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天津高考化学三年（2020-2022）模拟题分类汇编-30化学反应速率与化学平衡（1）解答题
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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-30化学反应速率与化学平衡（1）解答题，共73页。试卷主要包含了原理综合题，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-30化学反应速率与化学平衡（1）解答题
一、原理综合题
1．（2022·天津·一模）氮氧化物的排放对环境造成很大的污染，研究氮氧化物的转化机理对我们制定保护环境的策略有着重大意义。某科研团队在进行低温下消除氮氧化物的机理研究时，发现NO在转化过程中存在以下核心历程：
① 快反应
② 慢反应
③ 慢反应
进一步研究发现，在温度低于300℃，氮氧化物的含量介于某一浓度区间时，对于基元反应②、③而言，反应速率，模型如图所示：
(1)当反应温度为2.4K时，反应最终产物中，若使最终反应产物中，则温度T应该_______(填“大于”或“小于”)-270.6℃。
(2)工业上对于电厂烟气中的氨氧化物进行脱硝处理时，通常采用以下反应原理：；，当温度为373℃，压强为情况下，在1L密闭的容器中，通入1mol、1molNO、0.625mol达到平衡后测定NO转化率为75%，体系中，此时容器中压强_______，此时转化率为_______。
(3)101kPa条件下，不同温度，在密闭容器中发生反应 随着投料比不同，NO转化率变化图象如图所示，NO转化率降低的原因可能是_______。
(4)科学家想利用甲烷和氨氧化物设计一款电池，既能提高能源利用率，又能摆脱氮氧化物的污染，反应原理： ，酸性介质下，该电池正极的电极反应式为_______。
2．（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：_______。
3．（2022·天津·统考二模）乙醇用途广泛且需求量大，寻求制备乙醇的新方法是研究的热点。
I.醋酸甲酯催化加氢制备乙醇涉及的主要反应如下：
(a)CH3COOCH3(g)+2H2(g)C2H5OH(g)+CH3OH(g) △H=-23.6kJ·mol-1
(b)2CH3COOCH3(g)+2H2(g)CH3COOC2H5(g)+2CH3OH(g) △H=-22.6kJ·mol-1
(c)CH3COOCH3(g)+H2(g)CH3CHO(g)+CH3OH(g) △H=+44.2kJ·mol-1
(1)上述三个反应中随着温度升高____反应的平衡常数会逐渐增大(填a、b或c)。
(2)增大压强上述三个反应平衡不发生移动的是____(填a、b或c)
(3)将n起始(H2)：n起始(CH3COOCH3)=10：1的混合气体置于密闭容器中，在2.0MPa和不同温度下反应达到平衡时，CH3COOCH3的转化率和C2H5OH的选择性：×100%如图所示。
①若n起始n起始(CH3COOCH3)=1mol，则500K下反应达到平衡时生成C2H5OH的物质的量为____mol。
②673~723KCH3COOCH3平衡转化率几乎不变，其原因是____。
(4)T℃时，增大压强，对乙酸甲酯的转化率和乙醇选择性的影响是____。
A．两者都增大 B．乙酸甲酯转化率降低，乙醇选择性增大
C．两者都降低 D．乙酸甲酯转化率增大，乙醇选择性降低
(5)II.以KOH溶液为电解质溶液，CO2在阴极(铜板)转化为CH3COOCH3的机理如图所示。(氢原子吸附在电极表面可用*H表示，其他物种以此类推；部分物种未画出)。
①CO2在阴极上生成C2H5OH的电极反应式为____。
②CO2转化为*CO的过程可描述为：溶液中的H2O在阴极表面得到电子生成*H。
+→____
+→____
4．（2022·天津河西·统考三模）我国科学家在“碳中和”项目上进行了如图相关深入研究，并取得一定效果。请按要求回答下列问题：
(1)将CO2转化为炭黑(C)并回收利用，反应原理如图所示。
①FeO的作用是____。
②写出CO2转化为炭黑(C)和氧气的热化学方程式：____。
(2)常温下，CO2催化加氢的反应为2CO2+6H2=C2H4+4H2O △H<0。
①若该反应自发进行，反应适宜条件是____(填“低温”或“高温”)。
②若利用该反应转化为电能，实现碳回收，负极反应物为____。
(3)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)△H。在一定条件下，测定碳酸二甲酯的产率随温度变化的曲线如图a所示；其他条件一定时，改变压强(保持各物质气态)，测定甲醇的平衡转化率随压强变化的曲线在图b(未画出)。
①每个碳酸二甲酯分子中最多有___原子共平面。
②在140~180℃之间，随着温度升高，碳酸二甲酯的产率降低，可能原因是(写一种)____。
③请绘制出图b曲线____。
5．（2022·天津·统考二模）工业上可利用如下反应既可以生产甲醇，又可以降低二氧化碳排放量。。回答下列问题。
(1)若该反应在一定条件能自发进行，判断该反应的___________0(填“＜”或“＞”)。
(2)写出中官能团的电子式___________，的空间构型___________。
(3)下列有关叙述正确的是___________(填字母序号)。
A．容器内气体压强不再发生改变时，该反应达到化学平衡状态
B．从体系中不断分离出甲醇可以能提高的平衡转化率
C．向容器内通入少量氦气，则平衡向正反应方向移动
D．升温时，该反应的平衡常数增大
(4)当起始物时，在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的物质的量分数为，下图表示的是250℃下与压强关系曲线和压强为Pa下与温度关系曲线。
①表示250℃下与压强关系曲线的是___________(填“曲线a”或“曲线b”)。
②当的平衡转化率为时，反应条件可能是___________。
(5)某科研机构利用的弱氧化性开发了丙烷氧化脱氢制丙烯的新工艺，该工艺采用铬的氧化物作催化剂，其反应机理如图。
写出第(ⅱ)步的化学方程式___________，该工艺采用的催化剂为___________。
6．（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。
7．（2022·天津和平·统考三模）燃煤烟气中的SO2是主要的大气污染物之一。
(1)以Co/Al2O3作催化剂时氢气脱硫的过程由两步反应组成，过程如图1所示。
①结合图1中的信息，写出总反应的化学方程式____。用氢气进行脱硫的优点是____。
②已知在反应过程中，过量的H2可发生副反应：xH2(g)+SX(g)xH2S(g)，图2中的两条曲线分别代表SO2的转化率或Sx的选择性随H2和SO2体积比[V(H2)/V(SO2)]的变化情况(Sx的选择性：SO2还原产物中Sx所占的体积百分比)，可推断曲线____(填“L1“或“L2”)代表Sx的选择性，理由是____。
③现有3molH2和1molSO2在上述条件下反应，其中SO2的转化率或Sx的选择性的结果如图2所示，则剩余的SO2的物质的量____mol，H2的物质的量____mol。
(2)如图3表示Co/Al2O3催化下，相同时间内、不同条件下的SO2的转化率。
由图可知该反应为放热反应，解释图3中温度小于350℃时，转化率随温度升高而增大的原因是____。在图3中A、B、C、D四点对应的条件中，你认为____(填“A、B、C、D”)是最佳条件，其原因可能是____。
8．（2022·天津红桥·统考二模）碳达峰是指我国承诺2030年前，二氧化碳的排放不再增长。因此，诸多科学家都在大力研究利用和CO以减少碳的排放。
(1)“神十三”中航天员们呼吸产生的用一种循环方案处理，即，然后电解水又得氢气和氧气。在温度为T，向一恒容密闭容器中，按物质的量之比2∶1通入和，
①能说明容器中的反应均已达到平衡状态的是_______。
A．容器内气体的平均相对分子质量不变 B．和的转化率相等
C．(g)与C(s)的物质的量之比保持不变 D．
②测得反应过程中压强(p)随时间(t)的变化如图中a所示，若其它条件不变，仅改变某一条件时，测得其压强(p)随时间(t)的变化如图中b所示。
a._______0(填“>”“<”或“不确定”)。
b.改变的条件是_______。
(2)经催化加氢可以生成低碳有机物，主要有以下反应：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
①反应Ⅱ的活化能Ea(正)_______ Ea(逆)(填“>”“<”或“=”)。
②在温度下，将3.0mol 和7.0mol 充入2L的恒容密闭容器中发生反应Ⅰ和Ⅱ，达到平衡状态时(g)和(g)的物质的量分别为1mol和0.5mol。则温度时反应Ⅰ的平衡常数_______。
(3)工业上利用废气中的、CO联合制取烧碱、氯代烃和甲醇的流程如图。
已知B中的装置使用了阳离子交换膜。
①B中发生的总反应的离子方程式为_______。
②A中、CO物质的量之比为1：1时反应的化学方程式：_______。
9．（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，)
10．（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：_______。
11．（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___________。
12．（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_______。
13．（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：_______
14．（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_______。
15．（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____。
16．（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_______。
17．（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)。
18．（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_______。
19．（2022·天津·模拟预测）综合利用CO2对完成“碳中和”的目标有重要意义。
(1)合成乙醇：2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g) △H=akJ·mol-1.一定温度下，向容积均为2L的恒容密闭容器中分别通入1.0molCO2(g)和3.0molH2(g)，在催化剂X、Y的催化下发生反应。测得5min时，CO2转化率与温度的变化关系如图甲所示。
①T1K时，点对应穼器在0～5min内的平均反应速率v(H2)=_______；b、c点对应状态下反应物的有效碰撞几率b_______c(填“＞”“＜”或“=”)，原因为_______。
②T2K时，保持温度不变向容器中再充入0.2molCO2，0.6molC2H5OH(g)，平衡将_______移动(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”)。
③该反应适宜选用的催化剂为_______(填“X”或“Y”)，高于T3K时，d点以后两条线重合的原因是_______。
(2)合成二甲醚：
反应Ⅰ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H=+41.2kJ·mol-1
反应Ⅱ：2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H=-122.5kJ·mol-1
在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图乙所示。其中：CH3OCH3的选择性=×100%
①温度高于300℃，CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是_______。
②220℃时，起始投入3molCO2，6molH2，在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后，测得CO2平衡转化率为40%，CH3OCH3的选择性为50%(图中A点)，达到平衡时反应Ⅱ理论上消耗H2的物质的量为_______mol。不改变反应时间和温度，一定能提高CH3OCH3选择性的措施有_______。
③合成二甲醚时较适宜的温度为260℃，其原因是_______。
20．（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。
21．（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___________。
22．（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___________。
23．（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)。
24．（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)。
25．（2022·天津·模拟预测）以为主要成分的雾霾的综合治理是当前重要的研究课题。汽车尾气中的和在一定条件下可发生反应生成无毒的和：
(1)已知：①
②的燃烧热，
则反应③___________。
(2)若在恒容的密闭容器中，充入和，发生反应③，下列选项中能说明该反应已经达到平衡状态的是___________。
A．和的物质的量之比不变 B．混合气体的密度保持不变
C．容器中混合气体的平均摩尔质量不变 D．
(3)某研究小组在三个容积为的恒容密闭容器中，分别充入和，发生反应③。在三种不同实验条件下进行上述反应(体系各自保持温度不变)，反应体系总压强随时间的变化如图所示：
①温度：___________(填“<”“=”或“”)。
②的平衡转化率：Ⅰ___________Ⅱ___________Ⅲ(填“<”“=”或“”)。
③反应速率：a点的v逆___________b点的v正(填“<”“=”或“”)。
(4)将和以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应，相同时间内测量的脱氮率(脱氮率即的转化率)如图所示。M点___________(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡脱氮率，说明理由___________。
26．（2022·天津·模拟预测）运用化学反应原理研究碳、氮、硫的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
I.氨为重要的化工原料，有广泛用途。
(1)合成氨中的氢气可由下列反应制取：
a.CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) ∆H1=+216.4kJ/mol
b.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ∆H2=–41.2kJ/mol
则反应CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g)∆H=__。
(2)起始时投入氮气和氢气的物质的量分别为1mol、3mol，在不同温度和压强下合成氨。平衡时混合物中氨的体积分数与温度的关系如图。
①恒压时，反应一定达到平衡状态的标志是__(填序号)。
A．N2和H2的转化率相等
B．反应体系密度保持不变
C．保持不变
D．=2
②P1__P2(填“>”“<”“=”或“不确定”，下同)；反应的平衡常数：B点__D点。
③C点H2的转化率为__；在A、B两点条件下，该反应从开始到平衡时生成氮气的平均速率：v(A)___v(B)。
Ⅱ.用间接电化学法去除烟气中NO的原理如图所示。
(3)已知阴极室溶液呈酸性，则阴极的电极反应式为__。反应过程中通过质子交换膜(ab)的H+为2mol时，吸收柱中生成的气体在标准状况下的体积为__L。
27．（2022·天津·模拟预测）丙烷在燃烧时放出大量的热，它也是液化石油气的主要成分，作为能源应用于人们的日常生产和生活。
已知： 2C3H8(g)+7O2(g)=6CO(g)+8H2O(1) △H1 =-2741.8 kJ•mol-1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H2＝-566.0 kJ•mol-1
(1)反应C3H8 (g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l) △H=____________；
(2)现有1molC3H8在不足量的氧气里燃烧，生成1molCO和2molCO2以及气态水，将所有的产物通入一个固定体积为1L的密闭容器中，在一定条件下发生如下可逆反应：CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) △H=+41.2kJ•mol-1
①下列事实能说明该反应达到平衡的是_____________；
a．体系中的压强不再变化 b．v正( H2) = v逆( CO ) c．混合气体的平均相对分子质量不再变化 d．CO2 的浓度不再发生变化
②5min 后体系达到平衡，经测定，容器中含 0.8 mol H2，则平衡常数K =______；
③其他条件不变，向平衡体系中充入少量CO，则平衡常数K______(填“增大”、“减小”或“不变”)
(3)根据(1)中的反应可以设计一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丙烷气体 ；燃料电池内部是熔融的掺杂着氧化钆(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体，在其内部可以传导O2-，在电池内部O2-向______极移动(填“正”或“负”)；电池的负极电极反应为________。
(4)用上述燃料电池和惰性电极电解足量Mg(NO3)2和NaCl的混合溶液，电解开始后阴极附近的现象为___________。
28．（2022·天津·模拟预测）工业炼铁过程中涉及到的主要反应有：
i.C(s)+O2(g)=CO2(g)△H1=-393kJ/mol
ii.C(s)+CO2(g)=2CO(g)△H2=+172kJ/mol
iii.Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)△H3
iv.2Fe2O3(s)+3C(s)4Fe(s)+3CO2(g)△H4=+460kJ/mol
回答下列问题：
(1)反应iv_________(填“能”或“不能”)在任何温度下自发进行。
(2)△H3=_________kJ/mol。
(3)T1时，向容积为10L的恒容密闭容器中加入3molFe2O3和3molCO发生反应iii，5min时达到平衡，平衡时测得混合气体中CO2的体积分数为80%。
①0~5min内反应的平均速率v(CO2)=_________mol•L-l•min-l。
②该温度下反应的平衡常数为_________。
③若将平衡后的混合气体通入1L3.6mol/L的NaOH溶液，恰好完全反应，反应的离子方程式为_________，所得溶液中离子浓度由大到小的顺序是_________
④下列选项中能够说明该反应已经达到平衡状态的是_________(填序号)。
a.Fe2O3的物质的量不再变化
b.体系的压强保持不变
c.混合气体的平均摩尔质量保持不变
d.单位时间内消耗CO和生成CO2的物质的量相等
(4)一定条件下进行反应iii，正向反应速率与时间的关系如图所示，t2时刻改变了一个外界条件，可能是_________。
.
29．（2021·天津红桥·统考一模）H2是一种清洁能源也是一种重要的化工原料，工业上常利用CO和H2合成可再生能源甲醇。
(1)已知：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H1=-566.0kJ·mol-1
2CH3OH(1)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l) △H2=-1453kJ·mol-1
则CH3OH(l)不完全燃烧生成CO(g)和H2O(l)的热化学方程式为___________。
(2)利用反应CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) △H，可获得化工原料CO，CO2的平衡转化率与温度的关系如图1。
①△H___________(填“>”、“<”或“=”)0。
②240℃时，将2molCO2和2molH2通入容积为8L的恒容密闭容器中，达到平衡时CO2的转化率为50%。此时该反应的平衡常数K=___________。
③该反应在一恒容密闭容器中进行，反应过程如图2，t1时达到平衡，t2时仅改变一个条件，该条件是___________。
(3)300℃时，向一体积为10L的恒容密闭容器中充入1.32molCH3OH和1.2molH2O，发生反应：CH3OH(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+3H2(g) △H1=+49kJ·mol-1。
①高温下，CH3OH(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+3H2(g)能自发进行的原因是___________。
②反应经5min达到平衡，测得H2的物质的量为2.97mol。0～5min内，H2的反应速率为______。
③CH3OH(g)与H2O(g)反应相对于电解水制备H2的优点是___________。
二、结构与性质
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．(1)大于
(2) 1.08(或1.1) 85%
(3)(或有副反应发生)
(4)
【详解】（1）根据题意，发生的是平行反应，相同时间内，，由和的数学表达式可知，温度越高，比值越大，温度应大于2.4K，即大于-270.6℃，故填大于；
（2）设两个反应的氨气的变化量分别为、，可列三段式：
平衡后测定NO转化率为75%，则平衡体系中；
平衡体系中；
解得，；
平衡后总的气体物质的量为，其中，，，，则2.8375mol；
，氨气的转化量为，则氨气的转化率为，故填1.08(或1.1)；85%；
（3）如图，随着氨气量的增加， NO 转化率降低，其可能原因是有副反应发生，故填或有副反应发生；
（4）正极发生还原反应，根据总反应，对应的是 NO 在正极上放电：，故填；
2．(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。
3．(1)c
(2)c
(3) 0.81 温度的升高使反应a、反应b中CH3COOCH3的平衡转化率下降，使反应c中CH3COOCH3的平衡转化率上升，且上升幅度与下降幅度相当
(4)D
(5) 2CO2＋12e－＋9H2O=C2H5OH＋12OH－ CO2
【解析】(1)
由题意可知反应c为吸热反应，升温平衡正向移动，平衡常数增大，故答案为c；
(2)
对于反应前后气体的计量系数相同的反应，增大压强平衡不移动，根据题给的三个反应可知，答案为：c；
(3)
①设反应a消耗CH3COOCH3的物质的量为amol，反应bCH3COOCH3消耗的物质的量为bmol，反应c消耗的物质的量为cmol，根据反应a，推出生成C2H5OH的物质的量为amol，根据题意有：×100%=90%，×100%=90%，解得a=0.81；故答案为0.81；
②反应a、反应b为放热反应，根据勒夏特列原理，升高温度，反应a、反应b向逆反应方向进行，CH3COOCH3的转化率降低，反应c为吸热反应，升高温度，反应c向正反应方向进行，当上升幅度与下降幅度相当时，CH3COOCH3的平衡转化率几乎不变，故答案为：温度的升高使反应a、反应b中CH3COOCH3的平衡转化率下降，使反应c中CH3COOCH3的平衡转化率上升，且上升幅度与下降幅度相当；
(4)
反应a和反应b均为气体分子数减小的反应，T℃时，增大压强，，反应a和b平衡均正向移动，乙酸甲酯的转化率增大，反应b不生成乙醇，故乙醇的选择性下降，反应c为反应前后气体分子数不变的反应，增大压强，平衡不移动，无影响；故选D；
(5)
①CO2在阴极上得电子，转化成C2H5OH，电极反应式为2CO2＋12e－＋9H2O=C2H5OH＋12OH－；故答案为2CO2＋12e－＋9H2O=C2H5OH＋12OH－；
②根据机理可知，溶液中的H2O在阴极表面得到电子生成，与CO2反应生成，与反应生成和H2O，故答案为：CO2，。
4．(1) 催化剂，降低反应活化能 CO2(g)=C(s)+O2(g)△H=+(a+b) kJ/mol
(2) 低温 H2
(3) 8 从140℃起随温度的升高，因反应正向放热，不利于反应正向进行或因催化剂的活性降低或反应的副产物增多
【解析】（1）
由图可知，过程ⅰ的反应为二氧化碳与氧化亚铁反应生成四氧化三铁和炭黑，反应的热化学方程式为CO2(g)+6FeO(s)=2Fe3O4(s)+ C(s) △H=+bkJ/mol，过程ⅱ的反应为四氧化三铁发生分解反应生成氧化亚铁和氧气，反应的热化学方程式为2Fe3O4(s)= O2(g)+6FeO(s) △H=+akJ/mol，则氧化亚铁为反应的催化剂，总反应的热化学方程式为CO2(g)=C(s)+O2(g)△H=+(a+b) kJ/mol；
①由分析可知，氧化亚铁为反应的催化剂，能降低反应的活化能，加快反应速率，故答案为：催化剂，降低反应活化能；
②由分析可知，二氧化碳转化为炭黑和氧气的热化学方程式为CO2(g)=C(s)+O2(g)△H=+(a+b) kJ/mol，故答案为：CO2(g)=C(s)+O2(g)△H=+(a+b) kJ/mol；
（2）
①常温下，该反应是气体体积减小的放热反应，反应焓变△H＜0，熵变△S＜0，则该反应在低温条件下反应△H＜0—T△S＜0，能自发进行，故答案为：低温；
②若利用该反应转化为电能，实现碳回收，由方程式可知，还原剂氢气在负极失去电子发生氧化反应生成水，故答案为：H2；
（3）
①酯基是平面结构，则每个碳酸二甲酯分子至少有6个原子一定共平面，由三点成面的规则可知，分子中最多有8个原子共平面，故答案为：8；
②由图可知，140℃时，碳酸二甲酯的产率最大，说明反应达到平衡，140℃时之前是平衡的形成过程，140℃时之后是平衡的移动过程，该反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，碳酸二甲酯的产率减小；温度升高，催化剂的活性降低、反应的副产物增多也可能导致碳酸二甲酯的产率减小，故答案为：从140℃起随温度的升高，因反应正向放热，不利于反应正向进行或因催化剂的活性降低或反应的副产物增多；
③该反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，甲醇的平衡转化率增大，所以甲醇的平衡转化率与压强变化的曲线如下图： ，故答案为： 。
5．(1)＜
(2) 直线形
(3)AB
(4) 曲线a 5×105Pa，210℃或9×105Pa，250℃
(5) Cr2O3+3CO2=3CO+2CrO3 CrO3
【详解】（1）该反应为气体分子数减少的反应，，该反应在一定条件下能自发进行，则，因此；
（2）CH3OH的官能团为羟基(—OH)，电子式为，CO2分子的中心原子的价电子数为，不含有孤对电子，则CO2的空间构型为直线形；
（3）A．该反应为气体分子数减少的反应，容器内压强不再改变时，说明气体的物质的量不再改变，能够说明反应达到平衡状态，A正确；
B．从体系中不断分离出甲醇，可使平衡正向进行，能够提高CO2的平衡转化率，B正确；
C．容器体积恒定，向容器内通入少量氦气，不影响参与反应的气体的浓度，则平衡不移动，C错误；
D．该反应，说明反应放热，升高温度，平衡逆向进行，反应的平衡常数减小，D错误；
答案选AB。
（4）①该反应是体积减小的反应，相同温度下，增大压强，平衡正向移动，甲醇物质的量增大，物质的量分数增大，故表示250℃下与压强关系曲线的是曲线a；
②当的平衡转化率为时，假设二氧化碳和氢气物质的量分别为1mol、3mol，建立三段式：
达到平衡时，，则根据图中信息，反应条件可能为恒温或恒压，如果是恒温，则压强为9×105 Pa即9×105 Pa、250℃，如果是恒压，则温度为210℃即5×105 Pa，210℃；
（5）从图中可以看出，图“(i)”中，C3H8与CrO3反应，生成C3H6、Cr2O3、H2O，化学方程式为3C3H8+2CrO3=3C3H6+3H2O+Cr2O3；图“(ⅱ)”中，Cr2O3与CO2反应，生成CrO3、CO，化学方程式为Cr2O3+3CO2=2CrO3+3CO，两式相加，删除的物质中，出现在第一个反应中的反应物为CrO3，所以该工艺采用的催化剂为CrO3。
6．(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。
7．(1) xSO2+2xH2Sx+2xH2O 产物为H2O，清洁无污染 L2 随H2/SO2体积比增大，H2逐渐过量，发生副反应xH2(g)+SX(g)xH2S(g)，随c(H2)增大，副反应平衡右移，c(Sx)减小，c(H2S)增大，Sx选择性会降低 0.2 1.4
(2) 在350℃前，反应未达平衡，升高温度，反应速率加快 B 该点对应的温度、压强条件下SO2的转化率最大
【详解】（1）①据图可知总过程为二氧化硫和氢气生成水和Sx，所以化学方程式xSO2+2xH2Sx+2xH2O；根据主要反应可知用氢进行脱硫产物为H2O，清洁无污染；
②随H2/SO2体积比增大，H2逐渐过量，发生副反应xH2(g)+SX(g)xH2S(g)，随c(H2)增大，副反应平衡右移，c(Sx)减小，c(H2S)增大，Sx选择性会降低，则L2代表Sx的选择性。
③有3molH2和1molSO2在上述条件下反应时，体积比为3.0，则SO2的转化率为80%，故剩余SO2的物质的量为1mol-1mol×80%=0.2mol，剩余H2的物质的量为3mol-1.6mol=1.4mol。
（2）在350℃前，反应未达平衡，升高温度，反应速率加快，故转化率随温度升高而增大；根据图象可知B点为最佳条件，因该点对应的温度、压强条件下SO2的转化率最大。
8．(1) AC < 使用催化剂
(2) < 10
(3)
【解析】(1)
反应：为气体分子数减少的反应，恒容密闭溶液中，按物质的量之比2∶1通入和：
A．容器体积一定，当气体的物质的量和质量保持不变时，反应法达平衡，容器内气体的平均相对分子质量不变，A正确；
B．按物质的量之比2∶1通入和，按系数比投料，两者的转化率始终相等，不能判断达平衡，B错误；
C．(g)与C(s)的物质的量之比保持不变说明各组分的物质的量均不变，可以判断达平衡，C正确；
D. 表示方向均为正反应方向，可以判断达平衡，D错误；
故选AC。
由图可知，随着反应的进行压强先变大后变小，5min时达到平衡状态，说明反应为放热反应，使得开始的温度升高，压强变大，故 ；改变条件后化学反应速率加快，而平衡状态没有移动，说明加入了催化剂；
(2)
反应II为放热反应，生成物的能量低于反应物的能量，则反应II的Ea(正)
流程中B为电解食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气，产生的氯气进入C装置中制备氯化铜，产生的氢气进入A装置中与一氧化碳和二氧化碳反应制备甲醇。
B中为电解饱和食盐水的反应，发生的总反应的离子方程式为：；根据分析，A中、CO与氢气反应制备甲醇，、CO物质的量之比为1：1时反应的化学方程为：。
9．(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：。
10．(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。
11．(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。
12．(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。
13．(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。
14．(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)。
15．(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：。
16．(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：；。
17．(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：。
18．(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。
19．(1) ＞ b点比c点对应状态下反应物浓度大，体系温度高 向逆反应方向 X 温度过高，催化剂X和Y均失活
(2) 反应Ⅰ的△H＞0，反应Ⅱ的△H＜0，温度升高使CO2转化为CO的平衡转化率上升，使CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度 1.8mol 增大压强，使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂 温度过低，反应速率太慢，温度过高，CO选择性过大，二甲醚的选择性减小
【解析】（1）
①时，a点对应容器中二氧化碳的转化率为40%，则在内二氧化碳的浓度变化量为×40%=0.2mol/L，二氧化碳的平均反应速率为=0.04，反应速率之比等于反应化学计量数之比，则氢气的平均反应速率3×0.04=；根据碰撞理论，有效碰撞几率越大，反应速率越快，题图中b点对应的温度大于c点，且b点对应的二氧化碳转化率小于c点，b点的二氧化碳浓度比c点大，温度越高、浓度越大，反应速率越快，有效碰撞几率越大，则b点的反应速率比c点快，因此b、c点对应状态下反应物的有效碰撞几率b＞c；
②时，b点对应的二氧化碳转化率为60%，列三段式：
该温度下的平衡常数K==，保持温度不变向容器中再充入、，二氧化碳的物质的量变为0.6mol，乙醇的物质的量变为0.9mol，则Qc=，＞1，即Qc＞K，平衡将向逆反应方向移动；
③根据图示可知，在相同温度下，催化剂X作用下二氧化碳的转化率更高，则该反应适宜选用的催化剂为X，温度高于T3K时，由于温度过高，催化剂X和Y均失活，因此d点以后的两条线重合。
（2）
①温度高于300℃，CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是：反应Ⅰ的△H＞0，反应Ⅱ的△H＜0，温度升高使CO2转化为CO的平衡转化率上升，使CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度；
②起始投入3molCO2，6molH2，在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后，测得CO2平衡转化率为40%，则反应的n(CO2)=40%×3mol=1.2mol，CH3OCH3的选择性=×100%=50%，则n(CH3OCH3)=0.3mol，反应Ⅱ为2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)，因此达到平衡时，反应Ⅱ理论上消耗H2的物质的量为0.3mol×6=1.8mol，平衡正向进行二甲醚物质的量增大，二氧化碳物质的量减小，二甲醚选择性增大，不改变反应时间和温度，一定能提高CH3OCH3选择性的措施有增大压强平衡正向进行，使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂，增大二甲醚的选择性；
③温度过低，反应速率太慢，温度过高，CO选择性过大，二甲醚的选择性减小，因此合成二甲醚时较适宜的温度为260℃。
20．(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。
21．(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↑。
22．(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。
23．(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。
24．(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。
25． > < = > 不是 该反应为放热反应，根据曲线可知，M点对应温度的平衡脱氮率应该更高
【详解】(1)CO燃烧热的△H1=−283.0kJ⋅mol−l，热化学方程式为：① ，
②，
盖斯定律计算①×2−②得到△H3=；
(2) A．开始充入和，不等于化学计量数之比，当和的物质的量之比不变时，说明一氧化碳和一氧化氮的物质的量不变，可逆反应处于平衡状态，故A正确；
B.反应容器的体积不变，反应物生成物都是气体，反应前后气体总质量不变， 密度不变，不能说明可逆反应处于平衡状态，故B错误；
C.反应前后气体的体积不相等，即是反应前后气体的物质的量变化，当摩尔质量不变时，可逆反应处于平衡状态，故C正确；
D.不符合速率之比等于化学计量数之比，不能判定反应是否达到平衡状态，故D错误；
故答案为：AC。
(3)①对比Ⅱ、I可知，I到达平衡时间缩短且起始压强增大，应是升高温度，T1>T2，
故答案为：>；
②对比Ⅱ、Ⅲ可知，平衡时压强不变，Ⅲ到达平衡时间缩短，改变条件反应速率加快且不影响平衡移动，应是使用催化剂，平衡不移动，故CO转化率不变，I与Ⅱ相比，I中温度较高，正反应为放热反应，平衡向逆反应方向移动，CO的转化率减小，所以CO 的平衡转化率：I
③催化剂能降低反应活化能，加快反应速率，所以a 点的 v 逆>b 点的 v 正，
故答案为：>；
(4)由图可知M点不是对应温度下的平衡脱氮率，对于曲线II而言，M点时反应没有达到平衡状态(450℃左右达到平衡)，同时该反应正向为放热反应，根据曲线II可知，M点对应温度的平衡脱氮率应该更高；
故答案为：不是；该反应为放热反应，根据曲线可知，M点对应温度的平衡脱氮率应该更高。
26． +175.2kJ/mol BC < > 66.7% < 2SO+4H++2e-=S2O+2H2O 11.2
【分析】利用盖斯定律求反应热；达到平衡时，正、逆反应速率相等，各物质的浓度不变，气体的总物质的量不变，以此判断；增大压强，平衡正向移动，平衡混合气体中氨气的百分含量增大；升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小；起始时投入氮气和氢气分别为1mol、3mol，反应的方程式为N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)，C点氨气的含量为50%，结合方程式计算；压强越大、温度越高，反应速率越快；根据图示可知，阴极通入的发生得电子的还原反应生成，结合溶液为酸性书写阴极反应式；写出电解池的总反应，根据通过的氢离子物质的量可知转移电子的物质的量，吸收柱中生成的气体为氮气，然后利用电子守恒计算氮气的物质的量，最后根据V=n·Vm计算标况下体积。
【详解】I.(1)已知a.CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) ∆H1=+216.4kJ/mol
b.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ∆H2=–41.2kJ/mol
将a+b，可得CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g) ∆H= (+216.4-41.2)kJ/mol=+175.2kJ/mol；
(2)①A.N2和H2的起始物料比为1：3，且按照1：3反应，则无论是否达到平衡状态，转化率都相等，N2和H2转化率相等不能用于判断是否达到平衡状态，A错误；
B.气体的总质量不变，由于该反应的正反应是气体体积减小的反应，恒压条件下，当反应体系密度保持不变时，说明体积不变，则达到平衡状态，B正确；
C. 保持不变，说明氢气、氨气的浓度不变，反应达到平衡状态，C正确；
D.达平衡时各物质的浓度保持不变，但不一定等于化学计量数之比， =2不能确定反应是否达到平衡状态，D错误；
故合理选项是BC；
②由于该反应的正反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，平衡混合气体中氨气的百分含量增大，由图像可知P1
【点睛】本题考查化学平衡、电解原理、反应热计算等知识，明确盖斯定律、电解原理，把握化学平衡三段法、转化率计算等为解答的关键，知识点较多、综合性较强，充分考查了学生的分析、理解能力、计算能力及综合应用能力。
27． -2219.9kJ/mol bd 3.5 不变 负 C3H8+10O2--20e-=3CO2↑+4H2O 生成无色气体和白色沉淀
【分析】利用盖斯定律进行计算；根据平衡状态的判断依据进行判断；根据“三段式”列出平衡常数表达式进行计算，化学平衡常数只受温度的影响；根据燃料电池的原理写出电极反应和离子移动的方向；根据离子的放电顺序写出电极反应，根据电极反应描述实验现象。
【详解】(1)将题给两个热化学方程式依次编号为①、②，利用盖斯定律，根据所求的热化学方程式，即得C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g) +4H2O(1) △H== -2219.9kJ/mol；
(2)①a．反应CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)是一个反应前后气体体积不变的吸热反应，反应过程中压强始终不变，压强不变不能作为判断平衡的标志，故a不选；
b．当正逆反应速率相等时，反应已达平衡，故b选；
c．混合气体的平均相对分子质量由M=可得，m和n始终不变，故M始终不变，平均相对分子质量不变不能作为判断平衡的标志，故c不选；
d．二氧化碳的浓度不再变化，说明反应已达平衡，故d选；
答案为bd；
②1molC3H8在不足量的氧气里燃烧，生成1molCO和2molCO2以及气态水，根据元素守恒可知，则生成水为4mol，5min 后体系达到平衡，经测定，H2为0.8mol，容器的体积为1L，则列出“三段式”
因此K=；
③由于平衡常数只与温度有关，所以在温度不变时再充入少量CO，平衡常数是不变的；
(3) 根据原电池的工作原理，电池内部电解质中的阴离子由正极向负极移动，其中通空气的一极为正极，通丙烷的一极为负极，则正极反应式为O2+4e-=2O2-，而负极反应式为C3H8+10O2- -20e-=3CO2+4H2O；
(4) 用惰性电极电解足量Mg(NO3)2和NaCl 的混合溶液，阴极附近溶液中优先放电的阳离子是H+，电极反应式为2H2O−2e−=H2↑+2OH−，同时在阴极附近的溶液中生成的OH-与Mg2+结合生成Mg(OH)2沉淀：Mg2++2OH−=Mg(OH)2↓，所以电解开始后，阴极附近的现象是生成无色气体和白色沉淀。
【点睛】第（2）计算平衡常数的关键是：根据元素守恒判断出水的物质的量。
28． 不能 -28 0.048 64 2CO2+3OHˉ=CO+HCO+H2O c(Na+)＞c(HCO)＞c(CO)＞ c(OHˉ) ＞ c(H+) ac 恒压条件下充入一定量的二氧化碳气体
【分析】(3)初始投料为3molFe2O3和3molCO，Fe2O3和Fe均为固体，容器恒容，则根据反应方程式可知反应过程中气体的总物质的量不变，始终为3mol；平衡时CO2的体积分数为80%，即物质的量分数为80%，所以n(CO2)=3mol×80%=2.4mol，n(CO)=0.6mol。
【详解】(1)当△G=△H-T△S＜0时反应可以自发进行，反应iv的焓变△H4＞0，该反应为气体分子数增多的反应，所以△S＞0，不能满足任何温度下△G都小于0，所以该反应不能在任何温度下自发进行；
(2)已知：i.C(s)+O2(g)=CO2(g)△H1=-393kJ/mol
ii.C(s)+CO2(g)=2CO(g)△H2=+172kJ/mol
iii.Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)△H3
iv.2Fe2O3(s)+3C(s)4Fe(s)+3CO2(g)△H4=+460kJ/mol
由盖斯定律可知(iv-ii×3)得到Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H3=[+460kJ/mol-(+172kJ/mol)×3]= -28kJ/mol；
(3)①根据分析可知0-5min内△n(CO2)=2.4mol，容器的容积为10L，所以v(CO2)==0.048mol·L-1·min-1；
②平衡时c(CO2)=0.24mol/L，c(CO)=0.06mol/L，平衡常数K==64；
③混合气体中n(CO2)=2.4mol，1L3.6mol/L的NaOH溶液中n(NaOH)=3.6mol，n(CO2)： n(NaOH:2:3，所以该反应的离子方程式为2CO2+3OHˉ=CO+HCO+H2O，反应后溶液中的溶质为等物质的量浓度的Na2CO3和NaHCO3；Na+不发生水解，所以c(Na+)最大；碳酸根的水解程度大于碳酸氢根，所以c(HCO)＞c(CO)；溶液显碱性，所以c(OHˉ) ＞ c(H+)，水解是微弱的，所以溶液中离子浓度由大到小为c(Na+)＞ c(HCO)＞c(CO)＞ c(OHˉ) ＞ c(H+)；
④a．固体的物质的量不再变化，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故a能说明；
b．反应前后气体物质的量始终不变，体系的压强始终保持不变，不能说明反应达到平衡状态，故b不能说明；
c．反应前后气体质量变化，气体物质的量不变，所以未平衡时混合气体的平均摩尔质量会发生改变，当其保持不变说明反应达到平衡状态，故c能说明；
d．消耗CO和生成CO2均为正反应，只要反应发生单位时间内消耗CO和生成CO2的物质的量就相等，故其不能说明反应达到平衡状态，故d不能说明；
综上所述选ac；
(4)据图可知t2时刻正反应速率突然减小，然后又逐渐增大，之后达到平衡时与原平衡的反应速率相等，说明反应物的浓度先是被减小，然后又逐渐增大，则该条件改变后平衡逆向移动，该反应正反应为放热反应，升高温度可以使平衡逆向移动，但升高温度不能使正反应速率减小。而该反应前后气体分子数不变，若保持压强不变向密闭容器中充入二氧化碳，则容器的体积增大导致一氧化碳的浓度减小，正反应速率减小，则二氧化碳的浓度增大了，逆反应速率大于正反应速率，平衡向逆反应方向移动，根据温度不变K=不变，且压强不变时气体的浓度不变，所以再次平衡时正反应速率与原平衡相等。因此，改变的条件可能是：恒压条件下充入一定量的二氧化碳气体。
【点睛】当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，解题时要注意判断相关物理量是否为变量，若随着反应的进行该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态。
29．(1)CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=-443.5kJ•mol-1
(2) ＞ 3 降低温度或分离出氢气或增加水蒸气的浓度
(3) 该反应是熵增反应 0.0594mol/(L•min) 前者耗能更少
【详解】（1）CO(g)、CH3OH(l)的燃烧热(△H)分别为-283.0kJ•mol-1和-726.5kJ•mol-1，可知①CO(g)+O2(g)=CO2(g)△H=-283.0kJ•mol-1，②CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-726.5kJ•mol-1，根据盖斯定律②-①得CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=(-726.5+283)kJ•mol-1=-443.5kJ•mol-1，故答案为：CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=-443.5kJ•mol-1；
（2）①由图可知，CO2的平衡转化率随着温度升高而增大，说明升高温度，平衡正向移动，则该反应为吸热反应，△H＞0，故答案为：＞；
②240℃时，将3mol CO2和2mol H2通入容积为8L的恒容密闭容器中，达到平衡时CO2的转化率为50%，，K=，故答案为：3；
③由图可知，t2时改变条件后，CO2和CO浓度瞬间没有改变，之后CO2的浓度增大，CO浓度减小，说明平衡逆向移动，该反应是吸热反应，则改变的条件有可能是降低温度或分离出氢气或增加水蒸气的浓度，故答案为；降低温度或分离出氢气或增加水蒸气的浓度；
（3）①该反应△H＞0，由于该反应是气体分子数增多的反应，则体系混乱度增大，即该反应是熵增反应，△S＞0，所以高温下△H-T△S＜0，反应自发进行，故答案为：该反应是熵增反应；
②反应经5min达到平衡，测得H2的物质的量为2.97mol，△n(H2)=2.97mol，，故答案为：0.0594mol/(L•min)；
③该反应在一定温度下能自发进行，相对于电解水制备H2消耗大量的电能，该反应耗能更少，故答案为：前者耗能更少。
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-30化学反应速率与化学平衡（1）解答题
一、原理综合题
1．（2022·天津·一模）氮氧化物的排放对环境造成很大的污染，研究氮氧化物的转化机理对我们制定保护环境的策略有着重大意义。某科研团队在进行低温下消除氮氧化物的机理研究时，发现NO在转化过程中存在以下核心历程：
① 快反应
② 慢反应
③ 慢反应
进一步研究发现，在温度低于300℃，氮氧化物的含量介于某一浓度区间时，对于基元反应②、③而言，反应速率，模型如图所示：
(1)当反应温度为2.4K时，反应最终产物中，若使最终反应产物中，则温度T应该_______(填“大于”或“小于”)-270.6℃。
(2)工业上对于电厂烟气中的氨氧化物进行脱硝处理时，通常采用以下反应原理：；，当温度为373℃，压强为情况下，在1L密闭的容器中，通入1mol、1molNO、0.625mol达到平衡后测定NO转化率为75%，体系中，此时容器中压强_______，此时转化率为_______。
(3)101kPa条件下，不同温度，在密闭容器中发生反应 随着投料比不同，NO转化率变化图象如图所示，NO转化率降低的原因可能是_______。
(4)科学家想利用甲烷和氨氧化物设计一款电池，既能提高能源利用率，又能摆脱氮氧化物的污染，反应原理： ，酸性介质下，该电池正极的电极反应式为_______。
2．（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：_______。
3．（2022·天津·统考二模）乙醇用途广泛且需求量大，寻求制备乙醇的新方法是研究的热点。
I.醋酸甲酯催化加氢制备乙醇涉及的主要反应如下：
(a)CH3COOCH3(g)+2H2(g)C2H5OH(g)+CH3OH(g) △H=-23.6kJ·mol-1
(b)2CH3COOCH3(g)+2H2(g)CH3COOC2H5(g)+2CH3OH(g) △H=-22.6kJ·mol-1
(c)CH3COOCH3(g)+H2(g)CH3CHO(g)+CH3OH(g) △H=+44.2kJ·mol-1
(1)上述三个反应中随着温度升高____反应的平衡常数会逐渐增大(填a、b或c)。
(2)增大压强上述三个反应平衡不发生移动的是____(填a、b或c)
(3)将n起始(H2)：n起始(CH3COOCH3)=10：1的混合气体置于密闭容器中，在2.0MPa和不同温度下反应达到平衡时，CH3COOCH3的转化率和C2H5OH的选择性：×100%如图所示。
①若n起始n起始(CH3COOCH3)=1mol，则500K下反应达到平衡时生成C2H5OH的物质的量为____mol。
②673~723KCH3COOCH3平衡转化率几乎不变，其原因是____。
(4)T℃时，增大压强，对乙酸甲酯的转化率和乙醇选择性的影响是____。
A．两者都增大 B．乙酸甲酯转化率降低，乙醇选择性增大
C．两者都降低 D．乙酸甲酯转化率增大，乙醇选择性降低
(5)II.以KOH溶液为电解质溶液，CO2在阴极(铜板)转化为CH3COOCH3的机理如图所示。(氢原子吸附在电极表面可用*H表示，其他物种以此类推；部分物种未画出)。
①CO2在阴极上生成C2H5OH的电极反应式为____。
②CO2转化为*CO的过程可描述为：溶液中的H2O在阴极表面得到电子生成*H。
+→____
+→____
4．（2022·天津河西·统考三模）我国科学家在“碳中和”项目上进行了如图相关深入研究，并取得一定效果。请按要求回答下列问题：
(1)将CO2转化为炭黑(C)并回收利用，反应原理如图所示。
①FeO的作用是____。
②写出CO2转化为炭黑(C)和氧气的热化学方程式：____。
(2)常温下，CO2催化加氢的反应为2CO2+6H2=C2H4+4H2O △H<0。
①若该反应自发进行，反应适宜条件是____(填“低温”或“高温”)。
②若利用该反应转化为电能，实现碳回收，负极反应物为____。
(3)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)△H。在一定条件下，测定碳酸二甲酯的产率随温度变化的曲线如图a所示；其他条件一定时，改变压强(保持各物质气态)，测定甲醇的平衡转化率随压强变化的曲线在图b(未画出)。
①每个碳酸二甲酯分子中最多有___原子共平面。
②在140~180℃之间，随着温度升高，碳酸二甲酯的产率降低，可能原因是(写一种)____。
③请绘制出图b曲线____。
5．（2022·天津·统考二模）工业上可利用如下反应既可以生产甲醇，又可以降低二氧化碳排放量。。回答下列问题。
(1)若该反应在一定条件能自发进行，判断该反应的___________0(填“＜”或“＞”)。
(2)写出中官能团的电子式___________，的空间构型___________。
(3)下列有关叙述正确的是___________(填字母序号)。
A．容器内气体压强不再发生改变时，该反应达到化学平衡状态
B．从体系中不断分离出甲醇可以能提高的平衡转化率
C．向容器内通入少量氦气，则平衡向正反应方向移动
D．升温时，该反应的平衡常数增大
(4)当起始物时，在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的物质的量分数为，下图表示的是250℃下与压强关系曲线和压强为Pa下与温度关系曲线。
①表示250℃下与压强关系曲线的是___________(填“曲线a”或“曲线b”)。
②当的平衡转化率为时，反应条件可能是___________。
(5)某科研机构利用的弱氧化性开发了丙烷氧化脱氢制丙烯的新工艺，该工艺采用铬的氧化物作催化剂，其反应机理如图。
写出第(ⅱ)步的化学方程式___________，该工艺采用的催化剂为___________。
6．（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。
7．（2022·天津和平·统考三模）燃煤烟气中的SO2是主要的大气污染物之一。
(1)以Co/Al2O3作催化剂时氢气脱硫的过程由两步反应组成，过程如图1所示。
①结合图1中的信息，写出总反应的化学方程式____。用氢气进行脱硫的优点是____。
②已知在反应过程中，过量的H2可发生副反应：xH2(g)+SX(g)xH2S(g)，图2中的两条曲线分别代表SO2的转化率或Sx的选择性随H2和SO2体积比[V(H2)/V(SO2)]的变化情况(Sx的选择性：SO2还原产物中Sx所占的体积百分比)，可推断曲线____(填“L1“或“L2”)代表Sx的选择性，理由是____。
③现有3molH2和1molSO2在上述条件下反应，其中SO2的转化率或Sx的选择性的结果如图2所示，则剩余的SO2的物质的量____mol，H2的物质的量____mol。
(2)如图3表示Co/Al2O3催化下，相同时间内、不同条件下的SO2的转化率。
由图可知该反应为放热反应，解释图3中温度小于350℃时，转化率随温度升高而增大的原因是____。在图3中A、B、C、D四点对应的条件中，你认为____(填“A、B、C、D”)是最佳条件，其原因可能是____。
8．（2022·天津红桥·统考二模）碳达峰是指我国承诺2030年前，二氧化碳的排放不再增长。因此，诸多科学家都在大力研究利用和CO以减少碳的排放。
(1)“神十三”中航天员们呼吸产生的用一种循环方案处理，即，然后电解水又得氢气和氧气。在温度为T，向一恒容密闭容器中，按物质的量之比2∶1通入和，
①能说明容器中的反应均已达到平衡状态的是_______。
A．容器内气体的平均相对分子质量不变 B．和的转化率相等
C．(g)与C(s)的物质的量之比保持不变 D．
②测得反应过程中压强(p)随时间(t)的变化如图中a所示，若其它条件不变，仅改变某一条件时，测得其压强(p)随时间(t)的变化如图中b所示。
a._______0(填“>”“<”或“不确定”)。
b.改变的条件是_______。
(2)经催化加氢可以生成低碳有机物，主要有以下反应：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
①反应Ⅱ的活化能Ea(正)_______ Ea(逆)(填“>”“<”或“=”)。
②在温度下，将3.0mol 和7.0mol 充入2L的恒容密闭容器中发生反应Ⅰ和Ⅱ，达到平衡状态时(g)和(g)的物质的量分别为1mol和0.5mol。则温度时反应Ⅰ的平衡常数_______。
(3)工业上利用废气中的、CO联合制取烧碱、氯代烃和甲醇的流程如图。
已知B中的装置使用了阳离子交换膜。
①B中发生的总反应的离子方程式为_______。
②A中、CO物质的量之比为1：1时反应的化学方程式：_______。
9．（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，)
10．（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：_______。
11．（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___________。
12．（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_______。
13．（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：_______
14．（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_______。
15．（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____。
16．（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_______。
17．（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)。
18．（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_______。
19．（2022·天津·模拟预测）综合利用CO2对完成“碳中和”的目标有重要意义。
(1)合成乙醇：2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g) △H=akJ·mol-1.一定温度下，向容积均为2L的恒容密闭容器中分别通入1.0molCO2(g)和3.0molH2(g)，在催化剂X、Y的催化下发生反应。测得5min时，CO2转化率与温度的变化关系如图甲所示。
①T1K时，点对应穼器在0～5min内的平均反应速率v(H2)=_______；b、c点对应状态下反应物的有效碰撞几率b_______c(填“＞”“＜”或“=”)，原因为_______。
②T2K时，保持温度不变向容器中再充入0.2molCO2，0.6molC2H5OH(g)，平衡将_______移动(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”)。
③该反应适宜选用的催化剂为_______(填“X”或“Y”)，高于T3K时，d点以后两条线重合的原因是_______。
(2)合成二甲醚：
反应Ⅰ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H=+41.2kJ·mol-1
反应Ⅱ：2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H=-122.5kJ·mol-1
在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图乙所示。其中：CH3OCH3的选择性=×100%
①温度高于300℃，CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是_______。
②220℃时，起始投入3molCO2，6molH2，在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后，测得CO2平衡转化率为40%，CH3OCH3的选择性为50%(图中A点)，达到平衡时反应Ⅱ理论上消耗H2的物质的量为_______mol。不改变反应时间和温度，一定能提高CH3OCH3选择性的措施有_______。
③合成二甲醚时较适宜的温度为260℃，其原因是_______。
20．（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。
21．（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___________。
22．（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___________。
23．（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)。
24．（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)。
25．（2022·天津·模拟预测）以为主要成分的雾霾的综合治理是当前重要的研究课题。汽车尾气中的和在一定条件下可发生反应生成无毒的和：
(1)已知：①
②的燃烧热，
则反应③___________。
(2)若在恒容的密闭容器中，充入和，发生反应③，下列选项中能说明该反应已经达到平衡状态的是___________。
A．和的物质的量之比不变 B．混合气体的密度保持不变
C．容器中混合气体的平均摩尔质量不变 D．
(3)某研究小组在三个容积为的恒容密闭容器中，分别充入和，发生反应③。在三种不同实验条件下进行上述反应(体系各自保持温度不变)，反应体系总压强随时间的变化如图所示：
①温度：___________(填“<”“=”或“”)。
②的平衡转化率：Ⅰ___________Ⅱ___________Ⅲ(填“<”“=”或“”)。
③反应速率：a点的v逆___________b点的v正(填“<”“=”或“”)。
(4)将和以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应，相同时间内测量的脱氮率(脱氮率即的转化率)如图所示。M点___________(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡脱氮率，说明理由___________。
26．（2022·天津·模拟预测）运用化学反应原理研究碳、氮、硫的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
I.氨为重要的化工原料，有广泛用途。
(1)合成氨中的氢气可由下列反应制取：
a.CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) ∆H1=+216.4kJ/mol
b.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ∆H2=–41.2kJ/mol
则反应CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g)∆H=__。
(2)起始时投入氮气和氢气的物质的量分别为1mol、3mol，在不同温度和压强下合成氨。平衡时混合物中氨的体积分数与温度的关系如图。
①恒压时，反应一定达到平衡状态的标志是__(填序号)。
A．N2和H2的转化率相等
B．反应体系密度保持不变
C．保持不变
D．=2
②P1__P2(填“>”“<”“=”或“不确定”，下同)；反应的平衡常数：B点__D点。
③C点H2的转化率为__；在A、B两点条件下，该反应从开始到平衡时生成氮气的平均速率：v(A)___v(B)。
Ⅱ.用间接电化学法去除烟气中NO的原理如图所示。
(3)已知阴极室溶液呈酸性，则阴极的电极反应式为__。反应过程中通过质子交换膜(ab)的H+为2mol时，吸收柱中生成的气体在标准状况下的体积为__L。
27．（2022·天津·模拟预测）丙烷在燃烧时放出大量的热，它也是液化石油气的主要成分，作为能源应用于人们的日常生产和生活。
已知： 2C3H8(g)+7O2(g)=6CO(g)+8H2O(1) △H1 =-2741.8 kJ•mol-1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H2＝-566.0 kJ•mol-1
(1)反应C3H8 (g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l) △H=____________；
(2)现有1molC3H8在不足量的氧气里燃烧，生成1molCO和2molCO2以及气态水，将所有的产物通入一个固定体积为1L的密闭容器中，在一定条件下发生如下可逆反应：CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) △H=+41.2kJ•mol-1
①下列事实能说明该反应达到平衡的是_____________；
a．体系中的压强不再变化 b．v正( H2) = v逆( CO ) c．混合气体的平均相对分子质量不再变化 d．CO2 的浓度不再发生变化
②5min 后体系达到平衡，经测定，容器中含 0.8 mol H2，则平衡常数K =______；
③其他条件不变，向平衡体系中充入少量CO，则平衡常数K______(填“增大”、“减小”或“不变”)
(3)根据(1)中的反应可以设计一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丙烷气体 ；燃料电池内部是熔融的掺杂着氧化钆(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体，在其内部可以传导O2-，在电池内部O2-向______极移动(填“正”或“负”)；电池的负极电极反应为________。
(4)用上述燃料电池和惰性电极电解足量Mg(NO3)2和NaCl的混合溶液，电解开始后阴极附近的现象为___________。
28．（2022·天津·模拟预测）工业炼铁过程中涉及到的主要反应有：
i.C(s)+O2(g)=CO2(g)△H1=-393kJ/mol
ii.C(s)+CO2(g)=2CO(g)△H2=+172kJ/mol
iii.Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)△H3
iv.2Fe2O3(s)+3C(s)4Fe(s)+3CO2(g)△H4=+460kJ/mol
回答下列问题：
(1)反应iv_________(填“能”或“不能”)在任何温度下自发进行。
(2)△H3=_________kJ/mol。
(3)T1时，向容积为10L的恒容密闭容器中加入3molFe2O3和3molCO发生反应iii，5min时达到平衡，平衡时测得混合气体中CO2的体积分数为80%。
①0~5min内反应的平均速率v(CO2)=_________mol•L-l•min-l。
②该温度下反应的平衡常数为_________。
③若将平衡后的混合气体通入1L3.6mol/L的NaOH溶液，恰好完全反应，反应的离子方程式为_________，所得溶液中离子浓度由大到小的顺序是_________
④下列选项中能够说明该反应已经达到平衡状态的是_________(填序号)。
a.Fe2O3的物质的量不再变化
b.体系的压强保持不变
c.混合气体的平均摩尔质量保持不变
d.单位时间内消耗CO和生成CO2的物质的量相等
(4)一定条件下进行反应iii，正向反应速率与时间的关系如图所示，t2时刻改变了一个外界条件，可能是_________。
.
29．（2021·天津红桥·统考一模）H2是一种清洁能源也是一种重要的化工原料，工业上常利用CO和H2合成可再生能源甲醇。
(1)已知：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H1=-566.0kJ·mol-1
2CH3OH(1)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l) △H2=-1453kJ·mol-1
则CH3OH(l)不完全燃烧生成CO(g)和H2O(l)的热化学方程式为___________。
(2)利用反应CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) △H，可获得化工原料CO，CO2的平衡转化率与温度的关系如图1。
①△H___________(填“>”、“<”或“=”)0。
②240℃时，将2molCO2和2molH2通入容积为8L的恒容密闭容器中，达到平衡时CO2的转化率为50%。此时该反应的平衡常数K=___________。
③该反应在一恒容密闭容器中进行，反应过程如图2，t1时达到平衡，t2时仅改变一个条件，该条件是___________。
(3)300℃时，向一体积为10L的恒容密闭容器中充入1.32molCH3OH和1.2molH2O，发生反应：CH3OH(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+3H2(g) △H1=+49kJ·mol-1。
①高温下，CH3OH(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+3H2(g)能自发进行的原因是___________。
②反应经5min达到平衡，测得H2的物质的量为2.97mol。0～5min内，H2的反应速率为______。
③CH3OH(g)与H2O(g)反应相对于电解水制备H2的优点是___________。
二、结构与性质
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．(1)大于
(2) 1.08(或1.1) 85%
(3)(或有副反应发生)
(4)
【详解】（1）根据题意，发生的是平行反应，相同时间内，，由和的数学表达式可知，温度越高，比值越大，温度应大于2.4K，即大于-270.6℃，故填大于；
（2）设两个反应的氨气的变化量分别为、，可列三段式：
平衡后测定NO转化率为75%，则平衡体系中；
平衡体系中；
解得，；
平衡后总的气体物质的量为，其中，，，，则2.8375mol；
，氨气的转化量为，则氨气的转化率为，故填1.08(或1.1)；85%；
（3）如图，随着氨气量的增加， NO 转化率降低，其可能原因是有副反应发生，故填或有副反应发生；
（4）正极发生还原反应，根据总反应，对应的是 NO 在正极上放电：，故填；
2．(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。
3．(1)c
(2)c
(3) 0.81 温度的升高使反应a、反应b中CH3COOCH3的平衡转化率下降，使反应c中CH3COOCH3的平衡转化率上升，且上升幅度与下降幅度相当
(4)D
(5) 2CO2＋12e－＋9H2O=C2H5OH＋12OH－ CO2
【解析】(1)
由题意可知反应c为吸热反应，升温平衡正向移动，平衡常数增大，故答案为c；
(2)
对于反应前后气体的计量系数相同的反应，增大压强平衡不移动，根据题给的三个反应可知，答案为：c；
(3)
①设反应a消耗CH3COOCH3的物质的量为amol，反应bCH3COOCH3消耗的物质的量为bmol，反应c消耗的物质的量为cmol，根据反应a，推出生成C2H5OH的物质的量为amol，根据题意有：×100%=90%，×100%=90%，解得a=0.81；故答案为0.81；
②反应a、反应b为放热反应，根据勒夏特列原理，升高温度，反应a、反应b向逆反应方向进行，CH3COOCH3的转化率降低，反应c为吸热反应，升高温度，反应c向正反应方向进行，当上升幅度与下降幅度相当时，CH3COOCH3的平衡转化率几乎不变，故答案为：温度的升高使反应a、反应b中CH3COOCH3的平衡转化率下降，使反应c中CH3COOCH3的平衡转化率上升，且上升幅度与下降幅度相当；
(4)
反应a和反应b均为气体分子数减小的反应，T℃时，增大压强，，反应a和b平衡均正向移动，乙酸甲酯的转化率增大，反应b不生成乙醇，故乙醇的选择性下降，反应c为反应前后气体分子数不变的反应，增大压强，平衡不移动，无影响；故选D；
(5)
①CO2在阴极上得电子，转化成C2H5OH，电极反应式为2CO2＋12e－＋9H2O=C2H5OH＋12OH－；故答案为2CO2＋12e－＋9H2O=C2H5OH＋12OH－；
②根据机理可知，溶液中的H2O在阴极表面得到电子生成，与CO2反应生成，与反应生成和H2O，故答案为：CO2，。
4．(1) 催化剂，降低反应活化能 CO2(g)=C(s)+O2(g)△H=+(a+b) kJ/mol
(2) 低温 H2
(3) 8 从140℃起随温度的升高，因反应正向放热，不利于反应正向进行或因催化剂的活性降低或反应的副产物增多
【解析】（1）
由图可知，过程ⅰ的反应为二氧化碳与氧化亚铁反应生成四氧化三铁和炭黑，反应的热化学方程式为CO2(g)+6FeO(s)=2Fe3O4(s)+ C(s) △H=+bkJ/mol，过程ⅱ的反应为四氧化三铁发生分解反应生成氧化亚铁和氧气，反应的热化学方程式为2Fe3O4(s)= O2(g)+6FeO(s) △H=+akJ/mol，则氧化亚铁为反应的催化剂，总反应的热化学方程式为CO2(g)=C(s)+O2(g)△H=+(a+b) kJ/mol；
①由分析可知，氧化亚铁为反应的催化剂，能降低反应的活化能，加快反应速率，故答案为：催化剂，降低反应活化能；
②由分析可知，二氧化碳转化为炭黑和氧气的热化学方程式为CO2(g)=C(s)+O2(g)△H=+(a+b) kJ/mol，故答案为：CO2(g)=C(s)+O2(g)△H=+(a+b) kJ/mol；
（2）
①常温下，该反应是气体体积减小的放热反应，反应焓变△H＜0，熵变△S＜0，则该反应在低温条件下反应△H＜0—T△S＜0，能自发进行，故答案为：低温；
②若利用该反应转化为电能，实现碳回收，由方程式可知，还原剂氢气在负极失去电子发生氧化反应生成水，故答案为：H2；
（3）
①酯基是平面结构，则每个碳酸二甲酯分子至少有6个原子一定共平面，由三点成面的规则可知，分子中最多有8个原子共平面，故答案为：8；
②由图可知，140℃时，碳酸二甲酯的产率最大，说明反应达到平衡，140℃时之前是平衡的形成过程，140℃时之后是平衡的移动过程，该反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，碳酸二甲酯的产率减小；温度升高，催化剂的活性降低、反应的副产物增多也可能导致碳酸二甲酯的产率减小，故答案为：从140℃起随温度的升高，因反应正向放热，不利于反应正向进行或因催化剂的活性降低或反应的副产物增多；
③该反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，甲醇的平衡转化率增大，所以甲醇的平衡转化率与压强变化的曲线如下图： ，故答案为： 。
5．(1)＜
(2) 直线形
(3)AB
(4) 曲线a 5×105Pa，210℃或9×105Pa，250℃
(5) Cr2O3+3CO2=3CO+2CrO3 CrO3
【详解】（1）该反应为气体分子数减少的反应，，该反应在一定条件下能自发进行，则，因此；
（2）CH3OH的官能团为羟基(—OH)，电子式为，CO2分子的中心原子的价电子数为，不含有孤对电子，则CO2的空间构型为直线形；
（3）A．该反应为气体分子数减少的反应，容器内压强不再改变时，说明气体的物质的量不再改变，能够说明反应达到平衡状态，A正确；
B．从体系中不断分离出甲醇，可使平衡正向进行，能够提高CO2的平衡转化率，B正确；
C．容器体积恒定，向容器内通入少量氦气，不影响参与反应的气体的浓度，则平衡不移动，C错误；
D．该反应，说明反应放热，升高温度，平衡逆向进行，反应的平衡常数减小，D错误；
答案选AB。
（4）①该反应是体积减小的反应，相同温度下，增大压强，平衡正向移动，甲醇物质的量增大，物质的量分数增大，故表示250℃下与压强关系曲线的是曲线a；
②当的平衡转化率为时，假设二氧化碳和氢气物质的量分别为1mol、3mol，建立三段式：
达到平衡时，，则根据图中信息，反应条件可能为恒温或恒压，如果是恒温，则压强为9×105 Pa即9×105 Pa、250℃，如果是恒压，则温度为210℃即5×105 Pa，210℃；
（5）从图中可以看出，图“(i)”中，C3H8与CrO3反应，生成C3H6、Cr2O3、H2O，化学方程式为3C3H8+2CrO3=3C3H6+3H2O+Cr2O3；图“(ⅱ)”中，Cr2O3与CO2反应，生成CrO3、CO，化学方程式为Cr2O3+3CO2=2CrO3+3CO，两式相加，删除的物质中，出现在第一个反应中的反应物为CrO3，所以该工艺采用的催化剂为CrO3。
6．(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。
7．(1) xSO2+2xH2Sx+2xH2O 产物为H2O，清洁无污染 L2 随H2/SO2体积比增大，H2逐渐过量，发生副反应xH2(g)+SX(g)xH2S(g)，随c(H2)增大，副反应平衡右移，c(Sx)减小，c(H2S)增大，Sx选择性会降低 0.2 1.4
(2) 在350℃前，反应未达平衡，升高温度，反应速率加快 B 该点对应的温度、压强条件下SO2的转化率最大
【详解】（1）①据图可知总过程为二氧化硫和氢气生成水和Sx，所以化学方程式xSO2+2xH2Sx+2xH2O；根据主要反应可知用氢进行脱硫产物为H2O，清洁无污染；
②随H2/SO2体积比增大，H2逐渐过量，发生副反应xH2(g)+SX(g)xH2S(g)，随c(H2)增大，副反应平衡右移，c(Sx)减小，c(H2S)增大，Sx选择性会降低，则L2代表Sx的选择性。
③有3molH2和1molSO2在上述条件下反应时，体积比为3.0，则SO2的转化率为80%，故剩余SO2的物质的量为1mol-1mol×80%=0.2mol，剩余H2的物质的量为3mol-1.6mol=1.4mol。
（2）在350℃前，反应未达平衡，升高温度，反应速率加快，故转化率随温度升高而增大；根据图象可知B点为最佳条件，因该点对应的温度、压强条件下SO2的转化率最大。
8．(1) AC < 使用催化剂
(2) < 10
(3)
【解析】(1)
反应：为气体分子数减少的反应，恒容密闭溶液中，按物质的量之比2∶1通入和：
A．容器体积一定，当气体的物质的量和质量保持不变时，反应法达平衡，容器内气体的平均相对分子质量不变，A正确；
B．按物质的量之比2∶1通入和，按系数比投料，两者的转化率始终相等，不能判断达平衡，B错误；
C．(g)与C(s)的物质的量之比保持不变说明各组分的物质的量均不变，可以判断达平衡，C正确；
D. 表示方向均为正反应方向，可以判断达平衡，D错误；
故选AC。
由图可知，随着反应的进行压强先变大后变小，5min时达到平衡状态，说明反应为放热反应，使得开始的温度升高，压强变大，故 ；改变条件后化学反应速率加快，而平衡状态没有移动，说明加入了催化剂；
(2)
反应II为放热反应，生成物的能量低于反应物的能量，则反应II的Ea(正)
流程中B为电解食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气，产生的氯气进入C装置中制备氯化铜，产生的氢气进入A装置中与一氧化碳和二氧化碳反应制备甲醇。
B中为电解饱和食盐水的反应，发生的总反应的离子方程式为：；根据分析，A中、CO与氢气反应制备甲醇，、CO物质的量之比为1：1时反应的化学方程为：。
9．(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：。
10．(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。
11．(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。
12．(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。
13．(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。
14．(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)。
15．(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：。
16．(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：；。
17．(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：。
18．(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。
19．(1) ＞ b点比c点对应状态下反应物浓度大，体系温度高 向逆反应方向 X 温度过高，催化剂X和Y均失活
(2) 反应Ⅰ的△H＞0，反应Ⅱ的△H＜0，温度升高使CO2转化为CO的平衡转化率上升，使CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度 1.8mol 增大压强，使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂 温度过低，反应速率太慢，温度过高，CO选择性过大，二甲醚的选择性减小
【解析】（1）
①时，a点对应容器中二氧化碳的转化率为40%，则在内二氧化碳的浓度变化量为×40%=0.2mol/L，二氧化碳的平均反应速率为=0.04，反应速率之比等于反应化学计量数之比，则氢气的平均反应速率3×0.04=；根据碰撞理论，有效碰撞几率越大，反应速率越快，题图中b点对应的温度大于c点，且b点对应的二氧化碳转化率小于c点，b点的二氧化碳浓度比c点大，温度越高、浓度越大，反应速率越快，有效碰撞几率越大，则b点的反应速率比c点快，因此b、c点对应状态下反应物的有效碰撞几率b＞c；
②时，b点对应的二氧化碳转化率为60%，列三段式：
该温度下的平衡常数K==，保持温度不变向容器中再充入、，二氧化碳的物质的量变为0.6mol，乙醇的物质的量变为0.9mol，则Qc=，＞1，即Qc＞K，平衡将向逆反应方向移动；
③根据图示可知，在相同温度下，催化剂X作用下二氧化碳的转化率更高，则该反应适宜选用的催化剂为X，温度高于T3K时，由于温度过高，催化剂X和Y均失活，因此d点以后的两条线重合。
（2）
①温度高于300℃，CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是：反应Ⅰ的△H＞0，反应Ⅱ的△H＜0，温度升高使CO2转化为CO的平衡转化率上升，使CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度；
②起始投入3molCO2，6molH2，在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后，测得CO2平衡转化率为40%，则反应的n(CO2)=40%×3mol=1.2mol，CH3OCH3的选择性=×100%=50%，则n(CH3OCH3)=0.3mol，反应Ⅱ为2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)，因此达到平衡时，反应Ⅱ理论上消耗H2的物质的量为0.3mol×6=1.8mol，平衡正向进行二甲醚物质的量增大，二氧化碳物质的量减小，二甲醚选择性增大，不改变反应时间和温度，一定能提高CH3OCH3选择性的措施有增大压强平衡正向进行，使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂，增大二甲醚的选择性；
③温度过低，反应速率太慢，温度过高，CO选择性过大，二甲醚的选择性减小，因此合成二甲醚时较适宜的温度为260℃。
20．(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。
21．(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↑。
22．(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。
23．(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。
24．(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。
25． > < = > 不是 该反应为放热反应，根据曲线可知，M点对应温度的平衡脱氮率应该更高
【详解】(1)CO燃烧热的△H1=−283.0kJ⋅mol−l，热化学方程式为：① ，
②，
盖斯定律计算①×2−②得到△H3=；
(2) A．开始充入和，不等于化学计量数之比，当和的物质的量之比不变时，说明一氧化碳和一氧化氮的物质的量不变，可逆反应处于平衡状态，故A正确；
B.反应容器的体积不变，反应物生成物都是气体，反应前后气体总质量不变， 密度不变，不能说明可逆反应处于平衡状态，故B错误；
C.反应前后气体的体积不相等，即是反应前后气体的物质的量变化，当摩尔质量不变时，可逆反应处于平衡状态，故C正确；
D.不符合速率之比等于化学计量数之比，不能判定反应是否达到平衡状态，故D错误；
故答案为：AC。
(3)①对比Ⅱ、I可知，I到达平衡时间缩短且起始压强增大，应是升高温度，T1>T2，
故答案为：>；
②对比Ⅱ、Ⅲ可知，平衡时压强不变，Ⅲ到达平衡时间缩短，改变条件反应速率加快且不影响平衡移动，应是使用催化剂，平衡不移动，故CO转化率不变，I与Ⅱ相比，I中温度较高，正反应为放热反应，平衡向逆反应方向移动，CO的转化率减小，所以CO 的平衡转化率：I
③催化剂能降低反应活化能，加快反应速率，所以a 点的 v 逆>b 点的 v 正，
故答案为：>；
(4)由图可知M点不是对应温度下的平衡脱氮率，对于曲线II而言，M点时反应没有达到平衡状态(450℃左右达到平衡)，同时该反应正向为放热反应，根据曲线II可知，M点对应温度的平衡脱氮率应该更高；
故答案为：不是；该反应为放热反应，根据曲线可知，M点对应温度的平衡脱氮率应该更高。
26． +175.2kJ/mol BC < > 66.7% < 2SO+4H++2e-=S2O+2H2O 11.2
【分析】利用盖斯定律求反应热；达到平衡时，正、逆反应速率相等，各物质的浓度不变，气体的总物质的量不变，以此判断；增大压强，平衡正向移动，平衡混合气体中氨气的百分含量增大；升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小；起始时投入氮气和氢气分别为1mol、3mol，反应的方程式为N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)，C点氨气的含量为50%，结合方程式计算；压强越大、温度越高，反应速率越快；根据图示可知，阴极通入的发生得电子的还原反应生成，结合溶液为酸性书写阴极反应式；写出电解池的总反应，根据通过的氢离子物质的量可知转移电子的物质的量，吸收柱中生成的气体为氮气，然后利用电子守恒计算氮气的物质的量，最后根据V=n·Vm计算标况下体积。
【详解】I.(1)已知a.CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) ∆H1=+216.4kJ/mol
b.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ∆H2=–41.2kJ/mol
将a+b，可得CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g) ∆H= (+216.4-41.2)kJ/mol=+175.2kJ/mol；
(2)①A.N2和H2的起始物料比为1：3，且按照1：3反应，则无论是否达到平衡状态，转化率都相等，N2和H2转化率相等不能用于判断是否达到平衡状态，A错误；
B.气体的总质量不变，由于该反应的正反应是气体体积减小的反应，恒压条件下，当反应体系密度保持不变时，说明体积不变，则达到平衡状态，B正确；
C. 保持不变，说明氢气、氨气的浓度不变，反应达到平衡状态，C正确；
D.达平衡时各物质的浓度保持不变，但不一定等于化学计量数之比， =2不能确定反应是否达到平衡状态，D错误；
故合理选项是BC；
②由于该反应的正反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，平衡混合气体中氨气的百分含量增大，由图像可知P1
【点睛】本题考查化学平衡、电解原理、反应热计算等知识，明确盖斯定律、电解原理，把握化学平衡三段法、转化率计算等为解答的关键，知识点较多、综合性较强，充分考查了学生的分析、理解能力、计算能力及综合应用能力。
27． -2219.9kJ/mol bd 3.5 不变 负 C3H8+10O2--20e-=3CO2↑+4H2O 生成无色气体和白色沉淀
【分析】利用盖斯定律进行计算；根据平衡状态的判断依据进行判断；根据“三段式”列出平衡常数表达式进行计算，化学平衡常数只受温度的影响；根据燃料电池的原理写出电极反应和离子移动的方向；根据离子的放电顺序写出电极反应，根据电极反应描述实验现象。
【详解】(1)将题给两个热化学方程式依次编号为①、②，利用盖斯定律，根据所求的热化学方程式，即得C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g) +4H2O(1) △H== -2219.9kJ/mol；
(2)①a．反应CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)是一个反应前后气体体积不变的吸热反应，反应过程中压强始终不变，压强不变不能作为判断平衡的标志，故a不选；
b．当正逆反应速率相等时，反应已达平衡，故b选；
c．混合气体的平均相对分子质量由M=可得，m和n始终不变，故M始终不变，平均相对分子质量不变不能作为判断平衡的标志，故c不选；
d．二氧化碳的浓度不再变化，说明反应已达平衡，故d选；
答案为bd；
②1molC3H8在不足量的氧气里燃烧，生成1molCO和2molCO2以及气态水，根据元素守恒可知，则生成水为4mol，5min 后体系达到平衡，经测定，H2为0.8mol，容器的体积为1L，则列出“三段式”
因此K=；
③由于平衡常数只与温度有关，所以在温度不变时再充入少量CO，平衡常数是不变的；
(3) 根据原电池的工作原理，电池内部电解质中的阴离子由正极向负极移动，其中通空气的一极为正极，通丙烷的一极为负极，则正极反应式为O2+4e-=2O2-，而负极反应式为C3H8+10O2- -20e-=3CO2+4H2O；
(4) 用惰性电极电解足量Mg(NO3)2和NaCl 的混合溶液，阴极附近溶液中优先放电的阳离子是H+，电极反应式为2H2O−2e−=H2↑+2OH−，同时在阴极附近的溶液中生成的OH-与Mg2+结合生成Mg(OH)2沉淀：Mg2++2OH−=Mg(OH)2↓，所以电解开始后，阴极附近的现象是生成无色气体和白色沉淀。
【点睛】第（2）计算平衡常数的关键是：根据元素守恒判断出水的物质的量。
28． 不能 -28 0.048 64 2CO2+3OHˉ=CO+HCO+H2O c(Na+)＞c(HCO)＞c(CO)＞ c(OHˉ) ＞ c(H+) ac 恒压条件下充入一定量的二氧化碳气体
【分析】(3)初始投料为3molFe2O3和3molCO，Fe2O3和Fe均为固体，容器恒容，则根据反应方程式可知反应过程中气体的总物质的量不变，始终为3mol；平衡时CO2的体积分数为80%，即物质的量分数为80%，所以n(CO2)=3mol×80%=2.4mol，n(CO)=0.6mol。
【详解】(1)当△G=△H-T△S＜0时反应可以自发进行，反应iv的焓变△H4＞0，该反应为气体分子数增多的反应，所以△S＞0，不能满足任何温度下△G都小于0，所以该反应不能在任何温度下自发进行；
(2)已知：i.C(s)+O2(g)=CO2(g)△H1=-393kJ/mol
ii.C(s)+CO2(g)=2CO(g)△H2=+172kJ/mol
iii.Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g)△H3
iv.2Fe2O3(s)+3C(s)4Fe(s)+3CO2(g)△H4=+460kJ/mol
由盖斯定律可知(iv-ii×3)得到Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H3=[+460kJ/mol-(+172kJ/mol)×3]= -28kJ/mol；
(3)①根据分析可知0-5min内△n(CO2)=2.4mol，容器的容积为10L，所以v(CO2)==0.048mol·L-1·min-1；
②平衡时c(CO2)=0.24mol/L，c(CO)=0.06mol/L，平衡常数K==64；
③混合气体中n(CO2)=2.4mol，1L3.6mol/L的NaOH溶液中n(NaOH)=3.6mol，n(CO2)： n(NaOH:2:3，所以该反应的离子方程式为2CO2+3OHˉ=CO+HCO+H2O，反应后溶液中的溶质为等物质的量浓度的Na2CO3和NaHCO3；Na+不发生水解，所以c(Na+)最大；碳酸根的水解程度大于碳酸氢根，所以c(HCO)＞c(CO)；溶液显碱性，所以c(OHˉ) ＞ c(H+)，水解是微弱的，所以溶液中离子浓度由大到小为c(Na+)＞ c(HCO)＞c(CO)＞ c(OHˉ) ＞ c(H+)；
④a．固体的物质的量不再变化，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故a能说明；
b．反应前后气体物质的量始终不变，体系的压强始终保持不变，不能说明反应达到平衡状态，故b不能说明；
c．反应前后气体质量变化，气体物质的量不变，所以未平衡时混合气体的平均摩尔质量会发生改变，当其保持不变说明反应达到平衡状态，故c能说明；
d．消耗CO和生成CO2均为正反应，只要反应发生单位时间内消耗CO和生成CO2的物质的量就相等，故其不能说明反应达到平衡状态，故d不能说明；
综上所述选ac；
(4)据图可知t2时刻正反应速率突然减小，然后又逐渐增大，之后达到平衡时与原平衡的反应速率相等，说明反应物的浓度先是被减小，然后又逐渐增大，则该条件改变后平衡逆向移动，该反应正反应为放热反应，升高温度可以使平衡逆向移动，但升高温度不能使正反应速率减小。而该反应前后气体分子数不变，若保持压强不变向密闭容器中充入二氧化碳，则容器的体积增大导致一氧化碳的浓度减小，正反应速率减小，则二氧化碳的浓度增大了，逆反应速率大于正反应速率，平衡向逆反应方向移动，根据温度不变K=不变，且压强不变时气体的浓度不变，所以再次平衡时正反应速率与原平衡相等。因此，改变的条件可能是：恒压条件下充入一定量的二氧化碳气体。
【点睛】当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，解题时要注意判断相关物理量是否为变量，若随着反应的进行该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态。
29．(1)CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=-443.5kJ•mol-1
(2) ＞ 3 降低温度或分离出氢气或增加水蒸气的浓度
(3) 该反应是熵增反应 0.0594mol/(L•min) 前者耗能更少
【详解】（1）CO(g)、CH3OH(l)的燃烧热(△H)分别为-283.0kJ•mol-1和-726.5kJ•mol-1，可知①CO(g)+O2(g)=CO2(g)△H=-283.0kJ•mol-1，②CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-726.5kJ•mol-1，根据盖斯定律②-①得CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=(-726.5+283)kJ•mol-1=-443.5kJ•mol-1，故答案为：CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l)△H=-443.5kJ•mol-1；
（2）①由图可知，CO2的平衡转化率随着温度升高而增大，说明升高温度，平衡正向移动，则该反应为吸热反应，△H＞0，故答案为：＞；
②240℃时，将3mol CO2和2mol H2通入容积为8L的恒容密闭容器中，达到平衡时CO2的转化率为50%，，K=，故答案为：3；
③由图可知，t2时改变条件后，CO2和CO浓度瞬间没有改变，之后CO2的浓度增大，CO浓度减小，说明平衡逆向移动，该反应是吸热反应，则改变的条件有可能是降低温度或分离出氢气或增加水蒸气的浓度，故答案为；降低温度或分离出氢气或增加水蒸气的浓度；
（3）①该反应△H＞0，由于该反应是气体分子数增多的反应，则体系混乱度增大，即该反应是熵增反应，△S＞0，所以高温下△H-T△S＜0，反应自发进行，故答案为：该反应是熵增反应；
②反应经5min达到平衡，测得H2的物质的量为2.97mol，△n(H2)=2.97mol，，故答案为：0.0594mol/(L•min)；
③该反应在一定温度下能自发进行，相对于电解水制备H2消耗大量的电能，该反应耗能更少，故答案为：前者耗能更少。
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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