资料中包含下列文件，点击文件名可预览资料内容
还剩16页未读，
继续阅读
所属成套资源：2023高考化学重难点专题特训学案[全国]
成套系列资料，整套一键下载
- 【备考2023】高考化学重难点专题特训学案（全国通用）——10 化工流程 （原卷版+解析版） 学案 0 次下载
- 【备考2023】高考化学重难点专题特训学案（全国通用）——11 化学实验 （原卷版+解析版） 学案 0 次下载
- 【备考2023】高考化学重难点专题特训学案（全国通用）——13 物质结构与性质 （原卷版+解析版） 学案 0 次下载
- 【备考2023】高考化学重难点专题特训学案（全国通用）——14 有机推断 （原卷版+解析版） 学案 0 次下载
- 【备考2023】高考化学重难点专题特训学案（全国通用）——【备战2023】高考化学重难点专题特训（全国通用）——01 化学与STSE（原卷版+解析版）（原卷版+解析版） 学案 0 次下载
【备考2023】高考化学重难点专题特训学案（全国通用）——12 化学反应原理 （原卷版+解析版）
展开
这是一份【备考2023】高考化学重难点专题特训学案（全国通用）——12 化学反应原理 （原卷版+解析版），文件包含12化学反应原理解析版docx、12化学反应原理测试版docx等2份学案配套教学资源，其中学案共58页， 欢迎下载使用。
命题猜想
本题综合考查速率与平衡，考点较稳定。焓变、转化率（产率）、Kp的计算年年必考。键能、燃烧热、反应机理、活化能、平衡的判断与移动、催化剂的选择性要加以重视，表述要有理有据，表达富有逻辑性。
难点重点热点
掌握焓变、速率、转化率、K的计算，尤其是Kp！！！必须掌握计算方法。掌握差量法或直接将压强列入三行式，化简Kp计算的痛苦过程。多重平衡体系更加具有实战意义；对大学下放的速率方程、阿伦尼乌斯公式要有一定了解；了解催化剂选择性与催化活性；通过图像或表格，提取有效信息，综合外因对反应速率与平衡的影响，联系生产效益，优化反应条件。
¨重难录 重难点击 蓄势而发
1.（2022·全国·高考真题）（2022·湖南·邵阳市第二中学模拟预测）将二氧化碳转化为高附加值碳基燃料有利于实现碳中和。
已知：① ；
② ；
③ 。
(1)相关化学键的键能数据如表所示。
化学键
H—H
H—O
C—H
键能
436
802
463
x
则__________，__________。
(2)某温度下，将和充入容积可变的密闭容器中发生反应(设仅发生反应①和反应②)，保持体系压强为，反应起始时气体总体积为V L，平衡体系中、的物质的量分数分别为40%、20%，则此时CO(g)的平衡分压为__________，的浓度为__________。
(3)将和充入容积可变的密闭容器中发生上述三个反应，保持体系压强为，平衡体系中各气体组分的物质的量分数随温度的变化情况如图所示。
①曲线a代表平衡体系中__________(填化学式)的物质的量分数随温度的变化情况，该物质的量分数随着温度升高而减小的原因为__________。
②时，反应②的压强平衡常数__________(用含y、z、的代数式表示)。
【答案】(1) 415
(2)
(3) 反应②的，反应③的，升高温度反应②平衡左移，反应③平衡右移，的物质的量分数减小
【详解】（1）根据题意，②=①×2③，因此；根据反应②可知，，；
（2）在反应①中，设反应生成的CO的物质的量为x mol，则
在反应②中，设反应生成的的物质的量为y mol。则
因此平衡时，，，，，；
气体总的物质的量；
根据图像可得，，解得，。
即平衡时，，，，，。
。
由于反应前后容器内的压强相等，平衡时气体总物质的量为，因此，，；
（3）①反应体系中有5种气体，曲线a、b只能代表平衡体系中、CO的物质的量分数随温度的变化情况，升高温度，反应①和③平衡向右移动，CO的物质的量分数增大；反应③平衡向右移动，反应②平衡向左移动，的物质的量分数减少。因此曲线a代表平衡体系中的物质的量分数随温度的变化情况，曲线b代表平衡体系中CO的物质的量分数随温度的变化情况。
2.（2023年全国预测模拟）苯甲醛是生产氨苄青霉素、某些苯胺染料等产品的重要中间体。制备苯甲醛的常用方法有气相催化氧化法和电催化氧化法。
I．气相催化氧化法(以Ce／ZSM-5为催化剂)主要反应： (g)+O2(g) (g)+H2O(g)ΔH
(1)已知：
① (g)+ 8O2(g)=7CO2(g)+3H2O(g) ΔH=—3452.6kJ/mol
② (g)+9O2(g)= 7CO2(g)+4H2O(g) ΔH=—3784.9kJ/mol
则反应 (g)+ O2(g) (g) +H2O(g) ΔH=______
(2)在一容积为2L的密闭容器中分别充入甲苯和氧气各2mol，在同一时间(80min)、不同温度下测得甲苯的转化率、苯甲醛的选择性和收率如图所示，其中：
温度控制在380℃，前80min内生成苯甲醛的平均反应速率为_______；甲苯的转化率随温度升高而增大的原因是_______。
(3)其他条件相同、不同空速下测得苯甲醛的选择性和收率如图所示。
已知：①空速指鼓入空气的速度，单位为h-1；
②苯甲醛吸附在催化剂表面才能被进一步氧化为苯甲酸。
请分析当空速由1000h-1增大至2500h-1过程中苯甲醛选择性增加的原因：_______ 。
(4)合成苯甲醛的最佳温度和空速应为_______(填序号)。
A．350℃、5000h-1 B．350℃、2500h-1 C．410℃、5000h-1 D．410℃、2500h-1
II．电催化氧化法
以硫酸酸化的MnSO4溶液作为电解媒质间接氧化甲苯制备苯甲醛的工艺方案如图所示：
(5)a为电源_______极；生成苯甲醛的离子方程式为_______；右池生成0.1mol H2时，左池可产生_______ mol。
【答案】(1)—332.3kJ/mol
(2) 6×10—4 mol/(L·min) 甲苯发生了其他副反应
(3)当空速较高时，苯甲醛易从催化剂表面脱落，抑制了苯甲醛进一步被氧化
(4)B
(5) 正 +4Mn3++H2O→+4H++4Mn2+ 0.05
【详解】（1）由盖斯定律可知，②—①可得主要反应，则反应ΔH=(—3784.9kJ/mol)—(—3452.6kJ/mol)=—332.3kJ/mol，故答案为：—332.3kJ/mol；
（2）由图可知，温度控制在380℃，80min时苯甲醛的选择性和甲苯的转化率分别为40%和12%，则前80min内生成苯甲醛的平均反应速率为6×10—4 mol/(L·min)；温度升高，甲苯的转化率增大，苯甲醛的选择性和收率降低说明甲苯发生了其他副反应，故答案为：6×10—4 mol/(L·min)；甲苯发生了其他副反应；
（3）由图可知，当空速由1000h-1增大至2500h-1过程中苯甲醛选择性增加说明空速较高时，苯甲醛易从催化剂表面脱落，抑制了苯甲醛进一步被氧化，降低了苯甲醛氧化为苯甲酸的几率，故答案为：空速较高时，苯甲醛易从催化剂表面脱落，抑制了苯甲醛进一步被氧化；
（4）由图可知，温度为350℃、空速为2500h-1时，苯甲醛选择性和收率最高，则合成苯甲醛的最佳温度和空速应为350℃、2500h-1，故选B；
（5）由Mn2+转化为Mn3+可知，与电源的正极a电极相连的电极为电解池的阳极，阳极生成的Mn3+在溶液中与甲苯反应生成Mn2+、苯甲醛和氢离子，与负极b电极相连的电极为阴极，氢离子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气，甲苯氧化为甲醛的反应为+4Mn3++H2O→+4H++4Mn2+，电池的总反应为+H2O→+2H2↑，所以右池生成0.1mol氢气时，左池可产生0.05mol苯甲醛，故答案为：正；+4Mn3++H2O→+4H++4Mn2+；0.05。
3.（2021·浙江·高三模拟预测）工业上二氧化碳、甲烷催化重整不仅可以获得合成气(CO和H2)，还可减少温室气体排放，对治理生态环境具有重要意义。
(1)已知：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H1=a kJ/mol
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2O(g) △H2=b kJ/mol
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H3=c kJ/mol
催化重整反应CO2(g)+CH4(g)=2CO(g)+2H2(g)的△H4=_______。
(2)以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂，还可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示。250-300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因可能是_______。
(3)催化重整 CO2(g)+CH4(g)=2CO(g)+2H2(g)的反应，测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图中曲线所示：
①根据图2可知，p1、p2、p3、p4由大到小的顺序为_______。
②在压强为p4、投料比 为1、950℃的条件下，X点平衡常数Kp=_______ (用含p4的代数式表示，其中用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压物质的量分数)。
(4)若反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.17 kJ/mol 的正、逆反应速率分别可表示为v正=k正c(CO2)·c(H2)、k逆分别为正、逆反应速率常数，c为物质的量浓度。则如图(pK=-lgk：T表示温度所示①、②、③、④四条斜线中，能表示以pk正随T变化关系的是斜线_______，能表示pk逆随T变化关系的是斜线_______。
(5)我国科研人员研制出的可充电“Na-CO2”电池，以钠箔和多壁碳纳米管(MWCNT)为电极材料，总反应为4Na+3CO22Na2CO3+C，放电时该电池“吸入”CO2，其工作原理如图所示：
放电时，正极的电极反应式为_______。
【答案】(1)(a+2b-2c) kJ/mol
(2)温度超过250℃，催化剂的催化效率降低
(3) p4＞p3＞p2＞p1
(4) ④ ③
(5)3CO2+4Na＋+4e-=2Na2CO3+C##3CO2+4e-=2CO+C
【详解】（1）已知：①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H1=a kJ/mol
②CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2O(g) △H2=b kJ/mol
③2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H3=c kJ/mol
根据盖斯定律，将①+2×②-2×③，整理可得催化重整反应CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)的△H4=(a+2b-2c) kJ/mol；
（2）根据在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率图示可知：250-300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因可能是温度超过250℃，催化剂的催化效率降低；
（3）①在其他条件不变时，增大压强，化学平衡向气体体积减小的逆反应方向移动，导致CH4的转化率降低。在温度不变时CH4的转化率：p1＞p2＞p3＞p4，所以压强p1、p2、p3、p4由大到小的顺序为：p4＞p3＞p2＞p1；
②在950℃的条件下压强为p4，投料比为1，假设CH4的物质的量是1 mol，n(CO2)=1 mol，反应达到平衡时CH4的转化率是50%，则平衡时n(CH4)=0.5 mol，根据反应CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)中物质反应转化关系可知平衡时n(CO2)=0.5 mol，n(H2)=n(CO2)=1 mol，气体总物质的量n(总)=0.5 mol+0.5 mol+1 mol+1 mol=3 mol，平衡时各种气体的分压p(CO2)=p(CH4)=；p(CO)=p(H2)=，则X点平衡常数Kp=；
（4）反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.17 kJ/mol 的正反应为吸热反应，升高温度，v正、v逆均增大，化学平衡向正反应方向移动，则pk正、pk逆均减小，平衡正向移动，则v正＞v逆，pk正＜pk逆，根据图象可知：能表示以pk正随T变化关系的是斜线④；能表示pk逆随T变化关系的是斜线③；
（5）对于反应4Na+3CO22Na2CO3+C，放电时装置为原电池，Na为负极，吸收CO2的电极为正极，正极上CO2得到电子发生还原反应产生C单质和Na2CO3，则正极的电极反应式为：3CO2+4Na++4e-=2Na2CO3+C(或3CO2+4e-=2CO+C)。
4.（2022·广东实验中学模拟预测）甲烷和氯气都是重要的化工原料。
I．CH4在光照条件下与C12反应，可得到各种氯代甲烷。
(1)CH4氯代的机理为自由基(带有单电子的原子或原子团，如C1·、·CH3)反应，包括以下几步：
I．链引发
II．链传递
III．链终止
Cl22Cl∙
Cl∙＋CH4→∙CH3＋HCl
∙CH3＋Cl2→CH3Cl＋Cl∙
……
2Cl∙→Cl2
Cl∙＋∙CH3→CH3Cl
……
写出由CH3Cl生成CH2Cl2过程中链传递的方程式：_______，_______。
(2)丙烷氯代反应中链传递的一步反应能量变化如下。
推知−CH3中C−H键能比-CH2-中C−H键能_______(填“大”或“小”)。
II．甲烷重整制合成气，主要反应如下：
i．CH4(g)＋H2O(g)=CO(g)＋3H2(g) ΔH1
ii．CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g) ΔH2
各反应平衡常数与温度的关系如图。
(3)①假设ΔH、ΔS不随温度变化，平衡常数与温度间存在的关系为：lnK1−lnK2=(−)，R为正常数。则ΔH1_______0(填“＞”或“＜”)；ΔH1_______ΔH2(填“＞”或“＜”)。
②通过调整投料比可调控平衡时合成气的值。1000K，平衡时=2，则=_______，应控制投料比=_______。
III．氯碱工业是化工产业的重要基础，其装置示意图如图。
(4)X为_______，Y为_______。(写化学式)
(5)淡盐水中含少量的HClO，阴极区生成NaOH的物质的量小于氢气的两倍，下列关于造成NaOH的物质的量小于氢气的两倍的原因中合理的是_______(填序号)。
a．Cl－在电极上放电，产生HClO
b．有H＋穿过阳离子交换膜
c．阳离子交换膜破损导致OH－向阳极区迁移
d．O2在阴极放电
【答案】(1) CH3Cl＋Cl·→·CH2Cl＋HCl ·CH2Cl＋Cl2→CH2Cl2＋Cl·
(2)大
(3) ＞ ＜ 2 2
(4) NaOH NaOH
(5)bc
【详解】（1）根据甲烷生成CH3Cl过程中链传递的方程式：Cl∙＋CH4→∙CH3＋HCl，∙CH3＋Cl2→CH3Cl＋Cl∙，得到由CH3Cl生成CH2Cl2过程中链传递的方程式：Cl∙＋CH3Cl→∙CH2Cl＋HCl，∙CH2Cl ＋Cl2→CH2Cl2＋Cl∙；故答案为：Cl∙＋CH3Cl→∙CH2Cl＋HCl，∙CH2Cl ＋Cl2→CH2Cl2＋Cl∙。
（2）丙烷氯代反应中链传递的一步反应能量变化如下。
根据题中信息得到∙CH2CH2CH3能量更高，不稳定，则下面的更稳定，因此键能更大即推知−CH3中C−H键能比中C−H键能大；故答案为：大。
（3）①根据图中信息温度升高，lnK增大，即K增大，升温向吸热反应进行即ΔH1＞0；升高相同温度，第二个方程式的lnK变化比第一个方程式的lnK变化大，根据lnK1−lnK2=(−)分析，则ΔH1＜ΔH2；故答案为：＜。
②通过调整投料比可调控平衡时合成气的值。1000K，两者的平衡常数相等，则H2(g)＋CO2(g)=CO(g)＋H2O(g)的平衡常数为1，即，平衡时=2，则=2，由于反应在同一容器中进行且反应中二氧化碳、水的系数相等，则起始投料=2；故答案为：2；2。
（4）根据图中信息，右边是阴极，水中氢离子得到电子变为氢气，水中氢氧根和钠离子结合形成氢氧化钠溶液，因此X为低浓度NaOH，Y为高浓度NaOH；故答案为：NaOH；NaOH。
（5）造成NaOH的物质的量小于氢气的两倍的原因主要是淡盐水中含少量的HClO，阴极区生成NaOH与HClO反应，也可能是左边的氢离子穿过阳离子交换膜生成氢气，而右边生成的氢氧化钠的量减少，还有可能是生成的氢氧根离子向阳极区迁移，O2在阴极放电生成氢氧根，会导致NaOH的量偏大，因此合理的是bc；故答案为：bc。
5.（2022·河北·邯郸一中模拟预测）含氯化合物的反应在化学工业中具有重要的地位。回答下列问题：
(1)次氯酸钠氧化法可以制备Na2FeO4。
已知：2H2(g) +O2(g)=2H2O(l) ΔH=a kJ·mol-1
NaCl(aq)+H2O(l)=NaClO(aq)+ H2(g) ΔH =b kJ·mol-1
4Na2FeO4 (aq) + 10H2O(l)=4Fe(OH)3(s) +3O2 (g)十8NaOH(aq) ΔH=c kJ·mol-1
反应2Fe(OH)3(s)十3NaClO(aq) + 4NaOH(aq)=2Na2FeO4 (aq) + 3NaCl(aq) +5H2O(l)的 △H=_______kJ·mol-1。
(2)光气(COCl2)是重要的含氯化合物。常用于医药、农药制造，工业上利用一氧化碳和氯气反应制备，反应方程式为CO(g)+Cl2(g) COCl2(g)。在1 L恒温恒容密闭容器 中充入2.5molCO和1.5molCl2，在催化剂作用下发生反应，测得CO及COCl2的物质的量随时间变化如图1所示：
①第一次平衡时，CO的平衡转化率为_______；此温度下，该反应的平衡常数KC=_______(保留两位有效数字)。
②在第20 s时，改变的条件是_______。
(3)工业上常用氯苯(C6H5-Cl)和硫化氢(H2S)反应来制备一种用途广泛的有机合成中间体苯硫酚(C6H5-SH) ，但会有副产物苯(C6 H6)生成。
I.C6H5-Cl(g)+H2S(g) C6H5-SH(g)+HCl(g) ΔH1= -16.8 kJ·mol-1；
II.C6H5- Cl(g)+ H2S(g)=C6H6(g)+HCl(g)+S8(g) △H2= - 45.8 kJ·mol-1。
①将一定量的C6H5-Cl和H2S的混合气体充入恒容的密闭容器中，控制反应温度为T(假设只发生反应I)，下列可以作为反应I达到平衡的判据是_______(填字母)。
A．气体的压强不变 B．平衡常数不变
C．v正(H2S)= v逆(HCl) D．容器内气体密度不变
②现将一定量的C6H5-Cl和H2S置于一固定容积的容器中模拟工业生产过程，在不同温度下均反应20 min测定生成物的浓度，得到图2和图3。
(R为H2S与C6H5-Cl的起始物质的量之比)，图2显示温度较低时C6H5-SH浓度的增加程度大于C6H6，从活化能角度分析其主要原因是_______；结合图2和图3，该模拟工业生产制备C6H5 - SH的适宜条件为_______。
【答案】(1)-a-3b-c
(2) 30% 0.57 增大CO的物质的量
(3) C 反应I的活化能小于反应II的活化能，反应I的反应速率快于反应II，相同时间内获得的产物的浓度自然反应I比反应II多 温度590K，R=2.5
【详解】（1）①2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=a kJ·mol-1
②NaCl(aq)+H2O(l)=NaClO(aq)+H2(g) ΔH=b kJ·mol-1
③4Na2FeO4(aq)+10H2O(l)=4Fe(OH)3(s)+3O2(g)+8NaOH(aq) ΔH=c kJ·mol-1
根据盖斯定律，-③-②×3-①×得2Fe(OH)3(s)+3NaClO(aq)+4NaOH(aq)= 2Na2FeO4(aq)+3NaCl(aq)+ 5H2O(l)的ΔH=-a-3b-c kJ·mol-1；
（2）①反应进行到15s时达到第一次平衡，CO的平街转化率为=30%；
该反应的平衡常数K== 0.57；
②在第20 s时，CO的物质的量瞬间迅速增大，平衡正向进行，说明此时改变的条件是增大CO的物质的量；
（3）①A．反应前后气体分子总数不变，总物质的量不变，气体压强始终保持不变，压强不变不能说明该反应达到平衡，故不选A；
B．平衡常数只与温度有关，温度不变平衡常数始终不变，因此平衡常数不变不能说明反应达到平衡，故不选B；
C．v正(H2S)表示正反应速率，v逆(HCl)表示逆反应速率，反应达到平衡状态时正逆反应速率之比等于化学计量数之比，因此v正(H2S)= v逆(HCl)说明反应达到平衡，故选C；
D．气体总质量始终不变，容器体积保持不变，气体密度始终不变，气体密度不变，不能说明反应达到平衡，故罢休D；
选C；
②C6H5-Cl由反应Ⅰ生成，C6H6由反应Ⅱ生成，图2显示温度较低时C6H5-Cl浓度的增加程度大于C6H6，说明反应Ⅰ的活化能小于反应Ⅱ的活化能，反应Ⅰ的反应速率快于反应Ⅱ，相同时间内获得的产物的浓度自然反应Ⅰ比反应Ⅱ多；根据图2和图3的数据信息，590K、R=2.5时C6H5 – SH的浓度最大，该模拟工业生产制备C6H5 - SH的适宜条件为温度590K，R=2.5。
6.（2022·重庆·西南大学附中模拟预测）乙醇是一种重要的工业原料，被广泛应用于能源、化工、食品等领域，以下两种方法可实现乙醇的制备。
I．公众号山城学术圈采用催化乙烯水合制乙醇，该反应过程中能量变化如下图所示：
(1)反应物分子有效碰撞几率最大的步骤对应的基元反应为_______。
(2)制备的无水乙醇在25℃，101kPa下，完全燃烧时放出热量QkJ，其燃烧生成的用过量饱和石灰水吸收可得100g沉淀，则乙醇燃烧热的热化学方程式为_______。
II．以合成气催化合成乙醇是近年来研究的热点，其中乙酸甲酯催化加氢是制取乙醇的关键步骤之一，包括以下主要反应：
①
②
(3)反应的ΔH= _______。
(4)若在体积为2L的密闭容器中，控制流速为(已换算为标准状况)，的转化率为80.0％，则的反应速率为_______mol∙L-1∙min-1(保留三位有效数字)，流速过大时乙酸甲酯的转化率下降，原因是_______。
(5)向恒温恒压的两个密闭容器甲(25℃、)、乙(25℃、)放入物质的量均为amol的和，若只发生反应②，其正反应速率，p为物质分压，若容器甲与乙中平衡时正反应速率之比，则甲、乙容器的体积之比为_______。
(6)一定条件下在1L密闭容器内通入2.00mol和3.96mol发生反应①和②，测得不同温度下达平衡时转化率和乙醇的选择性如下图所示，260℃时反应①的平衡常数_______；温度高于240℃时，随温度升高乙醇的选择性降低的原因可能是_______。
[]
【答案】(1)C2H+H2O= C2H7O+
(2)C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=—2Q kJ/mol
(3)—84.6
(4) 6.67 乙酸甲酯与催化剂接触时间过短，反应不能充分进行，导致乙酸甲酯的转化率下降
(5)5：4
(6) 14 反应①为放热反应，温度升高，反应①向逆反应方向进行，生成乙醇的量减少
【详解】（1）由图可知，第二步反应的活化能最小，反应速率最快，反应物分子有效碰撞几率最大，对应的基元反应为C2H+H2O= C2H7O+，故答案为：C2H+H2O= C2H7O+；
（2）乙醇燃烧生成二氧化碳和液态水的方程式为C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)，由制备的无水乙醇在25℃，101kPa下，完全燃烧时放出热量QkJ，其燃烧生成的二氧化碳用过量饱和石灰水吸收可得100g碳酸钙沉淀可知，乙醇的燃烧热ΔH=—=—2Q kJ/mol，则乙醇燃烧热的热化学方程式为C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=—2Q kJ/mol，故答案为：C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=—2Q kJ/mol；
（3）由盖斯定律可知，反应①—②可得反应，则反应ΔH=(—71kJ/mol)—(+13.6kJ/mol)=—84.6kJ/mol，故答案为：—84.6；
（4）设时间为1h，由流速可知，乙酸甲酯的物质的量为=1000mol，由乙酸甲酯的转化率为80%可知，乙酸甲酯生的反应速率为≈6.67 mol/(L·min)，若流速过大，乙酸甲酯与催化剂接触时间过短，反应不能充分进行，导致乙酸甲酯的消耗量减小，转化率下降，故答案为：6.67 mol/(L·min)；乙酸甲酯与催化剂接触时间过短，反应不能充分进行，导致乙酸甲酯的转化率下降；
（5）由题意可知，两容器的反应温度相同、压强不同，反应②为气体体积不变的反应，增大压强，化学平衡不移动，则平衡时两个容器中乙酸甲酯和氢气的物质的量均相同，则两个容器中反应速率之比等于乙酸甲酯分压的平方之比，而压强之比等于容器体积之反比，所以甲、乙容器的体积之比为5：4，故答案为：5：4；
（6）由图可知，260℃时乙酸甲酯的转化率为90%、乙醇的选择性为70%，则生成乙醇和乙醛的乙酸甲酯的物质的量分别为2.00mol×90%×70%=1.26mol、2.00mol×90%×30%=0.54mol，由题给方程式可建立如下三段式：
由三段式数据可知，反应①的平衡常数K==14，由图可知，240℃时反应达到平衡，温度高于240℃时，为平衡的移动过程，反应①为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，甲醇的量减小，所以温度高于240℃时，随温度升高乙醇的选择性降低，故答案为：14；反应①为放热反应，温度升高，反应①向逆反应方向进行，生成乙醇的量减少。
7.（2022·辽宁实验中学模拟预测）含碳物质的价值型转化，有利于“减碳”和可持续发展。结合相关信息，回答：
(1)相关的化学键键能数据如下：
化学键
H－O
C≡O
C＝O
H－H
E/()
463
1075
803
436
_________________。
下列有利于提高CO平衡转化率的措施有_________________(填标号)。
a．增大压强 b．降低温度
c．提高原料气中的比例 d．使用高效催化剂
(2)已知将、催化重整为可用的化学品，对改善环境意义重大，某科研团队在密闭容器中进行“合成气催化重整”，反应的化学方程式为
①下列能说明该反应达到化学平衡状态的是_________________。
a．混合气体的平均相对分子质量不再变化 B．
C．甲烷与氢气浓度比值不再变化 D．容器内混合气体的密度不再变化
②当投料比时，的平衡转化率()与温度(T)，初始压强(p)的关系如图所示。
可知：压强_________________2MPa(填“＞”“＜”或“＝”)；当温度为、压强为2MPa时，a点时的v(逆)_________________v(正)(填“＞”“＜”或“＝”)
起始时向1L恒容容器中加入2mol 和2mol ，在温度为、初始压强为2MPa时反应，用压强表示该反应平衡常数的值的_____________(分压＝总压×物质的量百分数)。
(3)图为一种可以循环利用人体呼出的并提供的装置，总反应方程式为。写出阴极的电极反应：_______________________
【答案】(1) −41 bc
(2) AC ＜ ＞ 4##4(MPa)2
(3)CO2＋H2O＋2e－＝CO＋2OH－
【分析】由图可知，N电极所连接的Pt电极上碳元素价态降低得电子，故左侧Pt电极为阴极，右侧Pt电极为阳极，N电极为电源负极，P电极为正极，据此作答。
【详解】（1）△H=反应物键能总和-生成物键能总和=463 kJ•mol-1×2+1075 kJ•mol-1-803 kJ•mol-1×2-436 kJ•mol-1=-41 kJ•mol-1；
a.该反应是气体体积不变的反应，增大压强，平衡不移动，故a错误；
b.该反应是放热反应，降低温度，平衡正向移动，有利于提高CO平衡转化率，故b正确；
c.提高原料气中H2O的比例，增大反应物浓度，平衡正向移动，有利于提高CO平衡转化率，故c正确；
d.使用高效催化剂，不改变平衡状态，故d错误，
故答案为：-41；bc；
（2）①A．根据质量守恒，混合气体的质量恒定，该反应是气体物质的量增大的反应，因此混合气体的平均相对分子质量为变量，当变量不再改变时能说明反应达到平衡状态，故A正确；
B．根据速率之比等于化学计量数之比，2v正(CH4)=v逆(CO)才能说明反应达到平衡，故B错误；
C．伴随反应进行，甲烷浓度逐渐减小，氢气浓度逐渐增大，甲烷与氢气浓度比值是变量，当变量不再改变时能说明反应达到平衡状态，故C正确；
D．根据质量守恒，混合气体的质量恒定，容器体积不变，则容器内混合气体的密度始终不变，故D错误；
故答案为：AC；
②该反应是气体体积增大的反应，减小压强，平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大，由图可知相同温度，p1条件下CO2的平衡转化率大于2MPa条件下，说明p1＜2MPa；a点时，此时CO2的转化率大于CO2的平衡转化率，说明反应逆向移动，则v(逆)＞v(正)；起始时向1L恒容容器中加入2mol CH4和2mol CO2，在温度为T6、初始压强为2MPa时反应，此时CO2的平衡转化率为50%，CO2转化物质的量为2mol×50%=1mol，列三段式：，，则p平衡=3MPa,p(CO)=p(H2)=×3MPa=1MPa,p(CH4)=p(CO2)=0.5MPa，，故答案为：＜；＞；4(MPa)2；
（3）阴极的电极上二氧化碳得到电子发生还原反应生成一氧化碳气体，电解质溶液为碱性，则反应为CO2+H2O+2e-=CO+2OH-。
8.（2022·全国·统考高考真题）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
【详解】（1）已知：
①2H2S(g)+3O2(g)＝2SO2(g)+2H2O(g) ΔH1＝－1036kJ/mol
②4H2S(g)+2SO2(g)＝3S2(g)+4H2O(g) ΔH2＝94kJ/mol
③2H2(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＝170 kJ/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，H2S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；根据图象可知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。
¨热点集 热点点击 核心猜想
9.（2022·安徽省宣城市第二中学模拟预测）二甲醚是含氢量高，廉价易得，无毒的优良制氢原料，二甲醚水蒸气重整制氢体系中会发生如下反应：
主反应：
反应：
(1)①主反应在_______(填“高温”或“低温”)下能自发进行。
②已知主反应的机理分为两步
步骤ⅰ：
步骤ⅱ：……
则步骤ⅱ的热化学方程式为_______。
对比负载的催化剂性能，测得收率的变化曲线如图所示。
已知：
二甲醚转化率
氢选择性
氢收率=二甲醚转化率×氢选择性
(2)三种催化剂中，催化活性最好的催化剂是_______。加入后，催化剂的稳定性_______(填“上升”或下降”)
(3)向恒压为p(非恒容)的体系中充入物质的量之比为的发生二甲醚水蒸气重整制氢反应，测得在催化剂催化下反应达到平衡时，二甲醚转化率为，且产物中。
①能判断该反应达到平衡状态的标志为_______(填字母)。
A．混合气体中各物质分压保持不变
B．混合气体的密度保持不变
C．混合气体平均摩尔质量保持不变
D．消耗时，有生成
②反应达到平衡时，的转化率为_______，二甲醚水蒸气重整制氢主反应的_______(列出含p的计算式即可)。
【答案】(1) 高温
(2) 上升
(3) ABC 20% 或
【详解】（1）①根据题中所给主反应方程式判断，该反应为熵增的吸热反应，根据△G=△H-T△S<0，该反应高温下能自发进行。
②根据主反应和步骤i反应判断，步骤ii 反应的热化学方程式为CH3OH(g)+ H2O(g)= =3H2(g) +CO2(g)，根据盖斯定律判断，△H2=(△H-△H1)=+，热化学方程式为：。
（2）根据图中信息判断，使用在大多数温度条件下获得的H2收率都较高，为催化活性最好的催化剂；体系温度从300℃逐渐升温到450 ℃，再降温回350℃，使用含Ni的催化剂H2收率未发生明显降低，而使用只含Cu的催化剂H2收率明显降低，由此证明：加入Ni后，催化剂的稳定性上升。
（3）①A．反应在恒压体系中进行，随着反应的进行，气体体积在逐渐变化，则混合气体中各物质分压保持不变能说明反应达到平衡状态，A符合题意；
B．气体总质量始终不变，总体积在逐渐改变，则密度保持不变能说明反应达到平衡状态，B符合题意；
C．气体总质量始终不变，总物质的量逐渐改变，则气体平均摩尔质量保持不变能说明反应达到平衡状态，C符合题意；
D．消耗1 mol CH3OCH3时，有2 mol CO2生成，无法证明v正=v逆，D不符合题意；
故选ABC。
②设该温度下，恒压为p的体系中充入CH3OCH3的物质的量为a mol，列“三段式”：
由和解得x=0.2a，y=0.05a，则平衡时，n(CH3OCH3)=0.75a、n(H2O)= 2.4a、n(H2)= 1.25a、n(CO2)=0.4a、n(CH4)=0.05a、n(CO)=0.05a、n总=4.9a，则的转化率为，Kp=或。
10.（2022·山东·模拟预测）氨气是重要的基础化工品。回答下列问题：
I. 在尿素合成塔中发生的反应可表示为: 2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(l)[CO(NH2)2](s)+H2O(g)；已知第一步反应为快速反应，△H1=-119.2kJ·mol-1，第二步反应为慢速反应，△H2=+15.5kJ·mol-1，
(1)下列图像能表示尿素合成塔中发生反应的能量变化历程的是_______(填标号)。
A． B． C． D．
II.工业上使用氨气生产尿素，在一个体积恒为1L的恒温密闭容器中充入2mol CO2和4mol NH3的混合气体，经历反应1、2合成CO(NH2)2，经历如下两个过程：
反应1；2NH3(g)+CO2(g)⇌NH2COONH4(s) ΔH1= - 159.50kJ·mol-1
反应2：NH2COONH4(s)⇌CO(NH2)2(s) + H2O(g) ΔH2= + 72.50kJ·mol-1
(2)能说明反应1达到平衡状态的是(暂不考虑反应2) __ (填标号)。
①混合气体的压强不变
②混合气体的密度不变
③相同时间内断裂3molN-H键，同时形成1molCO2
④混合气体的平均相对分子质量不变
⑤NH3的体积分数不变
(3)混合气体中氨气体积分数及气体总浓度随时间变化如图所示，对于反应I，A点正反应速率与B点逆反应速率大小关系是_______(填“>”“<”或“=”)，在B点氨气的转化率为__。
III.恒温恒容的密闭容器中，在某催化剂表面上发生2NH3(g)⇌N2(g)+3H2(g) 。测得在同种催化剂下分解的实验数据如下表所示：
(4)根据组①数据，随着反应进行，c(NH3)减小，平均反应速率_______(填“变大”“变小”或“不变”)，对该变化的合理解释是_______。
(5)在科学家推出合成氨反应在接近平衡时净反应速率方程式为： ，，分别为正、逆反应速率常数，p代表各组分的分压，如，其中为平衡体系中B的体积分数，p为平衡总压强16MPa，以铁为催化剂时，一定条件下，向容器中充入5mol N2和15mol的混合气体，平衡时氨气的质量分数为40%，试计算_______。
【答案】(1)C
(2)①②
(3) > 75%
(4) 不变 催化剂表面已充分吸附氨气，反应中氨气浓度减小但吸附量不变，故平均反应速率不变
(5)0.0073或0.007(MPa)-2
【详解】（1）在尿素合成塔中发生的反应可表示为: 2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(l)[CO(NH2)2](s)+H2O(g)，已知△H1=-119.2kJ·mol-1，△H2=+15.5kJ·mol-1，则第一步为放热反应，第二步为吸热反应，并且第二步为慢反应，活化能比第一步要高，所以C图像符合要求，故答案为C。
（2）①该反应是气体体积减小的反应，反应过程中压强一直减小，当混合气体的压强不变时，说明反应达到平衡，正确；
②该反应是气体体积减小的反应，反应过程中气体质量减小，气体总体积不变，密度一直减小，当混合气体的密度不变时，说明反应达到平衡，正确；
③相同时间内断裂3molN-H键，同时形成1molCO2，不能说明v正=v逆，不能说明反应达到平衡，错误；
④按系数比充入反应物，反应混合气体只有氨气与二氧化碳，二者物质的量之比始终为2：1，反应过程中混合气体的平均相对分子质量为定值，当混合气体的平均相对分子质量不变时，不能说明反应达到平衡，错误；
⑤反应混合气体只有氨气与二氧化碳，二者物质的量之比始终为2：1，氨体积分数始终不变不能说明到达平衡，错误；
故选①②。
（3）氨气的体积分数从60%变化为50%后体积分数保持不变，说明B点反应达到平衡状态，A点氨气体积百分含量大于B的氨气体积百分含量，说明反应正向进行达到平衡状态，A点的正反应速率大于B点的正反应速率，故>；在一个体积恒为1L的恒温密闭容器中充入2mol CO2和4mol NH3的混合气体，设氨气消耗物质的量xmol，生成H2O(g)的物质的量为ymol，列出“三段式”：
平衡时氨气的体积分数==50%，气体总浓度= =2mol/L，解得x=3mol，y=0.5mol，氨气的平衡转化率=75%。
（4）根据组①数据，随着反应进行，c(NH3)减小，每间隔20s ，c(NH3)减小0.4mol/L，说明平均反应速率不变，原因是催化剂表面已充分吸附氨气，反应中氨气浓度减小但吸附量不变，故平均反应速率不变。
（5）一定条件下，向容器中充入5mol N2和15mol的混合气体，列出“三段式”：
平衡时氨气的质量分数为40%，解得x=2，则，，，当平衡时=0，则，，以铁为催化剂时，则0.0073或0.007(MPa)-2。
11.（2023·全国·模拟预测）丙烯是最重要的基础化工原料之一，丙烯广泛用于合成聚丙烯、丙烯醛、丙烯酸等工业领域.回答下列问题：
(1)丙烷无氧脱氢法制备丙烯反应如下：已知标准生成焓指在某温度下由稳定单质生成化合物的焓变，记作.在下，气态丙烷的标准生成焓，气态丙烯的标准生成焓，单质的标准生成焓为零。生成物的标准生成焓总和-反应物的标准生成焓总和，则上述反应的_______
(2)时，将充入某恒容刚性密闭容器中，在催化作用下发生无氧脱氢反应。用压强传感器测出容器内体系压强随时间的变化关系如表所示：
时间
0
60
120
180
240
300
360
压强
100
136
163
178
180
180
180
①已知：.前，用的分压变化表示上述脱氢反应的平均反应速率为_______kPa/min。
②时，反应的平衡常数_______(为用各气体分压代替气体的浓度表示的平衡常数，分压=总压物质的量分数)
③已知：。在时，向体积可变的恒压密闭容器中通入一定量的，有助于提高丙烯产率。原因是_______
(3)丙烷在有氧气参与的条件下也可以发生脱氢反应：。下列说法正确的是_______A．相对于丙烷直接催化脱氢法，有氧气催化脱氢，反应更容易进行
B．相同条件下，氢气、丙烯、丙烷三种气体中，还原性最强是氢气
C．恒温恒容下，当混合气体的密度不再随时间改变时，说明反应达到其限度
D．通入更多的氧气，有利于提高丙烷转化率，提高丙烯的产率
(4)科学家研究开发了利用太阳能在酸性介质中将工业排放的电催化获得丙烯的技术，有利于实现“碳中和”，原理如图所示
阴极的电极反应式为_______
【答案】(1)
(2) 320 通入一方面能消耗催化脱氢的产物氢气，另一方面恒压下容器向外膨胀体积变大(稀释作用)，均能使平衡正向移动
(3)AB
(4)
【详解】（1）
（2）①
起始的压强：，设时反应生成为，则、，时气体总压强，得，.
②时，时达到平衡状态，平衡时气体总压强为，设平衡生成分压为，则、、，得，即，，
③通入一方面能消耗催化脱氢的产物氢气，另一方面恒压下容器向外膨胀体积变大(稀释作用)，均能使平衡正向移动
（3）A．有氧与参与的催化脱氢，氢气被氧气氧化生成水为放热反应，为脱氢供热，反应更容易进行，A正确；
B．体系中含有氢气、丙烯、丙烷三种气体，反应为：，说明相同条件下，氢气更容易被氧化，其还原性更强，B正确；
C．恒温恒容下，容器体积不变，气体总质量也不变，故混合气体的密度任何时候均不变，混合气体的密度不再随时间改变时，不能说明反应达到其限度，C错误；
D．当通入更多的氧气，可能将丙烯、丙烷氧化，反而不利于提高丙烷转化率和提高丙烯的产量，D错误；
故选AB。
（4）阴极的电极反应式为
12.（2023·浙江·一模）利用CO2合成甲醇、二甲醚技术是有效利用CO2资源，实现“碳中和”目标的重要途径。
(1)开发CO2直接催化加氢合成二甲醚技术是很好的一个研究方向。
主反应：2CO2(g)+6H2(g)⇌CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H1=-122.54kJ•mol-1
副反应：CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) △H2
①已知25℃和101kPa下，H2(g)、CO(g)的燃烧热△H分别为-285.8kJ•mol-1、-283.0kJ•mol-1，H2O(l)=H2O(g) △H=+44kJ•mol-1，则△H2=_______kJ/mol。
②其他条件相同时，反应温度对CO2平衡转化率影响如下图所示。CO2平衡转化率随温度的升高先减小后增大的原因可能是_______。
③在催化剂作用下，向恒温恒压(250℃、3.0MPa)的密闭容器中充入反应气，n(CO)：(CO2)：n(H2)=1：5：20。反应平衡时测得CO2的转化率为20%，二甲醚的选择性为80%(已知二甲醚的选择性=×100%)，则副反应CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)的Kp=_______(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
(2)利用CO2合成甲醇也是有效利用CO2资源的重要途径。将原料气(CO2)：n(H2)=1：3充入某一恒容密闭容器中，只发生CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) △H3<0，在不同催化剂作用下，反应tmin时CO2的转化率随温度的变化如图所示。
①下列说法正确的是_______。
A．使用催化剂I时，d点已达到平衡
B．T3K的平衡常数大于T4K的平衡常数
C．若a点时，v(H2)正=3v(CH3OH)逆，则此条件下反应已达到最大限度
D．c点转化率比a点低的原因一定是催化剂活性降低
②若图中a点时反应已达平衡，现原料气按(CO2)：n(H2)=1：2.8充入同一恒容密闭容器中，在催化剂I的作用下发生反应。请在图中用实线画出了T3K～T5K之间CO2的平衡转化率变化曲线_______。
(3)水煤气变换反应的机理被广泛研究，其中有一种为羧基机理，某催化剂催化CO*+H2O*⇌CO2*+H2(g) (*表示吸附态、Ea表示活化能)步骤如下：
Ⅰ.H2O*→OH*+H* Ea1=141.7kJ/mol
Ⅱ.CO*+OH*→COOH* Ea2=39.5kJ/mol
Ⅲ.COOH*→CO2*+H* Ea3=132.1kJ/mol
Ⅳ.2H*→H2(g) Ea4=97.4kJ/mol
反应CO*+H2O*⇌CO2*+H2(g)的决速步骤是_______(填序号)。
【答案】(1) +41.2 温度低于280℃时，随着温度升高，副反应平衡向右移动的程度小于主反应平衡向左移动的程度，使CO2的平衡转化率减小。温度高于280℃时，随着温度升高，副反应平衡向右移动的程度大于主反应平衡向左移动的程度，使CO2的平衡转化率增大 0.024(或)
(2) BC
(3)I
【详解】（1）①根据题意有，a.，b. ，c. ，根据盖斯定律，由a+b-c可得CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)，则ΔH2= (-285.8kJ•mol-1)+( +44kJ•mol-1)-( -283.0kJ•mol-1)=+41.2 kJ•mol-1，故答案为：+41.2；
②主反应为放热反应，副反应为吸热反应，升高温度主反应平衡向左移动，副反应平衡向右移动，温度低于280℃时，随着温度升高，副反应平衡向右移动的程度小于主反应平衡向左移动的程度，使CO2的平衡转化率减小，温度高于280℃时，随着温度升高，副反应平衡向右移动的程度大于主反应平衡向左移动的程度，使CO2的平衡转化率增大，故答案为：温度低于280℃时，随着温度升高，副反应平衡向右移动的程度小于主反应平衡向左移动的程度，使CO2的平衡转化率减小，温度高于280℃时，随着温度升高，副反应平衡向右移动的程度大于主反应平衡向左移动的程度，使CO2的平衡转化率增大；
③设n(CO)、n(CO2)、n(H2)分别为1mol、5mol和20mol，则有：
则达到平衡时，n(CO)=1.2mol，n(CO2)=4mol，n(H2)=17.4mol，n(CH3OCH3)=0.4mol，n(H2O)=1.4mol，平衡时混合气体总物质的量为24.4mol，副反应，故答案为：0.024(或)；
（2）①A．使用催化剂I时，CO2的转化率随温度升高先增大后减小。温度低于T4时，该反应未达平衡，温度升高，CO2的转化率随着化学反应速率增大而增大；温度高于T4时，可能是催化剂失活或活性降低，也可能是平衡逆向移动，因此d点未达到平衡，故A错误；
B．升高温度，平衡逆向移动，平衡常数K减小，因此T3K的平衡常数大于T4K的平衡常数，故B正确；
C．a点时，v(H2)正=3v(CH3OH)逆，则达到化学平衡状态，此时反应已达到最大限度，故C正确；
D．温度高于T4时，可能是催化剂失活或活性降低，也可能是平衡逆向移动，故D错误；
故答案为：BC；
②原料气按(CO2)：n(H2)=1：2.8充入同一恒容密闭容器中达到平衡，相当于在平衡点a减少氢气的物质的量，平衡逆向移动，CO2的平衡转化率降低，因此在T4时，CO2的平衡转化率在a点下方。又因为温度升高，平衡逆向移动，CO2的平衡转化率逐渐降低，由此可画出T3K～T5K之间CO2的平衡转化率变化曲线如图：，故答案为：；
（3）步骤I- IV中活化能：Ea1> Ea3> Ea4> Ea2，则活化能最大的是步骤I，活化能越大反应速率越慢，慢反应是整个反应的决速步骤，因此决速步骤是I，故答案为：I。
13.（2023·四川成都·模拟预测）处理、回收利用CO是环境科学研究的热点课题。回答下列问题：
(1)CO用于处理大气污染物N2O的反应为CO(g)＋N2O(g)CO2(g)＋N2(g)。在Zn＋作用下该反应的具体过程如图1所示，反应过程中能量变化情况如图2所示。
总反应：CO(g)＋N2O(g)CO2(g)＋N2(g) ΔH=_______kJ·mol-1，该总反应的决速步是反应_______(填“①”或“②”)，该判断的理由是_______。
(2)已知：CO(g)＋N2O(g)CO2(g)＋N2(g)的速率方程为v=k·c(N2O)，k为速率常数，只与温度有关。为提高反应速率，可采取的措施是_______(填字母序号)。
A．恒容时，再充入CO B．恒压时，再充入N2O C．恒压时，再充入N2 D．升温
(3)在总压为100kPa的恒容密闭容器中，充入一定量的CO(g)和N2O(g)发生上述反应，在不同条件下达到平衡时，在T1K时N2O的转化率与、在=1时N2O的转化率与的变化曲线如图3所示：
①表示N2O的转化率随的变化曲线为_______曲线(填“I”或“Ⅱ”)；
②T1 _______T2(填“>”或“＜”)；
(4)已知：该反应的标准平衡常数，其中pθ为标准压强(100kPa)，p(CO2)、p(N2)、p(N2O)和p(CO)为各组分的平衡分压，则T4时，该反应的标准平衡常数Kθ=_______(计算结果保留两位有效数字，P分=P总×物质的量分数)。
【答案】(1) -361.22 ① 活化能越大反应越慢，决定总反应速率的是慢反应；该总反应的决速步是反应①，反应①的最大活化能是149.6 kJ·mol-1，反应②的最大活化能是108.22 kJ·mol-1，反应②的活化能更小
(2)BD
(3) II >
(4)3.4
【详解】（1）由图2可知，生成物能量低于反应物能量，为放热反应，总反应为一氧化碳和一氧化二氮生成二氧化碳和氮气：CO(g) + N2O(g) CO2(g) + N2(g) ∆H = -361.22 kJ·mol-1；过渡态物质的总能量与反应物总能量的差值为活化能，即图中峰值越大则活化能越大，峰值越小则活化能越小，活化能越大反应越慢，决定总反应速率的是慢反应；该总反应的决速步是反应①，反应①的最大活化能是149.6 kJ·mol-1，反应②的最大活化能是108.22 kJ·mol-1，反应②的活化能更小，故反应①是总反应的决速步。
（2）由速率方程可知，此反应的速率与温度和c( N2O)有关；
A．恒容时，再充入CO，c( N2O)不变，速率不变，故A错误；
B．恒压时，再充入N2O ，c( N2O)增大，速率增大，故B正确；
C．恒压时，再充入N2，c( N2O)减小，速率减慢，故C错误；
D．升温，k增大，速率加快，故D正确；
故选BD；
（3）①越大，会促进CO的转化，但是N2O的转化率变小，故曲线II表示N2O的转化率随的变化。
②由①分析可知，曲线II表示N2O的转化率随的变化，则曲线I表示的转化率随的变化；由于，反应为放热反应，温度降低导致平衡正向移动，使得的转化率越大，故坐标对应的温度更低，则；
（4）由图3曲线1可知，，总压为100kPa，容器恒容，温度为T4时，N2O的转化率为65%，可列出三段式：
平衡时p(N2O) = 17.5 kPa，p(CO) = 17.5 kPa，p(CO2) =32. 5 kPa，p(N2) =32.5 kPa，。
14.（2023·湖南长沙·模拟预测）二氧化碳有效转化是“碳中和”的重要研究方向，在催化剂条件下可以生成重要的化工原料乙烯，反应为 。根据此项研究，回答下列问题：
(1)在恒压密闭容器中，起始充入2mol和6mol发生反应，该反应在不同的温度下达到平衡时，各组分的体积分数随温度的变化如图所示。
①图中表示的体积分数随温度变化的曲线是______(填字母）。C点时，反应达到平衡的标志为______(填字母）。
a． b．容器中气体的平均摩尔质量不再变化
c．混合气体的密度不再变化 d．不再变化
②A、B、C三点对应的化学平衡常数为、、，则从大到小的排列顺序为______。
③B点反应达到平衡后，的平衡转化率为______(计算结果保留一位小数），若平衡时总压为P，则平衡常数______(列出计算式，以分压表示，气体分压=总压×气体的物质的量分数）。
(2)其他条件相同，分别在X、Y两种催化剂作用下，将2mol和6mol充入体积为1L的密闭容器内，测得反应相同时间时的转化率与温度的关系如图。
使用催化剂X，当温度高于320℃时，的转化率逐渐下降，其原因是______。根据图像，______(填“能”或“不能”）计算280℃时该反应的平衡常数，其理由是____________。
【答案】(1) bc
(2) 温度高于320℃时，催化剂X活性降低，反应速率减慢 不能 280℃时，在两种催化剂作用下反应都未达到平衡状态
【分析】（1），该反应正反应是一个放热反应，故升高温度，平衡逆向移动，则H2的体积分数随温度升高而增大，C2H4的体积分数随温度的升高而减小，且起始充入2molCO2(g)和6molH2(g)，反应中CO2和H2的转化量之比为1：3，故过程中CO2和H2的体积分数之比也为1：3， C2H4和H2O的体积分数之比为1：4，结合图示可知表示H2和C2H4的体积分数随温度变化的曲线分别为，，表示CO2的体积分数随温度变化的曲线是，据此分析解答。
【详解】（1）①根据以上分析可知，表示C2H4的体积分数随温度变化的曲线是；C点时，反应达到平衡的标志：当反应达到平衡，a错误；混合气体总质量不变，混合气体总物质的量在变化，由知，混合气体的平均摩尔质量是个变量，当不再变化时反应达到平衡，b正确；同温同压下，气体的体积之比等于物质的量之比，由混合气体的密度知，混合气体总质量不变，混合气体的体积在变化，则混合气体的密度是个变量，当不变时反应达到平衡，c正确；一直不变，不能作为反应达平衡的标志，d错误；综上所述，正确选项为bc；
②升高温度平衡逆向移动，则化学平衡常数减小，A、B、C三点对应的化学平衡常数、、从大到小的顺序为；
③205℃时，反应达到平衡后，根据三段式分析可知：
，由图像可知，205℃时反应达到平衡后，C2H4和的体积分数相等，，解得，故容器中气体的总物质的量，CO2的平衡转化率为；若平衡时总压为P，则，，，，该反应的平衡常数
（2）使用催化剂X，温度低于320℃时，反应还未达到平衡，升高温度的转化率逐渐增大，温度高于320℃时，催化剂X活性降低，反应速率减慢，的转化率逐渐下降；从图像可知，280℃时，在两种催化剂作用下反应都未达到平衡状态，因此无法计算该反应的平衡常数。
15.（2022·重庆·模拟预测）含氨污染物的有效去除和含碳资源的充分利用是重要研究课题。回答下列问题：
(1)利用工业尾气与反应制备新型硝化剂，过程中涉及以下反应：
I．
II．
III．
平衡常数K与温度T的函数关系为，，，其中x、y、z为常数，则反应I的活化能(正)______(逆)(填“>”或“<”)，的数值范围是______。(填标号)
A． B．~0 C．0~2 D．>2
(2)与重整是利用的研究热点之一。该重整反应体系有以下反应：
I．
II．
III． (只在高温下自发进行)
①在一定压强和催化剂的条件下，将等物质的量的和通入重整反应器中，平衡时，、的物质的量分数及转化率随温度变化的关系如图所示。平衡时的物质的量分数随温度变化的曲线是______(填标号)。温度高于1300K后，曲线d超过曲线c的可能原因为__________________。
②在p MPa时，将和按物质的量之比为1∶1充入密闭容器中，分别在无催化剂和催化下反应相同时间，所得的转化率与温度的关系如图所示。a点转化率相等的原因是___________。
Ø
③设为相对压力平衡常数，用相对分压代替浓度即可得相对压力平衡常数的表达式[气体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以标准压强]。某温度下反应Ⅲ的，向恒容密闭容器中按充入原料气，初始总压为150kPa，发生反应I、II、Ⅲ，体系达到平衡时的分压为b kPa，则的平衡转化率为______。(用含b的代数式表示)
【答案】(1) < C
(2) a 曲线c和d分别代表和的转化率曲线，温度高于1300K后，升高温度有利于积碳反应的进行，导致的转化率大于的转化率 催化剂失去活性 或
【详解】（1）根据，平衡常数K与温度T成反比，即温度升高，平衡常数减小，则该反应为放热反应，，则，同理可知反应Ⅱ和反应Ⅲ均为放热反应，即，，根据盖斯定律反应Ⅰ=反应Ⅲ×2-反应Ⅱ，则，，故填<、C；
（2）①物质的量分数均随温度的升高而减小，低温时，反应Ⅲ不发生，只发生反应Ⅰ和Ⅱ，所以的物质的量分数小于的物质的量分数，平衡时的物质的量分数随温度变化的曲线是a；曲线c和d分别代表和的转化率曲线，温度高于1300K后，升高温度有利于积碳反应的进行，导致的转化率大于的转化率，故填a、曲线c和d分别代表和的转化率曲线，温度高于1300K后，升高温度有利于积碳反应的进行，导致的转化率大于的转化率；
②a点时与无催化剂的转化率相同，说明催化剂已无催化活性，其可能原因为催化剂失去活性，故填催化剂失去活性；
③由反应Ⅲ，，某温度下反应Ⅲ的，平衡时的分压为b kPa，则平衡时，根据阿伏伽德罗定律推论，恒温恒容时气体的压强之比等于物质的量之比，按投料比，初始总压为150kPa，则起始时，已转化的，则甲烷的平衡转化率为或，故填或。
16.（2022·浙江温州·模拟预测）C、CO、是常见还原剂。不同的反应，选择合理的还原剂以达到不同的工艺意图。工业上常见几种还原反应如下：
反应I：
反应II：
反应III：
反应IV：
反应V：
回答下列问题。
(1)从的角度，说明反应I自发进行的可能性：_______。
(2)①其他条件不变，分别测定CO还原FeO、还原FeO反应体系中，平衡时、CO体积分数与温度的关系如图所示。关于该类还原反应，有关说法不正确的是_______。
A．温度越高，FeO被CO还原的程度越大
B．温度越低，还原生成铁所需的的浓度越大
C．若还原FeO活化能相对较小，则混合气体系中的还原FeO速率由决定
D．宜在低温下进行
②结合反应I及图示信息，说明随温度升高，在平衡体系中，与CO还原FeO的能力发生变化的原因：_______。
③计算576℃反应III的平衡常数K=_______。
(3)根据反应IV，在如图中分别画出、的能量变化，并进行必要的标注_______。
(4)已知基元反应的速率方程可表示为：(k为速率常数，下同)。碰撞理论研究发现，大多数化学反应并不是经过简单的碰撞就能完成，往往需经过多个反应步骤才反应过程能实现。用还原合成HI的反应实际上经过两步基元反应完成的：
已知快反应近似平衡态。若在温度为T℃下，，。写出T℃下反应的速率方程：v=_______(用含、、、a、b的代数式表示)
【答案】(1)反应ΔH小于0，若ΔS大于0，则由可知，ΔG小于0 ，说明反应在任意条件下能自发进行，若ΔS小于0，ΔG在低温条件下小于0，此时则低温自发进行；
(2) AD 反应I是放热反应，温度升高，反应I逆向移动，逆向反应起主导作用，H2的还原能力大于CO，H2还原能力增强； 或者0.32
(3)
(4)
【详解】（1）反应I： ，反应是放热反应，ΔH小于0，若ΔS大于0，则由可知，ΔG小于0 ，说明反应在任意条件下能自发进行，若ΔS小于0，ΔG在低温条件下小于0，此时则低温自发进行；故答案是反应ΔH小于0，若ΔS大于0，则由可知，ΔG小于0 ，说明反应在任意条件下能自发进行，若ΔS小于0，ΔG在低温条件下小于0，此时则低温自发进行；
（2）①A．对于FeO与CO的反应：，气体体积系数不变的反应，根据图像分析，温度越高，CO的体积分数越大，说明不利于CO的反应，FeO被CO还原的程度越小，A项错误；
B．，从图像分析，温度越低，还原生成铁，平衡后，的体积分数越大，则开始需要的H2的浓度越大，B项正确；
C．反应活化能小，反应快，则混合气体系中的还原FeO中，若还原FeO活化能相对较小，反应较快，FeO被快速还原，反应起主导作用，则混合气体系中的还原FeO速率是由决定，C项正确；
D．，根据图像分析，温度越高，平衡时H2的体积分数越小，说明利于正反应方向进行，宜在高温下进行，D项错误；
综上，故答案选AD。
②H2和CO还原FeO的平衡体系中，存在以下反应：
反应I：
反应II：
反应III：
根据图像分析，温度升高，CO的体积分数变大，不利于CO还原FeO，H2的体积分数减小，利于H2还原FeO；根据反应I是放热反应，温度升高，反应I逆向移动，逆向反应起主导作用，所以根据氧化还原反应的特点，H2的还原能力大于CO，H2还原能力增强，故答案是反应I是放热反应，温度升高，反应I逆向移动，逆向反应起主导作用，H2的还原能力大于CO，H2还原能力增强；
③由图像可知，576℃时，反应III： ，H2的体积分时是76%，则水蒸气的体积分数是24%，恒温恒容下，物质的浓度与体积分数成正比。K=，故答案是或者0.32；
（3）反应IV： ，若C(s)和Mg(s)的起始能量一样，则CO(g)的能量高于MgO(s)，已知C(s)→CO(g)和Mg(s) →MgO(s)的过程是氧化的过程，是放热过程，则据反应IV，在如图中分别画出、的能量变化如下：
故答案如上图。
（4）反应的速率方程表示式是v=kc(I2)·c(H2)；由用还原合成HI的反应实际上经过两步基元反应完成的：
可知，k=，则反应的速率方程表示式是v=kc(I2)·c(H2)= ×ab，故答案是；
命题猜想
本题综合考查速率与平衡，考点较稳定。焓变、转化率（产率）、Kp的计算年年必考。键能、燃烧热、反应机理、活化能、平衡的判断与移动、催化剂的选择性要加以重视，表述要有理有据，表达富有逻辑性。
难点重点热点
掌握焓变、速率、转化率、K的计算，尤其是Kp！！！必须掌握计算方法。掌握差量法或直接将压强列入三行式，化简Kp计算的痛苦过程。多重平衡体系更加具有实战意义；对大学下放的速率方程、阿伦尼乌斯公式要有一定了解；了解催化剂选择性与催化活性；通过图像或表格，提取有效信息，综合外因对反应速率与平衡的影响，联系生产效益，优化反应条件。
¨重难录 重难点击 蓄势而发
1.（2022·全国·高考真题）（2022·湖南·邵阳市第二中学模拟预测）将二氧化碳转化为高附加值碳基燃料有利于实现碳中和。
已知：① ；
② ；
③ 。
(1)相关化学键的键能数据如表所示。
化学键
H—H
H—O
C—H
键能
436
802
463
x
则__________，__________。
(2)某温度下，将和充入容积可变的密闭容器中发生反应(设仅发生反应①和反应②)，保持体系压强为，反应起始时气体总体积为V L，平衡体系中、的物质的量分数分别为40%、20%，则此时CO(g)的平衡分压为__________，的浓度为__________。
(3)将和充入容积可变的密闭容器中发生上述三个反应，保持体系压强为，平衡体系中各气体组分的物质的量分数随温度的变化情况如图所示。
①曲线a代表平衡体系中__________(填化学式)的物质的量分数随温度的变化情况，该物质的量分数随着温度升高而减小的原因为__________。
②时，反应②的压强平衡常数__________(用含y、z、的代数式表示)。
【答案】(1) 415
(2)
(3) 反应②的，反应③的，升高温度反应②平衡左移，反应③平衡右移，的物质的量分数减小
【详解】（1）根据题意，②=①×2③，因此；根据反应②可知，，；
（2）在反应①中，设反应生成的CO的物质的量为x mol，则
在反应②中，设反应生成的的物质的量为y mol。则
因此平衡时，，，，，；
气体总的物质的量；
根据图像可得，，解得，。
即平衡时，，，，，。
。
由于反应前后容器内的压强相等，平衡时气体总物质的量为，因此，，；
（3）①反应体系中有5种气体，曲线a、b只能代表平衡体系中、CO的物质的量分数随温度的变化情况，升高温度，反应①和③平衡向右移动，CO的物质的量分数增大；反应③平衡向右移动，反应②平衡向左移动，的物质的量分数减少。因此曲线a代表平衡体系中的物质的量分数随温度的变化情况，曲线b代表平衡体系中CO的物质的量分数随温度的变化情况。
2.（2023年全国预测模拟）苯甲醛是生产氨苄青霉素、某些苯胺染料等产品的重要中间体。制备苯甲醛的常用方法有气相催化氧化法和电催化氧化法。
I．气相催化氧化法(以Ce／ZSM-5为催化剂)主要反应： (g)+O2(g) (g)+H2O(g)ΔH
(1)已知：
① (g)+ 8O2(g)=7CO2(g)+3H2O(g) ΔH=—3452.6kJ/mol
② (g)+9O2(g)= 7CO2(g)+4H2O(g) ΔH=—3784.9kJ/mol
则反应 (g)+ O2(g) (g) +H2O(g) ΔH=______
(2)在一容积为2L的密闭容器中分别充入甲苯和氧气各2mol，在同一时间(80min)、不同温度下测得甲苯的转化率、苯甲醛的选择性和收率如图所示，其中：
温度控制在380℃，前80min内生成苯甲醛的平均反应速率为_______；甲苯的转化率随温度升高而增大的原因是_______。
(3)其他条件相同、不同空速下测得苯甲醛的选择性和收率如图所示。
已知：①空速指鼓入空气的速度，单位为h-1；
②苯甲醛吸附在催化剂表面才能被进一步氧化为苯甲酸。
请分析当空速由1000h-1增大至2500h-1过程中苯甲醛选择性增加的原因：_______ 。
(4)合成苯甲醛的最佳温度和空速应为_______(填序号)。
A．350℃、5000h-1 B．350℃、2500h-1 C．410℃、5000h-1 D．410℃、2500h-1
II．电催化氧化法
以硫酸酸化的MnSO4溶液作为电解媒质间接氧化甲苯制备苯甲醛的工艺方案如图所示：
(5)a为电源_______极；生成苯甲醛的离子方程式为_______；右池生成0.1mol H2时，左池可产生_______ mol。
【答案】(1)—332.3kJ/mol
(2) 6×10—4 mol/(L·min) 甲苯发生了其他副反应
(3)当空速较高时，苯甲醛易从催化剂表面脱落，抑制了苯甲醛进一步被氧化
(4)B
(5) 正 +4Mn3++H2O→+4H++4Mn2+ 0.05
【详解】（1）由盖斯定律可知，②—①可得主要反应，则反应ΔH=(—3784.9kJ/mol)—(—3452.6kJ/mol)=—332.3kJ/mol，故答案为：—332.3kJ/mol；
（2）由图可知，温度控制在380℃，80min时苯甲醛的选择性和甲苯的转化率分别为40%和12%，则前80min内生成苯甲醛的平均反应速率为6×10—4 mol/(L·min)；温度升高，甲苯的转化率增大，苯甲醛的选择性和收率降低说明甲苯发生了其他副反应，故答案为：6×10—4 mol/(L·min)；甲苯发生了其他副反应；
（3）由图可知，当空速由1000h-1增大至2500h-1过程中苯甲醛选择性增加说明空速较高时，苯甲醛易从催化剂表面脱落，抑制了苯甲醛进一步被氧化，降低了苯甲醛氧化为苯甲酸的几率，故答案为：空速较高时，苯甲醛易从催化剂表面脱落，抑制了苯甲醛进一步被氧化；
（4）由图可知，温度为350℃、空速为2500h-1时，苯甲醛选择性和收率最高，则合成苯甲醛的最佳温度和空速应为350℃、2500h-1，故选B；
（5）由Mn2+转化为Mn3+可知，与电源的正极a电极相连的电极为电解池的阳极，阳极生成的Mn3+在溶液中与甲苯反应生成Mn2+、苯甲醛和氢离子，与负极b电极相连的电极为阴极，氢离子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气，甲苯氧化为甲醛的反应为+4Mn3++H2O→+4H++4Mn2+，电池的总反应为+H2O→+2H2↑，所以右池生成0.1mol氢气时，左池可产生0.05mol苯甲醛，故答案为：正；+4Mn3++H2O→+4H++4Mn2+；0.05。
3.（2021·浙江·高三模拟预测）工业上二氧化碳、甲烷催化重整不仅可以获得合成气(CO和H2)，还可减少温室气体排放，对治理生态环境具有重要意义。
(1)已知：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H1=a kJ/mol
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2O(g) △H2=b kJ/mol
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H3=c kJ/mol
催化重整反应CO2(g)+CH4(g)=2CO(g)+2H2(g)的△H4=_______。
(2)以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂，还可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示。250-300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因可能是_______。
(3)催化重整 CO2(g)+CH4(g)=2CO(g)+2H2(g)的反应，测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图中曲线所示：
①根据图2可知，p1、p2、p3、p4由大到小的顺序为_______。
②在压强为p4、投料比 为1、950℃的条件下，X点平衡常数Kp=_______ (用含p4的代数式表示，其中用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压物质的量分数)。
(4)若反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.17 kJ/mol 的正、逆反应速率分别可表示为v正=k正c(CO2)·c(H2)、k逆分别为正、逆反应速率常数，c为物质的量浓度。则如图(pK=-lgk：T表示温度所示①、②、③、④四条斜线中，能表示以pk正随T变化关系的是斜线_______，能表示pk逆随T变化关系的是斜线_______。
(5)我国科研人员研制出的可充电“Na-CO2”电池，以钠箔和多壁碳纳米管(MWCNT)为电极材料，总反应为4Na+3CO22Na2CO3+C，放电时该电池“吸入”CO2，其工作原理如图所示：
放电时，正极的电极反应式为_______。
【答案】(1)(a+2b-2c) kJ/mol
(2)温度超过250℃，催化剂的催化效率降低
(3) p4＞p3＞p2＞p1
(4) ④ ③
(5)3CO2+4Na＋+4e-=2Na2CO3+C##3CO2+4e-=2CO+C
【详解】（1）已知：①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) △H1=a kJ/mol
②CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2O(g) △H2=b kJ/mol
③2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H3=c kJ/mol
根据盖斯定律，将①+2×②-2×③，整理可得催化重整反应CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)的△H4=(a+2b-2c) kJ/mol；
（2）根据在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率图示可知：250-300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因可能是温度超过250℃，催化剂的催化效率降低；
（3）①在其他条件不变时，增大压强，化学平衡向气体体积减小的逆反应方向移动，导致CH4的转化率降低。在温度不变时CH4的转化率：p1＞p2＞p3＞p4，所以压强p1、p2、p3、p4由大到小的顺序为：p4＞p3＞p2＞p1；
②在950℃的条件下压强为p4，投料比为1，假设CH4的物质的量是1 mol，n(CO2)=1 mol，反应达到平衡时CH4的转化率是50%，则平衡时n(CH4)=0.5 mol，根据反应CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)中物质反应转化关系可知平衡时n(CO2)=0.5 mol，n(H2)=n(CO2)=1 mol，气体总物质的量n(总)=0.5 mol+0.5 mol+1 mol+1 mol=3 mol，平衡时各种气体的分压p(CO2)=p(CH4)=；p(CO)=p(H2)=，则X点平衡常数Kp=；
（4）反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.17 kJ/mol 的正反应为吸热反应，升高温度，v正、v逆均增大，化学平衡向正反应方向移动，则pk正、pk逆均减小，平衡正向移动，则v正＞v逆，pk正＜pk逆，根据图象可知：能表示以pk正随T变化关系的是斜线④；能表示pk逆随T变化关系的是斜线③；
（5）对于反应4Na+3CO22Na2CO3+C，放电时装置为原电池，Na为负极，吸收CO2的电极为正极，正极上CO2得到电子发生还原反应产生C单质和Na2CO3，则正极的电极反应式为：3CO2+4Na++4e-=2Na2CO3+C(或3CO2+4e-=2CO+C)。
4.（2022·广东实验中学模拟预测）甲烷和氯气都是重要的化工原料。
I．CH4在光照条件下与C12反应，可得到各种氯代甲烷。
(1)CH4氯代的机理为自由基(带有单电子的原子或原子团，如C1·、·CH3)反应，包括以下几步：
I．链引发
II．链传递
III．链终止
Cl22Cl∙
Cl∙＋CH4→∙CH3＋HCl
∙CH3＋Cl2→CH3Cl＋Cl∙
……
2Cl∙→Cl2
Cl∙＋∙CH3→CH3Cl
……
写出由CH3Cl生成CH2Cl2过程中链传递的方程式：_______，_______。
(2)丙烷氯代反应中链传递的一步反应能量变化如下。
推知−CH3中C−H键能比-CH2-中C−H键能_______(填“大”或“小”)。
II．甲烷重整制合成气，主要反应如下：
i．CH4(g)＋H2O(g)=CO(g)＋3H2(g) ΔH1
ii．CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g) ΔH2
各反应平衡常数与温度的关系如图。
(3)①假设ΔH、ΔS不随温度变化，平衡常数与温度间存在的关系为：lnK1−lnK2=(−)，R为正常数。则ΔH1_______0(填“＞”或“＜”)；ΔH1_______ΔH2(填“＞”或“＜”)。
②通过调整投料比可调控平衡时合成气的值。1000K，平衡时=2，则=_______，应控制投料比=_______。
III．氯碱工业是化工产业的重要基础，其装置示意图如图。
(4)X为_______，Y为_______。(写化学式)
(5)淡盐水中含少量的HClO，阴极区生成NaOH的物质的量小于氢气的两倍，下列关于造成NaOH的物质的量小于氢气的两倍的原因中合理的是_______(填序号)。
a．Cl－在电极上放电，产生HClO
b．有H＋穿过阳离子交换膜
c．阳离子交换膜破损导致OH－向阳极区迁移
d．O2在阴极放电
【答案】(1) CH3Cl＋Cl·→·CH2Cl＋HCl ·CH2Cl＋Cl2→CH2Cl2＋Cl·
(2)大
(3) ＞ ＜ 2 2
(4) NaOH NaOH
(5)bc
【详解】（1）根据甲烷生成CH3Cl过程中链传递的方程式：Cl∙＋CH4→∙CH3＋HCl，∙CH3＋Cl2→CH3Cl＋Cl∙，得到由CH3Cl生成CH2Cl2过程中链传递的方程式：Cl∙＋CH3Cl→∙CH2Cl＋HCl，∙CH2Cl ＋Cl2→CH2Cl2＋Cl∙；故答案为：Cl∙＋CH3Cl→∙CH2Cl＋HCl，∙CH2Cl ＋Cl2→CH2Cl2＋Cl∙。
（2）丙烷氯代反应中链传递的一步反应能量变化如下。
根据题中信息得到∙CH2CH2CH3能量更高，不稳定，则下面的更稳定，因此键能更大即推知−CH3中C−H键能比中C−H键能大；故答案为：大。
（3）①根据图中信息温度升高，lnK增大，即K增大，升温向吸热反应进行即ΔH1＞0；升高相同温度，第二个方程式的lnK变化比第一个方程式的lnK变化大，根据lnK1−lnK2=(−)分析，则ΔH1＜ΔH2；故答案为：＜。
②通过调整投料比可调控平衡时合成气的值。1000K，两者的平衡常数相等，则H2(g)＋CO2(g)=CO(g)＋H2O(g)的平衡常数为1，即，平衡时=2，则=2，由于反应在同一容器中进行且反应中二氧化碳、水的系数相等，则起始投料=2；故答案为：2；2。
（4）根据图中信息，右边是阴极，水中氢离子得到电子变为氢气，水中氢氧根和钠离子结合形成氢氧化钠溶液，因此X为低浓度NaOH，Y为高浓度NaOH；故答案为：NaOH；NaOH。
（5）造成NaOH的物质的量小于氢气的两倍的原因主要是淡盐水中含少量的HClO，阴极区生成NaOH与HClO反应，也可能是左边的氢离子穿过阳离子交换膜生成氢气，而右边生成的氢氧化钠的量减少，还有可能是生成的氢氧根离子向阳极区迁移，O2在阴极放电生成氢氧根，会导致NaOH的量偏大，因此合理的是bc；故答案为：bc。
5.（2022·河北·邯郸一中模拟预测）含氯化合物的反应在化学工业中具有重要的地位。回答下列问题：
(1)次氯酸钠氧化法可以制备Na2FeO4。
已知：2H2(g) +O2(g)=2H2O(l) ΔH=a kJ·mol-1
NaCl(aq)+H2O(l)=NaClO(aq)+ H2(g) ΔH =b kJ·mol-1
4Na2FeO4 (aq) + 10H2O(l)=4Fe(OH)3(s) +3O2 (g)十8NaOH(aq) ΔH=c kJ·mol-1
反应2Fe(OH)3(s)十3NaClO(aq) + 4NaOH(aq)=2Na2FeO4 (aq) + 3NaCl(aq) +5H2O(l)的 △H=_______kJ·mol-1。
(2)光气(COCl2)是重要的含氯化合物。常用于医药、农药制造，工业上利用一氧化碳和氯气反应制备，反应方程式为CO(g)+Cl2(g) COCl2(g)。在1 L恒温恒容密闭容器 中充入2.5molCO和1.5molCl2，在催化剂作用下发生反应，测得CO及COCl2的物质的量随时间变化如图1所示：
①第一次平衡时，CO的平衡转化率为_______；此温度下，该反应的平衡常数KC=_______(保留两位有效数字)。
②在第20 s时，改变的条件是_______。
(3)工业上常用氯苯(C6H5-Cl)和硫化氢(H2S)反应来制备一种用途广泛的有机合成中间体苯硫酚(C6H5-SH) ，但会有副产物苯(C6 H6)生成。
I.C6H5-Cl(g)+H2S(g) C6H5-SH(g)+HCl(g) ΔH1= -16.8 kJ·mol-1；
II.C6H5- Cl(g)+ H2S(g)=C6H6(g)+HCl(g)+S8(g) △H2= - 45.8 kJ·mol-1。
①将一定量的C6H5-Cl和H2S的混合气体充入恒容的密闭容器中，控制反应温度为T(假设只发生反应I)，下列可以作为反应I达到平衡的判据是_______(填字母)。
A．气体的压强不变 B．平衡常数不变
C．v正(H2S)= v逆(HCl) D．容器内气体密度不变
②现将一定量的C6H5-Cl和H2S置于一固定容积的容器中模拟工业生产过程，在不同温度下均反应20 min测定生成物的浓度，得到图2和图3。
(R为H2S与C6H5-Cl的起始物质的量之比)，图2显示温度较低时C6H5-SH浓度的增加程度大于C6H6，从活化能角度分析其主要原因是_______；结合图2和图3，该模拟工业生产制备C6H5 - SH的适宜条件为_______。
【答案】(1)-a-3b-c
(2) 30% 0.57 增大CO的物质的量
(3) C 反应I的活化能小于反应II的活化能，反应I的反应速率快于反应II，相同时间内获得的产物的浓度自然反应I比反应II多 温度590K，R=2.5
【详解】（1）①2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH=a kJ·mol-1
②NaCl(aq)+H2O(l)=NaClO(aq)+H2(g) ΔH=b kJ·mol-1
③4Na2FeO4(aq)+10H2O(l)=4Fe(OH)3(s)+3O2(g)+8NaOH(aq) ΔH=c kJ·mol-1
根据盖斯定律，-③-②×3-①×得2Fe(OH)3(s)+3NaClO(aq)+4NaOH(aq)= 2Na2FeO4(aq)+3NaCl(aq)+ 5H2O(l)的ΔH=-a-3b-c kJ·mol-1；
（2）①反应进行到15s时达到第一次平衡，CO的平街转化率为=30%；
该反应的平衡常数K== 0.57；
②在第20 s时，CO的物质的量瞬间迅速增大，平衡正向进行，说明此时改变的条件是增大CO的物质的量；
（3）①A．反应前后气体分子总数不变，总物质的量不变，气体压强始终保持不变，压强不变不能说明该反应达到平衡，故不选A；
B．平衡常数只与温度有关，温度不变平衡常数始终不变，因此平衡常数不变不能说明反应达到平衡，故不选B；
C．v正(H2S)表示正反应速率，v逆(HCl)表示逆反应速率，反应达到平衡状态时正逆反应速率之比等于化学计量数之比，因此v正(H2S)= v逆(HCl)说明反应达到平衡，故选C；
D．气体总质量始终不变，容器体积保持不变，气体密度始终不变，气体密度不变，不能说明反应达到平衡，故罢休D；
选C；
②C6H5-Cl由反应Ⅰ生成，C6H6由反应Ⅱ生成，图2显示温度较低时C6H5-Cl浓度的增加程度大于C6H6，说明反应Ⅰ的活化能小于反应Ⅱ的活化能，反应Ⅰ的反应速率快于反应Ⅱ，相同时间内获得的产物的浓度自然反应Ⅰ比反应Ⅱ多；根据图2和图3的数据信息，590K、R=2.5时C6H5 – SH的浓度最大，该模拟工业生产制备C6H5 - SH的适宜条件为温度590K，R=2.5。
6.（2022·重庆·西南大学附中模拟预测）乙醇是一种重要的工业原料，被广泛应用于能源、化工、食品等领域，以下两种方法可实现乙醇的制备。
I．公众号山城学术圈采用催化乙烯水合制乙醇，该反应过程中能量变化如下图所示：
(1)反应物分子有效碰撞几率最大的步骤对应的基元反应为_______。
(2)制备的无水乙醇在25℃，101kPa下，完全燃烧时放出热量QkJ，其燃烧生成的用过量饱和石灰水吸收可得100g沉淀，则乙醇燃烧热的热化学方程式为_______。
II．以合成气催化合成乙醇是近年来研究的热点，其中乙酸甲酯催化加氢是制取乙醇的关键步骤之一，包括以下主要反应：
①
②
(3)反应的ΔH= _______。
(4)若在体积为2L的密闭容器中，控制流速为(已换算为标准状况)，的转化率为80.0％，则的反应速率为_______mol∙L-1∙min-1(保留三位有效数字)，流速过大时乙酸甲酯的转化率下降，原因是_______。
(5)向恒温恒压的两个密闭容器甲(25℃、)、乙(25℃、)放入物质的量均为amol的和，若只发生反应②，其正反应速率，p为物质分压，若容器甲与乙中平衡时正反应速率之比，则甲、乙容器的体积之比为_______。
(6)一定条件下在1L密闭容器内通入2.00mol和3.96mol发生反应①和②，测得不同温度下达平衡时转化率和乙醇的选择性如下图所示，260℃时反应①的平衡常数_______；温度高于240℃时，随温度升高乙醇的选择性降低的原因可能是_______。
[]
【答案】(1)C2H+H2O= C2H7O+
(2)C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=—2Q kJ/mol
(3)—84.6
(4) 6.67 乙酸甲酯与催化剂接触时间过短，反应不能充分进行，导致乙酸甲酯的转化率下降
(5)5：4
(6) 14 反应①为放热反应，温度升高，反应①向逆反应方向进行，生成乙醇的量减少
【详解】（1）由图可知，第二步反应的活化能最小，反应速率最快，反应物分子有效碰撞几率最大，对应的基元反应为C2H+H2O= C2H7O+，故答案为：C2H+H2O= C2H7O+；
（2）乙醇燃烧生成二氧化碳和液态水的方程式为C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)，由制备的无水乙醇在25℃，101kPa下，完全燃烧时放出热量QkJ，其燃烧生成的二氧化碳用过量饱和石灰水吸收可得100g碳酸钙沉淀可知，乙醇的燃烧热ΔH=—=—2Q kJ/mol，则乙醇燃烧热的热化学方程式为C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=—2Q kJ/mol，故答案为：C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=—2Q kJ/mol；
（3）由盖斯定律可知，反应①—②可得反应，则反应ΔH=(—71kJ/mol)—(+13.6kJ/mol)=—84.6kJ/mol，故答案为：—84.6；
（4）设时间为1h，由流速可知，乙酸甲酯的物质的量为=1000mol，由乙酸甲酯的转化率为80%可知，乙酸甲酯生的反应速率为≈6.67 mol/(L·min)，若流速过大，乙酸甲酯与催化剂接触时间过短，反应不能充分进行，导致乙酸甲酯的消耗量减小，转化率下降，故答案为：6.67 mol/(L·min)；乙酸甲酯与催化剂接触时间过短，反应不能充分进行，导致乙酸甲酯的转化率下降；
（5）由题意可知，两容器的反应温度相同、压强不同，反应②为气体体积不变的反应，增大压强，化学平衡不移动，则平衡时两个容器中乙酸甲酯和氢气的物质的量均相同，则两个容器中反应速率之比等于乙酸甲酯分压的平方之比，而压强之比等于容器体积之反比，所以甲、乙容器的体积之比为5：4，故答案为：5：4；
（6）由图可知，260℃时乙酸甲酯的转化率为90%、乙醇的选择性为70%，则生成乙醇和乙醛的乙酸甲酯的物质的量分别为2.00mol×90%×70%=1.26mol、2.00mol×90%×30%=0.54mol，由题给方程式可建立如下三段式：
由三段式数据可知，反应①的平衡常数K==14，由图可知，240℃时反应达到平衡，温度高于240℃时，为平衡的移动过程，反应①为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，甲醇的量减小，所以温度高于240℃时，随温度升高乙醇的选择性降低，故答案为：14；反应①为放热反应，温度升高，反应①向逆反应方向进行，生成乙醇的量减少。
7.（2022·辽宁实验中学模拟预测）含碳物质的价值型转化，有利于“减碳”和可持续发展。结合相关信息，回答：
(1)相关的化学键键能数据如下：
化学键
H－O
C≡O
C＝O
H－H
E/()
463
1075
803
436
_________________。
下列有利于提高CO平衡转化率的措施有_________________(填标号)。
a．增大压强 b．降低温度
c．提高原料气中的比例 d．使用高效催化剂
(2)已知将、催化重整为可用的化学品，对改善环境意义重大，某科研团队在密闭容器中进行“合成气催化重整”，反应的化学方程式为
①下列能说明该反应达到化学平衡状态的是_________________。
a．混合气体的平均相对分子质量不再变化 B．
C．甲烷与氢气浓度比值不再变化 D．容器内混合气体的密度不再变化
②当投料比时，的平衡转化率()与温度(T)，初始压强(p)的关系如图所示。
可知：压强_________________2MPa(填“＞”“＜”或“＝”)；当温度为、压强为2MPa时，a点时的v(逆)_________________v(正)(填“＞”“＜”或“＝”)
起始时向1L恒容容器中加入2mol 和2mol ，在温度为、初始压强为2MPa时反应，用压强表示该反应平衡常数的值的_____________(分压＝总压×物质的量百分数)。
(3)图为一种可以循环利用人体呼出的并提供的装置，总反应方程式为。写出阴极的电极反应：_______________________
【答案】(1) −41 bc
(2) AC ＜ ＞ 4##4(MPa)2
(3)CO2＋H2O＋2e－＝CO＋2OH－
【分析】由图可知，N电极所连接的Pt电极上碳元素价态降低得电子，故左侧Pt电极为阴极，右侧Pt电极为阳极，N电极为电源负极，P电极为正极，据此作答。
【详解】（1）△H=反应物键能总和-生成物键能总和=463 kJ•mol-1×2+1075 kJ•mol-1-803 kJ•mol-1×2-436 kJ•mol-1=-41 kJ•mol-1；
a.该反应是气体体积不变的反应，增大压强，平衡不移动，故a错误；
b.该反应是放热反应，降低温度，平衡正向移动，有利于提高CO平衡转化率，故b正确；
c.提高原料气中H2O的比例，增大反应物浓度，平衡正向移动，有利于提高CO平衡转化率，故c正确；
d.使用高效催化剂，不改变平衡状态，故d错误，
故答案为：-41；bc；
（2）①A．根据质量守恒，混合气体的质量恒定，该反应是气体物质的量增大的反应，因此混合气体的平均相对分子质量为变量，当变量不再改变时能说明反应达到平衡状态，故A正确；
B．根据速率之比等于化学计量数之比，2v正(CH4)=v逆(CO)才能说明反应达到平衡，故B错误；
C．伴随反应进行，甲烷浓度逐渐减小，氢气浓度逐渐增大，甲烷与氢气浓度比值是变量，当变量不再改变时能说明反应达到平衡状态，故C正确；
D．根据质量守恒，混合气体的质量恒定，容器体积不变，则容器内混合气体的密度始终不变，故D错误；
故答案为：AC；
②该反应是气体体积增大的反应，减小压强，平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大，由图可知相同温度，p1条件下CO2的平衡转化率大于2MPa条件下，说明p1＜2MPa；a点时，此时CO2的转化率大于CO2的平衡转化率，说明反应逆向移动，则v(逆)＞v(正)；起始时向1L恒容容器中加入2mol CH4和2mol CO2，在温度为T6、初始压强为2MPa时反应，此时CO2的平衡转化率为50%，CO2转化物质的量为2mol×50%=1mol，列三段式：，，则p平衡=3MPa,p(CO)=p(H2)=×3MPa=1MPa,p(CH4)=p(CO2)=0.5MPa，，故答案为：＜；＞；4(MPa)2；
（3）阴极的电极上二氧化碳得到电子发生还原反应生成一氧化碳气体，电解质溶液为碱性，则反应为CO2+H2O+2e-=CO+2OH-。
8.（2022·全国·统考高考真题）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
【详解】（1）已知：
①2H2S(g)+3O2(g)＝2SO2(g)+2H2O(g) ΔH1＝－1036kJ/mol
②4H2S(g)+2SO2(g)＝3S2(g)+4H2O(g) ΔH2＝94kJ/mol
③2H2(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＝170 kJ/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，H2S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；根据图象可知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。
¨热点集 热点点击 核心猜想
9.（2022·安徽省宣城市第二中学模拟预测）二甲醚是含氢量高，廉价易得，无毒的优良制氢原料，二甲醚水蒸气重整制氢体系中会发生如下反应：
主反应：
反应：
(1)①主反应在_______(填“高温”或“低温”)下能自发进行。
②已知主反应的机理分为两步
步骤ⅰ：
步骤ⅱ：……
则步骤ⅱ的热化学方程式为_______。
对比负载的催化剂性能，测得收率的变化曲线如图所示。
已知：
二甲醚转化率
氢选择性
氢收率=二甲醚转化率×氢选择性
(2)三种催化剂中，催化活性最好的催化剂是_______。加入后，催化剂的稳定性_______(填“上升”或下降”)
(3)向恒压为p(非恒容)的体系中充入物质的量之比为的发生二甲醚水蒸气重整制氢反应，测得在催化剂催化下反应达到平衡时，二甲醚转化率为，且产物中。
①能判断该反应达到平衡状态的标志为_______(填字母)。
A．混合气体中各物质分压保持不变
B．混合气体的密度保持不变
C．混合气体平均摩尔质量保持不变
D．消耗时，有生成
②反应达到平衡时，的转化率为_______，二甲醚水蒸气重整制氢主反应的_______(列出含p的计算式即可)。
【答案】(1) 高温
(2) 上升
(3) ABC 20% 或
【详解】（1）①根据题中所给主反应方程式判断，该反应为熵增的吸热反应，根据△G=△H-T△S<0，该反应高温下能自发进行。
②根据主反应和步骤i反应判断，步骤ii 反应的热化学方程式为CH3OH(g)+ H2O(g)= =3H2(g) +CO2(g)，根据盖斯定律判断，△H2=(△H-△H1)=+，热化学方程式为：。
（2）根据图中信息判断，使用在大多数温度条件下获得的H2收率都较高，为催化活性最好的催化剂；体系温度从300℃逐渐升温到450 ℃，再降温回350℃，使用含Ni的催化剂H2收率未发生明显降低，而使用只含Cu的催化剂H2收率明显降低，由此证明：加入Ni后，催化剂的稳定性上升。
（3）①A．反应在恒压体系中进行，随着反应的进行，气体体积在逐渐变化，则混合气体中各物质分压保持不变能说明反应达到平衡状态，A符合题意；
B．气体总质量始终不变，总体积在逐渐改变，则密度保持不变能说明反应达到平衡状态，B符合题意；
C．气体总质量始终不变，总物质的量逐渐改变，则气体平均摩尔质量保持不变能说明反应达到平衡状态，C符合题意；
D．消耗1 mol CH3OCH3时，有2 mol CO2生成，无法证明v正=v逆，D不符合题意；
故选ABC。
②设该温度下，恒压为p的体系中充入CH3OCH3的物质的量为a mol，列“三段式”：
由和解得x=0.2a，y=0.05a，则平衡时，n(CH3OCH3)=0.75a、n(H2O)= 2.4a、n(H2)= 1.25a、n(CO2)=0.4a、n(CH4)=0.05a、n(CO)=0.05a、n总=4.9a，则的转化率为，Kp=或。
10.（2022·山东·模拟预测）氨气是重要的基础化工品。回答下列问题：
I. 在尿素合成塔中发生的反应可表示为: 2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(l)[CO(NH2)2](s)+H2O(g)；已知第一步反应为快速反应，△H1=-119.2kJ·mol-1，第二步反应为慢速反应，△H2=+15.5kJ·mol-1，
(1)下列图像能表示尿素合成塔中发生反应的能量变化历程的是_______(填标号)。
A． B． C． D．
II.工业上使用氨气生产尿素，在一个体积恒为1L的恒温密闭容器中充入2mol CO2和4mol NH3的混合气体，经历反应1、2合成CO(NH2)2，经历如下两个过程：
反应1；2NH3(g)+CO2(g)⇌NH2COONH4(s) ΔH1= - 159.50kJ·mol-1
反应2：NH2COONH4(s)⇌CO(NH2)2(s) + H2O(g) ΔH2= + 72.50kJ·mol-1
(2)能说明反应1达到平衡状态的是(暂不考虑反应2) __ (填标号)。
①混合气体的压强不变
②混合气体的密度不变
③相同时间内断裂3molN-H键，同时形成1molCO2
④混合气体的平均相对分子质量不变
⑤NH3的体积分数不变
(3)混合气体中氨气体积分数及气体总浓度随时间变化如图所示，对于反应I，A点正反应速率与B点逆反应速率大小关系是_______(填“>”“<”或“=”)，在B点氨气的转化率为__。
III.恒温恒容的密闭容器中，在某催化剂表面上发生2NH3(g)⇌N2(g)+3H2(g) 。测得在同种催化剂下分解的实验数据如下表所示：
(4)根据组①数据，随着反应进行，c(NH3)减小，平均反应速率_______(填“变大”“变小”或“不变”)，对该变化的合理解释是_______。
(5)在科学家推出合成氨反应在接近平衡时净反应速率方程式为： ，，分别为正、逆反应速率常数，p代表各组分的分压，如，其中为平衡体系中B的体积分数，p为平衡总压强16MPa，以铁为催化剂时，一定条件下，向容器中充入5mol N2和15mol的混合气体，平衡时氨气的质量分数为40%，试计算_______。
【答案】(1)C
(2)①②
(3) > 75%
(4) 不变 催化剂表面已充分吸附氨气，反应中氨气浓度减小但吸附量不变，故平均反应速率不变
(5)0.0073或0.007(MPa)-2
【详解】（1）在尿素合成塔中发生的反应可表示为: 2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(l)[CO(NH2)2](s)+H2O(g)，已知△H1=-119.2kJ·mol-1，△H2=+15.5kJ·mol-1，则第一步为放热反应，第二步为吸热反应，并且第二步为慢反应，活化能比第一步要高，所以C图像符合要求，故答案为C。
（2）①该反应是气体体积减小的反应，反应过程中压强一直减小，当混合气体的压强不变时，说明反应达到平衡，正确；
②该反应是气体体积减小的反应，反应过程中气体质量减小，气体总体积不变，密度一直减小，当混合气体的密度不变时，说明反应达到平衡，正确；
③相同时间内断裂3molN-H键，同时形成1molCO2，不能说明v正=v逆，不能说明反应达到平衡，错误；
④按系数比充入反应物，反应混合气体只有氨气与二氧化碳，二者物质的量之比始终为2：1，反应过程中混合气体的平均相对分子质量为定值，当混合气体的平均相对分子质量不变时，不能说明反应达到平衡，错误；
⑤反应混合气体只有氨气与二氧化碳，二者物质的量之比始终为2：1，氨体积分数始终不变不能说明到达平衡，错误；
故选①②。
（3）氨气的体积分数从60%变化为50%后体积分数保持不变，说明B点反应达到平衡状态，A点氨气体积百分含量大于B的氨气体积百分含量，说明反应正向进行达到平衡状态，A点的正反应速率大于B点的正反应速率，故>；在一个体积恒为1L的恒温密闭容器中充入2mol CO2和4mol NH3的混合气体，设氨气消耗物质的量xmol，生成H2O(g)的物质的量为ymol，列出“三段式”：
平衡时氨气的体积分数==50%，气体总浓度= =2mol/L，解得x=3mol，y=0.5mol，氨气的平衡转化率=75%。
（4）根据组①数据，随着反应进行，c(NH3)减小，每间隔20s ，c(NH3)减小0.4mol/L，说明平均反应速率不变，原因是催化剂表面已充分吸附氨气，反应中氨气浓度减小但吸附量不变，故平均反应速率不变。
（5）一定条件下，向容器中充入5mol N2和15mol的混合气体，列出“三段式”：
平衡时氨气的质量分数为40%，解得x=2，则，，，当平衡时=0，则，，以铁为催化剂时，则0.0073或0.007(MPa)-2。
11.（2023·全国·模拟预测）丙烯是最重要的基础化工原料之一，丙烯广泛用于合成聚丙烯、丙烯醛、丙烯酸等工业领域.回答下列问题：
(1)丙烷无氧脱氢法制备丙烯反应如下：已知标准生成焓指在某温度下由稳定单质生成化合物的焓变，记作.在下，气态丙烷的标准生成焓，气态丙烯的标准生成焓，单质的标准生成焓为零。生成物的标准生成焓总和-反应物的标准生成焓总和，则上述反应的_______
(2)时，将充入某恒容刚性密闭容器中，在催化作用下发生无氧脱氢反应。用压强传感器测出容器内体系压强随时间的变化关系如表所示：
时间
0
60
120
180
240
300
360
压强
100
136
163
178
180
180
180
①已知：.前，用的分压变化表示上述脱氢反应的平均反应速率为_______kPa/min。
②时，反应的平衡常数_______(为用各气体分压代替气体的浓度表示的平衡常数，分压=总压物质的量分数)
③已知：。在时，向体积可变的恒压密闭容器中通入一定量的，有助于提高丙烯产率。原因是_______
(3)丙烷在有氧气参与的条件下也可以发生脱氢反应：。下列说法正确的是_______A．相对于丙烷直接催化脱氢法，有氧气催化脱氢，反应更容易进行
B．相同条件下，氢气、丙烯、丙烷三种气体中，还原性最强是氢气
C．恒温恒容下，当混合气体的密度不再随时间改变时，说明反应达到其限度
D．通入更多的氧气，有利于提高丙烷转化率，提高丙烯的产率
(4)科学家研究开发了利用太阳能在酸性介质中将工业排放的电催化获得丙烯的技术，有利于实现“碳中和”，原理如图所示
阴极的电极反应式为_______
【答案】(1)
(2) 320 通入一方面能消耗催化脱氢的产物氢气，另一方面恒压下容器向外膨胀体积变大(稀释作用)，均能使平衡正向移动
(3)AB
(4)
【详解】（1）
（2）①
起始的压强：，设时反应生成为，则、，时气体总压强，得，.
②时，时达到平衡状态，平衡时气体总压强为，设平衡生成分压为，则、、，得，即，，
③通入一方面能消耗催化脱氢的产物氢气，另一方面恒压下容器向外膨胀体积变大(稀释作用)，均能使平衡正向移动
（3）A．有氧与参与的催化脱氢，氢气被氧气氧化生成水为放热反应，为脱氢供热，反应更容易进行，A正确；
B．体系中含有氢气、丙烯、丙烷三种气体，反应为：，说明相同条件下，氢气更容易被氧化，其还原性更强，B正确；
C．恒温恒容下，容器体积不变，气体总质量也不变，故混合气体的密度任何时候均不变，混合气体的密度不再随时间改变时，不能说明反应达到其限度，C错误；
D．当通入更多的氧气，可能将丙烯、丙烷氧化，反而不利于提高丙烷转化率和提高丙烯的产量，D错误；
故选AB。
（4）阴极的电极反应式为
12.（2023·浙江·一模）利用CO2合成甲醇、二甲醚技术是有效利用CO2资源，实现“碳中和”目标的重要途径。
(1)开发CO2直接催化加氢合成二甲醚技术是很好的一个研究方向。
主反应：2CO2(g)+6H2(g)⇌CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H1=-122.54kJ•mol-1
副反应：CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) △H2
①已知25℃和101kPa下，H2(g)、CO(g)的燃烧热△H分别为-285.8kJ•mol-1、-283.0kJ•mol-1，H2O(l)=H2O(g) △H=+44kJ•mol-1，则△H2=_______kJ/mol。
②其他条件相同时，反应温度对CO2平衡转化率影响如下图所示。CO2平衡转化率随温度的升高先减小后增大的原因可能是_______。
③在催化剂作用下，向恒温恒压(250℃、3.0MPa)的密闭容器中充入反应气，n(CO)：(CO2)：n(H2)=1：5：20。反应平衡时测得CO2的转化率为20%，二甲醚的选择性为80%(已知二甲醚的选择性=×100%)，则副反应CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)的Kp=_______(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
(2)利用CO2合成甲醇也是有效利用CO2资源的重要途径。将原料气(CO2)：n(H2)=1：3充入某一恒容密闭容器中，只发生CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) △H3<0，在不同催化剂作用下，反应tmin时CO2的转化率随温度的变化如图所示。
①下列说法正确的是_______。
A．使用催化剂I时，d点已达到平衡
B．T3K的平衡常数大于T4K的平衡常数
C．若a点时，v(H2)正=3v(CH3OH)逆，则此条件下反应已达到最大限度
D．c点转化率比a点低的原因一定是催化剂活性降低
②若图中a点时反应已达平衡，现原料气按(CO2)：n(H2)=1：2.8充入同一恒容密闭容器中，在催化剂I的作用下发生反应。请在图中用实线画出了T3K～T5K之间CO2的平衡转化率变化曲线_______。
(3)水煤气变换反应的机理被广泛研究，其中有一种为羧基机理，某催化剂催化CO*+H2O*⇌CO2*+H2(g) (*表示吸附态、Ea表示活化能)步骤如下：
Ⅰ.H2O*→OH*+H* Ea1=141.7kJ/mol
Ⅱ.CO*+OH*→COOH* Ea2=39.5kJ/mol
Ⅲ.COOH*→CO2*+H* Ea3=132.1kJ/mol
Ⅳ.2H*→H2(g) Ea4=97.4kJ/mol
反应CO*+H2O*⇌CO2*+H2(g)的决速步骤是_______(填序号)。
【答案】(1) +41.2 温度低于280℃时，随着温度升高，副反应平衡向右移动的程度小于主反应平衡向左移动的程度，使CO2的平衡转化率减小。温度高于280℃时，随着温度升高，副反应平衡向右移动的程度大于主反应平衡向左移动的程度，使CO2的平衡转化率增大 0.024(或)
(2) BC
(3)I
【详解】（1）①根据题意有，a.，b. ，c. ，根据盖斯定律，由a+b-c可得CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)，则ΔH2= (-285.8kJ•mol-1)+( +44kJ•mol-1)-( -283.0kJ•mol-1)=+41.2 kJ•mol-1，故答案为：+41.2；
②主反应为放热反应，副反应为吸热反应，升高温度主反应平衡向左移动，副反应平衡向右移动，温度低于280℃时，随着温度升高，副反应平衡向右移动的程度小于主反应平衡向左移动的程度，使CO2的平衡转化率减小，温度高于280℃时，随着温度升高，副反应平衡向右移动的程度大于主反应平衡向左移动的程度，使CO2的平衡转化率增大，故答案为：温度低于280℃时，随着温度升高，副反应平衡向右移动的程度小于主反应平衡向左移动的程度，使CO2的平衡转化率减小，温度高于280℃时，随着温度升高，副反应平衡向右移动的程度大于主反应平衡向左移动的程度，使CO2的平衡转化率增大；
③设n(CO)、n(CO2)、n(H2)分别为1mol、5mol和20mol，则有：
则达到平衡时，n(CO)=1.2mol，n(CO2)=4mol，n(H2)=17.4mol，n(CH3OCH3)=0.4mol，n(H2O)=1.4mol，平衡时混合气体总物质的量为24.4mol，副反应，故答案为：0.024(或)；
（2）①A．使用催化剂I时，CO2的转化率随温度升高先增大后减小。温度低于T4时，该反应未达平衡，温度升高，CO2的转化率随着化学反应速率增大而增大；温度高于T4时，可能是催化剂失活或活性降低，也可能是平衡逆向移动，因此d点未达到平衡，故A错误；
B．升高温度，平衡逆向移动，平衡常数K减小，因此T3K的平衡常数大于T4K的平衡常数，故B正确；
C．a点时，v(H2)正=3v(CH3OH)逆，则达到化学平衡状态，此时反应已达到最大限度，故C正确；
D．温度高于T4时，可能是催化剂失活或活性降低，也可能是平衡逆向移动，故D错误；
故答案为：BC；
②原料气按(CO2)：n(H2)=1：2.8充入同一恒容密闭容器中达到平衡，相当于在平衡点a减少氢气的物质的量，平衡逆向移动，CO2的平衡转化率降低，因此在T4时，CO2的平衡转化率在a点下方。又因为温度升高，平衡逆向移动，CO2的平衡转化率逐渐降低，由此可画出T3K～T5K之间CO2的平衡转化率变化曲线如图：，故答案为：；
（3）步骤I- IV中活化能：Ea1> Ea3> Ea4> Ea2，则活化能最大的是步骤I，活化能越大反应速率越慢，慢反应是整个反应的决速步骤，因此决速步骤是I，故答案为：I。
13.（2023·四川成都·模拟预测）处理、回收利用CO是环境科学研究的热点课题。回答下列问题：
(1)CO用于处理大气污染物N2O的反应为CO(g)＋N2O(g)CO2(g)＋N2(g)。在Zn＋作用下该反应的具体过程如图1所示，反应过程中能量变化情况如图2所示。
总反应：CO(g)＋N2O(g)CO2(g)＋N2(g) ΔH=_______kJ·mol-1，该总反应的决速步是反应_______(填“①”或“②”)，该判断的理由是_______。
(2)已知：CO(g)＋N2O(g)CO2(g)＋N2(g)的速率方程为v=k·c(N2O)，k为速率常数，只与温度有关。为提高反应速率，可采取的措施是_______(填字母序号)。
A．恒容时，再充入CO B．恒压时，再充入N2O C．恒压时，再充入N2 D．升温
(3)在总压为100kPa的恒容密闭容器中，充入一定量的CO(g)和N2O(g)发生上述反应，在不同条件下达到平衡时，在T1K时N2O的转化率与、在=1时N2O的转化率与的变化曲线如图3所示：
①表示N2O的转化率随的变化曲线为_______曲线(填“I”或“Ⅱ”)；
②T1 _______T2(填“>”或“＜”)；
(4)已知：该反应的标准平衡常数，其中pθ为标准压强(100kPa)，p(CO2)、p(N2)、p(N2O)和p(CO)为各组分的平衡分压，则T4时，该反应的标准平衡常数Kθ=_______(计算结果保留两位有效数字，P分=P总×物质的量分数)。
【答案】(1) -361.22 ① 活化能越大反应越慢，决定总反应速率的是慢反应；该总反应的决速步是反应①，反应①的最大活化能是149.6 kJ·mol-1，反应②的最大活化能是108.22 kJ·mol-1，反应②的活化能更小
(2)BD
(3) II >
(4)3.4
【详解】（1）由图2可知，生成物能量低于反应物能量，为放热反应，总反应为一氧化碳和一氧化二氮生成二氧化碳和氮气：CO(g) + N2O(g) CO2(g) + N2(g) ∆H = -361.22 kJ·mol-1；过渡态物质的总能量与反应物总能量的差值为活化能，即图中峰值越大则活化能越大，峰值越小则活化能越小，活化能越大反应越慢，决定总反应速率的是慢反应；该总反应的决速步是反应①，反应①的最大活化能是149.6 kJ·mol-1，反应②的最大活化能是108.22 kJ·mol-1，反应②的活化能更小，故反应①是总反应的决速步。
（2）由速率方程可知，此反应的速率与温度和c( N2O)有关；
A．恒容时，再充入CO，c( N2O)不变，速率不变，故A错误；
B．恒压时，再充入N2O ，c( N2O)增大，速率增大，故B正确；
C．恒压时，再充入N2，c( N2O)减小，速率减慢，故C错误；
D．升温，k增大，速率加快，故D正确；
故选BD；
（3）①越大，会促进CO的转化，但是N2O的转化率变小，故曲线II表示N2O的转化率随的变化。
②由①分析可知，曲线II表示N2O的转化率随的变化，则曲线I表示的转化率随的变化；由于，反应为放热反应，温度降低导致平衡正向移动，使得的转化率越大，故坐标对应的温度更低，则；
（4）由图3曲线1可知，，总压为100kPa，容器恒容，温度为T4时，N2O的转化率为65%，可列出三段式：
平衡时p(N2O) = 17.5 kPa，p(CO) = 17.5 kPa，p(CO2) =32. 5 kPa，p(N2) =32.5 kPa，。
14.（2023·湖南长沙·模拟预测）二氧化碳有效转化是“碳中和”的重要研究方向，在催化剂条件下可以生成重要的化工原料乙烯，反应为 。根据此项研究，回答下列问题：
(1)在恒压密闭容器中，起始充入2mol和6mol发生反应，该反应在不同的温度下达到平衡时，各组分的体积分数随温度的变化如图所示。
①图中表示的体积分数随温度变化的曲线是______(填字母）。C点时，反应达到平衡的标志为______(填字母）。
a． b．容器中气体的平均摩尔质量不再变化
c．混合气体的密度不再变化 d．不再变化
②A、B、C三点对应的化学平衡常数为、、，则从大到小的排列顺序为______。
③B点反应达到平衡后，的平衡转化率为______(计算结果保留一位小数），若平衡时总压为P，则平衡常数______(列出计算式，以分压表示，气体分压=总压×气体的物质的量分数）。
(2)其他条件相同，分别在X、Y两种催化剂作用下，将2mol和6mol充入体积为1L的密闭容器内，测得反应相同时间时的转化率与温度的关系如图。
使用催化剂X，当温度高于320℃时，的转化率逐渐下降，其原因是______。根据图像，______(填“能”或“不能”）计算280℃时该反应的平衡常数，其理由是____________。
【答案】(1) bc
(2) 温度高于320℃时，催化剂X活性降低，反应速率减慢 不能 280℃时，在两种催化剂作用下反应都未达到平衡状态
【分析】（1），该反应正反应是一个放热反应，故升高温度，平衡逆向移动，则H2的体积分数随温度升高而增大，C2H4的体积分数随温度的升高而减小，且起始充入2molCO2(g)和6molH2(g)，反应中CO2和H2的转化量之比为1：3，故过程中CO2和H2的体积分数之比也为1：3， C2H4和H2O的体积分数之比为1：4，结合图示可知表示H2和C2H4的体积分数随温度变化的曲线分别为，，表示CO2的体积分数随温度变化的曲线是，据此分析解答。
【详解】（1）①根据以上分析可知，表示C2H4的体积分数随温度变化的曲线是；C点时，反应达到平衡的标志：当反应达到平衡，a错误；混合气体总质量不变，混合气体总物质的量在变化，由知，混合气体的平均摩尔质量是个变量，当不再变化时反应达到平衡，b正确；同温同压下，气体的体积之比等于物质的量之比，由混合气体的密度知，混合气体总质量不变，混合气体的体积在变化，则混合气体的密度是个变量，当不变时反应达到平衡，c正确；一直不变，不能作为反应达平衡的标志，d错误；综上所述，正确选项为bc；
②升高温度平衡逆向移动，则化学平衡常数减小，A、B、C三点对应的化学平衡常数、、从大到小的顺序为；
③205℃时，反应达到平衡后，根据三段式分析可知：
，由图像可知，205℃时反应达到平衡后，C2H4和的体积分数相等，，解得，故容器中气体的总物质的量，CO2的平衡转化率为；若平衡时总压为P，则，，，，该反应的平衡常数
（2）使用催化剂X，温度低于320℃时，反应还未达到平衡，升高温度的转化率逐渐增大，温度高于320℃时，催化剂X活性降低，反应速率减慢，的转化率逐渐下降；从图像可知，280℃时，在两种催化剂作用下反应都未达到平衡状态，因此无法计算该反应的平衡常数。
15.（2022·重庆·模拟预测）含氨污染物的有效去除和含碳资源的充分利用是重要研究课题。回答下列问题：
(1)利用工业尾气与反应制备新型硝化剂，过程中涉及以下反应：
I．
II．
III．
平衡常数K与温度T的函数关系为，，，其中x、y、z为常数，则反应I的活化能(正)______(逆)(填“>”或“<”)，的数值范围是______。(填标号)
A． B．~0 C．0~2 D．>2
(2)与重整是利用的研究热点之一。该重整反应体系有以下反应：
I．
II．
III． (只在高温下自发进行)
①在一定压强和催化剂的条件下，将等物质的量的和通入重整反应器中，平衡时，、的物质的量分数及转化率随温度变化的关系如图所示。平衡时的物质的量分数随温度变化的曲线是______(填标号)。温度高于1300K后，曲线d超过曲线c的可能原因为__________________。
②在p MPa时，将和按物质的量之比为1∶1充入密闭容器中，分别在无催化剂和催化下反应相同时间，所得的转化率与温度的关系如图所示。a点转化率相等的原因是___________。
Ø
③设为相对压力平衡常数，用相对分压代替浓度即可得相对压力平衡常数的表达式[气体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以标准压强]。某温度下反应Ⅲ的，向恒容密闭容器中按充入原料气，初始总压为150kPa，发生反应I、II、Ⅲ，体系达到平衡时的分压为b kPa，则的平衡转化率为______。(用含b的代数式表示)
【答案】(1) < C
(2) a 曲线c和d分别代表和的转化率曲线，温度高于1300K后，升高温度有利于积碳反应的进行，导致的转化率大于的转化率 催化剂失去活性 或
【详解】（1）根据，平衡常数K与温度T成反比，即温度升高，平衡常数减小，则该反应为放热反应，，则，同理可知反应Ⅱ和反应Ⅲ均为放热反应，即，，根据盖斯定律反应Ⅰ=反应Ⅲ×2-反应Ⅱ，则，，故填<、C；
（2）①物质的量分数均随温度的升高而减小，低温时，反应Ⅲ不发生，只发生反应Ⅰ和Ⅱ，所以的物质的量分数小于的物质的量分数，平衡时的物质的量分数随温度变化的曲线是a；曲线c和d分别代表和的转化率曲线，温度高于1300K后，升高温度有利于积碳反应的进行，导致的转化率大于的转化率，故填a、曲线c和d分别代表和的转化率曲线，温度高于1300K后，升高温度有利于积碳反应的进行，导致的转化率大于的转化率；
②a点时与无催化剂的转化率相同，说明催化剂已无催化活性，其可能原因为催化剂失去活性，故填催化剂失去活性；
③由反应Ⅲ，，某温度下反应Ⅲ的，平衡时的分压为b kPa，则平衡时，根据阿伏伽德罗定律推论，恒温恒容时气体的压强之比等于物质的量之比，按投料比，初始总压为150kPa，则起始时，已转化的，则甲烷的平衡转化率为或，故填或。
16.（2022·浙江温州·模拟预测）C、CO、是常见还原剂。不同的反应，选择合理的还原剂以达到不同的工艺意图。工业上常见几种还原反应如下：
反应I：
反应II：
反应III：
反应IV：
反应V：
回答下列问题。
(1)从的角度，说明反应I自发进行的可能性：_______。
(2)①其他条件不变，分别测定CO还原FeO、还原FeO反应体系中，平衡时、CO体积分数与温度的关系如图所示。关于该类还原反应，有关说法不正确的是_______。
A．温度越高，FeO被CO还原的程度越大
B．温度越低，还原生成铁所需的的浓度越大
C．若还原FeO活化能相对较小，则混合气体系中的还原FeO速率由决定
D．宜在低温下进行
②结合反应I及图示信息，说明随温度升高，在平衡体系中，与CO还原FeO的能力发生变化的原因：_______。
③计算576℃反应III的平衡常数K=_______。
(3)根据反应IV，在如图中分别画出、的能量变化，并进行必要的标注_______。
(4)已知基元反应的速率方程可表示为：(k为速率常数，下同)。碰撞理论研究发现，大多数化学反应并不是经过简单的碰撞就能完成，往往需经过多个反应步骤才反应过程能实现。用还原合成HI的反应实际上经过两步基元反应完成的：
已知快反应近似平衡态。若在温度为T℃下，，。写出T℃下反应的速率方程：v=_______(用含、、、a、b的代数式表示)
【答案】(1)反应ΔH小于0，若ΔS大于0，则由可知，ΔG小于0 ，说明反应在任意条件下能自发进行，若ΔS小于0，ΔG在低温条件下小于0，此时则低温自发进行；
(2) AD 反应I是放热反应，温度升高，反应I逆向移动，逆向反应起主导作用，H2的还原能力大于CO，H2还原能力增强； 或者0.32
(3)
(4)
【详解】（1）反应I： ，反应是放热反应，ΔH小于0，若ΔS大于0，则由可知，ΔG小于0 ，说明反应在任意条件下能自发进行，若ΔS小于0，ΔG在低温条件下小于0，此时则低温自发进行；故答案是反应ΔH小于0，若ΔS大于0，则由可知，ΔG小于0 ，说明反应在任意条件下能自发进行，若ΔS小于0，ΔG在低温条件下小于0，此时则低温自发进行；
（2）①A．对于FeO与CO的反应：，气体体积系数不变的反应，根据图像分析，温度越高，CO的体积分数越大，说明不利于CO的反应，FeO被CO还原的程度越小，A项错误；
B．，从图像分析，温度越低，还原生成铁，平衡后，的体积分数越大，则开始需要的H2的浓度越大，B项正确；
C．反应活化能小，反应快，则混合气体系中的还原FeO中，若还原FeO活化能相对较小，反应较快，FeO被快速还原，反应起主导作用，则混合气体系中的还原FeO速率是由决定，C项正确；
D．，根据图像分析，温度越高，平衡时H2的体积分数越小，说明利于正反应方向进行，宜在高温下进行，D项错误；
综上，故答案选AD。
②H2和CO还原FeO的平衡体系中，存在以下反应：
反应I：
反应II：
反应III：
根据图像分析，温度升高，CO的体积分数变大，不利于CO还原FeO，H2的体积分数减小，利于H2还原FeO；根据反应I是放热反应，温度升高，反应I逆向移动，逆向反应起主导作用，所以根据氧化还原反应的特点，H2的还原能力大于CO，H2还原能力增强，故答案是反应I是放热反应，温度升高，反应I逆向移动，逆向反应起主导作用，H2的还原能力大于CO，H2还原能力增强；
③由图像可知，576℃时，反应III： ，H2的体积分时是76%，则水蒸气的体积分数是24%，恒温恒容下，物质的浓度与体积分数成正比。K=，故答案是或者0.32；
（3）反应IV： ，若C(s)和Mg(s)的起始能量一样，则CO(g)的能量高于MgO(s)，已知C(s)→CO(g)和Mg(s) →MgO(s)的过程是氧化的过程，是放热过程，则据反应IV，在如图中分别画出、的能量变化如下：
故答案如上图。
（4）反应的速率方程表示式是v=kc(I2)·c(H2)；由用还原合成HI的反应实际上经过两步基元反应完成的：
可知，k=，则反应的速率方程表示式是v=kc(I2)·c(H2)= ×ab，故答案是；
相关学案
【备考2023】高考化学重难点专题特训学案（全国通用）——【备战2023】高考化学重难点专题特训（全国通用）——01 化学与STSE（原卷版+解析版）（原卷版+解析版）： 这是一份【备考2023】高考化学重难点专题特训学案（全国通用）——【备战2023】高考化学重难点专题特训（全国通用）——01 化学与STSE（原卷版+解析版）（原卷版+解析版），文件包含01化学与STSE解析版docx、01化学与STSE进阶版docx等2份学案配套教学资源，其中学案共15页， 欢迎下载使用。
【备考2023】高考化学重难点专题特训学案（全国通用）——14 有机推断 （原卷版+解析版）： 这是一份【备考2023】高考化学重难点专题特训学案（全国通用）——14 有机推断 （原卷版+解析版），文件包含14有机推断解析版docx、14有机推断测试版docx等2份学案配套教学资源，其中学案共63页， 欢迎下载使用。
【备考2023】高考化学重难点专题特训学案（全国通用）——13 物质结构与性质 （原卷版+解析版）： 这是一份【备考2023】高考化学重难点专题特训学案（全国通用）——13 物质结构与性质 （原卷版+解析版），文件包含13物质结构与性质解析版docx、13物质结构与性质测试版docx等2份学案配套教学资源，其中学案共43页， 欢迎下载使用。
