专题12化学反应原理综合题2022年高考化学二轮复习-练习

专题12化学反应原理综合题【三年高考真题追踪】1．（2021·山东）2甲氧基2甲基丁烷(TAME)常用作汽油原添加剂。在催化剂作用下，可通过甲醇与烯烃的液相反应制得，体系中同时存在如图反应：回答下列问题：A．<1B．1～0C．0～1D．>1(2)为研究上述反应体系的平衡关系，向某反应容器中加入1.0molTAME，控制温度为353K，测得TAME的平衡转化率为α。已知反应Ⅲ的平衡常数Kx3=9.0，则平衡体系中B的物质的量为___mol，反应Ⅰ的平衡常数Kx1=___。同温同压下，再向该容器中注入惰性溶剂四氢呋喃稀释，反应Ⅰ的化学平衡将__(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)平衡时，A与CH3OH物质的量浓度之比c(A)：c(CH3OH)=___。(3)为研究反应体系的动力学行为，向盛有四氢呋喃的另一容器中加入一定量A、B和CH3OH。控制温度为353K，A、B物质的量浓度c随反应时间t的变化如图所示。代表B的变化曲线为__(填“X”或“Y”)；t=100s时，反应Ⅲ的正反应速率v正__逆反应速率v逆(填“＞”“＜”或“=)。【解析】2．（2021·全国乙卷）一氯化碘(ICl)是一种卤素互化物，具有强氧化性，可与金属直接反应，也可用作有机合成中的碘化剂。回答下列问题：(1)历史上海藻提碘中得到一种红棕色液体，由于性质相似，Liebig误认为是ICl，从而错过了一种新元素的发现，该元素是_______。(3)McMorris测定和计算了在136~180℃范围内下列反应的平衡常数。①由图可知，NOCl分解为NO和反应的_______0(填“大于”或“小于”)(4)Kistiakowsky曾研究了NOCl光化学分解反应，在一定频率(v)光的照射下机理为：【解析】(1)红棕色液体，推测为溴单质，因此错过发现的元素是溴(或)；Ⅰ+Ⅱ得总反应为2NOCl+hv=2NO+Cl2，因此2molNOCl分解需要吸收1mol光子能量，则分解1mol的NOCl需要吸收0.5mol光子。3．（2021·全国甲卷）二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：(1)二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：该反应一般认为通过如下步骤来实现：A．B．C．D．②图中对应等压过程的曲线是_______，判断的理由是_______；【解析】4．（2021·河北）当今，世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点。因此，研发二氧化碳利用技术，降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。(1)大气中的二氧化碳主要来自于煤、石油及其他含碳化合物的燃烧。已知25℃时，相关物质的燃烧热数据如表：物质H2(g)C(石墨，s)C6H6(l)燃烧热△H(kJ•mol1)285.8393.53267.5(1)则25℃时H2(g)和C(石墨，s)生成C6H6(l)的热化学方程式为________。(2)雨水中含有来自大气的CO2，溶于水中的CO2进一步和水反应，发生电离：①CO2(g)=CO2(aq)②CO2(aq)+H2O(l)=H+(aq)+HCO(aq)25℃时，反应②的平衡常数为K2。溶液中CO2的浓度与其在空气中的分压成正比(分压=总压×物质的量分数)，比例系数为ymol•L1•kPa1，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+浓度为________mol•L1(写出表达式，考虑水的电离，忽略HCO的电离)保持温度不变，开始时在体系中先通入一定量的CO2(g)，再加入足量MHCO3(s)，欲使平衡时体系中水蒸气的分压小于5kPa，CO2(g)的初始压强应大于________kPa。(4)我国科学家研究Li—CO2电池，取得了重大科研成果，回答下列问题：①Li—CO2电池中，Li为单质锂片，则该电池中的CO2在___(填“正”或“负”)极发生电化学反应。研究表明，该电池反应产物为碳酸锂和单质碳，且CO2电还原后与锂离子结合形成碳酸锂按以下4个步骤进行，写出步骤Ⅲ的离子方程式。Ⅰ.2CO2+2e=C2OⅡ.C2O=CO2+COⅢ.__________Ⅳ.CO+2Li+=Li2CO3②研究表明，在电解质水溶液中，CO2气体可被电化学还原。Ⅰ.CO2在碱性介质中电还原为正丙醇(CH3CH2CH2OH)的电极反应方程式为_________。Ⅱ.在电解质水溶液中，三种不同催化剂(a、b、c)上CO2电还原为CO的反应进程中(H+被还原为H2的反应可同时发生)，相对能量变化如图.由此判断，CO2电还原为CO从易到难的顺序为_______(用a、b、c字母排序)。【详解】(1)根据表格燃烧热数据可知，存在反应①C(石墨，s)+O2(g)=CO2(g)H1=393.5kJmol1，②H2(g)+O2(g)=H2O(l)H2=285.8kJmol1，③C6H6(l)+O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l)H3=3267.5kJmol1，根据盖斯定律，[①12+②6]③得反应：6C(石墨，s)+3H2(g)=C6H6(l)，H=[(393.5kJmol1)+(285.8kJmol1)6](3267.5kJmol1)=49.1kJmol1，故答案为：6C(石墨，s)+3H2(g)=C6H6(l)H=49.1kJmol1；(4)①由题意知，LiCO2电池的总反应式为：4Li+3CO2=2Li2CO3+C，CO2发生得电子的还原反应，则CO2作为电池的正极；CO2还原后与Li+结合成Li2CO3，按4个步骤进行，由步骤II可知生成了C，而步骤IV需要C参加反应，所以步骤III的离子方程式为：2C+CO2=2C+C，故答案为：正极；2C+CO2=2C+C；I.COI.CO2在碱性条件下得电子生成CH3CH2CH2OH，根据电子守恒和电荷守恒写出电极反应式为：12CO2+18e+4H2O=CH3CH2CH2OH+9C，故答案为：12CO2+18e+4H2O=CH3CH2CH2OH+9C；II.c催化剂条件下，CO2电还原的活化能小于H+电还原的活化能，更容易发生CO2的电还原；而催化剂a和b条件下，CO2电还原的活化能均大于H+电还原的活化能，相对来说，更易发生H+的电还原。其中a催化剂条件下，H+电还原的活化能比CO2电还原的活化能小的更多，发生H+电还原的可能性更大，因此反应从易到难的顺序为c、b、a，故答案为：c、b、a。5．（2021·湖南）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946436.0390.8A．25℃B．125℃C．225℃D．325℃②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_______；方法Ⅱ：氨电解法制氢气利用电解原理，将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。(5)阳极的电极反应式为_______。KOH溶液KOH溶液开始体积减半，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2NH36e+6OH=N2+6H2O【详解】(3)①设t1时达到平衡，转化的NH3的物质的量为2x，列出三段式：②t2时将容器体积压缩到原来的一半，开始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，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；(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：2NH36e+6OH=N2+6H2O，故答案为：2NH36e+6OH=N2+6H2O。6．（2021·浙江）“氯碱工业”以电解饱和食盐水为基础制取氯气等产品，氯气是实验室和工业上的常用气体。请回答：(1)电解饱和食盐水制取氯气的化学方程式是______。(2)下列说法不正确的是______。A．可采用碱石灰干燥氯气B．可通过排饱和食盐水法收集氯气C．常温下，可通过加压使氯气液化而储存于钢瓶中D．工业上，常用氢气和氯气反应生成的氯化氢溶于水制取盐酸(3)在一定温度下，氯气溶于水的过程及其平衡常数为：Cl2(g)⇌Cl2(aq)K1=c(Cl2)/pCl2(aq)+H2O(l)⇌H+(aq)+Cl(aq)+HClO(aq)K2其中p为Cl2(g)的平衡压强，c(Cl2)为Cl2在水溶液中的平衡浓度。①Cl2(g)⇌Cl2(aq)的焓变ΔH1______0。(填”>”、“=”或“<”)②平衡常数K2的表达式为K2=______。③氯气在水中的溶解度(以物质的量浓度表示)为c，则c=______。(用平衡压强p和上述平衡常数表示，忽略HClO的电离)(4)工业上，常采用“加碳氯化”的方法以高钛渣(主要成分为TiO2)为原料生产TiCl4，相应的化学方程式为；I.TiO2(s)+2Cl2(g)⇌TiCl4(g)+O2(g)ΔHI=181mol·L1，KI=3.4×1029II.2C(s)+O2(g)⇌2CO(g)ΔHII=221mol·L1，KII=1.2×1048结合数据说明氯化过程中加碳的理由______。(5)在一定温度下，以I2为催化剂，氯苯和Cl2在CS2中发生平行反应，分别生成邻二氯苯和对二氯苯，两产物浓度之比与反应时间无关。反应物起始浓度均为0.5mol·L1，反应30min测得氯苯15%转化为邻二氯苯，25%转化为对二氯苯。保持其他条件不变，若要提高产物中邻二氯苯的比例，可采用的措施是______。A．适当提高反应温度B．改变催化剂C．适当降低反应温度D．改变反应物浓度【解析】(2)A．氯气可与碱反应，碱石灰含有氢氧化钠和氧化钙，因此，不能用碱石灰干燥氯气，A说法不正确；B．氯气可与水反应生成盐酸和次氯酸，该反应是可逆反应，在饱和食盐水中存在浓度较大的氯离子，可以使氯气的溶解平衡逆向移动，因此，氯气在饱和食盐水中的溶解度较小，可以通过排饱和食盐水法收集氯气，B说法正确；C．氯气在常温下不与铁反应；氯气的相对分子质量较大，其分子间的作用力较大，因此，氯气属于易液化的气体，常温下，可通过加压使氯气液化而储存于钢瓶中，C说法正确；D．氢气和氯气反应生成氯化氢，氯化氢溶于水得到盐酸，因此，工业上，常用氢气和氯气反应生成的氯化氢溶于水制取盐酸，D说法正确。综上所述，相关说法不正确的是A，故选A。(3)①Cl2(g)⇌Cl2(aq)表示的是氯气的溶解平衡，氯气在常温下可溶于水，该过程是自发的，由于该过程的熵变小于0，因此，其焓变ΔH1＜0。(4)已知：I.TiO2(s)+2Cl2(g)⇌TiCl4(g)+O2(g)ΔHI=181mol·L1，KI=3.4×1029；II.2C(s)+O2(g)⇌2CO(g)ΔHII=221mol·L1，KII=1.2×1048。根据盖斯定律可知，I+II得：TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g)，则K=KIKII=4.1×1019远大于K1，反应II的发生可以减小反应I的平衡体系中氧气的浓度，从而使TiO2氯化为TiCl4得以实现；反应I为吸热反应，而ΔH=ΔHI+ΔHII=40kJ·mol1，说明TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g)为放热反应，则反应II可为反应I提供所需的能量。(5)15%生成邻二氯苯，说明该反应活化能大，25%生成对二氯苯，说明该反应活化能小，温度改变对活化能的影响大，即升高温度，邻二氯苯产量增大的多，比例增大；降低温度邻二氯苯产量减少的多，比例减少，故A正确、C错误；选择合适的催化剂，降低生成邻二氯苯的反应的活化能，故B正确；D中改变反应物的浓度，并不能改变两种产物的比例，故D错误，综上所述，选AB。（1）的电子式为________，分子的立体构型为_______。（2）某温度下，若完全分解成气态。在恒温密闭容器中，与物质的量比为2∶1时开始反应。①当的体积分数为10%时，的转化率为________。②当以下数值不变时，能说明该反应达到平衡的是________（填序号）。a.气体密度b.气体总压c.与体积比d.的体积分数（4）用燃煤废气（含、、、、、等）使尾气中的转化为单后硫S），可实现废物利用，保护环境，写出其中一个反应的化学方程式_____________。（3）温度升高时，的平衡转化率降低，说明温度升高平衡逆向移动，因此该反应为放热反应；温度在600~650℃时，反应中的转化率非常高，降低温度，其转化率提升的幅度不大，且低于600℃，的体积分数较低。（4）该反应的宗旨是将生成S固体已知：298K时，相关物质的相对能量（如图1）②下列描述正确韵是

。

A.升高温度反应Ⅰ的平衡常数增大B.加压有利于反应Ⅰ、Ⅱ的平衡正向移动C.反应Ⅲ有助于乙烷脱氢，有利于乙烯生成D.恒温恒压下通水蒸气，反应Ⅳ的平衡逆向移动③有研究表明，在催化剂存在下，反应Ⅱ分两步进行，过程如下:催化剂转化率%催化剂X19.037.63.3【答案】（1）①430②AD

③【解析】（2）①由反应Ⅰ、反应Ⅱ和反应Ⅲ可知，乙烷的氧化产物有乙烯和CO，结合题表数据可知，的转化率较高，但因乙烯的产率较低，故乙烷的主要氧化产物是CO。催化剂X有利于提高反应Ⅲ速率。②选择性膜可吸附乙烯，使反应体系中的乙烯浓度降低，从而促使反应Ⅱ的平衡向正反应方向移动。9.（2020·天津）利用太阳能光解水，制备的用于还原合成有机物，可实现资源的再利用。回答下列问题：Ⅰ.半导体光催化剂浸入水或电解质溶液中，光照时可在其表面得到产物（1）图1为该催化剂在水中发生光催化反应的原理示意图。光解水能量转化形式为。（4）恒压下，和的起始物质的量比为1:3时，该反应在无分子筛膜时甲醇的平衡产率和有分子筛膜时甲醇的产率随温度的变化如图2所示，其中分子筛膜能选择性分离出。①甲醇平衡产率随温度升高而降低的原因为。②P点甲醇产率高于T点的原因为。③根据图2，在此条件下采用该分子筛膜时的最佳反应温度为℃。Ⅲ.调节溶液pH可实现工业废气的捕获和释放【答案】（1）光能转化为化学能（4）①该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动（或平衡常数减小）②分子筛膜从反应体系中不断分离出，有利于反应正向进行，甲醇产率升高③210【解析】（1）在光照下，水转化为、故能量转化形式为光能转化为化学能。（3）列三段式如下：（4）①该反应是放热反应，温度升高有利于平衡逆向移动，甲醇的平衡产率随温度升高而降低。②P点对应反应有分子筛膜，分子筛膜能选择性分离出水，有利于反应正向进行，故P点甲醇产率高于T点甲醇产率。③由图2知，当温度为210℃时，甲醇的产率最高，因此最佳反应温度为210℃。10.（2020·新高考Ⅰ卷）探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下：回答下列问题：（2）一定条件下，向体积为VL的恒容密闭容器中通入1molCO2和3molH2发生上述反应，达到平衡时，容器中CH3OH(g)为ɑmol,CO为bmol，此时H2O(g)的浓度为mol﹒L1（用含a、b、V的代数式表示，下同），反应Ⅲ的平衡常数为。（3）不同压强下，按照n（CO2）：n（H2）=1：3投料，实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如下图所示。其中纵坐标表示CO2平衡转化率的是图（填“甲”或“乙”）；压强p1、p2、p3由大到小的顺序为；图乙中T1温度时，三条曲线几乎交于一点的原因是。（4）为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率，应选择的反应条件为（填标号）。A．低温、高压B．高温、低压C．低温、低压D．高温、高压【答案】（1）+40.9（3）乙；p1、p2、p3；T1时以反应Ⅲ为主，反应Ⅲ前后气体分子数相等，压强改变对平衡没有影响（4）A【解析】11.（2020·浙江）研究之间的转化具有重要意义。①下列可以作为反应达到平衡的判据是。C.K不变 D.容器内气体的密度不变E.容器内颜色不变①决定NO氧化反应速率的步骤是(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。转化相同量的NO，在温度(填“”或“”)下消耗的时间较长，试结合反应过程能量图(图2)分析其原因。【答案】(1)①AE②③(2)①Ⅱ【解析】(2)①根据反应过程能量变化示意图可知，反应Ⅰ的活化能较低，速率较快；反应Ⅱ的活化能较高，速率较慢。故决定NO氧化反应速率的步骤是反应Ⅱ。12.（2020·全国Ⅲ卷）二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用的热点研究领域。回答下列问题。【答案】（1）1∶4；变大（2）d；c；小于（4）选择合适催化剂等【解析】（4）催化剂可以提高反应速率及反应的选择性。13.（2020·全国Ⅰ卷）硫酸是一种重要的基本化工产品，接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化：SO2(g)+O2(g)SO3(g)ΔH=−98kJ·mol−1。回答下列问题：（1）钒催化剂参与反应的能量变化如图(a)所示，V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为：_________________。（2）当SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时，在0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa压强下，SO2平衡转化率α随温度的变化如图(b)所示。反应在5.0MPa、550℃时的α=__________，判断的依据是__________。影响α的因素有__________。（3）将组成(物质的量分数)为2m%SO2(g)、m%O2(g)和q%N2(g)的气体通入反应器，在温度t、压强p条件下进行反应。平衡时，若SO2转化率为α，则SO3压强为___________，平衡常数Kp=___________(以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。（4）研究表明，SO2催化氧化的反应速率方程为：v=k(−1)0.8(1−nα')式中：k为反应速率常数，随温度t升高而增大；α为SO2平衡转化率，α'为某时刻SO2转化率，n为常数。在α'=0.90时，将一系列温度下的k、α值代入上述速率方程，得到v~t曲线，如图（c）所示。曲线上v最大值所对应温度称为该α'下反应的最适宜温度tm。t<tm时，v逐渐提高；t>tm后，v逐渐下降。原因是__________________________。__________________。【答案】（1）2V2O5(s)+2SO2(g)=2VOSO4(s)+V2O4(s)ΔH=−351kJ·mol−1（2）0.975该反应气体分子数减少，增大压强，α提高。5.0MPa>2.5MPa=p2，所以p1=5.0Mpa温度、压强和反应物的起始浓度（组成）（4）升高温度，k增大使v逐渐提高，但α降低使v逐渐下降。t<tm时，k增大对v的提高大于α引起的降低；t>tm后，k增大对v的提高小于α引起的降低【解析】起始量/mol0转化量/mol14.（2019·江苏）CO2的资源化利用能有效减少CO2排放，充分利用碳资源。(1).CaO可在较高温度下捕集CO2，在更高温度下将捕集的CO2释放利用。CaC2O4·H2O热分解可制备CaO，CaC2O4·H2O加热升温过程中固体的质量变化见下图。①写出400~600℃范围内分解反应的化学方程式：。②与CaCO3热分解制备的CaO相比，CaC2O4·H2O热分解制备的CaO具有更好的CO2捕集性能，其原因是。(2).电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH的原理示意图如下。①写出阴极CO2还原为HCOO−的电极反应式：。②电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低，其原因是。(3).CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2转化方法，其过程中主要发生下列反应：反应Ⅰ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH=41.2kJ·mol−1反应Ⅱ：2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH=﹣122.5kJ·mol−1在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图。其中：①温度高于300℃，CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是。②220℃时，在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后，测得CH3OCH3的选择性为48%（图中A点）。不改变反应时间和温度，一定能提高CH3OCH3选择性的措施有。【答案】（1）①CaC2O4CaCO3+CO↑②CaC2O4·H2O热分解放出更多的气体，制得的CaO更加疏松多孔（3）①反应Ⅰ的ΔH＞0，反应Ⅱ的ΔH＜0，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②增大压强，使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂【解析】（1）①令CaC2O4·H2O的物质的量为1mol，即质量为146g，根据图像，第一阶段剩余固体质量为128，原固体质量为146g，相差18g，说明此阶段失去结晶水，第二阶段从剩余固体质量与第一阶段剩余固体质量相对比，少了28g，相差1个CO，因此400℃~600℃范围内，分解反应方程式为CaC2O4CaCO3＋CO↑；②CaC2O4·H2O热分解放出更多的气体，制得的CaO更加疏松多孔，增加与CO2的接触面积，更好捕捉CO2；（3）①根据反应方程式，反应I为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，CO2的转化率增大，反应II为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向进行，CO2的转化率降低，根据图像，上升幅度超过下降幅度，因此温度超过300℃时，CO2转化率上升；②图中A点CH3OCH3的选择性没有达到此温度下平衡时CH3OCH3的选择性，依据CH3OCH3选择性公式，提高CH3OCH3选择性，不改变反应时间和温度时，根据反应II，可以增大压强，或者使用对反应II催化活性更高的催化剂。15.（2020·天津）多晶硅是制作光伏电池的关键材料。以下是由粗硅制备多晶硅的简易过程。回答下列问题：【答案】（3）a、c（5）、【解析】I.参加反应的物质是固态的Si、气态的HCl，生成的是气态的SiHCl3和氢气，反应条件是300℃，配平后发现SiHCl3的化学计量数恰好是1mol，由此可顺利写出该条件下的热化学方程式：Si(s)+3HCl(g)SiHCl3(g)+H2(g)∆H=225kJ·mol1；SiHCl3中硅与1个H、3个Cl分别形成共价单键，由此可写出其电子式为：，注意别漏标3个氯原子的孤电子对；II.（1）电解KOH溶液，阳极发生氧化反应而产生O2、阴极发生还原反应才产生H2；阴极的电极反应式可以直接写成2H++2e=H2↑，或写成由水得电子也可以：2H2O+2e=H2↑+2OH；（2）由题目所给的图1可以看出，反应①（最上面那条线）当∆G=0时，对应的横坐标温度是1000℃；从反应前后气体分子数的变化来看，反应①的熵变化不大，而反应②中熵是减小的，可见熵变对反应②的自发更不利，而结果反应②的∆G更负，说明显然是焓变产生了较大的影响，即∆H2<∆H1导致反应②的∆G小（两个反应对应的∆H，一个为正值，一个为负值，大小比较很明显）；（3）图2给的是不同温度下的转化率，注意依据控制变量法思想，此时所用的时间一定是相同的，所以图示中A、B、C点反应均正向进行，D点刚好达到平衡，D点到E点才涉及平衡的移动。a项正确，B点反应正向进行，正反应速率大于逆反应速率；b点错误，温度越高，反应速率越快，所以E点的正（或逆）反应速率均大于A点；c项正确，C到D点，SiHCl4的转化率较高，选择此温度范围比较合适，在实际工业生产中还要综合考虑催化剂的活性温度。（4）将反应①反向，并与反应②直接相加可得反应③，所以∆H3=∆H2∆H1，因∆H2<0、∆H1>0，所以∆H3必小于0，即反应③正反应为放热反应，而放热反应的化学平衡常数随着温度的升高而减小；（5）反应①生成的HCl可用于流程中粗硅提纯的第1步，三个可逆反应中剩余的H2也可循环使用。16.（2020·北京）氢能源是最具应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。（1）甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。①反应器中初始反应的生成物为H2和CO2，其物质的量之比为4∶1，甲烷和水蒸气反应的方程式是______________。②已知反应器中还存在如下反应：i.CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)ΔH1ii.CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)ΔH2iii.CH4(g)=C(s)+2H2(g)ΔH3……iii为积炭反应，利用ΔH1和ΔH2计算ΔH3时，还需要利用__________反应的ΔH。③反应物投料比采用n（H2O）∶n（CH4）=4∶1，大于初始反应的化学计量数之比，目的是________________（选填字母序号）。a.促进CH4转化b.促进CO转化为CO2c.减少积炭生成④用CaO可以去除CO2。H2体积分数和CaO消耗率随时间变化关系如下图所示。从t1时开始，H2体积分数显著降低，单位时间CaO消耗率_______（填“升高”“降低”或“不变”）。此时CaO消耗率约为35%，但已失效，结合化学方程式解释原因：____________________________。（2）可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如下。通过控制开关连接K1或K2，可交替得到H2和O2。①制H2时，连接_______________。产生H2的电极反应式是_______________。②改变开关连接方式，可得O2。③结合①和②中电极3的电极反应式，说明电极3的作用：________________________。【答案】（1）;C(s)+CO2(g)=2CO(g);abc;降低;CaO+CO2=CaCO3,CaCO3覆盖在CaO表面，减少了CO2与CaO的接触面积（2）K1;2H2O+2e=H2↑+2OH;连接K1或K2时，电极3分别作为阳极材料和阴极材料，并且NiOOH和Ni(OH)2相互转化提供电子转移【解析】（1）①由于生成物为H2和CO2，其物质的量之比为4：1，反应物是甲烷和水蒸气，因而反应方程式为；②ⅰⅱ可得CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g),设为ⅳ，用ⅳⅲ可得C(s)+CO2(g)=2CO(g)，因为还需利用C(s)+CO2(g)=2CO(g)反应的焓变；③初始反应n(H2O):n(CH4)=2：1，说明加入的水蒸气过量，又反应器中反应都存在一定可逆性，根据反应ⅰ知水蒸气浓度越大，甲烷的转化率越高，a正确；根据反应ⅱ知水蒸气浓度越大，CO的转化率越高，b正确；ⅰ和ⅱ产生氢气，使得氢气浓度变大，抑制反应ⅲ，积炭生成量减少，c正确；④t1时CaO消耗率曲线斜率减小，因而单位时间内CaO的消耗率降低，CaO+CO2=CaCO3,CaCO3覆盖在CaO表面，减少了CO2与CaO的接触面积（2）①电极生成H2时，根据电极放电规律可知H+得到电子变为氢气，因而电极须连接负极，因而制H2时，连接K1，该电池在碱性溶液中，由H2O提供H+，电极反应式为2H2O+2e=H2↑+2OH；③电极3上NiOOH和Ni(OH)2相互转化，其反应式为NiOOH+e+H2ONi(OH)2+OH，当连接K1时，Ni(OH)2失去电子变为NiOOH，当连接K2时，NiOOH得到电子变为Ni(OH)2，因而作用是连接K1或K2时，电极3分别作为阳极材料和阴极材料，并且NiOOH和Ni(OH)2相互转化提供电子转移。17.（2019·全国Ⅲ卷）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：4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)。下图为刚性容器中，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：可知反应平衡常数K（300℃）____________K（400℃）（填“大于”或“小于”）。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）。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：CuCl2(s)=CuCl(s)+1/2Cl2(g)ΔH1=83kJ·mol1CuCl(s)+1/2O2(g)=CuO(s)+1/2Cl2(g)ΔH2=20kJ·mol1CuO(s)+2HCl(g)=CuCl2(s)+H2O(g)ΔH3=121kJ·mol1则4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)的ΔH=______kJ·mol1。（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】（2）﹣116（3）增加反应体系压强、及时除去产物（4）Fe3++e−=Fe2+，4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O;5.6【解析】（1）根据反应方程式知，HCl平衡转化率越大，平衡常数K越大，结合图像知K(300℃)>K(400℃)；由图像知，400℃时，HCl平衡转化率为84%，用三段式法对数据进行处理得：起始（浓度）c0c000变化（浓度）0.84c00.21c00.42c00.42c0平衡（浓度）(10.84)c0(10.21)c00.42c00.42c0（3）若想提高HCl的转化率，应该促使平衡正向移动，该反应为气体体积减小的反应，根据勒夏特列原理，可以增大压强，使平衡正向移动；也可以及时除去产物，较小产物浓度，使平衡正向移动；（4）电解过程中，负极上发生的是得电子反应，元素化合价降低，属于还原反应，则图中左侧为负极反应，根据图示信息知电极反应为：Fe3++e=Fe2+和4=Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O。物提高该反应平衡转化率的方法有_________、_________。③容器中通入等物质的量的乙烷和氢气，在等压下发生上述反应，乙烷的平衡转化率为α。反应的平衡常数_________（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）。①设反应开始时的反应速率为，甲烷的转化率为α时的反应速率为，则=_____。②对于处于初期阶段的该反应，下列说法正确的是_________。A．增加甲烷浓度，r增大 B．增加浓度，r增大C．乙烷的生成速率逐渐增大 D．降低反应温度，k减小（3）和都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化，其原理如下图所示：①阴极上的反应式为_________。②若生成的乙烯和乙烷的体积比为2∶1，则消耗的和体积比为_________。【答案】（2）①；②AD【解析】（1）①根据题表中数据信息可写出热化学方程式起始量/mol101转化量/mol平衡量/mol【习题练习】1．（2021·天津高三一模）国务院总理李克强在2021年国务院政府工作报告中指出，扎实做好碳达峰、碳中和各项工作，优化产业结构和能源结构，努力争取2060年前实现碳中和。碳的化合物在工业上应用广泛，下面有几种碳的化合物的具体应用：(1)已知下列热化学方程式：i.CH2=CHCH3(g)+Cl2(g)→CH2ClCHClCH3(g)ΔH=133kJ·mol1ii.CH2=CHCH3(g)+Cl2(g)→CH2=CHCH2Cl(g)+HCl(g)ΔH=100kJ·mol1①写出相同条件下CH2=CHCH2C1和HCl合成CH2ClCHClCH3的热化学方程式____。②已知①中的正反应的活化能E正为132kJ·mol1，请在下图中标出①中逆反应的活化能E逆及数值_______。(2)温度为T℃时向容积为2L的密闭容器中投入3molH2和1molCO2发生反应CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=49.4kJ·mol1，反应达到平衡时，测得放出热量19.76kJ，求平衡时：①H2的转化率为_______②T℃时该反应的平衡常数K=_______(列计算式表示)。(3)目前有NiCeO2催化CO2加H2形成CH4的反应，历程如图所示，吸附在催化剂表面的物种用*标注。①写出上述转换中存在的主要反应的化学方程式_____。②有人提出中间产物CO的处理，用反应2CO(g)=2C(s)+O2(g)ΔH>0来消除CO的污染，请用文字说明是否可行_____。(4)T℃，HCOOH与CH3COONa溶液反应：HCOOH+CH3COO⇌HCOO+CH3COOH，该反应的K=12.5，则该温度下醋酸的电离常数Ka(CH3COOH)=_____(T℃时Ka(HCOOH)=2×104)。【答案】【解析】(1)①已知：i.CH2=CHCH3(g)+Cl2(g)→CH2ClCHClCH3(g)ΔH=133kJ·mol1ii.CH2=CHCH3(g)+Cl2(g)→CH2=CHCH2Cl(g)+HCl(g)ΔH=100kJ·mol1根据盖斯定律，由iii得CH2=CHCH2Cl(g)+HCl(g)→CH2ClCHClCH3(g)△H=100kJ·mol1(133kJ·mol1)=33kJ·mol1，故答案为：CH2=CHCH2Cl(g)+HCl(g)→CH2ClCHClCH3(g)△H=33kJ·mol1；②△H=Ea正Ea逆，则Ea（逆）=Ea正△H=132kJ•mol1（33kJ•mol1）=165kJ•mol1，故答案为：；②用三段式法计算得：②有人提出中间产物CO的处理，用反应2CO(g)=2C(s)+O2(g)ΔH>0来消除CO的污染，因为△G=△HT△S>0，所以不可行(或者△H>0，△S>0，任何温度不能自发)；2．（2021·全国高三零模）“一碳化学”是指研究分子中只含有一个碳原子的化合物为原料合成一系列化工产品的化学。研究和深度开发、的应用对构建生态文明社会具有重要的意义。(1)和在催化剂作用下可发生以下两个反应：A．低温、低压B．低温、高压C．高温、高压D．高温、低压【解析】3.（2022·江苏新高考3月大联考）研究脱除烟气中的NO是环境保护、促进社会可持续发展的重要课题。选择性催化还原技术是利用还原剂氨或尿素，把烟气中的NO还原成和。相关反应方程式如下：②有氧条件下，在Fe基催化剂表面，还原NO的反应机理如图1所示,该过程可描述为____________。①等离子体技术在低温条件下可提高NO的转化率，原因是___________。③其他条件相同，等离子体的功率与NO的转化率关系如图3所示，当功率大于30W时，NO转化率下降的原因可能是____________。【答案】【解析】(2)①由题干信息可知一氧化氮和氧气的反应是放热反应，从平衡移动的角度分析，低温有利于平衡正向移动，故答案为:NO与反应生成是放热反应，低温时有利于反应的正向进行；③由图可知在高压放电下，产生自由基（)，功率越大产生的自由基越多，自由基将NO氧化为的量也越多，但是在放电条件下氮气也可以和氧气反应生成一氧化氮，功率越大产生的一氧化氮越多，故答案为:功率增大时，会产生更多的自由基，NO更易被氧化为；功率增大，和在放电时会生成NO；相比而言后者产生的NO更多。4.（2022·太原五中四诊）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要方式，除部分氧化外还有以下两种：_________________________________。（3）①阴极区的电极反应式为_________________________________。②NO吸收转化后的主要产物为，若通电时电路中转移了0.3mol，则此通电过程中理论上吸收的NO在标准状况下的体积为________mL。【答案】Ⅰ.（1）高温；+247.1【解析】5.（2022·浙江三地一模）氨气广泛应用于化肥、制药、合成纤维等领域。（1）吸附后，能量状态最高的是________________（填序号）。①从起始至对应A、B、C三点的平均反应速率由小到大的顺序为________________。【答案】（1）B（2）氨的浓度增加，催化剂表面吸附的氨分子增多，速率增大；催化剂表面的氨分子太多，不利于氮气和氢气从催化剂表面解吸【解析】（1）由于化学键的断裂要吸收能量，化学键的形成要释放能量，所以B的能量状态最高。（5）根据题给条件列出三段式：6.（2021·福建宁德第一次质量检测）氮氧化物和是大气主要污染物，研究它们的转化关系有利于防治污染。（2）在100℃时，将1mol与1mol的混合气体置于绝热恒容密闭容器中发生反应，正反应速率随时间变化的趋势如图所示，a、b、c三点对应条件下的平衡常数分别表示为、、，则、、的大小关系为_______下列说法正确的是_________（填字母）。A.反应在b点达到平衡状态B.从到逆反应的速率先增大后减小C.a、b、c三点中，c点的转化率最大（3）催化氧化是工业生产硫酸的重要步骤，在0.1Mpa、450℃的恒压容器中测得相关数据如下表:起始原料气体积分数平衡混合气体积分数7%0.18%11%7.86%07.06%82%84.9%该温度下用分压表示的平衡常数（气体分压=总压物质的量分数）____________（列出计算式）。写出一种能提高平衡转化率的措施_________。①放电时的正极反应式为_______。②该电池比能量高达300Wh/kg（电池的比能量是指单位质量的电极材料能释放出的最大电能），该电池比能量高的原因是________。【答案】②锂的相对原子质量较小，单位质量的锂失电子较多。【解析】（1）由盖斯定律可知，×(ⅡⅠ)可得反应Ⅲ，则△H=×[(196.6kJ/mol)(113.0kJ/mol)]=41.8kJ/mol；②电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能，则单位质量的电极材料失去电子的物质的量越多则得到的电能越多，锂的相对分子质量小，等质量的锂失去电子的物质的量多，电池的比能量高。7.（2022·湘潭一中第一次联考）二氧化碳加氢合成甲醇是化学固碳的一种有效途径，不仅可以有效减少空气中的排放，而且还能制备出甲醇清洁能源。反应如下：和还可发生副反应生成CO，反应如下：回答下列问题：(1)已知相关化学键的键能数据如下：化学键H—HC—OH—OC—H436343107