新教材2024届高考化学二轮专项分层特训卷第三部分大题通关特训5化学反应原理一（附解析）

通关特训5　化学反应原理(一)『经典必练』1．[2023·四川宜宾统考二模]将CO2转化为更有价值的化工原料，正成为科学家们研究的一个重要课题。回答下列问题：(2)在恒压密闭容器中通入CO2和H2的混合气体，制备甲醇过程中测得甲醇的时空收率(STY)(表示单位物质的量催化剂表面甲醇的平均生成速率)随温度(T)变化如下表：T/℃170180190200210220230STY/[mol/(mol·h)]0.100.150.200.250.280.200.15①该反应最适宜的温度是________。②在220℃和170℃条件下，该反应速率之比：v(220℃)∶v(170℃)＝________。③随温度升高，甲醇的时空收率先增大后减小，可能的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)CO2催化加氢制甲醇过程中，存在竞争的副反应主要是：。在恒温密闭容器中，CO2的平衡转化率[α(CO2)%]和甲醇选择性[χ(CH3OH)%＝×100%]随着温度变化关系如下图所示。①分析温度高于236℃时图中曲线下降的原因________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②按1molCO2(g)、3molH2(g)投料反应，计算244℃时反应生成CH3OH的物质的量为________mol。(保留两位有效数字)③在压强为p的反应条件下，1molCO2(g)和3molH2(g)反应并达到平衡状态，CO2平衡转化率为20%，甲醇选择性为50%，该温度下主反应的平衡常数Kp＝________。(列出计算式即可)2．[2023·安徽定远第三中学校考二模]十九大报告指出：“坚持全民共治、源头防治， 持续实施大气污染防治行动，打赢蓝天保卫战！”，因此研究NOx等大气污染物的处理方法具有重要意义。(1)汽车尾气中的NO(g)和CO(g)在一定条件下可发生如下反应：反应a：2NO(g)＋2CO(g)⇌N2(g)＋2CO2(g)　ΔH1反应b：N2(g)＋O2(g)⇌2NO(g)　ΔH2＝＋180.5kJ·mol－1①CO的燃烧热为283.0kJ·mol－1，则ΔH1＝________。②某科研小组尝试利用固体表面催化工艺进行NO的分解。若用和分别表示O2、NO、N2和固体催化剂，在固体催化剂表面分解NO的过程如图所示。从吸附到解吸的过程中，能量状态最低的是________(填字母序号)。(2)某研究小组探究催化剂对CO、NO转化的影响。将NO和CO以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应，相同时间内测量逸出气体中NO的含量，从而确定尾气脱氮率(脱氮率即NO的转化率)，结果如图1所示。若低于200℃，图1中曲线Ⅰ脱氮率随温度升高而变化不大的主要原因为______________________；a点是否为对应温度下的平衡脱氮率，说明其理由________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)以乙烯(C2H4)作为还原剂脱硝(NO)，脱硝机理如图2，则总反应的化学方程式为________________________。(4)T1温度时在容积为2L的恒容密闭容器中发生反应：2NO(g)＋O2(g)⇌2NO2(g)　ΔH<0，实验测得：v(正)＝v(NO)消耗＝2v(O2)消耗＝k(正)c2(NO)c(O2)，v(逆)＝v(NO2)消耗＝k(逆)c2(NO2)，k(正)、k(逆)为速率常数只受温度影响。不同时刻测得容器中n(NO)、n(O2)如下表：时间/s01234n(NO)/mol10.60.40.20.2n(O2)/mol0.60.40.30.20.2①T1温度时＝________L·mol－1。②若将容器的温度改变为T2时其k(正)＝k(逆)，则T2________(填“>”“<”或“＝”)T1。3．[2023·黑龙江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)＋HCO(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HCO和水的电离)。(2)已知CH4的生成焓(由稳定单质生成该物质)为ΔH＝－71.7kJ·mol－1反应Ⅰ：C(s)＋H2O(g)⇌CO(g)＋H2(g)　ΔH1＝＋131.3kJ·mol－1　K1反应Ⅱ：C(s)＋2H2O(g)⇌CO2(g)＋2H2(g)　ΔH2＝＋90.3kJ·mol－1　K2反应Ⅲ：CO(g)＋H2O(g)⇌CO2(g)＋H2(g)　ΔH3＝－41.0kJ·mol－1　K3①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)　ΔH。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________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。4．[2023·浙江温州统考二模]甲醇和二甲醚是可再生能源，具有广泛的发展前景。相关的主要反应有：制备合成气：Ⅰ.CH4(g)＋CO2(g)⇌2CO(g)＋2H2(g)　ΔH＝＋247kJ·mol－1　K1制备甲醇和二甲醚：Ⅱ.CO(g)＋2H2(g)⇌CH3OH(g)　ΔH2＝－90.7kJ·mol－1　K2Ⅲ.2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH3＝－24.0kJ·mol－1　K3请回答：(1)有利于制备合成气(反应Ⅰ)的条件是________。A．低温低压B．低温高压C．高温低压D．高温高压(2)一定条件下，相关物质的相对能量与反应过程如下图：①E1－E3＝________kJ·mol－1。 ②在某温度下，在体积为1L的恒容容器中，投料为1molCO和2molH2，仅发生反应Ⅱ和Ⅲ(K2>K3)，在t1时达到平衡状态，请画出0～t2之间c(CH3OH)的变化趋势。(3)甲醇生成二甲醚的转化率α可以根据冷凝液中的CH3OH与H2O的相对百分含量来计算(忽略副反应和各物质的挥发)。冷凝液中H2O的质量分数为w1，CH3OH的质量分数为w2，则甲醇的转化率α＝________。(用含w1和w2的式子表示)(4)制备合成气(反应Ⅰ)时，还存在反应CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝＋41kJ·mol－1，该过程可用于热化学能的储存。已知：储能效率η＝×100%(Qchem是通过化学反应吸收的热量，Q是设备的加热功率)。反应物气体流速、对CH4转化率[α(CH4)]、储能效率(η)的影响，部分数据如下表：序号加热温度/℃反应物气体流速/L·min－1α(CH4)%η/%180041∶179.652.2280061∶164.261.9380061∶281.141.6①下列说法不正确的是________。A．反应I可以储能的原因是该反应是吸热反应，将热量储存在高热值物质CO、H2中B．其他条件不变，反应物气体流速越小，CH4转化率越大，有利于热化学能储存C．其他条件不变，越小，CH4转化率越大D．反应物气体流速越大，CH4转化率越低的可能原因是反应物与催化剂未充分接触②在实验2和3中，经过相同的时间，混合气中CO2占比越低，储能效率越高，说明其可能的原因________________________________________________________。(该条件下设备的加热功率视为不变)5．[2023·湖南衡阳校联考二模]碘化铵(NH4I)是一种无色晶体，不稳定且易升华，常用于医药及照相工业等。某同学为研究碘化铵的相关性质，做了如下实验。Ⅰ.碘化铵的不稳定性。将0.1molNH4I和一定量的铁触媒(合成氨的催化剂，828K时为固态)放入已充满纯净H2(0.1mol)的2L恒容密闭容器中，在828K条件下发生如下反应：(a)NH4I(g)===NH3(g)＋HI(g)　ΔH1(b)2NH3(g)⇌N2(g)＋3H2(g)　ΔH2(c)2HI(g)⇌H2(g)＋I2(g)　ΔH3用压力传感器测得整个过程中容器内压强(p)与时间(t)的变化关系如下图所示。回答下列问题：(1)查阅资料可知，H—H、N≡N、N－H的键能分别为436kJ·mol－1、946kJ·mol－1、389kJ·mol－1，则ΔH2＝________。(2)下列能说明密闭容器中所有反应已达平衡状态的有________(填字母序号)。A．容器内压强不再发生改变 B．容器内气体颜色不再发生改变C．容器内气体密度不再发生改变D．容器内c(N2)＝c(I2)(3)t2时刻体系中反应达到平衡，测得n(H2)＝0.21mol·L－1，此时n(I2)＝________mol，该温度下反应(c)的分压平衡常数Kp＝________(以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。Ⅱ.碘化铵的水解。常温下，该同学将0.1molNH4I溶于水配成1000mL溶液。(4)该溶液显________性(填“酸”“碱”或“中”)，其原因是____________________________(用离子方程式表示)，c(NH)＋c(H＋)________0.1mol·L－1(填“＞”“＜”或“＝”)。(5)取20mL该溶液，不断滴加等浓度的NaClO溶液，溶液先变棕黄色，后褪色。完成溶液褪色的离子方程式：ClO－＋____I2＋____NH3·H2O===____IO＋________6．[2023·湖南校联考二模]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)⇌S2(g)＋2H2(g)　ΔH1＝＋180kJ·mol－1②CS2(g)＋2H2(g)⇌CH4(g)＋S2(g)　ΔH2＝－81kJ·mol－1则反应③CH4(g)＋2H2S(g)⇌CS2(g)＋4H2(g)的ΔH3＝________kJ·mol－1；下列叙述能说明反应③达到平衡状态的是________(填标号)。A．断裂2molC—H键的同时生成1molC===S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．v正(H2S)＝2v逆(CS2)(2)在不同温度、反应压强为100kPa，进料H2S的摩尔分数(可看成体积分数)为0.1%～20%(其余为N2)的条件下，对于反应①，H2S分解平衡转化率的结果如图1所示。则T1、T2和T3由大到小的顺序为________；H2S的摩尔分数越大，H2S分解平衡转化率越小的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)反应①和③的ΔG随温度的影响如图2所示，已知ΔG＝－RTlnK(R为常数，T为温度，K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n(H2S)∶n(CH4)∶n(N2)＝3∶2∶15的混合气进行反应，达到平衡时n(CS2)∶n(H2)约为1∶4，n(S2)微乎其微，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (4)在1000℃、100kPa反应条件下，将n(H2S)∶n(CH4)∶n(N2)＝3∶3∶2的混合气进行反应③，达到平衡时，CS2分压与H2S的分压相同。则反应③的Kp＝________(不用写单位)。1．[2023·湖南岳阳统考二模]合成氨反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)是目前最有效的工业固氮方法，解决数亿人口生存问题。(1)反应历程中各步势能变化如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。该历程中反应速率最慢的步骤的方程式为____________________________________。(2)在T℃、压强为0.9MPa条件下，向一恒压密闭容器中通入＝3的混合气体，体系中各气体的含量与时间变化关系如图所示：①以下叙述不能说明该条件下反应达到平衡状态的是________(填字母)。a．氨气的体积分数保持不变b．容器中保持不变c．气体平均相对分子质量保持不变d．气体密度保持不变e．3v(H2)＝v(N2)②反应20min时达到平衡，则0～20min内v(H2)＝________MPa·min－1，该反应的Kp＝________MPa－2(保留小数点后两位)。(Kp为以分压表示的平衡常数)③若起始条件相同，在恒容容器中发生反应，则达到平衡时H2的含量符合图中________点(填“d”“e”“f”或“g”)。 (3)氨化脱硝过程发生反应4NO(g)＋4NH3(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g)　ΔH<0，分析420℃的脱硝效率低于390℃的脱硝效率可能的原因________________________________。(4)25℃用甲酸吸收氨气可得到HCOONH4溶液。已知：25℃时甲酸的Ka＝1.75×10－5，NH3·H2O的Kb＝2×10－5。则反应NH3·H2O＋HCOOH⇌HCOO－＋NH＋H2O的平衡常数K＝________。2．[2023·湖北武汉二中校联考二模]汽车尾气中含有CO、NO、NO2等大气污染物，可发生以下反应：①NO2(g)＋CO(g)⇌NO(g)＋CO2(g)　ΔS1＝－13.2J·K－1·mol－1②2NO(g)＋2CO(g)⇌N2(g)＋2CO2(g)　ΔS2＝－197.8J·K－1·mol－1③2NO2(g)＋4CO(g)⇌N2(g)＋4CO2(g)　ΔS3(1)已知ΔG＝ΔH－TΔS，(忽略ΔH、ΔS随温度的影响)，则ΔS3＝________J·K－1·mol－1。(2)反应①的平衡常数lgKp～的关系如图1：反应①为________(填“吸热”或“放热”)反应；温度为tK下，向恒容密闭容器中加入1molCO(g)和1molNO2(g)(若只发生反应①)，测得起始压强为20kPa，达到平衡时，NO2的转化率为________；NO的分压为________kPa。(3)向体积均为1L的容器中加入2molCO(g)和2molNO(g)(若只发生反应②)，其中甲为绝热恒容，乙为恒温恒容，两容器中压强随时间变化曲线如图2：①甲容器中，开始压强增大的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________②c点的逆反应速率大于b点的逆反应速率的原因是________________________________________________________________________③c点对应的平衡常数________d点对应的平衡常数(填“大于”“小于”或“等于”)。3．[2023·上海奉贤统考二模]CO2和SO2的大量排放会对环境产生影响，科学家在积极探索用化学方法吸收并综合利用CO2和SO2。Ⅰ.重整吸收CO2，主要反应如下：①CO2(g)＋CH4(g)⇌2H2(g)＋2CO(g)ΔH＝Q1kJ·mol－1(Q1大于0)②CO2(g)＋H2(g)⇌H2O(g)＋CO(g)ΔH＝Q2kJ·mol－1(Q2大于0)在容积固定的某密闭容器中，反应物投料比按n(CO2)∶n(CH4)＝1∶1发生上述反应，CO2、CH4的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示。(1)根据消耗情况可以判断：图中曲线________(选填“A”或“B”)表示CO2的平衡转化率随温度的变化趋势。提高CH4的平衡转化率的措施为______________________________(列举一条)。(2)图中X点的v(CH4，正)________v(CH4，逆)(选填“>”“<”或“＝”)。若起始c(CO2)＝2mol·L－1，反应至5min时，CH4的转化率到达Y点，且c(H2)为0.2mol·L－1，则0～5min内H2O(g)的平均反应速率v＝________mol·L－1·min－1。Ⅱ.ZnO悬浊液吸收SO2，再催化氧化得到硫酸盐。向ZnO悬浊液中缓缓通入SO2，SO2吸收率及溶液pH变化如图所示。已知：ZnSO3微溶于水，Zn(HSO3)2易溶于水。(3)在0～10min，溶液pH几乎保持不变，该阶段主要产物为________(填化学式)；在30～40min，SO2吸收率迅速降低，该阶段主要反应的离子方程式为________________________________。(4)调节吸收SO2所得溶液的pH为4.5～6.5，缓缓通入O2，则溶液pH将________(选填“增大”“减小”或“不变”)。4．[2023·河南新乡统考二模]甲烷化反 应即氢气和碳氧化物反应生成甲烷，有利于实现碳循环利用。已知涉及的反应如下：反应Ⅰ：CO(g)＋3H2(g)⇌CH4(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－206.2kJ·mol－1反应Ⅱ：CO(g)＋H2O(g)⇌CO2(g)＋H2(g)　ΔH2反应Ⅲ：CO2(g)＋4H2(g)⇌CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH3＝－165kJ·mol－1积碳反应(CO的歧化反应和CH4的裂解反应是催化剂积碳的主要成因)：2CO(g)⇌CO2(g)＋C(s)(反应Ⅳ)：CH4(g)⇌C(s)＋2H2(g)(反应Ⅴ)。回答下列问题：(1)ΔH2＝________kJ·mol－1。(2)在360℃时，在固定容积的容器中进行上述反应(不考虑积碳反应)，平衡时CO和H2的转化率及CH4和CO2的产率随变化的情况如图1所示。①图中表示CO转化率、CH4产率变化的曲线分别是________、________(填标号)，A、C两点的值相同，C点通过改变温度达到A点，则A、B、C三点温度由大到小的顺序是________。②按＝3∶1向恒容容器内投料，初始压强为p0，若仅发生Ⅰ、Ⅱ两个反应，达到平衡时总压为，CO的平衡转化率为a，则CH4的选择性＝________%，[CH4的选择性＝×100%]反应Ⅰ的Kp＝______(用分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。(3)已知各反应的平衡常数随温度的变化曲线如图2所示，相同时间内甲烷产率随温度升高的变化曲线如图3。 由图2可知，CO的歧化反应属于________(填“吸热”或“放热”)反应，相同时间内CH4的产率在温度高于330℃时降低的可能原因之一是催化剂活性降低，高温导致催化剂活性降低的原因是_______________________。5．[2023·上海浦东新统考二模]Ⅰ.H2S是化学活动性极强的气体。高温下，将一定量的H2S与CO2充入2.5L的空钢瓶中，发生反应：H2S＋CO2(g)⇌COS(g)＋H2O(g)。相关数据如下表。(1)该反应是________(选填“吸热”或“放热”)反应；500K时，反应5min时达到平衡，则0～5min内，H2S的平均反应速率v(H2S)________；600K时，达到平衡所需时间________(选填“大于”“小于”或“等于”)5min。(2)向反应器中再分别充入下列气体，能使H2S平衡转化率增大的是________。(选填编号)a．H2Sb．CO2c．COS　d．N2Ⅱ.H2S可在氧气中燃烧，反应方程式为2H2S(g)＋O2(g)⇌S2(g)＋2H2O(g)　ΔH<0。研究人员对影响产率的反应条件进行了研究：保持其他条件不变，测定反应相同时间时产率随温度的变化。所得结果如图所示。 (3)请解释S2产率先增大后减小的原因________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。Ⅲ.另一种H2S吸收效率更高的工艺是：将H2S与O2分别缓慢通入FeCl2、CuCl2的混合溶液中反应回收S，其物质转化如图所示。(4)请写出H2S与CuCl2反应的离子方程式__________________________；在上述吸收过程中，理论上无需添加的物质是________。(5)已知常温下CuS不与O2发生反应，则过程中通入O2的作用是______________________；为保证H2S全部转化为S，通入O2和H2S的体积比至少为________。6．[2023·河南郑州统考二模]金属钛(Ti)及其合金是高强度、低密度结构材料，在航空航天、医疗器械等领域有着重要用途。目前生产钛的方法之一是将TiO2转化为TiCl4，再进一步还原得到钛。(1)TiO2转化为TiCl4有直接氯化法(反应a)和碳氯化法(反应b)。a．TiO2(s)＋2Cl2(g)⇌TiCl4(g)＋O2(g)　ΔH1＝172kJ·mol－1b．TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)⇌TiCl4(g)＋2CO(g)　ΔH2已知：C(s)＋O2(g)⇌CO2(g)　ΔH3＝－393.5kJ·mol－1，2CO(g)＋O2(g)⇌2CO2(g)　ΔH4＝－566.0kJ·mol－1①直接氯化反应在________(填“高温”或“低温”)时有利于自发进行。②ΔH2＝________kJ·mol－1③碳氯化法中生成CO比生成CO2更有利于TiO2转化为TiCl4，从熵变角度分析可能的原因是____________________________。④已知常压下TiCl4的沸点为136℃，从碳氯化反应的混合体系中分离出TiCl4的措施是________。(2)在1.0×105Pa，将TiO2、C、Cl2以物质的量比1∶2.2∶2进行反应。体系中TiCl4、CO、CO2平衡组成比例(物质的量分数)随温度变化的结果如图所示。 ①已知在200℃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________________________________________________________________。②图中a曲线代表的物质是__________，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。③反应C(s)＋CO2(g)⇌2CO(g)的平衡常数Kp(1200℃)＝________Pa。 通关特训5　化学反应原理（一）1．答案：（1）－49.5（2）①210℃　②2∶1　③随温度升高，反应速率加快，甲醇时空收率增大；继续升高温度，催化剂活性降低（或者放热反应平衡逆向移动或有副反应发生等），使甲醇时空收率降低（3）①主反应是放热反应，副反应是吸热反应，升高温度，主反应平衡逆向移动，副反应平衡正向移动，且主反应平衡移动程度占主要因素，因而使CO2转化率、甲醇选择性均下降　②0.061③解析：（1）根据盖斯定律，将反应①的1.5倍减去反应②的一半得到CO2（g）＋3H2（g）===CH3OH（g）＋H2O（g）　ΔH＝（－484kJ·mol－1）×1.5－（－1353kJ·mol－1）÷2＝－49.5kJ·mol－1；（2）①根据图中信息在210℃时STY最大，因此该反应最适宜的温度是210℃；②在220℃和170℃条件下，该反应速率之比：v（220℃）∶v（170℃）＝0.20∶0.10＝2∶1；③随温度升高，甲醇的时空收率先增大后减小，可能的原因是随温度升高，反应速率加快，甲醇时空收率增大；继续升高温度，催化剂活性降低（或者放热反应平衡逆向移动或有副反应发生等），使甲醇时空收率降低；（3）①分析温度高于236℃时图中曲线下降的原因根据方程式分析主反应是放热反应，副反应是吸热反应，升高温度，主反应平衡逆向移动，副反应平衡正向移动，且主反应平衡移动程度占主要因素，因而使CO2转化率、甲醇选择性均下降；②按1molCO2（g）、3molH2（g）投料反应，244℃时二氧化碳转化率是10.5%，甲醇选择性为58.3%，因此此温度下反应生成CH3OH的物质的量为1mol×10.5%×58.3%≈0.061mol；③在压强为p的反应条件下，1molCO2（g）和3molH2（g）反应并达到平衡状态，CO2平衡转化率为20%，甲醇选择性为50%，　　　　CO2（g）＋3H2（g）⇌CH3OH（g）＋H2O（g）开始1mol3mol　0　0转化0.1mol0.3mol0.1mol0.1mol平衡0.1mol0.1mol，　　　CO2（g）＋H2（g）⇌CO（g）　＋　H2O（g）开始1mol3mol　0　0转化0.1mol0.1mol0.1mol0.1mol平衡0.1mol0.1mol，则平衡时二氧化碳物质的量为0.8mol，氢气物质的量为2.6mol，甲醇物质的量为0.1mol，水蒸气物质的量为0.2mol，一氧化碳物质的量为0.1mol，总气体物质的量为3.8mol，则该温度下主反应的平衡常数Kp＝。2．答案：（1）①－746.5kJ·mol－1　②C（2）温度较低时，催化剂活性较低　否，该反应为放热反应，温度越低平衡转化率越高，根据曲线Ⅱ可知，a点对应的温度低于450℃，其平衡转化率应该高于450℃下的平衡转化率（3）6NO＋3O2＋2C2H43N2＋4CO2＋4H2O（4）①160　②＞ 解析：（1）①N2（g）＋O2（g）⇌2NO（g）　ΔH2＝＋180.5kJ·mol－1，CO的燃烧热为283.0kJ·mol－1即O2（g）＋CO（g）⇌CO2（g）　ΔH＝－283kJ·mol－1，第二个方程式2倍减去第一个方程式，则ΔH1＝2×（－283kJ·mol－1）－180.5kJ·mol－1＝－746.5kJ·mol－1；②已知N2（g）＋O2（g）⇌2NO（g）　ΔH2＝＋180.5kJ·mol－1，故NO的分解是放热反应，故N2和O2的总能量比NO能量小，能量越低越稳定，且化学键的断裂是吸热过程，故能量：B>A>C，能量最低的是C；（2）若低于200℃，图1中曲线Ⅰ脱氮率随温度升高而变化不大的主要原因为温度较低时，催化剂活性较低；a点不是对应温度下的平衡脱氮率，理由是该反应为放热反应，温度越低平衡转化率越高，根据曲线Ⅱ可知，a点对应的温度低于450℃，其平衡转化率应该高于450℃下的平衡转化率；（3）由图可知，在催化剂的作用下，C2H4与NO、O2反应最终生成N2、CO2、H2O，反应总方程式为：6NO＋3O2＋2C2H43N2＋4CO2＋4H2O；（4）①根据图中信息在3s时达到平衡，NO物质的量为0.2mol，氧气物质的量为0.2mol，二氧化氮物质的量为0.8mol，该温度时平衡时v（正）＝v（逆）即k（正）c2（NO）c（O2）＝k（逆）c2（NO2），＝K＝＝＝160L·mol－1；②若将容器的温度变为T2时，k（正）＝k（逆），则此时K＝1，小于160，由于反应放热，所以平衡逆向移动，即T2＞T1。3．答案：（1）（2）①CO2（g）＋4H2（g）⇌CH4（g）＋2H2O（g）　ΔH＝－162kJ·mol－1　②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低温　②m1＞m2＞m3　p1＞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ymol·L－1·kPa－1×pkPa×x＝pxymol·L－1，根据反应②，其平衡常数K＝，因c（H＋）＝c（HCO），故c（H＋）＝c（HCO）＝；（2）①已知CH4的生成焓（由稳定单质生成该物质）为ΔH＝－71.7kJ·mol－1，可得到反应Ⅳ：C（s）＋2H2（g）⇌CH4（g）　ΔH4＝－71.7kJ·mol－1；反应Ⅱ：C（s）＋2H2O（g）⇌CO2（g）＋2H2（g）　ΔH2＝＋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）　ΔH＝－162kJ·mol－1，答案为CO2（g）＋4H2（g）⇌CH4（g）＋2H2O（g）　ΔH＝－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，ΔH<0，该反应是气体体积缩小的反应，则ΔS<0，ΔH－TΔS<0，反应才能自发进行，则ΔH<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；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。4．答案：（1）C （2）①205.4　②（3）（4）①B　②反应物气体流速一定的情况下，经过相同的时间，实验2中CH4转化的物质的量相对较多，因此吸收的能量较多解析：（1）该反应为吸热且气体分子数增加的反应，升温或减小压强均能使平衡正向移动，故选C；（2）E1为2molCO和4molH2的总能量，E3为1molCH3OCH3和1molH2O的总能量。由反应2×Ⅱ＋Ⅲ得到：2CO（g）＋4H2（g）⇌CH3OCH3（g）＋H2O（g）　ΔH＝－181.4kJ·moL－1＋（－24.0kJ·moL－1）＝－205.4kJ·moL－1＝E生成物－E反应物＝E3－E1，E1－E3＝205.4kJ·moL－1。由于K2>K3，CH3OH的变化由反应Ⅱ决定，CH3OH在反应Ⅱ中作为产物浓度不断增加，而t1～t2达到平衡状态，浓度不发生改变，0～t2之间c（CH3OH）的变化趋势为：；（3）设冷凝液总质量为mg，水的物质的量为：＝mol，甲醇的物质的量为：＝mol，根据反应2CH3OH（g）⇌CH3OCH3（g）＋H2O（g）可知，生成mol水，需要消耗甲醇的物质的量为：2×mol，甲醇的转化率为：＝；（4）反应Ⅰ为吸热反应，即产物CO＋H2的总能量高于CO2＋CH4，反应体系储能是由于高能的CO和H2，A正确；由表格知气体流速快，比值为1∶1时，储能效率最高，而1、2实验对比，CH4的转化率高储能效率低，B错误；由实验2、3对比，实验3的转化率高，即比值小转化率高（相当于增加CO2，平衡正向移动，CH4的转化率增大），C正确；气流太快，CH4未及时参与反应，没法与催化剂充分接触，D正确；对比实验2、3发现，混合气中CO2占比越低，储能效率越高，原因可能是气体流速一定的情况下，实验2中CH4转化的物质的量相对较多，因此反应得到的热量较多。5．答案：（1）＋80kJ·mol－1（2）AB（3）0.035　8.17（4）酸　NH＋H2O⇌NH3·H2O＋H＋　＞（5）5ClO－＋I2＋2NH3·H2O===2IO＋2NH＋5Cl－＋H2O解析：（1）反应热等于反应物的总键能与生成物的总键能的差，则反应b的反应热ΔH2＝6×389kJ·mol－1－1×946kJ·mol－1－3×436kJ·mol－1＝＋80kJ·mol－1；（2）反应在恒容密闭容器中进行，反应前后气体的物质的量发生改变，当容器内压强不再发生改变时，气体的物质的量不变，反应达到平衡状态，A符合题意；反应混合物中只有I2是有色气体，当容器内气体颜色不再发生改变时，各种气体的浓度不变，反应达到平衡状态，B 符合题意；反应在恒容密闭容器中进行，气体的体积不变；反应混合物都是气体，气体的质量不变，则气体的密度始终不变，因此不能据此判断反应是否达到平衡状态，C不符合题意；当容器中c（N2）＝c（I2）时只是反应过程中的一种特殊情况，并不能说明反应是否达到平衡，D不符合题意；（3）整个反应体系在恒温恒容的容器中进行，根据恒温恒容条件下，p1∶p2＝n1∶n2可知：0.68∶1.19＝0.2∶n平，解得n平＝0.35mol，此时容器中含NH3、HI、N2、H2、I2，根据原子守恒可列式：n（NH3）＋2n（N2）＝0.1mol（N守恒）；3n（NH3）＋2n（H2）＋n（HI）＝0.6mol（H守恒）；n（HI）＋2n（I2）＝0.1mol（I守恒）；n（NH3）＋n（HI）＋n（N2）＋n（H2）＋n（I2）＝0.35mol，将n（H2）＝0.21mol带入可得n（I2）＝0.035mol，n（HI）＝0.03mol，所以反应（c）分压平衡常数Kp＝＝≈8.17；（4）NH4I溶于水，NH会水解使溶液显酸性，其水解方程式为NH＋H2O⇌NH3·H2O＋H＋，根据电荷守恒，NH4I溶液中存在c（NH）＋c（H＋）＝c（I－）＋c（OH－）＝0.1mol·L－1＋c（OH－）>0.1mol·L－1；（5）ClO－具有强氧化性，会先将I－氧化成I2，再进一步将I2氧化成IO，根据电子守恒、电荷守恒、原子守恒，可知发生反应的离子方程式为5ClO－＋I2＋2NH3·H2O===2NH＋2IO＋5Cl－＋H2O。6．答案：（1）＋261　BD（2）T1>T2>T3　恒压条件下，H2S的摩尔分数增大，H2S的分压增大，平衡正向移动，H2S的转化率降低（3）＜　在1000K，反应①ΔG>0，反应趋势小，反应③ΔG<0，反应趋势大，占主导（4）1.28×104解析：（1）反应③等于反应①减去反应②，ΔH3＝＋180kJ·mol－1－（－81kJ·mol－1）＝＋261kJ·mol－1；都表示正反应同一个方向，A不符合题意；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，B符合题意；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，C不符合题意；有v正（H2S）＝2v逆（CS2），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，D符合题意。（2）反应①是吸热反应，温度越高，平衡正向移动，则H2S的转化率越大，故T1>T2>T3；恒压条件下，H2S的摩尔分数增大，H2S的分压增大，平衡正向移动，H2S的转化率降低；（3）在1000K，反应①ΔG>0，不易自发，反应③ΔG<0，容易自发，故反应自发趋势①＜③；根据图中曲线和ΔG＝－RTlnK可知ΔG越大，反应平衡常数K越小，反应趋势越小，在1000K，反应①ΔG>0，反应趋势小，反应③ΔG<0，反应趋势大，占主导；（4）设n（H2S）＝3mol，列三段式　CH4（g）　＋　2H2S（g）　⇌　CS2（g）＋4H2（g）初始3mol3mol　0　0转化xmol2xmolxmol4xmol平衡（3－x）mol（3－2x）molxmol4xmol达到平衡时，CS2分压与H2S的分压相同即有3－2x＝x，求解x＝1，平衡后气体的总物质的量为2mol＋1mol＋1mol＋4mol＋2mol＝10mol，则Kp＝＝ 1.28×104。高分必刷1．答案：（1）N*＋3H*===NH*＋2H*或N*＋H*===NH*（2）①be　②0.00375　0.23　③g（3）420℃催化剂活性差，催化效率低，反应速率较慢，脱硝效率降低（4）3.5×104解析：（1）能垒越大，反应速率越慢。反应历程中反应速率最慢的步骤是势能最大的步骤，即N*＋3H*===NH*＋2H*或N*＋H*===NH*。（2）①反应从氮气和氢气开始，随着反应进行，氨气的体积分数不断增大，当氨气的体积分数不变时，反应达到了平衡状态，a不选；起始投入的氢气和氮气的物质的量之比为3∶1，消耗的氢气和氮气的物质的量之比也为3∶1，所以容器中氢气和氮气的物质的量之比一直保持不变，所以当保持不变时，不能说明反应达到了平衡状态，b选；气体平均相对分子质量等于气体总质量除以气体总物质的量，混合气体总质量是不变的，但气体总物质的量是变化的，未平衡前，气体的平均相对分子质量是变量，当气体平均相对分子质量保持不变时，反应达到了平衡状态，c不选；气体密度等于气体总质量除以容器的体积，气体总质量是不变的，由于气体物质的量是变量，所以容器体积在未平衡前是变化的，当气体密度保持不变时，反应达到了平衡状态，d不选；3v（H2）＝v（N2）不能说明正逆反应速率相等，不能说明反应是否达到了平衡状态，e选；②由于起始时＝3，所以起始时氢气的分压是氮气的3倍，则起始时氢气的分压为0.9MPa×，根据图像可知，反应20min达到平衡时氢气的分压为0.9MPa×，所以用氢气表示的速率为＝0.00375MPa·min－1；根据图像，平衡时氮气、氢气、氨气的分压之比为2∶6∶1，氨气的分压为0.9MPa×＝0.1MPa，所以氮气和氢气的分压分别为0.2MPa和0.6MPa，则该反应的Kp＝＝＝0.23MPa－2；③若起始条件相同，在恒容容器中发生反应，相当于在恒压达到平衡后扩大容器体积，则平衡逆向移动，所以氢气的体积分数会增大，由于扩大了容器体积，各物质浓度降低，所以反应速率减慢，达到平衡所需时间变长，所以达到平衡时H2的含量符合g点；（3）该反应使用了催化剂，催化剂有其活性温度，温度过高，可能会导致催化剂失活。420℃催化剂活性差，催化效率低，反应速率较慢，脱硝效率降低；（4）反应NH3·H2O＋HCOOH⇌HCOO－＋NH＋H2O的平衡常数K＝＝＝＝＝3.5×104。2．答案：（1）－224.2（2）放热　50%　5（3）①甲为绝热体系，反应②放热使体系温度升高，压强增大　②c点温度高且生成物浓度大　③小于解析：（1）由盖斯定律可知，反应2×①＋②得：③2NO2（g）＋4CO（g）⇌N2（g）＋4CO2（g）　ΔS3＝2ΔS1＋ΔS2＝－224.2J·K－1·mol－1； （2）由图可知，随着温度升高，Kp减小，平衡逆向移动，则反应①为放热反应；温度为tK下，lgKp＝0，则Kp＝1；向恒容密闭容器中加入1molCO（g）和1molNO2（g）；　　　NO2（g）＋CO（g）⇌NO（g）＋CO2（g）起始（mol）1100转化（mol）aaaa平衡（mol）1－a1－aaa反应为其他分子数不变的反应，则Kp＝＝1，a＝0.5mol，则达到平衡时，NO2的转化率为×100%＝50%，测得起始压强为20kPa，NO的分压为20kPa×＝5kPa；（3）①反应②为气体分子数减小的反应，而甲容器中，开始压强增大，则原因是甲为绝热体系，反应②放热使体系温度升高，压强增大；②c点的甲为绝热体系，反应放热温度升高，且反应已经达到平衡生成物浓度较大；而b点为恒温恒容，温度较低，且反应没有达到平衡，生成物浓度较低，故c点的逆反应速率大于b点的逆反应速率的原因是c点温度高且生成物浓度大；③c点的甲为绝热体系，温度较高，反应为放热反应，升温平衡逆向移动，故c点对应的平衡常数小于d点对应的平衡常数。3．答案：（1）A　增加二氧化碳的投料等（2）<　0.04（3）ZnSO3　ZnSO3＋SO2＋H2O===Zn2＋＋2HSO（4）减小解析：（1）反应①中CO2、CH4的转化率相同，但是二氧化碳也参与反应②的转化，故二氧化碳转化率高于甲烷，结合图像可知，图中曲线A表示CO2的平衡转化率随温度的变化趋势。提高CH4的平衡转化率的措施为增加二氧化碳的投料、减小压强、降低温度等；（2）图中X点的转化率高于平衡时的转化率，故反应逆向进行，v（CH4，正）<v（CH4，逆）；在容积固定的某密闭容器中，反应物投料比按n（CO2）∶n（CH4）＝1∶1发生上述反应；若起始c（CO2）＝2mol·L－1，反应至5min时，CH4的转化率到达Y点，则反应二氧化碳0.2mol·L－1，反应①生成氢气0.4mol·L－1，由于此时c（H2）为0.2mol·L－1，则反应②消耗氢气0.2mol·L－1、生成水0.2mol·L－1，故0～5min内H2O（g）的平均反应速率v＝＝0.04mol·L－1·min－1；（3）在0～10min，氧化锌悬浊液吸收二氧化硫生成微溶的亚硫酸锌，溶液pH几乎保持不变，故该阶段主要产物为ZnSO3；在30～40min，生成的ZnSO3和过量的二氧化硫生成易溶于水的Zn（HSO3）2，此时pH迅速下降，生成的亚硫酸根离子抑制二氧化硫的吸收，导致SO2吸收率迅速降低，该阶段主要反应的离子方程式为ZnSO3＋SO2＋H2O===Zn2＋＋2HSO；（4）缓缓通入O2，则溶液中HSO被氧气氧化为硫酸根离子，2HSO＋O2===2SO＋2H＋，溶液酸性增强，pH减小。4．答案：（1）－41.2（2）①b　c　B＝C>A　②　（3）放热　高温时，积碳反应主要发生CH4裂解，导致催化剂积碳，活性降低解析：（1）反应Ⅰ：CO（g）＋3H2（g）⇌CH4（g）＋H2O（g）　ΔH1＝－206.2kJ·mol－1反应Ⅱ：CO（g）＋H2O（g）⇌CO2（g）＋H2（g）　ΔH2反应Ⅲ：CO2（g）＋4H2（g）⇌CH4（g）＋2H2O（g）　ΔH3＝－165kJ·mol－1根据盖斯定律，反应Ⅱ＝反应Ⅰ－反应Ⅲ，ΔH2＝ΔH1－ΔH3＝－206.2kJ·mol－1－（－ 165kJ·mol－1）＝－41.2kJ·mol－1；（2）①结合反应，越大，CO转化率越大，直到接近100%，故b表示CO转化率；随着的增大，CO接近完全转化，CH4产率逐渐增大，直到接近100%，故c表示CH4产率变化的曲线；b表示CO转化率，B、C均在曲线b上，温度B＝C，结合反应Ⅰ、Ⅱ，两反应均为放热反应，则温度越低CO转化率越高，A点转化率高于C，故温度B＝C>A；②设n（CO）＝n，则n（H2）＝3n，列出反应Ⅰ三段式：　　　CO（g）　＋　3H2（g）⇌CH4（g）＋H2O（g）起始（mol）n3n00转化（mol）x3xxx平衡（mol）n－x3n－3xxx反应Ⅱ前后气体体积不变，反应Ⅰ前后总物质的量减少2x，根据初始压强为p0，达到平衡时总压为，则＝，解得x＝0.5n；CO的平衡转化率为a，列出反应Ⅱ三段式为：　　　　　CO（g）　＋　H2O（g）⇌CO2（g）　＋　H2（g）起始（mol）　0转化（mol）na－0.5nna－0.5nna－0.5nna－0.5n平衡（mol）n（1－a）n（1－a）n（a－0.5）n（1＋a）则CH4的选择性＝×100%＝%；平衡时，CO的分压为＝、H2分压为＝、CH4的分压为＝、H2O分压为＝，Ⅰ的Kp＝＝；（3）甲烷的产率随着温度升高逐渐增大，达到平衡后升高温度，甲烷的产率逐渐减小，说明反应逆向进行，则CO的歧化反应属于放热反应，相同时间内CH4的产率在温度高于330℃时降低的可能原因之一是催化剂活性降低，高温导致催化剂活性降低的原因是高温时，积碳反应主要发生CH4裂解，导致催化剂积碳，活性降低。5．答案：（1）吸热　0.008mol·L－1·min－1　小于（2）b（3）H2S燃烧为放热反应，反应未达到平衡时，升高温度，S2产率先增大；单位时间S2的生成量增大，转化率增大；当反应达到平衡时，升高温度，平衡逆向移动，S2产率减小；（4）H2S＋Cu2＋===2H＋＋CuS↓　FeCl2、CuCl2（5）氧化Fe2＋为Fe3＋　1∶2解析：（1）由表可知，随着温度增加，平衡时H2O的物质的量分数增加；所以升高温度反应H2S（g）＋CO2（g）⇌COS（g）＋H2O（g）平衡正向移动，所以该反应是吸热反应；500K时，反应5min时达到平衡，设H2S反应xmol，所以生成xmolH2O，平衡时H2O的物质的量分数为＝0.02，解得x＝0.01；则0～5min内v（H2S）＝＝0.008mol·L－1·min－1；600K时，温度升高，反应速率加快，达到平衡所需时间减少；（2）平衡后通入H2S，使得H2S转化率降低，a不符合题意；平衡后通入CO2，使得H2S 转化率增大，b符合题意；平衡后通入COS为生成物，使得H2S转化率降低，c不符合题意；体积不变，充入氮气，平衡体系各组分的物质的量浓度不变，所以反应速率不变，所以平衡不移动，d不符合题意；（3）H2S燃烧为放热反应，反应未达到平衡时，升高温度，S2产率先增大；单位时间S2的生成量增大，转化率增大；当反应达到平衡时，升高温度，平衡逆向移动，S2产率减小；（4）H2S与CuCl2反应生成CuS沉淀，离子方程式为H2S＋Cu2＋===2H＋＋CuS↓；根据物质转化关系图可知，反应前和反应后不需要添加的物质是FeCl2、CuCl2；（5）根据反应流程，H2S与CuCl2反应生成CuS，H2S＋Cu2＋===2H＋＋CuS↓；已知常温下CuS不与O2发生反应，所以通入O2的目的是氧化Fe2＋为Fe3＋：4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O；然后Fe3＋与CuS反应得到S，反应方程式为2Fe3＋＋CuS===S＋Cu2＋＋2Fe2＋；所以整个流程总反应为2H2S＋O2===2S＋2H2O，为保证H2S全部转化为S，通入O2和H2S的体积比至少为1∶2。6．答案：（1）①高温　②－49　③生成CO的反应ΔS更大，更有利于反应正向进行　④降温冷凝（2）①温度较高时，反应速率加快，单位时间内得到的产品更多　②CO　CO2（g）＋C（g）⇌2CO（g）　ΔH>0，温度升高，平衡正向移动，CO物质的量分数逐渐升高　③8×104解析：（1）①直接氯化时ΔH1＝172kJ·mol－1；所以反应在高温有利于自发进行；②已知：a.TiO2（s）＋2Cl2（g）⇌TiCl4（g）＋O2（g）　ΔH1＝172kJ·mol－1；c．C（s）＋O2（g）⇌CO2（g）　ΔH3＝－393.5kJ·mol－1；d．2CO（g）＋O2（g）⇌2CO2（g）　ΔH4＝－566.0kJ·mol－1；所以反应b.TiO2（s）＋2Cl2（g）＋2C（s）⇌TiCl4（g）＋2CO（g）：b＝a＋2c－d，所以ΔH2＝ΔH1＋2ΔH3－ΔH4＝－49kJ·mol－1；③生成CO的反应中ΔS更大，所以碳氯化法中生成CO比生成CO2更有利于TiO2转化为TiCl4，更有利于反应正向进行；④常压下TiCl4的沸点为136℃，将含有TiCl4、CO、Cl2的气体混合物通过热交换器降温冷凝法，将TiCl4从碳氯化反应的混合体系中分离；（2）①虽然在200℃平衡时TiO2几乎完全转化为TiCl4，温度较高时，反应速率加快，单位时间内得到的产品更多，所以实际生产中反应温度却远高于此温度；②曲线a代表的物质的比例随着温度升高而增大，CO2（g）＋C（g）⇌2CO（g）　ΔH>0，温度升高，平衡正向移动，CO物质的量分数逐渐升高，所以曲线a代表的物质为CO；③Kp（1200℃）＝＝＝8×104。