資源簡(jiǎn)介

中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺(tái)
第10題　以速率、平衡為中心的原理綜合題
復(fù)習(xí)建議：1課時(shí)(題型突破＋習(xí)題共1課時(shí)；以訓(xùn)練為主)
1．（2024·北京通州·一模）乙烯合成的發(fā)展體現(xiàn)了化學(xué)科學(xué)與技術(shù)的不斷進(jìn)步。
(1)用烴類熱裂解法制乙烯是乙烯工業(yè)化生產(chǎn)的開端。
①乙烷高溫裂解制備乙烯（反應(yīng)Ⅰ）的化學(xué)方程式是 。
②在裂解過程中伴隨反應(yīng)Ⅱ：，在高溫下縮短在反應(yīng)器中的停留時(shí)間可提高乙烯的獲取率，由此判斷反應(yīng)速率：反應(yīng)Ⅰ 反應(yīng)Ⅱ。（填“>”“<”或“=”）
(2)乙炔選擇性加氫制乙烯是石油化工領(lǐng)域重要的發(fā)展階段。
以鈀（Pd）為催化劑可有效提高乙烯產(chǎn)率，在催化劑表面的反應(yīng)機(jī)理如下圖所示（吸附在催化劑表面的粒子用*標(biāo)注）。
①下列說(shuō)法正確的是 。
a．NP-Pd催化反應(yīng)過程中步驟Ⅰ為放熱反應(yīng)
b．ISA-Pd催化反應(yīng)過程中步驟Ⅱ?yàn)闆Q速步驟
c．兩種催化劑均能降低總反應(yīng)的反應(yīng)熱
②吸附態(tài)乙烯（）脫離催化劑表面，可得到，如未及時(shí)脫附，易在催化劑表面繼續(xù)氫化經(jīng)過渡態(tài)Ⅲ后而形成乙烷。制選擇性較好的催化劑是 。
(3)以為原料用不同的方法制乙烯有助于實(shí)現(xiàn)碳中和。
I．干氣重整制乙烯。下圖是2種投料比[，分別為1：1、2：1]下，反應(yīng)溫度對(duì)平衡轉(zhuǎn)化率影響的曲線。
①曲線b對(duì)應(yīng)的投料比是 。
②當(dāng)曲線a、b對(duì)應(yīng)的投料比達(dá)到相同的平衡轉(zhuǎn)化率時(shí)，對(duì)應(yīng)的反應(yīng)溫度與投料比的關(guān)系是 。
Ⅱ．雙金屬串聯(lián)催化劑電催化制乙烯，裝置示意圖如圖所示。
已知：法拉第效率
③ISA-Ni催化劑上發(fā)生的電極反應(yīng)式是 。
④該環(huán)境下，測(cè)得可達(dá)50%，若電路中通過1.2mol電子時(shí)，則產(chǎn)生乙烯的物質(zhì)的量是 mol。
2．（2024屆高考·江蘇南通·統(tǒng)考一模）一種燃煤煙氣中的捕集和資源再利用技術(shù)可通過如下轉(zhuǎn)化過程實(shí)現(xiàn)。
轉(zhuǎn)化I是利用風(fēng)/太陽(yáng)能電廠過剩電力，將轉(zhuǎn)化為等高值產(chǎn)品。
轉(zhuǎn)化II是利用風(fēng)/太陽(yáng)能電廠過剩電力驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)壓縮。
轉(zhuǎn)化III是風(fēng)/太陽(yáng)能電廠發(fā)電低谷時(shí)，利用壓縮推動(dòng)汽輪機(jī)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。
(1)利用氨水可捕集煙氣中的捕集、再生過程中含碳物種的變化如圖所示。
①液相中發(fā)生轉(zhuǎn)化：。X的結(jié)構(gòu)式為 。
②已知：
反應(yīng)的平衡常數(shù) 。
③轉(zhuǎn)化后的溶液通過反應(yīng)解吸釋放。向兩份相同的轉(zhuǎn)化后的溶液中分別加入等體積、等濃度的和溶液，加入溶液后釋放效果更好的原因是 。
(2)以過渡金屬作催化劑，利用如圖所示裝置可實(shí)現(xiàn)“轉(zhuǎn)化1”。
①寫出陰極表面的電極反應(yīng)方程式： 。
②在金屬催化劑表面發(fā)生轉(zhuǎn)化的過程可能為(*表示吸附在催化劑表面)。其中部分物種在催化劑表面的吸附構(gòu)型如圖甲所示，反應(yīng)歷程中的相對(duì)能量如圖乙所示。與Cu催化劑相比，摻雜了Cs的復(fù)合催化劑更有利于的形成，可能原因是 。
(3)從物質(zhì)轉(zhuǎn)化與資源綜合利用角度分析，本工藝中的捕集和資源再利用技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是 。
蓋斯定律的兩大熱點(diǎn)應(yīng)用——計(jì)算和書寫
1.計(jì)算反應(yīng)熱
[示例1]　(1)(2020·全國(guó)卷Ⅱ)乙烷在一定條件可發(fā)生如下反應(yīng)：C2H6(g)===C2H4(g)＋H2(g)　ΔH1，相關(guān)物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如表所示：
物質(zhì) C2H6(g) C2H4(g) H2(g)
燃燒熱ΔH/ (kJ·mol－1) －1 560 －1 411 －286
ΔH1＝________ kJ·mol－1。
(2)已知鍵能數(shù)據(jù)如下：
化學(xué)鍵 H—H C===O C≡O(shè) H—O C—H
E/(kJ·mol－1) 436 799 1 076 465 413
CH4(g)＋H2O(l)===3H2(g)＋CO(g)的ΔH2＝________ kJ·mol－1。
?思維流程
2.書寫熱化學(xué)方程式
3．（2024屆高考·陜西西安·統(tǒng)考一模）2023年9月杭州亞運(yùn)會(huì)開幕式首次使用廢碳再生的綠色甲醇作為主火炬塔燃料，實(shí)現(xiàn)循環(huán)內(nèi)的零排放，助力打造首屆碳中和亞運(yùn)會(huì)。二氧化碳加氫制甲醇的總反應(yīng)可表示為 。
(1)該反應(yīng)一般認(rèn)為通過如下步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)：
①
②
總反應(yīng)的 。
(2)根據(jù)以上信息判斷 與 制取甲醇的反應(yīng)在 （填字母）條件下可自發(fā)進(jìn)行。
A．高溫 B．低溫 C．任何溫度
(3)在恒溫恒容的密閉容器中，能說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是 （填字母）。
A．和 的物質(zhì)的量之比保持不變
B．氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變
C．單位時(shí)間內(nèi)斷裂 鍵同時(shí)斷裂 鍵
D．
(4)在 密閉容器中充入 和 合成 測(cè)得一定時(shí)間內(nèi)混合氣體中 的體積分?jǐn)?shù) 與溫度的關(guān)系如圖所示。
①若溫度為 時(shí)，反應(yīng)15分鐘，，則 分鐘內(nèi)的平均反應(yīng)速率 。
②點(diǎn) ，則反應(yīng)的平衡常數(shù) 。
(5)使用惰性電極通過電解原理也可以制取甲醇，其反應(yīng)裝置如圖所示：
電極a接電源的 極（填“正”或“負(fù)”）；生成甲醇的電極反應(yīng)式為 。
4．（2024·北京·一模）黃鐵礦[主要成分為二硫化亞鐵(FeS2)]、焦炭和適量空氣混合加熱發(fā)生如下反應(yīng)：
i．3FeS2+2C+3O2=3S2+Fe3O4+2CO
(1)反應(yīng)i生成1molS2時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為 mol。
(2)反應(yīng)i所得氣體經(jīng)冷凝回收S2后，尾氣中還含有CO和SO2。將尾氣通過催化劑進(jìn)行處理，發(fā)生反應(yīng)ii，同時(shí)發(fā)生副反應(yīng)iii。
ii．2SO2(g)+4CO(g)S2(g)+4CO2(g)　ΔH<0
iii．SO2(g)+3CO(g)COS(g)+2CO2(g)　ΔH<0
理論分析及實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，600~1000K范圍內(nèi)，SO2平衡轉(zhuǎn)化率接近100%。其他條件相同，不同溫度下，S2、COS平衡產(chǎn)率和10min時(shí)S2實(shí)際產(chǎn)率如圖。
①?gòu)馁Y源和能源利用的角度說(shuō)明用反應(yīng)ii處理尾氣的好處： 。
②隨溫度升高，S2平衡產(chǎn)率上升，推測(cè)其原因是 。
③900K，在10min后繼續(xù)反應(yīng)足夠長(zhǎng)時(shí)間，推測(cè)S2實(shí)際產(chǎn)率的變化趨勢(shì)可能為 。
(3)處理后的尾氣仍含少量SO2，經(jīng)Na2CO3溶液洗脫處理后，所得洗脫液主要成分為Na2CO3、NaHCO3和Na2SO3.利用生物電池技術(shù)，可將洗脫液中的Na2SO3轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫(以S表示)回收。
①該裝置中，正極的電極反應(yīng)式為 。
②一段時(shí)間后，若洗脫液中的物質(zhì)的量減小了1mol，則理論上減小了 mol。
兩大熱點(diǎn)計(jì)算——化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)和化學(xué)平衡常數(shù)
1.化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)
[要點(diǎn)回顧]　速率方程
(1)含義：一定溫度下，化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度以其計(jì)量數(shù)為指數(shù)的冪的乘積成正比。
(2)表達(dá)式
反應(yīng)：aA(g)＋bB(g)??gG(g)＋hH(g)
表達(dá)式：v正＝k正ca(A)·cb(B)(其中k正為正反應(yīng)的速率常數(shù))，v逆＝k逆·cg(G)·ch(H)(其中k逆為逆反應(yīng)的速率常數(shù))。
速率常數(shù)與化學(xué)平衡常數(shù)之間的關(guān)系
推導(dǎo) 一定溫度下，可逆反應(yīng)：aA(g)＋bB(g)??gG(g)＋hH(g)，達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，v正＝k正·ca(A)·cb(B)，v逆＝k逆·cg(G)·ch(H)，因平衡時(shí)v正＝v逆，則k正·ca(A)·cb(B)＝k逆·cg(G)·ch(H)
關(guān)系 ＝＝K
2.化學(xué)平衡常數(shù)
[要點(diǎn)回顧]　Kp含義及表達(dá)式
(1)含義
有氣體參與的反應(yīng)，在化學(xué)平衡體系中，各氣體物質(zhì)的分壓替代平衡濃度，計(jì)算的平衡常數(shù)叫壓強(qiáng)平衡常數(shù)。
(2)表達(dá)式
對(duì)于一般可逆反應(yīng)mA(g)＋nB(g)??pC(g)＋qD(g)，當(dāng)在一定溫度下達(dá)到平衡時(shí)其壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp可表示為Kp＝
其中p(A)、p(B)、p(C)、p(D)表示反應(yīng)物和生成物的分壓，用平衡分壓可以這樣計(jì)算：
分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。
p(總)＝p(A)＋p(B)＋p(C)＋p(D)；
＝＝。
?思維流程
1.根據(jù)“三段式”法計(jì)算平衡體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量濃度。
2.計(jì)算各氣體組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)或體積分?jǐn)?shù)。
3.根據(jù)分壓計(jì)算公式求出各氣體物質(zhì)的分壓，某氣體的分壓＝氣體總壓強(qiáng)×該氣體的體積分?jǐn)?shù)(或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。
4.根據(jù)平衡常數(shù)計(jì)算公式代入計(jì)算。例如，N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)，壓強(qiáng)平衡常數(shù)表達(dá)式為Kp＝。
5．（2024·北京東城·一模）利用零價(jià)鐵(Fe)耦合過硫酸鹽()和過氧化氫產(chǎn)生自由基去除污水中的有機(jī)化合物是目前研究的熱點(diǎn)。其中自由基和HO·產(chǎn)生的機(jī)理如圖所示。
(1)的結(jié)構(gòu)式是，則的結(jié)構(gòu)式是 。
(2)過程ⅰ中反應(yīng)的離子方程式是 。
(3)過程ⅱ會(huì)導(dǎo)致溶液酸性增強(qiáng)，其中硫元素在反應(yīng)前后均為＋6價(jià)。該過程參與反應(yīng)的物質(zhì)還有(填化學(xué)式) 。
(4)探究零價(jià)鐵和混合氧化劑體系降解水樣中有機(jī)化合物M的能力。
Ⅰ.通過加入甲醇或叔丁醇探究不同自由基降解M的能力。測(cè)得M的殘留百分含量隨時(shí)間變化如圖所示。
已知：該實(shí)驗(yàn)條件下，甲醇同時(shí)消耗HO·和，叔丁醇只消耗HO·
a．X中加入的是 (填“甲醇”或“叔丁醇")。
b．0～20min，Z中降解M的自由基主要是HO·，判斷依據(jù)是 。
Ⅱ.探究混合氧化劑中的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)對(duì)水樣中總有機(jī)碳(TOC)去除率的影響。實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，水樣的pH=7且加入的相同，其他條件不變。在相同時(shí)間內(nèi)測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖所示。
注：TOC是以碳的含量表示水中有機(jī)化合物的總量。
a．從①到④，TOC去除率升高的原因是 。
b．從④到⑦，TOC去除率下降的原因是 。
6．（2024屆高考·陜西咸陽(yáng)·統(tǒng)考一模）甲烷是一種清潔能源，也是一種重要的化工原料，常用作合成甲醇。
(1)1840年瑞士化學(xué)家蓋斯通過大量的實(shí)驗(yàn)證明：不管化學(xué)反應(yīng)是 ，其反應(yīng)熱都是相同的，這就是蓋斯定律。已知甲烷、碳單質(zhì)、氫氣的燃燒熱分別為、、。則甲烷裂解制備炭黑的熱化學(xué)方程式為 。
(2)科學(xué)家們?cè)鴩L試用甲烷催化法消除汽車尾氣中的NO，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為。
①該反應(yīng) (填“能”或“不能”)自發(fā)進(jìn)行。
②向絕熱、恒容密閉容器中加入一定量的和發(fā)生反應(yīng)，下列能判斷該反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)的是 (填字母)。
a．體系中混合氣體的壓強(qiáng)不變
b．體系中
c．體系的溫度不變
d．混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變
e．混合氣體的密度不變
(3)以甲烷為原料通過以下反應(yīng)合成甲醇：。現(xiàn)將和充入恒容密閉容器中，在不同溫度和壓強(qiáng)下進(jìn)行上述反應(yīng)。測(cè)得平衡時(shí)甲醇的物質(zhì)的量隨溫度、壓強(qiáng)的變化如圖所示：
①結(jié)合反應(yīng)原理及圖像分析可知：時(shí)降低溫度， (填“增大”、“減小”或“不變”)； (填“>”、“<”或“=”)。
②E、F、N點(diǎn)對(duì)應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)大小關(guān)系為 (用、、表示)。
③，若F點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平衡時(shí)，總壓強(qiáng)為4MPa，則用分壓代替濃度表示F點(diǎn)的平衡常數(shù) (分壓總壓物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。
(4)加氫制甲醇也具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，其熱化學(xué)方程式為，已知m為起始時(shí)和的投料比。下圖中其中投料比最大的是 (填“”、“”或“”)，理由是 。
化學(xué)平衡圖像分析
解題模型
1．（2024·北京房山·一模）大氣中含量的控制和資源化利用具有重要意義。
(1)還原是實(shí)現(xiàn)“雙碳”經(jīng)濟(jì)的有效途徑之一，相關(guān)的主要反應(yīng)有：
Ⅰ：
Ⅱ：
反應(yīng)
(2)工業(yè)上可利用制備：
①時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)，該溫度下某時(shí)刻測(cè)得體系內(nèi)四種物質(zhì)的濃度均為，則此時(shí) (填“>”“=”或“<”)。
②提高反應(yīng)速率且增大的平衡產(chǎn)率，可采取的措施 。
A．升高反應(yīng)溫度
B．使用合適的催化劑
C．增大體系壓強(qiáng)
D．從平衡體系中及時(shí)分離出
(3)一種捕獲并實(shí)現(xiàn)資源利用的反應(yīng)原理如圖1所示。反應(yīng)Ⅰ完成之后，以為載氣，將恒定組成的混合氣，以恒定流速通入反應(yīng)器，單位時(shí)間流出氣體各組分的物質(zhì)的量隨反應(yīng)時(shí)間變化如圖2所示。反應(yīng)過程中始終未檢測(cè)到，在催化劑上有積碳，推測(cè)發(fā)生了副反應(yīng)(反應(yīng)Ⅲ)：。
①反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)方程式為 。
②時(shí)間段內(nèi)，反應(yīng)Ⅱ速率減小至0的原因 。
③時(shí)刻，反應(yīng)II和反應(yīng)Ⅲ生成的速率之比為 。
(4)在銅基配合物的催化作用下，利用電化學(xué)原理可將轉(zhuǎn)化為碳基燃料(包括、烷烴和羧酸等)，其裝置原理如圖所示。
①圖中生成甲酸的電極反應(yīng)式為 。
②當(dāng)有通過質(zhì)子交換膜時(shí)，理論上最多生成的質(zhì)量為 。
2．（2024·北京西城·一模）煙氣脫硝技術(shù)是環(huán)境科學(xué)研究的熱點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)室模擬將煙氣中的深度氧化為，并進(jìn)一步將轉(zhuǎn)化獲得含氮產(chǎn)品，流程示意圖如下。
深度氧化器中發(fā)生的反應(yīng)：
i．
ii．
iii．
(1)被深度氧化，補(bǔ)全熱化學(xué)方程式：

(2)一定條件下，不同溫度時(shí)，的濃度隨時(shí)間的變化如圖所示。
① (填“>”或“<”)。
②8s時(shí)，的濃度不同的原因是 。
(3)一定條件下，NO的初始濃度為時(shí)，不同反應(yīng)時(shí)間，深度氧化器中的濃度隨的變化如圖所示。反應(yīng)過程中的濃度極低。
①時(shí)，深度氧化器中發(fā)生的反應(yīng)主要是 (填“i”“ii”或“iii”)。
②時(shí)，的濃度隨變化的原因是 。
(4)且恒壓的條件下進(jìn)行煙氣處理，煙氣達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)所需深度氧化的時(shí)間仍較長(zhǎng)。結(jié)合(3)，保持上述條件不變，解決這一問題可采取的措施及目的分別是 。
(5)深度氧化后的煙氣通過吸收器完全轉(zhuǎn)化為硝酸鹽產(chǎn)品，產(chǎn)品濃度的測(cè)定方法如下。
已知的還原產(chǎn)物分別是。產(chǎn)品中的物質(zhì)的量濃度為 。
3．（2024·北京石景山·一模）我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)的化學(xué)鏈重整聯(lián)合CO2捕集制H2系統(tǒng)如下圖所示：
(1)空氣反應(yīng)器中發(fā)生 反應(yīng)(填“吸熱”或“放熱”)。
(2)重整氣中有H2、CO、CO2、CH4和H2O，燃料反應(yīng)器中CH4和NiO反應(yīng)的化學(xué)方程式有 。
(3)CaO吸收反應(yīng)器中還發(fā)生蒸汽變換反應(yīng)(CO與水蒸氣或CH4與水蒸氣反應(yīng))
①1 mol CH4和水蒸氣生成CO2和H2吸收熱量165 kJ，1 mol CH4和水蒸氣生成CO和H2吸收熱量206 kJ，CO(g) + H2O (g) =H2(g) + CO2(g) ΔH = 。
② 反應(yīng)溫度對(duì)H2產(chǎn)率()、CO2捕集率()及產(chǎn)品氣組成的影響如下圖所示：
結(jié)合化學(xué)方程式說(shuō)明圖1中溫度升高CO2捕集率降低的原因 ；解釋圖2中溫度升高H2體積分?jǐn)?shù)降低的原因 。
(4)燃料反應(yīng)器和吸收反應(yīng)器中加入水蒸氣的作用 。
4．（2024·北京豐臺(tái)·一模）AOPs(高級(jí)氧化技術(shù))通過產(chǎn)生·OH(羥基自由基)能有效去除廢水中有機(jī)污染物。
I．芬頓反應(yīng)是AOPs中使用最廣泛的方法，主要反應(yīng)過程如下：
i．Fe2+ + H2O2 + H+ =Fe3+ + ·OH + H2O (快反應(yīng))
ii．·OH + OM → CO2 + H2O(快反應(yīng)，OM為有機(jī)物)
iii．2Fe3+ + H2O2 =2Fe2+ + O2 + 2H+(慢反應(yīng))
反應(yīng)過程中存在副反應(yīng)：·OH + Fe2+ + H+ = Fe3+ + H2O。
(1)決定芬頓反應(yīng)速率的是過程 (填“i”“ii”或“iii”)。
(2)·OH氧化苯酚的化學(xué)方程式為 。
II．用鐵粉代替Fe2+，并加入硼(B)，可加快Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+，提高有機(jī)污染物的去除率。
(3)①B與Fe3+反應(yīng)生成硼酸(H3BO3)的離子方程式為 。
②相同時(shí)間內(nèi)，鐵粉投加量與有機(jī)污染物去除率的關(guān)系如下圖所示(k越大，去除效果越好)。鐵粉質(zhì)量濃度大于0.02 g L 1時(shí)，有機(jī)污染物去除率下降的原因可能是 。
III．相比于傳統(tǒng)的芬頓反應(yīng)，電芬頓反應(yīng)具有無(wú)需投加H2O2等優(yōu)點(diǎn)。該方法是利用O2在電極放電生成H2O2，與加入的Fe2+構(gòu)成芬頓體系，如圖1所示。
(4)石墨做 極。
(5)溶液pH對(duì)H2O2生成量的影響如圖2所示。
①pH=3，電解時(shí)間在0 ~ 60 min內(nèi)，v(H2O2)= mol·L-1·min-1。
②電解相同時(shí)間，隨著溶液pH升高，生成的H2O2濃度逐漸減小，結(jié)合電極反應(yīng)式分析原因 。
5．（2024屆高考·湖南長(zhǎng)沙·高三一模）硫酸工業(yè)存在的催化氧化反應(yīng)： 。幾種物質(zhì)的相對(duì)能量如圖所示。
回答下列問題：
(1)1740年英國(guó)人沃德發(fā)現(xiàn)了硝化法制硫酸，隨之，探究出了NO參與的催化氧化反應(yīng)的兩步基元反應(yīng)歷程：
①
②
其中， 。能否用與的大小判斷決定的催化氧化反應(yīng)速率的基元反應(yīng) 并闡釋原因 。
(2)某化學(xué)學(xué)習(xí)小組在下列條件下，在起始體積相同的甲、乙兩個(gè)密閉容器中發(fā)生反應(yīng)。
容器 甲 乙
反應(yīng)條件 500℃、恒容（1L） 500℃、恒壓（kPa）
起始量 2.0mol 和2.0mol
當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，甲容器氣體壓強(qiáng)較起始時(shí)減小了20%。
①甲、乙容器中的反應(yīng)先達(dá)到平衡的是 （填“甲容器”或“乙容器”）。
②500℃時(shí)，甲容器中該反應(yīng)的平衡常數(shù)是 （保留一位小數(shù)）。
③反應(yīng)均達(dá)到平衡后乙容器比甲容器中數(shù)值大的是 （填標(biāo)號(hào)）。
a．的轉(zhuǎn)化率 b．平衡常數(shù) c．的濃度 d．的體積分?jǐn)?shù)
(3)某科研團(tuán)隊(duì)對(duì)的催化氧化反應(yīng)進(jìn)行探究，在三個(gè)恒容密閉容器中起始投料量如表。測(cè)得的平衡轉(zhuǎn)化率與投料、溫度的關(guān)系如圖。
容器 /mol /mol
A 2 1
B 1.5 1.5
C 1 2
①曲線Ⅰ代表的是 （填“A”“B”或“C”）容器。
②隨著溫度升高，不同投料對(duì)應(yīng)的的平衡轉(zhuǎn)化率趨向相同，其主要原因可能是 。
6．（2024屆高考·四川綿陽(yáng)·統(tǒng)考一模）甲酸甲酯(HCOOCH3)是一種重要的有機(jī)合成中間體，可通過甲醇催化脫氫法制備，其工藝過程包含以下反應(yīng)：
反應(yīng)Ⅰ：2CH3OH(g)=HCOOCH3(g)+2H2(g) K1，△H1=+51.2kJ mol-1
反應(yīng)Ⅱ：CH3OH(g)=CO(g)+2H2(g) K2，△H2=+90.1kJ mol-1
回答下列問題：
(1)反應(yīng)HCOOCH3(g)=2CO(g)+2H2(g)的△H3= kJ mol-1，K3= (用K1、K2表示)。
(2)對(duì)于反應(yīng)Ⅰ：增大壓強(qiáng)，平衡 移動(dòng)(填“向左”“向右”或“不”)。保持壓強(qiáng)不變，要縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間，可采取的措施是 、 。
(3)在400kPa、銅基催化劑存在下，向密閉容器中通入CH3OH進(jìn)行Ⅰ、Ⅱ兩個(gè)反應(yīng)。體系中氣體平衡組成比例(物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))隨溫度變化的理論計(jì)算結(jié)果如圖所示。
①隨溫度升高，CH3OH的平衡組成比例呈現(xiàn)如圖所示趨勢(shì)的原因是 。
②550K時(shí)，反應(yīng)2CH3OH(g)=HCOOCH3(g)+2H2(g)的平衡常數(shù)Kp= kPa，CH3OH的平衡轉(zhuǎn)化率為 。
③研究表明，在700K以后升高體系溫度，HCOOCH3的產(chǎn)率下降，可能的原因是 。
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第10題　以速率、平衡為中心的原理綜合題
復(fù)習(xí)建議：1課時(shí)(題型突破＋習(xí)題共1課時(shí)；以訓(xùn)練為主)
1．（2024·北京通州·一模）乙烯合成的發(fā)展體現(xiàn)了化學(xué)科學(xué)與技術(shù)的不斷進(jìn)步。
(1)用烴類熱裂解法制乙烯是乙烯工業(yè)化生產(chǎn)的開端。
①乙烷高溫裂解制備乙烯（反應(yīng)Ⅰ）的化學(xué)方程式是 。
②在裂解過程中伴隨反應(yīng)Ⅱ：，在高溫下縮短在反應(yīng)器中的停留時(shí)間可提高乙烯的獲取率，由此判斷反應(yīng)速率：反應(yīng)Ⅰ 反應(yīng)Ⅱ。（填“>”“<”或“=”）
(2)乙炔選擇性加氫制乙烯是石油化工領(lǐng)域重要的發(fā)展階段。
以鈀（Pd）為催化劑可有效提高乙烯產(chǎn)率，在催化劑表面的反應(yīng)機(jī)理如下圖所示（吸附在催化劑表面的粒子用*標(biāo)注）。
①下列說(shuō)法正確的是 。
a．NP-Pd催化反應(yīng)過程中步驟Ⅰ為放熱反應(yīng)
b．ISA-Pd催化反應(yīng)過程中步驟Ⅱ?yàn)闆Q速步驟
c．兩種催化劑均能降低總反應(yīng)的反應(yīng)熱
②吸附態(tài)乙烯（）脫離催化劑表面，可得到，如未及時(shí)脫附，易在催化劑表面繼續(xù)氫化經(jīng)過渡態(tài)Ⅲ后而形成乙烷。制選擇性較好的催化劑是 。
(3)以為原料用不同的方法制乙烯有助于實(shí)現(xiàn)碳中和。
I．干氣重整制乙烯。下圖是2種投料比[，分別為1：1、2：1]下，反應(yīng)溫度對(duì)平衡轉(zhuǎn)化率影響的曲線。
①曲線b對(duì)應(yīng)的投料比是 。
②當(dāng)曲線a、b對(duì)應(yīng)的投料比達(dá)到相同的平衡轉(zhuǎn)化率時(shí)，對(duì)應(yīng)的反應(yīng)溫度與投料比的關(guān)系是 。
Ⅱ．雙金屬串聯(lián)催化劑電催化制乙烯，裝置示意圖如圖所示。
已知：法拉第效率
③ISA-Ni催化劑上發(fā)生的電極反應(yīng)式是 。
④該環(huán)境下，測(cè)得可達(dá)50%，若電路中通過1.2mol電子時(shí)，則產(chǎn)生乙烯的物質(zhì)的量是 mol。
【答案】(1) >
(2) ab ISA-Pd催化劑
(3) 1：1 反應(yīng)溫度越低，投料比越高 0.05
【詳解】（1）①乙烷高溫裂解生成乙烯和氫氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式是；
②縮短在反應(yīng)器中的停留時(shí)間可提高乙烯的獲取率，即加快反應(yīng)I速率將轉(zhuǎn)化為乙烯，則反應(yīng)速率：反應(yīng)Ⅰ>反應(yīng)Ⅱ；
（2）①a．NP-Pd催化反應(yīng)過程中步驟Ⅰ的反應(yīng)物總能量高于生成物總能量，為放熱反應(yīng)，故a正確；
b．ISA-Pd催化反應(yīng)過程中步驟Ⅱ的正反應(yīng)活化能最大，反應(yīng)速率最慢，整個(gè)反應(yīng)由最慢的一步?jīng)Q定，則步驟Ⅱ?yàn)闆Q速步驟，故b正確；
c．兩種催化劑均能降低總反應(yīng)的活化能，催化劑不改變反應(yīng)熱，故c錯(cuò)誤；
故選ab；
②吸附態(tài)乙烯（）脫離催化劑表面，可得到，由圖可知，ISA-Pd催化劑過渡態(tài)III的能量高于，有利于脫離催化劑表面，制選擇性較好的催化劑是ISA-Pd催化劑；
（3）①干氣重整制乙烯的化學(xué)方程式為，相同溫度下，增大投料比[]即增大二氧化碳的量，使平衡正向移動(dòng)，消耗更多，則平衡轉(zhuǎn)化率增大，曲線b對(duì)應(yīng)的投料比是1：1；
②當(dāng)曲線a、b對(duì)應(yīng)的投料比達(dá)到相同的平衡轉(zhuǎn)化率時(shí)，需要增大投料比才能實(shí)現(xiàn)相同的平衡轉(zhuǎn)化率，可知對(duì)應(yīng)的反應(yīng)溫度與投料比的關(guān)系是：反應(yīng)溫度越低，投料比越高；
③ISA-Ni催化劑上CO2得電子生成CO，電解質(zhì)為KHCO3，發(fā)生的電極反應(yīng)式是；
④該環(huán)境下，測(cè)得=50%，電路中通過1.2mol電子時(shí)，生成C2H4所用的電子為1.2mol×50%=0.6mol，NP-Cu催化劑上發(fā)生的電極反應(yīng)式是，ISA-Ni催化劑上發(fā)生的電極反應(yīng)式是，則轉(zhuǎn)移12mol電子時(shí)生成1mol乙烯，產(chǎn)生乙烯的物質(zhì)的量是。
2．（2024屆高考·江蘇南通·統(tǒng)考一模）一種燃煤煙氣中的捕集和資源再利用技術(shù)可通過如下轉(zhuǎn)化過程實(shí)現(xiàn)。
轉(zhuǎn)化I是利用風(fēng)/太陽(yáng)能電廠過剩電力，將轉(zhuǎn)化為等高值產(chǎn)品。
轉(zhuǎn)化II是利用風(fēng)/太陽(yáng)能電廠過剩電力驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)壓縮。
轉(zhuǎn)化III是風(fēng)/太陽(yáng)能電廠發(fā)電低谷時(shí)，利用壓縮推動(dòng)汽輪機(jī)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。
(1)利用氨水可捕集煙氣中的捕集、再生過程中含碳物種的變化如圖所示。
①液相中發(fā)生轉(zhuǎn)化：。X的結(jié)構(gòu)式為 。
②已知：
反應(yīng)的平衡常數(shù) 。
③轉(zhuǎn)化后的溶液通過反應(yīng)解吸釋放。向兩份相同的轉(zhuǎn)化后的溶液中分別加入等體積、等濃度的和溶液，加入溶液后釋放效果更好的原因是 。
(2)以過渡金屬作催化劑，利用如圖所示裝置可實(shí)現(xiàn)“轉(zhuǎn)化1”。
①寫出陰極表面的電極反應(yīng)方程式： 。
②在金屬催化劑表面發(fā)生轉(zhuǎn)化的過程可能為(*表示吸附在催化劑表面)。其中部分物種在催化劑表面的吸附構(gòu)型如圖甲所示，反應(yīng)歷程中的相對(duì)能量如圖乙所示。與Cu催化劑相比，摻雜了Cs的復(fù)合催化劑更有利于的形成，可能原因是 。
(3)從物質(zhì)轉(zhuǎn)化與資源綜合利用角度分析，本工藝中的捕集和資源再利用技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是 。
【答案】(1) 10-17 等物質(zhì)的量的可以和更多的配位，更有利于解吸反應(yīng)正向進(jìn)行，促進(jìn)解吸
(2) 復(fù)合催化劑可提供更多的活性位點(diǎn)(復(fù)合催化劑更有利于等中間體的吸附)，且能降低反應(yīng)的活化能，因此更有利于的形成
(3)有利于將轉(zhuǎn)化為更有價(jià)值的等產(chǎn)品；使用風(fēng)能、太陽(yáng)能有利于減排；能實(shí)現(xiàn)能量的儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)化，調(diào)控電力過剩或電力不足
【詳解】（1）①根據(jù)原子守恒，X能解吸出CO2，判斷X為碳酸氫根，結(jié)構(gòu)式為：；
②反應(yīng)的平衡常數(shù)==10-17；
③加入溶液后釋放效果更好的原因是：等物質(zhì)的量的可以和更多的配位，更有利于解吸反應(yīng)正向進(jìn)行，促進(jìn)解吸；
（2）①陰極表面二氧化碳發(fā)生還原反應(yīng)生成乙烯，電極反應(yīng)式為：；
②從圖甲中可以看出復(fù)合催化劑可提供更多的活性位點(diǎn)，有利于等中間體的吸附，故摻雜了Cs的復(fù)合催化劑更有利于的形成，可能原因是：復(fù)合催化劑可提供更多的活性位點(diǎn)(復(fù)合催化劑更有利于等中間體的吸附)，且能降低反應(yīng)的活化能，因此更有利于的形成；
（3）從物質(zhì)轉(zhuǎn)化與資源綜合利用角度分析，本工藝中的捕集和資源再利用技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：有利于將轉(zhuǎn)化為更有價(jià)值的等產(chǎn)品；使用風(fēng)能、太陽(yáng)能有利于減排；能實(shí)現(xiàn)能量的儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)化，調(diào)控電力過剩或電力不足等。
蓋斯定律的兩大熱點(diǎn)應(yīng)用——計(jì)算和書寫
1.計(jì)算反應(yīng)熱
[示例1]　(1)(2020·全國(guó)卷Ⅱ)乙烷在一定條件可發(fā)生如下反應(yīng)：C2H6(g)===C2H4(g)＋H2(g)　ΔH1，相關(guān)物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如表所示：
物質(zhì) C2H6(g) C2H4(g) H2(g)
燃燒熱ΔH/ (kJ·mol－1) －1 560 －1 411 －286
ΔH1＝________ kJ·mol－1。
(2)已知鍵能數(shù)據(jù)如下：
化學(xué)鍵 H—H C===O C≡O(shè) H—O C—H
E/(kJ·mol－1) 436 799 1 076 465 413
CH4(g)＋H2O(l)===3H2(g)＋CO(g)的ΔH2＝________ kJ·mol－1。
?思維流程
2.書寫熱化學(xué)方程式
3．（2024屆高考·陜西西安·統(tǒng)考一模）2023年9月杭州亞運(yùn)會(huì)開幕式首次使用廢碳再生的綠色甲醇作為主火炬塔燃料，實(shí)現(xiàn)循環(huán)內(nèi)的零排放，助力打造首屆碳中和亞運(yùn)會(huì)。二氧化碳加氫制甲醇的總反應(yīng)可表示為 。
(1)該反應(yīng)一般認(rèn)為通過如下步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)：
①
②
總反應(yīng)的 。
(2)根據(jù)以上信息判斷 與 制取甲醇的反應(yīng)在 （填字母）條件下可自發(fā)進(jìn)行。
A．高溫 B．低溫 C．任何溫度
(3)在恒溫恒容的密閉容器中，能說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是 （填字母）。
A．和 的物質(zhì)的量之比保持不變
B．氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變
C．單位時(shí)間內(nèi)斷裂 鍵同時(shí)斷裂 鍵
D．
(4)在 密閉容器中充入 和 合成 測(cè)得一定時(shí)間內(nèi)混合氣體中 的體積分?jǐn)?shù) 與溫度的關(guān)系如圖所示。
①若溫度為 時(shí)，反應(yīng)15分鐘，，則 分鐘內(nèi)的平均反應(yīng)速率 。
②點(diǎn) ，則反應(yīng)的平衡常數(shù) 。
(5)使用惰性電極通過電解原理也可以制取甲醇，其反應(yīng)裝置如圖所示：
電極a接電源的 極（填“正”或“負(fù)”）；生成甲醇的電極反應(yīng)式為 。
【答案】(1)
(2)B
(3)BD
(4)
(5) 負(fù)
【詳解】（1）由蓋斯定律可知，①+②得總反應(yīng)，故
（2）反應(yīng)為放熱的熵減反應(yīng)，根據(jù)反應(yīng)可以自發(fā)，則在低溫下可以自發(fā)；故選B；
（3）A．和 的物質(zhì)的量之比等于系數(shù)比，為一個(gè)定值，其保持不變不能說(shuō)明達(dá)到平衡，錯(cuò)誤；
B．混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為M= m/n，氣體質(zhì)量不變，但是氣體的總物質(zhì)的量隨反應(yīng)進(jìn)行而改變，所以M會(huì)發(fā)生改變，當(dāng)M不變時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡，正確；
C．乙醇中也存在H-O鍵，故單位時(shí)間內(nèi)斷裂 鍵同時(shí)斷裂 鍵，說(shuō)明正逆反應(yīng)速率不相等，沒有平衡，錯(cuò)誤；
D．反應(yīng)速率比等于系數(shù)比，，說(shuō)明正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)到平衡狀態(tài)，正確；
故選BD；
（4）①若溫度為 時(shí)，反應(yīng)15分鐘，；
此時(shí)總的物質(zhì)的量為4-2a，，a=0.75mol，則 分鐘內(nèi)的平均反應(yīng)速率；
②反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，甲醇含量減小，由圖可知，b點(diǎn)為平衡狀態(tài)點(diǎn)；
點(diǎn) ，則，，則二氧化碳、氫氣、甲醇、水的濃度分別為、、、，反應(yīng)的平衡常數(shù)；
（5）a極二氧化碳在酸性條件下得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成甲醇：，則a為陰極，與負(fù)極相連。
4．（2024·北京·一模）黃鐵礦[主要成分為二硫化亞鐵(FeS2)]、焦炭和適量空氣混合加熱發(fā)生如下反應(yīng)：
i．3FeS2+2C+3O2=3S2+Fe3O4+2CO
(1)反應(yīng)i生成1molS2時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為 mol。
(2)反應(yīng)i所得氣體經(jīng)冷凝回收S2后，尾氣中還含有CO和SO2。將尾氣通過催化劑進(jìn)行處理，發(fā)生反應(yīng)ii，同時(shí)發(fā)生副反應(yīng)iii。
ii．2SO2(g)+4CO(g)S2(g)+4CO2(g)　ΔH<0
iii．SO2(g)+3CO(g)COS(g)+2CO2(g)　ΔH<0
理論分析及實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，600~1000K范圍內(nèi)，SO2平衡轉(zhuǎn)化率接近100%。其他條件相同，不同溫度下，S2、COS平衡產(chǎn)率和10min時(shí)S2實(shí)際產(chǎn)率如圖。
①?gòu)馁Y源和能源利用的角度說(shuō)明用反應(yīng)ii處理尾氣的好處： 。
②隨溫度升高，S2平衡產(chǎn)率上升，推測(cè)其原因是 。
③900K，在10min后繼續(xù)反應(yīng)足夠長(zhǎng)時(shí)間，推測(cè)S2實(shí)際產(chǎn)率的變化趨勢(shì)可能為 。
(3)處理后的尾氣仍含少量SO2，經(jīng)Na2CO3溶液洗脫處理后，所得洗脫液主要成分為Na2CO3、NaHCO3和Na2SO3.利用生物電池技術(shù)，可將洗脫液中的Na2SO3轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫(以S表示)回收。
①該裝置中，正極的電極反應(yīng)式為 。
②一段時(shí)間后，若洗脫液中的物質(zhì)的量減小了1mol，則理論上減小了 mol。
【答案】(1)4
(2) 回收單質(zhì)硫，處理尾氣不需要另加氧化劑或還原劑；利用反應(yīng)ii放熱為反應(yīng)i提供能量 溫度升高，反應(yīng)iii平衡逆向移動(dòng)，使c(SO2)、c(CO)增大；對(duì)于反應(yīng)ii，濃度改變對(duì)平衡的影響超過溫度改變的影響，平衡正向移動(dòng) 先增大后減小至900K時(shí)S2的平衡產(chǎn)率后保持不變或：減小至900K時(shí)S2的平衡產(chǎn)率后保持不變
(3) 2
【分析】原電池中，葡萄糖轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水，碳的化合價(jià)在升高，作負(fù)極，Na2SO3中硫的化合價(jià)在降低，則正極電極反應(yīng)為：，據(jù)此回答。
【詳解】（1）根據(jù)題目所給反應(yīng)方程式可知，每當(dāng)生成3molS2，理論上轉(zhuǎn)移12mol電子，則生成1molS2時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為4mol；
（2）①反應(yīng)ii處理尾氣的好處有：回收單質(zhì)硫，處理尾氣不需要另加氧化劑或還原劑，利用反應(yīng)ii放熱為反應(yīng)i提供能量；
②隨溫度升高，S2平衡產(chǎn)率上升，其原因是：溫度升高，反應(yīng)iii平衡逆向移動(dòng)，使c(SO2)、c(CO)增大，對(duì)于反應(yīng)ii，濃度改變對(duì)平衡的影響超過溫度改變的影響，平衡正向移動(dòng)；
③通過觀察圖像可知，10min時(shí)S2的實(shí)際產(chǎn)率大于平衡產(chǎn)率，所以最終要減小到與900K時(shí)產(chǎn)率相等，則900K，在10min后繼續(xù)反應(yīng)足夠長(zhǎng)時(shí)間，S2實(shí)際產(chǎn)率的變化趨勢(shì)可能為：先增大后減小至900K時(shí)S2的平衡產(chǎn)率后保持不變，或：減小至900K時(shí)S2的平衡產(chǎn)率后保持不變；
（3）①根據(jù)分析可知，該裝置中，正極的電極反應(yīng)式為：；
②根據(jù)電極方程式可知，當(dāng)消耗1mol亞硫酸根離子，轉(zhuǎn)移4mol電子，同時(shí)消耗6mol碳酸氫根離子，生成6mol碳酸根離子，根據(jù)電荷守恒，則有4mol的H+通過質(zhì)子交換膜來(lái)到正極，4mol氫離子可以結(jié)合4mol的碳酸根離子生成4mol的碳酸氫根離子，則理論上碳酸氫根離子減小了2mol。
兩大熱點(diǎn)計(jì)算——化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)和化學(xué)平衡常數(shù)
1.化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)
[要點(diǎn)回顧]　速率方程
(1)含義：一定溫度下，化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度以其計(jì)量數(shù)為指數(shù)的冪的乘積成正比。
(2)表達(dá)式
反應(yīng)：aA(g)＋bB(g)??gG(g)＋hH(g)
表達(dá)式：v正＝k正ca(A)·cb(B)(其中k正為正反應(yīng)的速率常數(shù))，v逆＝k逆·cg(G)·ch(H)(其中k逆為逆反應(yīng)的速率常數(shù))。
速率常數(shù)與化學(xué)平衡常數(shù)之間的關(guān)系
推導(dǎo) 一定溫度下，可逆反應(yīng)：aA(g)＋bB(g)??gG(g)＋hH(g)，達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，v正＝k正·ca(A)·cb(B)，v逆＝k逆·cg(G)·ch(H)，因平衡時(shí)v正＝v逆，則k正·ca(A)·cb(B)＝k逆·cg(G)·ch(H)
關(guān)系 ＝＝K
2.化學(xué)平衡常數(shù)
[要點(diǎn)回顧]　Kp含義及表達(dá)式
(1)含義
有氣體參與的反應(yīng)，在化學(xué)平衡體系中，各氣體物質(zhì)的分壓替代平衡濃度，計(jì)算的平衡常數(shù)叫壓強(qiáng)平衡常數(shù)。
(2)表達(dá)式
對(duì)于一般可逆反應(yīng)mA(g)＋nB(g)??pC(g)＋qD(g)，當(dāng)在一定溫度下達(dá)到平衡時(shí)其壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp可表示為Kp＝
其中p(A)、p(B)、p(C)、p(D)表示反應(yīng)物和生成物的分壓，用平衡分壓可以這樣計(jì)算：
分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。
p(總)＝p(A)＋p(B)＋p(C)＋p(D)；
＝＝。
?思維流程
1.根據(jù)“三段式”法計(jì)算平衡體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量濃度。
2.計(jì)算各氣體組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)或體積分?jǐn)?shù)。
3.根據(jù)分壓計(jì)算公式求出各氣體物質(zhì)的分壓，某氣體的分壓＝氣體總壓強(qiáng)×該氣體的體積分?jǐn)?shù)(或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。
4.根據(jù)平衡常數(shù)計(jì)算公式代入計(jì)算。例如，N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)，壓強(qiáng)平衡常數(shù)表達(dá)式為Kp＝。
5．（2024·北京東城·一模）利用零價(jià)鐵(Fe)耦合過硫酸鹽()和過氧化氫產(chǎn)生自由基去除污水中的有機(jī)化合物是目前研究的熱點(diǎn)。其中自由基和HO·產(chǎn)生的機(jī)理如圖所示。
(1)的結(jié)構(gòu)式是，則的結(jié)構(gòu)式是 。
(2)過程ⅰ中反應(yīng)的離子方程式是 。
(3)過程ⅱ會(huì)導(dǎo)致溶液酸性增強(qiáng)，其中硫元素在反應(yīng)前后均為＋6價(jià)。該過程參與反應(yīng)的物質(zhì)還有(填化學(xué)式) 。
(4)探究零價(jià)鐵和混合氧化劑體系降解水樣中有機(jī)化合物M的能力。
Ⅰ.通過加入甲醇或叔丁醇探究不同自由基降解M的能力。測(cè)得M的殘留百分含量隨時(shí)間變化如圖所示。
已知：該實(shí)驗(yàn)條件下，甲醇同時(shí)消耗HO·和，叔丁醇只消耗HO·
a．X中加入的是 (填“甲醇”或“叔丁醇")。
b．0～20min，Z中降解M的自由基主要是HO·，判斷依據(jù)是 。
Ⅱ.探究混合氧化劑中的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)對(duì)水樣中總有機(jī)碳(TOC)去除率的影響。實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，水樣的pH=7且加入的相同，其他條件不變。在相同時(shí)間內(nèi)測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖所示。
注：TOC是以碳的含量表示水中有機(jī)化合物的總量。
a．從①到④，TOC去除率升高的原因是 。
b．從④到⑦，TOC去除率下降的原因是 。
【答案】(1)
(2)
(3)
(4) 甲醇 Y中起作用的自由基主要是，Z中是和HO·。20min時(shí)M的殘留百分含量Z與Y的差值大于Y與X的差值 隨減小，減小，增加，后者對(duì)TOC去除率的影響大于前者 隨減小，產(chǎn)生的降低，對(duì)HO·和的生成均不利
【詳解】（1）
因?yàn)榈慕Y(jié)構(gòu)式是，可認(rèn)為兩個(gè)，則的結(jié)構(gòu)式是；
（2）過程ⅰ由電荷守恒、原子守恒可知反應(yīng)的離子方程式是；
（3）過程ⅱ會(huì)導(dǎo)致溶液酸性增強(qiáng)，其中硫元素在反應(yīng)前后均為＋6價(jià)，則由電荷守恒、原子守恒可知反應(yīng)的離子方程式是,該過程參與反應(yīng)的物質(zhì)還有H2O；
（4）Ⅰ. a．由圖像知，X曲線中M的殘留百分含量最高，已知甲醇同時(shí)消耗HO·和，叔丁醇只消耗HO·，所以X中加入的是甲醇；
b．Y中加入的是叔丁醇，而叔丁醇只消耗HO·，所以Y中起作用的自由基主要是，Z中起作用的自由基是和HO·，20min時(shí)M的殘留百分含量Z與Y的差值大于Y與X的差值，所以0～20min，Z中降解M的自由基主要是HO·；
Ⅱ. a．由圖知，從①到④，物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)減小，減小，減小，增加，后者對(duì)TOC去除率的影響大于前者；
b．從④到⑦，減小，根據(jù)題干中自由基和HO·產(chǎn)生的機(jī)理可知，產(chǎn)生的降低，對(duì)HO·和的生成均不利。
6．（2024屆高考·陜西咸陽(yáng)·統(tǒng)考一模）甲烷是一種清潔能源，也是一種重要的化工原料，常用作合成甲醇。
(1)1840年瑞士化學(xué)家蓋斯通過大量的實(shí)驗(yàn)證明：不管化學(xué)反應(yīng)是 ，其反應(yīng)熱都是相同的，這就是蓋斯定律。已知甲烷、碳單質(zhì)、氫氣的燃燒熱分別為、、。則甲烷裂解制備炭黑的熱化學(xué)方程式為 。
(2)科學(xué)家們?cè)鴩L試用甲烷催化法消除汽車尾氣中的NO，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為。
①該反應(yīng) (填“能”或“不能”)自發(fā)進(jìn)行。
②向絕熱、恒容密閉容器中加入一定量的和發(fā)生反應(yīng)，下列能判斷該反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)的是 (填字母)。
a．體系中混合氣體的壓強(qiáng)不變
b．體系中
c．體系的溫度不變
d．混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變
e．混合氣體的密度不變
(3)以甲烷為原料通過以下反應(yīng)合成甲醇：。現(xiàn)將和充入恒容密閉容器中，在不同溫度和壓強(qiáng)下進(jìn)行上述反應(yīng)。測(cè)得平衡時(shí)甲醇的物質(zhì)的量隨溫度、壓強(qiáng)的變化如圖所示：
①結(jié)合反應(yīng)原理及圖像分析可知：時(shí)降低溫度， (填“增大”、“減小”或“不變”)； (填“>”、“<”或“=”)。
②E、F、N點(diǎn)對(duì)應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)大小關(guān)系為 (用、、表示)。
③，若F點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平衡時(shí)，總壓強(qiáng)為4MPa，則用分壓代替濃度表示F點(diǎn)的平衡常數(shù) (分壓總壓物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。
(4)加氫制甲醇也具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，其熱化學(xué)方程式為，已知m為起始時(shí)和的投料比。下圖中其中投料比最大的是 (填“”、“”或“”)，理由是 。
【答案】(1) 一步完成還是分幾步完成
(2) 能 ac
(3) 減小 > 1.25
(4) 保持不變，增大，平衡正向移動(dòng)，的平衡轉(zhuǎn)化率增大
【詳解】（1）1840年瑞士化學(xué)家蓋斯通過大量的實(shí)驗(yàn)證明：不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成還是分幾步完成，其反應(yīng)熱都是相同的，這就是蓋斯定律；
根據(jù)燃燒熱分別寫出熱化學(xué)方程式，
①
②
③
根據(jù)蓋斯定律計(jì)算③-①-2②得，故答案為+73.5kJ/mol；
（2）①該反應(yīng)為熵增焓減的反應(yīng)，，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行；
②向絕熱、恒容密閉容器中加入一定量的和發(fā)生反應(yīng)；
a．反應(yīng)為氣體體積不變的反應(yīng)，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pV=nRT，溫度變化，故壓強(qiáng)也是變量，根據(jù)“變量不變達(dá)平衡”，體系中混合氣體的壓強(qiáng)不變能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，選項(xiàng)a正確；
b．隨著反應(yīng)的進(jìn)行，根據(jù)物質(zhì)計(jì)量數(shù)關(guān)系，反應(yīng)后體系中保持，無(wú)法說(shuō)明反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，選項(xiàng)b錯(cuò)誤；
c．反應(yīng)為放熱反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行溫度發(fā)生變化，當(dāng)體系的溫度不變時(shí)反應(yīng)達(dá)平衡，選項(xiàng)c正確；
d．反應(yīng)為氣體體積不變的反應(yīng)，氣體總質(zhì)量、總物質(zhì)的量不變，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量始終不變，無(wú)法說(shuō)明反應(yīng)達(dá)平衡，選項(xiàng)d錯(cuò)誤；
e．反應(yīng)為氣體體積不變的反應(yīng)，氣體總質(zhì)量、總體積不變，混合氣體的密度始終不變，無(wú)法說(shuō)明反應(yīng)達(dá)平衡，選項(xiàng)e錯(cuò)誤；
答案選ac；
（3）①正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡正向移動(dòng)，則P1時(shí)降低溫度，n(CH4)減小，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，CH4的物質(zhì)的量減小，則p1＞p2；
②升高溫度，平衡正向移動(dòng)，平衡常數(shù)增大，相同溫度平衡常數(shù)相同，則有；
③根據(jù)數(shù)據(jù)列三段式：
此時(shí)總壓強(qiáng)為4MPa，則P(CH4)=×4 MPa=1.6MPa，P(O2)=0.8MPa，P(CH3OH)=1.6MPa，則Kp==1.25MPa-1；
（4）根據(jù)圖中信息可知，保持不變，增大，平衡正向移動(dòng)，的平衡轉(zhuǎn)化率增大，故其中投料比最大的是。
化學(xué)平衡圖像分析
解題模型
1．（2024·北京房山·一模）大氣中含量的控制和資源化利用具有重要意義。
(1)還原是實(shí)現(xiàn)“雙碳”經(jīng)濟(jì)的有效途徑之一，相關(guān)的主要反應(yīng)有：
Ⅰ：
Ⅱ：
反應(yīng)
(2)工業(yè)上可利用制備：
①時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)，該溫度下某時(shí)刻測(cè)得體系內(nèi)四種物質(zhì)的濃度均為，則此時(shí) (填“>”“=”或“<”)。
②提高反應(yīng)速率且增大的平衡產(chǎn)率，可采取的措施 。
A．升高反應(yīng)溫度
B．使用合適的催化劑
C．增大體系壓強(qiáng)
D．從平衡體系中及時(shí)分離出
(3)一種捕獲并實(shí)現(xiàn)資源利用的反應(yīng)原理如圖1所示。反應(yīng)Ⅰ完成之后，以為載氣，將恒定組成的混合氣，以恒定流速通入反應(yīng)器，單位時(shí)間流出氣體各組分的物質(zhì)的量隨反應(yīng)時(shí)間變化如圖2所示。反應(yīng)過程中始終未檢測(cè)到，在催化劑上有積碳，推測(cè)發(fā)生了副反應(yīng)(反應(yīng)Ⅲ)：。
①反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)方程式為 。
②時(shí)間段內(nèi)，反應(yīng)Ⅱ速率減小至0的原因 。
③時(shí)刻，反應(yīng)II和反應(yīng)Ⅲ生成的速率之比為 。
(4)在銅基配合物的催化作用下，利用電化學(xué)原理可將轉(zhuǎn)化為碳基燃料(包括、烷烴和羧酸等)，其裝置原理如圖所示。
①圖中生成甲酸的電極反應(yīng)式為 。
②當(dāng)有通過質(zhì)子交換膜時(shí)，理論上最多生成的質(zhì)量為 。
【答案】(1)
(2) > C
(3) 催化劑表面不斷被積碳覆蓋直至反應(yīng)II無(wú)法進(jìn)行(或其他合理答案) 3：1
(4) 4.6g
【詳解】（1）由蓋斯定律可知，(Ⅱ-Ⅰ)×2可得=。
（2）①時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)，該溫度下某時(shí)刻測(cè)得體系內(nèi)四種物質(zhì)的濃度均為，Q=，平衡正向進(jìn)行，>；
②該反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，
A．升高反應(yīng)溫度，平衡逆向移動(dòng)，的平衡產(chǎn)率減小，A不選；
B．催化劑不能增大的平衡產(chǎn)率，B不選；
C．增大壓強(qiáng)可以提高反應(yīng)速率且增大的平衡產(chǎn)率，C選；
D．從平衡體系中及時(shí)分離出，平衡正向移動(dòng)，的平衡產(chǎn)率增大，但反應(yīng)速率減慢，D不選；
故選C。
（3）①根據(jù)圖1，反應(yīng)Ⅱ的反應(yīng)物為CaCO3和CH4，產(chǎn)物為CaO、CO和H2，可寫出反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)方程式；
②時(shí)間段內(nèi)，反應(yīng)Ⅱ速率減小至0的原因?yàn)椋捍呋瘎┍砻娌粩啾环e碳覆蓋直至反應(yīng)II無(wú)法進(jìn)行(或其他合理答案)；
③由圖可知，時(shí)刻，CO的氣體流速為1.5mmol·min-1，由反應(yīng)Ⅱ可知，生成H2的氣體流速為1.5mmol·min-1，而實(shí)際上H2的氣體流速為2mmol·min-1，說(shuō)明副反應(yīng)生成H2的流速為0.5 mmol·min-1，則反應(yīng)II和反應(yīng)Ⅲ生成的速率之比為1.5:0.5=3:1。
（4）①由圖可知，Pt電極氧元素價(jià)態(tài)升高失電子，故Pt電極為陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為2H2O-4e-=O2↑+4H+，石墨烯電極為陰極，電極反應(yīng)式為；
②當(dāng)有通過質(zhì)子交換膜時(shí)，轉(zhuǎn)移0.2mol電子，生成0.1molHCOOH，質(zhì)量為0.1mol×46g/mol=4.6g。
2．（2024·北京西城·一模）煙氣脫硝技術(shù)是環(huán)境科學(xué)研究的熱點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)室模擬將煙氣中的深度氧化為，并進(jìn)一步將轉(zhuǎn)化獲得含氮產(chǎn)品，流程示意圖如下。
深度氧化器中發(fā)生的反應(yīng)：
i．
ii．
iii．
(1)被深度氧化，補(bǔ)全熱化學(xué)方程式：

(2)一定條件下，不同溫度時(shí)，的濃度隨時(shí)間的變化如圖所示。
① (填“>”或“<”)。
②8s時(shí)，的濃度不同的原因是 。
(3)一定條件下，NO的初始濃度為時(shí)，不同反應(yīng)時(shí)間，深度氧化器中的濃度隨的變化如圖所示。反應(yīng)過程中的濃度極低。
①時(shí)，深度氧化器中發(fā)生的反應(yīng)主要是 (填“i”“ii”或“iii”)。
②時(shí)，的濃度隨變化的原因是 。
(4)且恒壓的條件下進(jìn)行煙氣處理，煙氣達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)所需深度氧化的時(shí)間仍較長(zhǎng)。結(jié)合(3)，保持上述條件不變，解決這一問題可采取的措施及目的分別是 。
(5)深度氧化后的煙氣通過吸收器完全轉(zhuǎn)化為硝酸鹽產(chǎn)品，產(chǎn)品濃度的測(cè)定方法如下。
已知的還原產(chǎn)物分別是。產(chǎn)品中的物質(zhì)的量濃度為 。
【答案】(1)
(2) < 8s時(shí)反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)，將深度氧化為是放熱反應(yīng)，溫度越高，越不利于反應(yīng)正向進(jìn)行，生成的濃度越低
(3) i 0.9s、n(O3)∶n(NO)＞1.0時(shí)，n(O3)∶n(NO)增大，使vⅱ增大、vⅲ增大，從而使的濃度減小
(4)使用適宜的催化劑，以增大ⅱ的反應(yīng)速率
(5)
【詳解】（1）根據(jù)蓋斯定律知：i2+ ii+ iii可得，；
（2）由圖知，T2溫度下，反應(yīng)速率快，首先到達(dá)平衡，因此<；由圖知，8s時(shí)反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)，將深度氧化為是放熱反應(yīng)，溫度越高，平衡逆向移動(dòng)，越不利于反應(yīng)正向進(jìn)行，生成的濃度越低，所以答案為：8s時(shí)反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)，將深度氧化為是放熱反應(yīng)，溫度越高，越不利于反應(yīng)正向進(jìn)行，生成的濃度越低；
（3）當(dāng)時(shí)，NO主要轉(zhuǎn)化為NO2, 所以深度氧化器中發(fā)生的反應(yīng)主要是i；由圖知，時(shí)，的濃度隨著增大而減小的原因是：n(O3)∶n(NO)增大，使vⅱ增大、vⅲ增大，從而使NO2的濃度減小；
（4）由（3）知反應(yīng)過程中NO3的濃度極低，說(shuō)明反應(yīng)ⅲ比反應(yīng)ⅱ快，因?yàn)闊煔膺_(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)所需深度氧化的時(shí)間仍較長(zhǎng)，所以為了加快反應(yīng)速率，采取的措施及目的分別是：使用適宜的催化劑，以增大ⅱ的反應(yīng)速率；
（5）溶液X中的與亞鐵離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)后，剩余的亞鐵離子與發(fā)生氧化還原反應(yīng)，，則與發(fā)生氧化還原反應(yīng)的Fe2+為n2=，則與反應(yīng)的Fe2+為n1=，，則物質(zhì)的量，則的物質(zhì)的量濃度為。
3．（2024·北京石景山·一模）我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)的化學(xué)鏈重整聯(lián)合CO2捕集制H2系統(tǒng)如下圖所示：
(1)空氣反應(yīng)器中發(fā)生 反應(yīng)(填“吸熱”或“放熱”)。
(2)重整氣中有H2、CO、CO2、CH4和H2O，燃料反應(yīng)器中CH4和NiO反應(yīng)的化學(xué)方程式有 。
(3)CaO吸收反應(yīng)器中還發(fā)生蒸汽變換反應(yīng)(CO與水蒸氣或CH4與水蒸氣反應(yīng))
①1 mol CH4和水蒸氣生成CO2和H2吸收熱量165 kJ，1 mol CH4和水蒸氣生成CO和H2吸收熱量206 kJ，CO(g) + H2O (g) =H2(g) + CO2(g) ΔH = 。
② 反應(yīng)溫度對(duì)H2產(chǎn)率()、CO2捕集率()及產(chǎn)品氣組成的影響如下圖所示：
結(jié)合化學(xué)方程式說(shuō)明圖1中溫度升高CO2捕集率降低的原因 ；解釋圖2中溫度升高H2體積分?jǐn)?shù)降低的原因 。
(4)燃料反應(yīng)器和吸收反應(yīng)器中加入水蒸氣的作用 。
【答案】(1)放熱
(2)CH4 + NiO2H2 + CO + Ni和CH4 + 2NiO 2H2 + CO2 + 2Ni
(3) —41kJ/mol CaCO3CaO + CO2↑，溫度升高促進(jìn)碳酸鈣分解 CO(g) + H2O(g) = H2(g) + CO2(g)ΔH <0，CO2濃度增大和升高溫度均促使平衡逆向移動(dòng)，H2體積分?jǐn)?shù)降低
(4)通過蒸汽變換等反應(yīng)增大產(chǎn)品氣中H2的產(chǎn)率與體積分?jǐn)?shù)，促進(jìn)CO2的吸收
【分析】由題給流程可知，空氣中的氧氣與空氣反應(yīng)器中的鎳反應(yīng)生成氧化鎳，燃料反應(yīng)器中的甲烷與氧化鎳共熱反應(yīng)生成氫氣、鎳和碳的氧化物，與水蒸氣共熱反應(yīng)生成氫氣和碳的氧化物，反應(yīng)生成的鎳可以循環(huán)使用；反應(yīng)得到的重整氣經(jīng)冷卻器冷卻后進(jìn)入氧化鈣吸收反應(yīng)器，重整氣中的一氧化碳、甲烷與水蒸氣生成二氧化碳和氫氣，二氧化碳與氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣，重整氣經(jīng)反應(yīng)轉(zhuǎn)化、吸收二氧化碳得到氫氣；碳酸鈣受熱分解生成氧化鈣和二氧化碳，反應(yīng)生成的氧化鈣可以循環(huán)使用。
【詳解】（1）空氣反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)為鎳和空氣中氧氣共熱發(fā)生化合反應(yīng)生成氧化鎳，并放出熱量，則該反應(yīng)是反應(yīng)物總能量高于生成物總能量的放熱反應(yīng)，故答案為：放熱；
（2）由分析可知，燃料反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)為氧化鎳與甲烷共熱反應(yīng)生成氫氣、鎳和碳的氧化物，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH4 + NiO2H2 + CO + Ni和CH4 + 2NiO 2H2 + CO2 + 2Ni，故答案為：CH4 + NiO2H2 + CO + Ni和CH4 + 2NiO 2H2 + CO2 + 2Ni；
（3）①由題意可知，甲烷與水蒸氣反應(yīng)生成二氧化碳、一氧化碳的熱化學(xué)方程式為CH4(g)+2H2O(g) =4H2(g)+CO2(g) △H=+165kJ/mol①、CH4(g)+H2O(g)=3H2(g)+CO(g) △H=+206kJ/mol②，由蓋斯定律可知，反應(yīng)①—②得到反應(yīng)CO(g) + H2O (g) =H2(g) + CO2(g)，則反應(yīng)ΔH =(+165kJ/mol)—(+206kJ/mol)= —41kJ/mol，故答案為：—41kJ/mol；
②溫度升高碳酸鈣受熱分解生成氧化鈣和二氧化碳：CaCO3CaO + CO2↑，所以溫度升高二氧化碳捕集率降低；一氧化碳與水蒸氣生成二氧化碳和氫氣的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，二氧化碳濃度增大和升高溫度都使平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，導(dǎo)致生成物氫氣的體積分?jǐn)?shù)降低，故答案為：CaCO3CaO + CO2↑，溫度升高促進(jìn)碳酸鈣分解；CO(g) + H2O(g) = H2(g) + CO2(g)ΔH <0，CO2濃度增大和升高溫度均促使平衡逆向移動(dòng)，H2體積分?jǐn)?shù)降低；
（4）由分析可知，燃料反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)為甲烷與氧化鎳共熱反應(yīng)生成氫氣、鎳和碳的氧化物，與水蒸氣共熱反應(yīng)生成氫氣和碳的氧化物，吸收反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)為一氧化碳、甲烷與水蒸氣生成二氧化碳和氫氣，則燃料反應(yīng)器和吸收反應(yīng)器中加入水蒸氣有利于增大產(chǎn)品中氫氣的體積分?jǐn)?shù)，促進(jìn)二氧化碳的充分吸收，故答案為：通過蒸汽變換等反應(yīng)增大產(chǎn)品氣中H2的產(chǎn)率與體積分?jǐn)?shù)，促進(jìn)CO2的吸收。
4．（2024·北京豐臺(tái)·一模）AOPs(高級(jí)氧化技術(shù))通過產(chǎn)生·OH(羥基自由基)能有效去除廢水中有機(jī)污染物。
I．芬頓反應(yīng)是AOPs中使用最廣泛的方法，主要反應(yīng)過程如下：
i．Fe2+ + H2O2 + H+ =Fe3+ + ·OH + H2O (快反應(yīng))
ii．·OH + OM → CO2 + H2O(快反應(yīng)，OM為有機(jī)物)
iii．2Fe3+ + H2O2 =2Fe2+ + O2 + 2H+(慢反應(yīng))
反應(yīng)過程中存在副反應(yīng)：·OH + Fe2+ + H+ = Fe3+ + H2O。
(1)決定芬頓反應(yīng)速率的是過程 (填“i”“ii”或“iii”)。
(2)·OH氧化苯酚的化學(xué)方程式為 。
II．用鐵粉代替Fe2+，并加入硼(B)，可加快Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+，提高有機(jī)污染物的去除率。
(3)①B與Fe3+反應(yīng)生成硼酸(H3BO3)的離子方程式為 。
②相同時(shí)間內(nèi)，鐵粉投加量與有機(jī)污染物去除率的關(guān)系如下圖所示(k越大，去除效果越好)。鐵粉質(zhì)量濃度大于0.02 g L 1時(shí)，有機(jī)污染物去除率下降的原因可能是 。
III．相比于傳統(tǒng)的芬頓反應(yīng)，電芬頓反應(yīng)具有無(wú)需投加H2O2等優(yōu)點(diǎn)。該方法是利用O2在電極放電生成H2O2，與加入的Fe2+構(gòu)成芬頓體系，如圖1所示。
(4)石墨做 極。
(5)溶液pH對(duì)H2O2生成量的影響如圖2所示。
①pH=3，電解時(shí)間在0 ~ 60 min內(nèi)，v(H2O2)= mol·L-1·min-1。
②電解相同時(shí)間，隨著溶液pH升高，生成的H2O2濃度逐漸減小，結(jié)合電極反應(yīng)式分析原因 。
【答案】(1)iii
(2)C6H5OH + 28· OH = 6CO2 + 17H2O
(3) B + 3Fe3+ + 3H2O = H3BO3 + 3Fe2+ + 3H+ 產(chǎn)生的Fe2+量較多，F(xiàn)e2+和· OH發(fā)生副反應(yīng)，c(·OH)下降，導(dǎo)致反應(yīng)ii速率下降
(4)陽(yáng)
(5) O2 + 2e + 2H+ = H2O2
【詳解】（1）慢反應(yīng)速率決定總反應(yīng)速率，決定芬頓反應(yīng)速率的是過程iii。
（2）根據(jù)·OH + OM → CO2 + H2O，·OH氧化苯酚的化學(xué)方程式為C6H5OH + 28· OH = 6CO2 + 17H2O；
（3）①B與Fe3+反應(yīng)生成硼酸(H3BO3)，F(xiàn)e3+被還原為Fe2+，離子方程式為B + 3Fe3+ + 3H2O = H3BO3 + 3Fe2+ + 3H+。
②鐵粉質(zhì)量濃度大于0.02 g L 1時(shí)，產(chǎn)生的Fe2+量較多，F(xiàn)e2+和· OH發(fā)生副反應(yīng)，c(·OH)下降，導(dǎo)致反應(yīng)ii速率下降。
（4）利用O2在電極放電生成H2O2，氧氣發(fā)生還原反應(yīng)，通入空氣的電極為陰極，則石墨做陽(yáng)極。
（5）①pH=3，電解時(shí)間在0 ~ 60 min內(nèi)， c(H2O2)=，v(H2O2)=mol·L-1·min-1。
②陰極發(fā)生反應(yīng)O2 + 2e + 2H+ = H2O2，隨著溶液pH升高，氫離子濃度降低，反應(yīng)速率減慢，電解相同時(shí)間，生成的H2O2濃度逐漸減小。
5．（2024屆高考·湖南長(zhǎng)沙·高三一模）硫酸工業(yè)存在的催化氧化反應(yīng)： 。幾種物質(zhì)的相對(duì)能量如圖所示。
回答下列問題：
(1)1740年英國(guó)人沃德發(fā)現(xiàn)了硝化法制硫酸，隨之，探究出了NO參與的催化氧化反應(yīng)的兩步基元反應(yīng)歷程：
①
②
其中， 。能否用與的大小判斷決定的催化氧化反應(yīng)速率的基元反應(yīng) 并闡釋原因 。
(2)某化學(xué)學(xué)習(xí)小組在下列條件下，在起始體積相同的甲、乙兩個(gè)密閉容器中發(fā)生反應(yīng)。
容器 甲 乙
反應(yīng)條件 500℃、恒容（1L） 500℃、恒壓（kPa）
起始量 2.0mol 和2.0mol
當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，甲容器氣體壓強(qiáng)較起始時(shí)減小了20%。
①甲、乙容器中的反應(yīng)先達(dá)到平衡的是 （填“甲容器”或“乙容器”）。
②500℃時(shí)，甲容器中該反應(yīng)的平衡常數(shù)是 （保留一位小數(shù)）。
③反應(yīng)均達(dá)到平衡后乙容器比甲容器中數(shù)值大的是 （填標(biāo)號(hào)）。
a．的轉(zhuǎn)化率 b．平衡常數(shù) c．的濃度 d．的體積分?jǐn)?shù)
(3)某科研團(tuán)隊(duì)對(duì)的催化氧化反應(yīng)進(jìn)行探究，在三個(gè)恒容密閉容器中起始投料量如表。測(cè)得的平衡轉(zhuǎn)化率與投料、溫度的關(guān)系如圖。
容器 /mol /mol
A 2 1
B 1.5 1.5
C 1 2
①曲線Ⅰ代表的是 （填“A”“B”或“C”）容器。
②隨著溫度升高，不同投料對(duì)應(yīng)的的平衡轉(zhuǎn)化率趨向相同，其主要原因可能是 。
【答案】(1) -112 不能，反應(yīng)熱的大小與反應(yīng)的活化能無(wú)關(guān)，只能用反應(yīng)的活化能來(lái)判斷決定反應(yīng)速率的基元反應(yīng)
(2) 乙容器 ac
(3) A 溫度對(duì)平衡的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于投料分配對(duì)平衡的影響
【詳解】（1），設(shè)O2(g)的相對(duì)能量為x，則由相對(duì)能量圖可知，解得x=，1molNO2的相對(duì)能量為429kJ，1molNO的相對(duì)能量為486kJ，則反應(yīng)①的ΔH1=[2×429-2×486-(-2)]=-112kJ/mol；反應(yīng)熱的大小與反應(yīng)的活化能無(wú)關(guān)，只能用反應(yīng)的活化能來(lái)判斷決定反應(yīng)速率的基元反應(yīng)。
（2）容器甲中氣體壓強(qiáng)比起始時(shí)減小了20%，根據(jù)壓強(qiáng)和物質(zhì)的量成正比可知，氣體的物質(zhì)的量比起始時(shí)減小了20%，則平衡時(shí)氣體的物質(zhì)的量減小了4mol×20%=0.8mol，根據(jù)反應(yīng)2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)，減小的氣體的物質(zhì)的量即為消耗氧氣的物質(zhì)的量，所以消耗氧氣0.8mol，則消耗SO2的物質(zhì)的量為1.6mol，生成SO3的物質(zhì)的量為1.6mol，平衡時(shí) SO2的物質(zhì)的量為0.4mol，氧氣為1.2mol，SO3為1.6mol。
①甲容器恒容，乙容器恒壓，該反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，隨著反應(yīng)進(jìn)行，恒壓容器體積不斷減小，氣體的物質(zhì)的量濃度比甲容器中的大，反應(yīng)速率快，先達(dá)到平衡，故答案為：乙容器。
②容器體積為1L，則平衡時(shí)各物質(zhì)的量即為其平衡濃度，則500℃時(shí)，甲容器中該反應(yīng)的平衡常數(shù)是=13.3L mol 1。
③甲乙兩容器起始時(shí)體積相同，加入的氣體的物質(zhì)的量也相同，甲容器恒容，乙容器恒壓，乙容器相當(dāng)于在甲容器平衡后增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，則SO2的轉(zhuǎn)化率乙容器比甲容器大，O2的體積分?jǐn)?shù)乙容器比甲容器小；平衡常數(shù)只和溫度有關(guān)，甲容器和乙容器平衡常數(shù)相等；平衡時(shí)乙容器體積比甲容器小，SO3的物質(zhì)的量比甲容器多，則SO3的濃度乙容器比甲容器大；故選ac。
（3）①增加一種反應(yīng)物的量，會(huì)使其他反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大，所以A容器中SO2的轉(zhuǎn)化率最大，所以曲線Ⅰ代表的是A容器。
②隨著溫度升高，不同投料對(duì)應(yīng)的SO2的平衡轉(zhuǎn)化率趨向相同，其主要原因可能是溫度對(duì)平衡的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于投料分配對(duì)平衡的影響。
6．（2024屆高考·四川綿陽(yáng)·統(tǒng)考一模）甲酸甲酯(HCOOCH3)是一種重要的有機(jī)合成中間體，可通過甲醇催化脫氫法制備，其工藝過程包含以下反應(yīng)：
反應(yīng)Ⅰ：2CH3OH(g)=HCOOCH3(g)+2H2(g) K1，△H1=+51.2kJ mol-1
反應(yīng)Ⅱ：CH3OH(g)=CO(g)+2H2(g) K2，△H2=+90.1kJ mol-1
回答下列問題：
(1)反應(yīng)HCOOCH3(g)=2CO(g)+2H2(g)的△H3= kJ mol-1，K3= (用K1、K2表示)。
(2)對(duì)于反應(yīng)Ⅰ：增大壓強(qiáng)，平衡 移動(dòng)(填“向左”“向右”或“不”)。保持壓強(qiáng)不變，要縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間，可采取的措施是 、 。
(3)在400kPa、銅基催化劑存在下，向密閉容器中通入CH3OH進(jìn)行Ⅰ、Ⅱ兩個(gè)反應(yīng)。體系中氣體平衡組成比例(物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))隨溫度變化的理論計(jì)算結(jié)果如圖所示。
①隨溫度升高，CH3OH的平衡組成比例呈現(xiàn)如圖所示趨勢(shì)的原因是 。
②550K時(shí)，反應(yīng)2CH3OH(g)=HCOOCH3(g)+2H2(g)的平衡常數(shù)Kp= kPa，CH3OH的平衡轉(zhuǎn)化率為 。
③研究表明，在700K以后升高體系溫度，HCOOCH3的產(chǎn)率下降，可能的原因是 。
【答案】(1) +129.0
(2) 向左 升高溫度 改良催化劑
(3) 反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ均為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡均向正反應(yīng)方向移動(dòng) 64 47.4% 反應(yīng)Ⅰ的選擇性下降
【詳解】（1）根據(jù)蓋斯定律反應(yīng)Ⅲ=2×反應(yīng)Ⅱ-反應(yīng)I，△H3=2△H2-△H1=2×(+90.1kJ mol-1)-( +51.2kJ mol-1)= +129.0 kJ mol-1；K3=；
（2）對(duì)于反應(yīng)Ⅰ：增大壓強(qiáng)，平衡氣體體積減少的方向移動(dòng)即向左移動(dòng)；保持壓強(qiáng)不變，要縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間，就是加快反應(yīng)速率，可以采用升高溫度和改良催化劑的措施；
（3）①反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ均為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡均向正反應(yīng)方向移動(dòng)，CH3OH的平衡組成比例下降；
②在400kPa銅基催化劑存在下，密閉容器中發(fā)生反應(yīng)Ⅰ：2CH3OH(g)=HCOOCH3(g)+2H2(g)和反應(yīng)Ⅱ：CH3OH(g)=CO(g)+2H2(g)，550K時(shí)CH3OH的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)等于H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)等于0.4，CO的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.04，則HCOOCH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)等于1-0.4-0.4-0.04=0.16，==0.4×400=160kPa，P(CO)=0.04×400=16 kPa，=0.16×400=64 kPa，Kp==；根據(jù)碳原子守恒，CH3OH的平衡轉(zhuǎn)化率=；在700K以后升高體系溫度，HCOOCH3的產(chǎn)率下降，可能的原因是反應(yīng)Ⅰ的選擇性下降。
21世紀(jì)教育網(wǎng) www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁(yè) （共 2 頁(yè)）
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