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河南高考化学三年（2021-2023）模拟题汇编-15化学反应的热效应（2）
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这是一份河南高考化学三年（2021-2023）模拟题汇编-15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，填空题等内容，欢迎下载使用。
河南高考化学三年（2021-2023）模拟题汇编-15化学反应的热效应（2）
一、单选题
1．（2022·河南信阳·统考二模）下列关于概念的说法正确的是
A．在铝一海水—空气电池中，可直接利用海水，由此可知海水是电解质
B．难溶电解质中一定存在溶解度(S)越小的物质其溶度积(Ksp)越小的对应规律
C．分别用稀NaOH溶液和稀盐酸，稀Ba(OH)2溶液和稀硫酸混合反应测出的中和反应反应热值完全相等
D．在同一反应体系中，CO2和H2可同时催化生成CH4、CH3OH、CH3CH3等，选择适当催化剂可以提高CO2生成CH3OH的转化率
2．（2022·河南郑州·统考一模）硅是大数据时代的关键材料。工业上常在1800—2000℃时，用碳单质还原的方法制取单质硅。涉及反应的相关数据如表所示。下列相关说法正确的是
反应
△H/(kJ•mol-1)
△S/(J•K-1•mol-1)
反应(1)：SiO2(s)+2C(s)=Si(s)+2CO(g)
687.27
359.04
反应(2)：SiO2(s)+C(s)=Si(s)+CO2(g)
514.85
183.35
A．反应(1)可证明Si的还原性大于C
B．生活中利用单晶硅良好的导光性能做光导纤维
C．工业生产条件下反应(2)无法自发进行发生
D．C(s)+CO2(g)=2CO(g) △H=-172.42kJ·mol-1
3．（2022·河南·统考二模）某反应可有效降低汽车尾气污染物的排放，其反应热∆H=-620.9kJ·mol-1。一定条件下该反应经历三个基元反应阶段，反应历程如图所示(TS表示过渡态)。下列说法正确的是
A．∆E=306.6kJ/mol B．三个基元反应中只有③是放热反应
C．该化学反应的速率主要由反应②决定 D．该过程的总反应为2CO+2NO=N2+2CO2
4．（2022·河南·校联考模拟预测）2022年北京冬奥会采用绿电制绿氢技术，即用光伏、风能等产生绿电，绿电电解水制得的氢气叫绿氢，实现碳的零排放。下列有关说法正确的是
A．光伏电池能将太阳能全部转化成电能 B．绿氢在阴极上产生
C．常加入食盐增强水的导电性 D．阳极上发生还原反应
5．（2023·河南·统考三模）哈伯在实验室首次合成了氨，化学家格哈德·埃特尔在哈伯研究所证实了N2与H2在固体催化剂表面合成氨的反应过程。示意图如下：
下列说法正确的是
A．图①可看出N2、H2分子中均为单键
B．图③到图④的过程向外释放能量
C．升高温度一定提高一段时间内NH3的产率
D．工业合成氨过程中为提高产率压强越大越好
二、原理综合题
6．（2021·河南·统考三模）煤的洁净技术(包括固硫技术和脱硫技术两类)可有效降低燃煤废气中的含量，已成为我国解决环境问题的主导技术之一、
Ⅰ．固硫技术：通过加入固硫剂，将硫元素以固体形式留在煤燃烧的残渣中。生石灰是常用的固硫剂，固硫过程中涉及的部分反应如下：
①
②
(1)表示燃烧热的热化学方程式是 。
(2)由上述两个反应可知，在煤燃烧过程中要提高固硫率(燃烧残渣中硫元素的质量占燃煤中硫元素总质量的百分比)，可采用的方法是 。
(3)某温度下，在一个恒容密闭容器中加入和，若只发生反应②，测得如下数据：
0
10
20
30
40
2
1.5
1.1
0.8
0.8
内 ，此条件下该反应的平衡常数为 。
(4)实际生产中常用石灰石代替生石灰，石灰石吸收热量分解为生石灰，即。800℃下，在一个密闭容器中加入一定量的进行该反应，气体的浓度变化如图所示，和与时分别改变一个条件，则改变的条件依次是 和 。
Ⅱ．除去燃煤产生的废气中的的过程如图所示。
(5)过程①是的部分催化氧化反应，若参加反应的和的体积比为4∶3，则反应的化学方程式为 。
(6)过程②利用电化学装置吸收另一部分，使得再生，该过程中阳极的电极反应式为 。若此过程中除去含5%(体积分数)的的废气(标准状况)，则需要的电量为 C(一个电子的电量)。
7．（2021·河南郑州·统考三模）“减少碳排放，实现碳中和”是当今世界的热门话题。某课题组利用CO2和H2在催化剂的作用下合成甲醇，主要发生如下三个反应：
I.CO2(g)+3H2(g)→CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-49.5kJ·mol-1
II.CO2(g)+H2(g)→CO(g)+H2O(g)ΔH2=+40.9kJ·mol-1
III.……
(1)请写出反应IIICO和H2合成CH3OH的热化学方程式 。
(2)下列措施中，能提高CO2转化率的是 。
A．在原料气中加入适量H2O(g) B．从体系中不断分离出甲醇
C．循环利用原料气 D．使用高效催化剂
(3)一定条件下，在某密闭容器中投入amolCO2和3amolH2，发生上述合成反应。达平衡容器中CH3OH的物质的量为cmol，CO的物质的量为dmol.则此条件下CO2的转化率为 (列式表示，下同)；甲醇的选择性(指转化为甲醇的CO2占发生反应的CO2的百分比)为 ；此条件下反应II的平衡常数为 。
(4)图1是反应温度对二氧化碳转化率以及甲醇选择性的影响。甲醇选择性随温度升高而降低的原因可能是 。
(5)图2是一定条件下原料气的进料速度对二氧化碳转化率、甲醇选择性以及出口甲醇浓度的影响。试分析工业上实际进料速度采用2.1mol·s-1，而不是1.8mol·s-1，可能的原因是 。
(6)甲醇燃料电池可用于测定阿伏加德罗常数。当甲醇燃料电池平稳工作10min后测得电池正极端消耗标准状况下氧气VL，电流稳定为XA，假设能量转化率80%，计算测得阿伏加德罗常数NA为 mol-1。(用X、V表示，已知一个电子电量为1.60×10-19C)
8．（2022·河南郑州·统考一模）丙烯是重要的化工原料，通常用丙烷脱氢反应制备。其中丙烷无氧脱氢反应方程式为：CH3CH2CH3(g)CH3CH=CH2(g)+H2(g) △H。
(1)科学家将最稳定的单质的标准生成焓规定为零。在温度为298.15K时由最稳定的单质生成1mol化合物时的焓变，叫做该物质的标准摩尔生成焓。部分物质的标准摩尔生成焓数据如表(单位：kJ·mol-1)：
CH3CH2CH3
CH3CH=CH2
H2
-103.9
20.4
0
由此可求得△H= kJ·mol-1。
(2)在一定条件下的体积为2L的密闭容器中投入1mol丙烷，体系的起始压强为P0kPa。反应过程中压强变化如表：
时间/min
0
2
4
6
8
10
12
14
16
20
压强/kPa
P0
1.20P0
1.36P0
1.50P0
1.63P0
1.71P0
1.78P0
1.80P0
1.80P0
1.80P0
则反应前6分钟内用氢气的浓度表示的反应速率为 (结果保留两位有效数据，下同)。此温度下的压强平衡常数Kp= 。
(3)如图中四条线对应的是(2)中在0.01kPa和0.1kPa下丙烷和丙烯在平衡体系中的体积分数随温度的变化情况。
某同学认为曲线b不可能表示丙烯的体积分数，请写出两条支持该观点的理由：① ；② 。表示在0.1kPa下丙烯的体积分数的曲线为 。
(4)丙烷在有氧气参与的条件下也可以发生脱氢反应：2CH3CH2CH3(g)+O2(g)2CH3CH=CH2(g)+2H2O(g) △H=-235kJ·mol-1。相比丙烷的无氧脱氢反应，丙烷的有氧脱氢反应的优点可能有 、 。
9．（2022·河南·统考三模）2020年中国向世界宣布2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。转化和吸收CO2的研究成为更加迫切的任务。
(1)天津大学某研究所研究了CO2催化加H2合成低碳烯烃的反应。
①已知H2和C2H4两种气体的燃烧热△H分别为-285.8kJ·mol-1和-1411.0kJ∙mol-1。则反应2CO2(g)+6H2(g)=C2H4(g)+4H2O(l) △H= kJ∙mol-1。已知在等温、等压条件下的封闭体系中，自由能(△G)与体系的焓变和熵变的定量关系为△G=△H-T△S，当△G<0时，反应可以自发进行。由此可知，上述反应能够自发进行的条件是 (填“较高温度”或“较低温度”)。
②CO2催化加H2还可能生成其它含碳化合物。研究发现，Fe、Co固体双催化剂的成分对相同时间内CO2转化率和产物选择性有重要作用，部分研究数据如下表所示。下列说法中错误的是 。
实验编号
n(Fe)：n(Co)
CO2转化率/%
CO选择性/%
CH4选择性/%
C2H4选择性/%
反应后固体的成分
1
100：0
1.1
100
0
0
Fe和少量Fe3O4
2
50：50
30.5
36.8
42.9
20.3
Fe和Co
3
0：100
69.2
2.7
97.1
0.2
Co
A．实验1的化学方程式为3Fe+4CO2=Fe3O4+4CO
B．该制备最好选用金属Co作催化剂
C．从化合价角度看反应中CH4应比C2H4优先产生
D．n(Fe)：n(Co)对该制备过程影响很大
(2)某课题组研究了不同催化剂对反应3H2+CO2=CH3OH+H2O的影响。
①下图是某铜基催化剂催化该反应的反应历程。图中的0.58、1.23等是对应反应的能垒(活化能)。则反应3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的焓变 0(填“>”或“<”)。反应过程中H2(g)=2H*共发生了 次。生成H2COO*那一步的化学方程式为 ，该反应与H2COOH*=H2CO*+OH*相比，在同一条件更 (填“难”或“易”)进行。
②向恒压(3.0MPa)密闭装置中通入反应物混合气(CO2和H2物质的量比1：2)。测得甲醇时空收率与反应起始温度的关系曲线如图所示。已知甲醇的时空收率表示单位时间、单位物质的量催化剂表面甲醇的平均生成速率。由此可知，合成CH3OH的最佳条件是 。CO2加H2制甲醇的速率方程可表示为v=k·pm(CO2)·pn(H2)，其中k为速率常数，各物质起始分压的指数为各物质的反应级数。实验结果表明，速率常数与反应级数均受反应温度的影响。使用Ni5Ga3催化剂时，169℃和223℃起始条件下，CO2反应级数m223°C/m169°C=2，H2反应级数n223°C/n169°C=1.则速率常数之比k223°C/k169°C= 。
10．（2022·河南·校联考三模）以CO2、H2为原料制备甲烷技术的研究不断取得新进展。CO2在固体催化剂表面加氢合成甲烷过程中发生以下两个反应：
反应I ：CO2(g) +4H2(g) CH4(g) +2H2O(g) △H1=-156.9 kJ·mol-1
反应II ：CO2(g)+ H2(g) CO(g)+ H2O(g) △H2=+41.1 kJ·mol-1
回答下列问题：
(1)已知2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H3=-395.6 kJ·mol-1，则CH4不完全燃烧的热化学方程式2CH4(g) + 3O2(g)=2CO(g) + 4H2O(g)的△H4= 。
(2)在恒压条件下，按CO2与H2的物质的量之比为1：4投料发生反应I和反应II ，测得CO2平衡转化率随温度的变化如图所示。
①CO2平衡转化率随温度升高呈现如图所示变化特征的原因是 。
②其他条件不变，改为恒容条件，CO2的平衡转化率将。 (填“升高”“降低”或“不变”)。
(3)在恒温恒容条件下，工业。上以CO2、H2为原料通过反应I生产甲烷。2~6 s内测得CO2的浓度由0.1 mol·L-1变为0.06 mol· L-1，则该时间段内用H2表示的化学反应速率为 mol·L-1·s-1。
(4)在某恒温恒容密闭容器内充入2molCO2和3molH2发生反应I，t1 min时达到平衡，在t2 min时，向该恒温恒容密闭容器内再充入1 mol CO2和1 mol H2，整个过程用压力计测得容器内压强的变化如图：
①0~t2 min内CO2的平衡转化率为 ；在该温度下，反应的标准平衡常数= (用分数表示)。[已知：分压=总压×该组分物质的量分数，对于反应aA(g) +bB(g)cC(g) +dD(g)，，其中=100 kPa，pA、pB、pC、pD为各组分的平衡分压]。
②t2min后容器内压强的变化曲线为 (填“a”或“b”)，选择的理由为 。
11．（2022·河南新乡·二模）CO2是一种丰富的碳资源，将其清洁转化为高附加值化学品以实现资源利用是研究热点。
Ⅰ.合成CH3OH。在200～250℃的CO2加氢反应器中，主要反应有：
反应ⅰCO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H1=-90kJ•mol-1
反应ⅱCO2(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2=+41kJ•mol-1
反应ⅲCO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H3
(1)△H3= ，反应ⅲ能够自发进行的条件是 (填“低温”、“高温”或“任何温度”)。
(2)某温度下，恒容密闭容器中，CO2和H2的起始浓度分别为3mol·L-1和4mol·L-1，若只发生反应ⅲ，达到平衡时，CH3OH的体积分数为20%，则CO2和H2的平衡转化率之比为 ；该温度下反应ⅲ的平衡常数K= L2•mol-2。
(3)一定条件下利用反应ⅲ制备甲醇，测得CO2的转化率与温度(T)、起始投料比(m)的关系如图所示。
①下列描述正确的是 (填标号)。
A．若m=，则m3最大
B．在T1℃前，v正>v逆；在T2℃时，v正
D．若反应一段时间后CH3OH和H2O的体积分数相同，则可判断上述反应达到平衡
②在T2℃时，不同投料比的CO2转化率趋于相近的原因是 。
Ⅱ.CO2电催化合成HCOOH。电催化反应器示意图如图所示。
(4)阴极上的电极反应式为 ；该电解反应得到的副产品除H2外，还可能有 (任写一种)。
12．（2022·河南·校联考模拟预测）氮及其化合物一直为环境科学领域研究的重点。
(1)废水中的NH3可通过硝化作用消除，已知：
NH3(g)+O2(g)=(aq)+H+(aq)+H2O(l)△H=-273.5kJ/mol
(aq)+O2(g)=(aq)△H=-73.19kJ/mol
则NH3通过硝化作用转化为NO的热化学方程式为 。
(2)某科研小组设计双阴极微生物燃料电池进行同步硝化和反硝化脱氮研究，如图所示，“厌氧阳极”的电极反应方程式为 ，若“好氧阴极”1mol完全硝化生成，此时向该电极输送电子的物质的量为4mol，则“好氧阴极”区消耗的O2在标准状况的体积约为 L。
(3)汽车尾气中的CO、NO等气体可在催化剂表面发生氧化还原反应进行消除，主要的原理如下：2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)△H<0，某小组为模拟该反应，在1L恒容密闭容器内将气体总物质的量为6mol的CO和NO以不同的物质的量比进行反应。
①平衡时某反应物的转化率与物质的量比及温度的关系如图，纵坐标表示 的转化率，T1和T2关系为T1 T2(填“>”“<”或“=”)，图中A、B、C三点对应反应速率v(NO)正最大的是 点。
②在温度为T2的1L密闭容器内，以n(CO)=1.2mol，n(NO)=1.2mol，n(N2)=0.6mol，n(CO2)=1.2mol的物质的量充入各物质，此时反应向 方向进行。(填“正反应”“逆反应”或“平衡状态”)。
③已知：压强平衡常数Kp含义为：在平衡体系中用气体物质的分压(pi=p总×物质的量分数)代替浓度，计算得到的平衡常数。若容器内起始压强为p0，则C点的压强平衡常数为 。
13．（2022·河南·校联考模拟预测）资源化是实现“双碳”目标的重要途径。
方法1：化学还原制备。
已知：① 。
②(g)完全燃烧的能量变化如图所示。
(1)根据上述数据， (填“能”或“不能”)计算(g)的燃烧热。
(2) 。
(3)在恒温恒容条件下，发生反应，下列情况表明反应达到平衡状态的是_______(填标号)。
A．混合气体密度保持不变
B．气体总压强保持不变
C．气体平均摩尔质量保持不变
D．产物浓度之比保持不变
(4)在容积相同、起始温度相同的甲、乙两个容器中都充入1mol(g)、3mol(g)，发生反应，在不同条件下达到平衡，如下表所示。
容器
甲
乙
条件
恒温、恒容
绝热、恒容
平衡常数K
K甲
K乙
达到平衡时所用时间/min
t甲
t乙
则K甲 (填“>”、“<”或“=”，下同) K乙；t甲 t乙。
(5)在一定温度下，向容积为1L的恒容密闭容器中，充入1mol(g)、xmol(g)，发生反应，测得平衡体系中，(g)的体积分数与x的关系如图所示。
在m、n、p点中，的转化率最大的是 (填字母)点。在该温度下，平衡常数K为 。
方法2：电还原制备。装置如图所示(电极材料都是石墨)。
(6)a极名称是 (填“阳极”“阴极”、“正极”或“负极”)。b极上的电极反应式为 。
14．（2022·河南许昌·统考二模）二甲醚既是重要的工业品，也是燃料电池制氢的重要原料。二甲醚水蒸气重整制氢的总反应为CH3OCH3(g)+(1+2x)H2O(g)⇌(4+2x)H2(g)+2(1-x)CO(g)+2xCO2(g)，其过程包括：
I.CH3OCH3(g)+H2O(g)⇌2CH3OH(g) ∆H1=+23.6kJ·mol-1
II.CH3OH(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+3H2(g) ∆H2=+49.5kJ·mol-1
III.CH3OH(g)⇌CO(g)+2H2(g) ∆H3=+90.7kJ·mol-1
IV.CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) ∆H4=-41.2kJ·mol-1
回答下列问题：
(1)反应I能自发进行，则该反应的熵变∆S 0(填“大于”或“小于”)。
(2)反应II的平衡常数可表示为 [用K(III)、K(IV)表示]。
(3)根据反应I、II、III、IV计算重整总反应的焓变∆H= kJ·mol-1(列出含x的计算式即可)。
(4)CO2的选择性()与水醚比[n(H2O)/n(CH2OCH3)]和温度的关系如图1所示；423K时，平衡时H2的物质的量分数与水醚比的关系如图2所示：
①图1中相同温度下，水醚比越大CO2的选择性越高的原因是 ；相同水醚比时，温度升高CO2的选择性降低的原因是 。
②图2中水醚比大于3时，随水醚比的增大H2的物质的量分数减小的原因是 。
(5)反应Ⅲ若在一定温度下、恒压容器中进行，总压为p，CH3OH的平衡转化率为ɑ，平衡时，CO的分压为 ；该反应的平衡常数Kp= (用含p、ɑ的代数式表示，Kp为以分压代替浓度表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。
15．（2022·河南·校联考二模）二甲醚(CH3OCH3)在制药、染料、农药工业中有许多独特的用途。相关合成反应的热化学方程式为：
①2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H1=-122.9kJ·mol-1
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+40.9kJ·mol-1
③2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H3
回答下列问题：
(1)△H3= kJ·mol-1。
(2)一定条件下，将2molCO2和6molH2充入2L的恒容密闭容器中发生上述反应，平衡时测得CH3OCH3的物质的量为0.8mol、CO的物质的量为0.2mol，则此时的c(H2O)= mol·L-1，反应②的平衡常数为 。
(3)将CO和H2以体积比1：2通入一绝热的恒容密闭容器中，发生反应③，反应过程中容器内压强(P)与时间(t)的变化如图甲所示，随着反应的进行，AB段压强增大的原因是 ；BC段压强减小的原因是 。
(4)工业生产中常通过改变外界条件(如温度或压强)，来提高反应物的转化率或生成物的产率，从而提高工厂的效益。将CO2和H2以体积比为1：2的方式投料，发生上述反应。实验测得CO2的平衡转化率随温度和压强的变化关系如图乙所示，CH3OCH3的平衡产率随温度和压强的变化关系如图丙所示。
①图乙中温度为T0时，三条曲线几乎交于一点的原因是 。
②图丙中温度T1、T2、T3由小到大的顺序为 ，结合图象分析可知，要提高CO2的平衡转化率和CH3OCH3的平衡产率，应提供的条件是 (从温度和压强的角度分析)。
16．（2023·河南·统考一模）氨是具有潜力的载氢代氢清洁燃料。研究掺氨丙烷混合燃料的燃烧对于实现碳达峰、碳中和的目标具有现实意义。一定条件下，氨、丙烷充分燃烧的反应如下：
4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) ΔH1
C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(g) ΔH2=-2044kJ•mol-1
对于不同配比的燃料，定义过量空气系数为完全燃烧1kg燃料所实际供给的空气质量与所需的理论空气质量的比值。
请回答下列问题：
(1)已知在一定温度和压强下，由最稳定的单质生成1mol纯物质的热效应，称为该物质的生成焓(ΔH)。常温常压下，相关物质的生成焓如下表所示：
物质
NH3(g)
H2O(g)
ΔH(kJ•mol-1)
-46
-242
则ΔH1= kJ•mol-1
(2)在100kPa下，10mol混合燃料在=1的条件下完全燃烧，产物只有CO2(g)、H2O(g)、N2(g)。若混合燃料中氨的体积分数为20%，则反应后混合气体中= kPa(保留3位有效数字)；若10mol混合燃料中氨的体积分数为10%，计算同样条件下燃烧后释放的热量将增加 kJ。(忽略温度变化对焓变的影响，假设空气中O2的体积分数为20%)
(3)研究表明，氨和丙烷混合燃烧排放的引起大气污染的气体主要是CO和NO。相关反应如下：
I.4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) ΔH3<0，K1=8.5×1023(2065K)
II.4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) ΔH4<0，K2=7.0×1046(2065K)
III.N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH5>0，ΔS>0
①反应III能自发进行的条件是 。
②α分别为0.9、1.0、1.1时，烟气中CO排放浓度随氨体积分数变化的关系如图甲所示。α=0.9对应的曲线是 (填“X”“Y”或“Z”)，理由是 。
③烟气中NO排放浓度随着氨的体积分数变化的关系如图乙所示。氨的体积分数大于10%时，NO排放浓度逐渐减低的原因为 。
④丙烷中掺氨燃烧的优点是 。
17．（2023·河南濮阳·统考一模）含NO的烟气需要处理后才能排放。
(1)氢气催化还原含NO的烟气，发生“脱硝”反应：2NO(g) +2H2(g) N2(g) +2H2O(g) ΔH=-605kJ·mol-1。一定条件下，加入H2的体积分数对该反应平衡时含氮物质的体积分数的影响如图所示：
①随着H2体积分数增加， NO中N被还原的价态逐渐降低。当H2的体积分数在0.5×10-3 ~ 0.75×10-3时，NO的转化率基本为100%，而N2和NH3的体积分数仍呈增加趋势，其可能原因是 。
②已知：Ⅰ．4NH3(g) +5O2(g)= 4NO(g) +6H2O(g) ΔH = -1025 kJ ·mol-1
Ⅱ．2H2(g) +O2(g)= 2H2O(g) ΔH = -484 kJ ·mol-1
图中N2减少的原因是N2与H2反应生成NH3，写出该反应的热化学方程式： 。
(2)某科研小组研究了NO与H2反应生成N2和NH3的转化过程。在起始温度为400℃时，将n(NO)：n(H2)=1：2通入甲、乙两个恒容密闭容器中，甲为绝热过程、乙为恒温过程，两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。
①曲线X是 (填“甲”或“乙”)容器。
②a点在曲线X上，则a点 是平衡点(填“可能”或“不可能”)。
③曲线Y的容器中反应达到平衡时NO的转化率为60%，从开始到平衡点Z时用分压表示的H2消耗速率是 kPa·min-1。400℃时，“脱硝”反应的压强平衡常数Kp= kPa -1(结果保留两位有效数字，Kp为用分压代替浓度计算的平衡常数，分压=总压 × 物质的量分数)。
(3)科学研究发现，用P1 -g-C3N4光催化氧化法脱除NO的过程如图所示。
光催化脱除原理和电化学反应原理类似，P1-g-C3N4光催化的P1和g-C3N4两端类似于两极，g –C3N4极发生 反应( 填“氧化”或“还原”)，该极的电极反应式为 。
18．（2023·河南郑州·统考一模）2022年11月30日，神舟十五号与神舟十四号乘组在“太空会师”。太空生命保障系统利用电解水供氧，生成的氢气与宇航员呼出的二氧化碳在催化剂作用下生成水和甲烷，水可循环使用。
(1)已知
写出与反应生成和的热化学方程式 。
(2)一定条件下，反应达到平衡状态。
①下列操作中，能提高比平衡转化率的是 。
a.加入催化剂 b.降低反应温度
c.移除 d.恒温恒压下通入惰性气体
②某科研小组在一定温度下模拟该反应，向容积为5L的抽空的密闭容器中通入和，反应平衡后测得的转化率为50%，则该反应的平衡常数为 。
(3)在相同条件下，与还会发生以下副反应：，该副反应的发生不利于氧循环，原因是 。
(4)已知反应，。为了提高甲醇的选择性，某科研团队研制了一种具有反应和分离双功能的分子筛膜催化反应器，原理如图所示。
保持压强为3MPa，温度为260℃，向密闭容器中按投料比投入一定量和，不同反应模式下的平衡转化率和甲醇的选择性的相关实验数据如下表所示。
实验组
反应模式
温度/℃
的平衡转化率/%
的选择性/%
Ⅰ
普通催化反应器
3
260
21.9
67.3
Ⅱ
分子筛膜催化反应器
3
260
36.1
100
①双功能的分子筛膜催化反应器模式下，恒温恒容时发生反应，不能说明反应达到化学平衡状态的是 。
a.的浓度不变 b.混合气体的平均相对分子质量不变
c.混合气密度不变 d.断裂3mol H—H键的同时断裂2mol O—H键
②由表中数据可知，双功能的分子筛膜催化反应器模式下，的转化率明显提高，可能的原因是： 。
19．（2022·河南·校联考模拟预测）甲醇(CH3OH)是结构最为简单的饱和一元醇，又称“木醇”或“木精”。常用于制造甲醛和农药等。CO2催化加氢制甲醇，极具前景。发生的主要反应如下：
I． CO(g) +2H2(g) CH3OH(g) ΔH1= -90.6 kJ·mol-1
II． CO2(g) +H2(g) CO(g)+ H2O(g) ΔH2=+41.2 kJ·mol-1
III． CO2(g) +3H2(g) CH3OH(g)+ H2O(g) ΔH3
回答下列问题：
(1)△H3= kJ·mol-1。
(2)对于反应II ，达平衡后，下列措施一定能提高H2转化率的是___________(填字母)。
A．加入适量氢气 B．使用高效催化剂
C．增大n(CO2) D．升高温度
(3)向盛有催化剂的刚性容器中通入n(CO2) ： n(H2)=1 ： 3混合气体，发生III反应。在T1 K和T2 K时，CO2的转化率(α)与时间(t)的关系如图所示。
①温度：T1 (填“＞ ”或“＜”)T2。
②T2K时，若平衡时体系的总压强为p0，则平衡常数Kp = (用含有p0的代数式表示)。
(4)已知二甲醚水解可生成甲醇，反应为CH3OCH3(g) +H2O(g) 2CH3OH(g) ΔH，其速率方程式为v正=k正·c(CH3OCH3)· c(H2O)，v逆=k逆·c2 (CH3OH)，k正、k逆为速率常数且只与温度有关。经查阅资料，上述反应平衡状态下存在计算式：lnKc= -A+ B(Kc为化学平衡常数；T为热力学温度，单位为K，A、B为常数且均大于0)。
①反应达到平衡后，= (用含k正、k逆的代数式表示)，若仅升高温度，k正增大的倍数 (填“＞”“＜”或“=”，下同)k逆增大的倍数。
②已知某温度下，上述反应平衡常数Kc =0.5，在密闭容器中加入等物质的量的CH3OCH3(g)和H2O(g)，反应到某时刻测得各组分的物质的量如下：
物质
CH3OH
CH3OCH3
H2O
物质的量/mol
0.2
0.2
0.2
此时正、逆反应速率的大小：v正 v逆。
三、填空题
20．（2023·河南开封·统考二模）我国科学家成功用二氧化碳人工合成淀粉，其中第一步是利用二氧化碳催化加氢制甲醇。
(1)在标准状态下，由最稳定的单质生成单位物质的量的某纯物质的焓变称为该物质的标准摩尔生成焓()。几种物质的标准摩尔生成焓如下：
物质
CO2(g)
H2O(g)
CH3OH(g)
/ kJ·mol-1
-393.5
- 241. 8
- 205. 0
①由表中数据推测，H2O(l)的 (填“>”“<”或“=”)-241.8kJ·mol-1。
②CO2(g)与H2(g)反应生成CH3OH(g)与H2O(g)的热化学方程式为 。
(2)在CO2(g)加氢合成CH3OH的体系中，同时发生以下反应：
反应i CO2(g) +3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1<0
反应ii CO2(g) + H2(g)CO(g) +H2O(g) ΔH2>0
①一定条件下使CO2、H2混合气体通过反应器，测得220°C时反应器出口气体中全部含碳物质的物质的量之比为n(CH3OH)：n(CO2):n(CO)=1:7.20:0.11，则该温度下CO2转化率= × 100%(列出计算式即可)。
②其他条件相同时，反应温度对CO2的转化率的影响如图所示，实验中反应均未达到化学平衡状态的依据是 ；温度高于260°C时，CO2平衡转化率变化的原因是 。
③其他条件相同时，反应温度对CH3OH的选择性[CH3OH的选择性=×100%]的影响如图所示。温度相同时CH3OH选择性的实验值略高于其平衡值，从化学反应速率的角度解释其原因是 。
④温度T时，在容积不变的密闭容器中充入0.5 mol CO2(g)和1. 0 mol H2(g)，起始压强为pkPa，10min达平衡时生成0. 3 mol H2O(g) ，测得压强为pkPa。若反应速率用单位时间内分压变化表示，则10min内生成CH3OH的反应速率v(CH3OH)为 kPa·min -1；反应I的平衡常数Kp= (写出Kp的计算式)。
参考答案：
1．D
【详解】A．海水是混合物，混合物既不是电解质也不是非电解质，故A错误；
B．同类型的难溶电解质的溶度积约小，溶解度越小，不同类型的难溶电解质不能通过溶度积的大小判断溶解度的大小，故B错误；
C．稀氢氧化钡溶液与稀硫酸混合反应生成硫酸钡沉淀和水，反应测得的反应热为沉淀热和中和热之和，与稀氢氧化钠溶液与盐酸反应测得的反应热为中和热，两个反应测得的反应热值不相等，故C错误；
D．在同一反应体系中，CO2和H2可同时催化生成CH4、CH3OH、CH3CH3等，选择适当催化剂提高催化剂的选择性，可以提高CO2生成CH3OH的转化率，故D正确；
故选D。
2．C
【详解】A．反应(1)：SiO2(s)+2C(s)=Si(s)+2CO(g)，C元素化合价升高，C做还原剂，Si做还原产物，由还原剂的还原性比还原产物的强，则C的还原性大于Si，A错误；
B．单晶硅是良好的半导体材料，SiO2具有导光性能做光导纤维，B错误；
C．反应若要自发进行，即∆G=∆H-T∆S<0，对反应(2) ∆G=514.85-T×183.35×10-3<0，T>2800K，则反应(2)在工业1800—2000℃生产条件下无法自发进行发生，C正确；
D．由盖斯定律，反应(1)-反应(2)得到C(s)+CO2(g)=2CO(g) ，△H=687.27-514.85=+172.42kJ·mol-1，D错误；
故选：C。
3．D
【详解】A．图中ΔE=△E=248.3-【-620.9-（199.2）-（-513.5）】=554.9kJ⋅mol-1，故A错误；
B．由图可知，三个基元反应中，反应②和反应③的反应物总能量大于生成物的总能量，属于放热反应，故B错误；
C．正反应活化能最大的是反应③，活化能越大反应速率越慢，整个反应由最慢的一步决定，则该化学反应的速率主要由反应③决定，故C错误；
D．由始态和终态可知，该过程的总反应为2CO+2NO=N2+2CO2，故D正确；
故选：D。
4．B
【详解】A．物质能量转化过程中有损失，太阳能不能全部转化为电能，A项错误；
B．电解水时，阴极电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，B项正确；
C．电解水时，阳极电极反应式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，若溶液中有食盐，则由于Cl-比OH-易失去电子，阳极极电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，得到氯气而不是氧气，反应实质是电极NaCl和H2O，而不是电解水，C项错误；
D．阳极上发生氧化反应，D项错误；
答案选B。
5．B
【详解】A．N2、H2分子中前者存在三键，后者为单键，A错误；
B．化学键形成的过程是放热过程，所以图③到图④的过程向外释放能量，B正确；
C．合成氨反应是放热反应，升高温度会降低NH3的产率，C错误；
D．工业合成氨过程中为提高产率压强越大越好，但需考虑设备的承受能力所以选择20-50MPa，D错误；
故选B。
6． 鼓入稍过量的空气 1.8 减小压强(或增大容器体积、移出部分等) 升高温度
【详解】(1)①；
②；
根据盖斯定律，将①+②×2得：=，因此燃烧热的热化学方程式为，故答案为：；
(2)根据①和②可知，在煤燃烧过程中，要提高固硫率，需要尽可能的避免②的发生，就需要尽可能使碳完全燃烧生成二氧化碳，因此在煤燃烧过程中，鼓入稍过量的空气可以提高固硫率(燃烧残渣中硫元素的质量占燃煤中硫元素总质量的百分比)，故答案为：鼓入稍过量的空气；
(3)某温度下，在一个恒容密闭容器中加入和，若只发生。根据表格数据，20min时CO的浓度变化量为2 mol/L -1.1 mol/L=0.9 mol/L，则的浓度变化量为0.9 mol/L，内=；30min后反应达到了平衡状态，平衡时，CO的浓度变化量为2 mol/L -0.8 mol/L=1.2 mol/L，则的平衡浓度为1.2mol/L，的平衡浓度为1.2mol/L，此条件下该反应的平衡常数为==1.8 mol/L，故答案为：；1.8；
(4)根据图象，时气体的浓度突然减小，且平衡浓度不变，说明平衡常数不变，改变的条件可能是减小压强，或者是增大容器体积，也可能是移出了部分等；时气体的浓度逐渐增大，说明平衡正向移动，由于为吸热反应，因此改变的条件是升高温度，故答案为：减小压强(或增大容器体积、移出部分等)；升高温度；
(5)根据图象，过程①中催化氧化反应生成，若参加反应的和的体积比为4∶3，即方程式中和的化学计量数比为4:3，则反应的化学方程式为，故答案为：；
(6)过程②利用电化学装置吸收另一部分，使得再生，该过程中的化合价由+2价变成0价，发生还原反应，在阳极上发生氧化反应生成硫酸，阳极的电极反应式为。最终转化为硫酸，标准状况下，含5%(体积分数)的的废气中含有的体积为×5%=11200L，物质的量为=500mol，转移的电子为1000mol，则需要的电量为1000mol ×6.02×1023/mol×=C，故答案为：；。
7． CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H3=-90.4kJ·mol-1 BC ×100% ×100% 反应I和反应III为放热反应，升温不利于反应I和反应III向正方向进行，故甲醇的选择性降低 增大进料速率，单位时间内可以获得更大产量，提高经济效益
【详解】
(1)反应I.CO2(g)+3H2(g)→CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.5kJ·mol-1，反应II.CO2(g)+H2(g)→CO(g)+H2O(g) ΔH2=+40.9kJ·mol-1，I-II即得到反应III，△H3=ΔH1-ΔH2=90.4kJ·mol-1，所以答案为：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H3=-90.4kJ·mol-1；
(2)该反应为：CO2(g)+3H2(g)→CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.5kJ·mol-1
A．在原料气中加入适量H2O(g)，H2O(g)为生成物，会抑制正反应得进行，从而降低了CO2的转化率，A错误；
B．从体系中不断分离出甲醇，平衡往正向移动，提高了CO2的转化率，B正确；
C．循环利用原料气可以提高CO2的转化率，C正确；
D．使用高效催化剂不能改变反应的限度，不能提了CO2的转化率，D错误；
答案选BC；
(3)设三个反应依次进行且反应I消耗3mmolH2，设反应II消耗nmolH2，反应III消耗2pmolH2列出三段式：和以及，到达平衡容器中CH3OH的物质的量为cmol，CO的物质的量为dmol，所以m+p=c、n-p=d，所以m+n=c+d、2p= c-d+n-m，继而求出CO2的转化率为×100%=×100%和甲醇的选择性为×100%=×100%；设容器体积为V，此条件下反应II的平衡常数KII===，代入m+n=c+d、2p= c-d+n-m，求得KII=，所以答案为：×100%；×100%；。
(4)温度升高，不利于反应向放热方向进行，反应I和反应III为放热反应，升温不利于反应I和反应III向正方向进行，故甲醇的选择性降低。
(5)速度2.1mol·s-1和1.8mol·s-1各方面转化率变化不大，但是反应速率加快，提高了经济效益，所以答案为：增大进料速率，单位时间内可以获得更大产量，提高经济效益
(6)氧气的物质的量为，提供的电子数目转化为电流部分的为，十分钟电路中通过电子总量为X×10×60=×1.60×10-19，求出=，所以答案为：。
8．(1)124.3
(2) 0.042mol·L-1·min-1 3.2P0kPa
(3) 丙烯在平衡体系内的体积分数不可能超过50% 该反应为吸热反应，随着温度升高平衡向正方向移动，丙烯的体积分数增大 c
(4) 有氧脱氢为放热反应，能减少能耗 产物易于分离
【解析】（1）
CH3CH2CH3(g)CH3CH=CH2(g)+H2(g) △H=20.4 kJ·mol-1+ 0kJ·mol-1-( -103.9kJ·mol-1)= 124.3kJ·mol-1；
（2）
反应前6分钟内压强变为1.50P0，则气体总物质的量变为1.5mol
1-x+x+x=1.5，x=0.5mol；则反应前6分钟内用氢气的浓度表示的反应速率为 mol·L-1·min-1。
反应达到平衡时压强变为1.8P0kPa，则气体总物质的量变为1.8mol；
1-y+y+y=1.8，y=0.8mol；此温度下的压强平衡常数Kp=3.2P0。
（3）
该反应为吸热反应，随着温度升高平衡向正方向移动，丙烯的体积分数增大，所以b不可能是丙烯；
若丙烷完全转化为丙烯和氢气，丙烯的体积分数为50%，该反应为可逆反应，丙烯在平衡体系内的体积分数不可能超过50%，所以b不可能是丙烯；
该反应为吸热反应，随着温度升高平衡向正方向移动，丙烯的体积分数增大，所以a、c表示丙烯的体积分数的曲线，增大压强，CH3CH2CH3(g)CH3CH=CH2(g)+H2(g)平衡逆向移动，丙烯的体积分数减小，所以在0.1kPa下丙烯的体积分数的曲线为c。
（4）
丙烷在有氧气参与的条件下也可以发生脱氢反应：2CH3CH2CH3(g)+O2(g)2CH3CH=CH2(g)+2H2O(g) △H=-235kJ·mol-1。相比丙烷的无氧脱氢反应，有氧脱氢为放热反应，能减少能耗；水的沸点高，产物易于分离；
9．(1) -303.8 较低温度 C
(2) ＜ 3 HCOO*+H*→H2COO* 难 210℃，使用Ni5Ga3作催化剂 2：1
【详解】（1）①已知H2和C2H4两种气体的燃烧热分别为-285.8kJ·mol-1和-1411.0kJ∙mol-1，则有反应I：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) =-571.6kJ/mol，反应II：C2H4(g)+3O2=2CO2(g)+2H2O(l) =-1411.0kJ/mol， 则3I-III可得反应2CO2(g)+6H2(g)=C2H4(g)+4H2O(l) 根据盖斯定律可知，=3-=3×(-571.6kJ/mol)-( -1411.0kJ/mol)=-303.8kJ∙mol-1。已知在等温、等压条件下的封闭体系中，自由能()与体系的焓变和熵变的定量关系为=-T，当<0时，反应可以自发进行，有上述分析可知，该反应是一个熵减的放热反应，即＜0，＜0，由此可知，上述反应能够自发进行的条件是较低温度，故答案为：-303.8；较低温度；
②
A．由题干表中数据可知，实验1中CO的选择性100%，则该反应的化学方程式为3Fe+4CO2=Fe3O4+4CO，A正确；
B．由题干表中数据可知，实验1和实验3比较可知，当用Co作催化剂时CO2的转化率最高，CH4的选择性也很高，则该制备最好选用金属Co作催化剂，B正确；
C．本反应中是由CO2中的+4价的C降低为C2H4中的-2价和CH4中的-4价，则从化合价角度看反应中C2H4应比CH4优先产生，C错误；
D．由题干表中数据可知，n(Fe)：n(Co)的不同对CO2的转化率、CO、CH4、C2H4的选择性均影响很大，即n(Fe)：n(Co)对该制备过程影响很大，D正确；
故答案为：C；
（2）①由题干图示某铜基催化剂催化该反应的反应历程信息可知，反应3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的反应物总能量高于生成物总能量，是一个放热反应，即其焓变＜0，由图可知，反应过程中H2(g)=2H*共发生了3次，生成H2COO*那一步的化学方程式为HCOO*+H*→H2COO*，该反应与H2COOH*=H2CO*+OH*相比，前者的活化能为1.23-(0.8)=2.03eV，后者的活化能为1.17-(-0.8)=1.97eV，活化能越大，反应越难进行，则在同一条件更难进行，故答案为：＜；3；HCOO*+H*→H2COO*；难；
②由题干甲醇的时空收率与反应起始温度的关系曲线图所示信息可知，起始温度为210℃，使用Ni5Ga3作催化剂时，合成CH3OH的空收率最大，则合成CH3OH的最佳条件是210℃，使用Ni5Ga3作催化剂，CO2加H2制甲醇的速率方程可表示为=k·pm(CO2)·pn(H2)，其中k为速率常数，各物质起始分压的指数为各物质的反应级数，实验结果表明，速率常数与反应级数均受反应温度的影响。使用Ni5Ga3催化剂时，169℃和223℃起始条件下，CO2反应级数m223°C/m169°C=2，H2反应级数n223°C/n169°C=1，由图中信息可知，169℃下甲醇的空收率为0.1mol/(L·h),223℃下甲醇的空收率为0.2 mol/(L·h)，即，又知向恒压(3.0MPa)密闭装置中通入反应物混合气(CO2和H2物质的量比1：2)，则CO2的起始分压为1.0MPa，H2的起始分压为2.0MPa，故，则速率常数之比k223°C/k169°C=0.2:0.1=2:1，故答案为：210℃，使用Ni5Ga3作催化剂；2：1。
10．(1)-790.8 kJ·mol-1
(2) 较低温度时以放热反应I为主，温度升高，反应I平衡逆向移动，CO2的转化率降低，较高温度时以吸热反应II为主，温度升高，反应II平衡正向移动，CO2的转化率升高 降低
(3)0.04
(4) 25% b 在恒温恒容条件下，容器内压强与气体的物质的量成正比，t2 min前平衡时气体的总物质的量为4 mol，t2 min时再充入1 mol CO2和1 mol H2 ，则压强变为1.6 MPa ×=2.4MPa，然后平衡正向移动，压强减小
【详解】（1）根据题给已知反应和盖斯定律可得，△H4=2△H2+3△H3-2△H1 =+41.1 kJ·mol-1×2+(-395.6 kJ·mol-1) ×3-(-156.9 kJ·mol-1) ×2=-790.8 kJ·mol-1，故答案为：-790.8 kJ·mol-1；
（2）①CO2平衡转化率随温度升高呈现如题图所示变化的原因是较低温度时以放热反应I为主，温度升高反应I平衡逆向移动，CO2的转化率降低，较高温度时以吸热反应II为主，温度升高，反应II平衡正向移动，CO2的转化率升高，故答案为：较低温度时以放热反应I为主，温度升高，反应I平衡逆向移动，CO2的转化率降低，较高温度时以吸热反应II为主，温度升高，反应II平衡正向移动，CO2的转化率升高；
②合成甲烷的反应为气体体积减小的反应，其他条件不变，改为恒容条件，相当于原体系减小压强，平衡逆向移动，CO2的平衡转化率将降低，故答案为：降低；
（3）CO2、H2生产甲烷的反应为CO2(g) +4H2 (g)CH4(g) + 2H2O(g)，由信息可知v(CO2)= = 0.01 mol·L-1·s-1，则v(H2)=4v(CO2)=0.04 mol·L-1·s-1，故答案为：0.04；
（4）①在恒温恒容条件下，容器内压强与气体的物质的量成正比，起始时气体总物质的量为5 mol，压强为2.0 MPa，反应进行到t1 min时达到平衡，平衡时压强为1.6 MPa，则平衡时气体的总物质的量为5 mol ×=4.0 mol，设达到平衡时消耗CO2的物质的量为xmol，列三段式如下：，平衡时气体的总物质的量为(2-x)+(3-4x)+x+2x= 4.0，解得x=0.5，CO2的平衡转化率为×100%=25%；达到平衡时CO2、H2、CH4、H2O的物质的量分别为1.5 mol、1 mol、0.5 mol、1 mol，气体总物质的量为4 mol，则CO2、H2、CH4、H2O的分压分别为p (CO2)= × 1.6 MPa= 0.6 MPa= 600 kPa、p (H2) = 0.4 MPa= 400 kPa、p(CH4)=0.2 MPa=200 kPa、p(H2O)=0.4 MPa=400 kPa，反应的标准平衡常数 ，故答案为：25%；；
②在恒温恒容条件下，容器内压强与气体的物质的量成正比，t2 min前平衡时气体的总物质的量为4mol，t2 min时向恒温恒容密闭容器内再充入1 mol CO2和1 mol H2，则压强变为1.6 MPa× =2.4 MPa，然后平衡正向移动，压强减小，新平衡压强大于原平衡压强，则曲线b符合要求，故答案为：b；在恒温恒容条件下，容器内压强与气体的物质的量成正比，t2 min前平衡时气体的总物质的量为4 mol，t2 min时再充入1 mol CO2和1 mol H2 ，则压强变为1.6 MPa ×=2.4MPa，然后平衡正向移动，压强减小。
11．(1) -49kJ/mol 低温
(2) 4∶9 0.5
(3) AC 温度变化对平衡移动的影响大于浓度变化对平衡移动的影响
(4) CO2+2e-+2H+=HCOOH CO
【详解】（1）根据盖斯定律：反应i+ii得iii，则△H3=(-90+41)kJ/mol=-49kJ/mol，反应ⅲ气体分子数减小，则△S<0，由△H<0，自发进行的判据△G=△H-T△S <0，则能够自发进行的条件是低温；
（2）只发生反应ⅲ，设平衡时CH3OH的浓度为xmol/L，列三段式：，达到平衡时，CH3OH的体积分数为20%，则，解得x=1，CO2和H2的平衡转化率分别为、，两者之比为∶=4∶9；该温度下反应ⅲ的平衡常数；
（3）①A．若m=，对于反应ⅲCO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，增大起始投料比，相当于增大压强，平衡正向移动，CO2的转化率增大，则转化率越大m越大，即m3最大，A正确；
B．在T1℃前，v正>v逆，未达到平衡，反应正向进行，T1℃时达到平衡态，T1℃后，温度升高由△H3<0，平衡逆向移动，转化率降低，则在T2℃时，反应仍为平衡态，即v正=v逆，B错误；
C．若m2==，转化量=，则a点CO2的平衡转化率等于H2的平衡转化率，C正确；
D．任何时候每生成1molCH3OH同时生成1molH2O，则任意时候CH3OH和H2O的体积分数都相同，不能判断上述反应达到平衡，D错误；
故选：AC；
②在T2℃时，不同投料比的CO2转化率趋于相近的原因是；温度较高时，温度变化对平衡移动的影响大于浓度变化对平衡移动的影响；
（4）①阴极的电极上CO2得电子产生甲酸，故电极反应式是CO2+2e-+2H+=HCOOH；
②该电解反应得到的副产品除H2外，还可能CO2得电子产生CO。
12．(1)NH3(g)+2O2(g)=(aq)+H+(aq)+H2O(l) ∆H=-346.69kJ/mol
(2) C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2+24H+ 67.2
(3) NO > B 逆反应
【解析】（1）
已知：①NH3(g)+O2(g)=(aq)+H+(aq)+H2O(l)△H1=-273.5kJ/mol
②(aq)+O2(g)=(aq)△H2=-73.19kJ/mol
根据盖斯定律，由①-②可得，NH3(g)+2O2(g)=(aq)+H+(aq)+H2O(l) ∆H=-346.69kJ/mol；
（2）
根据题干信息，厌氧阳极葡萄糖氧化过程无氧气参加，并产生了二氧化碳和氢离子，所以电极反应为C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2+24H+；“好氧阴极”1molNH4+完全硝化生成，且电极输送电子4mol，需有氧气参加反应，根据原子守恒和电荷守恒可得电极反应+3O2+2H++4e-=+3H2O，消耗O2的物质的量3mol,标准状况下的体积约为67.2L；
（3）
①横坐标为，随着比例的增大，一氧化碳转化率逐渐减低，一氧化氮转化率逐渐增大，所以纵轴表示一氧化氮的转化率，该反应放热，升高温度一氧化氮转化率减低，所以T1>T2，B点温度最高且NO物质的量分数高，即浓度大，所以B点最大。
②T2温度下根据A点计算平衡常数为
平衡常数。当以(CO)=1.2mol，(NO)=1.2mol，(N2)=0.6mol，(CO2)=1.2mol的物质的量充入各物质，，所以反应向逆反应方向进行；
③
CO(g)、NO(g)、CO2(g)、N2(g)物质的量分数分别为、、、；
平衡后总压强为p0；
。
13．(1)不能
(2)
(3)BC
(4) > >
(5) p 48
(6) 阳极
【详解】（1）(g)的燃烧热是指1mol完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水，而过程①和②中均为气态水，缺少液态水与气态水转化过程中的焓变，因此不能确定乙醇的燃烧热，故答案为：不能；
（2）反应热等于正反应活化能与逆反应活化能之差，反应②的。已知：① ；② 。根据盖斯定律，①×3-②得： ，故答案为：；
（3）A．恒容条件下，气体总质量守恒，故密度始终不变，不能作为判断平衡的依据，A项不符合题意；
B．恒温恒容条件下，气体总压强与气体物质的量成正比，气体分子数由多到少，气体总压强不变时达到平衡状态，B项符合题意；
C．气体物质的量不变时，气体平均摩尔质量不变，达到平衡，C项符合题意；
D．产物浓度之比始终是常数，D项不符合题意；
故答案为：BC；
（4）题给反应是放热反应，绝热容器中温度升高，相对甲容器，乙容器中平衡向逆反应方向移动，故平衡常数减小；升高温度，反应速率加快，达到平衡所用时间较短。故答案为：>；>；
（5）一定温度下，向恒容密闭容器中充入、，随着、的投料比增大，平衡向正反应方向移动，的平衡转化率增大，故p点转化率在m、n、p三点中最大。根据体积分数计算平衡常数：
，，，所以，平衡体系中，，，，则。故答案为：p；48；
（6）根据物质转化中元素化合价变化，电极a为阳极；阴极上二氧化碳被还原成，电极反应式为。故答案为：阳极；。
14．(1)大于
(2)K(Ⅲ)·K(Ⅳ)
(3)23.6+2x×49.5+2(1-x)×90.7
(4) 提高水醚比有利于反应Ⅱ、Ⅳ正向进行 温度升高时，反应Ⅱ正向进行增大的CO2的量小于反应Ⅳ逆向进行减小的CO2的量 水醚比大于3时，再增大水醚比，气体的总物质的量及H2O(g)的物质的量分数均增大或过量的水蒸气产生稀释作用
(5)
【详解】（1）反应Ⅰ能自发进行，则需要在一定温度条件下满足∆H-T∆S＜0，该反应的∆H＞0，则只有∆S大于0才能满足；
（2）反应Ⅲ+反应IV可得反应Ⅱ，所以反应Ⅱ的平衡常数可表示为K(Ⅲ)·K(Ⅳ)；
（3）根据盖斯定律Ⅰ+2x×Ⅱ+2(1-x)×Ⅲ可得总反应的∆H=(23.6+2x×49.5+2(1-x)×90.7)kJ/mol；
（4）①反应Ⅱ、Ⅳ会生成CO2，提高水醚比有利于反应Ⅱ、Ⅳ正向进行；反应Ⅱ为吸热反应，反应Ⅳ为放热反应，温度升高时，反应Ⅱ正向进行增大的CO2的量小于反应Ⅳ逆向进行减小的CO2的量，导致CO2的选择性降低；
②水醚比大于3时，再增大水醚比，气体的总物质的量及H2O(g)的物质的量分数均增大，且过量的水蒸气产生稀释作用，所以随水醚比的增大H2的物质的量分数减小；
（5）设初始投料为1molCH3OH，平衡时转化率为ɑ，列三段式有：
所以CO的分压为=；同理可得CH3OH的分压为，H2的分压为，所以Kp==。
15．(1)-204.7
(2) 1.3 2.6
(3) 反应放热，温度升高引起压强增大的程度大于气体分子减少引起压强减小的程度 随着反应的进行，气体分子减少引起压强减小的程度大于反应放热引起压强增大的程度
(4) 反应②为吸热反应，故温度升高时主要以反应②为主，该反应前后气体分子数相同，压强对CO2的平衡转化率没有影响 T1
【详解】（1）根据盖斯定律，方程式③=①-2②，所以ΔH3=ΔH1-2ΔH2= -122.9kJ·mol-1-(+40.9kJ·mol-1) 2= -204.7 kJ·mol-1;
（2）假设三个反应连续进行，反应①生成的CH3OCH3(g)物质的量为xmol, 反应②生成的CO(g)物质的量为ymol, 反应③生成的CH3OCH3(g)物质的量为zmol,
可得到平衡时各物质用x、y、z来表示的物质的量：
n(CH3OCH3)=x+z=0.8mol
n(CO)= y-2z =0.2mol
由y-2z=0.2mol，x+z=0.8mol，消去z得到2x+y=1.8mol
n(CO2)=2-2x-y =2-(2x+y)=0.2mol
n(H2O)= 3x+y+z=3x+3z+y-2z=3(x+z)+(y-2z)=0.83+0.2=2.6mol
n(H2)= 6-6x-y-4z=6-6x-3y+2y-4z=6-3(2x+y)+2(y-2z)=6-31.8+20.2=1.0mol
所以，c(H2O)=；
反应②的平衡常数；
（3）由（1）计算可知，反应③2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)为气体系数和减小的放热反应，随着反应的进行，气体物质的量会减少，体系压强会减小，另外，反应在绝热的恒容密闭容器中，随着反应进行，体系温度会升高，体系压强会变大，两个相反影响因素相互作用，体系压强变化取决于两者的相对大小，所以AB段压强增大的原因是反应放热，温度升高引起压强增大的程度大于气体分子减少引起压强减小的程度；BC段压强减小的原因是随着反应的进行，气体分子减少引起压强减小的程度大于反应放热引起压强增大的程度；
（4）反应②为吸热反应，故温度升高时主要以反应②为主，该反应前后气体分子数相同，压强对CO2的平衡转化率没有影响，所以相交与一点；生成CH3OCH3的反应①和③都是放热反应，升高温度平衡逆向移动，CH3OCH3平衡产率降低，所以温度越高平衡产率越低，答案为：T1
(2) 16.1 1727
(3) 高温 X 氨的体积分数一定时，空气越少，丙烷燃烧越不充分，生成的CO越多 温度相同时，反应II的平衡常数远大于反应I的平衡常数，被消除的NO比新生成的NO多 降低CO2和CO的排放量
【详解】（1）由题意知③: N2(g) +3H2(g)=2NH3(g) △H3=(-462) kJ•mol-1，
④2H2(g) + O2(g)=2H2O(l) △H4=( 2422) kJ•mol-1，
根据盖斯定律，由③2-④3得反应4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) ΔH1=2△H3-3△H4=+1268 kJ•mol-1，答案为1268；
（2）NH3的体积分数为20%，n(NH3)=10mol20%=2mol，生成N21mol，生成H2O为3mol,放出1268kJ=634kJ，n(C3H8)=(10-2)mol=8mol，生成H2O为32mol,生成CO2为24mol,放热为16352kJ，n(H2O)=32mol+3mol=35mol，总的气体物质的量为35mol+1mol+24mol=60mol，假设空气中O2的体积分数为20%，反应前空气的总物质的量为=207.5mol，氧气207.5mol=41.5mol，氮气等166mol=166mol，反应前总气体的物质的量为207.5mol+10mol=217.5mol，反应后气体的总物质的量为60mol+166mol=226mol，反应后气体总压为100kPa=103.9kPa，H2O的物质的量分数x(H2O)=，=103.9kPa=16.1kPa；
若10mol混合燃料中氨的体积分数为20%，放热共为634kJ +16352kJ =16986kJ；若10mol混合燃料中氨的体积分数为10%，n(NH3)=10mol10%=1mol，放热1268kJ=317kJ，n(C3H8)=(10-1)mol=9mol，放热为2044kJ9=18396kJ，共放热317kJ+18396kJ=18713kJ，同样条件下燃烧后释放的热量将增加18713kJ -16986kJ =1727kJ；
（3）①反应III的ΔH5>0，ΔS>0，若能自发进行，则ΔG=ΔH5-TΔS<0，只有当T较高时才可能成立，故反应III能自发进行的条件是高温；
②氨的体积分数一定时，空气越少，丙烷燃烧越不充分，生成的CO越多，故根据图中曲线可知，α=0.9对应的曲线是X；
③氨的体积分数大于10%时，NO排放浓度逐渐减低的原因为：温度相同时，反应II的平衡常数远大于反应I的平衡常数，被消除的NO比新生成的NO多；
④丙烷中掺氨燃烧的优点是降低CO2和CO的排放量。
17．(1) H2 较少时，NO主要被还原为N2O(或+1价含氮化合物等)(合理即可) N2 (g) +3H2(g) 2NH3(g) ΔH= -92.5kJ ·mol-1
(2) 甲 可能 0.11 0.12
(3) 还原 O2 +2H+ +2e- =H2O2
【详解】（1）①根据题中信息，随着氢气体积分数的增加，NO中被还原的价态逐渐降低，根据图像可知，当氢气的体积分数在0.5×10-3～0.75×10-3时，NO转化率基本为100%，而氮气和氨气的体积分数仍呈增加趋势，NO中N显+2价，N2中N显0价，NH3中N显-3价，因此当氢气较少时，NO被还原为N的+1价化合物或N2O；故答案为当氢气较少时，NO被还原为N的+1价化合物或N2O；
②根据盖斯定律可知，－脱硝反应，推出N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=()kJ/mol=-92.5kJ/mol；故答案为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.5kJ/mol；
（2）①该过程发生的两个反应都是物质的量减少的放热反应，恒温恒容状态下，随着时间的进行，气体物质的量减小，压强降低，而绝热容器中，虽然气体物质的量减小，但温度升高，气体压强增大，因此根据图像可知，X为绝热容器，Y为恒温容器；故答案为甲；
②因为反应为放热，甲绝热容器内反应体系温度升过高，反应速率快，先达到平衡，温度升高，平衡左移，平衡时压强增大，因此点a可能已达到平衡；故答案为可能；
③曲线Y是恒温过程的乙容器，恒温容器中反应达到平衡时NO的转化率为60%，开始时体系总压强为9kPa，n(NO)∶n(H2)=1∶2，p(NO)=3kPa，p(H2)=6kPa，
平衡压强为7.1kPa，则x=0.5，从开始到平衡时用分压表示的氢气消耗速率时=0.11kPa/min；平衡时p(NO)=1.2kPa、p(H2)=(4.2-1.5) kPa=2.7kPa、p(H2O)=1.8 kPa、p(N2)=(0.9-0.5) kPa=0.4 kPa，Kp==0.12kPa-1；故答案为0.11；0.12；
（3）g-C3N4极氧气得电子，发生还原反应，电极反应式为O2+2H++2e-=H2O2；故答案为还原；O2+2H++2e-=H2O2。
18．(1)
(2) bc 625
(3)甲醇中含有氧元素，不利用氧的充分利用
(4) cd 双功能的分子筛膜催化反应器模式下，只发生第一个反应，双功能的分子筛膜能及时分离出水蒸气，平衡右移，二氧化碳产率增大。
【详解】（1）①
②
③
则与反应生成和的方程式为：④，根据盖斯定律可知，得，该反应的，其热化学方程式为： ；
（2）①a.加入催化剂只能改变反应速率，平衡不移动，不能改变转化率，a错误；
b.该反应为放热反应，降低反应温度平衡正向移动，可以提高平衡转化率，b正确；
c.移除，则水蒸气的浓度减小，平衡正向移动，转化率增大，c正确；
d.恒温恒压下通入惰性气体，容器体积增大，平衡逆向移动，转化率减小，d错误；
故选bc；
②根据提给信息可得三段式如下，，则平衡常数；
（3）甲醇中含有氧元素，不利用氧的充分利用，不利用氧循环；
（4）①a.的浓度不变，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，a正确；
b.该反应前后气体的计量系数不同，且反应都是气体，则混合气体的平均相对分子质量是一个变量，当其不变的时候可以正面反应达到平衡，b正确；
c.容器的体积不变，且反应物和产物都是气体，总质量不变，则混合气密度不是变量，其不变的时候，不能证明反应达到平衡，c错误；
d.水中和甲醇中都含有O—H，则断裂3mol H—H键的同时断裂2mol O—H键不能证明正逆反应速率相等，不能证明反应达到平衡，d错误；
故选cd；
②由表中数据可知双功能的分子筛膜催化反应器模式下，只发生第一个反应，双功能的分子筛膜能及时分离出水蒸气，平衡右移，二氧化碳产率增大，故答案为：双功能的分子筛膜催化反应器模式下，只发生第一个反应，双功能的分子筛膜能及时分离出水蒸气，平衡右移，二氧化碳产率增大。
19．(1)-49.4
(2)CD
(3) ＜
(4) ＜ ＜
【详解】（1）利用盖斯定律，Ⅲ=Ⅱ+Ⅰ，ΔH3=ΔH1+ΔH2=(-90.6+41.2)kJ/mol=-49.4kJ/mol；故答案为-49.4；
（2）A．达到平衡时，再充入氢气，氢气的转化率降低，CO2的转化率增大，故A不符合题意；
B．使用催化剂，对化学平衡移动无影响，氢气的平衡转化率不变，故B不符合题意；
C．达到平衡，增大n(CO2)，平衡向正反应方向移动，氢气的转化率增大，故C符合题意；
D．该反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，氢气转化率增大，故D符合题意；
答案为CD；
（3）①根据图象可知，T2K时先达到平衡，说明反应速率快，即T1＜T2；故答案为＜；
②令起始时n(CO2)=1mol，n(H2)=3mol，在T2K时CO2的转化率为50%，推出达到平衡时n(CO2)=0.5mol，n(H2)=1.5mol，n(CH3OH)=n(H2O)=0.5mol，Kp==；故答案为；
（4）①反应达到平衡，正反应速率等于逆反应速率，即有v正=k正·c(CH3OCH3)· c(H2O)=v逆=k逆·c2 (CH3OH)，=；lnKc= -A+ B，A、B为常数，随着温度升高，Kc减小，说明该反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，v正＜v逆，即k正增大的倍数＜k逆增大倍数；故答案为；＜；
②此时Qc==1＞0.5，平衡逆向进行，即v正＜v逆；故答案为＜。
20．(1) < CO2(g) + 3H2(g)=CH3OH(g)+ H2O(g) ΔH = -53.3 kJ/mol
(2) ×100% CO2的实验转化率未达到平衡转化率 温度升高，反应i逆向移动，反应ii正向移动；温度高于260°C时，反应ii正向移动的程度大于反应i逆向移动的程度 在该条件下，反应i和反应ii均未达到平衡状态，反应i的速率大于反应ii，单位时间内生成甲醇的量比生成CO的量更多 0.0167p(或)
【详解】（1）根据物质的标准摩尔生成焓定义可知：，=-241.8KJ/mol；H2O(g) H2O(l)是放热反应。所以H2O(l)的<-241.8KJ/mol；由表格知C(s)+ O2(g)=CO2(g)，=-393.5 KJ/mol;②H2(g)+O2(g)=H2O(g)，=-241.8KJ/mol;③C(s)+2H2(g)+ O2(g)=CH3OH(g)，=-205.0 KJ/mol；根据盖斯定律②+③-①得CO2(g) + 3H2(g)=CH3OH(g)+ H2O(g) ΔH = -53.3 kJ/mol。
（2）①220℃时，测得反应器出口气体中全部含碳物质的物质的量之比n(CH3OH)： n(CO2)：n(CO)=1：7.20：0.11，则该温度下CO2转化率=。
②由图1可知在不同温度下，CO2转化率的实验值均小于平衡值，说明实验中的反应均未达到化学平衡状态；反应a为放热反应，反应b为吸热反应，温度升高，反应a逆向移动，反应b正向移动，温度高于260 ℃时，反应b正向移动的程度大于反应a逆向移动的程度，所以CO2平衡转化率随温度升高增大；
③由图2可知，从化学反应速宰的角度看，原因是在该反应条件下反应a的速率大于反应b，单位时间内生产CH3OH的量比生产CO的量多。
④反应i
反应ii
由题意得，且x+y=0.3mol，解得x=0.25mol，y=0.05mol，则；
，
河南高考化学三年（2021-2023）模拟题汇编-15化学反应的热效应（2）
一、单选题
1．（2022·河南信阳·统考二模）下列关于概念的说法正确的是
A．在铝一海水—空气电池中，可直接利用海水，由此可知海水是电解质
B．难溶电解质中一定存在溶解度(S)越小的物质其溶度积(Ksp)越小的对应规律
C．分别用稀NaOH溶液和稀盐酸，稀Ba(OH)2溶液和稀硫酸混合反应测出的中和反应反应热值完全相等
D．在同一反应体系中，CO2和H2可同时催化生成CH4、CH3OH、CH3CH3等，选择适当催化剂可以提高CO2生成CH3OH的转化率
2．（2022·河南郑州·统考一模）硅是大数据时代的关键材料。工业上常在1800—2000℃时，用碳单质还原的方法制取单质硅。涉及反应的相关数据如表所示。下列相关说法正确的是
反应
△H/(kJ•mol-1)
△S/(J•K-1•mol-1)
反应(1)：SiO2(s)+2C(s)=Si(s)+2CO(g)
687.27
359.04
反应(2)：SiO2(s)+C(s)=Si(s)+CO2(g)
514.85
183.35
A．反应(1)可证明Si的还原性大于C
B．生活中利用单晶硅良好的导光性能做光导纤维
C．工业生产条件下反应(2)无法自发进行发生
D．C(s)+CO2(g)=2CO(g) △H=-172.42kJ·mol-1
3．（2022·河南·统考二模）某反应可有效降低汽车尾气污染物的排放，其反应热∆H=-620.9kJ·mol-1。一定条件下该反应经历三个基元反应阶段，反应历程如图所示(TS表示过渡态)。下列说法正确的是
A．∆E=306.6kJ/mol B．三个基元反应中只有③是放热反应
C．该化学反应的速率主要由反应②决定 D．该过程的总反应为2CO+2NO=N2+2CO2
4．（2022·河南·校联考模拟预测）2022年北京冬奥会采用绿电制绿氢技术，即用光伏、风能等产生绿电，绿电电解水制得的氢气叫绿氢，实现碳的零排放。下列有关说法正确的是
A．光伏电池能将太阳能全部转化成电能 B．绿氢在阴极上产生
C．常加入食盐增强水的导电性 D．阳极上发生还原反应
5．（2023·河南·统考三模）哈伯在实验室首次合成了氨，化学家格哈德·埃特尔在哈伯研究所证实了N2与H2在固体催化剂表面合成氨的反应过程。示意图如下：
下列说法正确的是
A．图①可看出N2、H2分子中均为单键
B．图③到图④的过程向外释放能量
C．升高温度一定提高一段时间内NH3的产率
D．工业合成氨过程中为提高产率压强越大越好
二、原理综合题
6．（2021·河南·统考三模）煤的洁净技术(包括固硫技术和脱硫技术两类)可有效降低燃煤废气中的含量，已成为我国解决环境问题的主导技术之一、
Ⅰ．固硫技术：通过加入固硫剂，将硫元素以固体形式留在煤燃烧的残渣中。生石灰是常用的固硫剂，固硫过程中涉及的部分反应如下：
①
②
(1)表示燃烧热的热化学方程式是 。
(2)由上述两个反应可知，在煤燃烧过程中要提高固硫率(燃烧残渣中硫元素的质量占燃煤中硫元素总质量的百分比)，可采用的方法是 。
(3)某温度下，在一个恒容密闭容器中加入和，若只发生反应②，测得如下数据：
0
10
20
30
40
2
1.5
1.1
0.8
0.8
内 ，此条件下该反应的平衡常数为 。
(4)实际生产中常用石灰石代替生石灰，石灰石吸收热量分解为生石灰，即。800℃下，在一个密闭容器中加入一定量的进行该反应，气体的浓度变化如图所示，和与时分别改变一个条件，则改变的条件依次是 和 。
Ⅱ．除去燃煤产生的废气中的的过程如图所示。
(5)过程①是的部分催化氧化反应，若参加反应的和的体积比为4∶3，则反应的化学方程式为 。
(6)过程②利用电化学装置吸收另一部分，使得再生，该过程中阳极的电极反应式为 。若此过程中除去含5%(体积分数)的的废气(标准状况)，则需要的电量为 C(一个电子的电量)。
7．（2021·河南郑州·统考三模）“减少碳排放，实现碳中和”是当今世界的热门话题。某课题组利用CO2和H2在催化剂的作用下合成甲醇，主要发生如下三个反应：
I.CO2(g)+3H2(g)→CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-49.5kJ·mol-1
II.CO2(g)+H2(g)→CO(g)+H2O(g)ΔH2=+40.9kJ·mol-1
III.……
(1)请写出反应IIICO和H2合成CH3OH的热化学方程式 。
(2)下列措施中，能提高CO2转化率的是 。
A．在原料气中加入适量H2O(g) B．从体系中不断分离出甲醇
C．循环利用原料气 D．使用高效催化剂
(3)一定条件下，在某密闭容器中投入amolCO2和3amolH2，发生上述合成反应。达平衡容器中CH3OH的物质的量为cmol，CO的物质的量为dmol.则此条件下CO2的转化率为 (列式表示，下同)；甲醇的选择性(指转化为甲醇的CO2占发生反应的CO2的百分比)为 ；此条件下反应II的平衡常数为 。
(4)图1是反应温度对二氧化碳转化率以及甲醇选择性的影响。甲醇选择性随温度升高而降低的原因可能是 。
(5)图2是一定条件下原料气的进料速度对二氧化碳转化率、甲醇选择性以及出口甲醇浓度的影响。试分析工业上实际进料速度采用2.1mol·s-1，而不是1.8mol·s-1，可能的原因是 。
(6)甲醇燃料电池可用于测定阿伏加德罗常数。当甲醇燃料电池平稳工作10min后测得电池正极端消耗标准状况下氧气VL，电流稳定为XA，假设能量转化率80%，计算测得阿伏加德罗常数NA为 mol-1。(用X、V表示，已知一个电子电量为1.60×10-19C)
8．（2022·河南郑州·统考一模）丙烯是重要的化工原料，通常用丙烷脱氢反应制备。其中丙烷无氧脱氢反应方程式为：CH3CH2CH3(g)CH3CH=CH2(g)+H2(g) △H。
(1)科学家将最稳定的单质的标准生成焓规定为零。在温度为298.15K时由最稳定的单质生成1mol化合物时的焓变，叫做该物质的标准摩尔生成焓。部分物质的标准摩尔生成焓数据如表(单位：kJ·mol-1)：
CH3CH2CH3
CH3CH=CH2
H2
-103.9
20.4
0
由此可求得△H= kJ·mol-1。
(2)在一定条件下的体积为2L的密闭容器中投入1mol丙烷，体系的起始压强为P0kPa。反应过程中压强变化如表：
时间/min
0
2
4
6
8
10
12
14
16
20
压强/kPa
P0
1.20P0
1.36P0
1.50P0
1.63P0
1.71P0
1.78P0
1.80P0
1.80P0
1.80P0
则反应前6分钟内用氢气的浓度表示的反应速率为 (结果保留两位有效数据，下同)。此温度下的压强平衡常数Kp= 。
(3)如图中四条线对应的是(2)中在0.01kPa和0.1kPa下丙烷和丙烯在平衡体系中的体积分数随温度的变化情况。
某同学认为曲线b不可能表示丙烯的体积分数，请写出两条支持该观点的理由：① ；② 。表示在0.1kPa下丙烯的体积分数的曲线为 。
(4)丙烷在有氧气参与的条件下也可以发生脱氢反应：2CH3CH2CH3(g)+O2(g)2CH3CH=CH2(g)+2H2O(g) △H=-235kJ·mol-1。相比丙烷的无氧脱氢反应，丙烷的有氧脱氢反应的优点可能有 、 。
9．（2022·河南·统考三模）2020年中国向世界宣布2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。转化和吸收CO2的研究成为更加迫切的任务。
(1)天津大学某研究所研究了CO2催化加H2合成低碳烯烃的反应。
①已知H2和C2H4两种气体的燃烧热△H分别为-285.8kJ·mol-1和-1411.0kJ∙mol-1。则反应2CO2(g)+6H2(g)=C2H4(g)+4H2O(l) △H= kJ∙mol-1。已知在等温、等压条件下的封闭体系中，自由能(△G)与体系的焓变和熵变的定量关系为△G=△H-T△S，当△G<0时，反应可以自发进行。由此可知，上述反应能够自发进行的条件是 (填“较高温度”或“较低温度”)。
②CO2催化加H2还可能生成其它含碳化合物。研究发现，Fe、Co固体双催化剂的成分对相同时间内CO2转化率和产物选择性有重要作用，部分研究数据如下表所示。下列说法中错误的是 。
实验编号
n(Fe)：n(Co)
CO2转化率/%
CO选择性/%
CH4选择性/%
C2H4选择性/%
反应后固体的成分
1
100：0
1.1
100
0
0
Fe和少量Fe3O4
2
50：50
30.5
36.8
42.9
20.3
Fe和Co
3
0：100
69.2
2.7
97.1
0.2
Co
A．实验1的化学方程式为3Fe+4CO2=Fe3O4+4CO
B．该制备最好选用金属Co作催化剂
C．从化合价角度看反应中CH4应比C2H4优先产生
D．n(Fe)：n(Co)对该制备过程影响很大
(2)某课题组研究了不同催化剂对反应3H2+CO2=CH3OH+H2O的影响。
①下图是某铜基催化剂催化该反应的反应历程。图中的0.58、1.23等是对应反应的能垒(活化能)。则反应3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的焓变 0(填“>”或“<”)。反应过程中H2(g)=2H*共发生了 次。生成H2COO*那一步的化学方程式为 ，该反应与H2COOH*=H2CO*+OH*相比，在同一条件更 (填“难”或“易”)进行。
②向恒压(3.0MPa)密闭装置中通入反应物混合气(CO2和H2物质的量比1：2)。测得甲醇时空收率与反应起始温度的关系曲线如图所示。已知甲醇的时空收率表示单位时间、单位物质的量催化剂表面甲醇的平均生成速率。由此可知，合成CH3OH的最佳条件是 。CO2加H2制甲醇的速率方程可表示为v=k·pm(CO2)·pn(H2)，其中k为速率常数，各物质起始分压的指数为各物质的反应级数。实验结果表明，速率常数与反应级数均受反应温度的影响。使用Ni5Ga3催化剂时，169℃和223℃起始条件下，CO2反应级数m223°C/m169°C=2，H2反应级数n223°C/n169°C=1.则速率常数之比k223°C/k169°C= 。
10．（2022·河南·校联考三模）以CO2、H2为原料制备甲烷技术的研究不断取得新进展。CO2在固体催化剂表面加氢合成甲烷过程中发生以下两个反应：
反应I ：CO2(g) +4H2(g) CH4(g) +2H2O(g) △H1=-156.9 kJ·mol-1
反应II ：CO2(g)+ H2(g) CO(g)+ H2O(g) △H2=+41.1 kJ·mol-1
回答下列问题：
(1)已知2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H3=-395.6 kJ·mol-1，则CH4不完全燃烧的热化学方程式2CH4(g) + 3O2(g)=2CO(g) + 4H2O(g)的△H4= 。
(2)在恒压条件下，按CO2与H2的物质的量之比为1：4投料发生反应I和反应II ，测得CO2平衡转化率随温度的变化如图所示。
①CO2平衡转化率随温度升高呈现如图所示变化特征的原因是 。
②其他条件不变，改为恒容条件，CO2的平衡转化率将。 (填“升高”“降低”或“不变”)。
(3)在恒温恒容条件下，工业。上以CO2、H2为原料通过反应I生产甲烷。2~6 s内测得CO2的浓度由0.1 mol·L-1变为0.06 mol· L-1，则该时间段内用H2表示的化学反应速率为 mol·L-1·s-1。
(4)在某恒温恒容密闭容器内充入2molCO2和3molH2发生反应I，t1 min时达到平衡，在t2 min时，向该恒温恒容密闭容器内再充入1 mol CO2和1 mol H2，整个过程用压力计测得容器内压强的变化如图：
①0~t2 min内CO2的平衡转化率为 ；在该温度下，反应的标准平衡常数= (用分数表示)。[已知：分压=总压×该组分物质的量分数，对于反应aA(g) +bB(g)cC(g) +dD(g)，，其中=100 kPa，pA、pB、pC、pD为各组分的平衡分压]。
②t2min后容器内压强的变化曲线为 (填“a”或“b”)，选择的理由为 。
11．（2022·河南新乡·二模）CO2是一种丰富的碳资源，将其清洁转化为高附加值化学品以实现资源利用是研究热点。
Ⅰ.合成CH3OH。在200～250℃的CO2加氢反应器中，主要反应有：
反应ⅰCO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H1=-90kJ•mol-1
反应ⅱCO2(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2=+41kJ•mol-1
反应ⅲCO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H3
(1)△H3= ，反应ⅲ能够自发进行的条件是 (填“低温”、“高温”或“任何温度”)。
(2)某温度下，恒容密闭容器中，CO2和H2的起始浓度分别为3mol·L-1和4mol·L-1，若只发生反应ⅲ，达到平衡时，CH3OH的体积分数为20%，则CO2和H2的平衡转化率之比为 ；该温度下反应ⅲ的平衡常数K= L2•mol-2。
(3)一定条件下利用反应ⅲ制备甲醇，测得CO2的转化率与温度(T)、起始投料比(m)的关系如图所示。
①下列描述正确的是 (填标号)。
A．若m=，则m3最大
B．在T1℃前，v正>v逆；在T2℃时，v正
D．若反应一段时间后CH3OH和H2O的体积分数相同，则可判断上述反应达到平衡
②在T2℃时，不同投料比的CO2转化率趋于相近的原因是 。
Ⅱ.CO2电催化合成HCOOH。电催化反应器示意图如图所示。
(4)阴极上的电极反应式为 ；该电解反应得到的副产品除H2外，还可能有 (任写一种)。
12．（2022·河南·校联考模拟预测）氮及其化合物一直为环境科学领域研究的重点。
(1)废水中的NH3可通过硝化作用消除，已知：
NH3(g)+O2(g)=(aq)+H+(aq)+H2O(l)△H=-273.5kJ/mol
(aq)+O2(g)=(aq)△H=-73.19kJ/mol
则NH3通过硝化作用转化为NO的热化学方程式为 。
(2)某科研小组设计双阴极微生物燃料电池进行同步硝化和反硝化脱氮研究，如图所示，“厌氧阳极”的电极反应方程式为 ，若“好氧阴极”1mol完全硝化生成，此时向该电极输送电子的物质的量为4mol，则“好氧阴极”区消耗的O2在标准状况的体积约为 L。
(3)汽车尾气中的CO、NO等气体可在催化剂表面发生氧化还原反应进行消除，主要的原理如下：2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)△H<0，某小组为模拟该反应，在1L恒容密闭容器内将气体总物质的量为6mol的CO和NO以不同的物质的量比进行反应。
①平衡时某反应物的转化率与物质的量比及温度的关系如图，纵坐标表示 的转化率，T1和T2关系为T1 T2(填“>”“<”或“=”)，图中A、B、C三点对应反应速率v(NO)正最大的是 点。
②在温度为T2的1L密闭容器内，以n(CO)=1.2mol，n(NO)=1.2mol，n(N2)=0.6mol，n(CO2)=1.2mol的物质的量充入各物质，此时反应向 方向进行。(填“正反应”“逆反应”或“平衡状态”)。
③已知：压强平衡常数Kp含义为：在平衡体系中用气体物质的分压(pi=p总×物质的量分数)代替浓度，计算得到的平衡常数。若容器内起始压强为p0，则C点的压强平衡常数为 。
13．（2022·河南·校联考模拟预测）资源化是实现“双碳”目标的重要途径。
方法1：化学还原制备。
已知：① 。
②(g)完全燃烧的能量变化如图所示。
(1)根据上述数据， (填“能”或“不能”)计算(g)的燃烧热。
(2) 。
(3)在恒温恒容条件下，发生反应，下列情况表明反应达到平衡状态的是_______(填标号)。
A．混合气体密度保持不变
B．气体总压强保持不变
C．气体平均摩尔质量保持不变
D．产物浓度之比保持不变
(4)在容积相同、起始温度相同的甲、乙两个容器中都充入1mol(g)、3mol(g)，发生反应，在不同条件下达到平衡，如下表所示。
容器
甲
乙
条件
恒温、恒容
绝热、恒容
平衡常数K
K甲
K乙
达到平衡时所用时间/min
t甲
t乙
则K甲 (填“>”、“<”或“=”，下同) K乙；t甲 t乙。
(5)在一定温度下，向容积为1L的恒容密闭容器中，充入1mol(g)、xmol(g)，发生反应，测得平衡体系中，(g)的体积分数与x的关系如图所示。
在m、n、p点中，的转化率最大的是 (填字母)点。在该温度下，平衡常数K为 。
方法2：电还原制备。装置如图所示(电极材料都是石墨)。
(6)a极名称是 (填“阳极”“阴极”、“正极”或“负极”)。b极上的电极反应式为 。
14．（2022·河南许昌·统考二模）二甲醚既是重要的工业品，也是燃料电池制氢的重要原料。二甲醚水蒸气重整制氢的总反应为CH3OCH3(g)+(1+2x)H2O(g)⇌(4+2x)H2(g)+2(1-x)CO(g)+2xCO2(g)，其过程包括：
I.CH3OCH3(g)+H2O(g)⇌2CH3OH(g) ∆H1=+23.6kJ·mol-1
II.CH3OH(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+3H2(g) ∆H2=+49.5kJ·mol-1
III.CH3OH(g)⇌CO(g)+2H2(g) ∆H3=+90.7kJ·mol-1
IV.CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) ∆H4=-41.2kJ·mol-1
回答下列问题：
(1)反应I能自发进行，则该反应的熵变∆S 0(填“大于”或“小于”)。
(2)反应II的平衡常数可表示为 [用K(III)、K(IV)表示]。
(3)根据反应I、II、III、IV计算重整总反应的焓变∆H= kJ·mol-1(列出含x的计算式即可)。
(4)CO2的选择性()与水醚比[n(H2O)/n(CH2OCH3)]和温度的关系如图1所示；423K时，平衡时H2的物质的量分数与水醚比的关系如图2所示：
①图1中相同温度下，水醚比越大CO2的选择性越高的原因是 ；相同水醚比时，温度升高CO2的选择性降低的原因是 。
②图2中水醚比大于3时，随水醚比的增大H2的物质的量分数减小的原因是 。
(5)反应Ⅲ若在一定温度下、恒压容器中进行，总压为p，CH3OH的平衡转化率为ɑ，平衡时，CO的分压为 ；该反应的平衡常数Kp= (用含p、ɑ的代数式表示，Kp为以分压代替浓度表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。
15．（2022·河南·校联考二模）二甲醚(CH3OCH3)在制药、染料、农药工业中有许多独特的用途。相关合成反应的热化学方程式为：
①2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H1=-122.9kJ·mol-1
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+40.9kJ·mol-1
③2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H3
回答下列问题：
(1)△H3= kJ·mol-1。
(2)一定条件下，将2molCO2和6molH2充入2L的恒容密闭容器中发生上述反应，平衡时测得CH3OCH3的物质的量为0.8mol、CO的物质的量为0.2mol，则此时的c(H2O)= mol·L-1，反应②的平衡常数为 。
(3)将CO和H2以体积比1：2通入一绝热的恒容密闭容器中，发生反应③，反应过程中容器内压强(P)与时间(t)的变化如图甲所示，随着反应的进行，AB段压强增大的原因是 ；BC段压强减小的原因是 。
(4)工业生产中常通过改变外界条件(如温度或压强)，来提高反应物的转化率或生成物的产率，从而提高工厂的效益。将CO2和H2以体积比为1：2的方式投料，发生上述反应。实验测得CO2的平衡转化率随温度和压强的变化关系如图乙所示，CH3OCH3的平衡产率随温度和压强的变化关系如图丙所示。
①图乙中温度为T0时，三条曲线几乎交于一点的原因是 。
②图丙中温度T1、T2、T3由小到大的顺序为 ，结合图象分析可知，要提高CO2的平衡转化率和CH3OCH3的平衡产率，应提供的条件是 (从温度和压强的角度分析)。
16．（2023·河南·统考一模）氨是具有潜力的载氢代氢清洁燃料。研究掺氨丙烷混合燃料的燃烧对于实现碳达峰、碳中和的目标具有现实意义。一定条件下，氨、丙烷充分燃烧的反应如下：
4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) ΔH1
C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(g) ΔH2=-2044kJ•mol-1
对于不同配比的燃料，定义过量空气系数为完全燃烧1kg燃料所实际供给的空气质量与所需的理论空气质量的比值。
请回答下列问题：
(1)已知在一定温度和压强下，由最稳定的单质生成1mol纯物质的热效应，称为该物质的生成焓(ΔH)。常温常压下，相关物质的生成焓如下表所示：
物质
NH3(g)
H2O(g)
ΔH(kJ•mol-1)
-46
-242
则ΔH1= kJ•mol-1
(2)在100kPa下，10mol混合燃料在=1的条件下完全燃烧，产物只有CO2(g)、H2O(g)、N2(g)。若混合燃料中氨的体积分数为20%，则反应后混合气体中= kPa(保留3位有效数字)；若10mol混合燃料中氨的体积分数为10%，计算同样条件下燃烧后释放的热量将增加 kJ。(忽略温度变化对焓变的影响，假设空气中O2的体积分数为20%)
(3)研究表明，氨和丙烷混合燃烧排放的引起大气污染的气体主要是CO和NO。相关反应如下：
I.4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) ΔH3<0，K1=8.5×1023(2065K)
II.4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g) ΔH4<0，K2=7.0×1046(2065K)
III.N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH5>0，ΔS>0
①反应III能自发进行的条件是 。
②α分别为0.9、1.0、1.1时，烟气中CO排放浓度随氨体积分数变化的关系如图甲所示。α=0.9对应的曲线是 (填“X”“Y”或“Z”)，理由是 。
③烟气中NO排放浓度随着氨的体积分数变化的关系如图乙所示。氨的体积分数大于10%时，NO排放浓度逐渐减低的原因为 。
④丙烷中掺氨燃烧的优点是 。
17．（2023·河南濮阳·统考一模）含NO的烟气需要处理后才能排放。
(1)氢气催化还原含NO的烟气，发生“脱硝”反应：2NO(g) +2H2(g) N2(g) +2H2O(g) ΔH=-605kJ·mol-1。一定条件下，加入H2的体积分数对该反应平衡时含氮物质的体积分数的影响如图所示：
①随着H2体积分数增加， NO中N被还原的价态逐渐降低。当H2的体积分数在0.5×10-3 ~ 0.75×10-3时，NO的转化率基本为100%，而N2和NH3的体积分数仍呈增加趋势，其可能原因是 。
②已知：Ⅰ．4NH3(g) +5O2(g)= 4NO(g) +6H2O(g) ΔH = -1025 kJ ·mol-1
Ⅱ．2H2(g) +O2(g)= 2H2O(g) ΔH = -484 kJ ·mol-1
图中N2减少的原因是N2与H2反应生成NH3，写出该反应的热化学方程式： 。
(2)某科研小组研究了NO与H2反应生成N2和NH3的转化过程。在起始温度为400℃时，将n(NO)：n(H2)=1：2通入甲、乙两个恒容密闭容器中，甲为绝热过程、乙为恒温过程，两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。
①曲线X是 (填“甲”或“乙”)容器。
②a点在曲线X上，则a点 是平衡点(填“可能”或“不可能”)。
③曲线Y的容器中反应达到平衡时NO的转化率为60%，从开始到平衡点Z时用分压表示的H2消耗速率是 kPa·min-1。400℃时，“脱硝”反应的压强平衡常数Kp= kPa -1(结果保留两位有效数字，Kp为用分压代替浓度计算的平衡常数，分压=总压 × 物质的量分数)。
(3)科学研究发现，用P1 -g-C3N4光催化氧化法脱除NO的过程如图所示。
光催化脱除原理和电化学反应原理类似，P1-g-C3N4光催化的P1和g-C3N4两端类似于两极，g –C3N4极发生 反应( 填“氧化”或“还原”)，该极的电极反应式为 。
18．（2023·河南郑州·统考一模）2022年11月30日，神舟十五号与神舟十四号乘组在“太空会师”。太空生命保障系统利用电解水供氧，生成的氢气与宇航员呼出的二氧化碳在催化剂作用下生成水和甲烷，水可循环使用。
(1)已知
写出与反应生成和的热化学方程式 。
(2)一定条件下，反应达到平衡状态。
①下列操作中，能提高比平衡转化率的是 。
a.加入催化剂 b.降低反应温度
c.移除 d.恒温恒压下通入惰性气体
②某科研小组在一定温度下模拟该反应，向容积为5L的抽空的密闭容器中通入和，反应平衡后测得的转化率为50%，则该反应的平衡常数为 。
(3)在相同条件下，与还会发生以下副反应：，该副反应的发生不利于氧循环，原因是 。
(4)已知反应，。为了提高甲醇的选择性，某科研团队研制了一种具有反应和分离双功能的分子筛膜催化反应器，原理如图所示。
保持压强为3MPa，温度为260℃，向密闭容器中按投料比投入一定量和，不同反应模式下的平衡转化率和甲醇的选择性的相关实验数据如下表所示。
实验组
反应模式
温度/℃
的平衡转化率/%
的选择性/%
Ⅰ
普通催化反应器
3
260
21.9
67.3
Ⅱ
分子筛膜催化反应器
3
260
36.1
100
①双功能的分子筛膜催化反应器模式下，恒温恒容时发生反应，不能说明反应达到化学平衡状态的是 。
a.的浓度不变 b.混合气体的平均相对分子质量不变
c.混合气密度不变 d.断裂3mol H—H键的同时断裂2mol O—H键
②由表中数据可知，双功能的分子筛膜催化反应器模式下，的转化率明显提高，可能的原因是： 。
19．（2022·河南·校联考模拟预测）甲醇(CH3OH)是结构最为简单的饱和一元醇，又称“木醇”或“木精”。常用于制造甲醛和农药等。CO2催化加氢制甲醇，极具前景。发生的主要反应如下：
I． CO(g) +2H2(g) CH3OH(g) ΔH1= -90.6 kJ·mol-1
II． CO2(g) +H2(g) CO(g)+ H2O(g) ΔH2=+41.2 kJ·mol-1
III． CO2(g) +3H2(g) CH3OH(g)+ H2O(g) ΔH3
回答下列问题：
(1)△H3= kJ·mol-1。
(2)对于反应II ，达平衡后，下列措施一定能提高H2转化率的是___________(填字母)。
A．加入适量氢气 B．使用高效催化剂
C．增大n(CO2) D．升高温度
(3)向盛有催化剂的刚性容器中通入n(CO2) ： n(H2)=1 ： 3混合气体，发生III反应。在T1 K和T2 K时，CO2的转化率(α)与时间(t)的关系如图所示。
①温度：T1 (填“＞ ”或“＜”)T2。
②T2K时，若平衡时体系的总压强为p0，则平衡常数Kp = (用含有p0的代数式表示)。
(4)已知二甲醚水解可生成甲醇，反应为CH3OCH3(g) +H2O(g) 2CH3OH(g) ΔH，其速率方程式为v正=k正·c(CH3OCH3)· c(H2O)，v逆=k逆·c2 (CH3OH)，k正、k逆为速率常数且只与温度有关。经查阅资料，上述反应平衡状态下存在计算式：lnKc= -A+ B(Kc为化学平衡常数；T为热力学温度，单位为K，A、B为常数且均大于0)。
①反应达到平衡后，= (用含k正、k逆的代数式表示)，若仅升高温度，k正增大的倍数 (填“＞”“＜”或“=”，下同)k逆增大的倍数。
②已知某温度下，上述反应平衡常数Kc =0.5，在密闭容器中加入等物质的量的CH3OCH3(g)和H2O(g)，反应到某时刻测得各组分的物质的量如下：
物质
CH3OH
CH3OCH3
H2O
物质的量/mol
0.2
0.2
0.2
此时正、逆反应速率的大小：v正 v逆。
三、填空题
20．（2023·河南开封·统考二模）我国科学家成功用二氧化碳人工合成淀粉，其中第一步是利用二氧化碳催化加氢制甲醇。
(1)在标准状态下，由最稳定的单质生成单位物质的量的某纯物质的焓变称为该物质的标准摩尔生成焓()。几种物质的标准摩尔生成焓如下：
物质
CO2(g)
H2O(g)
CH3OH(g)
/ kJ·mol-1
-393.5
- 241. 8
- 205. 0
①由表中数据推测，H2O(l)的 (填“>”“<”或“=”)-241.8kJ·mol-1。
②CO2(g)与H2(g)反应生成CH3OH(g)与H2O(g)的热化学方程式为 。
(2)在CO2(g)加氢合成CH3OH的体系中，同时发生以下反应：
反应i CO2(g) +3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1<0
反应ii CO2(g) + H2(g)CO(g) +H2O(g) ΔH2>0
①一定条件下使CO2、H2混合气体通过反应器，测得220°C时反应器出口气体中全部含碳物质的物质的量之比为n(CH3OH)：n(CO2):n(CO)=1:7.20:0.11，则该温度下CO2转化率= × 100%(列出计算式即可)。
②其他条件相同时，反应温度对CO2的转化率的影响如图所示，实验中反应均未达到化学平衡状态的依据是 ；温度高于260°C时，CO2平衡转化率变化的原因是 。
③其他条件相同时，反应温度对CH3OH的选择性[CH3OH的选择性=×100%]的影响如图所示。温度相同时CH3OH选择性的实验值略高于其平衡值，从化学反应速率的角度解释其原因是 。
④温度T时，在容积不变的密闭容器中充入0.5 mol CO2(g)和1. 0 mol H2(g)，起始压强为pkPa，10min达平衡时生成0. 3 mol H2O(g) ，测得压强为pkPa。若反应速率用单位时间内分压变化表示，则10min内生成CH3OH的反应速率v(CH3OH)为 kPa·min -1；反应I的平衡常数Kp= (写出Kp的计算式)。
参考答案：
1．D
【详解】A．海水是混合物，混合物既不是电解质也不是非电解质，故A错误；
B．同类型的难溶电解质的溶度积约小，溶解度越小，不同类型的难溶电解质不能通过溶度积的大小判断溶解度的大小，故B错误；
C．稀氢氧化钡溶液与稀硫酸混合反应生成硫酸钡沉淀和水，反应测得的反应热为沉淀热和中和热之和，与稀氢氧化钠溶液与盐酸反应测得的反应热为中和热，两个反应测得的反应热值不相等，故C错误；
D．在同一反应体系中，CO2和H2可同时催化生成CH4、CH3OH、CH3CH3等，选择适当催化剂提高催化剂的选择性，可以提高CO2生成CH3OH的转化率，故D正确；
故选D。
2．C
【详解】A．反应(1)：SiO2(s)+2C(s)=Si(s)+2CO(g)，C元素化合价升高，C做还原剂，Si做还原产物，由还原剂的还原性比还原产物的强，则C的还原性大于Si，A错误；
B．单晶硅是良好的半导体材料，SiO2具有导光性能做光导纤维，B错误；
C．反应若要自发进行，即∆G=∆H-T∆S<0，对反应(2) ∆G=514.85-T×183.35×10-3<0，T>2800K，则反应(2)在工业1800—2000℃生产条件下无法自发进行发生，C正确；
D．由盖斯定律，反应(1)-反应(2)得到C(s)+CO2(g)=2CO(g) ，△H=687.27-514.85=+172.42kJ·mol-1，D错误；
故选：C。
3．D
【详解】A．图中ΔE=△E=248.3-【-620.9-（199.2）-（-513.5）】=554.9kJ⋅mol-1，故A错误；
B．由图可知，三个基元反应中，反应②和反应③的反应物总能量大于生成物的总能量，属于放热反应，故B错误；
C．正反应活化能最大的是反应③，活化能越大反应速率越慢，整个反应由最慢的一步决定，则该化学反应的速率主要由反应③决定，故C错误；
D．由始态和终态可知，该过程的总反应为2CO+2NO=N2+2CO2，故D正确；
故选：D。
4．B
【详解】A．物质能量转化过程中有损失，太阳能不能全部转化为电能，A项错误；
B．电解水时，阴极电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，B项正确；
C．电解水时，阳极电极反应式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，若溶液中有食盐，则由于Cl-比OH-易失去电子，阳极极电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，得到氯气而不是氧气，反应实质是电极NaCl和H2O，而不是电解水，C项错误；
D．阳极上发生氧化反应，D项错误；
答案选B。
5．B
【详解】A．N2、H2分子中前者存在三键，后者为单键，A错误；
B．化学键形成的过程是放热过程，所以图③到图④的过程向外释放能量，B正确；
C．合成氨反应是放热反应，升高温度会降低NH3的产率，C错误；
D．工业合成氨过程中为提高产率压强越大越好，但需考虑设备的承受能力所以选择20-50MPa，D错误；
故选B。
6． 鼓入稍过量的空气 1.8 减小压强(或增大容器体积、移出部分等) 升高温度
【详解】(1)①；
②；
根据盖斯定律，将①+②×2得：=，因此燃烧热的热化学方程式为，故答案为：；
(2)根据①和②可知，在煤燃烧过程中，要提高固硫率，需要尽可能的避免②的发生，就需要尽可能使碳完全燃烧生成二氧化碳，因此在煤燃烧过程中，鼓入稍过量的空气可以提高固硫率(燃烧残渣中硫元素的质量占燃煤中硫元素总质量的百分比)，故答案为：鼓入稍过量的空气；
(3)某温度下，在一个恒容密闭容器中加入和，若只发生。根据表格数据，20min时CO的浓度变化量为2 mol/L -1.1 mol/L=0.9 mol/L，则的浓度变化量为0.9 mol/L，内=；30min后反应达到了平衡状态，平衡时，CO的浓度变化量为2 mol/L -0.8 mol/L=1.2 mol/L，则的平衡浓度为1.2mol/L，的平衡浓度为1.2mol/L，此条件下该反应的平衡常数为==1.8 mol/L，故答案为：；1.8；
(4)根据图象，时气体的浓度突然减小，且平衡浓度不变，说明平衡常数不变，改变的条件可能是减小压强，或者是增大容器体积，也可能是移出了部分等；时气体的浓度逐渐增大，说明平衡正向移动，由于为吸热反应，因此改变的条件是升高温度，故答案为：减小压强(或增大容器体积、移出部分等)；升高温度；
(5)根据图象，过程①中催化氧化反应生成，若参加反应的和的体积比为4∶3，即方程式中和的化学计量数比为4:3，则反应的化学方程式为，故答案为：；
(6)过程②利用电化学装置吸收另一部分，使得再生，该过程中的化合价由+2价变成0价，发生还原反应，在阳极上发生氧化反应生成硫酸，阳极的电极反应式为。最终转化为硫酸，标准状况下，含5%(体积分数)的的废气中含有的体积为×5%=11200L，物质的量为=500mol，转移的电子为1000mol，则需要的电量为1000mol ×6.02×1023/mol×=C，故答案为：；。
7． CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H3=-90.4kJ·mol-1 BC ×100% ×100% 反应I和反应III为放热反应，升温不利于反应I和反应III向正方向进行，故甲醇的选择性降低 增大进料速率，单位时间内可以获得更大产量，提高经济效益
【详解】
(1)反应I.CO2(g)+3H2(g)→CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.5kJ·mol-1，反应II.CO2(g)+H2(g)→CO(g)+H2O(g) ΔH2=+40.9kJ·mol-1，I-II即得到反应III，△H3=ΔH1-ΔH2=90.4kJ·mol-1，所以答案为：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H3=-90.4kJ·mol-1；
(2)该反应为：CO2(g)+3H2(g)→CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.5kJ·mol-1
A．在原料气中加入适量H2O(g)，H2O(g)为生成物，会抑制正反应得进行，从而降低了CO2的转化率，A错误；
B．从体系中不断分离出甲醇，平衡往正向移动，提高了CO2的转化率，B正确；
C．循环利用原料气可以提高CO2的转化率，C正确；
D．使用高效催化剂不能改变反应的限度，不能提了CO2的转化率，D错误；
答案选BC；
(3)设三个反应依次进行且反应I消耗3mmolH2，设反应II消耗nmolH2，反应III消耗2pmolH2列出三段式：和以及，到达平衡容器中CH3OH的物质的量为cmol，CO的物质的量为dmol，所以m+p=c、n-p=d，所以m+n=c+d、2p= c-d+n-m，继而求出CO2的转化率为×100%=×100%和甲醇的选择性为×100%=×100%；设容器体积为V，此条件下反应II的平衡常数KII===，代入m+n=c+d、2p= c-d+n-m，求得KII=，所以答案为：×100%；×100%；。
(4)温度升高，不利于反应向放热方向进行，反应I和反应III为放热反应，升温不利于反应I和反应III向正方向进行，故甲醇的选择性降低。
(5)速度2.1mol·s-1和1.8mol·s-1各方面转化率变化不大，但是反应速率加快，提高了经济效益，所以答案为：增大进料速率，单位时间内可以获得更大产量，提高经济效益
(6)氧气的物质的量为，提供的电子数目转化为电流部分的为，十分钟电路中通过电子总量为X×10×60=×1.60×10-19，求出=，所以答案为：。
8．(1)124.3
(2) 0.042mol·L-1·min-1 3.2P0kPa
(3) 丙烯在平衡体系内的体积分数不可能超过50% 该反应为吸热反应，随着温度升高平衡向正方向移动，丙烯的体积分数增大 c
(4) 有氧脱氢为放热反应，能减少能耗 产物易于分离
【解析】（1）
CH3CH2CH3(g)CH3CH=CH2(g)+H2(g) △H=20.4 kJ·mol-1+ 0kJ·mol-1-( -103.9kJ·mol-1)= 124.3kJ·mol-1；
（2）
反应前6分钟内压强变为1.50P0，则气体总物质的量变为1.5mol
1-x+x+x=1.5，x=0.5mol；则反应前6分钟内用氢气的浓度表示的反应速率为 mol·L-1·min-1。
反应达到平衡时压强变为1.8P0kPa，则气体总物质的量变为1.8mol；
1-y+y+y=1.8，y=0.8mol；此温度下的压强平衡常数Kp=3.2P0。
（3）
该反应为吸热反应，随着温度升高平衡向正方向移动，丙烯的体积分数增大，所以b不可能是丙烯；
若丙烷完全转化为丙烯和氢气，丙烯的体积分数为50%，该反应为可逆反应，丙烯在平衡体系内的体积分数不可能超过50%，所以b不可能是丙烯；
该反应为吸热反应，随着温度升高平衡向正方向移动，丙烯的体积分数增大，所以a、c表示丙烯的体积分数的曲线，增大压强，CH3CH2CH3(g)CH3CH=CH2(g)+H2(g)平衡逆向移动，丙烯的体积分数减小，所以在0.1kPa下丙烯的体积分数的曲线为c。
（4）
丙烷在有氧气参与的条件下也可以发生脱氢反应：2CH3CH2CH3(g)+O2(g)2CH3CH=CH2(g)+2H2O(g) △H=-235kJ·mol-1。相比丙烷的无氧脱氢反应，有氧脱氢为放热反应，能减少能耗；水的沸点高，产物易于分离；
9．(1) -303.8 较低温度 C
(2) ＜ 3 HCOO*+H*→H2COO* 难 210℃，使用Ni5Ga3作催化剂 2：1
【详解】（1）①已知H2和C2H4两种气体的燃烧热分别为-285.8kJ·mol-1和-1411.0kJ∙mol-1，则有反应I：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) =-571.6kJ/mol，反应II：C2H4(g)+3O2=2CO2(g)+2H2O(l) =-1411.0kJ/mol， 则3I-III可得反应2CO2(g)+6H2(g)=C2H4(g)+4H2O(l) 根据盖斯定律可知，=3-=3×(-571.6kJ/mol)-( -1411.0kJ/mol)=-303.8kJ∙mol-1。已知在等温、等压条件下的封闭体系中，自由能()与体系的焓变和熵变的定量关系为=-T，当<0时，反应可以自发进行，有上述分析可知，该反应是一个熵减的放热反应，即＜0，＜0，由此可知，上述反应能够自发进行的条件是较低温度，故答案为：-303.8；较低温度；
②
A．由题干表中数据可知，实验1中CO的选择性100%，则该反应的化学方程式为3Fe+4CO2=Fe3O4+4CO，A正确；
B．由题干表中数据可知，实验1和实验3比较可知，当用Co作催化剂时CO2的转化率最高，CH4的选择性也很高，则该制备最好选用金属Co作催化剂，B正确；
C．本反应中是由CO2中的+4价的C降低为C2H4中的-2价和CH4中的-4价，则从化合价角度看反应中C2H4应比CH4优先产生，C错误；
D．由题干表中数据可知，n(Fe)：n(Co)的不同对CO2的转化率、CO、CH4、C2H4的选择性均影响很大，即n(Fe)：n(Co)对该制备过程影响很大，D正确；
故答案为：C；
（2）①由题干图示某铜基催化剂催化该反应的反应历程信息可知，反应3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的反应物总能量高于生成物总能量，是一个放热反应，即其焓变＜0，由图可知，反应过程中H2(g)=2H*共发生了3次，生成H2COO*那一步的化学方程式为HCOO*+H*→H2COO*，该反应与H2COOH*=H2CO*+OH*相比，前者的活化能为1.23-(0.8)=2.03eV，后者的活化能为1.17-(-0.8)=1.97eV，活化能越大，反应越难进行，则在同一条件更难进行，故答案为：＜；3；HCOO*+H*→H2COO*；难；
②由题干甲醇的时空收率与反应起始温度的关系曲线图所示信息可知，起始温度为210℃，使用Ni5Ga3作催化剂时，合成CH3OH的空收率最大，则合成CH3OH的最佳条件是210℃，使用Ni5Ga3作催化剂，CO2加H2制甲醇的速率方程可表示为=k·pm(CO2)·pn(H2)，其中k为速率常数，各物质起始分压的指数为各物质的反应级数，实验结果表明，速率常数与反应级数均受反应温度的影响。使用Ni5Ga3催化剂时，169℃和223℃起始条件下，CO2反应级数m223°C/m169°C=2，H2反应级数n223°C/n169°C=1，由图中信息可知，169℃下甲醇的空收率为0.1mol/(L·h),223℃下甲醇的空收率为0.2 mol/(L·h)，即，又知向恒压(3.0MPa)密闭装置中通入反应物混合气(CO2和H2物质的量比1：2)，则CO2的起始分压为1.0MPa，H2的起始分压为2.0MPa，故，则速率常数之比k223°C/k169°C=0.2:0.1=2:1，故答案为：210℃，使用Ni5Ga3作催化剂；2：1。
10．(1)-790.8 kJ·mol-1
(2) 较低温度时以放热反应I为主，温度升高，反应I平衡逆向移动，CO2的转化率降低，较高温度时以吸热反应II为主，温度升高，反应II平衡正向移动，CO2的转化率升高 降低
(3)0.04
(4) 25% b 在恒温恒容条件下，容器内压强与气体的物质的量成正比，t2 min前平衡时气体的总物质的量为4 mol，t2 min时再充入1 mol CO2和1 mol H2 ，则压强变为1.6 MPa ×=2.4MPa，然后平衡正向移动，压强减小
【详解】（1）根据题给已知反应和盖斯定律可得，△H4=2△H2+3△H3-2△H1 =+41.1 kJ·mol-1×2+(-395.6 kJ·mol-1) ×3-(-156.9 kJ·mol-1) ×2=-790.8 kJ·mol-1，故答案为：-790.8 kJ·mol-1；
（2）①CO2平衡转化率随温度升高呈现如题图所示变化的原因是较低温度时以放热反应I为主，温度升高反应I平衡逆向移动，CO2的转化率降低，较高温度时以吸热反应II为主，温度升高，反应II平衡正向移动，CO2的转化率升高，故答案为：较低温度时以放热反应I为主，温度升高，反应I平衡逆向移动，CO2的转化率降低，较高温度时以吸热反应II为主，温度升高，反应II平衡正向移动，CO2的转化率升高；
②合成甲烷的反应为气体体积减小的反应，其他条件不变，改为恒容条件，相当于原体系减小压强，平衡逆向移动，CO2的平衡转化率将降低，故答案为：降低；
（3）CO2、H2生产甲烷的反应为CO2(g) +4H2 (g)CH4(g) + 2H2O(g)，由信息可知v(CO2)= = 0.01 mol·L-1·s-1，则v(H2)=4v(CO2)=0.04 mol·L-1·s-1，故答案为：0.04；
（4）①在恒温恒容条件下，容器内压强与气体的物质的量成正比，起始时气体总物质的量为5 mol，压强为2.0 MPa，反应进行到t1 min时达到平衡，平衡时压强为1.6 MPa，则平衡时气体的总物质的量为5 mol ×=4.0 mol，设达到平衡时消耗CO2的物质的量为xmol，列三段式如下：，平衡时气体的总物质的量为(2-x)+(3-4x)+x+2x= 4.0，解得x=0.5，CO2的平衡转化率为×100%=25%；达到平衡时CO2、H2、CH4、H2O的物质的量分别为1.5 mol、1 mol、0.5 mol、1 mol，气体总物质的量为4 mol，则CO2、H2、CH4、H2O的分压分别为p (CO2)= × 1.6 MPa= 0.6 MPa= 600 kPa、p (H2) = 0.4 MPa= 400 kPa、p(CH4)=0.2 MPa=200 kPa、p(H2O)=0.4 MPa=400 kPa，反应的标准平衡常数 ，故答案为：25%；；
②在恒温恒容条件下，容器内压强与气体的物质的量成正比，t2 min前平衡时气体的总物质的量为4mol，t2 min时向恒温恒容密闭容器内再充入1 mol CO2和1 mol H2，则压强变为1.6 MPa× =2.4 MPa，然后平衡正向移动，压强减小，新平衡压强大于原平衡压强，则曲线b符合要求，故答案为：b；在恒温恒容条件下，容器内压强与气体的物质的量成正比，t2 min前平衡时气体的总物质的量为4 mol，t2 min时再充入1 mol CO2和1 mol H2 ，则压强变为1.6 MPa ×=2.4MPa，然后平衡正向移动，压强减小。
11．(1) -49kJ/mol 低温
(2) 4∶9 0.5
(3) AC 温度变化对平衡移动的影响大于浓度变化对平衡移动的影响
(4) CO2+2e-+2H+=HCOOH CO
【详解】（1）根据盖斯定律：反应i+ii得iii，则△H3=(-90+41)kJ/mol=-49kJ/mol，反应ⅲ气体分子数减小，则△S<0，由△H<0，自发进行的判据△G=△H-T△S <0，则能够自发进行的条件是低温；
（2）只发生反应ⅲ，设平衡时CH3OH的浓度为xmol/L，列三段式：，达到平衡时，CH3OH的体积分数为20%，则，解得x=1，CO2和H2的平衡转化率分别为、，两者之比为∶=4∶9；该温度下反应ⅲ的平衡常数；
（3）①A．若m=，对于反应ⅲCO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，增大起始投料比，相当于增大压强，平衡正向移动，CO2的转化率增大，则转化率越大m越大，即m3最大，A正确；
B．在T1℃前，v正>v逆，未达到平衡，反应正向进行，T1℃时达到平衡态，T1℃后，温度升高由△H3<0，平衡逆向移动，转化率降低，则在T2℃时，反应仍为平衡态，即v正=v逆，B错误；
C．若m2==，转化量=，则a点CO2的平衡转化率等于H2的平衡转化率，C正确；
D．任何时候每生成1molCH3OH同时生成1molH2O，则任意时候CH3OH和H2O的体积分数都相同，不能判断上述反应达到平衡，D错误；
故选：AC；
②在T2℃时，不同投料比的CO2转化率趋于相近的原因是；温度较高时，温度变化对平衡移动的影响大于浓度变化对平衡移动的影响；
（4）①阴极的电极上CO2得电子产生甲酸，故电极反应式是CO2+2e-+2H+=HCOOH；
②该电解反应得到的副产品除H2外，还可能CO2得电子产生CO。
12．(1)NH3(g)+2O2(g)=(aq)+H+(aq)+H2O(l) ∆H=-346.69kJ/mol
(2) C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2+24H+ 67.2
(3) NO > B 逆反应
【解析】（1）
已知：①NH3(g)+O2(g)=(aq)+H+(aq)+H2O(l)△H1=-273.5kJ/mol
②(aq)+O2(g)=(aq)△H2=-73.19kJ/mol
根据盖斯定律，由①-②可得，NH3(g)+2O2(g)=(aq)+H+(aq)+H2O(l) ∆H=-346.69kJ/mol；
（2）
根据题干信息，厌氧阳极葡萄糖氧化过程无氧气参加，并产生了二氧化碳和氢离子，所以电极反应为C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2+24H+；“好氧阴极”1molNH4+完全硝化生成，且电极输送电子4mol，需有氧气参加反应，根据原子守恒和电荷守恒可得电极反应+3O2+2H++4e-=+3H2O，消耗O2的物质的量3mol,标准状况下的体积约为67.2L；
（3）
①横坐标为，随着比例的增大，一氧化碳转化率逐渐减低，一氧化氮转化率逐渐增大，所以纵轴表示一氧化氮的转化率，该反应放热，升高温度一氧化氮转化率减低，所以T1>T2，B点温度最高且NO物质的量分数高，即浓度大，所以B点最大。
②T2温度下根据A点计算平衡常数为
平衡常数。当以(CO)=1.2mol，(NO)=1.2mol，(N2)=0.6mol，(CO2)=1.2mol的物质的量充入各物质，，所以反应向逆反应方向进行；
③
CO(g)、NO(g)、CO2(g)、N2(g)物质的量分数分别为、、、；
平衡后总压强为p0；
。
13．(1)不能
(2)
(3)BC
(4) > >
(5) p 48
(6) 阳极
【详解】（1）(g)的燃烧热是指1mol完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水，而过程①和②中均为气态水，缺少液态水与气态水转化过程中的焓变，因此不能确定乙醇的燃烧热，故答案为：不能；
（2）反应热等于正反应活化能与逆反应活化能之差，反应②的。已知：① ；② 。根据盖斯定律，①×3-②得： ，故答案为：；
（3）A．恒容条件下，气体总质量守恒，故密度始终不变，不能作为判断平衡的依据，A项不符合题意；
B．恒温恒容条件下，气体总压强与气体物质的量成正比，气体分子数由多到少，气体总压强不变时达到平衡状态，B项符合题意；
C．气体物质的量不变时，气体平均摩尔质量不变，达到平衡，C项符合题意；
D．产物浓度之比始终是常数，D项不符合题意；
故答案为：BC；
（4）题给反应是放热反应，绝热容器中温度升高，相对甲容器，乙容器中平衡向逆反应方向移动，故平衡常数减小；升高温度，反应速率加快，达到平衡所用时间较短。故答案为：>；>；
（5）一定温度下，向恒容密闭容器中充入、，随着、的投料比增大，平衡向正反应方向移动，的平衡转化率增大，故p点转化率在m、n、p三点中最大。根据体积分数计算平衡常数：
，，，所以，平衡体系中，，，，则。故答案为：p；48；
（6）根据物质转化中元素化合价变化，电极a为阳极；阴极上二氧化碳被还原成，电极反应式为。故答案为：阳极；。
14．(1)大于
(2)K(Ⅲ)·K(Ⅳ)
(3)23.6+2x×49.5+2(1-x)×90.7
(4) 提高水醚比有利于反应Ⅱ、Ⅳ正向进行 温度升高时，反应Ⅱ正向进行增大的CO2的量小于反应Ⅳ逆向进行减小的CO2的量 水醚比大于3时，再增大水醚比，气体的总物质的量及H2O(g)的物质的量分数均增大或过量的水蒸气产生稀释作用
(5)
【详解】（1）反应Ⅰ能自发进行，则需要在一定温度条件下满足∆H-T∆S＜0，该反应的∆H＞0，则只有∆S大于0才能满足；
（2）反应Ⅲ+反应IV可得反应Ⅱ，所以反应Ⅱ的平衡常数可表示为K(Ⅲ)·K(Ⅳ)；
（3）根据盖斯定律Ⅰ+2x×Ⅱ+2(1-x)×Ⅲ可得总反应的∆H=(23.6+2x×49.5+2(1-x)×90.7)kJ/mol；
（4）①反应Ⅱ、Ⅳ会生成CO2，提高水醚比有利于反应Ⅱ、Ⅳ正向进行；反应Ⅱ为吸热反应，反应Ⅳ为放热反应，温度升高时，反应Ⅱ正向进行增大的CO2的量小于反应Ⅳ逆向进行减小的CO2的量，导致CO2的选择性降低；
②水醚比大于3时，再增大水醚比，气体的总物质的量及H2O(g)的物质的量分数均增大，且过量的水蒸气产生稀释作用，所以随水醚比的增大H2的物质的量分数减小；
（5）设初始投料为1molCH3OH，平衡时转化率为ɑ，列三段式有：
所以CO的分压为=；同理可得CH3OH的分压为，H2的分压为，所以Kp==。
15．(1)-204.7
(2) 1.3 2.6
(3) 反应放热，温度升高引起压强增大的程度大于气体分子减少引起压强减小的程度 随着反应的进行，气体分子减少引起压强减小的程度大于反应放热引起压强增大的程度
(4) 反应②为吸热反应，故温度升高时主要以反应②为主，该反应前后气体分子数相同，压强对CO2的平衡转化率没有影响 T1
【详解】（1）根据盖斯定律，方程式③=①-2②，所以ΔH3=ΔH1-2ΔH2= -122.9kJ·mol-1-(+40.9kJ·mol-1) 2= -204.7 kJ·mol-1;
（2）假设三个反应连续进行，反应①生成的CH3OCH3(g)物质的量为xmol, 反应②生成的CO(g)物质的量为ymol, 反应③生成的CH3OCH3(g)物质的量为zmol,
可得到平衡时各物质用x、y、z来表示的物质的量：
n(CH3OCH3)=x+z=0.8mol
n(CO)= y-2z =0.2mol
由y-2z=0.2mol，x+z=0.8mol，消去z得到2x+y=1.8mol
n(CO2)=2-2x-y =2-(2x+y)=0.2mol
n(H2O)= 3x+y+z=3x+3z+y-2z=3(x+z)+(y-2z)=0.83+0.2=2.6mol
n(H2)= 6-6x-y-4z=6-6x-3y+2y-4z=6-3(2x+y)+2(y-2z)=6-31.8+20.2=1.0mol
所以，c(H2O)=；
反应②的平衡常数；
（3）由（1）计算可知，反应③2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)为气体系数和减小的放热反应，随着反应的进行，气体物质的量会减少，体系压强会减小，另外，反应在绝热的恒容密闭容器中，随着反应进行，体系温度会升高，体系压强会变大，两个相反影响因素相互作用，体系压强变化取决于两者的相对大小，所以AB段压强增大的原因是反应放热，温度升高引起压强增大的程度大于气体分子减少引起压强减小的程度；BC段压强减小的原因是随着反应的进行，气体分子减少引起压强减小的程度大于反应放热引起压强增大的程度；
（4）反应②为吸热反应，故温度升高时主要以反应②为主，该反应前后气体分子数相同，压强对CO2的平衡转化率没有影响，所以相交与一点；生成CH3OCH3的反应①和③都是放热反应，升高温度平衡逆向移动，CH3OCH3平衡产率降低，所以温度越高平衡产率越低，答案为：T1
(2) 16.1 1727
(3) 高温 X 氨的体积分数一定时，空气越少，丙烷燃烧越不充分，生成的CO越多 温度相同时，反应II的平衡常数远大于反应I的平衡常数，被消除的NO比新生成的NO多 降低CO2和CO的排放量
【详解】（1）由题意知③: N2(g) +3H2(g)=2NH3(g) △H3=(-462) kJ•mol-1，
④2H2(g) + O2(g)=2H2O(l) △H4=( 2422) kJ•mol-1，
根据盖斯定律，由③2-④3得反应4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) ΔH1=2△H3-3△H4=+1268 kJ•mol-1，答案为1268；
（2）NH3的体积分数为20%，n(NH3)=10mol20%=2mol，生成N21mol，生成H2O为3mol,放出1268kJ=634kJ，n(C3H8)=(10-2)mol=8mol，生成H2O为32mol,生成CO2为24mol,放热为16352kJ，n(H2O)=32mol+3mol=35mol，总的气体物质的量为35mol+1mol+24mol=60mol，假设空气中O2的体积分数为20%，反应前空气的总物质的量为=207.5mol，氧气207.5mol=41.5mol，氮气等166mol=166mol，反应前总气体的物质的量为207.5mol+10mol=217.5mol，反应后气体的总物质的量为60mol+166mol=226mol，反应后气体总压为100kPa=103.9kPa，H2O的物质的量分数x(H2O)=，=103.9kPa=16.1kPa；
若10mol混合燃料中氨的体积分数为20%，放热共为634kJ +16352kJ =16986kJ；若10mol混合燃料中氨的体积分数为10%，n(NH3)=10mol10%=1mol，放热1268kJ=317kJ，n(C3H8)=(10-1)mol=9mol，放热为2044kJ9=18396kJ，共放热317kJ+18396kJ=18713kJ，同样条件下燃烧后释放的热量将增加18713kJ -16986kJ =1727kJ；
（3）①反应III的ΔH5>0，ΔS>0，若能自发进行，则ΔG=ΔH5-TΔS<0，只有当T较高时才可能成立，故反应III能自发进行的条件是高温；
②氨的体积分数一定时，空气越少，丙烷燃烧越不充分，生成的CO越多，故根据图中曲线可知，α=0.9对应的曲线是X；
③氨的体积分数大于10%时，NO排放浓度逐渐减低的原因为：温度相同时，反应II的平衡常数远大于反应I的平衡常数，被消除的NO比新生成的NO多；
④丙烷中掺氨燃烧的优点是降低CO2和CO的排放量。
17．(1) H2 较少时，NO主要被还原为N2O(或+1价含氮化合物等)(合理即可) N2 (g) +3H2(g) 2NH3(g) ΔH= -92.5kJ ·mol-1
(2) 甲 可能 0.11 0.12
(3) 还原 O2 +2H+ +2e- =H2O2
【详解】（1）①根据题中信息，随着氢气体积分数的增加，NO中被还原的价态逐渐降低，根据图像可知，当氢气的体积分数在0.5×10-3～0.75×10-3时，NO转化率基本为100%，而氮气和氨气的体积分数仍呈增加趋势，NO中N显+2价，N2中N显0价，NH3中N显-3价，因此当氢气较少时，NO被还原为N的+1价化合物或N2O；故答案为当氢气较少时，NO被还原为N的+1价化合物或N2O；
②根据盖斯定律可知，－脱硝反应，推出N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=()kJ/mol=-92.5kJ/mol；故答案为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.5kJ/mol；
（2）①该过程发生的两个反应都是物质的量减少的放热反应，恒温恒容状态下，随着时间的进行，气体物质的量减小，压强降低，而绝热容器中，虽然气体物质的量减小，但温度升高，气体压强增大，因此根据图像可知，X为绝热容器，Y为恒温容器；故答案为甲；
②因为反应为放热，甲绝热容器内反应体系温度升过高，反应速率快，先达到平衡，温度升高，平衡左移，平衡时压强增大，因此点a可能已达到平衡；故答案为可能；
③曲线Y是恒温过程的乙容器，恒温容器中反应达到平衡时NO的转化率为60%，开始时体系总压强为9kPa，n(NO)∶n(H2)=1∶2，p(NO)=3kPa，p(H2)=6kPa，
平衡压强为7.1kPa，则x=0.5，从开始到平衡时用分压表示的氢气消耗速率时=0.11kPa/min；平衡时p(NO)=1.2kPa、p(H2)=(4.2-1.5) kPa=2.7kPa、p(H2O)=1.8 kPa、p(N2)=(0.9-0.5) kPa=0.4 kPa，Kp==0.12kPa-1；故答案为0.11；0.12；
（3）g-C3N4极氧气得电子，发生还原反应，电极反应式为O2+2H++2e-=H2O2；故答案为还原；O2+2H++2e-=H2O2。
18．(1)
(2) bc 625
(3)甲醇中含有氧元素，不利用氧的充分利用
(4) cd 双功能的分子筛膜催化反应器模式下，只发生第一个反应，双功能的分子筛膜能及时分离出水蒸气，平衡右移，二氧化碳产率增大。
【详解】（1）①
②
③
则与反应生成和的方程式为：④，根据盖斯定律可知，得，该反应的，其热化学方程式为： ；
（2）①a.加入催化剂只能改变反应速率，平衡不移动，不能改变转化率，a错误；
b.该反应为放热反应，降低反应温度平衡正向移动，可以提高平衡转化率，b正确；
c.移除，则水蒸气的浓度减小，平衡正向移动，转化率增大，c正确；
d.恒温恒压下通入惰性气体，容器体积增大，平衡逆向移动，转化率减小，d错误；
故选bc；
②根据提给信息可得三段式如下，，则平衡常数；
（3）甲醇中含有氧元素，不利用氧的充分利用，不利用氧循环；
（4）①a.的浓度不变，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，a正确；
b.该反应前后气体的计量系数不同，且反应都是气体，则混合气体的平均相对分子质量是一个变量，当其不变的时候可以正面反应达到平衡，b正确；
c.容器的体积不变，且反应物和产物都是气体，总质量不变，则混合气密度不是变量，其不变的时候，不能证明反应达到平衡，c错误；
d.水中和甲醇中都含有O—H，则断裂3mol H—H键的同时断裂2mol O—H键不能证明正逆反应速率相等，不能证明反应达到平衡，d错误；
故选cd；
②由表中数据可知双功能的分子筛膜催化反应器模式下，只发生第一个反应，双功能的分子筛膜能及时分离出水蒸气，平衡右移，二氧化碳产率增大，故答案为：双功能的分子筛膜催化反应器模式下，只发生第一个反应，双功能的分子筛膜能及时分离出水蒸气，平衡右移，二氧化碳产率增大。
19．(1)-49.4
(2)CD
(3) ＜
(4) ＜ ＜
【详解】（1）利用盖斯定律，Ⅲ=Ⅱ+Ⅰ，ΔH3=ΔH1+ΔH2=(-90.6+41.2)kJ/mol=-49.4kJ/mol；故答案为-49.4；
（2）A．达到平衡时，再充入氢气，氢气的转化率降低，CO2的转化率增大，故A不符合题意；
B．使用催化剂，对化学平衡移动无影响，氢气的平衡转化率不变，故B不符合题意；
C．达到平衡，增大n(CO2)，平衡向正反应方向移动，氢气的转化率增大，故C符合题意；
D．该反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，氢气转化率增大，故D符合题意；
答案为CD；
（3）①根据图象可知，T2K时先达到平衡，说明反应速率快，即T1＜T2；故答案为＜；
②令起始时n(CO2)=1mol，n(H2)=3mol，在T2K时CO2的转化率为50%，推出达到平衡时n(CO2)=0.5mol，n(H2)=1.5mol，n(CH3OH)=n(H2O)=0.5mol，Kp==；故答案为；
（4）①反应达到平衡，正反应速率等于逆反应速率，即有v正=k正·c(CH3OCH3)· c(H2O)=v逆=k逆·c2 (CH3OH)，=；lnKc= -A+ B，A、B为常数，随着温度升高，Kc减小，说明该反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，v正＜v逆，即k正增大的倍数＜k逆增大倍数；故答案为；＜；
②此时Qc==1＞0.5，平衡逆向进行，即v正＜v逆；故答案为＜。
20．(1) < CO2(g) + 3H2(g)=CH3OH(g)+ H2O(g) ΔH = -53.3 kJ/mol
(2) ×100% CO2的实验转化率未达到平衡转化率 温度升高，反应i逆向移动，反应ii正向移动；温度高于260°C时，反应ii正向移动的程度大于反应i逆向移动的程度 在该条件下，反应i和反应ii均未达到平衡状态，反应i的速率大于反应ii，单位时间内生成甲醇的量比生成CO的量更多 0.0167p(或)
【详解】（1）根据物质的标准摩尔生成焓定义可知：，=-241.8KJ/mol；H2O(g) H2O(l)是放热反应。所以H2O(l)的<-241.8KJ/mol；由表格知C(s)+ O2(g)=CO2(g)，=-393.5 KJ/mol;②H2(g)+O2(g)=H2O(g)，=-241.8KJ/mol;③C(s)+2H2(g)+ O2(g)=CH3OH(g)，=-205.0 KJ/mol；根据盖斯定律②+③-①得CO2(g) + 3H2(g)=CH3OH(g)+ H2O(g) ΔH = -53.3 kJ/mol。
（2）①220℃时，测得反应器出口气体中全部含碳物质的物质的量之比n(CH3OH)： n(CO2)：n(CO)=1：7.20：0.11，则该温度下CO2转化率=。
②由图1可知在不同温度下，CO2转化率的实验值均小于平衡值，说明实验中的反应均未达到化学平衡状态；反应a为放热反应，反应b为吸热反应，温度升高，反应a逆向移动，反应b正向移动，温度高于260 ℃时，反应b正向移动的程度大于反应a逆向移动的程度，所以CO2平衡转化率随温度升高增大；
③由图2可知，从化学反应速宰的角度看，原因是在该反应条件下反应a的速率大于反应b，单位时间内生产CH3OH的量比生产CO的量多。
④反应i
反应ii
由题意得，且x+y=0.3mol，解得x=0.25mol，y=0.05mol，则；
，
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