統(tǒng)考版2024屆高考化學(xué)二輪專項分層特訓(xùn)卷練28化學(xué)反應(yīng)原理的綜合應(yīng)用

練28化學(xué)反應(yīng)原理的綜合應(yīng)用1．.[2023·全國甲卷]甲烷選擇性氧化制備甲醇是一種原子利用率高的方法?；卮鹣铝袉栴}：（1）已知下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：①3O2（g）=2O3（g）K1ΔH1＝285kJ·mol－1②2CH4（g）＋O2（g）=2CH3OH（l）K2ΔH2＝－329kJ·mol－1反應(yīng)③CH4（g）＋O3（g）=CH3OH（l）＋O2（g）的ΔH3＝kJ·mol－1，平衡常數(shù)K3＝（用K1、K2表示）。（2）電噴霧電離等方法得到的M＋（Fe＋、Co＋、Ni＋等）與O3反應(yīng)可得MO＋。MO＋與CH4反應(yīng)能高選擇性地生成甲醇。分別在300K和310K下（其他反應(yīng)條件相同）進(jìn)行反應(yīng)MO＋＋CH4=M＋＋CH3OH，結(jié)果如圖所示。圖中300K的曲線是（填“a”或“b”）。300K、60s時MO＋的轉(zhuǎn)化率為（列出算式）。（3）MO＋分別與CH4、CD4反應(yīng)，體系的能量隨反應(yīng)進(jìn)程的變化如下圖所示（兩者歷程相似，圖中以CH4示例）。（?。┎襟EⅠ和Ⅱ中涉及氫原子成鍵變化的是（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）。（ⅱ）直接參與化學(xué)鍵變化的元素被替換為更重的同位素時，反應(yīng)速率會變慢，則MO＋與CD4反應(yīng)的能量變化應(yīng)為圖中曲線（填“c”或“d”）。（ⅲ）MO＋與CH2D2反應(yīng)，氘代甲醇的產(chǎn)量CH2DODCHD2OH（填“＞”“＜”或“＝”）。若MO＋與CHD3反應(yīng)，生成的氘代甲醇有種。2．[2023·全國乙卷]硫酸亞鐵在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有許多用途，如可用作農(nóng)藥防治小麥黑穗病，制造磁性氧化鐵、鐵催化劑等?；卮鹣铝袉栴}：（1）在N2氣氛中，F(xiàn)eSO4·7H2O的脫水熱分解過程如圖所示：根據(jù)上述實驗結(jié)果，可知x＝，y＝。（2）已知下列熱化學(xué)方程式：FeSO4·7H2O（s）=FeSO4（s）＋7H2O（g）ΔH1＝akJ·mol－1FeSO4·xH2O（s）=FeSO4（s）＋xH2O（g）ΔH2＝bkJ·mol－1FeSO4·yH2O（s）=FeSO4（s）＋yH2O（g）ΔH3＝ckJ·mol－1則FeSO4·7H2O（s）＋FeSO4·yH2O（s）＝2（FeSO4·xH2O）（s）的ΔH＝kJ·mol－1。（3）將FeSO4置入抽空的剛性容器中，升高溫度發(fā)生分解反應(yīng)：2FeSO4（s）?Fe2O3（s）＋SO2（g）＋SO3（g）（Ⅰ）。平衡時peq\a\vs4\al(SO3)-T的關(guān)系如下圖所示。660K時，該反應(yīng)的平衡總壓p總＝kPa、平衡常數(shù)Kp（Ⅰ）=（kPa）2。Kp（Ⅰ）隨反應(yīng)溫度升高而（填“增大”“減小”或“不變”）。（4）提高溫度，上述容器中進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)2SO3（g）?2SO2（g）＋O2（g）（Ⅱ），平衡時peq\a\vs4\al(O2)＝（用peq\a\vs4\al(SO3)、peq\a\vs4\al(SO2)表示）。在929K時，p總＝84.6kPa，peq\a\vs4\al(SO3)＝35.7kPa，則peq\a\vs4\al(SO2)＝kPa，Kp（Ⅱ）＝kPa（列出計算式）。3．[2023·新課標(biāo)卷]氨是最重要的化學(xué)品之一，我國目前氨的生產(chǎn)能力位居世界首位。回答下列問題：（1）根據(jù)圖1數(shù)據(jù)計算反應(yīng)eq\f(1,2)N2（g）＋eq\f(3,2)H2（g）=NH3（g）的ΔH＝kJ·mol－1。（2）研究表明，合成氨反應(yīng)在Fe催化劑上可能通過圖2機(jī)理進(jìn)行（*表示催化劑表面吸附位，Neq\o\al(\s\up1(*),\s\do1(2))表示被吸附于催化劑表面的N2）。判斷上述反應(yīng)機(jī)理中，速率控制步驟（即速率最慢步驟）為（填步驟前的標(biāo)號），理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（3）合成氨催化劑前驅(qū)體（主要成分為Fe3O4）使用前經(jīng)H2還原，生成α-Fe包裹的Fe3O4。已知α-Fe屬于立方晶系，晶胞參數(shù)a＝287pm，密度為7.8g·cm－3，則α-Fe晶胞中含有Fe的原子數(shù)為（列出計算式，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA）。（4）在不同壓強(qiáng)下，以兩種不同組成進(jìn)料，反應(yīng)達(dá)平衡時氨的摩爾分?jǐn)?shù)與溫度的計算結(jié)果如下圖所示。其中一種進(jìn)料組成為xH2＝0.75、xN2＝0.25，另一種為xH2＝0.675、xN2＝0.225、xAr＝0.10。（物質(zhì)i的摩爾分?jǐn)?shù)：xi＝eq\f(ni,n總)）①圖中壓強(qiáng)由小到大的順序為，判斷的依據(jù)是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②進(jìn)料組成中含有惰性氣體Ar的圖是。③圖3中，當(dāng)p2＝20MPa、xNH3＝0.20時，氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率α＝。該溫度時，反應(yīng)eq\f(1,2)N2（g）＋eq\f(3,2)H2（g）?NH3（g）的平衡常數(shù)Kp＝（MPa）－1（化為最簡式）。4．[2023·廣東普通高中質(zhì)量測評]水煤氣變換反應(yīng)主要應(yīng)用在以煤、石油和天然氣為原料的制氫工業(yè)和合成氨工業(yè)中，我國學(xué)者破解了低溫下高轉(zhuǎn)化率與高反應(yīng)速率不能兼得的難題?；卮鹣铝袉栴}：（1）通過計算機(jī)模擬，我國學(xué)者研究了在金催化劑表面上水煤氣變換的反應(yīng)歷程，如圖甲所示，*代表吸附在催化劑表面。由圖甲可知，水煤氣變換反應(yīng)的ΔH0（填“>”“<”或“＝”），該歷程中反應(yīng)速率最慢一步的化學(xué)方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（2）對于水煤氣變換反應(yīng)：CO（g）＋H2O（g）?CO2（g）＋H2（g）ΔH，下列說法正確的是（填序號）。A．升高溫度，反應(yīng)速率加快，平衡轉(zhuǎn)化率增大B.壓縮容器容積增大壓強(qiáng)，反應(yīng)速率加快，CO的平衡轉(zhuǎn)化率不變C．水碳比[即原料氣中eq\f(n（H2O）,n（CO）)]越大，反應(yīng)速率一定越快D．使用合適的催化劑，反應(yīng)熱不變，可加快反應(yīng)速率（3）對于變換反應(yīng)，圖乙曲線表示在其他條件一定時反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系，x為CO的轉(zhuǎn)化率，其中最佳反應(yīng)溫度曲線為不同轉(zhuǎn)化率下最大反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系，則x最大的是，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________；為使反應(yīng)過程速率最快，操作溫度應(yīng)隨著反應(yīng)進(jìn)程沿著最佳溫度曲線（填“升高”或“降低”）。（4）變換反應(yīng)的平衡受多種因素影響，圖丙曲線表示CO平衡轉(zhuǎn)化率與溫度和水碳比的關(guān)系，則最佳的溫度和水碳比是，圖丙中A點對應(yīng)的平衡常數(shù)為。5．[2023·四川德陽質(zhì)檢]“碳達(dá)峰、碳中和”的關(guān)鍵在于如何資源化利用CO2?；卮鹣铝袉栴}：Ⅰ.CO2催化加氫制CH2=CH2主反應(yīng)為2CO2（g）＋6H2（g）?C2H4（g）＋4H2O（g）ΔH。已知：H2、C2H4的燃燒熱分別為285.8kJ·mol－1、1411.0kJ·mol－1；H2O（l）?H2O（g）ΔH＝＋44.0kJ·mol－1。（1）ΔH＝kJ·mol－1，該反應(yīng)在（填“高溫”“低溫”或“任何溫度”）下能自發(fā)進(jìn)行。（2）該反應(yīng)的速率表達(dá)式為v正＝k正c2（CO2）·c6（H2），v逆＝k逆c（C2H4）·c4（H2O），其中k正、k逆為速率常數(shù)。其他條件不變時，速率常數(shù)k與溫度的關(guān)系如圖甲，其中表示k正的曲線是（填序號）。Ⅱ.CO2-CH4重整制CO主反應(yīng)為CO2（g）＋CH4（g）?2CO（g）＋2H2（g）ΔH>0。在pMPa時，將CO2和CH4按物質(zhì)的量之比為1∶1充入密閉容器中，分別在無催化劑及ZrO2催化下反應(yīng)相同時間，測得CO2的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖乙所示：（3）a點CO2轉(zhuǎn)化率相等的原因是________________________________________________________________________。（4）在pMPa、900℃、ZrO2催化條件下，將CO2、CH4、H2O（g）按物質(zhì)的量之比為1∶1∶n充入密閉容器，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率α大于50%，解釋說明原因：________________________________________________________________________________________________________________________________________________，此時平衡常數(shù)Kp＝（以分壓表示，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)；寫出含α、n、p的計算表達(dá)式）。Ⅲ.CO2電化學(xué)還原制HCOOH（5）一種CO2電化學(xué)制甲酸的裝置如圖丙所示，電極a為極（填“正”或“負(fù)”），寫出電極b的電極反應(yīng)式：________________________________________________________________________。6．[2023·石家莊第二中學(xué)高三開學(xué)考]CO2的資源化可以推動經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的持續(xù)改善，回答下列問題：Ⅰ.CO2和CH4都是主要的溫室氣體。已知25℃時，相關(guān)物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如表：物質(zhì)H2（g）CO（g）CH4（g）燃燒熱ΔH（kJ·mol－1）－285.8－283.0－890.3（1）25℃時，CO2（g）和CH4（g）生成水煤氣的熱化學(xué)方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（2）在恒溫恒容裝置中通入等體積CO2和CH4，發(fā)生上述反應(yīng)，起始壓強(qiáng)為p，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為α。達(dá)平衡時，容器內(nèi)總壓為。該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp＝（用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）。Ⅱ.CO2制甲醇反應(yīng)為CO2（g）＋3H2（g）?CH3OH（g）＋H2O（g）ΔH＝－49.0kJ·mol－1。起始投料為eq\f(n（H2）,n（CO2）)＝3不變，研究不同溫度、壓強(qiáng)下，平衡時甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)[x（CH3OH）]的變化規(guī)律如圖所示。其中x（CH3OH）－p圖在T＝250℃下測得，x（CH3OH）－T圖在p＝5×105Pa下測得。（3）圖中等壓過程的曲線是（填“a”或“b”），判斷的依據(jù)是________________________________________________________________________________________________________________________________________________；（4）當(dāng)x（CH3OH）＝0.10時，反應(yīng)條件可能為或。Ⅲ.運(yùn)用電化學(xué)原理可以很好利用CO2資源。（5）火星大氣由96%的二氧化碳?xì)怏w組成，火星探測器采用Li-CO2電池供電，其反應(yīng)機(jī)理如圖：電池中的“交換膜”應(yīng)為（填“陽離子”或“陰離子”）交換膜。寫出CO2電極的反應(yīng)式：_____________________________________________________________________________________________________________________________________。練28化學(xué)反應(yīng)原理的綜合應(yīng)用1．答案：（1）－307（eq\f(K2,K1)）eq\s\up6(\f(1,2))或eq\r(\f(K2,K1))（2）beq\f(100.1－1,100.1)×100%（3）Ⅰc＜2解析：（1）根據(jù)蓋斯定律可知，反應(yīng)③＝eq\f(1,2)×（②－①），所以對應(yīng)ΔH3＝eq\f(1,2)（ΔH2－ΔH1）＝eq\f(1,2)（－329kJ·mol－1－285kJ·mol－1）＝－307kJ·mol－1；根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式與熱化學(xué)方程式之間的關(guān)系可知，對應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)K3＝（eq\f(K2,K1)）eq\s\up6(\f(1,2))或eq\r(\f(K2,K1))；（2）根據(jù)圖示信息可知，縱坐標(biāo)表示－lg[eq\f(c（MO＋）,c（MO＋）＋c（M＋）)]，即與MO＋的微粒分布系數(shù)成反比，與M＋的微粒分布系數(shù)成正比。則同一時間內(nèi)，b曲線生成M＋的物質(zhì)的量濃度比a曲線的小，證明化學(xué)反應(yīng)速率慢，又因同一條件下降低溫度化學(xué)反應(yīng)速率減慢，所以曲線b表示的是300K條件下的反應(yīng)；根據(jù)上述分析結(jié)合圖像可知，300K、60s時－lg[eq\f(c（MO＋）,c（MO＋）＋c（M＋）)]＝0.1，則eq\f(c（MO＋）,c（MO＋）＋c（M＋）)＝10－0.1，利用數(shù)學(xué)關(guān)系式可求出c（M＋）＝（100.1－1）c（MO＋），根據(jù)反應(yīng)MO＋＋CH4=M＋＋CH3OH可知，生成的M＋即為轉(zhuǎn)化的MO＋，則MO＋的轉(zhuǎn)化率為eq\f(100.1－1,100.1)×100%；（3）（?。┎襟EⅠ涉及的是碳?xì)滏I的斷裂和氫氧鍵的形成，步驟Ⅱ中涉及碳氧鍵形成，所以符合題意的是步驟Ⅰ；（ⅱ）直接參與化學(xué)鍵變化的元素被替換為更重的同位素時，反應(yīng)速率會變慢，則此時正反應(yīng)活化能會增大，根據(jù)圖示可知，MO＋與CD4反應(yīng)的能量變化應(yīng)為圖中曲線c；（ⅲ）MO＋與CH2D2反應(yīng)時，因直接參與化學(xué)鍵變化的元素被替換為更重的同位素時，反應(yīng)速率會變慢，則單位時間內(nèi)產(chǎn)量會下降，則氘代甲醇的產(chǎn)量CH2DOD＜CHD2OH；根據(jù)反應(yīng)機(jī)理可知，若MO＋與CHD3反應(yīng)，生成的氘代甲醇可能為CHD2OD和CD3OH，共2種。2．答案：（1）41（2）（a＋c－2b）（3）32.25增大（4）eq\f(p\a\vs4\al(SO2)－p\a\vs4\al(SO3),4)46.26eq\f(46.262×2.64,35.72)解析：（1）由圖中信息可知，當(dāng)失重比為19.4%時，F(xiàn)eSO4·7H2O轉(zhuǎn)化為FeSO4·xH2O，則eq\f(18（7－x）,278)＝19.4%，解得x＝4；當(dāng)失重比為38.8%時，F(xiàn)eSO4·7H2O轉(zhuǎn)化為FeSO4·yH2O，則eq\f(18（7－y）,278)＝38.8%，解得y＝1。（2）①FeSO4·7H2O（s）=FeSO4（s）＋7H2O（g）ΔH1＝akJ·mol－1②FeSO4·xH2O（s）=FeSO4（s）＋xH2O（g）ΔH2＝bkJ·mol－1③FeSO4·yH2O（s）=FeSO4（s）＋yH2O（g）ΔH3＝ckJ·mol－1根據(jù)蓋斯定律可知，①＋③－②×2可得FeSO4·7H2O（s）＋FeSO4·yH2O（s）=2（FeSO4·xH2O）（s），則ΔH＝（a＋c－2b）kJ·mol－1。（3）將FeSO4置入抽空的剛性容器中，升高溫度發(fā)生分解反應(yīng)：2FeSO4（s）?Fe2O3（s）＋SO2（g）＋SO3（g）（Ⅰ）。由平衡時peq\a\vs4\al(SO3)-T的關(guān)系圖可知，660K時，peq\a\vs4\al(SO3)＝1.5kPa，則peq\a\vs4\al(SO2)＝1.5kPa，因此，該反應(yīng)的平衡總壓p總＝3kPa、平衡常數(shù)Kp（Ⅰ）＝1.5kPa×1.5kPa＝2.25（kPa）2。由圖中信息可知，peq\a\vs4\al(SO3)隨著溫度升高而增大，因此，Kp（Ⅰ）隨反應(yīng)溫度升高而增大。（4）提高溫度，上述容器中進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)2SO3（g）?2SO2（g）＋O2（g）（Ⅱ），在同溫同壓下，不同氣體的物質(zhì)的量之比等于其分壓之比，由于僅發(fā)生反應(yīng)（Ⅰ）時peq\a\vs4\al(SO3)＝peq\a\vs4\al(SO2)，則peq\a\vs4\al(SO3)＋2peq\a\vs4\al(O2)＝peq\a\vs4\al(SO2)－2peq\a\vs4\al(O2)，因此，平衡時peq\a\vs4\al(O2)＝eq\f(p\a\vs4\al(SO2)－p\a\vs4\al(SO3),4)。在929K時，p總＝84.6kPa、peq\a\vs4\al(SO3)＝35.7kPa，則peq\a\vs4\al(SO3)＋peq\a\vs4\al(SO2)＋peq\a\vs4\al(O2)＝p總、peq\a\vs4\al(SO3)＋2peq\a\vs4\al(O2)＝peq\a\vs4\al(SO2)－2peq\a\vs4\al(O2)，聯(lián)立方程組消去peq\a\vs4\al(O2)，可得3peq\a\vs4\al(SO3)＋5peq\a\vs4\al(SO2)＝4p總，代入相關(guān)數(shù)據(jù)可求出peq\a\vs4\al(SO2)＝46.26kPa，則peq\a\vs4\al(O2)＝84.6kPa－35.7kPa－46.26kPa＝2.64kPa，Kp（Ⅱ）＝eq\f(（46.26kPa）2×2.64kPa,（35.7kPa）2)＝eq\f(46.262×2.64,35.72)kPa。3．答案：（1）－45（2）（ⅱ）在化學(xué)反應(yīng)中，最大的能壘為速率控制步驟，而斷開化學(xué)鍵的步驟都屬于能壘，由于N≡N的鍵能比H—H鍵的大很多，因此，在上述反應(yīng)機(jī)理中，速率控制步驟為（ⅱ）（3）eq\f(7.8×2873NA,56×1030)（4）①p1＜p2＜p3合成氨的反應(yīng)為氣體分子數(shù)減少的反應(yīng)，壓強(qiáng)越大平衡時氨的摩爾分?jǐn)?shù)越大②圖4③33.33%eq\r(\f(1,432))解析：（1）在化學(xué)反應(yīng)中，斷開化學(xué)鍵要消耗能量，形成化學(xué)鍵要釋放能量，反應(yīng)的焓變等于反應(yīng)物的鍵能總和與生成物的鍵能總和的差，因此，由圖1數(shù)據(jù)可知，反應(yīng)eq\f(1,2)N2（g）＋eq\f(3,2)H2（g）=NH3（g）的ΔH＝（473＋654－436－397－339）kJ·mol－1＝－45kJ·mol－1。（2）由圖1中信息可知，eq\f(1,2)N2（g）=N（g）的ΔH＝＋473kJ·mol－1，則N≡N的鍵能為946kJ·mol－1；eq\f(3,2)H2（g）=3H（g）的ΔH＝＋654kJ·mol－1，則H—H鍵的鍵能為436kJ·mol－1。在化學(xué)反應(yīng)中，最大的能壘為速率控制步驟，而斷開化學(xué)鍵的步驟都屬于能壘，由于N≡N的鍵能比H—H鍵的大很多，因此，在上述反應(yīng)機(jī)理中，速率控制步驟為（ⅱ）。（3）已知α-Fe屬于立方晶系，晶胞參數(shù)a＝287pm，密度為7.8g·cm－3，設(shè)其晶胞中含有Fe的原子數(shù)為x，則α-Fe晶體密度ρ＝eq\f(56x×1030,NA·2873)g·cm－3＝7.8g·cm－3，解得x＝eq\f(7.8×2873NA,56×1030)，即α-Fe晶胞中含有Fe的原子數(shù)為eq\f(7.8×2873NA,56×1030)。（4）①合成氨的反應(yīng)中，壓強(qiáng)越大越有利于氨的合成，因此，壓強(qiáng)越大平衡時氨的摩爾分?jǐn)?shù)越大。由圖中信息可知，在相同溫度下，反應(yīng)達(dá)平衡時氨的摩爾分?jǐn)?shù)p1＜p2＜p3，因此，圖中壓強(qiáng)由小到大的順序為p1＜p2＜p3，②對比圖3和圖4中的信息可知，在相同溫度和相同壓強(qiáng)下，圖4中平衡時氨的摩爾分?jǐn)?shù)較小。在恒壓下充入惰性氣體Ar，反應(yīng)混合物中各組分的濃度減小，各組分的分壓也減小，化學(xué)平衡要朝氣體分子數(shù)增大的方向移動，因此，充入惰性氣體Ar不利于合成氨，進(jìn)料組成中含有惰性氣體Ar的圖是圖4。③圖3中，進(jìn)料組成為xH2＝0.75、xN2＝0.25兩者物質(zhì)的量之比為3∶1。假設(shè)進(jìn)料中氫氣和氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量分別為3mol和1mol，達(dá)到平衡時氮?dú)獾淖兓繛閤mol，則有：N2（g）＋3H2（g）?2NH3（g）始（mol）130變（mol）x3x2x平（mol）1－x3－3x2x當(dāng)p2＝20MPa、xNH3＝0.20時，xNH3＝eq\f(2x,4－2x)＝0.20，解得x＝eq\f(1,3)，則氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率α＝eq\f(1,3)≈33.33%，平衡時N2、H2、NH3的物質(zhì)的量分別為eq\f(2,3)mol、2mol、eq\f(2,3)mol，其物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)分別為eq\f(1,5)、eq\f(3,5)、eq\f(1,5)，則該溫度下K′p＝eq\f(（\f(1,5)p2）2,\f(1,5)p2×（\f(3,5)p2）3)＝eq\f(25,27×400)（MPa）－2。因此，該溫度時，反應(yīng)eq\f(1,2)N2（g）＋eq\f(3,2)H2（g）?NH3（g）的平衡常數(shù)Kp＝eq\r(K′p)＝eq\r(\f(25,27×400)（MPa）－2)＝eq\r(\f(1,432))（MPa）－1。4．答案：（1）<COOH*＋H*＋H2O*=COOH*＋2H*＋OH*（2）BD（3）x1在其他條件一定時，轉(zhuǎn)化率越大，反應(yīng)物濃度越小，反應(yīng)速率越慢降低（4）326.8℃、481解析：（1）根據(jù)圖甲，CO、H2O的總能量大于CO2、H2的總能量，所以該反應(yīng)放熱，水煤氣變換反應(yīng)的ΔH<0；活化能越大，速率越慢，該歷程中反應(yīng)速率最慢一步的化學(xué)方程式是COOH*＋H*＋H2O*=COOH*＋2H*＋OH*。（2）CO（g）＋H2O（g）?CO2（g）＋H2（g）正反應(yīng)放熱，升高溫度，反應(yīng)速率加快，平衡逆向移動，平衡轉(zhuǎn)化率減小，A錯誤；反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變，壓縮容器容積增大壓強(qiáng)，反應(yīng)速率加快，平衡不移動，CO的平衡轉(zhuǎn)化率不變，B正確；水碳比[即原料氣中eq\f(n（H2O）,n（CO）)]大，濃度不一定大，所以反應(yīng)速率不一定快，C錯誤；使用合適的催化劑，能降低反應(yīng)活化能，但不能改變反應(yīng)熱，可加快反應(yīng)速率，D正確。（3）在其他條件一定時，溫度和反應(yīng)物的濃度影響反應(yīng)速率，相同溫度下，轉(zhuǎn)化率越大，反應(yīng)物濃度越低，反應(yīng)速率越慢，故x1最大。若操作溫度隨著反應(yīng)進(jìn)程能沿著最佳溫度曲線由高溫向低溫變化，則整個過程速率最快，可以在最短時間內(nèi)達(dá)到較高轉(zhuǎn)化率。（4）該反應(yīng)水碳比越大，CO平衡轉(zhuǎn)化率越大，由圖丙可知，當(dāng)反應(yīng)溫度為326.8℃，水碳比為4時，CO平衡轉(zhuǎn)化率較大，為98%，為在較低溫度和節(jié)省原料條件下進(jìn)行該反應(yīng)，最佳溫度和水碳比分別為326.8℃、4；A點，初始水碳比為1，設(shè)初始投料CO和H2O的物質(zhì)的量為nmol，由圖丙可知A點時CO的平衡轉(zhuǎn)化率為90%，則平衡時反應(yīng)物各為0.1nmol，生成物為0.9nmol，故平衡常數(shù)為eq\f(0.9n×0.9n,0.1n×0.1n)＝81。5．答案：（1）－127.8低溫（2）a（3）a點所處溫度下催化劑失去活性（4）充入了不參加反應(yīng)的水蒸氣，相當(dāng)于減壓，平衡向體積增大的方向移動，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大eq\f(16p2α4,（2＋2α＋n）2（1－α）2)（5）負(fù)CO2＋2H＋＋2e－=HCOOH解析：（1）①H2（g）＋eq\f(1,2)O2（g）=H2O（l）ΔH＝－285.8kJ·mol－1，②C2H4（g）＋3O2（g）=2H2O（l）＋2CO2（g）ΔH＝－1411.0kJ·mol－1，③H2O（l）?H2O（g）ΔH＝＋44.0kJ·mol－1，根據(jù)蓋斯定律：①×6－②＋③×4得2CO2（g）＋6H2（g）?C2H4（g）＋4H2O（g）ΔH＝－285.8kJ·mol－1×6－（－1411.0kJ·mol－1）＋44.0kJ·mol－1×4＝－127.8kJ·mol－1，該反應(yīng)ΔH<0，ΔS<0，要使ΔH－TΔS<0，則在低溫下能自發(fā)進(jìn)行。（2）若其他條件不變，降低溫度，反應(yīng)速率降低，k正、k逆均減小，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度，即eq\f(1,T)增大，平衡正向移動，所以k正減小的倍數(shù)小于k逆，其中表示k正的曲線是a。（3）a點CO2轉(zhuǎn)化率小于平衡轉(zhuǎn)化率，說明a點時反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài)；相同溫度下反應(yīng)相同的時間，測得有無催化劑時轉(zhuǎn)化率均相同，即此溫度下催化劑已失活。（4）CO2（g）＋CH4（g）?2CO（g）＋2H2（g）是氣體體積增大的反應(yīng)，在pMPa、900℃、ZrO2催化條件下，將CO2、CH4、H2O（g）按物質(zhì)的量之比為1∶1∶n充入密閉容器，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率α大于50%，是因為充入了不參加反應(yīng)的水蒸氣，相當(dāng)于給體系減壓，平衡向氣體體積增大的方向移動，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大。設(shè)充入CO2、CH4的物質(zhì)的量為1mol，列三段式CO2（g）＋CH4（g）?2CO（g）＋2H2（g）起始量/mol1100轉(zhuǎn)化量/molαα2α2α平衡量/mol1－α1－α2α2α平衡時氣體的總物質(zhì)的量為（1－α＋1－α＋2α＋2α＋n）mol＝（2＋2α＋n）mol，此時平衡常數(shù)Kp＝eq\f(（p×\f(2α,2＋2α＋n)）2×（p×\f(2α,2＋2α＋n)）2,（p×\f(1－α,2＋2α＋n)）2)＝eq\f(16p2α4,（2＋2α＋n）2（1－α）2)。（5）由圖丙可知，電極a上發(fā)生氧化反應(yīng)2H2O－4e－=4H＋＋O2↑，電極a為負(fù)極，b是正極，發(fā)生還原反應(yīng)，二氧化碳被還原生成甲酸，電極反應(yīng)式為CO2＋2H＋＋2e－=HCOOH。6．答案：（1）CO2（g）＋CH4（g）=2H2（g）＋2CO（g）ΔH＝＋247.3kJ·mol－1（2）（1＋α）peq\f(4α4p2,（1－a）2)（3）b反應(yīng)ΔH＜0，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)變?。?）5×105Pa、210℃9×105Pa、250℃（5）陽離子4Li＋4e－＋3CO2=2Li2CO3＋C解析：（1