化学反应原理综合考查
1.研究、和等气体的无害化处理对治理大气污染、建设生态文明具有重要意义。
（1）已知
①
②
③
与反应生成无污染气体的热化学方程式为 。
（2）工业上，常温下将含的尾气与的混合气体通入与的混合溶液中进行无害化处理，原理如图所示。该吸收过程中，的作用是 。
（3）氨气可将氮氧化物转化为无毒气体。450℃时，在2L恒容密闭容器中充入、和，起始时体系压强为，发生反应：，5min时反应达到平衡，此时测得的物质的量分数为。
①0~5min内，= ，的平衡转化率= %。
②450℃时，该反应的平衡常数 (填计算式)。
2.现有在实验室中模拟甲醇的合成反应，在2L的恒容密闭容器内以物质的量之比2:5充入CO和。在400℃时，发生反应：。体系中随时间的变化如表1：
时间(s) 0 1 2 3 5
0.020 0.011 0.008 0.007 0.007
（1）如图1表示反应中的变化曲线，其中合理的是_______。
（2）用表示0~2s内该反应的平均速率_________。
（3）反应在3s时达到平衡，此时的转化率为_______。
（4）能说明该反应已达到平衡状态的是_____。
a.
b.容器内压强保持不变
c.断开4mol键的同时断开4mol键
d.容器内气体密度保持不变
e.CO的浓度保持不变
（5）若要增大反应速率，可采取的措施_________（写一条即可）。
（6）与的反应可将化学能转化为电能，其工作原理如图所示。图中从______（填A或B）通入，b电极附近溶液pH将_______（填升高、降低或不变）。
3.2020年9月22日，中国国家主席习近平在第七十五届联合国大会上庄严宣布，中国将力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。研究的转化及高值化利用具有重要意义。
Ⅰ.已知溶于水的过程及其平衡常数可表示为：
，表示的平衡压强，，，
(1)天然雨水的pH<7，用电离方程式解释其原因 。
(2)将通入NaClO水溶液中，发生的主要反应为。写出该反应的平衡常数表达式： [用、和的式子表示]
(3)根据平衡常数计算说明通入NaClO水溶液中，主要反应并非：
： 。
Ⅱ.在双功能催化剂作用下。由加氢可以合成二甲醚。涉及以下主要反应。
反应1(甲醇合成)：
反应2(甲醇脱水)：
反应3(逆水汽变换)：
相关物质变化的焓变示意图如下：
双功能催化剂通常由甲醇合成活性中心和甲醇脱水活性中心组成。在一定条件下，将与以1：3体积比通过双功能催化剂，测定含碳产物的物质的量分数随时间变化如图1所示。
(4)写出反应3的热化学方程式 。
(5)在图2中画出采用双功能催化剂由加氢合成二甲醚的能量变化图。
(6)下列说法正确的是 。
A.为提高工业生产效率，合成二甲醚的适宜条件是高温高压
B.可通过监测反应体系中和浓度比判断是否达到平衡
C.反应达平衡时，若缩小容器体积，反应3平衡不发生移动
D.一定温度、压强下，寻找活性更高的催化剂，是提高平衡转化率的研究方向
4.研究氮氧化物的转化机理对环境保护具有重要意义。请回答下列问题：
（1）是硝酸工业中氨催化氧化的副产物，处理的原理为。
①硝酸工业中氨被氧化成一氧化氮，生成的一氧化氮被反应后残余的氧气继续氧化为二氧化氮，随后将二氧化氮通入水中制取硝酸。写出一氧化氮到硝酸的总化学方程式：____________。
②在作用下，反应分两步进行，已知第Ⅰ步反应为，试写出第Ⅱ步反应的方程式：____________。
（2）处理的原理之一为。一定温度下，在2L恒容密闭容器中充入和足量C发生该反应(不考虑)。
①实验测得的转化率与时间的关系如图所示：
反应达到平衡时的体积分数为____________，混合气体的平均摩尔质量____________(填“大于”“小于”或“等于”)。
②下列能够判断该反应已达到平衡状态的是____________。
A．的质量分数保持不变
B．容器中与N2的百分含量之比保持不变
C．逆正
D．混合气体的颜色保持不变
（3）羟基自由基也可以用于脱硫脱硝。图表示光催化氧化技术可生成，光照时，价带失去电子产生空穴(，具有强氧化性)，价带上直接转化为，在导带获得电子生成或，最终转化为。
①价带上遇直接转化为的反应式可表示为______；
②在净化器中与反应的化学方程式可表示为______。
5.氮氧化物对环境有着巨大的危害，一种利用尿素[]脱硝的反应原理为 ，回答下列问题：
(1)时，往2L的恒容密闭容器中加入5mol和3 mol NO(g)，容器内混合气体总物质的量随时间的变化如图所示。
①20min末，容器内的物质的量为 mol；0~20min内，NO的平均反应速率为 。
②a点时 (填“>”、“<”或“=”)，此时NO的转化率为 %；平衡时与初始时容器内的压强比为 。
(2)向恒温恒容的密闭容器中，加入一定量的和NO(g)，能够说明该反应达到平衡的是_______(填标号)。
A.混合气体的密度不再改变
B.不再改变
C.混合气体中，的物质的量分数不再改变
D.
(3)汽车尾气中含有CO和NO等有害气体，三元催化转化器可将汽车尾气中的CO和NO转化为和，每生成14g，反应放出373kJ热量，该反应的热化学方程式为 。
6.和均是重要的有机合成原料、溶剂、燃料等。可催化制备和。已知：
反应1：
反应2：
（1）_______（用含的代数式表示）。
（2）在某恒容容器中发生反应1和反应2，达到平衡时，体系中物质的百分含量与温度的关系如图所示。由此推知， _________（填“>”、“”或“=”，下同）0， ______0。
（3）时，向2L恒容密闭容器中充入1mol、1mol、2mol，发生反应：，10min时反应达到平衡，此时的体积分数为，容器内压强为pMPa。
①0~10min内，______，平衡后，=_____，=______（分压=总压×物质的量分数）。
②若将该反应置于温度为下进行，＞则______（填“>”或“”），该反应在______（填“高温”“低温”或“任意温度”）条件下更有利于自发进行。
③下到说法能判断该反应达到平衡状态的是______（填标号）。
A.消耗1molCO时，生成1mol
B.的浓度不再发生改变
C.混合气体的密度不变
D.容器压强不变
7.丙烯是工业上合成精细化学品的原料，随着天然气和页岩气的可用性不断提高，制取丙烯的技术受到人们越来越多的关注。
（1）主反应Ⅰ:
副反应Ⅱ：
已知、丙烷（）和丙烯（）的燃烧热（）分别是和，则=_______。主反应Ⅰ在__________（填“高温”、“低温”或“任意温度”）时能自发进行。
（2）一定温度下，向总压恒定为kPa的容器中充入一定量气体，在催化作用下，发生上述反应制备。
①下列情况表明反应达到平衡状态的是______（填标号）。
A.气体密度不再改变
B.体系压强不再改变
C.混合气体的平均摩尔质量不再改变
D.单位时间内消耗的物质的量与生成的物质的量相等
②从平衡移动的角度判断，达到平衡后通入的作用是_____。
（3）在温度为时，向起始压强为120kPa的恒压容器中通入4mol和6mol发生反应，经10min反应达到平衡，的平衡转化率与通入气体中的物质的量分数的关系如图所示。该条件下，的选择性为80%，则0~10min内生成的平均速率为_____；反应Ⅰ的平衡常数________kPa（以分压表示，分压=总压×物质的量分数，保留一位小数）。
（4）向恒温刚性密闭容器中通入一定体积比的的混合气体，已知某反应条件下只发生如下反应（为速率常数）：
反应Ⅲ：
反应Ⅳ：
实验测得丙烯的净生成速率方程为，可推测丙烯的浓度随时间的变化趋势为_______，其理由是____。
8.利用水煤气合成二甲醚（）所涉及的反应如下：
①，平衡常数；
②，平衡常数；
③，平衡常数。
（1）总反应的平衡常数_____________（用、、表示）。
（2）一定条件下的密闭容器中，该总反应达到平衡，要提高CO的转化率，可以采取的措施有_________（填字母代号）。
a.加压
b.加入催化剂
c.增大的浓度
d.增加CO的浓度
e.分离出二甲醚
（3）已知反应②在某温度下的平衡常数为400。此温度下，在密闭容器中加入，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：
物质
浓度/（）
若经反应达到平衡，则__________________________。
9.氮氧化物（）造成酸雨、光化学烟雾、臭氧层破坏等危害，不仅破坏自然生态环境，而且严重危害人类健康。采用合适的还原剂能够实现烟气的高效脱硝。
（1）活性炭还原脱硝可防止氮氧化物污染，已知：
①
②
③
则反应__
（2）用活性炭对NO进行还原，采用相同质量不同粒径的同种催化剂M和N，测量相同时间内烟气的脱氮率，结果如图所示。
①在M、N两种不同粒径催化剂作用下，出现M和N两条不同的脱氮率与温度的变化曲线的原因是___。
②判断M曲线上最高点A点对应的脱氮率__（填“是“或“不是”）该温度下的平衡脱氮率。
③25℃下，用NaOH溶液作捕捉剂吸收产生的，不仅可以降低碳排放，而且可得到重要的化工产品。某次捕捉后得到pH=12的溶液，已知：25℃下，试通过计算溶液中=__。
（3）在一恒容密闭容器中，使用某种催化剂对反应进行相关实验探究。改变投料比[]进行多组实验（各次实验的温度可能相同，也可能不同），测定的平衡转化率[]。已知： ，，部分实验结果如图所示。
①如果要将图中R点的平衡状态改变为X点的平衡状态，应采取的措施是__。
②图中R、X、Y、Z四点对应的实验温度分别为，通过计算选择下列选项中两个温度相等是__（填标号）。
A.和 B.和 C.和 D.和
10.氯及其化合物在生活和生产中应用广泛。
（1）已知：900 K时，，反应能自发进行。
①该反应是________（填“吸热反应”或“放热反应”），理由是________。
②900 K时，体积比为4:1的HCl和在恒温恒容的密闭容器中发生反应，HCl的平衡转化率随压强（p）变化的曲线如图所示。保持其他条件不变，升温到（假定反应历程不变），请在下图中画出压强在范围内HCl的平衡转化率随压强（p）变化的曲线。
（2）已知：
（a）
（b）
①写出在溶液中NaClO分解生成的热化学方程式：_________。
②用过量的冷NaOH溶液吸收氯气，制得NaClO溶液（不含），此时的浓度为；加热时NaClO转化为，测得t时刻溶液中的浓度为，写出该时刻溶液中浓度的表达式：_____（用表示）。
③有研究表明，生成的反应分两步进行：
Ⅰ.
Ⅱ.
常温下，反应Ⅱ能快速进行，但氯气与NaOH溶液反应很难得到，试用碰撞理论解释其原因：____________。
答案以及解析
1、
（1）答案：
解析：（1）与CO反应生成无污染气体的化学方程式为，依据盖斯定律，该反应可由①×4－②+③得到，因此
（2）答案：作催化剂
解析：据图可知参与反应后又重新生成，因此作用是作催化剂
（3）答案：0.1680；
解析：根据题意可以和NO、反应生成和，根据电子守恒、元素守恒得到化学方程式为，设达到平衡时NO转化的物质的量为amol，则：，根据题意，解得；
①0～5min内，，容器体积为2L，所以，NO的转化率为；
②该反应的平衡常数
2.答案：（1）b
（2）0.006
（3）52%
（4）be
（5）升温（增大反应物浓度或适当的催化剂）
（6）A；升高
解析：（1）根据表格中的数据，CO的物质的量从0-5秒内减小了0.013mol，即转化了0.013mol，生成0.013mol的甲醇，由于容器的体积为2L，即甲醇的浓度为，故曲线b最合理。
（2）在0-2s内，CO反应掉了0.012mol，由方程式知H2反应掉了0.024mol，则氢气的浓度的变化量为，则2秒内氢气的反应平均速率为。
（3）在3s时达到平衡，CO的转化量为0.013mol，则氢气的转化量0.026mol，氢气的总量为0.05mol，则氢气的转化率为。
（4）a.达到平衡的标志是，根据各物质的速率之比等于其化学计量数之比，故，a错误；
b.该反应的方程式可以看出，反应前后的系数和不相等，故压强不变，反应达平衡状态，b正确；
c.断开4mol键为正反应，的同时断开4mol键为逆反应，从方程式中可以看出氢气和甲醇的物质的量之比为2：1，故不等于，反应未平衡，c错误；
d.由于是恒容的条件，即整个反应体系任意时刻的质量和体积都不变，则密度也不变，则无法根据密度来判定反应是否达到平衡，d错误；
e.CO浓度不变，是反应达平衡状态的本质标志，e正确；
故选be。
（5）升温、加压、增大反应物浓度，寻找合适的催化剂等都可以增大反应速率。
（6）从电池的图中可以看，电子从a极出来通过导线到达b极，则a极为负极，b极为正极，根据方程式，甲醇从负极进，氧气从正极进，即甲醇从A进入；b电极的电极反应为，氢离子被消耗，则pH升高。
3.答案：（1）
（2）
（3）前者反应的平衡常数为，后者反应的平衡常数为
远远小于；
（4）
（5）
（6）C
解析：(1)天然雨水的pH<7，这是由于溶于水，与水反应产生。是二元弱酸，在溶液中存在电离平衡，电离分步进行，主要是第一步电离，电离方程式为：；
(2)将通入NaClO水溶液中，发生的主要反应为。该反应的平衡常数表达式： ；
(3)将通入NaClO水溶液中，主要反应为：，这是由于的平衡常数，而反应的化学平衡常数，远小于前者，故发生反应主要是；
(4)已知：由图示可知比能量少82.4kJ，即比能量少82.4kJ，所以比能量少41.2kJ，故的反应热；
(5)根据表格数据可知反应1(甲醇合成)：；反应2(甲醇脱水)：；
将上述两个方程式叠加，可得总反应方程式为：；用图示表示采用双功能催化剂由加氢合成二甲醚的能量变化图为：；
(6)根据总反应方程式可知：合成二甲醚的正反应是气体体积减小的放热反应。
A.合成二甲醚的反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，不能提高工业生产效率，，A错误；
B.和都是生成物，二者反应产生的浓度比总是1：3，与反应是否达到平衡无关，因此不能通过监测反应体系中和浓度比判断是否达到平衡，B错误；
C.反应3是反应前后气体物质的量不变的反应，当反应达平衡时，若缩小容器体积，反应3平衡不发生移动，C正确；
D.催化剂只能加快反应速率，不能使平衡发生移动，因此一定温度、压强下，寻找活性更高的催化剂，可以加快反应速率，缩短达到平衡所需时间，在相同时间内产生更多的产品，不能使平衡发生移动，因此不能提高平衡转化率，D错误；
故合理选项是C。
4.答案：（1）①；②
（2）①；②大于；③
（3）①；②
解析：（1）①根据题意可得化学方程式：，两步反应相加可得总反应为；
②总反应-第Ⅰ步反应可得第Ⅱ步反应的方程式为；
（2）①据图可知时反应达到平衡，此时的转化率为0.5，列三段式可得：
在恒温恒容条件下，气体的体积与物质的量成正比，所以的体积分数为；用极端假设法考虑，反应未开始时，气体只有，摩尔质量为，若反应完全进行，则气体为体积比为1∶2的和，平均摩尔质量为，说明的转化率越大，混合气体的平均摩尔质量越小，则；
②A．的质量分数保持不变，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡，A符合题意；
B．、均为生成物，初始投料为，所以、的百分含量之比始终不变，B不符合题意；
C．逆()=正()，则逆()=正()，正逆反应速率不相等，不能说明平衡，C不符合题意；
D．有颜色，混合气体颜色不变，说明的浓度不变，反应达到平衡，D符合题意；
综上所述答案为AD；
（3）①中的氧显价，根据图示以及电子守恒可得反应式为；
②据图可知净化器中将氧化为，根据电子守恒可知和的系数比为3∶1，结合元素守恒可得化学方程式为。
5.答案：(1) 2；0.06；>；60；5：3
(2)AC
(3)
解析：（1）①设0~20min内，NO被消耗的物质的量为，列出三段式：根据图像中20min时数据可知，得，20min末，容器内的物质的量为；，；
②a点时气体总物质的量在上升，此时；当气体总物质的量为4.5mol时，，，此时NO转化了，转化率为
；其他条件相同时，压强之比等于物质的量之比，平衡时与初始时容器内气体的物质的量比为5：3，即平衡时与初始时容器内的压强比为5：3；
（2）A.，混合气体的总质量为变量，体积为恒量，即密度为变量，当密度不变时，可以说明反应达到平衡状态，故A正确；
B.初始时和均为0，生成的和的物质的量之比等于化学计量数之比，为定值，不能说明反应达到平衡状态，故B错误；
C.混合气体中，的物质的量分数不再改变，即水的生成速率和消耗速率相同，单元达到平衡状态，故C正确；
D.假设反应达到平衡状态，即，此时，不等于化学计量数之比，即假设不成立，故D错误；
故选AC；
（3）CO和NO转化为和，其化学方程式为：，每生成14g，反应放出373kJ热量，则生成1mol时放出的热量为746kJ，。
6、
（1）答案：
解析：由盖斯定律可知，反应1+2×反应2得到反应，则反应，故答案为：；
（2）答案：；
解析：由图可知，温度升高，乙醇的百分含量减小，说明反应2的平衡向逆反应方向移动，反应2为放热反应，焓变小于0；温度升高，乙酸甲酯的百分含量先增加后减小，说明温度低于600℃时，反应以反应2为主，温度高于600℃后，反应以反应1为主，平衡向逆反应方向移动，反应1为放热反应，焓变小于0，故答案为：；；
（3）答案：①0.02；0.2；
②；低温
③BD
解析：①0.02；0.2；
②；低温
③BD
7.答案：（1）+116.8；高温
（2）①AC；②减小气体浓度，使平衡右移，提高的转化率
（3）1.6；12.8
（4）先增大后减小；反应开始时，体系中主要发生反应Ⅲ，反应Ⅲ中的生成速率大于反应Ⅳ中的消耗速率，随着反应进行，反应Ⅲ中的生成速率小于反应Ⅳ中的消耗速率
解析：（3）根据题意，列出三段式：
平衡时，的分压为，，平衡时，则平衡常数。
（4）在恒温刚性密闭容器中，速率常数和不变，反应开始时，通入气体，体系中主要发生反应Ⅲ，逐渐增大，随着反应进行，减小，增大，丙烯的净生成速率减小，体系中主要发生反应Ⅳ，逐渐减小。
8.答案：①.；②.ace；③.
解析：（1）根据盖斯定律知，总反应可由得到，即；
（2）a.总反应是气体体积减小的反应，所以加压，平衡右移，CO的转化率升高，选项a正确；
b.加入催化剂不能使平衡移动，CO的转化率不变，选项b错误；
c.增大的浓度，平衡正向移动，CO的转化率升高，选项c正确；
d.增加CO的浓度，虽然平衡正向移动，但CO的转化率反应而减小，选项d错误；
e.分离出二甲醚，平衡正向移动，CO的转化率升高，选项e正确；
答案选ace；
（3）起始时的浓度为，设平衡时的浓度为，则：
则平衡常数，，
平衡时的浓度为。
9.答案： ；催化剂粒径越小，其与活性炭的接触面积越大，就越容易被还原，需要的温度较低；不是；56；升高温度；CD
解析：(1)用焦炭还原NO生成无污染气体，说明生成物是二氧化碳和氮气，
①
②
③
将方程式(②+③)－①得
所以；
(2)①催化剂粒径越小，其与活性炭的接触面积越大，就越容易被还原，需要的温度较低；
②根据催化剂N的曲线可知温度升高时可以达到更高的脱氮率，而A点的温度要比催化剂N的曲线最高点的温度要低，该反应为放热反应，降低温度平衡右移，所以A点的对应温度下的平衡脱氮率应该更大，所以A点不是对应温度下的平衡脱氮率；
③pH=12 的溶液，由，可知，则；
(3)①如果要将图中R点的平衡状态改变为X点的平衡状态，平衡转化率减小，平衡逆向进行，正反应为放热反应，升高温度平衡逆向进行；
②对应的实验温度分别为、，温度和平衡常数有关，结合图中的数据，反应为：，X点时，起始物料比=1.0，的平衡转化率为，设起始时，化学平衡常数为，所以，则，
Y点时，起始物料比为=1.5，的平衡转化率为，设起始时，，化学平衡常数为=1，所以，
则，所以选CD。
10、
（1）答案：①放热反应；，且反应能自发进行
②
解析：①900 K时，的，反应能自发进行，满足，则。
②保持其他条件不变，升温到，平衡逆向移动，HCl的转化率减小，压强增大平衡正向移动，HCl的转化率增大，据此画出图象为：
（2）答案：①
②
③反应Ⅰ的活化能高，活化分子百分数低，不利于向转化
解析：①根据盖斯定律，由（b）-（a）×3得到NaClO分解生成的热化学方程式：。
②用过量的冷NaOH溶液吸收氯气，制得NaClO溶液（不含），此时的浓度为，则反应中生成的氯离子的浓度为，加热时NaClO转化为，测得t时刻溶液中的浓度为，则反应的次氯酸纳的浓度为，反应生成的NaCl的浓度为，则t时刻溶液中浓度为。
③常温下，反应Ⅱ能快速进行，但氯气与NaOH溶液反应很难得到，说明反应进行取决于反应Ⅰ，反应Ⅰ的活化能高，活化分子百分数低，不利于向转化。
