2024届高三高考化学二轮复习热点题型专练：化学反应速率与化学平衡综合（含解析）

2024届高考化学二轮复习热点题型专练：
　化学反应速率与化学平衡综合
1. (2023·茂名一模)乙烯是重要的基础化工原料，工业上利用乙烷脱氢制乙烯的相关反应如下。
反应Ⅰ：C2H6(g) C2H4(g)＋H2(g) ΔH1＝＋137 kJ/mol
反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH2＝＋41 kJ/mol
(1)反应C2H6(g)＋CO2(g) C2H4(g)＋CO(g)＋H2O(g)的ΔH3＝________ kJ/mol。
(2)以C2H6和N2的混合气体为起始投料(N2不参与反应)，保持混合气体总物质的量不变，在恒容的容器中对反应 Ⅰ 进行研究。下列说法正确的是________(填字母)。
A. 升高温度，正、逆反应速率同时增大
B. C2H6、C2H4和H2的物质的量相等时，反应达到平衡状态
C. 增加起始投料时C2H6的体积分数，单位体积的活化分子数增加
D. 增加起始投料时C2H6的体积分数，C2H6平衡转化率增大
(3)科研人员研究催化剂对乙烷无氧脱氢的影响。
①在一定条件下，Zn/ZSM-5催化乙烷脱氢转化为乙烯的反应历程如图所示。该历程的各步反应中，生成下列物质速率最慢的是________(填字母)。
A. C2H B. Zn-C2H5
C. C2H D. H
②用Co基催化剂研究C2H6催化脱氢，该催化剂对C—H和C—C的断裂均有高活性，易形成碳单质。一定温度下，Co基催化剂在短时间内会失活，其失活的原因是____________________________。
(4)在923 K和催化剂条件下，向体积固定的容器中充入1.0 mol C2H6与一定量CO2发生反应(忽略反应Ⅰ和反应Ⅱ外的其他反应)，平衡时C2H6、C2H4和CO的物质的量分数随起始投料比的变化关系如图所示。
①图中曲线c表示的物质为CO，表示C2H6的曲线为________(填“a”或“b”)，判断依据是__________________________。
②当＝1.5时，平衡时体系压强为p，计算反应Ⅰ的平衡常数Kp：______________________________________________________________________________
{写出计算过程，结果保留2位有效数字；对于aA(g) bB(g)，Kp＝，
p(B)＝p总}。
(5)有机锗被称为“生命的奇效元素”，在医疗上具有重要应用。一种锗的有机配合物合成方法如图。该有机配合物中锗的配位数为________，其阴离子中C、Ge、O元素的第一电离能从大到小顺序为____________。
2. (2023·安徽十校5月联考)我国明确提出2060年“碳中和”目标，意味着需要通过工艺改造、节能等措施减少在能源的产生、转换、消费过程中二氧化碳的排放。回答下列问题：
Ⅰ.利用CO2和CH4制备合成气(CO、H2)，该反应分两步进行。
反应①：CH4(g) C(s)＋2H2(g)；
反应②：C(s)＋CO2(g) 2CO(g)。
上述反应中C(s)为吸附性活性炭，有关物质的相对能量与反应历程的变化如图1所示。
(1)总反应CH4(g)＋CO2(g) 2H2(g)＋2CO(g)能自发进行的条件为________；研究表明，总反应速率由反应①决定，请结合图1与碰撞理论说明原因：______________________。
Ⅱ.将CO2催化还原，是目前处理CO2的重要方法。
ⅰ. CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＜0
ⅱ. CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH2
(2)已知CO和H2的燃烧热分别为－283 kJ/mol和－285.8 kJ/mol，H2O(l)===H2O(g)　ΔH3＝＋44 kJ/mol，则ΔH2＝________kJ/mol。
(3)恒温恒容的密闭容器中，投入物质的量之比为1∶3的CO2和H2，发生反应ⅰ达到平衡。下列有关叙述正确的是________(填字母)。
A. 升高温度，逆反应速率增加，平衡常数减小
B. 按相同比例再加入一定量的CO2和H2，CO2和H2的转化率同时增大
C. 加入合适的催化剂可提高CO2的平衡转化率
D. 其他条件不变，改为恒温恒压，可以提高平衡时CH3OH的百分含量
(4)在一定条件下，向1 L恒容密闭容器中充入2 mol CO2和6 mol H2，发生反应ⅰ，测得在相同时间内，不同温度下H2的转化率如图2所示，T2时，若起始压强为10 atm，则Kp＝________atm-2(结果保留一位小数，Kp为以分压表示的平衡常数，分压＝总压×物质的量分数)。
Ⅲ. CO2捕获和转化可减少CO2排放并实现资源利用，原理如图3所示。反应①完成之后，以N2为载气，将恒定组成的N2、CH4混合气体匀速通入恒温反应器，流出气体各组分的气体流速随时间变化如图4所示。反应过程中始终未检测到CO2，在催化剂上有积碳。
图3
图4
(5)t1～t3，n(H2)比n(CO)多，可能发生副反应的化学方程式为___________ ____________________。
(6)t2后CO、CH4流速如图4变化的原因可能是_________________________ ____________________________________________________________________。
3. (2023·深圳、珠海、中山、汕尾第一次联考)甲烷是一种温室气体，将它转化为高附加值产品甲醇具有重要意义。目前工业上的甲烷转化大多需要先通过重整生成合成气(CO、H2)，再转化为甲醇，涉及的反应如下。
反应Ⅰ：2CH4(g)＋O2(g) 2CO(g)＋4H2(g)　ΔH1＝－71.2 kJ/mol
反应Ⅱ：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)
ΔH2＝－90.7 kJ/mol
(1)在恒容密闭容器中发生上述反应，下列说法正确的是________(填字母)。
A. 加入催化剂，降低了反应的ΔH，从而加快了反应速率
B. 混合气体的平均相对分子质量保持不变时，说明反应体系已达到平衡
C. 平衡时H2的体积分数可能大于
D. 平衡时向容器中充入惰性气体，甲醇的产率不变
(2)在密闭容器中通入3 mol CH4和2 mol O2，假设只发生反应Ⅰ和Ⅱ，分别在0.2 MPa和2 MPa下进行反应，其中CH4和CH3OH的平衡体积分数随温度变化如图所示。
①压强为0.2 MPa时，表示CH4和CH3OH的曲线分别是________、________(填“a”“b”“c”或“d”)。
②对于反应Ⅱ，v正＝k正·p(CO)·p2(H2)，v逆＝k逆·p(CH3OH)，k正、k逆为速率常数，只与温度有关，分压＝总压×物质的量分数。在500 K、2 MPa条件下，测得平衡时CH4的转化率为，则CO的物质的量为________，该温度时＝________MPa-2。
③在升温的过程中，速率常数增大的倍数：k正________k逆(填“>”“＝”或“<”)。
(3)甲烷直接氧化制甲醇的总反应2CH4(g)＋O2(g) 2CH3OH(g)在________(填“高温”“低温”或“任意温度”)条件下能够自发进行；若将总反应看成由反应Ⅰ和反应Ⅱ两步进行，画出由甲烷和氧气经两步生成产物的反应过程能量示意图。
(4)工业生产中，研究人员发现甲烷直接氧化制甲醇的反应往往伴随副反应，生成甲醛、甲酸等副产品。为了提高反应速率和产品中甲醇的体积分数，生产中采取最佳措施是____。
4. (2023·福建泉州质检)研究氮氧化物(NOx)的还原处理方法是环保领域的主要方向之一。回答下列问题：
(1)CO还原NO的反应机理及相对能量如图(TS表示过渡态)：
①反应过程中速率最慢步骤的热化学方程式为________________________，
活化能最小Ea(正)＝________kJ/mol。
②为提高NO的平衡转化率可采用的措施为________(填字母)。
A. 升高温度 B. 增大压强
C. 增大NO浓度 D. 使用催化剂
(2)用H2还原NO的反应为2H2(g)＋2NO(g) N2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－752 kJ/mol。为研究H2和NO的起始投料比对NO平衡转化率的影响，分别在不同温度下，向三个体积均为a L的刚性密闭容器中加入一定量H2和NO发生反应，实验结果如图所示。
①反应温度T1、T2、T3从大到小的关系为____________________。
②T1温度下，充入H2、NO分别为3 mol、3 mol，容器内的压强为w Pa，反应进行到10 min时达平衡，0～10 min内N2的平均反应速率为__________ mol/(L·min)，该反应的平衡常数Kp＝______________________________Pa-1(写出计算表达式，以分压表示的平衡常数为Kp，分压＝总压×物质的量分数)。
③该反应的正反应速率方程可表示为v正＝k·cm(NO)·cn(H2)，T3下测得有关数据如下表：
NO/mol H2/mol v正/[ mol/(L·min)]
1 1 4.14k
1 4 16.56k
2 1 16.56k
则m＝________，n＝________。
(3)NH3还原NO的主反应为6NO(g)＋4NH3(g) 5N2(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－1 807.0 kJ/mol。相同时间内测得选用不同催化剂的实验相关数据如图1、2所示：
图1　Fe2O3作催化剂
图2　酸化的SO/Fe2O3作催化剂
①由图可知具有较高活性和选择性的催化剂为________________________。
②图1中100～300 ℃ NO转化率升高的原因为_________________________ _______________________。
5. (2023·河南郑州二模)金属钛(Ti)及其合金是高强度、低密度结构材料，在航空航天、医疗器械等领域有着重要用途。目前生产钛的方法之一是将TiO2转化为TiCl4，再进一步还原得到钛。
(1)TiO2转化为TiCl4有直接氯化法(反应a)和碳氯化法(反应b)。
反应a.TiO2(s)＋2Cl2(g) TiCl4(g)＋O2(g)
ΔH1＝＋172 kJ/mol
反应b.TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s) TiCl4(g)＋2CO(g)　ΔH2
已知：反应c.C(s)＋O2(g) CO2(g)
ΔH3＝－393.5 kJ/mol
反应d.2CO(g)＋O2(g) 2CO2(g)
ΔH4＝－566.0 kJ/mol
①直接氯化反应在________(填“高温”或“低温”)下有利于自发进行。
②ΔH2＝________kJ/mol。
③碳氯化法中生成CO比生成CO2更有利于TiO2转化为TiCl4，从熵变角度分析可能的原因是______________________。
④已知常压下TiCl4的沸点为136 ℃，从碳氯化反应的混合体系中分离出TiCl4的措施是_______________________________________________________ __________________________________________________________________。
(2)在1.0×105 Pa，将TiO2、C、Cl2以物质的量之比为1∶2.2∶2进行反应。体系中TiCl4、CO、CO2平衡组成比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。
①已知在200 ℃平衡时TiO2几乎完全转化为TiCl4，但实际生产中反应温度却远高于此温度，其原因是______________________。
②图中a曲线代表的物质是________，原因是______________________。
③反应C(s)＋CO2(g) 2CO(g)的平衡常数Kp(1 200 ℃)＝________Pa。
6、 (2023·深圳一调)苯乙烯是生产塑料与合成橡胶的重要原料。CO2氧化乙苯脱氢制苯乙烯的反应如下：
反应Ⅰ： (g)＋CO2(g) (g)＋H2O(g)＋CO(g)　ΔH
反应Ⅱ： (g) (g)＋H2(g)　ΔH1＝＋117.6 kJ/mol
反应Ⅲ：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH2＝＋41.2 kJ/mol
回答下列问题：
(1)反应Ⅰ的ΔH＝______________________。
(2)下列关于反应Ⅰ～Ⅲ的说法正确的是________(填字母)。
A. 及时分离出水蒸气，有利于提高平衡混合物中苯乙烯的含量
B. n(CO2)∶n(CO)保持恒定时，说明反应Ⅰ达到化学平衡状态
C. 其他条件相同，反应Ⅱ分别在恒容和恒压条件下进行，前者乙苯的平衡转化率更高
D. 反应Ⅲ正反应的活化能小于逆反应的活化能
(3)在催化剂MxOy作用下，CO2氧化乙苯脱氢制苯乙烯可能存在如图所示反应机理。
该机理可表示为以下两个基元反应，请补充反应ⅱ：
ⅰ： (g)＋MxOy(s) (g)＋MxO(y－1)(s)＋H2O(g)；
ⅱ：__________________________________________________________。
(4)常压下，乙苯和CO2经催化剂吸附后才能发生上述反应Ⅰ。控制投料比[n(CO2)∶n(乙苯)]分别为1∶1、5∶1和10∶1，并在催化剂作用下发生反应，乙苯平衡转化率与反应温度的关系如图所示。
①乙苯平衡转化率相同时，投料比越高，对应的反应温度越________(填“高”或“低”)。
②相同温度下，投料比远大于10∶1时，乙苯的消耗速率明显下降，可能的原因为ⅰ.乙苯的浓度过低；ⅱ.______________________________________。
③850 K时，反应经t min达到图中P点所示状态，若初始时乙苯的物质的量为n mol，则v(苯乙烯)＝________mol/min。
(5)700 K时，向恒容密闭容器中加入过量CaCO3和一定量乙苯，初始和平衡时容器内压强分别为p1 kPa和p2 kPa，则平衡时苯乙烯的分压为____________kPa(以含有p1、p2、p的代数式表示)[已知：①混合气体中某组分的分压等于总压与该气体物质的量分数之积；以平衡分压代替平衡浓度进行计算，可得反应的分压平衡常数Kp；②CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)　Kp＝p kPa]。
7. (2023·广州综合测试二)CH4和CO2重整制取合成气CO和H2，在减少温室气体排放的同时，可充分利用碳资源。该重整工艺主要涉及以下反应。
反应a：CH4(g)＋CO2(g) 2CO(g)＋2H2(g)　ΔH1>0
反应b：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH2>0
反应c：CH4(g) C(s)＋2H2(g)　ΔH3>0
反应d：2CO(g) C(s)＋CO2(g)　ΔH4<0
(1)重整时向反应体系中通入一定量水蒸气，可在消除积碳的同时生成水煤气，反应为C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)，该反应的ΔH＝__________(写出一个代数式)。
(2)关于CH4和CO2重整，下列说法正确的是________(填字母)。
A. CH4的物质的量保持不变时，反应体系达到平衡状态
B. 恒容时通入N2增大压强，CO2的平衡转化率减小
C. 加入反应c的催化剂，该反应的平衡常数K增大
D. 降低反应温度，反应d的v正>v逆
(3)一定压强下，按照n(CH4)∶n(CO2)＝2∶1投料，CH4和CO2重整反应达到平衡时各组分的物质的量分数随温度的变化如图所示。
①图中曲线m、n分别表示物质________、________的变化(填“H2”“CO”或“CO2”)。
②700 ℃后，C(s)的物质的量分数随温度升高而增大的原因是______
__________________________。
③某温度下体系中不存在积碳，CH4和H2O的物质的量分数分别是0.50、0.04，该温度下甲烷的平衡转化率为________，反应b的平衡常数K＝________________(列出计算式)。
8. (2023·安徽淮北一模)化石燃料燃烧排放的氮氧化物(NOx)需要加以处理，以氨气为还原剂的NH3-SCR(选择性催化还原)技术主要是通过向烟道内喷入还原剂NH3，然后在催化剂的作用下将烟气中的NOx还原成清洁的N2和H2O。回答下列问题：
(1)已知下列反应的热化学方程式：
①4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g) 4N2(g)＋6H2O(g)　ΔH1＝－1 626 kJ/mol(标准SCR反应)
②6NO2(g)＋8NH3(g) 7N2(g)＋12H2O(g)　ΔH2＝－2 736 kJ/mol(慢速SCR反应)
③NO(g)＋NO2(g)＋2NH3(g) 2N2(g)＋3H2O(g)　ΔH3(快速SCR反应)
④4NH3(g)＋3O2(g) 2N2(g)＋6H2O(g)　ΔH4＝－1 266 kJ/mol(副反应)
计算反应③的ΔH3＝________ kJ/mol。
(2)下列关于反应②和反应③反应过程能量变化示意图正确的是________(填字母)。
A B
C D
(3)若烟气中水含量过高会对反应产生影响：
ⅰ.从平衡角度分析水含量高的影响：______________________________；ⅱ.相同时间内水对反应①和反应③的影响如图所示。水的存在________(填“加快”或“减慢”)了SCR反应，可能的原因是________________________ ______________________。
(4)在温度T1、压强120 kPa条件下的恒容容器中模拟实验，原料气NO、NO2、NH3比例为1∶1∶2，主要发生反应③，平衡时压强为144 kPa，脱氮率为__________，平衡常数Kp＝______________kPa(保留三位有效数字，脱氮率＝×100%)。
9. (2023·福建福州预测卷)MnCeTiOx常用作脱硝催化剂，采用共沉淀法等比掺入金属M后，催化剂M0.15MnCeTiOx的脱硝性能及抗硫中毒性能会发生改变。烟气脱硝主要副产物为N2O，主反应如下。
反应Ⅰ：4NH3(g)＋6NO(g) 5N2(g)＋6H2O(g)　ΔH1＝a kJ/mol；
反应Ⅱ：4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g) 4N2(g)＋6H2O(g)　ΔH2＝－1 657.5 kJ/mol。
(1)已知：N2(g)＋O2(g) 2NO(g)　ΔH＝＋180.5 kJ/mol，则a＝________。
(2)某条件下对于反应Ⅰ，v正＝k正ca(NH3)·cb(NO)，v逆＝k逆ca(N2)·cd(H2O)，k正、k逆为速率常数。升高温度时，k正增大m倍，k逆增大n倍，则m________n(填“>”“<”或“＝”)。
(3)将模拟烟气按一定流速通到催化剂表面，不同温度下在气体出口处测定相关物质浓度，得出NO的转化率、N2的选择性、N2O的生成量随温度变化关系如图所示。
图1
图2
①选择Cu0.15MnCeTiOx时，温度高于260 ℃时NO转化率下降的原因为________________________。
②综合分析，该脱硝过程应选择的最佳催化剂中M为________________。
③选用合适的催化剂还能抑制催化剂表面出现NH4HSO4结晶现象，结晶会导致__________________________。
(4)273 ℃，p0 kPa下，向恒温恒压密闭的容器中通入4 mol NH3、4 mol NO、2 mol O2(假设仅发生反应Ⅰ、Ⅱ)。
①下列选项不能说明反应Ⅰ、Ⅱ均达到化学平衡状态的是________(填字母)。
A. 混合气体的平均摩尔质量保持不变
B. n(NH3)∶n(NO)保持不变
C. 有1 mol N—H断裂的同时，有1 mol N≡N断裂
D. NO的分压保持不变
②达到平衡后测定O2转化率为30%，体系中NH3为1.2 mol。则NO的转化率为________，反应Ⅰ的Kp＝________________________ (写出计算式即可，分压＝总压×物质的量分数)。
10. (2023·河南开封二模)我国科学家成功用二氧化碳人工合成淀粉，其中第一步是利用二氧化碳催化加氢制甲醇。
(1)在标准状态下，由最稳定的单质生成单位物质的量的某纯物质的焓变称为该物质的标准摩尔生成焓(ΔfH)。几种物质的标准摩尔生成焓如下：
物质 CO2(g) H2O(g) CH3OH(g)
ΔfH/(kJ/mol) －393.5 －241.8 －205.0
①由表中数据推测，H2O(l)的ΔfH________(填“＞”“＜”或“＝”)－241.8 kJ/mol。
②CO2(g)与H2(g)反应生成CH3OH(g)与H2O(g)的热化学方程式为______________________。
(2)在CO2(g)加氢合成CH3OH的体系中，同时发生以下反应。
反应ⅰ：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＜0
反应ⅱ：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH2＞0
①一定条件下使CO2、H2混合气体通过反应器，测得220 ℃时反应器出口气体中全部含碳物质的物质的量之比为n(CH3OH)∶n(CO2)∶n(CO)＝1∶7.20∶0.11，则该温度下CO2转化率＝________×100%(列出计算式即可)。
②其他条件相同时，反应温度对CO2的转化率的影响如图1所示，实验中反应均未达到化学平衡状态的依据是______________________________；温度高于260 ℃时，CO2平衡转化率变化的原因是______________________。
图1
图2
③其他条件相同时，反应温度对CH3OH的选择性[CH3OH的选择性＝×100%]的影响如图2所示。温度相同时CH3OH选择性的实验值略高于其平衡值，从化学反应速率的角度解释其原因是________________________________________。
④温度T时，在容积不变的密闭容器中充入0.5 mol CO2(g)和1.0 mol H2(g)，起始压强为p kPa，10 min达平衡时生成0.3 mol H2O(g)，测得压强为p kPa。若反应速率用单位时间内分压变化表示，则10 min内生成CH3OH的反应速率v(CH3OH)为____________kPa/min。反应Ⅰ的平衡常数Kp＝__________________ (写出Kp的计算式)。
化学反应速率与化学平衡综合
1．(1)＋178　(2)AC　(3)①C　②积碳在其表面快速沉积使其活性降低　(4)①a　比值增大，乙烷转化率增大，物质的量分数变化比CO和C2H4要大　②当＝1.5时，根据图中所给数据得出平衡时，H2、C2H4、C2H6体积分数分别为6.5%、17.8%、15.1%，则Kp＝＝≈0.077p　(5)6　O>C>Ge
【解析】(1)反应Ⅰ＋反应Ⅱ得目标热化学方程式，故ΔH3＝＋137 kJ/mol＋41 kJ/mol＝＋178 kJ/mol。(2)C2H6、C2H4和H2的物质的量不再改变时，反应达到平衡状态，物质的量相等时反应不一定达到平衡状态，B错误；增加起始投料时C2H6的体积分数，相当于加压，由于反应Ⅰ是气体分子数增大的反应，因此加压后平衡逆向移动，C2H6平衡转化率减小，D错误。(4)①比值增大，致使反应Ⅱ正向移动，H2浓度降低，致使反应Ⅰ也正向移动，乙烷的转化率增大，因此乙烷的改变量比乙烯变化量大，因此表示C2H6的曲线为a。②当＝1.5时，平衡时体系压强为p，列三段式：
C2H6(g) C2H4(g) ＋ H2(g)
转化 17.8% 17.8% 17.8%
平衡 15.1% 17.8%
CO2(g) ＋ H2(g) CO(g)＋H2O(g)
转化 11.3% 11.3% 11.3% 11.3%
平衡 6.5% 11.3%
故平衡时H2体积分数为17.8%－11.3%＝6.5%。(5)该有机配合物中与锗相连的O原子有6个，锗的配位数为6；同周期从左到右，元素的第一电离能呈增大趋势，同主族从上到下，元素的第一电离能逐渐减小，则第一电离能：O>C>Ge。
2．(1)高温　反应①活化能大，单位体积内的活化分子数少，有效碰撞次数少，反应速率小　(2)＋41.2　(3)ABD　(4)2.4
(5)CH4C＋2H2　(6)t2 min后反应②中随着CaCO3与CH4的接触面积越来越小，直至反应停止，故CO的流速逐步减小至0；t3 min后催化剂表面被积碳逐渐覆盖，直至失效，副反应减弱直至停止，故CH4的流速逐渐增大至不变
【解析】(1)根据图1反应物总能量低，生成物总能量高知，总反应CH4(g)＋CO2(g) 2H2(g)＋2CO(g)的ΔH＞0，ΔS＞0，根据自发条件ΔH－TΔS＜0推知，该反应在高温条件下能自发进行；反应①活化能大，单位体积内的活化分子数少，有效碰撞次数少，反应速率小，总反应速率由反应①决定。(2)由CO和H2的燃烧热分别为－283 kJ/mol和－285.8 kJ/mol可得，①CO(g)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－283 kJ/mol，②H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ/mol，又③H2O(l)===H2O(g)　ΔH3＝＋44 kJ/mol，根据盖斯定律，反应②－①＋③得CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH2＝－285.8 kJ/mol＋283 kJ/mol＋44 kJ/mol＝＋41.2 kJ/mol。(3)该反应为放热反应，升高温度，反应速率增大，平衡逆向移动，平衡常数减小，A正确；按相同比例1∶3再加入一定量的CO2和H2，相当于加压，使得平衡正向移动，二者转化率都增加，B正确；催化剂只能加快化学反应速率而不影响平衡移动，使用催化剂，CO2的平衡转化率不变，C错误；该反应为气体分子数减小的反应，恒温恒容下平衡时压强降低，改为恒温恒压相当于增大压强，所以使得平衡正移，可以提高甲醇的百分含量，D正确。(4)由图知T2 K下达到平衡时氢气的转化率为80%，则消耗H2的物质的量为4.8 mol，列三段式：
CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)
起始量(mol) 2 6 0 0
转化量(mol) 1.6 4.8 1.6 1.6
平衡量(mol) 0.4 1.2 1.6 1.6
平衡时气体总物质的量为4.8 mol，平衡时气体的总压＝×10 atm＝6 atm，所以Kp＝＝≈2.4 atm-2。(5)CH4与CaCO3反应生成等物质的量的CO和H2，图中显示t1～t3 min内，n(H2)比n(CO)多，且n(H2)基本不变，n(CO)不断减少，说明副反应产生氢气，结合题干中催化剂上检测到有积碳推知，该副反应为CH4分解生成C和H2。
3．(1)BD　(2)①b　d　②1 mol　　③<　(3)低温　能量示意图如图所示　(4)使用合适的催化剂
【解析】(1)加入催化剂，不改变反应的ΔH，加入催化剂会降低反应的活化能，从而加快了反应速率，A错误；根据质量守恒定律，气体的总质量不变，总物质的量在改变，故混合气体的平均相对分子质量保持不变时，说明反应体系已达到平衡，B正确；假设只发生反应Ⅰ，加入2 mol甲烷和1 mol氧气，而且反应完全，平衡时H2的体积分数等于，但是由于反应是可逆的，而且反应Ⅱ也会消耗氢气，故氢气积分数不可能大于，C错误；平衡时，向恒容密闭容器中充入惰性气体，平衡不移动，甲醇的产率不变，D正确。(2)①减小压强，反应Ⅰ正向移动，反应Ⅱ逆向移动，故压强越小，CH4和CH3OH的平衡体积分数越小，故表示CH4和CH3OH的曲线分别是b、d。②CH4的转化率为，可知CH4反应了2 mol，共生成CO为2 mol，由图中曲线可知，500 K、2 MPa条件下，平衡时CH4和CH3OH的体积分数相等，故生成CH3OH为1 mol，根据反应Ⅱ可知，消耗CO为1 mol，则剩余的CO物质的量为1 mol；由反应Ⅰ可知，氧气反应了1 mol，则氧气剩余为1 mol，生成氢气共4 mol，根据反应Ⅱ得，氢气反应了2 mol，剩余H2为2 mol，则剩余气体总的物质的量为1 mol＋1 mol＋1 mol＋1 mol＋2 mol＝6 mol，氢气的分压为p(H2)＝×2 MPa＝ MPa，平衡时：v正＝v逆，根据已知，v逆＝k逆·p(CH3OH)，则k逆·p(CH3OH)＝k正·p(CO)·p2(H2)，＝＝ MPa-2。③反应Ⅱ正反应为放热反应，升高温度，故平衡逆向移动，逆反应吸热，正反应放热，v正4．(1)①2NO(g) N2O2(g)　ΔH＝＋398.4 kJ/mol　260　②B　(2)①T3＞T2＞T1　②　或
③2　1　(3)①酸化的SO/Fe2O3　②图1中100～300 ℃，反应未达到平衡状态，温度越高，反应速率越大，NO转化率升高
【解析】(1)①反应所需活化能越大，反应越慢，根据图知，反应所需活化能最大的是NO反应生成N2O2，该反应热化学方程式为2NO(g) N2O2(g)　ΔH＝＋398.4 kJ/mol；活化能最小Ea(正)＝(658.4－398.4) kJ/mol＝260 kJ/mol。②该反应的正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，NO的平衡转化率降低，A错误；增大压强，平衡正向移动，NO的平衡转化率提高，B正确；增大NO浓度，平衡正向移动，但NO的平衡转化率降低，C错误；使用催化剂能增大化学反应速率，但平衡不移动，NO的平衡转化率不变，D错误。(2)①投料比相同时，该反应的正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，NO的平衡转化率减小，根据图知，投料比相同时NO的转化率：T1＞T2＞T3，所以温度：T3＞T2＞T1。②T1温度下，H2和NO的起始投料比为1，NO的平衡转化率为40%，则消耗的n(NO)＝3 mol×40%＝1.2 mol，相同时间内生成的n(N2)为0.6 mol，0～10 min内N2平均反应速率＝＝＝ mol/(L·min)，此时体系中，n(H2O)为1.2 mol，剩余n(NO)＝1.8 mol，n(H2)＝1.8 mol，则平衡时气体总物质的量＝(1.8＋1.8＋0.6＋1.2)mol＝5.4 mol，恒温恒容条件下压强之比等于气体物质的量之比，所以平衡时总压强＝×w Pa＝0.9w Pa，p(H2)＝p(NO)＝×0.9w Pa＝0.3w Pa，p(N2)＝×0.9w Pa＝0.1w Pa，p(H2O)＝×0.9w Pa＝0.2w Pa，该反应的平衡常数Kp＝＝＝。③该反应的正反应速率方程可表示为v正＝k·cm(NO)·cn(H2)，当n(NO)＝1 mol，n(H2)＝1 mol时，v正＝＝4.14k mol/(L·min)，n(NO)＝1 mol，n(H2)＝4 mol时，v正＝＝16.56k mol/(L·min)，两式相比可解得n＝1；当n(H2)＝1 mol、n(NO)＝1 mol，v正＝＝4.14k mol/(L·min)，n(H2)＝1 mol、n(NO)＝2 mol，v正＝＝16.56k mol/(L·min)，两式相比可解得m＝2。
5．(1)①高温　②－49　③碳氯化法中生成CO的ΔS更大，更利于反应正向进行　④将含有TiCl4、CO、Cl2的气体混合物通过热交换器降温冷凝　(2)①增大反应速率，提高生产效率　②CO　CO2(g)＋C(s) 2CO(g)　ΔH＝＋172.5 kJ/mol，温度升高，平衡正向移动，CO物质的量分数逐渐增大　③8×104
【解析】(1)①反应a的ΔH＞0，ΔS＞0，由ΔH－TΔS＜0可知该反应在高温下自发进行。②根据盖斯定律a＋2×c－d得TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s) TiCl4(g)＋2CO(g)　ΔH2＝(＋172－393.5×2＋566) kJ/mol＝－49 kJ/mol。③碳氯化法中生成CO2的反应为TiO2(s)＋2Cl2(g)＋C(s) TiCl4(g)＋CO2(g)，则碳氯化法中生成CO的ΔS更大，更利于反应正向进行，所以碳氯化法中生成CO比生成CO2更有利于TiO2转化为TiCl4。(2)①已知在200 ℃平衡时TiO2几乎完全转化为TiCl4，但温度较高时，反应速率加快，在单位时间内得出的产品更多，提高生产效率。②已知反应CO2(g)＋C(s) 2CO(g)是吸热反应，温度升高，平衡正向移动，CO物质的量分数逐渐增大，曲线a代表物质为CO，曲线b为二氧化碳。③1 200 ℃时，n%(CO)＝0.4，n%(CO2)＝0.2，该反应的平衡常数Kp(1 200 ℃)＝＝＝8×104Pa。
6(1)＋158.8 kJ/mol　(2)AB　(3)MxO(y－1)(s)＋CO2(g) MxOy(s)＋CO(g)　(4)①低　②CO2过多地占据催化剂表面，导致催化剂对乙苯的吸附率降低　③　(5)
【解析】(1)根据盖斯定律，反应Ⅰ＝反应Ⅱ＋反应Ⅲ，则反应Ⅰ的ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝＋117.6 kJ/mol＋41.2 kJ/mol＝＋158.8 kJ/mol。(2)由反应Ⅰ可知，及时分离出水蒸气，有利于反应Ⅰ平衡正向移动，从而提高平衡混合物中苯乙烯的含量，A正确；反应过程中二氧化碳逐渐减少，CO逐渐增多，则n(CO2)∶n(CO)的比值在减小，当n(CO2)∶n(CO)保持恒定时，说明反应Ⅰ达到化学平衡状态，B正确；由于反应Ⅱ正向气体分子数增大，容器内压强逐渐增大，不利于反应正向进行，因此恒压条件下乙苯的平衡转化率更高，C错误；反应Ⅲ为吸热反应，正反应的活化能大于逆反应的活化能，D错误。(4)①温度相同时，n(CO2)∶n(乙苯)越大，乙苯的平衡转化率越高，结合图像可知，越靠上的曲线乙苯平衡转化率越高，则靠上曲线对应的n(CO2)∶n(乙苯)较大，则在平衡转化率相同时，投料比越高对应的温度越低。③850 K时，反应经t min达到P点，初始时乙苯的物质的量为n mol，此时乙苯转化率为50%，则消耗的乙苯的物质的量为0.5n mol，生成苯乙烯的物质的量为0.5n mol，v(苯乙烯)＝ mol/min。(5)由题给信息，可列出以下三段式：
起始(kPa)　　p1
变化(kPa)　　x 　 x 　　x x x
平衡(kPa)　　p1－x 　 p 　　x x x
由题意得：p1－x＋p＋x＋x＋x＝p2，解得：x＝，苯乙烯的平衡分压x＝。
7．(1)－ΔH2－ΔH4　(2)AD　(3)①CO2　H2　②反应c为吸热反应，反应d为放热反应，700 ℃后，随着温度升高，反应c右移对C(s)的物质的量分数的影响比反应d左移的大　③12.5%　
【解析】(2)反应中某物质的物质的量保持不变的状态为平衡状态，A正确；恒容时通入N2，压强虽然增大，但反应体系中各组分的浓度保持不变，平衡未发生移动，CO2的平衡转化率不变，B错误；加入催化剂，对平衡的移动没有影响，平衡常数不变，C错误；由于反应d为放热反应，降低温度时平衡正向移动，故v正>v逆，D正确。(3)①由于投入的原料是CH4和CO2，故二者的物质的量分数逐渐减小，则曲线m表示CO2的物质的量分数，由于反应a、b、c都是吸热反应，升高温度平衡正向移动，故高温时H2的物质的量分数大，而由于反应d为放热反应，升高温度平衡逆向移动，则高温时CO的物质的量分数有所减小，故曲线n表示H2的物质的量分数，曲线p表示CO的物质的量分数。③由于不存在积碳，则只发生反应a、b，设投入的CH4为2 mol，投入的CO2为1 mol，设参与反应的甲烷为x mol，在反应b中生成的H2O为y mol，平衡时剩余CH4为(2－x) mol、CO2为(1－x－y) mol，生成(2x－y) mol H2，(2x＋y) mol CO和y mol H2O，依题意有＝0.50，＝0.04，解得x＝0.25、y＝0.14，则甲烷的平衡转化率＝×100%＝12.5%，反应b的平衡常数K＝＝。
8．(1)－757　(2)B　(3)ⅰ.水含量高不利于平衡正向进行
ⅱ.减慢　水含量高使催化剂活性降低，增大了反应的活化能
(4)80%　1.66×105
【解析】(1)根据盖斯定律ΔH3＝(3ΔH1＋2ΔH2－ΔH4)＝－757 kJ/mol。(2)反应②和反应③均是放热反应且反应②为慢反应，活化能大。(4)气体的压强和物质的量成正比，反应前体系的总压强为120 kPa，原料气NO、NO2、NH3比例为1∶1∶2，这些组分的分压依次为30 kPa、30 kPa、60 kPa；设反应中，NO减小的压强为x kPa，根据压强的变化列出三段式：
NO(g)＋NO2(g)＋2NH3(g) 2N2(g)＋3H2O(g)
起始量(kPa) 　30 　30 　60 　0 　0　
变化量(kPa) 　x 　x 　2x 　2x 　3x
平衡量(kPa) 　30－x 　30－x 　60－2x 　2x 　3x
则30－x＋30－x＋60－2x＋2x＋3x＝144，解得x＝24，即平衡时，NO、NO2、NH3、N2和H2O的压强分别为6 kPa、6 kPa、12 kPa、48 kPa、72 kPa，则脱氮率为×100%＝80%，Kp＝≈1.66×105。
9．(1)－1 838　(2)<　(3)①催化剂活性下降(或副反应增多)　②W　③结晶覆盖活性位点，降低催化剂活性或催化剂中毒　(4)①C　②75%　
【解析】(1)根据盖斯定律，ΔH2－ΔH1＝ΔH，－1 657.5 kJ/mol－a kJ/mol＝＋180.5 kJ/mol，解得a＝－1 838。(2)反应Ⅰ是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，由k正增大m倍，k逆增大n倍可知，m＜n。(3)①由图1可知，选择Cu0.15MnCeTiOx时，温度高于260 ℃氮气的选择性降低，说明催化剂活性下降，由图2可知，此时，副产物N2O的生成量增多，导致NO转化率降低。②由图1可知，三条曲线均是先增大后减小，W0.15MnCeTiOx作催化剂时，NO的转化率最高；由图2可知，W0.15MnCeTiOx作催化剂时，副产物N2O的生成量最少且随温度升高变化不大，而氮气的选择性最高，所以该脱硝过程应选择的最佳催化剂中M为W。③催化剂表面有很多活性位点，结晶会覆盖活性位点，降低催化剂活性或使催化剂中毒。(4)①反应Ⅰ、Ⅱ均在恒温恒压密闭的容器中进行，混合气体总质量不变，随着反应进行，n总改变，平均摩尔质量改变，所以混合气体的平均摩尔质量保持不变，说明反应达到平衡状态，A不选；通入4 mol NH3、4 mol NO，若反应向右进行，反应Ⅰ按2∶3消耗氨气和NO，n(NH3)∶n(NO)增大，当n(NH3)∶n(NO)保持不变，说明反应达到平衡状态，B不选；根据反应Ⅰ，可逆反应达到平衡状态时，断裂12 mol N—H的同时，断裂 5 mol N≡N，C选；反应Ⅰ、Ⅱ均是气体分子数增大的可逆反应，反应Ⅰ、Ⅱ均在恒温恒压密闭的容器中进行，随着反应的进行，混合气体物质的量增多，NO的分压减小，当NO的分压保持不变，说明反应达到平衡状态，D不选。②反应开始时通入4 mol NH3、4 mol NO、2 mol O2，达到平衡后测定O2转化率为30%，体系中NH3为1.2 mol，则参加反应的O2为0.6 mol，剩余n(O2)＝1.4 mol，参加反应的NH3为2.8 mol，产物只有水和氮气，根据氢原子守恒，生成的n(H2O)＝2.8 mol×3×＝4.2 mol，根据O原子守恒，NO提供O原子的物质的量为4.2 mol－0.6 mol×2＝3 mol，所以参加反应的n(NO)＝3 mol，平衡体系中n(NO)＝1 mol，生成的n(N2)＝2.9 mol，NO的转化率为×100%＝75%，平衡体系中n总＝(2.9＋4.2＋1.2＋1＋1.4)mol＝10.7 mol，Kp＝＝
10．(1)①＜　②CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－53.3 kJ/mol　(2)①　②CO2转化率的实验值未达到平衡转化率　温度升高，反应ⅰ逆向移动，反应ⅱ正向移动，温度高于260 ℃时，反应ⅱ正向移动的程度大于反应ⅰ逆向移动的程度　③在该条件下反应ⅰ和反应ⅱ均未达到平衡状态，反应ⅰ的速率大于反应ⅱ，单位时间内生成甲醇的量比生成CO的量多　④　
【解析】(1)①液态水的能量低于气态水，则液态水的标准摩尔生成焓小于气态水。②由反应的反应热等于生成物标准摩尔生成焓之和与反应物标准摩尔生成焓之和的差值，则二氧化碳与氢气合成甲醇的反应热ΔH＝[(－241.8)＋(－205.0)] kJ/mol－(－393.5) kJ/mol＝－53.3 kJ/mol。(2)①220 ℃时，测得反应器出口气体中全部含碳物质的物质的量之比n(CH3OH)∶n(CO2)∶n(CO)＝1∶7.20∶0.11，假设生成的CH3OH的物质的量为1 mol，则生成的CO的物质的量为0.11 mol，剩余的CO2的物质的量为7.20 mol，根据碳原子守恒，起始的CO2物质的量为1 mol＋7.20 mol＋0.11 mol，则该温度下CO2转化率＝×100%。④反应ⅰ.CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＜0，反应ⅱ.CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH2＞0，反应ⅱ不会引起压强变化，反应前后压强变化是反应ⅰ进行引起，起始气体总物质的量为1.5 mol，压强p kPa，平衡状态压强p kPa，气体总物质的量为1 mol，结合反应ⅰ的定量关系计算得到，生成甲醇物质的量0.25 mol，甲醇分压p(CH3OH)＝p kPa＝ kPa，甲醇表示的反应速率v(CH3OH)＝＝kPa/min，反应Ⅰ中各物质的分压为p(CO2)＝p kPa，p(H2)＝p kPa，p(H2O)＝p kPa＝ kPa，p(CH3OH)＝kPa，Kp＝＝＝