2023屆高考二輪總復(fù)習(xí)試題化學(xué)（適用于廣東福建遼寧湖北重慶浙江江蘇）大題突破練大題突破練3化學(xué)反應(yīng)原理綜合題

大題突破練3化學(xué)反應(yīng)原理綜合題1.(2022廣東佛山二模)N2O是溫室氣體之一。直接催化分解是目前消除N2O有前景的方法之一。N2O直接催化分解時(shí)發(fā)生反應(yīng):①2N2O(g)2N2(g)+O2(g)ΔH1=-163.0kJ·mol-1②2N2O(g)2NO(g)+N2(g)ΔH2③2NO(g)+O2(g)2NO2(g)ΔH3=-114.1kJ·mol-1回答下列問(wèn)題:(1)已知:④N2(g)+O2(g)2NO(g)ΔH=+182.6kJ·mol-1,則ΔH2=kJ·mol-1。(2)反應(yīng)進(jìn)行10min時(shí),N2O分解轉(zhuǎn)化率隨溫度變化曲線如圖所示。①反應(yīng)所需活化能最低的曲線是(填“a”“b”“c”或“d”);②由曲線d可知,N2O在800K左右的分解并不明顯,其原因是;③A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)化率(填“是”或“不是”)平衡轉(zhuǎn)化率,理由是;④在513K下,將1.0molN2O充入容積為2.0L的恒容容器中,B點(diǎn)的平均反應(yīng)速率v(N2O)=mol·L-1·min-1;平衡時(shí),測(cè)得NO完全轉(zhuǎn)化為NO2,NO2、O2的物質(zhì)的量分別為0.20mol、0.25mol,計(jì)算反應(yīng)①的平衡常數(shù)為。

(3)在一定條件下,NO能夠與N2O脫掉N2后形成的表面氧反應(yīng),促進(jìn)表面氧的轉(zhuǎn)移形成O2,進(jìn)而促進(jìn)N2O分解。NO作用的可能機(jī)理如下(*表示催化劑的活性中心):Step1:O*+NONO2Step2:NO2*NOStep3:總反應(yīng):2O*O2Step3的反應(yīng)方程式為。

2.(2022廣東深圳第二次調(diào)研)CO、CO2加氫有利于緩解化石能源消耗,實(shí)現(xiàn)“碳中和”。該體系主要涉及以下反應(yīng):反應(yīng)Ⅰ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH1<0反應(yīng)Ⅱ:2CO(g)+4H2(g)C2H5OH(g)+H2O(g)ΔH2<0反應(yīng)Ⅲ:2CO2(g)+6H2(g)C2H5OH(g)+3H2O(g)ΔH3<0反應(yīng)Ⅳ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH4<0反應(yīng)Ⅴ:2CH3OH(g)C2H5OH(g)+H2O(g)ΔH5回答下列問(wèn)題:(1)上述反應(yīng)中,ΔH5=(寫(xiě)出一個(gè)代數(shù)式即可)。

(2)密閉容器中,上述反應(yīng)體系在一定條件下建立平衡后,下列描述正確的有(填字母)。

A.加入催化劑,可提高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率B.降低溫度,反應(yīng)Ⅱ的正反應(yīng)速率增大,逆反應(yīng)速率減小C.增大CO的濃度,反應(yīng)Ⅲ、Ⅳ的平衡均向左移動(dòng)D.恒溫恒容充入氬氣,反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ的平衡不移動(dòng)(3)恒容下,n(CO)=n(CO2)=1mol,并按照不同氫碳比[n(H2)n(CO2)+n(CO)]投料,發(fā)生上述反應(yīng)。圖甲表示不同氫碳比時(shí),[CO+CO2]的總平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的關(guān)系;圖乙表示氫碳比已知:CH3OH的選擇性=n(CH3OH)n消耗(CO2圖甲圖乙①圖甲中x(填“大于”“小于”或“等于”)3,其原因是。

②Q點(diǎn)對(duì)應(yīng)的體系中n(CH3OH)=mol;此時(shí),H2轉(zhuǎn)化了4mol,則反應(yīng)2CH3OH(g)C2H5OH(g)+H2O(g)的平衡常數(shù)Kp=(Kp為以分壓表示的平衡常數(shù),分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

(4)常溫常壓下,以Ag為催化劑,在酸性水溶液中將CO2電催化還原為CO的反應(yīng)歷程如圖所示:①據(jù)圖,CO和CO2相比,(填化學(xué)式)更穩(wěn)定。

②吸附在催化劑表面上的物種用*標(biāo)注,圖中第一步反應(yīng)為CO2+e-+H+COOH,則第二步反應(yīng)為。

3.(2022廣東肇慶第三次質(zhì)檢)隨著我國(guó)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的確定,含碳化合物的綜合利用備受關(guān)注。回答下列問(wèn)題:(1)已知某反應(yīng)體系中主要涉及如下反應(yīng):Ⅰ.HCOOH(g)CO2(g)+H2(g)ΔH1=-66kJ·mol-1;Ⅱ.CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)ΔH2=+247kJ·mol-1。①反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ中,在熱力學(xué)上趨勢(shì)更大的是(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。

②反應(yīng)Ⅰ的一種溶劑化催化反應(yīng)歷程如圖所示(其中TS表示過(guò)渡態(tài))。歷程中生成(填“TS1”或“TS2”)的反應(yīng)步驟為總反應(yīng)的決速步,反應(yīng)過(guò)程的催化劑為。

③反應(yīng)Ⅱ的催化劑活性會(huì)因?yàn)榧淄榉纸猱a(chǎn)生積碳而降低,同時(shí)二氧化碳可與碳發(fā)生消碳反應(yīng)而降低積碳量,設(shè)計(jì)如下反應(yīng):Ⅲ.CH4(g)C(s)+2H2(g)ΔH3=+74.5kJ·mol-1;Ⅳ.C(s)+CO2(g)2CO(g)ΔH4。反應(yīng)Ⅳ的ΔH4為。其他條件相同時(shí),催化劑表面積碳量與溫度的關(guān)系如圖所示,T0℃之后,溫度升高積碳量減小的主要原因?yàn)椤?/p>

(2)甲烷部分催化氧化劑制備乙炔是目前研究的熱點(diǎn)之一,反應(yīng)原理為2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g)ΔH=+754.8kJ·mol-1。①該反應(yīng)在(填“較高”或“較低”)溫度下能自發(fā)進(jìn)行。

②一定溫度下,將1molCH4充入10L的固定容積容器中發(fā)生上述反應(yīng),實(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)前容器內(nèi)壓強(qiáng)為p0kPa,容器內(nèi)各氣體分壓與時(shí)間的關(guān)系如圖所示。6~8min時(shí),H2的濃度為mol·L-1,反應(yīng)的平衡常數(shù)K=;若8min時(shí)改變的條件是縮小容器容積到5L,其中C2H2分壓與時(shí)間的關(guān)系可用圖中曲線(填“L1”“L2”“L3”或“L4”)表示。

4.(2022湖南衡陽(yáng)二模)CH4-CO2重整技術(shù)是實(shí)現(xiàn)“碳中和”的一種理想的CO2利用技術(shù),具有廣闊的市場(chǎng)前景、經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和社會(huì)意義。該過(guò)程中涉及的反應(yīng)如下:主反應(yīng):CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)ΔH1副反應(yīng):CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.0kJ·mol-1回答下列問(wèn)題:(1)已知CH4、CO和H2的燃燒熱ΔH分別為-890.3kJ·mol-1、-283.0kJ·mol-1和-285.8kJ·mol-1,該催化重整主反應(yīng)的ΔH1=kJ·mol-1。有利于提高CO2平衡轉(zhuǎn)化率的條件是(填字母)。

A.高溫高壓 B.高溫低壓C.低溫高壓 D.低溫低壓(2)在剛性密閉容器中,進(jìn)料比n(CO2)n(CH4)分別等于1圖甲圖乙①甲烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨溫度變化的關(guān)系如圖甲所示,曲線c對(duì)應(yīng)的n(CO②反應(yīng)體系中,n(H2)n(CO)隨溫度變化的關(guān)系如圖乙所示,隨著進(jìn)料比n(CO2)n(CH4)(3)在800℃、101kPa時(shí),按投料比n(CO2)n(CH4)=1.0加入剛性密閉容器中,達(dá)平衡時(shí)甲烷的轉(zhuǎn)化率為90%,二氧化碳的轉(zhuǎn)化率為(4)我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種電解裝置如圖丙所示,能將二氧化碳轉(zhuǎn)化成合成氣CO和H2,同時(shí)獲得甘油醛。則催化電極a為極,催化電極b產(chǎn)生CO的電極反應(yīng)式為。

圖丙5.(2022湖北黃岡二模)苯是一種重要的工業(yè)原料,可利用環(huán)己烷脫氫制取。環(huán)己烷脫氫制苯的反應(yīng)過(guò)程如下:①(g)(g)+H2(g)ΔH1=akJ·mol-1②(g)(g)+2H2(g)ΔH2=bkJ·mol-1③(g)(g)+3H2(g)ΔH3>0(1)則反應(yīng)③的ΔH3為(用含a、b的代數(shù)式表示),有利于提高上述反應(yīng)③的平衡轉(zhuǎn)化率的條件是(填字母)。

A.高溫高壓 B.低溫低壓C.高溫低壓 D.低溫高壓(2)不同壓強(qiáng)和溫度下反應(yīng)③的平衡轉(zhuǎn)化率如圖甲所示。圖甲Ⅰ.在相同壓強(qiáng)下升高溫度,未達(dá)到新平衡前,v(正)(填“大于”“小于”或“等于”)v(逆)。

Ⅱ.研究表明,既升高溫度又增大壓強(qiáng),C6H12的平衡轉(zhuǎn)化率也升高,理由可能是。

(3)T℃向2L的密閉反應(yīng)器中充入1molC6H12進(jìn)行催化脫氫,測(cè)得C6H10和C6H6的產(chǎn)率x1和x2(以物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)計(jì))隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖乙所示。在8min時(shí),反應(yīng)體系內(nèi)氫氣的物質(zhì)的量為mol(忽略其他副反應(yīng))。0~8min內(nèi)C6H6的平均化學(xué)反應(yīng)速率為。反應(yīng)③的化學(xué)平衡常數(shù)K=(只代入數(shù)據(jù)即可,不需要計(jì)算結(jié)果)。

圖乙6.(2022山東泰安三模)清潔能源的綜合利用可有效降低碳排放,是實(shí)現(xiàn)“碳中和、碳達(dá)峰”的重要途徑。(1)以環(huán)己烷為原料通過(guò)芳構(gòu)化反應(yīng)生產(chǎn)苯,同時(shí)可獲取氫氣。圖甲是該反應(yīng)過(guò)程中幾種物質(zhì)間的能量關(guān)系。圖甲芳構(gòu)化反應(yīng):(g)→(g)+3H2(g)ΔH=kJ·mol-1。

(2)H2和CO2合成乙醇的反應(yīng)為2CO2(g)+6H2(g)C2H5OH(g)+3H2O(g)。將等物質(zhì)的量的CO2和H2充入一剛性容器中,測(cè)得平衡時(shí)C2H5OH的體積分?jǐn)?shù)隨溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系如圖乙。圖乙圖丙①壓強(qiáng)p1(填“>”“=”或“<”,下同)p2,a、b兩點(diǎn)的平衡常數(shù)KaKb。

②已知Arrhenius經(jīng)驗(yàn)公式為Rlnk=-EaT+C(Ea為活化能,k為速率常數(shù),R和C為常數(shù))。為探究m、n兩種催化劑的催化效能,進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究在m催化劑作用下,該反應(yīng)的活化能Ea=J·mol-1。從圖中信息獲知催化效能較高的催化劑是(填“m”或“n”),判斷理由是。

(3)H2和CO合成甲烷反應(yīng)為2CO(g)+2H2(g)CH4(g)+CO2(g)。T℃將等物質(zhì)的量CO和H2充入恒壓(200kPa)的密閉容器中。已知逆反應(yīng)速率v(逆)=k(逆)p(CH4)·p(CO2),其中p為分壓,該溫度下k(逆)=5.0×10-4kPa-1·s-1。反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)測(cè)得v(正)=516kPa·s-1。CO的平衡轉(zhuǎn)化率為,該溫度下反應(yīng)的Kp=(用組分的分壓計(jì)算的平衡常數(shù))。

7.(2022河北石家莊二模)甲醚(CH3OCH3)被稱(chēng)為“21世紀(jì)的清潔燃料”。以CO2、H2為原料制備甲醚涉及的主要反應(yīng)如下:Ⅰ.2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH1<0Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2回答下列問(wèn)題:(1)將CO與H2O混合氣體置于絕熱恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)Ⅱ,逆反應(yīng)速率隨時(shí)間變化的趨勢(shì)如圖所示(不考慮催化劑的影響)。則ΔH2(填“>”或“<”)0;a、b、c三點(diǎn)對(duì)應(yīng)反應(yīng)體系溫度Ta、Tb、Tc由高到低的順序?yàn)椤?/p>

(2)在恒壓條件下,按CO2與H2的物質(zhì)的量之比為1∶3投料,測(cè)得CO2平衡轉(zhuǎn)化率和平衡時(shí)CO的選擇性(轉(zhuǎn)化的CO2中生成CO的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))隨溫度的變化曲線如圖所示。①曲線n隨溫度升高顯示如圖所示的變化趨勢(shì)的原因是。

②T℃時(shí)反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)K=(保留兩位有效數(shù)字);合成甲醚的適宜溫度為260℃,理由是。

③其他條件不變,改為恒容條件,CO平衡選擇性比恒壓條件下的平衡選擇性(填“高”“低”或“不變”)。

8.(2022廣東汕頭二模)CO2是一種溫室氣體,CO2的產(chǎn)生會(huì)影響人類(lèi)生存的環(huán)境,將CO2作為原料轉(zhuǎn)化為有用的化學(xué)品,對(duì)實(shí)現(xiàn)碳中和及生態(tài)環(huán)境保護(hù)有著重要意義。Ⅰ.工業(yè)上以CO2和NH3為原料合成尿素,在合成塔中存在如下轉(zhuǎn)化:(1)液相中,合成尿素的熱化學(xué)方程式為2NH3(l)+CO2(l)H2O(l)+NH2CONH2(l)ΔH=kJ·mol-1。

(2)在恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng):2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)ΔH<0。下列說(shuō)法正確的是(填字母)。

A.增大CO2的濃度,有利于NH3的轉(zhuǎn)化率增大B.反應(yīng)在任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行C.當(dāng)混合氣體的密度不再發(fā)生改變時(shí)反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)D.充入He,壓強(qiáng)增大,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)Ⅱ.可利用CO2和CH4催化制備合成氣(CO、H2),在一定溫度下容積為1L的密閉容器中,充入等物質(zhì)的量的CH4和CO2,加入Ni/Al2O3使其發(fā)生反應(yīng):CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。(3)反應(yīng)達(dá)平衡后,平衡常數(shù)K=81,此時(shí)測(cè)得c(CO)為3mol·L-1,則CH4的轉(zhuǎn)化率為(保留2位有效數(shù)字)。

(4)制備“合成氣”反應(yīng)歷程分兩步:步驟反應(yīng)正反應(yīng)速率方程逆反應(yīng)速率方程反應(yīng)①CH4(g)C(ads)+2H2(g)v(正)=k1·c(CH4)v(逆)=k2·c2(H2)反應(yīng)②C(ads)+CO2(g)2CO(g)v(正)=k3·c(CO2)v(逆)=k4·c2(CO)上述反應(yīng)中C(ads)為吸附性活性炭,反應(yīng)歷程的能量變化如圖所示:①反應(yīng)速率快慢比較:反應(yīng)①(填“>”“<”或“=”)反應(yīng)②,請(qǐng)依據(jù)有效碰撞理論微觀探析其原因。

②一定溫度下,反應(yīng)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)的平衡常數(shù)K=(用k1、k2、k3、k4表示)。

參考答案大題突破練3化學(xué)反應(yīng)原理綜合題1.答案(1)+19.6(2)①a②不加催化劑,N2O分解的活化能大③不是溫度相同條件下,催化劑不影響N2O的平衡轉(zhuǎn)化率,在A點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度下,A點(diǎn)對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)化率不是最大值④0.0308.0(3)2NO22NO+O2解析(1)由蓋斯定律,反應(yīng)①+反應(yīng)④=反應(yīng)②,則ΔH2=ΔH1+ΔH=(-163.0kJ·mol-1)+(+182.6kJ·mol-1)=+19.6kJ·mol-1。(2)①由題圖可知,未平衡時(shí),反應(yīng)進(jìn)行相同時(shí)間,a對(duì)應(yīng)N2O的轉(zhuǎn)化率最大,則a對(duì)應(yīng)的反應(yīng)速率最大,反應(yīng)所需活化能最低的曲線是a。④B點(diǎn)N2O的轉(zhuǎn)化率為60%,則Δc(N2O)=60%×1.0mol2.0L=0.30mol·L-1,v(N2O)=0.30mol·L平衡時(shí),測(cè)得NO完全轉(zhuǎn)化為NO2,則平衡后有0.20molNO2、N2O、0.25molO2、N2共四種物質(zhì),根據(jù)氧原子守恒,n(N2O)=1.0mol-0.20mol×2-0.25mol×2=0.10mol,根據(jù)氮原子守恒,n(N2)=(1.0mol×2-0.20mol-0.10mol×2)×12=0.80mol,即平衡時(shí)有0.20molNO2、0.10molN2O、0.25molO2、0.80molN2,反應(yīng)①的平衡常數(shù)K=(0.80(3)Step3的反應(yīng)方程式=總反應(yīng)-2(Step1+Step2),為2NO22NO+O2。2.答案(1)ΔH2-2ΔH1(或ΔH3-2ΔH4)(2)CD(3)①大于相同溫度下,氫碳比增大,該體系加氫反應(yīng)的平衡向右移動(dòng),CO和CO2的平衡轉(zhuǎn)化率均增大,故x>3②0.80.75(4)①CO2②*COOH+H++e-H2O+*CO解析(1)根據(jù)蓋斯定律,Ⅱ-Ⅰ×2可得Ⅴ,Ⅲ-2×Ⅳ也可得Ⅴ,所以ΔH5=ΔH2-2ΔH1或ΔH3-2ΔH4。(2)催化劑可以加快反應(yīng)速率,但不能改變平衡轉(zhuǎn)化率,A錯(cuò)誤;降低溫度,正逆反應(yīng)速率均減小,B錯(cuò)誤;增大CO的濃度,反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ平衡正向移動(dòng),CH3OH(g)、C2H5OH(g)的濃度增大,反應(yīng)Ⅲ、Ⅳ的平衡均向左移動(dòng),C正確;氬氣不參與反應(yīng),恒溫恒容充入氬氣,反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ中的反應(yīng)物和生成物的濃度均不改變,平衡不移動(dòng),D正確。(3)①相同溫度下,氫碳比增大,即氫氣的物質(zhì)的量增大,該體系加氫反應(yīng)的平衡向右移動(dòng),CO和CO2的平衡轉(zhuǎn)化率均增大,故x>3。②Q點(diǎn)[CO+CO2]的總平衡轉(zhuǎn)化率為80%,乙醇和甲醇的選擇性均為50%,所以n(CH3OH)=(1mol+1mol)×80%×50%=0.8mol;n(C2H5OH)=(1mol+1mol)×80%×50%×12=0.4mol,設(shè)生成H2O(g)的物質(zhì)的量為xmol,H2轉(zhuǎn)化了4mol,則根據(jù)H元素守恒有4×0.8mol+6×0.4mol+2xmol=4mol×2,解得x=1.2,該反應(yīng)前后氣體體積不變,所以可以用物質(zhì)的量代替分壓計(jì)算平衡常數(shù)Kp,則平衡常數(shù)Kp=1.2×(4)①據(jù)題圖可知CO2的能量低于CO,所以CO2更穩(wěn)定。②據(jù)題圖可知第二步反應(yīng)中*COOH結(jié)合H+和e-轉(zhuǎn)化為H2O和*CO,方程式為*COOH+H++e-H2O+*CO。3.答案(1)①Ⅰ②TS2[X—Fe—H]+③+172.5kJ·mol-1消碳反應(yīng)速率增大的程度大于積碳反應(yīng)速率增大的程度(2)①較高②0.060.0012L2解析(1)①反應(yīng)放熱有利于反應(yīng)的進(jìn)行,反應(yīng)放出的熱量越多,在熱力學(xué)上的趨勢(shì)越大,故選Ⅰ;②由題圖可知?dú)v程經(jīng)過(guò)TS2步驟的活化能較大,為總反應(yīng)的控速步驟;由圖示可知,總反應(yīng)過(guò)程中[X—Fe—H]+沒(méi)有消耗,故催化劑為[X—Fe—H]+;③由蓋斯定律可知,反應(yīng)Ⅳ=反應(yīng)Ⅱ-反應(yīng)Ⅲ,ΔH4=(+247kJ·mol-1)-(+74.5kJ·mol-1)=+172.5kJ·mol-1;T0℃之后,溫度升高,對(duì)消碳反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大,故積碳量減小的主要原因?yàn)橄挤磻?yīng)速率增大的程度大于積碳反應(yīng)速率增大的程度。(2)①該反應(yīng)的ΔH>0、ΔS>0,由ΔG=ΔH-TΔS<0有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行推知,該反應(yīng)在較高溫度下能自發(fā)進(jìn)行。②起始充入CH4的物質(zhì)的量為1mol,壓強(qiáng)為p0kPa;由題圖可知,平衡時(shí)CH4、C2H2、H2的壓強(qiáng)分別為0.6p0kPa、0.2p0kPa、0.6p0kPa,平衡時(shí)由壓強(qiáng)比等于物質(zhì)的量之比推知CH4、C2H2、H2的物質(zhì)的量之比為6∶2∶6;設(shè)反應(yīng)的CH4的物質(zhì)的量為2xmol,則剩余CH4、生成C2H2、生成H2的物質(zhì)的量分別為(1-2x)mol、xmol、3xmol,(1-2x)∶x=6∶2,則x=0.2,故CH4、C2H2、H2的物質(zhì)的量分別為0.6mol、0.2mol、0.6mol,H2的濃度為0.6mol10L=0.06mol·L-1,則反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.210×(0.610)3(0.610)2=0.0014.答案(1)+247.3B(2)①2.0②減小隨著投料比n(CO2)n(CH4)的增加,n(CO2)增大,副反應(yīng)平衡正向移動(dòng),導(dǎo)致n(3)1.06(4)陽(yáng)CO2+H2O+2e-(或2CO2+2e-+CO)解析(1)根據(jù)題中所給條件,可以列出CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)ΔH3=-890.3kJ·mol-1,CO(g)+12O2(g)CO2(g)ΔH4=-283.0kJ·mol-1,H2(g)+12O2(g)H2O(l)ΔH5=-285.8kJ·mol-1,根據(jù)蓋斯定律可得ΔH1=ΔH3-2×(ΔH4+ΔH5)=-890.3kJ·mol-1-2×(-283.0-285.8)kJ·mol-1=+247.3kJ·mol-1;主反應(yīng):CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)化學(xué)方程式反應(yīng)物系數(shù)之和小于生成物系數(shù)之和,并且該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),故高溫低壓有利于二氧化碳的轉(zhuǎn)化。(2)①甲烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=16n(CH4)44n(CO2)+16n(CH4)=1644n②可對(duì)比同一溫度下,三條線的橫坐標(biāo)的大小,由題圖可知隨著進(jìn)料比n(CO2)n(CH4)的增加,n(H2)n(CO)的值減小,其原因是隨著投料比n(CO2)n(3)設(shè)開(kāi)始時(shí)n(CO2)=1mol,n(CH4)=1mol,列出三段式:CH4轉(zhuǎn)化率為90%,反應(yīng)了0.9mol;對(duì)于副反應(yīng)來(lái)說(shuō)開(kāi)始二氧化碳是0.1mol,氫氣是1.8mol,一氧化碳是1.8mol,二氧化碳的轉(zhuǎn)化率為95%,則副反應(yīng)中反應(yīng)的二氧化碳物質(zhì)的量=1mol×95%-1mol×90%=0.05mol,列出三段式:,反應(yīng)平衡后,n(CH4)=0.1mol,n(CO2)=0.05mol,n(H2)=1.75mol,n(CO)=1.85mol,n(H2O)=0.05mol,n總=3.8mol,設(shè)總壓強(qiáng)為p,則有Kp=p(H2O)(4)催化電極b表面二氧化碳還原為一氧化碳為電解池的陰極,故催化電極a為電解池的陽(yáng)極;陰極產(chǎn)生CO的電極反應(yīng)式為CO2+H2O+2e-或2CO2+2e-+CO。5.答案(1)(a+b)kJ·mol-1C(2)Ⅰ.大于Ⅱ.升高溫度平衡正向移動(dòng),C6H12的平衡轉(zhuǎn)化率增大,增大壓強(qiáng),平衡逆向移動(dòng),C6H12的平衡轉(zhuǎn)化率減小,溫度升高對(duì)平衡的影響大于壓強(qiáng)增大對(duì)平衡的影響(3)2.340.0475mol·L-1·min-1(解析(1)根據(jù)蓋斯定律,由反應(yīng)①+②得到反應(yīng)③,ΔH3=ΔH1+ΔH2=(a+b)kJ·mol-1。已知反應(yīng)③的ΔH3>0,且正反應(yīng)是一個(gè)氣體體積增大的反應(yīng),則高溫低壓,平衡正向移動(dòng),有利于提高上述反應(yīng)③的平衡轉(zhuǎn)化率。(2)Ⅰ.反應(yīng)③的ΔH3>0,在相同壓強(qiáng)下升高溫度,平衡正向移動(dòng),則未達(dá)到新平衡前,v(正)大于v(逆)。Ⅱ.反應(yīng)③的ΔH3>0,且正反應(yīng)是一個(gè)氣體體積增大的反應(yīng),升高溫度平衡正向移動(dòng),C6H12的平衡轉(zhuǎn)化率增大,增大壓強(qiáng),平衡逆向移動(dòng),C6H12的平衡轉(zhuǎn)化率減小,研究表明,既升高溫度又增大壓強(qiáng),C6H12的平衡轉(zhuǎn)化率也升高,理由可能是溫度升高對(duì)平衡的影響大于壓強(qiáng)增大對(duì)平衡的影響。(3)在8min時(shí),C6H10的產(chǎn)率為0.06,C6H6的產(chǎn)率為0.76,設(shè)環(huán)己烷的轉(zhuǎn)化量為xmol,環(huán)己烯的轉(zhuǎn)化量為ymol,根據(jù)三段式分析:則有:y=0.76,x-y=0.06,則x=0.82,則反應(yīng)體系內(nèi)氫氣的物質(zhì)的量為0.82mol+2×0.76mol=2.34mol,0~8min內(nèi)C6H6的平均化學(xué)反應(yīng)速率為v=ΔcΔt=ΔnVΔt=0.76mol2L×8min=0.0475mol·L-1·min-1。平衡體系中,環(huán)己烷的物質(zhì)的量濃度為(1-0.82)mol2L=0.09mol·L-1,6.答案(1)+208.4(2)①<>②9.6×104n由題圖可知,直線n斜率大,Ea小,催化效率高(3)40%1681×10-解析(1)由題圖可得熱化學(xué)方程式:①(g)→(g)+2H2(g)ΔH1=+237.1kJ·mol-1;②(g)→(g)+H2(g)ΔH2=-28.7kJ·mol-1。根據(jù)蓋斯定律,由反應(yīng)①+②環(huán)己烷轉(zhuǎn)化為苯的熱化學(xué)方程式為(g)→(g)+3H2(g)ΔH=(+237.1kJ·mol-1)+(-28.7kJ·mol-1)=+208.4kJ·mol-1。(2)①該反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng),溫度一定時(shí)增大壓強(qiáng),平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),乙醇的體積分?jǐn)?shù)增大,由題圖可知,壓強(qiáng)為p1時(shí)乙醇的體積分?jǐn)?shù)小于p2時(shí),則p1<p2;由題圖可知,壓強(qiáng)一定時(shí)升高溫度,乙醇的體積分?jǐn)?shù)減小,說(shuō)明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),正反應(yīng)為放熱反應(yīng),反應(yīng)的平衡常數(shù)減小,則溫度較低的a點(diǎn)平衡常數(shù)大于b點(diǎn)。②在m催化劑作用下,由題圖中數(shù)據(jù)可得如下方程式:56.2=-7.2×10-3Ea+C①,27.4=-7.5×10-3Ea+C②,聯(lián)立方程可得Ea=9.6×104J·mol-1;由題圖可知,直線n的斜率大于m,說(shuō)明使用催化劑n的活化能(Ea)小于(3)設(shè)起始通入一氧化碳和氫氣的物質(zhì)的量都為2mol、生成甲烷的物質(zhì)的量為amol,由題意可建立如下三段式:平衡時(shí)正逆反應(yīng)速率相等,由三段式數(shù)據(jù)可得:5.0×10-4×(a4-2a×200)×(a4-2a×200)=516,解得a=0.4,則一氧化碳的轉(zhuǎn)化率為2×0.47.答案(1)>Tc>Tb>Ta(2)①ΔH1<0,升溫時(shí)反應(yīng)Ⅰ平衡逆向移動(dòng),CO2的轉(zhuǎn)化率降低,ΔH2>0,升溫反應(yīng)Ⅱ平衡正向移動(dòng),CO2的平衡轉(zhuǎn)化率升高,升溫過(guò)程中曲線n先減小后增大,則溫度低時(shí)反應(yīng)Ⅰ對(duì)平衡影響大,溫度高時(shí)反應(yīng)Ⅱ?qū)ζ胶庥绊懘螈?.046此溫度下,CO的選擇性較低且反應(yīng)速率不低,若溫度再高CO的選擇性增大,不利于合成甲醚③高解析(1)v(逆)開(kāi)始時(shí)逐漸增大,則c(CO2)、c(H2)逐漸減小,說(shuō)明溫度升高逆反應(yīng)放熱,則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),則ΔH2>0;由a→b溫度為影響反應(yīng)速率的主要因素,由b→c濃度為影響反應(yīng)速率的主要因素,v(逆)一直在變,說(shuō)明未達(dá)到平衡,反應(yīng)一直向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,逆反應(yīng)是放熱的,故Tc>Tb>Ta。(2)①因ΔH2>0,升溫該