1、题型 2 化学反应原理综合应用题 真题考情 全国 卷 12021全国卷甲二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：(1)二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：CO2(g)3H2(g)=CH3OH(g)H2O(g)该反应一般认为通过如下步骤来实现：CO2(g)H2(g)=CO(g)H2O(g)H141 kJmol1 CO(g)2H2(g)=CH3OH(g)H290 kJmol1 总反应的 H_ kJmol1；若反应为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是_(填标号)，判断的理由是_ _。(2)合成总反应在起始物n(H2)n(CO2)3 时，在不同条件下达到平衡，设体
2、系中甲醇的物质的量分数为 x(CH3OH)，在 t250 下的 x(CH3OH)p、在 p5105 Pa 下的 x(CH3OH)t 如图所示。用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式 Kp_；图中对应等压过程的曲线是_，判断的理由是_ _；当 x(CH3OH)0.10 时，CO2 的平衡转化率 _，反应条件可能为_或_。22021全国卷乙一氯化碘(ICl)是一种卤素互化物，具有强氧化性，可与金属直接反应，也可用作有机合成中的碘化剂。回答下列问题：(1)历史上海藻提碘中得到一种红棕色液体，由于性质相似，Liebig 误认为是 ICl，从而错过了一种新元素的发现。该元素是_。(2)氯铂酸钡(
3、BaPtCl6)固体加热时部分分解为 BaCl2、Pt 和 Cl2，376.8 时平衡常数 Kp1.0104Pa2。在一硬质玻璃烧瓶中加入过量 BaPtCl6，抽真空后，通过一支管通入碘蒸气(然后将支管封闭)。在 376.8，碘蒸气初始压强为 20.0 kPa。376.8 平衡时，测得烧瓶中压强为 32.5 kPa，则 pICl_kPa，反应 2ICl(g)=Cl2(g)I2(g)的平衡常数 K_(列出计算式即可)。(3)McMorris 测定和计算了在 136180 范围内下列反应的平衡常数 Kp：2NO(g)2ICl(g)2NOCl(g)I2(g)Kp1 2NOCl(g)2NO(g)Cl2
4、(g)Kp2 得到 lg Kp11T和 lg Kp21T均为线性关系，如下图所示：由图可知，NOCl 分解为 NO 和 Cl2反应的 H_0(填“大于”或“小于”)。反 应 2ICl(g)=Cl2(g)I2(g)的 K _(用 Kp1、Kp2 表 示)；该 反 应 的H_0(填“大于”或“小于”)，写出推理过程_ _。(4)Kistiakowsky 曾研究了 NOCl 光化学分解反应，在一定频率()光的照射下机理为：NOClhNOCl*NOClNOCl*2NOCl2 其中 h 表示一个光子能量，NOCl*表示 NOCl 的激发态。可知，分解 1 mol 的 NOCl 需要吸收_mol 的光子。
5、32020全国卷硫酸是一种重要的基本化工产品。接触法制硫酸生产中的关键工序是 SO2的催化氧化：SO2(g)12O2(g)钒催化剂 SO3(g)H98 kJmol1。回答下列问题：(1)钒催化剂参与反应的能量变化如图(a)所示，V2O5(s)与 SO2(g)反应生成 VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为_ _。(2)当 SO2(g)、O2(g)和 N2(g)起始的物质的量分数分别为 7.5%、10.5%和 82%时，在 0.5 MPa、2.5 MPa 和 5.0 MPa 压强下，SO2平衡转化率 随温度的变化如图(b)所示。反应在 5.0 MPa、550时的 _，判断的依据是_ _
6、。影响 的因素有_。(3)将组成(物质的量分数)为 2m%SO2(g)、m%O2(g)和 q%N2(g)的气体通入反应器，在温度 t、压强 p 条件下进行反应。平衡时，若 SO2转化率为，则 SO3压强为_，平衡常数 Kp_ (以分压表示，分压总压物质的量分数)。(4)研究表明，SO2催化氧化的反应速率方程为：vk(1)0.8(1n)式中：k 为反应速率常数，随温度 t 升高而增大；为 SO2平衡转化率，为某时刻SO2转化率，n 为常数。在 0.90 时，将一系列温度下的 k、值代入上述速率方程，得到 vt 曲线，如图(c)所示。曲线上 v 最大值所对应温度称为该 下反应的最适宜温度 tm。t
7、tm后，v 逐渐下降。原因是_ _。42020全国卷天然气的主要成分为 CH4，一般还含有 C2H6等烃类，是重要的燃料和化工原料。(1)乙烷在一定条件可发生如下反应：C2H6(g)=C2H4(g)H2(g)H1，相关物质的燃烧热数据如表所示：物质 C2H6(g)C2H4(g)H2(g)燃烧热 H/(kJmol1)1 560 1 411 286 H1_ kJmol1。提高该反应平衡转化率的方法有_、_。容器中通入等物质的量的乙烷和氢气，在等压下(p)发生上述反应，乙烷的平衡转化率为。反应的平衡常数 Kp_(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压物质的量分数)。(2)高温下，甲烷生成乙烷的反应如下
8、：2CH4 高温 C2H6H2。反应在初期阶段的速率方程为：rk cCH4，其中 k 为反应速率常数。设反应开始时的反应速率为 r1，甲烷的转化率为 时的反应速率为 r2，则 r2_r1。对于处于初期阶段的该反应，下列说法正确的是_。A增加甲烷浓度，r 增大 B增加 H2浓度，r 增大 C乙烷的生成速率逐渐增大 D降低反应温度，k 减小(3)CH4 和 CO2 都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化，其原理如图所示：阴极上的反应式为_。若生成的乙烯和乙烷的体积比为 21，则消耗的 CH4和 CO2体积比为_。52020全国卷二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用 CO2的热
9、点研究领域。回答下列问题：(1)CO2 催化加氢生成乙烯和水的反应中，产物的物质的量之比 n(C2H4)n(H2O)_。当反应达到平衡时，若增大压强，则 n(C2H4)_(填“变大”“变小”或“不变”)。(2)理论计算表明，原料初始组成 n(CO2)n(H2)13，在体系压强为 0.1 MPa，反应达到平衡时，四种组分的物质的量分数 x 随温度 T 的变化如图所示。图中，表示 C2H4、CO2变化的曲线分别是_、_。CO2催化加氢合成 C2H4反应的 H_0(填“大于”或“小于”)。(3)根 据 图 中 点A(440 K，0.39)，计 算 该 温 度 时 反 应 的 平 衡 常 数Kp _(
10、MPa)3(列出计算式。以分压表示，分压总压物质的量分数)。(4)二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应，生成 C3H6、C3H8、C4H8等低碳烃。一定 温 度 和 压 强 条 件 下，为 了 提 高 反 应 速 率 和 乙 烯 选 择 性，应 当_。62019全国卷水煤气变换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)Shibata 曾做过下列实验：使纯 H2缓慢地通过处于 721 下的过量氧化钴 CoO(s)，氧化钴部分被还原为金属钴 Co(s)，平衡后气体中 H2的物质的量分数为 0.025 0
11、。在同一温度下用 CO 还原 CoO(s)，平衡后气体中 CO 的物质的量分数为 0.019 2。根据上述实验结果判断，还原 CoO(s)为 Co(s)的倾向是 CO_H2(填“大于”或“小于”)。(2)721 时，在密闭容器中将等物质的量的 CO(g)和 H2O(g)混合，采用适当的催化剂进行反应，则平衡时体系中 H2的物质的量分数为_(填标号)。A.0.25 B0.25 C0.250.50 D0.50 E0.50(3)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。可知水煤气变换的 H_0(填“大于”“等于”或
12、“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E 正_eV，写出该步骤的化学方程式_ _。(4)Shoichi 研究了 467、489 时水煤气变换中 CO 和 H2分压随时间变化关系(如下图所示)，催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的 pH2O 和 pCO相等、pCO2和pH2相等。计算曲线 a 的反应在 3090 min 内的平均速率v(a)_kPamin1。467 时pH2和 pCO随时间变化关系的曲线分别是_、_。489 时pH2和pCO随时间变化关系的曲线分别是_、_。省市 卷 12021广东卷我国力争于 2030 年前做到碳达峰，2060 年前实现碳中和。CH4与 CO2重整是 CO2利用的
13、研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应：a)CH4(g)CO2(g)2CO(g)2H2(g)H1 b)CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H2 c)CH4(g)C(s)2H2(g)H3 d)2CO(g)CO2(g)C(s)H4 e)CO(g)H2(g)H2O(g)C(s)H5(1)根据盖斯定律，反应 a 的 H1_(写出一个代数式即可)。(2)上述反应体系在一定条件下建立平衡后，下列说法正确的有_。A增大 CO2与 CH4的浓度，反应 a、b、c 的正反应速率都增加 B移去部分 C(s)，反应 c、d、e 的平衡均向右移动 C加入反应 a 的催化剂，可提高 CH4的平衡转化率 D
14、降低反应温度，反应 ae 的正、逆反应速率都减小(3)一定条件下，CH4分解形成碳的反应历程如图 1 所示。该历程分_步进行，其中，第_步的正反应活化能最大。(4)设Kpr为相对压力平衡常数，其表达式写法：在浓度平衡常数表达式中，用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为 kPa)除以 p0(p0100 kPa)。反应 a、c、e 的ln Kpr随1T(温度的倒数)的变化如图 2 所示。反应 a、c、e 中，属于吸热反应的有_(填字母)。反应 c 的相对压力平衡常数表达式为Kpr_。在图 2 中 A 点对应温度下、原料组成为 n(CO2)n(CH4)11、初始总压为 100 kPa的
15、恒容密闭容器中进行反应，体系达到平衡时 H2的分压为 40 kPa。计算 CH4的平衡转化率，写出计算过程：_ _ _。(5)CO2用途广泛，写出基于其物理性质的一种用途：_ _。22021湖南卷氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过下面两种方法由氨气得到氢气。方法.氨热分解法制氢气 相关化学键的键能数据 化学键 NN HH NH 键能 E/(kJmol1)946 436.0 390.8 在一定温度下，利用催化剂将 NH3分解为 N2和 H2。回答下列问题：(1)反应 2NH3(g)N2(g)3H2(g)H_kJmol1；(2)已知该反应的 S198.9 Jmol1
16、K1，在下列哪些温度下反应能自发进行？_(填标号)；A.25 B125 C.225 D325 (3)某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下，将 0.1 mol NH3通入 3 L 的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为 200 kPa)，各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。若保持容器容积不变，t1时反应达到平衡，用 H2的浓度变化表示 0t1 时间内的反应速率 v(H2)_ mol L1min1(用含 t1的代数式表示)；t2时将容器容积迅速缩小至原来的一半并保持不变，图中能正确表示压缩后 N2分压变化趋势的曲线是_(用图中 a、b、c、d 表示)，理由是_ _ _；在
17、该温度下，反应的标准平衡常数 K_已知：分压总压该组分物质的量分数，对于反应 dD(g)eE(g)gG(g)hH(g)K(pGp)g(pHp)h(pDp)d(pEp)e，其中 p100 kPa，pG、pH、pD、pE为各组分的平衡分压。方法.氨电解法制氢气 利用电解原理，将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。(4)电解过程中 OH的移动方向为_(填“从左往右”或“从右往左”)；(5)阳极的电极反应式为_。32021河北卷，节选当今，世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点，因此，研发二氧化碳利用技术、降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。(1)大气中的二氧化碳主要来自于煤、石油及其他含碳化合物的
18、燃烧。已知 25 时，相关物质的燃烧热数据如下表：物质 H2(g)C(石墨，s)C6H6(l)燃烧热 H(kJmol1)285.8 393.5 3 267.5 则25 时H2(g)和C(石 墨，s)生 成C6H6(l)的 热 化 学 方 程 式 为_。(2)雨水中含有来自大气的 CO2，溶于水中的 CO2进一步和水反应，发生电离：CO2(g)CO2(aq)CO2(aq)+H2O(l)H+(aq)+HCO3(aq)25 时，反应的平衡常数为 K。溶液中 CO2 的浓度与其在空气中的分压成正比(分压总压物质的量分数)，比例系数为 y molL1kPa1，当大气压强为 p kPa，大气中 CO2(g
19、)的物质的量分数为 x 时，溶液中H浓度为_ molL1(写出表达式，考虑水的电离，忽略HCO3的电离)。(3)105 时，将足量的某碳酸氢盐(MHCO3)固体置于真空恒容容器中，存在如下平衡：2MHCO3(s)M2CO3(s)H2O(g)CO2(g)上述反应达平衡时体系的总压为 46 kPa。保持温度不变，开始时在体系中先通入一定量的 CO2(g)，再加入足量 MHCO3(s)，欲使平衡时体系中水蒸气的分压小于 5 kPa，CO2(g)的初始压强应大于_ kPa。(4)我国科学家研究 LiCO2电池，取得了重大科研成果。回答下列问题：LiCO2 电池中，Li 为单质锂片，则该电池中的 CO2
20、 在_(填“正”或“负”)极发生电化学反应。研究表明，该电池反应产物为碳酸锂和单质碳，且 CO2 电还原后与锂离子结合形成碳酸锂按以下 4 个步骤进行，写出步骤的离子方程式。.2CO2+2e=C2O42.C2O42=CO2CO22._.CO322Li=Li2CO3 研究表明，在电解质水溶液中，CO2气体可被电化学还原。.CO2 在 碱 性 介 质 中 电 还 原 为 正 丙 醇(CH3CH2CH2OH)的 电 极 反 应 方 程 式 为_。42020山东卷探究 CH3OH 合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高 CH3OH 的产率。以 CO2、H2为原料合成 CH3OH 涉及的主要反应如下：.
21、CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H149.5 kJmol1.CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H290.4 kJmol1.CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H3 回答下列问题：(1)H3_kJmol1。(2)一定条件下，向体积为 V L 的恒容密闭容器中通入 1 mol CO2和 3 mol H2发生上述反应，达到平衡时，容器中 CH3OH(g)为 a mol，CO 为 b mol，此时 H2O(g)的浓度为_molL1(用含 a、b、V 的代数式表示，下同)，反应的平衡常数为_。(3)不同压强下，按照 n(CO2)n(H2)13 投料，实验测定 CO2 的平
22、衡转化率和 CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如图所示。已知：CO2的平衡转化率n(CO2)初始n(CO2)平衡n(CO2)初始100%CH3OH 的平衡产率n(CH3OH)平衡n(CO2)初始100%其中纵坐标表示 CO2平衡转化率的是图_(填“甲”或“乙”)；压强 p1、p2、p3由大到小的顺序为 _；图乙中 T1 温度时，三条曲线几乎交于一点的原因是_ _。(4)为同时提高 CO2的平衡转化率和 CH3OH 的平衡产率，应选择的反应条件为_(填标号)。A低温、高压 B高温、低压 C低温、低压 D高温、高压 52020江苏卷CO2/HCOOH 循环在氢能的贮存/释放、燃料电池等方面具有重
23、要应用。(1)CO2催化加氢。在密闭容器中，向含有催化剂的KHCO3溶液(CO2与 KOH 溶液反应制得)中通入 H2生成 HCOO，其离子方程式为_；其他条件不变，HCO3转化为 HCOO的转化率随温度的变化如图 1 所示。反应温度在 40 80 范围内，HCO3催化加氢的转化率迅速上升，其主要原因是_。(2)HCOOH 燃料电池。研究 HCOOH 燃料电池性能的装置如图 2 所示，两电极区间用允许 K、H通过的半透膜隔开。电池负极电极反应式为_；放电过程中需补充的物质 A 为_(填化学式)。图 2 所示的 HCOOH 燃料电池放电的本质是通过 HCOOH 与 O2的反应，将化学能转化为电能
24、，其反应的离子方程式为_。(3)HCOOH 催化释氢。在催化剂作用下，HCOOH 分解生成 CO2和 H2可能的反应机理如图 3所示。HCOOD 催化释氢反应除生成 CO2外，还生成_(填化学式)。研究发现：其他条件不变时，以 HCOOK 溶液代替 HCOOH 催化释氢的效果更佳，其具体优点是_。62020天津卷利用太阳能光解水，制备的 H2用于还原 CO2合成有机物，可实现资源的再利用。回答下列问题：.半导体光催化剂浸入水或电解质溶液中，光照时可在其表面得到产物(1)图 1 为该催化剂在水中发生光催化反应的原理示意图。光解水能量转化形式为_。(2)若将该催化剂置于 Na2SO3溶液中，产物之
25、一为SO42，另一产物为_。若将该催化 剂 置 于 AgNO3 溶 液 中，产 物 之 一 为 O2，写 出 生 成 另 一 产 物 的 离 子 反 应 式_。.用 H2还原 CO2可以在一定条件下合成 CH3OH(不考虑副反应)CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H0(3)某温度下，恒容密闭容器中，CO2和 H2的起始浓度分别为 a molL1和 3a molL1，反应平衡时，CH3OH 的产率为 b，该温度下反应平衡常数的值为_。(4)恒压下，CO2和 H2的起始物质的量比为 13 时，该反应在无分子筛膜时甲醇的平衡产率和有分子筛膜时甲醇的产率随温度的变化如图 2 所示，其
26、中分子筛膜能选择性分离出 H2O。甲醇平衡产率随温度升高而降低的原因为_。P 点甲醇产率高于 T 点的原因为_。根据图 2，在此条件下采用该分子筛膜时的最佳反应温度为_。.调节溶液 pH 可实现工业废气 CO2的捕获和释放(5)CO32的空间构型为_。已知 25碳酸电离常数为 Ka1、Ka2，当溶液 pH12 时，c(H2CO3):c(HCO3):c(CO32)1_。72019北京卷氢能源是最具应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。(1)甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。反应器中初始反应的生成物为 H2和 CO2，其物质的量之比为 41，甲烷和水蒸气反应的方程式是_ _。已知
27、反应器中还存在如下反应：.CH4(g)H2O(g)=CO(g)3H2(g)H1.CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H2.CH4(g)=C(s)2H2(g)H3 为积炭反应，利用 H1 和 H2 计算 H3 时，还需要利用_反应的H。反应物投料比采用 n(H2O)n(CH4)41，大于初始反应的化学计量数之比，目的是_(选填字母序号)。a促进 CH4转化 b促进 CO 转化为 CO2 c减少积炭生成 用 CaO 可以去除 CO2。H2体积分数和 CaO 消耗率随时间变化关系如下图所示。从 t1时开始，H2体积分数显著降低，单位时间 CaO 消耗率_(填“升高”“降低”或“不变”)。此
28、时 CaO 消耗率约为 35%，但已失效，结合化学方程式解释原因：_ _ _。(2)可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如图。通过控制开关连接 K1 或K2，可交替得到 H2和 O2。制 H2时，连接_。产生 H2的电极反应式是_。改变开关连接方式，可得 O2。结 合 和 中 电 极3的 电 极 反 应 式，说 明 电 极3的 作 用：_ _ _。考情分析 考向 考点 考情 1 化学反应与能量变化 反应热与热化学方程式的书写 化学反应与键能 电化学(以书写电极反应式为主)考情 2 化学反应速率 化学反应速率的计算 化学反应速率的影响因素 化学反应速率变化图像分析 考情 3 化学平衡
29、平衡状态判断及化学平衡影响因素分析 化学平衡图像分析 反应物转化率的计算 化学平衡常数表达式及其计算 考情 4 电解质溶液 电离平衡、水解平衡、溶解平衡的理解 Ka(Kb)及 Ksp的理解与计算 题型透解 题型角度 1 气态物质反应中化学原理分析 练 1 CO2的资源化利用能有效减少 CO2排放，充分利用碳资源。(1)CaO 可在较高温度下捕集 CO2，在更高温度下将捕集的 CO2释放利用。CaC2O4H2O 热分解可制备 CaO，CaC2O4H2O 加热升温过程中固体的质量变化如图 1。写出 400600 范围内分解反应的化学方程式：_。与 CaCO3热分解制备的 CaO 相比，CaC2O4
30、H2O 热分解制备的 CaO 具有更好的 CO2捕集性能，其原因是_ _。(2)电解法转化 CO2可实现 CO2资源化利用。电解 CO2制 HCOOH 的原理示意图如图 2。写出阴极 CO2还原为 HCOO的电极反应式：_。电 解 一 段 时 间 后，阳 极 区 的KHCO3 溶 液 浓 度 降 低，其 原 因 是_ _。(3)CO2催化加氢合成二甲醚是一种 CO2转化方法，其过程中主要发生下列反应：反应：CO2(g)H2(g)=CO(g)H2O(g)H41.2 kJmol1 反应：2CO2(g)6H2(g)=CH3OCH3(g)3H2O(g)H122.5 kJmol1 在恒压、CO2和 H2
31、的起始量一定的条件下，CO2平衡转化率和平衡时 CH3OCH3的选择性随温度的变化如图 3。其中：CH3OCH3的选择性2CH3OCH3的物质的量反应的CO2的物质的量100%温 度 高 于300 ，CO2 平 衡 转 化 率 随 温 度 升 高 而 上 升 的 原 因 是_ _ _。220 时，在催化剂作用下 CO2与 H2反应一段时间后，测得 CH3OCH3的选择性为 48%(图中 A 点)。不 改 变 反 应 时 间 和 温 度，一 定 能 提 高CH3OCH3 选 择 性 的 措 施 有_ _。题型角度 2 化学反应原理的综合应用分析 练 2 近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求
32、量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：(1)Deacon 发明的直接氧化法为：4HCl(g)O2(g)=2Cl2(g)2H2O(g)。下图为刚性容器中，进料浓度比 c(HCl)c(O2)分别等于 11、41、71 时 HCl 平衡转化率随温度变化的关系。可知反应平衡常数 K(300)_K(400)(填“大于”或“小于”)。设 HCl 初始浓 度 为 c0，根 据 进 料 浓 度 比c(HCl)c(O2)11 的 数 据 计 算 K(400)_(列出计算式)。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率，同时降低产物 分 离 的 能 耗。进
33、料 浓 度 比c(HCl)c(O2)过 低、过 高 的 不 利 影 响 分 别 是_、_。(2)Deacon 直接氧化法可按下列催化过程进行：CuCl2(s)=CuCl(s)12Cl2(g)H183 kJmol1 CuCl(s)12O2(g)=CuO(s)12Cl2(g)H220 kJmol1 CuO(s)2HCl(g)=CuCl2(s)H2O(g)H3121 kJmol1 则 4HCl(g)O2(g)=2Cl2(g)2H2O(g)的 H_ kJmol1。(3)在 一 定 温 度 的 条 件 下，进 一 步 提 高HCl的 转 化 率 的 方 法 是_。(写出 2 种)(4)在传统的电解氯化氢
34、回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如图所示：负极区发生的反应有_ _(写反应方程式)。电路中转移 1 mol 电子，需消耗氧气_L(标准状况)。备战高考要有方案 高考必备基础 一、信息型氧化还原反应化学(或离子)方程式的书写 1常见的氧化剂及产物预测 氧化剂 还原产物 KMnO4 Mn2(酸性)；MnO2(中性)；MnO42(碱性)K2Cr2O7(酸性)Cr3 浓硝酸 NO2 稀硝酸 NO X2(卤素单质)X H2O2 OH(碱性)；H2O(酸性)Na2O2 NaOH(或 Na2CO3)NaClO 或(ClO)Cl、Cl2 N
35、aClO3 Cl2、ClO2 2.常见的还原剂及产物预测 还原剂 氧化产物 Fe2 Fe3(酸性)；Fe(OH)3(碱性)SO2(或 H2SO3、SO32)SO42 S2或(H2S)S、SO2(或SO32)、SO42 H2C2O4 CO2 H2O2 O2 I(或 HI)I2、IO3 CO CO2 金属单质(Zn、Fe、Cu 等)Zn2、Fe2(与强氧化剂反应生成 Fe3)、Cu2 二、利用盖斯定律书写热化学方程式 解题模板 应对雾霾污染、改善空气质量需要从多方面入手，如开发利用清洁能源。甲醇是一种可再生的清洁能源，具有广阔的开发和应用前景。已知：CH3OH(g)H2O(l)=CO2(g)3H2
36、(g)H93.0 kJmol1 CH3OH(g)12O2(g)=CO2(g)2H2(g)H192.9 kJmol1 CH3OH(g)=CH3OH(l)H38.19 kJmol1 则表示 CH3OH 燃烧热的热化学方程式为_。答案 CH3OH(l)32O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H726.51 kJmol1 三、化学平衡状态的判断 说明：对于平衡状态的判断，不断出现新的判断形式，如绝热过程中的热量变化，化学平衡常数，有关图像等，判断时紧紧抓住反应过程中对应物理量是否变化，如果在反应过程中在变，达到平衡时不变，则能说明。如：汽车尾气净化的主要原理为 2NO(g)2CO(g)催化剂2CO2
37、(g)N2(g)H”“”或“”)0。图像分析 根据可逆反应的特征，准确确定平衡点。温度越高反应速率越快，达到平衡所需的时间越短，在相等时间内，CO2浓度最低的点应该是平衡点。T3往后，温度升高，CO2浓度增大，平衡逆向移动，逆反应吸热，正反应放热。答案 Ksp有沉淀生成 c 点在曲线上，c(SO42)4.0103 molL1，根据 Ksp(CaSO4)，c(Ca2)2.25103 molL1 d 点在曲线下方，c(SO42)4.0103 molL1，c(Ca2)2.25103 molL1，此时 QcKM B其他条件不变，若不使用催化剂，则 250 时 CO2的平衡转化率可能位于点 M1 C图
38、1 中 M 点时，甲烷的体积分数为 12.5%D当压强或n(H2)n(CO2)不变时均可证明化学反应已达到平衡状态(3)新型高效的甲烷燃料电池工作时总反应式：CH42O2=CO22H2O。该电池的负极是_(填“a”或“b”)；负极电极反应式为_。解析(1)两个反应在热力学上趋势均很大，两个反应均放热量大，即反应物和生成物的能量差大，因此热力学趋势大，由4H2(g)2O2(g)=4H2O(g)H1967.2 kJmol1 CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H2802.0 kJmol1 所求反应为：CO2(g)4H2(g)CH4(g)2H2O(g)，该反应可由得到，根据盖斯定律，
39、该反应焓变为 HH1H2165.2 kJmol1，(2)CO2的平衡转化率为 50%，反应为：CO2(g)4H2(g)CH4(g)2H2O(g)，起始(mol)1 4 0 0 平衡(mol)0.5 2 0.5 1 所以平衡时 p(CO2)0.50.5+2+0.5+11 MPa18MPa，p(H2)12MPa，p(CH4)18MPa，p(H2O)14MPa，则 Kpp(CH4)p2(H2O)p(CO2)p4(H2)18MPa(14MPa)218MPa(12MPa)41MPa2；增加二氧化碳的平衡转化率，即促使平衡正向移动，通入惰性气体，在密闭刚性容器中，不改变各组分的平衡浓度，不影响化学平衡，故
40、 A 不选；提高温度，反应为放热反应，升高温度不利于反应正向进行，导致 CO2平衡转化率降低，故 B 不选；增加 CO2浓度导致自身转化率降低，故 C 不选；增加氢气浓度可促使平衡正向移动，CO2平衡转化率增加，故选 D；升高温度二氧化碳的平衡转化率降低，则升温平衡逆向移动，所以 M 化学平衡常数大于 N，故 A 错误；由图像可知，其他条件不变，若不使用催化剂，则 250 时 CO2的平衡转化率可能位于点 M，故 B 错误；根据以上计算可知，图 1 中 CH4的物质的量分数为0.50.5+2+0.5+11812.5%，故 C 正确；由方程式可知，当压强不变时，说明反应达到了平衡状态，因 H2和
41、 CO2加入量等于化学计量数 之比，则反应过程中n(H2)n(CO2)始终不变，所以n(H2)n(CO2)不变，不能证明反应达到平衡状态，故 D错误；(3)电子从电极 a 流出，说明电极 a 上发生氧化反应，原电池中负极发生氧化反应，所以 a 为负极；电极 a 上，CH4转化为 CO2，释放出 H，所以电极反应为：CH42H2O8e=CO28H。答案(1)两个反应都放出大量的热 165.2(2)1 D C(3)a CH42H2O8e=CO28H 模考精练 1“氯碱工业”以电解饱和食盐水为基础制取氯气等产品，氯气是实验室和工业上的常用气体。请回答：(1)电解饱和食盐水制取氯气的化学方程式是_。(
42、2)下列说法不正确的是_。A可采用碱石灰干燥氯气 B可通过排饱和食盐水法收集氯气 C常温下，可通过加压使氯气液化而储存于钢瓶中 D工业上，常用氢气和氯气反应生成的氯化氢溶于水制取盐酸(3)在一定温度下，氯气溶于水的过程及其平衡常数为：Cl2(g)Cl2(aq)K1c(Cl2)p Cl2(aq)H2O(l)H(aq)Cl(aq)HClO(aq)K2 其中 p 为 Cl2(g)的平衡压强，c(Cl2)为 Cl2在水溶液中的平衡浓度。Cl2(g)Cl2(aq)的焓变 H1_0(填”“”或“0 该反应合适的反应条件是_。A高温 B低温 C高压 D低压 E催化剂(3)氨基甲酸铵是合成尿素的一种中间产物。
43、将体积比为 21 的 NH3和 CO2的混合气体充入一个容积不变的真空密闭容器中，在恒定温度下使其发生下列反应并达到平衡：2NH3(g)CO2(g)NH2COONH4(s)实验测得的不同温度下的平衡数据如表所示：温度/15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 平衡状态下气体总 浓度/(103 molL1)2.4 3.4 4.8 6.8 9.4 根据表中数据，则 2NH3(g)CO2(g)NH2COONH4(s)H_(填“”或“”)0，列式计算 25.0 时的平衡常数：_ _。关于上述反应的平衡状态，下列说法正确的是_。A分离出少量的氨基甲酸铵，反应物的转化率将增大 B平衡时降低反应体系
44、温度，CO2的体积分数下降 CNH3的转化率始终等于 CO2的转化率 D加入有效催化剂能够提高氨基甲酸铵的产率 已知氨基甲酸铵极易发生水解反应：NH2COONH42H2O NH4HCO3NH3H2O 某研究小组分别测定三份初始浓度不同的氨基甲酸铵溶液的水解反应速率，得到 c(NH2COO)随时间变化的趋势如图 2 所示。根 据 图2中 信 息，说 明 水 解 反 应 速 率 随 温 度 升 高 而 增 大 的 依 据：_ _。现将氨基甲酸铵粉末逐渐加入 1 L 0.1 molL1的盐酸中直到溶液的 pH7(室温下，忽略溶液体积变化)，共用去 0.052 mol 氨基甲酸铵，此时溶液中几乎不含碳
45、元素。此时溶液中 c(NH4+)_。4氮的氧化物是造成大气污染的主要物质。研究氮氧化物的反应机理，对于消除环境污染有重要意义。请回答下列问题：(1)部分氮氧化合物之间的转化所发生的化学反应如下：.NO(g)NO2(g)O2(g)N2O5(g)H1112.5 kJmol1.2NO(g)O2(g)2NO2(g)H2114.2 kJmol1 反应 2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)的 H_ kJmol1 反应的机理为：第一步：2NO(g)N2O2(g)(快)H30 第二步：N2O2(g)O2(g)2NO2(g)(慢)H40 下列说法正确的是_(填标号)。AN2O2是反应的中间体 B第一步反应的
46、活化能较大 C第一步、第二步中的碰撞均 100%有效 D整个反应的反应速率由第二步决定(2)常温常压下，SO2与 O2间的反应极慢，但向二者的混合物中加入适量的 NO2后，SO2很快就会转化为 SO3。反应过程中，反应体系的能量变化可用下图中的某一曲线表示(图中曲线a 表示没有使用 NO2时的能量变化)。最可能表示使用了 NO2 的能量变化曲线是_(填“b”或“c”)，Ea 表示的意义是_。若维持其他条件不变，用催化剂 V2O5 代替 NO2，下列物理量中不可能变化的是_(填标号)。A反应的活化能 B反应速率 C反应热 D平衡常数 K(3)2 L 恒容密闭容器中最初存在 n(SO2)4 mol
47、、n(O2)x mol 的混合物，分别在温度为 T1、T2条件下发生反应 2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H”或“”)，a、b、c 三点时，SO2转化率最大的是_。若 x2，计算温度为 T1时反应 2SO2(g)O2(g)2SO3(g)的平衡常数 K_。题型 2 化学反应原理综合应用题 真题考情 全国卷 1解析：(1)根据盖斯定律可知总反应反应反应，则总反应的 HH1H241 kJmol1(90 kJmol1)49 kJmol1。总反应是放热反应，即生成物的总能量比反应物的总能量低，则 B 项、D 项错误；反应为慢反应，则反应的活化能较大，故 A 项正确。(2)根据总反应的化学方程式可知
48、，其压强平衡常数表达式 Kpp(H2O)p(CH3OH)p(CO2)p3(H2)。氢气和二氧化碳合成甲醇的总反应为放热反应，则升温平衡向逆反应方向移动，混合气体中甲醇的物质的量分数减小，故曲线b 表示等压过程的曲线。根据起始物 n(H2)/n(CO2)3，设初始时 H2为 3 mol，CO2为 1 mol，达到平衡时转化的 CO2为 a mol，应用三段式法计算：CO2(g)3H2(g)=CH3OH(g)H2O(g)起始量/mol 1 3 0 0 转化量/mol a 3a a a 平衡量/mol 1a 33a a a 则a42a0.10，计算得 a13，故 CO2的平衡转化率为13 mol(1
49、 mol)100%33.3%。结合上述分析知，曲线 a、b 分别对应 t250 下的 x(CH3OH)p 的曲线、p5105 Pa 下的x(CH3OH)t 的曲线，对照图像中的 x(CH3OH)0.10 可知，反应条件可能是 5105Pa，210 或 9105Pa，250。答案：(1)49 A H1为正值，H2和 H 为负值，反应活化能大于反应的(2)p(H2O)p(CH3OH)p3(H2)p(CO2)b 总反应 HT，即1T|lg Kp1(T)lg Kp1(T)|lg Kp1(T)lg Kp1(T)，则 lg Kp2(T)lg Kp1(T)lg Kp2(T)lg Kp1(T)，即 lg Kp
50、2(T)Kp1(T)lg Kp2(T)Kp1(T)，故K(T)K(T)，由此可判断出 2ICl(g)I2(g)Cl2(g)为吸热反应，即 H 大于 0。(4)结合在光的照射下 NOCl 分解的反应机理可得，总反应为 2NOClh2NOCl2，可知分解 1 mol NOCl 时需吸收 0.5 mol 光子。答案：(1)溴(或 Br)(2)24.8 100(20.010312.4103)(24.8103)2(3)大于 Kp1Kp2 大于 设 TT，即1T|lg Kp1(T)lg Kp1(T)|lg Kp1(T)lg Kp1(T)则 lg Kp2(T)Kp1(T)lg Kp2(T)Kp1(T)，K(
51、T)K(T)(4)0.5 3解析：(1)V2O5和 SO2反应生成VOSO4和 V2O4的化学方程式为 2V2O52SO2=2VOSO4V2O4。由题图(a)可得以下两个热化学方程式：V2O4(s)2SO3(g)=2VOSO4(s)H1399 kJmol1，V2O4(s)SO3(g)=V2O5(s)SO2(g)H224 kJmol1，将2可得：2V2O5(s)2SO2(g)=2VOSO4(s)V2O4(s)H351 kJmol1。(2)该反应的正反应是气体分子数减少的反应，压强增大，平衡正向移动，SO2 的平衡转化率变大，故在相同温度下，压强越大，SO2的平衡转化率越高，则 p15.0 MPa
52、，由题图可知在 550、5.0 MPa 时，0.975；由该反应的正反应是气体分子数减少的放热反应可知，影响 的因素有压强、温度和反应物的起始浓度等。(3)设充入气体的总物质的量为 100 mol，则 SO2为 2m mol，O2为 m mol，N2为(1003m)mol，SO2的转化率为，列三段式为：SO2(g)12O2(g)SO3(g)n(起始)/mol 2m m 0 n(转化)/mol 2m m 2m n(平衡)/mol 2m2m mm 2m 故平衡时容器中的气体的总物质的量为(2m2mmm2m1003m)mol(100m)mol。各物质的分压分别为 p(SO2)2m2m100mp，p(
53、O2)mm100mp，p(SO3)2m100mp，故 Kp2m100mp(2m2m100mp)(mm100mp)0.5(1)1.5(m100mp)0.5。(4)由反应的速率方程可知，当 0.90 时，(1n)是常数，温度大于 tm后，温度升高，k 增大，而 v 逐渐下降，原因是 SO2(g)12O2(g)SO3(g)是放热反应，升高温度时平衡逆向移动，减小，(1)0.8减小，k 增大对 v 的提高小于 引起的降低。答案：(1)2V2O5(s)2SO2(g)=2VOSO4(s)V2O4(s)H351 kJmol1(2)0.975 该反应气体分子数减少，增大压强，提高。5.0 MPa2.5 MPa
54、p2，所以p15.0 MPa 温度、压强和反应物的起始浓度(组成)(3)2m100mp(1)1.5(m100mp)0.5(4)升高温度，k 增大使 v 逐渐提高，但 降低使 v 逐渐下降。ttm后，k 增大对 v 的提高小于 引起的降低 4解析：(1)根据题表中数据信息可写出热化学方程式()C2H6(g)72O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H1 560 kJmol1、()C2H4(g)3O2(g)=2CO2(g)2H2O(l)H1 411 kJmol1、()H2(g)12O2(g)=H2O(l)H286 kJmol1，根据盖斯定律，由()()()得 C2H6(g)=C2H4(g)H2(
55、g)H1137 kJmol1。由于该反应为吸热反应、且为气体分子数增大的反应，因此可通过升高温度、减小体系压强等提高该反应的平衡转化率。设起始时 C2H6和 H2的物质的量均为 1 mol，列出三段式：C2H6(g)=C2H4(g)H2(g)起始量/mol 1 0 1 转化量/mol 平衡量/mol 1 1 平衡时 C2H6、C2H4和 H2对应的分压分别为12+p、2+p 和1+2+p，则该反应的平衡常数 Kp2+p1+2+p12+p(1+)(2+)(1)p。(2)反应初始时可认为cCH41 molL1，则根据初期阶段的速率方程可知 kr1，当CH4的转化率为 时，cCH4(1)molL1，
56、则此时 r2(1)r1。由 rk cCH4可知，CH4的浓度越大，反应速率 r 越大，A 项正确；增加 H2浓度，CH4的浓度减小或不变，则 r 减小或不变，B 项错误；随着反应的进行，CH4的浓度逐渐减小，则反应速率逐渐减小，C 项错误；降低温度，该反应进行非常缓慢甚至停止，即 k 也随着减小，D 项正确。(3)结合图示可知 CO2在阴极发生还原反应生成 CO，即阴极上的反应式为 CO22e=COO2。设生成 C2H4和 C2H6的物质的量分别为 2 mol 和 1 mol，则反应中转移电子的物质的量为 4 mol22 mol110 mol，根据碳原子守恒，可知反应的 CH4为 6 mol；
57、则由 CO2CO转移 10 mol 电子，需消耗 5 mol CO2，则反应中消耗 CH4和 CO2的体积比为 65。答案：(1)137 升高温度 减小压强(增大体积)(1+)(2+)(1)p(2)(1)AD(3)CO22e=COO2 65 5解析：(1)由题意知二氧化碳与氢气反应生成乙烯和水，反应的化学方程式为 2CO26H2 CH2=CH24H2O，n(C2H4)n(H2O)14；此反应为气体体积减小的反应，增大压强，平衡向气体体积减小的方向(正反应方向)移动，n(C2H4)变大。(2)反应方程式中 CO2和 H2的系数之比为 13，开始时加入的 n(CO2)n(H2)13，则平衡时 n(
58、CO2)n(H2)也应为 13，n(C2H4)n(H2O)应为 14，由题图可知曲线 a 为 H2，b 为 H2O，c 为 CO2，d 为 C2H4，随温度升高，平衡时 C2H4和 H2O 的物质的量分数逐渐减小，H2和 CO2的物质的量分数逐渐增加，说明升高温度平衡逆向移动，根据升高温度平衡向吸热的方向移动，知正反应方向为放热反应，H小于 0。(3)在 440 K 时，氢气的物质的量分数为 0.39，H2O 的物质的量分数也为 0.39，根据平衡时 n(CO2)n(H2)13，知 CO2的物质的量分数为 0.39/3，根据平衡时 n(C2H4)n(H2O)14，知C2H4的物质的量分数为0.
59、39/4，则p(H2)0.390.1 MPa，p(H2O)0.390.1 MPa，p(C2H4)0.390.14 MPa，p(CO2)0.390.13 MPa，Kpp4(H2O)p(C2H4)p6(H2)p2(CO2)0.3940.3940.396(0.393)2 10.13(MPa)394 10.0393(MPa)3。(4)压强和温度一定，若要提高反应速率和乙烯的选择性，可采用选择合适催化剂等方法。答案：(1)14 变大(2)d c 小于(3)94 10.0393或0.3940.3940.396(0.393)2 10.13等(4)选择合适催化剂等 6解析：本题涉及化学反应速率、化学平衡的相关
60、计算及化学平衡移动的影响因素，主要考查学生运用图表、图形分析和解决化学问题的能力。借助水煤气变换反应认识化学变化有一定限度、速率，体现变化观念与平衡思想的学科核心素养。(1)相同温度下，分别用 H2、CO 还原 CoO(s)，平衡时 H2的物质的量分数(0.025 0)大于CO 的物质的量分数(0.019 2)，说明转化率：H2H2。(2)利用“三段式”解答。721 时，设气体反应物开始浓度均为 1 molL1，则 H2(g)CoO(s)Co(s)H2O(g)起始(molL1)1 0 转化(molL1)xx 平衡(molL1)1xx 则有1x1 0.025 0，解得 x0.975，故 K1c(
61、H2O)c(H2)x1x39；CO(g)CoO(s)Co(s)CO2(g)起始(molL1)1 0 转化(molL1)yy 平衡(molL1)1yy 则有1y1 0.019 2，解得 y0.980 8，故 K2c(CO2)c(CO)y1y0.980 80.019 251；CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)起始(molL1)1 1 0 0 转化(molL1)zzzz 平衡(molL1)1z 1zzz 则有 K3z2(1z)2K2K15139，解得 z0.532 7。H2的物质的量分数为z20.266 4，故选 C。(3)观察计算机模拟结果，据 H生成物总能量反应物总能量，可知 H0.7
62、200；该历程中最大能垒(活化能)E 正1.86 eV(0.16 eV)2.02 eV，该步骤的化学方程式为 COOH*H*H2O*=COOH*2H*OH*或 H2O*=H*OH*。(4)v(a)(4.083.80)kPa60 min0.004 7 kPamin1；据“先拐先平数值大”原则，结合图像可知，虚线(a、d)表示 489 时气体分压变化曲线，实线(b、c)表示 467 时气体分压变化曲线；当温度由 467 升至 489 时，平衡逆向移动，则pH2减小，pCO增大，由图像可知，ba气体分压减小，故曲线 b 表示 467 时pH2变化曲线，曲线 a 表示 489 时pH2变化曲线；cd气
63、体分压增大，则曲线 c 表示 467 时，pCO变化曲线，曲线 d 表示 489 时 pCO变化曲线。答案：(1)大于(2)C(3)小于 2.02 COOH*H*H2O*=COOH*2H*OH*(或 H2O*=H*OH*)(4)0.004 7 b c a d 省市卷 1解析：(1)由题给反应方程式可知，反应 a 可由反应 cd 或反应 bce 得到，故根据盖斯定律，H1H3H4或 H1H2H3H5。(2)增大 CO2的浓度，反应 a、b 的正反应速率增加；增大 CH4的浓度，反应 a、c 的正反应速率增加，A 正确。由于 C(s)是固体，移去部分 C(s)，平衡不移动，B 错误。催化剂只能改变
64、反应速率，不影响化学平衡移动，则不能提高 CH4的平衡转化率，C 错误。降低反应温度，正、逆反应速率均减小，D 正确。故选AD。(3)由题图 1 可知，反应分为 CH4 1 CH3H 2 CH22H 3 CH3H 4 C4H 4 个步骤，其中第 4 步的正反应活化能最大。(4)由题图 2 可知，反应 a、c 的Kpr随 T 升高而增大，故 a、c 均为吸热反应。反应 e 的Kpr随 T 升高而减小，故 e 为放热反应。由于 C(s)是固体，因此反应 c 的相对压力平衡常数表达式为Kprp(H2)p0 2p(CH4)p0p2(H2)p(CH4)p0。由题图 2 可知，A 点对应温度下反应 c 的
65、ln Kpr0，即Kprp2(H2)p(CH4)p01，p(CH4)p2(H2)p0(40 kPa)2100 kPa 16 kPa，根据反应条件，可知二氧化碳与甲烷物质的量之比等于压强之比，则 p 初始(CH4)11+1100 kPa50 kPa，则 CH4的平衡转化率为50 kPa16 kPa50 kPa100%68%。(5)CO2 经加压、降温可转化为干冰，干冰常用于制冷剂、人工降雨等。答案：(1)H3H4(或 H2H3H5)(2)AD(3)4 4(4)ac p2(H2)p(CH4)p0 由题图2中A点对应温度下反应c的ln Kpr0，即Kprp2(H2)p(CH4)p01，p(CH4)p
66、2(H2)p0(40 kPa)2100 kPa 16 kPa，p初始(CH4)100 kPa1250 kPa，CH4 的平衡转化率为50 kPa16 kPa50 kPa100%68%(5)干冰做制冷剂、人工降雨等(合理即可)2解析：(1)H反应物键能总和生成物键能总和，根据热化学方程式以及表格中数据可得 H390.8 kJmol 132(946 kJmol 1436.0 kJmol 13)90.8 kJmol1。(2)若反应能自发进行，则 GHTS0，代入数据，GHTS90.8103 Jmol1T198.9 Jmol 1K 1456.5 K，转化成摄氏温度，则t183.5，故选 C、D。(3)
67、设 0t1时间内生成的氮气为 x mol，列“三段式”：2NH3 N23H2 起始量/mol 0.1 0 0 变化量/mol 2xx 3x 平衡量/mol 0.12xx 3x 由题图可知 t1时，氨气和氢气的平衡分压相等，根据压强之比等于物质的量之比，所以n(NH3)n(H2)，则 3x0.12x，解得 x0.02，所以 v(H2)0.023 mol3 Lt1 min 0.02t1 molL1min1。t2时将容器容积迅速缩小至原来的一半，N2分压变为原来的 2 倍；其他条件不变时，容器容积减小，压强增大，平衡向气体体积减小的方向移动，即该平衡逆向移动，所以 N2分压先变为原来的 2 倍，后逐
68、渐减小，故选 b。由题图可知，t1时，反应达到平衡状态，且 p(NH3)p(H2)1.2100 kPa，p(N2)0.4100 kPa，则 Kp(H2)p 3p(N2)pp(NH3)p 2(1.2100 kPa100 kPa)30.4100 kPa100 kPa(1.2100 kPa100 kPa)20.48。(4)根据反应物以及两极产物，可以看出产生氢气的一极氢元素的化合价变化为10，发生还原反应，应为阴极，产生氮气的一极氮元素的化合价变化为30，发生氧化反应，应为阳极。电解池中，阴离子向阳极移动，所以电解过程中 OH的移动方向为从右往左。(5)阳极上 NH3变为 N2，溶液环境为碱性，所以
69、阳极的电极反应式为 2NH36e6OH=N26H2O。答案：(1)90.8(2)CD(3)0.02t1 b 容积迅速缩小至原来的一半时，N2分压变为原来的 2 倍；其他条件不变时，容器容积减小，压强增大，平衡向气体体积减小的方向移动，该平衡逆向移动，所以 N2分压先变为原来的 2 倍，后逐渐减小 0.48(4)从右往左(5)2NH36e6OH=N26H2O 3解析：(1)由题给燃烧热数据可得，H2(g)12O2(g)=H2O(l)H1285.8 kJmol1，C(石墨，s)O2(g)=CO2(g)H2393.5 kJmol1，C6H6(l)152 O2(g)=6CO2(g)3H2O(l)H33
70、 267.5 kJmol1，根据盖斯定律，目标方程式可由 36得到，其 H(285.8 kJmol1)3(393.5 kJmol1)6(3 267.5 kJmol1)49.1 kJmol1，故 H2(g)与 C(石墨，s)生成 C6H6(l)的热化学方程式为 3H2(g)6C(石墨，s)=C6H6(l)H49.1 kJmol1。(2)溶液中 CO2 的浓度与其在空气中的分压成正比，比例系数为 y molL1kPa1，因此当大气压强为 p kPa，大气中 CO2(g)的物质的量分数为 x 时，溶液中 CO2(aq)浓度为 ypx molL1。设溶液中 H浓度为 a molL1，由反应CO2(aq
71、)+H2O(l)=H+(aq)+HCO3(aq)，可得c(HCO3)c(H)a molL1，cCO2(aq)ypx molL 1，则 Ka2ypx，解 得 aKypx。(3)平衡体系总压 为 46 kPa，则 由2MHCO3(s)M2CO3(s)H2O(g)CO2(g)可得 p(H2O)p(CO2)23 kPa，Kp2323。若保持温度不变，设开始先通入 CO2的压强为 x kPa，平衡时水蒸气分压为 5 kPa 时，可列“三段式”：2MHCO3(s)M2CO3(s)H2O(g)CO2(g)起始/kPa 0 x 转化/kPa 5 5 平衡/kPa 5 5x Kp23235(5x)，解得 x10
72、0.8，故为使平衡时水蒸气分压小于 5 kPa，CO2(g)初始压强应大于 100.8 kPa。(4)LiCO2电池的总反应式为 4Li3CO2=2Li2CO3C。电池中，锂为负极，CO2在正极发生电化学反应，由电池总反应式可得正极反应为 3CO24e4Li=2Li2CO3C；结合步骤、，可得步骤的离子方程式为 2C22+CO2=2CO32C。.介质呈碱性，应用 OH配平，CO2在碱性介质中电还原为正丙醇，电极反应方程式为 3CO218e13H2O=CH3CH2CH2OH18OH。答案：(1)3H2(g)6C(石墨，s)=C6H6(l)H49.1 kJmol1(2)Kypx(3)100.8(4
73、)正 2CO22+CO2=2CO32C.3CO218e13H2O=CH3CH2CH2OH18OH 4解析：本题考查盖斯定律的应用、平衡浓度及平衡常数的计算、化学平衡中的问题分析及化学平衡移动的分析等，考查的化学学科核心素养是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。(1)分析三个热化学方程式，可应用盖斯定律计算，H3H1H249.5 kJmol1(90.4 kJmol1)40.9 kJmol1。(2)由题述三个反应可知，平衡时 H2O(g)的浓度等于 CH3OH(g)和 CO(g)的浓度之和，即 H2O(g)的浓度为a+bV molL1。平衡时 CH3OH(g)、CO(g)、
74、H2O(g)的浓度分别为aV molL1、bV molL1、a+bV molL1，则从开始至平衡，消耗 CO2(g)的浓度为(aV+bV)molL1a+bV molL1，消耗 H2(g)的浓度为(3aV+bV)molL13a+bV molL1，即平衡时 CO2(g)、H2(g)的浓度分别为1abV molL1、33abVmolL1，则反应的平衡常数为c(CO)c(H2O)c(CO2)c(H2)bVa+bV1abV33abVb(a+b)(1ab)(33ab)。(3)反应为放热反应，故低温阶段，温度越高，CO2的平衡转化率越低，而反应为吸热反应，温度较高时，主要发生反应，则温度越高，CO2的平衡转
75、化率越高，即图乙的纵坐标表示的是 CO2的平衡转化率。反应为气体分子数减少的反应，反应为气体分子数不变的反应，因此压强越大，CO2的平衡转化率越高，故压强由大到小的顺序是 p1、p2、p3。反应为吸热反应，温度较高时，主要发生反应，且反应前后气体分子数相等，故 CO2 的平衡转化率几乎不再受压强影响。(4)由上述分析知，图甲、图乙的纵坐标分别表示 CH3OH 的平衡产率、CO2 的平衡转化率，且 p1p2p3，分析图象可知，应选择的反应条件为低温、高压，A 项正确。答案：(1)40.9(2)a+bV b(a+b)(1ab)(33ab)(3)乙 p1、p2、p3 T1时以反应为主，反应前后气体分
76、子数相等，压强改变对平衡没有影响(4)A 5解析：本题考查离子方程式的书写、影响化学反应速率的因素、原电池的工作原理等知识，考查的化学学科核心素养是宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想。(1)HCO3和H2 在催化剂的作用下反应生成 HCOO，根据原子守恒和电荷守恒，可知生成物中还有水，据此可写出有关反应的离子方程式。适当升高温度时，催化剂的活性增强，HCO3催化加氢的反应速率增大，相同反应时间内，HCO3催化加氢的转化率迅速上升。(2)负极发生氧化反应，碱性条件下，HCOO(其中的碳元素为2 价)被氧化生成HCO3(其中的碳元素为4 价)，则负极的电极反应式为HCOO+2OH 2e=HCO
77、3H2O。正极反应中，Fe3被还原为 Fe2，Fe2再被 O2 在酸性条件下氧化为 Fe3，Fe3相当于催化剂，因为最终有 K2SO4 生成，O2 氧化 Fe2的过程中要消耗 H，故需要补充的物质 A 为 H2SO4。结合上述分析可知，HCOOH 与 O2反应的离子方程式为2HCOOH+2OH+O2=2HCO32H2O 或2HCOO+O2=2HCO3。(3)根据原子守恒并结合题图 3，可知 HCOOD 催化释氢反应除生成 CO2外，还生成 HD。从题图 3 可以看出，HCOOH 催化释氢的第一步是转化为 HCOO，故以 HCOOK 溶液代替 HCOOH 催化释氢，可以提高释放氢气的速率，又 H
78、COOK 催化释氢时，氢元素的来源单一，提高释放出氢气的纯度。答案：(1)HCO3H2催化剂=HCOOH2O 温度升高反应速率增大，温度升高催化剂的活性增强(2)HCOO+2OH 2e=HCO3H2O H2SO4 2HCOOH+2OH+O2=2HCO32H2O 或2HCOO+O2=2HCO3(3)HD 提高释放氢气的速率，提高释放出氢气的纯度 6解析：本题考查氧化还原反应、化学平衡等知识，考查的化学学科核心素养是变化观念与平衡思想。(1)在光照下，水转化为 H2、O2，故能量转化形式为光能转化为化学能。(2)SO32转化为SO42的过程中，硫元素化合价升高，根据氧化还原反应中化合价有升必有降的
79、规律及反应体系中只有 Na、S、H、O 四种元素，可知另一产物为 H2。在催化剂存在的条件下，AgNO3溶液通过反应生成 O2，氧元素的化合价升高，故有单质银生成，相应的离子反应式为 Age=Ag。(3)列三段式如下：CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)起始浓度(molL1)a 3a 0 0 转化浓度(molL1)ab 3ababab 平衡浓度(molL1)a(1b)3a(1b)abab Kc(CH3OH)c(H2O)c(CO2)c3(H2)b227a2(1b)4。(4)该反应是放热反应，温度升高有利于平衡逆向移动，甲醇的平衡产率随温度升高而降低。P 点对应反应有分子筛膜，分子
80、筛膜能选择性分离出水，有利于反应正向进行，故 P点甲醇产率高于 T 点甲醇产率。由图 2 知，当温度为 210时，甲醇的产率最高，因此最佳反应温度为 210。(5)CO32中碳原子与三个氧原子形成了 3 个 键，孤电子对数12(4232)0，故价层电子对数为 3，碳原子的杂化类型为sp2，CO32为平面三角形结构。Ka1c(HCO3)c(H)/c(H2CO3)，Ka2c(CO32)c(H)/c(HCO3)，pH12 时，c(H)1012molL1，则 c(CO32)1012Ka2c(HCO3)，c(HCO3)1012Ka1c(H2CO3)，进而可得 c(CO32)1012Ka21012Ka1c
81、(H2CO3)，故有c(H2CO3):c(HCO3):c(CO32)c(H2CO3)1012Ka1c(H2CO3)1012Ka21012Ka1c(H2CO3)11012Ka11024Ka1Ka2。答案：(1)光能转化为化学能(2)H2 Age=Ag(3)b227a2(1b)4(4)该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动(或平衡常数减小)分子筛膜从反应体系中不断分离出 H2O，有利于反应正向进行，甲醇产率升高 210(5)平面(正)三角形 1012Ka1 1024Ka1Ka2 7解析：本题考查的内容是化学反应原理中的化学反应与能量变化、化学平衡的移动、电化学等。试题的综合性强、信息量大，侧重考
82、查了学生接受、吸收、整合化学信息的能力和分析问题、解决问题的能力，体现了变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知的学科核心素养及培养学生关注社会发展、科技进步的意识和创新思维、创新意识的价值观念。(1)反应中有固体碳生成，而、中都没有碳参与反应，所以必须有一个有碳参与反应的 H 才能计算 H3。(2)控制开关连接 K1时，电极 1 作阴极，H2O 在电极周围放电产生 H2。开关连接 K1时，电极 3 作阳极，Ni(OH)2被氧化为 NiOOH；开关连接 K2时，电极 3 作阴极，NiOOH 被还原为 Ni(OH)2。答案：(1)CH42H2O催化剂=4H2CO2 C(s)2H2O(g)=CO2(
83、g)2H2(g)或 C(s)CO2(g)=2CO(g)abc 降低 CaOCO2=CaCO3，CaCO3覆盖在 CaO 表面，减少了 CO2与 CaO 的接触面积(2)K1 2H2O2e=H22OH 制 H2时，电极 3 发生反应：Ni(OH)2OHe=NiOOHH2O；制 O2时，上述电极反应逆向进行，使电极 3 得以循环使用 题型透解 练 1 解析：本题涉及的知识点有热重实验、电解原理的应用、化学平衡移动等，通过分析图像，做出合理解释，考查了学生分析和解决化学问题的能力，体现了变化观念与平衡思想的学科核心素养，以及创新思维和创新意识的价值观念。(1)根据图中质量变化可知，CaC2O4H2O
84、 分解产生的气态产物依次为 H2O(g)、CO、CO2，固体分解过程为 CaC2O4H2OCaC2O4CaCO3CaO。CaO 捕集 CO2的性能与 CaO 与 CO2气体的接触面积有关，CaC2O4H2O 分解产生的气体更多，使生成的 CaO 更加疏松多孔，捕集性能更好。(2)CO2、HCOO中碳元素化合价分别为4、2 价，阴极电极反应式为 CO22eH=HCOO。阳极区生成 O2：4OH4e=O22H2O(或 2H2O4e=O24H)，溶液 pH 减小，HCO3与 H反应生成 CO2逸出，K部分通过阳离子交换膜移向阴极区，故阳极区 KHCO3溶液浓度降低。(3)从反应特点看，反应是吸热反应
85、、反应是放热反应，温度升高，CH3OCH3 的选择性急剧下降，大于 300 时 CO2平衡转化率上升，说明升高温度，反应中 CO2的转化率上升幅度超过反应中 CO2的转化率降低幅度。反应是气体分子数减小的反应，可以增大压强使平衡向右移动；从影响反应速率的角度考虑，反应时间不变的条件下，可使用对反应催化活性更高的催化剂。答案：(1)CaC2O4400600=CaCO3CO CaC2O4H2O 分解放出更多的气体，制得的 CaO 更加疏松多孔(2)CO2H2e=HCOO或CO2+HCO3+2e=HCOOC32 阳极产生 O2，pH 减小，HCO3浓度降低；K部分迁移至阴极区(3)反应的 H0，反应
86、的 H0，温度升高使 CO2转化为 CO 的平衡转化率上升，使 CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度 增大压强、使用对反应催化活性更高的催化剂 练 2 解析：本题涉及的考点有化学平衡常数的计算及影响因素、外界条件对转化率的影响、利用盖斯定律计算 H、电极方程式的书写、氧化还原反应中的相关计算。考查学生对图像的理解，获取有关知识并进行加工、吸收的能力和运用相关知识分析、解决简单化学问题的能力。体现了化学变化有一定限度，是可以调控的，体现了变化观念与平衡思想的学科核心素养。(1)由题图可知，温度升高，HCl 平衡转化率降低，即平衡逆向移动，则该可逆反应的正反应是放热反
87、应，故 K(300)K(400)；随着进料浓度比 c(HCl)c(O2)逐渐增大，HCl平衡转化率逐渐降低，所以图中三条曲线由上到下分别对应的进料浓度比 c(HCl)c(O2)为11、41、71，400、c(HCl)c(O2)11 时，HCl 的平衡转化率为 84%。设 HCl 初始浓度为 c0(O2初始浓度也为 c0)，则平衡时 HCl、O2、Cl2、H2O(g)的浓度分别为(10.84)c0、(10.21)c0、0.42c0、0.42c0，则 K(400)(0.420)2(0.420)2(10.84)404(10.21)0(0.42)2(0.42)2(10.84)4(10.21)c0。进料
88、浓度比 c(HCl)c(O2)过低，导致平衡时气体中混有大量 O2，增大分离能耗；进料浓度比c(HCl)c(O2)过高，会导致平衡时 HCl 转化率较低。(2)将题给反应过程依次记为、，则根据盖斯定律，由222 可得到 4HCl(g)O2(g)=2Cl2(g)2H2O(g)H2H32H22H1116 kJ mol1。(3)温度一定的条件下，提高某种反应物的转化率的方法有适当提高另一种反应物的浓度、及时分离产物、改变体系压强等，而该反应是一个气体分子数减小的反应，故应增大压强使平衡正向移动。(4)负极区发生的是得电子的还原反应，故负极区的反应有 Fe3e=Fe2、4Fe2O24H=4Fe32H2
89、O；根据得失电子守恒得出关系式：Fe3eFe214O2 1 mol 0.25 mol n(O2)0.25 mol，标准状况下体积为 5.6 L。答案：(1)大于(0.42)2(0.42)2(10.84)4(10.21)c0 O2和 Cl2分离能耗较高 HCl 转化率较低(2)116(3)增加反应体系压强、及时分离出产物(4)Fe3e=Fe2，4Fe2O24H=4Fe32H2O 5.6 模考精练 1解析：(1)电解饱和食盐水制取氯气时，同时还生成氢气和氢氧化钠，该反应的化学方程式是 2NaCl2H2O通电=2NaOHH2Cl2。(2)氯气可以与碱反应，所以不能用碱石灰干燥氯气，A 说法错误；氯气
90、可以与水反应生成盐酸和次氯酸，该反应是可逆反应，在饱和食盐水中存在浓度较大的氯离子，可以使氯气的溶解平衡逆向移动，因此氯气在饱和食盐水中的溶解度较小，可以通过排饱和食盐水法收集氯气，B 说法正确；常温下，干燥氯气不容易与金属铁反应，所以可通过加压使氯气液化而储存于钢瓶中，C 说法正确；氢气和氯气反应生成氯化氢，氯化氢溶于水得到盐酸，因此工业上，常用氢气和氯气反应生成的氯化氢溶于水制取盐酸，D 说法正确。(3)Cl2(g)Cl2(aq)表示的是氯气的溶解平衡，气体的溶解度随温度的升高而减小，即升温，平衡 Cl2(g)Cl2(aq)逆向移动，说明正向放热，则 H10。根据化学方程式和平衡常数的意义
91、可得，K2c(H+)c(Cl)c(HClO)c(Cl2)。Cl2(g)Cl2(aq)与 Cl2(aq)H2O(l)H(aq)Cl(aq)HClO(aq)相加可得到 Cl2(g)H2O(l)H(aq)Cl(aq)HClO(aq)，氯气在水中的溶解度(以物质的量浓度表示)为 c，根据物料守恒可知，cc(Cl2)12c(HClO)12c(Cl)，由于 HCl 是强电解质，若忽略水的电离和次氯酸的电离，则 c(H)c(Cl)c(HClO)，由 K2c(H+)c(Cl)c(HClO)c(Cl2)可知 c(Cl)c(HClO)c(Cl2)K213，由 K1c(Cl2)p可知，c(Cl2)K1p，则 c(C
92、l)c(HClO)(K1K2p)13，因此，cK1p(K1K2p)13。(4)根据反应：TiO2(s)2Cl2(g)TiCl4(g)O2(g)H181 kJmol1，K3.41029，可知该反应正向进行程度非常小，正向反应还需要吸收能量，所以单独进行该反应是不可能的；加碳消耗氧 气 促 进 反 应 平 衡 正 向 移 动，同 时 由 反 应 反 应 得：TiO2(s)2Cl2(g)2C(s)=TiCl4(g)2CO(g)，KKK4.081019远大于 K，从而使 TiO2氯化为 TiCl4得以实现。(5)由题意可知，在该温度下，生成对二氯苯的反应更容易发生，说明生成邻二氯苯的反应活化能大，如果
93、想促进生成邻二氯苯，可以提高反应温度，A 正确，C 错误；还可以通过改变催化剂，改变反应途径，使生成邻二氯苯的反应更容易发生，B 正确；反应物浓度对于平行反应的影响是相同的，D 错误。答案：(1)2NaCl2H2O通电=2NaOHH2Cl2(2)A(3)0，该反应为吸热反应且正反应是气体体积减小的反应，故反应条件应选择高温、高压，加入合适的催化剂有利于提高反应的速率和选择性。(3)随着温度的升高，气体的总浓度增大，说明平衡向逆反应方向移动，故正反应为放热反应，H0。根据表中数据，25.0 时的平衡常数 K1c(CO2)c2(NH3)14.810313(4.810323)26.1107。氨基甲酸
94、铵是固体，分离出少量的氨基甲酸铵，平衡不移动，反应物的转化率不变，选项 A 错误；按系数比加入各反应物，各反应物的转化率始终相同，反应达到平衡时，降低反应体系温度，平衡正向移动。氨气和 CO2的转化率相同且均增大，但 CO2的体积分数不变，选项 B 错误，选项 C 正确；加入有效催化剂只能加快化学反应速率，不能提高氨基甲酸铵的产率，选项 D 错误。25 时反应物的起始浓度比 15 时反应物的起始浓度小，但 25 时 06 min 内的平均反应速率(曲线的斜率)比 15 的大。根据电荷守恒，c(NH4+)c(H)c(Cl)c(OH)，常温下 pH7 的溶液中 c(H)c(OH)，则c(NH4+)
95、c(Cl)0.1 molL1。答案：(1)N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92 kJmol1(2)ACE(3)K1c(CO2)c2(NH3)14.810313(4.810323)26.1107 C 25 时反应物的起始浓度比 15 时反应物的起始浓度小，但 06 min 内的平均反应速率(曲线的斜率)比 15 的大 0.1 molL1 4解析：(1)依据目标反应方程式，得出2，HH22H1114.2 kJmol12(112.5 kJmol1)110.8 kJmol1；N2O2是第一个反应的生成物，第二反应的反应物，因此 N2O2是反应中间体，故 A 说法正确；活化能越大，越难进行反应，第
96、一步反应快，说明第一步反应活化能较小，故 B 说法错误；活化分子的碰撞不是 100%有效，故 C 说法错误；整个反应的反应速率是由反应速率慢的反应决定，该机理中第二步反应慢，整个反应的反应速率是由第二步决定，故 D 说法正确；(2)根据题意 NO2在 SO2与 O2反应中作催化剂，催化剂参与反应，降低反应的活化能，涉及多个反应，因此最有可能表示使用 NO2的能量变化曲线的是 b；Ea表示 SO2与 O2未加催化剂时的活化能；V2O5是催化剂，使用催化剂，降低活化能，因此反应的活化能发生变化，故 A 不符合题意；使用催化剂，降低活化能，加快反应速率，故 B 不符合题意；反应热只与始态和终态有关，
97、与反应的过程无关，因此反应热保持不变，故 C 符合题意；平衡常数 K 只受温度的影响，使用催化剂温度不变，则平衡常数 K 保持不变，故 D 符合题意；(3)该反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，SO3 的体积分数减少，根据图像，T1T2；a、b、c 三点，O2 物质的量依次增大，增大 O2物质的量，即增大 O2浓度，平衡向正反应方向移动，SO2的转化率增大，SO2转化率最大的是c；2SO2(g)O2(g)2SO3(g)c 始 2 molL1 1 molL1 0 c2xx2x c 平 22x1x 2x SO3的体积分数2x3x100%80%，解得 x67，化学平衡常数 Kc2(SO3)c2(SO2)c(O2)，将上述数值代入表达式，得出 K252。答案：(1)110.8 AD(2)b SO2 与 O2 未加催化剂时的活化能 CD(3)c 252
