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2022年高考化学二轮专项强化训练——化学反应原理综合题
1．（2020·北京·模拟预测）研究化学反应的原理，对掌握物质的应用有重要的意义。
(1)硅是太阳能电池的重要材料。“精炼硅”反应历程中的能量变化如图所示：
①反应Ⅰ的热化学方程式为___________。
②反应Ⅲ为___________(选填“吸热”或“放热”)反应。
(2)氢氧燃料电池具有清洁高效等优点，简易装置如图所示。
该电池的负极为___________(选填“a”或“b”)，电池工作过程中，电子的流向为___________，电池的总反应为___________。
(3)某化学小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响，进行了如下实验：
实验原理：
实验编号 室温下，试管中所加试剂及其用量/mL 溶液颜色褪至无色所需时间
0.6mol/L 溶液 0.2mol/L 溶液 6mol/L
1 3.0 2.0 3.0 2.0 4.0
2 3.0 3.0 2.0 2.0 5.2
3 3.0 V 1.0 2.0 6.4
①探究实验中，提供6mol/L 的酸是___________(填化学式)。
②实验3中，V=___________。
③根据上表中的实验数据，可以得到的结论是___________。
④利用实验1中数据计算，用的浓度变化表示的平均反应速率：___________。
2．（2021·四川·成都七中模拟预测）氨气可作为脱硝剂。回答下列问题：
(1)在绝热恒容密闭容器中充入一定量的NO和NH3，在一定条件下发生反应：_______NO(g)+_______NH3(g) _______N2(g)+_______H2O(g)。____
①不能说明该反应已达到平衡状态标志的是_______(填标号)。
a.体系温度不变
b.反应速率5v(NH3)消耗 =4v(N2)消耗
c.容器内压强不再随时间而发生变化
d.容器内N2的物质的量分数不再随时间而发生变化
e.容器内n(NO)：n(NH3)：n(N2)：n(H2O)=6：4：5：6
②某次实验中测得容器内NO及N2的物质的量随时间的变化如图所示，图中b点对应的反应速率关系是v正_______v逆(填“” “”或“”)。
(2)一定温度下，在2 L恒容密闭容器内发生反应2NO2(g) N2O4(g)，n(NO2)随时间的变化如表：
时间/s 0 1 2 3 4 5
n(NO2) /mol 0.040 0.020 0.010 0.005 0.005 0.005
①0~2s内，该反应的平均速率v(NO2)=_______。
②根据表中可以看出，随着反应进行，反应速率逐渐减小，其原因是_______。
③该温度下，反应2NO2(g) N2O4(g)的平衡常数K=_______L·mol-1。
(3)对于反应2NO2(g) N2O4(g)，用平衡时各组分压强关系表达的平衡常数。在一定条件下NO2与N2O4的消耗速率与自身压强间存在关系：v消耗(NO2)=k1·p2(NO2)，v消耗(N2O4)=k2·p(N2O4)。其中k1、k2是与反应及温度有关的常数。相应的消耗速率跟压强的关系如图所示：
一定温度下，k1、k2与平衡常数KP的关系是k1=_______。在图标出的点中，指出能表示反应达到平衡状态的点并说明理由_______。
3．（2021·浙江·模拟预测）金属铝有广泛的应用，有人对碳还原氧化铝制备铝进行了实验研究。在2.0 L真空密闭容器中稍过量石墨与1.0 mol Al2O3混合后加热，图1是体系压强随着加热时间变化的曲线图，图2是在不同的恒定温度下，反应达到平衡，冷却后容器内剩余固体中部分含铝元素物质的物质的量随温度变化曲线图。
已知：1.01×105 Pa下Al熔点933 K，沸点2700 K；10 Pa下Al沸点低于1000 K，Al2O3和C沸点高于2000 K。
反应I：Al2O3(s)+3C(s)2Al(s)+3CO(g) △H1=+1339.1 kJ·mol-1
反应II：2Al2O3(s)+9C(s)Al4C3(s)+6CO(g) △H2=+2249.5 kJ·mol-1
反应III：Al2O3(s)+Al4C3(s)6Al(s)+3CO(g) △H3
请回答下列问题：
(1)工业上电解法冶炼铝的化学方程式为___。
(2)△H3=___。
(3)图1中石墨与Al2O3混合物加热至150 min时容器内温度约为___。
(4)从反应自发性推测，实验室进行碳还原氧化铝制备铝的实验需要在真空容器中进行，可能的原因是___。
(5)由图2可得1650 K时，反应I的平衡常数K=___。
(6)下列说法不正确的是___。
A．图1中约170 min后体系压强很快减小可能是反应I、II急剧发生，吸收了大量的热，容器内温度降低，导致反应I、II平衡向逆方向移动
B．图2显示约1650～1700 K之间是石墨与Al2O3反应制备Al的最佳温度
C．图2中T≥1700K时体系中一定还发生了其他副反应
D．综合分析可得，碳还原氧化铝制备铝比电解法成本更低，产率更高，适合大规模应用
(7)请在图3中画出温度在1450-1650 K之间2.0 L真空密闭容器中CO的浓度随温度变化曲线图___。
4．（2021·全国·模拟预测）主族元素N、P、As、Se、Cl等的某些化合物对工农业生产意义重大，回答下列问题：
(1)N、P、As电负性由大到小的顺序为_______，As的第一电离能比Se的第一电离能大的原因为_______
(2)阿散酸(如图)是一种饲料添加剂，能溶于NaOH溶液中，常含有H3AsO3、NaCl等杂质，该结构中N的杂化方式为_______，AsO的空间构型为_______
(3)液氨可作制冷剂，汽化时吸收大量的热的原因是_______
(4)NaCl晶体与Na或Cl2在50~300 GPa的高压下反应，可以形成不同的晶体，其中一种晶体的晶胞如图1所示，该晶体的化学式为_______
(5)CrCl3能与H2O、NH3形成配位数为6的配合物，且相应两种配体的物质的量之比为2：1，1mol该配合物溶于水，加入足量的硝酸银溶液可得430.5g白色沉淀，则该配合物的化学式为_______。
5．（2021·全国·模拟预测）碳的化合物在工业上应用广泛，下面对几种碳的化合物的具体应用进行分析对“碳中和”具有重要意义。
(1)已知下列热化学方程式：
i.CH2=CHCH3(g)+Cl2(g)→CH2ClCHClCH3(g) ΔH1=-133kJ·mol-1
ii.CH2=CHCH3(g)+Cl2(g)→CH2=CHCH2Cl(g)+HCl(g) ΔH2=-100kJ·mol-1
又已知在相同条件下，CH2=CHCH2Cl(g)+HCl(g)CH2ClCHClCH3(g)的正反应的活化能Ea(正)为132kJ·mol-1，则逆反应的活化能Ea(逆)为___kJ·mol-1。
(2)查阅资料得知，反应CH3CHO(aq)=CH4(g)+CO(g)在含有少量I2的溶液中分两步进行：
第①步反应为CH3CHO(aq)+I2(aq)=CH3I(l)+HI(aq)+CO(g)(慢反应)；
第②步为快反应；增大I2的浓度能明显增大总反应的平均速率。理由为___。
(3)工业上可利用煤的气化产物(水煤气)合成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH<0，在一定条件下，将1molCO和2molH2通入密闭容器中进行反应，当改变某一外界条件(温度或压强)时，CH3OH的体积分数φ(CH3OH)变化趋势如图所示：
①下列描述能说明该反应处于化学平衡状态的是___(填字母)。
A．CO的体积分数保持不变
B．容器中CO的转化率与H2的转化率相等
C．v逆(CH3OH)=2v逆(H2)
D．容器中混合气体的平均相对分子质量保持不变
②平衡时，M点CH3OH的体积分数为10%，则CO的转化率为___。
③X轴上a点的数值比b点___(填“大”或“小”)，某同学认为图中Y轴表示温度，你认为他判断的理由是___。
(4)甲醇与CO可以生成醋酸，常温下将amol/L的醋酸与bmol·L-1Ba(OH)2溶液以2：1体积比混合，混合溶液中2c(Ba2+)=c(CH3COO-)，则醋酸的电离平衡常数为_____(忽略混合过程中溶液体积的变化，用含a和b的代数式表示)。
6．（2021·天津·三模）已知：①水体中氨氮(NH3、NH)过量会导致富营养化，国家标准要求经处理过的氨氮废水中氨氮标准限值范围为0.02mg·L-1~150mg·L-1、pH控制在6-9；②HClO的氧化性比NaClO强；③NH3比NH更易被氧化。某研究小组用NaClO氧化法处理氨氮废水，进水pH对氨氮去除率和出水pH的影响如图所示：
(1)反应原理：ClO-可与NH反应生成N2等无污染物质，反应的离子方程式为___。
(2)进水pH应控制在___左右为宜；进水pH为1.25～2.75范围内，氨氮去除率随进水pH升高迅速下降的原因是___；进水pH为2.75～6.00范围内，氨氮去除率随进水pH升高而上升的原因是___。
(3)运用上述原理，也可利用如图所示的电解法去除废水中的氨氮。
a极为电源的___极；d极反应式为___。
(4)常温下将0.1004mol碳酸氢铵粉末加入到1L0.1mol·L-1盐酸中，充分反应后溶液pH恰好为7(此时溶液中几乎不含碳元素，忽略溶液体积变化)，则溶液中c(NH)=___，NH3·H2O的电离平衡常数为___。
(5)已知H2SO3的Ka1=1.3×10-2、Ka2=6.2×10-8。常温下，将SO2通入某氨水至溶液恰好呈中性，此时溶液中=__。
7．（2021·全国·模拟预测）我国在碳—1化学方面的进展主要集中在合成气化工和甲醇化工。
I.研究CO2与CH4反应使之转化为CO和H2(合成气)，可减缓燃料危机和减弱温室效应，过程包括
反应a：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)△H1>0
反应b：H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)△H2>0
(1)反应a在一定条件下能够自发进行的原因是___；该反应工业生产适宜的温度和压强为___(填标号)。
A．高温高压 B．高温低压 C．低温高压 D．低温低压
(2)工业上将CH4与CO2按物质的量1：1投料制取CO和H2时，CH4和CO2平衡转化率随温度变化关系如图所示。
①923K时CO2的平衡转化率大于CH4的原因是___。
②计算923K时反应b的化学平衡常数K=____(计算结果保留小数点后两位)。
II.CO2催化加氢制甲醇：在1.0L恒容密闭容器中投入1molCO2和2.75molH2发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，实验测得不同温度及压强下，平衡时甲醇的物质的量变化如图2所示。
(3)下列说法正确的是___。
A．该反应的正反应为放热反应
B．压强大小关系为P1C．M点对应的CO2的转化率为25%
D．在P2及512K时，图中N点v(正)III.CO2和NH3两者发生反应可减少污染或用于工业生产。
(4)H2CO3电离常数为：Ka1=4×10-7，Ka2=4×10-11。已知0.1mol/LNH4HCO3溶液的pH=8，则在此溶液中：
①下列有关离子浓度的关系式中，不正确的是___(填序号)。
A．c(NH)+c(NH3·H2O)+c(H+)=c(HCO)+c(CO)+c(H2CO3)+c(OH-)
B．c(NH)+c(NH3·H2O)=c(HCO)+c(H2CO3)
C．c(H2CO3)-c(CO)-c(NH3·H2O)=9.9×10-7mol·L-1
D．等体积等物质的量浓度NH4HCO3与NaCl溶液混合析出晶体，静置上层清液存在：c(H+)+c(NH)>c(OH-)+c(HCO)+2c(CO)
②c(H2CO3)：c(CO)=___(结果保留三位有效数字)。
8．（2021·广西·南宁二中三模）“十三五”期间中国应对气候变化工作取得显著成效，并向国际社会承诺2030年“碳达峰”，2060年实现“碳中和”。CO2的的回收及综合利用越来越受到国际社会的重视，将CO2转化为高附加值化学品已成为有吸引力的解决方案。
I.CO2合成二甲醚(DME)：
(1)合成二甲醚反应：2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g)。
已知：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49kJ/mol
2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-25kJ/mol
则合成二甲醚的反应的ΔH=_______kJ/mol。
(2)将1 mol CO2、3mol H2通入容积为1L的恒容密闭容器中合成二甲醚，200℃时容器内CO2的物质的量随时间的变化如表所示：
时间/min-1 10 20 30 40 50 60
n(CO2)mol 0.31 0.53 0.40 0.30 0.20 0.20
①0~40min内，消耗H2的平均反应速率为_______mol·L-1·min-1
②能说明反应已达平衡状态的是_______(填标号)
a.c(CO2)：c(H2O)=1：6 b.混合气体的密度不变 c.2v正(H2)=v逆(H2O) d.密闭容器内压强不变
(3)在不同温度和不同氢碳比时，合成二甲醚反应CO2的平衡转化率如图1所示，则图中氢碳比由大到小的关系是_______(用a、b、c、d表示)。
(4)在503K时，当以氢碳比为0.9时合成二甲醚(如图2)，则化学平衡常数Kp=_______ MPa-4(用气体的平衡分压代替物质的量浓度计算压强平衡常数Kp，气体分压=气体总压×各气体的体积分数，列出表达式)。
II.CO2合成甲醇(MT)：
(5)合成甲醇反应：I.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49kJ/mol
逆水煤气反应：II.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.17kJ/mol
CO合成甲醇反应：Ⅲ.CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH=-90.18kJ/mol
在不同条件下CO2平衡转化率和甲醇的平衡产率如图所示：
①图1中甲醇的平衡产率随温度升高而降低的原因是_______。
②由图2可知，不同压强下CO2的平衡转化率在550℃后趋于相等，原因是_______。
9．（2021·辽宁·模拟预测）研究、的消除对改善生态环境、构建生态文明具有重要的意义。
Ⅰ.汽油燃油车上安装三元催化转化器，可有效降低汽车尾气污染。
(1)在标准压强和指定温度下，由元素最稳定的单质生成化合物时的反应热称为该化合物的标准摩尔生成焓。已知、、的标准摩尔生成焓分别为、、。和两种尾气在催化剂作用下反应生成的热化学方程式是_______。
(2)研究CO和NO反应，测得在某温度下一定体积的密闭容器中，NO和CO浓度随时间变化如表：
时间(s) 浓度() 0 2 4 6
c(NO) 1.00 0.25 0.10 0.10
c(CO) 3.60 2.85 2.70 2.70
前4s内的速率_______。
(3)实验测得，，(、为速率常数)。在一定温度下，向2L的密闭容器中充入NO和CO气体各1mol，NO的转化率为40%时达到化学平衡，则_______(保留两位小数)。
Ⅱ.工业上，常采用氧化还原方法处理尾气中的CO。沥青混凝土可作为反应的催化剂。图中表示在相同的恒容密闭容器、相同起始浓度、相同反应时间段下，使用同质量的不同沥青混凝土(型、型)催化时，的转化率与温度的关系。
(4)在a、b、c、d四点中，未达到平衡状态的是_______(填序号)。
(5)下列关于图示的说法正确的是_______(填序号)。
A．e点转化率出现突变的原因可能是温度升高后催化剂失去活性
B．b点时CO与分子之间发生有效碰撞的几率在整个实验过程中最高
C．在均未达到平衡状态时，同温下型沥青混凝土中CO转化速率比型的要大
D．CO转化反应的平衡常数
10．（2022·新疆喀什·一模）碳和碳的两种氧化物(CO、CO2)在工业上都有重要的应用。
(1)利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇，可能发生的反应如下：
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
Ⅱ.CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH2
Ⅲ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH3
①根据上述反应判断ΔH3=___________(用ΔH1、ΔH2表示)。
在压强相等的情况下，下表为一定比例的CO2/H2，CO/H2，CO/CO2/H2在装有催化剂的反应器中生成甲醇时，不同温度下甲醇生成速率的数值变化。
组分 a(CO2/H2) b(CO/H2) c(CO/CO2/H2)
490K时甲醇生成速率 [mol·(mL cat)-1·h-1] 3.0 0.8 10.4
510K时甲醇生成速率 [mol·(mL cat)-1·h-1] 2.5 1.5 9.8
②490K时，从表中数值可以看出，合成甲醇的主要反应为___________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)，CO的存在使甲醇生成速率增大的原因为___________。
③组分a中，一定比例的CO2/H2反应，510K时甲醇生成速率低于490K时甲醇生成速率，其原因可能为___________。
(2)在T0K、1.0×104kPa下，等物质的量的CO与CH4混合气体可以合成乙醛，反应方程式如下： CO(g)＋CH4(g) CH3CHO(g)
实验测得：v正=k正p(CO)·p(CH4)，v逆=k逆p(CH3CHO)，k正、k逆为速率常数，p为气体的分压(气体分压p=气体总压p总×体积分数)。若用气体分压表示的平衡常数Kp=4.5×10-5(kPa)-1，则k正=___________(以k逆表示)；当CO转化率为20%时，v正：v逆=________
(3)工业生产水煤气的反应为C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) ΔH =+131 kJ·mol-1，ΔS=+134.5 J·K-1·mol-1，常温下该反应___________(填“能”、“不能”)自发进行，工业生产水煤气时需要首先加热煤层，并不断间歇式的通入空气和水蒸气，请说出生产水煤气时通入空气的原因___________。
11．（2021·宁夏·石嘴山市第三中学模拟预测）氮氧化物的治理有助于改善环境，比如雾霾、酸雨的治理。回答下列问题：
(1)已知：
CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1=-574 kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH2=-1160 kJ·mol-1
则CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=_______kJ·mol-1。
(2)NH3可用于催化选择性还原NO，在不同温度下，发生反应6NO(g)+4NH3(g) 5N2(g)+6H2O(g) H<0，测得氨氮比[]与NO转化率的变化情况如图所示。
①由图可知，还原NO的合适条件，=_______。
②相同时，NO转化率520 ℃比450 ℃低的原因可能是_______。
③一定温度下，在刚性密闭容器中，充入NO和NH3，测得在不同时间NO和NH3的物质的量如表：
时间/min 0 1 2 3 ∞
n(NO)/mol 1.2 0.90 0.72 0.60 0.60
n(NH3)/mol 0.90 0.70 0.58 0.50 0.50
若反应开始时的压强为p0，则该反应的化学平衡常数Kp=_______(用平衡分压代替平衡浓度计算，各气体的分压=气体总压×各气体的物质的量分数)。
(3)利用反应6NO2+8NH3=7N2+12H2O构成电池的方法，既能实现有效消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，装置如图所示。
①为使电池持续放电，离子交换膜需选用_______(填“阴”或“阳”)离子交换膜
②电极A极反应式为_______
③当有4.48LNO2(标准状况) 被处理时，转移电子的物质的量为_______ mol
12．（2021·黑龙江实验中学模拟预测）NOx(主要指NO和NO2)是大气主要污染物之一。有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题，研究NOx之间的转化也具有重要意义。
用水吸收NOx的相关热化学方程式如下：
(1)2NO2(g)+H2O(l)=HNO3(aq)+HNO2(aq)ΔH=-116.1kJ·mol-1
3HNO2(aq)=HNO3(aq)+2NO(g)+H2O(l)ΔH=+75.9kJ·mol-1
反应3NO2(g)+H2O(l)=2HNO3(aq)+NO(g)的ΔH=____kJ·mol-1。
(2)已知反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)。v正=k正·c2(NO)·c2(CO)，v逆=k逆·c(N2)·c2(CO2)(k正、k逆为速率常数)。一定条件下进行该反应，测得CO的平衡转化率与温度、起始投料比m=的关系如图所示。
①达到平衡后，仅升高温度，k正增大的倍数__(填“>”“<”或“=”)k逆增大的倍数。
②下列说法正确的是___。
A．投料比：m1B．汽车排气管中的催化剂可提高NO的平衡转化率
C．当投料比m=2时，NO转化率比CO转化率小
D．当体系中CO2和CO物质的量浓度之比保持不变时，反应达到平衡状态
(3)已知：N2O4(g)2NO2(g)ΔH＞0将一定量N2O4气体充入刚性密闭容器中，控制反应温度为T1。t1时刻反应达到平衡，混合气体平衡总压强为p，N2O4气体的平衡转化率为75%，则反应N2O4(g)2NO2(g)的平衡常数Kp=___(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)也可表示平衡常数，记作Kp，如p(B)=p·x(B)，p为平衡总压强，x(B)为平衡系统中B的物质的量分数)。
(4)在有氧条件下，新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2。将一定比例的O2、NH3和NOx的混合气体，匀速通入装有催化剂M的反应器中反应(如图所示)。
反应相同时间NOx的去除率随反应温度的变化曲线如图所示。
在50～250℃范围内随着温度的升高，NOx的去除率先迅速上升的主要原因是___；后来上升缓慢的主要原因是___；当反应温度高于380℃时，NOx的去除率迅速下降的原因可能是___。
13．（2021·辽宁铁岭·二模）二甲醚()是无色气体，可作为一种新型能源。由合成气(组成为、CO和少量CO2)直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应：
①
②
③
④ 。
试回答下列问题：
(1)一步法合成二甲醚是以合成气()为原料，在一定温度、压强和催化剂作用下进行，由和CO直接制备二甲醚的热化学方程式： ___________；判断该反应在一定温度下、体积恒定的密闭容器中，下列不能作为达到化学平衡状态的依据是___________。
A．平均摩尔质量保持不变
B．容器的密度不变
C．容器内压强保持不变
D．单位时间内消耗2moLCO同时消耗1mol二甲醚
(2)燃煤废气中的转化为二甲醚的反应原理为：，一定条件下，现有两个体积均为2.0L恒容密闭容器甲和乙，在甲中充入1moLCO2和3molH2，在乙中充入2moLCO2和6molH2，发生上述反应并达到平衡。该反应中CO2的平衡转化率随温度的变化曲线如图1所示；容器甲中，在不同催化剂作用下，相同时间内CO2的转化率随温度变化如图2所示。下列说法正确的是___________。
A．图1中，反应的、
B．图1中，表示乙容器CO2的平衡转化率随温度变化的是曲线B
C．图1中，逆反应速率：状态Ⅰ＜状态Ⅲ
D．图2中，对应的平衡常数小于对应的平衡常数
E．图2中，根据图中曲线分析，催化剂Ⅰ的催化效果最好
(3)若CO2和H2仅发生反应②和③，研究表明：在其他条件相同的情况下，用新型催化剂可以显著提高甲醇的选择性，使用该催化剂，按(总量为amol)投料于恒容密闭容器中进行反应，CO2的平衡转化率和甲醇的选择率(甲醇的选择率：转化的CO2中生成甲醇的物质的量分数)随温度的变化趋势如图所示：(忽略温度对催化剂的影响)
①根据图中数据，温度选择___________K，达到平衡时，反应体系内甲醇的产量最高。
②随着温度的升高，CO2的平衡转化率增加但甲醇的选择率降低，请分析其原因：___________。
(4)利用电化学方法可以将CO2有效地转化为，装置如下图所示。
①在该装置中，右侧Pt电极的电极反应式为___________。
②装置工作时，阴极除有生成外，还可能生成副产物降低电解效率。标准状况下，当阳极生成氧气体积为448mL时，测得阴极区内的，电解效率为___________(忽略电解前后溶液的体积变化)。已知：电解效应
14．（2021·河北张家口·三模）利用太阳能等可再生能源，通过光催化、光电催化或电解水制氢，再与一氧化碳反应制甲醇、甲醚。发生的反应有：
Ⅰ．2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) ΔH1=-90.8kJ mol-1
Ⅱ．2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH2=-23.5kJ mol-1
Ⅲ．CO(g) +H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH3=-41.3kJ mol-1
(1)反应3H2(g)+3CO(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的ΔH=___________。
(2)在恒温条件下，将2 molH2和1 mol CO投入到刚性容器中，发生反应Ⅰ，下列说法正确的是___________（填选项序号）。
A．当容器中混合气体的密度不再变化时反应达到平衡状态
B．反应放出的热量小于90.8kJ
C．如上图可表示该反应平衡常数随温度的变化
D．平衡后，再充人2molH2和1molCO，再次达到平衡，H2和CO的体积分数均减小
(3)在工业生产中，生产设备需保持一定的温度和压强，请写出一种能提高反应Ⅰ中CO转化率的方法：___________。
(4)将组成为2∶1的H2和CO充入恒温密闭容器中，分别在36MPa和54MPa恒压条件下发生反应Ⅰ。实验测得不同温度下CO的平衡转化率(α)随温度(T)变化示意图如图所示：
①600℃，54MPa时a点v正___________v逆；
②计算600℃，36MPa时该反应的平衡常数Kp=___________Mpa-2（Kp为用气体的平衡分压代替物质的量浓度计算的平衡常数）。
(5)为了寻找合适的反应温度，研究者进行了一系列实验，每次实验保持原料气组成、压强、反应时间等因素不变，实验结果如图所示。CO转化率随温度变化的规律是___________，其原因是___________。
15．（2021·浙江·二模）二氧化碳的利用、捕获是我国能源领域的一个重要战略方向。回答下列问题：
(1)用H2还原CO2可以在一定条件下合成CH3OH (不考虑副反应)
已知：
573K，恒容密闭容器中，CO2和H2的起始浓度分别为和，反应平衡时，CH3OH的产率为b，该温度下反应平衡常数的值为___________。(用含a、b的代数式表示)
(2)工业上以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下：
主反应：
副反应：
将反应物混合气按进料比通入反应装置，选择合适的催化剂，发生反应。
①不同温度和压强下，CH3OH平衡产率和CO2平衡转化率分别如图1、图2。
i.图1中，压强p1___________ p2(填“>”、“=”或“<”)，推断的依据是___________。
ii.图2中，压强为p2，温度高于503K后，CO2平衡转化率随温度升高而增大的原因是___________。
②实际生产中，测得压强为p3时，相同时间内不同温度下的CH3OH产率如图3。图3中523K时的CH3OH产率最大，可能的原因是___________(填字母序号)。
a．此条件下主反应限度最大
b．此条件下主反应速率最快
c．523K时催化剂的活性最强
(3)调节溶液pH可实现工业废气CO2的捕获和释放。已知25℃碳酸电离常数为Ka1、Ka2，当溶液pH=12时，c(H2CO3)∶c(HCO)∶c(CO)=1∶___________∶___________。(用Ka1、Ka2表示)
试卷第1页，共3页
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（北京）股份有限公司
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参考答案：
1． 吸热 a 由 a 经外电路流向 b 2H2 + O2 =2H2O H2SO4 4.0 KMnO4 浓度越大，反应速率越快（或褪色时间越短等合理答案） 1.5×10—2 或 0.015
【解析】
(1) ①由图知，反应Ⅰ的热化学方程式为：
②反应物总能量低于生成物的总能量时为吸热反应，则反应Ⅲ为吸热反应。
(2) 原电池中，还原剂在负极失去电子发生氧化反应，电子从负极流出，电子沿着导线流向正极，正极上氧化剂得到电子发生还原反应，内电路中阴离子移向负极、阳离子移向正极，燃料电池中，通入燃料氢气的一极为负极，通入氧气的一极为正极，则该电池的负极为a，电池工作过程中，电子的流向为由 a 经外电路流向 b，电池的总反应为2H2 + O2 =2H2O。
(3)①探究实验中的反应方程式知，提供6mol/L 的酸是强酸、不能有强氧化性、也不能有还原性，则该酸是H2SO4 (填化学式)。
②该实验中，4种液体的体积之和——混合溶液的总体积约为10.0mL，故实验3中，V=4.0。
③3组实验中，混合溶液中草酸、氢离子的物质的量浓度均相同，只有高锰酸钾的浓度不同，从实验1到3，混合溶液中高锰酸钾的物质的量、物质的量浓度依次减小。实验中草酸的物质的量为：0.6mol L 1×0.003L=0.0018mol，实验1中高锰酸钾的物质的量为：0.2mol L 1×0.003L=0.0006mol，草酸和高锰酸钾的物质的量之比为0.0018mol:0.0006mol=3:1，显然草酸过量，高锰酸钾完全反应，从实验1到3，溶液褪色时间由少到多，故根据上表中的实验数据，可以得到的结论是:KMnO4浓度越大，反应速率越快（或褪色时间越短等合理答案）。
④利用实验1中数据计算，用的浓度变化表示的平均反应速率:。
2． 6NO(g)+4NH3(g) 5N2(g)+6H2O(g) e ＞ 0.0075 mol L 1 s 1 随着反应的进行，二氧化氮浓度逐渐减小 1400 2k2Kp B点与D点，平衡时v消耗(NO2)=2v消耗(N2O4)
【解析】
(1)根据所给反应物和生成物可知NO中N元素被还原为0价，NH3中N元素被氧化为0价，根据电子守恒可知NO和NH3的系数比为3：2，再结合元素守恒可得化学方程式为6NO(g)+4NH3(g) 5N2(g)+6H2O(g)；
①a．容器绝热，反应进行中有能量变化，所以温度会变，当温度不变时，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡，a不符合题意；
b．消耗NH3为正反应，消耗N2为逆反应，当5v(NH3)消耗 =4v(N2)消耗时说明正逆反应速率相等，反应达到平衡，b不符合题意；
c．反应前后气体系数之和不相等，容器恒容，所以未平衡时容器内压强会发生变化，当压强不变时，说明反应达到平衡，c不符合题意；
d．容器内N2的物质的量分数不再随时间而发生变化，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡，d不符合题意；
e．容器内n(NO)：n(NH3)：n(N2)：n(H2O)=6：4：5：6，并不能说明各物质的物质的量不再改变，不能说明反应达到平衡，e符合题意；
综上所述答案为e；
②据图可知b点之后NO的物质的量减小，N2的物质的量增加，说明平衡正向移动，所以v正＞v逆；
(2)根据表格数据可知0~2s内，Δn(NO2)=0.040mol-0.010mol=0.030mol，容器体积为2L，所以v(NO2)== 0.0075 mol L 1 s 1；
②随着反应的进行，二氧化氮浓度逐渐减小，所以反应速率逐渐减小；
③根据表格数据可知3s后NO2的物质的量不再改变，反应达到平衡，此时n(NO2)=0.005mol，初始投料为n(NO2)=0.040mol，平衡时Δn(NO2)=0.040mol-0.005mol=0.035mol，根据反应方程式可知此时n(N2O4)=0.0175mol，容器体积为2L，所以K==1400；
(3)平衡时v消耗(NO2)=2v消耗(N2O4)，所以k1·p2(NO2)=2k2·p(N2O4)，则有Kp==，所以k1=2k2Kp；据图可知在B、D两点满足v消耗(NO2)=2v消耗(N2O4)，正逆反应速率相等，反应达到平衡。
3． 2Al2O34Al+3O2↑ 1767.8 kJ mol-1 1500 K 减小体系压强可以使铝沸点降低，实验时铝呈气态使反应I熵变(或生成物熵)增大，有利于反应自发进行 或4.2×10-3 D
【解析】
(1)工业上电解法熔融的Al2O3，在阴极上Al3+得到电子被还原变为Al单质，在阳极上O2-失去电子，被氧化为O2，则根据同一闭合电路中电子转移数目相等，可知电解熔融氧化铝来冶炼铝的化学方程式为：2Al2O34Al+3O2↑；
(2)已知：反应I：Al2O3(s)+3C(s)2Al(s)+3CO(g) △H1=+1339.1 kJ·mol-1
反应II：2Al2O3(s)+9C(s)Al4C3(s)+6CO(g) △H2=+2249.5 kJ·mol-1
反应III：Al2O3(s)+Al4C3(s)6Al(s)+3CO(g) △H3
根据盖斯定律，将(I)×3-(II)，整理可得Al2O3(s)+Al4C3(s)6Al(s)+3CO(g) △H3=+1767.8 kJ mol-1；
(3)图1中石墨与Al2O3混合物加热至150 min时容器内压强大约为0.75 Pa，结合图2中压强与温度关系可知：反应温度约为1500 K；
(4)从反应自发性推测，△H＜0，△S＞0，△G=△H-T△S＜0，反应自发进行。实验室进行碳还原氧化铝制备铝的实验需要在真空容器中进行，这时由于减小体系压强可以使铝沸点降低，实验时铝呈气态，导致反应I熵变(或生成物熵)增大，有利于反应自发进行；
(5)对于反应I：Al2O3(s)+3C(s)2Al(s)+3CO(g)，在1650 K时Al2O3的物质的量是0.5 mol，反应的Al2O3的物质的量是1 mol-0.5 mol=0.5 mol，根据方程式可知：每有1 molAl2O3反应，就会产生3 mol CO，则反应0.5 mol的Al2O3，产生CO的物质的量是1.5 mol，容器的容积是2 L，故c(CO)=。根据已知条件：在10 Pa下Al沸点低于1000 K，反应在真空容器中进行，压强减小导致Al的沸点低于1000 K，此时Al状态为气态，根据图示可知此时Al蒸气的物质的量为0.20 mol，则c(Al)= 故反应I的化学平衡常数K=c3(CO)·c2(Al)=(0.75)3×(0.10)2=0.0042；
(6)A．图1中约170 min后体系压强很快减小可能是反应I、II急剧发生，吸收了大量的热，导致容器内温度降低，降低温度，化学平衡向放热的逆方向移动，A正确；
B．由图2显示约1650～1700 K之间Al生成量增加，因此是石墨与Al2O3反应制备Al的最佳温度，B正确；
C．图2中T≥1700 K时，体系中Al的物质的量逐渐减小，一定是体系中发生了其它副反应，如发生反应产生Al4C3，C正确；
D．综合分析可知：碳还原氧化铝所需温度太高，难以实现，制备铝比电解法成本更高，产率更低，不适合大规模应用，D错误；
故合理选项是D；
(7)根据图示可知：在1500 K时开始产生CO气体，在1550K时c(CO)=；在1650 K时c(CO)=，将这些特殊点用平滑曲线连接，可得CO的浓度与温度关系的图像：。
4． N>P>As As的4p能级是半充满状态，能量更低，更稳定 sp3杂化 三角锥形 NH3分子间存在氢键，汽化时克服分子间氢键，需要消耗大量的能量 Na2Cl [Cr(H2O)4(NH3)2]Cl3
【解析】
(1)N、P、As位于同一主族，同主族元素从上至下元素非金属性逐渐减弱，因此电负性：N>P>As；As位于第四周期VA族，价电子排布式为4s24p3，Se位于第四周期VIA族，价电子排布式为4s24p4，As原子4p能级半充满，相对较为稳定，更难失去第一个电子，故答案为：N>P>As；As的4p能级是半充满状态，能量更低，更稳定。
(2)阿散酸中N原子的价层电子对数=3+=4，因此N原子的杂化方式为sp3；AsO中As原子的价层电子对数=3+=4，孤对电子对数为1，因此AsO的空间构型为三角锥形，故答案为：sp3杂化；三角锥形。
(3)液态NH3分子之间存在氢键，液氨汽化过程中需要吸收大量能量使氢键发生断裂，能够使环境温度降低，故答案为：NH3分子间存在氢键，汽化时克服分子间氢键，需要消耗大量的能量。
(4)1个晶胞中Na原子数为2+2×+4×=4，Cl原子数为8×=2，因此该晶体中N(Na)：N(Cl)=2：1，该晶体化学式为Na2Cl，故答案为：Na2Cl。
(5)1mol该配合物溶于水，加入足量的硝酸银溶液生成白色沉淀，该白色沉淀为AgCl，430.5g AgCl的物质的量为=3mol，说明该配合物中Cl-全部在外界，溶于水后全部电离，内界配体为H2O、NH3，且相应两种配体的物质的量之比为2：1，Cr3+的配位数为6，因此该配合物化学式为[Cr(H2O)4(NH3)2]Cl3，故答案为：[Cr(H2O)4(NH3)2]Cl3。
5． 165 总反应的平均速率由慢反应决定，I2为慢反应的反应物，增大I2的浓度，慢反应的反应速率增大，则总反应的反应速率增大 AD 25% 小 由图可知，当X一定时，随着Y值的增大，组分中φ(CH3OH)减小，由信息可知，该反应为放热反应，升温平衡逆向移动，组分中φ(CH3OH)减小，二者一致，故Y轴表示温度
【解析】
(1)根据盖斯定律，i－ii得到目标反应式的ΔH=ΔH1－ΔH2=[(－133)－(－100)]kJ/mol=－33 kJ/mol，该反应为放热反应，逆反应的活化能=正反应的活化能+33 kJ/mol=132 kJ/mol+33 kJ/mol=165 kJ/mol，故答案为165 kJ/mol；
(2)化学反应的速率由慢反应的速率决定，根据题中所给信息，反应①为慢反应，CH3CHO(aq)=CH4(g)+CO(g)的反应速率由①决定，增加I2的浓度，慢反应速率增大，则总反应速率增大；故答案为总反应的平均速率由慢反应决定，I2为慢反应的反应物，增大I2的浓度，慢反应的反应速率增大，则总反应的反应速率增大；
(3)①A．根据化学平衡状态的定义，CO的体积分数保持不变，说明反应达到平衡，故A符合题意；
B．投入量的比值等于化学计量数的比值，从反应开始到平衡，CO和H2的转化率相等，故B不符合题意；
C．用不同物质的反应速率表示反应达到平衡，要求反应方向是一正一逆，且反应速率之比等于化学计量数之比，v逆(CH3OH)=2v逆(H2)时两个反应的方向都是向逆反应方向进行，因此v逆(CH3OH)=2v逆(H2)不能说明反应达到平衡,故C不符合题意；
D．利用,组分都是气体，混合气体总质量保持不变，该反应气体物质的量减少，因此当气体平均相对分子质量保持不变，说明反应达到平衡，故D符合题意；
答案为AD；
②建立：，平衡时，M点甲醇的体积分数为10%，即有，解得x=0.25mol，CO的转化率为25%；故答案为25%；
③根据图像，当Y一定时，X轴从0～d甲醇的体积分数增大，即a点的数值比b点小；根据图像，可知，当X一定时，随着Y值的增大，组分中φ(CH3OH)减小，由信息可知，该反应为放热反应，升温平衡逆向移动，组分中φ(CH3OH)减小，二者一致，故Y轴表示温度；故答案为小；由图可知，当X一定时，随着Y值的增大，组分中φ(CH3OH)减小，由信息可知，该反应为放热反应，升温平衡逆向移动，组分中φ(CH3OH)减小，二者一致，故Y轴表示温度；
(4)根据溶液呈现电中性，得出c(H+)+2c(Ba2+)=c(OH-)+c(CH3COO-)，因为2c(Ba2+)=c(CH3COO-)，因此c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L, 2c(Ba2+)=c(CH3COO-)=mol/L，根据物料守恒，c(CH3COOH)+c(CH3COO-)=mol/L，推出c(CH3COOH)= mol/L，根据电离平衡常数的表达式Ka==；故答案为。
6． 3ClO-+2NH=N2↑+3Cl-+3H2O+2H+ 1.5 随着进水pH升高，NaClO含量增大，HClO含量降低，氧化性减弱，导致氨氮去除率下降 随着进水pH升高，氨氮废水中NH3含量增大，氨氮容易被氧化 负 Cl--2e-+H2O=ClO-+2H+ 0.1mol/L 2.5×10-5 2.24
【解析】
(1)ClO-可与NH反应生成N2等无污染物质，次氯酸根离子被还原为氯离子，结合电荷守恒、电子守恒、原子守恒配平书写离子方程式：3ClO-+2NH=N2↑+3Cl-+3H2O+2H+；
(2)根据图像可知进水pH应控制在1.50左右时氨氮去除率会较大，由于随着进水pH升高，NaClO含量增大，HClO含量降低，氧化性减弱，因此导致氨氮去除率下降；由于随着进水pH升高，氨氮废水中NH3含量增大，氨氮容易被氧化，所以进水pH为2.75～6.00范围内，氨氮去除率随pH升高而上升；
(3)由图可知，电解时Cl-失去电子转化为HClO，HClO可氧化氨气生成氮气，则d连接电源正极为阳极，可知a为负极，d为阳极，阳极反应为Cl--2e-+H2O=ClO-+2H+；
(4)依据电荷守恒，pH=7，c(NH)+c(H+)=c(OH-)+c(Cl-)，c(NH)=c(Cl-)=0.1mol/L，依据氮原子守恒，c(NH3 H2O)=0.1004mol/L-0.1mol/L=0.0004mol/L，则Kb==2.5×10-5；
(5)将SO2通入该氨水中，当溶液呈中性时溶液中c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L，电荷守恒得到：c(NH)=c(HSO)+2c(SO)，=1+，H2SO3的Ka2=6.2×10-8，==0.62，=1+=1+0.62×2=2.24。
7． △S＞0 B CH4和CO2按1：1投料发生反应Ⅰ时转化率相等，CO2还发生反应Ⅱ，所以平衡转化率大于CH4 0.39 AC CD 6.25
【解析】
(1)对于反应a：CH4(g)+CO2(g)═2CO(g)+2H2(g)△H1＞0，△S＞0，则反应a在一定条件下能够自发进行的原因是△S＞0；
较低的压强可使平衡正向移动，较高温度能加快合成速率，提高生产效率，该反应工业生产适宜的温度和压强为高温低压，故选B；
(2)①CH4与CO2按1：1投料发生反应a时转化率相等，但CO2还发生反应b，所以CO2的平衡转化率大于CH4的平衡转化率；
②反应a，设起始时充入0.1mol/L的CH4与CO2，
，
α(CO2)=1mol/L×70%=0.7mol/L，则反应Ⅱ△c(CO2)=0.7mol/L-0.6mol/L=0.1mol/L，
反应b：
K=(1.3×0.1)/ (0.3×1.1) =0.39；
(3)A．由图可知，随着温度升高，平衡时甲醇的物质的量在减小，所以升温平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应，故A正确；
B．由图可知，作一条等温线，因为该反应为气体体积减小的反应，压强越大，平衡时甲醇的物质的量也越大，所以p1＞p2＞p3，故B错误；
C．由图可知，M点对应的甲醇产量为0.25mol，则消耗CO2为0.25mol，转化率为0.25/1×100%=25%，故C正确；
D．由图可知，在P2及512 K时，N点甲醇的物质的量还小于平衡时的量，所以应该正向进行，则v(正)＞v(逆)，故D错误；
故选：AC；
(4)①A．依据物料守恒可得：c(NH)+c(NH3 H2O)=c(HCO)+c(H2CO3)+c(CO)，溶液的pH=8，呈碱性，c(OH-)＞c(H+)，则c(NH)+c(NH3·H2O)+c(H+)B．依据物料守恒可得：c(NH)+c(NH3 H2O)=c(HCO)+c(H2CO3)+c(CO)，故B错误；
C．依据物料守恒关系：①c(NH)+c(NH3 H2O)=c(HCO)+c(H2CO3)+c(CO)，依据电荷守关系：②c(NH)+c(H+)=c(HCO)+c(OH-)+2c(CO)，①-②得：c(H2CO3)-c(CO)-c(NH3 H2O)=c(OH-)-c(H+)=(10-6-10-8) mol L-1=9.9×10-7 mol L-1，故C正确；
D．滤液中存在电荷守恒：c(Na+)+c(H+)+c(NH)=c(Cl-)+c(OH-)+c(HCO)+2c(CO)，由于滤液中溶质为氯化铵和NaCl，则c(Na+)＜c(Cl-)，所以c(H+)+c(NH)＞c(OH-)+c(HCO)+2c(CO)，故D正确；
故答案为：CD；
②c(H2CO3)：c(CO)=[ c(H2CO3)×c2(H+)×c(HCO)]：[c(CO)×c2(H+)×c(HCO)]= c2(H+)/ Ka1 Ka2=(10 8)2/4×10 7×4×10 11=6.25。
8． -123 0.0525 a d d>c>b>a CO2合成甲醇与CO合成甲醇反应均为放热反应，升高温度平衡逆向移动，甲醇平衡产率降低 温度高于550℃后，反应II起主要作用，它是体积不变的反应，所以不同的压强下平衡转化率趋于相等
【解析】
I、(1)由盖斯定律，ΔH=2ΔH1+ΔH2=2×(-49)+( -49)= -123 kJ/mol；
(2) ①由表数据知，0~40min内， v(CO2)= c/ t=(1-0.30)mol/1L÷40min=0.0175 mol·L-1·min-1，消耗H2的平均反应速率为v(H2)= 3v(CO2)= 0.0525 mol·L-1·min-1；
②对于反应2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g)，
a.c(CO2)：c(H2O)=1：6说明反应物的浓度不再变化，反应达平衡，a正确；
b.容器恒容，则体积不变，都是气体，则混合气体的质量不变，则混合气体的密度一直保持不变，不能说明平衡，b错误；
c.2v正(H2)和v逆(H2O)都指逆反应方向的速率，不能说明平衡，c错误；
d.该反应是气体分子数不相等的反应，则密闭容器内压强不变，说明反应达平衡，d正确；
故选ad；
(3)在相同温度时，n(H2)越大，即氢碳比越大，CO2的平衡转化率越高，故d>c>b>a；
(4)在503K时，当以氢碳比为0.9时合成二甲醚，由图可知，达到平衡时CO2的平衡转化率为20%，列出“三段式”：

各气体体积分数、、、，此时总压强为2.0MPa，则Kp=。
II.(5)①CO2合成甲醇与CO合成甲醇反应均为放热反应，升高温度平衡逆向移动，甲醇平衡产率降低。
② 温度高于550℃后，反应II起主要作用，它是体积不变的反应，所以不同的压强下平衡转化率趋于相等。(只要答到以反应II为主即可给分)
9． 0.49 a AC
【解析】
(1)由标准摩尔生成焓定义可知：
①C(s)+O2(g)=CO(g) 1=
②C(s)+O2(g)=CO2(g) 2=
③N2(g)+O2(g)=NO(g) 3=
由盖斯定律可得2×(②-①-③)得： =2×(-393.5+110.5-90.25)=，即和NO两种尾气在催化剂作用下反应生成的热化学方程式为；
(2)前4s内NO的浓度变化量为1.00mol/L-0.10mol/L=9.00×10-4mol/L，则前4s内的速率=；
(3)由题意有三段式，平衡时=，即k正×0.32×0.32= k逆×0.1×0.22，解得0.49(保留两位小数)；
(4)型曲线，b点前反应未平衡，反应正向进行，CO转化率随温度升高增大，b点达到平衡，b点之后升高温度，平衡逆向移动，CO的转化率减小；型曲线，c点前反应未平衡，反应正向进行，CO转化率随温度升高增大，c点达到平衡，c点之后升高温度，平衡逆向移动，CO的转化率减小；因此在a、b、c、d四点中，未达到平衡状态的是a点；
(5)A．催化剂在一定温度范围内才有活性，e点转化率出现突变，可能的原因是温度太高，催化剂失去活性，A正确；
B．其他条件相同时，温度越高，活化分子百分数越大，有效碰撞几率越大，因此b点时CO与分子之间发生有效碰撞的几率不是最高，B错误；
C．结合(4)可知在曲线的顶点之前反应未达到平衡，由图可知在均未达到平衡状态时，同温下型沥青混凝土中CO转化率比型的要大，因未平衡，则相同时间内CO转化速率型比型的大，C正确；
D．平衡常数K只与温度有关，温度不同，K不同，结合(4)可知温度升高，平衡逆向移动，K减小，则Ka>Kc，D错误；
选AC。
10． ΔH1-ΔH2 Ⅰ CO促进反应Ⅲ逆向移动，CO2和H2的量增加，水蒸气的量减少 510K时催化剂的活性降低 k逆×4.5×10-5(kPa)-1 4：5 不能 因为工业生产水煤气的反应为吸热反应，通入空气和煤反应，释放热量使生产水煤气的反应能够持续进行
【解析】
(1)Ⅰ.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1；Ⅱ.CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH2；
①根据盖斯定律：反应Ⅰ-反应Ⅱ可得反应Ⅲ：CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH3=ΔH1-ΔH2；
②合成甲醇的反应为反应Ⅰ和Ⅱ，从表中数值可以看出，490K时，反应Ⅰ的速率大于反应Ⅱ的速率，反应Ⅰ进行的程度大，因此合成甲醇的主要反应为Ⅰ；根据平衡移动规律和影响速率因素进行分析，CO的存在，促进反应Ⅲ逆向移动，CO2和H2的量增加，水蒸气的量减少，有利于甲醇生成，反应速率加快；
③催化剂的催化能力与温度有关，温度升高，催化剂的催化能力下降或丧失；因此组分a中，一定比例的CO2/H2反应，510K时甲醇生成速率低于490K时甲醇生成速率，其原因可能为510K时催化剂的活性降低；
(2)当反应达到平衡时，v正= v逆，则=Kp=4.5×10-5(kPa)-1，则k正= k逆×4.5×10-5(kPa)-1；在T0K、1.0×104kPa下，设起始时n(CH4)= n(CO)=1mol，则反应的三段式为
所以p(CH4)= p(CO)= ×1.0×104kPa=×104kPa；p(CH3CHO)= ×1.0×104kPa=×104kPa；所以v正=k正p(CO)·p(CH4)= k正××104××104；v逆=k逆p(CH3CHO)= k逆××104；==；
(3)根据<0，反应自发进行；根据反应可知，ΔH>0，ΔS>0，所以反应需要在高温下反应，常温下反应不能自发进行；工业生产水煤气的反应为吸热反应，通入空气和煤反应，释放热量使生产水煤气的反应能够持续进行，所以工业生产水煤气时需要首先加热煤层，并不断间歇式的通入空气和水蒸气。
11． -867 1.0 温度过高，催化剂活性降低或反应放热，升温平衡逆向移动 阴 2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O 0.8
【解析】
(1)根据盖斯定律，用1/2(①+②)可以得到方程CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)，所以△H=1/2×(-574 kJ/mol+(-1160 kJ/mol)=-867kJ mol-1；
(2)①由图可知，氨氮比为1.0时，NO的转化率最高，则还原NO的合适条件=1.0；
②6NO(g)+4NH3(g) 5N2(g)+6H2O(g) H<0，是放热反应，当相同时，NO转化率520 ℃比450 ℃低的原因可能是：温度过高，催化剂活性降低或反应放热，升温平衡逆向移动；
③起始时，气体总物质的量为2.10mol，压强为p0，由表中数据可知，反应达到平衡时NO为0.60mol，NH3为0.50mol，则N2为0.50mol，H2O(g)为0.60mol，恒温恒容条件下，气体的压强之比等于其物质的量之比，则平衡时压强为22/21p0，平衡分压p(NO)=p(H2O)=22/21p0×0.6/2.2=6 p0/21，p(NH3)=p(N2)=5 p0/21，所以平衡常数；
(3)①原电池中，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，阴极需要消耗OH-，阳极的电极反应为：2NO2+8e-+4H2O═N2+8OH-，阳极产生OH-，因此离子交换膜需选用阴离子交换膜；
②A电极上通入NH3参加反应，NH3转化为N2，过程失电子，则A电极为负极，考虑到电解质溶液是碱性介质，所以应为OH-参与反应，生成H2O，则A电极的电极反应式为：2NH3-6e-+6OH-═N2+6H2O；
③总反应为：6NO2+8NH3═7N2+12H2O，标况下4.48LNO2的物质的量是n=V/Vm=0.2mol，所以转移电子物质的量为0.8mol。
12． -136.2 < CD p 迅速上升段：催化剂活性随温度升高而增大，同时温度升高，共同使NOx去除反应速率迅速增大 上升缓慢：温度升高，但催化剂活性下降 NH3与O2反应生成了NO
【解析】
(1)已知：①2NO2(g)+H2O(l)═HNO3(aq)+HNO2(aq)△H=-116.1kJ mol-1，
②3HNO2(aq)═HNO3(aq)+2NO(g)+H2O(l)△H=+75.9kJ mol-1，
根据盖斯定律：①×1.5+②×1/2即可得：3NO2(g)+H2O(l)=2HNO3(aq)+NO(g)△H=(-116.1×1.5+75.9×0.5)kJ mol-1=-136.2kJ mol-1，
(2)①据图1所示，正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，则k正增大的倍数＜k逆增大的倍数；
②A、由图象可知，温度一定时，增大NO浓度，CO转化率增大，即起始投料比m越大时，CO转化率越大，所以投料比：m1＞m2＞m3，故A错误；
B、催化剂不能改变反应进程，只改变反应速率，所以NO的平衡转化率不变，故B错误；
C、由反应计量关系可知，反应中NO、CO的变化量相同，平衡转化率α=变化量/起始量×100%，所以平衡转化率与起始量成反比，即投料比m=2时CO转化率是NO转化率的2倍，故C正确；
D、由反应计量关系可知，反应中NO、CO的变化量相同，所以当起始投料比m一定时，体系中CO2和CO物质的量浓度之比保持不变，即体系中CO2、CO物质的量浓度不变，反应达到平衡状态，故D正确；
故答案为：CD；
(3)t1时刻反应达到平衡，混合气体平衡总压强为p，N2O4气体的平衡转化率为75%，，所以平衡时p(N2O4)=p×0.25/(0.25+1.5)=1/7p，则p(NO2)=6/7p，所以；
(4)②在一定温度范围内催化剂活性较大，超过其温度范围，催化剂活性降低，根据图知，迅速上升段是催化剂活性随温度升高增大，与温度升高共同使NOx去除反应速率迅速增大；上升阶段缓慢主要是温度升高引起的NOx去除反应速率增大但是催化剂活性下降；在温度、催化剂条件下，氨气能被催化氧化生成NO，当反应温度高于380℃时，NOx的去除率迅速下降的原因可能是氨气在该条件下与氧气反应生成NO。
13． B ACE 553 当温度升高时反应②平衡逆向移动，而反应③平衡正向移动且幅度更大，所以CO2的转化率增加，但甲醇的选择性却降低 75%
【解析】
(1)已知：①
④ ，
根据盖斯定律①×②+④，可得 ；在一定温度下、体积恒定的密闭容器中，对应反应，则：
A．反应中混合气体的平均摩尔质量会随着反应而变，故平均摩尔质量保持不变能说明已平衡，故A不符合；
B．密闭容器中，气体总质量守恒，容积体积的不变，故气体密度不变不能说明已平衡，故选B；
C．反应中容器内压强会随着反应而变，故容器内压强保持不变能说明已平衡，故C不符合；
D．单位时间内消耗2molCO，同时消耗1mol二甲醚，则说明已平衡，故D不符合；
故答案为：；B；
(2)
A．方程式中反应物气体的物质的量为8mol，生成物为4mol，故；根据B曲线，升高温度，CO2的平衡转化率减小，平衡逆向移动，正向放热，故A正确；
B．初始量乙是甲的二倍，恒温恒容下，乙相当于在甲的基础上增大压强，平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大，故A曲线是乙，B曲线为甲，故B错误；
C．对于B曲线，随温度升高速率增大，故C正确；
D．由于该反应的正反应为放热反应，升高温度，化学平衡逆向移动，所以平衡常数：，D错误；
E．反应温度低，反应物的转化效率高，则催化剂的催化效果好，根据图示，在相同温度下在催化剂Ⅰ时CO2转化效率最高，故催化剂Ⅰ的催化效果最好，E正确；
答案选ACE。
(3)①按(总量为)，则其中含有CO2的物质的量，根据C元素守恒，在不同温度下，可得甲醇物质的量转化率×选择性，计算后，553K温度下，，大于其他温度下的产量，故答案为：553；
②反应③的正反应是吸热反应，升高温度，该反应正向移动，且温度对吸热反应影响更大，使CO2的平衡转化率增加，但对于反应②，由于该反应的正反应是放热反应，升高温度，该反应的化学平衡逆向移动，所以甲醇的平衡转化率反而降低，即甲醇的选择率降低，故答案为：当温度升高时反应②平衡逆向移动，而反应③平衡正向移动且幅度更大，所以CO2的转化率增加，但甲醇的选择性却降低；
(4)①右侧Pt上CO2得到电子转化为发生还原反应，则其反应式为：，故答案为： ；
②由阳极的电极反应式可得解得；由可得，解得，由电解效应，故答案为：75%。
14． -246.4 kJ mol-1 BD 适当提高反应气中H2的用量（浓度、体积分数、百分含量）、移去（分离出）反应体系中的CH3OH ＞ 低于240℃时，温度越高，CO的转化率越大；高于240℃时，温度越高，CO的转化率越小 温度较低时，各反应体系均未达到平衡，CO的转化率主要受反应速率影响，温度越高反应速率越大，CO的转化率也越大；温度较高时，各反应体系均已达到平衡，CO的转化率主要受反应限度影响，温度升高平衡逆向移动，故温度越高CO的转化率越小
【解析】
注意题(4)等温-平衡转化率曲线，曲线上的每个点都达到平衡状态，其中a点在曲线p1以下，在p1曲线所代表的的压强下，a点没有达到平衡状态，若要达到平衡状态，需增大转化率，即平衡要向正反应方向移动，从而判断正逆反应速率的大小关系。
(1)根据盖斯定律得：总反应的ΔH=2ΔH1+ΔH2+ΔH3=-246.4 kJ mol-1。答案为：-246.4 kJ mol-1；
(2)A．反应Ⅰ的反应物与生成物均为气体，密度不发生变化，无法判断是否平衡状态，A项错误；
B．该反应为可逆反应，反应放出的热量小于90.8kJ，B项正确；
C．反应Ⅰ为放热反应，温度升高，平衡常数应降低，与图不符。C项错误；
D．反应Ⅰ为气体分子数目减少的反应，平衡后，再充人2 mol H2和1 mol CO，相当于增大压强，平衡正向移动，再次平衡后，H2和CO的体积分数均减小，D项正确；
答案为：BD；
(3)在保持一定的温度和压强条件下，能提高反应Ⅰ中CO转化率的方法为适当提高反应气中H2的用量（浓度、体积分数、百分含量）、及时移去（分离出）反应体系中的CH3OH。答案为：适当提高反应气中H2的用量（浓度、体积分数、百分含量）、移去（分离出）反应体系中的CH3OH；
(4)①反应Ⅰ为气体分子数目减少的放热反应，在相同温度下，压强越大，CO的转化率越高。则根据图可知，p1=54MPa，则600℃、54MPa时a点未达到反应平衡，反应正向进行，v正＞v逆；答案为：＞；
②将组成为2∶1的H2和CO充入恒温密闭容器中发生反应Ⅰ，600℃，36MPa时，设初始加入CO(g)xmol，根据三段式：
各物质的压强之比等于其物质的量之比，则平衡时各物质的压强分别为p(H2)=，p(CO)=，p(CH3OH)=，该反应的分压平衡常数。答案为：；
(5)由图可知，CO转化率在低于240℃时，温度越高，CO的转化率越大；高于240℃时，温度越高，CO的转化率越小；原因是温度较低时，各反应体系均未达到平衡，CO的转化率主要受反应速率影响，温度越高反应速率越大，CO的转化率也越大；温度较高时，各反应体系均已达到平衡，CO的转化率主要受反应限度影响，温度升高平衡逆向移动，故温度越高CO的转化率越小。答案为：低于240℃时，温度越高，CO的转化率越大；高于240℃时，温度越高，CO的转化率越小；温度较低时，各反应体系均未达到平衡，CO的转化率主要受反应速率影响，温度越高反应速率越大，CO的转化率也越大；温度较高时，各反应体系均已达到平衡，CO的转化率主要受反应限度影响，温度升高平衡逆向移动，故温度越高CO的转化率越小。
15． ＞ 该反应为气体分子总数减小的反应，高压有利于甲醇的生成；图1中，相同温度下，p1时的甲醇平衡产率高于p2时的，因此，p1＞p2 CO2平衡转化率为正反应和副反应的CO2平衡转化率之和。副反应为吸热反应，随温度升高CO2平衡转化率升高；主反应为放热反应，随温度升高CO2平衡转化率降低。温度较高时，CO2平衡转化率主要取决于副反应 bc 1012 Ka1 1024 Ka1 Ka2
【解析】
根据三段式结合K=计算(1)；主反应： 为放热反应，副反应： 为吸热反应，根据温度和压强对平衡的影响分析解答(2)；根据Ka1=，Ka2=计算解答(3)。
(1)平衡时，CH3OH的产率为b，得到的CH3OH平衡物质的量浓度为abmol L-1；
则K===，故答案为：；
(2)①i．反应CO2 (g)+3H2 (g)CH3OH(g)+H2O(g)为气体分子总数减小的反应，压强增大，平衡向正反应方向移动，有利于甲醇的生成；由图1可知p1时的甲醇平衡产率高于p2时的，因此，p1＞p2；推断的依据是：该反应为气体分子总数减小的反应，高压有利于甲醇的生成；图1中，相同温度下，p1时的甲醇平衡产率高于p2时的，因此，p1＞p2，故答案为：＞；该反应为气体分子总数减小的反应，高压有利于甲醇的生成；图1中，相同温度下，p1时的甲醇平衡产率高于p2时的，因此，p1＞p2；
ii．图2中，压强为p2时，CO2平衡转化率为正反应和副反应的CO2平衡转化率之和，副反应为吸热反应，随温度升高CO2平衡转化率升高，主反应为放热反应，温度高于503K后，CO2平衡转化率降低，因温度较高时，CO2平衡转化率主要取决于副反应，所以CO2平衡转化率随温度升高而增大，故答案为：CO2平衡转化率为正反应和副反应的CO2平衡转化率之和，副反应为吸热反应，随温度升高CO2平衡转化率升高，主反应为放热反应，随温度升高CO2平衡转化率降低，温度较高时，CO2平衡转化率主要取决于副反应；
②图3中523K时的CH3OH产率最大。a．主反应为放热反应，升高温度，平衡向吸热方向移动，故a不可能；b．温度越高，速率越快，所以此条件下主反应速率最快，造成产率增大，故b可能；c．催化剂能成千上万倍的加快反应速率，说明523K时催化剂的活性最强，故c可能；故答案为：bc。
(3) pH=12，即c(H+)=10-12mol L-1；Ka1=，得c(HCO)==1012 Ka1 c(H2CO3)；Ka2=，得c(CO)= =1024 Ka1 Ka2 c(H2CO3)；c(H2CO3)∶c(HCO)∶c(CO)=1∶[1012 Ka1 c(H2CO3) ]∶[1024 Ka1 Ka2 c(H2CO3)]=1∶1012 Ka1∶1024 Ka1 Ka2，故答案为：1012 Ka1；1024 Ka1 Ka2。

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