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1、1化学反应原理综合题化学反应原理综合题1(2024(2024届 河北承德 三模)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之一、回答下列问题：(1)已知：H2g+CO2gCO g+H2O gH1=+41kJmol-12H2g+CO gCH3OH gH2=-90kJmol-1则反应3H2g+CO2gCH3OH g+H2O g的H=kJmol-1。(2)常温常压下利用Cu/ZnO/ZrO2催化剂实现二氧化碳加氢制甲醇的反应历程和能量变化如图所示(其中吸附在催化剂表面上的粒子用*标注)。该转化历程有个基元反应，决速步的反应方程式
2、为。(3)以起始投料比n H2n CO2=3时发生反应3H2g+CO2g=CH3OH g+H2O g，在不同条件下达到平衡。设体系中CO2的平衡转化率为 CO2，在恒温T=250时 CO2随压强p的变化以及在恒压p=5102kPa时 CO2随温度T的变化如图所示。图中对应的恒温T=250的曲线是(填“a”或“b”)，理由是。在T=250、p=8102kPa条件下，反应经过、10 min达到平衡。010 min内，H2的平均反应速率为kPamin-1。(保留1位小数)，M点时该反应的压强平衡常数Kp=kPa-2(列出计算表达式)。(4)H2和CO2以物质的量为31发生主反应3H2g+CO2gCH
3、3OH g+H2O g，反应过程中发生的副反应为H2g+CO2gCO g+H2O g，其他条件相同时，在铜基催化剂(Cu/ZrO2)作用下，不同温度对CO2的转化率和CH3OH的选择性的影响如图所示CH3OH的选择性=n CH3OH生成n CO2消耗100%。化学反应原理综合题-2024年高考化学三模好题分类汇编2由图1可知，实验中反应均未达到化学平衡状态的依据是。温度高于260时，CO2的平衡转化率变化的原因是。由图2可知，温度相同时CH3OH的选择性的实验值略高于平衡值，原因是(从化学反应速率的角度解释)。2(20242024 四川遂宁 三模)苯甲醛()是生产氨苄青霉素、某些苯胺染料等产品
4、的重要中间体。制备苯甲醛的常用方法有气相催化氧化法和电催化氧化法。I气相催化氧化法(以CeZSM-5为催化剂)主要反应：(g)+O2(g)Ce/ZSM-5(g)+H2O(g)H(1)已知：(g)+8O2(g)=7CO2(g)+3H2O(g)H=-3452.6kJ/mol(g)+9O2(g)=7CO2(g)+4H2O(g)H=-3784.9kJ/mol则反应(g)+O2(g)Ce/ZSM-5(g)+H2O(g)H=kJmol-1(2)在一容积为2L的密闭容器中分别充入甲苯和氧气各2mol，在同一时间(80min)、不同温度下测得甲苯的转化率、苯甲醛的选择性和收率如图所示，其中：苯甲醛的选择性=实
5、际生成苯甲醛的物质的量实际消耗甲苯总的物质的量100%苯甲醛的收率=实际生成苯甲醛的物质的量理论上生成苯甲醛的物质的量的最大值100%)3温度控制在380，前80min内生成苯甲醛的平均反应速率为。(3)其他条件相同、不同空速下测得苯甲醛的选择性和收率如图所示。已知：空缝指鼓入空气的速度，单位为h-1；苯甲醛只有吸附在催化剂表面才能被进一步氧化为苯甲酸。据以上信息，分析空缝由1000h-1增大至2500h-1过程中苯甲醛选择性增加的原因：。(4)合成苯甲醛的最佳温度和空速应为(填序号)。A.350、5000h-1B.350、2500h-1C.410、5000h-1D.410、2500h-1II
6、电催化氧化法以硫酸酸化的MnSO4溶液作为电解媒质间接氧化甲苯制备苯甲醛的工艺方案如图所示：4(5)生成苯甲醛的离子方程式为；右池生成0.1mol H2时，左池可产生mol。3(20242024届 青海西宁 三模)为实现“碳中和”“碳达峰”，碳的循环利用是重要措施。利用氢气和CO反应生成甲烷，涉及的反应如下：iCO g+3H2gCH4g+H2O gH1iiCO g+H2O gCO2g+H2gH2iiiCO2g+4H2gCH4g+2H2O gH3回答下列问题：(1)在25和101kPa下，1molH2O g转变为1mol2O l时放出44.0kJ热量，CH4的燃烧热为-890.3kJmol-1，
7、CO的燃烧热为-283.0kJmol-1，H2的燃烧热为-285.8kJmol-1，则H1=kJmol-1。(2)一定温度下，在恒容的密闭容器中进行上述反应，平衡时CO的转化率及CH4的选择性随n H2n CO变化的情况如图所示已知CH4的选择性=n CH4n CO2+n CH4100%。图中表示CH4选择性变化的曲线是(填“甲”或“乙”)，保持n H2n CO不变，曲线甲由B点达到A点需要的条件为。相同温度下，向恒容容器内加入3molH2和1molCO，初始压强为10MPa，平衡时H2O的物质的量为mol，反应ii的Kp=(保留小数点后一位)。(3)CO2催化加氢制甲醇也是碳循环的重要途径。
8、CO2在某催化剂表面与氢气作用制备甲醇的反应机理如图所示。催化循环中产生的中间体微粒共种，CO2催化加氢制甲醇总反应的化学方程式为。4(20242024届 陕西渭南 三模)CO2的转化和利用是实现碳中和的有效途径，其中CO2转化为CH3OH被认为是最可能利用的路径，该路径涉及反应如下：反应I：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H1=-49.01kJmol-1反应II：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)H20请回答下列问题：(1)若利用反应I计算反应II的反应热H2，还需要知道一个化学反应的H，写出该反应的化学方程式。(2)在催化剂条件下，反应I的反应机理和相
9、对能量变化如图1(吸附在催化剂表面上的粒子用*标注，TS为过渡态)。5写出该反应机理中决速步的热化学方程式：。(3)在恒温恒压(260，1.8MPa)下，CO2和H2按体积比1：3分别在普通反应器(A)和分子筛膜催化反应器(B)中反应，测得相关数据如表。反应器CO2平衡转化率甲醇的选择性达到平衡时间/s普通反应器(A)25.0%80.0%10.0分子筛膜催化反应器(B)25.0%100.0%8.0已知：i.分子筛膜催化反应器(B)具有催化反应、分离出部分水蒸气的双重功能；ii.CH3OH的选择性=n(CH3OH)n(CO2)消耗100%在普通反应器(A)中，下列能作为反应I和反应II均达到平衡
10、状态的判断判据是(填字母)。A.气体压强不再变化B.气体的密度不再改变C.v正(CO2)=3v逆(H2)D.各物质浓度比不再改变平衡状态下，反应器(A)中，甲醇的选择性随温度升高而降低，可能的原因是；在反应器(B)中，CO2的平衡转化率明显高于反应器(A)，可能的原因是。若反应器(A)中初始时n(CO2)=1mol，反应I从开始到平衡态的平均反应速率v(CH3OH)=mols-1；反应II的化学平衡常数Kp(II)=(列出化简后的计算式即可)。(4)近年来，有研究人员用CO2通过电催化生成CH3OH，实现CO2的回收利用，其工作原理如图2所示，请写出Cu电极上的电极反应：。65(2024202
11、4届 安徽合肥 三模)CO2催化加氢有利于实现碳的循环利用，在催化剂的作用下可发生如下反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H10；CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)H20。回答下列问题：(1)已知相关化学键键能如表所示：化学键C-OC=OH-HO-HC-H键能(kJ/mol)abcde根据表中键能数据计算出H1=kJmol-1(用字母表示)。(2)已知反应的速率方程为v正=k正p CO2p H2、v逆=k逆p(CO)p H2O，其中k正、k逆分别为正、逆反应的速率常数。如图所示(lgk表示速率常数的对数，1T表示温度的倒数)a、b、c、d四条斜线中
12、有两条分别表示lgk正、lgk逆随1T的变化关系曲线，其中能表示lgk正随1T变化关系的是斜线(填图中字母)。下列措施能使速率常数k减小的是(填选项字母)。A.减小压强B.减小温度C.减小CO2的浓度D.更换成负催化剂(3)在2L恒温恒容有某催化剂的密闭容器中充入2molCO2和6molH2，发生上述三个反应。该温度下反应均达平衡时，测得CH3OH为1mol、CH4为0.4mol、CO为0.2mol，则CH3OH的选择性为(CH3OH选择性=CH3OH的物质的量转化的CO2的物质的量100%)；反应的平衡常数为(列出计算式即可)。(4)若测得上述三个反应在不同温度下CO2的平衡转化率和甲醇的选
13、择性如图所示：7通过图示分析，更适合生产甲醇的温度为(填选项字母)。A.400B.600C.800D.1000高于800时，CO2转化率增大的主要原因是。6(20242024届 湖南邵阳 三模)丙烯是一种重要的化工原料，但丙烯的产是仅通过石油的催化裂解反应无法满足工业生产需求。工业上，有如下方法制备丙烯：丙烷脱氢法制丙烯：丙烷无氧脱氢法：C3H8(g)C3H6(g)+H2(g),H1=+124kJ/mol丙烷氧化脱氢法：2C3H8(g)+O2(g)2C3H6(g)+2H2O(g)H2=-236kJ/mol(1)反应的正反应活化能Ea正逆反应活化能Ea逆(填“”或“”或“=”或“0副反应：2C4
14、H8(g)C3H6(g)+C5H10(g)H20(5)乙烯的电子式为。(6)某温度下，保持体系总压强为1.0MPa，按n C2H4n C4H8=2投料，达平衡状态时，C4H8、C2H4的转化率分别为92%、30%，则平衡时n C3H6n C5H10=；主反应的压强平衡常数Kp=(保留一位小数)。7(20242024届 江苏苏州 三模)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。.水煤气变换反应(WGSR)反应a：CO g+H2O g=CO2g+H2gH1=-41kJmol-1(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CO g、H2O g
15、的摩尔生成焓分别为-110kJmol-1、-242kJmol-1。则CO2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，H2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。9(3)酸性溶液中电解副产物CO2可用于生产CH3OH，实现CO2的资源化，其电极反应式为。生成CH3OH的电极应连接电源的极(选填“正”或“负”)。.甲烷干重整(DRM)DRM的主要反应为：反应b：CH4g+CO2g2CO g+2H2gH2=+249.1kJmol-1反应c：H2g+C
16、O2gCO g+H2O gH3=+41kJmol-1该过程中会逐渐生成积碳覆盖在催化剂CeO2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Kp。625C时反应c的压强平衡常数Kp为。(5)对催化剂载体CeO2改性，使其形成氧空位，可减少积碳。CeO2晶胞如下图所示。取干燥CeO2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
17、重率(损失的质量/总质量)为2.32%时，每个晶胞拥有的O2-的个数为。8(20242024届 湖北黄冈 三模)某研究小组试探究1,6-己二硫醇(，用HDT表示)与铜的反应历程。已知有下列反应：10(1)已知一些化学键的键能数据如下，则反应的焓变H4=。仅考虑反应，写出两种提高己烷平衡转化率的措施。化学键C-HC-CH-H键能/KJmol-1413347436(2)温度一定时，在隔绝空气的条件下使HDT(g)以恒定的流速通过如甲图所示的反应器，仅发生反应、，在反应器出口处实时检测各物质的相对含量如图乙所示。400500s内反应、的速率均(填“增大”，“减小”或“不变”)；580600s内各物质
18、相对含量不变(填“能”或“不能”)表示反应达平衡；推测CH3CH2SH在该实验条件下与Cu反应生成烃类产物的名称为。(写两种)(3)向恒温刚性容器M中充入己烷(g)和HDT(g)，初始总压为2.5Pa，己烷的体积分数为80%。容器M中只发生反应，达平衡时，己烷的转化率为50%，则反应的Kp=Pa。使容器M中的混合气通过图甲所示的反应器，该反应器中仅发生反应、和。将反应后的混合气全部充入容器M内，反应重新达到平衡时，p(己烷)/p(环己烷)=1.1，则HDT的完全脱硫率为。(HDT的完全脱硫率=HDT与Cu反应后生成的己烷和环己烷的总物质的量反应前HDT的总物质的量100%)9(20242024
19、届 重庆 三模)CO可将部分氮的氧化物还原为N2。反应：4CO g+2NO2gN2g+4CO2gH=-1200kJ/mol反应：2CO g+2NO gN2g+2CO2gH=-746kJ/mol(1)写出CO将NO2还原为NO的热化学方程式：。(2)在一绝热恒容的容器中充入CO和NO2发生上述反应，下列一定能说明反应达到平衡状态的是(填序号)。A.容器内的总压强不再变化B.容器内CO和NO2物质的量之比不变C.容器内气体密度不变D.容器内气体温度不变11(3)保持其他初始条件相同，分别使用催化剂a和b进行反应，在相同时间内测得NO转化率与温度的关系如图所示。图中M点(填“达到了”或“未达到”)平
20、衡状态。使用催化剂b，温度高于400，NO转化率降低的原因是。(4)在恒容密闭容器中，1800无催化条件下NO和CO按1：1投料进行上述反应，实际测得反应体系中NO，CO，N2和CO2分压随时间变化如图所示。但研究人员发现各气体的分压变化不符合反应的化学反应计量比，研究后确认，该反应条件下还存在另一反应2NON2+O2。图中气体B代表。该温度下，反应2NON2+O2的Kp=。(5)铁基钙钛矿型载氧体LaNi xFe 1-xO3能够减少生物质氮气化过程中氮氧化物的释放，其晶体结构如图甲所示。该材料中的A位离子为。该材料中的B位离子通常被认为是催化反应的活性位点，历程如图乙所示。则方框中的物质应为
21、。1210(20242024届 河南 三模)CO2的捕集和利用是实现“碳中和”的有效途径。(1)CaO可在较高温度下捕集CO2。工业制备CaO的工艺有两种：.CaCO3热分解制备.CaC2O4H2O热分解制备其中CaC2O4H2O在隔绝空气加热升温过程中固体残留率的变化如图1所示(固体残留率=剩余固体的质量原始固体的质量100%)。固体残留率由87.7%降到68.5%时，残留固体由(填化学式，下同)转化为。已知分解反应放出的气体越多，制得的固体越疏松多孔，则工艺(填“”或“”)得到的CaO具有更好的CO2捕集性能。(2)在恒容密闭反应器中充入物质的量之比为1：1的CO2和H2的混合气体，可发生
22、以下反应：.CO2g+H2gHCOOH gH1=-31.2kJmol-1.CO2g+H2gCO g+H2O gH2=+41.2kJmol-1在相同时间内，CO2的转化率、HCOOH的选择性与温度的关系如图2所示。已知：HCOOH的选择性=n HCOOHn HCOOH+n CO100%，CO的选择性与HCOOH的选择性的计算方式相似。反应在相对(填“较低”或“较高”)温度下易自发进行；温度低于673K时，CO的选择性随温度升高而(填字母)。a.减小b.增大c.不变d.无法判断温度高于673K时，随温度升高，HCOOH的选择性减小的原因可能是(已知反应均未达到平衡状态)。平衡时再充入0.1mol
23、CO2和0.1mol H2，再次平衡时CO2的转化率(填“减小”“增大”或“不变”)。13(3)一定温度时，将一定量的CO2和H2(物质的量之比为1：1)充入某恒容密闭容器中发生(2)中反应和，达到平衡时CO2的转化率为y，CO的选择性为x，体系中氢气的分压为p0kPa，则反应的压强平衡常数Kp=kPa-1(用含x、y、p0的代数式表示)。(4)研究发现，用氮化铁作催化材料，对CO2选择性加氢制烃类具有重要意义。某氮化铁的晶胞结构如图3所示，沿z轴方向的投影如图4所示，A原子的分数坐标为(0，0，0)，B原子的分数坐标为14，14，1，则C原子的分数坐标为(用含b、c的代数式表示)；设阿伏加德
24、罗常数的值为NA，该晶体的密度为gcm-3(用含a、b、NA的代数式表示)。11(20242024届 云南昆明 三模)双环芳烃加氢生成四氢萘类物质，是缓解柴油产能过剩问题的一种经济有效的方法。其中用1-甲基萘(A)制备四氢萘类物质B和C，反应过程中伴有生成十氢萘(D)的副反应，涉及的反应如图所示(该反应条件下，各物质均为气态)：回答下列问题：(1)以上四个反应的平衡常数随温度变化的关系如图所示：已知C比B稳定，反应、的焓变分别为H1、H2、H3，则H10(填“”或“”)，H1H2的14数值范围是(填标号)。A.1(2)650K，以n H2:n A=5充料，反应达平衡时物质A、B、C、D的物质的
25、量分数xi例如：xA=nA/nA+nB+nC+nD随体系压强的变化关系如图所示：xA和xD随压强p变化的曲线分别是、，判断的理由是。其他条件不变，若增大n H2:n A的比例，则xAxD的值将(填“增大”“减小”或“不变”)。当压强p=4Mpa时，H2的平衡转化率 H2=，反应压强平衡常数Kp=MPa-3(列出计算式即可)。12(20242024届 福建龙岩 三模)丙烯腈()是合成橡胶及合成树脂等工业中的重要原料，以为原料合成丙烯腈的反应过程如下：反应：反应：科 学 家 通 过 DFT 计 算 得 出 反 应 的 历 程 包 含 p、q 两 步，其 中 p 步 反 应 的 化 学 方 程 式
26、为：已知：部分化学键键能如下表所示：化学键C-HO-HN-HC-CC-NC=CC-OC=OCN键能(kJmol-1)413463389348305615351745891(1)q步反应的热化学方程式为。(2)在盛有催化剂TiO2、压强为200kPa的恒压密闭容器中按体积比2:15充入和NH3发生反应，通过实验测得平衡体系中含碳物质(乙醇除外)的物质的量分数随温度的变化如下图所示。15H10(填“”“”或“”“0。测得平衡时H2的体积分数与温度、压强的关系如图所示。压强p1p2(填“大于”“小于”或“等于”)。温度为T4、压强为，p1MPa时，N点表示的正、逆反应速率v正反应v逆反应(填“大于”
27、“小于”或“等于”)。T5时该反应的压强平衡常数Kp=MPa2(用含p1的代数式表示)。15(20242024届 四川内江 三模)我国在政府工作报告中提出力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。因此，研发二氧化碳转化利用技术，成为当下研究热点。CH4与CO2重整是CO2再利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)H1CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)H2=+41.2kJmol-12CO(g)CO2(g)+C(s)H3=-172.5kJmol-1(1)已知反应低温无法自发进行，只能在高温下自发进行，则H10
28、(填“”或“”“=”或“10时，在一段时间内总氰化物去除率下降的原因可能是。(4)常温下(Cd2+-CN-溶液体系中存在平衡关系：Cd2+CN-=Cd CN+；Cd CN+CN-=Cd CN2；Cd CN2+CN-=Cd CN3-；Cd CN3-+CN-=Cd CN42-，平衡常数依次为K1、K2、K3、K4。含Cd物种的组分分布分数、平均配位数n与lgc CN-的关系如图所示。已知：c0HCN=1molL-1(过程中HCN浓度几乎不变)，KaHCN=10-10；K1=105.5，lgK2=5.1，lgK3=214.6，lgK4=3.6；平均配位数n=c ML+2c ML2+3c ML3+nc
29、 MLnc M+c ML+c ML2+c ML3+c MNn，其中M代表中心离子，L代表配体。曲线代表的含Cd微粒为。Cd CN42-=Cd2+4CN-的平衡常数为。下列有关说法中，正确的是。A.降低pH，有利于生成 Cd CN42-B.pH=7时，cCd CN42-cCd CN3-cCd CN2C.平衡后加水稀释，Cd CN2与 Cd CN3-的浓度之比增大a点时，n=。(写出计算过程，结果保留2位有效数字)。18(20242024届 山东济宁 三模)CO2耦合乙苯()脱氢制备苯乙烯()是综合利用CO2的热点研究领域，制备苯乙烯涉及的主要反应如下：反应I(g)(g)+H2(g)H1反应CO2
30、g+H2gCO g+H2O gH20反应(g)+CO2(g)(g)+CO(g)+H2O(g)H30(1)相关的化学键键能数据如下：化学键H-HC-HC-CC=CE/kJmol-1436413348615利用上表数据计算H1为，为提高的平衡转化率，可采取的措施为。(2)向密闭容器中按一定比例投入原料气，达到平衡时n 苯乙烯n 乙苯随温度变化关系如图所示。三种原料气配比分别为：I只有乙苯、n(乙苯):n(CO2)=1:5、n(乙苯):n(Ar)=1:5恒容条件下，若B表示原料气只有乙苯的曲线，则原料气配比n(乙苯):n(Ar)=1:5的曲线为(填A、B或C)。恒压条件下，若B表示原料气只有乙苯的曲
31、线，则原料气配比n(乙苯):n(CO2)=1:5的曲线为(填A、B或C)，从平衡移动的角度解释CO2的作用：。(3)向恒容密闭容器中，投入乙苯和CO2各1mol，此时气体压强为P0，催化脱氢制备苯乙烯，除上述反应外，还发生副反应：(g)+H2(g)(g)+CH4(g)H4”或“”)。(2)若在恒容绝热的容器中发生该反应，下列情况下反应一定达到平衡状态的是(填序号)。A.容器内CO2和H2体积比不再改变B.容器内气体密度不再改变C.容器内温度不再发生改变D.断开C=O键与断开O-H键的数目之比为2:3乙酸甲酯(CH3COOCH3)催化加氢制取乙醇。包括以下主要反应：CH3COOCH3(g)+2H
32、2(g)C2H5OH(g)+CH3OH(g)H1CH3COOCH3(g)+H2(g)CH3CHO(g)+CH3OH(g)H2=+13.6kJmol-1(3)已知CH3COOCH3、H2、C2H5OH、CH3OH的燃烧热分别为1593.4kJ/mol，285.8kJ/mol，1366.8kJ/mol，725.8kJ/mol，H1=。(4)其他条件相同，将乙酸甲酯与氢气按一定流速通过固体催化剂表面，乙酸甲酯的转化率随氢酯比n H2n CH3COOCH3的关系如图所示。已知固体催化剂作用下的反应速率与催化剂表面各反应物的吸附率有关。氢酯比为8附近，乙酸甲酯的转化率存在最大值的原因是。23(5)TC时
33、在1L密闭容器内通入1molCH3COOCH3和3molH2，初始压强为100MPa，发生反应和，达到平衡时体系压强变成90MPa且H2的分压为CH3COOCH3分压的5倍，反应的平衡常数Kp=MPa-1。(6)研究发现，在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸，可使电池持续大电流放电，工作原理如图。负极的电极反应式为。当向正极通入1molO2且全部被消耗时，理论上正负极溶液质量变化的绝对值之差为g(保留两位小数)。20(20242024届 湖南岳阳 三模)2024年上海国际碳中和技术博览会以“中和科技、碳素未来”为主题，重点聚焦二氧化碳的捕捉、利用与封存(CCUS)等问题。回答下列问题：.CO2是典型的
34、温室气体，Sabatier反应可实现CO2转化为甲烷，实现CO2的资源化利用。合成CH4过程中涉及如下反应：甲烷化反应(主反应)：CO2g+4H2gCH4g+2H2O gH1=-164.7kJmol-1逆变换反应(副反应)：CO2g+H2gCO g+H2O gH2=+41.1kJmol-1(1)反应2CO g+2H2gCO2g+CH4gH=，该反应在(填“高温”“低温”或“任何温度”)下能自发进行。(2)下列叙述中能说明反应达到平衡状态的是(填字母)。A.断裂4mol C-H的同时断裂1mol C=OB.恒温恒容条件下，体系压强不再变化C.恒温恒容条件下，气体的密度不再变化D.v正CO2=v逆
35、H2OE.绝热恒容条件下，c CH4c2H2Oc CO2c4H2不再变化24(3)科研小组按n H2n CO2=41进行投料，下面探究影响CH4选择性的一些因素。若在恒容容器中进行反应(初始压强为0.1MPa)，平衡时各气体的物质的量分数随温度变化的曲线如图所示。图中表示H2O g的物质的量分数随温度变化的曲线是(填“曲线1”“曲线2”或“曲线3”)。曲线1和曲线3交叉点处CO2的平衡分压为MPa(该空忽略副反应逆变换反应)。积碳会使催化剂的活性降低，从而影响甲烷的选择性，各积碳反应的平衡常数与温度关系如下表所示：温度K1K2K380021.600.1360.13385033.940.0580
36、.06790051.380.0270.036反应a：CH4gC s+2H2gK1反应b：2CO gC s+CO2gK2反应c：CO g+H2gC s+H2O gK3由表中数据可知，积碳反应主要由反应引起(填“a”“b”或“c”)。.完成下列问题(4)一定条件下，向4L恒容密闭容器中充入2mol CO2和6mol H2，发生反应CO2g+3H2gCH3OH g+H2O g。已知容器内起始压强为240kPa，反应达平衡时容器内压强为150kPa，该温度下反应的标准平衡常数K=。(该反应标准平衡常数的表达式为K=p CH3OHpp H2Opp CO2pp H2p 3，其中p为分压，分压=总压物质的量
37、分数，p=100kPa)21(20242024届 福建福州 三模)研究氮氧化物(NO)的还原处理方法是环保领域的主要方向之一。回答下列问题：用H2还原NO的反应为2H2g+2NO g=N2g+2H2O gH”“”或“=”)0，判断依据是。若容器体积为1 L，甲容器中04 min内用H2表示的平均反应速率为molL-1min-1。可用于合成有机物。近日，中国科学院大连化学物理研究所丁云杰团队利用Rh单核配合物催化剂以和CO为原料合成了CH3COOH，相关反应为CH3OH g+CO gCH3COOH g、CH3OH g+CH3COOH gCH3COOCH3g+H2O g。(4)以CH3OH和CO为
38、原料，从原子利用率分析，合成(填“CH3COOH”或“CH3COOCH3”)是最理想的绿色化学工艺。(5)一定温度下，总压强保持1.5a kPa，向反应器中充入1mol CH3OH g和1mol CO g，在一定条件下合成CH3COOH g和CH3COOCH3g。达到平衡时，CH3OH g的转化率为60%，CH3COOH g的选择性为80%，(CH3COOH的选择性=CH3COOH的物质的量含碳产物总物质的量100%)。该温度下合成CH3COOH g反应的平衡常数Kp=kPa-1(用含a的代数式表示，Kp为用分压表示的平衡常数，分压=总压物质的量分数)。25(20242024届 重庆 三模)氨
39、的用途十分广泛，是制造硝酸和氮肥的重要原料。(1)工业合成氨中，合成塔中每产生2molNH3，放出92.2kJ热量。则1molN-H键断裂吸收的能量约等于kJ。(2)合成氨工业中，原料气N2、H2及少量CO、NH3的混合气)在进入合成塔前要经过铜氨溶液处理以除去CO，反应为：Cu NH322+CO+NH3 Cu NH33CO2+H“”“0请回答下列问题：(1)若利用反应I计算反应II的反应热H2，还需要知道一个化学反应的H，写出该反应的化学方程式。(2)在催化剂条件下，反应I的反应机理和相对能量变化如图1(吸附在催化剂表面上的粒子用*标注，TS为过渡态)。写出该反应机理中决速步的热化学方程式：
40、。(3)在恒温恒压(260，1.8MPa)下，CO2和H2按体积比1：3分别在普通反应器(A)和分子筛膜催化反应器(B)中反应，测得相关数据如表。反应器CO2平衡转化率甲醇的选择性达到平衡时间/s普通反应器(A)25.0%80.0%10.0分子筛膜催化反应器(B)25.0%100.0%8.0已知：i.分子筛膜催化反应器(B)具有催化反应、分离出部分水蒸气的双重功能；ii.CH3OH的选择性=n(CH3OH)n(CO2)消耗100%在普通反应器(A)中，下列能作为反应I和反应II均达到平衡状态的判断判据是(填字母)。A.气体压强不再变化B.气体的密度不再改变C.v正(CO2)=3v逆(H2)D.
41、各物质浓度比不再改变平衡状态下，反应器(A)中，甲醇的选择性随温度升高而降低，可能的原因是；在反应器(B)中，CO2的平衡转化率明显高于反应器(A)，可能的原因是。若反应器(A)中初始时n(CO2)=1mol，反应I从开始到平衡态的平均反应速率v(CH3OH)=mols-1；反应II的化学平衡常数Kp(II)=(列出化简后的计算式即可)。(4)近年来，有研究人员用CO2通过电催化生成CH3OH，实现CO2的回收利用，其工作原理如图2所示，请8写出Cu电极上的电极反应：。【答案】(1)H2O(g)H2O(l)的H(2)H2COO*+2H2(g)=H2CO*+OH*+32H2(g)H=+40.49
42、kJ/mol(3)BD反应I为放热反应、反应II为吸热反应，升高温度，反应I逆向移动、反应II正向移动在反应器(B)中，能分离出部分水蒸气，导致反应正向移动0.021141(4)CO2+6e-+6H+=CH3OH+H2O【详解】(1)燃烧热是在101kPa时，1mol物质完全燃烧生成指定物质时所放出的热量；反应II中生成H2O(g)，若已知H2和CO的燃烧热，计算反应II的H2，还需要的一个只与水有关的物理量为H2O(g)H2O(l)的H。(2)由图可知，热化学方程式H2COO*+2H2(g)=H2CO*+OH*+32H2(g)=H=(-0.58+1)ev/mol=+0.4296.4kJ/mo
43、l=+40.49kJ/mol的活化能最大，化学反应速率最慢，为反应机理中的决速步。(3)A在恒温恒压下进行反应，压强为常量，A不符合题意；B在恒温恒压下进行反应，容器体积为变量，气体总质量始终不变，则混合气体的密度为变量，其不变说明反应已达平衡，B符合题意；Cv正(CO2)=3v逆(H2)，此时正逆反应速率不相等，反应没有达到平衡，C不符合题意；D各物质浓度比不再改变，说明平衡不再移动，达到平衡状态，D符合题意；故选BD；反应I为放热反应、反应II为吸热反应，升高温度，反应I逆向移动、反应II正向移动，导致甲醇的选择性随温度升高而降低；分子筛膜催化反应器(B)具有催化反应、分离出部分水蒸气的双
44、重功能，故导致在反应器(B)中，能分离出部分水蒸气，导致反应正向移动，使得CO2的平衡转化率明显高于反应器(A)；在恒温恒压下，CO2和H2按体积比1：3分别在普通反应器(A)反应，若反应器(A)中初始时n(CO2)=1mol，则氢气投料3mol；CO2平衡转化率为25%，则反应二氧化碳0.25mol，甲醇的选择性80%，则生成甲醇0.25mol80%=0.2mol，则：起始 mol转化 mol平衡 molCO2g+3H2gCH3OH g+H2O g13000.20.60.20.20.82.40.20.2起始 mol转化 mol平衡 molCO2g+H2gCO g+H2O g0.82.400.
45、20.25-0.2=0.050.050.050.050.752.350.050.259反应I从开始到平衡态的平均反应速率v CH3OH=0.210mol/s=0.02mol/s；平衡时总的物质的量为3.6mol，二氧化碳、氢气、一氧化碳、水的物质的量分别为0.75mol、2.35mol、0.05mol、0.25mol，则二氧化碳、氢气、一氧化碳、水分压分别为0.753.61.8Mpa、2.353.61.8Mpa、0.053.61.8Mpa、0.253.61.8Mpa，反应II为等气体分子数的反应，则化学平衡常数Kp(II)=0.250.052.350.75=1141。(4)由图可知，铜极为阴极
46、，二氧化碳得到电子发生还原反应生成甲醇，反应为CO2+6e-+6H+=CH3OH+H2O。5(20242024届 安徽合肥 三模)CO2催化加氢有利于实现碳的循环利用，在催化剂的作用下可发生如下反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H10；CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)H20。回答下列问题：(1)已知相关化学键键能如表所示：化学键C-OC=OH-HO-HC-H键能(kJ/mol)abcde根据表中键能数据计算出H1=kJmol-1(用字母表示)。(2)已知反应的速率方程为v正=k正p CO2p H2、v逆=k逆p(CO)p H2O，其中k正、k逆
47、分别为正、逆反应的速率常数。如图所示(lgk表示速率常数的对数，1T表示温度的倒数)a、b、c、d四条斜线中有两条分别表示lgk正、lgk逆随1T的变化关系曲线，其中能表示lgk正随1T变化关系的是斜线(填图中字母)。下列措施能使速率常数k减小的是(填选项字母)。A.减小压强B.减小温度C.减小CO2的浓度D.更换成负催化剂(3)在2L恒温恒容有某催化剂的密闭容器中充入2molCO2和6molH2，发生上述三个反应。该温度下反应均达平衡时，测得CH3OH为1mol、CH4为0.4mol、CO为0.2mol，则CH3OH的选择性为(CH3OH选择性=CH3OH的物质的量转化的CO2的物质的量10
48、0%)；反应的平衡常数为(列出计算式即可)。(4)若测得上述三个反应在不同温度下CO2的平衡转化率和甲醇的选择性如图所示：10通过图示分析，更适合生产甲醇的温度为(填选项字母)。A.400B.600C.800D.1000高于800时，CO2转化率增大的主要原因是。【答案】(1)2b+3c-(3e+a+3d)(2)dBD(3)62.5%0.422220.421.224(4)A反应和反应为放热反应，温度高于800，平衡逆向移动，反应为吸热反应，温度高于800平衡正向移动且程度更大【详解】(1)根反应的焓变等于反应物键能和减去生成物的键能和，据表中数据可计算出 H1=2b+3c-3e+a+3dkJ/
49、mol；(2)反应为吸热反应，随温度的升高，正、逆反应速率都增大，k正、k逆都增大，随温度的升高平衡正向移动，k正增大的倍数大于k逆增大的倍数，故能表示lgk正随1T变化关系的是斜线d；速率常数k只与活化能和温度有关，负催化剂能增大反应的活化能使速率常数减小，降温也能使速率常数减小，故选B、D项；(3)由反应、的化学计量数可知，消耗的二氧化碳的物质的量分别为 1mol、0.4mol、0.2mol，而平衡时甲醇的物质的量为1mol，所以甲醇的选择性为1mol1.6mol100%=62.5%；列三段式：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)始/mol2600转/mol1311平/
50、mol0.41.212CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)始/mol2600转/mol0.41.60.40.8平/mol0.41.212CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)始/mol2600转/mol0.20.20.20.2平/mol0.41.212所以反应的平衡常数K=c CH4c2H2Oc CO2c4H2=0.422220.421.224；11(4)由选择性的定义可知，选择性越好，说明该物质的产率越高，由图可知400二氧化碳的转化率为60%、甲醇的选择性为50%，600二氧化碳的转化率为30%、甲醇的选择性为75%，800二氧化碳的转化率为20%、甲醇的选择性