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安徽省高考化学三年（2021-2023）模拟题汇编-14化学反应的热效应（2）
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这是一份安徽省高考化学三年（2021-2023）模拟题汇编-14化学反应的热效应（2），共43页。试卷主要包含了单选题，原理综合题等内容，欢迎下载使用。
安徽省高考化学三年（2021-2023）模拟题汇编-14化学反应的热效应（2）
一、单选题
1．（2022·安徽蚌埠·统考模拟预测）CO与N2O在铁催化剂表面进行如下两步反应：
第一步：Fe*+N2O=FeO*+N2
第二步：FeO*+CO=Fe*+CO2
其相对能量与反应历程如下图所示，下列说法不正确的是
A．总反应是放热反应，化学方程式为CO+N2OCO2+N2
B．在反应过程中，有极性键和非极性键的断裂和生成
C．总反应的反应速率由第一步反应决定
D．Fe*为反应的催化剂，FeO*为中间产物
2．（2022·安徽合肥·统考二模）某科研人员提出HCHO与O2在羟基磷灰石(HAP)表面催化氧化生成CO2、H2O的历程，该历程示意图如下(图中只画出了HAP的部分结构)。下列叙述错误的是（ ）
A．该历程中HCHO中所有的C-H键均断裂
B．该过程的总反应为HCHO+O2CO2+H2O
C．该反应中反应物的总能量低于生成物的总能量
D．生成物CO2中的氧原子由HCHO和O2共同提供
3．（2021·安徽合肥·统考一模）我国科学家用N，二甲基甲酰胺[，简称]成功合成了三甲胺，研究单个分子在铜催化剂表面的反应历程如图所示。下列说法正确的是
A．铜催化剂可降低活化能，从而降低反应的焓变
B．反应历程中最大能垒(活化能)为
C．反应历程中既没有碳氮键的断裂也没有碳氮键的形成
D．制备三甲胺的热化学方程式为
4．（2021·安徽蚌埠·统考一模）溴乙烷与氢氧化钠水溶液反应的过程机理和能量变化如图所示。下列说法中正确的是
A．反应过程中有O—H键的断裂
B．该反应的焓变为(b-a)kJ·mol-1
C．向溴乙烷中加入AgNO3溶液检验溴元素
D．总反应的离子方程式为CH3CH2Br+OH-→CH3CH2OH+Br-
二、原理综合题
5．（2022·安徽宣城·统考二模）大连化学物理研究所开发的DMTO技术曾获得国家科学技术发明一等奖。该技术以煤为原料，经过煤→CO、H2→CH3OH→C2H4、C3H6等一系列变化可获得重要的化工产品乙烯和丙烯。回答下列问题：
(1)煤气化包含一系列化学反应，热化学方程式如下：
①C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) △H1=+131kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) △H2=akJ·mol-1
③C(s)+CO2(g)=2CO(g) △H=+172kJ·mol-1，
则a=_______。
(2)已知某密闭容器中存在可逆反应：2CH3OH(g) C2H4(g)+2H2O(g) △H，测得其他条件相同时，CH3OH的平衡转化率随着温度(T)、压强(p)的变化如图1所示，平衡常数K与温度T关系如图2所示。
①该反应的△H_______(填“>”或“<”，下同)0，N点v(CH3OH)正_______M点v(CH3OH)逆。
②T1后升高温度，则B、C、D三点中能正确表示该反应的平衡常数K随着温度T改变而变化的点是_______(填字母)。
(3)在一定温度和适当催化剂存在下，将1molCO、2molH2通入恒容密闭容器中，使其发生反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=-91kJ·mol-1，测得开始时容器内总压为3×105Pa，反应经2min达到平衡且平衡时体系压强降低了，则该温度下的平衡常数Kp=_______Pa-2(Kp为分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。
(4)某乙烯熔融碳酸盐燃料电池工作原理如图3所示，则负极上电极反应式为_______；若要维持电池持续稳定工作，则从理论上讲，进入石墨Ⅱ电极上的CO2与石墨Ⅰ电极上生成的CO2的物质的量之比是_______。
6．（2022·安徽合肥·统考三模）甲烷催化裂解是工业上制备乙炔的方法之一。回答下列问题：
(1)已知：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-885 kJ/mol
2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) ΔH2=-2600 kJ/mol
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH3=-572 kJ/mol
则2CH4(g)=C2H2(g)+3H2(g)ΔH=_______kJ/mol
(2)①若用分别表示CH4、CH2、H2和固体催化剂，在固体催化剂表面CH4的裂解过程如图所示，从吸附到解吸的过程中，能量状态最高的是_______(填标号)。
②在恒容密闭容器中充入amol甲烷，测得单位时间内在固体催、化剂表面CH4的转化率[α(CH4)]与温度(t℃)的关系如图所示，t0℃后CH4的转化率突减的原因可能是_______。
(3)甲烷分解体系中几种气体的平衡分压(p/Pa)与温度(t/℃)的关系如图所示。
①T℃时，化学反应2CH4 (g)=C2H2(g)+3H2(g)的压强平衡常数K=_______Pa2。
②在某温度下，向VL恒容密闭容器中充入0.12mol CH4只发生反应2CH4(g)=C2H4(g)+2H2(g)，达到平衡时，测得p(H2)=p(CH4)。CH4的平衡转化率为_______(结果保留两位有效数字)。
(4)甲烷除裂解反应外还能发生水蒸气重整反应，涉及以下反应方程式：
I.CH4(g)+H2O(g)→CO(g)+3H2(g) ΔH1=+206kJ·mol-1；
II.CO(g)+H2O(g)→CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41kJ·mol-1；
在一体积可变的密闭容器中，加入一定量的CH4和H2O(g)发生水蒸气重整反应。
①压强为P0kPa时，分别在加CaO和不加CaO时，平衡体系H2的物质的量随温度变化如图所示。温度低于700℃时，加入CaO可明显提高混合气中H2的量，原因是_______
②500℃时，反应相同时间后测得CH4的转化率随压强的变化如图所示。则图中E点和G点CH4的浓度大小关系为c(G)_______(填“>”“＜”或“=”)c(E)。
7．（2022·安徽·模拟预测）CO2的综合利用有利于碳达峰、“碳中和”目标的最终实现。催化CO2和H2能够制取甲醇。
Ⅰ.在催化剂作用下，CO2、H2同时发生如下反应：
反应1(主反应)：CO2(g) +3H2(g)=CH3OH(l) +H2O(g) △H= -86.9 kJ·mol-1
反应2(副反应)：CO2(g) +H2(g)=CO(g) +H2O(g) △H= +41.2 kJ·mol-1
(1)反应2的发生不利于反应1中CH3OH(l)生成的原因是_______；一定温度、压强下，为了提高反应速率和CH3OH(1)的选择性，应当_______。
(2)假设某温度下，反应1的速率大于反应2的速率，则下列反应过程中的能量变化示意图正确的是_______(填字母)。
A． B． C． D．
(3)若在绝热恒容的密闭体系中进行上述反应，下列能说明反应1达到平衡状态的是_______ ( 填序号)。
①v(CO2)正和v(H2)逆的比值为1：2
②CO2和H2O的物质的量相等
③H2的百分含量不变
④容器的温度恒定不变
Ⅱ.工业上常用甲醇脱氢制重要的化工产品“万能中间体-----HCOOCH3”，具有工艺流程短、原料单一、反应条件温和等优点。该工艺过程涉及如下反应：
反应Ⅰ ：2CH3OH(g)HCOOCH3(g) +2H2(g) △H1
反应Ⅱ：HCOOCH3(g) 2CO(g) +2H2(g) △H2
反应Ⅲ：CH3OH(g) CO(g) +2H2(g) △H3
(4)反应Ⅰ、Ⅲ的能量变化如图所示，则△H2 =_______kJ·mol-1
(5)一定温度下，向体积为V L的恒容密闭容器中通入1 mol CH3OH(g)发生上述反应，t min达到平衡时，容器中HCOOCH3为a mol ，CO为b mol ，0~t min内v(CH30H) =_______mol·L-1·min-1(用含a、b、V、t的代数式表示)，该温度下，反应Ⅲ的平衡常数K=_______(用含a、b、V的代数式表示)。
8．（2022·安徽芜湖·统考三模）为实现我国政府提出的2060年碳中和目标，须控制CO2的排放。
(1)请写出CO2与C反应生成CO的热化学方程式_______。
已知：
①4CO(g)+Fe3O4(s)=3Fe(s)+4CO2(g) ΔH=-14kJ·mol-1
②3Fe(s)+2O2(g)=Fe3O4(s) ΔH=-1118kJ·mol-1
③C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-394kJ·mol-1
若在恒温密闭容器中发生反应①，当反应达到平衡后充入CO2，重新达到平衡后容器中的变化情况是_______(填“增大”、“减小”或“不变”)。反应②在_______(填“低温”或“高温”)条件下更有利于反应的自发进行。
(2)已知：CO2(g)+CH4(g)→2CO(g)+2H2(g)，为研究温度、压强变化对此反应的影响，某科研小组的研究人员向某密闭容器中充入a mol CH4、b mol CO2，测得反应过程中CO2的平衡转化率与温度(K)、压强(kPa)的关系如图所示。欲使X点时CH4的转化率>60％，则a_______b(填“>”、“=”或“<”)；若两种压强下通入气体的量相同，则正反应速率v(Y)_______v(X)，ΔH_______0(填“>”、“=”或“<”)。
(3)CO2在Cu-ZnO催化下，可同时发生如下反应I和II。
I.CO2(g)+3H2(g)→CH3OH(g)+H2O(g)
II.CO2(g)+H2(g) →CO(g)+H2O(g)
在Cu-ZnO存在的条件下，保持温度T不变，在一刚性密闭容器中，充入一定量的CO2及H2，起始及达平衡时，容器内各气体物质的量如下表：
CO2
H2
CH3OH
CO
H2O(g)
总压/kPa
起始/mol
5.0
7.0
0
0
0
p0
平衡/mol
n1
n2
p
若反应I、II均达平衡时，p0=1.2p，则表中n1=_______；若此时n2=3，则反应I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。计算结果用含总压p的最简分式表示)。
9．（2022·安徽蚌埠·统考模拟预测）二氧化碳加氢可转化为二甲醚(CH3OCH3)，既可以降低二氧化碳排放量，也可以得到性能优良的燃料，是实现碳中和的有效手段之一、回答下列问题：
(1)已知：①CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ∆H1=-49.0kJ∙mol-1
②2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g) ∆H2=-23.5kJ∙mol-1
用二氧化碳和氢气反应制取二甲醚的热化学方程式为_______。
(2)一定条件下，向体积为2L的恒容闭容器中通入2molCO2和6molH2发生上述反应。
①下列有关叙述正确的是_______(填字母序号)。
a．容器内气体密度不再发生改变，说明反应达化学平衡状态
b．使用合适的催化剂可以提高单位时间内CH3OCH3的产率
c．反应达化学平衡后，向容器内通入少量氦气，则平衡向正反应方向移动
d．反应达平衡状态后向容器内再通入1molCO2和3molH2，重新达平衡后CH3OCH3体积分数增大
②升高温度，二甲醚的平衡产率_______(填“增大”、“减小”或“不变”)，原因是_______。
③CO2与H2混合气体以一定的比例和一定流速分别通过填充有催化剂I和催化剂II的反应器，CO2转化率与温度的关系如图。a点的CO2转化率_______(填“是”或“不是”)平衡转化率，在催化剂I作用下，温度高于T1时，CO2转化率下降的原因可能是_______
(3)将组成(物质的量分数)为20％CO2(g)、60％H2(g)和20％N2(g)(N2不参与反应)的气体通入反应器，在一定温度和p=2.0MPa的条件下发生反应CO2(g)+3H2(g)→CH3OH(g)+H2O(g)。平衡时，若CO2(g)转化率为50％，则H2O(g)的分压为_______MPa，反应的平衡常数Kp=_______(MPa)-2(保留两位有效数字，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压x物质的量分数)。
10．（2022·安徽马鞍山·统考三模）甲醇是一种重要的液体清洁燃料，工业上有多种制备甲醇的方法。
Ⅰ.利用H2O2来氧化CH4制取液体燃料甲醇。
(1)已知： 2CH4(g) + O2(g) = 2CH3OH(l) ∆H1
2H2O2(l)= O2(g) + 2H2O(l) △H2
则H2O2氧化CH4的热化学方程式为_______ ( 用∆H1和∆H2来表示∆H)。
(2)该方法采用的温度为70℃，不选择更低或更高温度的原因是_______。
Ⅱ.工业。上也常使用CO2和H2在高温条件下制备甲醇，发生的反应为
主反应： CO2(g)+ 3H2(g) CHOH(g)+ H2O(g) ∆H<0
副反应： CO2(g) +H2(g) CO(g) + H2O(g) ∆H<0
起始投料为= 3。
i.当反应只按主反应进行时，研究不同温度、压强下，平衡时甲醇的物质的量分数[x(CH3OH)]的变化规律，如下图所示。其中， x(CH3OH)-p图在t=250℃下测得， x(CH3OH)-t 图在p=5×105 Pa下测得。
(3)图中等压过程的曲线是_______(填“a”或“b”)，判断的依据是_______。
(4)当x(CH3OH)=0.10时，反应条件可能为_______或_______。
ii.当两个反应同时发生时，在T℃，恒压为1×106 Pa条件下达平衡时： x(CH3OH)=0.125，x(CO)=0.0625。
(5)该条件下CO2的总转化率=_______ ； 副反应的平衡常数Kp=_______(保留3位有效数字，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
11．（2022·安徽淮北·统考二模）煤、石油等传统能源使用时污染严重，且日渐枯竭，科学家们寻找其他清洁能源作为替代品，其中甲烷的开发利用成为一个热点。以下是甲烷水蒸气重整的应用：
已知：①
②
(1)甲烷水蒸气重整原理CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) △H3，则△H3=_______kJ/mol。
(2)向恒容容器中加入1 molCH4和2 molH2O，在恒定的温度，初始压强a MPa下进行反应，
①当分离出0.8molH2时，分离比η=_______。(分离比，实际分离量与CH4完全转化时得到的H2量的比例，体现H2分离的程度)。
②下图是甲烷平衡转化率与温度、H2分离比的关系，其中η1、η2、η3的由大到小的关系是_______。
③η3=0.25时，A点气体的总压p(总)_______a MPa(填“>”、“=”、“<”)；H2的分压p(H2)=_______MPa；平衡常数Kp=_______(MPa)2。
(3)从反应体系中分离出H2、CO2需要消耗能量(分离能耗)，不同的分离方式需要的分离能耗与甲烷平衡转化率的关系如下图所示：
在提供相同的分离能量时，哪种分离方式更有利于提高甲烷平衡转化率_______。
12．（2022·安徽宣城·二模）碳化学是以分子中只含一个碳原子的化合物为原料生产化工产品的方法。合成气(CO和的混合气体)是一碳化学的重要原料，焦炭与水蒸气在刚性密闭容器中会发生如下两个反应：
Ⅰ：
Ⅱ：
下表是几种物质的标准生成热(由对应稳定单质生成1mol某种物质的焓变叫做该物质的标准生成热)。
物质
标准生成热
0.0
0.0
(1)反应Ⅰ的焓变_______，、分别表示该反应正、逆反应的活化能，则－_______0(填“>”或“<”或“=”)。
(2)若在绝热恒容容器中仅发生反应Ⅱ，则下列事实能说明反应达到平衡状态的是_______。
A．容器内气体的压强不变 B．容器内温度不变
C．容器内气体的密度不再改变 D．容器内气体的平均相对分子质量不变
(3)已知反应Ⅱ的正反应速率，逆反应速率，、分别为正、逆反应速率常数，(k表示或)与温度的关系如图所示，其中直线a、b分别表示、随温度的变化。升高温度，反应Ⅱ的平衡常数K_______(填“变大”或“变小”或“不变”)。
(4)在上图A点对应的温度下，向某刚性密闭容器中加入足量焦炭和一定量水蒸气，同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，已知起始时容器内压强为80kPa，10分钟后体系达到平衡状态，容器内压强变为100kPa。
①平衡时CO的分压_______kPa，平衡时水蒸气的转化率为_______%。
②进一步提高水蒸气平衡转化率的方法有_______、_______(写两种不同的方法)。
13．（2022·安徽黄山·统考二模）CO2的资源化可以推动经济高质量发展和生态环境质量的持续改善，回答下列问题：
(1)CO2和乙烷反应制备乙烯。常温常压时，相关物质的相对能量如下图所示：
已知：H2O(g)= H2O(l)的 △H计算如下： △H=-286kJ·mol-1-(-242kJ·mol-1)=-44kJ·mol-1。则CO2和乙烷反应生成乙烯、CO和液态水的热化学方程式为___________。
(2)CO2和M2CO3反应制备MHCO3，某学习兴趣小组为了研究该反应，将足量的某碳酸氢盐(MHCO3)固体置于真空恒容密闭容器中，发生如下反应：。反应达平衡时体系的总压为50 kPa，保持温度不变，开始时在体系中先通入一定量的CO2(g)，再加入足量MHCO3(s)，欲使平衡时体系中水蒸气的分压小于5 kPa，则CO2(g)的初始压强应大于___________kPa。
(3)CO2和H2制备甲醇，反应体系中涉及以下两个反应：
I．CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1 ＜ 0
II．CO2(g) + H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2 ＞ 0
将CO2和H2按物质的量之比1：3混合通入刚性密闭容器中，在催化剂作用下发生反应I和反应II，在相同的时间内CH3OH的选择性和产率随温度的变化如图所示。
已知：CH3OH的选择性=×100%
①在上述条件下合成甲醇的工业条件是___________。
A．210℃ B．230℃ C．催化CZT D．催化剂CZ(Zr-1)T
②230℃以上，升高温度导致CO2的转化率增大，甲醇的产率降低。可能的原因是___________。
③230℃时，容器内压强随时间的变化如下表所示：
时间/min
0
20
40
60
80
压强/MPa
P0
0.95P0
0.92P0
0.90P0
0.90P0
反应I 的速率可表示为v=k·P(CO2)·P3 (H2)(k为常数)，平衡时P(H2O)=0.15P0，则反应在60 min时v=___________(用含P0、k的式子表示)。达平衡时CH3OH的选择性=___________，反应II的Kc=___________。
14．（2022·安徽合肥·统考二模）磷石膏是湿法生产磷酸的固体废弃物，主要成分是CaSO4·2H2O。用磷石膏生产硫酸或硫，既可减少对环境的污染又可使资源循环利用。回答下列问题：
(1)用硫磺还原磷石膏。已知下列反应：
3CaSO4(s)+CaS(s)=4CaO(s)+4SO2(g) ΔH1
3CaS(s)+CaSO4(s)=4CaO(s)+4S(s) ΔH2
则反应：2CaSO4(s)+S(s)=2CaO(s)+3SO2(g) ，ΔH=_______(用ΔH1和ΔH2表示)。
(2)以高硫煤为还原剂焙烧2.5小时，温度对CaSO4转化率的影响如下图所示，CaCl2的作用是_______；当温度高于1200℃时，无论有无CaCl2，CaSO4的转化率都趋于相同，可能的原因是_______ 。
(3)用CO作还原剂与磷石膏反应，不同反应温度下可得到不同的产物。
①温度低于800℃时，主要的还原产物是一种硫的最低价盐，该物质的化学式是_______。
②1150℃下，向盛有足量CaSO4的真空恒容密闭容器中充入一定量CO，反应体系起始压强为0.1a MPa，主要发生反应：CaSO4(s)+CO(g)=CaO(s)+CO2(g)+SO2(g)。该反应达到平衡时，c(SO2)=8.0×10-5mol·L-1，CO的转化率为80%，则初始时c(CO)=_______mol·L-1，该反应的分压平衡常数KP=_______MPa(用含a的代数式表示；分压=总压×物质的量分数；忽略副反应)。
(4)以C作还原剂。向密闭容器中加入相同质量的几组不同C/S值(炭粉与CaSO4的物质的量之比)的混合物，1100℃煅烧至无气体产生，结果如下图所示。当C/S值为0.5时，反应产物主要为CaO、SO2和CO2；当C/S值大于0.7时，反应所得气体中SO2的体积分数不升反降，可能的原因是_______。
15．（2022·安徽蚌埠·统考三模）中国首次实现利用二氧化碳合成淀粉，合成过程的关键步骤是利用二氧化碳制备甲醇。CO2催化加氢制CH3OH的主要反应为CO2+3H2→CH3OH+H2O。
(1)已知H2(g)和CH3OH(g)的燃烧热分别是285.8kJ·mol-1和763.9kJ·mol-1，H2O(1)的汽化热是40.8kJ·mol-1，则反应CO2(g)+3H2(g)→CH3OH(g)+H2O(g)的ΔH=___________。该反应在___________(填“高温”“低温”或“任何温度”)下可自发进行。
(2)CO2催化加氢制CH3OH的一种反应机理历程如下图所示(吸附在催化剂表面的物质用*标注，如CO2*表示CO2吸附在催化剂表面)
该反应历程中决速步反应的化学方程式为___________。
(3)已知化学反应速率方程k正、k逆是正逆反应v正=k正·c(CO2)·c3(H2)，v逆=k逆·c(CH3OH)·c(H2O)的速率常数，只受温度影响。如图表示速率常数的对数lgk与温度的倒数之间的关系，k正、k逆对应的曲线分别是___________、___________。
(4)CO2和H2起始物质的量之比为1：3时，该反应在有、无分子筛膜时甲醇的平衡产率随温度的变化如图所示(分子筛膜能选择性分离出H2O)。有分子筛膜时，温度为210℃时甲醇平衡产率最高的原因是___________。
(5)一定条件下，向2L恒容密闭容器中充入2 molCO2和6molH2，发生反应CO2(g)+3H2(g) → CH3OH(g)+H2O(g)。已知容器内起始压强为320kPa，反应达平衡时容器内压强为200kPa，平衡时CH3OH(g)的分压为___________kPa，该温度下反应的标准平衡常数Kθ=___________。(该反应标准平衡常数的表达式为Kθ=，其中p为分压，分压=总压×物质的量分数,pθ=100kPa)
16．（2022·安徽马鞍山·统考一模）我国提出2060年前实现碳中和，降低大气中CO2含量是当今世界重要科研课题之一，以CO2为原料制备甲烷、戊烷、甲醇等能源物质具有较好的发展前景。问答下列问题：
(1)CO2在固体催化表面加氢合成甲烷过程中发生以下两个反应：
主反应：CO2(g)＋4H2(g)⇌CH4(g)＋2H2O(g) ΔH1=-156.9kJ·mol-1
副反应：CO2(g)＋H2(g)⇌CO(g)＋H2O(g) ΔH2=+41.1kJ·mol-1
①已知2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g) ΔH3=-395.6kJ·mol-1，则CH4燃烧的热化学方程式CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH=___________
②加氢合成甲烷时，通常控制温度为500℃左右，其原因为该温度下有较高的化学反应速率和___________
③500℃时，向1L恒容密闭容器中充入4molCO2和12molH2，初始压强为p，20min时主、副反应都达到平衡状态，测得c(H2O)=5mol·L-1，体系压强为，则0～20min内v(CH4)=___________mol·L-lmin-1，平衡时CH4选择性=___________(CH4选择性=)。
(2)我国科研人员将CO2和H2在Na-Fe3O4／HZSM-5催化下转变为汽油(C5～C11的烃)，反应过程如下图所示。
①若CO2在该条件下转化为戊烷(C5H12)，则该反应的化学方程式为___________
②催化剂中的Fe3O4可用电解法制备。电解时以Fe做电极，电解质溶液为稀硫酸，其阳极反应式为___________
(3)甲醇催化制取乙烯的过程中发生如下反应：
反应1：3CH3OH⇌C3H6(g)+H2O(g)；
反应2：2CH3OH(g)⇌C2H4(g)+2H2O(g)
反应I的Arrhenius经验公式的实验数据如图中曲线a所示，已知Arhenius经验公式Rlnk=(Ea为活化能，k为速率常数，R和C为常数)。则该反应的活化能(10K)Ea=___________kJ·mol-1。当改变外界条件时，实验数据如图中的曲线b所示，则实验可能改变的外界条件是___________
17．（2022·安徽淮北·统考一模）我国力争于2060年前实现碳中和。因此，降低空气中二氧化碳含量成为研究热点，研发二氧化碳的利用技术，对于改善环境，实现绿色发展至关重要。
(1)CO2和C2H6反应制备C2H4涉及的主要反应如下：
Ⅰ.C2H6(g)C2H4(g)+H2(g) △H1=+136kJ•mol-1
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2
相关的几种化学键键能如表所示：
化学键
C=O
H—H
C≡O
H—O
键能/(kJ•mol-1)
803
436
1072
464.5
则反应C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)的△H3=______kJ•mol-1。
(2)T℃时在2L密闭容器中通入2molC2H6和2molCO2混合气体，发生反应C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)，初始压强为mPa，反应进行到100min时达到平衡，平衡时的体积分数为20%。0到100min内C2H6的平均反应速率为______Pa/min，则该温度下的平衡常数Kp=______(分压=总压×物质的量分数)。
(3)乙烷热裂解制乙烯的主反应C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)，还存在副反应C2H6(g)3H2(g)+2C(s)。向乙烷热裂解制乙烯体系中加入10g的催化剂，在不同温度下，催化剂固体质量变化对催化效率的影响如图所示。
①对于主反应，图中M和N两点的化学平衡常数大小：KM ______KN(填“>”、“<”或“=”)。
②当反应温度高于700℃时催化剂固体质量增加的原因是______。
③当反应温度高于700℃后向体系中通入过量的CO2，可以提高催化效率的原因是______。
18．（2021·安徽蚌埠·统考模拟预测）乙醇是一种重要的工业原料，被广泛应用于能源、化工、食品等领域。以合成气合成乙醇是近年来研究的热点，其中乙酸甲酯CH3COOCH3加氢是制取乙醇的关键步骤之一、包括以下主要反应：
I．CH3COOCH3(g)+2H2(g) C2H5OH(g)+CH3OH(g) ΔH1=—71kJ·mol-1
II．CH3COOCH3(g)+H2(g) CH3CHO(g)+CH3OH(g) ΔH2=+13.6kJ·mol-1
(1)反应CH3CHO(g)+H2(g) C2H5OH(g)的ΔH=___________。
(2)若在体积为2L的密闭容器中，控制CH3COOCH3流速为22.4m3·h-1(已换算为标准状况)，CH3COOCH3的转化率为80.0%，则CH3COOCH3的反应速率为___________mol·L-1·min-1(保留三位有效数字)。CH3COOCH3流速过大时乙酸甲酯的转化率下降，原因是___________。
(3)乙酸甲酯加氢反应通常使用铜基催化剂，催化剂I的主要成分为Cu-Al，催化剂II的主要成分为Cu-Zn-Al，实验中采用催化剂I和催化剂II测得不同温下相同时间内乙酸甲酯的转化率如图1。工业生产中应使用的催化剂是___________ (填“催化剂I”或“催化剂II”)，温度升高，乙酸甲酯的转化率增大的原因是___________。
(4)使用X射线衍射仪对催化剂I和II的中间产物进行XRD分析，根据衍射峰可判断物质的成分。XRD谱图如图2，分析XRD谱图可知，相比催化剂I，催化剂II的中间产物中新生成的物质是___________ (填化学式)。
(5)一定条件下在1L密闭容器内通入2.00 mol CH3COOCH3和3.96 mol H2发生反应I和II，测得不同温度下达平衡时CH3COOCH3转化率和乙醇的选择性如图3所示。260℃时反应I的平衡常数K=___________。温度高于240℃时，随温度升高乙醇的选择性降低的原因是___________。［乙醇的选择性=］
19．（2021·安徽合肥·统考一模）资源化在推进能源绿色转型，实现“碳达峰、碳中和”中具有重要意义。
Ⅰ. 与催化重整制合成气是研究热点之一、发生的主要反应有：
反应①：
反应②：
(1)有关化学键键能数据如表：
化学键
H-O
C=O
键能/
436
463
803
1076
则反应②的反应热_______。
(2)对于上述反位体系，下列说法错误的是_______。
A．增大的浓度，反应①②的正反应速率均增加
B．恒容密闭容器中当气体密度不变时，反应达到平衡状态
C．加入催化剂，可提高的平衡转化率
(3)恒压下进行与催化重整实验。初始压强为，起始投料，和的平衡转化率随温度变化曲线如图所示。
①曲线_______(填“A”或“B”)表示的平衡转化率。
②800K，反应至转化率达到X点时，v(正)_______v(逆)(填“>”、“<”或“=”)。若要使的转化率由X点达到Y点，改变的外界条件可以是_______(答一条即可)。
③800K，反应①的分压平衡常数_______(分压=总压×物质的量分数)。
Ⅱ.利用电化学装置可实现和两种分子的耦合转化，其原理如图所示。
(4)阴极的电极反应式为_______。
20．（2021·安徽蚌埠·统考一模）三硫化二铬(Cr2S3)是一种棕黑色固体，可作为化学试剂、医药材料中间体等。
已知：①2Cr2S3(s)4Cr(s)+3S2(g) △H1
②S2(g)+2O2(g)2SO2(g) △H2
(1)则2Cr2S3(s)+6O2(g)4Cr(s)+6SO2(g)的△H=___(用含△H1、△H2的代数式表示)。
(2)在恒温恒容条件下，发生反应S2(g)+2O2(g)2SO2(g)。
①下列说法正确的是___(填字母)。
a.气体的密度不变，则反应一定达到了平衡状态
b.气体的平均相对分子质量不变，反应一定处于平衡状态
c.加入优质催化剂加快反应速率，提高转化率
②在2L恒容密闭容器中充入1.0molS2(g)和1.5molO2(g)发生反应，反应达到平衡时容器压强为起始时的80%，平衡常数K=___。
(3)在恒容密闭容器中，发生反应S2(g)+2O2(g)2SO2(g)，测得氧气的平衡转化率α与起始压强、温度的关系如图所示。p1、p2、p3由大到小的顺序是___。
参考答案：
1．B
【详解】A．由题干反应历程图可知，该反应的总反应化学方程式为CO+N2OCO2+N2，反应物的总能量高于生成物的总能量，则是放热反应，A正确；
B．由题干反应历程图可知，在反应过程中，反应物中CO和N2O中的C-O、N-O极性键断裂，CO2中有C-O极性键形成，即整个过程中没有非极性键的断裂和生成，B错误；
C．总由题干反应历程图可知，第一步反应的活化能大于第二步反应，即第一步反应为慢反应，则整个反应的反应速率由第一步反应决定，C正确；
D．由题干反应历程图可知，Fe*反应过程中参与反应，但反应前后不变，即Fe*为反应的催化剂，FeO*为中间产物，D正确；
故答案为：B。
2．C
【详解】A．反应HCHO→CO2，HCHO中所有的C-H键均断裂，A项正确；
B．根据题干所示，反应物为HCHO和O2，生成物为CO2和H2O，HAP做催化剂，反应方程式为：HCHO+O2CO2+H2O，B项正确；
C．该反应与甲醛和氧气燃烧：HCHO+O2CO2+H2O能量变化大致相同，甲醛燃烧为放热反应，故题中反应也为放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，C项错误；
D．根据图示反应时HCHO中C-H键均断裂，连接O2提供的一个O原子形成CO2，则生成物CO2中的氧原子由HCHO和O2共同提供，D项正确；
答案选C。
3．C
【详解】A． 催化剂可以降低活化能，而反应的焓变与反应物质的始态和终态有关，加入催化剂反应的始态、终态相同，则焓变相同，选项A错误；
B．从图中可以看出，正向进行的三个反应中，其能垒分别为-1.23eV-(-2.16eV)=0.93eV，-1.55eV-(-1.77eV)=0.22eV，-1.02eV-(-2.21eV)=1.19eV，故最大能垒为1.19eV，选项B错误；
C．反应历程中没有C-N键断裂也没有C-N键生成，选项C正确；
D．制备三甲胺的热化学方程式为，选项D错误；
答案选C。
4．D
【详解】A．由图可知，反应过程中没有O—H键的断裂，错误；
B．该反应的焓变为(a-b)kJ·mol-1，错误；
C．向溴乙烷中加入氢氧化钠水溶液，加热，然后再加硝酸酸化后再加入AgNO3溶液检验溴元素，错误；
D．根据始态和末态物质可得总反应的离子方程式为CH3CH2Br+OH-→CH3CH2OH+Br-，正确；
故选D。
5．(1)-41
(2) < > C
(3)1×10-10
(4) C2H4+6CO-12e-=8CO2+2H2O 3∶4
【详解】（1）根据盖斯定律可知，①－③得出ΔH2=[(＋131)－(＋172)]kJ·mol－1=－41kJ·mol－1，故答案为－41；
（2）根据图1，随着温度升高，CH3OH的转化率降低，说明升高温度，平衡向逆反应方向进行，根据勒夏特列原理，正反应ΔH＜0；该反应为物质的量增大反应，相同条件下，增大压强，平衡向逆反应方向进行，CH3OH转化率降低，因此p2＞p1，压强增大，化学反应速率加快，即N点v(CH3OH)正＞M点v(CH3OH)逆；故答案为＜；＞；
化学平衡常数只受温度影响，该反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向进行，K减小，根据图2，推出C点符合题意；故答案为C；
（3）容器为恒容，总压为3×105Pa，开始时充入1molCO和2molH2，则开始时P(CO)=1×105Pa，P(H2)=2×105Pa，令达到平衡时消耗CO的分压为xPa，则达到平衡时的总压为(1×105－x)＋(2×105－2x)+x=3×105－3×105×，解得x=0.5×105，达到平衡时Kp==1×10－10；故答案为1×10－10；
（4）根据装置图，石墨Ⅰ上C2H4转化成CO2和H2O，C的化合价由－2价升高为＋4价，根据原电池工作原理，该电极为负极，熔融碳酸盐作电解质，碳酸根需要在负极上参与反应，电极反应式为C2H4＋6CO－12e－=8CO2＋2H2O；石墨Ⅱ为正极，电极反应式为O2＋2CO2＋4e－=2CO，电路中得失电子数目守恒，进入石墨Ⅱ电极上的CO2与石墨Ⅰ电极上生成的CO2的物质的量之比是6∶8=3∶4；因此故答案为C2H4＋6CO－12e－=8CO2＋2H2O；3∶4。
6．(1)+388
(2) B 温度过高，催化剂活性降低
(3) 104.7 66.7%
(4) 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 >
【解析】(1)
已知：①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-885 kJ/mol
②2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) ΔH2=-2600 kJ/mol
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH3=-572 kJ/mol
根据盖斯定律，由①-②-③得反应2CH4(g)=C2H2(g)+3H2(g) ΔH=(-885 kJ/mol)-(-2600 kJ/mol)-(-572 kJ/mol)=+388kJ/mol；
(2)
因为A→B吸收能量，B→C放出能量，所以B点能量最高，答案为B；
t0℃后CH4的转化率突减的原因可能是温度过高，催化剂活性降低；
(3)
①将该反应的平衡常数表达式，将气体的平衡浓度换为平衡分压，t3℃时, 化学反应2CH4(g)=C2H2(g)+ 3H2(g)的气体分压为: p(CH4)= 103、p(H2)= 104、p(C2H2)= 10-1.3，压强平衡常数Kp===104.7；
②设CH4的开始浓度为0.3mol/L，转化浓度为xmol/L，根据反应方程式2CH4(g)=C2H4(g)+ 2H2(g)中物质反应转化关系可知平衡时c(CH4)=(0.3-x)mol/L，c(C2H4)=mol/L，c(H2)=xmol/L，达到平衡时，测得p(C2H4)=p(CH4)，由于容器的容积不变，气体的物质的量的比等于压强的比，可知: 0.3-x=，所以x=0.2mol/L，故CH4的平衡转化率=100%=66.7%；
(4)
①CaO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；
②500℃时，E点压强低于G点压强，G点甲烷浓度大，答案为>。
7．(1) 反应2消耗CO2、H2，且有H2O(g)生成，CO2、H2浓度减小和H2O( g)浓度增大都使反应1逆向进行 选择性催化剂（选择CH3OH的催化剂）
(2)A
(3)③④
(4)76.6
(5)
【分析】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物理量也不发生变化，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态；根据图象判断反应热，根据盖斯定律，计算反应热；根据反应速率的计算公式，根据元素守恒可知反应中的各物质的量，从而计算出反应Ⅲ的K值，以此来解析；
【详解】（1）反应2消耗CO2、H2，且有H2O(g)生成，CO2、H2浓度减小和H2O( g)浓度增大都使反应1逆向进行；根据影响反应速率的因素，一定温度、压强下，温度压强不能改变，可以利用催化剂，可以用选择性催化剂，选择生成CH3OH的催化剂；
（2）②反应1为放热反应，则反应物总能量高于生成物总能量，反应2为吸热反应，则反应物总能量低于生成物总能量，BC错误；反应1的速率大于反应2的速率，说明反应1的活化能小于反应2，D错误，则A正确；
故选A。
（3）①．v(CO2)正和v(H2)逆的比值为1：3，才能证明正逆反应速率相等，此时给定的条件不能判断平衡，①不符合题意；
②．CO2和H2O的物质的量相等，不能说明正逆反应速率相等，不能表明反应已达到平衡，②不符合题意；
③．H2的百分含量为一个变量，当H2的百分含量不变时，说明正逆反应速率相等，则反应达平衡状态，③符合题意；
④．反应1为放热反应，容器为恒容绝热，容器的温度会随着反应的温度发生改变，温度为一个变量，当容器的温度恒定不变时，说明正逆反应速率相等，则反应达平衡状态，④符合题意；
故选③④。
（4）根据图中信息可知反应 △H1=+135.4 kJ·mol-1；△H3=+106.0 kJ·mol-1；根据盖斯定律可知2反应Ⅲ-反应Ⅰ=反应Ⅱ，故△H2 =2×△H3-△H1=2×106.0 kJ·mol-1-135.4 kJ·mol-1=76.6 kJ·mol-1；
（5）1mol CH3OH(g)发生上述反应，t min达到平衡时，容器中HCOOCH3为amol，CO为bmol，根据C守恒可知，t min时容器中n(CH3OH)=(1-2a-b)mol，反应的甲醇的物质的量为：(2a+b)mol，v(CH3OH)= = = =mol·L-1·min-1；根据H守恒，可知t min时容器中n(H2)= =(2a+2b)mol，根据C守恒可知，t min时容器中n(CH3OH)=(1-2a-b)mol，CO为bmol，该温度下，反应Ⅲ的平衡常数K= ==；
8．(1) C(s)+CO2(g)=2CO(g) ΔH =+172 kJ·mol-1 不变 低温
(2) < < >
(3) 1
【解析】（1）
①4CO(g)+Fe3O4(s)=3Fe(s)+4CO2(g) ΔH1=-14kJ·mol-1
②3Fe(s)+2O2(g)=Fe3O4(s) ΔH2=-1118kJ·mol-1
③C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH3=-394kJ·mol-1
由盖斯定：③-×②-×①可得CO2与C反应生成CO的热化学方程式为C(s)+CO2(g)=2CO(g) ΔH =+172 kJ·mol-1；
反应①的平衡常数表达式K=，平衡后充入CO2，由于温度不变，K不变，即不变，则不变，不变，则不变；
自发过程要满足熵增、放热至少一个条件，只满足熵增时需要高温才能实现自发，只满足放热时需要低温才能实现自发，熵增和放热同时满足在任何温度下都自发，反应②的正反应是熵减的放热反应，则低温条件下更有利于反应的自发进行；
（2）
X点CO2的转化率=60％，则CO2(g)和CH4(g)的转化量均为0.6b mol，CH4的转化率=×100%，要使X点时CH4的转化率>60％即×100%>60％，解得a
（3）
起始时气体总物质的量为12mol，反应I、II均达平衡时，p0=1.2p，则12=1.2×n(n为平衡时气体总物质的量)，解得平衡时气体总物质的量为10mol，则气体总物质的量减小12mol-10mol=2mol，由于反应II是气体总物质的量不变的反应，则减少的2mol为反应I造成，
平衡时H2的物质的量为n1，则，则平衡时甲醇为1mol，即n1=1；
此时n2＝3，即平衡时H2O(g)的物质的量为3mol，则反应II生2mol H2O(g)，则，则平衡时CO2、H2、CH3OH、H2O、CO的物质的量分别为2mol、2mol、1mol、3mol、2mol，CO2、H2、CH3OH、H2O、CO的物质的量分数分别为、、、，反应I的平衡常数Kp=。
9．(1)2CO2(g)+6H2(g)⇌CH3OCH3(g)+3H2O(g) ∆H=-121.5kJ/mol
(2) bd 减小 二甲醚的合成反应为放热反应，升高温度，平衡逆向进行 不是 催化剂的活性降低
(3) 0.25 0.59
【解析】(1)
已知：①CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ∆H1=-49.0kJ∙mol-1
②2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g) ∆H2=-23.5kJ∙mol-1
①×2+②即得到制取二甲醚的热化学方程式2CO2(g)+6H2(g)⇌CH3OCH3(g)+3H2O(g)，根据盖斯定律可得∆H=(-49kJ/mol)×2+(-23.5kJ/mol)=-121.5kJ/mol；
(2)
①a．容器为恒容容器，气体密度始终为不变量，气体密度不再发生改变，不能说明反应达化学平衡状态，a错误；
b．使用合适的催化剂，可以提高反应速率，故单位时间内CH3OCH3的产率增大，b正确；
c．反应达化学平衡后，向恒容容器内通入少量不参与反应的氦气，反应体系中各物质的浓度不发生变化，平衡不移动，c错误；
d．向恒容容器内再通入1molCO2和3molH2，相当于增大压强，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，d正确；
答案选bd；
②二甲醚的合成反应为放热反应，升高温度，平衡逆向进行，二甲醚的平衡产率减小；
③a点时CO2转化率最高，a点后CO2转化率仍发生改变，即CO2的含量仍发生改变，故a点的CO2转化率不是平衡转化率，从图中可以看出，在催化剂I作用下，温度高于T1时，CO2转化率下降，可能是催化剂对此反应的催化效率降低，或有其它副反应发生，即原因可能是催化剂的活性降低；
(3)
将组成(物质的量分数)为20％CO2(g)、60％H2(g)和20％N2(g)(N2不参与反应)的气体通入反应器，设起始时，CO2(g)、H2(g)和N2(g)的物质的量分别为1mol、3mol和1mol，若CO2(g)的转化率为50%，列三段式为：
平衡时，体系内的总物质的量为0.5mol+1.5mol+0.5mol+0.5mol+1mol=4mol，则此时H2O(g)的分压为，反应的平衡常数。
【点睛】第(3)小问为本题的易错点，解答时需考虑，虽N2(g)不参与反应，但N2(g)在体系中也有分压，计算时不可忽略。
10．(1)H2O2(l) + CH4(g)=CH3OH(l) +H2O(l) ΔH=(ΔH1+ΔH2)
(2)低于70℃，反应速率慢，高于70℃双氧水分解
(3) b 压强不变时，温度升高，△H＜0，平衡逆向移动，x(CH3OH)降低
(4) 210℃，5×105 Pa 250℃，9×105 Pa
(5) 60.0% 或60% 0.188
【详解】（1）已知： ①2CH4(g) + O2(g) = 2CH3OH(l) ∆H1
②2H2O2(l)= O2(g) + 2H2O(l) △H2
根据盖斯定律，由(①+②)得反应H2O2(l) + CH4(g)=CH3OH(l) +H2O(l) ΔH=(ΔH1+ΔH2)；
（2）反应时温度低于70℃，反应速率慢，高于70℃双氧水分解,故该方法采用的温度为70℃，不选择更低或更高温度；
（3）图中等压线是b，压强不变时，温度升高，△H＜0，平衡逆向移动，x(CH3OH)降低；
（4）根据上述分析可知:曲线b表示等压过程中x(CH3OH )与温度的关系，曲线a表示温度为250℃，c(CH3OH)与压强的关系，由图示可知:当x(C'H3OH) = 0.10时，反应条件可能是温度为210℃，压强为5×105 Pa条件；或温度为250℃，压强为9×105 Pa条件；
故答案为: 210℃，5×105 Pa；250℃，9×105 Pa；
（5）假设反应分步进行，根据三段式可知：
x(CH3OH)=0.125，解得x=0.4
x(CO)==0.0625，解得y=0.2，该条件下CO2的总转化率=；
副反应的平衡常数Kp======0.188。
11．(1)+165
(2) 0.2 η3>η2>η1 =
(3)双分离CO2和H2
【详解】（1）由盖斯定律可知，目标反应式=①-2×②，因此△H3=△H1-2×△H2= +247kJ/mol-2×41kJ/mol =+165 kJ/mol，故答案为+165；
（2）①根据分离比的定义：分离比，指实际H2分离量与CH4完全转化时得到的H2量的比例，所以当分离出0.8molH2时，分离比，故答案为0.2；②根据甲烷平衡转化率与温度、H2分离比的关系图可知，当温度一定时，CH4的平衡转化率越大，说明体系中生成的H2越多，分离出的H2越多，则分离比越大，所以η1、η2、η3的由大到小的关系是η3>η2>η1，故答案为η3>η2>η1；③当η3=0.25时，可知从体系中分离出H2的物质的量为1mol，根据图象A点甲烷平衡转化率为50%，所以三段式如下：
，根据PV=nRT，可知当T、V一定时，体系气体的压强与气体的物质的量成正比，反应前n(气体)=3mol，反应平衡后由于从体系分离出1mol H2，n(气体)=0.5mol +1mol +0.5mol +2mol -1mol =3mol，所以A点气体的总压p(总)=a MPa；根据前面的分析可知，从体系中分离出H2的物质的量为1mol，体系还剩余1mol H2，所以H2的分压p(H2)=MPa；平衡常数，故答案为：=，，；
（3）通过图象可知，在提供相同的分离能量时，双分离CO2和H2这种方式更有利于提高甲烷平衡转化率，故答案为双分离CO2和H2。
12．(1) +131.3 >
(2)AB
(3)变小
(4) 8 40 增大容器体积 及时分离出或
【详解】（1）=+131.3；、分别表示该反应正、逆反应的活化能，该反应为吸热反应，＞，则－＞0；
（2）Ⅱ：
A.该反应中气体体积不变，气体总物质的量为定值，且在绝热条件下，结合PV=nRT可知，混合气体的压强为变量，当混合气体的压强不变，表明正逆反应速率相等，达到平衡状态，A正确；
B.在绝热容器内，容器内温度为变量，当容器内温度不变时，表明正逆反应速率相等，达到平衡状态，B正确
C.混合气体的质量为定变量、容器容积不变，则混合气体的密度为定量，当混合气体的密度不变时，不能表明正逆反应速率相等，达到平衡状态，C错误；
D.混合气体的质量为定量，混合气体的物质的量不变，则混合气体的平均相对分子质量为定量，当混合气体的平均分子质量不变时，不能表明达到平衡状态，D错误；
故选AB；
（3）直线a、b分别表示、随温度的变化，随着温度的降低增大，正逆反应速率均减小，则降低相同温度时lg减小更快，降低温度平衡正向移动，升高温度平衡逆向移动，反应Ⅱ的平衡常数K变小；
（4）①，，则有x-y+80-x-y+y++x+y=100，解得x=20 kPa，A点时=，=，，由以上可知，(20-y)·(60-y)=(y)·(20+y)解得y=12 kPa，平衡时CO的分压20 kPa -12 kPa =8kPa，平衡时水蒸气的转化率为；
②进一步提高水蒸气平衡转化率的方法有1.增大容器体积， 2. 及时分离出或，促进平衡正向移动。
13．(1)C2H6(g)+ CO2(g)= C2H4(g)+ CO(g)+ H2O(l) ΔH=+133 kJ·mol-1
(2)120
(3) BD 温度升高，反应速率加快，相同时间内消耗CO2量增多，故CO2转化率增大；以反应II为主，甲醇的选择性降低，故甲醇的产率降低(其他合理答案均可给分) k P 22.2% 0.3
【详解】（1）ΔH =生成物总能量-反应物总能量，CO2和乙烷反应生成乙烯、CO和液态水的热化学方程式为C2H6(g)+ CO2(g)= C2H4(g)+ CO(g)+ H2O(l) ΔH=-110 kJ·mol-1 -286kJ·mol-1 +52kJ·mol-1+393kJ·mol-1 +84kJ·mol-1=+133 kJ·mol-1；
（2）因为反应温度不变，故化学平衡常数K不变, 化学反应方程式为：，平衡常数，将足量MHCO3固体置于真空恒容容器中，反应达平衡时体系总压为50kPa，则p(CO2)=p(H2O)=25 kPa，=25 kPa×25 kPa=625kPa2。设CO2(g)的初始压强为 x kPa，平衡时p(CO2)=(5+x) kPa，p(H2O)=5 kPa，则有Kp=p(CO2)·p(H2O)=625kPa2=5kPa×(x+5)kPa，解得x=120。故要使平衡时体系中水蒸气的分压小于5kPa，CO(g)的初始压强应大于120 kPa；
（3）①如图可知合成甲醇的工业条件是230℃、催化剂CZ(Zr-1)T 故选BD；
②230℃以上，升高温度导致CO2的转化率增大，甲醇的产率降低。可能的原因是：温度升高，反应速率加快，相同时间内消耗CO2量增多，故CO2转化率增大；以反应II为主，甲醇的选择性降低，故甲醇的产率降低；
③将CO2和H2按物质的量之比1：3混合通入刚性密闭容器中， ，，a+3a= P0，a=0.25 P0，x+y=0.15 P0，a-(x+y)+3(a-x)-y+y+x+y=0.9 P0，解得x= P0，y= P0，P(CO2)=0.1 P0，P (H2)= P0，v=k·P(CO2)·P3 (H2)，则反应在60 min时v=k P；CH3OH的选择性=×100%=；反应II的Kc=。
14．(1)
(2) 作催化剂 两种情况下反应均达到平衡，催化剂CaCl2不改变平衡
(3) CaS 0.32a
(4)高温下，过量的C与CO2反应生成CO，使气体总体积增大（或CaSO4部分转化为其他含硫物质）
【详解】（1）令3CaSO4(s)+CaS(s)=4CaO(s)+4SO2(g) ΔH1①
3CaS(s)+CaSO4(s)=4CaO(s)+4S(s) ΔH2②
根据盖斯定律可知，反应：2CaSO4(s)+S(s)=2CaO(s)+3SO2(g)可由（3①-②）得到，所以对应反应热ΔH=；
（2）由图示可知CaCl2改变反应速率，但不改变最终CaSO4的转化率，说明CaCl2在转化过程中起催化剂作用；因催化剂CaCl2不改变平衡状态，当温度高于1200 ℃时，两种情况均达到平衡状态，则无论有无CaCl2，CaSO4的平衡转化率趋于相同；
（3）①S的最低价态为-2价，则温度低于800℃时，主要的还原产物是一种硫的最低价盐，CaSO4主要还原产物为CaS；
②根据反应：CaSO4(s)+CO(g)=CaO(s)+CO2(g)+SO2(g)可知，转化的CO的浓度与生成的SO2相同，所以该反应达到平衡时，=c(SO2)=8.0×10-5mol·L-1，CO的转化率为80%，因此CO的初始浓度c0(CO)=；根据题意列出三段式如下：
，则
平衡时的总压强为0.1a MPa×=0.18 a MPa，则CO(g)、CO2(g)、SO2(g)的平衡分压分别为×0.18 a MPa=0.02 a MPa、×0.18 a MPa=0.08 a MPa、×0.18 a MPa=0.08 a MPa，所以Kp= =0.32aMPa；
（4）因高温下过量的C与CO2反应生成CO，方程式为C+CO22CO，从而使气体总体积增大，导致混合气体中SO2的体积分数不升反降，也可能是或CaSO4部分转化为其他含硫物质，从而使SO2的体积分数降低。
15．(1) -52.7kJ·mol-1 低温
(2)CO2(g)+2H*+2H2(g)=COOH*+H*+2H2(g)或CO2(g)+2H*=COOH*+H*或CO2(g)+H*=COOH*
(3) b a
(4)温度低于210℃时，随温度升高，分子筛膜分离出H2O使平衡向正方向移动的影响大于温度升高使平衡向你方向移动的影响，产率增大；温度高于210℃时温度升高使平衡向逆方向移动的影响大于分子筛膜分离出H2O使平衡向正方向移动的影响，产率下降
(5) 60 或8.3
【解析】(1)
根据题目所给信息可得热化学方程式：①H2(g)+O2(g)=H2O(1) ΔH=-285.8kJ·mol-1、②CH3OH(g)+O2(g)=2H2O(1)+CO2(g) ΔH=-763.9kJ·mol-1、③H2O(1)=H2O(g) ΔH=40.8kJ·mol-1，根据盖斯定律①×3-②+③可得CO2(g)+3H2(g)→CH3OH(g)+H2O(g)的ΔH=(-285.8kJ·mol-1)×3-(-763.9kJ·mol-1)+40.8kJ·mol-1=-52.7kJ·mol-1；该反应为气体系数之和减小的反应，所以ΔS＜0，所以在低温条件下满足ΔH-TΔS＜0，反应可以自发；
(2)
活化能越大，反应速率越慢，慢反应决定整体反应速率，据图可知决速步骤为CO2(g)+2H*+2H2(g)=COOH*+H*+2H2(g)或CO2(g)+2H*=COOH*+H*或CO2(g)+H*=COOH*；
(3)
温度升高反应速率加快，所以越小，k越大，即lgk越大，而该反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，说明温度对k逆的影响更大，所以k正对应的曲线是b，k逆对应的曲线是a；
(4)
温度低于210℃时，随温度升高，分子筛膜分离出H2O使平衡向正方向移动的影响大于温度升高使平衡向你方向移动的影响，产率增大；温度高于210℃时温度升高使平衡向逆方向移动的影响大于分子筛膜分离出H2O使平衡向正方向移动的影响，产率下降；
(5)
设平衡时CH3OH的物质的量为x，列三段式有： ，恒容密闭容器中压强之比等于气体的物质的量之比，所以有=，解得x=1.5，所以平衡时CH3OH(g)的分压为×200kPa=60kPa，同理可以求出CO2、H2、H2O的分压分别为20kPa、60kPa、60kPa，所以Kθ==或8.3。
16．(1) -634.3kJ·mol-1 催化剂活性最高 0.1 66.7%
(2) 5CO2+16H2C5H12+10H2O 3Fe+4H2O-8e－=Fe3O4+8H+
(3) 64 使用更高效的催化剂(或增大催化剂比表面积)
【详解】（1）①已知反应I CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g) ΔH1=-156.9kJ·mol-1；
反应II CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2=+41.1kJ·mol-1；
反应III 2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g) ΔH3=-395.6kJ·mol-1；
根据盖斯定律，2×III-I得CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH=；故答案为－634.3kJ·mol－1；
②加氢合成甲烷时，通常控制温度为500℃左右，其原因为该温度下有较高的化学反应速率和催化剂活性最高；故答案为催化剂活性最高；
③令主要反应消耗CO2的物质的量为amol，消耗H2物质的量为4amol，生成CH4的物质的量为amol，生成水蒸气物质的量为2amol，根据题意，达到平衡时生成水蒸气总物质的量为1L×5mol·L－1=5mol，副反应中生成水蒸气的物质的量为(5－2a)mol，n(CO)=(5－2a)mol，消耗CO2和H2的物质的量均为(5－2a)mol，相同条件下，气体压强之比等于物质的量之比，即有，解得a=2，则v(CH4)==0.1mol/(L·min)；根据选择性的定义，平衡时CH4选择性=×100%=66.7%；故答案为0.1mol/(L·min)；66.7%；
（2）①根据机理图，CO2与H2反应生成C5H12和H2O，该反应化学方程式为5CO2+16H2C5H12+10H2O；故答案为5CO2+16H2C5H12+10H2O；
②根据电解原理，阳极失去电子，化合价升高，因此铁作阳极，电极反应式为3Fe－8e－＋4H2O=Fe3O4＋8H＋，故答案为3Fe－8e－＋4H2O=Fe3O4＋8H＋；
（3）将(3.2，8.0)、(3.3，1.6)，代入Arhenius经验公式，1.6×10－3=－3.3×10－3Ea＋C，8.0×10－3=－3.2×10－3Ea＋C，推出Ea=64kJ·mol－1；将(3.2，8.0)、(3.4，1.0)代入经验式，求出Ea=35kJ·mol－1，催化剂降低活化能，使反应速率加快，因此曲线b所示，实验改变外界条件是使用更高效的催化剂或增大催化剂比表面积；故答案为64；使用更高效的催化剂或增大催化剂比表面积。
17．(1)+177或177
(2) 或0.0025m Pa或0.25mPa
(3) < 副反应生成的固态碳附着在催化剂表面 通入过量的CO2，CO2与积碳反应生成CO，减少积碳对催化剂表面的覆盖，提高催化效率
【解析】（1）
由△H=反应物的键能之和-生成物的键能之和，则△H2=(2×803+436-1072-2×464.5)kJ•mol-1=+41kJ•mol-1，根据盖斯定律，反应I+II得到C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)，△H3=△H1+△H2=+177 kJ•mol-1；
（2）
列三段式：，平衡时的体积分数为20%，则，解得x=1，在恒温恒容下，物质的量和压强成正比，则得平衡时总压为Pa，起始时C2H6的分压为mPa×=mPa，平衡时的分压为Pa×=mPa，0到100min内C2H6的平均反应速率为，该温度下的平衡常数Kp==；
（3）
①对于主反应C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)是吸热反应，温度越高，K值越大，由于温度：M
③当反应温度高于700℃后向体系中通入过量的CO2，可以提高催化效率的原因是通入过量的CO2，CO2与积碳反应生成CO，减少积碳对催化剂表面的覆盖，提高催化效率。
18．(1)—84.6kJ/mol
(2) 6.67 反应物与催化剂接触时间过短，反应不充分
(3) 催化剂II 温度升高，反应速率增大，乙酸甲酯的转化率增大
(4)CuAlO2
(5) 14 反应I为放热反应，反应II为吸热反应，温度升高，反应I向逆反应方向移动，反应II向正反应方向移动，生成乙醇的量减少
【详解】（1）由盖斯定律可知，反应I—II可得反应CH3CHO(g)+H2(g)=C2H5OH(g)，则ΔH=ΔH1—ΔH2=(—71 kJ/mol)—(+13.6 kJ/mol)=—84.6 kJ/mol，故答案为：—84.6 kJ/mol；
（2）设时间为1h，由题意可知，乙酸甲酯的起始物质的量为=103mol，由乙酸甲酯的转化率为80%可知，乙酸甲酯的反应速率为=6.67mol/(L·min)；若流速过大，乙酸甲酯与催化剂接触时间过短，反应不能充分进行，导致乙酸甲酯的转化率下降，故答案为：6.67；反应物与催化剂接触时间过短，反应不充分；
（3）由图可知，相同温度条件下，使用催化剂II时，乙酸甲酯的转化率大于催化剂I，说明催化剂II的活性强于催化剂I，反应的反应速率强于催化剂I，则工业生产中应使用的催化剂是催化剂II；升高温度，化学反应速率增大，单位时间内消耗乙酸甲酯的物质的量增大，乙酸甲酯的转化率增大，故答案为：催化剂II；温度升高，反应速率增大，乙酸甲酯的转化率增大；
（4）由图可知，催化剂II的中间产物中有偏铝酸亚铜生成，而催化剂I没有偏铝酸亚铜生成，则相比催化剂I，催化剂II的中间产物中新生成的物质是偏铝酸亚铜，故答案为：CuAlO2；
（5）由图可知，260℃时，乙酸甲酯的转化率为90%，乙醇的选择性为70%，则平衡时，生成乙醇的乙酸甲酯的物质的量为2.00mol×90%×70%=1.26mol，由题给方程式可建立如下三段式：
由三段式数据可知，反应I的平衡常数K==14；由题给方程式可知，反应I为放热反应，反应II为吸热反应，温度升高，反应I向逆反应方向移动，反应II向正反应方向移动，生成乙醇的量减少，导致乙醇的选择性降低，故答案为：14；反应I为放热反应，反应II为吸热反应，温度升高，反应I向逆反应方向移动，反应II向正反应方向移动，生成乙醇的量减少。
19．(1)+40.0
(2)BC
(3) A > 增大的浓度或分离出产物等均可
(4)
【解析】（1）
反应②的反应热反应物的总键能-生成物的总键能=2×803+436-1076-2×463=+40.0；
（2）
A．增大的浓度，反应物的浓度增大，则反应①②的正反应速率均增加，A正确；
B．恒容密闭容器中体积不变，混合气体的总质量不变，则气体密度一直保持不变，不能说明反应达到平衡状态，B错误；
C．加入催化剂，化学平衡不移动，的平衡转化率不变，C错误；
故选：BC；
（3）
①参与了2个反应，而只参与1个反应，相同情况下消耗更多，平衡转化率更大，曲线A表示的平衡转化率；
②曲线B表示的平衡转化率，800K，反应至转化率达到X点时小于平衡转化率，反应向正反应方向进行，则v(正)> v(逆)；若要使的转化率由X点达到Y点，即使反应达到平衡，改变的外界条件可以是增大的浓度或分离出产物等均可；
③800K，的平衡转化率为40%，转化的物质的量10 mol×40%=4mol，的平衡转化率为20%，转化的物质的量10 mol×20%=2mol，列三段式：反应①：，反应②：，在恒温恒压下，反应①的分压平衡常数；
（4）
由原理图可知，A电极上CO2→CO，C元素化合价降低、发生还原反应，则A电极为阴极，B电极为阳极，阴极反应式为。
20．(1)△H1+3△H2
(2) b 16
(3)p1＞p2＞p3
【分析】根据题中热化学方程式，由盖斯定律计算△H；根据化学平衡的本质特征判断平衡状态；根据化学平衡“三段式”计算化学平衡常数；根据题中图示信息，由平衡移动影响氧气转化率判断压强大小关系；据此解答。
（1）
由①2Cr2S3(s)4Cr(s)+3S2(g) △H1，②S2(g)+2O2(g)2SO2(g) △H2可知，根据盖斯定律，①+②×3，则2Cr2S3(s)+6O2(g)4Cr(s)+6SO2(g)的△H=△H1+3△H2；答案为△H1+3△H2。
（2）
①a．在恒温恒容条件下，发生反应S2(g)+2O2(g)2SO2(g)，气体的密度ρ=，该可逆反应m、V始终保持不变，密度ρ始终不变，则气体的密度不变，不能说明反应达到了平衡状态，故a错误；
b．气体的平均相对分子质量M=，该可逆反应中m是不变量，n是变量，则M是变量，当气体的平均相对分子质量不变时，n也不再改变，该可逆反应一定处于平衡状态，故b正确；
c．加入优质催化剂，可加快反应速率，但催化剂对平衡移动无影响，不能提高转化率，故c错误；
答案为b。
②由可得，n(起)=1.0mol+1.5mol=2.5mol，n(平)=(2.5-x)mol，反应达到平衡时容器压强为起始时的80%，根据压强比等于物质的量之比，则=80%，解得x=0.5mol，则平衡常数K===16；答案为16。
（3）
由S2(g)+2O2(g)2SO2(g)可知，增大压强，平衡正向移动，氧气的平衡转化率α增大，则由可得，p1、p2、p3由大到小的顺序是p1＞p2＞p3；答案为p1＞p2＞p3。
安徽省高考化学三年（2021-2023）模拟题汇编-14化学反应的热效应（2）
一、单选题
1．（2022·安徽蚌埠·统考模拟预测）CO与N2O在铁催化剂表面进行如下两步反应：
第一步：Fe*+N2O=FeO*+N2
第二步：FeO*+CO=Fe*+CO2
其相对能量与反应历程如下图所示，下列说法不正确的是
A．总反应是放热反应，化学方程式为CO+N2OCO2+N2
B．在反应过程中，有极性键和非极性键的断裂和生成
C．总反应的反应速率由第一步反应决定
D．Fe*为反应的催化剂，FeO*为中间产物
2．（2022·安徽合肥·统考二模）某科研人员提出HCHO与O2在羟基磷灰石(HAP)表面催化氧化生成CO2、H2O的历程，该历程示意图如下(图中只画出了HAP的部分结构)。下列叙述错误的是（ ）
A．该历程中HCHO中所有的C-H键均断裂
B．该过程的总反应为HCHO+O2CO2+H2O
C．该反应中反应物的总能量低于生成物的总能量
D．生成物CO2中的氧原子由HCHO和O2共同提供
3．（2021·安徽合肥·统考一模）我国科学家用N，二甲基甲酰胺[，简称]成功合成了三甲胺，研究单个分子在铜催化剂表面的反应历程如图所示。下列说法正确的是
A．铜催化剂可降低活化能，从而降低反应的焓变
B．反应历程中最大能垒(活化能)为
C．反应历程中既没有碳氮键的断裂也没有碳氮键的形成
D．制备三甲胺的热化学方程式为
4．（2021·安徽蚌埠·统考一模）溴乙烷与氢氧化钠水溶液反应的过程机理和能量变化如图所示。下列说法中正确的是
A．反应过程中有O—H键的断裂
B．该反应的焓变为(b-a)kJ·mol-1
C．向溴乙烷中加入AgNO3溶液检验溴元素
D．总反应的离子方程式为CH3CH2Br+OH-→CH3CH2OH+Br-
二、原理综合题
5．（2022·安徽宣城·统考二模）大连化学物理研究所开发的DMTO技术曾获得国家科学技术发明一等奖。该技术以煤为原料，经过煤→CO、H2→CH3OH→C2H4、C3H6等一系列变化可获得重要的化工产品乙烯和丙烯。回答下列问题：
(1)煤气化包含一系列化学反应，热化学方程式如下：
①C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) △H1=+131kJ·mol-1
②CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) △H2=akJ·mol-1
③C(s)+CO2(g)=2CO(g) △H=+172kJ·mol-1，
则a=_______。
(2)已知某密闭容器中存在可逆反应：2CH3OH(g) C2H4(g)+2H2O(g) △H，测得其他条件相同时，CH3OH的平衡转化率随着温度(T)、压强(p)的变化如图1所示，平衡常数K与温度T关系如图2所示。
①该反应的△H_______(填“>”或“<”，下同)0，N点v(CH3OH)正_______M点v(CH3OH)逆。
②T1后升高温度，则B、C、D三点中能正确表示该反应的平衡常数K随着温度T改变而变化的点是_______(填字母)。
(3)在一定温度和适当催化剂存在下，将1molCO、2molH2通入恒容密闭容器中，使其发生反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=-91kJ·mol-1，测得开始时容器内总压为3×105Pa，反应经2min达到平衡且平衡时体系压强降低了，则该温度下的平衡常数Kp=_______Pa-2(Kp为分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。
(4)某乙烯熔融碳酸盐燃料电池工作原理如图3所示，则负极上电极反应式为_______；若要维持电池持续稳定工作，则从理论上讲，进入石墨Ⅱ电极上的CO2与石墨Ⅰ电极上生成的CO2的物质的量之比是_______。
6．（2022·安徽合肥·统考三模）甲烷催化裂解是工业上制备乙炔的方法之一。回答下列问题：
(1)已知：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-885 kJ/mol
2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) ΔH2=-2600 kJ/mol
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH3=-572 kJ/mol
则2CH4(g)=C2H2(g)+3H2(g)ΔH=_______kJ/mol
(2)①若用分别表示CH4、CH2、H2和固体催化剂，在固体催化剂表面CH4的裂解过程如图所示，从吸附到解吸的过程中，能量状态最高的是_______(填标号)。
②在恒容密闭容器中充入amol甲烷，测得单位时间内在固体催、化剂表面CH4的转化率[α(CH4)]与温度(t℃)的关系如图所示，t0℃后CH4的转化率突减的原因可能是_______。
(3)甲烷分解体系中几种气体的平衡分压(p/Pa)与温度(t/℃)的关系如图所示。
①T℃时，化学反应2CH4 (g)=C2H2(g)+3H2(g)的压强平衡常数K=_______Pa2。
②在某温度下，向VL恒容密闭容器中充入0.12mol CH4只发生反应2CH4(g)=C2H4(g)+2H2(g)，达到平衡时，测得p(H2)=p(CH4)。CH4的平衡转化率为_______(结果保留两位有效数字)。
(4)甲烷除裂解反应外还能发生水蒸气重整反应，涉及以下反应方程式：
I.CH4(g)+H2O(g)→CO(g)+3H2(g) ΔH1=+206kJ·mol-1；
II.CO(g)+H2O(g)→CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41kJ·mol-1；
在一体积可变的密闭容器中，加入一定量的CH4和H2O(g)发生水蒸气重整反应。
①压强为P0kPa时，分别在加CaO和不加CaO时，平衡体系H2的物质的量随温度变化如图所示。温度低于700℃时，加入CaO可明显提高混合气中H2的量，原因是_______
②500℃时，反应相同时间后测得CH4的转化率随压强的变化如图所示。则图中E点和G点CH4的浓度大小关系为c(G)_______(填“>”“＜”或“=”)c(E)。
7．（2022·安徽·模拟预测）CO2的综合利用有利于碳达峰、“碳中和”目标的最终实现。催化CO2和H2能够制取甲醇。
Ⅰ.在催化剂作用下，CO2、H2同时发生如下反应：
反应1(主反应)：CO2(g) +3H2(g)=CH3OH(l) +H2O(g) △H= -86.9 kJ·mol-1
反应2(副反应)：CO2(g) +H2(g)=CO(g) +H2O(g) △H= +41.2 kJ·mol-1
(1)反应2的发生不利于反应1中CH3OH(l)生成的原因是_______；一定温度、压强下，为了提高反应速率和CH3OH(1)的选择性，应当_______。
(2)假设某温度下，反应1的速率大于反应2的速率，则下列反应过程中的能量变化示意图正确的是_______(填字母)。
A． B． C． D．
(3)若在绝热恒容的密闭体系中进行上述反应，下列能说明反应1达到平衡状态的是_______ ( 填序号)。
①v(CO2)正和v(H2)逆的比值为1：2
②CO2和H2O的物质的量相等
③H2的百分含量不变
④容器的温度恒定不变
Ⅱ.工业上常用甲醇脱氢制重要的化工产品“万能中间体-----HCOOCH3”，具有工艺流程短、原料单一、反应条件温和等优点。该工艺过程涉及如下反应：
反应Ⅰ ：2CH3OH(g)HCOOCH3(g) +2H2(g) △H1
反应Ⅱ：HCOOCH3(g) 2CO(g) +2H2(g) △H2
反应Ⅲ：CH3OH(g) CO(g) +2H2(g) △H3
(4)反应Ⅰ、Ⅲ的能量变化如图所示，则△H2 =_______kJ·mol-1
(5)一定温度下，向体积为V L的恒容密闭容器中通入1 mol CH3OH(g)发生上述反应，t min达到平衡时，容器中HCOOCH3为a mol ，CO为b mol ，0~t min内v(CH30H) =_______mol·L-1·min-1(用含a、b、V、t的代数式表示)，该温度下，反应Ⅲ的平衡常数K=_______(用含a、b、V的代数式表示)。
8．（2022·安徽芜湖·统考三模）为实现我国政府提出的2060年碳中和目标，须控制CO2的排放。
(1)请写出CO2与C反应生成CO的热化学方程式_______。
已知：
①4CO(g)+Fe3O4(s)=3Fe(s)+4CO2(g) ΔH=-14kJ·mol-1
②3Fe(s)+2O2(g)=Fe3O4(s) ΔH=-1118kJ·mol-1
③C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-394kJ·mol-1
若在恒温密闭容器中发生反应①，当反应达到平衡后充入CO2，重新达到平衡后容器中的变化情况是_______(填“增大”、“减小”或“不变”)。反应②在_______(填“低温”或“高温”)条件下更有利于反应的自发进行。
(2)已知：CO2(g)+CH4(g)→2CO(g)+2H2(g)，为研究温度、压强变化对此反应的影响，某科研小组的研究人员向某密闭容器中充入a mol CH4、b mol CO2，测得反应过程中CO2的平衡转化率与温度(K)、压强(kPa)的关系如图所示。欲使X点时CH4的转化率>60％，则a_______b(填“>”、“=”或“<”)；若两种压强下通入气体的量相同，则正反应速率v(Y)_______v(X)，ΔH_______0(填“>”、“=”或“<”)。
(3)CO2在Cu-ZnO催化下，可同时发生如下反应I和II。
I.CO2(g)+3H2(g)→CH3OH(g)+H2O(g)
II.CO2(g)+H2(g) →CO(g)+H2O(g)
在Cu-ZnO存在的条件下，保持温度T不变，在一刚性密闭容器中，充入一定量的CO2及H2，起始及达平衡时，容器内各气体物质的量如下表：
CO2
H2
CH3OH
CO
H2O(g)
总压/kPa
起始/mol
5.0
7.0
0
0
0
p0
平衡/mol
n1
n2
p
若反应I、II均达平衡时，p0=1.2p，则表中n1=_______；若此时n2=3，则反应I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。计算结果用含总压p的最简分式表示)。
9．（2022·安徽蚌埠·统考模拟预测）二氧化碳加氢可转化为二甲醚(CH3OCH3)，既可以降低二氧化碳排放量，也可以得到性能优良的燃料，是实现碳中和的有效手段之一、回答下列问题：
(1)已知：①CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ∆H1=-49.0kJ∙mol-1
②2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g) ∆H2=-23.5kJ∙mol-1
用二氧化碳和氢气反应制取二甲醚的热化学方程式为_______。
(2)一定条件下，向体积为2L的恒容闭容器中通入2molCO2和6molH2发生上述反应。
①下列有关叙述正确的是_______(填字母序号)。
a．容器内气体密度不再发生改变，说明反应达化学平衡状态
b．使用合适的催化剂可以提高单位时间内CH3OCH3的产率
c．反应达化学平衡后，向容器内通入少量氦气，则平衡向正反应方向移动
d．反应达平衡状态后向容器内再通入1molCO2和3molH2，重新达平衡后CH3OCH3体积分数增大
②升高温度，二甲醚的平衡产率_______(填“增大”、“减小”或“不变”)，原因是_______。
③CO2与H2混合气体以一定的比例和一定流速分别通过填充有催化剂I和催化剂II的反应器，CO2转化率与温度的关系如图。a点的CO2转化率_______(填“是”或“不是”)平衡转化率，在催化剂I作用下，温度高于T1时，CO2转化率下降的原因可能是_______
(3)将组成(物质的量分数)为20％CO2(g)、60％H2(g)和20％N2(g)(N2不参与反应)的气体通入反应器，在一定温度和p=2.0MPa的条件下发生反应CO2(g)+3H2(g)→CH3OH(g)+H2O(g)。平衡时，若CO2(g)转化率为50％，则H2O(g)的分压为_______MPa，反应的平衡常数Kp=_______(MPa)-2(保留两位有效数字，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压x物质的量分数)。
10．（2022·安徽马鞍山·统考三模）甲醇是一种重要的液体清洁燃料，工业上有多种制备甲醇的方法。
Ⅰ.利用H2O2来氧化CH4制取液体燃料甲醇。
(1)已知： 2CH4(g) + O2(g) = 2CH3OH(l) ∆H1
2H2O2(l)= O2(g) + 2H2O(l) △H2
则H2O2氧化CH4的热化学方程式为_______ ( 用∆H1和∆H2来表示∆H)。
(2)该方法采用的温度为70℃，不选择更低或更高温度的原因是_______。
Ⅱ.工业。上也常使用CO2和H2在高温条件下制备甲醇，发生的反应为
主反应： CO2(g)+ 3H2(g) CHOH(g)+ H2O(g) ∆H<0
副反应： CO2(g) +H2(g) CO(g) + H2O(g) ∆H<0
起始投料为= 3。
i.当反应只按主反应进行时，研究不同温度、压强下，平衡时甲醇的物质的量分数[x(CH3OH)]的变化规律，如下图所示。其中， x(CH3OH)-p图在t=250℃下测得， x(CH3OH)-t 图在p=5×105 Pa下测得。
(3)图中等压过程的曲线是_______(填“a”或“b”)，判断的依据是_______。
(4)当x(CH3OH)=0.10时，反应条件可能为_______或_______。
ii.当两个反应同时发生时，在T℃，恒压为1×106 Pa条件下达平衡时： x(CH3OH)=0.125，x(CO)=0.0625。
(5)该条件下CO2的总转化率=_______ ； 副反应的平衡常数Kp=_______(保留3位有效数字，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
11．（2022·安徽淮北·统考二模）煤、石油等传统能源使用时污染严重，且日渐枯竭，科学家们寻找其他清洁能源作为替代品，其中甲烷的开发利用成为一个热点。以下是甲烷水蒸气重整的应用：
已知：①
②
(1)甲烷水蒸气重整原理CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) △H3，则△H3=_______kJ/mol。
(2)向恒容容器中加入1 molCH4和2 molH2O，在恒定的温度，初始压强a MPa下进行反应，
①当分离出0.8molH2时，分离比η=_______。(分离比，实际分离量与CH4完全转化时得到的H2量的比例，体现H2分离的程度)。
②下图是甲烷平衡转化率与温度、H2分离比的关系，其中η1、η2、η3的由大到小的关系是_______。
③η3=0.25时，A点气体的总压p(总)_______a MPa(填“>”、“=”、“<”)；H2的分压p(H2)=_______MPa；平衡常数Kp=_______(MPa)2。
(3)从反应体系中分离出H2、CO2需要消耗能量(分离能耗)，不同的分离方式需要的分离能耗与甲烷平衡转化率的关系如下图所示：
在提供相同的分离能量时，哪种分离方式更有利于提高甲烷平衡转化率_______。
12．（2022·安徽宣城·二模）碳化学是以分子中只含一个碳原子的化合物为原料生产化工产品的方法。合成气(CO和的混合气体)是一碳化学的重要原料，焦炭与水蒸气在刚性密闭容器中会发生如下两个反应：
Ⅰ：
Ⅱ：
下表是几种物质的标准生成热(由对应稳定单质生成1mol某种物质的焓变叫做该物质的标准生成热)。
物质
标准生成热
0.0
0.0
(1)反应Ⅰ的焓变_______，、分别表示该反应正、逆反应的活化能，则－_______0(填“>”或“<”或“=”)。
(2)若在绝热恒容容器中仅发生反应Ⅱ，则下列事实能说明反应达到平衡状态的是_______。
A．容器内气体的压强不变 B．容器内温度不变
C．容器内气体的密度不再改变 D．容器内气体的平均相对分子质量不变
(3)已知反应Ⅱ的正反应速率，逆反应速率，、分别为正、逆反应速率常数，(k表示或)与温度的关系如图所示，其中直线a、b分别表示、随温度的变化。升高温度，反应Ⅱ的平衡常数K_______(填“变大”或“变小”或“不变”)。
(4)在上图A点对应的温度下，向某刚性密闭容器中加入足量焦炭和一定量水蒸气，同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，已知起始时容器内压强为80kPa，10分钟后体系达到平衡状态，容器内压强变为100kPa。
①平衡时CO的分压_______kPa，平衡时水蒸气的转化率为_______%。
②进一步提高水蒸气平衡转化率的方法有_______、_______(写两种不同的方法)。
13．（2022·安徽黄山·统考二模）CO2的资源化可以推动经济高质量发展和生态环境质量的持续改善，回答下列问题：
(1)CO2和乙烷反应制备乙烯。常温常压时，相关物质的相对能量如下图所示：
已知：H2O(g)= H2O(l)的 △H计算如下： △H=-286kJ·mol-1-(-242kJ·mol-1)=-44kJ·mol-1。则CO2和乙烷反应生成乙烯、CO和液态水的热化学方程式为___________。
(2)CO2和M2CO3反应制备MHCO3，某学习兴趣小组为了研究该反应，将足量的某碳酸氢盐(MHCO3)固体置于真空恒容密闭容器中，发生如下反应：。反应达平衡时体系的总压为50 kPa，保持温度不变，开始时在体系中先通入一定量的CO2(g)，再加入足量MHCO3(s)，欲使平衡时体系中水蒸气的分压小于5 kPa，则CO2(g)的初始压强应大于___________kPa。
(3)CO2和H2制备甲醇，反应体系中涉及以下两个反应：
I．CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1 ＜ 0
II．CO2(g) + H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2 ＞ 0
将CO2和H2按物质的量之比1：3混合通入刚性密闭容器中，在催化剂作用下发生反应I和反应II，在相同的时间内CH3OH的选择性和产率随温度的变化如图所示。
已知：CH3OH的选择性=×100%
①在上述条件下合成甲醇的工业条件是___________。
A．210℃ B．230℃ C．催化CZT D．催化剂CZ(Zr-1)T
②230℃以上，升高温度导致CO2的转化率增大，甲醇的产率降低。可能的原因是___________。
③230℃时，容器内压强随时间的变化如下表所示：
时间/min
0
20
40
60
80
压强/MPa
P0
0.95P0
0.92P0
0.90P0
0.90P0
反应I 的速率可表示为v=k·P(CO2)·P3 (H2)(k为常数)，平衡时P(H2O)=0.15P0，则反应在60 min时v=___________(用含P0、k的式子表示)。达平衡时CH3OH的选择性=___________，反应II的Kc=___________。
14．（2022·安徽合肥·统考二模）磷石膏是湿法生产磷酸的固体废弃物，主要成分是CaSO4·2H2O。用磷石膏生产硫酸或硫，既可减少对环境的污染又可使资源循环利用。回答下列问题：
(1)用硫磺还原磷石膏。已知下列反应：
3CaSO4(s)+CaS(s)=4CaO(s)+4SO2(g) ΔH1
3CaS(s)+CaSO4(s)=4CaO(s)+4S(s) ΔH2
则反应：2CaSO4(s)+S(s)=2CaO(s)+3SO2(g) ，ΔH=_______(用ΔH1和ΔH2表示)。
(2)以高硫煤为还原剂焙烧2.5小时，温度对CaSO4转化率的影响如下图所示，CaCl2的作用是_______；当温度高于1200℃时，无论有无CaCl2，CaSO4的转化率都趋于相同，可能的原因是_______ 。
(3)用CO作还原剂与磷石膏反应，不同反应温度下可得到不同的产物。
①温度低于800℃时，主要的还原产物是一种硫的最低价盐，该物质的化学式是_______。
②1150℃下，向盛有足量CaSO4的真空恒容密闭容器中充入一定量CO，反应体系起始压强为0.1a MPa，主要发生反应：CaSO4(s)+CO(g)=CaO(s)+CO2(g)+SO2(g)。该反应达到平衡时，c(SO2)=8.0×10-5mol·L-1，CO的转化率为80%，则初始时c(CO)=_______mol·L-1，该反应的分压平衡常数KP=_______MPa(用含a的代数式表示；分压=总压×物质的量分数；忽略副反应)。
(4)以C作还原剂。向密闭容器中加入相同质量的几组不同C/S值(炭粉与CaSO4的物质的量之比)的混合物，1100℃煅烧至无气体产生，结果如下图所示。当C/S值为0.5时，反应产物主要为CaO、SO2和CO2；当C/S值大于0.7时，反应所得气体中SO2的体积分数不升反降，可能的原因是_______。
15．（2022·安徽蚌埠·统考三模）中国首次实现利用二氧化碳合成淀粉，合成过程的关键步骤是利用二氧化碳制备甲醇。CO2催化加氢制CH3OH的主要反应为CO2+3H2→CH3OH+H2O。
(1)已知H2(g)和CH3OH(g)的燃烧热分别是285.8kJ·mol-1和763.9kJ·mol-1，H2O(1)的汽化热是40.8kJ·mol-1，则反应CO2(g)+3H2(g)→CH3OH(g)+H2O(g)的ΔH=___________。该反应在___________(填“高温”“低温”或“任何温度”)下可自发进行。
(2)CO2催化加氢制CH3OH的一种反应机理历程如下图所示(吸附在催化剂表面的物质用*标注，如CO2*表示CO2吸附在催化剂表面)
该反应历程中决速步反应的化学方程式为___________。
(3)已知化学反应速率方程k正、k逆是正逆反应v正=k正·c(CO2)·c3(H2)，v逆=k逆·c(CH3OH)·c(H2O)的速率常数，只受温度影响。如图表示速率常数的对数lgk与温度的倒数之间的关系，k正、k逆对应的曲线分别是___________、___________。
(4)CO2和H2起始物质的量之比为1：3时，该反应在有、无分子筛膜时甲醇的平衡产率随温度的变化如图所示(分子筛膜能选择性分离出H2O)。有分子筛膜时，温度为210℃时甲醇平衡产率最高的原因是___________。
(5)一定条件下，向2L恒容密闭容器中充入2 molCO2和6molH2，发生反应CO2(g)+3H2(g) → CH3OH(g)+H2O(g)。已知容器内起始压强为320kPa，反应达平衡时容器内压强为200kPa，平衡时CH3OH(g)的分压为___________kPa，该温度下反应的标准平衡常数Kθ=___________。(该反应标准平衡常数的表达式为Kθ=，其中p为分压，分压=总压×物质的量分数,pθ=100kPa)
16．（2022·安徽马鞍山·统考一模）我国提出2060年前实现碳中和，降低大气中CO2含量是当今世界重要科研课题之一，以CO2为原料制备甲烷、戊烷、甲醇等能源物质具有较好的发展前景。问答下列问题：
(1)CO2在固体催化表面加氢合成甲烷过程中发生以下两个反应：
主反应：CO2(g)＋4H2(g)⇌CH4(g)＋2H2O(g) ΔH1=-156.9kJ·mol-1
副反应：CO2(g)＋H2(g)⇌CO(g)＋H2O(g) ΔH2=+41.1kJ·mol-1
①已知2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g) ΔH3=-395.6kJ·mol-1，则CH4燃烧的热化学方程式CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH=___________
②加氢合成甲烷时，通常控制温度为500℃左右，其原因为该温度下有较高的化学反应速率和___________
③500℃时，向1L恒容密闭容器中充入4molCO2和12molH2，初始压强为p，20min时主、副反应都达到平衡状态，测得c(H2O)=5mol·L-1，体系压强为，则0～20min内v(CH4)=___________mol·L-lmin-1，平衡时CH4选择性=___________(CH4选择性=)。
(2)我国科研人员将CO2和H2在Na-Fe3O4／HZSM-5催化下转变为汽油(C5～C11的烃)，反应过程如下图所示。
①若CO2在该条件下转化为戊烷(C5H12)，则该反应的化学方程式为___________
②催化剂中的Fe3O4可用电解法制备。电解时以Fe做电极，电解质溶液为稀硫酸，其阳极反应式为___________
(3)甲醇催化制取乙烯的过程中发生如下反应：
反应1：3CH3OH⇌C3H6(g)+H2O(g)；
反应2：2CH3OH(g)⇌C2H4(g)+2H2O(g)
反应I的Arrhenius经验公式的实验数据如图中曲线a所示，已知Arhenius经验公式Rlnk=(Ea为活化能，k为速率常数，R和C为常数)。则该反应的活化能(10K)Ea=___________kJ·mol-1。当改变外界条件时，实验数据如图中的曲线b所示，则实验可能改变的外界条件是___________
17．（2022·安徽淮北·统考一模）我国力争于2060年前实现碳中和。因此，降低空气中二氧化碳含量成为研究热点，研发二氧化碳的利用技术，对于改善环境，实现绿色发展至关重要。
(1)CO2和C2H6反应制备C2H4涉及的主要反应如下：
Ⅰ.C2H6(g)C2H4(g)+H2(g) △H1=+136kJ•mol-1
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2
相关的几种化学键键能如表所示：
化学键
C=O
H—H
C≡O
H—O
键能/(kJ•mol-1)
803
436
1072
464.5
则反应C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)的△H3=______kJ•mol-1。
(2)T℃时在2L密闭容器中通入2molC2H6和2molCO2混合气体，发生反应C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)，初始压强为mPa，反应进行到100min时达到平衡，平衡时的体积分数为20%。0到100min内C2H6的平均反应速率为______Pa/min，则该温度下的平衡常数Kp=______(分压=总压×物质的量分数)。
(3)乙烷热裂解制乙烯的主反应C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)，还存在副反应C2H6(g)3H2(g)+2C(s)。向乙烷热裂解制乙烯体系中加入10g的催化剂，在不同温度下，催化剂固体质量变化对催化效率的影响如图所示。
①对于主反应，图中M和N两点的化学平衡常数大小：KM ______KN(填“>”、“<”或“=”)。
②当反应温度高于700℃时催化剂固体质量增加的原因是______。
③当反应温度高于700℃后向体系中通入过量的CO2，可以提高催化效率的原因是______。
18．（2021·安徽蚌埠·统考模拟预测）乙醇是一种重要的工业原料，被广泛应用于能源、化工、食品等领域。以合成气合成乙醇是近年来研究的热点，其中乙酸甲酯CH3COOCH3加氢是制取乙醇的关键步骤之一、包括以下主要反应：
I．CH3COOCH3(g)+2H2(g) C2H5OH(g)+CH3OH(g) ΔH1=—71kJ·mol-1
II．CH3COOCH3(g)+H2(g) CH3CHO(g)+CH3OH(g) ΔH2=+13.6kJ·mol-1
(1)反应CH3CHO(g)+H2(g) C2H5OH(g)的ΔH=___________。
(2)若在体积为2L的密闭容器中，控制CH3COOCH3流速为22.4m3·h-1(已换算为标准状况)，CH3COOCH3的转化率为80.0%，则CH3COOCH3的反应速率为___________mol·L-1·min-1(保留三位有效数字)。CH3COOCH3流速过大时乙酸甲酯的转化率下降，原因是___________。
(3)乙酸甲酯加氢反应通常使用铜基催化剂，催化剂I的主要成分为Cu-Al，催化剂II的主要成分为Cu-Zn-Al，实验中采用催化剂I和催化剂II测得不同温下相同时间内乙酸甲酯的转化率如图1。工业生产中应使用的催化剂是___________ (填“催化剂I”或“催化剂II”)，温度升高，乙酸甲酯的转化率增大的原因是___________。
(4)使用X射线衍射仪对催化剂I和II的中间产物进行XRD分析，根据衍射峰可判断物质的成分。XRD谱图如图2，分析XRD谱图可知，相比催化剂I，催化剂II的中间产物中新生成的物质是___________ (填化学式)。
(5)一定条件下在1L密闭容器内通入2.00 mol CH3COOCH3和3.96 mol H2发生反应I和II，测得不同温度下达平衡时CH3COOCH3转化率和乙醇的选择性如图3所示。260℃时反应I的平衡常数K=___________。温度高于240℃时，随温度升高乙醇的选择性降低的原因是___________。［乙醇的选择性=］
19．（2021·安徽合肥·统考一模）资源化在推进能源绿色转型，实现“碳达峰、碳中和”中具有重要意义。
Ⅰ. 与催化重整制合成气是研究热点之一、发生的主要反应有：
反应①：
反应②：
(1)有关化学键键能数据如表：
化学键
H-O
C=O
键能/
436
463
803
1076
则反应②的反应热_______。
(2)对于上述反位体系，下列说法错误的是_______。
A．增大的浓度，反应①②的正反应速率均增加
B．恒容密闭容器中当气体密度不变时，反应达到平衡状态
C．加入催化剂，可提高的平衡转化率
(3)恒压下进行与催化重整实验。初始压强为，起始投料，和的平衡转化率随温度变化曲线如图所示。
①曲线_______(填“A”或“B”)表示的平衡转化率。
②800K，反应至转化率达到X点时，v(正)_______v(逆)(填“>”、“<”或“=”)。若要使的转化率由X点达到Y点，改变的外界条件可以是_______(答一条即可)。
③800K，反应①的分压平衡常数_______(分压=总压×物质的量分数)。
Ⅱ.利用电化学装置可实现和两种分子的耦合转化，其原理如图所示。
(4)阴极的电极反应式为_______。
20．（2021·安徽蚌埠·统考一模）三硫化二铬(Cr2S3)是一种棕黑色固体，可作为化学试剂、医药材料中间体等。
已知：①2Cr2S3(s)4Cr(s)+3S2(g) △H1
②S2(g)+2O2(g)2SO2(g) △H2
(1)则2Cr2S3(s)+6O2(g)4Cr(s)+6SO2(g)的△H=___(用含△H1、△H2的代数式表示)。
(2)在恒温恒容条件下，发生反应S2(g)+2O2(g)2SO2(g)。
①下列说法正确的是___(填字母)。
a.气体的密度不变，则反应一定达到了平衡状态
b.气体的平均相对分子质量不变，反应一定处于平衡状态
c.加入优质催化剂加快反应速率，提高转化率
②在2L恒容密闭容器中充入1.0molS2(g)和1.5molO2(g)发生反应，反应达到平衡时容器压强为起始时的80%，平衡常数K=___。
(3)在恒容密闭容器中，发生反应S2(g)+2O2(g)2SO2(g)，测得氧气的平衡转化率α与起始压强、温度的关系如图所示。p1、p2、p3由大到小的顺序是___。
参考答案：
1．B
【详解】A．由题干反应历程图可知，该反应的总反应化学方程式为CO+N2OCO2+N2，反应物的总能量高于生成物的总能量，则是放热反应，A正确；
B．由题干反应历程图可知，在反应过程中，反应物中CO和N2O中的C-O、N-O极性键断裂，CO2中有C-O极性键形成，即整个过程中没有非极性键的断裂和生成，B错误；
C．总由题干反应历程图可知，第一步反应的活化能大于第二步反应，即第一步反应为慢反应，则整个反应的反应速率由第一步反应决定，C正确；
D．由题干反应历程图可知，Fe*反应过程中参与反应，但反应前后不变，即Fe*为反应的催化剂，FeO*为中间产物，D正确；
故答案为：B。
2．C
【详解】A．反应HCHO→CO2，HCHO中所有的C-H键均断裂，A项正确；
B．根据题干所示，反应物为HCHO和O2，生成物为CO2和H2O，HAP做催化剂，反应方程式为：HCHO+O2CO2+H2O，B项正确；
C．该反应与甲醛和氧气燃烧：HCHO+O2CO2+H2O能量变化大致相同，甲醛燃烧为放热反应，故题中反应也为放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，C项错误；
D．根据图示反应时HCHO中C-H键均断裂，连接O2提供的一个O原子形成CO2，则生成物CO2中的氧原子由HCHO和O2共同提供，D项正确；
答案选C。
3．C
【详解】A． 催化剂可以降低活化能，而反应的焓变与反应物质的始态和终态有关，加入催化剂反应的始态、终态相同，则焓变相同，选项A错误；
B．从图中可以看出，正向进行的三个反应中，其能垒分别为-1.23eV-(-2.16eV)=0.93eV，-1.55eV-(-1.77eV)=0.22eV，-1.02eV-(-2.21eV)=1.19eV，故最大能垒为1.19eV，选项B错误；
C．反应历程中没有C-N键断裂也没有C-N键生成，选项C正确；
D．制备三甲胺的热化学方程式为，选项D错误；
答案选C。
4．D
【详解】A．由图可知，反应过程中没有O—H键的断裂，错误；
B．该反应的焓变为(a-b)kJ·mol-1，错误；
C．向溴乙烷中加入氢氧化钠水溶液，加热，然后再加硝酸酸化后再加入AgNO3溶液检验溴元素，错误；
D．根据始态和末态物质可得总反应的离子方程式为CH3CH2Br+OH-→CH3CH2OH+Br-，正确；
故选D。
5．(1)-41
(2) < > C
(3)1×10-10
(4) C2H4+6CO-12e-=8CO2+2H2O 3∶4
【详解】（1）根据盖斯定律可知，①－③得出ΔH2=[(＋131)－(＋172)]kJ·mol－1=－41kJ·mol－1，故答案为－41；
（2）根据图1，随着温度升高，CH3OH的转化率降低，说明升高温度，平衡向逆反应方向进行，根据勒夏特列原理，正反应ΔH＜0；该反应为物质的量增大反应，相同条件下，增大压强，平衡向逆反应方向进行，CH3OH转化率降低，因此p2＞p1，压强增大，化学反应速率加快，即N点v(CH3OH)正＞M点v(CH3OH)逆；故答案为＜；＞；
化学平衡常数只受温度影响，该反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向进行，K减小，根据图2，推出C点符合题意；故答案为C；
（3）容器为恒容，总压为3×105Pa，开始时充入1molCO和2molH2，则开始时P(CO)=1×105Pa，P(H2)=2×105Pa，令达到平衡时消耗CO的分压为xPa，则达到平衡时的总压为(1×105－x)＋(2×105－2x)+x=3×105－3×105×，解得x=0.5×105，达到平衡时Kp==1×10－10；故答案为1×10－10；
（4）根据装置图，石墨Ⅰ上C2H4转化成CO2和H2O，C的化合价由－2价升高为＋4价，根据原电池工作原理，该电极为负极，熔融碳酸盐作电解质，碳酸根需要在负极上参与反应，电极反应式为C2H4＋6CO－12e－=8CO2＋2H2O；石墨Ⅱ为正极，电极反应式为O2＋2CO2＋4e－=2CO，电路中得失电子数目守恒，进入石墨Ⅱ电极上的CO2与石墨Ⅰ电极上生成的CO2的物质的量之比是6∶8=3∶4；因此故答案为C2H4＋6CO－12e－=8CO2＋2H2O；3∶4。
6．(1)+388
(2) B 温度过高，催化剂活性降低
(3) 104.7 66.7%
(4) 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 >
【解析】(1)
已知：①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-885 kJ/mol
②2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l) ΔH2=-2600 kJ/mol
③2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) ΔH3=-572 kJ/mol
根据盖斯定律，由①-②-③得反应2CH4(g)=C2H2(g)+3H2(g) ΔH=(-885 kJ/mol)-(-2600 kJ/mol)-(-572 kJ/mol)=+388kJ/mol；
(2)
因为A→B吸收能量，B→C放出能量，所以B点能量最高，答案为B；
t0℃后CH4的转化率突减的原因可能是温度过高，催化剂活性降低；
(3)
①将该反应的平衡常数表达式，将气体的平衡浓度换为平衡分压，t3℃时, 化学反应2CH4(g)=C2H2(g)+ 3H2(g)的气体分压为: p(CH4)= 103、p(H2)= 104、p(C2H2)= 10-1.3，压强平衡常数Kp===104.7；
②设CH4的开始浓度为0.3mol/L，转化浓度为xmol/L，根据反应方程式2CH4(g)=C2H4(g)+ 2H2(g)中物质反应转化关系可知平衡时c(CH4)=(0.3-x)mol/L，c(C2H4)=mol/L，c(H2)=xmol/L，达到平衡时，测得p(C2H4)=p(CH4)，由于容器的容积不变，气体的物质的量的比等于压强的比，可知: 0.3-x=，所以x=0.2mol/L，故CH4的平衡转化率=100%=66.7%；
(4)
①CaO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；
②500℃时，E点压强低于G点压强，G点甲烷浓度大，答案为>。
7．(1) 反应2消耗CO2、H2，且有H2O(g)生成，CO2、H2浓度减小和H2O( g)浓度增大都使反应1逆向进行 选择性催化剂（选择CH3OH的催化剂）
(2)A
(3)③④
(4)76.6
(5)
【分析】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物理量也不发生变化，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态；根据图象判断反应热，根据盖斯定律，计算反应热；根据反应速率的计算公式，根据元素守恒可知反应中的各物质的量，从而计算出反应Ⅲ的K值，以此来解析；
【详解】（1）反应2消耗CO2、H2，且有H2O(g)生成，CO2、H2浓度减小和H2O( g)浓度增大都使反应1逆向进行；根据影响反应速率的因素，一定温度、压强下，温度压强不能改变，可以利用催化剂，可以用选择性催化剂，选择生成CH3OH的催化剂；
（2）②反应1为放热反应，则反应物总能量高于生成物总能量，反应2为吸热反应，则反应物总能量低于生成物总能量，BC错误；反应1的速率大于反应2的速率，说明反应1的活化能小于反应2，D错误，则A正确；
故选A。
（3）①．v(CO2)正和v(H2)逆的比值为1：3，才能证明正逆反应速率相等，此时给定的条件不能判断平衡，①不符合题意；
②．CO2和H2O的物质的量相等，不能说明正逆反应速率相等，不能表明反应已达到平衡，②不符合题意；
③．H2的百分含量为一个变量，当H2的百分含量不变时，说明正逆反应速率相等，则反应达平衡状态，③符合题意；
④．反应1为放热反应，容器为恒容绝热，容器的温度会随着反应的温度发生改变，温度为一个变量，当容器的温度恒定不变时，说明正逆反应速率相等，则反应达平衡状态，④符合题意；
故选③④。
（4）根据图中信息可知反应 △H1=+135.4 kJ·mol-1；△H3=+106.0 kJ·mol-1；根据盖斯定律可知2反应Ⅲ-反应Ⅰ=反应Ⅱ，故△H2 =2×△H3-△H1=2×106.0 kJ·mol-1-135.4 kJ·mol-1=76.6 kJ·mol-1；
（5）1mol CH3OH(g)发生上述反应，t min达到平衡时，容器中HCOOCH3为amol，CO为bmol，根据C守恒可知，t min时容器中n(CH3OH)=(1-2a-b)mol，反应的甲醇的物质的量为：(2a+b)mol，v(CH3OH)= = = =mol·L-1·min-1；根据H守恒，可知t min时容器中n(H2)= =(2a+2b)mol，根据C守恒可知，t min时容器中n(CH3OH)=(1-2a-b)mol，CO为bmol，该温度下，反应Ⅲ的平衡常数K= ==；
8．(1) C(s)+CO2(g)=2CO(g) ΔH =+172 kJ·mol-1 不变 低温
(2) < < >
(3) 1
【解析】（1）
①4CO(g)+Fe3O4(s)=3Fe(s)+4CO2(g) ΔH1=-14kJ·mol-1
②3Fe(s)+2O2(g)=Fe3O4(s) ΔH2=-1118kJ·mol-1
③C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH3=-394kJ·mol-1
由盖斯定：③-×②-×①可得CO2与C反应生成CO的热化学方程式为C(s)+CO2(g)=2CO(g) ΔH =+172 kJ·mol-1；
反应①的平衡常数表达式K=，平衡后充入CO2，由于温度不变，K不变，即不变，则不变，不变，则不变；
自发过程要满足熵增、放热至少一个条件，只满足熵增时需要高温才能实现自发，只满足放热时需要低温才能实现自发，熵增和放热同时满足在任何温度下都自发，反应②的正反应是熵减的放热反应，则低温条件下更有利于反应的自发进行；
（2）
X点CO2的转化率=60％，则CO2(g)和CH4(g)的转化量均为0.6b mol，CH4的转化率=×100%，要使X点时CH4的转化率>60％即×100%>60％，解得a
（3）
起始时气体总物质的量为12mol，反应I、II均达平衡时，p0=1.2p，则12=1.2×n(n为平衡时气体总物质的量)，解得平衡时气体总物质的量为10mol，则气体总物质的量减小12mol-10mol=2mol，由于反应II是气体总物质的量不变的反应，则减少的2mol为反应I造成，
平衡时H2的物质的量为n1，则，则平衡时甲醇为1mol，即n1=1；
此时n2＝3，即平衡时H2O(g)的物质的量为3mol，则反应II生2mol H2O(g)，则，则平衡时CO2、H2、CH3OH、H2O、CO的物质的量分别为2mol、2mol、1mol、3mol、2mol，CO2、H2、CH3OH、H2O、CO的物质的量分数分别为、、、，反应I的平衡常数Kp=。
9．(1)2CO2(g)+6H2(g)⇌CH3OCH3(g)+3H2O(g) ∆H=-121.5kJ/mol
(2) bd 减小 二甲醚的合成反应为放热反应，升高温度，平衡逆向进行 不是 催化剂的活性降低
(3) 0.25 0.59
【解析】(1)
已知：①CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ∆H1=-49.0kJ∙mol-1
②2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)+H2O(g) ∆H2=-23.5kJ∙mol-1
①×2+②即得到制取二甲醚的热化学方程式2CO2(g)+6H2(g)⇌CH3OCH3(g)+3H2O(g)，根据盖斯定律可得∆H=(-49kJ/mol)×2+(-23.5kJ/mol)=-121.5kJ/mol；
(2)
①a．容器为恒容容器，气体密度始终为不变量，气体密度不再发生改变，不能说明反应达化学平衡状态，a错误；
b．使用合适的催化剂，可以提高反应速率，故单位时间内CH3OCH3的产率增大，b正确；
c．反应达化学平衡后，向恒容容器内通入少量不参与反应的氦气，反应体系中各物质的浓度不发生变化，平衡不移动，c错误；
d．向恒容容器内再通入1molCO2和3molH2，相当于增大压强，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，d正确；
答案选bd；
②二甲醚的合成反应为放热反应，升高温度，平衡逆向进行，二甲醚的平衡产率减小；
③a点时CO2转化率最高，a点后CO2转化率仍发生改变，即CO2的含量仍发生改变，故a点的CO2转化率不是平衡转化率，从图中可以看出，在催化剂I作用下，温度高于T1时，CO2转化率下降，可能是催化剂对此反应的催化效率降低，或有其它副反应发生，即原因可能是催化剂的活性降低；
(3)
将组成(物质的量分数)为20％CO2(g)、60％H2(g)和20％N2(g)(N2不参与反应)的气体通入反应器，设起始时，CO2(g)、H2(g)和N2(g)的物质的量分别为1mol、3mol和1mol，若CO2(g)的转化率为50%，列三段式为：
平衡时，体系内的总物质的量为0.5mol+1.5mol+0.5mol+0.5mol+1mol=4mol，则此时H2O(g)的分压为，反应的平衡常数。
【点睛】第(3)小问为本题的易错点，解答时需考虑，虽N2(g)不参与反应，但N2(g)在体系中也有分压，计算时不可忽略。
10．(1)H2O2(l) + CH4(g)=CH3OH(l) +H2O(l) ΔH=(ΔH1+ΔH2)
(2)低于70℃，反应速率慢，高于70℃双氧水分解
(3) b 压强不变时，温度升高，△H＜0，平衡逆向移动，x(CH3OH)降低
(4) 210℃，5×105 Pa 250℃，9×105 Pa
(5) 60.0% 或60% 0.188
【详解】（1）已知： ①2CH4(g) + O2(g) = 2CH3OH(l) ∆H1
②2H2O2(l)= O2(g) + 2H2O(l) △H2
根据盖斯定律，由(①+②)得反应H2O2(l) + CH4(g)=CH3OH(l) +H2O(l) ΔH=(ΔH1+ΔH2)；
（2）反应时温度低于70℃，反应速率慢，高于70℃双氧水分解,故该方法采用的温度为70℃，不选择更低或更高温度；
（3）图中等压线是b，压强不变时，温度升高，△H＜0，平衡逆向移动，x(CH3OH)降低；
（4）根据上述分析可知:曲线b表示等压过程中x(CH3OH )与温度的关系，曲线a表示温度为250℃，c(CH3OH)与压强的关系，由图示可知:当x(C'H3OH) = 0.10时，反应条件可能是温度为210℃，压强为5×105 Pa条件；或温度为250℃，压强为9×105 Pa条件；
故答案为: 210℃，5×105 Pa；250℃，9×105 Pa；
（5）假设反应分步进行，根据三段式可知：
x(CH3OH)=0.125，解得x=0.4
x(CO)==0.0625，解得y=0.2，该条件下CO2的总转化率=；
副反应的平衡常数Kp======0.188。
11．(1)+165
(2) 0.2 η3>η2>η1 =
(3)双分离CO2和H2
【详解】（1）由盖斯定律可知，目标反应式=①-2×②，因此△H3=△H1-2×△H2= +247kJ/mol-2×41kJ/mol =+165 kJ/mol，故答案为+165；
（2）①根据分离比的定义：分离比，指实际H2分离量与CH4完全转化时得到的H2量的比例，所以当分离出0.8molH2时，分离比，故答案为0.2；②根据甲烷平衡转化率与温度、H2分离比的关系图可知，当温度一定时，CH4的平衡转化率越大，说明体系中生成的H2越多，分离出的H2越多，则分离比越大，所以η1、η2、η3的由大到小的关系是η3>η2>η1，故答案为η3>η2>η1；③当η3=0.25时，可知从体系中分离出H2的物质的量为1mol，根据图象A点甲烷平衡转化率为50%，所以三段式如下：
，根据PV=nRT，可知当T、V一定时，体系气体的压强与气体的物质的量成正比，反应前n(气体)=3mol，反应平衡后由于从体系分离出1mol H2，n(气体)=0.5mol +1mol +0.5mol +2mol -1mol =3mol，所以A点气体的总压p(总)=a MPa；根据前面的分析可知，从体系中分离出H2的物质的量为1mol，体系还剩余1mol H2，所以H2的分压p(H2)=MPa；平衡常数，故答案为：=，，；
（3）通过图象可知，在提供相同的分离能量时，双分离CO2和H2这种方式更有利于提高甲烷平衡转化率，故答案为双分离CO2和H2。
12．(1) +131.3 >
(2)AB
(3)变小
(4) 8 40 增大容器体积 及时分离出或
【详解】（1）=+131.3；、分别表示该反应正、逆反应的活化能，该反应为吸热反应，＞，则－＞0；
（2）Ⅱ：
A.该反应中气体体积不变，气体总物质的量为定值，且在绝热条件下，结合PV=nRT可知，混合气体的压强为变量，当混合气体的压强不变，表明正逆反应速率相等，达到平衡状态，A正确；
B.在绝热容器内，容器内温度为变量，当容器内温度不变时，表明正逆反应速率相等，达到平衡状态，B正确
C.混合气体的质量为定变量、容器容积不变，则混合气体的密度为定量，当混合气体的密度不变时，不能表明正逆反应速率相等，达到平衡状态，C错误；
D.混合气体的质量为定量，混合气体的物质的量不变，则混合气体的平均相对分子质量为定量，当混合气体的平均分子质量不变时，不能表明达到平衡状态，D错误；
故选AB；
（3）直线a、b分别表示、随温度的变化，随着温度的降低增大，正逆反应速率均减小，则降低相同温度时lg减小更快，降低温度平衡正向移动，升高温度平衡逆向移动，反应Ⅱ的平衡常数K变小；
（4）①，，则有x-y+80-x-y+y++x+y=100，解得x=20 kPa，A点时=，=，，由以上可知，(20-y)·(60-y)=(y)·(20+y)解得y=12 kPa，平衡时CO的分压20 kPa -12 kPa =8kPa，平衡时水蒸气的转化率为；
②进一步提高水蒸气平衡转化率的方法有1.增大容器体积， 2. 及时分离出或，促进平衡正向移动。
13．(1)C2H6(g)+ CO2(g)= C2H4(g)+ CO(g)+ H2O(l) ΔH=+133 kJ·mol-1
(2)120
(3) BD 温度升高，反应速率加快，相同时间内消耗CO2量增多，故CO2转化率增大；以反应II为主，甲醇的选择性降低，故甲醇的产率降低(其他合理答案均可给分) k P 22.2% 0.3
【详解】（1）ΔH =生成物总能量-反应物总能量，CO2和乙烷反应生成乙烯、CO和液态水的热化学方程式为C2H6(g)+ CO2(g)= C2H4(g)+ CO(g)+ H2O(l) ΔH=-110 kJ·mol-1 -286kJ·mol-1 +52kJ·mol-1+393kJ·mol-1 +84kJ·mol-1=+133 kJ·mol-1；
（2）因为反应温度不变，故化学平衡常数K不变, 化学反应方程式为：，平衡常数，将足量MHCO3固体置于真空恒容容器中，反应达平衡时体系总压为50kPa，则p(CO2)=p(H2O)=25 kPa，=25 kPa×25 kPa=625kPa2。设CO2(g)的初始压强为 x kPa，平衡时p(CO2)=(5+x) kPa，p(H2O)=5 kPa，则有Kp=p(CO2)·p(H2O)=625kPa2=5kPa×(x+5)kPa，解得x=120。故要使平衡时体系中水蒸气的分压小于5kPa，CO(g)的初始压强应大于120 kPa；
（3）①如图可知合成甲醇的工业条件是230℃、催化剂CZ(Zr-1)T 故选BD；
②230℃以上，升高温度导致CO2的转化率增大，甲醇的产率降低。可能的原因是：温度升高，反应速率加快，相同时间内消耗CO2量增多，故CO2转化率增大；以反应II为主，甲醇的选择性降低，故甲醇的产率降低；
③将CO2和H2按物质的量之比1：3混合通入刚性密闭容器中， ，，a+3a= P0，a=0.25 P0，x+y=0.15 P0，a-(x+y)+3(a-x)-y+y+x+y=0.9 P0，解得x= P0，y= P0，P(CO2)=0.1 P0，P (H2)= P0，v=k·P(CO2)·P3 (H2)，则反应在60 min时v=k P；CH3OH的选择性=×100%=；反应II的Kc=。
14．(1)
(2) 作催化剂 两种情况下反应均达到平衡，催化剂CaCl2不改变平衡
(3) CaS 0.32a
(4)高温下，过量的C与CO2反应生成CO，使气体总体积增大（或CaSO4部分转化为其他含硫物质）
【详解】（1）令3CaSO4(s)+CaS(s)=4CaO(s)+4SO2(g) ΔH1①
3CaS(s)+CaSO4(s)=4CaO(s)+4S(s) ΔH2②
根据盖斯定律可知，反应：2CaSO4(s)+S(s)=2CaO(s)+3SO2(g)可由（3①-②）得到，所以对应反应热ΔH=；
（2）由图示可知CaCl2改变反应速率，但不改变最终CaSO4的转化率，说明CaCl2在转化过程中起催化剂作用；因催化剂CaCl2不改变平衡状态，当温度高于1200 ℃时，两种情况均达到平衡状态，则无论有无CaCl2，CaSO4的平衡转化率趋于相同；
（3）①S的最低价态为-2价，则温度低于800℃时，主要的还原产物是一种硫的最低价盐，CaSO4主要还原产物为CaS；
②根据反应：CaSO4(s)+CO(g)=CaO(s)+CO2(g)+SO2(g)可知，转化的CO的浓度与生成的SO2相同，所以该反应达到平衡时，=c(SO2)=8.0×10-5mol·L-1，CO的转化率为80%，因此CO的初始浓度c0(CO)=；根据题意列出三段式如下：
，则
平衡时的总压强为0.1a MPa×=0.18 a MPa，则CO(g)、CO2(g)、SO2(g)的平衡分压分别为×0.18 a MPa=0.02 a MPa、×0.18 a MPa=0.08 a MPa、×0.18 a MPa=0.08 a MPa，所以Kp= =0.32aMPa；
（4）因高温下过量的C与CO2反应生成CO，方程式为C+CO22CO，从而使气体总体积增大，导致混合气体中SO2的体积分数不升反降，也可能是或CaSO4部分转化为其他含硫物质，从而使SO2的体积分数降低。
15．(1) -52.7kJ·mol-1 低温
(2)CO2(g)+2H*+2H2(g)=COOH*+H*+2H2(g)或CO2(g)+2H*=COOH*+H*或CO2(g)+H*=COOH*
(3) b a
(4)温度低于210℃时，随温度升高，分子筛膜分离出H2O使平衡向正方向移动的影响大于温度升高使平衡向你方向移动的影响，产率增大；温度高于210℃时温度升高使平衡向逆方向移动的影响大于分子筛膜分离出H2O使平衡向正方向移动的影响，产率下降
(5) 60 或8.3
【解析】(1)
根据题目所给信息可得热化学方程式：①H2(g)+O2(g)=H2O(1) ΔH=-285.8kJ·mol-1、②CH3OH(g)+O2(g)=2H2O(1)+CO2(g) ΔH=-763.9kJ·mol-1、③H2O(1)=H2O(g) ΔH=40.8kJ·mol-1，根据盖斯定律①×3-②+③可得CO2(g)+3H2(g)→CH3OH(g)+H2O(g)的ΔH=(-285.8kJ·mol-1)×3-(-763.9kJ·mol-1)+40.8kJ·mol-1=-52.7kJ·mol-1；该反应为气体系数之和减小的反应，所以ΔS＜0，所以在低温条件下满足ΔH-TΔS＜0，反应可以自发；
(2)
活化能越大，反应速率越慢，慢反应决定整体反应速率，据图可知决速步骤为CO2(g)+2H*+2H2(g)=COOH*+H*+2H2(g)或CO2(g)+2H*=COOH*+H*或CO2(g)+H*=COOH*；
(3)
温度升高反应速率加快，所以越小，k越大，即lgk越大，而该反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，说明温度对k逆的影响更大，所以k正对应的曲线是b，k逆对应的曲线是a；
(4)
温度低于210℃时，随温度升高，分子筛膜分离出H2O使平衡向正方向移动的影响大于温度升高使平衡向你方向移动的影响，产率增大；温度高于210℃时温度升高使平衡向逆方向移动的影响大于分子筛膜分离出H2O使平衡向正方向移动的影响，产率下降；
(5)
设平衡时CH3OH的物质的量为x，列三段式有： ，恒容密闭容器中压强之比等于气体的物质的量之比，所以有=，解得x=1.5，所以平衡时CH3OH(g)的分压为×200kPa=60kPa，同理可以求出CO2、H2、H2O的分压分别为20kPa、60kPa、60kPa，所以Kθ==或8.3。
16．(1) -634.3kJ·mol-1 催化剂活性最高 0.1 66.7%
(2) 5CO2+16H2C5H12+10H2O 3Fe+4H2O-8e－=Fe3O4+8H+
(3) 64 使用更高效的催化剂(或增大催化剂比表面积)
【详解】（1）①已知反应I CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g) ΔH1=-156.9kJ·mol-1；
反应II CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2=+41.1kJ·mol-1；
反应III 2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g) ΔH3=-395.6kJ·mol-1；
根据盖斯定律，2×III-I得CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH=；故答案为－634.3kJ·mol－1；
②加氢合成甲烷时，通常控制温度为500℃左右，其原因为该温度下有较高的化学反应速率和催化剂活性最高；故答案为催化剂活性最高；
③令主要反应消耗CO2的物质的量为amol，消耗H2物质的量为4amol，生成CH4的物质的量为amol，生成水蒸气物质的量为2amol，根据题意，达到平衡时生成水蒸气总物质的量为1L×5mol·L－1=5mol，副反应中生成水蒸气的物质的量为(5－2a)mol，n(CO)=(5－2a)mol，消耗CO2和H2的物质的量均为(5－2a)mol，相同条件下，气体压强之比等于物质的量之比，即有，解得a=2，则v(CH4)==0.1mol/(L·min)；根据选择性的定义，平衡时CH4选择性=×100%=66.7%；故答案为0.1mol/(L·min)；66.7%；
（2）①根据机理图，CO2与H2反应生成C5H12和H2O，该反应化学方程式为5CO2+16H2C5H12+10H2O；故答案为5CO2+16H2C5H12+10H2O；
②根据电解原理，阳极失去电子，化合价升高，因此铁作阳极，电极反应式为3Fe－8e－＋4H2O=Fe3O4＋8H＋，故答案为3Fe－8e－＋4H2O=Fe3O4＋8H＋；
（3）将(3.2，8.0)、(3.3，1.6)，代入Arhenius经验公式，1.6×10－3=－3.3×10－3Ea＋C，8.0×10－3=－3.2×10－3Ea＋C，推出Ea=64kJ·mol－1；将(3.2，8.0)、(3.4，1.0)代入经验式，求出Ea=35kJ·mol－1，催化剂降低活化能，使反应速率加快，因此曲线b所示，实验改变外界条件是使用更高效的催化剂或增大催化剂比表面积；故答案为64；使用更高效的催化剂或增大催化剂比表面积。
17．(1)+177或177
(2) 或0.0025m Pa或0.25mPa
(3) < 副反应生成的固态碳附着在催化剂表面 通入过量的CO2，CO2与积碳反应生成CO，减少积碳对催化剂表面的覆盖，提高催化效率
【解析】（1）
由△H=反应物的键能之和-生成物的键能之和，则△H2=(2×803+436-1072-2×464.5)kJ•mol-1=+41kJ•mol-1，根据盖斯定律，反应I+II得到C2H6(g)+CO2(g)C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)，△H3=△H1+△H2=+177 kJ•mol-1；
（2）
列三段式：，平衡时的体积分数为20%，则，解得x=1，在恒温恒容下，物质的量和压强成正比，则得平衡时总压为Pa，起始时C2H6的分压为mPa×=mPa，平衡时的分压为Pa×=mPa，0到100min内C2H6的平均反应速率为，该温度下的平衡常数Kp==；
（3）
①对于主反应C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)是吸热反应，温度越高，K值越大，由于温度：M
③当反应温度高于700℃后向体系中通入过量的CO2，可以提高催化效率的原因是通入过量的CO2，CO2与积碳反应生成CO，减少积碳对催化剂表面的覆盖，提高催化效率。
18．(1)—84.6kJ/mol
(2) 6.67 反应物与催化剂接触时间过短，反应不充分
(3) 催化剂II 温度升高，反应速率增大，乙酸甲酯的转化率增大
(4)CuAlO2
(5) 14 反应I为放热反应，反应II为吸热反应，温度升高，反应I向逆反应方向移动，反应II向正反应方向移动，生成乙醇的量减少
【详解】（1）由盖斯定律可知，反应I—II可得反应CH3CHO(g)+H2(g)=C2H5OH(g)，则ΔH=ΔH1—ΔH2=(—71 kJ/mol)—(+13.6 kJ/mol)=—84.6 kJ/mol，故答案为：—84.6 kJ/mol；
（2）设时间为1h，由题意可知，乙酸甲酯的起始物质的量为=103mol，由乙酸甲酯的转化率为80%可知，乙酸甲酯的反应速率为=6.67mol/(L·min)；若流速过大，乙酸甲酯与催化剂接触时间过短，反应不能充分进行，导致乙酸甲酯的转化率下降，故答案为：6.67；反应物与催化剂接触时间过短，反应不充分；
（3）由图可知，相同温度条件下，使用催化剂II时，乙酸甲酯的转化率大于催化剂I，说明催化剂II的活性强于催化剂I，反应的反应速率强于催化剂I，则工业生产中应使用的催化剂是催化剂II；升高温度，化学反应速率增大，单位时间内消耗乙酸甲酯的物质的量增大，乙酸甲酯的转化率增大，故答案为：催化剂II；温度升高，反应速率增大，乙酸甲酯的转化率增大；
（4）由图可知，催化剂II的中间产物中有偏铝酸亚铜生成，而催化剂I没有偏铝酸亚铜生成，则相比催化剂I，催化剂II的中间产物中新生成的物质是偏铝酸亚铜，故答案为：CuAlO2；
（5）由图可知，260℃时，乙酸甲酯的转化率为90%，乙醇的选择性为70%，则平衡时，生成乙醇的乙酸甲酯的物质的量为2.00mol×90%×70%=1.26mol，由题给方程式可建立如下三段式：
由三段式数据可知，反应I的平衡常数K==14；由题给方程式可知，反应I为放热反应，反应II为吸热反应，温度升高，反应I向逆反应方向移动，反应II向正反应方向移动，生成乙醇的量减少，导致乙醇的选择性降低，故答案为：14；反应I为放热反应，反应II为吸热反应，温度升高，反应I向逆反应方向移动，反应II向正反应方向移动，生成乙醇的量减少。
19．(1)+40.0
(2)BC
(3) A > 增大的浓度或分离出产物等均可
(4)
【解析】（1）
反应②的反应热反应物的总键能-生成物的总键能=2×803+436-1076-2×463=+40.0；
（2）
A．增大的浓度，反应物的浓度增大，则反应①②的正反应速率均增加，A正确；
B．恒容密闭容器中体积不变，混合气体的总质量不变，则气体密度一直保持不变，不能说明反应达到平衡状态，B错误；
C．加入催化剂，化学平衡不移动，的平衡转化率不变，C错误；
故选：BC；
（3）
①参与了2个反应，而只参与1个反应，相同情况下消耗更多，平衡转化率更大，曲线A表示的平衡转化率；
②曲线B表示的平衡转化率，800K，反应至转化率达到X点时小于平衡转化率，反应向正反应方向进行，则v(正)> v(逆)；若要使的转化率由X点达到Y点，即使反应达到平衡，改变的外界条件可以是增大的浓度或分离出产物等均可；
③800K，的平衡转化率为40%，转化的物质的量10 mol×40%=4mol，的平衡转化率为20%，转化的物质的量10 mol×20%=2mol，列三段式：反应①：，反应②：，在恒温恒压下，反应①的分压平衡常数；
（4）
由原理图可知，A电极上CO2→CO，C元素化合价降低、发生还原反应，则A电极为阴极，B电极为阳极，阴极反应式为。
20．(1)△H1+3△H2
(2) b 16
(3)p1＞p2＞p3
【分析】根据题中热化学方程式，由盖斯定律计算△H；根据化学平衡的本质特征判断平衡状态；根据化学平衡“三段式”计算化学平衡常数；根据题中图示信息，由平衡移动影响氧气转化率判断压强大小关系；据此解答。
（1）
由①2Cr2S3(s)4Cr(s)+3S2(g) △H1，②S2(g)+2O2(g)2SO2(g) △H2可知，根据盖斯定律，①+②×3，则2Cr2S3(s)+6O2(g)4Cr(s)+6SO2(g)的△H=△H1+3△H2；答案为△H1+3△H2。
（2）
①a．在恒温恒容条件下，发生反应S2(g)+2O2(g)2SO2(g)，气体的密度ρ=，该可逆反应m、V始终保持不变，密度ρ始终不变，则气体的密度不变，不能说明反应达到了平衡状态，故a错误；
b．气体的平均相对分子质量M=，该可逆反应中m是不变量，n是变量，则M是变量，当气体的平均相对分子质量不变时，n也不再改变，该可逆反应一定处于平衡状态，故b正确；
c．加入优质催化剂，可加快反应速率，但催化剂对平衡移动无影响，不能提高转化率，故c错误；
答案为b。
②由可得，n(起)=1.0mol+1.5mol=2.5mol，n(平)=(2.5-x)mol，反应达到平衡时容器压强为起始时的80%，根据压强比等于物质的量之比，则=80%，解得x=0.5mol，则平衡常数K===16；答案为16。
（3）
由S2(g)+2O2(g)2SO2(g)可知，增大压强，平衡正向移动，氧气的平衡转化率α增大，则由可得，p1、p2、p3由大到小的顺序是p1＞p2＞p3；答案为p1＞p2＞p3。
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