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猜押 化学反应原理综合题
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化学反应原理 2024年第14题 2023年第17题2022年第14题 化学反应原理综合题是高考必考题型，承载着宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知等核心素养，及变化观、微粒观等重要学科思想，常与生产、生活、科技等紧密联系的物质为背景材料，把热化学、电化学及四大平衡知识融合在一起命制，题目设问较多，涉及内容也较多，多数题目含有图像或图表，导致思维转换角度较大，对考生思维能力的要求较高。 根据对近几年的高考试题分析，从考点设置的角度，化学反应原理综合题主要考查盖斯定律及其应用、热化学方程式的书写、化学反应速率、化学平衡及其计算（平衡常数、转化率、产率等计算与变化判断）、图像分析、电化学综合等，试题难度比较大。
1．(2025·江苏苏北四市（徐连淮宿）·一模)的催化加氢反应可以产生多种高附加值产品，如甲醇，碳氢化合物等。
Ⅰ．由制碳氢化合物的过程如图-1所示。
(1)涉及部分反应：
　
　
　
(2)催化剂Ⅰ可使用铁基催化剂。
①方铁矿()可用作催化剂，当时，晶体中为 。
②地球化学研究发现，地幔层(温度)中磁铁矿与石墨矿会转化为方铁矿，该反应的化学方程式为 。
Ⅱ．电催化还原制备碳氢化合物，其装置原理如图-2所示。
(3)电池工作过程中，阴极生成的电极反应式为 。
(4)每转移2mol电子，阳极室溶液质量减少 g。
Ⅲ．把附着在分子筛上，可催化、生成及碳氢化合物，部分反应机理如图-3所示。催化剂中、转化率，烃的选择性关系如图-4所示。
(5)大于1后，CO转化率降低的可能原因为 。
(6)随增加，烯烃选择性减少，烷烃增加的可能原因为 。
【答案】(1)
(2) 8.5
(3)
(4)18
(5)Zr含量减少，吸附的CO量减少，CO转化率降低
(6)随Zn的量增多，吸附的量增多，产生、增多，与烯烃反应，使烷烃量增加，烯烃量减少
【详解】（1）根据盖斯定律， 可以由减去得到，则该过程的；
故答案为：；
（2）当，方铁矿()可写为，根据化合物化合价为零的规律，有关系式，解得，则=8.5；磁铁矿主要成分为与石墨矿反应转化为方铁矿与CO，则化学方程式为；
故答案为：8.5；；
（3）从电催化还原制备碳氢化合物装置图-2可知，装置中使用了质子交换膜，左侧惰性电极发生氧化反应，该电极为阳极，右侧石墨烯电极发生或等碳氢化合物，为还原反应，该电极为阴极，其中生成的电极反应式为；
故答案为：；
（4）左侧惰性电极为阳极，发生电极反应式为，且由阳极室通过质子交换膜移向阴极室，每转移2mol电子，生成0.5mol，移走2mol，阳极室溶液质量减少；
故答案为：18；
（5）从催化、生成及碳氢化合物，部分反应机理图-3可看出，需吸附在上转化生成或碳氢化合物，当大于1后，随比值增大，含量减少，吸附CO的量降低，则转化率降低；
故答案为：Zr含量减少，吸附的CO量减少，CO转化率降低；
（6）从部分反应机理图-3可看出吸附在上产生、，再生成或碳氢化合物，随增加，则Zn的含量增多，吸附的量增多，产生、增多，会与烯烃反应，生成烷烃从而使烷烃量增加，烯烃量减少；
故答案为：随Zn的量增多，吸附的量增多，产生、增多，与烯烃反应，使烷烃量增加，烯烃量减少。
2．(2025·江苏无锡·一模)二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为
．
．
．
在密闭容器中，时，在催化剂作用下反应相同时间所测得的平衡转化率、实际转化率随温度的变化如图1所示。的选择性可表示为。
(1)各物质的相对能量如图2所示， ，平衡时的选择性随着温度的升高 (填“增大”“减小”或“不变”)，用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度为 。
(2)在密闭容器中，和的起始物质的量分别为和，平衡后反应体系中各物质的物质的量随温度的变化如图3所示，图中表示的物质的量的曲线为 。在，反应的平衡常数 。(保留两位有效数字)
(3)催化与转化为的机理如图4所示。反应体系中呈现 种价态，催化剂中掺入少量，用替代结构中部分形成，可提高催化效率的原因是 。
【答案】(1) 减小
(2) B 0.17
(3) 2 导致催化剂结构中出现较多的氧空位，利于二氧化碳的催化转化
【详解】（1）反应的焓变等于生成物焓的和减去反应物的焓的和，则2CO(g)+2H2(g)=CO2(g)+CH4(g) ΔH3=[(-393)+(-75)-2×(-111)+2×0]kJ/mol=-246kJ/mol；生成甲烷的反应均为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，则平衡时CH4的选择性随着温度的升高而减小；由图可知温度400℃左右时二氧化碳实际转化率最高，催化剂的活性最大，此时为最适温度，温度继续增加，催化剂活性下降，故用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度为400℃；故答案为-246；减小；400℃；
（2）结合图2可知，低于300℃二氧化碳的平衡转化率接近100%，此时图3中AB的量接近2mol、1mol，DE的量接近0mol，升高温度，反应Ⅰ、Ⅲ逆向移动、Ⅱ正向移动，导致量增大、甲烷的量减小，结合碳守恒可知，含碳物质的量不会超过1mol，则A为水、B为甲烷、C为氢气、E为一氧化碳、D为二氧化碳，故图中表示CH4的物质的量的曲线为B；在505℃，水、氢气均为1.35mol，结合氢守恒可知，甲烷为，设二氧化碳、一氧化碳分别为amol、bmol，由碳守恒可知，a+b+0.65=1，由氧守恒可知，2a+b+1.35=1×2，解得a=0.3mol，b=0.05mol，反应Ⅱ的平衡常数；故答案为B；0.17；
（3）由图可知，Ce可以与1个氧或2个氧结合，氧化合价为-2，故Ce的化合价为+4或+2两种价态；结合反应机理可知，Ca2+替代CeO2结构中部分Ce4+形成，导致催化剂结构中出现较多的氧空位，利于二氧化碳的催化转化，故答案为2；导致催化剂结构中出现较多的氧空位，利于二氧化碳的催化转化。
3．(2025·江苏南通、如皋·第一次适应性考试)CO2的转化是实现“碳中和”的有效途径。
(1)CO2催化加氢合成甲醇(反应Ⅰ)中伴随反应Ⅱ的发生：
反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g)
反应Ⅱ：CO2(g)＋2H2(g)=CH2O(g)＋H2O(g)
恒压时，CO2和H2起始量一定的条件下，在分子筛膜反应器中反应，该分子筛膜能选择性分离出H2O(g)。
①使用分子筛膜的目的是 。
②将反应后的气体以一定流速通过含Cu＋修饰的吸附剂，分离其中的CH3OH(g)和CH2O(g)，Cu＋能与π键电子形成作用力较强的配位键。测得两种气体的出口浓度(c)与进口浓度(c0)之比随时间变化关系如图1所示。20～40min，CH3OH(g)浓度比增大而CH2O(g)浓度比几乎为0的原因是 。
(2)CO2与CH4重整可以制取CO和H2。1.01×105Pa下，将n起始(CO2)∶n起始(CH4)=1∶1的混合气体置于密闭容器中，发生如下反应：
反应Ⅲ：CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)；ΔH=246.5kJ·mol-1
反应Ⅳ：H2(g)＋CO2(g)=CO(g)＋H2O(g)；ΔH=41.2kJ·mol-1
反应Ⅴ：2CO(g)=CO2(g)＋C(s)；ΔH=-172.5kJ·mol-1
不同温度下重整体系中CH4和CO2的平衡转化率如图2所示。500～800℃范围内，CO2的平衡转化率低于CH4的原因是 。
(3)一种金属氧化物(用MR表示)催化CO2与环氧丙烷()反应制碳酸酯X反应机理如图所示。已知CO2中的碳氧键可以被催化剂中具有较强给电子能力的活性中心的电子进攻而活化断裂。
①碳酸酯X的结构简式为 。
②MgO活化催化CO2的能力强于Al2O3的原因是 。
【答案】(1) 分离出H2O(g)，促进平衡正向移动，增大CO2的转化率 CH2O含π键电子，Cu＋与之形成较强的配位键，原先吸附剂吸附的CH3OH被CH2O替代
(2)该温度范围内，反应Ⅴ进行的程度大于反应Ⅳ进行的程度
(3) Mg的金属性强于Al，MgO的O负电性更强，MgO的O更易进攻活化CO2中的碳氧键
【详解】（1）①根据信息可知该分子筛膜能选择性分离出H2O(g)，分离出产物H2O(g)，能促进平衡正向移动，增大CO2的转化率。
②根据信息可知Cu＋能与π键电子形成作用力较强的配位键，而CH2O含π键电子，Cu＋与之形成较强的配位键，原先吸附剂吸附的CH3OH被CH2O替代。
（2）根据信息可知CH4和CO2的起始投料相同，而反应Ⅲ中两者也是按1:1反应，则推断500～800℃范围内，CO2的平衡转化率低于CH4的原因是该温度范围内，反应Ⅴ进行的程度大于反应Ⅳ进行的程度。
（3）
①由的变化过程可知，中与M 相连的O-和与R相连的C原子相结合，得到碳酸酯X的结构简式为。
②MgO活化催化CO2的能力强于Al2O3的原因是Mg的金属性强于Al，MgO的O负电性更强，MgO的O更易进攻活化CO2中的碳氧键。
4．(2025·江苏南京、盐城·一模)研究脱除烟气中的是环境保护、促进社会可持续发展的重要课题。
(1)催化脱硝。用催化脱除汽车尾气中的和。
①已知： 。
的标准燃烧热。则反应 。
②催化脱硝的反应机理如图所示。“过程①”部分转化成。当氧化标准状况下2.24LCO时，生成的中 。
(2)络合吸收脱硝。用、混合液吸收烟气中NO，反应机理示意如下。
[NO络合]
[再生]反应ⅰ.
反应ⅱ.
反应iii.……
①从结构上分析与成键络合的原理为 。
②反应ⅲ的离子方程式为 。
③探究烟气中对吸收液脱除的影响。将一定比例和的混合气体匀速通过装有吸收液的反应器。NO去除率、吸收液中浓度随时间的变化如下图所示。在前后，NO去除率先上升后下降的原因是 。
(3)电解氧化脱硝。电解食盐水，利用生成的将废气中氧化为。电解溶液，去除率、溶液中浓度与电流强度的关系如下图所示。当电流强度大于时，随着电流强度的增大，去除率降低的可能原因是 。
【答案】(1) -746 1：4
(2) 提供空轨道，提供孤电子对，形成配位键络合 前，氧化生成，被水吸收，去除率上升；后，氧化生成不能与络合的，使浓度减小，去除率下降
(3)当电流强度大于时，随着电流强度的增大，放电生成了更高价态的酸根(或参加放电)，溶液中浓度减小，的去除率降低
【详解】（1）①已知： ，的标准燃烧热，根据盖斯定律，将2×△H2-△H1可得目标反应的△H=2×(-283kJ/mol)-(+180kJ/mol)=-746kJ/mol。
②1molCeO2 中n(Ce)=1mol，标准状况下2.24LCO的物质的量n(CO)=2.24÷22.4L/mol =0.1mol。CO作还原剂，CO中C元素化合价从+2价升高到+4价，1molCO失去2mol电子，0.1molCO失去电子的物质的量为0.1mol×2=0.2mol。CeO2 中Ce元素化合价从+4价降低到+3价，设生成Ce3+的物质的量为xmol，则失去电子的物质的量为0.2mol时，x=0.2mol，Ce4+的物质的量为(1 0.2)mol=0.8mol，所以n(Ce3+):n(Ce4+)=0.2:0.8=1:4。
（2）①具有空轨道，NO分子中N原子有孤对电子，N原子的孤电子对可以进入Fe2+的空轨道，形成配位键，从而使与发生络合反应。
②反应ⅰ.，反应ⅱ.，此为Fe2+的再生，故反应ⅲ为。
③前，氧化生成，被水吸收，去除率上升；后，氧化生成不能与络合的，使浓度减小，再生困难，导致去除率下降。
（3）当电流强度大于时，随着电流强度的增大，去除率降低的可能原因是随着电流强度的增大，放电生成了更高价态的酸根(或参加放电)，溶液中浓度减小，使参与氧化NO的浓度降低，的去除率降低。
5．(2024·江苏宿迁·三模)碳中和是科学研究的重要方向，将二氧化碳转化为甲烷、碳酸二甲酯等，是资源化利用CO2的有效方式。
I．合成CH4过程中涉及如下反应：
甲烷化反应(主反应)：CO2(g)＋4H2(g)=CH4(g)＋2H2O(g) ΔH1=-164.7 kJ·mol 1
逆变换反应(副反应)：CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g) ΔH2=＋41.1 kJ·mol 1
(1)不同条件下，按照n(CO2)∶n(H2)=1∶4投料，CO2的平衡转化率如图所示。
①压强P1、P2、P3由大到小的顺序是 。
②压强为P1时，随着温度升高，CO2的平衡转化率先减小后增大。温度高于600℃，随温度升高CO2平衡转化率增大的原因是 。
(2)积炭是制约CO2甲烷化工业应用的主要问题。
积炭反应：2CO(g)=C(s)＋CO2(g) ΔH3
CH4(g)=C(s)＋2H2(g) ΔH4=＋74.8 kJ·mol 1
①CO歧化积炭反应自发趋势是 。
A．高温自发 B．低温自发 C．任意温度自发 D．任意温度非自发
②积碳主要由CH4(g)=C(s)＋2H2(g)引起，关键是开发出具有抗积碳性能[C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)]的催化剂。催化剂A、B对积碳与消碳的影响如图所示。则工业生产时应选择何种催化剂并说明理由 。
Ⅱ．电化学方法还原可将CO2将其转化为其它化学产品。酸性条件下电化学还原CO2的装置如图所示。
已知法拉第效率(FE)表示为：FE(B)%=。
控制pH=1、电解液中存在KCl时，电化学还原CO2过程中CH4(其他含碳产物未标出)和H2的法拉第效率变化如图所示。
(3)阴极生成甲烷的电极反应式是 。
(4)结合上图的变化规律，推测KCl可能的作用是 。
(5)CO2与甲醇可以在一定条件下合成碳酸二甲酯，在CeO2催化CO2合成碳酸二甲酯(DMC)的反应机理可能分三步进行，如图所示，推测反应②的中间体产物的结构式为 。
【答案】(1) P3 > P2 > P1 CO2平衡转化率为反应i和反应ⅱ的CO2平衡转化率之和，反应i为放热反应，随温度升高CO2平衡转化率降低，反应ⅱ为吸热反应，随温度升高CO2平衡转化率升高，温度较高时，CO2平衡转化率主要取决于反应ii，(或: i为放热反应，ⅱ为吸热反应，600℃之后，CO2转化率主要取决于反应ii)
(2) 低温 工业生产时应选择催化剂A，催化剂A对于积碳反应的活化能大，同时对于消碳反应的活化能小，说明不利于积碳有利于消碳
(3)
(4)KCl的存在有利于CO2还原成CH4，不利于生成氢气(或KCl的浓度大于1mol/L时，KCl抑制了阴极产生氢气，提高了CO2电化学还原生成CH4的选择性)
(5)
【详解】（1）①该主反应是体积减小的反应，副反应是等体积反应，画一条与y轴相平的平行线，从下到上，转化率变大，说明平衡正向移动，压强不断增大，因此压强P1、P2、P3由大到小的顺序是P3 > P2 > P1，故答案为: P3 > P2 > P1；
②压强为P1时，随着温度升高，CO2的平衡转化率先减小后增大，温度高于600℃之后，随.着温度升高CO2转化率增大，原因是CO2平衡转化率为反应i和反应ⅱ的CO2平衡转化率之和，反应i为放热反应，随温度升高CO2平衡转化率降低，反应ⅱ为吸热反应，随温度升高CO2平衡转化率升高，温度较高时，CO2平衡转化率主要取决于反应ii，(或: i为放热反应，ⅱ为吸热反应，600℃之后，CO2转化率主要取决于反应ii)；故答案为：CO2平衡转化率为反应i和反应ⅱ的CO2平衡转化率之和，反应i为放热反应，随温度升高CO2平衡转化率降低，反应ⅱ为吸热反应，随温度升高CO2平衡转化率升高，温度较高时，CO2平衡转化率主要取决于反应ii，(或: i为放热反应，ⅱ为吸热反应，600℃之后，CO2转化率主要取决于反应ii)；
（2）已知：Ⅰ：CO2(g)＋4H2(g)=CH4(g)＋2H2O(g) ΔH1=-164.7 kJ·mol 1
Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g) ΔH2=＋41.1 kJ·mol 1
Ⅳ：CH4(g)=C(s)＋2H2(g) ΔH4=＋74.8 kJ·mol 1
根据盖斯定律，由Ⅰ-Ⅱ2+Ⅳ得反应2CO(g)=C(s)＋CO2(g) ΔH3=ΔH1-2ΔH2+ΔH4=-164.7 kJ·mol 1-(＋41.1 kJ·mol 1)2+74.8 kJ·mol 1=-172.1 kJ·mol 1，ΔH3<0，则2CO(g)=C(s)＋CO2(g)在低温下能自发进行，答案为低温；
为了消除积碳，应该抑制积碳反应的发生，促进消碳反应的进行，由图可知催化剂A对于积碳反应的活化能大，同时对于消碳反应的活化能小，故应该选择催化剂A，答案为：工业生产时应选择催化剂A，催化剂A对于积碳反应的活化能大，同时对于消碳反应的活化能小，说明不利于积碳有利于消碳；
（3）酸性条件下，阴极生成甲烷的电极反应式是；
（4）图中变化规律是随KCl的浓度的增大，FE(CH4)增大，说明KCl的存在有利于CO2还原成CH4，不利于生成氢气(或KCl的浓度大于1mol/L时，KCl抑制了阴极产生氢气，提高了CO2电化学还原生成CH4的选择性)；
（5）
根据流程可知，与CO2反应生成中间产物，中间产物与CH318OH反应生成DMC和，可推知中间产物为。
6．(2024·江苏苏州市八校·联考)氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。可通过下列反应大规模制取氢气。
Ⅰ.水煤气变换反应(WGSR)
反应a：
(1)一定压强下，由最稳定单质生成1mol化合物的焓变为该物质的摩尔生成焓。已知、的摩尔生成焓分别为、。则的摩尔生成焓的热化学方程式为 。
(2)实验发现，其他条件不变，在相同时间内，向上述体系中投入一定量的CaO可以增大H 的体积分数。对比实验的结果如下图所示。投入CaO时，的体积分数增大的原因为 。投入纳米CaO装置的氢气产率更高，其原因为 。
(3)酸性溶液中电解副产物可用于生产，实现的资源化，其电极反应式为 。生成的电极应连接电源的 极(选填“正”或“负”)。
Ⅱ.甲烷干重整(DRM)
DRM的主要反应为：
反应b：
反应c：
该过程中会逐渐生成积碳覆盖在催化剂表面，使催化剂中毒。
(4)甲烷和二氧化碳的起始物质的量均为1mol，实验测得在0.1MPa下，平衡时各组分的量随温度变化如下图所示。已知气体分压=气体总压×气体的物质的量分数，用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数。625°C时反应c的压强平衡常数为 。
(5)对催化剂载体改性，使其形成氧空位，可减少积碳。晶胞如下图所示。取干燥在Ar气条件下加热，热重分析显示样品一直处于质量损失状态；X射线衍射分析结果表明随着温度升高，该晶胞边长变长，但铈离子空间排列没有发生变化。加热后，当失重率(损失的质量/总质量)为2.32%时，每个晶胞拥有的的个数为 。
【答案】(1)=
(2) CaO可以吸收CO2，使CO2浓度减小，生成H2的反应正向移动，H2百分含量增大 纳米CaO表面积比微米CaO大，吸收CO2能力比微米CaO强
(3) CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O 负
(4)
(5)7
【详解】（1）已知：反应a：
一定压强下，由最稳定单质生成1mol化合物的焓变为该物质的摩尔生成焓。已知、的摩尔生成焓分别为、，则得：
b．
c．
d．
根据盖斯定律，由a+b+c得反应d．= = = ，因此的摩尔生成焓的热化学方程式为=；
（2）催化重整后的化学方程式为CH4（g）+2H2O（g） CO2（g）+4H2（g），向其中投入CaO时，CaO可吸收CO2，使c（CO2）减小，平衡正向移动，导致生成H2更多，H2百分含量增大，若投入纳米CaO时，由于纳米CaO颗粒小，表面积大，可使反应速率加快，c（CO2）减小，平衡正向移动加剧，所以H2百分含量增大，
故答案为：CaO可以吸收CO2，使CO2浓度减小，生成H2的反应正向移动，H2百分含量增大；纳米CaO表面积比微米CaO大，吸收CO2能力比微米CaO强；
（3）CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，C元素化合价降低，被还原，应为电解池的阴极反应，连接电源的负极；电极方程式为CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O，
故答案为： CO2+6H++6e-=CH3OH+H2O；负；
（4）由图知，625℃达到平衡时，n(H2O)=n(CO2)=n(CO)=0.5mol，氢气是1.2mol，根据氢原子守恒，平衡时甲烷物质的量为mol=0.15 mol，根据碳原子守恒知，积碳的物质的量为（1+1-0.5-0.5-0.15）mol=0.85mol；反应Ⅱ的压强平衡常数；
（5）一个晶胞中Ce4+个数为、O2-在体内，个数为8，即一个晶胞中4个Ce4+、8个O2-，1molCeO2质量为172g，加热后当失重率为2.32%时，损失的质量为氧元素的质量，即172g×2.32%=4.0g，n(O)=0.25mol，因为铈离子空间排列没有发生变化，所以失去O2-的个数为0.25×4=1，每个晶胞拥有的O2-的个数为8-1=7。
7．(2025·江苏苏州·三模)研究的综合利用具有重要的意义。
Ⅰ.催化重整制氢气
一种与催化重整制取的过程如图1所示。在反应管中加入和催化剂，先通入，待步骤Ⅰ完成后，再将以一定流速通入，并控制温度为，进行步骤Ⅱ。
(1)写出步骤Ⅱ中发生主要反应的化学方程式： 。
(2)步骤Ⅱ中还存在少量副反应：，测得出口处和的流量随时间变化如图2所示。
①时出口处气体流量略高于的原因是 。
②反应进行后，反应管中仍残留较多，但流量迅速降低，流量升高，可能的原因是 。
Ⅱ.用于烟气脱硝
(3)烟气脱硝相关反应如下：
反应Ⅰ
反应Ⅱ
反应Ⅲ
①反应Ⅲ的 。
②反应Ⅰ和反应II的平衡常数分别为、，则相同温度下反应Ⅲ的 (用、表示)。
(4)模拟烟气脱硝：一定条件下，将、和按匀速通过催化脱硝反应器，测得去除率和转化率随反应温度的变化如图3所示。
①当温度低于时，的去除率随温度升高而升高，可能原因是 。
②当温度高于时，的去除率随温度升高而降低，可能原因是 。
【答案】(1)
(2) 步骤Ⅱ主反应生成的与的物质的量相等，副反应消耗同时生成 分解生成和，使浓度降低，生成的覆盖在催化剂表面，使活性降低
(3)
(4) 温度低于，催化剂活性增强和温度升高共同使脱硝反应速率加快 高于时，与氧气发生燃烧，参加脱硝反应的量减少，使脱硝反应速率减慢
【详解】（1）步骤Ⅱ中反应物是碳酸钙和甲烷，发生反应生成氧化钙、CO和氢气，主要反应的化学方程式：；
（2）①步骤Ⅱ反应化学方程式：生成与的物质的量相等，步骤Ⅱ中还存在少量副反应：生成CO，则时出口处气体流量略高于的原因是：步骤Ⅱ主反应生成的与的物质的量相等，副反应消耗同时生成；
②反应进行后，反应管中仍残留较多，但流量迅速降低，流量升高，可能的原因是：分解生成和，使浓度降低，生成的覆盖在催化剂表面，使活性降低；
（3）①根据盖斯定律，反应I-反应II可得反应Ⅲ，则反应Ⅲ的-985.2-(-116.2)= ；
②反应I-反应II可得反应Ⅲ，两式相减则平衡常数相除，则相同温度下反应Ⅲ的；
（4）①当温度低于时，催化剂活性较佳，且温度逐渐升高反应速率加快，因此的去除率随温度升高而升高，可能原因是：温度低于，催化剂活性增强和温度升高共同使脱硝反应速率加快；
②当温度高于时，反应物加入氧气，能与甲烷发生燃烧反应，使甲烷的量减少，反应物浓度减小，使脱硝反应速率减慢，的去除率随温度升高而降低，可能原因是：高于时，与氧气发生燃烧，参加脱硝反应的量减少，使脱硝反应速率减慢。
8．(2024·江苏南通·三模)氯化铵是一种重要的化工产品，氯化铵的转化与利用是目前化工研究的热点。
(1)1943年，侯德榜团队成功研发了联合制碱法，提高了食盐利用率。其主要流程如下：
①25℃时，；，；反应的平衡常数K= 。
②将“母液Ⅱ”循环进入“沉淀池”，是联合制碱法的关键。向“母液Ⅰ”中通入氨气可提高的循环利用率，其原理是 。
(2)以氧化镁为载体，化学链方法分解氯化铵工艺的示意图如图1所示。“释氯”过程中可能发生反应的焓变如图2所示。
①已知 。温度越高，越有利于分解。a (填“>0”“<0”或“=0”)。
②“释氨”主反应为，该反应 。
③有研究表明，“释氨”反应分两步进行：；。控制其他条件不变，分别改变或MgO固体粒径大小，“释氨”速率随固体粒径的影响如图3所示。粒径大小对“释氨”反应速率的影响明显小于MgO粒径大小的影响，其原因是 。
④“释氯”装置中含有少量可提高“释氯”时HCl的平衡产率，主要原因是 。
⑤已知 ，燃烧的热量用于该化学链分解反应。每分解，需要(已折算为标况)。忽略温度对化学反应焓变的影响，该化学链的热量利用率为 。
【答案】(1) 0.09 增大，促进析出；使转化为，增大钠盐溶解度，有利于循环
(2) >0 对总反应速率的影响更大 释氯时可能发生副反应：，少量会抑制反应发生 (或)
【分析】沉淀池发生反应NaCl+H2O+CO2+NH3=NH4Cl+NaHCO3↓，母液I含NH4Cl，通入氨气促进析出，分离得到氯化铵晶体和母液Ⅱ；
【详解】（1）①反应的平衡常数K===0.09；
②向“母液Ⅰ”中通入氨气可提高的循环利用率，其原理是增大，促进析出；使转化为，增大钠盐溶解度，有利于循环；
（2）①温度越高，越有利于分解说明该分解反应是吸热反应， H>0，则a>0；
②根据图2可得反应I：，已知反应Ⅱ： ，由盖斯定律，反应I+Ⅱ可得“释氨”主反应为，该反应；
③粒径大小对“释氨”反应速率的影响明显小于MgO粒径大小的影响，其原因是：对总反应速率的影响更大；
④“释氯”装置中含有少量可提高“释氯”时HCl的平衡产率，主要原因：释氯时可能发生副反应：，少量会抑制反应发生；
⑤分解反应为 ，分解需要吸收20×akJ能量，需要标况下即物质的量为，已知 ，则燃烧放出热量为，热量利用率为。
9．(2024·江苏南通·调研)苯乙烯是合成橡胶和塑料的重要原料，可由乙苯为原料制得。
(1)利用“乙苯脱氢反应”可制备苯乙烯。
C6H5C2H5(g)C6H5CH=CH2(g)+H2(g) ΔH=akJ mol-1
保持气体总压不变，原料气按以下A、B、C三种投料方式进行：
A．乙苯
B．n(乙苯)：n(N2)=1：10
C．n(乙苯)：n(CO2)=1：10
三种投料分别达到平衡时，乙苯转化为苯乙烯的转化率[×100%]与温度的关系如图1所示。
①α 0(填“＞”、“＜”或“不能确定”)。
②相同温度下，投料方式B乙苯的平衡转化率比投料方式A的高，其原因是 。
③相同温度下，投料方式C乙苯的平衡转化率比投料方式B的高，其可能原因是 。
④工业上利用“乙苯脱氢反应”生产苯乙烯时，会产生少量积碳。使用相同条件下的水蒸气代替N2，可较长时间内保持催化剂的催化活性，其原因是 。
(2)CO2用于制备苯乙烯有助于实现“碳中和”。
①在催化剂X作用下，CO2参与反应的机理如图2所示(α、β表示乙苯分子中C或H原子的位置；A、B为催化剂的活性位点，其中A位点带部分正电荷，B1、B2位点带部分负电荷)。根据元素电负性的变化规律，图2所示的反应机理中步骤I和步骤II可描述为 。
②保持混合气体总压(p)等其他条件不变，CO2的分压[p(CO2)=×p]与乙苯转化率的关系如图3所示。p(CO2)＞14kPa时，乙苯转化率下降的原因是 。
【答案】(1) ＞ 加入一定量N2使“乙苯脱氢反应”的Qc＜Kc(或Qp＜Kp)，反应平衡时正向进行程度更大 CO2与C6H5C2H5反应生成C6H5CH=CH2；CO2与H2反应[H2(g)+CO2(g)=CO(g)+H2O(g)]使H2浓度减小，“乙苯脱氢反应”平衡时正向进行程度更大 水蒸气与积碳发生反应H2O(g)+C(s)=CO(g)+H2(g)，可消除催化剂表面的积碳
(2) 乙苯α－H带部分正电荷，被带部分负电荷的B1位点吸引，随后解离出H+并吸附在B1位点上；(B1位点上的)H+与B2位点上CO2中带部分负电荷的O作用生成，带部分正电荷的C吸附在带部分负电荷的B2位点上 过多的CO2占据了带部分负电荷的B1位点，使得乙苯α－H的脱除速率降低，乙苯转化率下降
【详解】（1）①根据图像可知转化率是大于0的，故α＞0。
②相同温度下，投料方式B乙苯的平衡转化率比投料方式A的高，其原因是加入一定量N2使“乙苯脱氢反应”的Qc＜Kc(或Qp＜Kp)，反应平衡时正向进行程度更大。
③相同温度下，投料方式C乙苯的平衡转化率比投料方式B的高，其可能原因是CO2与C6H5C2H5反应生成C6H5CH=CH2；CO2与H2反应[H2(g)+CO2(g)=CO(g)+H2O(g)]使H2浓度减小，“乙苯脱氢反应”平衡时正向进行程度更大。
④工业上利用“乙苯脱氢反应”生产苯乙烯时，会产生少量积碳。使用相同条件下的水蒸气代替N2，可较长时间内保持催化剂的催化活性，其原因是水蒸气与积碳发生反应H2O(g)+C(s)=CO(g)+H2(g)，可消除催化剂表面的积碳。
（2）
①图2所示的反应机理中步骤I和步骤II可描述为乙苯α－H带部分正电荷，被带部分负电荷的B1位点吸引，随后解离出H+并吸附在B1位点上；(B1位点上的)H+与B2位点上CO2中带部分负电荷的O作用生成，带部分正电荷的C吸附在带部分负电荷的B2位点上。
②CO2的分压[p(CO2)=×p]与乙苯转化率的关系如图3所示，p(CO2)＞14kPa时，乙苯转化率下降的原因是过多的CO2占据了带部分负电荷的B1位点，使得乙苯α－H的脱除速率降低，乙苯转化率下降。
10．(2024·江苏苏锡常镇四市·二模)丙烷脱氢制丙烯是较为理想的丙烯生产渠道。
(1)丙烷直接催化脱氢。在催化剂作用下，丙烷直接脱氢制丙烯反应历程中的相对能量变化如图所示(*表示催化剂表面吸附位点，如表示吸附在催化剂表面的)。
①丙烷直接催化脱氢制丙烯反应的 。
②该反应历程共分五步，其中速率控制步骤为第 步。
③研究表明，实际生产中除使用催化剂外，还需控制反应温度在选择温度为的原因是 。
(2)氧化丙烷脱氢。下，将不同组分的原料混合气以相同流速通过装有催化剂的反应床，测得转化率和选择性(选择性)随时间的变化关系如图所示，图中分别代表、的两种原料气。
①随着反应的进行，4小时前A组分原料气中转化率和选择性均有所提升，且在反应床出口检测到。研究表明，氧化丙烷脱氢经历了以下两个反应：Ⅰ．；Ⅱ． 。(填化学方程式)
②反应进行至4小时后，B组分原料气的反应几乎无法进行，而A组分原料气的反应仍保持相对优异的稳定性，其可能原因是 。
(3)丙烷燃料电池脱氢。一种质子导体燃料电池采用材料作阳极催化层，在阳极侧注入燃料气，阴极侧直接暴露于空气中，在下可实现丙烷高效脱氢制丙烯，装置如图所示。
①电池工作时，负极发生主要反应的电极反应式为 。
②与氧化丙烷脱氢相比，丙烷燃料电池脱氢制丙烯工艺的优点是 。
【答案】(1) 123.21 四 该温度下催化剂的活性较高，反应速率较快
(2) 丙烷直接脱氢时发生副反应生成积碳覆盖在催化剂表面上，阻碍了反应的进行，而在CO2氧化丙烷脱氢时，CO2能发生反应，及时消除积碳
(3) 反应物空气廉价易得，且在制备丙烯的同时可获得电能
【详解】（1）①丙烷直接催化脱氢制丙烯反应，观察反应历程可知；
②化学反应速率由慢反应决定，反应的能垒越大，反应速率越慢，控速步骤就是活化能最大的步骤，由图可知为第四步，所需活化能最大，故速率控制步骤为第四步；
③选择温度为480℃的原因是该温度下催化剂的活性较高，反应速率较快。
（2）①随着反应的进行，且检测到，氧化丙烷脱氢总反应为： ， 由此可知反应II为；
②反应进行至4小时后，B组分原料气的反应几乎无法进行，而A组分原料气的反应仍保持相对优异的稳定性，其可能原因是丙烷直接脱氢时发生副反应生成积碳覆盖在催化剂表面上，阻碍了反应的进行，而在CO2氧化丙烷脱氢时，CO2能发生反应，及时消除积碳。
（3）①该装置是实现丙烷高效脱氢制丙烯，负极发生主要反应的电极反应式为；
②与氧化丙烷脱氢相比，丙烷燃料电池脱氢制丙烯工艺的优点是反应物空气廉价易得，且在制备丙烯的同时可获得电能。
11．常见火箭推进剂燃料液肼、液氢、乙醇的相关研究是能源利用领域的研究热点。
Ⅰ．已知在和一定温度下，由元素的最稳定单质生成纯物质的热效应称为该物质的标准生成焓，用表示。相同状况下有关物质的标准生成焓如图所示。
(1)火箭推进剂可用作燃料，作氧化剂，反应的热化学方程式可表示为： 。
Ⅱ．液氢是一种高能低温液体燃料，可由多种途径制备得到，再经加压降温即得到液氢。
(2)下，在某密闭容器中按充入气体，发生反应，平衡时与的分压比为，则的平衡转化率为 ，平衡常数 (用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
Ⅲ．乙醇-水催化重整可获得。其主要反应为：
反应1：
反应2：
(3)在时，若仅发生反应1和反应2，平衡时和的选择性及的产率随温度的变化如图所(的选择性)
升高温度，平衡时的选择性 (填“增大”“减小”或“先增大后减小”)；分析曲线②在前后变化趋势相反的原因 。
(4)在密闭容器中充入和发生反应1和反应2，下列说法错误的是___________(填标号)。
A．反应1在高温下可自发进行
B．恒压充入稀有气体，反应2平衡不移动
C．容器内混合气体的平均相对分子质量不变，则反应均达到平衡状态
D．恒温恒容时，增大的比值，乙醇平衡转化率减小
Ⅳ．乙醇碱性燃料电池可作为电源给铅酸蓄电池充电，一段时间后铅酸蓄电池的阴极减少了，
(5)此时理论上消耗乙醇的质量为 g。
【答案】(1)-1079.2kJ/mol
(2) 50% 1/9或0.11
(3) 增大 在之前，以反应1为主，温度升高，氢气的产率增大，在之后，以反应2为主，温度升高，氢气的产率减小
(4)B
(5)2.3
【详解】（1）①根据摩尔生成焓的定义，可得到以下三种物质的摩尔生成焓的热化学方程式：
Ⅰ． ；
Ⅱ． ；
Ⅲ．
依据盖斯定律，将4×Ⅲ-(2×Ⅰ＋Ⅱ)可得热化学方程式：
，其焓变
；
（2）①、下，在某密闭容器中按充入气体，发生反应，平衡时与的分压比为，设起始时的物质的量为，的物质的量为，参加反应的物质的量为x mol，则可建立如下三段式：
恒温恒容条件下，气体的压强之比等于物质的量之比，依题意可得：，解得，平衡时，，，，，则的平衡转化率为=50％。
由于反应前后体积不变，则平衡常数Kp==或0.11。
（3）根据已知反应1、2均为吸热反应，升高温度均有利于平衡正向移动，平衡时CO2和CO的选择性之和为100%，故平衡时CO2和CO的选择性的变化趋势相反，只有第二个反应生成CO，因此升温CO的选择性升高，故曲线③表示CO的选择性随温度的变化，曲线②表示平衡时H2的产率随温度的变化，曲线①表示CO2的选择性随温度的变化，则CO的选择性随温度的变化增大；
H2的产率在前增大，在后减小，其原因是：在300℃之前，以反应1为主，温度升高，氢气生成量大于消耗量，氢气的产率增大，300℃以后，以反应2为主，温度升高，氢气消耗量大于生成量，氢气的产率减小；
（4）A．反应1，根据反应自发进行，则高温自发进行，A正确；
B．恒压充入稀有气体，则体积变大，与原平衡相比，相当于减压，反应1正向移动，、分压增大，连带反应2平衡正移，B错误；
C．两个反应全是气体，气体的总物质的量是个变化的量，气体总质量不变，则平均相对分子质量是变化的量，混合气体的平均相对分子质量不再改变，说明反应达到了平衡，C正确；
D．恒温恒容时，增大的比值，相当于水的物质的量不变增加乙醇的物质的量，乙醇的浓度增大，平衡正向移动，水平衡转化率增大，乙醇平衡转化率减小，D正确；
故选B；
（5）铅酸蓄电池充电是阴极的反应为，减少的质量为的质量，因此转移的电子数为：；醇碱性燃料电池的负极反应为：，因此消耗的乙醇的物质的量为：，乙醇的摩尔质量为46g/mol，因此消耗的乙醇的质量为：。
12．环氧乙烷常作消毒剂。现代工业常用银作催化剂，氧化乙烯制备环氧乙烷，相关反应如下：
主反应(i)：
副反应(ii)：
回答下列问题：
(1)的电子式为 。
(2) 。反应i的正反应自发进行的条件是 (填“高温”“低温”或“任意温度”)。
(3)一定温度下，在恒容密闭容器中充入和，发生上述反应，下列情况表明反应一定达到平衡状态的是___________(填标号)。
A．混合气体密度不随时间变化
B．气体平均摩尔质量不随时间变化
C．气体总压强不随时间变化
D．
(4)将和以不同起始流速通入负载催化剂的反应器中，通过检测流出气成分绘制的乙烯转化率和环氧乙烷选择性曲线如图所示。
已知：环氧乙烷选择性。
①随着起始流速增大，乙烯转化率降低，可能的原因是 。
②下列措施一定可以提高环氧乙烷平衡产率的是 (填标号)。
A．使用选择性更高的催化剂 B．升高反应体系温度 C．及时分离出环氧乙烷
(5)某温度下，保持压强为，向密闭容器中充入和，经过反应达到平衡，乙烯平衡转化率为80%，环氧乙烷选择性为75%。
①内，分压变化速率为 (用含的式子表示)。
②该温度下，反应ii用分压代替平衡浓度计算的平衡常数为 (只列计算式)。
【答案】(1)
(2) -1134 低温
(3)BC
(4) 流速越快，反应物接触时间越短，原料气与催化剂接触时间越短，原料利用率越低，乙烯转化率越低 C
(5) (或等)
【详解】（1）
结构中含有碳碳双键，每个碳原子结合2个氢原子，电子式为；
故答案为：；
（2）根据盖斯定律，反应(ii)- 反应(i)=目标反应，故-1134；
主反应(i)为，则低温条件下，能自发进行；
故答案为：-1134；低温；
（3）A．根据，在恒容容器中，气体m不变、V不变，则混合气体密度不是变量，混合气体密度不随时间变化不能表明反应一定达到平衡状态，A项错误；
B．根据，在恒容容器中，气体m不变，而主反应(i)气体物质的量减小，则气体平均摩尔质量是变量，气体平均摩尔质量不随时间变化能表明反应一定达到平衡状态，B项正确；
C．主反应(i)气体物质的量减小，则气体总压强是变量，气体总压强不随时间变化能表明反应一定达到平衡状态，C项正确；
D．根据碳元素守恒，则不能表明反应一定达到平衡状态，D项错误；
故答案为：BC；
（4）①随着起始流速增大，乙烯转化率降低，可能的原因是流速越快，反应物接触时间越短，原料气与催化剂接触时间越短，原料利用率越低，乙烯转化率越低；
②A．使用选择性更高的催化剂，单位时间内生成环氧乙烷的量增多，能增大生产环氧乙烷效率，但平衡不移动，不能提高环氧乙烷平衡产率，A项错误；
B．升高反应体系温度，主反应平衡逆移，环氧乙烷平衡产率降低，B项错误；
C．及时分离出环氧乙烷，主反应平衡正移，环氧乙烷平衡产率增大，C项正确；
故答案为：①流速越快，反应物接触时间越短，原料气与催化剂接触时间越短，原料利用率越低，乙烯转化率越低；②C
（5）①根据相关数据计算， 平衡体系中，、、，起始时氧气分压为，平衡时氧气分压为，则以氧气分压变化表示的速率为；
②反应ii的平衡常数=(或等)
故答案为：①；②(或等)。
13．氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。目前，我国已成为世界第一大产氢国，以下路线均可制氢气。
I.水煤气法制氢气
发生以下两个反应：
反应1：
反应2：
(1)时将和各通入容积为的密闭容器中仅发生反应，时的转化率是，用的浓度变化表示的反应速率 。
(2)恒温恒压时向体系中充入一定量(不参与反应)可提高的平衡产率，原因为 。
Ⅱ.乙醇与水催化反应制氢气
发生以下三个反应：
反应3：
反应4：
反应5：
(3)计算 。
(4)恒容条件下，将和投入密闭容器中发生Ⅱ中三个反应，平衡时和的选择性以及乙醇的转化率随温度的变化曲线如图所示。
已知：的选择性
①表示选择性的曲线是 (填“”“”或“”)。
②时，反应4的压强平衡常数 (已知：分压总压该组分物质的量分数，计算结果保留整数)。
Ⅲ.化工燃料重整制氢
反应为：
(5)，将和的混合气体(投料比)按一定流速通过盛有炭催化剂的反应器，测得的转化率受炭催化剂颗粒大小的影响如图所示(注：目数越大，表示炭催化剂颗粒越小)。
由图可知，后的转化率与炭催化剂的目数的关系为 ，原因是 。
【答案】(1)0.0025
(2)反应1为气体分子数增大的反应，恒温恒压时向体系中充入一定量N2，相当于减压，降低各气体分压（相当于扩大容器体积），会使反应1的平衡正向移动
(3)173
(4) c 14
(5) 达到化学平衡前，催化剂目数越大，反应速率越快，在相同时间反应的甲烷更多，CH4转化率越大 催化剂目数越大，颗粒越小，表面积越大，原料气与催化剂的接触更加充分，反应更完全
【详解】（1）时将和各通入容积为的密闭容器中仅发生反应，时的转化率是，列出三段式：
用的浓度变化表示的反应速率=0.0025。
（2）反应1为气体分子数增大的反应，恒温恒压时向体系中充入一定量N2，相当于减压，降低各气体分压（相当于扩大容器体积），会使反应1的平衡正向移动，所以充入一定量(不参与反应)可提高的平衡产率。
（3）反应3：
反应4：
反应5：
由盖斯定律反应5=反应3+2×反应4，则=173。
（4）①反应3、5为吸热反应，反应4为放热反应，随着温度的升高，反应3、5平衡正向移动，反应4平衡逆向移动，反应4逆向移动CO2转化为CO，故温度升高CO的选择性增大，CO2的选择性减小。表示CO2选择性的曲线为a，表示CO选择性的曲线为c（同温度下两条选择性曲线上的点的和为100%），表示C2H5OH转化率的曲线是b；
②CO的选择性+CO2的选择性=1，乙醇与水的投料分别为2mol和6mol，时，CO的选择性为15%，CO2的选择性为85%，则n(CO2)：n(CO)=0.85:0.15，乙醇的转化率为60%，列出三段式：
设反应4转化CO ymol，
因乙醇的转化率为60%，则反应5转化乙醇为1.2-x，
CO的物质的量为1.2mol×15%×2=0.36mol，则2x-y=0.36，则n(H2O)=2.76mol，n(H2)=6.84mol，n(C2H5OH)=0.8mol，n(CO)=0.36mol，n(CO2)=2.04mol，总物质的量为12.8mol，该反应各物质系数均为1，分压压强之比等于物质的量之比，反应4的压强平衡常数。
（5）据图可知，70 min后在反应达到化学平衡前，催化剂目数越大，反应速率越快，在相同时间反应的甲烷更多，CH4转化率越大，因为催化剂目数越大，颗粒越小，表面积越大，原料气与催化剂的接触更加充分，反应更完全。
14．化学工业在碳中和领域起着重要作用，目前对二氧化碳的综合利用有多种途径。
途径一：将工业废气中的二氧化碳转化为甲烷，原理如下：
反应i
途径二：二氧化碳和氢气合成甲醇，原理如下：
反应ii
反应iii
请回答下列问题：
(1)分子为 分子(填“极性”或“非极性”)，分子的空间结构为 。
(2)结合反应i和以下信息，写出燃烧热的热化学方程式 。
已知： ； 。
(3)反应ii的 0(选填“>、<或=”)，在 (选填“较高”、“较低”或“任意”)温度下能自发进行。
(4)恒温恒容条件下的反应iii，下列能判断该反应已经达到平衡状态的___________。
A．混合气体密度不变
B．反应容器受到的压强不变
C．、、、的分子个数比为
D．断裂键的同时断裂的键
(5)一定条件下研究途径一，相同时间内测得甲烷产率与催化剂、温度变化关系如下图所示。则反应i最适宜的催化剂和反应温度是 。
(6)在某密闭容器中通入与各，一定条件下发生反应：，测得的平衡转化率与温度及压强的关系如下图所示。则化学反应速率 (填“<”“=”或“>”，下同)， 。
(7)科学家设计利用可再生能源(如风能、太阳能)电催化还原二氧化碳制备多碳产物(如乙烯、乙醇、丙烷等)，实现资源的再利用和碳循环，装置如图所示。
①M极接电源的 极(填“正”或“负”)。
②写出生成乙烯的电极反应式： 。
③经质子交换膜由 (填“左侧向右侧”，或“右侧向左侧”)移。
【答案】(1) 非极性分子 直线形
(2)CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3kJ/mol
(3) ＜ 较低
(4)D
(5)80%NiO/CeO2，350℃
(6) ＜ ＞
(7) 正 由左侧向右
【详解】（1）CO2分子的中心原子为C，采用sp杂化，空间构型为直线形，为非极性分子；
（2）反应Ⅳ： ；，反应Ⅴ： ，CH4燃烧热的热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH，可以由反应Ⅴ×2-反应ⅰ-反应Ⅳ×2得到，ΔH=(-571.6kJ/mol)×2+164.9kJ/mol+44kJ/mol×2=-890.3kJ/mol；
（3）反应ⅱ ，反应ⅱ的ΔS＜0，ΔH＜0，当ΔG=ΔH-TΔS＜0时能自发进行，应当为较低温度条件；
（4）A.恒温恒容条件下，气体的体积和质量均不变，混合气体的密度是个不变的量，不能判断化学平衡状态，故A不选；
B.反应ⅲ反应前后气体体积不变，恒温恒容条件下，反应的压强一直不变，不能判断达到化学平衡状态，故B不选；
C. 、、、的分子个数比为，但是不能判断其是否会发生变化，不能说明达到平衡，故C不选；
D.断裂1mol H—H键的同时断裂 2mol的O—H键时正逆反应速率相等，达到化学平衡状态，故D选；
故答案为：D；
（5）甲烷的产率较高的条件下，条件较为适宜，此时催化剂和温温度分别是80%NiO/CeO2，350℃；
（6）对于反应来说，在温度相同的条件下，增大压强，平衡逆向移动，CH4的转化率降低，则有P1＜P2，压强越大，反应速率越快，则化学反应速率v(a)＜v(b)；压强不变的条件下，升高温度，CH4的转化率升高，平衡正向移动，平衡常数K增大，则K(a)＞K(c)，故答案为：＜；＞；
（7）由图可知，N极碳元素化合价降低得电子，故N极为阴极，M电极为阳极，发生氧化反应，连接电源的正极；
①由上述分析可知，M接电源的正极；
②N为阴极，CO2得到电子生成乙烯，反应方程式为；
③N极消耗的氢离子，M极电极反应式为，产生H+，经质子交换膜由左侧向右侧移动。
15．2024年全国政府在节能减排方面采取了一系列重要政策和措施，以推动碳达峰和碳中和目标的实现。回答下列问题：
(1)加氢合成甲醇是合理利用的有效途径。制备甲醇过程涉及反应如下：
反应①：
反应②：
反应③：
反应① 0，反应② 。
(2)在有催化剂，高温条件下某反应达到平衡，平衡常数，恒容时，温度升高，浓度减小。
①该反应化学方程式为 ，该反应正反应为 反应。(填“吸热”或“放热”)
②升高温度，逆反应速率 (填“增大”或“减小”)
(3)在一容积可变的密闭容器中充入10molCO和20mol，在催化剂存在时反应生成甲醇：，的平衡转化率随温度，压强的变化如图所示：
①当达到平衡状态A时，容器的体积为10L，计算A点的平衡常数 。
②如果反应开始时仍充入10molCO和20mol，则在平衡状态B时容器的体积 L。
(4)科学家研发出一种新系统，通过“溶解”水中的二氧化碳，以触发电化学反应，有效减少碳的排放，其工作原理如图所示。
①系统工作时b极区的电极反应式为 。
②系统工作时b极区有少量固体析出，该固体可能是 。
【答案】(1) < +41.19
(2) 吸热 增大
(3) 1 2
(4)
【详解】（1）由题干信息可知，反应① ；反应②： ；反应③： ，反应①-反应③可得反应②，则依据以上数据，=(-49.58kJ/mol)-(-90.77kJ/mol)=+ 41.19kJ/mol，反应①正向是气体体积减小的反应，；
（2）①由平衡常数表达式可知反应的化学方程式： ；若温度升高，浓度减小，说明反应正向进行，则该正反应是吸热反应；
②升高温度，正逆反应速率均增大；
（3）①根据已知列三段式：，A点平衡常数；
②根据已知列三段式：，A、B两容器温度相同，即化学平衡常数相等，B点平衡常数，体积为VL，则有；，解得V=2L；
（4）①系统工作时，a极为金属钠，钠只能失去电子，做负极，b极为正极，b极区二氧化碳和水反应转化为碳酸氢根离子和氢气，电极反应式为；
②系统工作时钠离子作为阳离子向正极移动，遇到有可能形成的过饱和溶液，有固体析出。
16．硫酸亚铁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)写出基态的价层电子轨道表示式： 。
(2)已知下列热化学方程式：



则的 。(用含、、的代数式表示)
(3)将置入抽空的刚性容器中，升高温度发生分解反应：。平衡时的关系如图所示。
下，反应半小时达到平衡，则用二氧化硫表示的反应速率为 。
(4)时，该反应的平衡总压 。该温度下，若某时刻体系内的，则此时反应 (填“正向进行”“逆向进行”或“平衡状态”)。 (填“<”“>”或“=”)。
(5)提高温度达时，上述容器中进一步发生反应，装置内反应达到平衡时测得，，则 ， (计算结果保留2位小数)。
【答案】(1)
(2)
(3)0.05
(4) 5.0 正向进行
(5) 40 4.44
【详解】（1）
Fe是26号元素，核外含有24个电子，基态的价层电子轨道表示式：。
（2）根据盖斯定律可知，可得，则。
（3）时，，因此，该反应用二氧化硫表示的反应速率。
（4）时，，因此，该反应的平衡总压、平衡常数大于，则此时反应正向进行，。
（5）提高温度，上述容器中进一步发生反应（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，设的起始分压为x，则的起始分压为x，，列“三段式”：
根据，得：，可得，，则。
17．甲醇是最为常见、应用场景最为广泛的基础化学品之一，甲醇与乙烯、丙烯和氨是用于生产所有其他化学品的四种关键基础化学品。
(1)已知反应I：；
反应Ⅱ：；
则反应Ⅲ： ；
(2)常温常压下利用催化剂实现二氧化碳加氢制甲醇的反应历程和能量变化图如下(其中吸附在催化剂表面上的粒子用*标注)
转化历程中决速步骤的反应方程式为 。
(3)在恒容密闭容器中充入和。发生反应I和Ⅱ，测得平衡时的转化率、和的选择性随温度变化如下图所示。
①表示选择性的曲线是 。(填字母)
②时，反应I的平衡常数为 (保留2位有效数字)。
③过程中，转化率变化的原因是 。
(4)工业上用甲醇燃料电池采用电解法处理含和的碱性废水，将转化为无污染的物质，其原理如下图所示。
①电解废水时，电极与石墨电极 相连(填“M”或“N”)
②消耗标准状况下，理论上可处理含 的废水。
【答案】(1)-90
(2)
(3) c 0.0015 升高温度对反应I的影响大于反应II
(4) M 0.4
【详解】（1）根据盖斯定律，反应Ⅲ=反应II-反应I，则；
（2）该转化历程中活化能越大反应速率越慢，故起决速步骤的方程式为；
（3）①反应I中生成CO(g)为吸热反应，反应Ⅱ中生成CH3OH(g) 为放热反应，故随着温度的升高，反应I正向移动，反应Ⅱ逆向移动，所以CO(g)的选择性升高，CH3OH(g) 的选择性降低，且二者的选择性之和应为100%。结合图像可知，表示选择性的曲线是c；
②根据图像信息可知时，CO2的平衡转化率为12%，CO(g)的选择性为25%， CH3OH(g)的选择性为75%。可计算出CO2的消耗量为0.12mol，生成CO(g)的物质的量为0.12mol×25%=0.03mol，生成CH3OH(g)的物质的量为0.12mol×75%=0.09mol。根据题意，在该密闭容器中发生反应I和反应Ⅱ：
反应I：
反应Ⅱ：
故在该温度下达到平衡状态时，，，，，反应I的平衡常数为；
③升高温度反应I正向移动，CO2的平衡转化率升高，反应Ⅱ逆向移动，CO2的平衡转化率降低，结合图像在过程中，转化率随着温度的升高而升高说明反应Ⅰ的影响大于反应Ⅱ；
（4）①左图为燃料电池，根据图像可知电极发生氧化反应，作负极，电极发生还原反应作正极。右图为电解装置，石墨电极M发生氧化反应，即为阳极，故电极与石墨电极M相连；
②消耗标准状况下，根据可求得电路中电子转移2mol。当处理含的废水时，发生反应：，根据比例求出可处理含0.4的废水。
18．氨和肼()在生产中有广泛应用。
(1)、的沸点依次为113.5℃、-183℃，它们的相对分子质量都是32，沸点却相差很大，主要原因是 。
(2)气体在中完全燃烧生成气态氮气和水蒸气时放出热量为。写出其热化学方程式： 。是二元弱碱，在水中第二步电离方程式为 。
(3)450℃，在刚性密闭容器中加入少量催化剂，再充入和合成。下列情况能说明该反应一定达到平衡状态的是_______(填标号)。
A．混合气体密度不随时间变化 B．气体总压强不随时间变化
C．体积分数不随时间变化 D．气体平均摩尔质量不随时间变化
(4)已知： 。正反应在任何温度下都能自发进行，则 (填“>”或“＜”)0。
(5)已知：①
②
则 。
(6)保持总压强为，向密闭反应器中充入(不参与反应)、气体发生(5)中反应，测得的平衡转化率与温度、投料比关系如图所示。
①其他条件相同，随着增大，平衡转化率增大的原因是 。温度： (填“>”“<”或“=”)。
②已知：点，则的平衡常数 。(可列计算式)
提示：用分压计算的平衡常数为，分压总压物质的量分数。
【答案】(1)分子间存在氢键
(2)
(3)BD
(4)<
(5)
(6) 投料比增大，平衡体系分压减小，平衡向正反应方向移动 < 85.2或
【详解】（1）沸点不同，主要从分子间作用力角度分析。由分子构成的物质，相对分子质量相同，肼分子间能形成氢键，所以肼的沸点高。
（2）相当于，完全反应放出热量为，则反应的热化学方程式为 。类似氨，肼含2个原子，每个原子价层有1个孤电子对，能与水电离出的氢离子形成配位键，则N2H4在水中的电离方程式为，。
（3）A．反应在恒温恒容密闭容器中进行，气体的体积不变，反应混合物都是气体，气体的质量不变，则密度始终不变，A项不符合题意；
B．正反应是气体分子数减小的反应，当气体总压强不随时间变化时，说明反应达到平衡，B项符合题意；
C．设某时刻消耗，列出反应的三段式：
则体积分数为，C项不符合题意；
D．反应混合物都是气体，气体的质量不变，该反应是气体物质的量发生变化的反应，若气体平均摩尔质量不随时间变化，则气体物质的量不变，说明反应达到平衡状态，D项符合题意；
故答案为BD。
（4）正反应是熵增反应，即ΔS>0，在任何温度下都能自发进行，则ΔH<0。
（5）根据盖斯定律，得目标反应：。
（6）①投料比增大，相当于肼的量一定，增大氩气量，相当于减小压强，平衡正向移动，故肼的转化率增大。正反应是放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动，肼的转化率增大，故<；
②取M点投料为和,达到平衡时N2H4反应了0.9mol；假设①先平衡，②后平衡，设达到平衡时①中变化的物质的量为，②中变化的物质的量为。
，，解得：，，平衡体系气体组成：、、、、；气体总物质的量为，气体分压：，，，。
19．碳氧化物甲烷化是应对气候变化、减少温室气体排放的重要研究课题。其中，二氧化碳甲烷化涉及的反应如下：
①
②
③
已知：以乙烷为例，其选择性定义为
回答下列问题：
(1)二氧化碳与甲烷反应制合成气(CO、)的热化学方程式④为 ，反应的 0(填“”“”或“”)，该反应在 (填“高温”或“低温”)下可自发进行。
(2)将反应物与按体积比1：4混合进行甲烷化反应，不同压强和温度对平衡产物的影响如图1所示(左图限定温度为300℃，右图限定压强为100kPa)。纵坐标为体积分数。根据本研究课题的目的，结合图1分析，理论上可选择的压强和温度为 (填标号)，理由是 。
A．200℃，100kPa　　　B．200℃、1000kPa　　　C．600℃、100kPa　　　D．600℃、1000kPa
(3)若，在恒温恒容反应器中进行甲烷化反应，平衡时转化率为50%，甲烷和乙烷的选择性分别为50%和20%，平衡时压强为p，则反应④的平衡常数 (用含p的计算式表示)。
(4)已知CO也可发生甲烷化反应：⑤。或CO甲烷化的速率经验方程为，其中k为速率常数、为反应物分压。已知，为活化能，R为常数，T为热力学温度)，和CO甲烷化的速率常数与温度之间的关系如图2和图3所示。
则反应的活化能：① ⑤(“”“”或“”)，分析依据是 。
【答案】(1) > 高温
(2) A、B 由图可知，影响该反应转化率的因素为温度，而非压强，且温度越高，转化率、甲烷选择性降低
(3)
(4) < 分析可知直线的斜率的绝对值表示活化能，则CO图像斜率更大，活化能更大
【详解】（1）由盖斯定律可知，2×②-①可得二氧化碳与甲烷反应制合成气(CO、)的热化学方程式④为，该反应中气体体积增大，反应的0，时反应可以自发进行，该反应在高温下可自发进行。
（2）进行甲烷化反应，则要使甲烷的体积分数达到最大，结合图1分析，理论上可选择的温度和压强为200℃、100kPa和200℃、1000kPa，理由是由图可知，影响该反应转化率的因素为温度，而非压强，且温度越高，转化率、甲烷选择性降低。
（3）若，假设=1mol，=4mol，在恒温恒容反应器中进行甲烷化反应，平衡时转化率为50%，甲烷和乙烷的选择性分别为50%和20%，则平衡时=0.5mol，n(CH4)=0.5mol×50%=0.25mol，n(C2H6)= =0.05mol，根据C原子守恒可知n(CO)=1mol-0.5mol-0.25mol-0.1mol=0.15mol，根据O原子守恒可知n(H2O)=2mol-1mol-0.15mol=0.85mol，根据H原子守恒可知n(H2)= 2.5mol，气体总物质的量为0.5mol+0.25mol+0.05mol+0.15mol+0.85mol+2.5mol=4.3mol，平衡时压强为p，则反应④的平衡常数。
（4）已知，则lnk=ln=，可知直线的斜率的绝对值表示活化能，则CO图像斜率更大，活化能更大，则反应的活化能：①<⑤。
20．磺酰氯（）是一种重要的有机氯化剂，和反应可制备磺酰氯。回答下列问题：
(1)已知：①
②
③
则的ΔH= kJ/mol（用含a、b、c的代数式表示）。
(2)的速率方程为，其中k为速率常数，R、C为常数，为反应的活化能（单位为kJ/mol），T为热力学温度（单位为K）。
①在密闭容器中充入等物质的量的和发生上述反应，下列说法错误的是 （填序号）。
A．升高温度会导致速率常数k增大
B．及时移走产物可提高的转化率
C．混合气体中和的体积分数之比不变，反应一定达到平衡
D．加压有利于平衡正向进行
②-Rlnk与催化剂和的关系如图所示，使用催化剂A时，反应的活化能为 kJ/mol，催化效果更好的催化剂是 （填“A”或“B”）。
(3)在恒温恒容的密闭容器中按一定比例充入和（保持和的物质的量之和为定值），平衡时的体积分数随的变化图象如图所示，当时，达到平衡状态的体积分数可能是A、B、C、D、E中的 点。
(4)在某一密闭容器中充入1mol和2.6mol，发生反应：，的平衡转化率与温度和压强的关系如图所示。温度下，若使的平衡转化率达到80%，则需要将压强控制在 kPa（保留四位有效数字）。若使图中a点和c点的平衡转化率达到相等，可向 （填“a”或“c”）点所在的体系中通入稀释剂（Ar气），写出判断理由： 。
【答案】(1)2a+b-c
(2) BC 300 B
(3)D
(4) 82.96 a 合成的反应为气体分子数减少的反应，等压条件下通入稀释剂（Ar气），各反应组分压强减小，平衡逆向移动，a点的平衡转化率减小
【详解】（1）由2×①+②-③式可得反应：，则由盖斯定律可得的；
（2）①A．由可知，升高温度会导致lnk增大，速率常数k增大，A正确；
B．产物为液体，及时移走产物，不能使其平衡正向移动，则不能提高的转化率，B错误；
C．在密闭容器中充入等物质的量的和发生反应：，即和的初始投料比等于其化学反应计量系数之比，则反应过程中和的体积分数始终保持相等，所以混合气体中和的体积分数之比不变，不能说明反应达到平衡， C错误；
D．该反应是气体分子数减小的反应，加压有利于平衡正向进行，D正确；
故选BC；
②由图可知，-Rlnk与呈线性关系，直线的斜率表示反应的活化能，由图象数据、可得斜率为，则使用催化剂A时，反应的活化能为300kJ/mol；由图可知，使用催化剂A时-Rlnk与的图象比使用催化剂B时更陡峭，即使用催化剂A时-Rlnk与的图象斜率大于使用催化剂B时的，则使用催化剂B时，反应的活化能较小，反应速率较大，催化效果更好；
（3）对于反应而言，当反应物中时，达到平衡状态，的体积分数最大，由平衡常数表达式可知，当反应物中和时，达到平衡状态的体积分数相等，故选 D；
（4）当压强为30kPa，的平衡转化率为60%，整理数据代入三段式得：，平衡时各物质分压：，，，则；当的平衡转化率为80%，整理数据代入三段式得：，设需要将压强控制在pkPa，平衡时各物质分压：，，，因温度不变，则，解得p≈82.96kPa；在等压条件下（p=10kPa），a点的平衡转化率大于c点，向体系中通入稀释剂（Ar气），各反应组分压强减小，平衡向气体分子数增大的方向移动，即平衡逆向移动，的平衡转化率减小，则若使图中a点和c点的平衡转化率达到相等，可向a点所在的体系中通入稀释剂（Ar气），判断理由是合成的反应为气体分子数减少的反应，等压条件下通入稀释剂（Ar气），各反应组分压强减小，平衡逆向移动，使a点的平衡转化率减小。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)猜押 化学反应原理综合题
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化学反应原理 2024年第14题 2023年第17题2022年第14题 化学反应原理综合题是高考必考题型，承载着宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知等核心素养，及变化观、微粒观等重要学科思想，常与生产、生活、科技等紧密联系的物质为背景材料，把热化学、电化学及四大平衡知识融合在一起命制，题目设问较多，涉及内容也较多，多数题目含有图像或图表，导致思维转换角度较大，对考生思维能力的要求较高。 根据对近几年的高考试题分析，从考点设置的角度，化学反应原理综合题主要考查盖斯定律及其应用、热化学方程式的书写、化学反应速率、化学平衡及其计算（平衡常数、转化率、产率等计算与变化判断）、图像分析、电化学综合等，试题难度比较大。
1．(2025·江苏苏北四市（徐连淮宿）·一模)的催化加氢反应可以产生多种高附加值产品，如甲醇，碳氢化合物等。
Ⅰ．由制碳氢化合物的过程如图-1所示。
(1)涉及部分反应：
　
　
　
(2)催化剂Ⅰ可使用铁基催化剂。
①方铁矿()可用作催化剂，当时，晶体中为 。
②地球化学研究发现，地幔层(温度)中磁铁矿与石墨矿会转化为方铁矿，该反应的化学方程式为 。
Ⅱ．电催化还原制备碳氢化合物，其装置原理如图-2所示。
(3)电池工作过程中，阴极生成的电极反应式为 。
(4)每转移2mol电子，阳极室溶液质量减少 g。
Ⅲ．把附着在分子筛上，可催化、生成及碳氢化合物，部分反应机理如图-3所示。催化剂中、转化率，烃的选择性关系如图-4所示。
(5)大于1后，CO转化率降低的可能原因为 。
(6)随增加，烯烃选择性减少，烷烃增加的可能原因为 。
2．(2025·江苏无锡·一模)二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为
．
．
．
在密闭容器中，时，在催化剂作用下反应相同时间所测得的平衡转化率、实际转化率随温度的变化如图1所示。的选择性可表示为。
(1)各物质的相对能量如图2所示， ，平衡时的选择性随着温度的升高 (填“增大”“减小”或“不变”)，用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度为 。
(2)在密闭容器中，和的起始物质的量分别为和，平衡后反应体系中各物质的物质的量随温度的变化如图3所示，图中表示的物质的量的曲线为 。在，反应的平衡常数 。(保留两位有效数字)
(3)催化与转化为的机理如图4所示。反应体系中呈现 种价态，催化剂中掺入少量，用替代结构中部分形成，可提高催化效率的原因是 。
3．(2025·江苏南通、如皋·第一次适应性考试)CO2的转化是实现“碳中和”的有效途径。
(1)CO2催化加氢合成甲醇(反应Ⅰ)中伴随反应Ⅱ的发生：
反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g)
反应Ⅱ：CO2(g)＋2H2(g)=CH2O(g)＋H2O(g)
恒压时，CO2和H2起始量一定的条件下，在分子筛膜反应器中反应，该分子筛膜能选择性分离出H2O(g)。
①使用分子筛膜的目的是 。
②将反应后的气体以一定流速通过含Cu＋修饰的吸附剂，分离其中的CH3OH(g)和CH2O(g)，Cu＋能与π键电子形成作用力较强的配位键。测得两种气体的出口浓度(c)与进口浓度(c0)之比随时间变化关系如图1所示。20～40min，CH3OH(g)浓度比增大而CH2O(g)浓度比几乎为0的原因是 。
(2)CO2与CH4重整可以制取CO和H2。1.01×105Pa下，将n起始(CO2)∶n起始(CH4)=1∶1的混合气体置于密闭容器中，发生如下反应：
反应Ⅲ：CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)；ΔH=246.5kJ·mol-1
反应Ⅳ：H2(g)＋CO2(g)=CO(g)＋H2O(g)；ΔH=41.2kJ·mol-1
反应Ⅴ：2CO(g)=CO2(g)＋C(s)；ΔH=-172.5kJ·mol-1
不同温度下重整体系中CH4和CO2的平衡转化率如图2所示。500～800℃范围内，CO2的平衡转化率低于CH4的原因是 。
(3)一种金属氧化物(用MR表示)催化CO2与环氧丙烷()反应制碳酸酯X反应机理如图所示。已知CO2中的碳氧键可以被催化剂中具有较强给电子能力的活性中心的电子进攻而活化断裂。
①碳酸酯X的结构简式为 。
②MgO活化催化CO2的能力强于Al2O3的原因是 。
4．(2025·江苏南京、盐城·一模)研究脱除烟气中的是环境保护、促进社会可持续发展的重要课题。
(1)催化脱硝。用催化脱除汽车尾气中的和。
①已知： 。
的标准燃烧热。则反应 。
②催化脱硝的反应机理如图所示。“过程①”部分转化成。当氧化标准状况下2.24LCO时，生成的中 。
(2)络合吸收脱硝。用、混合液吸收烟气中NO，反应机理示意如下。
[NO络合]
[再生]反应ⅰ.
反应ⅱ.
反应iii.……
①从结构上分析与成键络合的原理为 。
②反应ⅲ的离子方程式为 。
③探究烟气中对吸收液脱除的影响。将一定比例和的混合气体匀速通过装有吸收液的反应器。NO去除率、吸收液中浓度随时间的变化如下图所示。在前后，NO去除率先上升后下降的原因是 。
(3)电解氧化脱硝。电解食盐水，利用生成的将废气中氧化为。电解溶液，去除率、溶液中浓度与电流强度的关系如下图所示。当电流强度大于时，随着电流强度的增大，去除率降低的可能原因是 。
5．(2024·江苏宿迁·三模)碳中和是科学研究的重要方向，将二氧化碳转化为甲烷、碳酸二甲酯等，是资源化利用CO2的有效方式。
I．合成CH4过程中涉及如下反应：
甲烷化反应(主反应)：CO2(g)＋4H2(g)=CH4(g)＋2H2O(g) ΔH1=-164.7 kJ·mol 1
逆变换反应(副反应)：CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g) ΔH2=＋41.1 kJ·mol 1
(1)不同条件下，按照n(CO2)∶n(H2)=1∶4投料，CO2的平衡转化率如图所示。
①压强P1、P2、P3由大到小的顺序是 。
②压强为P1时，随着温度升高，CO2的平衡转化率先减小后增大。温度高于600℃，随温度升高CO2平衡转化率增大的原因是 。
(2)积炭是制约CO2甲烷化工业应用的主要问题。
积炭反应：2CO(g)=C(s)＋CO2(g) ΔH3
CH4(g)=C(s)＋2H2(g) ΔH4=＋74.8 kJ·mol 1
①CO歧化积炭反应自发趋势是 。
A．高温自发 B．低温自发 C．任意温度自发 D．任意温度非自发
②积碳主要由CH4(g)=C(s)＋2H2(g)引起，关键是开发出具有抗积碳性能[C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)]的催化剂。催化剂A、B对积碳与消碳的影响如图所示。则工业生产时应选择何种催化剂并说明理由 。
Ⅱ．电化学方法还原可将CO2将其转化为其它化学产品。酸性条件下电化学还原CO2的装置如图所示。
已知法拉第效率(FE)表示为：FE(B)%=。
控制pH=1、电解液中存在KCl时，电化学还原CO2过程中CH4(其他含碳产物未标出)和H2的法拉第效率变化如图所示。
(3)阴极生成甲烷的电极反应式是 。
(4)结合上图的变化规律，推测KCl可能的作用是 。
(5)CO2与甲醇可以在一定条件下合成碳酸二甲酯，在CeO2催化CO2合成碳酸二甲酯(DMC)的反应机理可能分三步进行，如图所示，推测反应②的中间体产物的结构式为 。
6．(2024·江苏苏州市八校·联考)氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。可通过下列反应大规模制取氢气。
Ⅰ.水煤气变换反应(WGSR)
反应a：
(1)一定压强下，由最稳定单质生成1mol化合物的焓变为该物质的摩尔生成焓。已知、的摩尔生成焓分别为、。则的摩尔生成焓的热化学方程式为 。
(2)实验发现，其他条件不变，在相同时间内，向上述体系中投入一定量的CaO可以增大H 的体积分数。对比实验的结果如下图所示。投入CaO时，的体积分数增大的原因为 。投入纳米CaO装置的氢气产率更高，其原因为 。
(3)酸性溶液中电解副产物可用于生产，实现的资源化，其电极反应式为 。生成的电极应连接电源的 极(选填“正”或“负”)。
Ⅱ.甲烷干重整(DRM)
DRM的主要反应为：
反应b：
反应c：
该过程中会逐渐生成积碳覆盖在催化剂表面，使催化剂中毒。
(4)甲烷和二氧化碳的起始物质的量均为1mol，实验测得在0.1MPa下，平衡时各组分的量随温度变化如下图所示。已知气体分压=气体总压×气体的物质的量分数，用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数。625°C时反应c的压强平衡常数为 。
(5)对催化剂载体改性，使其形成氧空位，可减少积碳。晶胞如下图所示。取干燥在Ar气条件下加热，热重分析显示样品一直处于质量损失状态；X射线衍射分析结果表明随着温度升高，该晶胞边长变长，但铈离子空间排列没有发生变化。加热后，当失重率(损失的质量/总质量)为2.32%时，每个晶胞拥有的的个数为 。
7．(2025·江苏苏州·三模)研究的综合利用具有重要的意义。
Ⅰ.催化重整制氢气
一种与催化重整制取的过程如图1所示。在反应管中加入和催化剂，先通入，待步骤Ⅰ完成后，再将以一定流速通入，并控制温度为，进行步骤Ⅱ。
(1)写出步骤Ⅱ中发生主要反应的化学方程式： 。
(2)步骤Ⅱ中还存在少量副反应：，测得出口处和的流量随时间变化如图2所示。
①时出口处气体流量略高于的原因是 。
②反应进行后，反应管中仍残留较多，但流量迅速降低，流量升高，可能的原因是 。
Ⅱ.用于烟气脱硝
(3)烟气脱硝相关反应如下：
反应Ⅰ
反应Ⅱ
反应Ⅲ
①反应Ⅲ的 。
②反应Ⅰ和反应II的平衡常数分别为、，则相同温度下反应Ⅲ的 (用、表示)。
(4)模拟烟气脱硝：一定条件下，将、和按匀速通过催化脱硝反应器，测得去除率和转化率随反应温度的变化如图3所示。
①当温度低于时，的去除率随温度升高而升高，可能原因是 。
②当温度高于时，的去除率随温度升高而降低，可能原因是 。
8．(2024·江苏南通·三模)氯化铵是一种重要的化工产品，氯化铵的转化与利用是目前化工研究的热点。
(1)1943年，侯德榜团队成功研发了联合制碱法，提高了食盐利用率。其主要流程如下：
①25℃时，；，；反应的平衡常数K= 。
②将“母液Ⅱ”循环进入“沉淀池”，是联合制碱法的关键。向“母液Ⅰ”中通入氨气可提高的循环利用率，其原理是 。
(2)以氧化镁为载体，化学链方法分解氯化铵工艺的示意图如图1所示。“释氯”过程中可能发生反应的焓变如图2所示。
①已知 。温度越高，越有利于分解。a (填“>0”“<0”或“=0”)。
②“释氨”主反应为，该反应 。
③有研究表明，“释氨”反应分两步进行：；。控制其他条件不变，分别改变或MgO固体粒径大小，“释氨”速率随固体粒径的影响如图3所示。粒径大小对“释氨”反应速率的影响明显小于MgO粒径大小的影响，其原因是 。
④“释氯”装置中含有少量可提高“释氯”时HCl的平衡产率，主要原因是 。
⑤已知 ，燃烧的热量用于该化学链分解反应。每分解，需要(已折算为标况)。忽略温度对化学反应焓变的影响，该化学链的热量利用率为 。
9．(2024·江苏南通·调研)苯乙烯是合成橡胶和塑料的重要原料，可由乙苯为原料制得。
(1)利用“乙苯脱氢反应”可制备苯乙烯。
C6H5C2H5(g)C6H5CH=CH2(g)+H2(g) ΔH=akJ mol-1
保持气体总压不变，原料气按以下A、B、C三种投料方式进行：
A．乙苯
B．n(乙苯)：n(N2)=1：10
C．n(乙苯)：n(CO2)=1：10
三种投料分别达到平衡时，乙苯转化为苯乙烯的转化率[×100%]与温度的关系如图1所示。
①α 0(填“＞”、“＜”或“不能确定”)。
②相同温度下，投料方式B乙苯的平衡转化率比投料方式A的高，其原因是 。
③相同温度下，投料方式C乙苯的平衡转化率比投料方式B的高，其可能原因是 。
④工业上利用“乙苯脱氢反应”生产苯乙烯时，会产生少量积碳。使用相同条件下的水蒸气代替N2，可较长时间内保持催化剂的催化活性，其原因是 。
(2)CO2用于制备苯乙烯有助于实现“碳中和”。
①在催化剂X作用下，CO2参与反应的机理如图2所示(α、β表示乙苯分子中C或H原子的位置；A、B为催化剂的活性位点，其中A位点带部分正电荷，B1、B2位点带部分负电荷)。根据元素电负性的变化规律，图2所示的反应机理中步骤I和步骤II可描述为 。
②保持混合气体总压(p)等其他条件不变，CO2的分压[p(CO2)=×p]与乙苯转化率的关系如图3所示。p(CO2)＞14kPa时，乙苯转化率下降的原因是 。
10．(2024·江苏苏锡常镇四市·二模)丙烷脱氢制丙烯是较为理想的丙烯生产渠道。
(1)丙烷直接催化脱氢。在催化剂作用下，丙烷直接脱氢制丙烯反应历程中的相对能量变化如图所示(*表示催化剂表面吸附位点，如表示吸附在催化剂表面的)。
①丙烷直接催化脱氢制丙烯反应的 。
②该反应历程共分五步，其中速率控制步骤为第 步。
③研究表明，实际生产中除使用催化剂外，还需控制反应温度在选择温度为的原因是 。
(2)氧化丙烷脱氢。下，将不同组分的原料混合气以相同流速通过装有催化剂的反应床，测得转化率和选择性(选择性)随时间的变化关系如图所示，图中分别代表、的两种原料气。
①随着反应的进行，4小时前A组分原料气中转化率和选择性均有所提升，且在反应床出口检测到。研究表明，氧化丙烷脱氢经历了以下两个反应：Ⅰ．；Ⅱ． 。(填化学方程式)
②反应进行至4小时后，B组分原料气的反应几乎无法进行，而A组分原料气的反应仍保持相对优异的稳定性，其可能原因是 。
(3)丙烷燃料电池脱氢。一种质子导体燃料电池采用材料作阳极催化层，在阳极侧注入燃料气，阴极侧直接暴露于空气中，在下可实现丙烷高效脱氢制丙烯，装置如图所示。
①电池工作时，负极发生主要反应的电极反应式为 。
②与氧化丙烷脱氢相比，丙烷燃料电池脱氢制丙烯工艺的优点是 。
11．常见火箭推进剂燃料液肼、液氢、乙醇的相关研究是能源利用领域的研究热点。
Ⅰ．已知在和一定温度下，由元素的最稳定单质生成纯物质的热效应称为该物质的标准生成焓，用表示。相同状况下有关物质的标准生成焓如图所示。
(1)火箭推进剂可用作燃料，作氧化剂，反应的热化学方程式可表示为： 。
Ⅱ．液氢是一种高能低温液体燃料，可由多种途径制备得到，再经加压降温即得到液氢。
(2)下，在某密闭容器中按充入气体，发生反应，平衡时与的分压比为，则的平衡转化率为 ，平衡常数 (用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
Ⅲ．乙醇-水催化重整可获得。其主要反应为：
反应1：
反应2：
(3)在时，若仅发生反应1和反应2，平衡时和的选择性及的产率随温度的变化如图所(的选择性)
升高温度，平衡时的选择性 (填“增大”“减小”或“先增大后减小”)；分析曲线②在前后变化趋势相反的原因 。
(4)在密闭容器中充入和发生反应1和反应2，下列说法错误的是___________(填标号)。
A．反应1在高温下可自发进行
B．恒压充入稀有气体，反应2平衡不移动
C．容器内混合气体的平均相对分子质量不变，则反应均达到平衡状态
D．恒温恒容时，增大的比值，乙醇平衡转化率减小
Ⅳ．乙醇碱性燃料电池可作为电源给铅酸蓄电池充电，一段时间后铅酸蓄电池的阴极减少了，
(5)此时理论上消耗乙醇的质量为 g。
12．环氧乙烷常作消毒剂。现代工业常用银作催化剂，氧化乙烯制备环氧乙烷，相关反应如下：
主反应(i)：
副反应(ii)：
回答下列问题：
(1)的电子式为 。
(2) 。反应i的正反应自发进行的条件是 (填“高温”“低温”或“任意温度”)。
(3)一定温度下，在恒容密闭容器中充入和，发生上述反应，下列情况表明反应一定达到平衡状态的是___________(填标号)。
A．混合气体密度不随时间变化
B．气体平均摩尔质量不随时间变化
C．气体总压强不随时间变化
D．
(4)将和以不同起始流速通入负载催化剂的反应器中，通过检测流出气成分绘制的乙烯转化率和环氧乙烷选择性曲线如图所示。
已知：环氧乙烷选择性。
①随着起始流速增大，乙烯转化率降低，可能的原因是 。
②下列措施一定可以提高环氧乙烷平衡产率的是 (填标号)。
A．使用选择性更高的催化剂 B．升高反应体系温度 C．及时分离出环氧乙烷
(5)某温度下，保持压强为，向密闭容器中充入和，经过反应达到平衡，乙烯平衡转化率为80%，环氧乙烷选择性为75%。
①内，分压变化速率为 (用含的式子表示)。
②该温度下，反应ii用分压代替平衡浓度计算的平衡常数为 (只列计算式)。
13．氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。目前，我国已成为世界第一大产氢国，以下路线均可制氢气。
I.水煤气法制氢气
发生以下两个反应：
反应1：
反应2：
(1)时将和各通入容积为的密闭容器中仅发生反应，时的转化率是，用的浓度变化表示的反应速率 。
(2)恒温恒压时向体系中充入一定量(不参与反应)可提高的平衡产率，原因为 。
Ⅱ.乙醇与水催化反应制氢气
发生以下三个反应：
反应3：
反应4：
反应5：
(3)计算 。
(4)恒容条件下，将和投入密闭容器中发生Ⅱ中三个反应，平衡时和的选择性以及乙醇的转化率随温度的变化曲线如图所示。
已知：的选择性
①表示选择性的曲线是 (填“”“”或“”)。
②时，反应4的压强平衡常数 (已知：分压总压该组分物质的量分数，计算结果保留整数)。
Ⅲ.化工燃料重整制氢
反应为：
(5)，将和的混合气体(投料比)按一定流速通过盛有炭催化剂的反应器，测得的转化率受炭催化剂颗粒大小的影响如图所示(注：目数越大，表示炭催化剂颗粒越小)。
由图可知，后的转化率与炭催化剂的目数的关系为 ，原因是 。
14．化学工业在碳中和领域起着重要作用，目前对二氧化碳的综合利用有多种途径。
途径一：将工业废气中的二氧化碳转化为甲烷，原理如下：
反应i
途径二：二氧化碳和氢气合成甲醇，原理如下：
反应ii
反应iii
请回答下列问题：
(1)分子为 分子(填“极性”或“非极性”)，分子的空间结构为 。
(2)结合反应i和以下信息，写出燃烧热的热化学方程式 。
已知： ； 。
(3)反应ii的 0(选填“>、<或=”)，在 (选填“较高”、“较低”或“任意”)温度下能自发进行。
(4)恒温恒容条件下的反应iii，下列能判断该反应已经达到平衡状态的___________。
A．混合气体密度不变
B．反应容器受到的压强不变
C．、、、的分子个数比为
D．断裂键的同时断裂的键
(5)一定条件下研究途径一，相同时间内测得甲烷产率与催化剂、温度变化关系如下图所示。则反应i最适宜的催化剂和反应温度是 。
(6)在某密闭容器中通入与各，一定条件下发生反应：，测得的平衡转化率与温度及压强的关系如下图所示。则化学反应速率 (填“<”“=”或“>”，下同)， 。
(7)科学家设计利用可再生能源(如风能、太阳能)电催化还原二氧化碳制备多碳产物(如乙烯、乙醇、丙烷等)，实现资源的再利用和碳循环，装置如图所示。
①M极接电源的 极(填“正”或“负”)。
②写出生成乙烯的电极反应式： 。
③经质子交换膜由 (填“左侧向右侧”，或“右侧向左侧”)移。
15．2024年全国政府在节能减排方面采取了一系列重要政策和措施，以推动碳达峰和碳中和目标的实现。回答下列问题：
(1)加氢合成甲醇是合理利用的有效途径。制备甲醇过程涉及反应如下：
反应①：
反应②：
反应③：
反应① 0，反应② 。
(2)在有催化剂，高温条件下某反应达到平衡，平衡常数，恒容时，温度升高，浓度减小。
①该反应化学方程式为 ，该反应正反应为 反应。(填“吸热”或“放热”)
②升高温度，逆反应速率 (填“增大”或“减小”)
(3)在一容积可变的密闭容器中充入10molCO和20mol，在催化剂存在时反应生成甲醇：，的平衡转化率随温度，压强的变化如图所示：
①当达到平衡状态A时，容器的体积为10L，计算A点的平衡常数 。
②如果反应开始时仍充入10molCO和20mol，则在平衡状态B时容器的体积 L。
(4)科学家研发出一种新系统，通过“溶解”水中的二氧化碳，以触发电化学反应，有效减少碳的排放，其工作原理如图所示。
①系统工作时b极区的电极反应式为 。
②系统工作时b极区有少量固体析出，该固体可能是 。
16．硫酸亚铁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)写出基态的价层电子轨道表示式： 。
(2)已知下列热化学方程式：



则的 。(用含、、的代数式表示)
(3)将置入抽空的刚性容器中，升高温度发生分解反应：。平衡时的关系如图所示。
下，反应半小时达到平衡，则用二氧化硫表示的反应速率为 。
(4)时，该反应的平衡总压 。该温度下，若某时刻体系内的，则此时反应 (填“正向进行”“逆向进行”或“平衡状态”)。 (填“<”“>”或“=”)。
(5)提高温度达时，上述容器中进一步发生反应，装置内反应达到平衡时测得，，则 ， (计算结果保留2位小数)。
17．甲醇是最为常见、应用场景最为广泛的基础化学品之一，甲醇与乙烯、丙烯和氨是用于生产所有其他化学品的四种关键基础化学品。
(1)已知反应I：；
反应Ⅱ：；
则反应Ⅲ： ；
(2)常温常压下利用催化剂实现二氧化碳加氢制甲醇的反应历程和能量变化图如下(其中吸附在催化剂表面上的粒子用*标注)
转化历程中决速步骤的反应方程式为 。
(3)在恒容密闭容器中充入和。发生反应I和Ⅱ，测得平衡时的转化率、和的选择性随温度变化如下图所示。
①表示选择性的曲线是 。(填字母)
②时，反应I的平衡常数为 (保留2位有效数字)。
③过程中，转化率变化的原因是 。
(4)工业上用甲醇燃料电池采用电解法处理含和的碱性废水，将转化为无污染的物质，其原理如下图所示。
①电解废水时，电极与石墨电极 相连(填“M”或“N”)
②消耗标准状况下，理论上可处理含 的废水。
18．氨和肼()在生产中有广泛应用。
(1)、的沸点依次为113.5℃、-183℃，它们的相对分子质量都是32，沸点却相差很大，主要原因是 。
(2)气体在中完全燃烧生成气态氮气和水蒸气时放出热量为。写出其热化学方程式： 。是二元弱碱，在水中第二步电离方程式为 。
(3)450℃，在刚性密闭容器中加入少量催化剂，再充入和合成。下列情况能说明该反应一定达到平衡状态的是_______(填标号)。
A．混合气体密度不随时间变化 B．气体总压强不随时间变化
C．体积分数不随时间变化 D．气体平均摩尔质量不随时间变化
(4)已知： 。正反应在任何温度下都能自发进行，则 (填“>”或“＜”)0。
(5)已知：①
②
则 。
(6)保持总压强为，向密闭反应器中充入(不参与反应)、气体发生(5)中反应，测得的平衡转化率与温度、投料比关系如图所示。
①其他条件相同，随着增大，平衡转化率增大的原因是 。温度： (填“>”“<”或“=”)。
②已知：点，则的平衡常数 。(可列计算式)
提示：用分压计算的平衡常数为，分压总压物质的量分数。
19．碳氧化物甲烷化是应对气候变化、减少温室气体排放的重要研究课题。其中，二氧化碳甲烷化涉及的反应如下：
①
②
③
已知：以乙烷为例，其选择性定义为
回答下列问题：
(1)二氧化碳与甲烷反应制合成气(CO、)的热化学方程式④为 ，反应的 0(填“”“”或“”)，该反应在 (填“高温”或“低温”)下可自发进行。
(2)将反应物与按体积比1：4混合进行甲烷化反应，不同压强和温度对平衡产物的影响如图1所示(左图限定温度为300℃，右图限定压强为100kPa)。纵坐标为体积分数。根据本研究课题的目的，结合图1分析，理论上可选择的压强和温度为 (填标号)，理由是 。
A．200℃，100kPa　　　B．200℃、1000kPa　　　C．600℃、100kPa　　　D．600℃、1000kPa
(3)若，在恒温恒容反应器中进行甲烷化反应，平衡时转化率为50%，甲烷和乙烷的选择性分别为50%和20%，平衡时压强为p，则反应④的平衡常数 (用含p的计算式表示)。
(4)已知CO也可发生甲烷化反应：⑤。或CO甲烷化的速率经验方程为，其中k为速率常数、为反应物分压。已知，为活化能，R为常数，T为热力学温度)，和CO甲烷化的速率常数与温度之间的关系如图2和图3所示。
则反应的活化能：① ⑤(“”“”或“”)，分析依据是 。
20．磺酰氯（）是一种重要的有机氯化剂，和反应可制备磺酰氯。回答下列问题：
(1)已知：①
②
③
则的ΔH= kJ/mol（用含a、b、c的代数式表示）。
(2)的速率方程为，其中k为速率常数，R、C为常数，为反应的活化能（单位为kJ/mol），T为热力学温度（单位为K）。
①在密闭容器中充入等物质的量的和发生上述反应，下列说法错误的是 （填序号）。
A．升高温度会导致速率常数k增大
B．及时移走产物可提高的转化率
C．混合气体中和的体积分数之比不变，反应一定达到平衡
D．加压有利于平衡正向进行
②-Rlnk与催化剂和的关系如图所示，使用催化剂A时，反应的活化能为 kJ/mol，催化效果更好的催化剂是 （填“A”或“B”）。
(3)在恒温恒容的密闭容器中按一定比例充入和（保持和的物质的量之和为定值），平衡时的体积分数随的变化图象如图所示，当时，达到平衡状态的体积分数可能是A、B、C、D、E中的 点。
(4)在某一密闭容器中充入1mol和2.6mol，发生反应：，的平衡转化率与温度和压强的关系如图所示。温度下，若使的平衡转化率达到80%，则需要将压强控制在 kPa（保留四位有效数字）。若使图中a点和c点的平衡转化率达到相等，可向 （填“a”或“c”）点所在的体系中通入稀释剂（Ar气），写出判断理由： 。
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