1 . 甲烷及其衍生物在国民经济中有着重要的作用。
(1)工业上甲烷可用于制造合成气，该反应的热化学方程式为   。
①25℃、101 kPa，CO(g)、H₂(g)的燃烧热依次为、。写出该条件下，表示甲烷燃烧热的热化学方程式：___________。
②在催化剂作用下将物质的量均为1 mol的CH₄(g)和CO₂(g)加入恒温恒压的密闭容器中(25℃、100 kPa)，发生反应，正反应速率，其中p为分压。若该条件下，当时，CH₄的转化率为___________。
(2)用CH₄与CO₂反应制取H₂，其反应为，分别在一定体积的恒压密闭容器中充入1.0 mol CH₄和1.0 mol CO₂，发生上述反应，测得CH₄的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。

①压强p₁___________(填“＞”、“=”或“＜”) p₂。
②当压强为p₁时，B点v_正___________(填“＞”、“=”或“＜”)v_逆。
③若p₁=2.0 MPa，则A点的平衡常数K_p=___________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)(MPa)²。
(3)CO₂甲烷化加快了能源结构由化石燃料向可再生碳资源的转变，反应为   。在两种不同催化剂条件下反应相同时间，测得CO₂转化率和生成CH₄选择性随温度变化的影响如图所示。

对比上述两种催化剂的催化性能，工业上应选择的催化剂是___________，使用的合适温度为___________。

2 . 热化学循环分解水制氢是未来理想的制氢方法之一，其中硫碘循环(SI循环)是目前最有前景和研究最多的一个热化学循环。SI循环的三个反应如下。
反应Ⅰ(Bunsen反应)：   
反应Ⅱ：   
反应Ⅲ：   
请回答下列问题：
(1)SI循环制氢的总反应为，则其_______kJ/mol(用含a、b、c的代数式表示)。
(2)科研团队研究了温度和压强对反应Ⅰ(Bunsen反应)达到平衡时的影响如下图所示，则_______(填“>”“＜”或“=”)。
(3)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。反应区内的部分实验数据显示在下表中。请填写下表中空格。

反应器示意图	无膜反应器	膜反应器1	膜反应器2
物质	HI
80 s后的平衡物质的量/mol	0.78	_______
HI平衡分解率	_______		_______(填“>”“＜”或“=”)

(4)为了减少的排放，SI循环系统可以与传统矿化技术相结合，利用SI循环系统产生的强酸性废液固碳，其流程图如下图所示。将过程②得到的晶体在水解器中与水蒸气共热，发生水解反应③，生成碱式碘化物固体。固体溶于水后可以自动分解成氢氧化物和碘化物。根据信息，请写出下列化学方程式。

反应过程①：_______。
水解反应③：_______。

3 . 苯乙烯作为一种重要的基础有机化工原料，广泛用于合成塑料和橡胶。工业以乙苯为原料，通过如下反应I或反应II制取苯乙烯。回答下列问题：
(1)工业常采用乙苯脱氢的方法制备苯乙烯，其原理如下：
反应I：C₆H₅-CH₂CH₃(g)C₆H₅-CH=CH₂(g)+H₂(g) ΔH₁
①近期科技工作者结合实验与计算机模拟结果，研究了一个乙苯分子在催化剂表面脱氢制苯乙烯的反应，其历程如图所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注)：

乙苯脱氢制苯乙烯反应的焓变ΔH₁=_______，该反应历程的决速步骤反应方程式为_______。
②在高温恒压条件下，乙苯可能会裂解产生积碳覆盖在催化剂的表面，使催化剂“中毒”。因此在原料气中通入水蒸气的目的是_______。
③在温度为550℃，总压恒定为3p的密闭容器中通入体积比为2∶1的乙苯(g)和H₂O(g)混合气体发生反应，达到平衡时乙苯的转化率为α，计算反应的压强平衡常数K_p=_______。
④乙苯脱氢制苯乙烯的反应往往伴随着副反应，生成苯、甲苯和聚苯乙烯等。在一定温度和压强下，为了提高苯乙烯的选择性，应当_______。
(2)工业上利用CO₂氧化乙苯制苯乙烯，其原理为：反应II：C₆H₅-CH₂CH₃(g)+CO₂C₆H₅-CH=CH₂(g)+CO+H₂O(g) ΔH₂=158.7kJ/mol。
①相同反应条件下，采用CO₂替代水蒸气进行乙苯脱氢反应，苯乙烯生产能耗有效降低，而且乙苯转化率也明显提高。请利用平衡原理分析乙苯转化率提高的原因。_______。
②在常压下，分别为a、b、c时，乙苯平衡转化率随温度变化的关系如图所示：

则a、b、c的大小关系为_______。

4 . 二甲醚(CH₃OCH₃)被称为“21世纪的清洁燃料”。以CO₂、H₂为原料制备二甲醚涉及的主要反应如下：
主反应：Ⅰ.
副反应：Ⅱ.
回答下列问题：
(1)由上述反应可知，CO(g)和H₂(g)直接转化为CH₃OCH₃(g)和水蒸气的热化学方程式为：_______。该反应在_______(填“低温”或“高温”)条件下能自发进行。在容积为1L的恒容密闭容器中，分别在不同温度下由H₂和1molCO合成CH₃OCH₃，CO的平衡转化率与温度和初始投入n(H₂)的关系如图所示。下列说法正确的是_______(填序号)。

A．a、b、c三点H₂的转化率：
B．三种温度之间的关系：
C．c点状态下，再通入1molCO和4molH₂，再次达到平衡时H₂的体积分数减小
D．a点状态下，再通入0.5molCO和0.75mol CH₃OCH₃，平衡不移动
(2)恒压条件下，保持CO₂和H₂的起始投料一定，发生反应Ⅰ和Ⅱ，实验测得CO₂的平衡转化率和平衡时CH₃OCH₃的选择性随温度的变化如图所示

已知：，其中表示平衡时CH₃OCH₃的选择性的是曲线_______(填“①”或“②”)；为同时提高CO₂的平衡转化率和平衡时CH₃OCH₃的选择性，应选择的反应条件为_______(填标号)：
a．低温、低压       b．高温、高压     c．高温、低压     d．低温、高压
(3)在一定温度下，向刚性容器中充入投料比为1∶3的CO₂和H₂，发生反应Ⅰ和Ⅱ，达到平衡时CO₂的转化率为80%，CH₃OCH₃的选择性为75%，则H₂的转化率α(H₂)=_______；反应Ⅱ的压强平衡常数Kp=_______
(4) CH₃OCH₃、空气-NaOH溶液电池，工作时负极的电极反应式为_______

5 . 2021年10月16日6时56分，神舟十三号载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接。中国空间站开启有人长期驻留时代。空间站的水气整合系统利用“萨巴蒂尔反应”，将CO₂转化为CH₄和水蒸气，配合O₂生成系统可实现O₂的再生。回答下列问题：
Ⅰ. 萨巴蒂尔反应为：CO₂(g)+ 4H₂(g)CH₄(g)+2H₂O(g)△H₁
(1)常温常压下，已知：①和的燃烧热()分别为-285.5 kJ/mol和-890.0 kJ/mol；
② △H₂=+44.0 kJ/mol。则=___________ kJ/mol。
(2)在某一恒容密闭容器中加入CO₂、H₂，其分压分别为15kPa、 30kPa， 加入催化剂并加热使其发生萨巴蒂尔反应。研究表明CH₄的反应速率v(CH₄)= 1.2×10^-6p(CO₂)p⁴(H₂) (kPa﹒s^-1)， 某时刻测得H₂O(g)的分压为10kPa，则该时刻v(H₂)=___________。
(3)研究发现萨巴蒂尔反应的历程，前三步历程如图所示。其中吸附在Pt/SiO₂催化剂表面用“﹒”标注，Ts 表示过渡态。从物质吸附在催化剂表面到形成过渡态的过程会___________(填“放出热量”或“吸收热量”)；反应历程中最小能垒(活化能)步骤的化学方程式为___________。

Ⅱ.某研究团队经实验证明，CO₂在一定条件下与H₂O发生氧再生反应:
CO₂(g)+ 2H₂O(g) CH₄(g)+2O₂(g)△H₁=
(4)恒压条件时，按投料，进行氧再生反应，测得不同温度下平衡时体系中各物质浓度的关系如图。

350℃时，A点的平衡常数为______(填计算结果)。为提高CO₂的转化率，除改变温度外，还可采取的措施为____________。
(5)氧再生反应可以通过酸性条件下半导体光催化转化实现；反应机理如图所示：

①光催化CO₂转化为CH₄的阴极方程式为__________________。
②催化剂的催化效率和CH₄的生成速率随温度的变化关系如图所示。300℃到400℃之间，CH₄生成速率加快的原因是_____________。

6 . 2022年北京冬奥会首次采用氢能作为火炬燃料，体现绿色奥运理念。工业上利用天然气制备氢气，还能得到乙烯、乙炔等化工产品，有关反应原理如下：
反应1：2CH₄(g)C₂H₂(g)+3H₂(g) ΔH₁
反应2：2CH₄(g)C₂H₄(g)+2H₂(g) ΔH₂
请回答下列问题：
(1)已知几种物质的燃烧热(ΔH)数据如下：

物质	CH4(g)	C2H2(g)	C2H4(g)	H2(g)
燃烧热(ΔH)/(kJ/mol)	-890.3	-1299.5	-1411.0	-285.8

①写出表示C₂H₂(g)燃烧热的热化学方程式：_______。
②上述反应中，ΔH₁-ΔH₂=_______kJ·mol^-1。
③已知反应1的ΔS=+220.2 J·mol^-1·K^-1，则下列所给温度能使该反应自发进行的是_______(填标号)。
A．0℃               B．25℃               C．1250℃            D．2 000℃
(2)在恒温恒容密闭容器中充入适量CH₄发生上述反应1和反应2，下列情况不能说明上述反应达到平衡状态的是_______(填字母)。

A．气体总压强不随时间变化	B．气体密度不随时间变化
C．气体平均摩尔质量不随时间变化	D．H2体积分数不随时间变化

(3)2CH₄(g)C₂H₂(g)+3H₂(g)的速率方程为v_正=k_正c²(CH₄)，v_逆=k_逆c(C₂H₂)·c³(H₂)(k_正、k_逆为正、逆反应速率常数，与温度有关)。其他条件相同，T₁℃达到平衡时k_正=1.5k_逆，T₂℃达到平衡时k_正=3. 0k_逆。由此推知，T₁_______T₂(填“＞”“＜”或“=”)。
(4)一定温度下，在总压强保持恒定为121 kPa时，向某密闭容器中充入CH₄和N₂组成的混合气体( N₂不参与反应)，测得CH₄的平衡转化率与通入气体中CH₄的物质的量分数的关系如图所示。                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    

①图中随着通入气体中CH₄的物质的量分数的增大，甲烷的平衡转化率降低的主要原因是_______。
②已知M点乙炔的选择性为75% [乙炔的选择性=×100%]。该温度下，反应2的平衡常数K_p=_______kPa(结果保留2位有效数字，K_p是以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。

7 . 对的资源化利用可以获得重要的化工产品和燃料，回答下列问题：
(1)已知①   
②   
写出与反应生成和的热化学方程式为_______。
(2)经催化加氢可合成烯烃：   ，在0.1MPa时，按投料，如图所示为不同温度(T)下，平衡时四种气态物质的物质的量(n)关系。

①该反应的_______0(填“>”或“<”)。
②曲线c表示的物质为_______(用化学式表示)。
③为提高的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施_______(答出一条即可)。
(3)和制备甲醇反应方程式   ，某温度下，将和充入体积不变的2L密闭容器中，初始总压为8MPa，发生上述反应，测得不同时刻反应后与反应前的压强关系如下表：

时间/h	1	2	3	4	5
	0.92	0.85	0.79	0.75	0.75

①用表示前2h的平均反应速率_______。
②该条件下的分压平衡常数为_______(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
③若该条件下，，其中、为仅与温度有关的速率常数，_______(填数值)；若将温度升高，则反应速率增大的倍数；_______(填“>”、“<”或“=”)。

8 . 合成氨的反应对人类解决粮食问题贡献巨大，德国化学家F.Haber因合成氨而获得诺贝尔奖。合成氨反应热化学方程式如下：N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g) △H=-92.4kJ/mol
(1)已知N₂(g)+3H₂(g)2NH₃(g)不加入催化剂时正反应的活化能为326kJ/mol，则该反应逆反应的活化能为_______kJ/mol。
(2)已知N₂(g)+O₂(g)=2NO(g) △H=+180kJ/mol
H₂的燃烧热△H=-285.8kJ/mol
则NH₃(g)+O₂(g)=NO(g)+H₂O(l) △H=_______kJ/mol。
(3)一定温度下，向恒容的密闭容器中充入一定量的N₂和H₂发生反应，测得各组分浓度随时间变化如图所示。

①表示c(H₂)变化的曲线是_______(填“曲线A”“曲线B”或“曲线C”)。
②0~t₀时用NH₃表示的化学反应速率为v(NH₃)=_______mol·L^-1·min^-1。
③下列能说明该反应达到平衡状态的是_______(填标号)。
A.容器中混合气体的密度不随时间变化
B.容器中的n(N₂)与n(H₂)的比值不随时间变化
C.断裂3molH-H的同时断裂6molN-H键
D.3v_正(H₂)=2v_逆(NH₃)
(4)合成氨反应在某催化剂条件下的相对能量-反应历程如图所示(ad为吸附态)：

①该过程中含氮的中间产物有_______种(填数字)。
②活化能最大的那一步基元反应方程式为_______。
③下列说法正确的是_______(填标号)。
A.最后一步NH₃(ad)变为NH₃(g)为吸热过程。
B.催化剂参与反应，但不改变合成氨反应的△H
C.催化剂和升温都能降低反应的活化能，加快合成氨的反应速率
D.使用催化剂和压缩容器体积加压都能增大活化分子百分数，加快合成氨反应速率

9 . 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：①       ；
②       。
若的逆反应活化能为，则其正反应活化能为_______ (用含a的代数式表示)。
(2)氢气选择性催化还原NO是一种比还原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图：

①Pt原子表面上发生的反应除、外还有_______。
②已知在HY载体表面发生反应的NO、的物质的量之比为1：1，补充并配平下列离子方程式：_______。_______
(3)在密闭容器中充入4mol NO和5mol ，发生反应：       。平衡时NO的体积分数随温度、压强的变化关系如图。

①下列物理量中，图中d点大于b点的是_______(填字母)。
A.正反应速率               B.逆反应速率                  C.(g)的浓度          D.对应温度的平衡常数
②c点NO的平衡转化率为_______。
③若在M点对反应容器升温的同时扩大容器体积使体系压强减小，重新达到的平衡状态可能是图中a、b、c、d中的点。_______
(4)T℃时，向容积为2L的恒容容器中充入0.4mol NO、0.8mol ，发生反应：，体系的总压强p随时间t的变化如下表所示：

t/min	0	10	20	30	40
p/kPa	240	226	216	210	210

①0～20min内该反应的平均反应速率_______。
②该温度下反应的平衡常数_______(用平衡分压代替平衡浓度，平衡分压=总压×物质的量分数，列出计算式即可)。

10 . 清洁能源的综合利用可有效降低碳排放，是实现“碳中和、碳达峰”的重要途径。
(1)以环己烷为原料通过芳构化反应生产苯，同时可获取氢气。图甲是该反应过程中几种物质间的能量关系。

芳构化反应：(g)→(g)+3H₂(g) _______kJ/mol。
(2)和合成乙醇反应为：。将等物质的量的和充入一刚性容器中，测得平衡时的体积分数随温度和压强的关系如图乙。

①压强P₁_______P₂(填“>”“=”或“<”，下同)，a、b两点的平衡常数Ka_______Kb。
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)，为探究m、n两种催化剂的催化效能，进行了实验探究，依据实验数据获得图丙曲线。

在m催化剂作用下，该反应的活化能_______J/mol。从图中信息获知催化效能较高的催化剂是_______(填“m”或“n”)，判断理由是_______。
(3)和CO合成甲烷反应为：。T℃将等物质的量CO和H₂充入恒压(200KPa)的密闭容器中。已知逆反应速率，其中p为分压，该温度下。反应达平衡时测得v_正=。CO的平衡转化率为_______，该温度下反应的Kp=_______(用组分的分压计算的平衡常数)。