1、化学反应原理综合题【原卷】大题训练（共11题）1.是石油化工行业产生的污染性气体，工业上采取多种方式进行处理。.干法脱硫(1)已知的燃烧热(a0)，S的燃烧热(b0)，则常温下空气直接氧化脱除的反应： _kJ/mol。(2)常用脱硫剂反应条件如下表，最佳脱硫剂为_。脱硫剂出口硫(mg/m3) 脱硫温度操作压力再生条件一氧化碳1.3330040003.0蒸气再生活性炭1.33常温03.0蒸气再生氧化锌”、“”“”、“”或“0在大力推进生态文明建设、“碳达峰”、“碳中和”的时代背景下，受到更为广泛的关注。(1)相关物质的燃烧热数据如下表所示：物质CH4(g)CO(g)H2(g)燃烧热(kJmol-
2、1)890.3283.0285.8H=_kJmol-1。(2)该反应以两种温室气体为原料，可以生成合成气。如何减少反应过程中的催化剂积炭，是研究的热点之一、某条件下，发生主反应的同时，还发生了积炭反应：CO歧化：2CO(g)=CO2(g)+C(s) H=-172kJ/molCH4裂解：CH4(g)=C(s)+2H2(g) H=+75kJ/mol对积炭反应进行计算，得到温度和压强对积炭反应中平衡炭量的影响图(图a和图b)，其中表示温度和压强对CH4的裂解反应中平衡炭量影响的是(选填序号)_，理由是_。实验表明，在重整反应中，低温、高压时会有显著积炭产生，由此可推断，对于该重整反应而言，其积炭主要
3、由_反应产生。综合以上分析，为抑制积炭产生，应选用高温、低压条件。(3)该重整反应也可用于太阳能、核能、高温废热等的储存，储能研究是另一研究热点。该反应可以储能的原因是_。某条件下，研究者研究反应物气体流量、物质的量比()对CH4转化率(XCH4)、储能效率的影响，部分数据如下所示。序号加热温度/反应物气体流量/Lmin-1XCH4/%chem/%80042：279.652.280063：364.261.980062：481.141.6(资料)储能效率：热能转化为化学能的效率，用chem表示。chem=。其中，Qchem是通过化学反应吸收的热量，Q是设备的加热功率。a.对比实验_(填序号)，可
4、得出结论：气体流量越大，CH4转化率越低。b.对比实验和发现，混合气中CO2占比越低，储能效率越高，原因可能是_(该条件下设备的加热功率Q视为不变)。10.合成氨反应是目前最有效的工业固氮方法，解决数亿人口生存问题。(1)诺贝尔奖获得者埃特尔提出了合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)吸附解离的机理，通过实验测得合成氨势能如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用“ad”表示。由图可知合成氨反应N2(g)+H2(g)NH3(g)的H=_，该历程中反应速率最慢步骤的化学方程式为_。如图所示，合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)中未使用催化剂时，逆反应的活化能Ea(逆)=_kJm
5、ol-1；使用催化剂之后，正反应的活化能为_kJmol-1。(2)在t、压强为3.6MPa条件下，向一恒压密闭容器中通入氢氮比为3的混合气体，体系中气体的含量与时间变化关系如图所示：反应20min达到平衡，试求020min内氨气的平均反应速率v(NH3)=_MPamin-1，该反应的Kp=_(请写出计算表达式)。若起始条件一样，在恒容容器中发生反应，则达到平衡时H2的含量符合图中_点(填“d”“e”“f”或“g”)。(3)在合成氨的实际生产中，未反应的气体(含不参与反应的惰性气体)可多次循环使用。当氢氮比c(H2)：c(N2)为3时，平衡时氨气的含量关系式为：(NH3)=0.325KPP(1i
6、)2，(Kp表示平衡常数，P表示平衡体系压强，i表示惰性气体体积分数)当温度为500。平衡体系压强为2.3MPa.不含惰性气体时，平衡时氨气的含量为。若温度不变，体系中有13%的惰性气体，此时增大压强，Kp_将(填“变大”“变小”或“不变”)。欲使平衡时氨气的含量仍为，应将压强调整至_MPa(结果保留2位有效数字)。11.I.利用CO2直接加氢合成二甲醚包括以下三个相互联系的反应：甲醇的合成CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)甲醇脱水2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)逆水气变换CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)相关物质变化的焓变示意图如图：
7、请回答：(1)请写出CO2直接加氢合成二甲醚的热化学方程式：_。(2)保持恒温恒压的条件，当装置a充入1molCO2、装置b充入2molCO2，在其他条件不变时，请在图中分别画出平衡时CH3OCH3的体积分数随投料比变化的曲线图，请用a、b标注曲线_。(3)在恒容密闭容器里按体积比为1：3充入二氧化碳和氢气，一定条件下反应达到平衡状态。当改变反应的某一个条件后，下列变化能说明平衡一定向逆反应方向移动的是_。A正反应速率先增大后逐渐减小B逆反应速率先增大后逐渐减小C化学平衡常数K值增大D反应物的体积百分含量增大(4)在恒压CO2和H起始物质的量之比为1：3的条件下，CO2平衡转化率和平衡时二甲醚
8、的选择性随温度的变化如图。CH3OCH3的选择性100%CO2平衡转化率随温度升高显示如图所示变化的原因是_。关于合成二甲醚工艺的理解，下列说法正确的是_。A合成二甲醚的反应在A点和B点时的化学平衡常数K(A)小于K(B)B当温度、压强一定时，在原料气(CO2和H2的比例不变)中添加少量惰性气体，有利于提高平衡转化率C其他条件不变，在恒容条件下的二甲醚平衡选择性比恒压条件下的平衡选择性低D由图像可知，CO2加氢合成二甲醚应该选择具有良好的低温活性的催化剂II.汽车尾气是城市空气污染的一个重要因素，常用以下反应净化汽车尾气：2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)。在某温度T1下，2
9、L密闭容器中充入NO、CO各0.8mol，测得不同时间的NO和CO物质的量如表时间(s)0246810n(NO)(mol)0.80.640.520.440.400.40(5)上述反应用N2表示02min内平均反应速率v(N2)=_；达到平衡后，继续加入NO、CO、CO2各0.4mol和N2_mol时，平衡不移动。化学反应原理综合题大题训练（共11题）1.是石油化工行业产生的污染性气体，工业上采取多种方式进行处理。.干法脱硫(1)已知的燃烧热(a0)，S的燃烧热(b0)，则常温下空气直接氧化脱除的反应： _kJ/mol。(2)常用脱硫剂反应条件如下表，最佳脱硫剂为_。脱硫剂出口硫(mg/m3)
10、脱硫温度操作压力再生条件一氧化碳1.3330040003.0蒸气再生活性炭1.33常温03.0蒸气再生氧化锌”、“”“”或“=”)；C点的平衡常数K=_。【答案】-90.2 ABD CD 不变 48 【详解】(1) 已知：；得，故；(2)A由于恒容时，反应反应是一个气体分子数减小的反应，所以甲醇的体积分数保持不变，可以说明反应达到平衡状态，A项正确；B由于恒容时，反应反应是一个气体分子数减小的反应，所以容器内的总压强保持不变，可以说明反应达到平衡状态，B项正确；C由于，混合气体质量不变，V不变，所以混合气体密度保持不变，不能说明反应达到平衡状态，C项错误；D平均摩尔质量=混合物中各组成部分的摩
11、尔质量该组分部分的体积分数，反应达到平衡时，各组分的体积分数保持不变，所以混合气体的平均摩尔质量保持不变，可以说明反应达到平衡，D项正确；A达平衡时，保持温度不变，容器体积扩大一倍，根据，所以各组分浓度均减小，分压也减小，平衡向逆方向移动，A项错误；B达平衡时，保持温度不变，容器体积扩大一倍，根据，所以各组分浓度均减小，B项错误；C平衡常数只与温度有关，C项正确；D平衡向左移动，CO物质的量增大，D项正确；恒容时充入惰性气体，各组分分压并未改变，因此CO、的浓度之比将不变；从BD，甲醇的体积分数减小，说明要达到D点平衡向左移动，所P3P1；从ED，甲醇体积分数减小，说明要达到D点平衡，逆反应速
12、率比正反应速率大，故(正)”、“”或“=”) p2 _p1 (填“大于”、“小于”或“等于”)； 100 时，该反应的化学平衡常数K=_；(3)某科研小组用SO2为原料制取硫酸。用Na2SO3溶液充分吸收SO2得NaHSO3溶液，然后电解该溶液可制得硫酸。电解原理示意图如下。请写出阳极反应的电极反应式_。【答案】2H3H2-H 1 BC 大于 4 (mol/L) 2 HSOH2O-2e-=SO3H 【详解】(1)已知：CH3OH(g)3/2O2(g)=CO2(g)2H2O(l) H1 kJmol-1，CO(g)1/2O2(g)=CO2(g) H2 kJmol-1，H2(g)1/2O2(g)=H
13、2O(l) H3 kJmol-1，根据盖斯定律：+2-得CO(g)2H2(g)CH3OH(g)，则H2H3H2-H1 kJmol-1；(2)A随着反应的进行，容器内气体的质量保持不变，容器的容积保持不变，密度不随反应的进行而变化，若容器内气体密度恒定，不能说明反应达到平衡状态，A项错误；B若容器内各气体浓度恒定，反应达到平衡状态，B项正确；CCO(g)2H2(g) CH3OH(g)该反应是气体分子数减小的反应，当容器内各气体压强恒定时，反应达到平衡状态，C项正确；D反应中，加入催化剂，平衡不移动，D项错误；答案选BC；分析图像可知，升高温度，CO的平衡转化率减小，平衡逆向移动，则该反应的H0；
14、由图像可知，温度相同时，在压强为P2时平衡时CO的转化率高，由反应CO(g)2H2(g)CH3OH(g)可知，压强越大，越有利于平衡向正反应进行，故压强p2大于p1；由图可知，100 时，CO的转化率为0.5，由此列出三段式：则该反应的化学平衡常数为；(3)阳极上，HSO转化为SO，故阳极反应的电极反应式为HSOH2O-2e-=SO3H。6.近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求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：。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
15、HCl平衡转化率随温度变化的关系：可知该反应在_(高温或低温)条件下能自发进行。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： H1=83 kJmol-1则的_(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
16、下图所示：负极区发生的反应有_(写反应方程式)。电路中转移1mol电子，需消耗氧气_L(标准状况)。【答案】高温 O2和Cl2分离能耗较高、HCl转化率较低 -58kJmol-1 增加反应体系压强；及时分离出产物 Fe3+e-Fe2+、4Fe2+O2+4H+4Fe3+2H2O 5.6 【详解】(1)根据图知，进料浓度比c(HCl)：c(O2)一定时，升高温度HCl的转化率降低，说明平衡逆向移动，升高温度平衡向吸热方向移动，则正反应为放热反应，H0，反应为气体分子数减小的反应，S0，则高温下自发进行；温度一定时进料浓度比c(HCl)：c(O2)越大，HCl的转化率越小，所以400进料浓度比c(H
17、Cl)：c(O2)=1：1时，HCl的转化率为最上边曲线，HCl转化率为84%，列三段式：，400时化学平衡常数 ；进料浓度比c(HCl)：c(O2)过低O2和Cl2分离能耗较高、过高时HCl转化率较低，所以投料浓度比过高或过低都不好；(2)根据盖斯定律：H=H1+H2+H3=(83-20-121)kJmol-1=-58kJmol-1；(3)提高HCl的转化率，即要反应正向进行，4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)，正向是气体分子数减少的反应，可以增大压强，使反应正向；亦可分离出生成物，使反应正向；(4)根据图示，电解池左侧发生反应Fe3+e-Fe2+，该反应为还原反应，属
18、于电解池的阴极，负极通入氧气后Fe2+被O2氧化而再生成Fe3+，该反应为4Fe2+O2+4H+4Fe3+2H2O；根据电子守恒及4Fe2+O2+4H+4Fe3+2H2O可知，电路中转移1mol电子，消耗氧气的物质的量为：1mol1/4=0.25mol，标况下0.25mol氧气的体积为：22.4L/mol0.25mol=5.6L。7.CO和NO是汽车尾气中的主要污染物，易引起酸雨、温室效应和光化学烟雾等环境污染问题。随着我国机动车保有量的飞速发展，汽车尾气的有效处理变得迫在眉睫。其中的一种方法为2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g)，请回答下列问题：(1)已知该反应为自发反应，
19、则该反应的反应热H_0(填“”或“”或“=”)(2)已知：N2 (g) + O2(g)=2NO(g) H= a kJmol -1C(s) + O2 (g)=CO2 (g) H= b kJmol -12C(s) + O2 (g)=2CO(g) H= c kJmol -1则 2CO(g)+2NO(g)=N2 (g)+2CO2 (g) H=_kJmol-1 (用含 a、b、c 的表达式表示)。(3)一定温度下，将 2molCO、4molNO 充入一恒压密闭容器。已知起始压强为 1MPa，到达平衡时， 测得N2的物质的量为 0.5 mol，则：该温度此反应用平衡分压代替平衡浓度的平衡常数Kp=_(写出
20、计算表示式)该条件下，可判断此反应到达平衡的标志是_A单位时间内，断裂 2 molC=O 同时形成 1 mol NN。B混合气体的平均相对分子质量不再改变。C混合气体的密度不再改变。DCO与NO的转化率比值不再改变。(4)某研究小组探究催化剂对 CO、NO 转化的影响。将 CO 和 NO 以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应，相同时间内测量逸出气体中 N2的含量，从而确定尾气脱氮率(即 NO 的转化率)，结果如图所示：由图可知：要达到最大脱氮率，该反应应采取的最佳实验条件为_若低于 200，图中曲线 I 脱氮率随温度升高变化不大的主要原因为_(5)已知常温下，Kb(NH3H2O)=1.81
21、0-5，Ka1(H2CO3) =4.410-7，Ka2(H2CO3) =4.410-11，.此温度下某氨水的浓度为 2mol/L，则溶液中c(OH-)=_mol/L，将脱氮反应后生成CO2通入氨水中使溶液恰好呈中性，则此时 =_(保留小数点后4位数字)(6)电解NO制备NH4NO3，其工作原理如图所示，为使电解产物全部转化为NH4NO3，需要补充物质A，A是_，理由是_ 【答案】 2b-a-c (或具体计算式) BC 催化剂 II，450 温度较低时，催化剂 I 的活性偏低 610-3 1.0009 NH3 根据总反应8NO+7H2O=3NH4NO3+2HNO3(条件为电解)，电解产生HNO3
22、多，应补充NH3 【详解】(1)反应2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)能够自发进行，反应S0，若满足H-TS0，必须H0；(2)已知：N2 (g) + O2(g)=2NO(g) H= a kJmol -1；C(s) + O2 (g)=CO2 (g) H= b kJmol -1；2C(s) + O2 (g)=2CO(g) H= c kJmol -1；根据盖斯定律，得到目标方程式的计算式为2-，代入a、b、c计算得H=2b-a-c；(3)一定温度下，将 2molCO、4molNO 充入一恒压密闭容器。已知起始压强为 1MPa，到达平衡时， 测得N2的物质的量为 0.5 mol，则
23、可列出三段式：，则；A单位时间内，断裂2 mol C=O同时形成 1 mol NN，正反应速率和逆反应速率不相等，不能说明反应达到平衡，故A错误；B该反应是气体分子数不相等的反应，混合气体的平均相对分子质量不再改变，可以说明达到平衡，故B正确；C容器是恒压容器，反应是气体分子数不相等的反应，混合气体的密度不再改变可以说明达到平衡，故C正确；DCO与NO的转化量相等，设任一时刻转化量为a mol，则CO与NO的转化率比值为，为定值，则CO与NO的转化率比值不再改变，不能说明反应达到平衡，故D错误；故答案为BC；(4)由图象可知，在催化剂II，450条件下达到最大脱氮率；温度较低时，催化剂的活性偏
24、低，反应速率慢，所以脱氮率随温度升高变化不大；(5)NH3H2O的Kb=1.810-5，若氨水的浓度为2.0molL-1，由，可知，将CO2通入该氨水中，当溶液呈中性时溶液中c(OH-)=c(H+)=10-7mol/L，电荷守恒得到：c(NH)=c(HCO)+2c(CO)，H2CO3的Ka2=4.410-11，结合计算，；(6)根据电解NO制备NH4NO3的工作原理示意图知：阴极反应式为3NO+15e-+18H+=3NH+3H2O，阳极反应式为5NO-15e- +10H2O=5NO +20H+，总反应式为8NO+7H2O=3NH4NO3+2HNO3，为了使电解产生的HNO3全部转化为NH4NO
25、3，应补充NH3。8.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I：氨热分解法制氢气相关化学键的键能数据化学键键能946436.0390.8一定温度下，利用催化剂将分解为和。回答下列问题：(1)反应_；(2)已知该反应的，在下列哪些温度下反应能自发进行？_(填标号)A25 B125 C225 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，将通入3L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200kPa)，各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。若保持容器体积不变，时反应达到平衡，用的浓度变化表示时间内的反应速率_(
26、用含的代数式表示)时将容器体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分压变化趋势的曲线是_(用图中a、b、c、d表示)，理由是_；在该温度下，反应的标准平衡常数_。(已知：分压=总压该组分物质的量分数，对于反应，其中，、为各组分的平衡分压)。方法：氨电解法制氢气利用电解原理，将氮转化为高纯氢气，其装置如图所示。(4)电解过程中的移动方向为_(填“从左往右”或“从右往左”)；(5)阳极的电极反应式为_。【答案】+90.8 CD b 开始体积减半，N2分压变为原来的2倍，随后由于加压平衡逆向移动，N2分压比原来2倍要小 0.48 从右往左 2NH3-6e-+6OH-= N2+6H2O
27、 【试题解析】(1) 根据反应热=反应物的总键能-生成物的总键能，2NH3(g)N2(g)+3H2(g)，H=390.8kJmol-1-(946 kJmol-1+436.0kJmol-1)= +90.8kJmol-1，故答案为：+90.8；(2)若反应自发进行，则需H-TS=456.5K，即温度应高于(456.5-273)=183.5，CD符合，故答案为：CD；(3)设t1时达到平衡，转化的NH3的物质的量为2x，列出三段式：根据同温同压下，混合气体的物质的量等于体积之比，=，解得x=0.02mol，(H2)=molL-1min-1，故答案为：；t2时将容器体积压缩到原来的一半，开始N2分压变
28、为原来的2倍，随后由于加压平衡逆向移动，N2分压比原来2倍要小，故b曲线符合，故答案为：b；开始体积减半，N2分压变为原来的2倍，随后由于加压平衡逆向移动，N2分压比原来2倍要小；由图可知，平衡时，NH3、N2、H2的分压分别为120 kPa、40 kPa、120 kPa，反应的标准平衡常数=0.48，故答案为：0.48；(4)由图可知，通NH3的一极氮元素化合价升高，发生氧化反应，为电解池的阳极，则另一电极为阴极，电解过程中OH-移向阳极，则从右往左移动，故答案为：从右往左；(5)阳极NH3失电子发生氧化反应生成N2，结合碱性条件，电极反应式为：2NH3-6e-+6OH-= N2+6H2O，
29、故答案为：2NH3-6e-+6OH-= N2+6H2O。9.CH4CO2重整反应CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) H0在大力推进生态文明建设、“碳达峰”、“碳中和”的时代背景下，受到更为广泛的关注。(1)相关物质的燃烧热数据如下表所示：物质CH4(g)CO(g)H2(g)燃烧热(kJmol-1)890.3283.0285.8H=_kJmol-1。(2)该反应以两种温室气体为原料，可以生成合成气。如何减少反应过程中的催化剂积炭，是研究的热点之一、某条件下，发生主反应的同时，还发生了积炭反应：CO歧化：2CO(g)=CO2(g)+C(s) H=-172kJ/molCH4裂解：
30、CH4(g)=C(s)+2H2(g) H=+75kJ/mol对积炭反应进行计算，得到温度和压强对积炭反应中平衡炭量的影响图(图a和图b)，其中表示温度和压强对CH4的裂解反应中平衡炭量影响的是(选填序号)_，理由是_。实验表明，在重整反应中，低温、高压时会有显著积炭产生，由此可推断，对于该重整反应而言，其积炭主要由_反应产生。综合以上分析，为抑制积炭产生，应选用高温、低压条件。(3)该重整反应也可用于太阳能、核能、高温废热等的储存，储能研究是另一研究热点。该反应可以储能的原因是_。某条件下，研究者研究反应物气体流量、物质的量比()对CH4转化率(XCH4)、储能效率的影响，部分数据如下所示。序
31、号加热温度/反应物气体流量/Lmin-1XCH4/%chem/%80042：279.652.280063：364.261.980062：481.141.6(资料)储能效率：热能转化为化学能的效率，用chem表示。chem=。其中，Qchem是通过化学反应吸收的热量，Q是设备的加热功率。a.对比实验_(填序号)，可得出结论：气体流量越大，CH4转化率越低。b.对比实验和发现，混合气中CO2占比越低，储能效率越高，原因可能是_(该条件下设备的加热功率Q视为不变)。【答案】+247.3 a CH4的裂解反应为体积增大的吸热反应，减小压强或升高温度，平衡正移，即高温低压有利于反应正向进行，平衡炭量大，
32、与图a相符 CO歧化 该反应是吸热反应，可通过反应将热量储存在产物CO、H2中(生成高热值的物质CO、H2)，CO、H2可通过燃烧放出大量热 和 通过数据分析可知，气体流量一定的情况下，中CH4转化的物质的量相对较多，因此通过化学反应吸收的热量(即Qchem)较多 【详解】(1)由燃烧热数据可得：CH4(g)+2O2(g)= CO2(g)+ 2H2O(l) H=-890.3 kJ/mol，CO(g) +O2(g)= CO2(g) H=-283.0kJ/mol，H2(g) +O2(g)= H2O(l) H=-285.8kJ/mol，由盖斯定律可知，-2-2可得重整反应CH4(g)+CO2(g)=
33、2CO(g)+2H2(g)，则H=(-890.3 kJ/mol)-2(-283.0kJ/mol)-2(-285.8kJ/mol)= +247.3kJ/mol，故答案为：+247.3；(2)甲烷的裂解反应为气体体积增大的吸热反应，增大压强，平衡向逆反应方向移动，平衡炭量减小，升高温度，平衡向正反应方向移动，平衡炭量增大，由图可知，图a中温度升高或降低压强时，平衡炭量增大，则图a表示温度和压强对甲烷裂解反应中平衡炭量影响，故答案为：a；CH4裂解反应为体积增大的吸热反应，减小压强或升高温度，平衡正移，即高温低压有利于反应正向进行，平衡炭量大，与图a相符；由在重整反应中，低温、高压时会有显著积炭产生
34、可知，产生积炭的反应为气体体积减小的放热反应，由题给方程式可知，积炭主要是由一氧化碳的歧化反应产生，故答案为：CO歧化；(3)重整反应是吸热反应，反应时生成高热值的物质一氧化碳和氢气，将热量储存在产物一氧化碳和氢气中，一氧化碳和氢气可通过燃烧放出大量热，所以该反应可以储能，故答案为：该反应是吸热反应，可通过反应将热量储存在产物CO、H2中(生成高热值的物质CO、H2)，CO、H2可通过燃烧放出大量热；由题给数据可知，实验和的加热温度、物质的量比相同，而反应物气体流量不同，反应物气体流量越大，甲烷转化率越低；实验和的加热温度、反应物气体流量相同，而物质的量比不同，混合气中二氧化碳占比越低，甲烷转
35、化的物质的量相对较多，反应得到的热量较多，Qchem越大，储能效率越高，故答案为：和；通过数据分析可知，气体流量一定的情况下，中CH4转化的物质的量相对较多，因此通过化学反应吸收的热量(即Qchem)较多。10.合成氨反应是目前最有效的工业固氮方法，解决数亿人口生存问题。(1)诺贝尔奖获得者埃特尔提出了合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)吸附解离的机理，通过实验测得合成氨势能如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用“ad”表示。由图可知合成氨反应N2(g)+H2(g)NH3(g)的H=_，该历程中反应速率最慢步骤的化学方程式为_。如图所示，合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(
36、g)中未使用催化剂时，逆反应的活化能Ea(逆)=_kJmol-1；使用催化剂之后，正反应的活化能为_kJmol-1。(2)在t、压强为3.6MPa条件下，向一恒压密闭容器中通入氢氮比为3的混合气体，体系中气体的含量与时间变化关系如图所示：反应20min达到平衡，试求020min内氨气的平均反应速率v(NH3)=_MPamin-1，该反应的Kp=_(请写出计算表达式)。若起始条件一样，在恒容容器中发生反应，则达到平衡时H2的含量符合图中_点(填“d”“e”“f”或“g”)。(3)在合成氨的实际生产中，未反应的气体(含不参与反应的惰性气体)可多次循环使用。当氢氮比c(H2)：c(N2)为3时，平衡
37、时氨气的含量关系式为：(NH3)=0.325KPP(1i)2，(Kp表示平衡常数，P表示平衡体系压强，i表示惰性气体体积分数)当温度为500。平衡体系压强为2.3MPa.不含惰性气体时，平衡时氨气的含量为。若温度不变，体系中有13%的惰性气体，此时增大压强，Kp_将(填“变大”“变小”或“不变”)。欲使平衡时氨气的含量仍为，应将压强调整至_MPa(结果保留2位有效数字)。【答案】46kJ/mol Nad+3Had=NHad+2Had 427 126 g 不变 3.0 【详解】(1)由图可知N2(g)+H2(g)和 NH3(g) 能量差为 46 kJ， NH3(g) 能量低，反应放热，故 H=4
38、6 kJ/mol；活化能越大，反应速率越慢，故最慢方程式：Nad+3Had=NHad+2Had；正反应活化能-逆反应活化能=反应放出的热量，如图2所示活化能和(1)中计算的H可知，Ea(正)=335kJ/mol，N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H=-462=92kJ/mol，Ea(逆)= Ea(正)- H=335kJ/mol-(-92kJ/mol)=427kJ/mol；如图2，使用催化剂之后，正反应的活化能为Ea1=126kJ/mol；(2)根据图像，020min，氨气的体积分数增加了，则氨气的压强增大了，故v(NH3)=；如图所示平衡时，H2体积分数为，N2体积分数为，NH3体积分数
39、为，故p(H2)=, p(N2)=, p(NH3)=, ；若起始条件一样，在恒容容器中发生反应，相对于平衡状态，物质浓度减少，速率减慢，相比之前晚达到，达到平衡时H2的体积分数增大，符合图中的g点；(3)平衡常数只与温度有关，因此温度不变，体系中有13%的惰性气体，此时压强增大，但是Kp不变；根据平衡时氨气的含量关系式：(NH3)=0.325KPP(1i)2，欲使平衡时氨气的含量仍未，两种条件下列关系式有：(NH3)=0.325KP2.3MPa(10)2=0.325KPP(113%)2，解得P3.0MPa。11.I.利用CO2直接加氢合成二甲醚包括以下三个相互联系的反应：甲醇的合成CO2(g)
40、+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)甲醇脱水2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)逆水气变换CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)相关物质变化的焓变示意图如图：请回答：(1)请写出CO2直接加氢合成二甲醚的热化学方程式：_。(2)保持恒温恒压的条件，当装置a充入1molCO2、装置b充入2molCO2，在其他条件不变时，请在图中分别画出平衡时CH3OCH3的体积分数随投料比变化的曲线图，请用a、b标注曲线_。(3)在恒容密闭容器里按体积比为1：3充入二氧化碳和氢气，一定条件下反应达到平衡状态。当改变反应的某一个条件后，下列变化能说明平衡一定向逆反应方向移动的是
41、_。A正反应速率先增大后逐渐减小B逆反应速率先增大后逐渐减小C化学平衡常数K值增大D反应物的体积百分含量增大(4)在恒压CO2和H起始物质的量之比为1：3的条件下，CO2平衡转化率和平衡时二甲醚的选择性随温度的变化如图。CH3OCH3的选择性100%CO2平衡转化率随温度升高显示如图所示变化的原因是_。关于合成二甲醚工艺的理解，下列说法正确的是_。A合成二甲醚的反应在A点和B点时的化学平衡常数K(A)小于K(B)B当温度、压强一定时，在原料气(CO2和H2的比例不变)中添加少量惰性气体，有利于提高平衡转化率C其他条件不变，在恒容条件下的二甲醚平衡选择性比恒压条件下的平衡选择性低D由图像可知，C
42、O2加氢合成二甲醚应该选择具有良好的低温活性的催化剂II.汽车尾气是城市空气污染的一个重要因素，常用以下反应净化汽车尾气：2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)。在某温度T1下，2L密闭容器中充入NO、CO各0.8mol，测得不同时间的NO和CO物质的量如表时间(s)0246810n(NO)(mol)0.80.640.520.440.400.40(5)上述反应用N2表示02min内平均反应速率v(N2)=_；达到平衡后，继续加入NO、CO、CO2各0.4mol和N2_mol时，平衡不移动。【答案】2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)H=-75.3kJm
43、ol-1 B 温度较低时，反应体系以合成二甲醚的反应为主，而该反应放热，故随温度升高CO2的平衡转化率下降，高温时反应以逆水气变化为主，该反应的H0，温度升高，CO2的平衡转化率增大 CD 0.02mol/(Lmin) 0.6 【详解】(1)根据焓变示意图，2CO2(g)+6H2(g)2CH3OH(g)+2H2O(g) H1=-99.2kJmol-12CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) H2=+23.9kJmol-1根据盖斯定律，+得到：2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) H3=H1+H2=-99.2kJmol-1+23.9kJmol-1=-75.
44、3kJmol-1，故CO2直接加氢合成二甲醚的热化学方程式2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) H=-75.3kJmol-1；(2)由方程式2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)可知，当投料比=3时，CH3OCH3(g)的体积分数最大，二氧化碳的投料增加，平衡正向移动，体积分数最大，可以得到曲线图；(3)A增大反应物浓度，平衡正向移动，正反应速率先增大后减小，不一定逆向移动，故A不符合题意；B逆反应速率先增大后减小，说明平衡逆向移动，故B符合题意；C化学平衡常数K值增大，说明平衡正向移动，故C不符合题意；D反应物的体积百分含量增大，可能是增
45、加了反应物，平衡正向移动，故D不符合题意；答案选B；(4)体系内涉及到CO2参与反应的最直接的有反应：反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) H=+41.2 kJmol-1反应：2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) H=-75.3kJmol-1上述反应中，温度高于300， CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是反应的H0，反应的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；根据反应2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) H=-75.3kJmol-1；
46、A2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) H=-75.3kJmol-1为放热反应，升高温度不利于反应正向进行，所以反应在A点和B点时的化学平衡常数K(A)大于K(B)，故A不符合题意；B当温度、压强一定时，在原料气(CO2和H2的比例不变)中添加少量惰性气体，相当于减压，反应向气体分子数增多的方向进行，则反应逆向进行，不利于提高平衡转化率，故B不符合题意；C随着反应进行，气体分子数减少，相当于压强减少，同一个反应分别放在恒容和恒压装置中进行，恒压装置相当于一直在加压，促使反应正向进行，所以其他条件不变，在恒容条件下的二甲醚平衡选择性比恒压条件下的平衡选择性低，故C符合
47、题意；D2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) H=-75.3kJmol-1为放热反应，提高催化剂活性能缩短平衡的时间，通过图像可知，温度越高，二甲醚的转化率越低，故CO2加氢合成二甲醚应该选择具有良好的低温活性的催化剂，有利于更多转化为二甲醚，故D符合题意；答案选CD；(5) n(NO)=0.16mol，c(NO)=，v(N2)：v(NO) =1：2，v(N2)=0.02 mol/(Ls)；列出2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)在某温度T1下的三段式； ，该温度下的化学平衡常数K=2.5，平衡不移动，平衡常数不变，加入NO、CO、CO2各0.4mol和N2为xmol，得到=2.5，解得x=0.6mol。
