專題十二化學反應原理綜合-【題型分類歸納】2023年高考化學二輪復習講與練(全國通用)-試卷下載-教習網(wǎng)

?專題十二化學反應原理綜合

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化學反應原理綜合
2022年
2022年河北卷〔16〕；2022年湖北卷〔19〕；2022年湖南卷〔16〕；2022年廣東卷〔19〕；2022年江蘇卷〔17〕；2022年遼寧卷〔17〕；2022年浙江1月〔29〕；2022年浙江6月〔29〕；2022年全國甲卷〔10〕,2022年全國乙卷〔10〕等
化學反應的熱效應〔7次〕，化學反應速率與化學平衡〔11次〕，水溶液中離子反應和平衡用〔2次〕，化學能與電能〔3次〕，

一、利用蓋斯定律計算反應熱的兩種方法
(1)虛擬途徑法：先根據(jù)題意虛擬轉化過程，然后根據(jù)蓋斯定律列式求解，即可求得待求反應的反應熱。
(2)加和法：將所給熱化學方程式適當加減得到所求的熱化學方程式，反應熱也作相應的加減運算。流程如下：

二、電解原理的綜合應用
1．電解原理常見的考查點
電解原理及應用是高考高頻考點，該類試題往往與生產(chǎn)、生活及新科技等相聯(lián)系，以裝置圖或流程圖為載體呈現(xiàn)，題材廣、信息新，題目具有一定難度。主要考查陰、陽極的判斷、電極反應式、電解反應方程式的書寫、溶液離子濃度變化及有關計算等。
2．“5點”突破電解綜合應用題
(1)分清陰、陽極，與電源正極相連的為陽極，與電源負極相連的為陰極，兩極反應為“陽氧陰還”。
(2)剖析離子移向，陽離子移向陰極，陰離子移向陽極。
(3)注意放電順序，正確判斷放電的微粒或物質。
(4)注意介質，正確判斷反應產(chǎn)物，酸性介質不出現(xiàn)OH－，堿性介質不出現(xiàn)H＋；不能想當然地認為金屬作陽極，電極產(chǎn)物為金屬陽離子。
(5)注意得失電子守恒和電荷守恒，正確書寫電極反應式。
三、化學平衡常數(shù)及轉化率的計算
“三段式法”是有效解答化學平衡計算題的“萬能鑰匙”。解題時，要注意準確地列出起始量、變化量、平衡量，按題目要求進行計算，同時還要注意單位的統(tǒng)一。
(1)分析三個量：起始量、變化量、平衡量。
(2)明確三個關系
①對于同一反應物，起始量－變化量＝平衡量。
②對于同一生成物，起始量＋變化量＝平衡量。
③各物質的轉化量之比等于各物質的化學計量數(shù)之比。
(3)計算模式
對以下反應：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物質的量(mol)分別為a、b，達到平衡后，A的消耗量為mx mol，容器容積為V L。
mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)
起始/mol a b 0 0
變化/mol mx nx px qx
平衡/mol a－mx b－nx px qx
則有①平衡常數(shù)：
K＝。
②A的平衡濃度：c(A)＝ mol·L－1。
③A的轉化率：α(A)＝×100%，α(A)∶α(B)＝∶＝。
④A的體積分數(shù)：φ(A)＝×100%。
⑤平衡壓強與起始壓強之比：＝。
⑥混合氣體的平均密度(混)＝ g·L－1。
⑦混合氣體的平均摩爾質量＝ g·mol－1。
⑧生成物的產(chǎn)率：實際產(chǎn)量(指生成物)占理論產(chǎn)量的百分數(shù)。一般來講，轉化率越大，原料利用率越高，產(chǎn)率越大。
產(chǎn)率＝×100%。
四、平衡轉化率的分析與判斷方法
反應aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)的轉化率分析
①若反應物起始物質的量之比等于化學計量數(shù)之比，達到平衡后，它們的轉化率相等。
②若只增加A的量，平衡正向移動，B的轉化率增大，A的轉化率減小。
③若按原比例同倍數(shù)地增加(或降低)A、B的濃度，等效于壓縮(或擴大)容器體積，氣體反應物的轉化率與化學計量數(shù)有關。
同倍增大c(A)和c(B)

五、化學反應速率、平衡的常規(guī)圖像題的解題步驟

六、實際工業(yè)生產(chǎn)中圖像問題分類突破
1．控制反應條件的目的
(1)促進有利的化學反應：通過控制反應條件，可以加快化學反應速率，提高反應物的轉化率，從而促進有利的化學反應進行。
(2)抑制有害的化學反應：通過控制反應條件，也可以減緩化學反應速率，減少甚至消除有害物質的產(chǎn)生或控制副反應的發(fā)生，從而抑制有害的化學反應繼續(xù)進行。
2．控制反應條件的基本措施
(1)控制化學反應速率的措施
通過改變反應體系的溫度、溶液的濃度、氣體的壓強(或濃度)、固體的表面積以及使用催化劑等途徑調控反應速率。
(2)提高轉化率的措施
通過改變可逆反應體系的溫度、溶液的濃度、氣體的壓強(或濃度)等改變可逆反應的限度，從而提高轉化率。
3．化工生產(chǎn)適宜條件選擇的一般原則
條件
原則
從化學反應速率分析
既不能過快，又不能太慢
從化學平衡移動分析
既要注意外界條件對速率和平衡影響的一致性，又要注意對二者影響的矛盾性
從原料的利用率分析
增加易得廉價原料，提高難得高價原料的利用率，從而降低生產(chǎn)成本
從實際生產(chǎn)能力分析
如設備承受高溫、高壓能力等
從催化劑的使用活性分析
注意催化劑的活性對溫度的限制

4.平衡類問題需考慮的幾個方面
(1)原料的來源、除雜，尤其考慮雜質對平衡的影響。
(2)原料的循環(huán)利用。
(3)產(chǎn)物的污染處理。
(4)產(chǎn)物的酸堿性對反應的影響。
(5)氣體產(chǎn)物的壓強對平衡造成的影響。
(6)改變外界條件對多平衡體系的影響。

探究一化學反應熱的計算
甲醛有毒，被世界衛(wèi)生組織列為一類致癌物。但甲醛是重要的工業(yè)原料，在化工、紡織、醫(yī)療等領域有廣泛應用。
Ⅰ.回收利用是一種減弱溫室效應的有效途徑?？茖W家研究發(fā)現(xiàn)可利用回收的與反應制備甲醛。
已知：①甲醛的燃燒熱為
②的燃燒熱為
③????
(1)與制備甲醛的反應：????_______。
(2)在2L恒容密閉容器中通入0.2mol和0.4mol，在三種不同條件下發(fā)生(1)中反應，測得的轉化率與時間的關系如圖所示。曲線X對應溫度下反應的平衡常數(shù)K=_______，由曲線Y到曲線X采取的措施可能是_______；由曲線Z到曲線X采取的措施可能是_______。

(3)反應速率，，、分別為正、逆向反應速率常數(shù)，計算m點_______。
Ⅱ.甲醇直接脫氫是工業(yè)上合成甲醛的一種新方法，該法得到無水甲醛的同時得到副產(chǎn)品氫氣。
(4)在一個2L恒容密閉容器中投入2mol，在催化劑作用下發(fā)生反應：????，同時存在副反應：。。20min后，測得甲醇的轉化率與甲醛的選擇性分別與溫度的關系如圖所示。溫度高于650℃，甲醇的轉化率升高，甲醛的產(chǎn)率_______，原因可能是_______。

(5)甲醛被稱為室內污染“第一殺手”。室內甲醛的含量可以通過傳感器來監(jiān)測。一種燃料電池型甲醛氣體傳感器的工作原理如圖所示，則a電極反應式為_______。國家標準是室內甲醛不能超過，傳感器在室內空間測定，電路中有電子通過，該室內甲醛含量為_______。

【答案】(1)
(2)???? 5???? 加催化劑???? 降低溫度
(3)25.6
(4)???? 降低???? 溫度升高，平衡正向移動，甲醇轉化率升高，但由于溫度高于650℃后，催化生成甲醛的催化劑活性降低或副反應生成的氫氣濃度增大，導致主反應平衡逆向移動，生成甲醛量減少
(5)???? ???? 0.003
【解析】（1）氫氣燃燒熱反應方程式的2倍減去甲醛燃燒熱反應方程式，再減去③得到與制備甲醛的反應：????；故答案為：。
（2）根據(jù)題意曲線X對應溫度下平衡時，消耗二氧化碳物質的量為0.1mol，消耗氫氣物質的量為0.2mol，生成甲醛、水蒸氣物質的量為0.1mol，剩余二氧化碳物質的量為0.1mol，剩余氫氣物質的量為0.2mol，則該溫度下平衡常數(shù)，分析曲線Y和曲線X，平衡時各物質的量相等，但達到平衡時時間不相同，說明由曲線Y到曲線X采取的措施可能是加入催化劑；曲線Z與曲線X分析，曲線Z所需時間比曲線X時間短，但二氧化碳轉化率比X低，由曲線Z到曲線X是平衡正向移動，反應速率減慢了，因此采取的措施可能是降低溫度；故答案為：5；加催化劑；降低溫度。
（3）根據(jù)平衡常數(shù)得到，在m點時消耗二氧化碳物質的量為0.04mol，消耗氫氣物質的量為0.08mol，生成甲醛、水蒸氣物質的量為0.04mol，剩余二氧化碳物質的量為0.16mol，剩余氫氣物質的量為0.32mol，則m點；故答案為：25.6。
（4）根據(jù)圖中信息得到，溫度高于650℃，甲醇的轉化率升高，甲醛的產(chǎn)率降低，根據(jù)兩個方程式分析，兩個方程式都為吸熱反應，升高溫度，平衡正向移動，甲醇轉化率升高，由于副反應生成氫氣，氫氣量增大，對主反應來說，氫氣濃度增大，導致主反應逆向移動，生成甲醛的量減少，也可能是甲醛催化劑的催化活性降低即溫度升高，平衡正向移動，甲醇轉化率升高，但由于溫度高于650℃后，催化生成甲醛的催化劑活性降低或副反應生成的氫氣濃度增大，導致主反應平衡逆向移動，生成甲醛量減少；故答案為：降低；溫度升高，平衡正向移動，甲醇轉化率升高，但由于溫度高于650℃后，催化生成甲醛的催化劑活性降低或副反應生成的氫氣濃度增大，導致主反應平衡逆向移動，生成甲醛量減少。
（5）根據(jù)題意甲醛變?yōu)槎趸迹兹┲刑蓟蟽r升高，失去電子，作負極，因此a電極反應式為。國家標準是室內甲醛不能超過，傳感器在室內空間測定，電路中有電子通過，則含有甲醛物質的量為，該室內甲醛含量為；故答案為：；0.003。
【變式練習】
1．（2022·山西大同·高三期末）隨著我國碳達峰、碳中和目標的確定，二氧化碳資源化利用倍受關注。
I、以CO2和NH3為原料合成尿素2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)ΔH=-87kJ/mol。
研究發(fā)現(xiàn)，合成尿素的反應分兩步完成，其能量變化如圖甲所示：
第一步：2NH3(g)+CO2(g) NH2COONH4(s)ΔH1
第二步：NH2COONH4(s) CO(NH2)2(g)+H2O(g)ΔH2
(1)圖中ΔE=___________kJ/mol。
(2)反應速率較快的是___________反應(填“第一步”或“第二步”)，理由是______________________。

II、以CO2和CH4催化重整制備合成氣：CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)。在密閉容器中通入物質的量均為0.2mol的CH4和CO2在一定條件下發(fā)生反應，CH4的平衡轉化率隨溫度、壓強的變化關系如圖乙所示。

(3)由圖乙可知，壓強P1___________P2(填“>”、“10時，pH越大，F(xiàn)e2+轉化為Fe(OH)2沉淀，生成FeS沉淀的硫的量越少
(2)???? S2-+4H2O2=SO+4H2O???? S、O、Mn???? 生成的S覆蓋在催化劑表面或進入催化劑內空隙處，減少了催化劑與廢水反應的接觸面積???? C???? 催化氧化速率更快，除硫效率更高；以空氣做氧化劑比H2O2更經(jīng)濟
【解析】（1）①由圖可知，圖1裝置為電解池，電極材料均為Fe，電解時陽極Fe失去電子發(fā)生氧化反應生成Fe2+，F(xiàn)e2+與廢水中的S2-結合生成FeS沉淀，從而達到凈化廢水的目的；
②當pH>10時，pH越大，OH-濃度越大，廢水中Fe2+與OH-結合生成Fe(OH)2沉淀，導致轉化成FeS沉淀的量減少，使得硫的沉淀率越低；
（2）①H2O2具有強氧化性，H2O2溶液體積大于9mL時，所加H2O2溶液越多，S生成率越低，可能是因為硫元素被氧化成更高價態(tài)的而滯留在溶液中，導致硫的生成率降低，反應為S2-+4H2O2=SO+4H2O；
②a.由圖可知，轉化Ⅰ中硫離子轉化為硫單質，催化劑表面錳化合價由+1變?yōu)?，氧原子變?yōu)樨摱酰蔛元素、O元素和Mn元素的化合價均發(fā)生變化；
b. 由圖可知，反應過程中生成了單質S，生成的S覆蓋在催化劑表面或進入催化劑內空隙處，減少了催化劑與廢水反應的接觸面積，從而導致催化效率下降；硫單質不和水、乙醇、濃鹽酸反應且不溶于三者，硫單質能溶于二硫化碳溶液，從而除去催化劑表面的硫單質，故選C；
c.催化氧化可用空氣氧化含硫(-2價)廢水，催化劑使得反應速率更快，除硫效率更高且以空氣做氧化劑比H2O2更經(jīng)濟。
2．工業(yè)上常用微生物法、吸收法、電解法、還原法等消除硫、氮等引起的污染。
(1)微生物法脫硫
富含有機物的弱酸性廢水在SBR細菌作用下產(chǎn)生、等物質，可將廢水中還原為，同時用或將從水中吹出，再用堿液吸收。
①的空間構型為_______。
②與在SBR細菌作用下生成和的離子方程式為_______。
③將從水中吹出時，用比效果更好，其原因是_______。
(2)吸收法脫硫
煙氣中的可以用“亞硫酸銨吸收法”處理，發(fā)生的反應為，測得25℃時溶液pH與各組分物質的量分數(shù)的變化關系如圖-1所示。b點時溶液，則_______。

(3)電解法脫硫
用NaOH吸收后，所得溶液經(jīng)電解后可制取溶液，反應裝置如圖-2所示。電解時每有1 mol 生成有_______ mol 透過質子交換膜。

(4)還原法脫氮
用催化劑協(xié)同納米零價鐵去除水體中。其催化還原反應的過程如圖-3所示。

①該反應機理中生成的過程可描述為_______。
②過程中去除率及生成率如圖-4所示，為有效降低水體中氮元素的含量，宜調整水體pH為4.2，當時，隨pH減小，生成率逐漸降低的原因是_______。

【答案】(1)???? 正四面體形???? ???? 二氧化碳吹出時可增強溶液的酸性，抑制硫化氫的溶解，有利于將硫化氫吹出
(2)3:1
(3)2
(4)???? 納米零價鐵在催化劑表面失去電子變?yōu)閬嗚F離子，在催化劑層中氫離子得到電子變?yōu)闅湓?，在酸性條件下氫原子還原硝酸根變?yōu)镹H，NH失去氫原子變?yōu)榈獨???? pH越小，氫離子濃度越大，會生成更多的氫原子，使硝酸根生成的中間產(chǎn)物NH更多的與氫原子反應生成銨根離子，從而減少氮氣的生成
【解析】（1）①中S原子價層電子對數(shù)為，其空間構型為正四面體形；故答案為：正四面體形。
②與在SBR細菌作用下生成和，該反應在弱酸性條件下反應，根據(jù)氧化還原反應得失電子守恒配平得到，其的離子方程式為；故答案為：。
③將從水中吹出時，用比效果更好，二氧化碳溶于水生成碳酸，增強溶液的酸性，抑制硫化氫溶解，因此其原因是二氧化碳吹出時可增強溶液的酸性，抑制硫化氫的溶解，有利于將硫化氫吹出；故答案為：二氧化碳吹出時可增強溶液的酸性，抑制硫化氫的溶解，有利于將硫化氫吹出。
（2）根據(jù)亞硫酸氫銨溶液的電荷守恒得到，b點時溶液，得到，測得25℃時溶液pH與各組分物質的量分數(shù)的變化關系如圖-1所示，則b點是，得到，則；故答案為：3:1。
（3）根據(jù)圖中信息左邊為陽極，右邊為陰極，陰極電極反應式為，因此電解時每有1 mol 生成有2mol 透過質子交換膜；故答案為：2。
（4）①根據(jù)圖中信息，該反應機理中生成的過程可描述為納米零價鐵在催化劑表面失去電子變?yōu)閬嗚F離子，在催化劑層中氫離子得到電子變?yōu)闅湓樱谒嵝詶l件下氫原子還原硝酸根變?yōu)镹H，NH失去氫原子變?yōu)榈獨猓还蚀鸢笧椋杭{米零價鐵在催化劑表面失去電子變?yōu)閬嗚F離子，在催化劑層中氫離子得到電子變?yōu)闅湓?，在酸性條件下氫原子還原硝酸根變?yōu)镹H，NH失去氫原子變?yōu)榈獨狻?br /> ②過程中去除率及生成率如圖-4所示，為有效降低水體中氮元素的含量，宜調整水體pH為4.2，當時，隨pH減小，生成率逐漸降低，根據(jù)圖中信息氫離子濃度越大，會生成更多的氫原子，使硝酸根生成的中間產(chǎn)物NH更多的與氫原子反應生成銨根離子，從而減少氮氣的生成；故答案為：pH越小，氫離子濃度越大，會生成更多的氫原子，使硝酸根生成的中間產(chǎn)物NH更多的與氫原子反應生成銨根離子，從而減少氮氣的生成。
3．（2022·北京房山·二模）氨對人類的生存和發(fā)展有著重要意義，1909年哈伯在實驗室中首次利用氮氣與氫氣反應合成氨，實現(xiàn)了人工固氮。
(1)反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的化學平衡常數(shù)表達式為____。
(2)在一定條件下氨的平衡含量如表。
溫度/℃
壓強/MPa
氨的平衡含量
200
10
81.5%
550
10
8.25%
①該反應為____(填“吸熱”或“放熱”)反應。
②哈伯選用的條件是550℃、10MPa，而非200℃、10MPa，可能的原因是____。
(3)實驗室研究是工業(yè)生產(chǎn)的基石。如圖中的實驗數(shù)據(jù)是在其它條件不變時，不同溫度(200℃、400℃、600℃)、壓強下，平衡混合物中NH3的物質的量分數(shù)的變化情況。

①曲線a對應的溫度是____。
②M、N、Q點平衡常數(shù)K的大小關系是____。
(4)盡管哈伯的合成氨法被評為“20世紀科學領域中最輝煌的成就”之一，但仍存在耗能高、產(chǎn)率低等問題。因此，科學家在持續(xù)探索，尋求合成氨的新路徑。如圖為電解法合成氨的原理示意圖，陰極的電極反應式為____。

(5)NH3轉化為NO是工業(yè)制取硝酸的重要一步。已知：100kPa、298K時：
4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)ΔH=-1268kJ·mol-1
2NO(g)N2(g)+O2(g)ΔH=-180.5kJ·mol-1
請寫出NH3轉化為NO的熱化學方程式____。
【答案】(1)K=
(2)???? 放熱???? 溫度過低反應速率太慢；溫度過高不利于反應平衡正向移動
(3)???? 200℃???? KQ=KM>KN
(4)N2+6e?+6H+=2NH3
(5)4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)???ΔH=?907kJ·mol?1
【解析】（1）根據(jù)平衡常數(shù)的表達式可知，該反應的平衡常數(shù)K=；
（2）①根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，壓強不變，升高溫度氨的平衡含量降低，說明升高溫度平衡逆向移動，所以該反應為放熱反應；
②溫度過低反應速率太慢；溫度過高不利于反應平衡正向移動，所以選用的條件是550℃、10MPa；
（3）①該反應為放熱反應，壓強相同時，溫度越低NH3的物質的量分數(shù)越大，所以曲線a對應的溫度為200℃；
②該反應為放熱反應，溫度越高，平衡常數(shù)越小，溫度：Q=M＜N，所以平衡常數(shù)：KQ=KM>KN；
（4）據(jù)圖可知，陰極上N2被還原為NH3，環(huán)境為酸性環(huán)境，所以陰極的電極反應式為N2+6e?+6H+=2NH3；
（5）NH3轉化為NO的化學方程式為4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)，依次將所給兩個熱化學方程式標號為①、②，根據(jù)蓋斯定律，①-②×2可得4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)的ΔH=-1268kJ·mol-1-(-180.5kJ·mol-1)×2=?907kJ·mol?1。

1．（2022·山東·勝利一中模擬）1,6?己二醇是一種重要的化工原料，與乙二醇相比，用1,6?己二醇為原料制備的聚酯具有更為優(yōu)異的柔韌性和抗腐蝕性。工業(yè)上利用己二酸二甲酯加氫制備1,6?己二醇，該反應的化學方程式如圖：
(g)+4H2(g)→(g)+2CH3OH(g) ΔH。
(1)已知：
化學鍵
C=O
C?O
C?H
C?C
O?H
H?H
鍵能/ kJ?mol?1
745
358
413
347
467
436
計算上述反應的△H=___；此反應自發(fā)進行的條件是____(填“高溫易自發(fā)”“低溫易自發(fā)”或“任何溫度都能自發(fā)”)。
(2)將組成(物質的量分數(shù))為4n%H2(g)、n% (g)的氣體通入剛性密閉反應器中，在溫度一定、壓強為pMPa條件下只進行上述反應。平衡時，若壓強為qMPa，平衡時(g)的轉化率為=____ (用p、q的代數(shù)式表示，下同)，平衡常數(shù)Kp=____(以分壓表示，分壓=總壓×物質的量分數(shù))。
(3)科研小組在高壓反應釜中進行催化加氫反應，對己二酸二甲酯制備1,6?己二醇的工藝條件進行了研究。圖甲和圖乙為此反應在相同時間時，反應壓力、反應溫度與反應物的轉化率和1,6?己二醇選擇性的變化關系。

已知，選擇性=×100%。
①由圖可知，在壓強為27MPa時，己二酸二甲酯制備1,6?己二醇應選擇的合適溫度為____；選擇此溫度的理由是____；當260℃時，轉化率隨著壓強增大而不斷增大的原因是____。
②圖丙為反應時間與加氫反應時反應物的轉化率和選擇性的關系。

綜合考慮，反應時間控制在5h左右較為合適。此時1,6?己二醇的產(chǎn)率為____。
【答案】(1)???? ?286 kJ?mol?1???? 低溫易自發(fā)
(2)???? ×100%或%????
(3)???? 290℃???? 290℃時反應物的轉化率較高，且此溫度下的產(chǎn)物選擇性較高???? 相同溫度時壓強大，反應速率加快，且達到平衡后，增大壓強利于平衡正向移動，使反應物轉化率增大???? 50.05%
【解析】（1）根據(jù)方程式分析得到酯基中碳氧單鍵斷裂，形成氧氫鍵和碳氫鍵，碳氧雙鍵斷裂又形成碳氫鍵、碳氧單鍵和氧氫鍵，因此可簡化計算上述反應的△H=2E(C=O)+2E(C?O)+4E(H?H) ?4E(O?H) ?4E(C?H) ?2E(C?O) =745 kJ?mol?1×2＋436 kJ?mol?1×4?467kJ?mol?1×4?413 kJ?mol?1×4= ?286 kJ?mol?1；該反應是氣體體積減小的反應即△H＜0、△S＜0，根據(jù)△G=△H?T△S判斷溫度低的時候△G＜0，因此得到低溫易自發(fā)；故答案為：?286 kJ?mol?1；低溫易自發(fā)。
（2）根據(jù)題意建立三段式0.2p?x+0.8p?4x+x+2x=q，解得2x=p?q，x=，則a(已二酸二甲酯)= ×100%或%；Kp=；故答案為：×100%或%；。
（3）①由圖可知，在27MPa時，290°C己二酸二甲酯的轉化率和1,6?己二醇的選擇性均高于280°C，因此溫度選擇290°C；相同溫度時壓強大，反應速率快，且達平衡時，增大壓強有利于平衡正向移動，使反應物轉化率增大；故答案為：290°C ；290℃時反應物的轉化率較高，且此溫度下的產(chǎn)物選擇性較高；相同溫度時壓強大，反應速率加快，且達到平衡后，增大壓強利于平衡正向移動，使反應物轉化率增大。
②反應時間控制在5h時，產(chǎn)物的產(chǎn)率為92%×54.4%≈50.05%；故答案為：50.05%。
2．（2022·湖南婁底·模擬）丙烯是合成多種高分子材料的原料，工業(yè)上常采用裂解丁烷獲得丙烯。化學原理如下：
反應1：C4H10(g) C3H6(g)+CH4(g) ΔH1
反應2：C4H10(g) C2H4(g)+C2H6(g) ΔH2
(1)已知在101kPa和一定溫度下，由最穩(wěn)定單質生成1mol純物質的熱效應，稱為該物質的標準生成熱()?；瘜W規(guī)定，穩(wěn)定單質的生成熱為0。
幾種相關物質的標準生成熱數(shù)據(jù)如下表所示：
物質
C4H10(g)
C3H6(g)
C2H4(g)
CH4(g)
C2H6(g)
/(kJ·mol-1)
?124.7
20.4
52.3
?74.9
?84.7
反應1的能量變化如圖1所示，逆反應活化能E2=_______ kJ?mol?1。

(2)在剛性密閉容器中充入一定量丁烷，在甲、乙兩種不同催化劑作用下，相同時間內丙烯的產(chǎn)率與溫度關系如圖2所示。工業(yè)上宜選擇催化劑_______(填“甲”或“乙”)。溫度高于500℃時，乙催化劑作用下丙烯產(chǎn)率降低的主要原因可能是________(答一條)。

(3)在剛性密閉容器中充入適量丁烷，在一定溫度下發(fā)生反應1和2，達到平衡后，再充入少量丁烷。下列推斷正確的是_______(填標號)。A．平衡向正反應方向移動，丁烷的轉化率增大
B．平衡向正反應方向移動，丁烷的轉化率減小
C．平衡向逆反應方向移動，丁烷的轉化率增大
D．平衡向逆反應方向移動，丁烷的轉化率減小
(4)在一定條件下，C4H10(g) C3H6(g)+CH4(g)生成丙烯的速率方程為υ凈(C3H6)=k正c(C4H10) ?k逆c(C3H6)·c(CH4)(k正、k逆為正、逆反應速率常數(shù)，與溫度、催化劑有關，與濃度無關)，測得速率常數(shù)k(包括k正、k逆)的負對數(shù)pk(pk=?lgk)與溫度關系如圖3所示。其中，能代表pk正與T關系的直線為_______(填標號)。

(5)在一定溫度T℃，總壓強恒定為14.8kPa的條件下，向密閉容器充入C4H10和N2的混合氣體(N2不參與反應)。在T℃下，發(fā)生反應1和2，C4H10的平衡轉化率與通入氣體中C4H10的物質的量分數(shù)的關系如圖4所示。
①其他條件不變時，C4H10的平衡轉化率隨著C4H10的物質的量分數(shù)增大而減小，其原因是_______。

②T℃時，C4H10的物質的量分數(shù)為0.8對應的平衡體系中，C3H6的選擇性為。該溫度下，反應1的平衡常數(shù)Kp=_______kPa[以分壓計算的平衡常數(shù)為Kp，分壓=總壓×物質的量分數(shù)：C2H4的選擇性=]。
(6)己二睛是合成尼龍66的原料。工業(yè)上，采用丙烯氨氧化法制備丙烯腈(CH2=CH?CN)，又采用電有機合成法制備己二睛[NC(CH2)4CN]，裝置如圖所示。

陰極反應式為_______。
【答案】(1)3774.8
(2)???? 甲???? 催化劑乙的活性降低、選擇性降低或副產(chǎn)物增多
(3)B
(4)d
(5)???? 平衡體系分壓增大，平衡向逆反應方向移動???? 5
(6)2CH2=CHCN+2H++2e－=NC(CH2)4CN
【解析】(1)根據(jù)生成熱定義，物質的生成熱可以表示其相對能量高低，反應熱等于產(chǎn)物總能量與反應物總能量之差，ΔH1=(20.4+124.7?74.9) kJ?mol?1=+70.2 kJ?mol?1。同理可得：△H2=(52.3+124.7?84.7)kJ?mol?1=+92.3 kJ?mol?1。反應熱等于正反應活化能與遞反應活化能之差，E2=(3845?70.2) kJ?mol?1=3774.8 kJ?mol?1；故答案為：3774.8。
(2)根據(jù)圖中曲線得到工業(yè)上選擇催化效率高的催化劑甲；溫度高于500°C，催化劑乙的活性降低、選擇性降低或副產(chǎn)物增多等導致丙烯產(chǎn)率降低；故答案為：甲；催化劑乙的活性降低、選擇性降低或副產(chǎn)物增多。
(3)在恒溫恒容條件下，平衡常數(shù)不變，平衡后充入丁烷，平衡向正反應方向移動?？梢杂媚M法判斷丁烷轉化率變化，充入丁烷后相當于將原平衡體系加壓，丁烷的平衡轉化率減小；故答案為：B。
(4)正反應是吸熱反應，升高溫度，平衡常數(shù)增大。平衡時凈反應速率為0，有K=，升高溫度，速率常數(shù)均增大，且k正增大的倍數(shù)大于k逆增大的倍數(shù)。k越大，pk越小；故答案為：d。
(5)①總壓強不變的條件下，增大混合氣體中丁烷的物質的量分數(shù)，平衡體系的分壓增大，平衡向逆反應方向移動，故丁烷的平衡轉化率減??；故答案為：平衡體系分壓增大，平衡向逆反應方向移動。
②取混合氣體中n(C4H10)=0.8mol，n(N2)=0.2mol。
反應1：，反應2：，，解得：x=0.4，y=0.08；平衡體系中氣體的總物質的量為0.32mol+0.08mol+0.08mol+0.4mol+0.4mol+0.2mol=1.48mol。p(C4H10)=14.8kPa×=3.2kPa，p(C3H6)=p(CH4)=4.0kPa，=5kPa；故答案為：5。
(6)根據(jù)圖中信息，水中氫氧根得到電子變?yōu)檠鯕猓虼岁帢O上丙烯睛發(fā)生還原反應，電極反應式為2CH2=CHCN+2H++2e－=NC(CH2)4CN；故答案為：2CH2=CHCN+2H++2e－=NC(CH2)4CN。
3．（2022·江蘇江蘇·二模）我國學者分別使用Fe2O3和Fe3O4作催化劑對燃煤煙氣脫硝脫硫進行了研究。
(1)催化劑制備。在60～100℃條件下，向足量NaOH溶液中通入N2一段時間，再加入適量新制FeSO4溶液，充分反應后得到混合物X；向混合物X中加入NaNO3溶液，充分反應后經(jīng)磁鐵吸附、洗滌、真空干燥，制得Fe3O4催化劑。
①通入N2的目的是___。
②混合物X與NaNO3反應生成Fe3O4和NH3，該反應的化學方程式為___。
(2)催化劑性能研究。如圖1所示，當其他條件一定時，分別在無催化劑、Fe2O3作催化劑、Fe3O4作催化劑的條件下，測定H2O2濃度對模擬煙氣(含一定比例的NO、SO2、O2、N2)中NO和SO2脫除率的影響，NO脫除率與H2O2濃度的關系如圖2所示。

已知?OH能將NO、SO2氧化。?OH產(chǎn)生機理如下。
反應Ⅰ：Fe3++H2O2=Fe2++?OOH+H+(慢反應)
反應Ⅱ：Fe2++H2O2=Fe3++?OH+OH-(快反應)
①與Fe2O3作催化劑相比，相同條件下Fe3O4作催化劑時NO脫除率更高，其原因是___。
②NO部分被氧化成NO2。NO2被NaOH溶液吸收生成兩種含氧酸鈉鹽，該反應的離子方程式為___。
③實驗表明?OH氧化SO2的速率比氧化NO速率慢。但在無催化劑、Fe2O3作催化劑、Fe3O4作催化劑的條件下，測得SO2脫除率幾乎均為100%的原因是___。
【答案】(1)???? 排除NaOH溶液中的O2，防止Fe2+被氧化為Fe3+???? 12Fe(OH)2+NaNO34Fe3O4+NH3↑+NaOH+10H2O
(2)???? Fe3O4催化劑表面同時存在Fe2+和Fe3+，F(xiàn)e2+直接通過反應Ⅱ快速產(chǎn)生?OH，c(?OH)更大：Fe2O3催化劑表面僅存在Fe3+，F(xiàn)e3+需先通過慢反應Ⅰ產(chǎn)生Fe2+再通過快反應Ⅱ產(chǎn)生?OH，總反應速率由慢反應Ⅰ決定，c(?OH)小于前者；故Fe3O4作催化劑比Fe2O3作催化劑時NO脫除率更大???? 2NO2+2OH-=NO+NO+H2O???? SO2幾乎完全被NaOH溶液吸收
【詳解】（1）①氫氧化鈉溶液中會溶解有少量空氣中的氧氣，氧氣能氧化亞鐵離子生成鐵離子，通入N2的目的是排除NaOH溶液中的O2，防止Fe2+被氧化為Fe3+；
②氫氧化鈉和硫酸亞鐵生成氫氧化亞鐵沉淀，混合物X中含有氫氧化亞鐵，根據(jù)質量守恒可知，氫氧化亞鐵會與NaNO3反應生成Fe3O4和NH3、氫氧化鈉、水，該反應的化學方程式為12Fe(OH)2+NaNO34Fe3O4+NH3↑+NaOH+10H2O；
（2）①由已知反應機理反應Ⅰ、反應Ⅱ可知：Fe3O4催化劑表面同時存在Fe2+和Fe3+，F(xiàn)e2+直接通過反應Ⅱ快速產(chǎn)生?OH，c(?OH)更大：Fe2O3催化劑表面僅存在Fe3+，F(xiàn)e3+需先通過慢反應Ⅰ產(chǎn)生Fe2+再通過快反應Ⅱ產(chǎn)生?OH，總反應速率由慢反應Ⅰ決定，c(?OH)小于前者；故Fe3O4作催化劑比Fe2O3作催化劑時NO脫除率更大
②NO2被NaOH溶液吸收生成兩種含氧酸鈉鹽，根據(jù)質量守恒可知為含氮元素的鹽，二氧化氮中部分氮元素化合價升高、部分氮元素化合價降低，反應得到亞硝酸鹽和硝酸鹽，該反應的離子方程式為2NO2+2OH-=NO+NO+H2O
③二氧化硫能溶于水會和氫氧化鈉反應被吸收，測得SO2脫除率幾乎均為100%的原因是SO2幾乎完全被NaOH溶液吸收。
4．（2022·湖北·模擬）氫氣在實驗室和工業(yè)上有著廣泛的用途。請回答：
(1)氫氣可以與煤在催化劑作用下制備乙炔，已知部分反應如下：
Ⅰ．
Ⅱ．
Ⅲ．
Ⅳ．
通過計算說明反應Ⅳ自發(fā)進行的條件_______。
(2)利用氫氣與二氧化碳催化反應合成乙烯，是實現(xiàn)低碳轉型的一條途徑。在0．1MPa、120℃條件下，以的投料比充入體積固定的密閉容器中，發(fā)生反應：，平衡時水蒸氣的物質的量百分數(shù)為50．0%。請回答：
①反應的平衡常數(shù)表達式為_______。
②達到平衡時，的轉化率為_______。
(3)氫氣可合成氨氣，氨氣與二氧化碳可以合成尿素，反應為：，分為兩步：
反應步驟
反應方程式

Ⅰ

快速放熱
Ⅱ

慢速吸熱
已知投料的組成為、和水蒸氣(有助于分離尿素)，一定條件下，氨基甲酸銨()物質的量與時間的關系圖(圖甲，t1后物質的量不再改變)，以及不同氨碳比()與水碳比()投料時平衡轉化率圖象(圖乙，a、b代表水碳比)：

回答下列問題：
①已知反應I又可以分成兩步：_______、，請寫出第一步的化學方程式_______。
②下列敘述正確的是_______。
A．反應Ⅰ的活化能大于反應Ⅱ，
B．增大氨碳比有利于提高尿素產(chǎn)率，原因之一是過量氨氣與反應Ⅱ生成的水反應，促進平衡正移
C．實際生產(chǎn)中若選擇曲線a，則氨碳比應控制在4.0左右
D．曲線a的水碳比大于曲線b，減小水碳比有利于尿素生成
③如果某催化劑可以同等程度地加速反應Ⅰ和Ⅱ，請在圖甲中畫出保持其他條件不變，加入該催化劑后從0h到t1時的氨基甲酸銨物質的量變化曲線_______。
【答案】(1)，且反應可逆符號右側氣體物質的量比左側多，△S>0，故反應在高溫下自發(fā)
(2)???? 或???? 68.2%
(3)???? ???? BC????
【詳解】（1）將反應Ⅰ的二倍加上反應Ⅱ，再加反應Ⅲ的2倍得到反應Ⅳ．，且反應可逆符號右側氣體物質的量比左側多，△S>0，故反應在高溫下自發(fā)；故答案為：，且反應可逆符號右側氣體物質的量比左側多，△S>0，故反應在高溫下自發(fā)。
（2）利用氫氣與二氧化碳催化反應合成乙烯，是實現(xiàn)低碳轉型的一條途徑。在0.1MPa、120℃條件下，以的投料比充入體積固定的密閉容器中，發(fā)生反應：，平衡時水蒸氣的物質的量百分數(shù)為50.0%。請回答：
①反應的平衡常數(shù)表達式為或；故答案為：或。
②以的投料比充入體積固定的密閉容器中，假設分解加入4mol氫氣和1mol二氧化碳，達到平衡時，建立三段式，，解得x= ，的轉化率為；故答案為：68.2%。
（3）①根據(jù)總反應和第二步反應得到第一步反應為；故答案為：。
②A．反應Ⅰ是快速放熱，反應Ⅱ是慢速吸熱，說明反應Ⅰ的活化能小于反應Ⅱ，且，故A錯誤；B．增大氨碳比有利于提高尿素產(chǎn)率，過量氨氣與反應Ⅱ生成的水反應，促進平衡正移，會生成更多的尿素，故B正確；C．實際生產(chǎn)中若選擇曲線a，氨碳比在4.0時二氧化碳轉化率已經(jīng)很大，再提高氨碳比，雖然二氧化碳轉化率增大，但氨氣經(jīng)濟價值比二氧化碳經(jīng)濟價值大，因此增大氨碳比不劃算，因此氨碳比應控制在4.0左右，故C正確；D．根據(jù)總反應增加水碳比，可以理解為二氧化碳量不變，水的量增大，平衡逆向移動，二氧化碳轉化率減小，因此根據(jù)圖象得到曲線a的水碳比小于曲線b，減小水碳比，水蒸氣量減少，有利于平衡正向移動，利于尿素生成，故D錯誤；綜上所述，答案為：BC。
③如果某催化劑可以同等程度地加速反應Ⅰ和Ⅱ，反應速率加快，生成氨基甲酸銨達到最高值時間縮短，短時間放出的熱量大，使得溫度較高，平衡正向移動，因此生成氨基甲酸銨的量比原來增加，因此加入該催化劑后從0h到t1時的氨基甲酸銨物質的量變化曲線；故答案為：。
5．（2022·河北·模擬）將CO2還原成甲烷，是實現(xiàn)CO2資源化利用的有效途徑之一。
I．CO2甲烷化
CO2甲烷化過程可能發(fā)生反應：
ⅰ．CO2(g) ＋ 4H2(g) CH4(g) ＋ 2H2O(g) ΔH1
ⅱ．CO2(g) ＋ H2(g) CO(g) ＋ H2O(g) ΔH2＝＋41.2 kJ?mol?1
ⅲ．CO(g) ＋ 3H2(g) CH4(g) ＋ H2O(g) ΔH3＝－206.1 kJ?mol?1
……
(1)ΔH1＝______ kJ?mol?1。
(2)不同條件下，按照n(CO2):n(H2)＝1:4投料，CO2的平衡轉化率如圖所示。

①壓強p1、p2、p3由大到小的順序是______。
②壓強為p1時，隨著溫度升高，CO2的平衡轉化率先減小后增大。解釋溫度高于600℃之后，隨著溫度升高CO2轉化率增大的原因______。
Ⅱ．微生物電化學法
微生物電化學產(chǎn)甲烷法是將電化學法和生物還原法有機結合，裝置如上圖所示。
(3)陰極的電極反應式是______。
(4)若生成1 mol CH4，理論上陽極室生成CO2的體積是______L(標準狀況，忽略氣體的溶解)。
【答案】(1) ?164.9???? (2)p3＞p2＞p1
CO2平衡轉化率為反應ⅰ和反應ⅱ的CO2平衡轉化率之和。反應ⅰ為放熱反應，隨溫度升高CO2平衡轉化率降低，反應ⅱ為吸熱反應，隨溫度升高CO2平衡轉化率升高。溫度較高時，CO2平衡轉化率主要取決于反應ⅱ。(或：ⅰ為放熱反應；ⅱ為吸熱反應。600℃之后，CO2轉化率主要取決于反應ⅱ)???? CO2 ＋ 8e? ＋ 8H＋＝ CH4 ＋ 2H2O???? 44.8
【詳解】(1)將反應ⅱ加反應ⅲ得到反應ⅰ，因此ΔH1＝＋41.2 kJ?mol?1＋(－206.1 kJ?mol?1) ＝?164.9kJ?mol?1；故答案為：?164.9。
(2)①該反應是體積減小的反應，畫一條與y軸相平的平行線，從下到上，轉化率變大，說明平衡正向移動，壓強不斷增大，因此壓強p1、p2、p3由大到小的順序是p3＞p2＞p1；故答案為：p3＞p2＞p1。
②壓強為p1時，隨著溫度升高，CO2的平衡轉化率先減小后增大。解釋溫度高于600℃之后，隨著溫度升高CO2轉化率增大的原因CO2平衡轉化率為反應ⅰ和反應ⅱ的CO2平衡轉化率之和。反應ⅰ為放熱反應，隨溫度升高CO2平衡轉化率降低，反應ⅱ為吸熱反應，隨溫度升高CO2平衡轉化率升高。溫度較高時，CO2平衡轉化率主要取決于反應ⅱ。(或：ⅰ為放熱反應；ⅱ為吸熱反應。600℃之后，CO2轉化率主要取決于反應ⅱ)；故答案為：CO2平衡轉化率為反應ⅰ和反應ⅱ的CO2平衡轉化率之和。反應ⅰ為放熱反應，隨溫度升高CO2平衡轉化率降低，反應ⅱ為吸熱反應，隨溫度升高CO2平衡轉化率升高。溫度較高時，CO2平衡轉化率主要取決于反應ⅱ。(或：ⅰ為放熱反應；ⅱ為吸熱反應。600℃之后，CO2轉化率主要取決于反應ⅱ)。
(3)根據(jù)圖中信息CO2 化合價降低變?yōu)镃H4，在陰極發(fā)生反應，因此陰極的電極反應式是CO2 ＋ 8e? ＋ 8H＋＝ CH4 ＋ 2H2O；故答案為：CO2 ＋ 8e? ＋ 8H＋＝ CH4 ＋ 2H2O。
(4)根據(jù)CO2 ＋ 8e? ＋ 8H＋＝ CH4 ＋ 2H2O，若生成1 mol CH4，轉移8mol電子，有根據(jù)CH3COO? －8e?＋ 2H2O＝2CO2 ＋7H＋，因此理論上陽極室生成2molCO2，其體積是44.8L；故答案為：44.8。

1．（2022·浙江·模擬）氮元素在工業(yè)應用上具有重要地位。
請回答：
(1)某實驗興趣小組對F.Daniels的N2O4氣體分解實驗學習后，探究相關類似實驗。在T1℃下，將N2O4氣體通入1 L容器內，容器內存在如下反應：
反應Ⅰ????主反應：??K1
反應Ⅱ????副反應：??K2
①向該容器內通入4 mol N2O5和2 mol NO2，等到反應Ⅰ、Ⅱ均達到平衡后，測得c(NO2)=5 mol/L，c(N2O4)=0.5 mol/L，，則此溫度下N2O5的轉化率=_______。
②通過控制條件，使該容器內只進行反應Ⅰ，下列說法正確的是_______。
A．當4v ( N2O5消耗)=2v(NO2消耗)時，該化學反應達到平衡
B．反應達到平衡時，縮小容器體積，平衡常數(shù)K1變小，N2O5的轉化率下降
C．恒壓狀態(tài)下，反應達到平衡時，通入大量稀有氣體，N2O5的轉化率將提高
D．恒容狀態(tài)下，通入N2O5、NO2、O2各5 mol，反應達到平衡后，c(O2)＜5 mol/L
(2)已知：反應Ⅲ??????
反應Ⅳ??????
①寫出NO與H2反應生成NH3和O2的熱化學方程式，判斷該反應自發(fā)進行的條件并說明理由：_______。
②反應Ⅲ為工業(yè)制氨的化學方程式。如圖1為工業(yè)制氨反應中逆反應速率與時間(t)的關系圖。已知t1時，該反應恰好達到化學平衡。t1時，將該化學反應體系升溫到T℃(t2時恰好達到化學平衡)。t2時，向該化學反應體系加入正催化劑，用曲線畫出t1 ~t3時間段中逆反應速率。_______。

③關于反應Ⅳ，恒容狀態(tài)下N2進氣速度對O2的轉化率影響如圖2。請解釋曲線中A點到B點變化的原因：_______。

【答案】(1)???? 50％???? AC
(2)???? 2NO(g)+3H2(H2)2NH3(g)+O2(g) △H=-272 kJ/mol；由聯(lián)立得到的反應方程式可知△H＜0，△S＜0，故反應自發(fā)進行的條件為低溫???? ???? 隨著N2的進氣速率持續(xù)不斷增大，反應器內的氣體流速增大，反應熱能被及時移走，等效于降低溫度；該反應為吸熱反應，降低溫度則反應逆向移動，故O2轉化速率會一定程度的降低
【詳解】（1）①反應容器的容積是1 L，向該容器內通入4 mol N2O5和2 mol NO2，則反應開始時c(N2O5)=4 mol/L，c(NO2)=2 mol/L。等到反應Ⅰ、Ⅱ均達到平衡后，c(N2O4)=0.5 mol/L，則反應消耗△c(NO2)=1 mol/L，測得此時c(NO2)=5 mol/L，若未發(fā)生反應Ⅱ，則N2O4的濃度應該為c(NO2)=5 mol/L+1 mol/L=6 mol/L，因此發(fā)生反應Ⅰ產(chǎn)生的N2O4的濃度為c(NO2)=(6-2)mol/L=4 mol/L，根據(jù)反應Ⅰ中物質反應轉化關系可知反應消耗N2O5的濃度△c(NO2)=2 mol/L，故此溫度下N2O5的轉化率=；
②A．對于反應Ⅰ，在任何時刻都存在4v (N2O5消耗)=2v(NO2生成)，若4v (N2O5消耗)=2v(NO2消耗)時，v(NO2生成)= v(NO2消耗)，反應達到平衡狀態(tài)，A符合題意；
B．反應達到平衡時，縮小容器體積，化學平衡向氣體體積減小的逆反應方向移動，導致N2O5的轉化率下降，但溫度不變，因此化學平衡常數(shù)K1不變，B錯誤；
C．恒壓狀態(tài)下，反應達到平衡時，通入大量稀有氣體，反應容器的容積擴大，導致體系的壓強減小，化學平衡向氣體體積擴大的正反應方向移動，從而使N2O5的轉化率提高，C正確；
D．根據(jù)①計算可知：在容器的容積是1 L，開始向容器中加入4 mol N2O5和2 mol NO2，反應達到平衡時，N2O5的轉化率是50%，此時容器中c(N2O5)=2 mol/L，c(NO2)=5 mol/L，c(O2)=1 mol/L，反應Ⅰ的化學平衡常數(shù)K=。在恒容狀態(tài)下，通入N2O5、NO2、O2各5 mol，此時濃度商Qc=＜K，反應正向進行，至反應達到平衡后，c(O2)＞5 mol/L，D錯誤；
故合理選項是AC；
（2）①已知：反應Ⅲ????
反應Ⅳ????
根據(jù)蓋斯定律，將反應Ⅲ-反應Ⅳ，整理可得熱化學方程式2NO(g)+3H2(H2)2NH3(g)+O2(g) △H=-272 kJ/mol；
要使反應自發(fā)進行，體系的自由能△G=△H-T△S＜0，由聯(lián)立得到的總反應方程式2NO(g)+3H2(H2)2NH3(g)+O2(g) △H=-272 kJ/mol可知△H＜0，△S＜0，故反應自發(fā)進行的條件為低溫條件；
②合成NH3的正反應是放熱反應，在t1時刻最高溫度，v正、v逆都增大，由于溫度對吸熱反應影響更大，因此v逆增大的倍數(shù)大于v正，化學平衡逆向移動，隨著反應的進行，v逆逐漸減小，v正逐漸增大，在t2時刻反應達到平衡狀態(tài)，此時v正=v逆；然后在t2時刻向該化學反應體系加入正催化劑，v正、v逆都增大，且增大有的速率關系為v正=v逆，用曲線畫出t1 ~t3時間段中逆反應速率為：；
③反應Ⅳ是反應前后氣體體積不變的吸熱反應，在開始后，隨著N2通入速率的增大，N2投入量的增大，c(N2)增大使化學反應正向進行，導致O2的轉化率增大，但當N2通入速率過大時，隨著N2的進氣速率持續(xù)不斷增大，反應器內的氣體流速增大，反應熱能被及時移走，等效于降低溫度；該反應為吸熱反應，降低溫度，會使化學平衡逆向移動，故O2轉化速率會一定程度的降低。
2．（2022·四川綿陽·一模）我國的能源以煤炭為主，燃煤煙氣中等有害氣體的排放會污染環(huán)境，用CO還原脫除SO2將其轉化為單質硫，對工業(yè)生產(chǎn)具有重要的意義。
(1)已知常溫常壓下，的燃燒熱為，CO(g)的燃燒熱為，則CO還原脫除：_______。
(2)在某溫度時，進行CO還原脫除：。
①若在剛性容器中進行，下列說法一定能確定反應達到平衡狀態(tài)的是_______。
A．?????B．CO與SO2的濃度之比不再改變
C．容器內的壓強不再改變?????D．的值不再改變
②若控制進料比(物質的量)為4∶1，反應達平衡時，混合氣體中的體積分數(shù)為5%，則該反應在此溫度下的平衡常數(shù)為_______。
(3)在600℃時，發(fā)生如下系列反應，測得不同進料比(物質的量)下平衡體系各物質分布如圖所示(圖中起始投料固定為)。

反應I：
反應II：
反應III：
①該條件下，為減少有毒物質COS的產(chǎn)生，同時脫除，實際生產(chǎn)中應控制進料比為_______，在進料比大于2.5之后，COS的含量會明顯增大，試分析原因_______。
②根據(jù)圖中曲線，可判斷_______(填“>”“=”或“
(4)0.06NA
【詳解】（1）根據(jù)題意得出的熱化學方程式為+O2(g)SO2(g) △H=-，CO(g)的熱化學方程式為CO(g)+O2(g)=CO2(g) △H=-，將兩個方程式依次編號為①②，由2×②-①得，所以△H=2×(-283.0)-(-297.2)=-268.8 kJ/mol。
（2）①正向反應速率等于逆向反應速率，且速率之比等于系數(shù)之比，即時，可以判定反應達到平衡狀態(tài)，A正確；CO與SO2的濃度之比不再改變不能判斷反應達到平衡狀態(tài)，跟反應得投料比和反應程度有關，B錯誤；根據(jù)方程式可以看出，反應前后的系數(shù)之和相等，壓強一直保持不變，因此容器內的壓強不再改變無法判定反應達到平衡狀態(tài)，C錯誤；反應達到平衡狀態(tài)時，各成分的濃度不再發(fā)生改變，的值不再改變，可以判定反應達到平衡狀態(tài)，D正確；
②控制進料比(物質的量)為4∶1，設起始投料n(CO)=4mol，n(SO2)=1mol,平衡時SO2反應xmol,列出三段式：，根據(jù)反應達平衡時，混合氣體中的體積分數(shù)為5%，可得=5%，解出：x=0.75，反應前后系數(shù)相同，體積不影響平衡常數(shù)，則平衡常數(shù)K==1.08。
（3）①當進料比為2時，圖中n(CO2)比較大，同時n(SO2)很少，n(COS)幾乎為0，故實際生產(chǎn)中應控制進料比為2.0；在進料比大于2.5之后，CO的含量較多，此時反應II的反應程度比反應III的程度大的多，故 COS的含量會明顯增大；
②投料比為2.0時，反應I中的產(chǎn)物n(S)、n(CO2)很大，而n(CO)、n(SO2)很小，則K1較大，反應II中產(chǎn)物：n(COS)很小，n(CO)、 n(S)中n(S)很大，則K2較小，所以K1> K2
（4）標準狀況下SO2的物質的量為=0.03mol，在電極a上SO2轉化為H2SO4，一個SO2失去2個電子，則0.03molSO2失去0.03×2=0.06mol電子即0.06NA。
3．（2022·四川雅安·模擬）為早日實現(xiàn)“碳達峰”、“碳中和”，我國科學家利用作為催化劑，實現(xiàn)了常溫下加氫制，主反應為??，伴隨發(fā)生副反應??
(1)已知??，則_______。
(2)在恒溫恒容的密閉容器中，加入和，同時發(fā)生主、副反應。體系中的選擇性(指轉化為的占發(fā)生反應的的百分比)隨溫度、壓強的變化曲線如圖所示：

①_______。
②的選擇性隨溫度升高而降低的原因可能是_______。
③下列說法正確的是_______。
A．增大壓強，體系中副反應平衡逆向移動
B．體系中不再變化，代表反應達到平衡
C．及時分離出可以加快主反應的反應速率
D．更換合適的催化劑可提高的選擇性
④某溫度下，若容器體積為1L，40min后，2個反應均達到平衡，此時，，則_______，主反應的平衡常數(shù)的計算式為_______，此時的選擇性為_______(保留3位有效數(shù)字)。
(3)我國某研究團隊發(fā)現(xiàn)，當選用某種Cu作催化劑時，主反應的中間體為。此時反應分為兩步：
第一步：
第二步：
其中第一步的反應歷程如下圖所示(*表示吸附態(tài)，即該物種吸附在催化劑表面)

歷程①：
歷程②：_______(寫方程式)；
歷程③：
我國科學家發(fā)現(xiàn)利用太陽能驅動轉化也可以實現(xiàn)上述第一步反應，原理如圖所示：

a的電極反應式為_______，該裝置能量轉化的主要形式是_______。
【答案】(1)-52.7
(2)???? >???? 主反應為放熱反應，副反應為吸熱反應，升高溫度，平衡向吸熱方向移動，故溫度升高時不利于主反應、有利于副反應的發(fā)生，所以的選擇性降低???? ABD???? 0.01???? ???? 53.8％
(3)???? (或)???? ???? 電能和太陽能轉化為化學能
【詳解】（1）已知②??
③??
根據(jù)蓋斯定律，由②+③得反應，則-52.7；
（2）主反應為氣體體積縮小的反應，副反應為氣體體積不變的反應，故壓強越大，主反應正向移動，的選擇性越大，故可知>；
②主反應為放熱反應，副反應為吸熱反應，升高溫度，平衡向吸熱方向移動，故溫度升高時不利于主反應、有利于副反應的發(fā)生，所以的選擇性降低；
③A.增大壓強，主反應正向移動，CO2的濃度降低，副反應??逆向移動，選項A正確；
B.根據(jù)主反應和副反應中CO2與H2的比例不同，可知為變量，根據(jù)“變量不變達平衡”可知，體系中不再變化，代表反應達到平衡，選項B正確；
C.及時分離出，則反應物濃度降低，反應速率減小，選項C錯誤；
D.更換合適的催化劑可調整主副反應的比例，從而提高的選擇性，選項D正確；
答案選ABD；
④某溫度下，若容器體積為1L，40min后，2個反應均達到平衡，此時，，根據(jù)三段式可知：

則=0.01，主反應的平衡常數(shù)的計算式為=，此時的選擇性為；
（3）已知：第一步：，歷程①：，歷程③：，
由第一步-歷程③-歷程①得歷程②：(或)；
A上的Cat得電子產(chǎn)生Cat-，電極反應式為，根據(jù)裝置中的信息可知，該裝置能量轉化的主要形式是電能和太陽能轉化為化學能。
4．（2022·江西·贛州市贛縣第三中學模擬）碳化學是以分子中只含一個碳原子的化合物為原料生產(chǎn)化工產(chǎn)品的方法。合成氣(CO和的混合氣體)是一碳化學的重要原料，焦炭與水蒸氣在剛性密閉容器中會發(fā)生如下兩個反應：
Ⅰ：
Ⅱ：
下表是幾種物質的標準生成熱(由對應穩(wěn)定單質生成1mol某種物質的焓變叫做該物質的標準生成熱)。
物質

標準生成熱
0.0

0.0
(1)反應Ⅰ的焓變_______
(2)若在絕熱恒容容器中僅發(fā)生反應Ⅱ，則下列事實能說明反應達到平衡狀態(tài)的是_______。A．容器內氣體的壓強不變 B．容器內溫度不變
C．容器內氣體的密度不再改變 D．容器內氣體的平均相對分子質量不變
(3)已知反應Ⅱ的正反應速率，逆反應速率，、分別為正、逆反應速率常數(shù)，(k表示或)與溫度的關系如圖所示，其中直線a、b分別表示、隨溫度的變化。升高溫度，反應Ⅱ的平衡常數(shù)K_______(填“變大”或“變小”或“不變”)。

(4)在上圖A點對應的溫度下，向某剛性密閉容器中加入足量焦炭和一定量水蒸氣，同時發(fā)生反應Ⅰ和反應Ⅱ，已知起始時容器內壓強為80kPa，10分鐘后體系達到平衡狀態(tài)，容器內壓強變?yōu)?00kPa。
①平衡時CO的分壓_______kPa，平衡時水蒸氣的轉化率為_______%。
②進一步提高水蒸氣平衡轉化率的方法有_______、_______(寫兩種不同的方法)。
【答案】(1)+131.3
(2)AB
(3)變小
(4)???? 8???? 40???? 增大容器體積???? 及時分離出或
【解析】（1）生成物標準生成熱總和-反應物標準生成熱總和=()-()=+131.3，故答案為：+131.3；
（2）A．該反應中氣體體積不變，氣體總物質的量為定值，且在絕熱條件下，結合PV=nRT可知，混合氣體的壓強為變量，當容器內氣體的壓強不變，表明正逆反應速率相等，達到平衡狀態(tài)，故A正確；
B．在絕熱容器內，容器內溫度為變量，當容器內溫度不變，表明正逆反應速率相等，達到平衡狀態(tài)，故B正確；
C．混合氣體的質量是定值，容器容積不變，則混合氣體的密度為定值，當容器內氣體的密度不再改變時，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故C錯誤；
D．混合氣體的質量是定值，混合氣體的物質的量不變，則平均相對分子質量不變?yōu)槎ㄖ?，當容器內氣體的平均相對分子質量不變時，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故D錯誤；
故選AB；
（3）(k表示或)與溫度的關系如圖所示，其中直線a、b分別表示、隨溫度的變化，由圖可知，隨著溫度的升高減小，正逆反應速率均增大，但升高相同溫度時，lg增加的更多，說明平衡逆向移動，K值變小，故答案為：變小；
（4）①已知起始時容器內壓強為80kPa，10分鐘后體系達到平衡狀態(tài)，容器內壓強變?yōu)?00kPa，列化學平衡三段式，

則x-y+80-x-y+y+x+y=100，解得x=20kPa，A點對應的溫度下平衡時，=，
=，A點=，則=，則(20-y)(80-20-y)=y(20+y)，解得y=12 kPa，平衡時CO的分壓，平衡時水蒸氣的轉化率為100%=40%，故答案為：8；40；
②反應Ⅰ為氣體體積增大的反應，增大容器體積，平衡正向移動，可以提高水蒸氣平衡轉化率，或者及時分離出或，也會促進平衡正向移動，提高水蒸氣平衡轉化率，故答案為：增大容器體積；及時分離出或。
5．（2022·廣東·東莞市東華高級中學模擬）含氮化合物(NOx、NO等)是主要的污染物之一，消除含氮化合物的污染倍受關注。
(1)下列過程屬于氮的固定過程的是_______(填選項字母)。
A．工業(yè)合成氨
B．工業(yè)利用氨氣合成硝酸
C．雷雨天中氮氣與氧氣生成氮氧化合物
D．通過堿性試劑將氣態(tài)的氮氧化合物轉化為固態(tài)含氮化合物
(2)已知反應2NO2(g)+4CO(g)=N2(g)+4CO2(g) = -1169kJ·mol-1，該反應的逆反應活化能為akJ·mol-1，則其正反應活化能為_______kJ·mol-1 (用含a的代數(shù)式表示)。
(3)某種含二價銅微粒的催化劑可用于汽車尾氣脫氮。催化機理如圖1，反應歷程如圖2。

①Cu的基態(tài)核外電子排布式為_______，基態(tài)Cu+比Cu2+穩(wěn)定的原因是_______，從化學鍵的角度解釋能結合NH3的原因：_______。
②該脫氮過程的總反應方程式為_______。該反應歷程的決速步驟是_______。(填選項)
a.狀態(tài)①→狀態(tài)②????????????????????????????b.狀態(tài)②→狀態(tài)③
c.狀態(tài)③→狀態(tài)④???????????????????????????????d.狀態(tài)④→狀態(tài)⑤
(4)實驗室用NaOH溶液對氮氧化合物進行尾氣吸收，例如NaOH溶液可將NO2轉化為NaNO3和NaNO2。該吸收過程中發(fā)生反應的離子方程式為_______。
【答案】(1)AC
(2)(a-1169)
(3)???? 或???? Cu+的價電子式為，為全充滿狀態(tài)，較穩(wěn)定，Cu2+的價電子式為，較不穩(wěn)定???? NH3中的N有孤電子對，中的CuII有空軌道能接受孤電子對，形成配位鍵???? 4NO+4NH3+O24N2+6H2O???? c
(4)2NO2+2OH- =NO+NO+H2O
【解析】（1）A．工業(yè)合成氨，氮氣和氫氣反應生成氨氣，氮元素由游離態(tài)變?yōu)榛蠎B(tài)，屬于氮的固定，故選A；
B．工業(yè)利用氨氣合成硝酸，氮元素不是游離態(tài)變?yōu)榛蠎B(tài)，不屬于氮的固定，故不選B；
C．雷雨天中氮氣與氧氣生成氮氧化合物，氮元素由游離態(tài)變?yōu)榛蠎B(tài)，屬于氮的固定，故選C；
D．通過堿性試劑將氣態(tài)的氮氧化合物轉化為固態(tài)含氮化合物，氮元素不是游離態(tài)變?yōu)榛蠎B(tài)，不屬于氮的固定，故不選D；
選AC。
（2）已知反應2NO2(g)+4CO(g)=N2(g)+4CO2(g)??= -1169kJ·mol-1，該反應的逆反應活化能為akJ·mol-1，焓變=正反應活化能-逆反應活化能，則其正反應活化能為akJ·mol-1+(-1169kJ·mol-1)= (a-1169)kJ·mol-1。
（3）①Cu是29號元素，基態(tài)Cu原子核外電子排布式為；Cu+的價電子式為，為全充滿狀態(tài)，較穩(wěn)定，Cu2+的價電子式為，較不穩(wěn)定，屬于基態(tài)Cu+比Cu2+穩(wěn)定；NH3中的N有孤電子對，中的CuII有空軌道能接受孤電子對，形成配位鍵，所以能結合NH3。
②根據(jù)圖示，該脫氮過程中氨氣和一氧化氮、氧氣在催化劑作用下反應生成氮氣和水，總反應方程式為4NO+4NH3+O24N2+6H2O?；罨茉酱?，反應速率越慢，慢反應決定總反應速率，屬于該反應歷程的決速步驟是狀態(tài)③→狀態(tài)④，選c。
（4）NaOH溶液將NO2轉化為NaNO3和NaNO2，根據(jù)得失電子守恒，發(fā)生反應的離子方程式為2NO2+2OH- =NO+NO+H2O。
11．（2022·吉林·長春十一高模擬）煤炭燃燒時產(chǎn)生大量SO2、NO對環(huán)境造成很大污染，將煤進行氣化和液化是減少污染的有效手段。
(1)煤的液化是現(xiàn)代能源工業(yè)中重點推廣的能源綜合利用方案，最常見的液化方法為用煤生產(chǎn)CH3OH。已知制備甲醇的有關化學反應及平衡常數(shù)如下：
i：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)????△H1
ii：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)????△H2=41.2kJ/mol
iii：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)????△H3=-132.0kJ/mol
850℃時，三個反應的平衡常數(shù)分別為K1=160、K2=243、K3=160。
①△H1=____，該反應在____(填“高溫”或“低溫”)能自發(fā)進行。
②850℃時，在密閉容器中進行反應i，開始時只加入CO2、H2，反應10min后測得各組分的濃度如表。比較正、逆反應的速率的大?。簐正____v逆(填“>”“

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