专题十二化学反应原理综合（原卷版）

专题十二化学反应原理综合考点高考年考频解密考点分布化学反应原理综合2022年2022年河北卷〔16〕；2022年湖北卷〔19〕；2022年湖南卷〔16〕；2022年广东卷〔19〕；2022年江苏卷〔17〕；2022年辽宁卷〔17〕；2022年浙江1月〔29〕；2022年浙江6月〔29〕；2022年全国甲卷〔10〕,2022年全国乙卷〔10〕等化学反应的热效应〔7次〕，化学反应速率与化学平衡〔11次〕，水溶液中离子反应和平衡用〔2次〕，化学能与电能〔3次〕，一、利用盖斯定律计算反应热的两种方法(1)虚拟途径法：先根据题意虚拟转化过程，然后根据盖斯定律列式求解，即可求得待求反应的反应热。(2)加和法：将所给热化学方程式适当加减得到所求的热化学方程式，反应热也作相应的加减运算。流程如下：二、电解原理的综合应用1．电解原理常见的考查点电解原理及应用是高考高频考点，该类试题往往与生产、生活及新科技等相联系，以装置图或流程图为载体呈现，题材广、信息新，题目具有一定难度。主要考查阴、阳极的判断、电极反应式、电解反应方程式的书写、溶液离子浓度变化及有关计算等。2．“5点”突破电解综合应用题(1)分清阴、阳极，与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极，两极反应为“阳氧阴还”。(2)剖析离子移向，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。(3)注意放电顺序，正确判断放电的微粒或物质。(4)注意介质，正确判断反应产物，酸性介质不出现OH－，碱性介质不出现H＋；不能想当然地认为金属作阳极，电极产物为金属阳离子。(5)注意得失电子守恒和电荷守恒，正确书写电极反应式。三、化学平衡常数及转化率的计算“三段式法”是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙”。解题时，要注意准确地列出起始量、变化量、平衡量，按题目要求进行计算，同时还要注意单位的统一。(1)分析三个量：起始量、变化量、平衡量。(2)明确三个关系①对于同一反应物，起始量－变化量＝平衡量。②对于同一生成物，起始量＋变化量＝平衡量。③各物质的转化量之比等于各物质的化学计量数之比。(3)计算模式对以下反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量(mol)分别为a、b，达到平衡后，A的消耗量为mxmol，容器容积为VL。mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始/molab00变化/molmxnxpxqx平衡/mola－mxb－nxpxqx则有①平衡常数：K＝eq\f(\f(px,V)p·\f(qx,V)q,\f(a－mx,V)m·\f(b－nx,V)n)。②A的平衡浓度：c(A)＝eq\f(a－mx,V)mol·L－1。③A的转化率：α(A)＝eq\f(mx,a)×100%，α(A)∶α(B)＝eq\f(mx,a)∶eq\f(nx,b)＝eq\f(mb,na)。④A的体积分数：φ(A)＝eq\f(a－mx,a＋b＋p＋q－m－nx)×100%。⑤平衡压强与起始压强之比：eq\f(p平,p始)＝eq\f(a＋b＋p＋q－m－nx,a＋b)。⑥混合气体的平均密度eq\x\to(ρ)(混)＝eq\f(a·MA＋b·MB,V)g·L－1。⑦混合气体的平均摩尔质量eq\x\to(M)＝eq\f(a·MA＋b·MB,a＋b＋p＋q－m－nx)g·mol－1。⑧生成物的产率：实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。一般来讲，转化率越大，原料利用率越高，产率越大。产率＝eq\f(实际产量,理论产量)×100%。四、平衡转化率的分析与判断方法反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)的转化率分析①若反应物起始物质的量之比等于化学计量数之比，达到平衡后，它们的转化率相等。②若只增加A的量，平衡正向移动，B的转化率增大，A的转化率减小。③若按原比例同倍数地增加(或降低)A、B的浓度，等效于压缩(或扩大)容器体积，气体反应物的转化率与化学计量数有关。同倍增大c(A)和c(B)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(a＋b＝c＋dA、B的转化率不变,a＋b＞c＋dA、B的转化率增大,a＋b＜c＋dA、B的转化率减小))五、化学反应速率、平衡的常规图像题的解题步骤六、实际工业生产中图像问题分类突破1．控制反应条件的目的(1)促进有利的化学反应：通过控制反应条件，可以加快化学反应速率，提高反应物的转化率，从而促进有利的化学反应进行。(2)抑制有害的化学反应：通过控制反应条件，也可以减缓化学反应速率，减少甚至消除有害物质的产生或控制副反应的发生，从而抑制有害的化学反应继续进行。2．控制反应条件的基本措施(1)控制化学反应速率的措施通过改变反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)、固体的表面积以及使用催化剂等途径调控反应速率。(2)提高转化率的措施通过改变可逆反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)等改变可逆反应的限度，从而提高转化率。3．化工生产适宜条件选择的一般原则条件原则从化学反应速率分析既不能过快，又不能太慢从化学平衡移动分析既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要注意对二者影响的矛盾性从原料的利用率分析增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从而降低生产成本从实际生产能力分析如设备承受高温、高压能力等从催化剂的使用活性分析注意催化剂的活性对温度的限制(1)原料的来源、除杂，尤其考虑杂质对平衡的影响。(2)原料的循环利用。(3)产物的污染处理。(4)产物的酸碱性对反应的影响。(5)气体产物的压强对平衡造成的影响。(6)改变外界条件对多平衡体系的影响。探究一化学反应热的计算甲醛有毒，被世界卫生组织列为一类致癌物。但甲醛是重要的工业原料，在化工、纺织、医疗等领域有广泛应用。Ⅰ.回收利用是一种减弱温室效应的有效途径。科学家研究发现可利用回收的与反应制备甲醛。已知：①甲醛的燃烧热为②的燃烧热为③

(1)与制备甲醛的反应：

_______。，在三种不同条件下发生(1)中反应，测得的转化率与时间的关系如图所示。曲线X对应温度下反应的平衡常数K=_______，由曲线Y到曲线X采取的措施可能是_______；由曲线Z到曲线X采取的措施可能是_______。(3)反应速率，，、分别为正、逆向反应速率常数，计算m点_______。Ⅱ.甲醇直接脱氢是工业上合成甲醛的一种新方法，该法得到无水甲醛的同时得到副产品氢气。(4)在一个2L恒容密闭容器中投入2mol，在催化剂作用下发生反应：

，同时存在副反应：。。20min后，测得甲醇的转化率与甲醛的选择性分别与温度的关系如图所示。温度高于650℃，甲醇的转化率升高，甲醛的产率_______，原因可能是_______。(5)甲醛被称为室内污染“第一杀手”。室内甲醛的含量可以通过传感器来监测。一种燃料电池型甲醛气体传感器的工作原理如图所示，则a电极反应式为_______。国家标准是室内甲醛不能超过，传感器在室内空间测定，电路中有电子通过，该室内甲醛含量为_______。【变式练习】1．（2022·山西大同·高三期末）随着我国碳达峰、碳中和目标的确定，二氧化碳资源化利用倍受关注。I、以CO2和NH3为原料合成尿素2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)ΔH=-87kJ/mol。研究发现，合成尿素的反应分两步完成，其能量变化如图甲所示：第一步：2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(s)ΔH1第二步：NH2COONH4(s)CO(NH2)2(g)+H2O(g)ΔH2(1)图中ΔE=___________kJ/mol。(2)反应速率较快的是___________反应(填“第一步”或“第二步”)，理由是______________________。II、以CO2和CH4催化重整制备合成气：CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H24和CO2在一定条件下发生反应，CH4的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图乙所示。(3)由图乙可知，压强P1___________P2(填“>”、“<”或“=”)。(4)已知气体分压=气体总压×气体的物质的量分数，用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数Kp，则X点对应温度下的Kp=___________(用含P2的代数式表示)。III、以CO2和H2催化合成乙烯：6H2(g)+2CO2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g)ΔH<0。(5)在一定压强下，将1molCO2和3molH2加入1L容积不变的密闭容器中，已知温度对CO2的平衡转化率、实际转化率和催化剂催化效率的影响如图丙所示，结合图象分析该反应实际反应温度定于250°C的原因：______________________。2．我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。CO2资源化利用对缓解碳减排压力具有重要意义。在二氧化碳催化加氢制甲烷的反应体系中，主要发生反应的热化学方程式为：反应I：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)ΔH1·mol-1反应II：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2·mol-1反应III：2CO(g)+2H2(g)CO2(g)+CH4(g)ΔH3·mol-1向恒压、密闭容器中通入1molCO2和4molH2，平衡时体系内CH4、CO、CO2的物质的量(n)与温度(T)的变化关系如图所示。(1)反应I~III中，属于吸热反应的是____(填反应序号)。(2)反应I的平衡常数表达式为____。(3)盖斯定律的重要价值是可以利用已知反应的反应热求得未知反应的反应热，利用上述反应计算CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)的ΔH=____。(4)结合上述反应，解释图中CO的物质的量随温度的变化的原因：___。(5)在实际生产中为了提高甲烷的产量，选择的反应条件为较低温度和使用合适的催化剂，从反应原理角度说明选择该反应条件的理由：____、____。3．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。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直接氧化法可按下列催化过程进行：CuCl2(s)=CuCl(s)＋Cl2(g)ΔH1=+83kJ∙mol−1CuCl(s)＋O2(g)=CuO(s)＋Cl2(g)ΔH2=−20kJ∙mol−1CuO(s)＋2HCl(g)=CuCl2(s)＋H2O(g)ΔH3=−121kJ∙mol−1则4HCl(g)＋O2(g)=2Cl2(g)＋2H2O(g)的ΔH=___________kJ∙mol−1(2)Deacon发明的直接氧化法原理为：4HCl(g)＋O2(g)=2Cl2(g)＋2H2O(g)，在刚性容器中，进料浓度比c(HCl)∶c(O2)分别等于1∶1、4∶1、7∶1时HCl平衡转化率随温度变化的关系如图所示：据图象分析可知：反应平衡常数K(300℃)___________K(400℃)(填“大于”或“小于”)。(3)设HCl初始浓度为c0，根据进料浓度比c(HCl)∶c(O2)=1∶1的数据，计算K(400℃)=___________(列出计算式)。(4)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___________、___________。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)探究二化学反应速率与化学平衡化学反应中的能量变化和化学反应条件的控制与人类的生产、生活密切相关。回答下列问题：Ⅰ.已知在25℃和101kPa时，断裂1molH-H键吸收的能量为436kJ，断裂1molN-H键吸收的能量为391kJ，断裂1mol键吸收的能量为945.6kJ。(1)根据以上数据判断氨分解反应是_______(填“吸热”或“放热”)反应。(2)在25℃时，取1mol和3mol放入一密闭容器中，加入催化剂进行合成氨反应，理论上完全反应放出或吸收的热量为Q1，则Q1为_______kJ。实际生产中，放出或吸收的热量为Q2，则Q1与Q2的大小关系为：Q1_______Q2(填“>”“<”或“=”)。Ⅱ.微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能直接转化成电能的装置。已知某种甲醇()微生物燃料电池(如图所示)中，电解质溶液呈酸性。(3)该电池中，外电路电流的流动方向为_______(填“从A到B”或“从B到A”)。(4)B电极附近氧气发生的电极反应为_______。(5)该燃料电池的总反应为_______。Ⅲ.某可逆反应在体积为2L的恒温恒容密闭容器中进行，0~3min各物质的物质的量的变化情况如图所示(A、C均为气体，B为固体)。(6)该反应的化学方程式为_______。(7)下列说法错误的是_______(填标号)。A．2min内A表示的反应速率为B．增加B的物质的量，可使反应速率加快C．当容器内混合气体的密度保持不变时，该反应达到平衡状态D．当容器内压强保持不变时，该反应达到平衡状态【变式练习】1.回答下列问题：(1)化学反应的过程都是旧键断裂、新键形成的过程。对于反应：，已知断开键，键分别需要吸收的能量是和，形成键需要放出的能量是。①和完全反应共_______(填“放出”或“吸收”)能量_______。②如图，能够反映该反应能量变化的图象是_______(填“A”或“B”)。(2)①如图所示，在银锌原电池中，以硫酸铜为电解质溶液，锌电极上发生的是_______(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为_______。银片上观察到的现象是_______。②将设计成燃料电池，其能量利用率更高，装置如图所示(A、B为多孔碳棒)。实验测得向B电极定向移动，则_______(填“A”或“B”)处电极入口通甲烷，其电极反应式为_______。(3)在密闭容器中，X，Y、Z三种气体的物质的量随时间的变化曲线如图：①该反应的化学方程式是_______。②该反应达到平衡状态的标志是_______(填字母)。A．Y的体积分数在混合气体中保持不变B．C．容器内气体压强保持不变D．容器内气体的密度保持不变的同时消耗③内Y的转化率为_______。2．（2022·北京海淀·高三期末）传统方法制备会产生大量副产物，研究者通过更环保的电解法，使用空气和水制备，并用其处理有机废水，过程如下。(1)电解制备，装置示意图如图所示。①a极的电极反应式为_______。②通过管道将b极产生的气体送至a极，目的是_______。③pH过高时会分解。但电解一段时间后，a极附近溶液的pH基本不变，原因是_______。④测定生成的浓度。取xmL溶液，用a溶液滴定，完全反应转化为时，消耗bmL溶液。则溶液的浓度为_______。(2)用氧化含有机物RhB的废水，将其降解为无机物，结果如图所示。溶液中的总有机碳(TOC)去除率越高，降解效果越好。①20min时，RhB残留量已接近0。这段时间内RhB的平均降解速率=_______。②降解过程中，随着TOC去除率接近100%，溶液的pH降至5.6，请结合化学用语解释原因：_______。3．（2022·辽宁大连·二模）我国提出2060年前实现碳中和，为有效降低大气CO2中的含量，以CO2为原料制备甲烷、戊烷、甲醇等能源物质具有较好的发展前景。CO2在固体催化剂表面加氢合成甲烷过程中发生如下反应：Ⅰ.主反应：Ⅱ.副反应：(1)已知：Ⅲ.Ⅳ.则_______(2)CO2加氢合成甲烷时，通常控制温度为左右，其可能的原因为_______A．反应速率快 B．平衡转化率高C．催化剂活性高 D．主反应催化剂选择性好(3)时，向1L恒容密闭容器中充入和，初始压强为p，时主、副反应都达到平衡状态，测得，体系压强为，则内_______，平衡时选择性=_______(选择性，计算保留三位有效数字)(4)以催化加氢合成的甲醇为原料，在催化剂作用下可以制取丙烯，反应的化学方程式为。该反应的Arrhenius经验公式的实验数据如图中曲线a所示，已知Arhenius经验公式(为活化能，k为速率常数，R和C为常数)。则该反应的活化能_______。当改变外界条件时，实验数据如图中的曲线b所示，则实验可能改变的外界条件是_______。探究三化学能与电能（2022·天津天津·高三期中）甲醇的结构决定了其性质及其应用。请按要求回答下列问题。(1)甲醇、乙烷沸点分别为65℃、-89℃，对比分析推测乙醇比丙烷沸点____(填“高很多”或“低很多”或“等于”)，你的推测依据是____。(2)甲醇结构式如图，其分子中含a、b、c三种化学键。①甲醇的官能团名称为____。②甲醇分子中较易断裂的化学键是____(填字母)。从原子结构的视角分析得出此结论的依据是____。③写出甲醇与钠反应的化学方程式____。④在铜催化加热条件下，甲醇发生反应的化学方程式为____。(3)甲醇燃料电池装置示意图如图所示：它可将化学能转变为电能，可作为笔记本电脑等能量的来源。在催化剂作用下甲醇转化为H2O和CO2。写出该电池工作时负极电极反应式：____。【变式练习】1.炼油、石化等工业会产生含硫(-2价)废水，处理的方法有沉淀法、氧化法。(1)沉淀法。用如图1装置可以将废水中的硫转化为FeS沉淀。控制其他条件一定，测得出口处硫转化为FeS的沉淀率与溶液pH的关系如图2所示。①该装置沉淀废水中的硫的原理可描述为_____。②pH>10时，pH越大，硫的沉淀率越低，原因是_____。(2)氧化法。H2O2氧化法、催化氧化法等可以将含硫废水中硫元素氧化。①H2O2氧化法：向含S2-的废水中，加入H2O2溶液，其他条件一定，测得硫(-2价)的去除率、S(单质)的生成率与所加H2O2溶液体积的关系如图3所示。当所加H2O2溶液体积大于9mL时，所加H2O2溶液越多，S的生成率越低，用离子方程式表示其原因_____。②催化氧化法：MnO2—聚苯胺(MnO2为催化剂、聚苯胺为催化剂载体)可用作空气氧化含硫(-2价)废水的催化剂。碱性条件下，催化氧化废水的机理如图4所示。a.转化I中化合价发生变化的元素有_____。b.催化剂使用一段时间后催化效率会下降，处理的方法是用物质A浸取催化剂，再将催化剂干燥即可。催化剂使用一段时间后催化效率降低的原因是_____；物质A可选用_____(填序号)。A．水

B．乙醇

C．CS2

D．浓盐酸c.从物质转化与资源综合利用角度分析，催化氧化法的优点是_____。2．工业上常用微生物法、吸收法、电解法、还原法等消除硫、氮等引起的污染。(1)微生物法脱硫富含有机物的弱酸性废水在SBR细菌作用下产生、等物质，可将废水中还原为，同时用或将从水中吹出，再用碱液吸收。①的空间构型为_______。②与在SBR细菌作用下生成和的离子方程式为_______。③将从水中吹出时，用比效果更好，其原因是_______。(2)吸收法脱硫烟气中的可以用“亚硫酸铵吸收法”处理，发生的反应为，测得25℃时溶液pH与各组分物质的量分数的变化关系如图-1所示。b点时溶液，则_______。(3)电解法脱硫用NaOH吸收后，所得溶液经电解后可制取溶液，反应装置如图-2所示。电解时每有1mol生成有_______mol透过质子交换膜。(4)还原法脱氮用催化剂协同纳米零价铁去除水体中。其催化还原反应的过程如图-3所示。①该反应机理中生成的过程可描述为_______。②过程中去除率及生成率如图-4所示，为有效降低水体中氮元素的含量，宜调整水体pH为4.2，当时，随pH减小，生成率逐渐降低的原因是_______。3．（2022·北京房山·二模）氨对人类的生存和发展有着重要意义，1909年哈伯在实验室中首次利用氮气与氢气反应合成氨，实现了人工固氮。(1)反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的化学平衡常数表达式为____。(2)在一定条件下氨的平衡含量如表。温度/℃压强/MPa氨的平衡含量2001081.5%550108.25%①该反应为____(填“吸热”或“放热”)反应。②哈伯选用的条件是550℃、10MPa，而非200℃、10MPa，可能的原因是____。(3)实验室研究是工业生产的基石。如图中的实验数据是在其它条件不变时，不同温度(200℃、400℃、600℃)、压强下，平衡混合物中NH3的物质的量分数的变化情况。①曲线a对应的温度是____。②M、N、Q点平衡常数K的大小关系是____。(4)尽管哈伯的合成氨法被评为“20世纪科学领域中最辉煌的成就”之一，但仍存在耗能高、产率低等问题。因此，科学家在持续探索，寻求合成氨的新路径。如图为电解法合成氨的原理示意图，阴极的电极反应式为____。(5)NH3转化为NO是工业制取硝酸的重要一步。已知：100kPa、298K时：4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)ΔH=-1268kJ·mol-12NO(g)N2(g)+O2(g)Δ·mol-1请写出NH3转化为NO的热化学方程式____。1．（2022·山东·胜利一中模拟）1,6−己二醇是一种重要的化工原料，与乙二醇相比，用1,6−己二醇为原料制备的聚酯具有更为优异的柔韧性和抗腐蚀性。工业上利用己二酸二甲酯加氢制备1,6−己二醇，该反应的化学方程式如图：(g)+4H2(g)→(g)+2CH3OH(g)ΔH。(1)已知：化学键C=OC−OC−HC−CO−HH−H键能/kJ∙mol−1745358413347467436计算上述反应的△H=___；此反应自发进行的条件是____(填“高温易自发”“低温易自发”或“任何温度都能自发”)。(2)将组成(物质的量分数)为4n%H2(g)、n%(g)的气体通入刚性密闭反应器中，在温度一定、压强为pMPa条件下只进行上述反应。平衡时，若压强为qMPa，平衡时(g)的转化率为=____(用p、q的代数式表示，下同)，平衡常数Kp=____(以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。(3)科研小组在高压反应釜中进行催化加氢反应，对己二酸二甲酯制备1,6−己二醇的工艺条件进行了研究。图甲和图乙为此反应在相同时间时，反应压力、反应温度与反应物的转化率和1,6−己二醇选择性的变化关系。已知，选择性=×100%。①由图可知，在压强为27MPa时，己二酸二甲酯制备1,6−己二醇应选择的合适温度为____；选择此温度的理由是____；当260℃时，转化率随着压强增大而不断增大的原因是____。②图丙为反应时间与加氢反应时反应物的转化率和选择性的关系。综合考虑，反应时间控制在5h左右较为合适。此时1,6−己二醇的产率为____。2．（2022·湖南娄底·模拟）丙烯是合成多种高分子材料的原料，工业上常采用裂解丁烷获得丙烯。化学原理如下：反应1：C4H10(g)C3H6(g)+CH4(g)ΔH1反应2：C4H10(g)C2H4(g)+C2H6(g)ΔH2(1)已知在101kPa和一定温度下，由最稳定单质生成1mol纯物质的热效应，称为该物质的标准生成热()。化学规定，稳定单质的生成热为0。几种相关物质的标准生成热数据如下表所示：物质C4H10(g)C3H6(g)C2H4(g)CH4(g)C2H6(g)/(kJ·mol-1)−−−反应1的能量变化如图1所示，逆反应活化能E2=_______kJ∙mol−1。(2)在刚性密闭容器中充入一定量丁烷，在甲、乙两种不同催化剂作用下，相同时间内丙烯的产率与温度关系如图2所示。工业上宜选择催化剂_______(填“甲”或“乙”)。温度高于500℃时，乙催化剂作用下丙烯产率降低的主要原因可能是________(答一条)。(3)在刚性密闭容器中充入适量丁烷，在一定温度下发生反应1和2，达到平衡后，再充入少量丁烷。下列推断正确的是_______(填标号)。A．平衡向正反应方向移动，丁烷的转化率增大B．平衡向正反应方向移动，丁烷的转化率减小C．平衡向逆反应方向移动，丁烷的转化率增大D．平衡向逆反应方向移动，丁烷的转化率减小(4)在一定条件下，C4H10(g)C3H6(g)+CH4(g)生成丙烯的速率方程为υ净(C3H6)=k正c(C4H10)−k逆c(C3H6)·c(CH4)(k正、k逆为正、逆反应速率常数，与温度、催化剂有关，与浓度无关)，测得速率常数k(包括k正、k逆)的负对数pk(pk=−lgk)与温度关系如图3所示。其中，能代表pk正与T关系的直线为_______(填标号)。(5)在一定温度T℃，总压强恒定为14.8kPa的条件下，向密闭容器充入C4H10和N2的混合气体(N2不参与反应)。在T℃下，发生反应1和2，C4H10的平衡转化率与通入气体中C4H10的物质的量分数的关系如图4所示。①其他条件不变时，C4H10的平衡转化率随着C4H10的物质的量分数增大而减小，其原因是_______。②T℃时，C4H10的物质的量分数为0.8对应的平衡体系中，C3H6的选择性为。该温度下，反应1的平衡常数Kp=_______kPa[以分压计算的平衡常数为Kp，分压=总压×物质的量分数：C2H4的选择性=]。(6)己二睛是合成尼龙66的原料。工业上，采用丙烯氨氧化法制备丙烯腈(CH2=CH−CN)，又采用电有机合成法制备己二睛[NC(CH2)4CN]，装置如图所示。阴极反应式为_______。3．（2022·江苏江苏·二模）我国学者分别使用Fe2O3和Fe3O4作催化剂对燃煤烟气脱硝脱硫进行了研究。(1)催化剂制备。在60～100℃条件下，向足量NaOH溶液中通入N2一段时间，再加入适量新制FeSO4溶液，充分反应后得到混合物X；向混合物X中加入NaNO3溶液，充分反应后经磁铁吸附、洗涤、真空干燥，制得Fe3O4催化剂。①通入N2的目的是___。②混合物X与NaNO3反应生成Fe3O4和NH3，该反应的化学方程式为___。(2)催化剂性能研究。如图1所示，当其他条件一定时，分别在无催化剂、Fe2O3作催化剂、Fe3O4作催化剂的条件下，测定H2O2浓度对模拟烟气(含一定比例的NO、SO2、O2、N2)中NO和SO2脱除率的影响，NO脱除率与H2O2浓度的关系如图2所示。已知•OH能将NO、SO2氧化。•OH产生机理如下。反应Ⅰ：Fe3++H2O2=Fe2++•OOH+H+(慢反应)反应Ⅱ：Fe2++H2O2=Fe3++•OH+OH-(快反应)①与Fe2O3作催化剂相比，相同条件下Fe3O4作催化剂时NO脱除率更高，其原因是___。②NO部分被氧化成NO2。NO2被NaOH溶液吸收生成两种含氧酸钠盐，该反应的离子方程式为___。③实验表明•OH氧化SO2的速率比氧化NO速率慢。但在无催化剂、Fe2O3作催化剂、Fe3O4作催化剂的条件下，测得SO2脱除率几乎均为100%的原因是___。4．（2022·湖北·模拟）氢气在实验室和工业上有着广泛的用途。请回答：(1)氢气可以与煤在催化剂作用下制备乙炔，已知部分反应如下：Ⅰ．Ⅱ．Ⅲ．Ⅳ．通过计算说明反应Ⅳ自发进行的条件_______。(2)利用氢气与二氧化碳催化反应合成乙烯，是实现低碳转型的一条途径。在0．1MPa、120℃条件下，以的投料比充入体积固定的密闭容器中，发生反应：，平衡时水蒸气的物质的量百分数为50．0%。请回答：①反应的平衡常数表达式为_______。②达到平衡时，的转化率为_______。(3)氢气可合成氨气，氨气与二氧化碳可以合成尿素，反应为：，分为两步：反应步骤反应方程式Ⅰ快速放热Ⅱ慢速吸热已知投料的组成为、和水蒸气(有助于分离尿素)，一定条件下，氨基甲酸铵()物质的量与时间的关系图(图甲，t1后物质的量不再改变)，以及不同氨碳比()与水碳比()投料时平衡转化率图象(图乙，a、b代表水碳比)：回答下列问题：①已知反应I又可以分成两步：_______、，请写出第一步的化学方程式_______。②下列叙述正确的是_______。A．反应Ⅰ的活化能大于反应Ⅱ，B．增大氨碳比有利于提高尿素产率，原因之一是过量氨气与反应Ⅱ生成的水反应，促进平衡正移D．曲线a的水碳比大于曲线b，减小水碳比有利于尿素生成③如果某催化剂可以同等程度地加速反应Ⅰ和Ⅱ，请在图甲中画出保持其他条件不变，加入该催化剂后从0h到t1时的氨基甲酸铵物质的量变化曲线_______。5．（2022·河北·模拟）将CO2还原成甲烷，是实现CO2资源化利用的有效途径之一。I．CO2甲烷化CO2甲烷化过程可能发生反应：ⅰ．CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)ΔH1ⅱ．CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2＝＋41.2kJ∙mol−1ⅲ．CO(g)＋3H2(g)CH4(g)＋H2O(g)ΔH3＝－206.1kJ∙mol−1……(1)ΔH1＝______kJ∙mol−1。(2)不同条件下，按照n(CO2):n(H2)＝1:4投料，CO2的平衡转化率如图所示。①压强p1、p2、p3由大到小的顺序是______。②压强为p1时，随着温度升高，CO2的平衡转化率先减小后增大。解释温度高于600℃之后，随着温度升高CO2转化率增大的原因______。Ⅱ．微生物电化学法微生物电化学产甲烷法是将电化学法和生物还原法有机结合，装置如上图所示。(3)阴极的电极反应式是______。(4)若生成1molCH4，理论上阳极室生成CO2的体积是______L(标准状况，忽略气体的溶解)。1．（2022·浙江·模拟）氮元素在工业应用上具有重要地位。请回答：2O4气体分解实验学习后，探究相关类似实验。在T1℃下，将N2O4气体通入1L容器内，容器内存在如下反应：反应Ⅰ

主反应：

K1反应Ⅱ

副反应：

K2①向该容器内通入4molN2O5和2molNO2，等到反应Ⅰ、Ⅱ均达到平衡后，测得c(NO2)=5mol/L，c(N2O4)=0.5mol/L，，则此温度下N2O5的转化率=_______。②通过控制条件，使该容器内只进行反应Ⅰ，下列说法正确的是_______。A．当4v(N2O5消耗)=2v(NO2消耗)时，该化学反应达到平衡B．反应达到平衡时，缩小容器体积，平衡常数K1变小，N2O5的转化率下降C．恒压状态下，反应达到平衡时，通入大量稀有气体，N2O5的转化率将提高D．恒容状态下，通入N2O5、NO2、O2各5mol，反应达到平衡后，c(O2)＜5mol/L(2)已知：反应Ⅲ

反应Ⅳ

①写出NO与H2反应生成NH3和O2的热化学方程式，判断该反应自发进行的条件并说明理由：_______。②反应Ⅲ为工业制氨的化学方程式。如图1为工业制氨反应中逆反应速率与时间(t)的关系图。已知t1时，该反应恰好达到化学平衡。t1时，将该化学反应体系升温到T℃(t2时恰好达到化学平衡)。t2时，向该化学反应体系加入正催化剂，用曲线画出t1~t3时间段中逆反应速率。_______。③关于反应Ⅳ，恒容状态下N2进气速度对O2的转化率影响如图2。请解释曲线中A点到B点变化的原因：_______。2．（2022·四川绵阳·一模）我国的能源以煤炭为主，燃煤烟气中等有害气体的排放会污染环境，用CO还原脱除SO2将其转化为单质硫，对工业生产具有重要的意义。(1)已知常温常压下，的燃烧热为，CO(g)的燃烧热为，则CO还原脱除：_______。(2)在某温度时，进行CO还原脱除：。①若在刚性容器中进行，下列说法一定能确定反应达到平衡状态的是_______。A．

B．CO与SO2的浓度之比不再改变C．容器内的压强不再改变

D．的值不再改变②若控制进料比(物质的量)为4∶1，反应达平衡时，混合气体中的体积分数为5%，则该反应在此温度下的平衡常数为_______。(3)在600℃时，发生如下系列反应，测得不同进料比(物质的量)下平衡体系各物质分布如图所示(图中起始投料固定为)。反应I：反应II：反应III：①该条件下，为减少有毒物质COS的产生，同时脱除，实际生产中应控制进料比为_______，在进料比大于2.5之后，COS的含量会明显增大，试分析原因_______。②根据图中曲线，可判断_______(填“>”“=”或“<”)。(4)SO2—空气质子交换膜燃料电池也可用于处理SO2，其原理如图。若用该电池处理标准状况下SO2含量为20%的燃煤烟气3.36L，则理论上电路中转移电子数为_______。3．（2022·四川雅安·模拟）为早日实现“碳达峰”、“碳中和”，我国科学家利用作为催化剂，实现了常温下加氢制，主反应为

，伴随发生副反应

(1)已知

，则_______。(2)在恒温恒容的密闭容器中，加入和，同时发生主、副反应。体系中的选择性(指转化为的占发生反应的的百分比)随温度、压强的变化曲线如图所示：①_______。②的选择性随温度升高而降低的原因可能是_______。③下列说法正确的是_______。A．增大压强，体系中副反应平衡逆向移动B．体系中不再变化，代表反应达到平衡C．及时分离出可以加快主反应的反应速率D．更换合适的催化剂可提高的选择性④某温度下，若容器体积为1L，40min后，2个反应均达到平衡，此时，，则_______，主反应的平衡常数的计算式为_______，此时的选择性为_______(保留3位有效数字)。(3)我国某研究团队发现，当选用某种Cu作催化剂时，主反应的中间体为。此时反应分为两步：第一步：第二步：其中第一步的反应历程如下图所示(*表示吸附态，即该物种吸附在催化剂表面)历程①：历程②：_______(写方程式)；历程③：我国科学家发现利用太阳能驱动转化也可以实现上述第一步反应，原理如图所示：a的电极反应式为_______，该装置能量转化的主要形式是_______。4．（2022·江西·赣州市赣县第三中学模拟）碳化学是以分子中只含一个碳原子的化合物为原料生产化工产品的方法。合成气(CO和的混合气体)是一碳化学的重要原料，焦炭与水蒸气在刚性密闭容器中会发生如下两个反应：Ⅰ：Ⅱ：下表是几种物质的标准生成热(由对应稳定单质生成1mol某种物质的焓变叫做该物质的标准生成热)。物质标准生成热(1)反应Ⅰ的焓变_______(2)若在绝热恒容容器中仅发生反应Ⅱ，则下列事实能说明反应达到平衡状态的是_______。A．容器内气体的压强不变 B．容器内温度不变C．容器内气体的密度不再改变 D．容器内气体的平均相对分子质量不变(3)已知反应Ⅱ的正反应速率，逆反应速率，、分别为正、逆反应速率常数，(k表示或)与温度的关系如图所示，其中直线a、b分别表示、随温度的变化。升高温度，反应Ⅱ的平衡常数K_______(填“变大”或“变小”或“不变”)。(4)在上图A点对应的温度下，向某刚性密闭容器中加入足量焦炭和一定量水蒸气，同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，已知起始时容器内压强为80kPa，10分钟后体系达到平衡状态，容器内压强变为100kPa。①平衡时CO的分压_______kPa，平衡时水蒸气的转化率为_______%。②进一步提高水蒸气平衡转化率的方法有_______、_______(写两种不同的方法)。5．（2022·广东·东莞市东华高级中学模拟）含氮化合物(NOx、NO等)是主要的污染物之一，消除含氮化合物的污染倍受关注。(1)下列过程属于氮的固定过程的是_______(填选项字母)。A．工业合成氨B．工业利用氨气合成硝酸C．雷雨天中氮气与氧气生成氮氧化合物D．通过碱性试剂将气态的氮氧化合物转化为固态含氮化合物(2)已知反应2NO2(g)+4CO(g)=N2(g)+4CO2(g)=-1169kJ·mol-1，该反应的逆反应活化能为akJ·mol-1，则其正反应活化能为_______kJ·mol-1(用含a的代数式表示)。(3)某种含二价铜微粒的催化剂可用于汽车尾气脱氮。催化机理如图1，反应历程如图2。①Cu的基态核外电子排布式为_______，基态Cu+比Cu2+稳定的原因是_______，从化学键的角度解释能结合NH3的原因：_______。②该脱氮过程的总反应方程式为_______。该反应历程的决速步骤是_______。(填选项)①→状态②

②→状态③③→状态④

④→状态⑤(4)实验室用NaOH溶液对氮氧化合物进行尾气吸收，例如NaOH溶液可将NO2转化为NaNO3和NaNO2。该吸收过程中发生反应的离子方程式为_______。11．（2022·吉林·长春十一高模拟）煤炭燃烧时产生大量SO2、NO对环境造成很大污染，将煤进行气化和液化是减少污染的有效手段。(1)煤的液化是现代能源工业中重点推广的能源综合利用方案，最常见的液化方法为用煤生产CH3OH。已知制备甲醇的有关化学反应及平衡常数如下：i：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

△H1ii：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)

△H2iii：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

△H3850℃时，三个反应的平衡常数分别为K1=160、K2=243、K3=160。①△H1=____，该反应在____(填“高温”或“低温”)能自发进行。②850℃时，在密闭容器中进行反应i，开始时只加入CO2、H2，反应10min后测得各组分的浓度如表。比较正、逆反应的速率的大小：v正____v逆(填“>”“<”或“=”)。物质H2CO2CH3OHH2O浓度/mol/L(2)在CO2利用的科研中，中科院天津工业生物所将H2与CO2反应合成甲醇，再由甲醇经若干酶促反应合成淀粉，首次在实验室实现二氧化碳到淀粉的从头合成。该研究成果在碳中和、碳排放、温室效应、粮食危机等方面有着重大意义。回答下列问题：保持温度T不变，在一刚性密闭容器中，充入一定量的CO2和H2，同时发生反应i和ii，起始及达平衡时，容器内各气体的物质的量如表所示。CO2H2CH3OHCOH2O起始量/mol000平衡量/moln1已知起始时总压强为1.5pkPa，平衡时体系总压强为pkPa，则表中n1=____，反应i的平衡常数Kp=____。(含p的式子表示)(3)取物质的量浓度为amol•L-1的甲醇，选择不同的工程酶组块作为催化剂反应10h，测得实验数据如表所示。实验序号温度/K不同工程酶的组块淀粉/(g•L-1)1T1agp－M12T1agp－M23T2agp－M24T2agp－M3①根据表中数据选取最佳的反应条件____(填实验序号)。②已知温度升高，反应生成的淀粉量先增加后急剧减少，其可能原因是____。③实验4可用淀粉的质量浓度表示反应速率为____g•L-1•h-1。1．（2022·辽宁·高考真题）工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖，其反应为：。回答下列问题：(1)合成氨反应在常温下_______(填“能”或“不能”)自发。(2)_______温(填“高”或“低”，下同)有利于提高反应速率，_______温有利于提高平衡转化率，综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素，工业常采用。针对反应速率与平衡产率的矛盾，我国科学家提出了两种解决方案。(3)方案一：双温-双控-双催化剂。使用双催化剂，通过光辐射产生温差(如体系温度为时，的温度为，而的温度为)。下列说法正确的是_______。a．氨气在“冷Ti”表面生成，有利于提高氨的平衡产率b．在“热Fe”表面断裂，有利于提高合成氨反应速率c．“热Fe”高于体系温度，有利于提高氨的平衡产率d．“冷Ti”低于体系温度，有利于提高合成氨反应速率(4)方案二：复合催化剂。下列说法正确的是_______。a．时，复合催化剂比单一催化剂效率更高b．同温同压下，复合催化剂有利于提高氨的平衡产率c．温度越高，复合催化剂活性一定越高(5)某合成氨速率方程为：，根据表中数据，_______；实验1mnpq22mnp2q3mn10q4m2np在合成氨过程中，需要不断分离出氨的原因为_______。a．有利于平衡正向移动

b．防止催化剂中毒

c．提高正反应速率(6)某种新型储氢材料的晶胞如图，八面体中心为M金属离子，顶点均为配体；四面体中心为硼原子，顶点均为氢原子。若其摩尔质量为，则M元素为_______(填元素符号)；在该化合物中，M离子的价电子排布式为_______。2．（2022·江苏·高考真题）氢气是一种清洁能源，绿色环保制氢技术研究具有重要意义。(1)“热电循环制氢”经过溶解、电解、热水解和热分解4个步骤，其过程如图所示。①电解在质子交换膜电解池中进行。阳极区为酸性溶液，阴极区为盐酸，电解过程中转化为。电解时阳极发生的主要电极反应为_______(用电极反应式表示)。②电解后，经热水解和热分解的物质可循环使用。在热水解和热分解过程中，发生化合价变化的元素有_______(填元素符号)。(2)“热循环制氢和甲酸”的原理为：在密闭容器中，铁粉与吸收制得的溶液反应，生成、和；再经生物柴油副产品转化为Fe。①实验中发现，在时，密闭容器中溶液与铁粉反应，反应初期有生成并放出，该反应的离子方程式为_______。②随着反应进行，迅速转化为活性，活性是转化为的催化剂，其可能反应机理如图所示。根据元素电负性的变化规律。如图所示的反应步骤Ⅰ可描述为_______。③在其他条件相同时，测得Fe的转化率、的产率随变化如题图所示。的产率随增加而增大的可能原因是_______。(3)从物质转化与资源综合利用角度分析，“热循环制氢和甲酸”的优点是_______。13．（2022·海南·高考真题）某空间站的生命保障系统功能之一是实现氧循环，其中涉及反应：回答问题：(1)已知：电解液态水制备，电解反应的