2025高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)之化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡（解答大題）

第1頁（共1頁）2025高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)之化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡（解答大題）一．解答題（共20小題）1．（2024?湖北模擬）甲醇是重要的化工原料，甲醇的制備與應(yīng)用也是國際研究的熱點。Ⅰ．某溫度下，利用CO2生產(chǎn)甲醇主要涉及以下反應(yīng)。反應(yīng)1.CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）?ΔH1＝﹣49.4kJ?mol﹣1；K1反應(yīng)2.CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）?ΔH2＝+41.2kJ?mol﹣1；K2（1）反應(yīng)1自發(fā)進行的條件是（填“高溫”、“低溫”或“任意溫度”）。（2）升高溫度，K1?K2的值將（填“增大”、“減小”或“不變”）。（3）向絕熱恒容密閉容器中充入等物質(zhì)的量的CO2（g）和H2（g）發(fā)生上述反應(yīng)，下列可說明反應(yīng)已達平衡狀態(tài)的是（填編號）。A．容器內(nèi)溫度不變B．混合氣體平均密度保持不變C．CH3OH的體積分數(shù)保持不變D．v正（CO2）＝v逆（CO）（4）在恒溫密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)1和反應(yīng)2，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率[α（CO2）%]和甲醇選擇性[CH3OH%＝×100%]隨著溫度變化關(guān)系如圖所示。①寫出一種增大平衡時CH3OH選擇性的方法。②分析溫度高于236℃后CO2轉(zhuǎn)化率下降的原因。③在244℃，向容積為V的容器內(nèi)投入1molCO2（g）和3molH2（g）充分反應(yīng)，計算平衡時生成CH3OH的物質(zhì)的量為mol（計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。Ⅱ.工業(yè)上也可用電化學(xué)法制備甲醇。（5）采用如圖原電池制備甲醇。通入CO的一端發(fā)生的電極反應(yīng)為。2．（2024?江西模擬）我國力爭2030年前實現(xiàn)“碳達峰”，2060年前實現(xiàn)“碳中和”。其中的關(guān)鍵技術(shù)是運用催化轉(zhuǎn)化法實現(xiàn)二氧化碳的綜合利用。CO2資源化利用受到越來越多的關(guān)注，它能有效減少碳排放，有效應(yīng)對全球的氣候變化，并且能充分利用碳資源。二氧化碳催化加氫制甲醇有利于減少溫室氣體排放，涉及的反應(yīng)如下：Ⅰ．CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）ΔHl＝﹣49.4kJ?mol﹣1Ⅱ．CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）ΔH2＝+40.9kJ?mol﹣1回答下列問題：（1）CO加H2生成氣態(tài)甲醇的熱化學(xué)方程式為。（2）在恒溫恒容的容器中發(fā)生上述反應(yīng)，下列說法正確的有。a．加入催化劑，可提高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率b．氣體密度保持不變，反應(yīng)體系已達平衡c．氣體平均摩爾質(zhì)量保持不變，反應(yīng)體系已達平衡d．平衡后縮小體積增大體系壓強，有利于提高CH3OH產(chǎn)率e．平衡后升高溫度，反應(yīng)Ⅱ的正反應(yīng)速率增大、逆反應(yīng)速率減小，平衡正移（3）不同壓強下，按照n（CO2）：n（H2）＝1：3投料，發(fā)生反應(yīng)I，實驗測得CO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化關(guān)系如圖1所示。①壓強P1、P2由大到小的順序為。②圖中A點對應(yīng)的甲醇的體積分數(shù)是（計算結(jié)果保留1位小數(shù)）③該溫度下反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)Kp＝（用P1表示）。（4）0.5MPa下，將n（H2）：n（CO2）＝3：1的混合氣體以一定流速通過裝有催化劑的反應(yīng)器，測得CO2的轉(zhuǎn)化率、CH3OH或CO的選擇性以及（CH3OH的收率（CH3OH的收率＝CO2的轉(zhuǎn)化率×CH3OH的選擇性）隨溫度的變化如圖2所示曲線a表示（填“CH3OH”或“CO”）的選擇性隨溫度的變化，270℃時，對應(yīng)CO的收率為；在210～250℃之間，CH3OH的收率增大的原因是。3．（2024?香坊區(qū)校級四模）2023年杭州亞運會主火炬創(chuàng)新使用了綠色“零碳甲醇”作為燃料，這不僅在亞運史上是第一次，在全球大型體育賽事上也是首次實現(xiàn)了廢碳的再生利用?！傲闾技状肌笔欠稀疤贾泻汀睂傩缘木G色能源。Ⅰ．直接法制甲醇我國科研團隊研究發(fā)現(xiàn)使用GaZrOx雙金屬氧化物可形成氧空位，具有催化氧化性能，實現(xiàn)CO2加氫制甲醇。該反應(yīng)機理如圖所示。（1）下列說法中正確的是。A．增大催化劑的比表面積有利于提高平衡轉(zhuǎn)化率B．催化劑表面甲醇及時脫附有利于提高反應(yīng)速率C．在恒溫恒容密閉容器中，通入惰性氣體以增加體系壓強，有利于提高甲醇的產(chǎn)率D．若斷開3molH—H鍵同時斷開3molH—O鍵，則說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)（2）向恒溫恒壓密閉容器中充入1molCH3OH（g）和1molH2O（g）發(fā)生上述反應(yīng)（反應(yīng)Ⅰ）的逆過程，達到平衡時，CH3OH的轉(zhuǎn)化率為50%，用摩爾分數(shù)表示反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)Kx＝。（用分數(shù)表示，物質(zhì)i的摩爾分數(shù)）Ⅱ．間接法制甲醇CO2和H2通過逆水煤氣反應(yīng)，先合成CO，CO和H2再合成甲醇。反應(yīng)Ⅱ：CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）反應(yīng)Ⅲ：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）（3）反應(yīng)Ⅱ的速率v＝v正﹣v逆＝k正?c（CO2）?c（H2）﹣k逆?c（CO）?c（H2O），其中k正和k逆分別為正、逆反應(yīng)速率常數(shù)。升高溫度時lgk正﹣lgk逆（填“增大”“減小”或“不變”）。（4）在某催化劑下，反應(yīng)Ⅲ的反應(yīng)歷程如圖所示（圖中的數(shù)據(jù)表示的僅為微粒的數(shù)目以及各個階段微粒的相對總能量，*表示吸附在催化劑上）。已知V中有一種吸附在催化劑表面的物質(zhì)，V可表示為。（5）保持壓強為100kPa，向密閉容器中加入1molCO2和3molH2，在恒溫下只發(fā)生反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ。10s后反應(yīng)達到平衡，此時容器內(nèi)CH3OH的物質(zhì)的量為0.5mol，CO為0.2mol。則H2分壓的變化量為ΔP（H2）＝kPa（保留三位有效數(shù)字）。（6）甲醇便于運輸，是一種具有前景的液體燃料，利用手持技術(shù)，通過測定甲醇、乙醇、正丙醇等三種物質(zhì)在溫度傳感器尖頭處蒸發(fā)時的溫度變化曲線，根據(jù)曲線下降的幅度和速率的快慢，可以比較它們之間的分子間作用力的大小。請判斷表示甲醇的曲線是，理由是。4．（2024?遵義模擬）“碳達峰、碳中和”是貫徹新發(fā)展理念、構(gòu)建新發(fā)展格局、推動高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)在要求，因此，二氧化碳的合理利用成為研究熱點?；卮鹣铝袉栴}：Ⅰ．CO2加氫可以合成甲醇，該過程主要發(fā)生如下反應(yīng)①CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）ΔH1＝﹣40kJ?mol﹣1K1②CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）ΔH2＝+45.5kJ?mol﹣1K2（1）反應(yīng)③CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）的ΔH3＝kJ?mol﹣1，平衡常數(shù)K3＝（用含K1、K2表示），反應(yīng)在（“高溫”“低溫”或“任何溫度”）條件下能自發(fā)進行。Ⅱ．CO2加氫可以合成甲烷（2）向某密閉容器中充入一定量的CO2（g）和H2（g），在壓強為p1條件下發(fā)生反應(yīng)：CO2（g）+4H2（g）?CH4（g）+2H2O（g）ΔH＜0。在不同條件下達到平衡，設(shè)體系中H2的平衡轉(zhuǎn)化率為a（H2），在溫度為T1下的a（H2）～、在＝1下的a（H2）～如圖所示。（?。┥晌镏蠧H4的鍵角比H2O的（“大”或“小”）。（ⅱ）在＝1下的a（H2）～關(guān)系是m，理由是（從平衡移動角度分析）。（ⅲ）在＝1、p1和T1下，若最初充入1molH2，反應(yīng)經(jīng)10min達到平衡狀態(tài)，則n（CH4）＝mol，Kp＝。[用p1表示，列出算式，p（A）＝p（總）×]。5．（2024?湖北三模）氫能源是最具應(yīng)用前景的能源之一，甲烷﹣水蒸氣催化重整制氫（SMR）是一種制高純氫的方法，體系中發(fā)生如下反應(yīng)：Ⅰ．CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）ΔH1＝+205.8kJ/molⅡ．CO（g）+H2O（g）?H2（g）+CO2（g）ΔH2總反應(yīng)Ⅲ．CH4（g）+2H2O（g）?CO2（g）+4H2（g）ΔH3（1）相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下表所示：化學(xué)鍵H—HH—OC—HC＝OE（kJ?mol﹣1）436463413803反應(yīng)Ⅱ的ΔH2＝。（2）反應(yīng)Ⅱ的速率v＝v正﹣v逆＝k正c（CO）?c（H2O）﹣k逆c（CO2）?c（H2），其中k正、k逆分別為正、逆反應(yīng)速率常數(shù)。升高溫度時lgk正﹣lgk逆（填“增大”、“減小”或“不變”）。（3）用CaO可以去除CO2。H2體積分數(shù)和CaO消耗率隨時間變化關(guān)系如圖1所示。當單位時間CaO消耗率開始降低，則H2體積分數(shù)開始（填“升高”、“降低”或“不變”）。當CaO消耗率約為35%時，CaO對催化重整制氫的促進作用減弱，結(jié)合化學(xué)方程式解釋原因為。（4）在567K，8MPa條件下，甲烷水蒸氣重整反應(yīng)達到平衡時體系中各組分摩爾分數(shù)（物質(zhì)i的摩爾分數(shù)）與投料水碳比的計算結(jié)果如圖2所示。xCH4和xCO隨水碳比的變化曲線分別是、。當時，反應(yīng)Ⅲ的壓強平衡常數(shù)Kp＝（以分壓表示，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分數(shù)，結(jié)果保留3位有效數(shù)字）。6．（2024?江西模擬）二氧化碳與氫氣在一定條件下可制備甲醛（HCHO）、甲酸（HCOOH）和甲醇（CH3OH）等有機物?；卮鹣铝袉栴}：（1）制備甲醛：反應(yīng)機理如圖1所示[2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）ΔH4]。①CO2（g）+2H2（g）?HCHO（g）+H2O（g）ΔH＝（用ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4表示）。②將等物質(zhì)的量的CO2與H2充入恒溫恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)CO2（g）+2H2（g）?HCHO（g）+H2O（g），下列描述不能說明該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是（填字母）。a.CO2的物質(zhì)的量保持不變b.單位時間內(nèi)，斷裂2molH—H鍵的同時斷裂2molC—H鍵c.n（CO2）：n（H2）不再發(fā)生變化d.容器內(nèi)混合氣體的密度保持不變（2）制備甲酸：反應(yīng)原理為CO2（g）+H2（g）?HCOOH（g）ΔH。已知：v正＝k正c（CO2）?c（H2），v逆＝k逆c（HCOOH），k正、k逆為速率常數(shù)，lgk與溫度的關(guān)系如圖2所示。①若溫度升高，則k逆（填“增大”“減小”或“不變”）；該反應(yīng)的ΔH（填“＞”“＜”或“＝”）0。②向某恒容密閉容器中加入物質(zhì)的量均為1mol的CO2和H2發(fā)生該反應(yīng)，T1℃時平衡常數(shù)為20、平衡壓強為P0，若溫度為T2℃時，k正＝30k逆，則T2℃時的平衡壓強（填“＞”“＜”或“＝”）P0。（3）近年來，有研究人員用CO2通過電催化生成CH3OH，實現(xiàn)CO2的回收利用，其工作原理如圖3所示。寫出Cu電極上的電極反應(yīng)式：。（4）CO2用于制備苯乙烯有助于實現(xiàn)“碳中和”。①在催化劑X作用下，CO2參與反應(yīng)的機理如圖4所示（α、β表示乙苯分子中C或H原子的位置；A、B為催化劑的活性位點，其中A位點帶部分正電荷，B1、B2位點帶部分負電荷）。根據(jù)元素電負性的變化規(guī)律，圖4所示的反應(yīng)機理中步驟Ⅰ和步驟Ⅱ可描述為乙苯α—H帶部分正電荷，被帶部分負電荷的B1位點吸引，隨后解離出H+并吸附在B1位點上；。②保持混合氣體總壓（p）等其他條件不變，CO2的分壓[p（CO2）＝×p]與乙苯轉(zhuǎn)化率的關(guān)系如圖5所示。p（CO2）＞14kPa時，乙苯轉(zhuǎn)化率下降的原因是。7．（2024?保定二模）硫及其化合物在生產(chǎn)、生活中有廣泛應(yīng)用?；卮鹣铝袉栴}：Ⅰ．已知：①②（1）2H2S（g）+SO2（g）═3S（s）+2H2O（g）ΔHK，根據(jù)上述信息推知，ΔH＝，K＝（填具體數(shù)值）。Ⅱ．羰基硫（COS）是一種糧食熏蒸劑，能防治某些害蟲和真菌的危害。以FeOOH固體為催化劑，H2S分別與CO、CO2反應(yīng)制備COS的反應(yīng)如下：CO（g）+H2S（g）?COS（g）+H2（g）；CO2（g）+H2S（g）?COS（g）+H2O（g）。（2）COS中C的化合價為。（3）一定溫度下，向恒容密閉容器中充入1molCO、1molCO2、2molH2S氣體，加入適量的FeOOH固體，發(fā)生上述兩個反應(yīng)。下列敘述正確的是（填標號）。A．氣體總壓強不變時反應(yīng)達到平衡狀態(tài)B．平衡時混合氣體中COS體積分數(shù)的最大值為50%C．達到平衡時再充入CO2，H2S的平衡轉(zhuǎn)化率增大D．其他條件相同，使用納米FeOOH比使用顆粒FeOOH的反應(yīng)速率大Ⅲ．利用H2S和CH4反應(yīng)制備H2。已知CH4（g）+2H2S（g）?CS2（g）+4H2（g）分以下兩步進行：（a）（b）（4）T1溫度下，保持總壓強為130kPa，向反應(yīng)器中充入H2S和Ar，發(fā)生反應(yīng)a，測得H2S平衡轉(zhuǎn)化率與投料比的關(guān)系如圖1所示。其他條件相同，投料比η增大，H2S平衡轉(zhuǎn)化率增大的原因是；T1溫度下，該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp＝kPa。提示：用分壓計算的平衡常數(shù)叫壓強平衡常數(shù)Kp，分壓等于總壓×物質(zhì)的量分數(shù)。（5）向一密閉容器中通入2molH2S和1molCH4，同時通入一定量的N2稀釋常壓下，不同溫度下反應(yīng)相同時間后，測得H2和CS2的體積分數(shù)如圖2所示。①反應(yīng)CH4（g）+2H2S（g）?CS2（g）+4H2（g）能自發(fā)進行的條件是（填標號）。a．較低溫度b．較高溫度c．任何溫度②其他條件不變，在950～1150℃范圍內(nèi)，S2（g）的體積分數(shù)隨溫度的變化趨勢與圖（填標號）相符，原因是。8．（2024?市中區(qū)校級二模）CO2、CH4經(jīng)干氣重整（DRM）的產(chǎn)物H2、CO（合成氣）可用于合成清潔液體燃料，具有高效利用C1資源與保護環(huán)境的雙重效益。DRM主要反應(yīng)為：Ⅰ．CH4（g）+CO2（g）═2H2（g）+2CO（g），ΔH1＝+247.34kJ?mol﹣1該過程中還可能發(fā)生一系列反應(yīng)，如：Ⅱ．H2（g）+CO2（g）═H2O（g）+CO（g），ΔH2＝+41.16kJ?mol﹣1Ⅲ．CH4（g）═C（s）+2H2（g），ΔH3＝+74.87kJ?mol﹣1Ⅳ．2CO（g）═CO2（g）+C（s），ΔH4＝﹣172.47kJ?mol﹣1設(shè)定壓強0.1MPa下，初始投料CO2、CH4各1mol，經(jīng)熱力學(xué)計算得到其平衡狀態(tài)數(shù)據(jù)如圖1示：（1）分析在200℃之前體系物質(zhì)變化的原因，其總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為。（2）625℃平衡數(shù)據(jù)圖1，此時焦炭的物質(zhì)的量為，反應(yīng)Ⅲ的KpMPa（計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。（3）0.1MPa下，改變初始投料比，平衡時H2的選擇性（含氫產(chǎn)物占比）變化如圖2，實際工業(yè)生產(chǎn)多選擇投料比為1：1，溫度800～900℃，分析可能的原因為。（4）若合成氣直接用于合成烯烴（單烯）類液體燃料，結(jié)合圖分析，DRM反應(yīng)時合適的溫度條件應(yīng)調(diào)節(jié)至約，原因。（5）實際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)積碳會使鎳基催化劑活性降低直至失活，積碳使催化劑失活的可能原因為，積碳量的多少與生產(chǎn)條件密切相關(guān)，結(jié)合圖1分析，若想實現(xiàn)零積碳，應(yīng)控制生產(chǎn)條件為。9．（2024?安徽模擬）氮、砷及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等方面有著重要應(yīng)用?；卮鹣铝袉栴}：（1）氮氧化物（NOx）是常見的大氣污染氣體之一，用CH4催化還原NOx可消除氮氧化物的污染。已知：①CH4（g）+2NO2（g）═N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）ΔH＝﹣865.0kJ?mol﹣1；②2NO（g）+O2（g）═2NO2（g）ΔH＝﹣112.5kJ?mol﹣1；③適量的N2和O2完全反應(yīng)，每生成2.24L（標準狀況下）NO時，吸收8.9kJ的熱量。則CH4（g）+4NO（g）═2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）ΔH＝kJ?mol﹣1。（2）基態(tài)砷原子核外電子云輪廓圖呈啞鈴形的能級上占據(jù)的電子總數(shù)為。（已知：d軌道電子云輪廓圖呈花瓣形。）（3）在恒容密閉容器中，As2S3（s）分解反應(yīng)：2As2S3（s）?4AsS（g）+S2（g）達平衡時，氣體總壓的對數(shù)值lg（P/kPa）與溫度的關(guān)系如圖1所示。①溫度升高，密閉容器中混合氣體的平均摩爾質(zhì)量（填“增大”“減小”或“不變”）。②A點對應(yīng)溫度下的Kp＝（kPa）5（用分數(shù)表示）。（4）25℃時，向0.1mol?L﹣1三元弱酸H3AsO4溶液中滴加NaOH溶液，溶液中H3AsO4、、及的物質(zhì)的量分布分數(shù)隨pH的變化如圖2所示。①a、b、c三點水的電離程度由大到小的順序為。②反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝。（5）某原電池裝置如圖3所示，電池總反應(yīng)為。當P池中溶液由無色變藍色時，正極上的電極反應(yīng)式為；當電流計指針歸中后向Q中加入一定量的NaOH，電流計指針反向偏轉(zhuǎn)，此時P中的反應(yīng)式是。10．（2024?龍巖模擬）丙烯腈（）是合成橡膠及合成樹脂等工業(yè)中的重要原料，以為原料合成丙烯腈的反應(yīng)過程如下：反應(yīng)Ⅰ：反應(yīng)Ⅱ：科學(xué)家通過DFT計算得出反應(yīng)Ⅱ的歷程包含p、q兩步，其中p步反應(yīng)的化學(xué)方程式為：已知：部分化學(xué)鍵鍵能如下表所示：化學(xué)鍵C—HO—HN—HC—CC—NC＝CC—OC＝OC≡N鍵能（kJmol﹣1）413463389348305615351745891（1）q步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為。（2）在盛有催化劑TiO2、壓強為200kPa的恒壓密閉容器中按體積比2：15充入和NH3發(fā)生反應(yīng)，通過實驗測得平衡體系中含碳物質(zhì)（乙醇除外）的物質(zhì)的量分數(shù)隨溫度的變化如圖所示。①ΔH10（填“＞”“＜”）。②含碳物質(zhì)檢測過程中，未檢測出，反應(yīng)活化能相對大小應(yīng)為pq（填“＞”或“＜”）。③M點時，體系中H2O（g）的體積分數(shù)（保留三位有效數(shù)字）。④N點時，反應(yīng)Ⅱ的壓強平衡常數(shù)Kp＝kPa（保留三位有效數(shù)字）；150℃～350℃范圍內(nèi)，物質(zhì)的量分數(shù)表示的平衡常數(shù)Kx的相對大?。悍磻?yīng)Ⅰ反應(yīng)Ⅱ（填“＞”“＜”或“＝”）。⑤上述條件下丙烯腈的平衡產(chǎn)率不高，實際生產(chǎn)中會向反應(yīng)器中再充入一定量N2（不參與反應(yīng)），請解釋該操作的目的并說明理由。11．（2024?鯉城區(qū)校級模擬）丙烯是一種重要的化工原料。關(guān)于丙烯的制備方法有如下幾種。Ⅰ.丙烷氧化脫氫：2C3H8（g）+O2（g）?2C3H6（g）+2H2O（g）ΔH1＝﹣236kJ?mol﹣1（1）下列操作有利于提高丙烷的平衡轉(zhuǎn)化率的有（填序號）。A.升溫B.減壓C.加催化劑D.通O2（2）某溫度下，向剛性密閉容器中充入C3H8和O2的混合氣體發(fā)生反應(yīng)，下列能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是（填序號）。A.v正（O2）＝2v逆（C3H6）B.反應(yīng)混合物中各組分濃度之比等于化學(xué)計量數(shù)之比C.容器內(nèi)壓強不再變化D.容器內(nèi)混合氣體密度不再變化E.比值不變（3）某溫度下，向剛性密閉容器中充入n（C3H8）：n（O2）＝3：1的混合氣體發(fā)生反應(yīng)，起始壓強為20kPa，達平衡時總壓強為23kPa，則C3H8的平衡轉(zhuǎn)化率為。Ⅱ.丙烷無氧脫氫：C3H8（g）?C3H6（g）+H2（g）ΔH2使用該方法制備丙烯時，體系中還存在副反應(yīng)：C3H8（g）?C2H4（g）+CH4（g）。（4）已知幾種共價鍵鍵能如下表所示：共價鍵C—HC—CC＝CH—H鍵能（kJ/mol）413348615436①C3H8（g）?C3H6（g）+H2（g）ΔH2＝kJ?mol﹣1。②丙烷無氧脫氫反應(yīng)在（填“較高”“較低”或“任意”）溫度下能自發(fā)進行。（5）一定溫度下，將C3H8和H2的混合氣體通過催化劑Ga2O3（負載于Al2O3）的表面。反應(yīng)過程中，催化劑Ca2O3會與H2反應(yīng)生成另一催化劑Ga—H/GaOx。使用不同催化劑時，Rlnk和的關(guān)系如圖甲所示（其中a為Ga2O3，b為Ga—H/GaOx）。反應(yīng)過程中丙烷平衡轉(zhuǎn)化率、丙烯選擇性以及丙烯生成速率隨n（H2）：n（C3H8）變化如圖乙所示。①已知Arrhenius經(jīng)驗公式為Rlnk＝﹣+C（Ea為活化能，k為速率常數(shù)，R和C為常數(shù)）。在其他條件相同時，催化效果更好的是（填“Ga2O3”或“Ga—H/GaOx”）。判斷依據(jù)是。②圖乙中，代表丙烯生成速率的曲線為（填“c”或“d”）恒溫恒壓條件下，向密閉容器中通入C3H8和H2混合氣體使丙烯生成速率最大，丙烷無氧脫氫反應(yīng)的Kp＝MPa（已知壓強為0.1MPa，列出計算式即可）。12．（2024?惠州一模）對氮氧化物NOx的資源化利用，運用多種方式促進氮的循環(huán)轉(zhuǎn)化，具有重要的研究意義。（1）已知a：N2（g）+O2（g）＝2NO（g）?ΔH＝+182.6kJ?mol﹣1b：C的燃燒熱為393kJ?mol﹣1；c：CO2（g）+C（s）＝2CO（g）?ΔH＝+172.4kJ?mol﹣1①請寫出NO（g）與CO（g）反應(yīng)生成兩種無污染性氣體的熱化學(xué)方程式：。②將等物質(zhì)的量的NO與CO混合氣體分別通入體積均為1L的恒溫密閉容器Ⅰ和絕熱密閉容器Ⅱ中，反應(yīng)一段時間后兩容器內(nèi)達到平衡狀態(tài)，下列說法正確的是。A．兩容器內(nèi)混合氣體密度相等B．NO轉(zhuǎn)化率αⅠ＜αⅡC．反應(yīng)平衡常數(shù)KⅠ＞KⅡ（2）可利用鈷氨配合物吸收NO，[Co（NH3）6]2+對NO的配合能力很強，而[Co（NH3）6]3+對NO的配合能力極低。①已知[Co（NH3）6]3+的結(jié)構(gòu)如圖所示，1mol[Co（NH3）6]3+中含有σ鍵的數(shù)目是。②有氧和無氧條件下，[Co（NH3）6]2+溶液脫除NO的效率如圖1所示，有氧環(huán)境下，發(fā)生總反應(yīng)：4[Co（NH3）6]2++2NO+2O2+H2O?4[Co（NH3）6]3++2OH﹣++，在50℃的有氧環(huán)境下，往1L0.01mol/L[Co（NH3）6]2+溶液中持續(xù)通入試樣氣體5h，NO脫除率為60%（假設(shè)溶液體積不發(fā)生改變），結(jié)合圖1信息，計算此時鈷氨溶液中[Co（NH3）6]2+有效含鈷率為。（有效含鈷率＝×100%）③鈷氨溶液經(jīng)過多次循環(huán)吸收NO后，其吸收NO的能力變化如圖2所示，前16h內(nèi)鈷氨溶液吸收NO的能力不斷下降的原因是。（3）催化電解NO吸收液可將NO還原為NH3，其催化機理如圖3所示，在相同條件下，恒定通過電解池的電量，電解得到部分還原產(chǎn)物的法拉第效率（FE%）隨電解電壓的變化如圖4所示。已知FE%＝＝nF，n表示電解生還原產(chǎn)物X所轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量，F(xiàn)表示法拉第常數(shù)；Q總表示電解過程中通過的總電量。①當電解電壓為U2時，催化電解NO生成NH3的電極反應(yīng)式為。②當電解電壓為U1時，電解生成的H2和NH3的物質(zhì)的量之比為。13．（2024?日照三模）苯乙烯是生產(chǎn)塑料與合成橡膠的重要原料，生產(chǎn)苯乙烯有如下兩種方法：方法1：方法2：回答下列問題：（1）采用方法1，在某溫度，100kPa下，向容器中充入1mol乙苯氣體，達平衡時轉(zhuǎn)化率為50%，Kp＝kPa；同溫同壓下，欲將轉(zhuǎn)化率提高到60%，需充入mol水蒸氣作為稀釋氣。（2）采用方法1，維持體系總壓100kPa，向乙苯中充入氮氣（N2不參與反應(yīng)），不同投料比（乙苯和N2的物質(zhì)的量之比，分別為1：0、1：1、1：5、1：9）下乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)溫度的變化如圖。投料比為1：1的曲線是（填“m1”、“m2”、“m3”或“m4”），該投料比下反應(yīng)tmin達到平衡，乙苯的反應(yīng)速率為kPa?min﹣1。（3）采用方法2，乙苯和CO2經(jīng)催化劑吸附后才能發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)歷程如圖。①催化劑表面酸堿性對乙苯脫氫反應(yīng)性能影響較大。根據(jù)反應(yīng)歷程分析，催化劑表面堿性太強，會降低乙苯轉(zhuǎn)化率的原因是。②相同溫度下，投料比[n（CO2）：n（乙苯）]遠大于10：1時，乙苯的消耗速率明顯下降，可能的原因除了乙苯的濃度過低外，還可能是。14．（2024?梅州模擬）為實現(xiàn)“碳中和”“碳達峰”，碳的循環(huán)利用是重要措施。利用氫氣和CO反應(yīng)生成甲烷，涉及的反應(yīng)如下：i．CO（g）+3H2（g）?CH4（g）+H2O（g）ΔH1ii．CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）ΔH2iii．CO2（g）+4H2（g）?CH4（g）+2H2O（g）ΔH3回答下列問題：（1）在25℃和101kPa下，1molH2O（g）轉(zhuǎn)變?yōu)?molH2O（l）時放出44.0kJ熱量，CH4的燃燒熱為﹣890.3kJ?mol﹣1，CO的燃燒熱為﹣283.0kJ?mol﹣1，H2的燃燒熱為﹣285.8kJ?mol﹣1，則ΔH1＝kJ?mol﹣1。（2）一定溫度下，在恒容的密閉容器中進行上述反應(yīng)，平衡時CO的轉(zhuǎn)化率及CH4的選擇性隨變化的情況如圖所示[已知CH4的選擇性＝]。①圖中表示CH4選擇性變化的曲線是（填“甲”或“乙”），保持不變，曲線甲由B點達到A點需要的條件為。②相同溫度下，向恒容容器內(nèi)加入3molH2和1molCO，初始壓強為10MPa，平衡時H2O的物質(zhì)的量為mol，反應(yīng)ii的Kp＝。（保留小數(shù)點后一位）。（3）CO2催化加氫制甲醇也是碳循環(huán)的重要途徑。CO2在某催化劑表面與氫氣作用制備甲醇的反應(yīng)機理如圖所示。催化循環(huán)中產(chǎn)生的中間體微粒共種，CO2催化加氫制甲醇總反應(yīng)的化學(xué)方程式為。15．（2024?五華區(qū)校級模擬）CO2催化加氫制甲醇，在減少CO2排放的同時實現(xiàn)了CO2的資源化，在某CO2催化加氫制甲醇的反應(yīng)體系中，發(fā)生的主要反應(yīng)有：反應(yīng)Ⅰ.CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）ΔH1反應(yīng)Ⅱ.CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）ΔH2反應(yīng)Ⅲ.CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）ΔH3回答下列問題：（1）反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ以物質(zhì)的量分數(shù)表示的平衡常數(shù)K與溫度T變化關(guān)系如圖所示。據(jù)圖判斷，ΔH30（填“＞”“＜”或“＝”），的數(shù)值范圍是（填序號）。A.＜﹣1B.﹣1～0C.0～1D.＞1（2）在一定條件下，選擇合適的催化劑只進行反應(yīng)Ⅰ，控制CO2和H2初始投料比為1：1時，在不同溫度下T1、T2、T3，達到平衡后，CO2的轉(zhuǎn)化率分別為50%、80%、65%，已知反應(yīng)速率v＝v正﹣v逆＝k正x（CO2）x（H2）﹣k逆x（CO）x（H2O），k正、k逆分別為正、逆向反應(yīng)速率常數(shù)，x為物質(zhì)的量分數(shù)。k正﹣k逆最大的是溫度（填“T1”“T2”或“T3”）。（3）在固定容積的容器中通入2molCO2和3molH2發(fā)生上述反應(yīng)，初始壓強為p，反應(yīng)達到平衡時，測得各組分的物質(zhì)的量分數(shù)隨溫度變化的曲線如圖所示：①圖中X、Y分別代表、（填化學(xué)式）。②圖中250℃時，反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)1（填“＞”“＜”或“＝”）。③溫度一定時，通入惰性氣體，壓強增大，CO2平衡轉(zhuǎn)化率（填“增大”“減小”或“不變”）。④某溫度達平衡時，容器中CH3OH的物質(zhì)的量為0.4mol，H2的轉(zhuǎn)化率為70%，反應(yīng)Ⅱ平衡常數(shù)Kp＝（用平衡分壓代替平衡濃度，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分數(shù)，化為最簡比）。16．（2024?河北三模）精脫硫技術(shù)主要用于煤氣中羰基硫（COS）和二硫化碳（CS2）的轉(zhuǎn)化。（1）利用焦爐煤氣中的H2可脫除煤氣中羰基硫（COS）。羰基硫氫化反應(yīng)歷程有途徑Ⅰ和途徑Ⅱ兩種可能，如圖所示。①已知羰基硫氫化反應(yīng)速率較快，推測其更合理的反應(yīng)歷程是途徑（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）。②反應(yīng)COS（g）+H2（g）＝CO（g）+H2S（g）的ΔH＝kJ?mol﹣1。（2）MoS2可作羰基硫氫化反應(yīng)的催化劑，催化機理如圖所示。不同鉬（Mo）含量的MoS2催化劑對COS轉(zhuǎn)化率和H2S的選擇性不同，實驗數(shù)據(jù)如圖：①根據(jù)圖中數(shù)據(jù)，選擇（填“3.4%Mo”或“8.7%Mo”）作催化劑效果最好。②當H2S選擇性低于100%時表明部分COS氣體與催化劑發(fā)生了反應(yīng)，催化劑有吸硫現(xiàn)象，若H2S選擇性高于100%，可能的原因是。（3）金屬Mo的晶胞如圖所示，設(shè)晶體密度為ρg?cm﹣3，則晶胞參數(shù)為pm（阿伏加德羅常數(shù)的值為NA）。（4）一定溫度下，向恒容密閉容器中充入物質(zhì)的量之比為1：4的CS2（g）和H2（g），發(fā)生反應(yīng)CS2（g）+4H2（g）?CH4（g）+2H2S（g），容器內(nèi)氣體壓強隨時間變化如表所示。時間/min050100150200250300壓強/kPa10088.079.872.468.265.065.0①0～250min內(nèi)，H2分壓的平均變化值為kPa?min﹣1。②該溫度下，平衡常數(shù)Kp＝（kPa）﹣2（列出計算式）。17．（2024?永春縣校級模擬）先進的甲醇低壓羰基合成乙酸工藝的普及推廣，導(dǎo)致我國乙酸產(chǎn)能過剩。使用特定催化劑進行乙酸直接加氫制備乙醇的反應(yīng)原理如下：主反應(yīng)：CH3COOH（g）+2H2（g）?CH3CH2OH（g）+H2O（g）ΔH1副反應(yīng)：CH3COOH（g）+CH3CH2OH（g）?CH3CH2OOCCH3（g）+H2O（g）ΔH2＜0副反應(yīng)的反應(yīng)熱絕對值遠遠小于主反應(yīng)的反應(yīng)熱絕對值。（1）一定溫度下，將1molCH3COOH（g）、5molH2（g）通入到恒壓密閉容器中（不考慮副反應(yīng)）。達到平衡時，H2的轉(zhuǎn)化率為4%，該反應(yīng)放熱akJ。則該溫度下主反應(yīng)的ΔH1＝。該反應(yīng)自發(fā)發(fā)生的條件為（選填“高溫”“低溫”或者“任何溫度”）。（2）250℃下，恒壓密閉容器中充入一定量H2（g）和CH3COOH（g）（不考慮副反應(yīng)），下列條件不能判斷反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是（填字母）。A．混合氣體的密度保持不變B．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變C．H2O的體積分數(shù)不變D．n（H2O）和n（CH3CH2OH）的比值一定（3）已知：Ⅰ．S表示選擇性，且主反應(yīng)產(chǎn)物的選擇性往往大于副反應(yīng)產(chǎn)物的選擇性Ⅱ．在n（H2）：n（CH3COOH）＝10時：2MPa下，平衡時S（乙醇）和S（乙酸乙酯）隨溫度的變化；250℃下，平衡時S（乙醇）和S（乙酸乙酯）隨壓強的變化均如圖所示。①250℃下，乙醇選擇性隨壓強變化的曲線是（填字母）。②曲線b變化的原因是。③150℃，在催化劑作用下H2和CH3COOH反應(yīng)一段時間后，乙醇的選擇性位于m點。不改變反應(yīng)的溫度和時間，一定能提高乙醇選擇性的措施（填一條）。（4）一定溫度和恒定壓強下，向初始體積為1L容積可變的密閉容器中通入2molH2和1molCH3COOH同時發(fā)生主反應(yīng)和副反應(yīng)，測得平衡時n[H2O（g）]＝0.8mol，體系中氣體物質(zhì)的量減小20%，則平衡時，c（H2）mol/L，主反應(yīng)的Kc＝。18．（2024?湖北二模）近日，科學(xué)家開發(fā)新型催化劑實現(xiàn)N2O對C4餾分中2﹣丁烯的氣相選擇性氧化，反應(yīng)原理如下：反應(yīng)l：CH3CH＝CHCH3（g）+N2O（g）?CH3CH2COCH3（g）+N2（g）ΔH1＜0反應(yīng)2：CH3CH＝CHCH3（g）+2N2O（g）?2CH3CHO（g）+2N2（g）ΔH2＜0（1）N2O的空間構(gòu)型為。（2）在特定溫度下，由穩(wěn)定態(tài)單質(zhì)生成1mol化合物的焓變叫該物質(zhì)在此溫度下的標準生成焓（ΔfHmθ）。穩(wěn)定態(tài)單質(zhì)的標準生成焓為0kJ/mol，下表為幾種化合物在298K的標準生成焓數(shù)據(jù)：物質(zhì)CH3CH＝CHCH3CH3CH2COCH3CH3CHON2OΔfHmθ（kJ/mol）abcdΔH1＝kJ/mol。（3）某溫度下，向恒壓密閉容器中充入CH3CH＝CHCH3（g）和N2O（g），發(fā)生上述反應(yīng)1和反應(yīng)2，測得平衡體系中N2的體積分數(shù)與起始投料比[]的關(guān)系如圖所示，N2體積分數(shù)最大值小于50%的原因是。（4）已知：阿倫尼烏斯經(jīng)驗公式為Rlnk＝﹣+C（R、C為常數(shù)，T為熱力學(xué)溫度，k為速率常數(shù)，Ea為活化能）。測得反應(yīng)1在不同條件下，Rlnk與溫度的倒數(shù)關(guān)系如圖所示，在a條件下，該反應(yīng)的活化能Ea＝kJ/mol，當改變外界條件時，實驗數(shù)據(jù)如圖中的曲線b所示，則實驗改變的外界條件可能是。（5）在反應(yīng)器中充入1mol2﹣丁烯和2molN2O（g），發(fā)生上述反應(yīng)，測得2﹣丁烯的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關(guān)系如上圖所示，X點時丁酮的選擇性為，Kx是以物質(zhì)的量分數(shù)表示的平衡常數(shù)，則反應(yīng)2在Y點的物質(zhì)的量分數(shù)平衡常數(shù)Kx＝（用分數(shù)表示）。[已知：CH3CH2COCH3的選擇性＝]（6）以熔融碳酸鹽（如K2CO3）為電解質(zhì)，丁烯（C4H8）/空氣燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率較高。電池總反應(yīng)為C4H8+6O2＝4CO2+4H2O，則負極的電極方程式為。19．（2024?重慶模擬）硫酰氯（SO2Cl2）在有機合成上可用作磺化劑和氯化劑。無水條件下合成SO2Cl2的反應(yīng)為：SO2（g）+Cl2（g）?SO2Cl2（g）ΔH＝﹣67kJ/mol。（1）關(guān)于上述反應(yīng)，下列描述錯誤的是（填字母）。（2）已知Cl﹣Cl和S﹣Cl的鍵能分別為243kJ/mol和255kJ/mol。二氧化硫和硫酰氯分子中硫氧鍵的鍵能差值為kJ/mol。（3）等溫下，將等物質(zhì)的量的反應(yīng)物加入恒容容器中，起始壓強為mkPa，發(fā)生上述反應(yīng)，平衡后壓強為nkPa，平衡常數(shù)Kp＝（kPa）﹣1（列出表達式）。（4）硫酰氯對甲苯進行氣相催化氯化，某反應(yīng)機理如圖所示（圖中為催化劑表面的催化活性位點）。①甲苯氯化的化學(xué)方程式為。②根據(jù)反應(yīng)機理，當催化劑表面活性位點不足時，分別增大硫酰氯和甲苯的濃度，反應(yīng)速率的變化情況分別為。（5）鋰—硫酰氯電池是一種高能鋰電池。該電池采用非編織玻璃隔膜，以金屬Li為負極，多孔碳為正極（硫酰氯為正極活性物質(zhì)），溶解有Li[AlCl4]的液態(tài)硫酰氯作為電解液。①電解液中遷移向正極的離子為。②負極的電極反應(yīng)式為。③放電時，若正極生成LiCl、Li2S2O4和SO2三種產(chǎn)物，其物質(zhì)的量分別為a、b和cmol，則c＝（用a和b表示）。20．（2024?東西湖區(qū)校級模擬）利用煤化工的副產(chǎn)物甲醇（CH3OH）制丙烯（C3H6）可緩解對石油的依賴。298K，100kPa下主反應(yīng)為：3CH3OH（l）?CH3CH＝CH2（g）+3H2O（l），ΔH（1）在298K，100kPa下，由元素最穩(wěn)定的單質(zhì)生成1mol物質(zhì)時的熱效應(yīng)叫做標準生成焓ΔfH。幾種物質(zhì)的標準生成焓ΔfH數(shù)據(jù)如下：CH3OH（l）H2O（g）CH3CH＝CH2（l）ΔfH/kJ?mol﹣1﹣201.9﹣241.820.4則主反應(yīng)的ΔH＝kJ?mol﹣1。（2）450℃時，各物質(zhì)均為氣體，向容積為VL的恒容密閉容器中通入1molCH3OH（g）僅發(fā)生主反應(yīng)，10min后達到平衡，此時容器中n（C3H6）＝amol，則10min內(nèi)反應(yīng)速率v（CH3OH）＝mol?L﹣1?min﹣1，該反應(yīng)平衡常數(shù)K＝。（3）鋁硅分子篩（表示為HAlSiO）催化CH3OH生成CH3CH＝CH2的機理如圖：a．CH3OH+HAlSiO→+AlSiO﹣+H2Ob．+AlSiO﹣→：CH2+HAlSiOc．3：CH2—CH3CH＝CH2①反應(yīng)a中生成的會繼續(xù)參與反應(yīng)生成某中性有機物，其結(jié)構(gòu)簡式為②：CH2稱為卡賓，有兩種結(jié)構(gòu)，如圖A、B所示，C原子采用sp2雜化的是，請利用電子排布規(guī)律判斷基態(tài)時結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定（填字母代號）。（4）保持氣流速率一定，溫度對甲醇催化制丙烯反應(yīng)的影響如圖所示。甲醇的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而升高的原因是，溫度超過450℃后，丙烯選擇性降低的原因是。

2025高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)之化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡（解答大題）參考答案與試題解析一．解答題（共20小題）1．（2024?湖北模擬）甲醇是重要的化工原料，甲醇的制備與應(yīng)用也是國際研究的熱點。Ⅰ．某溫度下，利用CO2生產(chǎn)甲醇主要涉及以下反應(yīng)。反應(yīng)1.CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）?ΔH1＝﹣49.4kJ?mol﹣1；K1反應(yīng)2.CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）?ΔH2＝+41.2kJ?mol﹣1；K2（1）反應(yīng)1自發(fā)進行的條件是低溫（填“高溫”、“低溫”或“任意溫度”）。（2）升高溫度，K1?K2的值將減?。ㄌ睢霸龃蟆?、“減小”或“不變”）。（3）向絕熱恒容密閉容器中充入等物質(zhì)的量的CO2（g）和H2（g）發(fā)生上述反應(yīng)，下列可說明反應(yīng)已達平衡狀態(tài)的是AC（填編號）。A．容器內(nèi)溫度不變B．混合氣體平均密度保持不變C．CH3OH的體積分數(shù)保持不變D．v正（CO2）＝v逆（CO）（4）在恒溫密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)1和反應(yīng)2，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率[α（CO2）%]和甲醇選擇性[CH3OH%＝×100%]隨著溫度變化關(guān)系如圖所示。①寫出一種增大平衡時CH3OH選擇性的方法適當降溫，適當增大壓強。②分析溫度高于236℃后CO2轉(zhuǎn)化率下降的原因升溫，反應(yīng)1平衡左移，生成CO2，反應(yīng)2平衡右移，消耗CO2；溫度高于236℃后，反應(yīng)1生成的CO2大于反應(yīng)2消耗的CO2。③在244℃，向容積為V的容器內(nèi)投入1molCO2（g）和3molH2（g）充分反應(yīng)，計算平衡時生成CH3OH的物質(zhì)的量為0.61mol（計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。Ⅱ.工業(yè)上也可用電化學(xué)法制備甲醇。（5）采用如圖原電池制備甲醇。通入CO的一端發(fā)生的電極反應(yīng)為CO+4e﹣+4H+＝CH3OH?！敬鸢浮浚?）低溫；（2）減?。唬?）AC；（4）①適當降溫，適當增大壓強；②升溫，反應(yīng)1平衡左移，生成CO2，反應(yīng)2平衡右移，消耗CO2；溫度高于236℃后，反應(yīng)1生成的CO2大于反應(yīng)2消耗的CO2；③0.061；（5）CO+4e﹣+4H+＝CH3OH?！痉治觥浚?）根據(jù)ΔG＝ΔH—TΔS，反應(yīng)Ⅰ的ΔH＜0，正反應(yīng)氣體體積數(shù)減小，ΔS＜0，ΔG＜0反應(yīng)自發(fā)；（2）反應(yīng)1加上反應(yīng)2所得的反應(yīng)K＝K1?K2，且所得新反應(yīng)ΔH＝ΔH1+ΔH2＜0，是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動，故所得的反應(yīng)K減??；（3）可逆反應(yīng)達到化學(xué)平衡時正逆發(fā)怒有速率相等且變化的物理量不在變化；（4）①反應(yīng)I生成CH3OH，是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，要增大平衡時CH3OH的選擇性，則可以適當降溫；②根據(jù)反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)II的ΔH，升溫，反應(yīng)1平衡左移，生成CO2，反應(yīng)2平衡右移，消耗CO2，且反應(yīng)I受溫度影響更大；③從圖可知244℃二氧化碳轉(zhuǎn)化率10.5%，甲醇選擇性58.3%。則平衡甲醇物質(zhì)的量為1×10.5%×58.3%mol；（5）根據(jù)裝置可知，CO在左側(cè)電極得電子，轉(zhuǎn)化為CH3OH?！窘獯稹拷猓海?）根據(jù)ΔG＝ΔH—TΔS，反應(yīng)Ⅰ的ΔH＜0，正反應(yīng)氣體體積數(shù)減小，ΔS＜0，ΔG＜0反應(yīng)自發(fā)，自發(fā)進行的條件是低溫，故答案為：低溫；（2）反應(yīng)1加上反應(yīng)2所得的反應(yīng)K＝K1?K2，且所得新反應(yīng)ΔH＝ΔH1+ΔH2＜0，是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動，故所得的反應(yīng)K減小，即K1?K2減小，故答案為：減??；（3）A．化學(xué)反應(yīng)一定伴隨能量變化，絕熱密閉容器溫度不變，說明反應(yīng)平衡，故A正確；B．反應(yīng)前后無固體參與，氣體質(zhì)量不變，容器體積不變，根據(jù)ρ＝m/V可知，密度一直不變，混合氣體平均密度保持不變無法說明反應(yīng)到達平衡，故B錯誤；C．CH3OH的體積分數(shù)未平衡時會一直改變，保持不變時到達平衡，故C正確；D．反應(yīng)1也有二氧化碳參加反應(yīng)，則v正（CO2）＝v逆（CO）不能說明反應(yīng)已經(jīng)平衡，故D錯誤；故答案為：AC；（4）①反應(yīng)I生成CH3OH，是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，要增大平衡時CH3OH的選擇性，則可以適當降溫，適當增大壓強，故答案為：適當降溫，適當增大壓強；②根據(jù)反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)II的ΔH，升溫，反應(yīng)1平衡左移，生成CO2，反應(yīng)2平衡右移，消耗CO2，且反應(yīng)I受溫度影響更大，故溫度高于236℃后，反應(yīng)1生成的CO2大于反應(yīng)2消耗的CO2，故答案為：升溫，反應(yīng)1平衡左移，生成CO2，反應(yīng)2平衡右移，消耗CO2；溫度高于236℃后，反應(yīng)1生成的CO2大于反應(yīng)2消耗的CO2；③從圖可知244℃二氧化碳轉(zhuǎn)化率10.5%，甲醇選擇性58.3%。則平衡甲醇物質(zhì)的量為1×10.5%×58.3%mol＝0.061mol，故答案為：0.61；（5）根據(jù)裝置可知，CO在左側(cè)電極得電子，轉(zhuǎn)化為CH3OH，電解液為酸性，故電極反應(yīng)為CO+4e﹣+4H+＝CH3OH，故答案為：CO+4e﹣+4H+＝CH3OH。【點評】本題考查反應(yīng)中的能量變化和化學(xué)平衡，側(cè)重考查學(xué)生焓變和平衡移動的掌握情況，試題難度中等。2．（2024?江西模擬）我國力爭2030年前實現(xiàn)“碳達峰”，2060年前實現(xiàn)“碳中和”。其中的關(guān)鍵技術(shù)是運用催化轉(zhuǎn)化法實現(xiàn)二氧化碳的綜合利用。CO2資源化利用受到越來越多的關(guān)注，它能有效減少碳排放，有效應(yīng)對全球的氣候變化，并且能充分利用碳資源。二氧化碳催化加氫制甲醇有利于減少溫室氣體排放，涉及的反應(yīng)如下：Ⅰ．CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）ΔHl＝﹣49.4kJ?mol﹣1Ⅱ．CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）ΔH2＝+40.9kJ?mol﹣1回答下列問題：（1）CO加H2生成氣態(tài)甲醇的熱化學(xué)方程式為CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）ΔH1＝﹣90.3kJ?mol﹣1。（2）在恒溫恒容的容器中發(fā)生上述反應(yīng)，下列說法正確的有CD。a．加入催化劑，可提高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率b．氣體密度保持不變，反應(yīng)體系已達平衡c．氣體平均摩爾質(zhì)量保持不變，反應(yīng)體系已達平衡d．平衡后縮小體積增大體系壓強，有利于提高CH3OH產(chǎn)率e．平衡后升高溫度，反應(yīng)Ⅱ的正反應(yīng)速率增大、逆反應(yīng)速率減小，平衡正移（3）不同壓強下，按照n（CO2）：n（H2）＝1：3投料，發(fā)生反應(yīng)I，實驗測得CO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化關(guān)系如圖1所示。①壓強P1、P2由大到小的順序為p2＞p1。②圖中A點對應(yīng)的甲醇的體積分數(shù)是16.7%（計算結(jié)果保留1位小數(shù)）③該溫度下反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)Kp＝（用P1表示）。（4）0.5MPa下，將n（H2）：n（CO2）＝3：1的混合氣體以一定流速通過裝有催化劑的反應(yīng)器，測得CO2的轉(zhuǎn)化率、CH3OH或CO的選擇性以及（CH3OH的收率（CH3OH的收率＝CO2的轉(zhuǎn)化率×CH3OH的選擇性）隨溫度的變化如圖2所示曲線a表示CO（填“CH3OH”或“CO”）的選擇性隨溫度的變化，270℃時，對應(yīng)CO的收率為14.7%；在210～250℃之間，CH3OH的收率增大的原因是溫度升高，生成CH3OH的反應(yīng)速率增大?！敬鸢浮浚?）CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）ΔH1＝﹣90.3kJ?mol﹣1；（2）CD；（3）①p2＞p1；②16.7%；③；（4）CO；14.7%；溫度升高，生成CH3OH的反應(yīng)速率增大?！痉治觥浚?）根據(jù)蓋斯定律可知，反應(yīng)Ⅰ﹣反應(yīng)Ⅱ可得CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）ΔH＝△1﹣ΔH2；（2）A．催化劑不影響平衡移動；B．恒溫恒容的容器，氣體體積不變，質(zhì)量不變，氣體密度保持不變；C．恒溫恒容的容器，氣體體積不變，氣體的物質(zhì)的量為可變量；D．反應(yīng)Ⅰ正向是氣體體積減小的反應(yīng)，平衡后縮小體積增大體系壓強，有利于提高CH3OH產(chǎn)率；E．平衡后升高溫度，反應(yīng)Ⅱ的正反應(yīng)速率增大、逆反應(yīng)速率也增大，但增大程度小于正反應(yīng)；（3）①n（CO2）：n（H2）＝1：3投料，發(fā)生反應(yīng)I，CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g），壓強增大，平衡正向移動，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大；②n（CO2）：n（H2）＝1：3投料，設(shè)物質(zhì)的量分別為xmol和3xmol根據(jù)方程式在平衡狀態(tài)列三段式CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）（單位：mol）開始x3x00變化0.5x1.5x0.5x0.5x平衡0.5x1.5x0.5x0.5xA點對應(yīng)的甲醇的體積分數(shù)＝×100%；③平衡常數(shù)Kp＝；（4）溫度升高，反應(yīng)Ⅱ正向進行，所以曲線a為CO；CH3OH的選擇性為30%，CH3OH的吸收率為6.3，CO的選擇性為70%，CO的吸收率為：＝14.7%。【解答】解：（1）根據(jù)蓋斯定律可知，反應(yīng)Ⅰ﹣反應(yīng)Ⅱ可得CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）ΔH＝△1﹣ΔH2＝﹣90.3kJ?mol﹣1，故答案為：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）ΔH1＝﹣90.3kJ?mol﹣1；（2）A．催化劑不影響平衡移動，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率不變，故A錯誤；B．恒溫恒容的容器，氣體體積不變，質(zhì)量不變，氣體密度保持不變，無法確定體系已達平衡，故B錯誤；C．恒溫恒容的容器，氣體體積不變，氣體的物質(zhì)的量為可變量，氣體平均摩爾質(zhì)量保持不變，反應(yīng)體系已達平衡，故C正確；D．反應(yīng)Ⅰ正向是氣體體積減小的反應(yīng)，平衡后縮小體積增大體系壓強，有利于提高CH3OH產(chǎn)率，壓強對反應(yīng)Ⅱ的平衡無影響，故D正確；E．平衡后升高溫度，反應(yīng)Ⅱ的正反應(yīng)速率增大、逆反應(yīng)速率也增大，但增大程度小于正反應(yīng)，平衡正移，故E錯誤；故答案為：CD；（3）①n（CO2）：n（H2）＝1：3投料，發(fā)生反應(yīng)I，CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g），壓強增大，平衡正向移動，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大，得出p2＞p1，故答案為：p2＞p1；②n（CO2）：n（H2）＝1：3投料，設(shè)物質(zhì)的量分別為xmol和3xmol根據(jù)方程式在平衡狀態(tài)列三段式CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）（單位：mol）開始x3x00變化0.5x1.5x0.5x0.5x平衡0.5x1.5x0.5x0.5xA點對應(yīng)的甲醇的體積分數(shù)＝×100%＝16.7%，故答案為：16.7%；③平衡常數(shù)Kp＝＝＝，故答案為：；（4）溫度升高，反應(yīng)Ⅱ正向進行，所以曲線a為CO；CH3OH的選擇性為30%，CH3OH的吸收率為6.3，CO的選擇性為70%，CO的吸收率為：＝14.7%；210～250℃之間，溫度升高，生成CH3OH的反應(yīng)速率增大（合理即可），故答案為：CO；14.7%；溫度升高，生成CH3OH的反應(yīng)速率增大?！军c評】本題主要考查化學(xué)平衡，側(cè)重考查圖象分析判斷及計算能力，明確化學(xué)反應(yīng)速率計算方法、外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響原理、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、化學(xué)反應(yīng)的能量變化等知識點是解本題關(guān)鍵，題目難度中等。3．（2024?香坊區(qū)校級四模）2023年杭州亞運會主火炬創(chuàng)新使用了綠色“零碳甲醇”作為燃料，這不僅在亞運史上是第一次，在全球大型體育賽事上也是首次實現(xiàn)了廢碳的再生利用?！傲闾技状肌笔欠稀疤贾泻汀睂傩缘木G色能源。Ⅰ．直接法制甲醇我國科研團隊研究發(fā)現(xiàn)使用GaZrOx雙金屬氧化物可形成氧空位，具有催化氧化性能，實現(xiàn)CO2加氫制甲醇。該反應(yīng)機理如圖所示。（1）下列說法中正確的是BD。A．增大催化劑的比表面積有利于提高平衡轉(zhuǎn)化率B．催化劑表面甲醇及時脫附有利于提高反應(yīng)速率C．在恒溫恒容密閉容器中，通入惰性氣體以增加體系壓強，有利于提高甲醇的產(chǎn)率D．若斷開3molH—H鍵同時斷開3molH—O鍵，則說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)（2）向恒溫恒壓密閉容器中充入1molCH3OH（g）和1molH2O（g）發(fā)生上述反應(yīng)（反應(yīng)Ⅰ）的逆過程，達到平衡時，CH3OH的轉(zhuǎn)化率為50%，用摩爾分數(shù)表示反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)Kx＝。（用分數(shù)表示，物質(zhì)i的摩爾分數(shù)）Ⅱ．間接法制甲醇CO2和H2通過逆水煤氣反應(yīng)，先合成CO，CO和H2再合成甲醇。反應(yīng)Ⅱ：CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）反應(yīng)Ⅲ：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）（3）反應(yīng)Ⅱ的速率v＝v正﹣v逆＝k正?c（CO2）?c（H2）﹣k逆?c（CO）?c（H2O），其中k正和k逆分別為正、逆反應(yīng)速率常數(shù)。升高溫度時lgk正﹣lgk逆增大（填“增大”“減小”或“不變”）。（4）在某催化劑下，反應(yīng)Ⅲ的反應(yīng)歷程如圖所示（圖中的數(shù)據(jù)表示的僅為微粒的數(shù)目以及各個階段微粒的相對總能量，*表示吸附在催化劑上）。已知V中有一種吸附在催化劑表面的物質(zhì)，V可表示為或。（5）保持壓強為100kPa，向密閉容器中加入1molCO2和3molH2，在恒溫下只發(fā)生反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ。10s后反應(yīng)達到平衡，此時容器內(nèi)CH3OH的物質(zhì)的量為0.5mol，CO為0.2mol。則H2分壓的變化量為ΔP（H2）＝﹣31.7kPa（保留三位有效數(shù)字）。（6）甲醇便于運輸，是一種具有前景的液體燃料，利用手持技術(shù)，通過測定甲醇、乙醇、正丙醇等三種物質(zhì)在溫度傳感器尖頭處蒸發(fā)時的溫度變化曲線，根據(jù)曲線下降的幅度和速率的快慢，可以比較它們之間的分子間作用力的大小。請判斷表示甲醇的曲線是C1，理由是甲醇的分子間作用力較小，沸點較低?！敬鸢浮浚?）BD；（2）；（3）增大；（4）或；（5）﹣31.7；（6）C1；甲醇的分子間作用力較小，沸點較低?！痉治觥浚?）A．增大催化劑的比表面積有利于加快反應(yīng)的速率，但是不會提高平衡轉(zhuǎn)化率；B．催化劑表面甲醇及時脫附有利于下一步催化反應(yīng)的進行，故能提高反應(yīng)速率；C．在恒溫恒容密閉容器中，通入惰性氣體以增加體系壓強，不影響反應(yīng)中各物質(zhì)的濃度，不會提高甲醇的產(chǎn)率；D．由圖可知，CO2加氫制甲醇總反應(yīng)為：，則若斷開3molH—H鍵同時斷開3molH—O鍵，說明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)；（2）達到平衡時，CH3OH的轉(zhuǎn)化率為50%，則反應(yīng)0.5mol甲醇；CH3OH（g）+H2O（g）?CO2（g）+3H2（g）起始（mol）1100轉(zhuǎn)化（mol）0.50.50.50.5平衡（mol）0.50.50.50.5反應(yīng)總的物質(zhì)的量為3mol，該反應(yīng)的平衡常數(shù)，則反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)為；（3）當達到平衡時，正逆反應(yīng)速率相等，則，反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡正向移動，K值變大，則變大；（4）由質(zhì)量守恒可知，V為反應(yīng)生成的中間產(chǎn)物，結(jié)合ⅵ產(chǎn)物可知，V應(yīng)該為結(jié)合1個氫原子的產(chǎn)物，故為：或；（5）達到平衡，此時容器內(nèi)CH3OH的物質(zhì)的量為0.5mol、CO為0.2mol，CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）起始（mol）1300轉(zhuǎn)化（mol）0.51.50.50.5平衡（mol）CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）起始（mol）轉(zhuǎn)化（mol）0.20.20.20.2平衡（mol）反應(yīng)Ⅰ為氣體分子數(shù)減小2的反應(yīng)、反應(yīng)Ⅱ為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，則反應(yīng)后總的物質(zhì)的量為4mol﹣0.5mol×2＝3mol，氫氣3mol﹣1.5mol﹣0.2mol＝1.3mol，則H2分壓的變化量為；（6）三者均為分子晶體且含有1個羥基，由于甲醇相對分子質(zhì)量較小，分子間作用力較小，沸點較低，故表示甲醇的曲線是C1。【解答】解：（1）A．增大催化劑的比表面積有利于加快反應(yīng)的速率，但是不會提高平衡轉(zhuǎn)化率，故A錯誤；B．催化劑表面甲醇及時脫附有利于下一步催化反應(yīng)的進行，故能提高反應(yīng)速率，故B正確；C．在恒溫恒容密閉容器中，通入惰性氣體以增加體系壓強，不影響反應(yīng)中各物質(zhì)的濃度，不會提高甲醇的產(chǎn)率，故C錯誤；D．由圖可知，CO2加氫制甲醇總反應(yīng)為：，則若斷開3molH—H鍵同時斷開3molH—O鍵，說明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故D正確，故答案為：BD；（2）達到平衡時，CH3OH的轉(zhuǎn)化率為50%，則反應(yīng)0.5mol甲醇；CH3OH（g）+H2O（g）?CO2（g）+3H2（g）起始（mol）1100轉(zhuǎn)化（mol）0.50.50.50.5平衡（mol）0.50.50.50.5反應(yīng)總的物質(zhì)的量為3mol，該反應(yīng)的平衡常數(shù)，則反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)為，故答案為：；（3）當達到平衡時，正逆反應(yīng)速率相等，則，反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡正向移動，K值變大，則變大，故答案為：增大；（4）由質(zhì)量守恒可知，V為反應(yīng)生成的中間產(chǎn)物，結(jié)合ⅵ產(chǎn)物可知，V應(yīng)該為結(jié)合1個氫原子的產(chǎn)物，故為：或，故答案為：或；（5）達到平衡，此時容器內(nèi)CH3OH的物質(zhì)的量為0.5mol、CO為0.2mol，CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）起始（mol）1300轉(zhuǎn)化（mol）0.51.50.50.5平衡（mol）CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）起始（mol）轉(zhuǎn)化（mol）0.20.20.20.2平衡（mol）反應(yīng)Ⅰ為氣體分子數(shù)減小2的反應(yīng)、反應(yīng)Ⅱ為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，則反應(yīng)后總的物質(zhì)的量為4mol﹣0.5mol×2＝3mol，氫氣3mol﹣1.5mol﹣0.2mol＝1.3mol，則H2分壓的變化量為，故答案為：﹣31.7；（6）三者均為分子晶體且含有1個羥基，由于甲醇相對分子質(zhì)量較小，分子間作用力較小，沸點較低，故表示甲醇的曲線是C1，故答案為：C1；甲醇的分子間作用力較小，沸點較低?！军c評】本題主要考查了化學(xué)平衡及其計算，題目難度較大，掌握化學(xué)平衡判斷的方法和三段式解題方法是解答該題的關(guān)鍵。4．（2024?遵義模擬）“碳達峰、碳中和”是貫徹新發(fā)展理念、構(gòu)建新發(fā)展格局、推動高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)在要求，因此，二氧化碳的合理利用成為研究熱點?；卮鹣铝袉栴}：Ⅰ．CO2加氫可以合成甲醇，該過程主要發(fā)生如下反應(yīng)①CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）ΔH1＝﹣40kJ?mol﹣1K1②CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）ΔH2＝+45.5kJ?mol﹣1K2（1）反應(yīng)③CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）的ΔH3＝﹣85.5kJ?mol﹣1，平衡常數(shù)K3＝（用含K1、K2表示），反應(yīng)在低溫（“高溫”“低溫”或“任何溫度”）條件下能自發(fā)進行。Ⅱ．CO2加氫可以合成甲烷（2）向某密閉容器中充入一定量的CO2（g）和H2（g），在壓強為p1條件下發(fā)生反應(yīng)：CO2（g）+4H2（g）?CH4（g）+2H2O（g）ΔH＜0。在不同條件下達到平衡，設(shè)體系中H2的平衡轉(zhuǎn)化率為a（H2），在溫度為T1下的a（H2）～、在＝1下的a（H2）～如圖所示。（?。┥晌镏蠧H4的鍵角比H2O的大（“大”或“小”）。（ⅱ）在＝1下的a（H2）～關(guān)系是m，理由是由于該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡正向移動，a（H2）增大（從平衡移動角度分析）。（ⅲ）在＝1、p1和T1下，若最初充入1molH2，反應(yīng)經(jīng)10min達到平衡狀態(tài)，則n（CH4）＝0.1mol，Kp＝。[用p1表示，列出算式，p（A）＝p（總）×]?！敬鸢浮浚?）﹣85.5；；低溫；（2）（ⅰ）大；（ⅱ）由于該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡正向移動，a（H2）增大；（ⅲ）0.1；?！痉治觥浚?）反應(yīng)①﹣反應(yīng)②得到反應(yīng)③，熱化學(xué)方程式為：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）的ΔH3═ΔH1﹣ΔH2＝?40kJ?mol?1﹣45.5kJ?mol?1；（2）（ⅰ）生成物中CH4的鍵角比H2O的大，兩者的價層電子對為4，H2O有2個孤電子對，CH4沒有孤電子對，孤電子對對成鍵電子對的排斥力大；（ⅱ）該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡正向移動，a（H2）增大；（ⅲ）若最初充入1molH2，H2的轉(zhuǎn)化率為40%，根據(jù)三段式為：CO2（g）+4H2（g）?CH4（g）+2H2O（g）（單位：mol）開始1100變化0.10.40.10.2平衡0.90.60.10.2平衡狀態(tài)時CH4的物質(zhì)的量為0.1mol；p（CH4）＝p1，p（H2O）＝p1，p（CO2）＝p1，p（H2）＝p1，Kp＝?！窘獯稹拷猓海?）反應(yīng)①﹣反應(yīng)②得到反應(yīng)③，熱化學(xué)方程式為：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）的ΔH3═ΔH1﹣ΔH2＝?40kJ?mol?1﹣45.5kJ?mol?1＝﹣85.5kJ?mol?1；平衡常數(shù)K3＝；該反應(yīng)是熵減的放熱反應(yīng)，在低溫條件下能自發(fā)進行，故答案為：﹣85.5；；低溫；（2）（?。┥晌镏蠧H4的鍵角比H2O的大，兩者的價層電子對為4，H2O有2個孤電子對，CH4沒有孤電子對，孤電子對對成鍵電子對的排斥力大，所以CH4的鍵角比H2O的大，故答案為：大；（ⅱ）由于該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡正向移動，a（H2）增大，所以a（H2）～關(guān)系是m，故答案為：由于該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡正向移動，a（H2）增大；（ⅲ）若最初充入1molH2，H2的轉(zhuǎn)化率為40%，根據(jù)三段式為：CO2（g）+4H2（g）?CH4（g）+2H2O（g）（單位：mol）開始1100變化0.10.40.10.2平衡0.90.60.10.2平衡狀態(tài)時CH4的物質(zhì)的量為0.1mol；p（CH4）＝p1，p（H2O）＝p1，p（CO2）＝p1，p（H2）＝p1，Kp＝＝，故答案為：0.1；?！军c評】本題考查化學(xué)平衡計算、蓋斯定律等知識點，側(cè)重考查分析判斷及計算能力，明確蓋斯定律計算方法、化學(xué)平衡常數(shù)計算方法，題目難度不大。5．（2024?湖北三模）氫能源是最具應(yīng)用前景的能源之一，甲烷﹣水蒸氣催化重整制氫（SMR）是一種制高純氫的方法，體系中發(fā)生如下反應(yīng)：Ⅰ．CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）ΔH1＝+205.8kJ/molⅡ．CO（g）+H2O（g）?H2（g）+CO2（g）ΔH2總反應(yīng)Ⅲ．CH4（g）+2H2O（g）?CO2（g）+4H2（g）ΔH3（1）相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下表所示：化學(xué)鍵H—HH—OC—HC＝OE（kJ?mol﹣1）436463413803反應(yīng)Ⅱ的ΔH2＝﹣51.8kJ/mol。（2）反應(yīng)Ⅱ的速率v＝v正﹣v逆＝k正c（CO）?c（H2O）﹣k逆c（CO2）?c（H2），其中k正、k逆分別為正、逆反應(yīng)速率常數(shù)。升高溫度時lgk正﹣lgk逆減小（填“增大”、“減小”或“不變”）。（3）用CaO可以去除CO2。H2體積分數(shù)和CaO消耗率隨時間變化關(guān)系如圖1所示。當單位時間CaO消耗率開始降低，則H2體積分數(shù)開始降低（填“升高”、“降低”或“不變”）。當CaO消耗率約為35%時，CaO對催化重整制氫的促進作用減弱，結(jié)合化學(xué)方程式解釋原因為降低碳酸鈣覆蓋在氧化鈣表面上，減少了二氧化碳與氧化鈣的接觸面積。（4）在567K，8MPa條件下，甲烷水蒸氣重整反應(yīng)達到平衡時體系中各組分摩爾分數(shù)（物質(zhì)i的摩爾分數(shù)）與投料水碳比的計算結(jié)果如圖2所示。xCH4和xCO隨水碳比的變化曲線分別是②、③。當時，反應(yīng)Ⅲ的壓強平衡常數(shù)Kp＝4.67（以分壓表示，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分數(shù)，結(jié)果保留3位有效數(shù)字）?！敬鸢浮浚?）﹣51.8kJ/mol；（2）減小；（3）降低；碳酸鈣覆蓋在氧化鈣表面上，減少了二氧化碳與氧化鈣的接觸面積；（4）②；③；4.67?！痉治觥浚?）由ΔH＝反應(yīng)物的總鍵能﹣生成物的總鍵能，反應(yīng)Ⅲ的ΔH3＝（4×413+2×2×463﹣2×803﹣4×436）kJ/mol＝+154kJ/mol，由蓋斯定律，反應(yīng)Ⅲ﹣反應(yīng)I可得反應(yīng)Ⅱ；（2）反應(yīng)達到平衡時，正逆反應(yīng)速率相等，則v正＝v逆＝k正c（CO）?c（H2O）＝k逆c（CO2）?c（H2），反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)K＝＝，lgK＝lgk正﹣lgk逆，反應(yīng)Ⅱ是放熱反應(yīng)，升高溫度時平衡逆向移動，lgK減??；（3）曲線從t1時開始，H2體積分數(shù)顯著降低，單位時間CaO消耗率的變曲線斜率明顯減小，故單位時間CaO消耗率降低；氧化鈣和二氧化碳結(jié)合成碳酸鈣，碳酸鈣覆蓋在氧化鈣表面上，減少了二氧化碳與氧化鈣的接觸面積；（4）投料水碳比[]增加，水的量增加，可以提高甲烷轉(zhuǎn)化率，但水的轉(zhuǎn)化率下降，所以隨著水碳比增加，水的物質(zhì)的量分數(shù)升高，甲烷的物質(zhì)的量分數(shù)明顯下降，則②為CH4，由于水的量增加，又使CO與水反應(yīng)生成氫氣和CO2，所以CO物質(zhì)的量分數(shù)降低