押全国卷理综第29题 化学反应原理-备战2023年高考化学临考题号押题（云南，安徽，黑龙江，山西，吉林五省通用）（解析版）

押全国卷29题化学反应原理本题一般会通过陌生复杂的情境+陌生的图像形式，综合考查反应速率和化学平衡，以化学平衡为主，涉及定性分析和定量计算。定性分析主要是外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响，定量计算主要是围绕转化率和平衡常数的计算。情境设置一般以生产环保情境和化学史料情境为主，体现化学在生产生活中的应用。考点设置一是对反应热的考查，主要是盖斯定律的应用；二是对反应速率的考查，以判断外界条件对反应速率的影响及计算反应速率为主，还会包括实验探究等方面的相关考查。二是对化学平衡的考查，主要是判断外界条件对化学平衡的影响，定量方面包括平衡常数的计算，利用平衡常数计算平衡时物质的转化率、浓度等。在备考中需要特别关注：①反应机理的分析，包括能量的变化和物质的变化，新高考对这方面知识的考查力度会加大；②压强平衡常数的计算，利用压强计算平衡常数更贴近以气体为主的生产实际；③利用反应速率方程进行分析和计算；④陌生图像的识别与分析，一方面是利用图像中信息进行分析和计算，另一方面是分析图像中的曲线和点的含义等；⑤多步反应、动态平衡体系的分析和计算等；⑥关注溶液中微粒变化与本部分知识的综合考查，如电离平衡、水解平衡以及沉淀溶解平衡的定性分析和定量计算；⑦活化能、有效碰撞、催化作用机理等的分析判断；⑧动力学和热力学的相关知识，化学反应速率和化学平衡在实际生产中的综合考虑。出现概率在全国卷中出现概率100%，是必考题考查理由以此承载着对化学反应原理的考查；承载着对真实问题情境的考查；承载着对理论联系实际、学以致用要求的考查；承载着对微粒观、变化观、平衡观、守恒观等综合考查试题考向一是反应热十化学平衡的小综合；二是反应热+化学平衡+反应速率的小综合；三是反应热+化学平衡+反应速率+电化学的小综合外观特征试题情境主要包括生产环保情境、化学史料情境和学术探索情境,以前两者为主试题特征文字+图像的形式;一般由三部分组成:试题情境+图像+设问 考查要求必备知识侧重于化学用语与概念、反应变化与规律；主要是对反应原理知识的基础性、综合性、应用性和创新性的考查,包括以下两个方面定性分析方面：主要是外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响定量计算方面：利用盖斯定律计算反应热；反应速率的计算；化学平衡常数的计算；转化率的计算等关键能力侧重于理解与辨析能力和归纳与论证能力；从图像中提取有效信息的能力；结合反应原理进行分析判断、迁移应用的能力；化学定量计算的能力等学科素养侧重于化学观念、思维方法和实践探索高频考点能量方面的判断及盖斯定律的应用，相关化学反应速率、化学平衡常数、反应物转化率或产物产率等方面的计算，图像、图表的辨识和应用，电化学反应原理的应用等解题策略 1．【2022年全国乙卷】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：①       ②       ③       计算热分解反应④的________。（2）较普遍采用的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。相比克劳斯工艺，高温热分解方法的优点是________，缺点是________。（3）在、反应条件下，将的混合气进行热分解反应。平衡时混合气中与的分压相等，平衡转化率为________，平衡常数________。（4）在、反应条件下，对于分别为、、、、的混合气，热分解反应过程中转化率随时间的变化如下图所示。 ①越小，平衡转化率________，理由是________。②对应图中曲线________，计算其在之间，分压的平均变化率为________。【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/mol②4H2S(g)+2SO2(g)＝3S2(g)+4H2O(g)   ΔH2＝94kJ/mol③2H2(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＝170kJ/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，H2 S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。2．【2022年辽宁卷】工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖，其反应为：回答下列问题：（1）合成氨反应在常温下___________(填“能”或“不能”)自发。（2）___________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，综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素，工业常采用。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。（3）方案二：复合催化剂。下列说法正确的是___________。a．时，复合催化剂比单一催化剂效率更高b．同温同压下，复合催化剂有利于提高氨的平衡产率c．温度越高，复合催化剂活性一定越高（4）某合成氨速率方程为：，根据表中数据，___________； 实验1mnpq2np3mn4mp在合成氨过程中，需要不断分离出氨的原因为___________。a．有利于平衡正向移动        b．防止催化剂中毒        c．提高正反应速率（5）某种新型储氢材料的晶胞如图，八面体中心为M金属离子，顶点均为配体；四面体中心为硼原子，顶点均为氢原子。若其摩尔质量为，则M元素为___________(填元素符号)；在该化合物中，M离子的价电子排布式为___________。【答案】（1）能（2）    高    低（3）a（4）        a（5）        【解析】（1）氨的分离对反应速率的影响；从反应速率方程可以推知，当降低时，v增大。注意由于反应速率方程通常由实验测定，其中v应指净反应速率，即，因此在其他条件一定时，分离氨气是通过降低逆反应速率，从而提高净反应速率。（2）中，氢元素化合价的判断：由于电负性，因此中H显价， 中H元素的化合价为-1价；（3）中根据图像进行判断，利用控制变量法进行分析；（4）利用实验对比，注意选择对比实验室，选择控制变量，找变量；（5）利用晶胞密度计算公式计算元素的相对原子质量，根据元素相对原子质量进行判断元素；（1）对于合成氨反应，常温下，，故合成氨反应在常温下能自发进行；（2）其他条件一定时，升高温度，可以提供更高的能量，使活化分子百分数增大，反应速率加快；合成氨反应是放热反应，要提高平衡转化率，即使反应平衡正向移动，应降低温度；故答案为：高、低；（3）由题图可知，时，复合催化剂催化时合成氨反应的反应速率比单-催化剂催化时大很多，说明时复合催化剂比单-催化剂效率更高，a正确；同温同压下，复合催化剂能提高反应速率，但不能使平衡发生移动，故不能提高氨的平衡产率，b错误；温度过高，复合催化剂可能会失去活性，催化效率反而降低，c错误；故选a；（4）将实验1、3中数据分别代入合成氨的速率方程可得：①，③，可得。合成氨过程中，不断分离出氨，即降低体系中，生成物浓度下降，平衡向正反应方向移动，但不会提高正反应速率，a正确，c错误；反应主产物即氨不能使催化剂中毒，b错误。（5）由图可知，“”代表，“”代表，面心立方最密堆积的晶胞中，“”处于8个顶角和6个面心，则每个晶胞中含“”的个数为，8个“”均处于晶胞内部，则“”和“”的个数之比为，故该晶体的化学式为；又知该化合物的摩尔质量为，则有，解得，故M元素为。化合物中，整体为0价，中B为价，H为价，则为价，基态原子核外电子排布式为，失老轨道上的2个电子得到，故的价电子排布式为。1．【2023·黑龙江哈尔滨·哈尔滨三中校考二模】全球大气CO2 浓度升高对人类生产生活产生了影响，研究二氧化碳的回收对我国2060年实现碳中和具有现实意义，碳及其化合物的资源化利用成为研究热点。回答下列问题：（1）已知25℃时，大气中的CO2溶于水存在以下过程：①CO2(g)CO2(aq)②CO2(aq)+H2O(l)H+(aq)+(aq)    K溶液中CO2的浓度与其在大气中的分压(分压=总压×物质的量分数)成正比，比例系数为ymol•L-1•kPa-1。当大气压强为pkPa，大气中CO2(g)的物质的量分数为x时，溶液中H+的浓度为_____mol•L-1(忽略和水的电离)。（2）已知CH4的生成焓(由稳定单质生成该物质)为△H=-71.7kJ•mol-1反应I：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)△H1=+131.3kJ•mol-1K1反应II：C(s)+2H2O(g)CO2(g)+2H2(g)△H2=+90.3kJ•mol-1K2反应III：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)△H3=-41.0kJ•mol-1K3①写出CO2与H2反应生成CH4和H2O(g)的热化学方程式：_____。②研究表明，反应III的速率方程为v=k[x(CO)x(H2O)-]，x表示相应气体的物质的量分数，Kp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。在气体物质的量分数和催化剂一定的情况下，反应速率随温度的变化如图所示，根据速率方程分析T＞Tm时，v逐渐下降的原因是_____。（3）工业上用二氧化碳催化加氢可合成乙醇，其反应原理为：2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)△H。温度/K400500平衡常数K95.3①通过表格中的数值可以推断：该反应在______(填“高温”、“低温”或“任何温度”)下能自发进行。②CO2的平衡转化率与氢碳比m[m=]及压强、温度的关系分别如图a和图b所示。 图a中氢碳比m从大到小的顺序为______。图b中压强从大到小的顺序为_____，判断依据为______。【答案】（1）（2）CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)    △H=-162kJ•mol-1升高温度，k增大使v提高，Kp减小使v时，T＞Tm时，Kp减小对v的降低大于k增大对v的提高（3）低温m1＞m2＞m3p1＞p2＞p3其他条件不变时，增大压强，平衡正向移动，平衡转化率增大，因此p1＞p2＞p3【解析】（1）大气中CO2(g)的物质的量分数为x时，溶液中二氧化碳的浓度为，根据反应②，其平衡常数，因，故；（2）①已知CH4的生成焓(由稳定单质生成该物质)为△H=-71.7kJ•mol-1，可得到反应ⅣC(s)+2H2(g)CH4(g)△H4=-71.7kJ•mol-1；反应II：C(s)+2H2O(g)CO2(g)+2H2(g)    △H2=+90.3kJ•mol-1   根据盖斯定律，由Ⅳ-II得CO2与H2反应生成CH4和H2O(g)的热化学方程式为：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)    △H=-162kJ•mol-1，答案为CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)    △H=-162kJ•mol-1；②k随着温度的升高而增大，Kp随温度的升高而减小。T<Tm时，升高温度，k增大使v提高，Kp减小使v降低。T>Tm时，Kp减小对v的降低大于k增大对v的提高；（3）①温度升高平衡常数K减小，则为放热反应，△H<0，该反应是气体体积缩小的反应，则△S<0，△H-T△S<0，反应才能自发进行，则△H<0，其正反应在低温下能自发进行；②图a可以理解为CO2物质的量不变，H2量不断增加，平衡正向移动，CO2转化率不断增大，因此氢碳比从大到小的顺序为m1＞m2＞m3； ③该反应是气体体积减小的反应，由图b可知，同一温度条件下，从下往上看，转化率增大，说明平衡正向移动，向体积减小方向移动即加压，压强从大到小的顺序为p1＞p2＞p3，答案为：其他条件不变时，增大压强，平衡正向移动，平衡转化率增大，因此p1＞p2＞p3。2．【2023·全国·模拟预测】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：①  ②  则反应③的________；下列叙述能说明反应③达到平衡状态的是___________(填标号)。A．断裂2mol键的同时生成1mol键    B．恒容条件下，体系压强不再变化C．恒容条件下，气体的密度不再变化    D．（2）在不同温度、反应压强为100kPa，进料的摩尔分数(可看成体积分数)为0.1%~20%(其余为)的条件下，对于反应①，分解平衡转化率的结果如图1所示。则、和由大到小的顺序为_______；的摩尔分数越大，分解平衡转化率越小的原因是___________。（3）反应①和③的随温度的影响如图2所示，已知(R为常数，为温度，为平衡常数)，则在1000℃时，反应的自发趋势①____③(填“＞”、“＜”或“＝”)。在1000℃、100kPa反应条件下，将的混合气进行反应，达到平衡时约为1:4，微乎其微，其原因是_______________。 （4）在1000℃、100kPa反应条件下，将的混合气进行反应③，达到平衡时，分压与的分压相同。则反应③的__________(不用写单位)。【答案】（1）+261BD（2）恒压条件下，的摩尔分数增大，的分压增大，平衡正向移动，的转化率降低（3）＜在1000K，反应①，反应趋势小，反应③，反应趋势大，占主导（4）【解析】（1）反应③等于反应①减去反应②，；A．都表示正反应同一个方向，故A不符合题意；B．该反应是气体分子数可变的反应，恒容条件下压强不变即达到平衡，故B符合题意；C．气体密度等于质量除以容器体积，恒容条件又都是气体参与反应，故密度始终保持不变，因此不能作为平衡的标志，故C不符合题意；D．有，一个正反应，一个逆反应，速率之比等于计量系数之比，则达到平衡，故D符合题意；故答案为：+261；BD。（2）反应①是吸热反应，温度越高，平衡正向移动，则的转化率越大，故；恒压条件下，的摩尔分数增大，的分压增大，平衡正向移动，的转化率降低；故答案为：；恒压条件下，的摩尔分数增大，的分压增大，平衡正向移动，的转化率降低。（3）在1000K，反应①，不易自发，反应③，容易自发，故反应自发趋势①＜③；根据图中曲线和可知越大，反应平衡常数越小，反应趋势越小，在1000K，反应①，反应趋势小，反应③ ，反应趋势大，占主导；故答案为：＜；在1000K，反应①，反应趋势小，反应③，反应趋势大，占主导。（4）设，列三段式，达到平衡时，分压与的分压相同即有，求解，平衡后气体的总物质的量为，则；故答案为：。3．【2023·全国·模拟预测】研发二氧化碳的碳捕集和碳利用技术是科学研究热点问题，其中催化转化法最具应用价值。回答下列问题：（1）常温常压下，一些常见物质的燃烧热如表所示：名称氢气甲烷一氧化碳甲醇/()-285.8-890.3-283.0-726.5已知：  则  _______，该反应在_______(填“高温”“低温”或“任意温度”)下能自发进行。（2）催化加氢制取甲醇，反应如下：主反应：  副反应：  在一定条件下，向某1L恒容密闭容器中充入1mol和amol发生反应，起始总压强为21.2MPa.实验测得的平衡转化率和平衡时的选择性随温度变化如图甲所示： 已知：的选择性。图甲中表示平衡时的选择性的曲线为_______(填“X”或“Y”)，温度高于280℃时，曲线Y随温度升高而升高的原因是_______。240℃时，反应20min容器内达到平衡状态，副反应的，初始充入的物质的量_______mol，主反应的平衡常数_______(用平衡分压代替平衡浓度，分压=总压×物质的量分数；计算结果保留1位小数)。（3）一种新型短路膜电化学电池可以缓解温室效应，装置如图乙所示：该装置可用于空气中的捕获，缓解温室效应，由装置示意图可知，向极移动_______(填“正”或“负”)，负极的电极反应式为_______。【答案】（1）-90.1低温（2）X温度高于280℃时，以副反应为主，副反应为吸热反应，随温度升高平衡正向移动，二氧化碳转化率升高1.124.2（3）负 【解析】（1）根据题给信息，列出如下热化学方程式：①，②  ，③  ，④  ，根据盖斯定律可知得  ；该反应，，时反应自发进行，可知该反应低温时自发进行。（2）主反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，甲醇的量减少；副反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，二氧化碳转化率增大，甲醇的选择性降低，结合题图可知，曲线X表示平衡时的选择性随温度的变化，曲线Y表示二氧化碳的平衡转化率随温度的变化。温度高于280℃时，以副反应为主，副反应为吸热反应，随温度升高，平衡正向移动，二氧化碳转化率升高。由题图可知，240℃时，二氧化碳的平衡转化率为40%，甲醇的选择性为80%，平衡时消耗，产生，可列关系式：则平衡后、CO和的物质的量分别为、0.08mol、，副反应的，，故初始充入的物质的量。由上述分析可知，平衡后和的物质的量分别为0.08mol、0.32mol，恒温恒容条件下气体压强之比等于物质的量之比，平衡时，起始总压强为21.2MPa，则平衡后总压强为，主反应的平衡常数 。故答案为：X；温度高于280℃时，以副反应为主，副反应为吸热反应，随温度升高平衡正向移动，二氧化碳转化率升高；1.12；4.2；（3）该装置为原电池装置，氧气在正极得电子，发生还原反应，氢气在负极失电子，发生氧化反应，氢气所在电极是负极，原电池中阴离子向负极移动，所以碳酸氢根离子向负极移动，因此负极反应式为。故答案为：负；。4．【2023·浙江·校联考二模】和合成甲醇是资源化利用的重要方法，总反应为：  。（1）有利于提高甲醇平衡产率的条件有_______A．低温低压    B．高温低压    C．低温高压    D．高温高压    E.催化剂（2）制备甲醇的反应一般认为通过如下步骤来实现：Ⅰ.  Ⅱ.  在体积为2L的密闭容器中按物质的量之比为充入和发生反应Ⅱ，测得平衡混合物中的体积分数在不同压强下随温度的变化如图1所示。①下列说法正确的是_______。A．图像中B．A、B、C、D的平衡常数大小关系C．反应速率(状态A)(状态B)D．在C点时，的转化率为75% ②C点对应的平衡常数_______(对于气相反应，用组分B的平衡压强代替物质的量浓度也可以表示平衡常数，记作，如，为平衡压强，为平衡系统中B的物质的量分数)。（3）一定反应条件下，各物质以碳元素计的物质的量分数与时间的关系如图2所示，请解释对应的曲线出现极大值的原因_______。（4）若起始时加入合适的催化剂加快反应Ⅰ的速率，请在图3中画出此条件下CO以碳元素计的物质的量分数随时间变化的图像_______。（5）和合成甲烷也是资源化利用的重要方法。一定条件下催化剂可使“甲烷化”从而变废为宝，其反应机理如图4所示，下列说法不正确的是_______。A．该反应的化学方程式为 B．通过的结合，在傕化剂表面生成碳酸盐类物质C．反应过程中碳元素的化合价为价的中间体是D．该反应过程中有中间体生成【答案】（1）C（2）AD（3）反应开始时，反应Ⅰ中浓度大，生成的速率较快，物质的量分数增大。随着反应继续进行，反应Ⅱ的消耗速率增大，反应Ⅰ生成速率减小，两者速率相等时，出现极大值（4）（5）D【解析】（1）反应为气体分子数减小的反应，且反应为放热反应，故低温高压利于平衡正向移动提高甲醇平衡产率，催化剂改变反应速率不改变平衡移动，故选C；（2）①A．反应为气体分子数减小的反应，相同条件下，增大压强，甲醇的含量增加，故图像中，A正确；B．由图可知，相同条件下，温度升高甲醇含量减小，则平衡逆向移动，平衡常数减小，且相同温度下平衡常数相同，则A、B、C、D的平衡常数大小关系，B错误；C．AB甲醇含量相同浓度相同，温度升高则反应速率增大，故反应速率(状态A)(状态B)，C错误；D．在C点时，甲醇的含量为50%，设一氧化碳、氢气投料分别为1mol、2mol，则：，a=0.75mol，的转化率为75%，D正确； 故选AD；②由①分析可知，C点平衡时，、、分别为0.25mol、0.5mol、0.75mol，总的物质的量为1.5mol，则、、分压分别为、、，故C点对应的平衡常数；（3）反应开始时，反应Ⅰ中浓度大，生成的速率较快，物质的量分数增大；随着反应继续进行，反应Ⅱ的消耗速率增大，反应Ⅰ生成速率减小，两者速率相等时，出现极大值，之后随着反应Ⅱ生成甲醇消耗一氧化碳增加，一氧化碳量减小；（4）若起始时加入合适的催化剂加快反应Ⅰ的速率，导致反应Ⅰ中生成CO速率更快，由于反应Ⅱ的消耗速率与反应Ⅰ中生成CO速率差别更大，导致CO的极值更大；更大的一氧化碳浓度导致反应Ⅱ反应速率加快，则极值后CO浓度减小速率更快，图像为：；（5）A．由图可知，该反应为二氧化碳和氢气在催化剂作用下生成甲烷和水，化学方程式为，A正确；B．由图可知，通过的结合，在傕化剂表面生成碳酸盐类物质MgOCO2，B正确；C．中镁、氧、氢化合价分别为+2、-2、+1，则碳元素的化合价为价，C正确；D．由图可知，该反应过程中没有中间体生成，D错误；故选D。5．【2023·河南安阳·统考二模】CO2与CH4均是温室气体，CO2与CH4催化重整受到越来越多的关注，它是有效应对全球气候变化的重要方法。（1）CO2与CH4经催化重整可制得合成气CO和H2，其反应原理为CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)　ΔH=+120kJ·mol-1①该反应在一定温度下能自发进行的原因为___________。 ②已知键能是指气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量，上述反应中相关的化学键键能数据如下：化学键C-H     C≡O     H-H     键能/(kJ·mol-1)4131075436则CO2(g)=C(g)+2O(g)　ΔH=___________kJ·mol-1。（2）催化重整涉及的反应如下：i．CH4(g)+CO2(g)2H2(g)+2CO(g)ii．H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)　ΔH=+41.2kJ·mol-1若在恒温、恒容密闭容器中进行反应i、ii，下列事实能说明上述反应达到平衡状态的是___________(填字母)。A．相同时间内形成C-H键和H-H键的数目之比为2：1B．体系内n(H2)/n(CO)保持不变C．体系内各物质的浓度保持不变D．体系内混合气体的密度保持不变（3）在总压为24p0的恒压密闭容器中，起始时通入n(CH4)：n(CO2)=1：1的混合气体，在一定温度下发生反应i、ii，测得CH4、CO2的平衡转化率分别为20%和40%。①平衡时容器的体积是起始时的___________倍。②该温度下反应i的压强平衡常数Kp=___________(Kp为用分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。③维持其他因素不变，若向平衡体系中通入一定量的N2(N2不参与反应)，再次平衡后CH4的转化率___________(填“增大”“减小”“不变”或“无法判断”，下同)，___________。（4）光催化甲烷重整技术也是研究热点。以Rh/SrTiO3为光催化剂，光照时，价带失去电子并产生空穴(h+，具有强氧化性)，CO2在导带获得电子生成CO和O2-，价带上CH4直接转化为CO和H2，反应机理如图所示： 在Rh表面，每生成1molCO，则价带产生的空穴(h+)数为___________NA；价带上的电极反应式可表示为___________。【答案】（1）该反应的ΔH>0，ΔS>0，高温时ΔG=ΔH-TΔS<0(合理即可)+1490（2）BC（3）1.23增大不变（4）2CH4+2h++O2-=CO+2H2【解析】（1）①该反应为吸热反应，根据吉布斯自由能公式ΔG=ΔH-TΔS<0反应可以自发进行，故该反应可以发生的原因是：该反应的ΔH>0，ΔS>0，高温时ΔG=ΔH-TΔS<0；②根据反应热=反应物键能和-生成物键能和，则ΔH=2E(C=O)+4×413-2×1075-2×436=120kJ/mol，解得，E(C=O)=745kJ/mol，故CO2(g)=C(g)+2O(g)　ΔH=745×2=+1490kJ/mol；（2）A.两个可逆反应中都有氢气参加反应，故相同时间内形成C-H键和H-H键的数目之比为2：1，不能证明反应达到平衡，A错误；B.在反应进行的过程中，氢气的物质的量和一氧化碳的物质的量比值是一个变量，故当其不变的时候，可以证明反应达到平衡，B正确；C.在反应进行的过程中，体系内各物质的浓度是变量，故当其保持不变时可以证明反应达到平衡，C正确；D.体系内所有物质都是气体，且为恒容容器，故混合气体的密度不是一个变化的量，故当其保持不变时，不能证明反应达到平衡，D错误；故选BC；（3）根据题给数据可得以下三段式： ①根据体积之比等于压强之比，则平衡时容器的体积是起始时的；②平衡时气体总物质的量=2.4mol，则此时反应i平衡常数；③加入氮气相当于减压，反应i正向移动，CH4的转化率增大；反应i平衡常数，反应ii平衡常数，则，平衡常数只与温度有关，故该比值不变；（4）1molCH4转化为1molCO反应为，转移2mol电子,即2NA个电子，则形成空穴(h+)数为2NA；由图可知在价带上甲烷结合空穴和氧离子形成一氧化碳和氢气，可以表示为：CH4+2h++O2-=CO+2H2。6．【2023·山西·统考一模】碳及其化合物的资源化利用在生产、生活中具有重要的意义。回答下列问题：I．汽车尾气的处理：2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)ΔH=-620.4kJ·mol-1。该反应的反应历程及反应物和生成物的相对能量如下图所示：（1）反应_______(填“①”“②”或“③”)是该反应的决速步骤。（2）写出反应②的热化学方程式_______。II．向一恒容密闭容器中，充入1molCO气体和一定量的NO气体发生反应：2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)，下图是3种投料比[n(CO)∶n (NO)分别为2∶1、1∶1、1∶2]时，反应温度对CO平衡转化率的影响曲线。（3）图中表示投料比为2：1的曲线的是_______。（4）m点NO的逆反应速率_______n点NO的正反应速率(填“>”“<”或“=”)。（5）T1条件下，起始时容器内气体的总压强为3MPa，则p点时该反应的平衡常数Kp=_______(MPa)-1(保留两位小数，以分压表示，气体分压=总压×物质的量分数)；p点时，再向容器中充入NO和CO2，使二者分压均增大为原来的2倍，则CO的转化率_______(填“增大”“不变”或“减小”)。III．利用光电催化将CO2还原为CO是很有前景的研究方向，CsPbBr3是一种重要光电池材料，其晶胞模型如下图a所示，为更清晰地表示晶胞中原子所在的位置，常将立体晶胞结构转化为平面投影图，例如沿CsPbBr3晶胞的c轴将原子投影到ab平面，即可用下图b表示。（6）图b中c1=_______c2=_______；晶胞参数为apm，CsPbBr3的密度为_______g·cm-3(列出计算式，设NA表示阿伏加德罗常数的值)。【答案】（1）①（2）N2O2(g)+CO(g)=CO2(g)+N2O(g)ΔH=—513.2kJ/mol（3）D（4）>（5）4.44不变 （6）0【解析】（1）反应的活化能越大，反应速率越慢，慢反应是化学反应的决速步骤，由图可知，反应①的活化能最大，反应速率最慢，则反应①是该反应的决速步骤，故答案为：①；（2）由图可知，反应①为吸热反应，反应ΔH1=+199.4kJ/mol，反应③为放热反应，反应ΔH3=—306.6kJ/mol，由盖斯定律可知反应①+②+③得到总反应，则反应②的焓变ΔH2=ΔH—ΔH1—ΔH3=(—620.4kJ/mol)—(+199.4kJ/mol)—(—306.6kJ/mol)=—513.2kJ/mol，反应的热化学方程式为N2O2(g)+CO(g)=CO2(g)+N2O(g)ΔH=—513.2kJ/mol，故答案为：N2O2(g)+CO(g)=CO2(g)+N2O(g)ΔH=—513.2kJ/mol；（3）恒容密闭容器中，投料比n(CO)∶n(NO)越小相当于一氧化氮的浓度越大，增大一氧化氮的浓度，平衡向正反应方向移动，一氧化碳的转化率减小，则n(CO)∶n(NO)分别投料比投料比为2∶1、1∶1、1∶2的反应中投料比为2∶1的一氧化氮浓度最小，一氧化碳转化率最小，则图中表示投料比为2：1的曲线是D，故答案为：D；（4）恒容密闭容器中，投料比n(CO)∶n(NO)越小相当于一氧化氮的浓度越大，增大一氧化氮的浓度，反应速率加快，平衡向正反应方向移动，一氧化碳的转化率减小，则图中表示投料比为1∶1、1∶2的曲线分别是A、B，所以m点一氧化氮的浓度大于n点，反应速率大于n点，故答案为：>；（5）平衡常数为温度函数，温度不变，平衡常数不变，所以图中T1条件下，m点和p点的平衡常数相等，由图可知，m点一氧化碳的转化率为80%，设起始一氧化碳和一氧化氮的物质的量分别为1mol和2mol，由题意可建立如下三段式：起始时容器内气体的总压强为3MPa，由物质的量之比等于气体压强之比可得平衡时气体压强为=2.6MPa；则反应的平衡常数Kp=≈4.44；p点时，再向容器中充入一氧化氮和二氧化碳，使二者分压均增大为原来的2倍，反应的浓度熵Qc= ≈4.44=Kp，则化学平衡不移动，一氧化碳的转化率不变，故答案为：4.44；不变；（6）由题给信息可知，晶胞模型中位于顶点的铯原子、位于体心的铅原子中平面投影图b中在c轴的坐标分别为0、，则晶胞模型中位于上下面心的溴原子在c轴的坐标c1为0、位于前后和左右面心的溴原子在c轴的坐标c1为；由晶胞结构可知，位于体内的铅原子个数为1可知，晶胞中CsPbBr3的个数为1，设晶体的密度为dg/cm3，由晶胞的质量公式可得：=10—30a3d，解得d=，故答案为：0；；。