2024届高三新高考化学大一轮专题训练----化学反应原理综合题
1．（2023·辽宁大连·育明高中校考一模）“有序介孔碳”和“纳米限域催化”的研究双双获得国家自然科学奖一等奖。利用介孔限域催化温室气体加氢制甲醇，再通过甲醇制备燃料和化工原料等，是解决能源问题与实现双碳目标的主要技术之一、反应如下：
i.
ii.
iii.
(1)_______。
(2)绝热条件下，将以体积比2∶1充入恒容密闭容器中，若只发生反应ii，下列可作为反应ii达到平衡的判据是_______。
A．与比值不变 B．容器内气体密度不变
C．容器内气体压强不变 D．不变
(3)将以体积比3∶1充入恒容密闭容器中，在某介孔限域催化剂存在下发生反应i和ii。的平衡转化率及的选择性(生成目标产物所消耗的反应物的物质的量与参与反应的反应物的物质的量之比)随温度变化曲线如图所示：
①加氢制甲醇，_______温(填“高”或“低”，下同)有利于提高反应速率，_______温有利于提高平衡时的产率。结合上图阐述实际选用反应温度的原因：_______。
②时反应i的_______。(是以组分体积分数代替物质的量浓度表示的平衡常数，列计算式)
(4)近日，我国学者研究发现，在单原子催化时，反应i的历程以及中间体与物质的量之比随时间变化图如下：
第一步
第二步
第三步
下列说法正确的是_______。
A．任何温度下，反应i均可自发进行
B．升高温度时，三步反应速率均加快
C．用不同催化剂催化反应可以改变反应历程，提高平衡转化率
D．反应历程中，第二步反应的活化能最高，是反应的决速步聚
(5)运用单原子催化加氢制甲醇时，可在实现甲醇选择性100%，开拓了单原子催化剂应用的空白。请写出基态铜原子价层电子轨道表达式：_______。
2．（2023·陕西安康·统考三模）环境治理依然是当今的热点问题，研究新的环境治理手段具有重要意义。回答下列问题：
(1)2NO(g) +O2(g) 2NO2(g) ΔH＝－a kJ·mol 1的反应历程分以下两步：
①2NO(g) N2O2(g)，ΔH＝ －b kJ·mol 1；
②N2O2(g) +O2(g) 2NO2(g) ； ΔH＝ ___________(用含a、b的式子表示)kJ·mol 1。
(2)NH3催化还原 NO是重要的烟气脱硝技术，研究发现在以Fe2O3为主的催化剂上可能发生的反应过程如图1，请写出脱硝过程的总反应的化学方程式： ___________。
(3)利用如图2所示原理去除NO：
电解池中阴极反应式为___________，通过把甲酸与溶于甲醇和水混合溶剂里的NaOH混合，再通入SO2气体的方法可制得Na2S2O4；A口每产生224mLO2(体积已换算成标准状况，不考虑O2的溶解)，可处理NO的物质的量为___________mol。
(4)一定温度下，在体积为2 L的恒容密闭容器中加入4 molCO(g)和4 mol N2O(g)发生反应CO(g)+ N2O(g) CO2(g)+ N2(g)，测得CO(g)和CO2(g)的物质的量随时间的变化如图所示：
①从反应开始至达到化学平衡时，以CO2表示的平均化学反应速率为___________mol·L 1·min 1。
②在A点时， ___________(填“>”、“<”或“＝”)。
③若平衡时总压强为p kPa，用平衡分压代替其平衡浓度表示的化学平衡常数Kp＝___________[已知：气体分压(p分)＝气体总压(p总) ×该气体的体积分数]。
3．（2023·全国·高三专题练习）工业上可采用CH3OHCO＋2H2来制取高纯度的CO和H2.我国学者采用量子力学方法，通过计算机模拟，研究了在钯基催化剂表面上甲醇制氢的反应历程，其中吸附在钯基催化剂表面上的物种用*标注。甲醇(CH3OH)脱氢反应的第一步历程，有两种可能的方式：
方式A：CH3OH*→CH3O*＋H* Ea=＋103.1kJ·mol-1
方式B：CH3OH*→CH＋OH* Eb=＋249.3kJ·mol-1
(1)实验证实甲醇裂解过程主要历经的方式为A，试推测可能的原因_______。
(2)下图为计算机模拟的各步反应的能量变化示意图。
该历程中，放热最多的步骤的化学方程式为_______。
(3)我国学者结合实验和计算机模拟结果，提出了CO2电还原制备CH3OH的机理，其部分反应历程如图所示，吸附在催化剂表面的物种用“ ”标注。
其中CO2在_______(填“阴极”或“阳极”)上发生反应；下列转化过程中，可能适合在高温条件下进行的是_______(填选项字母)。
A．CO2+6H→ CO2 B． CO+ OH→ CO+ H2O
C． OCH→ OCH2 D． CH3OH→CH3OH
4．（2023·内蒙古阿拉善盟·统考一模）2021年国务院政府工作报告时指出：优化产业结构和能源结构，扎实做好碳达峰、碳中和各项工作。
(1)利用工业废气中的CO2可制取甲醇，其反应为： CO2+3H2CH3OH+H2O。
①常温常压下，已知反应的能量变化如图1、图2所示，由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式为_______。
②为探究用CO2生产燃料甲醇的反应原理，现进行如下实验：在一恒温恒容密闭容器中，充入1molCO2和3 mol H2，进行上述反应。测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图3所示。从反应开始到平衡，v(H2)=_______ mol·L-1·min-1；能使平衡体系中增大的措施有_______ (任写一条)。
(2)已知CO2(g)+ H2(g) HCOOH(g) ΔH= -31.4 kJ·mol-1。
①温度为T1°C时，将等物质的量的CO2和H2充入体积为1 L的密闭容器中发生反应：CO2(g)+ H2(g) HCOOH(g) K=2，实验测得：v正=k正c(CO2)·c(H2)，v逆=k逆c(HCOOH)，k正 、k逆为速率常数。T1°C时，k正=_______k逆。
②温度为T2°C时，k正=1.9k逆， 则T2°C时平衡压强_______ (填“> ”“<”或“=”)T1°C时平衡压强，理由是_______。
(3)我国科学家设计了一种将电解饱和食盐水与电催化还原CO2相耦合的电解装置(如图4)。阴极上的电极反应式为：_______。
5．（2023·贵州毕节·统考三模）CO2的综合应用有助于实现碳达峰和碳中和，主要反应有：
Ⅰ．CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
Ⅱ．CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2 kJ·mol-1
已知：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH3=-90.6 kJ·mo1-1
回答下列问题：
(1)ΔH1=___________kJ·mol-1。
(2)在密闭容器中发生反应Ⅰ，CO2平衡转化率随温度(T)和压强(P)变化曲线如图1。
①由图可知P1___________(填“大于”“小于”“等于”)P2，化学平衡常数KM、KN、KQ的大小关系为___________。
②若反应在恒温恒压条件进行，能说明反应达到平衡状态的是___________。
A．体系总压强不随时间变化
B．气体密度不随时间变化
C．断裂3 mol H-H的同时断裂3 mol O-H
D．CO2和H2的物质的量之比不随时间变化
(3)一定条件下，在密闭容器中同时发生反应Ⅰ和Ⅱ，按CO2和H2物质的量之比为1：3进行投料，测得压强8 MPa时CO2平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度变化如图2。
①下列措施中，能提高CH3OH平衡产率的是___________。
A．升高温度 B．降低温度 C．增大压强 D．减小压强
②当温度为T1°C时，H2的平衡转化率为___________(保留三位有效数字)，反应Ⅱ的平衡常数Kp=___________(以分压表示，分压=总压×物质的量分数)
③解释温度高于T2℃，CO2的平衡转化率升高的原因___________。
6．（2023春·江西南昌·高三南昌十中校考阶段练习）完成下列问题。
(1)某温度时，在密闭容器中，某一可逆反应的A、B气态物质的量随时间变化的曲线如图所示，由图中数据分析可得：
①该反应的化学方程式为______。
②第时，正、逆反应速率的大小关系为______ (填“>”“<”“=”)。
③内，用B的浓度变化来表示该反应的平均反应速率______。
④能判断该反应在一定温度下达到化学平衡状态的依据是______。
A．容器中压强不变
B．混合气体中A的浓度不再改变
C．容器中气体密度不变
D．
E．混合气体的平均相对分子质量不再发生改变
⑤反应达到平衡，此时体系内压强与开始时的压强之比为______。
(2)与、均能发生反应，如图为与发生反应生成HF过程中的能量变化示意图。请回答下列问题：
和反应的能量变化图可用___________(填“A”或“B”)表示。
(3)用和组合形成的质子交换膜燃料电池的结构如图所示：
①则电极d是______(填“正极”或“负极”)，电极c的电极反应式为___________。
②若线路中转移电子，则该燃料电池理论上消耗的在标准状况下的体积为___________L。
7．（2023春·江苏连云港·高三统考期中）氢能是一种重要能源，氢气的制备与储存是研究热点。
Ⅰ.一种电热化学循环制氢的方法如图所示。熔融电解质成分为K2CO3、Na2CO3、Li2CO3与LiOH。
(1)500℃时，Fe2O3能与熔融电解质中各成分发生反应，如Fe2O3+K2CO3 2KFeO2(偏铁酸钾)+CO2↑，Fe2O3与LiOH反应的化学方程式为_______。
(2)“电化学还原”步骤中，阴极的电极反应式为_______。
Ⅱ.储氢的研究包括材料吸氢和脱氢的过程。LiBH4和 MgH2都是氢容量(单位质量储氢材料储存H2的质量)较大的储氢材料。
(3)LiBH4、MgH2及两者混合制成的复合储氢材料脱氢反应的热化学方程式如下：
2LiBH4(s)=2LiH(s)+2B(s)+3H2(g) ΔH1=+207kJ·mol-1
MgH2(s)=Mg(s)+H2(g) ΔH2=+75kJ·mol-1
2LiBH4(s)+MgH2(s)=2LiH(s)+MgB2(s)+4H2(g) ΔH3=+184kJ·mol-1
①ΔH3<ΔH1+ΔH2的原因是_______。
②储氢材料脱氢的能量变化如图所示。三种材料中脱氢焓[ΔH(脱氢)]最小的是_______(填“LiBH4”、“MgH2”或“复合储氢材料”)。
(4)Ti元素有+2、+3、+4等多种价态。向MgH2中添加适量Ti元素后可以加快其释放H2的速率，其机理示意图如图所示。
①图中表示的微粒是_______(用微粒符号表示)。
②MgH2释放H2速率加快的机理可描述为_______。
(5)石墨烯具有二维单层结构，在石墨烯表面均匀分散MgH2能得到性能良好的储氢材料。该储氢材料利用的石墨烯的性质有_______。
8．（2023春·重庆九龙坡·高三重庆市渝高中学校校考期中）液态肼(N2H4)是一种高能燃料，在工业生产中用途广泛，其结构如图所示：
(1)N2H4可在O2中燃烧生成N2和水蒸气，已知：16g肼完全反应放出热量为267kJ，则该反应的热化学方程式为_____。部分共价键键能如表所示，则N－N的键能为_____kJ/mol。
N－H O=O N≡N H－O
键能(kJ/mol) 391 498 936 463
(2)肼—过氧化氢碱性燃料电池由于其较高的能量密度而备受关注，其工作原理如图所示。
该电池的B极区发生_____(填“氧化反应”或“还原反应”)，负极的电极反应为_____，电池工作过程中，若A极区产生11.2L(标况下)N2，则转移的电子数目为_____。此时，左侧溶液的pH_____，右侧溶液的pH_____(填“变大”“变小”“不变”)。
(3)向某温度恒定、体积固定的密闭容器中加入0.3molA、0.1molC和一定量(未知)的B三种气体，一定条件下发生反应，各物质浓度随时间变化如图所示。已知在反应过程中混合气体的平均相对分子质量没有变化。
请回答下列问题：
①密闭容器的容积为_____，物质B的起始浓度是_____。
②若t1=15，则0～t1s内以C物质浓度变化表示的反应速率v(C)=_____。t=7.5时，c(C)_____0.08mol/L(填“＞”、“=”或“＜”)；③该反应的化学方程式为_____，A的平衡转化率为_____。
9．（2023春·上海徐汇·高三上海市第二中学校考期中）Ⅰ.合成氨工业在国民生产中有重要意义。运用平衡移动原理能是合成氨工业进行的又快又好，也能为科学家寻找适合“碳中和”的反应指明方向。
(1)合成氨工业中，原料气中的杂质需经过铜氨液处理，其反应为ΔH<0；吸收后的溶液经过适当处理又可再生，再生的适宜条件是_______
A．高温低压 B．高温高压 C．低温低压 D．低温高压
(2)符合合成氨工业生产实际的是_______
A．增大的浓度有利于提高转化率 B．温度选择500℃有利于平衡正移
C．催化剂能提高反应物的转化率 D．液化氨气正反应速率减慢
(3)T℃，体积均为1L的甲、乙、丙容器中发生反应： ，，时刻容器中X、Y与Z的物质的量如下表，下列说法正确的是_______
X Y Z
甲
乙
丙
A．甲容器中
B．乙容器若升高温度，达到平衡时可能为
C．乙、丙容器达到平衡后，X的浓度相等
D．若丙容器中X的物质的量分数不变，则该反应已达平衡
Ⅱ.若在0.5L的密闭容器中，氮气和氢气进行如下反应： ，工业流程及化学平衡常数K与温度T的关系如下所示：
T/℃ 200 300 400
K 0.5
(4)试比较、的大小，___________(填“<”“>”或“=”)；根据合成氨工业流程可知，工业上流程中循环Ⅰ的目的为___________。
(5)400℃时，反应的化学平衡常数的值为___________。当测得、和物质的量分别为、和时，则该反应的___________(填“<”“>”或“=”)。
(6)合成氨工业中热交换器的作用为___________。
Ⅲ.为了达到“碳中和”的目的，科学家利用如下反应进行的捕捉：
方法一：。
(7)相同条件下，测得在不同温度下()的平衡转化率与压强的关系如图所示。下列说法正确的是___________
A． B．反应速率：
C．平衡常数： D．的体积分数：
在一定温度下，在不同催化剂作用下发生反应Ⅰ、反应Ⅱ与反应Ⅲ。相同时间内的转化率随温度变化如图：
(8)催化剂效果最佳的反应是反应___________(选填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”)。此反应的热效应为___________(填“吸热”或“放热”)，由图像说明原因：___________。
方法二： ①
②
(9)T℃，在2L的密闭容器中充入和合成二甲醚，平衡时的转化率为0.8，且。计算反应①平衡常数的值___________。
10．（2023·山东淄博·校联考二模）氢能将在实现“双碳”目标中起到重要作用，乙醇与水催化重整制氢发生以下反应。
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
反应Ⅲ：
回答下列问题：
(1)___________
(2)压强为，的平衡产率与温度、起始时的关系如图甲所示，每条曲线表示相同的平衡产率。
①产率：B点___________C点(填>、=或<)
②A、B两点产率相等的原因是___________
(3)压强为下，和投料比1∶3发生上述反应，平衡时和的选择性、乙醇的转化率随温度的变化曲线如图乙所示[已知：的选择性]
①表示选择性的曲线是___________(填标号)；
②时，生成氢气的体积分数为___________(保留2位有效数字，下同)；
③时，反应Ⅱ的标准平衡常数，其中为标准压强，、、和为各组分的平衡分压，则___________。(已知：分压=总压×该组分物质的量分数)
(4)已知，向重整体系中加入适量多孔，该做法的优点是___________。
11．（2023春·陕西延安·高三陕西延安中学校考期中）甲醇被称为2l世纪的新型燃料，工业上可以用CH4和H2O为原料来制备甲醇。
(1)将1.0molCH4和2.0molH2O(g)通入容积为10L的反应室，在一定条件下发生反应I：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)，CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图：
①已知100℃，压强为P1时，达到平衡所需的时间为5min，则用H2表示的平均反应速率为_______。
②在其它条件不变的情况下升高温度，化学平衡常数将_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
③图中的P1_______P2(填“＜”、“>”或“=”)，在100℃，压强为P1时平衡常数为_______。
④保持反应体系100℃，压强为P1，5min后再向容器中充入H2O、H2各0.5mol，化学平衡将_______移动(填“向左”“向右”或“不”)。
(2)碱性燃料电池(AFC)是最早进入实用阶段的燃料电池之一，也是最早用于车辆的燃料电池，以KOH、NaOH溶液之类的强碱性溶液为电解质溶液。其优点为性能可靠，具有较高的效率。甲烷碱性燃料电池负极的电极反应式为_______。
12．（2023春·广西·高三校联考阶段练习）CO2的绿色减排、捕捉、转化是人类可持续发展的重要战略之一。
(1)CO2来源之一是汽车尾气
①根据图，写出气缸内产生NO的热化学方程式______。
②在恒温恒容催化转换器中NOx和CO发生可逆反应的化学方程式______。下列哪种情况说明该反应一定达到平衡状态______。
A．压强不变 B．混合气体平均分子量不变
C．混合气体密度不变 D．体积不变
(2)利用NaOH溶液可以“捕捉”CO2
已知：0.448LCO2(已折算标准状况)被NaOH溶液充分吸收，得到100mL含有Na2CO3和NaHCO3的吸收液。
①向吸收液中加入足量BaCl2溶液得到沉淀，经过滤、洗涤、干燥后，称重为1.97g，则吸收液中c(Na2CO3)=______。(该条件下NaHCO3与BaCl2不反应)
②对该吸收液，下列判断正确的是______。
a.c()＞c()
b.2c()+c()+c(OH-)=c(H+)+c(Na+)
c.c(H2CO3)+c()+c()=0.2mol L-1
(3)工业上可用CO2来制甲醇
①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H＜0。根据图1分析，实际工业生产中，反应温度选择250℃的理由______。
②利用光电催化原理，由CO2和H2O制备CH3OH的装置如图2。写出右侧的电极反应式______。
13．（2023·山东泰安·统考三模）含氮化合物在现代工业、环境治理中有重要地位。请回答下列问题：
(1)已知： kJ mol
kJ mol
则反应的_______kJ mol。
(2)使用催化剂，利用将NO还原为，可以消除烟气中的氮氧化物对环境的污染，反应机理如图所示。
①根据图示，NO、在有氧条件下总反应的化学方程式是_______。
②将一定比例的、和NO的混合气体，匀速通入装有催化剂的反应器中反应(装置如图甲)。反应相同时间，测得NO的去除率随反应温度的变化曲线如图乙所示，在50~250℃范围内随着温度的升高，NO的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是_______；当反应温度高于380℃时，NO的去除率迅速下降的原因可能是_______。
③利用模拟烟气测试系统，在氨氮比为1∶1和300℃条件下，保持2200 mL min的气体流量，研究氧气浓度对催化剂活性的影响，测得不同浓度下对NO转化为的转化率影响如图所示。由图可知，在反应气体中不含氧气时，催化剂也能催化一定量的一氧化氮进行转化，原因是_______。随着氧气浓度的增加，催化剂的活性逐渐提高，但氧气浓度大于5%后，再增加氧气的浓度，催化剂的催化效率提升不明显，其原因是_______。
(3)398 K时，反应在恒容密闭容器中进行，和NO的初始分压分别为 kPa和 kPa，起始时容器中只含和NO，假设当反应达到平衡后，和NO的平衡分压分别为 kPa和 kPa，则该反应在398 K时的为_______kPa。
14．（2023春·上海嘉定·高三上海市育才中学校考阶段练习）将煤液化得到的甲醇是重要的化工原料。下图所示为一定条件下1molCH3OH与O2发生反应时，生成CO、CO2或HCHO的能量变化图[反应物O2(g)和生成物H2O(g)略去]。
(1)在有催化剂作用下，CH3OH与O2反应主要生成___________(填“CO”、“CO2”或HCHO”)。请补全热化学方程式HCHO(g)+1/2O2(g)=CO(g)+H2O(g)___________。
(2)请从有效碰撞理论的角度说明加入催化剂可以加快化学反应速率的原因：___________。
(3)HCHO可进一步被氧化为重要工业原料HCOOH(其酸性比H2SO3弱，比CH3COOH强)。在下图中画出常温下向甲酸钠溶液中加水时溶液的pH的变化___________。
15．（2023·湖北荆门·荆门市龙泉中学校联考二模）工业烟气中常含有NOx(NO、NO2)。用NaClO溶液将NOx氧化为，实现烟气中NOx的脱除。
(1)NOx在大气中会形成酸雨。形成酸雨的过程中，NO表现___________性。
(2)向NaClO溶液中加入硫酸，研究初始pH对NOx脱除率的影响，结果如下。
已知：NOx脱除率=×100%
①不用盐酸调节NaClO溶液初始pH的原因是___________。
②将pH=3.5时NaClO溶液脱除NO的离子方程式(可逆)为___________。
③pH<5.5时，分析NOx脱除率随溶液初始pH升高而增大的可能原因：___________。
(3)用CrO3分别将脱除前后的NOx全部转化为NO2，并用库仑仪测定NO2的量，可计算NOx脱除率。库仑仪工作的原理和装置如下：
检测前，电解质溶液中的保持定值时，电解池不工作。NO2进入电解池后与I-反应，库仑仪便立即自动进行电解到又回到原定值，测定结束。通过测定电解消耗的电量可以求出NO2的物质的量。
①NO2在电解池中被I-还原为NO的离子方程式为___________。
②将脱除前、后等体积的烟气分别用上述装置进行测定，电解时转移电子的物质的量分别为amol、bmol。NOx脱除率是___________。
③测量结束后，电解池中还检测到少量和，这将导致NO2测定结果___________(填“偏高”或“偏低”)，需进行校正。
16．（2023春·重庆渝中·高三重庆巴蜀中学校考阶段练习）己二腈是制造“尼龙-66”(聚己二酰己二胺)的原料，工业需求量大。其制备工艺很多，发展前景较好的是利用丙烯腈电合成己二腈。
I.制备丙烯腈
以3-羟基丙酸乙酯通过腈化反应合成丙烯腈，产率达90%~92%，远高于目前丙烯法。其反应过程如下：
i.+H2O(g)
ii.+NH3(g) (g)+H2O(g)+
(1)以上两个反应在_______(填“高温”“低温”或“任意温度”)条件下可自发进行。
(2)能提高丙烯腈的平衡产率的措施有_______。(写两种)
(3)向总压为的恒压密闭容器中加入催化剂，按投料比加入反应物，测得平衡时体系中含碳物质(除乙醇)的物质的量分数随温度的变化如图所示[A的物质的量分数]。
①随温度升高，图中的物质的量分数先增大后减小的原因是_______。
②a点对应反应i的_______(用含的代数式表示)。
Ⅱ.丙烯腈电合成己二腈
电解原理如图甲所示(两极均采用惰性电极)，电解过程中主要副产物为丙腈。实验测得，向B极区电解液中加入少量季铵盐，并在值为8时，己二腈的产率最高。
(4)电极A为_______极(填“阳”或“阴”)，写出B电极上①的电极反应式：_______。
(5)B极区溶液呈酸性会导致己二腈的产率降低，原因可能为_______。
(6)己二腈、丙腈的生成速率与加入季铵盐的浓度关系如图乙所示。当季铵盐的浓度为时，每小时A极区溶液的质量变化至少为_______g。
17．（2023·北京房山·统考二模）工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，选择高效催化剂实现降能提效是目前研究的重点。
(1)合成氨反应为： kJ mol，理论上___________温(填“高”或“低”，下同)有利于提高反应速率，___________温有利于提高平衡转化率。
(2)针对反应速率与平衡产率的矛盾、我国科学家提出了两种解决方案。
①方案一：使用双催化剂，通过光辐射产生温差(如体系温度为495℃时、Fe的温度为547℃，而的温度为415℃)。使N≡N在___________(填写“热Fe”或“冷Ti”，下同)表面断裂，氨气在___________表面生成、有利于提高合成氨的反应速率和平衡产率。
②方案二：使用M-LiH复合催化剂。催化剂组成及反应温度对合成氨速率影响如图所示。
下列说法不正确的是___________。
a．催化剂能够改变反应路径，降低反应活化能
b．相同条件下，复合催化剂更有利于提高合成氨反应速率
c．高温下，使用复合催化剂更有利于提高氨的平衡产率
(3)电催化合成氨是一种常温常压条件下，利用水作为氢源的低碳环保技术。装置示意图如右图。
①a电极应连接电源___________极。
②电催化合成氨的方程式为___________。
(4)以焦炉煤气(主要成分为H 、CH 及少量CO)和空气为原料，实现氨和甲醇的联和生产工艺具有广阔的应用前景。在氨醇联产中合成甲醇的主要反应为： 。请从能源及资源利用角度说明该工艺的优点___________。
18．（2023春·湖北襄阳·高三襄阳五中校考阶段练习）含氨污染物的有效去除和含碳资源的充分利用是重要研究课题。回答下列问题：
(1)利用尾气与反应制备新型硝化剂，过程中见下表，其中x、y、z为常数。
过程 反应 焓变 平衡常数K与温度T关系
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
①反应Ⅲ的活化能(正)______(逆)(填“>”或“<”)．
②的数值范围是_____。 (填标号)
A．<-2 B． -2~0 C．0~2 D． >2
(2)与重整是利用的研究热点之一。该重整反应体系有以下反应：
Ⅰ．
Ⅱ．
Ⅲ． (只在高温下自发进行)
①在一定压强和催化剂的条件下，将等物质的 的和通入重整反应器中，平衡时，、的物质的量分数及转化率随温度变化的关系如图所示。平衡时的物质的量分数随温度变化的曲线是______(填标号)。温度高于后，曲线超过曲线的可能原因为________________。
②在时，将和按物质的量之比为充入密闭容器中，分别在无催化剂和催化下反应相同时间，所得的转化率与温度的关系如图所示。点转化率相等的原因是___________。
③设为相对压力平衡常数，用相对分压代替浓度即可得相对压力平衡常数的表达式[气体的相对分压等于其分压(单位为)除以标准压强]。现向恒容密闭容1器中按充入原料气，初始总压为，发生反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，体系达到平衡时的分压为，此温度下反应Ⅲ，则的平衡转化率为______。
参考答案：
1．(1)-49.4
(2)AD
(3) 高 低 温度低，反应速率太慢，且转化率低；温度太高，甲醇的选择性低。
(4)BD
(5)
【详解】（1）由盖斯定律可知反应i=ii+iii，则=-49.4，故答案为：-49.4；
（2）A．随反应进行减小，增加，则反应过程中:减小，当比值不变反应达到平衡状态，故A选；
B．反应前后气体总质量不变，容器体积恒定，则容器内气体密度始终保持不变，不能据此判断平衡状态，故B不选；
C．反应前后气体分子数不变，则容器内气体压强不变保持恒定，不能据此判断平衡状态，故C不选；
D．K与温度有关，绝热条件下，K=不变，说明温度不变，反应达到平衡状态，故D选；
故答案为：AD；
（3）①加氢制甲醇，升高温度反应速率加快，故高温有利于提高反应速率；反应i为放热反应，降温平衡正向移动，故低温有利于提高平衡时的产率；实际选用反应温度的原因：温度低，反应速率太慢，且转化率低；温度太高，甲醇的选择性低。故答案为：高；低；温度低，反应速率太慢，且转化率低；温度太高，甲醇的选择性低；
②由图可知时的转化率为12.5%，甲醇的选择性为80%，假设氢气为3mol，为1mol，则反应i消耗的物质的量为1mol×12.5%×80%=0.1mol，则反应ii消耗的物质的量为1mol×12.5%-0.1mol=0.025mol，则可列三段式
则平衡时，n()=(1-0.125)mol=0.875mol，n(H2)=(3-0.3-0.025)mol=2.675mol，n()=0.1mol，n(H2O)=(0.1+0.025)mol=0.125mol，n(CO)=0.025mol，气体总物质的量为3.8mol，故反应i的，故答案为：；
（4）A．反应i、，在低温下，反应i可自发进行，故A错误；
B．升高温度，反应速率加快，三步反应速率均加快，故B正确；
C．用不同催化剂催化反应可以改变反应历程，但催化剂不影响平衡移动，不能提高平衡转化率，故C错误；
D．与物质的量之比随时间的延长逐渐增大，则第一步反应生成的速率比第二步反应消耗的速率快，第二步的速率比第三步消耗的速率慢，故第二步反应速率最慢，反应历程中，第二步反应的活化能最高，是反应的决速步聚，故D正确；
故答案为：BD；
（5）Cu为29号元素，基态铜原子的价层电子排布式为，价层电子轨道表达式为：，故答案为：。
2．(1)b－a
(2)4NH3 +4NO+O2＝4N2 +6H2O
(3) 2+2e－+2H+ ＝ +2H2O 0.02
(4) 0.02 < 16
【详解】（1）①2NO(g) +O2(g) 2NO2(g) ΔH＝－a kJ·mol 1的反应历程分以下两步：
②2NO(g) N2O2(g)，ΔH＝ －b kJ·mol 1；
根据盖斯定律①-②得N2O2(g) +O2(g) 2NO2(g) ，ΔH＝－a kJ·mol 1-(－b kJ·mol 1)=(b-a) kJ·mol 1。
（2）根据图示，2molNH3、2molNO、0.5molO2反应生成2molN2和3molH2O，脱硝过程的总反应的化学方程式为4NH3 +4NO+O2＝4N2 +6H2O。
（3）根据图示，阴极得电子生成，阴极反应式为；阳极发生反应2H2O-4e-=O2+4H+，A口每产生224mLO2(体积已换算成标准状况，不考虑O2的溶解)转移0.04mol电子，NO得电子生成N2，N元素化合价由+2降低为0，根据得失电子守恒，可处理NO的物质的量为0.04mol÷2=0.02mol。
（4）①从反应开始至达到化学平衡时，CO2的物质的量变化3.2mol，以CO2表示的平均化学反应速率为mol·L 1·min 1 。
②在A点时，CO的物质的量继续减少，反应正向进行，<。
③
若平衡时总压强为p kPa，用平衡分压代替其平衡浓度表示的化学平衡常数Kp＝。
3．(1)方式A所需活化能更低，反应速率更快，更容易进行
(2)CHO*+3H*=CO*+4H*
(3) 阴极 BD
【详解】（1）方式A所需活化能更低，反应速率更快，更容易进行，所以甲醇裂解过程主要历经的方式应为A，故答案为：方式A所需活化能更低，反应速率更快，更容易进行；
（2）由图可知，相对能量从41.9降至 65.7时，放出的热量最多，则放热最多的步骤的化学方程式为CHO*+3H*=CO*+4H*，故答案为：CHO*+3H*=CO*+4H*；
（3）CO2电还原制备CH3OH，反应过程中，C元素的化合价降低，发生还原反应，因此CO2在阴极发生反应；适合在高温条件下进行，说明该反应为吸热反应；
A．CO2+6H→ CO2 为放热反应，不适合在高温条件下进行，故A不符合题意；
B． CO+ OH→ CO+ H2O为吸热反应，适合在高温条件下进行，故B符合题意；
C． OCH→ OCH2 为放热反应，不适合在高温条件下进行，故C不符合题意；
D． CH3OH→CH3OH为吸热反应，适合在高温条件下进行，故D符合题意；
故答案为：阴极；BD。
4．(1) CO2(g)+3H2(g) CH3OH(l)+H2O(l) ΔH=-50 kJ·mol-1 0.225 降低温度或加压或增大氢气量或将H2O(g)从体系中分离出来
(2) 2 > 由k正=1.9k逆可以得出K=1.9＜2，说明平衡逆向移动。而该反应为放热反应，可知T2>T1，又逆反应气体分子变多，依据PV=nRT，V一定，n和T均变大，故P变大
(3)
【详解】（1）①根据图1得出CO(g)＋H2O(l)=CO2(g)＋H2(g) ΔH=－41kJ·mol－1①，根据图2得出CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(l) ΔH=－91kJ·mol－1②，根据盖斯定律，②－①得到ΔH=(－91kJ·mol－1)－(－41kJ·mol－1)=－50kJ·mol－1，则CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(l)＋H2O(l) ΔH=－50kJ·mol－1；
②由图可知达到平衡时，消耗物质的量浓度为，此时消耗的物质的量浓度为，；
该反应是放热反应，增大，可以增大，减小即使反应向正反应方向进行，该反应是放热反应，降低温度反应正方向进行，该反应是压强减小的反应，增大压强可以让反应逆向进行，增大另一种反应物浓度即增大氢气可以使反应正方向进行，减小另一种反应物即将从体系中分离出来，也可以让反应正向进行增大；
（2）①化学平衡常数,，，平衡时正、逆反应速率相等，则；
②时刻，，时刻，，可以得出K=1.9<2，可以说明平衡逆向移动，而该反应为放热反应，因此>，又逆反应气体分子变多，依据PV=nRT，V一定，n和T均变大，故P变大；
（3）阴极发生还原反应被还原为CO,电极方程式为。
5．(1)-49.4
(2) 大于 KM=KN＞KQ BC
(3) BC 23.3% 反应Ⅰ为放热反应，反应Ⅱ为吸热反应。当升高温度时，反应Ⅰ平衡逆向移动，CO2平衡转化率减小；反应Ⅱ平衡正向移动，CO2平衡转化率增大。当温度高于T2时，温度对反应Ⅱ的影响大于反应Ⅰ
【详解】（1）已知：Ⅰ．CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
Ⅱ．CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.2 kJ·mol-1
Ⅲ.CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH3=-90.6 kJ·mo1-1
根据盖斯定律，将热化学方程式Ⅱ+Ⅲ，整理可得Ⅰ．CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.4 kJ·mo1-1；
（2）①反应Ⅰ．CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)的正反应是气体体积减小的反应，在温度不变的条件下，增大压强，化学平衡正向移动，CO2的转化率增大，根据图示可知CO2的转化率P1＞P2，故压强：P1＞P2；
化学平衡常数只与温度有关，而与压强大小无关。反应Ⅰ的正反应是放热反应，升高温度，化学平衡向吸热的逆反应方向移动，导致化学平衡常数减小，根据图示可知温度：M=N＜Q，所以化学平衡常数：KM=KN＞KQ；
②A．反应在恒温恒压条件进行，体系的压强始终不变，因此不能根据压强不变判断反应是否达到平衡状态，A错误；
B．反应混合物都是气体，气体的物质的量发生改变，气体的质量不变，反应在恒温恒压条件进行，体系的体积会发生改变，若气体密度不随时间变化，则气体的体积不变，反应达到平衡状态，B正确；
C．根据反应方程式可知断裂3 mol H-H的同时反应消耗3 mol H2，同时产生1 mol CH3OH和1 mol H2O，反应产生3 mol O-H，同时断裂3 mol O-H，说明各种气体的物质的量不变，反应达到平衡状态，C正确；
D．在任何时刻消耗CO2和H2的物质的量之比及反应产生二者的物质的量的比不变，因此不能据此判断反应是否达到平衡状态，D错误；
故合理选项是BC；
（3）A．①反应Ⅰ正反应是放热反应，升高温度化学平衡向吸热的逆反应方向移动，导致CH3OH(g)的产率降低，A错误；
B．反应Ⅰ正反应是放热反应，降低温度化学平衡向放热的正反应方向移动，导致CH3OH(g)的产率提高，B正确；
C．反应Ⅰ正反应是是气体体积减小的反应，反应Ⅱ的正反应是气体体积不变的反应，因此在其它条件不变时，增大压强，反应Ⅰ的化学平衡正向移动，导致CH3OH(g)的产率提高，C正确；
D．反应Ⅰ的正反应是气体体积减小的反应，反应Ⅱ的正反应是气体体积不变的反应，因此在其它条件不变时，减小压强，反应Ⅰ的化学平衡逆向移动，导致CH3OH(g)的产率降低，D错误；
故合理选项是BC；
②对于反应Ⅰ．CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)，根据图示可知CH3OH的平衡产率是20%，假设反应开始时n(CO2)=1 mol，n(H2)=3 mol，则根据物质反应转化关系可知反应Ⅰ消耗H2的物质的量是3 mol×20%=0.6 mol，反应消耗CO2的物质的量是1 mol×20%=0.2 mol，此时体系中CO2的转化率是30%，则反应Ⅱ消耗CO2的物质的量是1 mol×30%-0.2 mol=0.1 mol，根据方程式中物质反应转化关系可知该反应消耗H2的物质的量是0.1 mol，故该温度下H2的平衡转化率是；
两反应最终达平衡后n(CO2)=1 mol-0.3 mol=0.70 mol，n(H2)=3 mol-0.7 mol=2.3 mol，n(CH3OH)=0.2 mol，n(H2O)=0.2 mol+0.1 mol=0.3 mol，n(CO)=0.1 mol，n总(气体)=0.7 mol+2.3 mol+0.2 mol+0.3 mol+0.1 mol=3.6 mol，所以反应Ⅱ的化学平衡常数Kp=；
③温度对吸热反应影响更大。当温度高于T2℃后主要发生吸热反应Ⅱ，使反应Ⅱ的化学平衡正向移动；而反应Ⅰ的正反应是放热反应，其为次要反应，温度升高，反应Ⅰ的化学平衡逆向移动，因而反应Ⅰ的平衡转化率随温度的升高而降低，因此温度升高，会发现CO2平衡转化率升高，但CH3OH的平衡产率却降低的情况。
6．(1) > ABE 7：10
(2)A
(3) 正极 16.8
【详解】（1）①图像分析A为反应物, B为生成物,物质的量不变化说明反应达到平衡状态,依据AB消耗的物质的量之比计算得到化学方程式的计量数之比, = 0.8mol - 0.2mol = 0.6mol ; = 0.5mol - 0.2mol = 0.3mol , =2:1 ,所以反应的化学方程式: ，故答案为:；
②第时A物质的量还在继续减少，B的物质的量还在继续增加，说明没有达到平衡，反应正向进行，故正、逆反应速率的大小关系为，故答案为：>；
③内，用B的浓度变化来表示该反应的平均反应速率为；
④A．该反应是前后分子数变化的反应，容器中压强始终在变，当压强不变时反应达到平衡，故A正确；
B．浓度始终在变，当混合气体中A的浓度不再改变，反应达到平衡，故B正确；
C．容器的体积比变，容器内气体的总质量不变，容器中气体密度始终不变，密度不变不能作为平衡的标志，故C错误；
D．当A和B的浓度不变时反应达到平衡，反应不是平衡态，故D错误；
E．混合气体的平均相对分子质量为，气体总质量不变，但气体的总物质的量在变化，故混合气体的平均分子量不在变化说明反应达到平衡，故E正确；
故答案为：ABE；
（2）根据图中键能可知该反应，，该反应是放热反应，和反应的能量变化图可用A表示，故答案为A；
（3）①用和组合形成的质子交换膜燃料电池，根据电子流向可知电极c为负极，电极d为正极，燃料电池燃料放在负极反应，氧化剂在正极反应，在质子交换膜作用下，电极c的电极反应式为，故答案为：正极；；
②根据正极反应可知线路中转移电子，则该燃料电池理论上消耗的的物质的量为0.75mol，在标准状况下的体积为16.8L；
7．(1)
(2)
(3) Mg(s)与B(s)生成MgB2(s)的反应为放热反应 复合储氢材料
(4) Ti2+ H-将电子传递给Ti4+，生成H原子和Ti3+；Mg2+从Ti2+处获得电子，生成Mg原子和Ti3+；H原子结合成H2逸出
(5)化学性质稳定，质量较轻，良好的电子传输性能，表面积大
【详解】（1）根据信息知500℃时，Fe2O3能与熔融碳酸钾反应生成偏铁酸钾，所以推测氧化铁与氢氧化锂反应生成偏铁酸锂和水，答案为：；
（2）由图可知“电化学还原”步骤中生成铁和氧气，所以阳极为碳酸根离子失去电子生成氧气和二氧化碳，阴极铁得到电子生成铁，答案为：；
（3）①，
②
③
①+②得： ④，镁与硼反应生成镁化硼，是化合反应属于放热反应，即 ⑤，根据盖斯定律，LiBH4、MgH2及两者混合制成的复合储氢材料脱氢反应中当生成1摩尔氢气吸收热量的数值分别是，75，，所以三种材料中脱氢焓[ΔH(脱氢)]最小的是复合储氢材料，答案为：镁与硼反应生成镁化硼，是化合反应属于放热反应，复合储氢材料；
（4）①通过两图对比可知图中表示的微粒是Ti2+，答案为：Ti2+；
②H-将电子传递给Ti4+，生成H原子和Ti3+；Mg2+从Ti2+处获得电子，生成Mg原子和Ti3+；H原子结合成H2逸出；
（5）化学性质稳定，质量较轻，良好的电子传输性能，表面积大
8．(1) N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) △H=-534kJ mol-1 192
(2) 还原反应 N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O 2NA 变小 不变
(3) 2L 0.02mol/L 0.004mol/(L s) ＞ 3A(g)2C(g)+B(g) 60%
【详解】（1）N2H4可在O2中燃烧生成N2和水蒸气，已知：16g肼完全反应放出热量为267kJ，则1molN2H4(质量为34g)燃烧生成水蒸气时，放热534kJ，该反应的热化学方程式为N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) △H=-534kJ mol-1。由表中数据可得出，E(N-N)+4×391 kJ mol-1+498 kJ mol-1-936 kJ mol-1-4×463 kJ mol-1=-534 kJ mol-1，则N－N的键能为192kJ/mol。答案为：N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g) △H=-534kJ mol-1；192；
（2）肼—过氧化氢碱性燃料电池中，N2H4失电子产物与电解质反应，生成N2等，则A为负极；H2O2在B极得电子，则B为正极。该电池的B极区得电子发生还原反应，负极的电极反应为N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O，电池工作过程中，若A极区产生11.2L(标况下)N2，N2的物质的量为0.5mol，由N2——4e-，可得出转移的电子数目为0.5mol×4NA=2NA。此时，左侧反应消耗OH-，溶液的pH变小；B极区发生反应2H2O2+4e-=4OH-，但生成的OH-全部透过阴离子交换膜，迁移到A极区，所以右侧溶液的pH不变。答案为：还原反应；N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O；2NA；变小；不变；
（3）①密闭容器中，加入0.3molA，c(A)=0.15mol/L，则容积为=2L；已知在反应过程中混合气体的平均相对分子质量没有变化，则反应前后气体的总浓度不变，物质B的起始浓度是0.11mol/L+0.06mol/L+0.05mol/L-0.15mol/L-0.05mol/L=0.02mol/L。
②若t1=15，则0～t1s内以C物质浓度变化表示的反应速率v(C)==0.004mol/(L s)。t=7.5时，c(C)＞0.004mol/(L s)×7.5s+0.05mol/L=0.08mol/L；
③该反应发生时，A的浓度减小，B、C的浓度增大，则A为反应物，B、C为生成物，15s后各物质的浓度不变，则反应达平稳状态，A、B、C的浓度变化量分别为0.09mol/L、0.03mol/L、0.06mol/L，化学方程式为3A(g)2C(g)+B(g)，A的平衡转化率为=60%。答案为：2L；0.02mol/L；0.004mol/(L s)；＞；3A(g)2C(g)+B(g)；60%。
【点睛】书写化学方程式时，需注意判断反应是否可逆。
9．(1)A
(2)D
(3)BC
(4) > 提高N2和H2的利用率
(5) 2 >
(6)充分利用能源，降低成本
(7)C
(8) Ⅰ 放热 a点时反应达到平衡，之后再升高温度CO2 的转化率减小，说明平衡逆向移动，该反应的热效应为放热反应
(9)6.25
【详解】（1）醋酸铜氨溶液经过适当处理又可再生，说明使平衡逆向移动，反应ΔH<0是气体体积减小的放热反应，高温低压，平衡逆向移动，故选A。
（2）工业合成氨是用氮气、氢气在催化剂作用下高温高压反应生成氨气，反应为气体体积减小的放热反应。
A．增大的浓度平衡正向移动，但的转化率降低，故A不选；
B．工业合成氨是放热反应，温度选择500℃有利于平衡正移，但温度降低反应速率减慢，不符合氨工业生产实际，故B不选；
C．催化剂能不能提高反应物的转化率，故C不选；
D．将NH3液化分离，就相当于减小生成物的浓度，化学平衡向正向移动，反应物浓度降低，正反应速率降低，符合生产实际，故D选；
正确答案是：D。
（3）A．由题给数据可知，甲容器中的浓度熵=K，反应达到平衡，则反应速率，故A错误；
B．该反应为吸热反应，若升高温度，平衡向正反应方向移动，平衡常数增大，由题给数据可知，乙容器中的浓度熵K，若升高温度，Qc可能等于平衡常数K，则达到平衡时X的浓度可能等于2mol/L，故B正确；
C．设乙容器中消耗Y为amol，由题意可建立三段式：平衡常数K==0.2，设丙容器中消耗Y为bmol，由题意可建立三段式：由平衡常数为0.2可得：K==0.2，可得=，若乙、丙容器达到平衡后，X的浓度相等，4-2b=2-2a，即b-a=1，当b-a=1时，=成立，所以乙、丙容器达到平衡后，X的浓度相等，故C正确；
D．丙容器中X和Y的物质的量之比与化学计量数之比相等，则X的体积分数无论是否达到平衡均为66.7%，不会发生改变，故D错误；
故选BC。
（4）该反应正反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡常数K减小，所以>；N2和H2反应生成NH3的反应为可逆反应，N2和H2不可能完全反应,所以合成氨工业上，采用循环利用操作的主要目的是提高N2和H2的利用率。
（5）400℃时，反应的K=，反应的化学平衡常数的值为，当测得、和物质的量分别为、和时，Qc=，平衡正向移动，>。
（6）热交换器的作用是充分利用能源，降低成本。
（7）A．由于温度：T1
故选C。
（8）由图象知：反应Ⅰ在较低温度 T3时 CO2就达到 80% 的转化率，催化剂效果最佳的反应是反应Ⅰ；a点时反应达到平衡，之后再升高温度CO2的转化率减小，说明平衡逆向移动，该反应的热效应为放热反应。
（9）根据已知条件列出“三段式”
平衡时CO的转化率为0.8，且c(CH3OH)=2c(CH3OCH3)，则=0.8，x-2y=2y，得到x=1.6，y=0.4，反应①平衡常数K=。
10．(1)+173.3kJ/mol
(2) > B点温度高于A点，升高温度，反应Ⅱ逆向移动消耗氢气的量与反应Ⅰ、Ⅲ正向移动产生H2的量相等
(3) a 53% 14
(4)多孔CaO与CO2接触面积大，吸收CO2速率快，使得反应Ⅱ和Ⅲ正向进行，提高氢气的产率同时为反应提供热能
【详解】（1）根据盖斯定律，反应Ⅰ+2×反应Ⅱ得到反应Ⅲ，ΔH3=ΔH1+2×ΔH2=(+255.7-41.2×2)kJ/mol=+173.3kJ/mol。
（2）①每条曲线表示氢气相同的平衡产率，则在C点曲线上取一个点与B点温度相同标为点D，D点与B点相比温度相同，但是小于B点，增大反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均正向移动，氢气的产率增大，因此产率B点>C点。
②A、B两点相同，B点温度高于A点，升高温度，反应Ⅱ逆向移动消耗氢气的量与反应Ⅰ、Ⅲ正向移动产生H2的量相等，因此A、B两点氢气产率相等。
（3）①反应Ⅰ、Ⅲ为吸热反应，反应Ⅱ为放热反应，随着温度的升高，反应Ⅰ、Ⅲ平衡正向移动，反应Ⅱ平衡逆向移动，反应Ⅱ逆向移动CO2转化为CO，故温度升高CO的选择性增大，CO2的选择性减小。表示CO2选择性的曲线为a。
②a表示CO2的选择性曲线，因为CO的选择性+CO2的选择性=1，则b表示乙醇的转化率，c表示CO的选择性曲线，设乙醇与水的投料比分别为1mol和3mol，CO的选择性为15%，CO2的选择性为85%，则n(CO2)：n(CO)=0.85:0.15，乙醇的转化率为0.6，n(CO2)+n(CO)=1×0.6×2=1.2，解得n(CO)=0.18mol，n(CO2)=1.02mol，设反应Ⅰ转化乙醇xmol，，设反应Ⅱ转化COymol，，因乙醇的转化率为0.6，则反应Ⅲ转化乙醇为0.6-x，，CO的物质的量为0.18mol，则2x-y=0.18，则n(H2O)=1.38mol，n(H2)=3.42mol，n(C2H5OH)=0.4mol，n(CO)=0.18mol，n(CO2)=1.02mol，则氢气的体积分数为。
③由②知n(H2O)=1.38mol，n(H2)=3.42mol，n(C2H5OH)=0.4mol，n(CO)=0.18mol，n(CO2)=1.02mol，总物质的量为6.4mol，此时压强为160kPa，各物质分压为p(H2O)=34.5kPa，p(H2)=85.5kPa，p(C2H5OH)=10kPa，p(CO)=4.5kPa，p(CO2)=25.5kPa，则。
（4）已知CaO与CO2反应生成CaCO3，多孔CaO与CO2接触面积大，吸收CO2速率快，使得反应Ⅱ和Ⅲ正向进行，提高氢气的产率同时为反应提供热能。
11．(1) 增大 ＜ 0.0675 向左
(2)
【详解】（1）①已知100℃，压强为P1时，达到平衡所需的时间为5min，甲烷转化率为50%，则改变量为0.5mol，氢气改变量为1.5mol，用H2表示的平均反应速率为；故答案为：。
②在其它条件不变的情况下升高温度，转化率增大，说明平衡正向移动，则化学平衡常数将增大；故答案为：增大。
③与y轴作一条平行线，温度相同，从下到上，转化率增大，说明正向移动即减小压强，则图中的P1＜P2，在100℃，压强为P1时建立三段式，平衡常数为；故答案为：＜；0.0675。
④保持反应体系100℃，压强为P1，5min后再向容器中充入H2O、H2各0.5mol，，则化学平衡将向左移动；故答案为：向左。
（2）甲烷碱性燃料电池负极是甲烷反应，其电极反应式为；故答案为：。
12．(1) N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH = +180kJ·mol－1 2xCO+2NOx=N2+2xCO2 AB
(2) 0.1mol·L－1 bc
(3) 温度低于250°C时，CO2的转化率较大但催化剂的催化效率低，反应速率慢；若温度高于250°C时，CO2的转化率和催化效率都较低 CO2+6e－+6H＋=CH3OH+H2O
【详解】（1）①断裂1molN2中化学键时吸收的能量为946kJ，断裂1molO2中的化学键吸收的能量是498kJ，生成2molNO中化学键放出的能量是2×632kJ，此反应吸收的能量是(946＋498－2×632)kJ=180kJ，即热化学反应方程式为 N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH = +180kJ·mol－1；
②根据流程，转换器中NOx和CO反应生成CO2、N2，化学反应方程式为2xCO+2NOx=N2+2xCO2 ；
A．反应2xCO+2NOx=N2+2xCO2为气体体积缩小的反应，在恒温恒容条件下反应，随着反应的进行压强发生变化，当压强不变时，反应达平衡状态，选项A符合；
B．随着反应的进行，气体的总物质的量发生变化，气体总质量不变，故混合气体平均分子量为变量，根据“变量不变达平衡”可知，当混合气体平均分子量不变时反应达平衡，选项B符合；
C．反应在恒温恒容条件下进行，气体的密度始终不变，故密度不变不能说明反应达平衡，选项C不符合；
D．反应在恒温恒容条件下进行，体积始终不变，故体积不变不能说明反应达平衡状态，选项D不符合；
答案选AB；
（2）①加入BaCl2溶液，发生BaCl2＋Na2CO3=BaCO3↓＋2NaCl，n(Na2CO3)=n(BaCO3)==0.01mol，c(Na2CO3)=mol·L－1=0.1mol·L－1；
②根据碳元素守恒，n(NaHCO3)=(－0.01)mol=0.01mol，a、Na2CO3和NaHCO3物质的量相等，但水解程度大于水解程度，因此c()>c()，故a错误；
b、根据电荷守恒，得出c(Na＋)＋c(H＋)=c(OH－)＋c()＋2c()，故b正确；
c、根据物料守恒， c (H2CO3) + c () + c () =0.2mol·L－1，故c正确；
答案选bc；
（3）①根据图1，250℃时，催化效应最高，温度低于250°C时，CO2的转化率较大但催化剂的催化效率低，反应速率慢；若温度高于250°C时，CO2的转化率和催化效率都较低；
②根据电子或H＋移动的方向，以及原电池的工作原理，即右侧为正极，根据目的，右侧电极反应式CO2+6e－+6H＋=CH3OH+H2O。
13．(1)-1266.5
(2) 迅速上升段是因为温度升高，催化剂的活性增大，反应速率加快，NO的去除率迅速上升，上升缓慢段是因为温度升高，催化剂的活性降低 与反应生成了NO或催化剂失活 在催化剂表面存在一定比例的活泼氧，可以在反应中充当氧气的作用或催化剂具有足够强的氧化能力 吸附氧达到了饱和
(3)
【详解】（1）已知：
① kJ mol
② kJ mol
由盖斯定律可知，①+②得：的；
（2）①根据图示，NO、在有氧条件下总反应为NO、和氧气在催化剂作用下生成氮气和水，化学方程式是。
②将一定比例的、和NO的混合气体，匀速通入装有催化剂的反应器中反应(装置如图甲)。
反应相同时间，在50~250℃范围内随着温度的升高，NO的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是：迅速上升段是因为温度升高，催化剂的活性增大，反应速率加快，NO的去除率迅速上升，上升缓慢段是因为温度升高，催化剂的活性降低；催化剂需一定的活化温度，当反应温度高于380℃时，NO的去除率迅速下降的原因可能是与反应生成了NO或催化剂失活；
③在催化剂表面存在一定比例的活泼氧，可以在反应中充当氧气的作用或催化剂具有足够强的氧化能力，使得在反应气体中不含氧气时，催化剂也能催化一定量的一氧化氮进行转化；而增加氧气的浓度，当吸附氧达到了饱和时，催化剂的催化效率提升不明显；
（3）根据阿伏伽德罗定律可知，物质的压强比等于物质的量比；反应在恒容密闭容器中进行，和NO的初始分压分别为 kPa和 kPa，起始时容器中只含和NO，当反应达到平衡后，和NO的平衡分压分别为 kPa和 kPa，则：
则该反应在398 K时的。
14．(1) HCHO H=-235kJ/mol
(2)加入催化剂可以降低反应所需要的活化能，使得普通分子转变为活化分子，从而增大了活化分子百分数，单位体积内的活化分子数增多，单位体积单位时间内有效碰撞次数增多，反应速率加快
(3)
【详解】（1）使用催化剂可以降低反应的活化能，活化能越低，反应越容易进行，根据图知，在有催化剂条件下，生成HCHO需要的活化能低，反应容易进行，所以主要生成HCHO；HCHO(g)+O2(g)=CO(g)+H2O(g)为放热反应，H=-(676-158-283)=-235kJ/mol；
（2）有效碰撞理论认为，发生化学反应必须进行有效碰撞，单位体积单位时间内的有效碰撞次数越多，反应速率越快，加入催化剂可以降低反应所需要的活化能，使得普通分子转变为活化分子，从而增大了活化分子百分数，单位体积内的活化分子数增多，单位体积单位时间内有效碰撞次数增多，反应速率加快；
（3）HCOONa是强碱弱酸盐，其水溶液呈碱性，pH＞7，加水稀释促进HCOO-水解，但其水解增大程度小于溶液体积增大程度，导致溶液中c(OH-)减小，溶液的pH减小，但溶液仍然呈碱性，无限稀释时溶液pH接近7，所以其图像为。
15．(1)还原
(2) 盐酸具有还原性，能与NaClO反应 2NO+3HClO+H2O 2+3Cl-+5H+ 溶液初始pH高，c(H+)小，有利于2NO+3HClO+H2O 2+3Cl-+5H+和2NO2+HClO+H2O 2+Cl-+3H+正向进行，NOx脱除率大
(3) NO2+2I-+2H3PO4=NO+I2+2+H2O 偏低
【详解】（1）在形成酸雨过程中，NOx在大气中最终被氧化硝酸，该程中NOx表现还原性，故答案为：还原；
（2）①盐酸是还原性酸，能与NaClO发生氧化还原反应，因此不能用盐酸调节NaClO溶液初始pH，故答案为：盐酸具有还原性，能与NaClO反应；
②将pH=3.5时NaClO首先结合氢离子生成HClO，HClO表现强强化性，将NO氧化为，自身被还原为Cl-，其离子方程式为2NO+3HClO+H2O 2+3Cl-+5H+，故答案为：2NO+3HClO+H2O 2+3Cl-+5H+；
③脱除NOx的反应为2NO+3HClO+H2O 2+3Cl-+5H+和2NO2+HClO+H2O 2+Cl-+3H+，可反应可知pH<5.5时随pH升高，氢离子浓度减小，有利于平衡正向移动，从而提高NOx脱除率，故答案为：溶液初始pH高，c(H+)小，有利于2NO+3HClO+H2O 2+3Cl-+5H+和2NO2+HClO+H2O 2+Cl-+3H+正向进行，NOx脱除率大；
（3）①NO2在电解池中被I-还原为NO，而I-被氧化为I2，结合电解质环境H3PO4提供氢离子最终生成，根据得电子守恒可得反应方程式NO2+2I-+2H3PO4=NO+I2+2+H2O，故答案为：NO2+2I-+2H3PO4=NO+I2+2+H2O；
②可用转移电子物质的量表示NOx的物质的量，则脱除前NOx的物质的量为a mol，脱除后NOx的物质的量为b mol，NOx的脱出率为，故答案为：；
③测量结束后，电解池中还检测到少量和，说明NOx没有完全转化为NO2，导致NO2测定值偏低，故答案为：偏低。
16．(1)高温
(2)升高温度、增加氨的浓度、移除水蒸气、减压等
(3) 反应i、ii均为吸热反应，升高温度，两平衡均正向移动，B物质在反应i产生增多，在反应ii消耗减少，最高点前反应i进行程度大，最高点后反应ii进行程度大
(4) 阳
(5)H+直接在阴极放电，使电流效率降低，同时生成H更有利于丙烯腈转化为丙腈
(6)
【详解】（1）该反应为吸热反应，熵增反应，即△H>0,△S>0,当温度较高时，△G=△H-T△S<0,反应可自发进行，故答案为:高温；
（2）该反应是吸热反应，升高温度平衡正向移动，增加氨的浓度、移除水蒸气、减压等平衡均正向移动，丙烯腈的平衡产率提高；故答案为：升高温度、增加氨的浓度、移除水蒸气、减压等；
（3）①反应ⅰ、ⅱ均为吸热反应，最高点前反应i进行程度大，最高点后反应ⅱ进行程度大，所以随着温度的升高，B（g）平衡的物质的量分数先增大后减小。
②a点时主要发生反应i，假设A投料为2mol，平衡时A、B的物质的量相等，根据三段式可知，平衡时A、B与水蒸气的物质的量均为1mol，再加上NH3 15mol，总压强为p0 kPa，则A、B、水蒸气的分压均为，反应i的Kp=。
（4）甲是电解装置，在电解池中阳离子移向阴极，故B为阴极，A为阳极。B电极上①的电极反应式：；
（5）H+在阴极会得电子生成氢气，H+直接在阴极放电，使电流效率降低，同时生成H更有利于丙烯腈转化为丙腈；
（6）如图横坐标取值，每小时生成己二腈mol，转移电子mol，丙腈0.9×mol，转移电子1.8×mol，转移电子总量8.6×mol，即迁移氢离子总量8.6×mol，阳极水放电产生氧气0.25×8.6×mol，阳极区质量变化为0.25×32×8.6×g+8.6×=7.74×g。
17．(1) 高 低
(2) 热Fe 冷Ti c
(3) 负极
(4)合成甲醇放热为合成氨反应提供能量；焦炉煤气是甲醇和氨的原料，减少CO排放等
【详解】（1）高温有利于提高反应速率；该反应为放热反应，低温有利于提高平衡转化率。
（2）①化学键断裂需要吸收能量，因此使N≡N在热Fe表面断裂有利于吸热过程的进行，能够加快化学键的断裂；成键放热，冷Ti温度低于体系温度，有利于放热过程的进行，即有利于提高合成氨的平衡产率。②根据图示，催化剂能够改变反应路径，降低反应活化能，加快反应进行，且复合催化剂相对单金属催化剂更有利于提高合成氨反应速率，a，b项正确；当温度过高，则催化剂容易分解失活，c项错误。
（3）①a极发生N2的还原反应，为负极。②a极N2被还原为NH3，b极H2O被氧化为O2，则电催化合成氨的方程式为。
（4）合成甲醇的反应为放热反应，可以为合成氨反应提供能量，且该工艺使用焦炉煤气作为甲醇和氨的原料，能够减少CO排放。
18．(1) ＜ C
(2) a 曲线c和d分别代表和的转化率曲线，温度高于后，升高温度有利于反应Ⅲ的进行，导致的转化率大于的转化率 催化剂失去活性 68%
【详解】（1）①根据，平衡常数K与温度T成反比，即温度升高，平衡常数减小，则该反应为放热反应，ΔH=Ea(正)-Ea(逆)＜0，则Ea(正)＜Ea(逆)，故答案为＜；
②根据上述分析，反应Ⅰ和反应Ⅱ均为放热反应，即ΔH2＜0，ΔH3＜0，根据盖斯定律反应Ⅰ=反应Ⅲ×2-反应Ⅱ，则ΔH1=2ΔH3-ΔH2＜0，推出选项C正确；故答案为C；
（2）①CO2、CH4为反应物，其物质的量分数均随温度的升高而减小，低温时，反应Ⅲ不发生，只发生反应Ⅰ和Ⅱ，所以CO2的物质的量分数小于CH4的物质的量分数，平衡时CO2的物质的量分数随温度变化的曲线是a；曲线c和d分别代表CO2和CH4的转化率曲线，温度高于1300K后，升高温度有利于反应Ⅲ的进行，导致CH4的转化率大于CO2的转化率，故答案为a；曲线c和d分别代表CO2和CH4的转化率曲线，温度高于1300K后，升高温度有利于积碳反应的进行，导致CH4的转化率大于CO2的转化率；
②a点时与无催化剂的转化率相同，说明催化剂已无催化活性，其可能原因为催化剂失去活性，故答案为催化剂失去活性；
③由反应Ⅲ，，某温度下反应Ⅲ的，平衡时的分压为40kPa，则平衡时p(CH4)=kPa，根据阿伏伽德罗定律推论，恒温恒容时气体的压强之比等于物质的量之比，按投料比n(CO2)∶n(CH4)=1∶1，初始总压为100kPa，则起始时p(CH4)=50kPa，已转化的p(CH4)=(50-)kPa，则甲烷的平衡转化率为α(CH4)==68%，故答案为68%。
