01 化学反应原理综合题型集训之催化剂、活化能与反应历程（附答案解析）（全国通用）

化学反应原理综合题型研究之催化剂、活化能与反应历程1．合成氨是目前最有效工业固氮的方法，可解决数亿人口生存问题。回答下列问题：(1)科学家研究利用铁触媒催化合成氨的反应历程如图所示，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eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)H2(g)NH3(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。该历程中反应速率最慢的步骤的化学方程式为__________________(2)工业合成氨反应为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，当进料体积比V(N2)∶V(H2)＝1∶3时平衡气体中NH3的物质的量分数随温度和压强变化的关系如图所示：①500℃时，反应平衡常数Kp(30MPa)____________Kp(100MPa)。(填“<”“＝”或“>”)②500℃、30MPa时，氢气的平衡转化率为________(保留两位有效数字)，Kp＝________(MPa)－2(列出计算式)(3)科学家利用电解法在常温常压下实现合成氨，工作时阴极区的微观示意图如下，其中电解液为溶解有三氟甲磺酸锂和乙醇的惰性有机溶剂①阴极区生成NH3的电极反应式为_____________________________②下列说法正确的是________(填标号)A．三氟甲磺酸锂的作用是增强导电性B．该装置用金(Au)作催化剂的目的是降低N2的键能C．选择性透过膜可允许N2和NH3通过，防止H2O进入装置2．合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径。回答下列问题：(1)德国化学家F.Haber从1902年开始研究N2和H2直接合成NH3。在1.01×105Pa、250℃时，将1molN2和1molH2加入aL刚性容器中充分反应，测得NH3体积分数为0.04；其他条件不变，温度升高至450℃，测得NH3体积分数为0.025，则可判断合成氨反应为________(填“吸热”或“放热”)反应(2)在1.01×105Pa、250℃时，将2molN2和2molH2加入aL密闭容器中充分反应，H2平衡转化率可能为________A．＝4%B．<4%C．4%～7%D．>11.5%(3)我国科学家结合实验与计算机模拟结果，研究了在铁掺杂W18049纳米反应器催化剂表面上实现常温低电位合成氨，获得较高的氨产量和法拉第效率。反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用*标注需要吸收能量最大的能垒(活化能)E＝_______ev，该步骤的化学方程式为_______________________________，若通入H2体积分数过大，可能造成________________________(4)T℃时，在恒温恒容的密闭条件下发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)反应过程中各物质浓度的变化曲线如图所示：①表示N2浓度变化的曲线是________(填“A”、“B”或“C”)。与(1)中的实验条件(1.01×105Pa、450℃)相比，改变的条件可能是________②在0～25min内H2的平均反应速率为________，在该条件下反应的平衡常数为________mol－2·L2(保留两位有效数字)3．三甲胺[N(CH3)3]是重要的化工原料。最近我国科学家实现了使用铜催化剂将N，N－二甲基甲酰胺[(CH3)2NCHO，简称DMF]转化为三甲胺的合成路线。回答下列问题：(1)结合实验与计算机模拟结果，研究单一DMF分子在铜催化剂表面的反应历程，如下图所示：该历程中最大能垒(活化能)＝_________eV，该步骤的化学方程式为___________________________________(2)该反应变化的ΔH___0(填“＜”、“＞”或“＝”)，制备三甲胺的热化学方程式为______________________(3)160℃时，将DMF(g)和H2(g)以物质的量之比为1：2充入盛有催化剂的刚性容器中，容器内起始压强为p0，达到平衡时DMF的转化率为25%，则该反应的平衡常数Kp＝________(Kp为以分压表示的平衡常数)；能够增大DMF平衡转化率同时加快反应速率的操作是____________________________________________(4)三甲胺是鱼腥臭的主要来源，是判断海水鱼类鲜度的化学指标之一。通过传感器产生的电流强度可以监测水产品中三甲胺的含量，一种燃料电池型三甲胺气体传感器的原理如右图所示。外电路的电流方向为_______(填“a→b”或“b→a”)，负极的电极反应式为4．目前Haber－Bosch法是工业合成氨的主要方式，其生产条件需要高温高压。为了有效降低能耗，过渡金属催化还原氮气合成氨被认为是具有巨大前景的替代方法。催化过程一般有吸附—解离—反应—脱附等过程，图示为N2和H2在固体催化剂表面合成氨反应路径的势能面图(部分数据略)，其中“*”表示被催化剂吸附(1)氨气的脱附是________过程(填“吸热”或“放热”)，合成氨的热化学方程式：___________________________(2)合成氨的捷姆金和佩热夫速率方程式为w＝k1p(N2)·eq\f(p1.5H2,pNH3)－k2eq\f(pNH3,p1.5H2)，w为反应的瞬时总速率，为正反应和逆反应速率之差，k1、k2是正、逆反应速率常数。合成氨反应N2＋3H22NH3的平衡常数Kp＝____________(用k1，k2表示)(注：Kp用各物质平衡分压来表示)(3)若将2.0molN2和6.0molH2通入体积为1L的密闭容器中，分别在T1和T2温度下进行反应。曲线A表示T2温度下n(H2)的变化，曲线B表示T1温度下n(NH3)的变化，T2温度下反应到a点恰好达到平衡①温度T1_____T2(填“＞”“＜”或“＝”下同)，T1温度下恰好平衡时，曲线B上的点为b(m,n)，则m_____12，n_____2②T2温度下，反应从开始到恰好平衡时平均速率v(N2)＝____________③T2温度下，合成氨反应N2＋3H22NH3的平衡常数的数值是____________；若某时刻，容器内气体的压强为起始时的80%，则此时v(正)____________v(逆)(填“＞”“＜”或“＝”)(4)工业上通过降低反应后混合气体的温度而使氨气分离出来。这种分离物质的方法，其原理类似于下列方法中的____________A．过滤B．蒸馏C．渗析D．萃取5．甲胺铅碘(CH3NH3PbI3)用作全固态钙钛矿敏化太阳能电池的敏化剂，可由CH3NH2、PbI2及HI为原料合成，回答下列问题：(1)制取甲胺的反应为CH3OH(g)＋NH3(g)CH3NH2(g)＋H2O(g)ΔH。已知该反应中相关化学键的键能数据如下，则该反应的ΔH＝________kJ·mol－1共价键C—OH—ON—HC—NC—H键能/(kJ·mol－1)351463393293414(2)上述反应中所需的甲醇，工业上利用水煤气合成：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH<0。在一定条件下，将1molCO和2molH2通入密闭容器中进行反应，当改变某一外界条件(温度或压强)时，CH3OH的平衡体积分数φ(CH3OH)变化趋势如图所示：①平衡时，M点CH3OH的体积分数为10%，则CO的转化率为___________②X轴上a点的数值比b点____(填“大”或“小”)。某同学认为上图中Y轴表示温度，你认为他判断的理由是________________________________________________________________________(3)工业上可采用CH3OHeq\o(=,\s\up11(催化剂),\s\do4(△))CO＋2H2来制取高纯度的CO和H2。我国学者采用量子力学方法，通过计算机模拟，研究了在钯基催化剂表面上甲醇制氢的反应历程，其中吸附在钯基催化剂表面上的物种用*标注。甲醇(CH3OH)脱氢反应的第一步历程，有两种可能的方式：方式A：CH3OH*CH3O*＋H*Ea＝＋103.1kJ·mol－1方式B：CH3OH*CHeq\o\al(*,3)＋OH*Eb＝＋249.3kJ·mol－1实验证实甲醇裂解过程主要历经的方式为A，试推测可能的原因_______________________________________下图为计算机模拟的各步反应的能量变化示意图。该历程中，放热最多的步骤的化学方程式为_______________________________(4)PbI2与金属锂以LiI­Al2O3固体为电解质组成锂碘电池，其结构示意图如下，电池总反应可表示为2Li＋PbI2=2LiI＋Pb，则b极上的电极反应式为______________________(5)CH3NH2的电离方程式为CH3NH2＋H2OCH3NHeq\o\al(＋,3)＋OH－，电离常数为Kb，已知常温下pKb＝－lgKb＝3.4，则常温下向CH3NH2溶液中滴加稀硫酸至c(CH3NH2)＝c(CH3NHeq\o\al(＋,3))时，溶液pH＝______(6)常温下，PbI2饱和溶液(呈黄色)中c(Pb2+)＝1.0×10-3mol·L－1，则Ksp(PbI2)＝_________6．氨在化肥生产、储氢及环境治理等领域发挥着重要作用。(1)中科院固体研究所的赵惠军和张海民研究团队以MoS2为催化剂，通过调节催化剂/电解质的表界面相互作用，在不同电解质溶液中实现常温电催化合成氨，其反应历程与相对能量模拟计算结果如图1。将Na2SO4溶液换成Li2SO4溶液后，反应速率明显加快的主要原因是加快了下列____________转化的反应速率A．N2→*N2B．*N2→*N2HC．*N2H3→*ND．*NH→*NH2图1(2)2017年Dr.KatsutoshiNagaoka等带领的研究团队开发了一种可以“快速启动的氨制氢工艺”。已知：NH3(g)=eq\f(3,2)H2(g)＋eq\f(1,2)N2(g)ΔH1＝＋45.9kJ/molNH3(g)＋eq\f(3,4)O2(g)=eq\f(3,2)H2O(g)＋eq\f(1,2)N2(g)ΔH2＝－318kJ/mol则快速制氢反应NH3(g)＋eq\f(1,4)O2(g)=H2(g)＋eq\f(1,2)H2O(g)＋eq\f(1,2)N2(g)的ΔH＝____________kJ/mol。(3)氨在高温下分解可以产生氢气和氮气。1100℃时，在钨丝表面NH3分解的半衰期(浓度减小一半所需时间)如下表所示：c(NH3)/(mol/L)4.56×10－32.28×10－31.14×10－35.7×10－42.85×10－4时间/s0440660770t5表中t5的值为____________，c(NH3)的值从2.28×10－3变化至1.14×10－3的过程中，平均反应速率v(H2)＝____________mol/(L·s)(保留三位有效数字)(4)氨催化氧化时会发生两个竞争反应：Ⅰ：4NH3(g)＋5O2(g)eq\o(=,\s\up11(催化剂),\s\do4(△))4NO(g)＋6H2O(g)ΔH＝－905.0kJ/molⅡ：4NH3(g)＋3O2(g)eq\o(=,\s\up11(催化剂),\s\do4(△))2N2(g)＋6H2O(g)ΔH＝－1266.6kJ/mol图2图3为分析某催化剂对反应的选择性，在1L密闭容器中存入1mol氨气和2mol的氧气，测得有关物质的物质的量随温度变化的关系如图2①该催化剂在低温时，选择反应____________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。②520℃时，4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)的平衡常数K＝_________(只需列出数字计算式，无需计算结果)(5)华南理工大学提出利用电解法制H2O2并用产生的H2O2处理废氨水，装置如图3所示。①IrRu惰性电极有吸附O2的作用，该电极上的反应式：_______________②理论上电路中每转移3mol电子，最多可以处理NH3·H2O的物质的量为____________7．在钯基催化剂表面上，甲醇制氢的反应历程如图所示，其中吸附在钯催化剂表面上的物种用*标注。(1)CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)的ΔH＝________kJ·mol－1；该历程中最大能垒(活化能)E正＝________kJ·mol－1，写出该步骤的化学方程式________________(2)在一定温度下，CO和H2混合气体发生反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，净反应速率v＝v正－v逆＝k正c(CO)·c2(H2)－k逆c(CH3OH)，k正、k逆分别为正、逆反应速率常数。达到平衡后，若加入高效催化剂，eq\f(v正,v逆)将__________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)；若升高温度，eq\f(k正,k逆)将__________(3)353K时，在刚性容器中充入CH3OH(g)，发生反应：CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)。体系的总压强p随时间t的变化如表所示：t/min05101520∞p/kPa101.2107.4112.6116.4118.6121.2①若升高反应温度至373K，则CH3OH(g)分解后体系压强p∞(373K)__________121.2kPa(填“大于”“等于”或“小于”)，原因是____________________________________②353K时，该反应的平衡常数Kp＝________(kPa)2(Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数)8．霾由多种污染物形成，包含颗粒物(PM2.5)、氮氧化物(NOx)、CO、SO2等。化学在解决雾霾污染中有着重要的作用(1)已知：①2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g)ΔH1＝－566.0kJ·mol－1②2NO(g)＋O2(g)=2NO2(g)ΔH2＝－116.5kJ·mol－1③N2(g)＋O2(g)=2NO(g)ΔH3＝＋180.5kJ·mol－1废气中NO2与CO转化成无污染气体的热化学方程式为____________________________________________(2)研究发现利用NH3可除去硝酸工业尾气中的NO。NH3与NO的物质的量之比分别为1∶2、1∶1.5、3∶1时，NO脱除率随温度变化的曲线如图所示①曲线a中，NO的起始浓度为6×10－4mg·m－3，从X点到Y点经过10s，则该时间段内NO的脱除速率为___________mg·m－3·s－1②曲线c对应的NH3与NO的物质的量之比是______，其理由是__________________________(3)利用反应6NO2＋8NH3=7N2＋12H2O构成的电池既能有效消除氮氧化物的排放，减轻雾霾污染，又能充分利用化学能，装置如图所示。①B极的电极反应式为_________________________________________________②若反应转移1.2mol电子，A极生成N2的体积为________L(标准状况)(4)炭黑是雾霾中的重要颗粒物，研究发现它可以活化氧分子，生成活化氧，活化氧可以快速氧化SO2。活化过程的能量变化模拟计算结果如图所示无水情况下，一个氧分子反应的活化能为________，容易活化氧分子的条件是_________(填“有水”或“无水”)9．汽车尾气中氮氧化物的排放与雾霾天气的产生密切相关，对其进行无害化处理是化学工作者研究的重要课题。(1)利用反应2CO(g)＋2NO(g)=2CO2(g)＋N2(g)ΔH＜0，可实现汽车尾气的无害化处理。一定条件下进行该反应，测得CO的平衡转化率与温度、起始投料比m[m＝eq\f(n（NO）,n（CO）)]的关系如图所示①投料比m1、m2、m3从大到小的顺序为______________________②随着温度的升高，不同投料比下CO平衡转化率趋于相近的原因是___________________________________(2)我国学者研究了均相NO—CO的反应历程，反应路径中每一阶段内各驻点的能量均为相对于此阶段内反应物能量的能量之差，TS代表过渡态，反应过程中的复杂中间产物直接用IM表示①2CO(g)＋2NO(g)=2CO2(g)＋N2(g)ΔH＝________②整个反应分为三个基元反应阶段，总反应速率由第________(填“一”“二”或“三”)阶段反应决定(3)若反应2CO(g)＋2NO(g)=2CO2(g)＋N2(g)的正、逆反应速率分别可表示为v正＝k正·c2(NO)·c2(CO)；v逆＝k逆·c(N2)·c2(CO2)，k正，k逆，分别为正、逆反应速率常数。一定温度下，在体积为1L的恒容密闭容器中加入5molNO和5molCO发生上述反应，测得CO和CO2的物质的量浓度随时间的变化如图所示。①M点时，v正∶v逆＝________②测得平衡时体系压强为p，Kp为用气体分压表示的平衡常数，分压＝总压×物质的量分数，则平衡常数Kp＝________(用含p的式子表示)。③达平衡后，若改变下列条件，既能加快反应速率又能提高NO的转化率的是________A．分离出部分N2B．恒容时，再加入5molNO，5molCOC．压缩容器体积增大压强D．降低温度(4)利用固体氧化物电解池通过电解方式分解氮氧化物的原理如下图所示。原理是用Pt电极将NO在电解池中分解成无污染的N2和O2除去，两电极间是新型固体氧化物电解质，在一定条件下可自由传导O2－，电解池阴极反应式为__________________________________________________________________10．H2在生物学、医学等领域有重要应用，传统制氢成本高、技术复杂，研究新型制氢意义重大，已成为科学家研究的重要课题。回答下列问题：(1)我国科学家研究发现，在Rh的催化下，单分子甲酸分解制H2反应的过程如图1所示，其中带“*”的物质表示吸附在Rh表面，该反应过程中决定反应速率步骤的化学方程式为_____________________________________；甲酸分解制H2的热化学方程式可表示为___________________________________________(阿伏加德罗常数的值用NA表示)(2)T℃下H2S可直接分解制取H2，反应的原理如下：2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)。实际生产中往刚性容器中同时通入H2S和水蒸气，水蒸气与反应体系的任何物质均不发生反应，测得容器总压(p总压)和H2S的转化率(α)随时间的变化关系如图2所示。计算反应在0～20min内的平均反应速率v(H2)＝________kPa·min－1；平衡时，p(水蒸气)＝________kPa，平衡常数Kp＝______kPa(Kp为以分压表示的平衡常数)(3)工业上也可采用乙苯()气体催化脱氢法制取H2，同时生成苯乙烯()气体。其他条件不变时，在不同催化剂(n、m、p)作用下，反应进行相同时间后，乙苯的转化率随反应温度的变化如图3所示。相同温度下，三种催化剂(n、m、p)的催化活性由高到低的顺序为______________；b点乙苯的转化率高于a点的原因是____________________________________________________________________________【化学反应原理综合题型研究之催化剂、活化能与反应历程】答案1．(1)－46Nad＋3Had=NHad＋2Had或Nad+Had＝NHad(2)①＝②33%eq\f(（30×20%）2,（30×20%）×（30×60%）3)(3)①N2＋6e－＋6C2H5OH=2NH3＋6C2H5O－②AC解析：(1)根据图示可知，合成氨反应eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)H2(g)NH3(g)的ΔH＝－46kJ·mol－1。该历程中反应速率最慢的步骤为活化能最大的步骤，结合题图知，该步骤的化学方程式为Nad＋3Had=NHad＋2Had。(2)①平衡常数只与温度有关，故500℃时平衡常数Kp(30MPa)＝Kp(100MPa)。②500℃、30MPa时，平衡气体中氨的物质的量分数为20%。设起始时N2和H2分别为1mol、3mol，N2的平衡转化量为xmol，用三段式法进行计算：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)起始量(mol)130转化量(mol)x3x2x平衡量(mol)1－x3－3x2xeq\f(2x,4－2x)×100%＝20%，解得x＝eq\f(1,3)，则H2转化1mol，其平衡转化率为eq\f(1,3)×100%≈33%。平衡时N2、H2、NH3的物质的量分别为eq\f(2,3)mol、2mol、eq\f(2,3)mol，则物质的量分数分别为20%、60%、20%，故Kp＝eq\f(（30×20%）2,（30×20%）×（30×60%）3)(MPa)－2。(3)①由题图可知阴极区电极反应式为N2＋6e－＋6CH3CH2OH=2NH3＋6CH3CH2O－。②A项，三氟甲磺酸锂为电解质，作用是增强导电性，正确；B项，该装置用Au作催化剂的目的是降低反应的活化能，错误；C项，根据图示，选择性透过膜可允许N2和NH3通过，防止H2O通过，正确。2．(1)放热(2)D(3)1.54NHeq\o\al(*,3)＋NH3=2NH3占据催化剂活性位点过多(4)①B加压或降温②0.006mol·L－1·min－10.73解析：(1)升高温度，NH3体积分数降低，说明升高温度平衡逆向移动，正反应放热；(2)在1.01×105Pa、250℃时，将1molN2和1molH2加入aL刚性容器中充分反应，测得NH3体积分数为0.04；eq\a\vs4\ac\hs10\co6(,N2（g）,＋,3H2（g）,,2NH3,初始,1mol,,1mol,,0,转化,xmol,,3xmol,,2xmol,平衡,（1－x）mol,,（1－3x）mol,,2xmol)eq\f(2x,2－2x)＝0.04，x＝0.0384，H2平衡转化率eq\f(0.0384×3,1)×100%＝11.5%，在1.01×105Pa、250℃时，将2molN2和2molH2，相当于加压，平衡正向移动，氢气转化率增大，H2平衡转化率>11.5%，故选D；(3)根据图示，吸收能量最大的能垒，即相对能量的差最大是－1.02－(－2.56)＝1.54；根据图示，该步的化学方程式是NHeq\o\al(*,3)＋NH3=2NH3；若通入H2体积分数过大，氢分子占据催化剂活性位点过多；(4)①根据反应方程式，N2、H2、NH3的变化量比为1∶3∶2，所以表示N2浓度变化的曲线是B；(1)中氢气转化率11.5%，1∶3时氢气转化率更低，图中氢气转化率25%，故只能考虑压强、温度的影响，可以采用加压或降温的方法；②A表示氢气的浓度变化，v(H2)＝eq\f(0.15mol/L,25min)＝0.006mol·L－1·min－1；K＝eq\f(c2（NH3）,c（N2）·c3（H2）)＝eq\f(（0.1mol/L）2,0.15mol/L×（0.45mol/L）3)≈0.73mol－2·L2。3．(1)1.19N(CH3)3+OH-+H+=N(CH3)3↑+H2O↑(2)<(CH3)2NCHO(g)+2H2(g)=N(CH3)3(g)+H2O(g)ΔH=-1.02NAev/mol(3)增大压强、增大氢气浓度(4)a→b2N(CH3)3-42e-+12H2O=N2↑+6CO2↑+42H+解析：(1)如图所示，反应历程中反应物和生成物相对能量差值最大的为最大能垒，即N(CH3)3+OH-+H+=N(CH3)3↑+H2O↑反应过程中活化能最大，活化能=2.21eV-1.02eV=1.19eV；(2)如图所示，根据盖斯定律，反应热只与反应始态和终态有关，与反应过程无关，反应物总能量高于生成物总能量，该反应为放热反应，ΔH＜0，单一DMF分子反应释放的能量为1.02eV，1mol该分子放出的能量为1.02NAeV，热化学反应方程式：(CH3)2NCHO(g)+2H2(g)=N(CH3)3(g)+H2O(g)ΔH=-1.02NAeV/mol；(3)160℃时，将DMF(g)和H2(g)以物质的量之比为1：2充入盛有催化剂的刚性容器中，容器内起始压强为p0，达到平衡时DMF的转化率为25%，设DMF(g)和H2(g)的初始投入物质的量为1mol和2mol，列“三段式”：根据，则p平==p0；则该反应的平衡常数Kp==；能够增大DMF平衡转化率同时加快反应速率的操作：增大压强、增大氢气浓度；(4)该电池为燃料电池，a电极上氧气得电子发生还原反应，b电极上三甲胺失电子发生氧化反应，则a为正极，b为负极，原电池中电子从负极流向正极即从b流向a，电流的方向与电子的移动方向相反，则外电路电流的方向为a→b；电解质溶液为酸性，结合图示，负极的电极反应式为：2N(CH3)3-42e-+12H2O=N2↑+6CO2↑+42H+。4．(1)吸热N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92kJ/mol(2)eq\f(k1,k2)(3)①＞＜＜②0.083mol/(L·min)③0.148＞(4)B解析：(1)由势能面图可知，氨气从催化剂上脱离时势能面在升高，为吸热过程，由图可知0.5mol氮气和1.5mol氢气转变成1mol氨气的反应热为21kJ/mol－17kJ/mol－50kJ/mol＝－46kJ/mol，则合成氨的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92kJ/mol。(2)反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，则w＝k1p(N2)eq\f(p1.5H2,pNH3)－k2eq\f(pNH3,p1.5H2)＝0，k1p(N2)eq\f(p1.5H2,pNH3)＝k2eq\f(pNH3,p1.5H2)，整理得：Kp＝eq\f(p2NH3,pN2p3H2)＝eq\f(k1,k2)。(3)①曲线A表示T2温度下n(H2)的变化，反应到4min时，v(H2)＝eq\f(\f(6mol－4mol,1L),4min)＝0.5mol/(L·min)，该条件下对应氨气的速率为v(NH3)＝eq\f(2vH2,3)＝eq\f(2×0.5mol/L·min,3)＝0.33mol/(L·min)，曲线B表示T1温度下n(NH3)的变化，4min时v(NH3)＝eq\f(\f(1.6mol,1L),4min)＝0.4mol/(L·min)，曲线B对应的反应速率快，可知T1＞T2，因曲线B对应的温度高，速率快，所以到达平衡的时间比曲线A短，即m＜12，但因反应为放热反应，温度升高平衡逆向移动，导致曲线B平衡时氨气的物质的量比曲线A平衡时氨气的物质的量少，即n＜2。5．(1)－12(2)①25%②小随着Y值的增大，φ(CH3OH)减小，平衡CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)向逆反应方向移动，故Y为温度(3)方式A所需活化能更低，反应速率更快，更容易进行CHO*＋3H*=CO*＋4H*(或CHO*=CO*＋H*)(4)PbI2＋2e－=Pb＋2I－(或PbI2＋2e－＋2Li＋=Pb＋2LiI)(5)10.6(6)4×10-9解析：(1)反应热等于反应物总键能减去生成物总键能，则CH3OH(g)＋NH3(g)CH3NH2(g)＋H2O(g)的ΔH＝[351＋414×3＋463＋393×3－(414×3＋293＋393×2＋463×2)]kJ·mol－1＝－12kJ·mol－1；(2)①初始投料为1molCO和2molH2，设转化的CO的物质的量为xmol，列三段式有CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)起始/mol120转化/molx2xx平衡/mol1－x2－2xxCH3OH的体积分数为10%，则有eq\f(x,1－x＋2－2x＋x)×100%＝10%，解得x＝0.25，所以CO的转化率为eq\f(0.25mol,1mol)×100%＝25%；②X表示压强，增大压强，平衡向正反应方向移动，则CH3OH的体积分数φ(CH3OH)也增大，b点CH3OH的体积分数φ(CH3OH)大于a点CH3OH的体积分数φ(CH3OH)，则X轴上a点的数值比b点小；由图可知，随着Y值减小，CH3OH的体积分数φ(CH3OH)增大，又因该反应是放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动，CH3OH的体积分数φ(CH3OH)也越大，故Y表示温度。(3)方式A所需活化能更低，反应速率更快，更容易进行，所以甲醇裂解过程主要历经的方式应为A；由图像可知，相对能量从112.6降至－65.7时，放出的热量最多，放热最多的步骤的化学方程式为CHO*＋3H*=CO*＋4H*(或CHO*=CO*＋H*)。(4)根据电池总反应可知Li被氧化，应为负极，则b为正极，得电子发生还原反应，根据总反应可知b电极反应为PbI2＋2e－=Pb＋2I－或PbI2＋2e－＋2Li＋=Pb＋2LiI。(5)根据题意Kb＝eq\f(cCH3NH\o\al(＋,3)·cOH－,cCH3NH2)＝10－3.4，所以当c(CH3NH2)＝c(CH3NHeq\o\al(＋,3))时，溶液中c(OH－)＝10－3.4mol·L－1，则常温下c(H＋)＝10－10.6mol·L－1，所以pH＝10.6。(6)常温下，PbI2饱和溶液(呈黄色)中c(Pb2+)＝1.0×10-3mol·L－1，则，故答案为：4×10-96．(1)B(2)－75.4(3)8257.77×10－6(4)①Ⅱ②eq\f(0.24×0.96,0.44×1.455)(5)①O2＋2H＋＋2e－=H2O2②1mol解析：(1)化学反应速率快慢取决于慢反应的速率，能量越高反应速率越慢，根据图知，反应速率取决于*N2→*N2H，B正确。(3)表中NH3分解的半衰期规律：440s、220s、110s、55s、27.5s、…，所以t5＝770s＋55s＝825s；c(NH3)的值从2.28×10－3变化至1.14×10－3的过程中，平均反应速率v(NH3)＝eq\f(Δc,Δt)＝5.18×10－6mol/(L·s)，相同时间内v(H2)＝7.77×10－6mol/(L·s)。(4)①由图可知，该催化剂在高温时，生成的NO物质的量远大于氮气的，故该催化剂在高温下选择反应Ⅰ，低温时选择反应Ⅱ。②可逆反应：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)开始(mol/L)反应(mol/L)0.20.250.20.3平衡(mol/L)0.20.3可逆反应4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)开始(mol/L)反应(mol/L)0.40.30.20.6平衡(mol/L)0.20.6则平衡时c(NH3)＝(1－0.2－0.4)mol/L＝0.4mol/L、c(O2)＝(2－0.25－0.3)mol/L＝1.45mol/L，c(NO)＝c(N2)＝0.2mol/L、c(H2O)＝(0.3＋0.6)mol＝0.9mol，此时4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)的K＝eq\f(c4NO·c6H2O,c4NH3·c5O2)＝eq\f(0.24×0.96,0.44×1.455)。(5)①IrRu惰性电极有吸附O2的作用，该电极上氧气得电子和氢离子反应生成双氧水，电极反应式为O2＋2H＋＋2e－=H2O2。②双氧水具有强氧化性，能氧化一水合氨生成氮气，则消耗1mol一水合氨转移3mol电子，则电路中每转移3mol电子，最多可以处理NH3·H2O的物质的量为1mol。7．(1)＋97.9179.6CO*＋4H*=CO*＋2H2(g)或4H*=2H2(g)(2)不变减小(3)①大于CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)的正反应为气体体积增大的吸热反应，温度升高，平衡右移，气体物质的量增加，容器体积不变，总压强变大②43.9解析：(1)根据图像显示，甲醇的相对能量为0，生成物相对能量为97.9kJ·mol－1，根据ΔH＝生成物总能量－反应物总能量，则CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)的ΔH＝＋97.9kJ·mol－1；根据图像可以看出，CO*＋4H*=CO*＋2H2(g)[或4H*=2H2(g)]反应历程中活化能E正最大为113.9kJ·mol－1－(－65.7kJ·mol－1)＝179.6kJ·mol－1。(2)平衡时正逆反应速率相等，即v正＝v逆，则eq\f(v正,v逆)＝1，净反应速率v＝v正－v逆＝k正c(CO)·c2(H2)－k逆c(CH3OH)＝0，则该反应的平衡常数K＝eq\f(cCH3OH,cCO·c2H2)＝eq\f(k正,k逆)，催化剂可加快反应速率，但不影响平衡移动，正逆反应速率仍相等则eq\f(v正,v逆)不变；根据(1)中分析CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)的正反应为吸热反应，则CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)的正反应为放热反应，升高温度反应逆向移动，平衡常数K减小，则eq\f(k正,k逆)将减小。(3)①反应CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)的正反应为气体体积增大的吸热反应，温度升高，平衡右移，气体物质的量增加，容器体积不变，总压强变大，则升高反应温度至373K，则CH3OH(g)分解后体系压强p∞(373K)大于121.2kPa；②353K时，初始时平衡体系总压强为101.2kPa，平衡时体系总压强为121.2kPa，设初始投入CH3OH(g)为1mol，平衡时消耗CH3OH(g)的物质的量为x。CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)始/mol100变/molxx2x平/mol1－xx2x根据相同条件下，物质的量之比等于压强之比，则eq\f(1,1－x＋2x＋x)＝eq\f(101.2kPa,121.2kPa)，解得x＝eq\f(1,10.12)mol，则平衡时，H2的物质的量为eq\f(1,5.06)mol，CH3OH的物质的量为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－\f(1,10.12)))mol，CO的物质的量为eq\f(1,10.12)mol，平衡时的总物质的量为eq\f(6.06,5.06)mol，该反应的平衡常数Kp＝eq\f(p2H2·pCO,pCH3OH)＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(121.2kPa×\f(\a\vs4\al(\f(1,5.06)),\f(6.06,5.06))))2×121.2kPa×\f(\a\vs4\al(\f(1,10.12)),\f(6.06,5.06)),121.2kPa×\f(1－\f(1,10.12),\f(6.06,5.06)))≈43.9(kPa)2。8．(1)2NO2(g)＋4CO(g)=N2(g)＋4CO2(g)ΔH＝－1196.0kJ·mol－1(2)①1.2×10－5②1∶2NH3与NO的物质的量的比值越大，NO的脱除率越大(3)①2NH3－6e－＋6OH－=N2＋6H2O②3.36(4)0.75eV有水解析：(1)由盖斯定律可知，①×2－②－③可得废气中NO2与CO转化成无污染气体的热化学方程式为2NO2(g)＋4CO(g)=N2(g)＋4CO2(g)，则ΔH＝ΔH1×2－ΔH2－ΔH3＝(－566.0kJ·mol－1)×2－(－116.5kJ·mol－1)－(＋180.5kJ·mol－1)＝－1196.0kJ·mol－1。(2)①曲线a中，NO的起始浓度为6×10－4mg·m－3，A点的脱除率为0.55，B点的脱除率为0.75，从A点到B点经过10s，该时间段内NO的脱除速率＝eq\f(0.75－0.55×6×10－4mg·m－3,10s)＝1.2×10－5mg·m－3·s－1。②NH3与NO的物质的量的比值越大，NH3的物质的量越大，NO的脱除率越大，物质的量之比分别为1∶2、1∶1.5、3∶1，所对应的曲线分别为c、b、a。(3)①根据装置图可知，电极B通入氨气，在KOH溶液中氨气被氧化为氮气，电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－=N2＋6H2O；②由化学方程式可知，A极消耗6mol二氧化氮，生成3mol氮气，反应转移24mol电子，则反应转移1.2mol电子，A极生成0.15mol氮气，标准状况下体积为0.15mol×22.4L·mol－1＝3.36L。(4)活化能是指一个反应要想进行所需要的最低能量，则没有水加入的反应的活化能为E＝0.75eV；有水加入的反应的活化能为E＝0.57eV，所以水可使氧分子活化反应的活化能降低。9．(1)①m1＞m2＞m3②温度较高时，温度变化对平衡移动的影响大于浓度变化对平衡移动的影响(2)①－621.9kJ/mol②一(3)①160②eq\f(256,p)③BC(4)2NO＋4e－=N2＋2O2－解析：(1)①m＝eq\f(n（NO）,n（CO）)，增大NO的量，平衡正向移动，可增大CO的转化率，则投料比m1、m2、m3从大到小的顺序为m1＞m2＞m3；②随着温度的升高，不同投料比下CO平衡转化率趋于相近的原因是温度较高时，温度变化对平衡移动的影响大于浓度变化对平衡移动的影响；(2)①整个反应分为三个基元反应阶段，①NO(g)＋NO(g)=ΔH＝＋199.2kJ/mol；②＋CO(g)=CO2(g)＋N2O(g)ΔH＝－513.5kJ/mol；③CO2(g)＋N2O(g)＋CO(g)=2CO2(g)＋N2(g)ΔH＝－307.6kJ/mol；由盖斯定律可知，由①＋②＋③可得2CO(g)＋2NO(g)=2CO2(g)＋N2(g)ΔH＝＋199.2kJ/mol＋(－513.5kJ/mol)＋(－307.6kJ/mol)＝－621.9kJ/mol；②由于反应①所需活化能最高，则总反应速率由第一阶段反应决定；(3)①由图可知，平衡时，CO的物质的量浓度为1mol/L，CO2的物质的量浓度为4mol/L，可列出三段式：eq\a