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1．为实现氯资源循环利用，工业上采用
催化氧化法处理
废气：
。将
和
分别以不
同起始流速通入反应器中，在
和
下反应，通过检测流出气成分绘制
转化率( )曲线，如下图所示(较低流速下转化率可近似为平衡转化率)。
回答下列问题：
(1)
0(填“>”或“<”)；
℃。
(2)结合以下信息，可知
的燃烧热
。
(3)下列措施可提高M 点
转化率的是_______(填标号)
A．增大
的流速
B．将温度升高
C．增大
D．使用更高效的催化剂
(4)图中较高流速时，
小于
和
，原因是 。
(5)设N 点的转化率为平衡转化率，则该温度下反应的平衡常数
(用平衡物质的
量分数代替平衡浓度计算)
1
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(6)负载在
上的
催化活性高，稳定性强，
和
的晶体结构均可用下图表
示，二者晶胞体积近似相等，
与
的密度比为1.66，则
的相对原子质量为
(精确至1)。
2．
作为主要的温室气体，对人类的生产生活有着重要影响，
还原
是实现“碳
达峰、碳中和”的有效途径之一，相关的反应如下：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
反应Ⅲ：
反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的平衡常数与温度变化关系如图所示．
2
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(1)有利于提高
合成
选择性的条件是__________。（填字母）
A．高温高压
B．高温低压
C．低温高压
D．低温低压
(2)
的取值范围是__________。（填字母）
A．
B．
C．
D．
(3)一定条件下，向体积为
的恒温密闭容器中加入
和
发生上述反应，平
衡时，容器中
的浓度为
的浓度为
,此时
的浓度为
,反应Ⅰ的平衡常数为 （保留一位小数）。
(4)
还原能力
可衡量
转化率，已知
,即相同时间段内
与
物质的
量变化量之比，常压下
和
按物质的量之比
投料，反应相同时间，
和
转化
率如图所示：
①在
范围内，S 值的变化趋势是 ；（填字母）
A．一直增大 B．一直减小 C．先增大后减小 D．先减小后增大
②由图像可知，
转化率在
时大于
，其原因是 ；
(5)一种由
组成的晶体属四方晶系，晶胞参数如图所示，晶胞棱边夹角均为
，
晶体由原子填充，该晶体的化学式为 ；以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可
3
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以表示晶胞中各原子的位置，称为原子的分数坐标，如A 点原子的分数坐标分别为
,
则B 点原子的分数坐标为 。
3．合成氨反应
是目前最有效的工业固氮方法，解决数亿
人口生存问题。回答下列问题：
(1)合成氨反应在催化作用的化学吸附及初步表面反应历程如下：
注：方框内包含微粒种类及数目、微粒的相对总能量（括号里的数字单位：eV），TS 表示
过渡态，*表示吸附态。
①写出N2参与化学吸附的反应方程式： 。
②以上历程须克服的最大能垒为 eV。
(2)t℃、0.9MPa 的条件下，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：
4
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①反应20 min 达到平衡，试求0~20 min 内氨气的平均反应速率
，该反应的
（用数字表达式表示，
为以分压表示的平衡常数，
分压=总压×物质的量分数）。
②下列叙述能说明该条件下反应达到平衡状态的是 （填标号）。
a．氨气的体积分数保持不变
b．容器中氢氮比保持不变
c．N2和NH3的平均反应速率之比为1 2∶
d．气体密度保持不变
(3)如图是20℃时，NH3-CO2-H2O 三元体系相图。纵坐标代表CO2的体积分数，横坐标代表
NH3的体积分数，坐标原点代表液态纯水。
20℃时，可根据需要，选择水溶液体系反应得到
与
，也可
选择无水体系反应得到
。
20℃
①
时，利用NH3(g)、CO2(g)和H2O(l)制备NH4HCO3(aq)的最佳曲线是 （填“A-
H2O”或“B-H2O”）。
B
②
点可得到的产品是 （填化学式）。
(4)钌系催化剂是目前合成氨最先进的催化剂。一种钌的化合物晶胞结构如图。该晶胞中与
等距最近的
有 个，若该晶胞边长为a pm，该晶体的密度为
（
5
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为阿伏加德罗常数的值）。
4．丙烷价格低廉且产量大，而丙烯及其衍生物具有较高的经济附加值，因此丙烷脱氢制丙
烯具有重要的价值。回答下列问题：
(1)已知下列反应的热化学方程式：
①直接脱氢：
②
计算
氧化丙烷脱氢反应③
的
。
(2)已知下列键能数据，结合反应①数据，计算
的键能是
。
化学键
键能
347.7
413.4
436.0
(3)一定条件下，反应①中丙烷平衡转化率
与平衡常数
的关系可表示为：
，
式中
为系统总压。
分别为
和
时，丙烷平衡转化率与温度的关系如图
所示，其中表示
下的关系曲线是 (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
时，
(保留2 位有效数字)。
6
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(4)研究人员利用
作催化剂，对反应③的机理开展研究。以
和
为原料，初期
产物中没有检测到
；以含有
的
和
为原料，反应过程中没有检测到
。下列推断合理的是 (填标号)。
A．
先吸附氧气，吸附的氧气直接与吸附的丙烷反应
B．
直接氧化吸附的丙烷，吸附的氧气补充
中反应掉的氧
C．
催化丙烷脱氢过程中，碳氢键的断裂是可逆的
(5)研究人员尝试利用
氧化丙烷脱氢制丙烯，与
氧化丙烷脱氢制丙烯相比，使用
的优点有 (写出两点即可)。
(6)一种基于
的锌基催化剂，可高效催化丙烷转化为丙烯。立方
的晶胞如图，晶胞
参数为
与
间的最小距离为
，晶体密度为
(列出计算
式，阿伏加德罗常数的值为
)。
7
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5．
和
是两种常见的温室气体，利用
和
生成高附加值合成气
和
，
以及甲烷部分催化裂解制备乙烯是目前研究的热点之一。回答下列问题：
(1)已知：
；
；
。
反应
的
；对于该反应，有利于提
高
平衡转化率的条件是 （填字母）。
A．高温高压 B．高温低压 C．低温高压 D．低温低压
(2)
常用于工业冶炼金属，如图是在不同温度下
还原三种金属氧化物达平衡后气体中
与温度
的关系曲线图。
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①下列说法正确的是 （填字母）。
A．
还原
的反应
B．
不适宜用于工业冶炼金属铬（
）
C．工业冶炼金属铜时较低的温度有利于提高
的利用率
D．工业上可以通过增高反应装置来延长矿石和
接触的时间，减少尾气中
的含量
②某铜铬合金的立方晶胞结构如图所示。晶胞中铜原子与铬原子的数量比为 ；若合
金的密度为
，晶胞参数表达式为
（阿伏加德罗常数的值用
表示）。
(3)甲烷部分催化裂解制备乙烯的反应原理为
。温度为
，压强为
时，向
体积可变的密闭容器中加入
，平衡时
转化率为
，若温度、压强和
初
始量不变，充入
作为稀释气，平衡时
转化率为
，则充入
的物质的量为
mol。
9
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(4)一定温度下，将
充入
的固定容积容器中发生反应
。实验测得容器内各气体分压与时间
的关系如图所示。
①
的平衡转化率为 。
②反应的平衡常数
。
③若在该温度下，向容器中再充入
，达到平衡时，平衡混合物中
的物质的量
分数 （填“增大”“减小”或“不变”）。
6．甲烷干重整(DRM)以温室气体
和
为原料在催化条件下生成合成气CO 和
。
体系中发生的反应有
ⅰ.
ⅱ.
ⅲ.
ⅳ.
(1)
。
(2) (填“高温”或“低温”)有利于反应ⅰ自发进行。
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(3)起始投入
和
各1 kmol，DRM 反应过程中所有物质在100 kPa 下的热力学平衡数
据如图1 所示。
950℃
①
时，向反应器中充入
作为稀释气，
的平衡转化率 (填“升高”、
“不变”或“降低”)，理由是 。
625℃
②
时，起始投入
、
、
、CO、
各0.5 kmol，此时反应ⅱ的
(填“>”、“=”或“<”)。
625℃
③
时，反应体系经过t min 达到平衡状态，测得甲烷的平衡转化率为α。0～t min 生成
CO 的平均速率为
；用物质的量分数表示反应i 的平衡常数
(用含α 的表达式表示，列计算式即可)。
(4)
在Ni 基催化剂表面氢助解离有两种可能路径，图2 为不同解离路径的能量变化，其
中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。写出最有可能发生的“氢助解离”路径的决速步反
应方程式 。
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(5)对催化剂载体
改性，使其形成氧空位，可减少积碳。取干燥
在Ar 气条件下
加热，热重分析显示样品一直处于质量损失状态；X 射线衍射分析结果表明随着温度升高，
该晶胞边长变长，但铈离子空间排列没有发生变化。
①加热过程中，
被还原为
。写出该反应化学方程式 。
②加热后，当失重率(损失的质量/总质量)为2.01%时，每个晶胞拥有的
的个数为
。
7．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。回答下列问题：
(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：
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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
的△H= 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，实验数据如图所示。
根据图中数据，选择 (填“3.4%Mo”或“8.7%Mo”)作催化剂效果最好；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 。
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(3)金属Mo 的晶胞如图所示，若原子a、b 的坐标分别为(0，0，0)、(1，0，0)，则原子c 的
坐标为 ，设晶体密度为ρg·cm3，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
，容器内气体压强随时间变化如下表所示。
时间/min
0
50
100
150
200
250
300
压强/kPa
100
88.0
79.8
72.4
68.2
65.0
65.0
0-250min
①
内，H2分压的平均变化值为 kPa·min-l。
②该温度下，平衡常数Kp= (kPa)-2(列出计算式)。
8．甲烷干重整（DRM）以温室气体
和
为原料在催化条件下生成合成气CO 和
。
体系中发生的反应有
ⅰ．
ⅱ．
ⅲ．
ⅳ．
(1)
。
(2) （填“高温”或“低温”）有利于反应ⅰ自发进行。
(3)起始投入
和
各1 kmol，DRM 反应过程中所有物质在100 kPa 下的热力学平衡数
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据如图1 所示。
950℃
①
时，向反应器中充入
作为稀释气，
的平衡转化率 （填“升高”、
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“不变”或“降低”），理由是 。
625℃
②
时，起始投入
、
、
、CO、
各0.5 kmol，此时反应ⅱ的
（填“＞”、“＝”或“＜”）。
625℃
③
时，反应体系经过t min 达到平衡状态，测得甲烷的平衡转化率为α。0～t min 生
成CO 的平均速率为
；用物质的量分数表示反应i 的平衡常数
（用含α 的表达式表示，列计算式即可）。
(4)
在Ni 基催化剂表面氢助解离有两种可能路径，图2 为不同解离路径的能量变化，其
中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。
Ni
①
的价层电子排布式为 ；
②写出最有可能发生的“氢助解离”路径的决速步反应方程式 。
(5)对催化剂载体
改性，使其形成氧空位，可减少积碳。取干燥
在Ar 气条件下
加热，热重分析显示样品一直处于质量损失状态；X 射线衍射分析结果表明随着温度升高，
该晶胞边长变长，但铈离子空间排列没有发生变化。
①加热过程中，
被还原为
。
写出该反应化学方程式 。
②加热后，当失重率（损失的质量/总质量）为2.32%时，每个晶胞拥有的
的个数为
。
9．
(丙烯)是重要基本有机原料。
(丙烷)催化脱氢制C3H6过程如下：
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Ⅰ.主反应：
；
Ⅱ.副反应：
回答下列问题：
(1)已知断裂1 mol 下列化学键所需能量如下表：
化学键
能量/
436.0
413.4
344.7
上述主反应的
。
(2)一定条件下，
催化脱氢制
发生上述Ⅰ、Ⅱ反应，
和
的平衡体积分数
与温度、压强的关系如图所示(图中压强分别为
和
)。
①
时，图中表示
和
体积分数变化的曲线分别为 、
。
②提高
催化脱氢制
的反应平衡转化率的方法是 (任写一种)。
(3)在压力(117.5 kPa)恒定，以
作为稀释气，不同水烃比［
、10、15］
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时，
催化脱氢制备
反应(上述反应Ⅰ、Ⅱ)平衡转化率随温度的变化曲线如图所示。
①相同温度下，水烃比远大于15 1∶时，丙烷的消耗速率明显下降，可能的原因是：
ⅰ.丙烷的浓度过低；
ⅱ. 。
M
②
点对应条件下，若
的选择性为60%，则反应Ⅰ的分压平衡常数
为
kPa［
的选择性
］。
(4)利用
的弱氧化性，科研人员开发了
氧化脱氢制
的新工艺。该工艺可采用
铬的氧化物为催化剂，其反应机理如图3 所示。
①反应(ⅱ)的化学方程式为 。
②该工艺可以有效消除催化剂表面的积炭，维持催化剂活性，原因是 。
(5)研究表明，
氧化脱氢制
的催化剂中含有多种元素，如Cr、Zr、Mg、Fe、Ni
等。由Mg、Fe、Ni 组成的
的立方晶胞结构如图4 所示。已知晶胞的边长为n
pm，设
为阿伏加德罗常数的值。
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①
。
②该晶体密度是
(用含n、
的代数式表示)。
10．我国力争2060 年实现碳中和。
催化还原
为减少
的排放提供良好的解决方
案。涉及的主要反应有：
反应I：
反应Ⅱ：
(1)已知下列物质的标准摩尔生成焓：
物质
标准摩尔生成焓
0
则甲醇燃烧的热化学方程式为 。
(2)一定温度下，将
和
按物质的量之比1：4 混合充入密闭容器中，10min 后达到平
衡。
①关于该平衡体系的说法正确的是 (填标号)。
A．体系中各物质的浓度相等
B．降低温度，反应I 和Ⅱ的速率都减小。
C．缩小容器体积，反应I 和Ⅱ重新达到平衡的时间相同
D．恒温恒压下充入Ar，可提高
的选择性
②若容器体积不变，初始压强为
，测得平衡时
的分压为
，
的转化率
为25％。从反应开始到平衡
的平均反应速率为
(用分压表示)。
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反应Ⅱ的平衡常数
。
(3)350℃、恒容条件下，只发生反应I，测得平衡体系中
的体积分数(
)与x［
，
和
为初始的物质的量］的关系如图1 所示。图中a、b、c、d
四点
转化率最高的是 (填标号)，理由是 。b 点对应的
。
(4)镁铁合金为常见的储氢材料，晶胞结构如下图所示，晶胞参数为a pm。铁原子位于镁原
子构成的 空隙中。该合金每个晶胞可以储存4 个氢分子，则
的合金储存氢
气的物质的量为 mol(阿伏加德罗常数的值为
)。
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参考答案：
1．(1) ＜ 360℃
(2)-285.8
(3)BD
(4)流速过快，反应物分子来不及在催化剂表面接触而发生反应，导致转化率下降，同时，
T3 温度低，反应速率低，故单位时间内氯化氢的转化率低。
(5)6
(6)101
【详解】（1）反应
前后的气体分子数目在减小，所以
该反应
<0，该反应为放热反应，由于在流速较低时的转化率视为平衡转化率，所以在
流速低的时候，温度越高，HCl 的转化率越小，故T1代表的温度为440℃，T3为360℃。
（2）表示氢气燃烧热的热化学方程式为④
，设①
，②
，③
，则
，因此氢气的燃烧热
－57.2kJ/mol－184.6kJ/mol－44kJ/mol=-285.8
（3）A．增大HCl 的流速，由图像可知，HCl 的转化率在减小，不符合题意；
B．M 对应温度为360℃，由图像可知，升高温度，HCl 的转化率增大，符合题意；
C．增大n(HCl):n(O2)，HCl 的转化率减小，不符合题意；
D．使用高效催化剂，可以增加该温度下的反应速率，使单位时间内HCl 的转化率增加，
符合题意；
故选BD。
（4）图中在较高流速下，T3温度下的转化率低于温度较高的T1和T2，主要是流速过快，
反应物分子来不及在催化剂表面接触而发生反应，导致转化率下降，同时，T3温度低，反
应速率低，故单位时间内氯化氢的转化率低。
（5）由图像可知，N 点HCl 的平衡转化率为80%，设起始n(HCl)=n(O2)=4mol，可列出三
段式
1
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则
。
（6）由于二者的晶体结构相似，体积近似相等，则其密度之比等于摩尔质量之比。故
，则Ru 的相对原子质量为101。
2．(1)C
(2)C
(3) 0.05 19.2
(4) C 温度升高，反应速率加快
(5)
【详解】（1）由图可知，升高温度，反应Ⅰ的平衡常数减小，说明平衡向逆反应方向移动，
该反应为气体体积减小放热反应，降低温度和增大压强有利于平衡向正反应方向移动，提
高甲醇的选择性，故选C；
（2）由图可知，升高温度，反应Ⅱ的平衡常数增大，说明平衡向正反应方向移动，该反应
为焓变大于0 的吸热反应，由盖斯定律可知，反应Ⅰ—Ⅲ得到反应Ⅱ，则ΔH1—ΔH3＞0，
所以
＞1，故选C；
（3）由题意可建立如下三段式：
2
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则平衡时二氧化碳的浓度为0.05mol/L，反应Ⅰ的平衡常数为
=19.2，故答案为：
0.05；19.2；
（4）①由图可知，400−600℃范围内，二氧化碳的转化率增大幅度大于氢气转化率的增大
幅度，则S 值呈增大趋势，600−1000℃范围内，二氧化碳的转化率增大幅度小于氢气转化
率的增大幅度，则S 值呈减小趋势，所以400−1000℃范围内，S 值的变化趋势为先增大后
减小，故选C；
②由图像可知，氢气转化率在600℃时大于400℃，说明温度升高，反应速率加快，消耗氢
气的量增大，故答案为：温度升高，反应速率加快；
（5）由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点、面上和体心的铜原子个数为8×
+4×
+1=4，位
于棱上、面上和面心的铟原子个数为4×
+6×
=4，位于体内的碲原子个数为8，则晶体
的化学式为
；由位于顶点的A 点原子的分数坐标分别为
可知，晶胞的边长
为1，则位于体心的B 点原子的分数坐标为
，故答案为：
；
。
3．(1)
[或
] 1.47
(2) 0.005
ad
(3) A-H2O NH4COONH2（s）
(4) 12
3
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【详解】（1）①*表示吸附态，N2参与化学吸附的反应方程式为
[或
]；
②以上历程须克服的最大能垒为第二步反应，即为0.01eV-(-1.46eV)=1.47eV；
（2）①反应20 min 达到平衡，氮气、氢气、氨气的分压分别为0.9MPa×
=0.2MPa，
0.9MPa×
=0.6MPa，0.9MPa×
=0.1MPa，则0~20 min 内氨气的平均反应速率
，该反应的
；
a
②．反应
为气体体积减小的反应，氨气的体积分数保持
不变，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故a 正确；
b．反应时元素质量守恒，容器中氢氮比始终保持不变，则容器中氢氮比保持不变不能说明
正逆反应速率相等，即无法判断是否达到平衡，故b 错误；
c．N2和NH3的平均反应速率之比为1 2∶，无法说明正逆反应速率相等，无法判断是否达到
平衡，故c 错误；
d．反应前后气体质量相等，又该反应为气体体积减小的反应，在恒压密闭容器中气体密度
保持不变，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：ad；
（3）①图中坐标原点是水，即从坐标原点出发的曲线是A-H2O 或B-H2O，均为水溶液体
系中进行的反应， 20℃时，利用NH3(g)、CO2(g)和H2O(l)制备NH4HCO3(aq)的方程式为
NH3+H2O+CO2=NH4HCO3，据方程式可知，三种物质的物质的量之比为1：1：1，所以最
佳曲线是A-H2O；
B
②
点坐标为(60,30)，n(CO2):n(NH3)=1:2，则反应为2NH3+ CO2=NH4COONH2，所以B 点
可得到的产品是NH4COONH2(s)；
（4）该晶胞中
位于顶点，O2-位于6 个面心，与
等距最近的
有12 个； 晶胞
4
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中
个数为8×
=1，
个数为6×
=3，Ru4+个数为1，若该晶胞边长为apm，该晶体
的密度为
。
4．(1)-118
(2)614.7
(3) Ⅱ 0.018
(4)B
(5)减少副反应的发生、还可以减少丙烯被氧化，提高产率
(6)
【详解】（1）反应③=反应①+0.5 反应②，即
；
（2）反应①
，设
的
键能是x，根据△H=反应物键能之和-生成物的键能之和，可得
，解得
x=614.7；
（3）由关系式
可知，温度相同时，p 越大，x 越小，
下的关系曲线是
Ⅱ；
时，
时，丙烷平衡转化率
=80%，假设丙烷起始时物质的量为amol，
可得三段式
，总物质的量为
5
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1.8a，
；
（4）以
和
为原料，初期产物中没有检测到
，可知
直接氧化吸附的丙烷，
吸附的氧气补充
中反应掉的氧，导致初期产物中没有检测到
，以含有
的
和
为原料，反应过程中没有检测到
，即碳氢键的断裂不可逆，
故选B；
（5）使用O2氧化，可能将烷烃部分氧化为醛、醇等，也可以氧化为CO、CO2，当发生反
应氧化为CO、CO2，反应热很大，导致反应温度急剧上升，不仅丙烷容易反应，生成的丙
烯也容易氧化为CO、CO2，因此利用二氧化碳的弱氧化性进行氧化可减少副反应的发生，
还可以减少丙烯被氧化，提高产率；
（6）图中Zn2+的数目为4，O2-的数目为
，Zn2+填充在由4 个O2-构成的正四
边体的体心，Zn2+到O2-最短的距离是晶胞体对角线的
，即
，晶胞边长为apm，体积
为a3pm，质量为
，晶体密度为：
。
5．(1)
B
(2) BC 3 1
∶
(3)2.125
(4)
0.125 减小
6
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【详解】（1）
可得到反应
的
；该反应为吸热反应，故高温有利于正向进行，反应后气体分子数
增大，低压有利于正向进行，故选择B 项。
（2）①CO 还原
，温度升高，
增大，
增大，
减小，平衡左
移，反应放热，A 项不符合题意；
还原
的反应为吸热反应，低温下，平衡常数小，
工业上若使用高温，对设备要求高，故
不适宜用于工业冶炼金属铬
，B 项符合题
意；工业冶炼金属铜
时为放热反应，较低的温度有利于提高
的利用率，C 项符合
题意；延长矿石和
接触的时间，不能减少尾气中
的含量，D 项不符合题意。
②根据分摊法，每个晶胞中铜原子为3，铬原子为1；由
。
，其中
同理，若充入
的转化率为
7
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解得
（4）根据图知，反应后体系的总压强为
，设转化率为
①
解得
；②
。
③若在该温度下，向容器中再充入
，由于容积体积不变，压强增大，平衡逆向移
动，
转化率减小，达到平衡时，平衡混合物中
的物质的量分数减小。
6．(1)-172.1
(2)高温
(3) 升高 950℃时，体系中只有反应ⅰ，该反应为体积增大的反应，恒压条件充
入氮气，平衡正向移动，
转化率升高 <
(4)
8
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(5)
7
【详解】（1）由盖斯定律可得反应iii-反应i 得
，所以
=+74.9kJ/mol-247kJ/mol=-172.1 kJ/mol；
（2）反应i．
，
、
，由
，可知高温有利于反应自发进行；
（3）①图像1 可知，950℃时体系中只有反应ⅰ，该反应为体积增大的反应，反应在
100kPa 下充入氮气相当于减压，平衡正向移动，CH4转化率升高；
625℃
②
时，起始投入CH4、CO2、H2、CO、H2O 各0.5kmol，此时
，
由图像1 可知，平衡时n(CO)= n(CO2)= n(H2O)<n(H2)，即平衡常数K<1，所以此时Qc>K，
平衡正在逆向进行，所以反应ⅱ的v 正<v 逆；
③由图像1 可知，625℃平衡时n(CO)=0.5kmol，所以0～tmin 生成CO 的平均速率为
；由图像1 可知，625℃平衡时n(CO)= n(CO2)= n(H2O)= 0.5kmol，由
反应的化学计量数可知，反应i 和反应iii 生成的氢气的物质的量为消耗的甲烷的2 倍，反
应ii 消耗氢气的物质的量与生成的水的物质的量相等，所以平衡时n(H2)=(2a-0.5)kmol=
kmol，n(CH4)=(1-a)kmol，即平衡时气体总物质的量为(2a-0.5+1-a+0.5+0.5+0.5)kmol
=(2+a)kmol，所以平衡常数Kx=
；
（4）根据图中的两条路径知，上面路径第一步的活化能太大，所以图中下面的路径最有可
9
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能发生“氢助解离”，活化能大的反应速度慢，速率慢的反应为决速步，由图像2 可知最
有可能发生的“氢助解离”路径的决速步反应方程式为
；
（5）①加热过程中，Ce4+被还原为Ce3+，生成Ce2O3，根据得失电子守恒以及原子守恒，
该反应化学方程式为
；
②一个
晶胞中Ce4+个数为
、O2-在体内，个数为8，即一个
晶胞中
4 个Ce4+、8 个O2-，1molCeO2质量为199g，加热后当失重率为2.01%时，损失的质量为氧
元素的质量，即199×2.01%=4g，n(O)=0.25mol，因为铈离子空间排列没有发生变化，所以
失去O2-的个数为0.25×4=1，每个晶胞拥有的O2-的个数为8-1=7。
7．(1) Ⅱ b‒a‒c+d‒e
(2) 8.7%Mo 催化剂本身在反应过程中有失硫现象
(3)
(4) 0.28
【详解】（1）①反应的活化能越大，反应速率越慢，由图可知，途径I 的活化能大于途径
Ⅱ，反应速率慢于途径Ⅱ，所以应速率较快的羰基硫氢化的反应历程是途径Ⅱ，故答案为：
Ⅱ；
②由图可知，该反应为反应物总能量小于生成物总能量的吸热反应，反应的△H=(b‒a‒
c)kJ/mol—(e—d)kJ/mo=( b‒a‒c+d‒e)kJ/mol，故答案为：b‒a‒c+d‒e；
（2）由图可知，时间相同时，8.7%Mo 作催化剂条件下反应的羰基硫转化率和硫化氢选择
性均大于3.4%Mo 作催化剂条件下，说明反应速率快于3.4%Mo 作催化剂条件下，所以选
择8.7%Mo 作催化剂效果最好；由题意可知，硫化氢选择性低于100%是因为部分羰基硫气
体与催化剂发生了反应，催化剂有吸硫现象所致，则硫化氢选择性高于100%是因为催化剂
本身在反应过程中有失硫现象所致，故答案为：8.7%Mo；催化剂本身在反应过程中有失硫
现象；
（3）由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点的原子a、b 的坐标分别为(0，0，0)、(1，0，0)，
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则晶胞的边长为1，所以位于面心的原子c 的坐标为
；位于顶点和面心的钼原子个
数为8×
+6×
=4，设晶胞参数为apm，由晶胞的质量公式可得：
=10—30aρ，解得a=
，故答案为：
；
；
（4）由表格数据可知，起始二硫化碳、氢气的分压分别为100kPa×
=20kPa、100kPa—
20kPa=80kPa，250min 反应达到平衡时，容器内气体压强为65kPa，设平衡时消耗二硫化碳
的分压为akPa，由题意可建立如下三段式：
由平衡时容器内气体压强为65kPa 可得：100—2a=65，解得a=17.5；
①由三段式所得数据可知，0-250min 内，氢气分压的平均变化值为
=0.28kPa/
min，故答案为：0.28；
②由三段式所得数据可知，该温度下，平衡常数Kp=
=
(kPa)-2，故答案为：
。
8．(1)－172.1
(2)高温
(3) 升高 950℃时，体系中只有反应ⅰ，该反应为体积增大的反应，恒压条件充
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入氮气，平衡正向移动，
转化率升高 ＜
(4)
(5)
7
【详解】（1）由盖斯定律可得反应iii-反应i 得
，所以
=+74.9kJ/mol-247kJ/mol=-172.1 kJ/mol；
（2）反应i．
，
、
，由
，可知高温有利于反应自发进行；
（3）①图像1 可知，950℃时体系中只有反应ⅰ，该反应为体积增大的反应，反应在
100kPa 下充入氮气相当于减压，平衡正向移动，CH4转化率升高；
625℃
②
时，起始投入CH4、CO2、H2、CO、H2O 各0.5kmol，此时
，
由图像1 可知，平衡时n(CO)= n(CO2)= n(H2O)＜n(H2)，即平衡常数K＜1，所以此时Qc＞
K，平衡正在逆向进行，所以反应ⅱ的v 正＜v 逆；
③由图像1 可知，625℃平衡时n(CO)=0.5kmol，所以0～tmin 生成CO 的平均速率为
；由图像1 可知，625℃平衡时n(CO)= n(CO2)= n(H2O)= 0.5kmol，由
反应的化学计量数可知，反应i 和反应iii 生成的氢气的物质的量为消耗的甲烷的2 倍，反
应ii 消耗氢气的物质的量与生成的水的物质的量相等，所以平衡时n(H2)=(2a-0.5)kmol=
kmol，n(CH4)=(1-a)kmol，即平衡时气体总物质的量为(2a-0.5+1-a+0.5+0.5+0.5)kmol
12
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=(2+a)kmol，所以平衡常数Kx=
；
（4）①Ni 原子序数为28，其价层电子排布式为3d84s2；
②活化能大的反应速度慢，速率慢的反应为决速步，由图像2 可知最有可能发生的“氢助
解离”路径的决速步反应方程式为
；
（5）①加热过程中，Ce4+被还原为Ce3+，生成Ce2O3，该反应化学方程式为
；
②一个晶胞中Ce4+个数为
、O2-在体内、个数为8，1molCeO2质量为172g，加
热后当失重率为2.32%时，损失的质量为氧元素的质量，即172×2.32%=4g，n(O)=
0.25mol，所以一个晶胞中4 个Ce4+、8 个O2-，失去O2-的个数为0.25×4=1，每个晶胞拥有
的O2-的个数为8-1=7。
9．(1)+127.4
(2) b c 减压或升温
(3)
过多地占据催化剂表面，导致催化剂对丙烷的吸附率降低 8.1
(4)
炭与
反应生成CO，脱离催化剂表
面
(5) 1 3 4
∶∶
【详解】（1）设碳碳双键的键能为x，则由
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得
，
，则主反应：
的
（2）①升高温度，平衡正向移动，丙烷的体积分数减小，丙烯的体积分数增大，则a、c
为丙烯的体积分数变化曲线，b、d 为丙烷的体积分数变化曲线，
与
相比，
压强增大，平衡逆向移动，从而得出表示丙烷体积分数的变化曲线为b，表示丙烯体积分
数的变化曲线为c。
②丙烷直接催化脱氢制丙烯的反应正向是气体体积增大的吸热反应，改变外界条件时，化
学平衡将向着减弱这种改变量的方向移动，因此升高温度、降低压强均能使平衡正向移动，
从而提高丙烷转化率；
（3）①相同温度下，水烃比远大于15 1∶时，说明水蒸气多，
的浓度过低，反应速率
减慢，另一方面是
过多地占据催化剂表面，导致催化剂对丙烷的吸附率降低，也导致
的反应速率明显下降。
M
②
点对应的水烃比为10 1∶，设
的物质的量为1 mol，
的物质的量为10 mol。
转化了0.75 mol，根据
的选择性为60%知，生成
的物质的量为0.45 mol，
的物质的量为0.45 mol，
的物质的量为0.3 mol，
的物质的量为0.3mol。体系
中总的物质的量为
。
、
、
的分
压分别为2.5kPa、4.5kPa、4.5kPa，
；
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（4）①由图知，反应(ⅱ)的化学方程式为
；
②由于炭与
反应生成CO，脱离催化剂表面，该工艺可以有效消除催化剂表面的积炭，
维持催化剂活性；
（5）根据均摊法，晶体中Ni 的个数为
；Mg 的个数为
，Fe 的个数为4，则
，
中
，
，
，则
10．(1)
(2) B
或0.083
(3) d 增加
反应I 平衡向正向移动，
转化率增大 3
(4) 立方体或正方体
【详解】（1）CH3OH（l）在O2（g）中燃烧生成CO2（g）和H2O（l），反应的热化学方
程式为：
，该反应的
=
-393.51+2×（-285.84）+239.00-
×0=-726.19
；故答案为：
（2）①A．一定温度下，将CO2和H2按物质的量之比1：4 混合充入密闭容器中，10min
后达到平衡，反应I 中CO2和H2按1:3 反应，反应Ⅱ中CO2和H2按1:1 反应，题中未给出
15
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两个反应的转化率，故不知道CO2和H2消耗的物质的量之比，体系中CO2和H2的浓度不
一定相等，A 选项错误；
B．温度降低，单位体积内活化分子数降低，速率降低，所以降低温度，反应I 和Ⅱ的速率
都减小，B 选项正确；
C．缩小容器体积，反应I 平衡向正反应方向移动，反应Ⅱ平衡不移动，重新达到平衡的时
间不相同，选项C 错误；
D．恒温恒压下充入Ar，容积增大，反应物压强减小，反应I 向逆反应方向移动，降低了
CH3OH 的选择性，D 选项错误；故答案为B；
②若容器体积不变，初始压强为P0kPa，测得平衡时CO2的分压为0.1P0kPa，H2的转化率为
25％。依据题中条件列出三段式如下：
由题意知，H2的转化率为25％，得出
，3x+y=1mol；容器体积不变，初始压
强为P0kPa，测得平衡时CO2的分压为0.1P0kPa，得出
，得出x+y=0.5mol，则
x=0.25mol，y=0.25mol；从反应开始到平衡CH3OH 的平均反应速率为
，故答案为：0.005p0；
Kp=
③
=
,故答案为
（3）①由图1 可知，350℃、恒容条件下，只发生反应I，测得平衡体系中CH3OH 的体积
分数(φ)与x［x=n(H2)/n(CO2)，n(CO2)和n(H2)为初始的物质的量］关系是随x 增大先增大后
减小，x 增大，则H2含量增大，反应I 平衡向正向移动，CO2的转化率增大，由图可知，四
16
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个点中d 点x 最大，CO2的转化率最大，故答案为：d；
②其原因为：增加n(H2)反应I 平衡向正向移动，CO2转化率增大，故答案为增加n(H2)反应
I 平衡向正向移动，CO2转化率增大；
③当反应物的物质的量比等于化学计量数比时，平衡体系中CH3OH 的体积分数(φ)最大，
故b 点时x=3:1，故答案为：3；
（4）①由晶胞结构图中位于顶面面心位置的Fe 可知，下方连接4 个Mg 原子，上方连接4
个Mg 原子，则Fe 原子位于8 个Mg 形成立方体的体心，故答案为：立方体或正方体；
②晶胞参数为a pm，一个晶胞的体积为
，则1m3的合金含有晶胞为
，该合金每个晶胞可以储存4 个氢分子，故1m3的合金储存氢气的物质的量
，故答案为：
17
