考点09化学反应原理综合题（原卷版）-高三《新题速递化学》10月刊

考点09化学反应原理综合题1．（2021·浙江省云峰联盟高三10月联考）“水煤气(CO和)”是化学工业常用的原料气，请回答：I.已知：焦炭、CO的标准燃烧热分别为、，氢气燃烧的热化学反应方程式：（1）试写出由焦炭和水蒸气生成水煤气的热化学反应方程式：___________（2）下列说法正确的是___________A．将煤炭在空气中直接加强热进行干馏，制备生成水煤气的原料焦炭B．水煤气可经过催化合成获得液体燃料、碳氢化合物和含氧有机物C．水煤气也可采用高温下煤和水蒸气直接作用制得D．在恒压反应釜中，利用焦炭与水蒸气高温制备水煤气时，适当加快通入水蒸气的流速，有利于水煤气的生成II.合成氨工厂以“水煤气”为原料，采用两段间接换热式绝热反应器(反应器中的催化剂对原料气的吸附时间长短，对原料气的转化率会造成一定影响)在常压下进行转换合成氨，装置如图。A反应器中主要发生的反应为：B反应器中主要发生的反应为：主反应：副反应：由进气口充入一定量含CO、、、的混合气体，在B中充分反应，在T℃下，反应达到平衡后，测得混合气体各组分的物质的量分别为CO0.2mol、、、、和。已知标准平衡常数：，其中表示标准压强()、、、表示各组分的分压，如，为体系中CO的物质的量分数（3）T℃时，主反应的压强平衡常数___________（4）平衡时CO的转化率为___________（5）进气空速对反应产品的收率有一定的影响，实验测得在不同进气空速下，测得平衡时的收率如下图所示①曲线中A点到B点变化的原因是：___________②若将绝热转换反应器改为恒温转换反应器，试在图中画出随进气空速变化的收率曲线___。2．（2021·黑龙江·哈九中高三10月月考）甲醇是一种用途十分广泛的基本有机化工原料。（1）制备甲醇的原料来源广泛，传统方法中可以通过_______制备甲醇。(填序号)A．煤的气化 B．煤的液化 C．石油的分馏 D．石油的裂解作为未来的重要碳源，其选择性加氢合成一直是研究热点。在加氢合成的体系中，同时发生以下反应：反应ⅰ反应ⅱ反应ⅲ（2）若某容器中只发生反应ⅱ、ⅲ，一定条件下建立平衡后，下列说法不正确的是_______(填序号)。A．反应ⅱ的平衡常数为1B．移去部分碳，反应ⅲ平衡不移动C．混合气体的平均相对分子质量保持不变D．选用合适的催化剂可提高在单位时间内的产量（3）设为相对压力平衡常数，其表达式写法：在浓度平衡常数表达式中，用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为)除以()。反应i、ⅱ、ⅲ的随(温度的倒数)的变化如图所示。①反应i、ⅱ、ⅲ中，正反应活化能小于逆反应活化能的反应有_______。②反应i的相对压力平衡常数表达式为_______。③在点对应温度下、原料组成为，初始总压为的恒容密闭容器中进行反应，体系达到平衡时的分压为。计算的平衡转化率_______。（4）维持压强和投料不变，将和按一定流速通过反应器，二氧化碳的转化率和甲醇的选择性随温度变化的关系如图所示：已知催化剂活性受温度影响变化不大。结合反应ⅰ和反应ⅱ，分析235℃后甲醇的选择性随温度升高而下降的原因是_______，二氧化碳的转化率随温度升高也在下降的可能原因是_______。3．（2021·江苏省镇江中学高三月考）和在特殊条件下会出现某些特殊的性质。（1）采用碱液吸收并进行电化学氧化可得到硫单质。当浓度较低时常用纯碱溶液进行吸收。下表为、的电离平衡常数。电离平衡常数纯碱溶液吸收少量的离子方程式为___________。（2）温度、压强分别超过临界温度(374.2℃)、临界压强(221MPa)的水称为超临界水。超临界水能够与氧气等氧化剂以任意比例互溶，由此形成了超临界水氧化技术。一定实验条件下，运用超临界水氧化技术氧化乙醇的结果如图1、图2所示，其中x为以碳元素计的物质的量分数，t为反应时间。①由图1，乙醇氧化过程中存在中间产物，该中间产物的化学式为_______。②由图2，随温度升高，峰值出现的时间提前，且峰值更高，其可能的原因是_______。（3）过氧化氢的电离方程式为。研究表明，过氧化氢溶液中的浓度越大，过氧化氢的分解速率越快。常温下，不同浓度的过氧化氢分解率与的关系如图3所示。一定浓度的过氧化氢，随增大分解率增大的原因是___________。（4）研究表明，对不同原子的结合能力具有差异性，在表面电还原生成的机理如下图：用简洁的语言描述图4中涉及的转化过程___________。4．（2021·海南高考真题）碳及其化合物间的转化广泛存在于自然界及人类的生产和生活中。已知25℃，时：①葡萄糖完全燃烧生成和，放出热量。②。回答问题：（1）25℃时，与经光合作用生成葡萄糖和的热化学方程式为___________。（2）25℃，时，气态分子断开化学键的焓变称为键焓。已知、键的键焓分别为、，分子中碳氧键的键焓为___________。（3）溶于水的只有部分转化为，大部分以水合的形式存在，水合可用表示。已知25℃时，的平衡常数，正反应的速率可表示为，逆反应的速率可表示为，则___________(用含的代数式表示)。（4）25℃时，潮湿的石膏雕像表面会发生反应：，其平衡常数___________。[已知，]（5）溶洞景区限制参观的游客数量，主要原因之一是游客呼吸产生的气体对钟乳石有破坏作用，从化学平衡的角度说明其原因___________。5．（2021·重庆市育才中学高三月考）大气污染是中国第一大环境污染问题，氮和硫的氧化物排放是造成大气污染的原因之一，研究它们的反应机理，对于消除环境污染有重要意义。（1）汽车尾气中的由如下反应产生：已知：则___________（2）反应过程中能量变化如图所示。在存在时，该反应的机理为：第一步：(快)第二步：(慢)下列说法正确的是___________(填序号)。A．反应速率主要取决于第一步 B．是该反应的催化剂C．逆反应的活化能大于 D．增大的浓度可显著提高反应速率（3）在一定条件下可发生分解反应：，某温度下向恒容密闭容器中加入一定量，测得浓度随时间的变化如表所示：0123451.000.710.500.350.250.17①内用表示的该反应的平均反应速率为___________。②一定温度下，在恒容密闭容器中充入一定量进行该反应，能判断反应已达到化学平衡状态的是___________。A．和的浓度比保持不变B．容器中压强不再变化C．D．气体的密度保持不变（4）某小组研究某恒容密闭容器中，在不同温度下，氮硫的氧化物之间的转化情况如图所示，已知，实验初始时体系中的和相等、和相等，其中P表示各气体的分压。①___________(填“>”“<”或者“=”)；温度为时化学平衡常数___________。②由平衡状态a到b，改变的条件是___________。6．（2021·合肥一中高三月考）铁及其化合物在日常生活生产中应用广泛，研究铁及其化合物的应用意义重大。回答下列问题：（1）已知高炉炼铁过程中会发生如下反应：FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g)ΔH1Fe2O3(s)+CO(g)=Fe3O4(s)+CO2(g)ΔH2Fe3O4(s)+4CO(g)=3Fe(s)+4CO2(g)ΔH3Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)ΔH4则ΔH4的表达式为ΔH4=___(用含ΔH1、ΔH2、ΔH3的代数式表示)。（2）把高炉出来的气体经过处理后通入NaOH溶液中完全吸收，再用0.01mol·L1的盐酸溶液进行滴定，所得气体与滴入的盐酸体积的关系如图，则滴定前溶液中离子浓度由大到小的顺序为：___。（3）铁等金属可用作CO与氢气反应的催化剂。已知某种催化剂可用来催化反应CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)ΔH＜0。在T℃、106Pa时将1molCO和3molH2加入容积不变的密闭容器中，实验测得CO的体积分数φ(CO)如表：t/min01020304050φ(CO)0.250.230.2140.2020.2000.200①能判断反应CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)达到平衡的是___(填字母)。a.容器内压强不再发生变化b.混合气体的密度不再发生变化c.v正(CO)=3v逆(H2)d.混合气体的平均相对分子质量不再发生变化②达到平衡时CO的转化率为___。③某种含铁催化剂可以催化合成乙烯：6H2(g)+2CO2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g)。已知温度对CO2的平衡转化率、实际催化率和催化剂催化效率的影响如图所示，结合图像分析温度低于250℃时CO2实际转化率变化的原因：___。（4）科学家最近采用碳基电极材料，在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，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，如图所示：负极区发生的反应有Fe3++e=Fe2+、___(写反应方程式)。7．（2021·江苏海安实验中学高三第一次月考）二氧化氮()是一种重要的氧化剂，可用于某些污染物的处理。（1）可由图1所示装置制备(电极不反应)。①电解时，溶液中_______移动(填“向左”或“向右”)。②阴极上产生的机理如图2所示(A、B均为含氯微粒，其他微粒未标出)。的电极反应式可以表示为_______。（2）可用于去除水体中的。控制其他条件不变，在水体分别为7.1、7.6、8.3时，测得浓度随反应时间的变化如图3所示。①时水体中转化为，转化为，该反应的离子方程式为_______。②反应相同时间，水体中浓度随增大而降低的原因可能是_______。（3）可对烟气中、进行协同脱除，涉及的部分反应如下：反应Ⅰ.反应Ⅱ.反应Ⅲ.反应Ⅳ.①反应Ⅳ的历程如图4所示，该历程中最大活化能_______。②保持其他条件不变，在不添加NO、添加NO两种情况下，测得反应相同时间模拟烟气中氧化率随变化如图5所示。添加NO时，氧化率比不添加NO时高，其原因可能是_______。8．（2021·四川省南充市白塔中学高三月考）Ⅰ.合理利用和转化、、CO、NO等污染性气体是环保领域的重要课题。（1）用催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物污染。已知：①②③与反应生成、和的反应热为_______。（2）已知的反应历程分两步：①(快)，②(慢)，一定温度下，反应达到平衡状态，该反应的平衡常数的表达式K=_______(用、、、表示)，反应①的活化能与反应②的活化能的大小关系为_______(填“>”“<”或“=”)。Ⅱ.已知催化加氢合成乙醇的反应原理为：。设m为起始时的投料比，即。（3）图1中投料比相同，温度从高到低的顺序为_______。（4）图2中、、从大到小的顺序为_______。（5）图3表示在总压为5MPa的恒压条件下，且时，平衡状态时各物质的物质的量分数与温度的关系。则曲线d代表的物质的化学名称为_______，时，该反应的平衡常数的计算式为_______。9．（2021·曲靖一中高三月考）工业上常用以下方法合成甲醇。已知：①H2(g)的燃烧热为285.8kJ·mol1；②CH3OH(1)的燃烧热为726.5kJ●mol1。（1）由CO2(g)和H2(g)生成液态甲醇和液态水的热化学方程式为________。（2）CO与H2也可以合成CH3OH，已知CO和H2可以利用如下反应制备：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)，一定条件下CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。T1<T2，则该反应的正反应是_______反应(填“吸热”或“放热”)；A、B、C三点处对应平衡常数(KA、KB、KC)的大小关系为_______。（3）已知I.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)；II.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)；III.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。图示为一定比例的CO2、H2；CO、H2；CO、CO2、H2三个反应体系下甲醇生成速率与温度的关系。490K时，曲线a与曲线b相比，CO的存在使甲醇生成速率增大，结合反应I、III分析原因：______。（4）在T°C时，向体积为2L的恒容容器中充入物质的量之和为3mol的H2和CO，发生反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，达到平衡时CH3OH的体积分数与起始时的关系如图所示。①当起始时，反应经过10min达到平衡，若此时CO的转化率为0.6，则0~10min内平均反应速率v(H2)=______。若此时再向容器中充入CO(g)和CH3OH(g)各0.4mol，达新平衡时H2的转化率将______(填“增大”“减小”或“不变”)。②当起始时，反应达到平衡状态后，CH3OH的体积分数可能对应图中的_____(填“D”、“E”或“F”)点。10．（2021·安徽省六安一中，阜阳一中，合肥八中等校高三联考）氮氧化物()造成酸雨、光化学烟雾、臭氧层破坏等危害，不仅破坏自然生态环境，而且严重危害人类健康。采用合适的还原剂能够实现烟气的高效脱硝。（1）活性炭还原脱硝可防止氮氧化物污染，已知：①②③则反应___________（2）可以消除氮氧化物的污染。主要反应原理为：，在3L密闭容器中，通入0.1mol和0.2mol，在一定温度下进行上述反应，反应时间(t)与容器内的物质的量(n)数据见下表：反应时间/min246810的物质的量n/mol0.040.060.070.0750.075①由表中数据，计算0~4min内：___________，的转化率为___________。②该温度下的平衡常数K的值为___________。（3）用食盐水作电解液电解烟气脱氮的原理如图所示，NO被阳极产生的氧化性物质氧化为，尾气经氢氧化钠溶液吸收后排入空气。电流密度和溶液pH对烟气脱氮的影响如图所示。①NO被阳极产生的氧化性物质氧化为，反应的离子方程式为___________。②溶液的pH对NO去除率影响的原因是___________。11．（2021·福建福州十八中高三10月月考）北京时间2021年6月17日9时22分，搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火发射。（1）火箭的第一、二级发动机中，所用的燃料为偏二甲肼和四氧化二氮，偏二甲肼可用肼来制备。①用肼(N2H4)作燃料，四氧化二氮作氧化剂，两者反应生成氮气和气态水。已知∶N2(g)+2O2(g)=N2O4(g)△H=+10.7kJ·mol1N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)△H=543kJ·mol1写出气态肼的电子式____。气态肼和气态N2O4反应的热化学方程式∶___。②肼——空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%—30%的KOH溶液。该电池放电时，通入肼的电极反应式是：_____，电池工作一段时间后，电解质溶液的pH将_____(填“增大”、“减小”、“不变”)。（2）H2S与CO2在高温下发生反应：H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g)ΔH>0。在610K时，将0.1molH2S与0.3molCO2充入2.5L的空钢瓶中，经过10min，反应达到平衡，反应平衡时水蒸汽的物质的量分数为0.125。①H2S的平衡转化率α1=_____%，反应平衡常数K=_____。②在610K时，经过10min反应达到平衡状态时生成H2O的平均化学反应速率=_____。③在650K重复实验，此反应的平衡常数K=0.25，经过8min时，测得水蒸汽的物质的量为0.04mol，该反应是否达到平衡_____(填“平衡”、“未达到平衡”或“无法确定”)。④一定温度下，在体积一定的密闭容器中进行H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g)反应，能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是_____。A.容器中压强不变B.容器中CO2的体积分数不变C.v正(H2O)=v逆(H2O)D.容器中混合气体的密度不变⑤要增大该反应的反应平衡常数K值，可采取的措施有_____。A.增大H2S的起始浓度B.增大反应体系压强C.使用高效催化剂D.升高温度12．（2021·山东省实验中学高三第一次诊断考试）I.我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一、该重整反应体系主要涉及以下反应：a)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)∆H1b)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)∆H2c)CH4(g)C(s)+2H2(g)∆H3d)2CO(g)CO2(g)+C(s)∆H4e)CO(g)+H2(g)H2O(g)+C(s)∆H5（1）根据盖斯定律，反应a的∆H1=___________(写出一个代数式即可)。（2）上述反应体系在一定条件下建立平衡后，下列说法正确的有___________。A．增大CO2与CH4的浓度，反应a、b、c的正反应速率都增加B．移去部分C(s)，反应c、d、e的平衡均向右移动C．加入反应a的催化剂，可提高CH4的平衡转化率D．降低反应温度，反应a～e的正、逆反应速率都减小（3）一定条件下，CH4分解形成碳的反应历程如图1所示。该历程分___________步进行，其中，第___________步的正反应活化能最大。（4）设为相对压力平衡常数，其表达式写法：在浓度平衡常数表达式中，用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(kPa)除以p0(p0=100kPa)。反应a、c、e的随(温度的倒数)的变化如图2所示。①反应a、c、e中，属于吸热反应的有___________(填字母)。②反应c的相对压力平衡常数表达式为=___________。③在图2中A点对应温度下、原料组成为n(CO2)：n(CH4)=1：1、初始总压为100kPa的恒容密闭容器中进行反应，体系达到平衡时H2的分压为40kPa。则CH4的平衡转化率为___________。13．（2021·云南玉溪高三第一次教学质量检测）2030年“碳达峰”、2060年实现“碳中和”的国际承诺使CO2的回收及综合利用越来越受到我国科学家的重视。请根据如下信息回答相应问题：（1）若用CO2和H2制取甲醇，反应的能量变化如下图所示：根据上图可知用CO2和H2制取甲醇的热化学方程式为_______。（2）在2L恒容密闭容器中分别投入2molCO2和6molH2制取甲醇。温度一定时(水为气态)，下列说法能说明该反应达到平衡状态的是_______。A．混合气体的密度不再改变 B．混合气体的压强不再改变C．(CO2)=2(H2) D．CO2和H2的物质的量之比不再改变（3）在2L恒容密闭容器a和b中分别投入2molCO2和6molH2，在不同温度下(水为气态)制取甲醇，各容器中甲醇的物质的量与时间的关系如下图所示。①Ta_______Tb(填“>”“<”或“=”)。若其他条件不变，改变一个条件反应由曲线b变为曲线c，则改变的条件是_______。②容器b中0~10min氢气的平均反应速率v(H2)为_______mol·L1·min。用平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数。该反应达到平衡时体系的总压强为p，则容器b中反应平衡常数Kp=_______(用含p的计算式表示，不必化简)。（4）一种利用光电驱动协同转化去除H2S和CO2的装置如图所示，石墨烯电极A的电极反应式为_______。14．（2021·河南许昌·高三一模）掺杂硒的纳米氧化亚铜催化剂可用于工业上合成甲醇，其反应为CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)∆H=99kJ·mol1，回答下列问题：（1）部分化学键的键能如下表所示。则x=___________化学键HHCOCOHOCHE/(kJ∙mol1)4363511076463x（2）按投料，将H2与CO充入一密闭容器中，在一定条件下发生反应，测得CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图1所示。已知：v正=k正c(CO)∙c2(H2)，v逆=k逆c(CH3OH)，其中k正、k逆为速率常数。①根据影响化学反应速率的条件和结论，你认为下列哪些因素，对一个反应的速率常数的大小没有影响。_____(填序号)。A．温度B．活化能C．反应物浓度D．催化剂②压强P1、P2、P3由小到大的顺序是___________。③T1°C、压强为P3时，若密闭容器体积为VL，向其中充入3molH2和3molCO发生反应，5min后反应达到平衡，则0~5min内，v(H2)=_______mol·L1∙min1。若N点对应的压强为P3，则反应处于该点时v正______v逆(填“>”“<”或“=”)。X、Y、M三点对应的平衡常数从大到小的顺序是______。（3）若体系初始态和终态温度保持325°C，向10L恒容密闭容器中充入2molCO和3molH2，发生反应，体系总压强(p)与时间(t)的关系如图2中曲线I所示，曲线II为只改变某一条件的变化曲线。①曲线II所对应改变的条件可能为___________。②体系总压强先增大后减小的原因为___________。③该条件下H2的平衡转化率为___________%(结果保留一位小数)。15．（2021·广东省“六校联盟”高三第二次联考）乙炔可用于照明、焊接及切割金属，也是制备乙醛、醋酸、苯、合成橡胶、合成纤维等的基本原料。甲烷催化裂解是工业上制备乙炔的方法之一，裂化反应体系主要涉及以下过程：a)2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g)△H1b)C2H2(g)+H2(g)C2H4(g)△H2c)CH4(g)C(s)+2H2(g)△H3d)2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g)△H4（1）根据盖斯定律，△H1=___________(用代数式表示)（2）恒容密闭容器中，上述反应体系一定温度下达到平衡后，下列说法正确的是___________。A．C2H2与H2浓度之比不再变化B．C2H2和C2H4的浓度相等C．移走部分的C(s)，反应b、c平衡均正向移动D．充入H2，反应a、c、d的正反应速率减小（3）反应a的v逆=k·p(C2H2)·p3(H2)，k为速率常数，在某温度下，测得实验数据如表：p(C2H2)(MPa)p(H2)(MPa)v逆(MPa·min1)0.05p14.8p2p119.2p20.158.1分析数据得知，p2=___________MPa，该温度下，该反应的逆反应速率常数k=___________MPa3·min1（4）一定条件下，向VL恒容密闭容器中充入0.12molCH4，只发生反应d，达到平衡时，测得分压p(H2)：p(CH4)=2：1。CH4的平衡转化率为___________(结果保留两位有效数字)。（5）在恒容密闭容器中，甲烷分解体系中几种气体的平衡分压(p/Pa)与温度(t/℃)的关系如图10所示。①由图像可知，反应a、b、c中属于吸热反应的是___________。在725℃下，反应c的Kp=___________Pa。比较反应a、c，反应倾向较大的是反应___________。②工业上催化裂解甲烷常通入一定量的H2，原因是___________。16．（2021·全国高三月考）当今，世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点，降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。因此，研发二氧化碳的利用技术，将二氧化碳转化为能源是缓解环境和能源问题的方案之一。（1）大气中二氧化碳的主要来源是煤、石油及其他含碳化合物的燃烧。已知25℃时：①6C(石墨，s)+3H2(g)=C6H6(l)△H=+49.1kJ·mol1②C(石墨，s)+O2(g)=CO2(g)△H=393.5kJ·mol1③H2(g)+O2(g)=H2O(l)△H=285.8kJ·mol1则25℃时C6H6(l)的燃烧热△H=___。（2）CO2和H2在一定条件下合成甲醇。在2L恒容密闭容器中充入总物质的量为6mol的CO2和H2，发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，改变氢碳比[]，在不同温度下反应达到平衡状态，测得的实验数据如表。温度/KCO2转化率/%5006007008001.5453320122.0604328153.083624022①下列说法中正确的是___(填标号)。A．v(CH3OH)=v(CO2)时，反应达到平衡B．增大氢碳比，平衡正向移动，平衡常数增大C．CO2和H2合成甲醇为放热反应D．当混合气体密度不变时，达到平衡②在700K、氢碳比为3.0的条件下，若5min时反应达到平衡状态，则0～5min内用H2表示的平均反应速率为___。（3）二氧化碳催化加氢合成乙烯的原理为2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)。原料初始组成n(CO2)：n(H2)=1：3，体系压强恒定为0.1MPa，不同温度下反应达到平衡时，四种组分的物质的量分数x随温度T的变化如图1所示。①CO2催化加氢合成C2H4反应的△H___0(填“大于”或“小于”)。②根据图中点A(a、b两线交点)，计算该温度时反应的平衡常数Kp=___(MPa)3(列出计算式，以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。（4）电解法转化CO2可实现CO2的资源化利用，电解CO2制HCOO的原理示意图如图2所示：装置中Pt片应与电源的___极相连，反应时阴极电极反应式为___。17．（2021·山东省实验中学高三第一次诊断考试）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：氨热分解法制氢气一定温度下，利用催化剂将NH3分解为N2和H2.回答下列问题：（1）已知反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)△H=90.8kJ。mol1，△S=198.9J·mol1·K1，在下列哪些温度下反应能自发进行？___________(填标号)。A．25℃ B．125℃ C．225℃ D．457℃（2）某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下，将0.1molNH3通入3L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200kPa)，各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。①若保持容器体积不变，t1时反应达到平衡，用H2的浓度变化表示0～t1时间内的反应速率v(H2)___________mol·L1·min1(用含t1的代数式表示)②t2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N2分压变化趋势的曲线是___________(用图中a、b、c、d表示)。③在该温度下，反应的标准平衡常数___________。(已知：分压=总压×该组分物质的量分数，对于反应dD(g)+eE(g)gG(g)+hH(g)，，其中=100kPa，pG、pH、pD、pE为各组分的平衡分压)。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。（3）电解过程中OH的移动方向为___________(填“从左往右”或“从右往左”)。（4）阳极的电极反应式为______________________。18．（2021·浙江省十校联盟高三10月联考）研究氮及其化合物的反应对化工生产和改善环境有重要意义。请回答：（1）下列关于工业合成氨和制硝酸的说法不正确的是___________A．合成氨工艺中将、通过压缩机加压至能有效提高生产效率B．合成氨工艺中将液化分离以及循环使用、，能提高原料利用率C．制硝酸的吸收塔中常用浓硝酸吸收，以防止形成酸雾D．合成氨和制硝酸工艺中，进入催化装置的原料气须使用纯净的、和、（2）工业上利用选择性催化还原法对烟道气进行脱硝，反应如下：无氧条件下有氧条件下①和在催化剂表面反应进程中的相对能量变化如图所示，决定脫的速率的过程是H的移除，原因是____。②一定比例的、、混合气以一定的流速通过催化装置进行模拟脱硝，和的转化率与温度的关系如图所示。超过后，和发生了副反应，导致转化率急剧下降，该副反应的方程式是___________。③向脱硝反应的体系中添加可显著提高脱除率，原因可用一组离子方程式表示，请补充其中的1个离子方程式。(已知含氮微粒最终转化为)Ⅰ.Ⅱ.；_____Ⅲ.Ⅳ.（3）存在如下平衡：。①在恒定温度和标准压强下，往针筒中充入一定体积的气体后密封并固定活塞于A位置，平衡后在时刻迅速移动活塞至B位置并固定，再次达到平衡，针筒内气体压强变化如图所示。若时刻又迅速移动活塞至A位置并固定，时刻恰好平衡，请将阶段的图像补充完整___。②在一定条件下，与的消耗速率与各自的分压有如下关系：，；为用平衡分压表示的化学平衡常数；Arrhenius经验公式为，其中为活化能，T为热力学温度，k、、为速率常数，R和C为常数。则的____(用含、T、R的代数式表示)19．（2021·湖北省京山市、安陆市等高三百校联考）甲醇是一种重要的工业品，也可作燃料电池的原料。回答下列问题：（1）CH3OH的电子式为___；Sn与C位于同一主族，核电荷数为50，其在元素周期表中的位置为___。（2）微型直接甲醇燃料电池是通过MEMS工艺制作的一种微型能源装置，具有结构简单、体积小、质量轻、比能量密度高、环境污染小等优点，其装置如图所示：①通入CH3OH和H2O的电极为该电池的___(填“正极”或“负极”)，该电极上的电极反应式为___。②电解质溶液可能为____(填“稀H2SO4”或“KOH溶液”)。（3）T℃时，将0.75molCO2和2.25molH2的混合气体通入体积为1L的恒容密闭容器中，在一定条件下发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，5min后反应达到平衡，此时容器压强为起始压强的。①平衡时，CH3OH的物质的量为___mol。②0～5min内，v(H2)=__mol·L1·min1。③CO2的转化率为___。(保留3位有效数字)20．（2021·广州高三10月调研考）催化还原是解决温室效应及能源问题的重要手段之一、研究表明，在催化剂存在下，和可发生两个平行反应，分别生成和。反应的热化学方程式如下：IⅡ某实验室控制和初始投料比为1∶2.2，经过相同反应时间测得如下实验数据：实验编号温度(K)催化剂转化率()甲醇选择性()a54312.342.3b54310.972.7c55315.339.1d55312.071.6（备注）纳米棒；纳米片；甲醇选择性：转化的中生成甲醇的百分比。已知：①和的燃烧热分别为和②回答下列问题(不考虑温度对的影响)：（1）反应Ⅰ的平衡常数表达式___________；反应Ⅱ的______。（2）有利于提高转化为平衡转化率的措施有______。A．使用催化剂B．使用催化剂C．降低反应温度D．投料比不变，增加反应物的浓度E．增大和的初始投料比（3）对比实验a和c可发现：相同催化剂下，温度升高，转化率升高，而甲醇的选择性却降低，请解释甲醇选择性降低的可能原因______。对比实验a和b可发现：相同温度下，采用纳米片使转化率降低，而甲醇的选择性却提高，请解释甲醇的选择性提高的可能原因______。（4）在下图中分别画出反应Ⅰ在无催化剂、有和由三种情况下“反应过程能量”示意图___。（5）研究证实，也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，则生成甲醇的反应发生在___________极，该电极反应式是___________。21．（2021·山东青岛·高三开学考试）综合利用碳氧化物对促进低碳社会的构建具有重要意义。一定条件下，由二氧化碳合成乙醇的反应原理为2CO2(g)+6H2(g)C2H5OH(g)+3H2O(g)。回答下列问题：Ⅰ．已知化学键键能如表所示化学键键能/799358436413347467（1）上述反应的___________。Ⅱ．在恒容密闭容器中进行上述反应，某压强下起始时按照不同氢碳比投料(如图中曲线①③)，测得平衡转化率与温度的关系如图所示。（2）氢碳比最大的曲线是___________(填标号，下同)，一定温度下，起始以该氢碳比充入一定量和发生反应，下列能说明该反应已达平衡状态的是___________。a．容器内气体平均相对分子质量不变b．容器内气体密度不变c．每生成，断裂个键d．容器内压强不变（3）在恒容密闭容器中按曲线③的起始氢碳比投料，充入和，发生反应，达到平衡。已知该反应速率，其中、分别为正、逆反应速率常数，为物质的量浓度。①a、b、c处的大小关系为___________(用a、b、c表示)。②：a___________b(填“大于”、“小于”或“等于”)，原因是___________。③a点处___________(填数值，保留两位小数)。22．（2021·湖北省武昌实验中学高三月考）电催化合成氨方法被认为是人工固氮最有前途的方法之一，具有反应条件温和、利用可再生能源驱动、直接以水为氢源等优点，近年来引起科研工作者广泛的研究兴趣。（1）已知H2的标准摩尔燃烧热为akJ/mol，NH3的标准摩尔燃烧热为bkJ/mol，请计算反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的△H=___________。（2）向一恒定温度的密闭容器中充入平均相对分子质量为15的N2和H2的混合气体，保持30MPa条件下反应：①下列哪些选项可以判断反应已达到平衡：___________。A．3v(H2)正=2v(NH3)逆B．N2的体积分数不再变化C．N2和H2的浓度比为定值D．混合气体的密度不再变化②上述混合气体中氢气的转化率如图1所示，图中曲线Ⅰ为氢气的平衡转化率与温度的关系，曲线Ⅱ表示不同温度下经过相同反应时间后的氢气转化率，请说明随着温度的升高，曲线Ⅱ向曲线Ⅰ逼近，于M点重合，其原因是___________。③上述条件下，在不同催化剂作用下，相同时间内H2的转化率随温度的变化如图2所示，催化剂效果最佳的是催化剂___________(填“Ⅰ”“Ⅱ”“Ⅲ”)。b点v正___________v逆(填“＞”“＜”或“=”)。图2中测得a点混合气体平均相对分子质量为18.75，a点对应温度下反应的平衡常数Kp=___________。(保留两位有效数字，Kp为以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)（3）东南大学王金兰课题组提出合成氨的“表面氢化机理”如图，在较低的电压下实现氮气的还原合成氨。已知：第一步：(快)(吸附在催化剂表面的物种用*表示)第二步：中间体(吸附在催化剂表面)(慢)第三步：___________(快)第三步的方程式为___________，上述三步中的决速步为第二步，原因是___________。该法在合成氨的过程中能量的转化形式是___________，较传统工业合成氨法，具有能耗小、环境友好的优点。23．（2021·江苏八校联盟高三上学期第一次适应性检）CO2综合利用有利于实现碳中和目标，对于构建低碳社会具有重要意义。（1）在太阳能的作用下，缺铁氧化物[如Fe0.9O]能分解CO2，其过程如图所示。过程①的化学方程式是___________。在过程②中每产生1molO2，转移电子___________mol。（2）CO2与H2一起直接制备甲醇，其中的主要过程包括以下反应：①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=—49.0kJ·mol−1②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH=+41.1kJ·mol−1研究表明：在其他条件相同的情况下，用新型催化剂可以显著提高甲醇的选择性，使用该催化剂，按n(CO2)：n(H2)=1：3(总量为amol)投料于恒容密闭容器中进行反应，CO2的平衡转化率和甲醇的选择率(甲醇的选择率：转化的CO2中生成甲醇的物质的量分数)随温度的变化趋势如图所示：(忽略温度对催化剂的影响)①根据图中数据，温度选择___________K，达到平衡时，反应体系内甲醇的产量最高。②随着温度的升高，CO2的平衡转化率增加但甲醇的选择率降低，请分析其原因___________。（3）利用CO2在新型钌配合物催化剂下加氢合成甲酸，反应机理如图所示，图中含Ru配合物的某段结构用M表示。中间体为___________，研究表明，极性溶剂有助于促进CO2插入M－H键，使用极性溶剂后极大地提高了整个反应的合成效率，原因是___________24．（2021·广东实验中学高