專題十二化學(xué)反應(yīng)原理專題檢測(cè)（7小題，共100分）1．（2022·河南鄭州·三模）（14分）“水煤氣（CO和H2）”是化學(xué)工業(yè)常用的原料氣，在某工業(yè)上應(yīng)用原理如下：主反應(yīng)：CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）ΔH＝﹣41.03kJ?mol﹣1副反應(yīng)：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）ΔH＝﹣116kJ?mol﹣1（1）寫(xiě)出CO2加氫制CH3OH的熱化學(xué)方程式。（2）在壓強(qiáng)為81kPa的恒壓體系中充入一定量含CO、H2、H2O、N2的混合氣體，充分反應(yīng)后，在T℃下，反應(yīng)達(dá)到平衡后，測(cè)得混合氣體各組分的物質(zhì)的量分別為0.6molCO、3molH2、1.6molH2O、1molN2、1.6molCO2和0.3molCH3OH。①T℃時(shí)，副反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)Kp＝（保留三位有效數(shù)字）（已知：分壓＝總壓×該組分物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，對(duì)于反應(yīng)dD（g）+eE（g）?gG（g）+hH（g），KΘ＝其中pΘ＝100kPa，pG、pH、pD、pE為各組分的平衡分壓）。②平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為。③為同時(shí)提高CO的平衡轉(zhuǎn)化率和CH3OH的平衡產(chǎn)率，應(yīng)選擇的反應(yīng)條件為（填標(biāo)號(hào)）。A．低溫、高壓B．高溫、低壓C．低溫、低壓D．高溫、高壓（3）若其他條件一定，向原料氣中加入N2稀釋氣體并保持總壓強(qiáng)不變，測(cè)得CO的平衡百分含量增大，原因是。（4）利用M催化CO2加氫制CH3OH的反應(yīng)歷程如圖，其中吸附在催化劑表面的物種用*表示，Ea表示活化能，單位為eV。①CH3O*轉(zhuǎn)化為CH3OH的化學(xué)方程式為。②下列說(shuō)法正確的是（填標(biāo)號(hào)）。A.第iii步反應(yīng)速率最慢B.第ii步有O﹣O鍵斷裂C.H2與2H*能量差為0.60eVD.加入催化劑M能增大CH3OH的平衡產(chǎn)率【答案】（1）CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H＝﹣74.97kJ/mol。（2）①5.56②76%。③A（3）其他條件一定，恒壓充入氮?dú)猓喈?dāng)于減壓，副反應(yīng)平衡逆向移動(dòng)，CO的平衡百分含量增大。（4）①CH3O*+H*＝CH3OH。②AC【解析】：（1）已知①CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）ΔH＝﹣41.03kJ?mol﹣1，②CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）ΔH＝﹣116kJ?mol﹣1，依據(jù)蓋斯定律②﹣①可得CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H＝﹣116kJ?mol﹣1﹣（﹣41.03kJ?mol﹣1）＝﹣74.97kJ/mol，故答案為：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H＝﹣74.97kJ/mol；（2）①在T℃下，反應(yīng)達(dá)到平衡后，測(cè)得混合氣體各組分的物質(zhì)的量分別為0.6molCO、3molH2、1.6molH2O、1molN2、1.6molCO2和0.3molCH3OH，混合氣總物質(zhì)的量為（0.6+3+1.6+1+1.6+0.3）mol＝8.1mol，對(duì)于反應(yīng)CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g），在壓強(qiáng)為81kPa的恒壓體系中，CO的分壓為81kPa×＝6kPa，氫氣的分壓為81kPa×＝30kPa，甲醇的分壓為81kPa×＝3kPa，副反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)Kp＝＝≈5.56，故答案為：5.56；②主反應(yīng)中生成1.6molCO2，CO反應(yīng)量為1.6mol，副反應(yīng)中生成0.3molCH3OH，CO反應(yīng)量為0.3mol，CO總反應(yīng)量為1.9mol，CO加入量為1.9mol+0.6mol＝2.5mol，平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為×100%＝76%，故答案為：76%；③同時(shí)提高CO的平衡轉(zhuǎn)化率和CH3OH的平衡產(chǎn)率，應(yīng)使副反應(yīng)平衡正向移動(dòng)，副反應(yīng)正向放熱，故應(yīng)采取低溫條件，副反應(yīng)正向氣體分子數(shù)減小，故應(yīng)采用高壓條件，故答案為：A；（3）若其他條件一定，向原料氣中加入N2稀釋氣體并保持總壓強(qiáng)不變，測(cè)得CO的平衡百分含量增大，原因是其他條件一定，恒壓充入氮?dú)猓喈?dāng)于減壓，副反應(yīng)平衡逆向移動(dòng)，CO的平衡百分含量增大，故答案為：其他條件一定，恒壓充入氮?dú)?，相?dāng)于減壓，副反應(yīng)平衡逆向移動(dòng)，CO的平衡百分含量增大；（4）①由圖象可知，CH3O*轉(zhuǎn)化為CH3OH的化學(xué)方程式為CH3O*+H*＝CH3OH，故答案為：CH3O*+H*＝CH3OH；②A.由圖可知，第iii步反應(yīng)的活化能最大，速率最慢，故A正確；B.由圖可知，第ii步無(wú)O﹣O鍵斷裂，故B錯(cuò)誤；C.由圖可知，破壞氫氣分子中的共價(jià)鍵需要吸收0.60eV能量，故H2與2H*能量差為0.60eV，故C正確；D.加入催化劑M，平衡不移動(dòng)，CH3OH的平衡產(chǎn)率不變，故D錯(cuò)誤；故選：AC。2．（2022·河南新鄉(xiāng)·三模）（14分）我國(guó)力爭(zhēng)于2030年前做到碳達(dá)峰，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和，CO2制CH3OH是熱點(diǎn)研究之一。中科院大連化物所研究團(tuán)隊(duì)直接利用CO2與H2合成甲醇，主要涉及以下反應(yīng)：①CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）ΔH1②CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）ΔH2＝﹣90kJ?mol﹣1③CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）ΔH3＝﹣49kJ?mol﹣1④2CO2（g）+6H2（g）?CH3OCH3（g）+3H2O（g）ΔH4＝﹣121kJ?mol﹣1（1）ΔH1＝。（2）反應(yīng)①、②的平衡常數(shù)隨溫度變化曲線如圖Ⅰ所示，則表示②反應(yīng)的1gKe﹣T關(guān)系的曲線為（填“l(fā)”或“m”）。（3）恒壓下，向容器中充入1molCO2、3molH2，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化曲線如圖Ⅰ中n線所示。在500℃達(dá)到平衡時(shí)，體系中CH3OH的物質(zhì)的量為amol，H2O的物質(zhì)的量為bmol，則此時(shí)H2的轉(zhuǎn)化率為。此時(shí)反應(yīng)①的平衡常數(shù)值1（填“大于”、“小于”或“等于。）（4）有同學(xué)認(rèn)為在400℃以后反應(yīng)②在該體系中可以忽略，其依據(jù)是。（5）500℃以后CO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的可能原因是。（6）恒壓下將CO2和H2按體積比1：3混合，在不同催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)。在相同時(shí)間段內(nèi)CH3OH的選擇性和產(chǎn)率隨溫度的變化如圖Ⅱ所示。其中CH3OH的選擇性＝×100%。則合成甲醇的適宜條件是（填標(biāo)號(hào)）。A.230℃B.210℃C.CZT催化劑D.CZ（Zr﹣1）T催化劑（7）BASF高壓法制備CH3COOH時(shí)的鈷碘催化循環(huán)法如圖Ⅲ所示，該循環(huán)的總反應(yīng)為?！敬鸢浮浚?）+41kJ/mol。（2）l。（3）。小于1（4）在400℃以后反應(yīng)②在該體系中Ke小于10﹣5，可以認(rèn)為幾乎不反應(yīng)。（5）反應(yīng)是①吸熱反應(yīng)，溫度升高平衡向正方向移動(dòng)：反應(yīng)③④是放熱反應(yīng)，溫度升高平衡向逆方向移動(dòng)，且溫度對(duì)反應(yīng)③④的影響大于對(duì)反應(yīng)①的影響。（6）AD。（7）CO+CH3OHCH3COOH?！窘馕觥浚海?）根據(jù)蓋斯定律：③﹣②得CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）ΔH1＝（﹣49+90）kJ/mol＝+41kJ/mol，故答案為：+41kJ/mol；（2）反應(yīng)②為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，化學(xué)平衡常數(shù)減小，即隨著溫度的升高，lgKe減小，表示②反應(yīng)的1gKe﹣T關(guān)系的曲線為l，故答案為：l；（3）根據(jù)圖中信息可知，500℃，反應(yīng)②值平衡常數(shù)小于10﹣5，認(rèn)為容器發(fā)生①③④，設(shè)三個(gè)反應(yīng)二氧化碳轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量分別為x、a、2y，①CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）轉(zhuǎn)化（mol）xxxx③CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）轉(zhuǎn)化（mol）a3aaa④2CO2（g）+6H2（g）?CH3OCH3（g）+3H2O（g）轉(zhuǎn)化（mol）2y6yy3y在500℃達(dá)到平衡時(shí)，CO2轉(zhuǎn)化率為60%，則①×100%＝60%，根據(jù)水的物質(zhì)的量為②b＝x+a+3y，將①②聯(lián)立解得x＝1.8﹣2b﹣a，y＝b﹣0.6，而氫氣的轉(zhuǎn)率為＝＝；反應(yīng)①為吸熱反應(yīng)，升溫，平衡正向移動(dòng)，溫度越高K值越大，可知m代表反應(yīng)①，根據(jù)圖中信息830℃時(shí)反應(yīng)①lgKe＝0，即Ke＝1，500℃此時(shí)反應(yīng)①的平衡常數(shù)值Ke小于1，故答案為：；小于；（4）根據(jù)圖中信息可知，400℃，反應(yīng)②值平衡常數(shù)等于10﹣5，溫度越高，K值越小，在400℃以后反應(yīng)②在該體系中Ke小于10﹣5，可以認(rèn)為幾乎不反應(yīng)，可以忽略不計(jì)，故答案為：在400℃以后反應(yīng)②在該體系中Ke小于10﹣5，可以認(rèn)為幾乎不反應(yīng)；（5）反應(yīng)是①吸熱反應(yīng)，溫度升高平衡向正方向移動(dòng)：反應(yīng)③④是放熱反應(yīng)，溫度升高平衡向逆方向移動(dòng)，且溫度對(duì)反應(yīng)③④的影響大于對(duì)反應(yīng)①的影響，故500℃以后CO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而減小，故答案為：反應(yīng)是①吸熱反應(yīng)，溫度升高平衡向正方向移動(dòng)：反應(yīng)③④是放熱反應(yīng)，溫度升高平衡向逆方向移動(dòng)，且溫度對(duì)反應(yīng)③④的影響大于對(duì)反應(yīng)①的影響；（6）由圖Ⅱ信息知，相同溫度下，CZ（Zr﹣）T作催化劑時(shí)，CH3OH的選擇性和產(chǎn)率都優(yōu)于CZT作催化劑，所以工業(yè)合成甲醇選擇催化劑CZ（Zr﹣1）T，為兼顧C(jī)H3OH的選擇性和產(chǎn)率，由圖知溫度應(yīng)選擇230℃，故答案為：AD；（7）根據(jù)題圖中向里的箭頭為反應(yīng)物，向外的箭頭為生成物，則CO和CH3OH為反應(yīng)物，而CH3COOH為生成物，則循環(huán)總反應(yīng)的方程式為：CO+CH3OHCH3COOH，故答案為：CO+CH3OHCH3COOH。3．（廣東省珠海市2022屆高三上學(xué)期摸底測(cè)試）（14分）中科院天津工業(yè)生物所利用光伏發(fā)電，將電解水獲得的H2與CO2反應(yīng)合成甲醇，再由甲醇經(jīng)若干酶促反應(yīng)合成淀粉，首次在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)二氧化碳到淀粉的從頭合成?；卮鹣铝袉?wèn)題：（1）該研究成果的重大意義是。（答出一點(diǎn)即可）（2）已知：在一定溫度和壓強(qiáng)下，由最穩(wěn)定單質(zhì)生成1mol化合物的焓變稱為該物質(zhì)的摩爾生成焓。某些化合物的摩爾生成焓如表所示?；衔顲O2（g）CH3OH（g）H2O（g）摩爾生成焓/（kJ?mol﹣1）﹣395﹣200﹣242反應(yīng)Ⅰ：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）ΔH1反應(yīng)Ⅱ：CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）ΔH2①反應(yīng)Ⅰ的焓變?chǔ)1＝kJ?mol﹣1。②保持溫度T不變，在一剛性密閉容器中，充入一定量的CO2和H2，同時(shí)發(fā)生反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ，起始及達(dá)平衡時(shí)，容器內(nèi)各氣體的物質(zhì)的量如表所示。CO2H2CH3OHCOH2O起始量/mol4.08.0000平衡量/moln13.0已知起始時(shí)總壓強(qiáng)為1.5pkPa，平衡時(shí)體系總壓強(qiáng)為pkPa，則表中n1＝，反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)Kp＝。（含p的式子表示）（3）取物質(zhì)的量濃度為amol?L﹣1的甲醇，選擇不同的工程酶組塊作為催化劑反應(yīng)10h，測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示。實(shí)驗(yàn)序號(hào)溫度/K不同工程酶的組塊淀粉/（g?L﹣1）1T1agp﹣M10.212T1agp﹣M20.383T2agp﹣M21.824T2agp﹣M31.24①根據(jù)表中數(shù)據(jù)選取最佳的反應(yīng)條件。②已知溫度升高，反應(yīng)生成的淀粉量先增加后急劇減少，其可能原因是。③實(shí)驗(yàn)4可用淀粉的質(zhì)量濃度表示反應(yīng)速率為g?L﹣1?h﹣1。淀粉的產(chǎn)率為。（用含a的式子表示）【答案】有利于碳中和（或減少碳排放或緩解溫室效應(yīng)和糧食危機(jī)等）。（2）①﹣47。②2.0，。（3）①溫度T2、催化劑agp﹣M2。②隨溫度升高，催化劑活性增強(qiáng)，反應(yīng)速率加快，生成的淀粉量增加；繼續(xù)升高溫度，催化劑失活，反應(yīng)速率減慢，生成的淀粉量減少。③0.124g?L﹣1?h﹣1?！?00%?！窘馕觥浚海?）該研究成果能減少碳排放、減緩溫室效應(yīng)、有利于碳中和，生成的淀粉可作糧食食用，能緩解糧食危機(jī)，故答案為：有利于碳中和（或減少碳排放或緩解溫室效應(yīng)和糧食危機(jī)等）；（2）①反應(yīng)Ⅰ的焓變?chǔ)1＝﹣200kJ/mol+（﹣242kJ/mol）﹣[0kJ/mol+（﹣395kJ/mol）]＝﹣47kJ/mol，故答案為：﹣47；②保持溫度T不變，在一剛性密閉容器中，充入一定量的CO2和H2，同時(shí)發(fā)生反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ，起始時(shí)總壓強(qiáng)為1.5pkPa，平衡時(shí)體系總壓強(qiáng)為pkPa，根據(jù)恒溫恒容條件下，氣體的物質(zhì)的量之比等于其壓強(qiáng)之比可知，平衡時(shí)混合氣體的總量為×pkPa＝8.0mol，設(shè)平衡時(shí)CO2、H2、CO的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol、zmol，則x+y+z+n1+3.0＝8.0，根據(jù)C、H、O原子守恒有：x+z+n1＝4.0、2y+3.0×2+4n1＝8.0×2、2x+z+n1+3.0＝4.0×2，解得x＝1.0、y＝1.0、z＝1.0、n1＝2.0，分壓p（CO2）＝p（H2）＝pkPa，p（CH3OH）＝pkPa，p（H2O）＝pkPa，則反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)Kp＝＝＝，故答案為：2.0；；（3）①根據(jù)表中數(shù)據(jù)選取最佳的反應(yīng)條件為溫度T2、催化劑agp﹣M2，此條件下生成淀粉最多，故答案為：溫度T2、催化劑agp﹣M2；②隨溫度升高，催化劑活性逐漸增強(qiáng)，反應(yīng)速率加快，生成淀粉的量增加，但繼續(xù)升高反應(yīng)溫度，催化劑會(huì)失活，反應(yīng)速率減小，反應(yīng)生成的淀粉量減少，故答案為：隨溫度升高，催化劑活性增強(qiáng)，反應(yīng)速率加快，生成的淀粉量增加；繼續(xù)升高溫度，催化劑失活，反應(yīng)速率減慢，生成的淀粉量減少；③設(shè)實(shí)驗(yàn)4反應(yīng)溶液的總體積為1L，反應(yīng)10h生成淀粉的質(zhì)量為1.24g，則用淀粉的質(zhì)量濃度表示反應(yīng)速率為＝0.124g?L﹣1?h﹣1；C原子守恒有：6nCH3OH～（C6H10O5）n，則理論上n[（C6H10O5）n]＝n（CH3OH）＝mol，m[（C6H10O5）n]＝mol×162ng/mol＝27ag，淀粉的產(chǎn)率為×100%＝×100%，故答案為：0.124；×100%。4．（廣東省汕頭市2022屆高三下學(xué)期第一次模擬）（14分）甲醇（CH3OH）是一種可再生能源，具有廣闊的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用前景，Pt/Al2O3、Pd/C、Rh/SiO2都可以用作合成CH3OH的催化劑：3H2（g）+CO2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）ΔH?；卮鹣铝袉?wèn)題：（1）已知：iH2（g）+CO2（g）?CO（g）+H2O（g）ΔH1＝+41kJ?mol﹣1；ii.2H2（g）+CO（g）?CH3OH（g）ΔH2＝﹣90kJ?mol﹣13H2（g）+CO2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）的ΔH＝kJ?mol﹣1。（2）其他條件相同時(shí)，分別采用不同催化劑，發(fā)生反應(yīng)3H2（g）+CO2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）ΔH，tmin內(nèi)CO2的轉(zhuǎn)化率如圖1所示。①最適合的催化劑是②采用Pd/C作催化劑，溫度為340～380C時(shí)，CO2轉(zhuǎn)化率升高的原因是。（3）某科研小組用Pd/C作催化劑，初始反應(yīng)物總物質(zhì)的量為8mol，在溫度為T、體積為1L的恒容反應(yīng)器中發(fā)生（2）中反應(yīng)時(shí)，分別研究了m（H2）：n（CO2）為2：1和3：1時(shí)CO2轉(zhuǎn)化率的變化情況（圖2）。①表示n（H2）：n（CO2）＝3；1的變化曲線為。②P點(diǎn)V正（填“＞”“＜“或“＝”）V逆，容器內(nèi)初始時(shí)的壓強(qiáng)與P點(diǎn)的壓強(qiáng)之比為。（4）將2molCO2和4molH2充入密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)CO2（g）+3H2（g）═CHgOH（g）+H2O（g）OH，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖3所示。①p1、p2、p3由大到小的順序?yàn)?；?55℃時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp＝（用各物質(zhì)的平衡分壓代替濃度，結(jié)果保留一位小數(shù)）；③X點(diǎn)時(shí)若向該密閉容器中再通入CO2及H2O（g）均1mol，則平衡（填字母）。A.正向移動(dòng)B.逆向移動(dòng)C.不移動(dòng)【答案】（1）﹣49kJ?mol﹣1。（2）①Pt/Al2O3②升高溫度，反應(yīng)速率增大，單位時(shí)間內(nèi)消耗CO2增多，CO2轉(zhuǎn)化率升高。（3）①a。②＞10：7。（4）①P3＞P2＞P1；②22.8MPa﹣2③B【解析】：（1）根據(jù)蓋斯定律，i+ii可得3H2（g）+CO2（g）?CH3OH（g）+H2O（g），故△H＝△H1+ΔH2＝（+41kJ?mol﹣1）+（﹣90kJ?mol﹣1）＝﹣49kJ?mol﹣1，故答案為：﹣49kJ?mol﹣1；（2）①由圖知，最適合的是Pt/Al2O3，Pt/Al2O3作催化劑時(shí)催化時(shí)，CO2轉(zhuǎn)化率高，故答案為：Pt/Al2O3；②升高溫度，反應(yīng)速率增大，單位時(shí)間內(nèi)消耗CO2增多，CO2轉(zhuǎn)化率升高，故答案為：升高溫度，反應(yīng)速率增大，單位時(shí)間內(nèi)消耗CO2增多，CO2轉(zhuǎn)化率升高；（3）①n（H2）：n（CO2）越大，CO2轉(zhuǎn)化率越大，故表示n（H2）：n（CO2）＝3：1的變化曲線為曲線a，故答案為：a；②P點(diǎn)反應(yīng)正向進(jìn)行，因此v正＞v逆；起點(diǎn)時(shí)n（H2）：n（CO2）＝3：1，n總＝8mol，則n（H2）＝6mol，n（CO2）＝2mol，三段式為：3H2（g）+CO2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）起始/mol6200轉(zhuǎn)化/mol3.61.21.21.2平衡/mol2.40.81.21.2反應(yīng)后n′總＝（2.4+0.8+1.2+1.2）mol＝5.6mol，恒溫恒容條件下，由PV＝nRT，可知，壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，P始：Pp＝n總：n′總＝8：5.6＝10：7，故答案為：＞；10：7；（4）①壓強(qiáng)增大，平衡正向移動(dòng)，CO2轉(zhuǎn)化率增大，故P3＞P2＞P1，故答案為：P3＞P2＞P1；②255℃時(shí)，CO2轉(zhuǎn)化率為60%，三段式為：CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）起始/mol2400轉(zhuǎn)化/mol1.23.61.21.2平衡/mol0.80.41.21.2n總＝（0.8+0.4+1.2+1.2）mol＝3.6mol，KP＝＝＝364.5P3﹣2，又P3＝4MPa，則KP≈22.8MPa﹣2，故答案為：22.8MPa﹣2；③設(shè)容積為VL，K＝＝≈28.12V2，再通入CO2及H2O（g）均1mol，Qc＝＝≈22.92＞K，故平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故答案為：B。5．（2022·河南開(kāi)封·三模）（14分）乙烯是重要的化工原料，目前主要通過(guò)石油煉化制備。隨著化石燃料資源日益減少，科研工作者正在探索和研發(fā)制備乙烯（C2H4）的新方法。Ⅰ.甲烷直接脫氫制備乙烯（1）已知燃燒熱：H2為285.8kJ/mol，CH4為890.3kJ/mol，C2H4為1411.0kJ/mol。則由甲烷直接脫氫制備乙烯的熱化學(xué)方程式是。k正、k逆均是與溫度有關(guān)的常數(shù)，當(dāng)升高溫度時(shí)，k正增大的倍數(shù)k逆增大的倍數(shù)（填“＞”、“＝”或“＜”，下同）；（2）T0℃時(shí)，向初始?jí)簭?qiáng)100kPa的恒容密閉反應(yīng)器中充入1molCH4，發(fā)生（1）中反應(yīng)，測(cè)得平衡混合氣體中H2的體積分?jǐn)?shù)為40.0%。則：①在該溫度下，其壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp＝。（分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）②若向該反應(yīng)器中通入高溫水蒸氣（不參加反應(yīng)，高于T0℃），則C2H4的產(chǎn)率將增大，其理由是。③實(shí)際制備C2H4時(shí)，通常存在副反應(yīng)2CH4（g）═C2H6（g）+H2（g）。若在T0℃時(shí)，H2的體積分?jǐn)?shù)為45%，C2H420%，其余為C2H6和CH4，則體系中CH4的體積分?jǐn)?shù)是。Ⅱ．CO2催化加氫合成乙烯：2CO2+6H2═C2H4+4H2O（3）理論計(jì)算表明，壓強(qiáng)為0.1MPa，原料初始組成n（CO2）：n（H2）＝1：3，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)四種組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x隨溫度T的變化如圖1所示。①圖中表示H2、H2O變化的曲線分別是、。②該反應(yīng)往往存在副反應(yīng)，則一定溫度和壓強(qiáng)條件下，可同時(shí)提高反應(yīng)速率和乙烯選擇性的措施是。③利用CO2還可獲得其他資源。圖2是電解法制HCOOH以實(shí)現(xiàn)CO2資源化利用。寫(xiě)出陰極CO2還原為HCOO﹣的電極反應(yīng)式：。電解一段時(shí)間后，陽(yáng)極區(qū)的KHCO3溶液濃度（填“增大”“減小”“不變”）。【答案】（1）2CH4（g）═C2H4（g）+2H2（g）△H＝+202.0kJ/mol。＞（2）①20kPa。②通入高溫水蒸氣（不參加反應(yīng)，高于T0℃），相當(dāng)于加熱，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，平衡正向移動(dòng)，產(chǎn)率增大。③30%。（3）①a、b。②選用更合適的催化劑。③H2O+2CO2+2e﹣═HCOO﹣+HCO3﹣。電解一段時(shí)間后，陽(yáng)極區(qū)的KHCO3溶液濃度減小【解析】（1）①H2（g）+O2（g）═H2O（l）△H1＝﹣285.8kJ/mol②CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H2＝﹣890.3kJ/mol③C2H4（g）+3O2（g）＝2CO2（g）+2H2O（l）△H3＝﹣1411.0kJ/mol根據(jù)蓋斯定律：②×2﹣③﹣①×2得2CH4（g）═C2H4（g）+2H2（g）△H＝2△H2﹣△H3﹣2△H1＝+202.0kJ/mol，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡正向移動(dòng)，k正增大的倍數(shù)＞k逆增大的倍數(shù)，故答案為：2CH4（g）═C2H4（g）+2H2（g）△H＝+202.0kJ/mol；＞；（3）①恒溫恒容條件下氣體的體積分?jǐn)?shù)等于其物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，設(shè)消耗的n（CH4）＝xmol，列化學(xué)平衡三段式，2CH4（g）═C2H4（g）+2H2（g）開(kāi)始（mol）1??????????0??????0消耗（mol）x??????????0.5x??????x平衡（mol）1﹣x????????0.5x?????x平衡時(shí)氫氣的體積分?jǐn)?shù)＝×100%＝40%，x＝0.5，平衡時(shí)n（CH4）＝0.5mol、c（C2H4）＝0.25mol、c（H2）＝0.5mol，混合氣體總物質(zhì)的量為0.5mol+0.25mol+0.5mol＝1.25mol，在該溫度下，其平衡常數(shù)Kp＝＝＝20kPa，故答案為：20kPa；②若向該反應(yīng)器中通入高溫水蒸氣（不參加反應(yīng)，高于T0℃），相當(dāng)于加熱，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，平衡正向移動(dòng)，產(chǎn)率增大，故答案為：通入高溫水蒸氣（不參加反應(yīng)，高于T0℃），相當(dāng)于加熱，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，平衡正向移動(dòng)，產(chǎn)率增大；③根據(jù)兩個(gè)方程式分析，①2CH4（g）═C2H4（g）+2H2（g）、②2CH4（g）═C2H6（g）+H2（g），C2H420%，說(shuō)明反應(yīng)①產(chǎn)生氫氣的體積分?jǐn)?shù)為40%，則反應(yīng)②產(chǎn)生氫氣的體積分?jǐn)?shù)為45%﹣40%＝5%，則C2H6的體積分?jǐn)?shù)為5%，則甲烷的體積分?jǐn)?shù)為1﹣20%﹣45%﹣5%＝30%，故答案為：30%；（3）①由題中信息可知，兩反應(yīng)物的初始投料之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，由圖中曲線的起點(diǎn)坐標(biāo)可知，c和a所表示的物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)之比為1：3，d和b表示的物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)之比為1：4，則結(jié)合化學(xué)計(jì)量數(shù)之比可以判斷表示氫氣變化的曲線是a，乙烯變化的曲線是d，表示二氧化碳變化曲線的是c，b表示水蒸氣，故答案為：a；b；②選用更合適的催化劑可同時(shí)提高反應(yīng)速率和乙烯選擇性，故答案為：選用更合適的催化劑；③Sn電極為陰極，陰極CO2發(fā)生還原反應(yīng)生成HCOO﹣，電極反應(yīng)為：H2O+2CO2+2e﹣═HCOO﹣+HCO3﹣；電解一段時(shí)間后，陽(yáng)極區(qū)的KHCO3溶液濃度降低，其原因是陽(yáng)極產(chǎn)生氧氣，pH減小，HCO3﹣濃度降低，故答案為：H2O+2CO2+2e﹣═HCOO﹣+HCO3﹣；減小。6．（2022·河北省唐縣第一中學(xué)模擬預(yù)測(cè)）（15分）二甲醚又稱甲醚（CH3OCH3），簡(jiǎn)稱DME，是清潔、高效的新型燃料。Ⅰ.由合成氣（CO、H2）制備二甲醚的反應(yīng)原理如下：①CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）ΔH1＝﹣90.0kJ?mol﹣1②2CH3OH（g）?CH3OCH3（g）+H2O（g）ΔH2＝﹣20.0kJ?mol﹣1③H2OH）?H2O（g）ΔH3＝+44.0kJ?mol﹣1回答下列問(wèn)題：（1）由合成氣（CO、H2）制備1molCH3OCH3（g），且生成H2O（1），其熱化學(xué)方程式為。（2）一定條件下在恒溫恒容的密閉容器中，按不同投料比充入CO（g）和H2（g）進(jìn)行反應(yīng)①，平衡時(shí)CO（g）和H2（g）的轉(zhuǎn)化率如圖所示，則a＝（填數(shù)值）。（3）在體積一定的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)②，如果該反應(yīng)的平衡常數(shù)K2值變小，下列說(shuō)法正確的是（填序號(hào)）。A.平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)B.平衡移動(dòng)的原因是升高了溫度C.達(dá)到新平衡后體系的壓強(qiáng)不變D.容器中CH3OCH3的體積分?jǐn)?shù)減?、?由合成氣（CO2、H2）制備二甲醚的反應(yīng)原理如下：④2CO2（g）+6H2（g）═CH3OCH3（g）+3H2O（g）ΔH4＜0⑤CO2（g）+H2（g）═CO（g）+H2O（g）ΔH5＞0（4）若在體積為2L的密閉容器中，控制CO2流速為22.4m3?h﹣1（已換算為標(biāo)準(zhǔn)狀況），CO2的轉(zhuǎn)化率為80.0%，則CO2的反應(yīng)速率為mol?L﹣1?min﹣1（保留三位有效數(shù)字）。（5）在恒壓條件下，按CO2與H2的物質(zhì)的量之比為1：3投料，測(cè)得CO2平衡轉(zhuǎn)化率和平衡時(shí)CO的選擇性轉(zhuǎn)化的CO2中生成CO的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）隨溫度的變化如圖所示：①曲線n隨溫度升高顯示如圖所示變化的原因是。②T℃時(shí)反應(yīng)⑤的平衡常數(shù)K＝（保留兩位有效數(shù)字）。③合成甲醚的適宜溫度為260℃，理由是。④其他條件不變，改為恒容條件，CO平衡選擇性比恒壓條件下的平衡選擇性（填“高”“低”或“不變”）?！敬鸢浮浚?）2CO（g）+4H2（g）?CH3OCH3（g）+H2O（l）ΔH＝﹣244.0kJ/mol。（2）2（3）BD（4）0.667（5）①溫度較低時(shí)，以反應(yīng)4為主，反應(yīng)4放熱，溫度升高，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率降低；溫度較高時(shí)，以反應(yīng)5為主，反應(yīng)5吸熱，溫度升高，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大。②0.046。③溫度過(guò)低，反應(yīng)速率太慢，溫度過(guò)高，CO的選擇性增大，甲醚的選擇性減小。④高。【解析】：（1）合成氣制備CH3OCH3（g）的方程式為2CO（g）+4H2（g）?CH3OCH3（g）+H2O（l），①CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）ΔH1＝﹣90.0kJ?mol﹣1，②2CH3OH（g）?CH3OCH3（g）+H2O（g）ΔH2＝﹣20.0kJ?mol﹣1，③H2O（l）?H2O（g）ΔH3＝+44.0kJ?mol﹣1，根據(jù)蓋斯定律：①×2+②﹣③計(jì)算2CO（g）+4H2（g）?CH3OCH3（g）+H2O（l）的焓變?chǔ)＝（﹣90.0kJ/mol）×2+（﹣20.0kJ/mol）﹣（+44kJ/mol）＝﹣244.0kJ/mol，熱化學(xué)方程式為2CO（g）+4H2（g）?CH3OCH3（g）+H2O（l）ΔH＝﹣244.0kJ/mol，故答案為：2CO（g）+4H2（g）?CH3OCH3（g）+H2O（l）ΔH＝﹣244.0kJ/mol；（2）加入的CO、H2一定條件下在恒溫恒容的密閉容器中，當(dāng)充入CO（g）和H2（g）的物質(zhì)的量之比等于其計(jì)量數(shù)之比時(shí)，二者的轉(zhuǎn)化率相等，則a＝2，故答案為：2；（3）在體積一定的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)②，反應(yīng)②是放熱反應(yīng)，如果該反應(yīng)的平衡常數(shù)K2值變小，說(shuō)明改變溫度時(shí)平衡逆向移動(dòng)，則改變條件應(yīng)該是升高溫度；A.該反應(yīng)的平衡常數(shù)K2值變小，說(shuō)明平衡逆向移動(dòng)，故A錯(cuò)誤；B.反應(yīng)②是放熱反應(yīng)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K2值變小，平衡逆向移動(dòng)，則平衡移動(dòng)的原因是升高了溫度，故B正確；C.反應(yīng)②是氣體體積不變化的反應(yīng)，達(dá)到新平衡后氣體的總物質(zhì)的量不變，但體系溫度升高，則達(dá)到新平衡后體系的壓強(qiáng)增大，故C錯(cuò)誤；D.反應(yīng)②是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，則容器中CH3OCH3的體積分?jǐn)?shù)減小，故D正確；故答案為：BD；（4）CO2流速為22.4m3?h﹣1，即1h內(nèi)通入CO2的體積為22.4m3＝22400L，n（CO2）＝＝100mol，轉(zhuǎn)化率為80.0%，則△n（CO2）＝100mol×80%＝80mol，CO2的反應(yīng)速率為v（CO2）＝＝＝≈0.667mol/（L?min），故答案為：0.667；（5）①因△H5＞0，ΔH4＜0，升溫反應(yīng)⑤的平衡正向移動(dòng)，反應(yīng)④的平衡逆向進(jìn)行，CO的選擇性增大，CO2轉(zhuǎn)化率減小，則m表示CO選擇性，n為CO2轉(zhuǎn)化率，曲線n隨溫度升高顯示如圖變化的原因是△H4＜0，溫度升高使反應(yīng)④的平衡逆向移動(dòng)，CO2的轉(zhuǎn)化率降低，溫度較高時(shí)，反應(yīng)⑤占主導(dǎo)地位，反應(yīng)⑤是吸熱反應(yīng)，升高溫度使反應(yīng)⑤正向移動(dòng)，CO2的轉(zhuǎn)化率增大，故答案為：溫度較低時(shí)，以反應(yīng)④為主，反應(yīng)④放熱，溫度升高，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率降低；溫度較高時(shí)，以反應(yīng)⑤為主，反應(yīng)⑤吸熱，溫度升高，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大；②設(shè)恒壓條件下CO2與H2的物質(zhì)的量分別為1mol、3mol，T℃時(shí)CO2平衡轉(zhuǎn)化率為40%，CO的選擇性為25%，即平衡時(shí)n（CO2）＝1mol×（1﹣40%）＝0.6mol，n（CO）＝1mol×40%×25%＝0.1mol，設(shè)平衡時(shí)H2、CH3OCH3、H2O的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol、zmol，根據(jù)C、H、O原子守恒有：0.6+0.1+2y＝1，2x+6y+2z＝6，1.2+0.1+y+z＝2，解得x＝2、y＝0.15、z＝0.55，由于反應(yīng)⑤是氣體體積不變化的反應(yīng)，可將氣體的物質(zhì)的量數(shù)值代替物質(zhì)的量濃度數(shù)值代入平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算平衡常數(shù)K，即K＝＝≈0.046，故答案為：0.046；③溫度過(guò)低，反應(yīng)速率太慢，溫度過(guò)高，CO的選擇性增大，不利于合成甲醚，由圖可知，合成甲醚的適宜溫度為260℃，故答案為：溫度過(guò)低，反應(yīng)速率太慢，溫度過(guò)高，CO的選擇性增大，甲醚的選擇性減??；④合成甲醚的反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，其他條件不變，改為恒容條件，相當(dāng)使容器中壓強(qiáng)減小，不利于甲醚的合成，使甲醚的合成量減少，從而增大了CO的選擇性，所以改為恒容條件時(shí)，CO平衡選擇性比恒壓條件下的平衡選擇性高，故答案為：高。7．（2022·廣東·執(zhí)信中學(xué)模擬預(yù)測(cè)）（15分）我國(guó)正式公布實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的時(shí)間和目標(biāo)后，使含碳化合物的綜合利用更受關(guān)注和重視?；卮鹣铝袉?wèn)題：（1）一定條件下，Pd﹣Mg/SiO2催化劑可使CO2甲烷化從而變廢為寶，其反應(yīng)機(jī)理如圖1所示，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為，反應(yīng)過(guò)程中碳元素的化合價(jià)為﹣2價(jià)的中間體是。（2）二氧化碳與氫氣重整體系中涉及的主要反應(yīng)如下：Ⅰ.CO2（g）+4H2（g）?CH4（g）+2H2O（g）ΔH＝﹣165kJ?mol﹣1Ⅱ.CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）ΔH＝+41kJ?mol﹣1①二氧化碳與甲烷反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣的熱化學(xué)方程式為；恒溫恒容密閉容器中進(jìn)行該反應(yīng)，下列事實(shí)能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是（填選項(xiàng)字母）。A．CO2與CH4的有效碰撞幾率不變B．相同時(shí)間內(nèi)形成C﹣H鍵和H﹣H鍵的數(shù)目相等C．混合氣體的密度不再改變D．氫原子數(shù)不再改變②一定溫度下，向10L恒容密閉容器中充入1molCO2和1molH2，發(fā)生反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ，5min末達(dá)到平衡時(shí)測(cè)得CO2的轉(zhuǎn)化率為50%，CH4與CO的分壓之比為1：4，H2O（g）的分壓為p0。則0～5min內(nèi)，平均反應(yīng)速率v（H2）＝mol?L﹣1?min﹣1；反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)Kp＝（Kp是用分壓表示的平衡常數(shù)）。③向恒容密閉容器中以物質(zhì)的量之比為1：4充入CO2和H2，發(fā)生反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ，實(shí)驗(yàn)測(cè)得平衡體系中各組分的體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如圖2所示。其中表示H2的體積分?jǐn)?shù)與溫度關(guān)系的曲線為（填“L1”、“L2”或“L3”）；T1℃之后，H2O（g）平衡體積分?jǐn)?shù)隨溫度的變化程度小于CH4平衡體積分?jǐn)?shù)隨溫度的變化程度，原因?yàn)?；T1℃時(shí)CO的平衡分壓（填“＞”“＜”或“＝”）T2℃時(shí)CO的平衡分壓，理由為?！敬鸢浮浚?）CO2+4H2CH4+2H2O，MgOCH2。（2）①CO2（g