2021届高考化学考前对题训练： 化学反应原理综合题- (解析版)

化学反应原理综合题【原卷】
1.H2S广泛存在于天然气等燃气及废水中，热分解或氧化H2S有利于环境保护并回收硫资源。

回答下列问题：
(1)用氯气除去废水中H2S的反应为Cl2(aq)+H2S(aq) ⇌S(s)+2HCl(aq)，该反应的正、逆反应速率表达式分别为v
正=k正
×c(Cl2)×c(H2S)，v逆=k逆×c2(HCl)，(k正、k逆分别为正、逆反应的反应
速率常数，只与温度有关)，化学平衡常数K与k
正、k
逆
的关系是_______。

(2)H2S可用于高效制取氢气，发生的反应为2H2S(g) ⇌S2(g)+2H2(g).若起始时容器中只有H2S，平衡时三种物质的物质的量与裂解温度的关系如图1所示：
①A、B两点化学平衡常数较大的是_______(填“K A”或“K B”)。

②A点时S2的体积分数是_______。

③若在两个等体积的恒容容器中分别加入2.0 mol H2S、1.0 mol H2S，测得不同温度下H2S的平衡转化率如图2所示。

代表1.0 mol H2S分解的曲线是_______(填“甲”或“乙”)；M、N两点容器内的压强：P(N)_______2P(M)(填“大于”或“小于”)。

(3)Binoist等进行了H2S热分解实验：2H2S(g)=2H2(g)+S2(g)，开始时，当1mol H2S与23.75mol Ar混合，在101kPa及不同温度下反应达平衡时H2、H2S及S2(g)的体积分数如图3所示，
该反应在Q点对应温度下的平衡常数Kp=_______kPa(K为以分压表示的平衡常数，分压=总压x物质的量分数，结果保留小数点后两位)。

(4)利用如图所示的电化学装置处理工业尾气中的硫化氢可实现硫元素的回收，写出甲电极上的电极方程式_______。

2.第五届联合国环境大会(UNEA-5)于2021年2月份在肯尼亚举行，会议主题为“加大力度保护自然，实现可持续发展”。

有效去除大气中的H2S、SO2以及废水中的硫化物是环境保护的重要课题。

(1)氨水可以脱除烟气中的SO2.氨水脱硫的相关热化学方程式如下：
2NH3(g)+H2O(1)+SO2(g)=(NH4)2SO3(aq)∆H=akJ∙mol-1
(NH4)2SO3(aq)t+H2O(l)+SO2(g)=2NH4HSO3(aq)∆H=bkJ∙mol-1
2(NH4)2SO3(aq)+O2(g)=2(NH4)2SO4(aq)∆H=ckJ∙mol-1
反应NH3(g)+NH4HSO3(aq)+O2(g)=(NH4)2SO4(aq)的∆H=_______。

(用含a、b、c的代数式
表示)kJ∙mol-1)。

(2)SO2可被NO2氧化：SO2(g)+NO2(g)⇌SO3(g)+NO(g)。

当温度高于225℃时，反应速率v正=k c(SO2)∙c(NO2)，v逆=k逆∙c(SO3)∙c(NO)，k正、k逆分别为正、逆反应速率常数。

在上述温度范正∙
围内，k
正、k
逆
与该反应的平衡常数K之间的关系为_______。

(3)在一定条件下，CO可以去除烟气中的SO2，其反应原理为2CO(g)+SO2(g)⇌2CO2(g)+S(g) ∆H>0。

其他条件相同、以γ-Al2O3作为催化剂，研究表明，γ-Al2O3在240℃以上发挥催化作用。

反应相同的时间，SO2的去除率随反应温度的变化如图1所示。

下列有关SO2大除率的说法正确的是_______(填标号)。

A.240°C以下，SO2能够被催化剂吸附，温度升高，吸附能力减弱，SO2去除率降低
B.以γ-Al2O3作为催化剂，SO2去除率最高只能达到80%
C.温度高于500℃，SO2去除率降低是因为催化剂的活性降低
(4)在气体总压强分别为p1和p2时，反应2SO3(g)⇌2SO2(g)+O2(g)在不同温度下达到平衡，测得SO3(g)及SO2(g)的物质的量分数如图2所示：
①压强：p1_______(填“>”或“<”)p2。

②若p1=0.81MPa，起始时充入一定虽的SO3(g)发生反应，计算Q点对应温度下该反应的平衡常数K p=_______(用平衡分压代替平衡浓度计算。

分压=总压×物质的量分数)MPa。

(5)电化学氧化法是一种高效去除废水中硫化物的方法，电解NaHS溶液脱硫的原理如图3所示。

碱性条件下，HS-首先被氧化生成中间产物S，S容易被继续氧化而生成硫单质。

①阳极HS-氧化为S的电极反应式为_______。

②电解一段时间后，阳极的石墨电极会出现电极饨化，导致电极反应不能持续有效进行，其原因是_______。

3.NO x的含量是空气质量的一个重要指标，减少NO x的排放有利于保护环境。

I. SCR法(选择性催化还原技术)是一种以NH3作为还原剂，将烟雾中NO x分解成无害的N2
和H2O的干法脱硝技术。

①4NH3(g) + 5O2(g) = 4NO(g) + 6H2O(g) ∆H1= -907. 28 kJ/mol
②4NH3(g) + 3O2(g) = 2N2(g) + 6H2O(g) ∆H2 = -1269. 02 kJ/mol
③4NH3(g) + 6NO(g) = 5N2(g) + 6H2O(g) ∆H3
(1)反应③∆H3=___________。

(2)现向某2 L密闭容器中分别投入一定量的NH3、NO发生反应③，其他条件相同时，在甲、乙两种催化剂的作用下，NO的转化率与温度的关系如图1所示。

工业上应选择催化剂
___________(填“甲”或“乙”)，原因是___________。

在催化剂甲的作用下，温度高于210°C时，NO转化率降低的可能原因___________
(3)在密闭容器中加入4 mol NH3和3 molNO2气体，发生反应：
8NH 3(g) + 6NO2(g)7N2(g) + 12H2O(g) ∆H<0，维持温度不变，不同压强下反应经过相同时间，NO2的转化率随着压强变化如图2所示，下列说法错误的是___________。

A．维持压强980 kPa更长时间，NO2的转化率大于40%
B．容器体积：V c∶V b=8∶9
C．反应速率：b点v正>a点v逆
D．在时间t内，若要提高NO2的转化率和反应速率，可以将H2O(g)液化分离
II.活性炭还原法也是消除氮氧化物污染的有效方法，其原理为：
2C(s) + 2NO 2(g) N2(g) + 2CO2(g) ∆H<0
(1)某实验室模拟该反应，在2 L恒容密闭容器中加入足量的C(碳)和一定量NO2气体，维持温度为T1°C，反应开始时压强为800 kPa，平衡时容器内气体总压强增加25%。

则用平衡分压代替其平衡浓度表示化学平衡常数K P=___________kPa。

［已知：气体分压(P分)=气体总压(P 总)×体积分数］
(2)已知该反应的正反应速率方程v正=k正・p2(NO2)，逆反应速率方程为v逆=k逆• p(N2)•p2(CO2)，
其中k
正、k
逆
分别为正逆反应速率常数。

则图3(lgk表示速率常数的对数，表示温度的倒
数)所示a、b、c、d四条斜线中，能表示lgk
正
随变化关系的斜线是___________。

能表示lgk 逆
随变化关系的斜线是___________。

若将一定量的C和NO2投入到密闭容器中，保持温度T1°C、恒定在压强800 kPa发生该反应，则当NO2的转化率为40%时，v逆∶v正=___________。

(结果保留一位有效数字)
4.甲醇是重要的化工原料，用CO2和H2在催化剂的作用下合成甲醇，主要发生以下反应：
反应I：CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ∆H1=-53.7kJ·mol-1
反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ∆H2=+41.2kJ·mol-1
反应Ⅲ：CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ∆H3
(1)已知部分化学键的键能如下表：
化学键H-H H-O C=O C O
键能/kJ·mol-1436 465 a 1076.8
则∆H3=_______kJ·mol-1，a=_______kJ·mo1-1。

(2)在容积恒为2L的密闭容器中充入2molCH3OH(g)和2molCO(g)，在一定温度下发生反应CH3OH(g)+CO(g)⇌HCOOCH3(g)，测得容器内的压强随时间的变化如下表所示。

t/min 0 2 4 6 8 10 12 14
P/kPa P0——0.8P0————0.7P00.7P00.7P0
①已知该条件下，该反应可自发进行，则其∆H_______0(填“<”“>”或“=”)，判断依据是_______。

②在此条件，0-4min的v(CH3OH)=_______kPa·min-1，该反应的平衡常数
K p=_______(kPa)-1(以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。

(3)通过计算机对反应CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g)进行模拟实验，在0.1MPa时，不同温度下，不同水碳比n(H2O)进行热力学计算，绘得反应平衡体系中n(CH4)/n(H2)的物质的量分数与水碳比、平衡温度的关系如图所示。

由图可知，温度一定时，H2的平衡物质的量分数与水碳比的关系是_______，可能的原因是_______。

(4)电解法由甲醇和CO合成碳酸二甲酯的工作原理如下图所示，则阳极的电极反应式为
______。

5.甲烷-CO2重整反应可以得到用途广泛的合成气，已知方程式如下。

回答下列问题：
CH4(g)+CO2(g)=2H2(g)+2CO(g) ΔH>0
(1)相关物质的燃烧热数据如下表所示：
物质CH4(g) CO(g) H2(g)
燃烧热(kJ·mol-1) 890.3 283.0 285.8
①ΔH=___________kJ·mol-1
②用Ni基双金属催化，反应的活化能降低，ΔH___________(填“变大”、“变小”或者“不变”)
(2)控制其它条件不变，改变温度对合成气中甲烷质量分数的影响如图。

若充入a molCH4，经过2小时后达到如右图A点，2小时内用CH4表示的平均反应速率为
___________mol/h(用a表示)；假设A为平衡态，此时压强为2MPa，平衡常数
K p=___________(用平衡分压代替平衡浓度，分压=总压x物质的量分数，保留2位小数)。

(3)甲烷的重整反应速率可以表示为η=k·p(CH4) [p(CH4)是指甲烷的分压]，其中k为速率常数。

下列说法正确的是___________。

a.增加甲烷的浓度，η增大
b.增加CO2浓度，η增大
c.及时分离合成气，η增大
d.通过升高温度，提升k
(4)已知在高温的条件下，会发生如下副反应：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH2=+41.0 kJ·mol-1，且温度越高副反应的转化率越高，化学上称之为“温度的选择性”。

不同n(CO2)/n(CH4)配比随温度变化对平衡时n(H2)/n(CO)配比的影响如图所示。

按n(CO2)/n(CH4)=2.5的配比进料，随温度升高，合成气n(H2)/n(CO)配比“先增加后减小”。

增加是因为高温有利甲烷分解的积碳反应，请解释“减小”的可能原因___________。

(5)一定温度下反应会出现积碳现象而降低催化剂活性。

如图是Ni基双金属催化剂抗积碳的示意图。

结合图示：
①写出一个可能的积碳反应方程式___________。

②金属钴能有效消碳的原因是___________。

6.某冶炼厂产生大量的CO、SO2等有毒废气，为了变废为宝，科研小组研究用废气等物制备羰基硫(COS)和Li/SO2电池产品。

(1)羰基硫是一种粮食熏蒸剂，能防治某些害虫和真菌的危害，利用CO等制备羰基硫原理如下。

方法一：用FeOOH作催化剂，CO(g)+H2S(g)⇌COS(g)+H2(g)，反应分两步进行，其反应过程能量变化如图所示。

①CO(g)+H2S(g)⇌COS(g)+H2(g) △H=_______。

②决定COS生成速率的主要步骤是_______(填“第1步”或“第2步”)。

方法二：一氧化碳还原CaSO4.可发生下列反应：
I.CaSO4(s)+CO(g)⇌CaO(s)+CO2(g)+SO2(g)，
II.SO2(g)+3CO(g)⇌2CO2(g)+COS(g)，其lgK p与温度(T)的关系如图所示(K p为以分压表示的平衡常数)。

①△H>0的反应是_______(填“I”或“II”)。

②在恒温恒容密闭容器中通入一定量SO2、CO气体进行反应II，能说明已达到平衡状态的是_______(填字母)。

a.2v(CO)正=3v(CO2)正
b.气体的压强不再随时间变化
c.气体的密度不再随时间变化
d.的值不再随时间而变化
③若在1.0L的恒容密闭容器中加入1molCaSO4，并充入1molCO，只发生反应I，在B点时气体总压强为1MPa，则此时CaSO4转化率为_______(已知≈1.41)。

(2)利用SO2等物质制备Li/SO2电池。

电池以LiBr-AN(乙腈)、液态SO2为电解质溶液，放电时有白色的连二亚硫酸锂(Li2S2O4)沉淀生成。

①放电时正极的电极反应式为_______。

②锂电池必须在无水环境中使用的原因是_______(用离子方程式表示)。

7.科学家们致力于消除氮氧化物对大气的污染。

回答下列问题：
(1)NO在空气中存在如下反应：2NO(g)+O2(g) ⇌2NO2(g) ΔH，该反应共有两步第一步反应为2NO(g) ⇌N2O2(g) ΔH1＜0；请写出第二步反应的热化学方程式(ΔH2用含ΔH、ΔH1的式子来表示)：___________。

(2)温度为T1时，在两个容积均为1 L的恒容密闭容器中仅发生反应：2NO2(g)
⇌2NO(g)+O2(g)，容器I中5min达到平衡。

相关数据如表所示：
物质的起始浓度(mol/L) 物质的平衡浓度(mol/L)
容器编号
c(NO2) c(NO) c(O2) c(O2)
I 0.6 0 0 0.2
Ⅱ0.3 0.5 0.2
①容器Ⅱ在反应的起始阶段向___________(“正反应”、“逆反应”、“达平衡”)方向进行。

②达到平衡时，容器I与容器Ⅱ中的总压强之比为___________
A．＞1 B．=1 C．＜1
(3)NO2存在如下平衡：2NO2(g) ⇌N2O4(g) △H＜0，在一定条件下NO2与N2O4的消耗速率与各自的分压(分压=总压×物质的量分数)有如下关系：υ(NO2)=k1·P2(NO2)，υ(N2O4)=k2·P(N2O4)，相应的速率与其分压关系如图所示。

一定温度下，k1、k2与平衡常数k p(压力平衡常数，用平衡分压代替平衡浓度计算)间的关系是k1=___________。

(4)可用NH3去除NO，其反应原理4NH3+6NO=5N2+6H2O。

不同温度条件下，n(NH3)∶n(NO)的物质的量之比分别为4∶1、3∶1、1∶3时，得到NO脱除率曲线如图所示：
①曲线a中，NO的起始浓度为6×10-4 mg·m-3，从A点到B点经过0.8 s，该时间段内NO的脱除速率为___________mg/(m3·s)。

②曲线b对应NH3与NO的物质的量之比是___________。

(5)还可用间接电解法除NO。

其原理如图所示：
①从A口中出来的物质的是___________。

②写出电解池阴极的电极反应式___________。

③用离子方程式表示吸收池中除去NO的原理___________。

8.硫化氢(H2S)是一种有害气体，可用多种方法进行脱除。

(1)含H2S的酸性溶液对钢管壁的危害如图1所示，钢管壁内部的缺陷处会积聚H2，产生的压力对管壁造成危害。

缺陷处产生H2的微观过程可描述为_____
(2)一种转化H2S的燃料电池工作原理如图2所示。

该电池工作时，负极的电极反应式为
_______。

(3)一种脱除H2S回收硫磺工艺的两个阶段主要反应分别如下：
第一阶段：
第二阶段：
该工艺需控制第一阶段与第二阶段参加反应的H2S的物质的量之比n1(H2S)：n2(H2S)约为1：2。

若n1(H2S)：n2(H2S)过大，会导致_______。

(4)Fe2(SO4)3溶液脱除空气中H2S并再生的原理如图3所示。

①Fe2(SO4)3溶液脱除空气中H2S的总反应化学方程式为_______。

②将一定体积含H2S的空气匀速通入Fe2(SO4)3溶液中，反应相同时间，初始Fe3+浓度ρ(Fe3+)及其pH与H2S脱除率的关系如图4所示。

当ρ(Fe3+)＞10g·L-1，H2S脱除率下降的原因是
_______。

9.工业合成尿素以NH3和CO2作为原料，在合成塔中存在如图转化：
(1)液相中，合成尿素的热化学方程式为：2NH3(l)+CO2(l)=H2O(l)+NH2CONH2(l)△H=__kJ/mol。

(2)在不同温度下，反应中NH3的转化率与时间的关系如图。

①温度T1___T2(填“＞”、“＜”或“＝”)，原因是___。

②保持容器体积不变，在反应初期，可以提高单位时间内NH3转化率的措施有___(填序号)。

a.增大CO2的浓度
b.增大水的分压(分压=总压×物质的量分数)
c.通入惰性气体
d.升高温度
(3)在液相中，CO2的平衡转化率与温度、初始氨碳比[L=]、初始水碳比[w=]关系如图：
①曲线A、B中，___(填“A”或“B")的w较小。

②其它条件不变时，随着温度的升高，平衡转化率下降的原因是___。

③对于液相反应常用某组分M达到平衡时的物质的量分数x(M)表示平衡常数(记作K x)。

195℃时，2NH 3(l)+CO2(l)H2O(l)+NH2CONH2(l)的K x的值为___。

10.甲醇有广泛的用途和广阔的应用前景，工业上利用CO2生产甲醇，再利用甲醇生产丙烯。

回答下列问题：
(1)工业上在催化下利用CO 2发生如下反应I生产甲醇，同时伴有反应II发生。

I．
II．
①已知：298 K时，相关物质的相对能量如图1，反应I的△H1为____。

②不同条件下，按照n(CO2)：n(H2)=1：1投料，CO2的平衡转化率如图2所示。

压强p1、p2、p3由大到小的顺序是____。

压强为p1时，温度高于300℃之后，随着温度升高CO2平衡转化率增大的原因____。

③在温度T时，在容积不变的密闭容器中，充入0.5 mol CO2(g)和1.0 mol H2(g)，起始压强为p kPa，10 min达平衡时生成0.3 mol H2O(g)，测得压强为p kPa。

若反应速率用单位时间内分压变化表示，则10 min内CH3OH的反应速率v(CH3OH)为
_。

则反应Ⅰ的平衡常数K p=__(写出K p的计算式)。

(2)甲醇催化制取内烯的过程中发生如下反应：
I．
II．
反应Ⅰ的经验公式的实验数据如图3中曲线a所示，已知经验公式为(为活化能，k为速率常数，R和C为常数)。

则该反应的活化能E a=__kJ/mol。

当改变外界条件时，实验数据如图3中的曲线b所示，则实验可能改变的外界条件是_______。

11.近年来CO2变废为宝，改善环境是科学研究的重要课题，对于实现废气资源的再利用及碳循环经济技术的发展都具有重要意义。

Ⅰ.已知CO2、C2H6为原料合成C2H4涉及的主要反应如下：
①C 2H6(g)CH4(g)+H2(g)+C(s)△H1=+9kJ·mol-1
②C 2H4(g)+H2(g)C2H6(g)△H2=-136kJ·mol-1
③H 2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)△H3=+41kJ·mol-1
④CO 2(g)+C2H6(g)C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)△H4
(1)△H4=___，0.1MPa时向密闭容器中充入CO2和C2H6，发生反应④，温度对催化剂K—Fe—Mn/Si性能的影响如图：
工业生产综合各方面的因素，根据图中的信息判断反应的最佳温度是__℃。

(2)在800℃时，n(CO2)：n(C2H6)=1：3，充入一定体积的密闭容器中，在有催化剂存在的条件下，发生反应④，初始压强为p0，一段时间后达到平衡，产物的总物质的量与剩余反应物的总物质的量相等，则该温度下反应的平衡常数K p=___(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数，用最简分式表示)。

Ⅱ.科学家利用Li4SiO4吸附CO2有着重要的现实意义。

CO2的回收及材料再生的原理如图所示：
(1)“吸附”过程中主要反应的化学方程式为___。

(2)为了探究Li4SiO4的吸附效果，在刚性容器中放入1000g的Li4SiO4，通入10mol不同比例的N2和CO2混合气体，控制反应时间均为2小时，得到Li4SiO4吸附CO2后固体样品质量分数与温度的关系如图所示。

①该反应为___反应(填“吸热”或“放热”)。

②保持A点的温度不变，若所用刚性容器体积变为原来的一半，则平衡时c(CO2)较原平衡___(填“增大”、“减小”或“不变”)。

③若在A点CO2的吸收率为70%，A点的纵坐标y的值为___。

12.氨是重要的基础化工产品之一。

(1)2007年度诺贝尔化学奖获得者格哈德·埃特尔，确认了合成氨反应机理。

时，各步反应的能量变化如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用“*”标注。

图中决速步骤的反应方程式为_______，该步反应的活化能_______。

(2)在一定条件下，向某反应容器中投入、在不同温度下反应，平衡体系中氨的质量分数随压强变化曲线如图所示：
①温度、、中，最大的是_______，M点的转化率为_______；
②1939年捷姆金和佩热夫推出氨合成反应在接近平衡时净速率方程式为：
、分别为正反应和逆反应的速率常数；、、代表各组分的分压(分
压=总压×物质的量分数)；为常数，工业上以铁为催化剂时，。

由M点数据计算
_______(保留两位小数)。

(3)氮的氧化物对大气的污染可用氮来处理。

①已知：
请根据本题相关数据，写出还原生成和的热化学方程式_______；
②将和以一定的流速，分别通过甲、乙两种催化剂进行反应，相同时间内测量逸出气体中含量，从而确定尾气脱氮率(即的转化率)，结果如图所示：
a点_______(填“是”或“不是”)平衡状态；脱氮率段呈现如图变化，可能的原因是_______。

13.CO2综合利用是降低碳排放的有效手段，有利于实现碳中和目标。

下列是CO2综合利用的化学方法，回答下列问题：
(1)用氨水吸收CO2制化肥(NH4HCO3)。

①已知：NH3·H2O(aq)=(aq)+OH-(aq) ΔH1=akJ·mol-1
CO2(g)+H2O(l)=H2CO3(aq) ΔH2=bkJ·mol-1
H2CO3(aq)+OH-(aq)=(aq)+H2O(l) ΔH3=ckJ·mol-1
则利用NH3·H2O吸收CO2制备NH4HCO3的热化学方程式为_______。

②已知常温下相关数据如表：
K b(NH3·H2O) 2.0×10-5
K a1(H2CO3) 5.0×10-7
K a2(H2CO3) 4.0×10-11
则反应++H2O⇌NH3·H2O+H2CO3的平衡常数K=_______。

③分别用不同pH的吸收剂吸收烟气中的CO2，CO2脱除效率与吸收剂的pH关系如图1所示，若烟气中CO2的含量(体积分数)为15%，烟气通入氨水的流量为0.065m3·h-1(标准状况)，用pH为12.81的氨水吸收烟气30min，则脱除的CO2的物质的量最多为_______(精确到0.01)。

④CO2脱除效率与温度的关系如图2所示，高于45℃时，CO2脱除效率降低的原因可能是
_______(答出一条即可)。

(2)用CO2和天然气可以制备CO和H2：CO2(g)+CH4(g)⇌2CO(g)+2H2(g)。

密闭容器中浓度均为0.1mol·L-1的CH4与CO2，在一定条件下反应，测得CH4的平衡转化率[α(CH4)]与温度及压强的关系如图3所示，则压强p1_______p2(填“>”或“<”)。

若p2=3MPa，则T℃时该反应的平衡常数K p=_______MPa2(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。

(3)CO2和H2在一定条件下合成甲醇。

在2L恒容密闭容器中充入总物质的量为6mol的CO2和H2，发生反应：CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)，改变氢碳比[n(H2)/n(CO2)]，在不同温度下反应达到平衡状态，测得的实验数据如下表。

500 600 700 800
1.5 45 33 20 12
2.0 60 43 28 15
3.0 83 62 40 22
①氢碳比为1.5，温度为500K，判断该可逆反应达到平衡状态的依据是_______(填标号)。

A．在相同时间段内，CH3OH的生成速率和CO2的消耗速率相等
B．混合气体的密度保持不变
C．混合气体的平均相对分子质量保持不变
D．CH3OH、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化
②在700K、氢碳比为3.0条件下，若5min时反应达到平衡状态，则0～5min内用H2表示的平均反应速率为_______。

14.控制CO2的排放是防止温室效应等不良气候现象产生的有效途径。

(1)高炉炼铁会排放大量的CO2和烟尘，必须进行严格的控制。

已知：①3CO(g)+Fe 2O3(s)2Fe(s)+3CO2(g) △H=+a kJ/mol
②3C(石墨，s)+Fe2O3(s)=2Fe(s)+3CO(g) △H=+489.0 kJ/mol
③C(石墨，s)+CO2(g)=2CO(g) △H=+172.5 kJ/mol
则a=____。

若在恒温恒容密闭容器中发生反应①，当达到平衡后，充入CO2，则达到新平衡后CO的体积分数____(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，其转化率_____。

(2)炼铁时需要用石灰石除去铁矿石中的脉石，该过程中涉及反应：。

若在恒温恒容的密闭容器中进行上述反应达到平衡状态，在t1时刻向平衡体系中充入1 mol CO2，t2时刻反应重新达到平衡，画出t1时刻后的正逆反应速率随时间变化的图像_____。

(3)CH4与CO2反应得到合成气的原理为。

某小组向体积是1 L的一密闭容器中充入物质的量均是1 mol的CH4与CO2，反应过程中CO2的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。

①压强：p1____p2(填“>”或“<”)。

②1100℃、p1条件下，20 min时反应达到平衡状态，则0~20 min内CH4的反应速率
v(CH4)=___mol/(L∙min)，反应的平衡常数K p=___(用含p1的代数式表示，K p为以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。

(4)通过电化学方法可有效实现以CO2和水为原料合成甲酸，其原理示意图如下：
则A极的电极反应式为___；若生成1 mol甲酸，则反应中转移电子的物质的量为____mol。

化学反应原理综合题
1.H2S广泛存在于天然气等燃气及废水中，热分解或氧化H2S有利于环境保护并回收硫资源。

回答下列问题：
(1)用氯气除去废水中H2S的反应为Cl2(aq)+H2S(aq) ⇌S(s)+2HCl(aq)，该反应的正、逆反应速率表达式分别为v
正=k正
×c(Cl2)×c(H2S)，v逆=k逆×c2(HCl)，(k正、k逆分别为正、逆反应的反应
速率常数，只与温度有关)，化学平衡常数K与k
正、k
逆
的关系是_______。

(2)H2S可用于高效制取氢气，发生的反应为2H2S(g) ⇌S2(g)+2H2(g).若起始时容器中只有H2S，平衡时三种物质的物质的量与裂解温度的关系如图1所示：
①A、B两点化学平衡常数较大的是_______(填“K A”或“K B”)。

②A点时S2的体积分数是_______。

③若在两个等体积的恒容容器中分别加入2.0 mol H2S、1.0 mol H2S，测得不同温度下H2S的平衡转化率如图2所示。

代表1.0 mol H2S分解的曲线是_______(填“甲”或“乙”)；M、N两点容器内的压强：P(N)_______2P(M)(填“大于”或“小于”)。

(3)Binoist等进行了H2S热分解实验：2H2S(g)=2H2(g)+S2(g)，开始时，当1mol H2S与23.75mol Ar混合，在101kPa及不同温度下反应达平衡时H2、H2S及S2(g)的体积分数如图3所示，
该反应在Q点对应温度下的平衡常数Kp=_______kPa(K为以分压表示的平衡常数，分压=总压x物质的量分数，结果保留小数点后两位)。

(4)利用如图所示的电化学装置处理工业尾气中的硫化氢可实现硫元素的回收，写出甲电极上的电极方程式_______。

【答案】20% 甲小于 1.01
【详解】
(1)，平衡时，k 正×c(Cl2)×c(H2S) =k逆×c2(HCl)，联立可得；
(2)①升高温度，生成物的物质的量增大，所以促进平衡正向移动，即该反应为吸热反应，
K B>K A；
②由于生成物H2：S2=2:1，所以n对应的是H2的物质的量即S2的气体分数为；
③2mol的容器与1mol的容器相比下，利用等效的思想，相当于加压，即转化率更小，所以甲对应的1 molH2S分解的曲线；M、N点的转化率相同，均为45%，则反应后总物质的量分别为2+2a，1+2a；根据阿伏伽德罗定律，，所以；
(3)Q点时，H2和H2S体积分数相同，，此时2a=1-2a，解得a=0.25，
，，所以；
(4)根据反应物和生成物可得，甲电极上的电极方程式。

2.第五届联合国环境大会(UNEA-5)于2021年2月份在肯尼亚举行，会议主题为“加大力度保护自然，实现可持续发展”。

有效去除大气中的H2S、SO2以及废水中的硫化物是环境保护的重要课题。

(1)氨水可以脱除烟气中的SO2.氨水脱硫的相关热化学方程式如下：
2NH3(g)+H2O(1)+SO2(g)=(NH4)2SO3(aq)∆H=akJ∙mol-1
(NH4)2SO3(aq)t+H2O(l)+SO2(g)=2NH4HSO3(aq)∆H=bkJ∙mol-1
2(NH4)2SO3(aq)+O2(g)=2(NH4)2SO4(aq)∆H=ckJ∙mol-1
反应NH3(g)+NH4HSO3(aq)+O2(g)=(NH4)2SO4(aq)的∆H=_______。

(用含a、b、c的代数式
表示)kJ∙mol-1)。

(2)SO2可被NO2氧化：SO2(g)+NO2(g)⇌SO3(g)+NO(g)。

当温度高于225℃时，反应速率v正=k 正∙
c(SO2)∙c(NO2)，v逆=k逆∙c(SO3)∙c(NO)，k正、k逆分别为正、逆反应速率常数。

在上述温度范
围内，k
正、k
逆
与该反应的平衡常数K之间的关系为_______。

(3)在一定条件下，CO可以去除烟气中的SO2，其反应原理为2CO(g)+SO2(g)⇌2CO2(g)+S(g) ∆H>0。

其他条件相同、以γ-Al2O3作为催化剂，研究表明，γ-Al2O3在240℃以上发挥催化作用。

反应相同的时间，SO2的去除率随反应温度的变化如图1所示。

下列有关SO2大除率的说法正确的是_______(填标号)。

A.240°C以下，SO2能够被催化剂吸附，温度升高，吸附能力减弱，SO2去除率降低
B.以γ-Al2O3作为催化剂，SO2去除率最高只能达到80%
C.温度高于500℃，SO2去除率降低是因为催化剂的活性降低
(4)在气体总压强分别为p1和p2时，反应2SO3(g)⇌2SO2(g)+O2(g)在不同温度下达到平衡，测得SO3(g)及SO2(g)的物质的量分数如图2所示：
①压强：p1_______(填“>”或“<”)p2。

②若p1=0.81MPa，起始时充入一定虽的SO3(g)发生反应，计算Q点对应温度下该反应的平衡常数K p=_______(用平衡分压代替平衡浓度计算。

分压=总压×物质的量分数)MPa。

(5)电化学氧化法是一种高效去除废水中硫化物的方法，电解NaHS溶液脱硫的原理如图3所示。

碱性条件下，HS-首先被氧化生成中间产物S，S容易被继续氧化而生成硫单质。

①阳极HS-氧化为S的电极反应式为_______。

②电解一段时间后，阳极的石墨电极会出现电极饨化，导致电极反应不能持续有效进行，其原因是_______。

【答案】AC ＞0.06 nHS-―2(n-1)e－+nOH－＝S+nH2O 阳极产生的硫覆盖在石墨电极表面，导致石墨电极导电性下降
【详解】
(1)已知：
①2NH3(g)+H2O(1)+SO2(g)=(NH4)2SO3(aq)∆H=akJ∙mol-1
②(NH4)2SO3(aq)t+H2O(l)+SO2(g)=2NH4HSO3(aq)∆H=bkJ∙mol-1
③2(NH4)2SO3(aq)+O2(g)=2(NH4)2SO4(aq)∆H=ckJ∙mol-1
依据盖斯定律（①－②+③）/2即得到反应NH3(g)+NH4HSO3(aq)+O2(g)=(NH4)2SO4(aq)的∆H=kJ∙mol-1。

(2)在上述温度范围内，该反应的平衡常数K＝[c(SO3)∙c(NO)]/[c(SO2)∙c(NO2)]，由于平衡时正
∙c(SO2)∙c(NO2)=v逆=k逆∙c(SO3)∙c(NO)，所以
逆反应速率相等，则v
正=k正
[c(SO3)∙c(NO)]/[c(SO2)∙c(NO2)]=k正/k逆，即；
(3)A. 催化剂γ-Al2O3的比表面积大，具有吸附性，温度较低时（小于240℃），SO2能够被催化剂吸附，SO2含量降低，随着温度的升高催化剂的吸附能力减弱，导致催化剂吸附的SO2减少，A正确；
B.催化剂不能影响转化率，B错误；
C.温度高于500℃，由于温度升高会降低催化剂的活性，因此SO2去除率降低是因为催化剂的活性降低，C正确；
答案选AC；
(4)①当温度相同时，增大压强，平衡逆向进行，SO3含量升高，所以根据图像可知压强p1＞p2；
②若p1=0.81MPa，起始时充入一定量的SO3(g)发生反应，计算
Q点对应温度下平衡时SO3的物质的量分数是0.5，则依据三段式可知
因此，解得x＝0.2，所以该反应的平衡常数K p=MPa＝
0.06MPa。

(5)①阳极HS-失电子首先被氧化生成中间产物S，电极反应式为nHS-―2(n-1)e－+nOH－＝
S+nH2O；
②由于阳极生成的S容易被继续氧化而生成硫单质，硫单质不导电，覆盖在石墨电极表面，从而导致石墨电极导电性下降。

3.NO x的含量是空气质量的一个重要指标，减少NO x的排放有利于保护环境。

I. SCR法(选择性催化还原技术)是一种以NH3作为还原剂，将烟雾中NO x分解成无害的N2
和H2O的干法脱硝技术。

①4NH3(g) + 5O2(g) = 4NO(g) + 6H2O(g) ∆H1= -907. 28 kJ/mol
②4NH3(g) + 3O2(g) = 2N2(g) + 6H2O(g) ∆H2 = -1269. 02 kJ/mol
③4NH3(g) + 6NO(g) = 5N2(g) + 6H2O(g) ∆H3
(1)反应③∆H3=___________。

(2)现向某2 L密闭容器中分别投入一定量的NH3、NO发生反应③，其他条件相同时，在甲、乙两种催化剂的作用下，NO的转化率与温度的关系如图1所示。

工业上应选择催化剂
___________(填“甲”或“乙”)，原因是___________。

在催化剂甲的作用下，温度高于210°C时，NO转化率降低的可能原因___________。