甲醇被称为2l世纪的新型燃料，工业上通过下列反应①和②，用CH4和H2O为原料来制备甲醇。
① CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g) △H1
② CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H2
将0.20mol CH4和0.30 mol H2O(g)通入容积为10L的密闭容器中，在一定条件下发生反应①，达到平衡时，CH4的转化率与温度、压强的关系如图。
（1）已知在P1、100℃时达到平衡所需的时间为5min，则用CH4表示的平均反应速率为______。
（2）反应①的△H1 0，图中的P1______P2（填“<”、“=”或“>”）。
（3）在压强为0.1MPa条件下，将一定量CO与H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇，则反应②的△H2 0，△S 0（填“<”、“=”或“>”）。
（4）根据题中给出的数据，计算反应①在100℃时的平衡常数值（写出计算过程及结果）
① CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g) △H1② CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) △H2将0.20mol CH4和0.30 mol H2O(g)通入容积为10L的密闭容器中，在一定条件下发生反应①，达到平衡时，CH4的转化率与温度、压强的关系如图。
（1）已知在P1、100℃时达到平衡所需的时间为5min，则用CH4表示的平均反应速率为______。
（2）反应①的△H1 0，图中的P1______P2（填“<”、“=”或“>”）。
（3）在压强为0.1MPa条件下，将一定量CO与H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇，则反应②的△H2 0，△S 0（填“<”、“=”或“>”）。
（4）根据题中给出的数据，计算反应①在100℃时的平衡常数值（写出计算过程及结果）
11-12高二上·广东广州·期末 查看更多[2]
更新时间：2017-08-09 20:18:39
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解答题-工业流程题
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解题方法
【推荐1】为减小和消除CO2对环境的影响，一方面世界各国都在限制其排放量，另一方面科学家加强了对CO2创新利用的研究。最近有科学家提出“绿色自由”构想：把空气吹入碳酸钾溶液，然后再把CO2从溶液中提取出来，经化学反应后使之变为可再生燃料甲醇。“绿色自由”构想技术流程如下：
（1）在合成塔中，若有4.4kg CO2与足量H2恰好完全反应，可放出4947 kJ的热量，试写出合成塔中发生反应的热化学方程式是______________________________________ 。
（2）以甲醇为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通入O2，负极通入甲醇，在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是：
CH3OH + H2O － 6e－=== CO2 + 6H+
则正极发生的反应是__________ ；放电时，H＋移向电池的______ （填“正”或“负”）极。
（3）常温常压下，饱和CO2水溶液的pH=5.6，c(H2CO3)=1.5×10－5mol·L－1。若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离，则H2CO3
HCO3－＋H+ 的平衡常数K=_____________ 。（已知：10－5.6=2.5×10－6）
（4）常温下，0.1 mol·L－1NaHCO3溶液的pH大于8，则溶液中c(H2CO3)________ c(CO32－) (填“＞”、“＝”或“＜”)，原因是________________________ （用离子方程式和必要的文字说明）。
（5）小李同学拟用沉淀法测定空气中CO2的体积分数，他查得CaCO3、BaCO3的溶度积（Ksp）分别为4.96×10－9、2.58×10－9。小李应该选用的试剂是___________________ 。
（1）在合成塔中，若有4.4kg CO2与足量H2恰好完全反应，可放出4947 kJ的热量，试写出合成塔中发生反应的热化学方程式是
（2）以甲醇为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通入O2，负极通入甲醇，在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是：
CH3OH + H2O － 6e－=== CO2 + 6H+
则正极发生的反应是
（3）常温常压下，饱和CO2水溶液的pH=5.6，c(H2CO3)=1.5×10－5mol·L－1。若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离，则H2CO3
HCO3－＋H+ 的平衡常数K=（4）常温下，0.1 mol·L－1NaHCO3溶液的pH大于8，则溶液中c(H2CO3)
（5）小李同学拟用沉淀法测定空气中CO2的体积分数，他查得CaCO3、BaCO3的溶度积（Ksp）分别为4.96×10－9、2.58×10－9。小李应该选用的试剂是
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解答题-原理综合题
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解题方法
【推荐2】草酸(
)广泛存在于食品中，人们对其及相关产品进行了深入研究。
(1)
(s)═ 
O(g)+CO(g)+C
(g)△H=+340 
在密闭容器中反应，保持温度不变，下列有关选项正确的是_____ (填序号)
A 恒容时，容器的压强不再变化，说明该反应已达到化学平衡状态
B 恒压时，容器的体积不再变化，说明该反应已达到化学平衡状态
C 气体摩尔体积不再发生变化，说明该反应已达到化学平衡状态
D 气体平均摩尔质量不再发生变化，说明该反应已达到化学平衡状态
E 气体总质量不再发生变化，说明该反应已达到化学平衡状态
(2)草酸分解所需燃料可以是CO，通过甲烷制备CO：C
(g)+C(g)→2CO(g)+2(g)△H＞O．常温下，在2L的密闭容器中通入4molC气体和6molC气体发生反应，5min后达到平衡，测得CO气体的浓度为0.1mol•
。
①平衡时，该反应的平均反应速率v(C)=_____ 
。
②在不改变反应混合物用量的前提下，为了提高C气体的转化率，可采取的措施是_____ 。(答出一方面即可)
(3)草酸()是二元弱酸，KH
溶液呈酸性。向10mL 0.01 
的溶液滴加0.01 KOH溶液V(mL)，回答下列问题。
①当V=10mL时，溶液中H
、
、、
的浓度从大到小的顺序为_____ 。
② 当V=a mL时，溶液中离子浓度有如下关系：c(
)=2c()+c(H)；当V=b mL时，溶液中离子浓度有如下关系：c()=c()+c(H)+c()；则a_____ b(填“＜”，“=”或“＞”)。
(4)电解饱和草酸溶液可以制得高档香料乙醛酸(
)，装置如图所示，写出复合膜电极的电极反应式_____ 。
)广泛存在于食品中，人们对其及相关产品进行了深入研究。(1)
(s)═ O(g)+CO(g)+C(g)△H=+340 在密闭容器中反应，保持温度不变，下列有关选项正确的是A 恒容时，容器的压强不再变化，说明该反应已达到化学平衡状态
B 恒压时，容器的体积不再变化，说明该反应已达到化学平衡状态
C 气体摩尔体积不再发生变化，说明该反应已达到化学平衡状态
D 气体平均摩尔质量不再发生变化，说明该反应已达到化学平衡状态
E 气体总质量不再发生变化，说明该反应已达到化学平衡状态
(2)草酸分解所需燃料可以是CO，通过甲烷制备CO：C
(g)+C(g)→2CO(g)+2(g)△H＞O．常温下，在2L的密闭容器中通入4molC气体和6molC气体发生反应，5min后达到平衡，测得CO气体的浓度为0.1mol•。①平衡时，该反应的平均反应速率v(C
)=。②在不改变反应混合物用量的前提下，为了提高C
气体的转化率，可采取的措施是(3)草酸(
)是二元弱酸，KH溶液呈酸性。向10mL 0.01 的溶液滴加0.01 KOH溶液V(mL)，回答下列问题。①当V=10mL时，溶液中H
、、、的浓度从大到小的顺序为② 当V=a mL时，溶液中离子浓度有如下关系：c(
)=2c()+c(H)；当V=b mL时，溶液中离子浓度有如下关系：c()=c()+c(H)+c()；则a (4)电解饱和草酸溶液可以制得高档香料乙醛酸(
)，装置如图所示，写出复合膜电极的电极反应式
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解题方法
【推荐3】NOx会造成大气污染，工业上采用多种方法进行处理。
I. 氯气氧化法：
。 恒温条件下，向2L恒容密闭容器中加入0.2molNO和0.1molCl2。10min达平衡，测得10min内v(ClNO)=0.005mol/(L·min)，则平衡后n(Cl2)=________ mol。若其它条件不变，上述反应在恒压条件下进行，平衡时NO 的转化率______ （填“增大”、“减小”或“不变”），此条件下的平衡常数K值为_______
II. 臭氧氧化法：烟气中的NO经O3预处理后转化为NO2，再用CaSO3悬浊液吸收NO2。
已知：常温下，Ksp（CaSO4）=9.1×10-6，Ksp（CaSO3）=3.1×10-7。
（1）NO与O3反应过程的能量变化如下：
NO被O3氧化的总反应是化合反应，该反应的热化学方程式为_______________ 。
（2）将CaSO3悬浊液静置，取上层清液，测得pH约为8，用化学用语解释其原因为_______________________________________ 。
（3）实际吸收NO2的过程中，通过向CaSO3悬浊液中加入Na2SO4固体，提高NO2的吸收速率，从溶解平衡的角度解释其原因：______________________________________ 。
III. 选择性非催化还原法：用同位素示踪法，在高温有氧下NH3做还原剂与 15NO 进行选择性反应。
请将该反应的化学方程式补充完整：____________________ 
□15NN+□H2O
I. 氯气氧化法：
。 恒温条件下，向2L恒容密闭容器中加入0.2molNO和0.1molCl2。10min达平衡，测得10min内v(ClNO)=0.005mol/(L·min)，则平衡后n(Cl2)=II. 臭氧氧化法：烟气中的NO经O3预处理后转化为NO2，再用CaSO3悬浊液吸收NO2。
已知：常温下，Ksp（CaSO4）=9.1×10-6，Ksp（CaSO3）=3.1×10-7。
（1）NO与O3反应过程的能量变化如下：
NO被O3氧化的总反应是化合反应，该反应的热化学方程式为
（2）将CaSO3悬浊液静置，取上层清液，测得pH约为8，用化学用语解释其原因为
（3）实际吸收NO2的过程中，通过向CaSO3悬浊液中加入Na2SO4固体，提高NO2的吸收速率，从溶解平衡的角度解释其原因：
III. 选择性非催化还原法：用同位素示踪法，在高温有氧下NH3做还原剂与 15NO 进行选择性反应。
请将该反应的化学方程式补充完整：
□15NN+□H2O
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【推荐1】按要求回答以下内容。
(1)已知H2的燃烧热285.8kJ/mol，写出液态水电解生成H2和O2的热化学方程式_______ ；
(2)已知2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g) ΔH=-197 kJ/mol，相同温度和压强下，4molSO2和2molO2充入容器中反应至平衡时放出的能量为Q kJ，则Q_______ 394kJ(填“>”“<”或“=”)
甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应I：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
反应II：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH2
下表所列数据是反应Ⅱ在不同温度下的化学平衡常数(K)
(3)由表中数据判断ΔH2 _______ 0(填“>”、“＜”或“=”)。
(4)若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是_______ 。
A.升高温度
B.将CH3OH(g)从体系中分离
C.使用合适的催化剂
D.恒温恒容充入He，使体系总压强增大
E.按原比例再充入CO和H2
(5)某温度下，将2 mol CO和6 mol H2充入2L的恒容密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO)= 0.2 mol·L-1，则CO的转化率为_______ ，此时的温度为_______ (从上表中选择)；
按如图所示装置进行实验，并回答下列问题：
(6)甲池，通入CH3OH(甲醇)的电极反应式为_______ 。
(7)乙池中的总反应化学方程式为_______ 。
(8)当甲池中消耗O2为0.56L(标准状况下)时，理论上乙池中B极的质量增加_______ g；此时丙装置中_______ (填“C”或“D”)电极析出3.20g金属，则按丙装置中的的某盐溶液可能是_______ (填序号)。
a.MgSO4溶液 b.CuSO4溶液 c.NaCl溶液 d.AgNO3溶液
(1)已知H2的燃烧热285.8kJ/mol，写出液态水电解生成H2和O2的热化学方程式
(2)已知2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g) ΔH=-197 kJ/mol，相同温度和压强下，4molSO2和2molO2充入容器中反应至平衡时放出的能量为Q kJ，则Q甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应I：CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1反应II：CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) ΔH2下表所列数据是反应Ⅱ在不同温度下的化学平衡常数(K)
| 温度 | 250℃ | 300℃ | 350℃ |
| K | 2.041 | 0.270 | 0.012 |
(4)若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是
A.升高温度
B.将CH3OH(g)从体系中分离
C.使用合适的催化剂
D.恒温恒容充入He，使体系总压强增大
E.按原比例再充入CO和H2
(5)某温度下，将2 mol CO和6 mol H2充入2L的恒容密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(CO)= 0.2 mol·L-1，则CO的转化率为
按如图所示装置进行实验，并回答下列问题：
(6)甲池，通入CH3OH(甲醇)的电极反应式为
(7)乙池中的总反应化学方程式为
(8)当甲池中消耗O2为0.56L(标准状况下)时，理论上乙池中B极的质量增加
a.MgSO4溶液 b.CuSO4溶液 c.NaCl溶液 d.AgNO3溶液
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【推荐2】I.将CO2转化成甲醇燃料是减排、环保的一种科学方法。
已知：2H2(g)+O2(g) =2H2O(g)；△H=－483.6kJ·mol-1①
2CO2(g)+4H2O(g) 2CH3OH(g)＋3O2(g)；ΔH＝＋1352.8kJ·mol-1②
则用CO2与H2反应制备 CH3OH(g)，同时生成水蒸气的热化学方程式为___________________
II.在容积为2L的密闭容器中，进行如下反应：A(g)+2B(g)⇌ C(g)+D(g)，最初加入1.0molA和2.2molB，在不同温度下，D的物质的量n(D)和时间t的关系如图。
试回答下列问题：
(1)800℃时,0—5min内，以B表示的平均反应速率为____________ 。
(2)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是_______________ 。
a．容器中压强不变 b．混合气体中c(A)不变
c．2v正(B)=v逆(D) d．c(A)=c(C)
(3)若最初加入1.0molA和2.2molB，利用图中数据计算800℃时的平衡常数K=________ ，该反应为_______ 反应(填吸热或放热),判断理由是______________________________ 。
(4)800℃时，某时刻测得体系中各物质的量如下：n(A)=0.9mol，n(B)=2.0mol，n(C)=0.9mol，n(D)=0.9mol，则此时该反应________ 进行(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“处于平衡状态”)。
已知：2H2(g)+O2(g) =2H2O(g)；△H=－483.6kJ·mol-1①
2CO2(g)+4H2O(g)
2CH3OH(g)＋3O2(g)；ΔH＝＋1352.8kJ·mol-1②则用CO2与H2反应制备 CH3OH(g)，同时生成水蒸气的热化学方程式为
II.在容积为2L的密闭容器中，进行如下反应：A(g)+2B(g)⇌ C(g)+D(g)，最初加入1.0molA和2.2molB，在不同温度下，D的物质的量n(D)和时间t的关系如图。
试回答下列问题：
(1)800℃时,0—5min内，以B表示的平均反应速率为
(2)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是
a．容器中压强不变 b．混合气体中c(A)不变
c．2v正(B)=v逆(D) d．c(A)=c(C)
(3)若最初加入1.0molA和2.2molB，利用图中数据计算800℃时的平衡常数K=
(4)800℃时，某时刻测得体系中各物质的量如下：n(A)=0.9mol，n(B)=2.0mol，n(C)=0.9mol，n(D)=0.9mol，则此时该反应
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【推荐3】我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。因此，研发CO2和CH4等利用技术，降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。
(1)N2H4(肼)常用作火箭推进剂。
已知：①
②
，
请写出气态N2H4(肼)在NO2气体中燃烧，生成N2、液态H2O反应的热化学方程式___________ 。
(2)TK时，向2L恒容密闭容器中充入
、
、
，发生反应：
，10min时反应达到平衡，此时CH3OH(g)的体积分数为
，容器内压强为pMPa。
①0~10min内，
___________ ，平衡后，
___________ ，
___________ 
(用平衡分压代替平衡浓度计算称为气体分压平衡常数，用Kp为表示，其中分压=总压×物质的量分数)。
(1)N2H4(肼)常用作火箭推进剂。
已知：①
②
，请写出气态N2H4(肼)在NO2气体中燃烧，生成N2、液态H2O反应的热化学方程式
(2)TK时，向2L恒容密闭容器中充入
、、，发生反应：，10min时反应达到平衡，此时CH3OH(g)的体积分数为，容器内压强为pMPa。①0~10min内，
，平衡后，，(用平衡分压代替平衡浓度计算称为气体分压平衡常数，用Kp为表示，其中分压=总压×物质的量分数)。
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【推荐1】氨在国民经济生产中占有重要地位。下图是合成氨的简要流程和反应方程式：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H<0。
(1)图中混合物X是_______ ，这样操作的目的是_______ 。
(2)T C时在容积为2 L的恒容密闭容器中充入0.8 mol N2(g)和1.6 mol H2(g)，5 min后达到平衡，测得N2的浓度为0.3 mol/L。
①计算此段时间内的平均反应速率v(NH3)=_______ ， H2的转化率为_______ 。
②已知450 K时该反应的平衡常数K=2.04，则(2)中的反应温度T_______ 450 K(填“>”“<”或“=”)。
(3)下列措施可提高N2平衡转化率的是_______ (填序号)。
a．恒容时充入H2，使体系总压强增大
b．恒容时将NH3，从体系中分离
c．恒容时充入He，使体系总压强增大
d．加入合适的催化剂
(4)科学家一直致力于研究常温、常压下“人工固氮”的新方法。曾有实验报道：在低温、常压、光照条件下，N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO)表面与水发生反应：2N2(g)+6H2O(1)4NH3(g)+3O2(g) △H= +1530.4 kJ/mol。进一步研究NH3的生成量与温度的关系，部分实验数据见下表(光照、压强为1.0×105 Pa，反应时间为3 h)：
当温度高于323 K时，NH3的生成量反而降低的可能原因是_______ 。
2NH3(g) △H<0。(1)图中混合物X是
(2)T C时在容积为2 L的恒容密闭容器中充入0.8 mol N2(g)和1.6 mol H2(g)，5 min后达到平衡，测得N2的浓度为0.3 mol/L。
①计算此段时间内的平均反应速率v(NH3)=
②已知450 K时该反应的平衡常数K=2.04，则(2)中的反应温度T
(3)下列措施可提高N2平衡转化率的是
a．恒容时充入H2，使体系总压强增大
b．恒容时将NH3，从体系中分离
c．恒容时充入He，使体系总压强增大
d．加入合适的催化剂
(4)科学家一直致力于研究常温、常压下“人工固氮”的新方法。曾有实验报道：在低温、常压、光照条件下，N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO)表面与水发生反应：2N2(g)+6H2O(1)
4NH3(g)+3O2(g) △H= +1530.4 kJ/mol。进一步研究NH3的生成量与温度的关系，部分实验数据见下表(光照、压强为1.0×105 Pa，反应时间为3 h)：| T/K | 303 | 313 | 323 | 353 |
| NH3的生成量/(×10-6 mol) | 4.8 | 5.9 | 6.0 | 2.0 |
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(0.65)
【推荐2】利用
生产高能燃料和高附加值化学品，有利于实现碳资源的有效循环。由制甲醇、乙醇具有重要的经济效益。回答下列问题：
(1)单个分子加氢制甲醇在不同催化条件下存在两种反应路径，反应历程中的相对能量变化如图所示。
①催化加氢制甲醇(涉及物质均为气态)的热化学方程式为_______ (
的单位用
表示，用
表示阿伏加德罗常数的值)。
②下列说法正确的是_______ (填标号)。
A.分压越大，该反应的速率越大
B.甲酸盐路径更有利于加氢制甲醇
C.中间体
比
更稳定
D.使用高活性催化剂可降低反应焓变，加快反应速率
(2)在催化加氢制甲醇过程中同时发生竞争反应
。在密闭容器中，维持压强和投料比不变，平衡时CO和
在含碳产物中物质的量分数及的转化率随温度的变化如图所示。
①图中代表
的物质的量分数随温度变化的曲线为_______ (填“I”或“II”)。
②150～250℃范围内转化率随温度升高而降低的原因是_______ 。
③在压强为p的恒温恒压密闭容器中加入
和
反应，达到平衡状态时的转化率为20%，生成CO的物质的量为0.1 mol，则甲醇(g)的选择性为_______ %
，
在该温度下的压强平衡常数 _______ (列出计算式，分压=总压×物质的量分数)。
(3)
和合成乙醇的反应为
。将等物质的量的和充入恒压容器中，测得平衡时
的体积分数随温度的变化曲线如图所示。
①m、n两点对应的平衡常数
_______ 
(填“>”“＜”或“=”)；若保持温度不变，将m点对应起始反应物置于恒容密闭容器中反应，则平衡时乙醇的体积分数将_______ (填“增大”“减小”或“不变”)。
②已知Arrhenius经验公式为
(
为活化能，k为速率常数，R和C为常数)。分别使用催化剂a、b、c进行和合成乙醇的反应，依据实验数据获得如图所示曲线。在催化剂a作用下，该反应的活化能
_______ 
；比催化剂a更高效的催化剂为_______ (填“b”或“c”)。
生产高能燃料和高附加值化学品，有利于实现碳资源的有效循环。由制甲醇、乙醇具有重要的经济效益。回答下列问题：(1)单个
分子加氢制甲醇在不同催化条件下存在两种反应路径，反应历程中的相对能量变化如图所示。①
催化加氢制甲醇(涉及物质均为气态)的热化学方程式为的单位用表示，用表示阿伏加德罗常数的值)。②下列说法正确的是
A.
分压越大，该反应的速率越大B.甲酸盐路径更有利于
加氢制甲醇C.中间体
比更稳定D.使用高活性催化剂可降低反应焓变，加快反应速率
(2)在
催化加氢制甲醇过程中同时发生竞争反应 。在密闭容器中，维持压强和投料比不变，平衡时CO和在含碳产物中物质的量分数及的转化率随温度的变化如图所示。①图中代表
的物质的量分数随温度变化的曲线为②150～250℃范围内
转化率随温度升高而降低的原因是③在压强为p的恒温恒压密闭容器中加入
和反应，达到平衡状态时的转化率为20%，生成CO的物质的量为0.1 mol，则甲醇(g)的选择性为，在该温度下的压强平衡常数 (3)
和合成乙醇的反应为。将等物质的量的和充入恒压容器中，测得平衡时的体积分数随温度的变化曲线如图所示。①m、n两点对应的平衡常数
(填“>”“＜”或“=”)；若保持温度不变，将m点对应起始反应物置于恒容密闭容器中反应，则平衡时乙醇的体积分数将②已知Arrhenius经验公式为
(为活化能，k为速率常数，R和C为常数)。分别使用催化剂a、b、c进行和合成乙醇的反应，依据实验数据获得如图所示曲线。在催化剂a作用下，该反应的活化能 ；比催化剂a更高效的催化剂为
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【推荐3】氮的氧化物是大气污染物之一。研究它们的反应机理，对于消除环境污染，促进社会可持续发展有重要意义。回答下列问题：
(1)已知：①4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) ∆H1=-907kJ∙mol-1；
②①4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) ∆H2=-1269.0kJ∙mol-1。
若4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g)的逆反应活化能为E逆=akJ∙mol-1，则其正反应活化能为_______ kJ∙mol-1(用含a的代数式表示)。
(2)氢气选择性催化还原NO是一种比NH3还原NO更为理想的方法，备受研究者关注。以Pt-HY为催化剂，氢气选择性催化还原NO在催化剂表面的反应机理如下图：
①Pt原子表面上发生的反应除N+N=N2、2H+O=H2O外还有_____ 。
②已知在HY载体表面发生反应的NO、O2物质的量之比为1∶1，补充并配平下列离子方程式：_______ 。
+NO+O2→N2+H2O+_______
(3)硫碘循环(SI循环)是目前最有前景和研究最多的一个热化学循环。SI循环涉及如下两个反应：
反应I(Bunsen反应)：SO2(g)+I2(s)+2H2O(l)⇌2HI(aq)+H2SO4(aq) ∆H1=akJ∙mol-1
反应II：2HI(aq)⇌H2(g)+I2(s) ∆H2=bkJ∙mol-1
①科研团队研究了温度和压强对反应I(Bunsen反应)达到平衡时n(SO2)的影响如下图所示，则p1_____ p2(填“>”“<"或“=”)。
②为了促进HI的分解，某科研团队设计了两种选择性膜反应器，其示意图如下。已知：HI的分解在反应区内进行，膜可以对产物进行选择性释放。反应区内通过控制使压强恒定为100kPa。反应开始时，投料均为1mol的HI气体。膜反应器1中氢气的渗透速率为3.1×10-8mol/(s·Pa)。反应区内的部分实验数据显示在下表中。
(4)我国科学家在(自然-通讯》发表了低温高效催化丁烷脱氢制丁烯的研究成果。该过程易发生积炭和裂化等副反应，催化反应历程如图a所示[注：0.06ev表示1个C4H8(g)+1个H2(g)的能量)]
①三种催化剂催化效果最好的是_______ (填“A”、“B”或“C”)，以C为催化剂时决速反应的方程式为_______ ；
②在一恒容密闭容器中通入1mol丁烷和适量的催化剂，发生催化脱氢反应，若起始投料量不变，经过相同时间，测得不同温度下丁烷转化率和丁烯产率如图b所示。温度高于T1时，丁烯产率降低的原因可能是_______ (写一条即可)，温度高于T2时丁烷转化率增大的原因可能是_______ (写一条即可)。
(1)已知：①4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) ∆H1=-907kJ∙mol-1；
②①4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) ∆H2=-1269.0kJ∙mol-1。
若4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(g)的逆反应活化能为E逆=akJ∙mol-1，则其正反应活化能为
(2)氢气选择性催化还原NO是一种比NH3还原NO更为理想的方法，备受研究者关注。以Pt-HY为催化剂，氢气选择性催化还原NO在催化剂表面的反应机理如下图：
①Pt原子表面上发生的反应除N+N=N2、2H+O=H2O外还有
②已知在HY载体表面发生反应的NO、O2物质的量之比为1∶1，补充并配平下列离子方程式：
+NO+O2→N2+H2O+_______(3)硫碘循环(SI循环)是目前最有前景和研究最多的一个热化学循环。SI循环涉及如下两个反应：
反应I(Bunsen反应)：SO2(g)+I2(s)+2H2O(l)⇌2HI(aq)+H2SO4(aq) ∆H1=akJ∙mol-1
反应II：2HI(aq)⇌H2(g)+I2(s) ∆H2=bkJ∙mol-1
①科研团队研究了温度和压强对反应I(Bunsen反应)达到平衡时n(SO2)的影响如下图所示，则p1
②为了促进HI的分解，某科研团队设计了两种选择性膜反应器，其示意图如下。已知：HI的分解在反应区内进行，膜可以对产物进行选择性释放。反应区内通过控制使压强恒定为100kPa。反应开始时，投料均为1mol的HI气体。膜反应器1中氢气的渗透速率为3.1×10-8mol/(s·Pa)。反应区内的部分实验数据显示在下表中。
| 反应器示意图 | 无膜反应器 | 膜反应器1 | 膜反应器2 |
 |  | ||
| 物质 | HI | H2 | |
| 80s后的平衡物质的量/mol | 0.78 | ||
| HI平衡分解率 | α1= | α2=52% | α3 |
(4)我国科学家在(自然-通讯》发表了低温高效催化丁烷脱氢制丁烯的研究成果。该过程易发生积炭和裂化等副反应，催化反应历程如图a所示[注：0.06ev表示1个C4H8(g)+1个H2(g)的能量)]
①三种催化剂催化效果最好的是
②在一恒容密闭容器中通入1mol丁烷和适量的催化剂，发生催化脱氢反应，若起始投料量不变，经过相同时间，测得不同温度下丁烷转化率和丁烯产率如图b所示。温度高于T1时，丁烯产率降低的原因可能是
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解答题-原理综合题
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适中
(0.65)
名校
解题方法
【推荐1】氮和硫的氧化物的综合利用是目前研究的热点之一。已知：
i．N2(g)＋O2(g)＝2NO(g) △H＝＋180.0 kJ·mol－1
ii．2SO2(g)＋O2(g)＝2SO3(g) △H＝－196.6 kJ·mol－1
iii．2NO(g)＋O2(g)＝2NO2(g) △H＝－113.0 kJ·mol－1
(1)反应iV：2NO2(g)＋2SO2(g)＝2SO3(g)＋N2(g)＋O2(g)的 △H＝________ ；该反应在密闭容器中达到平衡后，只改变下列条件，一定能使N2的平衡体积分数增大的是______ (填选项字母)。
A 缩小容器容积 B 再充入SO2 C 降低温度 D 分离出SO3
(2)T1°C时，容积相等的密闭容器中分别充入NO2和SO2的混合气体4 mol，发生反应iV。NO2或SO2的平衡转化率(a)与起始充入的
关系如图1所示。
①图中能表示平衡时a(SO2)与起始充入的关系的曲线为_____ (填“L1”或“L2”)。
②反应的平衡常数K＝________ 。
(3)向密闭容器中充入一定量SO2和O2，发生反应ii。SO3的平衡体积分数(φ)与温度(T)和压强(p)的关系如图2所示。
①P1、P2、P3由大到小的顺序为__________ 。
②P、Q两点对应状态下，单位体积内反应物活化分子数目：P__________ Q(填“>”、“<”或“＝”)。
i．N2(g)＋O2(g)＝2NO(g) △H＝＋180.0 kJ·mol－1
ii．2SO2(g)＋O2(g)＝2SO3(g) △H＝－196.6 kJ·mol－1
iii．2NO(g)＋O2(g)＝2NO2(g) △H＝－113.0 kJ·mol－1
(1)反应iV：2NO2(g)＋2SO2(g)＝2SO3(g)＋N2(g)＋O2(g)的 △H＝
A 缩小容器容积 B 再充入SO2 C 降低温度 D 分离出SO3
(2)T1°C时，容积相等的密闭容器中分别充入NO2和SO2的混合气体4 mol，发生反应iV。NO2或SO2的平衡转化率(a)与起始充入的
关系如图1所示。①图中能表示平衡时a(SO2)与起始充入的
关系的曲线为②反应的平衡常数K＝
(3)向密闭容器中充入一定量SO2和O2，发生反应ii。SO3的平衡体积分数(φ)与温度(T)和压强(p)的关系如图2所示。
①P1、P2、P3由大到小的顺序为
②P、Q两点对应状态下，单位体积内反应物活化分子数目：P
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适中
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【推荐2】2019年，在重庆召开的国际甲醇汽车及甲醇燃料应用大会指出要推动甲醇汽车及甲醇燃料应用、发展绿色循环，实现能源多元化。工业上以CO和H2为原料合成甲醇的反应：
△H
(1)已知CO(g)、H2(g)的标准燃烧热分别为△H=﹣283kJ•mol﹣1，△H=﹣286kJ•mol﹣1。
△H=﹣761kJ•mol﹣1
则的△H=___________ 。
(2)在容积为1L的恒容容器中，分别在T1、T2、T3三种温度下模拟工业合成甲醇。图1是上述三种温度下不同H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1mol与CO平衡转化率的关系。
①能判断该反应达到平衡状态的依据是___________ (填序号)。
A．
B．CH3OH、CO、H2的浓度之比为1：2：1
C．混合气体的密度不变
D．混合气体的平均相对分子质量不变
②T1温度下该反应的平衡常数K=___________ 。
③a点状态下再通入0.6molCO和0.6molCH3OH，平衡___________ (填“向左移动”、“向右移动”或“不移动”)。
④反应速率v逆(b)___________ v逆(c)(填“>”“＜”或“=”)，理由是___________ 。
(3)如图2，研究表明，在酸性条件下CO也可通过电化学的方法制备甲醇。
①工作时，溶液中H+的移动方向是___________ (填“从左向右”或“从右向左”)。
②产生甲醇的电极反应式为___________ 。
△H(1)已知CO(g)、H2(g)的标准燃烧热分别为△H=﹣283kJ•mol﹣1，△H=﹣286kJ•mol﹣1。
△H=﹣761kJ•mol﹣1则
的△H=(2)在容积为1L的恒容容器中，分别在T1、T2、T3三种温度下模拟工业合成甲醇。图1是上述三种温度下不同H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1mol与CO平衡转化率的关系。
①能判断该反应达到平衡状态的依据是
A．
B．CH3OH、CO、H2的浓度之比为1：2：1
C．混合气体的密度不变
D．混合气体的平均相对分子质量不变
②T1温度下该反应的平衡常数K=
③a点状态下再通入0.6molCO和0.6molCH3OH，平衡
④反应速率v逆(b)
(3)如图2，研究表明，在酸性条件下CO也可通过电化学的方法制备甲醇。
①工作时，溶液中H+的移动方向是
②产生甲醇的电极反应式为
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适中
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解题方法
【推荐3】甲醇是有机化学工业的基本原料，工业上以CO和H2为原料制取甲醇的反应为CO(g)＋2H2(g) 
CH3OH(g) ΔH=-122 kJ/mol
(1)相关化学键的键能数据如下表：(CO的结构式为C≡O)
由此计算x=___________ 。
(2)向某密闭容器中充入一定量的CO和H2，测得逆反应速率随时间的变化如图甲所示。t1时改变的条件可能是___________ 。
(3)T ℃时，向恒容和恒压两容器中均充入1 mol CO和2 mol H2，起始体积相同，测得恒容容器中c(CH3OH)随时间变化如图乙中曲线Ⅰ所示。
①恒压容器中c(CH3OH)随时间变化如曲线___________ (填“Ⅱ”、“Ⅲ”或“Ⅳ”)。
②恒压容器中，能说明该反应已经达到平衡状态的是___________ (填字母)。
A．v(CO)正=v(H2)逆
B．容器内气体密度保持不变
C．n(CO)∶n(H2)∶n(CH3OH)=1∶2∶1
D．CO的体积分数保持不变
(4)向密闭容器中充入一定量的CO和H2，测得CO的平衡转化率与条件Y、投料比n(
)的关系如图丙所示。条件Y是___________ (填“温度”或“压强”)，n1、n2、n3中最大的是___________ 。
CH3OH(g) ΔH=-122 kJ/mol(1)相关化学键的键能数据如下表：(CO的结构式为C≡O)
| 化学键 | C≡O | H-H | C-H | C-O | H-O |
| E/(kJ/mol) | 1076 | 436 | 414 | 364 | x |
(2)向某密闭容器中充入一定量的CO和H2，测得逆反应速率随时间的变化如图甲所示。t1时改变的条件可能是
(3)T ℃时，向恒容和恒压两容器中均充入1 mol CO和2 mol H2，起始体积相同，测得恒容容器中c(CH3OH)随时间变化如图乙中曲线Ⅰ所示。
①恒压容器中c(CH3OH)随时间变化如曲线
②恒压容器中，能说明该反应已经达到平衡状态的是
A．v(CO)正=v(H2)逆
B．容器内气体密度保持不变
C．n(CO)∶n(H2)∶n(CH3OH)=1∶2∶1
D．CO的体积分数保持不变
(4)向密闭容器中充入一定量的CO和H2，测得CO的平衡转化率与条件Y、投料比n(
)的关系如图丙所示。条件Y是
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