2024年高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)專題09 化學(xué)反應(yīng)原理綜合(題型突破)(講義)(師版)

【淘寶店鋪：向陽百分百】【淘寶店鋪：向陽百分百】專題09化學(xué)反應(yīng)原理綜合目錄【淘寶店鋪：向陽百分百】TOC\o"1-3"\p""\h\z\u123題型1化工生產(chǎn)中條件選擇與控制3題型2設(shè)置情景制備新型工業(yè)材料6題型3運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理利用能源1015151．反應(yīng)熱問題152．化學(xué)反應(yīng)速率問題163．化學(xué)平衡問題164．原電池與電解池問題171717題型1化工生產(chǎn)中條件選擇與控制17題型2設(shè)置情景制備新型工業(yè)材料25考點(diǎn)要求考題統(tǒng)計(jì)考情分析化學(xué)反應(yīng)原理綜合2023?全國甲卷28題，14分；2023?全國乙卷28題，14分；2023?全國新課標(biāo)卷29題，14分；2023?湖南卷16題，14分；2023?山東卷20題，11分；2023?遼寧省選擇性考試18題；2023?湖北省選擇性考試19題；2023?浙江省6月選考19題，10分；2023?浙江省1月選考19題，10分；2022?全國甲卷28題，14分；2022?全國乙卷28題，15分；2022?河北省選擇性考試16題；2022?重慶卷16題，14分；2022?福建卷13題，13分；2022?海南省選擇性考試16題，10分；2022?湖北省選擇性考試19題，14分；2022?遼寧省選擇性考試18題，13分；2022?山東卷20題，11分；2022?湖南選擇性考試題，13分；2022?湖南選擇性考試題，14分；2022·浙江省1月選考29題，10分；2022·浙江省6月選考29題，10分；2022?江蘇卷18題，14分【命題規(guī)律】本題型往往取材于能源、環(huán)境問題、化工生產(chǎn)等情景。題目圍繞一個主題，以“拼盤”的形式呈現(xiàn)，每個小題有一定的相對獨(dú)立性，將熱化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)速率、電化學(xué)及三大平衡知識融合在一起進(jìn)行考查；且題目中結(jié)合圖象、表格、數(shù)據(jù)、裝置等信息，考查學(xué)生的閱讀、讀圖、分析歸納能力，增加試題的難度?？键c(diǎn)主要涉及蓋斯定律與熱化學(xué)方程式、化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算及其影響因素、平衡常數(shù)計(jì)算及其影響因素、化學(xué)平衡移動及其影響因素、電極反應(yīng)方程式書寫等。【命題預(yù)測】2024年試題將以填空、讀圖、作圖、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。題型1化工生產(chǎn)中條件選擇與控制1．(2023?全國乙卷，28)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。回答下列問題：(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(shí)驗(yàn)結(jié)果，可知_______，_______。(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)2FeSO4·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)。平衡時的關(guān)系如下圖所示。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_______(用表示)。在時，，則_______kPa，KP(Ⅱ)=_______kPa(列出計(jì)算式)。【答案】(1)41(2)(a+c-2b)(3)32.25增大(4)46.26【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，解之得x=4；當(dāng)失重比為38.8%時，F(xiàn)eSO4·7H2O轉(zhuǎn)化為FeSO4·yH2O，則，解之得y=1。(2)①FeSO4·7H2O(s)FeSO4(s)+7H2O(g)ΔH1＝akJ·mol?1；②FeSO4·xH2O(s)FeSO4(s)+xH2O(g)ΔH2＝bkJ·mol?1；③FeSO4·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)2FeSO4·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)。由平衡時的關(guān)系圖可知，660K時，，則，因此，該反應(yīng)的平衡總壓3kPa、平衡常數(shù)。由圖中信息可知，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，則，因此，平衡時。在929K時，，則、，聯(lián)立方程組消去，可得，代入相關(guān)數(shù)據(jù)可求出46.26kPa，則，。2．(2023?全國新課標(biāo)卷，29)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?；卮鹣铝袉栴}：(1)根據(jù)圖1數(shù)據(jù)計(jì)算反應(yīng)的ΔH=_______kJ·mol－1。(2)研究表明，合成氨反應(yīng)在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，N2*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3O4)使用前經(jīng)H2還原，生成α-包裹的3O4。已知α-屬于立方晶系，晶胞參數(shù)，密度為7.8·m-3，則α-晶胞中含有的原子數(shù)為_______(列出計(jì)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(jì)算結(jié)果如下圖所示。其中一種進(jìn)料組成為，另一種為。(物質(zhì)i的摩爾分?jǐn)?shù)：)①圖中壓強(qiáng)由小到大的順序?yàn)開______，判斷的依據(jù)是_______。②進(jìn)料組成中含有情性氣體的圖是_______。③圖3中，當(dāng)、時，氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率_______。該溫度時，反應(yīng)的平衡常數(shù)_______(化為最簡式)?！敬鸢浮?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)(4)P1＜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)越大圖433.33%【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)的。(2)由圖1中信息可知，的ΔH=+473kJ·mol－1，則N的鍵能為946kJ·mol－1；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-屬于立方晶系，晶胞參數(shù)，密度為7.8·m-3，設(shè)其晶胞中含有的原子數(shù)為，則α-晶體密度，解之得，即α-晶胞中含有的原子數(shù)為。(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?yàn)镻1＜P2＜P3，判斷的依據(jù)是：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。在恒壓下充入情性氣體A，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，充入情性氣體A不利于合成氨，進(jìn)料組成中含有情性氣體A的圖是圖4。③圖3中，進(jìn)料組成為兩者物質(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：當(dāng)、時，，解之得，則氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率，平衡時N2、H2、NH3的物質(zhì)的量分別為、2、，其物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)分別為、、，則該溫度下因此，該溫度時，反應(yīng)的平衡常數(shù)。題型2設(shè)置情景制備新型工業(yè)材料3．(2023?湖南卷，16)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。Ⅰ．苯乙烯的制備(1)已知下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：①②③計(jì)算反應(yīng)④C6H5C2H5(g)C6H5CH=CH2(g)+H2(g)的ΔH4=_______；(2)在某溫度、下，向反應(yīng)器中充入氣態(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_______水蒸氣作為稀釋氣(計(jì)算時忽略副反應(yīng))；(3)在、下，以水蒸氣作稀釋氣。作催化劑，乙苯除脫氫生成苯乙烯外，還會發(fā)生如下兩個副反應(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()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)體系中催化劑的描述錯誤的是_______；A．X射線衍射技術(shù)可測定晶體結(jié)構(gòu)B．可改變乙苯平衡轉(zhuǎn)化率C．降低了乙苯脫氫反應(yīng)的活化能D．改變顆粒大小不影響反應(yīng)速率Ⅱ．苯乙烯的聚合苯乙烯聚合有多種方法，其中一種方法的關(guān)鍵步驟是某Cu(Ⅰ)的配合物促進(jìn)C6H5CH2X(引發(fā)劑，X表示鹵素)生成自由基C6H5CH2?，實(shí)現(xiàn)苯乙烯可控聚合。(5)引發(fā)劑C6H5CH2Cl、C6H5CH2、C6H5CH2I中活性最高的是_______；(6)室溫下，①Cu+在配體L的水溶液中形成[Cu(L)2]+，其反應(yīng)平衡常數(shù)為K；②Cu在水中的溶度積常數(shù)為Ksp。由此可知，Cu在配體L的水溶液中溶解反應(yīng)的平衡常數(shù)為_______(所有方程式中計(jì)量系數(shù)關(guān)系均為最簡整數(shù)比)?！敬鸢浮?1)+118(2)5(3)苯反應(yīng)④為主反應(yīng)，反應(yīng)⑤⑥為副反應(yīng)，苯乙烯的選擇性最大；在恒溫恒壓下，隨乙苯轉(zhuǎn)化率的增大，反應(yīng)⑤正向移動，反應(yīng)⑥不移動，則曲線b代表產(chǎn)物苯(4)BD(5)C6H5CH2Cl(6)K?Ksp【解析】(1)根據(jù)蓋斯定律，將①-②-③可得C6H5C2H5(g)C6H5CH=CH2(g)+H2(g)?H4=-4386.9kJ/mol-(-4263.1kJ/mol)-(-241.8kJ/mol)=+118kJ/mol；(2)設(shè)充入H2O(g)物質(zhì)的量為xmol；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：此時平衡時混合氣體總物質(zhì)的量為1.5mol，此時容器的體積為V；當(dāng)乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率為75%，可列三段式：此時乙苯、苯乙烯、H2物質(zhì)的量之和為1.75mol，混合氣的總物質(zhì)的量為(1.75+x)mol，在恒溫、恒壓時，體積之比等于物質(zhì)的量之比，此時容器的體積為；兩次平衡溫度相同，則平衡常數(shù)相等，則=，解得x=5；(3)曲線a芳香烴產(chǎn)物的選擇性大于曲線b、c芳香烴產(chǎn)物的選擇性，反應(yīng)④為主反應(yīng)，反應(yīng)⑤⑥為副反應(yīng)，則曲線a代表產(chǎn)物苯乙烯的選擇性；反應(yīng)④⑤的正反應(yīng)為氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，反應(yīng)⑥的正反應(yīng)是氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)；在913K、100kPa(即恒溫恒壓)下以水蒸氣作稀釋氣，乙苯的轉(zhuǎn)化率增大，即減小壓強(qiáng)，反應(yīng)④⑤都向正反應(yīng)方向移動，反應(yīng)⑥平衡不移動，故曲線b代表的產(chǎn)物是苯；(4)A項(xiàng)，測定晶體結(jié)構(gòu)最常用的儀器是X射線衍射儀，即用X射線衍射技術(shù)可測定Fe2O3晶體結(jié)構(gòu)，A項(xiàng)正確；B項(xiàng)，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)錯誤；C項(xiàng)，催化劑能降低反應(yīng)的活化能，加快反應(yīng)速率，故Fe2O3可降低乙苯脫氫反應(yīng)的活化能，C項(xiàng)正確；D項(xiàng)，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)錯誤；故選BD。(5)電負(fù)性Cl＞Br＞I，則極性C—Cl鍵＞C—Br鍵＞C—I鍵，則C6H5CH2Cl更易生成自由基，即活性最高的是C6H5CH2Cl；(6)Cu+在配體L的水溶液中形成[Cu(L)2]+，則Cu++2L?[Cu(L)2]+的平衡常數(shù)K=；CuBr在水中的溶度積常數(shù)Ksp=c(Cu+)?c(Br-)；CuBr在配體L的水溶液中溶解反應(yīng)為CuBr+2L?[Cu(L)2]++Br-，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為==K?Ksp。4．(2023?遼寧省選擇性考試，18)硫酸工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。(1)我國古籍記載了硫酸的制備方法——“煉石膽(CuSO4·5H2O)取精華法”。借助現(xiàn)代儀器分析，該制備過程中CuSO4·5H2O分解的TG曲線(熱重)及DSC曲線(反映體系熱量變化情況，數(shù)值已省略)如下圖所示。700℃左右有兩個吸熱峰，則此時分解生成的氧化物有SO2、_______和_______(填化學(xué)式)。(2)鉛室法使用了大容積鉛室制備硫酸(76%以下)，副產(chǎn)物為亞硝基硫酸，主要反應(yīng)如下：NO2+SO2+H2O=NO+H2SO42NO+O2=2NO2(ⅰ)上述過程中NO2的作用為_______。(ⅱ)為了適應(yīng)化工生產(chǎn)的需求，鉛室法最終被接觸法所代替，其主要原因是_______(答出兩點(diǎn)即可)。(3)接觸法制硫酸的關(guān)鍵反應(yīng)為SO2的催化氧化：SO2(g)+O2(g)SO3(g)ΔH=-98.9kJ·mol-1(ⅰ)為尋求固定投料比下不同反應(yīng)階段的最佳生產(chǎn)溫度，繪制相應(yīng)轉(zhuǎn)化率(α)下反應(yīng)速率(數(shù)值已略去)與溫度的關(guān)系如下圖所示，下列說法正確的是_______。a．溫度越高，反應(yīng)速率越大b．α=0.88的曲線代表平衡轉(zhuǎn)化率c．α越大，反應(yīng)速率最大值對應(yīng)溫度越低d．可根據(jù)不同下的最大速率，選擇最佳生產(chǎn)溫度(ⅱ)為提高釩催化劑的綜合性能，我國科學(xué)家對其進(jìn)行了改良。不同催化劑下，溫度和轉(zhuǎn)化率關(guān)系如下圖所示，催化性能最佳的是_______(填標(biāo)號)。(ⅲ)設(shè)O2的平衡分壓為p，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率為αe，用含p和αe的代數(shù)式表示上述催化氧化反應(yīng)的Kp=_______(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算)?！敬鸢浮?1)①CuO②SO3(2)①催化劑②反應(yīng)中有污染空氣的NO和NO2放出影響空氣環(huán)境、NO2可以溶解在硫酸中給產(chǎn)物硫酸帶來雜質(zhì)、產(chǎn)率不高(答案合理即可)(3)①cd②d③【解析】(1)根據(jù)圖示的熱重曲線所示，在700℃左右會出現(xiàn)兩個吸熱峰，說明此時CuSO4發(fā)生熱分解反應(yīng)，從TG圖像可以看出，質(zhì)量減少量為原CuSO4質(zhì)量的一半，說明有固體CuO剩余，還有其他氣體產(chǎn)出，此時氣體產(chǎn)物為SO2、SO3、O2，可能出現(xiàn)的化學(xué)方程式為3CuSO43CuO+2SO2↑+SO3↑+O2↑，結(jié)合反應(yīng)中產(chǎn)物的固體產(chǎn)物質(zhì)量和氣體產(chǎn)物質(zhì)量可以確定，該反應(yīng)的產(chǎn)物為CuO、SO2、SO3、O2。(2)(i)根據(jù)所給的反應(yīng)方程式，NO2在反應(yīng)過程中線消耗再生成，說明NO2在反應(yīng)中起催化劑的作用；(ii)近年來，鉛室法被接觸法代替因?yàn)樵诜磻?yīng)中有污染空氣的NO和NO2放出影響空氣環(huán)境、同時作為催化劑的NO2可以溶解在硫酸中給產(chǎn)物硫酸帶來雜質(zhì)影響產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)率不高(答案合理即可)。(3)(i)a項(xiàng)，根據(jù)不同轉(zhuǎn)化率下的反應(yīng)速率曲線可以看出，隨著溫度的升高反應(yīng)速率先加快后減慢，a錯誤；b項(xiàng)，從圖中所給出的速率曲線可以看出，相同溫度下，轉(zhuǎn)化率越低反應(yīng)速率越快，但在轉(zhuǎn)化率小于88%的時的反應(yīng)速率圖像并沒有給出，無法判斷α=0.88的條件下是平衡轉(zhuǎn)化率，b錯誤；c項(xiàng)，從圖像可以看出隨著轉(zhuǎn)化率的增大，最大反應(yīng)速率不斷減小，最大反應(yīng)速率出現(xiàn)的溫度也逐漸降低，c正確；d項(xiàng)，從圖像可以看出隨著轉(zhuǎn)化率的增大，最大反應(yīng)速率出現(xiàn)的溫度也逐漸降低，這時可以根據(jù)不同轉(zhuǎn)化率選擇合適的反應(yīng)溫度以減少能源的消耗，d正確；故選cd；(ii)為了提高催化劑的綜合性能，科學(xué)家對催化劑進(jìn)行了改良，從圖中可以看出標(biāo)號為d的催化劑V-K-Cs-Ce對SO2的轉(zhuǎn)化率最好，產(chǎn)率最佳，故選d；(iii)利用分壓代替濃度計(jì)算平衡常數(shù)，反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp===；設(shè)SO2初始量為mmol，則平衡時n(SO2)=m·αe，n(SO3)=m-m·αe=m(1-αe)，Kp==。題型3運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理利用能源5．(2023?湖北省選擇性考試，19)納米碗C40H10是一種奇特的碗狀共軛體系。高溫條件下，C40H10可以由C40H20分子經(jīng)過連續(xù)5步氫抽提和閉環(huán)脫氫反應(yīng)生成。C40H20(g)C40H18(g)+H2(g)的反應(yīng)機(jī)理和能量變化如下：回答下列問題：(1)已知C40H中的碳?xì)滏I和碳碳鍵的鍵能分別為431.0kJ·mol－1和298.0kJ·mol－1，H-H鍵能為436.0kJ·mol－1。估算C40H20(g)C40H18(g)+H2(g)的ΔH=_______kJ·mol－1。(2)圖示歷程包含_______個基元反應(yīng)，其中速率最慢的是第_______個。(3)C40H10納米碗中五元環(huán)和六元環(huán)結(jié)構(gòu)的數(shù)目分別為_______、_______。(4)1200K時，假定體系內(nèi)只有反應(yīng)C40H12(g)C40H10(g)+H2(g)發(fā)生，反應(yīng)過程中壓強(qiáng)恒定為0(即C40H12的初始壓強(qiáng))，平衡轉(zhuǎn)化率為α，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K為_______(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。(5)(g)C40H18(g)+H?(g)及C40H10(g)+H?(g)反應(yīng)的K(K為平衡常數(shù))隨溫度倒數(shù)的關(guān)系如圖所示。已知本實(shí)驗(yàn)條件下，(R為理想氣體常數(shù)，c為截距)。圖中兩條線幾乎平行，從結(jié)構(gòu)的角度分析其原因是_______。(6)下列措施既能提高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率，又能增大生成C40H10的反應(yīng)速率的是_______(填標(biāo)號)。a．升高溫度b．增大壓強(qiáng)c．加入催化劑【答案】(1)128(2)①3②3(3)①6②10(4)(5)在反應(yīng)過程中，斷裂和形成的化學(xué)鍵相同(6)a【解析】(1)由C40H20和C40H18的結(jié)構(gòu)式和反應(yīng)歷程可以看出，C40H20中斷裂了2根碳?xì)滏I，C40H18形成了1根碳碳鍵，所以C40H20(g)C40H18(g)+H2(g)的ΔH=(431×2-298-436)kJ·mol－1=+128kJ·mol－1；(2)由反應(yīng)歷程可知，包含3個基元反應(yīng)，分別為：，，，其中第三個的活化能最大，反應(yīng)速率最慢；(3)由C40H20的結(jié)構(gòu)分析，可知其中含有1個五元環(huán)，10個六元環(huán)，每脫兩個氫形成一個五元環(huán)，則C40H10總共含有6個五元環(huán)，10個六元環(huán)；(4)1200K時，假定體系內(nèi)只有反應(yīng)C40H12(g)C40H10(g)+H2(g)發(fā)生，反應(yīng)過程中壓強(qiáng)恒定為0(即C40H12的初始壓強(qiáng))，平衡轉(zhuǎn)化率為α，設(shè)起始量為1mol，則根據(jù)信息列出三段式為：則，，，該反應(yīng)的平衡常數(shù)=；(5)(g)C40H18(g)+H?(g)及C40H10(g)+H?(g)反應(yīng)的K(K為平衡常數(shù))隨溫度倒數(shù)的關(guān)系如圖，圖中兩條線幾乎平行，說明斜率幾乎相等，根據(jù)(R為理想氣體常數(shù)，c為截距)可知，斜率相等，則說明焓變相等，因?yàn)樵诜磻?yīng)過程中，斷裂和形成的化學(xué)鍵相同；(6)a項(xiàng)，由反應(yīng)歷程可知，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升溫，反應(yīng)正向進(jìn)行，提高了平衡轉(zhuǎn)化率反應(yīng)速率也加快，a符合題意；b項(xiàng)，由化學(xué)方程式可知，該反應(yīng)為正向體積增大的反應(yīng)，加壓，反應(yīng)逆向進(jìn)行，降低了平衡轉(zhuǎn)化率，b不符合題意；c項(xiàng)，加入催化劑，平衡不移動，不能提高平衡轉(zhuǎn)化率，c不符合題意；故選a。6．(2023?浙江省6月選考，19)水煤氣變換反應(yīng)是工業(yè)上的重要反應(yīng)，可用于制氫。水煤氣變換反應(yīng)：H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g)ΔH＝－41.2kJ·mol－1該反應(yīng)分兩步完成：3O3(s)＋CO(g)(s)＋CO2(g)ΔH1＝－47.2kJ·mol－12(s)＋H2O(g)O3(s)＋H2(g)ΔH2請回答：(1)ΔH2=_______kJ·mol－1。(2)恒定總壓1.70MP和水碳比[(H2O)/]=12：5投料，在不同條件下達(dá)到平衡時CO2和H2的分壓(某成分分壓=總壓×該成分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))如下表：MPMPMP條件10.400.400條件20.420.360.02①在條件1下，水煤氣變換反應(yīng)的平衡常數(shù)___________。②對比條件1，條件2中H2產(chǎn)率下降是因?yàn)榘l(fā)生了一個不涉及CO2的副反應(yīng)，寫出該反應(yīng)方程式____。(3)下列說法正確的是______。A．通入反應(yīng)器的原料氣中應(yīng)避免混入O2B．恒定水碳比[(H2O)/]，增加體系總壓可提高H2的平衡產(chǎn)率C．通入過量的水蒸氣可防止被進(jìn)一步還原為D．通過充入惰性氣體增加體系總壓，可提高反應(yīng)速率(4)水煤氣變換反應(yīng)是放熱的可逆反應(yīng)，需在多個催化劑反應(yīng)層間進(jìn)行降溫操作以“去除”反應(yīng)過程中的余熱(如圖1所示)，保證反應(yīng)在最適宜溫度附近進(jìn)行。①在催化劑活性溫度范圍內(nèi)，圖2中b-c段對應(yīng)降溫操作的過程，實(shí)現(xiàn)該過程的一種操作方法是______。A．按原水碳比通入冷的原料氣B．噴入冷水(蒸氣)C．通過熱交換器換熱②若采用噴入冷水(蒸氣)的方式降溫，在圖3中作出平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的曲線____。(5)在催化劑活性溫度范圍內(nèi)，水煤氣變換反應(yīng)的歷程包含反應(yīng)物分子在催化劑表面的吸附(快速)、反應(yīng)及產(chǎn)物分子脫附等過程。隨著溫度升高，該反應(yīng)的反應(yīng)速率先增大后減小，其速率減小的原因是________?！敬鸢浮?1)6(2)①2.0②CO+3H2CH4+H2O(3)AC(4)①AC②(5)溫度過高時，不利于反應(yīng)物分子在催化劑表面的吸附，從而導(dǎo)致其反應(yīng)物分子在催化劑表面的吸附量及濃度降低，反應(yīng)速率減??；溫度過高還會導(dǎo)致催化劑的活性降低，從而使化學(xué)反應(yīng)速率減小【解析】(1)設(shè)方程式①H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g)ΔH＝－41.2kJ·mol－1②3O3(s)＋CO(g)(s)＋CO2(g)ΔH1＝－47.2kJ·mol－1③2(s)＋H2O(g)O3(s)＋H2(g)ΔH2根據(jù)蓋斯定律可知，③=①-②，則ΔH2=ΔH-ΔH1=(－41.2kJ·mol－1)-(－47.2kJ·mol－1)=6kJ·mol－1；(2)①條件1下沒有甲烷生成，只發(fā)生了水煤氣變換反應(yīng)，該反應(yīng)是一個氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)。設(shè)在條件1下平衡時容器的總體積為V，參加反應(yīng)的一氧化碳為xmol，根據(jù)已知信息可得以下三段式：，解得x=4；則平衡常數(shù)；②根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)可知，有甲烷生成，且該副反應(yīng)沒有二氧化碳參與，且氫氣的產(chǎn)率降低，則該方程式為：CO+3H2CH4+H2O；(3)A項(xiàng)，一氧化碳和氫氣都可以和氧氣反應(yīng)，則通入反應(yīng)器的原料氣中應(yīng)避免混入O2，A正確；B項(xiàng)，該反應(yīng)前后氣體計(jì)量系數(shù)相同，則增加體系總壓平衡不移動，不能提高平衡產(chǎn)率，B錯誤；C項(xiàng)，通入過量的水蒸氣可以促進(jìn)四氧化三鐵被氧化為氧化鐵，水蒸氣不能將鐵的氧化物還原為單質(zhì)鐵，但過量的水蒸氣可以降低體系中CO和H2的濃度，從而防止鐵的氧化物被還原為單質(zhì)鐵，C正確；D項(xiàng)，若保持容器的體積不變，通過充入惰性氣體增加體系總壓，反應(yīng)物濃度不變，反應(yīng)速率不變，D錯誤；故選AC；(4)①A項(xiàng)，按原水碳比通入冷的原料氣，可以降低溫度，同時化學(xué)反應(yīng)速率稍減小，導(dǎo)致CO的轉(zhuǎn)化率稍減小，與圖中變化相符，A正確；B項(xiàng)，噴入冷水(蒸氣)，可以降低溫度，但是同時水蒸氣的濃度增大，會導(dǎo)致CO的轉(zhuǎn)化率增大，與圖中變化不符，B錯誤；C項(xiàng)，通過熱交換器換熱，可以降低溫度，且不改變投料比，同時化學(xué)反應(yīng)速率稍減小，導(dǎo)致CO的轉(zhuǎn)化率稍減小，與圖中變化相符，C正確；故選AC；②增大水蒸氣的濃度，平衡正向移動，則一氧化碳的的平衡轉(zhuǎn)化率增大，會高于原平衡線，故圖像為：；(5)反應(yīng)物分子在催化劑表面的吸附是一個放熱的快速過程，溫度過高時，不利于反應(yīng)物分子在催化劑表面的吸附，從而導(dǎo)致其反應(yīng)物分子在催化劑表面的吸附量及濃度降低，反應(yīng)速率減?。粶囟冗^高還會導(dǎo)致催化劑的活性降低，從而使化學(xué)反應(yīng)速率減小。1．審題——快速瀏覽，找出材料內(nèi)容或新情景(1)閱讀題目背景材料、找出可能考查的化學(xué)反應(yīng)原理。(2)解讀情景或材料，挖掘相應(yīng)的知識內(nèi)涵。(3)明確知識考查背景，以及考查哪方面的化學(xué)反應(yīng)原理。2．析題——仔細(xì)審讀，關(guān)注有效信息(1)對于化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡圖像類試題：明確縱橫坐標(biāo)的含義→理解起點(diǎn)、終點(diǎn)、拐點(diǎn)的意義→分析曲線的變化趨勢。(2)對于圖表數(shù)據(jù)類試題：分析數(shù)據(jù)→研究數(shù)據(jù)間的內(nèi)在聯(lián)系→找出數(shù)據(jù)的變化規(guī)律→挖掘數(shù)據(jù)的隱含意義。①對于反應(yīng)熱類的試題，找出已知反應(yīng)方程式和目標(biāo)反應(yīng)方程式間的關(guān)系；運(yùn)用蓋斯定律計(jì)算目標(biāo)反應(yīng)的焓變。②對于電化學(xué)類試題：③對于電解質(zhì)溶液類試題：明確溶液中的物質(zhì)類型及其可能存在的平衡類型，然后進(jìn)行解答。3．答題——認(rèn)真細(xì)致，規(guī)范正確答題(1)規(guī)范化學(xué)反應(yīng)原理的語言描述。(2)注意問題表達(dá)(因果、對比)、注意書寫規(guī)范。(3)明確答題要求，避免答非所問。1．反應(yīng)熱問題(1)從宏觀角度分析：ΔH＝H1(生成物的總能量)－H2(反應(yīng)物的總能量)(2)從微觀角度分析：ΔH＝E1(反應(yīng)物的鍵能總和)－E2(生成物的鍵能總和)(3)從活化能角度分析：ΔH＝E1(正反應(yīng)活化能)－E2(逆反應(yīng)活化能)(4)根據(jù)蓋斯定律計(jì)算：①計(jì)算步驟：②計(jì)算方法：2．化學(xué)反應(yīng)速率問題(1)外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響：純液體和固體濃度視為常數(shù)，它們的量的改變不會影響化學(xué)反應(yīng)速率。但固體顆粒的大小導(dǎo)致接觸面積的大小發(fā)生變化，故影響反應(yīng)速率；對于固體、液體物質(zhì)，由于壓強(qiáng)改變對它們的體積影響很小，因而壓強(qiáng)對它們濃度的影響可看作不變，壓強(qiáng)對無氣體參加的化學(xué)反應(yīng)的速率無影響；升高溫度，不論吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)，也不論正反應(yīng)速率還是逆反應(yīng)速率都增大；使用催化劑催化的化學(xué)反應(yīng)，由于催化劑只有在適宜的溫度下活性最大，反應(yīng)速率才能達(dá)到最大，故在許多工業(yè)生產(chǎn)中溫度的選擇還需考慮催化劑的活性溫度范圍；“惰性氣體”(不參加反應(yīng)的氣體)對反應(yīng)速率的影響：恒溫恒容：充入“惰性氣體”eq\o(→,\s\up7(引起))總壓強(qiáng)增大→物質(zhì)濃度不變(活化分子濃度不變)，反應(yīng)速率不變。恒溫恒壓：充入“惰性氣體”eq\o(→,\s\up7(引起))體積增大eq\o(→,\s\up7(引起))物質(zhì)濃度減小(活化分子濃度減小)eq\o(→,\s\up7(引起))反應(yīng)速率減小。3．化學(xué)平衡問題(1)外界條件對化學(xué)平衡移動的影響規(guī)律溫度的影響升高溫度，化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動；降低溫度，化學(xué)平衡向放熱反應(yīng)方向移動濃度的影響增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度，化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動；減小反應(yīng)物濃度或增大生成物濃度，化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動壓強(qiáng)的影響增大壓強(qiáng)會使平衡向氣體體積減小的方向移動；減小壓強(qiáng)會使平衡向氣體體積增大的方向移動(2)化學(xué)平衡計(jì)算中兩組常用公式：在可逆反應(yīng)mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)中化學(xué)平衡常數(shù)(K)與濃度商(Q)，K＝(式中的濃度是指平衡狀態(tài)的濃度，固體物質(zhì)、純液體、水溶液中進(jìn)行的反應(yīng)，H2O不列入平衡常數(shù)的計(jì)算表達(dá)式中；氣體反應(yīng)、有機(jī)反應(yīng)，H2O的濃度要列入平衡常數(shù)的計(jì)算表達(dá)式中)，Q＝(式中的濃度是任意時刻的濃度)。轉(zhuǎn)化率α＝。4．原電池與電解池問題(1)原電池中負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，常出現(xiàn)電極材料溶解、質(zhì)量減輕等現(xiàn)象；正極發(fā)生還原反應(yīng)，常出現(xiàn)質(zhì)量不變或增重、有氣體產(chǎn)生等現(xiàn)象。(2)電解池中與電源負(fù)極連接的陰極材料不反應(yīng)，與電源正極連接的陽極(除惰性電極外)材料發(fā)生氧化反應(yīng)，可能出現(xiàn)電極溶解、質(zhì)量減輕等現(xiàn)象。(3)Fe在原電池與電解池反應(yīng)中發(fā)生氧化反應(yīng)時失去2個電子生成Fe2＋。(4)可充電電池的放電反應(yīng)是原電池反應(yīng)，充電反應(yīng)是電解池反應(yīng)。放電過程中原電池的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，充電過程中電解池的陰極發(fā)生還原反應(yīng)。5．陌生平衡圖像的問題化學(xué)理論綜合題中最容易失分的是速率與平衡的陌生圖像，在非選擇題中的陌生圖像打破了傳統(tǒng)的速率平衡圖像模式，反應(yīng)體系不再局限于氣相反應(yīng)，引入了更多的液相反應(yīng)，縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)不再局限于時間、溫度、壓強(qiáng)、速率、轉(zhuǎn)化率等物理量，而是引入了更多的變量，如兩種物質(zhì)的物質(zhì)的量之比、氣體分壓的負(fù)對數(shù)等，使得圖像更新穎、信息容量更大、題目難度更大。電離平衡、水解平衡和溶解平衡應(yīng)用中注意(1)書寫電離平衡、水解平衡、溶解平衡方程式時要用可逆號連接。(2)分析離子的存在形式時要考慮弱酸弱堿的電離和離子能否發(fā)生水解。(3)分析離子濃度大小時要考慮酸堿鹽對水電離的影響。(4)利用溶度積常數(shù)分析沉淀是否能完成轉(zhuǎn)化時，要考慮溶解平衡式中陰陽離子計(jì)量數(shù)與溶度積常數(shù)關(guān)系，溶度積大的其溶解度不一定大。題型1化工生產(chǎn)中條件選擇與控制1．(2024·浙江省衢州、麗水、湖州三地市教學(xué)質(zhì)量檢測)合成氨是人工固氮最重要的途徑。合成氨反應(yīng)為：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝-92.4kJ·mol?1請回答：(1)該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的條件是。(2)現(xiàn)代常用工藝條件以Fe作催化劑，一定壓強(qiáng)下，控制溫度500℃，反應(yīng)歷程為(*表示吸附態(tài))化學(xué)吸附：(速率慢)；(速率快)表面反應(yīng)：；；(速率快)脫附：(速率快)關(guān)于合成氨工藝的下列理解，正確的是___________。A．控制溫度遠(yuǎn)高于室溫，是為了提高平衡轉(zhuǎn)化率B．原料氣須經(jīng)過凈化處理，以防止催化劑中毒和安全事故發(fā)生C．不斷將液氨移去，利于反應(yīng)正向進(jìn)行同時提高正反應(yīng)速率D．實(shí)際生產(chǎn)中，N2適度過量有利于提高H2的轉(zhuǎn)化率同時有利于提高整體反應(yīng)速率(3)為降低合成氨的能耗，我國科學(xué)家提出使用M-LiH復(fù)合催化劑，催化效果如圖1所示。若一定壓強(qiáng)下，以相同的投料，500℃用Fe作催化劑和350℃用Fe-LiH作催化劑，氨氣的產(chǎn)率隨時間變化如圖2。請?jiān)趫D2中畫出相同壓強(qiáng)下350℃用Cr-LiH作催化劑氨氣的產(chǎn)率隨時間變化的曲線。(4)壓強(qiáng)為20MPa下，以、(x代表物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))進(jìn)料，反應(yīng)達(dá)平衡時氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率與溫度的結(jié)果如下圖3中曲線b所示。①若保持壓強(qiáng)不變，以、、進(jìn)料，則平衡時氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率與溫度的結(jié)果是曲線(填“a”或“c”)。判斷的依據(jù)是。②若保持壓強(qiáng)不變，當(dāng)平衡時，則該溫度下，反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)平衡常數(shù)KP=(化為最簡式)。[對于氣相反應(yīng)，用某組分B的平衡壓強(qiáng)代替物質(zhì)的量濃度也可表示平衡常數(shù)，記作KP，如，p為平衡總壓強(qiáng)，為平衡系統(tǒng)中B的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)]。【答案】(1)低溫(2)BD(3)(4)a相同溫度下，恒壓充入稀有氣體反應(yīng)物分壓減小，平衡逆向移動【解析】(1)當(dāng)ΔG=ΔHΔS時自發(fā)，已知該反應(yīng)時氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，ΔS，ΔH，故低溫時自發(fā)；(2)A項(xiàng)，合成氨是放熱反應(yīng)，控制溫度遠(yuǎn)高于室溫，是為了提高反應(yīng)速率，故A錯誤；B項(xiàng)，合成氨需要?dú)錃?，防止氫氣爆炸，原料氣須?jīng)過凈化處理，以防止催化劑中毒和安全事故發(fā)生，故B正確；C項(xiàng)，不斷將液氨移去，利于反應(yīng)正向進(jìn)行，但是移除產(chǎn)物反應(yīng)速率降低，故C錯誤；D項(xiàng)，實(shí)際生產(chǎn)中，N2適度過量有利于提高H2的轉(zhuǎn)化率，N2適度過量反應(yīng)物濃度大，同時有利于提高整體反應(yīng)速率，故D正確；故選BD。(3)由圖1可以看出同壓強(qiáng)下350℃用Cr-LiH作催化劑的催化速率介于Fe作催化劑和Fe-LiH作催化劑，合成氨是放熱反應(yīng)，在350℃用Fe-LiH和作Cr-LiH催化劑時溫度相同，氨氣的產(chǎn)率相同，比500℃用Fe作催化劑時產(chǎn)率高，故相同壓強(qiáng)下350℃用Cr-LiH作催化劑氨氣的產(chǎn)率隨時間變化的曲線為；(4)①若保持壓強(qiáng)不變，以、、進(jìn)料，充入惰性氣體，相當(dāng)于減壓，合成氨的平衡逆向移動，反應(yīng)達(dá)平衡時氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率降低，故a曲線表示平衡時氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率與溫度的結(jié)果；②設(shè)充入反應(yīng)物總量為1mol，物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、，根據(jù)三段式得：，；平衡時總物質(zhì)的量為：，N2、H2、NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)分別為：、、，故平衡常數(shù)。2．(2023·廣東省佛山市二模)工業(yè)利用N2、H2催化合成氨實(shí)現(xiàn)了人類“向空氣中要面包”的夢想。(1)原料氣(含N2、H2、CO)中的CO能被催化劑吸附，需經(jīng)過銅氨液處理除去，反應(yīng)為：[]++CO+NH3[]+ΔH＜0。①除去原料氣中CO的理由是___________。②為提高CO吸收率，應(yīng)選擇的條件為___________。A．高溫高壓

B．高溫低壓

C．低溫高壓

D．低溫低壓③[]+中的配體為____________(2)研究發(fā)現(xiàn)鐵催化劑表面上合成氨的反應(yīng)歷程如圖所示，其中吸附在鐵催化劑表面上的物種用*標(biāo)注。①該反應(yīng)歷程中最大活化能對應(yīng)步驟的化學(xué)方程式為___________。合成氨反應(yīng)：的ΔH=___________kJ·mol－1(用圖中字母表示)。②鐵催化合成氨時N2與H2需吸附在催化劑表面活性位點(diǎn)進(jìn)行反應(yīng)，由合成氨反應(yīng)的速率方程(k為速率常數(shù))可知，c(NH3)越大，反應(yīng)速率越小。原因是___________。(3)反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)可表達(dá)為：，其中為標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng)(0.1MPa)，、和分別為各組分的平衡分壓(分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。若N2和H2起始物質(zhì)的量之比為1∶3，反應(yīng)在恒溫、恒壓(10MPa)下進(jìn)行，平衡時轉(zhuǎn)化率為50%，則___________(寫出計(jì)算過程，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)?！敬鸢浮?1)防止催化劑中毒CNH3、CO(2)?(a?b)NH3濃度較大時，占據(jù)催化劑表面更多活性位點(diǎn)，阻礙N2的吸附(3)【解析】(1)①CO能被催化劑吸附，因此除去原料氣中CO的理由是防止催化劑中毒；故答案為：防止催化劑中毒。②A項(xiàng)，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動，CO轉(zhuǎn)化率降低，該反應(yīng)是體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動，CO轉(zhuǎn)化率增大，故A不符合題意；B項(xiàng)，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動，CO轉(zhuǎn)化率降低，故B不符合題意；C項(xiàng)，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡正向移動，CO轉(zhuǎn)化率增大，該反應(yīng)是體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動，CO轉(zhuǎn)化率增大，故C符合題意；D項(xiàng)，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡正向移動，CO轉(zhuǎn)化率增大，該反應(yīng)是體積減小的反應(yīng)，降低溫度，平衡逆向移動，CO轉(zhuǎn)化率降低，故D不符合題意；故選C。③[]+中氨氣、一氧化碳都有孤對電子，其配體為NH3、CO；(2)①根據(jù)圖中信息過渡態(tài)4活化能最大的步驟，該反應(yīng)歷程中最大活化能對應(yīng)步驟的化學(xué)方程式為。焓變等于生成物總能量減去反應(yīng)物總能量，則合成氨反應(yīng)：的ΔH=(b?a)kJ·mol－1=?(a?b)kJ·mol－1；②由合成氨反應(yīng)的速率方程(k為速率常數(shù))可知，c(NH3)越大，反應(yīng)速率越小，由于鐵催化合成氨時N2與H2需吸附在催化劑表面活性位點(diǎn)進(jìn)行反應(yīng)，NH3濃度較大時，占據(jù)催化劑表面更多活性位點(diǎn)，阻礙N2的吸附；(3)若N2和H2起始物質(zhì)的量之比為1∶3，假設(shè)氮?dú)狻錃馕镔|(zhì)的量分別為1mol、3mol，反應(yīng)在恒溫、恒壓(10MPa)下進(jìn)行，平衡時N2轉(zhuǎn)化率為50%，則。3．(2023·廣西三模)氨是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要原料，研究氨的合成和轉(zhuǎn)化是一項(xiàng)重要的科研課題?；卮鹣铝袉栴}：(1)已知：工業(yè)合成氨合成塔中每產(chǎn)生2molNH3，放出92.2kJ熱量，則1molN-H鍵斷裂吸收的能量為___________kJ。(2)在密閉容器中合成氨氣，有利于加快反應(yīng)速率且能提高H2轉(zhuǎn)化率的措施是___________(填字母)A．升高反應(yīng)溫度 B．增大反應(yīng)的壓強(qiáng)C．及時移走生成的NH3 D．增加H2的物質(zhì)的量(3)將0.6molN2和0.8molH2充入恒容密閉容器中，在不同溫度下，平衡時NH3的體積分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)變化的曲線如圖。甲、乙、丙中溫度從高到低的順序是___________。d點(diǎn)N2的轉(zhuǎn)化率是___________，d點(diǎn)Kp=___________(Kp是以平衡分壓表示的平衡常數(shù)，平衡分壓=平衡時各組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)×總壓)。(4)催化氧化法消除NO反應(yīng)原理為：6NO+4NH35N2+6H2O。不同溫度條件下，氨氣與一氧化氮的物質(zhì)的量之比為2：1時，得到NO脫除率曲線如圖甲所示。脫除NO的最佳溫度是___________。在溫度超過1000°C時NO脫除率驟然下降的原因可能是___________。(5)研究發(fā)現(xiàn)NH3與NO的反應(yīng)歷程如圖乙所示。下列說法正確的是___________(填字母)。A．該反應(yīng)歷程中形成了非極性鍵和極性鍵B．每生成2molN2，轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)為8NAC．Fe2+能降低總反應(yīng)的活化能，提高反應(yīng)速率D．該反應(yīng)歷程中存在：NO+Fe2+-NH2=Fe2++N2↑+H2O【答案】(1)391(2)B(3)丙>乙>甲33.3%(4)900°C催化劑中毒(5)AD【解析】(1)工業(yè)合成氨反應(yīng)為N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，反應(yīng)的焓變等于反應(yīng)物鍵能和減去生成物鍵能和，故945.8kJ/mol+3×436kJ/mol-6E(N-H)=-92.2kJ/mol，則E(N-H)=391kJ/mol；(2)A項(xiàng)，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高反應(yīng)溫度，反應(yīng)速率加快，但是平衡逆向移動，氫氣轉(zhuǎn)化率降低，A不符合題意；B項(xiàng)，反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，增大反應(yīng)的壓強(qiáng)，反應(yīng)速率加快，且平衡正向移動，氫氣轉(zhuǎn)化率升高，B符合題意；C項(xiàng)，及時移走生成的NH3，反應(yīng)正向移動，但是物質(zhì)濃度減小，反應(yīng)速率減慢，C不符合題意；D項(xiàng)，增加H2的物質(zhì)的量，物質(zhì)濃度變大，反應(yīng)速率加快，平衡正向移動，促進(jìn)氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化但是氫氣轉(zhuǎn)化率下降，D不符合題意；故選B；(3)相同條件下，升高溫度，平衡逆向移動，氨氣含量減小，故甲、乙、丙中溫度從高到低的順序是丙>乙>甲；d點(diǎn)氨氣的體積分?jǐn)?shù)為40%，則反應(yīng)后總的物質(zhì)的量為1.4mol-2a，則，a=0.2mol，則N2的轉(zhuǎn)化率是，d點(diǎn)壓強(qiáng)為60Mpa，則氮?dú)?、氫氣、氨氣分壓分別為24Mpa、12Mpa、24Mpa，則；(4)由圖可知，脫除NO的最佳溫度是900°C，此時NO脫除率最高；在溫度超過1000°C時NO脫除率驟然下降的原因可能是催化劑中毒，導(dǎo)致催化效率迅速下降；(5)A項(xiàng)，該反應(yīng)歷程中形成了水中的氫氧極性鍵和氮?dú)庵械牡菢O性鍵，A正確；B項(xiàng)，由圖可知，總反應(yīng)為氨氣、一氧化氮、氧氣在催化劑作用下生成氮?dú)夂退?，反?yīng)為4NO+4NH3+O24N2+6H2O，電子轉(zhuǎn)移關(guān)系為4N2~12e-，則每生成2molN2，轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)為6NA，B錯誤；C項(xiàng)，F(xiàn)e3+為反應(yīng)的催化劑，能降低總反應(yīng)的活化能，提高反應(yīng)速率，亞鐵離子為反應(yīng)中間產(chǎn)物，C錯誤；D項(xiàng)，由圖可知，該反應(yīng)歷程中存在：NO+Fe2+-NH2=Fe2++N2↑+H2O，D正確；故選AD。4．(2023·重慶市九龍坡區(qū)高三學(xué)業(yè)質(zhì)量調(diào)研抽測二模)尿素CO(NH2)2是一種高效化肥，也是一種化工原料。(1)尿素技術(shù)可用于汽車尾氣的處理，該過程中會生成NH3，反應(yīng)如下。Ⅰ.CO(NH2)2(s)HNCO(g)＋NH3(g)ΔHⅡ.

HNCO(g)＋H2O(g)NH3(g)＋CO2(g)ΔH一定溫度下，向恒容容器中投入足量CO(NH2)2(s)和一定量的H2O(g)，當(dāng)上述反應(yīng)達(dá)到平衡時，測得、。則_______mol·L-1(用含p、q的代數(shù)式表示，下同)，反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)為_______(mol·L-1)2。(2)工業(yè)上以CO2和NH3為原料合成尿素，圖1是反應(yīng)歷程及能量變化，歷程中的所有物質(zhì)均為氣態(tài)。①該反應(yīng)歷程中，若ΔE2＝241.0kJ·mol?1，則ΔE1＝_______kJ·mol?1。②在T1℃和℃時(T1)，向恒容容器中投入等物質(zhì)的量的HNCO(g)和NH3(g)，發(fā)生以下反應(yīng)：HNCO(g)＋NH3(g)CO(NH2)2(g)。平衡時lgp(NH3)與lgp[CO(NH2)2]的關(guān)系如圖2所示，p為物質(zhì)的分壓強(qiáng)(單位為kPa)。若、?！鏁r，_______。若點(diǎn)A時繼續(xù)投入等物質(zhì)的量的兩種反應(yīng)物，再次達(dá)到平衡時(溫度不變)，CO(NH2)2的體積分?jǐn)?shù)_______(填“變大”“變小”或“不變”)。(3)某實(shí)驗(yàn)小組用Zn–CO2水介質(zhì)電池電解含有尿素的堿性廢水，裝置如圖3(電極a為Zn，b、c、d均為惰性電極)。裝置Ⅰ中雙極膜為陽離子交換膜和陰離子交換膜復(fù)合而成，與b極室相連的交換膜為_______離子交換膜(填“陰”或“陽”)，裝置Ⅱ陽極上的反應(yīng)式為_______?！敬鸢浮?1)p-2qp(p-2q)(2)66.51000變大(3)陽離子CO(NH2)2+2H2O-6e-=N2+CO32-+8H+【解析】(1)根據(jù)題意，可知：則c(HNCO)=(p-2q)mol/L，則反應(yīng)I的平衡常數(shù)K=c(NH3)×c(HNCO)=p(p-2q)(mol/L)2。(2)從圖分析，過渡態(tài)3的相對能量為241-87=154kJ/mol，則ΔE1=154-87.5=66.5kJ/mol。從圖分析，HNCO(g)+NH3(g)CO(NH2)2(g)為放熱反應(yīng)，升溫，平衡逆向移動，則右側(cè)的線為T1℃的，取A點(diǎn)數(shù)值，kPa?1，若點(diǎn)A時繼續(xù)投入等物質(zhì)的量的兩種反應(yīng)物，再次達(dá)到平衡時(溫度不變)，相當(dāng)于加壓，平衡正向移動，則CO(NH2)2的體積分?jǐn)?shù)變大。(3)從圖分析，c電極產(chǎn)生氮?dú)?，為陽極反應(yīng)，d上產(chǎn)生氫氣，為陰極反應(yīng)，則a為負(fù)極，鋅失去電子，結(jié)合氫氧根離子，故該交換膜為陰離子交換膜，b為正極，與b極室相連的交換膜為陽離子交換膜，裝置Ⅱ陽極上的反應(yīng)式為CO(NH2)2+2H2O-6e-=N2+CO32-+8H+。題型2設(shè)置情景制備新型工業(yè)材料1．(2024·浙江省寧波市高三選考模擬考試)丙烯是一種重要的化工原料，其主要產(chǎn)品聚丙烯是生產(chǎn)口罩噴溶布的原料。鉻基催化劑下丙烷生產(chǎn)丙烯相關(guān)主要反應(yīng)有：Ⅰ．C3H8(g)C3H6(g)＋H2(g)ΔH1＝+124.14kJ·mol?1Ⅱ．C3H8(g)C2H4(g)＋CH4(g)Ⅲ．C3H8(g)3(s)＋4H2(g)請回答：(1)已知鍵能：，。C=C的鍵能與C-C的鍵能相差約kJ/mol。(2)600℃時，容器壓強(qiáng)恒為P，鉻基催化劑下兩個密閉容器中分別按下表投料發(fā)生反應(yīng)：容器C3H8/molCO2/molN2/molA1010B128①容器B生成C3H6的反應(yīng)流程如下：下列有關(guān)說法正確的是。A．原料氣中通入N2可提高C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率B．升高溫度，一定能提高的C3H6平衡產(chǎn)率C．過程1產(chǎn)生C3H6的量大于過程2和過程3產(chǎn)生的C3H6D．在鉻基催化劑中適當(dāng)加入CaO可促進(jìn)過程2平衡正移而提高C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率②若容器A中只發(fā)生反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ，C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率為，C3H6的選擇性(選擇性)為w，計(jì)算反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)。(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。③按照容器A和容器B的氣體組分比，將兩組氣體按相同流速分別通過催化劑固定床反應(yīng)器，C3H8的轉(zhuǎn)化率和C3H6的選擇性隨時間變化如圖所示：隨反應(yīng)進(jìn)行，A組中C3H8轉(zhuǎn)化率明顯降低的可能原因是，B組中CO2的作用是(用化學(xué)方程式和必要的文字說明)。(3)恒溫恒容的密閉容器中通入氣體分壓比為的混合氣體，，已知某反應(yīng)條件下只發(fā)生反應(yīng)Ⅳ和反應(yīng)Ⅴ(，為速率常數(shù)，只與溫度有關(guān)且)：反應(yīng)Ⅳ：C3H8(g)+CO2(g)=C3H6(g)＋H2O(g)+CO(g)反應(yīng)Ⅴ：C3H8(g)+6CO2(g)=9CO(g)＋3H2O(g)實(shí)驗(yàn)測得丙烯的凈生成速率方程為，請?jiān)谙聢D中畫出丙烯的物質(zhì)的量隨時間的變化趨勢?！敬鸢浮?1)266.66(2)AC3H8分解產(chǎn)生的C附著于催化劑表面，使催化劑失活，反應(yīng)速率迅速減小CO2+C2CO，消除催化劑上積碳，增加催化劑的穩(wěn)定性和壽命；CO2促進(jìn)C3H8按過程2和3發(fā)生反應(yīng)，減少C3H8裂解副反應(yīng)，提高C3H6選擇性(3)(曲線起點(diǎn)為0，縱坐標(biāo)最大值不超過2且終點(diǎn)時為1)【解析】(1)已知鍵能：，，根據(jù)反應(yīng)熱等于反應(yīng)物的鍵能總和減去生成物的鍵能總和，結(jié)合反應(yīng)Ⅰ．C3H8(g)C3H6(g)＋H2(g)ΔH1＝+124.14kJ·mol?1有：8E(C-H)+2E(C-C)-6E(C-H)-E(C=C)-E(C-C)-E(H-H)=2E(C-H)+E(C-C)-E(C=C)-E(H-H)=2×413.4-436+E(C-C)-E(C=C)=+124.14kJ/mol，故得E(C-C)-E(C=C)=-266.66kJ/mol，故C=C的鍵能與C-C的鍵能相差約266.66kJ/mol；(2)①A項(xiàng)，該容器為恒壓容器，故原料氣中通入N2，導(dǎo)致反應(yīng)體系的平衡分壓減小，上述反應(yīng)平衡正向移動，故可提高C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率，A正確；B項(xiàng)，由題干信息可知，容器中發(fā)生了反應(yīng)Ⅱ和Ⅲ副反應(yīng)，且這兩個反應(yīng)也是吸熱反應(yīng)，雖然升高溫度，能使反應(yīng)I正向移動，但反應(yīng)Ⅱ和Ⅲ也正向移動，故不一定能提高的C3H6平衡產(chǎn)率，B錯誤；C項(xiàng)，已知過程2和過程3為有催化劑參與，能夠加快反應(yīng)速率，但不知道它們的產(chǎn)率，故無法比較過程1產(chǎn)生C3H6的量和過程2和過程3產(chǎn)生的C3H6，C錯誤；D項(xiàng)，在鉻基催化劑中適當(dāng)加入CaO，將消耗CO2，使得過程3無法進(jìn)行，CrOx-1的濃度增大，則促進(jìn)過程2平衡逆向移動，但不能改變C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率，D錯誤；故選A；②若容器A中只發(fā)生反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ，C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率為，C3H6的選擇性為w，根據(jù)三段式分析：故平衡時p(C3H8)=P=P，p(C3H6)=p(H2)=P，故計(jì)算反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)=；③由題干信息可知，反應(yīng)中將發(fā)生副反應(yīng)Ⅲ，生成的C將附著在催化劑表面，是催化劑失活，故隨反應(yīng)進(jìn)行，A組中C3H8轉(zhuǎn)化率明顯降低的可能原因是C3H8分解產(chǎn)生的C附著于催化劑表面，使催化劑失活，反應(yīng)速率迅速減小，已知高溫下CO2能與C反應(yīng)生成CO，從而減少附著在催化劑表面的碳，使催化劑復(fù)活，故B組中CO2的作用是CO2+C2CO，消除催化劑上積碳，增加催化劑的穩(wěn)定性和壽命；CO2促進(jìn)C3H8按過程2和3發(fā)生反應(yīng)，減少C3H8裂解副反應(yīng)，提高C3H6選擇性；(3)恒溫恒容的密閉容器中通入氣體分壓比為的混合氣體，，根據(jù)同溫同體積下，氣體的壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，故n(C3H8)=2mol，n(CO2)=8mol，剛開始只發(fā)生反應(yīng)Ⅳ則生成的C3H6逐漸增大，當(dāng)反應(yīng)完全進(jìn)行是最多生成C3H6為2mol，消耗2molCO2，然后將發(fā)生反應(yīng)V，則C3H6的量逐漸減少，直到丙烯的凈生成速率為0時C3H6不再改變，此時剩余的6molCO2完全消耗，則消耗掉C3H6為1mol，故剩余C3H6的物質(zhì)的量為1mol，據(jù)此分析可知，丙烯的物質(zhì)的量隨時間的變化趨勢如圖所示：(曲線起點(diǎn)為0，縱坐標(biāo)最大值不超過2且終點(diǎn)時為1)。2．(2024·黑龍江龍東五地市高三聯(lián)考)甲烷和乙烯是重要的氣體燃料和化工原料。回答下列問題：(1)甲烷化反應(yīng)即為氫氣和碳氧化物反應(yīng)生成甲烷，有利于實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)利用。已知涉及的反應(yīng)如下：反應(yīng)Ⅰ：CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)ΔH1＝-206.2kJ·mol－1反應(yīng)Ⅱ：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH2反應(yīng)Ⅲ：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)ΔH3＝-165kJ·mol－1則ΔH2=kJ·mol－1。(2)研究表明CO2(g)和CH4(g)在催化劑存在下可發(fā)生反應(yīng)制得合成氣CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)ΔH。在其他條件相同，不同催化劑(A、B)作用下，使原料CO2(g)和CH4(g)反應(yīng)相同的時間，CO(g)的產(chǎn)率隨反應(yīng)溫度的變化如圖所示：①在催化劑A．B作用下，它們正、逆反應(yīng)活化能差值分別用和表示，則(填“>”“<”或“=”)。②y點(diǎn)對應(yīng)的逆反應(yīng)速率v(逆)z點(diǎn)對應(yīng)的正反應(yīng)速率v(正)(填“>”“<”或“=”)。(3)西北工業(yè)大學(xué)的張健教授、德累斯頓工業(yè)大學(xué)的馮新亮院士等人報道了一種電催化半氫化策略，在室溫條件下，水溶液介質(zhì)中可選擇性地將C2H2還原為C2H4，其原理示意圖如下：①陰極的電極反應(yīng)式為。②同溫同壓下，相同時間內(nèi)，若進(jìn)口處氣體物質(zhì)的量為amol，出口處氣體的總體積為進(jìn)口處的x倍，則C2H2轉(zhuǎn)化率為。(4)利用多晶銅高效催化電解CO2制乙烯的原理如圖所示。因電解前后電解液濃度幾乎不變，故可實(shí)現(xiàn)CO2的連續(xù)轉(zhuǎn)化。①電解過程中HCO3-向(填“鉑”或“多晶銅”)電極方向移動。②多晶銅電極上的電極反應(yīng)式為。③理論上當(dāng)生產(chǎn)乙烯時，鉑電極產(chǎn)生的氣體在標(biāo)況下體積為(不考慮氣體的溶解)?！敬鸢浮?1)-41.2(2)=<(3)C2H2+2H2O+％(4)鉑14CO2+8H2O+116.8L【解析】(1)反應(yīng)Ⅰ：CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)ΔH1＝-206.2kJ·mol－1，反應(yīng)ⅡCO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH2，反應(yīng)Ⅲ：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)ΔH3＝-165kJ·mol－1，反應(yīng)Ⅱ=反應(yīng)Ⅰ-反應(yīng)Ⅲ，所以；(2)①不同的催化劑，改變反應(yīng)的活化能，對應(yīng)同一反應(yīng)而言，正逆反應(yīng)的活化能的差值即為該反應(yīng)的反應(yīng)熱，催化劑只能降低反應(yīng)的活化能，不能改變反應(yīng)的焓變，所以正逆反應(yīng)的活化能的差值是不變的，所以=；②由圖可知，z點(diǎn)溫度高于y點(diǎn)，溫度越高，反應(yīng)速率越快，所以y點(diǎn)對應(yīng)的逆反應(yīng)速率v(逆)＜z點(diǎn)對應(yīng)的正反應(yīng)速率v(正)；(3)①C2H2在陰極被還原為C2H4，電極方程式為C2H2+2H2O+；②出氣口有氧氣和乙烯生成，氣體的總體積為進(jìn)口處乙炔的x倍，乙炔生成乙烯是按照1：1的關(guān)系反應(yīng)，所以無論生成多少的乙烯都不會影響原來的量，多余的部分(ax?a)乙炔是氧氣導(dǎo)致的，根據(jù)反應(yīng)：2H2O?4e?＝O2↑＋4H＋，此時轉(zhuǎn)移電子是4(ax?a)mol，根據(jù)電子守恒，產(chǎn)生乙烯的量以及轉(zhuǎn)化的乙炔的量均為2(ax?a)mol，轉(zhuǎn)化率為：；(4)①由題意知，在多晶銅電極上，CO2生成乙烯，C元素化合價降低，得電子，多晶銅電極為陰極，陰離子移向陽極，即鉑電極；②由題意知，在多晶銅電極上，CO2生成乙烯，電解液濃度幾乎不變，則電極反應(yīng)式為：14CO2+8H2O+1；③多晶銅電極的電極反應(yīng)式為：14CO2+8H2O+1，生成0.05mol乙烯時，轉(zhuǎn)移0.6mole?，鉑電極的電極反應(yīng)為：4HCO3--4↑↑，當(dāng)轉(zhuǎn)移0.6mole?時，生成0.15molO2、0.6molCO2，則標(biāo)況下生成氣體的體積為(0.15＋0.6)mol×22.4L?mol?1＝16.8L。3．(2024·廣西部分高中高三一模)綠色能源是未來能源發(fā)展的方向，積極發(fā)展氫能，是實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”的重要舉措，可以用以下方法制備氫氣。I．甲烷和水蒸氣催化制氫氣。主要反應(yīng)如下：i．CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)

△H=+206.2kJ?mol-1ii．CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

△H=-41.2kJ?mol-1(1)反應(yīng)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)的△H=kJ?mol-1。(2)在容積不變的絕熱密閉容器中發(fā)生反應(yīng)i，下列能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是(填標(biāo)號)。A．氣體混合物的密度不再變化B．CH4消耗速率和H2的生成速率相等C．CO的濃度保持不變D．氣體平均相對分子質(zhì)量不再變化E．體系的溫度不再發(fā)生變化(3)恒定壓強(qiáng)為P0MPa時，將n(CH4)：n(H2O)=1：3的混合氣體投入反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)i和ii，平衡時，各組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如圖所示。①圖中表示CO2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與溫度的變化曲線是(填字母)。②結(jié)合圖中數(shù)據(jù)，其他條件不變，若要H2的產(chǎn)量最大，最適宜的反應(yīng)溫度是(填標(biāo)號)。A．550~600℃

B．650~700℃

C．750~800℃在其他條件不變的情況下，向體系中加入CaO可明顯提高平衡體系中H2的含量，原因是。③600℃時，反應(yīng)ii的平衡常數(shù)的計(jì)算式為Kp=(Kp是以分壓表示的平衡常數(shù)，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。Ⅱ．電解法制氫氣。某科研小組設(shè)計(jì)如圖所示電解池，利用CO2和H2O在堿性電解液中制備水煤氣(H2、CO)，產(chǎn)物中H2和CO的物質(zhì)的量之比為1∶1。(4)電極B是極，生成水煤氣的電極反應(yīng)式為。【答案】(1)+247.4(2)CDE(3)nBCaO為堿性氧化物，能吸收酸性氧化物CO2，導(dǎo)致CO2濃度減小，促使反應(yīng)ii平衡正向移動，導(dǎo)致CO濃度減小，引起反應(yīng)i平衡也正向移動(4)陽CO2+2H2O+2e-=H2+CO+2OH-【解析】(1)由題干信息已知，反應(yīng)i．CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)ΔH=+206.2kJ?mol-1，反應(yīng)ii．CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH=-41.2kJ?mol-1，反應(yīng)i-反應(yīng)ii可得反應(yīng)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)，根據(jù)蓋斯定律可知，ΔH=(+206.2kJ/mol)-(-41.2kJ/mol)=+247.4kJ?mol-1；(2)A項(xiàng)，由題干信息可知，反應(yīng)i反應(yīng)體系均為氣體，則反應(yīng)過程中氣體質(zhì)量不變，容器體積不變，則氣體混合物的密度始終不變，則氣體混合物的密度不再變化，不能說明反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡，A不合題意；B項(xiàng)，CH4消耗速率和H2的生成速率均表示正反應(yīng)速率，且二者系數(shù)不相等，故CH4消耗速率和H2的生成速率相等，不能說明反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡，B不合題意；C項(xiàng)，化學(xué)平衡的特征之一為各組分的濃度保持不變，故CO的濃度保持不變，說明反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡，C符合題意；D項(xiàng)，由題干信息可知，反應(yīng)i前后氣體的物質(zhì)的量發(fā)生改變，氣體質(zhì)量不變，則氣體平均相對分子質(zhì)量一直在改變，故氣體平均相對分子質(zhì)量不再變化，說明反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡，D符合題意；E項(xiàng)，由于反應(yīng)容器是一個絕熱密閉容器，故體系的溫度不再發(fā)生變化，說明反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡，E符合題意；故選CDE；(3)①隨反應(yīng)進(jìn)行，二氧化碳和氫氣的量增加，故甲烷和水蒸氣的量減小，將n(CH4)：n(H2O)=1：3的混合氣體投入反應(yīng)器中，故p為表示平衡時水蒸氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨溫度的變化，隨著溫度升高反應(yīng)i正向移動，反應(yīng)ii逆向移動，故CO隨溫度升高而增大，即m表示平衡時CO的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨溫度的變化，則n表示CO2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨溫度的變化；②結(jié)合圖中數(shù)據(jù)，其他條件不變，當(dāng)溫度達(dá)到650℃時，CH4的轉(zhuǎn)化率幾乎為100%，H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)達(dá)到最大，再升高溫度，H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)不再增大，CH4的轉(zhuǎn)化率也增大不大，且增大能源投入，故若要H2的產(chǎn)量最大，最適宜的反應(yīng)溫度是650~700℃，CaO為堿性氧化物，能吸收酸性氧化物CO2，導(dǎo)致CO2濃度減小，促使反應(yīng)ii平衡正向移動，導(dǎo)致CO濃度減小，引起反應(yīng)i平衡也正向移動，故在其他條件不變的情況下，向體系中加入CaO可明顯提高平衡體系中H2的含量；③由題干圖像信息可知，600℃平衡時，H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為：50%，H2O(g)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為32%，CH4的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為4%，設(shè)投入CH4為1mol、H2O為3mol，根據(jù)三段式分析：，則有，解得x=0.78mol，，解得y=0.45mol，CO物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為：×100%=6%，CO2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為×100%=8%，600℃時，反應(yīng)ii的平衡常數(shù)的計(jì)算式為Kp===；(4)由題干電解池裝置圖可知，電解B產(chǎn)生氧氣，電解反應(yīng)為：4OH--4e-=O2↑+2H2O，發(fā)生氧化反應(yīng)，故電極B是陽極，則A電極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，生成水煤氣即CO和H2，該電極的電極反應(yīng)式為CO2+2H2O+2e-=H2+CO+2OH-。4．(2023·云南省二模)CO2與氫氣在固載金屬催化劑上可發(fā)生以下反應(yīng)：反應(yīng)i．CO2(g)+H2(g)HCOOH(g)ΔH1反應(yīng)ii．CO2(g)+H2(g)H2O(g)+CO(g)ΔH2>0反應(yīng)iii．……可能的反應(yīng)機(jī)理如下(M為催化劑)；回答下列問題：(1)反應(yīng)iii的化學(xué)方程式為___________。(2)已知下列幾種物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓(在101kPa時，由最穩(wěn)定單質(zhì)合成1mol指定產(chǎn)物時所放出的熱量)：

物質(zhì)CO2(g)H2(g)HCOOH(g)標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓/kJ·mol-1-393.510-362.3依據(jù)以上信息，ΔH1=___________。(3)在一定壓強(qiáng)下，按n(H2)：n(CO2)=1：1投料，發(fā)生反應(yīng)i和反應(yīng)ii(忽略反應(yīng)iii)，反應(yīng)相同時間，CO2的轉(zhuǎn)化率及HCOOH選擇性(甲酸選擇性=隨溫度變化曲線如下圖所示。①下列措施能提高CO2平衡轉(zhuǎn)化率的是___________(填標(biāo)號)。A．降低溫度

B．再充入Ar

C．分離出HCOOH②673.15K，反應(yīng)后體系中H2的分壓為aMPa，則反應(yīng)i的壓力商計(jì)算式Qp=___________MPa-1。③當(dāng)溫度高于673.15K，隨溫度升高，反應(yīng)i與反應(yīng)ii的反應(yīng)速率相比，增加更顯著的是反應(yīng)___________(填“i”或“ii”)，判斷的理由是___________。(4)若在Bi或Bi/CeO2催化劑表面還原CO2生成HCOOH，模擬經(jīng)歷兩種中間體的能量變化如圖所示。HCOOH的合成更傾向于通過生成___________中間體，且___________(填“Bi”或“Bi/CeO2”)的催化活性更優(yōu)異?！敬鸢浮?1)CO2(g)+2H2(g)HCHO(g)+H2O(g)(2)+31.21kJ·mol-1(3)Cii隨溫度升高，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率升高，但HCOOH的選擇性卻迅速下降(4)HCOO*Bi/CeO2【解析】(1)據(jù)圖可知，CO2(g)還可以和H2(g)反應(yīng)生成HCHO(g)，根據(jù)元素守恒可知反應(yīng)iii為CO2(g)+2H2(g)HCHO(g)+H2O(g)；(2)焓變=生成物總能量-反應(yīng)物總能量，所以ΔH1=[-362.3-0-(-393.51)]kJ·mol-1=+31.21kJ·mol-1；(3)①A項(xiàng)，ΔH1＞0，ΔH2＞0，即反應(yīng)i和反應(yīng)ii均為吸熱反應(yīng)，降低溫度平衡逆向移動，CO2平衡轉(zhuǎn)化率減小，A不符合題意；B項(xiàng)，恒壓條件，再沖入Ar，則容器體積變大，相當(dāng)于減壓，反應(yīng)i為氣體系數(shù)之和減小的反應(yīng)，平衡逆向移動，CO2的轉(zhuǎn)化率減小，B不符合題意；C項(xiàng)，分離出HCOOH，反應(yīng)i平衡正向移動，CO2轉(zhuǎn)化率增大，C符合題意；故選C；②不妨設(shè)初始投料為n(H2)=n(CO2)=1mol，673.15K時，CO2的轉(zhuǎn)化率為95%，HCOOH的選擇性為0.3%，所以n(HCOOH)=1×95%×0.3%mol，由于反應(yīng)i和反應(yīng)ii中H2和CO2都是1∶1反應(yīng)，所以此時n(H2)=n(CO2)=1×5%mol，則此時p(CO2)=p(H2)=aMPa，p(HCOOH)=MPa，所以反應(yīng)i的壓力商計(jì)算式Qp==；③隨溫度升高，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率升高，但HCOOH的選擇性卻迅速下降，說明反應(yīng)ii的反應(yīng)速率增加更顯著；(4)據(jù)圖可知生成HCOO*的活化能更小，所以HCOOH的合成更傾向于通過生成HCOO*中間體，Bi/CeO2對反應(yīng)的活化能降低的更多，催化活性更優(yōu)異。5．(2023·廣東省茂名市二模)二氧化碳催化加氫直接合成二甲醚(DME)既可以實(shí)現(xiàn)碳減排又可以得到重要的有機(jī)原料，對于保證經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和實(shí)現(xiàn)長期可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略均具有重要意義，其中涉及的反應(yīng)有：(ⅰ)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=akJ·mol-1(ⅱ)2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH2=bkJ·mol-1(ⅲ)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH3=ckJ·mol-1已知：生成物A的選擇性回答下列問題：(1)2CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+3H2O(g)的ΔH4=___________kJ·mol-1(用含a、b或c的代數(shù)式表示)。(2)反應(yīng)ⅰ、ⅱ、ⅲ的吉布斯自由能隨溫度變化如圖，下列說法正確的是___________。A．常溫下，反應(yīng)ⅰ、ⅱ、ⅲ均能自發(fā)B．410K時，反應(yīng)ⅰ和反應(yīng)ⅲ的反應(yīng)速率相等C．溫度升高，CH3OH的選擇性提高，的選擇性降低D．提高二甲醚產(chǎn)率的關(guān)鍵是尋找對甲醇具有高選擇性的催化劑(3)在3.0MPa下，研究人員在體積固定的容器中充入H2和CO2發(fā)生反應(yīng)，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和生成物的選擇性隨溫度變化如圖(不考慮其他因素影響)。①ΔH3___________0(填“>”或“<”)。②若在220℃下，平衡時n(H2O)=___________，計(jì)算反應(yīng)2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)在220℃下的平衡常數(shù)___________(寫出計(jì)算過程，結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。③當(dāng)其他條件不變，壓強(qiáng)為4.0MPa、溫度為260℃時，圖中點(diǎn)___________(填“A”、“B”、“C”或“D”)可表示二甲醚的選擇性。(4)在基催化劑下發(fā)生反應(yīng)，機(jī)理如圖：該機(jī)理表示的是反應(yīng)___________(填“ⅰ”、“ⅱ”或“?！?的反應(yīng)過程。寫出轉(zhuǎn)化③的反應(yīng)方程式___________?！敬鸢浮?1)2a+b(2)D(3)>0.56mol24.9B(4)ⅰHCOO-+4H=H2O+CH3O-【解析】(1)已知(ⅰ)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=akJ·mol-1；(ⅱ)2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH2=bkJ·mol-1；(ⅲ)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH3=ckJ·mol-1；由蓋斯定律可知，ⅰ×2+ⅱ得2CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+3H2O(g)的ΔH4=(2a+b)kJ·mol-1。(2)A項(xiàng)，298K時，反應(yīng)ⅲ的吉布斯自由能大于0，不能自發(fā)進(jìn)行，故A錯誤；B項(xiàng)，410K時，反應(yīng)ⅰ和反應(yīng)ⅲ的吉布斯自由能相等，但不能確定二者反應(yīng)速率的大小關(guān)系，故B錯誤；C項(xiàng)，吉布斯自由能△G=△H-T△s，隨著溫度的增大，反應(yīng)ⅱ△G增大，不利于反應(yīng)ⅱ的正向進(jìn)行，隨著溫度的增大，反應(yīng)?！鱃減小，有利于反應(yīng)ⅲ的正向進(jìn)行，CH3OH的選擇性降低，CO的選擇性升高，故C錯誤；D項(xiàng)，甲醇分解可以得到二甲醚，提高二甲醚產(chǎn)率的關(guān)鍵是尋找對甲醇具有高選擇性的催化劑，故D正確；故選D。(3)①由圖可知，隨著溫度的升高，CO的選擇性不斷增大，說明反應(yīng)ⅲ的平衡正向移動，