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主题4 化学变化与规律 第8练 化学反应原理的综合应用AB（含解析）—2024高考化学考前天天练
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这是一份主题4 化学变化与规律 第8练 化学反应原理的综合应用AB（含解析）—2024高考化学考前天天练，共14页。试卷主要包含了8 kJ· ml-1，3 kJ· ml-1；等内容，欢迎下载使用。
天天练A组 满分：68分 限时：45分钟
天天练B组 满分：76分 限时：45分钟
eq \a\vs4\al(天) eq \a\vs4\al(天) eq \a\vs4\al(练) eq \a\vs4\al(A) eq \a\vs4\al(组)
1.（12分）（2023·江苏各地模拟优选）硫碘循环，水分解制氢的原理示意图如下：
(1) 已知：在25 ℃和101 kPa时，H2的燃烧热为285.8 kJ· ml-1，则在相同条件下，水分解生成氢气的热化学方程式为 。
(2) 水在2 200 ℃条件下分解可得到氢气。硫碘循环制H2的优势为_________
__________________________________________________________（至少写两条）。
(3) 反应Ⅱ，H2SO4分解制取O2的速率主要由反应2SO3⥫⥬2SO2＋O2决定，对该反应的历程进行研究发现，SO3分解经历了多步基元反应，其中影响速率的关键基元反应为SO3→SO2＋O，SO3＋O→SO2＋O2，下列说法合理的是 （填字母）。
A. c(O)越大有利于加快SO3的分解
B. 关键基元反应的活化能比其他基元反应的大
C. 催化剂参与氧原子的生成与消耗将有利于提高SO3的分解速率
(4) 进行反应Ⅲ之前，需要经过以下两个步骤：
①步骤1：除杂。反应Ⅰ所得混合物经过初步分离后得到HI和I2的混合溶液，其中含有少量H2SO4杂质。工业上采用加热至110 ℃的方法除去H2SO4，写出相应的化学方程式：_______________________________________________________。
②步骤2：电解。通过电解法实现HI和I2的分离与富集，装置如下图所示，结合电极反应解释获得浓HI溶液的原因是_________________________________。
③利用电解后某一极的溶液，作为反应Ⅱ中SO2的吸收剂，实现O2与SO2的分离，吸收剂的有效成分是 。
2.（8分）（2023·江苏各地模拟优选）CO2的利用是国际社会普遍关注的问题。
(1) CO2的电子式是 。
(2) CO2在催化剂作用下可以直接转化为乙二醇和甲醇，但若反应温度过高，乙二醇会深度加氢生成乙醇。
(g)＋CO2(g)＋3H2(g)―→(g)＋CH3OH(g) ΔH＝－131.9 kJ· ml-1
(g)＋H2(g)―→C2H5OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－94.8 kJ· ml-1
获取乙二醇的反应历程可分为如下两步：
Ⅰ. (g)＋CO2(g)―→(g) ΔH＝－60.3 kJ· ml-1；
Ⅱ. EC加氢生成乙二醇与甲醇。
①步骤Ⅱ的热化学方程式是__________________________________________。
②研究反应温度对EC加氢的影响（反应时间均为4小时），实验数据见下表：
由上表可知，温度升高到220 ℃时，乙二醇的产率反而降低，原因是
。
(3) 用稀硫酸作电解质溶液，电解CO2可制取甲醇，装置如图所示，电极a接电源 （填“正”或“负”）极，生成甲醇的电极反应式是
。
(4) CO2较稳定、能量低。为实现CO2的化学利用，下列研究方向合理的是
（填字母）。
a. 选择高能量的反应物和CO2反应获得低能量的生成物
b. 利用电能、光能或热能活化CO2分子
c. 选择高效的催化剂
3.（12分）（2023·江苏各地模拟优选）氮的氧化物是造成大气污染的主要物质，研究氮氧化物的反应机理对于消除环境污染有重要意义。
(1) 已知：N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝180.5 kJ· ml-1
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ· ml-1
2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221 kJ· ml-1
反应2NO(g)＋2CO(g) ⥫⥬N2(g)＋2CO2(g)的ΔH＝ kJ· ml-1。
(2) 催化还原法去除NO是在催化剂、加热条件下，用NH3消除NO污染，其反应原理为4NH3＋6NO⥫⥬5N2＋6H2O。物质的量之比n(NH3)∶n(NO)分别为4∶1、3∶1、1∶3在不同温度条件下反应时间相同时， NO脱除率分别如图1曲线a、b、c所示。
①由图可知，n(NO)及其他条件相同时，n(NH3)越大，NO脱除率越高，原因是____________________________________________________________________。
②由图可知，无论以何种比例反应，在温度超过1 200 ℃时NO脱除率又都会增大的原因可能是____________________________________________________
eq \(\s\up7(),\s\d5(图1))
(3) 反应2NO(g)＋O2(g) ⥫⥬2NO2(g)可以看成分两步进行，其反应过程及能量变化如图2所示。
eq \(\s\up7(),\s\d5(图2))
①由图2可知，相同条件下，NO、N2O2两种物质中，稳定性更强的是______。
②在恒容的密闭容器中充入一定量的NO和O2气体，保持其他条件不变，控制反应温度分别为T1和T2(T1>T2)，测得c(NO)随 t （时间）的变化曲线如图3所示。由图3可知，相同时间内，温度T2时NO转化量更多，其原因可能是_____
___________________________________________________________________。
eq \(\s\up7(),\s\d5(图3)) eq \(\s\up7( ),\s\d5(图4))
(4) NH3催化还原NO是重要的烟气脱硝技术，研究发现在以Fe2O3为主的催化剂上可能发生的反应过程如图4所示，写出该过程中步骤Ⅱ的离子方程式： 。
4.（12分）（2023·江苏各地模拟优选）合成气是一种重要的化工原料气，可以合成甲醇、甲酸甲酯、二甲醚等化工产品。
Ⅰ.甲烷、二氧化碳自热重整制取合成气的反应如下：
①CH4(g) ＋CO2(g)⥫⥬2CO(g) ＋2H2(g) ΔH1＝250 kJ· ml-1
②CH4(g)＋H2O(g)⥫⥬CO(g)＋3H2(g) ΔH2>0
③CO2(g) ＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g) ΔH3
(1) 反应①的正反应活化能为Ea kJ· ml-1，则逆反应的活化能为 kJ· ml-1。
(2) 不同温度下，向V L密闭容器中按照n(CO2) ∶n(CH4) ∶n(H2O)＝1∶1∶1投料，实验测得平衡时n(H2)∶n(CO)随温度的变化关系如图所示。
①压强p1、p2、p3由大到小的顺序为 。
②压强为p2时，随着温度升高，n(H2)∶n(CO)先增大后减小，可推测ΔH3 （填“>”或“<”）0，判断依据是_____________________________________________。
Ⅱ.利用合成气制取甲醇。
(3) 在容积为1 L的密闭容器中加入1 ml CO2和1.4 ml H2，在催化剂的作用下，发生的反应如下：
①CO2(g)＋3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH
②CO2(g)＋H2(g) ⥫⥬CO(g)＋H2O(g) ΔH
10 min后体系达到平衡，此时CO2的转化率为20%，CH3OH的选择性[CH3OH 的选择性＝ eq \f(转化为CH3OH的n(CO2),消耗的n(CO2))×100%] 为50%，则反应①的平衡常数K＝ 。
Ⅲ.某甲醇燃料电池的工作原理如图所示，质子交换膜（只有质子能够通过）左右两侧的溶液均为1 L 2 ml·L-1H2SO4溶液。
a极的电极反应式为 ，当导线中有6 ml
e－ 发生转移时，左右两侧溶液的质量差为 g （假设反应物耗尽，忽略气体的溶解）。
5.（12分）（2023·江苏各地模拟优选）氧化亚氮(N2O)是一种强温室气体，且易转换成颗粒污染物。研究氧化亚氮分解对环境保护有重要意义。
(1) 污水生物脱氮过程中，在异养微生物催化下，硝酸铵可分解为N2O和另一种产物，该反应的化学方程式为_________________________________________。
(2) 已知反应2N2O(g)===2N2(g)＋O2(g)的ΔH＝－163 kJ·ml-1，1 ml N2(g)、1 ml O2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收945 kJ、498 kJ的能量，则1 ml N2O(g)分子中化学键断裂时需要吸收的能量为 kJ。
(3) 在一定温度下的恒容容器中，反应2N2O(g)===2N2(g)＋O2(g)的部分实验数据如表：
①在0～20 min时段，反应速率v(N2O)为 ml·L-1 min-1。
②若N2O起始浓度c0为0.150 ml·L-1，则反应至30 min时N2O的转化率α＝ 。比较不同起始浓度时N2O的分解速率：v(c0＝0.150 0 ml·L-1) （填“＞”“＝”或“＜”）v(c0＝0.100 0 ml·L-1)。
③不同温度(T)下，N2O分解半衰期随起始压强的变化关系如图所示（图中半衰期指任一浓度N2O消耗一半时所需的相应时间），则T1 （填“＞”“＝”或“＜”）T2。当温度为T1、起始压强为p0，反应至t1 min时，体系压强p＝
（用p0表示）。
(4) 碘蒸气存在能大幅度提高N2O的分解速率，反应历程：
第一步：I2(g)⥫⥬2I(g)（快反应）
第二步：I(g)＋N2O(g)―→N2(g)＋IO(g)（慢反应）
第三步：IO(g)＋N2O(g)―→N2(g)＋O2(g)＋I(g)（快反应）
实验表明，含碘时N2O分解速率方程v＝k·c(N2O)·[c(I2)]0.5（k为速率常数）。下列表述正确的是 （填字母）。
A. N2O分解反应中，k（含碘）＞k（无碘）
B. 第一步对总反应速率起决定作用
C. 第二步活化能比第三步大
D. I2浓度与N2O分解速率无关
6.（12分）（2023·江苏各地模拟优选）CO2加氢制化工原料对实现“碳中和”有重大意义。部分CO2加氢反应的热化学方程式如下：
反应Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)⥫⥬HCOOH(g) ΔH1＝35.2 kJ· ml-1；
反应 Ⅱ：CO2(g)＋3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH2＝－24.7 kJ· ml-1；
反应 Ⅲ：CO2(g)＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g) ΔH3；
反应 Ⅳ：CO2(g)＋3H2(g)⥫⥬ eq \f(1,2)CH3OCH3(g)＋ eq \f(3,2)H2O(g) ΔH4。
回答下列问题：
(1) 已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH5＝－483.6 kJ· ml-1。
CH3OH(g)＋O2(g)⥫⥬HCOOH(g)＋H2O(g) ΔH＝ kJ· ml-1。
(2) CO2催化加氢体系中，部分反应的lnKp与温度(T)关系如图1所示。
①300 K时，反应进行趋势最大的是 （填“Ⅱ”“Ⅲ”或“Ⅳ”）。
②图1中Q点时，反应2CH3OH(g)⥫⥬CH3OCH3(g)＋H2O(g)的Kp＝ 。
③实验测得CO2平衡转化率（曲线Y）和平衡时CH3OH的选择性（曲线X）随温度变化如图2所示。CO2加氢制CH3OH时，温度选择510～550 K的原因为______________________________________________________________________。[已知：CH3OH的选择性＝ eq \f(n(CH3OH),消耗的n(CO2))×100%]
eq \(\s\up7(),\s\d5(图2))
④510 K时，往刚性容器中通入n ml CO2和一定量H2，t min达到平衡，t min内CH3OH的平均生成速率为 ml·min-1。
(3) 我国科学家以Bi为电极在酸性水溶液中可实现电催化还原CO2，两种途径的反应机理如图所示，其中，TS表示过渡态、数字表示微粒的相对总能量。
①途径一，CO2电还原经两步反应生成HCOOH：第一步为CO2＋H＋＋e－===HCOO*（*表示微粒与Bi的接触位点）；第二步为____________ 。
②CO2电还原的选择性以途径一为主，理由是__________________________
______________________________________________________________________。
eq \a\vs4\al(天) eq \a\vs4\al(天) eq \a\vs4\al(练) eq \a\vs4\al(B) eq \a\vs4\al(组)
1.（12分）（2023·江苏各地模拟优选）我国力争在2030年前实现碳达峰，降低碳排放的一个重要措施是CO2的综合利用，如工业利用CO2合成CH3OH，再合成CH3OCH3。
Ⅰ. CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)（主反应）；
Ⅱ. CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)（副反应）。
请完成下列各题：
(1) 工业原料气配比中需加入一定量的CO，原因是______________________
______________________________________________________________________。
(2) 在温度为T，恒压p的条件下，充入1 ml的CO2和3 ml H2此时体积为2 L，发生Ⅰ、Ⅱ反应达平衡时CO的物质的量为0.2 ml，H2O的物质的量分数为 eq \f(2,7)，求（保留2位小数）：
①CO2的转化率为 。
②反应Ⅰ的平衡常数K为 。
(3) 二甲醚在有机化工中有重要的应用，可以利用上述合成的甲醇制备二甲醚：
Ⅲ. 2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH3（主反应）；
Ⅳ. 2CH3OH(g)===C2H4(g)＋2H2O(g) ΔH4（副反应）。
在一定条件下发生反应的能量关系如图所示。
①当反应一定时间，测得副产品C2H4的含量特别高，原因是_______________
_____________________________________________________ 。
②为提高反应Ⅲ生成CH3OCH3的选择性（转化的CH3OH中生成二甲醚的百分比），下列措施中合适的是 （填字母）。
A. 减小压强
B. 升高温度
C. 使用合适催化剂
D. 未达平衡时及时分离产品
(4) 研究表明，在催化剂M的催化下，H2与CO2合成CH3OH，主要催化过程如下（H*表示活性氢原子）：
则A、B结构式为 、 。
2.（12分）（2023·江苏各地模拟优选）H2S的吸收与利用有多种形式，完成下列各题：
(1) 工业上可采用“H2S水双温交换法”富集海水中的HDO，其原理是利用H2S、HDS、H2O和HDO四种物质，在25 ℃和100 ℃两种不同温度下发生的两个不同反应得到较高浓度的HDO。四种物质在反应体系中的物质的量随温度的变化曲线如图1，100 ℃时的反应ΔH （填“>”“＝”或“<”）0。
eq \(\s\up7(),\s\d5(图1))
(2) H2S高温裂解反应：2H2S(g) ⥫⥬2H2(g)＋S2(g)。
①不同温度下，具有一定能量的分子百分数与分子能量的关系如图2所示，E表示T1温度下分子的平均能量，Ec是活化分子具有的最低能量，阴影部分的面积反映活化分子的多少，则图中T1 （填“>”“＝”或“<”）T2。若T1温度下使用催化剂，请在图2中画出相应的变化。
eq \(\s\up7(),\s\d5(图2))
②A的压力转化率表示为α(A)＝ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1－\f(p1,p0)))×100%（p0为A初始压力，p1为A某时刻分压）。维持温度和压强不变，一定量的H2S分解达到平衡时，用各组分的平衡分压（即组分的物质的量分数×总压）表示的平衡常数Kp＝p(S2)，则平衡时H2S的压力转化率α(H2S)＝ 。
(3) 工业上用克劳斯工艺处理含H2S的尾气获得硫黄，流程如图3所示：
eq \(\s\up7(),\s\d5(图3))
反应炉中的反应：2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(g)；
催化转化器中的反应：2H2S(g)＋SO2(g)===3S(g)＋2H2O(g)。
该工艺中需要严格控制气体在反应炉中的停留时间，其理由是_____________
___________________________________________________________。
(4) 表面喷淋水的活性炭可用于吸附氧化H2S，其原理可用图4表示。其他条件不变时，水膜的酸碱性与厚度会影响H2S的去除率。
eq \(\s\up7(),\s\d5(图4))
为了提高H2S的去除率，下列措施合适的是 （填字母）。
A. 增大压强（气相）
B. 适当增大水膜pH
C. 反应温度越高越好
D．增加水膜厚度
3.（12分）（2023·江苏各地模拟优选）大气中日益增多的含碳气体以CO、CO2、CH4为主。请完成下列各题：
(1) 工业上可以用CO来生产二甲醚，T ℃下有关反应及相关数据如下表所示。
①反应3H2 (g)＋3CO(g)⥫⥬CH3OCH3 (g)＋CO2 (g)的平衡常数为K1，ΔH＝ 。
②在恒容容器中CO2与H2反应生成二甲醚：2CO2 (g)＋6H2(g)⥫⥬CH3OCH3 (g)＋3H2O (g) K2，只改变下列一个条件，H2平衡转化率一定增大的是 （填字母）。
A. 加入催化剂 B. 降低温度 C. 充入惰性气体 D. 增大 eq \f(n(CO2),n(H2))初始值
已知T ℃下，若c>1，则该反应的平衡常数K2 （填“<”“>”或“＝”）K1。
(2) 一定条件下，CH4可发生如下反应：
Ⅰ. CH4(g)⥫⥬C(s)＋2H2 (g)；
Ⅱ. CH4(g)＋CO2(g)⥫⥬2CO (g)＋2H2 (g)。
图1为反应Ⅰ反应过程与能量的关系，图2为CH4、CO2混合体系的lnKp与 eq \f(1,T)的图像关系。已知Kp需用相对分压代替浓度计算，气体的相对压强＝ eq \f(气体压强,100 kPa)。
eq \(\s\up7(),\s\d5(图1)) eq \(\s\up7(),\s\d5(图2))
①图1历程分成多步进行，写出反应速率最大一步的化学方程式：
。若加入某物质M后，CH4分解历程变为虚线所示曲线，判断物质M能否催化CH4分解？并说明理由_______________________
_________________________________________________。
②图2中直线a、b属于甲烷分解的是 （填字母），在A点对应温度下，测得CH4的平衡分压为16 kPa，则H2的平衡分压为 。
4.（12分）（2023·江苏各地模拟优选）氮氧化物是常见空气污染物，研究人员对氮氧化物的去除展开研究。
(1) 利用催化处理汽车尾气中的NO和CO的技术已投入实际使用，其反应为2NO(g)＋2CO(g)⥫⥬N2(g)＋2CO2(g) ΔH。某一恒容容器起始时只有2 ml NO和2 ml CO，平衡时测得混合气体中CO2的物质的量分数[φ(CO2)]与温度(T)、压强(p)之间的关系如图所示。
① 温度T1 （填“<”“＝”或“>”）T2，理由是 。
②若恒温(T1)恒容条件下，测得平衡时混合气体的压强为p1 kPa，则T1时NO的转化率为 ，该反应的平衡常数Kp＝ 。[对于气相反应，用某组分B的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)，也可表示平衡常数，记作Kp，p(B)＝p·x(B)，x(B)为平衡体系中B的物质的量分数]
③ 下列说法正确的是 （填字母）。
A. 增大催化剂的比表面积可以提高NO的平衡转化率
B. v(NO)正＝2v(N2)逆时，反应达到最大限度
C. 充入一定量的氦气有利于提高反应速率
D. 实际过程中适当升高温度有利于提高NO去除效率
④一种焦炭催化NO还原反应的反应历程如下，请补充完整（“*”表示吸附态）：
Ⅰ. NO⥫⥬NO*；
Ⅱ. 2NO*⥫⥬ON—NO*；
Ⅲ. _______________________________________________________________；
Ⅳ. ON—NO—CO*⥫⥬ON—N*＋CO2；
Ⅴ. _______________________________________________________________。
(2) 利用CH4还原NO脱硝是目前研究的重要技术，其反应为CH4(g)＋4NO(g) ⥫⥬2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(l) ΔH<0。混合气中氧气的存在会急剧降低NO的去除效率，而离子交换分子筛催化剂很好地提高了CH4还原NO的选择性，试用过渡态理论解释其原因： ____ _ ___________________________。
5.（14分）（2023·江苏各地模拟优选）处理、回收利用CO是环境科学研究的热点课题。回答下列问题：
(1) CO用于处理大气污染物N2O的反应为CO(g)＋N2O(g)⥫⥬CO2(g)＋N2(g)。在Zn＋作用下该反应的具体过程如图1所示，反应过程中能量变化情况如图2所示。
eq \(\s\up7(),\s\d5(图1)) eq \(\s\up7(),\s\d5(图2))
总反应：CO(g)＋N2O(g) ⥫⥬CO2(g)＋N2(g) ΔH＝ kJ· ml-1；该总反应的决速步是反应 （填“①”或“②”），该判断的理由是
(2) 已知：CO(g)＋N2O(g) ⥫⥬CO2(g)＋N2(g)的速率方程为v＝k·c(N2O)，k为速率常数，只与温度有关。为提高反应速率，可采取的措施是 （填字母）。
A. 升温
B. 恒容时，再充入CO
C. 恒压时，再充入N2O
D. 恒压时，再充入N2
(3) 在总压为100 kPa的恒容密闭容器中，充入一定量的CO(g)和N2O(g)发生上述反应，在不同条件下达到平衡时，在T1K时N2O的转化率与 eq \f(n(N2O),n(CO))、在 eq \f(n(N2O),n(CO))＝1时N2O的转化率与 eq \f(1,T)的变化曲线如图3所示。
eq \(\s\up7(),\s\d5(图3))
①表示N2O的转化率随 eq \f(n(N2O),n(CO))的变化曲线为 （填“Ⅰ”或“Ⅱ”）曲线。
②T1 （填“>”或“＜”）T2。
③已知：该反应的标准平衡常数Kθ＝ eq \f(\f(p(CO2),pθ)×\f(p(N2),pθ),\f(p(CO),pθ)×\f(p(N2O),pθ))，其中pθ为标准压强(100 kPa)，p(CO2)、p(N2)、p(N2O)和p(CO)为各组分的平衡分压，则T4时，该反应的标准平衡常数Kθ＝ （计算结果保留两位有效数字，p分＝p总×物质的量分数）。
(4) 间接电解法除N2O。其工作原理如图4所示，已知：H2S2O4是一种弱酸。从A口中出来的气体是 （填化学式），电解池的阴极电极反应式为
，用化学方程式表示吸收池中除去N2O的原理：_________
______________________________________________________________。
eq \(\s\up7(),\s\d5(图4))
6.（14分）（2023·江苏各地模拟优选）丙烯腈（）是一种重要的化工原料，广泛应用于三大有机合成材料的生产中。以3‒羟基丙酸乙酯（）为原料合成丙烯腈的主要反应如下：
Ⅰ. (g) eq \(―――→,\s\up7(TiO2)) (g) ＋H2O(g) ΔH1>0；
Ⅱ. (g) ＋NH3(g) eq \(―――→,\s\up7(TiO2))(g)＋H2O(g)＋ ΔH2>0。
(1) 已知部分化学键键能如下表所示。
据此计算ΔH1 ＝_______________________________________________。
(2) 在盛有催化剂TiO2、压强为100 kPa的恒压密闭容器中按体积比2∶15充入(g)和NH3(g)发生反应，通过实验测得平衡体系中含碳物质（乙醇除外）的物质的量分数随温度的变化如图1所示[的物质的量分数w%＝×100%]。
eq \(\s\up7(),\s\d5(图1))
①随着温度的升高， (g)的平衡体积分数先增大后减小的原因为
。
②科学家通过DFT计算得出反应Ⅱ的机理如图2所示，其中第二步反应为 (g) eq \(―――→,\s\up7(TiO2)) (g)＋H2O(g), 则第一步反应的化学方程式为
；实验过程中未检测到 (g)的原因可能为
。
eq \(\s\up7(),\s\d5(图2))
③A点对应反应Ⅱ的标准平衡常数K eq \\al(r,p)＝ （保留两位有效数字）。[其表达式为用相对分压代替浓度平衡常数表达式中的浓度，气体的相对分压等于其分压（单位为kPa）除以p0(p0＝100 kPa)]
④实际生产中若充入一定量N2 （不参与反应），可提高丙烯腈的平衡产率，原因为________________________________________________________________。
(3) 利用电解法由丙烯腈制备己二睛[NC(CH2)4CN]的装置如图3所示。通电过程中，石墨电极2上的电极反应式为_____________________________________。
第8练 化学反应原理的综合应用AB
eq \a\vs4\al(天) eq \a\vs4\al(天) eq \a\vs4\al(练) eq \a\vs4\al(A) eq \a\vs4\al(组)
1. (1) H2O(l)===H2(g)＋ eq \f(1,2)O2(g) ΔH＝285.8 kJ·ml-1 (2) 反应条件温和，在较低温度下实现分解水制取H2；实现了O2和H2分离，反应Ⅰ放热，可利用其能量为其他两个吸热反应供能 (3) ABC (4) ① H2SO4＋2HI eq \(=====,\s\up7(110 ℃))SO2＋2H2O＋I2
②阴极：I2＋2e－===2I－，H＋通过质子交换膜进入阴极，得到浓HI溶液 ③I2
2. (1) eq \\al(·,·) eq \(O,\s\up6(··,))· eq \\al(·,·)·C· eq \\al(·,·)· eq \(O,\s\up6(··,)) eq \\al(·,·) (2) ①(g)＋3H2(g)―→＋CH3OH(g) ΔH＝－71.6 kJ· ml-1 ②温度升高到220 ℃时，乙二醇会深度加氢生成乙醇，所以温度升高到220 ℃时，乙二醇的产率反而降低 (3) 负 CO2＋6H＋＋6e－===CH3OH＋H2O (4) abc
3. (1) －746.5 (2) ①NH3浓度大，反应更快且平衡右移 ②1 200 ℃催化剂活性基本不再变化，温度升高，反应加快，相同时间内能消耗更多的NO (3) ①N2O2 ②平衡右移的影响超过了速率降低的影响 (4) Fe2+—NH2 ＋NO===N2＋H2O＋Fe2+
4. (1) Ea －250 (2) ①p3>p2>p1 ②> 升高温度，反应①②正向移动，反应②使n(H2)∶n(CO)增大，反应①无影响，反应③正向使比值减小，故ΔH3>0 (3) 0.025 (4) CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋ 72
5. (1) NH4NO3 eq \(=====,\s\up7(催化剂))N2O↑＋2H2O
(2) 1 112.5 (3) ①1.0×10-3 ②20.0% ＝ ③＞ 1.25p0 (4) AC
6. (1) －423.7 (2) ①Ⅳ ②1 ③温度过低合成甲醇的速率较小，温度过高甲醇的选择性急剧降低 ④ eq \f(0.32n,t) (3) ①HCOO*＋H＋＋e－===HCOOH ②途径一的活化能（能垒）更低（其他合理答案也可，如“途径一的过渡态的相对总能量更低”）
eq \a\vs4\al(天) eq \a\vs4\al(天) eq \a\vs4\al(练) eq \a\vs4\al(B) eq \a\vs4\al(组)
1. (1) 抑制副反应的发生，与H2O反应使反应Ⅰ正向移动，提高CO2的转化率 (2) ①80% ②4.70或18.82/p2 (3) ①对于副反应ΔH4<0，且ΔS>0，该反应只向正反应进行，温度越高，时间越长，都会生成更多的C2H4 ②CD
(4)
2. (1) > (2) ①< ②60%
(3) 停留时间过短或过长，均导致催化转化器中H2S、SO2不能恰好完全反应，硫的回收率降低，且排放的尾气中仍含有H2S或SO2
(4) AB
3. (1) ①－246.1 kJ· ml-1 ②BD <
(2) ①CH2＋2H===CH＋3H或CH2===CH＋H 不能，因为无催化剂时CH4分解活化能最大的步骤为CH＋3H===C＋4H决定，记为Ea，加入M后，步骤MCH4===CH2＋MH2的活化能大于Ea，反应会变慢，故M不能催化CH4分解 ②a 40 kPa
4. (1) ①< 该反应为自发反应，ΔS<0，故ΔH<0，相同压强下，温度升高，平衡逆向移动，φ(CO2)减小，故T1(2) 氧气存在时，发生反应CH4＋2O2===CO2＋2H2O，该反应的活化能比CH4还原NO反应活化能小，导致NO去除率降低，离子交换分子筛催化剂降低了CH4还原NO反应的活化能，选择性提高
5. (1) －361.22 ①反应①的活化能是149.6 kJ· ml-1，反应②的活化能是108.22 kJ· ml-1 ，反应②的活化能更小，故反应①是总反应的决速步
(2) AC (3) ①Ⅱ ②> ③3.4 (4) O2 2H2SO3＋2e－＋2H＋===H2S2O4＋2H2O H2O＋H2S2O4＋N2O===N2＋2H2SO3
6. (1) 34 kJ· ml-1 (2) ①反应Ⅰ、Ⅱ均为吸热反应，最高点前反应Ⅰ进行程度大，最高点后反应Ⅱ进行程度大 ②(g)＋NH3(g) eq \(―――→,\s\up7(TiO2))(g)＋CH3CH2OH(g) 第二步反应的活化能远小于第一步，所以第二步反应的速率远大于第一步反应的速率 ③0.011 ④该反应为气体分子数增大的反应，恒压密闭容器中充入一定量N2，降低各气体分压（相当于扩大容器体积），会使反应Ⅱ的平衡正向移动 (3) 2CH2===CHCN＋2e－ ＋2H＋=== NC(CH2)4CN
反应温度/ ℃
EC转化率/%
产率/%
乙二醇
甲醇
160
23.8
23.2
12.9
180
62.1
60.9
31.5
200
99.9
94.7
62.3
220
99.9
92.4
46.1
反应时间/min
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
c(N2O)/(ml·L-1)
0.10
0.09
0.08
0.07
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0.01
序号
反应
ΔH/ (kJ· ml-1)
K
Ⅰ
2H2 (g)＋CO(g)⥫⥬CH3OH (g)
－90.7
a
Ⅱ
2CH3OH(g)⥫⥬CH3OCH3 (g)＋H2O (g)
－23.5
b
Ⅲ
CO(g)＋H2O(g)⥫⥬CO2 (g)＋H2 (g)
－41.2
c
化学键
C—O
C—C
C===C
C—H
O—H
C===O
键能/(kJ· ml -1)
351
348
615
413
463
745
天天练A组 满分：68分 限时：45分钟
天天练B组 满分：76分 限时：45分钟
eq \a\vs4\al(天) eq \a\vs4\al(天) eq \a\vs4\al(练) eq \a\vs4\al(A) eq \a\vs4\al(组)
1.（12分）（2023·江苏各地模拟优选）硫碘循环，水分解制氢的原理示意图如下：
(1) 已知：在25 ℃和101 kPa时，H2的燃烧热为285.8 kJ· ml-1，则在相同条件下，水分解生成氢气的热化学方程式为 。
(2) 水在2 200 ℃条件下分解可得到氢气。硫碘循环制H2的优势为_________
__________________________________________________________（至少写两条）。
(3) 反应Ⅱ，H2SO4分解制取O2的速率主要由反应2SO3⥫⥬2SO2＋O2决定，对该反应的历程进行研究发现，SO3分解经历了多步基元反应，其中影响速率的关键基元反应为SO3→SO2＋O，SO3＋O→SO2＋O2，下列说法合理的是 （填字母）。
A. c(O)越大有利于加快SO3的分解
B. 关键基元反应的活化能比其他基元反应的大
C. 催化剂参与氧原子的生成与消耗将有利于提高SO3的分解速率
(4) 进行反应Ⅲ之前，需要经过以下两个步骤：
①步骤1：除杂。反应Ⅰ所得混合物经过初步分离后得到HI和I2的混合溶液，其中含有少量H2SO4杂质。工业上采用加热至110 ℃的方法除去H2SO4，写出相应的化学方程式：_______________________________________________________。
②步骤2：电解。通过电解法实现HI和I2的分离与富集，装置如下图所示，结合电极反应解释获得浓HI溶液的原因是_________________________________。
③利用电解后某一极的溶液，作为反应Ⅱ中SO2的吸收剂，实现O2与SO2的分离，吸收剂的有效成分是 。
2.（8分）（2023·江苏各地模拟优选）CO2的利用是国际社会普遍关注的问题。
(1) CO2的电子式是 。
(2) CO2在催化剂作用下可以直接转化为乙二醇和甲醇，但若反应温度过高，乙二醇会深度加氢生成乙醇。
(g)＋CO2(g)＋3H2(g)―→(g)＋CH3OH(g) ΔH＝－131.9 kJ· ml-1
(g)＋H2(g)―→C2H5OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－94.8 kJ· ml-1
获取乙二醇的反应历程可分为如下两步：
Ⅰ. (g)＋CO2(g)―→(g) ΔH＝－60.3 kJ· ml-1；
Ⅱ. EC加氢生成乙二醇与甲醇。
①步骤Ⅱ的热化学方程式是__________________________________________。
②研究反应温度对EC加氢的影响（反应时间均为4小时），实验数据见下表：
由上表可知，温度升高到220 ℃时，乙二醇的产率反而降低，原因是
。
(3) 用稀硫酸作电解质溶液，电解CO2可制取甲醇，装置如图所示，电极a接电源 （填“正”或“负”）极，生成甲醇的电极反应式是
。
(4) CO2较稳定、能量低。为实现CO2的化学利用，下列研究方向合理的是
（填字母）。
a. 选择高能量的反应物和CO2反应获得低能量的生成物
b. 利用电能、光能或热能活化CO2分子
c. 选择高效的催化剂
3.（12分）（2023·江苏各地模拟优选）氮的氧化物是造成大气污染的主要物质，研究氮氧化物的反应机理对于消除环境污染有重要意义。
(1) 已知：N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝180.5 kJ· ml-1
C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ· ml-1
2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＝－221 kJ· ml-1
反应2NO(g)＋2CO(g) ⥫⥬N2(g)＋2CO2(g)的ΔH＝ kJ· ml-1。
(2) 催化还原法去除NO是在催化剂、加热条件下，用NH3消除NO污染，其反应原理为4NH3＋6NO⥫⥬5N2＋6H2O。物质的量之比n(NH3)∶n(NO)分别为4∶1、3∶1、1∶3在不同温度条件下反应时间相同时， NO脱除率分别如图1曲线a、b、c所示。
①由图可知，n(NO)及其他条件相同时，n(NH3)越大，NO脱除率越高，原因是____________________________________________________________________。
②由图可知，无论以何种比例反应，在温度超过1 200 ℃时NO脱除率又都会增大的原因可能是____________________________________________________
eq \(\s\up7(),\s\d5(图1))
(3) 反应2NO(g)＋O2(g) ⥫⥬2NO2(g)可以看成分两步进行，其反应过程及能量变化如图2所示。
eq \(\s\up7(),\s\d5(图2))
①由图2可知，相同条件下，NO、N2O2两种物质中，稳定性更强的是______。
②在恒容的密闭容器中充入一定量的NO和O2气体，保持其他条件不变，控制反应温度分别为T1和T2(T1>T2)，测得c(NO)随 t （时间）的变化曲线如图3所示。由图3可知，相同时间内，温度T2时NO转化量更多，其原因可能是_____
___________________________________________________________________。
eq \(\s\up7(),\s\d5(图3)) eq \(\s\up7( ),\s\d5(图4))
(4) NH3催化还原NO是重要的烟气脱硝技术，研究发现在以Fe2O3为主的催化剂上可能发生的反应过程如图4所示，写出该过程中步骤Ⅱ的离子方程式： 。
4.（12分）（2023·江苏各地模拟优选）合成气是一种重要的化工原料气，可以合成甲醇、甲酸甲酯、二甲醚等化工产品。
Ⅰ.甲烷、二氧化碳自热重整制取合成气的反应如下：
①CH4(g) ＋CO2(g)⥫⥬2CO(g) ＋2H2(g) ΔH1＝250 kJ· ml-1
②CH4(g)＋H2O(g)⥫⥬CO(g)＋3H2(g) ΔH2>0
③CO2(g) ＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g) ΔH3
(1) 反应①的正反应活化能为Ea kJ· ml-1，则逆反应的活化能为 kJ· ml-1。
(2) 不同温度下，向V L密闭容器中按照n(CO2) ∶n(CH4) ∶n(H2O)＝1∶1∶1投料，实验测得平衡时n(H2)∶n(CO)随温度的变化关系如图所示。
①压强p1、p2、p3由大到小的顺序为 。
②压强为p2时，随着温度升高，n(H2)∶n(CO)先增大后减小，可推测ΔH3 （填“>”或“<”）0，判断依据是_____________________________________________。
Ⅱ.利用合成气制取甲醇。
(3) 在容积为1 L的密闭容器中加入1 ml CO2和1.4 ml H2，在催化剂的作用下，发生的反应如下：
①CO2(g)＋3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH
②CO2(g)＋H2(g) ⥫⥬CO(g)＋H2O(g) ΔH
10 min后体系达到平衡，此时CO2的转化率为20%，CH3OH的选择性[CH3OH 的选择性＝ eq \f(转化为CH3OH的n(CO2),消耗的n(CO2))×100%] 为50%，则反应①的平衡常数K＝ 。
Ⅲ.某甲醇燃料电池的工作原理如图所示，质子交换膜（只有质子能够通过）左右两侧的溶液均为1 L 2 ml·L-1H2SO4溶液。
a极的电极反应式为 ，当导线中有6 ml
e－ 发生转移时，左右两侧溶液的质量差为 g （假设反应物耗尽，忽略气体的溶解）。
5.（12分）（2023·江苏各地模拟优选）氧化亚氮(N2O)是一种强温室气体，且易转换成颗粒污染物。研究氧化亚氮分解对环境保护有重要意义。
(1) 污水生物脱氮过程中，在异养微生物催化下，硝酸铵可分解为N2O和另一种产物，该反应的化学方程式为_________________________________________。
(2) 已知反应2N2O(g)===2N2(g)＋O2(g)的ΔH＝－163 kJ·ml-1，1 ml N2(g)、1 ml O2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收945 kJ、498 kJ的能量，则1 ml N2O(g)分子中化学键断裂时需要吸收的能量为 kJ。
(3) 在一定温度下的恒容容器中，反应2N2O(g)===2N2(g)＋O2(g)的部分实验数据如表：
①在0～20 min时段，反应速率v(N2O)为 ml·L-1 min-1。
②若N2O起始浓度c0为0.150 ml·L-1，则反应至30 min时N2O的转化率α＝ 。比较不同起始浓度时N2O的分解速率：v(c0＝0.150 0 ml·L-1) （填“＞”“＝”或“＜”）v(c0＝0.100 0 ml·L-1)。
③不同温度(T)下，N2O分解半衰期随起始压强的变化关系如图所示（图中半衰期指任一浓度N2O消耗一半时所需的相应时间），则T1 （填“＞”“＝”或“＜”）T2。当温度为T1、起始压强为p0，反应至t1 min时，体系压强p＝
（用p0表示）。
(4) 碘蒸气存在能大幅度提高N2O的分解速率，反应历程：
第一步：I2(g)⥫⥬2I(g)（快反应）
第二步：I(g)＋N2O(g)―→N2(g)＋IO(g)（慢反应）
第三步：IO(g)＋N2O(g)―→N2(g)＋O2(g)＋I(g)（快反应）
实验表明，含碘时N2O分解速率方程v＝k·c(N2O)·[c(I2)]0.5（k为速率常数）。下列表述正确的是 （填字母）。
A. N2O分解反应中，k（含碘）＞k（无碘）
B. 第一步对总反应速率起决定作用
C. 第二步活化能比第三步大
D. I2浓度与N2O分解速率无关
6.（12分）（2023·江苏各地模拟优选）CO2加氢制化工原料对实现“碳中和”有重大意义。部分CO2加氢反应的热化学方程式如下：
反应Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)⥫⥬HCOOH(g) ΔH1＝35.2 kJ· ml-1；
反应 Ⅱ：CO2(g)＋3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH2＝－24.7 kJ· ml-1；
反应 Ⅲ：CO2(g)＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g) ΔH3；
反应 Ⅳ：CO2(g)＋3H2(g)⥫⥬ eq \f(1,2)CH3OCH3(g)＋ eq \f(3,2)H2O(g) ΔH4。
回答下列问题：
(1) 已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH5＝－483.6 kJ· ml-1。
CH3OH(g)＋O2(g)⥫⥬HCOOH(g)＋H2O(g) ΔH＝ kJ· ml-1。
(2) CO2催化加氢体系中，部分反应的lnKp与温度(T)关系如图1所示。
①300 K时，反应进行趋势最大的是 （填“Ⅱ”“Ⅲ”或“Ⅳ”）。
②图1中Q点时，反应2CH3OH(g)⥫⥬CH3OCH3(g)＋H2O(g)的Kp＝ 。
③实验测得CO2平衡转化率（曲线Y）和平衡时CH3OH的选择性（曲线X）随温度变化如图2所示。CO2加氢制CH3OH时，温度选择510～550 K的原因为______________________________________________________________________。[已知：CH3OH的选择性＝ eq \f(n(CH3OH),消耗的n(CO2))×100%]
eq \(\s\up7(),\s\d5(图2))
④510 K时，往刚性容器中通入n ml CO2和一定量H2，t min达到平衡，t min内CH3OH的平均生成速率为 ml·min-1。
(3) 我国科学家以Bi为电极在酸性水溶液中可实现电催化还原CO2，两种途径的反应机理如图所示，其中，TS表示过渡态、数字表示微粒的相对总能量。
①途径一，CO2电还原经两步反应生成HCOOH：第一步为CO2＋H＋＋e－===HCOO*（*表示微粒与Bi的接触位点）；第二步为____________ 。
②CO2电还原的选择性以途径一为主，理由是__________________________
______________________________________________________________________。
eq \a\vs4\al(天) eq \a\vs4\al(天) eq \a\vs4\al(练) eq \a\vs4\al(B) eq \a\vs4\al(组)
1.（12分）（2023·江苏各地模拟优选）我国力争在2030年前实现碳达峰，降低碳排放的一个重要措施是CO2的综合利用，如工业利用CO2合成CH3OH，再合成CH3OCH3。
Ⅰ. CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)（主反应）；
Ⅱ. CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)（副反应）。
请完成下列各题：
(1) 工业原料气配比中需加入一定量的CO，原因是______________________
______________________________________________________________________。
(2) 在温度为T，恒压p的条件下，充入1 ml的CO2和3 ml H2此时体积为2 L，发生Ⅰ、Ⅱ反应达平衡时CO的物质的量为0.2 ml，H2O的物质的量分数为 eq \f(2,7)，求（保留2位小数）：
①CO2的转化率为 。
②反应Ⅰ的平衡常数K为 。
(3) 二甲醚在有机化工中有重要的应用，可以利用上述合成的甲醇制备二甲醚：
Ⅲ. 2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH3（主反应）；
Ⅳ. 2CH3OH(g)===C2H4(g)＋2H2O(g) ΔH4（副反应）。
在一定条件下发生反应的能量关系如图所示。
①当反应一定时间，测得副产品C2H4的含量特别高，原因是_______________
_____________________________________________________ 。
②为提高反应Ⅲ生成CH3OCH3的选择性（转化的CH3OH中生成二甲醚的百分比），下列措施中合适的是 （填字母）。
A. 减小压强
B. 升高温度
C. 使用合适催化剂
D. 未达平衡时及时分离产品
(4) 研究表明，在催化剂M的催化下，H2与CO2合成CH3OH，主要催化过程如下（H*表示活性氢原子）：
则A、B结构式为 、 。
2.（12分）（2023·江苏各地模拟优选）H2S的吸收与利用有多种形式，完成下列各题：
(1) 工业上可采用“H2S水双温交换法”富集海水中的HDO，其原理是利用H2S、HDS、H2O和HDO四种物质，在25 ℃和100 ℃两种不同温度下发生的两个不同反应得到较高浓度的HDO。四种物质在反应体系中的物质的量随温度的变化曲线如图1，100 ℃时的反应ΔH （填“>”“＝”或“<”）0。
eq \(\s\up7(),\s\d5(图1))
(2) H2S高温裂解反应：2H2S(g) ⥫⥬2H2(g)＋S2(g)。
①不同温度下，具有一定能量的分子百分数与分子能量的关系如图2所示，E表示T1温度下分子的平均能量，Ec是活化分子具有的最低能量，阴影部分的面积反映活化分子的多少，则图中T1 （填“>”“＝”或“<”）T2。若T1温度下使用催化剂，请在图2中画出相应的变化。
eq \(\s\up7(),\s\d5(图2))
②A的压力转化率表示为α(A)＝ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1－\f(p1,p0)))×100%（p0为A初始压力，p1为A某时刻分压）。维持温度和压强不变，一定量的H2S分解达到平衡时，用各组分的平衡分压（即组分的物质的量分数×总压）表示的平衡常数Kp＝p(S2)，则平衡时H2S的压力转化率α(H2S)＝ 。
(3) 工业上用克劳斯工艺处理含H2S的尾气获得硫黄，流程如图3所示：
eq \(\s\up7(),\s\d5(图3))
反应炉中的反应：2H2S(g)＋3O2(g)===2SO2(g)＋2H2O(g)；
催化转化器中的反应：2H2S(g)＋SO2(g)===3S(g)＋2H2O(g)。
该工艺中需要严格控制气体在反应炉中的停留时间，其理由是_____________
___________________________________________________________。
(4) 表面喷淋水的活性炭可用于吸附氧化H2S，其原理可用图4表示。其他条件不变时，水膜的酸碱性与厚度会影响H2S的去除率。
eq \(\s\up7(),\s\d5(图4))
为了提高H2S的去除率，下列措施合适的是 （填字母）。
A. 增大压强（气相）
B. 适当增大水膜pH
C. 反应温度越高越好
D．增加水膜厚度
3.（12分）（2023·江苏各地模拟优选）大气中日益增多的含碳气体以CO、CO2、CH4为主。请完成下列各题：
(1) 工业上可以用CO来生产二甲醚，T ℃下有关反应及相关数据如下表所示。
①反应3H2 (g)＋3CO(g)⥫⥬CH3OCH3 (g)＋CO2 (g)的平衡常数为K1，ΔH＝ 。
②在恒容容器中CO2与H2反应生成二甲醚：2CO2 (g)＋6H2(g)⥫⥬CH3OCH3 (g)＋3H2O (g) K2，只改变下列一个条件，H2平衡转化率一定增大的是 （填字母）。
A. 加入催化剂 B. 降低温度 C. 充入惰性气体 D. 增大 eq \f(n(CO2),n(H2))初始值
已知T ℃下，若c>1，则该反应的平衡常数K2 （填“<”“>”或“＝”）K1。
(2) 一定条件下，CH4可发生如下反应：
Ⅰ. CH4(g)⥫⥬C(s)＋2H2 (g)；
Ⅱ. CH4(g)＋CO2(g)⥫⥬2CO (g)＋2H2 (g)。
图1为反应Ⅰ反应过程与能量的关系，图2为CH4、CO2混合体系的lnKp与 eq \f(1,T)的图像关系。已知Kp需用相对分压代替浓度计算，气体的相对压强＝ eq \f(气体压强,100 kPa)。
eq \(\s\up7(),\s\d5(图1)) eq \(\s\up7(),\s\d5(图2))
①图1历程分成多步进行，写出反应速率最大一步的化学方程式：
。若加入某物质M后，CH4分解历程变为虚线所示曲线，判断物质M能否催化CH4分解？并说明理由_______________________
_________________________________________________。
②图2中直线a、b属于甲烷分解的是 （填字母），在A点对应温度下，测得CH4的平衡分压为16 kPa，则H2的平衡分压为 。
4.（12分）（2023·江苏各地模拟优选）氮氧化物是常见空气污染物，研究人员对氮氧化物的去除展开研究。
(1) 利用催化处理汽车尾气中的NO和CO的技术已投入实际使用，其反应为2NO(g)＋2CO(g)⥫⥬N2(g)＋2CO2(g) ΔH。某一恒容容器起始时只有2 ml NO和2 ml CO，平衡时测得混合气体中CO2的物质的量分数[φ(CO2)]与温度(T)、压强(p)之间的关系如图所示。
① 温度T1 （填“<”“＝”或“>”）T2，理由是 。
②若恒温(T1)恒容条件下，测得平衡时混合气体的压强为p1 kPa，则T1时NO的转化率为 ，该反应的平衡常数Kp＝ 。[对于气相反应，用某组分B的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)，也可表示平衡常数，记作Kp，p(B)＝p·x(B)，x(B)为平衡体系中B的物质的量分数]
③ 下列说法正确的是 （填字母）。
A. 增大催化剂的比表面积可以提高NO的平衡转化率
B. v(NO)正＝2v(N2)逆时，反应达到最大限度
C. 充入一定量的氦气有利于提高反应速率
D. 实际过程中适当升高温度有利于提高NO去除效率
④一种焦炭催化NO还原反应的反应历程如下，请补充完整（“*”表示吸附态）：
Ⅰ. NO⥫⥬NO*；
Ⅱ. 2NO*⥫⥬ON—NO*；
Ⅲ. _______________________________________________________________；
Ⅳ. ON—NO—CO*⥫⥬ON—N*＋CO2；
Ⅴ. _______________________________________________________________。
(2) 利用CH4还原NO脱硝是目前研究的重要技术，其反应为CH4(g)＋4NO(g) ⥫⥬2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(l) ΔH<0。混合气中氧气的存在会急剧降低NO的去除效率，而离子交换分子筛催化剂很好地提高了CH4还原NO的选择性，试用过渡态理论解释其原因： ____ _ ___________________________。
5.（14分）（2023·江苏各地模拟优选）处理、回收利用CO是环境科学研究的热点课题。回答下列问题：
(1) CO用于处理大气污染物N2O的反应为CO(g)＋N2O(g)⥫⥬CO2(g)＋N2(g)。在Zn＋作用下该反应的具体过程如图1所示，反应过程中能量变化情况如图2所示。
eq \(\s\up7(),\s\d5(图1)) eq \(\s\up7(),\s\d5(图2))
总反应：CO(g)＋N2O(g) ⥫⥬CO2(g)＋N2(g) ΔH＝ kJ· ml-1；该总反应的决速步是反应 （填“①”或“②”），该判断的理由是
(2) 已知：CO(g)＋N2O(g) ⥫⥬CO2(g)＋N2(g)的速率方程为v＝k·c(N2O)，k为速率常数，只与温度有关。为提高反应速率，可采取的措施是 （填字母）。
A. 升温
B. 恒容时，再充入CO
C. 恒压时，再充入N2O
D. 恒压时，再充入N2
(3) 在总压为100 kPa的恒容密闭容器中，充入一定量的CO(g)和N2O(g)发生上述反应，在不同条件下达到平衡时，在T1K时N2O的转化率与 eq \f(n(N2O),n(CO))、在 eq \f(n(N2O),n(CO))＝1时N2O的转化率与 eq \f(1,T)的变化曲线如图3所示。
eq \(\s\up7(),\s\d5(图3))
①表示N2O的转化率随 eq \f(n(N2O),n(CO))的变化曲线为 （填“Ⅰ”或“Ⅱ”）曲线。
②T1 （填“>”或“＜”）T2。
③已知：该反应的标准平衡常数Kθ＝ eq \f(\f(p(CO2),pθ)×\f(p(N2),pθ),\f(p(CO),pθ)×\f(p(N2O),pθ))，其中pθ为标准压强(100 kPa)，p(CO2)、p(N2)、p(N2O)和p(CO)为各组分的平衡分压，则T4时，该反应的标准平衡常数Kθ＝ （计算结果保留两位有效数字，p分＝p总×物质的量分数）。
(4) 间接电解法除N2O。其工作原理如图4所示，已知：H2S2O4是一种弱酸。从A口中出来的气体是 （填化学式），电解池的阴极电极反应式为
，用化学方程式表示吸收池中除去N2O的原理：_________
______________________________________________________________。
eq \(\s\up7(),\s\d5(图4))
6.（14分）（2023·江苏各地模拟优选）丙烯腈（）是一种重要的化工原料，广泛应用于三大有机合成材料的生产中。以3‒羟基丙酸乙酯（）为原料合成丙烯腈的主要反应如下：
Ⅰ. (g) eq \(―――→,\s\up7(TiO2)) (g) ＋H2O(g) ΔH1>0；
Ⅱ. (g) ＋NH3(g) eq \(―――→,\s\up7(TiO2))(g)＋H2O(g)＋ ΔH2>0。
(1) 已知部分化学键键能如下表所示。
据此计算ΔH1 ＝_______________________________________________。
(2) 在盛有催化剂TiO2、压强为100 kPa的恒压密闭容器中按体积比2∶15充入(g)和NH3(g)发生反应，通过实验测得平衡体系中含碳物质（乙醇除外）的物质的量分数随温度的变化如图1所示[的物质的量分数w%＝×100%]。
eq \(\s\up7(),\s\d5(图1))
①随着温度的升高， (g)的平衡体积分数先增大后减小的原因为
。
②科学家通过DFT计算得出反应Ⅱ的机理如图2所示，其中第二步反应为 (g) eq \(―――→,\s\up7(TiO2)) (g)＋H2O(g), 则第一步反应的化学方程式为
；实验过程中未检测到 (g)的原因可能为
。
eq \(\s\up7(),\s\d5(图2))
③A点对应反应Ⅱ的标准平衡常数K eq \\al(r,p)＝ （保留两位有效数字）。[其表达式为用相对分压代替浓度平衡常数表达式中的浓度，气体的相对分压等于其分压（单位为kPa）除以p0(p0＝100 kPa)]
④实际生产中若充入一定量N2 （不参与反应），可提高丙烯腈的平衡产率，原因为________________________________________________________________。
(3) 利用电解法由丙烯腈制备己二睛[NC(CH2)4CN]的装置如图3所示。通电过程中，石墨电极2上的电极反应式为_____________________________________。
第8练 化学反应原理的综合应用AB
eq \a\vs4\al(天) eq \a\vs4\al(天) eq \a\vs4\al(练) eq \a\vs4\al(A) eq \a\vs4\al(组)
1. (1) H2O(l)===H2(g)＋ eq \f(1,2)O2(g) ΔH＝285.8 kJ·ml-1 (2) 反应条件温和，在较低温度下实现分解水制取H2；实现了O2和H2分离，反应Ⅰ放热，可利用其能量为其他两个吸热反应供能 (3) ABC (4) ① H2SO4＋2HI eq \(=====,\s\up7(110 ℃))SO2＋2H2O＋I2
②阴极：I2＋2e－===2I－，H＋通过质子交换膜进入阴极，得到浓HI溶液 ③I2
2. (1) eq \\al(·,·) eq \(O,\s\up6(··,))· eq \\al(·,·)·C· eq \\al(·,·)· eq \(O,\s\up6(··,)) eq \\al(·,·) (2) ①(g)＋3H2(g)―→＋CH3OH(g) ΔH＝－71.6 kJ· ml-1 ②温度升高到220 ℃时，乙二醇会深度加氢生成乙醇，所以温度升高到220 ℃时，乙二醇的产率反而降低 (3) 负 CO2＋6H＋＋6e－===CH3OH＋H2O (4) abc
3. (1) －746.5 (2) ①NH3浓度大，反应更快且平衡右移 ②1 200 ℃催化剂活性基本不再变化，温度升高，反应加快，相同时间内能消耗更多的NO (3) ①N2O2 ②平衡右移的影响超过了速率降低的影响 (4) Fe2+—NH2 ＋NO===N2＋H2O＋Fe2+
4. (1) Ea －250 (2) ①p3>p2>p1 ②> 升高温度，反应①②正向移动，反应②使n(H2)∶n(CO)增大，反应①无影响，反应③正向使比值减小，故ΔH3>0 (3) 0.025 (4) CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋ 72
5. (1) NH4NO3 eq \(=====,\s\up7(催化剂))N2O↑＋2H2O
(2) 1 112.5 (3) ①1.0×10-3 ②20.0% ＝ ③＞ 1.25p0 (4) AC
6. (1) －423.7 (2) ①Ⅳ ②1 ③温度过低合成甲醇的速率较小，温度过高甲醇的选择性急剧降低 ④ eq \f(0.32n,t) (3) ①HCOO*＋H＋＋e－===HCOOH ②途径一的活化能（能垒）更低（其他合理答案也可，如“途径一的过渡态的相对总能量更低”）
eq \a\vs4\al(天) eq \a\vs4\al(天) eq \a\vs4\al(练) eq \a\vs4\al(B) eq \a\vs4\al(组)
1. (1) 抑制副反应的发生，与H2O反应使反应Ⅰ正向移动，提高CO2的转化率 (2) ①80% ②4.70或18.82/p2 (3) ①对于副反应ΔH4<0，且ΔS>0，该反应只向正反应进行，温度越高，时间越长，都会生成更多的C2H4 ②CD
(4)
2. (1) > (2) ①< ②60%
(3) 停留时间过短或过长，均导致催化转化器中H2S、SO2不能恰好完全反应，硫的回收率降低，且排放的尾气中仍含有H2S或SO2
(4) AB
3. (1) ①－246.1 kJ· ml-1 ②BD <
(2) ①CH2＋2H===CH＋3H或CH2===CH＋H 不能，因为无催化剂时CH4分解活化能最大的步骤为CH＋3H===C＋4H决定，记为Ea，加入M后，步骤MCH4===CH2＋MH2的活化能大于Ea，反应会变慢，故M不能催化CH4分解 ②a 40 kPa
4. (1) ①< 该反应为自发反应，ΔS<0，故ΔH<0，相同压强下，温度升高，平衡逆向移动，φ(CO2)减小，故T1
5. (1) －361.22 ①反应①的活化能是149.6 kJ· ml-1，反应②的活化能是108.22 kJ· ml-1 ，反应②的活化能更小，故反应①是总反应的决速步
(2) AC (3) ①Ⅱ ②> ③3.4 (4) O2 2H2SO3＋2e－＋2H＋===H2S2O4＋2H2O H2O＋H2S2O4＋N2O===N2＋2H2SO3
6. (1) 34 kJ· ml-1 (2) ①反应Ⅰ、Ⅱ均为吸热反应，最高点前反应Ⅰ进行程度大，最高点后反应Ⅱ进行程度大 ②(g)＋NH3(g) eq \(―――→,\s\up7(TiO2))(g)＋CH3CH2OH(g) 第二步反应的活化能远小于第一步，所以第二步反应的速率远大于第一步反应的速率 ③0.011 ④该反应为气体分子数增大的反应，恒压密闭容器中充入一定量N2，降低各气体分压（相当于扩大容器体积），会使反应Ⅱ的平衡正向移动 (3) 2CH2===CHCN＋2e－ ＋2H＋=== NC(CH2)4CN
反应温度/ ℃
EC转化率/%
产率/%
乙二醇
甲醇
160
23.8
23.2
12.9
180
62.1
60.9
31.5
200
99.9
94.7
62.3
220
99.9
92.4
46.1
反应时间/min
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
c(N2O)/(ml·L-1)
0.10
0.09
0.08
0.07
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0.01
序号
反应
ΔH/ (kJ· ml-1)
K
Ⅰ
2H2 (g)＋CO(g)⥫⥬CH3OH (g)
－90.7
a
Ⅱ
2CH3OH(g)⥫⥬CH3OCH3 (g)＋H2O (g)
－23.5
b
Ⅲ
CO(g)＋H2O(g)⥫⥬CO2 (g)＋H2 (g)
－41.2
c
化学键
C—O
C—C
C===C
C—H
O—H
C===O
键能/(kJ· ml -1)
351
348
615
413
463
745
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