高考化學滿分專練專題：化學反應原理含解析.doc

教學資料范本高考化學滿分專練專題10化學反應原理含解析編 輯：_時 間：_專題10 化學反應原理1二氧化碳減排和再利用技術是促進工業(yè)可持續(xù)發(fā)展和社會環(huán)保的重要措施。將工業(yè)廢氣中的二氧化碳轉化為甲醇，其原理是：CO2(g)+3H2(g)H2O(g)+CH3OH(g) H=-53.7kJ/mol(1) 308K時，向2L密閉容器中通入0.04 mol CO2和0.08 mol H2，測得其壓強(p)隨時間(t)變化如圖1中曲線I所示。反應開始至達平衡時，(H2)=_；該溫度下反應的平衡常數(shù)為_mol-2L2。若只改變某一條件，其他條件相同時，曲線變化為II，則改變的條件是_。(2)還可以通過以下途徑實現(xiàn)CO2向CH3OH的轉化：反應I：CO2(g)+H2(g)H2O(g)+CO(g) H0反應：2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) H”、“”或“=”）；T2時CO2轉化為CH3OH的平衡常數(shù)K=_；目前，許多國家采用CO2代替CO（以煤和天然氣為原料）生產CH3OH，其優(yōu)點是_。(3)用電解法可將CO2轉化為多種燃料，原理如圖3。銅電極上產生HCOOH的電極反應式為_?！敬鸢浮?.006mol/(Lmin) 104 加入催化劑 8 CO以煤和天然氣為原料，投資較高，且生產成本受煤和天然氣價格影響較大，CO2來源廣泛，它還是溫室氣體，可以解決環(huán)境污染 CO2+2e-+2H+=HCOOH 【解析】 (1)開始時混合氣體總物質的量=(0.04+0.08)mol=0.12mol，恒溫恒容條件下，氣體物質的量之比等于壓強之比，則平衡時混合氣體總物質的量=0.12mol=0.08mol，根據(jù)方程式知，如果有3mol氫氣完全反應，則混合氣體物質的量減少2mol，則混合氣體減少(0.12-0.08)mol=0.04mol，則消耗n(H2)=0.04mol=0.06mol，反應開始至達平衡時，(H2)=0.006mol/(Lmin)；可逆反應CO2(g) + 3H2(g)H2O(g)+CH3OH(g)開始(mol)0.04 0.08 0 0消耗(mol)0.02 0.06 0.02 0.02平衡(mol)0.02 0.02 0.02 0.02化學平衡常數(shù)K=104L2/mol2；改變條件時只縮短了反應達到平衡時間，但是平衡時壓強不變，催化劑只改變化學反應速率不影響平衡移動，所以改變的條件是加入催化劑；(2)I、II的正反應都是放熱反應，升高溫度平衡逆向移動，化學平衡常數(shù)減小，根據(jù)圖知，從左向右化學平衡常數(shù)依次減小說明溫度依次升高，所以T1”或“、=”)。根據(jù)以上兩條曲線，寫出其中一條變化規(guī)律：_。上圖是使用不同硅鋁比化合物做催化劑制備二甲醚的能量變化示意圖，其中正確且最佳的是_?！敬鸢浮刻柲苻D化為化學能 564 催化劑 p2p3 23 = a溫度越高，二甲醚的選擇性越大；b低溫時硅鋁比對二甲醚的選擇性影響不大，高溫時隨著硅鋁比增大，二甲醚的選擇性先增大后減小 A 【解析】 (1)仔細分析圖象可知在太陽能的作用下實現(xiàn)了反應，2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)，所以實現(xiàn)了太陽能向化學能的轉化；利用蓋斯定律進行計算將已知兩個熱化學方程式相加后再乘以2即得：2CO2(g)=2CO(g)+O2(g) H=+564kJ/mol；Zn/ZnO在反應中循環(huán)使用，反應中起到催化劑的作用；(2)依據(jù)圖象，隨溫度升高，CO的轉化率降低，確定反應為放熱反應，H0；2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)正反應為氣體分子數(shù)減小的反應，溫度一定時，壓強越大，CO2的轉化率越大，根據(jù)圖象溫度相同時CO2的轉化率：p1p2p3，則圖中壓強由大到小的順序為p1p2p3；根據(jù)A點，利用三段式法計算平衡常數(shù)； 2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)起始量(mol/L) 0.2 0.6 0 0反應量(mol/L) 0.1 0.3 0.05 0.15平衡量(mol/L) 0.1 0.3 0.05 0.15K=23；平衡常數(shù)只受溫度影響，圖中280下的A點和B點的平衡常數(shù)相等；從圖中兩條曲線的變化趨勢及對比情況可以看出：230的曲線變化相對平緩，280的曲線變化程度較大且先升后降，280二甲醚物質的量分數(shù)較大，溫度升高，二甲醚的物質的量濃度的變化受影響的程度也有所改變等，因此可以概括為：a溫度越高，二甲醚的選擇性越大；b低溫時硅鋁比對二甲醚的選擇性影響不大，高溫時隨著硅鋁比增大，二甲醚的選擇性先增大后減??；使用不同硅鋁比化合物做催化劑制備二甲醚，反應為放熱反應，催化劑能夠降低反應的活化能，加快反應速率，但化學平衡不發(fā)生移動和反應的焓變也不改變，圖象中只有A符合。3一定條件下，lmolCH3OH與一定量O2發(fā)生反應時，生成CO、CO2或HCHO的能量變化如下圖所示反應物O2(g)和生成物H2O(g)已略去?；卮鹣铝袉栴}：(1)在有催化劑作用下，CH3 OH與O2反應主要生成 _（填“CO2、CO或HCHO”）；計算：2HCHO(g)+O2(g)=2CO(g)+2H2O(g)=_(2)已知：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) 經(jīng)測定不同溫度下該反應的平衡常數(shù)如下：該反應為 _（填“放熱”或“吸熱”）反應；250時，某時刻測得該反應的反應物與生成物濃度為c(CO) =04mol/L、c(H2) =0. 4mol/L、c(CH3 OH) =0. 8mol/L，則此時（正）_（逆）（填“”、“=”或“”）。某溫度下，在體積固定的2L密閉容器中將1molCO和2molH2混合，使反應得到平衡，實驗測得平衡時與起始時的氣體壓強比值為0 .7，則該反應的平衡常數(shù)為_（保留l位小數(shù)）。(3)利用鈉堿循環(huán)法可除去SO2。常溫下，若吸收液吸收一定量SO2后的溶液中，n（SO32-）：n(HSO3-) =3：2，則此時溶液呈_（填“酸性”、“中性”或“堿性”）。（已知：H2SO3的電離常數(shù)為：Kal=l. 5410-2、Ka2=l. 02l0-7）(4)利用電化學法處理工業(yè)尾氣SO2的裝置如圖所示，寫出Pt(2)電極反應式：_；當電路中轉移0. 02 mol e-時（較濃H2SO4尚未排出），交換膜左側溶液中約增加_ mol離子?！敬鸢浮縃CHO 470kJmol1 放熱 2.7 堿性 2HSO32e2H=S2O422H2O 0.03 【解析】【分析】(1)反應速率與活化能的關系，根據(jù)圖像求反應熱；(2)通過平衡常數(shù)的變化判斷反應的熱效應，通過濃度商判斷反應進行的方向；利用壓強和三段式計算平衡常數(shù)；(3)利用電離平衡常數(shù)求解c(H)；（4）根據(jù)反應類型判斷陰、陽極并書寫電極反應式，根據(jù)電極反應式進行計算?！驹斀狻?1)從圖像中可知加入催化劑生成甲醛的反應活化能小，化學反應速率快，所以主要產物為HCHO。根據(jù)圖像， 1molHCHO轉化為1molCO放出的能量為（676-283-158） kJmol1=235 kJmol1，方程式為2molHCHO，則H需要乘以2，H=-2352kJmol1=-470 kJmol1；(2) 根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可知，隨著溫度的升高，平衡常數(shù)降低，平衡逆向移動，逆反應為吸熱反應，則正反應為放熱反應，該反應為放熱反應；對于某時刻，濃度商，大于250的平衡常數(shù)2.041，反應逆向進行，正反應速率小于逆反應速率；同溫同體積的情況下，壓強之比等于物質的量之比。平衡時與起始時的氣體壓強比值為0 .7，開始的物質的量為1mol+2mol=3mol，則平衡時的物質的量為3mol0.7=2.1mol。CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)開始的物質的量 1 2 0轉化的物質的量 x 2x x平衡的物質的量 1-x 2-2x x1-x+2-2x+x=2.1，得x=0.45mol；體積為2L，則有；(3) n(SO32-)：n(HSO3-) =3：2，在同一溶液中，則濃度之比等于物質的量之比，亞硫酸的Ka2=，得c(H+)=6.810810-7，溶液呈堿性；(4)根據(jù)示意圖，Pt（2）電極上HSO3S2O42，S的化合價從+4降低到+3，電解質溶液為酸性，則電極方程式為2HSO32e2H=S2O422H2O；Pt（2）為陰極，Pt（1）為陽極，陽極的電極反應式為SO22e2H2O=SO424H，電路中通過0. 02 mol e-時，左側生成0.01molSO42-和0.04molH+，為平衡電荷，有0.02mol的H+經(jīng)陽離子交換膜轉移到右側，則左側的離子增加了0.03mol。4xx大報告指出：“堅持全民共治、源頭防治，持續(xù)實施大氣污染防治行動，打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)！”以NOx為主要成分的霧霾的綜合治理是當前重要的研究課題。I汽車尾氣中的NO(g)和CO(g)在一定條件下可發(fā)生如下反應：反應2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) H1（1）已知：反應N2(g)+O2(g)2NO(g) H2=+180.5kJmol-1CO的燃燒熱為283.0kJmol-l，則H1=_。（2）在密閉容器中充入5 mol CO和4 mol NO，發(fā)生上述反應，圖1為平衡時NO的體積分數(shù)與溫度、壓強的關系。溫度：T1_T2（填“”）。若在D點對反應容器升溫的同時擴大體積使體系壓強減小，重新達到的平衡狀態(tài)可能是圖中AG點中的_點。（3）某研究小組探究催化劑對CO、NO轉化的影響。將NO和CO以一定的流速通過兩種不同的催化劑進行反應，相同時間內測量逸出氣體中NO含量，從而確定尾氣脫氮率（脫氮率即NO的轉化率），結果如上圖2所示。若低于200，圖2中曲線中脫氮率隨溫度升高而變化不大的主要原因為_；a點 _（填“是”或“不是”）對應溫度下的平衡脫氮率，說明理由_。N2O是一種強溫室氣體，且易形成顆粒性污染物，研究N2O的分解對環(huán)境保護有重要意義。（4）碘蒸氣存在能大幅度提高N2O的分解速率，反應歷程為：第一步I2(g)2I(g)(快反應)第二步I(g)+N2O(g)N2(g)+IO(g)(慢反應)第三步IO(g)+N2O(g)N2(g)+O2(g)+I2(g)(快反應)實驗表明，含碘時N2O分解速率方程v=kc(N2O)c(I2)0.5（k為速率常數(shù)）。下列表述正確的是_。AN2O分解反應中：k值與是否含碘蒸氣無關B第二步對總反應速率起決定作用C第二步活化能比第三步小DIO為反應的中間產物【答案】-746.5kJmol-1 A 溫度較低時，催化劑的活性偏低 不是 因為該反應為放熱反應，根據(jù)線可知，a點對應溫度的平衡脫氮率應該更高 BD 【解析】I已知N2(g)+O2(g)2NO(g) H2=+180.5kJmol-1,CO的燃燒熱為283.0kJmol-l，熱化學反應方程式為：2CO(g)+O2(g)2CO2(g) H=-566.0kJmol-l，-得：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) H1=-746.5kJmol-1；答案：-746.5kJmol-1。（2）由2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) H=-746.5kJmol-1，升高溫度,平衡逆向移動,所以NO的體積分數(shù)會增大,即T1T2,因此，本題正確答案是:；若在D點對反應容器升溫的同時擴大體積使體系壓強減小,則平衡會逆向移動,NO的體積分數(shù)增加,重新達到的平衡狀態(tài)可能是圖中A點,答案：A。（3）低于200，曲線脫氮率隨溫度升高而變化不大的主要原因為：溫度較低時（低于200），催化劑的活性偏低，對化學反應速率的影響小。a點不是對應溫度下的平衡脫氮率，理由是：因為該反應的正反應為放熱反應，降低溫度平衡向正反應方向移動，根據(jù)曲線可知，a點對應溫度下的平衡轉化率應高于450時，a點對應溫度的平衡脫氮率應該更高。答案：溫度較低時，催化劑的活性偏低；不是；因為該反應為放熱反應，根據(jù)線可知，a點對應溫度的平衡脫氮率應該更高。（4）A.碘蒸氣存在能大幅度是高N2O的分解速率，根據(jù)題中信息k為有碘蒸氣存在時的N2O分解速率的速率常數(shù)，若沒有碘存在，k就沒有意義了，因此k的取值與碘蒸氣有關，故A錯誤；B.第二步反應慢，所以對總反應速率起決定作用，故B正確;C.第二步反應比第三步反應慢，說明第二步活化能大，故C不正確；D從總反應2N2O(g)2N2(g)+O2(g)來看IO在反應前沒有、反應后也沒有,故其為反應的中間產物,故D正確;答案BD。5用化學反應原理研究N、S元素的化合物有著重要的意義。(1)已知：一定溫度下 Hl=1966kJmol-1 H2=1138kJmol-1寫出NO2(g)和SO2(g)反應生成SO3(g)和NO(g)的熱化學方程式_(2)一定溫度下，分別向A、B容器中充入5mol NO和25mol O2，A保持恒容，B保持恒壓。發(fā)生反應不考慮，起始時A、B的體積均為2 L。下列能說明A、B容器均達到平衡狀態(tài)的是_。aA、B容器的壓強均不發(fā)生變化bA、B容器中氣體的顏色均不發(fā)生變化cA、B容器中氣體的密度不再發(fā)生變化dA、B容器中氣體的平均摩爾質量不再發(fā)生變化T時，A、B容器均達到平衡狀態(tài)時，A中O2的濃度為05molL-1，則NO的轉化率為_，B中反應的平衡常數(shù)KB=_。(3)將一定量的SO2和O2通入A容器中，測得SO2的濃度隨時間變化如圖實線所示。ab、bc、cd三段平均反應速率最大的是_；de段平均反應速率為_。僅改變某一個條件，測得SO2的濃度隨時間變化如圖中虛線所示，則改變的條件是_。圖裝置可將霧霾中的NO、SO2轉化為(NH4)2SO4，則陰極的電極反應為_?！敬鸢浮縉O2（g）+SO2（g）=SO3（g）+NO（g）H=-41.4kJmol-1 bd 60% 4.5 ab 0 加入催化劑 NO+6H+5e-=NH4+H2O 【解析】 (1) 2SO2（g）+O2（g）2SO3（g） Hl=1966kJmol-1 2NO（g）+O2（g）2NO2（g） H2=1138kJmol-1根據(jù)蓋斯定律得：NO2（g）+SO2（g）=SO3（g）+NO（g）H=41.4kJmol-1；答案：NO2（g）+SO2（g）=SO3（g）+NO（g）H=41.4kJmol-1(2)變量不再發(fā)生變化，證明達到了平衡；注意A保持恒容，B保持恒壓；aB容器的壓強是定值，不是變量，故不選a；bA、B容器中氣體的顏色均不發(fā)生變化，說明NO2的濃度不在發(fā)生變化，故選b；cA容器中氣體的密度是定值，不是變量，故不選c；d因為M=m/n，m是定值，n是變量，所以平均摩爾質量是變量，故選d；答案：bd列A容器中反應的三行式：2NO（g） + O2（g） 2NO2（g）c（初） 2.5 1.25 0c 1.5 0.75 1.5c（末） 1 0.5 1.5則NO的轉化率：=60% k=4.5 因為A、B容器溫度相同,所以平衡常數(shù)相等；答案：60% 4.5(3)因為單位時間內變化越大反應速率越快，所以ab段平均反應速率最大；de段已達平衡，故平均反應速率為0；答案：ab 0對于反應前后物質的量發(fā)生變化的反應來說，只是加快反應速率，并未影響平衡，應該是加入催化劑；答案：加入催化劑陰極發(fā)生的應該是化合價降低，得電子的反應，因此NO生成NH4+，三步法配平根據(jù)化合價變化，標明轉移電子數(shù)NO+5e-=NH4+根據(jù)左右兩邊電荷守恒確定氫離子的位置和系數(shù)NO+6H+5e-=NH4+根據(jù)原子守恒確定水分子的位置和系數(shù)NO+6H+5e-=NH4+H2O；因此電極反應式為NO+6H+5e-=NH4+H2O；答案：NO+6H+5e-=NH4+H2O6二氧化鈦是一種重要的化工原料，常用于染料、催化劑等領域。(1)由二氧化鈦制取四氯化鈦所涉及的反應有：TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(g)+2CO(g) H1=72 kJmol1TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(g)+O2(g) H2=+38.8 kJmol1C(s)+CO2(g)2CO(g) H3=+282.8 kJmol1則反應C(s)+O2(g)CO2(g) H=_。(2)以二氧化鈦表面覆蓋Cu2Al2O4為催化劑，可以將CO2和CH4直接轉化成乙酸。在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率如上圖所示，250300 時，溫 度升高而乙酸的生成速率降低的原因是_。為了提高該反應中CH4的轉化率，可以采取的措施是_，_。(3)TiO2直接電解法生產鈦是一種較先進的方法，電解質為熔融的氧化鈣，原理如上圖 所示，二氧化鈦電極連接電源_(填“正極”或“負極”)，該極電極反應式為_。石墨極上石墨參與反應產生的氣體是_。(4)將石墨、鋁粉和二氧化鈦按一定比例混合在高溫下煅燒所得物質可作火箭和導彈表面 的耐高溫材料薄層(Al2O3 和 TiC)，該反應中每生成 1 mol TiC 轉移_mol 電子?！敬鸢浮?93.6 kJmol1 溫度超過250 時，催化劑的催化效率降低 增大反應壓強；增大CO2的濃度 負極 TiO2+4eTi+2O2 CO2(或CO) 4 【解析】 (1)將已知反應分別標為、，根據(jù)蓋斯定律，反應C(s)+O2(g) CO2(g) 可以看成由獲得，所以該化學反應的焓變H=72 kJmol1282.8 kJmol138.8 kJmol1=393.6 kJmol1。答案：393.6 kJmol1。(2)溫度超過250 時，催化劑的催化效率降低，所以溫度升高而乙酸的生成速率降低；根據(jù)反應CH4+CO2CH3COOH可知增大反應壓強、增大CO2的濃度，可使平衡正向移動，反應物CH4轉化率增大。答案：溫度超過250 時，催化劑的催化效率降低；增大反應壓強；增大CO2的濃度。(3)TiO2直接電解法生產鈦，發(fā)生還原反應，二氧化鈦為陰極，連接電源負極，由示意圖可知二氧化鈦獲得電子生成Ti與氧離子，陰極電極反應式為：TiO2+4eTi+2O2；石墨為陽極，陽極發(fā)生氧化反應，氧離子在陽極獲得電子生成氧氣，會與石墨反應生成CO2或CO氣體。答案：負極；TiO2+4eTi+2O2 ； CO2(或CO) 。(4)反應方程式為4Al+3TiO2+3C2Al2O3+3TiC，碳元素化合價從0價降低到4價，則每生成1 mol TiC轉移4 mol電子。 答案：4。7CH4超干重整CO2技術可得到富含CO的化工原料。回答下列問題：（1）CH4超干重整CO2的催化轉化如圖所示：已知相關反應的能量變化如圖所示：過程的熱化學方程式為_。關于上述過程的說法不正確的是_（填序號）。a實現(xiàn)了含碳物質與含氫物質的分離b可表示為CO2H2H2O（g）COcCO未參與反應dFe3O4、CaO為催化劑，降低了反應的H其他條件不變，在不同催化劑（、）作用下，反應CH4（g）CO2（g）2CO（g）2H2（g）進行相同時間后，CH4的轉化率隨反應溫度的變化如圖所示。a點所代表的狀態(tài)_（填“是”或“不是”）平衡狀態(tài)；b點CH4的轉化率高于c點，原因是_。（2）在一剛性密閉容器中，CH4和CO2的分壓分別為20kPa、25kPa，加入NiAl2O3催化劑并加熱至1123K使其發(fā)生反應CH4（g）CO2（g）2CO（g）2H2（g）。研究表明CO的生成速率（CO）1.3102p（CH4）p（CO2）molg1s1，某時刻測得p（CO）20kPa，則p（CO2）_kPa，（CO）_molg1s1。達到平衡后測得體系壓強是起始時的1.8倍，則該反應的平衡常數(shù)的計算式為Kp_（kPa）2。（用各物質的分壓代替物質的量濃度計算）（3）CH4超干重整CO2得到的CO經(jīng)偶聯(lián)反應可制得草酸（H2C2O4）。常溫下，向某濃度的草酸溶液中加入一定濃度的NaOH溶液，所得溶液中，則此時溶液的pH_。（已知常溫下H2C2O4的Ka16102，Ka26105，lg60.8）【答案】CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) H=247.4kJmol-1 cd 不是 b和c都未達平衡，b點溫度高，反應速率快，相同時間內轉化率高 15 1.95 2.7 【解析】 (1)據(jù)CH4超干重整CO2的催化轉化圖，過程I的化學反應為CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。由能量反應進程曲線得熱化學方程式：CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) H+206.2kJmol-1 （i）CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g) H165kJmol-1 （ii）(i)2+(ii)得過程I的熱化學方程式：CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) H=247.4kJmol-1 過程物質變化為：左上（CO、H2、CO2）+ 右下（惰性氣體） 左下（H2O）+ 右上（CO、惰性氣體），總反應為H2+CO2=H2O+CO。Fe3O4、CaO為總反應的催化劑，能降低反應的活化能，但不能改變反應的H。故ab正確，cd錯誤。通常，催化劑能加快反應速率，縮短反應到達平衡的時間。但催化劑不能使平衡發(fā)生移動，即不能改變平衡轉化率。若圖中a點為化學平衡，則保持溫度不變（800），將催化劑II換成I或III，CH4轉化率應不變，故a點不是化學平衡。同理，圖中b、c兩點都未達到化學平衡。據(jù)題意，b、c兩點只有溫度不同，b點溫度較高，反應速率快，相同時間內CH4轉化率高。(2)據(jù)氣態(tài)方程PVnRT，恒溫恒容時某組分氣體的分壓與其物質的量成正比。則反應中分壓為1123K恒容時，CH4（g）CO2（g）2CO（g）2H2（g）起始分壓/kPa： 20 25 0 0改變分壓/kPa： 10 10 20 20某時分壓/kPa： 10 15 20 20即某時刻p(CO2)15kPa，p(CH4)10kPa。代入(CO)1.3102p(CH4)p(CO2)molg1s11.95molg1s1。設達到平衡時CH4的改變分壓為x kPa，1123K恒容時，CH4（g）CO2（g）2CO（g）2H2（g）起始分壓/kPa： 20 25 0 0改變分壓/kPa： x x 2x 2x平衡分壓/kPa： 20x 25x 2x 2x據(jù)題意，有1.8，解得x18。CH4(g)、CO2(g)、CO(g)、H2(g)的平衡分壓依次是2 kPa、7 kPa、36 kPa、36 kPa，代入Kp(kPa)2。 (3)常溫下，草酸溶液與NaOH溶液混合，所得混合溶液中仍存在分步電離：H2C2O4H+HC2O4 Ka1HC2O4H+C2O42 Ka2當時，Ka1Ka2。6103.5 mol/L，pH2.7。8CO2甲烷化是一種實現(xiàn)CO2資源化利用的有效途徑。熱化學轉化CO2甲烷化過程發(fā)生反應：CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)H(1)每生成1mol CH4(g)，放熱165 kJ，則H_。(2)反應的平衡常數(shù)的表達式：K_。溫度升高，K_(填“增大”或“減小”)。(3)其他條件不變時，一段時間內，壓強對CO2的轉化率及CH4的選擇性的影響如下圖。注：選擇性轉化為目標產物的原料量原料總的轉化量CO2甲烷化反應選擇0.1MPa而不選擇更高壓強的原因是_。電化學轉化多晶Cu可高效催化CO2甲烷化，電解CO2制備CH4的原理示意圖如下。電解過程中溫度控制在10左右，持續(xù)通入CO2。陰、陽極室的KHCO3溶液的濃度基本保持不變。(4)多晶Cu作_(填“陰”或“陽”)極。(5)結合電極反應式，說明陰極室KHCO3溶液濃度基本不變的原因：_。(6)上述電解過程中采取了_措施(寫2條即可)使CO2優(yōu)先于H+放電?！敬鸢浮?65 kJmol1 c(CH4)c2(H2O)/c(CO2)c4(H2) 減小 在0.1MPa，CO2的轉化率及CH4的選擇性較高，加壓CO2的轉化率及CH4的選擇性變化不大，且加壓會增大投資和能耗 陰 陰極發(fā)生反應：9CO2+8e+6H2O =CH4+8HCO3，每轉移8 mol電子，陰極生成8 mol HCO3，又有8 molHCO3通過陰離子交換膜進入陽極室，且K+的濃度不變，所以陰極室的KHCO3濃度基本保持不變 以pH8的KHCO3溶液為電解液；溫度控制在10左右；持續(xù)通入CO2；用多晶銅作陰極等 【解析】 (1)方程式中CH4的系數(shù)=1，反應放熱，因此方程式對應的H165 kJmol1，故答案為：165 kJmol1；(2)CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)H=165 kJmol1，平衡常數(shù)K=；該反應為放熱反應，溫度升高，平衡逆向移動，平衡常數(shù)K減小，故答案為：；減??；(3)根據(jù)圖像，壓強大于0.1MPa，CO2的轉化率幾乎不變，CH4的選擇性增加很少，為節(jié)約成本，應該選擇0.1MPa，故答案為：在0.1MPa，CO2的轉化率及CH4的選擇性較高，加壓CO2的轉化率及CH4的選擇性變化不大，且加壓會增大投資和能耗；(4)多晶銅電極區(qū)，二氧化碳轉化為甲烷，C元素的化合價降低，得到電子，發(fā)生還原反應，因此銅為陰極，故答案為：陰；(5)陰極反應式9CO2+8e+6H2O =CH4+8HCO3，陰極生成HCO3，電路中每轉移8 mol電子，陰極生成8 mol HCO3，同時有8 molHCO3通過陰離子交換膜進入陽極室，且K+的濃度不變，所以陰極室的HCO3濃度基本保持不變，故答案為：陰極反應式9CO2+8e+6H2O =CH4+8HCO3，每轉移8 mol電子，陰極生成8 mol HCO3，又有8 molHCO3通過陰離子交換膜進入陽極室，且K+的濃度不變，所以陰極室的KHCO3濃度基本保持不變；(6)降低溫度，能夠提高氣體在水中的溶解度，提高水中二氧化碳的濃度，從而提高二氧化碳的氧化性，有利于二氧化碳放電；采取陰離子交換膜，陽極區(qū)中氫氧根放電，氫離子濃度增大，能夠防止陽極區(qū)生成的氫離子移向陰極，可以防止陰極區(qū)氫離子濃度增大，使CO2優(yōu)先于H+放電；將溶液調節(jié)成堿性，降低陰極區(qū)氫離子濃度，降低氫離子氧化性，通過二氧化碳的氧化性，有利于二氧化碳放電，故答案為：以pH8的KHCO3溶液為電解液；溫度控制在10左右；持續(xù)通入CO2；用多晶銅作陰極等。9(1)氮氧化物是形成光化學煙霧和酸雨的一個重要原因，用CH4催化還原NOx可在一定程度上消除氮氧化物的污染。已知： H=1160kJmol-1 H=+293kJmol-1則該條件下，CH4催化還原NO2消除污染的熱化學方程式為_。(2)乙炔(CHCH)是重要的化工原料。工業(yè)上可用甲烷裂解法制取乙炔：同時發(fā)生副反應：;甲烷裂解時，幾種氣體平衡時分壓(Pa)的對數(shù)即lgP與溫度()之間的關系如圖所示。根據(jù)圖判斷，反應H_0(填“”或“ 62.5% 102.4Pa 2HSO4-2e-=S2O82-+2H+ 質子 0.2g c(Na+)c(HCO3-)c(CO32-)c(OH-)c(H+) 【解析】（1） H=1160kJmol-1， H=+293kJmol-1，根據(jù)蓋斯定律分析，+得熱化學方程式為：CH4(g)+2NO2(g) N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) H=1160+293=-867kJmol-1（2）從圖分析，隨著溫度升高，甲烷的分壓(Pa)的對數(shù)變大，說明甲烷減少，則說明升溫平衡正向移動，即H 0； 從圖分析，達到平衡時乙炔的分壓為100 Pa，則消耗的甲烷的分壓為200Pa，乙烯的分壓為10 Pa，消耗的甲烷的分壓為20Pa，剩余甲烷的分壓為100 Pa，最初甲烷的分壓為100+200+20=320 Pa，則甲烷生成乙炔的平衡轉化率為200/320=62.5%。平衡時甲烷的分壓為100 Pa，乙烯的分壓為10 Pa，則氫氣的分壓為300+20=320 Pa，平衡常數(shù)為=102.4Pa。（3）電解硫酸氫鉀溶液制備過二硫酸鉀，所以說明硫元素化合價升高，即陽極為硫酸氫離子失去電子生成過二硫酸根離子，電極反應為：2HSO4-2e-=S2O82-+2H+；溶液為酸性，反應生成過多的氫離子，陰極反應為：2H+2e-=H2，所以為質子交換膜。當有0.2mol電子轉移時，陽極區(qū)向陰極區(qū)轉移0.2mol氫離子，陰極區(qū)有0.2mol氫離子變成氫氣，陰極區(qū)質量不變，所以兩邊質量變化差為0.2g。（4）當O2通入量為8.96L時，即0.4mol氧氣，則消耗0.2mol甲烷，生成0.2mol二氧化碳，與0.3mol氫氧化鈉反應，生成0.1mol碳酸鈉和0.1mol碳酸氫鈉，因為碳酸根離子水解程度比碳酸氫根大，所以溶液中碳酸氫根離子濃度大于碳酸根離子濃度，溶液顯堿性，故離子濃度順序為：c(Na+)c(HCO3-)c(CO32-)c(OH-)c(H+)。10中國科學院大連化學物理研究所的“甲醇制取低碳烯經(jīng)（DMTO）技術”獲得國家科學技術發(fā)明一等獎，該技術先由媒氣化制合成氣再由合成氣制甲醇和氨氣，最后由甲醇制乙烯和丙烯。(1)煤氣化包含一系列化學反應，已知熱化學方程式： 則反應 _(2)以投料比合成甲醇：，溫度、壓強與的平衡轉化率的關系如圖所示回答下列問題：_(填”或“)0_(填“或“”)，時，點的_(填”或)。若起始時提高投料比的平衡轉化率將_(填”増大”或“減小”)。方法催化劑條件備注特點壓力溫度高壓法二元催化劑25303804001924年工業(yè)化(1)催化劑不易中毒，再生困難(2)副反應多低壓法三元催化劑52302701966年工業(yè)化(1)催化劑易中毒，再生容易，壽命為12年(2)副反應少參照下表，實際工業(yè)生產中大多采用和，其優(yōu)點是_。 (3)和生成的反應為 ，在催化劑作用下的反應歷程如下(表示吸附態(tài))化學吸附：；表面反應；，脫附：其中，的吸附分解反應活化能高，速率慢，決定了合成氨的整體反應速率.有利于提高合成氨平衡產率的條件有_(填字母)A 低溫 B 高溫 C 低壓 D 高壓 E 催化劑標準平衡常數(shù)，其中為標準壓強()，、和為各組分的平衡分壓，如，為平衡總壓，為平衡系統(tǒng)中的物質的量分數(shù).已知起始時向一密閉容器中投入 和 ，反應 在恒定溫度和標準壓強下進行，的平衡產率為，則該反應的_(用含的代數(shù)式表示)。下圖中可以表示標準平衡常數(shù)隨溫度的變化趨勢的是_(填字母)【答案】-41 增大 低壓法所需的動力設備要求低，耗能也低，副反應少，催化劑易再生 【或】 【解析】 (1)已知： 根據(jù)蓋斯定律：得反應 的，因此，本題正確答案是：-41；（2）由圖象可知，一氧化碳轉化率隨溫度升高減小，說明升高溫度，平衡逆向移動，正反應為放熱反應，故H0；CO（g）+2H2（g）CH3OH（g），增大壓強，平衡正向移動，CO的轉化率增大，故P1P2，故答案為：，；M點時CO的轉化率大于平衡時的轉化率，平衡逆向移動，；故答案為：；提高起始時的投料比，相當于增大氫氣的濃度，平衡正向移動，CO的平衡轉化率將增大，故答案為：增大；由表可知其優(yōu)點是：1、壓強低，對設備要求不高；2、反應溫度低，節(jié)省能源；3、催化劑再生容易，副反應少；故答案為：低壓法所需的動力設備要求低，耗能也低，副反應少，催化劑易再生。（3）由合成氨的熱化學方程式可知，該反應為放熱反應，且氨氣生成的方向為體積減小的方向，A項，降低溫度，平衡正向移動，則低溫有利于提高合成氨平衡產率，故選A項；B項，升高溫度，平衡逆向移動，則高溫不利于提高合成氨平衡產率，故不選B項；C項，降低壓強，平衡逆向移動，則低壓不利于提高合成氨平衡產率，故不選C項；D項，增大壓強，平衡正向移動，則高壓有利于提高合成氨平衡產率，故選D項；E項，催化劑只能改變反應速率，不能改變化學平衡的狀態(tài)，則催化劑不能提高合成氨平衡產率，故不選E項。綜上所述，本題正確答案為AD。N2和H2起始物質的量分別為 和 ，反應在恒定溫度和標準壓強下進行，NH3的平衡產率為，則： 起始量（mol） 0轉化量（mol） a平衡量（mol） a 平衡時總物質的量為（2-）a mol則=， = ，=，則=；=，反應為放熱反應，隨著溫度的升高，逐漸減小，故隨著溫度的升高，逐漸減小，減小的程度不是均勻的，故選D項。故答案為：；D。11研究和深度開發(fā)CO、CO2的應用具有重要的社會意義?；卮鹣铝袉栴}：CO可用于高爐煉鐵，已知：Fe3O4(s)+4CO(g)=3Fe(s)+4CO2(g) H1=a kJ/mol3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g) H2=b kJ/mol則反應Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)的H3=_kJ/mol（用含a、b的代數(shù)式表示）。一定條件下，CO2和CO可以互相轉化。（1）某溫度下，在容積為2L的密閉容器按甲、乙兩種方式投入反應物發(fā)生反應：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)。容器反應物甲8 mol CO2(g)、16 mol H2(g)乙w mol CO2(g)、x mol H2(g)、y mol CO(g)、z mol H2O(g)甲容器15 min后達到平衡，此時CO2的轉化率為75%。則015 min內平均反應速率v(H2)=_，此條件下該反應的平衡常數(shù)K=_。欲使平衡后乙與甲中相同組分氣體的體積分數(shù)相等，則w、x、y、z需滿足的關系是：y_z（填“”、“”或“=”），且y=_（用含x、w的等式表示）。（2）研究表明，溫度、壓強對反應“C6H5CH2CH3(g)+CO2(g)C6H5CH=H2(g)+CO(g) +H2O(g) H ”中乙苯的平衡轉化率影響如圖所示：則H_0（填“”、“”或“=”），壓強p1、p2、p3從大到小的順序是_。（3）CO可被NO2氧化