2024年大二輪化學(xué)（新高考）教案：專題五熱化學(xué)化學(xué)反應(yīng)速率與平衡

1.物質(zhì)能量、能壘變化圖像分析1．基元反應(yīng)與非基元反應(yīng)例如H＋＋OH－=H2O，反應(yīng)幾乎沒有過程，瞬間平衡一步到位，稱為簡單反應(yīng)；而2HI=H2＋I(xiàn)2的實(shí)際機(jī)理是分兩步進(jìn)行的，每一步都是一個(gè)基元反應(yīng)：2HI→H2＋2I·、2I·→I2，存在未成對電子的微粒稱為自由基，反應(yīng)活性高，壽命短，2HI=H2＋I(xiàn)2稱為非基元反應(yīng)。2．過渡態(tài)A＋B—C→[A…B…C]→A—B＋C備注：(1)以上為一種基元反應(yīng)，其中正反應(yīng)活化能Ea正＝b－a，逆反應(yīng)活化能Ea逆＝b－c，ΔH＝Ea正－Ea逆。(2)過渡態(tài)(A…B…C)不穩(wěn)定。3．中間體備注：處于能量最高點(diǎn)的是反應(yīng)的過渡態(tài)，在多步反應(yīng)中兩個(gè)過渡態(tài)之間的是中間體，中間體很活潑，壽命很短，但是會比過渡態(tài)更穩(wěn)定些。4．催化機(jī)理能壘圖(1)在催化機(jī)理能壘圖中，有幾個(gè)活化狀態(tài)，就有幾個(gè)基元反應(yīng)?？梢杂脠D中每步基元反應(yīng)前后的活性物質(zhì)，寫出其熱化學(xué)方程式。注意：如果縱坐標(biāo)相對能量的單位是電子伏特(eV)，焓變應(yīng)轉(zhuǎn)化成每摩爾。(2)每步基元反應(yīng)的快慢取決于其能壘的大小，能壘越大，反應(yīng)速率越慢。例如：在Rh催化下，甲酸分解制H2反應(yīng)的過程如圖所示。其中帶“*”的物種表示吸附在Rh表面，該反應(yīng)過程中決定反應(yīng)速率步驟的化學(xué)方程式為HCOOH*=HCOO*＋H*；甲酸分解制H2的熱化學(xué)方程式可表示為HCOOH(g)=CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－0.16NAeV·mol－1(阿伏加德羅常數(shù)的值用NA表示)。應(yīng)用示例我國學(xué)者結(jié)合實(shí)驗(yàn)與計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果，研究了CO2與H2在TiO2/Cu催化劑表面生成CH3OH和H2O的部分反應(yīng)歷程，如圖所示，其中吸附在催化劑表面的物種用標(biāo)注。反應(yīng)歷程中最小能壘(活化能)E正＝________eV。寫出歷程②的化學(xué)方程式及焓變：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案0.61HOCO＋H=CO＋H＋OHΔH＝＋0.20NAeV·mol－1解析該歷程中最小能壘(活化能)為能量上升階段，可知最小的活化能為1.08到1.69階段，等于0.61eV；歷程②是HOCO＋H=CO＋H＋OH，反應(yīng)時(shí)由相對能量0.07eV升至1．(2023·廣東，15)催化劑Ⅰ和Ⅱ均能催化反應(yīng)R(g)P(g)。反應(yīng)歷程(下圖)中，M為中間產(chǎn)物。其他條件相同時(shí)，下列說法不正確的是()A．使用Ⅰ和Ⅱ，反應(yīng)歷程都分4步進(jìn)行B．反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，升高溫度，R的濃度增大C．使用Ⅱ時(shí)，反應(yīng)體系更快達(dá)到平衡D．使用Ⅰ時(shí)，反應(yīng)過程中M所能達(dá)到的最高濃度更大答案C解析由圖可知兩種催化劑均出現(xiàn)四個(gè)波峰，所以使用Ⅰ和Ⅱ，反應(yīng)歷程都分4步進(jìn)行，A正確；該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向左移動，R的濃度增大，B正確；由圖可知Ⅰ的最高活化能小于Ⅱ的最高活化能，所以使用Ⅰ時(shí)反應(yīng)速率更快，反應(yīng)體系更快達(dá)到平衡，C錯(cuò)誤；在前兩個(gè)歷程中使用Ⅰ活化能較低反應(yīng)速率較快，后兩個(gè)歷程中使用Ⅰ活化能較高反應(yīng)速率較慢，所以使用Ⅰ時(shí)，反應(yīng)過程中M所能達(dá)到的最高濃度更大，D正確。2．(2023·浙江1月選考，14)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，氣態(tài)反應(yīng)物和生成物的相對能量與反應(yīng)歷程示意圖如下[已知O2(g)和Cl2(g)的相對能量為0]，下列說法不正確的是()A．E6－E3＝E5－E2B．可計(jì)算Cl—Cl鍵能為2(E2－E3)kJ·mol－1C．相同條件下，O3的平衡轉(zhuǎn)化率：歷程Ⅱ>歷程ⅠD．歷程Ⅰ、歷程Ⅱ中速率最快的一步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為ClO(g)＋O(g)=O2(g)＋Cl(g)ΔH＝(E5－E4)kJ·mol－1答案C解析對比兩個(gè)歷程可知，歷程Ⅱ中增加了催化劑，降低了反應(yīng)的活化能，加快了反應(yīng)速率。催化劑能降低活化能，但是不能改變反應(yīng)的焓變，因此E6－E3＝E5－E2，A正確；已知Cl2(g)的相對能量為0，對比兩個(gè)歷程可知，Cl(g)的相對能量為(E2－E3)kJ·mol－1，則Cl—Cl鍵能為2(E2－E3)kJ·mol－1，B正確；催化劑不能改變反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率，因此相同條件下，O3的平衡轉(zhuǎn)化率：歷程Ⅱ＝歷程Ⅰ，C錯(cuò)誤；活化能越低，反應(yīng)速率越快，由圖像可知，歷程Ⅱ中第二步反應(yīng)的活化能最低，所以速率最快的一步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：ClO(g)＋O(g)=O2(g)＋Cl(g)ΔH＝(E5－E4)kJ·mol－1，D正確。3．(2022·湖南，12改編)反應(yīng)物(S)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物(P或P·Z)的能量與反應(yīng)進(jìn)程的關(guān)系如圖所示：下列有關(guān)四種不同反應(yīng)進(jìn)程的說法正確的是()A．進(jìn)程Ⅰ是吸熱反應(yīng)B．平衡時(shí)P的產(chǎn)率：Ⅱ>ⅠC．生成P的速率：Ⅲ>ⅡD．進(jìn)程Ⅳ中，Z沒有催化作用答案D解析由圖可知，進(jìn)程Ⅰ中S的總能量大于產(chǎn)物P的總能量，因此進(jìn)程Ⅰ是放熱反應(yīng)，A不正確；進(jìn)程Ⅱ中使用了催化劑X，但是催化劑不能改變平衡產(chǎn)率，因此兩個(gè)進(jìn)程平衡時(shí)P的產(chǎn)率相同，B不正確；進(jìn)程Ⅲ中由S·Y轉(zhuǎn)化為P·Y的活化能高于進(jìn)程Ⅱ中由S·X轉(zhuǎn)化為P·X的活化能，由于這兩步反應(yīng)分別是兩個(gè)進(jìn)程的決速步驟，因此生成P的速率：Ⅲ<Ⅱ，C不正確；進(jìn)程Ⅳ中S吸附到Z表面生成S·Z，然后S·Z轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物P·Z，由于P·Z沒有轉(zhuǎn)化為P＋Z，因此，Z沒有催化作用，D正確。1．亞硝酰氯在有機(jī)合成中有重要應(yīng)用。2NO(g)＋Cl2(g)=2NOCl(g)的反應(yīng)歷程如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()A．催化劑能提高反應(yīng)物的相對能量B．相對于曲線Ⅱ，曲線Ⅰ表示加入催化劑C．曲線Ⅱ正反應(yīng)的活化能為15.5kJ·mol－1D．2NO(g)＋Cl2(g)=2NOCl(g)ΔH＝－77.1kJ·mol－1答案A解析催化劑能降低“過渡態(tài)”物質(zhì)的相對能量，使活化能降低，A項(xiàng)錯(cuò)誤、B項(xiàng)正確；曲線Ⅱ正反應(yīng)的活化能為196kJ·mol－1－180.5kJ·mol－1＝15.5kJ·mol－1，C項(xiàng)正確；反應(yīng)熱等于生成物的總能量與反應(yīng)物的總能量之差，即ΔH＝103.4kJ·mol－1－180.5kJ·mol－1＝－77.1kJ·mol－1，D項(xiàng)正確。2．如圖表示2-甲基-2-溴丙烷發(fā)生水解的反應(yīng)歷程，下列說法正確的是()A．由圖可知反應(yīng)有兩個(gè)過渡態(tài)，無法判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)B．增大c(NaOH)，總反應(yīng)的速率會增大C．反應(yīng)中存在C—Br的斷裂和C—O的形成D．若第一階段轉(zhuǎn)化率為30%，第二階段轉(zhuǎn)化率為40%，則最終產(chǎn)物的產(chǎn)率為12%答案C解析由圖可知，反應(yīng)物的總能量比生成物的總能量高，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；反應(yīng)分兩步進(jìn)行，第一步反應(yīng)的活化能大，是反應(yīng)的決速步驟，但是第一步反應(yīng)沒有NaOH參與，增大c(NaOH)，總反應(yīng)的速率不會增大，B項(xiàng)錯(cuò)誤；反應(yīng)中有C—Br的斷裂和C—O的形成，C項(xiàng)正確；產(chǎn)率是目標(biāo)產(chǎn)物的實(shí)際產(chǎn)量與理論產(chǎn)量的比值，而轉(zhuǎn)化率是反應(yīng)物反應(yīng)的百分?jǐn)?shù)，由轉(zhuǎn)化率無法計(jì)算產(chǎn)物的產(chǎn)率，D項(xiàng)錯(cuò)誤。3．氫氣可將CO2還原為甲烷：CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)，科學(xué)家研究在催化劑表面上CO2與H2反應(yīng)的前三步歷程如圖所示，吸附在催化劑表面上的物種用“·”標(biāo)注，Ts表示過渡態(tài)。下列說法正確的是()A．起始到Ts1歷程中發(fā)生了非極性共價(jià)鍵的斷裂B．該轉(zhuǎn)化反應(yīng)的速率取決于Ts2的能壘C．前三步歷程中最小能壘步驟的化學(xué)方程式為·CO＋3H2(g)＋H2O(g)=·CO＋·OH＋·H＋3H2(g)D．物質(zhì)吸附在催化劑表面，形成過渡態(tài)的過程會放出熱量答案A解析根據(jù)圖示可知，起始到Ts1歷程中H2分子部分變成·H，則發(fā)生了H—H非極性共價(jià)鍵的斷裂，A項(xiàng)正確；在前三步歷程中，Ts1的能壘最大，為決速反應(yīng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；從圖中可知，在前三步歷程中，Ts3的能壘最低，此步反應(yīng)的化學(xué)方程式為·CO＋·OH＋·H＋3H2(g)=·CO＋3H2(g)＋H2O(g)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由過渡態(tài)的能量變化可知，物質(zhì)吸附在催化劑表面，形成過渡態(tài)的過程能量升高，吸收熱量，D選項(xiàng)錯(cuò)誤。

2.催化機(jī)理循環(huán)圖催化劑：在連續(xù)反應(yīng)中從一開始就參與了反應(yīng)，在最后又再次生成，所以僅從結(jié)果上來看似乎并沒有發(fā)生變化，實(shí)則是消耗多少后續(xù)又生成了多少。中間產(chǎn)物：在連續(xù)反應(yīng)中為某一步的產(chǎn)物，在后續(xù)反應(yīng)中又作為反應(yīng)物被消耗，所以僅從結(jié)果上來看似乎并沒有生成，實(shí)則是生成多少后續(xù)又消耗多少。在含少量I－的溶液中，H2O2分解的機(jī)理為H2O2＋I(xiàn)－→H2O＋I(xiàn)O－慢H2O2＋I(xiàn)O－→O2＋I(xiàn)－＋H2O快在該反應(yīng)中I－為催化劑，IO－為中間產(chǎn)物。而在機(jī)理圖中，先找到確定的反應(yīng)物，反應(yīng)物一般是通過一個(gè)箭頭進(jìn)入整個(gè)歷程的物質(zhì)(產(chǎn)物一般多是通過一個(gè)箭頭最終脫離這個(gè)歷程的物質(zhì))，與之同時(shí)反應(yīng)的就是催化劑，并且經(jīng)過一個(gè)完整循環(huán)之后又會生成；中間產(chǎn)物則是這個(gè)循環(huán)中的任何一個(gè)環(huán)節(jié)。如下圖所示：1．(2023·浙江6月選考，14)一定條件下，1-苯基丙炔(Ph—C≡C—CH3)可與HCl發(fā)生催化加成，反應(yīng)如下：反應(yīng)過程中該炔烴及反應(yīng)產(chǎn)物的占比隨時(shí)間的變化如圖(已知：反應(yīng)Ⅰ、Ⅲ為放熱反應(yīng))，下列說法不正確的是()A．反應(yīng)焓變：反應(yīng)Ⅰ>反應(yīng)ⅡB．反應(yīng)活化能：反應(yīng)Ⅰ<反應(yīng)ⅡC．增加HCl濃度可增加平衡時(shí)產(chǎn)物Ⅱ和產(chǎn)物Ⅰ的比例D．選擇相對較短的反應(yīng)時(shí)間，及時(shí)分離可獲得高產(chǎn)率的產(chǎn)物Ⅰ答案C解析反應(yīng)Ⅱ＝反應(yīng)Ⅰ＋反應(yīng)Ⅲ，反應(yīng)Ⅰ、Ⅲ為放熱反應(yīng)，ΔH都小于0，所以反應(yīng)Ⅱ的ΔH<0，因此反應(yīng)焓變：反應(yīng)Ⅰ>反應(yīng)Ⅱ，故A正確；短時(shí)間里反應(yīng)Ⅰ得到的產(chǎn)物比反應(yīng)Ⅱ得到的產(chǎn)物多，說明反應(yīng)Ⅰ的速率比反應(yīng)Ⅱ的速率快，速率越快，其活化能越小，則反應(yīng)活化能：反應(yīng)Ⅰ<反應(yīng)Ⅱ，故B正確；增加HCl濃度，平衡正向移動，但平衡時(shí)產(chǎn)物Ⅱ和產(chǎn)物Ⅰ的比例可能降低，故C錯(cuò)誤；根據(jù)圖中信息，選擇相對較短的反應(yīng)時(shí)間，及時(shí)分離可獲得高產(chǎn)率的產(chǎn)物Ⅰ，故D正確。2．(2023·湖南，14)N2H4是一種強(qiáng)還原性的高能物質(zhì)，在航天、能源等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。我國科學(xué)家合成的某Ru(Ⅱ)催化劑(用[L-Ru—NH3]＋表示)能高效電催化氧化NH3合成N2H4，其反應(yīng)機(jī)理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()A．Ru(Ⅱ)被氧化至Ru(Ⅲ)后，配體NH3失去質(zhì)子能力增強(qiáng)B．M中Ru的化合價(jià)為＋3C．該過程有非極性鍵的形成D．該過程的總反應(yīng)式：4NH3－2e－=N2H4＋2NHeq\o\al(＋,4)答案B解析失去1個(gè)H，所帶電荷數(shù)減1，則Ru化合價(jià)不變，與[L-Ru—NH2]＋相比，M中N原子含有1個(gè)單電子，所以Ru的化合價(jià)不是＋3，B項(xiàng)錯(cuò)誤；據(jù)圖可知反應(yīng)過程中有N—N非極性鍵的形成，C項(xiàng)正確。3．(2020·全國卷Ⅰ，10)銠的配合物離子[Rh(CO)2I2]－可催化甲醇羰基化，反應(yīng)過程如圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．CH3COI是反應(yīng)中間體B．甲醇羰基化反應(yīng)為CH3OH＋CO=CH3CO2HC．反應(yīng)過程中Rh的成鍵數(shù)目保持不變D．存在反應(yīng)CH3OH＋HI=CH3I＋H2O答案C解析由反應(yīng)過程可知，CH3COI在反應(yīng)過程中生成，后又參與后續(xù)反應(yīng)而消耗，屬于反應(yīng)中間體，A項(xiàng)正確；觀察反應(yīng)過程圖示可得甲醇羰基化反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH3OH＋CO=CH3CO2H，B項(xiàng)正確；觀察反應(yīng)過程圖示可看出Rh的成鍵數(shù)目有4、5、6，C項(xiàng)錯(cuò)誤；觀察反應(yīng)過程圖示可知存在反應(yīng)CH3OH＋HI=CH3I＋H2O，D項(xiàng)正確。4．(2020·全國卷Ⅱ，11)據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道：Fe(CO)5催化某反應(yīng)的一種反應(yīng)機(jī)理如下圖所示。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．OH－參與了該催化循環(huán)B．該反應(yīng)可產(chǎn)生清潔燃料H2C．該反應(yīng)可消耗溫室氣體CO2D．該催化循環(huán)中Fe的成鍵數(shù)目發(fā)生變化答案C解析從反應(yīng)機(jī)理圖可知，OH－有進(jìn)入的箭頭也有出去的箭頭，說明OH－參與了該催化循環(huán)，故A項(xiàng)正確；從反應(yīng)機(jī)理圖可知，該反應(yīng)的反應(yīng)物為CO和H2O，產(chǎn)物為H2和CO2，F(xiàn)e(CO)5作為整個(gè)反應(yīng)的催化劑，而OH－僅僅在個(gè)別步驟中輔助催化劑完成反應(yīng)，說明該反應(yīng)方程式為CO＋H2Oeq\o(=,\s\up7(FeCO5))CO2＋H2，故有清潔燃料H2生成，故B項(xiàng)正確；由B項(xiàng)分析可知，該反應(yīng)不消耗溫室氣體CO2，反而是生成了CO2，故C項(xiàng)不正確；從反應(yīng)機(jī)理圖可知，F(xiàn)e的成鍵數(shù)目在該循環(huán)過程中發(fā)生了變化，故D項(xiàng)正確。1．(2023·深圳市福田區(qū)高三第五次模擬)圖中展示的是乙烯催化氧化的過程(部分相關(guān)離子未畫出)，下列描述錯(cuò)誤的是()A．PdCleq\o\al(2－,4)和Cu2＋在反應(yīng)中都是催化劑B．該轉(zhuǎn)化過程中，有極性鍵的斷裂與形成C．該轉(zhuǎn)化過程中，涉及反應(yīng)4Cu＋＋O2＋4H＋=4Cu2＋＋2H2OD．乙烯催化氧化反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH2=CH2＋O2eq\o(→,\s\up7(催化劑))CH3CHO＋H2O答案D解析過程Ⅳ消耗Cu2＋，過程Ⅴ生成Cu2＋，過程Ⅰ消耗PdCleq\o\al(2－,4)，過程Ⅳ生成PdCleq\o\al(2－,4)，所以PdCleq\o\al(2－,4)和Cu2＋在反應(yīng)中都起到催化劑的作用，故A正確；由圖可知，過程Ⅱ中存在水分子中O—H斷裂，過程Ⅴ生成水分子時(shí)有氫氧極性鍵形成，故B正確；過程Ⅴ中O2與Cu＋反應(yīng)生成Cu2＋，反應(yīng)的離子方程式為4Cu＋＋O2＋4H＋=4Cu2＋＋2H2O，故C正確；反應(yīng)中，CH2=CH2最終被O2氧化為CH3CHO，則乙烯催化氧化反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CH2=CH2＋O2eq\o(→,\s\up7(催化劑))2CH3CHO，故D錯(cuò)誤。2．CO2/C2H4耦合反應(yīng)制備丙烯酸甲酯的反應(yīng)機(jī)理如圖所示，下列敘述錯(cuò)誤的是()A．LnNi能提高CO2、C2H4混合體系中活化分子百分?jǐn)?shù)B．總反應(yīng)方程式為CO2＋CH2=CH2＋CH3Ieq\o(→,\s\up7(LnNi))CH2=CHCOOCH3＋HIC．反應(yīng)①中斷裂的化學(xué)鍵有極性鍵和非極性鍵D．該反應(yīng)的原子利用率為100%答案D解析由上述分析可知，LnNi是催化劑，能降低反應(yīng)的活化能，提高反應(yīng)物中活化分子的百分?jǐn)?shù)，A正確；CO2、CH2=CH2、CH3I為反應(yīng)物，CH2=CHCOOCH3、HI為生成物，則總反應(yīng)方程式為CO2＋CH2=CH2＋CH3Ieq\o(→,\s\up7(LnNi))CH2=CHCOOCH3＋HI，B正確；反應(yīng)①中斷裂了極性鍵(C=O)和非極性鍵(C=C)，C正確；由總反應(yīng)方程式可知，除目標(biāo)產(chǎn)物丙烯酸甲酯外還有HI生成，原子利用率不是100%，D錯(cuò)誤。3．(2023·武漢高三下學(xué)期二月調(diào)研)某新型催化劑能將乙醇催化轉(zhuǎn)化為乙酸和氫氣，其反應(yīng)歷程如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()A．物質(zhì)Ⅰ為催化劑B．Ⅱ→Ⅲ的反應(yīng)類型為氧化反應(yīng)C．該歷程涉及非極性鍵的斷裂和形成D．該歷程總反應(yīng)的原子利用率為100%答案C解析由圖可知，反應(yīng)中物質(zhì)Ⅰ消耗又生成，為反應(yīng)的催化劑，A正確；Ⅱ→Ⅲ為去氫生成碳氧雙鍵的反應(yīng)，反應(yīng)類型為氧化反應(yīng)，B正確；該歷程只涉及氫分子中氫氫非極性鍵的生成，不涉及非極性鍵的斷裂，C錯(cuò)誤；反應(yīng)目的是將乙醇催化轉(zhuǎn)化為乙酸和氫氣，該歷程總反應(yīng)為C2H5OH＋H2Oeq\o(=,\s\up7(LnRuH))CH3COOH＋2H2↑，反應(yīng)中原子全部轉(zhuǎn)化到期望產(chǎn)品中，故原子利用率為100%，D正確。4．(2023·河北邢臺名校聯(lián)盟高三模擬)金屬鈀催化乙醇羰基化的反應(yīng)過程如圖所示。下列說法正確的是()A．在金屬鈀催化下不能被羰基化的醇中，相對分子質(zhì)量最小的為60B．整個(gè)反應(yīng)過程的化學(xué)方程式為CH3CH2OH＋O2eq\o(→,\s\up7(Pd))CH3CHO＋H2OC．反應(yīng)過程中斷裂和形成最多的鍵是Pd—HD．反應(yīng)過程中鈀的化合價(jià)沒有變化答案C解析羥基被氧化為羰基，C原子上應(yīng)連接H原子，在金屬鈀催化下不能被羰基化的醇中，與羥基相連的C原子上沒有氫原子，最簡單的是2-甲基-2-丙醇，相對分子質(zhì)量為74，故A錯(cuò)誤；由圖可知，整個(gè)過程中CH3CH2OH和O2反應(yīng)生成CH3CHO和H2O，化學(xué)方程式為2CH3CH2OH＋O2eq\o(→,\s\up7(Pd))2CH3CHO＋2H2O，故B錯(cuò)誤；由圖可知，反應(yīng)過程中斷裂和形成最多的鍵是Pd—H，故C正確；金屬鈀單質(zhì)為0價(jià)，反應(yīng)過程中形成了Pd—H，Pd的化合價(jià)發(fā)生變化，故D錯(cuò)誤。

3.化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡圖像分析1．平衡常數(shù)K與濃度商Q的關(guān)系達(dá)到平衡狀態(tài)，Q＝K；平衡正向移動，Q＜K；平衡逆向移動，Q＞K。2．平衡常數(shù)K與溫度的關(guān)系溫度變化可逆反應(yīng)的ΔHK的變化升溫吸熱反應(yīng)，ΔH＞0增大降溫減小升溫放熱反應(yīng)，ΔH＜0減小降溫增大3.化學(xué)平衡與平衡轉(zhuǎn)化率(1)轉(zhuǎn)化率和平衡轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率有未達(dá)到平衡的轉(zhuǎn)化率和已達(dá)到平衡的平衡轉(zhuǎn)化率，在審題的時(shí)候一定要注意轉(zhuǎn)化率是否為平衡轉(zhuǎn)化率。(2)轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系可逆反應(yīng)的焓變ΔH升高溫度吸熱反應(yīng)，ΔH＞0未達(dá)到平衡的轉(zhuǎn)化率增大已達(dá)到平衡的平衡轉(zhuǎn)化率增大放熱反應(yīng)，ΔH＜0未達(dá)到平衡的轉(zhuǎn)化率增大已達(dá)到平衡的平衡轉(zhuǎn)化率減小(3)增大反應(yīng)物的濃度與平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系(其中A、B、C均為氣體)可逆反應(yīng)改變條件平衡移動方向反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率備注A＋BC增大A的濃度正向移動α(A)減小α(B)增大－AB＋C增大A的濃度正向移動α(A)減小反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率實(shí)際是考慮壓強(qiáng)的影響2AB＋C增大A的濃度正向移動α(A)不變3AB＋C增大A的濃度正向移動α(A)增大(4)如果兩氣體物質(zhì)的投料比按照化學(xué)計(jì)量數(shù)投料，那么無論是否達(dá)到化學(xué)平衡，兩者的轉(zhuǎn)化率一直相等。1．(2022·廣東，13)恒容密閉容器中，BaSO4(s)＋4H2(g)BaS(s)＋4H2O(g)在不同溫度下達(dá)平衡時(shí)，各組分的物質(zhì)的量(n)如圖所示。下列說法正確的是()A．該反應(yīng)的ΔH<0B．a(chǎn)為n(H2O)隨溫度的變化曲線C．向平衡體系中充入惰性氣體，平衡不移動D．向平衡體系中加入BaSO4，H2的平衡轉(zhuǎn)化率增大答案C解析從圖示可以看出，平衡時(shí)升高溫度，氫氣的物質(zhì)的量減少，則平衡正向移動，說明該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，即ΔH＞0，故A錯(cuò)誤；由A項(xiàng)分析知隨著溫度升高平衡正向移動，水蒸氣的物質(zhì)的量增加，而a曲線表示的物質(zhì)的物質(zhì)的量幾乎不隨溫度變化而變化，故B錯(cuò)誤；容器體積固定，向容器中充入惰性氣體，沒有改變各物質(zhì)的濃度，平衡不移動，故C正確；BaSO4是固體，向平衡體系中加入BaSO4，不能改變其濃度，因此平衡不移動，氫氣的平衡轉(zhuǎn)化率不變，故D錯(cuò)誤。2．(2021·廣東，14)反應(yīng)X=2Z經(jīng)歷兩步：①X→Y；②Y→2Z。反應(yīng)體系中X、Y、Z的濃度c隨時(shí)間t的變化曲線如圖所示。下列說法不正確的是()A．a(chǎn)為c(X)隨t的變化曲線B．t1時(shí)，c(X)＝c(Y)＝c(Z)C．t2時(shí)，Y的消耗速率大于生成速率D．t3后，c(Z)＝2c0－c(Y)答案D解析X是唯一的反應(yīng)物，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，其濃度不斷減小，因此，a為c(X)隨t的變化曲線，A正確；由圖可知，分別代表3種不同物質(zhì)的曲線相交于t1時(shí)刻，因此t1時(shí)，c(X)＝c(Y)＝c(Z)，B正確；由圖中信息可知，t2時(shí)刻以后，Y的濃度仍在不斷減小，說明t2時(shí)Y的消耗速率大于生成速率，C正確；由圖可知，t3時(shí)刻反應(yīng)①完成，X完全轉(zhuǎn)化為Y，若無反應(yīng)②發(fā)生，則Y的濃度為c0，由于反應(yīng)②Y→2Z的發(fā)生，t3時(shí)刻后Y的濃度的變化量為c0－c(Y)，則c(Z)＝2c0－2c(Y)，D不正確。3．(2023·湖南，13)向一恒容密閉容器中加入1molCH4和一定量的H2O，發(fā)生反應(yīng)：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)。CH4的平衡轉(zhuǎn)化率按不同投料比x[x＝eq\f(nCH4,nH2O)]隨溫度的變化曲線如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()A．x1<x2B．反應(yīng)速率：vb正<vc正C．點(diǎn)a、b、c對應(yīng)的平衡常數(shù)：Ka<Kb＝KcD．反應(yīng)溫度為T1，當(dāng)容器內(nèi)壓強(qiáng)不變時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)答案B解析一定條件下，增大H2O(g)的濃度，能提高CH4的轉(zhuǎn)化率，即x值越小，CH4的轉(zhuǎn)化率越大，則x1<x2，故A正確；b點(diǎn)和c點(diǎn)溫度相同，CH4的起始物質(zhì)的量都為1mol，b點(diǎn)x值小于c點(diǎn)，則b點(diǎn)H2O(g)多，反應(yīng)物濃度大，則反應(yīng)速率：vb正>vc正，故B錯(cuò)誤；由圖像可知，x一定時(shí)，溫度升高CH4的平衡轉(zhuǎn)化率增大，說明正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，溫度升高平衡正向移動，K增大，溫度相同，K不變，則點(diǎn)a、b、c對應(yīng)的平衡常數(shù)：Ka<Kb＝Kc，故C正確；該反應(yīng)為氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，反應(yīng)進(jìn)行時(shí)壓強(qiáng)發(fā)生改變，所以溫度一定時(shí)，當(dāng)容器內(nèi)壓強(qiáng)不變時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故D正確。4．(2023·遼寧，12)一定條件下，酸性KMnO4溶液與H2C2O4發(fā)生反應(yīng)，Mn(Ⅱ)起催化作用，過程中不同價(jià)態(tài)含Mn粒子的濃度隨時(shí)間變化如圖所示。下列說法正確的是()A．Mn(Ⅲ)不能氧化H2C2O4B．隨著反應(yīng)物濃度的減小，反應(yīng)速率逐漸減小C．該條件下，Mn(Ⅱ)和Mn(Ⅶ)不能大量共存D．總反應(yīng)為：2MnOeq\o\al(－,4)＋5C2Oeq\o\al(2－,4)＋16H＋=2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O答案C解析由圖像可知，隨著時(shí)間的推移Mn(Ⅲ)的濃度先增大后減小，說明開始反應(yīng)生成Mn(Ⅲ)，后Mn(Ⅲ)被消耗生成Mn(Ⅱ)，Mn(Ⅲ)能氧化H2C2O4，A項(xiàng)錯(cuò)誤；隨著反應(yīng)物濃度的減小，到大約13min時(shí)開始生成Mn(Ⅱ)，Mn(Ⅱ)對反應(yīng)起催化作用，13min后反應(yīng)速率會增大，B項(xiàng)錯(cuò)誤；Mn(Ⅶ)的濃度為0后才開始生成Mn(Ⅱ)，該條件下Mn(Ⅱ)和Mn(Ⅶ)不能大量共存，C項(xiàng)正確；H2C2O4為弱酸，在離子方程式中不拆成離子，總反應(yīng)為2MnOeq\o\al(－,4)＋5H2C2O4＋6H＋=2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O，D項(xiàng)錯(cuò)誤。1．(2023·廣東梅州市高三總復(fù)習(xí)質(zhì)量檢測)在恒容密閉容器中，分別在T1、T2溫度下(T1<T2)發(fā)生反應(yīng)：3A(g)2B(g)ΔH<0，反應(yīng)體系中各物質(zhì)的濃度c隨時(shí)間t的部分變化曲線如圖所示。下列說法正確的是()A．向密閉容器內(nèi)充入He，平衡逆向移動B．a(chǎn)曲線條件下，10～30min內(nèi)v(B)＝0.05mol·L－1·min－1C．曲線b表示T2溫度下，反應(yīng)過程中物質(zhì)A的濃度變化D．在工業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中，溫度越低，越有利于提高生產(chǎn)效率答案C解析曲線a、b都在下降，說明a、b都是A物質(zhì)的濃度變化情況，且b先達(dá)到平衡，反應(yīng)速率更快，故b對應(yīng)的溫度是T2。根據(jù)物質(zhì)的量濃度的變化量，結(jié)合反應(yīng)比例可知曲線c為T1溫度下的B的濃度隨時(shí)間的變化曲線。恒容條件下充入He，各物質(zhì)的濃度沒有發(fā)生改變，平衡不移動，A錯(cuò)誤；a曲線條件下，10～30min內(nèi)v(A)＝eq\f(2mol·L－1－1mol·L－1,20min)＝0.05mol·L－1·min－1，反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則v(B)＝eq\f(2,3)v(A)＝eq\f(2,3)×0.05mol·L－1·min－1，B錯(cuò)誤；降低溫度，平衡正向移動，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率提高，但溫度過低會導(dǎo)致反應(yīng)速率過慢，不利于提高生產(chǎn)效率，D錯(cuò)誤。2．(2023·重慶市第一中學(xué)校高三下學(xué)期模擬)已知：NO(g)＋O3(g)NO2(g)＋O2(g)ΔH。實(shí)驗(yàn)測得速率方程為v正＝k正c(NO)·c(O3)，v逆＝k逆c(NO2)·c(O2)(k正、k逆為速率常數(shù)，只與溫度、催化劑有關(guān)，與濃度無關(guān))。向2L恒容密閉容器中充入0.4molNO(g)和0.6molO3(g)發(fā)生上述反應(yīng)，測得NO的體積分?jǐn)?shù)x(NO)與溫度和時(shí)間的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是()A．正、逆反應(yīng)活化能的大小關(guān)系為Ea(正)>Ea(逆)B．a(chǎn)點(diǎn)NO的轉(zhuǎn)化率為80%C．T1溫度下的eq\f(k正,k逆)>T2溫度下的eq\f(k正,k逆)D．化學(xué)反應(yīng)速率：c點(diǎn)的v正>b點(diǎn)的v逆>a點(diǎn)的v逆答案D解析根據(jù)先拐先平數(shù)值大可知，T1>T2，溫度高的T1時(shí)x(NO)大，說明升高溫度平衡逆向移動，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH<0，故正、逆反應(yīng)活化能的大小關(guān)系為Ea(正)<Ea(逆)，A錯(cuò)誤；a點(diǎn)x(NO)＝0.1，設(shè)NO的轉(zhuǎn)化率為y，根據(jù)三段式有：NO(g)＋O3(g)NO2(g)＋O2(g)起始/mol·L－10.20.300變化/mol·L－10.2y0.2y0.2y0.2y平衡/mol·L－10.2－0.2y0.3－0.2y0.2y0.2yeq\f(0.2－0.2y,0.2－0.2y＋0.3－0.2y＋0.2y＋0.2y)×100%＝0.1，解得y＝75%，B錯(cuò)誤；v正＝k正c(NO)·c(O3)，v逆＝k逆c(NO2)·c(O2)，eq\f(k正,k逆)＝eq\f(\f(v正,cNO·cO3),\f(v逆,cNO2·cO2))＝eq\f(cNO2·cO2,cNO·cO3)＝K，T1>T2，ΔH<0，則T1溫度下的eq\f(k正,k逆)<T2溫度下的eq\f(k正,k逆)，C錯(cuò)誤；T1>T2，c點(diǎn)未達(dá)平衡，b點(diǎn)達(dá)平衡正、逆反應(yīng)速率相等且小于c點(diǎn)，b點(diǎn)溫度大于a點(diǎn)，反應(yīng)速率大于a點(diǎn)，故化學(xué)反應(yīng)速率：c點(diǎn)的v正>b點(diǎn)的v逆>a點(diǎn)的v逆，D正確。3．(2023·華南師范大學(xué)附屬中學(xué)高三三模)在盛有CuO/Cu2O載氧體的恒容密閉容器中充入空氣，發(fā)生反應(yīng)：2Cu2O(s)＋O2(g)4CuO(s)ΔH。平衡時(shí)O2的體積分?jǐn)?shù)φ(O2)隨反應(yīng)溫度T變化的曲線如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()A．ΔH<0B．該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K＝c－1(O2)C．在1030℃時(shí)加入催化劑，平衡時(shí)φ(O2)>21%D．985℃達(dá)到平衡狀態(tài)后，充入純氧，再次達(dá)到平衡后，φ(O2)＝10%答案C解析平衡時(shí)O2的體積分?jǐn)?shù)φ(O2)隨溫度升高而增大，則升溫平衡左移，ΔH<0，A正確；該反應(yīng)方程式為2Cu2O(s)＋O2(g)4CuO(s)，則按定義，其平衡常數(shù)表達(dá)式為K＝c－1(O2)，B正確；由圖知，在1030℃時(shí)平衡時(shí)φ(O2)＝21%，催化劑通常能加快反應(yīng)速率但不影響平衡移動，則加入催化劑平衡時(shí)φ(O2)＝21%，C不正確；K＝c－1(O2)，985℃達(dá)到平衡狀態(tài)后，充入純氧不影響平衡常數(shù)，則再次達(dá)到平衡后，φ(O2)＝10%，D正確。4．(2023·湖南名校聯(lián)盟高三下學(xué)期3月調(diào)研)在一定條件下探究二甲醚的制備反應(yīng)：2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH，測定結(jié)果如圖所示。下列判斷錯(cuò)誤的是()A．該反應(yīng)的ΔH<0B．加入催化劑可以提高CO的平衡轉(zhuǎn)化率C．工業(yè)選擇的較適宜溫度范圍為280～290℃D．該反應(yīng)伴隨有副反應(yīng)的發(fā)生答案B解析溫度高于290℃時(shí)，隨溫度升高，CO的轉(zhuǎn)化率、二甲醚的產(chǎn)率均降低，說明升高溫度，平衡逆向移動，該反應(yīng)的ΔH<0，A正確；催化劑只改變反應(yīng)速率，不能使平衡移動，所以加入催化劑不能提高CO的平衡轉(zhuǎn)化率，B錯(cuò)誤；溫度范圍為280～290℃時(shí)，二甲醚的產(chǎn)率最高，所以工業(yè)選擇的較適宜溫度范圍為280～290℃，C正確；溫度低于290℃時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而降低，二甲醚的產(chǎn)率隨溫度升高增大，可知該反應(yīng)伴隨有副反應(yīng)的發(fā)生，D正確。5．(2023·湖北高中名校聯(lián)盟高三第三次聯(lián)合測評)溫度為T℃，向體積不等的恒容密閉容器中均充入1mol氣體X，發(fā)生反應(yīng)：X(g)Y(g)＋Z(g)ΔH，反應(yīng)均進(jìn)行10min，測得各容器中X的轉(zhuǎn)化率與容器體積的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是()A．a(chǎn)點(diǎn)再充入一定量的X，X的轉(zhuǎn)化率減小B．d點(diǎn)有v正＝v逆C．正反應(yīng)速率v(b)＝v(d)D．若c點(diǎn)為平衡點(diǎn)，則濃度平衡常數(shù)K＝0.9答案A解析四點(diǎn)所對應(yīng)容器容積不同，容積越小速率越大，先平衡，所以a、b容器已經(jīng)達(dá)到平衡，d容器未平衡。a點(diǎn)已平衡，所以再充入一定量的X，平衡右移，但壓強(qiáng)增大，X的轉(zhuǎn)化率減小，A正確；d容器未平衡，v正≠v逆，B錯(cuò)誤；b與d組分相同，但容積不等，所以速率不等，C錯(cuò)誤；c容器容積未知，無法計(jì)算濃度平衡常數(shù)，D錯(cuò)誤。6．(2023·河北衡水中學(xué)高三一調(diào))一定溫度下，向四個(gè)容積不等的恒容密閉容器中分別通入2molNOCl(g)，發(fā)生反應(yīng)：2NOCl(g)2NO(g)＋Cl2(g)。tmin后，四個(gè)容器中NOCl的轉(zhuǎn)化率如圖所示。下列敘述正確的是()A．V1∶V2＝27∶10B．b、d兩點(diǎn)的壓強(qiáng)相等C．c點(diǎn)對應(yīng)容器中，v正＝v逆D．t～(t＋2)min內(nèi)，a點(diǎn)的凈反應(yīng)速率小于d點(diǎn)答案D解析根據(jù)已知條件列出V1L、tmin時(shí)三段式：2NOCl(g)2NO(g)＋Cl2(g)起始/mol200轉(zhuǎn)化/mol110.5平衡/mol110.5平衡常數(shù)K＝eq\f(cCl2·c2NO,c2NOCl)＝eq\f(\f(0.5,V1)×\f(1,V1)2,\f(1,V1)2)＝eq\f(0.5,V1)，V2L、tmin時(shí)三段式：2NOCl(g)2NO(g)＋Cl2(g)起始/mol200轉(zhuǎn)化/mol1.21.20.6平衡/mol0.81.20.6平衡常數(shù)K＝eq\f(cCl2·c2NO,c2NOCl)＝eq\f(\f(0.6,V2)×\f(1.2,V2)2,\f(0.8,V2)2)＝eq\f(27,20V2)，溫度不變，平衡常數(shù)不變，則eq\f(27,20V2)＝eq\f(0.5,V1)，V1∶V2＝10∶27，故A錯(cuò)誤；b、d兩點(diǎn)NOCl的轉(zhuǎn)化率相等，則tmin后氣體總物質(zhì)的量相等，由于V4＞V2，則b點(diǎn)的壓強(qiáng)大于d點(diǎn)，故B錯(cuò)誤；c點(diǎn)NOCl的轉(zhuǎn)化率最高，但不能確認(rèn)tmin后轉(zhuǎn)化率是否會再升高，不能說明該點(diǎn)是平衡點(diǎn)，故C錯(cuò)誤；體積越大反應(yīng)速率越小，a點(diǎn)體積小于d點(diǎn)，tmin后a點(diǎn)的轉(zhuǎn)化率小于d點(diǎn)，說明a點(diǎn)達(dá)到平衡狀態(tài)，t～(t＋2)min，a點(diǎn)的凈反應(yīng)速率為0小于d點(diǎn)，故D正確。1.熱化學(xué)方程式的書寫與焓變的計(jì)算1．焓變的計(jì)算(1)根據(jù)(相對)能量計(jì)算ΔH＝H總(生成物)－H總(反應(yīng)物)(2)根據(jù)鍵能計(jì)算ΔH＝∑E(反應(yīng)物鍵能)－∑E(生成物鍵能)(3)根據(jù)活化能計(jì)算ΔH＝E(正反應(yīng)的活化能)－E(逆反應(yīng)的活化能)。2．熱化學(xué)方程式書寫易出現(xiàn)的錯(cuò)誤(1)未標(biāo)明反應(yīng)物或生成物的狀態(tài)而造成錯(cuò)誤。(2)反應(yīng)熱的符號使用不正確，即吸熱反應(yīng)未標(biāo)出“＋”號，放熱反應(yīng)未標(biāo)出“－”號，從而導(dǎo)致錯(cuò)誤。(3)漏寫ΔH的單位，或者將ΔH的單位寫為kJ，從而造成錯(cuò)誤。(4)反應(yīng)熱的數(shù)值與方程式的計(jì)量數(shù)不對應(yīng)而造成錯(cuò)誤。(5)對燃燒熱的概念理解不到位，忽略其標(biāo)準(zhǔn)是1mol可燃物而造成錯(cuò)誤。(6)對中和反應(yīng)反應(yīng)熱理解不準(zhǔn)確。①強(qiáng)酸與強(qiáng)堿中和反應(yīng)的反應(yīng)熱ΔH＝－57.3kJ·mol－1，若用弱酸代替強(qiáng)酸(或用弱堿代替強(qiáng)堿)，因電離吸熱，放出的熱量減少。②若用濃硫酸(或NaOH固體)作反應(yīng)物，放出熱量增多。③若是稀硫酸和Ba(OH)2反應(yīng)，生成1molH2O(l)時(shí)所釋放的熱量會比57.3kJ多，原因是H＋與OH－結(jié)合成1molH2O(l)的同時(shí)，Ba2＋和SOeq\o\al(2－,4)結(jié)合成BaSO4沉淀也會放熱。提醒對于具有同素異形體的物質(zhì)，除了要注明聚集狀態(tài)之外，還要注明物質(zhì)的名稱。如：①S(單斜，s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH1＝－297.16kJ·mol－1②S(正交，s)＋O2(g)=SO2(g)ΔH2＝－296.83kJ·mol－1③S(單斜，s)=S(正交，s)ΔH3＝－0.33kJ·mol－13．蓋斯定律(1)ΔH與蓋斯定律利用蓋斯定律求熱化學(xué)方程式中的焓變ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。(2)蓋斯定律的答題模板——疊加法步驟1“倒”為了將方程式相加得到目標(biāo)方程式，可將部分方程式顛倒過來，反應(yīng)熱的數(shù)值不變，但符號相反。這樣就不用再做減法運(yùn)算了，實(shí)踐證明，方程式相減時(shí)往往容易出錯(cuò)。步驟2“乘”為了將方程式相加得到目標(biāo)方程式，可將方程式乘以某個(gè)倍數(shù)，反應(yīng)熱也要乘以相應(yīng)倍數(shù)。步驟3“加”上面的兩個(gè)步驟做好了，只要將方程式相加即可得目標(biāo)方程式，反應(yīng)熱也要相加。1．[2023·新課標(biāo)卷，29(1)]根據(jù)圖示數(shù)據(jù)計(jì)算反應(yīng)eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)H2(g)=NH3(g)的ΔH＝__________kJ·mol－1。答案－45解析=kJ·mol－1＝－45kJ·mol－1。2．[2021·湖南，16(1)]氨氣中氫含量高，是一種優(yōu)良的小分子儲氫載體，且安全、易儲運(yùn)，可通過下面兩種方法由氨氣得到氫氣。方法Ⅰ.氨熱分解法制氫氣相關(guān)化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)化學(xué)鍵N≡NH—HN—H鍵能E/(kJ·mol－1)946436.0390.8在一定溫度下，利用催化劑將NH3分解為N2和H2。反應(yīng)2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)ΔH＝______kJ·mol－1。答案＋90.8解析根據(jù)反應(yīng)熱＝反應(yīng)物的總鍵能－生成物的總鍵能，2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)ΔH＝390.8kJ·mol－1×3×2－(946kJ·mol－1＋436.0kJ·mol－1×3)＝＋90.8kJ·mol－1。3．[2023·湖南，16(1)]已知下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：①C6H5C2H5(g)＋eq\f(21,2)O2(g)=8CO2(g)＋5H2O(g)ΔH1＝－4386.9kJ·mol－1②C6H5CH=CH2(g)＋10O2(g)=8CO2(g)＋4H2O(g)ΔH2＝－4263.1kJ·mol－1③H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH3＝－241.8kJ·mol－1計(jì)算反應(yīng)④C6H5C2H5(g)C6H5CH=CH2(g)＋H2(g)的ΔH4＝____________kJ·mol－1。答案＋118解析根據(jù)蓋斯定律，將①－②－③可得C6H5C2H5(g)C6H5CH=CH2(g)＋H2(g)ΔH4＝－4386.9kJ·mol－1－(－4263.1kJ·mol－1)－(－241.8kJ·mol－1)＝＋118kJ·mol－1。4．[2023·全國乙卷，28(2)改編]已知下列熱化學(xué)方程式：FeSO4·7H2O(s)=FeSO4(s)＋7H2O(g)ΔH1＝akJ·mol－1FeSO4·4H2O(s)=FeSO4(s)＋4H2O(g)ΔH2＝bkJ·mol－1FeSO4·H2O(s)=FeSO4(s)＋H2O(g)ΔH3＝ckJ·mol－1則FeSO4·7H2O(s)＋FeSO4·H2O(s)=2(FeSO4·4H2O)(s)的ΔH＝________kJ·mol－1。答案(a＋c－2b)解析將題中反應(yīng)依次編號為①②③根據(jù)蓋斯定律可知，①＋③－②×2可得FeSO4·7H2O(s)＋FeSO4·H2O(s)=2(FeSO4·4H2O)(s)，則ΔH＝(a＋c－2b)kJ·mol－1。5．[2023·北京，16(2)]二十世紀(jì)初，工業(yè)上以CO2和NH3為原料在一定溫度和壓強(qiáng)下合成尿素。反應(yīng)分兩步：ⅰ.CO2和NH3生成NH2COONH4；ⅱ.NH2COONH4分解生成尿素。結(jié)合反應(yīng)過程中能量變化示意圖，下列說法正確的是____________(填序號)。a．活化能：反應(yīng)ⅰ<反應(yīng)ⅱb．ⅰ為放熱反應(yīng)，ⅱ為吸熱反應(yīng)c．CO2(l)＋2NH3(l)=CO(NH2)2(l)＋H2O(l)ΔH＝E1－E4答案ab解析反應(yīng)ⅰ的活化能是E1，反應(yīng)ⅱ的活化能是E3，E1<E3，a項(xiàng)正確；從圖中反應(yīng)物和生成物能量的相對大小可看出反應(yīng)ⅰ為放熱反應(yīng)，反應(yīng)ⅱ為吸熱反應(yīng)，b項(xiàng)正確；總反應(yīng)的ΔH＝E1－E2＋E3－E4，c項(xiàng)錯(cuò)誤。6．[2022·廣東，19(1)②]鉻及其化合物在催化、金屬防腐等方面具有重要應(yīng)用。Cr2O3催化丙烷脫氫過程中，部分反應(yīng)歷程如圖，X(g)→Y(g)過程的焓變?yōu)開___________________________________________________________________(列式表示)。答案E1－E2＋ΔH＋E3－E4解析設(shè)反應(yīng)過程中第一步的產(chǎn)物為M，第二步的產(chǎn)物為N，則X→M的ΔH1＝E1－E2，M→N的ΔH2＝ΔH，N→Y的ΔH3＝E3－E4，根據(jù)蓋斯定律可知，X(g)→Y(g)的焓變?yōu)棣1＋ΔH2＋ΔH3＝E1－E2＋ΔH＋E3－E4。1．目前Haber-Bosch法是工業(yè)合成氨的主要方式，其生產(chǎn)條件需要高溫高壓。為了有效降低能耗，過渡金屬催化還原氮?dú)夂铣砂北徽J(rèn)為是具有巨大前景的替代方法。催化過程一般有吸附—解離—反應(yīng)—脫附等過程，圖示為N2和H2在固體催化劑表面合成氨反應(yīng)路徑的勢能面圖(部分?jǐn)?shù)據(jù)略)，其中“*”表示被催化劑吸附。氨氣的脫附是________(填“吸熱”或“放熱”)過程，合成氨的熱化學(xué)方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案吸熱N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92kJ·mol－1解析由勢能面圖可知，氨氣從催化劑上脫離時(shí)勢能面在升高，為吸熱過程，由圖可知，eq\f(1,2)mol氮?dú)夂蚭q\f(3,2)mol氫氣生成1mol氨氣的反應(yīng)熱為21kJ·mol－1－17kJ·mol－1－50kJ·mol－1＝－46kJ·mol－1，則合成氨的熱化學(xué)方程式為N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92kJ·mol－1。2．CO2經(jīng)過催化氫化合成低碳烯烴。其合成乙烯的反應(yīng)為2CO2(g)＋6H2(g)CH2=CH2(g)＋4H2O(g)ΔH。幾種物質(zhì)的能量(在標(biāo)準(zhǔn)狀況下規(guī)定單質(zhì)的能量為0，測得其他物質(zhì)在生成時(shí)所放出或吸收的熱量)如下表所示：物質(zhì)H2(g)CO2(g)CH2=CH2(g)H2O(g)能量/(kJ·mol－1)0－39452－242則ΔH＝______________。答案－128kJ·mol－1解析反應(yīng)焓變＝生成物總能量－反應(yīng)物總能量，則該反應(yīng)的焓變?yōu)?2kJ·mol－1＋(－242kJ·mol－1)×4－(－394kJ·mol－1)×2－0＝－128kJ·mol－1。3．氫氣是主要的工業(yè)原料，也是最重要的工業(yè)氣體和特種氣體，可用作合成氨、合成甲醇的原料。相關(guān)化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如表所示?；瘜W(xué)鍵H—HC—OC—HH—OC=ON—HN≡NE/(kJ·mol－1)436351412462745391946(1)H2可與CO2生成甲醇和水，其反應(yīng)過程如下。反應(yīng)Ⅰ：2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)；反應(yīng)Ⅱ：CH3OCH3(g)＋H2O(g)2CH3OH(g)。由表中化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)可知，反應(yīng)Ⅰ的ΔH＝____________kJ·mol－1。(2)已知N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝akJ·mol－1，則由表中化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)可知a＝__________________。答案(1)－350(2)－92解析(1)ΔH＝反應(yīng)物的鍵能總和－生成物的鍵能總和。反應(yīng)Ⅰ的ΔH＝4E(C=O)＋6E(H—H)－6E(C—H)－2E(C—O)－6E(H—O)＝4×745kJ·mol－1＋6×436kJ·mol－1－6×412kJ·mol－1－2×351kJ·mol－1－6×462kJ·mol－1＝－350kJ·mol－1。(2)根據(jù)ΔH＝反應(yīng)物的鍵能總和－生成物的鍵能總和可知，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的ΔH＝E(N≡N)＋3E(H—H)－6E(N—H)＝946kJ·mol－1＋3×436kJ·mol－1－6×391kJ·mol－1＝－92kJ·mol－1，則a＝－92。4．釕及其化合物在合成工業(yè)上有廣泛用途，下圖是用釕(Ru)基催化劑催化合成甲酸的過程。每生成92g液態(tài)HCOOH放出62.4kJ的熱量。根據(jù)圖示寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：______________________________________________________________________________________________________________。答案H2(g)＋CO2(g)=HCOOH(l)ΔH＝－31.2kJ·mol－1解析根據(jù)整個(gè)流程圖可知，CO2(g)和H2(g)為反應(yīng)物，生成物為HCOOH(l)，92gHCOOH的物質(zhì)的量為eq\f(92g,46g·mol－1)＝2mol，所以生成1molHCOOH(l)放出31.2kJ熱量，熱化學(xué)方程式為H2(g)＋CO2(g)=HCOOH(l)ΔH＝－31.2kJ·mol－1。5．在α-Fe(Ⅲ)鐵原子簇表面，以N2和H2為原料合成氨的反應(yīng)機(jī)理如下：①H2(g)=2H(g)ΔH1②N2(g)＋2H(g)2(NH)(g)ΔH2③(NH)(g)＋H(g)(NH2)(g)ΔH3④(NH2)(g)＋H(g)NH3(g)ΔH4總反應(yīng)：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH。則ΔH4＝______________________________(用含ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH的式子表示)。答案eq\f(1,2)(ΔH－3ΔH1－ΔH2－2ΔH3)6．實(shí)驗(yàn)室可用KClO3分解制取O2，KClO3受熱分解的反應(yīng)分兩步進(jìn)行：①4KClO3(s)=3KClO4(s)＋KCl(s)②KClO4(s)=KCl(s)＋2O2(g)已知：K(s)＋eq\f(1,2)Cl2(g)=KCl(s)ΔH＝－437kJ·mol－1K(s)＋eq\f(1,2)Cl2(g)＋eq\f(3,2)O2(g)=KClO3(s)ΔH＝－398kJ·mol－1K(s)＋eq\f(1,2)Cl2(g)＋2O2(g)=KClO4(s)ΔH＝－433kJ·mol－1則反應(yīng)4KClO3(s)=3KClO4(s)＋KCl(s)的ΔH＝__________kJ·mol－1。答案－144解析①K(s)＋eq\f(1,2)Cl2(g)=KCl(s)ΔH＝－437kJ·mol－1；②K(s)＋eq\f(1,2)Cl2(g)＋eq\f(3,2)O2(g)=KClO3(s)ΔH＝－398kJ·mol－1；③K(s)＋eq\f(1,2)Cl2(g)＋2O2(g)=KClO4(s)ΔH＝－433kJ·mol－1，依據(jù)蓋斯定律將①＋③×3－②×4得到4KClO3(s)=3KClO4(s)＋KCl(s)的ΔH＝－144kJ·mol－1。7．1molCH4(g)完全燃燒生成氣態(tài)水的能量變化和1molS(g)燃燒的能量變化如圖所示。在催化劑作用下，CH4(g)可以還原SO2(g)生成單質(zhì)S(g)、H2O(g)和CO2(g)，寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案CH4(g)＋2SO2(g)=2S(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝＋352kJ·mol－1解析根據(jù)圖像可知：①CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝126kJ·mol－1－928kJ·mol－1＝－802kJ·mol－1；②S(g)＋O2(g)=SO2(g)ΔH＝－577kJ·mol－1；根據(jù)蓋斯定律可知①－②×2可得CH4(g)＋2SO2(g)=2S(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝＋352kJ·mol－1。8．工業(yè)上利用甲酸的能量關(guān)系轉(zhuǎn)換圖如圖所示：反應(yīng)CO2(g)＋H2(g)HCOOH(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。答案－31.4解析根據(jù)圖示可得如下熱化學(xué)方程式：①HCOOH(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH1＝＋72.6kJ·mol－1；②CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)CO2(g)ΔH2＝－283.0kJ·mol－1；③H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)H2O(g)ΔH3＝－241.8kJ·mol－1。由蓋斯定律可mol－1－(＋72.6kJ·mol－1)－(－283.0kJ·mol－1)＝－31.4kJ·mol－1。9．硫碘循環(huán)分解水是一種高效、環(huán)保的制氫方法，其流程圖如下。已知：反應(yīng)Ⅰ：2H2O(l)=2H2(g)＋O2(g)ΔH1＝＋572kJ·mol－1反應(yīng)Ⅱ：H2SO4(aq)=SO2(g)＋H2O(l)＋eq\f(1,2)O2(g)ΔH2＝＋327kJ·mol－1反應(yīng)Ⅲ：2HI(aq)=H2(g)＋I(xiàn)2(g)ΔH3＝＋172kJ·mol－1則反應(yīng)SO2(g)＋I(xiàn)2(g)＋2H2O(l)=2HI(aq)＋H2SO4(aq)ΔH＝__________________。答案－213kJ·mol－1解析根據(jù)蓋斯定律，將Ⅰ×eq\f(1,2)－Ⅱ－Ⅲ得反應(yīng)SO2(g)＋I(xiàn)2(g)＋2H2O(l)=2HI(aq)＋H2SO4(aq)ΔH＝－213kJ·mol－1。10．如圖表示在CuO存在下HCl催化氧化的反應(yīng)過程，則總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案2HCl(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)＋Cl2(g)ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3解析根據(jù)蓋斯定律，化學(xué)反應(yīng)不管是一步完成還是分幾步完成，其反應(yīng)熱都是相同的，由題圖可知熱化學(xué)方程式為2HCl(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)＋Cl2(g)ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。

2.多平衡體系中最佳反應(yīng)條件、選擇性、轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率變化規(guī)范解答1．[2023·湖南，16(2)(3)(4)]聚苯乙烯是一類重要的高分子材料，可通過苯乙烯聚合制得。苯乙烯的制備已知下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：①C6H5C2H5(g)＋eq\f(21,2)O2(g)=8CO2(g)＋5H2O(g)ΔH1＝－4386.9kJ·mol－1②C6H5CH=CH2(g)＋10O2(g)=8CO2(g)＋4H2O(g)ΔH2＝－4263.1kJ·mol－1③H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g)ΔH3＝－241.8kJ·mol－1④C6H5C2H5(g)C6H5CHCH2(g)＋H2(g)ΔH4＝＋118kJ·mol－1。(2)在某溫度、100kPa下，向反應(yīng)器中充入1mol氣態(tài)乙苯發(fā)生反應(yīng)④，其平衡轉(zhuǎn)化率為50%，欲將平衡轉(zhuǎn)化率提高至75%，需要向反應(yīng)器中充入______mol水蒸氣作為稀釋氣(計(jì)算時(shí)忽略副反應(yīng))。(3)在913K、100kPa下，以水蒸氣作稀釋氣、Fe2O3作催化劑，乙苯除脫氫生成苯乙烯外，還會發(fā)生如下兩個(gè)副反應(yīng)：⑤C6H5C2H5(g)C6H6(g)＋CH2=CH2(g)⑥C6H5C2H5(g)＋H2(g)C6H5CH3(g)＋CH4(g)以上反應(yīng)體系中，芳香烴產(chǎn)物苯乙烯、苯和甲苯的選擇性S(S＝eq\f(轉(zhuǎn)化為目的產(chǎn)物所消耗乙苯的量,已轉(zhuǎn)化的乙苯總量)×100%)隨乙苯轉(zhuǎn)化率的變化曲線如圖所示，其中曲線b代表的產(chǎn)物是_________________________________________________________________，理由是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)關(guān)于本反應(yīng)體系中催化劑Fe2O3的描述錯(cuò)誤的是______________。A．X射線衍射技術(shù)可測定Fe2O3晶體結(jié)構(gòu)B．Fe2O3可改變乙苯平衡轉(zhuǎn)化率C．Fe2O3降低了乙苯脫氫反應(yīng)的活化能D．改變Fe2O3顆粒大小不影響反應(yīng)速率答案(2)5(3)甲苯主反應(yīng)生成的H2能使副反應(yīng)⑥的平衡正向移動，甲苯的選擇性大于苯的選擇性(4)BD解析(2)在某溫度、100kPa下，向反應(yīng)器中充入1mol氣態(tài)乙苯發(fā)生反應(yīng)④。乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率為50%，可列三段式：C6H5C2H5(g)C6H5CH=CH2(g)＋H2(g)n(起始)/mol100n(轉(zhuǎn)化)/mol0.50.50.5n(平衡)/mol0.50.50.5此時(shí)平衡時(shí)混合氣體總物質(zhì)的量為1.5mol，此時(shí)容器的體積為V；當(dāng)乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率為75%，可列三段式：C6H5C2H5(g)C6H5CH=CH2(g)＋H2(g)n(起始)/mol100n(轉(zhuǎn)化)/mol0.750.750.75n(平衡)/mol0.250.750.75此時(shí)乙苯、苯乙烯、H2物質(zhì)的量之和為1.75mol，設(shè)充入H2O(g)物質(zhì)的量為xmol，混合氣的總物質(zhì)的量為(1.75＋x)mol，在恒溫、恒壓時(shí)，體積之比等于物質(zhì)的量之比，此時(shí)容器的體積為eq\f(1.75＋x,1.5)V；兩次平衡溫度相同，則平衡常數(shù)相等，則eq\f(\f(0.5,V)2,\f(0.5,V))＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(0.75,\f(1.75＋x,1.5)V)))2,\f(0.25,\f(1.75＋x,1.5)V))，解得x＝5。(3)生成苯乙烯的反應(yīng)為主反應(yīng)，則苯乙烯的選擇性最高，主反應(yīng)生成的氫氣能使副反應(yīng)⑥的平衡正向移動，則甲苯的選擇性大于苯的選擇性，故b代表的產(chǎn)物為甲苯。(4)測定晶體結(jié)構(gòu)最常用的儀器是X射線衍射儀，A項(xiàng)正確；催化劑不能使平衡發(fā)生移動，不能改變乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率，B項(xiàng)錯(cuò)誤；催化劑能降低反應(yīng)的活化能，加快反應(yīng)速率，C項(xiàng)正確；催化劑顆粒大小會影響接觸面積，會影響反應(yīng)速率，D項(xiàng)錯(cuò)誤。2．(2022·全國甲卷，28)金屬鈦(Ti)在航空航天、醫(yī)療器械等工業(yè)領(lǐng)域有著重要用途，目前生產(chǎn)鈦的方法之一是將金紅石(TiO2)轉(zhuǎn)化為TiCl4，再進(jìn)一步還原得到鈦?；卮鹣铝袉栴}：(1)TiO2轉(zhuǎn)化為TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1000℃時(shí)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式及其平衡常數(shù)如下：(ⅰ)直接氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)=TiCl4(g)＋O2(g)ΔH1＝＋172kJ·mol－1，Kp1＝1.0×10－2(ⅱ)碳氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)=TiCl4(g)＋2CO(g)ΔH2＝－51kJ·mol－1，Kp2＝1.2×1012Pa①反應(yīng)2C(s)＋O2(g)=2CO(g)的ΔH為__________kJ·mol－1，Kp＝__________Pa。②碳氯化的反應(yīng)趨勢遠(yuǎn)大于直接氯化，其原因是____________________________________________________________________________________________________________。③對于碳氯化反應(yīng)：增大壓強(qiáng)，平衡__________移動(填“向左”“向右”或“不”)；溫度升高，平衡轉(zhuǎn)化率________(填“變大”“變小”或“不變”)。(2)在1.0×105Pa，將TiO2、C、Cl2以物質(zhì)的量比1∶2.2∶2進(jìn)行反應(yīng)。體系中氣體平衡組成比例(物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))隨溫度變化的理論計(jì)算結(jié)果如圖所示。①反應(yīng)C(s)＋CO2(g)=2CO(g)的平衡常數(shù)Kp(1400℃)＝__________Pa。②圖中顯示，在200℃平衡時(shí)TiO2幾乎完全轉(zhuǎn)化為TiCl4，但實(shí)際生產(chǎn)中反應(yīng)溫度卻遠(yuǎn)高于此溫度，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)TiO2碳氯化是一個(gè)“氣-固-固”反應(yīng)，有利于TiO2-C“固-固”接觸的措施是________________________________________________________________________。答案(1)①－2231.2×1014②碳氯化反應(yīng)氣體分子數(shù)增加，ΔH小于0，是熵增、放熱過程，根據(jù)ΔG＝ΔH－TΔS可知ΔG＜0，故該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，而直接氯化的反應(yīng)是氣體分子數(shù)不變且是吸熱過程，反應(yīng)趨勢遠(yuǎn)小于碳氯化③向左變小(2)①7.2×105②為了提高反應(yīng)速率，在相同時(shí)間內(nèi)得到更多的TiCl4產(chǎn)品，提高效益(3)將兩固體粉碎后混合，同時(shí)鼓入Cl2，使固體粉末“沸騰”解析(1)①根據(jù)蓋斯定律，將“反應(yīng)(ⅱ)－反應(yīng)(ⅰ)”得到反應(yīng)2C(s)＋O2(g)=2CO(g)，則ΔH＝－51kJ·mol－1－(＋172kJ·mol－1)＝－223kJ·mol－1；則Kp＝eq\f(Kp2,Kp1)＝eq\f(1.2×1012,1.0×10－2)Pa＝1.2×1014Pa；③對于碳氯化反應(yīng)，氣體分子數(shù)增大，依據(jù)勒夏特列原理，增大壓強(qiáng)，平衡向氣體分子數(shù)減少的方向移動，即平衡向左移動；該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡向吸熱方向移動，即向左移動，則平衡轉(zhuǎn)化率變小。(2)①從圖中可知，1400℃，體系中氣體平衡組成比例CO2是0.05，TiCl4是0.35，CO是0.6，反應(yīng)C(s)＋CO2(g)=2CO(g)的平衡常數(shù)Kp(1400℃)＝eq\f(0.6p總2,0.05p總)＝eq\f(0.6×1.0×1052,0.05×1.0×105)Pa＝7.2×105Pa。(一)選擇反應(yīng)最佳條件1．NH3還原技術(shù)是當(dāng)今最有效、最成熟的去除NOx的技術(shù)之一。使用V2O5/(TiO2-SiO2)催化劑能有效脫除電廠煙氣中氮氧化物，發(fā)生脫硝主要反應(yīng)為4NO＋4NH3＋O2=4N2＋6H2O。除去NO反應(yīng)過程中提高氣體流速可提高催化劑的利用率，降低成本。氣體流速與NO轉(zhuǎn)化率的關(guān)系如圖所示。為合理利用催化劑應(yīng)選擇________h－1的流速。答案10000解析氣體流速在5000～10000h－1時(shí)，NO的轉(zhuǎn)化率高，且轉(zhuǎn)化率不變，除去NO反應(yīng)過的流速。2．科學(xué)家研究了乙醇催化合成乙酸乙酯的新方法：2C2H5OH(g)eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))CH3COOC2H5(g)＋2H2(g)，在常壓下反應(yīng)，冷凝收集，測得常溫下液態(tài)收集物中主要產(chǎn)物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)如圖所示。則反應(yīng)溫度不宜超過__________________。答案300℃解析通過圖像分析得，當(dāng)溫度高于300℃時(shí)，乙酸乙酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)開始下降，所以反應(yīng)溫度不宜高于300℃。3．甲烷還原可消除NO污染。將NO、O2、CH4混合物按一定體積比通入恒容容器中，發(fā)生如下主要反應(yīng)：①CH4(g)＋2NO(g)＋O2(g)=N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH1＜0②CH4(g)＋4NO(g)=2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH2＜0③CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g)ΔH3＜0在催化劑A和B的分別作用下，NO的還原率和CH4的轉(zhuǎn)化率分別和溫度的關(guān)系如圖所示。由圖可知，消除NO的最佳條件是__________和催化劑________________。答案500℃A解析由圖可知，500℃時(shí)，在催化劑A的作用下NO還原率最高，是消除NO的最佳條件。4．利用NaClO2/H2O2酸性復(fù)合吸收劑可同時(shí)對NO、SO2進(jìn)行氧化得到硝酸和硫酸而除去。在溫度一定時(shí)，eq\f(nH2O2,nNaClO2)、溶液pH對脫硫脫硝的影響如圖所示：由圖所示可知脫硫脫硝最佳條件是______________________________________________________________________________________________________________________________。答案pH在5.5～6.0、eq\f(nH2O2,nNaClO2)＝6解析根據(jù)圖示，pH在5.5～6.0、eq\f(nH2O2,nNaClO2)＝6時(shí)NO、SO2去除率最高。(二)解釋曲線發(fā)生某種現(xiàn)象的原因5．CO2催化加氫直接合成二甲醚的反應(yīng)為2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)ΔHmol－1，其他條件相同時(shí)，反應(yīng)溫度對CO2平衡總轉(zhuǎn)化率及反應(yīng)2.5小時(shí)的CO2實(shí)際總轉(zhuǎn)化率影響如圖1所示；反應(yīng)溫度對二甲醚的平衡選擇性及反應(yīng)2.5小時(shí)的二甲醚實(shí)際選擇性影響如圖2所示。(已知：CH3OCH3的選擇性＝eq\f(生成二甲醚的CO2物質(zhì)的量,反應(yīng)共耗CO2物質(zhì)的量)×100%)(1)圖1中，溫度高于290℃，CO2平衡總轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而上升的原因可能是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)圖2中，在240～300℃范圍內(nèi)，相同溫度下，二甲醚的實(shí)際選擇性高于其平衡值，從化學(xué)反應(yīng)速率的角度解釋原因：__________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)溫度高于290℃，隨著溫度升高，CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)平衡向右移動的程度大于2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)平衡向左移動的程度，使CO2的平衡總轉(zhuǎn)化率上升(2)CO2催化加氫直接合成二甲醚的反應(yīng)活化能較低，而合成二甲醚時(shí)的副反應(yīng)CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)活化能較高，所以二甲醚的實(shí)際選擇性高于其平衡值6．甲基環(huán)己烷催化脫氫()是石油工業(yè)制氫常見方法，以Ni-Cu為催化劑，固定反應(yīng)溫度為650K，以氮?dú)鉃檩d氣，在不同載氣流速情況下，甲基環(huán)己烷脫氫轉(zhuǎn)化率如圖所示，b點(diǎn)轉(zhuǎn)化率能與a點(diǎn)保持相當(dāng)?shù)脑蚴莀___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案a點(diǎn)載氣流速較小，甲基環(huán)己烷的濃度較大，其在催化劑表面吸附及發(fā)生脫氫反應(yīng)的百分率較小，故其轉(zhuǎn)化率較??；適當(dāng)加快載氣流速可以減小反應(yīng)物的濃度，使反應(yīng)物在催化劑表面吸附及發(fā)生脫氫反應(yīng)的百分率變大，故甲基環(huán)己烷轉(zhuǎn)化率隨載氣流速適當(dāng)加快而提高；b點(diǎn)載氣流速過快，會使甲基環(huán)己烷在催化劑表面的反應(yīng)時(shí)間減少，導(dǎo)致甲基環(huán)己烷轉(zhuǎn)化率降低，因此，b點(diǎn)轉(zhuǎn)化率能與a點(diǎn)保持相當(dāng)7．工業(yè)上用SiO2和焦炭高溫下反應(yīng)制得粗硅，再經(jīng)如下2步反應(yīng)制得精硅：Si(s)＋3HCl(g)=SiHCl3(g)＋H2(g)ΔH＝－141.8kJ·mol－1，SiHCl3(g)＋H2(g)=Si(s)＋3HCl(g)，反應(yīng)過程中可能會生成SiCl4。如圖所示，當(dāng)eq\f(nHCl,nSi)＞3，SiHCl3平衡產(chǎn)率減小的原因是___________________________________________________________________________________________________________。答案SiHCl3參與了其他的反應(yīng)，導(dǎo)致平衡體系內(nèi)SiHCl3濃度降低，產(chǎn)率降低1．二甲醚催化重整制氫的反應(yīng)過程主要包括以下幾個(gè)反應(yīng)(以下數(shù)據(jù)為25℃、1.01×105Pa條件下測定)：Ⅰ：CH3OCH3(g)＋H2O(l)2CH3OH(l)ΔH>0Ⅱ：CH3OH(l)＋H2O(l)CO2(g)＋3H2(g)ΔH>0Ⅲ：CO(g)＋H2O(l)CO2(g)＋H2(g)ΔH<0Ⅳ：CH3OH(l)CO(g)＋2H2(g)ΔH>0工業(yè)生產(chǎn)中測得不同溫度下各組分體積分?jǐn)?shù)及二甲醚轉(zhuǎn)化率的關(guān)系如圖1、2所示：你認(rèn)為反應(yīng)控制的最佳溫度應(yīng)為___________________________________________(填字母)。A．300～350℃ B．350～400℃C．400～450℃ D．450～500℃答案C解析由圖1可看出在T＞400℃時(shí)，二甲醚的體積分?jǐn)?shù)很小，而H2的含量較高，CO2、CO的含量較低且變化趨勢不再明顯，而由圖2達(dá)到450℃時(shí)，二甲醚的轉(zhuǎn)化率已很高，升高溫度變化不明顯，綜合圖1、圖2和生產(chǎn)成本，溫度應(yīng)控制在400～450℃最合適。2．CO2和H2合成甲烷也是CO2資源化利用的重要方法。對于反應(yīng)CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)ΔH＝－165kJ·mol－1，催化劑的選擇是CO2甲烷化技術(shù)的核心。在兩種不同催化劑條件下反應(yīng)相同時(shí)間，測得CO2轉(zhuǎn)化率和生成CH4選擇性隨溫度變化的影響如圖所示：(1)高于320℃后，以Ni-CeO2為催化劑，CO2轉(zhuǎn)化率略有下降，而以Ni為催化劑，CO2轉(zhuǎn)化率仍在上升，其原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)對比上述兩種催化劑的催化性能，工業(yè)上應(yīng)選擇的催化劑是____________________，使用的合適溫度為______________________。答案(1)320℃時(shí)，以Ni-CeO2為催化劑，CO2甲烷化反應(yīng)已達(dá)平衡，升高溫度平衡左移；以Ni為催化劑，CO2甲烷化反應(yīng)速率較慢，升高溫度反應(yīng)速率加快，反應(yīng)相同時(shí)間時(shí)CO2轉(zhuǎn)化率增加(2)Ni-CeO2320℃解析(2)根據(jù)圖像分析可知，溫度適宜(320℃)時(shí)，以Ni-CeO2為催化劑明顯比以Ni為催化劑時(shí)CO2轉(zhuǎn)化率高，且催化劑選擇性強(qiáng)，所以應(yīng)選擇Ni-CeO2為催化劑，最佳溫度為320℃。3．研究碳及其化合物的資源化利用具有重要的意義。已知下列熱化學(xué)方程式：反應(yīng)Ⅰ：CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)ΔH1＝－164.9kJ·mol－1反應(yīng)Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2＝＋41.2kJ·mol－1將n(CO2)∶n(H2)＝1∶4的混合氣體充入密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ，在不同溫度和壓強(qiáng)時(shí)，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率如圖。0.1MPa時(shí)，CO2的轉(zhuǎn)化率在600℃之后，隨溫度升高而增大的主要原因是__________________________________________________________________________________________________________