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天津高考化学三年（2020-2022）模拟题分类汇编-23化学反应的热效应（1）
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这是一份天津高考化学三年（2020-2022）模拟题分类汇编-23化学反应的热效应（1），共60页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，原理综合题，结构与性质等内容，欢迎下载使用。
天津高考化学三年（2020-2022）模拟题分类汇编-23化学反应的热效应（1）
一、单选题
1．（2022·天津·统考一模）和存在平衡：。下列分析正确的是
A．平衡混合气体中含N原子大于
B．恒温时，缩小容积，气体颜色变深，是平衡正向移动导致的
C．恒容时，充入少量，平衡正向移动导致气体颜色变浅
D．断裂中的共价键所需能量大于断裂中的共价键所需能量
2．（2022·天津·统考二模）对于反应2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)，下列说法正确的是
A．该反应在任何条件下都能自发进行
B．反应达平衡后再通入O2，SO3的体积分数一定增加
C．反应在高温、催化剂条件下进行可提高SO2的平衡转化率
D．2mol SO2(g)和1mol O2(g)所含键能总和比2mol SO3(g)所含键能小
3．（2022·天津·一模）碲化镉(CdTe)发电玻璃的发电原理是在玻璃表面涂抹一层碲化镉，使其具有光电转换功能。下列说法正确的是
A．碲元素在元素周期表中位于d区
B．原子核内中子数为128
C．与互为同位素
D．发电玻璃的发电过程是化学能转化为电能
4．（2022·天津·模拟预测）“天问一号”探测器成功着陆火星，“祝融号”火星车执行探测任务。下列说法不正确的是
A．火星陨石中的20Ne质子数为20
B．火星大气中的40Ar和36Ar互为同位素
C．“天问一号”使用的新型镁锂合金是金属材料
D．“祝融号”使用的太阳能电池能将光能转化为电能
5．（2022·天津·模拟预测）已知几种离子反应的热化学方程式如下
①
②
③
④
下列有关判断正确的是
A．， B．
C． D．
6．（2022·天津·模拟预测）以太阳能为热源，热化学硫碘循环分解水是一种高效、环保的制氢方法，流程图如下：
相关反应的热化学方程式为：
反应I：SO2(g)＋I2(g)＋2H2O(1)=2HI(aq)＋H2SO4(aq) △H1=-213kJ•mol-1
反应Ⅱ：H2SO4(aq)=SO2(g)＋H2O(1)＋O2(g) △H2=＋327kJ•mol-1
反应Ⅲ：2HI(aq)=H2(g)＋I2(g) △H3=＋172kJ•mol-1
下列说法正确的是
A．该过程实现了化学能到太阳能的转化
B．SO2和I2在反应过程中是中间产物
C．该过程降低了水分解制氢反应的活化能和△H
D．总反应的热化学方程式为：2H2O(1)=2H2(g)＋O2(g) △H=＋572kJ•mol-1
7．（2022·天津·模拟预测）已知：(1)Zn(s)+O2(g)=ZnO(s)，△H=﹣348.3 kJ/mol
(2)2Ag(s)+O2(g)=Ag2O(s)，△H=﹣31.0 kJ/mol
则Zn(s)+Ag2O(s)=ZnO(s)+2Ag(s)的△H等于
A．﹣317.3 kJ/mol B．﹣379.3 kJ/mol
C．﹣332.8 kJ/mol D．+317.3 kJ/mol
8．（2022·天津·统考一模）下列操作规范且能达到实验目的的是
A．图甲测定醋酸浓度 B．图乙测定中和热
C．图丙稀释浓硫酸 D．图丁萃取分离碘水中的碘
二、多选题
9．（2022·天津和平·统考二模）甲烷和二氧化碳催化合成乙酸，其中一步为甲烷在催化剂表面脱氢，其方式有两种：甲烷分子单独脱氢，甲烷分子与二氧化碳共吸附脱氢，反应历程如下(由乙酸分子构型可知以二氧化碳结合甲基和氢原子是最简单的合成过程)，下列说法正确的是
A．甲烷脱去首个氢原子的焓变，单独脱氢小于共吸附脱氢
B．甲烷脱去首个氢原子的能垒，共吸附脱氢比单独脱氢下降0.15eV
C．单独脱氢的决速步为第一步
D．共吸附脱氢更有利于乙酸的合成
三、填空题
10．（2022·天津和平·统考二模）氮氧化物的有效去除和资源的充分利用是当今社会的重要研究课题。
(1)已知：4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g) +6H2O(g) ΔH1 = -907.0 kJ•mol-1
4NH3(g) +3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) ΔH2= -1269.0 kJ•mol-1
若4NH3(g) +6NO(g)5N2(g) +6H2O(g)的逆反应活化能为 E逆 kJ•mol-1，则其正反应活化能为_______kJ•mol-1 (用含E逆的代数式表示)。
(2)已知：①2NO(g)+2ICl(g)2NOCl (g)+I2(g)
②2NOCl(g)2NO(g)+Cl2(g)
③I2(g)+Cl2(g)2ICl(g)
若向VL恒容密闭容器中加 2mol NO和 2mol ICl发生上述反应，达到平衡时，容器中 NOCl (g)为amol，Cl2(g)为b mol，此时 I2(g)的浓度为_______mol•L-1(用含 a、b、V 的代数式表示，下同)，反应③的平衡常数为_______。
(3)某化工厂排出的尾气(含 CO、N2O)治理的方法为在密闭容器中发生如下反应：CO(g)+N2O(g)CO2(g)+N2(g)，CO、N2O在Pt2O+表面进行反应转化为无毒气体，其相对能量与反应历程的关系如下图所示：
用方程式表示 N2O在Pt2O+ 表面上的反应_______。
(4)已知4CO(g) +2NO2(g)4CO2(g)+N2 (g) ΔH1 = -1200kJ•mol-1 ，该反应在_______(填“高温”、“低温”或“任何温度”)下能自发进行，为探究温度及不同催化剂对该反应的影响，保持其它初始条件不变重复实验，在相同时间内测得 N2产率与温度的关系如图所示。在催化剂乙作用下，图中 M 点对应的速率(对应温度400℃)v正_______(填“＞”、“＜” 或“=”) v逆，温度高于400℃，N2产率降低的原因可能是_______。
四、原理综合题
11．（2022·天津·一模）氮元素在工业应用上具有重要地位。
请回答：
(1)某实验兴趣小组对F.Daniels的N2O4气体分解实验学习后，探究相关类似实验。在T1℃下，将N2O4气体通入1 L容器内，容器内存在如下反应：
反应Ⅰ 主反应： K1
反应Ⅱ 副反应： K2
①向该容器内通入4 mol N2O5和2 mol NO2，等到反应Ⅰ、Ⅱ均达到平衡后，测得c(NO2)=5 mol/L，c(N2O4)=0.5 mol/L，，则此温度下N2O5的转化率=_______。
②通过控制条件，使该容器内只进行反应Ⅰ，下列说法正确的是_______。
A．当4v ( N2O5消耗)=2v(NO2消耗)时，该化学反应达到平衡
B．反应达到平衡时，缩小容器体积，平衡常数K1变小，N2O5的转化率下降
C．恒压状态下，反应达到平衡时，通入大量稀有气体，N2O5的转化率将提高
D．恒容状态下，通入N2O5、NO2、O2各5 mol，反应达到平衡后，c(O2)＜5 mol/L
(2)已知：反应Ⅲ
反应Ⅳ
①写出NO与H2反应生成NH3和O2的热化学方程式，判断该反应自发进行的条件并说明理由：_______。
②反应Ⅲ为工业制氨的化学方程式。如图1为工业制氨反应中逆反应速率与时间(t)的关系图。已知t1时，该反应恰好达到化学平衡。t1时，将该化学反应体系升温到T℃(t2时恰好达到化学平衡)。t2时，向该化学反应体系加入正催化剂，用曲线画出t1 ~t3时间段中逆反应速率。_______。
③关于反应Ⅳ，恒容状态下N2进气速度对O2的转化率影响如图2。请解释曲线中A点到B点变化的原因：_______。
12．（2022·天津南开·统考二模）NOX(主要指NO和)是大气主要污染物之一。有效去除大气中的是环境保护的重要课题。回答下列问题：
(1)用水吸收NOX的相关热化学方程式如下。
①反应的_______。
②中心原子上的价层电子对数为_______。
(2)用稀硝酸吸收，得到和的混合溶液，电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。写出电解时阳极的电极反应式：_______。
(3)用酸性水溶液吸收，吸收过程中存在与生成和的反应，写出该反应的化学方程式：_______。
(4)在催化剂的作用下能与反应生成。
①与生成的反应的化学方程式为________________，当1mol 完全反应时，转移的电子数为_______。
②在有氧条件下，新型催化剂M能催化与反应生成。将一定比例的、和的混合气体，匀速通入装有催化剂M的反应器中，反应相同时间的去除率随反应温度的变化曲线如图所示。
当反应温度高于380℃时，的去除率迅速下降的原因可能是_______。
13．（2022·天津南开·统考三模）甲醇是基本有机原料之一，用于制造氯甲烷、甲胺和硫酸二甲酯等多种有机产品，甲醇可由CO与H2反应制得。回答下列问题：
(1)已知在25℃，101kPa下：甲醇(l)的燃烧热为727，CO(g)的燃烧热为283，H2O(g)=H2O(l) 。则甲醇(l)不完全燃烧生成一氧化碳和水蒸气的热化学方程式为_______。
(2)恒温恒压下，在容积可变的密闭容器中加入一定量的CO和H2发生反应制备甲醇，测得平衡时CO的转化率(α)随温度、压强的变化如图所示。
则T1_______T2(填“>”、“<”或“=”，下同)，M点的正反应速率_______N点的逆反应速率。
(3)密闭容器中，高温TK条件下，用CO还原氧化铁得到单质铁。若初始压强为pkPa，平衡后气体中CO的物质的量分数为a，此温度反应的平衡常数Kp=_______(Kp为以分压表示的平衡常数，气体分压=气体总压×体积分数)。
(4)以甲醇为原料，通过电化学法可以合成碳酸二甲酯[(CH3O)2CO]，工作原理如图所示。
①阳极的电极反应式为_______。
②若以铅蓄电池为电源，A应与铅蓄电池的_______(填“Pb”或“PbO2”)相连。
14．（2022·天津河北·统考二模）石油产品中含者及COS、等多种有机硫化物，石油化工催生出多种脱硫技术，请回答下列问题：
(1)已知热化学方程式：
①
②
则反应 _______
分析该反应的自发情况：_______。
(2)工业生产中应用：COS的水解反应为 。某温度时，用活性作催化剂，在恒容密闭容器中COS(g)的平衡转化率随不同投料比[]的转化关系如图甲所示。
①起始向该容器中投入一定量反应物，在一定条件下，可以判断反应到达平衡状态的是_______(填字母)。
A．容器中气体密度不变
B．压强保持不变
C．容器中气体的平均相对分子质量保持不变
D．
②根据图甲和图乙判断该反应的最佳条件为：投料比[]_______；温度_______
③P点对应的平衡常数为_______。(保留小数点后2位)
④当温度升高到一定值后，发现相同时间内COS(g)的水解转化率降低，猜测可能的原因是_______；_______。(写出两条)
(3)可以用溶液吸收，其原理为，该反应的平衡常数为_______。(已知的，；的，)
15．（2022·天津河东·统考一模）工业上，以煤炭为原料，通入一定比例的空气和水蒸气，经过系列反应可以得到满足不同需求的原料气。回答下列问题：
(1)在C和的反应体系中：
反应1
反应2
反应3
①_______
②如图，若，反应1、2和3的y随温度的变化关系如图所示，对应于反应3的线是_______ (填a、b或c)。
③一定压强下，随着温度的升高，气体中与的物质的量之比_______
A．不变 B．增大 C．减小 D．无法判断
(2)水煤气反应：。工业生产水煤气时，通常交替通入合适量的空气和水蒸气与煤炭反应，其理由是_______
(3)一氧化碳变换反应：
①一定温度下，反应后测得各组分的平衡压强(即组分的物质的量分数×总压)：、、、，则反应的平衡常数K的数值为_______。
②维持与①相同的温度和总压，提高水蒸气的比例，使的平衡转化率提高到90%，则原料气中水蒸气和的物质的量之比为_______。
③以固体催化剂M催化变换反应，若水蒸气分子首先被催化剂的活性表面吸附而解离成氢气和，能量-反应过程如图所示。
用两个化学方程式表示该催化反应历程(反应机理)：
步骤Ⅰ：；步骤Ⅱ：_______。
16．（2022·天津·统考一模）人们不断探索将燃油汽车尾气中的与有害气体无毒转化，并将进行甲烷化实现碳中和，请结合相关信息按要求回答下列问题。
(1)已知常温常压下。
①燃油汽车尾气仍含有较多、的可能原因是___________。
②写出一项有效提升尾气达到排放标准的措施：___________。
(2)在负载型金属催化作用下，可实现低温下甲烷化。反应分如下三步进行：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：___________
反应Ⅲ：
①出反应Ⅱ和生成和的热化学方程式：___________。
②在不同温度下，负载型金属催化作用下，反应Ⅲ进行结果如下图所示，其中选择性= 。
i．反应Ⅲ的平衡常数的表达式为___________。
ii．在测定温度内，该催化剂对甲烷化反应的最适宜温度为___________，理由：___________。
iii．时，在上述实验条件下向某装有该催化剂的密闭容器中通入和，充分反应后生成的物质的量为___________。
17．（2022·天津红桥·统考一模）将和两种引发温室效应的气体转化为合成气(和)，可以实现能量综合利用，对环境保护具有十分重要的意义。
(1)利用在一定条件下重整的技术可得到富含的气体，重整过程中的催化转化原理如图所示。
已知：i.
ii.
①过程I反应的化学方程式为_______。
②该技术总反应的热化学方程式为_______。
③反应i甲烷含量随温度变化如图1，图中四条曲线中的两条代表压强分别为时甲烷含量曲线，其中表示的是_______
(2)甲烷的水蒸气重整涉及以下反应
I.
II.
在一密闭体积可变容器中，通入和发生甲烷的水蒸气重整反应。
①反应I的平衡常数的表达式为_______。
反应II平衡常数_______(填“>”“<”或“=”)。
②压强为时，分别在加和不加时，平衡体系的物质的量随温度变化如图2所示。温度低于700℃时，加入可明显提高混合气中的量，原因是_______。
18．（2022·天津南开·统考一模）我国提出争取在2030年前实现“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”，这对于改善环境，实现绿色发展至关重要。“碳中和”是指将人类经济社会活动所必需的碳排放，通过植树造林和其他人工技术或工程加以捕集利用或封存，从而使排放到大气中的二氧化碳净增量为零。下列各项措施能够有效促进“碳中和”。回答下列问题：
Ⅰ．将CO2转化为炭黑进行回收利用，反应原理如图所示。
(1)从能量角度分析FeO的作用是_______。
(2)写出炭黑和氧气转化为CO2的热化学方程式：_______。
Ⅱ．以CO2和甲醇为原料直接合成碳酸二甲酯(CH3OCOOCH3)的反应为：
CO2(g)+2CH3OH(g)CH3OCOOCH3(g)+H2O(g) ΔH
在不同的实验条件下，测定甲醇的转化率。温度的数据结果为图a，压强的数据结果在图b中未画出。
(3)该反应的ΔH_______0(填“>”或“＜”)。
(4)在100～140℃之间，随着温度升高，甲醇转化率增大的原因是_______。
(5)在图b中绘制出压强和甲醇转化率之间的关系(作出趋势即可)。_______
Ⅲ．利用Al-CO2电池(工作原理如下图所示)能有效地将CO2转化成化工原料草酸铝。
(6)电池的总反应式为_______。
(7)电池的正极反应式：2CO2+2e-=C2O(草酸根)正极反应过程中，O2是催化剂，催化过程可表示为：
①6O2+6e-=6O
②……
写出反应②的离子方程式：_______
19．（2022·天津·模拟预测）火箭使用液态偏：二甲肼(C2H8N2)和N2O4作推进剂，反应为：C2H8N2+2N2O4=2CO2↑+4H2O↑+3N2↑。请回答下列问题：
(1)一定条件下，已知：
①C2H8N2(l)+4O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)+N2(g) △H1=-akJ/mol
②N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H2=+bkJ/mol
③2NO(g)+O2(g)=N2O4(l) △H2=-ckJ/mol
则C2H8N2(l)+2N2O4(l)=2CO2(g)+4H2O(g)+3N2(g)△H=_______kJ/mol。
(2)废气中的CO2工业上可以和H2反应制取气态甲醇和水蒸气[CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49kJ·mol-1]，一定条件下，往2L恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2，在不同催化剂作用下发生反应Ⅰ、反应Ⅱ与反应Ⅲ，测得5min时CO2的转化率随温度变化如图1所示：
①活化能最大的是反应_______(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。
②T4温度下，反应Ⅱ在0~5min内平均反应速率v(H2)=_______。
③同一物质b点对应的正反应速率v(正)_______(填“>”“<”或“=”)c点对应逆反应速率v(逆)。
(3)向另一恒容密闭容器中按CO2和H2物质的量1：3投料，总物质的量为amol，在有催化剂的密闭容器中进行以下反应：
主反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49kJ·mol-1
副反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H=+41kJ·mol-1
测得CO2平衡转化率、CH3OH和CO选择性[转化的CO2中生成CH3OH或CO的百分比，如：CH3OH选择性=]随温度、压强变化情况分别如图2、图3所示：
①如图240℃以上，随着温度升高，CO2的平衡转化率增大，而CH3OH的选择性降低。分析其原因：_______。
②如图3，压强大小关系：p1_______(填“>”“<”或“=”)p3，温度T1时，三条曲线几乎交于一点，分析其原因：_______。
③250℃时，在体积为VL的容器中，主反应和副反应均达到化学平衡，CO2转化率为25%，CH3OH和CO选择性均为50%，则该温度下副反应的平衡常数为_______。
20．（2022·天津·模拟预测）我国力争2060年前实现碳中和。CH4与CO2催化重整是实现碳中和的热点研究课题。该催化重整反应体系主要涉及以下反应：
反应I：主反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH1 Kp1
反应II：副反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2 Kp2
反应III：积碳反应2CO(g)CO2(g)+C(s) ΔH3 Kp3
反应IV：积碳反应CH4(g)C(s)+2H2(g) ΔH4 Kp4
(1)已知H2(g)、CO(g)的燃烧热ΔH分别为-285.8kJ·mol-1、-283.0lkJ·mol-1，H2O(l)= H2O(g) ΔH5=+44kJ·mol-1，则反应II的ΔH2=____kJ·mol-1。
(2)设Kp为分压平衡常数(用分压代替浓度，气体分压=总压×该组分的物质的量分数)，反应III、IV的lgKp随(T表示温度)的变化如图所示。据图判断，反应I的ΔH1_____0(选填“大于”、“小于”或“等于”)，说明判断的理由____。
(3)下列关于该重整反应体系的说法正确的是____。
A．在投料时适当增大的值，有利于减少积碳
B．在一定条件下建立平衡后，移去部分积碳，反应III和反应IV平衡均向右移
C．随着投料比的增大，达到平衡时CH4的转化率增大
D．降低反应温度，反应I、II、IV的正反应速率减小，逆反应速率增大；反应III的正反应速率增大，逆反应速率减小
(4)在一定条件下的密闭容器中，按照=1加入反应物，发生反应I(反应II、III、IV可忽略)。在不同条件下达到平衡，设体系中平衡状态下甲烷的物质的量分数为x(CH4)，在T=800℃下的x(CH4)随压强P的变化曲线、在P=100kPa下的x(CH4)随温度T的变化曲线如图所示。
①图中对应T=800℃下，x(CH4)随压强P的变化曲线是____，判断的理由是____。
②若x(CH4)=0.1.则CO2的平衡转化率为____。
21．（2022·天津·统考一模）2022年2月18日，“美丽中国·绿色冬奥”专场新闻发布会在北京新闻中心举行。发展碳捕集与利用的技术，将CO2转化为高附加值的化学品，实现CO2资源化利用，是一项重要的碳减排技术。
(一)CO2加氢(RWGS)制合成气(CO)
RWGS反应： 反应ⅰ
副反应： 反应ⅱ
(1)已知：
则_______。
(2)当H2、CO2按体积比3：1投料时，RWGS反应的平衡组成如图1所示。
①_______0(选填“>”、“<”或“=”)；RWGS反应最佳温度为_______(填序号)
A．300~350℃ B．400~450℃ C．700~750℃
②反应ⅰ的平衡常数表达式K=_______。
(二)CO2电催化转化合成气
(3)CO2电还原反应机理如图2所示，由图可知，催化剂选择纳米Au55(纳米Au55指的是含55个原子的Au纳米颗粒)，理由是_______。表示物种从催化剂表面解吸(物种与催化剂分离)的是过程_______(选填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”)。
(三)电催化CO2还原制甲酸(HCOOH)
(4)图3为电催化CO2还原生产HCOOH的示意图。该电解池阳极的电极反应式为_______；总反应方程式为_______。
22．（2022·天津·模拟预测）中国提出要实现“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，争取在2060年前实现碳中和”的目标，二氧化碳的资源化利用对实现碳中和目标具有促进作用。
甲醇是一种可再生能源，由CO2制备甲醇可能涉及的反应如下：
反应Ⅰ：CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) △H1
反应Ⅱ：CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) △H2=−90.4kJ/mol
反应Ⅲ：CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) △H3
已知部分化学键键能如表：
化学键
H−H
O−H
C−H
C−O
C=O
键能kJ/mol
436
463
414
326
803
回答下列问题：
(1)反应Ⅰ自发趋势是_______。
A．高温自发 B．低温自发 C．任意温度下自发 D．任意温度下非自发
(2)在一密闭容器中充入1molCO2和3molH2，分别在P1、P2、P3压强下进行反应，测得CO2的平衡转化率随温度的变化如图1所示，T1温度后，反应主要以_______(填反应Ⅰ、反应Ⅱ或反应Ⅲ)为主。为了提高CO2生成CH3OH的平衡转化率，同时减少反应Ⅲ的发生，可采取的措施是_______。
(3)在一定条件下，向体积为2L的恒容密闭容器中通入1molCO2和3molH2，假设仅发生反应Ⅰ，测得CO2和CH3OH的物质的量浓度随时间的变化如图2所示。(已知反应Ⅰ中v正=k正•c(CO2)•c3(H2)，v逆=k逆•c(CH3OH)•c(H2O)，其中k正、k逆为速率常数，仅与温度有关)
①0～10min内，氢气的平均反应速率为_______。
②M点时，v正：v逆=_______。
③下列叙述中一定能说明该反应达到平衡状态的是_______。
A．化学反应速率关系：3v(CO2)=v(H2)
B．容器内混合气体的密度不再改变
C．单位时间内，每断裂2个C=O键，同时断裂3个O−H键
D．容器内混合气体的平均摩尔质量不再改变
(4)加热锅炉时，水中的MgCO3可以先转化为Mg(HCO3)2，然后转化为Mg(OH)2。已知：MgCO3+H2O⇌Mg2+++OH−在80℃时的平衡常数为K，水的离子积为Kw，碳酸的第一级和第二级电离常数分别为Ka1和Ka2，则该温度下KSP(MgCO3)=_______(用相关常数表示)。
23．（2022·天津和平·统考一模）钛(Ti)被称为“未来金属”，广泛应用于国防、航空航天、材料等领域。
(1)基态钛原子的价电子排布式为_______。
(2)钛可与高于70℃的浓硝酸发生反应，生成Ti(NO3)4.其球棍结构如图Ⅰ，Ti的配位数是_______，试㝍出该反应的方程式_______。
(3)钙钛矿(CaTiO3)是自然界中的一种常见矿物，其晶胞结构如图Ⅱ．设NA为阿伏加德罗常数的值，计算一个晶胞的质量为_______g。
(4)TiCl4是由钛精矿(主要成分为TiO2制备钛(Ti)的重要中间产物，制备纯TiCl4的流程示意图如图：
资料：TiCl4及所含杂质氯化物的性质
化合物
SiCl4
TiCl4
AlCl3
FeCl3
MgCl2
沸点/℃
58
136
181(升华)
316
1412
熔点/℃
-69
-25
193
304
714
在TiCl4中的溶解性
互溶
—
微溶
难溶
TiO2与Cl2难以直接反应，加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。
已知：TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(g)+O2(g) △H1=+175.4kJ·mol-1
2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H2=-220.9kJ·mol-1
①沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式_______。
②氯化过程中CO和CO2可以相互转化，根据如图Ⅲ判断：CO2生成CO反应的△H_______0(填“＞”“＜”或“=”)，判断依据_______。
24．（2022·天津·模拟预测）汽车尾气中含有氮氧化合物和CO，减少它们在大气中的排放是环境保护的重要内容之一。
(1)已知：N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH1=+180kJ·mol−1
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH2=−393kJ·mol−1
2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH3=−221kJ·mol−1
若某反应的平衡常数表达式为，请写出此反应的热化学方程式：_______。
(2)一定条件下，反应2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)的反应历程如图所示，该历程分步进行，其中第_______步是决速步骤。
(3)欲研究在某催化剂作用下2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)的反应速率与温度的关系，在其他条件相同时，改变反应温度，测得经过相同时间时该反应的正反应速率如图所示，A、B两点对应温度下正反应速率变化的原因可能是_______，A、B两点对应温度下该反应的活化能Ea(A)_______Ea(B)(填“>”或“<”)。
(4)设为相对压力平衡常数，其表达式写法：在浓度平衡常数表达式中，用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以p0(p0=100kPa)。在某温度下，原料组成n(CO):n(NO)=1：1，初始总压为100kPa的恒容密闭容器中进行上述反应，体系达到平衡时N2的分压为20kPa，则该反应的相对压力平衡常数_______。
(5)用NH3可以消除NO污染：4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l) ΔH
①某条件下，该反应速率v正=k正·c4(NH3)·c6(NO)，v逆=k逆·ca(N2)·cb(H2O)，该反应的平衡常数，则b=_______。
②若将9mol NH3和11molNO投入真空容器中恒温恒容(温度298K、体积为10L)进行反应，已知该条件下k正=6.4×102(mol/L)−9·s−1，当平衡时NH3转化，v逆=_______ mol·L−1·s−1。
(6)Na2FeO4是制造高铁电池的重要原料，同时也是一种新型的高效净水剂。在工业上通常利用如图所示装置制备Na2FeO4。
①电解时，阳极电极反应式为_______。
②若b＞a，图中右侧的离子交换膜为_______(填“阴”或“阳”)离子交换膜。
25．（2022·天津·模拟预测）利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主要反应如下：
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
回答下列问题：
(1)反应①的化学平衡常数K的表达式为___________。
(2)已知反应①中相关的化学键键能数据如下：
化学键
H—H
C—O
C≡O
H—O
C—H
E/(kJ·mol-1)
436
343
1076
465
413
由此计算=___________kJ·mol-1，已知=-58kJ·mol-1，则=___________kJ·mol-1。
(3)科学家提出制备合成气反应历程分两步：
反应①：CH4(g)=C(ads)+2H2(g)(慢反应)
反应②：C(ads)+CO2(g)=2CO(g)(快反应)
上述反应中C(ads)为吸附性活性炭，反应历程的能量变化如图所示：
CH4与CO2制备合成气的热化学方程式为___________。
(4)利用铜基配合物1，10—phenanthroline—Cu催化剂电催化CO2还原制备碳基燃料(包括CO、烷烃和酸等)是减少CO2在大气中累积和实现可再生能源有效利用的关键手段之一，其装置原理如图所示。
①该装置工作过程中，图中Pt电极附近溶液的pH___________(填“变大”或“变小”)，每转移2mol电子，阴极室溶液质量增加___________g。
②阴极的电极反应式为___________。
③若该电源为铅蓄电池，当向外电路每提供2mol电子，理论上消耗硫酸的质量为___________g。
④该装置工作过程中阳极的电极反应式为___________。
26．（2022·天津·统考模拟预测）完成下列填空
(1)氮氧化物是主要的大气污染物之一，利用氢气选择性催化还原(H2-SCR)是目前消除NO的理想方法，备受研究者关注。
H2-SCR法的主反应：2NO(g)+2H2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH1
副反应：2NO(g)+H2(g)=N2O(g)+H2O(g) ΔH2<0
回答下列问题：
①已知：H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH3=-241.5kJ/mol
N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH4=+180.5kJ/mol
i. ΔH1=___________kJ/mol。
ii.下列提高主反应选择性的最佳措施是___________(填标号)。
A．降低温度 B．使用合适的催化剂 C．增大c(NO) D．增大压强
②H2-SCR在Pt-HY催化剂表面的反应机理如下图所示：
已知在HY载体表面发生反应的NO、O2物质的量之比为4∶1，反应中每生成1mol N2转移的电子的物质的量为___________mol。
③T℃，时，恒容密闭容器中发生上述反应，平衡体系中N2物质的量分数为10%，平衡压强与起始压强之比为3.6：4，则NO的有效去除率(转化为N2)为___________。
(2)甲醇在工业上可利用水煤气来合成：CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH＜0。将1mol CO和2mol H2通入密闭容器中进行反应，在一定温度和压强下达到平衡时甲醇的体积分数φ(CH3OH)的变化趋势如图所示(其中X1→X4逐渐减小，Y1→Y4逐渐增大)：
图中X轴表示的外界条件为___________，判断的理由是___________。
(3)NO2、O2和熔融KNO3可制作燃料电池，其原理如图所示。该电池在放电过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物Y，Y可循环使用，则正极反应式为___________。
27．（2022·天津·模拟预测）完成关于锰元素的问题。
(1)已知：①(绿色，溶液)
②(无色，溶液)
锰有多种化合价，如+7、+6、+4、+2价等，在中性溶液里高锰酸钾的还原产物一般为___________(填化学式)。
(2)查阅资料：(未配平，Xe是稀有气体)。已知在高锰酸钾固体表面滴加浓盐酸，发生的半反应为。在盛有溶液的试管中加入适量，振荡试管，可能观察到的现象是：___________。
(3)草酸(H2C2O4，二元弱酸)晶体溶于酸性高锰酸钾溶液，溶液的紫色褪去。离子反应方程式为：___________。
(4)以铅蓄电池为电源电解酸化的溶液，可制备。铅蓄电池的总反应方程式为：___________；当蓄电池中有被消耗时，阳极上的理论产量为___________g．
(5)催化分解：，其反应机理如下：
①已知反应Ⅱ为：，写出反应Ⅰ的热化学方程式(焓变用和表示)：___________。
②某温度时，向10mL0.4mol/LH2O2液中滴入1滴发生上述分解反应，测得不同时刻生成的体积(已折算为标准状况下体积)如下表：
t/min
0
2
4
6
V(O2)/mL
0
9.9
17.2
22.4
时反应速率比时的慢，其原因是：___________。的平均反应速率v(H2O2)=___________(忽略溶液体积变化)。
28．（2022·天津·模拟预测）我国研发了一种新型催化剂，可以通过反应2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)△H达到消除NO污染的效果。
已知：Ⅰ.4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g) △H1=-1808kJ•mol-1；
Ⅱ.N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H2=-92.4kJ•mol-1。
回答下列问题：
(1)若在密闭容器中同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，反应Ⅱ对反应Ⅰ中NO的平衡转化率的影响为___(填“增大”“减小”或“无影响”)。
(2)2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)的△H=___(保留四位有效数字)。
(3)T1℃时，向填充催化剂的10L恒容密闭容器甲中充入2molNO和2molH2，发生反应2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)。10min末反应达到平衡时测得N2的物质的量为0.8mol。
①0~10min内，用NO的浓度变化表示的平均反应速率v(NO)=___。
②反应的平衡常数Kc=__L•mol-1。
③若起始向填充催化剂的10L恒容密闭容器乙中充入1molNO(g)、1molH2(g)、2molN2(g)、2molH2O(g)。甲、乙容器中平衡时气体压强之比___(填“>”“<”或“=”)，理由为___。
(4)有学者对比了新型催化剂与传统催化剂的催化效果。当固定比例的NO(g)和H2(g)的混合气体，以相同流速分别通过填充有两种催化剂的反应器，测得NO的转化率与温度的关系如图所示。
①新型催化剂优于传统催化剂的理由为___。
②M、N、P、Q四点中一定未达到平衡状态的是__(填字母)。
五、结构与性质
29．（2022·天津南开·统考一模）工业上用焦炭还原石英砂制得含有少量杂质的粗硅，将粗硅通过化学方法进一步提纯，可以得到高纯硅。回答下列问题：
(1)石英砂制粗硅的化学方程式为_______。
(2)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用_______形象化描述。在基态14C原子中，核外存在_______对自旋相反的电子。
(3)碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示。
(金刚石晶体)(石墨烯晶体)
①在石墨烯晶体中，每个六元环占有_______个C原子。
②在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接_______个六元环。
③写出金刚石的硬度大于晶体硅的原因：_______。
(4)SiO2的晶体类型是_______晶体，一种SiO2晶体的结构中有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链如下图所示。其中Si原子的杂化轨道类型是_______。
(5)写出SiCl4的电子式：_______，H2还原气态SiCl4可制得纯硅，1100℃时每生成0.56kg纯硅需吸收akJ热量，写出该反应的热化学方程式：_______。
30．（2022·天津·统考一模）氢能利用存在两大难题：制取和储存。
(1)是一种过渡元素硼氢化物储氢材料。的电子排布式为___________，的空间构型是___________。
(2)镧镍合金晶胞结构如图1，Ni原子处于晶胞的面上和体心。
①镧镍合金晶体的化学式为___________。
②该合金储氧后，如图2含1molLa的合金可吸附的物质的量为___________mol。
(3)十氢萘是具有高储氢密度的氢能载体，经历“十氢萘→四氢萘→萘”的脱氢过程释放氢气。已知：
活化能为
活化能为
，；十氢萘的常压沸点为192℃。
①有利于提高上述反应平衡转化率的条件是___________。
②研究表明，将适量十氢萘置于恒容密闭反应器中，当温度升高到一定程度时，压强明显变大，但该条件下也可显著释氢，原因是___________。
③在图3中绘制的“”的“能量~反应过程”示意图______。
参考答案：
1．A
【详解】A． N2O4分子中有2个N原子，平衡混合气体中含N原子大于，故A正确；
B． 恒温时，缩小容积，二氧化氮浓度变大，气体颜色变深，加压后，平衡正向动，气体颜色又变浅，但总体是变深，故气体颜色变深，不是平衡正向移动导致的，故B错误；
C． 恒容时，充入少量，相当于NO2的浓度不变，平衡不移动，气体颜色不变，故C错误；
D． ，反应放热，断裂中的共价键所需能量小于断裂中的共价键所需能量，故D错误；
故选A。
2．D
【详解】A．该反应的熵减小，故不一定在任何条件均能自发，A错误；
B．当通入无穷大的O2时，参与反应的O2较少，生成的SO3略有增多，但是由于没有反应的O2的量更多，则SO3的体积分数反而减小，B错误；
C．催化剂不可以改变SO2的平衡转化率，C错误；
D．该反应为放热反应，故2molSO2(g)和1molO2(g)所含键能总和比2molSO3(g)所含键能小，D正确；
故选D。
3．C
【详解】A．碲为52号元素，元素在元素周期表中位于p区，A错误；
B．核素的表示方法为：元素符号左下角为质子数，左上角为质量数；质量数=质子数+中子数，原子核内中子数为128-52=76，B错误；
C．具有相同质子数，不同中子数的同一元素的不同核素互为同位素；与互为同位素，C正确；
D．发电玻璃的发电原理是在玻璃表面涂抹一层碲化镉，使其具有光电转换功能，发电玻璃的发电过程是把光能转化为电能，D错误；
故选C。
4．A
【详解】A．Ne是10号元素，原子核内有10个质子，火星陨石中的20Ne是质子数为10，质量数为20的一种核素，A错误；
B．火星大气中的40Ar和36Ar质子数相同，而中子数不同，因此二者互为同位素，B正确；
C．镁锂合金属于合金，合金是金属材料，C正确；
D．“祝融号”使用的太阳能电池是将光能转化为电能的装置，D正确；
故合理选项是A。
5．C
【详解】A．反应②生成沉淀，为放热反应，，反应③为与强酸发生的中和反应，为放热反应，，故A错误；
B．②生成沉淀是放热反应，反应④除了生成沉淀放热，还有中和放热，放出热量更多，放出的热量大于反应②的，即，故B错误；
C．根据盖斯定律可知，已知，，故，故C正确；
D．反应③可表示与强酸发生的中和反应，为弱碱，电离需吸收能量，故，故D错误；
故答案为C。
6．D
【详解】A．通过流程图，反应II和III，实现了太阳能到化学能的转化，选项A错误；
B．根据流程总反应为H2O=H2↑＋O2↑，SO2和I2起到催化剂的作用，水为反应物，选项B错误；
C．DH只与始态和终态有关，该过程降低了水分解制氢的活化能，DH不变，选项C错误；
D．反应I+反应II+反应III，得到2H2O(l)=2H2(g)＋O2(g) ，根据盖斯定律，DH=2（DH1 +DH2 +DH3） =2(－213+327+172)kJ·mol－1=+572kJ·mol－1，选项D正确；
答案选D。
7．A
【详解】已知：(1)Zn(s)+O2(g)=ZnO(s)，△H=﹣348.3kJ/mol
(2)2Ag(s)+O2(g)=Ag2O(s)，△H=﹣31.0kJ/mol
根据盖斯定律，将(1)-(2)，整理可得：Zn(s)+Ag2O(s)=ZnO(s)+2Ag(s)的△H=﹣317.3 kJ/mol，故合理选项是A。
8．A
【详解】A．氢氧化钠溶液呈碱性，因此需装于碱式滴定管，氢氧化钠溶液与醋酸溶液恰好完全反应后生成的醋酸钠溶液呈碱性，因此滴定过程中选择酚酞作指示剂，当溶液由无色变为淡红色时，达到滴定终点，故A选；
B．测定中和热实验中温度计用于测定溶液温度，因此不能与烧杯内壁接触，并且大烧杯内空隙需用硬纸板填充和大小烧杯口部平齐，防止热量散失，故B不选；
C．容量瓶为定容仪器，不能用于稀释操作，故C不选；
D．分液过程中长颈漏斗下方放液端的长斜面需紧贴烧杯内壁，防止液体流下时飞溅，故D不选；
综上所述，操作规范且能达到实验目的的是A项，故答案为A。
9．CD
【详解】A．甲烷脱去首个氢原子的焓变，根据图中信息单独脱氢焓变为1.12eV，共吸附脱氢焓变为0.97eV，则单独脱氢大于共吸附脱氢，故A错误；
B．甲烷脱去首个氢原子的能垒，共吸附脱氢能垒为2.45eV，单独脱氢能垒为3.20eV，共吸附脱氢比单独脱氢下降0.75eV，故B错误；
C．单独脱氢的第一步能垒最大，因此单独脱氢的决速步为第一步，故C正确；
D．单独脱氢的第一步能垒比共吸附脱氢任意一步的能垒都大，因此共吸附脱氢有利于乙酸的合成，故D正确；
答案为CD。
10．(1)E逆-1812
(2) (a+2b)/2V [2(2-2b-a)2]/[(a+2b)b]
(3)N2O+Pt2O+=N2+Pt2O
(4) 低温 ＞ 温度升高催化剂活性降低
【分析】（1）根据盖斯定律分析反应热，并根据反应热=正反应的活化能-逆反应的活化能计算分析。
（2）根据平衡进行计算各物质的物质的量，并根据平衡常数公式计算平衡常数；
（3）理解图中物质书写方程式。
（4）根据催化剂能加快反应速率，但不影响平衡进行分析，M点氮气的转化率较低，说明在相同时间内反应速率较慢，反应还没有到平衡，正在向平衡进行，从而正反应速率大于逆反应速率，而温度对催化剂的活性的影响可能影响反应产率。
（1）
①4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g) +6H2O(g) ΔH1 = -907.0 kJ•mol-1
②4NH3(g) +3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) ΔH2= -1269.0 kJ•mol-1
则（5×②-3×①）/2可得热化学方程式4NH3(g) +6NO(g)5N2(g) +6H2O(g) ΔH= ，该反应的逆反应活化能为 E逆 kJ•mol-1，即E正-E逆=-1812，则正反应的活化能为E正= （E逆-1812）kJ•mol-1；
（2）
①2NO(g)+2ICl(g)2NOCl (g)+I2(g) ②2NOCl(g)2NO(g)+Cl2(g)
③I2(g)+Cl2(g)2ICl(g)， 向VL恒容密闭容器中加 2mol NO和 2mol ICl发生上述反应，达到平衡时，假设反应中一氧化氮的消耗量为xmol，反应中NOCl的消耗量为ymol，反应中碘的消耗量为zmol，则有容器中 NOCl (g)为x-y=amol，Cl2(g)为0.5y-z=b mol，此时 I2(g)的物质的量为(0.5x-z)mol,则因有 则碘的物质的量为(0.5a+b)mol，物质的量浓度为(a+2b)/2Vmol/L；氯气的浓度为b/Vmol/L，氯化碘的浓度为(2-a-2b)/V mol/L，则反应③的平衡常数为=[2(2-2b-a)2]/[(a+2b)b]。
（3）
N2O在Pt2O+表面上的反应为N2O+Pt2O+=N2+Pt2O；
（4）
已知4CO(g) +2NO2(g)4CO2(g)+N2 (g) ΔH1 = -1200kJ•mol-1，该反应为放热的，熵减的反应，根据ΔG=ΔH-TΔS＜0能自发进行分析，在低温下能自发进行。在催化剂乙作用下，图中 M 点氮气的产率较低，说明反应速率较慢，还没有到平衡，即对应的速率(对应温度400℃)v正＞ v逆，温度高于400℃，根据另一种催化剂催化下氮气的产率随温度的变化曲线可知，该反应仍未达到平衡状态，故N2产率降低的原因一定是因为反应速率减小，故可能是温度升高导致催化剂活性降低。
11．(1) 50％ AC
(2) 2NO(g)+3H2(H2)2NH3(g)+O2(g) △H=-272 kJ/mol；由联立得到的反应方程式可知△H＜0，△S＜0，故反应自发进行的条件为低温 随着N2的进气速率持续不断增大，反应器内的气体流速增大，反应热能被及时移走，等效于降低温度；该反应为吸热反应，降低温度则反应逆向移动，故O2转化速率会一定程度的降低
【详解】（1）①反应容器的容积是1 L，向该容器内通入4 mol N2O5和2 mol NO2，则反应开始时c(N2O5)=4 mol/L，c(NO2)=2 mol/L。等到反应Ⅰ、Ⅱ均达到平衡后，c(N2O4)=0.5 mol/L，则反应消耗△c(NO2)=1 mol/L，测得此时c(NO2)=5 mol/L，若未发生反应Ⅱ，则N2O4的浓度应该为c(NO2)=5 mol/L+1 mol/L=6 mol/L，因此发生反应Ⅰ产生的N2O4的浓度为c(NO2)=(6-2)mol/L=4 mol/L，根据反应Ⅰ中物质反应转化关系可知反应消耗N2O5的浓度△c(NO2)=2 mol/L，故此温度下N2O5的转化率=；
②A．对于反应Ⅰ，在任何时刻都存在4v (N2O5消耗)=2v(NO2生成)，若4v (N2O5消耗)=2v(NO2消耗)时，v(NO2生成)= v(NO2消耗)，反应达到平衡状态，A符合题意；
B．反应达到平衡时，缩小容器体积，化学平衡向气体体积减小的逆反应方向移动，导致N2O5的转化率下降，但温度不变，因此化学平衡常数K1不变，B错误；
C．恒压状态下，反应达到平衡时，通入大量稀有气体，反应容器的容积扩大，导致体系的压强减小，化学平衡向气体体积扩大的正反应方向移动，从而使N2O5的转化率提高，C正确；
D．根据①计算可知：在容器的容积是1 L，开始向容器中加入4 mol N2O5和2 mol NO2，反应达到平衡时，N2O5的转化率是50%，此时容器中c(N2O5)=2 mol/L，c(NO2)=5 mol/L，c(O2)=1 mol/L，反应Ⅰ的化学平衡常数K=。在恒容状态下，通入N2O5、NO2、O2各5 mol，此时浓度商Qc=＜K，反应正向进行，至反应达到平衡后，c(O2)＞5 mol/L，D错误；
故合理选项是AC；
（2）①已知：反应Ⅲ
反应Ⅳ
根据盖斯定律，将反应Ⅲ-反应Ⅳ，整理可得热化学方程式2NO(g)+3H2(H2)2NH3(g)+O2(g) △H=-272 kJ/mol；
要使反应自发进行，体系的自由能△G=△H-T△S＜0，由联立得到的总反应方程式2NO(g)+3H2(H2)2NH3(g)+O2(g) △H=-272 kJ/mol可知△H＜0，△S＜0，故反应自发进行的条件为低温条件；
②合成NH3的正反应是放热反应，在t1时刻最高温度，v正、v逆都增大，由于温度对吸热反应影响更大，因此v逆增大的倍数大于v正，化学平衡逆向移动，随着反应的进行，v逆逐渐减小，v正逐渐增大，在t2时刻反应达到平衡状态，此时v正=v逆；然后在t2时刻向该化学反应体系加入正催化剂，v正、v逆都增大，且增大有的速率关系为v正=v逆，用曲线画出t1 ~t3时间段中逆反应速率为：；
③反应Ⅳ是反应前后气体体积不变的吸热反应，在开始后，随着N2通入速率的增大，N2投入量的增大，c(N2)增大使化学反应正向进行，导致O2的转化率增大，但当N2通入速率过大时，随着N2的进气速率持续不断增大，反应器内的气体流速增大，反应热能被及时移走，等效于降低温度；该反应为吸热反应，降低温度，会使化学平衡逆向移动，故O2转化速率会一定程度的降低。
12．(1) +75.9 3
(2)
(3)
(4) NH3与O2反应产生了NO
【解析】(1)
①由题干信息可知，反应I： ，反应II： ，2I -3II即可得到反应，根据盖斯定律可知， =2×(-136.2kJ/mol)-3×(-116.1kJ/mol)=+75.9，故答案为：+75.9；
②中心原子上的价层电子对数为2+=3，故答案为：3；
(2)
用稀硝酸吸收，得到和的混合溶液，电解该混合溶液可获得较浓的硝酸，电解时阳极上发生氧化反应，即将HNO2氧化为HNO3，故该电极的电极反应式为：，故答案为：；
(3)
用酸性水溶液吸收，吸收过程中存在与生成和的反应，根据氧化还原反应配平可得该反应的化学方程式为：，故答案为：；
(4)
①与生成和H2O，根据氧化还原反应配平可得，该反应的反应的化学方程式为，反应中转移24mol电子，当1mol 完全反应时，转移的电子数为3mol×6.02×1023mol-1=1.806×1024，故答案为：；1.806×1024；
②当反应温度高于380℃时，NOx的去除率迅速下降，可能的原因是NH3与O2反应产生了NO，导致NOx去除率降低，故答案为：NH3与O2反应产生了NO。
13．(1)
(2) < <
(3)
(4) PbO2
【解析】（1）
目标反应为，反应热，故则甲醇(l)不完全燃烧生成一氧化碳和水蒸气的热化学方程式为：；
（2）
该反应为放热反应，恒压条件下，温度越高，CO的转化率越低，图中可以看出压强相同时，T2温度下CO的转化率低，故T1
CO还原氧化铁得到铁单质的化学方程式为：，反应前后的气体只有CO和CO2，且两者化学计量数相同，平衡时CO的物质的量分数为a，平衡分压为pa，可列出三段式：，平衡常数；
（4）
由图可知，B电极附近氧气参与反应生成水，氧元素化合价降低，故B电极为阴极，与电源负极相连，发生的电极反应为：；A电极为阳极，与电源正极相连，发生的电极反应为：；铅蓄电池中PbO2为正极，故A电极应与PbO2相连。
14．(1) 低温情况下有利于自发
(2) D ： 温度升高,催化剂活性降低， 温度升高，平衡向逆反应方向移动，所以转化率下降
(3)
【解析】（1）
、 ，根据盖斯定律，可得： ；故答案为：
反应：是、的反应，要使，则是低温，该反应低温条件容易自发；故答案为：低温条件容易自发；
（2）
反应前后气体的总物质的量和质量保持不变，且容器体积不变，密度始终保持不变，无法判断是否处于平衡状态，故A错误；
B．反应过程中和平衡状态下压强相同，容器内压强不随时间改变，不能说明反应达到平衡状态，故错误；
C．反应前后气体的总物质的量和质量保持不变，容器中气体的平均相对分子质量保持不变，故错误；
D．即正、逆反应速率相等，处于平衡状态，故D正确；
由图可知，当投料比为：、温度时，的转化率最高；故答案为：：；；
点对应的投料比为：：，的转化率为，
开始
变化
平衡
点对应的平衡常数；故答案为：；
④该反应正向放热，温度过高，催化剂活性降低，但平衡向逆反应方向移动，的水解转化率降低；故答案为：温度升高,催化剂活性降低；温度升高平衡逆向移动，导致转化率下降。
（3）
，该反应的平衡常数； 故答案为：。
15．(1) a B
(2)水蒸气与煤炭反应吸热，氧气与煤炭反应放热，交替通入空气和水蒸气有利于维持体系热量平衡，保持较高温度，有利于加快反应速率
(3) 9.0 9：5 MO+CO=M+CO2
【详解】（1）①由已知方程式：(2×反应1-反应2)可得反应3，结合盖斯定律得：；
②反应1前后气体分子数不变，升温y不变，对应线条b，升温促进反应2平衡逆向移动，气体分子数增多，熵增，y值增大，对应线条c，升温促进反应3平衡逆向移动，气体分子数减少，熵减，y值减小，对应线条a；
③温度升高，三个反应平衡均逆向移动，由于反应2焓变绝对值更大，故温度对其平衡移动影响程度大，故CO2物质的量减小，CO物质的量增大，所以CO与CO2物质的量比值增大，故答案选B；
（2）由于水蒸气与煤炭反应吸热，会引起体系温度的下降，从而导致反应速率变慢，不利于反应的进行，通入空气，利用煤炭与O2反应放热从而维持体系温度平衡，维持反应速率；
（3）①该反应平衡常数K=；
②假设原料气中水蒸气为x mol，CO为1 mol，由题意列三段式如下：
则平衡常数K=，解得x=1.8，故水蒸气与CO物质的量之比为1.8：1=9：5；
③水分子首先被催化剂吸附，根据元素守恒推测第一步产生H2，第二步吸附CO产生CO2，对应反应历程依次为：M+H2O=MO+H2、MO+CO=M+CO2。
16．(1) 该反应速率很小 选用适宜的催化剂
(2) 400℃ 该温度下甲烷化选择性高达90%以上，且的平衡转化率最高 3.6mol
【详解】（1）①燃油汽车尾气仍含有较多、的可能原因是该反应速率很小，不能快速的转化为无害气体就被排出；故答案为：该反应速率很小；
②要使该反应尽量快速的转化为生成物，则有效提升尾气达到排放标准的措施：选用适宜的催化剂；故答案为：选用适宜的催化剂；
（2）①将反应Ⅲ减去反应Ⅰ得到反应Ⅱ，则和生成和的热化学方程式： ；故答案为： ；
②i．根据反应Ⅲ，得到该反应的平衡常数的表达式为；故答案为：；
ii．在测定温度内，根据图中曲线分析得到该催化剂对甲烷化反应的最适宜温度为400℃，理由：该温度下甲烷化选择性高达90%以上，且的平衡转化率最高；故答案为：400℃；该温度下甲烷化选择性高达90%以上，且的平衡转化率最高；
iii．时，在上述实验条件下向某装有该催化剂的密闭容器中通入和，根据图中信息二氧化碳转化率为80%，甲烷的选择性为90%，再根据反应Ⅲ：，充分反应后生成的物质的量为5mol×80%×90%=3.6mol；故答案为：3.6mol。
17．(1) b
(2) > 加入的体系与二氧化碳反应，使反应I、Ⅱ的化学平衡正向移动，氢气含量增大
【详解】（1）①由题图可知，过程I发生反应；
②根据i．CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH1=+206kJ/mol；ii．；根据盖斯定律，则i×4-ii×3，得：；
③对于吸热反应，压强一定时，升高温度，平衡正向移动，甲烷含量应减少，故排除曲线c、d；温度一定时，增大压强，平衡逆向移动，甲烷含量将增加，故曲线b表示2MPa时的甲烷含量曲线；
（2）①反应I的平衡常数的表达式为，反应II是吸热反应，升高温度平衡正向移动，平衡常数增大，故平衡常数K(5000℃)>K(700℃)；
②CaO为碱性氧化物，加入CaO的体系与二氧化碳反应，使反应II的化学平衡正向移动，CO浓度降低，反应Ⅰ的平衡也正向移动，使氢气含量增大，故答案为：加入CaO的体系与二氧化碳反应，使反应I、II的化学平衡正向移动，氢气含量增大。
18．(1)降低反应活化能
(2)C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=−(a+b)kJ·mol−1
(3)＜
(4)在100～140℃之间，反应并未达到平衡状态，温度升高，反应速率增大，甲醇转化率增大。
(5)
(6)2Al+6CO2=Al2(C2O4)3
(7)6CO2+6O=3C2O+6O2
【详解】（1）由题干反应历程图可知，FeO反应前后质量和性质没有改变，即FeO作催化剂，催化剂能够降低反应所需要的活化能，故从能量角度分析FeO的作用是降低反应所需的活化能，故答案为：降低反应所需的活化能；
（2）由题干反应历程可知，反应①为：2Fe3O4(s)=O2(g)+6FeO(s) +akJ/mol，反应②为：CO2(g)+6FeO(s)=C(s)+2Fe3O4(s) =+bkJ/mol，①+②的CO2(g)=C(s)+O2(g) 根据盖斯定律可知，=+(a+b)kJ/mol，则炭黑和氧气转化为CO2的热化学方程式为C(s)+O2(g)= CO2(g) =-(a+b)kJ/mol，故答案为：为C(s)+O2(g)= CO2(g) =-(a+b)kJ/mol；
（3）由题干图象可知，140℃之前由于反应还未达到平衡状态，温度升高反应速率越快，则相同时间内甲醇的转化率增大，而140℃之后由于反应已经达到平衡，温度升高，反应速率加快，更加早已达到化学平衡，此时升高温度，甲醇的平衡转化率减小，说明升高温度平衡逆向移动，则该反应的ΔH＜0，故答案为：＜；
（4）由(3)分析可知，在100～140℃之间，反应并未达到平衡状态，温度升高，反应速率增大，甲醇转化率增大，故答案为：在100～140℃之间，反应并未达到平衡状态，温度升高，反应速率增大，甲醇转化率增大；
（5）根据反应方程式CO2(g)+2CH3OH(g)CH3OCOOCH3(g)+H2O(g)可知，反应正反应是一个气体体积减小的方向，即增大压强，反应速率加快，达到平衡之前，甲醇的转化率增大，达到平衡之后，增大压强，平衡正向移动，甲醇的平衡转化率增大，故压强与甲醇转化率之间的关系如图：，故答案为：；
（6）由题干电池装置图可知，Al为负极，电极反应为：Al-3e-=Al3+，多孔碳电极为正极，电极反应为：2CO2+2e-=，故电池的总反应式为2Al+6CO2=Al2(C2O4)3，故答案为：2Al+6CO2=Al2(C2O4)3；
（7）电池的正极反应式：2CO2+2e-=C2O(草酸根)正极反应过程中，O2是催化剂，催化过程可表示为：①6O2+6e-=6O，根据电子守恒并用正极反应减去反应①即得反应②，故其离子方程式为：6CO2+6O=3C2O+6O2，故答案为：6CO2+6O=3C2O+6O2。
19．(1)(-a-2b+2c)
(2) Ⅲ 0.24mol·L-1·min-1 <
(3) 升温，主反应的平衡逆向移动，而副反应的平衡正向移动且程度更大 > T1时以副反应为主，其反应前后气体分子数相等，改变压强对其平衡没有影响 (或0.0167)
【解析】(1)
根据盖斯定律，由可得C2H8N2(l)+2N2O4(l)=2CO2(g)+4H2O(g)+3N2(g)，则，故答案为：(-a-2b+2c)；
(2)
①由图可知，同一温度相同时间内，反应III的反应速率最慢，所以其活化能最大，故答案为：Ⅲ；
②由图可知，温度下，时的转化率为，即的转化量，故的转化量，容积为，时间经过，则，故答案为：；
③温度升高化学反应速率增大，由于c点温度高于b点，说明同一物质c点对应的逆反应速率比b点正反应速率快，故答案为：＜；
(3)
①主反应为放热反应，升高温度，主反应的平衡向逆反应方向移动，二氧化碳的平衡转化率减小；副反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，二氧化碳平衡转化率增大，240℃以上，随着温度升高，的平衡转化率增大，而的选择性降低，说明副反应的平衡正向移动程度大于主反应的平衡逆向移动程度，故答案为：升温，主反应的平衡逆向移动，而副反应的平衡正向移动且程度更大；
②主反应是气体体积减小的反应，副反应是气体体积不变的反应，增大压强，副反应中二氧化碳的平衡转化率不变，主反应平衡向正反应方向移动，二氧化碳平衡转化率增大，由图3可得出，相同温度下，压强时二氧化碳平衡转化率大于，则压强大于；温度时，三条曲线几乎交于一点，说明压强对二氧化碳平衡转化率基本没有影响，反应以副反应为主，故答案为：>：T1时以副反应为主，其反应前后气体分子数相等，改变压强对其平衡没有影响；
③和按物质的量1：3投料，总物质的量为，250℃时，在体积为的容器中，主反应和副反应达到化学平衡，转化率为，和选择性均为，平衡时二氧化碳的物质的量为，主反应和副反底中二氧化碳的转化率均为，则平衡时，氢气的物质的量为，水蒸气的物质的量为，一氧化碳的物质的量为，副反应的平衡常数为，故答案为：(或0.0167)。
20．(1)+41.2
(2) 大于 温度T升高，Kp3减小，Kp4增大，Kp1=，则Kp1增大，故反应I正反应吸热(或温度T升高，Kp3减小，Kp4增大，说明反应△H3<0，反应△H4>0，则△H1=△H4-△H3>0)
(3)AC
(4) b 反应I正反应方向气体分子数增大，其他条件不变时，增大压强，平衡逆移，x(CH4)增大
【详解】（1）由题意可得如下热化学方程式①H2(g)+ O2(g)= H2O(l) ΔH=—285.8kJ/mol，②CO(g)+ O2(g)= CO2(g) ΔH=—283.0kJ/mol，③H2O(l)= H2O(g) ΔH5=+44kJ/mol，由盖斯定律可知，①—②+③得到反应II，则反应热ΔH2=(—285.8kJ/mol)—(—283.0kJ/mol)+( +44kJ/mol)= +41.2kJ/mol，故答案为：+41.2；
（2）由盖斯定律可知，反应IV—反应III得到反应I，则ΔH1=ΔH4—ΔH,3，由图可知，温度升高，反应III分压平衡常数减小，该反应为放热反应，反应△H3<0，反应IV分压平衡常数增大，该反应为吸热反应，反应△H4>0，则△H1=△H4-△H3>0(或由盖斯定律可知，反应IV—反应III得到反应I，则反应I分压平衡常数为Kp1=，由图可知，温度升高，反应III分压平衡常数减小，反应IV分压平衡常数增大，Kp1增大，则该反应为吸热反应)，故答案为：温度T升高，Kp3减小，Kp4增大，Kp1=，则Kp1增大，故反应I正反应吸热(或温度T升高，Kp3减小，Kp4增大，说明反应△H3<0，反应△H4>0，则△H1=△H4-△H3>0)；
（3）A．在投料时适当增大相当于增大二氧化碳的浓度，反应I平衡向正反应方向移动，一氧化碳和氢气的浓度增大，反应III、IV的平衡向逆反应方向移动，碳的物质的量减小，所以在投料时适当增大的值，有利于减少积碳，故正确；
B．在一定条件下建立平衡后，移去浓度为定值的碳固体，化学反应速率不变，反应III和反应IV的平衡均不移动，故错误；
C．投料比增大相当于增大二氧化碳的浓度，反应I平衡向正反应方向移动，甲烷的转化率增大，故正确；
D．降低反应温度，反应I、II、III、IV的正、逆反应速率均减小，故错误；
故选AC；
（4）①反应I为气体体积增大的反应，温度一定时，增大压强，平衡向逆反应方向移动，甲烷的物质的量分数增大，则800℃下，甲烷的物质的量分数随压强的变化曲线是b，故答案为：b；反应I正反应方向气体分子数增大，其他条件不变时，增大压强，平衡逆移，x(CH4)增大；
②设起始甲烷和二氧化碳的物质的都为1mol，二氧化碳的转化率为a，由题意可建立如下三段式：
由甲烷的物质的量分数为0.1可得：=0.1，解得a=，故答案为：。
21．(1)
(2) > C
(3) 当催化剂为纳米Au55时，反应的活化能较小，反应速率更快 Ⅲ
(4)
【解析】（1）
已知①，②，③，④，根据盖斯定律，将④×2-③=②，则，故答案为：；
（2）
①由图可知，随着温度升高，平衡时CO的物质的量分数增大，说明升高温度，反应ⅰ的平衡正向移动，则；由图可知，当温度为300~350℃ 或400~450℃时，CO2的转化率较低，且CH4的含量较高，说明此时发生了副反应，而当温度为700~750℃时，CO2的转化率已经达到较高水平，CH4的含量也接近于0，说明几乎没有副反应发生，再升高温度，CO2的转化率略有提高，但能耗增大，因此RWGS反应最佳温度为700~750℃，故选C，故答案为：>；C；
②反应ⅰ的平衡常数表达式为，故答案为：；
（3）
由图可知，当催化剂为纳米Au55时，反应的活化能较小，反应速率更快，因此催化剂选择纳米Au55；由图可知，过程Ⅰ为催化剂吸附过程，过程Ⅲ为物种与催化剂分离的过程，故答案为：当催化剂为纳米Au55时，反应的活化能较小，反应速率更快；Ⅲ；
（4）
由图可知，甲醇发生氧化反应生成甲酸，因此甲醇所在电极为阳极，阳极的电极反应式为；阴极为CO2得电子生成甲酸，阴极的电极反应式为，则总反应为，故答案为：；。
22．(1)B
(2) 反应III 降低温度
(3) 0.12mol/(L·min) 1.69 CD
(4)
【分析】(1)根据△G=△H1-T△S进行判断；
(2)根据盖斯定律和温度对化学平衡移动的影响进行解答；
(3)根据速率公式计算反应速率，根据化学平衡特征判断反应是否达到平衡；
(4)根据化学平衡常数、电离平衡常数、沉淀溶解平衡常数进行解答。
(1)
（根据反应Ⅰ：CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)可知，△H1 =8032+4363-(4143+326+4633)=-43 kJ/mol.>0，△S<0，根据△G=△H1-T△S可知，低温△G<0能自发进行，故B符合题意。
(2)
根据反应ⅠCO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)可知，△H1 =-43 kJ/mol，反应Ⅱ：CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)△H2=−90.4kJ/mol，反应Ⅰ-反应Ⅱ=反应Ⅲ：CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) △H3=-43 kJ/mol-（−90.4kJ/mol）=+47.4J/mol。由图可知：T1温度后，CO2的平衡转化率随温度升高而增大，反应主要以反应Ⅲ为主，为了提高CO2生成CH3OH的平衡转化率，同时减少反应Ⅲ的发生，反应ⅠCO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)可知，△H1 =-43 kJ/mol，所以可采取的措施是降低温度，故答案：反应III；降低温度。
(3)
①由图可知0～10min内，甲醇的变化浓度为0.4mol/L，则氢气的变化浓度为1.2mol/L，所以氢气的平均反应速率v=，故答案：0.12mol/(L·min)。
②根据反应Ⅰ：CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) 反应可知，M点c(CO2)=c (CH3OH)，设生成CH3OH(g)为xmol，则有1mol-x=x，解得x=0.5mol，生成n(H2O)= 0.5mol，剩余n(CO2)= 0.5mol，n(H2)= 1.5mol，v正=k正•c(CO2)•c3(H2)，v逆=k逆•c(CH3OH)•c(H2O)，温度相同，k正= k逆,则v正: v逆= c3(H2)：c(H2O)=0.753:0.25=1.69，故答案：1.69。
③根据反应Ⅰ：CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) △H1k可知：
A.化学反应速率之比等于计量数之比，所以3v(CO2)=v(H2) 不能说明该反应达到平衡状态，故A不符合题意；
B.由反应ⅠCO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) △H1k可知：容器内混合气体的密度是恒量，所以容器内混合气体的密度不再改变不能说明该反应达到平衡状态，故B不符合题意；
C.单位时间内，每断裂2个C=O键，是指1mol CO2发生正反应，断裂3个O−H键说明有1mol CH3OH和H2O发生逆反应，所以单位时间内，每断裂2个C=O键，同时断裂3个O−H键能说明该反应达到平衡状态，故C符合题意；
D.因为反应前后气体的计量数不能，根据 M=可知，当容器内混合气体的平均摩尔质量不再改变，能说明该反应达到平衡状态，故D符合题意；
故答案：CD.
(4)
已知：MgCO3+H2O⇌Mg2++ +OH−在80℃时的平衡常数为K=c(Mg2+) c() c(OH−)；碳酸的第二级电离常数；KSP(MgCO3)= c(Mg2+)c(CO)=，故答案：。
23．(1)3d24s2
(2) 8 Ti+8HNO3(浓)Ti(NO3)4+4NO2↑+4H2O
(3)
(4) TiO2(g)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g) △H=-45.5kJ·mol-1； ＞ 随着温度的升高，CO的浓度增加，说明生成CO的反应是吸热反应
【详解】（1）Ti是22号元素，基态钛原子的核外电子排布式为[Ar]3d24s2，则价电子排布式为3d24s2；
（2）根据Ti(NO3)4的球棍结构图示可知Ti的配位数是8，钛与高于70℃的浓硝酸发生反应，生成Ti(NO3)4，还生成NO2和H2O，反应的化学方程式为：Ti+8HNO3(浓)Ti(NO3)4+4NO2↑+4H2O；
（3）在一个晶胞中含有Ca数目是1；含有Ti数目为8=1，含有的O数目为12=3，则一个晶胞中含有1个CaTiO3，设NA为阿伏加德罗常数的值，则一个晶胞的质量为=g；
（4）①生成TiCl4和CO的反应方程式为TiO2＋2Cl2＋2C=TiCl4＋2CO，根据盖斯定律，两式相加，得到TiO2(g)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g) △H=ΔH1+ΔH2=(-220.9 kJ·mol-1)+(+175.4 kJ·mol-1)=-45.5kJ·mol-1；
②根据图象，随着温度的升高，CO的浓度增加，CO2浓度降低，说明升高温度，平衡向正反应方向移动，生成CO的反应是吸热反应，即△H＞0。
24．(1)2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=−745kJ·mol−1
(2)33
(3) 温度过高时催化剂的催化活性降低 <
(4)320
(5) 0 0.625
(6) Fe+8OH−−6e−=FeO+4H2O 阴
【解析】(1)
根据反应的平衡常数表达式可知反应的化学方程式为2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)，根据盖斯定律该反应的ΔH=②×2-③-①=(−393×2+221−180)kJ/mol=−745kJ/mol，所以热化学方程式为2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=−745kJ·mol−1；
(2)
由图可知，反应过程中能量变化出现3个峰，即吸收3次活化能，经历3步基元反应，因为第3次对应峰最高，即活化能最大，对该反应过程起决速作用；
(3)
温度越高，一般速率越快，但是A点v正大于B点v正，所以可能原因是温度过高时催化剂的催化活性降低导致；因为A点催化剂活性高，反应速率快，所以Ea(A)
恒容容器中压强之比等于气体的物质的量，所以可以用压强代替物质的量来进行三行式的计算，根据题意有：
所以；
(5)
①该反应的平衡常数K==，所以b=0；
②根据题意列三段式有
，所以，所以；
(6)
①该电解池阳极材料为Fe，根据题意可知，碱性环境中Fe被氧化生成高铁酸钠，根据电子守恒、元素守恒可得电极反应式为Fe+8OH−−6e−=FeO+4H2O；
②电解时阴极水电离出的氢离子放电生成氢气，同时产生氢氧根，中间室中的钠离子迁移到左侧，所以左侧离子交换膜为阳离子交换膜，所以b＞a，根据阳极的反应可知，阳极反应过程中消耗氢氧根，所以需要中间室中的氢氧根迁移到右侧，则右侧的离子交换膜为阴离子交换膜。
25．(1)
(2) -99 +41
(3)CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g)△H=+(E3-E1) kJ•mol-1
(4) 变小 46g CO2+2H++2e-=HCOOH 196 2H2O-4e-=4H++O2↑
【分析】ΔH1=反应物键能总和-生成物键能总和；根据盖斯定律：②-①得③；根据△H=生成物总能量-反应物总能量，由图可知CH4与CO2制备合成气的热化学方程式为CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g)△H=E[2CO(g)+2H2(g)]-E[CH4(g)+CO2(g)];在电解池中，阳极反生氧化反应，阴极发生还原反应，据此结合图示可知阴极反应物、生成物、电解质环境，根据电子守恒、电荷守恒和原子守恒书写电极方程式；质子交换膜只允许H+通过，在电解池中，阳离子向阴极移动，根据①所得电极方程式和H+移动量计算阴极室的物质变化，注意H+移动所带电荷数等于转移电子所带电荷量;由图可知H2O在Pt电极被氧化生成O2，CO2在石墨烯电极被还原生成HCOOH，故Pt电极为阳极，发生反应2H2O-4e-=4H++O2↑，酸性变强，石墨烯电极为阴极，使用酸性电解质溶液，故阴极的电极反应式为CO2+2H++2e-=HCOOH.
（1）
平衡常数K，可逆化学反应达到平衡状态时生成物与反应物的浓度(方程式系数幂次方)乘积比或反应产物与反应物的浓度(方程式系数幂次方)乘积比。反应①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) 的化学平衡常数K的表达式为 。故答案为：；
（2）
ΔH1=反应物键能总和-生成物键能总和=(1076+2×436)kJ/mol-(413×3+343+465)kJ/mol=-99kJ/mol；根据盖斯定律：②-①得③，则ΔH3=ΔH2-ΔH1=-58kJ/mol-(-99kJ/mol)=+41kJ/mol，故答案为：-99；+41；
（3）
根据△H=生成物总能量-反应物总能量，由图可知CH4与CO2制备合成气的热化学方程式为CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g)△H=E[2CO(g)+2H2(g)]-E[CH4(g)+CO2(g)]=+(E3-E1) kJ•mol-1，故答案为：CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g)△H=+(E3-E1) kJ•mol-1；
（4）
①由图可知H2O在Pt电极被氧化生成O2，CO2在石墨烯电极被还原生成HCOOH，故Pt电极为阳极，发生反应2H2O-4e-=4H++O2↑，酸性变强，石墨烯电极为阴极，使用酸性电解质溶液，故阴极的电极反应式为CO2+2H++2e-=HCOOH，每转移2mol电子，阴极室消耗2molH+，产生1molHCOOH，并有2molH+经质子交换膜从阳极室移向阴极室，即阴极室溶液增加了1molHCOOH，故增加的质量为m=n×M=1mol×46g/mol=46g；该装置工作过程中，图中Pt电极附近溶液的pH变小(填“变大”或“变小”)，每转移2mol电子，阴极室溶液质量增加46gg。故答案为：变小；46g；
②阴极的电极反应式为CO2+2H++2e-=HCOOH。故答案为：CO2+2H++2e-=HCOOH；
③若该电源为铅蓄电池，电极材料分别是Pb和PbO2，电解液为稀硫酸．工作时该电池总反应式为Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O，当向外电路每提供2mol电子，消耗2mol硫酸，理论上消耗硫酸的质量为98g/mol×2mol=196g。故答案为：196；
④由分析，Pt电极为阳极，发生反应2H2O-4e-=4H++O2↑，故答案为：2H2O-4e-=4H++O2↑。
26．(1) -663.5 B 3 72%
(2) 温度 温度降低，平衡正向移动，平衡时甲醇的体积分数增大
(3)O2+2N2O5+4e-=4NO
【解析】（1）
①根据盖斯定律，反应可通过 “”×2-“”得到，则-，则ΔH1=-663.5 kJ/mol；主反应和副反应均是ΔH<0且气体分子数减少的反应，具有相同的反应物，故提高主反应选择性的最佳措施是使用合适的催化剂，选择B项。
②据图可知HY载体表明NO、O2、NH反应得到N2和H2O，NO、O2物质的量之比为4∶1，所以反应的离子方程式为4NO+O2+4NH=4N2+6H2O+4H+，该反应中NH所失电子即转移电子，生成1molN2时，有1mol NH参与反应，转移3mol电子。
③T℃，，可设投入恒容密闭容器中、，设平衡时刻NO主反应转化了xmol，依据题意有：
设平衡时刻NO副反应转化了ymol，则消耗H2，生成N2O和molH2O(g)，则根据平衡体系中N2物质的量分数为10%得： ，根据平衡压强与起始压强之比等于气体总物质的量之比，为3.6：4得： ，联立两个等式求解的x=0.72，y=0.08，则NO的有效去除率(转化为N2)为。
（2）
从图中分析可知，Y不变情况下，随着X1→X4，甲醇的体积分数φ(CH3OH)增大，即该反应平衡朝正向进行，结合该反应是正向放热且气体分子数减少的情况，温度降低和压强增大使平衡正向移动，而X1→X4逐渐减小，故X轴表示的外界条件为温度。
（3）
燃料电池中O2得电子在正极，燃料失电子在负极，从该原理图所示可知，石墨Ⅰ电极上NO2失去电子与电解质中阴离子NO生成氧化物N2O5，则正极O2得电子与可循环使用的N2O5反应生成NO，电极反应式为：O2+2N2O5+4e-=4NO。
27．(1)
(2)无色溶液变为紫(或紫红)色，并产生黄绿色气体
(3)
(4) 87
(5) 随着反应的进行，浓度不断减小，反应速率不断减慢
【解析】（1）
根据已知，在强碱性溶液中被还原得到+6价的Mn，在强酸性溶液中被还原得到+2价的Mn，则可以推测在中性溶液里高锰酸钾的还原产物一般为+4Mn，即MnO2。
（2）
已知，因此在盛有溶液的试管中加入适量，振荡试管，Mn2+被氧化为，又已知在高锰酸钾固体表面滴加浓盐酸，发生的半反应为，则观察到的现象为无色溶液变为紫(或紫红)色，并产生黄绿色气体。
（3）
草酸(H2C2O4，二元弱酸)晶体溶于酸性高锰酸钾溶液，溶液的紫色褪去，被还原为Mn2+，反应的离子方程式为：。
（4）
铅蓄电池的总反应为，电解酸化的MnSO4溶液时，阳极发生的反应为：Mn2+-2e-+H2O=MnO2+4H+，则当蓄电池中有被消耗时，理论上阳极生成1mol，其质量为1mol×87g/mol=87g。
（5）
①根据反应机理可知，反应Ⅰ的化学方程式为，又根据勒夏特列原理，反应Ⅰ可由反应Ⅱ与反应相减得来，因此反应Ⅰ的热化学方程式为：。
②随着反应的进行，浓度不断减小，反应速率不断减慢，因此时反应速率比时的慢，0~6min的平均反应速率。
28．(1)增大
(2)-664.3kJ•mol-1
(3) 0.016mol•L-1•min-1 800 > 甲中平衡气体压强与乙中起始气体压强之比为，乙中浓度商Qc
【分析】(1)
反应Ⅱ可以减小浓度，同时增大浓度，使反应Ⅰ平衡正向移动，增大的平衡转化率。
(2)
根据盖斯定律，得，的△H-664.3kJ/mol。
(3)
由题意可得三段式：
①0~10内，用的浓度变化表示的平均反应速率。
②反应的平衡常数。
③甲中平衡时气体总物质的量为3.2 mol，乙中起始气体总物质的量为6mol，物质的量之比等于压强之比，则甲中平衡时气体压强与乙中起始气体压强之比为。乙中浓度商，反应正向进行，气体总物质的量减小，压强减小，则甲、乙容器中平衡气体压强之比大于。
(4)
①由图可知，新型催化剂在较低温度下，单位时间内NO的转化率更高，催化效果更好。
②该反应为放热反应，温度升高反应逆向进行，且催化剂不影响平衡，M点为反应正向进行的状态，N、Q点状态可能是达到平衡后，升高温度平衡逆向移动的状态，P点反应达到平衡状态。
29．(1)2C+SiO2Si+2CO↑
(2) 电子云 2
(3) 2 12 金刚石与晶体硅都属于共价晶体，半径C
(5) SiCl4(g)+2H2(g)=Si(s)+4HCl(g) ΔH=+0.05akJ·mol-1
【解析】（1）
石英砂制粗硅即用焦炭高温还原SiO2制得Si和CO，该反应的化学方程式为2C+SiO2Si+2CO↑，故答案为：2C+SiO2Si+2CO↑；
（2）
处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用电子云形象化描述，已知C是6号元素，其基态原子的核外电子排布式为：1s22s22p2，则在基态14C原子中，核外存在1s、2s上的2对自旋相反的电子，故答案为：电子云；2；
（3）
①由石墨烯晶体结构示意图可知，在石墨烯晶体中，每个碳原子被周围的3个六元环共用，故每个六元环占有=2个C原子，故答案为：2；
②在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接12个六元环，故答案为：12；
③金刚石和晶体硅均为原子晶体(共价晶体)，由于C原子半径比Si原子半径小，C-C键长比Si-Si的键长更短，键长越短键能越大，导致金刚石的硬度大于晶体硅，故答案为：金刚石与晶体硅都属于共价晶体，半径C
如题干图示可知，SiO2中每个Si与周围的4个O形成共价键，每个O与周围的2个Si形成共价键，而形成的一种空间网状结构，故SiO2的晶体类型是共价(原子)晶体，由图示可知，SiO2中每个Si与周围的4个O形成共价键，即Si原子的价层电子对数为4，则其中Si原子的杂化轨道类型是sp3，故答案为：共价(原子)；sp3；
（5）
SiCl4中Si与周围的4个Cl形成共价键，每个原子都满足8电子稳定结构，故其的电子式为：，H2还原气态SiCl4可制得纯硅，1100℃时每生成0.56kg即=20mol纯硅需吸收akJ热量，则该反应的热化学方程式为：SiCl4(g)+2H2(g)=Si(s)+4HCl(g) ΔH=+0.05akJ·mol-1，故答案为：；SiCl4(g)+2H2(g)=Si(s)+4HCl(g) ΔH=+0.05akJ·mol-1。
30．(1) (或) 正四面体
(2) 3
(3) 高温低压 温度升高到一定程度时，十氢萘气化，浓度增大，平衡正向移动
【详解】（1）Ti是22号元素，根据构造原理可知基态Ti原子核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d24s2，Ti原子失去最外层2个电子形成Ti2+，则Ti2+基态的电子排布式可表示为(或)；中B原子价层电子对数为4+=4，且不含有孤电子对，所以的空间构型是正四面体型；
（2）①根据晶胞结构图，La的个数为8×=1，Ni的个数为8×+1=5，故镧镍合金晶体的化学式为；
②氢气分子占据晶胞中上下底面的棱和面心，则H2的个数为8×+2×=3，故含1molLa的合金可吸附3mol。
（3）①将两个反应式相加得：△H=△H1+△H2>0，该反应的正反应是吸热反应，升高温度能提升反应平衡转化率；正反应是气体体积增大的反应，△S>0，则低压有利于提高反应平衡转化率，故高温低压有利于平衡正向移动，提高上述反应平衡转化率；
②该反应的正反应为吸热反应，升高温度化学平衡正向移动，且升高温度可以使正反应速率加快，同时温度升高会导致十氢萘气化，使反应物浓度增大，也会使平衡正向移动，虽高压会使平衡逆向移动，但使平衡正向移动的作用大于压强增大使平衡逆向移动的作用，所以高温总的来说使平衡正向移动，因此在该条件下也可显著释氢；
③△H1>△H2>0，故生成物的能量上升，且第一步反应焓变比第二步高，生成物能量逐步上升，第一步反应能量差值大于第二步，据此画出“”的“能量～反应过程”示意图为：。
天津高考化学三年（2020-2022）模拟题分类汇编-23化学反应的热效应（1）
一、单选题
1．（2022·天津·统考一模）和存在平衡：。下列分析正确的是
A．平衡混合气体中含N原子大于
B．恒温时，缩小容积，气体颜色变深，是平衡正向移动导致的
C．恒容时，充入少量，平衡正向移动导致气体颜色变浅
D．断裂中的共价键所需能量大于断裂中的共价键所需能量
2．（2022·天津·统考二模）对于反应2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)，下列说法正确的是
A．该反应在任何条件下都能自发进行
B．反应达平衡后再通入O2，SO3的体积分数一定增加
C．反应在高温、催化剂条件下进行可提高SO2的平衡转化率
D．2mol SO2(g)和1mol O2(g)所含键能总和比2mol SO3(g)所含键能小
3．（2022·天津·一模）碲化镉(CdTe)发电玻璃的发电原理是在玻璃表面涂抹一层碲化镉，使其具有光电转换功能。下列说法正确的是
A．碲元素在元素周期表中位于d区
B．原子核内中子数为128
C．与互为同位素
D．发电玻璃的发电过程是化学能转化为电能
4．（2022·天津·模拟预测）“天问一号”探测器成功着陆火星，“祝融号”火星车执行探测任务。下列说法不正确的是
A．火星陨石中的20Ne质子数为20
B．火星大气中的40Ar和36Ar互为同位素
C．“天问一号”使用的新型镁锂合金是金属材料
D．“祝融号”使用的太阳能电池能将光能转化为电能
5．（2022·天津·模拟预测）已知几种离子反应的热化学方程式如下
①
②
③
④
下列有关判断正确的是
A．， B．
C． D．
6．（2022·天津·模拟预测）以太阳能为热源，热化学硫碘循环分解水是一种高效、环保的制氢方法，流程图如下：
相关反应的热化学方程式为：
反应I：SO2(g)＋I2(g)＋2H2O(1)=2HI(aq)＋H2SO4(aq) △H1=-213kJ•mol-1
反应Ⅱ：H2SO4(aq)=SO2(g)＋H2O(1)＋O2(g) △H2=＋327kJ•mol-1
反应Ⅲ：2HI(aq)=H2(g)＋I2(g) △H3=＋172kJ•mol-1
下列说法正确的是
A．该过程实现了化学能到太阳能的转化
B．SO2和I2在反应过程中是中间产物
C．该过程降低了水分解制氢反应的活化能和△H
D．总反应的热化学方程式为：2H2O(1)=2H2(g)＋O2(g) △H=＋572kJ•mol-1
7．（2022·天津·模拟预测）已知：(1)Zn(s)+O2(g)=ZnO(s)，△H=﹣348.3 kJ/mol
(2)2Ag(s)+O2(g)=Ag2O(s)，△H=﹣31.0 kJ/mol
则Zn(s)+Ag2O(s)=ZnO(s)+2Ag(s)的△H等于
A．﹣317.3 kJ/mol B．﹣379.3 kJ/mol
C．﹣332.8 kJ/mol D．+317.3 kJ/mol
8．（2022·天津·统考一模）下列操作规范且能达到实验目的的是
A．图甲测定醋酸浓度 B．图乙测定中和热
C．图丙稀释浓硫酸 D．图丁萃取分离碘水中的碘
二、多选题
9．（2022·天津和平·统考二模）甲烷和二氧化碳催化合成乙酸，其中一步为甲烷在催化剂表面脱氢，其方式有两种：甲烷分子单独脱氢，甲烷分子与二氧化碳共吸附脱氢，反应历程如下(由乙酸分子构型可知以二氧化碳结合甲基和氢原子是最简单的合成过程)，下列说法正确的是
A．甲烷脱去首个氢原子的焓变，单独脱氢小于共吸附脱氢
B．甲烷脱去首个氢原子的能垒，共吸附脱氢比单独脱氢下降0.15eV
C．单独脱氢的决速步为第一步
D．共吸附脱氢更有利于乙酸的合成
三、填空题
10．（2022·天津和平·统考二模）氮氧化物的有效去除和资源的充分利用是当今社会的重要研究课题。
(1)已知：4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g) +6H2O(g) ΔH1 = -907.0 kJ•mol-1
4NH3(g) +3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) ΔH2= -1269.0 kJ•mol-1
若4NH3(g) +6NO(g)5N2(g) +6H2O(g)的逆反应活化能为 E逆 kJ•mol-1，则其正反应活化能为_______kJ•mol-1 (用含E逆的代数式表示)。
(2)已知：①2NO(g)+2ICl(g)2NOCl (g)+I2(g)
②2NOCl(g)2NO(g)+Cl2(g)
③I2(g)+Cl2(g)2ICl(g)
若向VL恒容密闭容器中加 2mol NO和 2mol ICl发生上述反应，达到平衡时，容器中 NOCl (g)为amol，Cl2(g)为b mol，此时 I2(g)的浓度为_______mol•L-1(用含 a、b、V 的代数式表示，下同)，反应③的平衡常数为_______。
(3)某化工厂排出的尾气(含 CO、N2O)治理的方法为在密闭容器中发生如下反应：CO(g)+N2O(g)CO2(g)+N2(g)，CO、N2O在Pt2O+表面进行反应转化为无毒气体，其相对能量与反应历程的关系如下图所示：
用方程式表示 N2O在Pt2O+ 表面上的反应_______。
(4)已知4CO(g) +2NO2(g)4CO2(g)+N2 (g) ΔH1 = -1200kJ•mol-1 ，该反应在_______(填“高温”、“低温”或“任何温度”)下能自发进行，为探究温度及不同催化剂对该反应的影响，保持其它初始条件不变重复实验，在相同时间内测得 N2产率与温度的关系如图所示。在催化剂乙作用下，图中 M 点对应的速率(对应温度400℃)v正_______(填“＞”、“＜” 或“=”) v逆，温度高于400℃，N2产率降低的原因可能是_______。
四、原理综合题
11．（2022·天津·一模）氮元素在工业应用上具有重要地位。
请回答：
(1)某实验兴趣小组对F.Daniels的N2O4气体分解实验学习后，探究相关类似实验。在T1℃下，将N2O4气体通入1 L容器内，容器内存在如下反应：
反应Ⅰ 主反应： K1
反应Ⅱ 副反应： K2
①向该容器内通入4 mol N2O5和2 mol NO2，等到反应Ⅰ、Ⅱ均达到平衡后，测得c(NO2)=5 mol/L，c(N2O4)=0.5 mol/L，，则此温度下N2O5的转化率=_______。
②通过控制条件，使该容器内只进行反应Ⅰ，下列说法正确的是_______。
A．当4v ( N2O5消耗)=2v(NO2消耗)时，该化学反应达到平衡
B．反应达到平衡时，缩小容器体积，平衡常数K1变小，N2O5的转化率下降
C．恒压状态下，反应达到平衡时，通入大量稀有气体，N2O5的转化率将提高
D．恒容状态下，通入N2O5、NO2、O2各5 mol，反应达到平衡后，c(O2)＜5 mol/L
(2)已知：反应Ⅲ
反应Ⅳ
①写出NO与H2反应生成NH3和O2的热化学方程式，判断该反应自发进行的条件并说明理由：_______。
②反应Ⅲ为工业制氨的化学方程式。如图1为工业制氨反应中逆反应速率与时间(t)的关系图。已知t1时，该反应恰好达到化学平衡。t1时，将该化学反应体系升温到T℃(t2时恰好达到化学平衡)。t2时，向该化学反应体系加入正催化剂，用曲线画出t1 ~t3时间段中逆反应速率。_______。
③关于反应Ⅳ，恒容状态下N2进气速度对O2的转化率影响如图2。请解释曲线中A点到B点变化的原因：_______。
12．（2022·天津南开·统考二模）NOX(主要指NO和)是大气主要污染物之一。有效去除大气中的是环境保护的重要课题。回答下列问题：
(1)用水吸收NOX的相关热化学方程式如下。
①反应的_______。
②中心原子上的价层电子对数为_______。
(2)用稀硝酸吸收，得到和的混合溶液，电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。写出电解时阳极的电极反应式：_______。
(3)用酸性水溶液吸收，吸收过程中存在与生成和的反应，写出该反应的化学方程式：_______。
(4)在催化剂的作用下能与反应生成。
①与生成的反应的化学方程式为________________，当1mol 完全反应时，转移的电子数为_______。
②在有氧条件下，新型催化剂M能催化与反应生成。将一定比例的、和的混合气体，匀速通入装有催化剂M的反应器中，反应相同时间的去除率随反应温度的变化曲线如图所示。
当反应温度高于380℃时，的去除率迅速下降的原因可能是_______。
13．（2022·天津南开·统考三模）甲醇是基本有机原料之一，用于制造氯甲烷、甲胺和硫酸二甲酯等多种有机产品，甲醇可由CO与H2反应制得。回答下列问题：
(1)已知在25℃，101kPa下：甲醇(l)的燃烧热为727，CO(g)的燃烧热为283，H2O(g)=H2O(l) 。则甲醇(l)不完全燃烧生成一氧化碳和水蒸气的热化学方程式为_______。
(2)恒温恒压下，在容积可变的密闭容器中加入一定量的CO和H2发生反应制备甲醇，测得平衡时CO的转化率(α)随温度、压强的变化如图所示。
则T1_______T2(填“>”、“<”或“=”，下同)，M点的正反应速率_______N点的逆反应速率。
(3)密闭容器中，高温TK条件下，用CO还原氧化铁得到单质铁。若初始压强为pkPa，平衡后气体中CO的物质的量分数为a，此温度反应的平衡常数Kp=_______(Kp为以分压表示的平衡常数，气体分压=气体总压×体积分数)。
(4)以甲醇为原料，通过电化学法可以合成碳酸二甲酯[(CH3O)2CO]，工作原理如图所示。
①阳极的电极反应式为_______。
②若以铅蓄电池为电源，A应与铅蓄电池的_______(填“Pb”或“PbO2”)相连。
14．（2022·天津河北·统考二模）石油产品中含者及COS、等多种有机硫化物，石油化工催生出多种脱硫技术，请回答下列问题：
(1)已知热化学方程式：
①
②
则反应 _______
分析该反应的自发情况：_______。
(2)工业生产中应用：COS的水解反应为 。某温度时，用活性作催化剂，在恒容密闭容器中COS(g)的平衡转化率随不同投料比[]的转化关系如图甲所示。
①起始向该容器中投入一定量反应物，在一定条件下，可以判断反应到达平衡状态的是_______(填字母)。
A．容器中气体密度不变
B．压强保持不变
C．容器中气体的平均相对分子质量保持不变
D．
②根据图甲和图乙判断该反应的最佳条件为：投料比[]_______；温度_______
③P点对应的平衡常数为_______。(保留小数点后2位)
④当温度升高到一定值后，发现相同时间内COS(g)的水解转化率降低，猜测可能的原因是_______；_______。(写出两条)
(3)可以用溶液吸收，其原理为，该反应的平衡常数为_______。(已知的，；的，)
15．（2022·天津河东·统考一模）工业上，以煤炭为原料，通入一定比例的空气和水蒸气，经过系列反应可以得到满足不同需求的原料气。回答下列问题：
(1)在C和的反应体系中：
反应1
反应2
反应3
①_______
②如图，若，反应1、2和3的y随温度的变化关系如图所示，对应于反应3的线是_______ (填a、b或c)。
③一定压强下，随着温度的升高，气体中与的物质的量之比_______
A．不变 B．增大 C．减小 D．无法判断
(2)水煤气反应：。工业生产水煤气时，通常交替通入合适量的空气和水蒸气与煤炭反应，其理由是_______
(3)一氧化碳变换反应：
①一定温度下，反应后测得各组分的平衡压强(即组分的物质的量分数×总压)：、、、，则反应的平衡常数K的数值为_______。
②维持与①相同的温度和总压，提高水蒸气的比例，使的平衡转化率提高到90%，则原料气中水蒸气和的物质的量之比为_______。
③以固体催化剂M催化变换反应，若水蒸气分子首先被催化剂的活性表面吸附而解离成氢气和，能量-反应过程如图所示。
用两个化学方程式表示该催化反应历程(反应机理)：
步骤Ⅰ：；步骤Ⅱ：_______。
16．（2022·天津·统考一模）人们不断探索将燃油汽车尾气中的与有害气体无毒转化，并将进行甲烷化实现碳中和，请结合相关信息按要求回答下列问题。
(1)已知常温常压下。
①燃油汽车尾气仍含有较多、的可能原因是___________。
②写出一项有效提升尾气达到排放标准的措施：___________。
(2)在负载型金属催化作用下，可实现低温下甲烷化。反应分如下三步进行：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：___________
反应Ⅲ：
①出反应Ⅱ和生成和的热化学方程式：___________。
②在不同温度下，负载型金属催化作用下，反应Ⅲ进行结果如下图所示，其中选择性= 。
i．反应Ⅲ的平衡常数的表达式为___________。
ii．在测定温度内，该催化剂对甲烷化反应的最适宜温度为___________，理由：___________。
iii．时，在上述实验条件下向某装有该催化剂的密闭容器中通入和，充分反应后生成的物质的量为___________。
17．（2022·天津红桥·统考一模）将和两种引发温室效应的气体转化为合成气(和)，可以实现能量综合利用，对环境保护具有十分重要的意义。
(1)利用在一定条件下重整的技术可得到富含的气体，重整过程中的催化转化原理如图所示。
已知：i.
ii.
①过程I反应的化学方程式为_______。
②该技术总反应的热化学方程式为_______。
③反应i甲烷含量随温度变化如图1，图中四条曲线中的两条代表压强分别为时甲烷含量曲线，其中表示的是_______
(2)甲烷的水蒸气重整涉及以下反应
I.
II.
在一密闭体积可变容器中，通入和发生甲烷的水蒸气重整反应。
①反应I的平衡常数的表达式为_______。
反应II平衡常数_______(填“>”“<”或“=”)。
②压强为时，分别在加和不加时，平衡体系的物质的量随温度变化如图2所示。温度低于700℃时，加入可明显提高混合气中的量，原因是_______。
18．（2022·天津南开·统考一模）我国提出争取在2030年前实现“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”，这对于改善环境，实现绿色发展至关重要。“碳中和”是指将人类经济社会活动所必需的碳排放，通过植树造林和其他人工技术或工程加以捕集利用或封存，从而使排放到大气中的二氧化碳净增量为零。下列各项措施能够有效促进“碳中和”。回答下列问题：
Ⅰ．将CO2转化为炭黑进行回收利用，反应原理如图所示。
(1)从能量角度分析FeO的作用是_______。
(2)写出炭黑和氧气转化为CO2的热化学方程式：_______。
Ⅱ．以CO2和甲醇为原料直接合成碳酸二甲酯(CH3OCOOCH3)的反应为：
CO2(g)+2CH3OH(g)CH3OCOOCH3(g)+H2O(g) ΔH
在不同的实验条件下，测定甲醇的转化率。温度的数据结果为图a，压强的数据结果在图b中未画出。
(3)该反应的ΔH_______0(填“>”或“＜”)。
(4)在100～140℃之间，随着温度升高，甲醇转化率增大的原因是_______。
(5)在图b中绘制出压强和甲醇转化率之间的关系(作出趋势即可)。_______
Ⅲ．利用Al-CO2电池(工作原理如下图所示)能有效地将CO2转化成化工原料草酸铝。
(6)电池的总反应式为_______。
(7)电池的正极反应式：2CO2+2e-=C2O(草酸根)正极反应过程中，O2是催化剂，催化过程可表示为：
①6O2+6e-=6O
②……
写出反应②的离子方程式：_______
19．（2022·天津·模拟预测）火箭使用液态偏：二甲肼(C2H8N2)和N2O4作推进剂，反应为：C2H8N2+2N2O4=2CO2↑+4H2O↑+3N2↑。请回答下列问题：
(1)一定条件下，已知：
①C2H8N2(l)+4O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)+N2(g) △H1=-akJ/mol
②N2(g)+O2(g)=2NO(g) △H2=+bkJ/mol
③2NO(g)+O2(g)=N2O4(l) △H2=-ckJ/mol
则C2H8N2(l)+2N2O4(l)=2CO2(g)+4H2O(g)+3N2(g)△H=_______kJ/mol。
(2)废气中的CO2工业上可以和H2反应制取气态甲醇和水蒸气[CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49kJ·mol-1]，一定条件下，往2L恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2，在不同催化剂作用下发生反应Ⅰ、反应Ⅱ与反应Ⅲ，测得5min时CO2的转化率随温度变化如图1所示：
①活化能最大的是反应_______(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。
②T4温度下，反应Ⅱ在0~5min内平均反应速率v(H2)=_______。
③同一物质b点对应的正反应速率v(正)_______(填“>”“<”或“=”)c点对应逆反应速率v(逆)。
(3)向另一恒容密闭容器中按CO2和H2物质的量1：3投料，总物质的量为amol，在有催化剂的密闭容器中进行以下反应：
主反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H=-49kJ·mol-1
副反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H=+41kJ·mol-1
测得CO2平衡转化率、CH3OH和CO选择性[转化的CO2中生成CH3OH或CO的百分比，如：CH3OH选择性=]随温度、压强变化情况分别如图2、图3所示：
①如图240℃以上，随着温度升高，CO2的平衡转化率增大，而CH3OH的选择性降低。分析其原因：_______。
②如图3，压强大小关系：p1_______(填“>”“<”或“=”)p3，温度T1时，三条曲线几乎交于一点，分析其原因：_______。
③250℃时，在体积为VL的容器中，主反应和副反应均达到化学平衡，CO2转化率为25%，CH3OH和CO选择性均为50%，则该温度下副反应的平衡常数为_______。
20．（2022·天津·模拟预测）我国力争2060年前实现碳中和。CH4与CO2催化重整是实现碳中和的热点研究课题。该催化重整反应体系主要涉及以下反应：
反应I：主反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH1 Kp1
反应II：副反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2 Kp2
反应III：积碳反应2CO(g)CO2(g)+C(s) ΔH3 Kp3
反应IV：积碳反应CH4(g)C(s)+2H2(g) ΔH4 Kp4
(1)已知H2(g)、CO(g)的燃烧热ΔH分别为-285.8kJ·mol-1、-283.0lkJ·mol-1，H2O(l)= H2O(g) ΔH5=+44kJ·mol-1，则反应II的ΔH2=____kJ·mol-1。
(2)设Kp为分压平衡常数(用分压代替浓度，气体分压=总压×该组分的物质的量分数)，反应III、IV的lgKp随(T表示温度)的变化如图所示。据图判断，反应I的ΔH1_____0(选填“大于”、“小于”或“等于”)，说明判断的理由____。
(3)下列关于该重整反应体系的说法正确的是____。
A．在投料时适当增大的值，有利于减少积碳
B．在一定条件下建立平衡后，移去部分积碳，反应III和反应IV平衡均向右移
C．随着投料比的增大，达到平衡时CH4的转化率增大
D．降低反应温度，反应I、II、IV的正反应速率减小，逆反应速率增大；反应III的正反应速率增大，逆反应速率减小
(4)在一定条件下的密闭容器中，按照=1加入反应物，发生反应I(反应II、III、IV可忽略)。在不同条件下达到平衡，设体系中平衡状态下甲烷的物质的量分数为x(CH4)，在T=800℃下的x(CH4)随压强P的变化曲线、在P=100kPa下的x(CH4)随温度T的变化曲线如图所示。
①图中对应T=800℃下，x(CH4)随压强P的变化曲线是____，判断的理由是____。
②若x(CH4)=0.1.则CO2的平衡转化率为____。
21．（2022·天津·统考一模）2022年2月18日，“美丽中国·绿色冬奥”专场新闻发布会在北京新闻中心举行。发展碳捕集与利用的技术，将CO2转化为高附加值的化学品，实现CO2资源化利用，是一项重要的碳减排技术。
(一)CO2加氢(RWGS)制合成气(CO)
RWGS反应： 反应ⅰ
副反应： 反应ⅱ
(1)已知：
则_______。
(2)当H2、CO2按体积比3：1投料时，RWGS反应的平衡组成如图1所示。
①_______0(选填“>”、“<”或“=”)；RWGS反应最佳温度为_______(填序号)
A．300~350℃ B．400~450℃ C．700~750℃
②反应ⅰ的平衡常数表达式K=_______。
(二)CO2电催化转化合成气
(3)CO2电还原反应机理如图2所示，由图可知，催化剂选择纳米Au55(纳米Au55指的是含55个原子的Au纳米颗粒)，理由是_______。表示物种从催化剂表面解吸(物种与催化剂分离)的是过程_______(选填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”)。
(三)电催化CO2还原制甲酸(HCOOH)
(4)图3为电催化CO2还原生产HCOOH的示意图。该电解池阳极的电极反应式为_______；总反应方程式为_______。
22．（2022·天津·模拟预测）中国提出要实现“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，争取在2060年前实现碳中和”的目标，二氧化碳的资源化利用对实现碳中和目标具有促进作用。
甲醇是一种可再生能源，由CO2制备甲醇可能涉及的反应如下：
反应Ⅰ：CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) △H1
反应Ⅱ：CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) △H2=−90.4kJ/mol
反应Ⅲ：CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) △H3
已知部分化学键键能如表：
化学键
H−H
O−H
C−H
C−O
C=O
键能kJ/mol
436
463
414
326
803
回答下列问题：
(1)反应Ⅰ自发趋势是_______。
A．高温自发 B．低温自发 C．任意温度下自发 D．任意温度下非自发
(2)在一密闭容器中充入1molCO2和3molH2，分别在P1、P2、P3压强下进行反应，测得CO2的平衡转化率随温度的变化如图1所示，T1温度后，反应主要以_______(填反应Ⅰ、反应Ⅱ或反应Ⅲ)为主。为了提高CO2生成CH3OH的平衡转化率，同时减少反应Ⅲ的发生，可采取的措施是_______。
(3)在一定条件下，向体积为2L的恒容密闭容器中通入1molCO2和3molH2，假设仅发生反应Ⅰ，测得CO2和CH3OH的物质的量浓度随时间的变化如图2所示。(已知反应Ⅰ中v正=k正•c(CO2)•c3(H2)，v逆=k逆•c(CH3OH)•c(H2O)，其中k正、k逆为速率常数，仅与温度有关)
①0～10min内，氢气的平均反应速率为_______。
②M点时，v正：v逆=_______。
③下列叙述中一定能说明该反应达到平衡状态的是_______。
A．化学反应速率关系：3v(CO2)=v(H2)
B．容器内混合气体的密度不再改变
C．单位时间内，每断裂2个C=O键，同时断裂3个O−H键
D．容器内混合气体的平均摩尔质量不再改变
(4)加热锅炉时，水中的MgCO3可以先转化为Mg(HCO3)2，然后转化为Mg(OH)2。已知：MgCO3+H2O⇌Mg2+++OH−在80℃时的平衡常数为K，水的离子积为Kw，碳酸的第一级和第二级电离常数分别为Ka1和Ka2，则该温度下KSP(MgCO3)=_______(用相关常数表示)。
23．（2022·天津和平·统考一模）钛(Ti)被称为“未来金属”，广泛应用于国防、航空航天、材料等领域。
(1)基态钛原子的价电子排布式为_______。
(2)钛可与高于70℃的浓硝酸发生反应，生成Ti(NO3)4.其球棍结构如图Ⅰ，Ti的配位数是_______，试㝍出该反应的方程式_______。
(3)钙钛矿(CaTiO3)是自然界中的一种常见矿物，其晶胞结构如图Ⅱ．设NA为阿伏加德罗常数的值，计算一个晶胞的质量为_______g。
(4)TiCl4是由钛精矿(主要成分为TiO2制备钛(Ti)的重要中间产物，制备纯TiCl4的流程示意图如图：
资料：TiCl4及所含杂质氯化物的性质
化合物
SiCl4
TiCl4
AlCl3
FeCl3
MgCl2
沸点/℃
58
136
181(升华)
316
1412
熔点/℃
-69
-25
193
304
714
在TiCl4中的溶解性
互溶
—
微溶
难溶
TiO2与Cl2难以直接反应，加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。
已知：TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(g)+O2(g) △H1=+175.4kJ·mol-1
2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H2=-220.9kJ·mol-1
①沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式_______。
②氯化过程中CO和CO2可以相互转化，根据如图Ⅲ判断：CO2生成CO反应的△H_______0(填“＞”“＜”或“=”)，判断依据_______。
24．（2022·天津·模拟预测）汽车尾气中含有氮氧化合物和CO，减少它们在大气中的排放是环境保护的重要内容之一。
(1)已知：N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH1=+180kJ·mol−1
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH2=−393kJ·mol−1
2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH3=−221kJ·mol−1
若某反应的平衡常数表达式为，请写出此反应的热化学方程式：_______。
(2)一定条件下，反应2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)的反应历程如图所示，该历程分步进行，其中第_______步是决速步骤。
(3)欲研究在某催化剂作用下2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)的反应速率与温度的关系，在其他条件相同时，改变反应温度，测得经过相同时间时该反应的正反应速率如图所示，A、B两点对应温度下正反应速率变化的原因可能是_______，A、B两点对应温度下该反应的活化能Ea(A)_______Ea(B)(填“>”或“<”)。
(4)设为相对压力平衡常数，其表达式写法：在浓度平衡常数表达式中，用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以p0(p0=100kPa)。在某温度下，原料组成n(CO):n(NO)=1：1，初始总压为100kPa的恒容密闭容器中进行上述反应，体系达到平衡时N2的分压为20kPa，则该反应的相对压力平衡常数_______。
(5)用NH3可以消除NO污染：4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l) ΔH
①某条件下，该反应速率v正=k正·c4(NH3)·c6(NO)，v逆=k逆·ca(N2)·cb(H2O)，该反应的平衡常数，则b=_______。
②若将9mol NH3和11molNO投入真空容器中恒温恒容(温度298K、体积为10L)进行反应，已知该条件下k正=6.4×102(mol/L)−9·s−1，当平衡时NH3转化，v逆=_______ mol·L−1·s−1。
(6)Na2FeO4是制造高铁电池的重要原料，同时也是一种新型的高效净水剂。在工业上通常利用如图所示装置制备Na2FeO4。
①电解时，阳极电极反应式为_______。
②若b＞a，图中右侧的离子交换膜为_______(填“阴”或“阳”)离子交换膜。
25．（2022·天津·模拟预测）利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主要反应如下：
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
回答下列问题：
(1)反应①的化学平衡常数K的表达式为___________。
(2)已知反应①中相关的化学键键能数据如下：
化学键
H—H
C—O
C≡O
H—O
C—H
E/(kJ·mol-1)
436
343
1076
465
413
由此计算=___________kJ·mol-1，已知=-58kJ·mol-1，则=___________kJ·mol-1。
(3)科学家提出制备合成气反应历程分两步：
反应①：CH4(g)=C(ads)+2H2(g)(慢反应)
反应②：C(ads)+CO2(g)=2CO(g)(快反应)
上述反应中C(ads)为吸附性活性炭，反应历程的能量变化如图所示：
CH4与CO2制备合成气的热化学方程式为___________。
(4)利用铜基配合物1，10—phenanthroline—Cu催化剂电催化CO2还原制备碳基燃料(包括CO、烷烃和酸等)是减少CO2在大气中累积和实现可再生能源有效利用的关键手段之一，其装置原理如图所示。
①该装置工作过程中，图中Pt电极附近溶液的pH___________(填“变大”或“变小”)，每转移2mol电子，阴极室溶液质量增加___________g。
②阴极的电极反应式为___________。
③若该电源为铅蓄电池，当向外电路每提供2mol电子，理论上消耗硫酸的质量为___________g。
④该装置工作过程中阳极的电极反应式为___________。
26．（2022·天津·统考模拟预测）完成下列填空
(1)氮氧化物是主要的大气污染物之一，利用氢气选择性催化还原(H2-SCR)是目前消除NO的理想方法，备受研究者关注。
H2-SCR法的主反应：2NO(g)+2H2(g)=N2(g)+2H2O(g) ΔH1
副反应：2NO(g)+H2(g)=N2O(g)+H2O(g) ΔH2<0
回答下列问题：
①已知：H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH3=-241.5kJ/mol
N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH4=+180.5kJ/mol
i. ΔH1=___________kJ/mol。
ii.下列提高主反应选择性的最佳措施是___________(填标号)。
A．降低温度 B．使用合适的催化剂 C．增大c(NO) D．增大压强
②H2-SCR在Pt-HY催化剂表面的反应机理如下图所示：
已知在HY载体表面发生反应的NO、O2物质的量之比为4∶1，反应中每生成1mol N2转移的电子的物质的量为___________mol。
③T℃，时，恒容密闭容器中发生上述反应，平衡体系中N2物质的量分数为10%，平衡压强与起始压强之比为3.6：4，则NO的有效去除率(转化为N2)为___________。
(2)甲醇在工业上可利用水煤气来合成：CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH＜0。将1mol CO和2mol H2通入密闭容器中进行反应，在一定温度和压强下达到平衡时甲醇的体积分数φ(CH3OH)的变化趋势如图所示(其中X1→X4逐渐减小，Y1→Y4逐渐增大)：
图中X轴表示的外界条件为___________，判断的理由是___________。
(3)NO2、O2和熔融KNO3可制作燃料电池，其原理如图所示。该电池在放电过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物Y，Y可循环使用，则正极反应式为___________。
27．（2022·天津·模拟预测）完成关于锰元素的问题。
(1)已知：①(绿色，溶液)
②(无色，溶液)
锰有多种化合价，如+7、+6、+4、+2价等，在中性溶液里高锰酸钾的还原产物一般为___________(填化学式)。
(2)查阅资料：(未配平，Xe是稀有气体)。已知在高锰酸钾固体表面滴加浓盐酸，发生的半反应为。在盛有溶液的试管中加入适量，振荡试管，可能观察到的现象是：___________。
(3)草酸(H2C2O4，二元弱酸)晶体溶于酸性高锰酸钾溶液，溶液的紫色褪去。离子反应方程式为：___________。
(4)以铅蓄电池为电源电解酸化的溶液，可制备。铅蓄电池的总反应方程式为：___________；当蓄电池中有被消耗时，阳极上的理论产量为___________g．
(5)催化分解：，其反应机理如下：
①已知反应Ⅱ为：，写出反应Ⅰ的热化学方程式(焓变用和表示)：___________。
②某温度时，向10mL0.4mol/LH2O2液中滴入1滴发生上述分解反应，测得不同时刻生成的体积(已折算为标准状况下体积)如下表：
t/min
0
2
4
6
V(O2)/mL
0
9.9
17.2
22.4
时反应速率比时的慢，其原因是：___________。的平均反应速率v(H2O2)=___________(忽略溶液体积变化)。
28．（2022·天津·模拟预测）我国研发了一种新型催化剂，可以通过反应2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)△H达到消除NO污染的效果。
已知：Ⅰ.4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g) △H1=-1808kJ•mol-1；
Ⅱ.N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H2=-92.4kJ•mol-1。
回答下列问题：
(1)若在密闭容器中同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，反应Ⅱ对反应Ⅰ中NO的平衡转化率的影响为___(填“增大”“减小”或“无影响”)。
(2)2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)的△H=___(保留四位有效数字)。
(3)T1℃时，向填充催化剂的10L恒容密闭容器甲中充入2molNO和2molH2，发生反应2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)。10min末反应达到平衡时测得N2的物质的量为0.8mol。
①0~10min内，用NO的浓度变化表示的平均反应速率v(NO)=___。
②反应的平衡常数Kc=__L•mol-1。
③若起始向填充催化剂的10L恒容密闭容器乙中充入1molNO(g)、1molH2(g)、2molN2(g)、2molH2O(g)。甲、乙容器中平衡时气体压强之比___(填“>”“<”或“=”)，理由为___。
(4)有学者对比了新型催化剂与传统催化剂的催化效果。当固定比例的NO(g)和H2(g)的混合气体，以相同流速分别通过填充有两种催化剂的反应器，测得NO的转化率与温度的关系如图所示。
①新型催化剂优于传统催化剂的理由为___。
②M、N、P、Q四点中一定未达到平衡状态的是__(填字母)。
五、结构与性质
29．（2022·天津南开·统考一模）工业上用焦炭还原石英砂制得含有少量杂质的粗硅，将粗硅通过化学方法进一步提纯，可以得到高纯硅。回答下列问题：
(1)石英砂制粗硅的化学方程式为_______。
(2)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用_______形象化描述。在基态14C原子中，核外存在_______对自旋相反的电子。
(3)碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示。
(金刚石晶体)(石墨烯晶体)
①在石墨烯晶体中，每个六元环占有_______个C原子。
②在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接_______个六元环。
③写出金刚石的硬度大于晶体硅的原因：_______。
(4)SiO2的晶体类型是_______晶体，一种SiO2晶体的结构中有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链如下图所示。其中Si原子的杂化轨道类型是_______。
(5)写出SiCl4的电子式：_______，H2还原气态SiCl4可制得纯硅，1100℃时每生成0.56kg纯硅需吸收akJ热量，写出该反应的热化学方程式：_______。
30．（2022·天津·统考一模）氢能利用存在两大难题：制取和储存。
(1)是一种过渡元素硼氢化物储氢材料。的电子排布式为___________，的空间构型是___________。
(2)镧镍合金晶胞结构如图1，Ni原子处于晶胞的面上和体心。
①镧镍合金晶体的化学式为___________。
②该合金储氧后，如图2含1molLa的合金可吸附的物质的量为___________mol。
(3)十氢萘是具有高储氢密度的氢能载体，经历“十氢萘→四氢萘→萘”的脱氢过程释放氢气。已知：
活化能为
活化能为
，；十氢萘的常压沸点为192℃。
①有利于提高上述反应平衡转化率的条件是___________。
②研究表明，将适量十氢萘置于恒容密闭反应器中，当温度升高到一定程度时，压强明显变大，但该条件下也可显著释氢，原因是___________。
③在图3中绘制的“”的“能量~反应过程”示意图______。
参考答案：
1．A
【详解】A． N2O4分子中有2个N原子，平衡混合气体中含N原子大于，故A正确；
B． 恒温时，缩小容积，二氧化氮浓度变大，气体颜色变深，加压后，平衡正向动，气体颜色又变浅，但总体是变深，故气体颜色变深，不是平衡正向移动导致的，故B错误；
C． 恒容时，充入少量，相当于NO2的浓度不变，平衡不移动，气体颜色不变，故C错误；
D． ，反应放热，断裂中的共价键所需能量小于断裂中的共价键所需能量，故D错误；
故选A。
2．D
【详解】A．该反应的熵减小，故不一定在任何条件均能自发，A错误；
B．当通入无穷大的O2时，参与反应的O2较少，生成的SO3略有增多，但是由于没有反应的O2的量更多，则SO3的体积分数反而减小，B错误；
C．催化剂不可以改变SO2的平衡转化率，C错误；
D．该反应为放热反应，故2molSO2(g)和1molO2(g)所含键能总和比2molSO3(g)所含键能小，D正确；
故选D。
3．C
【详解】A．碲为52号元素，元素在元素周期表中位于p区，A错误；
B．核素的表示方法为：元素符号左下角为质子数，左上角为质量数；质量数=质子数+中子数，原子核内中子数为128-52=76，B错误；
C．具有相同质子数，不同中子数的同一元素的不同核素互为同位素；与互为同位素，C正确；
D．发电玻璃的发电原理是在玻璃表面涂抹一层碲化镉，使其具有光电转换功能，发电玻璃的发电过程是把光能转化为电能，D错误；
故选C。
4．A
【详解】A．Ne是10号元素，原子核内有10个质子，火星陨石中的20Ne是质子数为10，质量数为20的一种核素，A错误；
B．火星大气中的40Ar和36Ar质子数相同，而中子数不同，因此二者互为同位素，B正确；
C．镁锂合金属于合金，合金是金属材料，C正确；
D．“祝融号”使用的太阳能电池是将光能转化为电能的装置，D正确；
故合理选项是A。
5．C
【详解】A．反应②生成沉淀，为放热反应，，反应③为与强酸发生的中和反应，为放热反应，，故A错误；
B．②生成沉淀是放热反应，反应④除了生成沉淀放热，还有中和放热，放出热量更多，放出的热量大于反应②的，即，故B错误；
C．根据盖斯定律可知，已知，，故，故C正确；
D．反应③可表示与强酸发生的中和反应，为弱碱，电离需吸收能量，故，故D错误；
故答案为C。
6．D
【详解】A．通过流程图，反应II和III，实现了太阳能到化学能的转化，选项A错误；
B．根据流程总反应为H2O=H2↑＋O2↑，SO2和I2起到催化剂的作用，水为反应物，选项B错误；
C．DH只与始态和终态有关，该过程降低了水分解制氢的活化能，DH不变，选项C错误；
D．反应I+反应II+反应III，得到2H2O(l)=2H2(g)＋O2(g) ，根据盖斯定律，DH=2（DH1 +DH2 +DH3） =2(－213+327+172)kJ·mol－1=+572kJ·mol－1，选项D正确；
答案选D。
7．A
【详解】已知：(1)Zn(s)+O2(g)=ZnO(s)，△H=﹣348.3kJ/mol
(2)2Ag(s)+O2(g)=Ag2O(s)，△H=﹣31.0kJ/mol
根据盖斯定律，将(1)-(2)，整理可得：Zn(s)+Ag2O(s)=ZnO(s)+2Ag(s)的△H=﹣317.3 kJ/mol，故合理选项是A。
8．A
【详解】A．氢氧化钠溶液呈碱性，因此需装于碱式滴定管，氢氧化钠溶液与醋酸溶液恰好完全反应后生成的醋酸钠溶液呈碱性，因此滴定过程中选择酚酞作指示剂，当溶液由无色变为淡红色时，达到滴定终点，故A选；
B．测定中和热实验中温度计用于测定溶液温度，因此不能与烧杯内壁接触，并且大烧杯内空隙需用硬纸板填充和大小烧杯口部平齐，防止热量散失，故B不选；
C．容量瓶为定容仪器，不能用于稀释操作，故C不选；
D．分液过程中长颈漏斗下方放液端的长斜面需紧贴烧杯内壁，防止液体流下时飞溅，故D不选；
综上所述，操作规范且能达到实验目的的是A项，故答案为A。
9．CD
【详解】A．甲烷脱去首个氢原子的焓变，根据图中信息单独脱氢焓变为1.12eV，共吸附脱氢焓变为0.97eV，则单独脱氢大于共吸附脱氢，故A错误；
B．甲烷脱去首个氢原子的能垒，共吸附脱氢能垒为2.45eV，单独脱氢能垒为3.20eV，共吸附脱氢比单独脱氢下降0.75eV，故B错误；
C．单独脱氢的第一步能垒最大，因此单独脱氢的决速步为第一步，故C正确；
D．单独脱氢的第一步能垒比共吸附脱氢任意一步的能垒都大，因此共吸附脱氢有利于乙酸的合成，故D正确；
答案为CD。
10．(1)E逆-1812
(2) (a+2b)/2V [2(2-2b-a)2]/[(a+2b)b]
(3)N2O+Pt2O+=N2+Pt2O
(4) 低温 ＞ 温度升高催化剂活性降低
【分析】（1）根据盖斯定律分析反应热，并根据反应热=正反应的活化能-逆反应的活化能计算分析。
（2）根据平衡进行计算各物质的物质的量，并根据平衡常数公式计算平衡常数；
（3）理解图中物质书写方程式。
（4）根据催化剂能加快反应速率，但不影响平衡进行分析，M点氮气的转化率较低，说明在相同时间内反应速率较慢，反应还没有到平衡，正在向平衡进行，从而正反应速率大于逆反应速率，而温度对催化剂的活性的影响可能影响反应产率。
（1）
①4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g) +6H2O(g) ΔH1 = -907.0 kJ•mol-1
②4NH3(g) +3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) ΔH2= -1269.0 kJ•mol-1
则（5×②-3×①）/2可得热化学方程式4NH3(g) +6NO(g)5N2(g) +6H2O(g) ΔH= ，该反应的逆反应活化能为 E逆 kJ•mol-1，即E正-E逆=-1812，则正反应的活化能为E正= （E逆-1812）kJ•mol-1；
（2）
①2NO(g)+2ICl(g)2NOCl (g)+I2(g) ②2NOCl(g)2NO(g)+Cl2(g)
③I2(g)+Cl2(g)2ICl(g)， 向VL恒容密闭容器中加 2mol NO和 2mol ICl发生上述反应，达到平衡时，假设反应中一氧化氮的消耗量为xmol，反应中NOCl的消耗量为ymol，反应中碘的消耗量为zmol，则有容器中 NOCl (g)为x-y=amol，Cl2(g)为0.5y-z=b mol，此时 I2(g)的物质的量为(0.5x-z)mol,则因有 则碘的物质的量为(0.5a+b)mol，物质的量浓度为(a+2b)/2Vmol/L；氯气的浓度为b/Vmol/L，氯化碘的浓度为(2-a-2b)/V mol/L，则反应③的平衡常数为=[2(2-2b-a)2]/[(a+2b)b]。
（3）
N2O在Pt2O+表面上的反应为N2O+Pt2O+=N2+Pt2O；
（4）
已知4CO(g) +2NO2(g)4CO2(g)+N2 (g) ΔH1 = -1200kJ•mol-1，该反应为放热的，熵减的反应，根据ΔG=ΔH-TΔS＜0能自发进行分析，在低温下能自发进行。在催化剂乙作用下，图中 M 点氮气的产率较低，说明反应速率较慢，还没有到平衡，即对应的速率(对应温度400℃)v正＞ v逆，温度高于400℃，根据另一种催化剂催化下氮气的产率随温度的变化曲线可知，该反应仍未达到平衡状态，故N2产率降低的原因一定是因为反应速率减小，故可能是温度升高导致催化剂活性降低。
11．(1) 50％ AC
(2) 2NO(g)+3H2(H2)2NH3(g)+O2(g) △H=-272 kJ/mol；由联立得到的反应方程式可知△H＜0，△S＜0，故反应自发进行的条件为低温 随着N2的进气速率持续不断增大，反应器内的气体流速增大，反应热能被及时移走，等效于降低温度；该反应为吸热反应，降低温度则反应逆向移动，故O2转化速率会一定程度的降低
【详解】（1）①反应容器的容积是1 L，向该容器内通入4 mol N2O5和2 mol NO2，则反应开始时c(N2O5)=4 mol/L，c(NO2)=2 mol/L。等到反应Ⅰ、Ⅱ均达到平衡后，c(N2O4)=0.5 mol/L，则反应消耗△c(NO2)=1 mol/L，测得此时c(NO2)=5 mol/L，若未发生反应Ⅱ，则N2O4的浓度应该为c(NO2)=5 mol/L+1 mol/L=6 mol/L，因此发生反应Ⅰ产生的N2O4的浓度为c(NO2)=(6-2)mol/L=4 mol/L，根据反应Ⅰ中物质反应转化关系可知反应消耗N2O5的浓度△c(NO2)=2 mol/L，故此温度下N2O5的转化率=；
②A．对于反应Ⅰ，在任何时刻都存在4v (N2O5消耗)=2v(NO2生成)，若4v (N2O5消耗)=2v(NO2消耗)时，v(NO2生成)= v(NO2消耗)，反应达到平衡状态，A符合题意；
B．反应达到平衡时，缩小容器体积，化学平衡向气体体积减小的逆反应方向移动，导致N2O5的转化率下降，但温度不变，因此化学平衡常数K1不变，B错误；
C．恒压状态下，反应达到平衡时，通入大量稀有气体，反应容器的容积扩大，导致体系的压强减小，化学平衡向气体体积扩大的正反应方向移动，从而使N2O5的转化率提高，C正确；
D．根据①计算可知：在容器的容积是1 L，开始向容器中加入4 mol N2O5和2 mol NO2，反应达到平衡时，N2O5的转化率是50%，此时容器中c(N2O5)=2 mol/L，c(NO2)=5 mol/L，c(O2)=1 mol/L，反应Ⅰ的化学平衡常数K=。在恒容状态下，通入N2O5、NO2、O2各5 mol，此时浓度商Qc=＜K，反应正向进行，至反应达到平衡后，c(O2)＞5 mol/L，D错误；
故合理选项是AC；
（2）①已知：反应Ⅲ
反应Ⅳ
根据盖斯定律，将反应Ⅲ-反应Ⅳ，整理可得热化学方程式2NO(g)+3H2(H2)2NH3(g)+O2(g) △H=-272 kJ/mol；
要使反应自发进行，体系的自由能△G=△H-T△S＜0，由联立得到的总反应方程式2NO(g)+3H2(H2)2NH3(g)+O2(g) △H=-272 kJ/mol可知△H＜0，△S＜0，故反应自发进行的条件为低温条件；
②合成NH3的正反应是放热反应，在t1时刻最高温度，v正、v逆都增大，由于温度对吸热反应影响更大，因此v逆增大的倍数大于v正，化学平衡逆向移动，随着反应的进行，v逆逐渐减小，v正逐渐增大，在t2时刻反应达到平衡状态，此时v正=v逆；然后在t2时刻向该化学反应体系加入正催化剂，v正、v逆都增大，且增大有的速率关系为v正=v逆，用曲线画出t1 ~t3时间段中逆反应速率为：；
③反应Ⅳ是反应前后气体体积不变的吸热反应，在开始后，随着N2通入速率的增大，N2投入量的增大，c(N2)增大使化学反应正向进行，导致O2的转化率增大，但当N2通入速率过大时，随着N2的进气速率持续不断增大，反应器内的气体流速增大，反应热能被及时移走，等效于降低温度；该反应为吸热反应，降低温度，会使化学平衡逆向移动，故O2转化速率会一定程度的降低。
12．(1) +75.9 3
(2)
(3)
(4) NH3与O2反应产生了NO
【解析】(1)
①由题干信息可知，反应I： ，反应II： ，2I -3II即可得到反应，根据盖斯定律可知， =2×(-136.2kJ/mol)-3×(-116.1kJ/mol)=+75.9，故答案为：+75.9；
②中心原子上的价层电子对数为2+=3，故答案为：3；
(2)
用稀硝酸吸收，得到和的混合溶液，电解该混合溶液可获得较浓的硝酸，电解时阳极上发生氧化反应，即将HNO2氧化为HNO3，故该电极的电极反应式为：，故答案为：；
(3)
用酸性水溶液吸收，吸收过程中存在与生成和的反应，根据氧化还原反应配平可得该反应的化学方程式为：，故答案为：；
(4)
①与生成和H2O，根据氧化还原反应配平可得，该反应的反应的化学方程式为，反应中转移24mol电子，当1mol 完全反应时，转移的电子数为3mol×6.02×1023mol-1=1.806×1024，故答案为：；1.806×1024；
②当反应温度高于380℃时，NOx的去除率迅速下降，可能的原因是NH3与O2反应产生了NO，导致NOx去除率降低，故答案为：NH3与O2反应产生了NO。
13．(1)
(2) < <
(3)
(4) PbO2
【解析】（1）
目标反应为，反应热，故则甲醇(l)不完全燃烧生成一氧化碳和水蒸气的热化学方程式为：；
（2）
该反应为放热反应，恒压条件下，温度越高，CO的转化率越低，图中可以看出压强相同时，T2温度下CO的转化率低，故T1
CO还原氧化铁得到铁单质的化学方程式为：，反应前后的气体只有CO和CO2，且两者化学计量数相同，平衡时CO的物质的量分数为a，平衡分压为pa，可列出三段式：，平衡常数；
（4）
由图可知，B电极附近氧气参与反应生成水，氧元素化合价降低，故B电极为阴极，与电源负极相连，发生的电极反应为：；A电极为阳极，与电源正极相连，发生的电极反应为：；铅蓄电池中PbO2为正极，故A电极应与PbO2相连。
14．(1) 低温情况下有利于自发
(2) D ： 温度升高,催化剂活性降低， 温度升高，平衡向逆反应方向移动，所以转化率下降
(3)
【解析】（1）
、 ，根据盖斯定律，可得： ；故答案为：
反应：是、的反应，要使，则是低温，该反应低温条件容易自发；故答案为：低温条件容易自发；
（2）
反应前后气体的总物质的量和质量保持不变，且容器体积不变，密度始终保持不变，无法判断是否处于平衡状态，故A错误；
B．反应过程中和平衡状态下压强相同，容器内压强不随时间改变，不能说明反应达到平衡状态，故错误；
C．反应前后气体的总物质的量和质量保持不变，容器中气体的平均相对分子质量保持不变，故错误；
D．即正、逆反应速率相等，处于平衡状态，故D正确；
由图可知，当投料比为：、温度时，的转化率最高；故答案为：：；；
点对应的投料比为：：，的转化率为，
开始
变化
平衡
点对应的平衡常数；故答案为：；
④该反应正向放热，温度过高，催化剂活性降低，但平衡向逆反应方向移动，的水解转化率降低；故答案为：温度升高,催化剂活性降低；温度升高平衡逆向移动，导致转化率下降。
（3）
，该反应的平衡常数； 故答案为：。
15．(1) a B
(2)水蒸气与煤炭反应吸热，氧气与煤炭反应放热，交替通入空气和水蒸气有利于维持体系热量平衡，保持较高温度，有利于加快反应速率
(3) 9.0 9：5 MO+CO=M+CO2
【详解】（1）①由已知方程式：(2×反应1-反应2)可得反应3，结合盖斯定律得：；
②反应1前后气体分子数不变，升温y不变，对应线条b，升温促进反应2平衡逆向移动，气体分子数增多，熵增，y值增大，对应线条c，升温促进反应3平衡逆向移动，气体分子数减少，熵减，y值减小，对应线条a；
③温度升高，三个反应平衡均逆向移动，由于反应2焓变绝对值更大，故温度对其平衡移动影响程度大，故CO2物质的量减小，CO物质的量增大，所以CO与CO2物质的量比值增大，故答案选B；
（2）由于水蒸气与煤炭反应吸热，会引起体系温度的下降，从而导致反应速率变慢，不利于反应的进行，通入空气，利用煤炭与O2反应放热从而维持体系温度平衡，维持反应速率；
（3）①该反应平衡常数K=；
②假设原料气中水蒸气为x mol，CO为1 mol，由题意列三段式如下：
则平衡常数K=，解得x=1.8，故水蒸气与CO物质的量之比为1.8：1=9：5；
③水分子首先被催化剂吸附，根据元素守恒推测第一步产生H2，第二步吸附CO产生CO2，对应反应历程依次为：M+H2O=MO+H2、MO+CO=M+CO2。
16．(1) 该反应速率很小 选用适宜的催化剂
(2) 400℃ 该温度下甲烷化选择性高达90%以上，且的平衡转化率最高 3.6mol
【详解】（1）①燃油汽车尾气仍含有较多、的可能原因是该反应速率很小，不能快速的转化为无害气体就被排出；故答案为：该反应速率很小；
②要使该反应尽量快速的转化为生成物，则有效提升尾气达到排放标准的措施：选用适宜的催化剂；故答案为：选用适宜的催化剂；
（2）①将反应Ⅲ减去反应Ⅰ得到反应Ⅱ，则和生成和的热化学方程式： ；故答案为： ；
②i．根据反应Ⅲ，得到该反应的平衡常数的表达式为；故答案为：；
ii．在测定温度内，根据图中曲线分析得到该催化剂对甲烷化反应的最适宜温度为400℃，理由：该温度下甲烷化选择性高达90%以上，且的平衡转化率最高；故答案为：400℃；该温度下甲烷化选择性高达90%以上，且的平衡转化率最高；
iii．时，在上述实验条件下向某装有该催化剂的密闭容器中通入和，根据图中信息二氧化碳转化率为80%，甲烷的选择性为90%，再根据反应Ⅲ：，充分反应后生成的物质的量为5mol×80%×90%=3.6mol；故答案为：3.6mol。
17．(1) b
(2) > 加入的体系与二氧化碳反应，使反应I、Ⅱ的化学平衡正向移动，氢气含量增大
【详解】（1）①由题图可知，过程I发生反应；
②根据i．CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH1=+206kJ/mol；ii．；根据盖斯定律，则i×4-ii×3，得：；
③对于吸热反应，压强一定时，升高温度，平衡正向移动，甲烷含量应减少，故排除曲线c、d；温度一定时，增大压强，平衡逆向移动，甲烷含量将增加，故曲线b表示2MPa时的甲烷含量曲线；
（2）①反应I的平衡常数的表达式为，反应II是吸热反应，升高温度平衡正向移动，平衡常数增大，故平衡常数K(5000℃)>K(700℃)；
②CaO为碱性氧化物，加入CaO的体系与二氧化碳反应，使反应II的化学平衡正向移动，CO浓度降低，反应Ⅰ的平衡也正向移动，使氢气含量增大，故答案为：加入CaO的体系与二氧化碳反应，使反应I、II的化学平衡正向移动，氢气含量增大。
18．(1)降低反应活化能
(2)C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=−(a+b)kJ·mol−1
(3)＜
(4)在100～140℃之间，反应并未达到平衡状态，温度升高，反应速率增大，甲醇转化率增大。
(5)
(6)2Al+6CO2=Al2(C2O4)3
(7)6CO2+6O=3C2O+6O2
【详解】（1）由题干反应历程图可知，FeO反应前后质量和性质没有改变，即FeO作催化剂，催化剂能够降低反应所需要的活化能，故从能量角度分析FeO的作用是降低反应所需的活化能，故答案为：降低反应所需的活化能；
（2）由题干反应历程可知，反应①为：2Fe3O4(s)=O2(g)+6FeO(s) +akJ/mol，反应②为：CO2(g)+6FeO(s)=C(s)+2Fe3O4(s) =+bkJ/mol，①+②的CO2(g)=C(s)+O2(g) 根据盖斯定律可知，=+(a+b)kJ/mol，则炭黑和氧气转化为CO2的热化学方程式为C(s)+O2(g)= CO2(g) =-(a+b)kJ/mol，故答案为：为C(s)+O2(g)= CO2(g) =-(a+b)kJ/mol；
（3）由题干图象可知，140℃之前由于反应还未达到平衡状态，温度升高反应速率越快，则相同时间内甲醇的转化率增大，而140℃之后由于反应已经达到平衡，温度升高，反应速率加快，更加早已达到化学平衡，此时升高温度，甲醇的平衡转化率减小，说明升高温度平衡逆向移动，则该反应的ΔH＜0，故答案为：＜；
（4）由(3)分析可知，在100～140℃之间，反应并未达到平衡状态，温度升高，反应速率增大，甲醇转化率增大，故答案为：在100～140℃之间，反应并未达到平衡状态，温度升高，反应速率增大，甲醇转化率增大；
（5）根据反应方程式CO2(g)+2CH3OH(g)CH3OCOOCH3(g)+H2O(g)可知，反应正反应是一个气体体积减小的方向，即增大压强，反应速率加快，达到平衡之前，甲醇的转化率增大，达到平衡之后，增大压强，平衡正向移动，甲醇的平衡转化率增大，故压强与甲醇转化率之间的关系如图：，故答案为：；
（6）由题干电池装置图可知，Al为负极，电极反应为：Al-3e-=Al3+，多孔碳电极为正极，电极反应为：2CO2+2e-=，故电池的总反应式为2Al+6CO2=Al2(C2O4)3，故答案为：2Al+6CO2=Al2(C2O4)3；
（7）电池的正极反应式：2CO2+2e-=C2O(草酸根)正极反应过程中，O2是催化剂，催化过程可表示为：①6O2+6e-=6O，根据电子守恒并用正极反应减去反应①即得反应②，故其离子方程式为：6CO2+6O=3C2O+6O2，故答案为：6CO2+6O=3C2O+6O2。
19．(1)(-a-2b+2c)
(2) Ⅲ 0.24mol·L-1·min-1 <
(3) 升温，主反应的平衡逆向移动，而副反应的平衡正向移动且程度更大 > T1时以副反应为主，其反应前后气体分子数相等，改变压强对其平衡没有影响 (或0.0167)
【解析】(1)
根据盖斯定律，由可得C2H8N2(l)+2N2O4(l)=2CO2(g)+4H2O(g)+3N2(g)，则，故答案为：(-a-2b+2c)；
(2)
①由图可知，同一温度相同时间内，反应III的反应速率最慢，所以其活化能最大，故答案为：Ⅲ；
②由图可知，温度下，时的转化率为，即的转化量，故的转化量，容积为，时间经过，则，故答案为：；
③温度升高化学反应速率增大，由于c点温度高于b点，说明同一物质c点对应的逆反应速率比b点正反应速率快，故答案为：＜；
(3)
①主反应为放热反应，升高温度，主反应的平衡向逆反应方向移动，二氧化碳的平衡转化率减小；副反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，二氧化碳平衡转化率增大，240℃以上，随着温度升高，的平衡转化率增大，而的选择性降低，说明副反应的平衡正向移动程度大于主反应的平衡逆向移动程度，故答案为：升温，主反应的平衡逆向移动，而副反应的平衡正向移动且程度更大；
②主反应是气体体积减小的反应，副反应是气体体积不变的反应，增大压强，副反应中二氧化碳的平衡转化率不变，主反应平衡向正反应方向移动，二氧化碳平衡转化率增大，由图3可得出，相同温度下，压强时二氧化碳平衡转化率大于，则压强大于；温度时，三条曲线几乎交于一点，说明压强对二氧化碳平衡转化率基本没有影响，反应以副反应为主，故答案为：>：T1时以副反应为主，其反应前后气体分子数相等，改变压强对其平衡没有影响；
③和按物质的量1：3投料，总物质的量为，250℃时，在体积为的容器中，主反应和副反应达到化学平衡，转化率为，和选择性均为，平衡时二氧化碳的物质的量为，主反应和副反底中二氧化碳的转化率均为，则平衡时，氢气的物质的量为，水蒸气的物质的量为，一氧化碳的物质的量为，副反应的平衡常数为，故答案为：(或0.0167)。
20．(1)+41.2
(2) 大于 温度T升高，Kp3减小，Kp4增大，Kp1=，则Kp1增大，故反应I正反应吸热(或温度T升高，Kp3减小，Kp4增大，说明反应△H3<0，反应△H4>0，则△H1=△H4-△H3>0)
(3)AC
(4) b 反应I正反应方向气体分子数增大，其他条件不变时，增大压强，平衡逆移，x(CH4)增大
【详解】（1）由题意可得如下热化学方程式①H2(g)+ O2(g)= H2O(l) ΔH=—285.8kJ/mol，②CO(g)+ O2(g)= CO2(g) ΔH=—283.0kJ/mol，③H2O(l)= H2O(g) ΔH5=+44kJ/mol，由盖斯定律可知，①—②+③得到反应II，则反应热ΔH2=(—285.8kJ/mol)—(—283.0kJ/mol)+( +44kJ/mol)= +41.2kJ/mol，故答案为：+41.2；
（2）由盖斯定律可知，反应IV—反应III得到反应I，则ΔH1=ΔH4—ΔH,3，由图可知，温度升高，反应III分压平衡常数减小，该反应为放热反应，反应△H3<0，反应IV分压平衡常数增大，该反应为吸热反应，反应△H4>0，则△H1=△H4-△H3>0(或由盖斯定律可知，反应IV—反应III得到反应I，则反应I分压平衡常数为Kp1=，由图可知，温度升高，反应III分压平衡常数减小，反应IV分压平衡常数增大，Kp1增大，则该反应为吸热反应)，故答案为：温度T升高，Kp3减小，Kp4增大，Kp1=，则Kp1增大，故反应I正反应吸热(或温度T升高，Kp3减小，Kp4增大，说明反应△H3<0，反应△H4>0，则△H1=△H4-△H3>0)；
（3）A．在投料时适当增大相当于增大二氧化碳的浓度，反应I平衡向正反应方向移动，一氧化碳和氢气的浓度增大，反应III、IV的平衡向逆反应方向移动，碳的物质的量减小，所以在投料时适当增大的值，有利于减少积碳，故正确；
B．在一定条件下建立平衡后，移去浓度为定值的碳固体，化学反应速率不变，反应III和反应IV的平衡均不移动，故错误；
C．投料比增大相当于增大二氧化碳的浓度，反应I平衡向正反应方向移动，甲烷的转化率增大，故正确；
D．降低反应温度，反应I、II、III、IV的正、逆反应速率均减小，故错误；
故选AC；
（4）①反应I为气体体积增大的反应，温度一定时，增大压强，平衡向逆反应方向移动，甲烷的物质的量分数增大，则800℃下，甲烷的物质的量分数随压强的变化曲线是b，故答案为：b；反应I正反应方向气体分子数增大，其他条件不变时，增大压强，平衡逆移，x(CH4)增大；
②设起始甲烷和二氧化碳的物质的都为1mol，二氧化碳的转化率为a，由题意可建立如下三段式：
由甲烷的物质的量分数为0.1可得：=0.1，解得a=，故答案为：。
21．(1)
(2) > C
(3) 当催化剂为纳米Au55时，反应的活化能较小，反应速率更快 Ⅲ
(4)
【解析】（1）
已知①，②，③，④，根据盖斯定律，将④×2-③=②，则，故答案为：；
（2）
①由图可知，随着温度升高，平衡时CO的物质的量分数增大，说明升高温度，反应ⅰ的平衡正向移动，则；由图可知，当温度为300~350℃ 或400~450℃时，CO2的转化率较低，且CH4的含量较高，说明此时发生了副反应，而当温度为700~750℃时，CO2的转化率已经达到较高水平，CH4的含量也接近于0，说明几乎没有副反应发生，再升高温度，CO2的转化率略有提高，但能耗增大，因此RWGS反应最佳温度为700~750℃，故选C，故答案为：>；C；
②反应ⅰ的平衡常数表达式为，故答案为：；
（3）
由图可知，当催化剂为纳米Au55时，反应的活化能较小，反应速率更快，因此催化剂选择纳米Au55；由图可知，过程Ⅰ为催化剂吸附过程，过程Ⅲ为物种与催化剂分离的过程，故答案为：当催化剂为纳米Au55时，反应的活化能较小，反应速率更快；Ⅲ；
（4）
由图可知，甲醇发生氧化反应生成甲酸，因此甲醇所在电极为阳极，阳极的电极反应式为；阴极为CO2得电子生成甲酸，阴极的电极反应式为，则总反应为，故答案为：；。
22．(1)B
(2) 反应III 降低温度
(3) 0.12mol/(L·min) 1.69 CD
(4)
【分析】(1)根据△G=△H1-T△S进行判断；
(2)根据盖斯定律和温度对化学平衡移动的影响进行解答；
(3)根据速率公式计算反应速率，根据化学平衡特征判断反应是否达到平衡；
(4)根据化学平衡常数、电离平衡常数、沉淀溶解平衡常数进行解答。
(1)
（根据反应Ⅰ：CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)可知，△H1 =8032+4363-(4143+326+4633)=-43 kJ/mol.>0，△S<0，根据△G=△H1-T△S可知，低温△G<0能自发进行，故B符合题意。
(2)
根据反应ⅠCO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)可知，△H1 =-43 kJ/mol，反应Ⅱ：CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)△H2=−90.4kJ/mol，反应Ⅰ-反应Ⅱ=反应Ⅲ：CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) △H3=-43 kJ/mol-（−90.4kJ/mol）=+47.4J/mol。由图可知：T1温度后，CO2的平衡转化率随温度升高而增大，反应主要以反应Ⅲ为主，为了提高CO2生成CH3OH的平衡转化率，同时减少反应Ⅲ的发生，反应ⅠCO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)可知，△H1 =-43 kJ/mol，所以可采取的措施是降低温度，故答案：反应III；降低温度。
(3)
①由图可知0～10min内，甲醇的变化浓度为0.4mol/L，则氢气的变化浓度为1.2mol/L，所以氢气的平均反应速率v=，故答案：0.12mol/(L·min)。
②根据反应Ⅰ：CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) 反应可知，M点c(CO2)=c (CH3OH)，设生成CH3OH(g)为xmol，则有1mol-x=x，解得x=0.5mol，生成n(H2O)= 0.5mol，剩余n(CO2)= 0.5mol，n(H2)= 1.5mol，v正=k正•c(CO2)•c3(H2)，v逆=k逆•c(CH3OH)•c(H2O)，温度相同，k正= k逆,则v正: v逆= c3(H2)：c(H2O)=0.753:0.25=1.69，故答案：1.69。
③根据反应Ⅰ：CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) △H1k可知：
A.化学反应速率之比等于计量数之比，所以3v(CO2)=v(H2) 不能说明该反应达到平衡状态，故A不符合题意；
B.由反应ⅠCO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) △H1k可知：容器内混合气体的密度是恒量，所以容器内混合气体的密度不再改变不能说明该反应达到平衡状态，故B不符合题意；
C.单位时间内，每断裂2个C=O键，是指1mol CO2发生正反应，断裂3个O−H键说明有1mol CH3OH和H2O发生逆反应，所以单位时间内，每断裂2个C=O键，同时断裂3个O−H键能说明该反应达到平衡状态，故C符合题意；
D.因为反应前后气体的计量数不能，根据 M=可知，当容器内混合气体的平均摩尔质量不再改变，能说明该反应达到平衡状态，故D符合题意；
故答案：CD.
(4)
已知：MgCO3+H2O⇌Mg2++ +OH−在80℃时的平衡常数为K=c(Mg2+) c() c(OH−)；碳酸的第二级电离常数；KSP(MgCO3)= c(Mg2+)c(CO)=，故答案：。
23．(1)3d24s2
(2) 8 Ti+8HNO3(浓)Ti(NO3)4+4NO2↑+4H2O
(3)
(4) TiO2(g)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g) △H=-45.5kJ·mol-1； ＞ 随着温度的升高，CO的浓度增加，说明生成CO的反应是吸热反应
【详解】（1）Ti是22号元素，基态钛原子的核外电子排布式为[Ar]3d24s2，则价电子排布式为3d24s2；
（2）根据Ti(NO3)4的球棍结构图示可知Ti的配位数是8，钛与高于70℃的浓硝酸发生反应，生成Ti(NO3)4，还生成NO2和H2O，反应的化学方程式为：Ti+8HNO3(浓)Ti(NO3)4+4NO2↑+4H2O；
（3）在一个晶胞中含有Ca数目是1；含有Ti数目为8=1，含有的O数目为12=3，则一个晶胞中含有1个CaTiO3，设NA为阿伏加德罗常数的值，则一个晶胞的质量为=g；
（4）①生成TiCl4和CO的反应方程式为TiO2＋2Cl2＋2C=TiCl4＋2CO，根据盖斯定律，两式相加，得到TiO2(g)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g) △H=ΔH1+ΔH2=(-220.9 kJ·mol-1)+(+175.4 kJ·mol-1)=-45.5kJ·mol-1；
②根据图象，随着温度的升高，CO的浓度增加，CO2浓度降低，说明升高温度，平衡向正反应方向移动，生成CO的反应是吸热反应，即△H＞0。
24．(1)2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=−745kJ·mol−1
(2)33
(3) 温度过高时催化剂的催化活性降低 <
(4)320
(5) 0 0.625
(6) Fe+8OH−−6e−=FeO+4H2O 阴
【解析】(1)
根据反应的平衡常数表达式可知反应的化学方程式为2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)，根据盖斯定律该反应的ΔH=②×2-③-①=(−393×2+221−180)kJ/mol=−745kJ/mol，所以热化学方程式为2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=−745kJ·mol−1；
(2)
由图可知，反应过程中能量变化出现3个峰，即吸收3次活化能，经历3步基元反应，因为第3次对应峰最高，即活化能最大，对该反应过程起决速作用；
(3)
温度越高，一般速率越快，但是A点v正大于B点v正，所以可能原因是温度过高时催化剂的催化活性降低导致；因为A点催化剂活性高，反应速率快，所以Ea(A)
恒容容器中压强之比等于气体的物质的量，所以可以用压强代替物质的量来进行三行式的计算，根据题意有：
所以；
(5)
①该反应的平衡常数K==，所以b=0；
②根据题意列三段式有
，所以，所以；
(6)
①该电解池阳极材料为Fe，根据题意可知，碱性环境中Fe被氧化生成高铁酸钠，根据电子守恒、元素守恒可得电极反应式为Fe+8OH−−6e−=FeO+4H2O；
②电解时阴极水电离出的氢离子放电生成氢气，同时产生氢氧根，中间室中的钠离子迁移到左侧，所以左侧离子交换膜为阳离子交换膜，所以b＞a，根据阳极的反应可知，阳极反应过程中消耗氢氧根，所以需要中间室中的氢氧根迁移到右侧，则右侧的离子交换膜为阴离子交换膜。
25．(1)
(2) -99 +41
(3)CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g)△H=+(E3-E1) kJ•mol-1
(4) 变小 46g CO2+2H++2e-=HCOOH 196 2H2O-4e-=4H++O2↑
【分析】ΔH1=反应物键能总和-生成物键能总和；根据盖斯定律：②-①得③；根据△H=生成物总能量-反应物总能量，由图可知CH4与CO2制备合成气的热化学方程式为CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g)△H=E[2CO(g)+2H2(g)]-E[CH4(g)+CO2(g)];在电解池中，阳极反生氧化反应，阴极发生还原反应，据此结合图示可知阴极反应物、生成物、电解质环境，根据电子守恒、电荷守恒和原子守恒书写电极方程式；质子交换膜只允许H+通过，在电解池中，阳离子向阴极移动，根据①所得电极方程式和H+移动量计算阴极室的物质变化，注意H+移动所带电荷数等于转移电子所带电荷量;由图可知H2O在Pt电极被氧化生成O2，CO2在石墨烯电极被还原生成HCOOH，故Pt电极为阳极，发生反应2H2O-4e-=4H++O2↑，酸性变强，石墨烯电极为阴极，使用酸性电解质溶液，故阴极的电极反应式为CO2+2H++2e-=HCOOH.
（1）
平衡常数K，可逆化学反应达到平衡状态时生成物与反应物的浓度(方程式系数幂次方)乘积比或反应产物与反应物的浓度(方程式系数幂次方)乘积比。反应①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) 的化学平衡常数K的表达式为 。故答案为：；
（2）
ΔH1=反应物键能总和-生成物键能总和=(1076+2×436)kJ/mol-(413×3+343+465)kJ/mol=-99kJ/mol；根据盖斯定律：②-①得③，则ΔH3=ΔH2-ΔH1=-58kJ/mol-(-99kJ/mol)=+41kJ/mol，故答案为：-99；+41；
（3）
根据△H=生成物总能量-反应物总能量，由图可知CH4与CO2制备合成气的热化学方程式为CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g)△H=E[2CO(g)+2H2(g)]-E[CH4(g)+CO2(g)]=+(E3-E1) kJ•mol-1，故答案为：CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g)△H=+(E3-E1) kJ•mol-1；
（4）
①由图可知H2O在Pt电极被氧化生成O2，CO2在石墨烯电极被还原生成HCOOH，故Pt电极为阳极，发生反应2H2O-4e-=4H++O2↑，酸性变强，石墨烯电极为阴极，使用酸性电解质溶液，故阴极的电极反应式为CO2+2H++2e-=HCOOH，每转移2mol电子，阴极室消耗2molH+，产生1molHCOOH，并有2molH+经质子交换膜从阳极室移向阴极室，即阴极室溶液增加了1molHCOOH，故增加的质量为m=n×M=1mol×46g/mol=46g；该装置工作过程中，图中Pt电极附近溶液的pH变小(填“变大”或“变小”)，每转移2mol电子，阴极室溶液质量增加46gg。故答案为：变小；46g；
②阴极的电极反应式为CO2+2H++2e-=HCOOH。故答案为：CO2+2H++2e-=HCOOH；
③若该电源为铅蓄电池，电极材料分别是Pb和PbO2，电解液为稀硫酸．工作时该电池总反应式为Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O，当向外电路每提供2mol电子，消耗2mol硫酸，理论上消耗硫酸的质量为98g/mol×2mol=196g。故答案为：196；
④由分析，Pt电极为阳极，发生反应2H2O-4e-=4H++O2↑，故答案为：2H2O-4e-=4H++O2↑。
26．(1) -663.5 B 3 72%
(2) 温度 温度降低，平衡正向移动，平衡时甲醇的体积分数增大
(3)O2+2N2O5+4e-=4NO
【解析】（1）
①根据盖斯定律，反应可通过 “”×2-“”得到，则-，则ΔH1=-663.5 kJ/mol；主反应和副反应均是ΔH<0且气体分子数减少的反应，具有相同的反应物，故提高主反应选择性的最佳措施是使用合适的催化剂，选择B项。
②据图可知HY载体表明NO、O2、NH反应得到N2和H2O，NO、O2物质的量之比为4∶1，所以反应的离子方程式为4NO+O2+4NH=4N2+6H2O+4H+，该反应中NH所失电子即转移电子，生成1molN2时，有1mol NH参与反应，转移3mol电子。
③T℃，，可设投入恒容密闭容器中、，设平衡时刻NO主反应转化了xmol，依据题意有：
设平衡时刻NO副反应转化了ymol，则消耗H2，生成N2O和molH2O(g)，则根据平衡体系中N2物质的量分数为10%得： ，根据平衡压强与起始压强之比等于气体总物质的量之比，为3.6：4得： ，联立两个等式求解的x=0.72，y=0.08，则NO的有效去除率(转化为N2)为。
（2）
从图中分析可知，Y不变情况下，随着X1→X4，甲醇的体积分数φ(CH3OH)增大，即该反应平衡朝正向进行，结合该反应是正向放热且气体分子数减少的情况，温度降低和压强增大使平衡正向移动，而X1→X4逐渐减小，故X轴表示的外界条件为温度。
（3）
燃料电池中O2得电子在正极，燃料失电子在负极，从该原理图所示可知，石墨Ⅰ电极上NO2失去电子与电解质中阴离子NO生成氧化物N2O5，则正极O2得电子与可循环使用的N2O5反应生成NO，电极反应式为：O2+2N2O5+4e-=4NO。
27．(1)
(2)无色溶液变为紫(或紫红)色，并产生黄绿色气体
(3)
(4) 87
(5) 随着反应的进行，浓度不断减小，反应速率不断减慢
【解析】（1）
根据已知，在强碱性溶液中被还原得到+6价的Mn，在强酸性溶液中被还原得到+2价的Mn，则可以推测在中性溶液里高锰酸钾的还原产物一般为+4Mn，即MnO2。
（2）
已知，因此在盛有溶液的试管中加入适量，振荡试管，Mn2+被氧化为，又已知在高锰酸钾固体表面滴加浓盐酸，发生的半反应为，则观察到的现象为无色溶液变为紫(或紫红)色，并产生黄绿色气体。
（3）
草酸(H2C2O4，二元弱酸)晶体溶于酸性高锰酸钾溶液，溶液的紫色褪去，被还原为Mn2+，反应的离子方程式为：。
（4）
铅蓄电池的总反应为，电解酸化的MnSO4溶液时，阳极发生的反应为：Mn2+-2e-+H2O=MnO2+4H+，则当蓄电池中有被消耗时，理论上阳极生成1mol，其质量为1mol×87g/mol=87g。
（5）
①根据反应机理可知，反应Ⅰ的化学方程式为，又根据勒夏特列原理，反应Ⅰ可由反应Ⅱ与反应相减得来，因此反应Ⅰ的热化学方程式为：。
②随着反应的进行，浓度不断减小，反应速率不断减慢，因此时反应速率比时的慢，0~6min的平均反应速率。
28．(1)增大
(2)-664.3kJ•mol-1
(3) 0.016mol•L-1•min-1 800 > 甲中平衡气体压强与乙中起始气体压强之比为，乙中浓度商Qc
【分析】(1)
反应Ⅱ可以减小浓度，同时增大浓度，使反应Ⅰ平衡正向移动，增大的平衡转化率。
(2)
根据盖斯定律，得，的△H-664.3kJ/mol。
(3)
由题意可得三段式：
①0~10内，用的浓度变化表示的平均反应速率。
②反应的平衡常数。
③甲中平衡时气体总物质的量为3.2 mol，乙中起始气体总物质的量为6mol，物质的量之比等于压强之比，则甲中平衡时气体压强与乙中起始气体压强之比为。乙中浓度商，反应正向进行，气体总物质的量减小，压强减小，则甲、乙容器中平衡气体压强之比大于。
(4)
①由图可知，新型催化剂在较低温度下，单位时间内NO的转化率更高，催化效果更好。
②该反应为放热反应，温度升高反应逆向进行，且催化剂不影响平衡，M点为反应正向进行的状态，N、Q点状态可能是达到平衡后，升高温度平衡逆向移动的状态，P点反应达到平衡状态。
29．(1)2C+SiO2Si+2CO↑
(2) 电子云 2
(3) 2 12 金刚石与晶体硅都属于共价晶体，半径C
(5) SiCl4(g)+2H2(g)=Si(s)+4HCl(g) ΔH=+0.05akJ·mol-1
【解析】（1）
石英砂制粗硅即用焦炭高温还原SiO2制得Si和CO，该反应的化学方程式为2C+SiO2Si+2CO↑，故答案为：2C+SiO2Si+2CO↑；
（2）
处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用电子云形象化描述，已知C是6号元素，其基态原子的核外电子排布式为：1s22s22p2，则在基态14C原子中，核外存在1s、2s上的2对自旋相反的电子，故答案为：电子云；2；
（3）
①由石墨烯晶体结构示意图可知，在石墨烯晶体中，每个碳原子被周围的3个六元环共用，故每个六元环占有=2个C原子，故答案为：2；
②在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接12个六元环，故答案为：12；
③金刚石和晶体硅均为原子晶体(共价晶体)，由于C原子半径比Si原子半径小，C-C键长比Si-Si的键长更短，键长越短键能越大，导致金刚石的硬度大于晶体硅，故答案为：金刚石与晶体硅都属于共价晶体，半径C
如题干图示可知，SiO2中每个Si与周围的4个O形成共价键，每个O与周围的2个Si形成共价键，而形成的一种空间网状结构，故SiO2的晶体类型是共价(原子)晶体，由图示可知，SiO2中每个Si与周围的4个O形成共价键，即Si原子的价层电子对数为4，则其中Si原子的杂化轨道类型是sp3，故答案为：共价(原子)；sp3；
（5）
SiCl4中Si与周围的4个Cl形成共价键，每个原子都满足8电子稳定结构，故其的电子式为：，H2还原气态SiCl4可制得纯硅，1100℃时每生成0.56kg即=20mol纯硅需吸收akJ热量，则该反应的热化学方程式为：SiCl4(g)+2H2(g)=Si(s)+4HCl(g) ΔH=+0.05akJ·mol-1，故答案为：；SiCl4(g)+2H2(g)=Si(s)+4HCl(g) ΔH=+0.05akJ·mol-1。
30．(1) (或) 正四面体
(2) 3
(3) 高温低压 温度升高到一定程度时，十氢萘气化，浓度增大，平衡正向移动
【详解】（1）Ti是22号元素，根据构造原理可知基态Ti原子核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d24s2，Ti原子失去最外层2个电子形成Ti2+，则Ti2+基态的电子排布式可表示为(或)；中B原子价层电子对数为4+=4，且不含有孤电子对，所以的空间构型是正四面体型；
（2）①根据晶胞结构图，La的个数为8×=1，Ni的个数为8×+1=5，故镧镍合金晶体的化学式为；
②氢气分子占据晶胞中上下底面的棱和面心，则H2的个数为8×+2×=3，故含1molLa的合金可吸附3mol。
（3）①将两个反应式相加得：△H=△H1+△H2>0，该反应的正反应是吸热反应，升高温度能提升反应平衡转化率；正反应是气体体积增大的反应，△S>0，则低压有利于提高反应平衡转化率，故高温低压有利于平衡正向移动，提高上述反应平衡转化率；
②该反应的正反应为吸热反应，升高温度化学平衡正向移动，且升高温度可以使正反应速率加快，同时温度升高会导致十氢萘气化，使反应物浓度增大，也会使平衡正向移动，虽高压会使平衡逆向移动，但使平衡正向移动的作用大于压强增大使平衡逆向移动的作用，所以高温总的来说使平衡正向移动，因此在该条件下也可显著释氢；
③△H1>△H2>0，故生成物的能量上升，且第一步反应焓变比第二步高，生成物能量逐步上升，第一步反应能量差值大于第二步，据此画出“”的“能量～反应过程”示意图为：。
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