【备考2024年】从巩固到提高高考化学二轮微专题49 化学原理综合-在线组卷

1. (2024·浙江) 通过电化学、热化学等方法，将CO₂转化为HCOOH等化学品，是实现“双碳”目标的途径之一。

请回答：

（1）某研究小组采用电化学方法将CO₂转化为HCOOH，装置如图1。电极B上的电极反应式是。
（2）该研究小组改用热化学方法，相关热化学方程式如下：
Ⅰ：C（s）+O₂（g）═CO₂（g）
ΔH₁＝﹣393.5kJ•mol^﹣¹
Ⅱ：C（s）+H₂（g）+O₂（g）═HCOOH（g）
ΔH₂＝﹣378.7kJ•mol^﹣¹
Ⅲ：CO₂（g）+H₂（g）⇌HCOOH（g）
ΔH₃
①ΔH₃＝kJ•mol^﹣¹。
②反应Ⅲ在恒温、恒容的密闭容器中进行，CO₂和H₂的投料浓度均为1.0mol•L^﹣¹ ，平衡常数K＝2.4×10^﹣⁸ ，则CO₂的平衡转化率为。
③用氨水吸收HCOOH，得到1.00mol•L^﹣¹氨水和0.18mol•L^﹣¹甲酸铵的混合溶液，298K时该混合溶液的pH＝。[已知：298K时，电离常数K_b（NH₃•H₂O）＝1.8×10^﹣⁵、K_a（HCOOH）＝1.8×10^﹣⁴]
（3）为提高效率，该研究小组参考文献优化热化学方法，在如图密闭装置中充分搅拌催化剂M的DMSO（有机溶剂）溶液，CO₂和H₂在溶液中反应制备HCOOH，反应过程中保持CO₂（g）和H₂（g）的压强不变，总反应CO₂+H₂⇌HCOOH的反应速率为v，反应机理如下列三个基元反应，各反应的活化能E₂＜E₁＜＜E₃（不考虑催化剂活性降低或丧失）。
Ⅳ：M+CO₂⇌Q
E₁
Ⅴ：Q+H₂⇌L
E₂
Ⅴ：L⇌M+HCOOH
E₃
①催化剂M足量条件下，下列说法正确的是 ____。

A . v与CO₂（g）的压强无关 B . v与溶液中溶解H₂的浓度无关 C . 温度升高，v不一定增大 D . 在溶液中加入N（CH₂CH₃）₃ ，可提高CO₂转化率
（4）
②实验测得：298K，p（CO₂）＝p（H₂）＝2MPa下，v随催化剂M浓度c变化如图3。c⩽c₀时，v随c增大而增大：c＞c₀时，v不再显著增大。请解释原因。

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2. (2024·吉林模拟) 天然气、石油钻探过程会释放出CO₂、H₂S等气体。某种将CO₂和H₂S共活化的工艺涉及反应如下：

① $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

② $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

③ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

④ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

恒压密闭容器中，反应物的平衡转化率、部分生成物的选择性与温度关系如图所示。

已知：i．CO₂和H₂S的初始物质的量相等：

ii．产率=转化率×选择性：

iii．COS的选择性 $\text{[math]}$ ， H₂O的选择性 $\text{[math]}$ 。

回答下列问题：

（1） COS分子的空间结构为形。
（2） $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。
（3）以下温度，COS的产率最高的是____。

A . $\text{[math]}$ B . $\text{[math]}$ C . $\text{[math]}$ D . $\text{[math]}$
（4）温度高于500℃时，H₂S的转化率大于CO₂ ，原因是。
（5）可提高S₂平衡产率的方法为____。

A . 升高温度 B . 增大压强 C . 降低温度 D . 充入氩气
（6） 700℃时反应①的平衡常数K=（精确到0.01）。
（7）催化剂CeO₂-MgO对反应②具有高选择性，通过理论计算得到反应的主要路径如下图所示。表示状态2的为____。

A . B . C .

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3. (2024·河南模拟) 二氧化碳一甲烷重整反应制备合成气(H₂+CO)是一种生产高附加值化学品的低碳过程。该过程存在如下化学反应：

① $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

② $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

③ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

④ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

回答下列问题：

（1） $\text{[math]}$ ，反应①正向自发进行(填标号)。
A．低温下能 B．高温下能 C．任何温度下都能 D．任何温度下都不能
（2）反应体系总压强分别为 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 时， $\text{[math]}$ 平衡转化率随反应温度变化如图所示，则代表反应体系总压强为 $\text{[math]}$ 的曲线是(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)，判断依据是。
（3）当反应体系总压强为 $\text{[math]}$ 时，平衡时部分组分的物质的量随反应温度变化如图所示。随反应温度的升高， $\text{[math]}$ 的物质的量先增加后减少，主要原因是。
（4）恒温恒压条件下，向容器中通入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，达到平衡时 $\text{[math]}$ 的转化率为 $\text{[math]}$ 的转化率为 $\text{[math]}$ ，碳单质的物质的量为 $\text{[math]}$ 的物质的量为 $\text{[math]}$ ，反应①用摩尔分数表示的平衡常数 $\text{[math]}$ (结果保留两位小数)。
上述平衡时 $\text{[math]}$ ，向体系通入 $\text{[math]}$ 气，重新达到平衡时， $\text{[math]}$ ，则ab(填“>”“<”或“=”)。(已知反应 $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ ，物质 $\text{[math]}$ 的摩尔分数 $\text{[math]}$ )

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4. (2023·辽宁) 硫酸工业在国民经济中占有重要地位。

（1）我国古籍记载了硫酸的制备方法——“炼石胆(CuSO₄·5H₂O)取精华法”。借助现代仪器分析，该制备过程中CuSO₄·5H₂O分解的TG曲线(热重)及DSC曲线(反映体系热量变化情况，数值已省略)如下图所示。700℃左右有两个吸热峰，则此时分解生成的氧化物有SO₂、和(填化学式)。
（2）铅室法使用了大容积铅室制备硫酸(76%以下)，副产物为亚硝基硫酸，主要反应如下：
NO₂+SO₂+H₂O=NO+H₂SO₄

2NO+O₂=2NO₂

(ⅰ)上述过程中NO₂的作用为。

(ⅱ)为了适应化工生产的需求，铅室法最终被接触法所代替，其主要原因是(答出两点即可)。
（3）接触法制硫酸的关键反应为SO₂的催化氧化：
SO₂(g)+ $\text{[math]}$ O₂(g) $\text{[math]}$ SO₃(g) ΔH=-98.9kJ·mol^-1

(ⅰ)为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度，绘制相应转化率(α)下反应速率(数值已略去)与温度的关系如下图所示，下列说法正确的是。

a．温度越高，反应速率越大

b．α=0.88的曲线代表平衡转化率

c．α越大，反应速率最大值对应温度越低

d．可根据不同 $\text{[math]}$ 下的最大速率，选择最佳生产温度

(ⅱ)为提高钒催化剂的综合性能，我国科学家对其进行了改良。不同催化剂下，温度和转化率关系如下图所示，催化性能最佳的是(填标号)。

(ⅲ)设O₂的平衡分压为p，SO₂的平衡转化率为α_e ，用含p和α_e的代数式表示上述催化氧化反应的K_p=(用平衡分压代替平衡浓度计算)。

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5. (2023·湖北) 纳米碗 $\text{[math]}$ 是一种奇特的碗状共轭体系。高温条件下， $\text{[math]}$ 可以由 $\text{[math]}$ 分子经过连续5步氢抽提和闭环脱氢反应生成。 $\text{[math]}$ 的反应机理和能量变化如下：

回答下列问题：

（1）已知 $\text{[math]}$ 中的碳氢键和碳碳键的键能分别为 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ， H-H键能为 $\text{[math]}$ 。估算 $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。
（2）图示历程包含个基元反应，其中速率最慢的是第个。
（3） $\text{[math]}$ 纳米碗中五元环和六元环结构的数目分别为、。
（4） 1200K时，假定体系内只有反应 $\text{[math]}$ 发生，反应过程中压强恒定为 $\text{[math]}$ (即 $\text{[math]}$ 的初始压强)，平衡转化率为α，该反应的平衡常数 $\text{[math]}$ 为(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
（5） $\text{[math]}$ 及 $\text{[math]}$ 反应的 $\text{[math]}$ ( $\text{[math]}$ 为平衡常数)随温度倒数的关系如图所示。已知本实验条件下， $\text{[math]}$ (R为理想气体常数，c为截距)。图中两条线几乎平行，从结构的角度分析其原因是。
（6）下列措施既能提高反应物的平衡转化率，又能增大生成 $\text{[math]}$ 的反应速率的是(填标号)。
a．升高温度 b．增大压强 c．加入催化剂

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6. (2023·全国乙卷) 硫酸亚铁在工农业生产中有许多用途，如可用作农药防治小麦黑穗病，制造磁性氧化铁、铁催化剂等。回答下列问题：

（1）在 $\text{[math]}$ 气氛中， $\text{[math]}$ 的脱水热分解过程如图所示：

根据上述实验结果，可知 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 。
（2）已知下列热化学方程式：
$\text{[math]}$

$\text{[math]}$

$\text{[math]}$

则 $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。
（3）将 $\text{[math]}$ 置入抽空的刚性容器中，升高温度发生分解反应： $\text{[math]}$ (Ⅰ)。平衡时 $\text{[math]}$ 的关系如下图所示。 $\text{[math]}$ 时，该反应的平衡总压 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 、平衡常数 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。 $\text{[math]}$ 随反应温度升高而(填“增大”“减小”或“不变”)。
（4）提高温度，上述容器中进一步发生反应 $\text{[math]}$ (Ⅱ)，平衡时 $\text{[math]}$ (用 $\text{[math]}$ 表示)。在 $\text{[math]}$ 时， $\text{[math]}$ ，则 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (列出计算式)。

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7. (2023·新课标卷) 氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力位居世界首位。回答下列问题：

（1）根据图1数据计算反应 $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。
（2）研究表明，合成氨反应在 $\text{[math]}$ 催化剂上可能通过图2机理进行(*表示催化剂表面吸附位， $\text{[math]}$ 表示被吸附于催化剂表面的 $\text{[math]}$ )。判断上述反应机理中，速率控制步骤(即速率最慢步骤)为(填步骤前的标号)，理由是。
（3）合成氨催化剂前驱体(主要成分为 $\text{[math]}$ )使用前经 $\text{[math]}$ 还原，生成 $\text{[math]}$ 包裹的 $\text{[math]}$ 。已知 $\text{[math]}$ 属于立方晶系，晶胞参数 $\text{[math]}$ ，密度为 $\text{[math]}$ ，则 $\text{[math]}$ 晶胞中含有 $\text{[math]}$ 的原子数为(列出计算式，阿伏加德罗常数的值为 $\text{[math]}$ )。
（4）在不同压强下，以两种不同组成进料，反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如下图所示。其中一种进料组成为 $\text{[math]}$ ，另一种为 $\text{[math]}$ 。(物质i的摩尔分数： $\text{[math]}$ )

①图中压强由小到大的顺序为，判断的依据是。

②进料组成中含有情性气体 $\text{[math]}$ 的图是。

③图3中，当 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 时，氮气的转化率 $\text{[math]}$ 。该温度时，反应 $\text{[math]}$ 的平衡常数 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (化为最简式)。

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8. (2023·贵州模拟) 二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于解决能源短缺问题，涉及的反应如下：

（1） I．主反应CO₂(g) + 3H₂(g) = CH₃OH(g) + H₂O(g) ΔH₁
Ⅱ．副反应CO₂(g)+ H₂(g) =CO(g)+ H₂O(g) ΔH₂= + 41 kJ/mol
回答下列问题：
已知：
①H₂(g)+ $\text{[math]}$ O₂(g) = H₂O(g) ΔH = -242 kJ/mol
②CH₃OH(g) + $\text{[math]}$ O₂(g) = CO₂(g) + 2H₂O(g) ΔH = -677 kJ/mol
则ΔH₁ =kJ/mol，该反应在(填“低温”或“高温”)易自发进行。
（2）关于二氧化碳催化加氢制甲醇的反应体系，下列说法正确的有____。

A . 平衡时，3 v(H₂)_正= v(CO₂)_逆 B . 平衡后，增大压强有利于提高CH₃OH的产率 C . 平衡后，移去部分H₂O(g)，反应I、Ⅱ的平衡常数均增大 D . 选择理想的催化剂，可提高CH₃OH在最终产物中的比率
（3）初始进料比n(CO₂)： n(H₂)=1：3时，在不同温度下达到平衡，体系中CH₃OH、CO的选择性和CO₂的平衡转化率[ α(CO₂)]与温度的关系如图所示：
已知： CH₃OH的选择性= $\text{[math]}$
①用各物质的平衡分压p(B)表示反应I的平衡常数表达式K_p=；
②该反应体系中的催化剂活性受温度影响变化不大。图中表示CH₃OH选择性变化的曲线是 (填 “a”或“b”)，其原因是。
③当T= 250℃时，H₂的平衡转化率α(H₂)=。
（4）我国科学家研究Li-CO₂电池取得重大科研成果。该电池放电时，CO₂在正极放电的反应机理如下：
(i) 2CO₂+2e → $\text{[math]}$
(ii) $\text{[math]}$ → $\text{[math]}$ + CO₂
(iii) $\text{[math]}$ + $\text{[math]}$ →2 $\text{[math]}$ +C
电池的正极反应式为。

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9. (2023·马鞍山模拟) 我国力争2030年前实现碳达峰，2060 年前实现碳中和。CO₂的综合利用是实现碳中和的措施之一。

（1） Ⅰ． CO₂和CH₄在催化剂表面可以合成CH₃COOH，该反应的历程和相对能量的变化情况如下图所示(*指微粒吸附在催化剂表面，H*指H吸附在催化剂载体上的氧原子上，TS表示过渡态)：
决定该过程的总反应速率的基元反应方程式为。
（2）下列说法正确的有。
a．增大催化剂表面积可提高CO₂在催化剂表面的吸附速率
b． CH₃COOH* 比CH₃COOH(g)能量高
c．催化效果更好的是催化剂2
d．使用高活性催化剂可降低反应焓变，加快反应速率
（3） Ⅱ． CO₂和 H₂在一定条件下也可以合成甲醇，该过程存在副反应ii。
反应i： CO₂(g) + 3H₂(g) $\text{[math]}$ CH₃OH(g) + H₂O(g) ΔH₁ = -49.3 kJ·mol^-1
反应ii： CO₂(g) + H₂(g $\text{[math]}$ CO(g)+ H₂O(g) ΔH₂
有关物质能量变化如图所示，稳定单质的焓(H)为0，则ΔH₂= kJ·mol^-1
（4）恒温恒容条件下，仅发生反应ii，反应达到平衡的标志是。
a． CO的分压不再发生变化
b．气体平均相对分子质量不再发生变化
c．气体密度不再发生变化
d． $\text{[math]}$ 比值不再发生变化
（5）在5.0MPa，将n(CO₂) ： n(H₂)=5 ： 16的混合气体在催化剂作用下进行反应。体系中气体平衡组成比例(CO和CH₃OH在含碳产物中物质的量百分数)及CO₂的转化率随温度的变化如图所示。
①表示平衡时CH₃OH在含碳产物中物质的量百分数的曲线是 (填“a”或“b”)。
②CO₂平衡转化率随温度的升高先减小后增大，增大的原因可能是。
③250℃时反应i： CO₂(g)+3H₂(g) $\text{[math]}$ CH₃OH(g)+H₂O(g)的 K_p=(MPa)^-2(用最简分数表示)。

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10. (2023·宣城模拟) 我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和，因此CO₂的综合利用是研究热点之一。

（1）以CO₂为原料可制取甲醇。
已知：
①H₂(g)、CH₃OH(l)的燃烧热ΔH分别为-285.8kJ·mol^-1和-726.5kJ·mol^-1
②CH₃OH(l)⇌CH₃OH(g) ΔH=+38kJ·mol^-1
③H₂O(l)⇌H₂O(g) ΔH=+44kJ·mol^-1
则反应CO₂(g)+3H₂(g)⇌CH₃OH(l)+H₂O(g)的ΔH₁=kJ·mol^-1。
（2）利用CO₂与H₂合成甲醇涉及的主要反应如下：
I.CO₂(g)+3H₂(g)⇌CH₃OH(l)+H₂O(g) ΔH₁
II.CO₂(g)+H₂(g)⇌CO(g)+H₂O ΔH₂=+41kJ·mol^-1
一定条件下向某刚性容器中充入物质的量之比为1：3的CO₂和H₂发生上述反应，在不同催化剂(catl，cat2)下经相同反应时间，CO₂转化率和甲醇的选择性[甲醇的选择= $\text{[math]}$ ×100%]随温度变化如图甲所示：
①由图可知，催化效果catlcat2(填“>”“＜”或“=”)。
②在210℃-270℃间，CH₃OH的选择性随温度的升高而下降，可能原因为。
③某条件下，达到平衡时CO₂的转化率为15%，CH₃OH的选择性为80%，则H₂的平衡转化率为；反应II的平衡常数K_p=(列出算式即可)。
（3）利用制备的甲醇可以催化制取丙烯，过程中发生如下反应：3CH₃OH(g) $\text{[math]}$ C₃H₆(g)+3H₂O(g)。该反应的实验数据遵循Arhenius经验公式，如图乙中曲线a所示，已知Arthenius经验公式为Rlnk=- $\text{[math]}$ +C(E_a为活化能，假设受温度影响忽略不计，k为速率常数，R和C为常数)，则反应的活化能kJ·mol^-1。当改变外界条件时，实验数据如图乙中的曲线b所示，则实验可能改变的外界条件是；此经验公式说明对于某个基元反应，当升高相同温度时，其活化能越大，反应速率增大的(填“越多”或“越少”)。

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11. (2023·唐山模拟) 将 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 两种气体转化为合成气( $\text{[math]}$ 和CO)，可以实现能量综合利用，对环境保护具有十分重要的意义。甲烷及二氧化碳重整涉及以下反应：

I． $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 平衡常数 $\text{[math]}$

Ⅱ． $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 平衡常数 $\text{[math]}$

Ⅲ． $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 平衡常数 $\text{[math]}$

（1） $\text{[math]}$ 为标准摩尔生成焓，其定义为标准状态下，由稳定相态的单质生成1 mol该物质的焓变。对于稳定相态单质，其 $\text{[math]}$ 为零。根据下表数据，计算反应Ⅱ的反应热 $\text{[math]}$ ，该反应正反应活化能逆反应活化能(填“大于”、“小于”或“等于”)。
物质
$\text{[math]}$
$\text{[math]}$
CO
$\text{[math]}$
$\text{[math]}$ ( $\text{[math]}$ )
$\text{[math]}$
$\text{[math]}$
$\text{[math]}$
$\text{[math]}$
（2）平衡常数 $\text{[math]}$ (用 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 表示)。
（3）一定温度下，维持压强 $\text{[math]}$ ，向一密闭容器中通入等物质的量的 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 发生反应。已知反应Ⅱ的速率方程可表示为 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ，其中 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 分别为正、逆反应的速率常数，则以物质的分压表示的反应Ⅱ的平衡常数 $\text{[math]}$ (用 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 表示)，另lgk与 $\text{[math]}$ 的关系如图所示，①、②、③、④四条直线中，表示 $\text{[math]}$ 的是(填序号)， $\text{[math]}$ 温度时，图中A、B、C、D点的纵坐标分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，达到平衡时，测得 $\text{[math]}$ 的转化率为60%，且体系中 $\text{[math]}$ ，则 $\text{[math]}$ ，以物质的分压表示的反应I的平衡常数 $\text{[math]}$ 。(用含 $\text{[math]}$ 的代数式表示，已知：lg5=0.7)

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12. (2023·绍兴模拟) 二甲醚( $\text{[math]}$ )是一种重要的化工原料，可以通过 $\text{[math]}$ 制备得到。制备方法和涉及反应如下：

方法a：“二步法”制二甲醚

I： $\text{[math]}$

Ⅱ： $\text{[math]}$

方法b：“一步法”制二甲醚

Ⅲ： $\text{[math]}$

两种方法都伴随副反应：

Ⅳ： $\text{[math]}$

请回答：

（1）反应I自发进行的条件是； $\text{[math]}$ 。
（2）在一定温度下，向 $\text{[math]}$ 的恒容密闭容器中通入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 和利用方法a制备二甲醚。测得 $\text{[math]}$ 的平衡转化率为30%， $\text{[math]}$ 为 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 为 $\text{[math]}$ ，反应I的平衡常数为(用含a、b的式子表示，只需列出计算式)。
（3）恒压条件下，在密闭容器中利用方法b制备二甲醚。按照 $\text{[math]}$ 投料， $\text{[math]}$ 的平衡转化率和 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 的选择性随温度变化如图1所示。
( $\text{[math]}$ 的选择性 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 的选择性 $\text{[math]}$ )
①下列说法正确的是
A．当反应达到平衡时， $\text{[math]}$
B．曲线①表示二甲醚的选择性
C．温度越低越有利于工业生产二甲醚
D．工业上引入双功能催化剂是为了降低反应Ⅲ的 $\text{[math]}$
②在 $\text{[math]}$ 的范围内， $\text{[math]}$ 的平衡转化率先降低后升高的原因：。
（4）有学者研究反应Ⅱ机理，利用磷酸硅铝分子筛催化甲醇制二甲醚，其中简化的分子筛模型与反应过渡态结构模型如图所示，下列说法正确的是____。(已知：磷酸硅铝分子筛中有酸性位点可以将甲醇质子化，题中的分子筛用“ $\text{[math]}$ ”符号表示)

A . 制得的磷酸硅铝分子筛的孔径越大催化效率越高 B . 该反应机理： $\text{[math]}$ [ $\text{[math]}$ ] $\text{[math]}$ C . 改变分子筛组分比例适当提高其酸性，有利加快反应速率 D . 温度越高，有利于水蒸气脱离分子筛，反应速率越快

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13. (2023·大连模拟) 甲醇水蒸气催化重整是当前制取清洁能源氢气的主要方法，其反应机理如下：

反应1： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

反应Ⅱ： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

请回答下列问题：

（1）在精选催化剂R作用下，反应Ⅰ可通过如图1所示的反应历程实现催化重整，则 $\text{[math]}$ kJ/mol(用含字母a、b、c的代数式表示)。
（2）将一定量的甲醇气体和水蒸气混合反应，使用催化剂R，测得相同条件下，甲醇的转化率 $\text{[math]}$ 与CO的物质的量分数 $\text{[math]}$ 变化如图2所示。反应Ⅱ为反应(填“吸热”或“放热”)，选择催化剂R的作用为。
（3）将1 mol甲醇气体和1.2 mol水蒸气混合充入2 L恒容密闭容器中，控制反应温度为300℃、起始压强为2.5 MPa下进行反应。平衡时容器中 $\text{[math]}$ mol。此时 $\text{[math]}$ 的浓度为，甲醇的转化率为，则反应Ⅱ的逆反应的压强平衡常数 $\text{[math]}$ 。
（4）相同反应条件下，得到甲醇水蒸气重整反应各组分的实际组成与反应温度关系曲线图。
下列说法正确的是

A . 升温对反应Ⅰ的化学反应速率影响更大 B . 催化剂的选择应考虑提高生成 $\text{[math]}$ 的选择性 C . 催化剂的活性与温度有关，且反应前后化学性质保持不变 D . 若容器内气体的平均摩尔质量保持不变，则反应Ⅱ一定处于平衡状态

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14. (2023·陕西模拟) 丁二烯是生产丁苯橡胶SBR、ABS 树脂、聚丁二烯橡胶BR等的基本原料，也是生产氯丁二烯、乙烯基环己烯等化学品的关键中间体，工业上常在钼系催化剂作用下，用丁烯氧化脱氢制丁二烯。丁烯氧化脱氢制丁二烯的反应如下：

反应： 2C₄H₈ (g) +O₂ (g) =2C₄H₆(g) +2H₂O (g) ΔH

副反应①： C₄H₈(g) +6O₂ (g) =4CO₂ (g) +4H₂O (g) ΔH =-2542.6kJ·mol^-1

副反应②： 2C₄H₆ (g) +11O₂ (g) =8CO₂ (g) +6H₂O (g) ΔH₂= -4886.6kJ·mol^-1

（1）丁烯氧化脱氢制丁二烯反应的 ΔH =。
（2）在钼系催化剂作用下，某恒压密闭容器中通入一定量的丁烯和氧气发生反应： 2C₄H₈ (g) +O₂ (g) $\text{[math]}$ 2C₄H₆(g) +2H₂O (g)，分别测得温度和氧烯比(氧气和丁烯的物质的量之比)对丁烯的转化率和丁二烯选择性的影响如下图所示：
氧烯比固定，温度升高，丁烯单位时间内转化率先增大后无明显变化的原因是；丁
丁二烯最佳的温度和氧烯比分别为；
（3） 400℃时，在体积为1L的恒容密闭容器中充入1mol C₄H₈和1mol O₂发生丁烯氧化脱氢制丁二烯反应和副反应①和②，测得此时容器的压强为P₀ ，平衡时容器内的压强为1.2P₀ ， C₄H₈的转化率为70%，丁二烯的选择性为90%，则平衡后C₄H₆ (g)的体积分数为，丁烯氧化脱氢制丁二烯反应的平衡常数K=。
（4）钼系催化剂上C₄H₈燃烧反应的速率方程为v (C₄H₈) =k·p^x(C₄H₈) ·P^y (O₂)。为确定x和y，通过实验获得如图3数据，则： x和y分别为、。
（5）一种以C₄H₈为主要原料的电池工作原理如图4所示。B上的电极反应式为。

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15. (2023·广西壮族自治区模拟) 氨是工农业生产中的重要原料，研究氨的合成和转化是一项重要的科研课题。回答下列问题：

（1）已知：工业合成氨合成塔中每产生2molNH₃ ，放出92.2kJ热量，
则1molN-H键断裂吸收的能量为kJ。
（2）在密闭容器中合成氨气，有利于加快反应速率且能提高H₂转化率的措施是____(填字母)

A . 升高反应温度 B . 增大反应的压强 C . 及时移走生成的NH₃ D . 增加H₂的物质的量
（3）将0.6molN₂和0.8molH₂充入恒容密闭容器中，在不同温度下，平衡时NH₃的体积分数随压强变化的曲线如图。
甲、乙、丙中温度从高到低的顺序是。d点N₂的转化率是，d点K_p=(K_p是以平衡分压表示的平衡常数，平衡分压=平衡时各组分的物质的量分数×总压)。
（4）催化氧化法消除NO反应原理为：6NO+4NH₃ $\text{[math]}$ 5N₂+6H₂O。不同温度条件下，氨气与一氧化氮的物质的量之比为2：1时，得到NO脱除率曲线如图甲所示。脱除NO的最佳温度是。在温度超过1000℃时NO脱除率骤然下降的原因可能是。
（5）研究发现NH₃与NO的反应历程如图乙所示。下列说法正确的是____(填字母)。

A . 该反应历程中形成了非极性键和极性键 B . 每生成2molN₂ ，转移的电子总数为8N_A C . Fe²⁺能降低总反应的活化能，提高反应速率 D . 该反应历程中存在：NO+Fe²⁺-NH₂=Fe²⁺+N₂↑+H₂O

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16. (2023·山东模拟) 近年，甲醇的制取与应用在全球引发了关于“甲醇经济”的广泛探讨。二氧化碳加氢制甲醇已经成为研究热点，在某 $\text{[math]}$ 催化加氢制 $\text{[math]}$ 的反应体系中，发生的主要反应如下：

Ⅰ. $\text{[math]}$

Ⅱ. $\text{[math]}$

回答下列问题：

（1）下列能说明反应Ⅰ一定达到平衡状态的是____(填标号)。

A . $\text{[math]}$ B . 平衡常数不再发生变化 C . 混合气体的密度不再发生变化 D . 混合气体中 $\text{[math]}$ 的百分含量保持不变
（2） $\text{[math]}$ 在催化剂作用下，将平均相对分子质量为16的 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的混合气体充入一恒容密闭容器中发生反应Ⅰ、Ⅱ，已知反应Ⅱ的反应速率 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 为速率常数，x为物质的量分数。
①当 $\text{[math]}$ 转化率达到60%时，反应达到平衡状态，这时 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的平均相对分子质量为23，若反应Ⅱ的 $\text{[math]}$ ，平衡时反应速率 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ；
② $\text{[math]}$ 经验公式为 $\text{[math]}$ ，其中 $\text{[math]}$ 为活化能，T为热力学温度，k为速率常数，R和C为常数，则 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (用含 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、T、R的代数式表示)。
③由实验测得，随着温度的逐渐升高，反应Ⅰ为主反应，平衡逆向移动平衡时混合气体的平均相对分子质量几乎又变回16，原因是。
（3）其他条件相同时，反应温度对 $\text{[math]}$ 选择性的影响如图所示：
由图可知，温度相同时 $\text{[math]}$ 选择性的实验值略高于其平衡值，可能的原因是。
（4）利用甲醇分解制取烯烃，涉及反应如下。
a. $\text{[math]}$
b. $\text{[math]}$
c. $\text{[math]}$
恒压条件下，平衡体系中各物质的量分数随温度变化如图所示：
已知 $\text{[math]}$ 时， $\text{[math]}$ ，平衡体系总压强为P，则 $\text{[math]}$ 反应c的平衡常数 $\text{[math]}$ 。

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17. (2023·深圳模拟) “ $\text{[math]}$ 氧化法”和“光催化氧化法”常用于烟气脱硫、脱硝，对环境保护意义重大。回答下列问题：

（1） Ⅰ. $\text{[math]}$ 氧化法
用 $\text{[math]}$ 氧化烟气中的 $\text{[math]}$ 时，体系中存在以下反应：
a) $\text{[math]}$       $\text{[math]}$
b) $\text{[math]}$      $\text{[math]}$
c) $\text{[math]}$      $\text{[math]}$
根据盖斯定律， $\text{[math]}$ 。
（2）在密闭容器中充入 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，发生以下反应：
d) $\text{[math]}$ $\text{[math]}$
e) $\text{[math]}$ $\text{[math]}$
不同压强(p)下， $\text{[math]}$ 的平衡转化率 $\text{[math]}$ 随反应温度(T)的变化关系如下图所示：
①由图可知， $\text{[math]}$ 0(填“大于”或“小于”下同)， $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。
②下列有关该反应体系的说法正确的是(填标号)。
A．恒压下，混合气体的密度保持不变时，说明反应体系已达到平衡
B．任意时刻，存在 $\text{[math]}$
C．恒容下，升高温度，该体系中气体颜色变浅
D．恒容下，增大 $\text{[math]}$ 的浓度，反应d、e的正反应速率均增大
③某温度下，平衡时 $\text{[math]}$ 的物质的量分数为 $\text{[math]}$ ，且 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 的物质的量分数相等，此时 $\text{[math]}$ mol。
（3） Ⅱ.光催化氧化法
光照条件下，催化剂 $\text{[math]}$ 表面产生电子( $\text{[math]}$ )和空穴( $\text{[math]}$ )。电子与 $\text{[math]}$ 作用生成离子自由基( $\text{[math]}$ )，空穴与水电离出的 $\text{[math]}$ 作用生成羟基自由基( $\text{[math]}$ )， $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 分别与 $\text{[math]}$ 反应生成 $\text{[math]}$ 。变化过程如下图所示：
一定范围内，NO脱除速率随烟气湿度的增大而增大，结合催化剂的作用机理，分析可能的原因。
（4）已知该过程中生成的 $\text{[math]}$ 可继续与 $\text{[math]}$ 发生反应： $\text{[math]}$ ；该反应可分两步进行，请补充反应ⅰ：
ⅰ.；
ⅱ. $\text{[math]}$ 。
（5）理论上“光催化氧化法”中，消耗的 $\text{[math]}$ 与生成的 $\text{[math]}$ 的物质的量之比为。

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18. (2023·达州模拟) 工业上常用甲烷和水蒸气催化重整制备H₂ ，该工艺同时发生如下反应：

反应Ⅰ：CH₄(g)+H₂O(g) $\text{[math]}$ CO(g)+3H₂(g)　ΔH₁

反应Ⅱ：CO(g)+H₂O(g) $\text{[math]}$ CO₂(g)+H₂(g)　ΔH₂

（1）反应Ⅰ和反应Ⅱ以物质的量分数表示的平衡常数Kx与温度T变化关系如图甲所示，则ΔH₁-ΔH₂0(填“>”“<”或“=”)。
（2）恒容密闭容器中，按质量比为8：9加入CH₄和H₂O，下列说法正确的是____。

A . 达平衡时，CH₄和H₂O的转化率相等 B . 反应Ⅰ在低温时容易自发进行 C . 当压强不再发生改变时，反应Ⅰ和反应Ⅱ均达到了平衡 D . 单位时间内，若有2molH-O键断裂，同时有3molH-H键断裂，则反应Ⅰ处于平衡状态
（3）某科研小组研究了反应I的动力学，获得其速率方程v_正=k_正·c^m(CH₄)·cⁿ(H₂O)，k_正为速率常数(只受温度影响)，反应级数是反应的速率方程式中各反应物浓度的指数之和。在某温度下进行实验，测得各组分初始浓度和反应初始速率如下：
实验序号
1
2
3
CH₄浓度/mol·L^-1
0.1000
0.2000
0.2000
H₂O浓度/mol·L^-1
0.1000
0.1000
0.2000
速率/mol·L^-1·s^-1
3.75×10^-4
1.50×10^-3
3.00×10^-3
若某时刻，测得c(CH₄)=0.4000mol·L^-1 ， c(H₂O)=0.4000mol·L^-1 ，则此时的反应速率v_正=。
（4）在2.4MPa下，将CH₄和H₂O(g)按照1：3的比例通入反应器中。平衡时各组分的物质的量分数与温度的关系如图乙所示。
①600℃时，若经过tmin，反应达到平衡。该条件下，反应I的K_p=(MPa)²(列出计算式即可)。
②H₂的含量在740℃左右出现峰值的原因为。
（5）某工厂用电解原理除去H₂中的杂质CH₄、CO和CO₂ ，其装置如图丙所示：
①CH₄参与的电极反应为。
②经测定，原料气中各气体的体积分数为：
气体
H₂
CH₄
CO
CO₂
体积分数
82%
3%
5%
10%
若电解过程中消耗了100m³的原料气，则可得到相同条件下纯净H₂m³。

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19. (2023·运城模拟) 加深对含氮氧化物的研究，有利于为环境污染提供有效决策。回答下列问题：

（1）已知：2NO(g) +O₂(g) $\text{[math]}$ 2NO₂(g) ΔH₁=-114 kJ·mol^-1；
C(s)+O₂(g) $\text{[math]}$ CO₂(g) ΔH₂= - 393.5 kJ·mol^-1；
2NO(g) $\text{[math]}$ N₂(g)+O₂(g) ΔH₃=-181 kJ·mol ^-1。
C(s)与NO₂(g)反应生成N₂(g)和CO₂(g)的热化学方程式为；关于该可逆反应，改变下列条件，一段时间后，正反应速率增大的是 (填字母)。
A．恒温下，缩小反应容器体积
B．恒容下，降低反应温度
C．恒温恒容下，通入一定量的N₂
D．恒温恒容下，将CO₂移出容器
（2） T ℃时，存在如下平衡：2NO₂(g) $\text{[math]}$ N₂O₄(g)。该反应正、逆反应速率与NO₂、N₂O₄的浓度关系为：v_正= k_正c² (NO₂)，v_逆=k_逆c(N₂O₄) (k_正、k_逆为速率常数，仅与温度有关)，且lg v_正~lg c(NO₂)与lg v_逆~lg c(N₂O₄)的关系如图所示。
①表示v_正的直线是 (填“A”或“B")。
②T ℃时，该反应的平衡常数K=。
③T ℃时，向刚性容器中充入一定量NO₂ ，平衡后测得c(NO₂)为0.1 mol·L^-1 ，平衡时NO₂的转化率为(保留一位小数)。平衡后v_逆=(用含a的表达式表示)。
④上题③中的反应达到平衡后，其他条件不变，继续通定量入一的NO₂ ， NO₂的平衡浓度将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
（3）为减少汽车尾气中NO_x的排放，某研究小组在实验室以耐高温催化剂催化NO转化为N₂ ，测得NO转化为N₂的转化率随温度变化情况如图所示。结合(1)中的反应，若不使用CO，温度超过775K，发现NO转化为N₂的转化率降低，其可能的原因是；用平衡移动原理解释加入CO后，NO转化为N₂的转化率增大的原因：。

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20. (2023·安阳模拟) CO₂与CH₄均是温室气体，CO₂与CH₄催化重整受到越来越多的关注，它是有效应对全球气候变化的重要方法。

（1） CO₂与CH₄经催化重整可制得合成气CO和H₂ ，其反应原理为CO₂(g)+CH₄(g) $\text{[math]}$ 2CO(g)+2H₂(g)　ΔH=+120kJ·mol^-1
①该反应在一定温度下能自发进行的原因为。
②已知键能是指气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量，上述反应中相关的化学键键能数据如下：
化学键
C-H
C≡O
H-H
键能/(kJ·mol^-1)
413
1075
436
则CO₂(g)=C(g)+2O(g)　ΔH=kJ·mol^-1。
（2）催化重整涉及的反应如下：
i．CH₄(g)+CO₂(g) $\text{[math]}$ 2H₂(g)+2CO(g)
ii．H₂(g)+CO₂(g) $\text{[math]}$ H₂O(g)+CO(g)　ΔH=+41.2kJ·mol^-1
若在恒温、恒容密闭容器中进行反应i、ii，下列事实能说明上述反应达到平衡状态的是____ (填字母)。

A . 相同时间内形成C-H键和H-H键的数目之比为2：1 B . 体系内n(H₂)/n(CO)保持不变 C . 体系内各物质的浓度保持不变 D . 体系内混合气体的密度保持不变
（3）在总压为24p₀的恒压密闭容器中，起始时通入n(CH₄)：n(CO₂)=1：1的混合气体，在一定温度下发生反应i、ii，测得CH₄、CO₂的平衡转化率分别为20%和40%。
①平衡时容器的体积是起始时的倍。
②该温度下反应i的压强平衡常数K_p= $\text{[math]}$ (K_p为用分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。
③维持其他因素不变，若向平衡体系中通入一定量的N₂(N₂不参与反应)，再次平衡后CH₄的转化率 (填“增大”“减小”“不变”或“无法判断”，下同)， $\text{[math]}$ 。
（4）光催化甲烷重整技术也是研究热点。以Rh/SrTiO₃为光催化剂，光照时，价带失去电子并产生空穴(h⁺ ，具有强氧化性)，CO₂在导带获得电子生成CO和O^2- ，价带上CH₄直接转化为CO和H₂ ，反应机理如图所示：
在Rh表面，每生成1molCO，则价带产生的空穴(h⁺)数为N_A；价带上的电极反应式可表示为。

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21. (2023·邢台模拟) 氨是化肥工业和有机化工的主要原料，历史上在合成氨的理论可行性、工业化及机理等方面的研究上产生过三位诺贝尔奖得主。回答下列问题：

（1）科学家基于不同的催化体系提出了相应的反应机理。
①基于铁催化体系(添加了氧化铝和氧化钾)的反应机理及能量变化如图所示，据此计算反应 $\text{[math]}$ 的ΔΗ=。

②中科院大连化学物理研究所科研团队构筑了“过渡金属—LiH”双活性中心催化体系，显著提高了传统金属催化剂在温和条件下的合成氨性能，其反应过程分为以下三步(*表示催化剂的活性位点)，据此写出Ⅱ的化学方程式。

I． $\text{[math]}$ ；Ⅱ．；Ⅲ． $\text{[math]}$ 。
（2）研究表明，反应 $\text{[math]}$ 在不同压强(p)和氮氢比[ $\text{[math]}$ ]下，平衡体系中氨的体积分数[ $\text{[math]}$ ]随温度(T)的变化曲线如图所示。
①a点对应的转化率： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (填“>”“<”或“=”，下同)； $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。
②c点对应的 $\text{[math]}$ 小于a点对应的 $\text{[math]}$ ，解释其原因为。
③a、b、e三点对应的压强平衡常数( $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ )的大小关系为；a点对应的压强平衡常数 $\text{[math]}$ (用体系中各气体的分压来表示，分压=总压×物质的量分数)
（3）合成氨动力学研究表明，反应 $\text{[math]}$ 达到平衡时，正反应的速率方程为 $\text{[math]}$ 。已知： $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 为速率常数。据此计算， $\text{[math]}$ 中β=；γ=。

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22. (2023·益阳模拟) 二氧化碳是地球上取之不尽用之不竭的碳源，捕集、利用二氧化碳始终是科学研究的热点，回答下列问题：

（1） I.乙醇胺 $\text{[math]}$ 是重要的吸收剂，其吸收 $\text{[math]}$ 的原理可能如下：
乙醇胺 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$
$\text{[math]}$ 的电子式为。
（2）已知A能够水解，且 $\text{[math]}$ 能与 $\text{[math]}$ 发生反应。反应①的化学方程式为。
（3）用一定浓度的乙醇胺溶液吸收模拟烟气中的 $\text{[math]}$ ，将烟气流量分别定为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 进行吸收实验， $\text{[math]}$ 脱除率随时间变化如图1所示，相同时间内 $\text{[math]}$ 脱除率随气流增大而降低的原因是。
（4） II. $\text{[math]}$ 制取C的太阳能工艺如图2所示。
“重整系统”发生反应的化学反应方程式为。
（5） III.探究利用 $\text{[math]}$ 合成 $\text{[math]}$ 的相关反应有：
① $\text{[math]}$ $\text{[math]}$
② $\text{[math]}$ ΔH₂
已知键能如表所示：
化学键
$\text{[math]}$
$\text{[math]}$
$\text{[math]}$
$\text{[math]}$
$\text{[math]}$
$\text{[math]}$
键能
745
351
436
414
347
460
则 $\text{[math]}$ =。
（6）一定条件下，向 $\text{[math]}$ 体积的恒容密闭容器中通入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 发生上述反应，达到平衡时，容器中 $\text{[math]}$ 为 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 为 $\text{[math]}$ ，反应①的平衡常数 $\text{[math]}$ (用含a、b、V的代数式表示)。
（7） IV.利用1-氨基吡啶硝酸盐在电化学条件下，可以实现直接从空气中捕获与再释放 $\text{[math]}$ 。原理如图3所示。

通电时，阳极有机产物是(填结构简式)。

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23. (2023·蚌埠模拟) 能源的合理开发和利用，低碳减排是人类正在努力解决的大问题。2023 年2月21日，中国气候变化特使谢振华获得首届诺贝尔可持续发展特别贡献奖，以表彰他在全球生态保护中做出的贡献

（1）在298K、100kPa时，已知：
C(s，石墨) +O₂(g)=CO₂(g) ΔH₁= -393.5 kJ·mol^-1
H₂(g) + $\text{[math]}$ O₂(g)=H₂O(1) ΔH₂= -285.8 kJ· mol^-1
2C₂H₂(g) +5O₂ (g)= 4CO₂(g) +2H₂O(1) ΔH₃= -2599.0 kJ·mol^-1
在298K时由C(s，石墨)和H₂(g)反应生成1 mol C₂H₂(g) 的热化学方程式为。
（2）在固相催化剂作用下CO₂加氢合成甲烷过程中发生以下两个反应：
主反应：CO₂(g) +4H₂(g) $\text{[math]}$ CH₄(g) +2H₂O(g) ΔH₁=-156.9kJ· mol^-1
副反应：CO₂(g) +H₂(g) $\text{[math]}$ CO(g) + H₂O(g) ΔH₂= +41.1 kJ·mol^-1
工业合成甲烷通常控制温度为500℃左右，其主要原因为。
（3）向密闭容器中充入一定量的CH₄(g)和NO(g) ，保持总压为100kPa发生反应：
CH₄(g) +4NO(g) $\text{[math]}$ 2N₂(g) +CO₂(g) +2H₂O(g) ΔH <0。
当 $\text{[math]}$ =1时，NO的平衡转化率~ $\text{[math]}$ ；T₂时NO平衡转化率~ $\text{[math]}$ 的关系如图
①能表示此反应已经达到平衡的是。
A．气体总体积保持不变
B．混合气体的平均相对分子质量保持不变
C． $\text{[math]}$ 不再变化
②表示T₂时NO平衡转化率~ $\text{[math]}$ 的关系是(填“I”或“II”)，T₁T₂(填“>”或“<”)。
③在 $\text{[math]}$ =1、T₂时，CH₄的平衡分压为。已知：该反应的标准平衡常数 $\text{[math]}$ ，其中 $\text{[math]}$ =100 kPa，p(CH₄)、p(NO)、p(CO)₂、 p(N₂)和p( H₂O)为各组分的平衡分压，则该温度下 $\text{[math]}$ =。(分压=总压 ×物质的量分数。计算结果用分数表示)。

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24. (2023·怀仁模拟) 全球大气CO₂浓度升高对人类生产、生活产生了影响，碳及其化合物的资源化利用成为研究热点。回答下列问题：

（1）已知25℃时，大气中的CO₂溶于水存在以下过程
①CO₂(g) $\text{[math]}$ CO₂(aq)
②CO₂(aq)+H₂O(1) $\text{[math]}$ H⁺(ag)+HCO $\text{[math]}$ (aq) K
过程①的ΔH0(填“＞”“＜”或“=”)。溶液中CO₂的浓度与其在大气中的分压(分压=总压×物质的量分数)成正比，比例系数为ymol·L^-1·kPa^-1。当大气压强为pkPa，大气中CO₂(g)的物质的量分数为x时，溶液中H⁺的浓度为mol·L^-1(忽略HCO $\text{[math]}$ 和水的电离)。
（2）焦炭与水蒸气可在高温下反应制H₂。
反应I：C(s)+H₂O(g) $\text{[math]}$ CO(g)+H₂(g) ΔH₁=+131.3kJ·mol^-1 K₁
反应II：C(s)+2H₂O(g) $\text{[math]}$ CO₂(g)+2H₂(g) ΔH₂=+90.3kJ·mol^-1 K₂
反应III：CO(g)+H₂O(g) $\text{[math]}$ CO₂(g)+H₂₍g) ΔH₃=-41.0kJ·mol^-1 K₃
上述反应的化学平衡常数随温度变化的关系如图所示，表示K₁、K₂、K₃的曲线分别是c、、。
②研究表明，反应III的速率方程为v=k[x(CO)·x(H₂O)- $\text{[math]}$ ]，x表示相应气体的物质的量分数，K_p为平衡常数(用平衡分压代替平衡浓度计算)，k为反应的速率常数，随温度升高而增大。在气体物质的量分数和催化剂一定的情况下，反应速率随温度的变化如图所示。根据速率方程分析T＞T_m时，v逐渐下降的原因是。
（3）甲烷干法重整制H₂同时存在如下反应：
主反应：CH₄(g)+CO₂(g) $\text{[math]}$ 2CO(g)+2H₂(g) ΔH₁
副反应：CO₂(g)+H₂(g) $\text{[math]}$ CO(g)+H₂O(g) ΔH₂
温度为T℃，压强为p₀的恒压密闭容器中，通入2molCH₄和1molCO₂发生上述反应。平衡时H₂O(g)的分压为p₁ ，甲烷的转化率为40%。
①下列说法正确的是(填标号)
A．ΔH₁和ΔH₂不变，说明反应达到平衡状态
B．相同条件下，主反应的速率大于副反应，说明主反应的活化能小
C．选用合适的催化剂可以提高主反应的选择性，增大甲烷的平衡转化率
D．平衡后，若增大压强，主反应平衡逆向移动，副反应平衡不移动
②平衡时混合气体的总物质的量为mol，H₂(g)的分压是(用含p₀和p₁的计算式表示)。
（4）甲醇燃料电池中，吸附在催化剂表面的甲醇分子逐步脱氢得到CO，四步可能脱氢产物及其相对能量如图，则最可行途径为a→(用b-j等代号表示)。

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25. (2023·福州模拟) $\text{[math]}$ 常用作脱硝催化剂，采用共沉淀法等比掺入金属 $\text{[math]}$ 后，催化剂 $\text{[math]}$ 的脱硝性能及抗硫中毒性能会发生改变。烟气脱硝主要副产物为 $\text{[math]}$ ，主反应如下：

反应I： $\text{[math]}$ ；

反应II： $\text{[math]}$

（1）已知： $\text{[math]}$ 。则 $\text{[math]}$ 。
（2）某条件下对于反应I， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， k_正、k_逆为速率常数。升高温度时，k_正增大m倍，k_逆增大n倍，则m n(填“>”“<”或“=”)。
（3）将模拟烟气按一定流速通到催化剂表面，不同温度下气体出口处测定相关物质浓度，得出NO的转化率、 $\text{[math]}$ 的选择性、 $\text{[math]}$ 的生成量随温度变化关系如下图。
①选择 $\text{[math]}$ 时，温度高于260℃时NO转化率下降的原因为。
②综合分析，该脱硝过程应选择的最佳催化剂中M为。
③选用合适的催化剂还能抑制催化剂表面出现NH₄HSO₄结晶现象，结晶会导致。
（4） 273℃，P₀kPa下，向恒温恒压密闭的容器中(假设仅发生反应I、II)通入4molNH₃、4molNO、2molO_2。
①下列选项不能说明反应I、Ⅱ均达到化学平衡状态的是。
A．混合气体的平均摩尔质量保持不变 B．n(NH₃)∶n(NO)保持不变
C．有1molN-H键断裂的同时，有 $\text{[math]}$ 键断裂 D．NO的分压保持不变
②达到平衡后测定O₂转化率为30%，体系中NH₃为1.2mol。则NO的转化率为，反应I的K_p=(写出计算式即可)(分压=总压×物质的量分数)。

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26. (2023·乌鲁木齐模拟) 减少CO₂排放并实现CO₂的有效转化已成为科研工作者的研究热点。根据以下几种常见的CO₂转化方法，回答下列问题：

（1） I．研究表明，利用如图所示的原理，可以将CO₂转化为炭黑。
该过程的能量转化形式为，在整个过程中， FeO 的作用是。
（2）已知：①2Fe₃O₄(s)=6FeO(s)+O₂(g) ΔH₁=akJmol
②C(s)+O₂(g)=CO₂(g) ΔH₂=bkJ/mol
则过程1的热化学方程式为。
II．以氧化铟(In₂O₃)作催化剂，采用“CO₂催化加氢制甲醇”方法将CO₂资源化利用。反应历程如下：
i．催化剂活化： In₂O₃( 无活性) $\text{[math]}$ In₂O_3-x(有活性) ；
ii．CO₂与H₂在活化的催化剂表面同时发生如下反应：
反应①： CO₂(g)+3H₂(g) $\text{[math]}$ CH₃OH(g)+H₂O(g) ΔH₃主反应
反应②： CO₂(g)+H₂(g) $\text{[math]}$ CO(g)+H₂O(g) ΔH₄副反应
（3）某温度下，在恒容密闭反应器中，下列能说明反应①达到平衡状态的是____ (填编号 )。

A . 混合气体的密度不再变化 B . CH₃OH的分压保持不变 C . v_正(H₂)：v_逆(CH₃OH)=3：1 D . CO₂、H₂、CH₃OH和H₂O的浓度之比为1：3：1：1
（4）增大CO₂和H₂混合气体的流速，可减少产物中H₂O(g) 的积累，从而减少催化剂的失活，请用化学方程式表示催化剂失活的原因：。
（5） ii中反应①、②的lnK(K代表化学平衡常数)随 $\text{[math]}$ ×10³ (T代表温度)的变化如图所示。
a．升高温度，反应CO(g)+2H₂(g) $\text{[math]}$ CH₃OH(g)的化学平衡常数K (填“增大” “减小”或“不变”)。
b．恒温恒压密闭容器中，加入2molCO₂和4molH₂ ，只发生反应①和反应②，初始压强为P₀。在230℃以上，升高温度，CO₂的平衡转化率增大，但甲醇的产率降低，可能原因是。在300℃发生反应，反应达到平衡时，CO₂的转化率为50%，容器体积减小20%，则反应②用平衡分压表示的平衡常数K_p= ( 保留两位有效数字)。

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27. (2023·崇明模拟)

（1） Ⅰ.科学家对汽车尾气进行无害化处理反应为：2CO + 2NO $\text{[math]}$ 2CO₂+ N₂。一定条件下，在 $\text{[math]}$ L密闭容器中充入 $\text{[math]}$ mol CO和 $\text{[math]}$ mol NO，一段时间后测得CO、CO₂浓度随时间变化如图1所示，CO的平衡转化率与温度、起始投料比m的关系如图2所示，图中起始投料比 $\text{[math]}$ ，完成问题：
该反应的化学平衡常数表达式是。根据图1，用N₂表示该反应达平衡过程中的平均反应速率是mol/(L·min)。
（2）已知：反应2CO(g) + 2NO(g) $\text{[math]}$ 2CO₂(g)+ N₂(g)中，每生成14克N₂时放出373.23kJ热量，试写出上述反应的热化学方程式：。
（3）该反应的正反应是反应(填“吸热”或“放热”)。图2中a、b、c三点对应的平衡常数K_a、K_b、K_c相对大小关系是。
（4）写出一条结论，可表明该反应已经达到平衡状态。
（5）下列关于该可逆反应的说法错误的是(单选题)
a．其他条件不变，若充入N₂ ，达到新平衡时， $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 均增大
b．加入催化剂可提高NO的平衡转化率
c．若适当增大压强，则平衡正向移动
d．其他条件不变，若容器体积扩大一倍，达到新平衡时，c(N₂)小于原来的一半
（6） Ⅱ.研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。为了验证催化剂比表面积对反应速率的影响规律，在温度为T₀时，某同学设计了以下实验：
实验编号
T(K)
NO的初始浓( $\text{[math]}$ )
CO的初始浓度 ( $\text{[math]}$ )
催化剂的比表面积 ( $\text{[math]}$ )
I
T₀
$\text{[math]}$
$\text{[math]}$
75
II
T₀
$\text{[math]}$
$\text{[math]}$
50
在图3中画出表中实验II条件下混合气体中NO的浓度随时间变化的曲线。

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28. (2023·房山模拟) 氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。

（1） Ⅰ.制取氢气
甲醇和水蒸气制取氢气的过程中有下列反应：
$\text{[math]}$ $\text{[math]}$ kJ·mol $\text{[math]}$
$\text{[math]}$ $\text{[math]}$ kJ·mol $\text{[math]}$
写出以甲醇为原料制取氢气的热化学方程式。
（2）理论上，能提高 $\text{[math]}$ 平衡产率的措施有(写出一条即可)。
（3） Ⅱ.储存氢气
硼氢化钠( $\text{[math]}$ )是研究最广泛的储氢材料之一
已知：
i．B的电负性为2.0，H的电负性为2.1
ii.25℃下 $\text{[math]}$ 在水中的溶解度为55 g， $\text{[math]}$ 在水中的溶解度为0.28 g
在配制 $\text{[math]}$ 溶液时，为了防止发生水解反应，可以加入少量的(填写化学式)。
（4）向 $\text{[math]}$ 水溶液中加入催化剂Ru/NGR后，能够迅速反应，生成偏硼酸钠( $\text{[math]}$ )和氢气。写出该反应的化学方程式。
（5）在研究浓度对催化剂Ru/NGR活性的影响时，发现B点后(见图1)增加 $\text{[math]}$ 的浓度，制氢速率反而下降，推断可能的原因是。
（6）用惰性电极电解 $\text{[math]}$ 溶液可制得 $\text{[math]}$ ，实现物质的循环使用，制备装置如图2所示。
①钛电极的电极反应式是。
②电解过程中，阴极区溶液pH(填“增大”“减小”或“不变”)

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29. (2023·沈阳模拟) 我国力争2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。 $\text{[math]}$ 的综合利用是实现碳中和的措施之一。

（1）生产尿素：
①尿素的合成分两步进行：
a. $\text{[math]}$ $\text{[math]}$
b. $\text{[math]}$ $\text{[math]}$
则总反应 $\text{[math]}$ 的ΔH=。
②如图为 $\text{[math]}$ 时，温度对 $\text{[math]}$ 的转化率的影响。解释温度升高 $\text{[math]}$ 的平衡转化率增大的原因：
（2）已知制备甲醇的有关化学反应如下： $\text{[math]}$
①甲醇还可以与乙酸反应制香料，反应方程式为 $\text{[math]}$ ，制香料反应的平衡常数K的表达式为。
②850℃时，反应 $\text{[math]}$ 的平衡常数K=160，在密闭容器中进行该反应，开始时只加入 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，反应10min后测得各组分的浓度如下表。比较正、逆反应的速率的大小：v(正) v(逆)(填“>”“＜”或“=”)。
物质
$\text{[math]}$
$\text{[math]}$
$\text{[math]}$
$\text{[math]}$
浓度/( $\text{[math]}$ )
0.2
0.2
0.4
0.4
（3）一定温度下，在体积为2L的恒容密闭容器中加入4mol CO(g)和4mol $\text{[math]}$ (g)发生反应 $\text{[math]}$ ，测得CO(g)和 $\text{[math]}$ (g)的物质的量随时间的变化如图所示：
①从反应开始至达到化学平衡时，以 $\text{[math]}$ 表示的平均化学反应速率为 $\text{[math]}$ 。
②若该反应的正、逆反应速率分别可表示为 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 分别为正、逆反应速率常数， A、B两点对应的时刻，该反应的正反应速率之比 $\text{[math]}$ 。
③若平衡时总压强为pkPa，用平衡分压代替其平衡浓度表示的化学平衡常数 $\text{[math]}$ [已知：气体分压( $\text{[math]}$ )=气体总压( $\text{[math]}$ )×该气体的体积分数]。

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30. (2023·太原模拟) 运用化学反应原理研究合成氨反应有重要意义。请回答下列问题，

（1）生成氢气：将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气。C(s)+H₂O(g)⇌H₂(g)+CO(g) ΔH= +131.3 kJ·mol^-1 ， ΔS = +133.7 J·mol^-1·K^-1 ，该反应在低温下(“能”或“不能”)自发进行。
（2）已知在T ℃时，反应N₂(g)+3H₂(g)⇌2NH₃(g)的平衡常数K = 0.5，相关化学键键能数据如表：
化学键
N≡N
H-H
N-H
键能/(kJ·mol^-1)
946
436
390.8
①T℃时， 2NH₃(g)⇌N₂(g)+3H₂(g)的ΔH =。
②T℃时，在1L密闭容器中进行合成氨反应，一段时间后，测得N₂、H₂、NH₃的物质的量分别为4 mol 、2 mol 、4 mol，则此时反应v_正(N₂)v_逆(N₂)(填“>”“<”“=”或“不能确定” )。
（3）近期，我国科学家为了解决合成氨反应速率和平衡产率的矛盾，选择使用Fe-TiO_2-xH_y双催化剂，通过光辐射产生温差(如体系温度为495℃时，Fe的温度为547℃，而TiO_2-xH_y的温度为415℃)。结合图示解释该双催化剂的工作原理。
（4）已知合成氨反应的速率方程为：v= kc^α(N₂)c^β( H₂)c^-1(NH₃) ，k为反应速率常数。在合成氨过程中，需要不断分离出氨，该操作的目的是。
（5）以氨为原料生产尿素的方程式为2NH₃(g)+CO₂(g)⇌CO(NH₂)₂(1)+H₂O(g)。
①为进一步提高NH₃的平衡转化率，下列措施能达到目的的是(填字母)。
A．增大CO₂的浓度            B．增大压强
C．及时转移生成的尿素        D．使用更高效的催化剂
②尿素的合成分两步进行：
a.2NH₃(g)+CO₂(g)⇌NH₂COONH₄ (1) ΔH =-117 kJ/mol
b．NH₂COONH₄(1)⇌CO(NH₂)₂(1)+H₂O(g)   ΔH = +15 kJ/mol，
第一步反应速率快，可判断活化能较大的是 (填“第一步”或“第二步”)。
③某实验小组为了模拟工业合成尿素，在恒温恒容的真空密闭容器中充入一定量的CO₂和NH₃发生反应： 2NH₃(g)+CO₂(g)⇌CO(NH₂)₂(1)+H₂O(g)，反应过程中NH₃的体积分数如图所示。实验测得体系平衡时的压强为10MPa，计算该反应的平衡常数(MPa)^-2(已知：分压=总压 ×体积分数)。

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题量分析

难度分析

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Ⅰ：C（s）+O₂（g）═CO₂（g）	ΔH₁＝﹣393.5kJ•mol^﹣¹
Ⅱ：C（s）+H₂（g）+O₂（g）═HCOOH（g）	ΔH₂＝﹣378.7kJ•mol^﹣¹
Ⅲ：CO₂（g）+H₂（g）⇌HCOOH（g）	ΔH₃

Ⅳ：M+CO₂⇌Q	E₁
Ⅴ：Q+H₂⇌L	E₂
Ⅴ：L⇌M+HCOOH	E₃

物质	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	CO	$\text{[math]}$
$\text{[math]}$ ( $\text{[math]}$ )	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$

实验序号	1	2	3
CH₄浓度/mol·L^-1	0.1000	0.2000	0.2000
H₂O浓度/mol·L^-1	0.1000	0.1000	0.2000
速率/mol·L^-1·s^-1	3.75×10^-4	1.50×10^-3	3.00×10^-3

化学键	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
键能	745	351	436	414	347	460

实验编号	T(K)	NO的初始浓( $\text{[math]}$ )	CO的初始浓度 ( $\text{[math]}$ )	催化剂的比表面积 ( $\text{[math]}$ )
I	T₀	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	75
II	T₀	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	50

气体	H₂	CH₄	CO	CO₂
体积分数	82%	3%	5%	10%

化学键	C-H	C≡O	H-H
键能/(kJ·mol^-1)	413	1075	436

化学键	N≡N	H-H	N-H
键能/(kJ·mol^-1)	946	436	390.8

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