统考版2024高考化学二轮专题复习第二部分高考填空题专项突破题型2化学反应原理综合应用题教师用书

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全国卷
1．[2023·全国甲卷]甲烷选择性氧化制备甲醇是一种原子利用率高的方法。回答下列问题：
(1)已知下列反应的热化学方程式：
①3O2(g)===2O3(g) K1 ΔH1＝285 kJ·ml－1
②2CH4(g)＋O2(g)===2CH3OH(l) K2 ΔH2＝－329 kJ·ml－1
反应③CH4(g)＋O3(g)===CH3OH(l)＋O2(g)的ΔH3＝________kJ·ml－1，平衡常数K3＝________(用K1、K2表示)。
(2)电喷雾电离等方法得到的M＋(Fe＋、C＋、Ni＋等)与O3反应可得MO＋。MO＋与CH4反应能高选择性地生成甲醇。分别在300 K和310 K下(其他反应条件相同)进行反应MO＋＋CH4===M＋＋CH3OH，结果如下图所示。图中300 K的曲线是________(填“a”或“b”)。300 K、60 s时MO＋的转化率为________(列出算式)。
(3)MO＋分别与CH4、CD4反应，体系的能量随反应进程的变化如下图所示(两者历程相似，图中以CH4示例)。
(ⅰ)步骤Ⅰ和Ⅱ中涉及氢原子成键变化的是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
(ⅱ)直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则MO＋与CD4反应的能量变化应为图中曲线________(填“c”或“d”)。
(ⅲ)MO＋与CH2D2反应，氘代甲醇的产量CH2DOD________CHD2OH(填“＞”“＜”或“＝”)。若MO＋与CHD3反应，生成的氘代甲醇有________种。
2．[2023·全国乙卷]硫酸亚铁在工农业生产中有许多用途，如可用作农药防治小麦黑穗病，制造磁性氧化铁、铁催化剂等。回答下列问题：
(1)在N2气氛中，FeSO4·7H2O的脱水热分解过程如图所示：
根据上述实验结果，可知x＝________，y＝________。
(2)已知下列热化学方程式：
FeSO4·7H2O(s)===FeSO4(s)＋7H2O(g) ΔH1＝a kJ·ml－1
FeSO4·xH2O(s)===FeSO4(s)＋xH2O(g) ΔH2＝b kJ·ml－1
FeSO4·yH2O(s)===FeSO4(s)＋yH2O(g) ΔH3＝c kJ·ml－1
则FeSO4·7H2O(s)＋FeSO4·yH2O(s)＝2(FeSO4·xH2O)(s)的ΔH＝________ kJ·ml－1。
(3)将FeSO4置入抽空的刚性容器中，升高温度发生分解反应：2FeSO4(s)⇌Fe2O3(s)＋SO2(g)＋SO3(g)(Ⅰ)。平衡时p eq \a\vs4\al(SO3) -T的关系如下图所示。660 K时，该反应的平衡总压p总＝________kPa、平衡常数Kp(Ⅰ)===________(kPa)2。Kp(Ⅰ)随反应温度升高而________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)将FeSO4置入抽空的刚性容器中，升高温度发生分解反应：2FeSO4(s)⇌Fe2O3(s)＋SO2(g)＋SO3(g)(Ⅰ)。平衡时-T的关系如下图所示。660 K时，该反应的平衡总压p总＝________kPa、平衡常数Kp(Ⅰ)===________(kPa)2。Kp(Ⅰ)随反应温度升高而________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)提高温度，上述容器中进一步发生反应2SO3(g)⇌2SO2(g)＋O2(g)(Ⅱ)，平衡时＝________(用、表示)。在929 K时，p总＝84.6 kPa，＝35.7 kPa，则＝________ kPa，Kp(Ⅱ)＝________kPa(列出计算式)。
3．[2023·新课标卷]氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力位居世界首位。回答下列问题：
(1)根据图1数据计算反应N2(g)＋H2(g)===NH3(g)的ΔH＝________kJ·ml－1。
(2)研究表明，合成氨反应在Fe催化剂上可能通过图2机理进行(*表示催化剂表面吸附位，表示被吸附于催化剂表面的N2)。判断上述反应机理中，速率控制步骤(即速率最慢步骤)为________(填步骤前的标号)，理由是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)合成氨催化剂前驱体(主要成分为Fe3O4)使用前经H2还原，生成α- Fe包裹的Fe3O4。已知α- Fe属于立方晶系，晶胞参数a＝287 pm，密度为7.8 g·cm－3，则α- Fe晶胞中含有Fe的原子数为________(列出计算式，阿伏加德罗常数的值为NA)。
(4)在不同压强下，以两种不同组成进料，反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如下图所示。其中一种进料组成为＝0.75、＝0.25，另一种为＝0.675、＝0.225、xAr＝0.10。(物质i的摩尔分数：xi＝)
①图中压强由小到大的顺序为________，判断的依据是________________________________________________________________________。
②进料组成中含有惰性气体Ar的图是________。
③图3中，当p2＝20MPa、xNH3＝0.20时，氮气的转化率α＝________。该温度时，反应 eq \f(1,2) N2(g)＋ eq \f(3,2) H2(g)⇌NH3(g)的平衡常数Kp＝________(MPa)－1(化为最简式)。
4．[2022·全国乙卷]油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢，需要回收处理并加以利用。回答下列问题：
(1)已知下列反应的热化学方程式：
①2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(g)ΔH1＝－1 036 kJ·ml－1
②4H2S(g)＋2SO2(g)===3S2(g)＋4H2O(g)ΔH2＝94 kJ·ml－1
③2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH3＝－484 kJ·ml－1
计算H2S热分解反应④2H2S(g)===S2(g)＋2H2(g)的ΔH4＝________ kJ·ml－1。
(2)较普遍采用的H2S处理方法是克劳斯工艺，即利用反应①和②生成单质硫。另一种方法是，利用反应④高温热分解H2S。相比克劳斯工艺，高温热分解方法的优点是______________________，缺点是____________。
(3)在1 470 K、100 kPa反应条件下，将n(H2S)∶n(Ar)＝1∶4的混合气进行H2S热分解反应。平衡时混合气中H2S与H2的分压相等，H2S平衡转化率为________，平衡常数Kp＝________ kPa。
(4)在1 373 K、100 kPa反应条件下，对于n(H2S)∶n(Ar)分别为4∶1、1∶1、1∶4、1∶9、1∶19的H2S-Ar混合气，热分解反应过程中H2S转化率随时间的变化如下图所示。
①n(H2S)∶n(Ar)越小，H2S平衡转化率________，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②n(H2S)∶n(Ar)＝1∶9对应图中曲线________，计算其在0～0.1 s之间，H2S分压的平均变化率为________ kPa·s－1。
5．[2022·全国甲卷]金属钛(Ti)在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途。目前生产钛的方法之一是将金红石(TiO2)转化为TiCl4，再进一步还原得到钛。回答下列问题：
(1)TiO2转化为TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1 000 ℃时反应的热化学方程式及其平衡常数如下：
(ⅰ)直接氯化：
TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(g)＋O2(g)
ΔH1＝172 kJ·ml－1，Kp1＝1.0×10－2
(ⅱ)碳氯化：
TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(g)＋2CO(g)
ΔH2＝－51 kJ·ml－1，Kp2＝1.2×1012Pa
①反应2C(s)＋O2(g)===2CO(g)的ΔH为________ kJ·ml－1，Kp＝________ Pa。
②碳氯化的反应趋势远大于直接氯化，其原因是________________________________________________________________________。
③对于碳氯化反应：增大压强，平衡________移动(填“向左”“向右”或“不”)；温度升高，平衡转化率________(填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)在1.0×105Pa，将TiO2、C、Cl2以物质的量比1∶2，2∶2进行反应。体系中气体平衡组成比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。
①反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)的平衡常数Kp(1 400 ℃)＝________Pa。
②图中显示，在200 ℃平衡时TiO2几乎完全转化为TiCl4，但实际生产中反应温度却远高于此温度，其原因___________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)TiO2碳氯化是一个“气—固—固”反应，有利于TiO2-C“固—固”接触的措施是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
6．[2021·全国甲卷]二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：
(1)二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：
CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)
该反应一般认为通过如下步骤来实现：
①CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)ΔH1＝＋41 kJ·ml－1
②CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)ΔH2＝－90 kJ·ml－1
总反应的ΔH＝__________ kJ·ml－1；若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是________(填标号)，判断的理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)合成总反应在起始物 eq \f(n（H2）,n（CO2）) ＝3时，在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的物质的量分数为x(CH3OH)，在t＝250 ℃下的x(CH3OH)～p、在p＝5×105 Pa下的x(CH3OH)～t如图所示。
①用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式Kp＝________________；
②图中对应等压过程的曲线是________，判断的理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
③当x(CH3OH)＝0.10时，CO2的平衡转化率α＝________________，反应条件可能为__________________________或____________________________。
7．[2021·全国乙卷]一氯化碘(ICl)是一种卤素互化物，具有强氧化性，可与金属直接反应，也可用作有机合成中的碘化剂。回答下列问题：
(1)历史上海藻提碘中得到一种红棕色液体，由于性质相似，Liebig误认为是ICl，从而错过了一种新元素的发现。该元素是________。
(2)氯铂酸钡(BaPtCl6)固体加热时部分分解为BaCl2、Pt和Cl2，376.8 ℃时平衡常数K′p＝1.0×104Pa2。在一硬质玻璃烧瓶中加入过量BaPtCl6，抽真空后，通过一支管通入碘蒸气(然后将支管封闭)。在376.8 ℃，碘蒸气初始压强为20.0 kPa。376.8 ℃平衡时，测得烧瓶中压强为32.5 kPa，则pICl＝________kPa，反应2ICl(g)===Cl2(g)＋I2(g)的平衡常数K＝________________________________________________________________________
(列出计算式即可)。
(3)McMrris测定和计算了在136～180 ℃范围内下列反应的平衡常数Kp ：
2NO(g)＋2ICl(g)⇌2NOCl(g)＋I2(g) Kp1
2NOCl(g)⇌2NO(g)＋Cl2(g) Kp2
得到lg Kp1～ eq \f(1,T) 和lg Kp2～ eq \f(1,T) 均为线性关系，如下图所示：
①由图可知，NOCl分解为NO和Cl2反应的ΔH________0(填“大于”或“小于”)。
②反应2ICl(g)===Cl2(g)＋I2(g)的K＝________(用Kp1、Kp2表示)；该反应的ΔH________0(填“大于”或“小于”)，写出推理过程________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)Kistiakwsky曾研究了NOCl光化学分解反应，在一定频率(ν)光的照射下机理为：
NOCl＋hν―→NOCl*
NOCl＋NOCl*―→2NO＋Cl2
其中hν表示一个光子能量，NOCl*表示NOCl的激发态。可知，分解1 ml的NOCl需要吸收________ml的光子。
省市卷
1.[2023·浙江1月]二十大报告提出，要积极稳妥推进碳达峰、碳中和，CH4还原CO2是实现“双碳”经济的有效途径之一，相关的主要反应有：
Ⅰ：CH4(g)＋CO2(g)⇌2CO(g)＋2H2(g) ΔH1＝＋247 kJ·ml－1，K1
Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)⇌CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝＋41 kJ·ml－1，K2
请回答：
(1)有利于提高CO2平衡转化率的条件是________。
A．低温低压 B．低温高压
C．高温低压 D．高温高压
(2)反应CH4(g)＋3CO2(g)⇌4CO(g)＋2H2O(g)的ΔH＝________ kJ·ml－1，K＝________(用K1，K2表示)。
(3)恒压、750 ℃时，CH4和CO2按物质的量之比1∶3投料，反应经如图1流程(主要产物已标出)可实现CO2高效转化。
①下列说法正确的是________。
A．Fe3O4可循环利用，CaO不可循环利用
B．过程ⅱ，CaO吸收CO2可促使Fe3O4氧化CO的平衡正移
C．过程ⅱ产生的H2O最终未被CaO吸收，在过程ⅲ被排出
D．相比于反应Ⅰ，该流程的总反应还原1 ml CO2需吸收的能量更多
②过程ⅱ平衡后通入He，测得一段时间内CO物质的量上升，根据过程ⅲ，结合平衡移动原理，解释CO物质的量上升的原因________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)CH4还原能力(R)可衡量CO2转化效率，R＝Δn(CO2)/Δn(CH4)(同一时段内CO2与CH4的物质的量变化量之比)。
①常压下CH4和CO2按物质的量之比1∶3投料，某一时段内CH4和CO2的转化率随温度变化如图2，请在图3中画出400～1 000 ℃之间R的变化趋势，并标明1 000 ℃时R值。
②催化剂X可提高R值，另一时段内CH4转化率、R值随温度变化如下表：
下列说法不正确的是________。
A．R值提高是由于催化剂X选择性地提高反应Ⅱ的速率
B．温度越低，含氢产物中H2O占比越高
C．温度升高，CH4转化率增加，CO2转化率降低，R值减小
D．改变催化剂提高CH4转化率，R值不一定增大
2．[2023·湖北卷]纳米碗C40H10是一种奇特的碗状共轭体系。高温条件下，C40H10可以由C40H20分子经过连续5步氢抽提和闭环脱氢反应生成。C40H20(g) eq \(――→,\s\up7(H·)) C40H18(g)＋H2(g)的反应机理和能量变化如下：
回答下列问题：
(1)已知C40Hx中的碳氢键和碳碳键的键能分别为431.0 kJ·ml－1和298.0 kJ·ml－1，H—H键能为436.0 kJ·ml－1。估算C40H20(g)⇌C40H18(g)＋H2(g)的ΔH＝________ kJ·ml－1。
(2)图示历程包含________个基元反应，其中速率最慢的是第________个。
(3)C40H10纳米碗中五元环和六元环结构的数目分别为________、________。
(4)1 200 K时，假定体系内只有反应C40H12(g)⇌C40H10(g)＋H2(g)发生，反应过程中压强恒定为p0(即C40H12的初始压强)，平衡转化率为α，该反应的平衡常数Kp为________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。
(5) eq \(C,\s\up6(·)) 40H19(g)⇌C40H18(g)＋H·(g)及 eq \(C,\s\up6(·)) 40H11(g)⇌C40H10(g)＋H·(g)反应的ln K(K为平衡常数)随温度倒数的关系如图所示。已知本实验条件下，ln K＝－ eq \f(ΔH,RT) ＋c(R为理想气体常数，c为截距)。图中两条线几乎平行，从结构的角度分析其原因是________________________。
(6)下列措施既能提高反应物的平衡转化率，又能增大生成C40H10的反应速率的是________(填标号)。
a．升高温度 b．增大压强 c．加入催化剂
3．[2023·辽宁卷]硫酸工业在国民经济中占有重要地位。
(1)我国古籍记载了硫酸的制备方法——“炼石胆(CuSO4·5H2O)取精华法”。借助现代仪器分析，该制备过程中CuSO4·5H2O分解的TG曲线(热重)及DSC曲线(反映体系热量变化情况，数值已省略)如下图所示。700 ℃左右有两个吸热峰，则此时分解生成的氧化物有SO2、________和________(填化学式)。
(2)铅室法使用了大容积铅室制备硫酸(76%以下)，副产物为亚硝基硫酸，主要反应如下：
NO2＋SO2＋H2O===NO＋H2SO4
2NO＋O2===2NO2
(ⅰ)上述过程中NO2的作用为________。
(ⅱ)为了适应化工生产的需求，铅室法最终被接触法所代替，其主要原因是________________________________(答出两点即可)。
(3)接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化：
SO2(g)＋ eq \f(1,2) O2(g)⇌SO3(g) ΔH＝－98.9 kJ·ml－1
(ⅰ)为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度，绘制相应转化率(α)下反应速率(数值已略去)与温度的关系如下图所示，下列说法正确的是________。
a．温度越高，反应速率越大
b．α＝0.88的曲线代表平衡转化率
c．α越大，反应速率最大值对应温度越低
d．可根据不同α下的最大速率，选择最佳生产温度
(ⅱ)为提高钒催化剂的综合性能，我国科学家对其进行了改良。不同催化剂下，温度和转化率关系如下图所示，催化性能最佳的是________(填标号)。
(ⅲ)设O2的平衡分压为p，SO2的平衡转化率为αe，用含p和αe的代数式表示上述催化氧化反应的Kp＝________(用平衡分压代替平衡浓度计算)。
4．[2023·湖南卷]聚苯乙烯是一类重要的高分子材料，可通过苯乙烯聚合制得。
Ⅰ.苯乙烯的制备
(1)已知下列反应的热化学方程式：
①C6H5C2H5(g)＋ eq \f(21,2) O2(g)===8CO2(g)＋5H2O(g) ΔH1＝－4 386.9 kJ·ml－1
②C6H5CH===CH2(g)＋10O2(g)===
8CO2(g)＋4H2O(g) ΔH2＝－4 263.1 kJ·ml－1
③H2(g)＋ eq \f(1,2) O2(g)===H2O(g)ΔH3＝－241.8 kJ·ml－1
计算反应④C6H5C2H5(g)⇌C6H5CH===CH2(g)＋H2(g)的ΔH4＝________ kJ·ml－1；
(2)在某温度、100 kPa下，向反应器中充入1 ml气态乙苯发生反应④，其平衡转化率为50%，欲将平衡转化率提高至75 %，需要向反应器中充入________ ml水蒸气作为稀释气(计算时忽略副反应)；
(3)在913 K、100 kPa下，以水蒸气作稀释气、Fe2O3作催化剂，乙苯除脱氢生成苯乙烯外，还会发生如下两个副反应：
⑤C6H5C2H5(g)⇌C6H6(g)＋CH2===CH2(g)
⑥C6H5C2H5(g)＋H2(g)⇌C6H5CH3(g)＋CH4(g)
以上反应体系中，芳香烃产物苯乙烯、苯和甲苯的选择性S(S＝ eq \f(转化为目的产物所消耗乙苯的量,已转化的乙苯总量) ×100%)随乙苯转化率的变化曲线如图所示，其中曲线b代表的产物是____________________，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
(4)关于本反应体系中催化剂Fe2O3的描述错误的是________；
A．X射线衍射技术可测定Fe2O3晶体结构
B．Fe2O3可改变乙苯平衡转化率
C．Fe2O3降低了乙苯脱氢反应的活化能
D．改变Fe2O3颗粒大小不影响反应速率
Ⅱ.苯乙烯的聚合
苯乙烯聚合有多种方法，其中一种方法的关键步骤是某Cu(Ⅰ)的配合物促进C6H5CH2X(引发剂，X表示卤素)生成自由基C6H5C·H2，实现苯乙烯可控聚合。
(5)引发剂C6H5CH2Cl、C6H5CH2Br、C6H5CH2I中活性最高的是________；
(6)室温下，①Cu＋在配体L的水溶液中形成[Cu(L)2]＋，其反应平衡常数为K；
②CuBr在水中的溶度积常数为Ksp。由此可知，CuBr在配体L的水溶液中溶解反应的平衡常数为________(所有方程式中计量系数关系均为最简整数比)。
5．[2023·山东卷]一定条件下，水气变换反应CO＋H2O⇌CO2＋H2的中间产物是HCOOH。为探究该反应过程，研究HCOOH水溶液在密封石英管中的分解反应：
Ⅰ.HCOOH⇌CO＋H2O(快)
Ⅱ.HCOOH⇌CO2＋H2(慢)
研究发现，在反应Ⅰ、Ⅱ中，H＋仅对反应Ⅰ有催化加速作用；反应Ⅰ速率远大于反应Ⅱ，近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。忽略水的电离，其浓度视为常数。
回答下列问题：
(1)一定条件下，反应Ⅰ、Ⅱ的焓变分别为ΔH1、ΔH2，则该条件下水气变换反应的焓变ΔH＝____________(用含ΔH1、ΔH2的代数式表示)。
(2)反应Ⅰ正反应速率方程为：v＝kc(H＋)·c(HCOOH)，k为反应速率常数。T1温度下，HCOOH电离平衡常数为Ka，当HCOOH平衡浓度为x ml·L－1时，H＋浓度为__________ ml·L－1，此时反应Ⅰ正反应速率v＝________ ml·L－1·h－1(用含Ka、x和k的代数式表示)。
(3)T3温度下，在密封石英管内完全充满1.0 ml·L－1 HCOOH水溶液，使HCOOH分解，分解产物均完全溶于水。含碳物种浓度与反应时间的变化关系如图所示(忽略碳元素的其他存在形式)。t1时刻测得CO、CO2的浓度分别为0.70 ml·L－1、0.16 ml·L－1，反应Ⅱ达平衡时，测得H2的浓度为y ml·L－1。体系达平衡后 eq \f(c（CO）,c（CO2）) ＝____________(用含y的代数式表示，下同)，反应Ⅱ的平衡常数为____________。
相同条件下，若反应起始时溶液中同时还含有0.10 ml·L－1盐酸，则图示点a、b、c、d中，CO新的浓度峰值点可能是________(填标号)。与不含盐酸相比，CO达浓度峰值时，CO2浓度________(填“增大”“减小”或“不变”)， eq \f(c（CO）,c（HCOOH）) 的值________(填“增大”“减小”或“不变”)。
6．[2022·浙江1月]工业上，以煤炭为原料，通入一定比例的空气和水蒸气，经过系列反应可以得到满足不同需求的原料气。
请回答：
(1)在C和O2的反应体系中：
反应1 C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH1＝－394 kJ·ml－1
反应2 2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)ΔH2＝－566 kJ·ml－1
反应3 2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH3
①设y＝ΔH－TΔS，反应1、2和3的y随温度T的变化关系如图1所示。图中对应于反应3的线条是________。
②一定压强下，随着温度的升高，气体中CO与CO2的物质的量之比________。
A．不变 B．增大
C．减小 D．无法判断
(2)水煤气反应：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝131 kJ·ml－1。工业生产水煤气时，通常交替通入合适量的空气和水蒸气与煤炭反应，其理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)一氧化碳变换反应：CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41 kJ·ml－1。
①一定温度下，反应后测得各组分的平衡压强(即组分的物质的量分数×总压)：p(CO)＝0.25 MPa、p(H2O)＝0.25 MPa、p(CO2)＝0.75 MPa和p(H2)＝0.75 MPa，则反应的平衡常数K的数值为________。
②维持与题①相同的温度和总压，提高水蒸气的比例，使CO的平衡转化率提高到90%，则原料气中水蒸气和CO的物质的量之比为________________。
③生产过程中，为了提高变换反应的速率，下列措施中合适的是________。
A．反应温度愈高愈好
B．适当提高反应物压强
C．选择合适的催化剂
D．通入一定量的氮气
④以固体催化剂M催化变换反应，若水蒸气分子首先被催化剂的活性表面吸附而解离，能量－反应过程如图2所示。用两个化学方程式表示该催化反应历程(反应机理)：
步骤Ⅰ：________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
步骤Ⅱ：________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
考情分析
题型·练透
精准备考·要有方向——研析题型角度
题型角度1气态物质反应中化学原理分析
练1 [2022·湖南卷]2021年我国制氢量位居世界第一，煤的气化是一种重要的制氢途径。回答下列问题：
(1)在一定温度下，向体积固定的密闭容器中加入足量的C(s)和1ml H2O(g)，起始压强为0.2 MPa时，发生下列反应生成水煤气：
Ⅰ.C(s)＋H2O(g)⇌CO(g)＋H2(g)ΔH1＝＋131.4 kJ·ml－1
Ⅱ.CO(g)＋H2O(g)⇌CO2(g)＋H2(g)ΔH2＝－41.1 kJ·ml－1
①下列说法正确的是________；
A．平衡时向容器中充入惰性气体，反应Ⅰ的平衡逆向移动
B．混合气体的密度保持不变时，说明反应体系已达到平衡
C．平衡时H2的体积分数可能大于
D．将炭块粉碎，可加快反应速率
②反应平衡时，H2O(g)的转化率为50%，CO的物质的量为0.1 ml。此时，整个体系________(填“吸收”或“放出”)热量________kJ，反应Ⅰ的平衡常数Kp＝________(以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。
(2)一种脱除和利用水煤气中CO2方法的示意图如下：
①某温度下，吸收塔中K2CO3溶液吸收一定量的CO2后)＝1∶2，则该溶液的pH＝________(该温度下H2CO3的Ka1＝4.6×10－7，Ka2＝5.0×10－11)；
②再生塔中产生CO2的离子方程式为________________________________________；
③利用电化学原理，将CO2电催化还原为C2H4，阴极反应式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
题型角度2化学反应原理的综合应用分析
练2 近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。
回答下列问题：
(1)Deacn发明的直接氧化法为：4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)。下图为刚性容器中，进料浓度比c(HCl)∶c(O2)分别等于1∶1、4∶1、7∶1时HCl平衡转化率随温度变化的关系。
可知反应平衡常数K(300 ℃)________K(400 ℃)(填“大于”或“小于”)。设HCl初始浓度为c0，根据进料浓度比c(HCl)∶c(O2)＝1∶1的数据计算K(400 ℃)＝________________(列出计算式)。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。进料浓度比c(HCl)∶c(O2)过低、过高的不利影响分别是______________________、________________________________________________________________________。
(2)Deacn直接氧化法可按下列催化过程进行：
CuCl2(s)===CuCl(s)＋Cl2(g)ΔH1＝83 kJ·ml－1
CuCl(s)＋O2(g)===CuO(s)＋Cl2(g)ΔH2＝－20 kJ·ml－1
CuO(s)＋2HCl(g)===CuCl2(s)＋H2O(g)ΔH3＝－121 kJ·ml－1
则4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)的ΔH＝________ kJ·ml－1。
(3)在一定温度的条件下，进一步提高HCl的转化率的方法是________________________________________________________________________。(写出2种)
(4)在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如图所示：
负极区发生的反应有
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(写反应方程式)。电路中转移1 ml电子，需消耗氧气________L(标准状况)。
精准备考·要有方案——高考必备基础
一、信息型氧化还原反应化学(或离子)方程式的书写
1．常见的氧化剂及产物预测
2.常见的还原剂及产物预测
二、利用盖斯定律书写热化学方程式
[解题模板]
应对雾霾污染、改善空气质量需要从多方面入手，如开发利用清洁能源。甲醇是一种可再生的清洁能源，具有广阔的开发和应用前景。
已知：①CH3OH(g)＋H2O(l)===CO2(g)＋3H2(g)ΔH＝＋93.0 kJ·ml－1
②CH3OH(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)ΔH＝－192.9 kJ·ml－1
③CH3OH(g)===CH3OH(l) ΔH＝－38.19 kJ·ml－1
则表示CH3OH燃烧热的热化学方程式为______________________________________。
三、化学平衡状态的判断
说明：对于平衡状态的判断，不断出现新的判断形式，如绝热过程中的热量变化，化学平衡常数，有关图像等，判断时紧紧抓住反应过程中对应物理量是否变化，如果在反应过程中在变，达到平衡时不变，则能说明。
如：汽车尾气净化的主要原理为2NO(g)＋2CO(g)eq \(,\s\up7(催化剂))2CO2(g)＋N2(g) ΔH<0。若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是________(填编号)。
[答案] ②④⑤
四、化学平衡图像分析
1．根据图像选择合适条件
如：氨气制取尿素[CO(NH2)2]的合成塔中发生反应：2NH3(g)＋CO2(g)⇌CO(NH2)2(l)＋H2O(g)。
如图为合成塔中不同氨碳比a[]和水碳比b[]时二氧化碳的转化率(α)。b宜控制在________(填字母)范围内。
A．0.6～0.7 B．1～1.1C．1.5～1.6
a宜控制在4.0左右，理由是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
[图像分析] 控制变量，作垂直于横轴的一条直线交三条曲线于三点，转化率越高越好，所以选择A。选择最佳氨碳比，可看最上面曲线的走势，整体增加，曲线先陡后平(略上升)，依然选择拐点，当氨碳比大于4.0时，增大氨气的量CO2转化率增加不大，但生产成本提高了；氨碳比太小，CO2转化率低。
[答案] A 氨碳比等于4，CO2转化率较高；当氨碳比大于4.0时，增大NH3的量CO2的转化率增加不大，但生产成本提高了；氨碳比小于4.0时，CO2的转化率低
2．根据图像解释产生某种现象的原因
如：以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如下图所示。250～300 ℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
[图像分析] 两根曲线注意看清每个曲线对应的条件，分析两个量之间内在的联系。这里涉及影响反应速率的两个因素：催化剂和温度，弄清影响因素即可。所以，250～300 ℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是温度超过250 ℃时，催化剂的催化效率降低。
[答案] 温度超过250℃时，催化剂的催化效率降低
3．根据图像推断ΔH变化
如：为了减少空气中的CO2，目前捕碳技术在降低温室气体排放中具有重要的作用，捕碳剂常用(NH4)2CO3，反应为(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g)===2NH4HCO3(aq) ΔH。为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响，在某温度T1下，将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO2气体(用氮气作为稀释剂)，在t时刻，测得容器中CO2气体的浓度。然后分别在温度为T2、T3、T4、T5下，保持其他初始实验条件不变，重复上述实验，经过相同时间测得CO2气体浓度，其关系如图，则ΔH________(填“>”“＝”或“<”)0。
[图像分析] 根据可逆反应的特征，准确确定平衡点。温度越高反应速率越快，达到平衡所需的时间越短，在相等时间内，CO2浓度最低的点应该是平衡点。T3往后，温度升高，CO2浓度增大，平衡逆向移动，逆反应吸热，正反应放热。
[答案] <
五、化学平衡常数及转化率
1．化学平衡常数表达式
(1)不要把反应体系中纯固体、纯液体以及稀水溶液中水的浓度写进平衡常数表达式。如：
CaCO3(s)⇌CaO(s)＋CO2(g)K＝c(CO2)
(aq)＋2H＋(aq)K＝
但在非水溶液中，若有水参加或生成，则此时水的浓度不可视为常数，应写进平衡常数表达式中。如：
C2H5OH＋CH3COOH eq \(,\s\up7(浓H2SO4),\s\d5(△)) CH3COOC2H5＋H2OK＝
C(s)＋H2O(g)⇌CO(g)＋H2(g)K＝
(2)同一化学反应，化学反应方程式写法不同，其平衡常数表达式及数值亦不同。如：
N2O4(g)⇌2NO2(g) K＝
N2O4(g)⇌NO2(g) K′＝＝
(3)有气体参与的反应，用平衡分压(总压乘以各自的物质的量分数)表示平衡常数。
如：2A(g)＋B(s)⇌C(g)。若达到平衡时，n(A)＝n1、n(C)＝n2密闭体系的压强为p，则K＝＝
2．悟透化学平衡常数及转化率计算题解题模式
根据反应进行(或移动)的方向，设定某反应物消耗的量，然后列式求解。
例： mA ＋ nB ⇌ pC ＋ qD
起始量： ab0 0
变化量： mxnxpxqx
平衡量： a－mxb－nxpxqx
注意：①变化量与化学方程式中各物质的化学计量数成比例；
②这里a、b可指：物质的量、浓度、体积等；
③弄清起始浓度、平衡浓度、平衡转化率三者之间的互换关系；
④在使用平衡常数时，要注意反应物或生成物的状态。
如：顺­1，2­二甲基环丙烷和反­1，2­二甲基环丙烷可发生如下转化：
该反应的速率方程可表示为：v(正)＝k(正)c(顺)和v(逆)＝k(逆)c(反)，k(正)和k(逆)在一定温度时为常数，分别称作正、逆反应速率常数。回答下列问题：
已知：t1温度下，k(正)＝0.006 s－1，k(逆)＝0.002 s－1，该温度下反应的平衡常数值K1＝________；该反应的活化能Ea(正)小于Ea(逆)，则ΔH________0(填“小于”“等于”或“大于”)。
[答案] 3 小于
六、Ksp曲线分析
[典型示例]
常温下CaSO4在水中的沉淀溶解平衡曲线，Ksp(CaSO4)＝
[点变化]
从a点到c点，在曲线上变化，条件是增加)
从b点到曲线上，加水稀释就可行
从c点到a点，在曲线上变化，条件是增加c(Ca2＋)
从d点到c点，可以选择增大c(Ca2＋)，加入氯化钙
[点含义]
a点在曲线上，c(Ca2＋)＝5×10－3 ml·L－1，根据)＝1.8×10－3 ml·L－1
b点在曲线上方，c(Ca2＋)＝)＝4.0×10－3 ml·L－1，此时Qc>Ksp有沉淀生成
c点在曲线上)＝4.0×10－3 ml·L－1，根据Ksp(CaSO4)，c(Ca2＋)＝2.25×10－3 ml·L－1
d点在曲线下方)＝4.0×10－3 ml·L－1，c(Ca2＋)<2.25×10－3 ml·L－1，此时Qc示例 科学家积极探索新技术对CO2进行综合利用，CO2可用来合成低碳烃。
CO2(g)＋4H2(g)⇌CH4(g)＋2H2O(g)ΔH＝
(1)已知：①4H2(g)＋2O2(g)===4H2O(g) ΔH＝－967.2 kJ·ml－1。
②CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－802.0 kJ·ml－1。
请回答：①②这两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是______________________________________；a＝________ kJ·ml－1。
(2)在体积为1 L的密闭刚性容器中，充入4 ml H2和1 ml CO2，测得温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图1所示。
①已知M点总压为1 MPa，该反应在此温度下的平衡常数Kp＝________MPa－2。(Kp是用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数，气体分压＝气体总压×体积分数。)
②欲增加二氧化碳的平衡转化率，可采取的措施有________。
A．通入惰性气体 B．提高温度
C．增加二氧化碳浓度 D．增加氢气浓度
③下列说法正确的是________。
A．平衡常数大小：KN>KM
B．其他条件不变，若不使用催化剂，则250 ℃时CO2的平衡转化率可能位于点M1
C．图1中M点时，甲烷的体积分数为12.5%
D．当压强或不变时均可证明化学反应已达到平衡状态
(3)新型高效的甲烷燃料电池工作时总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O。
①该电池的负极是________(填“a”或“b”)；
②负极电极反应式为_________________________________________________________。
[解析] (1)两个反应在热力学上趋势均很大，两个反应均放热量大，即反应物和生成物的能量差大，因此热力学趋势大，
由①4H2(g)＋2O2(g)===4H2O(g) ΔH1＝－967.2 kJ·ml－1
②CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH2＝－802.0 kJ·ml－1
所求反应为：CO2(g)＋4H2(g)⇌CH4(g)＋2H2O(g)，该反应可由①－②得到，根据盖斯定律，该反应焓变为ΔH＝ΔH1－ΔH2＝－165.2 kJ·ml－1，
(2)①CO2的平衡转化率为50%，
反应为：CO2(g)＋4H2(g)⇌CH4(g)＋2H2O(g)，
起始(ml) 1 4 0 0
平衡(ml) 0.5 2 0.5 1
所以平衡时p(CO2)＝×1 MPa＝MPa，p(H2)＝MPa，p(CH4)＝MPa，p(H2O)＝MPa，
则Kp＝＝＝1MPa－2；
②增加二氧化碳的平衡转化率，即促使平衡正向移动，通入惰性气体，在密闭刚性容器中，不改变各组分的平衡浓度，不影响化学平衡，故A不选；提高温度，反应为放热反应，升高温度不利于反应正向进行，导致CO2平衡转化率降低，故B不选；增加CO2浓度导致自身转化率降低，故C不选；增加氢气浓度可促使平衡正向移动，CO2平衡转化率增加，故选D；
③升高温度二氧化碳的平衡转化率降低，则升温平衡逆向移动，所以M化学平衡常数大于N，故A错误；由图像可知，其他条件不变，若不使用催化剂，则250 ℃时CO2的平衡转化率可能位于点M，故B错误；根据以上计算可知，图1中CH4的物质的量分数为＝＝12.5%，故C正确；由方程式可知，当压强不变时，说明反应达到了平衡状态，因H2和CO2加入量等于化学计量数之比，则反应过程中始终不变，所以不变，不能证明反应达到平衡状态，故D错误；
(3)①电子从电极a流出，说明电极a上发生氧化反应，原电池中负极发生氧化反应，所以a为负极；
②电极a上，CH4转化为CO2，释放出H＋，所以电极反应为：CH4＋2H2O－8e－===CO2＋8H＋。
[答案] (1)两个反应都放出大量的热 －165.2
(2)①1 ②D ③C (3)①a
②CH4＋2H2O－8e－===CO2＋8H＋
模考·预测
1.“氯碱工业”以电解饱和食盐水为基础制取氯气等产品，氯气是实验室和工业上的常用气体。
请回答：
(1)电解饱和食盐水制取氯气的化学方程式是
________________________________________________________________________。
(2)下列说法不正确的是________。
A．可采用碱石灰干燥氯气
B．可通过排饱和食盐水法收集氯气
C．常温下，可通过加压使氯气液化而储存于钢瓶中
D．工业上，常用氢气和氯气反应生成的氯化氢溶于水制取盐酸
(3)在一定温度下，氯气溶于水的过程及其平衡常数为：
Cl2(g)⇌Cl2(aq) K1＝
Cl2(aq)＋H2O(l)⇌H＋(aq)＋Cl－(aq)＋HClO(aq) K2
其中p为Cl2(g)的平衡压强，c(Cl2)为Cl2在水溶液中的平衡浓度。
①Cl2(g)⇌Cl2(aq)的焓变ΔH1________0(填”>”“＝”或“<”)。
②平衡常数K2的表达式为K2＝__________________。
③氯气在水中的溶解度(以物质的量浓度表示)为c，则c＝________________________。(用平衡压强p和上述平衡常数表示，忽略HClO的电离)
(4)工业上，常采用“加碳氯化”的方法以高钛渣(主要成分为TiO2)为原料生产TiCl4，相应的化学方程式为：
Ⅰ.TiO2(s)＋2Cl2(g)⇌TiCl4(g)＋O2(g) ΔHⅠ＝181 kJ·ml－1，KⅠ＝3.4×10－29
Ⅱ.2C(s)＋O2(g)⇌2CO(g) ΔHⅡ＝－221 kJ·ml－1，KⅡ＝1.2×1048
结合数据说明氯化过程中加碳的理由：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)在一定温度下，以I2为催化剂，氯苯和Cl2在CS2中发生平行反应，分别生成邻二氯苯和对二氯苯，两产物浓度之比与反应时间无关。反应物起始浓度均为0.5 ml·L－1，反应30 min测得氯苯15%转化为邻二氯苯，25%转化为对二氯苯。保持其他条件不变，若要提高产物中邻二氯苯的比例，可采用的措施是________。
A．适当提高反应温度
B．改变催化剂
C．适当降低反应温度
D．改变反应物浓度
2．CO2是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。回答下列问题：
(1)CO2可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH＝13，CO2主要转化为________(写离子符号)；若所得溶液)＝2∶1，溶液pH＝________。(室温下，H2CO3的K1＝4×10－7；K2＝5×10－11)
(2)CO2与CH4经催化重整，制得合成气：
CH4(g)＋ CO2(g)eq \(,\s\up7(催化剂))2CO (g)＋ 2H2(g)
①已知上述反应中相关的化学键键能数据如下：
则该反应的ΔH＝________。分别在V L恒温密闭容器A(恒容)、B(恒压，容积可变)中，加入CH4和CO2各1 ml的混合气体。两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是________(填“A” 或“B ”)。
②按一定体积比加入CH4和CO2，在恒压下发生反应，温度对CO和H2产率的影响如图1所示。此反应优选温度为900 ℃的原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)O2辅助的Al­CO2电池工作原理如图2所示。该电池电容量大，能有效利用CO2，电池反应产物是重要的化工原料。
电池的负极反应式：__________________________________________________________。
.
＋6O2
反应过程中O2的作用是____________________________________________________。
该电池的总反应式：_______________________________________________________。
3．氮及其化合物对生产、生活有重要的意义。
(1)合成氨的原理如图1所示，该反应的热化学方程式为________________________________________________________________________。
(2)尿素是重要的肥料，工业合成尿素的反应如下：
2NH3(g)＋CO2(g)⇌CO(NH2)2(s)＋H2O(g) ΔH>0
该反应合适的反应条件是________。
A．高温 B．低温
C．高压 D．低压
E．催化剂
(3)氨基甲酸铵是合成尿素的一种中间产物。将体积比为2∶1的NH3和CO2的混合气体充入一个容积不变的真空密闭容器中，在恒定温度下使其发生下列反应并达到平衡：
2NH3(g)＋CO2(g)⇌NH2COONH4(s)
实验测得的不同温度下的平衡数据如表所示：
①根据表中数据，则2NH3(g)＋CO2(g)⇌NH2COONH4(s) ΔH________(填“>”或“<”)0，列式计算25.0 ℃时的平衡常数：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②关于上述反应的平衡状态，下列说法正确的是________。
A．分离出少量的氨基甲酸铵，反应物的转化率将增大
B．平衡时降低反应体系温度，CO2的体积分数下降
C．NH3的转化率始终等于CO2的转化率
D．加入有效催化剂能够提高氨基甲酸铵的产率
③已知氨基甲酸铵极易发生水解反应：NH2COONH4＋2H2O⇌NH4HCO3＋NH3·H2O
某研究小组分别测定三份初始浓度不同的氨基甲酸铵溶液的水解反应速率，得到c(NH2COO－)随时间变化的趋势如图2所示。
根据图2中信息，说明水解反应速率随温度升高而增大的依据：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
④现将氨基甲酸铵粉末逐渐加入1 L 0.1 ml·L－1的盐酸中直到溶液的pH＝7(室温下，忽略溶液体积变化)，共用去0.052 ml氨基甲酸铵，此时溶液中几乎不含碳元素。此时溶液中)＝________。
4．利用太阳能光解水，制备的H2用于还原CO2合成有机物，可实现资源的再利用。回答下列问题：
Ⅰ.半导体光催化剂浸入水或电解质溶液中，光照时可在其表面得到产物
(1)图1为该催化剂在水中发生光催化反应的原理示意图。光解水能量转化形式为__________________。
(2)若将该催化剂置于Na2SO3溶液中，产物之一为，另一产物为________。若将该催化剂置于溶液中，产物之一为O2，写出生成另一产物的离子反应式________________________。
Ⅱ.用H2还原CO2可以在一定条件下合成CH3OH(不考虑副反应)
CO2(g)＋3H2(g)⇌CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH<0
(3)某温度下，恒容密闭容器中，CO2和H2的起始浓度分别为a ml·L－1和3a ml·L－1，反应平衡时，CH3OH的产率为b，该温度下反应平衡常数的值为________。
(4)恒压下，CO2和H2的起始物质的量比为1∶3时，该反应在无分子筛膜时甲醇的平衡产率和有分子筛膜时甲醇的产率随温度的变化如图2所示，其中分子筛膜能选择性分离出H2O。
①甲醇平衡产率随温度升高而降低的原因为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②P点甲醇产率高于T点的原因为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③根据图2，在此条件下采用该分子筛膜时的最佳反应温度为________℃。
Ⅲ.调节溶液pH可实现工业废气CO2的捕获和释放
的空间构型为________。已知25℃碳酸电离常数为Ka1、Ka2，当溶液pH＝12时)＝1∶________∶________。
题型2 化学反应原理综合应用题
真题·考情
全国卷
1．解析：(1)根据盖斯定律可知，反应③＝×(②－①)，所以对应ΔH3＝ (ΔH2－ΔH1)＝ (－329 kJ·ml－1－285 kJ·ml－1)＝－307 kJ·ml－1；根据平衡常数表达式与热化学方程式之间的关系可知，对应化学平衡常数K3＝或；
(2)根据图示信息可知，纵坐标表示－lg，即与MO＋的微粒分布系数成反比，与M＋的微粒分布系数成正比。则同一时间内，b曲线生成M＋的物质的量浓度比a曲线的小，证明化学反应速率慢，又因同一条件下降低温度化学反应速率减慢，所以曲线b表示的是300 K条件下的反应；
根据上述分析结合图像可知，
300 K、60 s时－lg＝0.1，
则＝10－0.1，利用数学关系式可求出c(M＋)＝(100.1－1)c(MO＋)，根据反应MO＋＋CH4===M＋＋CH3OH可知，生成的M＋即为转化的MO＋，则MO＋的转化率为×100%；
(3)(ⅰ)步骤Ⅰ涉及的是碳氢键的断裂和氢氧键的形成，步骤Ⅱ中涉及碳氧键形成，所以符合题意的是步骤Ⅰ；
(ⅱ)直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则此时正反应活化能会增大，根据图示可知，MO＋与CD4反应的能量变化应为图中曲线c；
(ⅲ)MO＋与CH2D2反应时，因直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则单位时间内产量会下降，则氘代甲醇的产量CH2DOD＜CHD2OH；根据反应机理可知，若MO＋与CHD3反应，生成的氘代甲醇可能为CHD2OD和CD3OH，共2种。
答案：(1)－307 或
(2) b ×100%
(3) Ⅰ c ＜ 2
2．解析：(1)由图中信息可知，当失重比为19.4%时，FeSO4·7H2O转化为FeSO4·xH2O，则＝19.4%，解得x＝4；当失重比为38.8%时，FeSO4·7H2O转化为FeSO4·yH2O，则＝38.8%，解得y＝1。
(2)①FeSO4·7H2O(s)===FeSO4(s)＋7H2O(g) ΔH1＝a kJ·ml－1
②FeSO4·xH2O(s)===FeSO4(s)＋xH2O(g) ΔH2＝b kJ·ml－1
③FeSO4·yH2O(s)===FeSO4(s)＋yH2O(g) ΔH3＝c kJ·ml－1
根据盖斯定律可知，①＋③－②×2可得FeSO4·7H2O(s)＋FeSO4·yH2O(s)===2(FeSO4·xH2O)(s)，则ΔH＝(a＋c－2b) kJ·ml－1。
(3)将FeSO4置入抽空的刚性容器中，升高温度发生分解反应：2FeSO4(s)⇌Fe2O3(s)＋SO2(g)＋SO3(g)(Ⅰ)。由平衡时pSO3-T的关系图可知，660 K时，pSO3＝1.5 kPa，则pSO2＝1.5 kPa，因此，该反应的平衡总压p总＝3 kPa、平衡常数Kp(Ⅰ)＝1.5 kPa×1.5 kPa＝2.25(kPa)2。由图中信息可知，p SO3随着温度升高而增大，因此，Kp(Ⅰ)随反应温度升高而增大。
(4)提高温度，上述容器中进一步发生反应2SO3(g)⇌2SO2(g)＋O2(g)(Ⅱ)，在同温同压下，不同气体的物质的量之比等于其分压之比，由于仅发生反应(Ⅰ)时＝，则＋2＝－2，因此，平衡时＝。在929 K时，p总＝84.6 kPa、＝35.7 kPa，则＋＋＝p总、＋2＝－2，联立方程组消去，可得3＋5＝4p总，代入相关数据可求出＝46.26 kPa，则＝84.6 kPa－35.7 kPa－46.26 kPa＝2.64 kPa，Kp(Ⅱ)＝＝ kPa。
答案：(1)4 1 (2)(a＋c－2b)
(3)3 2.25 增大
(4) 46.26
3．解析：(1)在化学反应中，断开化学键要消耗能量，形成化学键要释放能量，反应的焓变等于反应物的键能总和与生成物的键能总和的差，因此，由图1数据可知，反应N2(g)＋H2(g)===NH3(g)的ΔH＝(473＋654－436－397－339) kJ·ml－1＝－45 kJ·ml－1。(2)由图1中信息可知，N2(g)===N(g)的ΔH＝＋473 kJ·ml－1，则N≡N的键能为946 kJ·ml－1；H2(g)===3H(g)的ΔH＝＋654 kJ·ml－1，则H—H键的键能为436 kJ·ml－1。在化学反应中，最大的能垒为速率控制步骤，而断开化学键的步骤都属于能垒，由于N≡N的键能比H—H键的大很多，因此，在上述反应机理中，速率控制步骤为(ⅱ)。(3)已知α- Fe属于立方晶系，晶胞参数a＝287 pm，密度为7.8 g·cm－3，设其晶胞中含有Fe的原子数为x，则α- Fe晶体密度ρ＝ g·cm－3＝7.8 g·cm－3，解得x＝，即α- Fe晶胞中含有Fe的原子数为。(4)①合成氨的反应中，压强越大越有利于氨的合成，因此，压强越大平衡时氨的摩尔分数越大。由图中信息可知，在相同温度下，反应达平衡时氨的摩尔分数p1＜p2＜p3，因此，图中压强由小到大的顺序为p1＜p2＜p3，②对比图3和图4中的信息可知，在相同温度和相同压强下，图4中平衡时氨的摩尔分数较小。在恒压下充入惰性气体Ar，反应混合物中各组分的浓度减小，各组分的分压也减小，化学平衡要朝气体分子数增大的方向移动，因此，充入惰性气体Ar不利于合成氨，进料组成中含有惰性气体Ar的图是图4。③图3中，进料组成为xH2＝0.75、xN2＝0.25两者物质的量之比为3∶1。假设进料中氢气和氮气的物质的量分别为3 ml和1 ml，达到平衡时氮气的变化量为x ml，则有：
N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)
始(ml) 1 3 0
变(ml) x 3x 2x
平(ml) 1－x 3－3x 2x
当p2＝20MPa、xNH3＝0.20时，xNH3＝＝0.20，解得x＝，则氮气的转化率α＝≈33.33%，平衡时N2、H2、NH3的物质的量分别为 ml、2 ml、 ml，其物质的量分数分别为、、，则该温度下K′p＝＝(MPa)－2。因此，该温度时，反应N2(g)＋H2(g)⇌NH3(g)的平衡常数Kp＝＝＝ (MPa)－1。
答案：(1)－45
(2)(ⅱ) 在化学反应中，最大的能垒为速率控制步骤，而断开化学键的步骤都属于能垒，由于N≡N的键能比H—H键的大很多，因此，在上述反应机理中，速率控制步骤为(ⅱ)
(3)
(4)①p1＜p2＜p3 合成氨的反应为气体分子数减少的反应，压强越大平衡时氨的摩尔分数越大 ②图4
③33.33%
4．解析：(1)根据盖斯定律可知，反应④＝(①＋②)÷3－③，即ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2)÷3－ΔH3＝＋170 kJ·ml－1。(2)克劳斯工艺无法获取H2，且存在副产物SO2，高温热分解能够获得H2，H2可作燃料，且副产物少；高温热分解法的缺点是需要高温条件，能耗高。(3)设初始时H2S为1 ml，则Ar为4 ml，H2S转化了2x ml，列三段式：
2H2S(g)⇌S2(g)＋2H2(g)
初始量/ml: 1 0 0
转化量/ml: 2x x 2x
平衡量/ml: 1－2xx 2x
平衡时H2S与H2的分压相等，则n(H2S)＝n(H2)，1－2x＝2x，可得x＝0.25，则H2S的平衡转化率＝×100%＝50%，平衡时，n(H2S)＝n(H2)＝0.5 ml，n(S2)＝0.25 ml，此时容器中气体总物质的量为0.5 ml＋0.5 ml＋0.25 ml＋4 ml＝5.25 ml，则H2S(g)、S2(g)、H2(g)的分压分别为(100×) kPa、(100×) kPa、(100×) kPa，代入Kp＝，可得Kp≈4.76 kPa。(4)①n(H2S)∶n(Ar)越小，可理解为恒压条件下，不断充入Ar，导致H2S的分压降低，相当于进行减压操作，H2S的热分解反应为气体分子数增大的反应，减压时平衡正向移动，H2S的平衡转化率升高。②由①中分析知n(H2S)∶n(Ar)＝1∶9时的转化率仅低于n(H2S)∶n(Ar)＝1∶19时的转化率，故对应图中曲线d，0.1 s时，H2S的转化率为24%，设H2S、Ar初始量分别为1 ml、9 ml，列三段式：
2H2S(g)⇌S2(g)＋2H2(g)
初始量/ml: 1 0 0
变化量/ml: 0.24 0.12 0.24
0．1 s时/ml: 0.76 0.12 0.24
H2S的初始分压＝100× kPa＝10 kPa，0.1 s时，H2S的分压＝100× kPa≈7.51 kPa，则变化的H2S分压约为10 kPa－7.51 kPa＝2.49 kPa，故H2S分压的平均变化率为2.49 kPa÷0.1 s＝24.9 kPa·s－1。
答案：(1)＋170
(2)高温热分解能够获得H2，H2可作燃料，且副产物少 能耗高
(3)50% 4.76
(4)①越高(或越大) H2S的热分解反应为气体分子数增大的反应，恒压条件下，不断充入Ar，导致H2S的分压降低，相当于减压，平衡正向移动，H2S的平衡转化率升高 ②d 24.9
5．解析：(1)①根据盖斯定律知ΔH＝ΔH2－ΔH1＝－223 kJ·ml－1，Kp＝Kp2÷Kp1＝1.2×1014 Pa。②碳氯化反应熵增，且放热，自发进行的趋势大，并且平衡常数远大于105 Pa。③碳氯化反应是气体分子数增大的反应，增大压强，平衡向左移动；该反应正反应为放热反应，温度升高，平衡向左移动，平衡转化率将变小。(2)①1 400 ℃时，平衡时CO2、CO的物质的量分数分别为0.05、0.60，则平衡时CO2、CO分压分别为p(CO2)＝1.0×105×0.05 Pa＝5×103 Pa、p(CO)＝1.0×105×0.60 Pa＝6.0×104 Pa，Kp(1 400 ℃)＝＝7.2×105 Pa。
答案：(1)①－223 1.2×1014 ②碳氯化反应熵增、放热且平衡常数远大于105 Pa ③向左 变小
(2)①7.2×105 ②为了提高反应速率，在相同时间内得到更多的TiCl4产品，提高效益
(3)搅拌或研磨固体成粉
6．解析：(1)根据盖斯定律可知总反应＝反应①＋反应②，则总反应的ΔH＝ΔH1＋ΔH2＝＋41 kJ·ml－1＋(－90 kJ·ml－1)＝－49 kJ·ml－1。总反应是放热反应，即生成物的总能量比反应物的总能量低，则B项、D项错误；反应①为慢反应，则反应①的活化能较大，故A项正确。(2)①根据总反应的化学方程式可知，其压强平衡常数表达式Kp＝。②氢气和二氧化碳合成甲醇的总反应为放热反应，则升温平衡向逆反应方向移动，混合气体中甲醇的物质的量分数减小，故曲线b表示等压过程的曲线。③根据起始物n(H2)/n(CO2)＝3，设初始时H2为3 ml，CO2为1 ml，达到平衡时转化的CO2为a ml，应用三段式法计算：
CO2(g) ＋ 3H2(g)===CH3OH(g) ＋ H2O(g)
起始量/ml 1 3 0 0
转化量/ml a 3a a a
平衡量/ml 1－a 3－3a a a
则＝0.10，计算得a＝，故CO2的平衡转化率为 ml÷(1 ml)×100%≈33.3%。结合上述分析知，曲线a、b分别对应t＝250 ℃下的x(CH3OH)～p的曲线、p＝5×105 Pa下的x(CH3OH)～t的曲线，对照图像中的x(CH3OH)＝0.10可知，反应条件可能是5×105Pa，210 ℃或9×105Pa，250 ℃。
答案：(1)－49 A ΔH1为正值，ΔH2和ΔH为负值，反应①活化能大于反应②的
(2)①
②b 总反应ΔH<0，升高温度时平衡向逆反应方向移动，甲醇的物质的量分数变小
③33.3% 5×105 Pa，210 ℃ 9×105 Pa，250 ℃
7．解析：(1)根据题给信息“得到一种红棕色液体”，且含有一种新元素，结合卤素的性质，可知所得液体中含有的新元素应为溴(或Br)。(2)结合BaPtCl6(s)⇌BaCl2(s)＋Pt(s)＋2Cl2(g)可得376.8 ℃时K′p＝1.0×104 Pa2＝p2(Cl2)，则平衡时p(Cl2)＝ Pa＝1.0×102 Pa＝0.1 kPa。相同温度、相同容积下，气体物质的量之比等于压强之比，设平衡时I2减小的压强为x kPa，根据三段式法得
I2(g) ＋ Cl2(g)⇌2ICl(g)
起始压强/(kPa): 20.0 0
转化压强/(kPa): xx 2x
平衡压强/(kPa): 20.0－x 0.1 2x
根据平衡时总压强为32.5 kPa得(20.0－x)＋0.1＋2x＝32.5，解得x＝12.4，则平衡时pICl＝12.4 kPa×2＝24.8 kPa。结合上述分析可知反应2ICl(g)⇌I2(g)＋Cl2(g)的平衡常数K＝＝[或]。(3)①结合图像lg Kp2～×103可知，随横坐标逐渐增大，即温度逐渐降低，lg Kp2逐渐减小，即平衡逆向移动，说明该反应的正反应为吸热反应，即ΔH大于0。②结合题中信息可知Kp1＝、Kp2＝，故反应2ICl(g)⇌I2(g)＋Cl2(g)的平衡常数K＝＝Kp1·Kp2。设T′>T，即<，据图可知lg Kp2(T′)－lg Kp2(T)>|lg Kp1(T′)－lg Kp1(T)|＝lg Kp1(T)－lg Kp1(T′)，则lg Kp2(T′)＋lg Kp1(T′)>lg Kp2(T)＋lg Kp1(T)，即lg [Kp2(T′)·Kp1(T′)]>lg [Kp2(T)·Kp1(T)]，故K(T′)>K(T)，由此可判断出2ICl(g)⇌I2(g)＋Cl2(g)为吸热反应，即ΔH大于0。(4)结合在光的照射下NOCl分解的反应机理可得，总反应为2NOCl＋hν―→2NO＋Cl2，可知分解1 ml NOCl时需吸收0.5 ml光子。
答案：(1)溴(或Br)
(2)24.8
(3)①大于 ②Kp1·Kp2 大于
设T′>T，即<，由图可知：
lg Kp2(T′)－lg Kp2(T)>|lg Kp1(T′)－lg Kp1(T)|＝lg Kp1(T)－lg Kp1(T′)
则lg [Kp2(T′)·Kp1(T′)]>lg [Kp2(T)·Kp1(T)]，K(T′)>K(T)
(4)0.5
省市卷
1．解析：(1)反应Ⅰ、反应Ⅱ都是吸热反应，升高温度，平衡均正向移动，CO2的平衡转化率增大；反应Ⅰ的气体分子数增大，反应Ⅱ的气体分子数不变，减小压强，反应Ⅰ平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大，因此有利于提高CO2平衡转化率的条件为高温低压。(2)根据盖斯定律，由Ⅰ＋Ⅱ×2，可得CH4(g)＋3CO2(g)⇌4CO(g)＋2H2O(g) ΔH＝＋247 kJ·ml－1＋41 kJ·ml－1×2＝＋329 kJ·ml－1，根据化学计量数扩大为原来的n倍，平衡常数为原来的n次方，反应相加，平衡常数相乘，知K＝K1·。(3)①从流程图可以看出，Fe3O4和CaO都先反应，后生成，都能循环利用，A项错误；过程ⅱ中Fe3O4氧化CO：Fe3O4＋4CO⇌3Fe＋4CO2，CaO吸收CO2，c(CO2)减小，平衡正向移动，B项正确；根据流程可知，过程ⅱ产生的H2O在过程ⅲ中被排出，没有被CaO吸收，C项正确；该流程的总反应为CH4(g)＋3CO2(g)⇌4CO(g)＋2H2O(g)，由(2)可知，其还原1 ml CO2吸收的能量比反应Ⅰ少，D项错误。②过程ⅲ发生反应：CaCO3(s)⇌CaO(s)＋CO2(g)、3Fe(s)＋4CO2(g)⇌Fe3O4(s)＋4CO(g)，恒压时通入He，容器体积增大，CaCO3(s)⇌CaO(s)＋CO2(g)平衡正向移动，导致增大，从而使3Fe(s)＋4CO2(g)⇌Fe3O4(s)＋4CO(g)平衡正向移动，因此CO的物质的量上升。(4)①设起始时CH4、CO2分别为a ml、3a ml，根据图2，1 000 ℃时CH4转化率为100%，CO2转化率为60%，则Δn(CO2)＝3a ml×60%＝1.8a ml，Δn(CH4)＝a ml×100%＝a ml，R＝Δn(CO2)/Δn(CH4)＝1.8。根据图示，随着温度升高，CH4的转化率先逐渐增大，后基本不变，CO2的转化率逐渐增大，从图示可知，CH4、CO2的转化率之差先增大(约600 ℃时最大)后减小，最终比起始时大，则R先减小后增大，最终比起始时小。②反应Ⅰ中CH4和CO2的变化量相同，R值提高说明催化剂X选择性地提高反应Ⅱ的速率，A项正确；由表可知，温度越低，R值越大，说明参与反应Ⅱ的CO2越多，生成的H2O越多，B项正确；温度升高，反应Ⅰ、Ⅱ平衡均正向移动，CH4、CO2转化率均增大，C项错误；由表中数据可知，改变催化剂提高CH4转化率，R值不一定增大，D项正确。
答案：(1)C (2)＋329 K1·
(3)①BC ②通入He，CaCO3分解平衡正移，导致增大，促进Fe还原CO2平衡正移 (4)①
②C
2．解析：(1)由C40H20和C40H18的结构式和反应历程可以看出，C40H20中断裂了2根碳氢键，C40H18形成了1根碳碳键，所以C40H20(g)⇌C40H18(g)＋H2(g)的ΔH＝(431×2－298－436) kJ·ml－1＝＋128 kJ·ml－1；
(2)由反应历程可知，包含3个基元反应，分别为：C40H20＋H·⇌ eq \(C,\s\up6(·)) 40H19＋H2， eq \(C,\s\up6(·)) 40H19＋H2⇌ eq \(C,\s\up6(·)) 40H19′＋H2， eq \(C,\s\up6(·)) 40H19′＋H2⇌C40H18＋H·＋H2，其中第三个的活化能最大，反应速率最慢；
(3)由C40H20的结构分析，可知其中含有1个五元环，10个六元环，每脱两个氢形成一个五元环，则C40H10总共含有6个五元环，10个六元环；
(4)1 200 K时，假定体系内只有反应C40H12(g)⇌C40H10(g)＋H2(g)发生，反应过程中压强恒定为p0(即C40H12的初始压强)，平衡转化率为α，设起始量为1 ml，则根据信息列出三段式为：
C40H12(g) ⇌C40H10(g) ＋H2(g)
起始量(ml) 100
变化量(ml) ααα
平衡量(ml) 1－ααα
则p(C40H12)＝p0×，p(C40H10)＝p0×，p(H2)＝p0×，该反应的平衡常数Kp＝＝p(C40H12)＝p0；
(5) eq \(C,\s\up6(·)) 40H19(g)⇌C40H18(g)＋H·(g)及 eq \(C,\s\up6(·)) 40H11(g)⇌C40H10(g)＋H·(g)反应的ln K(K为平衡常数)随温度倒数的关系。图中两条线几乎平行，说明斜率几乎相等，根据ln K＝－＋c(R为理想气体常数，c为截距)可知，斜率相等，则说明焓变相等，原因是在两反应过程中，断裂和形成的化学键相同；
(6)由反应历程可知，该反应为吸热反应，升温，反应正向进行，提高了平衡转化率，反应速率也加快，a符合题意；由化学方程式可知，该反应为正向体积增大的反应，加压，反应逆向进行，降低了平衡转化率，b不符合题意；加入催化剂，平衡不移动，不能提高平衡转化率，c不符合题意。
答案：(1)128
(2)3 3
(3)6 10
(4)p0
(5)在两反应过程中，断裂和形成的化学键相同
(6)a
3．解析：(1)根据图示的热重曲线所示，在700 ℃左右会出现两个吸热峰，说明此时CuSO4发生热分解反应，从TG图像可以看出，质量减少量为原CuSO4质量的一半，说明有固体CuO剩余，还有其他气体产生，此时气体产物为SO2、SO3、O2，可能出现的化学方程式为3CuSO43CuO＋2SO2↑＋SO3↑＋O2↑，结合反应中产物的固体产物质量和气体产物质量可以确定，该反应的产物为CuO、SO2、SO3、O2，故答案为CuO、SO3。
(2)(ⅰ)根据所给的反应方程式，NO2在反应过程中先消耗再生成，说明NO2在反应中起催化剂的作用；
(ⅱ)近年来，铅室法被接触法代替是因为在反应中有污染空气的NO和NO2放出影响空气环境，同时作为催化剂的NO2可以溶解在硫酸中给产物硫酸带来杂质，影响产品质量，产率不高(答案合理即可)。
(3)(ⅰ)根据不同转化率下的反应速率曲线可以看出，随着温度的升高反应速率先加快后减慢，a错误；从图中所给出的速率曲线可以看出，相同温度下，转化率越低反应速率越快，但在转化率小于88%时的反应速率图像并没有给出，无法判断α＝0.88的条件下是否是平衡转化率，b错误；从图像可以看出随着转化率的增大，最大反应速率不断减小，最大反应速率出现的温度也逐渐降低，c正确；从图像可以看出随着转化率的增大，最大反应速率出现的温度也逐渐降低，这时可以根据不同转化率选择合适的反应温度以减少能源的消耗，d正确；故答案选cd；
(ⅱ)为了提高催化剂的综合性能，科学家对催化剂进行了改良，从图中可以看出标号为d的催化剂V-K-Cs-Ce对SO2的转化率最好，产率最佳，故答案选d；
(ⅲ)利用分压代替浓度计算平衡常数，反应的平衡常数Kp＝ eq \f(p（SO3）,p（SO2）p\f(1,2)（O2）) ＝ eq \f(\f(n（SO3）,n（总）)p（总）,\f(n（SO2）,n（总）)p（总）·p\f(1,2)（O2）) ＝ eq \f(n（SO3）,n（SO2）·p\f(1,2)（O2）) ；设SO2初始量为m ml，则平衡时n(SO2)＝m(1－αe)，n(SO3)＝m·αe，Kp＝ eq \f(mαe,m（1－αe）·p\f(1,2)（O2）) ＝ eq \f(αe,（1－αe）p\f(1,2)) ，故答案为 eq \f(αe,（1－αe）p\f(1,2)) 。
答案：(1)CuO SO3
(2)(ⅰ)催化剂 (ⅱ)反应中有污染空气的NO和NO2放出影响空气环境、NO2可以溶解在硫酸中给产物硫酸带来杂质、产率不高(答案合理即可)
(3)(ⅰ)cd (ⅱ)d (ⅲ)
4．解析：(1)根据盖斯定律，由①－②－③，可得④C6H5C2H5(g)⇌C6H5CH===CH2(g)＋H2(g) ΔH4＝－4 386.9 kJ·ml－1－(－4 263.1 kJ·ml－1)－(－241.8 kJ·ml－1)＝＋118 kJ·ml－1。
(2)乙苯的平衡转化率为50%时，由题中信息可得：
C6H5C2H5(g)⇌C6H5CH===CH2(g)＋H2(g)
起始量 1 ml 0 0
转化量 0.5 ml 0.5 ml 0.5 ml
平衡量 0.5 ml 0.5 ml 0.5 ml
平衡分压 kPa kPa kPa
则压强平衡常数Kp＝ eq \f(p（苯乙烯）·p（H2）,p（乙苯）) ＝ eq \f(100,3) kPa。设充入x ml水蒸气时乙苯平衡转化率提高到75%，则：
C6H5C2H5(g) ⇌C6H5CH === CH2(g) ＋ H2(g)
起始量 1 ml 0 0
转化量 0.75 ml 0.75 ml 0.75 ml
平衡量 0.25 ml 0.75 ml 0.75 ml
平衡分压 eq \f(25,1.75＋x) kPa eq \f(75,1.75＋x) kPa eq \f(75,1.75＋x) kPa
温度不变，平衡常数不变，则压强平衡常数Kp＝ eq \f(p（苯乙烯）·p（H2）,p（乙苯）) ＝ eq \f(225,1.75＋x) kPa＝ eq \f(100,3) kPa，解得x＝5。(3)生成苯乙烯的反应为主反应，则苯乙烯的选择性最高，主反应生成的氢气能使副反应⑥的平衡正向移动，则甲苯的选择性大于苯的选择性，故b代表的产物为甲苯。(4)X射线衍射技术可以测定晶体结构，A项正确；Fe2O3是催化剂，催化剂不能使平衡发生移动，不能改变乙苯平衡转化率，B项错误；Fe2O3作催化剂，可以降低乙苯脱氢反应的活化能，C项正确；改变Fe2O3颗粒大小即改变催化剂的表面积，可以改变反应速率，D项错误。(5)电负性：Cl>Br>I，C—Cl键的极性更大，更易断裂，故C6H5CH2Cl更易生成自由基C6H5CH2，活性最强。(6)已知Cu＋(aq)＋2L⇌[Cu(L)2]＋ K、CuBr(s)⇌Cu＋(aq)＋Br－(aq) Ksp，两反应相加可得：CuBr(s)＋2L⇌[Cu(L)2]＋＋Br－(aq)，则其平衡常数为K×Ksp。
答案：(1)118 (2)5 (3)甲苯 主反应生成的氢气能使副反应⑥的平衡正向移动，甲苯的选择性大于苯的选择性 (4)BD (5)C6H5CH2Cl (6)K×Ksp
5．解析：(1)根据盖斯定律，由Ⅱ－Ⅰ可得水气变换反应CO(g)＋H2O(g)⇌CO2(g)＋H2(g) ΔH＝ΔH2－ΔH1。(2)根据HCOOH⇌HCOO－＋H＋，设平衡时H＋浓度为a ml·L－1，则HCOOH电离平衡常数Ka＝，a＝，此时反应Ⅰ正反应速率v＝k·c(H＋)·c(HCOOH)＝kx ml·L－1·h－1。
(3)
由上述分析及近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态，知t1时刻之后一氧化碳的浓度始终是甲酸浓度的5倍，反应Ⅱ平衡时c(CO2)＝c(H2)＝y ml·L－1，则结合碳原子守恒知，平衡体系中c(HCOOH)＝×(1.0－y)ml·L－1，c(CO)＝×(1.0－y)ml·L－1，＝＝，反应Ⅱ的平衡常数K2＝。加入0.10 ml·L－1盐酸后，H＋作催化剂，反应Ⅰ的反应速率加快，达平衡的时间缩短，催化剂不影响平衡移动，故CO的浓度峰值不变，则CO新的浓度峰值点可能是b点。由图可知，与不含盐酸相比，CO达浓度峰值时，CO2浓度减小(从b点做竖直垂线，观察CO2浓度变化)。温度不变，反应Ⅰ的平衡常数值不变，故的值不变。
答案：(1)ΔH2－ΔH1 (2) kx
(3) b 减小 不变
6．解析：(1)①反应3为气体体积增大的反应，其ΔS＞0，随温度T的升高，其y减小，故反应3对应的线条为a。②根据盖斯定律，由2×反应1－反应2可得反应3，则ΔH3＝－222 kJ·ml－1，由反应3－反应1可得C(s)＋CO2(g)===2CO(g) ΔH＝＋172 kJ·ml－1，温度升高，此反应正向进行，反应2逆向进行，气体中CO与CO2的物质的量之比增大。(3)①该反应为气体体积不变的反应，其K＝Kp＝＝＝9.0。②维持与①中相同的温度，则K值也相同。①中反应达平衡时总压强为2 MPa，当CO的平衡转化率为90%时，可设原料气中CO的分压为x MPa，H2O(g)的分压为(2－x)MPa，列三段式：
CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)
起始压强(MPa) x2－x0 0
变化压强(MPa) 0.9x 0.9x
平衡压强(MPa) 0.1x 2－1.9x 0.9x 0.9x
温度不变，则K＝＝＝9.0，解得x＝，则2－x＝，原料气中H2O(g)与CO的物质的量之比是9∶5＝1.8∶1。③升高体系温度，反应速率加快，但该反应的ΔH＜0，升高温度使平衡转化率降低，故温度不宜过高，A错误；该反应是气体体积不变的反应，压强不影响平衡移动，适当加压能加快反应速率，B正确；选择合适的催化剂可以加快反应速率，C正确；恒容条件下，通入N2，反应物浓度不变，反应速率不变，恒压条件下，通入N2，反应物浓度减小，反应速率减小，D错误。④H2O在反应中先被吸附而解离，由总反应可推知，解离的产物是H2和MO，MO再与CO反应生成CO2和M。
答案：(1)①a ②B (2)水蒸气与煤炭反应吸热，氧气与煤炭反应放热，交替通入空气和水蒸气有利于维持体系热量平衡，保持较高温度，有利于加快化学反应速率
(3)①9.0 ②1.8∶1 ③BC
④M＋H2O===MO＋H2 MO＋CO===M＋CO2
题型·练透
练1 解析：(1)①平衡时向容器中充入惰性气体，各物质浓度不变，反应Ⅰ的平衡不移动，A错误；C(s)在反应过程中转化成气体，气体质量增大，使气体密度增大，直至反应达到平衡，B正确；由Ⅰ＋Ⅱ得C(s)＋2H2O(g)⇌CO2(g)＋2H2(g)，当该反应进行到底时，H2的体积分数为，但可逆反应不可能进行到底，故C错误；将炭块粉碎，增大了炭与水蒸气的接触面积，可加快反应速率，D正确。②设反应达到平衡时，反应Ⅰ消耗x ml H2O(g)、反应Ⅱ消耗y ml H2O(g)，由题中信息可得：
Ⅰ.C(s)＋H2O(g)⇌CO(g)＋H2(g)
起始量/ml： 1 0 0
变化量/ml: xxx
Ⅱ.CO(g)＋H2O(g)⇌CO2(g)＋H2(g)
变化量/ml: yyyy
平衡量/ml: x－y 1－x－yyx＋y
则x＋y＝50%×1、x－y＝0.1，解得x＝0.3、y＝0.2，故整个体系的热量变化为＋131.4 kJ·ml－1×0.3 ml－41.1 kJ·ml－1×0.2 ml＝＋31.2 kJ(吸收热量)。平衡时气体总物质的量是1.3 ml，总压强为0.26 MPa，故反应Ⅰ的平衡常数Kp＝＝＝0.02 MPa。
(2)①由Ka2＝＝5.0×10－11、)＝1∶2，可得c(H＋)＝1.0×10－10ml·L－1，pH＝－lg c(H＋)＝10。②再生塔中产生CO2的同时生成K2CO3，说明KHCO3在水蒸气加热条件下发生分解反应。③由题意知，CO2在阴极得到电子生成C2H4，图中质子交换膜提示有H＋参与反应，故阴极反应式为2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O。
答案：(1)①BD ②吸收 31.2 0.02 MPa
(2)①10 ②
③2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O
练2 解析：本题涉及的考点有化学平衡常数的计算及影响因素、外界条件对转化率的影响、利用盖斯定律计算ΔH、电极方程式的书写、氧化还原反应中的相关计算。考查学生对图像的理解，获取有关知识并进行加工、吸收的能力和运用相关知识分析、解决简单化学问题的能力。体现了化学变化有一定限度，是可以调控的，体现了变化观念与平衡思想的学科核心素养。
(1)由题图可知，温度升高，HCl平衡转化率降低，即平衡逆向移动，则该可逆反应的正反应是放热反应，故K(300 ℃)>K(400 ℃)；随着进料浓度比c(HCl)∶c(O2)逐渐增大，HCl平衡转化率逐渐降低，所以图中三条曲线由上到下分别对应的进料浓度比c(HCl)∶c(O2)为1∶1、4∶1、7∶1，400 ℃、c(HCl)∶c(O2)＝1∶1时，HCl的平衡转化率为84%。设HCl初始浓度为c0(O2初始浓度也为c0)，则平衡时HCl、O2、Cl2、H2O(g)的浓度分别为(1－0.84)c0、(1－0.21)c0、0.42c0、0.42c0，则K(400 ℃)＝＝。进料浓度比c(HCl)∶c(O2)过低，导致平衡时气体中混有大量O2，增大分离能耗；进料浓度比c(HCl)∶c(O2)过高，会导致平衡时HCl转化率较低。
(2)将题给反应过程依次记为①、②、③，则根据盖斯定律，由③×2＋②×2＋①×2可得到4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g) ΔH＝2ΔH3＋2ΔH2＋2ΔH1＝。
(3)温度一定的条件下，提高某种反应物的转化率的方法有适当提高另一种反应物的浓度、及时分离产物、改变体系压强等，而该反应是一个气体分子数减小的反应，故应增大压强使平衡正向移动。
(4)负极区发生的是得电子的还原反应，故负极区的反应有Fe3＋＋e－===Fe2＋、4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O；根据得失电子守恒得出关系式：
Fe3＋～e－～Fe2＋～O2
1 ml 0.25 ml
n(O2)＝0.25 ml，标准状况下体积为5.6 L。
答案：(1)大于 O2和Cl2分离能耗较高 HCl转化率较低
(2)－116 (3)增加反应体系压强、及时分离出产物
(4)Fe3＋＋e－===Fe2＋，4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O 5.6
模考·预测
1．解析：(1)电解饱和食盐水制取氯气时，同时还生成氢气和氢氧化钠，该反应的化学方程式是2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。(2)氯气可以与碱反应，所以不能用碱石灰干燥氯气，A说法错误；氯气可以与水反应生成盐酸和次氯酸，该反应是可逆反应，在饱和食盐水中存在浓度较大的氯离子，可以使氯气的溶解平衡逆向移动，因此氯气在饱和食盐水中的溶解度较小，可以通过排饱和食盐水法收集氯气，B说法正确；常温下，干燥氯气不容易与金属铁反应，所以可通过加压使氯气液化而储存于钢瓶中，C说法正确；氢气和氯气反应生成氯化氢，氯化氢溶于水得到盐酸，因此工业上，常用氢气和氯气反应生成的氯化氢溶于水制取盐酸，D说法正确。(3)①Cl2(g)⇌Cl2(aq)表示的是氯气的溶解平衡，气体的溶解度随温度的升高而减小，即升温，平衡Cl2(g)⇌Cl2(aq)逆向移动，说明正向放热，则ΔH1<0。②根据化学方程式和平衡常数的意义可得，K2＝。③Cl2(g)⇌Cl2(aq)与Cl2(aq)＋H2O(l)⇌H＋(aq)＋Cl－(aq)＋HClO(aq)相加可得到Cl2(g)＋H2O(l)⇌H＋(aq)＋Cl－(aq)＋HClO(aq)，氯气在水中的溶解度(以物质的量浓度表示)为c，根据物料守恒可知，c＝c(Cl2)＋c(HClO)＋c(Cl－)，由于HCl是强电解质，若忽略水的电离和次氯酸的电离，则c(H＋)＝c(Cl－)＝c(HClO)，由K2＝可知c(Cl－)＝c(HClO)＝，由K1＝可知，c(Cl2)＝K1p，则c(Cl－)＝c(HClO)＝，因此，c＝K1p＋。(4)根据反应Ⅰ：TiO2(s)＋2Cl2(g)⇌TiCl4(g)＋O2(g) ΔHⅠ＝181 kJ·ml－1，KⅠ＝3.4×10－29，可知该反应正向进行程度非常小，正向反应还需要吸收能量，所以单独进行该反应是不可能的；加碳消耗氧气促进反应Ⅰ平衡正向移动，同时由反应Ⅰ＋反应Ⅱ得：TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(g)＋2CO(g)，K＝KⅠKⅡ＝4.08×1019远大于KⅠ，从而使TiO2氯化为TiCl4得以实现。(5)由题意可知，在该温度下，生成对二氯苯的反应更容易发生，说明生成邻二氯苯的反应活化能大，如果想促进生成邻二氯苯，可以提高反应温度，A正确，C错误；还可以通过改变催化剂，改变反应途径，使生成邻二氯苯的反应更容易发生，B正确；反应物浓度对于平行反应的影响是相同的，D错误。
答案：(1)2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
(2)A
(3)①< ②
③K1p＋
(4)反应Ⅰ＋反应Ⅱ得TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(g)＋2CO(g)，该反应的K＝KⅠKⅡ＝4.08×1019远大于KⅠ，反应Ⅱ使TiO2氯化为TiCl4得以实现；ΔH＝ΔHⅠ＋ΔHⅡ＝－40 kJ·ml－1，反应Ⅱ可为反应Ⅰ提供所需的能量
(5)AB
2．解析：(1)若所得溶液的pH＝13，溶液呈强碱性，则CO2主要转化为。
)＝2∶1，根据K2＝，则c(H＋)＝＝5×10－11×2 ml·L－1＝10－10 ml·L－1，pH＝－lg 10－10＝10。
(2)①根据ΔH＝反应物总键能－生成物总键能，该反应的ΔH＝(413×4＋745×2) kJ·ml－1－(1 075×2＋436×2) kJ·ml－1＝。该反应为气体分子数增大的吸热反应，恒容时达到的平衡相当于恒压条件下达到平衡后增大压强，加压平衡向逆反应方向移动，故恒容时反应达平衡后吸收的热量比恒压时反应达平衡后吸收的热量少。②根据题图1知，900 ℃时，合成气产率已经较高，再升高温度产率增幅不大，但升高温度，能耗升高，经济效益降低。温度低，反应慢，产率低。
(3)该电池中Al作负极，电解质为含AlCl3的离子液体，故负极反应为Al－3e－===Al3＋。正极为多孔碳电极，根据正极反应式，得正极总反应为，O2不参与正极的总反应，故O2为催化剂。将负极反应：2Al－6e－===2Al3＋和正极反应：相加，可得该电池的总反应式为2Al＋6CO2===Al2(C2O4)3。
答案： 10
(2)①＋120 kJ·ml－1 B ②900 ℃时，合成气产率已经较高，再升高温度产率增幅不大，但能耗升高，经济效益降低，温度低时合成气产率低，反应速率慢
(3)Al－3e－===Al3＋(或2Al－6e－===2Al3＋) 催化剂 2Al＋6CO2===Al2(C2O4)3
3．解析：本题主要考查化学反应原理，意在考查考生对图表信息的处理能力及对化学平衡等知识的综合应用能力。
(1)由题图1可知，破坏1 ml N2与3 ml H2中的旧化学键吸收的热量＝946 kJ＋3×436 kJ＝2 254 kJ，形成2 ml NH3中新化学键所释放的热量为2×1 173 kJ，故合成氨的热化学方程式为：N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g) ΔH＝(2 254－2×1 173) kJ·ml－1＝－92 kJ·ml－1。
(2)2NH3(g)＋CO2(g)⇌CO(NH2)2(s)＋H2O(g) ΔH>0，该反应为吸热反应且正反应是气体体积减小的反应，故反应条件应选择高温、高压，加入合适的催化剂有利于提高反应的速率和选择性。
(3)①随着温度的升高，气体的总浓度增大，说明平衡向逆反应方向移动，故正反应为放热反应，ΔH<0。根据表中数据，25.0 ℃时的平衡常数K＝＝＝6.1×107。②氨基甲酸铵是固体，分离出少量的氨基甲酸铵，平衡不移动，反应物的转化率不变，选项A错误；按系数比加入各反应物，各反应物的转化率始终相同，反应达到平衡时，降低反应体系温度，平衡正向移动。氨气和CO2的转化率相同且均增大，但CO2的体积分数不变，选项B错误，选项C正确；加入有效催化剂只能加快化学反应速率，不能提高氨基甲酸铵的产率，选项D错误。③25 ℃时反应物的起始浓度比15 ℃时反应物的起始浓度小，但25 ℃时0～6 min内的平均反应速率(曲线的斜率)比15 ℃的大。④根据电荷守恒)＋c(H＋)＝c(Cl－)＋c(OH－)，常温下pH＝7的溶液中c(H＋)＝c(OH－)，则)＝c(Cl－)＝0.1 ml·L－1。
答案：(1)N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g) ΔH＝－92 kJ·ml－1
(2)ACE
(3)①< K＝＝＝6.1×107 ②C ③25 ℃时反应物的起始浓度比15 ℃时反应物的起始浓度小，但0～6 min内的平均反应速率(曲线的斜率)比15 ℃的大 ④0.1 ml·L－1
4．解析：本题考查氧化还原反应、化学平衡等知识，考查的化学学科核心素养是变化观念与平衡思想。(1)在光照下，水转化为H2、O2，故能量转化形式为光能转化为化学能。转化为的过程中，硫元素化合价升高，根据氧化还原反应中化合价有升必有降的规律及反应体系中只有Na、S、H、O四种元素，可知另一产物为H2。在催化剂存在的条件下，AgNO3溶液通过反应生成O2，氧元素的化合价升高，故有单质银生成，相应的离子反应式为Ag＋＋e－===Ag。
(3)列三段式如下：
CO2(g)＋3H2(g)⇌CH3OH(g)＋H2O(g)
a 3a0 0
ab 3ababab
a(1－b) 3a(1－b) abab
K＝＝。
(4)①该反应是放热反应，温度升高有利于平衡逆向移动，甲醇的平衡产率随温度升高而降低。②P点对应反应有分子筛膜，分子筛膜能选择性分离出水，有利于反应正向进行，故P点甲醇产率高于T点甲醇产率。③由图2知，当温度为210℃时，甲醇的产率最高，因此最佳反应温度为210 ℃。中碳原子与三个氧原子形成了3个σ键，孤电子对数＝×(4－2×3＋2)＝0，故价层电子对数为3，碳原子的杂化类型为为平面三角形结构。Ka1＝)×c(H＋)/c(H2CO3)，Ka2＝)，pH＝12时，c(H＋)＝10－12ml·L－1，则)＝)＝1012Ka1c(H2CO3)，进而可得)＝1012Ka2×1012Ka1c(H2CO3)，故有)＝c(H2CO3)∶1012Ka1c(H2CO3)∶[1012Ka2×1012Ka1c(H2CO3)]＝1∶1012Ka1∶1024Ka1Ka2。
答案：(1)光能转化为化学能
(2)H2 Ag＋＋e－===Ag
(3)
(4)①该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动(或平衡常数减小) ②分子筛膜从反应体系中不断分离出H2O，有利于反应正向进行，甲醇产率升高 ③210
(5)平面(正)三角形 1012·Ka1 1024·Ka1·Ka2温度/℃
480
500
520
550
CH4转化率/%
7.9
11.5
20.2
34.8
R
2.6
2.4
2.1
1.8
考向
考点
考情1
化学反应与能量变化
反应热与热化学方程式的书写
化学反应与键能
电化学(以书写电极反应式为主)
考情2
化学反应速率
化学反应速率的计算
化学反应速率的影响因素
化学反应速率变化图像分析
考情3
化学平衡
平衡状态判断及化学平衡影响因素分析
化学平衡图像分析
反应物转化率的计算
化学平衡常数表达式及其计算
考情4
电解质溶液
电离平衡、水解平衡、溶解平衡的理解
Ka(Kb)及Ksp的理解与计算
氧化剂
还原产物
KMnO4
Mn2＋(酸性)；MnO2(中性)；(碱性)
K2Cr2O7(酸性)
Cr3＋
浓硝酸
NO2
稀硝酸
NO
X2(卤素单质)
X－
H2O2
OH－(碱性)；H2O(酸性)
Na2O2
NaOH(或Na2CO3)
NaClO或(ClO－)
Cl－、Cl2
NaClO3
Cl2、ClO2
还原剂
氧化产物
Fe2＋
Fe3＋(酸性)；Fe(OH)3(碱性)
SO2(或H2SO3、
S2－或(H2S)
S、SO2(或)、
H2C2O4
CO2
H2O2
O2
I－(或HI)
I2、
CO
CO2
金属单质(Zn、Fe、Cu等)
Zn2＋、Fe2＋(与强氧化剂反应生成Fe3＋ )、Cu2＋
温度/℃
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
平衡状态下气体总浓度/(10－3 ml·L－1)
2.4
3.4
4.8
6.8
9.4