【高考押题卷】2025年高考化学高频易错考前冲刺 化学反应速率与化学平衡解答题（含解析）
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| 名称 | 【高考押题卷】2025年高考化学高频易错考前冲刺 化学反应速率与化学平衡解答题（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 5.3MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-05-28 18:13:27 | ||
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文档简介
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高考化学考前冲刺押题预测 化学反应速率与化学平衡（解答大题）
一．解答题（共20小题）
1．（2025 昆明一模）甲烷化学链干重整联合制氢是基于化学链概念开发的新型能源转化技术。甲烷干法重整为CH4（g）+CO2（g） 2CO（g）+2H2（g） ΔH＝+247kJ mol﹣1。回答下列问题：
（1）为提高CH4的平衡转化率，可以采取的措施是 （填标号）。
a．高温低压 b．低温高压 c．高温高压 d．低温低压
（2）在恒容绝热容器中发生上述反应，下列能够说明反应已达到平衡状态的是 （填标号）。
a．气体的密度不再发生变化
b．温度不再发生变化
c．断裂4mol C—H键的同时断裂2mol H—H键
d．n（CH4）：n（CO2）＝1：1
（3）在恒温恒容的容器中，按n（CH4）：n（CO2）：n（He）＝2：1：1投料，初始总压p0，达到平衡时总压强为，则CH4的转化率为 ，Kp＝ （用含p0的式子表示）。
（4）反应过程中，下列三个反应均会使体系中产生积碳，影响催化剂的催化效果。
反应Ⅰ：CH4（g） C（s）+2H2（g） ΔH＞0
反应Ⅱ：2CO（g） C（s）+CO2（g） ΔH＜0
反应Ⅲ：CO2（g）+2H2（g） C（s）+2H2O（g） ΔH＝﹣90kJ mol﹣1
①较高温下，导致积碳的主要原因是发生反应 （填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”）。
②压强为0.1MPa，n（CH4）+n（CO2）＝2mol，n（CH4）：n（CO2）＝2：1或1：1投料时，发生甲烷干法重整反应、积碳反应，CH4的平衡转化率随温度升高而增大，CO2的平衡转化率随温度的变化如图所示。图中代表n（CH4）：n（CO2）＝2：1的是曲线 （填“1”或“2”）；300℃～550℃时，CO2平衡转化率随温度升高而降低的原因可能是 。
2．（2025 四川模拟）PCl3、PCl5常用于制造农药等，磷在氯气中燃烧生成这两种卤化磷。回答下列问题：
（1）已知：①P4（s）+6Cl2（g） 4PCl3（l）
②P4（s）+10Cl2（g） 4PCl5（s）
则PCl3（l）+Cl2（g） PCl5（s） ΔH＝ kJ mol﹣1。
（2）实验测得PCl3（g）+Cl2（g） PCl5（g）的速率方程为（k为速率常数，只与温度、催化剂有关），速率常数k与活化能的经验关系式为（R、C为常数，Ea为活化能，T为热力学温度）。
①一定温度下，向密闭容器中充入适量PCl3（g）和Cl2（g），实验测得在催化剂Cat1、Cat2作用下，Rlnk与的关系如图所示。催化效能较高的是 （填“Cat1”或“Cat2”），判断依据是 。
②将2nmol PCl3（g）和n mol Cl2（g）充入体积不变的密闭容器中，一定条件下发生上述反应，达到平衡时，PCl5（g）为amol，如果此时移走nmol PCl3（g）和0.5nmol Cl2（g），在相同温度下再达到平衡时PCl5（g）（g）的物质的量为x，则x为 （填标号）。
A．x＝amol B．x＜0.5amol C．x＝0.5amol D．0.5amol＜x＜amol
（3）向恒容密闭容器中投入0.2mol PCl3（g）+和0.2mol Cl2（g），发生反应：PCl3（g）+Cl2（g） PCl5（g）。不同条件下反应体系总压强（p）随时间（t）的变化如图所示。
①相对曲线b，曲线a改变的条件可能是 。
②曲线b条件（恒温恒容）下，该反应的逆反应PCl5（g） PCl3（g）+Cl2（g）的压强平衡常数Kp＝ kPa。
（4）温度为T时，向2.0L恒容密闭容器中充入1.0mol PCl5（g），反应PCl5（g） PCl3（g）+Cl2（g）经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表：
t/s 0 50 150 250 350
n（PCl5）/mol 1.0 0.84 0.82 0.80 0.80
①反应在前150s的平均反应速率v（Cl2）＝ mol L﹣1 s﹣1。
②相同温度下，起始时向该2.0L恒容密闭容器中充入1.0mol PCl5（g）和0.40mol Cl2（g），反应达到平衡前v正 v逆（填“＞”或“＜”），判断依据是 。
3．（2024秋 金山区期末）用CO处理氮氧化物
反应原理：CO（g）+N2O（g） CO2（g）+N2（g）
（1）在催化剂Pt2O+的作用下，反应分两步进行。第一步：N2O+Pt2O+ N2；第二步反应为 。
（2）反应的速率方程表达式：v＝kc（N2O），k为速率常数，与温度、活化能有关。为提高反应速率，可采取的措施是 。
A．升温
B．恒容时，再充入CO
C．改用更高效催化剂
D．恒压时，再充入Ar
4．（2024秋 广州期末）反应Ⅰ可用于在国际空间站中处理二氧化碳，同时伴有副反应Ⅱ发生。
主反应Ⅰ．CO2（g）+4H2（g） CH4（g）+2H2O（g）ΔH1＝﹣270kJ mol﹣1
副反应Ⅱ．CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g）ΔH2
回答下列问题：
（1）几种化学键的键能如表所示：
化学键 C—H H—H H—O C＝O
键能/kJ mol﹣1 413 436 463 a
则a＝ 。
（2）为了进一步研究上述两个反应，某小组在三个容积相同的刚性容器中，分别充入1mol CO2和4mol H2，在三种不同实验条件（见表）下进行两个反应，反应体系的总压强（p）随时间变化情况如图所示：
实验编号 a b c
温度/K T1 T1 T2
催化剂的比表面积/（m2 g﹣1） 80 120 120
①T1 T2（填“＞”“＜”或“＝”），曲线Ⅲ对应的实验编号是 。
②若在曲线Ⅱ的条件下，10min达到平衡时生成1.2mol H2O，则10min内反应的平均速率v（H2O）＝ kPa min﹣1，反应Ⅱ的平衡常数Kp＝ 。（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数）
（3）将原料气按nCO2：nH2＝1：4置于密闭容器中只发生主反应Ⅰ，测得H2O（g）的物质的量分数与温度的关系如图所示（虚线表示平衡曲线）。温度高于380℃，H2O的物质的量分数随温度降低的原因是 。
（4）主反应Ⅰ在空间站运行时，下列措施能提高CO2转化效率的是 （填标号）。
A．适当减压
B．增大催化剂的比表面积
C．反应器前段加热，后段冷却
D．提高原料气中CO2所占比例
E．合理控制反应器中气体的流速
5．（2024秋 深圳期末）亚铜氨溶液[Cu（NH3）n]+可以用于合成氨工艺中的原料气的净化。
（1）基态铜原子的价层电子轨道表示式为 ，[Cu（NH3）n]+中，Cu+和NH3之间形成的化学键称为 。
（2）醋酸亚铜氨溶液吸收CO的原理如下：
[Cu（NH3）n]+（aq）+CO（g）+NH3（aq） [Cu（NH3）n+1CO]+（aq）
亚铜氨溶液的吸收能力与CO的分压和温度的关系如图所示，该吸收反应的ΔH （填“＞”“＜”或“＝”）0；适当地 （填“增大”或“减小”）压强，更有利于CO的吸收。
（3）合成氨原料气净化过程中，[Cu（NH3）n]+同样可以吸收O2而形成Cu（NH3）n+2]2+，则该反应过程中的离子方程式为 。
（4）常温下，向Cu（OH）2悬浊液[含足量的Cu（OH）2固体]中滴加氨水，主要存在以下平衡：
ⅰ：Cu（OH）2（s） Cu2+（aq）+2OH﹣（aq）Ksp＝2.25×10﹣20
ⅱ：NH3 H2O（aq） （aq）+OH﹣（aq）Kb＝1.8×10﹣5
ⅲ：Cu2+（aq）+4NH3 H2O（aq） [Cu（NH3）4]2+（aq）+4H2O（l）K1＝7.2×1012
①下列有关说法中，正确的有 （填编号）。
A.加少量水稀释，平衡后溶液中c（Cu2+）c（OH﹣）均减小
B.NH3 H2O—的缓冲溶液可以避免形成Cu（OH）2，有利于[Cu（NH3）4]2+的生成
C.随c（NH3 H2O）的增大，增大
D.溶液中存在2c（Cu2+）+2c（[Cu（NH3）4]2+）+c（）＝c（OH﹣）
②反应Ⅳ：Cu（OH）2（s）+2NH3 H2O（aq）+2（aq）═[Cu（NH3）4]2+（aq）+4H2O（l），则K＝ 。
③两种制备铜氨溶液的方法：
方法一：向硫酸铜溶液中先加入氢氧化钠溶液，制备氢氧化铜，再滴加氨水。
方法二：直接向硫酸铜溶液中加入氨水。
哪种方法原料的利用率更高？ （填“方法一”或“方法二”），请结合以上数据说明理由： 。
（5）在一定温度下，将0.1mol L﹣1CuSO4溶液与NH3 H2O溶液等体积混合，测得Cu2+和铜氨各级配合物的物质的量分数8与平衡体系的p（NH3）[p（NH3）＝﹣lgc（NH3）的关系如图所示。
当p（NH3）＝1.0时，平衡体系中c{[Cu（NH3）4]2+}＝ （写出计算过程，已知102.1≈125）。
6．（2024秋 九龙坡区期末）氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。以下水煤气变换反应是目前大规模制取氢气的重要方法之一：CO（g）+H2O（g） CO2（g）+H2（g）ΔH＝﹣41.2kJ/mol
（1）800℃时，该反应的平衡常数K＝1.1，在容积为1L的密闭容器中进行反应，测得某一时刻混合物中CO、H2O、CO2、H2的物质的量分别为1mol、3mol、1mol、1mol。
①下列说法可以说明化学反应达到平衡状态的是 。
A.H2的体积分数不再改变
B.2mol H—O键断裂同时1mol H—H键生成
C.混合气体密度保持不变
D.容器内压强不再改变
②该时刻反应 （填“正向进行”或“逆向进行”或“达平衡”）。
（2）830℃时，该反应的平衡常数K＝1，在容积为1L的密闭容器中，将2mol CO与2mol H2O混合加热到830℃。反应达平衡时CO的转化率为 。
（3）水煤气变换反应是放热的可逆反应，需在多个催化剂反应层间进行降温操作以“去除”反应过程中的余热（如图1所示），保证反应在最适宜温度附近进行。
①恒定总压1.70MPa和水碳比[n（H2O）/n（CO）＝12：5投料，在催化剂活性温度范围内，图2中b﹣c段对应降温操作的过程，实现该过程的一种操作方法是 。
A.按原水碳比通入冷的原料气
B.喷入冷水（蒸气）
C.通过热交换器换热
②若采用喷入冷水（蒸气）的方式降温，在图3中作出CO平衡转化率随温度变化的曲线 。
（4）CO2作为化石燃料燃烧产生的废气，是主要的温室气体之一，使用电化学方法能够对CO2进行吸收。利用活泼金属与二氧化碳的反应，能够构建金属.CO2电池，其中一种Li—CO2电池的模型如图所示：（图中Li2CO3是固体）
①该原电池工作时，a电极为 极，发生 反应（填“氧化”或“还原”）。
②写出该原电池的正极反应： 。
③原电池中每转移1mol电子，能够吸收 CO2（标准状况下）。
7．（2025 河北模拟）乙酸是基本的有机化工原料，研究乙酸制氢工艺具有重要的意义。已知制氢过程发生如下反应：
热裂解反应：CH3COOH（g） 2CO（g）+2H2（g）
脱羧基反应：CH3COOH（g） CH4（g）+CO2（g）
（1）图为热裂解反应和脱羧基反应过程中的能量变化情况。
①表示热裂解反应能量变化情况的是曲线 ，该反应的活化能为 kJ mol﹣1。
②两反应中，速率较快的是 。
（2）在恒容密闭容器中，加入一定量的乙酸蒸气并发生反应达到平衡状态，测得温度与气体产率的关系如图所示。
①由图可知，升高反应温度时，H2和CO的产率升高，而CO2和CH4的产率降低，原因是 。
②图中H2的产率始终低于CO，CO2的产率始终低于CH4，则该体系中可能存在的副反应的化学方程式为 。
③已知②中副反应为吸热反应，下列措施可抑制该副反应的是 （填标号）。
A．增大反应体系的压强 B．降低反应温度
C．向体系中通入H2O（g） D．选择适当的催化剂
（3）若体系中只发生热裂解反应和脱羧基反应，在某条件下达到平衡，体系的总压强为pkPa，乙酸体积分数为20%，其中热裂解反应消耗的乙酸占起始投料量的20%。
①平衡体系中，H2的体积分数为 。
②脱羧基反应的平衡常数Kp＝ kPa（Kp为以分压表示的平衡常数）。
8．（2025 陕西一模）“碳中和”有利于全球气候改善，CO2的资源化利用成为研究重点。
（1）二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于实现“碳达峰、碳中和”，总反应可表示为：CO2（g）+3H2（g） CH3OH（g）+H2O（g）。
该反应一般认为通过如下步骤来实现：
a．CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g） ΔH1＝+41kJ mol﹣1
b．CO（g）+2H2（g） CH3OH（g） ΔH2＝﹣90kJ mol﹣1
①总反应的ΔH＝ kJ mol﹣1；反应b在 温度下能自发进行（填“较高”“较低”或“任意”）。
②在某催化剂作用下，只发生反应a．该反应的速率方程式为v正＝k正c（CO2） c（H2），v逆＝k逆c（CO） c（H2O）（k为速率常数，只与温度、催化剂有关）。830℃时该反应的平衡常数K＝1，达到平衡后，k正 （填“＞”“＜”或“＝”）k逆。
③某温度下，向刚性密闭容器中充入CO2和H2的混合气体发生总反应，下列能说明总反应达到平衡状态的是 （填序号）。
A．v正（CO2）＝v逆（CH3OH）
B．反应混合物中各组分浓度之比等于化学计量数之比
C．容器内混合气体平均摩尔质量不再变化
D．容器内混合气体密度不再变化
（2）CH4—CO2重整制H2的过程为：CH4（g）+CO2（g） 2CO（g）+2H2（g），同时伴随副反应：。测得CO2的平衡转化率（α）与温度（K）、压强（MPa）的关系如图所示：
①图中m表示的是 （填“温度”或“压强”），n1 n2（填“＞”“＝”或“＜”）。
②若在m1和n1条件下，向密闭容器中充入1mol CH4和1mol CO2，达到平衡状态时测得容器内CO的物质的量为1mol，计算B点对应条件下CH4（g）+CO2（g） 2CO（g）+2H2（g）的Kp＝ （MPa）2（列出计算式即可。用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数）。
（3）电解催化CO2还原为乙烯能缓解碳排放引发的温室效应，还将成为获得重要化工原料的补充形式，原理如图所示。
该装置中A为电源的 极（填“正极”或“负极”），阴极的电极反应式为 。
9．（2024秋 德州期末）科学研究发现火星上二氧化碳含量十分丰富。如何在火星上实现将二氧化碳与氢气合成火箭推进剂液态燃料甲烷成了科学研究的重要课题。主要涉及以下两个反应：
反应Ⅰ：CO2（g）+4H2（g） CH4（g）+2H2O（g）
反应Ⅱ：CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g）
（1）已知：CO（g）+3H2（g） CH4（g）+H2O（g） ΔH＝﹣206kJ mol﹣1，则反应Ⅰ的Ea（正） Ea（逆）（填“＞”“＜”或“＝”），若反应Ⅰ的ΔS＝﹣170J mol﹣1 K﹣1，则有利于反应Ⅰ自发进行的温度范围 K（精确到整数）。
（2）CO2催化加氢合成CH4的过程中，CO2活化的可能途径如图所示（“*”表示物质吸附在催化剂上），CO*是CO2活化的优势中间体，原因是 。
（3）500℃时，向1L恒容密闭容器中充入4mol CO2和12mol H2发生反应Ⅰ、Ⅱ，初始压强为p，10min时反应达到平衡状态，CH4选择性为60%（选择性），测得，则0～10min内v（CH4）＝ mol L﹣1 min﹣1，此时容器内压强为 。
（4）在恒容条件下，按v（CO2）：（H2）＝1：1的投料比发生反应Ⅰ、Ⅱ，初始压强为p0，平衡时CO2、CH4和CO在含碳物质中的体积分数随温度T的变化如图所示。
①曲线b表示的含碳物质的名称为 。
②若按V（CO2）：V（H2）＝1：2投料，则新平衡时刻曲线交点n位置移动至 点（填“m”或“p”），此时新平衡点反应Ⅱ的Kp＝ （以分压来表示，物质的分压＝总压×该物质的物质的量分数）。
10．（2024秋 静安区期末）“零碳甲醇”可实现循环内零碳排放，是符合“碳中和”属性的绿色能源。
（1）关于甲醇中C、H、O元素性质的比较，正确的是 。
A.原子半径：O＞C＞H
B.电负性：O＞C＞H
C.第一电离能：C＞O＞H
D.气态氢化物的稳定性：CH4＞H2O
（2）甲醇分子中碳原子的杂化方式是 。
A.sp杂化
B.sp2杂化
C.sp3杂化
钢铁企业以焦炉气中的H2和工业烟气中捕获的CO2为原料，在适宜催化剂的作用下生产零碳甲醇：CO2（g）+3H2（g） CH3OH（l）+H2O（l） ΔH0
物质 燃烧热（kJ mol﹣1）
H2（g） ﹣286
CH3OH（l） ﹣726
（3）已知：根据表格信息，计算该反应的ΔH0＝ 。
（4）可作为CO2捕获剂的是 。（不定项）
A.NaOH溶液
B．氨水
C．CH3CH2OH
D．NH4Cl溶液
一种捕集烟气中CO2的过程如图所示。
T℃时用0.1mol L﹣1KOH吸收CO2，溶液中含碳物种的浓度c总＝c（H2CO3）+c（）+c（）。T℃时，H2CO3电离常数分别为Ka1＝4.4×10﹣7，Ka2＝5.0×10﹣11。不考虑通入CO2所引起的溶液体积变化和H2O的挥发。
（5）①吸收一定量CO2后，吸收装置的溶液中c（）：c（）＝1：2，则该溶液的pH＝ 。
②在“转化”后所得上层清液中：c（Ca2+） c（） Ksp（CaCO3）（选填“＞”、“＝”或“＜”）（6）当c总＝0.1mol L﹣1时，溶液呈 （选填“酸性”、“中性”或“碱性”），请说明理由： 。
（7）一定温度下，向2L密闭恒容容器中充入2mol CO2和6mol H2，发生如下反应：
反应Ⅰ（主反应）CO2（g）+3H2（g） CH3OH（g）+H2O（g）ΔH1＜0 K1
反应Ⅱ（副反应）CO2（g）+4H2（g） CH4（g）+2H2O（g） ΔH2＜0 K2
反应Ⅲ（副反应）CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g）ΔH3＞0 K3
反应均达平衡后，测得数据如下：
物质 CH3OH CH4 CO
物质的量（mol） 1 0.4 0.2
则CH3OH的选择性＝ （CH3OH的选择性100%）。
反应Ⅱ的平衡常数K2＝ （列出包含数据的计算式，无须算出结果）。
（8）不同温度下，若测得上述反应CO2的平衡转化率与甲醇的选择性如图：
①试根据图中信息判断，更适合生产甲醇的温度为 。
A.1000℃
B.800℃
C.600℃
D.400℃
②当温度高于800℃，CO2转化率反而增大，主要原因是 。
11．（2024秋 烟台期末）CO2催化加氢合成CH3OH是综合利用CO2的热点研究领域，反应为CO2（g）+3H2（g） CH3OH（g）+H2O（g）。回答下列问题：
（1）一种双氧化物载体催化剂催化CO2加氢制CH3OH的反应历程如图甲所示（其中吸附在催化剂表面上的粒子用*标注）。决速步骤的反应方程式为 。
（2）在容积可变的密闭容器中充入CO2（g）和H2（g）催化制CH3OH（g），测得CO2平衡转化率与温度、压强的关系如图乙所示。Y代表的物理量是 （填“温度”或“压强”），X1 X（填“＞”或“＜”）。N点的容器容积小于M点的容器容积的原因是 。
（3）某催化剂催化CO2加氢制CH3OH的过程中的主要反应（忽略其他副反应）有：
ⅰ.CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g）ΔH1＞0
ⅱ.CO（g）+2H2（g） CH3OH（g）ΔH2
压强恒定在8×106pa下，初始温度为225℃时，将一定比例CO2、H2混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及L1、L2、L3…位点处（相邻位点距离相同）的气体温度、CO和CH3OH的体积分数如图所示。
①混合气从L3→L4位点处，化学反应速率：ⅰ ⅱ（填“＞”“＜”或“＝”，下同）；H2O的体积分数：L6位点 位点；若L8位点处n（CO2）：n（H2）＝1：1则CO2的分压为 。
②保持CO2、H2通入比例不变，若压强恒定在2×107pa初始温度为225℃时，进行上述实验，测得从L1处开始，CO的体积分数不再改变，且小于2.8%，则L9处气体温度 280℃填“＞”“＜”或“＝”）。
12．（2024秋 杭州期末）“碳达峰、碳中和”是我国社会发展重大战略之一，CO2可通过电解法、热化学法等转化为其他有机化合物，CO2也可在某些反应中发挥重要作用，请回答以下问题：
（1）某研究小组利用电化学方法将CO2转化为CH3COOH，装置如图所示，B极的电极反应式为 。
（2）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（ΔfHmθ）。
已知：最稳定单质的标准摩尔生成焓为0kJ/mol，一个化学反应的焓变等于生成物标准摩尔生成焓总和减去反应物标准摩尔生成焓总和。几种物质的标准摩尔生成焓如表：
物质 CO2（g） H2O（g） CH3OH（g）
ΔfHmθ/（kJ mol﹣1） ﹣393.5 ﹣241.8 ﹣205.0
写出由CO2（g）与H2（g）反应生成CH3OH（g）和H2O（g）的热化学方程式 。
（3）在Ru/TiO2催化下，可发生CO2甲烷化反应，主要反应有：
反应：CO2（g）+4H2（g） CH4（g）+2H2O（g ） ΔH1＝﹣164kJ mol﹣1 Ea1正＝78.9kJ mol﹣1
反应Ⅱ：CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g） ΔH2＝+41.2kJ mol﹣1 Ea2正＝210kJ mol﹣1
控制反应的压强恒定为P0MPa和氢碳比[n（H2）：n（CO2）＝4：1]投料进行反应，测得CH4和CO选择性随温度变化情况分别如图所示。
（选择性：生成的CH4或CO所占所有转化的CO2的物质的量百分数）。
①下列说法不正确的 。
A.反应Ⅱ的ΔS＝0
B.增大氢碳比可以提高CO2的平衡转化率
C.450℃时，原料气中充入一定量的氦气，对CO的选择性无影响
②维持体系压强恒定为P0MPa，275℃时，CO2的平衡转化率为50%，则反应Ⅰ的分压平衡常数Kp＝ （用组分分压代替浓度，组分分压＝总压×组分物质的量分数）。
③反应温度在400℃以下时，CH4的选择性基本稳定在100%，可能的原因是 。
④恒定反应的压强为P0MPa和氢碳比[n（H2）：n（CO2）＝4：1]投料进行反应，根据题中信息，在如图中画出CH4与H2O物质的量比值随温度的升高的变化曲线。 （如果有拐点，需要在图中标出相应的纵坐标）
13．（2024秋 长沙校级期末）氮在自然界中的存在十分广泛。某实验小组对不同含氮物质做了相关研究。请回答下列问题：
（1）氨的用途十分广泛，是制造硝酸和氮肥的重要原料。298K、101kPa条件下。合成氨每产生2mol NH3，放出92.2kJ热量。已知：
1mol N—H键断裂吸收的能量约等于 kJ。
（2）将NH3和NO2以一定的流速，分别通过甲、乙两种催化剂进行反应，相同时间内测量逸出气体中NO2含量，从而确定尾气脱氮率（即NO2的转化率），结果如图所示。
a点 （填“是”或“不是”）平衡状态；脱氮率a b段呈现如图变化，原因是 。
（3）一种铁氮化合物具有高磁导率，可用于制电子元件，其晶胞结构如图所示。
①该铁氮化合物的化学式为 。
②该晶体结构的另一种晶胞表示中，N处于顶点位置，则Fe（Ⅲ）、Fe（II）分别处于 、 位置。
（4）①25℃时，将10mL0.03mol L﹣1NH4Cl溶液和10mL0.01mol L﹣1AgNO3溶液混合（忽略溶液混合后的体积变化），混合后溶液中c（Ag+）为 [25℃时，]。
②用数字传感器探究AgCl的沉淀溶解平衡。实验测得悬浊液中溶解的氯化物浓度变化如图所示，其中a点表示AgCl溶于KNO3溶液形成的悬浊液，下列说法正确的是 （填字母）。
A．b点可能加入了KC1溶液
B．c点后无黄色沉淀生成
C．d点c（Ag+）＜c（Cl﹣）
D．由图可知：Ksp（AgI）＜Ksp（AgCl）
（5）1939年捷姆金和佩热夫推出氨合成反应在衡时净速率方程式为，k1、k2分别为正反应和逆反应的速率常数；p（N2）、p（H2）、p（NH3）代表各组分的分压（分压＝总压×物质的量分数）；a为常数，工业上以铁触媒为催化剂时，a＝0.5。在一定条件下，向某容器中投入5mol N2、15mol H2，平衡时氨质量分数占40%，压强为32MPa。由此计算 MPa﹣2（写出计算式即可）。
14．（2024秋 嘉定区期末）从大气中回收CO2，将其转化为有用的化学品，是化学家们致力于解决气候变化和碳排放问题的重要一步。
Ⅰ.逆水煤气变换（RWGS）反应引起了科学家们的关注。
反应①CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g）ΔH1＝42.1kJ mol﹣1
（1）下列关于CO2说法正确的是 。
A．CO2的水溶液能导电，因此CO2是电解质
B．CO2分子中含σ键与π键数目比为1：1
C．CO2分子中C原子的杂化方式为sp2
D．CO2分子的空间结构为角形
（2）关于密闭体系中RWGS反应，下列说法错误的是 。
A．高温有利于提高反应速率
B．加压有利于提高CO2的转化率
C．当CO2的生成速率等于H2O的生成速率能判断反应达到化学平衡
D．混合气体平均摩尔质量不变能判断反应达到化学平衡
（3）已知RWGS反应中可能发生的副反应为：
反应②CO2（g）+4H2（g） CH4（g）+2H2O（g）ΔH2＝﹣165.0kJ mol﹣1
反应③CO（g）+3H2（g） CH4（g）+H2O（g）ΔH3
计算可知ΔH3＝ 。
Ⅱ.技术经济评估表明，只有催化剂对CO具有100%的选择性，不浪费氢气生成副产物甲烷，RWGS反应才能达到总体上的碳负效益，并简化下游的分离过程。
已知：CO的选择性100%
（4）反应在特定的操作条件下表现出最佳性能：即H2/CO2的体积比为1：1～3：1、450～600℃、低压（小于1MPa）的条件下，能够实现较高的转化效率和CO选择性。选择H2/CO2的体积比为1：1～3：1的原因可能是① ；② 。
（5）500℃条件下，1L密闭容器中，10mol CO2（g）和30mol H2（g）在催化剂作用下反应，10min达到化学平衡，此时CO2的转化率为50%，CO的选择性为60%，若仅考虑反应①②，则反应①中CO2的速率为 ，反应①的化学平衡常数K＝ 。（结果保留两位小数）
Ⅲ.近日，《科学》杂志上发表论文，利用碳化钼MoxCy作催化剂，在H2/CO2的比例为1：1～3：1，300～600℃条件下将CO2转化为CO，实现了100%的选择性。反应流程如图：
（6）关于以上流程说法正确的是 。
A．物质A为CO
B．物质D为H2O
C．MoxCyO也是催化剂
D．若生成4.48LCO，则反应中转移电子数为0.4NA
（7）碳化钼具有较高熔点和硬度，一种立方相碳化钼（α﹣Mo2C）的晶胞示意图如图，其中小球代表的微粒是 ；该晶胞中大小球之间最近的距离为anm，晶胞的密度ρ＝ g cm﹣3（用含a、NA的代数式表示）。
15．（2024秋 广州期末）氮的化合物在国防建设、工农业生产和生活中有广泛的用途。请回答下列问题：
（1）已知25℃，NH3 H2O的Kb＝1.8×10﹣5，H2SO3的Ka1＝1.3×10﹣2，Ka2＝6.2×10﹣8。
①若氨水的浓度为2.0mol L﹣1，溶液中的c（OH﹣）＝ mol L﹣1。
②将SO2通入2.0mol L﹣1氨水中（溶液体积保持不变），当溶液呈中性时， 。
③向10mL0.10mol L﹣1的氨水中加入10mL0.02mol L﹣1的CaCl2溶液，通过计算说明是否会生成沉淀 。[已知Ca（OH）2的Ksp＝5.5×10﹣6，氨水中c（OH﹣）]
（2）室温时，向100mL0.1mol L﹣1HCl溶液中滴加0.1mol L﹣1氨水，得到溶液pH与氨水体积的关系曲线如图所示：
④在c点，溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是 ；
⑤写出a点混合溶液中下列算式的精确结果（不能近似计算）：
c（Cl﹣）﹣c（）＝ mol L﹣1。
（3）联氨为二元弱碱，第一步电离：N2H4+H2O N2OH﹣该步平衡常数的值为 。（已知：N2H4+H+ N2的K＝8.7×107，Kw＝1.0×10﹣14）
（4）利用催化剂通过电化学反应合成氨的原理如图所示，该装置中阴极的电极反应为 。
16．（2024秋 沙坪坝区校级期末）乙烯是石油化工的基本原料之一，研究制备乙烯具有重要的意义。回答下列问题：
Ⅰ.由乙烷直接脱氢或氧化脱氢制备乙烯，原理如下：
直接脱氢：C2H6（g） C2H4（g）+H2（g）ΔH
氧化脱氢：2C2H6（g）+O2（g） 2C2H4（g）+2H2O（g）ΔH＜0
（1）已知键能：E（C—H）＝413.4kJ mol﹣1、E（H—H）＝436kJ mol﹣1生成1mol碳碳π键放出的能量为267.3kJ，则ΔH1＝ kJ mol2。
（2）一定温度下，通入p（C2H6）：p（O2）：p（N2）＝10：5：85的混合气体，发生上述反应，测得各组分气体的分压随时间的变化关系如图所示。
①0～2.5min内，O2的平均速率为 kPa min﹣1；
②反应一段时间后，C2H6和O2的消耗速率比小于2：1的原因为 。
③从热力学角度比较直接脱氢和氧化脱氢，氧化脱氢法的优点为 。
Ⅱ.利用乙炔和氢气催化加成制备乙烯，发生如下反应：
ⅲ.C2H2（g）+H2（g） C2H4（g）ΔH3＜0
ⅳ.C2H2（g）+2H2（g） C2H6（g）ΔH4＜0
保持压强为20kPa条件下，按起始投料n（C2H2）：n（H2）＝1：2，匀速通入装有催化剂的反应器中发生反应ⅱ和ⅳ，测得不同温度下C2H2和H2的转化率如图实线所示（图中虚线表示相同条件下平衡转化率随温度的变化）。
（3）表示C2H2转化率的曲线是 （填“m”或“n”）。温度高于T时，m和n两条曲线几乎重合的原因是 。
（4）T时，两种物质的转化率分别为0.75、0.5，反应ⅳ的平衡常数Kp＝ kPa﹣2。
Ⅲ.为实现“碳中和”，利用电化学原理，可将CO2催化还原为C2H4，电解原理如图所示：
（5）玻碳电极电势 铂电极（填“高于”、“低于”或等于）。
（6）阴极发生的电极反应为AgCl+e＝Ag+Cl﹣、 。
（7）若有0.5mol电子通过外电路，理论上右侧溶液质量减少 g。
17．（2024秋 重庆期末）甲烷、甲醇（CH3OH）、甲醛（HCHO）等含有一个碳原子的物质称为“一碳”化合物，广泛应用于化工、医药、能源等方面。研究“一碳”化合物的化学称为“一碳”化学。
（1）已知：ⅰ.CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g）ΔH＝+40.9kJ/mol
ⅱ.CO（g）+2H2（g） CH3OH（g）ΔH2＝﹣90.4kJ/mol
反应ⅲ.CO2（g）+3H2（g） CH3OH（g）+H2O（g）的反应热ΔH＝ kJ/mol。
（2）我国科学家制备了一种ZnO—ZrO2催化剂（图为分子筛膜催化反应器，反应器中发生反应ⅰ和ⅱ），实现CO2高选择性合成CH3OH。
实现CO2高选择性合成CH3OH的可能原因是：
a.催化剂的选择性；
b.在反应器中适宜的条件下，合成CH3OH的反应限度大；
c.生成的部分CH3OH及时透过分子筛及多孔载体被N2吹扫出去， 。
（3）已知反应ⅳ[2CH3OH（g） C2H4（g）+2H2O（g），ΔH＜0]，
①在温度和体积不变的密闭容器中充入一定量的CH3OH发生反应ⅳ，经过5分钟，压力传感器显示容器内的压强由akPa（初始压强）升高到bkPa这段时间内该反应的平均化学反应速率v（C2H4）＝ kPa/min。
②该反应的速率方程式为，，k正、k逆表示速率常数，与温度、活化能有关。升高温度，k正的增大程度 k逆的增大程度（填“＞”“＜”或“＝”）。平衡时，容器内压强升高至ckPa，Kp＝ kPa（Kp为气体压强平衡常数）。
（4）《自然》杂志报道，科学家们设计出了利用合成气合成液态烃和甲醇的方法，现用电解原理模拟利用合成气制备甲醇，其制备原理装置如图所示。
①光伏电池的a电极为 （填“正”或“负”）极，交换膜为 （填“阳离子”或“阴离子”）交换膜。
②写出M极的电极反应式 。
③光伏电池工作一段时间，测得N极生成224mLO2（标准状况下），M极生成甲醇0.008mol，则M极生成甲醇的法拉第效率（FE%）＝ 。（提示：法拉第效率（FE%）100%）
18．（2024秋 河东区期末）SiHCl3是制备半导体材料硅的重要原料，由Si、SiCl4H2为原料发生下列反应。
SiCl4（g）+H2（g） SiHCl3（g）+HCl（g）
Si（s）+3HCl（g） SiHCl3（g）+H2（g）
Si（s）+SiCl4（g）+2H2（g） 2SiH2Cl2（g）
（1）生成SiHCl3的总反应Si（s）+3SiCl4（g）+2H2（g） 4SiHCl3（g）ΔH4＝ kJ mol﹣1。
（2）压缩平衡体系体积，重新达到平衡后物质的量分数增大的组分为 。
a.SiCl4
b.SiHCl3
c.SiH2Cl2
d.HCl
（3）反应Si（s）+3SiCl4（g）+2H2（g） 4SiHCl3（g）ΔH4在500℃2L密闭容器中，放入0.4mol H2和0.1mol SiCl4及足量粗硅，使用三种催化剂制备SiHCl3，SiCl4转化率随时间变化如图1所示：
①0﹣50min，经方式 处理后的反应速率最快；在此期间，经方式丙处理后的平均反应速率v（SiHCl3）＝ mol L﹣1 min﹣1。
②当反应达平衡时，H2的浓度为 mol L﹣1。
③增大容器体积，反应平衡向 移动。
（4）恒压容器中通入一定量H2和SiCl4平衡时，气体各组分的物质的量分数随温度变化如图2 所示（忽略气体组分在硅表面的吸附量）。图中n代表的组分为 （填化学式）
19．（2024秋 和平区期末）在硫酸工业中，SO2的氧化、SO2的除去都是必不可少的步骤。
Ⅰ.SO2的氧化：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）ΔH＝﹣196.6kJ mol﹣1
如表列出了在不同温度和压强下，反应达到平衡时SO2的转化率。
温度/℃ 平衡时SO2的转化率/%
0.1MPa 0.5MPa 1MPa 5MPa 10MPa
450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7
550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3
（1）从理论上分析，为了使二氧化硫尽可能多地转化为三氧化硫，应选择的条件是 。
（2）在实际生产中，选定的温度为400～500℃，原因是 。
（3）在实际生产中，采用的压强为常压，原因是 。
（4）在实际生产中，通入过量的空气，原因是 。
Ⅱ.SO2的除去
（1）尾气中的SO2必须回收，原因是 。
（2）除去SO2的研究：
方法1（双减法）：NaOH溶液Na2SO3
写出过程①的离子方程式 ；简述过程②NaOH再生的原理 。
方法2：用氨水除去SO2
已知25℃NH3 H2O的Kb＝1.8×10﹣5，H2SO3的Ka1＝1.3×10﹣2，Ka2＝6.2×10﹣8。
若氨水的浓度为2.0mol L﹣1溶液中的c（OH﹣）＝ mol L﹣1，将SO2通入该氨水中，当c（OH﹣）降至1.0×10﹣7mol L﹣1时，溶液中的 。
20．（2024秋 潍坊期末）水汽变换反应：CO（g）+H2O（g） CO2（g）+H2（g）是工业上大规模制备氢气的主要方法之一。逆水汽变换反应则是将二氧化碳转化为一氧化碳，实现二氧化碳的资源化利用，还有助于缓解温室效应。
已知：一定条件下，水汽变换反应的中间产物是HCOOH。
Ⅰ.CO+H2O HCOOH（快）
Ⅱ.HCOOH CO2+H2（慢）
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，逆水汽变换反应的焓变ΔH＝ （用含ΔH1、ΔH2的代数式表示）。
（2）840℃条件下，水汽变换反应的Kc＝1，若密闭体系中通入等物质的量的H2O、CO、CO2，只发生水汽变换反应，平衡后CO的转化率为 。
（3）T℃时，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。为探究该反应过程，将等物质的量的CO和CO2完全密封在充满水的石英管中，在催化剂作用下发生反应。假设水足量且反应物和产物均完全溶于水，含碳物种浓度与反应时间的变化关系如图（忽略碳元素的其他存在形式）。
①t1时测得CO、H2的浓度分别为0.75mol L﹣1、0.10mol L﹣1，反应Ⅰ达到化学平衡状态，则HCOOH的浓度为 mol L﹣1，此时反应Ⅰ的平衡常数Kc＝ ，曲线c对应物种浓度随时间变化先增大后减小的原因是 。
②反应Ⅱ达平衡时，测得c（H2）＝mmol L﹣1，体系达平衡后c（CO2）：c（CO）＝ （用含m的代数式表示）。
高考化学考前冲刺押题预测 化学反应速率与化学平衡（解答题）
参考答案与试题解析
一．解答题（共20小题）
1．（2025 昆明一模）甲烷化学链干重整联合制氢是基于化学链概念开发的新型能源转化技术。甲烷干法重整为CH4（g）+CO2（g） 2CO（g）+2H2（g） ΔH＝+247kJ mol﹣1。回答下列问题：
（1）为提高CH4的平衡转化率，可以采取的措施是 a （填标号）。
a．高温低压 b．低温高压 c．高温高压 d．低温低压
（2）在恒容绝热容器中发生上述反应，下列能够说明反应已达到平衡状态的是 bc （填标号）。
a．气体的密度不再发生变化
b．温度不再发生变化
c．断裂4mol C—H键的同时断裂2mol H—H键
d．n（CH4）：n（CO2）＝1：1
（3）在恒温恒容的容器中，按n（CH4）：n（CO2）：n（He）＝2：1：1投料，初始总压p0，达到平衡时总压强为，则CH4的转化率为 25% ，Kp＝ （用含p0的式子表示）。
（4）反应过程中，下列三个反应均会使体系中产生积碳，影响催化剂的催化效果。
反应Ⅰ：CH4（g） C（s）+2H2（g） ΔH＞0
反应Ⅱ：2CO（g） C（s）+CO2（g） ΔH＜0
反应Ⅲ：CO2（g）+2H2（g） C（s）+2H2O（g） ΔH＝﹣90kJ mol﹣1
①较高温下，导致积碳的主要原因是发生反应 Ⅰ （填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”）。
②压强为0.1MPa，n（CH4）+n（CO2）＝2mol，n（CH4）：n（CO2）＝2：1或1：1投料时，发生甲烷干法重整反应、积碳反应，CH4的平衡转化率随温度升高而增大，CO2的平衡转化率随温度的变化如图所示。图中代表n（CH4）：n（CO2）＝2：1的是曲线 1 （填“1”或“2”）；300℃～550℃时，CO2平衡转化率随温度升高而降低的原因可能是 该温度范围内，CO2主要发生放热的反应Ⅲ，温度升高使反应Ⅲ的平衡逆向移动，导致CO2的平衡转化率随温度升高而降低 。
【答案】（1）a；
（2）bc；
（3）25%； ；
（4）①Ⅰ；1；
②该温度范围内，CO2主要发生放热的反应Ⅲ，温度升高使反应Ⅲ的平衡逆向移动，导致CO2的平衡转化率随温度升高而降低。
【分析】（1）CH4（g）+CO2（g） 2CO（g）+2H2（g）ΔH＝+247kJ mol﹣1，该反应为吸热反应，高温可使平衡正向移动，提高CH4的平衡转化率；
（2）a．由质量守恒定律可知，反应前后气体的质量相等，在恒容密闭容器中混合气体的密度始终不变；
b．恒容绝热容器中，温度不再发生变化；
c．断裂4mol C—H键代表正反应速率，同时断裂2mol H—H键代表逆反应速率，且成比例；
d．n（CH4）：n（CO2）＝1：1，这与反应的初始物质的量以及反应的转化程度有关；
（3）设恒温恒容的容器中通入n（CH4）：n（CO2）：n（He）＝2：1：1，使总压为p0，即起始时p（CH4）p0MPa，p（CO2）＝ p0MPa，p（He）p0MPa，设反应中转化的压强为xp0，达到平衡时总压强为（参与反应的混合气体的压强为p0），列三段式如下：
；
（4）①较高温下，反应Ⅰ平衡正向移动；
②n（CH4）：n（CO2）＝2：1与n（CH4）：n（CO2）＝1：1比，相当于c（CO2）降低，反应Ⅲ平衡逆向进行，CO2转化率降低，故代表n（CH4）：n（CO2）＝2：1的是曲线1；该温度范围内，CO2主要发生放热的反应Ⅲ。
【解答】解：（1）CH4（g）+CO2（g） 2CO（g）+2H2（g）ΔH＝+247kJ mol﹣1，该反应为吸热反应，高温可使平衡正向移动，提高CH4的平衡转化率，该反应为正向气体物质的量增加的反就在，低压，可使平衡正向移动，提高CH4的平衡转化率，
故答案为：a；
（2）a．由质量守恒定律可知，反应前后气体的质量相等，在恒容密闭容器中混合气体的密度始终不变，则混合气体的密度保持不变不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，故a错误；
b．恒容绝热容器中，温度不再发生变化，说明反应达到化学平衡，故b正确；
c．断裂4mol C—H键代表正反应速率，同时断裂2mol H—H键代表逆反应速率，且成比例，说明正逆反应速率相等，说明反应达到化学平衡，故c正确；
d．n（CH4）：n（CO2）＝1：1，这与反应的初始物质的量以及反应的转化程度有关，不能确定达到平衡，故d错误；
故答案为：bc；
（3）设恒温恒容的容器中通入n（CH4）：n（CO2）：n（He）＝2：1：1，使总压为p0，即起始时p（CH4）p0MPa，p（CO2）＝ p0MPa，p（He）p0MPa，设反应中转化的压强为xp0，达到平衡时总压强为（参与反应的混合气体的压强为p0），列三段式如下：
，CH4的转化率为：，，
故答案为：25%； ；
（4）①较高温下，反应Ⅰ平衡正向移动，导致积碳，
故答案为：Ⅰ；1；
②n（CH4）：n（CO2）＝2：1与n（CH4）：n（CO2）＝1：1比，相当于c（CO2）降低，反应Ⅲ平衡逆向进行，CO2转化率降低，故代表n（CH4）：n（CO2）＝2：1的是曲线1；该温度范围内，CO2主要发生放热的反应Ⅲ，温度升高使反应Ⅲ的平衡逆向移动，导致CO2的平衡转化率随温度升高而降低，
故答案为：该温度范围内，CO2主要发生放热的反应Ⅲ，温度升高使反应Ⅲ的平衡逆向移动，导致CO2的平衡转化率随温度升高而降低。
【点评】本题考查化学平衡，侧重考查学生平衡移动的掌握情况，试题难度中等。
2．（2025 四川模拟）PCl3、PCl5常用于制造农药等，磷在氯气中燃烧生成这两种卤化磷。回答下列问题：
（1）已知：①P4（s）+6Cl2（g） 4PCl3（l）
②P4（s）+10Cl2（g） 4PCl5（s）
则PCl3（l）+Cl2（g） PCl5（s） ΔH＝ kJ mol﹣1。
（2）实验测得PCl3（g）+Cl2（g） PCl5（g）的速率方程为（k为速率常数，只与温度、催化剂有关），速率常数k与活化能的经验关系式为（R、C为常数，Ea为活化能，T为热力学温度）。
①一定温度下，向密闭容器中充入适量PCl3（g）和Cl2（g），实验测得在催化剂Cat1、Cat2作用下，Rlnk与的关系如图所示。催化效能较高的是 Cat2 （填“Cat1”或“Cat2”），判断依据是 Cat2对应直线斜率更小活化能更低 。
②将2nmol PCl3（g）和n mol Cl2（g）充入体积不变的密闭容器中，一定条件下发生上述反应，达到平衡时，PCl5（g）为amol，如果此时移走nmol PCl3（g）和0.5nmol Cl2（g），在相同温度下再达到平衡时PCl5（g）（g）的物质的量为x，则x为 B （填标号）。
A．x＝amol B．x＜0.5amol C．x＝0.5amol D．0.5amol＜x＜amol
（3）向恒容密闭容器中投入0.2mol PCl3（g）+和0.2mol Cl2（g），发生反应：PCl3（g）+Cl2（g） PCl5（g）。不同条件下反应体系总压强（p）随时间（t）的变化如图所示。
①相对曲线b，曲线a改变的条件可能是 升高温度 。
②曲线b条件（恒温恒容）下，该反应的逆反应PCl5（g） PCl3（g）+Cl2（g）的压强平衡常数Kp＝ 40 kPa。
（4）温度为T时，向2.0L恒容密闭容器中充入1.0mol PCl5（g），反应PCl5（g） PCl3（g）+Cl2（g）经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表：
t/s 0 50 150 250 350
n（PCl5）/mol 1.0 0.84 0.82 0.80 0.80
①反应在前150s的平均反应速率v（Cl2）＝ 6×10﹣4 mol L﹣1 s﹣1。
②相同温度下，起始时向该2.0L恒容密闭容器中充入1.0mol PCl5（g）和0.40mol Cl2（g），反应达到平衡前v正 ＜ v逆（填“＞”或“＜”），判断依据是 Q＞K，则反应逆向进行 。
【答案】（1）；
（2）①Cat2；Cat2对应直线斜率更小活化能更低；
②B；
（3）①升高温度；
②40；
（4）①6×10﹣4；
②＜；Q＞K，则反应逆向进行。
【分析】（1）由盖斯定律可得目标反应；
（2）①由可知，Ea越大对应直线斜率越大；
②固定容器，移走一半反应物，压强减小，减压平衡逆向移动；
（3）①曲线a、b起始状态时，容器体积相同，反应物的物质的量相同，温度越高，压强越大；
②同温同容条件下，压强之比等于物质的量之比，设Cl2转化xmol，列三段式：
则，解的x＝0.1mol；
（4）①化学反应速率之比等于对应化学计量数之比，反应在前150s的平均反应速率v（Cl2）；
②根据表格数据可知向2.0L恒容密闭容器中充入1.0mol PCl5（g），反应达到平衡时PCl5（g）物质的量变化为0.20mol，则PCl3（g）、Cl2（g）物质的量变化值也为0.2mol，则平衡时PCl5（g）、PCl3（g）、Cl2（g）物质的量分别为0.8mol、0.2mol、0.2mol，容器体积为2L则平衡常数K。
【解答】解：（1）由盖斯定律可得目标反应，则ΔH，
故答案为：；
（2）①由可知，Ea越大对应直线斜率越大，则Cat1对应活化能更大，Cat2的催化效能较高，
故答案为：Cat2；Cat2对应直线斜率更小活化能更低；
②移走一半反应物，压强减小，减压平衡逆向移动，即平衡时PCl5（g）的物质的量小于原平衡的一半，
故答案为：B；
（3）①容器体积相同，反应物的物质的量相同，温度越高，压强越大，即曲线a改变的条件是升高温度，
故答案为：升高温度；
②同温同容条件下，压强之比等于物质的量之比，设Cl2转化xmol，列三段式：
则，x＝0.1mol，则p（Cl2）＝p（PCl3）＝p（PCl5），Kp40kPa，
故答案为：40；
（4）①化学反应速率之比等于对应化学计量数之比，反应在前150s的平均反应速率v（Cl2），
故答案为：6×10﹣4；
②向2.0L恒容密闭容器中充入1.0mol PCl5（g），反应达到平衡时PCl5（g）物质的量变化为0.20mol，则PCl3（g）、Cl2（g）物质的量变化值也为0.2mol，则平衡时PCl5（g）、PCl3（g）、Cl2（g）物质的量分别为0.8mol、0.2mol、0.2mol，容器体积为2L则平衡常数K，相同温度下，起始时向该2.0L恒容密闭容器中充入1.0mol PCl5（g）、0.40mol PCl3（g）和0.40mol Cl2（g），此时浓度商为QK，则反应逆向进行，v正＜v逆，原因为Q＞K，则反应逆向进行，
故答案为：＜；Q＞K，则反应逆向进行。
【点评】本题考查反应中的能量变化和化学平衡，侧重考查学生焓变和平衡移动的掌握情况，试题难度中等。
3．（2024秋 金山区期末）用CO处理氮氧化物
反应原理：CO（g）+N2O（g） CO2（g）+N2（g）
（1）在催化剂Pt2O+的作用下，反应分两步进行。第一步：N2O+Pt2O+ N2；第二步反应为 CO CO2+Pt2O+ 。
（2）反应的速率方程表达式：v＝kc（N2O），k为速率常数，与温度、活化能有关。为提高反应速率，可采取的措施是 AC 。
A．升温
B．恒容时，再充入CO
C．改用更高效催化剂
D．恒压时，再充入Ar
【答案】（1）CO CO2+Pt2O+；
（2）AC。
【分析】（1）总反应CO+N2O CO2+N2减去第一步反应N2O+Pt2O+ N2即可得到第二步反应；
（2）根据反应的速率方程表达式υ＝kc（N2O），k为速率常数，与温度、活化能有关。
【解答】解：（1）总反应CO+N2O CO2+N2减去第一步反应N2O+Pt2O+ N2即可得到第二步反应，第二步反应的方程式为：CO CO2+Pt2O+，
故答案为：CO CO2+Pt2O+；
（2）根据反应的速率方程表达式υ＝kc（N2O），k为速率常数，与温度、活化能有关；
A．升高温度，k值增大，反应速率增大，故A正确；
B．恒容再充入CO，由速率公式可知，反应速率与CO浓度无关，故B错误；
C．改用高效催化剂，可以降低活化能，增大速率常数k，反应速率加快，故C正确；
D．恒压再充入Ar，体积变大，N2O的浓度减小，反应速率减小，故D错误；
故答案为：AC。
【点评】本题考查化学反应速率与化学反应原理的相关知识，题目难度中等。
4．（2024秋 广州期末）反应Ⅰ可用于在国际空间站中处理二氧化碳，同时伴有副反应Ⅱ发生。
主反应Ⅰ．CO2（g）+4H2（g） CH4（g）+2H2O（g）ΔH1＝﹣270kJ mol﹣1
副反应Ⅱ．CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g）ΔH2
回答下列问题：
（1）几种化学键的键能如表所示：
化学键 C—H H—H H—O C＝O
键能/kJ mol﹣1 413 436 463 a
则a＝ 745 。
（2）为了进一步研究上述两个反应，某小组在三个容积相同的刚性容器中，分别充入1mol CO2和4mol H2，在三种不同实验条件（见表）下进行两个反应，反应体系的总压强（p）随时间变化情况如图所示：
实验编号 a b c
温度/K T1 T1 T2
催化剂的比表面积/（m2 g﹣1） 80 120 120
①T1 ＜ T2（填“＞”“＜”或“＝”），曲线Ⅲ对应的实验编号是 b 。
②若在曲线Ⅱ的条件下，10min达到平衡时生成1.2mol H2O，则10min内反应的平均速率v（H2O）＝ 4.8 kPa min﹣1，反应Ⅱ的平衡常数Kp＝ 。（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数）
（3）将原料气按nCO2：nH2＝1：4置于密闭容器中只发生主反应Ⅰ，测得H2O（g）的物质的量分数与温度的关系如图所示（虚线表示平衡曲线）。温度高于380℃，H2O的物质的量分数随温度降低的原因是 此反应正向放热，温度升高，高于380℃后，平衡向逆向移动 。
（4）主反应Ⅰ在空间站运行时，下列措施能提高CO2转化效率的是 BCE （填标号）。
A．适当减压
B．增大催化剂的比表面积
C．反应器前段加热，后段冷却
D．提高原料气中CO2所占比例
E．合理控制反应器中气体的流速
【答案】（1）745；
（2）①＜；b；
②4.8；；
（3）此反应正向放热，温度升高，高于380℃后，平衡向逆向移动；
（4）BCE；
【分析】（1）反应热＝反应物的总键能﹣生成物的总键能；
（2）①由图可知，曲线Ⅱ、Ⅲ为同一温度，不同的催化剂，温度为T1，曲线Ⅰ为T2，曲线Ⅰ先达到平衡，速率大，对应温度高，T1＜T2，曲线Ⅲ对应的实验编号是b，催化剂比表面积大，反应速率大；
②根据题意列三段式求解；
（3）该反应正向放热，升温平衡逆向移动，故随着温度的升高达到平衡时H2O的物质的量分数随温度升高反而降低；
（4）A.适当减压化学反应速率降低、降低平衡转化率；
B.增大催化剂的比表面积，提高了化学反应速率，能提高CO2转化效率；
C.反应器前段加热，加快反应速率，后段冷却，提高平衡转化率；
D.提高原料气中CO2所占比例，降低CO2的转化率：
E.合理控制反应器中气体的流速，可使反应物充分反应，提高了CO2转化效率；
【解答】解：（1）根据反应热＝反应物的总键能﹣生成物的总键能，ΔH＝﹣270kJ/mol﹣1＝2a+436kJ/mol×4﹣413kJ/mol×4﹣463kJ/mol×4，则a＝745；
故答案为：745；
（2）①由图可知，曲线Ⅱ、Ⅲ为同一温度，不同的催化剂，温度为T1，曲线Ⅰ为T2，曲线Ⅰ先达到平衡，速率大，对应温度高，T1＜T2，曲线Ⅲ对应的实验编号是b，催化剂比表面积大，反应速率大；
故答案为：＜；b；
②反应Ⅰ、Ⅱ同时进行，曲线Ⅱ压强由200kPa降到160kPa，，n平＝4mol，设反应I生成2xmol水，
CO2（g）+4H2（g） CH4（g）+2H2O（g）
开始 1 4 0 0
变化 x 4x x 2x
平衡 1﹣x 4﹣4x x 2x
CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g）
开始 1 4 0 0
变化 1.2﹣x 1.2﹣2x 1.2﹣2x 1.2﹣2x
平衡 1﹣1.2+x 4﹣1.2+x 1.2﹣2x 1.2﹣2x
可得等式：5﹣消耗的二氧化碳和氢气+生成的甲烷+生成的水+生成的一氧化碳＝5﹣（x+4x+1.2﹣2x+1.2﹣2x）+x+1.2+1.2﹣2x＝4，x＝0.5，平衡时水为0.2mol，甲烷为0.5mol，一氧化碳为0.2mol，氢气为1.8mol，二氧化碳为0.3mol，若在曲线Ⅱ的条件下，10min达到平衡时生成1.2mol H2O，则10min内反应的平均速率v（H2O）4.8kPa min﹣1，反应Ⅱ的平衡常数Kp；
故答案为：4.8；；
（3）该反应正向放热，升温平衡逆向移动，故随着温度的升高达到平衡时H2O的物质的量分数随温度升高反而降低；
故答案为：此反应正向放热，温度升高，高于380℃后，平衡向逆向移动；
（4）A.适当减压化学反应速率降低、降低平衡转化率，故A错误；
B.增大催化剂的比表面积，提高了化学反应速率，能提高CO2转化效率，故B正确；
C.反应器前段加热，加快反应速率，后段冷却，提高平衡转化率，故C正确；
D.提高原料气中CO2所占比例，降低CO2的转化率，故D错误：
E.合理控制反应器中气体的流速，可使反应物充分反应，提高了CO2转化效率，故E正确；
故答案为：BCE。
【点评】本题考查反应中的能量变化和化学平衡，侧重考查学生热化学方程式书写、平衡状态的判断和条件改变平衡移动的掌握情况，试题难度中等。
5．（2024秋 深圳期末）亚铜氨溶液[Cu（NH3）n]+可以用于合成氨工艺中的原料气的净化。
（1）基态铜原子的价层电子轨道表示式为 ，[Cu（NH3）n]+中，Cu+和NH3之间形成的化学键称为 配位键 。
（2）醋酸亚铜氨溶液吸收CO的原理如下：
[Cu（NH3）n]+（aq）+CO（g）+NH3（aq） [Cu（NH3）n+1CO]+（aq）
亚铜氨溶液的吸收能力与CO的分压和温度的关系如图所示，该吸收反应的ΔH ＜ （填“＞”“＜”或“＝”）0；适当地 增大 （填“增大”或“减小”）压强，更有利于CO的吸收。
（3）合成氨原料气净化过程中，[Cu（NH3）n]+同样可以吸收O2而形成Cu（NH3）n+2]2+，则该反应过程中的离子方程式为 4[Cu（NH3）n]++O2+2H2O+8NH3＝4[Cu（NH3）n+2]2++4OH﹣ 。
（4）常温下，向Cu（OH）2悬浊液[含足量的Cu（OH）2固体]中滴加氨水，主要存在以下平衡：
ⅰ：Cu（OH）2（s） Cu2+（aq）+2OH﹣（aq）Ksp＝2.25×10﹣20
ⅱ：NH3 H2O（aq） （aq）+OH﹣（aq）Kb＝1.8×10﹣5
ⅲ：Cu2+（aq）+4NH3 H2O（aq） [Cu（NH3）4]2+（aq）+4H2O（l）K1＝7.2×1012
①下列有关说法中，正确的有 BC （填编号）。
A.加少量水稀释，平衡后溶液中c（Cu2+）c（OH﹣）均减小
B.NH3 H2O—的缓冲溶液可以避免形成Cu（OH）2，有利于[Cu（NH3）4]2+的生成
C.随c（NH3 H2O）的增大，增大
D.溶液中存在2c（Cu2+）+2c（[Cu（NH3）4]2+）+c（）＝c（OH﹣）
②反应Ⅳ：Cu（OH）2（s）+2NH3 H2O（aq）+2（aq）═[Cu（NH3）4]2+（aq）+4H2O（l），则K＝ 4.9×102 。
③两种制备铜氨溶液的方法：
方法一：向硫酸铜溶液中先加入氢氧化钠溶液，制备氢氧化铜，再滴加氨水。
方法二：直接向硫酸铜溶液中加入氨水。
哪种方法原料的利用率更高？ 方法二 （填“方法一”或“方法二”），请结合以上数据说明理由： 反应Ⅲ的K值要远远大于反应Ⅳ的K值 。
（5）在一定温度下，将0.1mol L﹣1CuSO4溶液与NH3 H2O溶液等体积混合，测得Cu2+和铜氨各级配合物的物质的量分数8与平衡体系的p（NH3）[p（NH3）＝﹣lgc（NH3）的关系如图所示。
当p（NH3）＝1.0时，平衡体系中c{[Cu（NH3）4]2+}＝ p（NH3）＝2.1时，溶液中c{[Cu（NH3）4]2+}＝c{[Cu（NH3）3]2+}，则有反应[Cu（NH3）3]2++NH3 [Cu（NH3）4]2+的平衡常数K102.1；当p（NH3）＝1.0时，由图可知，体系中存在[Cu（NH3）4]2+和[Cu（NH3）3]2+两种离子，则由物料守恒可知：c{[Cu（NH3）4]2+}+c{[Cu（NH3）3]2+}0.05mol L﹣1； （写出计算过程，已知102.1≈125）。
【答案】（1）；配位键；
（2）＜；增大；
（3）4[Cu（NH3）n]++O2+2H2O+8NH3＝4[Cu（NH3）n+2]2++4OH﹣；
（4）①BC；
②4.9×102；
③方法二；反应Ⅲ的K值要远远大于反应Ⅳ的K值；
（5）p（NH3）＝2.1时，溶液中c{[Cu（NH3）4]2+}＝c{[Cu（NH3）3]2+}，则有反应[Cu（NH3）3]2++NH3 [Cu（NH3）4]2+的平衡常数K102.1；当p（NH3）＝1.0时，由图可知，体系中存在[Cu（NH3）4]2+和[Cu（NH3）3]2+两种离子，则由物料守恒可知：c{[Cu（NH3）4]2+}+c{[Cu（NH3）3]2+}0.05mol L﹣1；
【分析】（1）根据原子的价层电子轨道表示写出；
（2）随着温度的升高，钢渣的吸收能力（NaHCO3溶液）降低，吸收反应是放热反应，因此反应的焓变ΔH＜0，适当地增大压强，更有利于CO的吸收；
（3）根据氧化还原反应配平写出离子方程式；
（4）①A.体系中有足量的Cu（OH）2固体，加少量水稀释，溶液依旧是此温度下的饱和溶液，溶液中c（Cu2+）、c（OH﹣）保持不变；
B.体系中稍过量的NH3 H2O和构成缓冲溶液，让溶液的pH稳定在有利于生成[Cu（NH3）4]2+范围，否则pH过大，体系中c（OH﹣）过大，生成Cu（OH）2的可能性变大；
C.根据反应Ⅲ的化学平衡常数K，温度不变，K不变，则随c（NH3 H2O）的增大，增大；
D.溶液中的电荷守恒式，没有考虑到溶液中的H+以及其他带电的配离子，例如[Cu（NH3）]2+，[Cu（NH3）2]2+，[Cu（NH3）3]2+等；
②根据已知方程式可得知：反应Ⅳ＝（反应Ⅰ+反应Ⅲ）﹣2反应Ⅱ，则K；
③因为反应目的K值要远远大于反应Ⅳ的K值，说明直接向硫酸铜溶液中加入氨水生成[Cu（NH3）4]2+的反应程度要比先加入氢氧化钠生成氢氧化铜再加入氨水生成[Cu（NH3）4]2+的铜离子的转化率更高；
（5）p（NH3）＝2.1时，溶液中c{[Cu（NH3）4]2+}＝c{[Cu（NH3）3]2+}，则有反应[Cu（NH3）3]2++NH3 [Cu（NH3）4]2+的平衡常数K102.1；当p（NH3）＝1.0时，由图可知，体系中存在[Cu（NH3）4]2+和[Cu（NH3）3]2+两种离子，则由物料守恒可知：c{[Cu（NH3）4]2+}+c{[Cu（NH3）3]2+}0.05mol L﹣1；
【解答】解：（1）基态Cu原子的价层电子轨道表示中3d轨道上10个电子、4s轨道上1个电子基态铜原子，价电子排布式为3d104s1，价层电子轨道表示式为，铜离子提供空轨道，与氨分子中提供中提供孤电子对的氮原子形成配位键；
故答案为：；配位键；
（2）根据图表，随着温度的升高，钢渣的吸收能力（NaHCO3溶液）降低，这表明吸收反应是放热反应，因此反应的焓变ΔH＜0。对于气体的吸收，增大压强通常有利于气体的吸收。因此，适当地增大压强，更有利于CO的吸收；
故答案为：＜；增大；
（3）[Cu（NH3）n]+同样可以吸收O2而形成Cu（NH3）n+2]2+，根据氧化还原反应配平写出离子方程式为4[Cu（NH3）n]++O2+2H2O+8NH3＝4[Cu（NH3）n+2]2++4OH﹣；
故答案为：4[Cu（NH3）n]++O2+2H2O+8NH3＝4[Cu（NH3）n+2]2++4OH﹣；
（4）①A.体系中有足量的Cu（OH）2固体，加少量水稀释，溶液依旧是此温度下的饱和溶液，溶液中c（Cu2+）、c（OH﹣）保持不变，故A错误；
B.体系中稍过量的NH3 H2O和构成缓冲溶液，让溶液的pH稳定在有利于生成[Cu（NH3）4]2+范围，否则pH过大，体系中c（OH﹣）过大，生成Cu（OH）2的可能性变大，故B正确；
C.根据反应Ⅲ的化学平衡常数K，温度不变，K不变，则随c（NH3 H2O）的增大，增大，故C正确；
D.溶液中的电荷守恒式，没有考虑到溶液中的H+以及其他带电的配离子，例如[Cu（NH3）]2+，[Cu（NH3）2]2+，[Cu（NH3）3]2+等，故D错误；
故答案为：BC；
②根据已知方程式可得知：反应Ⅳ＝（反应Ⅰ+反应Ⅲ）﹣2反应Ⅱ，则K4.9×102；
故答案为：4.9×102；
③因为反应目的K值要远远大于反应Ⅳ的K值，说明直接向硫酸铜溶液中加入氨水生成[Cu（NH3）4]2+的反应程度要比先加入氢氧化钠生成氢氧化铜再加入氨水生成[Cu（NH3）4]2+的铜离子的转化率更高；
故答案为：方法二；反应Ⅲ的K值要远远大于反应Ⅳ的K值；
（5）p（NH3）＝2.1时，溶液中c{[Cu（NH3）4]2+}＝c{[Cu（NH3）3]2+}，则有反应[Cu（NH3）3]2++NH3 [Cu（NH3）4]2+的平衡常数K102.1；当p（NH3）＝1.0时，由图可知，体系中存在[Cu（NH3）4]2+和[Cu（NH3）3]2+两种离子，则由物料守恒可知：c{[Cu（NH3）4]2+}+c{[Cu（NH3）3]2+}0.05mol L﹣1；
故答案为：p（NH3）＝2.1时，溶液中c{[Cu（NH3）4]2+}＝c{[Cu（NH3）3]2+}，则有反应[Cu（NH3）3]2++NH3 [Cu（NH3）4]2+的平衡常数K102.1；当p（NH3）＝1.0时，由图可知，体系中存在[Cu（NH3）4]2+和[Cu（NH3）3]2+两种离子，则由物料守恒可知：c{[Cu（NH3）4]2+}+c{[Cu（NH3）3]2+}0.05mol L﹣1；
【点评】本题考查反应中的能量变化和化学平衡，侧重考查学生热化学方程式书写、平衡状态的判断和条件改变平衡移动的掌握情况，试题难度中等。
6．（2024秋 九龙坡区期末）氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。以下水煤气变换反应是目前大规模制取氢气的重要方法之一：CO（g）+H2O（g） CO2（g）+H2（g）ΔH＝﹣41.2kJ/mol
（1）800℃时，该反应的平衡常数K＝1.1，在容积为1L的密闭容器中进行反应，测得某一时刻混合物中CO、H2O、CO2、H2的物质的量分别为1mol、3mol、1mol、1mol。
①下列说法可以说明化学反应达到平衡状态的是 A 。
A.H2的体积分数不再改变
B.2mol H—O键断裂同时1mol H—H键生成
C.混合气体密度保持不变
D.容器内压强不再改变
②该时刻反应 正向进行 （填“正向进行”或“逆向进行”或“达平衡”）。
（2）830℃时，该反应的平衡常数K＝1，在容积为1L的密闭容器中，将2mol CO与2mol H2O混合加热到830℃。反应达平衡时CO的转化率为 50% 。
（3）水煤气变换反应是放热的可逆反应，需在多个催化剂反应层间进行降温操作以“去除”反应过程中的余热（如图1所示），保证反应在最适宜温度附近进行。
①恒定总压1.70MPa和水碳比[n（H2O）/n（CO）＝12：5投料，在催化剂活性温度范围内，图2中b﹣c段对应降温操作的过程，实现该过程的一种操作方法是 A 。
A.按原水碳比通入冷的原料气
B.喷入冷水（蒸气）
C.通过热交换器换热
②若采用喷入冷水（蒸气）的方式降温，在图3中作出CO平衡转化率随温度变化的曲线 。
（4）CO2作为化石燃料燃烧产生的废气，是主要的温室气体之一，使用电化学方法能够对CO2进行吸收。利用活泼金属与二氧化碳的反应，能够构建金属.CO2电池，其中一种Li—CO2电池的模型如图所示：（图中Li2CO3是固体）
①该原电池工作时，a电极为 负 极，发生 氧化 反应（填“氧化”或“还原”）。
②写出该原电池的正极反应： 3CO2+4e﹣+4Li+＝C+2Li2CO3 。
③原电池中每转移1mol电子，能够吸收 16.8 CO2（标准状况下）。
【答案】（1）①A；
②正向进行；
（2）50%；
（3）①A；
②；
（4）①负；氧化；
②3CO2+4e﹣+4Li+＝C+2Li2CO3；
③16.8。
【分析】（1）①可逆反应达到化学平衡时正逆反应速率相等且变化的物理量不在变化；
②在容积为1L的密闭容器中进行反应，测得某一时刻混合物中CO、H2O、CO2、H2的物质的量分别为1mol、3mol、1mol、1mol，此时反应Q1.1；
（2）830℃时，由三段法可知：
CO（g）+H2O（g） CO2（g）+H2（g）（单位：mol/L）
开始2 2 0 0
变化 x x x x
平衡2﹣x 2﹣x x x
化学平衡常数K1，解得x＝1，反应达平衡时CO的转化率为100%；
（3）①A．按原水碳比通入冷的原料气，降低温度，化学反应速率稍减小，CO的转化率稍减小；
B．喷入冷水（蒸气），降低温度、增大水蒸气的浓度，平衡正向移动，CO的转化率增大；
C．通过热交换器换热，降低温度，但不改变投料比，换热的过程在催化剂层外，并不会反应，只有温度的降低；
②若采用喷入冷水（蒸气）的方式降温，增大水蒸气的浓度，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，大于原来的平衡转化率；
（4）①在Li—CO2电池中，a电极Li失电子转化为Li+，作负极，发生氧化反应；b电极CO2得电子生成C和LiCO3；
②该原电池中，正极为CO2得电子生成C和Li2CO3，则正极反应式为：3CO2+4e﹣+4Li+＝C+2Li2CO3；负极反应式为4Li﹣4e﹣＝4Li+，总反应为：3CO2+4Li＝2Li2CO3+C，；
③（3）原电池中，由正极反应式可得出关系式：3CO2～4e﹣，每转移1mol电子，能够吸收3＝0.75mol CO2。
【解答】解：（1）①A.H2的体积分数是一个变化的物理量，当它不再改变时，达到化学平衡状态，故A正确；
B.2mol H—O键断裂同时1mol H—H键生成，二者均为正反应，不能判断达到化学平衡状态，故B错误；
C.体系总气体的质量和体积均不变，因而气体的把密度是一个不变的物理量，不能用于判断化学平衡状态，故C错误；
D.反应前后气体的体积不变，且因而气体的压强是一个不变的物理量，不能判断达到化学平衡状态，故D错误；
故答案为：A；
②在容积为1L的密闭容器中进行反应，测得某一时刻混合物中CO、H2O、CO2、H2的物质的量分别为1mol、3mol、1mol、1mol，此时反应Q1.1，平衡正向进行，
故答案为：正向进行；
（2）830℃时，由三段法可知：
CO（g）+H2O（g） CO2（g）+H2（g）（单位：mol/L）
开始2 2 0 0
变化 x x x x
平衡2﹣x 2﹣x x x
化学平衡常数K1，解得x＝1，反应达平衡时CO的转化率为100%＝50%，
故答案为：50%；
（3）①A．按原水碳比通入冷的原料气，降低温度，化学反应速率稍减小，CO的转化率稍减小，图象符合，故A正确；
B．喷入冷水（蒸气），降低温度、增大水蒸气的浓度，平衡正向移动，CO的转化率增大，图象不符合，故B错误；
C．通过热交换器换热，降低温度，但不改变投料比，换热的过程在催化剂层外，并不会反应，只有温度的降低，不影响转化率，故C错误；
故答案为：A；
②若采用喷入冷水（蒸气）的方式降温，增大水蒸气的浓度，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，大于原来的平衡转化率，所以其图象为，
故答案为：；
（4）①在Li—CO2电池中，a电极Li失电子转化为Li+，作负极，发生氧化反应；b电极CO2得电子生成C和LiCO3，作正极，
故答案为：负；氧化；
②该原电池中，正极为CO2得电子生成C和Li2CO3，则正极反应式为：3CO2+4e﹣+4Li+＝C+2Li2CO3；负极反应式为4Li﹣4e﹣＝4Li+，总反应为：3CO2+4Li＝2Li2CO3+C，
故答案为：3CO2+4e﹣+4Li+＝C+2Li2CO3；
③（3）原电池中，由正极反应式可得出关系式：3CO2～4e﹣，每转移1mol电子，能够吸收3＝0.75mol CO2，标况下体积为0.75mol×22.4L/mol＝16.8L，
故答案为：16.8。
【点评】本题考查化学平衡计算，侧重考查阅读、图象分析判断及知识综合运用能力，明确外界条件对化学平衡影响原理、化学平衡常数的计算方法是解本题关键，难点是图象的分析和知识的灵活运用，题目难度中等。
7．（2025 河北模拟）乙酸是基本的有机化工原料，研究乙酸制氢工艺具有重要的意义。已知制氢过程发生如下反应：
热裂解反应：CH3COOH（g） 2CO（g）+2H2（g）
脱羧基反应：CH3COOH（g） CH4（g）+CO2（g）
（1）图为热裂解反应和脱羧基反应过程中的能量变化情况。
①表示热裂解反应能量变化情况的是曲线 Ⅰ ，该反应的活化能为 （E5﹣E2） kJ mol﹣1。
②两反应中，速率较快的是 Ⅱ 。
（2）在恒容密闭容器中，加入一定量的乙酸蒸气并发生反应达到平衡状态，测得温度与气体产率的关系如图所示。
①由图可知，升高反应温度时，H2和CO的产率升高，而CO2和CH4的产率降低，原因是 反应Ⅰ为吸热反应，升高温度平衡正向移动，导致H2和CO的产率升高，而反应Ⅱ是一个放热反应，升高温度平衡逆向移动，导致CO2和CH4的产率降低 。
②图中H2的产率始终低于CO，CO2的产率始终低于CH4，则该体系中可能存在的副反应的化学方程式为 CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g） 。
③已知②中副反应为吸热反应，下列措施可抑制该副反应的是 BC （填标号）。
A．增大反应体系的压强 B．降低反应温度
C．向体系中通入H2O（g） D．选择适当的催化剂
（3）若体系中只发生热裂解反应和脱羧基反应，在某条件下达到平衡，体系的总压强为pkPa，乙酸体积分数为20%，其中热裂解反应消耗的乙酸占起始投料量的20%。
①平衡体系中，H2的体积分数为 20% 。
②脱羧基反应的平衡常数Kp＝ 0.2p kPa（Kp为以分压表示的平衡常数）。
【答案】（1）①Ⅰ；（E5﹣E2）；
②Ⅱ；
（2）①反应Ⅰ为吸热反应，升高温度平衡正向移动，导致H2和CO的产率升高，而反应Ⅱ是一个放热反应，升高温度平衡逆向移动，导致CO2和CH4的产率降低；
②CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g）；BC；
（3）①20%；
②0.2p。
【分析】（1）根据热裂解反应是一个吸热反应即反应物的总能量低于生成物的总能量，热裂解反应的活化能更大，活化能越大反应速率越慢，进行分析；
（2）根据反应Ⅰ是一个吸热反应，升高温度平衡正向移动，导致H2和CO的产率升高，而反应Ⅱ是一个放热反应，升高温度平衡逆向移动，反应方程式的系数可知，H2和CO、CH4和CO2的系数分别相同，即若没有副反应发生则CO和H2的产率相同，CH4和CO2的产率相同，但图中H2的产率始终低于CO，CO2的产率始终低于CH4，说明副反应消耗H2和CO2，进行分析；
（3）根据建立三段式，结合脱羧基反应的平衡常数计算式进行分析。
【解答】解：（1）①热裂解反应是一个吸热反应即反应物的总能量低于生成物的总能量，表示热裂解反应能量变化情况的是曲线Ⅰ，根据活化能的定义可知，该反应的活化能为（E5﹣E2）kJ/mol，
故答案为：Ⅰ；（E5﹣E2）；
②热裂解反应的活化能更大，活化能越大反应速率越慢，故两反应中，速率较快的是Ⅱ，
故答案为：Ⅱ；
（2）①反应Ⅰ是一个吸热反应，升高温度平衡正向移动，导致H2和CO的产率升高，而反应Ⅱ是一个放热反应，升高温度平衡逆向移动，导致CO2和CH4的产率降低，
故答案为：反应Ⅰ为吸热反应，升高温度平衡正向移动，导致H2和CO的产率升高，而反应Ⅱ是一个放热反应，升高温度平衡逆向移动，导致CO2和CH4的产率降低；
②根据反应方程式的系数可知，H2和CO、CH4和CO2的系数分别相同，即若没有副反应发生则CO和H2的产率相同，甲烷和二氧化碳的产率相同，但图中H2的产率始终低于一氧化碳，二氧化碳的产率始终低于甲烷，说明副反应消耗H2和CO2，故该体系中可能存在的副反应的化学方程式为CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g），
故答案为：CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g）；
③已知②中副反应为CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g）是一个吸热反应，
A．该副反应是一个气体体积不变的反应，增大反应体系的压强对该反应平衡没有影响，故A错误；
B．已知该反应是一个吸热反应，故降低反应温度使得该反应平衡逆向移动，能够抑制该反应的发生，故B正确；
C．向体系中通入H2O（g）即增大生成物浓度，能使平衡逆向移动，能够抑制该反应发生，故C正确；
D．选择适当的催化剂只能改变反应速率，不能使平衡发生移动即不能抑制该反应发生，故D错误；
故答案为：BC；
（3）设起始乙酸的物质的量为1mol，脱羧反应生成甲烷的物质的量为amol，
由乙酸的体积分数可得：100%＝20%，解得a＝0.4，据此解题：
①平衡体系中，H2的体积分数为100%100%＝20%，
故答案为：20%；
②脱羧基反应的平衡常数KpkPa＝0.2pkPa，
故答案为：0.2p。
【点评】本题主要考查化学平衡的计算等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。
8．（2025 陕西一模）“碳中和”有利于全球气候改善，CO2的资源化利用成为研究重点。
（1）二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于实现“碳达峰、碳中和”，总反应可表示为：CO2（g）+3H2（g） CH3OH（g）+H2O（g）。
该反应一般认为通过如下步骤来实现：
a．CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g） ΔH1＝+41kJ mol﹣1
b．CO（g）+2H2（g） CH3OH（g） ΔH2＝﹣90kJ mol﹣1
①总反应的ΔH＝ ﹣49 kJ mol﹣1；反应b在 较低 温度下能自发进行（填“较高”“较低”或“任意”）。
②在某催化剂作用下，只发生反应a．该反应的速率方程式为v正＝k正c（CO2） c（H2），v逆＝k逆c（CO） c（H2O）（k为速率常数，只与温度、催化剂有关）。830℃时该反应的平衡常数K＝1，达到平衡后，k正 ＝ （填“＞”“＜”或“＝”）k逆。
③某温度下，向刚性密闭容器中充入CO2和H2的混合气体发生总反应，下列能说明总反应达到平衡状态的是 AC （填序号）。
A．v正（CO2）＝v逆（CH3OH）
B．反应混合物中各组分浓度之比等于化学计量数之比
C．容器内混合气体平均摩尔质量不再变化
D．容器内混合气体密度不再变化
（2）CH4—CO2重整制H2的过程为：CH4（g）+CO2（g） 2CO（g）+2H2（g），同时伴随副反应：。测得CO2的平衡转化率（α）与温度（K）、压强（MPa）的关系如图所示：
①图中m表示的是 温度 （填“温度”或“压强”），n1 ＜ n2（填“＞”“＝”或“＜”）。
②若在m1和n1条件下，向密闭容器中充入1mol CH4和1mol CO2，达到平衡状态时测得容器内CO的物质的量为1mol，计算B点对应条件下CH4（g）+CO2（g） 2CO（g）+2H2（g）的Kp＝ （MPa）2（列出计算式即可。用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数）。
（3）电解催化CO2还原为乙烯能缓解碳排放引发的温室效应，还将成为获得重要化工原料的补充形式，原理如图所示。
该装置中A为电源的 负 极（填“正极”或“负极”），阴极的电极反应式为 。
【答案】（1）①﹣49；较低；
②＝；
③AC；
（2）①温度；＜；
②；
（3）负； 。
【分析】（1）①已知：a．CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g） ΔH1＝+41kJ mol﹣1；b．CO（g）+2H2（g） CH3OH（g） ΔH2＝﹣90kJ mol﹣1；根据盖斯定律，将两个热化学方程式相加，（a）+（b），整理可得总反应的热化学方程式：CO2（g）+3H2（g） CH3OH（g）+H2O（g），ΔH＝﹣49 kJ/mol；根据体系自由能公式△G＝ΔH﹣T△S＜0时反应可自发进行；
②对于反应a．该反应的速率方程式为v正＝k正c（CO2） c（H2），v逆＝k逆c（CO） c（H2O），当反应达到平衡后v正＝v逆，k正c（CO2） c（H2）＝k逆c（CO） c（H2O）；
③A．若v正（CO2）＝v逆（CH3OH），则体系中任何物质的浓度不变；
B．反应混合物中各组分浓度之比等于化学计量数之比时，反应可能处于平衡状态，也可能未处于平衡状态；
C．反应混合物都是气体，气体的质量不变；反应后气体物质的量减少；
D．反应混合物都是气体，气体的质量不变；反应在恒容密闭容器中进行，气体的体积不变；
（2）①根据图示可知：CO2的转化率会随着m的增大而增大。主反应CH4（g）+CO2（g） 2CO（g）+2H2（g）及副反应：的正反应都是气体体积增大的反应，在温度不变时，增大压强，化学平衡会向气体体积减小的逆反应方向移动，导致CO2的转化率降低，与图示不吻合；
②反应开始时加入CO2、CH4的物质的量都是1 mol，假设主反应消耗CO2的物质的量是x，副反应消耗CO2的物质的量是y，根据物质反应转化关系，结合B点时CO2转化率是60%，平衡时CO的物质的量是1 mol，可得x+y＝0.6 mol，2x1 mol，解得x＝y＝0.3 mol，故平衡时n（CH4）＝1 mol﹣（0.3 mol+0.1 mol）＝0.6 mol，n（CO2）＝0.4 mol，n（CO）＝1 mol，n（H2）＝0.6 mol，n（H2O）＝0.2 mol；
（3）在a电极上CO2得到电子被还原为乙烯C2H4，在b电极上H2O电离产生的OH﹣失去电子被氧化为O2释放出来，故a电极为阴极，a连接的电源电极A为负极，b电极为阳极。
【解答】解：（1）①已知：a．CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g） ΔH1＝+41kJ mol﹣1；b．CO（g）+2H2（g） CH3OH（g） ΔH2＝﹣90kJ mol﹣1；根据盖斯定律，将两个热化学方程式相加，（a）+（b），整理可得总反应的热化学方程式：CO2（g）+3H2（g） CH3OH（g）+H2O（g），ΔH＝﹣49 kJ/mol；根据体系自由能公式△G＝ΔH﹣T△S＜0时反应可自发进行，由b反应的方程式可知：该反应的正反应是气体体积减小的放热反应，ΔH＜0，△S＜0，要使该反应自发进行，反应温度应该是在较低温度下发生，
故答案为：﹣49；较低；
②对于反应a．该反应的速率方程式为v正＝k正c（CO2） c（H2），v逆＝k逆c（CO） c（H2O），当反应达到平衡后v正＝v逆，k正c（CO2） c（H2）＝k逆c（CO） c（H2O）在830℃时化学平衡常数K＝1，则根据平衡常数表达式可知1，故k正＝k逆，
故答案为：＝；
③A．若v正（CO2）＝v逆（CH3OH），则体系中任何物质的浓度不变，反应达到平衡状态，故A正确；
B．反应混合物中各组分浓度之比等于化学计量数之比时，反应可能处于平衡状态，也可能未处于平衡状态，这与开始时加入的反应物的多少有关，不能据此判断反应是否达到平衡状态，故B错误；
C．反应混合物都是气体，气体的质量不变；反应后气体物质的量减少，当容器内混合气体平均摩尔质量不再变化时，气体的物质的量不变，反应达到平衡状态，故C正确；
D．反应混合物都是气体，气体的质量不变；反应在恒容密闭容器中进行，气体的体积不变，则容器内混合气体密度始终不发生变化，故不能据此判断反应是否达到平衡状态，故D错误；
故答案为：AC；
（2）①根据图示可知：CO2的转化率会随着m的增大而增大。主反应CH4（g）+CO2（g） 2CO（g）+2H2（g）及副反应：的正反应都是气体体积增大的反应，在温度不变时，增大压强，化学平衡会向气体体积减小的逆反应方向移动，导致CO2的转化率降低，与图示不吻合，故m不能表示压强，而是表示温度；在温度不变时，增大压强，化学平衡向气体体积减小的方向移动，导致CO2的转化率降低。CO2的转化率：n1＞n2，则压强：n1＜n2，
故答案为：温度；＜；
②反应开始时加入CO2、CH4的物质的量都是1 mol，假设主反应消耗CO2的物质的量是x，副反应消耗CO2的物质的量是y，根据物质反应转化关系，结合B点时CO2转化率是60%，平衡时CO的物质的量是1 mol，可得x+y＝0.6 mol，2x1 mol，解得x＝y＝0.3 mol，故平衡时n（CH4）＝1 mol﹣（0.3 mol+0.1 mol）＝0.6 mol，n（CO2）＝0.4 mol，n（CO）＝1 mol，n（H2）＝0.6 mol，n（H2O）＝0.2 mol，气体的总物质的量n（总）＝0.6 mol+0.4 mol+1 mol+0.6 mol+0.2 mol＝2.8 mol，则在温度为m1、压强为n1的条件下，主反应的压强平衡常数Kp，
故答案为：；
（3）在a电极上CO2得到电子被还原为乙烯C2H4，在b电极上H2O电离产生的OH﹣失去电子被氧化为O2释放出来，故a电极为阴极，a连接的电源电极A为负极，b电极为阳极，连接的电源电极B为正极。阴极a的反应式为，
故答案为：负； 。
【点评】本题考查反应中的能量变化和化学平衡，侧重考查学生焓变和平衡移动的掌握情况，试题难度中等。
9．（2024秋 德州期末）科学研究发现火星上二氧化碳含量十分丰富。如何在火星上实现将二氧化碳与氢气合成火箭推进剂液态燃料甲烷成了科学研究的重要课题。主要涉及以下两个反应：
反应Ⅰ：CO2（g）+4H2（g） CH4（g）+2H2O（g）
反应Ⅱ：CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g）
（1）已知：CO（g）+3H2（g） CH4（g）+H2O（g） ΔH＝﹣206kJ mol﹣1，则反应Ⅰ的Ea（正） ＜ Ea（逆）（填“＞”“＜”或“＝”），若反应Ⅰ的ΔS＝﹣170J mol﹣1 K﹣1，则有利于反应Ⅰ自发进行的温度范围 ＜971 K（精确到整数）。
（2）CO2催化加氢合成CH4的过程中，CO2活化的可能途径如图所示（“*”表示物质吸附在催化剂上），CO*是CO2活化的优势中间体，原因是 生成中间体CO的反应的活化能小、反应速率快，且产物能量低、稳定，有利于生成 。
（3）500℃时，向1L恒容密闭容器中充入4mol CO2和12mol H2发生反应Ⅰ、Ⅱ，初始压强为p，10min时反应达到平衡状态，CH4选择性为60%（选择性），测得，则0～10min内v（CH4）＝ 0.15 mol L﹣1 min﹣1，此时容器内压强为 。
（4）在恒容条件下，按v（CO2）：（H2）＝1：1的投料比发生反应Ⅰ、Ⅱ，初始压强为p0，平衡时CO2、CH4和CO在含碳物质中的体积分数随温度T的变化如图所示。
①曲线b表示的含碳物质的名称为 甲烷 。
②若按V（CO2）：V（H2）＝1：2投料，则新平衡时刻曲线交点n位置移动至 m 点（填“m”或“p”），此时新平衡点反应Ⅱ的Kp＝ 0.2 （以分压来表示，物质的分压＝总压×该物质的物质的量分数）。
【答案】（1）＜；＜971；
（2）生成中间体CO的反应的活化能小、反应速率快，且产物能量低、稳定，有利于生成；
（3）0.15； ；
（4）①甲烷；
②m；0.2。
【分析】（1）根据盖斯定律，将反应Ⅰ﹣反应Ⅱ，整理可得CO（g）+3H2（g） CH4（g）+H2O（g） ΔH＝﹣206kJ mol﹣1，所以ΔH1＝ΔH2+ΔH＝+41 kJ/mol﹣206 kJ/mol＝﹣165 kJ/mol＜0，说明反应Ⅰ的正反应为放热反应，因此其正反应的活化能Ea（正）＜逆反应的活化能Ea（逆）；反应Ⅰ要自发进行，△G＝ΔH1﹣T△S＜0；
（2）CO*是CO2活化的优势中间体，这是由于生成中间体CO的反应的活化能小、反应速率快；
（3）在恒温恒容时，压强比等于气体的物质的量的比。在反应开始时，n（总）始＝4 mol+12 mol＝16 mol，气体压强为P0；在10 min时反应达到平衡，假设反应消耗CO2的总浓度为x mol/L，由于CH4的选择性为60%，则物质反应转化关系为
CO2（g）+4H2（g） CH4（g）+2H2O（g）
△c/（mol/L）：0.6x 2.4x 0.6x 1.2x
CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g）
△c/（mol/L）：0.4x 0.4x 0.4x 0.4x
平衡时c（H2O）＝1.2x+0.4x＝4 mol/L，解得x＝2.5 mol/L，故平衡时产生CH4的物质的量浓度为c（CH4）＝0.6x＝0.6×2.5 mol/L＝1.5 mol/L，0～10 min内v（CH4）0.15 mol/（L min）；平衡时各种气体的物质的量n（CO2）＝4 mol﹣2.5 mol/L×1 L＝1.5 mol，n（H2）＝12 mol﹣（2.4×2.5 mol/L+0.4×2.5 mol/L）×1 L＝5 mol，n（CH4）＝1.5 mol/L×1 L＝1.5 mol，n（H2O）＝（1.2×2.5 mol/L+0.4×2.5 mol/L）×1 L＝4 mol，n（CO）＝0.4×2.5 mol/L×1 L＝1 mol；
（4）①CO2能转化为CH4和CO，但300℃平衡时CO2的转化率较大，则φ（CO2）较大，根据前边分析可知：反应Ⅰ的正反应是放发热反应，反应Ⅱ的正反应是吸热反应。升高温度，反应Ⅰ的化学平衡逆向移动，导致CH4的含量降低，反应Ⅱ的平衡正向移动，导致CO的含量增大，则随着温度升高，CH4的平衡体积分数逐渐减小、CO的平衡体积分数逐渐增大，故曲线a表示的含碳物质为CO2，其名称是二氧化碳；
②若按V（CO2）：V（H2）＝1：2投料，与原投料比较，就是增大了H2的浓度，增大反应物浓度，化学平衡正向移动，导致CO2的转化率提高，CH4、CO的平衡含量增大，故达到新平衡时刻曲线交点n位置将会移动至m点；在m点，φ（CO）＝φ（CH4）＝20%，则φ（CO2）＝1﹣20%﹣20%＝60%。开始时若按V（CO2）：V（H2）＝1：2投料，假设n（CO2）＝1 mol，则n（H2）＝2 mol，平衡时n（CH4）＝n（CO）＝0.2 mol，n（CO2）＝0.6 mol，根据方程式可知物质反应转化关系为
CO2（g）+4H2（g） CH4（g）+2H2O（g）
△c/（mol/L）：0.2 0.8 0.2 0.4
CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g）
△c/（mol/L）：0.2 0.2 0.2 0.2
平衡时n（CO2）＝0.6 mol，n（CH4）＝n（CO）＝0.2 mol，n（H2）＝（2﹣0.8﹣0.2）mol＝1 mol，n（H2O）＝（0.4+0.2）mol＝0.6 mol，n（总）＝0.6 mol+0.2 mol+0.2 mol+1 mol+0.6 mol＝2.6 mol。
【解答】解：（1）根据盖斯定律，将反应Ⅰ﹣反应Ⅱ得CO（g）+3H2（g） CH4（g）+H2O（g） ΔH＝﹣206kJ mol﹣1，则ΔH1＝ΔH2+ΔH＝+41 kJ/mol﹣206 kJ/mol＝﹣165 kJ/mol＜0，说明反应Ⅰ的正反应为放热反应，则活化能：Ea（正）＜Ea（逆）；反应Ⅰ要自发进行，△G＝ΔH1﹣T△S＜0，﹣165 kJ/mol﹣T×（﹣170）J/（mol K）×10﹣3kJ/J＜0，则T＜971 K，
故答案为：＜；＜971；
（2）CO*是CO2活化的优势中间体，生成中间体CO的反应的活化能小、反应速率快，且产物能量低、稳定，有利于生成，
故答案为：生成中间体CO的反应的活化能小、反应速率快，且产物能量低、稳定，有利于生成；
（3）开始时，n（总）始＝4 mol+12 mol＝16 mol，气体压强为P0；在10 min时反应达到平衡，反应消耗CO2的总浓度为x mol/L，CH4的选择性为60%，转化关系为
CO2（g）+4H2（g） CH4（g）+2H2O（g）
△c/（mol/L）：0.6x 2.4x 0.6x 1.2x
CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g）
△c/（mol/L）：0.4x 0.4x 0.4x 0.4x
平衡时c（H2O）＝1.2x+0.4x＝4 mol/L，x＝2.5 mol/L，故平衡时c（CH4）＝0.6x＝0.6×2.5 mol/L＝1.5 mol/L，0～10 min内v（CH4）0.15 mol/（L min）；平衡时n（CO2）＝4 mol﹣2.5 mol/L×1 L＝1.5 mol，n（H2）＝12 mol﹣（2.4×2.5 mol/L+0.4×2.5 mol/L）×1 L＝5 mol，n（CH4）＝1.5 mol/L×1 L＝1.5 mol，n（H2O）＝（1.2×2.5 mol/L+0.4×2.5 mol/L）×1 L＝4 mol，n（CO）＝0.4×2.5 mol/L×1 L＝1 mol，n（总）平＝1.5 mol+5 mol+1.5 m
高考化学考前冲刺押题预测 化学反应速率与化学平衡（解答大题）
一．解答题（共20小题）
1．（2025 昆明一模）甲烷化学链干重整联合制氢是基于化学链概念开发的新型能源转化技术。甲烷干法重整为CH4（g）+CO2（g） 2CO（g）+2H2（g） ΔH＝+247kJ mol﹣1。回答下列问题：
（1）为提高CH4的平衡转化率，可以采取的措施是 （填标号）。
a．高温低压 b．低温高压 c．高温高压 d．低温低压
（2）在恒容绝热容器中发生上述反应，下列能够说明反应已达到平衡状态的是 （填标号）。
a．气体的密度不再发生变化
b．温度不再发生变化
c．断裂4mol C—H键的同时断裂2mol H—H键
d．n（CH4）：n（CO2）＝1：1
（3）在恒温恒容的容器中，按n（CH4）：n（CO2）：n（He）＝2：1：1投料，初始总压p0，达到平衡时总压强为，则CH4的转化率为 ，Kp＝ （用含p0的式子表示）。
（4）反应过程中，下列三个反应均会使体系中产生积碳，影响催化剂的催化效果。
反应Ⅰ：CH4（g） C（s）+2H2（g） ΔH＞0
反应Ⅱ：2CO（g） C（s）+CO2（g） ΔH＜0
反应Ⅲ：CO2（g）+2H2（g） C（s）+2H2O（g） ΔH＝﹣90kJ mol﹣1
①较高温下，导致积碳的主要原因是发生反应 （填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”）。
②压强为0.1MPa，n（CH4）+n（CO2）＝2mol，n（CH4）：n（CO2）＝2：1或1：1投料时，发生甲烷干法重整反应、积碳反应，CH4的平衡转化率随温度升高而增大，CO2的平衡转化率随温度的变化如图所示。图中代表n（CH4）：n（CO2）＝2：1的是曲线 （填“1”或“2”）；300℃～550℃时，CO2平衡转化率随温度升高而降低的原因可能是 。
2．（2025 四川模拟）PCl3、PCl5常用于制造农药等，磷在氯气中燃烧生成这两种卤化磷。回答下列问题：
（1）已知：①P4（s）+6Cl2（g） 4PCl3（l）
②P4（s）+10Cl2（g） 4PCl5（s）
则PCl3（l）+Cl2（g） PCl5（s） ΔH＝ kJ mol﹣1。
（2）实验测得PCl3（g）+Cl2（g） PCl5（g）的速率方程为（k为速率常数，只与温度、催化剂有关），速率常数k与活化能的经验关系式为（R、C为常数，Ea为活化能，T为热力学温度）。
①一定温度下，向密闭容器中充入适量PCl3（g）和Cl2（g），实验测得在催化剂Cat1、Cat2作用下，Rlnk与的关系如图所示。催化效能较高的是 （填“Cat1”或“Cat2”），判断依据是 。
②将2nmol PCl3（g）和n mol Cl2（g）充入体积不变的密闭容器中，一定条件下发生上述反应，达到平衡时，PCl5（g）为amol，如果此时移走nmol PCl3（g）和0.5nmol Cl2（g），在相同温度下再达到平衡时PCl5（g）（g）的物质的量为x，则x为 （填标号）。
A．x＝amol B．x＜0.5amol C．x＝0.5amol D．0.5amol＜x＜amol
（3）向恒容密闭容器中投入0.2mol PCl3（g）+和0.2mol Cl2（g），发生反应：PCl3（g）+Cl2（g） PCl5（g）。不同条件下反应体系总压强（p）随时间（t）的变化如图所示。
①相对曲线b，曲线a改变的条件可能是 。
②曲线b条件（恒温恒容）下，该反应的逆反应PCl5（g） PCl3（g）+Cl2（g）的压强平衡常数Kp＝ kPa。
（4）温度为T时，向2.0L恒容密闭容器中充入1.0mol PCl5（g），反应PCl5（g） PCl3（g）+Cl2（g）经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表：
t/s 0 50 150 250 350
n（PCl5）/mol 1.0 0.84 0.82 0.80 0.80
①反应在前150s的平均反应速率v（Cl2）＝ mol L﹣1 s﹣1。
②相同温度下，起始时向该2.0L恒容密闭容器中充入1.0mol PCl5（g）和0.40mol Cl2（g），反应达到平衡前v正 v逆（填“＞”或“＜”），判断依据是 。
3．（2024秋 金山区期末）用CO处理氮氧化物
反应原理：CO（g）+N2O（g） CO2（g）+N2（g）
（1）在催化剂Pt2O+的作用下，反应分两步进行。第一步：N2O+Pt2O+ N2；第二步反应为 。
（2）反应的速率方程表达式：v＝kc（N2O），k为速率常数，与温度、活化能有关。为提高反应速率，可采取的措施是 。
A．升温
B．恒容时，再充入CO
C．改用更高效催化剂
D．恒压时，再充入Ar
4．（2024秋 广州期末）反应Ⅰ可用于在国际空间站中处理二氧化碳，同时伴有副反应Ⅱ发生。
主反应Ⅰ．CO2（g）+4H2（g） CH4（g）+2H2O（g）ΔH1＝﹣270kJ mol﹣1
副反应Ⅱ．CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g）ΔH2
回答下列问题：
（1）几种化学键的键能如表所示：
化学键 C—H H—H H—O C＝O
键能/kJ mol﹣1 413 436 463 a
则a＝ 。
（2）为了进一步研究上述两个反应，某小组在三个容积相同的刚性容器中，分别充入1mol CO2和4mol H2，在三种不同实验条件（见表）下进行两个反应，反应体系的总压强（p）随时间变化情况如图所示：
实验编号 a b c
温度/K T1 T1 T2
催化剂的比表面积/（m2 g﹣1） 80 120 120
①T1 T2（填“＞”“＜”或“＝”），曲线Ⅲ对应的实验编号是 。
②若在曲线Ⅱ的条件下，10min达到平衡时生成1.2mol H2O，则10min内反应的平均速率v（H2O）＝ kPa min﹣1，反应Ⅱ的平衡常数Kp＝ 。（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数）
（3）将原料气按nCO2：nH2＝1：4置于密闭容器中只发生主反应Ⅰ，测得H2O（g）的物质的量分数与温度的关系如图所示（虚线表示平衡曲线）。温度高于380℃，H2O的物质的量分数随温度降低的原因是 。
（4）主反应Ⅰ在空间站运行时，下列措施能提高CO2转化效率的是 （填标号）。
A．适当减压
B．增大催化剂的比表面积
C．反应器前段加热，后段冷却
D．提高原料气中CO2所占比例
E．合理控制反应器中气体的流速
5．（2024秋 深圳期末）亚铜氨溶液[Cu（NH3）n]+可以用于合成氨工艺中的原料气的净化。
（1）基态铜原子的价层电子轨道表示式为 ，[Cu（NH3）n]+中，Cu+和NH3之间形成的化学键称为 。
（2）醋酸亚铜氨溶液吸收CO的原理如下：
[Cu（NH3）n]+（aq）+CO（g）+NH3（aq） [Cu（NH3）n+1CO]+（aq）
亚铜氨溶液的吸收能力与CO的分压和温度的关系如图所示，该吸收反应的ΔH （填“＞”“＜”或“＝”）0；适当地 （填“增大”或“减小”）压强，更有利于CO的吸收。
（3）合成氨原料气净化过程中，[Cu（NH3）n]+同样可以吸收O2而形成Cu（NH3）n+2]2+，则该反应过程中的离子方程式为 。
（4）常温下，向Cu（OH）2悬浊液[含足量的Cu（OH）2固体]中滴加氨水，主要存在以下平衡：
ⅰ：Cu（OH）2（s） Cu2+（aq）+2OH﹣（aq）Ksp＝2.25×10﹣20
ⅱ：NH3 H2O（aq） （aq）+OH﹣（aq）Kb＝1.8×10﹣5
ⅲ：Cu2+（aq）+4NH3 H2O（aq） [Cu（NH3）4]2+（aq）+4H2O（l）K1＝7.2×1012
①下列有关说法中，正确的有 （填编号）。
A.加少量水稀释，平衡后溶液中c（Cu2+）c（OH﹣）均减小
B.NH3 H2O—的缓冲溶液可以避免形成Cu（OH）2，有利于[Cu（NH3）4]2+的生成
C.随c（NH3 H2O）的增大，增大
D.溶液中存在2c（Cu2+）+2c（[Cu（NH3）4]2+）+c（）＝c（OH﹣）
②反应Ⅳ：Cu（OH）2（s）+2NH3 H2O（aq）+2（aq）═[Cu（NH3）4]2+（aq）+4H2O（l），则K＝ 。
③两种制备铜氨溶液的方法：
方法一：向硫酸铜溶液中先加入氢氧化钠溶液，制备氢氧化铜，再滴加氨水。
方法二：直接向硫酸铜溶液中加入氨水。
哪种方法原料的利用率更高？ （填“方法一”或“方法二”），请结合以上数据说明理由： 。
（5）在一定温度下，将0.1mol L﹣1CuSO4溶液与NH3 H2O溶液等体积混合，测得Cu2+和铜氨各级配合物的物质的量分数8与平衡体系的p（NH3）[p（NH3）＝﹣lgc（NH3）的关系如图所示。
当p（NH3）＝1.0时，平衡体系中c{[Cu（NH3）4]2+}＝ （写出计算过程，已知102.1≈125）。
6．（2024秋 九龙坡区期末）氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。以下水煤气变换反应是目前大规模制取氢气的重要方法之一：CO（g）+H2O（g） CO2（g）+H2（g）ΔH＝﹣41.2kJ/mol
（1）800℃时，该反应的平衡常数K＝1.1，在容积为1L的密闭容器中进行反应，测得某一时刻混合物中CO、H2O、CO2、H2的物质的量分别为1mol、3mol、1mol、1mol。
①下列说法可以说明化学反应达到平衡状态的是 。
A.H2的体积分数不再改变
B.2mol H—O键断裂同时1mol H—H键生成
C.混合气体密度保持不变
D.容器内压强不再改变
②该时刻反应 （填“正向进行”或“逆向进行”或“达平衡”）。
（2）830℃时，该反应的平衡常数K＝1，在容积为1L的密闭容器中，将2mol CO与2mol H2O混合加热到830℃。反应达平衡时CO的转化率为 。
（3）水煤气变换反应是放热的可逆反应，需在多个催化剂反应层间进行降温操作以“去除”反应过程中的余热（如图1所示），保证反应在最适宜温度附近进行。
①恒定总压1.70MPa和水碳比[n（H2O）/n（CO）＝12：5投料，在催化剂活性温度范围内，图2中b﹣c段对应降温操作的过程，实现该过程的一种操作方法是 。
A.按原水碳比通入冷的原料气
B.喷入冷水（蒸气）
C.通过热交换器换热
②若采用喷入冷水（蒸气）的方式降温，在图3中作出CO平衡转化率随温度变化的曲线 。
（4）CO2作为化石燃料燃烧产生的废气，是主要的温室气体之一，使用电化学方法能够对CO2进行吸收。利用活泼金属与二氧化碳的反应，能够构建金属.CO2电池，其中一种Li—CO2电池的模型如图所示：（图中Li2CO3是固体）
①该原电池工作时，a电极为 极，发生 反应（填“氧化”或“还原”）。
②写出该原电池的正极反应： 。
③原电池中每转移1mol电子，能够吸收 CO2（标准状况下）。
7．（2025 河北模拟）乙酸是基本的有机化工原料，研究乙酸制氢工艺具有重要的意义。已知制氢过程发生如下反应：
热裂解反应：CH3COOH（g） 2CO（g）+2H2（g）
脱羧基反应：CH3COOH（g） CH4（g）+CO2（g）
（1）图为热裂解反应和脱羧基反应过程中的能量变化情况。
①表示热裂解反应能量变化情况的是曲线 ，该反应的活化能为 kJ mol﹣1。
②两反应中，速率较快的是 。
（2）在恒容密闭容器中，加入一定量的乙酸蒸气并发生反应达到平衡状态，测得温度与气体产率的关系如图所示。
①由图可知，升高反应温度时，H2和CO的产率升高，而CO2和CH4的产率降低，原因是 。
②图中H2的产率始终低于CO，CO2的产率始终低于CH4，则该体系中可能存在的副反应的化学方程式为 。
③已知②中副反应为吸热反应，下列措施可抑制该副反应的是 （填标号）。
A．增大反应体系的压强 B．降低反应温度
C．向体系中通入H2O（g） D．选择适当的催化剂
（3）若体系中只发生热裂解反应和脱羧基反应，在某条件下达到平衡，体系的总压强为pkPa，乙酸体积分数为20%，其中热裂解反应消耗的乙酸占起始投料量的20%。
①平衡体系中，H2的体积分数为 。
②脱羧基反应的平衡常数Kp＝ kPa（Kp为以分压表示的平衡常数）。
8．（2025 陕西一模）“碳中和”有利于全球气候改善，CO2的资源化利用成为研究重点。
（1）二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于实现“碳达峰、碳中和”，总反应可表示为：CO2（g）+3H2（g） CH3OH（g）+H2O（g）。
该反应一般认为通过如下步骤来实现：
a．CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g） ΔH1＝+41kJ mol﹣1
b．CO（g）+2H2（g） CH3OH（g） ΔH2＝﹣90kJ mol﹣1
①总反应的ΔH＝ kJ mol﹣1；反应b在 温度下能自发进行（填“较高”“较低”或“任意”）。
②在某催化剂作用下，只发生反应a．该反应的速率方程式为v正＝k正c（CO2） c（H2），v逆＝k逆c（CO） c（H2O）（k为速率常数，只与温度、催化剂有关）。830℃时该反应的平衡常数K＝1，达到平衡后，k正 （填“＞”“＜”或“＝”）k逆。
③某温度下，向刚性密闭容器中充入CO2和H2的混合气体发生总反应，下列能说明总反应达到平衡状态的是 （填序号）。
A．v正（CO2）＝v逆（CH3OH）
B．反应混合物中各组分浓度之比等于化学计量数之比
C．容器内混合气体平均摩尔质量不再变化
D．容器内混合气体密度不再变化
（2）CH4—CO2重整制H2的过程为：CH4（g）+CO2（g） 2CO（g）+2H2（g），同时伴随副反应：。测得CO2的平衡转化率（α）与温度（K）、压强（MPa）的关系如图所示：
①图中m表示的是 （填“温度”或“压强”），n1 n2（填“＞”“＝”或“＜”）。
②若在m1和n1条件下，向密闭容器中充入1mol CH4和1mol CO2，达到平衡状态时测得容器内CO的物质的量为1mol，计算B点对应条件下CH4（g）+CO2（g） 2CO（g）+2H2（g）的Kp＝ （MPa）2（列出计算式即可。用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数）。
（3）电解催化CO2还原为乙烯能缓解碳排放引发的温室效应，还将成为获得重要化工原料的补充形式，原理如图所示。
该装置中A为电源的 极（填“正极”或“负极”），阴极的电极反应式为 。
9．（2024秋 德州期末）科学研究发现火星上二氧化碳含量十分丰富。如何在火星上实现将二氧化碳与氢气合成火箭推进剂液态燃料甲烷成了科学研究的重要课题。主要涉及以下两个反应：
反应Ⅰ：CO2（g）+4H2（g） CH4（g）+2H2O（g）
反应Ⅱ：CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g）
（1）已知：CO（g）+3H2（g） CH4（g）+H2O（g） ΔH＝﹣206kJ mol﹣1，则反应Ⅰ的Ea（正） Ea（逆）（填“＞”“＜”或“＝”），若反应Ⅰ的ΔS＝﹣170J mol﹣1 K﹣1，则有利于反应Ⅰ自发进行的温度范围 K（精确到整数）。
（2）CO2催化加氢合成CH4的过程中，CO2活化的可能途径如图所示（“*”表示物质吸附在催化剂上），CO*是CO2活化的优势中间体，原因是 。
（3）500℃时，向1L恒容密闭容器中充入4mol CO2和12mol H2发生反应Ⅰ、Ⅱ，初始压强为p，10min时反应达到平衡状态，CH4选择性为60%（选择性），测得，则0～10min内v（CH4）＝ mol L﹣1 min﹣1，此时容器内压强为 。
（4）在恒容条件下，按v（CO2）：（H2）＝1：1的投料比发生反应Ⅰ、Ⅱ，初始压强为p0，平衡时CO2、CH4和CO在含碳物质中的体积分数随温度T的变化如图所示。
①曲线b表示的含碳物质的名称为 。
②若按V（CO2）：V（H2）＝1：2投料，则新平衡时刻曲线交点n位置移动至 点（填“m”或“p”），此时新平衡点反应Ⅱ的Kp＝ （以分压来表示，物质的分压＝总压×该物质的物质的量分数）。
10．（2024秋 静安区期末）“零碳甲醇”可实现循环内零碳排放，是符合“碳中和”属性的绿色能源。
（1）关于甲醇中C、H、O元素性质的比较，正确的是 。
A.原子半径：O＞C＞H
B.电负性：O＞C＞H
C.第一电离能：C＞O＞H
D.气态氢化物的稳定性：CH4＞H2O
（2）甲醇分子中碳原子的杂化方式是 。
A.sp杂化
B.sp2杂化
C.sp3杂化
钢铁企业以焦炉气中的H2和工业烟气中捕获的CO2为原料，在适宜催化剂的作用下生产零碳甲醇：CO2（g）+3H2（g） CH3OH（l）+H2O（l） ΔH0
物质 燃烧热（kJ mol﹣1）
H2（g） ﹣286
CH3OH（l） ﹣726
（3）已知：根据表格信息，计算该反应的ΔH0＝ 。
（4）可作为CO2捕获剂的是 。（不定项）
A.NaOH溶液
B．氨水
C．CH3CH2OH
D．NH4Cl溶液
一种捕集烟气中CO2的过程如图所示。
T℃时用0.1mol L﹣1KOH吸收CO2，溶液中含碳物种的浓度c总＝c（H2CO3）+c（）+c（）。T℃时，H2CO3电离常数分别为Ka1＝4.4×10﹣7，Ka2＝5.0×10﹣11。不考虑通入CO2所引起的溶液体积变化和H2O的挥发。
（5）①吸收一定量CO2后，吸收装置的溶液中c（）：c（）＝1：2，则该溶液的pH＝ 。
②在“转化”后所得上层清液中：c（Ca2+） c（） Ksp（CaCO3）（选填“＞”、“＝”或“＜”）（6）当c总＝0.1mol L﹣1时，溶液呈 （选填“酸性”、“中性”或“碱性”），请说明理由： 。
（7）一定温度下，向2L密闭恒容容器中充入2mol CO2和6mol H2，发生如下反应：
反应Ⅰ（主反应）CO2（g）+3H2（g） CH3OH（g）+H2O（g）ΔH1＜0 K1
反应Ⅱ（副反应）CO2（g）+4H2（g） CH4（g）+2H2O（g） ΔH2＜0 K2
反应Ⅲ（副反应）CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g）ΔH3＞0 K3
反应均达平衡后，测得数据如下：
物质 CH3OH CH4 CO
物质的量（mol） 1 0.4 0.2
则CH3OH的选择性＝ （CH3OH的选择性100%）。
反应Ⅱ的平衡常数K2＝ （列出包含数据的计算式，无须算出结果）。
（8）不同温度下，若测得上述反应CO2的平衡转化率与甲醇的选择性如图：
①试根据图中信息判断，更适合生产甲醇的温度为 。
A.1000℃
B.800℃
C.600℃
D.400℃
②当温度高于800℃，CO2转化率反而增大，主要原因是 。
11．（2024秋 烟台期末）CO2催化加氢合成CH3OH是综合利用CO2的热点研究领域，反应为CO2（g）+3H2（g） CH3OH（g）+H2O（g）。回答下列问题：
（1）一种双氧化物载体催化剂催化CO2加氢制CH3OH的反应历程如图甲所示（其中吸附在催化剂表面上的粒子用*标注）。决速步骤的反应方程式为 。
（2）在容积可变的密闭容器中充入CO2（g）和H2（g）催化制CH3OH（g），测得CO2平衡转化率与温度、压强的关系如图乙所示。Y代表的物理量是 （填“温度”或“压强”），X1 X（填“＞”或“＜”）。N点的容器容积小于M点的容器容积的原因是 。
（3）某催化剂催化CO2加氢制CH3OH的过程中的主要反应（忽略其他副反应）有：
ⅰ.CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g）ΔH1＞0
ⅱ.CO（g）+2H2（g） CH3OH（g）ΔH2
压强恒定在8×106pa下，初始温度为225℃时，将一定比例CO2、H2混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及L1、L2、L3…位点处（相邻位点距离相同）的气体温度、CO和CH3OH的体积分数如图所示。
①混合气从L3→L4位点处，化学反应速率：ⅰ ⅱ（填“＞”“＜”或“＝”，下同）；H2O的体积分数：L6位点 位点；若L8位点处n（CO2）：n（H2）＝1：1则CO2的分压为 。
②保持CO2、H2通入比例不变，若压强恒定在2×107pa初始温度为225℃时，进行上述实验，测得从L1处开始，CO的体积分数不再改变，且小于2.8%，则L9处气体温度 280℃填“＞”“＜”或“＝”）。
12．（2024秋 杭州期末）“碳达峰、碳中和”是我国社会发展重大战略之一，CO2可通过电解法、热化学法等转化为其他有机化合物，CO2也可在某些反应中发挥重要作用，请回答以下问题：
（1）某研究小组利用电化学方法将CO2转化为CH3COOH，装置如图所示，B极的电极反应式为 。
（2）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（ΔfHmθ）。
已知：最稳定单质的标准摩尔生成焓为0kJ/mol，一个化学反应的焓变等于生成物标准摩尔生成焓总和减去反应物标准摩尔生成焓总和。几种物质的标准摩尔生成焓如表：
物质 CO2（g） H2O（g） CH3OH（g）
ΔfHmθ/（kJ mol﹣1） ﹣393.5 ﹣241.8 ﹣205.0
写出由CO2（g）与H2（g）反应生成CH3OH（g）和H2O（g）的热化学方程式 。
（3）在Ru/TiO2催化下，可发生CO2甲烷化反应，主要反应有：
反应：CO2（g）+4H2（g） CH4（g）+2H2O（g ） ΔH1＝﹣164kJ mol﹣1 Ea1正＝78.9kJ mol﹣1
反应Ⅱ：CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g） ΔH2＝+41.2kJ mol﹣1 Ea2正＝210kJ mol﹣1
控制反应的压强恒定为P0MPa和氢碳比[n（H2）：n（CO2）＝4：1]投料进行反应，测得CH4和CO选择性随温度变化情况分别如图所示。
（选择性：生成的CH4或CO所占所有转化的CO2的物质的量百分数）。
①下列说法不正确的 。
A.反应Ⅱ的ΔS＝0
B.增大氢碳比可以提高CO2的平衡转化率
C.450℃时，原料气中充入一定量的氦气，对CO的选择性无影响
②维持体系压强恒定为P0MPa，275℃时，CO2的平衡转化率为50%，则反应Ⅰ的分压平衡常数Kp＝ （用组分分压代替浓度，组分分压＝总压×组分物质的量分数）。
③反应温度在400℃以下时，CH4的选择性基本稳定在100%，可能的原因是 。
④恒定反应的压强为P0MPa和氢碳比[n（H2）：n（CO2）＝4：1]投料进行反应，根据题中信息，在如图中画出CH4与H2O物质的量比值随温度的升高的变化曲线。 （如果有拐点，需要在图中标出相应的纵坐标）
13．（2024秋 长沙校级期末）氮在自然界中的存在十分广泛。某实验小组对不同含氮物质做了相关研究。请回答下列问题：
（1）氨的用途十分广泛，是制造硝酸和氮肥的重要原料。298K、101kPa条件下。合成氨每产生2mol NH3，放出92.2kJ热量。已知：
1mol N—H键断裂吸收的能量约等于 kJ。
（2）将NH3和NO2以一定的流速，分别通过甲、乙两种催化剂进行反应，相同时间内测量逸出气体中NO2含量，从而确定尾气脱氮率（即NO2的转化率），结果如图所示。
a点 （填“是”或“不是”）平衡状态；脱氮率a b段呈现如图变化，原因是 。
（3）一种铁氮化合物具有高磁导率，可用于制电子元件，其晶胞结构如图所示。
①该铁氮化合物的化学式为 。
②该晶体结构的另一种晶胞表示中，N处于顶点位置，则Fe（Ⅲ）、Fe（II）分别处于 、 位置。
（4）①25℃时，将10mL0.03mol L﹣1NH4Cl溶液和10mL0.01mol L﹣1AgNO3溶液混合（忽略溶液混合后的体积变化），混合后溶液中c（Ag+）为 [25℃时，]。
②用数字传感器探究AgCl的沉淀溶解平衡。实验测得悬浊液中溶解的氯化物浓度变化如图所示，其中a点表示AgCl溶于KNO3溶液形成的悬浊液，下列说法正确的是 （填字母）。
A．b点可能加入了KC1溶液
B．c点后无黄色沉淀生成
C．d点c（Ag+）＜c（Cl﹣）
D．由图可知：Ksp（AgI）＜Ksp（AgCl）
（5）1939年捷姆金和佩热夫推出氨合成反应在衡时净速率方程式为，k1、k2分别为正反应和逆反应的速率常数；p（N2）、p（H2）、p（NH3）代表各组分的分压（分压＝总压×物质的量分数）；a为常数，工业上以铁触媒为催化剂时，a＝0.5。在一定条件下，向某容器中投入5mol N2、15mol H2，平衡时氨质量分数占40%，压强为32MPa。由此计算 MPa﹣2（写出计算式即可）。
14．（2024秋 嘉定区期末）从大气中回收CO2，将其转化为有用的化学品，是化学家们致力于解决气候变化和碳排放问题的重要一步。
Ⅰ.逆水煤气变换（RWGS）反应引起了科学家们的关注。
反应①CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g）ΔH1＝42.1kJ mol﹣1
（1）下列关于CO2说法正确的是 。
A．CO2的水溶液能导电，因此CO2是电解质
B．CO2分子中含σ键与π键数目比为1：1
C．CO2分子中C原子的杂化方式为sp2
D．CO2分子的空间结构为角形
（2）关于密闭体系中RWGS反应，下列说法错误的是 。
A．高温有利于提高反应速率
B．加压有利于提高CO2的转化率
C．当CO2的生成速率等于H2O的生成速率能判断反应达到化学平衡
D．混合气体平均摩尔质量不变能判断反应达到化学平衡
（3）已知RWGS反应中可能发生的副反应为：
反应②CO2（g）+4H2（g） CH4（g）+2H2O（g）ΔH2＝﹣165.0kJ mol﹣1
反应③CO（g）+3H2（g） CH4（g）+H2O（g）ΔH3
计算可知ΔH3＝ 。
Ⅱ.技术经济评估表明，只有催化剂对CO具有100%的选择性，不浪费氢气生成副产物甲烷，RWGS反应才能达到总体上的碳负效益，并简化下游的分离过程。
已知：CO的选择性100%
（4）反应在特定的操作条件下表现出最佳性能：即H2/CO2的体积比为1：1～3：1、450～600℃、低压（小于1MPa）的条件下，能够实现较高的转化效率和CO选择性。选择H2/CO2的体积比为1：1～3：1的原因可能是① ；② 。
（5）500℃条件下，1L密闭容器中，10mol CO2（g）和30mol H2（g）在催化剂作用下反应，10min达到化学平衡，此时CO2的转化率为50%，CO的选择性为60%，若仅考虑反应①②，则反应①中CO2的速率为 ，反应①的化学平衡常数K＝ 。（结果保留两位小数）
Ⅲ.近日，《科学》杂志上发表论文，利用碳化钼MoxCy作催化剂，在H2/CO2的比例为1：1～3：1，300～600℃条件下将CO2转化为CO，实现了100%的选择性。反应流程如图：
（6）关于以上流程说法正确的是 。
A．物质A为CO
B．物质D为H2O
C．MoxCyO也是催化剂
D．若生成4.48LCO，则反应中转移电子数为0.4NA
（7）碳化钼具有较高熔点和硬度，一种立方相碳化钼（α﹣Mo2C）的晶胞示意图如图，其中小球代表的微粒是 ；该晶胞中大小球之间最近的距离为anm，晶胞的密度ρ＝ g cm﹣3（用含a、NA的代数式表示）。
15．（2024秋 广州期末）氮的化合物在国防建设、工农业生产和生活中有广泛的用途。请回答下列问题：
（1）已知25℃，NH3 H2O的Kb＝1.8×10﹣5，H2SO3的Ka1＝1.3×10﹣2，Ka2＝6.2×10﹣8。
①若氨水的浓度为2.0mol L﹣1，溶液中的c（OH﹣）＝ mol L﹣1。
②将SO2通入2.0mol L﹣1氨水中（溶液体积保持不变），当溶液呈中性时， 。
③向10mL0.10mol L﹣1的氨水中加入10mL0.02mol L﹣1的CaCl2溶液，通过计算说明是否会生成沉淀 。[已知Ca（OH）2的Ksp＝5.5×10﹣6，氨水中c（OH﹣）]
（2）室温时，向100mL0.1mol L﹣1HCl溶液中滴加0.1mol L﹣1氨水，得到溶液pH与氨水体积的关系曲线如图所示：
④在c点，溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是 ；
⑤写出a点混合溶液中下列算式的精确结果（不能近似计算）：
c（Cl﹣）﹣c（）＝ mol L﹣1。
（3）联氨为二元弱碱，第一步电离：N2H4+H2O N2OH﹣该步平衡常数的值为 。（已知：N2H4+H+ N2的K＝8.7×107，Kw＝1.0×10﹣14）
（4）利用催化剂通过电化学反应合成氨的原理如图所示，该装置中阴极的电极反应为 。
16．（2024秋 沙坪坝区校级期末）乙烯是石油化工的基本原料之一，研究制备乙烯具有重要的意义。回答下列问题：
Ⅰ.由乙烷直接脱氢或氧化脱氢制备乙烯，原理如下：
直接脱氢：C2H6（g） C2H4（g）+H2（g）ΔH
氧化脱氢：2C2H6（g）+O2（g） 2C2H4（g）+2H2O（g）ΔH＜0
（1）已知键能：E（C—H）＝413.4kJ mol﹣1、E（H—H）＝436kJ mol﹣1生成1mol碳碳π键放出的能量为267.3kJ，则ΔH1＝ kJ mol2。
（2）一定温度下，通入p（C2H6）：p（O2）：p（N2）＝10：5：85的混合气体，发生上述反应，测得各组分气体的分压随时间的变化关系如图所示。
①0～2.5min内，O2的平均速率为 kPa min﹣1；
②反应一段时间后，C2H6和O2的消耗速率比小于2：1的原因为 。
③从热力学角度比较直接脱氢和氧化脱氢，氧化脱氢法的优点为 。
Ⅱ.利用乙炔和氢气催化加成制备乙烯，发生如下反应：
ⅲ.C2H2（g）+H2（g） C2H4（g）ΔH3＜0
ⅳ.C2H2（g）+2H2（g） C2H6（g）ΔH4＜0
保持压强为20kPa条件下，按起始投料n（C2H2）：n（H2）＝1：2，匀速通入装有催化剂的反应器中发生反应ⅱ和ⅳ，测得不同温度下C2H2和H2的转化率如图实线所示（图中虚线表示相同条件下平衡转化率随温度的变化）。
（3）表示C2H2转化率的曲线是 （填“m”或“n”）。温度高于T时，m和n两条曲线几乎重合的原因是 。
（4）T时，两种物质的转化率分别为0.75、0.5，反应ⅳ的平衡常数Kp＝ kPa﹣2。
Ⅲ.为实现“碳中和”，利用电化学原理，可将CO2催化还原为C2H4，电解原理如图所示：
（5）玻碳电极电势 铂电极（填“高于”、“低于”或等于）。
（6）阴极发生的电极反应为AgCl+e＝Ag+Cl﹣、 。
（7）若有0.5mol电子通过外电路，理论上右侧溶液质量减少 g。
17．（2024秋 重庆期末）甲烷、甲醇（CH3OH）、甲醛（HCHO）等含有一个碳原子的物质称为“一碳”化合物，广泛应用于化工、医药、能源等方面。研究“一碳”化合物的化学称为“一碳”化学。
（1）已知：ⅰ.CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g）ΔH＝+40.9kJ/mol
ⅱ.CO（g）+2H2（g） CH3OH（g）ΔH2＝﹣90.4kJ/mol
反应ⅲ.CO2（g）+3H2（g） CH3OH（g）+H2O（g）的反应热ΔH＝ kJ/mol。
（2）我国科学家制备了一种ZnO—ZrO2催化剂（图为分子筛膜催化反应器，反应器中发生反应ⅰ和ⅱ），实现CO2高选择性合成CH3OH。
实现CO2高选择性合成CH3OH的可能原因是：
a.催化剂的选择性；
b.在反应器中适宜的条件下，合成CH3OH的反应限度大；
c.生成的部分CH3OH及时透过分子筛及多孔载体被N2吹扫出去， 。
（3）已知反应ⅳ[2CH3OH（g） C2H4（g）+2H2O（g），ΔH＜0]，
①在温度和体积不变的密闭容器中充入一定量的CH3OH发生反应ⅳ，经过5分钟，压力传感器显示容器内的压强由akPa（初始压强）升高到bkPa这段时间内该反应的平均化学反应速率v（C2H4）＝ kPa/min。
②该反应的速率方程式为，，k正、k逆表示速率常数，与温度、活化能有关。升高温度，k正的增大程度 k逆的增大程度（填“＞”“＜”或“＝”）。平衡时，容器内压强升高至ckPa，Kp＝ kPa（Kp为气体压强平衡常数）。
（4）《自然》杂志报道，科学家们设计出了利用合成气合成液态烃和甲醇的方法，现用电解原理模拟利用合成气制备甲醇，其制备原理装置如图所示。
①光伏电池的a电极为 （填“正”或“负”）极，交换膜为 （填“阳离子”或“阴离子”）交换膜。
②写出M极的电极反应式 。
③光伏电池工作一段时间，测得N极生成224mLO2（标准状况下），M极生成甲醇0.008mol，则M极生成甲醇的法拉第效率（FE%）＝ 。（提示：法拉第效率（FE%）100%）
18．（2024秋 河东区期末）SiHCl3是制备半导体材料硅的重要原料，由Si、SiCl4H2为原料发生下列反应。
SiCl4（g）+H2（g） SiHCl3（g）+HCl（g）
Si（s）+3HCl（g） SiHCl3（g）+H2（g）
Si（s）+SiCl4（g）+2H2（g） 2SiH2Cl2（g）
（1）生成SiHCl3的总反应Si（s）+3SiCl4（g）+2H2（g） 4SiHCl3（g）ΔH4＝ kJ mol﹣1。
（2）压缩平衡体系体积，重新达到平衡后物质的量分数增大的组分为 。
a.SiCl4
b.SiHCl3
c.SiH2Cl2
d.HCl
（3）反应Si（s）+3SiCl4（g）+2H2（g） 4SiHCl3（g）ΔH4在500℃2L密闭容器中，放入0.4mol H2和0.1mol SiCl4及足量粗硅，使用三种催化剂制备SiHCl3，SiCl4转化率随时间变化如图1所示：
①0﹣50min，经方式 处理后的反应速率最快；在此期间，经方式丙处理后的平均反应速率v（SiHCl3）＝ mol L﹣1 min﹣1。
②当反应达平衡时，H2的浓度为 mol L﹣1。
③增大容器体积，反应平衡向 移动。
（4）恒压容器中通入一定量H2和SiCl4平衡时，气体各组分的物质的量分数随温度变化如图2 所示（忽略气体组分在硅表面的吸附量）。图中n代表的组分为 （填化学式）
19．（2024秋 和平区期末）在硫酸工业中，SO2的氧化、SO2的除去都是必不可少的步骤。
Ⅰ.SO2的氧化：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）ΔH＝﹣196.6kJ mol﹣1
如表列出了在不同温度和压强下，反应达到平衡时SO2的转化率。
温度/℃ 平衡时SO2的转化率/%
0.1MPa 0.5MPa 1MPa 5MPa 10MPa
450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7
550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3
（1）从理论上分析，为了使二氧化硫尽可能多地转化为三氧化硫，应选择的条件是 。
（2）在实际生产中，选定的温度为400～500℃，原因是 。
（3）在实际生产中，采用的压强为常压，原因是 。
（4）在实际生产中，通入过量的空气，原因是 。
Ⅱ.SO2的除去
（1）尾气中的SO2必须回收，原因是 。
（2）除去SO2的研究：
方法1（双减法）：NaOH溶液Na2SO3
写出过程①的离子方程式 ；简述过程②NaOH再生的原理 。
方法2：用氨水除去SO2
已知25℃NH3 H2O的Kb＝1.8×10﹣5，H2SO3的Ka1＝1.3×10﹣2，Ka2＝6.2×10﹣8。
若氨水的浓度为2.0mol L﹣1溶液中的c（OH﹣）＝ mol L﹣1，将SO2通入该氨水中，当c（OH﹣）降至1.0×10﹣7mol L﹣1时，溶液中的 。
20．（2024秋 潍坊期末）水汽变换反应：CO（g）+H2O（g） CO2（g）+H2（g）是工业上大规模制备氢气的主要方法之一。逆水汽变换反应则是将二氧化碳转化为一氧化碳，实现二氧化碳的资源化利用，还有助于缓解温室效应。
已知：一定条件下，水汽变换反应的中间产物是HCOOH。
Ⅰ.CO+H2O HCOOH（快）
Ⅱ.HCOOH CO2+H2（慢）
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，逆水汽变换反应的焓变ΔH＝ （用含ΔH1、ΔH2的代数式表示）。
（2）840℃条件下，水汽变换反应的Kc＝1，若密闭体系中通入等物质的量的H2O、CO、CO2，只发生水汽变换反应，平衡后CO的转化率为 。
（3）T℃时，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。为探究该反应过程，将等物质的量的CO和CO2完全密封在充满水的石英管中，在催化剂作用下发生反应。假设水足量且反应物和产物均完全溶于水，含碳物种浓度与反应时间的变化关系如图（忽略碳元素的其他存在形式）。
①t1时测得CO、H2的浓度分别为0.75mol L﹣1、0.10mol L﹣1，反应Ⅰ达到化学平衡状态，则HCOOH的浓度为 mol L﹣1，此时反应Ⅰ的平衡常数Kc＝ ，曲线c对应物种浓度随时间变化先增大后减小的原因是 。
②反应Ⅱ达平衡时，测得c（H2）＝mmol L﹣1，体系达平衡后c（CO2）：c（CO）＝ （用含m的代数式表示）。
高考化学考前冲刺押题预测 化学反应速率与化学平衡（解答题）
参考答案与试题解析
一．解答题（共20小题）
1．（2025 昆明一模）甲烷化学链干重整联合制氢是基于化学链概念开发的新型能源转化技术。甲烷干法重整为CH4（g）+CO2（g） 2CO（g）+2H2（g） ΔH＝+247kJ mol﹣1。回答下列问题：
（1）为提高CH4的平衡转化率，可以采取的措施是 a （填标号）。
a．高温低压 b．低温高压 c．高温高压 d．低温低压
（2）在恒容绝热容器中发生上述反应，下列能够说明反应已达到平衡状态的是 bc （填标号）。
a．气体的密度不再发生变化
b．温度不再发生变化
c．断裂4mol C—H键的同时断裂2mol H—H键
d．n（CH4）：n（CO2）＝1：1
（3）在恒温恒容的容器中，按n（CH4）：n（CO2）：n（He）＝2：1：1投料，初始总压p0，达到平衡时总压强为，则CH4的转化率为 25% ，Kp＝ （用含p0的式子表示）。
（4）反应过程中，下列三个反应均会使体系中产生积碳，影响催化剂的催化效果。
反应Ⅰ：CH4（g） C（s）+2H2（g） ΔH＞0
反应Ⅱ：2CO（g） C（s）+CO2（g） ΔH＜0
反应Ⅲ：CO2（g）+2H2（g） C（s）+2H2O（g） ΔH＝﹣90kJ mol﹣1
①较高温下，导致积碳的主要原因是发生反应 Ⅰ （填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”）。
②压强为0.1MPa，n（CH4）+n（CO2）＝2mol，n（CH4）：n（CO2）＝2：1或1：1投料时，发生甲烷干法重整反应、积碳反应，CH4的平衡转化率随温度升高而增大，CO2的平衡转化率随温度的变化如图所示。图中代表n（CH4）：n（CO2）＝2：1的是曲线 1 （填“1”或“2”）；300℃～550℃时，CO2平衡转化率随温度升高而降低的原因可能是 该温度范围内，CO2主要发生放热的反应Ⅲ，温度升高使反应Ⅲ的平衡逆向移动，导致CO2的平衡转化率随温度升高而降低 。
【答案】（1）a；
（2）bc；
（3）25%； ；
（4）①Ⅰ；1；
②该温度范围内，CO2主要发生放热的反应Ⅲ，温度升高使反应Ⅲ的平衡逆向移动，导致CO2的平衡转化率随温度升高而降低。
【分析】（1）CH4（g）+CO2（g） 2CO（g）+2H2（g）ΔH＝+247kJ mol﹣1，该反应为吸热反应，高温可使平衡正向移动，提高CH4的平衡转化率；
（2）a．由质量守恒定律可知，反应前后气体的质量相等，在恒容密闭容器中混合气体的密度始终不变；
b．恒容绝热容器中，温度不再发生变化；
c．断裂4mol C—H键代表正反应速率，同时断裂2mol H—H键代表逆反应速率，且成比例；
d．n（CH4）：n（CO2）＝1：1，这与反应的初始物质的量以及反应的转化程度有关；
（3）设恒温恒容的容器中通入n（CH4）：n（CO2）：n（He）＝2：1：1，使总压为p0，即起始时p（CH4）p0MPa，p（CO2）＝ p0MPa，p（He）p0MPa，设反应中转化的压强为xp0，达到平衡时总压强为（参与反应的混合气体的压强为p0），列三段式如下：
；
（4）①较高温下，反应Ⅰ平衡正向移动；
②n（CH4）：n（CO2）＝2：1与n（CH4）：n（CO2）＝1：1比，相当于c（CO2）降低，反应Ⅲ平衡逆向进行，CO2转化率降低，故代表n（CH4）：n（CO2）＝2：1的是曲线1；该温度范围内，CO2主要发生放热的反应Ⅲ。
【解答】解：（1）CH4（g）+CO2（g） 2CO（g）+2H2（g）ΔH＝+247kJ mol﹣1，该反应为吸热反应，高温可使平衡正向移动，提高CH4的平衡转化率，该反应为正向气体物质的量增加的反就在，低压，可使平衡正向移动，提高CH4的平衡转化率，
故答案为：a；
（2）a．由质量守恒定律可知，反应前后气体的质量相等，在恒容密闭容器中混合气体的密度始终不变，则混合气体的密度保持不变不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，故a错误；
b．恒容绝热容器中，温度不再发生变化，说明反应达到化学平衡，故b正确；
c．断裂4mol C—H键代表正反应速率，同时断裂2mol H—H键代表逆反应速率，且成比例，说明正逆反应速率相等，说明反应达到化学平衡，故c正确；
d．n（CH4）：n（CO2）＝1：1，这与反应的初始物质的量以及反应的转化程度有关，不能确定达到平衡，故d错误；
故答案为：bc；
（3）设恒温恒容的容器中通入n（CH4）：n（CO2）：n（He）＝2：1：1，使总压为p0，即起始时p（CH4）p0MPa，p（CO2）＝ p0MPa，p（He）p0MPa，设反应中转化的压强为xp0，达到平衡时总压强为（参与反应的混合气体的压强为p0），列三段式如下：
，CH4的转化率为：，，
故答案为：25%； ；
（4）①较高温下，反应Ⅰ平衡正向移动，导致积碳，
故答案为：Ⅰ；1；
②n（CH4）：n（CO2）＝2：1与n（CH4）：n（CO2）＝1：1比，相当于c（CO2）降低，反应Ⅲ平衡逆向进行，CO2转化率降低，故代表n（CH4）：n（CO2）＝2：1的是曲线1；该温度范围内，CO2主要发生放热的反应Ⅲ，温度升高使反应Ⅲ的平衡逆向移动，导致CO2的平衡转化率随温度升高而降低，
故答案为：该温度范围内，CO2主要发生放热的反应Ⅲ，温度升高使反应Ⅲ的平衡逆向移动，导致CO2的平衡转化率随温度升高而降低。
【点评】本题考查化学平衡，侧重考查学生平衡移动的掌握情况，试题难度中等。
2．（2025 四川模拟）PCl3、PCl5常用于制造农药等，磷在氯气中燃烧生成这两种卤化磷。回答下列问题：
（1）已知：①P4（s）+6Cl2（g） 4PCl3（l）
②P4（s）+10Cl2（g） 4PCl5（s）
则PCl3（l）+Cl2（g） PCl5（s） ΔH＝ kJ mol﹣1。
（2）实验测得PCl3（g）+Cl2（g） PCl5（g）的速率方程为（k为速率常数，只与温度、催化剂有关），速率常数k与活化能的经验关系式为（R、C为常数，Ea为活化能，T为热力学温度）。
①一定温度下，向密闭容器中充入适量PCl3（g）和Cl2（g），实验测得在催化剂Cat1、Cat2作用下，Rlnk与的关系如图所示。催化效能较高的是 Cat2 （填“Cat1”或“Cat2”），判断依据是 Cat2对应直线斜率更小活化能更低 。
②将2nmol PCl3（g）和n mol Cl2（g）充入体积不变的密闭容器中，一定条件下发生上述反应，达到平衡时，PCl5（g）为amol，如果此时移走nmol PCl3（g）和0.5nmol Cl2（g），在相同温度下再达到平衡时PCl5（g）（g）的物质的量为x，则x为 B （填标号）。
A．x＝amol B．x＜0.5amol C．x＝0.5amol D．0.5amol＜x＜amol
（3）向恒容密闭容器中投入0.2mol PCl3（g）+和0.2mol Cl2（g），发生反应：PCl3（g）+Cl2（g） PCl5（g）。不同条件下反应体系总压强（p）随时间（t）的变化如图所示。
①相对曲线b，曲线a改变的条件可能是 升高温度 。
②曲线b条件（恒温恒容）下，该反应的逆反应PCl5（g） PCl3（g）+Cl2（g）的压强平衡常数Kp＝ 40 kPa。
（4）温度为T时，向2.0L恒容密闭容器中充入1.0mol PCl5（g），反应PCl5（g） PCl3（g）+Cl2（g）经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表：
t/s 0 50 150 250 350
n（PCl5）/mol 1.0 0.84 0.82 0.80 0.80
①反应在前150s的平均反应速率v（Cl2）＝ 6×10﹣4 mol L﹣1 s﹣1。
②相同温度下，起始时向该2.0L恒容密闭容器中充入1.0mol PCl5（g）和0.40mol Cl2（g），反应达到平衡前v正 ＜ v逆（填“＞”或“＜”），判断依据是 Q＞K，则反应逆向进行 。
【答案】（1）；
（2）①Cat2；Cat2对应直线斜率更小活化能更低；
②B；
（3）①升高温度；
②40；
（4）①6×10﹣4；
②＜；Q＞K，则反应逆向进行。
【分析】（1）由盖斯定律可得目标反应；
（2）①由可知，Ea越大对应直线斜率越大；
②固定容器，移走一半反应物，压强减小，减压平衡逆向移动；
（3）①曲线a、b起始状态时，容器体积相同，反应物的物质的量相同，温度越高，压强越大；
②同温同容条件下，压强之比等于物质的量之比，设Cl2转化xmol，列三段式：
则，解的x＝0.1mol；
（4）①化学反应速率之比等于对应化学计量数之比，反应在前150s的平均反应速率v（Cl2）；
②根据表格数据可知向2.0L恒容密闭容器中充入1.0mol PCl5（g），反应达到平衡时PCl5（g）物质的量变化为0.20mol，则PCl3（g）、Cl2（g）物质的量变化值也为0.2mol，则平衡时PCl5（g）、PCl3（g）、Cl2（g）物质的量分别为0.8mol、0.2mol、0.2mol，容器体积为2L则平衡常数K。
【解答】解：（1）由盖斯定律可得目标反应，则ΔH，
故答案为：；
（2）①由可知，Ea越大对应直线斜率越大，则Cat1对应活化能更大，Cat2的催化效能较高，
故答案为：Cat2；Cat2对应直线斜率更小活化能更低；
②移走一半反应物，压强减小，减压平衡逆向移动，即平衡时PCl5（g）的物质的量小于原平衡的一半，
故答案为：B；
（3）①容器体积相同，反应物的物质的量相同，温度越高，压强越大，即曲线a改变的条件是升高温度，
故答案为：升高温度；
②同温同容条件下，压强之比等于物质的量之比，设Cl2转化xmol，列三段式：
则，x＝0.1mol，则p（Cl2）＝p（PCl3）＝p（PCl5），Kp40kPa，
故答案为：40；
（4）①化学反应速率之比等于对应化学计量数之比，反应在前150s的平均反应速率v（Cl2），
故答案为：6×10﹣4；
②向2.0L恒容密闭容器中充入1.0mol PCl5（g），反应达到平衡时PCl5（g）物质的量变化为0.20mol，则PCl3（g）、Cl2（g）物质的量变化值也为0.2mol，则平衡时PCl5（g）、PCl3（g）、Cl2（g）物质的量分别为0.8mol、0.2mol、0.2mol，容器体积为2L则平衡常数K，相同温度下，起始时向该2.0L恒容密闭容器中充入1.0mol PCl5（g）、0.40mol PCl3（g）和0.40mol Cl2（g），此时浓度商为QK，则反应逆向进行，v正＜v逆，原因为Q＞K，则反应逆向进行，
故答案为：＜；Q＞K，则反应逆向进行。
【点评】本题考查反应中的能量变化和化学平衡，侧重考查学生焓变和平衡移动的掌握情况，试题难度中等。
3．（2024秋 金山区期末）用CO处理氮氧化物
反应原理：CO（g）+N2O（g） CO2（g）+N2（g）
（1）在催化剂Pt2O+的作用下，反应分两步进行。第一步：N2O+Pt2O+ N2；第二步反应为 CO CO2+Pt2O+ 。
（2）反应的速率方程表达式：v＝kc（N2O），k为速率常数，与温度、活化能有关。为提高反应速率，可采取的措施是 AC 。
A．升温
B．恒容时，再充入CO
C．改用更高效催化剂
D．恒压时，再充入Ar
【答案】（1）CO CO2+Pt2O+；
（2）AC。
【分析】（1）总反应CO+N2O CO2+N2减去第一步反应N2O+Pt2O+ N2即可得到第二步反应；
（2）根据反应的速率方程表达式υ＝kc（N2O），k为速率常数，与温度、活化能有关。
【解答】解：（1）总反应CO+N2O CO2+N2减去第一步反应N2O+Pt2O+ N2即可得到第二步反应，第二步反应的方程式为：CO CO2+Pt2O+，
故答案为：CO CO2+Pt2O+；
（2）根据反应的速率方程表达式υ＝kc（N2O），k为速率常数，与温度、活化能有关；
A．升高温度，k值增大，反应速率增大，故A正确；
B．恒容再充入CO，由速率公式可知，反应速率与CO浓度无关，故B错误；
C．改用高效催化剂，可以降低活化能，增大速率常数k，反应速率加快，故C正确；
D．恒压再充入Ar，体积变大，N2O的浓度减小，反应速率减小，故D错误；
故答案为：AC。
【点评】本题考查化学反应速率与化学反应原理的相关知识，题目难度中等。
4．（2024秋 广州期末）反应Ⅰ可用于在国际空间站中处理二氧化碳，同时伴有副反应Ⅱ发生。
主反应Ⅰ．CO2（g）+4H2（g） CH4（g）+2H2O（g）ΔH1＝﹣270kJ mol﹣1
副反应Ⅱ．CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g）ΔH2
回答下列问题：
（1）几种化学键的键能如表所示：
化学键 C—H H—H H—O C＝O
键能/kJ mol﹣1 413 436 463 a
则a＝ 745 。
（2）为了进一步研究上述两个反应，某小组在三个容积相同的刚性容器中，分别充入1mol CO2和4mol H2，在三种不同实验条件（见表）下进行两个反应，反应体系的总压强（p）随时间变化情况如图所示：
实验编号 a b c
温度/K T1 T1 T2
催化剂的比表面积/（m2 g﹣1） 80 120 120
①T1 ＜ T2（填“＞”“＜”或“＝”），曲线Ⅲ对应的实验编号是 b 。
②若在曲线Ⅱ的条件下，10min达到平衡时生成1.2mol H2O，则10min内反应的平均速率v（H2O）＝ 4.8 kPa min﹣1，反应Ⅱ的平衡常数Kp＝ 。（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数）
（3）将原料气按nCO2：nH2＝1：4置于密闭容器中只发生主反应Ⅰ，测得H2O（g）的物质的量分数与温度的关系如图所示（虚线表示平衡曲线）。温度高于380℃，H2O的物质的量分数随温度降低的原因是 此反应正向放热，温度升高，高于380℃后，平衡向逆向移动 。
（4）主反应Ⅰ在空间站运行时，下列措施能提高CO2转化效率的是 BCE （填标号）。
A．适当减压
B．增大催化剂的比表面积
C．反应器前段加热，后段冷却
D．提高原料气中CO2所占比例
E．合理控制反应器中气体的流速
【答案】（1）745；
（2）①＜；b；
②4.8；；
（3）此反应正向放热，温度升高，高于380℃后，平衡向逆向移动；
（4）BCE；
【分析】（1）反应热＝反应物的总键能﹣生成物的总键能；
（2）①由图可知，曲线Ⅱ、Ⅲ为同一温度，不同的催化剂，温度为T1，曲线Ⅰ为T2，曲线Ⅰ先达到平衡，速率大，对应温度高，T1＜T2，曲线Ⅲ对应的实验编号是b，催化剂比表面积大，反应速率大；
②根据题意列三段式求解；
（3）该反应正向放热，升温平衡逆向移动，故随着温度的升高达到平衡时H2O的物质的量分数随温度升高反而降低；
（4）A.适当减压化学反应速率降低、降低平衡转化率；
B.增大催化剂的比表面积，提高了化学反应速率，能提高CO2转化效率；
C.反应器前段加热，加快反应速率，后段冷却，提高平衡转化率；
D.提高原料气中CO2所占比例，降低CO2的转化率：
E.合理控制反应器中气体的流速，可使反应物充分反应，提高了CO2转化效率；
【解答】解：（1）根据反应热＝反应物的总键能﹣生成物的总键能，ΔH＝﹣270kJ/mol﹣1＝2a+436kJ/mol×4﹣413kJ/mol×4﹣463kJ/mol×4，则a＝745；
故答案为：745；
（2）①由图可知，曲线Ⅱ、Ⅲ为同一温度，不同的催化剂，温度为T1，曲线Ⅰ为T2，曲线Ⅰ先达到平衡，速率大，对应温度高，T1＜T2，曲线Ⅲ对应的实验编号是b，催化剂比表面积大，反应速率大；
故答案为：＜；b；
②反应Ⅰ、Ⅱ同时进行，曲线Ⅱ压强由200kPa降到160kPa，，n平＝4mol，设反应I生成2xmol水，
CO2（g）+4H2（g） CH4（g）+2H2O（g）
开始 1 4 0 0
变化 x 4x x 2x
平衡 1﹣x 4﹣4x x 2x
CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g）
开始 1 4 0 0
变化 1.2﹣x 1.2﹣2x 1.2﹣2x 1.2﹣2x
平衡 1﹣1.2+x 4﹣1.2+x 1.2﹣2x 1.2﹣2x
可得等式：5﹣消耗的二氧化碳和氢气+生成的甲烷+生成的水+生成的一氧化碳＝5﹣（x+4x+1.2﹣2x+1.2﹣2x）+x+1.2+1.2﹣2x＝4，x＝0.5，平衡时水为0.2mol，甲烷为0.5mol，一氧化碳为0.2mol，氢气为1.8mol，二氧化碳为0.3mol，若在曲线Ⅱ的条件下，10min达到平衡时生成1.2mol H2O，则10min内反应的平均速率v（H2O）4.8kPa min﹣1，反应Ⅱ的平衡常数Kp；
故答案为：4.8；；
（3）该反应正向放热，升温平衡逆向移动，故随着温度的升高达到平衡时H2O的物质的量分数随温度升高反而降低；
故答案为：此反应正向放热，温度升高，高于380℃后，平衡向逆向移动；
（4）A.适当减压化学反应速率降低、降低平衡转化率，故A错误；
B.增大催化剂的比表面积，提高了化学反应速率，能提高CO2转化效率，故B正确；
C.反应器前段加热，加快反应速率，后段冷却，提高平衡转化率，故C正确；
D.提高原料气中CO2所占比例，降低CO2的转化率，故D错误：
E.合理控制反应器中气体的流速，可使反应物充分反应，提高了CO2转化效率，故E正确；
故答案为：BCE。
【点评】本题考查反应中的能量变化和化学平衡，侧重考查学生热化学方程式书写、平衡状态的判断和条件改变平衡移动的掌握情况，试题难度中等。
5．（2024秋 深圳期末）亚铜氨溶液[Cu（NH3）n]+可以用于合成氨工艺中的原料气的净化。
（1）基态铜原子的价层电子轨道表示式为 ，[Cu（NH3）n]+中，Cu+和NH3之间形成的化学键称为 配位键 。
（2）醋酸亚铜氨溶液吸收CO的原理如下：
[Cu（NH3）n]+（aq）+CO（g）+NH3（aq） [Cu（NH3）n+1CO]+（aq）
亚铜氨溶液的吸收能力与CO的分压和温度的关系如图所示，该吸收反应的ΔH ＜ （填“＞”“＜”或“＝”）0；适当地 增大 （填“增大”或“减小”）压强，更有利于CO的吸收。
（3）合成氨原料气净化过程中，[Cu（NH3）n]+同样可以吸收O2而形成Cu（NH3）n+2]2+，则该反应过程中的离子方程式为 4[Cu（NH3）n]++O2+2H2O+8NH3＝4[Cu（NH3）n+2]2++4OH﹣ 。
（4）常温下，向Cu（OH）2悬浊液[含足量的Cu（OH）2固体]中滴加氨水，主要存在以下平衡：
ⅰ：Cu（OH）2（s） Cu2+（aq）+2OH﹣（aq）Ksp＝2.25×10﹣20
ⅱ：NH3 H2O（aq） （aq）+OH﹣（aq）Kb＝1.8×10﹣5
ⅲ：Cu2+（aq）+4NH3 H2O（aq） [Cu（NH3）4]2+（aq）+4H2O（l）K1＝7.2×1012
①下列有关说法中，正确的有 BC （填编号）。
A.加少量水稀释，平衡后溶液中c（Cu2+）c（OH﹣）均减小
B.NH3 H2O—的缓冲溶液可以避免形成Cu（OH）2，有利于[Cu（NH3）4]2+的生成
C.随c（NH3 H2O）的增大，增大
D.溶液中存在2c（Cu2+）+2c（[Cu（NH3）4]2+）+c（）＝c（OH﹣）
②反应Ⅳ：Cu（OH）2（s）+2NH3 H2O（aq）+2（aq）═[Cu（NH3）4]2+（aq）+4H2O（l），则K＝ 4.9×102 。
③两种制备铜氨溶液的方法：
方法一：向硫酸铜溶液中先加入氢氧化钠溶液，制备氢氧化铜，再滴加氨水。
方法二：直接向硫酸铜溶液中加入氨水。
哪种方法原料的利用率更高？ 方法二 （填“方法一”或“方法二”），请结合以上数据说明理由： 反应Ⅲ的K值要远远大于反应Ⅳ的K值 。
（5）在一定温度下，将0.1mol L﹣1CuSO4溶液与NH3 H2O溶液等体积混合，测得Cu2+和铜氨各级配合物的物质的量分数8与平衡体系的p（NH3）[p（NH3）＝﹣lgc（NH3）的关系如图所示。
当p（NH3）＝1.0时，平衡体系中c{[Cu（NH3）4]2+}＝ p（NH3）＝2.1时，溶液中c{[Cu（NH3）4]2+}＝c{[Cu（NH3）3]2+}，则有反应[Cu（NH3）3]2++NH3 [Cu（NH3）4]2+的平衡常数K102.1；当p（NH3）＝1.0时，由图可知，体系中存在[Cu（NH3）4]2+和[Cu（NH3）3]2+两种离子，则由物料守恒可知：c{[Cu（NH3）4]2+}+c{[Cu（NH3）3]2+}0.05mol L﹣1； （写出计算过程，已知102.1≈125）。
【答案】（1）；配位键；
（2）＜；增大；
（3）4[Cu（NH3）n]++O2+2H2O+8NH3＝4[Cu（NH3）n+2]2++4OH﹣；
（4）①BC；
②4.9×102；
③方法二；反应Ⅲ的K值要远远大于反应Ⅳ的K值；
（5）p（NH3）＝2.1时，溶液中c{[Cu（NH3）4]2+}＝c{[Cu（NH3）3]2+}，则有反应[Cu（NH3）3]2++NH3 [Cu（NH3）4]2+的平衡常数K102.1；当p（NH3）＝1.0时，由图可知，体系中存在[Cu（NH3）4]2+和[Cu（NH3）3]2+两种离子，则由物料守恒可知：c{[Cu（NH3）4]2+}+c{[Cu（NH3）3]2+}0.05mol L﹣1；
【分析】（1）根据原子的价层电子轨道表示写出；
（2）随着温度的升高，钢渣的吸收能力（NaHCO3溶液）降低，吸收反应是放热反应，因此反应的焓变ΔH＜0，适当地增大压强，更有利于CO的吸收；
（3）根据氧化还原反应配平写出离子方程式；
（4）①A.体系中有足量的Cu（OH）2固体，加少量水稀释，溶液依旧是此温度下的饱和溶液，溶液中c（Cu2+）、c（OH﹣）保持不变；
B.体系中稍过量的NH3 H2O和构成缓冲溶液，让溶液的pH稳定在有利于生成[Cu（NH3）4]2+范围，否则pH过大，体系中c（OH﹣）过大，生成Cu（OH）2的可能性变大；
C.根据反应Ⅲ的化学平衡常数K，温度不变，K不变，则随c（NH3 H2O）的增大，增大；
D.溶液中的电荷守恒式，没有考虑到溶液中的H+以及其他带电的配离子，例如[Cu（NH3）]2+，[Cu（NH3）2]2+，[Cu（NH3）3]2+等；
②根据已知方程式可得知：反应Ⅳ＝（反应Ⅰ+反应Ⅲ）﹣2反应Ⅱ，则K；
③因为反应目的K值要远远大于反应Ⅳ的K值，说明直接向硫酸铜溶液中加入氨水生成[Cu（NH3）4]2+的反应程度要比先加入氢氧化钠生成氢氧化铜再加入氨水生成[Cu（NH3）4]2+的铜离子的转化率更高；
（5）p（NH3）＝2.1时，溶液中c{[Cu（NH3）4]2+}＝c{[Cu（NH3）3]2+}，则有反应[Cu（NH3）3]2++NH3 [Cu（NH3）4]2+的平衡常数K102.1；当p（NH3）＝1.0时，由图可知，体系中存在[Cu（NH3）4]2+和[Cu（NH3）3]2+两种离子，则由物料守恒可知：c{[Cu（NH3）4]2+}+c{[Cu（NH3）3]2+}0.05mol L﹣1；
【解答】解：（1）基态Cu原子的价层电子轨道表示中3d轨道上10个电子、4s轨道上1个电子基态铜原子，价电子排布式为3d104s1，价层电子轨道表示式为，铜离子提供空轨道，与氨分子中提供中提供孤电子对的氮原子形成配位键；
故答案为：；配位键；
（2）根据图表，随着温度的升高，钢渣的吸收能力（NaHCO3溶液）降低，这表明吸收反应是放热反应，因此反应的焓变ΔH＜0。对于气体的吸收，增大压强通常有利于气体的吸收。因此，适当地增大压强，更有利于CO的吸收；
故答案为：＜；增大；
（3）[Cu（NH3）n]+同样可以吸收O2而形成Cu（NH3）n+2]2+，根据氧化还原反应配平写出离子方程式为4[Cu（NH3）n]++O2+2H2O+8NH3＝4[Cu（NH3）n+2]2++4OH﹣；
故答案为：4[Cu（NH3）n]++O2+2H2O+8NH3＝4[Cu（NH3）n+2]2++4OH﹣；
（4）①A.体系中有足量的Cu（OH）2固体，加少量水稀释，溶液依旧是此温度下的饱和溶液，溶液中c（Cu2+）、c（OH﹣）保持不变，故A错误；
B.体系中稍过量的NH3 H2O和构成缓冲溶液，让溶液的pH稳定在有利于生成[Cu（NH3）4]2+范围，否则pH过大，体系中c（OH﹣）过大，生成Cu（OH）2的可能性变大，故B正确；
C.根据反应Ⅲ的化学平衡常数K，温度不变，K不变，则随c（NH3 H2O）的增大，增大，故C正确；
D.溶液中的电荷守恒式，没有考虑到溶液中的H+以及其他带电的配离子，例如[Cu（NH3）]2+，[Cu（NH3）2]2+，[Cu（NH3）3]2+等，故D错误；
故答案为：BC；
②根据已知方程式可得知：反应Ⅳ＝（反应Ⅰ+反应Ⅲ）﹣2反应Ⅱ，则K4.9×102；
故答案为：4.9×102；
③因为反应目的K值要远远大于反应Ⅳ的K值，说明直接向硫酸铜溶液中加入氨水生成[Cu（NH3）4]2+的反应程度要比先加入氢氧化钠生成氢氧化铜再加入氨水生成[Cu（NH3）4]2+的铜离子的转化率更高；
故答案为：方法二；反应Ⅲ的K值要远远大于反应Ⅳ的K值；
（5）p（NH3）＝2.1时，溶液中c{[Cu（NH3）4]2+}＝c{[Cu（NH3）3]2+}，则有反应[Cu（NH3）3]2++NH3 [Cu（NH3）4]2+的平衡常数K102.1；当p（NH3）＝1.0时，由图可知，体系中存在[Cu（NH3）4]2+和[Cu（NH3）3]2+两种离子，则由物料守恒可知：c{[Cu（NH3）4]2+}+c{[Cu（NH3）3]2+}0.05mol L﹣1；
故答案为：p（NH3）＝2.1时，溶液中c{[Cu（NH3）4]2+}＝c{[Cu（NH3）3]2+}，则有反应[Cu（NH3）3]2++NH3 [Cu（NH3）4]2+的平衡常数K102.1；当p（NH3）＝1.0时，由图可知，体系中存在[Cu（NH3）4]2+和[Cu（NH3）3]2+两种离子，则由物料守恒可知：c{[Cu（NH3）4]2+}+c{[Cu（NH3）3]2+}0.05mol L﹣1；
【点评】本题考查反应中的能量变化和化学平衡，侧重考查学生热化学方程式书写、平衡状态的判断和条件改变平衡移动的掌握情况，试题难度中等。
6．（2024秋 九龙坡区期末）氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。以下水煤气变换反应是目前大规模制取氢气的重要方法之一：CO（g）+H2O（g） CO2（g）+H2（g）ΔH＝﹣41.2kJ/mol
（1）800℃时，该反应的平衡常数K＝1.1，在容积为1L的密闭容器中进行反应，测得某一时刻混合物中CO、H2O、CO2、H2的物质的量分别为1mol、3mol、1mol、1mol。
①下列说法可以说明化学反应达到平衡状态的是 A 。
A.H2的体积分数不再改变
B.2mol H—O键断裂同时1mol H—H键生成
C.混合气体密度保持不变
D.容器内压强不再改变
②该时刻反应 正向进行 （填“正向进行”或“逆向进行”或“达平衡”）。
（2）830℃时，该反应的平衡常数K＝1，在容积为1L的密闭容器中，将2mol CO与2mol H2O混合加热到830℃。反应达平衡时CO的转化率为 50% 。
（3）水煤气变换反应是放热的可逆反应，需在多个催化剂反应层间进行降温操作以“去除”反应过程中的余热（如图1所示），保证反应在最适宜温度附近进行。
①恒定总压1.70MPa和水碳比[n（H2O）/n（CO）＝12：5投料，在催化剂活性温度范围内，图2中b﹣c段对应降温操作的过程，实现该过程的一种操作方法是 A 。
A.按原水碳比通入冷的原料气
B.喷入冷水（蒸气）
C.通过热交换器换热
②若采用喷入冷水（蒸气）的方式降温，在图3中作出CO平衡转化率随温度变化的曲线 。
（4）CO2作为化石燃料燃烧产生的废气，是主要的温室气体之一，使用电化学方法能够对CO2进行吸收。利用活泼金属与二氧化碳的反应，能够构建金属.CO2电池，其中一种Li—CO2电池的模型如图所示：（图中Li2CO3是固体）
①该原电池工作时，a电极为 负 极，发生 氧化 反应（填“氧化”或“还原”）。
②写出该原电池的正极反应： 3CO2+4e﹣+4Li+＝C+2Li2CO3 。
③原电池中每转移1mol电子，能够吸收 16.8 CO2（标准状况下）。
【答案】（1）①A；
②正向进行；
（2）50%；
（3）①A；
②；
（4）①负；氧化；
②3CO2+4e﹣+4Li+＝C+2Li2CO3；
③16.8。
【分析】（1）①可逆反应达到化学平衡时正逆反应速率相等且变化的物理量不在变化；
②在容积为1L的密闭容器中进行反应，测得某一时刻混合物中CO、H2O、CO2、H2的物质的量分别为1mol、3mol、1mol、1mol，此时反应Q1.1；
（2）830℃时，由三段法可知：
CO（g）+H2O（g） CO2（g）+H2（g）（单位：mol/L）
开始2 2 0 0
变化 x x x x
平衡2﹣x 2﹣x x x
化学平衡常数K1，解得x＝1，反应达平衡时CO的转化率为100%；
（3）①A．按原水碳比通入冷的原料气，降低温度，化学反应速率稍减小，CO的转化率稍减小；
B．喷入冷水（蒸气），降低温度、增大水蒸气的浓度，平衡正向移动，CO的转化率增大；
C．通过热交换器换热，降低温度，但不改变投料比，换热的过程在催化剂层外，并不会反应，只有温度的降低；
②若采用喷入冷水（蒸气）的方式降温，增大水蒸气的浓度，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，大于原来的平衡转化率；
（4）①在Li—CO2电池中，a电极Li失电子转化为Li+，作负极，发生氧化反应；b电极CO2得电子生成C和LiCO3；
②该原电池中，正极为CO2得电子生成C和Li2CO3，则正极反应式为：3CO2+4e﹣+4Li+＝C+2Li2CO3；负极反应式为4Li﹣4e﹣＝4Li+，总反应为：3CO2+4Li＝2Li2CO3+C，；
③（3）原电池中，由正极反应式可得出关系式：3CO2～4e﹣，每转移1mol电子，能够吸收3＝0.75mol CO2。
【解答】解：（1）①A.H2的体积分数是一个变化的物理量，当它不再改变时，达到化学平衡状态，故A正确；
B.2mol H—O键断裂同时1mol H—H键生成，二者均为正反应，不能判断达到化学平衡状态，故B错误；
C.体系总气体的质量和体积均不变，因而气体的把密度是一个不变的物理量，不能用于判断化学平衡状态，故C错误；
D.反应前后气体的体积不变，且因而气体的压强是一个不变的物理量，不能判断达到化学平衡状态，故D错误；
故答案为：A；
②在容积为1L的密闭容器中进行反应，测得某一时刻混合物中CO、H2O、CO2、H2的物质的量分别为1mol、3mol、1mol、1mol，此时反应Q1.1，平衡正向进行，
故答案为：正向进行；
（2）830℃时，由三段法可知：
CO（g）+H2O（g） CO2（g）+H2（g）（单位：mol/L）
开始2 2 0 0
变化 x x x x
平衡2﹣x 2﹣x x x
化学平衡常数K1，解得x＝1，反应达平衡时CO的转化率为100%＝50%，
故答案为：50%；
（3）①A．按原水碳比通入冷的原料气，降低温度，化学反应速率稍减小，CO的转化率稍减小，图象符合，故A正确；
B．喷入冷水（蒸气），降低温度、增大水蒸气的浓度，平衡正向移动，CO的转化率增大，图象不符合，故B错误；
C．通过热交换器换热，降低温度，但不改变投料比，换热的过程在催化剂层外，并不会反应，只有温度的降低，不影响转化率，故C错误；
故答案为：A；
②若采用喷入冷水（蒸气）的方式降温，增大水蒸气的浓度，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，大于原来的平衡转化率，所以其图象为，
故答案为：；
（4）①在Li—CO2电池中，a电极Li失电子转化为Li+，作负极，发生氧化反应；b电极CO2得电子生成C和LiCO3，作正极，
故答案为：负；氧化；
②该原电池中，正极为CO2得电子生成C和Li2CO3，则正极反应式为：3CO2+4e﹣+4Li+＝C+2Li2CO3；负极反应式为4Li﹣4e﹣＝4Li+，总反应为：3CO2+4Li＝2Li2CO3+C，
故答案为：3CO2+4e﹣+4Li+＝C+2Li2CO3；
③（3）原电池中，由正极反应式可得出关系式：3CO2～4e﹣，每转移1mol电子，能够吸收3＝0.75mol CO2，标况下体积为0.75mol×22.4L/mol＝16.8L，
故答案为：16.8。
【点评】本题考查化学平衡计算，侧重考查阅读、图象分析判断及知识综合运用能力，明确外界条件对化学平衡影响原理、化学平衡常数的计算方法是解本题关键，难点是图象的分析和知识的灵活运用，题目难度中等。
7．（2025 河北模拟）乙酸是基本的有机化工原料，研究乙酸制氢工艺具有重要的意义。已知制氢过程发生如下反应：
热裂解反应：CH3COOH（g） 2CO（g）+2H2（g）
脱羧基反应：CH3COOH（g） CH4（g）+CO2（g）
（1）图为热裂解反应和脱羧基反应过程中的能量变化情况。
①表示热裂解反应能量变化情况的是曲线 Ⅰ ，该反应的活化能为 （E5﹣E2） kJ mol﹣1。
②两反应中，速率较快的是 Ⅱ 。
（2）在恒容密闭容器中，加入一定量的乙酸蒸气并发生反应达到平衡状态，测得温度与气体产率的关系如图所示。
①由图可知，升高反应温度时，H2和CO的产率升高，而CO2和CH4的产率降低，原因是 反应Ⅰ为吸热反应，升高温度平衡正向移动，导致H2和CO的产率升高，而反应Ⅱ是一个放热反应，升高温度平衡逆向移动，导致CO2和CH4的产率降低 。
②图中H2的产率始终低于CO，CO2的产率始终低于CH4，则该体系中可能存在的副反应的化学方程式为 CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g） 。
③已知②中副反应为吸热反应，下列措施可抑制该副反应的是 BC （填标号）。
A．增大反应体系的压强 B．降低反应温度
C．向体系中通入H2O（g） D．选择适当的催化剂
（3）若体系中只发生热裂解反应和脱羧基反应，在某条件下达到平衡，体系的总压强为pkPa，乙酸体积分数为20%，其中热裂解反应消耗的乙酸占起始投料量的20%。
①平衡体系中，H2的体积分数为 20% 。
②脱羧基反应的平衡常数Kp＝ 0.2p kPa（Kp为以分压表示的平衡常数）。
【答案】（1）①Ⅰ；（E5﹣E2）；
②Ⅱ；
（2）①反应Ⅰ为吸热反应，升高温度平衡正向移动，导致H2和CO的产率升高，而反应Ⅱ是一个放热反应，升高温度平衡逆向移动，导致CO2和CH4的产率降低；
②CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g）；BC；
（3）①20%；
②0.2p。
【分析】（1）根据热裂解反应是一个吸热反应即反应物的总能量低于生成物的总能量，热裂解反应的活化能更大，活化能越大反应速率越慢，进行分析；
（2）根据反应Ⅰ是一个吸热反应，升高温度平衡正向移动，导致H2和CO的产率升高，而反应Ⅱ是一个放热反应，升高温度平衡逆向移动，反应方程式的系数可知，H2和CO、CH4和CO2的系数分别相同，即若没有副反应发生则CO和H2的产率相同，CH4和CO2的产率相同，但图中H2的产率始终低于CO，CO2的产率始终低于CH4，说明副反应消耗H2和CO2，进行分析；
（3）根据建立三段式，结合脱羧基反应的平衡常数计算式进行分析。
【解答】解：（1）①热裂解反应是一个吸热反应即反应物的总能量低于生成物的总能量，表示热裂解反应能量变化情况的是曲线Ⅰ，根据活化能的定义可知，该反应的活化能为（E5﹣E2）kJ/mol，
故答案为：Ⅰ；（E5﹣E2）；
②热裂解反应的活化能更大，活化能越大反应速率越慢，故两反应中，速率较快的是Ⅱ，
故答案为：Ⅱ；
（2）①反应Ⅰ是一个吸热反应，升高温度平衡正向移动，导致H2和CO的产率升高，而反应Ⅱ是一个放热反应，升高温度平衡逆向移动，导致CO2和CH4的产率降低，
故答案为：反应Ⅰ为吸热反应，升高温度平衡正向移动，导致H2和CO的产率升高，而反应Ⅱ是一个放热反应，升高温度平衡逆向移动，导致CO2和CH4的产率降低；
②根据反应方程式的系数可知，H2和CO、CH4和CO2的系数分别相同，即若没有副反应发生则CO和H2的产率相同，甲烷和二氧化碳的产率相同，但图中H2的产率始终低于一氧化碳，二氧化碳的产率始终低于甲烷，说明副反应消耗H2和CO2，故该体系中可能存在的副反应的化学方程式为CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g），
故答案为：CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g）；
③已知②中副反应为CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g）是一个吸热反应，
A．该副反应是一个气体体积不变的反应，增大反应体系的压强对该反应平衡没有影响，故A错误；
B．已知该反应是一个吸热反应，故降低反应温度使得该反应平衡逆向移动，能够抑制该反应的发生，故B正确；
C．向体系中通入H2O（g）即增大生成物浓度，能使平衡逆向移动，能够抑制该反应发生，故C正确；
D．选择适当的催化剂只能改变反应速率，不能使平衡发生移动即不能抑制该反应发生，故D错误；
故答案为：BC；
（3）设起始乙酸的物质的量为1mol，脱羧反应生成甲烷的物质的量为amol，
由乙酸的体积分数可得：100%＝20%，解得a＝0.4，据此解题：
①平衡体系中，H2的体积分数为100%100%＝20%，
故答案为：20%；
②脱羧基反应的平衡常数KpkPa＝0.2pkPa，
故答案为：0.2p。
【点评】本题主要考查化学平衡的计算等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。
8．（2025 陕西一模）“碳中和”有利于全球气候改善，CO2的资源化利用成为研究重点。
（1）二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于实现“碳达峰、碳中和”，总反应可表示为：CO2（g）+3H2（g） CH3OH（g）+H2O（g）。
该反应一般认为通过如下步骤来实现：
a．CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g） ΔH1＝+41kJ mol﹣1
b．CO（g）+2H2（g） CH3OH（g） ΔH2＝﹣90kJ mol﹣1
①总反应的ΔH＝ ﹣49 kJ mol﹣1；反应b在 较低 温度下能自发进行（填“较高”“较低”或“任意”）。
②在某催化剂作用下，只发生反应a．该反应的速率方程式为v正＝k正c（CO2） c（H2），v逆＝k逆c（CO） c（H2O）（k为速率常数，只与温度、催化剂有关）。830℃时该反应的平衡常数K＝1，达到平衡后，k正 ＝ （填“＞”“＜”或“＝”）k逆。
③某温度下，向刚性密闭容器中充入CO2和H2的混合气体发生总反应，下列能说明总反应达到平衡状态的是 AC （填序号）。
A．v正（CO2）＝v逆（CH3OH）
B．反应混合物中各组分浓度之比等于化学计量数之比
C．容器内混合气体平均摩尔质量不再变化
D．容器内混合气体密度不再变化
（2）CH4—CO2重整制H2的过程为：CH4（g）+CO2（g） 2CO（g）+2H2（g），同时伴随副反应：。测得CO2的平衡转化率（α）与温度（K）、压强（MPa）的关系如图所示：
①图中m表示的是 温度 （填“温度”或“压强”），n1 ＜ n2（填“＞”“＝”或“＜”）。
②若在m1和n1条件下，向密闭容器中充入1mol CH4和1mol CO2，达到平衡状态时测得容器内CO的物质的量为1mol，计算B点对应条件下CH4（g）+CO2（g） 2CO（g）+2H2（g）的Kp＝ （MPa）2（列出计算式即可。用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数）。
（3）电解催化CO2还原为乙烯能缓解碳排放引发的温室效应，还将成为获得重要化工原料的补充形式，原理如图所示。
该装置中A为电源的 负 极（填“正极”或“负极”），阴极的电极反应式为 。
【答案】（1）①﹣49；较低；
②＝；
③AC；
（2）①温度；＜；
②；
（3）负； 。
【分析】（1）①已知：a．CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g） ΔH1＝+41kJ mol﹣1；b．CO（g）+2H2（g） CH3OH（g） ΔH2＝﹣90kJ mol﹣1；根据盖斯定律，将两个热化学方程式相加，（a）+（b），整理可得总反应的热化学方程式：CO2（g）+3H2（g） CH3OH（g）+H2O（g），ΔH＝﹣49 kJ/mol；根据体系自由能公式△G＝ΔH﹣T△S＜0时反应可自发进行；
②对于反应a．该反应的速率方程式为v正＝k正c（CO2） c（H2），v逆＝k逆c（CO） c（H2O），当反应达到平衡后v正＝v逆，k正c（CO2） c（H2）＝k逆c（CO） c（H2O）；
③A．若v正（CO2）＝v逆（CH3OH），则体系中任何物质的浓度不变；
B．反应混合物中各组分浓度之比等于化学计量数之比时，反应可能处于平衡状态，也可能未处于平衡状态；
C．反应混合物都是气体，气体的质量不变；反应后气体物质的量减少；
D．反应混合物都是气体，气体的质量不变；反应在恒容密闭容器中进行，气体的体积不变；
（2）①根据图示可知：CO2的转化率会随着m的增大而增大。主反应CH4（g）+CO2（g） 2CO（g）+2H2（g）及副反应：的正反应都是气体体积增大的反应，在温度不变时，增大压强，化学平衡会向气体体积减小的逆反应方向移动，导致CO2的转化率降低，与图示不吻合；
②反应开始时加入CO2、CH4的物质的量都是1 mol，假设主反应消耗CO2的物质的量是x，副反应消耗CO2的物质的量是y，根据物质反应转化关系，结合B点时CO2转化率是60%，平衡时CO的物质的量是1 mol，可得x+y＝0.6 mol，2x1 mol，解得x＝y＝0.3 mol，故平衡时n（CH4）＝1 mol﹣（0.3 mol+0.1 mol）＝0.6 mol，n（CO2）＝0.4 mol，n（CO）＝1 mol，n（H2）＝0.6 mol，n（H2O）＝0.2 mol；
（3）在a电极上CO2得到电子被还原为乙烯C2H4，在b电极上H2O电离产生的OH﹣失去电子被氧化为O2释放出来，故a电极为阴极，a连接的电源电极A为负极，b电极为阳极。
【解答】解：（1）①已知：a．CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g） ΔH1＝+41kJ mol﹣1；b．CO（g）+2H2（g） CH3OH（g） ΔH2＝﹣90kJ mol﹣1；根据盖斯定律，将两个热化学方程式相加，（a）+（b），整理可得总反应的热化学方程式：CO2（g）+3H2（g） CH3OH（g）+H2O（g），ΔH＝﹣49 kJ/mol；根据体系自由能公式△G＝ΔH﹣T△S＜0时反应可自发进行，由b反应的方程式可知：该反应的正反应是气体体积减小的放热反应，ΔH＜0，△S＜0，要使该反应自发进行，反应温度应该是在较低温度下发生，
故答案为：﹣49；较低；
②对于反应a．该反应的速率方程式为v正＝k正c（CO2） c（H2），v逆＝k逆c（CO） c（H2O），当反应达到平衡后v正＝v逆，k正c（CO2） c（H2）＝k逆c（CO） c（H2O）在830℃时化学平衡常数K＝1，则根据平衡常数表达式可知1，故k正＝k逆，
故答案为：＝；
③A．若v正（CO2）＝v逆（CH3OH），则体系中任何物质的浓度不变，反应达到平衡状态，故A正确；
B．反应混合物中各组分浓度之比等于化学计量数之比时，反应可能处于平衡状态，也可能未处于平衡状态，这与开始时加入的反应物的多少有关，不能据此判断反应是否达到平衡状态，故B错误；
C．反应混合物都是气体，气体的质量不变；反应后气体物质的量减少，当容器内混合气体平均摩尔质量不再变化时，气体的物质的量不变，反应达到平衡状态，故C正确；
D．反应混合物都是气体，气体的质量不变；反应在恒容密闭容器中进行，气体的体积不变，则容器内混合气体密度始终不发生变化，故不能据此判断反应是否达到平衡状态，故D错误；
故答案为：AC；
（2）①根据图示可知：CO2的转化率会随着m的增大而增大。主反应CH4（g）+CO2（g） 2CO（g）+2H2（g）及副反应：的正反应都是气体体积增大的反应，在温度不变时，增大压强，化学平衡会向气体体积减小的逆反应方向移动，导致CO2的转化率降低，与图示不吻合，故m不能表示压强，而是表示温度；在温度不变时，增大压强，化学平衡向气体体积减小的方向移动，导致CO2的转化率降低。CO2的转化率：n1＞n2，则压强：n1＜n2，
故答案为：温度；＜；
②反应开始时加入CO2、CH4的物质的量都是1 mol，假设主反应消耗CO2的物质的量是x，副反应消耗CO2的物质的量是y，根据物质反应转化关系，结合B点时CO2转化率是60%，平衡时CO的物质的量是1 mol，可得x+y＝0.6 mol，2x1 mol，解得x＝y＝0.3 mol，故平衡时n（CH4）＝1 mol﹣（0.3 mol+0.1 mol）＝0.6 mol，n（CO2）＝0.4 mol，n（CO）＝1 mol，n（H2）＝0.6 mol，n（H2O）＝0.2 mol，气体的总物质的量n（总）＝0.6 mol+0.4 mol+1 mol+0.6 mol+0.2 mol＝2.8 mol，则在温度为m1、压强为n1的条件下，主反应的压强平衡常数Kp，
故答案为：；
（3）在a电极上CO2得到电子被还原为乙烯C2H4，在b电极上H2O电离产生的OH﹣失去电子被氧化为O2释放出来，故a电极为阴极，a连接的电源电极A为负极，b电极为阳极，连接的电源电极B为正极。阴极a的反应式为，
故答案为：负； 。
【点评】本题考查反应中的能量变化和化学平衡，侧重考查学生焓变和平衡移动的掌握情况，试题难度中等。
9．（2024秋 德州期末）科学研究发现火星上二氧化碳含量十分丰富。如何在火星上实现将二氧化碳与氢气合成火箭推进剂液态燃料甲烷成了科学研究的重要课题。主要涉及以下两个反应：
反应Ⅰ：CO2（g）+4H2（g） CH4（g）+2H2O（g）
反应Ⅱ：CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g）
（1）已知：CO（g）+3H2（g） CH4（g）+H2O（g） ΔH＝﹣206kJ mol﹣1，则反应Ⅰ的Ea（正） ＜ Ea（逆）（填“＞”“＜”或“＝”），若反应Ⅰ的ΔS＝﹣170J mol﹣1 K﹣1，则有利于反应Ⅰ自发进行的温度范围 ＜971 K（精确到整数）。
（2）CO2催化加氢合成CH4的过程中，CO2活化的可能途径如图所示（“*”表示物质吸附在催化剂上），CO*是CO2活化的优势中间体，原因是 生成中间体CO的反应的活化能小、反应速率快，且产物能量低、稳定，有利于生成 。
（3）500℃时，向1L恒容密闭容器中充入4mol CO2和12mol H2发生反应Ⅰ、Ⅱ，初始压强为p，10min时反应达到平衡状态，CH4选择性为60%（选择性），测得，则0～10min内v（CH4）＝ 0.15 mol L﹣1 min﹣1，此时容器内压强为 。
（4）在恒容条件下，按v（CO2）：（H2）＝1：1的投料比发生反应Ⅰ、Ⅱ，初始压强为p0，平衡时CO2、CH4和CO在含碳物质中的体积分数随温度T的变化如图所示。
①曲线b表示的含碳物质的名称为 甲烷 。
②若按V（CO2）：V（H2）＝1：2投料，则新平衡时刻曲线交点n位置移动至 m 点（填“m”或“p”），此时新平衡点反应Ⅱ的Kp＝ 0.2 （以分压来表示，物质的分压＝总压×该物质的物质的量分数）。
【答案】（1）＜；＜971；
（2）生成中间体CO的反应的活化能小、反应速率快，且产物能量低、稳定，有利于生成；
（3）0.15； ；
（4）①甲烷；
②m；0.2。
【分析】（1）根据盖斯定律，将反应Ⅰ﹣反应Ⅱ，整理可得CO（g）+3H2（g） CH4（g）+H2O（g） ΔH＝﹣206kJ mol﹣1，所以ΔH1＝ΔH2+ΔH＝+41 kJ/mol﹣206 kJ/mol＝﹣165 kJ/mol＜0，说明反应Ⅰ的正反应为放热反应，因此其正反应的活化能Ea（正）＜逆反应的活化能Ea（逆）；反应Ⅰ要自发进行，△G＝ΔH1﹣T△S＜0；
（2）CO*是CO2活化的优势中间体，这是由于生成中间体CO的反应的活化能小、反应速率快；
（3）在恒温恒容时，压强比等于气体的物质的量的比。在反应开始时，n（总）始＝4 mol+12 mol＝16 mol，气体压强为P0；在10 min时反应达到平衡，假设反应消耗CO2的总浓度为x mol/L，由于CH4的选择性为60%，则物质反应转化关系为
CO2（g）+4H2（g） CH4（g）+2H2O（g）
△c/（mol/L）：0.6x 2.4x 0.6x 1.2x
CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g）
△c/（mol/L）：0.4x 0.4x 0.4x 0.4x
平衡时c（H2O）＝1.2x+0.4x＝4 mol/L，解得x＝2.5 mol/L，故平衡时产生CH4的物质的量浓度为c（CH4）＝0.6x＝0.6×2.5 mol/L＝1.5 mol/L，0～10 min内v（CH4）0.15 mol/（L min）；平衡时各种气体的物质的量n（CO2）＝4 mol﹣2.5 mol/L×1 L＝1.5 mol，n（H2）＝12 mol﹣（2.4×2.5 mol/L+0.4×2.5 mol/L）×1 L＝5 mol，n（CH4）＝1.5 mol/L×1 L＝1.5 mol，n（H2O）＝（1.2×2.5 mol/L+0.4×2.5 mol/L）×1 L＝4 mol，n（CO）＝0.4×2.5 mol/L×1 L＝1 mol；
（4）①CO2能转化为CH4和CO，但300℃平衡时CO2的转化率较大，则φ（CO2）较大，根据前边分析可知：反应Ⅰ的正反应是放发热反应，反应Ⅱ的正反应是吸热反应。升高温度，反应Ⅰ的化学平衡逆向移动，导致CH4的含量降低，反应Ⅱ的平衡正向移动，导致CO的含量增大，则随着温度升高，CH4的平衡体积分数逐渐减小、CO的平衡体积分数逐渐增大，故曲线a表示的含碳物质为CO2，其名称是二氧化碳；
②若按V（CO2）：V（H2）＝1：2投料，与原投料比较，就是增大了H2的浓度，增大反应物浓度，化学平衡正向移动，导致CO2的转化率提高，CH4、CO的平衡含量增大，故达到新平衡时刻曲线交点n位置将会移动至m点；在m点，φ（CO）＝φ（CH4）＝20%，则φ（CO2）＝1﹣20%﹣20%＝60%。开始时若按V（CO2）：V（H2）＝1：2投料，假设n（CO2）＝1 mol，则n（H2）＝2 mol，平衡时n（CH4）＝n（CO）＝0.2 mol，n（CO2）＝0.6 mol，根据方程式可知物质反应转化关系为
CO2（g）+4H2（g） CH4（g）+2H2O（g）
△c/（mol/L）：0.2 0.8 0.2 0.4
CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g）
△c/（mol/L）：0.2 0.2 0.2 0.2
平衡时n（CO2）＝0.6 mol，n（CH4）＝n（CO）＝0.2 mol，n（H2）＝（2﹣0.8﹣0.2）mol＝1 mol，n（H2O）＝（0.4+0.2）mol＝0.6 mol，n（总）＝0.6 mol+0.2 mol+0.2 mol+1 mol+0.6 mol＝2.6 mol。
【解答】解：（1）根据盖斯定律，将反应Ⅰ﹣反应Ⅱ得CO（g）+3H2（g） CH4（g）+H2O（g） ΔH＝﹣206kJ mol﹣1，则ΔH1＝ΔH2+ΔH＝+41 kJ/mol﹣206 kJ/mol＝﹣165 kJ/mol＜0，说明反应Ⅰ的正反应为放热反应，则活化能：Ea（正）＜Ea（逆）；反应Ⅰ要自发进行，△G＝ΔH1﹣T△S＜0，﹣165 kJ/mol﹣T×（﹣170）J/（mol K）×10﹣3kJ/J＜0，则T＜971 K，
故答案为：＜；＜971；
（2）CO*是CO2活化的优势中间体，生成中间体CO的反应的活化能小、反应速率快，且产物能量低、稳定，有利于生成，
故答案为：生成中间体CO的反应的活化能小、反应速率快，且产物能量低、稳定，有利于生成；
（3）开始时，n（总）始＝4 mol+12 mol＝16 mol，气体压强为P0；在10 min时反应达到平衡，反应消耗CO2的总浓度为x mol/L，CH4的选择性为60%，转化关系为
CO2（g）+4H2（g） CH4（g）+2H2O（g）
△c/（mol/L）：0.6x 2.4x 0.6x 1.2x
CO2（g）+H2（g） CO（g）+H2O（g）
△c/（mol/L）：0.4x 0.4x 0.4x 0.4x
平衡时c（H2O）＝1.2x+0.4x＝4 mol/L，x＝2.5 mol/L，故平衡时c（CH4）＝0.6x＝0.6×2.5 mol/L＝1.5 mol/L，0～10 min内v（CH4）0.15 mol/（L min）；平衡时n（CO2）＝4 mol﹣2.5 mol/L×1 L＝1.5 mol，n（H2）＝12 mol﹣（2.4×2.5 mol/L+0.4×2.5 mol/L）×1 L＝5 mol，n（CH4）＝1.5 mol/L×1 L＝1.5 mol，n（H2O）＝（1.2×2.5 mol/L+0.4×2.5 mol/L）×1 L＝4 mol，n（CO）＝0.4×2.5 mol/L×1 L＝1 mol，n（总）平＝1.5 mol+5 mol+1.5 m
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