系如图a所示，计算时反应Ⅰ的平衡常数Kp＝ kPa(以分压表示，分压＝总压×物质的量分数，保留一位小数)。
(3)在温度为T2时，通入气体分压比为p(C3H8):p(O2):p(N2)＝10:5:85的混合气体，各组分气体的分压随时间的变化关系如图b所示。
0～1.2s生成C3H6的平均速率为 kPa·s1；在反应一段时间后，C3H8和O2的消耗速率比小于2:1的原因为 。
(4)恒温刚性密闭容器中通入气体分压比为p(C3H8):p(O2):p(N2)=2:13:85的混合气体，已知某反应条件下只发生如下反应(k,k,为速率常数)：
反应Ⅱ：2C3H8(g)＋O2(g)＝2C3H6(g)＋2H2O(g) k
反应Ⅲ：2C3H8(g)＋9O2(g)＝6CO2(g)＋6H2O(g) k,
实验测得丙烯的净生成速率方程为，可推测丙烯的浓度随时间的变化趋势为 ，其理由是 。
【答案】(1)271
(2)减小气体浓度，使平衡右移，提高C3H8(g)转化率 16.7
(3)2 H2和C3H6都消耗O2
(4)先增大后减小 反应开始时，体系中主要发生反应Ⅱ，c(C3H6)逐渐增大；随着反应进行，p(C3H8)减小，p(C3H6)增大，υ(C3H6)减小，体系中主要发生反应Ⅲ，c(C3H6)逐渐减小
【解析】(1)反应Ⅰ中断裂2 mol C—H键、形成1 mol碳碳π键和1 mol H—H键，故416 kJ·mol1×2－E(碳碳π键)－436 kJ·mol1＝＋125 kJ·mol1，解得E(碳碳π键)＝271 kJ·mol1。(2)达到平衡后，通入N2，由于总压恒定为100 kPa，则容器体积增大，平衡向气体体积增大的方向移动，即正反应方向移动，C3H8(g)的转化率增大。根据
图a，C3H8的物质的量分数为0.4时，其平衡转化率为50%。假设混合气体为1 mol，则起始时C3H8为0.4 mol，N2为0.6 mol，运用三段式计算：
C3H8(g)C3H6(g)＋H2(g)
起始量/mol 0.4 0 0
转化量/mol 0.2 0.2 0.2
平衡量/mol 0.2 0.2 0.2
由于总压恒定为100 kPa，平衡时C3H8为0.2 mol，C3H6为0.2 mol，H2为0.2 mol，N2为0.6 mol，则C3H8(g)、C3H6(g)、H2(g)的分压均为100 kPa×＝ kPa，故T1时反应Ⅰ的平衡常数(3)0～1.2s内C3H6的分压由0增大为2.4 kPa，则生成C3H6的平均速率为＝2 kPa·s1；若只发生反应Ⅰ、Ⅱ，C3H6的分压应大于H2和H2O的分压，但由图b知，随着反应进行，分压：p(H2O)＞p(C3H6)＞p(H2)，且有CO2生成，H2分压降低，故体系中还发生反应：C3H6＋O2＝3CO2＋3H2O，H2＋O2＝H2O，消耗O2，因此C3H8和O２的消耗速率之比小于2：1。(4)反应开始时，反应Ⅱ向右进行，c(C3H6)逐渐增大，且体系中以反应Ⅱ为主，随着反应进行，p(C3H8)减小，p(C3H6)增大，使得υ(C3H6)减小，体系中以反应Ⅲ为主，因此丙烯的浓度随时间变化趋势为先增大后减小。
12．碳及其化合物间的转化广泛存在于自然界及人类的生产和生活中。已知25℃，时：
①葡萄糖[C6H12O6(s)]完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)，放出2804 kJ热量。
② 。
回答问题：
(1)25℃时，CO2(g)和H2O(l)经光合作用生成葡萄糖[C6H12O6(s)]和O2(g)的热化学方程式为___________。
(2)25℃，时，气态分子断开化学键的焓变称为键焓。已知O=O、C≡O键的键焓分别为495kJ·mol－1、799kJ·mol－1，CO2(g)分子中碳氧键的键焓为___________。
(3)溶于水的CO2只有部分转化为H2CO3(aq)，大部分以水合CO2的形式存在，水合CO2可用CO2(aq)表示。已知25℃时，H2CO3(aq)CO2(aq)+ H2O(l)的平衡常数，正反应的速率可表示为v(H2CO3)= k1 ·c(H2CO3)，逆反应的速率可表示为v(CO2)= k2 ·c(CO2)，则k 2=___________(用含k 1的代数式表示)。
(4)25℃时，潮湿的石膏雕像表面会发生反应：CaSO4(s)＋CO32-(g)CaCO3(s)＋SO42 (aq)，其平衡常数______。[已知Ksp(CaSO4)= 9.1×10－6，Ksp(CaCO3)= 2.8×10－9]
(5)溶洞景区限制参观的游客数量，主要原因之一是游客呼吸产生的气体对钟乳石有破坏作用，从化学平衡的角度说明其原因___________。
【答案】(1)6CO2(aq)+6 H2O(l)=C6H12O6(s)+6O2(g) ΔH＝+2804 kJ·mol－1
(2)664.75 (3) (4)3.25×103
(5)游客呼出的CO2可与钟乳石主要成分CaCO3发生可逆反应：CaCO3＋CO2+H2OCa2++2HCO3-，CO2增加，平衡正向移动，CaCO3减少，钟乳石被坏
【解析】(1)由题意可知，反应①为1mol葡萄糖在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出2804kJ的热量，反应的热化学方程式为C6H12O6(s)+6O2(g)=6CO2(aq)+6 H2O(l) ΔH＝-2804 kJ·mol－1，二氧化碳和液态水经光合作用生成葡萄糖和氧气的反应为葡萄糖燃烧的逆反应，生成1mol葡萄糖会吸收2804kJ的热量，反应的热化学方程式为6CO2(aq)+6 H2O(l)=C6H12O6(s)+6O2(g) ΔH＝+2804 kJ·mol－1；(2)由反应热的焓变为反应物的键焓之和与生成物的键焓之和的差值可得：反应②的焓变=—283kJ/mol，解得E(C=O)= =664.75kJ/mol；(3)当反应达到平衡时，正反应速率等于逆反应速率，则由v(H2CO3)=v(CO2)可得：k1c(H2CO3)= k2c(CO2)，==K=600，解得k2=；(4)由方程式可知，反应的平衡常数K=====3.25×103；(5)二氧化碳和碳酸钙在溶液中存在如下平衡CaCO3＋CO2+H2OCa2++2HCO3-，当游客数量增大，反应物二氧化碳的浓度增大，平衡向正反应方向移动，碳酸钙因反应而减少，导致钟乳石被坏。
13． 2021年6月17日神舟十三号载人飞船与空间站成功对接，航天员进入天和核心舱。空间站处理CO2的一种重要方法是CO2的收集、浓缩与还原。
(1)H2还原CO2制CH4的部分反应如下：
①CO2(g)+H2(g)CO(g)+ H2O(g) ΔH1＝+41kJ·mol 1
②CO(g)+3H2(g)CH4(g)+ H2O(g) ΔH2＝-24641kJ·mol 1
③CO(g)+H2(g)C(s) + H2O(g) ΔH3＝-131kJ·mol 1
反应2C(s)+2H2O(g)CH4(g)+ CO2(g)的ΔH =___________。
(2)在催化剂作用下CO2加氢可制得甲醇，该反应历程如下图所示(吸附在催化剂表面的物质用*标注，如CO2表示CO2吸附在催化剂表面；图中已省略)。
上述合成甲醇的反应速率较慢，该反应过程中决定反应速率的步骤是_____(用化学方程式表示)。
(3)在一定条件下，向某恒容密闭容器中充入xmol CO2和ymolH2，发生反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+ H2O(g) ΔH＝-50kJ·mol 1。
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，不同温度下的转化率如图2所示，_______(填“>”、“<”或“=”)；时，起始压强为______(保留二位小数；为以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。
③已知速率方程是速率常数，只受温度影响。图3表示速率常数的对数与温度的倒数之间的关系，分别代表图2中a点、c点的速率常数，点______表示c点的。
【答案】(1)-25
(2)
(3)① m 该反应是放热反应，升高温度，会使化学平衡向吸热反应的方向移动，平衡常数减小
②＜ 9.88 ③A
【解析】(1)根据目标反应方程式，可以得出②－①－2×③，得出ΔH=ΔH2－ΔH1－2ΔH3=－25kJ·mol－1；(2)该反应过程中决定反应速率是由慢反应决定，活化能越大，反应速率越慢，根据图像可知，活化能最大的是－0.2－(－1.56)eV=1.36eV，该步骤的反应方程式为；(3)①该反应为放热反应，升高温度，根据勒夏特列原理，平衡向逆反应方向进行，平衡常数减小，根据图像可知，曲线m表示平衡常数与温度T之间的变化关系；②根据图2可知，c的温度高于a点，温度高，反应速率快，即v(a)逆＜v(c)逆；T2时，起始压强2.5MPa，则CO2的分压为=1MPa，H2的分压为=1.5MPa，T2时，H2的转化率为80%，则H2变化分压为1.5MPa×80%=1.2MPa，则达到平衡时CH3OH、H2O(g)分压均为0.4MPa，CO2的分压为0.6MPa，Kp=≈9.88MPa－2；③达到平衡时，v正=v逆，K=，该反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向进行，平衡常数减小，即越小，lgk逆越大，即点A表示c点的lgk逆；故选A。
14．近年来，氢气作为清洁能源受到人们的广泛重视，在全球范围内的需求量逐年上升。
(1)甲烷和水蒸气可发生重整反应生成CO和H2，已知：
①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l) ΔH1＝-890.3kJ·mol 1
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH2＝-566kJ·mol 1
③2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g) ΔH3＝571.6kJ·mol 1
④H2O(l)=2H2O(g) ΔH4＝44kJ·mol 1
写出甲烷水蒸气重整反应的热化学方程式___________。
(2)在甲烷水蒸气重整反应中，常伴有副反应发生，其热化学方程式为CO(g)＋H2O(l) CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝-41.2kJ·mol 1，不同温度平衡时，各物质的物质的量分数如图甲所示。
①为提高主反应平衡转化率，应选择___________(填“高温”或“低温”)。
②T ℃时，在某1 L固定容器中，加入甲烷和水蒸气各b mol，t min后，反应达到平衡，此时测得CO2为a mol，则0~t min内，v(CH4)=___________，主反应平衡常数KT=___________(无需化简)。
(3)化学链燃烧是一种新型的无焰燃烧方式，借助载氧体将燃料在空气氛围下的燃烧反应转化为两步的氧化还原反应，燃料不直接与空气接触，而由载氧体在空气和燃料之间传递氧。
①将化学链技术应用到低碳制氢过程，可以在实现制氢的同时实现CO2近零能耗原位分离，原理示意图如图乙所示。燃料反应器中燃料发生___________(填“氧化”或“还原”)反应，蒸汽反应器中友生的反应方程式为___________。
②高活性的载氧体是化学链燃烧技术的关键，铁基载氧体由于高携氧能力、良好的反应活性和较低的成本被选为理想候选氧化物，Fe2O3在还原过程中按Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe逐级转变。中国矿业大学采用热重分析法研究了不同升温速率对纯载氧体样品的影响，如图丙所示。失重率为9%时，铁基载氧体被还原为___________，由图可知，升温速率与铁基氧载体失重率呈负相关，你认为可能的原因是___________。
【答案】(1)CH4(g)+H2O(g)=CO(g)＋3H2(g) ΔH＝206.1kJ·mol 1
(2)高温
(3)氧化 和 低升温速率有助于载氧体颗粒内外传热传质的进行，有助于内部氧的传递，从而使载氧体颗粒进行更深程度的还原，释放出更多的氧造成失重程度更大
【解析】(1)由“甲烷水蒸气重整反应”可知反应物为甲烷和水蒸气，由题干可知产物为CO和H2，再根据盖斯定律可知ΔH=ΔH1-ΔH2+ΔH3-ΔH4，可得热化学方程式为CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H=+206.1kJ·mol-1；(2)①主反应为吸热反应，副反应为放热反应，为提高主反应的平衡转化率，应选择高温；②根据图像，T ℃时，容器中一氧化碳和二氧化碳的物质的量分数相等，n(CO)=n(CO2)=a mol，初始时甲烷和水蒸气各b mol，列三段式：
根据上述分析，T℃时，tmin达到平衡，容器体积为1L，平衡时，n(CH4)=b-2a，n(H2O)=b-3a，n(C0)=a，n(H2)=7a，则v(CH4)= =mol·L-1·min-1，KT== ；(3)①化学链燃烧的基本原理是借助于载氧体的作用，将传统的燃料在空气氛围下的燃烧反应，转化为两步的氧化还原反应，在这个过程中，燃料不直接与空气接触，而由载氧体在空气和燃料之间传递氧；化学链燃烧系统中的两步氧化还原反应分别在两个反应器中发生；化学链制氢技术可以在实现制氢的同时将产物近零能耗原位分离。图示为三床化学链制氢工艺；在还原床(燃料反应器)中烃类被氧载体转化为CO2和H2O，发生氧化反应；在氧化床(蒸汽反应器)中被还原的氧载体与水反应制取氢气并部分再生，发生反应( p-n)H2O+MeOn→(p-n)H2+MeOp；在燃烧床(空气反应器)氧载体完全再生并放出热量供系统自热运行；②Fe2O3转化为Fe3O4失重率为3%，Fe2O3转化为FeO失重率为10%，当失重率为9%时，铁基载氧体被还原为Fe3O4和FeO的混合物，单个载氧体颗粒在还原过程中内部也有一定的传热传质现象发生，例如反应的热量从载氧体颗粒的外部向载氧体内部进行传递，体相的晶格氧从载氧体颗粒内部传递到反应界面。而随着升温速率的增大，会造成内外的热量和温度来不及到达一个平衡状态，使得载氧体颗粒内部和表面产生温度差形成一定的传热传质的滞后现象。低升温速率有助于载氧体颗粒内外传热传质的进行，有助于内部的晶格氧的传递，从而使载氧体颗粒进行更深程度的还原，释放出更多的晶格氧造成失重程度更大。
15．还原法处理氮的氧化物是环境保护的热门课题。
Ⅰ.CO还原法：
(1)CO与NO在Rh催化剂上的氧化还原反应是控制汽车尾气对空气污染的关键反应。用Rh作催化剂时该反应的过程示意图如下：
已知过程Ⅰ的焓变为akJ/mol，过程Ⅱ的焓变为bkJ/mol，则该反应的热化学方程式为_______。
Ⅱ.焦炭还原法：
(2)用焦炭还原NO2的反应为：2C(s)＋2NO2(g)N2(g)+2CO2(g) H>0。
①在一定条件下，下列事实一定能证明该反应已经达到平衡状态的是_______。
A．恒温恒容条件下，2v正(NO2)=v逆(N2)
B．绝热恒容条件下，体系的温度不再改变
C．恒温恒压条件下，混合气体密度不再改变
D．恒温恒容条件下，N2与CO2的体积比不再改变
②在恒温条件下，1mol NO2和足量C发生该反应，测得平衡时NO2和CO2的物质的量浓度与平衡总压强的关系如图所示，则A、B两点的反应速率关系为v(A) _______v(B)(填“>”、“＜”或“=”)，C点时该反应的分压平衡常数KP=_______ (KP为以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。
③下列措施既能加快反应速率，又能提高平衡转化率的是_______。
A．升高温度 B．增加炭的用量 C．增大压强 D．使用催化剂
Ⅲ.NH3还原法：
(3)以氨气作还原剂，可除去烟气中的氮氧化物。其中除去NO的反应原理如下：
4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g) H=-1980kJ/mol，反应速率与浓度之间存在如下关系：，，k正，k逆为速率常数，只受温度影响。350℃时，在2L恒容密闭容器中，通入0.9mol NH3(g)和1.2mol NO(g)发生反应，保持温度不变，平衡时NO的转化率为50%，则此温度下_______；温度升高时，k正增大m倍，k逆增大n倍，则m_______n(填“>”、“＜”或“=”)。
【答案】(1)2NO(g)+2CO(g)= N2(g)+2CO2(g) ΔH=(a＋b)kJ/mol
(2)BC ＜ 6Mpa A
(3)0.25 ＜
【解析】(1)反应的热效应为过程I和过程II的热效应之和，则反应的热化学方程式为2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g) ΔH=(a+b)kJ/mol；(2)①A项，平衡时正逆反应速率相等，由速率之比等于系数比，则v正(NO2)=2v逆(N2)才说明反应平衡，A错误；B项，由 H>0，在绝热恒容条件下，体系的温度不再改变，说明反应到达平衡，B正确；C项，反应物有固体参与，则混合气体的质量发生变化，恒温恒压条件下，由PV=nRT，物质的量和体积成正比，反应2C(s)＋2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)是气体分子数增加，则混合气体密度是一变量，当其不再改变时，反应到达平衡，C正确；D项，恒温恒容条件下，N2与CO2的体积比是一定值，不能说明反应平衡，D错误；故选BC；②浓度越大、压强越高，反应速率越快，B点浓度和压强都比A点大，则反应速率关系为v(A) ＜v(B)；1mol NO2和足量C发生该反应，设参与反应的二氧化氮xmol，列三段式：
由图知C点时NO2和CO2的物质的量浓度相等，则1-x=x，解得x=0.5mol，则平衡时总物质的量为1.25mol，C点时该反应的分压平衡常数；③A项， H>0该反应是吸热反应，升高温度，能加快反应速率，平衡正向移动，能提高平衡转化率，A选；B项，炭是固体，浓度视为常数，增加炭的用量，反应物浓度不变，反应速率不变，平衡不移动，平衡转化率不变，B不选；C项，增大压强可加快反应速率，由反应2C(s)＋2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)是气体分子数增加，则平衡逆向移动，平衡转化率减小，C不选；D项，使用催化剂平衡不移动，平衡转化率不变，D不选；故选A；(3)三段式：
平衡时，v正=v逆，即k正c4(NH3) c6(NO)=k逆c5(N2) c6(H2O)，则；温度升高，平衡4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g)逆向移动，新平衡前v正＜v逆，升高温度瞬间各种物质的浓度不变，因此正反应速率增大倍数小于逆反应增大倍数，即m＜n。
16．氧硫化碳()，用于合成除草剂、杀虫剂等，还能作为粮食熏蒸剂。完成下列填空：
(1)的结构与二氧化碳类似，的电子式为：___________；是___________分子(填“极性”或“非极性”)。
、CO2分别与H2S反应均能制得COS，反应如下：
反应Ⅰ：CO(g)+H2S (g)COS(g)+H2(g)+Q1
反应Ⅱ：CO2(g)+H2S (g)COS(g)+H2O(g)+Q2
已知：在相同条件下，
向两个容积相同的密闭容器中按下表投料(N2不参与反应)，分别发生上述反应。
反应Ⅰ 反应Ⅱ
起始投料 H2S N2 CO2 H2S N2
起始物质的量() 1 1 3 1 1 3
图中实线a、b表示在相同的时间内随温度的变化关系。
图中虚线c、d表示两反应的平衡曲线。
(2)W的坐标是(1000，0.3)，W点H2S的转化率是___________。
(3)a是反应___________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)的随温度的变化关系，依据是：___________。
(4)Q1___________0(填“＞”或“＜”)，理由是：___________。
(5)下列结论正确的是___________(选填选项)。
A．曲线d为反应I的平衡曲线
B．900OC时，平衡常数KI＞KⅡ
C．相同条件下，延长反应时间也不能使反应体系中Y点COS的量达到W点
D．恒温恒容下，向W点表示的反应体系中增大n(N2)，能提高H2S的转化率
【答案】(1) 极性 (2)30%
(3)Ⅱ 在相同条件下，，因此在相同时间内，Ⅰ生成的COS较Ⅱ多
(4)＞ 根据平衡曲线，温度越高，n(COS)越小或根据曲线b，n(COS)在W点达到最大值，说明在W点反应达到平衡，升高温度n(COS)下降，说明温度升高，平衡逆向移动，正反应放热
(5)ABC
【解析】在相同条件下，，即反应I的速率比反应Ⅱ快，结合图示中c、d表示两反应的平衡曲线，从图像可知，曲线d的生成物COS的物质的量大，则曲线b、d表示反应I，曲线a、c表示为反应Ⅱ， c、d均随温度的升高，生成物COS的物质的量减小，则反应I、Ⅱ均为放热反应。(1)COS的结构与二氧化碳类似，则COS的电子式为， COS是极性分子；(2)由分析可知，曲线b、d表示反应I，即CO(g)+H2S (g)COS(g)+H2(g)，W的坐标是(1000，0.3)时，n(COS)=0.3mol，则消耗n(H2S)=0.3mol，H2S的起始量为1mol，则W点H2S的转化率为0.3mol÷1mol×100%=30%；(3)由分析可知，曲线a表示为反应Ⅱ，因在相同条件下，，因此在相同时间内，Ⅰ生成的COS较Ⅱ多；(4)根据平衡曲线，温度越高，n(COS)越小或根据曲线b，n(COS)在W点达到最大值，说明在W点反应达到平衡，升高温度n(COS)下降，说明温度升高，平衡逆向移动，正反应放热；(5)A项，曲线d为反应I的平衡曲线，故A正确；B项，900OC时，反应I、Ⅱ的初始量相同，反应I的生成物COS的物质的量大，容器的体积相同，则反应I中生成物的浓度大于反应Ⅱ，则平衡常数平衡常数KI＞KⅡ，故B正确；C项，曲线a反应未达到平衡状态，相同条件下，延长反应时间能使反应体系中Y点COS的量达到Ｘ点，但不能达到W点，故C正确；D项，恒温恒容下，向W点表示的反应体系中增大N2的物质的量，对反应体系中各物质的浓度无影响，则平衡不移动，可知不能提高H2S的转化率，故D错误；故选ABC。
17． CO2是一种主要温室气体，研究CO2的利用对促进低碳社会构建具有重要的意义。
(1)一定条件下，某恒容密闭容器中充入一定量CO2(g)和足量H2(g)，同时发生两个反应：I．CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) II．CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)反应I的速率可表示为vI=k1c3(CO2)，反应II的速率可表示为vII=kIIc3(CO2)(kI、kII为速率常数)。反应体系中组分CO2(g)、CO(g)的浓度随时间变化情况如图甲。
①0～15s时间段内，CH3OH的平均反应速率为___________mol·L-1·s-1(保留两位有效数字)。
②如果反应能够进行到底，反应结束时，___________％的CO2转化为CO。
③活化能较大的反应为___________(填“I”或“II”)。
(2)CO2还可以转化为甲醚。一定温度下，在恒容密闭容器中通入CH3OCH3，发生反应CH3OCH3(g)CO(g)+CH4(g)+H2(g)，测得容器中初始压强为42kPa，时间t和反应速率v(CH3OCH3)与CH3OCH3分压P(CH3OCH3)的关系如图乙。
①t=500s时，CH3OCH3的转化率α=___________。
②若反应速率满足v(CH3OCH3)=kPn(CH3OCH3)，则k=___________s-1，500s时v(CH3OCH3)=___ kPa．s-1。
③达到平衡时，测得体系的总压强P总=112kPa，则该反应的平衡常数Kp=___________。
【答案】(1) 0.0017 87.5 Ⅰ (2) 20% 3×10-4 1.008×10－2 6125
【解析】(1)①由图甲可知0～15s时间段内一氧化碳浓度改变值为0.175 mol·L-1，根据反应II可知该反应消耗的二氧化碳为0.175 mol·L-1，则反应I消耗的二氧化碳为(0.5-0.3)-0.175=0.025 mol·L-1，则0～15s时间段内CH3OH浓度改变值为：0.025 mol·L-1，其速率=；②由题中信息可知，反应I和反应II的速率之比为，由于kI、kII为速率常数，故该比值保持不变，在相同时间内CH3OH和CO的速率之比等于反应I和反应II的速率之比，也等于相同时间内CH3OH和CO的浓度变化之比，即，因此，如果反应能进行到底，反应结束时有的CO2转化为CO；③通过分析②可以发现一氧化碳所占的比例更大一些，即反应II速率快，则反应I速率慢，活化能大；(2)①t=500 s时，CH3OCH3分压P(CH3OCH3)=33.6KPa，测得容器内初始压强为42 KPa，=；②速率满足v(CH3OCH3)=kPn(CH3OCH3)，；500s时v(CH3OCH3)= 3×10-4×33.6 KPa=1.008×10－2；③达到平衡时，测得体系的总压强P总=112kPa，结合三段式计算，设甲醚物质的量为1mol，反应消耗甲醚物质的量为x，压强之比等于气体物质的量之比，，，气体总量=1+2x=，。
18．氮的氧化物是大气污染物之一，研究氮氧化物的反应机理对缓解环境污染有重要意义，回答下列问题。
(1)已知：2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) ΔH1= -114 kJ·mol-1
C(s) +O2(g) =CO2(g) ΔH2= -393.5 kJ·mol-1
N2(g) +O2(g) =2NO(g) ΔH3= +181 kJ·mol-1
若某反应的平衡常数表达式为，请写出此反应的热化学方程式_______。
(2)对反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH= -746.5 kJ·mol-1，分别在不同温度、不同催化剂下，保持其它初始条件不变，重复实验，在相同时间内测得NO转化率与温度的关系如图所示。
在催化剂乙作用下，图中M点对应的速率(对应温度400°C)v(正)_______v(逆)(填“＞”、“＜”或“=”)，温度高于400°C，NO转化率降低的原因可能是_______。
(3)T°C时，存在如下平衡：2NO2(g)N2O4(g)。该反应正逆反应速率与NO2、N2O4的浓度关系为：v(正)=k正c2(NO2)，v(逆)=k逆c(N2O4)(k正、k逆是速率常数)，且lgv(正)~lgc(NO2)与lgv(逆)~lgc(N2O4)的关系如图所示。
①T°C时，该反应的平衡常数K=_______。
②T°C时，向刚性容器中充入一定量NO2，平衡后测得c(N2O4)为1.0mol·L-1，则平衡时NO2的物质的量分数为_______(以分数表示)。平衡后v(正)=_______(用含a的表达式表示)。
(4)NH3催化还原NO是重要的烟气脱硝技术，研究发现以Fe3+为主体催化剂时可能发生的反应过程如图，写出脱硝过程总反应的化学方程式：_______。
【答案】(1)2C(s)+2NO2(g)=N2(g)+2CO2(g)，△H=-854kJ/mol
(2)＞ 温度升高催化剂活性降低
(3) 100 10a (4)4NH3+4NO+O2 4N2+6H2O
【解析】(1)已知：①2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) ΔH1= -114 kJ·mol-1，②C(s) +O2(g) =CO2(g) ΔH2= -393.5 kJ·mol-1，③N2(g) +O2(g) =2NO(g) ΔH3= +181 kJ·mol-1，若某反应的平衡常数表达式为，结合原子守恒可得反应原理为2C(s)+2NO2(g)=N2(g)+2CO2(g)，根据盖斯定律，反应2C(s)+2NO2(g)=N2(g)+2CO2(g)可由②×2-①-③得到，则△H=(-393.5×2+114-181)kJ/mol=-854kJ/mol，此反应的热化学方程式为2C(s)+2NO2(g)=N2(g)+2CO2(g)，△H=-854kJ/mol；(2)由于在催化剂乙作用下，图中M点对应的转化率低于催化剂甲时对应的转化率，因此反应没有达到平衡状态，反应向正反应方向进行，则速率(对应温度400℃)v(正)＞v(逆)；温度高于400℃，NO转化率降低的原因可能是温度升高催化剂活性降低；(3)①由化学方程式可知，v正的斜率更大一些，从而得出lgv正=a+2，lgv逆=a，则lgv正=lgk正+2lgc(NO2)=a+2，v正=10(a+2)，lgv逆=lgk逆+lgc(NO2)=lgk逆=a，k逆=10a，则T℃时，该反应达到平衡时，v正=v逆，即k正c2(NO2)=k逆c(N2O4)，则平衡常数K= =100；②T℃时，往刚性容器中充入xmol/LNO2，平衡后测得c(N2O4)为1.0mol/L，则有三段式：
则K==100，解得：x=2.1mol/L，则平衡时NO2的物质的量浓度为0.1mol/L，物质的量分数为： ×100%= ，平衡后v正=10(a+2)×0.12=10a；(4)NH3催化还原NO是重要的烟气脱硝技术，根据示意图可知反应物是氨气、NO和氧气，生成物是氮气和水，则脱硝过程总反应的化学方程式为4NH3+4NO+O2 4N2+6H2O。
19．对燃煤烟气和汽车尾气进行脱硝、脱碳和脱硫等处理，可实现绿色环保、节能减排等目的。汽车尾气脱硝脱碳的主要原理为：
2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)+Q (Q＞0)。
一定条件下，在一密闭容器中，用传感器测得该反应在不同时间的NO和CO浓度如下表：
时间/s 0 1 2 3 4 5
c(NO)/mol·L-1 1.00 ×10-3 4.50 × 10-4 2.50 × 10-4 1.50 × 10-4 1.00 × 10-4 1.00 ×10-4
c(CO)/mol·L-1 3.60 × 10-3 3.05 ×10-3 2.85 × 10-3 2.75 ×10-3 2.70 ×10-3 2.70 × 10-3
(1)根据表格中数据计算该反应的平衡常数K=___________。
(2)前2s内的平均反应速率(N2) =___________ ； 达到平衡时， CO的转化率为___________。
(3)采用低温臭氧氧化脱硫脱硝技术，同时吸收SO2和NOx，获得(NH4)2SO4的稀溶液。
①检验溶液中阳离子的方法是___________。
②往(NH4)2SO4溶液中再加入少量(NH4)2SO4固体， 的值将___________(填“变大”、“不变”或“变小”)
用NaOH溶液吸收SO2，并用CaO使NaOH再生：NaOH溶液 Na2SO3溶液
(4)写出过程①的离子方程式：___________。
(5)CaO在水中存在如下转化： CaO(s)+ H2O(1) →Ca(OH)2(s)Ca2+ (aq)+ 2OH-(aq) 从平衡移动的角度，简述过程②)NaOH再生的原理___________。
(6)如图是Na2SO3溶液中各离子浓度的相对大小关系示意图，其中，③是___________ ( 填微粒符号)。
【答案】(1)5000 (2)1.88×10-4 25%
(3)取少量溶液于一小试管，滴加氢氧化钠溶液，微热，用湿润的红色石蕊试纸放在试管口，如果变蓝，则证明滤液中含有铵根离子 变大
(4)2OH-+SO2=SO32-+H2O
(5)SO32-与Ca2+生成CaSO3沉淀，平衡向正向移动，有NaOH生成
(6)OH-
【解析】(1)根据表中数据可知，三段式分析为：
故平衡常数为：K===5000；(2)前2s内的平均反应速率(N2)=(CO)=×=1.88×10-4mol/(L s)，CO的平衡转化率=×100%=25%；(3)①检验溶液中阳离子即H4+的方法是取少量溶液于一小试管，滴加氢氧化钠溶液，微热，用湿润的红色石蕊试纸放在试管口，如果变蓝，则证明滤液中含有铵根离子；②在(NH4)2SO4溶液中存在水解反应，2NH4++H2O NH3 H2O+H+，往(NH4)2SO4溶液中再加入少量 (NH4)2SO4固体，水解平衡向正方向进行，但铵根的水解率减小，所以 的值将变大；(4)用NaOH溶液吸收SO2，并用CaO使NaOH再生：NaOH溶液 Na2SO3溶液，故过程①即NaOH吸收SO2生成Na2SO3和H2O，该反应的离子方程式为：2OH-+SO2= SO32-+H2O；(5)过程②加入CaO，存在CaO(s)+H2O (l)═Ca(OH)2(s) Ca2+(aq)+2OH-(aq)，因SO32-与Ca2+生成CaSO3沉淀，平衡向正向移动，有NaOH生成；(6)Na2SO3溶液中由于SO32-+H2O HSO3-+OH-，HSO3-+H2OH2SO3+OH-，溶液显碱性，故Na2SO3溶液中各离子浓度的相对大小关系为：c(Na+)＞c(SO32-)＞c(OH-)＞c(HSO3-)＞c(H+)，故图中③是OH- -。
20．国家主席习近平指出，为推动实现碳达峰碳中和目标，我国将陆续发布重点领域和行业碳达峰实施方案和一系列支撑保障措施，构建起碳达峰、碳中和“”政策体系。二氧化碳加氢可转化为二甲醚，既可以降低二氧化碳排放量，也可以得到性能优良的汽车燃料。
回答下列问题：
(1)制取二甲醚的热化学方程式为：2CO2(g)＋6H2(g) CH3OCH3(g)＋3H2O(g) H，则 H=___________。
已知：①CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) H1=-49.0kJ mol-1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) H2=-23.5kJ mol-1
(2)往一容积为的恒容密闭容器中通入2molCO和6molH2，一定温度下发生反应：：2CO2(g)＋6H2(g) CH3OCH3(g)＋3H2O(g)，起始总压为p0，20 min时达到化学平衡状态，测得CH3OCH3的物质的量分数为12.5%。
①达到化学平衡状态时，下列有关叙述正确的是___________(填字母序号)。
a．容器内气体压强不再发生改变
b．正、逆反应速率相等且均为零
c．向容器内再通入1molCO和3molH2，重新达平衡后CH3OCH3体积分数增大
d．向容器内通入少量氦气，则平衡向正反应方向移动
②0-20 min内，用H2表示的平均反应速率v(H2) =___________，CO2的平衡转化率α(CO2)=___________；该温度下，反应的平衡常数KP=___________(用含p0的式子表达，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
③升高温度，二甲醚的平衡产率___________(填“增大”、“减小”或“不变”)，简述理由：___________。
④工业上，CO2与H2混合气体以一定的比例和一定流速分别通过填充有催化剂I、II的反应器，CO2转化率与温度的关系如下图。在催化剂II作用下，温度高于T1时，CO2转化率下降的原因可能是_______。
【答案】(1)-121.5kJ mol-1
(2)ac 0.1 mol·L－1·min－1 66.7% 减小 二甲醚的合成反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，二甲醚产率降低 催化剂的活性降低
【解析】(1)①CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) H1=-49.0kJ mol-1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) H2=-23.5kJ mol-1
利用盖斯定律，将反应①+反应②，即得2CO2(g)＋6H2(g) CH3OCH3(g)＋3H2O(g) H=2× H1+ H2=2×(-49.0kJ mol-1)+( -23.5kJ mol-1)= -121.5kJ mol-1；(2)①对于反应2CO2(g)＋6H2(g) CH3OCH3(g)＋3H2O(g)，达到化学平衡状态时：a项，容器内各气体的物质的量不变，容器的体积不变，压强不变，a正确；b项，达平衡时，各物质的量不变，正、逆反应速率相等但都大于零，b不正确；c项，向容器内再通入1molCO和3molH2，相当于加压，平衡正向移动，重新达平衡后CH3OCH3体积分数增大，c正确；d项，向容器内通入少量氦气，反应混合气体的浓度不变，平衡不发生移动，d不正确；故选ac；②往一容积为2L的恒容密闭容器中通入2molCO和6molH2，一定温度下发生反应：2CO2(g)＋6H2(g) CH3OCH3(g)＋3H2O(g)，起始总压为p0，20 min时达到化学平衡状态，测得CH3OCH3的物质的量分数为12.5%。设参加反应的CO2的物质的量为x，则可建立如下三段式：
则，x=mol。0-20 min内，用H2表示的平均反应速率v(H2) == ，CO2的平衡转化率≈66.7%；达平衡时，总压强为=，该温度下，反应的平衡常数KP==。③依据平衡移动原理，对于放热反应，升高温度，平衡逆向移动，二甲醚的平衡产率减小，理由：二甲醚的合成反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，二甲醚产率降低。④从图中可以看出，在催化剂II作用下，温度高于T1时，CO2转化率下降，可能是催化剂对此反应的催化效率降低，或有其它副反应发生，即原因可能是催化剂的活性降低。
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压轴冲关：压轴13 化学反应原理
【高考命题】
化学反应原理主要考查热化学、电化学、化学反应速率和化学平衡、电解质溶液等主干理论知识，主要命题点有盖斯定律的应用，反应速率和化学平衡的分析，化学平衡常数的表达式书写与计算，反应条件的分析选择、生产生活中的实际应用等，试题常以填空、读图、作图、计算等形式呈现，化学平衡的移动考查形式固定，一般是以图像或者表格的形式为载体，考查平衡移动、化学平衡的计算、等效平衡、平衡图像等知识点等，综合性强，难度大。高考一般以与生产、生活紧密联系的物质为背景材料命制组合题，各小题之间又有一定的独立性。主要考查学生的信息处理能力、学科内综合分析能力，应用反应原理解决生产实际中的具体问题，体现了“变化观念与平衡思想”的核心素养。
【增分攻略】
化学反应原理题答题“五要素”
【限时特训】
1．（2023·浙江·高考真题）“碳达峰·碳中和”是我国社会发展重大战略之一，还原是实现“双碳”经济的有效途径之一，相关的主要反应有：
Ⅰ：
Ⅱ：
请回答：
(1)有利于提高平衡转化率的条件是___________。
A．低温低压 B．低温高压 C．高温低压 D．高温高压
(2)反应的___________，___________(用表示)。
(3)恒压、时，和按物质的量之比投料，反应经如下流程(主要产物已标出)可实现高效转化。
①下列说法正确的是___________。
A．可循环利用，不可循环利用
B．过程ⅱ，吸收可促使氧化的平衡正移
C．过程ⅱ产生的最终未被吸收，在过程ⅲ被排出
D．相比于反应Ⅰ，该流程的总反应还原需吸收的能量更多
②过程ⅱ平衡后通入，测得一段时间内物质的量上升，根据过程ⅲ，结合平衡移动原理，解释物质的量上升的原因___________。
(4)还原能力可衡量转化效率，(同一时段内与的物质的量变化量之比)。
①常压下和按物质的量之比投料，某一时段内和的转化率随温度变化如图1，请在图2中画出间R的变化趋势，并标明时R值___________。
②催化剂X可提高R值，另一时段内转化率、R值随温度变化如下表：
温度/℃ 480 500 520 550
转化率/% 7.9 11.5 20.2 34.8
R 2.6 2.4 2.1 1.8
下列说法不正确的是___________
A．R值提高是由于催化剂X选择性地提高反应Ⅱ的速率
B．温度越低，含氢产物中占比越高
C．温度升高，转化率增加，转化率降低，R值减小
D．改变催化剂提高转化率，R值不一定增大
2．（2022·天津·统考高考真题）天津地处环渤海湾，海水资源丰富。科研人员把铁的配合物(L为配体)溶于弱碱性的海水中，制成吸收液，将气体转化为单质硫，改进了湿法脱硫工艺。该工艺包含两个阶段：①的吸收氧化；②的再生。反应原理如下：
①
②
回答下列问题：
(1)该工艺的总反应方程式为___________。1mol 发生该反应的热量变化为___________，在总反应中的作用是___________。
(2)研究不同配体与所形成的配合物(A、B、C)对吸收转化率的影响。将配合物A、B、C分别溶于海水中，配成相同物质的量浓度的吸收液，在相同反应条件下，分别向三份吸收液持续通入，测得单位体积吸收液中吸收转化率随时间变化的曲线如图1所示。以由100%降至80%所持续的时间来评价铁配合物的脱硫效率，结果最好的是___________(填“A”、“B”或“C”)。
(3)的电离方程式为___________。25℃时，溶液中、、在含硫粒子总浓度中所占分数随溶液pH的变化关系如图2，由图2计算，的___________，___________。再生反应在常温下进行，解离出的易与溶液中的形成沉淀。若溶液中的，，为避免有FeS沉淀生成，应控制溶液pH不大于___________(已知25℃时，FeS的为)。
3．（2022·辽宁·统考高考真题）工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖，其反应为：。回答下列问题：
(1)合成氨反应在常温下_______(填“能”或“不能”)自发。
(2)_______温(填“高”或“低”，下同)有利于提高反应速率，_______温有利于提高平衡转化率，综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素，工业常采用。
针对反应速率与平衡产率的矛盾，我国科学家提出了两种解决方案。
(3)方案一：双温-双控-双催化剂。使用双催化剂，通过光辐射产生温差(如体系温度为时，的温度为，而的温度为)。
下列说法正确的是_______。
a．氨气在“冷Ti”表面生成，有利于提高氨的平衡产率
b．在“热Fe”表面断裂，有利于提高合成氨反应速率
c．“热Fe”高于体系温度，有利于提高氨的平衡产率
d．“冷Ti”低于体系温度，有利于提高合成氨反应速率
(4)方案二：复合催化剂。
下列说法正确的是_______。
a．时，复合催化剂比单一催化剂效率更高
b．同温同压下，复合催化剂有利于提高氨的平衡产率
c．温度越高，复合催化剂活性一定越高
(5)某合成氨速率方程为：，根据表中数据，_______；
实验
1 m n p q
2 2m n p 2q
3 m n 0.1p 10q
4 m 2n p 2.828q
在合成氨过程中，需要不断分离出氨的原因为_______。
a．有利于平衡正向移动 b．防止催化剂中毒 c．提高正反应速率
(6)某种新型储氢材料的晶胞如图，八面体中心为M金属离子，顶点均为配体；四面体中心为硼原子，顶点均为氢原子。若其摩尔质量为，则M元素为_______(填元素符号)；在该化合物中，M离子的价电子排布式为_______。
4．（2022·河北·高考真题）氢能是极具发展潜力的清洁能源，以氢燃料为代表的燃料电池有良好的应用前景。
(1)时，燃烧生成)放热，蒸发吸热，表示燃烧热的热化学方程式为_______。
(2)工业上常用甲烷水蒸气重整制备氢气，体系中发生如下反应。
Ⅰ.
Ⅱ.
①下列操作中，能提高平衡转化率的是_______ (填标号)。
A．增加用量 B．恒温恒压下通入惰性气体
C．移除 D．加入催化剂
②恒温恒压条件下，1molCH4(g)和1molH2O(g)反应达平衡时，的转化率为，的物质的量为，则反应Ⅰ的平衡常数_______ (写出含有α、b的计算式；对于反应，，x为物质的量分数)。其他条件不变，起始量增加到，达平衡时，，平衡体系中的物质的量分数为_______(结果保留两位有效数字)。
(3)氢氧燃料电池中氢气在_______(填“正”或“负”)极发生反应。
(4)在允许自由迁移的固体电解质燃料电池中，放电的电极反应式为_______。
(5)甲醇燃料电池中，吸附在催化剂表面的甲醇分子逐步脱氢得到CO，四步可能脱氢产物及其相对能量如图，则最可行途径为a→_______(用等代号表示)。
5．(2022.1·浙江卷)工业上，以煤炭为原料，通入一定比例的空气和水蒸气，经过系列反应可以得到满足不同需求的原料气。请回答：
(1)在C和O2的反应体系中：
反应1：C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=-394kJ·mol-1
反应2：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH2=-566kJ·mol-1
反应3：2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH3。
① 设y=ΔH-TΔS，反应1、2和3的y随温度的变化关系如图1所示。图中对应于反应3的线条是______。
②一定压强下，随着温度的升高，气体中CO与CO2的物质的量之比______。
A．不变 B．增大 C．减小 D．无法判断
(2)水煤气反应：C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH=131kJ·mol-1。工业生产水煤气时，通常交替通入合适量的空气和水蒸气与煤炭反应，其理由是________。
(3)一氧化碳变换反应：CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH=-41kJ·mol-1。
①一定温度下，反应后测得各组分的平衡压强(即组分的物质的量分数×总压)：p(CO)=0.25MPa、p(H2O)=0.25MPa、p(CO2)=0.75MPa和p(H2)=0.75MPa，则反应的平衡常数K的数值为________。
②维持与题①相同的温度和总压，提高水蒸气的比例，使CO的平衡转化率提高到90%，则原料气中水蒸气和CO的物质的量之比为________。
③生产过程中，为了提高变换反应的速率，下列措施中合适的是________。
A．反应温度愈高愈好 B．适当提高反应物压强
C．选择合适的催化剂 D．通入一定量的氮气
④以固体催化剂M催化变换反应，若水蒸气分子首先被催化剂的活性表面吸附而解离，能量-反应过程如图2所示。
用两个化学方程式表示该催化反应历程(反应机理)：步骤Ⅰ：________；步骤Ⅱ：________。
6．二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：
(1)二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：
CO2(g)+3H2＝CH3OH(g)+H2O(g)
该反应一般认为通过如下步骤来实现：
①CO2(g)+H2＝CO(g)+H2O(g) △H1=+41kJ·mol-l
②CO(g)+2H2＝CH3OH(g) △H2=-90kJ·mol-l
总反应的△H =_______ kJ·mol-l；若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是_______(填标号)，判断的理由是_______。
A． B．
C． D．
(2)合成总反应在起始物n(H2)/n(CO2)=3时，在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的物质的量分数为x(CH3OH)，在 t=250℃下的 x(CH3OH)～p、在p=5×105Pa 下的 x(CH3OH)～t 如图所示。
①用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式Kp =_______；
②图中对应等压过程的曲线是_______，判断的理由是_______；
③当x(CH3OH)=0.10时，CO2的平衡转化率____，反应条件可能为___或___。
7．一氯化碘(ICl)是一种卤素互化物，具有强氧化性，可与金属直接反应，也可用作有机合成中的碘化剂。回答下列问题：
(1)历史上海藻提碘中得到一种红棕色液体，由于性质相似，Liebig误认为是ICl，从而错过了一种新元素的发现，该元素是_______。
(2)氯铂酸钡(BaPtCl6)固体加热时部分分解为BaCl2、Pt和Cl2，376.8℃时平衡常数Kp=1.0×104Pa2，在一硬质玻璃烧瓶中加入过量BaPtCl6，抽真空后，通过一支管通入碘蒸气(然后将支管封闭)，在376.8℃，碘蒸气初始压强为。376.8℃平衡时，测得烧瓶中压强为32.5 kPa，则PIcl=_______ kPa，反应2ICl(g)=I2(g) +Cl2(g)的平衡常数K=_______(列出计算式即可)。
(3)McMorris测定和计算了在136~180℃范围内下列反应的平衡常数Kp。
2NO(g)+2ICl(g)2NOCl (g)+ I2(g) Kp1
2NOCl (g)2NO (g)+ Cl2(g) Kp2
得到和均为线性关系，如下图所示：
①由图可知，NOCl分解为NO和Cl2反应的ΔH_______0(填“大于”或“小于”)
②反应2ICl(g)=I2(g) +Cl2(g)的K=_______(用Kp1、Kp2表示)：该反应的ΔH _______0(填“大于”或“小于”)，写出推理过程_______。
(4)Kistiakowsky曾研究了NOCl光化学分解反应，在一定频率(v)光的照射下机理为：
NOCl+→
+NOCl→2NO+Cl2
其中表示一个光子能量，表示NOCl的激发态。可知，分解1mol的NOCl需要吸收_______mol光子。
8．化学链燃烧()是利用载氧体将空气中的氧传输至燃料的新技术，与传统燃烧方式相比，避免了空气和燃料的直接接触，有利于高效捕集CO2。基于CuO/Cu2O载氧体的甲烷化学链燃烧技术示意图如下。
空气反应器与燃料反应器中发生的反应分别为：
①
②
(1)反应 _______。
(2)反应②的平衡常数表达式_______。
(3)氧的质量分数：载氧体Ⅰ_______(填“>”“=”或“<”)载氧体Ⅱ。
(4)往盛有CuO/Cu2O载氧体的刚性密闭容器中充入空气(氧气的物的量分数x(O2)为21%)，发生反应①。平衡时x(O2)随反应温度T变化的曲线如图所示。985OC时O2的平衡转化率_______(保留2位有效数字)。
(5)根据下图，x(O2)随温度升高而增大的原因是_______。反应温度必须控制在以下，原因是_______。
(6)载氧体掺杂改性，可加快化学链燃烧速率。使用不同掺杂的CuO/Cu2O载氧体，反应②活化能如下表所示。
载氧体掺杂物质 氧化铝 膨润土
活化能/
由表中数据判断：使用_______(填“氧化铝”或“膨润土”)掺杂的载氧体反应较快；使用氧化铝或者膨润土掺杂的载氧体，单位时间内燃料反应器释放的热量分别为、，则a_______b(填“>”“=”或“<”)。
9．氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过下面两种方法由氨气得到氢气。
方法Ⅰ.氨热分解法制氢气
相关化学键的键能数据
化学键 N≡N H﹣H N﹣H
键能E/(kJ mol﹣1) 946 436.0 390.8
在一定温度下，利用催化剂将NH3分解为N2和H2。回答下列问题：
(1)反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)△H＝ kJ mol﹣1；
(2)已知该反应的△S＝198.9J mol﹣1 K﹣1，在下列哪些温度下反应能自发进行？ (填标号)；
A.25℃ B.125℃ C.225℃ D.325℃
(3)某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下，将0.1mol NH3通入3L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200kPa)，各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。
①若保持容器体积不变，t1时反应达到平衡，用H2的浓度变化表示0～t1时间内的反应速率v(H2)＝ mol L﹣1 min﹣1(用含t1的代数式表示)；
②t2时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变，图中能正确表示压缩后N2分压变化趋势的曲线是 (用图中a、b、c、d表示)，理由是 ；
③在该温度下，反应的标准平衡常数Kθ＝ (已知：分压＝总压×该组分物质的量分数，对于反应dD(g)+eE(g)gG(g)+hH(g)Kθ，其中pθ＝100kPa，PG、PH、PD、PE为各组分的平衡分压)。
方法Ⅱ.氨电解法制氢气
利用电解原理，将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。
(4)电解过程中OH﹣的移动方向为 (填“从左往右”或“从右往左”)；
(5)阳极的电极反应式为 。
10．倡导生态文明建设，环境问题一直是我们关注的焦点。运用化学反应原理研究氮、碳的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
(1)NO 的氧化反应 2NO(g)＋O2 (g)2NO2(g)分两步进行；
I．2NO(g)N2O2 (g) II．N2O2(g＋O2(g)2NO2(g)
其反应过程能量变化如图所示：
①决定 NO 氧化反应速率的步骤是___________(填“I”或“II”)，其理由是___________。
②一定温度下，在刚性密闭容器中，起始充入一定量的 NO2气体(NO2转化为 N2O4忽略不计)，此时压强为 26kPa，在 5min达到平衡，此时容器的压强为 36kPa，则 0~5min 用 O2的分压表示反应速率为____ kPa/min。该温度下，反应 2NO (g)＋O2 (g) 2NO2 (g)的平衡常数 Kp= ____kPa-1(Kp 是用平衡分压代替平衡浓度计算的平衡常数)。
③恒温恒容条件下，能说明该反应达到平衡状态的是 ___________(填标号)。
A．压强不再变化
B．混合气体的密度不再变化
C．生成 NO 的速率与消耗 NO2的速率相等
D．混合气体的平均相对分子质量不再变化
(2)为了高效利用能源并且减少 CO2的排放，可用下列方法把 CO2转化成乙醇燃料
I．CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) △H1=-49.0kJ·mol-1
II．CO2 (g)＋H2 (g)CO(g)＋H2O(g) △H2 =＋41.1kJ·mol-1
①反应 I 在___________(选填“高温”、“低温”或“任意温度”)下，易自发进行。
研究表明：在其他条件相同的情况下，用新型催化剂可以显著提高甲醇的选择性，使用该催化剂，按 n(CO2):n(H2 )=1:3(总量为 amol)投料于恒容密闭容器中进行反应，CO2的平衡转化率和甲醇的选择率(甲醇的选择率：转化的 CO2中生成甲醇的物质的量分数)随温度的变化趋势如图所示 (忽略温度对催化剂的影响)
②根据如图中数据，温度选择___________K，达到平衡时，反应体系内甲醇的产量最高。随着温度的升高，CO2的平衡转化率增加但甲醇的选择率降低，其原因是___________。
11．丙烯是一种重要化工原料，可以在催化剂作用下，由丙烷直接脱氢或氧化脱氢制备。
反应Ⅰ(直接脱氢)：C3H8(g)＝C3H6(g)＋H2(g) △H1＝＋125 kJ·mol1
反应Ⅱ(氧化脱氢)：C3H8(g)＋O2(g)＝C3H6(g)＋H2O(g) △H2＝－118 kJ·mol1
(1)已知键能：E(C－H)＝416 kJ·mol1，E(H－H)＝436 kJ·mol1，由此计算生成1 mol碳碳π键放出的能量为 kJ。
(2)对于反应Ⅰ，总压恒定为100 kPa，在密闭容器中通入C3H8和N2的混合气体(N2不参与反应)，从平衡移动的角度判断，达到平衡后“通入N2”的作用是 ；在温度为T1时，C3H8的平衡转化率与通入气体中C3H8的物质的量分数的关系如图a所示，计算时反应Ⅰ的平衡常数Kp＝ kPa(以分压表示，分压＝总压×物质的量分数，保留一位小数)。
(3)在温度为T2时，通入气体分压比为p(C3H8):p(O2):p(N2)＝10:5:85的混合气体，各组分气体的分压随时间的变化关系如图b所示。
0～1.2s生成C3H6的平均速率为 kPa·s1；在反应一段时间后，C3H8和O2的消耗速率比小于2:1的原因为 。
(4)恒温刚性密闭容器中通入气体分压比为p(C3H8):p(O2):p(N2)=2:13:85的混合气体，已知某反应条件下只发生如下反应(k,k,为速率常数)：
反应Ⅱ：2C3H8(g)＋O2(g)＝2C3H6(g)＋2H2O(g) k
反应Ⅲ：2C3H8(g)＋9O2(g)＝6CO2(g)＋6H2O(g) k,
实验测得丙烯的净生成速率方程为，可推测丙烯的浓度随时间的变化趋势为 ，其理由是 。
12．碳及其化合物间的转化广泛存在于自然界及人类的生产和生活中。已知25℃，时：
①葡萄糖[C6H12O6(s)]完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)，放出2804 kJ热量。
② 。
回答问题：
(1)25℃时，CO2(g)和H2O(l)经光合作用生成葡萄糖[C6H12O6(s)]和O2(g)的热化学方程式为___________。
(2)25℃，时，气态分子断开化学键的焓变称为键焓。已知O=O、C≡O键的键焓分别为495kJ·mol－1、799kJ·mol－1，CO2(g)分子中碳氧键的键焓为___________。
(3)溶于水的CO2只有部分转化为H2CO3(aq)，大部分以水合CO2的形式存在，水合CO2可用CO2(aq)表示。已知25℃时，H2CO3(aq)CO2(aq)+ H2O(l)的平衡常数，正反应的速率可表示为v(H2CO3)= k1 ·c(H2CO3)，逆反应的速率可表示为v(CO2)= k2 ·c(CO2)，则k 2=___________(用含k 1的代数式表示)。
(4)25℃时，潮湿的石膏雕像表面会发生反应：CaSO4(s)＋CO32-(g)CaCO3(s)＋SO42 (aq)，其平衡常数______。[已知Ksp(CaSO4)= 9.1×10－6，Ksp(CaCO3)= 2.8×10－9]
(5)溶洞景区限制参观的游客数量，主要原因之一是游客呼吸产生的气体对钟乳石有破坏作用，从化学平衡的角度说明其原因___________。
13． 2021年6月17日神舟十三号载人飞船与空间站成功对接，航天员进入天和核心舱。空间站处理CO2的一种重要方法是CO2的收集、浓缩与还原。
(1)H2还原CO2制CH4的部分反应如下：
①CO2(g)+H2(g)CO(g)+ H2O(g) ΔH1＝+41kJ·mol 1
②CO(g)+3H2(g)CH4(g)+ H2O(g) ΔH2＝-24641kJ·mol 1
③CO(g)+H2(g)C(s) + H2O(g) ΔH3＝-131kJ·mol 1
反应2C(s)+2H2O(g)CH4(g)+ CO2(g)的ΔH =___________。
(2)在催化剂作用下CO2加氢可制得甲醇，该反应历程如下图所示(吸附在催化剂表面的物质用*标注，如CO2表示CO2吸附在催化剂表面；图中已省略)。
上述合成甲醇的反应速率较慢，该反应过程中决定反应速率的步骤是_____(用化学方程式表示)。
(3)在一定条件下，向某恒容密闭容器中充入xmol CO2和ymolH2，发生反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+ H2O(g) ΔH＝-50kJ·mol 1。
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，不同温度下的转化率如图2所示，_______(填“>”、“<”或“=”)；时，起始压强为______(保留二位小数；为以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。
③已知速率方程是速率常数，只受温度影响。图3表示速率常数的对数与温度的倒数之间的关系，分别代表图2中a点、c点的速率常数，点______表示c点的。
14．近年来，氢气作为清洁能源受到人们的广泛重视，在全球范围内的需求量逐年上升。
(1)甲烷和水蒸气可发生重整反应生成CO和H2，已知：
①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l) ΔH1＝-890.3kJ·mol 1
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH2＝-566kJ·mol 1
③2H2O(l)===2H2(g)＋O2(g) ΔH3＝571.6kJ·mol 1
④H2O(l)=2H2O(g) ΔH4＝44kJ·mol 1
写出甲烷水蒸气重整反应的热化学方程式___________。
(2)在甲烷水蒸气重整反应中，常伴有副反应发生，其热化学方程式为CO(g)＋H2O(l) CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝-41.2kJ·mol 1，不同温度平衡时，各物质的物质的量分数如图甲所示。
①为提高主反应平衡转化率，应选择___________(填“高温”或“低温”)。
②T ℃时，在某1 L固定容器中，加入甲烷和水蒸气各b mol，t min后，反应达到平衡，此时测得CO2为a mol，则0~t min内，v(CH4)=___________，主反应平衡常数KT=___________(无需化简)。
(3)化学链燃烧是一种新型的无焰燃烧方式，借助载氧体将燃料在空气氛围下的燃烧反应转化为两步的氧化还原反应，燃料不直接与空气接触，而由载氧体在空气和燃料之间传递氧。
①将化学链技术应用到低碳制氢过程，可以在实现制氢的同时实现CO2近零能耗原位分离，原理示意图如图乙所示。燃料反应器中燃料发生___________(填“氧化”或“还原”)反应，蒸汽反应器中友生的反应方程式为___________。
②高活性的载氧体是化学链燃烧技术的关键，铁基载氧体由于高携氧能力、良好的反应活性和较低的成本被选为理想候选氧化物，Fe2O3在还原过程中按Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe逐级转变。中国矿业大学采用热重分析法研究了不同升温速率对纯载氧体样品的影响，如图丙所示。失重率为9%时，铁基载氧体被还原为___________，由图可知，升温速率与铁基氧载体失重率呈负相关，你认为可能的原因是___________。
15．还原法处理氮的氧化物是环境保护的热门课题。
Ⅰ.CO还原法：
(1)CO与NO在Rh催化剂上的氧化还原反应是控制汽车尾气对空气污染的关键反应。用Rh作催化剂时该反应的过程示意图如下：
已知过程Ⅰ的焓变为akJ/mol，过程Ⅱ的焓变为bkJ/mol，则该反应的热化学方程式为_______。
Ⅱ.焦炭还原法：
(2)用焦炭还原NO2的反应为：2C(s)＋2NO2(g)N2(g)+2CO2(g) H>0。
①在一定条件下，下列事实一定能证明该反应已经达到平衡状态的是_______。
A．恒温恒容条件下，2v正(NO2)=v逆(N2)
B．绝热恒容条件下，体系的温度不再改变
C．恒温恒压条件下，混合气体密度不再改变
D．恒温恒容条件下，N2与CO2的体积比不再改变
②在恒温条件下，1mol NO2和足量C发生该反应，测得平衡时NO2和CO2的物质的量浓度与平衡总压强的关系如图所示，则A、B两点的反应速率关系为v(A) _______v(B)(填“>”、“＜”或“=”)，C点时该反应的分压平衡常数KP=_______ (KP为以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。
③下列措施既能加快反应速率，又能提高平衡转化率的是_______。
A．升高温度 B．增加炭的用量 C．增大压强 D．使用催化剂
Ⅲ.NH3还原法：
(3)以氨气作还原剂，可除去烟气中的氮氧化物。其中除去NO的反应原理如下：
4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g) H=-1980kJ/mol，反应速率与浓度之间存在如下关系：，，k正，k逆为速率常数，只受温度影响。350℃时，在2L恒容密闭容器中，通入0.9mol NH3(g)和1.2mol NO(g)发生反应，保持温度不变，平衡时NO的转化率为50%，则此温度下_______；温度升高时，k正增大m倍，k逆增大n倍，则m_______n(填“>”、“＜”或“=”)。
16．氧硫化碳()，用于合成除草剂、杀虫剂等，还能作为粮食熏蒸剂。完成下列填空：
(1)的结构与二氧化碳类似，的电子式为：___________；是___________分子(填“极性”或“非极性”)。
、CO2分别与H2S反应均能制得COS，反应如下：
反应Ⅰ：CO(g)+H2S (g)COS(g)+H2(g)+Q1
反应Ⅱ：CO2(g)+H2S (g)COS(g)+H2O(g)+Q2
已知：在相同条件下，
向两个容积相同的密闭容器中按下表投料(N2不参与反应)，分别发生上述反应。
反应Ⅰ 反应Ⅱ
起始投料 H2S N2 CO2 H2S N2
起始物质的量() 1 1 3 1 1 3
图中实线a、b表示在相同的时间内随温度的变化关系。
图中虚线c、d表示两反应的平衡曲线。
(2)W的坐标是(1000，0.3)，W点H2S的转化率是___________。
(3)a是反应___________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)的随温度的变化关系，依据是：___________。
(4)Q1___________0(填“＞”或“＜”)，理由是：___________。
(5)下列结论正确的是___________(选填选项)。
A．曲线d为反应I的平衡曲线
B．900OC时，平衡常数KI＞KⅡ
C．相同条件下，延长反应时间也不能使反应体系中Y点COS的量达到W点
D．恒温恒容下，向W点表示的反应体系中增大n(N2)，能提高H2S的转化率
17． CO2是一种主要温室气体，研究CO2的利用对促进低碳社会构建具有重要的意义。
(1)一定条件下，某恒容密闭容器中充入一定量CO2(g)和足量H2(g)，同时发生两个反应：I．CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) II．CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)反应I的速率可表示为vI=k1c3(CO2)，反应II的速率可表示为vII=kIIc3(CO2)(kI、kII为速率常数)。反应体系中组分CO2(g)、CO(g)的浓度随时间变化情况如图甲。
①0～15s时间段内，CH3OH的平均反应速率为___________mol·L-1·s-1(保留两位有效数字)。
②如果反应能够进行到底，反应结束时，___________％的CO2转化为CO。
③活化能较大的反应为___________(填“I”或“II”)。
(2)CO2还可以转化为甲醚。一定温度下，在恒容密闭容器中通入CH3OCH3，发生反应CH3OCH3(g)CO(g)+CH4(g)+H2(g)，测得容器中初始压强为42kPa，时间t和反应速率v(CH3OCH3)与CH3OCH3分压P(CH3OCH3)的关系如图乙。
①t=500s时，CH3OCH3的转化率α=___________。
②若反应速率满足v(CH3OCH3)=kPn(CH3OCH3)，则k=___________s-1，500s时v(CH3OCH3)=___ kPa．s-1。
③达到平衡时，测得体系的总压强P总=112kPa，则该反应的平衡常数Kp=___________。
18．氮的氧化物是大气污染物之一，研究氮氧化物的反应机理对缓解环境污染有重要意义，回答下列问题。
(1)已知：2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) ΔH1= -114 kJ·mol-1
C(s) +O2(g) =CO2(g) ΔH2= -393.5 kJ·mol-1
N2(g) +O2(g) =2NO(g) ΔH3= +181 kJ·mol-1
若某反应的平衡常数表达式为，请写出此反应的热化学方程式_______。
(2)对反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH= -746.5 kJ·mol-1，分别在不同温度、不同催化剂下，保持其它初始条件不变，重复实验，在相同时间内测得NO转化率与温度的关系如图所示。
在催化剂乙作用下，图中M点对应的速率(对应温度400°C)v(正)_______v(逆)(填“＞”、“＜”或“=”)，温度高于400°C，NO转化率降低的原因可能是_______。
(3)T°C时，存在如下平衡：2NO2(g)N2O4(g)。该反应正逆反应速率与NO2、N2O4的浓度关系为：v(正)=k正c2(NO2)，v(逆)=k逆c(N2O4)(k正、k逆是速率常数)，且lgv(正)~lgc(NO2)与lgv(逆)~lgc(N2O4)的关系如图所示。
①T°C时，该反应的平衡常数K=_______。
②T°C时，向刚性容器中充入一定量NO2，平衡后测得c(N2O4)为1.0mol·L-1，则平衡时NO2的物质的量分数为_______(以分数表示)。平衡后v(正)=_______(用含a的表达式表示)。
(4)NH3催化还原NO是重要的烟气脱硝技术，研究发现以Fe3+为主体催化剂时可能发生的反应过程如图，写出脱硝过程总反应的化学方程式：_______。
19．对燃煤烟气和汽车尾气进行脱硝、脱碳和脱硫等处理，可实现绿色环保、节能减排等目的。汽车尾气脱硝脱碳的主要原理为：
2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)+Q (Q＞0)。
一定条件下，在一密闭容器中，用传感器测得该反应在不同时间的NO和CO浓度如下表：
时间/s 0 1 2 3 4 5
c(NO)/mol·L-1 1.00 ×10-3 4.50 × 10-4 2.50 × 10-4 1.50 × 10-4 1.00 × 10-4 1.00 ×10-4
c(CO)/mol·L-1 3.60 × 10-3 3.05 ×10-3 2.85 × 10-3 2.75 ×10-3 2.70 ×10-3 2.70 × 10-3
(1)根据表格中数据计算该反应的平衡常数K=___________。
(2)前2s内的平均反应速率(N2) =___________ ； 达到平衡时， CO的转化率为___________。
(3)采用低温臭氧氧化脱硫脱硝技术，同时吸收SO2和NOx，获得(NH4)2SO4的稀溶液。
①检验溶液中阳离子的方法是___________。
②往(NH4)2SO4溶液中再加入少量(NH4)2SO4固体， 的值将___________(填“变大”、“不变”或“变小”)
用NaOH溶液吸收SO2，并用CaO使NaOH再生：NaOH溶液 Na2SO3溶液
(4)写出过程①的离子方程式：___________。
(5)CaO在水中存在如下转化： CaO(s)+ H2O(1) →Ca(OH)2(s)Ca2+ (aq)+ 2OH-(aq) 从平衡移动的角度，简述过程②)NaOH再生的原理___________。
(6)如图是Na2SO3溶液中各离子浓度的相对大小关系示意图，其中，③是___________ ( 填微粒符号)。
20．国家主席习近平指出，为推动实现碳达峰碳中和目标，我国将陆续发布重点领域和行业碳达峰实施方案和一系列支撑保障措施，构建起碳达峰、碳中和“”政策体系。二氧化碳加氢可转化为二甲醚，既可以降低二氧化碳排放量，也可以得到性能优良的汽车燃料。
回答下列问题：
(1)制取二甲醚的热化学方程式为：2CO2(g)＋6H2(g) CH3OCH3(g)＋3H2O(g) H，则 H=___________。
已知：①CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) H1=-49.0kJ mol-1
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) H2=-23.5kJ mol-1
(2)往一容积为的恒容密闭容器中通入2molCO和6molH2，一定温度下发生反应：：2CO2(g)＋6H2(g) CH3OCH3(g)＋3H2O(g)，起始总压为p0，20 min时达到化学平衡状态，测得CH3OCH3的物质的量分数为12.5%。
①达到化学平衡状态时，下列有关叙述正确的是___________(填字母序号)。
a．容器内气体压强不再发生改变
b．正、逆反应速率相等且均为零
c．向容器内再通入1molCO和3molH2，重新达平衡后CH3OCH3体积分数增大
d．向容器内通入少量氦气，则平衡向正反应方向移动
②0-20 min内，用H2表示的平均反应速率v(H2) =___________，CO2的平衡转化率α(CO2)=___________；该温度下，反应的平衡常数KP=___________(用含p0的式子表达，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
③升高温度，二甲醚的平衡产率___________(填“增大”、“减小”或“不变”)，简述理由：___________。
④工业上，CO2与H2混合气体以一定的比例和一定流速分别通过填充有催化剂I、II的反应器，CO2转化率与温度的关系如下图。在催化剂II作用下，温度高于T1时，CO2转化率下降的原因可能是_______。
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