在碳中和背景下，氢能是新能源领域中与油气行业现有业务结合最紧密的一类，而制氢成本过高，仍是目前氢能产业发展的挑战之一、甲烷水蒸气重整制氢是目前工业制氢最为成熟的方法，涉及的主要反应如下：
反应I CH4(g) +H2O(g)
CO(g) +3H2(g) ΔH1＞0
反应II CH4(g) +2H2O(g)CO2(g) +4H2(g) ΔH2＞0
反应III CO(g) +H2O(g)CO2(g) +H2(g) ΔH3
(1)已知部分化学键的键能数据如下表：
则ΔH3=___________ ，若反应III的正反应活化能Ea(正) =83 kJ· mol-1，则逆反应活化能Ea(逆)= ____ kJ·mol-1。
(2)①恒温条件下，在体积不变的密闭容器中充入1 mol CO(g)和2 mol H2O(g)，发生反应III，欲使CO的转化率和H2的产率同时提高，可以采取的措施有___________ 。
②已知比表面积是指单位质量物料所具有的总面积。实验表明，向体系中投入CaO固体可以增大H2的体积分数，选用相同质量、不同粒径的CaO固体进行实验时，结果如图甲所示。投入微米级CaO比纳米级CaO，H2的平衡体积分数低的原因是___________ 。
③在一恒容绝热容器中以物质的量之比1：2投入CO(g)和H2O(g)，发生反应III，下列物理量不再改变能说明该反应到达平衡状态的是___________ (填字母)。
A． H2体积百分含量 B．体系温度
C． CO与H2O的物质的量之比 D．混合气体密度
(3)不同压强下，按照n(CH4)：n( H2O) =1：3投料发生上述三个反应，CH4的平衡转化率α(CH4)随温度的变化关系如图乙所示。
压强p1、p2、p3由大到小的顺序是___________ ，CH4的平衡转化率随温度升高而增大的原因是___________ 。
(4)一定温度下，向2 L容器中充入1 mol CH4(g)和3 mol H2O(g) ，t min后反应达到平衡，容器中CO为mmol，CO2为nmol。则tmin内CH4的消耗速率为___________ mol·L-1·min-1，反应III的压强平衡常数Kp=___________ 。(用含m，n，t的代数式表示)
反应I CH4(g) +H2O(g)
CO(g) +3H2(g) ΔH1＞0反应II CH4(g) +2H2O(g)
CO2(g) +4H2(g) ΔH2＞0反应III CO(g) +H2O(g)
CO2(g) +H2(g) ΔH3(1)已知部分化学键的键能数据如下表：
| 化学键 | O-H | H-H | C=O | C≡O( CO) |
| 键能/(kJ·mol -1) | 463 | 436 | 803 | 1075 |
(2)①恒温条件下，在体积不变的密闭容器中充入1 mol CO(g)和2 mol H2O(g)，发生反应III，欲使CO的转化率和H2的产率同时提高，可以采取的措施有
②已知比表面积是指单位质量物料所具有的总面积。实验表明，向体系中投入CaO固体可以增大H2的体积分数，选用相同质量、不同粒径的CaO固体进行实验时，结果如图甲所示。投入微米级CaO比纳米级CaO，H2的平衡体积分数低的原因是
③在一恒容绝热容器中以物质的量之比1：2投入CO(g)和H2O(g)，发生反应III，下列物理量不再改变能说明该反应到达平衡状态的是
A． H2体积百分含量 B．体系温度
C． CO与H2O的物质的量之比 D．混合气体密度
(3)不同压强下，按照n(CH4)：n( H2O) =1：3投料发生上述三个反应，CH4的平衡转化率α(CH4)随温度的变化关系如图乙所示。
压强p1、p2、p3由大到小的顺序是
(4)一定温度下，向2 L容器中充入1 mol CH4(g)和3 mol H2O(g) ，t min后反应达到平衡，容器中CO为mmol，CO2为nmol。则tmin内CH4的消耗速率为
更新时间：2022-06-05 18:02:26
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解题方法
【推荐1】反应Ⅰ可用于在国际空间站中处理二氧化碳，同时伴有副反应Ⅱ发生。
主反应Ⅰ．CO2(g)+4H2(g)
CH4(g)+2H2O(g) △H1=-270kJ·mol-1
副反应Ⅱ．CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2
回答下列问题：
(1)几种化学键的键能如表所示：
则a=___ 。
(2)为了进一步研究上述两个反应，某小组在三个容积相同的刚性容器中，分别充入1molCO2和4molH2，在三种不同实验条件(见表)下进行两个反应，反应体系的总压强(p)随时间变化情况如图所示：
①T1____ T2(填“＞”“＜”或“=”)，曲线Ⅲ对应的实验编号是____ 。
②若在曲线Ⅱ的条件下，10min达到平衡时生成1.2molH2O，则10min内反应的平均速率v(H2O)=____ kPa•min-1，反应Ⅱ的平衡常数Kp=____ 。(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)
(3)对于反应Ⅰ，在一定条件下存在：v正(H2)=k1•c4(H2)•c(CO2)或v逆(H2O)=k2•c2(H2O)•c(CH4)，相应的速率与温度关系如图所示。
反应Ⅰ的平衡常数K=____ (用含k1，k2的代数式表示)；图中A、B、C、D四个点中，能表示反应已达到平衡状态的是____ 。
主反应Ⅰ．CO2(g)+4H2(g)
CH4(g)+2H2O(g) △H1=-270kJ·mol-1副反应Ⅱ．CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) △H2回答下列问题：
(1)几种化学键的键能如表所示：
| 化学键 | C—H | H—H | H—O | C=O |
| 键能/kJ·mol-1 | 413 | 436 | 463 | a |
(2)为了进一步研究上述两个反应，某小组在三个容积相同的刚性容器中，分别充入1molCO2和4molH2，在三种不同实验条件(见表)下进行两个反应，反应体系的总压强(p)随时间变化情况如图所示：
| 实验编号 | a | b | c |
| 温度/K | T1 | T1 | T2 |
| 催化剂的比表面积/(m2•g-1) | 80 | 120 | 120 |
②若在曲线Ⅱ的条件下，10min达到平衡时生成1.2molH2O，则10min内反应的平均速率v(H2O)=
(3)对于反应Ⅰ，在一定条件下存在：v正(H2)=k1•c4(H2)•c(CO2)或v逆(H2O)=k2•c2(H2O)•c(CH4)，相应的速率与温度关系如图所示。
反应Ⅰ的平衡常数K=
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解答题-原理综合题
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(0.4)
解题方法
【推荐2】乙炔是现代合成塑料、橡胶、纤维、染料和溶剂等许多有机产品的基础原料。天然气“非催化部分氧化法”制乙炔的工艺过程中涉及的有关反应为：
①甲烷完全氧化：
②甲烷部分氧化：
③甲烷裂解：
④乙炔裂解：
回答下列问题：
(1)根据反应③和相关化学键的键能数据(忽略不同环境中C-H键能的差异，如下表所示)：
估算
___________ 。
(2)在一绝热等压密闭容器内，以两种不同组成进料，反应中各组分的摩尔分数随温度变化的结果如下图所示(物质i的摩尔分数：
)
在实际生产中选择初始投料比
的原因可能是___________ 。
(3)科学家测定和计算了在一定温度范围内以上反应①、②、③的平衡常数
的自然对数
随
(温度的倒数)的变化关系如图所示，反应③的压强平衡常数的表达式为
___________ (用分压代替平衡浓度表示)，表示该反应的曲线是___________ (填字母)，判断依据是___________ 。
(4)在1000℃时，若只考虑发生反应②和③，已知起始
，初始投料比，平衡体系中
，此时CH4的转化率为50%，则平衡时CO的物质的量为___________ (用以上字母表示，需化简)。
(5)副产物中的CO和H2可以用于合成甲醇(CH3OH)，但生产成本较高。科学家设计了以H2O2作为氧化剂，Au-Pd纳米粒子胶体为催化剂，在低温(50℃)下将甲烷直接转化为甲醇的反应路径。CH4在氧化过程中首先生成甲基过氧化氢(CH3OOH)，写出此步骤的化学方程式：___________ ；新方法的优点是___________ 。
①甲烷完全氧化：
②甲烷部分氧化：
③甲烷裂解：
④乙炔裂解：
回答下列问题：
(1)根据反应③和相关化学键的键能数据(忽略不同环境中C-H键能的差异，如下表所示)：
| 化学键 | C≡C | H-H | C-H |
键能/( ) | a | 436 | 413.4 |
(2)在一绝热等压密闭容器内，以两种不同组成进料，反应中各组分的摩尔分数随温度变化的结果如下图所示(物质i的摩尔分数：
)在实际生产中选择初始投料比
的原因可能是(3)科学家测定和计算了在一定温度范围内以上反应①、②、③的平衡常数
的自然对数随(温度的倒数)的变化关系如图所示，反应③的压强平衡常数的表达式为(4)在1000℃时，若只考虑发生反应②和③，已知起始
，初始投料比，平衡体系中，此时CH4的转化率为50%，则平衡时CO的物质的量为(5)副产物中的CO和H2可以用于合成甲醇(CH3OH)，但生产成本较高。科学家设计了以H2O2作为氧化剂，Au-Pd纳米粒子胶体为催化剂，在低温(50℃)下将甲烷直接转化为甲醇的反应路径。CH4在氧化过程中首先生成甲基过氧化氢(CH3OOH)，写出此步骤的化学方程式：
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解答题-原理综合题
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(0.4)
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【推荐3】氨是化肥工业和基本有机化工的主要原料。回答下列问题，
(1)查阅资料可知，H—H、N≡N、N-H的键能分别为436、946、389，则
的焓变△H=______ ，该反应活化能
______ （填“＞”或“＜”）
。
(2)已知分解反应的速率方程为
（k为速率常数，只与温度、催化剂有关）。某温度下的实验数据如表所示：
速率方程中n＝______________ ；
______________ 。
(3)恒压密闭容器中，充入一定量的
和
，在不同催化剂（Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ）作用下发生反应
，测得相同反应时间内，
的体积分数随温度变化如图所示：
_________ （填“＞”或“＜”，下同）
。
②240℃时，催化效果最好的催化剂为_______ （填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”）；T＞300℃，曲线重合的原因是________________ 。
(4)恒温、恒容条件下，和按照物质的量之比1∶1充入容器，下列能说明密闭容器中反应已达平衡状态的是 （填字母）。
(5)合成氨的常用催化剂是铁触媒，已知铁为面心立方晶体，其晶胞结构如图所示，若铁原子的半径为a pm，则铁晶体中最近的两个铁原子间的距离（核间距）为____ pm；铁晶体的密度为________ 
（
表示阿伏加德罗常数的值，写出计算表达式）。
(1)查阅资料可知，H—H、N≡N、N-H的键能分别为436
、946、389，则的焓变△H=。(2)已知
分解反应的速率方程为（k为速率常数，只与温度、催化剂有关）。某温度下的实验数据如表所示：组别 |
| 速率常数k |
|
1 | 0.04 | k |
|
2 | 0.16 | k |
|
3 | 0.36 | k |
|
(3)恒压密闭容器中，充入一定量的
和，在不同催化剂（Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ）作用下发生反应，测得相同反应时间内，的体积分数随温度变化如图所示：
。②240℃时，催化效果最好的催化剂为
(4)恒温、恒容条件下，
和按照物质的量之比1∶1充入容器，下列能说明密闭容器中反应已达平衡状态的是 （填字母）。| A．容器内压强不再发生改变 | B．容器内混合气体的平均摩尔质量不变 |
| C．容器内气体密度不再发生改变 | D．的体积分数保持不变 |
(5)合成氨的常用催化剂是铁触媒，已知铁为面心立方晶体，其晶胞结构如图所示，若铁原子的半径为a pm，则铁晶体中最近的两个铁原子间的距离（核间距）为
（表示阿伏加德罗常数的值，写出计算表达式）。
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解答题-工业流程题
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(0.4)
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【推荐1】钒的用途十分广泛，有金属“维生素”之称。以含钒石煤(主要成分是
、
，含有的杂质有
、
及Mg、Al、Mn等的化合物)制备单质钒的工艺流程如图所示。
已知：
①该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀时和完全沉淀时的pH如下表所示：
②
，
，
远大于
。
回答下列问题：
(1)为了提高“焙烧”效率，可采取的措施有___________ 、___________ 。
(2)“焙烧”时，、都转化为
，写出转化为的化学方程式：___________ 。
(3)“水浸”加入
调节溶液的pH为8.5，可完全除去的金属离子有___________ ，部分除去的金属离子有___________ 。“水浸”加入过量不能使
完全转化为
，原因是___________ 。
(4)“离子交换”与“洗脱”可表示为
(
为强碱性阴离子交换树脂，
为
在水溶液中的实际存在形式)，则“洗脱”过程中“淋洗液”最好选用___________ 。
(5)“沉钒”过程析出
晶体，需要加入过量
，目的是___________ 。
(6)下列金属冶炼方法中，与本工艺流程中冶炼钒的方法相似的是___________(填字母)。
、，含有的杂质有、及Mg、Al、Mn等的化合物)制备单质钒的工艺流程如图所示。 已知：
①该工艺条件下，溶液中金属离子开始沉淀时和完全沉淀时的pH如下表所示：
| 金属离子 |  |  |  |  |
| 开始沉淀时的pH | 1.9 | 7.0 | 3.0 | 8.1 |
| 完全沉淀时的pH | 3.2 | 9.0 | 4.7 | 10.1 |
，，远大于。回答下列问题：
(1)为了提高“焙烧”效率，可采取的措施有
(2)“焙烧”时，
、都转化为，写出转化为的化学方程式：(3)“水浸”加入
调节溶液的pH为8.5，可完全除去的金属离子有不能使完全转化为，原因是(4)“离子交换”与“洗脱”可表示为
(为强碱性阴离子交换树脂，为在水溶液中的实际存在形式)，则“洗脱”过程中“淋洗液”最好选用(5)“沉钒”过程析出
晶体，需要加入过量，目的是(6)下列金属冶炼方法中，与本工艺流程中冶炼钒的方法相似的是___________(填字母)。
| A．高炉炼铁 | B．电解熔融氯化钠制钠 |
| C．铝热反应制锰 | D．氧化汞分解制汞 |
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解答题-无机推断题
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(0.4)
解题方法
【推荐2】已知A～N分别代表一种物质，它们之间的转化关系如图所示(部分反应的反应条件和生成物已略去)。A、B、C分别是由短周期元素组成的单质，A是金属，D是无色液体。F是一种离子化含物，其阴阳离子的个数比为1:3，且能与水反应得到两种碱。反应①是实验室检验某离子的方法，反应②是工业、生产N的重要反应。请回答下列问题：
(1)B元素在元素周期表中的位置是__________ ，F的电子式是_____________ 。
(2)写出反应①的离子方程式：___________ ；
(3)Cu与足量的N的浓溶液反应得到的产物主要是M不是L，其原因是__________ (请用上图所示关系中反应的化学方程式回答)。
(4)选择性催化还原(SCR)是在有催化剂的条件下将M转变为无毒的物质，这是目前国外进行尾气治理遍采用的一种方法。亚铬酸铜(Adkin偿化剂)是极好的M催化还原的催化剂，是铜和铬的复合氧化物，成分不固定，如：aCuO·bCr2O3等，统称为亚铬酸铜。其中：CuNH4(OH)CrO4在295℃分解生成复合的氧化物(催化剂)、氮气及水，写出该反应的化学方程式：______________________ 。
(5)已知一定温度(>100℃)下，反应②的平衡常数为1。将0.8molK和1.1molB放入容积为1L的封闭容器中，发生反应②，一段时间后L的浓度为0.4mol/L，此时反应v正_____ v逆(填“>”、“<”或“=”)。当反应到达平衡后，保持温度不变，再加入一定物质的量的B，重新达到平衡，则L的平衡浓度__________ (填“增大”、“不变”或“减小”)，B的转化率_________ 。(填“升高”、“不变”或“降低”)，L的体积分数___________ (填“增大”、“不变”、“减小”或“无法确定”)。
(1)B元素在元素周期表中的位置是
(2)写出反应①的离子方程式：
(3)Cu与足量的N的浓溶液反应得到的产物主要是M不是L，其原因是
(4)选择性催化还原(SCR)是在有催化剂的条件下将M转变为无毒的物质，这是目前国外进行尾气治理遍采用的一种方法。亚铬酸铜(Adkin偿化剂)是极好的M催化还原的催化剂，是铜和铬的复合氧化物，成分不固定，如：aCuO·bCr2O3等，统称为亚铬酸铜。其中：CuNH4(OH)CrO4在295℃分解生成复合的氧化物(催化剂)、氮气及水，写出该反应的化学方程式：
(5)已知一定温度(>100℃)下，反应②的平衡常数为1。将0.8molK和1.1molB放入容积为1L的封闭容器中，发生反应②，一段时间后L的浓度为0.4mol/L，此时反应v正
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解答题-工业流程题
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(0.4)
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【推荐3】铬酸铅俗称铬黄，主要用于油漆、油墨、塑料以及橡胶等行业。一种以含铬废水(含Cr3+、Fe3+、Cu2+)和草酸泥渣(含草酸铅、硫酸铅)为原料制备铬酸铅的工艺流程如下：
回答下列问题
(1)草酸泥渣“粉碎”的目的是___________ ，“焙烧”时加入碳酸钠是为了将硫酸铅转化为PbO，同时放出CO2，该转化过程的化学方程式为___________ 。
(2)滤渣的主要成分为___________ 、___________ 。(填化学式)
(3)“沉淀除杂”所得滤液中含铬化合物主要为___________ 。(填化学式)
(4)“氧化”工序中发生反应的离子方程式为___________ 。
(5)为了提高沉铬率，用平衡移动原理解释“酸溶”过程中所加硝酸不能过量的原因：___________ 。
(6)处理含
的废水时，Cr(Ⅵ)被还原成Cr(Ⅲ)。若投入10molFeSO4，使金属阳离子恰好完全形成铁铬氧体(FeO·FexCryO3，其中FexCryO3中Fe为+3价)沉淀，理论上还需要投入Fe2(SO4)3的物质的量为___________ mol。
回答下列问题
(1)草酸泥渣“粉碎”的目的是
(2)滤渣的主要成分为
(3)“沉淀除杂”所得滤液中含铬化合物主要为
(4)“氧化”工序中发生反应的离子方程式为
(5)为了提高沉铬率，用平衡移动原理解释“酸溶”过程中所加硝酸不能过量的原因：
(6)处理含
的废水时，Cr(Ⅵ)被还原成Cr(Ⅲ)。若投入10molFeSO4，使金属阳离子恰好完全形成铁铬氧体(FeO·FexCryO3，其中FexCryO3中Fe为+3价)沉淀，理论上还需要投入Fe2(SO4)3的物质的量为
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(0.4)
解题方法
【推荐1】甲烷水蒸气重整反应是工业制备氢气的重要方式，在催化剂(如镍)表面发生的主要反应有：
①
kJ⋅mol-1
②
副反应：
，
，
Ⅰ.已知：
为标准摩尔生成焓，其定义为标准状态下，由稳定相态的单质生成1 mol该物质的焓变。对于稳定相态单质，其
为零。
例如C(石墨)
kJ·mol-1，则
的标准生成焓为-393.5 kJ⋅mol-1。
(1)
kJ⋅mol-1，结合表中数据计算反应
___________ 。
(2)在镍催化剂表面甲烷和水蒸气发生反应，最后生成CO、和，反应机理如下，请补充其中的两个反应方程式(Z表示催化剂的活性中心)。
a．
；
b．___________ ；
c．
；
d．___________ ；
e．
Ⅱ．在一体积可变的密闭容器中，投入一定量的
和
发生甲烷水蒸气重整反应。
(3)下列有关说法正确的是___________。
(4)维持压强100 kPa，平衡时、、CO、的体积分数分别为a、b、c、d，反应①的平衡常数
___________ 
(用含字母的式子表示。
是以分压表示的平衡常数，分压=总压×体积分数)。
(5)500℃时，反应相同时间后测得的转化率随压强的变化如图所示。则图中E点和G点CH4的浓度大小关系为c(E)___________ c(G)(填“>”“<”或“=”)。
(6)通过甲烷水蒸气重整反应的平衡含量计算，以及析碳条件的判断，该转化需适当增大水碳比[
]，请分析可能的原因：___________ 。
①
kJ⋅mol-1②
副反应：
，，Ⅰ.已知：
为标准摩尔生成焓，其定义为标准状态下，由稳定相态的单质生成1 mol该物质的焓变。对于稳定相态单质，其为零。例如C(石墨)
kJ·mol-1，则的标准生成焓为-393.5 kJ⋅mol-1。| 物质 |  | | CO |
 /kJ⋅mol-1 | -285.8 | -393.5 | -110.5 |
kJ⋅mol-1，结合表中数据计算反应(2)在镍催化剂表面甲烷和水蒸气发生反应，最后生成CO、
和，反应机理如下，请补充其中的两个反应方程式(Z表示催化剂的活性中心)。a．
； b．
c．
；d．
e．
Ⅱ．在一体积可变的密闭容器中，投入一定量的
和发生甲烷水蒸气重整反应。(3)下列有关说法正确的是___________。
| A．浓度不变，说明体系已达平衡状态 |
| B．反应②前后气体物质的量不变，所以此反应熵变为0 |
| C．在催化剂表面，、分子中的化学键被削弱 |
| D．在体系中通入适量的，有利于减少积碳，从而有利于反应进行 |
、、CO、的体积分数分别为a、b、c、d，反应①的平衡常数(用含字母的式子表示。是以分压表示的平衡常数，分压=总压×体积分数)。(5)500℃时，反应相同时间后测得
的转化率随压强的变化如图所示。则图中E点和G点CH4的浓度大小关系为c(E)(6)通过甲烷水蒸气重整反应的平衡含量计算，以及析碳条件的判断，该转化需适当增大水碳比[
]，请分析可能的原因：
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(0.4)
【推荐2】丙烯腈(
)是合成橡胶及合成树脂等工业中的重要原料，以
为原料合成丙烯腈的反应过程如下：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
科学家通过
计算得出反应Ⅱ的历程包含p、q两步，其中p步反应的化学方程式为：
| 化学键 |  |  |  |  |  |  |  |  |  |
| 键能(kJ·mol-1) | 413 | 463 | 389 | 348 | 305 | 615 | 351 | 745 | 891 |
(2)在盛有催化剂
、压强为
的恒压密闭容器中按体积比
充入
和NH3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下图所示。
②含碳物质检测过程中，未检测出
，反应活化能相对大小应为p
的体积分数④N点时，反应Ⅱ的压强平衡常数
(保留三位有效数字)；
范围内，物质的量分数表示的平衡常数
的相对大小：反应Ⅰ⑤上述条件下丙烯腈的平衡产率不高，实际生产中会向反应器中再充入一定量
(不参与反应)，请解释该操作的目的并说明理由
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(0.4)
解题方法
【推荐3】对的资源化利用是人类常期研究的课题。
(1)1902年，
首次报道了的甲烷化。
①已知：I．
Ⅱ.
甲烷化反应Ⅲ.
的
___________ ，平衡常数
___________ (用
表示)。
②加氢合成甲烷时，通常控制温度为500℃左右，其原因不可能为___________ 。
A．反应速率快 B．平衡转化率高 C．催化剂活性高 D．主反应催化剂选择性好
(2)
负载金属
催化甲烷化可能存在的两种反应机理如图所示。
①上述两种不同机理发生机制的关键为：和在催化剂表面不同活性位点吸附、活化形成中间体。若发生机理①，则吸附在___________ 上。
②机理①和②都会产生中间体
。其产生的原因可能是___________ 或吸附在载体的
原子表面的(衍生物中间体)甲酸盐解离产生。
③中间体Ⅱ转化为中间体Ⅲ的过程可用反应式表示为___________ 。
(3)利用介孔限域催化温室气体加氢制甲醇，是解决能源问题与实现双碳目标的主要技术之一，主反应如下：
。
①此反应在___________ (填“高温”、“低温”或“任何温度”)下能自发进行。
②我国学者研究发现，在单原子
催化时，该反应的历程为：
第一步
第二步
第三步
中间体
与
物质的量之比随时间变化如下图：
回答下列问题：
i．基态铜原子价层电子轨道表达式：___________ 。
ii．反应历程中，第___________ 步反应的活化能最高，是反应的决速步聚，判断的理由是___________ 。
的资源化利用是人类常期研究的课题。(1)1902年，
首次报道了的甲烷化。①已知：I．
Ⅱ.
甲烷化反应Ⅲ.的，平衡常数表示)。②
加氢合成甲烷时，通常控制温度为500℃左右，其原因不可能为A．反应速率快 B．平衡转化率高 C．催化剂活性高 D．主反应催化剂选择性好
(2)
负载金属催化甲烷化可能存在的两种反应机理如图所示。①上述两种不同机理发生机制的关键为：
和在催化剂表面不同活性位点吸附、活化形成中间体。若发生机理①，则吸附在②机理①和②都会产生中间体
。其产生的原因可能是的原子表面的(衍生物中间体)甲酸盐解离产生。③中间体Ⅱ转化为中间体Ⅲ的过程可用反应式表示为
(3)利用介孔限域催化温室气体加氢制甲醇，是解决能源问题与实现双碳目标的主要技术之一，主反应如下：
。①此反应在
②我国学者研究发现，在单原子
催化时，该反应的历程为：第一步
第二步
第三步
中间体
与物质的量之比随时间变化如下图：回答下列问题：
i．基态铜原子价层电子轨道表达式：
ii．反应历程中，第
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
名校
解题方法
【推荐1】五氧化二碘(
)是一种重要的工业试剂，常温下为白色针状晶体，可作氧化剂，除去空气中的一氧化碳。
反应Ⅰ：
K1；
反应Ⅱ：
K2；
反应Ⅲ：
K3。
回答下列问题：
(1)对于上述反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ：
___________ (用含、的代数式表示)，K3=___________ (用含K1、K2的代数式表示)。
(2)
时向盛有足量
的V L恒容密闭容器中通入0.8 mol CO，此时压强为p，仅发生反应 
，时，
min后，该反应达到平衡，且反应达到平衡后固体质量减小6.4 g。
①下列关于反应的说法正确的是___________ (填标号)。
A．仅加入合适的催化剂，反应速率加快且的值变大
B．平衡后，移除少量I2(s)，CO的转化率不变
C．每断裂1 mol C=O键，同时消耗0.5 mol CO，则该反应达到平衡
D．仅充入少量稀有气体，正、逆反应速率均增大
②T1℃时，该反应达到平衡时的平衡常数Kp=___________ (分压=总压×物质的量分数)。
)是一种重要的工业试剂，常温下为白色针状晶体，可作氧化剂，除去空气中的一氧化碳。反应Ⅰ：
K1；反应Ⅱ：
K2；反应Ⅲ：
K3。回答下列问题：
(1)对于上述反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ：
、的代数式表示)，K3=(2)
时向盛有足量的V L恒容密闭容器中通入0.8 mol CO，此时压强为p，仅发生反应 ，时，min后，该反应达到平衡，且反应达到平衡后固体质量减小6.4 g。①下列关于反应
的说法正确的是A．仅加入合适的催化剂，反应速率加快且
的值变大B．平衡后，移除少量I2(s)，CO的转化率不变
C．每断裂1 mol C=O键，同时消耗0.5 mol CO，则该反应达到平衡
D．仅充入少量稀有气体，正、逆反应速率均增大
②T1℃时，该反应达到平衡时的平衡常数Kp=
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【推荐2】科学家开发催化剂实现催化还原制备附加值高的产品。利用制备甲醇的有关反应如下：
Ⅰ.
Ⅱ.
(1)已知几种共价键的键能如下：
利用键能数据计算：
___________ 。
(2)一定温度下，在恒容密闭容器中充入等体积的、，仅发生反应Ⅰ，下列叙述正确的是___________ (填标号)。
A．平衡后充入氦气，正反应速率增大
B．的体积分数不变时达到平衡状态
C．平衡后充入少量，平衡转化率增大
(3)在一恒容反应器中充入一定量的、，仅发生反应Ⅱ，平衡常数(K)与温度(T)的关系如下：
①___________ (填“>”“<”或“=”)0。
②1200℃时，某时刻反应体系中
，
，此时平衡___________ (填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)移动。
(4)一定条件下，速率常数与活化能、温度的关系式为
+C(R、C为常数，
为速率常数，
为活化能，T为温度)。一定温度下，合成甲醇的速率常数在不同催化剂(Catl、Cat2)作用下，与温度的关系如图1所示。为___________ ；催化效果更好的是___________ (填“Cat1”或“Cat2”)。
(5)在一定温度下，向甲、乙两密闭反应器中分别充入
和
，分别在有水分子隔离膜、无水分子隔离膜作用下发生上述两个反应，测得平衡转化率与压强的关系如图2所示。___________ (填“甲”或“乙”)，理由是___________ 。
②已知M点
选择性为80％，该温度下，M点反应Ⅱ的平衡常数为___________ (结果保留三位有效数字)。提示：分压=总压×物质的量分数，选择性等于的物质的量与转化的总物质的量之比。
催化还原制备附加值高的产品。利用制备甲醇的有关反应如下：Ⅰ.
Ⅱ.
(1)已知几种共价键的键能如下：
| 共价键 |  |  |  |  |  |
| 键能/(kJ/mol) | 799 | 436 | 413 | 358 | 467 |
。(2)一定温度下，在恒容密闭容器中充入等体积的
、，仅发生反应Ⅰ，下列叙述正确的是A．平衡后充入氦气，正反应速率增大
B．
的体积分数不变时达到平衡状态C．平衡后充入少量
，平衡转化率增大(3)在一恒容反应器中充入一定量的
、，仅发生反应Ⅱ，平衡常数(K)与温度(T)的关系如下： | 700 | 800 | 830 | 1000 | 1200 |
 | 0.6 | 0.9 | 1.0 | 1.7 | 2.6 |
②1200℃时，某时刻反应体系中
，，此时平衡(4)一定条件下，速率常数与活化能、温度的关系式为
+C(R、C为常数，为速率常数，为活化能，T为温度)。一定温度下，合成甲醇的速率常数在不同催化剂(Catl、Cat2)作用下，与温度的关系如图1所示。
为；催化效果更好的是(5)在一定温度下，向甲、乙两密闭反应器中分别充入
和，分别在有水分子隔离膜、无水分子隔离膜作用下发生上述两个反应，测得平衡转化率与压强的关系如图2所示。
②已知M点
选择性为80％，该温度下，M点反应Ⅱ的平衡常数为选择性等于的物质的量与转化的总物质的量之比。
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
【推荐3】重庆市对大气进行监测，发现该市首要污染物为可吸入颗粒物PM2.5（直径小于等于2. 5μm的悬浮颗粒物），其主要来源为燃煤、机动车尾气等。因此，对PM2.5、SO2、NOx等进行研究具有重要意义．请回答下列问题：
（1）将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表：
根据表中数据判断PM2.5待测试样的pH约为____________ 。
（2）为减少SO2的排放，常采取的措施有：将煤转化为清洁气体燃料。
已知：①2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）K1 ②2C（s）+O2（g）═2CO（g）K2
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) K=___________________ （用含K1、K2的式子表示）。
（3）汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g)+2CO(g)
2CO2(g)+N2(g)。在密闭容器中发生该反应时，c(CO2)随温度（T）、催化剂的表面积（S）和时间（t）的变化曲线如图所示。
①在T2温度下，0～2s内的平均反应速率υ(N2)=______________ 。
②当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率．若催化剂的表面积S1＞S2，在如图中画出c（CO2）在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。___________
（4）①已知气缸中生成NO的反应为：N2(g)+O2(g)2NO(g) △H>0，若1mol空气含0.8molN2和0.2molO2， 1300°C时在密闭容器内反应达到平衡，测得NO为8×10-4mol．计算该温度下的平衡常数K＝____________ 。
②汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO：2CO（g）═2C（s）+O2（g）已知该反应的△H＞0，简述该设想能否实现的依据：__________________ 。
（1）将PM2.5样本用蒸馏水处理制成待测试样。若测得该试样所含水溶性无机离子的化学组分及其平均浓度如下表：
根据表中数据判断PM2.5待测试样的pH约为
（2）为减少SO2的排放，常采取的措施有：将煤转化为清洁气体燃料。
已知：①2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）K1 ②2C（s）+O2（g）═2CO（g）K2
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) K=
（3）汽车尾气净化的主要原理为：2NO(g)+2CO(g)
2CO2(g)+N2(g)。在密闭容器中发生该反应时，c(CO2)随温度（T）、催化剂的表面积（S）和时间（t）的变化曲线如图所示。①在T2温度下，0～2s内的平均反应速率υ(N2)=
②当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高化学反应速率．若催化剂的表面积S1＞S2，在如图中画出c（CO2）在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。
（4）①已知气缸中生成NO的反应为：N2(g)+O2(g)
2NO(g) △H>0，若1mol空气含0.8molN2和0.2molO2， 1300°C时在密闭容器内反应达到平衡，测得NO为8×10-4mol．计算该温度下的平衡常数K＝②汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO：2CO（g）═2C（s）+O2（g）已知该反应的△H＞0，简述该设想能否实现的依据：
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