专题精练（4） 化学反应原理综合考查
1.[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N2（g）＋H2（g）===NH3（g）的ΔH＝ kJ·mol－1。
（2）研究表明，合成氨反应在Fe催化剂上可能通过图2机理进行（*表示催化剂表面吸附位，N表示被吸附于催化剂表面的N2）。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
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（3）合成氨催化剂前驱体（主要成分为Fe3O4）使用前经H2还原，生成α Fe包裹的Fe3O4。已知α Fe属于立方晶系，晶胞参数a＝287pm，密度为7.8g·cm－3，则α Fe晶胞中含有Fe的原子数为 （列出计算式，阿伏加德罗常数的值为NA）。
（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xH2＝0.75、xN2＝0.25，另一种为xH2＝0.675、xN2＝0.225、xAr＝0.10。（物质i的摩尔分数：xi＝）
①图中压强由小到大的顺序为 ，判断的依据是
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②进料组成中含有惰性气体Ar的图是
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③图3中，当p2＝20MPa、xNH3＝0.20时，氮气的转化率α＝ 。该温度时，反应N2（g）＋H2（g） NH3（g）的平衡常数Kp＝ （MPa）－1（化为最简式）。
2.[2023·北京卷]尿素[CO（NH2）2]合成的发展体现了化学科学与技术的不断进步。
（1）十九世纪初，用氰酸银（AgOCN）与NH4Cl在一定条件下反应制得CO（NH2）2，实现了由无机物到有机物的合成。该反应的化学方程式是 。
（2）二十世纪初，工业上以CO2和NH3为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步：
ⅰ.CO2和NH3生成NH2COONH4；
ⅱ.NH2COONH4分解生成尿素。
结合反应过程中能量变化示意图，下列说法正确的是 （填序号）。
a．活化能：反应ⅰ<反应ⅱ
b．ⅰ为放热反应，ⅱ为吸热反应
c．CO2（l）＋2NH3（l）===CO（NH2）2（l）＋H2O（l） ΔH＝E1－E4
（3）近年研究发现，电催化CO2和含氮物质（NO等）在常温常压下合成尿素，有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。向一定浓度的KNO3溶液通CO2至饱和，在电极上反应生成CO（NH2）2，电解原理如图所示。
①电极b是电解池的 极。
②电解过程中生成尿素的电极反应式是
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（4）尿素样品含氮量的测定方法如下。
已知：溶液中c（NH）不能直接用NaOH溶液准确滴定。
①消化液中的含氮粒子是 。
②步骤ⅳ中标准NaOH溶液的浓度和消耗的体积分别为c和V，计算样品含氮量还需要的实验数据有
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3.反应Ⅰ可用于在国际空间站中处理二氧化碳，同时伴有副反应Ⅱ发生。
主反应Ⅰ：CO2（g）＋4H2（g） CH4（g）＋2H2O（g） ΔH1＝－270kJ·mol－1
副反应Ⅱ：CO2（g）＋H2（g） CO（g）＋H2O（g） ΔH2
回答下列问题：
（1）几种化学键的键能如表所示：
化学键 C—H H—H H—O C===O
键能/kJ·mol－1 413 436 463 a
则a＝ 。
（2）为了进一步研究上述两个反应，某小组在三个容积相同的刚性容器中，分别充入1molCO2和4molH2，在三种不同实验条件（见表）下进行两个反应，反应体系的总压强（p）随时间变化情况如图所示：
实验编号 a b c
温度/K T1 T1 T2
催化剂的比表面积/（m2·g－1） 80 120 120
①T1 T2（填“＞”“＜”或“＝”），曲线Ⅲ对应的实验编号是 。
②若在曲线Ⅱ的条件下，10min达到平衡时生成1.2molH2O，则10min内反应的平均速率v（H2O）＝ kPa·min－1，反应Ⅱ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）
（3）对于反应Ⅰ，在一定条件下存在：v正（H2）＝k1·c4（H2）·c（CO2）或v逆（H2O）＝k2·c2（H2O）·c（CH4），相应的速率与温度关系如图所示。
反应Ⅰ的平衡常数K＝ （用含k1，k2的代数式表示）；图中A、B、C、D四个点中，能表示反应已达到平衡状态的是 。
4.SO2及氮氧化物属于污染性气体，排放到空气中可形成光化学烟雾、酸雨等，科学家一直致力于研究这些气体的处理，能变废为宝。回答下列问题：
（1）已知反应：①N2（g）＋O2（g）===2NO（g） ΔH1＝＋180kJ·mol－1，
②2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g） ΔH2＝－566kJ·mol－1，
则反应2CO（g）＋2NO（g）===N2（g）＋2CO2（g）
的ΔH＝ 。
（2）常温下，NO、NO2溶于水可制得HNO2溶液，向30mL0.10mol·L－1HNO2溶液中滴入0.10mol·L－1的NaOH溶液，使得溶液的pH＝4，该溶液中＝ 。[Ka（HNO2）＝4.6×10－4，保留一位小数]。
（3）研究表明，CO与N2O在Fe＋作用下发生反应：N2O（g）＋CO（g） CO2（g）＋N2（g）的能量变化及反应历程如图所示：
a.该反应分两步进行，两步反应分别为：反应①Fe＋＋N2O FeO＋＋N2；反应② ；由 （填“反应①”或“反应②”）决定反应达到平衡所用时间。
b.在固定体积的密闭容器中，发生该反应，改变原料气配比进行多组实验（各次实验的温度可能相同，也可能不同），测定N2O的平衡转化率α。部分实验结果如图所示。B、C、D三点对应的实验温度分别为TB、TC和TD，通过计算判断TB TC TD（填“>”“<”或“＝”）。
（4）燃煤烟气中可通过反应SO2（g）＋2CO（g） 2CO2（g）＋S（l）实现硫的回收。将1molSO2和2molCO通入1L恒容密闭容器中，在恒温T℃，起始压强为2.5×106Pa条件下反应，5min时，反应达到平衡，气体密度减少16g·L－1。0～5min内，CO的反应速率是 ；若升高温度，气体的密度增加（S仍为液体），则该反应的ΔH 0（填“>”或“<”）。
（5）深埋在潮湿土壤中的铁管道，在硫酸盐还原菌（该还原菌最佳生存环境pH为7～8之间）作用下，能被SO腐蚀，其电化学腐蚀原理如图所示，写出正极的电极反应式：________________________________________________________________________。
5.2023年5月30日，神舟十六号载人飞船把3名航天员送入中国空间站。空间站一种处理CO2的重要方法是对CO2进行收集和再生处理，重新生成可供人体呼吸的氧气。其技术路线可分为以下三步：
（1）固态胺吸收与浓缩CO2
在水蒸气存在下固态胺吸收CO2反应生成酸式碳酸盐（该反应是放热反应），再解吸出CO2的简单方法是 。
（2）CO2的加氢甲烷化
H2还原CO2制CH4的部分反应如下：
Ⅰ.CO2（g）＋H2（g） CO（g）＋H2O（g） ΔH1＝＋41kJ·mol－1
Ⅱ.CO（g）＋3H2（g） CH4（g）＋H2O（g） ΔH2＝－246kJ·mol－1
回答下列问题：
①反应CO2（g）＋4H2（g） CH4（g）＋2H2O（g）的ΔH＝ 。
②有利于提高甲烷平衡产率的反应条件是 （写一种）。
③科学家研究在催化剂表面上CO2与H2的反应，前三步历程如图所示，吸附在催化剂表面上的物种用“·”标注，Ts表示过渡态。下列说法中一定正确的是 。
A.第一步历程中只发生了非极性共价键的断裂
B.该转化反应的速率取决于Ts1的能垒
C.·HOCO转化为·CO和·OH的反应ΔH<0
D.催化剂参与化学反应，能降低反应的活化能，提高反应物的转化率
（3）控制起始时＝4，p＝1atm，恒容条件下，若只发生反应Ⅰ、Ⅱ，平衡时各物质的物质的量分数随温度的变化如图所示：
①图中代表CH4的曲线是 （填序号），温度低于500℃时，CO的物质的量分数约为0，说明此条件下，反应 （填“Ⅰ”或“Ⅱ”）化学平衡常数大，反应完全。
②M点时，平衡分压p（CO2）＝ atm，反应CO2（g）＋4H2（g） CH4（g）＋2H2O（g）的平衡常数Kp＝ atm－2（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数）。
6.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：
①3O2(g)===2O3(g) K1 ΔH1＝285kJ·mol－1
②2CH4(g)＋O2(g)===2CH3OH(l) K2 ΔH2＝－329kJ·mol－1
反应③CH4(g)＋O3(g)===CH3OH(l)＋O2(g)的ΔH3＝________kJ·mol－1，平衡常数K3＝________(用K1、K2表示)。
(2)电喷雾电离等方法得到的M＋(Fe＋、Co＋、Ni＋等)与O3反应可得MO＋。MO＋与CH4反应能高选择性地生成甲醇。分别在300K和310K下(其他反应条件相同)进行反应MO＋＋CH4===M＋＋CH3OH，结果如下图所示。图中300K的曲线是________(填“a”或“b”)。300K、60s时MO＋的转化率为________(列出算式)。
(3)MO＋分别与CH4、CD4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CH4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MO＋与CD4反应的能量变化应为图中曲线________(填“c”或“d”)。
(ⅲ)MO＋与CH2D2反应，氘代甲醇的产量CH2DOD________CHD2OH(填“＞”“＜”或“＝”)。若MO＋与CHD3反应，生成的氘代甲醇有________种。
7．我国研发了一种新型催化剂，可以通过反应2NO(g)＋2H2(g) N2(g)＋2H2O(g) ΔH达到消除NO污染的效果。
已知：Ⅰ.4NH3(g)＋6NO(g) 5N2(g)＋6H2O(g)
ΔH1＝－1808kJ·mol－1；
Ⅱ.N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH2＝－92.4kJ·mol－1。
回答下列问题：
(1)若在密闭容器中同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，反应Ⅱ对反应Ⅰ中NO的平衡转化率的影响为________(填“增大”“减小”或“无影响”)。
(2)2NO(g)＋2H2(g) N2(g)＋2H2O(g)的ΔH＝________(保留四位有效数字)。
(3)T1℃时，向填充催化剂的10L恒容密闭容器甲中充入2molNO和2molH2，发生反应2NO(g)＋2H2(g) N2(g)＋2H2O(g)。10min末反应达到平衡时测得N2的物质的量为0.8mol。
①0～10min内，用NO的浓度变化表示的平均反应速率v(NO)＝________________。
②反应的平衡常数Kc＝________L·mol－1。
③若起始向填充催化剂的10L恒容密闭容器乙中充入1molNO(g)、1molH2(g)、2molN2(g)、2molH2O(g)。甲、乙容器中平衡时气体压强之比________(填“>”“<”或“＝”)，理由为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)有学者对比了新型催化剂与传统催化剂的催化效果。当固定比例的NO(g)和H2(g)的混合气体，以相同流速分别通过填充有两种催化剂的反应器，测得NO的转化率与温度的关系如图所示。
①新型催化剂优于传统催化剂的理由为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②M、N、P、Q四点中一定未达到平衡状态的是________(填字母)。
8．碘及其化合物有着多方面的用途，用化学反应原理研究碘及其化合物有重要意义。回答下列问题：
(1)一碘甲烷(CH3I)热裂解可制取乙烯等低碳烯烃化工原料。一碘甲烷(CH3I)热裂解时主要反应有：
反应Ⅰ 2CH3I(g) C2H4(g)＋2HI(g) ΔH1
反应Ⅱ 3C2H4(g) 2C3H6(g) ΔH2
反应Ⅲ 2C2H4(g) C4H8(g) ΔH3＝(298K)
实验测得，反应Ⅰ、Ⅱ的ΔH随温度的变化如图1所示，在体积为1L的密闭容器中，起始投料1molCH3I(g)，反应温度对平衡体系中乙烯、丙烯和丁烯物质的量分数的影响如图2所示。
①298K时，反应3CH3I(g) C3H6(g)＋3HI(g) ΔH4；ΔH4＝________kJ·mol－1。
②当体系温度高于600K时，乙烯的物质的量分数随温度升高而显著增加的可能原因是
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③若维持体系温度为715K，CH3I(g)的平衡转化率为________，反应Ⅰ以物质的量分数表示的平衡常数Kx＝________。
(2)研究HI的分解与合成对提高反应Ⅰ中CH3I(g)的平衡转化率有重要意义。T℃，将amolI2(g)和amolH2(g)置于已抽成真空的特制1L密闭容器中，40min时体系达到平衡，体系中存在如下反应关系：
Ⅰ.I2(g) 2I(g) Kp1＝2.304
Ⅱ.H2(g)＋I2(g) 2HI(g) Kp2
Ⅲ.HI(g) H(g)＋I(g) Kp3＝8.0×10－6
Ⅳ.H2(g) 2H(g) Kp4＝1.0×10－9
①则Kp2＝________。
②实验测得平衡体系总压强为5.0×107Pa，HI的分压为3.6×107Pa，H2的分压为7.2×106Pa，已知该反应的正反应速率为v正＝k正·x(H2)·x(I2)，逆反应速率为v逆＝k逆·x2(HI)，其中k正、k逆为速率常数，x为物质的量分数，若k正＝bmin－1，在t＝40min时，v正＝________min－1(用含b的代数式表示)。
9．FeC合金薄带在ArH2OH2气氛中进行脱碳处理是生铁炼钢的新路径，可能涉及的反应如下：
①C＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)ΔH1＝akJ·mol－1
②Fe(s)＋H2O(g) H2(g)＋FeO(s)ΔH2＝bkJ·mol－1
③3Fe(s)＋4H2O(g) 4H2(g)＋Fe3O4(s)ΔH3＝ckJ·mol－1
④3FeO(s)＋H2O(g) H2(g)＋Fe3O4(s) ΔH4
(1)ΔH4＝________kJ·mol－1(用含字母的代数式表示)；
(2)1103K时，在刚性容器中加入足量Fe和一定量H2O发生反应③，反应前气体总压为p，tmin后达到平衡，此时H2的物质的量分数为0.492。
①该反应的Kp＝________(写出数学计算式)。
②0～tmin，用单位时间内分压变化表示的反应速率vH2O＝________。
(3)为了防止脱碳过程中Fe被H2O氧化，需要通入一定比例H2。
①通入H2能抑制铁被氧化，原因是____________________________________________。
②下图1表示铁元素存在形态与反应温度、水蒸气含量的关系。当pH2O/p(H2＋H2O)＝0.5，反应温度从845K升到1073K，含铁物质发生反应的化学方程式____________________。
(4)对碳的质量分数为4.2%某FeC合金进行脱碳处理，保持其他条件相同，脱碳时间、脱碳后碳的质量分数、脱碳温度的关系如图2所示。
①a点脱碳效率________(填“大于”“小于”或“等于”)b点。
②c点v正________v逆(填“>”“<”或“＝”)，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
1．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N2（g）＋H2（g）===NH3（g）的ΔH＝（473＋654－436－397－339）kJ·mol－1＝－45kJ·mol－1。（2）由图1中信息可知，N2（g）===N（g）的ΔH＝＋473kJ·mol－1，则N≡N的键能为946kJ·mol－1；H2（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）。（3）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ρ＝g·cm－3＝7.8g·cm－3，解得x＝，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＜p3，②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。在恒压下充入惰性气体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，充入惰性气体Ar不利于合成氨，进料组成中含有惰性气体Ar的图是图4。③图3中，进料组成为xH2＝0.75、xN2＝0.25两者物质的量之比为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xmol，则有：
N2（g）＋3H2（g） 2NH3（g）
始（mol）130
变（mol）x3x2x
平（mol）1－x3－3x2x
当p2＝20MPa、xNH3＝0.20时，xNH3＝＝0.20，解得x＝，则氮气的转化率α＝≈33.33%，平衡时N2、H2、NH3的物质的量分别为mol、2mol、mol，其物质的量分数分别为、、，则该温度下K′p＝＝（MPa）－2。因此，该温度时，反应N2（g）＋H2（g） NH3（g）的平衡常数Kp＝＝＝（MPa）－1。
答案：（1）－45
（2）（ⅱ） 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）
（3）
（4）①p1＜p2＜p3 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图4 ③33.33%
2．解析：（1）根据原子守恒分析，二者反应生成尿素和氯化银，化学方程式是AgOCN＋NH4Cl===CO（NH2）2＋AgCl。
（2）反应ⅰ的活化能是E1，反应ⅱ活化能是E3，E1
（4）①尿素消化分解生成NH3和CO2，由于反应中存在浓H2SO4，则消化液中含氮粒子为NH。②除了已知数据外，还需要的是样品的质量，步骤ⅲ所加入H2SO4溶液的体积和浓度。
答案：（1）AgOCN＋NH4Cl===CO（NH2）2＋AgCl
（2）ab
（3）①阳 ②2NO＋16e－＋CO2＋18H＋===CO（NH2）2＋7H2O
（4）①NH ②样品的质量，步骤Ⅲ所加入H2SO4溶液的体积和浓度
3．解析：（1）根据反应热＝反应物的总键能－生成物的总键能，ΔH1＝－270kJ·mol－1＝2a＋436kJ·mol－1×4－413kJ·mol－1×4－463kJ·mol－1×4，则a＝745。
（2）①由图可知，曲线Ⅱ、Ⅲ为同一温度，不同的催化剂比表面积，温度为T1，曲线Ⅰ为T2，曲线Ⅰ先达到平衡，速率大，对应温度高，T1＜T2，曲线Ⅲ对应的实验编号是b，催化剂比表面积大，反应速率大。②反应Ⅰ、Ⅱ同时进行，曲线Ⅱ压强由200kPa降到160kPa，＝，n平＝4mol，设反应Ⅰ生成2xmol水，
可得等式：5－（x＋4x＋1.2－2x＋1.2－2x）＋x＋1.2＋1.2－2x＝4，x＝0.5，平衡时反应Ⅱ生成的水为0.2mol，甲烷为0.5mol，一氧化碳为0.2mol，氢气为1.8mol，二氧化碳为0.3mol，若在曲线Ⅱ的条件下，10min达到平衡时生成1.2molH2O，则10min内反应的平均速率v（H2O）＝＝＝4.8kPa·min－1，反应Ⅱ的平衡常数Kp＝＝＝。
（3）反应Ⅰ的平衡常数K＝，且平衡时v正（H2）＝v逆（H2）＝2v逆（H2O），可得k1·c4（H2）·c（CO2）＝2k2·c2（H2O）·c（CH4）整理得：＝＝K，反应Ⅰ的平衡常数K＝。图中A、B、C、D四个点中，上升速度较快的为v（H2），在平衡时，应有v正（H2）＝v逆（H2），由v逆（H2）＝2v逆（H2O），即v正（H2）＝2v正（H2O），在C点v（H2）＝2v（H2O），能表示反应已达到平衡状态的是C。
答案：（1）745 （2）①＜ b ②4.8 （3） C
4．解析：（1）由盖斯定律，反应②－①可得反应2CO（g）＋2NO（g）===N2（g）＋2CO2（g）的ΔH＝ΔH2－ΔH1＝－566－（＋180）＝－746kJ·mol－1；（2）HNO2的电离平衡常数Ka（HNO2）＝，常温下pH＝4则c（H＋）＝10－4mol·L－1，则＝＝≈0.2；（3）a.总反应为N2O（g）＋CO（g） CO2（g）＋N2（g），实际过程是分两步进行，因此反应①和反应②相加得到总反应，则反应②等于总反应减去反应①，可得反应②为FeO＋＋CO CO2＋Fe＋；根据反应①的历程图可知，由Fe＋和N2O经过渡态得到产物FeO＋和N2，过渡态和反应物Fe＋和N2O的能量差为反应①的活化能，同理，可知反应②的活化能，可知，反应①的活化能大于反应②的活化能，活化能越大，化学反应速率越慢，而化学反应速率慢的步骤为决速步，决定反应达到平衡所用时间，即反应①决定反应达到平衡所用时间；b.根据图像，C点和B点，反应物的投料比相同，但是B点表示的平衡状态，N2O的转化率高于C点，平衡正向移动，N2O的转化率增加；B和C点的反应物投料比相同，因此不是改变反应物的浓度；反应前后的气体体积不变，因此压强不影响平衡移动，只能是温度，该反应为放热反应，平衡正向移动，温度越低N2O转化率越大，则TB
v（CO）＝＝＝0.2mol·L－1·min－1；若升高温度，气体的密度增加，说明平衡逆向移动，则正方向为放热反应，即反应的ΔH＜0；（5）pH为7～8时，正极SO在还原菌作用下得电子，发生还原反应，电极反应式为SO＋5H2O＋8e－===HS－＋9OH－。
答案：（1）－746kJ·mol－1
（2）0.2
（3）a.FeO＋＋CO CO2＋Fe＋ 反应① b．< ＝
（4）0.2mol·L－1·min－1 <
（5）SO＋5H2O＋8e－===HS－＋9OH－
5．解析：（1）在水蒸气存在下固态胺吸收CO2反应生成酸式碳酸盐的反应是放热反应，则升高温度平衡逆向移动，解吸出CO2，操作方法是加热。
（2）①根据盖斯定律反应Ⅰ＋Ⅱ可得目标反应，ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝41－246＝－205kJ·mol－1；②生成甲烷的反应是放热反应，降低温度平衡正移，可提高甲烷平衡产率，另生成甲烷的反应是气体分子数减小的反应，增大压强平衡正移，甲烷平衡产率增大，则反应条件是适当降低温度（或适当增大压强）；③第一步历程H原子被吸附在催化剂表面，说明HH非极性共价键断裂，还有·CO2转化为·HOCO，说明CO极性共价键也断裂，A错误；Ts1的能垒即正反应的活化能最大，说明反应速率最慢，整个反应速率由最慢的一个历程决定，则该转化反应的速率取决于Ts1的能垒，B正确；由图知·HOCO转化为·CO和·OH的反应物总能量比生成物的总能量高，为放热反应，则ΔH<0，C正确；催化剂参与化学反应，能降低反应的活化能，但平衡不移动，不能提高反应物的转化率，D错误。
（3）①对于反应CO2（g）＋4H2（g） CH4（g）＋2H2O（g） ΔH＝－205kJ·mol－1，升高温度，反应逆向移动，H2的物质的量分数增大，CH4和H2O的物质的量分数减小，且CH4和H2O的物质的量分数之比为1∶2，故图中a、b、c代表的物质分别为H2O、CH4、H2；温度低于500℃时，CO的物质的量分数约为0，说明CO几乎完全反应，化学平衡常数越大，反应越完全，则反应Ⅱ的化学平衡常数大。
②起始时＝4，设CO2的起始量为amol，变化量为xmol，则H2的起始量为4amol，列三段式计算如下：
M点时，n（CH4）＝n（H2），即4a－4x＝x，整理得x＝0.8a，则平衡时CO2、H2、CH4、H2O的物质的量分别为0.2amol、0.8amol、0.8amol、1.6amol，各气体的总物质的量为（0.2a＋0.8a＋0.8a＋1.6a）mol＝3.4amol，在恒温恒容下，压强之比等于物质的量之比，则＝，平衡时总压p＝atm，平衡分压p（CO2）＝×atm＝0.04atm，Kp＝＝
＝625atm－2。
答案：（1）加热
（2）①－205kJ·mol－1 ②适当降低温度（或适当增大压强） ③BC
（3）①b Ⅱ ②0.04 625
6．解析：(1)根据盖斯定律可知，反应③＝×(②－①)，所以对应ΔH3＝(ΔH2－ΔH1)＝(－329kJ·mol－1－285kJ·mol－1)＝－307kJ·mol－1；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K3＝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。则同一时间段内，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300K条件下的反应；
根据上述分析结合图像可知，300K、60s时－lg[]＝0.1，
则＝10－0.1，利用数学关系式可求出c(M＋)＝(100.1－1)c(MO＋)，根据反应MO＋＋CH4===M＋＋CH3OH可知，生成的M＋即为转化的MO＋，则MO＋的转化率为×100%；
(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，MO＋与CD4反应的能量变化应为图中曲线c；
(ⅲ)MO＋与CH2D2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CH2DOD＜CHD2OH；根据反应机理可知，若MO＋与CHD3反应，生成的氘代甲醇可能为CHD2OD和CD3OH，共2种。
答案：(1)－307 或
(2) b ×100%
(3) Ⅰ c ＜ 2
7．解析：(1)反应Ⅱ可以减小N2(g)浓度，同时增大NH3(g)浓度，使反应Ⅰ平衡正向移动，增大NO的平衡转化率。
(2)根据盖斯定律，(Ⅰ＋Ⅱ×2)÷3得，2NO(g)＋2H2(g) N2(g)＋2H2O(g)的ΔH≈－664.3kJ·mol－1。
(3)由题意可得三段式：
①0～10min内，用NO的浓度变化表示的平均反应速率v(NO)＝＝0.016mol·L－1·min－1。
②反应的平衡常数Kc＝＝。
③甲中平衡时气体总物质的量为3.2mol，乙中起始气体总物质的量为6mol，物质的量之比等于压强之比，则甲中平衡时气体压强与乙中起始气体压强之比为。乙中浓度商Qc＝＝80L·mol－1
②该反应为放热反应，温度升高反应逆向进行，且催化剂不影响平衡，M点为反应正向进行的状态，N、Q点状态可能是达到平衡后，升高温度平衡逆向移动的状态，P点反应达到平衡状态。
答案：(1)增大 (2)－664.3kJ·mol－1
(3)①0.016mol·L－1·min－1 ②800 ③> 甲中平衡气体压强与乙中起始气体压强之比为，乙中浓度商Qc
8．解析：(1)①反应Ⅰ为分解反应，反应Ⅱ为化合反应，大多数分解反应为吸热反应，大多数化合反应为放热反应，故298K下，ΔH1＝＋80.2kJ·mol－1；ΔH2＝－108kJ·mol－1；根据盖斯定律，反应(Ⅰ×3＋Ⅱ)可得反应3CH3I(g) C3H6(g)＋3HI(g)，故ΔH4＝66.3kJ·mol－1。②反应Ⅰ吸热，反应Ⅱ、Ⅲ放热，升高温度，反应Ⅰ平衡正向移动，反应Ⅱ、Ⅲ平衡逆向移动，三者均使C2H4的平衡物质的量分数增加。③由图可知，715K，平衡时n(C3H6)＝n(C4H8)＝2n(C2H4)，设平衡时n(C2H4)＝x，则n(C3H6)＝n(C4H8)＝2x，n(CH3I)＝y，则由反应Ⅰ守恒可知n(HI)＝1－y，由碳元素守恒得1＝y＋2x＋6x＋8x①，C2H4的物质的量分数为4%，即4%＝②，由①②得x＝，y＝，故CH3I的转化率为×100%＝80%；平衡时n(总)＝1＋5x＝，CH3I的物质的量分数为＝，HI的物质的量分数为＝，则Kx＝＝0.64。
(2)①由盖斯定律可知，Ⅱ＝Ⅰ＋Ⅳ－2Ⅲ，故Kp2＝＝＝36。
②因为压强之比等于物质的量之比，40min达到平衡时，Kp＝，即36＝，故p(I2)＝5×106Pa，故v正＝k正·x(H2)·x(I2)＝b×min－1＝1.44×10－2bmin－1。
答案：(1)①＋66.3 ②反应Ⅰ吸热，反应Ⅱ、Ⅲ放热，升高温度，反应Ⅰ平衡正向移动，反应Ⅱ、Ⅲ平衡逆向移动，三者均使C2H4的平衡物质的量分数增加 ③80% ④0.64 (2)①36 ②1.44×10－2b
9．解析：(1)依据盖斯定律有④＝③－3×②，则ΔH4＝ΔH3－3×ΔH2＝(c－3b) kJ·mol－1
(2)3Fe(s)＋4H2O(g) 4H2(g)＋Fe3O4(s)，反应前后气体分子数不变，压强不变，反应达平衡时总压仍为p，此时氢气的物质的量分数为0.492，则水蒸气的物质的量分数为0.508，氢气分压为0.492p、水蒸气分压为0.508p。
①该反应的Kp＝＝。②0～tmin，用单位时间内分压变化表示的反应速率vH2O＝＝。
(3)①通入H2能抑制铁被氧化，是因为通入氢气能使反应②和③的平衡逆向移动，从而防止铁被氧化。②当＝0.5，反应温度从845K升到1073K，从图示可看出为四氧化三铁转化为氧化亚铁的过程，含铁物质发生反应的化学方程式为：Fe3O4＋H23FeO＋H2O。
(4)①由图示可看出，a点碳的质量分数虽然大于b点，为＝1.52倍，但a点所用时间是b点的，脱碳效率a点大于b点；②相同温度下，反应从30min到50min，碳的质量分数继续下降，说明反应向正方向进行，故c点v正>v逆。
答案：(1)(c－3b)
(2) ① ②
(3)①通入氢气能使反应②和③的平衡逆向移动
②Fe3O4＋H23FeO＋H2O
(4)①大于 ②> 相同温度下，反应从30min到50min，碳的质量分数继续下降，说明反应正向进行，故c点v正>v逆。
