2022年高考化学新情境题复习专题《化学反应原理综合题》

2022年高考化学新情境题复习专题《化学反应原理综合题》 1．（2021·安徽合肥·一模）2CO 资源化在推进能源绿色转型，实现“碳达峰、碳中和”中具有重要意义。

Ⅰ. 2CO 与4CH 催化重整制合成气是研究热点之一、发生的主要反应有：
反应①：-12421CO (g)+CH (g)
2CO(g)+2H (g)ΔH =+248.0kJ mol 反应②：2222CO (g)+H (g)CO(g)+H O(g)ΔH
(1)有关化学键键能数据如表： 化学键
H-H H-O C=O C O ≡
键能/()1kJ mol -⋅ 436 463 803 1076
则反应②的反应热2ΔH =_______1kJ mol -⋅。

(2)对于上述反位体系，下列说法错误的是_______。

A ．增大2CO 的浓度，反应①②的正反应速率均增加
B ．恒容密闭容器中当气体密度不变时，反应达到平衡状态
C ．加入催化剂，可提高4CH 的平衡转化率
(3)恒压下进行2CO 与4CH 催化重整实验。

初始压强为0p ，起始投料
()()42n CH =n CO =10mol ，2CO 和4CH 的平衡转化率随温度变化曲线如图所示。

①曲线_______(填“A”或“B”)表示2CO 的平衡转化率。

②800K ，反应至4CH 转化率达到X 点时，v(正)_______v(逆)(填“>”、“<”或“=”)。

若要使4CH 的转化率由X 点达到Y 点，改变的外界条件可以是_______(答一条即可)。

③800K ，反应①的分压平衡常数p K =_______(分压=总压×物质的量分数)。

Ⅰ.利用电化学装置可实现2CO 和4CH 两种分子的耦合转化，其原理如图所示。

(4)阴极的电极反应式为_______。

【答案】(1)+40.0
(2)BC
(3) A > 增大2CO 的浓度或分离出产物等均可 20p /192
(4)22CO 2e 2H CO H O -+++=+
【解析】
(1)反应②的反应热2ΔH =反应物的总键能-生成物的总键能=2×803+436-1076-
2×463=+40.01kJ mol -⋅；
(2)A ．增大2CO 的浓度，反应物的浓度增大，则反应①②的正反应速率均增加，A 正确；
B ．恒容密闭容器中体积不变，混合气体的总质量不变，则气体密度一直保持不变，不能说明反应达到平衡状态，B 错误；
C ．加入催化剂，化学平衡不移动，4CH 的平衡转化率不变，C 错误；
故选：BC ；
(3)①2CO 参与了2个反应，而4CH 只参与1个反应，相同情况下2CO 消耗更多，平衡转化率更大，曲线A 表示2CO 的平衡转化率；
②曲线B 表示4CH 的平衡转化率，800K ，反应至4CH 转化率达到X 点时小于平衡转化率，反应向正反应方向进行，则v(正)> v(逆)；若要使4CH 的转化率由X 点达到Y 点，即使反应达到平衡，改变的外界条件可以是增大2CO 的浓度或分离出产物等均可；
③800K ，2CO 的平衡转化率为40%，转化的物质的量10 mol×40%=4mol ，4CH 的平衡转化率为20%，转化的物质的量10 mol×20%=2mol ，列三段式：反应①：
242++/mol 1010
00/mol 22
4CO (g)CH (g)
2CO(g)24/mol 10-2-2H =(g)684+2=64-2=2
起始量转化量平衡量，反应②：222++/mol 104
00/mo CO (g)H (g)
CO(g l 22
22/mol 10-2-2=64-2=22+4=62
)H O(g)起始量转化量平衡量，在恒温恒容下，压强之比等于物质的量之比，则0p 10+10=6+8+6+2+2p ，解得平衡时总压强为p=06p 5
，反应①的分压平衡常数2222002p 224006626(
p )(p )p(CO)p(H )245245==6686p(CO )p(CH )(p )(p )245245K ⨯⨯⨯⋅=⋅⨯⨯⨯20p 192；
(4)
由原理图可知，A 电极上CO 2→CO ，C 元素化合价降低、发生还原反应，则A 电极为
阴极，B 电极为阳极，阴极反应式为22CO 2e 2H CO H O -+++=+。

2．（2022·江西·模拟预测）国家主席习近平提出了中国应对气候变化的两个目标：二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，于2060年前实现碳中和。

因此，研发CO 2利用技术、降低空气中CO 2含量成为了研究热点。

为减少CO 2对环境造成的影响，可采用“CO 2催化加氢制甲醇”方法将其资源化利用。

该反应体系中涉及以下两个反应：
I.CO 2(g)+3H 2(g)→CH 3OH(g)+H 2O(g) ΔH 1
II.CO 2(g)+H 2(g)→CO(g)+H 2O(g) ΔH 2
回答下列问题：
(1)反应I 、II 的InK(K 代表化学平衡常数)随1T
(温度的倒数)的变化如图所示。

ΔH 1________0(填“大于”或“小于”或“等于”)；升高温度，反应
CO(g)+2H 2(g)→CH 3OH(g)的化学平衡常数________(填“增大”或“减小”或“不变”)。

(2)上述反应体系在一定条件下建立平衡后，下列说法正确的有________。

A ．增大CO 的浓度，反应I 的平衡向正反应方向移动
B ．降低温度，反应I 和II 的正、逆反应速率都减小
C ．恒温恒容下充入氦气，反应I 的平衡向正反应方向移动
D ．增大压强，反应I 和II 重新达到平衡的时间不同
(3)恒压下将CO 2和H 2按体积比1：3混合，在不同催化剂作用下发生反应I 和反应II ，在相同的时间段内CH 3OH 的选择性和产率随温度的变化如图。

其中：CH 3OH 的选择性=32CH OH 的物质的量反应的CO 的物质的量
×100% ①在上述条件下合成甲醇的工业条件是________。

A ．210Ⅰ
B ．230Ⅰ
C ．催化CZT
D ．催化剂CZ(Zr-1)T
②在230Ⅰ以上，升高温度CO 2的转化率增大，但甲醇的产率降低，原因是
________。

(4)恒温恒压密闭容器中，加入2molCO 2和4molH 2，只发生反应I 和反应II ，初始压强为p 0，在300Ⅰ发生反应，反应达平衡时，CO 2的转化率为50%，容器体积减小20%.则达到平衡时H 2的转化率为________，反应II 的平衡常数K=________(保留两位有效数字)。

【答案】(1) 小于 减小
(2)AB
(3) BD 230Ⅰ以上，温度升高，反应Ⅰ的平衡向逆反应方向移动，反应Ⅰ的平衡向正反应方向移动，但温度对反应Ⅰ的平衡影响更大
(4) 55% 0.22
【解析】
(1)温度T 降低，
1T 增大，由图像可知，反应I 的lnK 随1T 的增大而增大，反应II 的lnK 随1T 的增大而减小，即随着1T
的增大，反应I 的K 增大、反应II 的K 减小。

所以，当温度降低，反应I 的K 增大、平衡正向移动，反应I 为放热反应，ΔH 1小于0；当温度降低，反应II 的K 减小、平衡逆向移动，反应II 为吸热反应，ΔH 2大于0。

依据盖斯定律，
反应CO(g)+2H2(g)→CH3OH(g)可由I-II得到，即焓变ΔH=ΔH1-ΔH2，而ΔH1<0、ΔH2>0，所以ΔH<0，温度升高，平衡逆向移动，化学平衡常数减小。

(2)A．增大一氧化碳浓度，反应II逆向移动，二氧化碳和氢气浓度增大，相当于反应I的反应物浓度增大，反应I正向移动，A正确；
B．降低温度，反应I和II的正、逆反应速率都减小，B正确；
C．恒温恒容下充入氦气，各物质浓度不变，平衡不移动，C错误；
D．增大压强，反应I平衡正向移动、反应II平衡就得逆向移动，当反应I达到平衡时，二氧化碳和氢气浓度不再改变，反应II也得达到平衡，因此增大压强，反应I和II重新达到平衡的时间相同，D错误；
答案选AB。

(3)①由图可知，230Ⅰ时甲醇产率最高，该温度下使用催化剂CZ(Zr-1)T，甲醇选择性较大，答案选BD。

②230Ⅰ以上，温度升高，反应Ⅰ的平衡向逆反应方向移动，反应Ⅰ的平衡向正反应方向移动，但温度对反应Ⅰ的平衡影响更大，所以在230Ⅰ以上，升高温度CO2的转化率增大，但甲醇的产率降低。

(4)由于发生反应I，容器容积减小，设参加反应I的二氧化碳的物质的量为xmol，则
有关系式：
2
COΔn
12
x60.2
⨯
，解得x=0.6mol，则参加反应I的氢气的物质的量为1.8mol，
生成甲醇的物质的量为0.6mol，生成水蒸气的物质的量为0.6mol，而二氧化碳的转化率为50%，则参加反应II的二氧化碳的物质的量为2mol0.5-0.6mol=0.4mol
⨯，反应II消耗氢气0.4mol，生成一氧化碳0.4mol，生成水蒸气0.4mol，平衡时容器中有二氧化碳1mol，氢气
1.8mol，甲醇0.6mol，水蒸气1mol，一氧化碳0.4mol，氢气转化率为
2.2mol
100%=55%
4mol
⨯，
设平衡时容器体积为V，则反应II的平衡常数
0.41
V V
K=0.22
1 1.8
V V
⨯
≈
⨯。

3．（2022·安徽六安·模拟预测）气态含氮化合物是把双刃剑，既是固氮的主要途径，也是大气污染物。

气态含氮化合物及相关反应是新型科研热点。

回答下列问题：
(1)用NH3催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。

已知：
①4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g)ΔH=-akJ/mol
②N2(g)+O2(g)=2NO(g)ΔH=-bkJ/mol
写出N3还原NO至N2和水蒸气的热化学方程式_______。

(2)恒容密闭容器中，在Ni作催化剂条件下，NH3分解反应如下：2NH3(g)
N2(g)+3H2(g)，不同温度下，NH3分解率随时间变化如图所示，v正=k正·c2(NH3)，v逆=k
逆·c(N 2)·c 3(H 2)；NH 3的初始浓度为c 1，T 1时NH 3分解反应达到平衡时k =k 正逆
_______；曲线①②中，k 正-k 逆值较小的曲线为_______。

(3)东南大学王金兰课题组提出合成氨的“表面氢化机理”如图所示，在较低的电压下实现氮气的还原合成氨。

已知：
第一步：*+H+e -=*H(快)(吸附在催化剂表而的物种用*表示)
第二步：N 2+2*H=中间体(吸附在催化剂表面)(慢)
第三步：_______(快)
第三步的方程式为_______，上述三步中的决速步为第二步，原因是_______。

该法较传统工业合成氨法，具有能耗小、环境友好的优点。

(4)向一恒定温度的刚性密闭容器中充入物质的量之比为1：1的N 2和H 2混合气体，初始压强为30MPa ，在不同催化剂作用下反应，相同时间内H 2的转化率随温度的变化如图所示，b 点v 正_______v 逆(填“>、<"或“=”)。

图中a 点混合气体平均相对分子质量为18.75，a 点对应温度下反应的平衡常数Kp=_______(保留两位有效数字，Kp 为以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)
(5)氨不仅应用于化肥生产，也可以应用于能源领域，与氢氧燃料电池比，氨氧燃料电池有其独特优势，某研究小组设计的氨氧燃料电池装置如图：
则电极1的电极反应式为_______，标准状况下，当3.36LO 2参加反应时，生成N 2的物质的量为_______。

【答案】(1)4NH 3(g)+6NO(g)=5N 2(g)+6H 2O(g)ΔH=(3b-a)kJ/mol
(2) 0.12(c 1)2 ②
(3) +-223*N H +4H +4e =2NH N 2与*H 反应过程中N≡N 键断裂需要较高的能量
(4) > 0.014MPa -2
(5) 2NH 3-6e -+6OH -=N 2+6H 2O 0.1mol
【解析】
(1)根据盖斯定律，(①-②×3)可得4NH 3(g)+6NO(g)=5N 2(g)+6H 2O(g)ΔH=(3b-a)kJ/mol ；
(2)图像是NH 3分解率和时间的关系，先达到平衡，说明温度高，即T 1>T 2，当反应达
到平衡，V 正=V 逆，23
322v =k c (NH )=v =k (N )c (H )⋅⋅⋅正逆逆正推出32223k c(N )c (H )==K k c (NH )⋅正逆，达到平衡时，NH 3的分解率为40%，此时消耗c(NH 3)=0.4c 1mol/L ，c(N 2)=0.2c 1mol/L ，达到平衡时，c(NH 3)=0.6c 1mol/L ，c(N 2)=0.2c 1mol/L ，c(H 2)=0.6c 1mol/L ，K=
33
2221112231c(N )c (H )0.2c (0.6c )==0.12(c )c (NH )(0.6c )
⋅⨯，即21k =0.12(c )k 正逆；k 正-k 逆值较小，说明反应向逆反应方向进行程度增大，根据图像，温度升高NH 3的分解率增大，即温度越低，向逆反应方向进行程度越大，k 正-k 逆值较小为②；
(3)由题中图示信息可知，第二步中间产物为*N 2H 2，则第三步的方程式为：+-223*N H +4H +4e =2NH ，N 2与*H 反应过程中N≡N
键断裂，需要较高的能量，所以三步中
的决速步为第二步；
(4)根据图示可知：在b 点时末达到该温度下H 2的最大转化率，说明反应正向进行，故反应速率大小关系：v 正>v 逆；平均相对分子质量为15的N 2和H 2的混合气体中N 2、H 2的物质的量的比是1:1,假设混合气体中N 2、H 2的物质的量都是1mol ，混合气体总质量为m=28g+2g=30g ，若a 点混合气体平均相对分子质量为18.75，则此时混合气体总物质的量是m(总)=30g =1.6mol 18.75g/mol
，反应减少了0.4mol,根据方程式N 2(g)+3H 2(g)=2NH 3(g)中物质反应转化关系可知：反应减少0.4mol ，反应产生0.4molNH 3，反应消耗0.2molN 2和0.6molH 2，平衡时n(N 2)=1mol-0.2mol=0.8mol,，n(H 2)=1mol-0.6mol=0.4mol ，n(NH 3)=0.4mol ，平衡时的压强p=
1.630=2⨯24MP ，20.8mol p(N )=24MPa=12MPa 1.6mol ⨯，230.4mol p(H )=p(NH )=24MPa=6MPa 1.6mol
⨯，所以22
-23p 3322p (NH )(6MPa)K ==0.014MPa p(N )p (H )(12MPa)(6MPa)
≈⨯⨯； (5)电极1为负极，氨气失去电子生成氮气和水，电极反应式为：2NH 3-6e -+6OH -=N 2+6H 2O ；标准状况下，3.36LO 2的物质的量是0.15mol ，若其参加反应，电子转移的物质的量是0.15mol×4=0.6mol ，根据得失电子守恒，可知生成N 2的物质的量为0.1mol 。

4．（2022·河南许昌·二模）二甲醚既是重要的工业品，也是燃料电池制氢的重要原料。

二甲醚水蒸气重整制氢的总反应为CH 3OCH 3(g)+(1+2x)H 2O(g)⇌(4+2x)H 2(g)+2(1-x)CO(g)+2xCO 2(g)，其过程包括：
I.CH 3OCH 3(g)+H 2O(g)⇌2CH 3OH(g) ∆H 1=+23.6kJ·mol -1
II.CH 3OH(g)+H 2O(g)⇌CO 2(g)+3H 2(g) ∆H 2=+49.5kJ·mol -1
III.CH 3OH(g)⇌CO(g)+2H 2(g) ∆H 3=+90.7kJ·mol -1
IV.CO(g)+H 2O(g)⇌CO 2(g)+H 2(g) ∆H 4=-41.2kJ·mol -1
回答下列问题：
(1)反应I 能自发进行，则该反应的熵变∆S___________0(填“大于”或“小于”)。

(2)反应II 的平衡常数可表示为___________[用K(III)、K(IV)表示]。

(3)根据反应I 、II 、III 、IV 计算重整总反应的焓变∆H=______kJ·mol -1(列出含x 的计算式即可)。

(4)CO 2的选择性(22CO CO CO 产生的物质的量产生和的总物质的量
)与水醚比[n(H 2O)/n(CH 2OCH 3)]和温度的关系如图1所示；423K 时，平衡时H 2的物质的量分数与水醚比的关系如图2所示：
①图1中相同温度下，水醚比越大CO2的选择性越高的原因是________；相同水醚比时，温度升高CO2的选择性降低的原因是______。

②图2中水醚比大于3时，随水醚比的增大H2的物质的量分数减小的原因是______。

(5)反应Ⅰ若在一定温度下、恒压容器中进行，总压为p，CH3OH的平衡转化率为ɑ，平衡时，CO的分压为_______；该反应的平衡常数K p=_________(用含p、ɑ的代数式表示，K p为以分压代替浓度表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。

【答案】(1)大于
(2)K(Ⅰ)·K(Ⅰ)
(3)23.6+2x×49.5+2(1-x)×90.7
(4)提高水醚比有利于反应Ⅰ、Ⅰ正向进行温度升高时，反应Ⅰ正向进行增大的CO2的量小于反应Ⅰ逆向进行减小的CO2的量水醚比大于3时，再增大水醚比，气体的总物质的量及H2O(g)的物质的量分数均增大或过量的水蒸气产生稀释作用
(5)
1+2p
αα
3
2
2
4
(1)(1+2)
p
α
αα
-
【解析】
(1)反应Ⅰ能自发进行，则需要在一定温度条件下满足∆H-T∆S＜0，该反应的∆H＞0，则只有∆S大于0才能满足；
(2)反应Ⅰ+反应IV可得反应Ⅰ，所以反应Ⅰ的平衡常数可表示为K(Ⅰ)·K(Ⅰ)；
(3)根据盖斯定律Ⅰ+2x×Ⅰ+2(1-x)×Ⅰ可得总反应的∆H=(23.6+2x×49.5+2(1-
x)×90.7)kJ/mol；
(4)①反应Ⅰ、Ⅰ会生成CO2，提高水醚比有利于反应Ⅰ、Ⅰ正向进行；反应Ⅰ为吸热反应，反应Ⅰ为放热反应，温度升高时，反应Ⅰ正向进行增大的CO2的量小于反应Ⅰ逆向进行减小的CO2的量，导致CO2的选择性降低；
②水醚比大于3时，再增大水醚比，气体的总物质的量及H2O(g)的物质的量分数均增大，且过量的水蒸气产生稀释作用，所以随水醚比的增大H2的物质的量分数减小；
(5)设初始投料为1molCH3OH，平衡时转化率为ɑ，列三段式有：
32CH OH(g)
CO(g)+2H (g)1
00212α
ααααα
-起始转化平衡 所以CO 的分压为12p αααα-++=1+2p αα；同理可得CH 3OH 的分压为11+2p αα
-，H 2的分压为21+2p αα，所以K p =22()1+21+211+2p p p αααααα
⨯-=3224(1)(1+2)p ααα-。

5．（2022·四川成都·模拟预测）某兴趣小组了解到空气燃料实验系统可利用二氧化碳和水直接合成甲醇，结合新闻信息他们推测其工作时反应原理如下：
I.CO 2(g)+H 2O(l)⇌CO(g)+H 2(g)+O 2(g) ∆H=+akJ·mol -1
II.CO(g)+2H 2(g)⇌CH 3OH(g) ∆H=-bkJ·mol -1
已知：2H 2(g)+O 2(g)=2H 2O(l) ∆H=-ckJ·mol -1
(1)2CO 2(g)+4H 2O(l)=2CH 3OH(g)+3O 2(g)的∆H 为___________kJ·mol -1
(2)其他条件不变，CO 2平衡转化率与温度的关系如下图所示，T 1之前CO 2平衡转化率随温度升高而增大的原因是___________
(3)TⅠ时，在体积为2L 的密闭容器中加入2molCO 和1molH 2发生反应，经5min 达到平衡，此时H 2的浓度为0.1mol·L -1。

回答下列问题：
①下列叙述能判断反应达到平衡的是___________(填正确答案标号)；
A ．v 正(CO)=2v 逆(H 2)
B ．消耗0.1molCO 的同时消耗0.1mol 的甲醇
C ．CO 转化率不再变化
D ．混合气体的密度不再变化
②0~5min 内用CO 表示的反应速率为___________，反应的平衡常数
K=___________；
③TⅠ时，向容器中再加入2molCO 和1molH 2，重新达到平衡时CO 的浓度___________(填“大于”“小于”或“等于”)原平衡的2倍。

(4)利用原电池原理同样可以处理CO 2变废为宝，下图是“Na-CO 2”电池工作原理，吸收的CO 2都转化为固体沉积物，其中有二转化为Na 2CO 3固体，电池正极的电极反应式为___________。

【答案】(1)+2a-2b+c
(2)T 1之前主要发生反应CO 2(g)+H 2O(l)⇌CO(g)+H 2(g)+O 2(g)，该反应吸热，升高温度，平衡正向移动，CO 2转化率升高
(3) BC 110.04mol L min --⋅⋅ 25 小于 (4)+2233CO 4e 4Na 2Na CO C -++=+ 【解析】
(1)I.CO 2(g)+H 2O(l)⇌CO(g)+H 2(g)+O 2(g) ∆H=+akJ·mol -1 II .CO(g)+2H 2(g)⇌CH 3OH(g) ∆H=-bkJ·mol -1 Ⅰ.2H 2(g)+O 2(g)=2H 2O(l) ∆H=-ckJ·mol -1
根据盖斯定律I×2＋II×2-Ⅰ得2CO 2(g)+4H 2O(l)=2CH 3OH(g)+3O 2(g)的∆H=+2akJ·mol -1-2bkJ·mol -1+ ckJ·mol -1=(+2a-2b+c) kJ·mol -1；
(2)T 1之前主要发生反应CO 2(g)+H 2O(l)⇌CO(g)+H 2(g)+O 2(g)，该反应吸热，升高温度，平衡正向移动，CO 2转化率升高。

(3)①A ．反应达到平衡状态时2v 正(CO)= v 逆(H 2)，所以v 正(CO)=2v 逆(H 2)时反应不平衡，故不选A ；
B ．消耗0.1molCO 的同时消耗0.1mol 的甲醇，说明正逆反应速率相等，反应一定达到平衡状态，故选B ；
C ．CO 转化率不再变化，说明CO 浓度不变，反应一定达到平衡状态，故选C ；
D ．反应前后气体总质量不变，容器体积不变，密度是恒量，混合气体的密度不再变化，反应不一定平衡，故不选D ；
选BC ；
②
()()()
()()()
23+mol/L 10.50
mol/L 0.20.40.2CO g mol/L 0.8
0.1
0.2H g CH OH g 2
初始转化平衡
0~5min 内用CO 表示的反应速率为1
110.2mol L 0.04mol L min 5min
---⋅=⋅⋅
，反应的平衡常数
K=
2
0.2
=250.80.1⨯；
③TⅠ时，假设把2molCO 和1molH 2放入另外一个完全相同的容器内，达到平衡，CO 的浓度0.8mol/L ，然后把两个容器内的气体压入1个容器，平衡正向移动，所以重新达到平衡时CO 的浓度小于原平衡的2倍。

(4)
根据“Na-CO 2”电池工作原理图，负极是钠失电子生成钠离子，CO 2都转化为固体沉积物，其中有二转化为Na 2CO 3固体，正极二氧化碳得电子生成碳和碳酸钠，电池正极的电
极反应式为+
2233CO 4e 4Na 2Na CO C -++=+。

6．（2022·广东深圳·一模）N 2O 是《联合国气候变化框架公约》所列六种温室气体之一。

目前，直接催化分解法是消除N 2O 的主要方法，该过程中发生的反应如下：
i.2N 2O(g)2N 2(g)+O 2(g) △H 1 ii.2N 2O(g)N 2(g)+2NO(g) △H 2 iii.4N 2O(g)
3N 2(g)+2NO 2(g) △H 3
回答下列问题：
(1)根据盖斯定律，反应2NO(g)+O 2(g)
2NO 2(g)的△H =___(写出代数式即可)。

(2)已知反应i 在任意温度下均能自发进行，则反应i 为___(填“吸热”或“放热”)反应。

(3)反应i 的势能曲线示意图如图(…表示吸附作用，A 表示催化剂，TS 表示过渡态分子)：
①过程Ⅰ中最大势能垒(活化能)为___kcal·mol -1。

②下列有关反应i 的说法不正确的是___(填标号)。

A ．过程Ⅰ中有极性键断裂 B ．过程Ⅰ、Ⅰ、Ⅰ中都有N 2生成
C ．该反应中只有两种物质能够吸附N 2O 分子
D ．过程Ⅰ中间体A—O 2可释放O 2也可吸附N 2O 分子
(4)模拟废气中N2O直接催化分解过程。

①515Ⅰ时，将模拟废气(N2O体积分数为40%)以6000m3·h-1的速度通过催化剂，测得N2O的转化率为40%，则平均反应速率v(N2O)为____m3·h-1。

欲提高N2O的转化率，可采取的措施为____(任写一条)。

物
N2N2O O2CO2NO NO2
质
n(投
1934 6.52500
料)/mol
n(平
50x202522
衡)/mol
②TⅠ和P0kPa时，在恒压密闭容器中进行模拟实验。

各组分的相关信息如表：
其中x=____，N2O的平衡转化率为____(保留三位有效数字)；该温度下，反应
2N2O(g)2N2(g)+O2(g)的压强平衡常数K p=___kPa(以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。

【答案】(1)△H3-△H1-△H2
(2)放热
(3)82.17C
(4)960减压(或升温、将废气缓慢通过催化剂等)197.1%500p o
【解析】
(1)i.2N2O(g)2N2(g)+O2(g)△H1
ii.2N2O(g)N2(g)+2NO(g)△H2
iii.4N2O(g)3N2(g)+2NO2(g)△H3
根据盖斯定律，将iii-i-ii得：反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的△H=△H3-△H1-△H2。

答案为：△H3-△H1-△H2；
(2)已知反应i在任意温度下均能自发进行，则表明反应i为任意条件下的自发反应，其∆S＞0，则∆Ｈ＜０，所以该反应为放热反应。

答案为：放热；(3)
①过程Ⅰ中最大势能垒(活化能)为活化分子的最高能量与分子平均能量的差值，即为
37.49 kcal·mol-1-(-44.68 kcal·mol-1)= 82.17kcal·mol-1。

②A．过程Ⅰ中，N2O转化为N2等，断裂为氮氧共价键，其为极性键，A正确；
B．从图中可以看出，过程Ⅰ、Ⅰ、Ⅰ中都有N2生成，B正确；
C．从图中可以看出，A、A-O、A-O2都能吸附N2O，所以该反应中有三种物质能够吸附N2O分子，C不正确；
D ．从图中看出， A-O 2在过程Ⅰ中转化为A ，从而释放出O 2，在过程Ⅰ中吸附N 2O 分子，D 正确；
故选C 。

答案为：82.17；C ；
(4)①515Ⅰ时，将模拟废气(N 2O 体积分数为40%)以6000m 3·h -1的速度通过催化剂，测得N 2O 的转化率为40%，则平均反应速率v(N 2O)为6000m 3·h -1×40%×40%=960m 3·h -1。

由于反应为气体分子数增大的分解反应，所以欲提高N 2O 的转化率，可采取的措施为：减压(或升温、将废气缓慢通过催化剂等)。

②利用表中数据，可建立以下三段式：
2222N O(g)
2N (g)O (g)(mol)3419 6.5
(mol)272713.5(mol)
150
20
+起始量变化量平衡量 222N O(g)
N (g)2NO(g)(mol)34190(mol)212(mol)
150
2
+起始量变化量平衡量
2224N O(g)
3N (g)2NO (g)(mol)34190(mol)432(mol)
1
50
2
+起始量变化量平衡量
由分析可得出，其中x=1，N 2O 的平衡转化率为
2724
100%97.1%34
++⨯≈；该温度下，反应2N 2O(g)
2N 2(g)+O 2(g)的压强平衡常数K p =2
00202050p (p )1001001(p )100
⨯kPa ==500p o kPa 。

答案为：960；减压(或升温、将废气缓慢通过催化剂等)；1；97.1%；500p o 。

【点睛】
虽然N 2O 发生三个分解反应，但在平衡混合气中，不同反应中的同一种物质，物质的量相同。

7．（2022·上海崇明·一模）保护生态环境，实现可持续发展。

试回答下列有关NO 无害化处理的问题。

Ⅰ.在汽车排气系统中安装三元催化转化器，可发生反应：
2NO(g) + 2CO(g)
2CO 2(g) + N 2(g)。

在某恒容密闭容器中，通入等物质的量的CO 和NO ，在不同温度(T)下发生上述反应时，c(CO)随时间(t)的变化曲线如下图所示：
(1)该反应的平衡常数表达式为K=_______，由右图分析，该反应的正反应是_______(填“放热”或“吸热”)反应。

若要使K 值增大，可采取的措施为_______(填字母序号)。

a.增大c(NO)
b.增加压强
c.降低温度
d.使用催化剂
e.升高温度 (2)温度为T 1时，反应达到平衡时NO 的转化率为_______，温度为T 2时，从起始到建立平衡，υ(N 2)=_______11mol L s --⋅⋅。

Ⅰ.目前烟气脱硝采用的技术有无催化剂的选择性还原法(SNCR)和使用催化剂的选择性还原法(SCR)。

若用NH 3作还原剂，则主要反应均可表示为：4NH 3(g) + 4NO(g) + O 2(g)
4N 2(g) + 6H 2O(l) + Q (Q>0)，其中体系温度对SNCR 技术脱硝效率的影响如下图所示：
(3)当有标准状况下的3.36L 氧气参加反应时，被氧气氧化的NH 3为_______mol 。

(4)①当体系温度过高时，SNCR 技术脱硝效率会降低，其原因是_______； ②SNCR 与SCR 技术相比，SCR 技术的反应温度不能太高，其原因是_______。

【答案】(1) 2222
2c (CO )c(N )
K=c (CO)c (NO)
放热 c (2) 75% 0.05 (3)0.20
(4) 温度过高，SNCR 脱硝技术主要反应的平衡逆向移动 温度太高，降低了催化剂的活性
【解析】
(1)发生反应：2NO(g) + 2CO(g)
2CO 2(g) + N 2(g)，反应的平衡常数表达式为
22222c (CO )c(N )K=c (CO)c (NO)
；由右图分析，温度T 1先平衡，故T 1＞T 2，升高温度反应转化率降低，
该反应的正反应是放热反应；由于K 值只与温度有关，该反应的正反应是放热反应，若要使K 值增大，需要降温，故选c ；
(2)温度为T 1时，CO 的浓度变化量为2.0mol/L-0.5mol/L=1.5mol/L ，根据反应式可知，反应达到平衡时NO 的转化率与CO 的转化率相同， 1.5mol/L
α=
?100%=75%2.0mol/L
，温度为T 2
时，从起始到建立平衡，CO 的浓度变化量为2.0mol/L-0.2mol/L=1.8mol/L ，根据反应式可知N 2的变化量为0.9mol/L ，υ(N 2)= 0.9mol/L÷18s=0.0511mol L s --⋅⋅；
(3)当有标准状况下的3.36L(0.15mol)氧气参加反应时，4NH 3(g) + 4NO(g) + O 2(g)4N 2(g) + 6H 2O(l)，NH 3中N 的化合价为-3，O 元素由0价变为-2价，转移电子为0.6mol ，被氧气氧化的NH 3为0.6mol÷3=0.2mol ；
(4)①此反应为放热反应，当体系温度过高时，SNCR 技术脱硝效率会降低，其原因是温度过高，SNCR 脱硝技术主要反应的平衡逆向移动；
②SNCR 与SCR 技术相比，SCR 技术的反应温度不能太高，如图可知，其原因是温度太高，降低了催化剂的活性。

8．（2022·山东济南·一模）环戊烯(
)常用于有机合成及树脂交联等。

在催化剂
作用下，可通过环戊二烯()选择性氧化制得，体系中同时存在如下反应：
反应I ：(g)+H 2(g)
1
K (g) ΔH 1=-100.3 kJ·mol -1
反应II ：(g)+H 2(g)=
2
K (g) ΔH 2= -109.4 kJ·mol -1
反应III ：(g)+ (g)
3
K 2 ΔH 3
已知选择性指生成目标产物所消耗的原料量在全部所消耗原料量中所占的比例。

回答下列问题，
(1)反应III 的ΔH 3=_______kJ·mol -1。

(2)为研究上述反应的平衡关系，在T°C 下，向某密闭容器中加入a mol 的环戊二烯和4 mol H 2，测得平衡时，容器中环戊二烯和环戊烷(
)的物质的量相等，环戊烯的
选择性为80%，此时H2的转化率为_______%，反应III以物质的量分数表示的平衡常数K x3=_______。

(3)为研究不同温度下催化剂的反应活性，保持其他条件不变，测得在相同时间内，上述反应的转化率和选择性与温度的关系如图所示。

该氢化体系制环戊烯的最佳温度为_______；30°C以上时，环戊烯的选择性降低的可能原因是_______(填标号)。

A．催化剂活性降低B．平衡常数变大C．反应活化能减小
2
(4)实际生产中采用双环戊二烯()解聚成环戊二烯：(g) 解聚
二聚ΔH> 0。

若将3 mol双环戊二烯通入恒容密闭容器中，分别在T1和T2温度下进行反应。

曲线A 表示T2温度下n(双环戊二烯)的变化，曲线B表示T1温度下n(环戊二烯)的变化，T2温度下反应到a点恰好达到平衡。

①曲线B在T1温度下恰好达到平衡时的点的坐标为(m，n)，则m_______2(填“>” “<”或“=”)，由图像计算n的取值范围是_______。

②T2温度下，若某时刻，容器内气体的压强为起始时的1.5倍，则此时
v(正)_______v(逆) (填“>” “<”或“=”)。

【答案】(1)＋9.1
(2)25a16
(3)30A
(4)＜ 4.8＜n＜6＞
【解析】
(1)反应Ⅰ=反应Ⅰ－反应Ⅰ，ΔH3=ΔH1－ΔH2=[－100.3－(－109.4)]kJ·mol－1=＋9.1kJ·mol －1；故答案为＋9.1；
(2)令反应I中消耗xmol环戊二烯，反应Ⅰ中消耗ymol环戊二烯，根据题意可知，达到平衡时n(环戊二烯)=n(环戊烷)=(a－x－y)mol，反应Ⅰ中消耗ymol环戊二烯的同时消耗环戊烷的物质的量ymol，则反应Ⅰ共生成环戊烷的物质的量为(a－x－y＋y)mol=(a－
x)mol，反应Ⅰ消耗氢气的物质的量为(a－x)mol，因此达到平衡时整个容器共消耗氢气的物
质的量为(a－x＋x)mol=amol，氢气的转化率为amol
100%
4mol
⨯=25a；依据选择性的定义，推
出生成环戊烯的物质的量0.8amol，达到平衡时环戊二烯的物质的量为0.2amol，环戊烷的物质的量也为0.2amol，根据反应Ⅰ的特点，反应前后气体系数之和相等，以物质的量分数
表示的平衡常数与以物质的量表示的平衡常数是相等的，即K x3=
2
(0.8a)
0.2a0.2a
⨯
=16；故答案
为25a；16；
(3)根据图像可知，该体系温度为30Ⅰ左右时，环戊烯的选择性和环戊二烯的转化率都很高，因此最佳温度为30Ⅰ；
A．催化剂的活性在一定温度范围内最大，高于或低于这个温度范围，催化剂的活性降低，导致选择性降低，故A符合题意；
B．催化剂对化学平衡移动无影响，故B不符合题意；
C．使用催化剂，降低反应活化能，催化剂的活性降低，活化能应增大，故C不符合题意；
故答案为30；A；
(4)①根据图像可知，相同时间段内，环戊二烯表示的反应速率大于双环戊二烯表示的反应速率，因此T1＞T2，温度高，反应速率快，达到平衡时所用的时间短，即m＜2；在T2温度下，达到平衡，消耗双环戊二烯的物质的量为(3－0.6)mol=2.4mol，此时生成环戊二烯的物质的量为2.4×2mol=4.8mol，因为T1＞T2，该反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，则n＞4.8mol，假设双环戊二烯全部反应，则生成环戊二烯的物质的量为6mol，但该反应为可逆反应，不能进行到底，因此n＜6mol，综上所述，得出n的范围为4.8＜n＜6；故答案为4.8＜n＜6；
②相同条件下，压强之比等于气体物质的量的之比，该反应为气体物质的量增大反应，即向正反应方向进行，气体压强增大，容器内气体的压强为起始时的1.5倍，说明反应向正反应进行，即v(正)＞v(逆)；故答案为＞。

9．（2022·江苏泰州·一模）研究脱除烟气中的
2
SO、NO是环境保护、促进社会可持续
发展的重要课题。

(1)烟气中的NO 可在催化剂作用下用3NH 还原。

①已知：()()()3224NH g 5O g 4NO(g)6H O g +=+ -1ΔH=-905.0kJ mol ⋅
()()()22N g O g 2NO g += -1ΔH=180.5kJ mol ⋅
有氧条件下，3NH 与NO 反应生成2N ，相关热化学方程式为
()()()()()32224NH g 4NO g O g 4N g 6H O g ++=+ ΔH=___________1kJ mol -⋅。

②其他条件相同，以一定流速分别向含催化剂A 和B 的反应管中通入一定比例2O 、3NH 、NO 和2N 的模拟烟气，测得NO 的去除率与温度的关系如图所示。

使用催化剂B ，
当温度高于360Ⅰ，NO 的去除率下降的原因是___________。

(2)2O 在一定条件下能有效去除烟气中的2SO 、NO ，可能的反应机理如图所示，该过程可描述为___________。

(3)尿素[()22CO NH ]溶液可吸收含2SO 、NO 烟气中的2SO ，其反应为
()()22243222SO CO NH H O NH SO CO ++=+。

若吸收烟气时同时通入少量2ClO ，可同时实
现脱硫、脱硝。

①脱硝的反应分为两步。

第一步：2225NO 2ClO H O 5NO 2HCl ++=+。

第二步：2
NO 和()22CO NH 反应生成2N 和2CO 。

第二步的化学反应方程式为___________。

②将含2SO 、NO 烟气以一定的流速通过10%的()22CO NH 溶液，其他条件相同，不通
2ClO 和通少量2ClO 时2ClO 的去除率如图所示。

通少量2ClO 时2SO 的去除率较低的原因是
___________。