歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助！歡迎閱讀本文檔，希望本文檔能對您有所幫助！化學反應原理綜合(一)1．(2021屆·河北高三一模)氨在國民經(jīng)濟中占有重要地位，氨的用途十分廣泛，是制造硝酸和化肥的重要原料。(1)合成氨工業(yè)中，合成塔中每產(chǎn)生2molNH3，放出92.2kJ熱量。1molN—H鍵形成所釋放的能量約等于___________kJ。(2)標準平衡常數(shù)中，pθ為標準壓強(1×105Pa)，p(NH3)、p(N2)和p(H2)為各組分的平衡分壓，如p(NH3)=x(NH3)p，p為平衡總壓，x(NH3)為平衡系統(tǒng)中NH3的物質(zhì)的量分數(shù)。當N2和H2的起始物質(zhì)的量之比為1︰3時，反應N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)在恒定溫度和標準壓強下進行，NH3的平衡產(chǎn)率為ω，則Kθ=___________(用含ω的最簡式表示)。(3)工業(yè)生產(chǎn)尿素原理是以NH3和CO2為原料合成尿素[CO(NH2)2]，反應的化學方程式為2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(l)＋H2O(l)，該反應的平衡常數(shù)和溫度關(guān)系如圖1所示：①ΔH___________0(填“>”“＜”或“=”)。②在一定溫度和壓強下，若原料氣中NH3和CO2的物質(zhì)的量之比(氨碳比)，圖2是氨碳比(x)與CO2平衡轉(zhuǎn)化率(α)的關(guān)系。B點比A點CO2平衡轉(zhuǎn)化率大的原因是___________。③圖2中的B點處，NH3的平衡轉(zhuǎn)化率為___________?！敬鸢浮?1)391(2)(3)①＜②B點與A點相比，c(NH3)增大，平衡正向移動，CO2轉(zhuǎn)化率增大③32％【解析】(1)根據(jù)反應N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)及ΔH=E(反應物鍵能)-E(生成物鍵能)，ΔH=1，解得1molN—H鍵形成所釋放的能量約等于391。(2)根據(jù)方程式列三段式：，，，，(3)①根據(jù)圖像1得出溫度升高，K減小，說明升高溫度平衡向逆反應方向移動，K與T成反比說明該反應式放熱反應，則ΔH＜0。②根據(jù)，當x越大時，說明氨氣相對二氧化碳來說濃度增大，導致平衡向正反應方向移動，故CO2平衡轉(zhuǎn)化率增大。③根據(jù)方程式列三段式：，。2．以高純H2為燃料的質(zhì)子交換膜燃料電池具有能量效率高、無污染等優(yōu)點，但燃料中若混有CO將顯著縮短電池壽命。(1)以甲醇為原料制取高純H2是重要研究方向。甲醇水蒸氣重整制氫主要發(fā)生以下兩個反應：主反應：CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g)△H=+49kJ?mol－1副反應：H2(g)+CO2(g)＝CO(g)+H2O(g)△H=+41kJ?mol－1①甲醇蒸氣在催化劑作用下裂解可得到H2和CO，則該反應的熱化學方程式為_____，既能加快反應速率又能提高CH3OH平衡轉(zhuǎn)化率的一種措施是_________。②分析適當增大水醇比對甲醇水蒸氣重整制氫的好處是_________。(2)工業(yè)上用CH4與水蒸氣在一定條件下制取H2，原理為：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)ΔH=+203kJ?mol－1①該反應逆反應速率表達式為：v逆=k?c(CO)?c3(H2)，k為速率常數(shù)，在某溫度下測得實驗數(shù)據(jù)如表：CO濃度(mol?L－1)H2濃度(mol?L－1)逆反應速率(mol?L－1?min－1)0.05c14.8c2c119.2c20.158.1由上述數(shù)據(jù)可得該溫度下，該反應的逆反應速率常數(shù)k為_____L3?mol－3?min－1。②在體積為3L的密閉容器中通入物質(zhì)的量均為3mol的CH4和水蒸氣，在一定條件下發(fā)生上述反應，測得平衡時H2的體積分數(shù)與溫度及壓強的關(guān)系如圖所示：則壓強Pl______P2(填“大于”或“小于”)；N點v正______M點v逆(填“大于”或“小于”)；(3)和生成的反應為，標準平衡常數(shù)＝，其中為標準壓強()，、和為各組分的平衡分壓，如，為平衡總壓，為平衡系統(tǒng)中的物質(zhì)的量分數(shù)。已知起始時向一密閉容器中投入和，反應＋在恒定溫度和標準壓強下進行，的平衡產(chǎn)率為，則該反應的＝______(用含的代數(shù)式表示)。下圖中可以表示標準平衡常數(shù)隨溫度的變化趨勢的是________(填字母)【答案】(1)①CH3OH(g)=CO(g)+2H2(g)ΔH=+90kJ·mol－1升溫②提高甲醇的利用率，有利于抑制CO的生成或抑制副反應發(fā)生(2)①1.2×104②大于小于(3)4ω(2-ω)/3(3)1/2(1-ω)2D【解析】(1)①已知ICH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g)△H=+49kJ?mol－1；IIH2(g)+CO2(g)＝CO(g)+H2O(g)△H=+41kJ?mol－1；根據(jù)蓋斯定律，I+II可得CH3OH(g)=CO(g)+2H2(g)則ΔH=+49kJ?mol－1++41kJ?mol－1=+90kJ·mol－1，故甲醇蒸氣裂解得到H2和CO的化學方程式為CH3OH(g)=CO(g)+2H2(g)則ΔH=+49kJ?mol－1++41kJ?mol－1=+90kJ·mol－1；反應為吸熱反應，升高溫度既能加快化學反應速率同時可以促使反應正向進行，提高CH3OH平衡轉(zhuǎn)化率，而增大壓強能加快化學反應速率，但對正反應不利，所以既能加快反應速率又能提高CH3OH平衡轉(zhuǎn)化率的一種措施是升高溫度；②適當增大水醇比(nH2O：nCH3OH)，可視為增大H2O的量，能使CH3OH轉(zhuǎn)化率增大，生成更多的H2，抑制轉(zhuǎn)化為CO的反應的進行，所以適當增大水醇比(nH2O：nCH3OH)對甲醇水蒸氣重整制氫的好處為：提高甲醇的利用率，有利于抑制CO的生成；(2)①根據(jù)反應的逆反應速率表達式為V逆=k·c(CO)·c3(H2)可知：4.8=k×0.05×C13；19.2=k×c2×C13；兩個式子相除，得到c2=0.2，再根據(jù)第三組數(shù)據(jù)進行計算，8.1=k×0.2×0.153，解之得k=1.2×104L3·mol-3·min-1；②由反應方程式知，該反應為體積增大的反應，溫度不變時時，減小壓強，平衡向正方向移動，H2的體積分數(shù)增大，則從圖象可以看出，壓強Pl大于P2；溫度T3小于T4，溫度越高，反應速率越快，N點反應溫度低于M點溫度，則N點v正小于M點v逆；(3)如果a/2molN2和3a/2molH2完全反應則生成amolNH3，NH3的平衡產(chǎn)率為ω，則生成的n(NH3)=aωmol，則：反應＋開始(mol)0.5a1.5a0反應(mol)0.5aω1.5aωaω平衡(mol)0.5a(1-ω)1.5a(1-ω)aω平衡混合氣體總物質(zhì)的量=[0.5a(1-ω)+1.5a(1-ω)+aω]mol=a(2-ω)mol，，，，標準平衡常數(shù)＝=；該反應為放熱反應，所以升高溫度，平衡向逆方向進行，減小，縱坐標為lg，橫坐標為溫度，則該曲線為D。3．(2021屆·江蘇無錫市高三期中)脫除煙氣中的氮氧化物(主要是指NO和NO2)可以凈化空氣、改善環(huán)境，是科學家研究的重要課題。(1)CH4催化還原法。主要發(fā)生以下反應：反應ⅠCH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH1=-574kJ?mol-1反應ⅡCH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH2=-1160kJ?mol-1反應ⅢCH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH3①ΔH3=___kJ?mol-1②在一恒容裝置中，通入一定量CH4和NO2發(fā)生反應Ⅲ，測得在相同時間內(nèi)和不同溫度下，NO2的轉(zhuǎn)化率α(NO2)如圖-1，則下列敘述正確的是___。A．若溫度維持在200℃更長時間，NO2的轉(zhuǎn)化率將大于19%B．反應速率：b點的v(逆)>e點的v(逆)C．平衡常數(shù)：c點=d點D．在時間t內(nèi)，提高b點時NO2的轉(zhuǎn)化率和反應速率，可適當升溫或增大c(CH4)(2)氨氣選擇性催化還原法。主要反應為：4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)ΔH=-1625.5kJ·mol-1；氨氮比[]會直接影響該方法的脫硝率。350℃時，只改變氨氣的投放量，氨氣的轉(zhuǎn)化率與氨氮比的關(guān)系如圖-2所示。當＞1.0時，煙氣中NO濃度反而增大，主要原因是___。(3)臭氧氧化法。各物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時間的變化如圖-3所示，X為___(填化學式)。(4)直接電解吸收法。用6%的稀硝酸吸收NOx生成HNO2(一元弱酸)，再將吸收液導入電解槽電解，使之轉(zhuǎn)化為硝酸。電解裝置如圖-4所示。①圖中b應連接電源的___(填“正極”或“負極”)。②a電極反應式為___?！敬鸢浮?1)①-867②AD(2)過量氨氣與氧氣反應生成NO(3)N2O5(4)①負極②H2O+HNO2-2e-=NO3-+3H+【解析】(1)①已知：反應Ⅰ：CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH1=-574kJ?mol-1反應Ⅱ：CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH2=-1160kJ?mol-1反應Ⅲ：CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)ΔH3根據(jù)蓋斯定律可知(反應Ⅰ+反應Ⅱ)×即得到反應Ⅲ的ΔH3=－867kJ?mol-1；

②圖為測得在相同時間內(nèi)，在不同溫度下NO2的轉(zhuǎn)化率，溫度400℃、500℃轉(zhuǎn)化率最大，處于平衡狀態(tài)，之前沒有到達平衡，之后升高溫度，轉(zhuǎn)化率降低，平衡逆向移動。A項，圖中200℃時，反應沒有到達平衡，向正反應進行，溫度維持在200℃更長時間，NO2的轉(zhuǎn)化率將大于19%，故A正確；B項，b點反應向正反應進行，e處于平衡狀態(tài)，且E溫度高，故b點的v(逆)＜e點的v(逆)，故B錯誤；C項，c、d溫度不同，平衡常數(shù)不同，故C錯誤；D項，增大反應物濃度可以加快反應速率，提高其他物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率，b向正反應進行，當升溫可以加快速率，反應繼續(xù)向正反應進行并到達平衡，故D正確；故選AD；(2)由于過量氨氣與氧氣反應生成NO，所以當＞1.0時，煙氣中NO濃度反而增大；(3)根據(jù)圖-3可知，反應物是NO2和O3，O2和X為生成物，發(fā)生反應為NO2(g)+O3(g)→X+O2(g)，物質(zhì)的變化量之比等于化學計量數(shù)之比，根據(jù)圖象可知，n(O3)：n(NO2)：n(O2)：n(X)=2：4：2：2=1：2：1：1，則配平后的反應為：2NO2(g)+O3(g)?X+O2(g)，根據(jù)質(zhì)量守恒可知，X分子中含有2個N原子和5個O原子，則X的化學式為N2O5；(4)①用6%的稀硝酸吸收NOx生成HNO2(一元弱酸)，再將吸收液導入電解槽電解，使之轉(zhuǎn)化為硝酸，反應中亞硝酸被氧化為硝酸，a電極是陽極，b電極是陰極，圖中b應連接電源的負極。②a電極是陽極，亞硝酸轉(zhuǎn)化為硝酸，反應式為H2O+HNO2-2e-=NO3-+3H+。4．(2021屆·江蘇南通市高三期中)研究和深度開發(fā)CO、CO2的應用對構(gòu)建生態(tài)文明社會具有重要的意義?；卮鹣铝袉栴}：Ⅰ．CO可用于高爐煉鐵已知：Fe3O4(s)+4CO(g)=3Fe(s)+4CO2(g)△H1＝akJ/mol；3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g)△H2＝bkJ/mol；則反應Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)的△H3＝______________kJ/mol(用含a、b的代數(shù)式表示)。Ⅱ．一定條件下，CO2和CO可以互相轉(zhuǎn)化(1)某溫度下，在容積為2L的密閉容器按甲、乙兩種方式投入反應物發(fā)生反應：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)。容器反應物甲8molCO2(g)、16molH2(g)乙wmolCO2(g)、xmolH2(g)、ymolCO(g)、zmolH2O(g)甲容器15min后達到平衡，此時CO2的轉(zhuǎn)化率為75%．則0~15min內(nèi)平均反應速率v(CO2)＝____________mol/(L·min)，此條件下該反應的平衡常數(shù)K＝______________。欲使平衡后乙與甲中相同組分氣體的體積分數(shù)相等，則ω、x、y、z需滿足的關(guān)系是y_____________z(填“>”、“<”或“=”)，且y=___________(用含x、w的式子表示)。(2)研究溫度、壓強對反應的影響：C6H5CH2CH3(g)+CO2(g)C6H5CH＝CH2(g)+CO(g)+H2O(g)△HC6H5CH2CH3(乙苯)的平衡轉(zhuǎn)化率影響如下圖所示：則△H_____0(填“>”“<”或“＝”)，壓強p1、p2、p3由小到大的排列順序是____。(3)CO可被NO2氧化，反應為CO+NO2CO2+NO，當溫度高于225℃時，反應速率v正＝k正?c(CO)?c(NO2)、v逆＝k逆?c(CO2)?c(NO)，k正、k逆分別為正、逆反應速率常數(shù)。在上述溫度范圍內(nèi)，k正、k逆與該反應的平衡常數(shù)K之間的關(guān)系為________?！敬鸢浮?1)Ⅰ．Ⅱ．(1)0.21.8=x-2w(2)>p1>p2>p3(3)=K【解析】Ⅰ．已知：①Fe3O4(s)+4CO(g)═3Fe(s)+4CO2(g)△H1=a

kJ/mol；②3Fe2O3(s)+CO(g)═2Fe3O4(s)+CO2(g)△H2=b

kJ/mol；根據(jù)蓋斯定律：可得Fe2O3(s)+3CO(g)═2Fe(s)+3CO2(g)，故△H3==kJ/mol；Ⅱ．(1)甲容器15

min后達到平衡，此時CO2的轉(zhuǎn)化率為75%，則轉(zhuǎn)化CO2為8mol×75%=6mol，列三段式：則0～15

min內(nèi)平均反應速率v(H2)==0.2mol/(L?min)；此條件下該反應的平衡常數(shù)K===1.8；欲使平衡后乙與甲中相同組分氣體的體積分數(shù)相等，則將乙中CO和H2O轉(zhuǎn)化為與甲初始物質(zhì)一樣使?jié)M足與甲中投入量等比例，甲的初始投入量為8

mol

CO2(g)、16

mol

H2(g)，則乙轉(zhuǎn)化后應只有CO2(g)和

H2(g)，故y=z；同時轉(zhuǎn)化為滿足n(CO2)：n(H2)=8：16=1：2，則有(w+y)：(x+y)=1：2，解得y=x-2w；(2)溫度升高，有利于吸熱方向，根據(jù)圖，一定壓強下，溫度升高，乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率增大，即正方向為吸熱方向，故反應的△H＞0；又

反應“C6H5CH2CH3(g)+CO2(g)C6H5CH=H2(g)+CO(g)+H2O(g)為氣體體積增大的反應，壓強增大，平衡向著逆方向，乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率減小，故p1＞p2＞p3；(3)CO可被NO2氧化：CO+NO2?CO2+NO．已知：v

正=k正?c(CO)?c(NO2)、v逆=k逆?c(CO2)?c(NO)，平衡時：v

正=v逆，故k正?c(CO)?c(NO2)=k逆?c(CO2)?c(NO)，=K。5．(2021屆·河北路南區(qū)唐山一中高三期中)氮、碳氧化物的排放會對環(huán)境造成污染。多年來化學工作者對氮、碳的氧化物做了廣泛深入的研究并取得一些重要成果。I．已知2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的反應歷程分兩步：第一步：2NO(g)N2O2(g)(快)△H1<0；v1正=k1正c2(NO)；v1逆=k1逆c(N2O2)第二步：N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)(慢)△H2<0；v2正=k2正c(N2O2)c(O2)；v2逆=k2逆c2(NO2)①在兩步的反應中，哪一步反應的活化能更大______(填“第一步”或“第二步”)。②一定溫度下，反應2NO(g)+O2(g)2NO2(g)達到平衡狀態(tài)，請寫出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示的平衡常數(shù)表達式K=_______；II．(1)利用CO2和CH4重整不僅可以獲得合成氣(主要成分為CO、H2)，還可減少溫室氣體的排放。已知重整過程中部分反應的熱化方程式為：①CH4(g)=C(s)+2H2(g)ΔH1＞0②CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)ΔH2＞0③CO(g)+H2(g)=C(s)+H2O(g)ΔH3＜0則反應CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)的ΔH=_________(用含ΔH1、ΔH2、ΔH3的代數(shù)式表示)(2)在密閉容器中通入物質(zhì)的量均為0.1mol的CH4和CO2，在一定條件下發(fā)生反應CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)，CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度及壓強(單位Pa)的關(guān)系如圖所示。y點：v(正)_____v(逆)(填“大于”“小于”或“等于”)。已知氣體分壓(p分)=氣體總壓(p總)×氣體的物質(zhì)的量分數(shù)。用平衡分壓代替平衡濃度可以得到平衡常數(shù)Kp，求x點對應溫度下反應的平衡常數(shù)Kp=____。III．設計如圖裝置(均為惰性電極)電解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7，圖中電解制備過程的總反應化學方程式為________?！敬鸢浮?1)I．①第二步②③ΔH1+ΔH2-ΔH3Ⅱ．大于III．4Na2CrO4+4H2O2Na2Cr2O7+4NaOH+2H2↑+O2↑【解析】I．①．①2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的兩步反應歷程中第一步快、第二步慢，慢反應活化能更大，所以第二步反應活化能更大；②反應達到平衡狀態(tài)，則v1正=v1逆，v2正=v2逆，即k1正c2(NO)=k1逆c(N2O2)，k2正c(N2O2)?c(O2)=k2逆c2(NO2)，，2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的平衡常數(shù)K=；II．(1)已知：①CH4(g)=C(s)+2H2(g)ΔH1＞0②CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)ΔH2＞0③CO(g)+H2(g)=C(s)+H2O(g)ΔH3＜0根據(jù)蓋斯定律，反應①+反應②-反應③即可得CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)的ΔH=ΔH1+ΔH2-ΔH3；(2)由圖乙可知，y點在x點的正下方，x點在CH4的平衡轉(zhuǎn)化率曲線上，相同條件下，平衡時物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率最大，而轉(zhuǎn)化率：y＜x，則y點的反應正向進行，即v(正)大于v(逆)；由圖乙可知，x點對應溫度下CH4的平衡轉(zhuǎn)化率為50%，根據(jù)三段式：平衡常數(shù)K=；III．CrO42-在酸性條件下轉(zhuǎn)化為Cr2O72-，電解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7，應在酸性條件下進行，即右側(cè)電極生成H+，則消耗OH-，發(fā)生氧化反應，右側(cè)為陽極，連接電源的正極，左側(cè)為陰極，連接電源負極；電解制備過程的總反應方程式為：4Na2CrO4+4H2O2Na2Cr2O7+4NaOH+2H2↑+O2↑。6．(2021屆浙江省稽陽聯(lián)誼學校高三聯(lián)考)探究硫及其化合物的轉(zhuǎn)化，有現(xiàn)實意義。相關(guān)反應：I2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH1II2NO(g)+O2(g)2NO2(g)ΔH2IIINO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)ΔH3(1)一定溫度下，壓強恒定的密閉容器中發(fā)生反應2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，下列說法正確的是______A．ΔH1＜0，反應I在較低溫能自發(fā)進行B．反應混合氣組分中SO2和SO3分壓比不變，可作為達到化學平衡狀態(tài)的判據(jù)C．若向反應體系中充入一定量NO2氣體，有利于提高SO3的平衡產(chǎn)率D．增大O2分壓可提高SO2的平衡轉(zhuǎn)化率(2)精制爐氣各組分的體積分數(shù)SO27%、O211%、N282%，選擇五氧化二釩(V2O5)作催化劑合成SO3，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率與反應溫度和壓強的關(guān)系如圖。①實際生產(chǎn)選擇圖中A點的反應條件，不選擇B、C點理由分別是____________。②計算，D點SO3的分壓是______Mpa(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(3)已知：標準生成焓：在298K，100kPa條件下，由最穩(wěn)定的單質(zhì)生成單位物質(zhì)的量的純物質(zhì)的熱效應。反應ΔH=生成物的標準生成焓總和－反應物的標準生成焓總和。物質(zhì)標準生成焓ΔfHθmkI/mol物質(zhì)標準生成焓ΔfHθmkI/molO2(g)0SO2(g)-296.9N2(g)0SO3(g)-395.2S(斜方硫，s)0NO(g)89.9NO2(g)33.9反應IIINO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)ΔH3=_______kJ/mol(4)煤炭燃燒采用鈣基固硫技術(shù)可減少SO2排放，但煤炭燃燒過程中產(chǎn)生的CO又會與CaSO4發(fā)生化學反應，降低了脫硫效率。相關(guān)反應的熱化學方程式如下：反應ICaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)ΔH1=218.4kJ?mol-1反應IICaSO4(s)+4CO(g)CaS(s)+4CO2(g)ΔH2=-175.6kJ?mol－1某溫度下，若反應I的速率遠大于反應II，反應I、II的反應物的初始能量相等，請在圖中畫出反應II的過程能量變化示意圖：_______?！敬鸢浮?1)ABD(2)①C點，溫度低，影響催化劑活性；B點，平衡轉(zhuǎn)化率提高的余地小，增大壓強需增加投入②6.5×10-2(3)-42.3(4)【解析】(1)反應I若吸熱，該反應的ΔS＜0，ΔH1＞0，ΔG=ΔH1-TΔS＞0，則不能自發(fā)進行；若滿足ΔH1＜0，低溫，該反應的ΔS＜0，ΔG=ΔH1-TΔS＜0，可自發(fā)進行，故A符合題意；B項，達到化學平衡狀態(tài)時，SO2分壓和SO3分壓不變，SO2和SO3分壓比也不變，故SO2和SO3分壓比不變，可作為達到化學平衡狀態(tài)的判據(jù)，故B符合題意；C項，NO2是反應I的催化劑，不影響SO3的平衡產(chǎn)率，故C不符合題意；D項，增大O2分壓使平衡正向移動，可提高SO2的平衡轉(zhuǎn)化率，故D符合題意；故選ABD；(2)①C點，溫度低，影響催化劑活性；B點，平衡轉(zhuǎn)化率提高的余地小，增大壓強需增加投入；②D點總壓仍為1MPa，SO2轉(zhuǎn)化7%×90%=6.3%，O2轉(zhuǎn)化3.15%，SO3生成6.3%，總和為96.85%，SO3的體積分數(shù)為=6.5×10-2，SO3的分壓為1MPa×6.5×10-2=6.5×10-2MPa；(3)由蓋斯定律推斷，反應ΔH=生成物的標準生成焓-反應物的標準生成焓，代入數(shù)據(jù)：ΔH=(-395.2kJ/mol)+89.9kJ/mol-[33.9kJ/mol+(-296.9kJ/mol)]=-42.3kJ/mol；(4)反應Ⅰ的速率遠大于反應Ⅱ，活化能反應Ⅰ的速率遠小于反應Ⅱ，反應Ⅰ吸熱，生成物能量高于反應物，反應Ⅱ放熱，生成物能量應低于反應物，反應II的過程能量變化示意圖為：。7．(2021屆浙江省溫州市高三適應性測試)二氧化碳催化加氫合成乙烯在環(huán)境保護、資源利用、戰(zhàn)略需求等方面具有重要意義。CO2和H2在鐵系催化劑作用下發(fā)生化學反應：I．2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)ΔH1II．CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2＞0請回答下列問題：(1)反應I能自發(fā)進行，則ΔH1___0(填“＜”或“＞”或“=”)；該反應自發(fā)進行的條件是______。(2)在密閉容器中通入1molCO2和3molH2，在鐵系催化劑作用下進行反應，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度和壓強的變化如圖所示。①下列說法正確的是____A．由圖1可知：0.1MPa下，200℃~550℃時以反應I為主，550℃以后以反應II為主B．反應II化學方程式前后物質(zhì)的化學計量數(shù)之和相等，所以反應II的ΔS等于零C．恒溫恒壓下，容器內(nèi)氣體的密度不變時，說明反應已達平衡D．其他條件不變，將CO2和H2的初始物質(zhì)的量比改變?yōu)?：3，可提高CO2平衡轉(zhuǎn)化率②圖1中點M(350，70)、此時乙烯的選擇性為(選擇性：轉(zhuǎn)化的CO2中生成C2H4和CO的百分比)。計算該溫度時：反應II的平衡常數(shù)Kc=_____。③在圖1中，溫度大于800℃時，隨著壓強的增大，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率減小，請解釋原因________________________________________________。(3)有研究表明，在鐵系催化劑作用下反應I分兩步進行：iCO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)慢ii2CO(g)+4H2(g)C2H4(g)+2H2O(g)快在圖2中畫出反應I分兩步進行的“能量?反應過程圖”。起點從[2CO2(g)+6H2(g)]開始________________________________________。【答案】(1)＜低溫(2)①AC②或0.62或0.615③溫度高于800℃時，以反應II為主，壓強增大，平衡不移動。但壓強增大，使反應I平衡正移，水蒸氣濃度增大，CO2和H2濃度減小，從而導致反應II平衡逆移，所以CO2的平衡轉(zhuǎn)化率減小(3)【解析】(1)反應I能自發(fā)進行，ΔG=ΔH1-TΔS＜0，由于該反應的氣體的分子數(shù)減小，故ΔS＜0，則ΔH1＜0；在低溫下該反應能自發(fā)進行的；(2)①A項，由圖1可知：0.1MPa下，隨溫度的升高，200℃~550℃時二氧化碳的轉(zhuǎn)化率減小，由于反應I的ΔH1＜0，以反應I為主；550℃以后隨溫度的升高，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率增加，由于反應II的ΔH1＞0，以反應II為主，故A符合題意；B項，反應II化學方程式前后物質(zhì)的化學計量數(shù)之和相等，但反應II的ΔS不等于零，故B不符合題意；C項，氣體的密度ρ=，恒溫恒壓下，氣體的密度是一個變值，故容器內(nèi)氣體的密度不變時，說明反應已達平衡，故C符合題意；D項，在密閉容器中通入1molCO2和3molH2，其他條件不變，將CO2和H2的初始物質(zhì)的量比改變?yōu)?：3，增加了CO2的物質(zhì)的量，由于外界條件的影響大于平衡的移動，CO2平衡轉(zhuǎn)化率是降低的，故D不符合題意；故選AC；②在密閉容器中通入1molCO2和3molH2，反應CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，圖1中點M(350，70)，即350℃時二氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率為70%，轉(zhuǎn)化的二氧化碳的物質(zhì)的量為1mol×70%=0.7mol，乙烯的選擇性為，則轉(zhuǎn)化為乙烯的二氧化碳的物質(zhì)的量為×0.7mol=0.5mol，轉(zhuǎn)化為一氧化碳的二氧化碳的物質(zhì)的量為0.7mol-×0.7mol=0.2mol，根據(jù)化學方程式，列出三段式；平衡時一氧化碳的物質(zhì)的量為0.2mol，水蒸氣的物質(zhì)的量為0.2mol+1mol=1.2mol，二氧化碳的物質(zhì)的量為1mol-0.2mol-0.5mol=0.3mol，氫氣的物質(zhì)的量為3mol-0.2mol-1.5mol=1.3mol，反應II的平衡常數(shù)Kc==(或0.62或0.615)；③溫度高于800℃時，以反應II為主，壓強增大，平衡不移動。但壓強增大，使反應I平衡正移，水蒸氣濃度增大，CO2和H2濃度減小，從而導致反應II平衡逆移，所以CO2的平衡轉(zhuǎn)化率減?。?3)慢反應為吸熱反應，快反應為放熱反應，起點從[2CO2(g)+6H2(g)]開始，第一步得到的產(chǎn)物應該為：2CO(g)+2H2O(g)+6H2(g)，第二步得到的產(chǎn)物應該為：C2H4(g)+4H2O(g)，“能量?反應過程圖”可以表示為：。8．(2021屆浙江省高三高考選考科目聯(lián)考)甲醇是重要的能源以及化工原料。(1)已知：(I)CH3OH(1)+

O2(g)=CO(g)+

2H2O(g)

△H1=-442.8

kJ·mol-1(II)2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)

△H2=-566.0

kJ·mol-1(III)H2O(l)=H2O(g)

△H3=44.0

kJ·mol-125°C時，甲醇完全燃燒的熱化學方程式為________________________。(2)工業(yè)上利用CO2和H2制甲醇：(IV)CO2

(g)+3H2(g)CH3OH(g)

+

H2O(g)△H=-49

kJ·mol-1。①借助高分子選擇性吸水膜可有效提高CO2平衡利用率。其原因是_____________。②下列關(guān)于反應IV的說法正確的是_________(填序號)。A．有利于減少碳排放，體現(xiàn)了綠色化學思想B．充分反應后，放出熱量可能大于49

kJC．降低溫度可提高CH3OH含量，工業(yè)生產(chǎn)時應控制低溫D．當氣體密度保持不變時，反應一定達到平衡狀態(tài)(3)經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，反應IV分兩步完成：(V)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)(VI)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

△H＜0①當1

mol

CO2和3

mol

H2投入密閉容器中，當反應V、VI達到平衡后，經(jīng)測定容器中n(CO2)=n(CO)，n(H2)=n(H2O)。則混合氣體中水蒸氣的體積分數(shù)為_____________。②下列關(guān)于反應VI的圖像，不正確的是___________(填序號)。③經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，反應VI的速率顯著低于反應V，請畫出反應過程中CO的濃度隨時間的變化________________?！敬鸢浮?CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)△H=-1

627.6

kJ/molH2O被吸收，使平衡右移。提高CO2的利用率AB(或0.3125或0.31)AC【解析】【分析】應用蓋斯定律，結(jié)合已知條件，可計算出新的熱化學方程式；結(jié)合圖示信息、運用影響速率的因素、勒夏特列原理等可判斷說法是否正確；根據(jù)已知條件、通過三段式可計算成分的含量；【詳解】(1)已知：(I)CH3OH(1)+

O2(g)=CO(g)+

2H2O(g)

△H1=-442.8

kJ·mol-1，(II)2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)

△H2=-566.0

kJ·mol-1，(III)H2O(l)=H2O(g)

△H3=44.0

kJ·mol-1則按蓋斯定律，由2×(I)+(II)-4×(III)可得2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)△H；則△H=2×△H1+△H2-4×△H3=-1

627.6

kJ/mol；甲醇完全燃燒的熱化學方程式為：2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)△H=-1

627.6

kJ/mol；(2)①借助高分子選擇性吸水膜，可吸收水，降低H2O(g)濃度，則CO2

(g)+3H2(g)CH3OH(g)

+

H2O(g)向右移動，能有效提高CO2平衡利用率；②關(guān)于反應IV——CO2

(g)+3H2(g)CH3OH(g)

+

H2O(g)△H=-49

kJ·mol-1：A．吸收了二氧化碳，有利于減少碳排放，體現(xiàn)了綠色化學思想，A正確；B．當反應消耗的二氧化碳大于1mol時，放出熱量大于49

kJ，B正確；C．反應放熱，降低溫度可使平衡右移，提高CH3OH含量，但是溫度降低，反應速率下降，則不利于提高產(chǎn)量，應綜合經(jīng)濟效率，選擇適當高的溫度而不是控制低溫，C錯誤；D．若反應在恒溫恒容的密閉容器中進行時，氣體密度始終保持不變，故密度不變不一定達到平衡狀態(tài)，D錯誤；故選AB；(3)①當1

mol

CO2和3

mol

H2投入密閉容器中，當反應V、VI達到平衡后，經(jīng)測定容器中n(CO2)=n(CO)，n(H2)=n(H2O)。則：設水蒸氣的物質(zhì)的量n(H2O)=x，按已知條件：n(CO2)=n(CO)，則，得，則平衡時，n(CO2)=n(CO)=，n(H2)=n(H2O)=，n[CH3OH(g)]=，混合氣體中水蒸氣的體積分數(shù)為；②下列關(guān)于反應VI——CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

△H＜0：A項，正反應是放熱反應，升溫平衡左移，K變小，但，通常不是線性變化，A錯誤；B項，溫度升高，正、逆反應速率均增加，逆反應速率增加得更快，B正確；C項，CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

△H＜0是放熱反應，C錯誤；D項，當=2時，符合化學方程式計量數(shù)，當小于2且逐漸增大時，既有利于平衡右移同時隨著甲醇不斷生成、有利于增大混合氣體中甲醇含量，大于2且越大時，雖有利于平衡右移、有利于提高CO轉(zhuǎn)化率，但混合氣體中甲醇含量呈下降趨勢，D正確；則答案為AC；③經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，反應VI的速率顯著低于反應V，則一開始反應(V)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)為主，CO從無到有，濃度不斷增大，等大部分二氧化碳基本消耗以后，反應(VI)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)為主，則CO濃度就逐漸減小直到處于平衡狀態(tài)時濃度不再變化。故反應過程中CO的濃度隨時間的變化為：。9．(2021屆浙江省杭州市建人高復高三模擬)(1)煤氣化制合成氣(CO和H2)已知：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)ΔH2＝131.3kJ·mol?1C(s)＋2H2O(g)===CO2(g)＋2H2(g)ΔH2＝90kJ·mol?1則一氧化碳與水蒸氣反應生成二氧化碳和氫氣的熱化學方程式是_____(2)由合成氣制甲醇合成氣CO和H2在一定條件下能發(fā)生反應：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH＜0。①在容積均為VL的甲、乙、丙、丁四個密閉容器中分別充入amolCO和2amolH2，四個容器的反應溫度分別為T1、T2、T3、T4且恒定不變。在其他條件相同的情況下，實驗測得反應進行到tmin時H2的體積分數(shù)如圖所示，則T3溫度下的化學平衡常數(shù)為_____(用a、V表示)②圖反映的是在T3溫度下，反應進行tmin后甲醇的體積分數(shù)與反應物初始投料比的關(guān)系，請畫出T4溫度下的變化趨勢曲線。______________③在實際工業(yè)生產(chǎn)中，為測定恒溫恒壓條件下反應是否達到平衡狀態(tài)，可作為判斷依據(jù)的是_____A．容器內(nèi)氣體密度保持不變B．CO的體積分數(shù)保持不變C．氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變D．c(H2)=2c(CH3OH)(3)由甲醇制烯烴主反應：2CH3OHC2H4＋2H2Oi；3CH3OHC3H6＋3H2Oii副反應：2CH3OHCH3OCH3＋H2Oiii某實驗室控制反應溫度為400℃，在相同的反應體系中分別填裝等量的兩種催化劑(Cat.1和Cat.2)，以恒定的流速通入CH3OH，在相同的壓強下進行甲醇制烯烴的對比研究，得到如下實驗數(shù)據(jù)(選擇性：轉(zhuǎn)化的甲醇中生成乙烯和丙烯的百分比)由圖像可知，使用Cat.2反應2h后甲醇的轉(zhuǎn)化率與乙烯和丙烯的選擇性均明顯下降，可能的原因是(結(jié)合碰撞理論解釋)_____【答案】(1)CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)ΔH=-41.3kJ·mol-1(2)①539V2/27a2②③ABC(3)該條件下2h后催化劑失活，甲醇轉(zhuǎn)化率較低；Cat.2顯著降低反應iii的活化能，提高活化分子百分數(shù)，相同時間內(nèi)快速生成副產(chǎn)物二甲醚，目標產(chǎn)物選擇性下降【解析】(1)將第2個方程式減去第1個方程式，得到一氧化碳與水蒸氣反應生成二氧化碳和氫氣的熱化學方程式是CO(g)+H2O=CO2(g)+H2(g)ΔH=?41.3kJ·mol?1(2)①根據(jù)題意，列出下面“三段式”：，解得，則；②該反應是放熱反應，根據(jù)圖得出反應在tmin時，T2溫度H2的體積分數(shù)最低，T3、T4溫度高，H2的體積分數(shù)高，說明平衡逆向移動，圖反映的是在T3溫度下，反應進行tmin后甲醇的體積分數(shù)與反應物初始投料比的關(guān)系，則T4溫度甲醇的量比T3溫度甲醇的量小，即變化趨勢曲線。；③A項，恒溫恒壓條件，容器內(nèi)氣體密度等于氣體質(zhì)量除以容器體積，氣體質(zhì)量不變，容器體積減小，密度增大，因此可作為判斷平衡的標志，故A符合題意；B項，開始階段CO的體積分數(shù)不斷減小，當體積分數(shù)不變，則可作為判斷平衡的標志，故B符合題意；C項，氣體的平均相對分子質(zhì)量等于氣體質(zhì)量除以氣體的物質(zhì)的量，氣體質(zhì)量不變，氣體的物質(zhì)的量減小，氣體的平均相對分子質(zhì)量增大，當保持不變可作為判斷平衡的標志，故C符合題意；D項，c(H2)=2c(CH3OH)，不能用濃度比例來判斷平衡的標志，故D不符合題意；故選ABC。⑶由圖像可知，使用Cat.2反應2h后甲醇的轉(zhuǎn)化率與乙烯和丙烯的選擇性均明顯下降，可能的原因是，根據(jù)第一個圖得出該條件下2h后催化劑失活，甲醇轉(zhuǎn)化率較低，第二個圖得出Cat.2顯著降低反應iii的活化能，提高活化分子百分數(shù)，相同時間內(nèi)快速生成副產(chǎn)物二甲醚，生成乙烯、丙烯目標產(chǎn)物選擇性下降。10．(2021屆浙江省衢州、湖州、麗水高三教學質(zhì)量檢測)研究CO還原NOx對環(huán)境的治理有重要意義，相關(guān)的主要化學反應有：ⅠNO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)ΔH1Ⅱ2NO2(g)+4CO(g)N2(g)+4CO2(g)ΔH2＜0Ⅲ2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)ΔH3＜0(1)已知：每1mol下列物質(zhì)分解為氣態(tài)基態(tài)原子吸收的能量分別為NO2COCO2NO819kJ1076kJ1490kJ632kJ①根據(jù)上述信息計算ΔH1=_______kJ·molˉ1。②下列描述正確的是_______。A．在絕熱恒容密閉容器中只進行反應Ⅰ，若壓強不變，能說明反應Ⅰ達到平衡狀態(tài)B．反應ⅡΔH＜0，ΔS＜0；該反應在低溫下自發(fā)進行C．恒溫條件下，增大CO的濃度能使反應Ⅲ的平衡向正向移動，平衡常數(shù)增大D．上述反應達到平衡后，升溫，三個反應的逆反應速率均一直增大直至達到新的平衡(2)在一個恒溫恒壓的密閉容器中，NO2和CO的起始物質(zhì)的量比為1∶2進行反應，反應在無分子篩膜時二氧化氮平衡轉(zhuǎn)化率和有分子篩膜時二氧化氮轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如圖所示，其中分子篩膜能選擇性分離出N2。①二氧化氮平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而降低的原因為_____________________。②P點二氧化氮轉(zhuǎn)化率高于T點的原因為____________________________。(3)實驗測得，V正＝k正·c2(NO)·c2(CO)，V逆＝k逆·c(N2)·c2(CO2)(k正、k逆為速率常數(shù)，只與溫度有關(guān))。①一定溫度下，向體積為1L的密閉容器中充入一定量的NO和CO，只發(fā)生反應Ⅲ，在tl時刻達到平衡狀態(tài)，此時n(CO)=0.1mol，n(NO)=0.2mol，n(N2)=amol，且N2占平衡總體積的1/4則：=______________。②在t2時刻，將容器迅速壓縮到原容積的1/2，在其它條件不變的情況下．t3時刻達到新的平衡狀態(tài)。請在圖中補充畫出t2

-t3-t4時段，正反應速率的變化曲線_______?！敬鸢浮?1)①-227②AB(2)①反應為放熱反應，溫度升高，平衡逆向移動(或平衡常數(shù)減小)②分子篩膜從反應體系中不斷分離出N2，有利于反應正向進行，二氧化氮轉(zhuǎn)化率升高(3)①270②(起點的縱坐標為16，t3時刻達到平衡，t3-t4處于平衡狀態(tài)與已有線平齊)【解析】(1)①ΔH1=E反應物-E生成物=819+1076-1490-632=-227kJ/mol；②A項，反應前后氣體系數(shù)不變，如果是恒溫恒容，無論平衡是否移動，容器中的壓強均不變，換為絕熱容器后，隨著反應的正向進行，反應放出熱量，體系溫度升高，等量氣體的壓強隨之增大，此時壓強是變量，可以作為平衡的依據(jù)，A項正確；B項，當ΔH-TΔS<0時，反應自發(fā)進行，由ΔH＜0，ΔS＜0，推出該反應低溫下自發(fā)進行，B項正確；C項，增大CO的濃度可以使反應Ⅲ的平衡向正向移動，但是平衡常數(shù)只受到溫度的影響，溫度不變，平衡常數(shù)不變，C項錯誤；D項，溫度升高，反應速率增大，三個反應的逆反應速率均增大，三個反應均為放熱反應，溫度升高，反應向吸熱方向進行，則平衡逆向移動，所以平衡移動的初期為逆反應速率大于正反應速率，為了達到新的平衡，逆反應速率向正反應速率靠近，逆反應速率會減小，所以逆反應速率的變化趨勢為先增大后減小，D項錯誤；(2)①反應為放熱反應，溫度升高，平衡向逆反應(吸熱)方向進行，二氧化氮轉(zhuǎn)化率降低；②相同溫度下，二氧化氮的轉(zhuǎn)化率在P點較高是因為使用了分子篩膜，將產(chǎn)物N2分離出來，降低了產(chǎn)物的濃度，使平衡正向進行，從而二氧化氮的轉(zhuǎn)化率提高；(3)①列三段式求解：因為N2占平衡總體積的1/4，所以，a=0.3mol，此時為平衡狀態(tài)，有v正=v逆，即k正·c2(NO)·c2(CO)=k逆·c(N2)·c2(CO2)，；②在t2時刻，將容器迅速壓縮到原容積的1/2，壓強瞬間增大為原來壓強的兩倍，正逆反應速率均增大，但是壓強增大，平衡向正反應(氣體系數(shù)減小)方向進行，則正反應速率大于逆反應速率，所以正反應速率的總體趨勢為先突然增大，然后減小，直至平衡，其圖像為。11．(2021屆浙江省“七彩陽光”新高考研究聯(lián)盟高三聯(lián)考)甲醇是重要的有機化工原料，利用CO2和H2在催化劑作用下合成甲醇的主要反應為：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH=-58kJ?mol-1。請回答：(1)上述反應中的活化能Ea(正)______Ea(逆)(填“>”或“＜”)，該反應應選擇________________高效催化劑(填“高溫”或“低溫”)。(2)若T1℃時將6molCO2和8molH2充入2L密閉容器中發(fā)生上述反應，初始壓強為p0kPa，測得H2的物質(zhì)的量隨時間變化如下圖1中狀態(tài)I。圖中數(shù)據(jù)A(1，6)代表在1min時H2的物質(zhì)的量是6mol。①T1℃時，該反應的平衡常數(shù)KP=___________(對于氣相反應，用某組分B的平衡壓強p(B)代替物質(zhì)的量濃度c(B)也可表示平衡常數(shù)，記作Kp，如p(B)=p?x(B)，p為平衡總壓強，x(B)為平衡體系中B的物質(zhì)的量分數(shù))。②其他條件不變，僅改變某一條件后，測得H2的物質(zhì)的量隨時間變化如圖狀態(tài)II、狀態(tài)III所示。則狀態(tài)III改變的條件可能是________________。③反應達到平衡后，保持其他條件不變，在t1時刻迅速將容器體積壓縮至1L，請在圖2中畫出t1時刻后?正(H2)的變化趨勢圖______。(3)目前二氧化碳加氫合