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猜押11化学反应原理综合题
猜押考点 3年真题 考情分析 押题依据
以“碳“资源利用为主体 (2024年1月第19题) (2023年1月第19题) 化学反应原理题通常涉及热力学、动力学、电化学和溶液中的平衡，重点突显变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、科学精神与社会责任等化学核心素养。通常以组合题的形式呈现，题目往往围绕一个主题，题干特征是图象和表格交替出现，由多个小题组成，各小题有一定的独立性，分别考查不同的知识点，其内容涉及反应热、反应方向、化学反应速率、化学平衡、平衡常数计算、电化学等知识，具有很强综合性。 本题考查学生的信息处理能力、学科内综合分析能力，应用反应原理解决生产实际中的具体问题，强调理解原理、强化图表分析、联系实际、重视计算逻辑、关注科技热点。考查趋向可能涉及真实情境的题目，比如工业生产或环保问题，这需要学生将理论应用到实际中。
以氮、硫及化合物转化为主体 (2025年1月第18题)
以低级烃及衍生物转化为主体
以能源综合利用为主体 (2024年6月第19题) (2023年6月第19题)
押题一 以“碳“资源利用为主体
1．(2025·浙江省宁波市高三第一次模拟)以CO2为碳源催化加氢合成甲醇，有利于降低碳的排放，实现“碳中和”。
已知：I：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝-49.8kJ·mol 1
Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2
请回答：
(1)①物质的标准生成焓是指在一定温度下，由元素最稳定的单质生成纯物质时的焓变。下表是几种物质在时的标准生成焓：
物质 CO2(g) H2(g) CH3OH(g) H2O(g)
0 x
则x= 。
②反应的自由能变化量：ΔG=ΔH-TΔS＜0，ΔG＜0时反应自发，反应Ⅱ的随温度变化如图所示。则反应Ⅱ的 0(填“>”、“<”或“=”)。
(2)将CO2和H2按物质的量之比1：3充入恒压(5MPa)容器中，在催化剂的作用下发生反应I和Ⅱ，测得CO2的平衡转化率及CH3OH的选择性随温度的变化如图所示。
(3)
①下列说法正确的是 。
a．若温度不变，缩小容器体积，达到新平衡后CO2浓度增大
b．升高温度，反应速率和CH3OH的平衡产率一定都增大
c．使用合适的催化剂，可以提高单位时间内CH3OH的产量
d．当n(CO2)=n(H2O)时，反应达到平衡
②275℃后，CO2的平衡转化率随温度升高而增大的原因是 。
③225℃时，反应Ⅱ的平衡常数K= (保留3位小数)。
④其他条件相同，若将反应物充入恒压(3MPa)容器中发生反应，CH3OH的选择性随温度的变化与时变化相似，请在图中画出175~400℃之间CO2的平衡转化率随温度变化曲线 (只作定性描述)。
【答案】(1)-201.5 >
(2)AC 反应I为放热反应，升高温度平衡逆向移动；反应Ⅱ为吸热反应，升高温度平衡正向移动；275℃后，反应Ⅱ正向移动的程度比反应I逆向移动的程度大，因此CO2的平衡转化率随温度升高而增大 0.007
【解析】(1)①根据题意可知，由单质生成CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)和H2O(g)的热化学方程式分别为：
i)
ii)
iii)
根据盖斯定律可知反应I可由反应ii)+ iii)-i)得到，故，解得；②ΔG=ΔH-TΔS，根据图像可知其他条件不变时，ΔG为以温度为变量的一次函数，且该函数的斜率小于零，因此ΔS＞0；
(2)①A项，温度不变，缩小容器的体积，体系中各气体的浓度均增大，反应I正向移动，达到新平衡后，CO2浓度变大，A项正确；B项，升高温度，反应速率增大，但反应I平衡逆向移动，CH3OH的平衡产率减小，B项错误；C项，使用合适的催化剂，可以加快反应速率，在相同时间内可提高CH3OH的产量，C项正确；D项，当反应达到平衡时，各物质的物质的量不再发生变化，故不能确定当n(CO2)=n(H2O)时，反应达到平衡，D项错误；故选AC；②275℃后，继续升高温度，对反应II的影响大于反应I，而反应II为吸热反应，温度升高，反应II平衡正向移动，因此CO2的平衡转化率随温度升高而增大；③由图像可知，225℃时，CO2的平衡转化率为25%，CH3OH的选择性为80%，设反应I中CO2的转化量为x mol，设反应II中CO2的转化量为y mol，根据题意列三段式有：
则， ，解得，；反应Ⅱ为等体积反应，故反应Ⅱ的平衡常数；④其他条件相同，若将反应物充入恒压(3MPa)容器中发生反应，压强较原来降低，反应II平衡不移动，反应I平衡逆向移动，因此相同温度下，CO2的平衡转化率小于5MPa时的平衡转化率，故CO2的平衡转化率随温度的变化曲线为：。
2．(2025·浙江省强基联高三联考)CO2作为重要的温室效应气体，开发“碳捕获”技术，利用其生产其他化工产品是当前化工领域的热门方向。
Ⅰ．CO2催化加氢合成甲醇是重要的碳捕获利用与封存技术，该过程主要发生下列反应：
反应①CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝-49.5kJ·mol 1 K1
反应②CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝+41.2kJ·mol 1 K2
(1)反应③的平衡常数，其热化学方程式为 。
(2)在密闭容器中，维持压强和投料比不变，平衡时CO和CH3OH(g)在含碳产物中物质的量分数及CO2的转化率随温度的变化如图所示。
①图中代表CO的物质的量分数随温度变化的曲线为 (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
②250℃后，CO2的转化率随温度升高的原因是 。
③在压强为p的恒温恒压密闭容器中加入2 molCO2和6 molH2反应，达到平衡状态时CO2的转化率为40%，生成CO的物质的量为0.6 mol，反应①在该温度下的压强平衡常数Kp= (列计算式，分压=总压×物质的量分数)。
Ⅱ．2021年9月，我国科学家首次以二氧化碳为原料，经多步反应(如图)人工合成淀粉。前两步，是先将二氧化碳还原为甲醛。
(3)写出“CO2→HCHO”总反应的化学方程式： 。
Ⅲ．近年，科学家发现，可用光电化学法将CO2还原为有机物实现碳资源的再生利用，其装置如下左图所示，其他条件一定时，恒定通过电解池的电量，电解得到的部分还原产物的法拉第效率()随电解电压的变化如下图所示：
(4)当电解电压为U1V时，阴极主要的电极反应式为 。
【答案】(1) CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH＝-90.7kJ·mol 1
(2)Ⅱ 反应①放热，反应②吸热，后升温使反应②平衡正向移动的程度大于反应①平衡逆向移动的程度
(3)CO2+3H2+H2O2=CH2O+3H2O
(4) CO2＋4H＋＋4e-=HCHO+H2O
【解析】(1)根据反应③的平衡常数，可知反应③等于反应①减去反应②，其热化学方程式为CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH＝-90.7kJ·mol 1。
(2)①CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)为吸热反应，随着温度升高，CO的物质的量分数增大，故代表CO的曲线为Ⅱ。②250℃后，CO2的转化率随温度升高的原因是反应①放热，反应②吸热，250℃后升温使反应②平衡正向移动的程度大于反应①平衡逆向移动的程度。③参加反应物质的量：
达到平衡时，CO2、H2、CH3OH、H2O、CO的物质的量分别为1.2mol、4.8mol、0.2mol、0.8mol、0.6mol，则达到平衡状态时，容器中物质的量：；该温度下反应①的压强平衡常数。
(3)由图可知，“CO2→HCHO”总反应的化学方程式：CO2+3H2+H2O2=HCHO+3H2O。
(4)由图可知，当电解电压为U1V时，阴极生成HCHO，电极反应式为CO2＋4H＋＋4e-=HCHO+H2O。
3．(2025·浙江省绍兴市高三第一次模拟)CO2的综合利用，对于资源综合利用和减碳有重要意义。
(1)将CO2转化为甲醇的某设想如下：
CO2(g)＋2H2O(g)CH3OH(g)＋3/2O2(g) ΔH=+676.5kJ·mol 1
该设想是否合理并说明理由 。
(2) CO2与H2在固体催化剂X(性脆，高压下易碎)表面分两步被转化为甲醇：
反应I：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH1＝+41kJ·mol 1
II：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH2= -90kJ·mol 1
①下列说法正确的是 。
A．不考虑催化剂活性的变化，温度升高，反应I速率加快，反应II速率减小
B．压强增大到一定程度，反应速率可能减小
C．反应初期，c(CH3OH)和c(H2O)几乎相等，说明反应II为决速步骤
D．若采用双温区进行反应，先低温区后高温区，有利于提高反应的产率
②刚性容器中，CO2和H2按物质的量之比为5：16进行投料，只发生反应I和II，平衡时CO在含碳物质中的物质的量分数及CO2转化率随温度的变化如图所示。
T℃时，反应I的平衡常数为 。
b曲线在250℃之前随温度升高而降低的原因是 。
(3)试验中的可充电锂电池，有望将二氧化碳变废为宝。以金属锂和多孔石墨为电极材料，反应原理如图。放电时总反应为3CO2+4Li=2Li2CO3+C，过程中锂浓度保持不变。则放电时，正极反应为 。充电时，保持电流恒定(电流强度电量/时间)，升高温度，电解反应的速率 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
【答案】(1)不合理，△H>0，△S<0
(2)BC 1/18 ΔH1＞0，ΔH2＜0，升温，反应II平衡左移，c(CO)变大，成为影响反应I平衡移动的主要因素，导致反应I平衡左移，α(CO2)减小
(3)3CO2+4Li++4e-=2Li2CO3+C 不变
【解析】(1)CO2(g)＋2H2O(g)CH3OH(g)＋3/2O2(g) △H>0，正反应气体物质的量减少，△S<0，所以CO2(g)＋2H2O(g)CH3OH(g)＋3/2O2(g)不能自发进行，该设想不合理。
(2)①A项，温度升高，反应I、II速率均加快，故A错误；B项，催化剂X高压下易碎，压强增大到一定程度，催化剂粉碎，反应速率可能减小，故B正确；C项，反应初期，c(CH3OH)和c(H2O)几乎相等，随反应进行c(CH3OH)小于c(H2O)，反应II为慢反应，决速步骤是反应II，故C正确；D项，若采用双温区进行反应，反应I吸热、反应II放热，先高温区后低温区，有利于提高反应的产率，故D错误；故选BC。②根据图示，曲线a表示CO在含碳物质中的物质的量分数，曲线b表示CO2转化率随温度的变化。T℃时CO2的平衡转化率为40%、CO在含碳物质中的物质的量分数为20%：
T℃时，反应达到平衡，二氧化碳的物质的量为3amol、氢气的物质的量为12amol、CO的物质的量为amol、水的物质的量为2amol，反应I的平衡常数为；ΔH1＞0，ΔH2＜0，升温，反应II平衡左移，c(CO)变大，成为影响反应I平衡移动的主要因素，导致反应I平衡左移，α(CO2)减小，所以α(CO2)在250℃之前随温度升高而降低。
(3)放电时，二氧化碳在正极得电子生成碳酸锂和碳单质，正极反应为3CO2+4Li++4e-=2Li2CO3+C。充电时，电流恒定，升高温度，电解反应的速率不变。
4．工业上将CO2转化为甲酸HCOOH，为实现碳中和添砖加瓦。
(1)用以CO2和CH3OH为原料，在催化电极表面制备甲酸和甲酸盐的工作原理如图1所示。请写出电解过程中CH3OH参与反应的电极反应式 。
(2)时，反应Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)HCOOH(g)的平衡常数K=2，实验测得，，其他条件不变，升高温度至时，，则该反应正逆方向的活化能大小 (填“大于”、“等于”或“小于”)，理由是 。
(3)在某恒温密封容器中加入水溶液至充满容器，只发生反应Ⅱ和Ⅲ，若的分解产物都完全溶于水，加入盐酸对反应Ⅱ起催化作用，对反应Ⅲ无催化作用。
反应Ⅱ：HCOOHCO+H2O
反应Ⅲ：HCOOHCO2+H2
反应过程中CO、CO2浓度随反应时间的变化关系如下表所示：其中反应至时达到过程中的最大值。
浓度时间 cCO mol·L－1 cCO2 mol·L－1
0 0 0
0.22 0.02
0.70 0.16
0.35 0.58
0.20 0.76
①计算该温度下反应Ⅰ的平衡常数 。
②图2为不加盐酸时的浓度随时间变化图，若其它条件不变，反应起始时溶液中含有盐酸，在图2中画出的浓度随时间变化 。
【答案】(1) CH3OH-4e-+H2O=HCOOH＋4H＋
(2) 小于 升高温度，K减小，说明反应Ⅰ为放热反应
(3) 5
【解析】(1)从图中可看出，该原理为电解池，CH3OH转化为HCOOH发生氧化反应，为阳极失电子变化，电极反应式为CH3OH-4e-+H2O=HCOOH＋4H＋；
(2)T1时，平衡常数K=2，由，，得，升高温度至T2时，，说明，则平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应，则正反应，<；故答案为：小于；升高温度，K减小，说明反应Ⅰ为放热反应；
(3)从表中数据可看出，开始生成CO的速率比生成CO2的速率快，反应至10min时cCO达到过程中的最大值此时反应Ⅰ达到平衡状态，反应Ⅱ未达平衡，反应Ⅱ正向进行，cCO2增大，使cHCOOH减小，反应Ⅰ平衡逆移，cCO减小，故10min时，反应Ⅰ平衡，此时c(CO)=0.7mol·L－1，c(CO2)=0.16mol·L－1，cHCOOH，反应Ⅰ平衡常数；加盐酸时，反应Ⅱ速率加快，达到cCO最大值时间小于10min，反应Ⅲ速率未加快，但达到cCO最大值时间小于10min，故此时c(CO2)=0.16mol·L－1，cCO最大值大于0.7mol·L－1，反应Ⅱ未达平衡，反应Ⅱ正向进行，cCO2增大，使cHCOOH减小，反应Ⅰ平衡逆移，cCO减小，催化剂只能改变速率，不能改变平衡，故最终反应体系平衡时CO的浓度与不加盐酸时相同，故图像为。
押题二 以氮、硫及化合物转化为主体
5．(2025·浙江省第一届NBchem高考模拟考试)合成氨是非常重要也是我们最熟悉的反应之一。
(1)已知：在一定体积和温度的容器中存在这样传统的合成氨方法
Ⅰ．2NO(g)N2(g)＋O2(g) ΔH＝-180kJ·mol 1；
Ⅱ．5N2(g)＋6H2O(g)6NO(g)＋4NH3(g) ΔH＝+1808kJ·mol 1；
Ⅲ．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g) ΔH＝-483.6kJ·mol 1。
则可改变氮气平衡转化率的因素是 。
A．温度 B．氮气的量 C．压强(惰性气体) D．催化剂 E．绝热容器
(2)时，用NH3·H2O和NH4Cl配制的溶液，Kb(NH3·H2O)=1.0×10-5，求比值 。
(3) Zn-N2电池有着广阔的能源前景，且由于锌与水溶液的良好兼容性，锌–氮气电池可以在水基电解液中实现，产物有NH3，请写出放电时正极的电极反应方程式： 。
(4)合成氨反应是工业上至关重要的反应，与其有关的研究曾三获诺贝尔奖。对于反应：2N2(g)＋6H2O(g)4NH3(g)＋3O2(g)。判断该反应的 0(填“>”、“<”、“=”)， 0(填“>”、“<”、“=”)。
(5)通过碱金属，碱土金属等活泼金属或其氢化物构造化学循环，从而实现在较温和条件下合成氨，是一种备受关注的方法。该化学循环涉及以下两个核心反应(下)：
反应1(固氮)：6Li+N2=2Li3N G1= -337.0 kJ·mol-1
反应2(氢化产氨)：2Li3N+3H2=6Li+2NH3 G2= -304.0 kJ·mol-1
反应3(固氮)：4LiH+N2=2Li2NH+H2 G3= -66 kJ·mol-1
反应4(氢化产氨)：Li2NH+2H2=2LiH+NH3 G4=16.5kJ·mol-1
①Li可以替换成哪一种物质，更适合作为化学循环合成氨的循环材料，简述原因 。碱土金属的氢化物也可以通过上述化学循环合成氨，其机理与非常相似。
上图为循环中三种氢化物分别参与的反应对应的随温度变化的关系(图中对应固定或释放原子的反应)，图中实线和虚线分别对应化学循环中的两步反应(固氮或氢化产氨)，每组三条线对应三种碱土金属的氢化物。
②某种氢化物对应的实线为A，指出该氢化物对应的虚线是 。
【答案】(1)ABE
(2)10
(3)N2＋6H2O+6e-=2NH3+6OH-
(4) > <
(5) LiH；以LiLi为循环材料时，反应2进行难度很大，而以Li为循环材料时，反应2进行难度较小，可以想办法进行调控 F
【解析】(1)A项，温度改变，平衡发生移动，氮气的转化率改变，A符合题意；B项，增加氮气的量，氮气的平衡转化率降低，B符合题意；C项，体积恒定，加入惰性气体增大压强，反应物和生成物浓度不变，平衡不移动，C不符合题意；D项，使用催化剂不能影响平衡的移动，D不符合题意；绝热容器中体系的温度发生变化，平衡发生移动，氮气的转化率改变，E符合题意；故选ABE；
(2)Kb=，pH=10，c(H+)=10-10mol/L，c(OH-)=10-4mol/L，，；
(3)Zn-N2电池活泼金属Zn为负极，发生氧化反应，N2在正极上发生还原反应生成NH3，正极的电极反应式为：N2＋6H2O+6e-=2NH3+6OH-；
(4)反应Ⅰ．2NO(g)N2(g)＋O2(g) ΔH＝-180kJ·mol 1；
Ⅱ．5N2(g)＋6H2O(g)6NO(g)＋4NH3(g) ΔH＝+1808kJ·mol 1；
根据盖斯定律，反应2N2(g)＋6H2O(g)4NH3(g)＋3O2(g)可以由3×反应I+反应II得到， H=3×(-180kJ·mol-1)+1808 kJ·mol-1>0；该反应是气体增加的反应， S>0；
(5)①根据固氮反应和氢化产氨反应来看，反应2氢化反应 G2=304.0 kJ·mol-1，难以进行，而用LiH进行的固氮反应和氢化氨反应较容易，可以用LiH代替Li，原因为：以Li为循环材料时，反应2进行难度很大，而以Li为循环材料时，反应2进行难度较小，可以想办法进行调控；②由反应1、反应2及反应3、反应4的 G大小关系分析可知，固氮的 G越大，其氢化产氨的 G越小，某种氢化物对应的实线为A，该氢化物对应的虚线是F。
6．(2025·浙江省9+1高中联盟高三联考)氮及其化合物与人类生产、生活密切相关。氨催化氧化制NO是工业制备硝酸的核心过程：
主反应：4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)AH=-905kJ/mol
副反应：4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)AH=-1268kJ/mol
而在雷电的作用下，氮气被氧气直接氧化成NO，最终转化成硝酸。
(1)写出氮气与氧气反应生成NO的热化学方程式： 。
(2)在20个大气压、铁触媒的作用下，经历相同时间反应产物的产率和温度的关系如下表所示：
t/℃产率% 450 550 650 750 800 850 900 950 1000 ……
NO 19.0 37.5 62.5 81.5 96.5 96.5 93.1 85.5 73.0 ……
N2 61.5 37.5 18.1 6.4 1.5 2.0 6.7 12.0 25.1 ……
下列说法不正确的是_______。
A．工业上进行氨催化氧化生成NO时，温度应控制在800C~850℃
B．活化能大小：主反应≤副反应
C．降温降压一定能提高NO的平衡产率
D．选择合适的催化剂，可以提高NO的选择性
(3)硝酸生产中的尾气主要是NO，对环境的影响很大。氨气的催化还原法是常见的处理方法之一。其中用NH3消除NO污染的反应原理为：4NH3+6NO=5N2+6H2O。不同温度条件下，NH3与NO的物质的量之比分别为1：1、2：1、3：1时，经历相同时间得到NO脱除率曲线如下图1所示：
①曲线c对应NH3与NO的物质的量之比是 。
②解释800°C以后曲线b中NO的脱除率先降后升的可能原因是 。
(4)电解法可以将NO，与另一污染性气体SO2转化为硫酸铵，从而实现废气的回收再利用。电解原理如下图所示：
①计算常温下0.01mol/L的(NH4)2SO4的pH值为 (已知：Kw=1.0×10-14 Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5 ，lg3=0.48)
②若通入NO2，其电极反应式为 。
【答案】(1)N2(g)+O2 (g)2NO(g) △H=+181.5kJ/mol (2)BC
(3)1：1 800℃以后NO脱除率下降的原因可能是温度过高，导致催化剂活性下降；1200℃以后NO的脱除率略有升高可能是高温下NO自身分解程度增加
(4)5.48 NO+7e-+8H+=NH4++2H2O
【解析】(1)根据盖斯定理，(主反应-副反应)得反应N2(g)+O2(g)2NO(g) ，故△H=+181.5kJ/mol。
(2)A项，根据表格数据可知，800℃~850℃时NO的产率较高，则进行氨催化氧化生成NO时，温度应控制在800C~850℃，A正确；B项，活化能越小反应越快，活化能越大反应越慢，根据表格可知，副反应的速率大于主反应，故副反应的活化能较小，B错误；C项，由于体系中两个反应的同时存在，压强的减小对两个反应的影响程度不同，有可能造成对副反应的影响更大，导致NO的选择性下降，C错误；D项，合适的催化剂可以提高反应的选择性，D正确。故选BC；
(3)①氨气的浓度越大，速率越快，NO的脱除率越高；c曲线NO的脱除率最低，因此投料比为1：1；②脱除率下降的原因是800℃以后NO脱除率下降的原因可能是温度过高，导致催化剂活性下降；1200℃以后NO的脱除率略有升高可能是高温下NO自身分解程度增加。
(4)①根据铵根离子的水解方程式：，，可得c(H+)=，c(H+)=mol/L，则pH=5.48；②由图，NO2在阴极失电子发生还原反应转变成铵根离子，根据元素守恒和电荷守恒即可得NO2+7e-+8H+=NH4++2H2O。
7．(2025·浙江省湖州、衢州、丽水高三三地市一模)近年来，氨(NH3)作为一种无碳能源吸引了越来越多的关注。
(1)已知N≡N、H-H和N-H的键能如下：
化学键 N≡N H-H N-H
键能(kJ·mol 1) 946 436 390.8
合成氨反应的N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝ kJ·mol 1。
(2)某新型催化剂作用下，向密闭容器中充入5 molN2和15 molH2，在温和条件下合成NH3，在催化剂活性范围内，相同时间内测得体系中N2的物质的量与温度、压强的关系如图1所示。
①p2 p1(填“>”、“<”或“=”)。
②对于气相反应，用某组分B的平衡压强p(B)代替物质的量浓度cB也可表示平衡常数，记作Kp，如，p为平衡总压，为平衡系统中B的物质的量分数。温度为T1时，该反应的平衡常数Kp = MPa-2 (列出计算式，不需计算结果)。
③投料比一定时，随着温度升高，不同压强下N2的物质的量趋向相等，其主要原因是 。
(3)酸性条件下，一种电催化氮还原反应(NRR)机理及相对能量变化如图2、3所示。
下列说法正确的是___________。
A．反应时，N≡N完全断裂后再与H+结合
B．H+浓度过大，会发生2H＋＋2e-=H2↑的副反应
C．氨气浓度减小，反应速率可能增大
D．电催化氮还原反应的控速步为：N2*+H++e-=N2H*
(4)直接氨燃料电池是实现“氨经济”的重要应用，原理示意图如图4，氨转化为无污染物质，则A电极的电极反应式： 。
【答案】(1)-90.8
(2) > 或 压强对平衡的影响小于温度对平衡的影响
(3)BCD
(4) 2NH3+6OH--6e-=N2＋6H2O
【解析】(1)反应热ΔH＝反应物的总键能-生成物的总键能，故；
(2)①合成氨的反应为正向气体体积缩小的反应，增大压强，平衡正向移动，N2的物质的量逐渐减小，结合图像可知，p2＞p1；②根据图像可知Q点处于平衡状态，此时N2的物质的量为3mol，p=1.6MPa，列三段式可得：
则，,，则；③投料比一定时，随着温度升高，不同压强下N2的物质的量趋向相等，说明平衡主要受温度的影响，即压强对平衡的影响小于温度对平衡的影响；
(3)A项，由图2可知反应过程中，与H+结合时，N≡N每次断裂1个键，A项错误；B项，结合反应机理可知，H+浓度过大，可能会发生H+得电子生成氢气的副反应，B项正确；C项，氨气浓度减小，反应正向进行的程度增大，反应速率可能增大，C项正确；D项，活化能最大的步骤为反应的决速步，由图3可知该过程的决速步为N2*+H++e-=N2H*，D项正确；故选BCD；
(4)由图可知，在A电极上NH3失电子转化为N2，A极为负极，电极反应为2NH3+6OH--6e-=N2＋6H2O。
8．(2025·浙江省五校高三联考)煤燃烧过程中会产生大气污染物CO、NO，研究氮氧化物的消除和CO2资源再利用是目前研究的热点之一。
(1)用惰性电极(Pt)电解CO2吸收液(假设溶液成分为饱和NaHCO3溶液)，阴极区通入CO2可以制得HCOONa，请写出阴极的电解电极方程式 。
(2)已知：2CO(g)＋2NO(g)2CO2(g)＋N2(g)，CO、NO在铁催化剂表面进行如下两步反应：
反应I：_______________
反应II：CO+Fe=FeO+CO2
①2CO(g)＋2NO(g)2CO2(g)＋N2(g)反应自发进行的条件为： 。
②完成反应I的化学方程式： 。
(3)某课题组为研究CO存在下铁对NO的催化还原反应，设计了三组对照实验。分别如下：第1、2组将等量的Fe置于石英管内，通入N2吹扫约10min，然后分别通入一定量NO或NO和CO混合气体后，两端密封开始加热升温，测NO的转化率；第3组与第2组其它条件相同，但没有Fe参与实验，测NO的转化率，得出结果如图。
①下列说法正确的是 。
A．其他条件不变时，用空气替代N2，对实验结果有影响
B．当体系中CO和CO2的物质的量浓度相等时，反应达到平衡状态
C．增加铁的质量和表面积，能降低该反应的活化能，提高反应速率，提高NO的平衡转化率
D．当温度小于750K，铁在NO、CO反应系统中，以Fe、NO的气固异相反应为主
②请解释图1中750K后曲线1、2变化趋势不同的原因： 。
③若该反应的正、逆反应速率可表示为v正= k正c2(NO)·c2(CO)、v逆=k逆c2(CO2)·c(N2)，k正、k逆分别为正、逆反应速率常数，仅与温度有关。一定温度下，在体积为1L的容器中加入2molNO和2.2molCO发生上述反应，测得CO和CO2物质的量浓度随时间的变化如图所示。已知该温度下K=27/20，则a点时v正：v逆= 。(结果保留两位有效数字)
【答案】(1) CO2+HCO3-+2e-=HCOO-+CO32-
(2)低温自发 2NO+2Fe=2FeO+N2
(3)AD 曲线1(无CO)，反应1在750K时达到平衡，继续升温平衡逆移，NO转化率略有下降；曲线2(有CO)，反应II发生，导致反应I未达平衡，750K后继续升温NO转化率继续增大。(或者曲线2：反应II750K后随温度升高速率加快，所以总反应速率加快，NO转化率继续增大；或者曲线2从总反应角度分析，随温度升高，反应速率一直在增大，故NO转化率一直增大) 3.9
【解析】(1)阴极的电解电极方程式CO2+HCO3-+2e-=HCOO-+CO32-；
(2)该反应ΔS<0，由反应自发时ΔG=ΔH TΔS<0，则低温自发；反应I+反应II=总反应，则反应I为2NO+2Fe=2FeO+N2；
(3)①A项，其他条件不变时，用空气替代N2，空气会氧化NO,对实验结果有影响， A正确；B项，当体系中CO和CO2的物质的量浓度相等时，可能为某一时刻不能判断反应达到平衡状态，B错误；C项，增加铁的质量和表面积，不能降低该反应的活化能，不能提高NO的平衡转化率，C错误；D项，由图当温度小于750K，1,2曲线几乎重合，铁在NO、CO反应系统中，以Fe、NO的气固异相反应为主，D正确；故选AD。②750K后曲线1、2变化趋势不同的原因：曲线1(无CO)，反应1在750K时达到平衡，继续升温平衡逆移，NO转化率略有下降；曲线2(有CO)，反应II发生，导致反应I未达平衡，750K后继续升温NO转化率继续增大。(或者曲线2：反应II750K后随温度升高速率加快，所以总反应速率加快，NO转化率继续增大；或者曲线2从总反应角度分析，随温度升高，反应速率一直在增大，故NO转化率一直增大)；③平衡时v正= k正c2(NO)·c2(CO)= v逆=k逆c2(CO2)·c(N2)，则
，a点时列三段式为
。
押题三 以低级烃及衍生物转化为主体
9．(2025·浙江省天域名校协作体高三下学期联考)乙烯是重要的基础化工原料，工业上利用乙烷制乙烯涉及的相关反应如下：
反应：C6H6(g)C2H4(g)＋H2(g) ΔH1
反应II：2C2H6(g)＋O2(g)2C2H4(g)＋2H2O(g) ΔH2
请回答：
(1)298K时，反应历程如图1所示。已知在标准压强101kPa、298K下，由最稳定的单质合成物质B的反应焓变，叫做物质B的标准摩尔生成焓，用符号表示。部分物质的如图2所示。H2(g)、O2(g)的标准摩尔生成焓为0。
该反应的决速步骤为 (填“反应a”或“反应b”)。图2中 。
(2)已知反应：C6H6(g)C2H4(g)＋H2(g)的速率方程为，，其中、分别为正、逆反应速率常数，p为各组分分压。
①在实际生产中，T℃时，向恒容密闭容器中通入乙烷和N2(作稀释剂，提高乙烷转化率)，测得容器总压()和乙烷转化率随时间变化的结果如图3所示。平衡常数Kp= (用平衡分压代替平衡浓度计算)。
②下列措施既能提高反应物的平衡转化率，又能增大生成C2H4(g)的反应速率的是 (填标号)。
a．压缩容器体积 b．升高温度 c．加入催化剂 d．适当增大C2H6浓度
(3)有机反应中容易产生积碳，使催化剂失活，相同反应条件下，反应相比反应不容易产生积碳而使催化剂失活的原因是 。
(4)我国科学家利用固体氧化物电解池成功实现了乙烷电化学脱氢制备乙烯，装置如图4所示，C2H6生成C2H4的电极反应式为 。
【答案】(1)反应a -86
(2)45 b
(3)反应II中有氧气，氧气可以有效地与催化剂表面的碳物种反应以抑制积碳产生，从而使催化剂不容易失活
(4) C2H6+O2--2e-=C2H4+H2O
【解析】(1)由图可知，反应a的活化能为+80.8kJ/mol-(-104.1kJ/mol)=184.9kJ/mol，反应b的活化能为+185.2kJ/mol-(+54.5kJ/mol)=130.7kJ/mol，反应的活化能越大、反应速率越慢，为反应的决速步骤，则该反应的决速步骤为反应a；由图1可知，反应Ⅰ：C2H6(g) C2H4(g)+H2(g)的 H1=+139kJ/mol， H1=生成物的标准摩尔生成焓之和-反应物的标准摩尔生成焓之和=53kJ/mol+0kJ/mol-xkJ/mol=+139kJ/mol，解得x=-86；
(2)①由图可知，起始C2H6(g)和N2(g)的总压强为100kPa，平衡时C2H6(g)的转化率为75%，总压强为为115kPa；设起始C2H6(g)、N2物质的量分别为mmol、nmol，列三段式：
在恒温恒容容器中，气体压强之比等于气体分子物质的量之比，则=，解得m∶n=1∶4，即起始时n(C2H6) ∶n(N2)=1∶4，起始C2H6、N2的压强依次为20kPa、80kPa；平衡时C2H4的物质的量分数为=，平衡时p(C2H4)=115kPa×=15kPa；同理可计算出平衡时p(C2H6)=5kPa、p(H2)=15kPa，；②a项，压缩容器体积相当于增大压强，能增大生成C2H4(g)的反应速率，但平衡逆向移动，反应物的平衡转化率减小，a错误；b项，该反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，能提高反应物的平衡转化率，又能增大生成C2H4(g)的反应速率，b正确；c项，加入催化剂，能增大生成C2H4(g)的反应速率，但平衡不移动，反应物的平衡转化率不变，c错误；d项，适当增大C2H6(g)的浓度，能增大生成C2H4(g)的反应速率，虽然平衡向正反应方向移动，但反应物的平衡转化率减小，d错误；故选b；
(3)反应Ⅱ相比反应Ⅰ不容易产生积碳而使催化剂失活的原因是：反应II中有氧气，氧气可以有效地与催化剂表面的碳物种反应以抑制积碳产生，从而使催化剂不容易失活；
(4)电解池阴极发生还原反应，综上分析，二氧化碳在阴极发生还原反应，C2H6失电子与电解液中的O2-反应生成C2H4，电极反应式为：C2H6+O2--2e-=C2H4+H2O。
10．(2025·浙江省嘉兴市高三基础测试)工业制丙烯的方法有多种，回答下列问题：
(1)直接脱氢反应I：CH3CH2CH3(g)CH3CH=CH2(g)＋H2(g) ΔH1。压强分别为和时，丙烷平衡转化率与温度的关系如图所示。该反应自发进行的条件是 (填“高温”“低温”或“任意温度”)，图中表示的关系曲线是 (填“a”或“b”)。520℃时，条件下丙烷的平衡转化率Y= ％(计算结果保留一位小数)。
[对于气相反应，用某组分B的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平街常数，记作Kp (类似于浓度平衡常数K)，如，p为平衡总压强，x(B)为平衡体系中B的物质的量分数]。
(2)氧气氧化反应II：
①已知：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g) ΔH3，则ΔH2= (用含ΔH1、ΔH3的式子表示)。
②研究发现丙烷和O2可在V2O5表面通过吸附、断键、成键及脱附等过程进行反应，某研究小组为探究反应II的机理，对进料和过程产品成分进行监测，记录见表。由此推测丙烷催化氧化反应过程的机理可能是 (用文字描述)。
实验 进料成分 检测记录
实验I CH3CH2CH3和18O2 初期气态产物无18O2
实验II CH3CH2CH3、CD3CD2CD3和O2 反应过程中无分子
(3)电化学法制丙烯工作原理如图所示，生成丙烯的电极反应式是 。产生丙烯，理论上需电流强度为的铅蓄电池至少工作 秒。
已知：电荷量电流时间(s)；；。
【答案】(1)高温 b 23.1
(2) CH3CH2CH3先在V2O5表面发生吸附和断键，形成活性中间体，然后与吸附的O2分子逐步反应，生成产物，且反应过程具有一定的选择性和顺序性，并非随机进行
(3)3CO2+18H++18e-= CH3CH=CH2+6H2O 1080
【解析】(1)由图可知，升高温度，丙烷的平衡转化率增大，说明该反应是吸热反应，ΔH1＞0，另外该反应为气体体积增大的反应，ΔS＞0，当ΔH-TΔS＜0时反应能自发进行，则该反应自发进行的条件是高温，增大压强，平衡CH3CH2CH3(g)CH3CH=CH2(g)＋H2(g)逆向移动，丙烷的平衡转化率减小，则图中表示的关系曲线是b，根据点(520,60.0)列出“三段式”：
平衡常数Kp=，根据点(520,Y)列出“三段式”：
由于点(520,60.0)和点(520,Y)温度相等，Kp也相等，则Kp=，解得Y=23.1%。
(2)①已知：I. CH3CH2CH3(g)CH3CH=CH2(g)＋H2(g) ΔH1；II. ；III. 2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g) ΔH3，由盖斯定律可知，反应I+×反应III可得反应II，则ΔH2=；②实验I中进料成分为CH3CH2CH3和18O2，初期气态产物无18O2，O2在V2O5表面吸附，实验II中进料成分为CH3CH2CH3、CD3CD2CD3和O2，反应过程中无分子，说明反应过程中CH3CH2CH3分子的H和C原子在反应过程中没有发生随机的交换和组合，由此推测丙烷催化氧化反应过程的机理可能是：CH3CH2CH3先在V2O5表面发生吸附和断键，形成活性中间体，然后与吸附的O2分子逐步反应，生成产物，且反应过程具有一定的选择性和顺序性，并非随机进行。
(3)电化学法制丙烯工作原理如图所示，CO2在阴极得到电子生成丙烯，生成丙烯的电极反应式是：3CO2+18H++18e-=CH3CH=CH2+6H2O，产生丙烯，转移1.8mol电子，理论上需电流强度为160A的铅蓄电池至少工作。
11．二氯乙烷为原料制备氯乙烯是合成氯乙烯的一种重要的方法。请回答：
(1)CH2Cl-CH2Cl热裂解反应为：CH2Cl-CH2Cl(g)=HCl(g)+ CH2=CHCl(g) ΔH＝71.05kJ·mol 1
已知相关物质的标准熵数值如下表：
化学式 CH2Cl-CH2Cl(g) HCl(g) CH2=CH2Cl (g)
标准熵：S/(J·mol-1·K-1) 305.90 186.90 264.00
①该反应的标准熵变ΔS= J·mol-1·K-1；
②已知ΔG=ΔH-TΔS，该反应在下列哪些温度下能自发进行？ (填标号)；
A．0.39K B．0.49K C．500K D．525K
(2)密闭恒容容器中充满1.0mol/L CH2Cl-CH2Cl(g)，保持温度773K，只发生以下反应。
反应Ⅰ：CH2Cl-CH2Cl(g)=HCl(g)+ CH2=CHCl(g) ΔH＝71.05kJ·mol 1
反应Ⅱ：CH2Cl-CH2Cl(g)=2HCl(g)+ 2H2(g)+2C(s) ΔH＝-54.52kJ·mol 1
研究发现，反应Ⅰ活化能远小于反应Ⅱ，近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。未加入催化剂下进行反应，各物质的浓度与反应时间的变化关系如图所示，t时刻测得CH2=CHCl、H2的浓度分别为0.80 mol/L、0.10 mol/L。
①反应Ⅰ的平衡常数为 mol/L。
②其他条件不变，若反应温度高于773K且保持不变，则图示点a、b中，CH2=CHCl的浓度峰值点可能是 (填标号)。
③相同条件下，若反应起始时加入足量的氮掺杂活性炭催化剂(该催化剂仅对反应Ⅰ有加速作用)，则图示点a、b、c、d中，CH2=CHCl的浓度峰值点可能是 (填标号)，解释原因 。
(3)(3)现投入CH≡CH与CH2Cl-CH2Cl于密闭恒容中，可能发生的反应如下：
反应Ⅰ：CH2Cl-CH2Cl(g)HCl(g)+ CH2=CHCl(g) ΔH＝71.05kJ·mol 1
反应Ⅱ：CH≡CH(g)+HCl(g)CH2=CHCl(g) ΔH＝-98.82kJ·mol 1
反应Ⅲ：CH≡CH(g)+ CH2Cl-CH2Cl(g)2CH2=CHCl(g)
若用氮掺杂活性炭作催化剂，只发生反应Ⅰ和Ⅱ；若用RuCl3和BaCl2作催化剂，只发生反应Ⅲ。不考虑催化剂活性降低或丧失，下列说法不正确的是 。
A．温度升高，反应Ⅲ的平衡常数K增大
B．其他条件不变，氮掺杂活性炭作催化剂，HCl平衡浓度随温度升高而增大
C．其他条件不变，RuCl3和BaCl2作催化剂，减少容器体积对CH2=CHCl平衡产率不影响
D．其他条件不变，CH2Cl-CH2Cl的平衡转化率大小比较：氮掺杂活性炭作催化剂＞RuCl3和BaCl2作催化剂
【答案】(1) 145.00 CD
(2) 8.0 ab b 催化剂只催化反应Ⅰ，反应Ⅰ速率增大，反应Ⅰ达到平衡时间缩短；时间缩短使得反应Ⅱ消耗的CH2Cl-CH2Cl减小、产生的HCl也减少，均促进反应Ⅰ平衡右移，导致CH2=CHCl平衡浓度增大
(3)AD
【解析】(1)①由题干方程式和标准数据可知，该反应的标准熵变ΔS= (186.90+264.00-305.90) J·mol-1·K-1=145.00 J·mol-1·K-1；②根据自由能变判断反应自发性可知，当ΔG=ΔH-TΔS =71.05kJ/mol-T×145.00 J·mol-1·K-1×10-3kJ/J≤0时反应能自发进行，解得：T≥490K，故选CD；
(2)①由三段式分析可知：
，
故平衡时：c(CH2ClCH2Cl)=1.0-0.8-0.1=0.1mol/L，c(HCl)=0.8+0.2=1.0mol/L，c(CH2=CHCl)=0.8mol/L，故反应Ⅰ的平衡常数为K===8.0mol/L；②由题干信息可知，升高温度反应I正向移动，反应Ⅱ移向移动，导致CH2ClCH2Cl的浓度增大，反应I进一步正向移动，导致CH2=CHCl的浓度增大，温度越高反应速率越快，故其他条件不变，若反应温度高于773K且保持不变，则图示点a、b中，CH2=CHCl的浓度峰值点可能是ab；③相同条件下，若反应起始时加入足量的氮掺杂活性炭催化剂(该催化剂仅对反应Ⅰ有加速作用)，催化剂只催化反应Ⅰ，反应Ⅰ速率增大，反应Ⅰ达到平衡时间缩短；时间缩短使得反应Ⅱ消耗的CH2Cl-CH2Cl减小、产生的HCl也减少，均促进反应Ⅰ平衡右移，导致CH2=CHCl平衡浓度增大，则图示点a、b、c、d中，CH2=CHCl的浓度峰值点可能是b，故答案为：b；催化剂只催化反应Ⅰ，反应Ⅰ速率增大，反应Ⅰ达到平衡时间缩短；时间缩短使得反应Ⅱ消耗的CH2Cl-CH2Cl减小、产生的HCl也减少，均促进反应Ⅰ平衡右移，导致CH2=CHCl平衡浓度增大；
(3)A项，由题干反应Ⅰ+反应Ⅱ=反应Ⅲ，故反应Ⅲ的反应热ΔH=71.05+(-98.82)=-27.77kJ/mol，故温度升高，反应Ⅲ平衡逆向移动，则反应Ⅲ的平衡常数K减小，A错误；B项，由A项分析可知，其他条件不变，氮掺杂活性炭作催化剂，升高温度反应Ⅰ平衡正向移动，反应Ⅱ平衡逆向移动，故导致HCl平衡浓度随温度升高而增大，B正确；C项，用RuCl3和BaCl2作催化剂，只发生反应Ⅲ，反应Ⅲ是一个气体体积不变的反应，故其他条件不变，RuCl3和BaCl2作催化剂，减少容器体积即增大压强对CH2=CHCl平衡产率不影响，C正确；D项，已知催化剂只能影响化学反应速率，不能是反应平衡发生移动，故其他条件不变，CH2Cl-CH2Cl的平衡转化率大小比较：氮掺杂活性炭作催化剂= RuCl3和BaCl2作催化剂，D错误；故选AD。
12．乙二醇(HOCH2CH2OH)是应用广泛的化工产品，草酸二甲酯(CH3OOCCOOCH3)的热催化加氢是生产乙二醇、乙醇酸甲酯(CH3OOCCH2OH)的重要工艺。主要反应如下：
I．CH3OOCCOOCH3(g)＋2H2(g)CH3OOCCH2OH(g)＋CH3OH(g) ΔH1＝-21.8kJ·mol 1
Ⅱ．CH3OOCCH2OH(g)＋2H2(g)HOCH2CH2OH(g)＋CH3OH(g) ΔH2＝-17.1kJ·mol 1
Ⅲ．HOCH2CH2OH(g)＋2H2(g)C2H5OH(g)＋H2O(g) ΔH3＝-86.7kJ·mol 1
(1)写出由草酸二甲酯热催化加氢生成乙二醇的热化学方程式： 。
(2)计算表明，反应Ⅲ在研究的温度范围内平衡常数大于，可以认为反应Ⅲ几乎不可逆，为了限制反应Ⅲ对乙二醇产率的影响，可采取的最佳措施是___________。
A．升高反应体系的温度
B．适当增大反应投料中氢气的比例
C．增大反应体系的压强
D．选择合适的催化剂进行反应
(3)在选定催化剂后，科研人员研究了投料比和压强对反应平衡的影响，测得在、的等温等压条件下，原料草酸二甲酯的转化率()及产物的选择性(S)随投料比的变化关系如图(生成某产物的草酸二甲酯的物质的量/参与反应的草酸二甲酯的总物质的量)。
①当投料比大于80时，乙醇酸甲酯的选择性降低，其原因是 。
②已知投料比为60时，草酸二甲酯的转化率为，该条件下不发生反应Ⅲ，则最终收集的流出气中甲醇蒸气的分压为 (计算结果保留二位小数)。
(4)在等压、投料比为50的条件下，科研人员测量了原料草酸二甲酯的转化率()及各产物的选择性(S)随温度变化关系，如图。
①当反应温度高于时，乙二醇的选择性降低，原因是 。
②请画出乙醇酸甲酯的产率随温度的变化 。
【答案】(1)CH3OOCCOOCH3(g)+4H2(g)HOCH2CH2OH(g)+2CH3OH(g) ΔH＝-38.9kJ·mol 1
(2)D
(3)增大投料比，反应Ⅱ平衡正向移动，乙醇酸甲酯的选择性降低 0.03
(4) 温度升高，副反应Ⅲ发生，乙醇选择性提高，导致乙二醇选择性降低
【解析】(1)由盖斯定律可知，Ⅰ+Ⅱ可得CH3OOCCOOCH3(g)+4H2(g)HOCH2CH2OH(g)+2CH3OH(g)，ΔH=ΔH1+ΔH2=-38.9kJ/mol；
(2)A项，升高反应体系的温度，反应Ⅰ和Ⅱ逆向移动，A错误；B项，适当增大反应投料中氢气的比例，平衡正向移动，虽然可以提高乙二醇产率，但不是最佳措施，B错误；C项，增大反应体系的压强，反应Ⅰ和Ⅱ正向移动，虽然乙二醇产率增大，但不是最佳措施，C错误；D项，选择合适的催化剂进行反应，可以大大的加快单位时间内乙二醇的产量，为最佳措施，D正确；故选D。
(3)①当投料比大于80时，乙醇酸甲酯的选择性降低，其原因是：增大投料比，反应Ⅱ平衡正向移动，乙醇酸甲酯的选择性降低；②假设投入的CH3OOCCOOCH3为 1mol，H2为60mol，CH3OOCCOOCH3的转化率为90%，总的转化了0.9mol，生成的乙二醇和乙醇酸甲酯选择性各为50%，则两者物质的量分别为0.45mol，由三段式可知：
则平衡时甲醇物质的量为1.35mol，乙二醇与乙醇酸甲酯的物质的量均为0.45mol，氢气的物质的量为57.3mol，气体的总物质的量为：59.65mol，则甲醇的分压为MPa=0.03MPa；
(4)①温度升高，副反应Ⅲ发生，乙醇选择性提高，导致乙二醇选择性降低；②乙醇酸甲酯的产率随温度的变化为先增大减小，在470K之前，主要发生反应Ⅰ，乙醇酸甲酯的产率随温度的升高而升高，在470K之后，副反应Ⅲ发生，消耗乙二醇使反应Ⅱ正向移动，乙醇酸甲酯被消耗，产率减小，结合各温度下草酸二甲酯的转化率和乙醇酸甲酯的选择性计算乙醇酸甲酯的产率(乙醇酸甲酯的产率=草酸二甲酯的转化率×乙醇酸甲酯的选择性)，所以乙醇酸甲酯的产率随温度的变化图像为：。
13．异丁烯(i-C4H8)是重要的化工生产原料，可由异丁烷(i-C4H10)催化脱氢制备，反应如下：i-C4H10(g)i-C4H8(g)＋H2(g) ΔH1＝+123.5kJ·mol 1
已知：①主要副反应为i-C4H10(g)CH2=CHCH3(g)＋CH4(g) ΔH2
2i-C4H8(g)2CH2=CHCH3(g)＋C2H4(g) ΔH3＞0
②温度过高会引发烃裂解生成炭(C)。
③相关化学键的键能如下所示：
化学键
键能/ 615 347.7 413.4 436
请回答：
(1ΔH2)= kJ·mol 1。
(2)有利于提高异丁烷平衡转化率的条件有 。
A．低温 B．高温 C．低压 D．高压 E．催化剂
(3)其他条件相同，在恒压的密闭容器中充入异丁烷和N2各(N2作惰性气体)，经过相同时间测得相关数据如图1和图2所示．[收率，空速：单位时间通过单位体积催化剂的气体量](不考虑温度对催化剂活性的影响，异丁烷分子在催化剂表面能较快吸附)
①图1中，时异丁烯收率= 。
②下列说法正确的是 。
A．由图1可知，温度越高，产生异丁烯的速率越快
B．混入的目的之一是减小异丁烷的吸附速率，同时带走催化剂局部多余的热量，从而抑制催化剂的积碳
C．图2中，空速增加，异丁烷转化率降低的原因可能是原料气在催化剂中停留时间过短
D．图2中，空速增加，异丁烯选择性升高的原因可能是原料气将产物迅速带走，抑制了副反应的发生
③图1中，随着温度升高，异丁烷转化率增大而异丁烯选择性下降的原因可能是 ．
④其他条件相同，异丁烷的平衡转化率如图3所示．若充入N2改为，在图3中作出异丁烷的平衡转化率随温度变化的曲线 (忽略积碳的影响)。
【答案】(1)80.4 (2)BC
(3) 27.3% BCD 温度升高，反应速率增大，异丁烷转化率增大；反应速率增大的程度更大，异丁烯选择性下降
【解析】(1)ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和=(413.4×10+347.7×3)kJ/mol-(413.4×6+615+347.7+413.4×4)kJ/mol=+80.4kJ/mol；
(2)异丁烷(i-C4H10)催化脱氢制备异丁烯(i-C4H8)是气体体积增大的吸热反应，根据勒夏特列原理可知，高温、低压有利于平衡正向移动，而催化剂不改变化学平衡状态，故答案为BC；
(3)①图1中，600℃时异丁烯物质的量为1mol×35%×78%=0.273，所以异丁烯收率=×100%=27.3%；②A项，由图1可知，温度升高，异丁烯选择性下降，所以产生异丁烯的速率并不是越快，故A错误；B项，由题意可知，温度过高会引发烃裂解生成炭(C)，所以混入N2的目的之一是减小异丁烷的吸附速率，同时带走催化剂局部多余的热量，从而抑制催化剂的积碳，故B正确；C项，空速增加，原料气与催化剂接触时间短，不利于反应进行，所以异丁烷转化率降低，故C正确；D项，原料气将产物迅速带走，降低异丁烯(i-C4H8)的浓度，抑制了副反应的发生，提高异丁烯选择性，故D正确；故选BCD；③随着温度升高，异丁烷转化率增大而异丁烯选择性下降的原因可能是：升高温度，反应速率增大，异丁烷转化率增大，但由于副反应反应速率增大的程度更大，所以异丁烯选择性下降；④若充入N2改为2mol，相当于减小压强，平衡正向移动，异丁烷的平衡转化率比通入1molN2要大，所以异丁烷的平衡转化率随温度变化的曲线为。
押题四 以能源综合利用为主体
14．(2025·浙江省Z20名校联盟高三开学考试)氢能是一种极具发展潜力的绿色能源，高效、环保的制氢方法是当前研究的热点问题。
请回答：
(1)甲烷水蒸气重整制氢：
I．CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g) ΔH1＝+206kJ·mol 1
Ⅱ．CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝-41kJ·mol 1
总反应：CH4(g)＋2H2O(g)CO2(g)＋4H2(g)能自发进行的条件是 。
A．低温 B．高温 C．任意温度 D．无法判断
(2)恒定压强为时，向某密闭容器中按n(CH4)：n(H2O)=1：3投料，600℃时平衡体系中部分组分的物质的量分数如下表所示：
组分 CH4 H2O H2 CO2
物质的量分数
①下列措施中一定能提高H2平衡产率的是 。
A．选择合适的催化剂 B．移除部分
C．向体系中投入少量 D．恒温恒压下通入气体Ar
②用各组分气体平衡时的分压代替浓度也可以表示化学反应的平衡常数(Kp=)，600℃时反应I的平衡常数为Kp= (结果保留两位小数，已知气体分压=气体总压×各气体的体积分数)。
(3)硼氢化钠(NaBH4)水解制氢：常温下，NaBH4自水解过程缓慢，需加入催化剂提高其产氢速率。NaBH4H4在某催化剂表面制氢的微观过程如图所示。
①根据上图写出NaBH4水解制氢的离子方程式 。
②其他条件相同时，测得平均每克催化剂使用量下，NaBH4浓度对制氢速率的影响如下图所示。(已知：浓度较大时，NaB(OH)4易以NaBO2形式结晶析出。)
分析NaBH4质量分数超过后制氢速率下降的可能原因 。
③NaBH4转化为NaBO2后，电解NaBO2溶液又可制得NaBH4，实现物质的循环利用，电解装置如图所示。
阴极上的电极反应式是 。
【答案】(1)B (2)CD 0.59
(3)BH4-+4H2O=B(OH)4-+4H2↑ NaBH4浓度较高时，生成较多的NaB(OH)4以NaBO2形式结晶析出，覆盖在催化剂表面，阻碍BH4-与催化剂活性位的接触(或催化剂活性下降)，制氢速率下降 BO2-+6H2O+8e-= BH4-+8OH-
【解析】(1)根据盖斯定律可知，总反应=反应I+反应Ⅱ，因此，该反应为气体分子数增多的反应，可知ΔS＞0，根据ΔG=ΔH-TΔS，当ΔG＜0时反应自发进行，根据该反应ΔH＞0、ΔS＞0可知该反应高温下可自发进行，故选B。
(2)①A项，选择合适的催化剂，只能加快反应速率，对平衡无影响，故A不符合题意；B项，移除CO，降低CO的浓度，可使反应I平衡正向移动，但是反应Ⅱ逆向移动，H2(g)的平衡产率不一定提高，故B不符合题意；C项，向体系中投入少量CaO，反应为：CaO+H2O=Ca(OH)2，Ca(OH)2能与CO2反应产生CaCO3和H2O，可知体系中的CO2减小，可知反应Ⅱ、总反应平衡正向移动，H2(g)的平衡产率一定提高，故C符合题意；D项，恒温恒压下通入Ar气，体积扩大，平衡向气体分子数增大的方向移动，即反应I平衡正向移动，一定能提高H2平衡产率，故D符合题意；故选CD；②由表格数据可知，平衡时CO的物质的量分数=1-0.04-0.32-0.50-0.08=0.06，600℃时反应I的压强平衡常数为。
(3)①NaBH4与水反应生成NaB(OH)4和氢气，发生归中反应，其离子方程式为：BH4-+4H2O=B(OH)4-+4H2↑；②图中是NaBH4含量对制氢速率的影响，NaBH4浓度较低时，催化剂表面活性位未被充分利用，催化剂性能未充分发挥，对制氢速率较低；NaBH4浓度较高时，生成较多的NaB(OH)4以NaBO2形式结晶析出，覆盖在催化剂表面，阻碍BH4-与催化剂活性位的接触(或催化剂活性下降)，制氢速率下降；③电解池阴极得电子发生还原反应，NaBO2得到电子生成NaBH4，电极反应式为BO2-+6H2O+8e-= BH4-+8OH-。
15．MgH2具备高储氢密度和低成本优势，被认为是极具应用潜力的储氢材料。请回答：
(1) MgH2通过水解反应可高效制氢，反应有：
反应1：MgH2(s)＋2H2O(l)=== Mg(OH)2(s)＋H2(g) ΔH1＝-277kJ·mol 1
反应2：MgO(s)＋H2O(l)=== Mg(OH)2(s) ΔH2＝-38kJ·mol 1
反应3：H2O(l)===H2O(g) ΔH3＝+44kJ·mol 1
则：MgH2(s)＋H2O(g)=== MgO(s)＋2H2(g) ΔH=__________ kJ·mol 1
(2)等质量的MgH2(s)在不同环境下发生反应I的产氢率如下图所示：
①在pH=7下发生水解，前3min放出192 mL H2(已换算为标准状况)，则水解反应中MgH2消耗速率为 g·min－1(计算结果保留3位小数)。
②MgH2在MgCl2溶液中的产氢率明显快于纯水，已知该现象只与Mg2+有关。MgCl2溶液能加快MgH2产氢速率的原因是 。
(3)在300-400℃和2.4~4MPa氢气压强下，Mg可与H2反应：Mg(s)＋H2(g)MgH2(s)。
①恒容密闭容器中加入3MPaH2及足量Mg，在四种温度下反应5min，H2的转化率如下表所示：
温度/℃ 300 330 360 400
转化率 10% 50% 50% 33.3%
400℃时，压强平衡常数KP= MPa-1(KP是用组分的平衡压强代替浓度而求得的平衡常数)，下列说法正确的是 (填序号)。
A．1mol Mg(s)与1mol H2(g)的总能量低于1mol MgH2(s)的能量
B．若在350℃下反应5min，H2转化率大于50%
C．若360℃时反应持续至10min，H2转化率增大
D．将MgH2中的化学能转化为电能时，MgH2参与负极反应
②贮氢合金中氢镁原子个数比为，当氢镁原子个数比为时恒温压缩容器，请画出气体压强p与x的变化曲线 。
【答案】(1)-283
(2) 0.037 Mg2+水解使溶液呈酸性，H+浓度增大，增强了氧化性，加快了H2生成速率；H+能溶解表面沉积的Mg(OH)2保护层，促进MgH2与水接触，提高了水解速率
(3) 0.5 BD
【解析】(1)据盖斯定律，。
(2)①pH=7下发生水解MgH2 +2H2O=Mg(OH)2↓+2H2↑，生成标况下192 mL H2需要MgH2固体0.11g，所以反应速率为0.037g/min。②据题意反应速率加快与Mg2+有关，Mg2+在水中会发生水解使溶液呈酸性，据此可知：Mg2+水解使溶液呈酸性，H+浓度增大，增强了氧化性，加快了H2生成速率；H+能溶解表面沉积的Mg(OH)2保护层，促进MgH2与水接触，提高了水解速率。
(3)①由表中数据可知，Mg(s)＋H2(g)MgH2(s)，恒容密闭容器中加入3MPaH2，H2的转化率33.3%，则反应掉原来H2的，剩余，400℃时已达平衡状态，；由表格中数据可知，温度升高，平衡转化率减小，故反应为放热反应，即生成物总能量高于反应物总能量，A项错误；从速率角度看，升温，速率加快，转化率高于330℃；从平衡角度分析，降低温度，平衡转化率增大。故在350℃下反应5min，H2转化率大于50%，B项正确。360℃时反应已达平衡，延长反应时间，转化率不变，C项错误。在原电池中，MgH2发生氧化反应，作负极，D项正确；故选 BD；②增大压强，平衡右移，x值增大。平衡后KP不变，即不变，据此作图。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)猜押11化学反应原理综合题
猜押考点 3年真题 考情分析 押题依据
以“碳“资源利用为主体 (2024年1月第19题) (2023年1月第19题) 化学反应原理题通常涉及热力学、动力学、电化学和溶液中的平衡，重点突显变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、科学精神与社会责任等化学核心素养。通常以组合题的形式呈现，题目往往围绕一个主题，题干特征是图象和表格交替出现，由多个小题组成，各小题有一定的独立性，分别考查不同的知识点，其内容涉及反应热、反应方向、化学反应速率、化学平衡、平衡常数计算、电化学等知识，具有很强综合性。 本题考查学生的信息处理能力、学科内综合分析能力，应用反应原理解决生产实际中的具体问题，强调理解原理、强化图表分析、联系实际、重视计算逻辑、关注科技热点。考查趋向可能涉及真实情境的题目，比如工业生产或环保问题，这需要学生将理论应用到实际中。
以氮、硫及化合物转化为主体 (2025年1月第18题)
以低级烃及衍生物转化为主体
以能源综合利用为主体 (2024年6月第19题) (2023年6月第19题)
押题一 以“碳“资源利用为主体
1．(2025·浙江省宁波市高三第一次模拟)以CO2为碳源催化加氢合成甲醇，有利于降低碳的排放，实现“碳中和”。
已知：I：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝-49.8kJ·mol 1
Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2
请回答：
(1)①物质的标准生成焓是指在一定温度下，由元素最稳定的单质生成纯物质时的焓变。下表是几种物质在时的标准生成焓：
物质 CO2(g) H2(g) CH3OH(g) H2O(g)
0 x
则x= 。
②反应的自由能变化量：ΔG=ΔH-TΔS＜0，ΔG＜0时反应自发，反应Ⅱ的随温度变化如图所示。则反应Ⅱ的 0(填“>”、“<”或“=”)。
(2)将CO2和H2按物质的量之比1：3充入恒压(5MPa)容器中，在催化剂的作用下发生反应I和Ⅱ，测得CO2的平衡转化率及CH3OH的选择性随温度的变化如图所示。
(3)
①下列说法正确的是 。
a．若温度不变，缩小容器体积，达到新平衡后CO2浓度增大
b．升高温度，反应速率和CH3OH的平衡产率一定都增大
c．使用合适的催化剂，可以提高单位时间内CH3OH的产量
d．当n(CO2)=n(H2O)时，反应达到平衡
②275℃后，CO2的平衡转化率随温度升高而增大的原因是 。
③225℃时，反应Ⅱ的平衡常数K= (保留3位小数)。
④其他条件相同，若将反应物充入恒压(3MPa)容器中发生反应，CH3OH的选择性随温度的变化与时变化相似，请在图中画出175~400℃之间CO2的平衡转化率随温度变化曲线 (只作定性描述)。
2．(2025·浙江省强基联高三联考)CO2作为重要的温室效应气体，开发“碳捕获”技术，利用其生产其他化工产品是当前化工领域的热门方向。
Ⅰ．CO2催化加氢合成甲醇是重要的碳捕获利用与封存技术，该过程主要发生下列反应：
反应①CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝-49.5kJ·mol 1 K1
反应②CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝+41.2kJ·mol 1 K2
(1)反应③的平衡常数，其热化学方程式为 。
(2)在密闭容器中，维持压强和投料比不变，平衡时CO和CH3OH(g)在含碳产物中物质的量分数及CO2的转化率随温度的变化如图所示。
①图中代表CO的物质的量分数随温度变化的曲线为 (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
②250℃后，CO2的转化率随温度升高的原因是 。
③在压强为p的恒温恒压密闭容器中加入2 molCO2和6 molH2反应，达到平衡状态时CO2的转化率为40%，生成CO的物质的量为0.6 mol，反应①在该温度下的压强平衡常数Kp= (列计算式，分压=总压×物质的量分数)。
Ⅱ．2021年9月，我国科学家首次以二氧化碳为原料，经多步反应(如图)人工合成淀粉。前两步，是先将二氧化碳还原为甲醛。
(3)写出“CO2→HCHO”总反应的化学方程式： 。
Ⅲ．近年，科学家发现，可用光电化学法将CO2还原为有机物实现碳资源的再生利用，其装置如下左图所示，其他条件一定时，恒定通过电解池的电量，电解得到的部分还原产物的法拉第效率()随电解电压的变化如下图所示：
(4)当电解电压为U1V时，阴极主要的电极反应式为 。
3．(2025·浙江省绍兴市高三第一次模拟)CO2的综合利用，对于资源综合利用和减碳有重要意义。
(1)将CO2转化为甲醇的某设想如下：
CO2(g)＋2H2O(g)CH3OH(g)＋3/2O2(g) ΔH=+676.5kJ·mol 1
该设想是否合理并说明理由 。
(2) CO2与H2在固体催化剂X(性脆，高压下易碎)表面分两步被转化为甲醇：
反应I：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH1＝+41kJ·mol 1
II：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH2= -90kJ·mol 1
①下列说法正确的是 。
A．不考虑催化剂活性的变化，温度升高，反应I速率加快，反应II速率减小
B．压强增大到一定程度，反应速率可能减小
C．反应初期，c(CH3OH)和c(H2O)几乎相等，说明反应II为决速步骤
D．若采用双温区进行反应，先低温区后高温区，有利于提高反应的产率
②刚性容器中，CO2和H2按物质的量之比为5：16进行投料，只发生反应I和II，平衡时CO在含碳物质中的物质的量分数及CO2转化率随温度的变化如图所示。
T℃时，反应I的平衡常数为 。
b曲线在250℃之前随温度升高而降低的原因是 。
(3)试验中的可充电锂电池，有望将二氧化碳变废为宝。以金属锂和多孔石墨为电极材料，反应原理如图。放电时总反应为3CO2+4Li=2Li2CO3+C，过程中锂浓度保持不变。则放电时，正极反应为 。充电时，保持电流恒定(电流强度电量/时间)，升高温度，电解反应的速率 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
4．工业上将CO2转化为甲酸HCOOH，为实现碳中和添砖加瓦。
(1)用以CO2和CH3OH为原料，在催化电极表面制备甲酸和甲酸盐的工作原理如图1所示。请写出电解过程中CH3OH参与反应的电极反应式 。
(2)时，反应Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)HCOOH(g)的平衡常数K=2，实验测得，，其他条件不变，升高温度至时，，则该反应正逆方向的活化能大小 (填“大于”、“等于”或“小于”)，理由是 。
(3)在某恒温密封容器中加入水溶液至充满容器，只发生反应Ⅱ和Ⅲ，若的分解产物都完全溶于水，加入盐酸对反应Ⅱ起催化作用，对反应Ⅲ无催化作用。
反应Ⅱ：HCOOHCO+H2O
反应Ⅲ：HCOOHCO2+H2
反应过程中CO、CO2浓度随反应时间的变化关系如下表所示：其中反应至时达到过程中的最大值。
浓度时间 cCO mol·L－1 cCO2 mol·L－1
0 0 0
0.22 0.02
0.70 0.16
0.35 0.58
0.20 0.76
①计算该温度下反应Ⅰ的平衡常数 。
②图2为不加盐酸时的浓度随时间变化图，若其它条件不变，反应起始时溶液中含有盐酸，在图2中画出的浓度随时间变化 。
押题二 以氮、硫及化合物转化为主体
5．(2025·浙江省第一届NBchem高考模拟考试)合成氨是非常重要也是我们最熟悉的反应之一。
(1)已知：在一定体积和温度的容器中存在这样传统的合成氨方法
Ⅰ．2NO(g)N2(g)＋O2(g) ΔH＝-180kJ·mol 1；
Ⅱ．5N2(g)＋6H2O(g)6NO(g)＋4NH3(g) ΔH＝+1808kJ·mol 1；
Ⅲ．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g) ΔH＝-483.6kJ·mol 1。
则可改变氮气平衡转化率的因素是 。
A．温度 B．氮气的量 C．压强(惰性气体) D．催化剂 E．绝热容器
(2)时，用NH3·H2O和NH4Cl配制的溶液，Kb(NH3·H2O)=1.0×10-5，求比值 。
(3) Zn-N2电池有着广阔的能源前景，且由于锌与水溶液的良好兼容性，锌–氮气电池可以在水基电解液中实现，产物有NH3，请写出放电时正极的电极反应方程式： 。
(4)合成氨反应是工业上至关重要的反应，与其有关的研究曾三获诺贝尔奖。对于反应：2N2(g)＋6H2O(g)4NH3(g)＋3O2(g)。判断该反应的 0(填“>”、“<”、“=”)， 0(填“>”、“<”、“=”)。
(5)通过碱金属，碱土金属等活泼金属或其氢化物构造化学循环，从而实现在较温和条件下合成氨，是一种备受关注的方法。该化学循环涉及以下两个核心反应(下)：
反应1(固氮)：6Li+N2=2Li3N G1= -337.0 kJ·mol-1
反应2(氢化产氨)：2Li3N+3H2=6Li+2NH3 G2= -304.0 kJ·mol-1
反应3(固氮)：4LiH+N2=2Li2NH+H2 G3= -66 kJ·mol-1
反应4(氢化产氨)：Li2NH+2H2=2LiH+NH3 G4=16.5kJ·mol-1
①Li可以替换成哪一种物质，更适合作为化学循环合成氨的循环材料，简述原因 。碱土金属的氢化物也可以通过上述化学循环合成氨，其机理与非常相似。
上图为循环中三种氢化物分别参与的反应对应的随温度变化的关系(图中对应固定或释放原子的反应)，图中实线和虚线分别对应化学循环中的两步反应(固氮或氢化产氨)，每组三条线对应三种碱土金属的氢化物。
②某种氢化物对应的实线为A，指出该氢化物对应的虚线是 。
6．(2025·浙江省9+1高中联盟高三联考)氮及其化合物与人类生产、生活密切相关。氨催化氧化制NO是工业制备硝酸的核心过程：
主反应：4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)AH=-905kJ/mol
副反应：4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)AH=-1268kJ/mol
而在雷电的作用下，氮气被氧气直接氧化成NO，最终转化成硝酸。
(1)写出氮气与氧气反应生成NO的热化学方程式： 。
(2)在20个大气压、铁触媒的作用下，经历相同时间反应产物的产率和温度的关系如下表所示：
t/℃产率% 450 550 650 750 800 850 900 950 1000 ……
NO 19.0 37.5 62.5 81.5 96.5 96.5 93.1 85.5 73.0 ……
N2 61.5 37.5 18.1 6.4 1.5 2.0 6.7 12.0 25.1 ……
下列说法不正确的是_______。
A．工业上进行氨催化氧化生成NO时，温度应控制在800C~850℃
B．活化能大小：主反应≤副反应
C．降温降压一定能提高NO的平衡产率
D．选择合适的催化剂，可以提高NO的选择性
(3)硝酸生产中的尾气主要是NO，对环境的影响很大。氨气的催化还原法是常见的处理方法之一。其中用NH3消除NO污染的反应原理为：4NH3+6NO=5N2+6H2O。不同温度条件下，NH3与NO的物质的量之比分别为1：1、2：1、3：1时，经历相同时间得到NO脱除率曲线如下图1所示：
①曲线c对应NH3与NO的物质的量之比是 。
②解释800°C以后曲线b中NO的脱除率先降后升的可能原因是 。
(4)电解法可以将NO，与另一污染性气体SO2转化为硫酸铵，从而实现废气的回收再利用。电解原理如下图所示：
①计算常温下0.01mol/L的(NH4)2SO4的pH值为 (已知：Kw=1.0×10-14 Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5 ，lg3=0.48)
②若通入NO2，其电极反应式为 。
7．(2025·浙江省湖州、衢州、丽水高三三地市一模)近年来，氨(NH3)作为一种无碳能源吸引了越来越多的关注。
(1)已知N≡N、H-H和N-H的键能如下：
化学键 N≡N H-H N-H
键能(kJ·mol 1) 946 436 390.8
合成氨反应的N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝ kJ·mol 1。
(2)某新型催化剂作用下，向密闭容器中充入5 molN2和15 molH2，在温和条件下合成NH3，在催化剂活性范围内，相同时间内测得体系中N2的物质的量与温度、压强的关系如图1所示。
①p2 p1(填“>”、“<”或“=”)。
②对于气相反应，用某组分B的平衡压强p(B)代替物质的量浓度cB也可表示平衡常数，记作Kp，如，p为平衡总压，为平衡系统中B的物质的量分数。温度为T1时，该反应的平衡常数Kp = MPa-2 (列出计算式，不需计算结果)。
③投料比一定时，随着温度升高，不同压强下N2的物质的量趋向相等，其主要原因是 。
(3)酸性条件下，一种电催化氮还原反应(NRR)机理及相对能量变化如图2、3所示。
下列说法正确的是___________。
A．反应时，N≡N完全断裂后再与H+结合
B．H+浓度过大，会发生2H＋＋2e-=H2↑的副反应
C．氨气浓度减小，反应速率可能增大
D．电催化氮还原反应的控速步为：N2*+H++e-=N2H*
(4)直接氨燃料电池是实现“氨经济”的重要应用，原理示意图如图4，氨转化为无污染物质，则A电极的电极反应式： 。
8．(2025·浙江省五校高三联考)煤燃烧过程中会产生大气污染物CO、NO，研究氮氧化物的消除和CO2资源再利用是目前研究的热点之一。
(1)用惰性电极(Pt)电解CO2吸收液(假设溶液成分为饱和NaHCO3溶液)，阴极区通入CO2可以制得HCOONa，请写出阴极的电解电极方程式 。
(2)已知：2CO(g)＋2NO(g)2CO2(g)＋N2(g)，CO、NO在铁催化剂表面进行如下两步反应：
反应I：_______________
反应II：CO+Fe=FeO+CO2
①2CO(g)＋2NO(g)2CO2(g)＋N2(g)反应自发进行的条件为： 。
②完成反应I的化学方程式： 。
(3)某课题组为研究CO存在下铁对NO的催化还原反应，设计了三组对照实验。分别如下：第1、2组将等量的Fe置于石英管内，通入N2吹扫约10min，然后分别通入一定量NO或NO和CO混合气体后，两端密封开始加热升温，测NO的转化率；第3组与第2组其它条件相同，但没有Fe参与实验，测NO的转化率，得出结果如图。
①下列说法正确的是 。
A．其他条件不变时，用空气替代N2，对实验结果有影响
B．当体系中CO和CO2的物质的量浓度相等时，反应达到平衡状态
C．增加铁的质量和表面积，能降低该反应的活化能，提高反应速率，提高NO的平衡转化率
D．当温度小于750K，铁在NO、CO反应系统中，以Fe、NO的气固异相反应为主
②请解释图1中750K后曲线1、2变化趋势不同的原因： 。
③若该反应的正、逆反应速率可表示为v正= k正c2(NO)·c2(CO)、v逆=k逆c2(CO2)·c(N2)，k正、k逆分别为正、逆反应速率常数，仅与温度有关。一定温度下，在体积为1L的容器中加入2molNO和2.2molCO发生上述反应，测得CO和CO2物质的量浓度随时间的变化如图所示。已知该温度下K=27/20，则a点时v正：v逆= 。(结果保留两位有效数字)
押题三 以低级烃及衍生物转化为主体
9．(2025·浙江省天域名校协作体高三下学期联考)乙烯是重要的基础化工原料，工业上利用乙烷制乙烯涉及的相关反应如下：
反应：C6H6(g)C2H4(g)＋H2(g) ΔH1
反应II：2C2H6(g)＋O2(g)2C2H4(g)＋2H2O(g) ΔH2
请回答：
(1)298K时，反应历程如图1所示。已知在标准压强101kPa、298K下，由最稳定的单质合成物质B的反应焓变，叫做物质B的标准摩尔生成焓，用符号表示。部分物质的如图2所示。H2(g)、O2(g)的标准摩尔生成焓为0。
该反应的决速步骤为 (填“反应a”或“反应b”)。图2中 。
(2)已知反应：C6H6(g)C2H4(g)＋H2(g)的速率方程为，，其中、分别为正、逆反应速率常数，p为各组分分压。
①在实际生产中，T℃时，向恒容密闭容器中通入乙烷和N2(作稀释剂，提高乙烷转化率)，测得容器总压()和乙烷转化率随时间变化的结果如图3所示。平衡常数Kp= (用平衡分压代替平衡浓度计算)。
②下列措施既能提高反应物的平衡转化率，又能增大生成C2H4(g)的反应速率的是 (填标号)。
a．压缩容器体积 b．升高温度 c．加入催化剂 d．适当增大C2H6浓度
(3)有机反应中容易产生积碳，使催化剂失活，相同反应条件下，反应相比反应不容易产生积碳而使催化剂失活的原因是 。
(4)我国科学家利用固体氧化物电解池成功实现了乙烷电化学脱氢制备乙烯，装置如图4所示，C2H6生成C2H4的电极反应式为 。
10．(2025·浙江省嘉兴市高三基础测试)工业制丙烯的方法有多种，回答下列问题：
(1)直接脱氢反应I：CH3CH2CH3(g)CH3CH=CH2(g)＋H2(g) ΔH1。压强分别为和时，丙烷平衡转化率与温度的关系如图所示。该反应自发进行的条件是 (填“高温”“低温”或“任意温度”)，图中表示的关系曲线是 (填“a”或“b”)。520℃时，条件下丙烷的平衡转化率Y= ％(计算结果保留一位小数)。
[对于气相反应，用某组分B的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平街常数，记作Kp (类似于浓度平衡常数K)，如，p为平衡总压强，x(B)为平衡体系中B的物质的量分数]。
(2)氧气氧化反应II：
①已知：2H2(g)＋O2(g)=2H2O(g) ΔH3，则ΔH2= (用含ΔH1、ΔH3的式子表示)。
②研究发现丙烷和O2可在V2O5表面通过吸附、断键、成键及脱附等过程进行反应，某研究小组为探究反应II的机理，对进料和过程产品成分进行监测，记录见表。由此推测丙烷催化氧化反应过程的机理可能是 (用文字描述)。
实验 进料成分 检测记录
实验I CH3CH2CH3和18O2 初期气态产物无18O2
实验II CH3CH2CH3、CD3CD2CD3和O2 反应过程中无分子
(3)电化学法制丙烯工作原理如图所示，生成丙烯的电极反应式是 。产生丙烯，理论上需电流强度为的铅蓄电池至少工作 秒。
已知：电荷量电流时间(s)；；。
11．二氯乙烷为原料制备氯乙烯是合成氯乙烯的一种重要的方法。请回答：
(1)CH2Cl-CH2Cl热裂解反应为：CH2Cl-CH2Cl(g)=HCl(g)+ CH2=CHCl(g) ΔH＝71.05kJ·mol 1
已知相关物质的标准熵数值如下表：
化学式 CH2Cl-CH2Cl(g) HCl(g) CH2=CH2Cl (g)
标准熵：S/(J·mol-1·K-1) 305.90 186.90 264.00
①该反应的标准熵变ΔS= J·mol-1·K-1；
②已知ΔG=ΔH-TΔS，该反应在下列哪些温度下能自发进行？ (填标号)；
A．0.39K B．0.49K C．500K D．525K
(2)密闭恒容容器中充满1.0mol/L CH2Cl-CH2Cl(g)，保持温度773K，只发生以下反应。
反应Ⅰ：CH2Cl-CH2Cl(g)=HCl(g)+ CH2=CHCl(g) ΔH＝71.05kJ·mol 1
反应Ⅱ：CH2Cl-CH2Cl(g)=2HCl(g)+ 2H2(g)+2C(s) ΔH＝-54.52kJ·mol 1
研究发现，反应Ⅰ活化能远小于反应Ⅱ，近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。未加入催化剂下进行反应，各物质的浓度与反应时间的变化关系如图所示，t时刻测得CH2=CHCl、H2的浓度分别为0.80 mol/L、0.10 mol/L。
①反应Ⅰ的平衡常数为 mol/L。
②其他条件不变，若反应温度高于773K且保持不变，则图示点a、b中，CH2=CHCl的浓度峰值点可能是 (填标号)。
③相同条件下，若反应起始时加入足量的氮掺杂活性炭催化剂(该催化剂仅对反应Ⅰ有加速作用)，则图示点a、b、c、d中，CH2=CHCl的浓度峰值点可能是 (填标号)，解释原因 。
(3)(3)现投入CH≡CH与CH2Cl-CH2Cl于密闭恒容中，可能发生的反应如下：
反应Ⅰ：CH2Cl-CH2Cl(g)HCl(g)+ CH2=CHCl(g) ΔH＝71.05kJ·mol 1
反应Ⅱ：CH≡CH(g)+HCl(g)CH2=CHCl(g) ΔH＝-98.82kJ·mol 1
反应Ⅲ：CH≡CH(g)+ CH2Cl-CH2Cl(g)2CH2=CHCl(g)
若用氮掺杂活性炭作催化剂，只发生反应Ⅰ和Ⅱ；若用RuCl3和BaCl2作催化剂，只发生反应Ⅲ。不考虑催化剂活性降低或丧失，下列说法不正确的是 。
A．温度升高，反应Ⅲ的平衡常数K增大
B．其他条件不变，氮掺杂活性炭作催化剂，HCl平衡浓度随温度升高而增大
C．其他条件不变，RuCl3和BaCl2作催化剂，减少容器体积对CH2=CHCl平衡产率不影响
D．其他条件不变，CH2Cl-CH2Cl的平衡转化率大小比较：氮掺杂活性炭作催化剂＞RuCl3和BaCl2作催化剂
12．乙二醇(HOCH2CH2OH)是应用广泛的化工产品，草酸二甲酯(CH3OOCCOOCH3)的热催化加氢是生产乙二醇、乙醇酸甲酯(CH3OOCCH2OH)的重要工艺。主要反应如下：
I．CH3OOCCOOCH3(g)＋2H2(g)CH3OOCCH2OH(g)＋CH3OH(g) ΔH1＝-21.8kJ·mol 1
Ⅱ．CH3OOCCH2OH(g)＋2H2(g)HOCH2CH2OH(g)＋CH3OH(g) ΔH2＝-17.1kJ·mol 1
Ⅲ．HOCH2CH2OH(g)＋2H2(g)C2H5OH(g)＋H2O(g) ΔH3＝-86.7kJ·mol 1
(1)写出由草酸二甲酯热催化加氢生成乙二醇的热化学方程式： 。
(2)计算表明，反应Ⅲ在研究的温度范围内平衡常数大于，可以认为反应Ⅲ几乎不可逆，为了限制反应Ⅲ对乙二醇产率的影响，可采取的最佳措施是___________。
A．升高反应体系的温度
B．适当增大反应投料中氢气的比例
C．增大反应体系的压强
D．选择合适的催化剂进行反应
(3)在选定催化剂后，科研人员研究了投料比和压强对反应平衡的影响，测得在、的等温等压条件下，原料草酸二甲酯的转化率()及产物的选择性(S)随投料比的变化关系如图(生成某产物的草酸二甲酯的物质的量/参与反应的草酸二甲酯的总物质的量)。
①当投料比大于80时，乙醇酸甲酯的选择性降低，其原因是 。
②已知投料比为60时，草酸二甲酯的转化率为，该条件下不发生反应Ⅲ，则最终收集的流出气中甲醇蒸气的分压为 (计算结果保留二位小数)。
(4)在等压、投料比为50的条件下，科研人员测量了原料草酸二甲酯的转化率()及各产物的选择性(S)随温度变化关系，如图。
①当反应温度高于时，乙二醇的选择性降低，原因是 。
②请画出乙醇酸甲酯的产率随温度的变化 。
13．异丁烯(i-C4H8)是重要的化工生产原料，可由异丁烷(i-C4H10)催化脱氢制备，反应如下：i-C4H10(g)i-C4H8(g)＋H2(g) ΔH1＝+123.5kJ·mol 1
已知：①主要副反应为i-C4H10(g)CH2=CHCH3(g)＋CH4(g) ΔH2
2i-C4H8(g)2CH2=CHCH3(g)＋C2H4(g) ΔH3＞0
②温度过高会引发烃裂解生成炭(C)。
③相关化学键的键能如下所示：
化学键
键能/ 615 347.7 413.4 436
请回答：
(1ΔH2)= kJ·mol 1。
(2)有利于提高异丁烷平衡转化率的条件有 。
A．低温 B．高温 C．低压 D．高压 E．催化剂
(3)其他条件相同，在恒压的密闭容器中充入异丁烷和N2各(N2作惰性气体)，经过相同时间测得相关数据如图1和图2所示．[收率，空速：单位时间通过单位体积催化剂的气体量](不考虑温度对催化剂活性的影响，异丁烷分子在催化剂表面能较快吸附)
①图1中，时异丁烯收率= 。
②下列说法正确的是 。
A．由图1可知，温度越高，产生异丁烯的速率越快
B．混入的目的之一是减小异丁烷的吸附速率，同时带走催化剂局部多余的热量，从而抑制催化剂的积碳
C．图2中，空速增加，异丁烷转化率降低的原因可能是原料气在催化剂中停留时间过短
D．图2中，空速增加，异丁烯选择性升高的原因可能是原料气将产物迅速带走，抑制了副反应的发生
③图1中，随着温度升高，异丁烷转化率增大而异丁烯选择性下降的原因可能是 ．
④其他条件相同，异丁烷的平衡转化率如图3所示．若充入N2改为，在图3中作出异丁烷的平衡转化率随温度变化的曲线 (忽略积碳的影响)。
押题四 以能源综合利用为主体
14．(2025·浙江省Z20名校联盟高三开学考试)氢能是一种极具发展潜力的绿色能源，高效、环保的制氢方法是当前研究的热点问题。
请回答：
(1)甲烷水蒸气重整制氢：
I．CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g) ΔH1＝+206kJ·mol 1
Ⅱ．CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝-41kJ·mol 1
总反应：CH4(g)＋2H2O(g)CO2(g)＋4H2(g)能自发进行的条件是 。
A．低温 B．高温 C．任意温度 D．无法判断
(2)恒定压强为时，向某密闭容器中按n(CH4)：n(H2O)=1：3投料，600℃时平衡体系中部分组分的物质的量分数如下表所示：
组分 CH4 H2O H2 CO2
物质的量分数
①下列措施中一定能提高H2平衡产率的是 。
A．选择合适的催化剂 B．移除部分
C．向体系中投入少量 D．恒温恒压下通入气体Ar
②用各组分气体平衡时的分压代替浓度也可以表示化学反应的平衡常数(Kp=)，600℃时反应I的平衡常数为Kp= (结果保留两位小数，已知气体分压=气体总压×各气体的体积分数)。
(3)硼氢化钠(NaBH4)水解制氢：常温下，NaBH4自水解过程缓慢，需加入催化剂提高其产氢速率。NaBH4H4在某催化剂表面制氢的微观过程如图所示。
①根据上图写出NaBH4水解制氢的离子方程式 。
②其他条件相同时，测得平均每克催化剂使用量下，NaBH4浓度对制氢速率的影响如下图所示。(已知：浓度较大时，NaB(OH)4易以NaBO2形式结晶析出。)
分析NaBH4质量分数超过后制氢速率下降的可能原因 。
③NaBH4转化为NaBO2后，电解NaBO2溶液又可制得NaBH4，实现物质的循环利用，电解装置如图所示。
阴极上的电极反应式是 。
15．MgH2具备高储氢密度和低成本优势，被认为是极具应用潜力的储氢材料。请回答：
(1) MgH2通过水解反应可高效制氢，反应有：
反应1：MgH2(s)＋2H2O(l)=== Mg(OH)2(s)＋H2(g) ΔH1＝-277kJ·mol 1
反应2：MgO(s)＋H2O(l)=== Mg(OH)2(s) ΔH2＝-38kJ·mol 1
反应3：H2O(l)===H2O(g) ΔH3＝+44kJ·mol 1
则：MgH2(s)＋H2O(g)=== MgO(s)＋2H2(g) ΔH=__________ kJ·mol 1
(2)等质量的MgH2(s)在不同环境下发生反应I的产氢率如下图所示：
①在pH=7下发生水解，前3min放出192 mL H2(已换算为标准状况)，则水解反应中MgH2消耗速率为 g·min－1(计算结果保留3位小数)。
②MgH2在MgCl2溶液中的产氢率明显快于纯水，已知该现象只与Mg2+有关。MgCl2溶液能加快MgH2产氢速率的原因是 。
(3)在300-400℃和2.4~4MPa氢气压强下，Mg可与H2反应：Mg(s)＋H2(g)MgH2(s)。
①恒容密闭容器中加入3MPaH2及足量Mg，在四种温度下反应5min，H2的转化率如下表所示：
温度/℃ 300 330 360 400
转化率 10% 50% 50% 33.3%
400℃时，压强平衡常数KP= MPa-1(KP是用组分的平衡压强代替浓度而求得的平衡常数)，下列说法正确的是 (填序号)。
A．1mol Mg(s)与1mol H2(g)的总能量低于1mol MgH2(s)的能量
B．若在350℃下反应5min，H2转化率大于50%
C．若360℃时反应持续至10min，H2转化率增大
D．将MgH2中的化学能转化为电能时，MgH2参与负极反应
②贮氢合金中氢镁原子个数比为，当氢镁原子个数比为时恒温压缩容器，请画出气体压强p与x的变化曲线 。
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