2022年高考化學(xué)新情境題復(fù)習(xí)專題《化學(xué)反應(yīng)原理綜合題》

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1、2022年高考化學(xué)新情境題復(fù)習(xí)專題《化學(xué)反應(yīng)原理綜合題》 1. (2021 ?安徽合肥?一模)CO?資源化在推進(jìn)能源綠色轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和“ 中具有重要意義。 二.CO?與CH,催化重整制合成氣是研究熱點(diǎn)之一、發(fā)生的主要反應(yīng)有： 反應(yīng)①：CO, (g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g) AH1=+248.0kJ.mol l 反應(yīng)②：CO式g)+H?(g)峰?> CO(g)+H2O(g) AH, (1)有關(guān)化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如表： 化學(xué)鍵 H-H H O C=O c三o 鍵能/ (kJ - mol 1) 436 463 803 1076 則反

2、應(yīng)②的反應(yīng)熱AH? =kJmoE1 ? (2)對于上述反位體系，下列說法錯誤的是? A,增大CO2的濃度，反應(yīng)①②的正反應(yīng)速率均增加 B.恒容密閉容器中當(dāng)氣體密度不變時，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài) C.加入催化劑，可提高CH4的平衡轉(zhuǎn)化率 (3)恒壓下進(jìn)行CO?與CH」催化重整實驗。初始壓強(qiáng)為p。，起始投料 n(CH4)=n(CO2)=10mol, CO?和CH』的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化曲線如圖所示。 100 806040 (步)希3汜？k 20 400 600 800 1000 1200 T/K ①曲線(填或"B")表示CO2的平衡轉(zhuǎn)化率o ②800K,反應(yīng)至CH4轉(zhuǎn)化率

3、達(dá)到X點(diǎn)時，v(正)v(逆)(填“>”、"v”或"=”)。若要 使CH,的轉(zhuǎn)化率由X點(diǎn)達(dá)到Y(jié)點(diǎn)，改變的外界條件可以是(答一條即可)。 ③800K,反應(yīng)①的分壓平衡常數(shù)K『(分壓=總壓x物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。 .利用電化學(xué)裝置可實現(xiàn)C0?和CHJ兩種分子的耦合轉(zhuǎn)化，其原理如圖所示。 ch4 co2 (4)陰極的電極反應(yīng)式為。 【答案】⑴+40.0 (2)BC (3) A > 增大CO?的濃度或分離出產(chǎn)物等均可 P5/192 (4)CO2+2e+2H+ =CO + H,O 【解析】 ⑴反應(yīng)②的反應(yīng)熱八也=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能=2*803+436-1076- 2x

4、463=+40.0kJ-mol '； (2)A.增大CO?的濃度，反應(yīng)物的濃度增大，則反應(yīng)①②的正反應(yīng)速率均增加，A正 確； B.恒容密閉容器中體積不變，混合氣體的總質(zhì)量不變，則氣體密度一宜保持不變， 不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，B錯誤； C.加入催化劑，化學(xué)平衡不移動，CH」的平衡轉(zhuǎn)化率不變，C錯誤； 故選：BC； (3)①CO2參與了 2個反應(yīng)，而CH,只參與1個反應(yīng)，相同情況下CO?消耗更多，平衡 轉(zhuǎn)化率更大，曲線A表示CO?的平衡轉(zhuǎn)化率； ②曲線B衣示?齒的平衡轉(zhuǎn)化率，800K,反應(yīng)至CH,轉(zhuǎn)化率達(dá)到X點(diǎn)時小于平衡轉(zhuǎn) 化率，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，則v(正)> v(逆)：若要使

5、CH4的轉(zhuǎn)化率由X點(diǎn)達(dá)到Y(jié)點(diǎn)， 即使反應(yīng)達(dá)到平衡，改變的外界條件可以是增大CO?的濃度或分離出產(chǎn)物等均可： ③800K, CO?的平衡轉(zhuǎn)化率為40%,轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的尿：10molx40%=4mol, CH4的平衡 轉(zhuǎn)化率為20%,轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量10molx20%=2m01,列三段式：反應(yīng)①: co2(g) + CH4(g) X 2CO(g) + 2H 式 g) 起始量/mol 轉(zhuǎn)化量/mol 10 2 10 2 0 4 0 4 ,反應(yīng)②： 平衡量/mol 10-2-2=6 8 4+2=6 4-2=2 CO2(g) + H2(

6、g) 、 CO(g) + H2O(g) 起始量/mol 轉(zhuǎn)化量/mol 10 2 4 2 0 2 0 2 ' 在恒溫恒容F,壓強(qiáng)之比等 平衡量/mol 10-2-2=6 4-2=2 2+4=6 2 丁物質(zhì)的量之比，則,°—一 O+o+o+Z+Z p。 p 解得平衡時總壓強(qiáng)為p=jp0，反應(yīng)①的分壓平衡常 / 6 6 2 6 2 _ p(CO)2-p(H2)2 V5P 0) X ( 24X5Po) -Po p-p(CO2)p(CH4)2 4x%0)x(Ax%0) 24 5Ho 24 5Ho

7、192, (4) 由原理圖可知，A電極上CCh-CO, C元素化合價降低、發(fā)生還原反應(yīng)，則A電極為 陰極,B電極為陽極,陰極反應(yīng)式為COz+2e-+2H-=CO + H?O. 2. (2022?江西,模擬預(yù)測)國家主席習(xí)近平提出了中國應(yīng)對氣候變化的兩個目標(biāo)：二 氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，于2060年前實現(xiàn)碳中和。因此，研發(fā)CO2利用技 術(shù)、降低空氣中CO2含量成為了研究熱點(diǎn)。為減少CO2對環(huán)境造成的影響，可采用“CO2 催化加氫制甲醇”方法將其資源化利用。該反應(yīng)體系中涉及以下兩個反應(yīng)： I.CO2(g)+3H2(g)->CH3OH(g)+H2O(g) AH. II

8、.CO2(g)+H2(gHCO(g)+H2O(g) AH2 回答下列問題： (1)反應(yīng)I、II的InK(K代表化學(xué)平衡常數(shù))隨：(溫度的倒數(shù))的變化如圖所示。 AH,0(填“大于”或“小于”或“等于”)；升高溫度，反應(yīng) CO(g)+2H2(g)TCH30H(g)的化學(xué)平衡常數(shù)(填“增大”或“減小”或“不變 (2)上述反應(yīng)體系在一定條件下建立平衡后，下列說法正確的有。 A.增大CO的濃度，反應(yīng)I的平衡向正反應(yīng)方向移動 B.降低溫度，反應(yīng)I和H的正、逆反應(yīng)速率都減小 C.恒溫恒容下充入氮?dú)?，反?yīng)1的平衡向正反應(yīng)方向移動 D.增大壓強(qiáng)，反應(yīng)I和II重新達(dá)到平衡的時間不同 (3)恒

9、壓下將CO2和比按體積比1： 3混合，在不同催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)I和反應(yīng) II,在相同的時間段內(nèi)CH30H的選擇性和產(chǎn)率隨溫度的變化如圖。 101 ? ? ' 1 1 10 210 230 250 270 290 溫度/%： CHQH產(chǎn)率 一?一 CZT催化劑 …*-CZ(Zr-l)T催化劑 CHQH選擇性(％) CHQH產(chǎn)率(％) CHQH選擇性 T- CZT催化劑 f-CZ(Zr-l)T 催化劑 | 廿》 乩CH30H的物質(zhì)的量 其中：CHQH的選擇性=面最1c°?的物質(zhì)的承⑼％ ①在上述條件下合成甲醇的工業(yè)條件是 O A. 210D B. 230Z1 C.催化 CZ

10、T D.催化劑 CZ(Zr-l)T ②在230以上，升高溫度CO2的轉(zhuǎn)化率增大，但甲醇的產(chǎn)率降低，原因是 (4)恒溫恒壓密閉容器中，加入2moicCh和4m。舊2,只發(fā)生反應(yīng)I和反應(yīng)II,初始壓強(qiáng) 為po,在300 ?發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)達(dá)平衡時，CO2的轉(zhuǎn)化率為50%,容器體積減小20%.則達(dá) 到平衡時H2的轉(zhuǎn)化率為,反應(yīng)II的平衡常數(shù)K=(保留兩位有效數(shù)字)。 【答案】(1) 小于減小 (2)AB (3) BD 230以上，溫度升高，反應(yīng)的平衡向逆反應(yīng)方向移動，反應(yīng)的平衡向正 反應(yīng)方向移動，但溫度時反應(yīng)的平衡影響更大 (4) 55% 0.22 【解析】 (1)溫度T降低，亨增大，

11、由圖像可知，反應(yīng)I的InK隨亨的增大而增大，反應(yīng)H的 InK隨器的增大而減小，即隨著"的增大，反應(yīng)【的K增大、反應(yīng)II的K減小，所以，當(dāng) 溫度降低，反應(yīng)I的K增大、平衡正向移動，反應(yīng)I為放熱反應(yīng)，AHi小于0；當(dāng)溫度降 低，反應(yīng)H的K減小、平衡逆向移動，反應(yīng)II為吸熱反應(yīng)，AH2大于0。依據(jù)蓋斯定律， 反應(yīng) CO(g)+2H2(g)-CH30H(g)可由 I-H 得到,即結(jié)變 AH=AH|-AH2,而 AH1<0、ah2>o, 所以AHVO,溫度升高，平衡逆向移動，化學(xué)平衡常數(shù)減小。 (2)A.增大一氧化碳濃度，反應(yīng)11逆向移動，二氧化碳和氫氣濃度增大，相當(dāng)于反應(yīng) I的反應(yīng)物濃度增大，反應(yīng)I

12、正向移動，A正確； B.降低溫度，反應(yīng)I和II的正、逆反應(yīng)速率都減小，B正確； C.恒溫恒容下充入氨氣，各物質(zhì)濃度不變，平衡不移動，C錯誤： D.增大壓強(qiáng)，反應(yīng)I平衡正向移動、反應(yīng)II平衡就得逆向移動，當(dāng)反應(yīng)I達(dá)到平衡 時，二氧化碳和氫氣濃度不再改變，反應(yīng)II也得達(dá)到平衡，因此增大壓強(qiáng)，反應(yīng)I和II重 新達(dá)到平衡的時間相同，D錯誤： 答案選ABo (3)①由圖可知，230時甲醇產(chǎn)率最高，該溫度卜.使用催化劑CZ(Zr-l)T,甲醛選擇性 較大，答案選BD。 ②230以匕溫度升高，反應(yīng)的平衡向逆反應(yīng)方向移動，反應(yīng)的平衡向正反應(yīng)方 向移動，但溫度對反應(yīng) 的平衡影響更大，所以在230以上

13、，升高溫度CO2的轉(zhuǎn)化率增 大，但甲醇的產(chǎn)率降低。 (4)由于發(fā)生反應(yīng)I,容器容積減小，設(shè)參加反應(yīng)I的二氧化碳的物質(zhì)的量為xmoL則 CO2 - An 有關(guān)系式：1 2 ，解得x=0.6mol,則參加反應(yīng)I的氫氣的物質(zhì)的量為l.8mol, x 6x0.2 生成甲醇的物質(zhì)的量為0.6mol,生成水蒸氣的物質(zhì)的量為0.6moL而二氧化碳的轉(zhuǎn)化率為 50%,則參加反應(yīng)II的二氧化碳的物質(zhì)的量為2moixO.5Q.6moM).4moi,反應(yīng)I【消耗氫氣 0.4moh生成一氧化碳04moI,生成水蒸氣0.4moL平衡時容錯中有二氧化碳Imol,氫氣 1.8mol,甲靜0.6mol,水蒸氣Imo

14、L 一氧化碳0.4mol,氫氣轉(zhuǎn)化率為衛(wèi)㈣xlOO%=55% , 4mol 0.4 1 x 一 設(shè)平衡時容器體積為V,則反應(yīng)II的平衡常數(shù)K=4蔣=0.22。 I 1.0 一X V V 3. (2022?安徽六安?模擬預(yù)測)氣態(tài)含氮化合物是把雙刃劍，既是固氮的主要途徑， 也是大氣污染物。氣態(tài)含氮化合物及相關(guān)反應(yīng)是新型科研熱點(diǎn)。回答下列問題： (1)用NHj催化還原NOx可以消除氮氧化物的污染。已知： ① 4NH3(g)+3C)2(g)=2N2(g)+6H2O(g)AH=-akJ/mol ② N2(g)+O2(g)=2NO(g)AH=-bkJ/mol 寫出N3還原NO至N

15、2和水蒸氣的熱化學(xué)方程式 o (2)恒容密閉容器中，在Ni作催化劑條件下，NH3分解反應(yīng)如下：2NH3(g)U N2(g)+3H2(g),不同溫度下，NH3分解率隨時間變化如圖所示，v 1L=k nL c2(NH3), v『k ffi-c（N2）-c3（H2）； NH3的初始濃度為5,「時NH3分解反應(yīng)達(dá)到平衡時 ；曲線 K逆 ①②中，km-kis值較小的曲線為. （3）東南大學(xué)王金蘭課題組提出合成氨的“表面氫化機(jī)理''如圖所示，在較低的電壓下實 現(xiàn)氮?dú)獾倪€原合成氨。已知： 第一步：*+H+e=*H（快）（吸附在催化劑表而的物種用*表示） 第二步：N2+2*H=中間體（吸附在

16、催化劑表面）（慢） 第三步：（快） 第三步的方程式為,上述三步中的決速步為第二步，原因是。該法較 傳統(tǒng)工業(yè)合成氨法，具有能耗小、環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn)。 （4）向一恒定溫度的剛性密閉容器中充入物質(zhì)的量之比為I： 1的N2和出混合氣體， 初始壓強(qiáng)為30MPa,在不同催化劑作用下反應(yīng)，相同時間內(nèi)H2的轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如 圖所示，b點(diǎn)vj v也填“ ＞、＜"或“="）。圖中a點(diǎn)混合氣體平均相對分子質(zhì)量為 18.75, a點(diǎn)對應(yīng)溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=（保留兩位有效數(shù)字，Kp為以分壓表示 的平衡常數(shù)，分壓=總壓*物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)） H,的轉(zhuǎn)化率 催化劑1 . 催化劑n了.. 催化劑HI：

17、' * i *2 T、 7j /j 溫度/K NaOH溶液 (5)氨不僅應(yīng)用于化肥生產(chǎn)，也可以應(yīng)用于能源領(lǐng)域，與氫氧燃料電池比，氨氧燃料電 池有其獨(dú)特優(yōu)勢，某研究小組設(shè)計的氨氧燃料電池裝置如圖： 則電極1的電極反應(yīng)式為，標(biāo)準(zhǔn)狀況下，當(dāng)3.36LO2參加反應(yīng)時，生成Nz的 物質(zhì)的量為? 【答案】(1 )4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g)AH=(3b-a)kJ/mol ⑵ 0.12(5)2 ② (3) *N2H2+4H++4e =2NH, N2與*H反應(yīng)過程中N=N鍵斷裂需要:較高的能量 (4) > 0.014M Pa-2 (5) 2NH,-6e +6OH

18、 =N2+6H2O 0.1 mol 【解析】 (1)根據(jù)蓋斯定律，(①?②x3)可得 4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g)AH=(3b-a)kJ/mol； (2)圖像是NH3分解率和時間的關(guān)系，先達(dá)到平衡，說明溫度高，即Ti>T2,當(dāng)反應(yīng)達(dá) 到平衡，V 產(chǎn)V ±, v正=k“： ^(NHIk逆=1<逆?例2)<3(也)推出 ￥=c(D；(?2)=K ,達(dá) K逆 C"處) 到平衡時，N%的分解率為40%,此時消耗c(NH3)=0.4cgol/L, c(N2)=0.2cimol/L,達(dá)到平 衡時,c(NH3)=0.6c,mol/L, c(N2)=0.2cimol

19、/L, c(H2)=0.6cimol/L, K= 嗎需？ =。22W' =0.12(cJ ,即3=0.12(5)2： k ,-ka值較小，說明反應(yīng)向逆 c'(NH3) (0.6c, r k 逆 反應(yīng)方向進(jìn)行程度增大，根據(jù)圖像，溫度升高NHj的分解率增大，即溫度越低，向逆反應(yīng) 方向進(jìn)行程度越大，k -k迎值較小為②： (3)由題中圖示信息可知，第二步中間產(chǎn)物為*N2H2，則第三步的方程式為： *N2H2+4H++4e =2NH,, N?與*H反應(yīng)過程中N=N鍵斷裂，需要較高的能量，所以：.步中的決速步為第二步； (4)根據(jù)圖示可知：在b點(diǎn)時未達(dá)到該溫度下H?的最大轉(zhuǎn)化率，說明反應(yīng)正向

20、進(jìn)行， 故反應(yīng)速率大小關(guān)系：V ,|>V ffi；平均相對分子質(zhì)量為15的N2和H2的混合氣體中N?、H2 的物質(zhì)的量的比是1:1,假設(shè)混合氣體中N2、H?的物質(zhì)的量都是Imol,混合氣體總質(zhì)量為 m=28g+2g=30g,若a點(diǎn)混合氣體平均相對分子質(zhì)量為18.75,則此時混合氣體總物質(zhì)的量 質(zhì)反應(yīng)轉(zhuǎn)化關(guān)系可知：反應(yīng)減少04nol,反應(yīng)產(chǎn)生04nolNH3,反應(yīng)消耗OZmolN?和 061nom2,平衡時 n(N2)= 1 mol-0.2mol=0.8mol,, n(Hz)= 1 mol-0.6mol=0.4mol, n(NHj)-0.4mol,平衡時的壓強(qiáng) p=3x30= 24MP,

21、p(N,)= 0 8mo1 x24MPa= 12MPa , 2 1.6mol p(H? )=p(NH J= 0'4mo1 x 24MPa=6MPa ,所以 (6MPa)2 a 0.014Mpa. pXNM) p pfN^xp\Hj) (12MPa)x(6MPa) (5)電極1為負(fù)極，氨氣失去電子生成氮?dú)夂退姌O反應(yīng)式為：2NW-6e+60H- =N2+6H2O：標(biāo)準(zhǔn)狀況下，3.36LO2的物質(zhì)的量是0」5mol,若其參加反應(yīng)，電子轉(zhuǎn)移的物 質(zhì)的量是0」5molx4=0.6mol,根據(jù)得失電子守恒，可知生成N2的物質(zhì)的量為O.lmol。 4. (2022?河南許昌?二模)二甲醛

22、既是重要的工業(yè)品，也是燃料電池制氫的重要原 料。二甲醛水蒸氣重整制氫的總反應(yīng)為CH30cH3(g)+( 1 +2x)H2O(g)^(4+2x)H2(g)+2( 1 - x)CO(g)+2xCO2(g),其過程包括： LCH30cH3(g)+H2O(g)U2cH30H(g) AHi=+23.6kJmol-' n.CH3OH(g)+H2O(g)#CO2(g)+3H2(g) AH2=+49.5kJmol」 III.CH3OH(g)#CO(g)+2H2(g) AH3=+90.7kJ mol'1 IV.CO(g)+H2O(g)?iCO2(g)+H2(g) AH4=-41.2kJmol-' 回答

23、下列問題： ⑴反應(yīng)I能自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的焙變AS 0(填“大于”或"小于”)。 (2)反應(yīng)II的平衡常數(shù)可表示為［用K(in)、K(IV)表示］。 (3)根據(jù)反應(yīng)I、n、in、IV計算重整總反應(yīng)的焙變AH=kJ moH(列出含x的計算 式即可)。 產(chǎn)生CO,的物質(zhì)的量 (4)CO2的選擇性(衿而麗而硒頒麗)與水觸比［n(H20)/n(CH20cH3)］和溫度的 關(guān)系如圖1所示；423K時，平衡時H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與水酸比的關(guān)系如圖2所示: KKK 1 2 3 4 5 6 7 8 12 3 4 5 6 7 8 水觸比 水艇比 mi 圖2 ①圖1中相同溫度下，水酸比

24、越大CO2的選擇性越高的原因是；相同水酸比 時，溫度升高CO2的選擇性降低的原因是 O ②圖2中水酸比大于3時，隨水醛比的增大H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)減小的原因是. (5)反應(yīng)口若在一定溫度下、恒壓容器中進(jìn)行，總壓為p, CH30H的平衡轉(zhuǎn)化率為a, 平衡時，CO的分壓為；該反應(yīng)的平衡常數(shù)&=(用含p、。的代數(shù)式表 示，&為以分壓代替濃度表示的平衡常數(shù)，分壓=總壓/物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。 【答案】(1)大于 (2)K( )K(：l) (3)23.6+2x、49.5+2( 1 -x)x90.7 (4)提高水酸比有利于反應(yīng)、正向進(jìn)行 溫度升高時，反應(yīng) 正向進(jìn)行增大的CO? 的量小于反應(yīng) 逆向進(jìn)行

25、減小的CO?的量 水域比大于3時，再增大水酸比，氣體的總物 質(zhì)的量及H2O(g)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)均增大或過量的水蒸氣產(chǎn)生稀釋作用 a 4〃 2 ' (l-a)(l+2￡z)2 P 【解析】 (1)反應(yīng)口能自發(fā)進(jìn)行，則需要在一定溫度條件下滿足AH-TASVO,該反應(yīng)的AH〉。， 則只有AS大于0才能滿足： (2)反應(yīng)+反應(yīng)IV可得反應(yīng)，所以反應(yīng)的平衡常數(shù)可表示為K( )-K()： (3)根據(jù)蓋斯定律+2xx +2(l-x)x可得總反應(yīng)的△H=(23.6+2xx49.5+2(l- x)x90.7)kJ/mol： (4)①反應(yīng)、會生成CCh，提高水酸比有利于反應(yīng)、正向進(jìn)行：反應(yīng)為吸熱反

26、應(yīng)，反應(yīng)「為放熱反應(yīng)，溫度升高時，反應(yīng)’正向進(jìn)行增大的co?的量小于反應(yīng).逆向進(jìn)行 減小的co2的量，導(dǎo)致C02的選擇性降低； ②水酸比大于3時，再增大水酸比，氣體的總物質(zhì)的量及Hq(g)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)均增 大，且過量的水蒸氣產(chǎn)生稀釋作用，所以隨水酸比的增大H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)減?。? (5)設(shè)初始投料為ImolCHQH,平衡時轉(zhuǎn)化率為a,列三段式有： CH,0H(g)^C0(g) + 2H,(g) 起始 1 0 0 轉(zhuǎn)化 a a la 平衡 1 -a a 2a 所以C。的分壓為五限量“同理可得CHQH的分壓為僵H2的 分壓為 2a \+2a P' a p x ( 2f p)

27、2 所以 Kp=1+2a J+2a— l+2a 0 4a* : (l-a)(l+2a)2 P 5. (2022?四川成都?模擬預(yù)測)某興趣小組了解到空氣燃料實驗系統(tǒng)可利用二氧化碳 和水直接合成甲醇，結(jié)合新聞信息他們推測其工作時反應(yīng)原理如下： 1 .CO2(g)+H2O(l)^CO(g)+H2(g)+O2(g) AH=+akJ moF n.CO(g)+2H2(g)=CH30H(g) AH=-bkJmo|-' 已知：2H2(g)+O2(g尸2H2。⑴ AH=-ckJ mol-' (l)2CO2(g)+4H2。⑴=2CH30H(g)+3Ch(g)的AH 為 kJ-mol'1

28、(2)其他條件不變，CO2平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如下圖所示，「之前CO2平衡轉(zhuǎn)化率 隨溫度升高而增大的原因是 CO2平衡轉(zhuǎn)化率。 (3)T匚時，在體積為2L的密閉容器中加入2moic。和ImolHz發(fā)生反應(yīng)，經(jīng)5min達(dá)到 平衡，此時H?的濃度為O.lmol LL回答下列問題： ①下列敘述能判斷反應(yīng)達(dá)到平衡的是(填正確答案標(biāo)號)； A. v ,f：(CO)=2v ffl(H2) B.消耗O.lmolCO的同時消耗O.lmol的甲醇 C. CO轉(zhuǎn)化率不再變化 D.混合氣體的密度不再變化 ②0~5min內(nèi)用CO表示的反應(yīng)速率為,反應(yīng)的平衡常數(shù) K=； ③T□時，向容器中再加

29、入2moicO和ImolFb,重新達(dá)到平衡時CO的濃度 (填“大于”“小于”或“等于")原平衡的2倍。 (4)利用原電池原理同樣可以處理CCh變廢為寶，下圖是“Na-CCh''電池工作原理，吸收 的C02都轉(zhuǎn)化為固體沉積物，其中有二轉(zhuǎn)化為Na2c03固體，電池正極的電極反應(yīng)式為 電解質(zhì) (NaClO「四甘醇二甲醛) 【答案】⑴+2a-2b+c (2)「之前主要發(fā)生反應(yīng)CO2(g)+H2O(l)=CO(g)+H2(g)+O2(g),該反應(yīng)吸熱，升高溫 度，平衡正向移動，CO2轉(zhuǎn)化率升高 (3) BC 0.04mol ' L-1 ' min-' 25 小于 (4)3CO2+4

30、e+4Na' =2Na2CO,+C 【解析】 (1 )I.C02(g)+H20(l)?iC0(g)+H2(g)+O2(g) AH=+akJmol-' H .CO(g)+2H2(g)=CH30H(g) AH=-bkJ mol'1 ,2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) AH=-ckJ moF' 根據(jù)蓋斯定律卜2+11x2-得 2co2焦)+4比0(1)=2cHQH(g)+3Ch(g)的AH=+2akJ moH- 2bkJ mor'+ ckJ mol 1=(+2a-2b+c) kJ mol1； (2)T,之前主要發(fā)生反應(yīng)CO2(g)+H2O(l)^CO(g)+H2(g)+O2(g)

31、,該反應(yīng)吸熱，升高溫 度，平衡正向移動，C02轉(zhuǎn)化率升高。 (3)①A.反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時2v ”(CO尸v 1￡(H2),所以v ,l(C0)=2v虱氏)時反應(yīng)不平 衡，故不選A； B.消耗O.lmolCO的同時消耗O.lmol的甲醇，說明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)一定達(dá) 到平衡狀態(tài)，故選B： c. CO轉(zhuǎn)化率不再變化，說明CO濃度不變，反應(yīng)一定達(dá)到平衡狀態(tài)，故選C； D.反應(yīng)前后氣體總質(zhì)量不變，容器體積不變，密度是恒量，混合氣體的密度不再變 化，反應(yīng)不一定平衡，故不選D； =0.04mol - L-1 - min， 反應(yīng)的平衡常數(shù) 5min 選BC： CO(g) + 2

32、H2 (g) U CH.OH(g) 初始(mol/L) 1 0.5 0 轉(zhuǎn)化(mol/L) 0.2 0.4 0.2 平衡(mol/L) 0.8 0.1 0.2 0-5min內(nèi)用CO表示的反應(yīng)速率為 0.2molL' ③T時，假設(shè)把2moicO和ImolHz放入另外一個完全相同的容器內(nèi)，達(dá)到平衡，CO 的濃度0.8mol/L,然后把兩個容器內(nèi)的氣體壓入1個容器，平衡正向移動，所以重新達(dá)到 平衡時CO的濃度小于原平衡的2倍。 (4) 根據(jù)“Na-CO?”電池工作原理圖，負(fù)極是鈉失電子生成鈉離子，CO?都轉(zhuǎn)化為固體沉積 物，其中有二轉(zhuǎn)化為NazCCh固體，正極

33、：氧化碳得電子生成碳和碳酸鈉，電池正極的電 極反應(yīng)式為 3cC^+de- +4Na* =2Na2cO3 + C o 6. (2022?廣東深圳?一模)N2O是《聯(lián)合國氣候變化框架公約》所列六種溫室氣體之 一。目前，宜接催化分解法是消除N2O的主要方法，該過程中發(fā)生的反應(yīng)如下： i .2N2O(g)2N2(g)+O2(g) △，/ ii .2N2O(g) N2(g)+2NO(g) △出 iii .4N2O(g) 3N2(g)+2NO2(g) △//.； 回答下列問題： ⑴根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)2NO(g)+O2(g)^^2NO2(g)的△〃=_(寫出代數(shù)式即可)。 (2)已知反應(yīng)i在任

34、意溫度下均能自發(fā)進(jìn)行，則反應(yīng)i為一(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。 (3)反應(yīng)i的勢能曲線示意圖如圖(…表示吸附作用，A表示催化劑，TS表示過渡態(tài)分 子)： 勢能(/kcal*niol 1) 45 - 30 15 -15' 1 -30 -45 - ①過程口中最大勢能壘(活化能)為—kcalmolL ②下列有關(guān)反應(yīng)i的說法不正確的是―(填標(biāo)號)。 A.過程口中有極性鍵斷裂 B.過程口、口、口中都有N2生成 C.該反應(yīng)中只有兩種物質(zhì)能夠吸附NzO分子 D.過程□中間體A—O2可釋放02也可吸附N20分子 (4)模擬廢氣中N20直接催化分解過程。 ①515匚時，將

35、模擬廢氣例2。體積分?jǐn)?shù)為40%)以6000m3-hT的速度通過催化劑，測得 N2O的轉(zhuǎn)化率為40%,則平均反應(yīng)速率v(N2。)為 欲提高N2O的轉(zhuǎn)化率，可采 取的措施為—(任寫一條)。 物 質(zhì) n2 N2O 02 CO2 NO NO2 〃（投 料）/mol 19 34 6.5 25 0 0 〃（平 衡）/mol 50 X 20 25 2 2 ②T匚和PokPa時，在恒壓密閉容器中進(jìn)行模擬實驗。各組分的相關(guān)信息如表： 其中x=, N2O的平衡轉(zhuǎn)化率為(保留三位有效數(shù)字)；該溫度下，反應(yīng) 的壓強(qiáng)平衡常數(shù)K0= kPa(以分壓表示,分壓=總壓/

36、物質(zhì)的量 分?jǐn)?shù))。 【答案】(1)△ 43- (2)放熱 (3) 82.17 C (4) 960 減壓(或升溫、將廢氣緩慢通過催化劑等)1 97.1% 500p(, 【解析】 (I )i.2N2O(g) 2N2(g)+O2(g) △，/ ii .2N2O(g) N：(g)+2NO(g) △任 iii .4N2O(g) 3N2(g)+2NO2(g) A//j 根據(jù)蓋斯定律，將 iii-i-ii 得：反應(yīng) 2NO(g)+Ch(g)『^2NO2(g)的力。 答案為： (2)已知反應(yīng)i在任意溫度卜.均能自發(fā)進(jìn)行，則表明反應(yīng)i為任意條件卜的自發(fā)反應(yīng)， 其AS>0,則AHV0,所以該

37、反應(yīng)為放熱反應(yīng)。答案為：放熱：(3) ①過程中最大勢能壘(活化能)為活化分子的最高能量與分子平均能量的差值，即為 37.49 kcal mol '-(-44.68 kcal-mol-')= 82.17kcal mor'. ②A.過程中，N2O轉(zhuǎn)化為N?等，斷裂為氮氧共價鍵，其為極性鍵，A正確； B.從圖中可以看出，過程、、中都有N2生成，B正確： C.從圖中可以看出，A、A-O, AO?都能吸附NzO,所以該反應(yīng)中有三種物質(zhì)能夠吸 附NzO分子，C不正確; D.從圖中看出，A-02在過程中轉(zhuǎn)化為A,從而釋放出0”在過程中吸附NzO 分子，D正確： 故選C。答案為:82.17； C

38、； (4)①515時，將模擬廢氣(N2O體積分?jǐn)?shù)為40%)以6000m，h」的速度通過催化劑，測 得N：O的轉(zhuǎn)化率為40%,則平均反應(yīng)速率v(Nq)為6000m3' h-1 x40%x40%-960m3- h1?由 于反應(yīng)為氣體分子數(shù)增大的分解反應(yīng)，所以欲提高N?O的轉(zhuǎn)化率，可采取的措施為：減壓 (或升溫、將廢氣緩慢通過催化劑等)。 ②利用表中數(shù)據(jù)，可建立以下三段式： 2N,0(g) 2N,(g) + O2(g) 起始量(mol) 34 19 6.5 變化量(mol) 27 27 13.5 平衡量(mol) 1 50 20 2N2O(g)

39、x一 N,(g) + 2N0(g) 起始量(mol) 34 19 0 變化量(mol) 2 I 2 平衡量(mol) 1 50 2 4N2O(g)、一 3N2(g) + 2NO2(g) 起始量(mol) 34 19 0 變化量(mol) 4 3 2 平衡量(mol) 1 50 2 27 + 2 + 4 由分析可得出，其中x=l, N2O的平衡轉(zhuǎn)化率為一--xl00%?97.1%;該溫度 34 20 , 50 戶 ——Po x (- p0) 下，反應(yīng) 2Nq(g)一^2N2(g)+Ch(g)的壓強(qiáng)平衡常數(shù) 100 10

40、0- kPa =500po (而 P0)2 kPa. 答案為；960；減壓(或升溫、將廢氣緩慢通過催化劑等)：1； 97.1%； 500pOo 【點(diǎn)睛】 雖然N?O發(fā)生三個分解反應(yīng)，但在平衡混合氣中，不同反應(yīng)中的同一種物質(zhì)，物質(zhì)的 量相同。 (7) (2022?上海崇明?一模)保護(hù)生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。試回答下列有關(guān)NO無 害化處理的問題。 口.在汽車排氣系統(tǒng)中安裝三元催化轉(zhuǎn)化器，可發(fā)生反應(yīng)：2NO(g) + 2CO(g)^^ 2c02(g)+ N2?。在某恒容密閉容器中，通入等物質(zhì)的量的CO和NO,在不同溫度(T)下發(fā) 生上述反應(yīng)時，c(CO)隨時間⑴的變化曲線如下圖所示：

41、 2.0 c(CO) mol ' L-1 0.5i,- Ti 0.21 -1^ T2 15 18 Vs (1)該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=,由右圖分析，該反應(yīng)的正反應(yīng)是 (填“放熱”或"吸熱”)反應(yīng)。若要使K值增大，可采取的措施為 (填字母序 號)。 a.增大c(NO) b.增加壓強(qiáng) c.降低溫度 d.使用催化劑 e.升高溫度 (2)溫度為Ti時，反應(yīng)達(dá)到平衡時NO的轉(zhuǎn)化率為 ，溫度為T2時，從起始到建 立平衡，u(N2)=mol L-, ' s-1。 .目前煙氣脫硝采用的技術(shù)有無催化劑的選擇性還原法(SNCR)和使用催化劑的選擇性 還原法(SCR)。若用N%作還原劑，

42、則主要反應(yīng)均可表示為：4NH3(g) + 4NO(g) + O2(g) ^^4N2(g) + 6H20(1) + Q (Q>0),其中體系溫度對SNCR技術(shù)脫硝效率的影響如下圖所 示： (3)當(dāng)有標(biāo)準(zhǔn)狀況下的3.36L氧氣參加反應(yīng)時，被氧氣氧化的NH3為 moL (4)①當(dāng)體系溫度過高時，SNCR技術(shù)脫硝效率會降低，其原因是； ②SNCR與SCR技術(shù)相比，SCR技術(shù)的反應(yīng)溫度不能太高，其原因是。 【答案】⑴N黑潴)放熱, (2) 75% 0.05 (3)0.20 (4)溫度過高，SNCR脫硝技術(shù)主要反應(yīng)的平衡逆向移動 溫度太高，降低/催化劑 的活性 【解析】 ⑴發(fā)生反應(yīng)：

43、2N0(g) + 2CO(g)^^2CO2(g) + N2(g),反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為仁;及弋義;由右圖分析，溫度Ti先平衡，故Ti>T指升高溫度反應(yīng)轉(zhuǎn)化率降低， c (CO)c"(NO) 該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)；由丁-K值只與溫度有關(guān)，該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，若要 使K值增大，需要降溫，故選c： (2)溫度為Ti時，CO的濃度變化量為2.0mol/L4).5moi/L=1.5mo1/L,根據(jù)反應(yīng)式可知， 反應(yīng)達(dá)到平衡時NO的轉(zhuǎn)化率與CO的轉(zhuǎn)化率相同，a崛哪)? ,溫度為T， 時，從起始到建立平衡，CO的濃度變化量為2.0mol/L-0.2moi/L=L8mol/L,根據(jù)反應(yīng)式可

44、 知 N：的變化量為 0.9mol/L, v(N2)= 0.9moVL-18s=0.05 mol L'1 . s'1 ； (3)當(dāng)有標(biāo)準(zhǔn)狀況卜.的3.36L(0.15mol)氧氣參加反應(yīng)時，4NH3(g) + 4NO(g) + O2(g) 4N2(g) + 6H2O(l), NH3中N的化合價為-3, 0元素由0價變?yōu)?2價，轉(zhuǎn)移電子為0.6moL 被氧氣氧化的NH,為0.6mol+3=0.2mol： (4)①此反應(yīng)為放熱反應(yīng)，當(dāng)體系溫度過高時，SNCR技術(shù)脫硝效率會降低，其原因是 溫度過高，SNCR脫硝技術(shù)主要反應(yīng)的平衡逆向移動： ②SNCR與SCR技術(shù)相比，SCR技術(shù)的反應(yīng)溫度不能太

45、高，如圖可知，其原因是溫度 太高，降低了催化劑的活性。 (8) (2022?山東濟(jì)南?一模)環(huán)戊烯(常用于有機(jī)合成及樹脂交聯(lián)等。在催化劑 作用下，可通過環(huán)戊二烯((、)選擇性氧化制得，體系中同時存在如下反應(yīng)： 已知選擇性指生成目標(biāo)產(chǎn)物所消耗的原料量在全部所消耗原料量中所占的比例?；卮?下列問題， (1)反應(yīng) III 的 AH3=kJ mol 'o (2)為研究上述反應(yīng)的平衡關(guān)系，在T%：下，向某密閉容器中加入a mol的環(huán)戊二烯和 )的物質(zhì)的量相等，環(huán)戊烯的 4 mol H2,測得平衡時，容器中環(huán)戊二烯和環(huán)戊烷(選擇性為80%,此時H2的轉(zhuǎn)化率為%,反應(yīng)IH以物質(zhì)的量分

46、數(shù)表示的平衡常數(shù) Kx3=° （3）為研究不同溫度下催化劑的反應(yīng)活性，保持其他條件不變，測得在相同時間內(nèi)，上 述反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和選擇性與溫度的關(guān)系如圖所示。 30℃以上時，環(huán)戊烯的選擇性降低的可 能原因是（填標(biāo)號）。 A.催化劑活性降低 B.平衡常數(shù)變大 C.反應(yīng)活化能減小 （4）實際生產(chǎn)中采用雙環(huán)戊二烯（?Q ）解聚成環(huán)戊二烯： 若將3 moi雙環(huán)戊二烯通入恒容密閉容器中，分別在「和T2溫度下進(jìn)行反應(yīng)。曲線A 表示T2溫度下n（雙環(huán)戊二烯）的變化，曲線B表示Ti溫度下n（環(huán)戊二烯）的變化，溫度 下反應(yīng)到a點(diǎn)恰好達(dá)到平衡。 ①曲線B在Ti溫度下恰好達(dá)到平衡時的點(diǎn)

47、的坐標(biāo)為（m, n）,則m 2（填 或“=”），由圖像計算n的取值范圍是。 ②T2溫度下，若某時刻，容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為起始時的L5倍，則此時 v（正） v（逆）（填“>” 或i）。 【答案】(1) + 9」 (9) 25a 16 (10) 30 A (11) < 4.8 【解析】 (1)反應(yīng) =反應(yīng) 一反應(yīng)，1—^,H：=[—100.3—(― 109.4)]kJ mol ,=4-9.1kJ iTiol 故答案為+9.1； (2)令反應(yīng)1中消耗xmol環(huán)戊二烯，反應(yīng) 中消耗陽。1環(huán)戊二烯，根據(jù)題意可知，達(dá) 到平衡時n(環(huán)戊二烯)=n(環(huán)戌烷尸(a—x—y)mo

48、l,反應(yīng) 中消耗ymol環(huán)戊二烯的同時消耗 環(huán)戊烷的物質(zhì)的量ymol,則反應(yīng)共生成環(huán)戊烷的物質(zhì)的量為(a—x—y+y)mol=(a— x)mol,反應(yīng)消耗氫氣的物質(zhì)的量為(a-x)moL因此達(dá)到平衡時整個容器共消耗氫氣的物 質(zhì)的量為(a—x+x)mol=amol,氫氣的轉(zhuǎn)化率為馴? x 100%=25a；依據(jù)選擇性的定義,推 4mol 出生成環(huán)戊烯的物質(zhì)的量0.8amol,達(dá)到平衡時環(huán)戊二烯的物質(zhì)的量為0.2amol,環(huán)戊烷的 物質(zhì)的量也為0.2amoi,根據(jù)反應(yīng)的特點(diǎn)，反應(yīng)前后氣體系數(shù)之和相等，以物質(zhì)的量分?jǐn)?shù) 表示的平衡常數(shù)與以物質(zhì)的量表示的平衡常數(shù)是相等的，即Kf ①尾尸=16；故答完

49、0. 2a x 0. 2a 為 25a： 16； (3)根據(jù)圖像可知，該體系溫度為30左右時，環(huán)戊烯的選擇性和環(huán)戊二烯的轉(zhuǎn)化率都 很高，因此最佳溫度為301 A.催化劑的活性在一定溫度范圍內(nèi)最大，高于或低于這個溫度范圍，催化劑的活性 降低，導(dǎo)致選擇性降低，故A符合題意； B.催化劑對化學(xué)平衡移動無影響，故B不符合題意； C.使用催化劑，降低反應(yīng)活化能，催化劑的活性降低，活化能應(yīng)增大，故C不符合 題意； 故答案為30： A； (4)①根據(jù)圖像可知，相同時間段內(nèi)，環(huán)戊二烯表示的反應(yīng)速率大于雙環(huán)戊二烯表示的 反應(yīng)速率，因此Ti>T2,溫度高，反應(yīng)速率快，達(dá)到平衡時所用的時間短，即m<2

50、；在 T2溫度卜，達(dá)到平衡，消耗雙環(huán)戊二烯的物質(zhì)的量為(3—0.6)mol=2.4mol,此時生成環(huán)戊二 烯的物質(zhì)的量為2.4x2mol=4.8moL因為Ti>Tz,該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向 正反應(yīng)方向移動，則n>4.8mol,假設(shè)雙環(huán)戊二烯全部反應(yīng)，則生成環(huán)戊二烯的物質(zhì)的量 為6mol,但該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，不能進(jìn)行到底，因此n<6moL綜上所述，得出n的范圍 為 4.8

51、(正)>v(逆)：故答案為>. 9. (2022?江蘇泰州?一模)研究脫除煙氣中的SO?、NO是環(huán)境保護(hù)、促進(jìn)社會可持續(xù)發(fā)展的重要課題。 (1)煙氣中的NO可在催化劑作用下用NH、還原。 ①已知：4NH, (g)+5O2 (g) = 4NO(g)+6H2O(g) AH=-905.0kJ - mof1 N2(g)+O2(g) = 2NO(g) AH=180.5kJmoll 有氧條件下，MH,與NO反應(yīng)生成N?,相關(guān)熱化學(xué)方程式為 4NH,(g) + 4NO(g)+O2(g) = 4N2(g) + 6H2O(g) AH=kJ moL。 ②其他條件相同，以一定流速分別向含催化劑A和B的

52、反應(yīng)管中通入一定比例。2、 NH,, NO和N?的模擬煙氣，測得NO的去除率與溫度的關(guān)系如圖所示。使用催化劑B, 當(dāng)溫度高于360'J, NO的去除率下降的原因是 。 240280320 360400 ￥柘尊『二ON (2)02在一定條件下能有效去除煙氣中的SO?、NO,可能的反應(yīng)機(jī)理如圖所示，該過 程可描述為。 (3)尿素［CO(NHJJ容液可吸收含SO- NO煙氣中的S0?其反應(yīng)為 SO2 + CO(NH,)2 + H,O = (NH4)2 SO? + CO2 0若吸收煙氣時同時通入少量CIO。，可同時實 現(xiàn)脫硫、脫硝。 ①脫硝的反應(yīng)分為兩步。第一步：5NO + 2

53、C1O2 + H2O = 5NO2+2HCL第二步：NO2 和CO(NH2)2反應(yīng)生成N,和C02。第二步的化學(xué)反應(yīng)方程式為 o ②將含SO?、NO煙氣以一定的流速通過10%的CCXNHz)?溶液，其他條件相同，不 通。O。和通少量C1O。時C1O2的去除率如圖所示。通少量時SO,的去除率較低的原因是 1()08()60 <舉卷 ￡o4s 【答案】(I) —1627 溫度高于 360時，催化劑B活性降低，反應(yīng)速率減慢 (2)Ch在0；發(fā)生器中失去電子轉(zhuǎn)化為O；, 0；與水作用生成HO*, HO*在凈化器中將 NO和SO：氧化為HNOj和H2s。4 (3) 6NO2+4CO(

54、NH2)2=7N2+4CO2 +8H2O CIO2 與 NO 在溶液中反應(yīng)生成 HC1 和I N02,溶液的酸性增強(qiáng)，S02的溶解度減小，N02消耗尿素，使得與S02反應(yīng)的尿素減少 【解析】 (1)①將已知反應(yīng)依次編號為①②，由蓋斯定律可知，①得有氧條件下的反應(yīng)， 則反應(yīng)4AH產(chǎn)(一905.0kJ/molI+180.5kJ/mol)x4=—1627 kJ/mol ,故答案為： —1627； ②由圖可知，使用催化劑B,當(dāng)溫度高于360 ,一氧化氮的去除率下降說明溫度高于 360 ：時，催化劑B的活性降低，反應(yīng)速率減慢，故答案為：溫度高于360時，催化劑B 活性降低，反應(yīng)速率減慢； (2)

55、由反應(yīng)機(jī)理示意圖可知，氧氣在一定條件下能有效去除煙氣中的一氧化氮和二氧化 硫的反應(yīng)為02在O；發(fā)生器中失去電子轉(zhuǎn)化為O；, O；與水作用生成HO*, HO*在凈化器 中將NO和S02氧化為HNCh和H2so4,故答案為：O?在O；發(fā)生器中失去電子轉(zhuǎn)化為0 ；，0；與水作用生成HO*, H0*在凈化器中將N0和S02氧化為HNO,和H2SO4： (3)①由題意可知，第二步反應(yīng)為二氧化氮和尿素反應(yīng)生成氮?dú)?、二氧化碳和水，反?yīng) 的化學(xué)方程式為6NO2+4CO(NH2)2=7N2+4CO2 +8H2O,故答案為： 6NO2+4CO(NH2)2=7N2+4CO2 +8H2O； ②由題給信息可知，通少

56、量二氧化氯時，二氧化氯在溶液中與一氧化氮反應(yīng)生成鹽酸 和二氧化氮，使得溶液的酸性增強(qiáng)，導(dǎo)致二氧化硫在溶液中的溶解度減小，同時反應(yīng)生成 的二氧化氮優(yōu)先與尿素反應(yīng)，使得二氧化硫與尿素的反應(yīng)減少，導(dǎo)致二氧化硫的去除率較 低，故答案為：C1O2與NO在溶液中反應(yīng)生成HC1和N02,溶液的酸性增強(qiáng)，SO2的溶解 度減小，NOZ消耗尿素，使得與SO?反應(yīng)的尿素減少。 10. (2022?廣東汕頭?一模)綠色能源是未來能源發(fā)展的重要方向，氫能是重要的綠色 能源。 (1)氫氣是一種環(huán)保的氣體，不會污染大氣且熱值高。相關(guān)化學(xué)鍵的鍵能表示如下： 化學(xué)鍵 0=0 H- H 0 H 鍵能 E/(

57、 kJ ? moL ) a b c 則氫氣燃燒熱的=kJ/mol(用含a、b、c代數(shù)式表示) (2)催化制氫是目前大規(guī)模制取氫氣的方法之一： CO(g) + H2O(g) ^tCO2 (g) + H2 (g) AH2=-41.2kJmor' 在工 時，將O.lOmolCO與0.40molHq充入5L的容器中，反應(yīng)平衡后H?的物質(zhì)的 量分?jǐn)?shù) x(H?) = 0.()8。 ①CO的平衡轉(zhuǎn)化率a產(chǎn)%,反應(yīng)平衡常數(shù)K=。(結(jié)果保留2 位有效數(shù)字) ②保持K不變，提高CO平衡轉(zhuǎn)化率措施有：。(任意一條) ③由［匚時上述實驗數(shù)據(jù)計算得到v正?x(CO)和v逆?x(H2 )的關(guān)系可用

58、如圖表示。當(dāng) 升高到某一溫度時，反應(yīng)重新達(dá)到平衡，相應(yīng)的點(diǎn)分別為 o (填字母) 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 v/dO'min1) ④研究表明，CO催化變換反應(yīng)的速率方程為：v=k x(CO)x(Hq)-X(CO? x(H2) - p 式中，x(CO)、x(HQ)、x(CC)2)、xH?)分別表示相應(yīng)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，勺為平衡常數(shù)，k 為反應(yīng)的速率常數(shù)，溫度升高時％值增大。在氣體組成和催化劑一定的情況下，反應(yīng)速率 隨溫度變化的曲線如圖所示。溫度升高時，CO催化變換反應(yīng)的勺(填“增大” 或"減小''或"不變”)。根據(jù)速率方程分析，T

59、>Tm時v逐漸減小的原因是 (3)氨電解法制氫氣 利用電解原理，將氨轉(zhuǎn)化為高純氫氣，其裝置如圖所示。 陽極的電極反應(yīng)式為 O ? 3 4、 . （c 1 1 丫? 4c-2b-a 【答案】（1）-1 2c-b--a - （2） 40 0.074 或7.4x10-2 增加n（Hq）、減小進(jìn)氣比［n（CO）:n（HQ）］、分離出 COz或H? B E 減小 勺減小對V的降低大于k增大對V的提高 (3)2NH3-6e +6OH =N2+6H2O 【解析】 4c-2b-u 絲要 kJ/mol(用含a、 （1）H2 （g） +g O2 （g） =H2O （g

60、）反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能?生成物總鍵能，則bkJ-mol 「；xakJ,mol"-2xckJ?mol",則氣氣燃燒熱的 b、c代數(shù)式表示）故答案為：-（2c-b-ga）或-竺磬: （2）催化制氫是目前大規(guī)模制取氫氣的方法之一： △% =-41.2kJmol, 在工 時,將O.lOmolCO與MOmOH?。充入5L的容器中, co(g)+ H2O(g)一 -CO2。)+ H2(g) 開始/mol 0.10 0.40 反應(yīng)平衡后小的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù) 7 moi X X X X 平衡/mol 0.10 T 0.40-x X X x （H）） = 0.08,

61、 1 = 0.08 , x=0.04mol '- 0.10 + 0.40 0.04 0.04 ①CO的平衡轉(zhuǎn)化率黑X100% =40%,反應(yīng)平衡常數(shù)K=畫二血臉迦 5 X 5 =0.074或7.4x10-2。（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）故答案為:40； 0.074或7.4x10- ； ②保持K不變，提高CO平衡轉(zhuǎn)化率措施有：增加n（HQ）、減小進(jìn)氣比 ［n（CO）:n（H,O）］,分離出CO?或（任意一條）故答案為：增加n（H?O）、減小進(jìn)氣比 ［n（CO）:n（H2O）］,分離出CO2或H?： ③對丁?正向 CO（g）+H2O（g）=CC>2（g） + H2（g）岫2 =-4L2

62、kJ mo「反應(yīng)建；/：平衡 時：氫的體積分?jǐn)?shù)為008,升高溫度，正、逆反應(yīng)速率均加快，因此排除A點(diǎn)，正反應(yīng)為 吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動，因此平衡逆向移動，再次平衡時氫的物 質(zhì)的量分?jǐn)?shù)減小，因此排除C點(diǎn)，故選B點(diǎn)； 對于逆向CO2（g） + &（g）uCO（g） + HQ（g） △凡=+41.2kJmo『反應(yīng)建立平衡時：CO的體積分?jǐn)?shù)為，二0 5一 一°/2，升高溫度，正、逆反應(yīng)速率均加快，排除F 點(diǎn)，升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動，因此平衡正向移動，再次平衡時CO的物質(zhì)的 量分?jǐn)?shù)增加，大于于0.12,排除D,故選E點(diǎn)； 因此反應(yīng)重新達(dá)到平衡，v,「~x (CO)對應(yīng)的

63、點(diǎn)為B, v逆?x (H2)對應(yīng)的點(diǎn)為E, 故答案為：BE； ④溫度升高時，CO(g) + H,O(g) ^CO2(g) + H2(g) △%=_41.2kJ.moL,平衡逆 向移動，CO催化變換反應(yīng)的勺減小(填“增大”或“減小，，或“不變》根據(jù)速率方程分析，T >Tm時v=k x(CO)x(H2O)--~3一匚22逐漸減小的原因是勺減小對v的降低大于k L 5 」 增大對v的提高。故答案為：減小；勺減小對V的降低大于k增大對v的提高： （3） 陽極氨氣失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氮?dú)猓枠O的電極反應(yīng)式為 2NH3-6e +6OH- = N2+6H,O ,故答案為：2NH,-6e +6

64、OH-= N2+ 6H2O o 11. (2022?福建福州?二模)二氧化碳加氫合成甲醇是人工合成淀粉的首要步驟之一， 同時也是實現(xiàn)碳中和的重要途徑。該過程總反應(yīng)為： CO:(g) + 3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g) AH--49.4kJ mol 'c 在特定催化劑條件下，其 反應(yīng)機(jī)理為： (1) CO2 (g) + H2 (g) ^^CO(g) + H2O(g) AH, =+40.9kJmor, (2) CO(g) + 2H2 (g) ^^CH3OH(g) AH2 回答以下問題： (3) AH2=kJ . mol-1 (2)壓下，按n(COj:n(H2)=l:3

65、進(jìn)行合成甲醇的實驗，該過程在無分子篩和有分子篩 時甲靜的平衡產(chǎn)率隨溫度的變化如圖所示(分子篩能選擇性分離* H2O )。 ①根據(jù)圖中信息，壓強(qiáng)不變，采用有分子篩膜時的最佳反應(yīng)溫度為。 ②有分子篩膜時甲醇產(chǎn)率高的原因是 O ③某溫度下，反應(yīng)前后體系中某些物質(zhì)的物質(zhì)的量如表中數(shù)據(jù)，則達(dá)到平衡時水蒸氣 的體積分?jǐn)?shù)為;若該體系的總壓強(qiáng)為P。，則反應(yīng)I的平衡常數(shù)Kp =(以平衡 分壓代替平衡濃度進(jìn)行計算，分壓=總壓/物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。 n(CO2) n(H2) n(CO) 反 應(yīng)前 Imol 3mol Omol 衡時 1 . - mol 3 5 . - mol

66、 3 1 , — moi 3 (3)如果在不同壓強(qiáng)下，C0?和H?的起始物質(zhì)的量比仍為1 ： 3,測定C0?的平衡轉(zhuǎn)化 率隨溫度升高的變化關(guān)系，如圖所示。 ①壓強(qiáng)P1 P2 (填或 ②圖中工溫度時，兩條曲線幾乎交于一點(diǎn)，試分析原因：O (4)光電催化C0?轉(zhuǎn)化制備CHQH的裝置如圖，寫出右側(cè)的電極反應(yīng)式, 【答案】(1>-90.3 (4) 210 分子篩膜從反應(yīng)體系中不斷分離出H?O ,減少「生成物，平衡向正向移 4 動，甲醇產(chǎn)率升高 20% — P<> (5) > 反應(yīng)1為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)II為放熱反應(yīng)，工時溫度高，體系中以反應(yīng)I為主， 反應(yīng)I前后分子數(shù)相等，壓強(qiáng)改變對平衡沒有影響 (4)CO,+6e+6H+ =CH,OH + H,O 【解析】 (1)由蓋斯定律可知，反應(yīng)+得到二氧化碳加氫合成甲醇的反應(yīng)，則尸△，一 △//H—49.4kJ/mol)—(+40.9kJ/mol)=—90.3kJ/mol,故答案為：一90.3； (2)①由圖可知，壓強(qiáng)不變，采用有分子篩膜時，210條件下甲醉的產(chǎn)率最高，則最佳 反應(yīng)溫度為210 ,故答案為：210