高考化学化学反应原理综合考查-经典压轴题含答案

1、高考化学化学反应原理综合考查-经典压轴题含答案一、化学反应原理综合考查1 .水蒸汽催化重整生物油是未来工业化制氢的可行方案。以乙酸为模型物进行研究，发生的主要反应如下：I .CH3COOH (g) +2H2O (g) ? 2CQ (g) +4H2 (g) Hin.CRCOOH (g) ? 2CO (g) +2H2 (g) AH2n.CC2 (g) +H2 (g) ? CO (g) +H2O (g) AHa回答下列问题：(1)用 Hi、板表示， H3=。(2)重整反应的含碳产物产率、H2产率随温度、水与乙酸投料比( S/C)的变化关系如图(a)、( b)所示。r£*工史 IMIMfwM

2、 r "40s-Hk聚L博依¥»也£相号位聚<«料H2- H12，故答案为:H2- H12由图(a)可知，制备 H2最佳的温度约为 一。由图(b)可知，H2产率随S/C增大而(填“增大”或“减小”)。(3)向恒容密闭容器中充入等物质的量的CH3COOH和H2O混合气体，若仅发生反应I至平衡状态，测得 H2的体积分数为50%,则CH3COOH的平衡转化率为 。(4)反应体系常生成积碳。当温度一定时，随着 S/C增加，积碳量逐渐减小，其原因用化 学方程式表示为。VHo-VH.【答案】一一1 800 c 增大 40% C(s)+HO(g)=CO

3、(g)+H2(g)【解析】【分析】【详解】1(1)根据题干信息分析，反应出 =一(反应n -反应I),由盖斯定律可得H 32(2)由图(a)可知，制备H2在800c时，达到最高转化率，则制备氢气最佳的温度约为800 C ,故答案为：800 C ；由图(b)可知，S/C增大时，反应I平衡向正反应方向移动，反应III平衡向逆反应方向移动，使体系中的 H2的量增大，故答案为：增大；（3）设CH3COOH和H2O的物质的量均为1mol ,平衡时，反应了 CH3COOH x mol,列三段式 有：CH3COOH g+2H2O g?2CO2 g+ 4H2 g起始mol1100转化molx2x2x4x平衡m

4、ol1-x1-2x2x4x4x1测得H2的体积分数为 50%,则 -,计算得x=0.4mol ,醋酸的转1 x 1 2x 2x 4x 2化率为： "'mol 100%=40%,即CH3COOH平衡转化率为 40%,故答案为：40%；1mol（4）当温度一定时，随着 S/C增加，积碳量逐渐减小，是由于积碳与水蒸气反应生成了CO和H2,反应的化学方程式为C（s）+H2O（g）= CO（g）+H2（g）,故答案为：C（s）+限O（g） = CO（g）+H2（g）；2 .丙烯睛（CH2=CHCN）是一种重要的化工原料，工业上可用丙烯氨氧化法”生产，主要副产物有丙烯醛（CH2=CHCH

5、Q和乙睛（C伟CN）等，回答下列问题：（1）以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯睛（C3H3N）和副产物丙烯醛（C3H4。）的热化学方程式如下： C 3H6（g）+NH3（g）+, O2（g）=C3H3N（g）+3H2O（g） H=-515kJ/molC 3H6（g）+O2（g）=C3H4O（g）+H2O（g） H=-353kJ/mol两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是 ;有利于提高丙烯睛平衡产率的反应 条件是;提高丙烯睛反应选择性的关键因素是 。（2）图（a）为丙烯睛产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应温度为460C。低于460c时，丙烯睛的产率 （填“是”或者“不是”）对应

6、温度下的平衡产率，判断理由是;高于460c时，丙烯睛产率降低的可能原因是 （双选，填标号）A.催化剂活性降低B.平衡常数变大 C.副反应增多D.反应活化能增大（3）丙烯睛和丙烯醛的产率与 n （氨）/n （氨）In （丙烯）约为1理由是（丙烯）的关系如图（b）所示。由图可知，最佳 。进料氨、空气、丙烯的理论体积约为o【答案】两个反应均为放热量大的反应降低温度，降低压强，催化剂 不是 该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低AC 1该比例下丙烯睛产率最高，而副产物丙烯醛产率最低1： 75 1【解析】【分析】(1)依据热化学方程式方向可知，两个反应均放热量大，即反应物和生成物的能量差大，因 此

7、热力学趋势大；有利于提高丙烯睛平衡产率需要改变条件使平衡正向进行，提高丙烯睛 反应选择性的关键因素是催化剂；(2)因为该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低，即低于 460c时，对应温度下 的平衡转化率曲线应该是下降的，但实际曲线是上升的，因此判断低于460c时，丙烯睛的产率不是对应温度下的平衡转化率；产率降低主要从产率的影响因素进行考虑；(3)根据图像可知，当n (氨)/n (丙烯)约为1时，该比例下丙烯睛产率最高，而副产物 丙烯醛产率最低，根据化学反应氨气、氧气、丙烯按 1: 1.5: 1的体积比加入反应达到最 佳状态，依据氧气在空气中约占20%计算条件比。【详解】(1)两个反应在热

8、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；该反应为气体体积增大的放热反应，所以降低温度、降低压强有 利于提高丙烯睛的平衡产率，提高丙烯睛反应选择性的关键因素是催化剂；(2)因为该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低，即低于 460c时，对应温度下 的平衡转化率曲线应该是下降的，但实际曲线是上升的，因此判断低于460c时，丙烯睛的产率不是对应温度下的平衡转化率.高于460。C时，丙烯睛产率降低；A.催化剂在一定温度范围内活性较高，若温度过高，活性降低，A正确；B.该反应放热，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数变小，B错误；C.根据题意，副产物有丙烯

9、醛，催化剂活性降低，副反应增多，导致产率下降，C正确;D.反应活化能的大小不影响平衡，D错误；综上AC符合题意；(3)根据图象可知，当n (氨)/n (丙烯)约为1时，该比例下丙烯睛产率最高，而副产物 丙烯醛产率最低；根据反应C3H6(g)+NH3(g)+3O2(g尸C3H3N(g)+3H2O(g),氨气、氧气、丙烯按1： 1.5： 1的体积比加入反应达到最佳状态，而空气中氧气约占20%,所以进料氨、空气、丙烯的理论体积约为：1 :口包：1=1: 7.5: 1。20%3.研究煤的合理利用及 CQ的综合应用有着重要的意义。请回答以下问题：I .煤的气化已知煤的气化过程涉及的基本化学反应有：C(s

10、)+H2O(g) '-CO(g)+H2(g) H=+131kJ- mol-1CO(g)+3H2(g)° CH4(g) +H2O(g) H=akJ mol-1查阅资料反应中相关化学键能数据如下表:化学键O OH-HH-CH-OE(kJ mol-1)1072436414465(1)则反应中 a =。(2)煤直接甲烷化反应 C(s) + 2 H2 (g) =CH4(g)的4 卡为 kJ ? mol-1,该反应在 (填“高温”或“低温”)下自发进行。II .合成低碳烯燃在体积为1 L的密闭容器中，充入1mol CO2和2 .5 mol H2,发生 反应：2CC2 ( g) + 6H2

11、(g)=OH4(g)+4 H2C(g) H=-128kJ- mol-1,测得温度对催化剂催化效率和CC2平衡转化率的影响如右图所示：但CC2的平衡转化率却反而降(3)图中低温时，随着温度升高催化剂的催化效率提高,低，其原因是.(4) 250 c时，该反应的平衡常数K值为。III.合成甲醇在恒温2 L容积不变的密闭容器中，充入 1molCC2和3 molH2,发生反应：.CC2(g)+3H2(g)=CHsCH(g)+ H2O(g),测得不同时刻反应前后容器内压强变化(p后/p前)如下表：时间/h123456p后/p前0.900.850.820.810.800.80(5)反应前1小时内的平均反应速

12、率 v(H2)为 mol?L-1h-1 ,该温度下CC2的平衡转化率为。【答案】-206 -75低温 该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，所以二氧化碳的转化率降低1 0.3 40%【解析】【分析】【详解】(1)始变 H=应物的总键能-生成物的总键能 =a=1072 kJ/mol +3 X436 kJ/mol-4X414kJ/mol +2 x 465 kJ/mo=-206kJ/mol,故答案为:-206;(2)由盖斯定律，方程式+得到 C(s) + 2H2 (g)=±CH4(g),则 H=-75 kJ/mol ,反应 H<0, S<0,则低温下能使 H-TA S<

13、;0,所以低温能自发进行，故答案为：-75;低温;(3)该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，则二氧化碳的平衡转化率降低，故答案为：该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，所以二氧化碳的转化率降低;(4) 250c时，二氧化碳的平衡转化率为50%,可列三段式为：2CQ ( g) + 6 H2(g)，- C2H4(g)+4 H2O(g) 起始态(mol/L)12.500转化态(mol/L)0.51.50.251平衡态(mol/L)0.510.251K= 1一?25 1,故答案为：1;0.52 161molc。2和3molH2,发生反应，设1h消耗(5)在恒温2L容积不变的密闭容器中，充入

14、二氧化碳的物质的量为x,则有三段式：CQ(g)+3H2(g)，CH30H(g)+ H2O(g) 起始态(mol)1300转化态(mol)x3xxx1h时(mol)1-x3-3xxx气体压强之比等于气体的物质的量之比，则4-2x.=0.9 , x=0.2mol,氢气的反应速率4c 3 0.2molv= -= -2l=0.3mol/(L gh)；1h平衡状态下气体压强之比为0.8,设消耗二氧化碳的物质的量为y,则有三段式:CQ(g)+3H2(g) 二 CH30H(g)+ H2O(g)起始态(mol)1300转化态(mol)y3yyy平衡态(mol)1-y3-3yyy42y=0.8, y=0.4,二

15、氧化碳的平衡转化率 =0.4mol 100%=40% ,故答案为：0.3； 41mol40%。4 .氢气是一种清洁高效的新型能源，如何经济实用的制取氢气成为重要课题。(1)硫碘循环分解水是一种高效、环保的制氢方法，其流程图如下:太阳能 F&Q 太阳能已知：反应 I： SQ(g) + I2(g) + 2H2O(l) = 2HI(aq) + H2SO4(aq)1 六213 kJ mol反应 II: H2SQ(aq) = SO2(g) + H2O(l) +1/2O2(g)2 = +327 kJmol-1反应 III： 2HI(aq) = H2(g) + b(g)3 = +172 kJmol力

16、H贝U反应 2H2O(l) = 2H2 (g)+O2(g)= (2)H2s可用于高效制取氢气，发生的反应为2H2s(g)? S2(g)+2H2(g)。I .若起始时容器中只有 H2S,平衡时三种物质的物质的量与裂解温度的关系如图:1 幺皿裂解孤度*图中曲线1表示的物质是 (填化学式)。A点时H2s的转化率为。C点时，设容器内的总压为pPa,则平衡常数Kp=(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压呦质的量分数)。II.若在两个等体积的恒容容器中分别加入2.0mol H2s 1.0mol H2S,测得不同温度下 H2s的平衡转化率如图所示：10001200 MOO16M 盘度/X?M点和。点的逆反

17、应速率 v(M)v(O)(填“>”典""=；'下同)；M、N两点容器内的压强 2P(M)P(N),平衡常数 K(M)K(N)。【答案】+ 572kJmol1 Q 50% p Pa < < <【解析】【分析】(1)利用盖斯定律进行反应 2H2O(l) = 2H2(g)+O2(g)出的计算；(2)1 .由反应方程式2H2s(g)=S2(g)+2H2(g)可知，若起始时容器中只有H2S,平衡时金的1物质的量为H2的一，则曲线l表木的物质是 3,曲线m表示的物质是 H2S,曲线n表示的 2物质是H2,据此分析解答；n .反应2H2s(g)后S2(g)

18、+2H2(g)中，H2s的物质的量增加，其平衡转化率反而减小，即 M点和。点分别所在的曲线代表H2s的起始量为0.1mol和0.2mol,据此解答；【详解】(1)根据盖斯定律，反应(I +n +m) X可得到反应2H2O(l) = 2H2(g)+O2(g),其AH=2(蜀+山2+山3)=2 X (172+327-213)=+572imol-1, 故答案为：+572kJmol-1;(2)1 .由反应方程式2H2s(g)=Q(g)+2H2(g)可知，若起始时容器中只有H2S,平衡时81的物质的量为H2的一，则曲线l表木的物质是故答案为：白；2根据图像，A点时，硫化氢和氢气的物质的量相等，根据2H2

19、s(g尸-S2(g)+2H2(g),说明反应的硫化氢与剩余的硫化氢相等，H2s的转化率为50%,故答案为：50%;根据A点可知，起始时硫化氢为20mol, B点时，硫化氢与 S2的物质的量相等，设分解H2S mol, S2 mol,33的硫化氢为x,则20-x=,解得x=40 mol容器中含有 2340H2mol,物质的量分数分别为3121(-P Pa) (-P Pa)Kp= -4=p Pa,故答案为：p Pa；(：P Pa)24n .反应2H2s(g)S?(g)+2H2(g)中，H2s的物质的量增加，其平衡转化率反而减小，即M点和。点分别所在的曲线代表H2s的起始量为0.1mol和0.2mo

20、l ,恒容容器中，M点的浓度小于。点，则逆反应速率 v(M)< v(O),故答案为：<由图像可知，H2s的转化率均为45%,可列二段式有2H2s g脩?？S2 g+2出g起始mol200转化mol0.90.450.9平衡mol1.10.450.9n(总)N=1.1+0.45+0.9=2.45mol2H2s g脩?？S2 g+2% g起始mol100转化mol0.450.2250.45平衡mol0.550.2250.45n(总)M=0.55+0.45+0.225=1.225mol2n(总)M=n(总)m,又图像可知 Tm<Tn,由 PV=nRT可得，2P(M)<P(N),

21、 220.450.2250.90.45V V 0.151 V VVT 0.301,K M =2 , K N =2 ,则 K(M)<K(N),故0.55 2 VU 2 VVV答案为：<<。【点睛】本题考查了盖斯定律的应用、化学平衡图象的分析应用，掌握盖斯定律的使用方法和图象题的分析方法是解题的关键。本题的易错点是(2)1 ,注意理解平衡常数 Kp的含义和计算方法。5 .甲醇是一种可再生能源，由CO制备甲醇的过程可能涉及的反应如下：反应I :CO(g)+3H2(g)CHOH(g)+H2O(g)AH 1=-49.58kJ - mol -1反应 n : CO(g)+H 2(g)CO(

22、g)+H2O(g)AH 2反应出：CO(g)+2H2(g) CHOH(g)AH 3=-90.77kJ - mol-1回答下列问题：(1)反应 n 的! 2=。(2)反应出能够自发进行的条件是 (填“较低温度”、“较高温度”或“任 何温度”)(3)恒温，恒容密闭容器中，对于反应I,下列说法中能说明该反应达到化学平衡状态的是 OA.混合气体的密度不再变化B.混合气体的平均相对分子质量不再变化C. CO、H2、CHOH H2O的物质的量之比为 1: 3: 1: 1D.甲醇的百分含量不再变化(4)对于反应I ,不同温度对 CO的转化率及催化剂的效率影响如图所示，下列有关说法 不正确的是。仃分的看IZ

23、IM 2W 1*0 JW 3S0 U 度七A.其他条件不变，若不使用催化剂，则250c时CO的平衡转化率可能位于M1B.温度低于250 C时，随温度升高甲醇的产率增大C. M点时平衡常数比 N点时平衡常数大D.实际反应应尽可能在较低白温度下进行，以提高 CO的转化率(5)若在1L密闭容器中充入 3molH2和1molCQ发生反应I , 250c时反应的平衡常数K=;若要进一步提高甲醇体积分数。可采取的措施有 。(6)下图是电解 N&CO溶液的装置图。阴极的电极反应式为【答案】+41.19kJ mol -1 较低温度 BD ABD 0.148(或者4)增大压强(降低温度) 272H+ +

24、2e-=H2 T 或 2H2O+2e=H2 T +2OH【解析】【分析】本题考查盖斯定律，热化学反应与过程无关，只与始态与终态有关，AH2=AH- H3=+41.19kJ/mol ; AG=AH TAS, T为温度， G<Q 可自发进行，反应出： H<0, S<0,较低温度可自发进行；平衡状态的判断，同一物质的正逆反应速率相等，本题中km/V,质量与体积均不变，密度自始至终不变，不可做为判断依据；M=m/"质量不变，物质的量减少，可做判断依据；反应物与生成物平衡时的比例不一定为1: 3: 1: 1,不可以；只要平衡则甲醇的百分含量不再变化，可以；化学反应条件的选择，

25、既要考虑反应时c(C H3OH) MO)的广量，又要考虑反应的速率；K 3, 250c时转化率为 50%;电c(CO2) c(H2)解池中阳极失电子，溶液中为水提供的氢氧根离子失电子，产生的氢离子和钠离子向阴极 区域移动，而阴极附近的水提供的氢离子得电子，生成氢气。【详解】(1)本题考查盖斯定律，热化学反应与过程无关，只与始态与终态有关，AH2=AH1- H3=+41.19kJ/mol ; (2) AG=AH TAS, T 为温度， G<Q 可自发进行，反应出： H<0, AS<0,较低温度可自发进行；(3)平衡状态的判断，同一物质的正逆反应速率相等，本题中p=m/V,质量与

26、体积均不变，密度自始至终不变，不可做为判断依据；M=m/"质量不变，物质的量减少，可做判断依据；反应物与生成物平衡时的比例不一定为1: 3:1:1,不可以；只要平衡则甲醇的百分含量不再变化，可以；答案为:BQ (4)A.催化剂对反应速率有影响，对平衡的限度无影响，A错误；B.该反应为放热反应，降低温度平衡正向移动，产率提高，B正确；C.升高温度平衡向左移动，化学平衡常数变小，C错误；D.实际反应应尽可能在催化效率最高时，D错误；答案为 ABD;(5) CO2 + 3H 2= CHOH + H 2。250 C 时转化率为 50% 初始量：13反应量：0.5 1.50.50.5平衡： 0

27、.5 1.50.50.5C(CH3OH) c(H2O)K 一卷1一3-rn，K=0.148；提高甲醇的体积分数为：增大压强(降低温度)；C(CO?) c ( H2)(6)电解池中阳极失电子，溶液中为水提供的氢氧根离子失电子，产生的氢离子和钠离子向 阴极区域移动，而阴极附近的水提供的氢离子得电子，生成氢气，2H+2e=H4或2HO+2e=HJ +2OH【点睛】判断化学平衡的依据：同一物质的正逆反应速率相等，还可以为延伸出的依据，需要具体 分析，本题中p=m/V,质量与体积均不变，密度自始至终不变，不可做为判断依据； M=m/"质量不变，物质的量减少，可做判断依据；反应物与生成物平衡时的

28、比例不一定为 1: 3: 1: 1;甲醇的百分含量不再变化则可以。6.合成氨对人类生存具有重大意义，反应为：N2 (g) +3H2 (g) " 2NH3 (g) H(1)科学家研究在催化剂表面合成氨的反应机理，反应步骤与能量的关系如图所示(吸附 在催化剂表面的微粒用*标注，省略了反应过程中部分微粒)。NH3的电子式是决定反应速率的-一步是 （填字母a、b、c、）。由图象可知合成氨反应的 H 0 （填"、2"或“=。（2）传统合成氨工艺是将 N2和H2在高温、高压条件下发生反应。若向容积为1.0L的反应容器中投入5molN2、15molH2,在不同温度下分别达平衡时

29、，混合气中NH3的质量分数随压强变化的曲线如图所示：的晨分和事温度Tl、T2、T3大小关系是一。M点的平衡常数K= （可用分数表示）。（3）目前科学家利用生物燃料电池原理（电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子），研究室温下合成氨并取得初步成果，示意图如图：所之代辎导线中电子移动方向是 。固氮酶区域发生反应的离子方程式是一。相比传统工业合成氨，该方法的优点有一。【答案】b < T3>T2>Ti 7.32x10-3 a - b N2+6H+6MV+=2NH3+6MV2+ 条件 温和、生成氨的同时释放电能【解析】【分析】(1)从分子中每个原子都形成了稳定结构的角度分析；

30、反应需要的能量最高的反应决定总反应速率；根据能量图，反应物的总能量高于产物的总能量，则反应为放热反应；(2)正反应为放热反应，相同压强下，温度越高，对应NH3的含量越小；根据反应三段式进行计算；(3)根据装置电极b上MV2+转化为MV+判断正负极，原电池工作时，电子从负极经过导线 流向正极；固氮酶区域中 N2转化为NH3, MV+转化为MV2+;该电化学装置工作时，可将化学能转化为电能，同时利用生物酶在室温下合成氨，不需 要高温条件、反应条件温和。【详解】(1)NH3分子中一个 N原子与三个 H原子形成3对共用电子对，N原子还有1对孤电子 对，NH3电子式为：1v ;根据合成氨的反应机理与各步

31、能量的关系图可知，反应b需要的能量最大，反应需要的能量越高，反应速率越慢，需要能量最高的反应决定总反应速率，所以决定反应速率的一 步是b;根据能量图，反应物的总能量高于产物的总能量，则反应为放热反应， Hv0;(2)正反应为放热反应，相同压强下，温度越高，对应NH3的含量越小，所以图中温度T1、T2、T3 大小关系是 T3>T2>T1；设M点N2反应的物质的量为 xmol,反应三段式为：N2(g) + 3H2(g) ?2NH3(g)起始量(mol)5150变化量(mol)x3x2x平衡量(mol)5-x15-3x2xM点平衡时NH3的质量分数为40%,即34x28 5 2 15=4

32、0%,可得x=2,则平衡时42c(N2)=3mol/L , c(H2)=9mol/L , c(NH3)=4mol/L ,平衡常数为 K= =7.32 X 1303 93(3)根据装置电极b上MV2+转化为MV+可知，b电极为正极、a电极为负极，原电池工作 时，电子从负极 a电极经过导线流向正极 b电极，即a-b;固氮酶区域中 N2转化为NH3, MV+转化为MV2+,根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守 恒，所以发生的反应为：N2+6H+6MV +=2NH3+6MV2+;该电化学装置工作时，可将化学能转化为电能，同时利用生物酶在室温下合成氨，不需 要高温条件、反应条件温和，所以与传统化工工艺相比

33、，该工艺的优点为：条件温和、生 成氨的同时释放电能。【点睛】本题注意决定化学反应速率的步骤是反应需要能量最高的一步，原电池装置中根据电极上 物质转化的化合价的变化判断正负极。7. CQ是地球上取之不尽用之不竭的碳源，将CO2应用于生产中实现其综合利用是目前的研究热点。(1)由CO2转化为竣酸是CO2资源化利用的重要方法。I .在催化作用下由 CQ和CH转化为CH3COOH的反应历程示意图如图。在合成CH3COOH的反应历程中，下列有关说法正确的是 。(填字母) a.该催化剂使反应的平衡常数增大 b.CHtf CH3COOH过程中，有C H键发生断裂c.由X-Y过程中放出能量并形成了 CC键该条

34、件下由CO2和CH4合成CH3COOH的化学方程式为 II .电解法转化 CO2制HCOOH的原理如图。电源写出阴极CO2还原为HCOO的电极反应式： 。电解一段时间后，阳极区的KHCQ溶液浓度降低，其原因是 。CQ 和 H2(2)由CO2合成甲醇是CO2资源化利用的重要方法。研究表明在催化剂作用下可发生反应： CO2(g)+3H2(g) = CH30H(g)+H2O(g)H A有利于提高合成 CH30H反应中CQ的平衡转化率的措施有。(填字母)a.使用催化剂 b.加压c.曾大初始投料比n(CO2)n(H2)研究温度对于甲醇产率的影响。在210 C290c保持原料气中 CQ和H2的投料比不变,

35、力I 0 (填多”或之”)，其依得到甲醇的实际产率、平衡产率与温度的关系如图所示。据是平痼产率-实际产率1I,210 230 250 270 290 温度/七【答案】bc CH+CQ 吆卜 CH3COOH 2CO+HCO3-+2e-=HCO0+CO2-阳极产生 O2, c(H+)增大，c (HCQ-)降低；K+部分进入阴极b 温度升高，甲醇的平衡产率降低【解析】【分析】(1)1 .根据合成示意图进行判断；由图示写出由 CQ和CH4合成CH3COOH的化学方程式；n .根据图示分析，阴极 CO2得电子，写出CO2还原为HCOO的电极反应式；根据电解池反应原理分析；(2)根据平衡转化率影响因素方面

36、分析；根据图像得甲醇的平衡产率随着温度的升高的变化趋势。【详解】(1)1 .a.催化剂只能改变化学反应速率，不能改变反应的平衡常数，故 a错误；b.由图中变化可知甲烷在催化剂作用下选择性活化，甲烷分子中碳原子会与催化剂形成新的共价键，必有 C-H键发生断裂，故b正确；c. X-Y的始值降低，说明为放热过程，由CH-CHCOOH有C-C键形成，故c正确；故答案选bc；由图示可知，由 CQ和CH4合成CH3COOH的化学方程式为 CH4+CO2号元丸1CH3COOH;n.阴极得电子，CO2还原为HCOO的电极反应式为：2CQ+HCO3-+2e-=HCOO+CO32-;阳极H2O失电子产生O2, c

37、(H+)增大，碳酸氢根离子与氢离子反应，所以c(HCQ-)降低，K+部分进入阴极，导致阳极区的KHCQ溶液浓度降低；(2)a.使用催化剂只能改变化学反应速率，不影响化学平衡，也就不影响CQ的平衡转化率；b.该反应的正反应为气体体积减小的反应，加压能使化学平衡正向移动，能够提高CO2的平衡转化率；c.增大CO2和H2的初始投料比，CO2的平衡转化率降低； 故答案选b;根据图像可知，甲醇的平衡产率随着温度的升高而降低，所以正反应为放热反应，即AH<0o8. I.据报道，我国在南海北部神狐海域进行的可燃冰(甲烷的水合物)试采获得成功。甲烷是一种重要的化工原料。(1)甲烷重整是提高甲烷利用率的重

38、要方式，除部分氧化外还有以下两种：水蒸气重整： CH4(g)+H2O(g) =CO(g)+ 3H2(g) AHi=+ 205.9 kJmol 1 CO(g)+ H2O(g)CO2(g)+ H2(g) A®=- 41.2 kJmol 1 二氧化碳重整： CH4(g)+CO2(g) =2CO(g)+2H2(g) AH3 则反应自发进行的条件是 , AH3=kJ mol 1 °n .氮的固定一直是科学家研究的重要课题，合成氨则是人工固氮比较成熟的技术，其原理为 N2 (g)+ 3H2 (g)2NH3(g)。(2)在不同温度、压强和相同催化剂条件下，初始N2、H2分别为0.1 mo

39、l、0.3 mol时，平衡后混合物中氨的体积分数(。如下图所示。,该反应A H0(填“>”或<”匚”。)若分别用va(N2)和vb(N2)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(N2)VB(N2)(填”>或 <=。)若在250 C、pi为105 Pa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)为Pa (分压=总压xW质的量分数，保留一位小数)°NO,装置如图气体出口一!广股却陶Pi朋校、出.以连二硫酸根(S2O42-)为媒介，使用间接电化学法也可处理燃煤烟气中的 所示：申)1曳收柱一破槐解液(3)阴极区的电极反应

40、式为NO吸收转化后的主要产物为NH4+,若通电时电路中转移了0.3 mol e ,则此通电过程中 理论上吸收的NO在标准状况下的体积为 mLoM (4)常温下，将a mol L-1的醋酸与b mol L-1Ba(OH)2溶液等体积混合，充分反应后，溶液中存在2c(Ba2+)=c(CH3COO),则该混合溶液中醋酸的电离常数Ka=(用含a和b的代数式表示)。【答案】高温 +247.1 P1>p2>p3 < < 8.33 2SC32-104H+ + 2e =&O42- + 2H2O 1344_-72b 10a-2bI. ( 1)反应自发进行的条件是 H-TAS<

41、;0,水蒸气重整：CH4 (g) +H2O (g) ? CO (g) +3H2 (g) AH1=+205.9kJ?mol-1 CO (g) +H2O (g) ? CQ (g) +H2 (g) AH2=-41.2kJ?mol-1 二氧化碳重整： CH4 (g) +CO2 (g) ? 2CO (g) +2H2 (g) AH3 盖斯定律计算-得到反应的热化学方程式；n. (2)由方程式 N2+3H2? 2NH3可知，增大压强，平衡正向移动，氨的体积分数越温度越大，压强越大，反应速率越大；N2 +3H2?2NH3开始(mol)0.10.30转化(mol)X3x2x平衡(mol)0.1-x0.3-3x2

42、x2x=0.667, x=0.08。平衡分压用三段式解，设转化的氮气的物质的量为=总压X体物质的量分数;0.1-X+0.3-3X+2X(3)阴极区失去电子生成$。42-;结合 NONH4+5 e-计算。X：IV. (4)溶液等体积混合溶质浓度减少一半，醋酸电离平衡常数与浓度无关，结合概念计算.【详解】I .(1)水蒸气重整： CH4(g) + H2O(g)CO(g)+ 3H2(g) AHi = + 205.9 kJ mol 1 ,AH>0,S>0,满足H-T4S<0,则需要高温。水蒸气重整 CH4(g)+H2O(g) =CO(g)+ 3H2(g) AHi=+ 205.9 kJ

43、mol 1 CO(g)+ H2O(g)CQ(g)+H2(g) AK=- 41.2 kJmol 1 二氧化碳重整：CH4(g) + CO2(g)2CO(g)+2H2(g) 由盖斯定律计算-得到反应的热化学方程式CH4(g)+CQ(g)? 2CO(g)+2H2(g)AH3=+247.1KJ/mol,故答案为：高温；+247.1；II .(2)由N2+3H2? 2NH3可知，增大压强，平衡正向移动，由图象可知在相同温度下，平衡后混合物中氨的体积分数 (。为P1>P2>P3,因此压强关系是 P1>P2>P3,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

44、小，故反应热小于零，故答案为：P1>p2>p3； <；温度越，压强越大，反应速率越大，P1>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：N2 +3H2?2NH开始(mol)0.10.30转化(mol)X3x2x平衡(mol)0.1-x0.3-3x2x2X =0.667, x=0.08o 0.1-x+0.3-3x+2x若在250C、pi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5分压 p(N2)=10-Pa一0.1-0.08 =8.3 X 300.4-2 0.08故答案为：8.

45、3 xf0III .(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-+4H + + 2e =S>Q42- + 2H2Q,故答案为：SQ2-+ 4H+ 2e =S2Q42-+2H2Q；由于NQ吸收转化后的主要产物为NH4+, NQH4+ye-,若电路中转移 0.3mole-,消耗NQ0.06mol,标准状况下体积为 =0.06mol X 22.4L/mol=1.344L=1344m,L 故答案为：1344。IV .(4)反应平衡时，2c(Ba2+尸c(CH3CQO)=bmo|/L ,据电荷守恒，溶液中K=c(H+尸c(

46、QH)=10-7mol/L,溶液呈中性，醋酸电离平衡常数依据电离方程式写出c(CH3CQQ-)c(H + ) b-°2 2b 10-7 =a =;CH3CQQH -b a-2b2b 10-7用含a和b的代数式表不该混合溶液中醋酸的电离常数为2b 10 ,a-2b_-7故答案为:2b 10a-2b9.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NQ是主要成分之一。(1)乙烯作为还原剂的脱硝 (NQ),其反应机理示意图如图所示.写出解吸过程的化学方程C，H & CO；。八 /NO、H>0NO)吸网催化武解吸(2) FeSQ-Na2SQ复合吸收剂吸

47、收烟气中的NQ,该方法利用Fe2+易与NQ发生络合反应的特性，原理如下 NQ+FeSQ； Fe(NQ)SQ如图是一段时间内不同吸收剂对 NQ脱除率对比，加入 Na2SQ溶液后，吸收效率增强， 除了 Na2S。也能吸收部分NQ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 O模拟实验表明，温度过高或过低都会降低NQ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。u 246 S 10 pH电解液中氧的存在形

48、式与pH的美系100SO604020L液度%【答案】2QH4+6NO2 催生剂 4CQ+3N2+4H2O 2F3+SQ2 +H2O=2Fe3+SQ2 +2H+ 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CIO+H2OHClO+OH 2NO+3C1O +2OH 2NO3 +3Cl +2H2O 56【解析】【分析】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CC2、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，N

49、O的溶解度降低；电解食盐水，阳极失去电子，反生为2cl-2e-=C2T,阴极得到电子，反生的反应为2H2O+2e-=2OH+H2 T，总反应方程式为 Cl-+ H2O= CIO+H2 T , CO会水解；ClO-作氧化剂，NO为还原剂，在碱性条件下的反应为2NO+3C1O +2OH2NO3 +3C1+2H2O;根据图分析，当 pH介于5-6时，Cl元素以HC1O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CQ、N2、H2O,化学 方程式为2c2H4+6NO2- 4CO2+3N2+4H2O,故答案为：2C2H4+6NO2 * :4CQ+

50、3N2+4H2O；(2)Na2S。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+SC32 +H2O=2Fe3+SOi2 +2H+,故答案为：2Fe3+SC32+H2O=2Fe3+SQ2 +2H+；温度过低，反应速率缓慢，温度过高，NC的溶解度降低，故答案为：温度过低，反应速率缓慢；温度过高，NC的溶解度降低，都会造成脱除率下降；电解食盐水，阳极失去电子，反生为2c-2e-=CbT,阴极得到电子，反生的反应为2H2O+2e-=2OH+H2 T ,总反应方程式为 C+ H2C= CIO+H2 T , CIO会发生水解，方程式为 CIC +H2O HCIO+OH ,故答案为：CIO +H2O HCIO+OH ；CO作氧化剂，NO为还原剂，在碱性条件下的反应为2NO+3CIO +2OH2NO3 +3CI+2H2O,故答案为：2NO+3CIO +20H -2NO3