2025高考假期提升专项练习化学解密之化学反应原理（解答大题）含答案及解析

2025菁优高考化学解密之化学反应原理（解答大题）一．解答题（共25小题）1．（2024•怀仁市校级三模）为了实现“碳达峰”和“碳中和”的目标，将CO2催化加氢合成低碳烯烃是解决温室效应和化工原料问题的有效途径。已知部分反应的热化学方程式如下：Ⅰ．6H2（g）+2CO2（g）⇌C2H4（g）+4H2O（g）ΔH1＝﹣268.65kJ•mol﹣1Ⅱ．9H2（g）+3CO2（g）⇌C3H6（g）+6H2O（g）ΔH2＝﹣131.50kJ•mol﹣1Ⅲ．12H2（g）+4CO2（g）⇌C4H8（g）+8H2O（g）ΔH3＝﹣380.22kJ•mol﹣1回答下列问题：（1）反应2C3H6（g）⇌C2H4（g）+C4H8（g）的ΔH＝kJ•mol﹣1。（2）120℃和有催化剂存在的条件下，恒容密闭容器中，反应Ⅱ达到平衡状态的标志是（填标号）。A．单位时间内消耗3molCO2，同时生成1molC3H6B．混合气体的密度不再改变C．反应速率v（H2）：v（CO2）：v（C3H6）：v（H2O）＝9：3：1：6D．混合气体的平均相对分子质量不再改变（3）用碳化钼催化CO2和CH4重整制氢的反应原理如图所示。①CH4发生的反应为yCH4+MoCxOy＝yCO+2yH2+MoCx，则CO2发生的反应为。②将1molCH4和1molCO2充入恒容密闭容器中发生反应：CH4（g）+CO2（g）⇌2CO（g）+2H2（g），在600K时，气体混合物中H2的物质的量分数x（H2）与反应时间t的关系如下表所示：t/min01020304050x（H2）/%01120263030该反应中，正反应速率v正＝k正•x（CH4）•x（CO2），逆反应速率v逆＝k逆•x2（CO）•x2（H2），其中k正、k逆为速率常数，则k逆＝（用Kx和k正表示，其中Kx为用物质的量分数表示的平衡常数）。600K时，该反应的Kx＝（保留1位小数）。（4）在总压强恒定为3.1MPa和＝3时，在容器体积可变的密闭容器中当只发生反应I时，平衡时各物质的物质的量百分数x与温度T的关系如图所示。A点时，CO2的平衡转化率为；乙烯的分压为MPa。B点对应温度下反应Ⅰ的压强平衡常数Kp＝（MPa）﹣3（保留1位小数）。2．（2024秋•西城区校级月考）研究CO2的综合利用、实现CO2资源化，是能源领域的重要发展方向。CH4—CO2催化重整反应Ⅰ为：；在此过程中还发生反应Ⅱ：。（1）在恒压、起始投料n（CH4）：n（CO2）＝1：1条件下，CH4和CO2平衡转化率随温度变化的曲线如图所示。①曲线（填“A”或“B”）表示CO2平衡转化率随温度的变化。②在800K条件下，达平衡时，体系内CO的体积百分含量为。（2）在高温下，CH4—CO2催化重整过程中还存在积碳反应：。①适当通入过量CO2可以有效缓解积碳，结合方程式解释其原因：。②当选用固体催化剂时，相同时间内测得CH4的转化率随反应温度的变化如图所示。CH4的转化率：a＞b，原因是。3．（2024秋•昆山市校级期中）有效去除大气中的NOx和水体中的氮是环境保护的重要课题。（1）已知：①2CO（g）+O2（g）＝2CO2（g）ΔH1＝﹣566.0kJ•mol﹣1；②N2（g）+2O2（g）＝2NO2（g）ΔH2＝+64kJ•mol﹣1。反应2NO2（g）+4CO（g）＝N2（g）+4CO2（g）；ΔH3＝。（2）NH3—SCR技术可用于脱除大气中的NO2①Cu基催化剂是NH3—SCR技术脱除NO中性能较为优异的新型催化剂，但烟气中的SO2会造成Cu基催化剂的催化性能下降。加入CeO2（基态Ce原子核外电子排布式为[Xe]4f15d16s2）可抑制SO2对Cu基催化剂的影响，其作用机理如图所示（含Ce化合物的比例系数均未标定）。（a）从整个反应机理来看，总反应中起还原作用的物质是（填化学式）。（b）在上述反应机理图中，CemOn的化学式为。②将3%NO、6%NH3、21%O2和70%N2的混合气体（N2为平衡气）以一定流速通过装有Cu基催化剂的反应器，NO去除率随反应温度的变化曲线如图所示。（a）在150﹣225℃范围内，NO去除率随温度的升高而迅速上升的原因是。（b）燃煤烟气中伴有一定浓度的HCl气体，它会造成NO去除率下降，其原因可能是。（3）电极生物膜法能有效去除水体中的，进行生物的反硝化反应。其可能反应机理如图所示。H2O在阴极得电子生成氢气2H2O+2e﹣＝H2↑+2OH﹣，则生物膜中发生脱硝反应的离子方程式为。4．（2023春•赣县区校级月考）化学变化过程中均存在物质变化与能量变化，某化学兴趣小组进行如图所示实验，以验证此结论。请回答下列问题：（1）将①中涉及的反应设计成如图所示的原电池，则溶液中的移向（填“正”或“负”）极，电极材料X不能是（填序号）。A．CuB．ZnC．PbD．石墨（2）进行实验②时，温度计中水银液面变化（填“升高”或“降低”）。（3）下列化学反应中的能量变化关系与③相符合的是（填序号）。A．生石灰溶于水B．盐酸与碳酸氢钠反应C．甲烷在空气中燃烧D．灼热的木炭与CO2反应（4）在300℃时，X、Y、Z三种气体在恒容密闭容器中反应时的浓度变化如图所示：请回答下列问题：①该反应的化学方程式为。②下列事实能表明300℃时该反应处于平衡状态的是（填序号）。A．v（X）：v（Y）：v（Z）＝2：2：1B．X（g）的物质的量浓度不变C．混合气体的质量不变D．混合气体的密度不变5．（2024秋•安徽月考）大气污染越来越成为人们关注的问题，烟气中的NOx必须脱除（即脱硝）后才能排放。臭氧是理想的烟气脱硝剂，其脱硝反应之一为：NO（g）+O3（g）⇌NO2（g）+O2（g）ΔH＝﹣200.9kJ•mol﹣1。（1）若ΔH＝+58.2kJ•mol﹣1，则反应3NO（g）+O3（g）＝3NO2（g）的ΔH＝kJ•mol﹣1。（2）对于反应NO（g）+O3（g）⇌NO2（g）+O2（g）ΔH＝﹣200.9kJ•mol﹣1。①在恒温恒容条件下，下列事实能够证明该反应已经达到平衡的是（填标号）。A．容器的压强不再改变B．混合气体密度不再改变C．混合气体颜色不再改变D．NO与O2的体积比不再改变②写出既能加快化学反应速率，又能增大NO转化率的方法。（3）在不同温度下，分别向10L的恒容密闭容器中按1：1充入一定量的NO和O3发生反应：NO（g）+O3（g）⇌NO2（g）+O2（g），其中NO的物质的量随时间变化如图所示：①图中T1T2（填“＞”“＜”或“＝”），判断的理由是。②温度为T1时，用NO表示t1～t2s内该反应的平均速率为；T1时该反应的平衡常数K为；若T1时NO和O3的起始投入量均为3amol，则达到平衡时NO的残留量为mol。6．（2024秋•鼓楼区校级期中）研究工业尾气处理是环境保护、促进社会可持续发展的重要课题。（1）脱除NO。已知：①脱硝反应CH4（g）+2NO（g）+O2（g）⇌CO2（g）+N2（g）+2H2O（g）的ΔH＝kJ•mol﹣1②一定条件下，n（CH4）：n（NO）：n（O2）＝1：1：50的气体与Ar混合，匀速通过催化脱硝反应器，测得NO去除率和CH4转化率随反应温度的变化如图1。分析NO的去除率随温度变化的原因。（2）脱除SO2。工业上用纳米MgO分散到一定浓度的MgSO4溶液中，配制成SO2烟气脱硫试剂。将含有SO2的烟气以一定流速持续通入到该脱硫试剂中，实时监测出口处气体中SO2脱除效率及脱硫试剂溶液的pH值，如图2所示。已知：ⅰ.纳米MgO活性较高，常温可与水反应：ⅱ.MgSO3难溶于水，Mg（HSO3）2可溶。①为提高烟气的脱硫效率，在不增加化学试剂情况下，可采取措施有：提高分散系中MgO与MgSO4的浓度、（写出两点）。②烟气脱硫开始阶段溶液呈碱性，很快pH值降到4左右。请分析原因。③实验发现：随着SO2的脱除，600s以后溶液pH值几乎不变，但MgSO4浓度逐渐升高。结合图2和图3分析，可能是因为溶液中的Mg（OH）2转化为MgSO4。写出该反应的离子方程式。（3）脱除H2S。催化剂CeO2﹣MgO对反应有高选择性，理论计算得到反应主要路径如图4所示，表示状态2的为（填选项）。7．（2024秋•杨浦区校级期中）治理大气中的H2S、SO2以及废水中的硫化物是环境保护的重要课题。加入固硫剂，是一种有效的治理措施。生石灰是常用的固硫剂，固硫过程中涉及的部分反应如下：①2CaO（s）+2SO2（g）+O2（g）⇌2CaSO4（s）ΔH1＝﹣1004kJ•mol﹣1②CaSO4（s）+CO（g）⇌CaO（s）+SO2（g）+CO2（g）ΔH2＝+219kJ•mol﹣1（1）写出反应①的化学平衡常数表达式。（2）CO的燃烧热为kJ•mol﹣1。A.﹣566B.﹣283C.566D.283大气中H2S能通过高温下与CO2反应进行协同转化处理。反应原理为：H2S（g）+CO2（g）⇌COS（g）+H2O（g），工业中测得的产物中有S2、SO2、CO等副产物。（3）一定温度下，在恒容密闭容器中发生以上反应，下列条件能判断反应达到平衡状态的是。（不定项）A.容器内H2O（g）不再生成B.容器内压强不再发生变化C.容器内气体密度不再发生变化D.v正（H2S）＝v逆（CO2）（4）在573K下，向2L恒容密闭容器中通入2molH2S和1molCO2，反应达到平衡后水蒸气的物质的量分数为0.2。①上述条件下H2S的平衡转化率α＝%。②在上述平衡体系中再加2molCO2（g）和2molH2O（g），通过数据说明平衡移动的方向。（5）在不同温度下，向密闭容器甲、乙中分别充入2molH2S和1molCO2，它们分别在有水分子筛（只允许水分子透过）和无水分子筛条件下反应，测得的CO2（g）平衡转化率随温度变化关系如图所示。①两个容器中使用了水分子筛的容器是。A.甲B.乙C.甲、乙中任一个②1173K以后平衡转化率变化的原因可能是。向BaCl2溶液中通SO2气体一段时间，再加H2O2溶液，最终得到白色沉淀。（6）关于以上实验说法正确的是。A.SO2体现氧化性B.白色沉淀中可能含BaSO3C.最终溶液呈强酸性D.若将BaCl2溶液换成Ba（OH）2溶液，现象完全一样（7）在清理试管中的BaSO4沉淀时，常加入饱和Na2CO3溶液，使BaSO4转化为BaCO3再用酸处理。现欲用1LNa2CO3溶液将0.01molBaSO4全部转化为BaCO3（假定溶液体积不变），则Na2CO3溶液的最初浓度应不低于。（写出计算过程）已知：BaCO3Ksp＝2.6×10﹣9；BaSO4Ksp＝1.1×10﹣108．（2024秋•青岛月考）电能与化学能之间的相互转化具有重要的实用价值。Ⅰ.以不同材料修饰的Pt为电极，一定浓度的NaBr溶液为电解液，采用电解和催化相结合的循环方式，可实现高效制H2和O2，装置如图所示。（1）电极a为（填“阴极”或“阳极”），b极的电极反应式为。（2）乙装置中发生反应的化学方程式为。（3）电解和催化过程中需不断向电解槽中补充Y，Y的化学式为。Ⅱ.恒温条件下，用如图1所示装置探究铁的电化学腐蚀，溶液pH、容器内压强随时间变化曲线如图2所示。（4）图2中表示pH的曲线为（填“a”或“b”）。BC段正极的电极反应式主要为。（5）图2中DE段曲线基本不变，此时电池的总反应为。（6）轮船上为减缓铁皮的腐蚀，常在船底四周镶嵌锌块，这种防护方法被称为。9．（2024秋•闵行区校级月考）Ⅰ．在铜、银催化下，乙烯与氧气反应生成环氧乙烷（）和乙醛，如图是该反应的历程。（1）请写出Cu在周期表中的位置。Cu元素基态原子的价层电子排布式为。②以生成乙醛为例，使用催化剂可以使反应活化能更低，反应速率更快。（2）以下电子排布式和价电子轨道表示式中，正确且对应微粒为基态原子的是。A．[Ar]3d10B．[Ar]3d54s1C．[Ar]3d44s1D．（3）以下有关原子结构的叙述错误的是（不定项）。A．激发态碳原子的电子排布式可以是1s22s12p3B．p区元素原子的p能级中一定都有电子C．第2周期元素中，第一电离能介于B、N元素之间的元素有2种D．某原子的电子由1s22s22p33s1跃迁至1s22s22p4形成的光谱是发射光谱（4）鉴别以上产物环氧乙烷和乙醛可以用（不定项）。A．质谱法B．红外光谱法C．李比希燃烧法D．核磁共振氢谱（5）已知：常温下，①[Cu（NH3）4]2+（aq）⇌Cu2+（aq）+4NH3（aq）K1＝5.0×10﹣14，②Cu（OH）2（s）+4NH3（aq）⇌[Cu（NH3）4]2+（aq）+2OH﹣（aq）K2＝4.4×10﹣7则Ksp[Cu（OH）2]＝（写数值）。Ⅱ．利用如图所示装置，探究Ag+氧化I﹣的反应。（6）图中盐桥中的电解质可用。A．KNO3B．KClC．Fe2（SO4）3（7）闭合K，电流计指针偏转。“石墨2”作。A．阴极B．阳极C．负极D．正极取石墨2表面产生的黑色沉淀0.0216g于试管中：①向黑色沉淀中滴加稀硝酸使其溶解；②继续滴加氨水至沉淀恰好溶解；③再滴加乙醛溶液，加热，产生光亮的银镜。（8）写出第①步反应的化学方程式。若黑色沉淀全部转化为银镜，理论上需要乙醛mol。10．（2024秋•和平区校级月考）二氧化碳甲烷重整反应制备合成气（H2+CO）是一种生产高附加值化学品的低碳过程。该过程存在如下化学反应：①CH4（g）+CO2（g）⇌2H2（g）+2CO（g）ΔH1②③④回答下列问题：（1）ΔH1＝，反应①正向自发进行（填字母）。A．低温下能B．高温下能C．任何温度下都能D．任何温度下都不能（2）反应体系总压强分别为5.00MPa、1.00MPa和0.50MPa时，CH4平衡转化率随反应温度变化如图所示，则代表反应体系总压强为5.00MPa的曲线是（填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”），判断依据是。（3）当反应体系总压强为0.1MPa时，平衡时部分组分的物质的量随反应温度变化如图所示。随反应温度的升高，CO2的物质的量先增加后减少，主要原因是。11．（2024秋•青岛月考）Ⅰ.当今社会的主题之一：发展经济，节能减排。而燃料电池因其无污染，且原料来源广可再生被人们青睐，广泛应用于生产、生活、科学研究中，现有如图所示装置，所有电极均为Pt，请按要求回答下列问题：（1）写出a极的电极反应。（2）乙池中c极的电极反应。（3）若CuSO4（aq）足够，电解一段时间后，要恢复到原来的状态，则可加入。（填序号）A.CuOB.Cu（OH）2C.CuCO3D.Cu2（OH）2CO3（4）现用丙装置电解硫酸钾溶液制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾，其中M、N为离子交换膜，只允许某些离子通过，则A出口导出的溶液溶质为（写化学式），M为离子交换膜（填“阴”或“阳H”）。Ⅱ.如图为青铜器在潮湿环境中发生的电化学腐蚀的示意图。（5）环境中的Cl﹣扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔铜锈Cu2（OH）3Cl，其离子方程式为。（6）若生成4.29gCu2（OH）2Cl，则理论上耗氧体积为L（标准状况）。12．（2024秋•南岗区校级月考）空气中CO2含量的控制和CO2资源利用具有重要意义。Ⅰ．CO2催化加氢合成甲醇是重要的碳捕获利用与封存技术，该过程主要发生下列反应：反应①CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）反应②CO2（g）+H2（g）⇌CO（g）+H2O（g）回答下列问题：（1）温度对CO2转化率及甲醇和CO产率的影响如图甲所示①由图甲，判断合成CH3OH最适宜的温度是。②温度升高CH3OH产率先升高后降低，转化率降低的原因除了温度对平衡的影响，还可能因为。③下列措施有利于提高CO2转化为CH3OH的平衡转化率的有。A．提高CO2和H2的投料比B．选用更高效催化剂C．增大体系压强D．体积和投料比不变，提高反应物浓度④在压强为p的恒温恒压密闭容器中加入1molCO2和3molH2反应，达到平衡状态时CO2的转化率为20%，生成CO的物质的量为0.05mol，则甲醇（g）的选择性为%。[甲醇选择性＝]（2）催化电解吸收CO2的KOH溶液可将CO2转化为有机物。在相同条件下，恒定通过电解池的电量，电解得到的部分还原产物的法拉第效率（FE%）随电解电压的变化如图乙所示。其中，QX＝nF，n表示电解生成还原产物X所转移电子的物质的量，F表示法拉第常数。①当电解电压为U1V时，电解过程中含碳还原产物的FE%为0，阴极主要还原产物为（填化学式）。②当电解电压为U2V时，阴极由生成CH4的电极反应式为。③当电解电压为U3V时，电解生成的C2H4和HCOO﹣的物质的量之比为（写出计算过程）。13．（2024秋•河东区校级月考）工业上以硫黄为原料制备硫酸的原理示意图如图，包括Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三阶段。Ⅰ.硫液化后与空气中的氧反应生成：SO2。（1）硫的燃烧应控制事宜温度，若进料温服超过硫的沸点，部分燃烧的硫以蒸汽的形式随SO2进入到下一阶段，会导致（填序号）。a.硫的消耗量增加b.SO2产率下降c.生成较多SO3（2）SO2（g）氧化生成SO3（g），随温度升高，SO2平衡转化率（填升高或降低）。（3）从能量角度分析，钒催化剂在反应中的作用为。Ⅱ.一定条件下，钒催化剂的活性温度范围是450～600℃。为了兼顾转化率和反应速率，可采用四段转化工艺：预热后的SO2和O2通过第一段的钒催化剂层进行催化氧化，气体温度会迅速接近600℃，此时立即将气体通过热交换器，将热量传递给需要预热的SO2和O2、完成第一段转化。降温后的气体依次进行后三段转化，温度逐段降低，总转化率逐段提高，接近平衡转化率。最终反应在450℃左右时，SO2转化率达到97%。（4）气体经过每段的钒催化剂层，温度都会升高，其原因是。升高温度后的气体都需要降温，其目的是。（5）采用四段转化工艺可以实现（填序号）。a.控制适宜的温度，尽量加快反应速率，尽可能提高SO2转化率b.使反应达到平衡状态c.节约能源Ⅲ.工业上用浓硫酸吸收SO3，若用水吸收SO3会产生酸雾，导致吸收效率降低。（6）SO3的吸收率与所用硫酸的浓度、温度的关系如图所示。据图分析，最适合的吸收条件：硫酸的浓度、温度。14．（2024秋•武汉月考）雾霾严重影响人们的生活，汽车尾气排放是造成雾霾天气的重要原因之一、已知汽车尾气排放时容易发生以下反应：①2NO（g）+O2（g）⇌2NO2（g） ②N2（g）+O2（g）⇌2NO（g） ③ ΔH3④2CO（g）+2NO（g）⇌N2（g）+2CO2（g） ΔH4（1）某反应的平衡常数表达式为，则该反应的热化学方程式为。（2）下列情况能说明反应①已达平衡状态的是。A．单位时间内生成1molNO2的同时消耗了1molNOB．在恒温恒容的容器中，混合气体的密度保持不变C．在恒温恒容的容器中，气体的颜色不变D．在恒温恒容的容器中，n（NO）：n（O2）：n（NO2）＝2：1：2（3）若容器容积不变，则下列措施可提高反应③中CO平衡转化率的是。A．使用高效催化剂B．充入He，使体系总压强增大C．将CO2（g）从体系中分离D．充入CO，使体系总压强增大（4）试分析反应③在（填“高温”、“低温”或“任意温度”）下能自发进行。（5）表格数据为反应④2CO（g）+2NO（g）⇌N2（g）+2CO2（g）的平衡常数K4随温度变化的关系，则ΔH40（填写“＞”或“＜”）温度250℃300℃350℃K42.00.270.012（6）探究反应④中平衡时CO2的体积分数与反应物中起始的比值、温度的关系，得到如图所示曲线。在X、Y、Z三点中，CO的转化率从大到小的顺序是。在2L密闭容器中加入NO与CO各3mol，经过5分钟达到平衡状态，根据图像计算平均反应速率υ（N2）＝。（7）HCOOH燃料电池。研究HCOOH燃料电池性能的装置如图所示，两电极区间用允许K+、H+通过的离子交换膜隔开。电池负极电极反应式为；放电过程中需补充的物质A为（填化学式）。15．（2024秋•硚口区校级月考）二甲醚（DME）被誉为“21世纪的清洁燃料”，由合成气制备二甲醚的主要原理如下：①CO（g）+2H2（g⇌）CH3OH（g）ΔH1＝﹣90.7kJ•mol﹣1K1②2CH3OH（g）⇌CH3OCH3（g）+H2O（g）ΔH2＝﹣23.5kJ•mol﹣1K2③CO（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+H2（g）ΔH3＝﹣41.2kJ•mol﹣1K3回答下列问题：（1）反应3H2（g）+3CO（g）⇌CH3OCH3（g）+CO2（g）的ΔH＝kJ•mol﹣1；该反应的平衡常数K＝（用K1、K2、K3表示）。（2）下列措施中，能提高（1）中CH3OCH3产率的有。A．使用过量的CB．升高温度C．增大压强（3）一定温度下，将0.2molCO和0.1molH2O（g）通入2L恒容密闭容器中，发生反应③，5min后达到化学平衡，平衡后测得H2的体积分数为0.1。则0～5min内v（H2O）＝，CO的转化率α（CO）＝。（4）将合成气以＝2通入1L的反应器中，一定条件下发生反应：4H2（g）+2CO（g）⇌CH3OCH3（g）+H2O（g） ΔH，其中CO的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图1所示，下列说法正确的是（填字母）。A．ΔH＜0B．p1＞p2＞p3C．若在p3和316℃时，起始时＝3，则平衡时，α（CO）小于50%（5）采用一种新型的催化剂（主要成分是CuMn的合金），利用CO和H2制备二甲醚（DME）。观察图2，当约为时最有利于二甲醚的合成。16．（2024秋•南京月考）草酸（H2C2O4）是一种白色粉末，可与酸性KMnO4溶液反应；其钠盐易溶于水，钙盐难溶于水。资料1：25℃时，草酸的电离平衡常数为：，。资料2：25℃时，，。Ⅰ．某化学小组研究草酸（H2C2O4）及其盐的性质（1）下列有关说法正确的是。A．草酸的电离方程式为B．0.1mol•L﹣1草酸溶液中：C．常温下，将草酸溶液加水稀释，溶液中所有离子的浓度均减小D．要使H2C2O4的电离程度增大，可采取的措施是加入少量草酸晶体（2）25℃时，向20mL碳酸钙的饱和溶液中逐滴加入1.0×10﹣3mol•L﹣1的草酸钾溶液20mL，产生草酸钙沉淀（填“能”或“不能”）。（3）常温下，用0.1000mol•L﹣1NaOH溶液滴定20.00mL某未知浓度的H2C2O4溶液，滴定曲线如图，c点所示溶液中：。①滴定过程中，c点溶液中的溶质是（写化学式），该草酸溶液的物质的量浓度为。②a点溶液pH＜7，溶液显酸性，其原因是（从平衡常数的角度解释）。Ⅱ．某化学小组研究草酸的应用（4）医学上常用酸性KMnO4溶液与H2C2O4溶液反应来测血液中钙的含量。测定方法是取2mL血液用蒸馏水稀释后，向其中加入足量的（NH4）2C2O4溶液，反应生成CaC2O4沉淀，将沉淀用稀硫酸溶解得到H2C2O4后，再用KMnO4溶液滴定。①滴定过程中发生的反应离子方程式为。②下列操作会引起测定结果偏高的是（填字母）。A．滴定管在盛装KMnO4溶液前未润洗B．滴定前读数正确，滴定终点时俯视读数C．装待测液的锥形瓶用蒸馏水洗涤后，用待测液润洗17．（2024秋•武汉月考）弱电解质的电离平衡、盐类的水解平衡均属于化学平衡。根据要求回答问题。（1）一定温度下，向1L0.1mol•L﹣1CH3COOH溶液中加入0.1molCH3COONa固体，则醋酸的电离平衡向（填“正”或“逆”）反应方向移动；水的电离程度将（填“增大”、“减小”或“不变”）。（2）99℃时，KW＝1.0×10﹣12，该温度下测得0.1mol•L﹣1Na2A溶液的pH＝9。①该条件下H2A的二级电离常数为。②体积相等、pH＝1的盐酸与H2A溶液分别与足量的Zn反应，产生的氢气。A．盐酸多B．H2A多C．一样多D．无法确定③将0.1mol•L﹣1H2A溶液与0.2mol•L﹣1氨水等体积混合，完全反应后溶液中各离子浓度的电荷守恒关系式为。（3）已知常温下，H2SO3的电离常数为Ka1＝1.54×10﹣2，Ka2＝1.02×10﹣7，H2CO3的电离常数为Ka1＝4.30×10﹣7，Ka2＝5.60×10﹣11。①下列微粒可以大量共存的是（填字母）。a.、b.、c.、d.H2SO3、②NaHSO3溶液中各离子浓度从大到小的排列顺序是。（4）0.1mol•L﹣1的NaHB溶液，测得溶液显碱性。则该溶液中c（H2B）c（B2﹣）（填“＞”、“＜”或“＝”）。18．（2024秋•洛阳月考）二氧化碳的回收利用是环保和能源领域研究的热点课题，回答下列问题：已知：反应ⅰ.CH3OH（g）+O2（g）⇌CO2（g）+2H2O（g）ΔH1K1反应ⅱ.2H2（g）+O2（g）⇌2H2O（g）ΔH2K2（1）反应ⅲ.CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）ΔH3K3，则ΔH3＝（用含ΔH1和ΔH2的代数式表示），K3＝（用含K1和K2的代数式表示）。（2）一定条件下，在5L恒容密闭容器中充入0.1molCO2和0.3molH2，发生主反应CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）和副反应CO2（g）+H2（g）⇌CO（g）+H2O（g）ΔH4。测得温度对CH3OH（g）、CO（g）平衡产率的影响如图所示。①ΔH4（填“＞”或“＜”）0。②反应达到平衡后，保持温度和体积不变，向密闭容器中充入少量的稀有气体，则v（CH3OH）（填“增大”“减小”或“不变”），副反应的化学平衡（填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”）移动。③5min时，反应达到平衡，此时测得CO2（g）的物质的量为0.02mol、H2（g）的物质的量为0.08mol，则副反应的Kp＝。（3）常温下，用氨水吸收CO2可获得NH4HCO3溶液。已知：常温下Ka1（H2CO3）＝4×10﹣7，Ka2（H2CO3）＝4×10﹣11，Kb（NH3•H2O）＝2×10﹣5。①NH4HCO3溶液中，各离子浓度由大到小的顺序为（用离子符号表示）。②反应++H2O⇌NH3•H2O+H2CO3的平衡常数K＝。19．（2024秋•高新区校级月考）载人航天工程对科学研究及太空资源开发具有重要意义，载人航天器必须给航天员提供基本的生存条件，其中涉及氧气再生、二氧化碳清除、水处理以及食物供给等。（1）氢氧燃料电池是短寿命载人航天器电源的一个合适的选择。如图是一种碱性氢氧燃料电池结构示意图。①氢气在（填“正”或“负”）极发生反应，请写出负极的电极反应式。②电池工作时产生的水会以水蒸气的形式被反应物气体带出，在出口加装冷凝器可以将水回收。冷凝器应装在出口（填“c”或“d”）处。（2）我国自行研制的“神舟”飞船使用了镍镉蓄电池组，其充放电时发生的反应为：Cd+2NiOOH+2H2O2Ni（OH）2+Cd（OH）2，其电池装置如图所示，阴离子交换膜两侧均注入KOH溶液。①下列对于该镍镉电池的分析中，正确的是。A．图示中的电池应先充电后，再使用B．充电时，OH﹣从镍电极区迁移进入镉电极区C．放电时，镍电极为电池的负极，镉电极为电池的正极D．充电或放电一段时间后，两电极区溶液中KOH的物质的量均未改变②镍镉电池在充电时，镉电极上发生的电极反应为；当Cd（OH）2和Ni（OH）2耗尽后仍继续充电，则会在电极发生副反应而造成安全隐患，称为电池过充电。此时镉电极上将生成气体（填化学式）；镍电极上则会发生反应（填电极反应式）而产生O2。20．（2024秋•河南月考）二氧化碳的再利用是当今科研的一项重要课题。回答下列问题：（1）工业上用CO2和H2反应合成二甲醚。已知反应：Ⅰ．CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）ΔH1＝﹣181.6kJ•mol﹣1；Ⅱ．2CH3OH（g）⇌CH3OCH3（g）+H2O（g）ΔH2＝﹣24.5kJ•mol﹣1。则反应2CO2（g）+6H2（g）⇌CH3OCH3（g）+3H2O（g）的ΔH＝kJ•mol﹣1。（2）在容积为1L的恒容密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，一定条件下只发生反应Ⅰ，测得CO2（g）和CH3OH（g）的浓度随时间的变化如图甲所示：①从3min～9min，用CO2表示的平均反应速率v（CO2）＝（保留两位有效数字）；第9min时v逆（CH3OH）（填“＞”“＝”或“＜”）第3min时v正（CH3OH）。②下列措施中能增大该反应的反应速率且利于平衡正向移动的是（填选项字母）。A．充入He（g）增大体系的压强B．将CH3OH分离出去C．使用高效催化剂D．增大CO2浓度（3）在2L刚性密闭容器中充入CO2和H2只发生反应Ⅰ，CO2的平衡转化率与温度和投料比的关系如图乙所示，已知A点的投料为6molCO2和12molH2。①从图中可知：T1（填“＞”或“＜”）T2；原因为。②T1温度时，反应的平衡常数K＝。21．（2024•淮南开学）氢能是新能源领域中与油气行业现有业务结合最紧密的一类，而制氢成本过高仍是目前氢能产业发展的挑战之一。甲烷、水蒸气重整制氢是目前工业制氢最为成熟的方法，涉及的主要反应如下：反应Ⅰ：CH4（g）+H2O（g）⇌CO（g）+3H2（g）ΔH1＝+206.3kJ•mol﹣1反应Ⅱ：CH4（g）+2H2O（g）⇌CO2（g）+4H2（g）ΔH2＝+165.2kJ•mol﹣1反应Ⅲ：CO（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+H2（g）ΔH3回答下列问题：（1）①计算ΔH3＝kJ•mol﹣1，反应Ⅱ的ΔS（填“＞”“＜”或“＝”）0。②以CH4、H2O和N2的混合气体为起始投料（N2不参与反应），保持混合气体总物质的量不变，在恒容的容器中对反应Ⅰ进行研究。下列说法正确的是（填标号）。A．升高温度，正、逆反应速率同时增大B．n（CO）：n（H2）保持恒定时，反应达到化学平衡状态C．增加起始投料时N2的体积分数，单位体积的活化分子数增加D．增加起始投料时CH4的体积分数，CH4平衡转化率增大（2）650℃时（局部温度过高会造成积碳），按照一定流速通入甲烷和水蒸气，当水碳比一定时，催化剂中无添加吸附剂和添加P—Li4SiO4吸附剂（吸收CO2）的情况下，各气体组分反应的平衡含量与时间的关系如图所示。①催化剂中添加P—Li4SiO4吸附剂与无添加吸附剂比较，t1min前H2的平衡含量升高，CO2、CO和CH4的平衡含量降低；t1min后H2的平衡含量降低，CO2、CO和CH4的平衡含量升高，最后与无添加吸附剂时的含量相同。可能的原因是。②实验时发现，t1min后CO2的平衡含量低于理论平衡值，CO的平衡含量高于理论平衡值，可能的原因是（用化学方程式表示）。（3）一定温度下，向2L容器中充入4molCH4（g）和12molH2O（g），若20min后反应达到平衡，容器中CO、CO2均为1mol。则0～20min内H2O的消耗速率v（H2O）＝mol•L﹣1•min﹣1，反应Ⅲ的压强平衡常数Kp＝（以分压表示，分压＝总压×物质的量分数）。22．（2024•沧州三模）我国科学家在含铂高效催化剂作用下把二氧化碳高效转化为清洁液态燃料—甲醇，反应原理为CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）ΔH。回答下列问题：（1）已知：①2CH3OH（g）+3O2（g）⇌2CO2（g）+4H2O（l）ΔH＝﹣1453kJ•mol﹣1②2H2（g）+O2（g）⇌2H2O（l）ΔH＝﹣571.6kJ•mol﹣1③H2O（I）⇌H2O（g）ΔH＝+44kJ•mol﹣1则CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）的反应热ΔH＝kJ•mol﹣1。（2）在绝热恒容的密闭容器中进行反应CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g），下列示意图正确且能说明该反应进行到t1时刻达到平衡状态的是（填标号）。（3）在恒温恒容的密闭容器中进行反应CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g），下列有利于提高CO2的平衡转化率的措施有（填标号）。A．使用更加高效的催化剂B．充入少量氦气（He）C．减小起始投料比[]D．将水蒸气及时分离出来（4）恒压下将CO2和H2按体积比1：3混合，在不同催化剂作用下发生如下反应：反应Ⅰ：CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）反应Ⅱ：CO2（g）+H2（g）⇌CO（g）+H2O（g）ΔH＞0在相同的时间段内CH3OH的选择性和产率随温度的变化如图所示，其中CH3OH的选择性＝×100%。①温度高于230℃，CH3OH产率随温度升高而下降的原因是。②在上述条件下合成甲醇的工业条件是（填标号）。A．CZ（Zr﹣1）T催化剂B．210℃C．230℃D．CZT催化剂（5）一定条件下，将2molCO2和4molH2充入密闭容器中，发生反应CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）。CO2的平衡转化率与温度、平衡总压强的关系如图所示。①p1、p2、p3由大到小的顺序为。②255℃时，该反应的压强平衡常数Kp＝（MPa）﹣2（Kp为以分压表示的平衡常数，分压＝总压×物质的量分数。计算结果保留1位小数）。（6）利用Al—CO2电池（工作原理如图所示）能有效地将CO2转化成化工原料草酸铝[Al2（C2O4）3]。电池的正极反应式为2CO2+2e﹣＝C2。正极反应过程中，O2是催化剂，催化过程可表示为：①2O2+2e﹣＝2，②……。则反应②的离子方程式为。23．（2024•4月份模拟）乙烯作为化工产业的核心，在国民经济中占有重要地位。化学链式氧化技术是一种新的技术手段，在载氧体（MeOx）催化作用下可以将天然气中的乙烷转化为乙烯。其过程如图所示：回答下列问题：（1）在空气反应器中被氧化的物质是。（2）已知：乙烷的燃烧热ΔH为﹣1559.8kJ•mol﹣1，乙烯的燃烧热ΔH为﹣1411.0kJ•mol﹣1，通常情况下乙烷氧化转化为乙烯的热化学方程式为。（3）已知：H2O（l）＝H2O（g）ΔH＝+44.0kJ•mol﹣1。700℃时，向2L的恒容反应器中充入2molC2H6和1molO2，若只发生反应：2C2H6（g）+O2（g）＝2C2H4（g）+2H2O（g）。①可以提高乙烷平衡转化率的措施为（填标号）。A．升高温度B．减小压强C．移走生成物D．加入高效催化剂②实验测得上述反应中v正＝k正cm（C2H6）•cn（O2），k逆＝k逆cp（C2H4）•cq（H2O），k正、k逆为速率常数，只与温度有关。温度升高，速率常数增大的倍数：k正k逆（填“＞”“＜”或“＝”）。③反应过程中C2H6的分压随时间变化如图所示，0～2min内，v（O2）＝kPa•min﹣1，该反应的化学平衡常数Kp＝kPa（用含p的代数式表示）。（4）反应过程中，载氧体表面吸附氧或释放氧的多少将影响乙烷的转化率和乙烯的产率。若不足可能的影响是，若过多可能的影响是。24．（2024秋•湖南月考）SF6常用作麻醉剂、用于肝脏超声检查等。可通过硫蒸气和氟气反应制备SF6。已知：①S8（g）+16F2（g）⇌8SF4（g）ΔH1＝﹣6301.5kJ•mol﹣1②SF4（g）+F2（g）⇌SF6（g）ΔH2＝﹣434.1kJ•mol﹣1，ΔS2＝﹣203J•mol﹣1•K﹣1回答下列问题：（1）S8和SF6的结构如图所示。①S8在一定温度下会生成S2，破坏的作用力类型有（填标号）。A．π键B．极性键C．非极性键D．sp3﹣sp3型σ键②下列有关SF6叙述正确的是（填标号）。A．空间结构为正四面体形B．难溶于水，易溶于CS2C．键角为90°、180°D．1molSF6含14mol共价键（2）S8（g）+24F2（g）⇌8SF6（g）ΔH＝kJ•mol﹣1。（3）反应②的正反应在下列温度下能自发进行的是（填标号）。A．500℃B．900℃C．1900℃D．2000℃（4）某温度下，向刚性密闭容器中充入0.1molSF4（g）和0.1molF2（g），发生反应②，测得含S粒子浓度与时间的关系如图1所示。①2s时，SF4（g）转化率为。正反应速率：ab（填“＞”“＜”或“＝”）。②0～6s内SF6（g）平均反应速率为（结果保留2位有效数字）。（5）某温度下，向恒容密闭容器中充入0.1molS（g）和适量F2（g），达到平衡后，调节F2浓度，测得S（g）、SF4（g）和SF6（g）浓度与﹣lgc（F2）的关系如图2所示。①L2代表与﹣lgc（F2）的关系。②该温度下，反应S（g）+3F2（g）⇌SF6（g）的平衡常数K为（不带单位）。25．（2024秋•西城区校级月考）水是重要的溶剂，电解质在水溶液中的行为影响了电解质溶液的性质。Ⅰ．常温下，0.1mol•L﹣1CH3COOH溶液的pH＝3。（1）该溶液中由水电离出的H+浓度是mol•L﹣1。（2）计算CH3COOH的电离平衡常数Ka＝。Ⅱ．在室温下，有下列五种溶液。请根据要求填写下列空白：①0.1mol•L﹣1NH4Cl溶液②0.1mol•L﹣1CH3COONH4溶液③0.1mol•L﹣1NH4HSO4溶液④0.1mol•L﹣1NH3•H2O和0.1mol•L﹣1NH4Cl混合液⑤0.1mol•L﹣1氨水（3）溶液①呈（填“酸”、“碱”或“中”）性，其原因是（用离子方程式表示）。（4）室温下测得溶液②的pH＝7，则c（CH3COO﹣）c（）（填“＞”“＜”或“＝”）。（5）在溶液④中（填离子符号）的浓度为0.1mol•L﹣1；NH3•H2O和（填离子符号）的浓度之和为0.2mol•L﹣1。（6）溶液①至⑤中，c（）从大到小的顺序是（填序号）。Ⅲ．某温度下水的离子积常数Kw＝1×10﹣12。（7）将此温度下pH＝11的NaOH溶液aL与pH＝1的H2SO4溶液bL混合，若所得混合液pH＝2，则a：b＝。Ⅳ．已知在水溶液中的电离如下：H2A＝H++HA﹣，HA﹣⇌A2﹣+H+。（8）向H2A溶液滴加少量氨水，反应的离子方程式为。（9）常温下NaHA溶液的pH（填序号），仅用化学用语解释原因。a．大于7b．小于7c．等于7d．无法确定

2025菁优高考化学解密之化学反应原理（解答大题）参考答案与试题解析一．解答题（共25小题）1．（2024•怀仁市校级三模）为了实现“碳达峰”和“碳中和”的目标，将CO2催化加氢合成低碳烯烃是解决温室效应和化工原料问题的有效途径。已知部分反应的热化学方程式如下：Ⅰ．6H2（g）+2CO2（g）⇌C2H4（g）+4H2O（g）ΔH1＝﹣268.65kJ•mol﹣1Ⅱ．9H2（g）+3CO2（g）⇌C3H6（g）+6H2O（g）ΔH2＝﹣131.50kJ•mol﹣1Ⅲ．12H2（g）+4CO2（g）⇌C4H8（g）+8H2O（g）ΔH3＝﹣380.22kJ•mol﹣1回答下列问题：（1）反应2C3H6（g）⇌C2H4（g）+C4H8（g）的ΔH＝﹣385.87kJ•mol﹣1。（2）120℃和有催化剂存在的条件下，恒容密闭容器中，反应Ⅱ达到平衡状态的标志是D（填标号）。A．单位时间内消耗3molCO2，同时生成1molC3H6B．混合气体的密度不再改变C．反应速率v（H2）：v（CO2）：v（C3H6）：v（H2O）＝9：3：1：6D．混合气体的平均相对分子质量不再改变（3）用碳化钼催化CO2和CH4重整制氢的反应原理如图所示。①CH4发生的反应为yCH4+MoCxOy＝yCO+2yH2+MoCx，则CO2发生的反应为yCO2+MoCx＝yCO+MoCxOy。②将1molCH4和1molCO2充入恒容密闭容器中发生反应：CH4（g）+CO2（g）⇌2CO（g）+2H2（g），在600K时，气体混合物中H2的物质的量分数x（H2）与反应时间t的关系如下表所示：t/min01020304050x（H2）/%01120263030该反应中，正反应速率v正＝k正•x（CH4）•x（CO2），逆反应速率v逆＝k逆•x2（CO）•x2（H2），其中k正、k逆为速率常数，则k逆＝（用Kx和k正表示，其中Kx为用物质的量分数表示的平衡常数）。600K时，该反应的Kx＝0.2（保留1位小数）。（4）在总压强恒定为3.1MPa和＝3时，在容器体积可变的密闭容器中当只发生反应I时，平衡时各物质的物质的量百分数x与温度T的关系如图所示。A点时，CO2的平衡转化率为60%；乙烯的分压为0.3MPa。B点对应温度下反应Ⅰ的压强平衡常数Kp＝8.6（MPa）﹣3（保留1位小数）。【答案】（1）﹣385.87；（2）D；（3）①yCO2+MoCx＝yCO+MoCxOy；②；0.2；（4）60%；0.3；8.6。【分析】（1）根据盖斯定律可知，该反应方程式可以由﹣2×Ⅱ+Ⅰ+Ⅲ得到；（2）A．根据系数关系，消耗3mol二氧化碳时，一定会生成1mol的丙烯，不论是否达到平衡，都不能根据这个判断平衡；B．混合气体的质量不变，体积固定，所以气体密度是恒定不变的，不能判断平衡；C．各气体反应速率关系一定等于系数关系，无法判断平衡；D．混合气体质量恒定，气体总物质的量会随着反应进行不断变化，所以气体的平均相对分子质量会随着反应进行不断变化，如果不变了，说明达到平衡，故D正确；（3）①通入二氧化碳时，要能重新反应生成MoCxOy，所以方程式是yCO2+MoCx＝yCO+MoCxOy；②反应达到平衡时，V正＝V逆，则＝＝Ka，所以K正＝K逆•Ka，600K时，平衡下氢气的物质的量分数是30%，由于一氧化碳和氢气是1：1生成的，所以一氧化碳的物质的量分数也是30%，甲烷和二氧化碳的物质的量分数相同，都是20%，就有Ka＝＝≈0.2；（4）设n起始（H2）＝3mol，n起始（CO2）＝1mol，反应到A点时消耗生成xmol乙烯，结合已知条件列三段式：A点时，H2O和H2的物质量分数相等，则3﹣6x＝4x，解得：x＝0.3；CO2的平衡转化率＝×100%；此时乙烯的物质的量为0.3mol，乙烯的分压为＝；B点时CO2和C2H4物质的量分数相等，列三段式得：1﹣2y＝y，解得：y＝，n（H2O）＝，n（CO2）＝，n（H2）＝1，总气体的物质的量为3mol；平衡常数Kp＝。【解答】解：（1）根据盖斯定律可知，该反应方程式可以由﹣2×Ⅱ+Ⅰ+Ⅲ得到，ΔH＝﹣2×（﹣131.50）kJ/mol+（﹣268.65）kJ/mol+（﹣380.22）kJ/mol＝﹣385.87kJ/mol，故答案为：﹣385.87；（2）A．根据系数关系，消耗3mol二氧化碳时，一定会生成1mol的丙烯，不论是否达到平衡，都不能根据这个判断平衡，故A错误；B．混合气体的质量不变，体积固定，所以气体密度是恒定不变的，不能判断平衡，故B错误；C．各气体反应速率关系一定等于系数关系，无法判断平衡，故C错误；D．混合气体质量恒定，气体总物质的量会随着反应进行不断变化，所以气体的平均相对分子质量会随着反应进行不断变化，如果不变了，说明达到平衡，故D正确，故答案为：D；（3）①通入二氧化碳时，要能重新反应生成MoCxOy，所以方程式是yCO2+MoCx＝yCO+MoCxOy，故答案为：yCO2+MoCx＝yCO+MoCxOy；②反应达到平衡时，v正＝v逆，则k正•x（CH4）•x（CO2）＝，，则k逆＝，600K时，平衡下氢气的物质的量分数是30%，由于一氧化碳和氢气是1：1生成的，所以一氧化碳的物质的量分数也是30%，甲烷和二氧化碳的物质的量分数相同，都是20%，就有Ka＝＝≈0.2；故答案为：；0.2；（4）设n起始（H2）＝3mol，n起始（CO2）＝1mol，反应到A点时消耗生成xmol乙烯，结合已知条件列三段式：A点时，H2O和H2的物质量分数相等，则3﹣6x＝4x，解得：x＝0.3；CO2的平衡转化率＝＝60%；此时乙烯的物质的量为0.3mol，乙烯的分压为＝；B点时CO2和C2H4物质的量分数相等，列三段式得：1﹣2y＝y，解得：y＝，n（H2O）＝，n（CO2）＝，n（H2）＝1，总气体的物质的量为3mol；平衡常数Kp＝，故答案为：60%；0.3；8.6。【点评】本题主要考查盖斯定律的应用、化学平衡的计算等知识，题目难度较大，掌握基础知识，分析题给信息是解答的关键。2．（2024秋•西城区校级月考）研究CO2的综合利用、实现CO2资源化，是能源领域的重要发展方向。CH4—CO2催化重整反应Ⅰ为：；在此过程中还发生反应Ⅱ：。（1）在恒压、起始投料n（CH4）：n（CO2）＝1：1条件下，CH4和CO2平衡转化率随温度变化的曲线如图所示。①曲线A（填“A”或“B”）表示CO2平衡转化率随温度的变化。②在800K条件下，达平衡时，体系内CO的体积百分含量为25%。（2）在高温下，CH4—CO2催化重整过程中还存在积碳反应：。①适当通入过量CO2可以有效缓解积碳，结合方程式解释其原因：C+CO22CO，二氧化碳与C反应生成CO，可以减少积碳。②当选用固体催化剂时，相同时间内测得CH4的转化率随反应温度的变化如图所示。CH4的转化率：a＞b，原因是催化剂活性降低，反应速率减小。【答案】（1）①A；②25%；（2）②C+CO22CO，二氧化碳与C反应生成CO，可以减少积碳；②催化剂活性降低，反应速率减小。【分析】（1）①CO2参与两个反应，且第一个反应中甲烷和二氧化碳的化学计量数相等，当起始时甲烷和二氧化碳的物质的量之比为1时，同温度下CO2的转化率大于甲烷的转化率；②800K条件下，达平衡时CO2的转化率为40%，CH4的转化率为20%，设起始投料n（CH4）＝1mol，n（CO2）＝1mol，反应Ⅰ的三段式为：CH4（g）+CO2（g）⇌2CO（g）+2H2（g）起始/mol：1100变化/mol：0.20.20.40.4平衡/mol：0.80.80.40.4反应Ⅱ中CO2转化的物质的量为1mol×40%﹣0.2mol＝0.2mol，可列三段式H2（g）+CO2（g）⇌H2O（g）+CO（g）起始/mol：0.40.800.4变化/mol：0.20.20.20.2平衡/mol：0.20.60.20.6平衡时体系内各气体的物质的量为n（CH4）＝0.8mol，n（CO2）＝0.6mol，n（CO）＝0.6mol，n（H2）＝0.2mol，n（H2O）＝0.2mol；（2）①CO2与C反应生成CO；②随着温度升高，反应速率加快，相同时间内CH4的转化率逐渐增大，催化剂受温度影响。【解答】解：（1）①CO2参与两个反应，且第一个反应中甲烷和二氧化碳的化学计量数相等，因此当起始时甲烷和二氧化碳的物质的量之比为1时，同温度下CO2的转化率大于甲烷的转化率，即曲线A表示CO2的平衡转化率随温度的变化，故答案为：A；②800K条件下，达平衡时CO2的转化率为40%，CH4的转化率为20%，设起始投料n（CH4）＝1mol，n（CO2）＝1mol，反应Ⅰ的三段式为：CH4（g）+CO2（g）⇌2CO（g）+2H2（g）起始/mol：1100变化/mol：0.20.20.40.4平衡/mol：0.80.80.40.4反应Ⅱ中CO2转化的物质的量为1mol×40%﹣0.2mol＝0.2mol，可列三段式H2（g）+CO2（g）⇌H2O（g）+CO（g）起始/mol：0.40.800.4变化/mol：0.20.20.20.2平衡/mol：0.20.60.20.6平衡时体系内各气体的物质的量为n（CH4）＝0.8mol，n（CO2）＝0.6mol，n（CO）＝0.6mol，n（H2）＝0.2mol，n（H2O）＝0.2mol；恒温恒压下，CO的体积百分含量等于物质的量百分含量，即＝25%，故答案为：25%；（2）①CO2与C反应生成CO，适当通入过量CO2可以有效缓解积碳，故答案为：C+CO22CO，二氧化碳与C反应生成CO，可以减少积碳；②随着温度升高，反应速率加快，相同时间内CH4的转化率逐渐增大，850℃之后，虽然温度在增大，但催化剂活性降低，反应速率减小得多，CH4的转化率降低，故答案为：催化剂活性降低，反应速率减小。【点评】本题考查化学平衡的计算，侧重考查分析、判断及计算能力，明确化学平衡计算的方法并正确解读图象是解本题关键，题目难度中等。3．（2024秋•昆山市校级期中）有效去除大气中的NOx和水体中的氮是环境保护的重要课题。（1）已知：①2CO（g）+O2（g）＝2CO2（g）ΔH1＝﹣566.0kJ•mol﹣1；②N2（g）+2O2（g）＝2NO2（g）ΔH2＝+64kJ•mol﹣1。反应2NO2（g）+4CO（g）＝N2（g）+4CO2（g）；ΔH3＝﹣1196kJ•mol﹣1。（2）NH3—SCR技术可用于脱除大气中的NO2①Cu基催化剂是NH3—SCR技术脱除NO中性能较为优异的新型催化剂，但烟气中的SO2会造成Cu基催化剂的催化性能下降。加入CeO2（基态Ce原子核外电子排布式为[Xe]4f15d16s2）可抑制SO2对Cu基催化剂的影响，其作用机理如图所示（含Ce化合物的比例系数均未标定）。（a）从整个反应机理来看，总反应中起还原作用的物质是NH3（填化学式）。（b）在上述反应机理图中，CemOn的化学式为Ce2O3。②将3%NO、6%NH3、21%O2和70%N2的混合气体（N2为平衡气）以一定流速通过装有Cu基催化剂的反应器，NO去除率随反应温度的变化曲线如图所示。（a）在150﹣225℃范围内，NO去除率随温度的升高而迅速上升的原因是随着温度的升高，催化剂的活性增大，与温度升高共同作用，使NO的去除反应速率迅速上升。（b）燃煤烟气中伴有一定浓度的HCl气体，它会造成NO去除率下降，其原因可能是烟气中的HCl与NH3反应生成NH4Cl，使得还原剂NH3的量减少，NH4C1固体覆盖在Cu基催化剂表面，使催化剂失去活性。（3）电极生物膜法能有效去除水体中的，进行生物的反硝化反应。其可能反应机理如图所示。H2O在阴极得电子生成氢气2H2O+2e﹣＝H2↑+2OH﹣，则生物膜中发生脱硝反应的离子方程式为。【答案】（1）﹣1196kJ•mol﹣1；（2）①a．NH3；b．Ce2O3；②a．随着温度的升高，催化剂的活性增大，与温度升高共同作用，使NO的去除反应速率迅速上升；b．烟气中的HCl与NH3反应生成NH4Cl，使得还原剂NH3的量减少，NH4C1固体覆盖在Cu基催化剂表面，使催化剂失去活性；（3）。【分析】（1）根据盖斯定律，目标反应＝反应①×2﹣反应②，进行分析；（2）根据整个反应的化学方程式为4NH3+2NO+2O23N2+6H2O，反应①可知，xCeO2+3SO2+O2＝Cex（SO4）y，结合原子守恒，确定y＝3，x＝2，反应②中元素化合价没有变化，温度升高，催化剂活性增大，同时反应速率也增大，进行分析；（3）根据生物膜中硝酸根离子与氢气反应，生成氮气，为确保电荷守恒和原子守恒，产物中还有氢氧根离子和水进行分析。【解答】解：（1）目标反应＝反应①×2﹣反应②，ΔH＝（﹣566×2﹣64）kJ/mol＝﹣1196kJ/mol，故答案为：﹣1196kJ•mol﹣1；（2）a．从整个反应机理来看，整个反应的化学方程式为4NH3+2NO+2O23N2+6H2O，该反应中NH3失电子做还原剂，故答案为：NH3；b．由反应①可知，xCeO2+3SO2+O2＝Cex（SO4）y，由于硫原子守恒可得y＝3，由氧原子守恒可得2x+6+2＝4y，解得x＝2，硫酸盐中Ce元素的化合价为+3价，由于反应②中元素化合价没有变化，故CemOn中的Ce化合价为+3价，则氧化物的化学式为Ce2O3，故答案为：Ce2O3；②a．温度升高，催化剂活性增大，同时反应速率也增大，使得NO的去除速率迅速上升，故答案为：随着温度的升高，催化剂的活性增大，与温度升高共同作用，使NO的去除反应速率迅速上升；b．烟气中的HCl能与NH3反应生成NH4Cl，使得还原剂NH3的量减少，NH4Cl固体覆盖在Cu基催化剂表面，使催化剂失去活性，故答案为：烟气中的HCl与NH3反应生成NH4Cl，使得还原剂NH3的量减少，NH4C1固体覆盖在Cu基催化剂表面，使催化剂失去活性；（3）从图中可知，生物膜中硝酸根离子与氢气反应，生成氮气，为确保电荷守恒和原子守恒，产物中还有氢氧根离子和水，离子方程式为，故答案为：。【点评】本题主要考查化学平衡的计算等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。4．（2023春•赣县区校级月考）化学变化过程中均存在物质变化与能量变化，某化学兴趣小组进行如图所示实验，以验证此结论。请回答下列问题：（1）将①中涉及的反应设计成如图所示的原电池，则溶液中的移向负（填“正”或“负”）极，电极材料X不能是B（填序号）。A．CuB．ZnC．PbD．石墨（2）进行实验②时，温度计中水银液面变化降低（填“升高”或“降低”）。（3）下列化学反应中的能量变化关系与③相符合的是BD（填序号）。A．生石灰溶于水B．盐酸与碳酸氢钠反应C．甲烷在空气中燃烧D．灼热的木炭与CO2反应（4）在300℃时，X、Y、Z三种气体在恒容密闭容器中反应时的浓度变化如图所示：请回答下列问题：①该反应的化学方程式为2X（g）⇌2Y（g）+Z（g）。②下列事实能表明300℃时该反应处于平衡状态的是B（填序号）。A．v（X）：v（Y）：v（Z）＝2：2：1B．X（g）的物质的量浓度不变C．混合气体的质量不变D．混合气体的密度不变【答案】（1）负；B；（2）降低；（3）BD；（4）①2X（g）⇌2Y（g）+Z（g）；②B。【分析】（1）原电池中阴离子移向负极，则溶液中的移向负极，将Fe+2H+＝Fe2++H2↑设计成原电池，Fe失去电子作负极；（2）Ba（OH）2▪8H2O和NH4Cl的反应是吸热反应；（3）反应③中反应物的能量低于生成物的能量，该反应是吸热反应；（4）①从图像中可以看出：X的物质的量随时间变少，是反应物，Y、Z的物质的量随时间变多，是生成物；当反应进行到2min后，X、Y、Z三种物质同时存在，说明这个反应是一个可逆反应；X、Y、Z三种物质物质的量的变化之比与化学方程式的化学计量系数之比相等，X的物质的量在2min内变化了0.2mol，Y的物质的量在2min内变化了0.2mol，Z的物质的量在2min内变化了0.1mol；②A．v（X）：v（Y）：v（Z）＝2：2：1时，不能说明正逆反应速率相等；B．X（g）的物质的量浓度不变，说明反应达到平衡；C．反应过程中混合气体的总质量一直不变；D．反应过程中混合气体的总质量和总体积一直不变，则混合气体的密度不变。【解答】解：（1）原电池中阴离子移向负极，则溶液中的移向负极，将Fe+2H+＝Fe2++H2↑设计成原电池，Fe失去电子作负极，则正极材料不能比铁活泼，电极材料X不能是Zn，故答案为：负；B；（2）Ba（OH）2▪8H2O和NH4Cl的反应是吸热反应，温度计中水银液面变化降低，故答案为：降低；（3）反应③中反应物的能量低于生成物的能量，该反应是吸热反应，A．生石灰溶于水是放热反应，故A不选；B．盐酸与碳酸氢钠反应是吸热反应，故B选；C．甲烷在空气中燃烧是放热反应，故C不选；D．灼热的木炭与CO2反应是吸热反应，故D选；故答案为：BD；（4）①从图像中可以看出：X的物质的量随时间变少，是反应物，Y、Z的物质的量随时间变多，是生成物；当反应进行到2min后，X、Y、Z三种物质同时存在，说明这个反应是一个可逆反应；X、Y、Z三种物质物质的量的变化之比与化学方程式的化学计量系数之比相等，X的物质的量在2min内变化了0.2mol，Y的物质的量在2min内变化了0.2mol，Z的物质的量在2min内变化了0.1mol，得到2X（g）⇌2Y（g）+Z（g），故答案为：2X（g）⇌2Y（g）+Z（g）；②A．v（X）：v（Y）：v（Z）＝2：2：1时，不能说明正逆反应速率相等，不能说明反应达到平衡，故A错误；B．X（g）的物质的量浓度不变，说明反应达到平衡，故B正确；C．反应过程中混合气体的总质量一直不变，当混合气体的质量不变时，不能说明反应达到平衡，故C错误；D．反应过程中混合气体的总质量和总体积一直不变，则混合气体的密度不变，当混合气体的密度不变时，不能说明反应达到平衡，故D错误；故答案为：B。【点评】本题考查反应中的能量变化和化学平衡，侧重考查学生焓变和平衡状态判断的掌握情况，试题难度中等。5．（2024秋•安徽月考）大气污染越来越成为人们关注的问题，烟气中的NOx必须脱除（即脱硝）后才能排放。臭氧是理想的烟气脱硝剂，其脱硝反应之一为：NO（g）+O3（g）⇌NO2（g）+O2（g）ΔH＝﹣200.9kJ•mol﹣1。（1）若ΔH＝+58.2kJ•mol﹣1，则反应3NO（g）+O3（g）＝3NO2（g）的ΔH＝﹣317.3kJ•mol﹣1。（2）对于反应NO（g）+O3（g）⇌NO2（g）+O2（g）ΔH＝﹣200.9kJ•mol﹣1。①在恒温恒容条件下，下列事实能够证明该反应已经达到平衡的是CD（填标号）。A．容器的压强不再改变B．混合气体密度不再改变C．混合气体颜色不再改变D．NO与O2的体积比不再改变②写出既能加快化学反应速率，又能增大NO转化率的方法充入O3或者增大O3浓度。（3）在不同温度下，分别向10L的恒容密闭容器中按1：1充入一定量的NO和O3发生反应：NO（g）+O3（g）⇌NO2（g）+O2（g），其中NO的物质的量随时间变化如图所示：①图中T1＜T2（填“＞”“＜”或“＝”），判断的理由是T2温度下反应速率更快。②温度为T1时，用NO表示t1～t2s内该反应的平均速率为mol/（L•s）；T1时该反应的平衡常数K为；若T1时NO和O3的起始投入量均为3amol，则达到平衡时NO的残留量为1.2amol。【答案】（1）