高考化學專題復習：化學反應原理

1、高考化學專題復習：化學反應原理1.合成氣的生產和應用在化學工業(yè)中有極為重要的地位?；卮鹣铝袉栴}：(1)利用合成氣(主要成分co、CO2和H"在催化劑作用下合成甲醇，可能發(fā)生 的反應有：CO2(g)+3H2(g尸CH30H(g)+H9(g)AHi=-63kJmoH CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)AH2 CH30H(g 尸 CO(g)+2H?(g)AHs已知部分化學鍵鍵能數(shù)據(jù)如下表：化學鍵H=HC=OC-OO-H鍵能 (kJ*mol1)4368031076465則 AH3= kJmolL(2)工業(yè)上可用CHi-EO催化重整法制備合成氣，其原理為：反應: CH4(g)+

2、H2O(g)=CO(g)+3H2(g)反應: CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)將1 molCH4(g)ffi 1 molEOQ)充入溫度恒為298 K、壓強恒為100kPa的密閉容 器中，發(fā)生反應口，不考慮反應口的發(fā)生。反應口中，正反應速率v產k正 xp(CH4)xp(H2O), p為分壓(分壓=總壓x物質的量分數(shù))。若該條件下k產4.5x10-4 kPas，當CH4分解率為20%時，v,產 kPas。(3) CO2和CH4在一定條件下反應也可制得合成氣。在1.0L密閉容器中充入 1.0 mol CH,和 1.0 mol CO2,在一定條件下發(fā)生反應 CH4(g)+CO2(g

3、)2CO(g) + 2H2,測得CH,的平衡轉化率與溫度及壓強的關系如下圖所示。比較壓強大?。篜1 P3o (填或”)若要提高CH4的平衡轉化率，可采取的措施有, o (任寫兩條) 若p4=2.0MPa,則x點的平衡常數(shù)Kp=(用平衡分壓代替平衡濃度計算)。(4)科學家設計了一種電解裝置，能將甘油(C3H©3)和二氧化碳轉化為甘油醛 (C3H603)和合成氣，裝置如下圖所示。甘油酸, (c3h6os)-m催 / 足量N%CO?溶液甘油匚X (GHQ)，化 中:co2.HQ(g)催化電極b應與電源(填“正”或“負”)極相連。電解一段時間后，催化電極a附近的pH值將(填"增大”

4、“減小”或“不變) 用電極反應方程式解釋原因：。當外電路轉移2 mol e-時，生成的合成氣在標況下的體積為 o2.燃煤煙氣中的SO?是主要的大氣污染物之一、氫氣可用于還原二氧化硫，其 主要反應為：2H2(g) + SO2(g)Ols.v(g) + 2Hq(g)°X(1)用氫氣進行脫硫的優(yōu)點是 O(2)如圖表示CO/AI2O3催化下，相同時間內、不同溫度下的SCh的轉化率。由 圖可知該反應為放熱反應，解釋圖中溫度小于350匚時，轉化率隨溫度升高而增 大的原因是。100 TIo o o O8 6 4 2(3)以CO/AI2O3作催化劑時氫氣脫硫的過程由兩步反應組成，過程如圖1所示。結合

5、圖1中的信息，寫出第一步反應的化學方程式：O已知在反應過程中，過量的H2可發(fā)生副反應：H2(g)+lsx(g)-H2S(g),圖2X中的兩條曲線分別代表SO2的轉化率或Sx的選擇性隨H2/SO2體積比的變化(Sx 的選擇性：SO?的還原產物中Sx所占的百分比)，可推斷曲線_(填"Li”或“L2”) 代表Sx的選擇性，理由是(4)下表所示為壓強對氫氣脫硫反應的影響(已知：p(A)/Pn(A)/n實驗P(SO2)/kPaP(H2) /kPaSO?起始速率xlO4mol-L1111氏起始速率SO?的平 衡轉化 率113.326.71.903.7490.6226.626.72.264.43X

6、313.352.34.067.94y426.652.34.839.4196.2下列關于表中數(shù)據(jù)的分析中，不正確的是(填字母)a要想增大反應速率，增大SO2壓強比增大氏壓強更為有效 b.保持SO2/H2的比例不變，提高總壓，SO?的平衡轉化率增加 C.X與y的值都在90.6至96.2之間3. CO?引起的氣候變化已經(jīng)引起了全世界的關注，但同時CO?也是時持續(xù)的碳 資源，將CO2轉化為高附加值的燃料或化學品不僅可以解決CO?的問題，還可 變廢為寶得到有用的化學品。CO2加氫制甲醇是實現(xiàn)這一過程的理想選擇之一、（I）CO2加氫制甲醇的化學方程式是:CO2（g）+3H2（g）-±CH30H（

7、1）+氏0（1） AH, 相關物質的燃燒熱數(shù)據(jù)如下表所示：物質H2(g)CH3OH (1)燃燒熱2kH (kJ-mor1)-284-726回答下列問題： AH=kJ-mor1320口時，將含CO2體積分數(shù)10%的空氣與H?按體積比5： 2投入到密閉容器 中，同時加入催化劑發(fā)生反應（此時體系內各物質均為氣態(tài)），測得初始時壓強為 P，反應一段時間后達到平衡，測得CO2的平衡轉化率為50%,則平衡時體系的 壓強為,反應的平衡常數(shù)（用平衡分壓代替平衡濃度計 算，分壓=總壓x物質的量分數(shù)）。（2）Fujta等學者開展了在CWZnO催化劑上進行CO2+H2合成甲醇機理的研究。 機理如下：回答下列問題：過程

8、3的化學方程式為 ；研究表明，過程3的活化能小但實際 反應速率慢，是控速步驟，導致該步反應速率小的原因可能是。A.氏0對該反應有阻礙作用B. CO2的存在削弱了同一吸附位上出的吸附C.溫度變化導致活化能增大D.溫度變化導致平衡常數(shù)減小ZnO也有催化作用，催化機理與Cu相似，CH3O-Zn與 反應可獲得 CHsOHo（3）科學家設計了一種新的CO廠H2O可循環(huán)系統(tǒng)，可以實現(xiàn)溫室氣體的零排放, 同時也回避了 H?的難儲存問題，裝置如下：太陽光電解質回答下列問題：系統(tǒng)中的能量轉化形式有 Ob電極上的電極反應式為,如果將電解質溶液換為KOH溶液，對 合成甲醇造成的不良后果是 o4 .乙苯催化脫氫生產苯

9、乙烯的反應：H2CH3(g)、一 催化刑CH=CH2(g) + H2(g)(l)t口下，將l.OOmol乙苯加入體積為1L的密閉容器中，發(fā)生上述反應。反應 時間與容器內氣體總物質的量、總壓強的數(shù)據(jù)如下表所示。時間/ min010203040總物質的量/mol1.00nin2113114總壓強“00 kPa1.001.251.351.401.40«4=,平衡時乙苯的轉化率為 o列式計算憶下該反應的平衡常數(shù)Kp = kPa。(J為以分壓表示的平衡常數(shù),計算結果保留1位小數(shù))(2)實際生產時反應在常壓下進行，且向乙苯蒸氣中摻入水蒸氣。測得溫度和 投料比M M=n(HQ)/n (乙苯)對乙苯

10、平衡轉化率的影響如圖所示。0062(圖中A、B、C三點對應平衡常數(shù)大小順序為 圖中投料比（Ma、&、MQ的大小順序為,理由是（3）其他條件相同，在甲、乙兩種催化劑的作用下，乙苯轉化率與溫度的關系 如圖所示。在甲催化劑的作用下，圖中N點處（對應溫度為320n乙苯的轉化率 _（填“可能是"一定是”或“一定不是”）該溫度下的平衡轉化率。高于320口時，乙 苯的轉化率降低的原因可能是5 .氮和硫的氧化物是造成大氣污染的主要物質。研究它們的反應機理，對于消 除環(huán)境污染有重要意義。（1）2NO（g）+O2（g） U2NO2（g）的反應歷程由兩步基元反應組成，相關信息如下 （E為活化能，v

11、為反應速率，k為速率常數(shù)）：2NO(g) -JN2O2(g)£i=82kJ/mol v=h/(NO)N2O2 (g)> 2NO(g) £，.i=205kJ/molN2O2(g)+O2(g)2NO2(g)£2=82kJ/mol v=foc(N2O2)c(O2)2NO2(g)> N2O2(g) +O2(g).2=72kJ/molv=2c2(NO2)則2NO(g) UN2O2® aHi=kJ mol,其平衡常數(shù)K與上述速率常數(shù)左1、k-1 的關系式為 K=o 2NO(g)-O2(g) U2NO2® 由 kJ mol。(2)已知反應NCh(

12、g)+SO2(g) UNO(g)+SO3(g) »<(),某研究小組研究不同溫 度八匚、不匚下的平衡態(tài)中1叩(NO?)和1空(SO3)兩個壓強對數(shù)的關系如圖所示， 實驗初始時體系中的p(NO2)和p(SCh)相等、p(NO)和以SO3)相等。a、b兩點體系壓強n與0b的比值乙=;同一溫度下圖象呈線性變化Pb的理由是。溫度為T1時化學平衡常數(shù)&=, 71 A(填或者"=”)。6 .氨是世界上產量最多的無機化合物之一，用途廣泛。(1)已知：氨在純凈的氧氣中燃燒：4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g)AZfakJmol1氨催化氧化：4NH3(g)

13、+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) FBbkJ mol則 4NH3(g)+6NO®=5N2(g)+6H2O(g)的 3= kJ mol(用含 a、b 的代數(shù)式表 示)。(2)氨氣可與甲烷制備氫氟酸(HCN)。保持恒溫，在體積為10L的剛性密閉容 器中發(fā)生反應：NH3(g)+CH4(g)=HCN(g)+3H2(g) 必>0,各物質的物質的量隨 時間變化如表所示：時間/min02ti3fl4n7?(NH3)/niol4z2.0n(CH4)/mol42.07;(HCN)/mol00.977（H2）/mol4.5®z=, 0 riniin 內，平均反應速率】但2）=

14、mol-L'niin'1.可判斷該反應達到平衡狀態(tài)的是（填標號）。A.容器內壓強不再變化B.混合氣體的平均相對分子質量不再變化C.混合氣體的密度不再變化D.反應的A2/不再變化若起始壓強為P°kPa,則在該溫度下反應達到化學平衡狀態(tài)時，容器內的壓強 為 kPa（用含夕。的代數(shù)式表示）。達到化學平衡狀態(tài)后保持溫度、體積不變,向容器中再充入lmolNH3（g）、ImolHCN（g）,則平衡（填“正向移動”、“逆向 移動”或“不移動”）。由實驗得到y(tǒng)（NH3）WNH3）的關系可用如圖表示。當x點升高到某一溫度后， 反應重新達到平衡，則x點將移動到圖中的 點（填字母）。（3）

15、垃圾滲透液中常含有錢鹽，一種利用NH3和酸性垃圾滲透液發(fā)電的裝置如 圖所示。工作一段時間后X電極周圍溶液的pH（填“增”“減小”或“不變”）， Y電極的電極反應方程式為 o7 .綜合利用CO?、CO對構建低碳社會有重要意義。(1)利用CO?與CH制備合成氣CO、H2,可能的反應歷程如圖所示:(：(ads)+2H;(gl+(：()2(g)(玲說明：C(ads)為吸附性活性炭，E表示方框中物質的總能量(單位：kJ), TS表 示過渡態(tài)。制備合成氣co、凡總反應的熱化學方程式為。若當+馬E'+E?,則決定制備“合成氣”反應速率的化學方程式。(2)工業(yè)上常采用CO?和H?為原料合成乙醇，反應方

16、程式為：2CO2(g)+6H2(g)C2H5OH(g)+3H2O(g) AH=akJmo.一定溫度下，向容積均為2L的恒容密閉容器中分別通入LOmol CO2(g)和3.0mol H2(g),在不同催化劑X、Y的催化下發(fā)生反應.測得5miMW，CO2轉化率與溫度的變化關系如圖所示。該反應適宜選用的催化劑為(填"X"或"Y")。K時，a點對應容器在05min內的平均反應速率v(HJ=； b、c點 對應狀態(tài)下反應物的有效碰撞幾率b c(填或)原因為 oT2K時，保持溫度不變向容器中再充入0.2molCC)2、0.6mol C2H5OH(g),平 衡將 移動(

17、填“向正反應方向“、“向逆反應方向"或“不(3)隨著科學技術的發(fā)展，CO?的捕集利用技術成為研究重點，CO?可以被NaOH溶液捕獲，所得溶液c(HCO；):c(CO：) = l:5 ,該溶液的pH =。已 知室溫下，(H2co)= 4x101凡2(也0)3)= 5'10-"8 .高純度的氫氟酸是制造芯片的重要原料之一。(1)已知：HF(aq)H*(aq)+F(aq) A-10.4kJ/molH(aq)+OH(aq)=H2O(l) A=-57.3kJ/mol則：HF(aq)+NaOH(aq)=NaF(aq)+H2O(l)的 3=。(2) HF無論是氣態(tài)還是在水溶液中均

18、可二聚形成(HF" HF能二聚的原因是，寫出(HF)2發(fā)生第二步電離的電離方程式 o(3)如圖為恒溫、帶有可自由移動隔板的剛性容器。當兩邊分別充入4g氮氣和 20g單分子態(tài)的HF氣體時，隔板位于“5”處，隔板兩邊容器內的壓強均為lOOkPa。111114gHe20gHF,ift.fl.若固定隔板于“5”處，當右側容器內反應2HF(g)=(HF)2(g)達到平衡狀態(tài)時，右側 容器內壓強為尸1;松開隔板，隔板移至"6”處并達到新的平衡，此時右側容器內 壓強為P?,則P外(填“大于”“小于”或“等于”)。該溫度下,2HF(g月(HF)2® 反應的平衡常數(shù)&=kP

19、a(Kp為以分壓表示的平衡常數(shù)，計算結果保留2 位有效數(shù)字)。(4)若將上述容器改為絕熱容器，固定隔板在“5”處，下列不能說明右側容器內 反應已達平衡狀態(tài)的是。A.容器右側氣體的密度不再改變B.容器右側的溫度不再改變C.容器右側氣體的壓強不再改變D.容器右側氣體的平均相對分子質量不再改變E. 2v(HF)=v(HF)J (5)某溫度下，將分析濃度(總濃度)相同的HC1、HF和CH3coOH三種溶液, 分別加水稀釋時，溶液pH變化如圖所示。PH；-CH?COOH-HFKC1稀釋倍數(shù)圖中，氫氟酸溶液在稀釋初期的pH上升特別快，據(jù)此判斷，(HF)?與HF的酸性 相比，較強的是 o(6) NaF和HF

20、的混合溶液具有一定的緩沖能力，即加入少量的酸或堿時，溶液的pH基本保持不變。試結合方程式和必要的文字解釋之 o9. (1) “哈伯法”合成氨的反應：N2(g)+3H2(g)T：；：NH3Q) AH,相關鍵 能數(shù)據(jù)如表：化學鍵N=NH-HN-H鍵能(kJ/mol)946.0436.0390.8!=kJ-moPo向密閉容器中按1： 3體積比通人N2和H?,反應達平衡時NH3的體積分數(shù)為25.0%,則N2的平衡轉化率a(N2)=o(2) “球磨法”是在溫和的條件下(4523和1 bar, IbagOOkPa)合成氨，氨的最終 體積分數(shù)可高達82.5%。該法分為兩個步驟(如圖)：第一步，鐵粉在球磨過程

21、中 被反復劇烈碰撞而活化，產生高密度的缺陷，氮分子被吸附在這些缺陷上(Fe(N*),有助于氮分子的解離。笫二步，N*發(fā)生加氫反應得到NH：(x=l3),劇烈碰撞中，NH：從催化劑表面脫附得到產物氨。“球踣讓“合成R以樣“球磨法”與“哈伯法”相比較，下列說法中正確的是（選填標號）。A.催化劑（Fe）缺陷密度越高，N2的吸附率越高B. “哈伯法”采用高溫主要用于解離氮氮三鍵，而“球磨法”不用解離氮氮三鍵C. “球磨法”中“劇烈碰撞”僅僅為了產生“活化缺陷”D. “球磨法”不采用高壓，是因為低壓產率已經(jīng)較高，加壓會增大成本 機械碰撞有助于催化劑缺陷的形成，而摩擦生熱會使體系溫度升高。圖甲是 均吸附量

22、、體系溫度隨球磨轉速變化曲線，則應選擇的最佳轉速約 轉/min。若選擇500轉/min的轉速，N2的吸附量降低的原因是如圖乙，平衡時NH3的體積分數(shù)隨N2初始壓強增大而（填“增大”、“減小”或“不變”），說明N2與H?的投料比 1： 3（選填"e、或？”）10. CO?的回收與利用是科學家研究的熱點課題。（1）由CO2轉化為竣酸是CO2資源化利用的重要方法。在催化作用下CO2和CH4合成CHsCOOH的化學方程式為 在合成CH3 COOH的反應中，下列有關說法正確的是。（填字母）A.利用催化劑可以使反應的平衡常數(shù)增大B. CHjtCH3coOH過程中，有C-H鍵發(fā)生斷裂C.有22.

23、4LCH4參與反應時轉移4mol電子D.該反應為放熱反應投料比:巡空響350454035302520151050甲醉產率/%（2） CO?和Hz合成甲醇也是CO?資源化利用的重要方法。測得平衡時甲醇產率 與反應溫度、壓強的關系如圖所示。140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 TJ9C 若H?（g）和CHOHQ）的燃燒熱分別為285.8kJmoH和726.5kJmol，則由CO2 和田生成液態(tài)甲醇和液態(tài)水的熱化學方程式為。此反應的活化能EaG）EaQ）（填“”或“v”）,該反應應選擇 高效催化劑（填“高溫”或“低溫”）。下列措施能使CO2的平衡轉化率提高的

24、是（填序號）。A.增大壓強B.升高溫度C.增大H?與CO2的投料比D.改用更高效的催化劑200。（2時，將O.lOOmolCO?和OZOOmolH?充入1L密閉容器中，在催化劑作用 下反應達到平衡。若平衡時CCh的轉化率為50%,則此溫度下該反應的平衡常 數(shù)K=（已知CH30H的沸點為64.7）O（3）可利用電解的方法將CO?轉化為CH3OH,請寫出在酸性條件下的陰極反應 式 o11.“一碳化學”是指以研究分子中只含有一個碳原子的化合物為原料合成一系列 化工產品的化學。研究和深度開發(fā)CO、CO2的應用對構建生態(tài)文明社會具有重 要的意義。回答下列問題：（1）相關物質的燃燒熱（lmol純物質完全燃

25、燒生成穩(wěn)定的化合物時放出的熱量） 數(shù)據(jù)如下表所示：物質C(s)CO(g)H2(g)燃燒熱AH/(kJmol)-393.5-283-286已知：H2O(g)=H2O(l) H=-44kJ>mor,寫出C與H?O(g)生成CO和H?的熱化學方程式(2 )工業(yè)上，在Rh基催化劑的作用下發(fā)生反應CO(g)+3HJg) u CH4(g)+H°(g)。向恒容密閉容器中通入ImolCO(g)和3moiH?(g),在催化劑表面上反應歷程和能量變化如圖所示，其中吸附在催化劑表面上的物種用*標注。據(jù)圖可知，該反應為(填“放熱”“吸熱”)反應；對該反應的反應速率影響最大的基元反應方程式為 0OJv

26、o o o 505050505 一 11223344?3H迨203日CR+6三2891346MH>04千30938&c=x+0x=x345|38匕？。1一. 1051138I 2 號 m -SI2ZS立o二 2:5CH 學=s c-£.=:0反反進程化學反應速率方程中各物質濃度的指數(shù)稱為各物質的反應級數(shù)，反應級數(shù)越大, 表示該物質濃度對反應速率影響越大。該反應的反應速率及反應級數(shù)隨溫度變化 如圖所示400600800 1000 1200 1400濕度/K反應級數(shù)0 5 0 5 0 5 2 110 0 0反應速率據(jù)圖可知，為提高反應速率，適宜的反應條件為:溫度再高反應速率

27、大 幅度降低的原因可能為。(3) CO?和H?在催化劑作用下可發(fā)生以下兩個反應：i. CO,(g)+3H2(g) CH,OH(g)+H2O(g) H=48.5kJmoii. 2CO2(g)+5H2(g) U C2H2(g)+4H2O(g) AH=+37.1kJ»mol1升高溫度，C2H2的含量增大的原因是 o恒溫恒壓密閉容器中，加入2moicO?(g)和4mO1H式g),初始壓強為p0,在300 發(fā)生反應，反應達平衡時，CO?的轉化率為50%,容器體積減小25%,則反應i 的壓強平衡常數(shù)Kp=(結果保留1位小數(shù))。12.氮及其化合物是科學家們一直在探究的問題，它們在工農業(yè)生產和生命活

28、動 中起著重要的作用。回答下列問題：(1)查閱資料：標準摩爾生成焰是指在25口和lOlkPa時，由元素最穩(wěn)定的單 質生成lmol純化合物時的焰變，符號為fH;。已知以下物質的標準摩爾生成 熠如下表所示。物質NH3(g)H2O(g)4 琥/(kJmo)-46-242由此可得4NH3(g) + 3O2(g) = 2N2(g) + 6HQ(g) AH2=kJ moL。(2)氨氣的催化氧化是工業(yè)制取硝酸的重要步驟，假設只會發(fā)生以下兩個競爭 反應口、<>反應 I： 4NH3(g) + 5O2(g)4NO(g) + 6H2O(g) AH, =-905.0kJ-mor'反應: 4NH3(

29、g) + 3O,(g) 2N2(g) + 6H2O(g) AH,為分析某催化劑對該反應的選擇性，將lmolNHs和2moi O?充入1L密閉容器 中，在不同溫度相同時間下，測得有關物質的量關系如圖。該催化劑在低溫時對反應(填“ ”或"”)的選擇性更好。520口時，容器中為c(NH3)=mol/L,該溫度下反應4NH3(g) + 3O式g)U2N式g) + 6HQ(g)的平衡常數(shù)K=(不要求得出計算結果，只需列出有具體數(shù)字的計算式)。高于840匚時，NO的產率降低的可能原因是(填選項字母)。A. NH3溶于水B.反應活化能增大C.反應I的平衡常數(shù)變小D,催化劑活性降低(3) NH3也是

30、造成水體富營養(yǎng)化的重要原因之一，用NaClO溶液氧化可除去氨 氮。其反應機理如圖1所示(其中H2O和NaCl略去)。MfNaClOmMId圖1圖2NaClO氧化NH3的總反應的化學方程式為 on(NaClO)改變n(NHJ對溶液中NaClO去除氨氮效果與余氯(溶液中+1價氯元素的含n(NaClO)量)的影響如圖2所示，則除氨氮過程中最佳的事而值約為 o為了提高氨氮的去除率，在實際工藝過程中溫度控制在152：30時、其可能 的原因是：O13.已知室溫下濃度均為0.1mol-L的各溶液pH如下表所示:溶液NH4C1NaHSO3NaCNNaHCO.Na.CO, -nPH5.14.011.09.711

31、.6（1）氯化筱溶液顯酸性的原因是（用離子方程式說明）。侯氏制堿法中，使NH4C1從母液中析出的措施不包括（填序號）。A.冷卻 B.加入食鹽細顆粒C.通入CO? D.通入N&25。（2時，將amolL的氨水與0.01mol-L-i的鹽酸等體積混合，反應平衡時溶 液中：c（NH；） = c（CP）,試用含a的代數(shù)式表示NH/Hq的電離常數(shù)KlO（2）上述5種溶液中，水的電離程度最小的是（填化學式）。0.1mol-L 的 NaHCO,溶液中 c（CO；） + c（OH-）c（H2co3）+。伊一）（填或" ="）。（3）CN-、CO：、HCO；結合質子的能力由大到小的順

32、序是o向Na2cO3溶液中加入過量的HCN溶液，寫出反應的離子方程式在一定溫度下，ImLO.lmoLL-i的NaCN溶液加水稀釋至10mL過程中，下列 數(shù)值變小的是（填序號）。/ 、/、 c（HCN）c（OH-） /、 c（HCN）A. c（H+）.c（OH-） B. -（ p C. c（OH-） D.已知25空氫制酸（HCN）的電離平衡常數(shù)（=4.9x10-2,同濃度同體積的NaCN與HCN的混合溶液中粒子濃度大小關系為。14.研究炭的氣化處理及空氣中碳的氧化物的相關反應，有利于節(jié)能減排。已知 反應C(s)+H2O(g) =±CO(g)+H2(g)AH= +113.5 kJ-mol

33、-1CO(g)+2H2(g) =CHsOH(g) -90.4 kJ-mol-1CCh(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)A =-49.5 kJ-mol-1c(CO7) -c(H7)(1)若某反應的平衡常數(shù)表達式為K=c(cO)yH0 '則此反應的熱化學方程式為o將等體積的H?O(g)和CO(g)充入恒容密閉容器，反應速率D=u正-U逆=k rc(CO)-c(H2O)-kc(CO2)c(fi2),其中k、k逆分別為正、逆反應速率常數(shù)。在 721和8000時,CO的轉化率隨時間變化曲線如圖1。比較a、b處Igk正Tgk逆的大?。篴_b(填，"V"或&quo

34、t;)，計算b處的=% -線語3一浮叼1)01806040200(2)在T二時，向體積不等的恒容密;閉容器中分別力口入足量活性炭和lmolH2O(g), 發(fā)生反應。反應相同時間，測得各容器中HeO(g)的轉化率與容器體積的關系 如圖2所示。圖中c點所示條件下，u1H d逆(填或“=”)，理由是。此 溫度下，該反應平衡常數(shù)為(用含Vi、V2或V3的代數(shù)式表示)。(3)在四種不同的容器中發(fā)生反應，若初始溫度、壓強和反應物用量均相同， 則CO2的轉化率最高的是(填標號)。a.恒溫恒容容器b.恒容絕熱容器c.恒壓絕熱容器d.恒溫恒壓容器15.氫能和液態(tài)甲醇(CH3OH)的應用是新時代背景下發(fā)展綠色能源

35、的重要路線之 一?；卮鹣铝袉栴}：(1)一種催化電解法制取甲醇的原理如圖所示：CO2cii.onci 1,011PdZnCu裝置工作時，H響（填“陰”或“陽”）極遷移，PdZnCu極上發(fā)生的電極反應式為 O（2） CO2與H2合成甲醇主要包括的反應如下（不考慮其他反應）：I.CO2（g）+3H2（g）=CH30H（g）+H2O（g） aHiILCO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g） AH2>0CO?和H?在某催化劑表面上合成甲醇（反應I）的反應歷程如圖所示，其中吸附0.20-0.20 -0.60-1.00-1.40-1.80CO2(g)+3H2(g) CHQH中CH.0CH,OH

36、(g) 十 HQ(g)CHQH. +H,+HQCH?O +OH* +3H*CH,O/+3H*+OH反應歷程+2H*在催化劑表面上的物種用*標注。c 維)co J HCOOIP +6H WHCOO* +4H*+5H反應I的aHi 0（填“/或y該歷程中最小能壘（活化能）步驟的化學方程式為 下列有利于提高CH30H的平衡產率的是（填字母）。A.高溫低壓B.低溫高壓C.高溫高壓D.低溫低壓起始時n（CO2）： n（H2）=l： 10,維持恒壓36 Mpa時,甲醇的選擇性（生成甲醇 所用的含碳反應物的物質的量與總消耗的含碳反應物的物質的量的比值）、CO2 的轉化率、CO的選擇性（生成co所用的含碳反應

37、物的物質的量與總消耗的含碳 反應物的物質的量的比值）隨溫度（T）變化如圖所示：溫度高于260二時,，隨溫度升高，CO的選擇性增大的主要原因是； TQ時，CO2的轉化率為a, CH30H的選擇性為S, CO的分壓p(CO)= MPa。參考答案1.【答案】+99 0,5 < 升高溫度，降低壓強，充入二氧化碳氣體，及 時分離出CO或者H2(任選一條) 升高溫度，降低壓強，充入二氧化碳氣體, 及時分離出CO或者H2(任選一條，不與空重復) (MPa)2 負 減 小 C3H8O3-2e +2CO； =C3H6O3+2HCO322.4L【詳解】(1) AH 2 =2EC=O +EH4I-2E,w -

38、E -= 2? 803+436-1076-2?465=36kJ/mol,AHAH,-AH, =36+63=+99kJ/mol ；(2)當甲烷分解20%時,建立如下三段式:CH,(g)+ 比0(g) U CO(g)- 卜 3Hjg)起始量(mol)1100變化量(mol)0.20.20.20.6平衡量(mol)0.80.80.20.6v =kr? p(CH,)? p (H,0) =4. 5? 10-4? ( ? 100)? (? 100)=0. 5kPa/s2.42.4(3)從方程式看，加壓平衡逆向移動，甲烷的轉化率減小，由此得出壓強為Pl<p3：根據(jù)圖像知相同壓強，溫度升高，甲烷的轉化率

39、升高，相同溫度時:壓強減小， 甲烷的轉化率升高，所以措施有：升高溫度，降低壓強，充入二氧化碳氣體，及 時分離出CO或者H：；在x點，甲烷的轉化率為50%,建立三段式：CH/g) + CO2(g) U 2C0(g) + 2H2(g)起始量(mol)1100變化量(mol)0. 50.511平衡量(mol)0.50.511(l?2MPa)2?(l?2MPa)2,X點的平衡常數(shù)Kp=磊言=-(MPa)2 ；-x2MPa?x2MPa933(4)由圖知，電極b上發(fā)生的反應為COz和H9生成CO和H2, C元素由+4 價降低到+2價，H元素由+1價降低至IJ0價，發(fā)生還原反應，電極b為陰極應當 與電源的負

40、極相連；電極a為陽極，甘油被氧化為甘油醛，電極反應式為C3H8O3-2e+2CO=C3H6O3+2HCO；，則電極 a 附近的 pH 減?。籆O2轉化為CO轉移電子數(shù)為2, H?O轉化為H2,轉移電子數(shù)為2,所以當外 電路轉移2moie-時，會生成lmolCCh和H?的混合氣體，標況下的體積為22.4L。2 .【答案】產物為H?O,清潔無污染 小于350口時; 在相同時間內，反應未 達到平衡，隨溫度升高反應速率增大，SO2轉化率由反應速率決定 SO2+3H2= H2S+2H2O L2 隨H2/SO2體積比增大，田逐漸過量，發(fā)生副反應H2(g)+isx(g)H2S(g),隨c(H»增大

41、，副反應平衡右移，c(Sx)減小、c(H?S)增大，Sx X選擇性會降低 ac【詳解】(1)根據(jù)主要反應可知用氫氣進行脫硫產物為H9,清潔無污染；(2)小于350：時，在相同時間內，反應未達到平衡，隨溫度升高反應速率增大， SO?轉化率由反應速率決定，所以轉化率隨溫度升高而增大；(3)據(jù)圖可知第一步反應中SO2和H?在C。作催化劑的條件下生成H?S,根據(jù)元素守恒可知同時還會生成H2O,所以化學方程式為SO2+3H2 = H2S+2H2O；隨H2/SO2體積比增大，田逐漸過量，發(fā)生副反應H2(g)+Lsx(g)=H2s(g),隨 Xc(H"增大，副反應平衡右移，c(Sx)減小、c(H?

42、S)增大，Sx選擇性會降低，則L? 代表Sx的選擇性；(4)a.實驗1和2相比，P(SO?)擴大為原來的2倍，SO?起始速率變?yōu)楦?1.19 倍；實驗1和實驗3相比，P(H»擴大為原來的2倍，SO?起始速率變?yōu)闇\=2.14 倍，說明要想增大反應速率，增大H?壓強比增大SO?壓強更為有效，a錯誤； b.實驗1和實驗4對比可知，保持SCh汨2的比例不變，提高總壓，SO?的平衡 轉化率增加，b正確；c.實驗3中P(SO2)： P(H2戶4,實驗4中P(SCh)： P(H2戶2,實驗3中氫氣的占 比更大，則SO2的平衡轉化率應大于96.2%, C錯誤； 綜上所述答案為ac。13P 7843

43、.【答案】T26r HCOO-Cu +H)=CH3-Cu +HO14125PAB H2O 太陽能轉化為化學能、化學能轉化為電能 CH3OH-6e- + H?O=CO2T+ 6H” KOH與CO?反應消耗了 CO2,使合成甲醇減少了碳源， 中斷反應進行【詳解】I3(1) 0H2(g) + - O2(g)=H2O(l) AH=-284kJ-mor1, CH3OH (1) +-O2(g)=CO2(g) +240(1) AH=-726kJ mor】,將第一個方程式的3倍減去第二個方程式 得至Ij CO2®+3H2®-CH30H(1)+氏0(1)的姬二-284-1口01-1)<

44、3 (-726kJ mor1) =726 kJmo；故答案為：一126。CO2(g)+3H2(g).開始根據(jù)題意得到日小轉化平衡2P73P285P一28 p-u P28P28CH3OH(g)+H2O(g)00pP ，則平衡時體系的2828P_P2828壓強為工+蘭+匕，28 28 14 28 2813PIT上x上反應的平衡常數(shù)K = 齊普=舟X ()?,28 2813P 故答案為：-784125P”(2)根據(jù)圖中信息得到過程3的化學方程式為HCOOVu +H2 =CH3-Cu +H2O；研究表明，過程3的活化能小但實際反應速率慢，是控速步驟，可能是 過程3生成的H?O對該反應有阻礙作用，也可能

45、是CCh的存在削弱了同一吸附 位上H?的吸附，這些可能導致該步反應速率??；故答案為：HCOO-Cu +H2 = CH3-C11 +H2O； ABo ZnO也有催化作用，催化機理與Cu相似，根據(jù)質量守恒得到CEO-Zn與H?O反應可獲得CH30H和ZnO：故答案為：H2Oo（3）根據(jù)圖中信息太陽光在催化劑作用下將水變?yōu)闅錃夂脱鯕?，氫氣和二?化碳反應生成甲醇，中醇氧氣酸性燃料電池將化學能轉化為電能，因此系統(tǒng)中的 能量轉化形式有太陽能轉化為化學能、化學能轉化為電能；故答案為：太陽能轉 化為化學能、化學能轉化為電能。b電極為負極，在酸性介質中b電極上的電極反應式為CH3OH-6e'+H2O

46、= CO2T+ 6H ,如果將電解質溶液換為KOH溶液，由于KOH與CO?反應消耗了 CO2,使合成甲醇減少了碳源，中斷反應進行；故答案為：CH3OH-6e-4-H2O = CO2T + 6H ； KOH與CO?反應消耗了 CO2，使合成中醇減少了碳源，中斷反 應進行。4 .【答案】1.4040%K所山粵四二雪山處二26. 7kPap （乙苯）60kPaka>kb=kc ma>mb>mc該反應是氣體分子數(shù)增大的反應。恒壓下充入 水蒸氣，相當于減壓，擴大容器體積，平衡正向移動程度增大，乙苯平衡轉化率增大一定不是催化劑活性下降【詳解】（1）由表格數(shù)據(jù)可知30min時反應已經(jīng)達到平

47、衡，平衡總壓強為1.40,設達到平衡時乙苯的轉化量為xmol,列三段式得：乙苯一苯乙烯+H2起始物質的量Imol轉化物質的量xxx平衡物質的量1-xxx根據(jù)壓強之比等于物質的量之比得：3也=必於，x=0.4,則平衡時的總物質的量為：l+x=1.40,平衡時乙苯的轉化率為 x0 4-x 100%= x 100%=40% ,故答案為：L40； 40%；平衡時的平衡常數(shù)Kp二0.404xl.4xl00kPa1.4p（乙苯）xl.4xl00kPa1.4p(苯乙埔 p(H?) _ T7 * 14x 1 OOkPa x40kPa x 40kPa ” - u 心加=26.7kPa,故答案為:P （苯乙烯）叩

48、（H2） _ 40kPa x 40kPa f c -rr-二二26 /kPaP （乙苯）60kPa（2）由圖像可知溫度升高苯乙烯的轉化率增大，則升溫時平衡正向移動，正 向為吸熱反應，升溫K增大，且K只受溫度影響，溫度不變，K不變，因此A、B、C三點對應平衡常數(shù)大小順序為Ka>Kb二K一故答案為：Ka>Kb=Kc；反應在常壓下進行，可視為恒壓條件下的反應，充入水蒸氣，相當于減壓，擴 大容器體積，而該反應正向氣體分子數(shù)增大，減小壓強平衡正向移動，提高可乙 苯的轉化率，因此轉化大的投料比大，即Ma>Mb>Mc ,故答案為：Ma>Mb>Mc； 該反應是氣體分子數(shù)增大

49、的反應。恒壓下充入水蒸氣，相當于減壓，擴大容器體 積，平衡正向移動程度增大，乙苯平衡轉化率增大；（3）在相同的條件，使用不同的催化劑對化學平衡無影響，則同條件下催化劑 甲和催化劑乙的平衡轉化率應該相同，而圖中信息所示溫度為320匚時催化劑甲 和乙對應的轉化率不同，說明反應未達平衡狀態(tài)，故圖中N點處（對應溫度為 320n乙苯的轉化率一定不是平衡轉化率；溫度過高時會使催化劑失去活性，導 致反應速率以及反應的選擇性等下降，則單位時間為的反應物轉化率下降，故答 案為：一定不是；催化劑活性下降；k15 .【答案】一123廣-113；反應過程中氣體分子總數(shù)不變，儲10改變壓強平衡不移動0.01<【詳

50、解】（1）由題意可知，反應2NO（g） BN。®的正反應的活化能為Ei=82kJ/mol, 逆反應的活化能Ei=205kJ/mol,則/=EiEi=82kJ/mol205kJ/mol-123kJ/mol；當反應達到平衡時，正逆反應速率 相等，則"i/（NO尸上icQWOz）,反應的平衡常數(shù)長=黑=1；反應N2O2（g）-O2（g） U 2N（g）的正反應的活化能為£>82kJ/mol,逆反應的活化能 £2=72kJ/mol,則“尸+lOkJ/mol,由蓋斯定律可知可得反應2NO（g）+O2（g）U2NCh(g),則一a2=(123kJ/mol)(+

51、10kJ/moD=133kJ/mol,故答k案為：一123；廣：133；K-1(2)該反應為氣體體積不變的反應，增大壓強，平衡不移動，若實驗初始時 體系中的p(NO2)和p(SO2)相等、p(NO)和以SO3)相等，則平衡時體系中的p(NO?) 和夕(SO2)相等、p(NO)和以SO3)相等，由圖可知，a點p(N6尸10、p(SO3)=l，b 點p(NO2尸100、0(SO3尸10,則a、b兩點體系壓強“與丹的比值" =Pb (1UU+1U)X，=5;該反應為氣體體積不變的反應，反應過程中氣體分子總數(shù)不變，改變壓強 平衡不移動，則同一溫度下圖象呈線性變化，故答案為：去；反應過程中氣體

52、 分子總數(shù)不變，改變壓強平衡不移動；由圖可知，溫度為T1時，a點p(N6)=10、p(SO3尸1,平衡時體系中的p(NO2) 和P(SO。相等、p(NO)和以SO3)相等，則p(SO2尸10、p(NO尸1, Kp=p(NO)x p(SO.) ixl'=-0.01;該反應為放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應 P(NO2)x p(SO2) 10x10方向移動，p(NCh)增大，由圖可知，溫度為八時以NO?)小于0時，則TSA, 故答案為：0.01； <o6.【答案】芋 2.5?AB L5p0 不移動減小2NO ； +10e+12H-=N2T+6H2?！驹斀狻?1)已知：熱化學方程式：4

53、NH3(g)+3O2®=2N2®+6H2O(g)Wi=akJ moH；：氨催化氧化：4NH3(g)+5O2®=4NO(g)+6H2O(g)AZf2=bkJmol；由蓋斯定律 53可知，由;可得目標方程式4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O®,則必=5 A 35a-3b1 iA/,- -=kJ-mol1；21 2-2(2)2八時，生成4.5mol氫氣，由方程式可知，消耗氨氣為L5moL則z=4mol-1.5mol=2.5mol； 0“min 內，生成 0.9molHCN,則生成 2.7mol 氫氣,故2.7mol =£jZmol.

54、L-.min< lOLx/jinin tA.該反應前后氣體物質的量不相等，乂容器容積不變，則隨著反應的進行， 壓強發(fā)生變化，故當容器內壓強不再變化時，可判斷該反應達到平衡狀態(tài)； B.由質量守恒定律可知，混合氣體的總質量不變，但反應前后氣體物質的量不 相等，則隨著反應進行，混合氣體的平均相對分子質量發(fā)生變化，故當混合氣體 的平均相對分子質量不再變化時，可判斷該反應達到平衡狀態(tài)；C.混合氣體的質量不變，容器容積不變，即氣體體積不變，則混合氣體的密度 始終不變，故當混合氣體的密度不再變化時，不能判斷該反應達到平衡狀態(tài)； D.反應的M只與反應方程式的書寫有關，與反應是否發(fā)生，以及反應的程度 無關

55、，故當反應的必不再變化時，不能判斷該反應達到平衡狀態(tài)；故選AB： 由表格數(shù)據(jù)可知，當反應達到平衡時，NH3(g)、CH4®均消耗2mol,可列出NH3(g)+CH4(g)-HCN(g)+3H2(g),起始(mol) 4400%，門一二段式.但i >一取5轉化(mol) 222，則平衡時氣體總物質的 6平衡(mol) 2226量為12mol,設平衡時，氣體壓強為xkPa,恒溫恒容時，氣體的壓強之比等于氣體的物質的量的之比，則凡二%,解得x=1.5p”,平衡時，各氣體的濃度為 12 x0.6'則化學平衡常數(shù)為NHx(g)+CH4(g)HCN(g)+3H2(g) 平衡(6/L) 0.20.20.2KJ'"'的,若達到化學平衡狀態(tài)后保持溫度、體積不變，向容器中再充 0.2 x 0.2入ImolNHs®、lmolHCN(g),此時，各氣體的濃度為NH(g)+CH4(g)HCN(g)+3H2(g)3-則平衡不此時(mol/L