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专题14 化学反应原理综合题
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(CuSO4·5H2O)取精华法”。借助现代仪器分析，该制备过
程中CuSO4·5H2O 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。
700℃左右有两个吸热峰，则此时分解生成的氧化物有SO2、_______和_______(填化学式)。
(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：
NO2+SO2+H2O=NO+H2SO4
2NO+O2=2NO2
(ⅰ)上述过程中NO2的作用为_______。
(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SO2的催化氧化：
SO2(g)+
O2(g)
SO3(g) ΔH=-98.9kJ·mol-1
(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O2的平衡分压为p，SO2的平衡转化率为αe，用含p 和αe的代数式表示上述催化氧化反应的
Kp=_______(用平衡分压代替平衡浓度计算)。
1．（2023·全国·模拟预测）乙烯的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的标志，乙烯作为现代有机合成
的重要原料，研究其合成方法受到科学家的青睐。回答下列问题：
(1)乙烷裂解法
298 K 时，乙烷的裂解反应历程如图1，可能发生反应的平衡常数的对数值(lg K)与温度的倒数(
)的关系
如图2。
①图1 反应的决速步骤是___________(填“反应a”或“反应b”)，写出乙烷裂解制乙烯的热化学方程式
___________。
②工业上一般选择温度在1000 K 左右，可能的原因是___________。
(2)
催化加氢法
反应原理为
。向2 L 的恒容密闭容器中
加入1 mol
和3 mol
，在催化剂作用下发生反应，测得平衡时体系中各气体的物质的量随温度的
变化关系如图3 所示。
①图中曲线代表乙烯的物质的量随温度的变化关系的是___________(填字母)。
②下列说法正确的是___________(填标号)。
A．使用催化剂，可降低反应的活化能，加快反应速率，提高平衡产率
B．其他条件不变时，若扩大容器容积，则平衡逆向移动，
减小，
增大
C．若容器内混合气体的密度不再随时间改变时，说明反应已达到平衡状态
D．保持温度不变，再通入3 mol
，达到平衡时的
转化率增大，平衡常数K 保持不变
③
时，化学平衡常数K=___________，
的平衡转化率为___________%。
(3)柴油裂解法
实验测得柴油裂解得到乙烯和丙烯的收率与温度、柴油在裂解设备内的停留时间的关系如图4 所示。工业
上应选择的温度和停留时间分别为___________K 和___________s。
2．（2023·安徽蚌埠·统考三模）能源的合理开发和利用，低碳减排是人类正在努力解决的大问题。2023
年2 月21 日，中国气候变化特使谢振华获得首届诺贝尔可持续发展特别贡献奖，以表彰他在全球生态保护
中做出的贡献
(1)在298K、100kPa 时，已知：
C(s，石墨) +O2(g)=CO2(g) ΔH1= -393.5 kJ·mol-1
H2(g) +
O2(g)=H2O(1) ΔH2= -285.8 kJ· mol-1
2C2H2(g) +5O2 (g)= 4CO2(g) +2H2O(1) ΔH3= -2599.0 kJ·mol-1
在298K 时由C(s，石墨)和H2(g)反应生成1 mol C2H2(g) 的热化学方程式为___________________。
(2)在固相催化剂作用下CO2加氢合成甲烷过程中发生以下两个反应：
主反应：CO2(g) +4H2(g)
CH4(g) +2H2O(g) ΔH1=-156.9kJ· mol-1
副反应：CO2(g) +H2(g)
CO(g) + H2O(g) ΔH2= +41.1 kJ·mol -1
工业合成甲烷通常控制温度为500°C 左右，其主要原因为_____________________________。
(3)向密闭容器中充入一定量的CH4(g)和NO(g) ，保持总压为100kPa 发生反应：
CH4(g) +4NO(g)
2N2(g) +CO2(g) +2H2O(g) ΔH <0。
当
=1 时，NO 的平衡转化率~
；T2时NO 平衡转化率~
的关系如图
①能表示此反应已经达到平衡的是______________________。
A．气体总体积保持不变
B．混合气体的平均相对分子质量保持不变
C．
不再变化
②表示T2时NO 平衡转化率~
的关系是___________(填“I”或“II”)，T1_________________T2(填
“>”或“<”)。
③在
=1、T2时，CH4的平衡分压为____ 。已知：该反应的标准平衡常数
，其中
=100 kPa，p(CH4)、p(NO)、p(CO)2、 p(N2)和p( H2O)为各组分
的平衡分压，则该温度下
=_________________。(分压=总压 ×物质的量分数。计算结果用分数表示)。
3．（2023·河南·校联考三模）丙烯是合成有机物的基本原料之一，工业上可以通过石油裂化和裂解获得。
(1)用于合成异丙醇。
已知：①2CH3CH(OH)CH3(g)+9O2(g)
6CO2(g)+8H2O(g) ΔH1=—akJ·mol-1
②2CH3CH=CH2(g)+9O2(g)
6CO2(g)+6H2O(g) ΔH2=—bkJ·mol-1(a>b)
若CH3CH=CH2(g)+H2O(g)
CH3CH(OH)CH3(g) ΔH，该反应逆反应的活化能为ckJ·mol-1，则正反应的活
化能为___________kJ·mol-1(用含a、b、c 的代数式表示)。
(2)丙烷氧化脱氢制备丙烯的反应为C3H8(g)+
O2(g)
C3H6(g)+H2O(g)ΔH<0。一定条件下，恒压密闭容器
中C3H8与O2起始物质的量比分别为2：1、1：1、1：2、1：3，平衡时C3H8的体积分数[φ(C3H8)]随温度、
的变化关系如图所示。
①表示
=1：2 的曲线是___________(填“I”“II”“III”或“IV”)。
②T3___________T4(填“>”或“<”)，原因是___________。
③M 点时，O2的转化率是___________(保留三位有效数字)。
(3)在HZSM-5 催化下用甲醇可制取丙烯，反应为3CH3OH(g)
C3H6(g)+3H2O(g) ΔH，一定温度下，向2L
恒容密闭容器中通入3molCH3OH(g)，平衡时，n(C3H6)=0.6mol，下列说法正确的是___________(填字母)。
A．HZSM-5 能提高该反应的平衡转化率
B．达到平衡时，再向容器中通入1.5molCH3OH(g)，重新达到平衡时C3H6的浓度增大
C．达到平衡后，再通入物质的量均为0.6mol 的CH3OH(g)、C3H6(g)、H2O(g)，此时平衡逆向移动
D．若起始时向2L 绝热恒容密闭容器中通入3molCH3OH(g)，平衡时，n(H2O)=1.6mol，则ΔH<0
(4)工业上用“丙烯氨氧化法”制备丙烯腈(CH2=CHCN)包括如下反应：
I．C3H6(g)+NH3(g)+
O2(g)
CH2=CHCN(g)+3H2O(g)
II．C3H6(g)+O2(g)
CH2=CHCHO(g)+H2O(g)(副反应)
向T°C、压强为28MPa 的恒压密闭容器中通入1mol 丙烯、1mol 氨气和4.8mol 氧气发生反应I、II，容器内
H2O(g)、CH2=CHCN(g)、C3H6(g)的物质的量(n)随时间(t)的变化关系如图所示：
①图中表示CH2=CHCN(g)的曲线是___________(填“a”“b”或“c”)。
②平衡时，CH2=CHCHO(g)的分压p(CH2=CHCHO)=___________MPa。
③反应II 的压强平衡常数Kp=___________(Kp为用分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。
4．（2023·黑龙江哈尔滨·哈尔滨三中校考二模）全球大气CO2浓度升高对人类生产生活产生了影响，研究
二氧化碳的回收对我国2060 年实现碳中和具有现实意义，碳及其化合物的资源化利用成为研究热点。回答
下列问题：
(1)已知25℃时，大气中的CO2溶于水存在以下过程：
①CO2(g)
CO2(aq)
②CO2(aq)+H2O(l)
H+(aq)+
(aq) K
溶液中CO2的浓度与其在大气中的分压(分压=总压×物质的量分数)成正比，比例系数为ymol•L-1•kPa-1。当
大气压强为pkPa，大气中CO2(g)的物质的量分数为x 时，溶液中H+的浓度为_____mol•L-1(忽略
和水
的电离)。
(2)已知CH4的生成焓(由稳定单质生成该物质)为△H=-71.7kJ•mol-1
反应I：C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g) △H1=+131.3kJ•mol-1 K1
反应II：C(s)+2H2O(g)
CO2(g)+2H2(g) △H2=+90.3kJ•mol-1 K2
反应III：CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g) △H3=-41.0kJ•mol-1 K3
①写出CO2与H2反应生成CH4和H2O(g)的热化学方程式：_____。
②研究表明，反应III 的速率方程为v=k[x(CO)x(H2O)-
]，x 表示相应气体的物质的量分数，
Kp为平衡常数(用平衡分压代替平衡浓度计算)，k 为反应的速率常数。在气体物质的量分数和催化剂一定
的情况下，反应速率随温度的变化如图所示，根据速率方程分析T＞Tm时，v 逐渐下降的原因是_____。
(3)工业上用二氧化碳催化加氢可合成乙醇，其反应原理为：2CO2(g)+6H2(g)
CH3CH2OH(g)+3H2O(g)
△H。
温度/K
400
500
平衡常数K
9
5.3
①通过表格中的数值可以推断：该反应在______(填“高温”、“低温”或“任何温度”)下能自发进行。
②CO2的平衡转化率与氢碳比m[m=
]及压强、温度的关系分别如图a 和图b 所示。
图a 中氢碳比m 从大到小的顺序为______。
图b 中压强从大到小的顺序为_____，判断依据为______。
5．（2023·浙江温州·统考二模）甲醇和二甲醚是可再生能源，具有广泛的发展前景。相关的主要反应有：
制备合成气：I.
制备甲醇和二甲醚：Ⅱ.
Ⅲ.
请回答：
(1)有利于制备合成气(反应I)的条件是___________。
A．低温低压 B．低温高压 C．高温低压 D．高温高压
(2)一定条件下，相关物质的相对能量与反应过程如下图：
①
___________
。
②在某温度下，在体积为1L 的恒容容器中，投料为1molCO 和2molH2，仅发生反应Ⅱ和Ⅲ
，在
时达到平衡状态，请画出
之间
的变化趋势___________。
(3)甲醇生成二甲醚的转化率
可以根据冷凝液中的
与
的相对百分含量来计算(忽略副反应和各
物质的挥发)。冷凝液中
的质量分数为
，
的质量分数为
，则甲醇的转化率
___________。(用含
和
的式子表示)
(4)制备合成气(反应I)时，还存在反应
，该过程可用于
热化学能的储存。已知：储能效率
(
是通过化学反应吸收的热量，
是设备的加热功
率)。反应物气体流速、
对
转化率
、储能效率(
)的影响，部分数据如下表：
序号
加热温度/℃
反应物气体流速/
1
800
4
1：1
79.6
52.2
2
800
6
1：1
64.2
61.9
3
800
6
1：2
81.1
41.6
①下列说法不正确的是___________。
A．反应I 可以储能的原因是该反应是吸热反应，将热量储存在高热值物质CO、H2中
B．其他条件不变，反应物气体流速越小，CH4转化率越大，有利于热化学能储存
C．其他条件不变，
越小，CH4转化率越大
D．反应物气体流速越大，CH4转化率越低的可能原因是反应物与催化剂未充分接触
②在实验2 和3 中，经过相同的时间，混合气中CO2占比越低，储能效率越高，说明其可能的原因
___________。(该条件下设备的加热功率视为不变)
6．（2023·湖南岳阳·统考二模）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。
(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*标注。
该历程中反应速率最慢的步骤的方程式为_______
(2)在
、压强为0.9MPa 条件下，向一恒压密闭容器中通入
的混合气体，体系中各气体的含量
与时间变化关系如图所示：
①以下叙述不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
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
e．
②反应20min 时达到平衡，则0～20min 内
_______
，该反应的
_______
(保留
小数点后两位)。(
为以分压表示的平衡常数)
③若起始条件相同，在恒容容器中发生反应，则达到平衡时
的含量符合图中_______点(填“d”“e”“f”或
“g”)。
(3)氨化脱硝过程发生反应
，分析420℃的脱
硝效率低于390℃的脱硝效率可能的原因_______
(4)25℃用甲酸吸收氨气可得到
溶液。已知：25℃时甲酸的
，
的
。则反应
的平衡常数
_______。
7．（2023·河南新乡·统考二模）甲烷化反应即为氢气和碳氧化物反应生成甲烷，有利于实现碳循环利用。
已知涉及的反应如下：
反应Ⅰ：CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g) ΔH1=- 206.2kJ·mol-1
反应Ⅱ：CO(g)+ H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH2
反应Ⅲ：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ΔH3=-165 kJ ·mol-1
积碳反应(CO 的歧化反应和CH4的裂解反应是催化剂积碳的主要成因)：2CO(g)
CO2(g) +C(s)(反应
Ⅳ)：CH4(g)C(s) +2H2(g)(反应Ⅴ)。
回答下列问题：
(1)ΔH2=_______kJ ·mol-1。
(2)在360°C 时，在固定容积的容器中进行上述反应(不考虑积碳反应)，平衡时CO 和H2的转化率及CH4和
CO2的产率随
变化的情况如图1 所示。
①图中表示CO 转化率、CH4产率变化的曲线分别是_______、_______ (填标号)，A、C 两点
的值相
同，C 点通过改变温度达到A 点，则A、B、C 三点温度由大到小的顺序是_______。
②按
=3： 1 向恒容容器内投料，初始压强为p0，若仅发生Ⅰ、Ⅱ两个反应，达到平衡时总压为
，CO 的平衡转化率为a，则CH4的选择性=_______%，[CH4的选择性=
]反应Ⅰ的
Kp=_______ (用分压表示，分压=总压 ×物质的量分数)。
(3)已知各反应的平衡常数随温度的变化曲线如图2 所示，相同时间内甲烷产率随温度升高的变化曲线如图
3。
由图2 可知，CO 的歧化反应属于_______ (填“吸热”或“ 放热”)反应，相同时间内CH4的产率在温度高
于330°C 时降低的可能原因之一是催化剂活性降低，高温导致催化剂活性降低的原因是_______。
8．（2023·四川自贡·统考二模）CO2的转化和利用是实现碳中和的有效途径。其中CO2转换为CH3OH 被
认为是最可能利用的路径，该路径涉及反应如下：
反应I：CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.4kJ/mol
反应II：CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) ΔH2>0
请回答下列问题：
(1)若已知H2和CO 的燃烧热，计算反应II 的ΔH2，还需要的一个只与水有关的物理量为___________。
(2)在催化剂条件下，反应I 的反应机理和相对能量变化如图1(吸附在催化剂表面上的粒子用*标注，TS 为
过渡态)。
完善该反应机理中相关的化学反应方程式：OH*+
H2(g)=___________；以TS3 为过渡态的反应，其正反
应活化能为___________eV。
(3)在恒温恒压下，CO2和H2按体积比1：3 分别在普通反应器(A)和分子筛膜催化反应器(B)中反应，测得相
关数据如下表。
已知：①分子筛膜催化反应器(B)具有催化反应、分离出部分水蒸气的双重功能：
②CH3OH 的选择性=
1.8MPa260°C
CO2平衡转化率
甲醇的选择
性
达到平衡时间(s)
普通反应器(A)
25.0%
80.0%
10.0
分子筛膜催化反应器(B)
a>25.0%
100.0%
8.0
①在普通反应器(A)中，下列能作为反应(反应I 和反应II)达到平衡状态的判据是___________(填标号)。
A．气体压强不再变化 B．气体的密度不再改变。
C．v 正(CO2)=3v 逆(H2) D．各物质浓度比不再改变
②平衡状态下，反应器(A)中，甲醇的选择性随温度升高而降低，可能的原因是___________；在反应器(B)
中，CO2的平衡转化率明显高于反应器(A)，可能的原因是：___________。
③若反应器(A)中初始时n(CO2)=1mol，反应I 从开始到平衡态的平均反应速率
v(CH3OH)=___________mol/s；反应II 的化学平衡常数Kp(II)=___________(用最简的分数表示)；
(4)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2 所示。请
写出Cu 电极上的电极反应式：___________。
9．（2023·江苏·统考二模）苯乙烯是合成橡胶和塑料的重要原料，可由乙苯为原料制得。
(1)利用“乙苯脱氢反应”可制备苯乙烯。
C6H5C2H5(g)
C6H5CH=CH2(g)+H2(g) ΔH=akJ•mol-1
保持气体总压不变，原料气按以下A、B、C 三种投料方式进行：
A．乙苯
B．n(乙苯)：n(N2)=1：10
C．n(乙苯)：n(CO2)=1：10
三种投料分别达到平衡时，乙苯转化为苯乙烯的转化率[
×100%]与温度的关系如图1 所示。
①α_____0(填“＞”、“＜”或“不能确定”)。
②相同温度下，投料方式B 乙苯的平衡转化率比投料方式A 的高，其原因是_____。
③相同温度下，投料方式C 乙苯的平衡转化率比投料方式B 的高，其可能原因是_____。
④工业上利用“乙苯脱氢反应”生产苯乙烯时，会产生少量积碳。使用相同条件下的水蒸气代替N2，可较
长时间内保持催化剂的催化活性，其原因是_____。
(2)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2 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2 所示的反应机理中步骤I 和步骤II 可描述为_____。
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
3 所示。p(CO2)＞14kPa 时，乙苯转化率下降的原因是_____。
