绿色能源是未来能源发展的方向，积极发展氢能，是实现“碳达峰、碳中和”的重要举措。回答下列问题：
(1)通过生物柴油副产物甘油制取H2正成为绿色能源的一个重要研究方向。生物甘油水蒸气重整制氢的主要反应如下(K1、K2分别为反应I、Ⅱ的化学平衡常数)：
I．C3H8O3(g)⇌3CO(g)+4H2(g) ΔH1=+251kJ·mol-1 K1
Ⅱ.CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41kJ·mol-1 K2
重整总反应C3H8O3(g)+3H2O(g)⇌3CO2(g)+7H2(g)的ΔH3=_________ ，平衡常数K3=_________ 。(用含K1、K2的计算式表示)
(2)大量研究表明Pt12Ni、Sn12Ni、Cu12Ni三种双金属合金团簇均可用于催化DRM反应(CH4+CO2⇌2CO+2H2)，在催化剂表面涉及多个基元反应，其中甲烷逐步脱氢过程的能量变化如图甲所示(吸附在催化剂表面上的物种用*标注，TS1、TS2、TS3、TS4分别表示过渡态1、过渡态2、过渡态3、过渡态4)。
①Pt12Ni、Sn12Ni、Cu12Ni催化甲烷逐步脱氢过程的速率分别为v1、v2、v3，则脱氢过程的速率由小到大的关系为___________ 。
②甲烷逐步脱氢过程中，决定速率快慢的反应步骤是：___________ (用化学方程式表示)。
(3)甲烷干法重整制H2的过程为反应a：CH4+CO2⇌2CO+2H2，同时发生副反应b：CO2+H2⇌CO+H2O，T℃时，在恒压容器中，通入2molCH4和2molCO2发生上述反应，总压强为P0，平衡时甲烷的转化率为40%，H2O的分压为P，则反应a的压强平衡常数Kp=___________ (用含P和P0的计算式表示，已知分压=总压×物质的量分数)。
(4)甲烷裂解制氢的反应为CH4(g)=C(s)+2H2(g) ΔH=+75kJ·mol-1，Ni可作该反应的催化剂，CH4在催化剂孔道表面反应时，若孔道堵塞会导致催化剂失活。其他条件相同时，随时间增加，温度对Ni催化剂催化效果的影响如图乙所示。考虑综合因素，使用催化剂的最佳温度为___________ ；650℃条件下，1000s后，氢气的体积分数快速下降的原因是___________ 。
(1)通过生物柴油副产物甘油制取H2正成为绿色能源的一个重要研究方向。生物甘油水蒸气重整制氢的主要反应如下(K1、K2分别为反应I、Ⅱ的化学平衡常数)：
I．C3H8O3(g)⇌3CO(g)+4H2(g) ΔH1=+251kJ·mol-1 K1
Ⅱ.CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g) ΔH2=-41kJ·mol-1 K2
重整总反应C3H8O3(g)+3H2O(g)⇌3CO2(g)+7H2(g)的ΔH3=
(2)大量研究表明Pt12Ni、Sn12Ni、Cu12Ni三种双金属合金团簇均可用于催化DRM反应(CH4+CO2⇌2CO+2H2)，在催化剂表面涉及多个基元反应，其中甲烷逐步脱氢过程的能量变化如图甲所示(吸附在催化剂表面上的物种用*标注，TS1、TS2、TS3、TS4分别表示过渡态1、过渡态2、过渡态3、过渡态4)。
①Pt12Ni、Sn12Ni、Cu12Ni催化甲烷逐步脱氢过程的速率分别为v1、v2、v3，则脱氢过程的速率由小到大的关系为
②甲烷逐步脱氢过程中，决定速率快慢的反应步骤是：
(3)甲烷干法重整制H2的过程为反应a：CH4+CO2⇌2CO+2H2，同时发生副反应b：CO2+H2⇌CO+H2O，T℃时，在恒压容器中，通入2molCH4和2molCO2发生上述反应，总压强为P0，平衡时甲烷的转化率为40%，H2O的分压为P，则反应a的压强平衡常数Kp=
(4)甲烷裂解制氢的反应为CH4(g)=C(s)+2H2(g) ΔH=+75kJ·mol-1，Ni可作该反应的催化剂，CH4在催化剂孔道表面反应时，若孔道堵塞会导致催化剂失活。其他条件相同时，随时间增加，温度对Ni催化剂催化效果的影响如图乙所示。考虑综合因素，使用催化剂的最佳温度为
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（已下线）化学平衡常数及其计算
更新时间：2023-12-22 11:21:18
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
解题方法
【推荐1】甲酸在有机化工中有广泛的用途，工业上可有多种途径来制备甲酸。回答下列问题：
(1)利用光催化制甲酸原理如图所示。
该装置能量转化方式为___ 。
(2)另一种以Ru化合物为催化剂，用H2和CO2制取甲酸的反应机理如下：
第一步：Ru(OH)2+2H2⇌RuH2+2H2O 快速平衡
第二步：RuH2+2CO2→Ru(OOCH)2慢反应(近似认为不影响第一步反应的平衡)
第三步：Ru(OOCH)2+2H2O→2HCOOH+Ru(OH)2快反应
下列表述正确的是___ (填序号)。
A．平衡时v(第一步的逆反应)＞v(第二步反应)
B．反应的中间产物只有Ru(OOCH)2
C．第二步反应中RuH2与CO2的碰撞仅部分有效
D．第三步反应的活化能较低
(3)CO2加氢也可制备甲酸(HCOOH)。
①工业上利用甲酸的能量关系转换图如图：
反应CO2(g)+H2(g) ⇌ HCOOH(g)的焓变△H=___ kJ·mol-1。
②温度为T1℃时，将等物质的量的CO2和H2充入体积为1L的密闭容器中发生反应：CO2(g)+H2(g) ⇌ HCOOH(g) K=2
实验测得：v正=k正c(CO2)·c(H2)，v逆=k逆c(HCOOH)，k正、k逆为速率常数。T1℃时，k逆=___ (以k正表示)。
③当温度改变为T2℃时，k正=1.9k逆，则T2℃时平衡压强___ T1℃时平衡压强(填“＞”“＜”或“=”)，理由是___ 。
(4)甲酸是唯一能和烯烃发生加成反应的羧酸，目前，科学家正在研究一种以乙烯作为还原剂的脱硝(NO)原理，其脱硝机理示意图如图1，脱硝率与温度、负载率(分子筛中催化剂的质量分数)的关系如图2所示。
①写出该脱硝原理总反应的化学方程式：___ 。
②为达到最佳脱硝效果，应采取的条件是___ 。
(5)T℃，甲酸与醋酸钠溶液反应：HCOOH+CH3COO- ⇌HCOO-+CH3COOH，该反应的平衡常数为12.5，则该温度下醋酸的电离常数Ka(CH3COOH)=___ (T℃时甲酸的电离常数为2×10-4)。
(1)利用光催化制甲酸原理如图所示。
该装置能量转化方式为
(2)另一种以Ru化合物为催化剂，用H2和CO2制取甲酸的反应机理如下：
第一步：Ru(OH)2+2H2⇌RuH2+2H2O 快速平衡
第二步：RuH2+2CO2→Ru(OOCH)2慢反应(近似认为不影响第一步反应的平衡)
第三步：Ru(OOCH)2+2H2O→2HCOOH+Ru(OH)2快反应
下列表述正确的是
A．平衡时v(第一步的逆反应)＞v(第二步反应)
B．反应的中间产物只有Ru(OOCH)2
C．第二步反应中RuH2与CO2的碰撞仅部分有效
D．第三步反应的活化能较低
(3)CO2加氢也可制备甲酸(HCOOH)。
①工业上利用甲酸的能量关系转换图如图：
反应CO2(g)+H2(g) ⇌ HCOOH(g)的焓变△H=
②温度为T1℃时，将等物质的量的CO2和H2充入体积为1L的密闭容器中发生反应：CO2(g)+H2(g) ⇌ HCOOH(g) K=2
实验测得：v正=k正c(CO2)·c(H2)，v逆=k逆c(HCOOH)，k正、k逆为速率常数。T1℃时，k逆=
③当温度改变为T2℃时，k正=1.9k逆，则T2℃时平衡压强
(4)甲酸是唯一能和烯烃发生加成反应的羧酸，目前，科学家正在研究一种以乙烯作为还原剂的脱硝(NO)原理，其脱硝机理示意图如图1，脱硝率与温度、负载率(分子筛中催化剂的质量分数)的关系如图2所示。
①写出该脱硝原理总反应的化学方程式：
②为达到最佳脱硝效果，应采取的条件是
(5)T℃，甲酸与醋酸钠溶液反应：HCOOH+CH3COO- ⇌HCOO-+CH3COOH，该反应的平衡常数为12.5，则该温度下醋酸的电离常数Ka(CH3COOH)=
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解答题-原理综合题
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(0.4)
名校
解题方法
【推荐2】氢气是一种重要的工业原料和清洁能源，可用作合成氨、合成甲醇、合成盐酸的原料，冶金用还原剂等。
（1）已知：CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH=+206.2 kJ·mol−1。
CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) ΔH=+247.4 kJ·mol−1
则反应CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g) ΔH=_______ kJ·mol−1。
（2）工业合成氨的反应原理为N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH=−92.4 kJ·mol−1。
①该反应中的H2制取成本较高，工业生产中往往追求H2的转化率。增大H2的平衡转化率的措施有_______ （填字母代号）。
a．增大压强
b．升高温度
c．增大N2浓度
d．及时移走生成物NH3
e．使用高效催化剂
②升高温度，该可逆反应的平衡常数K__________ （填“增大”“不变”或“减小”）。
③某温度下，把10 mol N2与28 mol H2置于容积为10 L的恒容密闭容器内，10 min时反应达到平衡状态，测得平均速率v(NH3)=0.12 mol·L−1·min−1，H2的平衡转化率为_______ （保留三位有效数字），则该温度下反应的平衡常数K=_______ 。
（3）下图所示装置工作时均与H2有关。
①图l所示装置，通入H2的管口是______ （填字母），正极反应式为___________________ 。
②图2是实验室制备H2的实验装置，在漏斗中加入1 mL CuSO4溶液，可观察到气泡生成速率明显加快，原因是_____________________ ，若反应装置中硫酸过量，则加入CuSO4溶液后，生成的氢气量__________ （填“增大”“不变”或“减小”）。
（1）已知：CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) ΔH=+206.2 kJ·mol−1。
CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) ΔH=+247.4 kJ·mol−1
则反应CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g) ΔH=
（2）工业合成氨的反应原理为N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH=−92.4 kJ·mol−1。①该反应中的H2制取成本较高，工业生产中往往追求H2的转化率。增大H2的平衡转化率的措施有
a．增大压强
b．升高温度
c．增大N2浓度
d．及时移走生成物NH3
e．使用高效催化剂
②升高温度，该可逆反应的平衡常数K
③某温度下，把10 mol N2与28 mol H2置于容积为10 L的恒容密闭容器内，10 min时反应达到平衡状态，测得平均速率v(NH3)=0.12 mol·L−1·min−1，H2的平衡转化率为
（3）下图所示装置工作时均与H2有关。
①图l所示装置，通入H2的管口是
②图2是实验室制备H2的实验装置，在漏斗中加入1 mL CuSO4溶液，可观察到气泡生成速率明显加快，原因是
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解答题-原理综合题
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(0.4)
名校
【推荐3】氢能是一种重要能源，氢气的制备与储存是研究热点。
Ⅰ．一种电热化学循环制氢的方法如图所示。熔融电解质成分为
。
(1)500℃时，
能与熔融电解质发生反应：
+CO2↑，“电化学还原”步骤中，阴极的电极反应式为___________ 。
Ⅱ．储氢的研究包括材料吸氢和脱氢的过程。
和
都是氢容量(单位质量储氢材料储存
的质量)较大的储氢材料。
(2)、及两者混合制成的复合储氢材料脱氢反应的热化学方程式如下：
①
的原因是___________ 。
②储氢材料脱氢的能量变化如图所示。三种材料中脱氢焓［
(脱氢)］最小的是___________ (填“”、“”或“复合储氢材料”)。
(3)Ti元素有+2、+3、+4等多种价态。向中添加适量Ti元素后可以加快其释放的速率，其机理示意图如图所示。
①图中
表示的微粒是___________ (用微粒符号表示)。
②释放速率加快的机理可描述为：___________ 、
、___________ (用方程式表示反应机理)。
Ⅰ．一种电热化学循环制氢的方法如图所示。熔融电解质成分为
。 (1)500℃时，
能与熔融电解质发生反应：+CO2↑，“电化学还原”步骤中，阴极的电极反应式为Ⅱ．储氢的研究包括材料吸氢和脱氢的过程。
和都是氢容量(单位质量储氢材料储存的质量)较大的储氢材料。(2)
、及两者混合制成的复合储氢材料脱氢反应的热化学方程式如下：①
的原因是②储氢材料脱氢的能量变化如图所示。三种材料中脱氢焓［
(脱氢)］最小的是”、“”或“复合储氢材料”)。 (3)Ti元素有+2、+3、+4等多种价态。向
中添加适量Ti元素后可以加快其释放的速率，其机理示意图如图所示。 ①图中
表示的微粒是②
释放速率加快的机理可描述为：、
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【推荐1】甲醛释氢对氢能源和含甲醛污水处理有重要意义。
(1)HCHO电催化释氢
催化电解含较低浓度的HCHO、NaOH混合溶液，可获得与HCOONa（如图所示），其中电极b表面覆盖一种Mo与P形成的化合物（晶胞结构如图所示）作催化剂。
与
混合物与高温灼烧制得（反应中N元素化合价不变），该反应的化学方程式为_________________ 。
②电解时，电极b上同时产生与
的物质的量之比为1∶2，则电极b上的电极反应式为_____________ 。
③电解过程中每产生1 mol，通过阴离子交换膜的
为______ mol。
(2)HCHO水化释氢
45℃时，碱性条件下Ag作催化剂可将甲醛转化为，反应的机理如图所示。
表面以防止纳米Ag团聚。其他条件不变，反应相同时间，NaOH浓度对氢气产生快慢的影响如图所示。
。
①若将甲醛中的氢用D原子标记为DCDO，得到的氢气产物为_______ （填化学式）。
②NaOH浓度低于1 mol⋅L
时，NaOH浓度增大产生氢气会加快的原因是__________ 。
③若NaOH浓度过大，的产生迅速减慢的原因可能是__________________ 。
(3)甲烷与水在催化剂作用下可产生氢气与碳氧化物，与甲烷水化法制氢气相比，甲醛制氢的优点有______________ 。
(1)HCHO电催化释氢
催化电解含较低浓度的HCHO、NaOH混合溶液，可获得
与HCOONa（如图所示），其中电极b表面覆盖一种Mo与P形成的化合物（晶胞结构如图所示）作催化剂。
与混合物与高温灼烧制得（反应中N元素化合价不变），该反应的化学方程式为②电解时，电极b上同时产生
与的物质的量之比为1∶2，则电极b上的电极反应式为③电解过程中每产生1 mol
，通过阴离子交换膜的为(2)HCHO水化释氢
45℃时，碱性条件下Ag作催化剂可将甲醛转化为
，反应的机理如图所示。
表面以防止纳米Ag团聚。其他条件不变，反应相同时间，NaOH浓度对氢气产生快慢的影响如图所示。
。①若将甲醛中的氢用D原子标记为DCDO，得到的氢气产物为
②NaOH浓度低于1 mol⋅L
时，NaOH浓度增大产生氢气会加快的原因是③若NaOH浓度过大，
的产生迅速减慢的原因可能是(3)甲烷与水在催化剂作用下可产生氢气与碳氧化物，与甲烷水化法制氢气相比，甲醛制氢的优点有
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【推荐2】锂电池有广阔的应用前景。用“循环电沉积”法处理某种锂电池，可使其中的Li电极表面生成只允许
通过的
和C保护层，工作原理如图1，具体操作如下。
i.将表面洁净的Li电极和
电极浸在溶有
的有机电解质溶液中。
ii.0-5min，a端连接电源正极，b端连接电源负极，电解，电极上生成和C。
iii.5-10min，a端连接电源负极，b端连接电源正极，电解，电极上消耗和C，Li电极上生成和C，步骤ⅱ和步骤iii为1个电沉积循环。
iv.重复步骤ⅱ和步骤ⅲ的操作，继续完成9个电沉积循环。
(1)步骤ii内电路中的由_______ 向_______ 迁移(填“Li电极”或“电极”)。
(2)已知下列反应的热化学方程式。
步骤ⅱ电解总反应的热化学方程式为_______ 。
(3)步骤ⅲ中，Li电极的电极反应式为_______ 。
(4)和C只有在的催化作用下才能发生步骤ⅲ的电极反应，反应历程中的能量变化如下图。下列说法正确的是_______ (填字母序号)。
a.反应历程中存在碳氧键的断裂和形成
b.反应历程中涉及电子转移的变化均释放能量
c.催化剂通过降低电极反应的活化能使反应速率加快
通过的和C保护层，工作原理如图1，具体操作如下。i.将表面洁净的Li电极和
电极浸在溶有的有机电解质溶液中。ii.0-5min，a端连接电源正极，b端连接电源负极，电解，
电极上生成和C。iii.5-10min，a端连接电源负极，b端连接电源正极，电解，
电极上消耗和C，Li电极上生成和C，步骤ⅱ和步骤iii为1个电沉积循环。iv.重复步骤ⅱ和步骤ⅲ的操作，继续完成9个电沉积循环。
(1)步骤ii内电路中的
由电极”)。(2)已知下列反应的热化学方程式。
步骤ⅱ电解总反应的热化学方程式为
(3)步骤ⅲ中，Li电极的电极反应式为
(4)
和C只有在的催化作用下才能发生步骤ⅲ的电极反应，反应历程中的能量变化如下图。下列说法正确的是a.反应历程中存在碳氧键的断裂和形成
b.反应历程中涉及电子转移的变化均释放能量
c.
催化剂通过降低电极反应的活化能使反应速率加快
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【推荐3】我国对世界郑重承诺：2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和，而研发CO2的碳捕捉和碳利用技术则是关键。
(1)大气中的CO2主要来自于煤、石油及其他含碳化合物的燃烧，CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应：
①CH4(g)
C(s)+2H2(g) ΔH1=akJ•mol-1
②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=bkJ•mol-1
③2CO(g)CO2(g)+C(s) ΔH3=ckJ•mol-1
反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)的ΔH=____ kJ•mol-1。
(2)多晶Cu是目前唯一被实验证实能高效催化CO2还原为烃类(如C2H4)的金属。如图1所示，电解装置中分别以多晶Cu和Pt为电极材料，用阴离子交换膜分隔开阴、阳极室，反应前后KHCO3浓度基本保持不变，温度控制在10℃左右。生成C2H4的电极反应式为_____ 。
(3)CO2的电化学催化还原具有条件温和、对环境友好的优点。Cu对CO2的电还原有一定的催化作用。在0.1mol•L-1CuSO4/H2SO4溶液中，改变沉积时间，进行恒电位沉积制备纳米Cu电极。图2是根据不同沉积时间制备的纳米Cu电极的循环伏安曲线作出的CO2的还原峰电流(峰电流越大，表明纳米Cu电极催化效果越好)与沉积时间的关系图，沉积时间超过50s，进一步延长沉积时间，纳米Cu电极催化效果减弱的原因是____ 。
(4)常温下，以NaOH溶液作CO2捕捉剂不仅可以降低碳排放，而且可得到重要的化工产品Na2CO3。用1LNa2CO3溶液将2.33gBaSO4固体全都转化为BaCO3，再过滤，所用的Na2CO3溶液的物质的量浓度至少为____ mol•L-1。
[已知：常温下Ksp(BaSO4)=1×10-11，Ksp(BaCO3)=1×10-10；忽略溶液体积变化]
(5)章根强课题组通过温和的自光刻技术制备出富含氧空位的Co(CO3)0.5(OH)•0.11H2O纳米线(用CoⅡ表示)，测试结果表明，该CoⅡ在可见光下具有优异的光催化CO2还原活性。分析表明，该CO2还原催化机理为典型的CoⅡ/CoI反应路径(如图3)。首先，光敏剂([Ru(bpy)3]2+)通过可见光照射被激发到激发态([Ru(bpy)3]2+*)，随后([Ru(bpy)3]2+*)被TEOA淬灭得到([Ru(bpy)3]+)还原物种，该还原物种将向CoⅡ供激发电子将CoⅡ还原为CoI，_____ 。(结合图示，描述CO2还原为CO的过程)
(1)大气中的CO2主要来自于煤、石油及其他含碳化合物的燃烧，CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应：
①CH4(g)
C(s)+2H2(g) ΔH1=akJ•mol-1②CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) ΔH2=bkJ•mol-1③2CO(g)
CO2(g)+C(s) ΔH3=ckJ•mol-1反应CH4(g)+CO2(g)
2CO(g)+2H2(g)的ΔH=(2)多晶Cu是目前唯一被实验证实能高效催化CO2还原为烃类(如C2H4)的金属。如图1所示，电解装置中分别以多晶Cu和Pt为电极材料，用阴离子交换膜分隔开阴、阳极室，反应前后KHCO3浓度基本保持不变，温度控制在10℃左右。生成C2H4的电极反应式为
(3)CO2的电化学催化还原具有条件温和、对环境友好的优点。Cu对CO2的电还原有一定的催化作用。在0.1mol•L-1CuSO4/H2SO4溶液中，改变沉积时间，进行恒电位沉积制备纳米Cu电极。图2是根据不同沉积时间制备的纳米Cu电极的循环伏安曲线作出的CO2的还原峰电流(峰电流越大，表明纳米Cu电极催化效果越好)与沉积时间的关系图，沉积时间超过50s，进一步延长沉积时间，纳米Cu电极催化效果减弱的原因是
(4)常温下，以NaOH溶液作CO2捕捉剂不仅可以降低碳排放，而且可得到重要的化工产品Na2CO3。用1LNa2CO3溶液将2.33gBaSO4固体全都转化为BaCO3，再过滤，所用的Na2CO3溶液的物质的量浓度至少为
[已知：常温下Ksp(BaSO4)=1×10-11，Ksp(BaCO3)=1×10-10；忽略溶液体积变化]
(5)章根强课题组通过温和的自光刻技术制备出富含氧空位的Co(CO3)0.5(OH)•0.11H2O纳米线(用CoⅡ表示)，测试结果表明，该CoⅡ在可见光下具有优异的光催化CO2还原活性。分析表明，该CO2还原催化机理为典型的CoⅡ/CoI反应路径(如图3)。首先，光敏剂([Ru(bpy)3]2+)通过可见光照射被激发到激发态([Ru(bpy)3]2+*)，随后([Ru(bpy)3]2+*)被TEOA淬灭得到([Ru(bpy)3]+)还原物种，该还原物种将向CoⅡ供激发电子将CoⅡ还原为CoI，
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【推荐1】天然气、石油钻探过程会释放出、
等气体。
Ⅰ．某种将和共活化的工艺涉及反应如下：
①
②
③
④
恒压密闭容器中，反应物的平衡转化率、部分生成物的选择性与温度关系如图所示。
已知：ⅰ．和的初始物质的量相等；
ⅱ．COS的选择性
，
的选择性
；
ⅲ．产率=转化率×选择性。
(1)
_______ 。
(2)温度高于
时，的转化率大于，原因是_______ 。
(3)
达到平衡时，反应体系中
_______ 。
(4)催化剂
对反应②具有高选择性，通过理论计算得到反应的主要路径如下图。请在答题纸对应区域绘出 过渡态
的示意图_______ 。
协同转化装置，实现对天然气中和的高效去除，其中电极分别为
石墨烯(石墨烯包裹的
)和石墨烯。过程如图所示：_______ 。
(6)阳极区发生反应为：
①
；
②_______ 。
(7)工作时，石墨烯电极区的
基本保持不变，原因是_______ 。
、等气体。Ⅰ．某种将
和共活化的工艺涉及反应如下：①
②
③
④
恒压密闭容器中，反应物的平衡转化率、部分生成物的选择性与温度关系如图所示。
已知：ⅰ．
和的初始物质的量相等；ⅱ．COS的选择性
，的选择性；ⅲ．产率=转化率×选择性。
(1)
(2)温度高于
时，的转化率大于，原因是(3)
达到平衡时，反应体系中(4)催化剂
对反应②具有高选择性，通过理论计算得到反应的主要路径如下图。的示意图
协同转化装置，实现对天然气中和的高效去除，其中电极分别为石墨烯(石墨烯包裹的)和石墨烯。过程如图所示：
(6)阳极区发生反应为：
①
；②
(7)工作时，
石墨烯电极区的基本保持不变，原因是
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解答题-原理综合题
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较难
(0.4)
名校
【推荐2】回答下列问题
(1)已知
、
，请参考题中图表，按要求填空：
①图甲是
和
反应生成
和
过程中的能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，反应速率加快，
的变化是_______ (填“增大”“减小”或“不变”，下同)，的变化是_______ 。请写出
和CO反应的热化学方程式：_______ 。
②下表所示是部分化学键的键能参数。
已知
，
及
的结构如图乙所示。表中x=_______ 
。(用含a、b、c、d的代数式表示)
(2)工业上，常采用氧化还原方法处理尾气中的CO、NO。反应
的催化剂。下图表示在相同的恒容密闭容器、相同起始浓度、相同反应时间段下，使用同质量的不同沥青混凝土(
型、
型)催化时，CO的转化率与温度的关系。
①在a、b、c、d四点中，未达到平衡状态的是_______ 。
②已知c点时容器中
浓度为
，则50℃时，在型沥青混凝土中，CO转化反应的平衡常数K=_______ (用含x的代数式表示)。
③下列关于上图的说法正确的是_______ (填字母)。
A.CO转化反应的平衡常数：
B.在均未达到平衡状态时，同温下型沥青混凝土中CO转化速率比型要大
C.b点时CO与分子之间发生有效碰撞的几率在整个实验过程中最高
D.e点转化率出现突变的原因可能是温度升高后催化剂失去活性
(1)已知
、，请参考题中图表，按要求填空：①图甲是
和反应生成和过程中的能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，反应速率加快，的变化是的变化是和CO反应的热化学方程式：②下表所示是部分化学键的键能参数。
| 化学键 | P-P | P-O | O=O | P=O |
键能 | a | b | c | x |
已知
，及的结构如图乙所示。表中x=。(用含a、b、c、d的代数式表示)(2)工业上，常采用氧化还原方法处理尾气中的CO、NO。反应
的催化剂。下图表示在相同的恒容密闭容器、相同起始浓度、相同反应时间段下，使用同质量的不同沥青混凝土(型、型)催化时，CO的转化率与温度的关系。①在a、b、c、d四点中，未达到平衡状态的是
②已知c点时容器中
浓度为，则50℃时，在型沥青混凝土中，CO转化反应的平衡常数K=③下列关于上图的说法正确的是
A.CO转化反应的平衡常数：
B.在均未达到平衡状态时，同温下
型沥青混凝土中CO转化速率比型要大C.b点时CO与
分子之间发生有效碰撞的几率在整个实验过程中最高D.e点转化率出现突变的原因可能是温度升高后催化剂失去活性
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(0.4)
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【推荐3】氢气是一种理想的绿色能源。利用生物发酵得到的乙醇制取氢气具有良好的应用前景。乙醇水蒸气重整制氢的部分反应过程如下图所示：
已知：反应I和反应Ⅱ的平衡常数随温度变化的曲线如图所示。
(1)已知反应I中，1molCH3CH2OH(g)参与反应后的热量变化是256kJ，则反应I的热化学方程式是_______ 。
(2)反应Ⅱ在进气比[n(CO)：n(H2O)]不同时，测得相应的CO的平衡转化率如图所示(各点对应的反应温度可能相同，也可能不同)。
①图中D、E两点对应的反应温度分别为TD和TE。判断：TD_______ TE(填“＜”“=”或“>”)。
②试判断A、E和G三点对应的反应温度是否相同，并说明你的判断依据：_______ 。
③当不同的进气比达到相同的CO平衡转化率时，对应的反应温度和进气比的关系是_______ 。
已知：反应I和反应Ⅱ的平衡常数随温度变化的曲线如图所示。
(1)已知反应I中，1molCH3CH2OH(g)参与反应后的热量变化是256kJ，则反应I的热化学方程式是
(2)反应Ⅱ在进气比[n(CO)：n(H2O)]不同时，测得相应的CO的平衡转化率如图所示(各点对应的反应温度可能相同，也可能不同)。
①图中D、E两点对应的反应温度分别为TD和TE。判断：TD
②试判断A、E和G三点对应的反应温度是否相同，并说明你的判断依据：
③当不同的进气比达到相同的CO平衡转化率时，对应的反应温度和进气比的关系是
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(0.4)
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【推荐1】氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力位居世界首位。回答下列问题：
(1)根据如图数据计算反应
的
_______ kJ/mol
(2)合成氨气的氢气可由天然气制备。
①其反应如下
=+206kJ/mol,该反应自发的条件是_______________ (填“低温自发”“高温自发”或“任意温度自发”)；
②为提高
的平衡转化率，可采用的措施是_______________ (填序号)；
A．使用合适的催化剂 B．采用较高的温度 C．采用较高的压强 D．延长反应时间
③ 某温度下，在1L密闭容器中充入
和
进行反应，达到平衡时再往容器内充入和， 则该反应CH4转化率_________ (填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)催化剂的选择是合成氨的核心技术之一，使用催化剂1或催化剂2合成氨，产氨速率与温度的关系如图甲。
①由图判断，相同温度下，活化能Ea1_____________ Ea2(填“>”“<”或 “=”，下同)。
②在一定条件下，向某反应容器中投入 5mol N2和15mol H2，在不同温度下反应，平衡体系中氨的质量分数随压强变化曲线如图乙所示,温度
、 
、 
中，最大的是____ ， 
点 
的转化率为____ 。
③1939年捷姆金和佩热夫推出氨合成反应在接近平衡时净速率方程式为
， 
、
分别为正反应和逆反应的速率常数，
、
、
代表各组分的分压(分压 
总压×物质的量分数)；
为常数，工业上以铁为催化剂时，
。由点数据计算 
_________ (MPa)-2。
(4)以氨作为燃料的固体氧化物(含有O2-)燃料电池，具有全固态结构、能量效率高、无污染等特点。工作原理如图所示：
写出该电池的负极电极反应方程式________________________________________ 。
(1)根据如图数据计算反应
的 (2)合成氨气的氢气可由天然气制备。
①其反应如下
=+206kJ/mol,该反应自发的条件是②为提高
的平衡转化率，可采用的措施是A．使用合适的催化剂 B．采用较高的温度 C．采用较高的压强 D．延长反应时间
③ 某温度下，在1L密闭容器中充入
和进行反应，达到平衡时再往容器内充入和， 则该反应CH4转化率(3)催化剂的选择是合成氨的核心技术之一，使用催化剂1或催化剂2合成氨，产氨速率与温度的关系如图甲。
①由图判断，相同温度下，活化能Ea1
②在一定条件下，向某反应容器中投入 5mol N2和15mol H2，在不同温度下反应，平衡体系中氨的质量分数随压强变化曲线如图乙所示,温度
、 、 中，最大的是 点 的转化率为③1939年捷姆金和佩热夫推出氨合成反应在接近平衡时净速率方程式为
， 、分别为正反应和逆反应的速率常数，、、代表各组分的分压(分压 总压×物质的量分数)；为常数，工业上以铁为催化剂时，。由点数据计算 (4)以氨作为燃料的固体氧化物(含有O2-)燃料电池，具有全固态结构、能量效率高、无污染等特点。工作原理如图所示：
写出该电池的负极电极反应方程式
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【推荐2】某小组实验验证“Ag++Fe2+
Fe3++Ag↓”为可逆反应并测定其平衡常数。
(1)实验验证
实验I：将0.0100 mol/L Ag2SO4溶液与0.0400 mol/L FeSO4溶液(pH=1)等体积混合，产生灰黑色沉淀，溶液呈黄色。
实验II：向少量Ag粉中加入0.0100 mol/L Fe2(SO4)3溶液(pH=1)，固体完全溶解。
①取I中沉淀，加入浓硝酸，证实沉淀为Ag。现象是_______ 。
②II中溶液选用Fe2(SO4)3，不选用Fe(NO3)3的原因是_______ 。
综合上述实验，证实“Ag++Fe2+Fe3++Ag↓”为可逆反应。
③小组同学采用电化学装置从平衡移动角度进行验证。补全电化学装置示意图,写出操作及现象_______ 。
(2)测定平衡常数
实验Ⅲ：一定温度下，待实验Ⅰ中反应达到平衡状态时，取v mL上层清液，用c1 mol/L KSCN标准溶液滴定Ag+，至出现稳定的浅红色时消耗KSCN标准溶液v1 mL。
资料：Ag++SCN-AgSCN↓（白色） K=1012
Fe3++SCN-FeSCN2+（红色） K=102.3
①滴定过程中Fe3+的作用是_______ 。
②测得平衡常数K=_______ 。
(3)思考问题
①取实验I的浊液测定c(Ag+)，会使所测K值_______ (填“偏高”“偏低”或“不受影响”)。
②不用实验II中清液测定K的原因是_______ 。
Fe3++Ag↓”为可逆反应并测定其平衡常数。(1)实验验证
实验I：将0.0100 mol/L Ag2SO4溶液与0.0400 mol/L FeSO4溶液(pH=1)等体积混合，产生灰黑色沉淀，溶液呈黄色。
实验II：向少量Ag粉中加入0.0100 mol/L Fe2(SO4)3溶液(pH=1)，固体完全溶解。
①取I中沉淀，加入浓硝酸，证实沉淀为Ag。现象是
②II中溶液选用Fe2(SO4)3，不选用Fe(NO3)3的原因是
综合上述实验，证实“Ag++Fe2+
Fe3++Ag↓”为可逆反应。③小组同学采用电化学装置从平衡移动角度进行验证。补全电化学装置示意图,写出操作及现象
(2)测定平衡常数
实验Ⅲ：一定温度下，待实验Ⅰ中反应达到平衡状态时，取v mL上层清液，用c1 mol/L KSCN标准溶液滴定Ag+，至出现稳定的浅红色时消耗KSCN标准溶液v1 mL。
资料：Ag++SCN-
AgSCN↓（白色） K=1012Fe3++SCN-
FeSCN2+（红色） K=102.3①滴定过程中Fe3+的作用是
②测得平衡常数K=
(3)思考问题
①取实验I的浊液测定c(Ag+)，会使所测K值
②不用实验II中清液测定K的原因是
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【推荐3】甲醇是一种优质燃料，在工业上常用CO和H2合成甲醇，反应方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。
已知：①CO(g)＋1/2O2(g)=CO2(g)
H1
②H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(g) ΔH2
③CH3OH(g)＋3/2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g) ΔH3
回答下列问题：
(1)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数K表达式___________ ，该反应的反应热ΔH4=__________ (用ΔH1、ΔH2、ΔH3)。
(2)若在绝热、恒容的密闭容器中充入1 mol CO、2 mol H2，发生CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)反应，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻为平衡状态的是___________ (填选项字母，单选)。
(3)T1℃时，在一个体积为5 L的恒容容器中充入1 mol CO、2 mol H2，经过5 min达到平衡，CO的转化率为0.8，则5 min内用H2表示的反应速率为v(H2)=___________ ，T1℃时，CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数K=___________ 。
(4)为了提高燃料的利用率可以将甲醇设计为燃料电池，写出KOH作电解质溶液时，甲醇燃料电池的负极反应式：___________ 。该电池负极与水库的铁闸相连时，可以保护铁闸不被腐蚀，这种电化学保护方法叫做___________ 。
(5)含有甲醇的废水随意排放会造成水污染，可用ClO2将其氧化为CO2，然后再加碱中和即可。写出处理甲醇酸性废水过程中，ClO2与甲醇反应的离子方程式：___________ 。
CH3OH(g)。已知：①CO(g)＋1/2O2(g)=CO2(g)
H1 ②H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(g) ΔH2
③CH3OH(g)＋3/2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(g) ΔH3
回答下列问题：
(1)CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)的平衡常数K表达式(2)若在绝热、恒容的密闭容器中充入1 mol CO、2 mol H2，发生CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)反应，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻为平衡状态的是(3)T1℃时，在一个体积为5 L的恒容容器中充入1 mol CO、2 mol H2，经过5 min达到平衡，CO的转化率为0.8，则5 min内用H2表示的反应速率为v(H2)=
CH3OH(g)的平衡常数K=(4)为了提高燃料的利用率可以将甲醇设计为燃料电池，写出KOH作电解质溶液时，甲醇燃料电池的负极反应式：
(5)含有甲醇的废水随意排放会造成水污染，可用ClO2将其氧化为CO2，然后再加碱中和即可。写出处理甲醇酸性废水过程中，ClO2与甲醇反应的离子方程式：
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