第89頁（共89頁）2025高考化學三輪復習之化學反應速率與化學平衡（解答大題）一．解答題（共20小題）1．（2025?大連模擬）近年來甲烷資源化的利用備受關注。試回答下列問題：【CH4—CO2催化重整】CH4—CO2重整反應為Ⅰ.CH4（g）+CO2（g）?催化劑2CO（g）+2H2（g）ΔH已知：一定溫度下，由穩定單質（其標準摩爾生成焓視為0）生成1mol化合物的焓變稱為該化合物的標準摩爾生成焓（ΔfHmθ）。表中為幾種物質在298K時的標準摩爾生成焓。物質CO2（g）CO（g）H2（g）CH4（g）ΔfHmθ/（kJ?mol﹣1）﹣393.5﹣110.50﹣74.8（1）則該反應Ⅰ的ΔH1＝kJ?mol﹣1。（2）為了進一步研究CO2的甲烷化反應，科學家研究催化劑M/TiO2（M表示Ni或Ru）在300℃光照的條件下進行反應，催化反應的核心過程表示如下：①關于核心反應過程，下列說法正確的是。A.步驟Ⅰ中生成了非極性鍵B.步驟Ⅲ發生的反應為*COOH→*CO+*OH（*表示吸附在催化劑上）C.步驟Ⅳ中碳元素發生還原反應D.整個反應過程中只有金屬M起到催化作用②研究發現，光誘導電子從TiO2轉移到M，富電子的M表面可以促進H2的解離和CO2的活化，從而提高反應效率。已知Ni和Ru的電負性分別為1.91和2.20，使用Ru/TiO2催化劑的反應效率（填“高于”或“低于”）使用Ni/TiO2作催化劑的反應效率。【CH4處理工業廢氣H2S】（3）利用工業廢氣H2S生產CS2的反應為CH4（g）+2H2S（g）?CS2（g）+4H2（g）。向某密閉容器充入1molCH4、2molH2S，維持體系壓強為pokPa，反應達到平衡時，四種組分的物質的量分數隨溫度T的變化如圖。①圖中表示CH4的曲線是（填“a”“b”“c”或“d”）。②780℃時，該反應的Kp＝（列出表達式即可，用平衡分壓代替平衡濃度，分壓＝總壓x物質的量分數）。③維持m點溫度不變，向容器中再通入CH4、H2S、CS2、H2各1mol，此時速率關系為v（正）v（逆）（填“＞”“＜”或“＝”）。【甲烷和丙烷催化制氫】還可以用甲烷和丙烷制備H2，同時生成苯和二甲苯，反應如下：（兩個反應可視為同級數的平行反應）（4）對于同級數的平行反應有v1v2=k1k2=A1A2e(Ea，2-Ea，1RT)，其中v、k分別為反應速率和反應速率常數，Ea為反應活化能，A12．（2025?倉山區校級二模）3﹣羥基丙酸乙酯（）高效合成丙烯腈（CH2＝CHCN）的原理如：反應i：（g）?TiO2（g）+H2O（g）ΔH1＞反應ⅱ：（g）+NH3（g）?TiO2CH2＝CHCN（g）+H2O（g）+C2H5OH（g）ΔH2（1）反應i正反應活化能（選填“大于”或“小于”）反應ii；上述兩個反應一定條件下均可以自發進行的原因是。（2）絕熱恒容條件下，下列選項可表明反應體系一定達到平衡狀態的是。（填序號）A．容器內混合氣體質量不再變化B．每斷裂3molN—H鍵，同時生成1molH2OC．容器內混合氣體的平均相對分子質量不再變化D．容器內溫度不再變化（3）下列選項中可以提高丙烯腈平衡產率的措施有（填序號）。A．高溫低壓B．低溫高壓C．增加TiO2的用量D．延長反應時間（4）在裝有TiO2催化劑、壓強為101kPa的恒壓密閉容器中，按物質的量之比為1：8：1通入3﹣羥基丙酸乙酯、NH3、N2，測得平衡體系中含碳物質（乙醇除外）的物質的量分數隨溫度的變化如圖所示。[如CH2＝CHCN的]①圖中溫度升高，丙烯酸乙酯（）的物質的量分數先增大后降低，請解釋原因：。②T1℃反應ⅱ的平衡常數Kx＝（以平衡時各物質的物質的量分數代替平衡濃度計算）。3．（2025?呼和浩特一模）催化加氫制甲醇是減少碳排放的一項關鍵技術，并為未來燃料和材料的制造提供方案。在催化劑作用下主要發生以下反應：Ⅰ．CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）ΔH1＝﹣49.4kJ/molⅡ．CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）ΔH2＝+41kJ/molⅢ．CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）ΔH3（1）反應Ⅲ自發進行的條件是。（2）在恒溫恒容密閉容器中充入3molH2和1molCO2，發生上述反應。①反應達平衡后，測得CH3OH為0.3mol，CO為0.2mol，則甲醇的選擇性為（甲醇的選擇性=n(甲醇)n(參加后期的CO2②平衡時，CO2轉化率α（CO2）、CH3OH選擇性SM、CO選擇性SCO隨溫度T變化如圖所示：圖中表示α（CO2）的曲線是（填“a”、“b”或“c”），曲線c變化趨勢的原因是。（3）二氧化碳與氫氣反應生成的水在溫度低于0℃時可形成多種冰的晶體，其中兩種冰晶體的晶胞如圖所示。①構成該晶體的粒子通過（填標號）結合成晶體；A．極性鍵B．非極性鍵C．氫鍵D．范德華力②A晶胞和B晶胞的體積比為。4．（2025?雨花區校級一模）低碳烯烴是重要的化工原料，廣泛用于生產塑料、溶劑、藥物、化妝品等。低碳烯烴主要是指乙烯、丙烯、丁烯。回答下列問題：Ⅰ．我國科學家研究出新型催化劑Fe3（CO）12/ZMS﹣5，能使CO2加氫生成乙烯，反應過程如圖所示：（1）Fe3（CO）12催化CO2加氫的反應由反應①和反應②兩步完成，反應①的活化能E1＞反應②的活化能E2，則Fe3（CO）12催化CO2加氫反應的決速步驟是（填“反應①”或“反應②”）。反應③為解聚、烯烴異構化反應，烯烴異構化是指改變烯烴結構而相對分子質量不變的反應過程，化工生產中的下列烯烴能發生異構化反應的是（填字母）。A．乙烯B．2﹣甲基丙烯C．2，3﹣二甲基﹣1﹣丁烯Ⅱ．丙烯作為化工原料，其用量僅次于乙烯，應用丙烷脫氫制丙烯成為丙烯的重要來源，涉及的主要反應如下：ⅰ．2C3H8（g）+O2（g）?2C3H6（g）+2H2O（g）ΔH1＝﹣235.0kJ?mol﹣1ⅱ．2C3H8（g）+7O2（g）?6CO（g）+8H2O（g）ΔH2＝﹣2742.0kJ?mol﹣1（2）6C3H8（g）+3CO（g）?7C3H6（g）+3H2O（g）ΔH＝kJ?mol﹣1。（3）按起始投料比n(O2)n(C3H8)=1M表示（填“C3H8”或“O2”）的轉化率隨溫度變化的曲線；C點后，隨著溫度升高，主要進行的反應是（填“ⅰ”或“ⅱ”），該反應在溫度為T1K時的壓強平衡常數Kp＝kPa（保留一位小數）。Ⅲ．中國科學院大連化學物理研究所利用金屬氧化物和分子篩的復合催化劑（OXZEO）實現了合成氣（CO、）轉化為低碳烯烴，反應過程如圖所示：（4）該圖顯示，CO吸附到金屬氧化物表面，碳氧鍵被“剪斷”變成O原子和C原子，H2與C原子反應形成烴類中間體，該烴類中間體的電子式為。該中間體通過碳原子的鏈式增長，生成各種烯烴。該反應機理中，碳原子的鏈式增長的位置為（填字母）。A．金屬氧化物表面B．金屬氧化物與分子篩之間的氣體氛圍中C．分子篩表面D．分子篩的孔道中5．（2025?山東模擬）甲烷催化氧化偶聯制乙烯是提高甲烷附加值的一項重要研究課題，其涉及的反應如下：反應Ⅰ.4CH4（g）+O2（g）?2C2H6（g）+2H2O（g）Δ反應Ⅱ.2CH4（g）+O2（g）?C2H4（g）+2H2O（g）Δ已知：①C2H6（g）的選擇性=n(C2H回答下列問題：（1）反應Ⅲ：2C2H6（g）+O2（g）?2C2H4（g）+2H2O（g）的ΔH3＝kJ?mol﹣1，反應Ⅲ能夠自發進行的原因是。（2）向剛性容器中充入4molCH4（g）和2molO2（g），起始壓強為p0kPa、溫度為TK條件下發生反應Ⅰ、反應Ⅱ，達到平衡后，測得反應體系總壓強為0.95p0kPa，CH4（g）的分壓為p0/15kPa，則C2H4（g）的選擇性為，反應Ⅰ的分壓表示的平衡常數Kp＝kPa﹣1（用含p0代數式表示），若再向剛性容器中充入一定量的O2（g），重新達平衡后，則分壓p（CH4）將（填“增大”“減小”或“不變”），p(C2H4)p（3）向剛性容器中，充入4molCH4（g）和2molO2（g），分別在催化劑A、催化劑B作用下發生反應Ⅰ、反應Ⅱ，反應tmin時測得CH4轉化率、C2H6選擇性與溫度關系如圖所示：①在催化劑A的作用下，表示CH4轉化率與T關系曲線是（填“X”或“Z”）；②在催化劑B的作用下，曲線Q隨溫度升高逐漸降低的可能原因是。6．（2025?衡陽縣一模）CO2催化加氫制備甲醇可以減少CO2的排放，有利于實現碳中和。在一定條件下，CO2和H2可發生如下反應：Ⅰ．CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）ΔH1＜0Ⅱ．CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）ΔH2Ⅲ．CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）ΔH3＞0回答下列問題：（1）已知部分化學鍵鍵能如下表：化學鍵C—OC≡OH—HO—HC—H鍵能（kJ/mol）abcde依據表中信息，ΔH2＝kJ?mol﹣1。（2）反應Ⅰ的速率常數k與反應溫度T的關系遵循Arrhenius方程，實驗數據如圖所示。已知Arrhenius方程為Rlgk=-Ea2.303T+RlgA（其中k①反應Ⅰ的活化能Ea＝kJ?mol﹣1（保留整數）。②下列措施能使速率常數k增大的是（填序號）。A．增大壓強B．升高溫度C．增大CO2的濃度D．更換適宜催化劑（3）不同壓強下，CO2的平衡轉化率α（CO2）隨溫度的變化如圖所示。0.5MPa條件下，CO2的平衡轉化率隨溫度升高先減小后增大的原因是。（4）一定條件下，向體積為1L的恒容密閉容器中通入1.0molCO2和3.0molH2，發生反應Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，達到平衡時，容器中n（CH3OH）為0.15mol，n（CO）為0.07mol，n（H2O）為0.22mol，則CO2的平衡轉化率為，反應Ⅰ的平衡常數為L2?mol﹣2（用代數式表示，無需化簡）。7．（2025?西鄉縣校級模擬）Ni（CO）4（四羰合鎳，沸點43℃）可用于制備高純鎳，也是有機化合物羰基化反應的催化劑。回答下列問題：（1）Ni基態原子價電子的軌道表示式為。鎳的晶胞結構如圖，晶胞體積為a3，鎳原子半徑為。（2）Ni（CO）4結構如圖所示，其中含有σ鍵的數目為，Ni（CO）4晶體的類型為。（3）在總壓分別為0.10、0.50、1.0、2.0MPa下，Ni（s）和CO（g）反應達平衡時，Ni（CO）4體積分數x與溫度的關系如圖所示。反應Ni（s）+4CO（g）＝Ni（CO）4（g）的ΔH0（填“大于”或“小于”）。從熱力學角度考慮，有利于Ni（CO）4的生成（寫出兩點）。p3、100℃時CO的平衡轉化率α＝，該溫度下平衡常數Kp＝（MPa）﹣3。（4）對于同位素交換反應Ni(C16O)4+C18O→Ni(C16O)3C18O+C16O8．（2025?雨花區校級一模）工業上，可以用O3處理煙氣中NO、SO2，總反應式為SO2（g）+NO（g）+2O3（g）＝SO3（g）+NO2（g）+2O2（g）ΔH．已知：有關反應的能量變化曲線如圖所示。（1）寫出SO2和O3反應的熱化學方程式：。上述總反應中ΔH＝kJ?mol﹣1。（2）其他條件不變，增大c（NO），對總反應速率幾乎沒有影響，其原因可能是。（3）一定條件下，SO2（g）+O3（g）＝SO3（g）+O2（g）速率方程為v＝kc（SO2）?c（O3）（k為速率常數，只與溫度有關）。阿侖尼烏斯經驗公式：Rlnk=-EaT（R為常數，Ea為活化能，不隨溫度改變；T為溫度）。SO2和O3反應在不同催化劑Cat1、Cat2其他條件相同，催化效率較高的是（填“Cat1”或“Cat2”），判斷依據是。（4）在恒容密閉容器中保持總物質的量不變，充入NO和O3。NO平衡轉化率與溫度（T）、投料比η[①η1η2（填“＞”“＜”或“＝”）；平衡常數K（a）、K（b）和K（c）由大到小排序為。②已知：η1＝1，T0溫度下該反應的平衡常數Kp＝。（Kp為用分壓表示的平衡常數，分壓＝總壓×物質的量分數）（5）在恒容密閉容器中充入1molNO和2molO3，發生反應，測得部分物質的平衡濃度變化如圖所示。M點對應的反應體系中O3體積分數為。9．（2025?如皋市模擬）CO2的轉化是實現“碳中和”的有效途徑。（1）CO2催化加氫合成甲醇（反應Ⅰ）中伴隨反應Ⅱ的發生：反應Ⅰ：CO2（g）+3H2（g）＝CH3OH（g）+H2O（g）反應Ⅱ：CO2（g）+2H2（g）＝CH2O（g）+H2O（g）恒壓時，CO2和H2起始量一定的條件下，在分子篩膜反應器中反應，該分子篩膜能選擇性分離出H2O（g）。①使用分子篩膜的目的是。②將反應后的氣體以一定流速通過含Cu+修飾的吸附劑，分離其中的CH3OH（g）和CH2O（g），Cu+能與π鍵電子形成作用力較強的配位鍵。測得兩種氣體的出口濃度（c）與進口濃度（c0）之比隨時間變化關系如圖1所示。20～40min，CH3OH（g）濃度比增大而CH2O（g）濃度比幾乎為0的原因是。（2）CO2與CH4重整可以制取CO和H2。1.01×105Pa下，將n起始（CO2）：n起始（CH4）＝1：1的混合氣體置于密閉容器中，發生如下反應：反應Ⅲ：CH4（g）+CO2（g）＝2CO（g）+2H2（g）；ΔH＝246.5kJ?mol﹣1反應Ⅳ：H2（g）+CO2（g）＝CO（g）+H2O（g）；ΔH＝41.2kJ?mol﹣1反應Ⅴ：2CO（g）＝CO2（g）+C（s）；ΔH＝﹣172.5kJ?mol﹣1不同溫度下重整體系中CH4和CO2的平衡轉化率如圖2所示。500～800℃范圍內，CO2的平衡轉化率低于CH4的原因是。（3）一種金屬氧化物（用MR表示）催化CO2與環氧丙烷（）反應制碳酸酯X反應機理如圖所示。已知CO2中的碳氧鍵可以被催化劑中具有較強給電子能力的活性中心的電子進攻而活化斷裂。圖3①碳酸酯X的結構簡式為。②MgO活化催化CO2的能力強于Al2O3的原因是。10．（2025?淄博一模）二氧化碳資源化利用，涉及主要反應如下：Ⅰ．CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）ΔⅡ.CO2（g）+4H2（g）?CH4（g）+2H2O（g）Δ回答下列問題：（1）2CO（g）+2H2（g）?CO2（g）+CH4（g）的焓變ΔH＝kJ?mol﹣1反應Ⅰ的凈速率v＝v正﹣v逆＝k正?c（CO2）?c（H2）﹣k逆?c（H2O）?c（CO），其中k正、k逆分別為正、逆反應速率常數。升高溫度時，k正﹣k逆（填“增大”、“減小”或“不變”）。（2）分別向壓強為0.1MPa、1.0MPa的恒壓體系中通入1molCO2（g）和4molH2（g），達平衡時，部分含碳物種的摩爾分數η(表示壓強為1.0MPa時，CO（g）的摩爾分數隨溫度變化的曲線是（填標號）。隨溫度升高，當溫度高于655℃，對應含碳物種的摩爾分數η（b）＜η（c）的原因是。（3）圖示M、N、P三點對應CO2（g）的轉化率大小關系為；655℃時，反應Ⅰ的平衡常數Kp＝；600℃，壓強為1.0MPa時，若增大投料比n(H2)n(CO211．（2025?泉州三模）苯乙烯（ST）是一種重要的化工原料。工業生產中用乙苯（EB）耦合CO2制備苯乙烯涉及如下反應：Ⅰ.EB（g）?ST（g）+H2（g）ΔH1Ⅱ.CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）ΔH2＝+41.2kJ?mol﹣1（1）V2O5﹣Al2O3催化乙苯脫氫的反應歷程如圖所示（吸附在催化劑表面的物種用*標注，Ph﹣表示苯基）V2O5—CeO2﹣Al2O3催化效率比V2O5﹣Al2O3更高，但易造成積碳。①V2O5—CeO2﹣Al2O3催化下，乙苯耦合CO2制苯乙烯的總反應Ⅲ：CO2（g）+EB（g）?ST（g）+CO（g）+H2O（g）ΔH3＝kJ?mol﹣1。②從速率角度說明耦合CO2制苯乙烯的優點：。維持壓強100kPa、四種不同進料組成[EB、n(EB)n(（2）①代表EB的曲線是（選填“m”“n”或“q”，下同），判斷的依據是；②代表n(EB)n(N2（3）TiK時，往密閉容器中投入的EB（g）和CO2各為amol，經過tmin達到平衡（如圖A點所示）。該溫度下反應Ⅱ的平衡常數Kp2＝1。①ST的平均生成速率v（ST）＝mol?min﹣1。②CO2的平衡轉化率為（填標號）。a.70%b.55%c.40%③反應Ⅲ的平衡常數Kp3＝kPa。12．（2025?無錫一模）二氧化碳加氫制甲烷過程中的主要反應為Ⅰ．CO2（g）+4H2（g）?CH4（g）+2H2O（g）ΔH1＜0Ⅱ．CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）ΔH2＞0Ⅲ．2CO（g）+2H2（g）?CO2（g）+CH4（g）ΔH3在密閉容器中，1.01×105Pa，n起始（CO2）：n起始（H2）＝1：4時，在催化劑作用下反應相同時間所測得的CO2平衡轉化率、CO2實際轉化率隨溫度的變化如圖1所示。CH4的選擇性可表示為n生成（1）各物質的相對能量如圖2所示，ΔH3＝kJ?mol﹣1，平衡時CH4的選擇性隨著溫度的升高（填“增大”“減小”或“不變”），用該催化劑催化二氧化碳反應的最佳溫度為。（2）在密閉容器中，1.01×105Pa，CO2和H2的起始物質的量分別為1mol和4mol，平衡后反應體系中各物質的物質的量隨溫度的變化如圖3所示，圖中表示CH4的物質的量的曲線為。在505℃，反應Ⅱ的平衡常數K＝。（保留兩位有效數字）（3）CeO2催化CO2與H2轉化為CH4的機理如圖4所示。反應體系中Ce呈現種價態，催化劑中摻入少量CaO，用Ca2+替代CeO2結構中部分Ce4+形成CaxCe1﹣xOy，可提高催化效率的原因是。13．（2025?江岸區校級模擬）Ⅰ．電解法可處理氯化鈣廢液同時，吸收CO2，裝置如圖所示。（1）陰極室發生的變化可視為兩步，電極反應式：和CaⅡ．工業含硫煙氣污染大氣，研究煙氣脫硫具有重要意義。方法一、H2還原脫硫：（2）300℃，發生反應：①SO2（g）+2H2（g）?S（g）+2H2O（g）ΔH1②S（g）+H2（g）?H2S（g）ΔH2③2H2S（g）+SO2（g）?3S（g）+2H2O（g）ΔH3請用一個等式來表示三個反應的ΔH之間的關系。（3）反應③，在恒溫、恒容的密閉容器中，充入H2S和SO2，平衡常數K＝3.375，測得平衡時SO2和H2O的濃度均為1.0mol?L﹣1，則平衡時n(H2S)n(方法二、O2氧化脫硫：（4）某同學探究活性炭吸附催化氧化SO2，以N2作稀釋劑，一定溫度下，通入SO2、O2和H2O反應生成H2SO4，其中不同溫度下，SO2在活性炭上的吸附情況如圖，下列說法正確的是。A．溫度越低，SO2的吸附量越高，SO2氧化反應速率越快B．已知：SO2的物理吸附過程能自發進行，可推斷該過程是熵減、放熱的過程，溫度過高不利于反應正向進行C．原料中水蒸氣的含量越大，脫硫速率一定越快D．隨著時間的推移，SO2吸附速率降低，可能是由于生成的H2SO4占據了吸附位點沒及時脫出導致（5）在SO2與O2反應過程中摻入少量CH4有利于提高SO2轉化成SO3，其中一種解釋是甲烷參與氧化反應過程中存在如圖機理。原料以一定流速通過反應容器，出口處測SO3的含量，結合機理說明甲烷體積分數增大，SO3體積分數也增大的理由。14．（2025?重慶模擬）工業合成氨反應是在催化劑表面上進行的，其反應歷程如下（*表示吸附態）：化學吸附：N2（g）→2N*；H2（g）→2H*表面反應：N*+H*?NH*；NH*+H*?NH2*；NH2*+H*?NH3*脫附：NH3*?NH3（g）（1）298K時各化學鍵的鍵能如下：化學鍵H—HN═NN—HkJ/mol436946391已知反應N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）的正反應活化能Ea正＝508kJ/mol，則逆反應活化能Ea逆＝。（2）一定溫度下，在一固定容積的密閉容器中充入一定量的N2和H2發生上述反應，下列選項中能說明反應已達平衡狀態的是。A.混合氣體的密度保持不變B.N2和H2的速率之比：v（N2）：v（H2）＝1：3C.單位時間內斷開1molN≡N的同時斷開3molN—HD.混合氣體的平均相對分子質量保持不變（3）在反應歷程中，N2的“吸附分解”決定了合成氨的整體反應速率，從結構角度分析，其原因是。（4）由Arrhenius經驗公式得lnk=-EaRT+C，式中k為反應速率常數；Ea為活化能，單位為kJ/mol；T為熱力學溫度；R、C為常數。根據N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）的反應熱、圖1和圖2，升高溫度，lnKp的變化曲線為Kp為壓力平衡常數），lnk逆的變化曲線為（5）反應N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）在恒溫恒壓（pPa）下進行，若N2、H2起始物質的量之比為1：3，NH3的平衡產率為?(產率=實際產量理論產量×100%)，則KP＝Pa（6）以濃差電池（電解質溶液濃度不同造成電勢差）為電源，用石墨作電極將NH3轉化為高純H2的裝置如圖，電解前Cu（1）和Cu（2）電極質量相同。①M極電極反應式為。②電解停止時，理論上Cu（1）和Cu（2）電極的質量差為g。15．（2025?龍華區校級開學）將CH4和CO2兩種引發溫室效應的氣體轉化為合成氣（H2和CO），可以實現能量綜合利用，對環境保護具有十分重要的意義。（1）甲烷二氧化碳干式重整涉及以下反應a．CH4（g）+CO2（g）＝2CO（g）+2H2（g）ΔH1b．CO（g）+H2O（g）＝CO2（g）+H2（g）ΔH2c．CH4（g）+2H2O（g）═CO2（g）+4H2（g）ΔH3K3①ΔH3＝（用ΔH1、ΔH2表示）；②c反應平衡常數表達式K3＝；③△fHmθ為標準摩爾生成焓，其定義為標準狀態下，由穩定相態的單質生成1mol該物質的焓變。對于穩定相態單質，其△：H9m為零。根據下表所示數據，計算反應a的反應熱ΔH＝kJ/mol。物質CH4CO2COΔf﹣74.8﹣393.5﹣110.5（2）甲烷的水蒸氣重整涉及以下反應：Ⅰ．CH4（g）+H2O（g）＝CO（g）+3H2（g）Ⅱ．CO（g）+H2O（g）＝CO2（g）+H2（g）在一密閉容器中，通入1molCH4和3molH2O（g）發生甲烷的水蒸氣重整反應。①壓強為P0kPa時，分別在加CaO和不加CaO時，平衡體系中H2的物質的量隨溫度變化如圖1所示。溫度低于700℃時，加入CaO可明顯提高混合氣中H2的物質的量，主要原因是。②500℃時，反應相同時間后測得CH4的轉化率α隨壓強的變化如圖2所示。則圖2中E點和G點CH4的濃度大小關系為c（G）c（E）（填＞”“＜”或“＝”）。（3）為實現“碳中和”，還可通過電解法用CO2制備CH3OCH3（1），電解裝置如圖所示。①玻碳電極是電解池的級；②已知鉑電極區溶液呈強酸性，寫出鉑電極的電極反應式。16．（2024秋?西青區期末）氫能是一種極具發展潛力的綠色能源，高效、環保的制氫方法是當前研究的熱點問題。目前有以下制取氫氣的方法。Ⅰ.方法一：甲烷水蒸氣重整制氫。已知：ⅰ.CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）ΔH1＝+206kJ?mol﹣1ⅱ.CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）ΔH2＝﹣41.3kJ?mol﹣1（1）總反應：CH4（g）+2H2O（g）?CO2（g）+4H2（g）ΔH＝，該反應能自發進行的條件是。（填標號）A.低溫B.高溫C.任意溫度D.無法判斷（2）恒定壓強為1MPa時，向某密閉容器中按n（CH4）：n（H2O）＝1：3投料，600℃時平衡體系中部分組分的物質的量分數如表所示：組分CH4H2OH2CO2物質的量分數0.040.320.500.08①下列措施中一定能提高H2平衡產率的是。（填標號）A.選擇合適的催化劑B.移除部分COC.恒溫恒壓下通入氣體Ar②用各組分氣體平衡時的分壓代替濃度也可以表示化學反應的平衡常數Kp），600℃時反應i的平衡常數為Kp＝MPa2（結果保留兩位小數，已知氣體分壓＝氣體總壓×各氣體的體積分數）。Ⅱ.某種過渡金屬硫化物光催化分解水制H2的原理如圖1。已知：可見光在催化劑表面可產生電子（e﹣）和帶正電荷的空穴（h+）。（3）H2O發生的電極反應式為。（4）h+在反應過程中體現了（填“氧化性”或“還原性”）。Ⅲ.硼氫化鈉（NaBH4）水解制氫：常溫下，NaBH4自水解過程緩慢，需加入催化劑提高其產例氫速率。NaBH4在某催化劑表面制氫的微觀過程如圖2所示。（5）根據圖2寫出NaBH4水解制氫的離子方程式。17．（2025?濰坊一模）CO2加氫轉化為二甲醚（CH3OCH3）的反應過程如下：Ⅰ．CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）ΔⅡ．CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）ΔⅢ．2CH3OH（g）?CH3OCH3（g）+H2O（g）Δ回答下列問題：（1）若2CO2（g）+6H2（g）?CH3OCH3（g）+3H2O（g）逆反應的活化能為EakJ?mol-1，則正反應的活化能為kJ?（2）在3.0MPa的恒壓密閉容器中充入5.4molH2和2molCO2發生上述反應，CO2的平衡轉化率、CH3OCH3和CO生成物的選擇性隨溫度變化如圖所示。已知：生成物①表示CH3OCH3選擇性的曲線是（填“a”“b”或“c”）；溫度高于270℃時，曲線c隨溫度升高而增大的原因是。②260℃，達到平衡時，容器內n（H2）＝；反應Ⅰ用氣體分壓表示的平衡常數Kp＝（MPa）﹣2（氣體分壓p＝氣體總壓p總×體積分數）。（3）在恒溫密閉容器中將等物質的量的CO2和H2混合，選擇適當的催化劑進行反應Ⅱ，已知該溫度下反應Ⅱ的平衡常數K＞1，平衡時體系中CO的物質的量分數為ω，則（填標號）。a．0＜ω≤14b．0＜18．（2025?石家莊模擬）環氧乙烷（C2H4O）是一種重要的化工原料。現代工業常用銀作催化劑，氧化乙烯制備環氧乙烷。發生的主要反應有：Ⅰ．2C2H4（g）+O2（g）?2C2H4O（g）ΔⅡ．C2H4（g）+3O2（g）?2CO2（g）+2H2O（g）Δ回答下列問題：（1）已知銀催化反應Ⅰ時存在如下轉化過程：C2據此計算焓變ΔH4＝（用含ΔH1、ΔH3、ΔH5的代數式表示）。（2）反應Ⅰ的正、逆反應速率可分別表示為v正=k正?p2(C2H4)?p(O2)、v逆=k逆?p2(C2H4O)①反應Ⅰ的壓強平衡常數Kp＝；僅降低溫度，Kp將（填“增大”“減小”或“不變”），解釋其原因為（填選項字母）。A．k正、k逆均增大，且k正增大的程度更大B．k正、k逆均減小，且k逆減小的程度更大C．k正增大、k逆減小，平衡正向移動D．k正、k逆均減小，且k正減小的程度更大②下列情況能表明體系達到平衡狀態的是（填選項字母）。A．混合氣體密度不隨時間變化B．氣體平均摩爾質量不隨時間變化C．碳的總物質的量n總＝2n（C2H4）+n（CO2）+2n（C2H4O）不隨時間變化D．2v正（C2H4）＝2v逆（C2H4O）+v逆（CO2）（3）250℃時，將1molC2H4（g）和2molO2（g）充入某密閉容器中發生反應Ⅰ和Ⅱ，在不同壓強下達平衡。測得平衡時，C2H4O選擇性[δ（C2H4O）]、CO2選擇性[δ（CO2）]及C2H4轉化率隨壓強變化的曲線如圖所示[如δ(C①表示δ（CO2）隨壓強變化的曲線為（填ⅰ、ⅱ或ⅲ）。②當壓強為100kPa時，若O2的轉化率為56%，則此時乙烯的轉化率為。③若將E點對應體系降溫至200℃，重新達平衡時，測得δ(C2H4O)δ19．（2025?青島一模）積極發展氫能，是實現“碳達峰、碳中和”的重要舉措。用甲烷和水蒸氣催化制氫氣涉及的主要反應如下：反應Ⅰ：CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）反應Ⅱ：C反應Ⅲ：C（1）反應Ⅰ的正反應活化能逆反應活化能（填“＞”或“＜”）。（2）剛性絕熱密閉容器中只發生反應Ⅰ，下列一定能說明反應達到平衡狀態的是（填標號）。A．氣體混合物的密度不再變化B．CH4消耗速率和CO生成速率相等C．CO和H2的物質的量之比不再變化D．氣體平均相對分子質量不再變化E．體系的壓強不再變化F．體系的溫度不再變化（3）已知ΔH﹣TΔS＝﹣RTlnK（忽略ΔH、ΔS隨溫度的變化），R＝8.314J?mol﹣1?K﹣1。反應Ⅱ、Ⅲ的lnK隨1T變化曲線正確的為（填標號）。在所選圖像中畫出反應Ⅰ的lnK隨1TA．B．C．D．M（s）對反應有催化作用，存在反應M?4H2O（s）?M（s）+4H2O（g）。T1℃時，剛性密閉容器中加入等物質的量M?4H2O（s）和CH4（g）發生上述三個反應。30min達平衡時總壓強為510kPa，含碳物質的物質的量相等，H2O和H2的物質的量相等。（4）0～30minH2的平均生成速率為kPa?min﹣1。（5）M?4H2O（s）的分解率為%（保留一位小數）。（6）T1℃下，反應Ⅰ的Kp＝kPa2。（7）平衡后，繼續向剛性容器中加入含碳物質各0.5mol，則反應M?4H2O（s）的分解平衡（填“向正反應方向移動”“向逆反應方向移動”或“不移動”）。20．（2025?寶坻區校級一模）我國力爭2030年前完成碳達峰，2060年前實現碳中和，二氧化碳資源化利用倍受關注。（1）CO2催化加氫可以合成甲醇，該過程主要發生下列反應：ⅰ．CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）ΔH1＝﹣58.6kJ?mol﹣1ⅱ．CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）ΔH2＝+41.2kJ?mol﹣1ⅲ．CO和H2也可合成甲醇，其熱化學方程式為。（2）以CO2和CH4催化重整制備合成氣發生反應CH4（g）+CO2（g）?2CO（g）+2H2（g）。在一定條件下，在密閉容器中通入一定量的CH4和CO2，CH4的平衡轉化率隨溫度、壓強的變化關系如圖所示。①若反應在恒溫、恒壓密閉容器中進行，下列敘述能說明反應達到平衡狀態的是。A．容器中混合氣體的密度保持不變B．容器內CO與H2的物質的量之比保持不變C．反應速率：v正（CO2）＝2v逆（CO）D．斷裂2molC—H同時斷裂1molH—H鍵②由圖可知，壓強P1P2（填“＞”、“＜”或“＝”，下同）；壓強為P2時，對應溫度下Y點速率v正v逆。（3）在稀硫酸中利用電催化可將CO2同時轉化為多種燃料，其原理如圖所示。銅電極上產生CH4的電極反應式為，若銅電極上只生成2.24LCO（標況），則銅極區溶液質量變化了g。（4）大量CO2會導致海水酸化，對貝殼類生物的外殼造成溶解。已知H2CO3的Ka1＝4.2×10﹣7，Ka2＝5.6×10﹣11，CaCO3的Ksp＝2.8×10﹣9。若海水中的c（H+）＝8.4×10﹣9mol?L﹣1，c（HCO3-）＝1×10﹣4mol?L﹣1，c（H2CO3）為mol?L﹣1。當c（Ca2+）＝mol?L﹣1時，開始產生CaCO

2025高考化學三輪復習之化學反應速率與化學平衡（解答大題）參考答案與試題解析一．解答題（共20小題）1．（2025?大連模擬）近年來甲烷資源化的利用備受關注。試回答下列問題：【CH4—CO2催化重整】CH4—CO2重整反應為Ⅰ.CH4（g）+CO2（g）?催化劑2CO（g）+2H2（g）ΔH已知：一定溫度下，由穩定單質（其標準摩爾生成焓視為0）生成1mol化合物的焓變稱為該化合物的標準摩爾生成焓（ΔfHmθ）。表中為幾種物質在298K時的標準摩爾生成焓。物質CO2（g）CO（g）H2（g）CH4（g）ΔfHmθ/（kJ?mol﹣1）﹣393.5﹣110.50﹣74.8（1）則該反應Ⅰ的ΔH1＝+247.3kJ?mol﹣1。（2）為了進一步研究CO2的甲烷化反應，科學家研究催化劑M/TiO2（M表示Ni或Ru）在300℃光照的條件下進行反應，催化反應的核心過程表示如下：①關于核心反應過程，下列說法正確的是BC。A.步驟Ⅰ中生成了非極性鍵B.步驟Ⅲ發生的反應為*COOH→*CO+*OH（*表示吸附在催化劑上）C.步驟Ⅳ中碳元素發生還原反應D.整個反應過程中只有金屬M起到催化作用②研究發現，光誘導電子從TiO2轉移到M，富電子的M表面可以促進H2的解離和CO2的活化，從而提高反應效率。已知Ni和Ru的電負性分別為1.91和2.20，使用Ru/TiO2催化劑的反應效率高于（填“高于”或“低于”）使用Ni/TiO2作催化劑的反應效率。【CH4處理工業廢氣H2S】（3）利用工業廢氣H2S生產CS2的反應為CH4（g）+2H2S（g）?CS2（g）+4H2（g）。向某密閉容器充入1molCH4、2molH2S，維持體系壓強為pokPa，反應達到平衡時，四種組分的物質的量分數隨溫度T的變化如圖。①圖中表示CH4的曲線是d（填“a”“b”“c”或“d”）。②780℃時，該反應的Kp＝(0.8p03.4)③維持m點溫度不變，向容器中再通入CH4、H2S、CS2、H2各1mol，此時速率關系為v（正）＞v（逆）（填“＞”“＜”或“＝”）。【甲烷和丙烷催化制氫】還可以用甲烷和丙烷制備H2，同時生成苯和二甲苯，反應如下：（兩個反應可視為同級數的平行反應）（4）對于同級數的平行反應有v1v2=k1k2=A1A2e(Ea，2-Ea，1RT)，其中v、k分別為反應速率和反應速率常數，Ea為反應活化能，【答案】（1）+247.3；（2）①BC；②高于；（3）①d；②(0.8③＞；（4）加入合適的催化劑、適當降低溫度；【分析】（1）根據焓變等于生成物的標準摩爾生成總和減去反應物的標準摩爾生成焓總和求解；（2）①A.步驟Ⅰ中沒有非極性鍵生成；B.步驟Ⅲ發生的反應為?COOH→?CO+?OH（?X代表吸附態中間體）；C.步驟Ⅳ中碳元素元素的化合價降低，發生還原反應；D.整個反應過程中除了金屬M起到催化作用外還有TiO2也起到了催化作用；②光誘導電子從TiO2轉移到M，富電子的M表面可以促進H2的解離和CO2的活化，從而提高反應效率可得電負性越大，催化效率越高。已知Ni和Ru的電負性分別為1.91和2.20，使用Ru/TiO2催化劑的反應效率高于使用Ni/TiO2作催化劑的反應效率；（3）①由a、b、c、d變化趨勢及相同時間內四者的變化量，可知，a、b曲線為生成物，分別為H2、CS2，c、d曲線分別為H2S、CH4，故圖中表示CH4的曲線是d；②根據題目列三段式求解；③根據題目列三段式求解；（4）已知Ea（苯）＜Ea（二甲苯），升高溫度，有利于活化能大的反應，則降低溫度，有利于活化能小的反應，所以若要提高苯的產率，可采取的措施有：適當降低溫度，加入合適的催化劑；【解答】解：（1）焓變等于生成物的標準摩爾生成總和減去反應物的標準摩爾生成焓總和，即ΔH＝（﹣110.5kJ/mol）×2﹣[（﹣393.5kJ/mol）+（﹣74.8kJ/mol）]＝+247.3kJ/mol；故答案為：+247.3；（2）①A.步驟Ⅰ中沒有非極性鍵生成，故A錯誤；B.步驟Ⅲ發生的反應為?COOH→?CO+?OH（?X代表吸附態中間體），故B正確；C.步驟Ⅳ中碳元素元素的化合價降低，發生還原反應，C正確；D.整個反應過程中除了金屬M起到催化作用外還有TiO2也起到了催化作用，故D錯誤；故答案為：BC；②光誘導電子從TiO2轉移到M，富電子的M表面可以促進H2的解離和CO2的活化，從而提高反應效率可得電負性越大，催化效率越高。已知Ni和Ru的電負性分別為1.91和2.20，使用Ru/TiO2催化劑的反應效率高于使用Ni/TiO2作催化劑的反應效率；故答案為：高于；（3）①由a、b、c、d變化趨勢及相同時間內四者的變化量，可知，a、b曲線為生成物，分別為H2、CS2，c、d曲線分別為H2S、CH4，故圖中表示CH4的曲線是d；故答案為：d；②根據題目列三段式有：CH4（g）+2H2S（g）?CS2（g）+4H2（g）起始（mol）1200變化（mol）x2xx4x平衡（mol）1﹣x2﹣2xx4x780℃時，a、d相交，此時H2、CH4的物質的量分數相等，即1﹣x＝4x，解得x＝0.2mol，則平衡時，CH4、H2S、CS2、H2的物質的量分別為0.8mol、1.6mol、0.2mol、0.8mol，P分壓（CH4）＝P總×n%＝P0×0.8mol(0.8+1.6+0.2+0.8)mol=0.8P03.4，以此類推，P分壓（H2S）=1.6P03.4，P分壓（CS2）=③根據題目列三段式有：CH4（g）+2H2S（g）?CS2（g）+4H2（g）起始（mol）1200變化（mol）x2xx4x平衡（mol）1﹣x2﹣2xx4xm點時，b、d相交，此時CS2、CH4的物質的量分數相等，即1﹣x＝x，解的x＝0.5mol，則平衡時，CH4、H2S、CS2、H2的物質的量分別為0.5mol、1mol、0.5mol、2mol，P分壓（CH4）=0.5P04，P分壓（H2S）=P04，P分壓（H2）=P02，故Kp=(p02)4×(0.5p04)(0.5p04)×(p04)2；維持m點溫度不變，向容器中再通入CH4、H2S、CS2、H2各1mol，則CH4、H2S、CS2、H2的物質的量分別為1.5mol、2mol、1.5mol、3mol，則總物質的量為8mol，P分壓（CH4）=1.5p0故答案為：＞；（4）已知Ea（苯）＜Ea（二甲苯），升高溫度，有利于活化能大的反應，則降低溫度，有利于活化能小的反應，所以若要提高苯的產率，可采取的措施有：適當降低溫度，加入合適的催化劑；故答案為：加入合適的催化劑、適當降低溫度；【點評】本題考查反應中的能量變化和化學平衡，側重考查學生熱化學方程式書寫、平衡狀態的判斷和條件改變平衡移動的掌握情況，試題難度中等。2．（2025?倉山區校級二模）3﹣羥基丙酸乙酯（）高效合成丙烯腈（CH2＝CHCN）的原理如：反應i：（g）?TiO2（g）+H2O（g）ΔH1＞反應ⅱ：（g）+NH3（g）?TiO2CH2＝CHCN（g）+H2O（g）+C2H5OH（g）ΔH2（1）反應i正反應活化能大于（選填“大于”或“小于”）反應ii；上述兩個反應一定條件下均可以自發進行的原因是兩個反應均為熵增反應。（2）絕熱恒容條件下，下列選項可表明反應體系一定達到平衡狀態的是CD。（填序號）A．容器內混合氣體質量不再變化B．每斷裂3molN—H鍵，同時生成1molH2OC．容器內混合氣體的平均相對分子質量不再變化D．容器內溫度不再變化（3）下列選項中可以提高丙烯腈平衡產率的措施有A（填序號）。A．高溫低壓B．低溫高壓C．增加TiO2的用量D．延長反應時間（4）在裝有TiO2催化劑、壓強為101kPa的恒壓密閉容器中，按物質的量之比為1：8：1通入3﹣羥基丙酸乙酯、NH3、N2，測得平衡體系中含碳物質（乙醇除外）的物質的量分數隨溫度的變化如圖所示。[如CH2＝CHCN的]①圖中溫度升高，丙烯酸乙酯（）的物質的量分數先增大后降低，請解釋原因：低溫時，主要發生反應①，生成丙烯酸乙酯。隨著溫度升高，反應②占主導，開始消耗丙烯酸乙酯。②T1℃反應ⅱ的平衡常數Kx＝1115（以平衡時各物質的物質的【答案】（1）大于；兩個反應均為熵增反應；（2）CD；（3）A；（4）①低溫時，主要發生反應①，生成丙烯酸乙酯。隨著溫度升高，反應②占主導，開始消耗丙烯酸乙酯；②1115【分析】（1）根據反應i為吸熱反應，則正反應的活化能大于逆反應的活化能；兩個反應為吸熱反應，熵增反應，進行分析；（2）根據在一定條件下，當一個可逆反應的正反應速率與逆反應速率相等時，反應物的濃度與生成物的濃度不再改變，即達到平衡狀態進行分析；（3）根據兩個反應都是吸熱反應，也都是氣體分子數增多的反應，低溫高壓使平衡逆向移動，進行分析；（4）根據反應ⅰ、ⅱ均為吸熱反應，低溫時，主要發生反應①，最高點前反應i進行程度大，生成丙烯酸乙酯，隨著溫度升高，反應②占主導，T1℃，與CH2＝CHCN的物質的量分數相等，進行分析。【解答】解：（1）反應i為吸熱反應，則正反應的活化能大于逆反應的活化能；兩個反應為吸熱反應，熵增反應，即ΔH＞0，△S＞0，當△G＝ΔH﹣T△S＜0，反應高溫條件下可自發進行，故答案為：大于；兩個反應均為熵增反應；（2）A．反應過程中氣體質量始終不變，容器內混合氣體質量不再變化，不能表明達到平衡狀態，故A錯誤；B．每斷裂3molN—H鍵，同時生成1molH2O都是指正反應方向，不能表明達到平衡狀態，故B錯誤；C．反應為氣體物質的量增加的反應，反應過程中氣體質量始終不變，容器內混合氣體的平均相對分子質量為變量，混合氣體的平均相對分子質量不再變化，表明達到平衡狀態，故C正確；D．反應為吸熱反應，絕熱容器內溫度不再變化，能表明達到平衡狀態，故D正確；故答案為：CD；（3）A．兩個反應都是吸熱反應，也都是氣體分子數增多的反應，升高溫度、減壓平衡正向移動，能提高丙烯腈平衡產率，故A選；B．低溫高壓使平衡逆向移動，降低丙烯腈平衡產率，故B不選；C．二氧化鈦為催化劑，增加二氧化鈦的用量，不影響平衡移動，不能提高丙烯腈平衡產率，故C不選；D．延長反應時間，不影響平衡移動，故D不選；故答案為：A；（4）①反應ⅰ、ⅱ均為吸熱反應，低溫時，主要發生反應①，最高點前反應i進行程度大，生成丙烯酸乙酯，隨著溫度升高，反應②占主導，反應ⅱ進行程度大，開始消耗丙烯酸乙酯所以隨著溫度的升高，丙烯酸乙酯平衡的物質的量分數先增大后減小，故答案為：低溫時，主要發生反應①，生成丙烯酸乙酯。隨著溫度升高，反應②占主導，開始消耗丙烯酸乙酯；②T1℃，與CH2＝CHCN的物質的量分數相等，假設3﹣羥基丙酸乙酯投料為1mol，NH3投料為8mol，N2投料為1mol；平衡時，3﹣羥基丙酸乙酯為0，與CH2＝CHCN的物質的量，根據三段式可知，平衡時與CH2＝CHCN物質的量均為0.5mol，相當于先生成1mol，隨后又消耗0.5mol，由此可知，水蒸氣的物質的量為1.5mol，乙醇的物質的量為0.5mol，氨氣剩余為7.5mol，總物質的量分數為0.5+0.5+1.5+7.5+1+0.5＝11.5mol，反應ⅱ的平衡常數Kx=0.511.5×故答案為：1115【點評】本題主要考查化學平衡的計算等，注意完成此題，可以從題干中抽取有用的信息，結合已有的知識進行解題。3．（2025?呼和浩特一模）催化加氫制甲醇是減少碳排放的一項關鍵技術，并為未來燃料和材料的制造提供方案。在催化劑作用下主要發生以下反應：Ⅰ．CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）ΔH1＝﹣49.4kJ/molⅡ．CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）ΔH2＝+41kJ/molⅢ．CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）ΔH3（1）反應Ⅲ自發進行的條件是低溫。（2）在恒溫恒容密閉容器中充入3molH2和1molCO2，發生上述反應。①反應達平衡后，測得CH3OH為0.3mol，CO為0.2mol，則甲醇的選擇性為60%（甲醇的選擇性=n(甲醇)n(參加后期的CO2②平衡時，CO2轉化率α（CO2）、CH3OH選擇性SM、CO選擇性SCO隨溫度T變化如圖所示：圖中表示α（CO2）的曲線是a（填“a”、“b”或“c”），曲線c變化趨勢的原因是隨著溫度的升高，反應II平衡正向移動，反應I、III逆向移動，均導致CO的選擇性提高。（3）二氧化碳與氫氣反應生成的水在溫度低于0℃時可形成多種冰的晶體，其中兩種冰晶體的晶胞如圖所示。①構成該晶體的粒子通過CD（填標號）結合成晶體；A．極性鍵B．非極性鍵C．氫鍵D．范德華力②A晶胞和B晶胞的體積比為23：45。【答案】（1）低溫；（2）①60%；0.105；②a；隨著溫度的升高，反應II平衡正向移動，反應I、III逆向移動，均導致CO的選擇性提高；（3）①CD；②23：45。【分析】（1）根據I．CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）ΔH1＝﹣49.4kJ/mol，II．CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）ΔH2＝+41kJ/mol，III．CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）ΔH3，反應III＝反應I﹣反應II，ΔH3＝ΔH1﹣ΔH2；（2）①充入3molH2和1molCO2，發生上述反應，達平衡后，CH3OH為0.3mol，CO為0.2mol，根據C原子守恒，剩余的CO2為0.5mol，反應的CO2為1mol﹣0.5mol＝0.5mol，甲醇的選擇性為0.3mol根據O原子守恒，H2O的物質的量為1mol×2﹣0.3mol×1﹣0.2mol×1﹣0.5mol×2＝0.5mol，根據H原子守恒，H2的物質的量為12×（3mol×2﹣0.3mol×4﹣0.5mol×2）＝②根據I．CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）ΔH1＝﹣49.4kJ/mol，II．CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）ΔH2＝+41kJ/mol，III．CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）ΔH3＝﹣90.4kJ?mol﹣1，升高溫度，反應Ⅰ和III逆向移動，反應II正向移動，甲醇的選擇性降低，曲線b代表甲醇的選擇性，CO的選擇性均升高，曲線c代表CO的選擇性；（3）①水形成的冰為分子晶體，粒子通過氫鍵和范德華力結合成晶體；②A晶胞中有H2O個數為1+8×18=2，B晶胞中有H2O的個數為：2+4×16+4×112+2×1【解答】解：（1）根據I．CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）ΔH1＝﹣49.4kJ/mol，II．CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）ΔH2＝+41kJ/mol，III．CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）ΔH3，反應III＝反應I﹣反應II，ΔH3＝ΔH1﹣ΔH2＝（﹣49.4kJ?mol﹣1）﹣（+41kJ?mol﹣1）＝﹣90.4kJ?mol﹣1，反應III是ΔH3＜0，△S＜0，反應自發進行滿足△G＝ΔH﹣T△S＜0，需要低溫條件下滿足自發進行，故答案為：低溫；（2）①充入3molH2和1molCO2，發生上述反應，達平衡后，CH3OH為0.3mol，CO為0.2mol，根據C原子守恒，剩余的CO2為0.5mol，反應的CO2為1mol﹣0.5mol＝0.5mol，甲醇的選擇性為0.3mol根據O原子守恒，H2O的物質的量為1mol×2﹣0.3mol×1﹣0.2mol×1﹣0.5mol×2＝0.5mol，根據H原子守恒，H2的物質的量為12×（3mol×2﹣0.3mol×4﹣0.5mol×2）＝1.9mol；反應II為前后系數相等的反應，Kp故答案為：60%；0.105；②根據I．CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）ΔH1＝﹣49.4kJ/mol，II．CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）ΔH2＝+41kJ/mol，III．CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）ΔH3＝﹣90.4kJ?mol﹣1，升高溫度，反應Ⅰ和III逆向移動，反應II正向移動，甲醇的選擇性降低，曲線b代表甲醇的選擇性，CO的選擇性均升高，曲線c代表CO的選擇性，曲線a代表CO2的轉化率；曲線c代表CO的選擇性隨溫度升高而升高，原因是：隨著溫度的升高，反應II平衡正向移動，反應I、III逆向移動，均導致CO的選擇性提高，故答案為：a；隨著溫度的升高，反應II平衡正向移動，反應I、III逆向移動，均導致CO的選擇性提高；（3）①水形成的冰為分子晶體，粒子通過氫鍵和范德華力結合成晶體，故答案為：CD；②A晶胞中有H2O個數為1+8×18=2，B晶胞中有H2O的個數為：2+4×16+4×112+2×13+2×16=故答案為：23：45。【點評】本題考查化學平衡，側重考查學生平衡移動的掌握情況，試題難度中等。4．（2025?雨花區校級一模）低碳烯烴是重要的化工原料，廣泛用于生產塑料、溶劑、藥物、化妝品等。低碳烯烴主要是指乙烯、丙烯、丁烯。回答下列問題：Ⅰ．我國科學家研究出新型催化劑Fe3（CO）12/ZMS﹣5，能使CO2加氫生成乙烯，反應過程如圖所示：（1）Fe3（CO）12催化CO2加氫的反應由反應①和反應②兩步完成，反應①的活化能E1＞反應②的活化能E2，則Fe3（CO）12催化CO2加氫反應的決速步驟是反應①（填“反應①”或“反應②”）。反應③為解聚、烯烴異構化反應，烯烴異構化是指改變烯烴結構而相對分子質量不變的反應過程，化工生產中的下列烯烴能發生異構化反應的是BC（填字母）。A．乙烯B．2﹣甲基丙烯C．2，3﹣二甲基﹣1﹣丁烯Ⅱ．丙烯作為化工原料，其用量僅次于乙烯，應用丙烷脫氫制丙烯成為丙烯的重要來源，涉及的主要反應如下：ⅰ．2C3H8（g）+O2（g）?2C3H6（g）+2H2O（g）ΔH1＝﹣235.0kJ?mol﹣1ⅱ．2C3H8（g）+7O2（g）?6CO（g）+8H2O（g）ΔH2＝﹣2742.0kJ?mol﹣1（2）6C3H8（g）+3CO（g）?7C3H6（g）+3H2O（g）ΔH＝+548.5kJ?mol﹣1。（3）按起始投料比n(O2)n(C3H8)=1M表示O2（填“C3H8”或“O2”）的轉化率隨溫度變化的曲線；C點后，隨著溫度升高，主要進行的反應是ⅰ（填“ⅰ”或“ⅱ”），該反應在溫度為T1K時的壓強平衡常數Kp＝57.1kPa（保留一位小數）。Ⅲ．中國科學院大連化學物理研究所利用金屬氧化物和分子篩的復合催化劑（OXZEO）實現了合成氣（CO、）轉化為低碳烯烴，反應過程如圖所示：（4）該圖顯示，CO吸附到金屬氧化物表面，碳氧鍵被“剪斷”變成O原子和C原子，H2與C原子反應形成烴類中間體，該烴類中間體的電子式為。該中間體通過碳原子的鏈式增長，生成各種烯烴。該反應機理中，碳原子的鏈式增長的位置為D（填字母）。A．金屬氧化物表面B．金屬氧化物與分子篩之間的氣體氛圍中C．分子篩表面D．分子篩的孔道中【答案】（1）反應①；BC；（2）O2；ⅰ；57.1；（4）；D。【分析】（1）活化能大的反應速率慢，慢反應是決速步驟，則Fe3（CO）12催化CO2加氫反應的決速步驟是反應①；烯烴異構化是指改變烯烴結構而相對分子質量不變的反應過程；（2）ⅰ．2C3H8（g）+O2（g）?2C3H6（g）+2H2O（g）ΔH1=-235.0kJ?mol-1，ⅱ．2C3H8（g）+7O2（g）?6CO（g）+8H2O（（3）起始投料比n(O2)n(C3H8)=12，根據反應式可知O2的最大轉化率會更高，M表示O2轉化率隨溫度變化的曲線；ⅰ、ⅱ均為放熱反應，C點后，隨著溫度升高平衡會發生逆向移動，主要進行的反應是ⅰ反應，因為ΔH1＞ΔH2；該反應在溫度為T1K時O2與C3H8的轉化率均為ⅰ．2C3H8（g）+O2（g）?2C3H6（g）+2H2O（g）ΔH1＝﹣235.0kJ?mol﹣1起始/mol：2100變化/mol：2xx2x2x平衡/mol：2﹣2x1﹣x2x2xⅱ．2C3H8（g）+7O2（g）?6CO（g）+8H2O（g）ΔH2＝﹣2742.0kJ?mol﹣1起始/mol：2﹣2x1﹣x00變化/mol：2y7y6y8y平衡/mol：2﹣2x﹣2y1﹣x﹣7y6y8y；（4）H2與C原子反應形成烴類中間體—CH2，該烴類中間體的電子式為；由原理圖可知，中間體通過分子篩孔道后生成低碳烯烴。【解答】解：（1）活化能大的反應速率慢，慢反應是決速步驟，則Fe3（CO）12催化CO2加氫反應的決速步驟是反應①。烯烴異構化是指改變烯烴結構而相對分子質量不變的反應過程，化工生產中的下列烯烴能發生異構化反應的是2﹣甲基丙烯、2，3﹣二甲基﹣1﹣丁烯，而乙烯中只含有2個碳拆分后不會成為烯烴，故答案為：反應①；BC；（2）ⅰ．2C3H8（g）+O2（g）?2C3H6（g）+2H2O（g）ΔH1=-235.0kJ?mol-1，ⅱ．2C3H8（g）+7O2（g）?6CO（g）+8H2O（g）ΔH2=-2742.0kJ?mol-1，根據蓋斯定律ⅰ×72-ⅱ×12可得：6C3H8（g）+3CO（g）?故答案為：+548.5；（3）起始投料比n(O2)n(C3H8)=12，根據反應式可知O2的最大轉化率會更高，M表示O2轉化率隨溫度變化的曲線；ⅰ、ⅱ均為放熱反應，C點后，隨著溫度升高平衡會發生逆向移動，主要進行的反應是ⅰ反應，因為ΔH1＞ΔH2；該反應在溫度為T1K時O2與C3H8的轉化率均為ⅰ．2C3H8（g）+O2（g）?2C3H6（g）+2H2O（g）ΔH1＝﹣235.0kJ?mol﹣1起始/mol：2100變化/mol：2xx2x2x平衡/mol：2﹣2x1﹣x2x2xⅱ．2C3H8（g）+7O2（g）?6CO（g）+8H2O（g）ΔH2＝﹣2742.0kJ?mol﹣1起始/mol：2﹣2x1﹣x00變化/mol：2y7y6y8y平衡/mol：2﹣2x﹣2y1﹣x﹣7y6y8y2-則此時整體物質的量總和為：2﹣2x﹣2y+1﹣x﹣7y+2y+2x+2y＝3.5mol，則有壓強平衡常數Kp=故答案為：O2；ⅰ；57.1；（4）H2與C原子反應形成烴類中間體—CH2，該烴類中間體的電子式為；由原理圖可知，中間體通過分子篩孔道后生成低碳烯烴，故碳原子的鏈式增長的位置為分子篩孔道，故答案為：；D。【點評】本題考查化學平衡，側重考查學生平衡移動的掌握情況，試題難度中等。5．（2025?山東模擬）甲烷催化氧化偶聯制乙烯是提高甲烷附加值的一項重要研究課題，其涉及的反應如下：反應Ⅰ.4CH4（g）+O2（g）?2C2H6（g）+2H2O（g）Δ反應Ⅱ.2CH4（g）+O2（g）?C2H4（g）+2H2O（g）Δ已知：①C2H6（g）的選擇性=n(C2H回答下列問題：（1）反應Ⅲ：2C2H6（g）+O2（g）?2C2H4（g）+2H2O（g）的ΔH3＝﹣210kJ?mol﹣1，反應Ⅲ能夠自發進行的原因是由于反應Ⅲ的ΔH3＜0、ΔS＞0，在任意溫度都有ΔG＜0，都能自發進行。（2）向剛性容器中充入4molCH4（g）和2molO2（g），起始壓強為p0kPa、溫度為TK條件下發生反應Ⅰ、反應Ⅱ，達到平衡后，測得反應體系總壓強為0.95p0kPa，CH4（g）的分壓為p0/15kPa，則C2H4（g）的選擇性為66.7%，反應Ⅰ的分壓表示的平衡常數Kp＝(0.1p0)2?(0.5p0)2(115p0)4?(112p0)或60754p0（3）向剛性容器中，充入4molCH4（g）和2molO2（g），分別在催化劑A、催化劑B作用下發生反應Ⅰ、反應Ⅱ，反應tmin時測得CH4轉化率、C2H6選擇性與溫度關系如圖所示：①在催化劑A的作用下，表示CH4轉化率與T關系曲線是X（填“X”或“Z”）；②在催化劑B的作用下，曲線Q隨溫度升高逐漸降低的可能原因是隨著溫度升高，反應I速率加快的程度小于反應II加快的程度。【答案】（1）﹣210；由于反應Ⅲ的ΔH3＜0、ΔS＞0，在任意溫度都有ΔG＜0，都能自發進行；（2）66.7%；(0.1p0)（3）①X；②隨著溫度升高，反應I速率加快的程度小于反應II加快的程度。【分析】（1）由反應I.4CH4（g）+O2（g）?2C2H6（g）+2H2O（g）ΔH1=-354kJ?mol-1和反應II.2CH4（g）+O2（g）?C2H4（g）+2H2O（g）ΔH2=-282kJ?mol-1，可以得到反應Ⅲ：2C2H6（g）+O2（g）?2C2H4（g）+2H2O（g）可看作由反應II×2﹣反應I，根據ΔG（2）在溫度為TK條件下，向剛性容器中充入4molCH4（g）和2molO2（g），起始壓強為p0kPa，則起始p(CH4)=44+2p0=23p0、p(O2)=24+2p0=反應I反應II根據23p0（3）①在tmin內CH4轉化率會隨溫度升高而不斷增大；②曲線Q代表在催化劑B的作用下，C2H6選擇性與溫度的關系，由于反應Ⅰ、Ⅱ均未達到平衡。【解答】解：（1）由反應I.4CH4（g）+O2（g）?2C2H6（g）+2H2O（g）ΔH1=-354kJ?mol-1和反應II.2CH4（g）+O2（g）?C2H4（g）+2H2O（g）ΔH2=-282kJ?mol-1，可以得到反應Ⅲ：2C2H6（g）+O2（g）?2C2H4（g）+2H2O（g）可看作由反應II×2﹣反應I，則ΔH3=ΔH1故答案為：﹣210；由于反應Ⅲ的ΔH3＜0、ΔS＞0，在任意溫度都有ΔG＜0，都能自發進行；（2）在溫度為TK條件下，向剛性容器中充入4molCH4（g）和2molO2（g），起始壓強為p0kPa，則起始p(CH4)=44+2p0=23p0、p(O2)=24+2p0=反應I反應II根據23p0則C2H4（g）的選擇性為=n(C2H4)n(C2H6)+n(C2H4)×100%=y2x+y×100%=0.2kPa故答案為：66.7%；(0.1p0)（3）①在tmin內CH4轉化率會隨溫度升高而不斷增大，在催化劑A下，表示CH4轉化率與T關系曲線是X，故答案為：X；②由于反應Ⅰ、Ⅱ均未達到平衡，則原因是隨著溫度升高，反應Ⅰ速率加快的程度小于反應Ⅱ加快的程度。故答案為：隨著溫度升高，反應I速率加快的程度小于反應II加快的程度。【點評】本題考查化學平衡，側重考查學生平衡移動的掌握情況，試題難度中等。6．（2025?衡陽縣一模）CO2催化加氫制備甲醇可以減少CO2的排放，有利于實現碳中和。在一定條件下，CO2和H2可發生如下反應：Ⅰ．CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）ΔH1＜0Ⅱ．CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）ΔH2Ⅲ．CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）ΔH3＞0回答下列問題：（1）已知部分化學鍵鍵能如下表：化學鍵C—OC≡OH—HO—HC—H鍵能（kJ/mol）ab