化學(xué)反應(yīng)原理綜合題是高考必考題型，常與生產(chǎn)、生活、科技等緊密聯(lián)系的物質(zhì)為背景材料，把熱化學(xué)、電化學(xué)及四大平衡知識(shí)融合在一起命制，題目設(shè)問較多，涉及內(nèi)容也較多，多數(shù)題目含有圖像或圖表，導(dǎo)致思維轉(zhuǎn)換角度較大，對考生思維能力的要求較高。主要考查學(xué)生的信息處理能力、學(xué)科內(nèi)綜合分析能力，應(yīng)用反應(yīng)原理解決生產(chǎn)實(shí)際中的具體問題，體現(xiàn)了“變化觀念與平衡思想”的核心素養(yǎng)。本題型常涉及：①化學(xué)反應(yīng)能量變化的本質(zhì)及應(yīng)用蓋斯定律計(jì)算。②化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算及影響因素。③以圖像、圖表形式考查化學(xué)平衡的移動(dòng)、平衡態(tài)判斷、轉(zhuǎn)化率計(jì)算、平衡常數(shù)應(yīng)用及計(jì)算、可逆反應(yīng)的能量計(jì)算等。④溶液中離子平衡分析包括難溶電解質(zhì)的溶解平衡移動(dòng)及計(jì)算。⑤氧化還原反應(yīng)及電化學(xué)原理，尤其是電極反應(yīng)式書寫。預(yù)計(jì)2025年試題將以填空、讀圖、計(jì)算等形式呈現(xiàn)，以實(shí)際情景(場景)為背景，體現(xiàn)核心素養(yǎng)的要求，預(yù)計(jì)對單一因素影響的考查已經(jīng)越來越少了，主要以“多因素影響”出現(xiàn)，考查考生的綜合分析判斷能力。
【思維導(dǎo)圖】
【高分技巧】
1．利用蓋斯定律書寫熱化學(xué)方程式的步驟和方法
(1)計(jì)算步驟：
(2)計(jì)算方法

2．解答化學(xué)平衡移動(dòng)問題的步驟
(1)正確分析反應(yīng)特點(diǎn)：包括反應(yīng)物、生成物的狀態(tài)、氣體體積變化、反應(yīng)的熱效應(yīng)。
(2)明確外界反應(yīng)條件：恒溫恒容、恒溫恒壓、反應(yīng)溫度是否變化、反應(yīng)物配料比是否變化。
(3)結(jié)合圖像或K與Q的關(guān)系、平衡移動(dòng)原理等，判斷平衡移動(dòng)的方向或結(jié)果。
(4)結(jié)合題意，運(yùn)用“三段式”，分析計(jì)算、確定各物理量的變化。
3．化學(xué)原理理論平衡型簡答題規(guī)范語言表述答題模板
(1)答題策略：理論型簡答題一般是演繹法的三段式答題模式(前提、推理、結(jié)論)：
= 1 \* GB3 ①問題所涉及大前提(相關(guān)的理論或規(guī)律)的表述，一般很熟悉的理論或規(guī)律可以只寫名稱，也可以用化學(xué)方程式等化學(xué)用語表示，并不需要把其詳細(xì)內(nèi)容寫出；
= 2 \* GB3 ②問題的推理過程(具體條件下的變化等)的表述；
= 3 \* GB3 ③問題所涉及的變化的結(jié)果。
(2)答題模板：
= 1 \* GB3 ①速率、平衡移動(dòng)類簡答題的答題模板：敘特點(diǎn)(反應(yīng)特點(diǎn)或容器特點(diǎn))→變條件→定方向→得結(jié)論(或結(jié)果)；
= 2 \* GB3 ②溶液中離子平衡簡答題模板：……存在……平衡，……?條件?使平衡向……?方向?移動(dòng)，……?結(jié)論。?
3．化學(xué)原理圖表、圖象類試題規(guī)范語言表述
(1)圖象題
= 1 \* GB3 ①會(huì)識(shí)圖：一看面，二看線，三看點(diǎn)(弄清縱、橫坐標(biāo)的意義，弄清起點(diǎn)、拐點(diǎn)、終點(diǎn)的意義；看清曲線的變化趨勢)，四看量變，五看是否作輔助線。
= 2 \* GB3 ②會(huì)分析：分析圖象中隱含的信息，將其加工成化學(xué)語言，同時(shí)聯(lián)系化學(xué)概念、化學(xué)原理，從而快速解決問題。
(2)表格數(shù)據(jù)題
= 1 \* GB3 ①明含義：理解表格中各個(gè)列項(xiàng)中數(shù)字的含義，巧妙地將表格語言轉(zhuǎn)換成化學(xué)語言。
= 2 \* GB3 ②析數(shù)據(jù)：理順表格中數(shù)據(jù)間的變化趨勢，聯(lián)系相關(guān)的化學(xué)知識(shí)，尋找其中的變化規(guī)律，快速準(zhǔn)確地解決問題。
口訣：圖象題要細(xì)心，全面觀察得高分；曲線題能速答，分析走勢好辦法；表格題要解好，轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)離不了。
4．化學(xué)原理綜合中的計(jì)算
(1)反應(yīng)熱的計(jì)算
①對比：對比分析目標(biāo)熱化學(xué)方程式和已知熱化學(xué)方程式，調(diào)整已知熱化學(xué)方程式的化學(xué)量數(shù)與目標(biāo)熱化學(xué)方程式的化學(xué)計(jì)量數(shù)一致。
②疊加：根據(jù)目標(biāo)熱化學(xué)方程式中的反應(yīng)物和生成物加減所調(diào)整的熱化學(xué)方程式。
③計(jì)算：按照“疊加”步驟中的調(diào)整方法，焓變也隨之作相應(yīng)變化。
(2)化學(xué)反應(yīng)速率、平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率計(jì)算
1)有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算
①根據(jù)圖表中數(shù)據(jù)和定義計(jì)算：v＝eq \f(Δc,Δt)，計(jì)算時(shí)一定要注意容器或溶液的體積，不能忽視容器或溶液的體積，盲目地把△n當(dāng)作△c代入公式進(jìn)行計(jì)算。
②根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算：對于反應(yīng)“aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)”同一反應(yīng)在同一時(shí)間內(nèi)，用不同物質(zhì)來表示的反應(yīng)速率可能不同，但反應(yīng)速率的數(shù)值之比等于這些物質(zhì)在化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。
故在反應(yīng)aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)中，存在v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝a∶b∶c∶d。
2)有關(guān)平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率計(jì)算
A.掌握三個(gè)“百分?jǐn)?shù)”
①轉(zhuǎn)化率=[n(轉(zhuǎn)化)/n(起始)]×100％=[c(轉(zhuǎn)化)/c(起始)]×100％。
②生成物的產(chǎn)率：實(shí)際產(chǎn)量占理論產(chǎn)量的百分?jǐn)?shù)。一般來說，轉(zhuǎn)化率越高，原料利用率越高，產(chǎn)率越高。
產(chǎn)率=(產(chǎn)物實(shí)際質(zhì)量/理論產(chǎn)量)×100％
③混合物中某組分的百分含量=(平衡量/平衡總量)x100％
B.分析三個(gè)量：起始量、變化量、平衡量
C.用好一種方法“三段式法”
“三段式法”計(jì)算的模板：依據(jù)方程式列出反應(yīng)物、生成物各物質(zhì)的初始量、變化量、平衡量，結(jié)合問題代入公式運(yùn)算。
5．多重平衡體系化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算
(1)多重平衡是指相互關(guān)聯(lián)的若干平衡同時(shí)存在于一個(gè)平衡系統(tǒng)中，且至少有一種物質(zhì)同時(shí)參與幾個(gè)相互關(guān)聯(lián)的平衡。
多重平衡涉及的反應(yīng)多，看似雜亂，但各個(gè)平衡之間存在內(nèi)在聯(lián)系，要么連續(xù)，要么競爭，這樣可將三個(gè)平衡簡化為兩個(gè)平衡，從而快速解答。也可以從元素守恒入手，只要抓住起始狀態(tài)與平衡狀態(tài)即可，可以忽略復(fù)雜的反應(yīng)過程，從而使復(fù)雜問題簡單化。
(2)同一容器內(nèi)的多平衡體系，相同組分的平衡濃度相同
①化學(xué)平衡：a A(g)b B(g)+c C(g)，c C(g)d D(g)+e E(g)
②特點(diǎn)：計(jì)算K1、K2時(shí)，用到的c(C)相同
(3)計(jì)算方法
元素守恒法：根據(jù)某元素守恒，計(jì)算出平衡時(shí)相應(yīng)組分的濃度
設(shè)未知數(shù)法：①有幾個(gè)平衡假設(shè)幾個(gè)未知數(shù)(變化量)；②用這些未知數(shù)表示出平衡時(shí)相應(yīng)組分的濃度；③根據(jù)相關(guān)等量計(jì)算出未知數(shù)，帶入平衡常數(shù)表達(dá)式求解。
(建議用時(shí)：60分鐘)
1．(2025·上海市華東師大二附中高三上學(xué)期期中考試)乙醇是重要的化工原料，乙醇的生產(chǎn)體現(xiàn)化學(xué)科學(xué)與技術(shù)的不斷進(jìn)步。請回答下列問題。
Ⅰ．以煤為原料生產(chǎn)乙醇
乙酸甲酯(CH3COOCH3)生成乙醇的反應(yīng)如下：
CH3COOCH3(g)＋2H2(g)CH3CH2OH(g)＋CH3OH(g) ΔH1＜0
(1)能提高乙酸甲酯平衡轉(zhuǎn)化率的條件有(不定項(xiàng)) 。
A．升溫B．降溫C．加壓D．減壓
(2)當(dāng)溫度為185℃時(shí)，存在副反應(yīng)：
CH3COOCH3＋CH3CH2OH(g) CH3COOCH2CH3(g)＋X。X結(jié)構(gòu)式為 。
Ⅱ．以CO2為原料生產(chǎn)乙醇
(3)制備銅基催化劑：在單質(zhì)Cu納米顆粒中加入單質(zhì)S，反應(yīng)后形成銅基催化劑。單質(zhì)Cu與單質(zhì)S反應(yīng)的化學(xué)方程式是 。
(4)電催化還原CO2。將上一步驟制備的催化劑裝載在陰極上，以0.1ml·L-1KHCO3為電解質(zhì)溶液，陰極得到CH3CH2OH。則陰極反應(yīng)式為(請補(bǔ)充完整)：
2CO2+_______= CH3CH2OH +_______。
(5)在上述條件下，2H＋＋2e-=H2↑的副反應(yīng)能被明顯抑制，分析原因：
?。啾扔贖+的還原反應(yīng)，該催化劑對CO2的還原反應(yīng)具有較高的選擇性；
ⅱ． (請補(bǔ)充完整)。
研究CO2在陰極被還原為不同產(chǎn)物的途徑，結(jié)果如圖(部分微粒略)。
(6)下列說法或推測合理的是 。
A．CO2性質(zhì)穩(wěn)定，活化CO2是催化劑的重要性能
B．途徑Ⅰ的含碳產(chǎn)物還可能有HCHO、CH4等
C．按途徑Ⅱ(不考慮途徑Ⅰ)，1ml CO2轉(zhuǎn)化為CH3CH2OH，同時(shí)生成2mlH2O
(7)銅基催化劑吸附CO2密度大且能明顯降低斷鍵的活化能，則銅基催化劑對 有較高的選擇性。
A．甲醇 B．乙醇
【答案】(1)BC (2) (3)2Cu+SCu2S
(4)2CO2＋12HCO3-+12e-=CH3CH2OH+12CO32-+3H2O
(5)KHCO3溶液顯堿性，H+濃度較低，H+氧化性較弱(或H+得電子速率減慢)
(6)AB (7)B
【解析】(1) CH3COOCH3(g)＋2H2(g)CH3CH2OH(g)＋CH3OH(g) ΔH1＜0，該可逆反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)、且氣體體積減小的反應(yīng)。A項(xiàng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，乙酸甲酯平衡轉(zhuǎn)化率降低，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B項(xiàng)，降低溫度，平衡正向移動(dòng)，乙酸甲酯平衡轉(zhuǎn)化率提高，B項(xiàng)正確；C項(xiàng)，加壓，平衡正向移動(dòng)，乙酸甲酯平衡轉(zhuǎn)化率提高，C項(xiàng)正確；D項(xiàng)，減壓，平衡逆向移動(dòng)，乙酸甲酯平衡轉(zhuǎn)化率降低，D項(xiàng)錯(cuò)誤；故選BC；(2)根據(jù)反應(yīng)中CH3COOCH3→ CH3COOCH2CH3及原子守恒可判斷，X為甲醇，其結(jié)構(gòu)式為；(3)單質(zhì)S的氧化性較弱，只能把變價(jià)金屬氧化到低價(jià)態(tài)，故反應(yīng)方程式為2Cu+SCu2S；(4)陰極發(fā)生得電子、還原反應(yīng)，CO2及電解質(zhì)中HCO3-參加反應(yīng)，得到了CH3CH2OH，電極反應(yīng)式為2CO2＋12HCO3-+12e-=CH3CH2OH+12CO32-+3H2O；(5)相比于H+的還原反應(yīng)，該催化劑對CO2的還原反應(yīng)具有較高的選擇性；KHCO3溶液顯堿性，H+濃度較低，H+氧化性較弱(或H+得電子速率減慢)，故副反應(yīng)能被明顯抑制；(6)A項(xiàng)，CO2中所有原子最外層均達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，性質(zhì)穩(wěn)定，因此活化CO2是催化劑的重要性能，A正確；B項(xiàng)，由圖知，途徑Ⅰ的反應(yīng)原理為(催化劑=C=O)催化劑與C原子之間雙鍵斷裂，碳原子與H＋＋e結(jié)合成C-H，再與3H＋＋3e-反應(yīng)生成CH3OH，則若與H＋＋e-反應(yīng)生成HCHO，若與5H＋＋5e-反應(yīng)生成CH4、H2O，即含碳產(chǎn)物還可能有CH3OH、CH4等，B正確；C項(xiàng)，由O守恒，按途徑Ⅱ(不考慮途徑Ⅰ)，1ml CO2轉(zhuǎn)化為CH3CH2OH，同時(shí)生成1mlH2O，C錯(cuò)誤；故選AB；(7)由圖知，銅基催化劑吸附CO2密度大，且能明顯降低=C=O斷鍵的活化能，由于銅具有還原性，易失去電子，則銅基催化劑對乙醇有較高的選擇性，B為乙醇，故選B。
2．(2025·上海市曹楊第二中學(xué)高三上學(xué)期期中考試) 氮氧化物造成酸雨、光化學(xué)煙霧、臭氧層破壞等危害，采用合適的還原劑能夠?qū)崿F(xiàn)煙氣的高效脫硝。
(1)活性炭還原脫硝可防止氮氧化物污染，已知：
①N2(g)＋O2(g)=2NO(g)，ΔH1＝+180.5kJ·ml?1
②2C(s)＋O2(g)==2CO(g)，ΔH2＝-221.0kJ·ml?1
③ 2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g) ，ΔH3＝-556.0kJ·ml?1
則反應(yīng)④C(s)＋2NO(g)CO2(g)＋N2(g)，ΔH4= kJ·ml?1。
(2)以下能說明反應(yīng)④在恒容容器中處于平衡狀態(tài)的是______。
A．2v正(NO)= v逆(N2)B．?dāng)嚅_1 ml N≡N同時(shí)形成2mlC=O
C．壓強(qiáng)不再改變D．混合氣體平均分子量不再變化
恒容密閉容器中，對反應(yīng)④進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)探究。改變投料比[n0(N2)：n2(CO2)]進(jìn)行多組實(shí)驗(yàn)(各次實(shí)驗(yàn)的溫度可能相同也可能不同)，測定N2的平衡轉(zhuǎn)化率，部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖：
(3)如果要將圖中點(diǎn)的平衡狀態(tài)改變?yōu)辄c(diǎn)的平衡狀態(tài)，應(yīng)采取的措施是 。
(4)圖中、、、四點(diǎn)對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)溫度相等的是 (填編號(hào))。
【答案】(1)—569kJ/ml (2)BD (3)升高溫度 (4)X和Z
【解析】(1)由蓋斯定律可知，(反應(yīng)②+反應(yīng)③)×—反應(yīng)①=反應(yīng)④，則反應(yīng)△H4=[ (—221.0 kJ/ml)+(—556.0 kJ/ml)]×—(+180.5kJ/ml)=—569kJ/ml，故答案為：—569kJ/ml；(2)A項(xiàng)，由方程式可知，不能說明正逆反應(yīng)速率相等，無法判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡，故錯(cuò)誤；B項(xiàng)，由方程式可知，斷開1mlN≡N同時(shí)形成2mlC=O說明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)已達(dá)到平衡，故正確；C項(xiàng)，該反應(yīng)是氣體體積不變的反應(yīng)，反應(yīng)中混合氣體壓強(qiáng)始終不變，則壓強(qiáng)不再改變不能說明正逆反應(yīng)速率相等，無法判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡，故錯(cuò)誤；D項(xiàng)，由質(zhì)量守恒定律可知，反應(yīng)中混合氣體的質(zhì)量增大，該反應(yīng)是氣體體積不變的反應(yīng)，反應(yīng)中混合氣體平均分子量增大，則混合氣體平均分子量不再變化說明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)已達(dá)到平衡，故正確；故選BD；(3)反應(yīng)④是氣體體積不變的放熱反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡不移動(dòng)，氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率不變，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率減小，由圖可知，R點(diǎn)和X點(diǎn)的投料比相等，R點(diǎn)氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率大于X點(diǎn)， 則升高溫度可以將圖中R點(diǎn)的平衡狀態(tài)改變?yōu)閄點(diǎn)的平衡狀態(tài)，故答案為：升高溫度；(4)由圖可知，R點(diǎn)和X點(diǎn)的投料比相等，都為1，R點(diǎn)、X點(diǎn)氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率為80%，設(shè)起始氮?dú)夂投趸嫉臐舛榷紴?ml/L，由方程式可知，R點(diǎn)平衡時(shí)氮?dú)狻⒍趸?、一氧化氮的濃度分別為1ml/L—1ml/L×80%=0.2ml/L、1ml/L—1ml/L×80%=0.2ml/L、 1ml/L×80%=0.8ml/L，則反應(yīng)的平衡常數(shù)K==16，同理可知，X點(diǎn)平衡時(shí)氮?dú)?、二氧化碳、一氧化氮的濃度分別為1ml/L—1ml/L×50%=0.5ml/L、1ml/L—1ml/L×50%=0.5ml/L、 1ml/L×50%=0.5ml/L，反應(yīng)的平衡常數(shù)K==1；Y點(diǎn)投料比為1.5，氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率為40%，設(shè)起始氮?dú)夂投趸嫉臐舛确謩e為3ml/L和2ml/L，由方程式可知，R點(diǎn)平衡時(shí)氮?dú)?、二氧化碳、一氧化氮的濃度分別為3ml/L—3ml/L×40%=1.8ml/L、2ml/L—3ml/L×40%=0.8ml/L、 3ml/L×40%=1.2ml/L，反應(yīng)的平衡常數(shù)K=≈0.83；Z點(diǎn)投料比為3，氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率為25%，設(shè)起始氮?dú)夂投趸嫉臐舛确謩e為3ml/L和1ml/L，由方程式可知，R點(diǎn)平衡時(shí)氮?dú)?、二氧化碳、一氧化氮的濃度分別為3ml/L—3ml/L×25%=2.25ml/L、1ml/L—3ml/L×25%=0.25ml/L、 3ml/L×25%=0.75ml/L，反應(yīng)的平衡常數(shù)K==1，溫度不變，平衡常數(shù)不變，則X點(diǎn)和Z點(diǎn)平衡常數(shù)相同，溫度相同。
3．(2025·上海市南洋模范中學(xué)高三上學(xué)期期中考試)已知：
Ⅰ：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH1
Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝+41kJ·ml?1
一些物質(zhì)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)生成焓
(1) CO2(g)＋CH4(g)=4CO(g)＋2H2O(g)的ΔH＝_________kJ·ml?1。
(2)有利于提高平衡產(chǎn)率的條件是___________。
A．低溫低壓B．低溫高壓C．高溫低壓D．高溫高壓
(3)反應(yīng)Ⅰ的正、逆反應(yīng)速率方程：符合阿倫尼烏斯公式，實(shí)驗(yàn)測得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖所示，則正反應(yīng)的活化能 ，升高溫度的值 (選填“增大”“減小”或“不變”)。
(4)在一定溫度和壓強(qiáng)下，反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ都存在副反應(yīng)：CH4(g)C(s)+2H2(g)產(chǎn)生積碳，而導(dǎo)致催化劑活性降低。若向容器中通入過量水蒸氣可以清除積碳，重新達(dá)到平衡時(shí)的值 (選填“增大”“減小”或“不變”)。
(5)在101kPa時(shí)，工業(yè)上按投料加入剛性密閉容器中，只發(fā)生Ⅰ、Ⅱ兩個(gè)反應(yīng)，CH4和CO2的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖所示。溫度高于1200K時(shí)，CO2和CH4的平衡轉(zhuǎn)化率趨于相等的原因可能是 ；計(jì)算1000K時(shí)反應(yīng)Ⅱ的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp (計(jì)算結(jié)果保留3位小數(shù)，寫出計(jì)算過程)。
【答案】(1)+330.3 (2)C (3) 300 增大 (4)減小
(5) 1200K以上時(shí)以反應(yīng)Ⅰ為主，二者轉(zhuǎn)化率趨于相等 0.355
【解析】(1)根據(jù)焓變=反應(yīng)鍵能和-生成物鍵能和得ΔH1=74.8+393.5-2×110-2×0=+248.3kJ/ml，根據(jù)蓋斯定律，ΔH=ΔH1+2ΔH2=+248.3+2×41=+330.3kJ/ml；(2)反應(yīng)Ⅰ、反應(yīng)Ⅱ均為吸熱反應(yīng)，升溫平衡正向移動(dòng)，可提高CO平衡產(chǎn)率，反應(yīng)Ⅰ正向是氣體體積增大的反應(yīng)，低壓平衡正向移動(dòng)，可提高CO平衡產(chǎn)率，壓強(qiáng)對反應(yīng)Ⅱ的平衡移動(dòng)無影響，故答案為C；(3)根據(jù)阿倫尼烏斯公式Rlnk=將圖中數(shù)據(jù)代入80=-8.2Ea+C，20=-8.4Ea+C，兩式相減，求得Ea=300kJ?ml-1；當(dāng)反應(yīng)Ⅰ：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)達(dá)平衡時(shí)，正=k正?c(CH4)?c(CO2)== k正?c2(CO)?c2(H2)，==K，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度K值增大；(4)水蒸氣可以清除積碳，反應(yīng)為：C+H2OCO+H2；c(H2)增大，副反應(yīng)CH4(g) C(s)+2H2(g)平衡常數(shù)K=為定值，則值減小；(5)由反應(yīng)Ⅰ可知，若只發(fā)生該反應(yīng)且按1：1投入甲烷和二氧化碳，則兩者轉(zhuǎn)化率相等，反應(yīng)II只消耗二氧化碳，沒有消耗甲烷，若反應(yīng)II進(jìn)行程度大于反應(yīng)Ⅰ，則二者轉(zhuǎn)化率不會(huì)趨于相等，現(xiàn)趨于相等說明1200K以上時(shí)以反應(yīng)Ⅰ為主；CO2和CH4的平衡轉(zhuǎn)化率趨于相等，說明反應(yīng)Ⅱ進(jìn)行的程度很小，另一條原因可能是反應(yīng)Ⅱ的催化劑失活；設(shè)開始時(shí)，n(CO2)=n(CH4)=1ml，1000 K時(shí)CH4轉(zhuǎn)化率為80%即反應(yīng)了0.80ml，可得三段式：
對于副反應(yīng)n(CO2)=0.2ml，n(CO)=n(H2)=1.6ml，CO2轉(zhuǎn)化率為85%即反應(yīng)了0.85ml-0.8ml=0.05ml，
反應(yīng)達(dá)平衡后，n(H2)=1.55ml，n(CO2)=0.15ml，n(CO)=1.65ml，n(H2O)=0.05ml，n總=3.5ml，Kp===0.355。
4．(2025·上海市陸行中學(xué)高三上學(xué)期期中考試)制備方法Ⅰ：已知工業(yè)上某反應(yīng)可用于制備氫氣，它的平衡常數(shù)表達(dá)式為：；
(1)則所對應(yīng)的化學(xué)方程式為 。
制備方法Ⅱ：十氫萘(C10H18)是具有高儲(chǔ)氫密度的氫能載體，經(jīng)歷“”的脫氫過程釋放氫氣。已知：
反應(yīng)Ⅰ：
反應(yīng)Ⅱ：
且ΔH1＞ΔH2＞0
(2)有利于提高上述反應(yīng)平衡轉(zhuǎn)化率的條件是___________。
A．低溫低壓B．高溫高壓C．低溫高壓D．高溫低壓
(3)下列選項(xiàng)對應(yīng)的示意圖中，能正確表示“”的“能量—反應(yīng)過程”的是___________。
A．B．
C．D．
(4)從圖中可知，反應(yīng) (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)是決速反應(yīng)。
制備方法Ⅲ：已知在298K和100kPa的條件下液態(tài)水分解2H2O(l)= 2H2(g)＋O2(g) ΔH。
(5)下圖為該反應(yīng)的能量變化示意圖，而在實(shí)際生產(chǎn)生活中常會(huì)使用催化劑，例如TiO2，那么圖中A點(diǎn)將 (填“升高”、“降低”或“不變”)，原因是 。
(6)根據(jù)上面的能量變化示意圖，判斷該反應(yīng)為 反應(yīng)(填“吸熱”或“放熱”)，在 (填“高溫”或“低溫”)條件下有利于該反應(yīng)正向自發(fā)進(jìn)行。
(7)試從綠色化學(xué)的角度比較并評(píng)價(jià)直接電解海水與太陽能(TiO2作催化劑)分解淡水兩種制備氫氣的方案 。
【答案】(1)C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g) (2)D
(3)B (4)I
(5)降低 催化劑參與化學(xué)反應(yīng)，改變反應(yīng)的歷程，降低反應(yīng)的活化能
(6)吸熱 高溫
(7)直接電解海水耗能大，還產(chǎn)生污染性氣體；太陽能(TiO2作催化劑)分解淡水節(jié)能，無污染性氣體排放
【解析】(1)平衡常數(shù)表達(dá)式為生成物濃度冪的乘積與反應(yīng)物濃度冪的乘積之比，根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式：并結(jié)合原子守恒可知，所對應(yīng)的化學(xué)方程式為C(s)+H2O(g)?H2(g)+CO(g)；(2)要提高平衡轉(zhuǎn)化率，則需要促進(jìn)平衡正向移動(dòng)，由于題給兩個(gè)反應(yīng)均是吸熱反應(yīng)，且正反應(yīng)均是氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)即該反應(yīng)向正向移動(dòng)，降低壓強(qiáng)，平衡向氣體體積增大的方向移動(dòng)即該反應(yīng)向正向移動(dòng)，故應(yīng)選擇高溫低壓，答案為D；(3)A項(xiàng)，從圖中分析“”的過程能量增加是吸熱反應(yīng)，“”的過程能量減小是放熱反應(yīng)，與事實(shí)是△H1>△H2>0兩個(gè)反應(yīng)的正反應(yīng)均為吸熱反應(yīng)不符，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，從圖中分析“”的過程能量增加是吸熱反應(yīng)，“”的過程能量增加也是吸熱反應(yīng)，“”的過程吸收的熱量大于“”吸收的熱量，與事實(shí)是△H1>△H2>0兩個(gè)反應(yīng)的正反應(yīng)均為吸熱反應(yīng)，且反應(yīng)I吸收的熱量大于反應(yīng)II吸收的熱量一致，B正確；C項(xiàng)，從圖中分析“”的過程能量增加是吸熱反應(yīng)，“”的過程能量增加也是吸熱反應(yīng)，“”的過程吸收的熱量小于“”吸收的熱量，與事實(shí)△H1>△H2>0兩個(gè)反應(yīng)的正反應(yīng)均為吸熱反應(yīng)，且反應(yīng)I吸收的熱量大于反應(yīng)II吸收的熱量不符，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，從圖中分析“”的過程能量減小是放熱反應(yīng)，“”的過程能量減小也是放熱反應(yīng)，與事實(shí)是△H1>△H2>0兩個(gè)反應(yīng)的正反應(yīng)均為吸熱反應(yīng)不符，D錯(cuò)誤；故選B；(4)從圖中可知，反應(yīng)Ⅰ正反應(yīng)的活化能較大，故決速反應(yīng)為反應(yīng)Ⅰ；(5)催化劑參與化學(xué)反應(yīng)，改變反應(yīng)的歷程，降低反應(yīng)的活化能；(6)由圖可知，反應(yīng)物能量低于生成物能量，該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)是氣體增加的吸熱反應(yīng)，△H>0，△S>0，根據(jù)△G=△H-T△S B．< C． D．不確定
在四個(gè)不同容積的恒容密閉容器中按圖甲充入相應(yīng)的氣體，發(fā)生反應(yīng)：容器I、Ⅱ、Ⅲ中N2O的平衡轉(zhuǎn)化率如圖乙所示。
(2)該反應(yīng)的逆反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的條件是_______。
A．高溫自發(fā)B．低溫自發(fā)C．任何溫度都自發(fā)D．任何溫度都不自發(fā)
(3)若容器I的體積為5L，反應(yīng)在下進(jìn)行，30s后達(dá)到平衡，則從起始到平衡過程中N2O反應(yīng)速率為 。容器Ⅱ中，反應(yīng)在B點(diǎn)時(shí)對應(yīng)的平衡常數(shù) (保留3位有效數(shù)字)。
(4)根據(jù)題給信息，下列有關(guān)說法正確的是_______。
A．體積：
B．容器Ⅲ中，當(dāng)N2與N2O物質(zhì)的量之比為1：1時(shí)反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)
C．圖乙中A、C、D對應(yīng)的容器中混合氣體密度相等
D．圖乙中A、C、D三點(diǎn)由于轉(zhuǎn)化率相等，因而平衡常數(shù)相等
(5)若容器Ⅳ的體積為2L，反應(yīng)在下進(jìn)行，則起始時(shí)反應(yīng)_______。
A．B．C． D．不確定大小關(guān)系
【答案】(1) Fe+(s)+N2O(g)FeO(s)++N2(g) A
(2)B (3) 0.000267 ml?L-1?s-1 0.00178 (4)A (5)B
【解析】(1)該反應(yīng)N2O(g)＋CO(g)N2(g)＋CO2(g)分兩步進(jìn)行，根據(jù)第二步：FeO(s)++CO(g)Fe+(s)+CO2(g) 可知，總反應(yīng)減去第二步反應(yīng)可得第一步反應(yīng)為：Fe+(s)+N2O(g)FeO(s)++N2(g)，已知增大CO氣體濃度，總反應(yīng)達(dá)到平衡所用的時(shí)間變化不大，說明增大CO的濃度對總反應(yīng)速率幾乎沒有影響，說明第二步反應(yīng)為快反應(yīng)，第一步反應(yīng)為慢反應(yīng)，由活化能越大反應(yīng)速率越慢可知，第一步反應(yīng)的活化能＞第二步反應(yīng)的活化能；(2)由圖乙可知，升高溫度，N2O的轉(zhuǎn)化率升高，則向正反應(yīng)方向進(jìn)行，即正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，ΔH＞0，同時(shí)該反應(yīng)正反應(yīng)是一個(gè)氣體體積增大的方向，即ΔS＞0，則該反應(yīng)的逆反應(yīng)ΔSH＜0，即ΔS＜0，則逆反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的條件是低溫自發(fā)，故答案為B；(3)由題干圖示A點(diǎn)信息可知，根據(jù)三段式分析：
所以(N2O)===0.00027 ml?L-1?s-1， A、B點(diǎn)溫度相同，對應(yīng)的平衡常數(shù)相等，B點(diǎn)對應(yīng)的平衡常數(shù)等于A點(diǎn)對應(yīng)的平衡常數(shù)，則有：K===0.00178；(4)A項(xiàng)，由題干甲圖可知，三容器中加入N2O均為0.1ml，根據(jù)乙圖可知，N2O的平衡轉(zhuǎn)化率Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ，結(jié)合反應(yīng)2N2O(g)2N2(g) ＋O2(g)可知減小壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng)，所以壓強(qiáng)：，故體積：，A正確；B項(xiàng)，化學(xué)平衡的特征之一為各組分的物質(zhì)的量保持不變而不是相等，故容器Ⅲ中，當(dāng)N2與N2O物質(zhì)的量之比為1：1時(shí)不一定反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，由A項(xiàng)分析可知，三容器的體積不同，體系中氣體的質(zhì)量保持相等，故三容器中氣體的密度不同，且反應(yīng)過程中密度保持不變，故圖乙中A、C、D對應(yīng)的容器中混合氣體密度不相等，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，由圖乙可知，A、C、D三點(diǎn)溫度不等，因而平衡常數(shù)不等，D錯(cuò)誤；故選A；(5)由(3)分析可知，370℃下該反應(yīng)的K=0.00178，結(jié)合甲圖信息可知，若容器Ⅳ的體積為2L，反應(yīng)在370℃下進(jìn)行，此時(shí)Qc===0.02＞K，則起始時(shí)反應(yīng)，故答案為B。
6．(2025·上海市七寶中學(xué)2024-2025學(xué)年高三上學(xué)期月考)
I．20世紀(jì)初，哈伯和博施開發(fā)了以N2和H2為原料合成氨工藝，目前該工藝仍在廣泛使用。
(1)基態(tài)氮原子中電子占據(jù)最高能級(jí)的電子云輪廓圖為 形，基態(tài)N原子的軌道表示式為 。
(2)關(guān)于哈伯和博施法工業(yè)合成氨的說法錯(cuò)誤的是__________。
A．反應(yīng)溫度為500℃主要因?yàn)樵摐囟仁谴呋瘎┑幕钚詼囟?br>B．合成氨工業(yè)中利用了熱交換器，實(shí)現(xiàn)綠色低碳化
C．理論上通過該反應(yīng)、可以判斷該反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行
D．將氣態(tài)氨變成液氨后及時(shí)從平衡混合物中分離出去，可以提高平衡轉(zhuǎn)化率
(3)關(guān)于(NH3說法正確的是__________。
A．(NH3遇到HCl產(chǎn)生白煙B．可用NH4Cl受熱分解可制得(NH3
C．(NH3可用濕潤的藍(lán)色石蕊試紙檢驗(yàn)D．(NH3是氮元素唯一的氫化物
II．治理硝酸鹽污染方法之一可以采用常溫常壓電化學(xué)合成氨的方法。堿性條件下NO3-還原為(NH3的一種反應(yīng)機(jī)理如圖所示。
(4)關(guān)于以上機(jī)理說法正確的是__________。
A．C(OH)2是反應(yīng)產(chǎn)物
B．C是反應(yīng)催化劑
C．增大C的量，能提高NO3-的平衡轉(zhuǎn)化率
D．過程①和③中N元素均被還原
(5)實(shí)驗(yàn)室利用以下裝置模擬廢水中硝酸鹽還原為氨的反應(yīng)，總反應(yīng)為NO3-+2H2Oeq \(=====,\s\up7(電解))NH3↑+2O2↑+OH-，寫出d電極上發(fā)生的電極反應(yīng)
(6)該裝置工作時(shí)，下列描述正確的是__________。
A．d為正極
B．電極c上發(fā)生還原反應(yīng)
C．隨著反應(yīng)進(jìn)行B池堿性增強(qiáng)
D．理論上標(biāo)況下有2.24LO2生成，則有0.4ml電子從電極d經(jīng)質(zhì)子交換膜流向c極
(7)與哈伯合成法相比，電催化合成氨氣的優(yōu)勢有(寫出兩點(diǎn))： ， 。
III．氨氣還可用于合成高性能儲(chǔ)氫材料氨硼烷(NH3BH3)。
(8)氨硼烷分子中，B、N兩元素電負(fù)性由大到小的順序是 。
(9)Fe、C、Ni、Cu催化氨硼烷水解產(chǎn)氫的性能如圖所示。四種催化劑中，催化效果最好的金屬基態(tài)原子的未成對的電子數(shù)為 。
【答案】(1) 紡錘形
(2)C (3)A (4)BD (5) 2H2O-4e-=O2↑＋4H＋ (6)B
(7) 電催化合成法常溫常壓下即可進(jìn)行，減少了能耗和設(shè)備動(dòng)力成本 電催化合成法能治理硝酸鹽污染，變廢為寶
(8)N>B (9)3
【解析】(1)基態(tài)氮原子的核外電子排布式為：1s22s22p3，電子占據(jù)最高能級(jí)的電子云輪廓圖為紡錘形，基態(tài)N原子的軌道表示式為：；(2)A項(xiàng)，以氮?dú)夂蜌錃鉃樵虾铣砂钡姆磻?yīng)為放熱反應(yīng)，低溫有利于反應(yīng)正向進(jìn)行，采用溫度為500℃是因?yàn)榇呋瘎┰?00℃左右活性最高，A正確；B項(xiàng)，合成氨工業(yè)中利用了熱交換器，可以充分利用能源，實(shí)現(xiàn)綠色低碳化，B正確；C項(xiàng)，ΔG=ΔH-TΔS＜0時(shí)反應(yīng)能自發(fā)，該反應(yīng)ΔS＜0、ΔH＜0，所以理論上該反應(yīng)常溫下有可能自發(fā)進(jìn)行，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，將氣態(tài)氨變成液氨后及時(shí)從平衡混合物中分離出去，平衡正向移動(dòng)，可以提高平衡轉(zhuǎn)化率，D正確；故選C；(3)A項(xiàng)，NH3遇到HCl反應(yīng)生成的氯化銨為固態(tài)，即產(chǎn)生的是白煙，A正確；B項(xiàng)，不能利用NH4Cl受熱分解可制得NH3，因?yàn)槁然@分解生成的氨氣和氯化氫遇冷重新結(jié)合成氯化銨，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，NH3為堿性氣體，可使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)，所以應(yīng)該用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗(yàn)NH3，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，N元素的氫化物有NH3還有N2H4，D錯(cuò)誤；故選A；(4)過程①為C+ NO3-→C(OH)2+ NO2-，過程②為C(OH)2→C，過程③為NO2-→NH3。A項(xiàng)，由圖示和分析可知，過程中C(OH)2先生成后消耗，是反應(yīng)歷程中的中間產(chǎn)物，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，由圖示和分析可知，過程中C先消耗后生成，所以C是催化劑，B正確；C項(xiàng)，由以上分析可知，C是催化劑，所以增大C的量，不能改變平衡，即不能提高的平衡轉(zhuǎn)化率，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，過程①為C+ NO3-→C(OH)2+ NO2-，過程③為NO2-→NH3，N元素化合價(jià)均降低，均被還原，D正確；故選BD；(5)該裝置為電解池，d電極產(chǎn)生氧氣，為陽極，故b為正極，a為負(fù)極，c為陰極。d電極上發(fā)生的電極反應(yīng)：2H2O-4e-=O2↑＋4H＋；(6)該裝置為電解池，d電極產(chǎn)生氧氣，為陽極，故b為正極，a為負(fù)極，c為陰極。A項(xiàng)，d為陽極，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，c為陰極，電極c上發(fā)生還原反應(yīng)，B正確；C項(xiàng)，B池發(fā)生的反應(yīng)為：2H2O-4e-=O2↑＋4H＋，氫離子通過質(zhì)子交換膜移向A池，故B池中仍為水，pH值不變，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，電子不能在電解質(zhì)溶液中移動(dòng)，D錯(cuò)誤；故選B；(7)與傳統(tǒng)的哈伯合成法相比，電催化合成氨氣的優(yōu)勢有：電催化合成法常溫常壓下即可進(jìn)行，減少了能耗和設(shè)備動(dòng)力成本；電催化合成法能治理硝酸鹽污染，變廢為寶；(8)B、N兩元素位于同周期，從左往右電負(fù)性增大，故電負(fù)性由大到小的順序是：N>B；(9)如圖所示，催化效果最好的是C，核外價(jià)層電子排布為：3d74s2，基態(tài)原子的未成對的電子數(shù)為3。
7．(2025·上海市徐匯中學(xué)高三上學(xué)期期中考試)隨著我國碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的確定，二氧化碳資源化利用倍受關(guān)注。
Ⅰ．以CO2和NH3為原料合成尿素
CO2(g)＋2NH3(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g) ΔH＝-87kJ·ml?1
(1)有利于提高CO2平衡轉(zhuǎn)化率的措施是___________。
A．高溫B．低壓C．低溫D．高壓
(2)研究發(fā)現(xiàn)，合成尿素反應(yīng)分兩步完成，其能量變化如圖甲所示。
第一步：
第二步：
反應(yīng)速率較快的是 反應(yīng)(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(zhì)的量均為0.2ml的CH4和CO2，在一定條件下發(fā)生上述反應(yīng)，CH4的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強(qiáng)的變化如圖乙中曲線所示。
(3)若反應(yīng)在恒溫、恒容密閉容器中進(jìn)行，下列敘述能說明反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)的是___________。
A．容器中混合氣體的密度保持不變B．容器內(nèi)混合氣體的壓強(qiáng)保持不變
C．反應(yīng)速率：2v正(CO2)= v正(H2)D．同時(shí)斷裂2 ml C-H鍵和1 ml H-H鍵
(4)由圖乙可知，壓強(qiáng)P1 P2(填“>”“ (5)0.04 (6)CO2+2e-+2H+=HCOOH (7)20.16
【解析】(1)CO2(g)＋2NH3(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g) ΔH＝-87kJ·ml?1反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，增大壓強(qiáng)、降低溫度可使平衡正向移動(dòng)，能提高CO2平衡轉(zhuǎn)化率，則措施是高壓、低溫，故選CD；(2)由圖中可知，第二步的活化能比第一步大，活化能越大的反應(yīng)速率越慢，則反應(yīng)速率較快的是第一步；(3)A項(xiàng)，在恒溫、恒容密閉容器中發(fā)生，參加反應(yīng)的各組分都是氣體，混合氣體的總質(zhì)量不變，則密度一直不變，密度不變不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，反應(yīng)正向氣體體積增大，恒容容器中，壓強(qiáng)隨著反應(yīng)正向進(jìn)行而增大，壓強(qiáng)不變時(shí)說明各組分的含量不再變化，反應(yīng)達(dá)到平衡，B正確；C項(xiàng)，v正(CO2)、v正(H2)均表示正反應(yīng)速率，化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，任意時(shí)刻都有，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，斷裂2mlC-H鍵時(shí)生成1mlH-H鍵，同時(shí)又?jǐn)嗔?mlH-H鍵，正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速，反應(yīng)達(dá)到平衡，D正確；故選BD；(4)CO2(g)＋CH4(g)2CO(g)＋2H2(g)反應(yīng)正向氣體體積增大，增大壓強(qiáng)，平衡逆向移動(dòng)，甲烷的轉(zhuǎn)化率減小，結(jié)合圖中信息可知，p1v逆；
(5)X點(diǎn)CH4的平衡轉(zhuǎn)化率為50%，消耗n(CH4)=0.2ml×50%=0.1ml，列三段式：
若容器體積2L，X點(diǎn)對應(yīng)溫度下的；(6)該裝置為電解池，Pt電解是陽極，Cu電極是陰極，酸性條件下二氧化碳在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成甲酸，電極反應(yīng)式為CO2+2e-+2H+=HCOOH；(7)如果銅電極電極上恰好只生成0.15ml乙烯和0.30ml甲醇，由得失電子數(shù)目守恒可知，鉑電極上產(chǎn)生氧氣的物質(zhì)的量為，則Pt電極上產(chǎn)生的O2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為V=n?Vm=0.9ml×22.4L/ml=20.16L。
8．(2025·上海市南洋中學(xué)高三上學(xué)期期中考試)一碳化學(xué)是指以分子中只含一個(gè)碳原子的化合物為原料，用化工的方法制造產(chǎn)品的化學(xué)體系的總稱。甲烷、一氧化碳是常見的一碳化學(xué)的原料。
已知反應(yīng)：
①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH=+206kJ/ml
②C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=+131kJ/ml
③CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH= -124kJ/ml
(1)工業(yè)制取炭黑的方法之一是將甲烷隔絕空氣加熱到1300℃進(jìn)行裂解。該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為 。
已知反應(yīng)①中相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如表：
(2)可知CO中C≡O(shè)鍵的鍵能為___________ kJ/ml。
A．1068B．1274C．1684D．1940
(3)向恒容絕熱的密閉容器中充入a ml CH4與2a ml H2O(g)，進(jìn)行反應(yīng)①，下列能判斷反應(yīng)已達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)的是___________。
A．容器中混合氣體密度不變B．混合氣體中c?CO?與c?H2?之比不變
C．3v正(CH4)= v逆(H2)D．容器內(nèi)溫度不變
(4)對反應(yīng)②的能否自發(fā)性進(jìn)行判斷 ，并說明理由 。
A．能低溫自發(fā) B．能高溫自發(fā) C．不能自發(fā)
向容積固定為1L的密閉容器內(nèi)充入2ml CO和4ml H2，保持250℃發(fā)生反應(yīng)③，用壓力計(jì)監(jiān)測反應(yīng)過程中容器內(nèi)壓強(qiáng)的變化如表：
(5)從開始到20min時(shí)，以CO濃度變化表示的平均反應(yīng)速率v(CO)= 。
(6)250℃時(shí)反應(yīng)③平衡常數(shù)K3的值為 。
(7)在容器容積不變的前提下，欲提高反應(yīng)③中H2的平衡轉(zhuǎn)化率，可采取的措施有 (任寫一項(xiàng))。
【答案】(1)CH4(g)C(s)+2H2(g) ΔH=+75 kJ/ml
(2)A (3)CD
(4)B 該反應(yīng)ΔH＞0，ΔS＞0，該反應(yīng)在高溫下ΔG=ΔH-TΔS＜0，能夠自發(fā)進(jìn)行
(5)0.075ml/(L?min)
(6)3 (7)降溫、加入CO或?qū)⒓状挤蛛x出
【解析】(1)①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH=+206kJ/ml；②C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=+131kJ/ml，根據(jù)蓋斯定律，①-②得：CH4(g)C(s)+2H2(g) ΔH=(+206kJ/ml)-(+131kJ/ml)=+75 kJ/ml；(2)CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)ΔH=4×(413kJ/ml)+2×465kJ/ml-(C≡O(shè)鍵的鍵能)-3×436kJ/ml=206kJ?ml-1，C≡O(shè)鍵的鍵能=1068kJ/ml，故答案為A；(3)向恒容絕熱的密閉容器中充入amlCH4與2amlH2O(g)，進(jìn)行反應(yīng)①CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)△H=+206kJ/ml，據(jù)此解題：A項(xiàng)，反應(yīng)前后氣體質(zhì)量和體積不變，容器中混合氣體密度始終不變，不能證明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，混合氣體中c(CO)與c(H2)之比始終不變，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，反應(yīng)的熟練之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比，為正反應(yīng)速率之比，當(dāng)3v正(CH4)= v逆(H2)時(shí)，氫氣的正、逆反應(yīng)速率相同，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，C正確；D項(xiàng)，恒容絕熱的密閉容器發(fā)生的反應(yīng)，容器內(nèi)溫度不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，D正確；故選CD；(4)由題干信息可知，反應(yīng)② C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=+131kJ/ml是一個(gè)吸熱的氣體體積增大的反應(yīng)，即該反應(yīng)ΔH＞0，ΔS＞0，該反應(yīng)在高溫下ΔG=ΔH-TΔS＜0，能夠自發(fā)進(jìn)行；(5)向容積固定為1L的密閉容器內(nèi)充入2mlCO和4mlH2，保持250℃發(fā)生反應(yīng)③，從開始到20min時(shí)，氣體壓強(qiáng)減小一半，消耗CO物質(zhì)的量為xml，則三段式分析為：
===，解得x=1.5，以CO濃度變化表示的平均反應(yīng)速率(CO)==0.075ml/(L?min)；(6)由(5)小問分析可知，250℃時(shí)反應(yīng)③平衡常數(shù)K3===3；(7)由題干方程式可知，在容器容積不變的前提下，欲提高反應(yīng)③中H2的平衡轉(zhuǎn)化率，可采取的措施有：降溫、加入CO或?qū)⒓状挤蛛x出。
9．(2025·上海市川沙中學(xué)高三上學(xué)期第一次月考)Ⅰ.生物質(zhì)合成氣可用于合成燃料甲醇，某化學(xué)學(xué)習(xí)小組用CO和H2模擬工業(yè)合成甲醇。已知： CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH＝-90.64kJ·ml?1。
(1)學(xué)習(xí)小組考查了其他條件不變的情況下，溫度和壓強(qiáng)對反應(yīng)的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖所示；下列說法正確的是___________。
A．T2>T1，P2＜P1B．CO的平衡轉(zhuǎn)化率：T1>T2，P2>P1
C．化學(xué)反應(yīng)速率：，D．，
Ⅱ.在473K下，向體積為1L的恒容密閉容器內(nèi)充入1mlCO和2mlH2，加入催化劑后開始反應(yīng)： CO(g)+ 2H2CH3OH，壓力計(jì)監(jiān)測到容器內(nèi)壓強(qiáng)變化如下：
(2)下列說法正確的是___________。
A．當(dāng) n(CO)：n(H2)=1：2，反應(yīng)達(dá)到平衡
B．容器內(nèi)氣體的平均相對分子質(zhì)量不變，則反應(yīng)達(dá)到平衡
C．在恒溫恒容的平衡體系中充入氬氣，甲醇的產(chǎn)率升高
D．改變催化劑，反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率不變
(3)從反應(yīng)開始到20min時(shí)，CO的平均反應(yīng)速率為 。
(4)其它條件不變，向容器中充入2mlCO和4mlH2，則CO的平衡轉(zhuǎn)化率 。(選填A(yù)．“變大”、 B．“變小”或C．“不變”)
(5)為研究CO和H2的最佳投料比，恒溫下將lmlCO置于恒容密閉容器，改變H?的進(jìn)料量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測得平衡時(shí)甲醇的體積分?jǐn)?shù)變化如圖所示。判斷a、b、c三點(diǎn)CO平衡轉(zhuǎn)化率的大小順序?yàn)? 。
(6)甲醇脫水可制備新型能源二甲醚：2CH3OHCH3OCH3+H2O ；密閉容器中加入甲醇發(fā)生反應(yīng)，min時(shí)，測得各組分濃度為：，，。已知該溫度下的平衡常數(shù)K=400，則：t min時(shí)v正 v逆 (選填“>”、“b>a
(6) > tmin時(shí)，濃度積Q=v逆
(7) 還原 O2+4e-+4H+=2H2O
【解析】(1)由已知，正反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量減小的放熱反應(yīng)，A項(xiàng)，溫度越高，反應(yīng)速率越快，由圖，T2溫度下反應(yīng)更快到達(dá)平衡，故T2>T1，壓強(qiáng)越大，濃度越大，由圖，P2壓強(qiáng)下反應(yīng)更快到達(dá)平衡，故P2>P1，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，正反應(yīng)放熱，溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，CO平衡轉(zhuǎn)化率減小，故CO的平衡轉(zhuǎn)化率：T1>T2，正反應(yīng)氣體物質(zhì)的量減小，故壓強(qiáng)增大有利于正反應(yīng)，即CO的平衡轉(zhuǎn)化率：P1b>a；(6)根據(jù)反應(yīng)2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)，平衡常數(shù)表達(dá)式K=，將t min時(shí)，測得的各組分濃度代入表達(dá)式得濃度積Q=，說明反應(yīng)正向進(jìn)行，故v正>v逆；(7)在堿性甲醇燃料電池中，Pt(b)電極通入氧氣，得電子，發(fā)生還原反應(yīng)；在酸性甲醇燃料電池中，電極b通入氧氣，得電子，發(fā)生的電極反應(yīng)式為O2+4e-+4H+=2H2O。
10．(2025·上海市同濟(jì)大學(xué)第一附屬中學(xué)高三上學(xué)期期中考試)脫除煙氣中的氮氧化物(主要是指NO和NO2)可凈化空氣、改善環(huán)境，是環(huán)境保護(hù)的主要課題。
I. NO2的消除。
(1)可以用碳酸鈉溶液來進(jìn)行吸收，在產(chǎn)生CO2的同時(shí)，會(huì)生成NaNO2，NaNO2是工業(yè)鹽的主要成分，在漂白、電鍍等方面應(yīng)用廣泛。寫出碳酸鈉溶液消除NO2的化學(xué)方程式： 。
II.NO的消除。
(2)HClO可有效脫除NO，但HClO不穩(wěn)定，實(shí)際應(yīng)用中常用其鹽。Cl2和Ca(OH)2制取漂白粉的化學(xué)方程式是 。
次氯酸鹽脫除NO的主要過程如下：
a. NO+HClO=NO2+HCl
b. NO+NO2+H2O2HNO2
c. HNO2+HClO=HNO3+HCl
(3)下列分析正確的是 。
A．煙氣中含有的少量O2能提高NO的脫除率
B．NO2單獨(dú)存在時(shí)不能被脫除
C．脫除過程中，次氯酸鹽溶液的pH下降
(4)研究不同溫度下Ca(ClO)2溶液對NO脫除率的影響，結(jié)果如圖所示。
①脫除過程中往往有Cl2產(chǎn)生，原因是 (用離子方程式表示)；
②60~80℃NO脫除率下降的原因是 。
III.NH3催化還原氮氧化物
(5) NH3催化還原氮氧化物(SCR)技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛的煙氣氮氧化物脫除技術(shù)。反應(yīng)原理如下圖所示，該過程中的氧化劑是 。
(6)利用電化學(xué)裝置可消除氮氧化物污染，變廢為寶，下圖為電解NO制備的裝置，該裝置中陽極的電極反應(yīng)式為 。
使用釩催化劑的NH3還原技術(shù)，在有氧條件下氨氣將NO還原成N2也能夠有效脫除煙氣中的氮氧化物。
(7)當(dāng)1ml NH3脫除了1ml NO時(shí)，理論上還需通入標(biāo)況下O2的體積為 。
【答案】(1)Na2CO3+ 2NO2= NaNO2+NaNO3+CO2
(2)2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
(3)AC
(4) ClO-＋Cl-＋2H＋=Cl2↑＋H2O 溶液中HClO的濃度減小，氧化NO的能力下降
(5)NO、NO2
(6)NO－3e-＋2H2O=NO3-＋4H+
(7)5.6L
【解析】(1)①碳酸鈉溶液與NO2反應(yīng)產(chǎn)生NaNO2、NaNO3、CO2，根據(jù)原子守恒、電子守恒，可得反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Na2CO3+ 2NO2= NaNO2+NaNO3+CO2；(2)將Cl2通入石灰乳中可制備以次氯酸鈣為有效成分的漂白粉，反應(yīng)方程式為2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O；(3)A項(xiàng)，煙氣中含有少量O2，O2能與NO反應(yīng)生成NO2，同時(shí)O2能氧化HNO2，因此煙氣中含有少量O2能提高NO的脫除率，故A選；B項(xiàng)，NO2能與H2O反應(yīng)生成HNO3和NO，NO能夠發(fā)生題干中的反應(yīng)，因此NO2單獨(dú)存在時(shí)能被脫除，故B不選；C項(xiàng)，脫除過程中，弱電解質(zhì)HClO反應(yīng)生成強(qiáng)電解質(zhì)HCl，根據(jù)氯原子守恒可知，生成的HCl的物質(zhì)的量等于參加反應(yīng)的HClO的物質(zhì)的量，因此反應(yīng)過程溶液中的H+濃度增大，溶液的pH下降，故C選；故選AC；(4)①脫除過程中ClO-被還原為Cl-，溶液酸性逐漸增大，ClO-與Cl-之間能夠發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Cl2，反應(yīng)的離子方程式為ClO-＋Cl-＋2H＋=Cl2↑＋H2O；②HClO受熱或見光易發(fā)生分解生成HCl和O2，溶液中HClO的濃度減小，氧化NO的能力下降；(5)由圖可知，NH3催化還原氮氧化物過程中，NO、NO2、NH3反應(yīng)生成N2和H2O反應(yīng)過程中NO、NO2中N元素化合價(jià)下降，為氧化劑，NH3為還原劑；(6)由圖可知，陽極上NO發(fā)生氧化反應(yīng)失去電子生成NO3-，電解質(zhì)溶液為NH4NO3溶液，溶液呈酸性，因此陽極的電極反應(yīng)式為NO－3e-＋2H2O= NO3-＋4H+。(7)釩催化劑的NH3還原技術(shù)，在有氧條件下氨氣將NO還原成N2，由此可知，該反應(yīng)化學(xué)方程式為4NH3+4NO+O24N2+6H2O，1ml NH3脫除了1ml NO時(shí)，理論上還需通入標(biāo)況下O2的體積為=5.6L。
物質(zhì)
CH4(g)
CO(g)
CO2(g)
H2O(l)
H2
0
化學(xué)鍵
C-H
O-H
H-H
鍵能/ kJ/ml
413
465
436
反應(yīng)時(shí)間/min
0
5
10
15
20
25
壓強(qiáng)/MPa
P
0.82p
0.68p
0.56p
0.50p
0.50p
反應(yīng)時(shí)間/min
0
5
10
15
20
30
壓強(qiáng)/MPa
25.2
21.6
190
17.4
16.8
16.8

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