2024高考一轮复习 第二十三专题 化学反应原理综合 测试题
1． (2023全国甲卷) 甲烷选择性氧化制备甲醇是一种原子利用率高的方法。回答下列问题：
(1)已知下列反应的热化学方程式：
①
②
反应③的_______，平衡常数_______(用表示)。
(2)电喷雾电离等方法得到的(等)与反应可得。与反应能高选择性地生成甲醇。分别在和下(其他反应条件相同)进行反应，结果如下图所示。图中的曲线是_______(填“a”或“b”。、时的转化率为_______(列出算式)。
(3)分别与反应，体系的能量随反应进程的变化如下图所示(两者历程相似，图中以示例)。
(ⅰ)步骤Ⅰ和Ⅱ中涉及氢原子成键变化的是_______(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
(ⅱ)直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则与反应的能量变化应为图中曲线_______(填“c”或“d”)。
(ⅲ)与反应，氘代甲醇的产量_______(填“＞”“＜”或“=”)。若 与反应，生成的氘代甲醇有_______种。
2．(2023全国乙卷) 硫酸亚铁在工农业生产中有许多用途，如可用作农药防治小麦黑穗病，制造磁性氧化
铁、铁催化剂等。回答下列问题：
(1)在气氛中，的脱水热分解过程如图所示：
根据上述实验结果，可知_______，_______。
(2)已知下列热化学方程式：
则的_______。
(3)将置入抽空的刚性容器中，升高温度发生分解反应：(Ⅰ)。平衡时的关系如下图所示。时，该反应的平衡总压_______、平衡常数_______。随反应温度升高而_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)提高温度，上述容器中进一步发生反应(Ⅱ)，平衡时_______(用表示)。在时，，则_______，_______(列出计算式)。
3． (2023新课标卷) 氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力位居世界首位。回答下列问题：
(1)根据图1数据计算反应的_______。
(2)研究表明，合成氨反应在催化剂上可能通过图2机理进行(*表示催化剂表面吸附位，表示被吸附于催化剂表面)。判断上述反应机理中，速率控制步骤(即速率最慢步骤)为_______(填步骤前的标号)，理由是 。
(3)合成氨催化剂前驱体(主要成分为)使用前经还原，生成包裹的。已知属于立方晶系，晶胞参数，密度为，则晶胞中含有的原子数为 (列出计算式，阿伏加德罗常数的值为)。
(4)在不同压强下，以两种不同组成进料，反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如下图所示。
其中一种进料组成为，另一种为。(物质i的摩尔分数：)
①图中压强由小到大的顺序为 ，判断的依据是 。
②进料组成中含有情性气体的图是_______。
③图3中，当、时，氮气的转化率 。该温度时，反应的平衡常数 (化为最简式)。
4．(2022·全国甲卷) 金属钛(Ti)在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途，目前生产钛的方法之一是将金红石(TiO2)转化为TiCl4，再进一步还原得到钛。回答下列问题：
(1) TiO2转化为TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1000℃时反应的热化学方程式及其平衡常数如下：
(ⅰ)直接氯化：
(ⅱ)碳氯化：
①反应的为_______，Kp=_______Pa。
②碳氯化的反应趋势远大于直接氯化，其原因是_______。
③对于碳氯化反应：增大压强，平衡_______移动(填“向左”“向右”或“不”)；温度升高，平衡转化率_______(填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)在，将TiO2、C、Cl2以物质的量比1∶2.2∶2进行反应。体系中气体平衡组成比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。
①反应的平衡常数_______。
②图中显示，在平衡时TiO2几乎完全转化为TiCl4，但实际生产中反应温度却远高于此温度，其原因是 。
(3) TiO2碳氯化是一个“气—固—固”反应，有利于“固—固”接触的措施是
。
5． (2022·全国乙卷)油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢，需要回收处理并加以利用。回答下列问题：
(1)已知下列反应的热化学方程式：
①2H2S(g)+3O2(g)＝2SO2(g)+2H2O(g) ΔH1＝－1036kJ/mol
②4H2S(g)+2SO2(g)＝3S2(g)+4H2O(g) ΔH2＝94kJ/mol
③2H2(g)+O2(g)＝2H2O(g) ΔH3＝－484kJ/mol
计算H2S 热分解反应④2H2S(g)＝S2(g)+2H2(g)的 ΔH4=________ kJ/mol。
(2)较普遍采用的H2S处理方法是克劳斯工艺。即利用反应①和②生成单质硫。另一种方法是：利用反应④高温热分解H2S。相比克劳斯工艺，高温热分解方法的优点是 ，缺点是 。
(3)在1470K、100kPa反应条件下，将n(H2S) : n(Ar)＝1:4的混合气进行H2S热分解反应。平衡时混合气中H2S与H2的分压相等，H2S平衡转化率为________，平衡常数Kp=________kPa。
(4)在1373K、100kPa 反应条件下，对于n(H2S) : n(Ar) 分别为 4:1、1:1、1:4、1:9、1:19的H2S—Ar混合气，热分解反应过程中H2S转化率随时间的变化如下图所示。
①n(H2S) : n(Ar) 越小，H2S平衡转化率________，理由是 。
②n(H2S) : n(Ar)＝1:9对应图中曲线____，计算其在0-0.1s之间，H2S分压的平均变化率为___ kPa·s-1。
6． (2022·山东日照模拟)氢能是一种理想的绿色能源，一种太阳能两步法甲烷蒸气重整制氢原理合成示意图如下：
(1)第Ⅰ步：NiFe2O4(s)＋CH4(g)NiO(s)＋2FeO(s)＋CO(g)＋2H2(g) ΔH1＝a kJ·mol－1。总反应可表示为：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g) ΔH2＝b kJ·mol－1。写出第Ⅱ步反应的热化学方程式：______________________________________________________。
(2)实验测得分步制氢比直接利用CH4和H2O(g)反应具有更高的反应效率，原因_____________________。
(3)第Ⅰ、Ⅱ步反应的lg Kp T图像如下。
由图像可知a________b(填“大于”或“小于”)，1 000 ℃时，第Ⅱ步反应的化学平衡常数K＝________，测得该温度下第Ⅰ步反应平衡时CH4的平衡分压p(CH4)＝4.0 kPa，则平衡混合气体中H2的体积分数为________(保留一位小数)。
(4)第Ⅰ步反应产生的合成气(CO和H2的混合气体)可用于F T合成(以合成气为原料在催化剂和适当条件下合成碳氢化合物的工艺过程)。合成碳氢化合物时易发生副反应：CO＋H2O(g)CO2＋H2，如图为相同条件下用不同催化剂在不同时间段测得反应体系内CO2的体积分数，据此应选择的催化剂是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)，选择的依据是______________________________。
7． (2022·东北师大附中模拟)温室气体让地球发烧，倡导低碳生活，是一种可持续发展的环保责任，将CO2应用于生产中实现其综合利用是目前的研究热点。
Ⅰ.在催化作用下由CO2和CH4转化为CH3COOH的反应历程示意图如图。
在合成CH3COOH的反应历程中，下列有关说法正确的是________(填字母)。
a．该催化剂使反应的平衡常数增大
b．CH4―→CH3COOH过程中，有C—H键断裂和C—C键形成
c．生成乙酸的反应原子利用率100%
d．ΔH＝E2－E1
Ⅱ.以CO2、C2H6为原料合成C2H4涉及的主要反应如下：
CO2(g)＋C2H6(g)C2H4(g)＋H2O(g)＋CO(g) ΔH＝＋177 kJ·mol－1(主反应)
C2H6(g)CH4(g)＋H2(g)＋C(s) ΔH＝＋9 kJ·mol－1(副反应)
(1)主反应的反应历程可分为如下两步，反应过程中能量变化如图1所示：
ⅰ.C2H6(g)C2H4(g)＋H2(g) ΔH1＝＋136 kJ·mol－1
ⅱ.H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g) ΔH2
ΔH2＝________，主反应的决速步骤为________(填“反应ⅰ”或“反应ⅱ”)。
(2)向恒压密闭容器中充入CO2和C2H6，温度对催化剂K Fe Mn/Si 2性能的影响如图2所示，工业生产中主反应应选择的温度是________________。
(3)在一定温度下的密闭容器中充入一定量的CO2和C2H6，固定时间测定不同压强下C2H4的产率如图3所示，p1压强下a点反应速率：v(正)________v(逆)。
(4)某温度下，在0.1 MPa恒压密闭容器中充入等物质的量的CO2和C2H4，只发生主反应，达到平衡时C2H4的物质的量分数为20%，该温度下反应的平衡常数Kp＝________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。
8． (2021·全国乙卷)一氯化碘(ICl)是一种卤素互化物，具有强氧化性，可与金属直接反应，也可用作有机合成中的碘化剂。回答下列问题：
(1)历史上海藻提碘中得到一种红棕色液体，由于性质相似，Liebig误认为是ICl，从而错过了一种新元素的发现，该元素是________。
(2)氯铂酸钡(BaPtCl6)固体加热时部分分解为BaCl2、Pt和Cl2,376.8 ℃时平衡常数K′p＝1.0×104 Pa2，在一硬质玻璃烧瓶中加入过量BaPtCl6，抽真空后，通过一支管通入碘蒸气(然后将支管封闭)。在376.8 ℃，碘蒸气初始压强为20.0 kPa。376.8 ℃平衡时，测得烧瓶中压强为32.5 kPa，则pICl＝________kPa，反应2ICl(g)===Cl2(g)＋I2(g)的平衡常数K＝________(列出计算式即可)。
(3)McMorris测定和计算了在136～180 ℃范围内下列反应的平衡常数Kp：
2NO(g)＋2ICl(g)2NOCl(g)＋I2(g) Kp1
2NOCl(g)2NO(g)＋Cl2(g) Kp2
得到lg Kp1～和lg Kp2～均为线性关系，如下图所示：
①由图可知，NOCl分解为NO和Cl2反应的ΔH______0(填“大于”或“小于”)。
②反应2ICl(g)===Cl2(g)＋I2(g)的K＝________(用Kp1、Kp2表示)；该反应的ΔH________0(填“大于”或“小于”)，写出推理过程：
________________________________________________________________________。
(4)Kistiakowsky曾研究了NOCl光化学分解反应，在一定频率(ν)光的照射下机理为：
NOCl＋hν―→NOCl* NOCl＋NOCl*―→2NO＋Cl2
其中hν表示一个光子能量，NOCl*表示NOCl的激发态。可知，分解1 mol的NOCl需要吸收_____mol光子。
9．(2021·全国甲卷)二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：
(1)二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)
该反应一般认为通过如下步骤来实现：
①CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH1＝＋41 kJ·mol－1
②CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH2＝－90 kJ·mol－1
总反应的ΔH＝________kJ·mol－1；若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是________(填标号)，判断的理由是___________________________________。
(2)合成总反应在起始物n(H2)/n(CO2)＝3时，在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的物质的量分数为x(CH3OH)，在t＝250 ℃下的x(CH3OH)～p、在p＝5×105 Pa下的x(CH3OH)～t如图所示。
①用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式Kp＝________；
②图中对应等压过程的曲线是______________，判断的理由是___________________；
③当x(CH3OH)＝0.10时，CO2的平衡转化率α＝______，反应条件可能为______________或______________。
10． (2021·山东临沂高三二模)氮的氧化物是造成大气污染的主要物质。研究它们的反应机理，对于消除环境污染有重要意义。
(1)在一定条件下，向某2 L密闭容器中分别投入一定量的NH3、NO发生反应：4NH3(g)＋6NO(g)5N2(g)＋6H2O(g)，其他条件相同时，在甲、乙两种催化剂的作用下，NO的转化率与温度的关系如图所 示。
①工业上应选择催化剂________(填“甲”或“乙”)。
②M点是否为对应温度下NO的平衡转化率，判断理由是______________________。温度高于210 ℃时，NO转化率降低的原因可能是___________________________________。
(2)已知：NO2(g)＋SO2(g)NO(g)＋SO3(g) ΔH<0。向密闭容器中充入等体积的NO2和SO2，测得平状态时压强对数lg p(NO2)和lg p(SO3)的关系如图所示。
①a、b两点体系总压强pa与pb的比值＝__________。
②温度为T2时化学平衡常数Kp＝________，T1________T2(填“>”“<”或“＝”)。
11．(2021·重庆高三三模)碳以及碳的化合物在生活中应用广泛。利用CO2合成甲醇不仅能够使二氧化碳得到有效合理的利用，也能解决日益严重的能源危机。由CO2合成甲醇的过程可能涉及如下反应：
反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－49.58 kJ·mol－1
反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝＋41.19 kJ·mol－1
反应Ⅲ：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH3
回答下列问题：
(1)将一定量的H2和CO2充入恒容密闭容器中并加入合适的催化剂，发生反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。测得不同温度下体系达到平衡时CO2的转化率(a)及甲醇的产率(b)如图所示。
①该反应达到平衡后，为同时提高反应速率和甲醇的生成量，以下措施一定可行的是________(填字母)。
A．改用高效催化剂 B．升高温度
C．分离出甲醇 D．增加CO2浓度
②据图判断，当温度高于260 ℃后，CO的浓度随着温度的升高而________(填“增大”“减小”“不变”或“无法判断”)，其原因是__________________________________。
(2)一定条件下，在2 L的恒容密闭容器中充入一定量的H2和CO2 (假设仅发生反应Ⅰ)。测得在反应物起始投入量不同时，CO2的平衡转化率与温度的关系如图所示。
反应物起始投入量：曲线Ⅰ：n(H2)＝3 mol，n(CO2)＝1.5 mol 曲线Ⅱ：n(H2)＝3 mol，n(CO2)＝2 mol
①根据图中数据判断，要使CO2平衡转化率大于40%，以下条件中最合理的是________。
A．n(H2)＝3 mol，n(CO2)＝2.5 mol；550 K
B．n(H2)＝3 mol，n(CO2)＝1.6 mol；550 K
C．n(H2)＝3 mol，n(CO2)＝1.9 mol；600 K
D．n(H2)＝3 mol，n(CO2)＝1.5 mol；650 K
②请选择图中数据计算500 K时反应Ⅰ的平衡常数K＝___________。
12．(2021·河南郑州高三一模)甲烷和CO2是主要的温室气体，高效利用甲烷和CO2对缓解大气变暖有重要意义。
(1)将一定量的甲烷和氧气混合发生反应：2CH4(g)＋O2(g)2CO(g)＋4H2(g)，其他条件相同，在甲、乙两种不同催化剂作用下，相同时间内测得CH4转化率与温度变化的关系如图1所示。某同学判断c点一定没有达到平衡状态，他的理由是__________________________。
(2)CO2通过催化加氢可以合成乙醇，其反应原理为2CO2(g)＋6H2(g)C2H5OH(g)＋3H2O(g) ΔH<0。m＝，通过实验得到如下图像：
①图2中m1、m2、m3最大的是________。
②图3表示在总压为p的恒压条件下，且m＝3时，平衡状态时各物质的物质的量分数与温度的关系。T4温度时，列式表示该反应的压强平衡常数Kp＝________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。
13．(2021·山东高三三模)CH4 CO2催化重整对温室气体的减排具有重要意义，其反应为CH4(g)＋CO2(g) 2CO(g)＋2H2(g) ΔH＝＋247.3 kJ·mol－1 。回答下列问题：
(1)将原料按初始组成n(CH4)∶n(CO2)＝1∶1充入密闭容器中，保持体系压强为100 kPa发生反应，达到平衡时CO2体积分数与温度的关系如图所示。
①T1℃、100 kPa下，n(平衡时气体)∶n(初始气体)＝________；该温度下，此反应的平衡常数Kp＝________(以分压表示，列出计算式)。
②若A、B、C三点表示不同温度和压强下已达平衡时CO2的体积分数，__________点对应的平衡常数最小，理由是________________________________________；________点对应压强最大，理由是____________________________________________________________。
(2)900 ℃下，将CH4和CO2的混合气体(投料比1∶1)按一定流速通过盛有炭催化剂的反应器，测得CH4的转化率受炭催化剂颗粒大小的影响如图所示。(注：目数越大，表示炭催化剂颗粒越小)
由图可知，75 min后CH4转化率与炭催化剂目数的关系为____________________，原因是____________________________________________。
1.答案: （1） ①. ②. 或 （2） ①. b ②.
（3） ①. Ⅰ ②. c ③. ＜ ④. 2
【解析】
(1) 根据盖斯定律可知，反应③=(反应②-①)，所以对应；根据平衡常数表达式与热化学方程式之间的关系可知，对应化学平衡常数或，故答案为：；或；
(2)根据图示信息可知，纵坐标表示-lg()，即与MO+的微粒分布系数成反比，与M+的微粒分布系数成正比。则同一时间内，b曲线生成M+的物质的量浓度比a曲线的小，证明化学反应速率慢，又因同一条件下降低温度化学反应速率减慢，所以曲线b表示的是300 K条件下的反应；
根据上述分析结合图像可知，、时-lg()=0.1，则=10-0.1，利用数学关系式可求出，根据反应可知，生成的M+即为转化的，则的转化率为；故答案为：b；；
(3)(ⅰ)步骤Ⅰ涉及的是碳氢键的断裂和氢氧键的形成，步骤Ⅱ中涉及碳氧键形成，所以符合题意的是步骤Ⅰ；
(ⅱ)直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则此时正反应活化能会增大，根据图示可知，与反应的能量变化应为图中曲线c；(ⅲ)与反应时，因直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则单位时间内产量会下降，则氘代甲醇的产量＜；根据反应机理可知，若与反应，生成的氘代甲醇可能为或共2种，故答案为：＜；2。
2．【答案】 （1） ①. 4 ②. 1 （2）(a+c-2b)
（3） ①. 3 ②. ③. 增大
（4） ①. ②. 46.26 ③.
【解析】
（1）由图中信息可知，当失重比为19.4%时，转化为，则，解之得=4；当失重比为38.8%时，转化为，则，解之得y=1。
（2）①
②
③
根据盖斯定律可知，①+③-②2可得，则(a+c-2b)。
（3）将置入抽空的刚性容器中，升高温度发生分解反应：(Ⅰ)。由平衡时的关系图可知,时，，则，因此，该反应的平衡总压3、平衡常数。由图中信息可知，随着温度升高而增大，因此，随反应温度升高而增大。
（4）提高温度，上述容器中进一步发生反应(Ⅱ)，在同温同压下，不同气体的物质的量之比等于其分压之比，由于仅发生反应(Ⅰ)时，则，因此，平衡时。在时，，则、，联立方程组消去，可得，代入相关数据可求出46.26，则，。
3.答案: （1）
（2） ①. (ⅱ) ②. 在化学反应中，最大的能垒为速率控制步骤，而断开化学键的步骤都属于能垒，由于的键能比H-H键的大很多，因此，在上述反应机理中，速率控制步骤为(ⅱ)
（3）
（4） ①. ②. 合成氨的反应为气体分子数减少的反应，压强越大平衡时氨的摩尔分数越大 ③. 图4 ④. ⑤.
【解析】(1)在化学反应中，断开化学键要消耗能量，形成化学键要释放能量，反应的焓变等于反应物的键能总和与生成物的键能总和的差，因此，由图 1 数据可知，反应的
ΔH =(473+654-436-397-339)kJ mol -1 45 kJ mol -1。
(2)由图 1 中信息可知， 1/2 N2 (g)=N(g) 的 ΔH =+473kJ mol -1，则 N N的键能为946kJ mol -1 ；
3/2 H (g)=3H(g) 的ΔH =+654kJ mol -1，则 H-H 键的键能为 436kJ mol -1 。在化学反应中，最大的能垒为
速率控制步骤，而断开化学键的步骤都属于能垒，由于 N N的键能比 H-H 键的大很多，因此，在上述反应机理中，速率控制步骤为(ⅱ)。
已知 α-Fe 属于立方晶系，晶胞参数a=287pm ，密度为7.8g cm -3 ，设其晶胞中含有 Fe 的原子数为 x ，则α-Fe 晶体密度即 α-Fe 晶胞中含有 Fe 的原子数为
(4)①合成氨的反应中，压强越大越有利于氨的合成，因此，压强越大平衡时氨的摩尔分数越大。由图中信息可知，在相同温度下，反应达平衡时氨的摩尔分数 P1＜P2＜P3，因此，图中压强由小到大的顺序为 P1＜P2＜P3， 判断的依据是：合成氨的反应为气体分子数减少的反应，压强越大平衡时氨的摩尔分数越大。
②对比图 3 和图 4 中的信息可知，在相同温度和相同压强下，图 4 中平衡时氨的摩尔分数较小。在恒压下充入情性气体 Ar ，反应混合物中各组分的浓度减小，各组分的分压也减小，化学平衡要朝气体分子数增大的方向移动，因此，充入情性气体 Ar 不利于合成氨，进料组成中含有情性气体 Ar 的图是图 4。
③图 3 中，进料组成为两者物质的量之比为 3:1。假设进料中氢气和氮气的物质的量分别为 3mol 和 1mol，达到平衡时氮气的变化量为 x mol，则有：
4.答案: (1) -223 1.2×1014 碳氯化反应气体分子数增加， H小于0，是熵增、放热过程，熵判据与焓判据均是自发过程，而直接氯化的体系气体分子数不变、且是吸热过程 向左 变小
(2) 7.2×105 为了提高反应速率，在相同时间内得到更多的TiCl4产品，提高效益
(3)将两固体粉碎后混合，同时鼓入Cl2，使固体粉末“沸腾”
【解析】(1)①根据盖斯定律，将“反应ⅱ-反应ⅰ”得到反应2C(s)+O2(g)=2CO(g)，则 H=-51kJ/mol-172kJ/mol =-223kJ/mol；则Kp===1.2×1014Pa；②碳氯化的反应趋势远大于直接氯化，因为碳氯化反应气体分子数增加， H小于0，是熵增、放热过程，熵判据与焓判据均是自发过程，而直接氯化的体系气体分子数不变、且是吸热过程；③对应碳氯化反应，气体分子数增大，依据勒夏特列原理，增大压强，平衡往气体分子数减少的方向移动，即平衡向左移动；该反应是放热反应，温度升高，平衡往吸热方向移动，即向左移动，则平衡转化率变小。(2)①从图中可知，1400℃，体系中气体平衡组成比例CO2是0.05，TiCl4是0.35，CO是0.6，反应C(s)+CO2(g)=2CO(g)的平衡常数Kp(1400℃)==Pa=7.2×105Pa；
②实际生产中需要综合考虑反应的速率、产率等，以达到最佳效益，实际反应温度远高于200℃，就是为了提高反应速率，在相同时间内得到更多的TiCl4产品。(3)固体颗粒越小，比表面积越大，反应接触面积越大。有利于TiO2 – C“固-固”接触，可将两者粉碎后混合，同时鼓入Cl2，使固体粉末“沸腾”，增大接触面积。
5.答案: (1)170 (2) 副产物氢气可作燃料 耗能高
(3) 50% 4.76
(4) 越高 n(H2S):n(Ar)越小，H2S的分压越小，平衡向正反应方向进行，H2S平衡转化率越高 d 24.9
【解析】(1)已知：①2H2S(g)+3O2(g)＝2SO2(g)+2H2O(g) ΔH1＝－1036kJ/mol，②4H2S(g)+2SO2(g)＝3S2(g)+ 4H2O(g) ΔH2＝94kJ/mol，③2H2(g)+O2(g)＝2H2O(g) ΔH3＝－484kJ/mol，根据盖斯定律(①+②)×－③即得到2H2S(g)＝S2(g)+2H2(g)的ΔH4＝（－1036+94）kJ/mol×+484kJ/mol＝170 kJ/mol；(2)根据盖斯定律(①+②)×可得2H2S(g)+O2(g)＝S2(g)+2H2O(g) ΔH＝(－1036+94)kJ/mol×=－314kJ/mol，因此，克劳斯工艺的总反应是放热反应；根据硫化氢分解的化学方程式可知，高温热分解方法在生成单质硫的同时还有氢气生成。因此，高温热分解方法的优点是：可以获得氢气作燃料；但由于高温分解H2S会消耗大量能量，所以其缺点是耗能高；(3)假设在该条件下，硫化氢和氩的起始投料的物质的量分别为1mol和4mol，根据三段式可知：平衡时H2S和H2的分压相等，则二者的物质的量相等，即1－x＝x，解得x＝0.5，所以H2S的平衡转化率为，所以平衡常数Kp＝＝≈4.76kPa；(4)①由于正反应是体积增大的可逆反应，n(H2S):n(Ar)越小，H2S的分压越小，相当于降低压强，平衡向正反应方向移动，因此H2S平衡转化率越高；②n(H2S):n(Ar)越小，H2S平衡转化率越高，所以n(H2S):n(Ar)＝1:9对应的曲线是d；根据图像可知n(H2S):n(Ar)＝1:9反应进行到0.1s时H2S转化率为0.24。假设在该条件下，硫化氢和氩的起始投料的物质的量分别为1mol和9mol，则根据三段式可知此时H2S的压强为≈7.51kPa，H2S的起始压强为10kPa，所以H2S分压的平均变化率为＝24.9kPa·s－1。
6.答案：(1)NiO(s)＋2FeO(s)＋H2O(g)NiFe2O4(s)＋H2(g) ΔH＝(b－a)kJ·mol－1
(2)分步反应的活化能降低
(3)大于 10 58.8%
(4)Ⅱ 该催化剂可抑制 CO2生成，减少了副产物
解析：(1)用总反应的热化学方程式减去第Ⅰ步反应的热化学方程式即可得到第Ⅱ步反应的热化学方程式，即第Ⅱ步反应的热化学方程式为NiO(s)＋2FeO(s)＋H2O(g)NiFe2O4(s)＋H2(g) ΔH＝(b－a)kJ·mol－1。(2)分步反应的效率更高说明分步反应的活化能降低。(3)由图可知，第Ⅰ步反应的平衡常数随温度的升高而增大，属于吸热反应；第Ⅱ步反应的平衡常数随温度的升高而降低，属于放热反应，得a>b；1 000 ℃时，第Ⅱ步反应的平衡常数为101＝10；1 000 ℃时，第Ⅰ步反应的平衡常数为103＝1 000，体系中CO和H2的体积比为1∶2，即p(H2)＝2p(CO)，平衡常数Kp＝，即＝1 000，解得p(CO)＝10 kPa，p(H2)＝20 kPa，氢气的体积分数为×100%≈58.8%。(4)由图可知，相同条件下催化剂Ⅱ对二氧化碳的抑制能力比催化剂Ⅰ要好，能减少副产物的产生。
7.答案：Ⅰ.bc Ⅱ. (1)＋41 反应ⅱ (2)800 ℃ (3)< (4)0.02
解析：Ⅰ.平衡常数只与温度有关系，该催化剂不能使反应的平衡常数增大，a错误；根据示意图可知CH4→CH3COOH过程中，有C—H键断裂和C—C键形成，b正确；化学方程式为CO2＋CH4→CH3COOH，所以生成乙酸的反应原子利用率为100%，c正确；根据示意图可知ΔH＝E1－E2，d错误。
Ⅱ.(1)已知：CO2(g)＋C2H6(g)C2H4(g)＋H2O(g)＋CO(g) ΔH＝＋177 kJ·mol－1
C2H6(g)C2H4(g)＋H2(g) ΔH1＝＋136 kJ·mol－1
根据盖斯定律可知前者减去后者即得到H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g) ΔH2＝＋41 kJ·mol－1 ，根据图像可知第二步反应的活化能大，则主反应的决速步骤为反应ⅱ。(2)根据示意图可知800 ℃时乙烯的选择性、反应物的转化率都是最大的，所以工业生产中主反应应选择的温度是800 ℃。(3)a点在曲线上方，此时乙烯的产率高于曲线上的平衡产率，说明此时反应逆向进行，因此p1压强下a点反应速率：v(正)
CO2＋C2H6C2H4＋H2O＋CO
始/mol n n 0 0 0
变/mol x x x x x
平/mol n－x n－x x x x
达到平衡时C2H4的物质的量分数为20%，则＝0.2，解得n＝2x，所以该温度下反应的平衡常数Kp＝＝0.02。
8.答案：(1)溴(或Br) (2)24.8
(3)①大于 ②Kp1·Kp2 大于 设T′>T，即<，由图可知：lg Kp2(T′)－lg Kp2(T)>|lg Kp1(T′)－lg Kp1(T)|＝lg Kp1(T)－lg Kp1(T′)则：lg[Kp2(T′)·Kp1(T′)]>lg[Kp2(T)·Kp1(T)]，即K(T′)>K(T)，因此该反应正反应为吸热反应，即ΔH大于0 (4)0.5
解析：(1)红棕色液体，推测为溴单质，因此错过发现的元素是溴(或Br)；(2)由题意玻376.8℃时璃烧瓶中发生两个反应：(s)(s)+(s)+2(g)、Cl2(g)+I2(g)2ICl(g)。(s)(s)+(s)+2(g)的平衡常数，则平衡时p2(Cl2)=，平衡时p(Cl2)=100Pa，设到达平衡时I2(g)的分压减小pkPa，则，376.8℃平衡时，测得烧瓶中压强为，则0.1+20.0+p=32.5，解得p=12.4，则平衡时2p=2×12.4kPa=24.8kPa；则平衡时，I2(g)的分压为(20.0-p)kPa=7.6kPa=7.6×103Pa，24.8kPa=24.8×103Pa，p(Cl2)=0.1kPa=100Pa，因此反应的平衡常数K=；(3)①结合图可知，温度越高，越小，lgKp2越大，即Kp2越大，说明升高温度平衡正向移动，则NOCl分解为NO和反应的大于0；②Ⅰ.Ⅱ.
Ⅰ+Ⅱ得，则K=；该反应的大于0；推理过程如下：设，即，由图可知：则：，即，因此该反应正反应为吸热反应，即大于0；
(4)Ⅰ.Ⅱ.Ⅰ+Ⅱ得总反应为2NOCl+hv=2NO+Cl2，因此2molNOCl分解需要吸收1mol光子能量，则分解1mol的NOCl需要吸收0.5mol光子。
9.答案：(1)－49 A ΔH1为正值，ΔH2和ΔH为负值，反应①的活化能大于反应②的
(2)① ②b 总反应ΔH<0，升高温度时平衡向逆反应方向移动，甲醇的物质的量分数变小 ③33.3% 5×105 Pa，210 ℃ 9×105 Pa,250 ℃
解析：(1)二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)，该反应一般认为通过如下步骤来实现：①CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH1＝＋41 kJ·mol－1，②CO(g)＋2H2(g) === CH3OH(g) ΔH2＝－90 kJ·mol－1，根据盖斯定律可知，①+②可得二氧化碳加氢制甲醇的总反应为： ；该反应总反应为放热反应，因此生成物总能量低于反应物总能量，反应①为慢反应，因此反应①的活化能高于反应②，同时反应①的反应物总能量低于生成物总能量，反应②的反应物总能量高于生成物总能量，因此示意图中能体现反应能量变化的是A项，故答案为：-49；A；ΔH1为正值，ΔH2为和ΔH为负值，反应①的活化能大于反应②的。
(2)①二氧化碳加氢制甲醇的总反应为CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)，因此利用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式Kp=，故答案为：。②该反应正向为放热反应，升高温度时平衡逆向移动，体系中将减小，因此图中对应等压过程曲线是b，故答案为：b；总反应ΔH<0，升高温度时平衡向逆反应方向移动，甲醇的物质的量分数变小。
③设起始n(CO2)=1mol，n(H2)=3mol，则，当平衡时时，=0.1，解得x=mol，平衡时CO2的转化率α==33.3%；由图可知，满足平衡时的条件有：5×105Pa，210℃或9×105Pa，250℃，故答案为：33.3%；5×105Pa，210℃；9×105Pa，250℃。
10.答案：(1)①乙 ②否，平衡转化率是该温度下的最大转化率，此时M点NO的转化率明显低于同温度下乙作催化剂时NO的转化率，故M点一定不是对应温度下NO的平衡转化率 该反应正反应是一个放热反应，升高温度化学平衡逆向移动 (2)①10 ②1×10－4 ＜
解析：(1)①由图可知，相同温度下催化剂乙的催化效率高于催化剂甲的催化效率，故工业上应选择催化剂乙。②平衡转化率是该温度下的最大转化率，此时M点NO的转化率明显低于同温度下乙作催化剂时NO的转化率，由分析可知，该反应的正反应是一个放热反应，故温度高于210 ℃，反应均已达到化学平衡时，升高温度平衡逆向移动，故NO转化率降低的原因可能是该反应的正反应是一个放热反应，升高温度化学平衡逆向移动。(2)①由于总压强等于各物质的分压之和，故有总压强等于p(NO2)＋p(SO2)＋p(NO)＋p(SO3)＝2p(NO2)＋2p(SO3)，故a、b两点体系总压强pa＝2×10 kPa＋2×100 kPa＝220 kPa, pb＝2×1 kPa＋2×10 kPa＝22 kPa，故二者的比值＝＝10。②根据图像可知，T2温度下平衡时，lg p(NO2)＝2时，lg p(SO3)＝0，则lg p(SO2)＝2，lg p(NO)＝0，Kp(T2)＝＝＝10－4，同理可得T1温度下平衡时Kp(T1)＝10－2，反应为放热反应，升高温度不利于反应正向进行，升高温度Kp减小，所以温度：T1＜T2。
11.答案：(1)①D ②增大 反应Ⅰ和Ⅲ为放热反应，反应Ⅱ为吸热反应，温度升高不利于CO2、CO转化为甲醇，有利于CO2转化为CO，所以CO浓度一定增大
(2)①B ②200
解析：(1)①催化剂只能提高反应速率，不能提高平衡时甲醇的生成量，A不符合题意；据图可知当温度过高时，升高温度，甲醇的产率下降，B不符合题意；分离出甲醇平衡正向移动，CO2浓度减小，反应速率会减慢，C不符合题意；增加CO2浓度，反应速率增大，同时平衡正向移动，甲醇的产率提高，D符合题意。
②反应Ⅰ、反应Ⅲ均为放热反应，温度升高不利于CO2、CO转化为甲醇，反应Ⅱ为吸热反应，温度升高使更多的CO2转化为CO，所以当温度高于260 ℃后，CO的浓度一定增大。(2)①据图可知当温度为550 K、n(H2)＝3 mol、n(CO2)＝2 mol时，CO2的平衡转化率低于40%，若要使CO2的平衡转化率增大，则应减少CO2的量，而该反应的焓变小于零，为放热反应，温度越低，CO2的平衡转化率越大，所以四组数据中最合理的是n(H2)＝3 mol，n(CO2)＝1.6 mol；550 K，故选B。②在温度为500 K的条件下，充入3 mol H2和1.5 mol CO2，容器容积为2 L，平衡时二氧化碳的转化率是60%，列三段式有：
CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)
0.75 1.5 0 0
0.45 1.35 0.45 0.45
0.3 0.15 0.45 0.45 所以平衡常数K＝＝200。
12.答案：(1)催化剂不会影响平衡转化率，在其他条件相同情况下，乙催化剂对应c点的转化率没有甲催化剂对应b点的转化率高，所以c点一定未达到平衡
(2)①m1 ②
解析：(1)同温度下甲催化剂对应的转化率高于乙催化剂对应的转化率，即同温度下CH4的转化率不相同，则在催化剂乙作用下，图中c点处CH4的转化率一定不是该温度下的平衡转化率，即c点一定未达到平衡状态。
(2)①增大n(H2)，平衡正向移动，二氧化碳的平衡转化率增大，所以m1>m2>m3。
②升高温度，平衡逆向移动，二氧化碳和氢气的含量增大，乙醇、水的含量减小，水的含量是乙醇的3倍，所以曲线b代表乙醇，曲线a代表水，曲线c代表H2，曲线d代表CO2，m＝3，设起始时H2为9 mol，则CO2为3 mol，平衡时C2H5OH为x mol，H2O为3x mol，列三段式：
2CO2(g)＋6H2(g)C2H5OH(g)＋3H2O(g)
起始量/mol 3 9 0 0
变化量/mol 2x 6x x 3x
平衡量/mol 3－2x 9－6x x 3x
9－6x＝3x，解得x＝1，平衡常数Kp＝，p(CO2)＝p，p(H2)＝p，p(C2H5OH)＝p，p(H2O)＝p，Kp＝。
13.答案：(1)①5∶4 ②A 该反应为吸热反应，温度越低，平衡常数越小 C C点CO2的体积分数大于相同温度、100 kPa下平衡时的CO2的体积分数，则压强大于100 kPa，A、B点CO2的体积分数小于相同温度、100 kPa下平衡时的CO2的体积分数，则压强小于100 kPa
解析：(1)①初始组成n(CH4)∶n(CO2)＝1∶1，不妨设n(CH4)＝n(CO2)＝1 mol，设T1℃、100 kPa下，平衡时Δn(CH4)＝x mol，列三段式有
CH4(g)＋CO2(g)??2CO(g)＋2H2(g)
起始/mol 1 1 0 0
转化/mol x x 2x 2x
平衡/mol 1－x 1－x 2x 2x
据图可知平衡时CO2的体积分数为30%，所以有＝30%，解得x＝0.25，所以平衡时气体总物质的量为2 mol＋0.25 mol×2＝2.5 mol，n(平衡时气体)∶n(初始气体)＝2.5 mol∶2 mol＝5∶4；平衡时p(CH4)＝p(CO2)＝100 kPa×＝30 kPa，p(CO)＝p(H2)＝100 kPa×＝20 kPa，所以Kp＝。②该反应焓变大于0，为吸热反应，温度越低，平衡常数越小，所以A点对应的平衡常数最小；该反应为气体系数之和增大的反应，相同温度下，增大压强，平衡逆向移动，CO2的体积分数增大，A、B两点CO2的体积分数均小于相同温度、压强为100 kPa下平衡时CO2的体积分数，说明压强小于100 kPa，而C点大于相同温度、压强为100 kPa下平衡时CO2的体积分数，说明压强大于100 kPa，所以C点压强最大。(2)据图可知，75 min后催化剂目数越大，CH4转化率越大，因为催化剂目数越大，颗粒越小，表面积越大，原料气与催化剂的接触更加充分，反应更完全。
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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