考点10 化学反应原理综合-2020年山东省各地市高考模拟化学试题分类汇编（解析版）

专题二化学反应原理

考点10化学反应原理综合

1、（2020泰安一模，16）苯乙烯是重要的基础有机化工原料。工业中以乙苯催化脱氢来制取苯乙烯:

(g)+H2(g)AH=117.6kJ/mol

已知：上述反应的速率方程为v斫k^P4亲，v逆=k^P茎乙烯P效气，其中k#：、k逆分别为正、逆反应速率常数,

P为各组分分压。

（1）同时增大乙苯的反应速率和平衡转化率所采取的措施是.

（2）在CO2气氛下，乙苯可催化脱氢制苯乙烯，其过程同时存在如图两种途径:

co：(g)(g)

△“2=117.6kj*mol-1

途径1

C（）2（g）

△Hi=akJ"mol'1

△H^-41.6kj'tnol*1

C0(g)+H20(g)♦C0(g)+H：0(g)

途径2

a=;与掺水蒸汽工艺相比，该工艺中还能够发生反应：CO2+H2=CO+H2O,CO2+C=2CO»新工艺的

特点有..（填序号）。

a.C02与H2反应，使乙苯脱氢反应的化学平衡右移

b.不用高温水蒸气，可降低能量消耗

c.有利于减少生产过程中可能产生的枳炭

d.CO2在反应体系中作催化剂

（3）在实际生产中，往反应釜中同时通入乙苯和水蒸气，加入水蒸气稀释剂能提高乙苯转化率的原因是

。测得容器总压（PQ和乙苯转化率a随时间变化结果如图所示。平衡时,P（H20）=kPa,

平衡常数Kp=kPa（用平衡分压代替平衡浓度计算）；a处的*=.

【答案】（1）升温（2）159.2abc（3）体系总压不变时，加入水蒸气，相当于反应体系减压，平衡正

向移动，乙苯转化率增大80452.5

【解析】

(1)乙苯催化脱氢反应正向是体积增大的吸热反应，同时增大乙苯的反应速率和平衡转化率所采取的措施有

升温、加压，故答案为：升高温度(或增大压强);

⑵①由图片可知产△H2+Z\H3=+117.6kJ/mol+（+41.6kJ/mol）=+159.2kJ/moL即a=+159.2：a.CO2与此反

应，导致氢气浓度减低，有利于乙苯脱氢反应的化学平衡右移，故a正确；b.由题目信息可知，在保持常压

和原料气比例不变，与掺水蒸汽工艺相比，在相同的生产效率下，可降低操作温度，消耗的能量减少，故b

正确；c.加入的二氧化碳会发生反应CCh+C=2C0,有利于减少积炭，故c正确；D.根据图示，二氧化碳

反应生成了CO,不是催化剂，故d错误；故答案为：+159.2：abc：

(3)体系总压不变时，加入水蒸气，相当于反应体系减压，平衡正向移动，乙苯转化率增大，因此在实际生

产中，往反应釜中同时通入乙苯和水蒸气，能提高乙苯转化率；设起始时n(乙苯)=amol,n(H2O)=bmol,

（g）+H2（g）

起始量(mol)a00

变化量(mol)0.75a0.75a0.75a

平衡量(mol)0.25a0.75a0.75a

a+b1.75a+b4a

气体的物质的量之比等于压强之比，平衡时------=,b=4a,PH20=_x1]5kPa=80kPa,

100-------115---------------------1.75a+4a

0.75aIP（H,）・P（苯乙烯）

P=P^<S=­~—xll5kPa=15kPa,P乙桁；P»琉=5kPa,所以平衡常数Kp='*---------

H21.75a+4a3P（乙苯）

15kPaxl5kPa

一病一=45kPa；

反应速率v=v,E-vii=k"Pz犷k；4PM烯p瓠气,贝！]v,E=k5，v逆=kijp隹,p#<，平衡时v“：=v超,BPkp

P（H2）・P（苯乙烯）

'——-----------=Kp=45kPa；

P（乙苯）

（g）+H2（g）

变化量(mol)0.6a0.6a0.6a

2

平衡量(mol)0.4a0.6a0.6a

0.6av正

气体的物质的量之比等于压强之比，a点时PH2=P紫乙烯=77—―xl12kPa=12kPa,P乙行8kPa,所以*=Kpx

1.6a+4av逆

P（乙苯）8kPa

P（氢气）・P（苯乙烯）E5kPa><i2kPaxl2kPa=25故答案为：体系总压不变时，加入水蒸气，相当于反

应体系减压，平衡正向移动，乙苯转化率增大；80；45；2.5o

2、（2020泰安二模，16）氯胺是由氯气遇到氨气反应生成的一类化合物，是常用的饮用水二级消毒剂，主

要包括一氯胺、二氯胺和三氯胺（NH2CI、NHCE和NCb）。

（1）氯胺作饮用水消毒剂是因为水解生成具有强烈杀菌作用的物质，该物质的结构式为，二氯胺与

水反应的化学方程式为o将0.01molNCb通入100mL0.5moi/LNa2sCh溶液中，转移电子的

物质的量为mol。

（2）已知部分化学键的键能和化学反应的能量变化如下表和下图所示。

能量|

中间状态N(g)+3H(g)+2Cl(g)

总能量斤L

'AH2

化学键N-HN-C1H-C1；AHi=1416.9kJ,mor1'

生成物：w

键能/kJ・moH391.3X431.8’3能立；4NH2Cl(g)+HCl(g)

反应物:AH=lL3krmoL

总能量INH3(g)4-Ch(g)

反应过程,

则反应过程中的△"?=kJmol',表中的x=

⑶在密闭容器中反应NH3（g）+C12（g）=NH2Cl（g）+HCl（g滋到平衡，通过热力学定律计算，不同温度下理

①a、b、c三点对应平衡常数的大小关系是（分别用/、忌、氏表示）。b点时，该反应的平衡常数

为;

3

②T2℃,Q点对应的速率：。正。逆(填“>”、"V”或“=”)；

③在氨氯比一定时，提高NH3的转化率的方法是(任写1种)；

④若产物都是气体，实验测得NH2cl的体积分数始终比理论值低，原因可能是。

【答案】(l)H-O-ClNHC12+2H2O=NH3+2HC100.06-(2)1405.6191.2(3)元=降>长

49

--<升温或及时分离出产物NH2cl有副反应，还可能生成NHCb、NCI>吐等

543

【解析】

(1)氯胺与H?O反应产生NE和HCIO,反应产生的HC1O具有强的氧化性，其结构式为H-O-C1；二氯胺与

水反应产生NH3和两分子的HC1O,反应方程式为：NHC12+2H2O=NH3+2HC10；NCI3与H?O反应产生NH3

和HC1O,HC1O将Na2s。3氧化为Na2so4,HC1O被还原为HCI,HC1与NH3结合形成NH4c1,1molNCI3

反应产生3molHC1O,氧化Na2so3产生Na2SO4时转移6mol电子，则0.01molNC13发生反应转移0.06mol

电子；

(2)由于从能量数值看△，尸△“+△”2，所以△”2=Z\HLZ\H=1416.9kJ/mol-11.3kJ/mol=l405.6kJ/mol,物质

由能量高的状态转化为能量低的状态，反应放出热量，则反应过程中的△”2=-1405.6kJ/mol；由△”=反应

物总键能-生成物总键能,得:1416.9kJ/mol-(2x391.3kJ/mol+xkJ/mol+431.8kJ/mol)=+11.3kJ/mol,解得

x=191.2kJ/mol；

n(NH,)

(3)①由于a、b两点温度相同，则&=任，由于该反应的正反应为吸热反应，当一n彳为定值时，丁2下

(ci2)

NH2cl的体积分数更小，说明T2下平衡逆向移动，则长变小，所以a、b、c三点化学平衡常数的关系是：

n(NHj

Ka=Kb>Kc；当-'/c个=0.4时,假设容器体积为VL,起始量〃(NH3)=0.4mol,n(CI)=lmol,NH3变化量

n(CU)2

为xmol,则平衡时〃(NH3)=(0.4・x)mol,〃(C12)=(l・x)mol,"(NH2cl)=〃(HCl)=xmol,同温同压下气体的体积

x

比等于气体的物质的量的比，则：(04_x)+(l—x)+x+xx1°°%=20%，解得x=().28mo1,则该反应的平

“0.28x0.28_49

衡吊数^b=(0.4-0.28)x(l-0.28)―54；

②在T2温度下，Q点NH2cl的体积分数偏高，平衡将向着使NH2。的体积分数下降的方向移动，所以Q

点平衡逆移,口正<丫逆；

③在氨氯比一定时，由(2)知△”>(),升高温度，或及时分离出产物NHO2,都会使平衡正向移动，NH3的转

4

化率升高：

④NH2cl的体积分数始终比理论值低，可能是：有副反应，还可能生成NHCI2、NCb、N2O

3、(2020泰安四模，16)(1)以甲醇为原料制取高纯H2具有重要的应用价值。甲醇水蒸气重整制氢主要发生

以下两个反应：

主反应：CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)M=+49kJmo『

副反应：H2(g)4CO2(g)CO(g)+H2O(g)A//=+41kJ-mor'

①甲醇蒸气在催化剂作用下裂解可得到H?和CO,则该反应的热化学方程式为,既能加

快反应速率又能提高CH30H平衡转化率的一种措施是。

〃(H,O)

②分析适当增大水醇比ecu、对甲醇水蒸气重整制氢的好处是。

③某温度下，将"(H2O)："(CH3OH)=1：1的原料气充入恒容密闭容器中，初始压强为P1,反应达平衡时总

压强为P2,则平衡时甲醇的转化率为(忽略副反应，用含Pl、P2的式子表示)。

(2)工业上用CE与水蒸气在一定条件下制取以，原理为：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)

A/7=+203kJ-mor1

①该反应逆反应速率表达式为：口逆=/c(CO)W(H2),%为速率常数，在某温度下测得实验数据如下表:

c(CO)/molL-1c(H2)/mol-L-1v^/mol-L'min-1

0.05C\4.8

C2C\19.2

C20.158.1

由上述数据可得该温度下，该反应的逆反应速率常数k为

②在体积为3L的密闭容器中通入物质的量均为3moi的CH4和水蒸气，在一定条件下发生上述反应，测得

平衡时周的体积分数与温度关系如图所示：N点v“M点”(填“大于”或“小于”)；Q点对应温

度下该反应的平衡常数仁mol2-L-\平衡后再向容器中加入ImolCH,和ImolCO,平衡向

方向移动(填“正反应”或“逆反应”)。

5

1

【答案】(l)CHQH(g)CO(g)+2H2(g)A//=+90kJ-mol升温提高甲醇的利用率，有利于

抑制CO的生成或抑制副反应发生(『)x100%(2)1.2xl04小于48正反应

【解析】

(1)主反应：CH3OH(g)+H2O(g)CO,(g)+3H2(g)A”=+49kJmo「①

+

副反应：H2(g)+CO2(g)CO(g)H2O(g)AW=+41kJmor'②

①利用盖斯定律，将①+②得：甲醇蒸气在催化剂作用下裂解可得到H?和CO,则该反应的热化学方程式为

CH,OH(g)CO(g)+2H2(g)△〃=+90kJ-moL,加快反应速率需增大浓度、压强、升高温度、加入

催化剂等，但增大浓度、压强、加入催化剂都不能提高CH30H平衡转化率，所以既能加快反应速率乂能提

高CH30H平衡转化率的一种措施是升温。答案为：CH30H(g)CO(g)+2H2(g)AH=+90kJ.moL：

升温;

〃(HQ)

②适当增大水醇比菽可增加主反应中CH30H的平衡转化率，同时对副反应起抑制作用，所以

对甲醉水蒸气重整制氢的好处是提高甲醇的利用率，有利于抑制CO的生成或抑制副反应发生。答案为：提

高甲醇的利用率，有利于抑制CO的生成或抑制副反应发生；

③某温度下，将〃(比0)：n(CH3OH)=l：1的原料气充入恒容密闭容器中，此时设〃(H2O)=〃(CH3OH)=lmol,

甲醇的物质的量的变化量为x,建立以下三段式：

()

CH,OH(g)+H2O(g)cog+3H2(g)

起始量(mol)1100

变化量(mol)XXX3x

平衡量(mol)I-X\—XX3x

2+2x__P2p2-p,XX100%=(^--1)x100%o答案为

2"P,1x=mol,则平衡时甲醇的转化率为•;~-

匕Imol

6

肾1)x100%；

192c

⑵①依据V逆可得：一二=二一”，=0.20101/1,8.1=极0.2*0.153,七1.2*10忆3.010「3.01皿7。答案为：1.2*1()4；

4.80.05

②从图中可以看出，M点时温度高于N点，所以N点v小小于M点v逆；Q点对应温度为T3,此时H2的平

衡体积分数为60%,设参加反应的CH_,的物质的量浓度为y,由题给数据可建立以下三段式：

CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)

起始量(mol/L)1100

变化量(mol/L)yyy3y

平衡量(mol/L)1-y1一yy3y

—x23

2人4

3y_60mol/L,该反应的平衡常数K=([mol2L2=48mol2.L-2。平衡后再向容器中加入

2+2y100'y'

—V—

33

1x23

ImolCHi和ImolCO,此时浓度商Q=21mol2L2=36mol2L2<48mol2L\所以平衡向正反应方向移动。

—x—

33

答案为：小于；48；正反应。

4、(2020威海一模，16)碘及其化合物在生产、生活和科技等方面都有着重要的应用。回答下列问题:

⑴已知：①2co(g)+<)2(g)=2CO式g)AH=-1200kJmor'

②5CO(g)+I2O5(S)=5CO2(g)+I2(s)A//--2017kJmor'

③L(s)=L(g)AH=+36kJ-mol-'

则U(g)与。2反应生成I2O5(S)的热化学方程式为

(2)反应：2Hl(g)H2(g)+I2(g)AH=+llkJmor'o在716K时，容积均为IL的A、B两个密闭容器

中，起始时A容器中充入ImolHI、B容器中充入H2、k(g)各0.5moL气体混合物中碘化氢的物质的量

n(HI)与反应时间t的关系如下表：

t/min

020406080120

n(HI)

7

A容器10.910.850.810.7950.784

B容器00.60.730.770.780.784

①120min时，可判断A、B容器反应处于平衡状态，理由是。716K时，该反应的平衡常

数仁（只列计算式即可）。

②上述反应中，正反应速率为v正=1＜正＜2（印），逆反应速率为v逆=1＜逆＜（H2＞c（l2）,其中k正、k逆为

速率常数，则k正（以K和k逆逆表示）。

③由A容器中实验数据计算得到丫正~*（m）和丫逆~*（1^）的关系可用如图表示（％为物质的量分数）。当

降低到某一温度时，反应重新达到平衡，VF~X（HI）和&~X（H2）相对应的点可能分别为-、

（填字母）。若向A容器中加入催化剂，则达到平衡时，相对应点的横坐标值（填“增大”“减小”或“不

变”，下同），纵坐标值_______。

【答案】（l）2L（g）+5O2（g）=2LO5（s）AH=-2038kJmor1（2）恒温恒容条件下，A容器从反应物

ImolHI逐渐到达平衡,B容器从生成物H2、b（g）各0.5mol逐渐到达平衡，在120min时”（HI）都为0.784mol,

A1AQ2

恰好到达平衡状态上粤Kk途DG不变增大

0.7842

【解析】

（1）b（g）与02反应生成12。5焦）的方程式为2I2（g）+5O2（g）=2I2O5（S）；

已知：①2co（g）+O2（g）=2CC）2（g）AH=-1200kJmol1

②5co（g）+IQ5（s）=5CO2（g）+l2（s）A//=-2017kJ-mol1

③L（s）=U（g）凶=+36kJ-mor'

反应①x5-2x(②+③)可得目标反应方程式，根据盖斯定律可知2l2(g)+5O2(g)=2I9(s)△

//=(-1200kJ»mol-1)x5-(-2017kJ,mol-1+36kJ,mol-1)x2—2038kJ»mol1；

(2)①恒温恒容条件下，A容器从反应物ImolHI逐渐到达平衡，B容器从生成物H2、L(g)各0.5mol逐渐到

达平衡，在120min时”(HI)都为0.784mol,恰好到达平衡状态；容器体积为1L,列三段式有：

2HI(g)I2(g)+H2(g)

起始(molL-1)100

转化(molL')0.7840.1080.108

平衡(molL1)0.7840.1080.108

1n©2

根据平衡常数的定义可知该反应的平衡常数K=±半；

0.7842

②平衡时vk3即％c2(HI)=k逆第12)c&)，*=,所以k尸K・k逡;

8逆C(口1)

③降低稳度，正逆反应速率均减慢，正反应熔变大于零为吸热反应，降低稳定平衡逆向移动，HI的物质的

量分数变大，氏的物质的量分数变小，所以丫正~*(m)对应的点可能为D,V逆〜x(H2)对应的点可能

为G；加入催化剂反应速率加快，但不影响平衡移动，所以横坐标不变，纵坐标增大。

5、(2020潍坊二模，17)1,3一丁二烯是重要的化工原料，工业上常用1-丁烯催化脱氢的方法制备。将O.hnoll

一丁烯和0.675mol水蒸气组成的混合气，在80kPa恒压下进行反应：CH3cH2cH=C&(g)催始剂

CH2=CHCH=CH2(g)+H2(g)A/7o

请回答下列问题：

(1)已知化学键键能数据如下，由此计算△”=kJ-mol'c

化学键c-cc=cC-HH-H

键能ZkJ・mo「348612412436

(2)如图表示脱氢反应中温度对1一丁烯的平衡转化率的影响，工业生产通常控制反应温度600℃。

9

①请解释工业生产控制温度在600℃的原因___________。

②此温度下反应进行2.5h后达到平衡，从开始反应到建立平衡，以H2表示的反应速率为

1

V(H2)=kPa-h-；脱氢反应的平衡常数勺=_________kPa(%为以分压表示的平衡常数，p«)=p&x物

质的量分数)。

(3)在密闭容器中反应达到平衡后，再充入1.575moll一丁烯和1.625moll,3一丁二烯，化学反应向

(填“正反应”、"逆反应或"不移动”)方向进行。

【答案】(1)124(2)600℃时1-丁烯的平衡转化率高，催化剂活性强11(3)正反应

6

【解析】

⑴根据表格键能数据，△刊=反应物总键能-生成物总键能=8ECH+2ECC+EC=C-6EC-H-EC-C-

2Ec=c-EH-H=2Ec-H+Ec-c-Ec=c-EH.H=2x412kJ.morl+348kJ.morl-612kJ.morl-436kJ«morl=+124kJ«morl；

(2)①催化剂的活性与温度有关，600℃时催化剂的活性最大，1-丁烯的平衡转化率高;

②根据图表数据，600℃达到平衡时，1-丁烯的转化率为25%,歹三段式”：

催化剂

CHCHCH=CH(g)CH=CHCH=CH(g)+H(g)

322A222

始(mol)0.100

变(mol)0.0250.0250.025

平(mol)0.0750.0250.025

0.025

p(H，)=80kPax-------------------------------=2.5kPa,p(CH=CHCH=CH)=80kPax

■0.075+0.025+0.025+0.675'12

0.0250.075

-------------------------------=2.5kPa,p(CH；CH，CH=CH，尸80kPax-------------------------------

0.075+0.025+0.025+0.675------------〃--0.075+0.025+0.025+0.675

，一人一，,,2.5kPa,2.5kPax2.5kPa5

=7.5kPa,则以H?表示的反应速率为i，(H?)==7r-=lkPa-h",平衡常数％=————-----=-；

2.5h7.5kPa6

(3)在密闭容器中反应达到平衡后，再充入1.575moll一丁烯和1.625moll,3一丁二烯，n(CH3CH2CH=CH2)=

1.575mol+0.075mol=l,65mol,“(CH3cH2cH=CH2)=1.625mol+0.025mol=l,65mol,则此时p(Hz)=80kPax

0.025__________________L65_________

=0.5kPa,/7(CH2=CHCH=CH2)=80kPax=16.5kPa,

1.65+1.65+0.025+0.6751.65+1.65+0.025+0.675

1.65_________0.5kPaxl6.5kPa5

p(CH3cH2cH=CH?)=80kPax=16.5kPa,Q=-=--0-.-5---k--P--a--<--K--=-------

1.65+1.65+0.025+0.67516.5kPac6

反应未达到平衡，向正反应方向移动。

6、(2020潍坊零模，16)双氧水是一种重要的氧化剂、漂白剂和消毒剂。它在NCP疫情控制中发挥重要作

用。

(1)工业生产双氧水常采用催化剂一乙基恿醒法，其反应过程如图所示:

10

写出工业制备HzOKl)反应的热化学方程式—。

(2)过氧化氢还可以通过电解-水解法制得。工业上用Pt作电极材料，电解硫酸氢镂饱和溶液得到过二硫

酸铳［(NH4)2S2CM，然后加入适量硫酸以水解过二硫酸镀即得到过氧化氢。写出阳极的电极反应式一：整个

过程的总化学方程式是一。

(3)某课题组在298K时研究H2O2+2HU2H2O+I2反应速率的影响因素，实验结果如下表：

试验编号12345

c(HI)/mol-L-'0.1000.2000.3000.1000.100

c(H2O2)/molL-'0.1000.1000.1000.2000.300

v/mol-L'^s10.007600.01530.02270.01510.0228

分析上述数据，写出反应速率与物质浓度的关系式一；该反应的速率常数(k)的值为一。

(4)过氧化氢是强氧化剂，在许多反应中有重要的应用。在一定温度下，W0.4molN2H4(g)ff0.6molH2O2(g)

装入2L固定容积的容器中，发生反应N2H4(g)+2H2O2(g)^=^N2(g)+4H2O(g)AH<0,当N2H诞)的转化率

为50%时反应达到平衡，该反应的化学平衡常数的值为一o

实验测得反应中N2HMg)的转化率(a)与温度(T)的关系如图所示，分析说明温度高于To时，N2H邈)的转化率

下降的原因是一。

77温度

【答案】⑴H2(g)+O2(g)=HQ;⑴△W=(a+b)kJ-morl(2)2SO/-2e=S2O82-或2HSOJ2e=S2O82-+2H+

2HO-^-HO2+H2T(3)v=kc(HO)c(HI)0.76

2222(4)2.56温度高于To,化学平衡逆向移动；温

度高，过氧化氢分解，浓度降低，平衡逆向移动

II

【解析】

△//=akJmol_1

△//=bkJ-mor'；

根据盖斯定律i+ii可得H2(g)+O2(g)=H2O2⑴△H=(a+b)kJ-mo『；

(2)电解池中阳极失电子发生氧化反应，电解过程中硫酸氢钱饱和溶液得到过二硫酸镂［(NH/S2cM，该过程

中硫酸根中的部分氧原子由-2价被氧化为-1价，所以阳极的反应为：2SO/--2e-=S2O8”；加入适量硫酸以水

22

解过二硫酸镂即得到过氧化氢，离子方程式应为：S2O8+2H2O=H2O2+2SO4'+2H\据此可知整个过程中实

电解

质就是电解水，方程式为：2H2。H2O2+H2T；

(3)浓度越大反应速率越大，二者成正比；对比1和3组数据可知，若反应速率与浓度之和为正比关系，则3

组的反应速率应为1组的2倍，但实际不是，因此反应速率应与浓度之积有关，不妨设旧々/(比02)~HI),

根据2、4组数据可知("20°)(°1°°)=］,贝］j贝u有o.O153=kxO.2OOxxO.lOO\0.0076=kx0.100xx0.100x,

(0.200)*(0.100),

联立可以解得x=l,k=0.76,所以，反应速率与物质浓度的关系式为iTr(H2O2)c(HI),其中k=0.76；

(4)容器的容积为2L,则初始投料为c(N2Ha)=0.2mol/L,c(H2O2)=0.3mol/L,N2H4的平衡转化率为50%,据

此可得三段式：

N2H4(g)+2H2O2(g)N2(g)+4H2O(g)

起始(molL1)0.20.300

转化(moll?)0.10.20.10.4

平衡(molL')0.10.10.10.4

0.44X0.1

则平衡常数K==2.56；

O.PxO.l

该反应为放热反应，温度高于T。，化学平衡逆向移动，同时温度过高，过氧化氢分解，浓度降低，平衡逆

向移动，所以N2H£g)的转化率下降。

7、(2020枣庄二调，16)CO?和CH&是两种主要的温室气体，以CH4和CO?为原料制造更高价值的化学

产品是用来缓解温室效应的研究方向，回答下列问题：

12

(1)工业上CH,-H2。催化重整是目前大规模制取合成气(CO和H2混合气称为合成气)的重要方法，其原

理为：

反应I：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)；A//1=+206.4"mo『

反应H：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)；△“2=TlkJmoL

CH4(g)和H2O(g)反应生成CC^g)和H2(g)的热化学方程式是o

⑵将1molCH4(g)fll1molHzO(g)加入恒温恒压的密闭容器中(温度298K、压强lOOkPa),发生反应

I.不考虑反应H的发生，该反应中，正反应速率v正=&正xp(CH4)xp(H2O),p为分压(分压=总压x

物质的量分数)，若该条件下七=4.5xlOTkPaT.sT,当CH4分解20%时，/=kPas-'o

(3)将CO2和CH,在一定条件下反应可制得合成气，在1L密闭容器中通入CH4与CO2，使其物质的量浓

度均为1.0mol.LT',在一定条件下发生反应：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g),测得CH4的平

衡转化率与温度及压强的关系如下图所示：

Qloo

90

留80

k70

芝60

次50

400

①压强P1、p2,P3、R由小到大的关系为。

②对于气相反应，用某组分(B)的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数(记作Kp),

如果巳=2MPa,求x点的平衡常数《=(用平衡分压代替平衡浓度计算)。

③下列措施中能使平衡正向移动的是(填字母)。

a.升高温度

b.增大压强

c.保持温度、压强不变，充入He

d.恒温、恒容，再充入1molCO?和1molCH4

(4)科学家还研究了其他转化温室气体的方法，利用图所示装置可以将CO2转化为气体燃料CO(电解质溶

13

液为稀硫酸)，该装置工作时，M为极(填"正''或"负”)，导线中通过2moi电子后，假定体积不

变M极电解质溶液的pH(填“增大”、“减小”或“不变”)，N极电解质溶液变化的质量△加=

--------------g。

【答案】⑴CH4(g)+2H2O(g)=CC>2(g)+4H2(g)AH=+165.4kJmor'(2)0.5(3)

P1<P2<P3<R号(MPa)?或1.78(MPa)2acd(4)负不变18

【解析】

1

(1)反应I：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)八回=+206.4kJ-moF

反应H：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)；AH2=^lkJmor'

利用盖斯定律，将反应I+反应H,即可得出热化学方程式为CH4(g)+2H2O(g)=CC)2(g)+4H2(g)

A//=+165.4kJmor'«答案为：CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)A//=+165.4kJmor'：

(2)当CH4分解20%时，建立如下三段式：

CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)

起始量(mol)1100

变化量(mol)0.20.20.20.6

平衡量(mol)0.80.80.20.6

।0.80.8।

丫正=^xp(CH)xp(HO)=4.5x10_4kPa'-s-*x(—x|00kPa)x(—xi00kPa)=0.5kPasL答案为：0.5；

iE422.42.4

(3)①从方程式看，加压平衡逆向移动，CH«的转化率减小，由此得出压强R、P?、B、p,由小到大的关

系为R<P2<P3<H。答案为：P,<P2<P.<P4.,

②在x点，CPU的转化率为50%,建立三段式：

CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)

起始量(mol)1100

变化量(mol)0.50.511

平衡量(mol)0.50.511

14

(|x2MPa)2x(1x2MPa)2

x点的平衡常数Kp=-^---------我---------=G(MPa)2或L78(MPa)2。答案为：3(MPa)2或

—x2MPax—x2MPa99

33

1.78(MPa)2；

③a.从图象看，升高温度，CH4的转化率增大，则正反应为吸热反应，升高温度平衡右移，a符合题意；

b.反应物气体分子数小于生成物气体分子数，增大压强，平衡逆向移动，b不合题意；

c.保持温度、压强不变，充入He,则容器体积增大，平衡正向移动，c符合题意；

d.恒温、恒容，再充入1molCO2和ImolCH4,则增大反应物浓度，平衡正向移动，d符合题意；

故选acdo答案为：acd；

(4)该装置工作时，M极由H?O失电子转化为。2，则其为负极；M极：2H2O_4e=O2+4H*,N极：

2co2+4e+4H+=2CO+2H2。，导线中通过2moi电子，M极生成2moiHt，同时有2moiH*转移入正极，所以

M极c(H+)不变，电解质溶液的pH不变；导线中通过2moi电子，N极生成ImolH?。，电解质溶液变化的

质量△，然=lmolxl8g/mol=18g。答案为：负；不变；18。

8、(2020烟台一模，16)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：

已知：

1

反应I：SO2(g)+I2(g)+2H2O(1)=2HI(aq)+H2SO4(aq)AHi=-213kJ-mol-

1

反应II：H2SO4(aq)=SO2(g)+H2O(1)+l/2O2(g)AH2=+327kJ-mol-

1

反应HI：2Hl(aq)=H2(g)+b(g)AH