2022屆新高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)教學(xué)案-專(zhuān)題九　化學(xué)反應(yīng)原理的綜合應(yīng)用

微專(zhuān)題一化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡與反應(yīng)熱的綜合應(yīng)用1．題型特點(diǎn)這類(lèi)試題往往以能量變化、化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡知識(shí)為主題，借助圖像、圖表的手段，綜合考查關(guān)聯(lián)知識(shí)。關(guān)聯(lián)知識(shí)主要有：(1)ΔH符號(hào)的判斷、熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)、應(yīng)用蓋斯定律計(jì)算ΔH。(2)化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算與比較，外因(濃度、壓強(qiáng)、溫度、催化劑)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。(3)平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率的計(jì)算，溫度對(duì)平衡常數(shù)的影響；化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷，用化學(xué)平衡的影響因素進(jìn)行分析和解釋。(4)在多層次曲線(xiàn)圖中反映化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡與溫度、壓強(qiáng)、濃度的關(guān)系。2．熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)及反應(yīng)熱的計(jì)算技巧首先根據(jù)要求書(shū)寫(xiě)目標(biāo)熱化學(xué)方程式的反應(yīng)物、生成物并配平，其次在反應(yīng)物和生成物后面的括號(hào)內(nèi)注明其聚集狀態(tài)，再次將目標(biāo)熱化學(xué)方程式與已有的熱化學(xué)方程式對(duì)比(主要是反應(yīng)物和生成物的位置、化學(xué)計(jì)量數(shù))，最后根據(jù)蓋斯定律進(jìn)行運(yùn)算得出目標(biāo)熱化學(xué)方程式的反應(yīng)熱。3．解答化學(xué)平衡移動(dòng)問(wèn)題的步驟(1)正確分析反應(yīng)特點(diǎn)：包括反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)、氣體體積變化、反應(yīng)的熱效應(yīng)。(2)明確外界反應(yīng)條件：恒溫恒容、恒溫恒壓、反應(yīng)溫度是否變化、反應(yīng)物配料比是否變化。(3)結(jié)合圖像或K與Qc的關(guān)系、平衡移動(dòng)原理等，判斷平衡移動(dòng)的方向或結(jié)果。(4)結(jié)合題意，運(yùn)用“三段式”，分析計(jì)算、確定各物理量的變化。4．分析圖表與作圖時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題(1)仔細(xì)分析并準(zhǔn)確畫(huà)出曲線(xiàn)的最高點(diǎn)、最低點(diǎn)、拐點(diǎn)和平衡點(diǎn)。(2)找準(zhǔn)縱坐標(biāo)與橫坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。(3)描繪曲線(xiàn)時(shí)注意點(diǎn)與點(diǎn)之間的連接關(guān)系。(4)分析表格數(shù)據(jù)時(shí)，找出數(shù)據(jù)大小的變化規(guī)律。1．(2021·珠海高三月考)合成氨反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)是人工固氮的主要手段，對(duì)人類(lèi)生存、社會(huì)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展都有著重大意義?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)合成氨反應(yīng)的反應(yīng)歷程和能量變化如圖1所示：①N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝_______________________。②對(duì)總反應(yīng)速率影響較小的步驟的能壘(活化能)為_(kāi)_______kJ·mol－1，該步驟的化學(xué)方程式為_(kāi)__________________________________________________。(2)一定溫度下，向10L恒容密閉容器中充入1molN2(g)和3molH2(g)，初始?jí)簭?qiáng)為p0，發(fā)生合成氨反應(yīng)。10min末達(dá)到平衡，測(cè)得NH3的體積分?jǐn)?shù)為60%。①平衡時(shí)，N2的體積分?jǐn)?shù)為_(kāi)_______，Kp＝_______________。②0～10min內(nèi)，用H2的濃度變化表示的平均反應(yīng)速率v(H2)＝________。(3)合成氨反應(yīng)中，正反應(yīng)速率v正＝k正c(N2)·c3(H2)，逆反應(yīng)速率v逆＝k逆c2(NH3)，k正、k逆為反應(yīng)速率常數(shù)。正反應(yīng)和逆反應(yīng)的平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系如圖2所示：①表示逆反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度變化的關(guān)系曲線(xiàn)為_(kāi)_______(填“L1”或“L2”)，理由為_(kāi)_________________________________________________。②T0℃時(shí)，eq\f(k正,k逆)＝________。解析：(1)(2)①設(shè)平衡時(shí)生成NH3的物質(zhì)的量為2xmol，則有N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)起始量/mol130轉(zhuǎn)化量/molx3x2x平衡量/mol1－x3－3x2x10min末達(dá)到平衡，測(cè)得NH3的體積分?jǐn)?shù)為60%，即eq\f(2x,4－2x)×100%＝60%，解得x＝0.75，則平衡時(shí)N2的體積分?jǐn)?shù)為eq\f(1－0.75,4－2×0.75)×100%＝10%。初始?jí)簭?qiáng)為p0，根據(jù)恒溫恒容時(shí)，氣體的壓強(qiáng)之比等于其物質(zhì)的量之比，則平衡時(shí)有eq\f(p0,peq\s\do5(N2))＝eq\f(4,1－0.75)，peq\s\do5(N2)＝eq\f(1,16)p0，同理可得peq\s\do5(H2)＝eq\f(3,16)p0、peq\s\do5(NH3)＝eq\f(3,8)p0，Kp＝eq\f(p2eq\s\do5(NH3),peq\s\do5(N2)·p3eq\s\do5(H2))＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,8)p0))\s\up12(2),\f(1,16)p0×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,16)p0))\s\up12(3))＝eq\f(1024,3peq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0)))。②0～10min內(nèi)，v(H2)＝eq\f(\f(3×0.75mol,10L),10min)＝0.0225mol·L－1·min－1。(3)①合成氨反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，逆反應(yīng)的平衡常數(shù)增大，因此表示逆反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度變化的關(guān)系曲線(xiàn)為L(zhǎng)2。②由題圖2知，T0℃時(shí)K正＝K逆，即eq\f(c2(NH3),c(N2)·c3(H2))＝eq\f(c(N2)·c3(H2),c2(NH3))，因此c(N2)·c3(H2)＝c2(NH3)，而平衡時(shí)v正＝v逆，因此eq\f(k正,k逆)＝eq\f(c2(NH3),c(N2)·c3(H2))＝1。答案：(1)①－92kJ·mol－1②124*N2＋3*H2=2*N＋6*H(2)①10%eq\f(1024,3peq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(0)))②0.0225mol·L－1·min－1(3)①L2該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，逆反應(yīng)的平衡常數(shù)增大②12．(2021·四川名校高三聯(lián)考)近年來(lái)，研究發(fā)現(xiàn)硫的單質(zhì)和化合物在一次能源的轉(zhuǎn)化、存儲(chǔ)和釋放中有重要應(yīng)用?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)有學(xué)者指出：含硫物質(zhì)可進(jìn)行太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化和存儲(chǔ)，具體過(guò)程如圖1所示。熱化學(xué)含硫物質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)(實(shí)際存儲(chǔ)熱能Q2)圖1①ΔH1＝________________。②Q2小于Q1的原因?yàn)開(kāi)_______________________________。(2)SO2在含KI的溶液中發(fā)生反應(yīng)的能量變化如圖2所示。①總反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)______________________________________(各物質(zhì)需標(biāo)明狀態(tài))。②轉(zhuǎn)化過(guò)程中的決速步驟為_(kāi)_______(填“第一步”或“第二步”)。(3)反應(yīng)H2S(g)＋CO2(g)COS(g)＋H2O(g)ΔH＞0，可用于制備有機(jī)化工原料COS。①275℃時(shí)，將等物質(zhì)的量的H2S(g)與CO2(g)充入密閉容器中，測(cè)得平衡時(shí)H2O(g)的體積分?jǐn)?shù)為26%，則CO2(g)的平衡轉(zhuǎn)化率α＝________。②在300℃、320℃時(shí)分別發(fā)生上述反應(yīng)，其中H2S(g)和COS(g)的體積分?jǐn)?shù)(φ)隨時(shí)間(t)的變化關(guān)系如圖3所示。起始密閉容器中φ(H2S)和φ(CO2)、φ(COS)和φ(H2O)分別相等。則300℃時(shí)反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝________；320℃時(shí)φ(H2S)、φ(COS)隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)分別為_(kāi)_______、________。解析：(1)①將題圖1中三個(gè)方程式依次編號(hào)為ⅰ、ⅱ、ⅲ，根據(jù)蓋斯定律可知，?。剑?ⅱ＋ⅲ)，故ΔH1＝－[(－254)＋(－297)]kJ·mol－1＝＋551kJ·mol－1。②物質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程中能量有損失，能量轉(zhuǎn)換率不可能為100%，故Q2小于Q1。(2)①由題圖2可知，第一步反應(yīng)為SO2(aq)＋4I－(aq)＋4H＋(aq)=2I2(aq)＋2H2O(l)＋S(s)，第二步反應(yīng)為I2(aq)＋2H2O(l)＋SO2(aq)=4H＋(aq)＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))(aq)＋2I－(aq)，I－是第一步反應(yīng)的反應(yīng)物，同時(shí)是第二步反應(yīng)的生成物，因此I－為該總反應(yīng)的催化劑，第一步反應(yīng)＋2×第二步反應(yīng)可得總反應(yīng)，即3SO2(aq)＋2H2O(l)eq\o(=,\s\up8(I－))4H＋(aq)＋2SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))(aq)＋S(s)。②由題圖2可知，第一步反應(yīng)的活化能高于第二步反應(yīng)的活化能，化學(xué)反應(yīng)中化學(xué)反應(yīng)速率由活化能高的反應(yīng)決定，因此轉(zhuǎn)化過(guò)程中的決速步驟為第一步。(3)①設(shè)起始時(shí)n(H2S)＝n(CO2)＝1mol，H2S轉(zhuǎn)化xmol，則H2S(g)＋CO2(g)COS(g)＋H2O(g)起始量/mol1100轉(zhuǎn)化量/molxxxx平衡量/mol1－x1－xxx平衡時(shí)H2O(g)的體積分?jǐn)?shù)＝eq\f(x,1－x＋1－x＋x＋x)×100%＝26%，解得x＝0.52，則CO2(g)的平衡轉(zhuǎn)化率α＝eq\f(0.52mol,1mol)×100%＝52%。②從起始到平衡，L1、L2、L3、L4表示的物質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)變化量分別為13%、10%、10%、13%，所以L1、L4為一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，L2、L3為一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，由①可知，275℃時(shí)，K＝eq\f(c(COS)·c(H2O),c(H2S)·c(CO2))＝eq\f(0.52×0.52,0.48×0.48)＞1，該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡正向移動(dòng)，平衡常數(shù)增大，所以300℃、320℃時(shí)平衡常數(shù)均大于1，因起始密閉容器中φ(H2S)和φ(CO2)、φ(COS)和φ(H2O)分別相等，所以平衡時(shí)φ(COS)＝φ(H2O)＞φ(H2S)＝φ(CO2)，由此可知同一溫度下，平衡時(shí)體積分?jǐn)?shù)大的為生成物，體積分?jǐn)?shù)小的為反應(yīng)物，即L1、L2表示φ(COS)，L3、L4表示φ(H2S)。升高溫度，平衡常數(shù)增大，由題圖3可以看出，L1、L4曲線(xiàn)對(duì)應(yīng)的eq\f(φ(COS),φ(H2S))比L2、L3曲線(xiàn)對(duì)應(yīng)的eq\f(φ(COS),φ(H2S))大，則L1、L4曲線(xiàn)對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)更大，對(duì)應(yīng)的反應(yīng)溫度更高，由此可知，L1、L4分別表示320℃下的φ(COS)、φ(H2S)，L2、L3分別表示300℃下的φ(COS)、φ(H2S)。所以300℃下平衡時(shí)φ(COS)＝φ(H2O)＝30%，φ(H2S)＝φ(CO2)＝20%，所以300℃時(shí)反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝eq\f(30%×30%,20%×20%)＝2.25。答案：(1)①＋551kJ·mol－1②能量在實(shí)際轉(zhuǎn)化過(guò)程中有損失(2)①3SO2(aq)＋2H2O(l)eq\o(=,\s\up8(I－))4H＋(aq)＋2SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))(aq)＋S(s)②第一步(3)①52%②2.25L4L13．(2021·珠海高三質(zhì)檢)甲醇(CH3OH)是合成農(nóng)藥(殺蟲(chóng)劑、殺螨劑)、醫(yī)藥(磺胺類(lèi)、合霉素等)等的原料。制備甲醇有水煤氣合成法、CO2催化轉(zhuǎn)化法和甲烷催化氧化法?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)水煤氣合成法。制備甲醇的主要反應(yīng)為CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。原料氣的加工過(guò)程中常?；煊幸欢緾O2，為了研究不同溫度下CO2對(duì)該反應(yīng)的影響，以CO2、CO和H2的混合氣體為原料在一定條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，原料氣各組分含量不同時(shí)，反應(yīng)生成甲醇和副產(chǎn)物甲烷的碳轉(zhuǎn)化率是不相同的。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示。在一定條件下，反應(yīng)溫度越高，碳轉(zhuǎn)化率________。CO2對(duì)甲醇合成的影響是__________________________________________________________________。(2)CO2催化轉(zhuǎn)化法。以CO2、H2為原料在催化劑作用下合成CH3OH涉及的主要反應(yīng)如下：Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1＝－49.5kJ/molⅡ.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH2＝－90.4kJ/molⅢ.CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH3①ΔH3＝________kJ/mol。②一定條件下，向體積為VL的恒容密閉容器中通入1molCO2和3molH2發(fā)生上述反應(yīng)，經(jīng)tmin達(dá)到平衡時(shí)，容器中CH3OH(g)為amol，CO為bmol，這段時(shí)間內(nèi)以H2O(g)表示的化學(xué)反應(yīng)速率為_(kāi)_______mol/(L·min)(用含a、b、V、t的代數(shù)式表示)。③不同壓強(qiáng)下，按照n(CO2)∶n(H2)＝1∶3投料，實(shí)驗(yàn)測(cè)得CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和CH3OH的平衡產(chǎn)率隨溫度(T)的變化關(guān)系如圖1所示。其中縱軸表示CH3OH的平衡產(chǎn)率的是________(填“X”或“Y”)；壓強(qiáng)p1、p2、p3由大到小的順序?yàn)開(kāi)_______________________；溫度高于T1時(shí)，Y幾乎相等的原因是________________________________________________________________。④為同時(shí)提高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和CH3OH的平衡產(chǎn)率，應(yīng)選擇的反應(yīng)條件為_(kāi)_______(填字母)。A．低溫、低壓 B．高溫、高壓C．低溫、高壓 D．高溫、低壓(3)甲烷催化氧化法。該法制備甲醇的有關(guān)反應(yīng)如下：主反應(yīng)：CH4(g)＋eq\f(1,2)O2(g)CH3OH(g)ΔH＝－26kJ/mol副反應(yīng)：CH4(g)＋2O2(g)CO2(g)＋2H2O(g)ΔH①科學(xué)家研究了CH4、O2和H2O(g)(H2O的作用是活化催化劑)按照一定體積比在催化劑表面合成甲醇的反應(yīng)，部分歷程如圖2所示(吸附在催化劑表面的物種用*標(biāo)注，TS代表過(guò)渡態(tài))。在催化劑表面上更容易被吸附的是_____________(填“H2O”或“O2”)。該歷程中正反應(yīng)的最大活化能為_(kāi)____________kJ/mol，寫(xiě)出該步驟的化學(xué)方程式：________________________________________________________________。②在恒溫的剛性密閉容器中，分別按照CH4、O2的體積比為2∶1以及CH4、O2、H2O(g)的體積比為2∶1∶8反應(yīng)相同的時(shí)間，所得產(chǎn)物的選擇性，如甲醇的選擇性＝eq\f(n(CH3OH),n(CH3OH)＋n(CO2))×100%，如圖3所示。向反應(yīng)體系中加入H2O(g)能夠顯著提高甲醇選擇性的原因是__________________________________(任寫(xiě)一條)。向上述剛性密閉容器中按照體積比2∶1∶8充入CH4、O2和H2O(g)，在450K下反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，CH4的轉(zhuǎn)化率為50%，CH3OH的選擇性為90%，則副反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp＝________(計(jì)算結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后一位)。解析：(1)由題表中原料氣各組分含量一定、溫度不同時(shí)的碳轉(zhuǎn)化率的數(shù)據(jù)可知，在一定條件下，反應(yīng)溫度越高，碳轉(zhuǎn)化率越高。二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)為4%時(shí)生成甲醇的碳轉(zhuǎn)化率最高，二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)為20%時(shí)生成甲醇的碳轉(zhuǎn)化率較低，不含二氧化碳時(shí)生成甲醇的碳轉(zhuǎn)化率最低，因此原料氣中含少量CO2有利于提高生成甲醇的碳轉(zhuǎn)化率，CO2含量過(guò)高生成甲醇的碳轉(zhuǎn)化率又降低。(2)①根據(jù)蓋斯定律，由Ⅰ－Ⅱ得CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH3＝－49.5kJ/mol－(－90.4kJ/mol)＝＋40.9kJ/mol。②根據(jù)碳原子守恒有n平衡(CO2)＝n(CO2)－n平衡(CH3OH)－n平衡(CO)＝(1－a－b)mol，根據(jù)氧原子守恒有n平衡(H2O)＝2[n(CO2)－n平衡(CO2)]－n平衡(CH3OH)－n平衡(CO)＝2[1－(1－a－b)]mol－amol－bmol＝(a＋b)mol，v(H2O)＝eq\f(Δc,Δt)＝eq\f(\f((a＋b)mol,VL),tmin)＝eq\f(a＋b,Vt)mol/(L·min)。③反應(yīng)Ⅰ為放熱反應(yīng)，故溫度越高，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率越低，反應(yīng)Ⅲ為吸熱反應(yīng)，溫度較高時(shí)，主要發(fā)生反應(yīng)Ⅲ，則溫度越高，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率越高，即Y表示CO2的平衡轉(zhuǎn)化率，則X表示CH3OH的平衡產(chǎn)率。溫度一定時(shí)，增大壓強(qiáng)，反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ均正向移動(dòng)，CH3OH的平衡產(chǎn)率增大，由題圖1可知，相同溫度下，p1時(shí)CH3OH的平衡產(chǎn)率最大，p3時(shí)CH3OH的平衡產(chǎn)率最小，所以壓強(qiáng)：p1＞p2＞p3。溫度高于T1時(shí)，以反應(yīng)Ⅲ為主，又反應(yīng)Ⅲ前后氣體分子數(shù)相等，壓強(qiáng)對(duì)平衡沒(méi)有影響，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率只與溫度有關(guān)，故Y幾乎相等。④該實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄坑欣谔岣逤H3OH平衡產(chǎn)率的影響因素，則反應(yīng)Ⅰ為主反應(yīng)，反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ為副反應(yīng)，反應(yīng)Ⅰ的正反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，高壓、低溫均有利于主反應(yīng)Ⅰ正向進(jìn)行，反應(yīng)Ⅲ受到抑制，反應(yīng)Ⅲ的抑制導(dǎo)致反應(yīng)Ⅱ也受到抑制，所以同時(shí)提高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和CH3OH的平衡產(chǎn)率的反應(yīng)條件為高壓、低溫。(3)①與催化劑接觸后，*H2O的能量更低，故H2O更容易被吸附。正反應(yīng)的最大活化能為－12.68kJ/mol－(－35.05kJ/mol)＝22.37kJ/mol，該步驟的化學(xué)方程式為*CH4＋*OH=*CH3OH＋*H。②加入水蒸氣，促進(jìn)副反應(yīng)逆向進(jìn)行，二氧化碳減少；催化劑更容易吸附水，可提高甲醇選擇性。設(shè)通入CH4、O2、H2O(g)的物質(zhì)的量分別為2amol、amol、8amol，甲烷的轉(zhuǎn)化率為50%，則反應(yīng)的甲烷為amol，即生成的甲醇與二氧化碳的物質(zhì)的量之和為amol，甲醇的選擇性為90%，則平衡時(shí)生成甲醇的物質(zhì)的量為0.9amol，生成二氧化碳的物質(zhì)的量為0.1amol。方法一：列“三段式”計(jì)算：CH4(g)＋eq\f(1,2)O2(g)CH3OH(g)轉(zhuǎn)化量/mol0.9a0.45a0.9a平衡量/mola0.35a0.9aCH4(g)＋2O2(g)CO2(g)＋2H2O(g)轉(zhuǎn)化量/mol0.1a0.2a0.1a0.2a平衡量/mola0.35a0.1a8.2a方法二：根據(jù)原子守恒計(jì)算，加入的H2O(g)的作用是活化催化劑，不考慮，則根據(jù)氫原子守恒，生成的H2O(g)的物質(zhì)的量為eq\f(1,2)[4n反應(yīng)(CH4)－4n(CH3OH)]＝eq\f(1,2)(4a－4×0.9a)mol＝0.2amol，根據(jù)氧原子守恒，平衡時(shí)剩余的O2的物質(zhì)的量為eq\f(1,2)[2n總(O2)－n(CH3OH)－n(H2O)－2n(CO2)]＝eq\f(1,2)(2a－0.9a－0.2a－2×0.1a)mol＝0.35amol。副反應(yīng)反應(yīng)前后氣體分子數(shù)相等，故反應(yīng)達(dá)到平衡的過(guò)程中總壓強(qiáng)不變，故Kp＝eq\f(p(CO2)·p2(H2O),p(CH4)·p2(O2))＝eq\f(n(CO2)·n2(H2O),n(CH4)·n2(O2))＝eq\f(0.1a×(8.2a)2,a×(0.35a)2)≈54.9。答案：(1)越高少量CO2有利于提高生成甲醇的碳轉(zhuǎn)化率，CO2含量過(guò)高生成甲醇的碳轉(zhuǎn)化率又降低(2)①＋40.9②eq\f(a＋b,Vt)③Xp1＞p2＞p3溫度高于T1時(shí)以反應(yīng)Ⅲ為主，又反應(yīng)Ⅲ前后氣體分子數(shù)相等，壓強(qiáng)對(duì)平衡沒(méi)有影響④C(3)①H2O22.37*CH4＋*OH=*CH3OH＋*H②加入水蒸氣，促進(jìn)副反應(yīng)逆向進(jìn)行，二氧化碳減少(合理即可)54.9微專(zhuān)題二化學(xué)平衡、電解質(zhì)溶液與電化學(xué)的綜合應(yīng)用1．題型特點(diǎn)此類(lèi)試題以元素及化合物、化學(xué)平衡知識(shí)為主題，借助圖像、圖表的手段考查相關(guān)的知識(shí)。主要考查點(diǎn)：(1)反應(yīng)現(xiàn)象的描述。(2)氧化還原反應(yīng)、原電池與電解池、陌生離子方程式的書(shū)寫(xiě)。(3)題述信息條件下反應(yīng)速率的計(jì)算、平衡常數(shù)的計(jì)算、Ksp的計(jì)算。(4)平衡的影響因素、平衡移動(dòng)與圖像及相關(guān)原因的分析。2．解題指導(dǎo)(1)瀏覽全題根據(jù)題目提供的信息，結(jié)合相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，先對(duì)簡(jiǎn)單問(wèn)題進(jìn)行解答。(2)對(duì)于氧化還原反應(yīng)①通過(guò)陌生物質(zhì)中元素的價(jià)態(tài)判斷其氧化性與還原性。②氧化還原滴定的分析計(jì)算要正確利用“關(guān)系式”。(3)化學(xué)平衡常數(shù)及平衡轉(zhuǎn)化率的計(jì)算化學(xué)平衡常數(shù)及平衡轉(zhuǎn)化率的計(jì)算可用三段式法找出濃度可變的反應(yīng)物、生成物在起始時(shí)、轉(zhuǎn)化時(shí)、平衡時(shí)的濃度，然后代入表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算。(4)對(duì)于電化學(xué)類(lèi)試題，首先判斷是原電池還是電解池，然后分析電極類(lèi)別，書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式，最后按電極反應(yīng)式進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。對(duì)電化學(xué)計(jì)算要利用各電極轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等求未知量。電化學(xué)中電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)注意事項(xiàng)(1)根據(jù)題意、裝置圖分清“原電池”“電解池”或“電鍍池”。(2)定電極：陰極、陽(yáng)極；正極、負(fù)極。(3)根據(jù)電極反應(yīng)物和介質(zhì)確定生成物進(jìn)而寫(xiě)出電極反應(yīng)式。①配平(原子守恒、電荷守恒、得失電子守恒)；②生成物粒子在介質(zhì)中的存在形式；③得失電子要表達(dá)準(zhǔn)確，得電子為＋ne－，失電子為－ne－。(5)對(duì)于電解質(zhì)溶液類(lèi)試題，要明確溶液中的物質(zhì)類(lèi)型及其可能存在的平衡類(lèi)型，然后進(jìn)行解答。有關(guān)Ksp的計(jì)算往往與pH的計(jì)算結(jié)合起來(lái)，要注意pH與c(OH－)的轉(zhuǎn)換，難溶電解質(zhì)的懸濁液即為其沉淀溶解平衡狀態(tài)，滿(mǎn)足相應(yīng)的Ksp。1．CH3OH是一種重要的化工試劑，以甲醇為原料能夠制備眾多的化工試劑?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)在催化劑作用下，用甲醇制備合成氣的反應(yīng)為CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)ΔH＞0，欲提高甲醇的反應(yīng)速率和反應(yīng)轉(zhuǎn)化率，工業(yè)上適宜采用的措施是________(填字母)。a．高溫、高壓 b．低溫、高壓c．高溫、低壓 d．低溫、低壓(2)科研發(fā)現(xiàn)，在鈀基催化劑作用下，甲醇制氫的反應(yīng)歷程如圖所示(吸附在鈀催化劑表面上的物種用*標(biāo)注)。該歷程中，反應(yīng)速率最慢的一步的化學(xué)方程式為_(kāi)_____________________；放熱最多的一步的化學(xué)方程式為_(kāi)___________________________________。(3)將8molCH3OH置于某剛性密閉容器中，在570K及催化劑作用下引發(fā)甲醇發(fā)生反應(yīng)：CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)，初始時(shí)壓強(qiáng)為200kPa，反應(yīng)相關(guān)物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化如圖所示。①能夠說(shuō)明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是________(填字母)。a．混合氣體密度恒定不變b．壓強(qiáng)恒定不變c．CO與H2的體積之比恒定不變d．H2的體積分?jǐn)?shù)恒定不變②比較反應(yīng)速率m點(diǎn)v逆(CH3OH)、n點(diǎn)v正(CO)、k點(diǎn)v逆(CO)的大小順序：________(用m，n，k表示即可)。③反應(yīng)從開(kāi)始到5min時(shí)，平均反應(yīng)速率v(H2)＝________kPa·min－1，該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp＝________(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓＝物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)×總壓)。(4)甲醇也是常用的燃料電池原料，若電解質(zhì)為熔融的碳酸鈉，則負(fù)極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________________________________________________。解析：(1)低溫、低壓不利于提高反應(yīng)速率，高溫、高壓能夠加快反應(yīng)速率，高溫還有利于平衡正向移動(dòng)，提高甲醇的平衡轉(zhuǎn)化率，高壓能夠提高反應(yīng)速率，可以提高單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率(不是平衡轉(zhuǎn)化率)，工業(yè)上常常采用高壓提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率。(2)活化能越大，反應(yīng)速率越慢，根據(jù)圖示知CO*＋4H*→CO*＋2H2的活化能最大，反應(yīng)速率最慢；生成物與反應(yīng)物之間的能量差為該反應(yīng)過(guò)程中的能量變化，由此可以得出放熱最多的一步反應(yīng)為CHO*＋3H*→CO*＋4H*。(3)①整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中混合氣體密度及CO與H2的體積之比恒定不變，所以a、c錯(cuò)誤。②整個(gè)反應(yīng)過(guò)程，正反應(yīng)速率逐漸減小，逆反應(yīng)速率逐漸增大，可以得出反應(yīng)速率：n＞k＞m。③列“三段式”如下：CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)初始量/mol800變化量/mol448平衡量/mol448根據(jù)相同條件下，氣體的物質(zhì)的量之比等于壓強(qiáng)之比，可以得出平衡時(shí)總壓強(qiáng)為400kPa，p(H2)＝200kPa，所以v(H2)＝eq\f(Δp,Δt)＝eq\f(200kPa,5min)＝40kPa·min－1，Kp＝eq\f(p(CO)·p2(H2),p(CH3OH))＝4×104。(4)甲醇燃料電池中，甲醇失去電子，參與負(fù)極反應(yīng)，電解質(zhì)為熔融的碳酸鈉，故負(fù)極反應(yīng)式為CH3OH＋3COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))－6e－=4CO2↑＋2H2O。答案：(1)a(2)CO*＋4H*→CO*＋2H2(或2H*→H2)CHO*＋3H*→CO*＋4H*(或CHO*→CO*＋H*)(3)①bd②n＞k＞m③404×104(4)CH3OH＋3COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))－6e－=4CO2↑＋2H2O2．(2021·南陽(yáng)高三質(zhì)檢)CO2的減排、回收及資源化利用正成為重要的環(huán)境和能源問(wèn)題。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)CO2與CH4重整生成H2和CO的過(guò)程中主要發(fā)生下列反應(yīng)：ⅰ.CH4(g)＋CO2(g)2H2(g)＋2CO(g)ΔH＝＋247.1kJ·mol－1ⅱ.H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)ΔH＝＋41.2kJ·mol－1①用CO2和H2為原料可得到CH4燃料，其熱化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________________________________________。②在恒容條件下，CH4、CO2起始濃度均為2mol·L－1時(shí)，CH4和CO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的曲線(xiàn)如圖1所示。曲線(xiàn)A表示________(填化學(xué)式)的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化；溫度為800K時(shí)，反應(yīng)ⅰ的平衡常數(shù)K＝________；若某一條件下CH4的轉(zhuǎn)化率為X點(diǎn)的值，若使其達(dá)到Y(jié)點(diǎn)的值，改變除溫度外的條件可以是____________________________________________(寫(xiě)兩條)。③圖2為在不同催化劑、混合氣體流速控制在120mL·min－1(CH4和CO2氣體物質(zhì)的量之比為1∶1)通入反應(yīng)器，在900℃下進(jìn)行7h的CH4-CO2重整反應(yīng)穩(wěn)定性測(cè)試圖。B點(diǎn)的轉(zhuǎn)化率高于A點(diǎn)的轉(zhuǎn)化率，原因是________________________________________________________________；C點(diǎn)________(填“可能”“一定”或“一定未”)達(dá)到平衡狀態(tài)，由B點(diǎn)到C點(diǎn)CO2轉(zhuǎn)化率降低，原因是_________________________________________________。(2)用電解法可將CO2轉(zhuǎn)化為多種燃料，原理如圖3。銅電極上產(chǎn)生C2H4的電極反應(yīng)式為_(kāi)__________________________________________，若陰極只生成CO、HCOOH、C2H4，且各產(chǎn)物生成速率相同，則相同條件下，Pt電極與Cu電極上產(chǎn)生O2與C2H4的體積比為_(kāi)_______。解析：(1)①熱化學(xué)方程式ⅱ×2－ⅰ即得CO2(g)＋4H2(g)=CH4(g)＋2H2O(g)ΔH＝－164.7kJ·mol－1。②CO2參與ⅰ、ⅱ兩個(gè)反應(yīng)，相同溫度下，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率更高，則曲線(xiàn)A表示CO2的平衡轉(zhuǎn)化率。800K時(shí)，用“三段式”法計(jì)算：CH4(g)＋CO2(g)2H2(g)＋2CO(g)起始濃度/(mol/L)2200變化濃度/(mol·L－1)0.40.40.80.8平衡濃度/(mol·L－1)1.61.20.8－0.40.8＋0.4H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)起始濃度/(mol·L－1)2變化濃度/(mol·L－1)0.40.40.40.4溫度為800K時(shí)，反應(yīng)ⅰ的平衡常數(shù)K＝eq\f(1.22×0.42,1.2×1.6)mol2·L－2＝0.12mol2·L－2。CH4的轉(zhuǎn)化率由X點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閅點(diǎn)，溫度不變，增大CO2濃度、降低壓強(qiáng)、分離出產(chǎn)物等均可使反應(yīng)ⅰ平衡向右移動(dòng)，增大CH4的轉(zhuǎn)化率。③B點(diǎn)相對(duì)于A點(diǎn)，使用不同的催化劑，轉(zhuǎn)化率更高，故催化劑催化效率AC-U.NA比AC-NA高，反應(yīng)速率更快。由B點(diǎn)到C點(diǎn)CO2轉(zhuǎn)化率降低，原因是同一催化劑使用時(shí)間變長(zhǎng)，催化效率降低，反應(yīng)速率變慢，故C點(diǎn)一定未達(dá)到平衡狀態(tài)。(2)陰極生成C2H4的電極反應(yīng)式為2CO2＋12e－＋12H＋=C2H4＋4H2O。根據(jù)轉(zhuǎn)移電子情況：CO～2e－、HCOOH～2e－、C2H4～12e－，由于陰極生成CO、HCOOH、C2H4，且各產(chǎn)物生成速率相同，則每產(chǎn)生1molC2H4電路中通過(guò)電子總物質(zhì)的量為16mol，所以Pt電極與Cu電極上產(chǎn)生O2與C2H4的體積比為eq\f(16,4)∶1＝4∶1。答案：(1)①CO2(g)＋4H2(g)=CH4(g)＋2H2O(g)ΔH＝－164.7kJ·mol－1②CO20.12mol2·L－2增大CO2濃度、降低壓強(qiáng)(答案合理即可)③催化劑催化效率AC-U.NA比AC-NA高，反應(yīng)速率更快一定未同一催化劑使用時(shí)間變長(zhǎng)，催化效率降低，反應(yīng)速率變慢(2)2CO2＋12e－＋12H＋=C2H4＋4H2O4∶13．(2021·新高考河北卷)當(dāng)今，世界多國(guó)相繼規(guī)劃了碳達(dá)峰、碳中和的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，因此，研發(fā)二氧化碳利用技術(shù)、降低空氣中二氧化碳含量成為研究熱點(diǎn)。(1)大氣中的二氧化碳主要來(lái)自煤、石油及其他含碳化合物的燃燒。已知25℃時(shí)，相關(guān)物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如下表：物質(zhì)H2(g)C(石墨，s)C6H6(l)燃燒熱ΔH/(kJ·mol－1)－285.8－393.5－3267.5則25℃時(shí)H2(g)和C(石墨，s)生成C6H6(l)的熱化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________________________________________。(2)雨水中含有來(lái)自大氣的CO2，溶于水中的CO2進(jìn)一步和水反應(yīng)，發(fā)生電離：①CO2(g)CO2(aq)②CO2(aq)＋H2O(l)H＋(aq)＋HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))(aq)25℃時(shí)，反應(yīng)②的平衡常數(shù)為K。溶液中CO2的濃度與其在空氣中的分壓成正比(分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))，比例系數(shù)為ymol·L－1·kPa－1，當(dāng)大氣壓強(qiáng)為pkPa，大氣中CO2(g)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為x時(shí)，溶液中H＋濃度為_(kāi)_______mol·L－1(寫(xiě)出表達(dá)式，考慮水的電離，忽略HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))的電離)。(3)105℃時(shí)，將足量的某碳酸氫鹽(MHCO3)固體置于真空恒容容器中，存在如下平衡：2MHCO3(s)eq\o(,\s\up8(△))M2CO3(s)＋H2O(g)＋CO2(g)上述反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)體系的總壓為46kPa。保持溫度不變，開(kāi)始時(shí)在體系中先通入一定量的CO2(g)，再加入足量MHCO3(s)，欲使平衡時(shí)體系中水蒸氣的分壓小于5kPa，CO2(g)的初始?jí)簭?qiáng)應(yīng)大于________kPa。(4)我國(guó)科學(xué)家研究Li-CO2電池，取得了重大科研成果。回答下列問(wèn)題：①Li-CO2電池中，Li為單質(zhì)鋰片，則該電池中的CO2在________(填“正”或“負(fù)”)極發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。研究表明，該電池反應(yīng)產(chǎn)物為碳酸鋰和單質(zhì)碳，且CO2電還原后與鋰離子結(jié)合形成碳酸鋰按以下4個(gè)步驟進(jìn)行，寫(xiě)出步驟Ⅲ的離子方程式。Ⅰ.2CO2＋2e－=C2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))Ⅱ.C2Oeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))=CO2＋COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(2))Ⅲ._______________________________________________________Ⅳ.COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋2Li＋=Li2CO3②研究表明，在電解質(zhì)水溶液中，CO2氣體可被電化學(xué)還原。Ⅰ.CO2在堿性介質(zhì)中電還原為正丙醇(CH3CH2CH2OH)的電極反應(yīng)方程式為_(kāi)_______________________________________________________________。Ⅱ.在電解質(zhì)水溶液中，三種不同催化劑(a、b、c)上CO2電還原為CO的反應(yīng)進(jìn)程中(H＋電還原為H2的反應(yīng)可同時(shí)發(fā)生)，相對(duì)能量變化如圖。由此判斷，CO2電還原為CO從易到難的順序?yàn)開(kāi)_______(用a、b、c字母排序)。解析：(1)由題給燃燒熱數(shù)據(jù)可得，①H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH1＝－285.8kJ·mol－1，②C(石墨，s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH2＝－393.5kJ·mol－1，③C6H6(l)＋eq\f(15,2)O2(g)=6CO2(g)＋3H2O(l)ΔH3＝－3267.5kJ·mol－1，根據(jù)蓋斯定律，目標(biāo)方程式可由3×①＋6×②－③得到，其ΔH＝(－285.8kJ·mol－1)×3＋(－393.5kJ·mol－1)×6－(－3267.5kJ·mol－1)＝＋49.1kJ·mol－1，故H2(g)與C(石墨，s)生成C6H6(l)的熱化學(xué)方程式為3H2(g)＋6C(石墨，s)=C6H6(l)ΔH＝＋49.1kJ·mol－1。(2)依題意，c[CO2(aq)]＝y(tǒng)·p[CO2(g)]＝xypmol·L－1，CO2(aq)＋H2O(l)H＋(aq)＋HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))(aq)，K＝eq\f(c(H＋)·c(HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))),c[CO2(aq)])，c(HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)))＝K·eq\f(c[CO2(aq)],c(H＋))＝eq\f(Kxyp,c(H＋))；考慮水的電離，不考慮HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))的電離，則有c(H＋)＝c(OH－)＋c(HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)))，c(H＋)＝eq\f(Kw,c(H＋))＋eq\f(Kxyp,c(H＋))，得c(H＋)＝eq\r(Kxyp＋Kw)mol·L－1＝eq\r(Kxyp＋10－14)mol·L－1。(3)平衡體系總壓為46kPa，則由2MHCO3(s)eq\o(,\s\up8(△))M2CO3(s)＋H2O(g)＋CO2(g)可得p(H2O)＝p(CO2)＝23kPa，Kp＝23×23。若保持溫度不變，設(shè)開(kāi)始先通入CO2的壓強(qiáng)為xkPa，平衡時(shí)水蒸氣分壓為5kPa時(shí)，可列“三段式”：2MHCO3(s)eq\o(,\s\up8(△))M2CO3(s)＋H2O(g)＋CO2(g)起始/kPa0x轉(zhuǎn)化/kPa55平衡/kPa55＋xKp＝23×23＝5×(5＋x)，解得x＝100.8，故為使平衡時(shí)水蒸氣分壓小于5kPa，CO2(g)初始?jí)簭?qiáng)應(yīng)大于100.8kPa。(4)Li-CO2電池的總反應(yīng)式為4Li＋3CO2=2Li2CO3＋C。①電池中，鋰為負(fù)極，CO2在正極發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，由電池總反應(yīng)式可得正極反應(yīng)為3CO2＋4e－＋4Li＋=2Li2CO3＋C；結(jié)合步驟Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ，可得步驟Ⅲ的離子方程式為2COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(2))＋CO2=2COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋C。②Ⅰ.介質(zhì)呈堿性，應(yīng)用OH－配平，CO2在堿性介質(zhì)中電還原為正丙醇，電極反應(yīng)方程式為3CO2＋18e－＋13H2O=CH3CH2CH2OH＋18OH－。Ⅱ.催化劑c條件下，CO2電還原的活化能小于H＋電還原的活化能，更容易發(fā)生CO2的電還原；而催化劑a和b條件下，CO2電還原的活化能均大于H＋電還原的活化能，相對(duì)來(lái)說(shuō)，更易發(fā)生H＋的電還原。其中催化劑a條件下，H＋電還原的活化能比CO2電還原的活化能小得更多，發(fā)生H＋電還原的可能性更大，因此CO2電還原為CO從易到難的順序?yàn)閏、b、a。答案：(1)3H2(g)＋6C(石墨，s)=C6H6(l)ΔH＝＋49.1kJ·mol－1(2)eq\r(Kxyp＋10－14)(3)100.8(4)①正2COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(2))＋CO2=2COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋C②Ⅰ.3CO2＋18e－＋13H2O=CH3CH2CH2OH＋18OH－Ⅱ.c、b、a專(zhuān)題強(qiáng)化訓(xùn)練1．科學(xué)家提出了多種回收和利用CO2的方案。方案Ⅰ.利用FeO吸收CO2獲得H2ⅰ.6FeO(s)＋CO2(g)=2Fe3O4(s)＋C(s)ΔH1＝－76.0kJ·mol－1ⅱ.C(s)＋2H2O(g)=CO2(g)＋2H2(g)ΔH2＝＋113.4kJ·mol－1(1)3FeO(s)＋H2O(g)=Fe3O4(s)＋H2(g)ΔH3＝__________________。(2)在反應(yīng)ⅰ中，若放出38.0kJ熱量，則被氧化的FeO的物質(zhì)的量為_(kāi)_______。方案Ⅱ.利用CO2制備CH4300℃時(shí)，向2L恒容密閉容器中充入2molCO2和8molH2，發(fā)生反應(yīng)CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)ΔH4，混合氣體中CH4的濃度與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如圖所示。(3)①?gòu)姆磻?yīng)開(kāi)始到恰好達(dá)到平衡時(shí)，CO2的平均反應(yīng)速率v(CO2)＝______________________。②300℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝________。③保持溫度不變，向平衡后的容器中再充入2molCO2和8molH2，重新達(dá)到平衡時(shí)CH4的濃度________(填字母)。A．大于1.6mol·L－1B．等于1.6mol·L－1C．0.8mol·L－1＜c(CH4)＜1.6mol·L－1D．等于0.8mol·L－1④已知：200℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝61.8L2·mol－2，則ΔH4________0(填“＞”“＜”或“＝”)。方案Ⅲ.用堿溶液吸收CO2利用50mL3mol·L－1NaOH溶液完全吸收2.24LCO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，得到吸收液。(4)該吸收液中離子濃度的大小順序?yàn)開(kāi)_____________________。將該吸收液蒸干，灼燒至恒重，所得固體的成分是________(填化學(xué)式)。解析：(1)ⅰ.6FeO(s)＋CO2(g)=2Fe3O4(s)＋C(s)ΔH1＝－76.0kJ·mol－1，ⅱ.C(s)＋2H2O(g)=CO2(g)＋2H2(g)ΔH2＝＋113.4kJ·mol－1，根據(jù)蓋斯定律，將(ⅰ＋ⅱ)×eq\f(1,2)得：3FeO(s)＋H2O(g)=Fe3O4(s)＋H2(g)ΔH3＝[－76.0kJ·mol－1＋(＋113.4kJ·mol－1)]×eq\f(1,2)＝＋18.7kJ·mol－1。(2)在反應(yīng)ⅰ中，每放出38.0kJ熱量，有3molFeO參與反應(yīng)，其中2molFeO被氧化。(3)①?gòu)姆磻?yīng)開(kāi)始到恰好達(dá)到平衡時(shí)，CH4的平均反應(yīng)速率v(CH4)＝eq\f(0.8mol·L－1,10min)＝0.08mol·L－1·min－1，則v(CO2)＝v(CH4)＝0.08mol·L－1·min－1。②列“三段式”如下：CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)起始濃度/(mol·L－1)1400變化濃度/(mol·L－1)0.83.20.81.6平衡濃度/(mol·L－1)0.20.80.81.6300℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝eq\f(1.62×0.8,0.2×0.84)L2·mol－2＝25L2·mol－2。③保持溫度不變，向平衡后的容器中再充入2molCO2和8molH2，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，重新達(dá)到平衡時(shí)CH4的濃度大于1.6mol·L－1。④200℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝61.8L2·mol－2，說(shuō)明升高溫度，平衡常數(shù)減小，平衡逆向移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則ΔH4＜0。(4)標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24LCO2的物質(zhì)的量為0.1mol，50mL3mol·L－1NaOH溶液中含有NaOH0.15mol，反應(yīng)生成等物質(zhì)的量的Na2CO3和NaHCO3，HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))的水解程度大于其電離程度，COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))的水解程度大于HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))的水解程度，溶液顯堿性，溶液中離子濃度的大小順序?yàn)閏(Na＋)＞c(HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)))＞c(COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)))＞c(OH－)＞c(H＋)。將該吸收液蒸干，灼燒至恒重，碳酸氫鈉完全分解生成碳酸鈉。答案：(1)＋18.7kJ·mol－1(2)2mol(3)①0.08mol·L－1·min－1②25L2·mol－2③A④＜(4)c(Na＋)＞c(HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)))＞c(COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)))＞c(OH－)＞c(H＋)Na2CO32．(2021·廣東第一次階段檢測(cè))繼金屬儲(chǔ)氫材料后，有機(jī)液態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)倍受研究人員青睞。萘(，C10H8)與十氫萘(，C10H18)的儲(chǔ)氫脫氫就是其中重要的研究對(duì)象，萘與十氫萘的轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖1所示。已知：物質(zhì)C10H18(l)C10H8(l)H2(g)燃燒熱ΔH/(kJ·mol－1)－5896－5154－286(1)十氫萘脫氫的熱化學(xué)方程式為_(kāi)_________________________________。(2)十氫萘在高溫下的脫氫反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，原因是__________________。(3)科學(xué)家在1MPa、350℃下，利用催化劑對(duì)十氫萘氣相脫氫進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)十氫萘可先脫氫形成四氫萘(C10H12)，最后再脫氫得到萘，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中測(cè)得容器內(nèi)有機(jī)物濃度隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖2所示，十氫萘的平衡轉(zhuǎn)化率為_(kāi)_______，十氫萘催化脫氫得萘的平衡常數(shù)K＝________(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。(4)在酸性條件下，利用有機(jī)儲(chǔ)氫材料十氫萘可設(shè)計(jì)成二次電池，放電時(shí)的裝置原理如圖3所示。充電時(shí)，陰極反應(yīng)式為_(kāi)_____________________________。解析：(1)根據(jù)表格信息可寫(xiě)出下列熱化學(xué)方程式：①C10H18(l)＋eq\f(29,2)O2(g)=10CO2(g)＋9H2O(l)ΔH1＝－5896kJ·mol－1；②C10H8(l)＋12O2(g)=10CO2(g)＋4H2O(l)ΔH2＝－5154kJ·mol－1；③H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH3＝－286kJ·mol－1，十氫萘脫氫的熱化學(xué)方程式為④C10H18(l)C10H8(l)＋5H2(g)ΔH，根據(jù)蓋斯定律可知①－②－5×③＝④，則ΔH＝ΔH1－ΔH2－5ΔH3＝(－5896kJ·mol－1)－(－5154kJ·mol－1)－5×(－286kJ·mol－1)＝＋688kJ·mol－1。(2)十氫萘脫氫的反應(yīng)為熵增的吸熱反應(yīng)，ΔH＞0，ΔS＞0，高溫下ΔG＝ΔH－TΔS＜0，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。(3)該體系為多平衡體系，由題圖2可知，P點(diǎn)所在曲線(xiàn)代表的物質(zhì)濃度逐漸減小，最后達(dá)到平衡時(shí)濃度保持不變，則P點(diǎn)所在曲線(xiàn)代表的物質(zhì)為C10H18；Q點(diǎn)所在曲線(xiàn)代表的物質(zhì)的濃度先增大再減小，最后達(dá)到平衡時(shí)濃度保持不變，則Q點(diǎn)所在曲線(xiàn)代表的物質(zhì)為C10H12。初始時(shí)，c(C10H18)＝4.2mol·L－1；平衡時(shí)，c(C10H18)＝2.1mol·L－1、c(C10H12)＝0.25mol·L－1，故十氫萘的平衡轉(zhuǎn)化率為eq\f((4.2－2.1)mol·L－1,4.2mol·L－1)×100%＝50%。解法一：假設(shè)一個(gè)反應(yīng)先達(dá)到平衡后，再進(jìn)行另一個(gè)反應(yīng)，列“三段式”：C10H18(g)C10H12(g)＋3H2(g)起始濃度/(mol·L－1)4.200轉(zhuǎn)化濃度/(mol·L－1)xx3x平衡濃度/(mol·L－1)4.2－xx3x4．2－x＝2.1，解得x＝2.1，則第一個(gè)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，c(C10H12)＝2.1mol·L－1，c(H2)＝6.3mol·L－1。C10H12(g)C10H8(g)＋2H2(g)起始濃度/(mol·L－1)2.106.3轉(zhuǎn)化濃度/(mol·L－1)yy2y平衡濃度/(mol·L－1)2.1－yy6.3＋2y2．1－y＝0.25，解得y＝1.85，則反應(yīng)均達(dá)到平衡時(shí)，c(C10H8)＝1.85mol·L－1，c(H2)＝(6.3＋2×1.85)mol·L－1＝10mol·L－1。十氫萘催化脫氫得萘的總反應(yīng)為C10H18(g)C10H8(g)＋5H2(g)，K＝eq\f(c(C10H8)·c5(H2),c(C10H18))＝eq\f(1.85×105,2.1)≈8.8×104。解法二：平衡時(shí)，根據(jù)碳原子守恒，c(C10H8)＝(4.2－2.1－0.25)mol·L－1＝1.85mol·L－1，根據(jù)氫原子守恒，c(H2)＝eq\f(4.2×18－2.1×18－0.25×12－1.85×8,2)mol·L－1＝10mol·L－1，K＝eq\f(c(C10H8)·c5(H2),c(C10H18))＝eq\f(1.85×105,2.1)≈8.8×104。(4)由題圖3可知，放電時(shí)左側(cè)為負(fù)極，電極反應(yīng)式為C10H18－10e－=C10H8＋10H＋，則充電時(shí)陰極反應(yīng)式為C10H8＋10e－＋10H＋=C10H18。答案：(1)C10H18(l)C10H8(l)＋5H2(g)ΔH＝＋688kJ·mol－1(2)該反應(yīng)為熵增的吸熱反應(yīng)，高溫下，ΔG＝ΔH－TΔS＜0，故可在高溫下自發(fā)進(jìn)行(3)50%8.8×104(4)C10H8＋10e－＋10H＋=C10H183．(1)已知25℃時(shí)有關(guān)弱酸的電離平衡常數(shù)如表：弱酸HSCNCH3COOHHCNH2CO3電離平衡常數(shù)1.3×10－11.8×10－54.9×10－10Ka1＝4.3×10－7Ka2＝5.6×10－11①同溫度下，等pH的A．NaHCO3溶液、B．NaCN溶液、C．Na2CO3溶液的物質(zhì)的量濃度由大到小的順序?yàn)開(kāi)_____________(填字母)。②25℃時(shí)，將20mL0.1mol·L－1CH3COOH溶液和20mL0.1mol·L－1HSCN溶液分別與20mL0.1mol·L－1NaHCO3溶液混合，實(shí)驗(yàn)測(cè)得產(chǎn)生的氣體體積(V)隨時(shí)間(t)的變化如圖所示。反應(yīng)初始階段兩種溶液產(chǎn)生CO2氣體的速率存在明顯差異的原因是_____________________________，反應(yīng)結(jié)束后所得兩溶液中，c(SCN－)________c(CH3COO－)(填“>”“<”或“＝”)。③若保持溫度不變，在醋酸溶液中通入一定量氨氣，下列量會(huì)變小的是________(填字母)。A．c(CH3COO－) B．c(H＋)C．Kw D．醋酸電離平衡常數(shù)(2)已知在常溫下FeS的Ksp＝6.25×10－18，H2S飽和溶液中c(H＋)與c(S2－)之間存在如下關(guān)系：c2(H＋)·c(S2－)＝1×10－22。在該溫度下，將適量FeS投入硫化氫飽和溶液中，欲使溶液中c(Fe2＋)為1mol·L－1，應(yīng)把溶液的c(H＋)調(diào)節(jié)為_(kāi)_______mol·L－1。(3)298K時(shí)，向20.0mL0.10mol·L－1H2A溶液中滴加0.10mol·L－1NaOH溶液，滴定曲線(xiàn)如圖所示。下列說(shuō)法正確的是________。A．該滴定過(guò)程應(yīng)選擇酚酞溶液作為指示劑B．W點(diǎn)到X點(diǎn)發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為H2A＋2OH－=A2－＋2H2OC．Y點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溶液中c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋2c(A2－)(4)如圖是一種用電解原理來(lái)制備H2O2，并用產(chǎn)生的H2O2處理廢氨水的裝置。①為了不影響H2O2的產(chǎn)量，需要向廢氨水中加入適量HNO3調(diào)節(jié)溶液的pH約為5，則所得溶液中c(NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4)))________(填“>”“<”或“＝”)c(NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)))。②Ir－Ru惰性電極吸附O2生成H2O2，其電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________。解析：(1)①同溫度下，酸根陰離子對(duì)應(yīng)的酸越弱，其水解程度越大，等pH時(shí)，相應(yīng)鹽的濃度越小，NaHCO3、NaCN、Na2CO3對(duì)應(yīng)的酸分別是H2CO3、HCN、HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))，由表中數(shù)據(jù)知酸性強(qiáng)弱為H2CO3>HCN>HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))，所以物質(zhì)的量濃度由大到小的順序?yàn)镹aHCO3>NaCN>Na2CO3。②酸的強(qiáng)弱不同，等濃度的酸的溶液中c(H＋)不同，c(H＋)越大，反應(yīng)速率越快，由于相同溫度下HSCN比CH3COOH的電離平衡常數(shù)大，故同濃度時(shí)HSCN電離出的氫離子濃度大，與NaHCO3溶液反應(yīng)快，相同時(shí)間產(chǎn)生的CO2氣體多；反應(yīng)結(jié)束后，所得溶液分別為NaSCN溶液、CH3COONa溶液，且二者濃度相同，CH3COO－的水解程度較大，故c(SCN－)>c(CH3COO－)。③若保持溫度不變，在醋酸溶液中通入一定量氨氣，氨氣溶于水生成氨水，NH3·H2O與醋酸電離出的H＋結(jié)合生成水，促進(jìn)醋酸電離，則c(CH3COO－)增大，c(H＋)減小，A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；溫度不變，則Kw不變，C項(xiàng)錯(cuò)誤；溫度不變，則醋酸電離平衡常數(shù)不變，D項(xiàng)錯(cuò)誤。(2)Ksp＝c(Fe2＋)·c(S2－)，則溶液中c(S2－)＝eq\f(Ksp,c(Fe2＋))＝6.25×10－18mol·L－1，又因c2(H＋)·c(S2－)＝1×10－22，故c(H＋)＝eq\r(\f(1×10－22,6.25×10－18))mol·L－1＝4×10－3mol·L－1。(3)根據(jù)圖中第二反應(yīng)終點(diǎn)對(duì)應(yīng)溶液的pH＝11.9，可知應(yīng)用酚酞作為指示劑，A項(xiàng)正確；X點(diǎn)為第一反應(yīng)終點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的溶液中溶質(zhì)主要是NaHA，故W點(diǎn)到X點(diǎn)發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為H2A＋OH－=HA－＋H2O，B項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)電荷守恒c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋c(HA－)＋2c(A2－)及Y點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溶液中c(HA－)＝c(A2－)，可得c(Na＋)＋c(H＋)＝c(OH－)＋3c(A2－)，C項(xiàng)錯(cuò)誤。(4)①向廢氨水中加入適量硝酸調(diào)節(jié)溶液的pH約為5，根據(jù)電荷守恒c(NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4)))＋c(H＋)＝c(NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)))＋c(OH－)，溶液pH約為5呈酸性，c(H＋)>c(OH－)，則c(NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4)))<c(NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)))。②在該電解池中，Ir－Ru惰性電極為陰極，吸附O2生成H2O2，其電極反應(yīng)式為O2＋2H＋＋2e－=H2O2。答案：(1)①A>B>C②相同溫度下HSCN比CH3COOH的電離平衡常數(shù)大，同濃度時(shí)電離出的氫離子濃度大，與NaHCO3溶液反應(yīng)快>③B(2)4×10－3(3)A(4)①<②O2＋2H＋＋2e－=H2O24．(2021·高考全國(guó)乙卷)一氯化碘(ICl)是一種鹵素互化物，具有強(qiáng)氧化性，可與金屬直接反應(yīng)，也可用作有機(jī)合成中的碘化劑?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)歷史上海藻提碘中得到一種紅棕色液體，由于性質(zhì)相似，Liebig誤認(rèn)為是ICl，從而錯(cuò)過(guò)了一種新元素的發(fā)現(xiàn)，該元素是________。(2)氯鉑酸鋇(BaPtCl6)固體加熱時(shí)部分分解為BaCl2、Pt和Cl2，376.8℃時(shí)平衡常數(shù)K′p＝1.0×104Pa2。在一硬質(zhì)玻璃燒瓶中加入過(guò)量BaPtCl6，抽真空后，通過(guò)一支管通入碘蒸氣(然后將支管封閉)。在376.8℃，碘蒸氣初始?jí)簭?qiáng)為20.0kPa。376.8℃平衡時(shí)，測(cè)得燒瓶中壓強(qiáng)為32.5kPa，則pICl＝________kPa，反應(yīng)2ICl(g)=Cl2(g)＋I(xiàn)2(g)的平衡常數(shù)K＝________________(列出計(jì)算式即可)。(3)McMorris測(cè)定和計(jì)算了在136～180℃范圍內(nèi)下列反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp：2NO(g)＋2ICl(g)2NOCl(g)＋I(xiàn)2(g)Kp12NOCl(g)2NO(g)＋Cl2(g)Kp2得到lgKp1～eq\f(1,T)和lgKp2～eq\f(1,T)均為線(xiàn)性關(guān)系，如圖所示：①由圖可知，NOCl分解為NO和Cl2反應(yīng)的ΔH________0(填“大于”或“小于”)。②反應(yīng)2ICl(g)=Cl2(g)＋I(xiàn)2(g)的K＝________(用Kp1、Kp2表示)；該反應(yīng)的ΔH________0(填“大于”或“小于”)，寫(xiě)出推理過(guò)程：____________________________________________________________________________________。(4)Kistiakowsky曾研究了NOCl光化學(xué)分解反應(yīng)，在一定頻率(ν)光的照射下機(jī)理為NOCl＋hν→NOCl*NOCl＋NOCl*→2NO＋Cl2其中hν表示一個(gè)光子能量，NOCl*表示NOCl的激發(fā)態(tài)?？芍?，分解1mol的NOCl需要吸收________mol光子。解析：(1)高中階段常見(jiàn)的紅棕色物質(zhì)有液溴、Fe2O3、NO2(g)，故此處所獲得的紅棕色液體為液溴，所含元素為溴元素。(2)由題給信息可知，氯鉑酸鋇固體加熱時(shí)分解的化學(xué)方程式為BaPtCl6eq\o(=,\s\up8(△))BaCl2＋2Cl2↑＋Pt，該反應(yīng)的K′p＝p2(Cl2)＝1.0×104Pa2，所以平衡時(shí)p(Cl2)＝0.1kPa。根據(jù)方程式2ICl(g)=I2(g)＋Cl2(g)，設(shè)達(dá)到平衡時(shí)，碘蒸氣減小的壓強(qiáng)為pkPa，根據(jù)平衡時(shí)的總壓強(qiáng)為32.5kPa，有32.5kPa＝(2p＋20.0－p＋0.1)kPa，解得p＝12.4，則平衡時(shí)p(I2)＝20.0kPa－12.4kPa＝7.6kPa，p(ICl)＝2×12.4kPa＝24.8kPa，故反應(yīng)2ICl(g)=Cl2(g)＋I(xiàn)2(g)的平衡常數(shù)K＝eq\f(p(I2)·p(Cl2),p2(ICl))＝eq\f(7.6×0.1,24.82)。(3)①縱坐標(biāo)為lgKp1、lgKp2，橫坐標(biāo)為eq\f(1,T)×103。由題圖可知，lgKp2隨著eq\f(1,T)的增大逐漸減小，即Kp2隨著溫度的降低逐漸減小，說(shuō)明對(duì)于反應(yīng)2NOCl(g)2NO(g)＋Cl2(g)，降低溫度，平衡逆向移動(dòng)，則ΔH大于0。②2NO(g)＋2ICl(g)2NOCl(g)＋I(xiàn)2(g)Kpl(ⅰ)，2NOCl(g)2NO(g)＋Cl2(g)Kp2(ⅱ)，由(ⅰ)＋(ⅱ)可得2ICl(g)I2(g)＋Cl2(g)K＝Kp1·Kp2。設(shè)T1>T2，即eq\f(1,T1)<eq\f(1,T2)，由題圖可知，lgKp2隨著eq\f(1,T)的增大而減小，即lgKp2(T2)<lgKp2(T1)；lgKp1隨著eq\f(1,T)的增大而增大，即lgKp1(T2)>lgKp1(T1)。由題給圖像斜率可知，由T2到T1，lgKp1與lgKp2的變化量的關(guān)系為lgKp2(T1)－lgKp2(T2)>lgKp1(T2)－lgKp1(T1)，lgKp1(T1)＋lgKp2(T1)>lgKp1(T2)＋lgKp2(T2)，lg[Kp1(T1)·Kp2(T1)]>lg[Kp1(T2)·Kp2(T2)]，則Kp1(T1)·Kp2(T1)>Kp1(T2)·Kp2(T2)，則K(T1)>K(T2)，即溫度升高，K增大，則ΔH>0。(4)由題目給出的反應(yīng)機(jī)理可知，反應(yīng)總方程式為2NOCl＋hν→2NO＋Cl2，故分解1mol的NOCl需要吸收0.5mol光子。答案：(1)溴(或Br)(2)24.8eq\f(7.6×0.1,24.82)(3)①大于②Kp1·Kp2大于設(shè)T1>T2，即eq\f(1,T1)<eq\f(1,T2)，由題圖可知，lgKp2隨著eq\f(1,T)的增大而減小，即lgKp2(T2)<lgKp2(T1)；lgKp1隨著eq\f(1,T)的增大而增大，即lgKp1(T2)>lgKp1(T1)。由題給圖像斜率可知，由T2到T1，lgKp1與lgKp2的變化量的關(guān)系為lgKp2(T1)－lgKp2(T2)>lgKp1(T2)－lgKp1(T1)，lgKp1(T1)＋lgKp2(T1)>lgKp1(T2)＋lgKp2(T2)，lg[Kp1(T1)·Kp2(T1)]>lg[Kp1(T2)·Kp2(T2)]，則Kp1(T1)·Kp2(T1)>Kp1(T2)·Kp2(T2)，則K(T1)>K(T2)，即溫度升高，K增大，則ΔH>0(4)0.55．(2021·新高考廣東卷)我國(guó)力爭(zhēng)于2030年前做到碳達(dá)峰，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。CH4與CO2重整是CO2利用的研究熱點(diǎn)之一。該重整反應(yīng)體系主要涉及以下反應(yīng)：a)CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)ΔH1b)CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2c)CH4(g)C(s)＋2H2(g)ΔH3d)2CO(g)CO2(g)＋C(s)ΔH4e)CO(g)＋H2(g)H2O(g)＋C(s)ΔH5(1)根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)a的ΔH1＝_______________(寫(xiě)出一個(gè)代數(shù)式即可)。(2)上述反應(yīng)體系在一定條件下建立平衡后，下列說(shuō)法正確的有________。A．增大CO2與CH4的濃度，反應(yīng)a、b、c的正反應(yīng)速率都增加B．移去部分C(s)，反應(yīng)c、d、e的平衡均向右移動(dòng)C．加入反應(yīng)a的催化劑，可提高CH4的平衡轉(zhuǎn)化率D．降低反應(yīng)溫度，反應(yīng)a～e的正、逆反應(yīng)速率都減小(3)一定條件下，CH4分解形成碳的反應(yīng)歷程如圖1所示。該歷程分________步進(jìn)行，其中，第________步的正反應(yīng)活化能最大。(4)設(shè)Keq\o\al(\s\up1(r),\s\do1(p))為相對(duì)壓力平衡常數(shù)，其表達(dá)式寫(xiě)法：在濃度平衡常數(shù)表達(dá)式中，用相對(duì)分壓代替濃度。氣體的相對(duì)分壓等于其分壓(單位為kPa)除以p0(p0＝100kPa)。反應(yīng)a、c、e的lnKeq\o\al(\s\up1(r),\s\do1(p))隨eq\f(1,T)(溫度的倒數(shù))的變化如圖2所示。①反應(yīng)a、c、e中，屬于吸熱反應(yīng)的有________(填字母)。②反應(yīng)c的相對(duì)壓力平衡常數(shù)表達(dá)式為Keq\o\al(\s\up1(r),\s\do1(p))＝______________。③在圖2中A點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度下、原料組成為n(CO2)∶n(CH4)＝1∶1、初始總壓為100kPa的恒容密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)，體系達(dá)到平衡時(shí)H2的分壓為40kPa。計(jì)算CH4的平衡轉(zhuǎn)化率，寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)CO2用途廣泛，寫(xiě)出基于其物理性質(zhì)的一種用途：__________________。解析：(1)由題給反應(yīng)方程式可知，反應(yīng)a可由反應(yīng)c－d或反應(yīng)b＋c－e得到，故根據(jù)蓋斯定律，ΔH1＝ΔH3－ΔH4或ΔH1＝ΔH2＋ΔH3－ΔH5。(2)增大CO2的濃度，反應(yīng)a、b的正反應(yīng)速率增加；增大CH4的濃度，反應(yīng)a、c的正反應(yīng)速率增加，A正確。由于C(s)是固體，移去部分C(s)，反應(yīng)c、d、e的平衡均不移動(dòng)，B錯(cuò)誤。催化劑只能改變反應(yīng)速率，不影響化學(xué)平衡移動(dòng)，則不能提高CH4的平衡轉(zhuǎn)化率，C錯(cuò)誤。降低反應(yīng)溫度，正、逆反應(yīng)速率均減小，D正確。(3)由題圖1可知，CH4分解形成碳的反應(yīng)分為CH4eq\o(→,\s\up8(1))CH3＋Heq\o(→,\s\up8(2))CH2＋2Heq\o(→,\s\up8(3))CH＋3Heq\o(→,\s\up8(4))C＋4H4個(gè)步驟，其中第4步的正反應(yīng)活化能最大。(4)①由題圖2可知，反應(yīng)a、c的Keq\o\al(\s\up1(r),\s\do1(p))隨T升高而增大，故a、c均為吸熱反應(yīng)。反應(yīng)e的Keq\o\al(\s\up1(r),\s\do1(p))隨T升高而減小，故e為放熱反應(yīng)。②由于C(s)是固體，反應(yīng)c的相對(duì)壓力平衡常數(shù)表達(dá)式為Keq\o\al(\s\up1(r),\s\do1(p))＝eq\f(\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(p(H2),p0)))\s\up12(2),\f(p(CH4),p0))＝eq\f(p2(H2),p(CH4)·p0)。③由題圖2可知，A點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度下反應(yīng)c的lnKeq\o\al(\s\up1(r),\s\do1(p))＝0，即Keq\o\al(\s\up1(r),\s\do1(p))＝eq\f(p2(H2),p(CH4)·p0)＝1，則體系達(dá)到平衡時(shí)p(CH4)＝eq\f(p2(H2),p0)＝eq\f((40kPa)2,100kPa)＝16kPa，根據(jù)反應(yīng)條件可知，二氧化碳與甲烷的物質(zhì)的量之比等于壓強(qiáng)之比，則p初始(CH4)＝eq\f(1,1＋1)×100kPa＝50kPa，則CH4的平衡轉(zhuǎn)化率為eq\f(50kPa－16kPa,50kPa)×100%＝68%。(5)CO2經(jīng)加壓、降溫可轉(zhuǎn)化為干冰，干冰常用于制冷劑、人工降雨等。答案：(1)ΔH3－ΔH4(或ΔH2＋ΔH3－ΔH5)(2)AD(3)44(4)①ac②eq\f(p2(H2),p(CH4)·p0)③由題圖2中A點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度下反應(yīng)c的lnKeq\o\al(\s\up1(r),\s\do1(p))＝0，即Keq\o\al(\s\up1(r),\s\do1(p))＝eq\f(p2(H2),p(CH4)·p0)＝1，p(CH4)＝eq\f(p2(H2),p0)＝eq\f((40kPa)2,100kPa)＝16kPa，p初始(CH4)＝100kPa×eq\f(1,2)＝50kPa，CH4的平衡轉(zhuǎn)化率為eq\f(50kPa－16kPa,50kPa)×100%＝68%(5)干冰作為制冷劑、人工降雨等(任選一條，合理即可)6．新技術(shù)的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用擴(kuò)大了CO2的資源化利用途徑。(1)已知：①CH4(