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1．(2022·湖北，19)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—
HO”体系的发热原理，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
2
升高值(ΔT)随时间(t)的变化曲线，如图所示。
实验编号 反应物组成
a 0.20 g CaO粉末 5.0 mL H O
2
b 0.15 g Al粉 5.0 mL H O
2
c 0.15 g Al粉 5.0 mL 饱和石灰水
d 0.15 g Al粉 5.0 mL石灰乳
0.15 g Al粉 0.20 g CaO粉末
e
5.0 mL H O
2
回答下列问题：
(1)已知：
①CaO(s)＋HO(l)Ca(OH) (s) ΔH＝－65.17 kJ·mol－1
2 2 1
②Ca(OH) (s)Ca2＋(aq)＋2OH－(aq) ΔH＝－16.73 kJ·mol－1
2 2
③Al(s)＋OH－(aq)＋3HO(l)[Al(OH) ]－(aq)＋H(g) ΔH＝－415.0 kJ·mol－1
2 4 2 3
则CaO(s)＋2Al(s)＋7HO(l)===Ca2＋(aq)＋2[Al(OH) ]－(aq)＋3H(g)的ΔH ＝_______kJ·mol－
2 4 2 4
1。
(2)温度为T时，K [Ca(OH) ]＝x，则Ca(OH) 饱和溶液中c(OH－)＝__________(用含x的代
sp 2 2
数式表示)。
(3)实验a中，4 min后ΔT基本不变，原因是
________________________________________________________________________。
(4)实验b中，ΔT的变化说明Al粉与HO在该条件下__________(填“反应”或“不反应”)。
2
实验c中，前3 min的ΔT有变化，其原因是
________________________________________________________________________________________________________________________________________________；
3 min后ΔT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10 min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________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)－911.9 (2) mol·L－1 (3)Ca(OH) 在水中的溶解度小，反应①达到了平衡状态
2
(4)不反应 Al和溶液中的OH－发生了反应 OH－ (5)A (6)实验e中，发生反应①、②和
③，反应③中有气体生成，气体的逸出促使反应③向右进行，反应③的发生使得溶液中OH
－的浓度减小，促使反应②平衡右移，反应②的发生促使反应①平衡右移，这三步反应都是
放热反应，温度升高导致反应速率加快，温度持续升高
解析 (1)根据盖斯定律，①＋②＋2×③可得反应CaO(s)＋2Al(s)＋7HO(l)===Ca2＋(aq)＋
2
2[Al(OH)]－(aq)＋3H(g)，则ΔH ＝ΔH ＋ΔH ＋2ΔH ＝(－65.17 kJ·mol－1)＋(－16.73 kJ·mol－1)
4 2 4 1 2 3
＋2×(－415.0 kJ·mol－1)＝－911.9 kJ·mol－1。(2)温度为 T 时，Ca(OH) 饱和溶液中，
2
Ca(OH) (s)Ca2＋(aq)＋2OH－(aq), c(OH－)＝2c(Ca2＋)，K [Ca(OH) ]＝c(Ca2＋)·c2(OH－)＝x，
2 sp 2
则c(OH－)＝ mol·L－1。(4)实验b中，ΔT几乎不变，说明Al粉与HO在该条件下不反应；
2
实验c中，前3 min的ΔT有变化，是因为Al和溶液中的OH－发生了反应，3 min后ΔT基本
不变，是因为饱和石灰水中OH－的浓度较低，OH－的量有限。(5)实验d中，发生反应②和
③，反应③中有气体生成，气体的逸出促使反应③向右进行，反应③的发生使得溶液中OH
－的浓度减小，促使反应②平衡右移，这两步反应都是放热反应，温度升高导致反应速率加
快；综上所述，实验d在10 min内温度持续升高与反应①无关，故选A。
2．(2022·海南，16)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(g)＋4H(g)2HO(g)＋CH(g)
2 2 2 4
回答问题：
(1)已知：电解液态水制备1 mol O (g)，电解反应的ΔH＝＋572 kJ·mol－1。由此计算H(g)的
2 2
燃烧热(焓)ΔH＝______ kJ·mol－1。
(2)已知：CO(g)＋4H(g)2HO(g)＋CH(g)的平衡常数(K)与反应温度(t)之间的关系如图
2 2 2 4
1所示。①若反应为基元反应，且反应的ΔH与活化能(E)的关系为|ΔH|>E 补充完成该反应过程的能
a a
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10 L的抽空的密闭容器中通入0.1 mol CO
2
和0.4 mol H ，反应平衡后测得容器中n(CH)＝0.05 mol。则CO 的转化率为__________，
2 4 2
反应温度t约为__________ ℃。
(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： CO(g)＋
2 2 2
3H(g)HO(g)＋CHOH(g)，在反应器中按n(CO)∶n(H )＝1∶4通入反应物，在不同
2 2 3 2 2
温度、不同催化剂条件下，反应进行到2 min时，测得反应器中CHOH、CH 浓度(μmol·L－
3 4
1)如下表所示。
t＝350 ℃ t＝400 ℃
催化剂
c(CHOH) c(CH) c(CHOH) c(CH)
3 4 3 4
催化剂Ⅰ 10.8 12 722 345.2 42 780
催化剂Ⅱ 9.2 10 775 34 38 932
在选择使用催化剂Ⅰ和 350 ℃条件下反应，0～2 min 生成 CHOH 的平均反应速率为
3
__________μmol·L－1·min－1；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__________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)－286 (2)①
②50% 660.2(或660.1或660.3，其他答案酌情给分) (3)5.4 相同催化剂，400 ℃的反应
速率更快，相同温度，催化剂Ⅱ副产物浓度低解析 (1)电解液态水制备1 mol O (g)，电解反应的ΔH＝＋572 kJ·mol－1，由此可以判断，2
2
mol H(g)完全燃烧消耗1 mol O (g)，生成液态水的同时放出的热量为572 kJ，故1 mol H (g)
2 2 2
完全燃烧生成液态水放出的热量为286 kJ，因此，H(g)的燃烧热(焓)ΔH＝－286 kJ·mol－1。
2
(2)①由CO(g)＋4H(g)2HO(g)＋CH(g)的平衡常数(K)与反应温度(t)之间的关系图可
2 2 2 4
知，K随着温度升高而减小，故该反应为放热反应。若反应为基元反应，则反应为一步完成，
由于反应的ΔH与活化能(E)的关系为|ΔH|>E ，由图2信息可知E ＝a kJ·mol－1，则|ΔH|>a
a a a
kJ·mol－1，该反应为放热反应，生成物的总能量小于反应物的，因此该反应过程的能量变化
示意图为 。②温度t下，向容积为10 L的抽空的密闭容器中通入
0.1 mol CO 和0.4 mol H ，反应平衡后测得容器中n(CH)＝0.05 mol，则CO 的转化率为
2 2 4 2
×100%＝50%，根据C元素守恒可知，CO 的平衡量为0.05 mol，H 的平衡量为0.2 mol，
2 2
HO(g)的平衡量是CH(g)的2倍，则n(H O)＝0.1 mol，CO(g)、H(g)、HO(g)、CH(g)的平
2 4 2 2 2 2 4
衡浓度分别为0.005 mol·L－1、0.02 mol·L－1、0.01 mol·L－1、0.005 mol·L－1，则该反应的平衡
常数K＝＝625，根据图1中的信息可知，反应温度t约为660.2 ℃。(3)在选择使用催化剂
Ⅰ和350 ℃条件下反应，由表中信息可知，0～2 min CH OH的浓度由0增加到10.8 μmol·L－
3
1，因此，0～2 min生成CHOH的平均反应速率为＝5.4 μmol·L－1·min－1；由表中信息可知，
3
相同催化剂，400 ℃的反应速率更快，相同温度，催化剂Ⅱ副产物浓度低。
化学反应原理主要考查热化学、电化学、化学反应速率和化学平衡等主干理论知识，主要命
题点有盖斯定律的应用、反应速率和化学平衡的分析、化学平衡常数的表达式书写与计算、
反应条件的分析选择、生产生活中的实际应用等，试题常以填空、读图、作图、计算等形式
呈现。试题一般以与生产、生活紧密联系的物质为背景材料命制组合题，各小题之间又有一
定的独立性。主要考查学生的信息处理能力、学科内综合分析能力，应用反应原理解决生产
实际中的具体问题，体现了“变化观念与平衡思想”的核心素养。在近几年的相关考题中，
对单一因素影响的考查已经越来越少了，主要以“多因素影响”出现，考查考生的综合分析
判断能力。以实际情景(场景)为背景，更能体现核心素养的要求。而在实际生产过程中，影
响因素是多元化、多方位和多层次的。
(2022·安徽模拟)处理、回收利用CO是环境科学研究的热点课题。回答下列问题：
(1)CO用于处理大气污染物NO的反应为CO(g)＋NO(g)CO(g)＋N(g)。在Zn＋作用下该
2 2 2 2
反应的具体过程如图1所示，反应过程中能量变化情况如图2所示。总反应：CO(g)＋NO(g)CO(g)＋N(g)
2 2 2
ΔH＝________ kJ·mol－1；该总反应的决速步是反应________(填“①”或“②”)，该判断的
理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)已知：CO(g)＋NO(g)CO(g)＋N(g)的速率方程为v＝k·c(N O)，k为速率常数，只与
2 2 2 2
温度有关。为提高反应速率，可采取的措施是________(填字母)。
A．升温
B．恒容时，再充入CO
C．恒压时，再充入NO
2
D．恒压时，再充入N
2
(3)在总压为100 kPa的恒容密闭容器中，充入一定量的CO(g)和NO(g)发生上述反应，在不
2
同条件下达到平衡时，在T K时NO的转化率与、在＝1时NO的转化率与的变化曲线如
1 2 2
图3所示：
①表示T K时NO的转化率随的变化曲线为________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)曲线。
1 2
②T________(填“>”或“＜”)T。
1 2
③已知：该反应的标准平衡常数 Kθ＝，其中 pθ为标准压强(100 kPa)，p(CO)、p(N )、
2 2p(N O)和p(CO)为各组分的平衡分压，则T K时，该反应的标准平衡常数Kθ＝________(结
2 4
果保留两位有效数字，p ＝p ×物质的量分数)。
分 总
(4)间接电解法除NO。其工作原理如图4所示，已知：HSO 是一种弱酸。从A口中出来
2 2 2 4
的气体是__________________(填化学式)，电解池的阴极电极反应式为________________，
用化学方程式表示吸收池中除去NO的原理：__________________________________
2
________________________________________________________________________。
答案 (1)－361.22 ① 反应①的活化能是149.6 kJ·mol－1，反应②的活化能是108.22 kJ·mol－
1，反应②的活化能更小
(2)AC (3)①Ⅱ ②> ③3.4 (4)O 2HSO ＋2e－＋2H＋===HSO ＋2HO HO＋HSO
2 2 3 2 2 4 2 2 2 2 4
＋NO===N＋2HSO
2 2 2 3
解析 (1)由图2可知，总反应为CO(g)＋NO(g)CO(g)＋N(g) ΔH＝－361.22 kJ·mol－
2 2 2
1；反应的决速步的活化能大，反应①的活化能是149.6 kJ·mol－1，反应②的活化能是108.22
kJ·
mol－1，反应②的活化能小，故反应①是总反应的决速步。(2)由速率方程可知，此反应的速
率与温度和c(N O)有关，升温，k增大，速率加快，A正确；恒容时，再充入CO，c(N O)
2 2
不变，速率不变，B错误；恒压时，再充入NO，c(N O)增大，速率增大，C正确；恒压时，
2 2
再充入N ，c(N O)减小，速率减慢，D错误。(3)①越大，NO的转化率越小，故曲线Ⅱ表
2 2 2
示T K时NO的转化率随的变化。②曲线Ⅰ表示＝1时NO的转化率随的变化，由于
1 2 2
ΔH<0，则越大，NO的转化率越大，故T>T 。③由图3曲线Ⅰ可知，＝1，温度为T K时，
2 1 2 4
NO的转化率为65%，利用“三段式”法可知平衡时p(N O)＝p(CO)＝17.5 kPa，p(CO)＝
2 2 2
p(N )＝32.5 kPa，Kθ＝≈3.4。(4)由图可知，电解池的阳极电极反应式为 2HO－4e－===4H＋
2 2
＋O↑，故从A口中出来的气体是 O ，电解池的阴极电极反应式为 2HSO ＋2e－＋2H＋
2 2 2 3
===HSO ＋2HO；由装置图可知吸收池中除去 NO的原理是HO＋HSO ＋NO===N ＋
2 2 4 2 2 2 2 2 4 2 2
2HSO 。
2 3专题强化练
1．(2022·吉林延边一模)碳排放问题是第26届联合国气候变化大会讨论的焦点。我国向国际
社会承诺2030年实现“碳达峰”，2060年实现“碳中和”。为了实现这个目标，加强了对
CO 转化的研究。下面是CO 转化为高附加值化学品的反应。相关反应的热化学方程式如下：
2 2
反应Ⅰ：CO(g)＋H(g)HO(g)＋CO(g) ΔH
2 2 2 1
反应Ⅱ：CO(g)＋2H(g)CHOH(g) ΔH＝－90.0 kJ·mol－1
2 3 2
反应Ⅲ：CO(g)＋3H(g)CHOH(g)＋HO(g) ΔH＝－49.0 kJ·mol－1
2 2 3 2 3
反应Ⅳ：CO(g)＋4H(g)CH(g)＋2HO(g) ΔH＝－165.0 kJ·mol－1
2 2 4 2 4
反应Ⅴ：2CO(g)＋6H(g)C H(g)＋4HO(g) ΔH＝－122.7 kJ·mol－1
2 2 2 4 2 5
回答下列问题：
(1)反应Ⅲ一般认为通过反应Ⅰ、Ⅱ来实现，则反应Ⅰ的ΔH＝________ kJ·mol－1；已知：由
1
实验测得反应Ⅰ的v正 ＝k
正
·c(CO
2
)·c(H
2
)，v逆 ＝k
逆
·c(H
2
O)·c(CO)(k
正
、k
逆
为速率常数，与温
度、催化剂有关)。若平衡后升高温度，则________(填“增大”“不变”或“减小”)。
(2)CO 在一定条件下催化加氢生成CHOH，主要发生三个竞争反应(即反应Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ)，为
2 3
分析催化剂对反应的选择性，在1 L恒容密闭容器中充入2.0 mol CO 和5.3 mol H ，测得反
2 2
应进行相同时间后，有关物质的物质的量随温度变化如图所示：
①该催化剂在较低温度时主要选择反应________(填“Ⅲ”“Ⅳ”或“Ⅴ”)。研究发现，若
温度过高，三种含碳产物的物质的量会迅速降低，其主要原因可能是________。
②在一定温度下达到平衡，此时测得容器中部分物质的含量为n(CH)＝0.1 mol，n(C H)＝
4 2 4
0.4 mol，n(CHOH)＝0.5 mol。则该温度下反应Ⅲ的平衡常数K(Ⅲ)＝______________(结果
3
保留两位小数)。
(3)研究人员研究出一种方法，可实现水泥生产时 CO 零排放，其基本原理如图所示。温度
2
小于900 ℃时进行电解反应，碳酸钙先分解为CaO和CO ，电解质为熔融碳酸钠，阳极的
2
电极反应式为2CO－4e－===2CO↑＋O↑，则阴极的电极反应式为__________________。
2 2答案 (1)＋41.0 减小 (2)①Ⅳ 温度升高，催化剂活性降低 ②1.92 (3)3CO ＋4e－
2
===C＋2CO
解析 (1)根据盖斯定律，反应Ⅲ－反应Ⅱ可得CO (g)＋H (g)H O(g)＋CO(g) ΔH ＝－
2 2 2 1
49.0 kJ·mol－1＋90.0 kJ·mol－1＝＋41.0 kJ·mol－1；反应Ⅰ属于吸热反应，升温平衡正向移动，
K＝增大，则减小。
(2)①由图知，在较低温度时主要生成甲烷，该催化剂在较低温度时主要选择反应Ⅳ。研究
发现，若温度过高，三种含碳产物的物质的量会迅速降低，其主要原因可能是温度升高，催
化剂活性降低。
② CO(g)＋3H(g)CHOH(g)＋HO(g)
2 2 3 2
0.5 1.5 0.5 0.5
CO(g)＋4H(g)CH(g)＋2HO(g)
2 2 4 2
0.1 0.4 0.1 0.2
2CO(g)＋6H(g)C H(g)＋4HO(g)
2 2 2 4 2
0.8 2.4 0.4 1.6
平衡时，c(H O)＝(0.5＋0.2＋1.6) mol·L－1＝2.3 mol·L－1，c(H )＝(5.3－1.5－0.4－2.4) mol·L－
2 2
1＝1 mol·L－1，c(CO)＝(2.0－0.5－0.1－0.8) mol·L－1＝0.6 mol·L－1，K(Ⅲ)＝＝≈1.92。
2
(3)温度小于900 ℃时进行电解反应，碳酸钙先分解为CaO和CO ，电解质为熔融碳酸钠，
2
熔融碳酸钠中的碳酸根离子移向阳极，阳极的电极反应式为 2CO－4e－===2CO↑＋O↑，
2 2
阴极得电子发生还原反应生成碳，则阴极的电极反应式为3CO＋4e－===C＋2CO。
2
2．(2022·重庆模拟)碳达峰是指我国承诺2030年前，二氧化碳的排放不再增长。因此，诸多
科学家都在大力研究利用CO 和CO以减少碳的排放。
2
(1)“神十三”中航天员们呼吸产生的CO 用一种循环方案处理，即CO(g)＋2H(g)C(s)
2 2 2
＋2HO(g) ΔH，然后电解水又得氢气和氧气。在温度为T时，向一恒容密闭容器中，按物
2
质的量之比为2∶1通入H 和CO ，测得反应过程中压强(p)随时间(t)的变化如图中a所示。
2 2
若其他条件不变，仅改变某一条件时，测得其压强(p)随时间(t)的变化如图中b所示。①能说明容器中的反应已达到平衡状态的是__________(填字母)。
A．容器内气体的平均相对分子质量不变
B．CO 和H 的转化率相等
2 2
C．H(g)与C(s)的物质的量之比保持不变
2
D．v(H )＝v(H O)
2 2
②ΔH________(填“>”“<”或“不确定”)0；理由是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③改变的条件是__________________________________________________________。
(2)CO 经催化加氢可以生成低碳有机物，主要有以下反应：
2
反应Ⅰ：CO(g)＋3H(g)CHOH(g)＋HO(g)
2 2 3 2
ΔH＝－49.6 kJ·mol－1
反应Ⅱ：2CO(g)＋6H(g)CHOCH (g)＋3HO(g) ΔH＝－122.6 kJ·mol－1
2 2 3 3 2
①反应Ⅱ的活化能E(正)________(填“＞”“＜”或“＝”)E(逆)。
a a
②在T 温度下，将3 mol CO 和7 mol H 充入2 L的恒容密闭容器中发生反应Ⅰ和Ⅱ，达到
1 2 2
平衡状态时CHOH(g)和CHOCH (g)的物质的量分别为1 mol和0.5 mol。则T 温度时反应
3 3 3 1
Ⅰ的平衡常数K＝__________。
(3)工业上利用废气中的CO 、CO联合制取烧碱、氯代烃和甲醇的流程如图。已知 B中的装
2
置使用了阳离子交换膜。
①B中发生的总反应的离子方程式为___________________________________________
________________________________________________________________________。
②若某废气中含有的 CO 和 CO 的体积比为 1∶1，废气中 CO 和 CO 的体积分数共为
2 2
8.96%。假设A中处理了标准状况下10 m3的废气，其中CO 和CO全部转化成CHOH，理
2 3
论上可制得C HCl________ kg。
2 4 2
答案 (1)①AC ②＜ 随着反应进行，压强先变大后变小，说明反应为放热反应，使得开
始的温度升高，压强增大 ③加入催化剂 (2)①＜ ②10(3)①2HO＋2Cl－=====H↑＋2OH－＋Cl↑
2 2 2
②9.9
解析 (1)①容器内气体的质量和物质的量均是变化的量，气体的平均相对分子质量不变，
说明反应已达到平衡状态，A符合题意；CO 和H 的投料比等于化学计量数之比，故两者
2 2
的转化率相等，不能说明反应达到平衡状态，B不符合题意；H(g)与C(s)的物质的量之比随
2
着反应的进行不断变化，当该比例保持不变时，说明反应已达到平衡状态，C符合题意；
v(H )＝v(H O)时，由于未指明两个速率的反应方向，故不能说明反应达到平衡状态，D不符
2 2
合题意。②由图可知，随着反应进行，压强先变大后变小，5 min时达到平衡状态，说明反
应为放热反应，使得开始的温度升高，压强变大，故ΔH＜0。③改变的条件使化学反应速
率加快，而平衡没有移动，说明加入了催化剂。(2)①反应Ⅱ为放热反应，生成物的能量低
于反应物的能量，则反应Ⅱ的活化能E(正)＜E(逆)。②由题可得：
a a
CO(g)＋3H(g)CHOH(g)＋HO(g)
2 2 3 2
1 3 1 1
2CO(g)＋6H(g)CHOH (g)＋3HO(g)
2 2 3 3 2
1 3 0.5 1.5
在T 温度下，2 L的恒容密闭容器中平衡时CO 、H 、CHOH、HO的物质的量分别为3
1 2 2 3 2
mol－1 mol－1 mol＝1 mol、7 mol－3 mol－3 mol＝1 mol、1 mol、1 mol＋1.5 mol＝2.5
mol；则T 温度时反应Ⅰ的平衡常数K＝＝10。
1
(3)①由图可知，B中发生的总反应为电解氯化钠溶液的反应，离子方程式为 2HO＋2Cl－
2
=====H↑＋2OH－＋Cl↑。
2 2
②10 m3的废气中CO 和CO总体积为10×103 L×8.96%＝896 L，CO 和CO的体积均为448
2 2
L，两者的物质的量均为20 mol，CO 和CO全部转化成CHOH，CO ～6e－、CO～4e－，则
2 3 2
转移电子的总物质的量为200 mol；C H 生成C HCl ，C H ～2e－，则根据电子转移守恒可
2 4 2 4 2 2 4
知，生成C HCl 的物质的量为100 mol，质量为100 mol×99 g·mol－1＝9 900 g＝9.9 kg。
2 4 2
3．(2022·安徽马鞍山二中模拟)研究含氮元素物质的反应对生产、生活、科研等方面具有重
要的意义。
(1)发射“神舟十三”号的火箭推进剂为液态四氧化二氮和液态偏二甲肼(C HN)。
2 8 2
已知：①C HN(l)＋4O(g)===2CO(g)＋N(g)＋4HO(l) ΔH＝－2 765.0 kJ·mol－1
2 8 2 2 2 2 2 1
②2O(g)＋N(g)===NO(l) ΔH＝－19.5 kJ·mol－1
2 2 2 4 2
③HO(g)===HO(l) ΔH＝－44.0 kJ·mol－1
2 2 3
则C HN(l)＋2NO(l)===3N(g)＋2CO(g)＋4HO(g)的ΔH为__________。
2 8 2 2 4 2 2 2
(2)碘蒸气存在能大幅度提高NO的分解速率，反应历程为
2
第一步：I(g)―→2I(g)(快反应)
2
第二步：I(g)＋NO(g)―→N(g)＋IO(g)(慢反应)
2 2
第三步：IO(g)＋NO(g)―→N(g)＋O(g)＋I(g)(快反应)
2 2 2实验表明，含碘时NO分解速率方程v＝k·c(N O)·[c(I)]0.5(k为速率常数)。下列表述正确的
2 2 2
是________(填字母)。
A．NO分解反应中，k值与碘蒸气浓度大小有关
2
B．v(第二步的逆反应)＜v(第三步反应)
C．IO为反应的催化剂
D．第二步活化能比第三步大
(3)为避免汽车尾气中的氮氧化合物对大气的污染，需给汽车安装尾气净化装置。在净化装
置中CO和NO发生反应：2NO(g)＋2CO(g)===N(g)＋2CO(g) ΔH＝－746.8 kJ·mol－1。实
2 2
验测得：v正 ＝k
正
·p2(NO)·p2(CO)，v逆 ＝k
逆
·p(N
2
)·p2(CO
2
)。其中k
正
、k
逆
分别为正、逆反应速
率常数，只与温度有关；p为气体分压(分压＝物质的量分数×总压)。
①达到平衡后，仅升高温度，k 增大的倍数__________(填“大于”“小于”或“等于”)k
正
增大的倍数。
逆
②一定温度下在刚性密闭容器中充入CO、NO和N 的物质的量之比为2∶2∶1，压强为
2
p。达平衡时压强为0.9p，则＝__________。
0 0
(4)我国科技人员计算了在一定温度范围内下列反应的平衡常数K ：
p
ⅰ.3N H(l)===4NH (g)＋N(g) ΔH K
2 4 3 2 1 p1
ⅱ.4NH(g)===2N(g)＋6H(g) ΔH K
3 2 2 2 p2
绘制pK －T和pK －T的线性关系如图所示(已知：pK ＝－lg K )：
p1 p2 p p
①由图可知，ΔH________(填“＞”或“＜”)0。
1
②反应 3NH(l)===3N(g)＋6H(g)的 K ＝________(用 K 、K 表示 )；该反应的
2 4 2 2 p1 p2
ΔH________( 填 “ ＞ ” 或 “ ＜ ” )0 ， 写 出 推 理 过 程 ：
__________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)－2 550.0 kJ·mol－1 (2)BD (3)①小于
② (4)①< ② K ·K < 设 T>T ，由图可知：pK (T)－pK (T)>∣pK (T)－
p1 p2 2 1 p1 2 p1 1 p2 2
pK (T)∣，则pK (T)－pK (T)>pK (T)－pK (T)，pK (T)＋pK (T)>pK (T)＋pK (T)，
p2 1 p1 2 p1 1 p2 1 p2 2 p1 2 p2 2 p1 1 p2 1
lg[K (T)·K (T)]>lg[K (T)·K (T)]，即K(T)>K(T)，因此该反应正反应为放热反应
p1 1 p2 1 p1 2 p2 2 1 2
解析 (1)由盖斯定律可知，①－2×②－4×③得反应：C HN(l)＋2NO(l)===3N(g)＋
2 8 2 2 4 2
2CO(g)＋4HO(g) ΔH＝ΔH －2ΔH －4ΔH ＝－2 550.0 kJ·mol－1。(2)k为速率常数，受温度、
2 2 1 2 3
催化剂、固体表面积性质等影响，不受浓度影响，A错误；平衡时v ＝v ，第二步反应为
正 逆
慢反应，反应速率较慢，则v(第二步的逆反应)也较慢，第三步反应为快反应，反应速率较快，故v(第二步的逆反应)＜v(第三步反应)，B正确；IO为中间过程产物，不是反应的催化
剂，C错误；活化能越大反应越慢，第二步反应为慢反应，第三步反应为快反应，故第二步
活化能比第三步大，D 正确。(3)① 达到平衡后，v ＝v 即 k ·p2(NO)·p2(CO)＝k
正 逆 正
·p(N )·p2(CO)，反应的平衡常数K ＝＝，反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，K
逆 2 2 p p
值减小，则仅升高温度，k 增大的倍数小于k 增大的倍数。②一定温度下在刚性密闭容器
正 逆
中充入CO、NO和N 的物质的量之比为2∶2∶1，设初始CO、NO和N 的物质的量分别为
2 2
2 mol、2 mol、1 mol，生成N 的物质的量为x mol，
2
2NO(g)＋2CO(g)N(g)＋2CO(g)
2 2
起始/mol 2 2 1 0
转化/mol 2x 2x x 2x
平衡/mol 2－2x 2－2x 1＋x 2x
则反应后总物质的量为(5－x) mol，初始压强为p ，达平衡时压强为0.9p ，则＝，x＝0.5，
0 0
平衡时CO、NO、N、CO 的物质的量分别为1 mol、1 mol、1.5 mol、1 mol，总物质的量为
2 2
4.5 mol，则K ＝＝＝。(4)①由图可知，K 随着温度的升高而减小，则平衡逆向移动，正反
p p1
应为放热反应，ΔH<0。②由盖斯定律可知，ⅰ＋ⅱ得反应3NH(l)===3N(g)＋6H(g)，则
1 2 4 2 2
该反应的K＝K ·K 。
p1 p2
4．(2022·青岛一模)丁二烯是生产合成橡胶的主要原料。一定条件下，2,3-二甲基-1,3-丁二烯
( )与溴单质发生液相加成反应(1,2-加成和1,4-加成)，已知溶剂极性越大越容易发生
1,4-加成。现体系中同时存在如下反应：
①
②
③
由阿伦尼乌斯公式推知，同一反应在不同温度(T)下，反应速率常数(k)与活化能(E)的关系如
a
下：lg＝(－)(其中R为常数)。已知体系中两种产物可通过 互相转化，反应
历程及能量变化如图所示：(1)由反应历程及能量变化图示判断，m________(填“>”“＝”或“＜”)n，ΔH ＝
3
__________(用含不同活化能E 的式子表示)。
a
(2)其他条件不变的情况下，升高反应温度，对反应__________(填“①”或“②”)的速率提
高更有利，分析原因：______________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)由反应历程及能量变化图示判断，产物中__________(用系统命名法命名)含量更大，若要
提高该产物在平衡体系中的物质的量分数，还可采取的措施是__________。
(4)在一定温度下，向某反应容器中加入1.0 mol 和一定量的Br 发生上述反应。测得
2
的平衡转化率为α，平衡时Br 为b mol，若以物质的量分数表示的平衡常数K，反
2 x
应③的平衡常数K ＝4，则产物 的选择性百分比为________，开始加入的Br
x3 2
为________ mol，反应①的平衡常数K ＝__________。
x1
答案 (1)> －(E ＋E －E －E ) (2)② 由题中阿伦尼乌斯公式可知，升高相同的温度，
a4 a2 a1 a3
活化能越大，速率常数k增大的越多，E ＜E ，故升高温度，对1,4-加成产物的生成速率提
a2 a3
高更有利 (3)2,3-二甲基-1,4-二溴-2-丁烯 在极性大的溶剂中进行反应 (4)80% b＋α
解析 (1)由反应历程及能量变化图示可知，反应物总能量高于生成物总能量，则
转 化 为 是 放 热 反 应 ， 反 应 ② － ① 得 到
，根据盖斯定律，ΔH ＝(n－m) kJ·mol－1＜0，则 m＞n；
3
转化为 的ΔH ＝E －E ， 转化为
ⅰ a1 a2
的ΔH ＝E －E ，ΔH ＝ΔH ＋ΔH ＝E －E ＋(E －E )＝－(E ＋E －E －E )。(2)由题
ⅱ a3 a4 3 ⅱ ⅰ a3 a4 a1 a2 a4 a2 a1 a3
中阿伦尼乌斯公式可知，升高相同的温度，活化能越大，速率常数 k增大的越多，E ＜
a2
E ，故其他条件不变的情况下，升高反应温度，对反应②的速率提高更有利。(3)由图可知，
a3的能量低于 ， 较稳定，反应生成的 容易
转化为 ，则反应达平衡后，产物中 含量更大，主链含有4个C
原子，1、4号C原子上含有Br原子，2、3号C原子上含有甲基，2号C原子含有碳碳双键，
则该物质的名称为2,3-二甲基-1,4-二溴-2-丁烯；由题目中信息可知，溶剂极性越大越容易发
生1,4-加成，故若要提高该产物在平衡体系中的物质的量分数，还可采取的措施是在极性大
的溶剂中进行反应。(4)设反应生成x mol ，反应③的平衡常数K ＝4，则生成
x3
的物质的量为 4x mol，则产物 的选择性百分比为×100%＝
80%；反应开始时，加入1.0 mol ， 的平衡转化率为α，则消耗 的物质
的量为α mol，则消耗Br 的物质的量为α mol，平衡时Br 为b mol，故开始加入的Br 为(b
2 2 2
＋α) mol；消耗 的物质的量为α mol，生成 和 的总物质的量
为α mol，产物 的选择性百分比为80%，则生成 的物质的量为(1－
80%)×α mol＝0.2α mol，平衡时， 的物质的量为(1－α) mol，Br 为b mol，各物质
2
总物质的量为(1＋b) mol，则反应①的平衡常数K ＝＝。
x1
5．(2022·辽宁丹东一模)合成氨反应N(g)＋3H(g)2NH (g)是目前最有效的工业固氮方法，
2 2 3
解决了数亿人口生存问题。
(1)反应历程中各步势能变化如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用“ad”表示。
该历程中反应速率最慢步骤的化学方程式为_____________________________________
________________________________________________________________________。
(2)在T ℃、压强为0.9 MPa条件下，向一恒压密闭容器中通入氢氮比为3的混合气体，体
系中气体的含量与时间变化关系如图所示：①反应20 min达到平衡，试求0～20 min内氨气的平均反应速率v(NH )＝______ MPa·min－
3
1，该反应的K ＝________ MPa－2(结果保留小数点后两位，K 为以分压表示的平衡常数)。
p p
②下列叙述能说明该条件下反应达到平衡状态的是__________(填字母)。
a．氨气的体积分数保持不变
b．容器中氢氮比保持不变
c．气体平均相对分子质量保持不变
d．气体密度保持不变
③若起始条件相同，在恒容容器中发生反应，则达到平衡时H 的含量符合图中________(填
2
“d”“e”“f”或“g”)点。
(3)利用催化剂通过电化学反应在室温下合成氨的原理如图所示，该装置中阴极的电极反应
式为__________________。
(4)25 ℃时用氨水吸收甲酸可得到 HCOONH 溶液。已知 25 ℃时甲酸的电离常数 K ＝
4 a
1.75×10－5，NH ·H O的电离常数K ＝2×10－5。计算反应NH ·H O＋HCOOHHCOO－＋
3 2 b 3 2
NH＋HO的平衡常数K＝__________。
2
答案 (1)N ＋3H ===NH ＋2H (2)①0.005 0.23 ② acd ③ g (3)N ＋6e－＋6H＋
ad ad ad ad 2
===2NH (4)3.5×104
3
解析 (1)从图中可以看出，活化能最大的一步反应是N ＋3H ===NH ＋2H 。(2)①v(NH )
ad ad ad ad 3
＝＝0.005 MPa·min－1，根据题中图像数据得出该反应的K ＝＝ MPa－2≈0.23 MPa－2。②氨
p
气的体积分数保持不变，则各物质的浓度保持不变，反应达平衡状态，a正确；容器中氢氮
比始终不变，则容器中氢氮比保持不变不能说明反应达平衡状态，b错误；气体总质量不变，
气体总物质的量为变量，若气体平均相对分子质量保持不变，说明反应达平衡状态，c正确；
反应在恒压容器中进行，气体总质量不变，但体积可变，当体积不变时说明反应达平衡状态，
d正确。③起始条件一样，在恒容容器中发生反应，相对于恒压状态，物质浓度减小，反应速率减慢，且恒容相当于减小压强，平衡逆向移动，H 的百分含量增大，所以g点符合要
2
求。(3)根据图中信息可知，阴极上氮气得电子生成氨气，电极反应式为 N ＋6e－＋6H＋
2
===2NH 。(4)反应 NH ·H O＋HCOOHHCOO－＋NH＋HO 的平衡常数 K＝＝＝＝
3 3 2 2
3.5×104。
