2024年高考化学压轴题训练-化学反应原理综合题
命题预测 本题型往往取材于能源、环境问题、化工生产等情景。题目围绕一个主题，以“拼盘”的形式呈现，每个小题有一定的相对独立性，将热化学、化学反应速率、电化学及三大平衡知识融合在一起进行考查；且题目中结合图象、表格、数据、装置等信息，考查学生的阅读、读图、分析归纳能力，增加试题的难度。考点主要涉及盖斯定律与热化学方程式、化学反应速率的计算及其影响因素、平衡常数计算及其影响因素、化学平衡移动及其影响因素、电极反应方程式书写等。 预计2024年试题将以填空、读图、作图、计算等形式呈现，以实际情景(场景)为背景，体现核心素养的要求，预计对单一因素影响的考查已经越来越少了，主要以“多因素影响”出现，考查考生的综合分析判断能力。
高频考法 (1)化工生产中条件选择与控制 (2)设置情景制备化学工业原料 (3)运用化学反应原理利用资源
一、盖斯定律的两大热点应用—书写和计算
二、化学反应速率问题
外界条件对化学反应速率的影响：纯液体和固体浓度视为常数，它们的量的改变不会影响化学反应速率。但固体颗粒的大小导致接触面积的大小发生变化，故影响反应速率；对于固体、液体物质，由于压强改变对它们的体积影响很小，因而压强对它们浓度的影响可看作不变，压强对无气体参加的化学反应的速
率无影响；升高温度，不论吸热反应还是放热反应，也不论正反应速率还是逆反应速率都增大；使用催化剂催化的化学反应，由于催化剂只有在适宜的温度下活性最大，反应速率才能达到最大，故在许多工业生产中温度的选择还需考虑催化剂的活性温度范围；“惰性气体”(不参加反应的气体)对反应速率的影响：恒温恒容：充入“惰性气体”总压强增大―→物质浓度不变(活化分子浓度不变)，反应速率不变。恒温恒压：充入“惰性气体”体积增大物质浓度减小(活化分子浓度减小)反应速率减小。
三、化学平衡问题
(1)外界条件对化学平衡移动的影响规律
温度的影响 升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动； 降低温度，化学平衡向放热反应方向移动
浓度的影响 增大反应物浓度或减小生成物浓度，化学平衡向正反应方向移动； 减小反应物浓度或增大生成物浓度，化学平衡向逆反应方向移动
压强的影响 增大压强会使平衡向气体体积减小的方向移动； 减小压强会使平衡向气体体积增大的方向移动
(2)化学平衡计算中两组常用公式：在可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)中化学平衡常数(K)与浓度商(Q)，K＝(式中的浓度是指平衡状态的浓度，固体物质、纯液体、水溶液中进行的反应，H2O不列入平衡常数的计算表达式中；气体反应、有机反应，H2O的浓度要列入平衡常数的计算表达式中)，Q＝(式中的浓度是任意时刻的浓度)。转化率α＝。
四、两大常数
1．化学反应速率常数
(1)含义：一定温度下，对于基元反应化学反应速率与反应物浓度以其计量数为指数的幂的乘积成正比
(2)表达式
反应：aA(g)＋bB(g)gG(g)＋hH(g)
表达式：v正＝k正ca(A)·cb(B)(其中k正为正反应的速率常数)，v逆＝k逆·cg(G)·ch(H)(其中k逆为逆反应的速率常数)
速率常数与化学平衡常数之间的关系
推导 一定温度下，可逆反应：aA(g)＋bB(g)??gG(g)＋hH(g)，达到平衡状态时，v正＝k正·ca(A)·cb(B)，v逆＝k逆·cg(G)·ch(H)，因平衡时v正＝v逆，则k正·ca(A)·cb(B)＝k逆·cg(G)·ch(H)
关系 ＝＝K
2．化学平衡常数(Kp)
(1)含义
有气体参与的反应，在化学平衡体系中，各气体物质的分压替代平衡浓度，计算的平衡常数叫压强平衡常数。
(2)表达式
对于一般可逆反应mA(g)＋nB(g)??pc(g)＋qD(g)，当在一定温度下达到平衡时其压强平衡常数Kp可表示为Kp＝
其中p(A)、p(B)、p(C)、p(D)表示反应物和生成物的分压，用平衡分压可以这样计算：
分压＝总压×物质的量分数。
p(总)＝p(A)＋p(B)＋p(C)＋p(D)；＝＝
化学平衡图像分析
五、陌生平衡图像的问题
化学理论综合题中最容易失分的是速率与平衡的陌生图像，在非选择题中的陌生图像打破了传统的速率平衡图像模式，反应体系不再局限于气相反应，引入了更多的液相反应，纵坐标和横坐标不再局限于时间、温度、压强、速率、转化率等物理量，而是引入了更多的变量，如两种物质的物质的量之比、气体分压的负对数等，使得图像更新颖、信息容量更大、题目难度更大。
六、原电池与电解池问题
1．原电池中负极发生氧化反应，常出现电极材料溶解、质量减轻等现象；正极发生还原反应，常出现质量不变或增重、有气体产生等现象。
2．电解池中与电源负极连接的阴极材料不反应，与电源正极连接的阳极(除惰性电极外)材料发生氧化反应，可能出现电极溶解、质量减轻等现象。
3．Fe在原电池与电解池反应中发生氧化反应时失去2个电子生成Fe2＋。
4．可充电电池的放电反应是原电池反应，充电反应是电解池反应。放电过程中原电池的负极发生氧化反应，充电过程中电解池的阴极发生还原反应。
01 化工生产中条件选择与控制
19．(2024·浙江省杭州市高三下学期二模)乙二醇(HOCH2CH2OH)是应用广泛的化工产品，草酸二甲酯(CH3OOCCOOCH3)的热催化加氢是生产乙二醇、乙醇酸甲酯(CH3OOCCH2OH)的重要工艺。主要反应如下：
I．CH3OOCCOOCH3(g)＋2H2(g)CH3OOCCH2OH(g)＋CH3OH(g) ΔH1＝-21.8kJ·mol 1
Ⅱ．CH3OOCCH2OH(g)＋2H2(g)HOCH2CH2OH(g)＋CH3OH(g) ΔH2＝-17.1kJ·mol 1
Ⅲ．HOCH2CH2OH(g)＋2H2(g)C2H5OH(g)＋H2O(g) ΔH3＝-86.7kJ·mol 1
(1)写出由草酸二甲酯热催化加氢生成乙二醇的热化学方程式： 。
(2)计算表明，反应Ⅲ在研究的温度范围内平衡常数大于，可以认为反应Ⅲ几乎不可逆，为了限制反应Ⅲ对乙二醇产率的影响，可采取的最佳措施是___________。
A．升高反应体系的温度
B．适当增大反应投料中氢气的比例
C．增大反应体系的压强
D．选择合适的催化剂进行反应
(3)在选定催化剂后，科研人员研究了投料比和压强对反应平衡的影响，测得在、的等温等压条件下，原料草酸二甲酯的转化率()及产物的选择性(S)随投料比的变化关系如图(生成某产物的草酸二甲酯的物质的量/参与反应的草酸二甲酯的总物质的量)。
①当投料比大于80时，乙醇酸甲酯的选择性降低，其原因是 。
②已知投料比为60时，草酸二甲酯的转化率为，该条件下不发生反应Ⅲ，则最终收集的流出气中甲醇蒸气的分压为 (计算结果保留二位小数)。
(4)在等压、投料比为50的条件下，科研人员测量了原料草酸二甲酯的转化率()及各产物的选择性(S)随温度变化关系，如图。
①当反应温度高于时，乙二醇的选择性降低，原因是 。
②请画出乙醇酸甲酯的产率随温度的变化 。
【答案】(1)CH3OOCCOOCH3(g)+4H2(g)HOCH2CH2OH(g)+2CH3OH(g) ΔH＝-38.9kJ·mol 1
(2)D
(3)增大投料比，反应Ⅱ平衡正向移动，乙醇酸甲酯的选择性降低 0.03
(4) 温度升高，副反应Ⅲ发生，乙醇选择性提高，导致乙二醇选择性降低
【解析】(1)由盖斯定律可知，Ⅰ+Ⅱ可得CH3OOCCOOCH3(g)+4H2(g)HOCH2CH2OH(g)+2CH3OH(g)，ΔH=ΔH1+ΔH2=-38.9kJ/mol；(2)A项，升高反应体系的温度，反应Ⅰ和Ⅱ逆向移动，A错误；B项，适当增大反应投料中氢气的比例，平衡正向移动，虽然可以提高乙二醇产率，但不是最佳措施，B错误；C项，增大反应体系的压强，反应Ⅰ和Ⅱ正向移动，虽然乙二醇产率增大，但不是最佳措施，C错误；D项，选择合适的催化剂进行反应，可以大大的加快单位时间内乙二醇的产量，为最佳措施，D正确；故选D。(3)①当投料比大于80时，乙醇酸甲酯的选择性降低，其原因是：增大投料比，反应Ⅱ平衡正向移动，乙醇酸甲酯的选择性降低；②假设投入的CH3OOCCOOCH3为 1mol，H2为60mol，CH3OOCCOOCH3的转化率为90%，总的转化了0.9mol，生成的乙二醇和乙醇酸甲酯选择性各为50%，则两者物质的量分别为0.45mol，由三段式
可知：
则平衡时甲醇物质的量为1.35mol，乙二醇与乙醇酸甲酯的物质的量均为0.45mol，氢气的物质的量为57.3mol，气体的总物质的量为：59.65mol，则甲醇的分压为MPa=0.03MPa；(4)①温度升高，副反应Ⅲ发生，乙醇选择性提高，导致乙二醇选择性降低；②乙醇酸甲酯的产率随温度的变化为先增大减小，在470K之前，主要发生反应Ⅰ，乙醇酸甲酯的产率随温度的升高而升高，在470K之后，副反应Ⅲ发生，消耗乙二醇使反应Ⅱ正向移动，乙醇酸甲酯被消耗，产率减小，结合各温度下草酸二甲酯的转化率和乙醇酸甲酯的选择性计算乙醇酸甲酯的产率(乙醇酸甲酯的产率=草酸二甲酯的转化率×乙醇酸甲酯的选择性)，所以乙醇酸甲酯的产率随温度的变化图像为：。
02 设置情景制备化学工业原料
1．(2024·浙江省宁波市高三选考模拟考试)丙烯是一种重要的化工原料，其主要产品聚丙烯是生产口罩喷溶布的原料。铬基催化剂下丙烷生产丙烯相关主要反应有：
Ⅰ．C3H8(g)C3H6(g)＋H2(g) ΔH1＝+124.14kJ·mol 1
Ⅱ．C3H8(g)C2H4(g)＋CH4(g)
Ⅲ．C3H8(g)3(s)＋4H2(g)
请回答：
(1)已知键能：，。C=C的键能与C-C的键能相差约 kJ/mol。
(2)600℃时，容器压强恒为P，铬基催化剂下两个密闭容器中分别按下表投料发生反应：
容器 C3H8/mol CO2/mol N2/mol
A 1 0 10
B 1 2 8
①容器B生成C3H6的反应流程如下：
下列有关说法正确的是 。
A．原料气中通入N2可提高C3H8的平衡转化率
B．升高温度，一定能提高的C3H6平衡产率
C．过程1产生C3H6的量大于过程2和过程3产生的C3H6
D．在铬基催化剂中适当加入CaO可促进过程2平衡正移而提高C3H8的平衡转化率
②若容器A中只发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，C3H8的平衡转化率为，C3H6的选择性(选择性)为w，计算反应Ⅰ的平衡常数 。(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
③按照容器A和容器B的气体组分比，将两组气体按相同流速分别通过催化剂固定床反应器，C3H8的转化率和C3H6的选择性随时间变化如图所示：
随反应进行，A组中C3H8转化率明显降低的可能原因是 ，B组中CO2的作用是 (用
化学方程式和必要的文字说明)。
(3)恒温恒容的密闭容器中通入气体分压比为的混合气体，，已知某反应条件下只发生反应Ⅳ和反应Ⅴ(，为速率常数，只与温度有关且)：
反应Ⅳ：C3H8(g)+ CO2(g)=C3H6(g)＋H2O(g)+ CO(g)
反应Ⅴ：C3H8(g)+6CO2(g)=9CO(g)＋3H2O(g)
实验测得丙烯的净生成速率方程为，请在下图中画出丙烯的物质的量随时间的变化趋势 。
【答案】(1) 266.66
(2) A C3H8分解产生的C附着于催化剂表面，使催化剂失活，反应速率迅速减小 CO2+C2CO，消除催化剂上积碳，增加催化剂的稳定性和寿命；CO2促进C3H8按过程2和3发生反应，减少C3H8裂解副反应，提高C3H6选择性
(3)(曲线起点为0，纵坐标最大值不超过2且终点时为1)
【解析】(1)已知键能：，，根据反应热等于反应物的键能总和减去生成物的键能总和，结合反应Ⅰ．C3H8(g)C3H6(g)＋H2(g) ΔH1＝+124.14kJ·mol 1有：8E(C-H)+2E(C-C)-6E(C-H)-E(C=C)-E(C-C)-E(H-H)= 2E(C-H)+E(C-C) -E(C=C) -E(H-H)=2×413.4-436+ E(C-C)
-E(C=C)=+124.14kJ/mol，故得E(C-C) -E(C=C)=-266.66kJ/mol，故C=C的键能与C-C的键能相差约266.66kJ/mol；(2)①A项，该容器为恒压容器，故原料气中通入N2，导致反应体系的平衡分压减小，上述反应平衡正向移动，故可提高C3H8的平衡转化率，A正确；B项，由题干信息可知，容器中发生了反应Ⅱ和Ⅲ副反应，且这两个反应也是吸热反应，虽然升高温度，能使反应I正向移动，但反应Ⅱ和Ⅲ也正向移动，故不一定能提高的C3H6平衡产率，B错误；C项，已知过程2和过程3为有催化剂参与，能够加快反应速率，但不知道它们的产率，故无法比较过程1产生C3H6的量和过程2和过程3产生的C3H6，C错误；D项，在铬基催化剂中适当加入CaO，将消耗CO2，使得过程3无法进行，CrOx-1的浓度增大，则促进过程2平衡逆向移动，但不能改变C3H8的平衡转化率，D错误；故选A；②若容器A中只发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，C3H8的平衡转化率为，C3H6的选择性为w，根据三段式分析：
故平衡时p(C3H8)=P=P，p(C3H6)=p(H2)= P，故计算反应Ⅰ的平衡常数=；③由题干信息可知，反应中将发生副反应Ⅲ，生成的C将附着在催化剂表面，是催化剂失活，故随反应进行，A组中C3H8转化率明显降低的可能原因是C3H8分解产生的C附着于催化剂表面，使催化剂失活，反应速率迅速减小，已知高温下CO2能与C反应生成CO，从而减少附着在催化剂表面的碳，使催化剂复活，故B组中CO2的作用是CO2+C2CO，消除催化剂上积碳，增加催化剂的稳定性和寿命；CO2促进C3H8按过程2和3发生反应，减少C3H8裂解副反应，提高C3H6选择性；(3)恒温恒容的密闭容器中通入气体分压比为的混合气体，，根据同温同体积下，气体的压强之比等于物质的量之比，故n(C3H8)=2mol，n(CO2)=8mol，刚开始只发生反应Ⅳ则生成的C3H6逐渐增大，当反应完全进行是最多生成C3H6为2mol，消耗2molCO2，然后将发生反应V，则C3H6的量逐渐减少，直到丙烯的净生成速率为0时C3H6不再改变，此时剩余的6molCO2完全消耗，则消耗掉C3H6为1mol，故剩余C3H6的物质的量为1mol，据此分析可知，丙烯的物质的量随时间的变化趋势如图所示：
(曲线起点为0，纵坐标最大值不超过2且终点时为1)。
03 运用化学反应原理资源利用
3．(2024·浙江省金丽衢十二校高三下学期第二次联考)利用工业废气实现双减最有希望开展大规模应用的是加氢生成甲醇的反应。298K、100kPa条件下该反应焓变和熵变的数据如下，假设反应不随温度的改变而变化。
I CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝-48.97kJ·mol 1 ΔS1=-177.16J·mol-1·K-1
(1)该反应在 自发(填“低温”或“任意条件”或“高温”)
(2)在使用催化剂时，该反应由两个基元反应组成，写出决速步骤基元反应方程式 。
(3)给出温度、总压下，n(H2) ：n(CO2) =3：1时，不同催化剂组成对ψ(CH3OH) [ψ(CH3OH)代表单位质量的催化剂在单位时间处理原料气的质量，体现出催化剂的处理能力]、甲醇选择性及副产物CO选择性的影响如下表：
ψ(CH3OH) 选择性(%) CO选择性(%)
催化剂1 78 40 60
催化剂2 88 100 0
催化剂3 138 91 9
在实际生产过程中选择催化剂2、3组均可，请说明工业生产中应选择第2组催化剂最主要的原因 ，选择催化剂3的最主要的原因 。
(4) H2与CO2不同比例对CO2转化率和甲醇产率的影响如下图所示，在图中画出副产物产率曲线 (在图中标出与虚线的坐标)。
(5)温度在700K时，CO2和H2反应生成甲醇的平衡常数为3.7×10-8(mol-2·L-2)，在恒容容器中按照c(H2)=3mol·L-1 、c(CO2)=1mol·L-1 投料，若只发生反应Ⅰ，计算此时CO2的平衡转化率 。
【答案】(1)低温 (2) CO2(g)＋H2(g)= CO(g)＋H2O(g)
(3) 选择性好，纯度高 单位时间内甲醇产率高(或反应速率快)
(4)
(5)0.1%
【解析】(1)ΔG=ΔH-TΔS＜0时反应能自发进行，该反应的ΔH1＝-48.97kJ·mol 1，ΔS1=-177.16J·mol-1·K-1，则该反应在低温自发。(2)活化能越大，化学反应速率越慢，为总反应的决速反应，则决速步骤基元反应方程式为：CO2(g)＋H2(g)= CO(g)＋H2O(g)。(3)工业生产中应选择第2组催化剂最主要的原因是选择性好，纯度高，选择催化剂3的最主要的原因单位时间内甲醇产率高(或反应速率快)。(4)当n(H2) ：n(CO2) =3：1时，CO2的转化率为14%，CH3OH的产率为5.6%，由C元素守恒可知CO的产率为14%-5.6%=8.4%，当n(H2) ：n(CO2) =7：1时，CO2的转化率为18.6%，CH3OH的产率为7.4%，由C元素守恒可知CO的产率为18.6%-7.4%=11.2%，在图中画出副产物CO产率曲线为：
。 (5)根据已知条件列出“三段式”：
平衡常数为，x=0.001mol，此时CO2的平衡转化率为=0.1%。
1．(2024·浙江省温州市普通高中高三下学期第二次适应性考试)异丁烯(i-C4H8)是重要的化工生产原料，可由异丁烷(i-C4H10)催化脱氢制备，反应如下：i-C4H10(g)i-C4H8(g)＋H2(g) ΔH1＝+123.5kJ·mol 1
已知：①主要副反应为i-C4H10(g)CH2=CHCH3(g)＋CH4(g) ΔH2
2i-C4H8(g)2CH2=CHCH3(g)＋C2H4(g) ΔH3＞0
②温度过高会引发烃裂解生成炭(C)。
③相关化学键的键能如下所示：
化学键
键能/ 615 347.7 413.4 436
请回答：
(1ΔH2)= kJ·mol 1。
(2)有利于提高异丁烷平衡转化率的条件有 。
A．低温 B．高温 C．低压 D．高压 E．催化剂
(3)其他条件相同，在恒压的密闭容器中充入异丁烷和N2各(N2作惰性气体)，经过相同时间测得相
关数据如图1和图2所示．[收率，空速：单位时间通过单位体积催化剂的气体量](不考虑温度对催化剂活性的影响，异丁烷分子在催化剂表面能较快吸附)
①图1中，时异丁烯收率= 。
②下列说法正确的是 。
A．由图1可知，温度越高，产生异丁烯的速率越快
B．混入的目的之一是减小异丁烷的吸附速率，同时带走催化剂局部多余的热量，从而抑制催化剂的积碳
C．图2中，空速增加，异丁烷转化率降低的原因可能是原料气在催化剂中停留时间过短
D．图2中，空速增加，异丁烯选择性升高的原因可能是原料气将产物迅速带走，抑制了副反应的发生
③图1中，随着温度升高，异丁烷转化率增大而异丁烯选择性下降的原因可能是 ．
④其他条件相同，异丁烷的平衡转化率如图3所示．若充入N2改为，在图3中作出异丁烷的平衡转化率随温度变化的曲线 (忽略积碳的影响)。
【答案】(1)80.4 (2)BC
(3) 27.3% BCD 温度升高，反应速率增大，异丁烷转化率增大；反应速率增大的程度更大，
异丁烯选择性下降
【解析】(1)ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和=(413.4×10+347.7×3)kJ/mol-(413.4×6+615+347.7+413.4×4)kJ/mol=+80.4kJ/mol，故答案为：+80.4；(2)异丁烷(i-C4H10)催化脱氢制备异丁烯(i-C4H8)是气体体积增大的吸热反应，根据勒夏特列原理可知，高温、低压有利于平衡正向移动，而催化剂不改变化学平衡状态，故答案为BC；(3)①图1中，600℃时异丁烯物质的量为1mol×35%×78%=0.273，所以异丁烯收率=×100%=27.3%；②A项，由图1可知，温度升高，异丁烯选择性下降，所以产生异丁烯的速率并不是越快，故A错误；B项，由题意可知，温度过高会引发烃裂解生成炭(C)，所以混入N2的目的之一是减小异丁烷的吸附速率，同时带走催化剂局部多余的热量，从而抑制催化剂的积碳，故B正确；C项，空速增加，原料气与催化剂接触时间短，不利于反应进行，所以异丁烷转化率降低，故C正确；D项，原料气将产物迅速带走，降低异丁烯(i-C4H8)的浓度，抑制了副反应的发生，提高异丁烯选择性，故D正确；故选BCD；③随着温度升高，异丁烷转化率增大而异丁烯选择性下降的原因可能是：升高温度，反应速率增大，异丁烷转化率增大，但由于副反应反应速率增大的程度更大，所以异丁烯选择性下降；④若充入N2改为2mol，相当于减小压强，平衡正向移动，异丁烷的平衡转化率比通入1molN2要大，所以异丁烷的平衡转化率随温度变化的曲线为。
2．(2024·浙江省宁波市十校高三二模联考)通过电化学将CO2转化为有机物、开发利用清洁能源都是实现“双碳”目标的重要途径。请回答：
(1)某研究小组采用单原子和纳米作串联催化剂，通过电解法将CO2最终转化为乙烯，装置示意图如图1所示。惰性电极a上催化剂纳米Cu处的电极反应式为 。
(2)另一研究小组研究乙醇-水催化重整获得清洁能源H2，主要反应如下：
反应Ⅰ：C2H5OH(g)＋3H2O(g)2CO2(g)＋6H2(g) ΔH1＝+173.3kJ·mol 1
反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝+41.1kJ·mol 1
反应Ⅲ：C2H5OH(g)＋H2O(g)2CO(g)＋4H2(g) ΔH3
①ΔH3= 。
②保持压强为，按投料，发生反应，测得平衡时CO2和CO的选择性［例如的选择性］及H2的产率[产率］随温度T的变化关系如图2所示。
下列说法正确的是 。
A．曲线a表示平衡时CO2的选择性
B．乙醇的平衡转化率随温度的升高一直增大
C．300℃后曲线b随温度升高而降低的原因是催化剂在高温下活性下降
D．降低水醇比［n(H2O)：n(C2H5OH)］有助于提高CO的选择性
③500℃、100kPa条件下，反应Ⅱ中用平衡分压表示的平衡常数KP= 。
(3)第三个研究小组研究CH4还原CO2获得能源CO。恒压、750℃条件下，CH4和CO2按物质的量之比1：3投料，经如下流程实现CO2高效转化。
①上述转化循环顺利进行时，过程ⅲ中参加反应的n(Fe)：n(CaCO3)= 。
②若CH4和CO2按物质的量之比1：1投料，会导致过程ⅱ、ⅲ循环无法持续进行，请解释原因(结合第①问数据进行说明) 。
【答案】(1)2CO+6H2O+8e-→CH2=CH2+8OH-
(2)+255.5 ABD 0.225
(3) 3：4 若CH4和CO2按物质的量之比1：1投料，过程ⅰ中CO2刚好与CH4反应：CH4+CO2=2CO+2H2，无剩余的CO2；过程ⅱ的反应为Fe3O4+4CO3Fe+4CO2、Fe3O4+4H23Fe+4H2O、CaO+CO2CaCO3，ⅰ无CO2剩余，导致ⅱ结束后n(Fe)：n(CaCO3)=3：2＞3：4，导致iii无法将Fe完全转化成Fe3O4，最终导致ⅱ、ⅲ循环无法持续进行
【解析】(1)由图可知，纳米Cu处的电极上发生的反应是CO被还原为乙烯，所以电极反应式为：2CO+6H2O+8e-→CH2=CH2+8OH-；(2)①根据盖斯定律可得，；②A项，由选择性的定义可知CO2的选择性与CO的选择性的和为1，由图可知，曲线a和曲线c在相同温度下的数值加和始终为1，所以曲线a和曲线c为两种气体的选择性曲线，曲线b为H2的产率曲线，又由于起始时按投料，所以一开始体系中没有CO2，所以反应Ⅱ开始时不反应，CO的选择性为0，表示平衡时CO选择性的曲线是c，则曲线a表示的是CO2的选择性，故A正确；B项，由图可知，随着温度的升高，CO2的选择性逐渐降低，相当于反应Ⅰ中生成物不断被分离出去，所以乙醇的平衡转化率是一直升高的，故B正确；C项，曲线b为氢气的产率曲线，CO的选择性随温度的升高而升高，CO2的选择性随温度的升高而降低，由图可知，300℃后，以反应Ⅱ为主，温度升高，反应Ⅱ消耗的H2大于反应Ⅰ生成的H2，从而导致曲线b随温度升高而降低，故C错误；D项，降低水醇比［n(H2O)：n(C2H5OH)］，即降低H2O的物质的量，对于反应Ⅱ而言，反应正向移动，有助于提高CO的选择性，故D正确；故选ABD；③500℃、100kPa条件下，设C2H5OH和H2O的起始量分别为1mol和3mol，设达到平衡后CO的物质的量为x mol、反应Ⅰ生成的H2为a mol，则可有如下式子：
由图可知500℃时，H2的产率为80%，CO2和CO的选择性相等都为50%，故有，，结合两式可解得，。由此可计算出平衡时，
，，，所以反应Ⅱ中用平衡分压表示的平衡常数；(3)①过程ⅲ的反应为：CaCO3CaO+CO2、Fe+4CO2Fe3O4+4CO，当n(Fe)：n(CaCO3)=3：4时，ⅲ可顺利发生；②若CH4和CO2按物质的量之比1：1投料，过程ⅰ中CO2刚好与CH4反应：CH4+CO2=2CO+2H2，无剩余的CO2；过程ⅱ的反应为Fe3O4+4CO3Fe+4CO2、Fe3O4+4H23Fe+4H2O、CaO+CO2CaCO3，ⅰ无CO2剩余，导致ⅱ结束后n(Fe)：n(CaCO3)=3：2＞3：4，导致iii无法将Fe完全转化成Fe3O4，最终导致ⅱ、ⅲ循环无法持续进行。
3．(2024·浙江省新阵地教育联盟、浙江十校高三联考)丁二烯是生产丁苯橡胶、聚二烯橡胶等的基本原料。丁烯(C4H8)氧化脱氢制丁二烯(C4H6)的生产工艺涉及反应如下：
反应Ⅰ
反应Ⅱ
回答下列问题：
(1)判断反应Ⅱ的自发性并说明理由 。
(2)在常压、催化剂作用下，投料按，并用水蒸气稀释；不同温度下反应相同时间后，测得丁烯的转化率与丁二烯、二氧化碳的选择性随温度变化情况如图1所示(选择性：转化的C4H8中，生成C4H6或CO2 的C4H8的百分比)。
图1
①根据图1的相关信息，下列说法正确的是 。
A．随温度的升高，C4H8平衡转化率逐渐增大
B．水蒸气可调节一定温度下反应物与产物的分压，提高丁烯的平衡转化率
C．较低温度条件下，反应Ⅰ速率大于反应Ⅱ的速率
D．320～580℃范围内，升温，C4H6的产率下降，CO2产率升高
②温度高于440℃时，丁烯转化率随温度变化不明显的可能原因是 。
(3)文献显示，丁烯与CO2反应也可制丁二烯，可分两步实现：
反应Ⅲ C4H8(g) C4H6(g)＋H2(g)
反应Ⅳ CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)
600℃时，恒定总压0.10MPa、以起始物质的量均为1mol的C4H8、CO2投料，达平衡时，测得C4H8和CO2的转化率分别为80％、10％.600℃时，反应Ⅳ的平衡常数KP= 。
(4)有人设计一种电解装置，用乙炔合成二丁烯(C4H6)的装置如图2.电解质溶液为1mol·L-1KHCO3溶液。
①请写出生成C4H6的电极的电极反应式： 。
②用溶液吸收阳极逸出的气体再生电解质溶液。不考虑气体溶解残留.当电路中转移时，计算再生液的c(H＋)= 。(已知H2CO3的电离常数Ka1=4.5×10-7，Ka2=4.7×10-11 )
【答案】(1)反应ⅡΔH＜0、ΔS＞0，ΔG＜0，任意温度条件下自发
(2) BC 丁烯的反应速率随温度升高而迅速增大，氧气的消耗量也随之迅速增加，升到440℃以后剩余的氧气量很少，丁烯和氧气的反应受氧气含量的限制，因此1-丁烯的转化率基本不变；反应Ⅰ速率快，ΔH＜0升温，平衡逆移，生成1-丁烯与反应消耗1-丁烯基本持平，因此1-丁烯的转化率基本不变
(3)或0.0159
(4) 2C2H2+2e-+2HCO3-=C4H6+2CO32- 9.4×10-11mol·L-1
【解析】(1)判断反应自发性：ΔG=ΔH-TΔS＜0，反应Ⅱ的ΔH＜0、ΔS＞0，ΔG＜0，任意温度条件下自发；(2)A项，随温度升高，反应I反应II均为放热反应，平衡均向逆向移动，C4H8平衡转化率降低，A错误；B项，水蒸气可调节一定温度下反应物与产物的分压，使平衡发生移动，提高丁烯的平衡转化率，B正确；C项，在较低温度下，同时间内丁二烯的选择性高、二氧化碳的选择性低故较低温度条件下，反应Ⅰ速率大于反应Ⅱ的速率，C正确；D项，320～580℃范围内，升温，反应I反应II均为放热反应，平衡均向逆
向移动，C4H6的产率下降，CO2的产率下降，D错误；故选BC。温度高于440℃时，丁烯转化率随温度变化不明显的可能原因是：丁烯的反应速率随温度升高而迅速增大，氧气的消耗量也随之迅速增加，升到440℃以后剩余的氧气量很少，丁烯和氧气的反应受氧气含量的限制，因此1-丁烯的转化率基本不变；反应Ⅰ速率快，ΔH＜0升温，平衡逆移，生成1-丁烯与反应消耗1-丁烯基本持平，因此1-丁烯的转化率基本不变；(3)
则；(4)C4H6的电极的电极反应式：2C2H2+2e-+2HCO3-=C4H6+2CO32- ；由题阳极反应为4HCO3- -4e-=O2+4CO2+2H2O，每转移时，生成CO2 ，则用，发生2KOH+CO2=K2CO3+H2O，K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3，则：
再生液有0.5mol KHCO3，0.25mol K2CO3，根据 ，c(H+)=9.4×10-11mol·L-1。
4．(2024·浙江省瑞安中学高三首考适应性考试)利用可见光催化还原CO2，将CO2转化为增值化学原料(HCHO、HCOOH、CH3OH等)，这被认为是一种可持续的CO2资源化有效途径。
(1)已知几种物质的燃烧热(△H)如表所示：
物质 HCHO(g) H2(g)
燃烧热(△H)( kJ·mol 1) -570.8 -285.8
已知：H2O(g)=H2O(l) ΔH＝-44kJ·mol 1，则
CO2(g)+2H2(g)HCHO(g)+H2O(g) ΔH＝ kJ·mol 1。
(2)我国学者探究了BiIn合金催化剂电化学还原CO2生产HCOOH的催化性能及机理，并通过DFT计算催化剂表面该还原过程的物质的相对能量，如图所示(带“*”表示物质处于吸附态)，试从图分析，采用BiIn合金催化剂优于中金属Bi和单金属In催化剂的原因分别是 。
(3) CO2催化加氢制CH3OH的反应体系中，发生的主要反应有：
ⅰ、CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g) ΔH1＝+41.1kJ·mol 1
ⅱ、CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g) ΔH2＝-90.0kJ·mol 1
ⅲ、CO2(g)＋3H2(g)= CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH3＝-48.9kJ·mol 1
一定压强下，往某密闭容器中按投料比n(H2)：n(CO2)=3：1充入H2和CO2，反应达到平衡时，测得各组分的物质的量分数随温度变化的曲线如图所示。
①下列说法正确的是 。
A．恒温恒压时充入氦气，反应ⅱ、ⅲ的平衡均逆向移动，反应ⅰ不移动
B．增大n(H2)：n(CO2)的比值，H2的平衡转化率增大
C．图中X、Y分别代表CO、H2O
D．体系中的CO2的物质的量分数随温度变化不大，原因是温度变化，反应ⅰ、ⅲ的平衡移动方向相反
②在上图中画出反应达到平衡时，n(H2)：n(CO2)随温度变化趋势图(只用画220℃以后) 。
③在一定温度下，向容积为2L的恒容密闭容器中充入1mo1 CO2 (g)和nmolH2(g)。仅发生反应ⅲ。实验测得CH3OH的平衡分压与起始投料比[]的关系如图。起始时容器内气体的总压强为8pkPa，则b点
时反应的平衡常数 (用含p的表达式表示)。(已知：用气体分压计算的平衡常数为，分压=总压×物质的量分数)。
【答案】(1)+43.2
(2)相对于单金属Bi催化剂，BiIn合金催化剂能够促进CO2的吸附，增强对*OCHO中间体的吸附；相对于单金属In催化剂，BiIn合金催化剂能够降低*OCHO脱附形成*HCOOH的活化能。
(3) D
【解析】(1)根据燃烧热写出热化学方程式：i . HCHO(g)+O2(g)=CO2(g)+H2O(l) △H= -570.8 kJ/mol
ii. H2(g)+ 1/2O2(g)=H2O(l) △H=-285.8 kJ/mol
iii. H2O(g)=H2O(l) △H=-44 kJ/mol
根据盖斯定律，ii×2-i- iii得反应CO2(g)+2H2(g)HCHO(g)+H2O(g)的△H=(-285.8×2 +570.8+44) kJ/mol=+43.2 kJ/mol；
(2)根据图象，采用BiIn合金催化剂优于单金属Bi催化剂的原因：相对于单金属Bi催化剂，BiIn合金催化剂能够促进CO2的吸附，增强对*OCHO中间体的吸附；BiIn合金催化剂优于单金属In催化剂的原因：相对于单金属In催化剂，BiIn合金催化剂能够降低*OCHO脱附形成*HCOOH的活化能；
(3)①A项，恒温恒压时充入氦气，平衡时各物质分压不变反应ⅰ、ⅱ、ⅲ，不移动，A错误；B项，增大n(H2)：n(CO2)的比值，H2的平衡转化率减小，B错误；C项，反应ⅰ、ⅱ、ⅲ分别为吸热、放热、放热反应，
升高温度分别向正向、逆向、逆向移动，故CO物质的量分数在增加为X曲线，CH3OH和H2O在减少，且CH3OH减少更多为Y曲线，H2O为Z曲线，图中X、Y分别代表CO、CH3OH，C错误；D项，体系中的CO2的物质的量分数随温度变化不大，原因是温度变化，反应ⅰ、ⅲ的平衡移动方向相反，D正确；故选D。②根据图示，升高温度，氢气的物质的量分数增大，CO2的物质的量分数受温度的影响不大，所以n(H2)：n(CO2)随温度升高而增大，如图： ；③设反应由起始到达到平衡时CO2转化的物质的量为ymol，根据c点列三段式：
恒温恒容下，压强与物质的量成正比，，解得y=0.5，温度相同时，a、b、c三点平衡常数相等，选c点数据算平衡常数，c电平衡时CO2、H2、CH3OH、H2O物质的量依次为0.5mol、1.5mol、0.5mol、0.5mol，CH3OH分压为pKPa，则p(CO2)= p(CH3OH)= p(H2O)=pKPa，p(H2)=pKPa×3=3 pKPa，则平衡常数Kp==。
5．(2024·浙江省义乌中学高三首考模拟)聚苯乙烯是一类重要的高分子材料，可通过苯乙烯聚合制得。
Ⅰ．苯乙烯的制备
(1)已知下列反应的热化学方程式：
①
②
③
计算反应④C6H5C2H5(g)C6H5CH=CH2(g)+H2(g)的 H4= kJ·mol 1；
(2)在某温度、下，向反应器中充入气态乙苯发生反应④，其平衡转化率为50%，欲将平衡转化率提高至75%，需要向反应器中充入 水蒸气作为稀释气(计算时忽略副反应)；
(3)在、下，以水蒸气作稀释气。Fe2O3作催化剂，乙苯除脱氢生成苯乙烯外，还会发生如下两个副反应：
⑤C6H5C2H5(g)C6H6 (g)+ CH2=CH2 (g)
⑥C6H5C2H5(g) +H2(g)C6H5CH3(g)+CH4(g)
以上反应体系中，芳香烃产物苯乙烯、苯和甲苯的选择性S()随乙苯转化率的变化曲线如图所示，其中曲线b代表的产物是 ，理由是 ；
(4)关于本反应体系中催化剂Fe2O3的描述错误的是_______；
A．X射线衍射技术可测定Fe2O3晶体结构
B．Fe2O3可改变乙苯平衡转化率
C．Fe2O3降低了乙苯脱氢反应的活化能
D．改变Fe2O3颗粒大小不影响反应速率
Ⅱ．苯乙烯的聚合
苯乙烯聚合有多种方法，其中一种方法的关键步骤是某(Ⅰ)的配合物促进C6H5CH2X(引发剂，X表示卤素)生成自由基，实现苯乙烯可控聚合。
(5)引发剂C6H5CH2Cl、C6H5CH2 Br、C6H5CH2I中活性最高的是 ；
(6)室温下，①Cu+在配体L的水溶液中形成[Cu(L)2]+，其反应平衡常数为K；②在水中的溶度积常数为Ksp。由此可知，在配体L的水溶液中溶解反应的平衡常数为 (所有方程式中计量系数关系均为最简整数比)。
【答案】(1)+118 (2)5
(3) 甲苯 因为反应⑤产物与反应④关系不大，故其选择性随乙苯转化率 变化不大，而由于反应④产生的H2可促进反应⑥的正向进，因此当乙苯转化为苯乙烯的选择性稍降低时，乙苯转化为甲苯的选择性增大
(4)BD (5) C6H5CH2I (6)K Ksp
【解析】(1)根据盖斯定律，将①-②-③可得C6H5C2H5(g)C6H5CH=CH2(g)+H2(g) H4=-4386.9kJ/mol-(-4263.1kJ/mol)-(-241.8kJ/mol)=+118kJ/mol；(2)设充入H2O(g)物质的量为xmol；在某温度、100kPa下，向反应器中充入1mol气态乙苯发生反应④。乙苯的平衡转化率为50%，可列三段式：
此时平衡时混合气体总物质的量为1.5mol，此时容器的体积为V；当乙苯的平衡转化率为75%，可列三段式：
此时乙苯、苯乙烯、H2物质的量之和为1.75mol，混合气的总物质的量为(1.75+x)mol，在恒温、恒压时，体积之比等于物质的量之比，此时容器的体积为；两次平衡温度相同，则平衡常数相等，则=，解得x=5；(3)曲线c代表的产物为苯，曲线a为苯乙烯，曲线b为甲苯。 因为反应⑤产物与反应④关系不大，故其选择性随乙苯转化率变化不大，而由于反应④产生的H2可促进反应⑥的正向进行，因此当乙苯转化为苯乙烯的选择性稍降低时，乙苯转化为 甲苯的选择性增大。(4)A项，测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪，即用X射线衍射技术可测定Fe2O3晶体结构，A项正确；B项，催化剂不能使平衡发生移动，不能改变乙苯的平衡转化率，B项错误；C项，催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，故Fe2O3可降低乙苯脱氢反应的活化能，C项正确；D项，催化剂颗粒大小会影响接触面积，会影响反应速率，D项错误；故选BD。(5)原子半径I＞Br＞Cl，则键长C—I键＞C—Br键＞C—Cl键，故键能C—Cl键＞C—Br键＞C—I键，则C—I键更易断裂，因此，C6H5CH2I更易生成自由基，即活性最高的是C6H5CH2I；
(6)Cu+在配体L的水溶液中形成[Cu(L)2]+，则Cu++2L [Cu(L)2]+的平衡常数K=；CuBr在水中的溶度积常数Ksp=c(Cu+) c(Br-)；CuBr在配体L的水溶液中溶解反应为CuBr+2L [Cu(L)2]++Br-，该反应的平衡常数为==K Ksp。
6．(2024·浙江省北斗星盟高三联考)H2S为无色、有臭鸡蛋气味的剧毒气体，能源的开发和利用过程常伴有H2S气体生成。H2S脱硫技术是当前的重点研究方向。
(1)1883年英国化学家Claus开发了H2S氧化制硫的方法，即： ，20世纪30年代，德国法本公司将H2S的氧化分两阶段完成。
第一阶段反应为 ；
第二阶段反应为 。
(2)氧化锌法也是一种传统的脱硫方法，其反应原理如下：ZnO(s)＋H2S(g) ZnS(s)＋H2O(g) ΔH＝-76.6kJ·mol 1，文献显示，工业上氧化锌法控制温度在300~400℃，请分析控制此温度区间的原因 。
(3)热解H2S制H2。根据文献，将H2S和CH4的混合气体导入石英管反应器热解(一边进料，另一边出料)，发生如下反应：
I 2H2S(g)2H2(g)＋S2 (g) ΔH1＝170kJ·mol 1
II CH4(g)＋S2 (g)CS2(g)＋2H2(g) ΔH2＝64kJ·mol 1
总反应：III CH4(g)＋2H2S(g)CS2(g)＋4H2(g)
投料按体积之比V(H2S)：V(CH4)=2：1，并用N2稀释，常压，不同温度下反应相同时间后，测得H2和CS2体积分数如下表：
温度/ 950 1000 1050 1100 1150
0.5 1.5 3.6 5.5 8.5
0.0 0.0 0.1 0.4 1.8
①反应II能自发进行的条件是 。
②下列说法正确的是 。
A．其他条件不变时，温度越高，H2S的转化率越高
B．断裂键的同时断裂键，说明反应I已达平衡状态
C．恒温恒压下，增加N2的体积分数，H2的浓度升高
D．在，常压下，保持通入的H2S体积分数不变，提高投料比[V(H2S)：V(CH4)]，H2S的转化率不变
③在、反应条件下，只充入H2S和气体进行H2S热分解反应。已知反应一开始，，平衡时混合气中H2S与H2的分压相等，则平衡常数Kp= kPa。[对于气相反应，用某组分的平衡压强代替物质的量浓度也可表示平衡常数，记作Kp，如，为平衡总压强，为平衡系统中的物质的量分数]。
(4)栲胶脱硫技术是我国独创的湿法催化氧化脱硫技术，被广泛应用于国内。栲胶脱硫技术机理如下，请在横线上补全第二步：
① H2S+ Na2CO3→NaHS+ NaHCO3
② 。
③Na4V4O9+2NaOH+H2O+栲胶(醌态) →4 NaVO3+栲胶(酚态)
④栲胶(酚态)+O2→栲胶(醌态)+2H2O
⑤NaOH + NaHCO3→Na2CO3+H2O
总反应：2H2S+ O2→2S↓+ 2H2O
【答案】(1) -96.1
(2)温度太低，反应速率太慢；该反应为放热反应，温度太高，不利于反应向脱硫的方向进行
(3)高温 AD
(4)2 NaHS+4 NaVO3+H2O= Na4V4O9+4 NaOH+2S↓
【解析】(1)由盖斯定律可知，总反应减去第一阶段反应得到第二阶段反应，则△H=(-615.0kJ/mol)-(-518.9kJ/mol)=-96.1kJ/mol；(2)若温度太低，脱硫反应速率太慢；该反应为放热反应，若温度太高，平衡向逆反应方向移动，脱硫效率降低，所以工业上氧化锌法控制温度在300 400℃；(3)①反应II是熵增的吸热反应，高温条件下反应ΔH-TΔS＜0，能自发进行；②A项，由盖斯定律可知，反应Ⅰ+Ⅱ得到反应Ⅲ，则反应ΔH=234kJ/mol，则其他条件不变时，升高温度，平衡向正反应方向移动，硫化氢的转化率增大，故A正确；B项，由总反应可知，反应断裂4mol S-H键的同时断裂4mol H-H键，说明反应I、II和总反应已达平衡状态，故B错误；C项，恒温恒压下，增加不参加反应的N2的体积分数，容器的体积增大，反应体系的气体压强减小，该反应是气体体积增大的反应，减小压强，平衡向正反应方向移动，H2
的物质的量增大，但浓度减小，故C错误；D项，由表格数据可知，1000℃时，CS2的体积分数为0，说明容器中只发生反应Ⅰ，温度不变，平衡常数不变，则相同分压的H2S经历相同的时间转化率相同，所以常压下，保持通入的H2S体积分数不变，提高投料比[V(H2S)：V(CH4)]，H2S的转化率不变，故D正确；故选AD；③设起始通入H2S和Ar的物质的量分别为2mol、6mol，平衡时生成S2(g)的物质的量为a mol，由题意可建立如下三段式：
由平衡时混合气中H2S与H2的分压相等可得：2-2a=2a，解得a=0.5，则平衡时H2S、H2和S2(g)的分压为kPa、kPa、kPa，平衡常数Kp==；(4)由总反应方程式可知，NaVO3和栲胶(醌态)是反应的催化剂，则由分步反应可知，反应②为NaHS溶液与NaVO3溶液反应生成Na2V4O9、NaOH和S沉淀，反应的化学方程式为2 NaHS+4 NaVO3+H2O= Na4V4O9+4 NaOH+2S↓。
7．(2024·浙江省高三选考模拟考试)推动煤炭清洁高效利用是未来煤炭利用的发展方向，其中煤制天然气(主要成分甲烷)能对燃气资源有重要补充作用。请回答：
(1)生物电化学系统还原CO2是另一种产生甲烷的方法，装置如图所示，写出电解时阴极的电极反应式 。
(2)在催化剂作用下，其涉及的主要反应如下：
CO(g) +3H2(g)CH4(g)+H2O(g) ΔH1=-206.2 kJ·mol 1 I
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41.2 kJ mol 1 II
CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ΔH3= III
其副反应(积碳反应)如下：
2CO(g)CO2(g)+C(s) ΔH4=-172.0 kJ mol﹣1 IV
CO2(g)+2H2(g)2H2O(g)+C(s) ΔH5=-90.0 kJ mol﹣1 V
CO(g)+H2(g)H2O(g)+C(s) ΔH6=-131.0 kJ mol﹣1 VI
(3)若原料气n(H2)：n(CO)=3：1，且反应容器中只考虑主要反应。
①在催化剂作用下合成天然气，平衡时各组分的体积分数随温度、压强变化如图2、图3所示。根据图象分析，反应I在 条件下有利于反应进行。
A．低温低压 B．低温高压 C．高温低压 D．高温高压
②T2℃，0.1MPa恒压条件条件下，平衡时反应体系平衡组成如表所示。
组分 CH4 H2O H2 CO2 CO
体积分数x a b c d e
该条件下CO的总转化率表达式α= 。Kp、Kx分别是以分压、物质的量分数表示的平衡常数，反应I的Kx= 。(以Kp和p总表示)
(4)若反应容器中考虑主、副反应。维持p总=0.1MPa恒定，平衡时CO转化率和积碳的选择性(积碳的选择性=×100%)随温度和进料气中水蒸气量的变化如图4和图5所示。其中n(H2)：n(CO)：n(H2O)=3：1：X，代表原料气中H2、CO和H2O三者的物质的量之比，X为一变量，下列说法正确的是___________。
A．图4中，随着X的增大，CO转化率略有降低，可能原因是反应式Ⅰ中H2O为生成物，增加水蒸气的量会促使平衡向逆反应方向移动
B．图5中，X较低时，在800～850℃积碳选择性减小的原因可能是副反应为放热反应，温度较高，积碳反应平衡逆向移动
C．图5中，X较高时，在550～800℃积碳选择性较低的主要原因是水蒸气的稀释作用使积碳反应速率减小
D．总体上说，X较高，温度低于450℃利于降低积碳，减少积碳对催化剂的影响
【答案】(1)CO2+8H++8e-=CH4+2H2O (2)﹣165.0
(3) B ×100% Kp p总2 (4)ABD
【解析 】(1)生物电化学系统还原CO2产生甲烷，CO2中碳化合价降低得到电子变为甲烷，在电解池阴极发生反应，其阴极的电极反应式CO2+8H++8e-=CH4+2H2O；(2)根据盖斯定律第I个方程式减去第II个方程式得到第III个方程式CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) ΔH3=-165.0 kJ mol 1；(3)①根据图中信息可知在低温高压下有利于合成天然气，该条件下下平衡时甲烷的体积分数较大，同时积碳较少；②根据碳元素守恒，该条件下CO的总转化率表达式α=×100%。Kp、Kx分别是以分压、物质的量分数表示的平衡常数，反应Ⅰ的，所以Kx=Kp·p总2；(4)A项，图4是不同CO转化率的等高线，图5是不同积碳选择性的等高线，根据平衡移动原理可知，增加水蒸气的量使反应I平衡逆向移动，CO转化率略下降，平衡II向正反应方向移动，CO转化率升高，而根据图像可知，实际上CO转化率略下降，则反应I为主导，A正确；B项，根据积碳反应IV、V、VI为放热反应分析可知，X较小，温度较高时，积碳反应平衡逆向移动，积碳选择性减少，B正确；C项，X较高时，
在550～800℃积碳选择性较低的主要原因是水蒸气量增加使积碳反应V、VI平衡逆向移动，C错误；D项，当X较高，温度低于450℃，对应的积碳选择性低于0.032，有利于降低积碳，减少积碳对催化剂的影响，D正确；故选ABD。
8．(2024·浙江省宁波市镇海中学高三模拟)碘甲烷(CH3I)热裂解可制取乙烯等低碳烯烃化工原料。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
(1)反应ⅰ、ⅱ、ⅲ在不同温度下的分压平衡常数Kp [对于气相反应，用某组分B的平衡压强p(B)可代替物质的量浓度，如，p为平衡总压强，为平衡系统中B的物质的量分数]如下表所示，根据表中数据推出反应ⅰ的活化能Ea(正) (填“＞”或“＜”)Ea(逆)。
T/Kp
反应ⅰ 2.80
反应ⅱ
反应ⅲ 2.24
(2)结合信息，请推测有利于提高乙烯平衡产率的措施是 。
A．合适的催化剂 B．高温低压 C．低温低压 D．低温高压 E．高温高压
(3)其它条件不变，向容积为的密闭容器中投入1molCH3I(g)，假定只发生反应ⅰ、ⅱ、ⅲ，温度对各反应的和平衡体系中乙烯、丙烯和丁烯所占物质的分数的影响如下图所示：
①计算时反应ⅰ的平衡常数Kx(以物质的量分数代替平衡浓度)＝ 。
②下列有关说法正确的是 。
A．随温度升高，反应ⅱ、ⅲ的化学平衡先正向移动后逆向移动
B．若反应热随温度的上升而增大，则
C．当温度时，相同条件下的反应ⅱ的平衡常数小于反应ⅲ
D．时使用活性更强的催化剂，可以适当提高C2H4、C3H6的物质的量分数
③从上图中可看出，当体系温度高于时，乙烯的物质的量分数随温度升高而增加，可能的原因是： 。
(4)温度为，初始压强为，测得平衡体系中CH3I(g)是0.04mol，，，已知该条件下，存在等式(常数)，保持其它条件不变，请画出与压强关系的曲线示意图 。
【答案】(1)＞ (2)B
(3) 0.64 A 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的平衡体积分数增加，且随温度变化明显
(4)
【解析】(1)由表格数据可知，升高温度，反应ⅰ的分压平衡常数增大，说明平衡向正反应方向移动，该反应为正反应活化能大于逆反应活化能的吸热反应；(2)反应ⅰ为气体体积增大的吸热反应，使用催化剂，化学反应速率加快，但化学平衡不移动，乙烯平衡产率不变，升高温度、降低压强，平衡均向正反应方向移动，乙烯平衡产率增大，所以有利于提高乙烯平衡产率的措施是高温低压，故选B；(3)①由图可知，750K反应达到平衡时，C2H4的物质的量分数为4%，C3H6、C4H8的物质的量分数都为8%，设平衡时乙烯的物质
的量为xmol、碘甲烷的物质的量为ymol，由碘原子个数守恒可知，碘化氢的物质的量为(1—y)mol，由碳原子个数守恒可得：y+2x+6x+8x=1①，由乙烯的物质的量分数可得：×100%=4%②，解联立方程可得x=0.05mol、y=0.2mol，则碘甲烷、碘化氢的物质的量分数分别为×100%=16%、×100%=64%，反应ⅰ的平衡常数Kx==0.64；②A项，由图2可知，随温度升高，反应ⅱ、ⅲ的生成物的物质的量分数先增大后降低，说明反应ⅱ、ⅲ的化学平衡先正向移动后逆向移动，故正确；B项，反应热ΔH随温度的上升而增大说明反应为发热反应，反应的焓变小于0，故错误；C项，由图可知，750K反应达到平衡时，C2H4的体积分数为4%，C3H6、C4H8的体积分数都为8%，则反应ⅱ的平衡常数Kx==100、反应ⅲ的平衡常数Kx==50，温度低于750K时，C3H6的物质的量分数大于C4H8的物质的量分数，所以反应ⅱ的平衡常数大于反应ⅲ的平衡常数，故错误；D项，催化剂能降低反应活化能，加快反应速率，但平衡不移动，所以400K时使用活性更强的催化剂，不能提高C3H6、C4H8的物质的量分数，故错误；③由表格数据可知，升高温度，反应ⅰ的分压平衡常数增大，反应ⅱ、ⅲ的分压平衡常数减小，说明反应ⅰ的平衡向正反应方向移动，说明反应为吸热反应，反应ⅱ、ⅲ的平衡向逆反应方向移动，说明反应都为放热反应，升高温度，反应ⅰ的平衡向正反应方向移动，乙烯的体积分数增大，反应ⅱ、ⅲ的平衡向逆反应方向移动，乙烯的体积分数增大，所以当体系温度高于800K时，乙烯的物质的量分数随温度升高而增加；(4)维持温度为810K，压强为0.1MPa，起始投料1mol碘甲烷，平衡时气体总物质的量为0.04mol+0.96mol+0.14mol+0.14mol+0.065mol=1.345mol，平衡总压为0.1345MPa，x(HI)= ×100%=71.4%，所以x(HI)与压强(0.1~2.0MPa)关系的曲线示意图如下。
9.(2024·浙江省金华外国语学校高三模拟)CO2引起的气候变化已经引起了全世界的关注，但同时CO2也是持续的碳资源，将CO2转化为高附加值的燃料或化学品不仅可以解决CO2的问题，还可变废为宝得到有用的化学品。CO2加氢制甲醇是实现这一过程的理想选择之一、
(1)CO2加氢制甲醇的化学方程式是：CO2(g)＋3H2(g)??CH3OH(l)＋H2O(l) ΔH， 相关物质的燃烧热数据如下表所示：
物质 H2(g) CH3OH(1)
燃烧热ΔH/(kJ·mol－1) －284 －726
回答下列问题：
①ΔH＝________ kJ·mol－1
②320 ℃时，将含CO2体积分数10%的空气与H2按体积比5∶2投入到密闭容器中，同时加入催化剂发生反应(此时体系内各物质均为气态)，测得初始时压强为P，反应一段时间后达到平衡，测得CO2的平衡转化率为50%，则平衡时体系的压强为________，反应的平衡常数________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。
(2)Fujta等学者开展了在Cu/ZnO催化剂上进行CO2＋H2合成甲醇机理的研究。机理如下：
回答下列问题：
①过程3的化学方程式为__________________________________________；
研究表明，过程3的活化能小但实际反应速率慢，是控速步骤，导致该步反应速率小的原因可能是________。
A．H2O对该反应有阻碍作用
B．CO2的存在削弱了同一吸附位上H2的吸附
C．温度变化导致活化能增大
D．温度变化导致平衡常数减小
②ZnO也有催化作用，催化机理与Cu相似，CH3O-Zn与________反应可获得CH3OH。
(3)科学家设计了一种新的CO2-H2O可循环系统，可以实现温室气体的零排放，同时也回避了H2的难储存问题，装置如下：
回答下列问题：
①系统中的能量转化形式有________。
②b电极上的电极反应式为________，如果将电解质溶液换为KOH溶液，对合成甲醇造成的不良后果是________。
【答案】(1)①－126 ②
(2)①HCOO—Cu＋2H2 ===CH3—O—Cu＋H2O AB
② H2O
(3)①太阳能转化为化学能、化学能转化为电能
②CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋ KOH与CO2反应消耗了CO2，使合成甲醇减少了碳源，中断反应进行
【解析】(1)①H2(g) ＋O2(g)===H2O(l) ΔH＝－284 kJ·mol－1，CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－726 kJ·mol－1，将第一个方程式的3倍减去第二个方程式得到CO2(g)＋3H2(g)??CH3OH(l)＋H2O(l)的ΔH＝－284 kJ·mol－1×3－(－726 kJ·mol－1) ＝－126 kJ·mol－1。②根据题意得到
则平衡时体系的压强为＋＋＋＋＝，反应的平衡常数Kp＝＝。
(2)①根据图中信息得到过程3的化学方程式为HCOO—Cu＋2H2―→CH3—O—Cu＋H2O； 研究表明，过程3的活化能小但实际反应速率慢，是控速步骤，可能是过程3生成的H2O对该反应有阻碍作用，也可能是CO2的存在削弱了同一吸附位上H2的吸附，这些可能导致该步反应速率小；故答案为：HCOO—Cu＋2H2===CH2—O—Cu＋H2O；AB。②ZnO也有催化作用，催化机理与Cu相似，根据质量守恒得到CH3O—Zn与H2O反应可获得CH3OH和ZnO。(3)①根据图中信息太阳光在催化剂作用下将水变为氢气和氧气，氢气和二氧化碳反应生成甲醇，甲醇氧气酸性燃料电池将化学能转化为电能，因此系统中的能量转化形式有太阳能转化为化学能、化学能转化为电能。②b电极为负极，在酸性介质中b电极上的电极反应式为CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋，如果将电解质溶液换为KOH溶液，由于KOH与CO2反应消耗了CO2，使合成甲醇减少了碳源，中断反应进行。
10．(2024·浙江省衢州二中高三选考模拟)空气中CO2含量的控制和CO2资源利用具有重要意义。
(1)已知25℃、101下，在合成塔中，可通过二氧化碳和氢气合成甲醇，后续可制备甲酸。某反应体系中发生反应如下：
Ⅰ．CO2(g)+H2 (g)CO (g)+ H2O(g) ΔH1＝+41.2 kJ·mol－1
Ⅱ．CO2(g)+3H2 (g)CH3OH (g)+ H2O(g) ΔH2＝-49 kJ·mol－1
Ⅲ．CO2(g)+4H2 (g)CH4 (g)+2 H2O(g) ΔH3＝-165 kJ·mol－1
①几种化学键的键能如表所示，则 。
化学键
键能/ 413 a 463 797.5
②反应Ⅰ的速率方程为，其中x表示相应气体的物质的量分数，为平衡常数(用平衡分压代替平衡浓度计算)，k为反应的速率常数。已知平衡后，此时反应Ⅰ的速率 (用含k的代数式表示)。
(2)向刚性密闭容器中通入一定量CO2和H2，发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，温度对和CH3OH的物质的量分数影响如图所示。
图中表示物质的量分数的为 (填“m”或“n”)；为提高CH3OH的选择性，可采取的措施有 (写出1条即可)。
(3)催化电解吸收CO2的溶液可将CO2转化为有机物。在相同条件下，恒定通过电解池的电量，电解得到的部分还原产物的法拉第效率()随电解电压的变化如图所示。
其中，，n表示电解生成还原产物X所转移电子的物质的量，F表示法拉第常数。
①当电解电压为U1V时，电解过程中含碳还原产物的为0，阴极主要还原产物为 (填化学式)。
②当电解电压为U2V时，阴极由CO2生成HCOO-的电极反应式为 。
③当电解电压为U3V时，电解生成的C2H4和HCOO-的物质的量之比为 。
【答案】(1) 436 0.09k (2) n 加压、降温
(3)H2 CO2+H2O+2e- =HCOO-+OH- 1∶2
【解析】(1)①根据Ⅲ CO2(g)+4H2 (g)CH4 (g)+2 H2O(g) ΔH1＝-165 kJ·mol－1，反应的焓变等于反应物总键能减去产物总键能，则，；②，根据速率方程为；(2)根据图像可知横坐标为温度的倒数，由于Ⅰ式吸热，降温CO物质的量分数减小，为线n；Ⅱ式放热，降温CH3OH物质的最分数增大，为m；要使合成CH3OH的选择性提高，由于①吸热②放热，可采取降温措施使得②正移，又由于②中正反应气体量减小，可采取加压方式使②正移。(3)①当电解电压为U1V时，电解过程中含碳还原产物的FE%为0，说明二氧化碳未得电子，为氢离子得电子变成氢气，故阴极主要还原产物为H2。②当电解电压为U2V时，阴极由CO2生成HCOO-的反应为二氧化碳得到电子发生还原生成HCOO-，碳元素化合价由+4变为+2，据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒可知碱性条件下反应为：CO2+H2O+2e- =HCOO-+OH-。③当电解电压为U3V时，电解过程中还原产物C2H4的FE%为24%，还原产物HCOO-的FE%为8%，每生成1 mol C2H4转移12 mol e-，每生成1 mol HCOO-转移2 mol e-，故电解生成的C2H4和HCOO-的物质的量之比为。
11．(2024·浙江省绍兴市第一中学高三首考模拟)用太阳能电池电解水得到的H2，再与CO2反应生成甲醇，是目前推动“碳达峰、碳中和”的新路径。合成甲醇过程中主要发生以下反应：
i．CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=－49.4kJ·mol－1 Kp1
ii．CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=＋41.2kJ·mol－1 Kp2
iii．CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH3 Kp3
(1)Kp3= (Kp1、Kp2表示)。
(2)在3.0 Mpa，有催化剂的条件下，向密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，CO2的平衡转化率与CH3OH、
CO的选择性随温度的变化如图1所示，CH3OH (或CO)的选择性=×100%。
①图中Y曲线代表 (填化学式)的选择性。
②CO2的平衡转化率在250℃以后随温度升高而变大的原因： 。
③3.0 Mpa，250℃反应达到平衡后，H2的物质的量为2.6 mol，反应ii的Kp2= 。已知：对于气相反应，用组分B的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可以表示平衡常数，记作Kp，如p(B)=p·x(B)，p为平衡压强，x(B)为平衡系统中B的物质的量分数。
(3)在9.0MPa下，分别按照n(CO2)∶n(H2)=1∶3、n(CO)∶n(H2)=1∶2的投料比在容积可变的密闭容器反应相同时间，测得甲醇的生成速率和温度的关系如图2所示。请回答：
①下列说法正确的是 。
A．其他条件不变，温度升高，甲醇的生成速率加快
B．其他条件不变，压缩容器体积增大压强，甲醇的产率增大
C．选用更高效的催化剂，可增加甲醇的生成速率和平衡转化率
D．反应iii低于500K时很难发生可能是因为催化剂未达最适温度
②其他条件不变，将投料比由n(CO2)∶n(H2)=1∶3改成n(CO2)∶n(CO)∶n(H2)=4∶1∶15，发现产物中水蒸气物质的量分数极低。已知反应ii能快速达到平衡，请在图2中画出520K之前投料比为n(CO2)∶n(CO)∶n(H2)=4∶1∶15时甲醇生成速率和温度的关系 。
【答案】(1)
(2) CH3OH 250℃以后，以反应ii为主，反应吸热，升高温度，平衡正向移动，转化率升高
(3) BD
【解析】(1)由盖斯定律知反应iii=反应i-反应ii，故；(2)①反应i为放热反应，反应ii为吸热反应，升高温度，反应i逆向移动，图中Y曲线的选择性降低，故Y曲线代表CH3OH的选择性；②CO2的平衡转化率在250℃以后随温度升高而变大的原因是250℃以后，以反应ii为主，反应吸热，升高温度，平衡正向移动，转化率升高；③设反应i中CO2变化量为x，反应ii中CO2变化量为y，则
250℃达到平衡的反应体系中H2的物质的量为2.6mol，则3-3x-y=2.6mol，根据图像可知，250℃时CH3OH的选择性和CO的选择性相 ，则平衡时，即x=y，解出：x=y=0.1mol， 则CO2的变化量为：x+y=0.2mol，平衡时CO2的物质的量为：1-x-y=0.8mol， 平衡时H2O的物质的量为：x+y=0.2mol，平衡时气体总物质的量为：4-2x=3.8mol，反应ii的Kp2=；(3)①A项，由图像可知其他条件不变，温度升高，甲醇的生成速率先加快后减小，A错误；B项，反应i 和反应iii都是气体体积减小的反应，其他条件不变，压缩容器体积增大压强，平衡正向移动，甲醇的产率增大，B正确；C项，选用更高效的催化剂，可增加甲醇的生成速率但不影响平衡转化率，C错误；D项，反应iii低于500K时很难发生可能是因为催化剂未达最适温度，D正确；故选BD；②520K之前投料比为时甲醇生成速率和温度的关系如图所示： 。
12．(2024·浙江省衢州、丽水、湖州三地市教学质量检测)合成氨是人工固氮最重要的途径。合成氨反应为：N2(g)＋3H2 (g)2NH3(g) ΔH＝-92.4kJ·mol 1
请回答：
(1)该反应能自发进行的条件是 。
(2)现代常用工艺条件以Fe作催化剂，一定压强下，控制温度500℃，反应历程为(*表示吸附态)
化学吸附：(速率慢)；(速率快)
表面反应：；；(速率快)
脱附：(速率快)
关于合成氨工艺的下列理解，正确的是___________。
A．控制温度远高于室温，是为了提高平衡转化率
B．原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和安全事故发生
C．不断将液氨移去，利于反应正向进行同时提高正反应速率
D．实际生产中，N2适度过量有利于提高H2的转化率同时有利于提高整体反应速率
(3)为降低合成氨的能耗，我国科学家提出使用M-LiH复合催化剂，催化效果如图1所示。若一定压强下，以相同的投料，500℃用Fe作催化剂和350℃用Fe-LiH作催化剂，氨气的产率随时间变化如图2。请在图2中画出相同压强下350℃用Cr-LiH作催化剂氨气的产率随时间变化的曲线 。
(4)压强为20MPa下，以、(x代表物质的量分数)进料，反应达平衡时氮气的转化率与温度的结果如下图3中曲线b所示。
①若保持压强不变，以、、进料，则平衡时氮气的转化率与温度的结果是曲线 (填“a”或“c”)。判断的依据是 。
②若保持压强不变，当平衡时，则该温度下，反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)平衡常数KP= (化为最简式)。[对于气相反应，用某组分B的平衡压强代替物质的量浓度也可表示平衡常数，记作KP，如，p为平衡总压强，为平衡系统中B的物质的量分数]。
【答案】(1)低温 (2)BD (3)
(4) a 相同温度下，恒压充入稀有气体反应物分压减小，平衡逆向移动
【解析】(1)当ΔG=ΔH-TΔS＜0时自发，已知该反应时气体分子数减小的反应，ΔS＜0，ΔH＜0，故低温时自发；(2)A项，合成氨是放热反应，控制温度远高于室温，是为了提高反应速率，故A错误；B项，合成氨需要氢气，防止氢气爆炸，原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和安全事故发生，故B正确；C项，不断将液氨移去，利于反应正向进行，但是移除产物反应速率降低，故C错误；D项，实际生产中，N2适度过量有利于提高H2的转化率，N2适度过量反应物浓度大，同时有利于提高整体反应速率，故D正确；故选BD。(3)由图1可以看出同压强下350℃用Cr-LiH作催化剂的催化速率介于Fe作催化剂和Fe-LiH作催化剂，合成氨是放热反应，在350℃用Fe-LiH和作Cr-LiH催化剂时温度相同，氨气的产率相同，比500℃用Fe作催化剂时产率高，故相同压强下350℃用Cr-LiH作催化剂氨气的产率随时间变化的曲线为；(4)①若保持压强不变，以、、进料，充入惰性气体，相当于减压，合成氨的平衡逆向移动，反应达平衡时氮气的转化率降低，故a曲线表示平衡时氮气的转化率与温度的结果；②设充入反应物总量为1mol，物质的量分数、，根据三段式得：
，；平衡时总物质的量为：，N2、H2、NH3的物质的量分
数分别为：、、，故平衡常数。2024年高考化学压轴题训练-化学反应原理综合题
命题预测 本题型往往取材于能源、环境问题、化工生产等情景。题目围绕一个主题，以“拼盘”的形式呈现，每个小题有一定的相对独立性，将热化学、化学反应速率、电化学及三大平衡知识融合在一起进行考查；且题目中结合图象、表格、数据、装置等信息，考查学生的阅读、读图、分析归纳能力，增加试题的难度。考点主要涉及盖斯定律与热化学方程式、化学反应速率的计算及其影响因素、平衡常数计算及其影响因素、化学平衡移动及其影响因素、电极反应方程式书写等。 预计2024年试题将以填空、读图、作图、计算等形式呈现，以实际情景(场景)为背景，体现核心素养的要求，预计对单一因素影响的考查已经越来越少了，主要以“多因素影响”出现，考查考生的综合分析判断能力。
高频考法 (1)化工生产中条件选择与控制 (2)设置情景制备化学工业原料 (3)运用化学反应原理利用资源
一、盖斯定律的两大热点应用—书写和计算
二、化学反应速率问题
外界条件对化学反应速率的影响：纯液体和固体浓度视为常数，它们的量的改变不会影响化学反应速率。但固体颗粒的大小导致接触面积的大小发生变化，故影响反应速率；对于固体、液体物质，由于压强改变对它们的体积影响很小，因而压强对它们浓度的影响可看作不变，压强对无气体参加的化学反应的速
率无影响；升高温度，不论吸热反应还是放热反应，也不论正反应速率还是逆反应速率都增大；使用催化剂催化的化学反应，由于催化剂只有在适宜的温度下活性最大，反应速率才能达到最大，故在许多工业生产中温度的选择还需考虑催化剂的活性温度范围；“惰性气体”(不参加反应的气体)对反应速率的影响：恒温恒容：充入“惰性气体”总压强增大―→物质浓度不变(活化分子浓度不变)，反应速率不变。恒温恒压：充入“惰性气体”体积增大物质浓度减小(活化分子浓度减小)反应速率减小。
三、化学平衡问题
(1)外界条件对化学平衡移动的影响规律
温度的影响 升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动； 降低温度，化学平衡向放热反应方向移动
浓度的影响 增大反应物浓度或减小生成物浓度，化学平衡向正反应方向移动； 减小反应物浓度或增大生成物浓度，化学平衡向逆反应方向移动
压强的影响 增大压强会使平衡向气体体积减小的方向移动； 减小压强会使平衡向气体体积增大的方向移动
(2)化学平衡计算中两组常用公式：在可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)中化学平衡常数(K)与浓度商(Q)，K＝(式中的浓度是指平衡状态的浓度，固体物质、纯液体、水溶液中进行的反应，H2O不列入平衡常数的计算表达式中；气体反应、有机反应，H2O的浓度要列入平衡常数的计算表达式中)，Q＝(式中的浓度是任意时刻的浓度)。转化率α＝。
四、两大常数
1．化学反应速率常数
(1)含义：一定温度下，对于基元反应化学反应速率与反应物浓度以其计量数为指数的幂的乘积成正比
(2)表达式
反应：aA(g)＋bB(g)gG(g)＋hH(g)
表达式：v正＝k正ca(A)·cb(B)(其中k正为正反应的速率常数)，v逆＝k逆·cg(G)·ch(H)(其中k逆为逆反应的速率常数)
速率常数与化学平衡常数之间的关系
推导 一定温度下，可逆反应：aA(g)＋bB(g)??gG(g)＋hH(g)，达到平衡状态时，v正＝k正·ca(A)·cb(B)，v逆＝k逆·cg(G)·ch(H)，因平衡时v正＝v逆，则k正·ca(A)·cb(B)＝k逆·cg(G)·ch(H)
关系 ＝＝K
2．化学平衡常数(Kp)
(1)含义
有气体参与的反应，在化学平衡体系中，各气体物质的分压替代平衡浓度，计算的平衡常数叫压强平衡常数。
(2)表达式
对于一般可逆反应mA(g)＋nB(g)??pc(g)＋qD(g)，当在一定温度下达到平衡时其压强平衡常数Kp可表示为Kp＝
其中p(A)、p(B)、p(C)、p(D)表示反应物和生成物的分压，用平衡分压可以这样计算：
分压＝总压×物质的量分数。
p(总)＝p(A)＋p(B)＋p(C)＋p(D)；＝＝
化学平衡图像分析
五、陌生平衡图像的问题
化学理论综合题中最容易失分的是速率与平衡的陌生图像，在非选择题中的陌生图像打破了传统的速率平衡图像模式，反应体系不再局限于气相反应，引入了更多的液相反应，纵坐标和横坐标不再局限于时间、温度、压强、速率、转化率等物理量，而是引入了更多的变量，如两种物质的物质的量之比、气体分压的负对数等，使得图像更新颖、信息容量更大、题目难度更大。
六、原电池与电解池问题
1．原电池中负极发生氧化反应，常出现电极材料溶解、质量减轻等现象；正极发生还原反应，常出现质量不变或增重、有气体产生等现象。
2．电解池中与电源负极连接的阴极材料不反应，与电源正极连接的阳极(除惰性电极外)材料发生氧化反应，可能出现电极溶解、质量减轻等现象。
3．Fe在原电池与电解池反应中发生氧化反应时失去2个电子生成Fe2＋。
4．可充电电池的放电反应是原电池反应，充电反应是电解池反应。放电过程中原电池的负极发生氧化反应，充电过程中电解池的阴极发生还原反应。
01 化工生产中条件选择与控制
19．(2024·浙江省杭州市高三下学期二模)乙二醇(HOCH2CH2OH)是应用广泛的化工产品，草酸二甲酯(CH3OOCCOOCH3)的热催化加氢是生产乙二醇、乙醇酸甲酯(CH3OOCCH2OH)的重要工艺。主要反应如下：
I．CH3OOCCOOCH3(g)＋2H2(g)CH3OOCCH2OH(g)＋CH3OH(g) ΔH1＝-21.8kJ·mol 1
Ⅱ．CH3OOCCH2OH(g)＋2H2(g)HOCH2CH2OH(g)＋CH3OH(g) ΔH2＝-17.1kJ·mol 1
Ⅲ．HOCH2CH2OH(g)＋2H2(g)C2H5OH(g)＋H2O(g) ΔH3＝-86.7kJ·mol 1
(1)写出由草酸二甲酯热催化加氢生成乙二醇的热化学方程式： 。
(2)计算表明，反应Ⅲ在研究的温度范围内平衡常数大于，可以认为反应Ⅲ几乎不可逆，为了限制反应Ⅲ对乙二醇产率的影响，可采取的最佳措施是___________。
A．升高反应体系的温度
B．适当增大反应投料中氢气的比例
C．增大反应体系的压强
D．选择合适的催化剂进行反应
(3)在选定催化剂后，科研人员研究了投料比和压强对反应平衡的影响，测得在、的等温等压条件下，原料草酸二甲酯的转化率()及产物的选择性(S)随投料比的变化关系如图(生成某产物的草酸二甲酯的物质的量/参与反应的草酸二甲酯的总物质的量)。
①当投料比大于80时，乙醇酸甲酯的选择性降低，其原因是 。
②已知投料比为60时，草酸二甲酯的转化率为，该条件下不发生反应Ⅲ，则最终收集的流出气中甲醇蒸气的分压为 (计算结果保留二位小数)。
(4)在等压、投料比为50的条件下，科研人员测量了原料草酸二甲酯的转化率()及各产物的选择性(S)随温度变化关系，如图。
①当反应温度高于时，乙二醇的选择性降低，原因是 。
②请画出乙醇酸甲酯的产率随温度的变化 。
02 设置情景制备化学工业原料
1．(2024·浙江省宁波市高三选考模拟考试)丙烯是一种重要的化工原料，其主要产品聚丙烯是生产口罩喷溶布的原料。铬基催化剂下丙烷生产丙烯相关主要反应有：
Ⅰ．C3H8(g)C3H6(g)＋H2(g) ΔH1＝+124.14kJ·mol 1
Ⅱ．C3H8(g)C2H4(g)＋CH4(g)
Ⅲ．C3H8(g)3(s)＋4H2(g)
请回答：
(1)已知键能：，。C=C的键能与C-C的键能相差约 kJ/mol。
(2)600℃时，容器压强恒为P，铬基催化剂下两个密闭容器中分别按下表投料发生反应：
容器 C3H8/mol CO2/mol N2/mol
A 1 0 10
B 1 2 8
①容器B生成C3H6的反应流程如下：
下列有关说法正确的是 。
A．原料气中通入N2可提高C3H8的平衡转化率
B．升高温度，一定能提高的C3H6平衡产率
C．过程1产生C3H6的量大于过程2和过程3产生的C3H6
D．在铬基催化剂中适当加入CaO可促进过程2平衡正移而提高C3H8的平衡转化率
②若容器A中只发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，C3H8的平衡转化率为，C3H6的选择性(选择性)为w，计算反应Ⅰ的平衡常数 。(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
③按照容器A和容器B的气体组分比，将两组气体按相同流速分别通过催化剂固定床反应器，C3H8的转化率和C3H6的选择性随时间变化如图所示：
随反应进行，A组中C3H8转化率明显降低的可能原因是 ，B组中CO2的作用是 (用化学方程式和必要的文字说明)。
(3)恒温恒容的密闭容器中通入气体分压比为的混合气体，，已知某反应条件下只发生反应Ⅳ和反应Ⅴ(，为速率常数，只与温度有关且)：
反应Ⅳ：C3H8(g)+ CO2(g)=C3H6(g)＋H2O(g)+ CO(g)
反应Ⅴ：C3H8(g)+6CO2(g)=9CO(g)＋3H2O(g)
实验测得丙烯的净生成速率方程为，请在下图中画出丙烯的物质的量随时间的变化趋势 。
03 运用化学反应原理资源利用
3．(2024·浙江省金丽衢十二校高三下学期第二次联考)利用工业废气实现双减最有希望开展大规模应用的是加氢生成甲醇的反应。298K、100kPa条件下该反应焓变和熵变的数据如下，假设反应不随温度的改变而变化。
I CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝-48.97kJ·mol 1 ΔS1=-177.16J·mol-1·K-1
(1)该反应在 自发(填“低温”或“任意条件”或“高温”)
(2)在使用催化剂时，该反应由两个基元反应组成，写出决速步骤基元反应方程式 。
(3)给出温度、总压下，n(H2) ：n(CO2) =3：1时，不同催化剂组成对ψ(CH3OH) [ψ(CH3OH)代表单位质量的催化剂在单位时间处理原料气的质量，体现出催化剂的处理能力]、甲醇选择性及副产物CO选择性的影响如下表：
ψ(CH3OH) 选择性(%) CO选择性(%)
催化剂1 78 40 60
催化剂2 88 100 0
催化剂3 138 91 9
在实际生产过程中选择催化剂2、3组均可，请说明工业生产中应选择第2组催化剂最主要的原因 ，选择催化剂3的最主要的原因 。
(4) H2与CO2不同比例对CO2转化率和甲醇产率的影响如下图所示，在图中画出副产物产率曲线 (在图中标出与虚线的坐标)。
(5)温度在700K时，CO2和H2反应生成甲醇的平衡常数为3.7×10-8(mol-2·L-2)，在恒容容器中按照c(H2)=3mol·L-1 、c(CO2)=1mol·L-1 投料，若只发生反应Ⅰ，计算此时CO2的平衡转化率 。
1．(2024·浙江省温州市普通高中高三下学期第二次适应性考试)异丁烯(i-C4H8)是重要的化工生产原料，可由异丁烷(i-C4H10)催化脱氢制备，反应如下：i-C4H10(g)i-C4H8(g)＋H2(g) ΔH1＝+123.5kJ·mol 1
已知：①主要副反应为i-C4H10(g)CH2=CHCH3(g)＋CH4(g) ΔH2
2i-C4H8(g)2CH2=CHCH3(g)＋C2H4(g) ΔH3＞0
②温度过高会引发烃裂解生成炭(C)。
③相关化学键的键能如下所示：
化学键
键能/ 615 347.7 413.4 436
请回答：
(1ΔH2)= kJ·mol 1。
(2)有利于提高异丁烷平衡转化率的条件有 。
A．低温 B．高温 C．低压 D．高压 E．催化剂
(3)其他条件相同，在恒压的密闭容器中充入异丁烷和N2各(N2作惰性气体)，经过相同时间测得相关数据如图1和图2所示．[收率，空速：单位时间通过单位体积催化剂的气体量](不考虑温度对催化剂活性的影响，异丁烷分子在催化剂表面能较快吸附)
①图1中，时异丁烯收率= 。
②下列说法正确的是 。
A．由图1可知，温度越高，产生异丁烯的速率越快
B．混入的目的之一是减小异丁烷的吸附速率，同时带走催化剂局部多余的热量，从而抑制催化剂的积碳
C．图2中，空速增加，异丁烷转化率降低的原因可能是原料气在催化剂中停留时间过短
D．图2中，空速增加，异丁烯选择性升高的原因可能是原料气将产物迅速带走，抑制了副反应的发生
③图1中，随着温度升高，异丁烷转化率增大而异丁烯选择性下降的原因可能是 ．
④其他条件相同，异丁烷的平衡转化率如图3所示．若充入N2改为，在图3中作出异丁烷的平衡转化率随温度变化的曲线 (忽略积碳的影响)。
2．(2024·浙江省宁波市十校高三二模联考)通过电化学将CO2转化为有机物、开发利用清洁能源都是实现“双碳”目标的重要途径。请回答：
(1)某研究小组采用单原子和纳米作串联催化剂，通过电解法将CO2最终转化为乙烯，装置示意图如图1所示。惰性电极a上催化剂纳米Cu处的电极反应式为 。
(2)另一研究小组研究乙醇-水催化重整获得清洁能源H2，主要反应如下：
反应Ⅰ：C2H5OH(g)＋3H2O(g)2CO2(g)＋6H2(g) ΔH1＝+173.3kJ·mol 1
反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝+41.1kJ·mol 1
反应Ⅲ：C2H5OH(g)＋H2O(g)2CO(g)＋4H2(g) ΔH3
①ΔH3= 。
②保持压强为，按投料，发生反应，测得平衡时CO2和CO的选择性［例如的选择性］及H2的产率[产率］随温度T的变化关系如图2所示。
下列说法正确的是 。
A．曲线a表示平衡时CO2的选择性
B．乙醇的平衡转化率随温度的升高一直增大
C．300℃后曲线b随温度升高而降低的原因是催化剂在高温下活性下降
D．降低水醇比［n(H2O)：n(C2H5OH)］有助于提高CO的选择性
③500℃、100kPa条件下，反应Ⅱ中用平衡分压表示的平衡常数KP= 。
(3)第三个研究小组研究CH4还原CO2获得能源CO。恒压、750℃条件下，CH4和CO2按物质的量之比1：3投料，经如下流程实现CO2高效转化。
①上述转化循环顺利进行时，过程ⅲ中参加反应的n(Fe)：n(CaCO3)= 。
②若CH4和CO2按物质的量之比1：1投料，会导致过程ⅱ、ⅲ循环无法持续进行，请解释原因(结合第①问数据进行说明) 。
3．(2024·浙江省新阵地教育联盟、浙江十校高三联考)丁二烯是生产丁苯橡胶、聚二烯橡胶等的基本原料。丁烯(C4H8)氧化脱氢制丁二烯(C4H6)的生产工艺涉及反应如下：
反应Ⅰ
反应Ⅱ
回答下列问题：
(1)判断反应Ⅱ的自发性并说明理由 。
(2)在常压、催化剂作用下，投料按，并用水蒸气稀释；不同温度下反应相同时间后，测得丁烯的转化率与丁二烯、二氧化碳的选择性随温度变化情况如图1所示(选择性：转化的C4H8中，生成C4H6或CO2 的C4H8的百分比)。
图1
①根据图1的相关信息，下列说法正确的是 。
A．随温度的升高，C4H8平衡转化率逐渐增大
B．水蒸气可调节一定温度下反应物与产物的分压，提高丁烯的平衡转化率
C．较低温度条件下，反应Ⅰ速率大于反应Ⅱ的速率
D．320～580℃范围内，升温，C4H6的产率下降，CO2产率升高
②温度高于440℃时，丁烯转化率随温度变化不明显的可能原因是 。
(3)文献显示，丁烯与CO2反应也可制丁二烯，可分两步实现：
反应Ⅲ C4H8(g) C4H6(g)＋H2(g)
反应Ⅳ CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)
600℃时，恒定总压0.10MPa、以起始物质的量均为1mol的C4H8、CO2投料，达平衡时，测得C4H8和CO2的转化率分别为80％、10％.600℃时，反应Ⅳ的平衡常数KP= 。
(4)有人设计一种电解装置，用乙炔合成二丁烯(C4H6)的装置如图2.电解质溶液为1mol·L-1KHCO3溶液。
①请写出生成C4H6的电极的电极反应式： 。
②用溶液吸收阳极逸出的气体再生电解质溶液。不考虑气体溶解残留.当电路中转移时，计算再生液的c(H＋)= 。(已知H2CO3的电离常数Ka1=4.5×10-7，Ka2=4.7×10-11 )
4．(2024·浙江省瑞安中学高三首考适应性考试)利用可见光催化还原CO2，将CO2转化为增值化学原料(HCHO、HCOOH、CH3OH等)，这被认为是一种可持续的CO2资源化有效途径。
(1)已知几种物质的燃烧热(△H)如表所示：
物质 HCHO(g) H2(g)
燃烧热(△H)( kJ·mol 1) -570.8 -285.8
已知：H2O(g)=H2O(l) ΔH＝-44kJ·mol 1，则
CO2(g)+2H2(g)HCHO(g)+H2O(g) ΔH＝ kJ·mol 1。
(2)我国学者探究了BiIn合金催化剂电化学还原CO2生产HCOOH的催化性能及机理，并通过DFT计算催化剂表面该还原过程的物质的相对能量，如图所示(带“*”表示物质处于吸附态)，试从图分析，采用BiIn合金催化剂优于中金属Bi和单金属In催化剂的原因分别是 。
(3) CO2催化加氢制CH3OH的反应体系中，发生的主要反应有：
ⅰ、CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g) ΔH1＝+41.1kJ·mol 1
ⅱ、CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g) ΔH2＝-90.0kJ·mol 1
ⅲ、CO2(g)＋3H2(g)= CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH3＝-48.9kJ·mol 1
一定压强下，往某密闭容器中按投料比n(H2)：n(CO2)=3：1充入H2和CO2，反应达到平衡时，测得各组分的物质的量分数随温度变化的曲线如图所示。
①下列说法正确的是 。
A．恒温恒压时充入氦气，反应ⅱ、ⅲ的平衡均逆向移动，反应ⅰ不移动
B．增大n(H2)：n(CO2)的比值，H2的平衡转化率增大
C．图中X、Y分别代表CO、H2O
D．体系中的CO2的物质的量分数随温度变化不大，原因是温度变化，反应ⅰ、ⅲ的平衡移动方向相反
②在上图中画出反应达到平衡时，n(H2)：n(CO2)随温度变化趋势图(只用画220℃以后) 。
③在一定温度下，向容积为2L的恒容密闭容器中充入1mo1 CO2 (g)和nmolH2(g)。仅发生反应ⅲ。实验
测得CH3OH的平衡分压与起始投料比[]的关系如图。起始时容器内气体的总压强为8pkPa，则b点时反应的平衡常数 (用含p的表达式表示)。(已知：用气体分压计算的平衡常数为，分压=总压×物质的量分数)。
5．(2024·浙江省义乌中学高三首考模拟)聚苯乙烯是一类重要的高分子材料，可通过苯乙烯聚合制得。
Ⅰ．苯乙烯的制备
(1)已知下列反应的热化学方程式：
①
②
③
计算反应④C6H5C2H5(g)C6H5CH=CH2(g)+H2(g)的 H4= kJ·mol 1；
(2)在某温度、下，向反应器中充入气态乙苯发生反应④，其平衡转化率为50%，欲将平衡转化率提高至75%，需要向反应器中充入 水蒸气作为稀释气(计算时忽略副反应)；
(3)在、下，以水蒸气作稀释气。Fe2O3作催化剂，乙苯除脱氢生成苯乙烯外，还会发生如下两个副反应：
⑤C6H5C2H5(g)C6H6 (g)+ CH2=CH2 (g)
⑥C6H5C2H5(g) +H2(g)C6H5CH3(g)+CH4(g)
以上反应体系中，芳香烃产物苯乙烯、苯和甲苯的选择性S()随乙苯转化率的变化曲线如图所示，其中曲线b代表的产物是 ，理由是 ；
(4)关于本反应体系中催化剂Fe2O3的描述错误的是_______；
A．X射线衍射技术可测定Fe2O3晶体结构
B．Fe2O3可改变乙苯平衡转化率
C．Fe2O3降低了乙苯脱氢反应的活化能
D．改变Fe2O3颗粒大小不影响反应速率
Ⅱ．苯乙烯的聚合
苯乙烯聚合有多种方法，其中一种方法的关键步骤是某(Ⅰ)的配合物促进C6H5CH2X(引发剂，X表示卤素)生成自由基，实现苯乙烯可控聚合。
(5)引发剂C6H5CH2Cl、C6H5CH2 Br、C6H5CH2I中活性最高的是 ；
(6)室温下，①Cu+在配体L的水溶液中形成[Cu(L)2]+，其反应平衡常数为K；②在水中的溶度积常数为Ksp。由此可知，在配体L的水溶液中溶解反应的平衡常数为 (所有方程式中计量系数关系均为最简整数比)。
6．(2024·浙江省北斗星盟高三联考)H2S为无色、有臭鸡蛋气味的剧毒气体，能源的开发和利用过程常伴有H2S气体生成。H2S脱硫技术是当前的重点研究方向。
(1)1883年英国化学家Claus开发了H2S氧化制硫的方法，即： ，20世纪30年代，德国法本公司将H2S的氧化分两阶段完成。
第一阶段反应为 ；
第二阶段反应为 。
(2)氧化锌法也是一种传统的脱硫方法，其反应原理如下：ZnO(s)＋H2S(g) ZnS(s)＋H2O(g) ΔH＝
-76.6kJ·mol 1，文献显示，工业上氧化锌法控制温度在300~400℃，请分析控制此温度区间的原因 。
(3)热解H2S制H2。根据文献，将H2S和CH4的混合气体导入石英管反应器热解(一边进料，另一边出料)，发生如下反应：
I 2H2S(g)2H2(g)＋S2 (g) ΔH1＝170kJ·mol 1
II CH4(g)＋S2 (g)CS2(g)＋2H2(g) ΔH2＝64kJ·mol 1
总反应：III CH4(g)＋2H2S(g)CS2(g)＋4H2(g)
投料按体积之比V(H2S)：V(CH4)=2：1，并用N2稀释，常压，不同温度下反应相同时间后，测得H2和CS2体积分数如下表：
温度/ 950 1000 1050 1100 1150
0.5 1.5 3.6 5.5 8.5
0.0 0.0 0.1 0.4 1.8
①反应II能自发进行的条件是 。
②下列说法正确的是 。
A．其他条件不变时，温度越高，H2S的转化率越高
B．断裂键的同时断裂键，说明反应I已达平衡状态
C．恒温恒压下，增加N2的体积分数，H2的浓度升高
D．在，常压下，保持通入的H2S体积分数不变，提高投料比[V(H2S)：V(CH4)]，H2S的转化率不变
③在、反应条件下，只充入H2S和气体进行H2S热分解反应。已知反应一开始，，平衡时混合气中H2S与H2的分压相等，则平衡常数Kp= kPa。[对于气相反应，用某组分的平衡压强代替物质的量浓度也可表示平衡常数，记作Kp，如，为平衡总压强，为平衡系统中的物质的量分数]。
(4)栲胶脱硫技术是我国独创的湿法催化氧化脱硫技术，被广泛应用于国内。栲胶脱硫技术机理如下，请在横线上补全第二步：
① H2S+ Na2CO3→NaHS+ NaHCO3
② 。
③Na4V4O9+2NaOH+H2O+栲胶(醌态) →4 NaVO3+栲胶(酚态)
④栲胶(酚态)+O2→栲胶(醌态)+2H2O
⑤NaOH + NaHCO3→Na2CO3+H2O
总反应：2H2S+ O2→2S↓+ 2H2O
7．(2024·浙江省高三选考模拟考试)推动煤炭清洁高效利用是未来煤炭利用的发展方向，其中煤制天然气(主要成分甲烷)能对燃气资源有重要补充作用。请回答：
(1)生物电化学系统还原CO2是另一种产生甲烷的方法，装置如图所示，写出电解时阴极的电极反应式 。
(2)在催化剂作用下，其涉及的主要反应如下：
CO(g) +3H2(g)CH4(g)+H2O(g) ΔH1=-206.2 kJ·mol 1 I
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41.2 kJ mol 1 II
CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ΔH3= III
其副反应(积碳反应)如下：
2CO(g)CO2(g)+C(s) ΔH4=-172.0 kJ mol﹣1 IV
CO2(g)+2H2(g)2H2O(g)+C(s) ΔH5=-90.0 kJ mol﹣1 V
CO(g)+H2(g)H2O(g)+C(s) ΔH6=-131.0 kJ mol﹣1 VI
(3)若原料气n(H2)：n(CO)=3：1，且反应容器中只考虑主要反应。
①在催化剂作用下合成天然气，平衡时各组分的体积分数随温度、压强变化如图2、图3所示。根据图象分析，反应I在 条件下有利于反应进行。
A．低温低压 B．低温高压 C．高温低压 D．高温高压
②T2℃，0.1MPa恒压条件条件下，平衡时反应体系平衡组成如表所示。
组分 CH4 H2O H2 CO2 CO
体积分数x a b c d e
该条件下CO的总转化率表达式α= 。Kp、Kx分别是以分压、物质的量分数表示的平衡常数，反应I的Kx= 。(以Kp和p总表示)
(4)若反应容器中考虑主、副反应。维持p总=0.1MPa恒定，平衡时CO转化率和积碳的选择性(积碳的选择性=×100%)随温度和进料气中水蒸气量的变化如图4和图5所示。其中n(H2)：n(CO)：n(H2O)=3：1：X，代表原料气中H2、CO和H2O三者的物质的量之比，X为一变量，下列说法正确的是___________。
A．图4中，随着X的增大，CO转化率略有降低，可能原因是反应式Ⅰ中H2O为生成物，增加水蒸气的量会促使平衡向逆反应方向移动
B．图5中，X较低时，在800～850℃积碳选择性减小的原因可能是副反应为放热反应，温度较高，积碳反应平衡逆向移动
C．图5中，X较高时，在550～800℃积碳选择性较低的主要原因是水蒸气的稀释作用使积碳反应速
率减小
D．总体上说，X较高，温度低于450℃利于降低积碳，减少积碳对催化剂的影响
8．(2024·浙江省宁波市镇海中学高三模拟)碘甲烷(CH3I)热裂解可制取乙烯等低碳烯烃化工原料。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
(1)反应ⅰ、ⅱ、ⅲ在不同温度下的分压平衡常数Kp [对于气相反应，用某组分B的平衡压强p(B)可代替物质的量浓度，如，p为平衡总压强，为平衡系统中B的物质的量分数]如下表所示，根据表中数据推出反应ⅰ的活化能Ea(正) (填“＞”或“＜”)Ea(逆)。
T/Kp
反应ⅰ 2.80
反应ⅱ
反应ⅲ 2.24
(2)结合信息，请推测有利于提高乙烯平衡产率的措施是 。
A．合适的催化剂 B．高温低压 C．低温低压 D．低温高压 E．高温高压
(3)其它条件不变，向容积为的密闭容器中投入1molCH3I(g)，假定只发生反应ⅰ、ⅱ、ⅲ，温度对各反应的和平衡体系中乙烯、丙烯和丁烯所占物质的分数的影响如下图所示：
①计算时反应ⅰ的平衡常数Kx(以物质的量分数代替平衡浓度)＝ 。
②下列有关说法正确的是 。
A．随温度升高，反应ⅱ、ⅲ的化学平衡先正向移动后逆向移动
B．若反应热随温度的上升而增大，则
C．当温度时，相同条件下的反应ⅱ的平衡常数小于反应ⅲ
D．时使用活性更强的催化剂，可以适当提高C2H4、C3H6的物质的量分数
③从上图中可看出，当体系温度高于时，乙烯的物质的量分数随温度升高而增加，可能的原因是： 。
(4)温度为，初始压强为，测得平衡体系中CH3I(g)是0.04mol，，，已知该条件下，存在等式(常数)，保持其它条件不变，请画出与压强关系的曲线示意图 。
9.(2024·浙江省金华外国语学校高三模拟)CO2引起的气候变化已经引起了全世界的关注，但同时CO2也是持续的碳资源，将CO2转化为高附加值的燃料或化学品不仅可以解决CO2的问题，还可变废为宝得到有用的化学品。CO2加氢制甲醇是实现这一过程的理想选择之一、
(1)CO2加氢制甲醇的化学方程式是：CO2(g)＋3H2(g)??CH3OH(l)＋H2O(l) ΔH， 相关物质的燃烧热数据如下表所示：
物质 H2(g) CH3OH(1)
燃烧热ΔH/(kJ·mol－1) －284 －726
回答下列问题：
①ΔH＝________ kJ·mol－1
②320 ℃时，将含CO2体积分数10%的空气与H2按体积比5∶2投入到密闭容器中，同时加入催化剂发生反应(此时体系内各物质均为气态)，测得初始时压强为P，反应一段时间后达到平衡，测得CO2的平衡转化率为50%，则平衡时体系的压强为________，反应的平衡常数________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。
(2)Fujta等学者开展了在Cu/ZnO催化剂上进行CO2＋H2合成甲醇机理的研究。机理如下：
回答下列问题：
①过程3的化学方程式为__________________________________________；
研究表明，过程3的活化能小但实际反应速率慢，是控速步骤，导致该步反应速率小的原因可能是________。
A．H2O对该反应有阻碍作用
B．CO2的存在削弱了同一吸附位上H2的吸附
C．温度变化导致活化能增大
D．温度变化导致平衡常数减小
②ZnO也有催化作用，催化机理与Cu相似，CH3O-Zn与________反应可获得CH3OH。
(3)科学家设计了一种新的CO2-H2O可循环系统，可以实现温室气体的零排放，同时也回避了H2的难储存问题，装置如下：
回答下列问题：
①系统中的能量转化形式有________。
②b电极上的电极反应式为________，如果将电解质溶液换为KOH溶液，对合成甲醇造成的不良后果是________。
10．(2024·浙江省衢州二中高三选考模拟)空气中CO2含量的控制和CO2资源利用具有重要意义。
(1)已知25℃、101下，在合成塔中，可通过二氧化碳和氢气合成甲醇，后续可制备甲酸。某反应体系中发生反应如下：
Ⅰ．CO2(g)+H2 (g)CO (g)+ H2O(g) ΔH1＝+41.2 kJ·mol－1
Ⅱ．CO2(g)+3H2 (g)CH3OH (g)+ H2O(g) ΔH2＝-49 kJ·mol－1
Ⅲ．CO2(g)+4H2 (g)CH4 (g)+2 H2O(g) ΔH3＝-165 kJ·mol－1
①几种化学键的键能如表所示，则 。
化学键
键能/ 413 a 463 797.5
②反应Ⅰ的速率方程为，其中x表示相应气体的物质的量分数，为平
衡常数(用平衡分压代替平衡浓度计算)，k为反应的速率常数。已知平衡后，此时反应Ⅰ的速率 (用含k的代数式表示)。
(2)向刚性密闭容器中通入一定量CO2和H2，发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，温度对和CH3OH的物质的量分数影响如图所示。
图中表示物质的量分数的为 (填“m”或“n”)；为提高CH3OH的选择性，可采取的措施有 (写出1条即可)。
(3)催化电解吸收CO2的溶液可将CO2转化为有机物。在相同条件下，恒定通过电解池的电量，电解得到的部分还原产物的法拉第效率()随电解电压的变化如图所示。
其中，，n表示电解生成还原产物X所转移电子的物质的量，F表示法拉第常数。
①当电解电压为U1V时，电解过程中含碳还原产物的为0，阴极主要还原产物为 (填化学式)。
②当电解电压为U2V时，阴极由CO2生成HCOO-的电极反应式为 。
③当电解电压为U3V时，电解生成的C2H4和HCOO-的物质的量之比为 。
11．(2024·浙江省绍兴市第一中学高三首考模拟)用太阳能电池电解水得到的H2，再与CO2反应生成甲醇，是目前推动“碳达峰、碳中和”的新路径。合成甲醇过程中主要发生以下反应：
i．CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=－49.4kJ·mol－1 Kp1
ii．CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=＋41.2kJ·mol－1 Kp2
iii．CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH3 Kp3
(1)Kp3= (Kp1、Kp2表示)。
(2)在3.0 Mpa，有催化剂的条件下，向密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，CO2的平衡转化率与CH3OH、CO的选择性随温度的变化如图1所示，CH3OH (或CO)的选择性=×100%。
①图中Y曲线代表 (填化学式)的选择性。
②CO2的平衡转化率在250℃以后随温度升高而变大的原因： 。
③3.0 Mpa，250℃反应达到平衡后，H2的物质的量为2.6 mol，反应ii的Kp2= 。已知：对于气相反应，用组分B的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可以表示平衡常数，记作Kp，如p(B)=p·x(B)，p为平衡压强，x(B)为平衡系统中B的物质的量分数。
(3)在9.0MPa下，分别按照n(CO2)∶n(H2)=1∶3、n(CO)∶n(H2)=1∶2的投料比在容积可变的密闭容器反应相同时间，测得甲醇的生成速率和温度的关系如图2所示。请回答：
①下列说法正确的是 。
A．其他条件不变，温度升高，甲醇的生成速率加快
B．其他条件不变，压缩容器体积增大压强，甲醇的产率增大
C．选用更高效的催化剂，可增加甲醇的生成速率和平衡转化率
D．反应iii低于500K时很难发生可能是因为催化剂未达最适温度
②其他条件不变，将投料比由n(CO2)∶n(H2)=1∶3改成n(CO2)∶n(CO)∶n(H2)=4∶1∶15，发现产物中水蒸气物质的量分数极低。已知反应ii能快速达到平衡，请在图2中画出520K之前投料比为n(CO2)∶n(CO)∶n(H2)=4∶1∶15时甲醇生成速率和温度的关系 。
12．(2024·浙江省衢州、丽水、湖州三地市教学质量检测)合成氨是人工固氮最重要的途径。合成氨反应为：N2(g)＋3H2 (g)2NH3(g) ΔH＝-92.4kJ·mol 1
请回答：
(1)该反应能自发进行的条件是 。
(2)现代常用工艺条件以Fe作催化剂，一定压强下，控制温度500℃，反应历程为(*表示吸附态)
化学吸附：(速率慢)；(速率快)
表面反应：；；(速率快)
脱附：(速率快)
关于合成氨工艺的下列理解，正确的是___________。
A．控制温度远高于室温，是为了提高平衡转化率
B．原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和安全事故发生
C．不断将液氨移去，利于反应正向进行同时提高正反应速率
D．实际生产中，N2适度过量有利于提高H2的转化率同时有利于提高整体反应速率
(3)为降低合成氨的能耗，我国科学家提出使用M-LiH复合催化剂，催化效果如图1所示。若一定压强下，以相同的投料，500℃用Fe作催化剂和350℃用Fe-LiH作催化剂，氨气的产率随时间变化如图2。请在图2中画出相同压强下350℃用Cr-LiH作催化剂氨气的产率随时间变化的曲线 。
(4)压强为20MPa下，以、(x代表物质的量分数)进料，反应达平衡时氮气的转化率与温度的结果如下图3中曲线b所示。
①若保持压强不变，以、、进料，则平衡时氮气的转化率与温度的结果是曲线 (填“a”或“c”)。判断的依据是 。
②若保持压强不变，当平衡时，则该温度下，反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)平衡常数KP= (化为最简式)。[对于气相反应，用某组分B的平衡压强代替物质的量浓度也可表示平衡常数，记作KP，如，p为平衡总压强，为平衡系统中B的物质的量分数]。
