2021届高考化学热点：化学反应原理综合题 （解析版）

化学反应原理综合题

1.(山东省日照市2020届高三3月实验班联考)甲烷水蒸气的重整反应是工业

制备氢气的重要方式，其化学反应方程式为CH4(g)+H20(g)—C0(g)+3H2(g)o

回答下列问题：

1

(1)已知CH4(g)+202(g)=C02(g)+2H20(l)△4=一890.3kJ•mol-

1

CO(g)+0.502(g)=C02(g)A4=-283.OkJ・mol-

-1

H2(g)+0.5O2(g)=H2O(l)A^=-285.8kJ・mol

1

CO(g)+H20(g)=C02(g)+H2(g)A耳=一41.OkJ-mol-

则甲烷水蒸气重整反应的△庐kJ•mor'o

(2)通过计算机模拟实验，对400〜1200℃、操作压强为0.IMPa条件下，不同

水碳比(1-10)进行了热力学计算，反应平衡体系中上的物质的量分数与水碳

比、平衡温度的关系如图所示。

水碳比和平衡温度对H,物质的址分数的影响

①温度一定时，上的物质的量分数与水碳比(1〜10)的关系是,产生该结

论的原因是O

②据模拟实验可知，平衡温度为900℃,水碳比为1.0时，上的物质的量分数为

0.6,C&的转化率为,其压强平衡常数为；反应速率方程为

1

v=kp(CL)p(H2),此时反应速率v=o

(已知：气体分压=气体的物质的量分数X总压，速率方程中k为速率常数)。

(3)厌氧细菌可将葡萄糖转化为CE和1，pH为5.5时不同热预处理温度和时

间下的甲烷和氢气的产率如图所示，若要提高上的产率，最佳温度为o

i

婷

柒

C—

E

/

P

W

<

<

Y

瓢

-O-氢气产率10分钟Yr•氢气产率3阴钟

--甲烷产率30分钟一X一甲烷产率10分钟

【答案】(1)+206.3

(2)水碳比越大，上的物质的量分数越大水碳比较大时，C0会与进一

步反应生成上，使上的物质量分数增大66.7%4.32X10-2(Mpa)27

0

(3)80℃

【解析】【分析】(1)①+④-2X②-2X③即得甲烷水蒸气的重整反应方程式，

用盖斯定律求甲烷水蒸气重整反应的△小

(2)①庆的物质的量分数与水碳比(1〜10)的关系由图知；原因从生成氢气的反

应角度来回答；

2

②平衡温度为900℃,水碳比为1.0时，乩的物质的量分数为0.6,列三段式求

解CH4的转化率、压强平衡常数；根据压强与气体物质的量成正比，结合三段式

计算；

(3)厌氧细菌可将葡萄糖转化为CL和上，提高出的产率的最佳温度，由图可

知。

-1

【详解】(1)已知：@CH4(g)+202(g)=C02(g)+2H20(l)A^=-890.3kJ•mol

-1

②CO(g)+0.502(g)=C02(g)A必=一283.OkJ-mol

1

(3)H2(g)+0.502(g)=H20(1)AK=-285.8kJ・moF

1

④CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)OkJ-mor

根据盖斯定律，①+④-2X②-2X③即得甲烷水蒸气的重整反应方程式为

CH4(g)+H20(g)wCO(g)+3H2(g),则甲烷水蒸气的重整反应△&+△耳-22\打

-2A^=(-890.3^1+2X283.0+2X285.8)kJmor1=+206.3kJmor1；

(2)①平衡温度一定时，儿的物质的量分数与水碳比(1〜10)的关系，由图中曲

线走势可知，水碳比越大，庆的物质的量分数越大的原因，从生成氢气的反应可

知，除了甲烷水蒸气的重整反应生成氢气外，一氧化碳和水也会反应产生氢气；

②操作压强为0.IMPa、平衡温度为900℃条件下，水碳比为1.0时，乩的物质的

量分数为0.6,设甲烷和H20的物质的量均为3m01,达化学平衡时，甲烷消耗xmol,

则：

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

起始量(mol):3300

转化量(mol):XXX3x

平衡量(mol):3-x3-xX3x

庆的物质的量分数="CH4)+〃(H&L(CO)+MH2)=3-X+3：；X+3X解得

3

x=2mol,转化率a(CHJ=鬻X100%=^—X100%=66.67%,平衡常数仁

3mol

P(CO)X〃3(HJ—/xO.DxCmx。［),

(Mpa)2=4.32X10'2(Mpa)2；反应速率

P(CH4)xp(H2O)(J-xO.l)x(-xO.l)

1010

(3)厌氧细菌可将葡萄糖转化为CU和H2,由图可知，pH为5.5时，若要提高

乩的产率，降低甲烷产率，最佳温度为80℃。

【点睛】本题关键是理解图中给出的信息，注意(2)根据“乩的物质的量分数

为0.6”这一条件，可以列三段式求解CH4的转化率、压强平衡常数。

2.(山东省枣庄三中、高密一中、莱西一中2020届高三下学期第一次在线联考)

氮、碳氧化物的排放会对环境造成污染。多年来化学工作者对氮、碳的氧化物做

了广泛深入的研究并取得一些重要成果。

I.已知2N0(g)+02(g)2N02(g)的反应历程分两步：

第一步：2N0(g)N202(g)(快)A^<0；

2

nE=kiJEC(NO)；匕逆=L逆c(N202)

第二步：N202(g)+02(g)2N02(g)(慢)A冰0；

=

V2jEk2jEC(N202)C(02)；丫2逆=1<2逆c?(N02)

①在两步的反应中，哪一步反应的活化能更大—(填“第一步”或“第二步”)。

②一定温度下，反应2N0(g)+02(g)2N02(g)达到平衡状态，请写出用

ki正、ki逆、kz正、kz逆友小的平衡常数表达式平；

II.(1)利用C02和CH4重整不仅可以获得合成气(主要成分为CO、H2),还可减

少温室气体的排放。已知重整过程中部分反应的热化方程式为：

4

①CH4(g)=C(s)+2H2(g)>0

②C02(g)+H2(g)=C0(g)+H20(g)A^>0

③CO(g)+H2(g)=C(s)+H20(g)A^<0

则反应C%(g)+C02(g)=2C0(g)+2H2(g)的A层

(用含NH\、△耳、AA的代数式表示)若固定n(CO2)=n(CH。，改变反应温

度，CO?和C4的平衡转化率见图甲。

同温度下CO2的平衡转化率大于CH4的平衡转化率，原因是o

（2）在密闭容器中通入物质的量均为0.lmol的CL和C02,在一定条件下发生反

应C02（g）+CH4（g）2C0（g）+2乩（g）,CH,的平衡转化率与温度及压

强（单位Pa）的关系如图乙所示。y点：v（正）v（逆）（填“大于"''小

于”或“等于已知气体分压（p分）=气体总压（p总）X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降求x点对应温度下反应的

平衡常数除__________________。

5

III.根据2CrO：+2H+(^。("一+丛。设计如图丙装置(均为惰性电极)电解

脑也。4溶液制取脑行2。7,图丙中左侧电极连接电源的极，电解制备过

程的总反应化学方程式为o测定阳极液中Na和Cr的含量，若Na与

Cr的物质的量之比为a：b,则此时NazCrO’的转化率为»若选择用熔

融K2c。3作介质的甲烷(CHD燃料电池充当电源，则负极反应式为

【答案】第二步瞥鲁△私+△晟-AACO?发生了其他副反应大

%逆K?逆

于竺负4Na2Cr04+4H20—2Na2Cr207+4Na0H+2H21+021（2-：）

9b

2

X100%CL-8e-+4C03=5C02+2H20

【解析】I.①总反应的快慢由反应慢的一步决定,慢反应所需要的活化能更大,

故答案为：第二步；

②因为反应达到平衡状态，所以VIIE=VI逆，丫2正=丫2逆，所以Vi正V2IE=VI逆V2逆，即ki

c2(NO)kk

正c2(N0)Xk2正C(N2()2)C(O2)=kl逆C(N2()2)k2正C(N2()2),则2「尚且，

C(N2O2)C(O2)k］逆k?逆

k］正正

故答案为:

扁逆卜2逆

II.(1)将已知的三个反应重新组合，反应1+2-3,得到反应CL(g)+C02(g)

―2C0(g)+2H2(g),根据盖斯定律得△生△A+卜压-AA,反应方程式中

CH,和CO2的化学计量数之比为1:1,投料比也为1:1,因此二者转化率应该相同,

但是所给的转化率图像中，CO2转化率曲线高于CIL转化率曲线，可能是CO?发生

了一些副反应造成的，故答案为：AK+AH-AA；CO2发生了其他副反应；

(2)反应CH4(g)+CO2(g)-2C0(g)+2H2(g)是个气体体积增大的反应,

6

压强越大，CH’的转化率越小，由图可知相同温度下，H条件下的转化率大于P2,

则H小于P2,压强为P2时，在Y点反应未达到平衡，则反应正向移动，所以VGE)>V(逆),

由图可知该温度下X所处条件下的平衡时甲烷的转化率为50%,则有：

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

起(mol/L)0.10.100

转(mol/L)0.050.050.10.1

平(mol/L)0.050.050.10.1

总物质的量=0.3mo1,总压为?2,其平衡常数=苧，故答

案为：大于；苧;

m.根据2Cr(V-+2H+===Cr2072-+H20,电解NazCrO,溶液制取NazCnO,，应在酸性条

件下进行，即右侧电极生成汗，则消耗0K，发生氧化反应，右侧为阳极，则左

侧为阴极，电解电源的负极，电解制备过程的总反应方程式为

4Na2Cr04+4H20—2Na2Cr207+4Na0H+2H21+021,设力口入反应容器内的NazCrO。为

Imol,反应过程中有xmolNazCrCh转化为Na2&2()7,则阳极区剩余NazCrO’为

(1-x)mol,对应的n(Na)=2(l-x)mol,n(Cr)=(l-x)mol,生成的NazCoO7为

对应的n(Na)=xmoLn(Cr)=xmol,根据Na与Cr的物质的量之比为a:b,解得

h2-P

X=2：,转化率为_^_X100%=(2-2)X100%°

若选择用熔融K2CO3作介质的甲烷燃料电池充当电源，则负极反应式为CH4-8e-

2

+4C03=5C02+2H20,故答案为；负；4Na2CrO4+4H2O—2Na2Cr2O7+4NaOH+2H21+02

7

t；(2-；)X100%；CH4-8e-+4C032=5C0+2H0

b22o

【点睛】本题主要考查了盖斯定律的应用、电极方程式的书写、根据图像对平衡

移动的判断、运用三段式计算平衡常数等，重点培养学生能够利用化学知识提取

题干信息的能力，难点在于第ID题NazCrO,转化率的计算。

3.(山东省莱芜一中2020届高三3月份开学考试)目前，处理烟气中S02常采

用两种方法：碱液吸收法和水煤气还原法。

I.碱液吸收法

52-7

25℃时，Kb(NH3«20)=1.8X10~；H2SO3：Kal=1.5X10~,1^=1.0X10；Ksp(CaS04)

=7.lX10-5o

第1步：用过量的浓氨水吸收S02,并在空气中氧化；

2+-+2-

第2步：加入石灰水，发生反应Ca+20H+2NH4+S04-CaS04I+2NH3•H20

Ko

(1)25c时，0.Imol・「(阳)2503溶液的pH(填或“=")7。

(2)计算第2步中反应的K=o

II.水煤气还原法

-1

已知：@2C0(g)+SO2(g)=S(l)+2CO2(g)AH^-37.0kJ•mol

-1

②2H2(g)+S02(g)=S(l)+2H20(g)AH2=+45.4kJ*mol

③CO的燃烧热AH3=-283kJ-mol-1

(3)表示液态硫(S)的燃烧热的热化学方程式为o

(4)反应②中，正反应活化能Ei(填或")AH2O

(5)在一定压强下，发生反应①。平衡时SO2的转化率a(SO。与投料比的比值

8

■累=y］、温度T的关系如图所示。

FlIKJ21

比较平衡时CO的转化率a(CO)：NMo逆反应速率：NP(填

或“=”)o

(6)某温度下，向10L恒容密闭容器中充入2moi庆、21noic0和2molS02发生反

应①、②，第5min时达到平衡，测得混合气体中CO?、HzO(g)的物质的量分别为

1.6mol、1.8molo

①该温度下，反应②的平衡常数K为o

②其他条件不变，在第7min时缩小容器体积，SO2的平衡浓度(填“增大”

“减小”或“不变”)。

【答案】(1)>

(2)4.3X1013

1

(3)S(l)+02(g)=S02(g)AH=-529kJ•mol

(4)>

(5)><

(6)2700增大

【解析】【分析】(1)根据区(阳3・乩0)=1.8*10-5>七田2so3)=L0X10Z分析判

断；

(2)第2步：加入石灰水，发生反应Ca/ZOH+ZNHZ+SCVvCaSON+2阳3・40,

9

化学平衡常数K=c©手::、瑞）,心广），结合电离平衡常数和溶度积常数

分析计算；

（3）根据盖斯定律分析解答;

（4）根据婚变△H2=E「E2结合反应②为吸热反应分析判断;

（5）反应①的正反应是气体体积减小的放热反应，温度相同、投料比的比值

n(CO)

=y］越大，SO2的转化率a越大；投料比相同时，温度越高，SO2的转化率

n(SO2)

a越低，据此分析解答;

⑹①根据三段式结合平衡常数K二需需计算；②其他条件不变，在第

7min时缩小容器体积，即使容器的压强增大，化学平衡正向移动，据此分析判

断。

【详解】（1）由于&（忡联）=1.8X10-5,冗2（H2so3）=LOXl（r,根据盐的水解规

律：“谁弱谁水解，谁强显谁性”可知，（阳）2503溶液呈碱性，pH>7；故答案为:

>;

2++2-

(2)第2步：加入石灰水，发生反应Ca+20H+2NH4+S04-CaS041+2NH3-H20化

学平衡常数

C2(NH3H2。)__________1__________________1

R-2+22+22525-4

c(Ca)c(OH-)c(NH4)c(SO4-)~Kb(NH3RO)Ksp(CaSO4)"(1.8x1O-)x7.1xIO-

.3X1013,故答案为：4.3X10。

(3)©2C0(g)+S02(g)-S(1)+2C02(g)AH^-37.OkJ/mol,②

2H2(g)+S02(g)=S(l)+2H20(g)△4=+45.4kJ/mol,CO的燃烧热△H3=-283kJ/mol,

即③C0(g)+；02(g)=C02(g)△H3=-283kJ/mol,根据盖斯定律③X2-①计算

10

S(l)+O2(g)=SO2(g)的△!!=(-283kJ/mol)X2-(-37.OkJ/mol)=-529kJ/moL热化

学方程式为S(l)+02(g)=S02(g)AH=-529kJ/mol,故答案为：S(l)+02(g)=S02(g)

△H=-529kJ/mol；

(4)反应②的正反应为吸热反应，熔变△乩=瓦-£2(逆反应活化能)>0,EFE2+A

H2,由于E2>0,所以&>△上,故答案为：〉；

(5)反应①的正反应是气体体积减小的放热反应，温度相同、投料比的比值

越大，SO2的转化率a越大、CO的转化率越小，即,>y2,投料比相

同时，温度越高，SO2的转化率a越低，所以N点的投料比小、温度低，则CO的

转化率大于M点CO的转化率；N、P投料比相同，但P点温度高，所以P点反应

速率大于N点，逆反应速率：N<P,故答案为：>；V；

(6)①对于2C0(g)+S02(g)-S(l)+2C02(g)

开始(mol/L)0.20.20

变化(mol/L)0.160.080.16

平衡(mol/L)0.040.120.16

对于2H2(g)+S02(g)wS(1)+240(g)

开始(mol/L)0.20.120

变化(mol/L)0.180.090.18

平衡(mol/L)0.020.030.18

所以反应②的化学平衡常数K=2:,/I止=2700,故答案为：2700；

c(H2)C(SO2)0.02x0.03

②其他条件不变，在第7min时缩小容器体积，即使容器的压强增大，由于两个

反应的正反应都是气体体积减小的反应，所以缩小体积，容器的压强增大，化学

11

平衡正向移动，二氧化硫的物质的量减小，但由于容器体积减小，所以二氧化硫

的浓度仍然会增大，故答案为：增大。

【点睛】

本题的易错点和难点为(6),把握平衡常数的意义及表达式是解题的关键，要注

意三段式格式的应用，以及外界条件对化学平衡的影响的理解。

4.(山东省淄博市2020届高三下学期第二次网考)甲醇、乙醇来源丰富、价格

低廉、运输贮存方便，都是重要的化工原料，有着重要的用途和应用前景，可以

用多种方法合成。

I.用CO?生产甲醇、乙醇

(1)已知：%的燃烧热为-285.8kJ/moLCH30H(1)的燃烧热为-725.8kJ/moL

CH30H(g)=CH30H(l)△层-37.3kj/mol,贝!|CO2(g)+34(g)=CH30H(g)+H20(1)

A/f=k.T/molo

(2)将CO2和&按物质的量之比1:3充入体积为2.0L的恒容密闭容器中反应[生

成H20(g)],如图1表示压强为0.1MPa和5.0MPa下C0?转化率随温度的变化

关系。

一1

/36

■

£

O.10

«O6.3214

部

宙18

eO.

_I2

hO.

HO.O

«16

»-

①a、b两点化学反应速率分别用Va、Vb,表示，则匕―K(填“大于”、“小于”

或“等于”)。

②列出a点对应的平衡常数表达式代o

12

(3)在1.0L恒容密闭容器中投入1molCO2和2.75mol庆发生反应:C()2(g)+3H2(g)

CH3OH(g)+H20(g),实验测得不同温度及压强下，平衡时甲醇的物质的量变

化如图2所示，下列说法正确的是o

A.该反应的正反应为放热反应

B.压强大小关系为RVRVR

C.M点对应的平衡常数4的值约为1.04X10-2

D.在R及512K时，图中N点u(正)V口(逆)

(4)C02催化加氢合成乙醇的反应为:2C02(g)+6H2(g)C2H50H(g)+3H20(g)△

n(H?)

H；m代表起始时的投料比，即m=

n(CO2)

T4T/K

图4

①图3中投料比相同，温度7],则该反应的焰变0(填“〉”、“V”)。

②m=3时，该反应达到平衡状态后夕(总)=20aMPa,恒压条件下各物质的物质的

量分数与温度的关系如图4所示,则曲线b代表的物质为(填化学式),

方温度时，反应达到平衡时物质d的分压0(d)=0

II.甲醇的应用

(5)以甲醇为主要原料，电化学合成碳酸二甲酯的工作原理如图5所示。

13

离子交换膜。

图5

离子交换膜a为(填“阳膜”、“阴膜”)，阳极的电极反应式为

【答案】(1)-94.3

⑶"RC(CH3OH)C(H2O)

3天十K-C(CO2)C3(H2)

(3)AC

(4)<C022.5aMPa

+

(5)阳膜2CH30H+C0-2e=(CH30)2C0+2H

【解析】(1)(DH2(g)02(g)=H20(1)A^-285.8kJ/mol,

②CH30H(g)=CH30H(1)△层-37.3kJ/moL

③CH30H⑴+5O2(g)=C02(g)+240(1)△年-725.8kJ/mol,

由盖斯定律①X3-③-②；可得C02(g)+3H2(g)=CH30H(g)+H2。(1)△

年-94.3kJ/mol；

(2)①a、b两点温度相同，正反应为气体体积减小的反应，增大压强平衡正向

移动，二氧化碳转化率增大，故压强曲线A大于曲线B,压强越大反应速率越快,

故反应速率右大于K;

②a点发生反应：C02(g)+3H2(g)wCH30H(g)+HzO(g),平衡常数表达式

14

C(CH3OH)C(H2O)

A=3

C(CO2)C(H2)

(3)A.由图可知，随着温度升高，平衡时甲醇的物质的量在减小，所以升温平

衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应，故A正确；

B.由图可知，作一条等温线，因为该反应为气体体积减小的反应，压强越大，

平衡时甲醇的物质的量也越大，所以R>R>R,故B错误；

C.由图可知，M点对应的甲醇产量为0.25moL则

(

co2(g)+3H2(g)CH,OHg)+H2O(g)

始(mol/L)12.7500

变(mol/L)0.250.750.250.25

平(mol/L)0.7520.250.25

所以心嘿等=1.04X102故c正确；

0.75x2

D.由图可知，在R及512K时，N点甲醇的物质的量还小于平衡时的量，所以应

该正向移动，则匕正)>。(逆)，故D错误；

答案选AC；

(4)①由图3可知，相同压强下，温度越高氢气转化率越小，说明升高温度反

应向逆向移动，正反应放热，△*()；

②温度升高，反应逆向进行，所以产物的物质的量是逐渐减少的，反应物的物质

的量增大，由图可知，根据反应计量系数关系，曲线a代表的物质为4，b表示

C02,c为庆0,d为C2H5。出设开始氢气的投入量是3nmoL则二氧化碳是nmoL

二氧化碳的转化量是x,

282(g)+6H2(g)c2H50H(g)+3H2O(g)

起(mol)n3n00

变(mol)X3x0.5x1.5x

平(mol)n-x3n-3x0.5x1.5x

15

7

N点b、d的物质的量分数相同，所以n-x=O.5x,解得x=3n,总物质的量是

n-x+3n-3x+0.5x+l.5x=1n,压强之比等于物质的量之比，组分平衡分压=总压X

该组分的物质的量分数，d为C2H50H,达到平衡时乙醇的分压p(乙

2八U

—nx0.5

醇)o—x20aMPa=2.5aMPa；

-n

3

(5)由图分析可知氧气得电子，发生还原反应，与氢离子结合生成水，该电极

为阴极，则氢离子要透过交换膜a在阴极与氧气结合，则交换膜a为阳离子交换

膜；阳极上是甲醇和一氧化碳反应失电子发生氧化反应，电极反应为：

+

2CH30H+C0-2e=(CH30)2C0+2Ho

5.(山东省济南二中2020届高三线上检测)“低碳经济”已成为全世界科学家研

究的重要课题。为减小和消除CO2对环境的影响，一方面世界各国都在限制其排

放量，另一方面科学家加强了对CO?创新利用的研究。

-1

(1)已知：(DCO(g)+H20(g)—4I2(g)+C02(g)AH=-41kJ•mol

-1

②C(s)+2H2(g)^CH4(g)AH=-73kJ•mol

-1

③2co(g)^=C(s)+C02(g)AH=-171kJ•mol

写出CO?与小反应生成CA和H20(g)的热化学方程式：

(2)目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。为探究该反应原理，在容

积为2L密闭容器中，充入1mol(：。2和3.25mol4在一定条件下发生反应，

测得C02.CH30H(g)和HzO(g)的物质的量(n)随时间的变化如图所示：

16

①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率V(H2)=o

②下列措施一定不能使CO?的平衡转化率增大的是。

A.在原容器中再充入1molC02

B.在原容器中再充入1molH2

C.在原容器中充入1mol氮气

D.使用更有效的催化剂

E.缩小容器的容积

F.将水蒸气从体系中分离

(3)煤化工通常研究不同条件下CO转化率以解决实际问题。已知在催化剂存在

条件下反应：CO(g)+H2O(g)iH2(g)+CO2(g)中CO的平衡转化率随

P(H2O)/p(CO)及温度变化关系如图所示：

①上述反应的正反应方向是反应(填“吸热”或“放热”);

②对于气相反应，用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可以表示

17

平衡常数(记作&),则该反应的&=(填表达式，不必代数计算)；如果提

高p(H20)/p(CO),则冗(填“变大”“变小”或“不变”)o使用铁镁

催化剂的实际工业流程中，一般采用400°C左右、p(H20)/p(CO)=3-5,采

用此条件的原因可能是

(4)科学家用氮化保材料与铜组装成如图所示的人工光合系统，利用该装置实

现了用CO?和H20合成CH4O下列关于该电池的叙述错误的是o

—co2

CHTII

H2O质子交换膜

A.该装置能量转化形式仅存在将太阳能转化为电能

B.铜电极为正极，电极反应式为C02+8e-+8H+===CL+2H2()

C.电池内部肘透过质子交换膜从左向右移动

【答案】(1)C02(g)+4H2(g)^CH4(g)+2H20(g)AH=-162kJ・mo。

(2)0.1125mol-L_1•min_1ACD

(3)放热pC02pH2/pC0pH20不变催化剂的活性温度在400℃左右；

投料比太低，C0的平衡转化率不高，而400℃左右，投料比3〜5时C0的平衡

转化率较高，已能满足要求，再增加投料比，成本增大，但C0的平衡转化率提

高不多，经济上不合算

(4)A

【解析】【分析】(1)依据热化学方程式和盖斯定律分析计算；

(2)①根据图知，达到平衡状态时n(CH30H)=n(H20)=0.75mol,根据H原子守恒

得消耗n(H2)=2n(CH30H)+n(H20)=2X0.75mol+0.75mol=2.25mol,结合vOU=一

18

计算；

②使C02的转化率增大须使平衡向正反应方向移动，可采取的措施有增大压强、

分离生成物或增加另一种反应物等措施；

(3)①由图可知，在相同的粤黑时，温度越高，CO的转化率越低，据此分析

判断；②根据平衡常数的含义结合平衡常数只与温度有关判断；结合投料比、催

化剂的活性、经济成本分析解答；

(4)该装置中，根据电子流向可知GaN是负极、Cu是正极，负极反应式为：

+

2H20-4e=4H+021,正极反应式为：CO2+8e+8H=CH4+2H20,据此分析解答。

1

【详解】(1)©CO(g)+H20(g)H2(g)+C02(g)△H=-41kJ.mor,②C(s)+24(g)w

CH4(g)△H=-73kJ»mor,,③2C0(g)wC(s)+C02(g)△H=-171kJ・^lolT,盖斯定律计

算②+③—①X2得至!!(；025)+41128)—014(8)+21120(8)△11=-162©・1110广，故答案

1

为CO2(g)+4H2(g)^CH4(g)+2H2O(g)AH=-162kj-mor；

(2)①根据图知，达到平衡状态时n(CH30H)=n(H20)=0.75moL根据H原子守恒

得消耗n(H2)=2n(CH30H)+n(H20)=2X0.75mol+0.75mol=2.25moL从反应开始到平

A2.25mol

衡，氢气的平均反应速率丫(比)=韦=二^=0.1125mol/(L・min),故答案为

10min

0.1125mol/(L*min)；

②A.在原容器中再充入1molC02,平衡正向移动，但是反应消耗的二氧化碳增

加量小于加入二氧化碳增加量，所以二氧化碳的转化率减小，故A选；B.在原

容器中再充入ImolH2,平衡正向移动，消耗的二氧化碳量增加，则二氧化碳转

化率增大，故B不选；C.在原容器中充入1mol氨气，参加反应的各物质的物

质的量浓度不变，平衡不移动，则二氧化碳转化率不变，故C选；D.使用更有

19

效的催化剂，增大化学反应速率，但是平衡不移动，则二氧化碳转化率不变，故

D选；E.缩小容器的容积，增大压强平衡向气体体积减小的正反应方向移动，

二氧化碳转化率增大，故E不选；F.将水蒸气从体系中分离，平衡正向移动，

二氧化碳转化率增大，故F不选；不能使CO?的平衡转化率增大的有ACD,故答

案为ACD；

（3）①由图可知，在相同的喘益时，温度越高，CO的转化率越低，说明升高

温度，平衡逆向移动，说明正反应为放热反应，故答案为放热；

②对于气相反应，用某组分（B）的平衡压强（PB）代替物质的量浓度也可以表示平

衡常数（记作Kp）,反应的平衡常数=嘿然瞿；平衡常数只与温度有关，与

p（CO）p（H2O）

浓度无关，所以提高粤粤比，则KP不变；由图象可知，投料比太低，CO的转

化率不太高，而投料比3〜5时转化率已经很高，再增加投料比，需要大大的增

加蒸汽添加量，这样在经济上不合算，温度在400c左右时催化剂的活性最大，

所以一般采用400C左右，?需=3〜5,故答案为喘嘿不变；催化

剂的活性温度在400℃左右;投料比太低，C0的平衡转化率不高，而400C左

右，投料比3〜5时C0的平衡转化率较高，已能满足要求，再增加投料比，成本

增大，但CO的平衡转化率提高不多，经济上不合算；

（4）A.根据图示可知，该装置中将太阳能转化为电能和化学能，故A错误；

B.根据电子流向可知，Cu是正极，正极上二氧化碳得电子和氢离子反应生成甲

烷，电极反应式为：C02+8e+8H=CH4+2H20,故B正确；C.放电时，电解质溶液

中阳离子向正极移动，所以装置中的IT由左向右移动，故C正确；故选A。

20

6.(滕州一中2020届高三4月份线上化学模拟试题)“绿水青山就是金山银山”。

目前人们对环境保护、新能源开发很重视，研究NO?、NO、CO、SO?等大气污染物

转化为能参与大气循环的物质，对建设美丽中国具有重要意义。

(1)有人设计通过硫循环完成C0的综合处理，原理为

-1

a.2co(g)+S02(g)=S(l)+2C02(g)-37.4kJ•mol

-1

b.S(1)+2H20(g)^2H2(g)+S02(g)AH2=-45.4kJ-mol

则CO和水蒸气完全反应生成上和CO?的热化学方程式为

(2)C0可在一定条件下转化为CL0H。已知：向2L密闭容器中通入2moic0和

4molH2,在适合的催化剂和Ti温度下，发生反应CO(g)+2H2(g)=CH30H(g)△

H<0,lOmin时达到平衡状态，lOmin后改变温度为T2,20min时达到平衡状态，

反应过程中部分数据见表：

反应时间CO(mol)H2(mol)CH3OH(mol)

Omin240

lOmin2

20min0.2

①前lOmin内的平均反应速率v(C0)=；在20min时，温度T?下，该反

应的化学平衡常数为。

②若30min时升高温度，化学平衡常数值______(填："增大“减小”“不变”)o

③在％温度下，既能增大反应速率和提高C0平衡转化率的措施有

(填两种措施即可)

21

④在恒温恒容下，下列可以判断C0(g)+2H2(g)=CH30H(g)反应达到平衡状态的

(填序号)。

a.2V正(Hz)=v逆(CL0H)

b.混合气体的物质的量不再变化

c.单位时间内有1molCO消耗同时消耗2molH2

d.混合气体的平均相对分子质量不变

(3)已知反应2刖6)+026)12加2的正反应速率丫正=%。(1«))以02),其中ki

为速率常数，可通过下表实验数据计算k1、m、no

起始浓度/mol•L

组别初始速率/mol・L1•S-1

NO02

10.020.01257.98X103

20.020.025015.96X10-3

30.040.012531.92X10-3

贝!)ki=,m=,n=。

-1

【答案】(1)CO(g)+H20(g)^H2(g)+C02(g)△H=-41.4kJ・mol

(2)0.05moi/(L・min)225减小增大压强或增大氢气浓度或按原比

例等倍加入反应物bd

(3)159621

【解析】【分析】(1)是典型的盖斯定律的应用，注意热化学方程式需要标出各

物质的聚集状态；

(2)按照表格给出的数据进行速率的计算、平衡常数的计算即可，在判断反应

22

是否达到平衡状态时，要按照“各物质的浓度不再发生改变”为核心来进行分析;

(3)只要代入表格中的数据进行计算即可。

【详解】(1)将a式和b式相加，再除以2即可得到

CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)AH=-41.4kJ/mol；

(2)①根据方程式不难看出也和CO是按照2:1消耗的，因此在lOmin时CO有

Im。】，根据籍舟黑W(L")即可算出8的反应速率;在20min

时H2的物质的量为0.4mol,甲醇的物质的量为代入平衡常数的表达式

K_C(CH3OH)_0.9

-22=225即可;

C(CO)C(H2)-0.1X0.2

②题干告诉我们该反应是放热，因此若30min升高温度，平衡常数将减小；

③方法有很多，例如增大压强可以使平衡向气体分子数减少的方向移动，即正向

移动；也可以充入少量氢气，使平衡正向移动，提高一氧化碳的转化率；

④a.平衡时各物质的反应速率之比等于其计量数之比，故当氢气的消耗速率等于

甲醇的消耗速率的两倍时，反应才达到平衡状态，a项错误；

b.该反应是一个反应前后气体分子数改变的反应，因此当混合气体的物质的量不

再变化时，反应即达平衡状态，b项正确；

c.反应无时不刻在按照1:2的化学计量数之比消耗CO和也，所以不能作为平衡

状态的判据，c项错误；

d.因为反应前后气体分子数不同，故当混合气体的平均相对分子质量不变时，反

应即达平衡状态，d项正确；

答案选bd；

(3)代入表中的三组数据，有①7.98x10-3=k1XO.O2mxO.O125n；②

23

IS.QbxlO^k,x0.02mx0.0250n.(3)31.92x103=k,x0.04mx0.0125n.三个未知数三个方程,

联立①、③解得户2,联立①、②解得n=l,将m、n代入任意一个方程解得k=1596。

7.(聊城一中2020届高三4月份线上模拟)I.已知：

+--1

(DNaHCO3(s)=Na(ag)+HCO3(aq)△H=+18.8IkJ・mol

-1

@Na2CO3(s)=2Na(aq)+C02(aq)△H=-16.44kJ・mol

-1

③2NaHC03(s)==Na2cO3(s)+C02(g)+H20(1)△H=+92.34kJ•mol

(1)资料显示，NaHCOs固体加热到100℃发生分解，但是加热NaHCOs溶液不到

80℃就有大量CO2气体放出，用反应热角度说明原因

--

（2）NaHC，溶液中主要存在2种化学平衡：a.HC03+H20^H2C03+0H,b.2HC03

2-・-1

-^C03+H20+C02O根据理论计算0.10mol.LNaHCOs溶液中2个反应的转

化率随温度变化如图1所示（不考虑相互影响）：

56

6

0.

4.：(25,3.0)-

Nf25,0.2)反应a

75

0.01.02.Q3.04.0506.07。

99W()

图2

①计算25℃0.lOmol•LNaHC03溶液中小与H2c。3的总浓度最大可能为

-1

mol•LO

②加热蒸干NaHC03溶液最后得到的固体是o

③25c时0.lOmol・L-1的NaHCOs溶液pH=8.3,加热到4分钟溶液沸腾，后保温

到7分钟。已知常温下Na2c。3溶液浓度和pH的关系如下表（忽略温度对Kw的影

响）：

24

c(mol,L

饱和0.200.100.0100.0010

T)

pH12.111.811.511.110.6

请在图2中作出NaHCOs溶液pH随时间变化曲线

II.研究得出当甲烷分解时，几种气体平衡时分压(Pa)与温度(℃)的关系如图

1

3

+5

中A