2024届高三化学二轮复习 反应原理与物质结构综合题（含解析）

综合题突破3　反应原理与物质结构综合题
一、速率、平衡——物质结构综合题
1.(2023·山西一模)碳及其化合物的资源化利用在生产、生活中具有重要的意义。回答下列问题：
Ⅰ.汽车尾气的处理：2CO(g)＋2NO(g) 2CO2(g)＋N2(g)　ΔH＝－620.4 kJ·mol－1。
该反应的反应历程及反应物和生成物的相对能量如下图所示：
(1)反应________(填“①”“②”或“③” )是该反应的决速步骤。
(2)写出反应②的热化学方程式__________________________________________
____________________________________________________________________。
Ⅱ.向一恒容密闭容器中，充入1 mol CO气体和一定量的NO气体发生反应：2CO(g)＋2NO(g) 2CO2(g)＋N2(g)，下图是3种投料比[n(CO)∶n(NO)分别为2∶1、1∶1、1∶2]时，反应温度对CO平衡转化率的影响曲线。
(3)图中表示投料比为2∶1的曲线的是________。
(4)m点NO的逆反应速率________n点NO的正反应速率(填“>”“<”或“＝”)。
(5)T1条件下，起始时容器内气体的总压强为3 MPa，则p点时该反应的平衡常数Kp＝________ (MPa)－1(保留两位小数，以分压表示，气体分压＝总压 ×物质的量分数)；p点时，再向容器中充入NO和CO2，使二者分压均增大为原来的2倍，则CO的转化率________(填“增大”“不变”或“减小”)。
Ⅲ.利用光电催化将CO2还原为CO是很有前景的研究方向，CsPbBr3是一种重要光电池材料，其晶胞模型如下图a所示，为更清晰地表示晶胞中原子所在的位置，常将立体晶胞结构转化为平面投影图，例如沿CsPbBr3晶胞的c轴将原子投影到ab平面，即可用下图b表示。
(6)图b中c1＝________c2＝________；晶胞参数为a pm, CsPbBr3的密度为________ g·cm－3(列出计算式，设NA表示阿伏加德罗常数的值)。
2.(2023·延边二模)化石燃料燃烧过程中形成NO和CO等污染物，利用CO脱除NO的研究获得了广泛关注。在催化剂作用下，CO与NO的反应为2CO(g)＋2NO(g) 2CO2(g)＋N2(g)　ΔH。回答下列问题：
(1)已知： 2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g)　ΔH1＝－520 kJ·mol－1
N2(g)＋O2(g) 2NO(g)　ΔH2＝＋160 kJ·mol－1
则ΔH＝________。
(2)向某刚性容器中加入2 mol CO、2 mol NO和催化剂， 测得平衡时CO2的体积分数随温度和压强的关系如图1所示。
①下列叙述不能说明该反应已经达到平衡状态的是________(填标号)。
A.CO2和N2的浓度比保持不变
B.压强不再变化
C.混合气体的密度不再变化
D.混合气体的摩尔质量不再变化
②压强p1________p2(填“>”或“<”， 下同), a、b两点的平衡常数Ka________Kb。
③b点CO的转化率为________%(保留一位小数)，b点的Kp＝________(用含p2的表达式表示，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压 ×体积分数)。
(3)金属锌作催化剂，在相同时间内，以相同投料比反应时，容器中CO2的物质的量随温度变化的曲线如图2。当温度高于T ℃时，n(CO2)下降的原因可能是___________________________________________________________________
____________________________________________________________________
(答出一点即可，不考虑物质的稳定性)。
(4)硫与催化剂锌所形成化合物晶体的晶胞如图3所示。在该晶胞中原子坐标参数可表示晶胞内部各原子的相对位置。如图晶胞中，原子坐标参数a为(0，0，0); b为(，0，)；c为(，，0)。则d的坐标参数为________。已知该晶胞的密度为ρ g·cm－3，则其中两个最近S原子之间的距离为__________ pm(列出计算式即可)。
3.(2023·安庆二模)乙烯是重要的有机化学原料，工业上可利用乙烷脱氢制备乙烯。
(1)乙烷裂解为乙烯为自由基反应，其可能的引发反应及对应化学键的解离能如下：
可能的引发反应 有关键的解离能(kJ/mol)
C2H6(g)→C2H5·(g)＋H·(g) 410
C2H6(g)→ 2CH3·(g) 368
根据表格信息，乙烷裂解引发的反应主要为_________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)经过引发的后续反应历程为(已略去链终止过程)：
……
C2H5·(g)→C2H4(g)＋H·(g)　ΔH1
H·(g)＋C2H6(g)→C2H5·(g)＋H2(g)　ΔH2
①C2H4(g)＋H2(g) →C2H6(g)的ΔH＝__________(用含ΔH1和ΔH2的式子表示)。
②上述历程中“……”所代表的反应为__________________________________。
(3)CH3·中的单电子不能占据杂化轨道，则CH3·中碳原子的杂化方式为________________。
(4)乙烷裂解中主要发生的反应及其在不同温度下的平衡常数如下表：
反应 1 100 K 1 300 K 1 500 K
Ⅰ.C2H6??C2H4＋H2 1.6 18.9 72.0
Ⅱ.C2H6??C2H4＋CH4 60.9 108.7 165.8
Ⅲ.C2H4??C2H2＋H2 0.015 0.33 3.2
Ⅳ.C2H2??2C＋H2 6.5×107 1.5×106 1.0×105
①当裂解反应达到平衡状态时，体系将会产生大量积碳。由表中数据分析，平衡时混合气体中______________(填化学式)的百分含量最大，原因是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
②为提高乙烯的产率，工业生产的适宜反应条件为________(填标号)。
A.高温　较长的反应时间
B.高温　较短的反应时间
C.低温　较长的反应时间
D.低温　较短的反应时间
③在某温度下投入x mol C2H6发生上述反应，平衡时混合体系的压强为p，其中C2H6、C2H4、CH4的物质的量分别为m mol、n mol、r mol，未检测出C2H2。则此温度下反应Ⅰ的平衡常数Kp＝__________(以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。
(5)工业上制备乙烯常使用Ni－Cr－Fe合金炉，某Ni－Cr－Fe合金的晶胞结构如图所示，●表示Ni原子，○表示Fe原子，由4个Ni原子和2个Fe原子所形成的八面体空隙中心的一半填充Cr原子(如图中△位置)，则该合金可表示为__________________(填化学式)。
二、速率、平衡——能量变化综合题
4.(2023·湖北5月联考)CO2的资源化利用有利于碳中和目标的实现。
回答下列问题：
(1)将CO2催化加氢转化为CH3OCH3是资源化利用的途径之一，适当温度下，在催化剂存在的CO2加氢反应器中，主要反应有：
ⅰ.CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH1＝＋41 kJ·mol－1　K1
ⅱ.2CO(g)＋4H2(g) H3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH2＝－204 kJ·mol－1　K2
ⅲ.2CO2(g)＋6H2(g) CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　ΔH3　K3
①ΔH3＝__________ kJ·mol－1，K3＝__________(用含K1、K2的式子表示)。
②将1 mol CO2、3 mol H2充入2 L的刚性容器中，测得反应进行到10 min时，CO2的转化率与催化剂(X、Y、Z)、温度(T)间关系如图所示：
则三种催化剂条件下的反应中，T2温度下活化能最小的是________(填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”)，a点对应反应的v(CO2)＝________ mol·L－1·min－1；转化率b>c的原因可能是________(填选项字母)。
A.b点平衡后升温平衡逆向移动
B.温度过高导致催化剂Y催化活性降低，c点时反应还没有达到平衡
C.b点不是平衡态c点是平衡态
(2)CO2与H2也可用于制备甲醇：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－49 kJ·mol－1。T K时，向压强为9 MPa的恒压容器中充入3 mol CO2和7 mol H2，达到平衡时，CH3OH的体积分数为。
①写出能提高CH3OH产率的两种方法：____________________________________
_____________________________________________________________________。
②CO2和H2的平衡转化率之比为______________；T K时，该反应的平衡常数KP＝________ (MPa)－2(以分压表示，分压＝总压×气体物质的量分数，保留两位有效数字)。
5.(2023·全国甲卷)甲烷选择性氧化制备甲醇是一种原子利用率高的方法。回答下列问题：
(1)已知下列反应的热化学方程式：
①3O2(g)===2O3(g)　K1　ΔH1＝＋285 kJ·mol－1
②2CH4(g)＋O2(g)===2CH3OH(l)　K2　ΔH2＝－329 kJ·mol－1
反应③CH4(g)＋O3(g)===CH3OH(l)＋O2(g)的ΔH3＝________ kJ·mol－1，平衡常数K3＝__________(用K1、K2表示)。
(2)电喷雾电离等方法得到的M＋(Fe＋、Co＋、Ni＋等)与O3反应可得MO＋。MO＋与CH4反应能高选择性地生成甲醇。分别在300 K和310 K下(其他反应条件相同)进行反应MO＋＋CH4===M＋＋CH3OH，结果如下图所示。图中300 K的曲线是________(填“a”或“b”)。300 K、60 s时MO＋的转化率为_____________________________________________________(列出算式)。
(3)MO＋分别与CH4、CD4反应，体系的能量随反应进程的变化如下图所示(两者历程相似，图中以CH4示例)。
(ⅰ)步骤Ⅰ和Ⅱ中涉及氢原子成键变化的是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
(ⅱ)直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则MO＋与CD4反应的能量变化应为图中曲线________(填“c”或“d”)。
(ⅲ)MO＋与CH2D2反应，氘代甲醇的产量CH2DOD________CHD2OH(填“＞”“＜”或“＝”)。若MO＋与CHD3反应，生成的氘代甲醇有________种。
6.(2023·衡水二中三调)环己烯是工业常用的化工品。工业上通过热铂基催化剂重整将环己烷脱氢制备环己烯，化学反应为C6H12(g)??C6H10(g)＋H2(g)　ΔH。
(1)几种共价键的键能数据如下：
共价键 H—H C—H C—C C===C
键能/(kJ· mol－1) 436 413 348 615
ΔH＝________kJ· mol－1。
(2)在恒温恒容密闭容器中充入环己烷气体，仅发生上述反应。下列叙述错误的是___________________(填字母)。
A.气体平均摩尔质量不随时间变化时反应达到平衡状态
B.平衡后再充入C6H12气体，平衡向右移动，转化率增大
C.加入高效催化剂，单位时间内C6H10的产率可能会增大
D.增大固体催化剂的质量，一定能提高正、逆反应速率
(3)环己烷的平衡转化率和环己烯的选择性(选择性＝)随温度的变化如图所示。
①随着温度升高，环己烷平衡转化率增大的原因是______________________。
随着温度升高，环己烯的选择性变化的可能原因是________(填字母)。
A.平衡向逆反应方向移动
B.环己烷裂解发生副反应
C.环己烯易发生聚合反应
D.催化剂的选择性增大
②当温度高于600 ℃时，可能的副产物有__________________________________
______________________________________________(任写一种结构简式)。
(4)在873 K、100 kPa条件下，向反应器中充入氩气和环己烷的混合气体，仅发生反应：C6H12(g) C6H10(g)＋H2(g)。
①环己烷的平衡转化率随的增大而升高，其原因是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
②当＝1∶3时，达到平衡所需时间为20 min，环己烷的平衡转化率为，则环己烷分压的平均转化速率为________ kPa·min－1。该环己烷脱氢反应的压强平衡常数Kp＝________ kPa。(均保留2位小数)注：用分压计算的平衡常数为压强平衡常数(Kp)，分压＝总压×物质的量分数。
(5)“)”表示铂基催化剂，“*”表示吸附在该催化剂表面，环己烷脱氢反应的机理如下，请补充基元反应③___________________________________；
7.(2023·全国甲卷)甲烷选择性氧化制备甲醇是一种原子利用率高的方法。回答下列问题：
(1)已知下列反应的热化学方程式：
①3O2(g)===2O3(g)　K1　ΔH1＝＋285 kJ·mol－1
②2CH4(g)＋O2(g)===2CH3OH(l)　K2　ΔH2＝－329 kJ·mol－1
反应③CH4(g)＋O3(g)===CH3OH(l)＋O2(g)的ΔH3＝________ kJ·mol－1，平衡常数K3＝________(用K1、K2表示)。
(2)电喷雾电离等方法得到的M＋(Fe＋、Co＋、Ni＋等)与O3反应可得MO＋。MO＋与CH4反应能高选择性地生成甲醇。分别在300 K和310 K下(其他反应条件相同)进行反应MO＋＋CH4===M＋＋CH3OH，结果如下图所示。图中300 K的曲线是________(填“a”或“b”)。300 K、60 s时MO＋的转化率为_____________(列出算式)。
(3)MO＋分别与CH4、CD4反应，体系的能量随反应进程的变化如下图所示(两者历程相似，图中以CH4示例)。
(ⅰ)步骤Ⅰ和Ⅱ中涉及氢原子成键变化的是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
(ⅱ)直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则MO＋与CD4反应的能量变化应为图中曲线________(填“c”或“d”)。
(ⅲ)MO＋与CH2D2反应，氘代甲醇的产量CH2DOD________CHD2OH(填“＞”“＜”或“＝”)。若MO＋与CHD3反应，生成的氘代甲醇有________种。
命题角度3　反应热与离子平衡综合题
8.(2023·山东卷)一定条件下，水气变换反应CO＋H2O??CO2＋H2的中间产物是HCOOH。为探究该反应过程，研究HCOOH水溶液在密封石英管中的分解反应：
Ⅰ.HCOOH??CO＋H2O(快)
Ⅱ.HCOOH??CO2＋H2(慢)
研究发现，在反应Ⅰ、Ⅱ中，H＋仅对反应Ⅰ有催化加速作用；反应Ⅰ速率远大于反应Ⅱ，近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。忽略水的电离，其浓度视为常数。
回答下列问题：
(1)一定条件下，反应Ⅰ、Ⅱ的焓变分别为ΔH1、ΔH2，则该条件下水气变换反应的焓变ΔH＝____________(用含ΔH1、ΔH2的代数式表示)。
(2)反应Ⅰ正反应速率方程为：v＝kc(H＋)·c(HCOOH)，k为反应速率常数。T1温度下，HCOOH电离平衡常数为Ka，当HCOOH平衡浓度为x mol·L－1 时，H＋浓度为______________________________mol·L－1，此时反应Ⅰ正反应速率v＝________ mol·L－1·h－1(用含Ka、x和k的代数式表示)。
(3)T3温度下，在密封石英管内完全充满1.0 mol·L－1 HCOOH水溶液，使HCOOH分解，分解产物均完全溶于水。含碳物种浓度与反应时间的变化关系如图所示(忽略碳元素的其他存在形式)。t1时刻测得CO、CO2的浓度分别为0.70 mol·L－1、0.16 mol·L－1，反应Ⅱ达平衡时，测得H2的浓度为y mol·L－1。体系达平衡后＝________(用含y的代数式表示，下同)，反应Ⅱ的平衡常数为_______________。
相同条件下，若反应起始时溶液中同时还含有0.10 mol·L－1 盐酸，则图示点a、b、c、d中，CO新的浓度峰值点可能是________(填标号)。与不含盐酸相比，CO达浓度峰值时，CO2浓度________(填“增大”“减小”或“不变”)，的值________(填“增大”“减小”或“不变”)。
三、反应原理综合题
7.(2023·福州八中质检)我国提出争取在2030年前实现碳达峰、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。
Ⅰ.利用温室气体CO2和CH4制备燃料合成器，计算机模拟单个二氧化碳分子与甲烷分子的反应历程如图所示：
已知：1 eV为1电子伏特，表示一个电子(所带电量为－1.6×10－19C)经过1伏特的电位差加速后所获得的动能。
(1)制备合成气CO、H2总反应的热化学方程式为____________________________。
(2)向密闭容器中充入等体积的CO2和CH4，测得平衡时压强对数lgp(CO2)和lgp(H2)的关系如图所示。(压强的单位为：MPa)
①T1____________T2(填“>”“＜”或“＝”)。
②温度为T1时，该反应的压强平衡常数Kp＝____________MPa2。
Ⅱ.丙烯是重要的有机合成原料。由丙烷制备丙烯是近年来研究的热点，主要涉及如下反应：
反应i：2C3H8(g)＋O2(g) 2C3H6(g)＋2H2O(g)　ΔH1＝－235 kJ/mol
反应ii：2C3H8(g)＋7O2(g) 6CO(g)＋8H2O(g)　ΔH2＝－2 742 kJ/mol
回答下列问题：
(3)在刚性绝热容器中发生反应i，下列能说明已达到平衡状态的有____________(填标号)。
A.每断裂1 mol O===O键，同时生成4 mol O—H键
B.容器内温度不再变化
C.混合气体的密度不再变化
D.n(C3H8)＝n(C3H6)
(4)在压强恒定为100 kPa条件下，按起始投料n(C3H8)∶n(O2)＝2∶1，匀速通入反应器中在不同温度下反应相同时间，测得丙烷和氧气的转化率如图。
①线________(填“L1”或“L2”)表示丙烷的转化率。
②温度高于T1 K后曲线L2随温度升高而降低的原因为_____________________________________________________________________。
③当温度高于____________(填“T1”或“T2”)时，可判断反应ii不再发生。
Ⅲ.常温下，用NaOH溶液作CO2捕捉剂不仅可以降低碳排放，而且可得到重要的化工产品Na2CO3。
(5)若某次捕捉后得到pH＝11的溶液，则溶液中c(CO)∶c(HCO)＝____________(常温下Ka1(H2CO3)＝4.5×10－7、Ka2(H2CO3)＝4.7×10－11)。
(6)现有46.6 g BaSO4固体，每次用1 L 1.3 mol/L Na2CO3溶液处理，若使BaSO4中的SO全部转化到溶液中，需要反复处理____________次。(已知：Ksp(BaCO3)＝2.5×10－9、Ksp(BaSO4)＝1.0×10－10)
参考答案
1.(1)①　(2)N2O2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋N2O(g)　ΔH＝－513.2 kJ/mol　(3)D　(4)>　(5)4.44　不变　(6)0　　
解析　(1)反应的活化能越大，反应速率越慢，慢反应是化学反应的决速步骤，由图可知，反应①的活化能最大，反应速率最慢，则反应①是该反应的决速步骤；(2)由图可知，反应①为吸热反应，反应ΔH1 ＝＋199.4 kJ/mol，反应③为放热反应，反应ΔH3 ＝－306.6 kJ/mol，由盖斯定律可知反应①＋②＋③得到总反应，则反应②的焓变ΔH2 ＝ΔH－ΔH1－ΔH3＝(－620.4 kJ/mol)－(＋199.4 kJ/mol)－(－306.6 kJ/mol)＝－513.2 kJ/mol，反应的热化学方程式为N2O2(g)＋CO(g)===CO2(g)＋N2O(g)　ΔH＝－513.2 kJ/mol；(3)恒容密闭容器中，投料比n(CO)∶n(NO)越小相当于一氧化氮的浓度越大，增大一氧化氮的浓度，平衡向正反应方向移动，一氧化碳的转化率增大，则n(CO)∶n(NO)分别投料比为2∶1、1∶1、1∶2的反应中，投料比为2∶1的一氧化氮浓度最小，一氧化碳转化率最小，则图中表示投料比为2∶1的曲线是D；(4)恒容密闭容器中，投料比n(CO)∶n(NO)越小相当于一氧化氮的浓度越大，增大一氧化氮的浓度，反应速率加快，平衡向正反应方向移动，一氧化碳的转化率增大，则图中表示投料比为1∶1、1∶2的曲线分别是B、A，所以m点一氧化氮的浓度大于n点，反应速率大于n点；(5)平衡常数为温度函数，温度不变，平衡常数不变，所以图中T1条件下，m点和p点的平衡常数相等，由图可知，m点一氧化碳的转化率为80%，设起始一氧化碳和一氧化氮的物质的量分别为1 mol和2 mol，由题意可建立如下三段式：
起始时容器内气体的总压强为3 MPa，由物质的量之比等于气体压强之比可得平衡时气体压强为＝2.6 MPa；则反应的平衡常数Kp＝≈4.44；p点时，再向容器中充入一氧化氮和二氧化碳，使二者分压均增大为原来的2倍，反应的浓度熵Q＝≈4.44＝Kp，则化学平衡不移动，一氧化碳的转化率不变；(6)由题给信息可知，晶胞模型中位于顶点的铯原子、位于体心的铅原子中平面投影图b中在c轴的坐标分别为0、，则晶胞模型中位于上下面心的溴原子在c轴的坐标c1为0、位于前后和左右面心的溴原子在c轴的坐标c1为；由晶胞结构可知，位于体内的铅原子个数为1可知，晶胞中CsPbBr3的个数为1，设晶体的密度为d g/cm3，由晶胞的质量公式可得：＝10－30a3d，解得d＝。
2.(1)－680 kJ·mol－1　(2)①AC　②<　>　③44.4%　
(3)随温度升高，催化剂活性降低，反应速率减慢，相同时间生成的CO2的物质的量减少(反应达平衡，温度升高，平衡逆向移动，CO2的物质的量减小)
(4)(1，，)　××1010
解析　(1)①2CO(g)＋O2(g) ??2CO2(g)　ΔH1＝－520 kJ·mol－1；②N2(g)＋O2(g) ??2NO(g)　ΔH2＝＋160 kJ·mol－1 ，由盖斯定律：①－②得2CO(g)＋2NO(g) ?? 2CO2(g)＋N2(g)　ΔH＝－ 520 kJ·mol－1－160 kJ·mol－1＝－680 kJ·mol－1；(2)①A.2CO(g)＋2NO(g) ?? 2CO2(g)＋N2(g)，CO2和N2的浓度比始终保持不变，故A选；B.反应为气体体积减小的反应，压强不再变化，说明反应达到平衡状态，故B不选；C.反应前后均为气体，总质量不变，混合气体的密度始终保持不变，当气体的密度不再变化时，不能说明反应达到平衡状态，故C选；D.反应前后均为气体，总质量不变，但反应后物质的量减小，反应混合气体的摩尔质量不再变化，说明反应达到平衡状态，故D不选；②由图1可得：相同温度下，p2的二氧化碳含量大，结合方程式，加压，平衡正向移动，压强p1< p2，由a到b温度升高，对于放热反应，平衡逆向移动，平衡常数减小， a、b两点的平衡常数Ka>Kb。
③
b点二氧化碳的体积分数为：
×100%＝25% ，x＝ mol，b点CO的转化率为×100%＝ 44.4%，平衡时，CO(g)为 mol，NO(g)为 mol, CO2(g)为 mol，N2(g)为 mol，平衡时总物质的量为 mol，b点的Kp＝ ＝；(3)容器中CO2的物质的量随温度变化的曲线如图2，当温度高于T ℃时，n(CO2)下降的原因可能是随温度升高，催化剂活性降低，反应速率减慢，相同时间生成的CO2的物质的量减少(反应达平衡，温度升高，平衡逆向移动，CO2的物质的量减小)(答出一点即可，不考虑物质的稳定性)。(4)在该晶胞中，Zn的配位数为原子坐标参数可表示晶胞内部各原子的相对位置。如图晶胞中，原子坐标参数a为(0，0, 0)；b为(，0，)；c为(，，0)，a为原点，b、c、d为三个面的面心，则d的坐标参数为(1，，)。晶胞中Zn原子数目＝8×＋6×＝4，S的原子数目为4，所以R的化学式为ZnS，晶胞的质量m＝ g，晶胞的密度ρ，则晶胞棱长＝ cm，两个最近S2－之间的距离为面对角线的一半，则其中两个最近S原子之间的距离为××1010 pm。
3.(1)C2H6(g)→2CH3·(g)
(2)①－(ΔH1＋ΔH2)或－ΔH1 －ΔH2　②CH3·(g)＋C2H6(g)→C2H5·(g)＋CH4(g)
(3)sp2
(4)①H2　反应Ⅳ的平衡常数远大于其它反应，体系主要得到碳和氢气，其他气体含量很少　②B　③
(5)Ni2Cr3Fe2
解析　(1)解离能越小，发生的可能性越大，所以乙烷裂解引发的反应主要为C2H6(g)→2CH3·(g)；(2)①C2H5·(g)→C2H4(g)＋H·(g)　ΔH1②H·(g)＋C2H6(g)→C2H5·(g)＋H2(g)　ΔH2，由盖斯定律①＋②得C2H6(g)→C2H4(g)＋H2(g)，所以C2H4(g)＋H2(g)→C2H6(g)，ΔH＝－(ΔH1＋ΔH2)或－ΔH1 －ΔH2；②由解离能得大小可判断主要生成甲基自由基，所以甲基自由基要转化为乙基自由基才能使反应生成乙烯，所以历程中“……”所代表的反应为CH3·(g)＋C2H6(g)→C2H5·(g)＋CH4(g)；(3)CH3·结构中中心原子周围有3对电子对，杂化方式为sp2；(4)①反应Ⅳ的平衡常数远大于其它反应，体系主要得到碳和氢气，其他气体含量很少，所以平衡时混合，气体中H2的百分含量最大；②工业生产Ⅰ、Ⅱ反应生成乙烯，温度升高平衡常数增大所以需要高温，又因为Ⅲ、Ⅳ会消耗乙烯所以时间不宜过长，故选B；③根据氢元素守恒：n(H2)＝(3x－3m－2n－2r) mol，n(总)＝(3x－3m－2n－2r＋m＋n＋r) mol＝(3x－2m－n－r) mol，KP＝＝；(5)晶胞中Fe原子个数是2，Ni原子个数是8×＋4×＝2，Ni、Fe所形成的八面体空隙中心共有6个(10×＋1＝6)，由于只填充了一半的空隙，因此该合金可表示为Ni2Cr3Fe2。
4.(1)①－122　K·K2　②Ⅰ　0.03　AB
(2)①在较低温度下进行反应，不断分离出产品，在较高压强下进行反应等(任答两条)　②7∶9　1.8
解析　(1)①由盖斯定律知，2×ⅰ＋ⅱ得：2CO2(g)＋6H2(g)??CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　ΔH3＝－122 kJ·mol－1。K3＝K·K2。②不同催化剂、相同温度下经过相同时间时，途径Ⅰ中CO2的转化率最高，说明途径Ⅰ反应速率最大，相应地活化能最小；a点对应反应的v(CO2)＝＝0.03 mol·(L·min)－1。因总反应是放热反应，b点转化率最高，处于平衡状态，温度高反应速率快，达到平衡所需要的时间较少，而温度高不利于平衡向右进行，故转化率降低；当温度过高有可能导致催化剂催化活性降低，从而导致反应速率降低，在10 min时反应还没有达到平衡，故转化率低于b点，A、B项正确。
(2)①正反应是气体分子数目减少的放热反应，低温、高压有利于平衡向右移动，不断分离出产品也有利于平衡向右进行，从而提高CH3OH的产率。
＝，解得x＝2。CO2的转化率为，氢气的转化率为，二者转化率之比为7∶9；平衡时，p(CH3OH)＝p(H2O)＝×9 MPa＝3 MP，同理可求出p(CO2)＝p(H2)＝1.5 MPa，KP＝≈1.8(MPa)－2。
5.(1)－307　或
(2)b　×100%或×100%
(3)(ⅰ)Ⅰ　(ⅱ)c　(ⅲ)＜　2
解析　(1)根据盖斯定律可知，反应③＝(反应②－①)，所以对应ΔH3＝(ΔH2－ΔH1)＝(－329 kJ·mol－1－285 kJ·mol－1)＝－307 kJ·mol－1；根据平衡常数表达式与热化学方程式之间的关系可知，对应化学平衡常数K3＝或；(2)根据图示信息可知，纵坐标表示－lg，即与MO＋的微粒分布系数成反比，与M＋的微粒分布系数成正比。则同一时间内，b曲线生成M＋的物质的量浓度比a曲线的小，证明化学反应速率慢，又因同一条件下降低温度化学反应速率减慢，所以曲线b表示的是300 K条件下的反应；根据上述分析结合图像可知，300 K、60 s时－lg＝0.1，则＝10－0.1，利用数学关系式可求出c(M＋)＝(100.1－1)c(MO＋)，根据反应MO＋＋CH4===M＋＋CH3OH可知，生成的M＋即为转化的MO＋，则MO＋的转化率为×100%或×100%；(3)(ⅰ)步骤Ⅰ涉及的是碳氢键的断裂和氢氧键的形成，步骤Ⅱ中涉及碳氧键形成，所以符合题意的是步骤Ⅰ；(ⅱ)直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则此时正反应活化能会增大，根据图示可知，MO＋与CD4反应的能量变化应为图中曲线c；(ⅲ)MO＋与CH2D2反应时，因直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则单位时间内产量会下降，则氘代甲醇的产量CH2DOD＜CHD2OH；根据反应机理可知，若MO＋与CHD3反应，生成的氘代甲醇可能为CHD2OD或CD3OH共2种。
6.(1)＋123　(2)BD
(3)①正反应是吸热反应，升高温度，平衡正向移动　BC　
②、、等
(4)①恒压条件下，增大Ar的物质的量，相当于减小压强，平衡正向移动　②2.92　66.67
(5)
解析　(1)焓变＝反应物的总键能－生成物的总键能，C6H12(g)??C6H10(g)＋H2(g)　ΔH＝348×6＋413×12－(348×5＋615＋413×10＋436)＝＋123 kJ· mol－1；(2)A.反应过程中气体总质量不变，气体物质的量增大，气体平均摩尔质量是变量，所以气体平均摩尔质量不随时间变化时反应达到平衡状态，故A正确；B.平衡后再充入C6H12气体，相当于增大压强，转化率减小，故B错误；C.加入高效催化剂，反应速率加快，单位时间内C6H10的产率可能会增大，故C正确； D.催化剂通过参与化学反应改变反应历程，加快反应速率，增大固体催化剂的质量，如果不能增大接触面积，不一定能提高正、逆反应速率，故D错误；选BD；(3)①C6H12(g)??C6H10(g)＋H2(g)正反应吸热，升高温度平衡正向移动，所以随着温度升高环己烷平衡转化率增大。A.C6H12(g)??C6H10(g)＋H2(g)正反应吸热，升高温度平衡正向移动，故不选A；B.环己烷裂解发生副反应，使环己烷平衡转化率增大而环己烯的选择性降低，故选B；C.环己烯易发生聚合反应，环己烯产率降低，使环己烯的选择性降低，故选C；D.若催化剂的选择性增大，生成的环己烯增多，使环己烯的选择性增大，与题图不符，故不选D；选BC；②当温度高于600 ℃时，环己烷脱氢，可能的副产物有、、等；(4)①恒压条件下，增大Ar的物质的量，相当于减小压强，平衡正向移动，环己烷的平衡转化率随的增大而升高；②当＝1∶3时，初始时，环己烷的分压为× 100 kPa＝75 kPa，达到平衡所需时间为20 min，环己烷的平衡转化率为，
达到平衡时环己烷的分压为100×＝ kPa、环己烯的分压为 kPa、氢气的分压为 kPa ，则环己烷分压的平均转化速率为＝2.92 kPa·min－1。该环己烷脱氢反应的压强平衡常数Kp＝＝66.67 kPa；(5)根据基元反应④，可知基元反应③为
。
7. (1)－307　或
(2)b　×100%或×100%
(3)(ⅰ)Ⅰ　(ⅱ)c　(ⅲ)＜　2
解析　(1)根据盖斯定律可知，反应③＝(反应②－①)，所以对应ΔH3＝(ΔH2－ΔH1)＝(－329 kJ·mol－1－285 kJ·mol－1)＝－307 kJ·mol－1；根据平衡常数表达式与热化学方程式之间的关系可知，对应化学平衡常数K3＝或；(2)根据图示信息可知，纵坐标表示－lg，即与MO＋的微粒分布系数成反比，与M＋的微粒分布系数成正比。则同一时间内，b曲线生成M＋的物质的量浓度比a曲线的小，证明化学反应速率慢，又因同一条件下降低温度化学反应速率减慢，所以曲线b表示的是300 K条件下的反应；根据上述分析结合图像可知，300 K、60 s时－lg＝0.1，则＝10－0.1，利用数学关系式可求出c(M＋)＝(100.1－1)c(MO＋)，根据反应MO＋＋CH4===M＋＋CH3OH可知，生成的M＋即为转化的MO＋，则MO＋的转化率为×100%或×100%；(3)(ⅰ)步骤Ⅰ涉及的是碳氢键的断裂和氢氧键的形成，步骤Ⅱ中涉及碳氧键形成，所以符合题意的是步骤Ⅰ；(ⅱ)直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则此时正反应活化能会增大，根据图示可知，MO＋与CD4反应的能量变化应为图中曲线c；(ⅲ)MO＋与CH2D2反应时，因直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则单位时间内产量会下降，则氘代甲醇的产量CH2DOD＜CHD2OH；根据反应机理可知，若MO＋与CHD3反应，生成的氘代甲醇可能为CHD2OD或CD3OH共2种。
8.(1)ΔH2－ΔH1　(2)　kx (3)　　b　减小　不变
解析　(1)根据盖斯定律，反应 Ⅱ－反应 Ⅰ＝水气变换反应，故水气变换反应的焓变ΔH＝ΔH2－ΔH1；(2)T1温度时，HCOOH建立电离平衡：
Ka＝，c(HCOO－)＝c(H＋)，故c(H＋)＝。v＝kc(H＋)·c(HCOOH)＝kx。
(3)t1时刻时，c(CO)达到最大值，说明此时反应 Ⅰ达平衡状态。此时
故t1时刻c(HCOOH)＝1.0－0.70－0.16＝0.14 mol·L－1，K(Ⅰ)＝＝＝5。t1时刻→反应Ⅱ达平衡过程，
则c(H2)＝b＋0.16＝y，b＝(y－0.16) mol·L－1，c(HCOOH)＝0.14－a－b＝0.3－a－y，c(CO)＝a＋0.7，K(Ⅰ)＝＝＝5，a＝。故＝＝，K(Ⅱ)＝＝＝。加入0.10 mol·L－1盐酸后，H＋作催化剂，反应Ⅰ的反应速率加快，达平衡的时间缩短，催化剂不影响平衡移动，故CO的浓度峰值不变，则CO新的浓度峰值点可能是b点。此时由于反应Ⅱ未达平衡，且c(HCOOH)浓度迅速减小，生成CO2的反应速率减小，相同时间内c(CO2)会小于不含盐酸的浓度，＝K(Ⅰ)，温度不变，平衡常数不变，则的值不变。
9.(1)CO2(g)＋CH4(g)===2CO(g)＋2H2(g)　ΔH＝＋(E5－E1)NA eV/mol
(2)①>　②0.01　(3)B
(4)①L2　②两个反应均为放热反应，温度升高，化学平衡逆向移动，导致丙烷转化率降低　③T2
(5)4.7∶1　(6)4
解析　(1)由图示可知该反应为吸热反应，生成物能量高于反应物，而图示中是单个CO2分子与CH4分子的反应历程，ΔH＝(E生－E反)NA eV/mol，所以热化学方程式为：CO2(g)＋CH4(g)===2CO(g)＋2H2(g)　ΔH＝＋(E5－E1)NA eV/mol；(2)①由于反应吸热，温度越高，正向进行程度越大，p(H2)越大，所以T1>T2；②Kp＝ ，温度为T1时，由b点可以知道各气体分压，p(CO)＝p(H2)＝1 MPa，p(CO2)＝p(CH4) ＝10 MPa，代入Kp表达式即可求得Kp＝0.01 MPa2；(3)A.O2中O===O键断裂代表正反应方向，H2O中O－H 键生成也代表正反应方向，不能说明已达平衡状态，A不符合；B.在绝热条件下，容器内的温度是个变量，当其不再变化时说明已达到平衡状态，B符合；C.反应物和生成物均是气体，则混合气体的质量不变，容器为刚性容器，体积不变，则混合气体密度是个不变量，不能作为是否已达平衡状态的依据，C不符合；D.当n(C3H8)＝n(C3H6)时，反应不一定达到平衡，D不符合；(4)①通过两反应方程式系数可知，丙烷转化率低于氧气，所以曲线L2表示丙烷的转化率；②由于T1 K后反应达到平衡，两个反应均为放热反应，温度升高，化学平衡逆向移动，导致丙烷转化率降低；③当温度达到T2时，O2与丙烷的转化率相同，且起始投料比n(C3H8)∶n(O2)＝2∶1，可以判断温度达到T2后反应ii不再发生，T2 K时只发生反应i；(5)CO2气体用NaOH溶液吸收，反应产生Na2CO3、NaHCO3，所得混合溶液pH＝11，则c(H＋)＝10－11 mol/L。由于H2CO3是二元弱酸，溶液中分步电离，存在电离平衡，第二步电离平衡：HCO??H＋＋CO，Ka2＝＝4.7×10－11，则＝＝＝4.7，即c(CO)∶c(HCO)＝4.7∶1；(6)46.6 g BaSO4的物质的量n(BaSO4)＝＝0.2 mol，设每次用1 L 1.3 mol/L Na2CO3溶液能处理x mol BaSO4，BaSO4(s)＋CO(aq)??BaCO3(s)＋SO(aq)，c(CO)＝(1.3－x) mol/L，c(SO)＝x mol/L，根据K＝＝＝＝＝0.04，解得x＝0.05，处理次数＝4，所以至少要反复处理4次