03 化学反应原理综合题型集训之Kp计算（附答案解析）-备战高考化学大题逐空突破系列（全国通用）

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化学反应原理综合题型集训之Kp计算
1．乙烷裂解制乙烯具有成本低、收率高、投资少、污染小等优点。目前裂解方法有电催化、光催化裂解、直接裂解、氧气或二氧化碳氧化乙烷裂解等。回答下列问题：
(1)乙烷直接裂解时温度、压强及平衡转化率的关系如图所示：

①反应的ΔH________(填“>”或“<”，下同)0，p1________p2。
②T ℃时，将乙烷与氦气的混合气体(乙烷的物质的量分数为m%)通入一密闭容器中发生反应C2H6(g)C2H4(g)＋H2(g)。平衡时容器压强为p Pa，此时乙烷的平衡转化率为α，则乙烯的平衡分压为________，反应的平衡常数Kp＝________________Pa(用分压表示，分压＝总压×物质的量分数)
(2)已知乙烷直接裂解、CO2氧化裂解和O2氧化裂解反应如下：
(Ⅰ)C2H6(g)C2H4(g)＋H2(g)　ΔH1
(Ⅱ)CO2(g)＋C2H6(g)C2H4(g)＋CO(g)＋H2O(g)　ΔH2
(Ⅲ)2C2H6(g)＋O2(g)===2C2H4(g)＋2H2O(g)　ΔH3
①反应2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)的ΔH＝________(用含ΔH2和ΔH3的代数式表示)
②反应(Ⅰ)、(Ⅱ)的平衡常数分别为K1、K2，则反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)的平衡常数为K＝________(用含K1、K2的代数式表示)
③在800 ℃时发生反应(Ⅲ)，乙烷的转化率、乙烯的选择性和收率随投料比的变化关系如图所示：

控制＝2.0，而不采用选择性更高的＝3.5，除可防止积碳外，另一原因是_____________
______________；<2.0时，越小，乙烷的转化率越大，乙烯的选择性和收率越小的原因是_____________________________________________________________
2．二甲醚(DME)在制药、燃料、农药等化学工业中有许多独特的用途。工业上常用合成气制备二甲醚的主要原理如下：①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH1<0
②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH2<0
③CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)　ΔH3<0
回答下列问题：
(1)已知：CO(g)、H2(g)、CH3OCH3(g)的燃烧热分别是ΔH(CO)＝－283 kJ·mol－1、ΔH(H2)＝－285 kJ·mol－1和ΔH(CH3OCH3)＝－1 453 kJ·mol－1，则反应2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(l)的ΔH＝________kJ·mol－1，反应③的正反应的活化能________(填“>”“<”或“＝”)逆反应的活化能
(2)在催化剂作用下，发生上述3个反应，CO的转化率、CH3OH和CO2的产率和随温度变化关系如图1所示。总压分别为100 kPa、10 kPa时，平衡体系中CO和CH3OCH3(g)的物质的量分数随温度变化关系如图2所示

①图1中CO的转化率随温度升高而上升的原因是_______________________________________________
②图1中780 ℃时，CH3OCH3的选择性为_________________________________________
(CH3OCH3选择性＝)
③能提高CH3OCH3选择性的最关键因素是______________。
④100 kPa时，CO和CH3OCH3的物质的量分数随温度变化关系的曲线分别是________、________
(3)在100 kPa下，将3 mol H2、2 mol CO充入T ℃恒容密闭容器中，若只发生反应①和反应②，达到平衡时，测得n(CH3OH)＝0.25 mol、n(H2O)＝0.5 mol，则反应①平衡常数Kp＝________kPa－2(Kp为用气体分压表示的平衡常数，分压＝总压×物质的量分数)
3．一定条件下正戊烷(CH3CH2CH2CH2CH3)发生两种裂解反应：
Ⅰ.CH3CH2CH2CH2CH3(g)CH3CH===CH2(g)＋CH3CH3(g)　ΔH1＝＋274.2 kJ·mol－1
Ⅱ.CH3CH2CH2CH2CH3(g)CH3CH2CH3(g)＋CH2===CH2(g)　ΔH2＝＋122.7 kJ·mol－1
回答下列问题：
(1)在恒温恒压的密闭容器中，充入一定量的正戊烷发生裂解反应，起始时容器体积为a L，一段时间反应达到平衡后容器体积变为b L，此时正戊烷的转化率α(正戊烷)＝________；向反应体系中充入一定量的水蒸气(水蒸气在该条件下不参与反应)，再次平衡后正戊烷的转化率将________(填“增大”“减小”或“不变”)，原因为________________________________________________________________________
(2)温度为T ℃时，往压强恒为100 kPa的密闭容器中充入1 mol·L－1 CH3CH===CH2和2 mol·L－1 CH3CH3发生反应：CH3CH===CH2(g)＋CH3CH3(g)CH3CH2CH3(g)＋CH2===CH2(g)　ΔH3。测得CH3CH2CH3的物质的量浓度随时间t的变化如图中曲线Ⅰ所示

①ΔH3＝________
②该反应的平衡常数Kp＝________。(Kp为以分压表示的平衡常数，分压＝总压×物质的量分数，计算结果保留2位小数)
③若在1 min时，改变某一反应条件，曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ，则改变的条件为________。
(3)将0.1 mol CH3CH3完全燃烧后的气体通入100 mL 3 mol·L－1的NaOH溶液中，充分反应后所得溶液中离子浓度的大小顺序为_______________________________________________
(4)以稀硫酸为电解质溶液，CH3CH3燃料电池的负极反应式为____________________________________

4．天然气净化过程中产生有毒的H2S，直接排放会污染空气，通过下列方法可以进行处理。
(1)工业上用克劳斯工艺处理含H2S的尾气获得硫黄，流程如图：

反应炉中的反应：2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－1 035.6 kJ·mol－1
催化转化器中的反应：2H2S(g)＋SO2(g)===3S(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－92.8 kJ·mol－1
克劳斯工艺中获得气态硫黄的总反应的热化学方程式为___________________________________
(2)T.f菌在酸性溶液中可实现天然气的催化脱硫，其原理如图所示，下列说法正确的是________(填字母)。

A．脱硫过程需要不断添加Fe2(SO4)3溶液 B．ⅰ过程可导致环境pH减小
C．该脱硫过程的总反应为2H2S＋O2===2S↓＋2H2O D．该过程可以在高温下进行
(3)H2S分解反应：H2S(g)H2(g)＋S2(g)　ΔH＞0，在无催化剂及Al2O3催化下，H2S在反应器中不同温度下反应，间隔相同时间测定一次H2S的转化率，其转化率与温度的关系如图所示：

①在约1 100 ℃时，无论有无Al2O3催化，H2S转化率几乎相等，这是因为____________。
②在压强为p、温度为T、Al2O3催化条件下，将H2S(g)、Ar(g)按照物质的量之比为1∶n的比例进行混合，发生热分解反应：H2S(g)H2(g)＋S2(g)，S2平衡产率为α。掺入Ar能提高S2的平衡产率，解释说明该事实___________________________________________________________，平衡常数Kp＝________(以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。
(4)当废气中硫化氢浓度较低时常用纯碱溶液进行吸收。已知H2S、H2CO3的电离平衡常数如下表所示：
电离平衡常数
Ka1
Ka2
H2S
9.1×10－8
1.1×10－12
H2CO3
4.3×10－7
5.61×10－11
纯碱溶液吸收少量H2S的离子方程式为________________________
5．氮氧化物是工业生产的原料，也是大气污染物，研究氮氧化物的相关反应机理是非常有意义的。回答下列问题：
(1)对于基元反应，如aA＋bBcC＋dD，反应速率v正＝k正·ca(A)·cb(B)，v逆＝k逆·cc(C)·cd(D)，其中k正、k逆是取决于温度的速率常数。已知：
反应Ⅰ：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH1＝－902 kJ·mol－1
反应Ⅱ：8NH3(g)＋6NO2(g)7N2(g)＋12H2O(g)　ΔH2＝－2 740 kJ·mol－1
反应Ⅲ：N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH3＝＋182.6 kJ·mol－1
对于基元反应Ⅳ：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)　ΔH4，在653 K时，速率常数k正＝2.6×103 L2·mol－2·s－1，k逆＝4.1×103 L·mol－1·s－1
①ΔH4＝________ kJ·mol－1
②计算653 K时的平衡常数K＝________________
③653 K时，若NO的浓度为0.006 mol·L－1，O2的浓度为0.290 mol·L－1，则正反应速率为_______mol·L－1·s－1
(2)在密闭容器中按照物质的量之比为4:5通入适量氨气和氧气的混合气体，在催化剂作用下，不断升温(对催化剂活性和选择性不影响)发生反应Ⅰ，测得氨气的转化率和压强、反应温度的关系如图所示

①p1条件下，M点：v正________(填“>”“<”或“＝”，下同)v逆；p2________400 kPa，理由是______________
②已知气体的分压p(A)＝p(总压)××100%，计算总压为400 kPa时N点用分压表示的平衡常数Kp＝__________(列出最简计算式即可)
6．甲醇是重要的化工原料，又可作燃料。回答下列问题：
(1)利用CO生产甲醇的反应为2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)。已知：v正＝k正·x(CO)·x2(H2)，v逆＝k逆·x(CH3OH)，其中v正、v逆为正、逆反应速率，k正、k逆为速率常数，x为各组分的体积分数。在密闭容器中按物质的量之比为2∶1充入H2和CO，测得平衡时混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化情况如图所示

①该反应的ΔH________0(填“>”或“<”)；B点与C点的平衡常数关系为KB________KC(填“>”“<”或“＝”)。向平衡体系中加入高效催化剂，将________(填“增大”“减小”或“不变”)；再次增大体系压强，k正－k逆的值将________(填“增大”“减小”或“不变”)
②C点对应的平衡常数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)
③一定温度下，将H2和CO按物质的量之比为1∶1、1∶2 和2∶1进行初始投料。则达到平衡后，初始投料比为________时，H2转化率最大
(2)甲醇水蒸气重整制氢(SRM)系统可作为电动汽车燃料电池的理想氢源。系统中的两个反应如下：
主反应：CH3OH(g)＋H2O(g)CO2(g)＋3H2(g)　ΔH1>0
副反应：H2(g)＋CO2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH2>0
单位时间内，CH3OH转化率与CO生成率随温度的变化如图所示：

升温过程中CH3OH实际反应转化率不断接近平衡状态转化率的原因是_____________________________；温
度升高，CO实际反应生成率并没有不断接近平衡状态的生成率，其原因可能是________(填字母)
A．副反应逆向进行 B．部分CO转化为CH3OH
C．催化剂对副反应的选择性低 D．升温提高了副反应的焓变
7．近年来CO2变废为宝，改善环境是科学研究的重要课题，对于实现废气资源的再利用及碳循环经济技术的发展都具有重要意义
Ⅰ.已知CO2、C2H6为原料合成C2H4涉及的主要反应如下：
①C2H6(g)CH4(g)＋H2(g)＋C(s) ΔH1＝＋9 kJ·mol－1
②C2H4(g)＋H2(g)C2H6(g) ΔH2＝－136 kJ·mol－1
③H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g) ΔH3＝＋41 kJ·mol－1
④CO2(g)＋C2H6(g)C2H4(g)＋H2O(g)＋CO(g) ΔH4
(1)ΔH4＝________，0.1 MPa时向密闭容器中充入CO2和C2H6，发生反应④，温度对催化剂KFeMn/Si性能的影响如图：

工业生产综合各方面的因素，根据图中的信息判断反应的最佳温度是________℃
(2)在800 ℃时，n(CO2)∶n(C2H6)＝1∶3，充入一定体积的密闭容器中，在有催化剂存在的条件下，发生反应④，初始压强为p0，一段时间后达到平衡，产物的总物质的量与剩余反应物的总物质的量相等，则该温度下反应的平衡常数Kp＝________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数，用最简分式表示)。
Ⅱ.科学家利用Li4SiO4吸附CO2有着重要的现实意义。CO2的回收及材料再生的原理如图所示：

(1)“吸附”过程中主要反应的化学方程式为______________________________。
(2)为了探究Li4SiO4的吸附效果，在刚性容器中放入1 000 g的Li4SiO4，通入10 mol不同比例的N2和CO2混合气体，控制反应时间均为2小时，得到Li4SiO4吸附CO2后固体样品质量分数与温度的关系如图所示

①该反应为________反应(填“吸热”或“放热”)
②保持A点的温度不变，若所用刚性容器体积变为原来的一半，则平衡时c(CO2)较原平衡________(填“增大”“减小”或“不变”)
③若在A点CO2的吸收率为70%，A点的纵坐标y的值为________
8．氮及其化合物与人们的生活生产密切相关。回答下列问题：
(1)微生物作用下，废水中的NH可转化为NO，该反应分两步反应：
Ⅰ步：2NH(aq)＋3O2(g)===2NO(aq)＋4H＋(aq)＋2H2O(l)　 ΔH＝－546 kJ/mol
Ⅱ步：2NO(aq)＋O2(g)===2NO(aq) 　ΔH＝－146 kJ/mol。
则低浓度氨氮废水中的NH(aq)氧化生成NO(aq)的热化学方程式为NH(aq)＋2O2(g)===2H＋(aq)＋H2 O(l)＋NO(aq)　 ΔH＝________ kJ/mol
(2)氮与氧能形成多种二元化合物，这些化合物往往不稳定，其中NO2比较稳定
①N2O5分解生成NO2和另外一种氮的氧化物，生成1 mol NO2时，转移1 mol电子，则该反应的化学方程式是____________________________
②已知可逆反应N2O4(g)2NO2(g)　ΔH >0。在恒容密闭容器中充入一定量的N2O4，发生上述反应。测得N2O4的平衡转化率[α(N2O4)]随温度的变化如下图某条曲线：

α(N2O4)随温度的变化的正确曲线是________(填“ⅰ”或“ⅱ”)。若容器中通入N2O4的起始压强为102 kPa，则a点温度下的平衡常数Kp＝________(用平衡分压代替平衡浓度计算，p分＝p总×物质的量分数)
(3)机动车尾气是造成雾霾的主要因素之一，CO、NO在催化剂作用下可转化为无害气体：
2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)　 ΔH<0。已知甲、乙两个恒温恒容容器，容积均为1 L，两个容器中加
入的CO的物质的量及CO随反应时间的变化如下表：
t/min
0
40
80
120
160
n甲(CO)/mol
2.00
1.50
1.10
0.80
0.80
n乙(CO)/mol
2.00
1.45
1.00
1.00
1.00
则反应温度高的容器是________(填“甲”或“乙”)；甲容器中，0～120 min的速率v(N2)＝________mol/(L·min)，达到化学平衡后，乙容器中各物质均加倍，则平衡向________(“正反应”或“逆反应”)方向移动
(4)已知：25 ℃时，电离常数Kb(NH3·H2O)＝2.0×10－5，Ka1(H2CO3)＝4.0×10－7、Ka2(H2CO3)＝5.0×10－11
①判断0.1 mol/L的(NH4)2CO3溶液使pH试纸________(填“变蓝”“不变色”或“变红”)，该溶液中c(CO)、c(HCO)、c(NH)的浓度大小关系是________
②0.50 mol/L的Na2CO3溶液的pH＝________(不考虑CO第二步水解和H2O的电离)
9．甲烷－CO2重整反应可以得到用途广泛的合成气 ，已知化学方程式如下：
CH4(g)＋CO2(g)===2H2(g)＋2CO(g)　ΔH＞0
(1)相关物质的燃烧热数据如下表所示：
物质
CH4(g)
CO(g)
H2(g)
燃烧热/(kJ·mol－1)
890.3
283.0
285.8
①ΔH＝________kJ·mol－1
②用Ni基双金属催化，反应的活化能降低，ΔH________(填“变大”“变小”或“不变”)
(2)控制其他条件不变，改变温度对合成气中甲烷质量分数的影响如图1。

若充入a mol CH4，经过2小时后达到如图1中 A点，2小时内用CH4表示的平均反应速率为_______mol·h－1(用a表示)；假设A为平衡态，此时压强为2 MPa，平衡常数Kp＝________(用平衡分压代替平衡浓度，分压＝总压×物质的量分数，保留2位小数)
(3)甲烷的重整反应速率可以表示为η＝k·p(CH4)[p(CH4)是指甲烷的分压]，其中k为速率常数。下列说法正确的是________
a．增加甲烷的浓度，η增大　 b．增加CO2浓度，η增大
c．及时分离合成气，η增大 d．通过升高温度，提升k
(4)已知在高温的条件下，会发生如下副反应：CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH2＝＋41.0 kJ·mol－1，且温度
越高副反应的转化率越高，化学上称之为“温度的选择性”。不同配比随温度变化对平衡时配比的影响如图2所示

按＝2.5的配比进料，随温度升高，合成气配比“先增加后减小”。增加是因为高温有利于甲烷分解的积碳反应，请解释“减小”的可能原因____________________________________________
10．苯催化加氢制备环己烷是化工生产中的重要工艺，一定条件下，发生如下反应：

回答下列问题：
(1)已知：Ⅲ.2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH3

则ΔH1＝____________________(用ΔH3、ΔH4和ΔH5表示)
(2)有利于提高平衡体系中环己烷体积分数的措施有________
A．适当升温　　　　　B．适当降温 C．适当加压 D．适当减压
(3)反应Ⅰ在管式反应器中进行，实际投料往往在n(H2)∶n(C6H6)＝3∶1的基础上适当增大H2用量，其目的是__________________________
(4)氢原子和苯分子吸附在催化剂表面活性中心时，才能发生反应，机理如图。当H2中混有微量H2S或CO等杂质时，会导致反应Ⅰ的产率降低，推测其可能原因为________________________________________________

(5)催化剂载体中的酸性中心能催化苯及环己烷的裂解。已知酸性中心可结合孤电子对，下图中可作为酸性中心的原子的标号是________(填“①”“②”或“③”)

(6)恒压反应器中，按照n(H2)∶n(C6H6)＝4∶1投料，发生Ⅰ、Ⅱ反应，总压为p0，平衡时苯的转化率为α，环己烷的分压为p，则反应Ⅰ的Kp＝______________________________(列出计算式即可，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)

11．氮的化合物种类繁多，性质也各不相同。请回答下列问题：
(1)已知：①SO3(g)＋NO(g)===NO2(g)＋SO2(g)　ΔH＝＋41.8 kJ·mol－1，②2SO2(g)＋O2(g)===2SO3(g)　ΔH2＝－196.6 kJ·mol－1，则NO2(g)分解生成NO(g)和O2(g)的热化学方程式是__________________________
(2)在恒容密闭容器中，对NO2和SO2的反应[NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)　ΔH＜0]进行探究，改变投料比[n(SO2)∶n(NO2)]进行多组实验(每组实验的温度可能相同，也可能不同)，测得SO2的平衡转化率[α(SO2)]如表所示
组别
投料比[n(SO2)∶n(NO2)]
SO2的平衡转化率
平衡常数K
Ⅰ
1.0
0.8

Ⅱ
1.0
0.5
1
Ⅲ
2.0
0.25

Ⅳ
3.0
0.25

如果要将Ⅱ组的平衡状态改变为Ⅰ组的平衡状态，应采取的措施是______________________________________；
通过计算确定表中四组实验中温度相等的是　　　　(填序号)
(3)NOx作为主要空气污染物，其主要来源是汽车尾气，研究人员用活性炭对汽车尾气中的NO进行吸附，并发生反应：C(s)＋2NO(g)N2(g)＋CO2(g)　ΔH＜0，在恒压密闭容器中加入足量活性炭和一定量NO气体，反应相同时间时，测得NO的转化率α(NO)随温度的变化如图所示：

图中a、b、c三点中，达到平衡的点是　　　　；温度为1 100 K时，CO2的平衡体积分数为　　　　
(4)现代技术用氨气将汽车尾气中的NOx还原为N2和H2O，反应原理是NO(g)＋NO2(g)＋2NH3(g)3H2O(g)＋2N2(g)　ΔH＜0
①低压有利于尾气转化的原因是_______________________________________
②500 ℃时，在2 L恒容密闭容器中充入1 mol NO、1 mol NO2和2 mol NH3，10 min时反应达到平衡，此时NH3的转化率为40%，体系压强为p1 MPa，则0～10 min内用N2表示的平均反应速率v(N2)＝　　　　　
mol·L－1·min－1，500 ℃时该反应的平衡常数Kp＝　　　　 MPa(用含p1的代数式表示，Kp为以分压表示的平衡常数，分压＝总压×物质的量分数)
















【化学反应原理综合题型集训之Kp计算】答案
1．(1)①>　＜　②p　
(2)①ΔH3－2ΔH2　
②　
③为2～3.5时，乙烯的收率几乎不变　氧气过量，乙烷发生了深度氧化，生成CO等其他物质
解析：(1)①由图示可知在同压下，温度升高乙烷的平衡转化率增大，则正反应为吸热反应，ΔH>0；该反应的正反应为气体体积增大的反应，所以当温度相同时增大压强平衡逆向移动，乙烷的平衡转化率减小，则p1＜p2。
②设乙烷与氦气的混合气体总物质的量为100 mol，则乙烷为m mol，列三段式
　　　 C2H6(g)C2H4(g)＋H2(g)
起始/mol m 0 0
变化/mol mα mα mα
平衡/mol m－mα mα mα
则乙烯的分压为p；平衡常数Kp＝＝Pa＝Pa。
(2)③乙烷高温氧化除生成乙烯外，还会生成CO、CO2、C及CH4等。由图知，在2.0≤<3.5时，随着投料比增大，乙烷转化率减小，乙烯的选择性增大，但乙烯的收率几乎不变；＝2.0也刚好符合反应的化学计量数之比；减小，氧气增多，生成的乙烯还可能进一步被氧化，生成CO等其他物质。
2．(1)－253　<　
(2)①催化剂的活性增大　②55%　③催化剂的选择性　④M　X　
(3)
解析：(2)①反应①②③的ΔH都小于0，若达到平衡，升高温度平衡均逆向移动，则CO转化率减小，而图1中，温度越高CO转化率越大，说明是平衡前的转化率，故图1中CO的转化率随温度升高而上升的原因是催化剂的活性增大。
②根据图1可知CH3OH、CO2的产率和为18%，而CO转化率为40%，因此转化成CH3OCH3的CO为22%，则选择性为×100%＝55%。
④图2中，题干指明是“平衡”时，压强增大，反应①正向移动，CO物质的量分数减小，CH3OCH3的物质的量分数增大，温度升高三个反应均逆向移动，CH3OCH3的物质的量分数减小，CO物质的量分数增大，曲线X、Y表示CH3OCH3的物质的量分数，曲线Y表示低压时的，曲线X表示高压时的，曲线M、N表示CO的物质的量分数，曲线N表示低压时的，曲线M表示高压时的。
(3)　　　　　 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)
起始/mol 1.25 0 0
转化/mol 1  0.5  0.5
平衡/mol 0.25 0.5  0.5
　　　　　 CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
起始/mol 2 3 0
转化/mol 1.25  2.5  1.25
平衡/mol 0.75  0.5   1.25
% 0.3  0.2   0.1
平衡分压/kPa 15 10   5
平衡时，气体总物质的量为2.5 mol，起始压强100 kPa，平衡时总压强为50 kPa。
因此，Kp＝ kPa－2＝ kPa－2。
3．(1)或%　增大　充入水蒸气，容器体积增大，相当于减小压强，平衡正向移动
(2)①－151.5 kJ·mol－1　②0.17　③加催化剂
(3)c(Na＋)>c(HCO)>c(CO)>c(OH－)>c(H＋)
(4)CH3CH3－14e－＋4H2O===2CO2＋14H＋
解析：(1)根据差量法，平衡时反应消耗的正戊烷的体积为(b－a)L，所以正戊烷的转化率为×100%；往恒温恒压的密闭容器中通入一定量的水蒸气，则容器的体积必然变大，原反应物和产物的分压必然减小，根据正戊烷裂解反应的正反应均为气体分子数增大的反应，所以平衡向正反应方向移动。(2)①根据盖斯定律，由Ⅱ－Ⅰ可得目标热化学方程式，故ΔH3＝＋122.7 kJ·mol－1－274.2 kJ·mol－1＝－151.5 kJ·mol－1。②根据题图可以得出平衡时CH3CH2CH3(g)的浓度为0.4 mol·L－1，根据三段式法，可以得出：
CH3CH===CH2(g)＋CH3CH3(g)CH3CH2CH3(g)＋CH2===CH2(g)
起始/(mol·L－1) 1 　　 2 0 0
转化/(mol·L－1) 0.4 　 　0.4 0.4 0.4
平衡/(mol·L－1) 0.6 　　 1.6 0.4 0.4
则Kp＝＝≈0.17。③根据图象中曲线变化特点，可以得出改变反应条件后反应速率变快，但达到平衡时CH3CH2CH3的浓度没有改变，所以改变的条件应该是使用了催化剂。(3)0.1 mol C2H6完全燃烧可以生成0.2 mol CO2，该气体与0.3 mol NaOH反应生成0.1 mol Na2CO3和0.1 mol NaHCO3，则所得溶液中离子浓度大小关系为c(Na＋)>c(HCO)>c(CO)>c(OH－)>c(H＋)。(4)C2H6燃料电池负极通入的物质为C2H6，酸性介质中，C2H6失去电子转化为CO2，根据得失电子守恒、电荷守恒和元素守恒，可以得出负极反应式为CH3CH3－14e－＋4H2O===2CO2＋14H＋。
4．(1)2H2S(g)＋O2(g)===2S(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－407.1 kJ·mol－1
(2)BC
(3)①1 100 ℃时，Al2O3几乎失去催化活性　
②恒压充入Ar，相当于系统减压，使得分解平衡正向移动，S2平衡产率增大　×
(4)H2S＋CO===HS－＋HCO
解析：(1)由题意：①2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－1 035.6 kJ·mol－1、②2H2S(g)＋SO2(g)===3S(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－92.8 kJ·mol－1，根据盖斯定律，由②×＋①×，可得克劳斯工艺中获得气态硫黄的总反应的热化学方程式：2H2S(g)＋O2(g)===2S(g)＋2H2O(g)　ΔH＝(－92.8 kJ·mol－1)×＋(－1 035.6 kJ·mol－1)×≈－407.1 kJ·mol－1。(2)根据原理图可知，反应ⅰ为Fe2(SO4)3＋H2S===2FeSO4＋S↓＋H2SO4，反应ⅱ为4FeSO4＋O2＋2H2SO4===2Fe2(SO4)3＋2H2O，由反应ⅰ×2＋反应ⅱ，可得总反应：2H2S＋O2===2S↓＋2H2O，故脱硫过程不需添加Fe2(SO4)3溶液，A项错误，C项正确；ⅰ过程中发生反应：Fe2(SO4)3＋H2S===2FeSO4＋S↓＋H2SO4，可导致环境pH减小，B项正确；该天然气的催化脱硫过程使用T.f菌作催化剂，高温时T.f菌失去活性，所以该过程不能在高温下进行，D项错误。(3)①在约1 100 ℃ 时，无论有无Al2O3催化，H2S转化率几乎相等，这表明催化剂的催化效果接近0，从而说明1 100 ℃时，Al2O3几乎失去催化活性。②压强一定，掺入稀有气体Ar，虽然其不参与反应，但可增大容器容积，相当于减小压强，故平衡向气体分子数增大的方向移动，故S2的平衡产率提高；p、T一定时，H2S(g)、Ar(g)按物质的量之比为1∶n的比例混合，发生反应：H2S(g)H2(g)＋S2(g)，S2平衡产率为α，则反应物的平衡转化率为α，设起始时n(H2S)＝1 mol，则可建立下列三段式：
　　　　 H2S(g)H2(g)＋S2(g)
起始量/mol 1 0 0
转化量/mol α α 0.5α
平衡量/mol 1－α α 0.5α
平衡时混合气的总物质的量为(1＋0.5α＋n)mol，则平衡常数Kp＝＝×。(4)根据电离平衡常数，可知酸性：H2CO3>H2S>HCO>HS－，纯碱溶液吸收少量H2S时，根据“较强酸制较弱酸”知，生成HS－和HCO，离子方程式为H2S＋CO===HS－＋HCO。
5．(1)①－114.1　② L·mol－1　③2.7×10－2　
(2)①>　<　反应Ⅰ是气体分子数增加的反应，其他条件相同时，减小压强，平衡正向移动，NH3的平衡转化率增加　
② kPa
解析：(1)①根据盖斯定律，由×(反应Ⅰ×2－反应Ⅱ－反应Ⅲ×7)得反应Ⅳ，故ΔH4＝(ΔH1×2－ΔH2－ΔH3×7)×＝－114.1 kJ·mol－1。②653 K反应达到平衡时，v正＝k正·c2(NO)·c(O2)＝v逆＝k逆·c2(NO2)，该温度下的平衡常数K＝＝＝ L·mol－1。③正反应速率v正＝k正·c2(NO)·c(O2)，将数据代入，计算得到v正＝2.6×103×0.0062×0.290 mol·L－1·s－1＝2.7×10－2 mol·L－1·s－1。
(2)①由题图可知，p1条件下，M点反应未达到平衡状态，v正大于v逆。两种压强下，反应分别到达平衡状态后，在同样温度下，p2所对应的氨气平衡转化率高，因反应Ⅰ是气体分子数增加的反应，其他条件相同时，降低压强，平衡向正反应方向移动，NH3的平衡转化率增加，故p2 4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)
n(起始) 4a mol 5a mol 0 0
n(转化) 2a mol 2.5a mol 2a mol 3a mol
n(平衡) 2a mol 2.5a mol 2a mol 3a mol
则Kp＝ kPa。
6．(1)①＜　＝　不变　不变　②　③1∶2
(2)温度升高，反应速率加快，单位时间内甲醇消耗量增多　C
解析：(1)①根据图示，压强不变时，降低温度，x(CH3OH)增大，说明降温时平衡正向移动，根据化学平衡移动原理，降温时平衡向放热反应方向移动，知该反应为放热反应，ΔH<0；B点和C点的温度相同，故平衡常数KB＝KC。反应达平衡时，v正＝v逆，加入高效催化剂，正、逆反应速率同等程度增大，平衡不移动，因此不变；k正、k逆为速率常数，只与温度有关，再次增大体系压强，尽管平衡正向移动，k正－k逆的值不变。②C点对应平衡状态下的压强为p2，CH3OH的体积分数为50%，设起始时H2和CO的物质的量分别为2 mol、1 mol，达到平衡时H2转化了x mol，运用三段式法计算：
　　　　　2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)
起始量/mol 2 1 　 0
转化量/mol x 0.5x 　0.5x
平衡量/mol 2－x 1－0.5x 　0.5x
则×100%＝50%，解得x＝1.5，故平衡时H2(g)、CO(g)、CH3OH(g)的物质的量分别为0.5 mol、0.25 mol、0.75 mol，体积分数分别为、、，故压强平衡常数Kp＝＝。③增大一种反应物的浓度，可以提高另一种反应物的转化率，故初始投料比为1∶2时，H2转化率最大。(2)升温过程中CH3OH实际反应转化率不断接近平衡状态转化率，是因为温度升高，反应速率加快，单位时间内甲醇消耗量增多，故转化率不断增大。主反应、副反应均为吸热反应，升高温度，主反应、副反应均正向进行，但是CO的实际反应生成率并没有不断接近平衡态时CO的生成率，说明催化剂对副反应的选择性低，系统中主要发生主反应，升温不能提高副反应的焓变，故本题选C。
7．Ⅰ.(1)＋177 kJ·mol－1　800　(2)p0(或0.29p0)　
Ⅱ.(1)Li4SiO4＋CO2===Li2CO3＋Li2SiO3
(2)①放热　②不变　③123.1
解析：Ⅰ.(1)ΔH4＝ΔH3－ΔH2＝41 kJ·mol－1＋136 kJ·mol－1＝＋177 kJ·mol－1；该反应的目的是生成C2H4，参考C2H6和CO2的转化率知，最佳温度是800 ℃左右；(2)假设初始通入CO2是1 mol，C2H6是3 mol，达到平衡时CO2反应了x mol
CO2(g)＋C2H6(g)C2H4(g)＋H2O(g)＋CO(g)
初/mol　 1　　　 3　　　 　 0　　　0　　　 0
转/mol　 x　　　 x　　 　 　x 　　x　　　 x
平/mol 1－x　　3－x　　　　x 　　 x 　　　x
x＋x＋x＝(1－x)＋(3－x)，解得x＝0.8，达到平衡时，CO2是0.2 mol，C2H6是2.2 mol，C2H4、H2O、CO均为0.8 mol，此时总物质的量为4.8 mol，CO2的物质的量分数为，C2H6的物质的量分数为，C2H4、H2O、CO的物质的量分数均为，容器的体积固定，随着反应的进行，容器的压强增大，达到平衡时容器的压强为p0＝1.2p0，Kp＝＝＝p0(或0.29p0)；
Ⅱ.(1)吸附过程中的反应物是Li4SiO4、CO2，产物是Li2CO3和Li2SiO3，故方程式为Li4SiO4＋CO2===Li2CO3＋Li2SiO3；(2)①由图像知，相同，最高点以后，温度升高，吸附后固体样品的质量分数降低，反应向逆反应方向进行，又温度升高向吸热方向进行，所以逆反应是吸热反应，故该吸附反应为放热反应；②温度不变，平衡常数不变，即K＝，所以重新平衡后，二氧化碳的浓度不变；③由吸附反应Li4SiO4＋CO2===Li2CO3＋Li2SiO3知固体增重的质量是吸收的二氧化碳的质量，A点时＝3，气体总量是10 mol，通入的CO2是7.5 mol，吸收率是70%，被吸收的CO2是5.25 mol，即231 g，所以y＝×100＝123.1。
8．(1)－346　
(2)①N2O5===NO2＋NO3　②i　204 kPa　
(3)乙　0.005　正反应　
(4)①变蓝　c(NH)＞c(CO)＞c(HCO)　②12
解析：(1)由盖斯定律可知，(Ⅰ步＋Ⅱ步)/2可得反应NH(aq)＋2O2(g)===2H＋(aq)＋H2 O(l)＋NO(aq)，则ΔH＝[(－546 kJ/mol)＋(－146 kJ/mol)]/2＝－346 kJ/mol；
(2)①N2O5生成NO2，N元素化合价降低，则另一种氮的氧化物中N元素的化合价高于＋5，由生成1 mol NO2时转移1 mol电子可知另一种氮的氧化物的分子式为NO3，N2O5分解的化学方程式为N2O5===NO2＋NO3；②N2O4转化为NO2的反应为吸热反应，升高温度，平衡向吸热方向移动，N2O4的平衡转化率增大，则图中的正确曲线是ⅰ；a点时，N2O4的平衡转化率α(N2O4)为0.5，设起始N2O4为1 mol，由此建立如下三段式：

由p始∶p平＝n始∶n平可得：102 kPa：p平＝1 mol∶1.5 mol，p平＝153 kPa，N2O4物质的量分数为1/3，平衡分压为153 kPa×1/3＝51 kPa，NO2物质的量分数2/3，平衡分压为153 kPa×2/3＝102 kPa，则Kp＝(102 kPa)2/51 kPa＝204 kPa；
(3)由表格数据可知，容器乙先达到平衡，则容器乙的反应温度高于容器甲；甲容器中，0～120 min时，CO浓度变化量为(2.00－0.80) mol/1 L＝1.20 mol/L，由化学方程式可知N2浓度变化量为0.60 mol/L，则v(N2)为0.60 mol/L÷120 min＝0.005 mol/(L·min)；达到化学平衡后，乙容器中各物质均加倍，相当于增大压强，增大压强平衡向化学计量数减小的正反应方向移动；(4)由题给电离常数可知，电离程度大小顺序为：NH3·H2O＞H2CO3＞HCO，电离程度越大，离子的水解程度越小，则水解程度大小顺序为：CO＞HCO＞NH。①由于0.1 mol/L的(NH4)2CO3溶液中，CO和NH均水解，水解程度大小顺序为：CO＞NH，溶液呈碱性，使pH试纸变蓝；水解程度越大，离子浓度越小，CO和NH虽然相互促进水解，但水解程度依然很小，则溶液中浓度大小关系为c(NH)＞c(CO)＞c(HCO)；
②0.50 mol/L的Na2CO3溶液中存在水解平衡：CO＋H2OHCO＋OH－，水解常数Kh＝c(HCO)·c(OH－)/c(CO)＝Kw/Ka2＝1.0×10－14/5.0×10－11＝2.0×10－4，0.50 mol/L的Na2CO3溶液中c(OH－)＝＝ mol/L＝1.0×10－2 mol/L，溶液pH＝12。
9．(1)①247.3　②不变　
(2)　0.07 (MPa)2
(3)ad　
(4)碳和二氧化碳在高温条件下反应生成了一氧化碳
解析：(1)①根据表格中的燃烧热书写出热化学方程式①CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－890.3 kJ·mol－1，②CO(g) ＋O2(g)===CO2(g)　ΔH＝－283.0 kJ·mol－1，③H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1，根据盖斯定律由①－2×③－2×②得：CH4(g)＋CO2(g)===2H2(g)＋2CO(g)　ΔH＝＋247.3 kJ·mol－1；(2)根据图像＝1，n(CH4)＝n(CO2)＝a mol，A点甲烷的质量分数为0.2，则A点甲烷的变化量Δn(CH4)＝a－ mol＝ mol，v(CH4)＝ mol·h－1；
　 CH4(g)＋CO2(g)===2H2(g)＋2CO(g)
n0　　　　a　　　a　　　　0　 　 　0
Δn　　　0.25a　0.25a　　　0.5a 　 0.5a
n1 0.75a 0.75a 　 0.5a 0.5a
Kp＝＝≈0.07 (MPa)2；(3)增加甲烷的浓度，导致p(CH4)增大，故η＝k·p(CH4)增大，故a说法正确；增加CO2浓度，导致甲烷的转化率增大，导致p(CH4)减小，故η＝k·p(CH4)减小，故b说法不正确；及时分离合成气，导致平衡向右移动，导致甲烷的转化率增大，导致p(CH4)减小，故η＝k·p(CH4)减小，故c说法不正确；通过升高温度，增大活化分子数，提高k，故d说法正确。
10．(1)ΔH3＋ΔH4－ΔH5
(2)BC　(3)提高苯的利用率
(4)金属催化剂会与H2S或CO反应从而失去催化活性
(5)②　(6)
解析：(1)根据盖斯定律结合已知反应，主反应Ⅰ可由Ⅲ＋Ⅳ－Ⅴ得到，则ΔH1＝ΔH3＋ΔH4－ΔH5。
(2)根据主反应Ⅰ是一个气体体积减小的放热反应，故提高平衡体系中环己烷体积分数即使平衡向正方向移动，根据勒夏特列原理，可采用适当降低温度和适当加压的方法。
(3)反应Ⅰ在管式反应器中进行，实际投料往往在n(H2)∶n(C6H6)＝3∶1的基础上适当增大H2用量，增大H2的浓度将使平衡正向移动，从而提高苯的转化率即利用率。
(4)当H2中混有微量H2S或CO等杂质时，会导致反应Ⅰ的产率降低，推测其可能原因为金属催化剂会与H2S或CO反应从而失去催化活性。
(5)由图可知，①中原子无孤对电子也没有空轨道，②中原子无孤对电子但有空轨道可接收孤电子对，③中有孤对电子，无空轨道，故题图中可作为酸性中心的原子的标号是②。
(6)恒压反应器中，按照n(H2)∶n(C6H6)＝4∶1投料，设投入的苯的物质的量为1 mol，发生Ⅰ、Ⅱ反应总压为p0，平衡时苯的转化率为α，环己烷的分压为p，则：

则反应后平衡体系中总的物质的量为1－α＋4－3α＋α－x＋x＝5－3α，故平衡时，苯的分压为p0，H2的分压为p0，则反应Ⅰ的Kp＝＝ 。
11．(1)2NO2(g)===2NO(g)＋O2(g) ΔH＝＋113.0 kJ·mol－1
(2)降低温度　Ⅱ、Ⅳ　
(3)b、c　20%
(4)①该反应是气体体积增大的反应，减小压强，平衡正向移动，有利于反应物的转化　② 0.04　p1
解析：(1)根据盖斯定律，－(反应①×2)－反应②可得NO2(g)分解生成NO(g)和O2(g)的热化学方程式2NO2(g)===2NO(g)＋O2(g)　ΔH＝－(2×ΔH1＋ΔH2)＝－(2×41.8－196.6)kJ/mol＝＋113.0 kJ/mol；
(2)将Ⅱ组的平衡状态改变为Ⅰ组的平衡状态，需使二氧化硫的转化率增大，平衡正向移动，由于体积不能改变，反应放热，所以采用降低温度的方法；分别计算Ⅰ组和Ⅳ组的平衡常数，

K(I)＝＝16；
，
K(Ⅳ)＝＝1，所以Ⅱ、Ⅳ平衡常数相等，温度相同；
(3)温度低于1 050 K时，反应速率较慢，反应未达平衡状态，温度等于或高于1 050 K时达到平衡；1 100 K时NO的平衡转化率为40%，假设通入NO的物质的量为1 mol，利用三段式则有：
，
所以CO2的平衡体积分数为×100%＝20%；
(4)①该反应的正反应为气体体积增大的反应，减小压强，平衡正向移动，有利于反应物的转化；②500 ℃时，在2 L恒容密闭容器中充入1 mol NO、1 mol NO2和2 mol NH3，10 min时反应达到平衡，此时NH3的转化率为40%，体系压强为p1 MPa，利用三段式则有：
v(N2)＝＝0.04 mol/(L·min)，根据阿伏加德罗定律，恒温恒容时，压强与物质的量呈正比，500 ℃时该反应的平衡常数
Kp＝ MPa＝p1 MPa。