1、2020 年高考化学大题专项复习：化学反应原理综合题1新型洁净能源能够解决环境污染、能源短缺等问题，真正把“绿水青山就是金山银山”落实到我国的各个角落。氢气作为清洁高效、可持续“零碳”能源被广泛研究，而水煤气变换反应(WGSR)是一个重要的制氢手段。（1）WGSR 的氧化还原机理和羧基机理如图所示。则热化学方程式CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H 中，对H 表述错误的是_（填字母）。A氧化还原机理途径：H=H1+H2+H5a+H7B羧基机理途径：H=H1+H4+H5d+H7C氧化还原机理途径：H=H1+H3+H5a+H7D羧基机理途径：H=H1+H4+H5c+H7EH=H1+2
2、45a5d2HHHH +H7（2）水煤气变换反应在不同条件时 CO 的转化率不同，下图为压力、温度、不同温度时钾的化合物对 CO 的转化率的影响关系图，请认真观察图中信息，结合自己所学知识及生产实际，写出水煤气变换反应的条件：温度选择_；钾的化合物中_催化效果最明显；压力选择_Mpa，选用此压力的原因为_。（3）如图是 Au12Cu、Au12Pt、Au12Ni 三种催化剂在合金团簇上 WGSR 最佳反应路径的基元反应能量图，反应能垒（活化能）最_（填“高”或“低”）的步骤，为整个反应的速控步骤；三种催化剂催化反应的速控步骤_（填“相同”或“不相同”）；三种催化剂中，_在合金团簇上的 WGSR
3、各基元反应能垒较小，对 WGSR 表现出较好的催化活性。（4）已知某密闭容器中存在下列平衡：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)，CO的平衡物质的量浓度 c(CO)与温度 T 的关系如图所示。若 T1、T2、T3时的平衡常数分别为 K1、K2、K3，则 K1、K2、K3由小到大的关系为_。【答案】（1）CD（2 分）（2）600（1 分）KHCO3（1 分）25（1 分）在 2325 MPa，随着压力的升高，CO 转化率先快速增加，但在压力达到 25 MPa之后，CO 转化率的增加减缓（2 分）（3）高（1 分）不相同（1 分）Au12Cu（2 分）（4）K3K2K1（3 分）【解析】
4、（1）根据盖斯定律可知H=H1+H2+H5a+H7；H=H1+H3+H5b+H7；H=H1+H4+H5d+H7；H=H1+H4+H5c+H6，E 项可由（+）2 得出。（2）根据温度对 CO 转化率的影响图可知，600，CO 转化率最高，故温度选择600；根据不同温度时钾的化合物对 CO 转化率的影响图可知，相同温度时 KHCO3对 CO 转化率高，故选 KHCO3；根据压力对 CO 转化率的影响图可知，在 2325 MPa，随着压力的升高，CO 转化率先快速增加，但在压力达到 25 MPa 之后，CO 转化率的增加减缓，综合各种因素，25 MPa 时比较经济实惠，故选择 25 MPa。（3）
5、反应能垒（活化能）最高的步骤，是反应最慢的步骤，也是整个反应的速控步骤；由反应途径图可知，三种催化剂催化的反应能垒最高的步骤不一致，有前有后，速控步骤不相同；由反应途径图可知，Au12Cu 在合金团簇上的 WGSR 各基元反应能垒较小，对 WGSR 表现出较好的催化活性。（4）由题图可知，温度越高平衡时 c(CO)越大，说明升高温度，平衡向逆反应方向移动，即H0，该反应正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，化学平衡常数减小，故 K3K2K1。2合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破，研究表明液氨是一种良好的储氢物质。（1）化学家 Gethard Ertl 证实了氢气与氮气在固体催
6、化剂表面合成氨的过程，示意如下图：下列说法正确的是_（选填字母）。A表示 N2、H2 分子中均是单键B需要吸收能量C该过程表示了化学变化中包含旧化学键的断裂和新化学键的生成（2）氨气分解反应的热化学方程式如下：2NH3（g）N2（g）3H2（g）H，若 N 三 N 键、H 一 H 键和 N 一 H 键的键能分别记作 a、b 和 c（单位：kJmoll），则上述反应的HkJmol 一 1。（3）研究表明金属催化剂可加速氨气的分解。下表为某温度下等质量的不同金属分别催化等浓度氨气分解生成氢气的初始速率（m molmin 一 1）。不同催化剂存在下，氨气分解反应活化能最大的是（填写催化剂的化学式）。
7、温度为 T，在一体积固定的密闭容器中加入 2 molNH3，此时压强为 P0，用 Ru 催化氨气分解，若平衡时氨气分解的转化率为 50，则该温度下反应 2NH3（g）N2（g）十 3H2（g）用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数 Kp。己知：气体分压（p 分）气体总压（p 总）x 体积分数（4）关于合成氨工艺的理解，下列正确的是_。A合成氨工业常采用的反应温度为 500左右，可用勒夏特列原理解释B使用初始反应速率更快的催化剂 Ru，不能提高平衡时 NH3的产量C合成氨工业采用 10 MPa 一 30 MPa，是因常压下 N2和 H2 的转化率不高D采用冷水降温的方法可将合成后混合气体中的氨
8、液化（5）下图为合成氨反应在不同温度和压强、使用相同催化剂条件下，初始时氮气、氢气的体积比为 1：3 时，平衡混合物中氨的体积分数（NH3）。若分别用 vA（NH3）和 vB（NH3）表示从反应开始至达平衡状态 A、B 时的化学反应速率，则 vA（NH3）_vB（NH3）（填“”、“”或“”）。在 250、1.0104kPa 下，H2的转化率为_%（计算结果保留小数点后 1 位）。（6）N2和 H2 在铁作催化剂作用下从 145就开始反应，随着温度上升，单位时间内NH3 产率增大，但温度高于 900后，单位时间内 NH3产率逐渐下降的原因_。【答案】（1）BC（2）6c-a-3b（3）Fe20
9、27 P64（4）BC（5）c(SO)c(H)=c(OH)-72y 10 x-2y（2）2NO+4e-=N2+2O2-阴极发生副反应 O2+4e-=2O2-【解析】I.（1）标况下，5.6LCH4物质的量为：5.6L22.4L/mol=0.25mol，吸收 51.5kJ 的热量，则1mol 甲烷反应吸收热量=51.5kJ 1mol0.25mol=206kJ，该反应的热化学方程式为：CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)H=+206 kJ/mol；（2）在 150时 2L 的密闭容器中，将 2mol CH4 和 2mol H2O(g)混合，经过 15min达到平衡，此时 CH4的转
10、化率为 60%，则422CH+H OCO+3H(/)1100 (/)0.60.60.61.8(/)0.40.40.61.8mol Lmol Lmol L起始量转化量平衡量从反应开始至平衡，用氢气的变化量来表示该反应速率 v(H2)=1.8mol/L15min=0.12molL-1min-1；结合计算得到的平衡浓度，计算得到该反应的平衡常数K=(1.830.6)/(0.40.4)=21.87；Av 逆(H2)3v 正(CO)，说明正逆反应速率相同，反应达到平衡状态，故 A 正确；B密闭容器中混合气体的质量和体积不变，密度始终不变，不能说明反应达到平衡状态，故 B 错误；C反应前后气体物质的量增加
11、，气体压强之比等于气体物质的量之比，密闭容器中总压强不变，说明反应达到平衡状态，故 C 正确；D浓度关系和消耗量、起始量有关，c(CH4)=c(CO)不能说明反应达到平衡状态，故 D 错误；故答案为：AC；（3）A甲和丙为等效平衡，则 n2=1.6mol，但乙与甲相比，相当于增大压强，平衡向着正向移动，则 n13.2，故 A 错误；B甲和丙达到平衡状态为相同平衡状态，氮气体积分数相同，乙相当于甲平衡状态再加入 1mol 氮气和 3mol 氢气，增大压强平衡正向进行，氮气体积分数减小，甲=丙乙，故 B 正确；C乙容器中反应物浓度大于甲和丙，反应速率大，甲和丙起始浓度相同反应速率相同，故 C 错误
12、；D乙中物质浓度是甲的 2 倍，且压强大于甲，甲和丙为等效平衡，压强相同，得到P 乙P 甲=P 丙，故 D 正确；故答案为：BD；II.（1）根据电荷守恒，c(NH4+)+c(H+)=c(OH-)+2c(SO42-)，混合后溶液显中性，则c(NH4+)=2c(SO42-)，则244c(NH)c(SO)c(H)=c(OH)；x molL-1氨水中加入等体积的 y molL-1硫酸得混合溶液 M 恰好显中性，则c(NH4+)=2c(SO42-)=2 y2 molL-1=ymolL-1，混合后，根据物料守恒c(NH3H2O)+c(NH4+)=0.5x molL-1，则 c(NH3H2O)=(0.5x
13、-y)molL-1，K=c(NH4+)c(OH-)/c(NH3H2O)=y110-7/(0.5x-y)=2y10-7/(x-2y)；（2）阴极：NO 得到电子生成 N2，结合守恒原则，则电极方程式为2NO+4e-=N2+2O2-；消除一定量的 NO 所消耗的电量远远大于理论计算量，可能存在副反应，O2浓度约为 NO 浓度的 10 倍，氧气易得到电子生成 O2-，电极方程式为：O2+4e-=2O2-。4煤燃烧排放的烟气含有 SO2和 NOx，大量排放烟气形成酸雨、污染大气，因此对烟气进行脱硫、脱硝，对环境保护有重要意义。回答下列问题：.利用 CO 脱硫（1）工业生产可利用 CO 气体从燃煤烟气中
14、脱硫，则 25时 CO 从燃煤烟气中脱硫的热化学方程式 2CO(g)SO2(g)2CO2(g)S(s)的焓变H_。25，100kPa 时，由元素最稳定的单质生成 1mol 纯化合物时的反应热称为标准摩尔生成焓，已知一些物质的“标准摩尔生成焓”如下表所示：物质CO(g)CO2(g)SO2(g)标准摩尔生成焓fHm(25)/kJmol-1-110.5-393.5-296.8（2）在模拟脱硫的实验中，向多个相同的体积恒为 2L 的密闭容器中分别通入 2.2molCO 和 1mol SO2气体，在不同条件下进行反应，体系总压强随时间的变化如图所示。在实验 b 中，40 min 达到平衡，则 040 m
15、in 用 SO2表示的平均反应速率 v(SO2)_。与实验 a 相比，实验 b 可能改变的条件为_，实验 c 可能改变的条件为_。.利用 NH3脱硝（3）在一定条件下，用 NH3消除 NO 污染的反应原理为：4NH3(g)6NO(g)5N2(g)6H2O(l)H1807.98kJmol1。在刚性容器中，NH3与 NO 的物质的量之比分别为 X、Y、Z(其中 XYZ)，在不同温度条件下，得到 NO 脱除率(即 NO 转化率)曲线如图所示。NH3 与 NO 的物质的量之比为 X 时对应的曲线为_(填“a”“b”或“c”)。各曲线中 NO 脱除率均先升高后降低的原因为_。900条件下，设 Z 23，
16、初始压强 p0，则 4NH3(g)6NO(g)5N2(g)6H2O(l)的平衡常数 Kp_(列出计算式即可)。.利用 NaCIO2脱硫脱硝（4）利用 NaClO2的碱性溶液可吸收 SO2和 NO2(物质的量之比为 1:1)的混合气体，自身转化为 NaCl，则反应的离子方程式为_。【答案】（1）-269.2kJmol-1（2）0.01molL-1min-1加入催化剂升高温度（3）c温度低于 900时，反应速率较慢，随着温度升高反应速率加快，NO 脱出率逐渐升高，温度高于 900，反应达到平衡状态，反应的H0，继续升高温度，平衡向左移动，NO 脱出率又下降5046650000.375p0.3750
17、.14 0.15 p0.1p0.15p或（4）3ClO2-+4SO2+4NO2+12OH-=3Cl-+4SO42-+4NO3-+6H2O【解析】（1）根据“标准摩尔生成焓”的定义可得：-12t1-122t2-122t31C s+OgCO g =-110.5kJ mol21C s+OgCOg =-393.5kJ mol21S s+OgSOg =-296.8kJ mol2mmmHHH再根据盖斯定律 2(反应-反应)-反应可得到 2CO(g)SO2(g)2CO2(g)S(s)，则，CO 脱硫反应 2CO(g)SO2(g)2CO2(g)S(s)的焓变-1-1-1-1t2t1t3=2-=2-393.5k
18、J mol-110.5kJ mol-296.8kJ mol=-269.2kJ molmmmHHHH，故答案为：-269.2kJmol-1；（2）结合题干信息，列三段式有：222.21002CO gSOg22xx2xx2.2-2x1CO2xxSxgs-初始转化末态则 2.2-2x+1-x+2x1202.2+1260，解得 x=0.8，则-1-120.8mol2Lv SO=0.01mol L min40min，故答案为 0.010.01molL-1min-1；与实验 a 相比，实验 b 达到的平衡状态不变且所需时间缩短，改变的条件应为加入了催化剂，与实验 a 相比，实验 c 达到平衡状态改变且所需
19、时间缩短，可能是增大压强或升高温度，联系反应特点，若是增大压强，平衡向右移动，向右反应的程度应增大，与图像不符，若是升高温度，平衡向左移动，与图像相符，故答案为：加入催化剂；升高温度；（3）NH3和 NO 的物质的量之比越大，NO 的脱出率月啊，则相同温度下，不同NH3、NO 物质的量之比对应 NO 的脱出率：XYZ，则 X 对应曲线 c，Y 对应曲线 b，Z 对应曲线 a，故答案为：c；NO 的脱出率会受到速率、平衡移动等因素的影响，温度低于 900时，反应速率较慢，随着温度升高反应速率加快，NO 脱出率逐渐升高，温度高于 900，反应达到平衡状态，反应的H0，继续升高温度，平衡向左移动，N
20、O 脱出率又下降，故答案为：温度低于 900时，反应速率较慢，随着温度升高反应速率加快，NO 脱出率逐渐升高，温度高于 900，反应达到平衡状态，反应的H”“”“”或“”)。若 30 min 时只向容器中再充入 1 mol H2(g)和 1 mol H2O(g)，则平衡_移动(填“正向”“逆向”或“不”)。（3）研究人员发现，将煤炭在 O2/CO2 的气氛下燃烧，能够降低燃煤时 NO 的排放，主要反应为：2NO(g)2CO(g)=N2(g)2CO2(g)。在一定温度下，于 2 L 的恒容密闭容器中充入 0.1 mol NO 和 0.3 mol CO 发生该反应，如图为容器内的压强(p)与起始压
21、强(p0)的比值(p/p0)随时间的变化曲线。05 min 内，该反应的平均反应速率 v(NO)_；平衡时 N2的产率为_。若 13 min 时，向该容器中再充入 0.06 mol CO2，15 min 时再次达到平衡，此时容器内 p/0p 的比值应在图中 A 点的_(填“上方”或“下方”)。【答案】（1）(a+b)kJ/mol（2）正向（3）6103 mol/(Lmin80%上方【解析】（1）已知：i：CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H1a kJ/molii：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H2b kJ/moliii：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H3
22、根据盖斯定律可知 iii 即得到 CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H3(a+b)kJ/mol。（2）正反应放热，反应 I 是恒温恒容容器，反应绝热恒容，图表中反应若恒温恒容达到相同平衡状态，为逆向恒容绝热，温度降低，平衡正向进行，平衡常数增大，所以达到平衡后，反应、对比：平衡常数 K()K()，平衡时 CO2的浓度c()c()。对反应，根据表中数据可知平衡时氢气的物质的量是 3mol，在其他条件不变下，若 30 min 时只改变温度为 T2，再次平衡时 H2的物质的量为 2.5 mol，说明平衡正向进行温度降低，则 T1T2。根据表中数据可知反应中平衡时二氧化碳、氢气、甲醇、水蒸气浓度分
23、别是（mol/L）0.5、1.5、0.5、0.5，则该温度下平衡常数为330.5 0.50.50.5 1.51.5K。若 30 min时只向容器中再充入 1 mol H2(g)和 1 mol H2O(g)，浓度熵为31 0.50.5 2QK，则平衡正向移动。（3）根据图像可知 5min 时混合气体的物质的量是 0.4mol0.9250.37mol，物质的量减少 0.03mol，根据方程式 2NO(g)2CO(g)=N2(g)2CO2(g)可知消耗 NO是 0.06mol，浓度是 0.03mol/L，所以 05 min 内，该反应的平均反应速率 v(NO)0.03mol/L5min6103 mo
24、l/(Lmin)；同理可计算平衡时气体的物质的量是0.4mol0.90.36mol，减少 0.04mol，所以生成氮气是 0.04mol，理论上生成氮气是 0.05mol，则平衡时 N2 的产率为 0.04 100%=80%0.05。若 13 min 时，向该容器中再充入 0.06 mol CO2，若平衡不移动，则00.421.050.4pp。增大生成物浓度平衡逆向进行，混合气体的物质的量增大，则再次达到平衡，此时容器内 p/0p 的比值应在图中 A 点的上方。【点睛】（2）是解答的易错点和难点，明确等效平衡的含义和反应中从生成物开始建立平衡是解答的关键。6CO2 催化加氢制甲醇，是极具前景的
25、温室气体资源化研究领域。在某 CO 催化加氢制甲醇的反应体系中，发生的主要反应有：i.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H1=-49.4kJmol-1.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)H2=+41.2kJmol-1.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H3（1）H3_ kJmol-1（2）5MPa 时，往某密闭容器中按投料比 n（H2）:n（CO2）=3：1 充入 H2 和 CO2。反应达到平衡时，测得各组分的物质的量分数随温度变化的曲线如图所示。体系中 CO2 的物质的量分数受温度的影响不大，原因是。250时，反应 ii 的平衡常数_1（填“”“”或
26、“=”）。下列措施中，无法提高甲醇产率的是_（填标号）。A 加入适量 COB 增大压强C 循环利用原料气D 升高温度如图中 X、Y 分别代表（填化学式）。（3）反应 i 可能的反应历程如下图所示。注：方框内包含微粒种类及数目、微粒的相对总能量（括号里的数字或字母，单位：eV）。其中，TS 表示过渡态、*表示吸附在催化剂上的微粒。反应历程中，生成甲醇的决速步骤的反应方程式为。相对总能量 E=_（计算结果保留 2 位小数）。（已知：leV=1.610-22kJ）（4）用电解法也可实现 CO2加氢制甲醇（稀硫酸作电解质溶液）。电解时，往电解池的_极通入氢气，阴极上的电极反应为。【答案】（1）-90.
27、6（2）温度改变时，反应 i 和反应 ii 平衡移动方向相反 D CO、CH3OH（3）HCOOH*+2H2(g)=H2COOH*+3/2H2-0.51（4）阳CO2+6e-+6H+=CH3OH+H2O【解析】（1）已知：i.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H1=-49.4kJmol-1.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)H2=+41.2kJmol-1.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H3根据盖斯定律可知反应 i-ii 可得反应 iii，所以H3=H1-H2=-49.4kJ/mol-41.2kJ/mol=-90.6kJ/mol；（2）H10，H30
28、，即生成甲醇的反应均为放热反应，所以温度升高平衡时甲醇的物质的量分数应减小，H20，生成 CO 的反应为吸热反应，所以随温度升高CO 平衡时的物质的量分数会变大，二者共同作用导致水蒸气减小幅度小于甲醇，所以 Z 代表 H2O，Y 代表 CH3OH，X 代表 CO。依据主要反应的化学方程式可知，反应 i 消耗 CO2，反应 ii 逆向产生 CO2，最终体系内 CO2 的物质的量分数与上述两个反应进行的程度相关。由于H10 而H20,根据勒夏特列原理，温度改变时，反应 i 和反应 ii 平衡移动方向相反，且平衡移动程度相近，导致体系内 CO2 的物质的量分数受温度的影响不大；反应 ii 平衡常数
29、K=222COH OCOHcccc，该反应前后气体体积计量数之和不变，所以可以用物质的量分数来代表浓度估算 K 值，据图可知 250时，CO2与 H2的物质的量分数大于 CO 和 H2O 的物质的量分数，所以 K1；A.加入适量 CO，促使反应 iii 平衡正向移动，产生更多的 CH3OH,而反应 ii 平衡逆向移动，又可减少CO2转化为CO,使更多的CO2通过反应i转化为CH3OH，故CH3OH产率提高，A 项正确；B.增大压强，有利于反应 i 和 iii 的平衡正向移动，而对反应 ii 无影响，B 项正确；C.循环利用原料气能提高 CO2 的转化率，使 CH3OH 的产率提高，C 项正确；
30、D.由图可知，升温，CH3OH 的物质的量分数下降，产率降低，D 项错误；综上所述选 D；根据分析可知 X 代表 CO，Y 代表 CH3OH；（3）生成 CH3OH 的决速步骤，指反应历程中反应速率最慢的反应。速率快慢则由反应的活化能决定，活化能越大，反应速率越慢。仔细观察并估算表中数据，找到活化能(过渡态与起始态能量差)最大的反应步骤为:HCOOH*+2H2(g)=H2COOH*+3/2H2，Ea=-0.18-(-1.66)=1.48 eV；反应 i 的H1=-49.4kJ/mol，指的是 1mol CH3OH(g)和 1molH2O(g)的总能量与 1mol CO2(g)和 3mol H2
31、(g)的总能量之差，而反应历程图中的 E 表示的是 1 个 CH3OH分子和 1 个 H2O 分子的相对总能量与 1 个 CO2分子和 3 个 H2分子的相对总能量之差(单位为 cV)，且将起点的相对总能量设定为 0。所以，作如下换算即可求得相对总能量 E:E=1221.6 10AHN=232249.4 6.02 101.6 10=-0.51eV；（4）因为电解过程 CO2被还原为 CH3OH，H2 应发生氧化反应，故氢气通入阳极附近溶液中；而阴极上 CO2 转化为 CH3OH，碳元素从+4 价降为-2 价，电解质溶液为硫酸，所以电极方程式为：CO2+6e-+6H+=CH3OH+H2O。【点睛
32、】解答第 3 题第 1 小问时要注意框图中最后一步并非产生 CH3OH 的过程，而是已经生成的 CH3OH 分子从催化剂表面解吸附的过程。7含氮化合物对环境、生产和人类生命活动等具有很大的影响。请按要求回答下列问题：（1）利用某分子筛作催化剂，NH3 可脱除工厂废气中的 NO、NO2，反应机理如图所示。A 包含的物质为 H2O 和(填化学式)。（2）研究氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：2NO2(g)+NaCl(g)=NaNO3(g)+ClNO(g)H102NO(g)+Cl2(g)=2ClNO(g)H20。在一定温度下，向 2L 密闭容器中加入 nmolCH4 和 2
33、molNH3 平衡时 NH3体积分数随 n 变化的关系如图所示。a 点时，CH4的转化率为_%；平衡常数：K(a)_K(b)(填“”“=”或“”“”“p2p30，S0，满足HTSp2p3，因此压强关系是 p1p2p3，压强相同时，升高温度平衡逆向移动，故温度越高平衡混合物中氨的体积分数越小，故反应热小于零，故答案为：p1p2p3；p2，由图可知，B 对应的温度、压强大，则反应速率大，故答案为：；用三段式解，设转化的氮气的物质的量为 x：223(mol)0.10.30(mol)x3x2x(moN+l)30.1-x0.3-3x2xH2NH开始转化平衡2x0.1-x+0.3-3x+2x=0.667，
34、x=0.08。若在 250、p1 为 105Pa 条件下，反应达到平衡时容器的体积为 1L，则该条件下 B点 N2的分压 p(N2)=510 Pa0.1-0.080.4-2 0.08=8.3103，故答案为：8.3103；III.（3）由图可知，阴极区通入液体主要含 SO32，流出液主要含 S2O42，所以阴极区电极反应式为 SO32-4H2e=S2O42-2H2O，故答案为：SO32-4H2e=S2O42-2H2O；由于 NO 吸收转化后的主要产物为 NH4+，NONH4+5e，若电路中转移 0.3mole，消耗 NO0.06mol，标准状况下体积为=0.06mol22.4L/mol=1.3
35、44L=1344mL，故答案为：1344。.（4）反应平衡时,2c(Ba2+)=c(CH3COO)=bmol/L，据电荷守恒，溶液中c(H+)=c(OH)=107mol/L，溶液呈中性，醋酸电离平衡常数依据电离方程式写出 K=-3+3)c(c(CH COOCHH)COOH=7b 10a-b2=-72b 10a-2b；用含 a 和 b 的代数式表示该混合溶液中醋酸的电离常数为-72b 10a-2b，故答案为：-72b 10a-2b。11I.亚硫酸钠的氧化反应:2Na2SO3(aq)+O2(aq)=2Na2SO4(aq)H=x kJ/mol。其反应速率受溶解氧浓度影响,分为富氧区和贫氧区两个阶段。
36、（1）已知 O2(g)O2(aq)H=y kJ/mol，Na2SO3 溶液与 O2(g)反应的热化学方程式为_。（2）291.5 K 时,1.0 L 溶液中 Na2SO3初始量分别为 4、6、8、12 mmol,溶解氧浓度初始值为 9.60 mg/L,每 5 s 记录溶解氧浓度,实验结果如图所示。当 Na2SO3初始量为12 mmol,经过 20 s 溶解氧浓度降为 6.40 mg/L,则 020s 内 Na2SO3的平均反应速率为_mol/(Ls)。（3）为确定贫氧区速率方程 v=kca(SO32-)cb(O2)中的 a、b 的值(取整数),分析实验数据。c(Na2SO3)1033.655.
37、657.6511.65v10610.224.444.7103.6当溶解氧浓度为 4.0 mg/L 时,c(SO32-)与速率数值关系如表(甲)所示，则 a=_。当溶解氧浓度小于 4.0mg/L 时,图中曲线皆为直线,Na2SO3氧化速率与溶解氧浓度无关,则 b=_。（4）两个阶段不同温度的速率常数之比如表(乙)所示。已知a1221Ek11ln=-(-)kRTT,R 为常数。Ea(富氧区)_(填“”或“”)Ea(贫氧区)。反应阶段速率方程K(291.5K)kk（297.0）富氧区v=kc(SO32-)c(O2)1.47贫氧区v=kca(SO32-)cb(O2)2.59II.（5）在容积固定的密闭
38、容器中,起始充入 0.2 mol SO2 和 0.1 mol O2,反应体系起始总压强 0.1MPa。反应在一定温度下达到平衡时 SO2的转化率为 90%。该反应的压强平衡常数 Kp=_(分压=总压物质的量分数)(写单位)。（6）利用原电池原理,也可用 SO2和 O2来制备硫酸,该电池用多孔材料作电极。请写出该电池负极反应式_。【答案】（1）2Na2SO3(aq)+O2(g)=2Na2SO4(aq)H=(x+y)kJ/mol（2）110-5（3）20（4）（5）24300MPa-1（6）2+224SO22H OSO4He【解析】（1）2Na2SO3(aq)+O2(aq)=2Na2SO4(aq)
39、H=x kJ/mol；O2(g)O2(aq)H=y kJ/mol；将方程式+得 2Na2SO3(aq)+O2(g)=2Na2SO4(aq)H=(x+y)kJ/mol；（2）020s 内溶解氧浓度变化量=(9.60-6.40)mg/L=3.20mg/L=3.2010-3g/L，则c(O2)=33.20 10 g32gL/mol/=10-4mol/L，根据方程式得c(Na2SO3)=2c(O2)=210-4mol/L，020s 内 Na2SO3的平均反应速率v=42 10 mo20l Ls/=110-5molL-1s-1；（3）当溶解氧浓度为 4.0 mg/L 时，c(SO32-)与速率数值关系如
40、表(甲)所示，v1：v2=c1a(SO32-)：c2a(SO32-)，24.45.65=10.23 65aa.，解得 a=2；当溶解氧浓度小于 4.0mgL-1时，图中曲线皆为直线，说明该方程为一次函数，k为常数，v 与 c(SO32-)有关，溶解氧浓度对 v 无影响，所以 b=0；（4）ln12KK 随着 Ea 的增大而增大，富氧区的 ln12KK 较小，故 Ea(富氧区)Ea(贫氧区)；（5）2232SO+O2SO0.20.100.180.090.180.020.010.18开始转化平衡设平衡时的总压强 P，0.30.21=0.1P，P=0.07 MPa，Kp=220.180.07MPa0
41、.21=0.020.010.07MPa0.07MPa0.210.2124300MPa-1；（6）SO2和 O2来制备硫酸，硫元素化合价升高，负极为 SO2失电子生成硫酸根离子，反应的离子方程式是2+224SO22H OSO4He。12氮氧化物是大气主要污染物，主要来自于工业废气及汽车尾气的排放，工业废气中NO 是主要成分之一。（1）乙烯作为还原剂的脱硝(NO)，其反应机理示意图如图所示写出解吸过程的化学方程式_。（2）FeSO4-Na2SO3 复合吸收剂吸收烟气中的 NO，该方法利用 Fe2+易与 NO 发生络合反应的特性，原理如下 NO+FeSO4Fe(NO)SO4如图是一段时间内不同吸收剂
42、对 NO 脱除率对比，加入 Na2SO3 溶液后，吸收效率增强，除了 Na2SO3也能吸收部分 NO 外，还能防氧化从而增大 Fe2+的含量，写出此原理的离子方程式_。模拟实验表明，温度过高或过低都会降低 NO 的脱除率，其原因是_。（3）采用无隔膜法电解食盐水脱氮可将氮氧化物转化成 NO3-,原理如图无隔膜条件下电解食盐水后溶液呈弱碱性，原因是_.写出 NO 发生反应的离子方程式_。根据下图所示，脱 NO 过程中控制溶液 pH 在_范围内更合理。【答案】（1）2C2H4+6NO24CO2+3N2+4H2O（2）2Fe3+SO32+H2O=2Fe3+SO42+2H+温度过低，反应速率缓慢；温度
43、过高，NO 的溶解度降低，都会造成脱除率下降（3）ClO+H2OHClO+OH2NO+3ClO+2OH2NO3+3Cl+2H2O56【解析】（1）反应机理示意图如图所示,解吸过程反应物为 C2H4，NO2生成物为 CO2、N2、H2O，写出对应化学方程式；（2）Na2SO3具有还原性，Fe3+具有氧化性，两者发生氧化还原反应，能防 Fe2+氧化从而增大 Fe2+的含量；温度过低，反应速率缓慢，温度过高，NO 的溶解度降低；（3）电解食盐水，阳极失去电子，反生为 2Cl-2e-=Cl2，阴极得到电子，反生的反应为 2H2O+2e-=2OH-+H2，总反应方程式为 Cl-+H2O=ClO-+H2，
44、ClO-会水解；ClO-作氧化剂，NO 为还原剂，在碱性条件下的反应为 2NO+3ClO+2OH2NO3+3Cl+2H2O；根据图分析，当 pH 介于 5-6 时，Cl 元素以 HClO 存在，此时氧化性最强。【详解】（1）反应机理示意图如图所示,解吸过程反应物为 C2H4，NO2生成物为 CO2、N2、H2O，化学方程式为 2C2H4+6NO24CO2+3N2+4H2O，故答案为：2C2H4+6NO24CO2+3N2+4H2O；（2）Na2SO3具有还原性，Fe3+具有氧化性，两者发生氧化还原反应，能防 Fe2+氧化从而增大 Fe2+的含量，离子方程式为 2Fe3+SO32+H2O=2Fe3
45、+SO42+2H+，故答案为：2Fe3+SO32+H2O=2Fe3+SO42+2H+；温度过低，反应速率缓慢，温度过高，NO 的溶解度降低，故答案为：温度过低，反应速率缓慢；温度过高，NO 的溶解度降低，都会造成脱除率下降；（3）电解食盐水，阳极失去电子，反生为 2Cl-2e-=Cl2，阴极得到电子，反生的反应为 2H2O+2e-=2OH-+H2，总反应方程式为 Cl-+H2O=ClO-+H2，ClO-会发生水解，方程式为 ClO+H2OHClO+OH，故答案为：ClO+H2OHClO+OH；ClO-作氧化剂，NO 为还原剂，在碱性条件下的反应为 2NO+3ClO+2OH2NO3+3Cl+2H
46、2O，故答案为：2NO+3ClO+2OH2NO3+3Cl+2H2O；根据图分析，当 pH 介于 5-6 时，Cl 元素以 HClO 存在，此时氧化性最强，故答案为 5-6。13（1）乙基叔丁基醚(以 ETBE 表示)是一种性能优良的高辛烷值汽油调和剂。用乙醇与异丁烯(以 IB 表示)在催化剂 HZSM5 催化下合成 ETBE，反应的化学方程式为：C2H5OH(g)+IB(g)ETBE(g)H。回答下列问题：反应物被催化剂 HZSM5 吸附的顺序与反应历程的关系如图所示，该反应的H=kJmol-1。反应历程的最优途径是(填 C1、C2或 C3)。（2）一定条件下，用 Fe2O3、NiO 或 Cr
47、2O3作催化剂对燃煤烟气回收。反应为2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+S(l)H=-270kJmol-1其他条件相同、催化剂不同，SO2的转化率随反应温度的变化如图 1，Fe2O3和 NiO作催化剂均能使 SO2的转化率达到最高，不考虑催化剂价格因素，选择 Fe2O3的主要优点是：。某科研小组用 Fe2O3作催化剂。在 380时，分别研究了n(CO)n(SO2)为 11、31 时 SO2转化率的变化情况(图 2)。则图 2 中表示 n(CO)n(SO2)=31 的变化曲线为。（3）已知 NO2存在如下平衡：2NO2(g)N2O4(g)H0，在一定条件下 NO2与 N2O4的消耗速率与各
48、自的分压(分压=总压物质的量分数)有如下关系：v(NO2)=k1p2(NO2)，v(N2O4)=k2p(N2O4)，相应的速率与其分压关系如图所示。一定温度下，k1、k2与平衡常数 Kp(压力平衡常数，用平衡分压代替平衡浓度计算)间的关系是 k1=；在图标出点中，指出能表示反应达到平衡状态的点是，理由是。（4）二氧化硫的催化氧化是工业上生产硫酸的主要反应O2(g)+2SO2(g)2SO3(g)。已知：标准平衡常数 K=23222pSOppSOpO pp，其中 p为标准压强(1105Pa)，p(SO3)、p(O2)和 p(SO2)为各组分的平衡分压，如 p(SO3)=x(SO3)p，p 为平衡总
49、压，x(SO3)为平衡系统中 SO3的物质的量分数。SO2和 O2起始物质的量之比为 2：1，反应在恒定温度和标准压强下进行，SO3的平衡产率为，则 K=(用含的最简式表示)。【答案】（1）-4aC3（2）Fe2O3作催化剂时，在相对较低的温度可获得较高的 SO2转化率，从而节约能源a（3）k1=2k2KPBD达到平衡时，N2O4与 NO2 的消耗速率满足条件 v(NO2)=2v(N2O4)（4）23(3-)(1-)【解析】（1）由图可知，反应物总能量大于生成物总能量，为放热反应，则该反应的H=（51）akJ/mol=4 akJ/mol；活化能的大小可以反映化学反应发生的难易程度，过渡态 1
50、和 2 的活化能都为 6akJ/mol，过渡态 3 的活化能为 4akJ/mol，活化能越小，反应越容易进行，过渡态 3 的活化能最小，反应历程最优，故答案为：-4a；C3；（2）根据图示内容，对比 260时不同催化剂作用下 SO2 的转化率，可以看出 Cr2O3作催化剂时，反应速率最快，Fe2O3和 NiO 作催化剂均能使 SO2 的转化率达到最高，但是 Fe2O3作催化剂时，在相对较低温度可获得较高 SO2的转化率，从而节约大量能源，故答案为：Fe2O3作催化剂时，在相对较低温度可获得较高 SO2的转化率，从而节约大量能源；n（CO）：n（SO2）=2：1 时反应速率界于 n（CO）：n（
51、SO2）=3：1 和 n（CO）：n（SO2）=1：1 之间，反应速率介于二者之间，且二氧化硫的转化率和 n（CO）：n（SO2）=3：1 是相等的，Fe2O3作催化剂时，曲线 a 符合，故答案为：a；（3）反应的化学平衡常数 Kp=2422p(N O)p(NO)，当反应达到平衡时，正逆反应速率相等，NO2与 N2O4的消耗速率的关系为 v（NO2）=2v（N2O4），则 k1p2（NO2）=2k2p（N2O4），k1=2k2KP；满足平衡条件 v（NO2）=2v（N2O4）即为平衡点，B、D 点的压强之比等于其反应速率之比为 1：2，所以 B、D 为平衡点，故答案为：2k2KP；BD；（4）
52、设 SO2和 O2 起始物质的量为 2mol 和 1mol，由 SO3的平衡产率为可知，平衡时 SO3的物质的量为 2，由题意建立如下三段式：223molmol 2 Og+2SOg2SOg 2 mol 1-2-2 2 起（）1 2 0变（）平（）由三段式可得 p(SO3)、p(O2)和 p(SO2)分别为 23-p、1-3-p、2-23-p，则标准平衡常数 K=23222pSOppSOpO pp（）（）（）=223-22-21-3-3-=23(3-)(1-)，故答案为：23(3-)(1-)。【点睛】由平衡分压等于平衡总压和物质的量分数之积和 K=23222pSOppSOpO pp（）（）（）可
53、知K=23222pSOppSOpO pp（）（）（）=223-22-21-3-3-是解答关键，也是难点。14水煤气变换CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：（1）我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用标注。该历程中决速步骤的化学方程式为（方程式两边若有相同物料不用约简）。水煤气变换反应的热化学方程式为。（2）t1时，密闭容器中，通入一定量的 CO 和 H2O，发生水煤气变换反应，容器中各物质浓度(单位：molL-1)变化如下
54、表所示：时间(min)COH2OCO2H200.2000.3000020.1380.2380.0620.0623c1c2c3c34c1c2c3c350.1160.2160.08460.0960.2660.104一定处于平衡状态的时间段为。56min 时间段内，平衡移动方向为(填“向左移动”或“向右移动”)，根据表中数据判断，平衡移动的原因是(填字母编号)。a.增加了 H2O(g)的量b.增加氢气浓度c.使用催化剂d.降低温度t2时(t2t1)，在相同条件下发生上述反应，达平衡时，CO 浓度_c1(填“”“”或“=”)。（3）已知反应 Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)的平衡常数随
55、温度变化情况如图所示：该反应是(填“吸热”或“放热”)反应。若T1时水煤气变换反应的平衡常数等于0.5，则T1时FeO(s)+H2(g)Fe(s)+H2O(g)的平衡常数为。（4）水煤气可做燃料电池的燃料。一种熔融碳酸盐燃料电池的工作原理如图所示。电极 A 上 H2 参与的电极反应为。假设催化炉产生的 CO 与 H2物质的量之比为 12。电极 A 处产生的 CO2有部分参与循环利用，其利用率为。【答案】（1）COOH+H+H2O=COOH+2H+OHCO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H=-0.72NAeV/mol(2)3min4min 向右移动a(3)吸热1(4)H2+CO32-
56、2e-=H2O+CO275%【解析】（1）起始状态反应物的相对能量为 0，最终状态生成物的相对能量为-0.72eV，反应物的能量高于生成物的能量，水煤气变换反应为放热反应，即H 小于 0。该历程中两次能垒分别为 1.59eV-(-0.32eV)=1.91eV，1.86eV-(-0.16eV)=2.02eV，最大能垒(活化能)E 正=2.02eV。该步骤的反应物的相对能量为-0.16eV 的物质：COOH+H+H2O，生成物为相对能量为 1.41eV 的物质：COOH+2H+OH，由此可得该步骤的化学方程式：COOH+H+H2O=COOH+2H+OH，水煤气变换反应的热化学方程式为CO(g)+H
57、2O(g)CO2(g)+H2(g)H=-0.72NAeV/mol。（2）从表格中数据分析，第 34min 时，体系中各物质的浓度不再变化，说明已经达到平衡状态；5min6min 时间段内，H2O 的浓度增大，CO 浓度减小，说明是增加了 H2O 的量，平衡正移，故答案为：向右移动；a；该反应的正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，CO 转化率减小，则 CO 浓度c1,故答案为：；（3）升高温度化学平衡常数增大，说明 Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)为吸热反应，故答案为：吸热；T1时反应 Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)的平衡常数 K=2，即 c(CO)/c(C
58、O2)=2，若 T1时水煤气变换反应的平衡常数等于 0.5，即 K=222c COc Hc CO c H O 0.5，所以平衡时22c H Oc H1，所以 T1时 FeO(s)+H2(g)Fe(s)+H2O(g)的平衡常数 K=22c H Oc H1；（4）A 为负极，负极上 CO 和 H2被氧化生成二氧化碳和水，则电极 A 上前去参与的反应为：H2+CO32-2e-=H2O+CO2；假设催化炉产生的 CO 与 H2物质的量分别为1mol、2mol，电极 A 处转移电子为 6mol，产生的 CO2为 4mol，在阴极发生的电极反应为 O2+2CO2+4e-=2CO32-，当转移 6mol 电
59、子时，参与循环反应的 CO2为3mol，参与循环的利用率=3mol100%4mol=75%。15甲醇、乙醇来源丰富、价格低廉、运输贮存方便，都是重要的化工原料，有着重要的用途和应用前景，可以用多种方法合成。I用 CO2生产甲醇、乙醇（1）已知：H2的燃烧热为-285.8 kJ/mol，CH3OH(l)的燃烧热为-725.8kJ/mol，CH3OH(g)=CH3OH(l)H=-37.3 kJ/mol，则 CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O（1）H=_kJ/mol。（2）将 CO2和 H2 按物质的量之比 1:3 充入体积为 2.0L 的恒容密闭容器中反应生成H2O(g)，如图
60、1 表示压强为 0.1 MPa 和 5.0 MPa 下 CO2转化率随温度的变化关系。a、b 两点化学反应速率分别用 Va、Vb，表示，则 Va _Vb（填“大于”、“小于”或“等于”）。列出 a 点对应的平衡常数表达式 K=_。（3）在 1.0 L 恒容密闭容器中投入 1 mol CO2和 2.75 mol H2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，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 p1p2p3CM 点对应的平衡常数 K 的值约为 1.04102D在 p2及 512
61、 K 时，图中 N 点(正)(逆)（4）CO2催化加氢合成乙醇的反应为：2CO2(g)+6H2(g)C2H5OH(g)+3H2O(g)H；m 代表起始时的投料比，即 m22n(H)n(CO)图 3 中投料比相同，温度 T3T2T1，则该反应的焓变H_0（填“”、“”）。m=3 时，该反应达到平衡状态后 p(总)=20a MPa，恒压条件下各物质的物质的量分数与温度的关系如图 4 所示，则曲线 b 代表的物质为_（填化学式），T4温度时，反应达到平衡时物质 d 的分压 p(d)=_。甲醇的应用（5）以甲醇为主要原料，电化学合成碳酸二甲酯的工作原理如图 5 所示。离子交换膜 a为_（填“阳膜”、“
62、阴膜”），阳极的电极反应式为_。【答案】（1）-94.3（2）大于 K32322c(CH OH)c(H O)c(CO)c(H)（3）AC（4）CO22.5a MPa（5）阳膜2CH3OH+CO2e=(CH3O)2CO+2H+【解析】（1）H2(g)+12 O2(g)=H2O(l)H=-285.8kJ/mol，CH3OH(g)=CH3OH(l)H=-37.3kJ/mol，CH3OH(l)+32 O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)H=-725.8kJ/mol，由盖斯定律3-；可得 CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O（1）H=-94.3kJ/mol；（2）a、b 两点温度相同
63、，正反应为气体体积减小的反应，增大压强平衡正向移动，二氧化碳转化率增大，故压强曲线 A 大于曲线 B，压强越大反应速率越快，故反应速率 Va 大于 Vb；a 点发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，平衡常数表达式K=32322c(CH OH)c(H O)c(CO)c(H)；（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 p1p2p3，故 B 错误；C由图可知，M 点对应的甲醇产量为 0.2
64、5mol，则 2232COg+3HgCH OH g+H O g(mol/L)12.7500(mol/L)0.250.750.250.25(mol/L)0.7520.250.25始变平所以 K=30.25 0.250.75 2=1.04102；故 C 正确；D由图可知，在 p2及 512K 时，N 点甲醇的物质的量还小于平衡时的量，所以应该正向移动，则 v(正)v(逆)，故 D 错误；答案选 AC；（4）由图 3 可知，相同压强下，温度越高氢气转化率越小，说明升高温度反应向逆向移动，正反应放热，H0；温度升高，反应逆向进行，所以产物的物质的量是逐渐减少的，反应物的物质的量增大，由图可知，根据反应
65、计量系数关系，曲线 a 代表的物质为 H2，b 表示 CO2，c为 H2O，d 为 C2H5OH；设开始氢气的投入量是 3nmol，则二氧化碳是 nmol，二氧化碳的转化量是 x，222522COg+6HgC H OH g+3H O g(mol)(mn3n00 x3x0.5x1.5xn-x3on-3x0.5x1l)(molx).5起变平N 点 b、d 的物质的量分数相同，所以 n-x=0.5x，解得 x=23 n，总物质的量是n-x+3n-3x+0.5x+1.5x=83 n，压强之比等于物质的量之比，组分平衡分压=总压该组分的物质的量分数，d 为 C2H5OH，达到平衡时乙醇的分压 p(乙醇)=n0.520a MPan2383=2.5a MPa；（5）由图分析可知氧气得电子，发生还原反应，与氢离子结合生成水，该电极为阴极，则氢离子要透过交换膜 a 在阴极与氧气结合，则交换膜 a 为阳离子交换膜；阳极上是甲醇和一氧化碳反应失电子发生氧化反应，电极反应为：2CH3OH+CO-2e=(CH3O)2CO+2H+。