2025高考化学一轮复习之化学反应速率与化学平衡（解答大题）

第1页（共1页）2025高考化学一轮复习之化学反应速率与化学平衡（解答大题）一．解答题（共20小题）1．（2024•湖北模拟）甲醇是重要的化工原料，甲醇的制备与应用也是国际研究的热点。Ⅰ．某温度下，利用CO2生产甲醇主要涉及以下反应。反应1.CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g） ΔH1＝﹣49.4kJ•mol﹣1；K1反应2.CO2（g）+H2（g）⇌CO（g）+H2O（g） ΔH2＝+41.2kJ•mol﹣1；K2（1）反应1自发进行的条件是（填“高温”、“低温”或“任意温度”）。（2）升高温度，K1•K2的值将（填“增大”、“减小”或“不变”）。（3）向绝热恒容密闭容器中充入等物质的量的CO2（g）和H2（g）发生上述反应，下列可说明反应已达平衡状态的是（填编号）。A．容器内温度不变B．混合气体平均密度保持不变C．CH3OH的体积分数保持不变D．v正（CO2）＝v逆（CO）（4）在恒温密闭容器中，发生反应1和反应2，CO2的平衡转化率[α（CO2）%]和甲醇选择性[CH3OH%＝×100%]随着温度变化关系如图所示。①写出一种增大平衡时CH3OH选择性的方法。②分析温度高于236℃后CO2转化率下降的原因。③在244℃，向容积为V的容器内投入1molCO2（g）和3molH2（g）充分反应，计算平衡时生成CH3OH的物质的量为mol（计算结果保留两位有效数字）。Ⅱ.工业上也可用电化学法制备甲醇。（5）采用如图原电池制备甲醇。通入CO的一端发生的电极反应为。2．（2024•江西模拟）我国力争2030年前实现“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”。其中的关键技术是运用催化转化法实现二氧化碳的综合利用。CO2资源化利用受到越来越多的关注，它能有效减少碳排放，有效应对全球的气候变化，并且能充分利用碳资源。二氧化碳催化加氢制甲醇有利于减少温室气体排放，涉及的反应如下：Ⅰ．CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）ΔHl＝﹣49.4kJ•mol﹣1Ⅱ．CO2（g）+H2（g）⇌CO（g）+H2O（g）ΔH2＝+40.9kJ•mol﹣1回答下列问题：（1）CO加H2生成气态甲醇的热化学方程式为。（2）在恒温恒容的容器中发生上述反应，下列说法正确的有。a．加入催化剂，可提高CO2的平衡转化率b．气体密度保持不变，反应体系已达平衡c．气体平均摩尔质量保持不变，反应体系已达平衡d．平衡后缩小体积增大体系压强，有利于提高CH3OH产率e．平衡后升高温度，反应Ⅱ的正反应速率增大、逆反应速率减小，平衡正移（3）不同压强下，按照n（CO2）：n（H2）＝1：3投料，发生反应I，实验测得CO2的平衡转化率随温度的变化关系如图1所示。①压强P1、P2由大到小的顺序为。②图中A点对应的甲醇的体积分数是（计算结果保留1位小数）③该温度下反应Ⅰ的平衡常数Kp＝（用P1表示）。（4）0.5MPa下，将n（H2）：n（CO2）＝3：1的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应器，测得CO2的转化率、CH3OH或CO的选择性以及（CH3OH的收率（CH3OH的收率＝CO2的转化率×CH3OH的选择性）随温度的变化如图2所示曲线a表示（填“CH3OH”或“CO”）的选择性随温度的变化，270℃时，对应CO的收率为；在210～250℃之间，CH3OH的收率增大的原因是。3．（2024•香坊区校级四模）2023年杭州亚运会主火炬创新使用了绿色“零碳甲醇”作为燃料，这不仅在亚运史上是第一次，在全球大型体育赛事上也是首次实现了废碳的再生利用。“零碳甲醇”是符合“碳中和”属性的绿色能源。Ⅰ．直接法制甲醇我国科研团队研究发现使用GaZrOx双金属氧化物可形成氧空位，具有催化氧化性能，实现CO2加氢制甲醇。该反应机理如图所示。（1）下列说法中正确的是。A．增大催化剂的比表面积有利于提高平衡转化率B．催化剂表面甲醇及时脱附有利于提高反应速率C．在恒温恒容密闭容器中，通入惰性气体以增加体系压强，有利于提高甲醇的产率D．若断开3molH—H键同时断开3molH—O键，则说明反应达到平衡状态（2）向恒温恒压密闭容器中充入1molCH3OH（g）和1molH2O（g）发生上述反应（反应Ⅰ）的逆过程，达到平衡时，CH3OH的转化率为50%，用摩尔分数表示反应Ⅰ的平衡常数Kx＝。（用分数表示，物质i的摩尔分数）Ⅱ．间接法制甲醇CO2和H2通过逆水煤气反应，先合成CO，CO和H2再合成甲醇。反应Ⅱ：CO2（g）+H2（g）⇌CO（g）+H2O（g）反应Ⅲ：CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）（3）反应Ⅱ的速率v＝v正﹣v逆＝k正•c（CO2）•c（H2）﹣k逆•c（CO）•c（H2O），其中k正和k逆分别为正、逆反应速率常数。升高温度时lgk正﹣lgk逆（填“增大”“减小”或“不变”）。（4）在某催化剂下，反应Ⅲ的反应历程如图所示（图中的数据表示的仅为微粒的数目以及各个阶段微粒的相对总能量，*表示吸附在催化剂上）。已知V中有一种吸附在催化剂表面的物质，V可表示为。（5）保持压强为100kPa，向密闭容器中加入1molCO2和3molH2，在恒温下只发生反应Ⅰ和反应Ⅱ。10s后反应达到平衡，此时容器内CH3OH的物质的量为0.5mol，CO为0.2mol。则H2分压的变化量为ΔP（H2）＝kPa（保留三位有效数字）。（6）甲醇便于运输，是一种具有前景的液体燃料，利用手持技术，通过测定甲醇、乙醇、正丙醇等三种物质在温度传感器尖头处蒸发时的温度变化曲线，根据曲线下降的幅度和速率的快慢，可以比较它们之间的分子间作用力的大小。请判断表示甲醇的曲线是，理由是。4．（2024•遵义模拟）“碳达峰、碳中和”是贯彻新发展理念、构建新发展格局、推动高质量发展的内在要求，因此，二氧化碳的合理利用成为研究热点。回答下列问题：Ⅰ．CO2加氢可以合成甲醇，该过程主要发生如下反应①CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）ΔH1＝﹣40kJ•mol﹣1K1②CO2（g）+H2（g）⇌CO（g）+H2O（g）ΔH2＝+45.5kJ•mol﹣1K2（1）反应③CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）的ΔH3＝kJ•mol﹣1，平衡常数K3＝（用含K1、K2表示），反应在（“高温”“低温”或“任何温度”）条件下能自发进行。Ⅱ．CO2加氢可以合成甲烷（2）向某密闭容器中充入一定量的CO2（g）和H2（g），在压强为p1条件下发生反应：CO2（g）+4H2（g）⇌CH4（g）+2H2O（g）ΔH＜0。在不同条件下达到平衡，设体系中H2的平衡转化率为a（H2），在温度为T1下的a（H2）∼、在＝1下的a（H2）∼如图所示。（ⅰ）生成物中CH4的键角比H2O的（“大”或“小”）。（ⅱ）在＝1下的a（H2）∼关系是m，理由是（从平衡移动角度分析）。（ⅲ）在＝1、p1和T1下，若最初充入1molH2，反应经10min达到平衡状态，则n（CH4）＝mol，Kp＝。[用p1表示，列出算式，p（A）＝p（总）×]。5．（2024•湖北三模）氢能源是最具应用前景的能源之一，甲烷﹣水蒸气催化重整制氢（SMR）是一种制高纯氢的方法，体系中发生如下反应：Ⅰ．CH4（g）+H2O（g）⇌CO（g）+3H2（g）ΔH1＝+205.8kJ/molⅡ．CO（g）+H2O（g）⇌H2（g）+CO2（g）ΔH2总反应Ⅲ．CH4（g）+2H2O（g）⇌CO2（g）+4H2（g）ΔH3（1）相关的化学键键能数据如下表所示：化学键H—HH—OC—HC＝OE（kJ•mol﹣1）436463413803反应Ⅱ的ΔH2＝。（2）反应Ⅱ的速率v＝v正﹣v逆＝k正c（CO）•c（H2O）﹣k逆c（CO2）•c（H2），其中k正、k逆分别为正、逆反应速率常数。升高温度时lgk正﹣lgk逆（填“增大”、“减小”或“不变”）。（3）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图1所示。当单位时间CaO消耗率开始降低，则H2体积分数开始（填“升高”、“降低”或“不变”）。当CaO消耗率约为35%时，CaO对催化重整制氢的促进作用减弱，结合化学方程式解释原因为。（4）在567K，8MPa条件下，甲烷水蒸气重整反应达到平衡时体系中各组分摩尔分数（物质i的摩尔分数）与投料水碳比的计算结果如图2所示。xCH4和xCO随水碳比的变化曲线分别是、。当时，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，结果保留3位有效数字）。6．（2024•江西模拟）二氧化碳与氢气在一定条件下可制备甲醛（HCHO）、甲酸（HCOOH）和甲醇（CH3OH）等有机物。回答下列问题：（1）制备甲醛：反应机理如图1所示[2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）ΔH4]。①CO2（g）+2H2（g）⇌HCHO（g）+H2O（g）ΔH＝（用ΔH1、ΔH2、ΔH3、ΔH4表示）。②将等物质的量的CO2与H2充入恒温恒容密闭容器中发生反应CO2（g）+2H2（g）⇌HCHO（g）+H2O（g），下列描述不能说明该反应达到平衡状态的是（填字母）。a.CO2的物质的量保持不变b.单位时间内，断裂2molH—H键的同时断裂2molC—H键c.n（CO2）：n（H2）不再发生变化d.容器内混合气体的密度保持不变（2）制备甲酸：反应原理为CO2（g）+H2（g）⇌HCOOH（g）ΔH。已知：v正＝k正c（CO2）•c（H2），v逆＝k逆c（HCOOH），k正、k逆为速率常数，lgk与温度的关系如图2所示。①若温度升高，则k逆（填“增大”“减小”或“不变”）；该反应的ΔH（填“＞”“＜”或“＝”）0。②向某恒容密闭容器中加入物质的量均为1mol的CO2和H2发生该反应，T1℃时平衡常数为20、平衡压强为P0，若温度为T2℃时，k正＝30k逆，则T2℃时的平衡压强（填“＞”“＜”或“＝”）P0。（3）近年来，有研究人员用CO2通过电催化生成CH3OH，实现CO2的回收利用，其工作原理如图3所示。写出Cu电极上的电极反应式：。（4）CO2用于制备苯乙烯有助于实现“碳中和”。①在催化剂X作用下，CO2参与反应的机理如图4所示（α、β表示乙苯分子中C或H原子的位置；A、B为催化剂的活性位点，其中A位点带部分正电荷，B1、B2位点带部分负电荷）。根据元素电负性的变化规律，图4所示的反应机理中步骤Ⅰ和步骤Ⅱ可描述为乙苯α—H带部分正电荷，被带部分负电荷的B1位点吸引，随后解离出H+并吸附在B1位点上；。②保持混合气体总压（p）等其他条件不变，CO2的分压[p（CO2）＝×p]与乙苯转化率的关系如图5所示。p（CO2）＞14kPa时，乙苯转化率下降的原因是。7．（2024•保定二模）硫及其化合物在生产、生活中有广泛应用。回答下列问题：Ⅰ．已知：①②（1）2H2S（g）+SO2（g）═3S（s）+2H2O（g）ΔHK，根据上述信息推知，ΔH＝，K＝（填具体数值）。Ⅱ．羰基硫（COS）是一种粮食熏蒸剂，能防治某些害虫和真菌的危害。以FeOOH固体为催化剂，H2S分别与CO、CO2反应制备COS的反应如下：CO（g）+H2S（g）⇌COS（g）+H2（g）；CO2（g）+H2S（g）⇌COS（g）+H2O（g）。（2）COS中C的化合价为。（3）一定温度下，向恒容密闭容器中充入1molCO、1molCO2、2molH2S气体，加入适量的FeOOH固体，发生上述两个反应。下列叙述正确的是（填标号）。A．气体总压强不变时反应达到平衡状态B．平衡时混合气体中COS体积分数的最大值为50%C．达到平衡时再充入CO2，H2S的平衡转化率增大D．其他条件相同，使用纳米FeOOH比使用颗粒FeOOH的反应速率大Ⅲ．利用H2S和CH4反应制备H2。已知CH4（g）+2H2S（g）⇌CS2（g）+4H2（g）分以下两步进行：（a）（b）（4）T1温度下，保持总压强为130kPa，向反应器中充入H2S和Ar，发生反应a，测得H2S平衡转化率与投料比的关系如图1所示。其他条件相同，投料比η增大，H2S平衡转化率增大的原因是；T1温度下，该反应的平衡常数Kp＝kPa。提示：用分压计算的平衡常数叫压强平衡常数Kp，分压等于总压×物质的量分数。（5）向一密闭容器中通入2molH2S和1molCH4，同时通入一定量的N2稀释常压下，不同温度下反应相同时间后，测得H2和CS2的体积分数如图2所示。①反应CH4（g）+2H2S（g）⇌CS2（g）+4H2（g）能自发进行的条件是（填标号）。a．较低温度b．较高温度c．任何温度②其他条件不变，在950～1150℃范围内，S2（g）的体积分数随温度的变化趋势与图（填标号）相符，原因是。8．（2024•市中区校级二模）CO2、CH4经干气重整（DRM）的产物H2、CO（合成气）可用于合成清洁液体燃料，具有高效利用C1资源与保护环境的双重效益。DRM主要反应为：Ⅰ．CH4（g）+CO2（g）═2H2（g）+2CO（g），ΔH1＝+247.34kJ•mol﹣1该过程中还可能发生一系列反应，如：Ⅱ．H2（g）+CO2（g）═H2O（g）+CO（g），ΔH2＝+41.16kJ•mol﹣1Ⅲ．CH4（g）═C（s）+2H2（g），ΔH3＝+74.87kJ•mol﹣1Ⅳ．2CO（g）═CO2（g）+C（s），ΔH4＝﹣172.47kJ•mol﹣1设定压强0.1MPa下，初始投料CO2、CH4各1mol，经热力学计算得到其平衡状态数据如图1示：（1）分析在200℃之前体系物质变化的原因，其总反应的热化学方程式为。（2）625℃平衡数据图1，此时焦炭的物质的量为，反应Ⅲ的KpMPa（计算结果保留两位有效数字）。（3）0.1MPa下，改变初始投料比，平衡时H2的选择性（含氢产物占比）变化如图2，实际工业生产多选择投料比为1：1，温度800～900℃，分析可能的原因为。（4）若合成气直接用于合成烯烃（单烯）类液体燃料，结合图分析，DRM反应时合适的温度条件应调节至约，原因。（5）实际生产中发现积碳会使镍基催化剂活性降低直至失活，积碳使催化剂失活的可能原因为，积碳量的多少与生产条件密切相关，结合图1分析，若想实现零积碳，应控制生产条件为。9．（2024•安徽模拟）氮、砷及其化合物在工农业生产等方面有着重要应用。回答下列问题：（1）氮氧化物（NOx）是常见的大气污染气体之一，用CH4催化还原NOx可消除氮氧化物的污染。已知：①CH4（g）+2NO2（g）═N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）ΔH＝﹣865.0kJ•mol﹣1；②2NO（g）+O2（g）═2NO2（g）ΔH＝﹣112.5kJ•mol﹣1；③适量的N2和O2完全反应，每生成2.24L（标准状况下）NO时，吸收8.9kJ的热量。则CH4（g）+4NO（g）═2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）ΔH＝kJ•mol﹣1。（2）基态砷原子核外电子云轮廓图呈哑铃形的能级上占据的电子总数为。（已知：d轨道电子云轮廓图呈花瓣形。）（3）在恒容密闭容器中，As2S3（s）分解反应：2As2S3（s）⇌4AsS（g）+S2（g）达平衡时，气体总压的对数值lg（P/kPa）与温度的关系如图1所示。①温度升高，密闭容器中混合气体的平均摩尔质量（填“增大”“减小”或“不变”）。②A点对应温度下的Kp＝（kPa）5（用分数表示）。（4）25℃时，向0.1mol•L﹣1三元弱酸H3AsO4溶液中滴加NaOH溶液，溶液中H3AsO4、、及的物质的量分布分数随pH的变化如图2所示。①a、b、c三点水的电离程度由大到小的顺序为。②反应的平衡常数K＝。（5）某原电池装置如图3所示，电池总反应为。当P池中溶液由无色变蓝色时，正极上的电极反应式为；当电流计指针归中后向Q中加入一定量的NaOH，电流计指针反向偏转，此时P中的反应式是。10．（2024•龙岩模拟）丙烯腈（）是合成橡胶及合成树脂等工业中的重要原料，以为原料合成丙烯腈的反应过程如下：反应Ⅰ：反应Ⅱ：科学家通过DFT计算得出反应Ⅱ的历程包含p、q两步，其中p步反应的化学方程式为：已知：部分化学键键能如下表所示：化学键C—HO—HN—HC—CC—NC＝CC—OC＝OC≡N键能（kJmol﹣1）413463389348305615351745891（1）q步反应的热化学方程式为。（2）在盛有催化剂TiO2、压强为200kPa的恒压密闭容器中按体积比2：15充入和NH3发生反应，通过实验测得平衡体系中含碳物质（乙醇除外）的物质的量分数随温度的变化如图所示。①ΔH10（填“＞”“＜”）。②含碳物质检测过程中，未检测出，反应活化能相对大小应为pq（填“＞”或“＜”）。③M点时，体系中H2O（g）的体积分数（保留三位有效数字）。④N点时，反应Ⅱ的压强平衡常数Kp＝kPa（保留三位有效数字）；150℃～350℃范围内，物质的量分数表示的平衡常数Kx的相对大小：反应Ⅰ反应Ⅱ（填“＞”“＜”或“＝”）。⑤上述条件下丙烯腈的平衡产率不高，实际生产中会向反应器中再充入一定量N2（不参与反应），请解释该操作的目的并说明理由。11．（2024•鲤城区校级模拟）丙烯是一种重要的化工原料。关于丙烯的制备方法有如下几种。Ⅰ.丙烷氧化脱氢：2C3H8（g）+O2（g）⇌2C3H6（g）+2H2O（g）ΔH1＝﹣236kJ•mol﹣1（1）下列操作有利于提高丙烷的平衡转化率的有（填序号）。A.升温B.减压C.加催化剂D.通O2（2）某温度下，向刚性密闭容器中充入C3H8和O2的混合气体发生反应，下列能说明反应达到平衡状态的是（填序号）。A.v正（O2）＝2v逆（C3H6）B.反应混合物中各组分浓度之比等于化学计量数之比C.容器内压强不再变化D.容器内混合气体密度不再变化E.比值不变（3）某温度下，向刚性密闭容器中充入n（C3H8）：n（O2）＝3：1的混合气体发生反应，起始压强为20kPa，达平衡时总压强为23kPa，则C3H8的平衡转化率为。Ⅱ.丙烷无氧脱氢：C3H8（g）⇌C3H6（g）+H2（g）ΔH2使用该方法制备丙烯时，体系中还存在副反应：C3H8（g）⇌C2H4（g）+CH4（g）。（4）已知几种共价键键能如下表所示：共价键C—HC—CC＝CH—H键能（kJ/mol）413348615436①C3H8（g）⇌C3H6（g）+H2（g）ΔH2＝kJ•mol﹣1。②丙烷无氧脱氢反应在（填“较高”“较低”或“任意”）温度下能自发进行。（5）一定温度下，将C3H8和H2的混合气体通过催化剂Ga2O3（负载于Al2O3）的表面。反应过程中，催化剂Ca2O3会与H2反应生成另一催化剂Ga—H/GaOx。使用不同催化剂时，Rlnk和的关系如图甲所示（其中a为Ga2O3，b为Ga—H/GaOx）。反应过程中丙烷平衡转化率、丙烯选择性以及丙烯生成速率随n（H2）：n（C3H8）变化如图乙所示。①已知Arrhenius经验公式为Rlnk＝﹣+C（Ea为活化能，k为速率常数，R和C为常数）。在其他条件相同时，催化效果更好的是（填“Ga2O3”或“Ga—H/GaOx”）。判断依据是。②图乙中，代表丙烯生成速率的曲线为（填“c”或“d”）恒温恒压条件下，向密闭容器中通入C3H8和H2混合气体使丙烯生成速率最大，丙烷无氧脱氢反应的Kp＝MPa（已知压强为0.1MPa，列出计算式即可）。12．（2024•惠州一模）对氮氧化物NOx的资源化利用，运用多种方式促进氮的循环转化，具有重要的研究意义。（1）已知a：N2（g）+O2（g）＝2NO（g） ΔH＝+182.6kJ•mol﹣1b：C的燃烧热为393kJ•mol﹣1；c：CO2（g）+C（s）＝2CO（g） ΔH＝+172.4kJ•mol﹣1①请写出NO（g）与CO（g）反应生成两种无污染性气体的热化学方程式：。②将等物质的量的NO与CO混合气体分别通入体积均为1L的恒温密闭容器Ⅰ和绝热密闭容器Ⅱ中，反应一段时间后两容器内达到平衡状态，下列说法正确的是。A．两容器内混合气体密度相等B．NO转化率αⅠ＜αⅡC．反应平衡常数KⅠ＞KⅡ（2）可利用钴氨配合物吸收NO，[Co（NH3）6]2+对NO的配合能力很强，而[Co（NH3）6]3+对NO的配合能力极低。①已知[Co（NH3）6]3+的结构如图所示，1mol[Co（NH3）6]3+中含有σ键的数目是。②有氧和无氧条件下，[Co（NH3）6]2+溶液脱除NO的效率如图1所示，有氧环境下，发生总反应：4[Co（NH3）6]2++2NO+2O2+H2O⇌4[Co（NH3）6]3++2OH﹣++，在50℃的有氧环境下，往1L0.01mol/L[Co（NH3）6]2+溶液中持续通入试样气体5h，NO脱除率为60%（假设溶液体积不发生改变），结合图1信息，计算此时钴氨溶液中[Co（NH3）6]2+有效含钴率为。（有效含钴率＝×100%）③钴氨溶液经过多次循环吸收NO后，其吸收NO的能力变化如图2所示，前16h内钴氨溶液吸收NO的能力不断下降的原因是。（3）催化电解NO吸收液可将NO还原为NH3，其催化机理如图3所示，在相同条件下，恒定通过电解池的电量，电解得到部分还原产物的法拉第效率（FE%）随电解电压的变化如图4所示。已知FE%＝＝nF，n表示电解生还原产物X所转移电子的物质的量，F表示法拉第常数；Q总表示电解过程中通过的总电量。①当电解电压为U2时，催化电解NO生成NH3的电极反应式为。②当电解电压为U1时，电解生成的H2和NH3的物质的量之比为。13．（2024•日照三模）苯乙烯是生产塑料与合成橡胶的重要原料，生产苯乙烯有如下两种方法：方法1：方法2：回答下列问题：（1）采用方法1，在某温度，100kPa下，向容器中充入1mol乙苯气体，达平衡时转化率为50%，Kp＝kPa；同温同压下，欲将转化率提高到60%，需充入mol水蒸气作为稀释气。（2）采用方法1，维持体系总压100kPa，向乙苯中充入氮气（N2不参与反应），不同投料比（乙苯和N2的物质的量之比，分别为1：0、1：1、1：5、1：9）下乙苯的平衡转化率随反应温度的变化如图。投料比为1：1的曲线是（填“m1”、“m2”、“m3”或“m4”），该投料比下反应tmin达到平衡，乙苯的反应速率为kPa•min﹣1。（3）采用方法2，乙苯和CO2经催化剂吸附后才能发生反应，反应历程如图。①催化剂表面酸碱性对乙苯脱氢反应性能影响较大。根据反应历程分析，催化剂表面碱性太强，会降低乙苯转化率的原因是。②相同温度下，投料比[n（CO2）：n（乙苯）]远大于10：1时，乙苯的消耗速率明显下降，可能的原因除了乙苯的浓度过低外，还可能是。14．（2024•梅州模拟）为实现“碳中和”“碳达峰”，碳的循环利用是重要措施。利用氢气和CO反应生成甲烷，涉及的反应如下：i．CO（g）+3H2（g）⇌CH4（g）+H2O（g）ΔH1ii．CO（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+H2（g）ΔH2iii．CO2（g）+4H2（g）⇌CH4（g）+2H2O（g）ΔH3回答下列问题：（1）在25℃和101kPa下，1molH2O（g）转变为1molH2O（l）时放出44.0kJ热量，CH4的燃烧热为﹣890.3kJ•mol﹣1，CO的燃烧热为﹣283.0kJ•mol﹣1，H2的燃烧热为﹣285.8kJ•mol﹣1，则ΔH1＝kJ•mol﹣1。（2）一定温度下，在恒容的密闭容器中进行上述反应，平衡时CO的转化率及CH4的选择性随变化的情况如图所示[已知CH4的选择性＝]。①图中表示CH4选择性变化的曲线是（填“甲”或“乙”），保持不变，曲线甲由B点达到A点需要的条件为。②相同温度下，向恒容容器内加入3molH2和1molCO，初始压强为10MPa，平衡时H2O的物质的量为mol，反应ii的Kp＝。（保留小数点后一位）。（3）CO2催化加氢制甲醇也是碳循环的重要途径。CO2在某催化剂表面与氢气作用制备甲醇的反应机理如图所示。催化循环中产生的中间体微粒共种，CO2催化加氢制甲醇总反应的化学方程式为。15．（2024•五华区校级模拟）CO2催化加氢制甲醇，在减少CO2排放的同时实现了CO2的资源化，在某CO2催化加氢制甲醇的反应体系中，发生的主要反应有：反应Ⅰ.CO2（g）+H2（g）⇌CO（g）+H2O（g）ΔH1反应Ⅱ.CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）ΔH2反应Ⅲ.CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）ΔH3回答下列问题：（1）反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ以物质的量分数表示的平衡常数K与温度T变化关系如图所示。据图判断，ΔH30（填“＞”“＜”或“＝”），的数值范围是（填序号）。A.＜﹣1B.﹣1∼0C.0∼1D.＞1（2）在一定条件下，选择合适的催化剂只进行反应Ⅰ，控制CO2和H2初始投料比为1：1时，在不同温度下T1、T2、T3，达到平衡后，CO2的转化率分别为50%、80%、65%，已知反应速率v＝v正﹣v逆＝k正x（CO2）x（H2）﹣k逆x（CO）x（H2O），k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数。k正﹣k逆最大的是温度（填“T1”“T2”或“T3”）。（3）在固定容积的容器中通入2molCO2和3molH2发生上述反应，初始压强为p，反应达到平衡时，测得各组分的物质的量分数随温度变化的曲线如图所示：①图中X、Y分别代表、（填化学式）。②图中250℃时，反应Ⅰ的平衡常数1（填“＞”“＜”或“＝”）。③温度一定时，通入惰性气体，压强增大，CO2平衡转化率（填“增大”“减小”或“不变”）。④某温度达平衡时，容器中CH3OH的物质的量为0.4mol，H2的转化率为70%，反应Ⅱ平衡常数Kp＝（用平衡分压代替平衡浓度，分压＝总压×物质的量分数，化为最简比）。16．（2024•河北三模）精脱硫技术主要用于煤气中羰基硫（COS）和二硫化碳（CS2）的转化。（1）利用焦炉煤气中的H2可脱除煤气中羰基硫（COS）。羰基硫氢化反应历程有途径Ⅰ和途径Ⅱ两种可能，如图所示。①已知羰基硫氢化反应速率较快，推测其更合理的反应历程是途径（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）。②反应COS（g）+H2（g）＝CO（g）+H2S（g）的ΔH＝kJ•mol﹣1。（2）MoS2可作羰基硫氢化反应的催化剂，催化机理如图所示。不同钼（Mo）含量的MoS2催化剂对COS转化率和H2S的选择性不同，实验数据如图：①根据图中数据，选择（填“3.4%Mo”或“8.7%Mo”）作催化剂效果最好。②当H2S选择性低于100%时表明部分COS气体与催化剂发生了反应，催化剂有吸硫现象，若H2S选择性高于100%，可能的原因是。（3）金属Mo的晶胞如图所示，设晶体密度为ρg•cm﹣3，则晶胞参数为pm（阿伏加德罗常数的值为NA）。（4）一定温度下，向恒容密闭容器中充入物质的量之比为1：4的CS2（g）和H2（g），发生反应CS2（g）+4H2（g）⇌CH4（g）+2H2S（g），容器内气体压强随时间变化如表所示。时间/min050100150200250300压强/kPa10088.079.872.468.265.065.0①0～250min内，H2分压的平均变化值为kPa•min﹣1。②该温度下，平衡常数Kp＝（kPa）﹣2（列出计算式）。17．（2024•永春县校级模拟）先进的甲醇低压羰基合成乙酸工艺的普及推广，导致我国乙酸产能过剩。使用特定催化剂进行乙酸直接加氢制备乙醇的反应原理如下：主反应：CH3COOH（g）+2H2（g）⇌CH3CH2OH（g）+H2O（g）ΔH1副反应：CH3COOH（g）+CH3CH2OH（g）⇌CH3CH2OOCCH3（g）+H2O（g）ΔH2＜0副反应的反应热绝对值远远小于主反应的反应热绝对值。（1）一定温度下，将1molCH3COOH（g）、5molH2（g）通入到恒压密闭容器中（不考虑副反应）。达到平衡时，H2的转化率为4%，该反应放热akJ。则该温度下主反应的ΔH1＝。该反应自发发生的条件为（选填“高温”“低温”或者“任何温度”）。（2）250℃下，恒压密闭容器中充入一定量H2（g）和CH3COOH（g）（不考虑副反应），下列条件不能判断反应达到平衡状态的是（填字母）。A．混合气体的密度保持不变B．混合气体的平均相对分子质量保持不变C．H2O的体积分数不变D．n（H2O）和n（CH3CH2OH）的比值一定（3）已知：Ⅰ．S表示选择性，且主反应产物的选择性往往大于副反应产物的选择性Ⅱ．在n（H2）：n（CH3COOH）＝10时：2MPa下，平衡时S（乙醇）和S（乙酸乙酯）随温度的变化；250℃下，平衡时S（乙醇）和S（乙酸乙酯）随压强的变化均如图所示。①250℃下，乙醇选择性随压强变化的曲线是（填字母）。②曲线b变化的原因是。③150℃，在催化剂作用下H2和CH3COOH反应一段时间后，乙醇的选择性位于m点。不改变反应的温度和时间，一定能提高乙醇选择性的措施（填一条）。（4）一定温度和恒定压强下，向初始体积为1L容积可变的密闭容器中通入2molH2和1molCH3COOH同时发生主反应和副反应，测得平衡时n[H2O（g）]＝0.8mol，体系中气体物质的量减小20%，则平衡时，c（H2）mol/L，主反应的Kc＝。18．（2024•湖北二模）近日，科学家开发新型催化剂实现N2O对C4馏分中2﹣丁烯的气相选择性氧化，反应原理如下：反应l：CH3CH＝CHCH3（g）+N2O（g）⇌CH3CH2COCH3（g）+N2（g）ΔH1＜0反应2：CH3CH＝CHCH3（g）+2N2O（g）⇌2CH3CHO（g）+2N2（g）ΔH2＜0（1）N2O的空间构型为。（2）在特定温度下，由稳定态单质生成1mol化合物的焓变叫该物质在此温度下的标准生成焓（ΔfHmθ）。稳定态单质的标准生成焓为0kJ/mol，下表为几种化合物在298K的标准生成焓数据：物质CH3CH＝CHCH3CH3CH2COCH3CH3CHON2OΔfHmθ（kJ/mol）abcdΔH1＝kJ/mol。（3）某温度下，向恒压密闭容器中充入CH3CH＝CHCH3（g）和N2O（g），发生上述反应1和反应2，测得平衡体系中N2的体积分数与起始投料比[]的关系如图所示，N2体积分数最大值小于50%的原因是。（4）已知：阿伦尼乌斯经验公式为Rlnk＝﹣+C（R、C为常数，T为热力学温度，k为速率常数，Ea为活化能）。测得反应1在不同条件下，Rlnk与温度的倒数关系如图所示，在a条件下，该反应的活化能Ea＝kJ/mol，当改变外界条件时，实验数据如图中的曲线b所示，则实验改变的外界条件可能是。（5）在反应器中充入1mol2﹣丁烯和2molN2O（g），发生上述反应，测得2﹣丁烯的平衡转化率与温度、压强的关系如上图所示，X点时丁酮的选择性为，Kx是以物质的量分数表示的平衡常数，则反应2在Y点的物质的量分数平衡常数Kx＝（用分数表示）。[已知：CH3CH2COCH3的选择性＝]（6）以熔融碳酸盐（如K2CO3）为电解质，丁烯（C4H8）/空气燃料电池的能量转化率较高。电池总反应为C4H8+6O2＝4CO2+4H2O，则负极的电极方程式为。19．（2024•重庆模拟）硫酰氯（SO2Cl2）在有机合成上可用作磺化剂和氯化剂。无水条件下合成SO2Cl2的反应为：SO2（g）+Cl2（g）⇌SO2Cl2（g）ΔH＝﹣67kJ/mol。（1）关于上述反应，下列描述错误的是（填字母）。（2）已知Cl﹣Cl和S﹣Cl的键能分别为243kJ/mol和255kJ/mol。二氧化硫和硫酰氯分子中硫氧键的键能差值为kJ/mol。（3）等温下，将等物质的量的反应物加入恒容容器中，起始压强为mkPa，发生上述反应，平衡后压强为nkPa，平衡常数Kp＝（kPa）﹣1（列出表达式）。（4）硫酰氯对甲苯进行气相催化氯化，某反应机理如图所示（图中为催化剂表面的催化活性位点）。①甲苯氯化的化学方程式为。②根据反应机理，当催化剂表面活性位点不足时，分别增大硫酰氯和甲苯的浓度，反应速率的变化情况分别为。（5）锂—硫酰氯电池是一种高能锂电池。该电池采用非编织玻璃隔膜，以金属Li为负极，多孔碳为正极（硫酰氯为正极活性物质），溶解有Li[AlCl4]的液态硫酰氯作为电解液。①电解液中迁移向正极的离子为。②负极的电极反应式为。③放电时，若正极生成LiCl、Li2S2O4和SO2三种产物，其物质的量分别为a、b和cmol，则c＝（用a和b表示）。20．（2024•东西湖区校级模拟）利用煤化工的副产物甲醇（CH3OH）制丙烯（C3H6）可缓解对石油的依赖。298K，100kPa下主反应为：3CH3OH（l）⇌CH3CH＝CH2（g）+3H2O（l），ΔH（1）在298K，100kPa下，由元素最稳定的单质生成1mol物质时的热效应叫做标准生成焓ΔfH。几种物质的标准生成焓ΔfH数据如下：CH3OH（l）H2O（g）CH3CH＝CH2（l）ΔfH/kJ•mol﹣1﹣201.9﹣241.820.4则主反应的ΔH＝kJ•mol﹣1。（2）450℃时，各物质均为气体，向容积为VL的恒容密闭容器中通入1molCH3OH（g）仅发生主反应，10min后达到平衡，此时容器中n（C3H6）＝amol，则10min内反应速率v（CH3OH）＝mol•L﹣1•min﹣1，该反应平衡常数K＝。（3）铝硅分子筛（表示为HAlSiO）催化CH3OH生成CH3CH＝CH2的机理如图：a．CH3OH+HAlSiO→+AlSiO﹣+H2Ob．+AlSiO﹣→：CH2+HAlSiOc．3：CH2—CH3CH＝CH2①反应a中生成的会继续参与反应生成某中性有机物，其结构简式为②：CH2称为卡宾，有两种结构，如图A、B所示，C原子采用sp2杂化的是，请利用电子排布规律判断基态时结构更为稳定（填字母代号）。（4）保持气流速率一定，温度对甲醇催化制丙烯反应的影响如图所示。甲醇的转化率随温度升高而升高的原因是，温度超过450℃后，丙烯选择性降低的原因是。

2025高考化学一轮复习之化学反应速率与化学平衡（解答大题）参考答案与试题解析一．解答题（共20小题）1．（2024•湖北模拟）甲醇是重要的化工原料，甲醇的制备与应用也是国际研究的热点。Ⅰ．某温度下，利用CO2生产甲醇主要涉及以下反应。反应1.CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g） ΔH1＝﹣49.4kJ•mol﹣1；K1反应2.CO2（g）+H2（g）⇌CO（g）+H2O（g） ΔH2＝+41.2kJ•mol﹣1；K2（1）反应1自发进行的条件是低温（填“高温”、“低温”或“任意温度”）。（2）升高温度，K1•K2的值将减小（填“增大”、“减小”或“不变”）。（3）向绝热恒容密闭容器中充入等物质的量的CO2（g）和H2（g）发生上述反应，下列可说明反应已达平衡状态的是AC（填编号）。A．容器内温度不变B．混合气体平均密度保持不变C．CH3OH的体积分数保持不变D．v正（CO2）＝v逆（CO）（4）在恒温密闭容器中，发生反应1和反应2，CO2的平衡转化率[α（CO2）%]和甲醇选择性[CH3OH%＝×100%]随着温度变化关系如图所示。①写出一种增大平衡时CH3OH选择性的方法适当降温，适当增大压强。②分析温度高于236℃后CO2转化率下降的原因升温，反应1平衡左移，生成CO2，反应2平衡右移，消耗CO2；温度高于236℃后，反应1生成的CO2大于反应2消耗的CO2。③在244℃，向容积为V的容器内投入1molCO2（g）和3molH2（g）充分反应，计算平衡时生成CH3OH的物质的量为0.61mol（计算结果保留两位有效数字）。Ⅱ.工业上也可用电化学法制备甲醇。（5）采用如图原电池制备甲醇。通入CO的一端发生的电极反应为CO+4e﹣+4H+＝CH3OH。【答案】（1）低温；（2）减小；（3）AC；（4）①适当降温，适当增大压强；②升温，反应1平衡左移，生成CO2，反应2平衡右移，消耗CO2；温度高于236℃后，反应1生成的CO2大于反应2消耗的CO2；③0.061；（5）CO+4e﹣+4H+＝CH3OH。【分析】（1）根据ΔG＝ΔH—TΔS，反应Ⅰ的ΔH＜0，正反应气体体积数减小，ΔS＜0，ΔG＜0反应自发；（2）反应1加上反应2所得的反应K＝K1•K2，且所得新反应ΔH＝ΔH1+ΔH2＜0，是放热反应，升高温度平衡逆向移动，故所得的反应K减小；（3）可逆反应达到化学平衡时正逆发怒有速率相等且变化的物理量不在变化；（4）①反应I生成CH3OH，是气体体积减小的放热反应，要增大平衡时CH3OH的选择性，则可以适当降温；②根据反应Ⅰ和反应II的ΔH，升温，反应1平衡左移，生成CO2，反应2平衡右移，消耗CO2，且反应I受温度影响更大；③从图可知244℃二氧化碳转化率10.5%，甲醇选择性58.3%。则平衡甲醇物质的量为1×10.5%×58.3%mol；（5）根据装置可知，CO在左侧电极得电子，转化为CH3OH。【解答】解：（1）根据ΔG＝ΔH—TΔS，反应Ⅰ的ΔH＜0，正反应气体体积数减小，ΔS＜0，ΔG＜0反应自发，自发进行的条件是低温，故答案为：低温；（2）反应1加上反应2所得的反应K＝K1•K2，且所得新反应ΔH＝ΔH1+ΔH2＜0，是放热反应，升高温度平衡逆向移动，故所得的反应K减小，即K1•K2减小，故答案为：减小；（3）A．化学反应一定伴随能量变化，绝热密闭容器温度不变，说明反应平衡，故A正确；B．反应前后无固体参与，气体质量不变，容器体积不变，根据ρ＝m/V可知，密度一直不变，混合气体平均密度保持不变无法说明反应到达平衡，故B错误；C．CH3OH的体积分数未平衡时会一直改变，保持不变时到达平衡，故C正确；D．反应1也有二氧化碳参加反应，则v正（CO2）＝v逆（CO）不能说明反应已经平衡，故D错误；故答案为：AC；（4）①反应I生成CH3OH，是气体体积减小的放热反应，要增大平衡时CH3OH的选择性，则可以适当降温，适当增大压强，故答案为：适当降温，适当增大压强；②根据反应Ⅰ和反应II的ΔH，升温，反应1平衡左移，生成CO2，反应2平衡右移，消耗CO2，且反应I受温度影响更大，故温度高于236℃后，反应1生成的CO2大于反应2消耗的CO2，故答案为：升温，反应1平衡左移，生成CO2，反应2平衡右移，消耗CO2；温度高于236℃后，反应1生成的CO2大于反应2消耗的CO2；③从图可知244℃二氧化碳转化率10.5%，甲醇选择性58.3%。则平衡甲醇物质的量为1×10.5%×58.3%mol＝0.061mol，故答案为：0.61；（5）根据装置可知，CO在左侧电极得电子，转化为CH3OH，电解液为酸性，故电极反应为CO+4e﹣+4H+＝CH3OH，故答案为：CO+4e﹣+4H+＝CH3OH。【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移动的掌握情况，试题难度中等。2．（2024•江西模拟）我国力争2030年前实现“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”。其中的关键技术是运用催化转化法实现二氧化碳的综合利用。CO2资源化利用受到越来越多的关注，它能有效减少碳排放，有效应对全球的气候变化，并且能充分利用碳资源。二氧化碳催化加氢制甲醇有利于减少温室气体排放，涉及的反应如下：Ⅰ．CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）ΔHl＝﹣49.4kJ•mol﹣1Ⅱ．CO2（g）+H2（g）⇌CO（g）+H2O（g）ΔH2＝+40.9kJ•mol﹣1回答下列问题：（1）CO加H2生成气态甲醇的热化学方程式为CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）ΔH1＝﹣90.3kJ•mol﹣1。（2）在恒温恒容的容器中发生上述反应，下列说法正确的有CD。a．加入催化剂，可提高CO2的平衡转化率b．气体密度保持不变，反应体系已达平衡c．气体平均摩尔质量保持不变，反应体系已达平衡d．平衡后缩小体积增大体系压强，有利于提高CH3OH产率e．平衡后升高温度，反应Ⅱ的正反应速率增大、逆反应速率减小，平衡正移（3）不同压强下，按照n（CO2）：n（H2）＝1：3投料，发生反应I，实验测得CO2的平衡转化率随温度的变化关系如图1所示。①压强P1、P2由大到小的顺序为p2＞p1。②图中A点对应的甲醇的体积分数是16.7%（计算结果保留1位小数）③该温度下反应Ⅰ的平衡常数Kp＝（用P1表示）。（4）0.5MPa下，将n（H2）：n（CO2）＝3：1的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应器，测得CO2的转化率、CH3OH或CO的选择性以及（CH3OH的收率（CH3OH的收率＝CO2的转化率×CH3OH的选择性）随温度的变化如图2所示曲线a表示CO（填“CH3OH”或“CO”）的选择性随温度的变化，270℃时，对应CO的收率为14.7%；在210～250℃之间，CH3OH的收率增大的原因是温度升高，生成CH3OH的反应速率增大。【答案】（1）CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）ΔH1＝﹣90.3kJ•mol﹣1；（2）CD；（3）①p2＞p1；②16.7%；③；（4）CO；14.7%；温度升高，生成CH3OH的反应速率增大。【分析】（1）根据盖斯定律可知，反应Ⅰ﹣反应Ⅱ可得CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）ΔH＝△1﹣ΔH2；（2）A．催化剂不影响平衡移动；B．恒温恒容的容器，气体体积不变，质量不变，气体密度保持不变；C．恒温恒容的容器，气体体积不变，气体的物质的量为可变量；D．反应Ⅰ正向是气体体积减小的反应，平衡后缩小体积增大体系压强，有利于提高CH3OH产率；E．平衡后升高温度，反应Ⅱ的正反应速率增大、逆反应速率也增大，但增大程度小于正反应；（3）①n（CO2）：n（H2）＝1：3投料，发生反应I，CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g），压强增大，平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大；②n（CO2）：n（H2）＝1：3投料，设物质的量分别为xmol和3xmol根据方程式在平衡状态列三段式CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）（单位：mol）开始x3x00变化0.5x1.5x0.5x0.5x平衡0.5x1.5x0.5x0.5xA点对应的甲醇的体积分数＝×100%；③平衡常数Kp＝；（4）温度升高，反应Ⅱ正向进行，所以曲线a为CO；CH3OH的选择性为30%，CH3OH的吸收率为6.3，CO的选择性为70%，CO的吸收率为：＝14.7%。【解答】解：（1）根据盖斯定律可知，反应Ⅰ﹣反应Ⅱ可得CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）ΔH＝△1﹣ΔH2＝﹣90.3kJ•mol﹣1，故答案为：CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）ΔH1＝﹣90.3kJ•mol﹣1；（2）A．催化剂不影响平衡移动，CO2的平衡转化率不变，故A错误；B．恒温恒容的容器，气体体积不变，质量不变，气体密度保持不变，无法确定体系已达平衡，故B错误；C．恒温恒容的容器，气体体积不变，气体的物质的量为可变量，气体平均摩尔质量保持不变，反应体系已达平衡，故C正确；D．反应Ⅰ正向是气体体积减小的反应，平衡后缩小体积增大体系压强，有利于提高CH3OH产率，压强对反应Ⅱ的平衡无影响，故D正确；E．平衡后升高温度，反应Ⅱ的正反应速率增大、逆反应速率也增大，但增大程度小于正反应，平衡正移，故E错误；故答案为：CD；（3）①n（CO2）：n（H2）＝1：3投料，发生反应I，CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g），压强增大，平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大，得出p2＞p1，故答案为：p2＞p1；②n（CO2）：n（H2）＝1：3投料，设物质的量分别为xmol和3xmol根据方程式在平衡状态列三段式CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）（单位：mol）开始x3x00变化0.5x1.5x0.5x0.5x平衡0.5x1.5x0.5x0.5xA点对应的甲醇的体积分数＝×100%＝16.7%，故答案为：16.7%；③平衡常数Kp＝＝＝，故答案为：；（4）温度升高，反应Ⅱ正向进行，所以曲线a为CO；CH3OH的选择性为30%，CH3OH的吸收率为6.3，CO的选择性为70%，CO的吸收率为：＝14.7%；210～250℃之间，温度升高，生成CH3OH的反应速率增大（合理即可），故答案为：CO；14.7%；温度升高，生成CH3OH的反应速率增大。【点评】本题主要考查化学平衡，侧重考查图象分析判断及计算能力，明确化学反应速率计算方法、外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响原理、化学平衡状态的判断、化学反应的能量变化等知识点是解本题关键，题目难度中等。3．（2024•香坊区校级四模）2023年杭州亚运会主火炬创新使用了绿色“零碳甲醇”作为燃料，这不仅在亚运史上是第一次，在全球大型体育赛事上也是首次实现了废碳的再生利用。“零碳甲醇”是符合“碳中和”属性的绿色能源。Ⅰ．直接法制甲醇我国科研团队研究发现使用GaZrOx双金属氧化物可形成氧空位，具有催化氧化性能，实现CO2加氢制甲醇。该反应机理如图所示。（1）下列说法中正确的是BD。A．增大催化剂的比表面积有利于提高平衡转化率B．催化剂表面甲醇及时脱附有利于提高反应速率C．在恒温恒容密闭容器中，通入惰性气体以增加体系压强，有利于提高甲醇的产率D．若断开3molH—H键同时断开3molH—O键，则说明反应达到平衡状态（2）向恒温恒压密闭容器中充入1molCH3OH（g）和1molH2O（g）发生上述反应（反应Ⅰ）的逆过程，达到平衡时，CH3OH的转化率为50%，用摩尔分数表示反应Ⅰ的平衡常数Kx＝。（用分数表示，物质i的摩尔分数）Ⅱ．间接法制甲醇CO2和H2通过逆水煤气反应，先合成CO，CO和H2再合成甲醇。反应Ⅱ：CO2（g）+H2（g）⇌CO（g）+H2O（g）反应Ⅲ：CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）（3）反应Ⅱ的速率v＝v正﹣v逆＝k正•c（CO2）•c（H2）﹣k逆•c（CO）•c（H2O），其中k正和k逆分别为正、逆反应速率常数。升高温度时lgk正﹣lgk逆增大（填“增大”“减小”或“不变”）。（4）在某催化剂下，反应Ⅲ的反应历程如图所示（图中的数据表示的仅为微粒的数目以及各个阶段微粒的相对总能量，*表示吸附在催化剂上）。已知V中有一种吸附在催化剂表面的物质，V可表示为或。（5）保持压强为100kPa，向密闭容器中加入1molCO2和3molH2，在恒温下只发生反应Ⅰ和反应Ⅱ。10s后反应达到平衡，此时容器内CH3OH的物质的量为0.5mol，CO为0.2mol。则H2分压的变化量为ΔP（H2）＝﹣31.7kPa（保留三位有效数字）。（6）甲醇便于运输，是一种具有前景的液体燃料，利用手持技术，通过测定甲醇、乙醇、正丙醇等三种物质在温度传感器尖头处蒸发时的温度变化曲线，根据曲线下降的幅度和速率的快慢，可以比较它们之间的分子间作用力的大小。请判断表示甲醇的曲线是C1，理由是甲醇的分子间作用力较小，沸点较低。【答案】（1）BD；（2）；（3）增大；（4）或；（5）﹣31.7；（6）C1；甲醇的分子间作用力较小，沸点较低。【分析】（1）A．增大催化剂的比表面积有利于加快反应的速率，但是不会提高平衡转化率；B．催化剂表面甲醇及时脱附有利于下一步催化反应的进行，故能提高反应速率；C．在恒温恒容密闭容器中，通入惰性气体以增加体系压强，不影响反应中各物质的浓度，不会提高甲醇的产率；D．由图可知，CO2加氢制甲醇总反应为：，则若断开3molH—H键同时断开3molH—O键，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态；（2）达到平衡时，CH3OH的转化率为50%，则反应0.5mol甲醇；CH3OH（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+3H2（g）起始（mol）1100转化（mol）0.50.50.50.5平衡（mol）0.50.50.50.5反应总的物质的量为3mol，该反应的平衡常数，则反应Ⅰ的平衡常数为；（3）当达到平衡时，正逆反应速率相等，则，反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，K值变大，则变大；（4）由质量守恒可知，V为反应生成的中间产物，结合ⅵ产物可知，V应该为结合1个氢原子的产物，故为：或；（5）达到平衡，此时容器内CH3OH的物质的量为0.5mol、CO为0.2mol，CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）起始（mol）1300转化（mol）0.51.50.50.5平衡（mol）CO2（g）+H2（g）⇌CO（g）+H2O（g）起始（mol）转化（mol）0.20.20.20.2平衡（mol）反应Ⅰ为气体分子数减小2的反应、反应Ⅱ为气体分子数不变的反应，则反应后总的物质的量为4mol﹣0.5mol×2＝3mol，氢气3mol﹣1.5mol﹣0.2mol＝1.3mol，则H2分压的变化量为；（6）三者均为分子晶体且含有1个羟基，由于甲醇相对分子质量较小，分子间作用力较小，沸点较低，故表示甲醇的曲线是C1。【解答】解：（1）A．增大催化剂的比表面积有利于加快反应的速率，但是不会提高平衡转化率，故A错误；B．催化剂表面甲醇及时脱附有利于下一步催化反应的进行，故能提高反应速率，故B正确；C．在恒温恒容密闭容器中，通入惰性气体以增加体系压强，不影响反应中各物质的浓度，不会提高甲醇的产率，故C错误；D．由图可知，CO2加氢制甲醇总反应为：，则若断开3molH—H键同时断开3molH—O键，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故D正确，故答案为：BD；（2）达到平衡时，CH3OH的转化率为50%，则反应0.5mol甲醇；CH3OH（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+3H2（g）起始（mol）1100转化（mol）0.50.50.50.5平衡（mol）0.50.50.50.5反应总的物质的量为3mol，该反应的平衡常数，则反应Ⅰ的平衡常数为，故答案为：；（3）当达到平衡时，正逆反应速率相等，则，反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，K值变大，则变大，故答案为：增大；（4）由质量守恒可知，V为反应生成的中间产物，结合ⅵ产物可知，V应该为结合1个氢原子的产物，故为：或，故答案为：或；（5）达到平衡，此时容器内CH3OH的物质的量为0.5mol、CO为0.2mol，CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）起始（mol）1300转化（mol）0.51.50.50.5平衡（mol）CO2（g）+H2（g）⇌CO（g）+H2O（g）起始（mol）转化（mol）0.20.20.20.2平衡（mol）反应Ⅰ为气体分子数减小2的反应、反应Ⅱ为气体分子数不变的反应，则反应后总的物质的量为4mol﹣0.5mol×2＝3mol，氢气3mol﹣1.5mol﹣0.2mol＝1.3mol，则H2分压的变化量为，故答案为：﹣31.7；（6）三者均为分子晶体且含有1个羟基，由于甲醇相对分子质量较小，分子间作用力较小，沸点较低，故表示甲醇的曲线是C1，故答案为：C1；甲醇的分子间作用力较小，沸点较低。【点评】本题主要考查了化学平衡及其计算，题目难度较大，掌握化学平衡判断的方法和三段式解题方法是解答该题的关键。4．（2024•遵义模拟）“碳达峰、碳中和”是贯彻新发展理念、构建新发展格局、推动高质量发展的内在要求，因此，二氧化碳的合理利用成为研究热点。回答下列问题：Ⅰ．CO2加氢可以合成甲醇，该过程主要发生如下反应①CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）ΔH1＝﹣40kJ•mol﹣1K1②CO2（g）+H2（g）⇌CO（g）+H2O（g）ΔH2＝+45.5kJ•mol﹣1K2（1）反应③CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）的ΔH3＝﹣85.5kJ•mol﹣1，平衡常数K3＝（用含K1、K2表示），反应在低温（“高温”“低温”或“任何温度”）条件下能自发进行。Ⅱ．CO2加氢可以合成甲烷（2）向某密闭容器中充入一定量的CO2（g）和H2（g），在压强为p1条件下发生反应：CO2（g）+4H2（g）⇌CH4（g）+2H2O（g）ΔH＜0。在不同条件下达到平衡，设体系中H2的平衡转化率为a（H2），在温度为T1下的a（H2）∼、在＝1下的a（H2）∼如图所示。（ⅰ）生成物中CH4的键角比H2O的大（“大”或“小”）。（ⅱ）在＝1下的a（H2）∼关系是m，理由是由于该反应是放热反应，降低温度，平衡正向移动，a（H2）增大（从平衡移动角度分析）。（ⅲ）在＝1、p1和T1下，若最初充入1molH2，反应经10min达到平衡状态，则n（CH4）＝0.1mol，Kp＝。[用p1表示，列出算式，p（A）＝p（总）×]。【答案】（1）﹣85.5；；低温；（2）（ⅰ）大；（ⅱ）由于该反应是放热反应，降低温度，平衡正向移动，a（H2）增大；（ⅲ）0.1；。【分析】（1）反应①﹣反应②得到反应③，热化学方程式为：CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）的ΔH3═ΔH1﹣ΔH2＝−40kJ•mol−1﹣45.5kJ•mol−1；（2）（ⅰ）生成物中CH4的键角比H2O的大，两者的价层电子对为4，H2O有2个孤电子对，CH4没有孤电子对，孤电子对对成键电子对的排斥力大；（ⅱ）该反应是放热反应，降低温度，平衡正向移动，a（H2）增大；（ⅲ）若最初充入1molH2，H2的转化率为40%，根据三段式为：CO2（g）+4H2（g）⇌CH4（g）+2H2O（g）（单位：mol）开始1100变化0.10.40.10.2平衡0.90.60.10.2平衡状态时CH4的物质的量为0.1mol；p（CH4）＝p1，p（H2O）＝p1，p（CO2）＝p1，p（H2）＝p1，Kp＝。【解答】解：（1）反应①﹣反应②得到反应③，热化学方程式为：CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）的ΔH3═ΔH1﹣ΔH2＝−40kJ•mol−1﹣45.5kJ•mol−1＝﹣85.5kJ•mol−1；平衡常数K3＝；该反应是熵减的放热反应，在低温条件下能自发进行，故答案为：﹣85.5；；低温；（2）（ⅰ）生成物中CH4的键角比H2O的大，两者的价层电子对为4，H2O有2个孤电子对，CH4没有孤电子对，孤电子对对成键电子对的排斥力大，所以CH4的键角比H2O的大，故答案为：大；（ⅱ）由于该反应是放热反应，降低温度，平衡正向移动，a（H2）增大，所以a（H2）∼关系是m，故答案为：由于该反应是放热反应，降低温度，平衡正向移动，a（H2）增大；（ⅲ）若最初充入1molH2，H2的转化率为40%，根据三段式为：CO2（g）+4H2（g）⇌CH4（g）+2H2O（g）（单位：mol）开始1100变化0.10.40.10.2平衡0.90.60.10.2平衡状态时CH4的物质的量为0.1mol；p（CH4）＝p1，p（H2O）＝p1，p（CO2）＝p1，p（H2）＝p1，Kp＝＝，故答案为：0.1；。【点评】本题考查化学平衡计算、盖斯定律等知识点，侧重考查分析判断及计算能力，明确盖斯定律计算方法、化学平衡常数计算方法，题目难度不大。5．（2024•湖北三模）氢能源是最具应用前景的能源之一，甲烷﹣水蒸气催化重整制氢（SMR）是一种制高纯氢的方法，体系中发生如下反应：Ⅰ．CH4（g）+H2O（g）⇌CO（g）+3H2（g）ΔH1＝+205.8kJ/molⅡ．CO（g）+H2O（g）⇌H2（g）+CO2（g）ΔH2总反应Ⅲ．CH4（g）+2H2O（g）⇌CO2（g）+4H2（g）ΔH3（1）相关的化学键键能数据如下表所示：化学键H—HH—OC—HC＝OE（kJ•mol﹣1）436463413803反应Ⅱ的ΔH2＝﹣51.8kJ/mol。（2）反应Ⅱ的速率v＝v正﹣v逆＝k正c（CO）•c（H2O）﹣k逆c（CO2）•c（H2），其中k正、k逆分别为正、逆反应速率常数。升高温度时lgk正﹣lgk逆减小（填“增大”、“减小”或“不变”）。（3）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图1所示。当单位时间CaO消耗率开始降低，则H2体积分数开始降低（填“升高”、“降低”或“不变”）。当CaO消耗率约为35%时，CaO对催化重整制氢的促进作用减弱，结合化学方程式解释原因为降低碳酸钙覆盖在氧化钙表面上，减少了二氧化碳与氧化钙的接触面积。（4）在567K，8MPa条件下，甲烷水蒸气重整反应达到平衡时体系中各组分摩尔分数（物质i的摩尔分数）与投料水碳比的计算结果如图2所示。xCH4和xCO随水碳比的变化曲线分别是②、③。当时，反应Ⅲ的压强平衡常数Kp＝4.67（以分压表示，分压＝总压×物质的量分数，结果保留3位有效数字）。【答案】（1）﹣51.8kJ/mol；（2）减小；（3）降低；碳酸钙覆盖在氧化钙表面上，减少了二氧化碳与氧化钙的接触面积；（4）②；③；4.67。【分析】（1）由ΔH＝反应物的总键能﹣生成物的总键能，反应Ⅲ的ΔH3＝（4×413+2×2×463﹣2×803﹣4×436）kJ/mol＝+154kJ/mol，由盖斯定律，反应Ⅲ﹣反应I可得反应Ⅱ；（2）反应达到平衡时，正逆反应速率相等，则v正＝v逆＝k正c（CO）•c（H2O）＝k逆c（CO2）•c（H2），反应Ⅱ的平衡常数K＝＝，lgK＝lgk正﹣lgk逆，反应Ⅱ是放热反应，升高温度时平衡逆向移动，lgK减小；（3）曲线从t1时开始，H2体积分数显著降低，单位时间CaO消耗率的变曲线斜率明显减小，故单位时间CaO消耗率降低；氧化钙和二氧化碳结合成碳酸钙，碳酸钙覆盖在氧化钙表面上，减少了二氧化碳与氧化钙的接触面积；（4）投料水碳比[]增加，水的量增加，可以提高甲烷转化率，但水的转化率下降，所以随着水碳比增加，水的物质的量分数升高，甲烷的物质的量分数明显下降，则②为CH4，由于水的量增加，又使CO与水反应生成氢气和CO2，所以CO物质的量分数降低