2021屆高考化學(xué)熱點：化學(xué)反應(yīng)原理綜合題 （解析版）

化學(xué)反應(yīng)原理綜合題

1.(山東省日照市2020屆高三3月實驗班聯(lián)考)甲烷水蒸氣的重整反應(yīng)是工業(yè)

制備氫氣的重要方式，其化學(xué)反應(yīng)方程式為CH4(g)+H20(g)—C0(g)+3H2(g)o

回答下列問題：

1

(1)已知CH4(g)+202(g)=C02(g)+2H20(l)△4=一890.3kJ?mol-

1

CO(g)+0.502(g)=C02(g)A4=-283.OkJ?mol-

-1

H2(g)+0.5O2(g)=H2O(l)A^=-285.8kJ?mol

1

CO(g)+H20(g)=C02(g)+H2(g)A耳=一41.OkJ-mol-

則甲烷水蒸氣重整反應(yīng)的△廬kJ?mor'o

(2)通過計算機(jī)模擬實驗，對400?1200℃、操作壓強(qiáng)為0.IMPa條件下，不同

水碳比(1-10)進(jìn)行了熱力學(xué)計算，反應(yīng)平衡體系中上的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與水碳

比、平衡溫度的關(guān)系如圖所示。

水碳比和平衡溫度對H,物質(zhì)的址分?jǐn)?shù)的影響

①溫度一定時，上的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與水碳比(1?10)的關(guān)系是,產(chǎn)生該結(jié)

論的原因是O

②據(jù)模擬實驗可知，平衡溫度為900℃,水碳比為1.0時，上的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為

0.6,C&的轉(zhuǎn)化率為,其壓強(qiáng)平衡常數(shù)為；反應(yīng)速率方程為

1

v=kp(CL)p(H2),此時反應(yīng)速率v=o

(已知：氣體分壓=氣體的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)X總壓，速率方程中k為速率常數(shù))。

(3)厭氧細(xì)菌可將葡萄糖轉(zhuǎn)化為CE和1，pH為5.5時不同熱預(yù)處理溫度和時

間下的甲烷和氫氣的產(chǎn)率如圖所示，若要提高上的產(chǎn)率，最佳溫度為o

i

婷

柒

C—

E

/

P

W

<

<

Y

瓢

-O-氫氣產(chǎn)率10分鐘Yr?氫氣產(chǎn)率3陰鐘

--甲烷產(chǎn)率30分鐘一X一甲烷產(chǎn)率10分鐘

【答案】(1)+206.3

(2)水碳比越大，上的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)越大水碳比較大時，C0會與進(jìn)一

步反應(yīng)生成上，使上的物質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大66.7%4.32X10-2(Mpa)27

0

(3)80℃

【解析】【分析】(1)①+④-2X②-2X③即得甲烷水蒸氣的重整反應(yīng)方程式，

用蓋斯定律求甲烷水蒸氣重整反應(yīng)的△小

(2)①慶的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與水碳比(1?10)的關(guān)系由圖知；原因從生成氫氣的反

應(yīng)角度來回答；

2

②平衡溫度為900℃,水碳比為1.0時，乩的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.6,列三段式求

解CH4的轉(zhuǎn)化率、壓強(qiáng)平衡常數(shù)；根據(jù)壓強(qiáng)與氣體物質(zhì)的量成正比，結(jié)合三段式

計算；

(3)厭氧細(xì)菌可將葡萄糖轉(zhuǎn)化為CL和上，提高出的產(chǎn)率的最佳溫度，由圖可

知。

-1

【詳解】(1)已知：@CH4(g)+202(g)=C02(g)+2H20(l)A^=-890.3kJ?mol

-1

②CO(g)+0.502(g)=C02(g)A必=一283.OkJ-mol

1

(3)H2(g)+0.502(g)=H20(1)AK=-285.8kJ?moF

1

④CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)OkJ-mor

根據(jù)蓋斯定律，①+④-2X②-2X③即得甲烷水蒸氣的重整反應(yīng)方程式為

CH4(g)+H20(g)wCO(g)+3H2(g),則甲烷水蒸氣的重整反應(yīng)△&+△耳-22\打

-2A^=(-890.3^1+2X283.0+2X285.8)kJmor1=+206.3kJmor1；

(2)①平衡溫度一定時，兒的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與水碳比(1?10)的關(guān)系，由圖中曲

線走勢可知，水碳比越大，慶的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)越大的原因，從生成氫氣的反應(yīng)可

知，除了甲烷水蒸氣的重整反應(yīng)生成氫氣外，一氧化碳和水也會反應(yīng)產(chǎn)生氫氣；

②操作壓強(qiáng)為0.IMPa、平衡溫度為900℃條件下，水碳比為1.0時，乩的物質(zhì)的

量分?jǐn)?shù)為0.6,設(shè)甲烷和H20的物質(zhì)的量均為3m01,達(dá)化學(xué)平衡時，甲烷消耗xmol,

則：

CH4(g)+H2O(g)==CO(g)+3H2(g)

起始量(mol):3300

轉(zhuǎn)化量(mol):XXX3x

平衡量(mol):3-x3-xX3x

慶的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)="CH4)+〃(H&L(CO)+MH2)=3-X+3：；X+3X解得

3

x=2mol,轉(zhuǎn)化率a(CHJ=鬻X100%=^—X100%=66.67%,平衡常數(shù)仁

3mol

P(CO)X〃3(HJ—/xO.DxCmx。［),

(Mpa)2=4.32X10'2(Mpa)2；反應(yīng)速率

P(CH4)xp(H2O)(J-xO.l)x(-xO.l)

1010

(3)厭氧細(xì)菌可將葡萄糖轉(zhuǎn)化為CU和H2,由圖可知，pH為5.5時，若要提高

乩的產(chǎn)率，降低甲烷產(chǎn)率，最佳溫度為80℃。

【點睛】本題關(guān)鍵是理解圖中給出的信息，注意(2)根據(jù)“乩的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)

為0.6”這一條件，可以列三段式求解CH4的轉(zhuǎn)化率、壓強(qiáng)平衡常數(shù)。

2.(山東省棗莊三中、高密一中、萊西一中2020屆高三下學(xué)期第一次在線聯(lián)考)

氮、碳氧化物的排放會對環(huán)境造成污染。多年來化學(xué)工作者對氮、碳的氧化物做

了廣泛深入的研究并取得一些重要成果。

I.已知2N0(g)+02(g)2N02(g)的反應(yīng)歷程分兩步：

第一步：2N0(g)N202(g)(快)A^<0；

2

nE=kiJEC(NO)；匕逆=L逆c(N202)

第二步：N202(g)+02(g)2N02(g)(慢)A冰0；

=

V2jEk2jEC(N202)C(02)；丫2逆=1<2逆c?(N02)

①在兩步的反應(yīng)中，哪一步反應(yīng)的活化能更大—(填“第一步”或“第二步”)。

②一定溫度下，反應(yīng)2N0(g)+02(g)2N02(g)達(dá)到平衡狀態(tài)，請寫出用

ki正、ki逆、kz正、kz逆友小的平衡常數(shù)表達(dá)式平；

II.(1)利用C02和CH4重整不僅可以獲得合成氣(主要成分為CO、H2),還可減

少溫室氣體的排放。已知重整過程中部分反應(yīng)的熱化方程式為：

4

①CH4(g)=C(s)+2H2(g)>0

②C02(g)+H2(g)=C0(g)+H20(g)A^>0

③CO(g)+H2(g)=C(s)+H20(g)A^<0

則反應(yīng)C%(g)+C02(g)=2C0(g)+2H2(g)的A層

(用含NH\、△耳、AA的代數(shù)式表示)若固定n(CO2)=n(CH。，改變反應(yīng)溫

度，CO?和C4的平衡轉(zhuǎn)化率見圖甲。

同溫度下CO2的平衡轉(zhuǎn)化率大于CH4的平衡轉(zhuǎn)化率，原因是o

（2）在密閉容器中通入物質(zhì)的量均為0.lmol的CL和C02,在一定條件下發(fā)生反

應(yīng)C02（g）+CH4（g）2C0（g）+2乩（g）,CH,的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度及壓

強(qiáng)（單位Pa）的關(guān)系如圖乙所示。y點：v（正）v（逆）（填“大于"''小

于”或“等于已知?dú)怏w分壓（p分）=氣體總壓（p總）X氣體的物質(zhì)的量分

數(shù)。用平衡分壓代替平衡濃度可以得到平衡常數(shù)降求x點對應(yīng)溫度下反應(yīng)的

平衡常數(shù)除__________________。

5

III.根據(jù)2CrO：+2H+(^。("一+叢。設(shè)計如圖丙裝置(均為惰性電極)電解

腦也。4溶液制取腦行2。7,圖丙中左側(cè)電極連接電源的極，電解制備過

程的總反應(yīng)化學(xué)方程式為o測定陽極液中Na和Cr的含量，若Na與

Cr的物質(zhì)的量之比為a：b,則此時NazCrO’的轉(zhuǎn)化率為?若選擇用熔

融K2c。3作介質(zhì)的甲烷(CHD燃料電池充當(dāng)電源，則負(fù)極反應(yīng)式為

【答案】第二步瞥魯△私+△晟-AACO?發(fā)生了其他副反應(yīng)大

%逆K?逆

于竺負(fù)4Na2Cr04+4H20—2Na2Cr207+4Na0H+2H21+021（2-：）

9b

2

X100%CL-8e-+4C03=5C02+2H20

【解析】I.①總反應(yīng)的快慢由反應(yīng)慢的一步?jīng)Q定,慢反應(yīng)所需要的活化能更大,

故答案為：第二步；

②因為反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，所以VIIE=VI逆，丫2正=丫2逆，所以Vi正V2IE=VI逆V2逆，即ki

c2(NO)kk

正c2(N0)Xk2正C(N2()2)C(O2)=kl逆C(N2()2)k2正C(N2()2),則2「尚且，

C(N2O2)C(O2)k］逆k?逆

k］正正

故答案為:

扁逆卜2逆

II.(1)將已知的三個反應(yīng)重新組合，反應(yīng)1+2-3,得到反應(yīng)CL(g)+C02(g)

―2C0(g)+2H2(g),根據(jù)蓋斯定律得△生△A+卜壓-AA,反應(yīng)方程式中

CH,和CO2的化學(xué)計量數(shù)之比為1:1,投料比也為1:1,因此二者轉(zhuǎn)化率應(yīng)該相同,

但是所給的轉(zhuǎn)化率圖像中，CO2轉(zhuǎn)化率曲線高于CIL轉(zhuǎn)化率曲線，可能是CO?發(fā)生

了一些副反應(yīng)造成的，故答案為：AK+AH-AA；CO2發(fā)生了其他副反應(yīng)；

(2)反應(yīng)CH4(g)+CO2(g)-2C0(g)+2H2(g)是個氣體體積增大的反應(yīng),

6

壓強(qiáng)越大，CH’的轉(zhuǎn)化率越小，由圖可知相同溫度下，H條件下的轉(zhuǎn)化率大于P2,

則H小于P2,壓強(qiáng)為P2時，在Y點反應(yīng)未達(dá)到平衡，則反應(yīng)正向移動，所以VGE)>V(逆),

由圖可知該溫度下X所處條件下的平衡時甲烷的轉(zhuǎn)化率為50%,則有：

CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)

起(mol/L)0.10.100

轉(zhuǎn)(mol/L)0.050.050.10.1

平(mol/L)0.050.050.10.1

總物質(zhì)的量=0.3mo1,總壓為?2,其平衡常數(shù)=苧，故答

案為：大于；苧;

m.根據(jù)2Cr(V-+2H+===Cr2072-+H20,電解NazCrO,溶液制取NazCnO,，應(yīng)在酸性條

件下進(jìn)行，即右側(cè)電極生成汗，則消耗0K，發(fā)生氧化反應(yīng)，右側(cè)為陽極，則左

側(cè)為陰極，電解電源的負(fù)極，電解制備過程的總反應(yīng)方程式為

4Na2Cr04+4H20—2Na2Cr207+4Na0H+2H21+021,設(shè)力口入反應(yīng)容器內(nèi)的NazCrO。為

Imol,反應(yīng)過程中有xmolNazCrCh轉(zhuǎn)化為Na2&2()7,則陽極區(qū)剩余NazCrO’為

(1-x)mol,對應(yīng)的n(Na)=2(l-x)mol,n(Cr)=(l-x)mol,生成的NazCoO7為

對應(yīng)的n(Na)=xmoLn(Cr)=xmol,根據(jù)Na與Cr的物質(zhì)的量之比為a:b,解得

h2-P

X=2：,轉(zhuǎn)化率為_^_X100%=(2-2)X100%°

若選擇用熔融K2CO3作介質(zhì)的甲烷燃料電池充當(dāng)電源，則負(fù)極反應(yīng)式為CH4-8e-

2

+4C03=5C02+2H20,故答案為；負(fù)；4Na2CrO4+4H2O—2Na2Cr2O7+4NaOH+2H21+02

7

t；(2-；)X100%；CH4-8e-+4C032=5C0+2H0

b22o

【點睛】本題主要考查了蓋斯定律的應(yīng)用、電極方程式的書寫、根據(jù)圖像對平衡

移動的判斷、運(yùn)用三段式計算平衡常數(shù)等，重點培養(yǎng)學(xué)生能夠利用化學(xué)知識提取

題干信息的能力，難點在于第ID題NazCrO,轉(zhuǎn)化率的計算。

3.(山東省萊蕪一中2020屆高三3月份開學(xué)考試)目前，處理煙氣中S02常采

用兩種方法：堿液吸收法和水煤氣還原法。

I.堿液吸收法

52-7

25℃時，Kb(NH3?20)=1.8X10~；H2SO3：Kal=1.5X10~,1^=1.0X10；Ksp(CaS04)

=7.lX10-5o

第1步：用過量的濃氨水吸收S02,并在空氣中氧化；

2+-+2-

第2步：加入石灰水，發(fā)生反應(yīng)Ca+20H+2NH4+S04-CaS04I+2NH3?H20

Ko

(1)25c時，0.Imol?「(陽)2503溶液的pH(填或“=")7。

(2)計算第2步中反應(yīng)的K=o

II.水煤氣還原法

-1

已知：@2C0(g)+SO2(g)=S(l)+2CO2(g)AH^-37.0kJ?mol

-1

②2H2(g)+S02(g)=S(l)+2H20(g)AH2=+45.4kJ*mol

③CO的燃燒熱AH3=-283kJ-mol-1

(3)表示液態(tài)硫(S)的燃燒熱的熱化學(xué)方程式為o

(4)反應(yīng)②中，正反應(yīng)活化能Ei(填或")AH2O

(5)在一定壓強(qiáng)下，發(fā)生反應(yīng)①。平衡時SO2的轉(zhuǎn)化率a(SO。與投料比的比值

8

■累=y］、溫度T的關(guān)系如圖所示。

FlIKJ21

比較平衡時CO的轉(zhuǎn)化率a(CO)：NMo逆反應(yīng)速率：NP(填

或“=”)o

(6)某溫度下，向10L恒容密閉容器中充入2moi慶、21noic0和2molS02發(fā)生反

應(yīng)①、②，第5min時達(dá)到平衡，測得混合氣體中CO?、HzO(g)的物質(zhì)的量分別為

1.6mol、1.8molo

①該溫度下，反應(yīng)②的平衡常數(shù)K為o

②其他條件不變，在第7min時縮小容器體積，SO2的平衡濃度(填“增大”

“減小”或“不變”)。

【答案】(1)>

(2)4.3X1013

1

(3)S(l)+02(g)=S02(g)AH=-529kJ?mol

(4)>

(5)><

(6)2700增大

【解析】【分析】(1)根據(jù)區(qū)(陽3?乩0)=1.8*10-5>七田2so3)=L0X10Z分析判

斷；

(2)第2步：加入石灰水，發(fā)生反應(yīng)Ca/ZOH+ZNHZ+SCVvCaSON+2陽3?40,

9

化學(xué)平衡常數(shù)K=c?手::、瑞）,心廣），結(jié)合電離平衡常數(shù)和溶度積常數(shù)

分析計算；

（3）根據(jù)蓋斯定律分析解答;

（4）根據(jù)婚變△H2=E「E2結(jié)合反應(yīng)②為吸熱反應(yīng)分析判斷;

（5）反應(yīng)①的正反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，溫度相同、投料比的比值

n(CO)

=y］越大，SO2的轉(zhuǎn)化率a越大；投料比相同時，溫度越高，SO2的轉(zhuǎn)化率

n(SO2)

a越低，據(jù)此分析解答;

⑹①根據(jù)三段式結(jié)合平衡常數(shù)K二需需計算；②其他條件不變，在第

7min時縮小容器體積，即使容器的壓強(qiáng)增大，化學(xué)平衡正向移動，據(jù)此分析判

斷。

【詳解】（1）由于&（忡聯(lián)）=1.8X10-5,冗2（H2so3）=LOXl（r,根據(jù)鹽的水解規(guī)

律：“誰弱誰水解，誰強(qiáng)顯誰性”可知，（陽）2503溶液呈堿性，pH>7；故答案為:

>;

2++2-

(2)第2步：加入石灰水，發(fā)生反應(yīng)Ca+20H+2NH4+S04-CaS041+2NH3-H20化

學(xué)平衡常數(shù)

C2(NH3H2。)__________1__________________1

R-2+22+22525-4

c(Ca)c(OH-)c(NH4)c(SO4-)~Kb(NH3RO)Ksp(CaSO4)"(1.8x1O-)x7.1xIO-

.3X1013,故答案為：4.3X10。

(3)?2C0(g)+S02(g)-S(1)+2C02(g)AH^-37.OkJ/mol,②

2H2(g)+S02(g)=S(l)+2H20(g)△4=+45.4kJ/mol,CO的燃燒熱△H3=-283kJ/mol,

即③C0(g)+；02(g)=C02(g)△H3=-283kJ/mol,根據(jù)蓋斯定律③X2-①計算

10

S(l)+O2(g)=SO2(g)的△!!=(-283kJ/mol)X2-(-37.OkJ/mol)=-529kJ/moL熱化

學(xué)方程式為S(l)+02(g)=S02(g)AH=-529kJ/mol,故答案為：S(l)+02(g)=S02(g)

△H=-529kJ/mol；

(4)反應(yīng)②的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，熔變△乩=瓦-￡2(逆反應(yīng)活化能)>0,EFE2+A

H2,由于E2>0,所以&>△上,故答案為：〉；

(5)反應(yīng)①的正反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，溫度相同、投料比的比值

越大，SO2的轉(zhuǎn)化率a越大、CO的轉(zhuǎn)化率越小，即,>y2,投料比相

同時，溫度越高，SO2的轉(zhuǎn)化率a越低，所以N點的投料比小、溫度低，則CO的

轉(zhuǎn)化率大于M點CO的轉(zhuǎn)化率；N、P投料比相同，但P點溫度高，所以P點反應(yīng)

速率大于N點，逆反應(yīng)速率：N<P,故答案為：>；V；

(6)①對于2C0(g)+S02(g)-S(l)+2C02(g)

開始(mol/L)0.20.20

變化(mol/L)0.160.080.16

平衡(mol/L)0.040.120.16

對于2H2(g)+S02(g)wS(1)+240(g)

開始(mol/L)0.20.120

變化(mol/L)0.180.090.18

平衡(mol/L)0.020.030.18

所以反應(yīng)②的化學(xué)平衡常數(shù)K=2:,/I止=2700,故答案為：2700；

c(H2)C(SO2)0.02x0.03

②其他條件不變，在第7min時縮小容器體積，即使容器的壓強(qiáng)增大，由于兩個

反應(yīng)的正反應(yīng)都是氣體體積減小的反應(yīng)，所以縮小體積，容器的壓強(qiáng)增大，化學(xué)

11

平衡正向移動，二氧化硫的物質(zhì)的量減小，但由于容器體積減小，所以二氧化硫

的濃度仍然會增大，故答案為：增大。

【點睛】

本題的易錯點和難點為(6),把握平衡常數(shù)的意義及表達(dá)式是解題的關(guān)鍵，要注

意三段式格式的應(yīng)用，以及外界條件對化學(xué)平衡的影響的理解。

4.(山東省淄博市2020屆高三下學(xué)期第二次網(wǎng)考)甲醇、乙醇來源豐富、價格

低廉、運(yùn)輸貯存方便，都是重要的化工原料，有著重要的用途和應(yīng)用前景，可以

用多種方法合成。

I.用CO?生產(chǎn)甲醇、乙醇

(1)已知：%的燃燒熱為-285.8kJ/moLCH30H(1)的燃燒熱為-725.8kJ/moL

CH30H(g)=CH30H(l)△層-37.3kj/mol,貝!|CO2(g)+34(g)=CH30H(g)+H20(1)

A/f=k.T/molo

(2)將CO2和&按物質(zhì)的量之比1:3充入體積為2.0L的恒容密閉容器中反應(yīng)[生

成H20(g)],如圖1表示壓強(qiáng)為0.1MPa和5.0MPa下C0?轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化

關(guān)系。

一1

/36

■

￡

O.10

?O6.3214

部

宙18

eO.

_I2

hO.

HO.O

?16

?-

①a、b兩點化學(xué)反應(yīng)速率分別用Va、Vb,表示，則匕―K(填“大于”、“小于”

或“等于”)。

②列出a點對應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式代o

12

(3)在1.0L恒容密閉容器中投入1molCO2和2.75mol慶發(fā)生反應(yīng):C()2(g)+3H2(g)

CH3OH(g)+H20(g),實驗測得不同溫度及壓強(qiáng)下，平衡時甲醇的物質(zhì)的量變

化如圖2所示，下列說法正確的是o

A.該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)

B.壓強(qiáng)大小關(guān)系為RVRVR

C.M點對應(yīng)的平衡常數(shù)4的值約為1.04X10-2

D.在R及512K時，圖中N點u(正)V口(逆)

(4)C02催化加氫合成乙醇的反應(yīng)為:2C02(g)+6H2(g)C2H50H(g)+3H20(g)△

n(H?)

H；m代表起始時的投料比，即m=

n(CO2)

T4T/K

圖4

①圖3中投料比相同，溫度7],則該反應(yīng)的焰變0(填“〉”、“V”)。

②m=3時，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)后夕(總)=20aMPa,恒壓條件下各物質(zhì)的物質(zhì)的

量分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如圖4所示,則曲線b代表的物質(zhì)為(填化學(xué)式),

方溫度時，反應(yīng)達(dá)到平衡時物質(zhì)d的分壓0(d)=0

II.甲醇的應(yīng)用

(5)以甲醇為主要原料，電化學(xué)合成碳酸二甲酯的工作原理如圖5所示。

13

離子交換膜。

圖5

離子交換膜a為(填“陽膜”、“陰膜”)，陽極的電極反應(yīng)式為

【答案】(1)-94.3

⑶"RC(CH3OH)C(H2O)

3天十K-C(CO2)C3(H2)

(3)AC

(4)<C022.5aMPa

+

(5)陽膜2CH30H+C0-2e=(CH30)2C0+2H

【解析】(1)(DH2(g)02(g)=H20(1)A^-285.8kJ/mol,

②CH30H(g)=CH30H(1)△層-37.3kJ/moL

③CH30H⑴+5O2(g)=C02(g)+240(1)△年-725.8kJ/mol,

由蓋斯定律①X3-③-②；可得C02(g)+3H2(g)=CH30H(g)+H2。(1)△

年-94.3kJ/mol；

(2)①a、b兩點溫度相同，正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡正向

移動，二氧化碳轉(zhuǎn)化率增大，故壓強(qiáng)曲線A大于曲線B,壓強(qiáng)越大反應(yīng)速率越快,

故反應(yīng)速率右大于K;

②a點發(fā)生反應(yīng)：C02(g)+3H2(g)wCH30H(g)+HzO(g),平衡常數(shù)表達(dá)式

14

C(CH3OH)C(H2O)

A=3

C(CO2)C(H2)

(3)A.由圖可知，隨著溫度升高，平衡時甲醇的物質(zhì)的量在減小，所以升溫平

衡向逆反應(yīng)方向移動，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故A正確；

B.由圖可知，作一條等溫線，因為該反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，壓強(qiáng)越大，

平衡時甲醇的物質(zhì)的量也越大，所以R>R>R,故B錯誤；

C.由圖可知，M點對應(yīng)的甲醇產(chǎn)量為0.25moL則

(

co2(g)+3H2(g)CH,OHg)+H2O(g)

始(mol/L)12.7500

變(mol/L)0.250.750.250.25

平(mol/L)0.7520.250.25

所以心嘿等=1.04X102故c正確；

0.75x2

D.由圖可知，在R及512K時，N點甲醇的物質(zhì)的量還小于平衡時的量，所以應(yīng)

該正向移動，則匕正)>。(逆)，故D錯誤；

答案選AC；

(4)①由圖3可知，相同壓強(qiáng)下，溫度越高氫氣轉(zhuǎn)化率越小，說明升高溫度反

應(yīng)向逆向移動，正反應(yīng)放熱，△*()；

②溫度升高，反應(yīng)逆向進(jìn)行，所以產(chǎn)物的物質(zhì)的量是逐漸減少的，反應(yīng)物的物質(zhì)

的量增大，由圖可知，根據(jù)反應(yīng)計量系數(shù)關(guān)系，曲線a代表的物質(zhì)為4，b表示

C02,c為慶0,d為C2H5。出設(shè)開始?xì)錃獾耐度肓渴?nmoL則二氧化碳是nmoL

二氧化碳的轉(zhuǎn)化量是x,

282(g)+6H2(g)c2H50H(g)+3H2O(g)

起(mol)n3n00

變(mol)X3x0.5x1.5x

平(mol)n-x3n-3x0.5x1.5x

15

7

N點b、d的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)相同，所以n-x=O.5x,解得x=3n,總物質(zhì)的量是

n-x+3n-3x+0.5x+l.5x=1n,壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，組分平衡分壓=總壓X

該組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，d為C2H50H,達(dá)到平衡時乙醇的分壓p(乙

2八U

—nx0.5

醇)o—x20aMPa=2.5aMPa；

-n

3

(5)由圖分析可知氧氣得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，與氫離子結(jié)合生成水，該電極

為陰極，則氫離子要透過交換膜a在陰極與氧氣結(jié)合，則交換膜a為陽離子交換

膜；陽極上是甲醇和一氧化碳反應(yīng)失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為：

+

2CH30H+C0-2e=(CH30)2C0+2Ho

5.(山東省濟(jì)南二中2020屆高三線上檢測)“低碳經(jīng)濟(jì)”已成為全世界科學(xué)家研

究的重要課題。為減小和消除CO2對環(huán)境的影響，一方面世界各國都在限制其排

放量，另一方面科學(xué)家加強(qiáng)了對CO?創(chuàng)新利用的研究。

-1

(1)已知：(DCO(g)+H20(g)—4I2(g)+C02(g)AH=-41kJ?mol

-1

②C(s)+2H2(g)^CH4(g)AH=-73kJ?mol

-1

③2co(g)^=C(s)+C02(g)AH=-171kJ?mol

寫出CO?與小反應(yīng)生成CA和H20(g)的熱化學(xué)方程式：

(2)目前工業(yè)上有一種方法是用CO2來生產(chǎn)燃料甲醇。為探究該反應(yīng)原理，在容

積為2L密閉容器中，充入1mol(：。2和3.25mol4在一定條件下發(fā)生反應(yīng)，

測得C02.CH30H(g)和HzO(g)的物質(zhì)的量(n)隨時間的變化如圖所示：

16

①從反應(yīng)開始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率V(H2)=o

②下列措施一定不能使CO?的平衡轉(zhuǎn)化率增大的是。

A.在原容器中再充入1molC02

B.在原容器中再充入1molH2

C.在原容器中充入1mol氮?dú)?/p>

D.使用更有效的催化劑

E.縮小容器的容積

F.將水蒸氣從體系中分離

(3)煤化工通常研究不同條件下CO轉(zhuǎn)化率以解決實際問題。已知在催化劑存在

條件下反應(yīng)：CO(g)+H2O(g)iH2(g)+CO2(g)中CO的平衡轉(zhuǎn)化率隨

P(H2O)/p(CO)及溫度變化關(guān)系如圖所示：

①上述反應(yīng)的正反應(yīng)方向是反應(yīng)(填“吸熱”或“放熱”);

②對于氣相反應(yīng)，用某組分(B)的平衡壓強(qiáng)(pB)代替物質(zhì)的量濃度(cB)也可以表示

17

平衡常數(shù)(記作&),則該反應(yīng)的&=(填表達(dá)式，不必代數(shù)計算)；如果提

高p(H20)/p(CO),則冗(填“變大”“變小”或“不變”)o使用鐵鎂

催化劑的實際工業(yè)流程中，一般采用400°C左右、p(H20)/p(CO)=3-5,采

用此條件的原因可能是

(4)科學(xué)家用氮化保材料與銅組裝成如圖所示的人工光合系統(tǒng)，利用該裝置實

現(xiàn)了用CO?和H20合成CH4O下列關(guān)于該電池的敘述錯誤的是o

—co2

CHTII

H2O質(zhì)子交換膜

A.該裝置能量轉(zhuǎn)化形式僅存在將太陽能轉(zhuǎn)化為電能

B.銅電極為正極，電極反應(yīng)式為C02+8e-+8H+===CL+2H2()

C.電池內(nèi)部肘透過質(zhì)子交換膜從左向右移動

【答案】(1)C02(g)+4H2(g)^CH4(g)+2H20(g)AH=-162kJ?mo。

(2)0.1125mol-L_1?min_1ACD

(3)放熱pC02pH2/pC0pH20不變催化劑的活性溫度在400℃左右；

投料比太低，C0的平衡轉(zhuǎn)化率不高，而400℃左右，投料比3?5時C0的平衡

轉(zhuǎn)化率較高，已能滿足要求，再增加投料比，成本增大，但C0的平衡轉(zhuǎn)化率提

高不多，經(jīng)濟(jì)上不合算

(4)A

【解析】【分析】(1)依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律分析計算；

(2)①根據(jù)圖知，達(dá)到平衡狀態(tài)時n(CH30H)=n(H20)=0.75mol,根據(jù)H原子守恒

得消耗n(H2)=2n(CH30H)+n(H20)=2X0.75mol+0.75mol=2.25mol,結(jié)合vOU=一

18

計算；

②使C02的轉(zhuǎn)化率增大須使平衡向正反應(yīng)方向移動，可采取的措施有增大壓強(qiáng)、

分離生成物或增加另一種反應(yīng)物等措施；

(3)①由圖可知，在相同的粵黑時，溫度越高，CO的轉(zhuǎn)化率越低，據(jù)此分析

判斷；②根據(jù)平衡常數(shù)的含義結(jié)合平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)判斷；結(jié)合投料比、催

化劑的活性、經(jīng)濟(jì)成本分析解答；

(4)該裝置中，根據(jù)電子流向可知GaN是負(fù)極、Cu是正極，負(fù)極反應(yīng)式為：

+

2H20-4e=4H+021,正極反應(yīng)式為：CO2+8e+8H=CH4+2H20,據(jù)此分析解答。

1

【詳解】(1)?CO(g)+H20(g)H2(g)+C02(g)△H=-41kJ.mor,②C(s)+24(g)w

CH4(g)△H=-73kJ?mor,,③2C0(g)wC(s)+C02(g)△H=-171kJ?^lolT,蓋斯定律計

算②+③—①X2得至!!(；025)+41128)—014(8)+21120(8)△11=-162??1110廣，故答案

1

為CO2(g)+4H2(g)^CH4(g)+2H2O(g)AH=-162kj-mor；

(2)①根據(jù)圖知，達(dá)到平衡狀態(tài)時n(CH30H)=n(H20)=0.75moL根據(jù)H原子守恒

得消耗n(H2)=2n(CH30H)+n(H20)=2X0.75mol+0.75mol=2.25moL從反應(yīng)開始到平

A2.25mol

衡，氫氣的平均反應(yīng)速率丫(比)=韋=二^=0.1125mol/(L?min),故答案為

10min

0.1125mol/(L*min)；

②A.在原容器中再充入1molC02,平衡正向移動，但是反應(yīng)消耗的二氧化碳增

加量小于加入二氧化碳增加量，所以二氧化碳的轉(zhuǎn)化率減小，故A選；B.在原

容器中再充入ImolH2,平衡正向移動，消耗的二氧化碳量增加，則二氧化碳轉(zhuǎn)

化率增大，故B不選；C.在原容器中充入1mol氨氣，參加反應(yīng)的各物質(zhì)的物

質(zhì)的量濃度不變，平衡不移動，則二氧化碳轉(zhuǎn)化率不變，故C選；D.使用更有

19

效的催化劑，增大化學(xué)反應(yīng)速率，但是平衡不移動，則二氧化碳轉(zhuǎn)化率不變，故

D選；E.縮小容器的容積，增大壓強(qiáng)平衡向氣體體積減小的正反應(yīng)方向移動，

二氧化碳轉(zhuǎn)化率增大，故E不選；F.將水蒸氣從體系中分離，平衡正向移動，

二氧化碳轉(zhuǎn)化率增大，故F不選；不能使CO?的平衡轉(zhuǎn)化率增大的有ACD,故答

案為ACD；

（3）①由圖可知，在相同的喘益時，溫度越高，CO的轉(zhuǎn)化率越低，說明升高

溫度，平衡逆向移動，說明正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故答案為放熱；

②對于氣相反應(yīng)，用某組分（B）的平衡壓強(qiáng)（PB）代替物質(zhì)的量濃度也可以表示平

衡常數(shù)（記作Kp）,反應(yīng)的平衡常數(shù)=嘿然瞿；平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與

p（CO）p（H2O）

濃度無關(guān)，所以提高粵粵比，則KP不變；由圖象可知，投料比太低，CO的轉(zhuǎn)

化率不太高，而投料比3?5時轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，再增加投料比，需要大大的增

加蒸汽添加量，這樣在經(jīng)濟(jì)上不合算，溫度在400c左右時催化劑的活性最大，

所以一般采用400C左右，?需=3?5,故答案為喘嘿不變；催化

劑的活性溫度在400℃左右;投料比太低，C0的平衡轉(zhuǎn)化率不高，而400C左

右，投料比3?5時C0的平衡轉(zhuǎn)化率較高，已能滿足要求，再增加投料比，成本

增大，但CO的平衡轉(zhuǎn)化率提高不多，經(jīng)濟(jì)上不合算；

（4）A.根據(jù)圖示可知，該裝置中將太陽能轉(zhuǎn)化為電能和化學(xué)能，故A錯誤；

B.根據(jù)電子流向可知，Cu是正極，正極上二氧化碳得電子和氫離子反應(yīng)生成甲

烷，電極反應(yīng)式為：C02+8e+8H=CH4+2H20,故B正確；C.放電時，電解質(zhì)溶液

中陽離子向正極移動，所以裝置中的IT由左向右移動，故C正確；故選A。

20

6.(滕州一中2020屆高三4月份線上化學(xué)模擬試題)“綠水青山就是金山銀山”。

目前人們對環(huán)境保護(hù)、新能源開發(fā)很重視，研究NO?、NO、CO、SO?等大氣污染物

轉(zhuǎn)化為能參與大氣循環(huán)的物質(zhì)，對建設(shè)美麗中國具有重要意義。

(1)有人設(shè)計通過硫循環(huán)完成C0的綜合處理，原理為

-1

a.2co(g)+S02(g)=S(l)+2C02(g)-37.4kJ?mol

-1

b.S(1)+2H20(g)^2H2(g)+S02(g)AH2=-45.4kJ-mol

則CO和水蒸氣完全反應(yīng)生成上和CO?的熱化學(xué)方程式為

(2)C0可在一定條件下轉(zhuǎn)化為CL0H。已知：向2L密閉容器中通入2moic0和

4molH2,在適合的催化劑和Ti溫度下，發(fā)生反應(yīng)CO(g)+2H2(g)=CH30H(g)△

H<0,lOmin時達(dá)到平衡狀態(tài)，lOmin后改變溫度為T2,20min時達(dá)到平衡狀態(tài)，

反應(yīng)過程中部分?jǐn)?shù)據(jù)見表：

反應(yīng)時間CO(mol)H2(mol)CH3OH(mol)

Omin240

lOmin2

20min0.2

①前l(fā)Omin內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(C0)=；在20min時，溫度T?下，該反

應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為。

②若30min時升高溫度，化學(xué)平衡常數(shù)值______(填："增大“減小”“不變”)o

③在％溫度下，既能增大反應(yīng)速率和提高C0平衡轉(zhuǎn)化率的措施有

(填兩種措施即可)

21

④在恒溫恒容下，下列可以判斷C0(g)+2H2(g)=CH30H(g)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的

(填序號)。

a.2V正(Hz)=v逆(CL0H)

b.混合氣體的物質(zhì)的量不再變化

c.單位時間內(nèi)有1molCO消耗同時消耗2molH2

d.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變

(3)已知反應(yīng)2刖6)+026)12加2的正反應(yīng)速率丫正=%。(1?))以02),其中ki

為速率常數(shù)，可通過下表實驗數(shù)據(jù)計算k1、m、no

起始濃度/mol?L

組別初始速率/mol?L1?S-1

NO02

10.020.01257.98X103

20.020.025015.96X10-3

30.040.012531.92X10-3

貝!)ki=,m=,n=。

-1

【答案】(1)CO(g)+H20(g)^H2(g)+C02(g)△H=-41.4kJ?mol

(2)0.05moi/(L?min)225減小增大壓強(qiáng)或增大氫氣濃度或按原比

例等倍加入反應(yīng)物bd

(3)159621

【解析】【分析】(1)是典型的蓋斯定律的應(yīng)用，注意熱化學(xué)方程式需要標(biāo)出各

物質(zhì)的聚集狀態(tài)；

(2)按照表格給出的數(shù)據(jù)進(jìn)行速率的計算、平衡常數(shù)的計算即可，在判斷反應(yīng)

22

是否達(dá)到平衡狀態(tài)時，要按照“各物質(zhì)的濃度不再發(fā)生改變”為核心來進(jìn)行分析;

(3)只要代入表格中的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算即可。

【詳解】(1)將a式和b式相加，再除以2即可得到

CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)AH=-41.4kJ/mol；

(2)①根據(jù)方程式不難看出也和CO是按照2:1消耗的，因此在lOmin時CO有

Im。】，根據(jù)籍舟黑W(L")即可算出8的反應(yīng)速率;在20min

時H2的物質(zhì)的量為0.4mol,甲醇的物質(zhì)的量為代入平衡常數(shù)的表達(dá)式

K_C(CH3OH)_0.9

-22=225即可;

C(CO)C(H2)-0.1X0.2

②題干告訴我們該反應(yīng)是放熱，因此若30min升高溫度，平衡常數(shù)將減?。?/p>

③方法有很多，例如增大壓強(qiáng)可以使平衡向氣體分子數(shù)減少的方向移動，即正向

移動；也可以充入少量氫氣，使平衡正向移動，提高一氧化碳的轉(zhuǎn)化率；

④a.平衡時各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于其計量數(shù)之比，故當(dāng)氫氣的消耗速率等于

甲醇的消耗速率的兩倍時，反應(yīng)才達(dá)到平衡狀態(tài)，a項錯誤；

b.該反應(yīng)是一個反應(yīng)前后氣體分子數(shù)改變的反應(yīng)，因此當(dāng)混合氣體的物質(zhì)的量不

再變化時，反應(yīng)即達(dá)平衡狀態(tài)，b項正確；

c.反應(yīng)無時不刻在按照1:2的化學(xué)計量數(shù)之比消耗CO和也，所以不能作為平衡

狀態(tài)的判據(jù)，c項錯誤；

d.因為反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不同，故當(dāng)混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變時，反

應(yīng)即達(dá)平衡狀態(tài)，d項正確；

答案選bd；

(3)代入表中的三組數(shù)據(jù)，有①7.98x10-3=k1XO.O2mxO.O125n；②

23

IS.QbxlO^k,x0.02mx0.0250n.(3)31.92x103=k,x0.04mx0.0125n.三個未知數(shù)三個方程,

聯(lián)立①、③解得戶2,聯(lián)立①、②解得n=l,將m、n代入任意一個方程解得k=1596。

7.(聊城一中2020屆高三4月份線上模擬)I.已知：

+--1

(DNaHCO3(s)=Na(ag)+HCO3(aq)△H=+18.8IkJ?mol

-1

@Na2CO3(s)=2Na(aq)+C02(aq)△H=-16.44kJ?mol

-1

③2NaHC03(s)==Na2cO3(s)+C02(g)+H20(1)△H=+92.34kJ?mol

(1)資料顯示，NaHCOs固體加熱到100℃發(fā)生分解，但是加熱NaHCOs溶液不到

80℃就有大量CO2氣體放出，用反應(yīng)熱角度說明原因

--

（2）NaHC，溶液中主要存在2種化學(xué)平衡：a.HC03+H20^H2C03+0H,b.2HC03

2-?-1

-^C03+H20+C02O根據(jù)理論計算0.10mol.LNaHCOs溶液中2個反應(yīng)的轉(zhuǎn)

化率隨溫度變化如圖1所示（不考慮相互影響）：

56

6

0.

4.：(25,3.0)-

Nf25,0.2)反應(yīng)a

75

0.01.02.Q3.04.0506.07。

99W()

圖2

①計算25℃0.lOmol?LNaHC03溶液中小與H2c。3的總濃度最大可能為

-1

mol?LO

②加熱蒸干NaHC03溶液最后得到的固體是o

③25c時0.lOmol?L-1的NaHCOs溶液pH=8.3,加熱到4分鐘溶液沸騰，后保溫

到7分鐘。已知常溫下Na2c。3溶液濃度和pH的關(guān)系如下表（忽略溫度對Kw的影

響）：

24

c(mol,L

飽和0.200.100.0100.0010

T)

pH12.111.811.511.110.6

請在圖2中作出NaHCOs溶液pH隨時間變化曲線

II.研究得出當(dāng)甲烷分解時，幾種氣體平衡時分壓(Pa)與溫度(℃)的關(guān)系如圖

1

3

+5

中A