专题15化学反应原理综合题-五年（2019-2023）高考化学真题分项汇编（全国通用）（原卷版）_赠送：2008-2024全套高考真题_高考化学真题

五年（2019-2023）年高考真题分项汇编 专题 15 化学反应原理综合题 〖2023年高考真题〗 1．（2023·全国甲卷）甲烷选择性氧化制备甲醇是一种原子利用率高的方法。回答下列问题： (1)已知下列反应的热化学方程式： ① ② 反应③ 的 _______ ，平衡常数 _______(用 表 示)。 (2)电喷雾电离等方法得到的 ( 等)与 反应可得 。 与 反应能高选择性地生 成甲醇。分别在 和 下(其他反应条件相同)进行反应 ，结果如下图所 示。图中 的曲线是_______(填“a”或“b”。 、 时 的转化率为_______(列出算式)。 (3) 分别与 反应，体系的能量随反应进程的变化如下图所示(两者历程相似，图中以 示 例)。 (ⅰ)步骤Ⅰ和Ⅱ中涉及氢原子成键变化的是_______(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。(ⅱ)直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则 与 反应的能量变 化应为图中曲线_______(填“c”或“d”)。 (ⅲ) 与 反应，氘代甲醇的产量 _______ (填“＞”“＜”或“=”)。若 与 反应，生成的氘代甲醇有_______种。 2．（2023·全国乙卷）硫酸亚铁在工农业生产中有许多用途，如可用作农药防治小麦黑穗病，制造磁性氧 化铁、铁催化剂等。回答下列问题： (1)在 气氛中， 的脱水热分解过程如图所示： 根据上述实验结果，可知 _______， _______。 (2)已知下列热化学方程式： 则 的 _______ 。 (3)将 置入抽空的刚性容器中，升高温度发生分解反应： (Ⅰ)。平衡时 的关系如下图所示。 时，该反应的平衡总压 _______ 、平衡常数 _______ 。 随反应温度升高而_______(填“增大”“减小”或“不变”)。(4)提高温度，上述容器中进一步发生反应 (Ⅱ)，平衡时 _______(用 表示)。在 时， ，则 _______ ， _______ (列出计算式)。 3．（2023·新课标卷）氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力位居世界首位。回答下列问题： (1)根据图1数据计算反应 的 _______ 。 (2)研究表明，合成氨反应在 催化剂上可能通过图2机理进行(*表示催化剂表面吸附位， 表示被吸附 于催化剂表面的 )。判断上述反应机理中，速率控制步骤(即速率最慢步骤)为_______(填步骤前的标号)， 理由是_______。 (3)合成氨催化剂前驱体(主要成分为 )使用前经 还原，生成 包裹的 。已知 属于立方 晶系，晶胞参数 ，密度为 ，则 晶胞中含有 的原子数为_______(列出计算式，阿 伏加德罗常数的值为 )。 (4)在不同压强下，以两种不同组成进料，反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如下图所示。其中 一种进料组成为 ，另一种为 。(物质i的摩尔分数： )①图中压强由小到大的顺序为_______，判断的依据是_______。 ②进料组成中含有惰性气体 的图是_______。 ③图3中，当 、 时，氮气的转化率 _______。该温度时，反应 的平衡常数 _______ (化为最简式)。 4．（2023·山东卷）一定条件下，水气变换反应 的中间产物是 。为探究该 反应过程，研究 水溶液在密封石英管中的分子反应： Ⅰ． Ⅱ． 研究发现，在反应Ⅰ、Ⅱ中， 仅对反应Ⅰ有催加速作用；反应Ⅰ速率远大于反应Ⅱ，近似认为反应Ⅰ建 立平衡后始终处于平衡状态。忽略水电离，其浓度视为常数。回答下列问题： (1)一定条件下，反应Ⅰ、Ⅱ的焓变分别为 、 ，则该条件下水气变换反应的焓变 _____(用含 的代数式表示)。 (2)反应Ⅰ正反应速率方程为： ，k为反应速率常数。 温度下， 电离平衡 常数为 ，当 平衡浓度为 时， 浓度为_____ ，此时反应Ⅰ应速率 _____ (用含 和k的代数式表示)。 (3) 温度下，在密封石英管内完全充满 水溶液，使 分解，分解产物均完全溶 于水。含碳物种浓度与反应时间的变化关系如图所示(忽略碳元素的其他存在形式)。 时刻测得 的浓度分别为 ，反应Ⅱ达平衡时，测得 的浓度为 。体系达平衡后 _____(用含y的代数式表示，下同)，反应Ⅱ的平衡常数为_____。相同条件下，若反应起始时溶液中同时还含有 盐酸，则图示点 中， 的浓度峰值 点可能是_____(填标号)。与不同盐酸相比， 达浓度峰值时， 浓度_____(填“增大”“减小”或 “不变”)， 的反应_____(填“增大”“减小”或“不变”)。 5．（2023·浙江卷）水煤气变换反应是工业上的重要反应，可用于制氢。 水煤气变换反应： 该反应分两步完成： 请回答： (1) _______ 。 (2)恒定总压 和水碳比[ ]投料，在不同条件下达到平衡时 和 的分压(某 成分分压=总压×该成分的物质的量分数)如下表： 条件1 0.40 0.40 0 条件2 0.42 0.36 0.02 ①在条件1下，水煤气变换反应的平衡常数 ___________。 ②对比条件1，条件2中 产率下降是因为发生了一个不涉及 的副反应，写出该反应方程式____。 (3)下列说法正确的是______。 A．通入反应器的原料气中应避免混入 B．恒定水碳比 ，增加体系总压可提高 的平衡产率 C．通入过量的水蒸气可防止 被进一步还原为 D．通过充入惰性气体增加体系总压，可提高反应速率 (4)水煤气变换反应是放热的可逆反应，需在多个催化剂反应层间进行降温操作以“去除”反应过程中的余 热(如图1所示)，保证反应在最适宜温度附近进行。①在催化剂活性温度范围内，图2中b-c段对应降温操作的过程，实现该过程的一种操作方法是______。 A．按原水碳比通入冷的原料气 B．喷入冷水(蒸气) C．通过热交换器换热 ②若采用喷入冷水(蒸气)的方式降温，在图3中作出 平衡转化率随温度变化的曲线____。 (5)在催化剂活性温度范围内，水煤气变换反应的历程包含反应物分子在催化剂表面的吸附(快速)、反应及 产物分子脱附等过程。随着温度升高，该反应的反应速率先增大后减小，其速率减小的原因是________。 6．（2023·北京卷）尿素 合成的发展体现了化学科学与技术的不断进步。 (1)十九世纪初，用氰酸银 与 在一定条件下反应制得 ，实现了由无机物到有机 物的合成。该反应的化学方程式是____________________。 (2)二十世纪初，工业上以 和 为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步： ⅰ． 和 生成 ； ⅱ． 分解生成尿素。 结合反应过程中能量变化示意图，下列说法正确的是__________(填序号)。 a．活化能：反应ⅰ<反应ⅱ b．ⅰ放热反应，ⅱ为吸热反应 c． (3)近年研究发现，电催化 和含氮物质( 等)在常温常压下合成尿素，有助于实现碳中和及解决含氮 废水污染问题。向一定浓度的 溶液通 至饱和，在电极上反应生成 ，电解原理如图所 示。①电极 是电解池的__________极。 ②电解过程中生成尿素的电极反应式是_____________。 (4)尿素样品含氮量的测定方法如下。 已知：溶液中 不能直接用 溶液准确滴定。 ①消化液中的含氮粒子是__________。 ②步骤ⅳ中标准 溶液的浓度和消耗的体积分别为 和 ，计算样品含氮量还需要的实验数据有 __________。 7．（2023·湖北卷）纳米碗 是一种奇特的碗状共轭体系。高温条件下， 可以由 分子经 过连续5步氢抽提和闭环脱氢反应生成。 的反应机理和能量变化如下： 回答下列问题：(1)已知 中的碳氢键和碳碳键的键能分别为 和 ，H-H键能为 。 估算 的 _______ 。 (2)图示历程包含_______个基元反应，其中速率最慢的是第_______个。 (3) 纳米碗中五元环和六元环结构的数目分别为_______、_______。 (4)1200K时，假定体系内只有反应 发生，反应过程中压强恒定为 (即 的初始压强)，平衡转化率为α，该反应的平衡常数 为_______(用平衡分压代替平衡浓度计算，分 压=总压×物质的量分数)。 (5) 及 反应的 ( 为平衡常数)随温度倒数 的关系如图所示。已知本实验条件下， (R为理想气体常数，c为截距)。图中两条线几乎平行， 从结构的角度分析其原因是_______。 (6)下列措施既能提高反应物的平衡转化率，又能增大生成 的反应速率的是_______(填标号)。 a．升高温度 b．增大压强 c．加入催化剂 8．（2023·湖南卷）聚苯乙烯是一类重要的高分子材料，可通过苯乙烯聚合制得。 Ⅰ．苯乙烯的制备 (1)已知下列反应的热化学方程式： ① ② ③ 计算反应④ 的 _______ ； (2)在某温度、 下，向反应器中充入 气态乙苯发生反应④，其平衡转化率为50%，欲将平衡转 化率提高至75%，需要向反应器中充入_______ 水蒸气作为稀释气(计算时忽略副反应)； (3)在 、 下，以水蒸气作稀释气。 作催化剂，乙苯除脱氢生成苯乙烯外，还会发生如下 两个副反应：⑤ ⑥ 以上反应体系中，芳香烃产物苯乙烯、苯和甲苯的选择性S( ) 随乙苯转化率的变化曲线如图所示，其中曲线b代表的产物是_______，理由是_______； (4)关于本反应体系中催化剂 的描述错误的是_______； A．X射线衍射技术可测定 晶体结构 B． 可改变乙苯平衡转化率 C． 降低了乙苯脱氢反应的活化能 D．改变 颗粒大小不影响反应速率 Ⅱ．苯乙烯的聚合 苯乙烯聚合有多种方法，其中一种方法的关键步骤是某 (Ⅰ)的配合物促进 (引发剂，X表示卤 素)生成自由基 ，实现苯乙烯可控聚合。 (5)引发剂 中活性最高的是_______； (6)室温下，① 在配体L的水溶液中形成 ，其反应平衡常数为K；② 在水中的溶度积常 数为 。由此可知， 在配体L的水溶液中溶解反应的平衡常数为_______(所有方程式中计量系数关 系均为最简整数比)。 9．（2023·辽宁卷）硫酸工业在国民经济中占有重要地位。 (1)我国古籍记载了硫酸的制备方法——“炼石胆(CuSO ·5H O)取精华法”。借助现代仪器分析，该制备过 4 2 程中CuSO ·5H O分解的TG曲线(热重)及DSC曲线(反映体系热量变化情况，数值已省略)如下图所示。 4 2 700℃左右有两个吸热峰，则此时分解生成的氧化物有SO 、_______和_______(填化学式)。 2(2)铅室法使用了大容积铅室制备硫酸(76%以下)，副产物为亚硝基硫酸，主要反应如下： NO +SO+H O=NO+H SO 2 2 2 2 4 2NO+O =2NO 2 2 (ⅰ)上述过程中NO 的作用为_______。 2 (ⅱ)为了适应化工生产的需求，铅室法最终被接触法所代替，其主要原因是_______(答出两点即可)。 (3)接触法制硫酸的关键反应为SO 的催化氧化： 2 SO (g)+ O(g) SO (g) ΔH=-98.9kJ·mol-1 2 2 3 (ⅰ)为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度，绘制相应转化率(α)下反应速率(数值已略去)与温度 的关系如下图所示，下列说法正确的是_______。 a．温度越高，反应速率越大 b．α=0.88的曲线代表平衡转化率 c．α越大，反应速率最大值对应温度越低 d．可根据不同 下的最大速率，选择最佳生产温度 (ⅱ)为提高钒催化剂的综合性能，我国科学家对其进行了改良。不同催化剂下，温度和转化率关系如下图所 示，催化性能最佳的是_______(填标号)。(ⅲ)设O 的平衡分压为p，SO 的平衡转化率为α，用含p和α 的代数式表示上述催化氧化反应的 2 2 e e K=_______(用平衡分压代替平衡浓度计算)。 p 〖2022年高考真题〗 10．（2022·全国甲卷）金属钛(Ti)在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途，目前生产钛的方法之 一是将金红石 TiO  转化为TiCl ，再进一步还原得到钛。回答下列问题： 2 4 (1)TiO 转化为TiCl 有直接氯化法和碳氯化法。在1000℃时反应的热化学方程式及其平衡常数如下： 2 4 (ⅰ)直接氯化：TiO (s)+2Cl (g)=TiCl (g)+O (g) ΔH =172kJmol-1,K =1.010-2 2 2 4 2 1 p1 (ⅱ)碳氯化：TiO (s)+2Cl (g)+2C(s)=TiCl (g)+2CO(g) ΔH =-51kJmol-1, K =1.21012Pa 2 2 4 2 p2 ①反应2C(s)+O 2 (g)=2CO(g)的ΔH为_______kJmol-1，K p =_______Pa。 ②碳氯化的反应趋势远大于直接氯化，其原因是_______。 ③对于碳氯化反应：增大压强，平衡_______移动(填“向左”“向右”或“不”)；温度升高，平衡转化率 _______(填“变大”“变小”或“不变”)。 (2)在1.0105Pa，将TiO 2 、C、Cl 2 以物质的量比1∶2.2∶2进行反应。体系中气体平衡组成比例(物质的量 分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。 ①反应C(s)CO 2 (g)2CO(g)的平衡常数K p 1400℃_______Pa。②图中显示，在200℃平衡时TiO 几乎完全转化为TiCl ，但实际生产中反应温度却远高于此温度，其原 2 4 因是_______。 (3)TiO 碳氯化是一个“气—固—固”反应，有利于TiO C“固—固”接触的措施是_______。 2 2 11．（2022·浙江卷）主要成分为H S的工业废气的回收利用有重要意义。 2 (1)回收单质硫。将三分之一的H S燃烧，产生的SO 与其余H S混合后反应： 2 2 2 3 2H 2 S(g)+SO 2 (g)  8 S 8 (s)+2H 2 O(g)。在某温度下达到平衡，测得密闭系统中各组分浓度分别为 cH S=2.010-5mol-1L-1 、cSO =5.010-5molL-1、cH O=4.010-3molL-1 ，计算该温度下的平衡常数 2 2 2 K=_______。 (2)热解H S制H 。根据文献，将H S和CH 的混合气体导入石英管反应器热解(一边进料，另一边出料)， 2 2 2 4 发生如下反应： Ⅰ 2H 2 S(g)  2H 2 (g)+S 2 (g) ΔH 1 =170kJmol-1 Ⅱ CH 4 (g)+S 2 (g)  CS 2 (g)+2H 2 (g) ΔH 2 =64kJmol-1 总反应： Ⅲ 2H 2 S(g)+CH 4 (g)  CS 2 (g)+4H 2 (g) 投料按体积之比VH S:VCH =2:1，并用N 稀释；常压，不同温度下反应相同时间后，测得H 和CS 2 4 2 2 2 体积分数如下表： 100 温度/℃ 950 1050 1100 1150 0 H /V(%) 0.5 1.5 3.6 5.5 8.5 2 CS /V(%) 0.0 0.0 0.1 0.4 1.8 2 请回答： ①反应Ⅲ能自发进行的条件是_______。 ②下列说法正确的是_______。 A．其他条件不变时，用Ar替代N 作稀释气体，对实验结果几乎无影响 2 B．其他条件不变时，温度越高，H S的转化率越高 2 C．由实验数据推出H S中的S-H键强于CH 中的C-H键 2 4 D．恒温恒压下，增加N 的体积分数，H 的浓度升高 2 2 ③若将反应Ⅲ看成由反应Ⅰ和反应Ⅱ两步进行，画出由反应原料经两步生成产物的反应过程能量示意图 _______。④在1000℃，常压下，保持通入的H 2 S体积分数不变，提高投料比  VH 2 S:VCH 4  ，H 2 S的转化率不变， 原因是_______。 ⑤在950℃~1150℃范围内(其他条件不变)，S (g)的体积分数随温度升高发生变化，写出该变化规律并分 2 析原因_______。 12．（2022·全国乙卷）油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢，需要回收处理并加以 利用。回答下列问题： (1)已知下列反应的热化学方程式： ①2H S(g)+3O (g)=2SO (g)+2H O(g) ΔH =-1036kJmol-1 2 2 2 2 1 ②4H S(g)+2SO (g)=3S (g)+4H O(g) ΔH =94kJmol-1 2 2 2 2 2 ③2H (g)+O (g)=2H O(g) ΔH =-484kJmol-1 2 2 2 3 计算H S热分解反应④2H S(g)=S (g)+2H (g)的ΔH =________kJmol-1。 2 2 2 2 4 (2)较普遍采用的H S处理方法是克劳斯工艺。即利用反应①和②生成单质硫。另一种方法是：利用反应④ 2 高温热分解H S。相比克劳斯工艺，高温热分解方法的优点是________，缺点是________。 2 (3)在1470K、100kPa反应条件下，将n(H S):n(Ar)=1:4的混合气进行H S热分解反应。平衡时混合气中 2 2 H S与H 的分压相等，H S平衡转化率为________，平衡常数K =________kPa。 2 2 2 p (4)在1373K、100kPa反应条件下，对于n(H 2 S):n(Ar)分别为4:1、1:1、1:4、1:9、1:19的H 2 S-Ar混合气， 热分解反应过程中H S转化率随时间的变化如下图所示。 2①n(H S):n(Ar)越小，H S平衡转化率________，理由是________。 2 2 ②n(H S):n(Ar)=1:9对应图中曲线________，计算其在0-0.1s之间，H S分压的平均变化率为________ 2 2 kPas-1。 13．（2022·广东卷）铬及其化合物在催化、金属防腐等方面具有重要应用。 (1)催化剂CrO 可由 NH  CrO 加热分解制备，反应同时生成无污染气体。 2 3 4 2 2 7 ①完成化学方程式： NH 4  2 Cr 2 O 7  Cr 2 O 3 ______________。 ②CrO 催化丙烷脱氢过程中，部分反应历程如图，X(g)Y(g)过程的焓变为_______(列式表示)。 2 3 ③CrO 可用于NH 的催化氧化。设计从NH 出发经过3步反应制备HNO 的路线_______(用“→”表示含 2 3 3 3 3 氮物质间的转化)；其中一个有颜色变化的反应的化学方程式为_______。 (2)K CrO 溶液中存在多个平衡。本题条件下仅需考虑如下平衡： 2 2 7 (ⅰ)Cr 2 O 7 2(aq)H 2 O(l)  2HCrO 4 (aq) K 1 3.010225C (ⅱ)HCrO 4 (aq)  CrO2 4 (aq)H(aq) K 2 3.310725C ①下列有关K CrO 溶液的说法正确的有_______。 2 2 7 A．加入少量硫酸，溶液的pH不变 B．加入少量水稀释，溶液中离子总数增加C．加入少量NaOH溶液，反应(ⅰ)的平衡逆向移动 D．加入少量K CrO 固体，平衡时c2 HCrO 与c  CrO2- 的比值保持不变 2 2 7 4 2 7 c  CrO2- ②25℃时， 溶液中lg 4 随pH的变化关系如图。当 时，设 、 0.10molL1K CrO c  CrO2- pH9.00 CrO2 2 2 7 2 7 2 7 HCrO 与CrO2 的平衡浓度分别为x、y、zmolL1，则x、y、z之间的关系式为_______0.10；计算溶液 4 4 中HCrO 的平衡浓度_____(写出计算过程，结果保留两位有效数字)。 4 ③在稀溶液中，一种物质对光的吸收程度(A)与其所吸收光的波长()有关；在一定波长范围内，最大A对 应的波长( )取决于物质的结构特征；浓度越高，A越大。混合溶液在某一波长的A是各组分吸收程度 max 之和。为研究对反应(ⅰ)和(ⅱ)平衡的影响，配制浓度相同、pH不同的K CrO 稀溶液，测得其A随的变 2 2 7 化曲线如图，波长、和中，与CrO2 的 最接近的是_______；溶液pH从a变到b的过程中， 1 2 3 4 max c  H c2 CrO2 4 的值_______(填“增大”“减小”或“不变”)。 c  CrO2 2 7 14．（2022·湖南卷）2021年我国制氢量位居世界第一，煤的气化是一种重要的制氢途径。回答下列问题： (1)在一定温度下，向体积固定的密闭容器中加入足量的C(s)和1molH 2 O(g)，起始压强为0.2MPa时，发生 下列反应生成水煤气： Ⅰ.C(s)+H 2 O(g)  CO(g)+H 2 (g) ΔH 1 =+131.4kJmol-1 Ⅱ.CO(g)+H 2 O(g)  CO 2 (g)+H 2 (g) ΔH 2 =-41.1kJmol-1 ①下列说法正确的是_______； A．平衡时向容器中充入惰性气体，反应Ⅰ的平衡逆向移动B．混合气体的密度保持不变时，说明反应体系已达到平衡 2 C．平衡时H 的体积分数可能大于 2 3 D．将炭块粉碎，可加快反应速率 ②反应平衡时，H O(g)的转化率为50%，CO的物质的量为0.1mol。此时，整个体系_______(填“吸收” 2 或“放出”)热量_______kJ，反应Ⅰ的平衡常数K =_______(以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。 p (2)一种脱除和利用水煤气中CO 方法的示意图如下： 2 ①某温度下，吸收塔中K CO 溶液吸收一定量的CO 后，c  CO2- :c  HCO- =1:2，则该溶液的pH= 2 3 2 3 3 _______(该温度下H CO 的K =4.6107,K 5.01011)； 2 3 al a2 ②再生塔中产生CO 的离子方程式为_______； 2 ③利用电化学原理，将CO 电催化还原为C H ，阴极反应式为_______。 2 2 4 15．（2022·山东卷）利用 丁内酯(BL)制备1， 丁二醇(BD)，反应过程中伴有生成四氢呋喃(THF)和 丁醇(BuOH)的副反应，涉及反应如下： 已知：①反应Ⅰ为快速平衡，可认为不受慢反应Ⅱ、Ⅲ的影响；②因反应Ⅰ在高压 氛围下进行，故 压强近似等于总压。回答下列问题： (1)以 或BD为初始原料，在 、 的高压 氛围下，分别在恒压容器中进行 反应。达平衡时，以BL为原料，体系向环境放热 ；以BD为原料，体系从环境吸热 。忽略副反应 热效应，反应Ⅰ焓变 _______ 。 (2)初始条件同上。 表示某物种i的物质的量与除 外其它各物种总物质的量之比， 和 随时间t 变化关系如图甲所示。实验测得 ，则图中表示 变化的曲线是_______；反应Ⅰ平衡常数_______ (保留两位有效数字)。以BL为原料时， 时刻 _______，BD产率=_______(保留两位有 效数字)。 (3) 为达平衡时 与 的比值。 、 、 三种条件下，以 为初始原料，在相同体积的刚性容器中发生反应， 随时间t变化关系如图乙所示。因反应在高压 氛围下进行，可忽略压强对反应速率的影响。 曲线a、b、c中， 最大的是_______(填代号)；与曲线b相比，曲线c达到 所 需时间更长，原因是_______。 16．（2022·湖北卷）自发热材料在生活中的应用日益广泛。某实验小组为探究“CaOAlH O”体系的 2 发热原理，在隔热装置中进行了下表中的五组实验，测得相应实验体系的温度升高值(T)随时间(t)的变化 曲线，如图所示。 实验编 反应物组成 号 0.20g CaO粉末 a 5.0mL H O 2 0.15g Al粉 b 5.0mL H O 2 0.15g Al粉 c 5.0mL饱和石灰水 0.15g Al粉 d 5.0mL石灰乳 e 0.15g Al粉0.20g CaO粉末 5.0mL H O 2 回答下列问题： (1)已知： ①CaOsH OlCaOH sH 65.17kJmol1 2 2 1 ②CaOH sCa2aq2OHaqH 16.73kJmol1 2 2 ③AlsOHaq3H 2 Ol  AlOH 4   aq 3 2 H 2 g H 3 415.0kJmol1 则CaOs2Als7H 2 OlCa2aq2  AlOH 4   aq3H 2 g的H 4 ___________ kJ·mol1。 (2)温度为T时，K sp   CaOH 2   x，则CaOH 2 饱和溶液中c  OH ___________(用含x的代数式表示)。 (3)实验a中，4min后T基本不变，原因是___________。 (4)实验b中，T的变化说明Al粉与H 2 O在该条件下___________(填“反应”或“不反应”)。实验c中， 前3min的T有变化，其原因是___________；3min后T基本不变，其原因是___________微粒的量有限。 (5)下列说法不能解释实验d在10min内温度持续升高的是___________(填标号)。A．反应②的发生促使反 应①平衡右移 B．反应③的发生促使反应②平衡右移 C．气体的逸出促使反应③向右进行 D．温度升高导致反应速率加快 (6)归纳以上实验结果，根据实验e的特征，用文字简述其发热原理___________。 17．（2022·海南卷）某空间站的生命保障系统功能之一是实现氧循环，其中涉及反应： CO 2 (g)+4H 2 (g)  催  化  剂  2H 2 O(g)+CH 4 (g)回答问题： (1)已知：电解液态水制备1mol O 2 (g)，电解反应的ΔH=+572kJmol-1。由此计算H 2 (g)的燃烧热(焓)ΔH= _______kJmol-1。 催化剂 (2)已知：CO (g)+4H (g)2H O(g)+CH (g)的平衡常数(K)与反应温度(t)之间的关系如图1所示。 2 2  2 4 ①若反应为基元反应，且反应的ΔH与活化能(Ea)的关系为 ΔH >E a 。补充完成该反应过程的能量变化示意 图(图2)_______。 ②某研究小组模拟该反应，温度t下，向容积为10L的抽空的密闭容器中通入0.1mol CO 和0.4mol H ，反 2 2 应平衡后测得容器中nCH =0.05mol。则CO 的转化率为_______，反应温度t约为_______℃。 4 2 (3)在相同条件下，CO (g)与H (g)还会发生不利于氧循环的副反应： 2 2 催化剂 CO (g)+3H (g)H O(g)+CH OH(g)，在反应器中按nCO :nH =1:4通入反应物，在不同温度、 2 2  2 3 2 2 不同催化剂条件下，反应进行到2min时，测得反应器中CH OH、CH 浓度(μmolL-1)如下表所示。 3 4 t=350℃ t=400℃ 催化剂 c(CH OH) cCH  cCH OH c(CH ) 3 4 3 4催化剂 10.8 12722 345.2 42780 Ⅰ 催化剂 9.2 10775 34 38932 Ⅱ 在选择使用催化剂Ⅰ和350℃条件下反应，0~2min生成CH OH的平均反应速率为_______μmolL-1min-1； 3 若某空间站的生命保障系统实际选择使用催化剂Ⅱ和400℃的反应条件，原因是_______。 18．（2022·福建卷）异丙醇 可由生物质转化得到，催化异丙醇脱水制取高值化学品丙烯 的 工业化技术已引起人们的关注，其主要反应如下： Ⅰ. Ⅱ. 回答下列问题： (1)已知 ，则 燃烧生成 和 的热化学方程式为_______。 (2)在 下，刚性密闭容器中的反应体系内水蒸气浓度与反应时间关系如下表： 反应时间 0 4 8 12 t 20 浓度 244 360 0 3200 4000 4100 0 0 ① 内， _______ ； ②t_______16(填“>”“<”或“=”)。 (3)在恒温刚性密闭容器中，反应Ⅰ、Ⅱ均达到平衡的判据是_______(填标号)。 a. 的分压不变 b.混合气体密度不变 c. d. (4)在一定条件下，若反应Ⅰ、Ⅱ的转化率分别为98%和40%，则丙烯的产率为_______。 (5)下图为反应Ⅰ、Ⅱ达到平衡时 与温度的关系曲线。(已知：对于可逆反应 ，任意时刻 ，式中 )表示物质 ×的分压) ①在 恒压平衡体系中充入少量水蒸气时，反应Ⅰ的的状态最有可能对应图中的_______点(填“甲” “乙”或“丙”)，判断依据是_______。 ② 时，在密闭容器中加入一定量的 ，体系达到平衡后，测得 的分压为 ，则水蒸气 的分压为_______ (用含x的代数式表示)。 19．（2022·天津卷）天津地处环渤海湾，海水资源丰富。科研人员把铁的配合物 (L为配体)溶于弱碱 性的海水中，制成吸收液，将气体 转化为单质硫，改进了湿法脱硫工艺。该工艺包含两个阶段：① 的吸收氧化；② 的再生。反应原理如下： ① ② 回答下列问题： (1)该工艺的总反应方程式为___________。1mol 发生该反应的热量变化为___________， 在 总反应中的作用是___________。 (2)研究不同配体与 所形成的配合物(A、B、C)对 吸收转化率的影响。将配合物A、B、C分别溶于 海水中，配成相同物质的量浓度的吸收液，在相同反应条件下，分别向三份吸收液持续通入 ，测得单 位体积吸收液中 吸收转化率 随时间变化的曲线如图1所示。以 由100%降至80%所持 续的时间来评价铁配合物的脱硫效率，结果最好的是___________(填“A”、“B”或“C”)。(3) 的电离方程式为___________。25℃时， 溶液中 、 、 在含硫粒子总浓度中所占分数 随溶液pH的变化关系如图2，由图2计算， 的 ___________， ___________。再生反应在 常温下进行， 解离出的 易与溶液中的 形成沉淀。若溶液中的 ， ，为避免有FeS沉淀生成，应控制溶液pH不大于___________(已知25℃时，FeS 的 为 )。 20．（2022·江苏卷）氢气是一种清洁能源，绿色环保制氢技术研究具有重要意义。 (1)“ 热电循环制氢”经过溶解、电解、热水解和热分解4个步骤，其过程如图所示。 ①电解在质子交换膜电解池中进行。阳极区为酸性 溶液，阴极区为盐酸，电解过程中 转化为 。电解时阳极发生的主要电极反应为_______(用电极反应式表示)。 ②电解后，经热水解和热分解的物质可循环使用。在热水解和热分解过程中，发生化合价变化的元素有 _______(填元素符号)。 (2)“ 热循环制氢和甲酸”的原理为：在密闭容器中，铁粉与吸收 制得的 溶液反应，生成 、 和 ； 再经生物柴油副产品转化为Fe。 ①实验中发现，在 时，密闭容器中 溶液与铁粉反应，反应初期有 生成并放出 ，该 反应的离子方程式为_______。 ②随着反应进行， 迅速转化为活性 ，活性 是 转化为 的催化剂，其可能 反应机理如图所示。根据元素电负性的变化规律。如图所示的反应步骤Ⅰ可描述为_______。 ③在其他条件相同时，测得Fe的转化率、 的产率随 变化如题图所示。 的产率随 增加而增大的可能原因是_______。 (3)从物质转化与资源综合利用角度分析，“ 热循环制氢和甲酸”的优点是_______。 21．（2022·重庆卷）反应 在工业上有重要应用。 (1)该反应在不同温度下的平衡常数如表所示。 温度/℃ 700 800 830 1000 平衡常 1.67 1.11 1.00 0.59 数 ①反应的 H_____0(填“>”“<”或“=”)。 ②反应常在较高温度下进行，该措施的优缺点是_____。 △ (2)该反应常在Pd膜反应器中进行，其工作原理如图所示。①利用平衡移动原理解释反应器存在Pd膜时具有更高转化率的原因是_____。 ②某温度下，H 在Pd膜表面上的解离过程存在如下平衡： ，其正反应的活化能远小于逆反应的 2 活化能。下列说法错误的是_____。 A．Pd膜对气体分子的透过具有选择性 B．过程2的 H＞0 C．加快Pd膜内H原子迁移有利于H 的解离 △ 2 D．H原子在Pd膜表面上结合为H 的过程为放热反应 2 ③同温同压下，等物质的量的CO和HO通入无Pd膜反应器，CO的平衡转化率为75%；若换成Pd膜反应 2 器，CO的平衡转化率为90%，则相同时间内出口a和出口b中H 的质量比为_____。 2 (3)该反应也可采用电化学方法实现，反应装置如图所示。 ①固体电解质采用______(填“氧离子导体”或“质子导体”)。 ②阴极的电极反应式为______。 ③同温同压下，相同时间内，若进口Ⅰ处n(CO)：n(H O)=a：b，出口Ⅰ处气体体积为进口Ⅰ处的y倍，则 2 CO的转化率为_____(用a，b，y表示)。 22．（2022·辽宁卷）工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖， 其反应为： 。回答下列问题： (1)合成氨反应在常温下_______(填“能”或“不能”)自发。 (2)_______温(填“高”或“低”，下同)有利于提高反应速率，_______温有利于提高平衡转化率，综合考 虑催化剂(铁触媒)活性等因素，工业常采用 。 针对反应速率与平衡产率的矛盾，我国科学家提出了两种解决方案。(3)方案一：双温-双控-双催化剂。使用 双催化剂，通过光辐射产生温差(如体系温度为 时， 的温度为 ，而 的温度为 )。 下列说法正确的是_______。 a．氨气在“冷Ti”表面生成，有利于提高氨的平衡产率 b． 在“热Fe”表面断裂，有利于提高合成氨反应速率 c．“热Fe”高于体系温度，有利于提高氨的平衡产率 d．“冷Ti”低于体系温度，有利于提高合成氨反应速率 (4)方案二： 复合催化剂。 下列说法正确的是_______。 a． 时，复合催化剂比单一催化剂效率更高 b．同温同压下，复合催化剂有利于提高氨的平衡产率 c．温度越高，复合催化剂活性一定越高 (5)某合成氨速率方程为： ，根据表中数据， _______； 实验 1 m n p q2 2m n p 2q 3 m n 0.1p 10q 4 m 2n p 2.828q 在合成氨过程中，需要不断分离出氨的原因为_______。 a．有利于平衡正向移动 b．防止催化剂中毒 c．提高正反应速率 (6)某种新型储氢材料的晶胞如图，八面体中心为M金属离子，顶点均为 配体；四面体中心为硼原子， 顶点均为氢原子。若其摩尔质量为 ，则M元素为_______(填元素符号)；在该化合物中，M离子 的价电子排布式为_______。 〖2021年高考真题〗 23．（2021·山东卷）2-甲氧基-2-甲基丁烷(TAME)常用作汽油原添加剂。在催化剂作用下，可通过甲醇与 烯烃的液相反应制得，体系中同时存在如图反应： 反应Ⅰ： +CH OH H 3 1 △ 反应Ⅱ： +CH OH H 3 2 △ 反应Ⅲ： △H 3 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，A和B中相 x 对稳定的是__(用系统命名法命名)； 的数值范围是___(填标号)。 A．<-1 B．-1～0 C．0～1 D．>1(2)为研究上述反应体系的平衡关系，向某反应容器中加入1.0molTAME，控制温度为353K，测得TAME 的平衡转化率为α。已知反应Ⅲ的平衡常数K =9.0，则平衡体系中B的物质的量为___mol，反应Ⅰ的平衡 x3 常数K =___。同温同压下，再向该容器中注入惰性溶剂四氢呋喃稀释，反应Ⅰ的化学平衡将__(填“正向移 x1 动”“逆向移动”或“不移动”)平衡时，A与CHOH物质的量浓度之比c(A)：c(CHOH)=___。 3 3 (3)为研究反应体系的动力学行为，向盛有四氢呋喃的另一容器中加入一定量A、B和CHOH。控制温度为 3 353K，A、B物质的量浓度c随反应时间t的变化如图所示。代表B的变化曲线为__(填“X”或“Y”)；t=100s 时，反应Ⅲ的正反应速率v __逆反应速率v (填“＞”“＜”或“=)。 正 逆 24．（2021·浙江卷）含硫化合物是实验室和工业上的常用化学品。请回答： (1)实验室可用铜与浓硫酸反应制备少量 ： 。判断该反应的自发性并说 明理由_______。 (2)已知 。 时，在一恒容密闭反应器中充入一 定量的 和 ，当反应达到平衡后测得 、 和 的浓度分别为 、 和 。 ①该温度下反应的平衡常数为_______。 ②平衡时 的转化率为_______。 (3)工业上主要采用接触法由含硫矿石制备硫酸。①下列说法正确的是_______。 A．须采用高温高压的反应条件使 氧化为 B．进入接触室之前的气流无需净化处理 C．通入过量的空气可以提高含硫矿石和 的转化率 D．在吸收塔中宜采用水或稀硫酸吸收 以提高吸收速率 ②接触室结构如图1所示，其中1~4表示催化剂层。图2所示进程中表示热交换过程的是_______。 A． B． C． D． E. F. G. ③对于放热的可逆反应，某一给定转化率下，最大反应速率对应的温度称为最适宜温度。在图3中画出反 应 的转化率与最适宜温度(曲线Ⅰ)、平衡转化率与温度(曲线Ⅱ)的关系曲线 示意图(标明曲线Ⅰ、Ⅱ)_______。 (4)一定条件下，在 溶液体系中，检测得到pH-时间振荡曲线如图4，同时观察到体 系由澄清→浑浊→澄清的周期性变化。可用一组离子方程式表示每一个周期内的反应进程，请补充其中的 2个离子方程式。Ⅰ. Ⅱ.①_______； Ⅲ. ； Ⅳ.②_______。 25．（2021·全国乙卷）一氯化碘(ICl)是一种卤素互化物，具有强氧化性，可与金属直接反应，也可用作有 机合成中的碘化剂。回答下列问题： (1)历史上海藻提碘中得到一种红棕色液体，由于性质相似，Liebig误认为是ICl，从而错过了一种新元素 的发现，该元素是_______。 (2)氯铂酸钡( )固体加热时部分分解为 、 和 ，376.8℃时平衡常数 ， 在一硬质玻璃烧瓶中加入过量 ，抽真空后，通过一支管通入碘蒸气(然后将支管封闭)，在 376.8℃，碘蒸气初始压强为 。376.8℃平衡时，测得烧瓶中压强为 ，则 _______ ，反应 的平衡常数K=_______(列出计算式即可)。 (3)McMorris测定和计算了在136~180℃范围内下列反应的平衡常数 。 得到 和 均为线性关系，如下图所示：①由图可知，NOCl分解为NO和 反应的 _______0(填“大于”或“小于”) ②反应 的K=_______(用 、 表示)：该反应的 _______0(填“大于”或“小 于”)，写出推理过程_______。 (4)Kistiakowsky曾研究了NOCl光化学分解反应，在一定频率(v)光的照射下机理为： 其中 表示一个光子能量， 表示NOCl的激发态。可知，分解1mol的NOCl需要吸收_______mol 光子。 26．（2021·全国甲卷）二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题： (1)二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为： 该反应一般认为通过如下步骤来实现： ① ② 总反应的 _______ ；若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是 _______(填标号)，判断的理由是_______。 A． B． C．D． (2)合成总反应在起始物 时，在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的物质的量分数为 ，在 ℃下的 、在 下的 如图所示。 ①用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式 _______； ②图中对应等压过程的曲线是_______，判断的理由是_______； ③当 时， 的平衡转化率 ____，反应条件可能为___或___。 27．（2021·河北卷）当今，世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点。因此，研发二氧化碳利用技 术，降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。 (1)大气中的二氧化碳主要来自于煤、石油及其他含碳化合物的燃烧。已知25℃时，相关物质的燃烧热数据 如表： 物质 H(g) C(石墨，s) C H(l) 2 6 6 燃烧热 H(kJ•mol-1) -285.8 -393.5 -3267.5 (1)则25△℃时H(g)和C(石墨，s)生成C H(l)的热化学方程式为________。 2 6 6 (2)雨水中含有来自大气的CO，溶于水中的CO 进一步和水反应，发生电离： 2 2 ①CO(g)=CO (aq) 2 2 ②CO(aq)+H O(l)=H+(aq)+HCO (aq) 2 225℃时，反应②的平衡常数为K 。 2 溶液中CO 的浓度与其在空气中的分压成正比(分压=总压×物质的量分数)，比例系数为ymol•L-1•kPa-1，当 2 大气压强为pkPa，大气中CO(g)的物质的量分数为x时，溶液中H+浓度为________mol•L-1(写出表达式， 2 考虑水的电离，忽略HCO 的电离) (3)105℃时，将足量的某碳酸氢盐(MHCO )固体置于真空恒容容器中，存在如下平衡：2MHCO (s) 3 3 MCO(s)+HO(g)+CO(g)。上述反应达平衡时体系的总压为46kPa。 2 3 2 2 保持温度不变，开始时在体系中先通入一定量的CO(g)，再加入足量MHCO (s)，欲使平衡时体系中水蒸 2 3 气的分压小于5kPa，CO(g)的初始压强应大于________kPa。 2 (4)我国科学家研究Li—CO 电池，取得了重大科研成果，回答下列问题： 2 ①Li—CO 电池中，Li为单质锂片，则该电池中的CO 在___(填“正”或“负”)极发生电化学反应。研究表明， 2 2 该电池反应产物为碳酸锂和单质碳，且CO 电还原后与锂离子结合形成碳酸锂按以下4个步骤进行，写出 2 步骤Ⅲ的离子方程式。 Ⅰ.2CO +2e-=C O Ⅱ.C O =CO +CO 2 2 2 2 Ⅲ.__________ Ⅳ.CO +2Li+=Li CO 2 3 ②研究表明，在电解质水溶液中，CO 气体可被电化学还原。 2 Ⅰ.CO 在碱性介质中电还原为正丙醇(CHCHCHOH)的电极反应方程式为_________。 2 3 2 2 Ⅱ.在电解质水溶液中，三种不同催化剂(a、b、c)上CO 电还原为CO的反应进程中(H+被还原为H 的反应可 2 2 同时发生)，相对能量变化如图.由此判断，CO 电还原为CO从易到难的顺序为_______(用a、b、c字母排 2 序)。 28．（2021·湖南卷）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 相关化学键的键能数据 化学键 946 436.0 390.8 键能一定温度下，利用催化剂将 分解为 和 。回答下列问题： (1)反应 _______ ； (2)已知该反应的 ，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．325℃ (3)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 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， 时反应达到平衡，用 的浓度变化表示 时间内的反应速率 _______ (用含 的代数式表示) ② 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 分压变化趋势的曲线是 _______(用图中a、b、c、d表示)，理由是_______； 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 ， ，其中 ， 、 、 、 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。(4)电解过程中 的移动方向为_______(填“从左往右”或“从右往左”)； (5)阳极的电极反应式为_______。 KOH溶液KOH溶液 〖2020年高考真题〗 29.（2020·新课标Ⅰ）硫酸是一种重要的基本化工产品，接触法制硫酸生产中的关键工序是SO 的催化氧 2 化：SO (g)+ O(g) SO (g) ΔH=−98 kJ·mol−1。回答下列问题： 2 2 3 （1）钒催化剂参与反应的能量变化如图所示，VO(s)与SO (g)反应生成VOSO(s)和VO(s)的热化学方程 2 5 2 4 2 4 式为：_______________________________________。 （2）当SO (g)、O(g)和N(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时，在0.5MPa、2.5MPa和 2 2 2 5.0MPa压强下，SO 平衡转化率α随温度的变化如图所示。反应在5.0MPa、550℃时的α=__________，判 2 断的依据是______________________。影响α的因素有____________________________。（3）将组成(物质的量分数)为2m% SO (g)、m% O (g)和q% N (g)的气体通入反应器，在温度t、压强p条 2 2 2 件下进行反应。平衡时，若SO 转化率为α，则SO 压强为___________，平衡常数K=___________(以分 2 3 p 压表示，分压=总压×物质的量分数)。 （4）研究表明，SO 催化氧化的反应速率方程为：v=k( −1)0.8(1−nα')。式中：k为反应速率常数，随温度 2 t升高而增大；α为SO 平衡转化率，α'为某时刻SO 转化率，n为常数。在α'=0.90时，将一系列温度下的 2 2 k、α值代入上述速率方程，得到v~t曲线，如图所示。 曲线上v最大值所对应温度称为该α'下反应的最适宜温度t 。tt 后，v逐渐下降。 m m m 原因是__________________________。 30.（2020·新课标Ⅱ）天然气的主要成分为CH，一般还含有C H 等烃类，是重要的燃料和化工原料。 4 2 6 （1）乙烷在一定条件可发生如下反应：C H(g)= C H(g)+H(g) ΔH，相关物质的燃烧热数据如下表所示： 2 6 2 4 2 物质 C H(g) C H(g) H(g) 2 6 2 4 2 燃烧热ΔH/( kJ·mol−1) -1560 -1411 -286 ①ΔH=_________kJ·mol−1。 ②提高该反应平衡转化率的方法有_________、_________。 ③容器中通入等物质的量的乙烷和氢气，在等压下(p)发生上述反应，乙烷的平衡转化率为α。反应的平衡 常数K =_________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。 p （2）高温下，甲烷生成乙烷的反应如下：2CH C H+H 。反应在初期阶段的速率方程为：r=k× 4 2 6 2 ，其中k为反应速率常数。 ①设反应开始时的反应速率为r，甲烷的转化率为α时的反应速率为r，则r=_____ r。 1 2 2 1 ②对于处于初期阶段的该反应，下列说法正确的是_________。 A．增加甲烷浓度，r增大 B．增加H 浓度，r增大 2 C．乙烷的生成速率逐渐增大 D．降低反应温度，k减小 （3）CH 和CO 都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化，其原理如下图所 4 2 示：①阴极上的反应式为_________。 ②若生成的乙烯和乙烷的体积比为2∶1，则消耗的CH 和CO 体积比为_________。 4 2 31.（2020·新课标Ⅲ）二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用CO 的热点研究领域。回答下列问题： 2 （1）CO 催化加氢生成乙烯和水的反应中，产物的物质的量之比n(C H)∶n(H O)=__________。当反应达 2 2 4 2 到平衡时，若增大压强，则n(C H)___________(填“变大”“变小”或“不变”)。 2 4 （2）理论计算表明，原料初始组成n(CO)∶n(H )=1∶3，在体系压强为0.1MPa，反应达到平衡时，四种 2 2 组分的物质的量分数x随温度T的变化如图所示。 图中，表示C H、CO 变化的曲线分别是______、______。CO 催化加氢合成C H 反应的ΔH______0(填 2 4 2 2 2 4 “大于”或“小于”)。 （3）根据图中点A(440K，0.39)，计算该温度时反应的平衡常数K =_________(MPa)−3(列出计算式。以分 p 压表示，分压=总压×物质的量分数)。 （4）二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应，生成C H、C H、C H 等低碳烃。一定温度和压 3 6 3 8 4 8 强条件下，为了提高反应速率和乙烯选择性，应当___________________。 32.（2020·江苏卷）CO/ HCOOH循环在氢能的贮存/释放、燃料电池等方面具有重要应用。 2（1）CO 催化加氢。在密闭容器中，向含有催化剂的KHCO 溶液(CO 与KOH溶液反应制得)中通入H 生 2 3 2 2 成HCOO-，其离子方程式为_______________________________；其他条件不变，HCO -转化为HCOO-的 3 转化率随温度的变化如图-1所示。反应温度在40℃~80℃范围内，HCO -催化加氢的转化率迅速上升，其主 3 要原因是__________________________________。 （2） HCOOH燃料电池。研究 HCOOH燃料电池性能的装置如图-2所示，两电极区间用允许K+、H+通过 的半透膜隔开。 ①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)。 ②图-2所示的 HCOOH燃料电池放电的本质是通过 HCOOH与O 的反应，将化学能转化为电能，其反应 2 的离子方程式为_____________________________。 （3） HCOOH催化释氢。在催化剂作用下， HCOOH分解生成CO 和H 可能的反应机理如图-3所示。 2 2 ①HCOOD催化释氢反应除生成CO 外，还生成_________________(填化学式)。 2 ②研究发现：其他条件不变时，以 HCOOK溶液代替 HCOOH催化释氢的效果更佳，其具体优点是_____________________________。 33.（2020·山东卷）探究CHOH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CHOH的产率。以CO、H 3 3 2 2 为原料合成CHOH涉及的主要反应如下： 3 Ⅰ. Ⅱ. Ⅲ. 回答下列问题： （1） _________ 。 （2）一定条件下，向体积为VL的恒容密闭容器中通入1 mol CO 和3 mol H 发生上述反应，达到平衡时， 2 2 容器中CHOH(g)为ɑ mol，CO为b mol，此时HO(g)的浓度为__________mol﹒L-1(用含a、b、V的代数式 3 2 表示，下同)，反应Ⅲ的平衡常数为___________。 （3）不同压强下，按照n(CO)：n(H )=1：3投料，实验测定CO 的平衡转化率和CHOH的平衡产率随温 2 2 2 3 度的变化关系如下图所示。 已知：CO 的平衡转化率= 2 CHOH的平衡产率= 3 其中纵坐标表示CO 平衡转化率的是图___________(填“甲”或“乙”)；压强p、p、p 由大到小的顺序 2 1 2 3 为___________；图乙中T 温度时，三条曲线几乎交于一点的原因是___________。 1 （4）为同时提高CO 的平衡转化率和CHOH的平衡产率，应选择的反应条件为_________(填标号)。 2 3 A.低温、高压 B.高温、低压 C.低温、低压 D.高温、高压 34.（2020·天津卷）利用太阳能光解水，制备的H 用于还原CO 合成有机物，可实现资源的再利用。回答 2 2 下列问题： Ⅰ.半导体光催化剂浸入水或电解质溶液中，光照时可在其表面得到产物 （1）下图为该催化剂在水中发生光催化反应的原理示意图。光解水能量转化形式为___________。（2）若将该催化剂置于NaSO 溶液中，产物之一为SO 2-，另一产物为__________。若将该催化剂置于 2 3 4 AgNO 溶液中，产物之一为O，写出生成另一产物的离子反应式______________________。 3 2 Ⅱ.用H 还原CO 可以在一定条下合成CHOH(不考虑副反应)： 2 2 3 （3）某温度下，恒容密闭容器中，CO 和H 的起始浓度分别为 a mol‧L-1和3 a mol‧L-1，反应平衡时， 2 2 CHOH的产率为b，该温度下反应平衡常数的值为___________。 3 （4）恒压下，CO 和H 的起始物质的量比为1:3时，该反应在无分子筛膜时甲醇的平衡产率和有分子筛膜 2 2 时甲醇的产率随温度的变化如图所示，其中分子筛膜能选择性分离出HO。 2 ①甲醇平衡产率随温度升高而降低的原因为____________。 ②P点甲醇产率高于T点的原因为___________。 ③根据上图，在此条件下采用该分子筛膜时的最佳反应温度为___________°C。 Ⅲ.调节溶液pH可实现工业废气CO 的捕获和释放 2 （5） CO2-的空间构型为__________。已知25℃碳酸电离常数为K 、K ，当溶液pH=12时， 3 a1 a2 =1：_______：__________。 35.（2020·浙江卷）研究CO 氧化C H 制 C H 对资源综合利用有重要意义。相关的主要化学反应有： 2 2 6 2 4 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 已知：298K时，相关物质的相对能量(如图1)。可根据相关物质的相对能量计算反应或变化的 ( 随温度变化可忽略)。例如： 。 请回答： （1）①根据相关物质的相对能量计算 _____ 。 ②下列描述正确的是_____ A 升高温度反应Ⅰ的平衡常数增大 B 加压有利于反应Ⅰ、Ⅱ的平衡正向移动 C 反应Ⅲ有助于乙烷脱氢，有利于乙烯生成 D 恒温恒压下通水蒸气，反应Ⅳ的平衡逆向移动 ③有研究表明，在催化剂存在下，反应Ⅱ分两步进行，过程如下： ，且第二步速率较慢(反应活化能为 )。根据相关物质的相对能量，画出反应Ⅱ分两步进行的“能量-反应过程图”，起点从 的能量 ，开始(如图2)_____。 （2）①CO 和 C H 按物质的量1:1投料，在923K和保持总压恒定的条件下，研究催化剂X对“CO 氧化 2 2 6 2 C H 制 C H”的影响，所得实验数据如下表： 2 6 2 4催化剂 转化率 转化率 产率 催化剂X 19.0 37.6 3.3 结合具体反应分析，在催化剂X作用下，CO 氧化C H 的主要产物是___________________________，判 2 2 6 断依据是_________________________________________________________________。 ②采用选择性膜技术(可选择性地让某气体通过而离开体系)可提高C H 的选择性(生成C H 的物质的量与 2 4 2 4 消耗C H 的物质的量之比)。在773K，乙烷平衡转化率为9.1％，保持温度和其他实验条件不变，采用选 2 6 择性膜技术，乙烷转化率可提高到11.0％。结合具体反应说明乙烷转化率增大的原因是_________________ __________________________________________。 〖2019年高考真题〗 36．[2019·新课标Ⅰ]水煤气变换[CO(g)+H O(g)=CO(g)+H(g)]是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢 2 2 2 以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题： （1）Shibata曾做过下列实验：①使纯H 缓慢地通过处于721 ℃下的过量氧化钴CoO(s)，氧化钴部分被还 2 原为金属钴Co(s)，平衡后气体中H 的物质的量分数为0.0250。 2 ②在同一温度下用CO还原CoO(s)，平衡后气体中CO的物质的量分数为0.0192。 根据上述实验结果判断，还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO_________H （填“大于”或“小于”）。 2 （2）721 ℃时，在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和HO(g)混合，采用适当的催化剂进行反应，则平衡 2 时体系中H 的物质的量分数为_________（填标号）。 2 A．＜0.25 B．0.25 C．0.25~0.50 D．0.50 E．＞0.50 （3）我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示， 其中吸附在金催化剂表面上的物种用❉标注。 可知水煤气变换的ΔH________0（填“大于”“等于”或“小于”），该历程中最大能垒（活化能）E 正 =_________eV，写出该步骤的化学方程式_______________________。 （4）Shoichi研究了467 ℃、489 ℃时水煤气变换中CO和H 分压随时间变化关系（如下图所示），催化 2剂为氧化铁，实验初始时体系中的 和 相等、 和 相等。 计算曲线a的反应在30~90 min内的平均速率 (a)=___________kPa·min−1。467 ℃时 和 随时间变化 关系的曲线分别是___________、___________。489 ℃时 和 随时间变化关系的曲线分别是 ___________、___________。 37．[2019·新课标Ⅱ] 环戊二烯（ ）是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。 回答下列问题： （1）已知： (g) (g)+H(g) ΔH=100.3 kJ·mol −1 ① 2 1 H(g)+ I (g) 2HI(g) 2 2 ΔH=−11.0 kJ·mol −1 ② 2 对于反应： (g)+ I (g) (g)+2HI(g) ③ ΔH=___________kJ·mol −1。 2 3 （2）某温度下，等物质的量的碘和环戊烯（ ）在刚性容器内发生反应③，起始总压为105Pa，平衡 时总压增加了20%，环戊烯的转化率为_________，该反应的平衡常数K =_________Pa。达到平衡后，欲 p 增加环戊烯的平衡转化率，可采取的措施有__________（填标号）。 A．通入惰性气体 B．提高温度 C．增加环戊烯浓度 D．增加碘浓度 （3）环戊二烯容易发生聚合生成二聚体，该反应为可逆反应。不同温度下，溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示，下列说法正确的是__________（填标号）。 A．T＞T 1 2 B．a点的反应速率小于c点的反应速率 C．a点的正反应速率大于b点的逆反应速率 D．b点时二聚体的浓度为0.45 mol·L−1 （4）环戊二烯可用于制备二茂铁（Fe(C H)，结构简式为 ），后者广泛应用于航天、化工等领域 5 5 2 中。二茂铁的电化学制备原理如下图所示，其中电解液为溶解有溴化钠（电解质）和环戊二烯的DMF溶 液（DMF为惰性有机溶剂）。 该电解池的阳极为____________，总反应为__________________。电解制备需要在无水条件下进行，原因 为_________________________。 38．[2019·新课标Ⅲ] 近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增 长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题： （1）Deacon发明的直接氧化法为：4HCl(g)+O (g)=2Cl (g)+2HO(g)。下图为刚性容器中，进料浓度比 2 2 2 c(HCl) ∶c(O )分别等于1∶1、4∶1、7∶1时HCl平衡转化率随温度变化的关系： 2可知反应平衡常数K（300℃）____________K（400℃）（填“大于”或“小于”）。设HCl初始浓度为 c，根据进料浓度比c(HCl)∶c(O )=1∶1的数据计算K（400℃）=____________（列出计算式）。按化学 0 2 计量比进料可以保持反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。进料浓度比c(HCl)∶c(O )过低、过高的 2 不利影响分别是____________。 （2）Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行： CuCl (s)=CuCl(s)+ Cl(g) ΔH=83 kJ·mol-1 2 2 1 CuCl(s)+ O(g)=CuO(s)+ Cl(g) ΔH=-20 kJ·mol-1 2 2 2 CuO(s)+2HCl(g)=CuCl (s)+HO(g) ΔH=-121 kJ·mol-1 2 2 3 则4HCl(g)+O (g)=2Cl (g)+2HO(g)的ΔH=_________ kJ·mol-1。 2 2 2 （3）在一定温度的条件下，进一步提高HCl的转化率的方法是______________。（写出2种） （4）在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料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，如下图所示： 负极区发生的反应有____________________（写反应方程式）。电路中转移1 mol电子，需消耗氧气 __________L（标准状况）。 39．[2019·江苏卷] CO 的资源化利用能有效减少CO 排放，充分利用碳资源。 2 2 （1）CaO可在较高温度下捕集CO，在更高温度下将捕集的CO 释放利用。CaC O ·H O热分解可制备 2 2 2 4 2 CaO，CaC O ·H O加热升温过程中固体的质量变化见下图。 2 4 2①写出400~600 ℃范围内分解反应的化学方程式： ▲ 。 ②与CaCO 热分解制备的CaO相比，CaC O·H O热分解制备的CaO具有更好的CO 捕集性能，其原因是 3 2 4 2 2 ▲ 。 （2）电解法转化CO 可实现CO 资源化利用。电解CO 制HCOOH的原理示意图如下。 2 2 2 ①写出阴极CO 还原为HCOO−的电极反应式： ▲ 。 2 ②电解一段时间后，阳极区的KHCO 溶液浓度降低，其原因是 ▲ 。 3 （3）CO 催化加氢合成二甲醚是一种CO 转化方法，其过程中主要发生下列反应： 2 2 反应Ⅰ：CO(g)+H(g) CO(g)+HO(g) ΔH =41.2 kJ·mol−1 2 2 2 反应Ⅱ：2CO(g)+6H(g) CHOCH (g)+3HO(g) ΔH =﹣122.5 kJ·mol−1 2 2 3 3 2 在恒压、CO 和H 的起始量一定的条件下，CO 平衡转化率和平衡时CHOCH 的选择性随温度的变化如图。 2 2 2 3 3 其中： CHOCH 的选择性= ×100％ 3 3①温度高于300 ℃，CO 平衡转化率随温度升高而上升的原因是 ▲ 。 2 ②220 ℃时，在催化剂作用下CO 与H 反应一段时间后，测得CHOCH 的选择性为48%（图中A点）。 2 2 3 3 不改变反应时间和温度，一定能提高CHOCH 选择性的措施有 ▲ 。 3 3 40．[2019·北京卷]氢能源是最具应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。 （1）甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。 ①反应器中初始反应的生成物为H 和CO，其物质的量之比为4∶1，甲烷和水蒸气反应的方程式是 2 2 ______________。 ②已知反应器中还存在如下反应： i.CH (g)+HO(g) CO(g)+3H(g) ΔH 4 2 2 1 ii.CO(g)+H O(g) CO(g)+H(g) ΔH 2 2 2 2 iii.CH (g) C(s)+2H(g) ΔH 4 2 3 …… iii为积炭反应，利用ΔH 和ΔH 计算ΔH 时，还需要利用__________反应的ΔH。 1 2 3 ③反应物投料比采用n（HO）∶n（CH）=4∶1，大于初始反应的化学计量数之比，目的是 2 4 ________________（选填字母序号）。 a.促进CH 转化 b.促进CO转化为CO c.减少积炭生成 4 2 ④用CaO可以去除CO。H 体积分数和CaO消耗率随时间变化关系如下图所示。从t 时开始，H 体积分 2 2 1 2 数显著降低，单位时间CaO消耗率_______（填“升高”“降低”或“不变”）。此时CaO消耗率约为 35%，但已失效，结合化学方程式解释原因：____________________________。 （2）可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如下。通过控制开关连接K 或K，可交替得到 1 2 H 和O。 2 2 ①制H 时，连接_______________。 2产生H 的电极反应式是_______________。 2 ②改变开关连接方式，可得O。 2 ③结合①和②中电极3的电极反应式，说明电极3的作用：________________________。