高考题型突破南方凤凰台2016高考化学二轮复习配套化学反应原理综合题型研究 61页

微专题十三　化学反应原理综合题型研究 ‎【知识网络】‎ ‎ (本专题对应学生用书第7383页)‎ ‎【能力展示】‎ 能力展示 ‎1．(2011·新课标Ⅰ卷)科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热ΔH分别为-285.8 kJ·mol-1、-283.0 kJ·mol-1和-726.5 kJ·mol-1。请回答下列问题：‎ ‎(1) 用太阳能分解10 mol水消耗的能量是　　　　kJ。‎ ‎(2) 甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为　 。‎ ‎(3) 在容积为2 L的密闭容器中，由CO2和H2合成甲醇，在其他条件不变的情况下，考察温度对反应的影响，实验结果如下图所示(注：T1、T2均大于300 ℃)。‎ 下列说法正确的是　　　　(填序号)。‎ ‎①温度为T1时，从反应开始到平衡，生成甲醇的平均速率为v(CH3OH)= mol·L-1·min-1‎ ‎②该反应在T1时的平衡常数比T2时的小 ‎③该反应为放热反应 ‎④处于A点的反应体系从T1变到T2，达到平衡时增大 ‎(4) 在T1温度时，将1 mol CO2和3 mol H2充入一密闭恒容容器中，充分反应达到平衡后，若CO2的转化率为α，则平衡时容器内的压强与起始压强之比为　　　　。‎ ‎(5) 在直接以甲醇为燃料的电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为　 、 ‎ 正极的反应式为　 。‎ 理想状态下，该燃料电池消耗1 mol甲醇所能产生的最大电能为702.1 kJ，则该燃料电池的理论效率为　　　　(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比)。‎ ‎〖答案〗(1) 2 858‎ ‎ (2) CH3OH(l)+O2(g)CO(g)+2H2O(l)‎ ΔH=-443.5 kJ·mol-1‎ ‎ (3) ③④‎ ‎ (4) 1-‎ ‎ (5) 答案2CH3OH+2H2O-12e-2CO2↑+12H+‎ ‎3O2+12H++12e-6H2O　96.6%‎ ‎〖解析〗(1) 由题所给信息可知：‎ H2(g)+O2(g)H2O(l)‎ ΔH=-285.8 kJ·mol-1　①‎ CO(g)+O2(g)CO2(g)‎ ΔH=-283.0 kJ·mol-1　 ②‎ CH3OH(l)+O2(g)CO2(g)+2H2O(l)‎ ΔH=-726.5 kJ·mol-1　③‎ 由方程①可知，H2O(l)H2(g)+O2(g)　ΔH=+285.8 kJ·mol-1，故分解10 mol水需要吸收2 858 kJ的能量。‎ ‎(2) ③-②即可得到目标反应：CH3OH(l)+O2(g)CO(g)+2H2O(l)　ΔH=-443.5 kJ·mol-1。‎ ‎(3) CO2和H2合成甲醇的化学方程式为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，由图像可知B点先达到平衡，因此温度T2>T1，温度高平衡时甲醇的物质的量反而低，说明正反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，不利于甲醇的生成，平衡常数减小，即②错、③正确；温度为T1时，从反应开始到平衡，生成甲醇的物质的量为nA mol，此时甲醇的物质的量浓度为 mol·L-1，所以生成甲醇的平均速率为v(CH3OH)= mol·L-1·min-1，①错；因为温度T2>T1，所以A点的反应体系从T1变到T2时，平衡会逆向移动，即n(CH3OH)减小而n(H2)增大，④正确。‎ ‎(4)　　　　CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)‎ 起始/mol：　　 1　　　　 3　　　 0　　　　　 0‎ 转化/mol： α　　　　 3α　　　 α　　　　　 α 平衡/mol：　 1-α　　 3-3α　　　 α　　　　 α 所以平衡时压强与起始压强之比为(4-2α)∶4 =(2-α)∶2。‎ ‎(5) 在甲醇燃料电池中，甲醇失去电子，氧气得到电子，所以负极的电极反应式为2CH3OH-12e-+2H2O2CO2↑+12H+ ，正极的电极反应式为3O2+12e-+12H+6H2O；甲醇的燃烧热是-726.5 kJ·mol-1，所以该燃料电池的理论效率为×100%=96.6%。‎ ‎2．(2012·新课标Ⅰ卷)‎ Ⅰ. (26题节选)与MnO2-Zn电池类似，K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，该电池总反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。‎ Ⅱ.(27题节选)光气(COCl2)在塑料、制革、制药等工业中有许多用途，工业上采用高温下将CO与Cl2在活性炭催化下合成。‎ ‎(1) 工业上利用天然气(主要成分为CH4)与CO2进行高温重整制备CO，已知CH4、H2和CO的燃烧热(ΔH)分别为-890.3 kJ·mol-1、-285.8 kJ·mol-1和-283.0 kJ·mol-1，则生成1 m3(标准状况)CO所需热量为　　　　。‎ ‎(2) COCl2的分解反应为COCl2(g)Cl2(g)+CO(g) ΔH=+108 kJ·mol-1。反应体系达到平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化如下图所示(第10 min到14 min的COCl2浓度变化曲线未示出)。‎ ‎①计算反应在第8 min时的平衡常数K=　 。‎ ‎②比较第2 min反应温度T(2)与第8 min反应温度T(8)的高低：T(2)　　　　(填“<”、“>”或“=”)T(8)。‎ ‎③若12 min时反应于温度T(8)下重新达到平衡，此时c(COCl2)=　　　　mol·L-1。‎ ‎④比较产物CO在2~3 min、5~6 min和12~13 min时平均反应速率[平均反应速率分别以v(23)、v(56)、v(1213)表示]的大小：　　　　　　　　　　　　。‎ ‎⑤比较反应物COCl2在5~6 min和15~16 min时平均反应速率的大小：v(5~6)　　　　(填“<”、“>”或“=”)v(15~16)，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。‎ ‎〖答案〗Ⅰ. Fe+3e-+4H2OFe(OH)3↓+5OH-‎ ‎2Fe+8H2O+3Zn2Fe(OH)3+3Zn(OH)2+4OH-‎ Ⅱ. (1) 5.52×103 kJ ‎(2) ①0.234　②<　③0.031　④v(5~6)>v(2~3)=v(12-13)　⑤>　在相同温度时，该反应的反应物浓度越高，反应速率越大 ‎〖解析〗Ⅰ. 正极发生得电子的还原反应，碱性条件下，Fe变成Fe(OH)3，得到3个电子，根据电荷守恒，后面加5个OH-，依据H原子守恒，前面加4个H2O，即可得到正极的电极反应式为Fe+3e-+4H2OFe(OH)3↓+5OH-　①；负极反应式为Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2　②，根据得失电子守恒，①×2+②×3即可得到电池总反应式。‎ Ⅱ. (1) 根据燃烧热概念可以写出：‎ ‎①CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)‎ ΔH=-890.3 kJ·mol-1‎ ‎②H2(g)+O2(g)H2O(l)‎ ΔH=-285.8 kJ·mol-1 ‎ ‎③CO(g)+O2(g)CO2(g)‎ ΔH=-283.0 kJ·mol-1‎ ‎①-②×2-③×2，即可得到目标反应：CH4(g)+ CO2(g)2CO(g)+2H2(g)　ΔH=+247.3 kJ·mol-1，生成1 m3 CO所需热量为×247.3 kJ·mol-1×≈5 520 kJ。‎ ‎(2) ①c(Cl2)=0.11 mol·L-1、c(CO)=0.085 mol·L-1、c(COCl2)=0.04 mol·L-1，代入K计算公式即可得到答案。②第4 min时，Cl2与CO的浓度均增大，再结合此反应正向吸热，故第4 min改变的条件一定是升高温度，故T(2)v(15~16)；应从影响反应速率的因素入手分析，由图像可知4~18 min温度相同，只能从浓度角度分析。‎ ‎3．(2013·新课标Ⅰ卷)二甲醚(CH3OCH3)是无色气体，可作为一种新型能源。由合成气(组成为H2、CO和少量CO2)直接制备二甲醚，其中主要过程包括下列四个反应：‎ 甲醇合成反应：‎ ‎①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)‎ ΔH1=-90.1 kJ·mol-1‎ ‎②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)‎ ΔH2=-49.0 kJ·mol-1‎ 水煤气变换反应：‎ ‎③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)‎ ΔH3=-41.1 kJ·mol-1‎ 二甲醚合成反应：‎ ‎④2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ‎ ΔH4=-24.5 kJ·mol-1‎ 回答下列问题：‎ ‎(1) 分析二甲醚合成反应④对CO转化率的影响：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。‎ ‎(2) 由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。根据化学反应原理，分析增加压强对直接制备二甲醚的反应的影响：　 。‎ ‎(3) 有研究者在催化剂(含Cu-Zn-Al-O和Al2O3)、压强在5.0 MPa条件下，由H2和CO直接制备二甲醚，结果如下图所示。其中CO转化率随温度升高而降低的原因是　 。‎ ‎(4) 二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃料电池(5.93 kW·h·kg-1)。若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生　 　　个电子的电量，该电池理论输出电压为1.20 V，能量密度E=　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(列式计算，能量密度=，1 kW·h=3.6×106 J)。‎ ‎〖答案〗(1) 消耗甲醇，促进甲醇合成反应①平衡向右移动，CO转化率增大；生成的水通过水煤气变换反应③消耗部分CO ‎(2) 2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O　ΔH=-204.7 kJ·mol-1　该反应分子数减少，压强增加使平衡右移，CO和H2转化率增大，CH3OCH3产率增加；压强增加，反应速率加快 ‎(3) 反应放热，温度升高，平衡左移 ‎(4) CH3OCH3-12e-+3H2O2CO2↑+12H+　12‎ ‎÷(3.6×106 J·kW-1·h-1)=8.39 kW·h·kg-1‎ ‎〖解析〗(1) 消耗甲醇，促进甲醇合成反应①平衡向右移动，CO转化率增大；生成的水通过水煤气变换反应③消耗部分CO。(2) 根据盖斯定律，①×2+④即可得到目标反应：2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)　ΔH=-204.7 kJ·mol-1。根据化学反应原理，增加压强对直接制备二甲醚的反应的影响应该从对反应速率和平衡的影响两方面答题：‎ 该反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，CH3OCH3产率增加；压强增大，反应速率加快。‎ ‎(3) 对转化率的影响应该从平衡移动角度答题：该反应的正反应是放热反应，温度升高，平衡逆向移动。‎ ‎(4) 在酸性条件下，二甲醚直接燃料电池的负极反应是二甲醚失去电子，根据化合物化合价代数和为0的原则二甲醚中碳元素的化合价为-2价，CO2中碳元素的化合价为+4价，化合价升高了6，二甲醚分子中有两个碳原子，一个二甲醚分子失去12个电子；酸性电池，CH3OCH3失去12e-变成CO2，根据O守恒，酸性介质中H2O提供O，生成H+，配平即可。根据能量密度公式：‎ E=÷(3.6×106 J·kW-1·h-1)=8.39 kW·h·kg-1。‎ ‎4．(2014·新课标Ⅰ卷)‎ Ⅰ. (27题节选)(H3PO2)也可以通过电解的方法制备。工作原理如下图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。‎ ‎(1) 写出阳极的电极反应式：　 。‎ ‎(2) 分析产品室可得到H3PO2的原因：　 。‎ ‎(3) 早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2，将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室，其缺点是产品中混有　　　　杂质，该杂质产生的原因是　 。‎ Ⅱ. (28题节选)乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯气相直接水合法或乙烯间接水合法生产。‎ ‎(1) 已知：‎ 甲醇脱水反应2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)　ΔH1=-23.9 kJ·mol-1　①‎ 甲醇制烯烃反应2CH3OH(g)C2H4 (g)+2H2O(g)　ΔH2=-29.1 kJ·mol-1　②‎ 乙醇异构化反应CH3CH2OH(g)CH3OCH3(g)　ΔH3=+50.7 kJ·mol-1　③‎ 则乙烯气相直接水合反应C2H4 (g)+H2O(g)C2H5OH(g)的ΔH=　　　　 kJ·mol-1。‎ ‎(2) 下图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系[其中n(H2O)∶n(C2H4)=1∶1]。‎ ‎①列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数Kp=　　　　　　(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。‎ ‎②图中压强p1、p2、p3、p4的大小顺序为　　　　　　　　　，理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。‎ ‎③气相直接水合法常采用的工艺条件为：磷酸/硅藻土为催化剂，反应温度290 ℃，压强6.9 MPa，n(H2O)∶n(C2H4)=0.6∶1。乙烯的转化率为5%，若要进一步提高乙烯的转化率，除了可以适当改变反应温度和压强外，还可以采取的措施有　　　　　　　　　　、　 。‎ ‎〖答案〗Ⅰ.(1) 2H2O-4e-O2↑+4H+‎ ‎(2) 由于阳极室OH-放电，造成H+浓度增大，穿过阳膜扩散至产品室，而原料室中的H2P穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2‎ ‎(3) H3PO4(或P)　H2P或H3PO2被氧化 Ⅱ.(1) -45.5‎ ‎(2) ① 0.07　②p1”、“<”或“=”)。‎ ‎②达到平衡时N2的浓度：c(N2)甲　　　　c(N2)乙　　　　c(N2)丙(填“>”、“<”或“=”)。‎ ‎③对甲、乙、丙三容器的描述，以下说法正确的是　　　　(填字母)。‎ A. 乙容器气体密度不再变化时，说明此反应已达到平衡状态 B. 在甲中充入稀有气体He，化学反应速率加快 C. 向甲容器中充入氨气，正反应速率减小，逆反应速率增大 D. 丙容器温度不再变化时说明已达平衡状态 ‎(3) 氨气通入如图2电解装置可以辅助生产NH4NO3，该电解池的阴极反应式为　 。‎ 图1‎ 图2‎ ‎〖答案〗(1) 2N2H4(g)+N2O4(g)3N2(g)+4H2O(g)‎ ΔH=-(a-c+2b) kJ·mol-1‎ ‎(2) ①=　>　②>　<　③CD ‎(3) NO+5e-+6H+N+H2O ‎〖解析〗(1) 根据盖斯定律可知②×2-①-③得2N2H4(g)+N2O4(g)3N2(g)+4H2O(g)　ΔH=-(a-c+2b)kJ·mol-1。‎ ‎(2) ①甲、乙容器温度不变，平衡常数不变，丙容器绝热，温度升高平衡逆向进行，平衡常数减小，故K甲=K乙>K丙。②甲容器在反应过程中保持压强不变，故容器体积减小，氮气的浓度增大；乙容器保持体积不变，随着反应的进行，氮气的浓度减小；丙容器绝热，温度升高平衡逆向进行。故达到平衡时N2的浓度：c(N2)甲>c(N2)乙0‎ ‎①一定条件下CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如下图。则p1　　　　(填“<”、“>”或“=”，下同)p2。A、B、C三点处对应平衡常数(KA、KB、KC)的大小顺序为　 。‎ ‎②100 ℃时，将1 mol CH4和2 mol H2O通入容积为1 L的定容密闭容器中发生反应，能说明该反应已经达到平衡状态的是　　　　(填字母)。‎ a. 容器的压强恒定 b. 容器内气体密度恒定 c. 3v正(CH4)=v逆(H2)‎ d. 单位时间内消耗0.1 mol CH4的同时生成0.3 mol H2‎ ‎(3) 甲醇燃料电池(简称DMFC)由于结构简单、能量转化率高、对环境无污染，可作为常规能源的替代品而越来越受到关注。DMFC工作原理如下图所示。通入a气体的电极是原电池的　　　　(填“正”或“负”)极，其电极反应式为　 。‎ ‎(4) 某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图所示U形管中氯化钠溶液的体积为800 mL。闭合K后，若每个电池甲烷用量均为0.224 L(标准状况)，且反应完全，则理论上通过电解池的电量为　 　　　　　　　　　　　　(列式计算。法拉第常数F=9.65×104 C·mol-1)，若产生的气体全部逸出，电解后溶液混合均匀，电解后U形管中溶液的pH为　 。‎ ‎〖答案〗(1) CH3OH(l)+O2(g)CO(g)+2H2O(l)‎ ΔH=-442 kJ·mol-1‎ ‎(2) ①<　KAp2时，在CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)反应中，生成物的气体体积大于反应物，‎ 压强增大时平衡逆向移动，故p1K时，反应逆向进行，此时v(逆)>v(正)；‎ Q v(逆)。‎ ‎[等效平衡的含义与应用]‎ ‎1. 三种等效平衡模型 等效模型 实例 起始投料 平衡时等量 备注 恒温恒容系数不等 N2+3H22NH3‎ 甲：1 mol N2+3 mol H2‎ 乙：2 mol NH3‎ ‎(转化为同种物质完全等同)‎ 两容器中各组分的n、c、w等同 α(N2)+α(NH3)=1‎ 恒温恒容系数相等 I2+H22HI 甲：1 mol I2+1 mol H2‎ 乙：2 mol I2+2 mol H2(或4 mol HI) (成比例)‎ 两容器中各组分w等同，n、c成倍数关系 恒温恒压 N2+3H22NH3‎ 甲：1 mol N2+3 mol H2‎ 乙：2 mol N2+6 mol H2‎ 两容器中各组分w、c等同，n ‎ (或4 mol NH3)(成比例)‎ 成倍数关系 ‎2. 等效平衡的应用 ‎(1) 同一反应，向两容器中充入不同反应物或生成物时，首先转化为同种物质，再结合等效平衡的模型解题。‎ 例如：T1 ℃，向2 L的恒容密闭容器中充入7.6 mol NO和3.8 mol O2，发生反应①2NO(g)+O2(g)2NO2(g)、②2NO2(g)N2O4(g)，达到平衡时，测得c(NO2)=1.5 mol·L-1，c(N2O4)=0.9 mol·L-1。若起始时向该容器中充入3.6 mol NO2和2.0 mol N2O4， T1 ℃达到平衡时，N2O4的转化率为 　　　　　。‎ 分析：若将3.6 mol NO2和2.0 mol N2O4转化为NO和O2，则相当于7.6 mol NO和3.8 mol O2，所以两个平衡是等效的，因而达到平衡时容器中c(N2O4)=0.9 mol·L-1，起始时c(N2O4)=1.0 mol·L-1，因而N2O4的转化率为10%。‎ ‎(2) 不符合等效平衡的，先建立等效平衡，再回归题意。‎ ‎①两个体积均为1 L的恒温恒容密闭容器甲和乙，向甲中充入1 mol N2和3 mol H2，向乙中充入2 mol N2和6 mol H2，在相同温度下均达到平衡，比较两平衡体系中某些组分的物质的量、物质的量浓度、百分含量的大小。‎ 分析：对于乙容器，可以先将其体积扩大2倍，得到与甲等效的平衡丙(建立等效模型)，再将丙的体积缩小为(回归题意)。如下图所示：‎ 达到平衡时，甲和丙中各组分的百分含量相等；丙中各组分的物质的量是甲中的两倍；甲和丙各组分的浓度相等。‎ 丙乙，体积变为原来的，即增大压强，平衡正向移动。所以达到平衡时，甲和乙的平衡混合物中：乙中NH3的百分含量大于甲，乙中N2的百分含量小于甲；n(NH3)乙>2n(NH3)甲，n(N2)乙<2n(N2)甲 ；c(NH3)乙>2c(NH3)甲，c(N2)乙<2c(N2)甲。‎ ‎②现有两个体积相同的恒温密闭容器Ⅰ、Ⅱ按如下图所示投料，并在400 ℃条件下开始反应2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g)，一段时间后两容器中均达到平衡，比较两平衡体系中反应物的转化率、百分含量等。‎ 分析：先让Ⅰ和Ⅱ一样恒温恒压，则Ⅰ和Ⅱ中达到的平衡完全等同(建立等效模型)；恒压时，随反应进行，体积增大，然后再将Ⅰ复原(压缩体积)(回归题意)，即增大压强，平衡逆向移动。所以平衡混合物中SO3的百分含量：Ⅰ>Ⅱ；达到平衡时反应物的转化率：Ⅰ<Ⅱ。‎ ‎[如何分析试题中的有关化学平衡的陌生图像(举例说明)]‎ ‎1. 根据图像选择反应最佳条件 ‎①采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu-Mn的合金)，利用CO和H2制备二甲醚(DME)。‎ 主反应：2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)‎ 副反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)‎ CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)‎ 观察下图回答问题：催化剂中约为　　　　时最有利于二甲醚的合成。‎ 图像分析：分清主次反应，主反应相关曲线先增后减，非常明显的拐点，选择性和转化率最高最有利于合成，所以答案是2.0。‎ ‎②氨气制取尿素[CO(NH2)2]的合成塔中发生反应：2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(l)+H2O(g)。‎ 下图为合成塔中不同氨碳比a [] 和水碳比b[]时二氧化碳转化率(α)。b宜控制在　　　　(填字母)范围内。‎ A.0.6~0.7　　　B.1~1.1　　　C.1.5~1.6‎ a宜控制在4.0左右，理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。‎ 图像分析：控制变量，作垂直于横轴的一条直线交三条曲线于三点，转化率越高越好，所以选择A。选择最佳氨碳比，可看最上面曲线的走势，整体增加，曲线先陡后平(略上升)，依然选择拐点，当氨碳比大于4.0时，增大氨气的量CO2转化率增加不大，但生产成本提高了；氨碳比太小，CO2转化率低。‎ ‎2. 根据图像结合相关原理解释某种现象产生的原因 ‎①以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如下图所示。250300 ℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。‎ 图像分析：两根曲线注意看清每个曲线对应的条件，分析两个量之间内在的联系。这里涉及影响反应速率的两个因素：催化剂和温度，弄清影响因素即可。所以，250300 ‎ ‎℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是温度超过250 ℃时，催化剂的催化效率降低。‎ ‎②已知H2S高温热分解制H2的反应如下：‎ H2S(g)H2(g)+S(g)‎ 在恒容密闭容器中，控制不同温度进行H2S的分解实验。以H2S的起始浓度均为c mol·L-1测定H2S的转化率，结果如下图所示。图中a为H2S的平衡转化率与温度的关系曲线，b曲线表示不同温度下反应经过相同时间且未达到化学平衡时H2S的转化率。请说明随温度的升高，曲线b向曲线a逼近的原因：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。‎ 图像分析：弄清两根曲线表示的含义，温度低时，H2S转化率相差较大，温度高时，H2S转化率几乎相等。说明温度高时，在该段时间里已经达到平衡，因而原因可以表示为：温度升高，反应速率加快，达到平衡所需的时间缩短，故曲线b向曲线a靠近。‎ ‎③6NO(g)+4NH3(g)5N2(g)+6H2O(g)　ΔH=-1807.0 kJ·mol-1；NO和NH3在Ag2O催化剂表面的反应活性随温度的变化曲线见下图。‎ 随着反应温度的进一步升高，在有氧的条件下NO的转化率明显下降的可能原因是　 。‎ 图像分析：可逆反应转化率的变化一般可以从平衡移动的角度去分析，该反应是放热反应，升高温度反应更有利于向逆反应方向进行。‎ ‎3. 根据图像推断反应方程式及相关信息 ‎①为了减少空气中的CO2，目前捕碳技术在降低温室气体排放中具有重要的作用，捕碳剂常用(NH4)2CO3，反应为(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)2NH4HCO3(aq)　ΔH。为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响，在某温度T1下，将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO2气体(用氮气作为稀释剂)，在t时刻，测得容器中CO2气体的浓度。然后分别在温度为T2、T3、T4、T5下，保持其他初始实验条件不变，重复上述实验，经过相同时间测得CO2气体浓度，其关系如下图，则ΔH　　　　(填“>”、“=”或“<”)0。‎ 图像分析：根据可逆反应的特征，准确确定平衡点。温度越高反应速率越快，达到平衡所需的时间越短，在相等时间内，CO2浓度最低的点应该是平衡点。T3往后，温度升高，CO2浓度增大，平衡逆向移动，逆反应吸热，正反应放热。‎ ‎②NO直接催化分解(生成N2与O2)也是一种脱硝途径。在不同条件下，NO的分解产物不同。在高压下，NO在40 ℃下分解生成两种化合物，体系中各组分物质的量随时间变化曲线如下图所示。写出Y和Z的化学式：　　　　　　　　。‎ 图像分析：根据题意结合图像可知，3 mol NO分解后得到1 mol Y和1 mol Z(Y和Z均为氮的氧化物)，故Y和Z分别为N2O和NO2。‎ ‎[化学平衡移动与转化率的关系]‎ 可逆反应 改变条件 平衡移动方向 反应物转化率 备注 A+BC 增大A 正向移动 α(B)增大，‎ 的浓度 α(A)减小 AB+C 增大A 的浓度 正向移动 α(A)减小 实际是考虑 压强影响 ‎2AB+C 增大A 的浓度 正向移动 α(A)不变 ‎3AB+C 增大A 的浓度 正向移动 α(A)增大 ‎　　其他情况下，一般来说，平衡正向移动，反应物转化率增大。‎ 原电池与电解池 ‎(一) 近三年全国各地高考题中陌生电池示意图汇总及分析 ‎1. 基础原电池：该类电池尽管看起来陌生，但电池中有活泼的金属(如Na、Mg、Ca)，该金属失电子作负极，电解质溶液中的某种阳离子(如Ni2+)或某种常见氧化剂(如H2O2、PbSO4)得电子，在正极反应。如：‎ ‎2. 燃料电池：此类电池中，一般由O2在正极得电子，负极由可燃物(如CO、H2、有机物等)失去电子，一般情况下，有机物中的碳变为+4价的CO2或C。此类电池需关注介质环境。如：‎ ΔH计算及热化学方程式书写 ‎ 典题演示1　(1) (2015·安徽高考节选)NaBH4(s)与H2O(l)反应生成NaBO2(s)和H2(g)。在25 ℃、101 kPa下，已知每消耗3.8 g NaBH4(s)放热21.6 kJ，该反应的热化学方程式是　 。‎ ‎(2) (2015·福建高考节选)已知：‎ Al2O3(s)+3C(s)2Al(s)+3CO(g)‎ ΔH1=+1344.1 kJ·mo ‎2AlCl3(g)2Al(s)+3Cl2(g)‎ ΔH2=+1169.2 kJ·mol-1‎ 由Al2O3、C和Cl2反应生成AlCl3的热化学方程式为　 。‎ ‎〖答案〗(1) NaBH4(s)+2H2O(l)NaBO2(s)+4H2(g)　ΔH=-216.0 kJ·mol-1‎ ‎(2) Al2O3(s)+3C(s)+3Cl2(g)2AlCl3(g)+3CO(g)　ΔH=+174.9 kJ·mol-1‎ ‎〖解析〗(1) n(NaBH4)==0.1 mol，在25 ℃、101 kPa下，每消耗0.1 mol NaBH4(s)放热21.6 kJ，则消耗1 mol NaBH4放热216.0 kJ，据此书写热化学方程式。‎ ‎(2) 根据盖斯定律，将第一个方程式减去第二个方程式即可得：Al2O3(s)+3C(s)+3Cl2(g)2AlCl3(g)+3CO(g) 　ΔH=(+1344.1 kJ·mol-1)-(+1169.2 kJ·mo)=+174.9 kJ·mol-1‎ ‎ 变式训练1　(1) (2015·浙江高考节选)乙苯催化脱氢制苯乙烯的反应如下：‎ 已知：‎ 化学键 C—H C—C H—H 键能/kJ·mol-1‎ ‎412‎ ‎348‎ ‎612‎ ‎436‎ 计算上述反应的ΔH=　　　　　　 kJ·mo。‎ ‎(2) (2015·海南高考节选)由N2O和NO反应生成N2和NO2的能量变化如下图所示，若生成1 mol N2，其ΔH=　　　　　　kJ·mol-1。‎ ‎〖答案〗(1) 124　(2) -139‎ ‎〖解析〗(1) 反应热=反应物总键能-生成物总键能，由有机物的结构可知，应是—CH2CH3中总键能与、H2总键能之差，故ΔH=(5×412+348-3×412-612-436) kJ·mo=124 kJ·mol-1。(2) 由图可知，此反应反应物总能量高于生成物，ΔH=(209-348)kJ·mol-1=-139 kJ·mo。‎ 化学反应速率与化学平衡 典题演示2　某温度下进行反应：COCl2(g)Cl2(g)+CO(g)，向2.0 L恒容密闭容器中充入1.0 mol COCl2(g)，经过一段时间后达到平衡。反应过程中测得的有关数据见下表：‎ t/s ‎0‎ ‎2‎ ‎4‎ ‎6‎ ‎8‎ n(Cl2)/mol ‎0‎ ‎0.30‎ ‎0.39‎ ‎0.40‎ ‎0.40‎ ‎(1) 0~2 s内，v(Cl2)=　　　　　　　　。‎ ‎(2) 保持其他条件不变，升高温度，平衡时c(Cl2)=0.22 mol·L-1，则反应的ΔH　　　　(填“>”、“<”或“=”)0。‎ ‎(3) 该温度下，此反应的平衡常数K=　　　　　；若在2 L恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器中进行该反应，则该反应K将　　　　　(填“增大”、“减小”或“不变”)。‎ ‎(4) 保持其他条件不变，起始时向容器中充入1.2 mol COCl2、0.60 mol Cl2和0.60 mol CO，反应达到平衡前的速率：v(正)　　　　(填“>”、“<”或“=”)v(逆)。‎ ‎(5) 若起始时向该容器中充入2.0 mol COCl2(g)，经过一段时间后达到平衡，n(Cl2)　　　　(填“>”、“<”或“=”)0.8 mol。‎ ‎(6) 保持其他条件不变，起始向容器中充入1.0 mol Cl2和1.2 mol CO，达到平衡时，Cl2的转化率　　　　(填“>”、“<”或“=”)60%。‎ ‎(7) 若该反应是在恒温恒压下进行，则达到平衡时反应物的转化率将　　　　(填“>”、“<”或“=”)40%。‎ ‎〖答案〗(1) 0.075 mol·L-1·s-1　(2) >　(3) 0.133　减小　(4) <　(5) <　(6) >　(7) >‎ ‎〖解析〗(1) v(Cl2)==0.075 mol·L-1·s-1。(2) 原平衡，c(Cl2)==0.2 mol·L-1，温度升高，c(Cl2)=0.22 mol·L-1，说明平衡正向移动，正反应吸热。‎ ‎(3) 　　　　　　COCl2(g)Cl2(g)+CO(g)‎ 起始/mol·L-1：　 0.50　　　 0　　 0‎ 转化/mol·L-1：　 0.20　　 0.20　 0.20‎ 平衡/mol·L-1： 0.30　　 0.20　 0.20‎ K==0.133‎ 因为正反应是吸热反应，随着反应的进行，温度降低，平衡逆向移动，K减小。‎ ‎(4) Q==0.15>K，反应逆向进行。‎ ‎(5) 若起始充入2.0 mol COCl2(g)，体积扩大2倍，则达到平衡时n(Cl2)=0.8 mol，压回原体积，即增大压强，平衡逆向移动，n(Cl2)减小。‎ ‎(6) 若充入1.0 mol Cl2和1.0 mol CO，则与原平衡等效，达到平衡时，Cl2的转化率等于60%，现在是充了1.0 mol Cl2和1.2 mol CO，多充入CO，则Cl2的转化率增大。‎ ‎(7) 恒温恒容的容器中，随着反应的进行，压强增大，平衡逆向移动，转化率减小。所以恒温恒压的容器中转化率大些。‎ ‎ 变式训练2　(2015·河南焦作一模改编)雾霾天气严重影响人们的生活，其中氮氧化物和硫氧化物是造成雾霾天气的主要原因之一。消除氮氧化物和硫氧化物有多种方法。‎ ‎(1) 用活性炭还原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO，发生反应：C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)　ΔH=Q kJ·mol-1。‎ 在T1 ℃时，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：‎ ‎　　　时间/min 浓度/mol·L-1　　　‎ ‎0‎ ‎10‎ ‎20‎ ‎30‎ ‎40‎ ‎50‎ NO ‎1.00‎ ‎0.58‎ ‎0.40‎ ‎0.40‎ ‎0.48‎ ‎0.48‎ N2‎ ‎0‎ ‎0.21‎ ‎0.30‎ ‎0.30‎ ‎0.36‎ ‎0.36‎ CO2‎ ‎0‎ ‎0.21‎ ‎0.30‎ ‎0.30‎ ‎0.36‎ ‎0.36‎ ‎①0~10 min内，NO的平均反应速率v(NO)=　　　　　，T1 ℃时，该反应的平衡常数K=　　　　　。‎ ‎②30 min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，根据上表中的数据判断改变的条件可能是　　　　　　(填字母)。‎ a. 加入一定量的活性炭 b. 通入一定量的NO c. 适当缩小容器的体积 d. 加入合适的催化剂 ‎③若30 min后升高温度至T2 ℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为5∶3∶3，则Q　　　　(填“>”、“=”或“<”)0。‎ ‎(2) NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术，反应原理如下图所示。‎ 甲 乙 1 由图甲可知，SCR技术中的氧化剂为　 。‎ ‎②图乙是不同催化剂Mn和Cr在不同温度下对应的脱氮率，由图可知工业使用的最佳的催化剂和相应的温度分别为　　　　　　　　。‎ ‎(3) 新型O3氧化技术对尾气中的氮氧化物脱除效果显著，尾气中的NOx多数以NO形式存在，可发生反应NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g)。在一定条件下，将NO和O3通入绝热恒容密闭容器中发生上述反应，正反应速率随时间变化的示意图如右图所示。由图可得出的正确说法是　　 　(填字母)。‎ a. 反应在c点达到平衡状态 b. 反应物浓度：b点小于c点 c. 反应物的总能量低于生成物的总能量 d. Δt1=Δt2时，NO的转化量：ab段小于bc段 ‎〖答案〗(1) ①0.042 mol·L-1·min-1　　②bc　③<‎ ‎(2) ①NO、NO2　②Mn、200 ℃‎ ‎(3) d ‎〖解析〗(1) ①v(NO)=== 0.042 mol·L-1·min-1，K===。②根据表格数据，30 min 后，NO、N2、NO2的浓度均增大。增大或减小固体的量，平衡不移动，a错误；充入NO，平衡正向移动，NO、N2、NO2的浓度均增大，b正确；压缩体积，浓度均增大，c正确；催化剂只改变反应速率，平衡不移动，d错误。③原平衡，c(NO)∶c(N2)∶c(CO2)= 4∶3∶3，升高温度，c(NO)∶c(N2)∶c(CO2)=5∶3∶3，说明升高温度，平衡逆向移动，逆反应吸热，正反应放热，所以Q<0。‎ ‎(2) 从图像可知，NH3和NO2、NO反应生成N2和H2O，化合价降低的物质是氧化剂，可以确定氧化剂是NO、NO2 。②Cr和Mn的最大脱氮率相差不大，但是Cr所需的温度高，为了使利益最大化，所以选Mn作催化剂，对应温度为200 ℃。‎ ‎(3) 达到平衡时，反应速率应不变，但由曲线可看出，速率始终在变，故c点并没有达到平衡状态，a错误；由于c点正反应速率大于b点，故反应物的浓度b点大，b错误；随着时间的推移，正反应速率逐渐加快，说明温度逐渐升高，故正反应为放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，c错误；由于正反应速率逐渐加快，故在相同的时间间隔内，bc段要比ab段速率变化快，故NO的转化量bc 段多，d正确。‎ 陌生图像的分析 ‎ 典题演示3　燃料不充分燃烧会产生大量的CO，很多工业尾气中均含有CO，研究CO的处理及利用的方法具有重要意义。‎ ‎(1) CO有毒，使用CuO/CeO2催化剂可使CO优先氧化而脱除。在CuO/CeO2催化剂中加入不同的酸(HIO3或H3PO4)，测得燃料气中CO优先氧化的转化率随温度变化如下图所示。‎ 加入　　　　(填酸的化学式)的CuO/CeO2催化剂催化性能最好。‎ ‎(2) 采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu-Mn的合金)，利用CO和H2制备二甲醚，反应如下：4H2(g)+2CO(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)，有研究者在压强为5.00 MPa的条件下，将H2和CO反应直接制备二甲醚，结果如下图所示，其中CO的转化率随温度升高而降低的原因是　 。‎ ‎(3) 以甲醇和CO反应合成甲酸甲酯，反应原理如下：‎ CH3OH(g)+CO(g)HCOOCH3(g)　ΔH=-29.1 kJ·mol-1‎ 科研人员对该反应进行了研究，部分研究结果如下：‎ ‎①从反应压强对甲醇转化率的影响“效率”看，工业制取甲酸甲酯应选择的压强是　　　　　。‎ ‎②实际工业生产中采用的温度是80 ℃，其理由是　　　　　　　　　　　　　　　。‎ ‎(4) 用CaSO4代替O2与燃料CO反应，既可提高燃烧效率，又能得到高纯CO2，是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术，反应①为主反应，反应②和③为副反应。‎ ‎①CaSO4(s)+CO(g)CaS(s)+CO2(g)‎ ΔH1=-47.3 kJ·mol-1‎ ‎②CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+CO2(g)+SO2(g)‎ ΔH2=+210.5 kJ·mol-1‎ ‎③CO(g)C(s)+CO2(g)‎ ΔH3=-86.2 kJ·mol-1‎ 反应①~③的平衡常数的对数lg K随反应温度T的变化曲线见下图，结合各反应的ΔH，归纳lg K-T曲线变化规律：‎ a. 　 ； ‎ b. 　 。‎ ‎〖答案〗(1) HIO3　(2) 反应放热，温度升高，平衡左移 ‎(3) ①4.0×106 Pa　②高于80 ℃时，温度对反应速率影响较小；且反应放热，升高温度时平衡逆向移动，转化率降低 ‎(4) a. 放热反应，lg K随T增大而减小；吸热反应， lg K随T增大而增大　b. 焓变越大，lg K随T的变化程度越大 ‎〖解析〗(1) 在图中作垂直于横轴的一条直线(如过120 ℃点)交三条曲线于三点，根据三点的纵坐标可知加入HIO3时催化效果最好。‎ ‎(2) 转化率问题一般考虑平衡移动，温度升高，转化率降低，平衡逆向移动，正反应是放热反应。‎ ‎(3) ①当压强大于4.0×106 Pa时，尽管甲醇转化率有增大，但增大不多，但生产成本提高了；当压强小于4.0×106 Pa，此时甲醇转化率太低，因而选择的压强应为4.0×106 Pa。②从温度对反应速率的影响和平衡移动角度来答题。高于80 ℃ 时，温度对反应速率影响较小，且反应放热，升高温度时平衡逆向移动，转化率降低。‎ ‎(4) 反应①为放热反应，由图可看出，随着温度的升高，放热反应的平衡常数的对数在减小，故曲线Ⅰ表示反应③，曲线Ⅱ表示反应②。‎ ‎ 变式训练3　在人类社会的发展进程中，金属起着重要的作用。研究金属的性质和提炼技术有着重要的意义。‎ ‎(1) 保持其他条件相同，在不同温度下对废镍催化剂进行“酸浸”，镍浸出率随时间变化如图1。“酸浸”的适宜温度与时间分别为　　　　(填字母)。‎ 图1‎ a. 30 ℃、30 min 　　b. 90 ℃、150 min c. 70 ℃、120 min 　　 d. 90 ℃、120 min ‎(2) 图2为25 ℃水浴时每克不同配比的Al-LiBH4 复合材料与水反应产生H2体积随时间变化关系图。由图2可知，下列说法正确的是　　　　(填字母)。‎ 图2‎ a. 25 ℃时，纯铝与水不反应 b. 25 ℃时，纯LiBH4与水反应产生氢气 c. 25 ℃时，Al-LiBH4复合材料中LiBH4含量越高，1 000 s内产生氢气的体积越大 ‎(3) 工业上用AlSiFe合金在一定条件下还原白云石[主要成分为CaMg(CO3)2]可制取金属镁。实际生产中镁的还原率在不同条件下的变化曲线如图3、4所示。‎ 图3　不同氟盐添加量与还原率的关系 图4　不同还原温度下氟盐对还原过程的影响 ‎①实际生产中通过添加氟盐来提高镁的还原率，选择最佳的氟盐及添加量是　　　　　。‎ 1 温度一般控制在1 140 ℃，原因是　 。‎ ‎〖答案〗(1) c　(2) ab　 (3) ①CaF2、3%　②该温度时，镁的还原率已近90%，温度低还原率低，温度太高能耗高 ‎〖解析〗(1) 根据图中的数据，在30 ℃、30 min时，镍的浸出率只有78%多点，此浸出率太低；在90 ℃时，120 min和150 min时的浸出率接近，选d而不选b；而在120 min时，70 ℃和90 ℃时的浸出率相同，考虑效益还是选择低温合算，故选c。‎ ‎(2) ①由图2中的a线可知，25 ℃时纯铝与水不反应，a正确；根据f线可知LiBH4在25 ℃能与水反应，b正确；在图2中，垂直于1 000 s作一直线，发现生成H2由多到少的顺序为debcf，而LiBH4的含量由低到高的顺序为bcdef，故c错。‎ ‎(3) ①根据图3可知，添加CaF2时镁的还原率比添加MgF2时镁的还原率高，添加量在1%~3%之间镁的还原率增加较多，3%以后，镁的还原率也增大，但增大很少，不划算，所以选择3%；②1 140 ℃时，镁的还原率已近90%，温度低还原率低，温度再高还原率增大不多，但能耗高。‎ ‎【课堂评价】‎ 课堂评价 ‎1．(2015·广东高考)‎ Ⅰ.(31题节选)用O2将HCl转化为Cl2，可提高效益，减少污染。‎ 图1‎ 图2‎ ‎(1) 传统上该转化通过如图1所示的催化循环实现。其中，反应①为2HCl(g)+CuO(s)H2O(g)+CuCl2(s)　ΔH1，反应②生成1 mol Cl2(g)的反应热为ΔH2，则总反应的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(反应热用ΔH1和ΔH2表示)。‎ ‎(2) 新型RuO2催化剂对上述HCl转化为Cl2的总反应具有更好的催化活性。‎ ‎①实验测得在一定压强下，总反应的HCl平衡转化率随温度变化的αHCl~T曲线如图2，则总反应的ΔH　　　　　　(填“>”、“=”或“<”)0；A、B两点的平衡常数K(A)与K(B)中较大的是　　　　　　。‎ ‎②在上述实验中若压缩体积使压强增大，在图2中画出相应αHCl~T曲线的示意图，并简要说明理由：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。‎ ‎③下列措施有利于提高αHCl的有　　　　(填字母)。‎ A. 增大n(HCl)‎ B. 增大n(O2)‎ C. 使用更好的催化剂 D. 移去H2O(g)‎ ‎(3) 一定条件下测得反应过程中n(Cl2)的数据如下：‎ t/min ‎0‎ ‎2.0‎ ‎4.0‎ ‎6.0‎ ‎8.0‎ n(Cl2)/1 mol ‎0‎ ‎1.8‎ ‎3.7‎ ‎5.4‎ ‎7.2‎ 计算2.0~6.0 min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率(以 mol·mi为单位，写出计算过程)。‎ Ⅱ.(32题节选)工业上以废铝片为原料制备Al(OH)3的示意图如下：‎ ‎(1) 电解制备Al(OH)3时，电极分别为Al片和石墨，电解总反应方程式为　 。‎ ‎(2) 一种可超快充电的新型铝电池，充放电时AlC和Al2C两种离子在Al电极上相互转化，其他离子不参与电极反应，放电时负极Al的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　。‎ ‎〖答案〗Ⅰ.(1) 4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)‎ ΔH=2(ΔH1+ΔH2)‎ ‎(2) ①<　K(A)　②‎ 增大压强，平衡向正反应方向移动，相同温度下HCl的平衡转化率比之前实验的大　③BD ‎(3) 2.0~6.0 min内以Cl2的物质的量变化表示的反应速率为=0.9×10-3 mol·min-1，速率之比等于化学计量数之比，以HCl的物质的量变化表示的反应速率为2×0.9×10-3mol·min-1=1.8×1 mol·mi Ⅱ. (1) 2Al+6H2O2Al(OH)3↓+3H2↑‎ ‎(2) Al-3e-+7AlC4Al2C ‎〖解析〗Ⅰ.(1) 由图示可知，整个过程为4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)，反应②生成1 mol Cl2(g)的反应热为ΔH2，则反应②的热化学方程式为CuCl2(g)+O2(g)CuO(s)+Cl2(g)　ΔH2，根据盖斯定律(①+②)×2可得总反应的热化学方程式。‎ ‎(2) ①由图可知，温度越高，平衡时HCl的转化率越小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，说明正反应是放热反应，升高温度，K减小。②正反应为气体体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，相同温度下HCl的平衡转化率比之前实验的大。③改变措施有利于提高αHCl，应使平衡向正反应方向移动，注意不能只增加HCl的浓度。‎ ‎(3) 根据v=计算2.0~6.0 min内v(Cl2)，再利用速率之比等于其化学计量数之比计算v(HCl)。‎ Ⅱ. (1) 用铝片和石墨作电极来制备Al(OH)3，故Al作阳极，石墨作阴极，阳极反应为Al-3e-Al3+①，阴极上是来自于水的H+放电：2H2O+2e-2OH-+H2↑ ②，将①×2+②×3可得总反应式：2Al+6H2O2Al(OH)3↓+3H2↑。‎ ‎(2) 放电时负极电极本身Al失电子，由于AlC中氯元素的含量高于AlC中氯元素的含量，故AlC为反应物而Al2C为生成物，由于其他离子不参与电极反应，故电极反应为Al-3e-+7AlC4Al2C。‎ ‎2．(2015·山西大学附中期中)‎ Ⅰ.碘钨灯具有使用寿命长、节能环保等优点。一定温度下，在碘钨灯灯泡内封存的少量碘与沉积在灯泡壁上的钨可以发生如下的可逆反应：W(s)+ I2(g)WI2(g)。‎ 为模拟上述反应，在实验室中准确称取0.508 g 碘、0.736 g金属钨放置于50.0 mL密闭容器中，并加热使其反应。下图是混合气体中的WI2蒸气的物质的量随时间变化关系的图像[n(WI2) -t]，其中曲线Ⅰ(0~t2时间段)的反应温度为450 ℃，曲线Ⅱ(从t2时刻开始)的反应温度为530 ℃。请回答下列问题：‎ ‎(1) 该反应是　　　　　(填“放热”或“吸热”)反应。‎ ‎(2) 反应从开始到t1(t1= 3 min)时间内的平均速率v(I2)=　　　　　 mol·L-1·min-1。‎ ‎(3) 在450 ℃时，计算该反应的平衡常数K=　 。‎ ‎(4) 能够说明上述反应已经达到平衡状态的有　 　　(填字母)。‎ A. I2与WI2的浓度相等 ‎ B. 单位时间内，金属钨消耗的物质的量与单质碘生成的物质的量相等 C. 容器内混合气体的密度不再变化 D. 容器内气体压强不再变化 Ⅱ. 下图中甲为甲醇燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)，该同学想在乙中实现铁上镀铜，则a处电极上发生的电极反应式是　 。‎ ‎〖答案〗Ⅰ. (1) 放热　(2) 1.2×10-2　(3) 9　(4) BC ‎ Ⅱ. CH3OH-6e-+ 8OH-C+ 6H2O ‎〖解析〗Ⅰ.(1) 升高温度，化学平衡向吸热方向移动。升高温度时，WI2的物质的量减少，所以该反应向逆反应方向移动，即逆反应是吸热反应，所以正反应是放热反应。‎ ‎(2) v(WI2)===1.20×10-2mol·L-1·min-1；同一反应、同一时间段内各物质的反应速率之比等于化学计量数之比，所以v(I2)=1.20×10-2 mol·L-1·min-1。‎ ‎(3) 反应开始时，碘的物质的量为n==0.002 mol，反应达平衡时生成WI2需要1.80×10-3 mol碘参加反应，剩余碘2×10-4 mol，所以平衡时，c(WI2)==3.6×10-2 mol·L-1，c(I2)==0.004 mol·L-1，K==9。‎ ‎(4) 反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等，平衡时各物质的物质的量、浓度等不再发生变化。反应达平衡时，I2与WI2的浓度可能相等也可能不等，与反应初始浓度及转化率有关，所以不能证明达到平衡状态，故A错误；单位时间内，金属钨消耗的物质的量与单质碘生成的物质的量相等，该反应的正、逆反应速率相等，所以达到平衡状态，故B正确；平衡时各物质的物质的量不变，混合气体的质量不变，容器的体积不变，所以密度不再变化，故C正确； 该反应是反应前后气体体积不变的反应，无论反应是否达到平衡状态，压强始终不变，故D错误。‎ Ⅱ. 在乙中实现铁上镀铜，则Cu作阳极、Fe作阴极，甲中左边电极为负极、右边电极为正极，燃料电池中，通入燃料的电极为负极、通入氧气的电极为正极，所以a处通入的气体是甲醇、b处通入的气体是氧气，a电极上的电极反应式为CH3OH-6e-+ 8OH-C+ 6H2O。‎ ‎【问题思考】提示 ‎1. 首先热化学方程式中物质聚集状态很重要必须看清和标明。其次利用盖斯定律进行计算和书写新的热化学方程式，必须注意：一是化学计量数关系，决定乘和除的倍数；二是反应物的方位，决定加和减的关系。方程式和反应热同步计算。‎ ‎2. 当Qc=K时，化学反应处于平衡状态；‎ 当QcK时，反应逆向进行。‎ 趁热打铁，事半功倍。请老师布置同学们及时完成《配套检测与评估》中的练习第197201页。‎ ‎【检测与评估】‎ 微专题十三　化学反应原理综合题型研究 ‎　　　　　 　　　　　 　　　　　 ‎ ‎1. (2015·新课标Ⅱ卷)‎ Ⅰ. 酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是碳粉、二氧化锰、氯化锌和氯化铵等组成的填充物，该电池在放电过程中产生MnOOH，该电池的正极反应式为　　　　　　　　　　　　　，电池反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。‎ Ⅱ. 甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主要反应如下：‎ ‎①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　 ΔH1‎ ‎②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　 ΔH2‎ ‎③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　 ΔH3‎ 回答下列问题：‎ ‎(1) 已知反应①中的相关化学键键能数据如下：‎ 化学键 H—H C—O C≡O H—O C—H E/kJ·mol-1‎ ‎436‎ ‎343‎ ‎1 076‎ ‎465‎ ‎413‎ 由此计算ΔH1=　　　kJ·mol-1，已知ΔH2=-58 kJ·mo，则ΔH3=　　　kJ·mo。‎ ‎(2) 反应①的化学平衡常数K的表达式为　　　　　　　　；图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为　　　　(填曲线标记字母)，其判断理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。‎ ‎(3) 合成气的组成=2.60时体系中的CO平衡转化率(α)与温度和压强的关系如图2所示。α(CO)值随温度升高而　　　　(填“增大”或“减小”)，其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 图2中的压强由大到小为　　　　　　 ，其判断理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。‎ 图1‎ 图2‎ ‎2. (2015·河南洛阳统考改编)工业上常用乙苯作原料生产苯乙烯，相关反应可表示如下，由于烃类物质在高温下不稳定，甚至会分解为碳和氢气，所以反应温度一般控制在650 ℃。‎ ‎+H2(g)　ΔH 回答下列问题：‎ ‎(1) 工业上生产苯乙烯的第一步是：在适当催化剂存在下，由苯和乙烯烷基化生成乙苯，请写出反应的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　。‎ ‎(2) 已知乙苯、苯乙烯和氢气的燃烧热(ΔH)分别为-4 607.1 kJ·mol-1、-4 439.3 kJ·mol-1、-285.8 kJ·mol-1，则ΔH=　　　　 kJ·mol-1。‎ ‎(3) 向体积为1 L的密闭容器中充入1 mol的乙苯，反应达到平衡状态时，平衡体系中乙苯和苯乙烯的物质的量分数X(i)与温度的关系如下图所示。‎ ‎①在650 ℃时，氢气的物质的量分数为　　　；乙苯的平衡转化率为　　　　　；此温度下该反应的平衡常数为　　　　　　。‎ ‎②当温度高于970 ℃，苯乙烯的产率不再增加，其原因可能是　。‎ ‎(4) 已知某温度下，当压强为101.3 kPa时，该反应中乙苯的平衡转化率为30%；在相同温度下，若反应体系中加入稀释剂水蒸气并保持体系总压为101.3 kPa，则乙苯的平衡转化率　　　　　(填“>”、“=”或“<”)30%。‎ ‎(5) 乙烯可以用电解法制备，据报道以二氧化碳为原料采用特殊的电极电解强酸性的二氧化碳水溶液可得到多种燃料，其原理如下图所示。‎ ‎①该工艺中能量转化方式主要有　　　　　　　　　　　　　　(写出其中两种形式即可)。‎ ‎②电解时其中b极上生成乙烯的电极反应式为　 　 。‎ ‎3. (2015·河南八市重点高中联考改编)在2014年国家科学技术奖励大会上，甲醇制取低碳烯烃技术(DMTO)获国家技术发明奖一等奖。DMTO主要包括煤的气化、液化、烯烃化三个阶段。‎ ‎(1) 煤的气化：用化学方程式表示出煤的气化的主要反应　　　　　　　　　　　。‎ ‎(2) 煤的液化：下表中有些反应是煤液化过程中的反应。‎ 热化学方程式 平衡常数 ‎500 ℃‎ ‎700 ℃‎ ‎①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)‎ ΔH=a kJ·mol-1‎ ‎2.5‎ ‎0.2‎ ‎②H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)‎ ΔH=b kJ·mol-1‎ ‎1.0‎ ‎2.3‎ ‎③3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)‎ ΔH=c kJ·mol-1‎ K3‎ ‎4.6‎ ‎①a　　　　(填“>”、“<”或“=”)0，c与a、b之间的定量关系为　　　　。‎ ‎②K3=　　　　，若反应③是在容积为2 L的密闭容器中进行(500 ℃)的，测得某一时刻体系内H2、CO2、CH3OH、H2O物质的量分别为6 mol、2 mol、10 mol、10 mol，则此时CH3OH的生成速率　　　(填“>”、“<”或“=”) CH3OH的消耗速率。‎ ‎(3) 烯烃化阶段：图1是某工厂烯烃化阶段产物中乙烯、丙烯的选择性与温度、压强之间的关系(选择性：指生成某物质的百分比，图中Ⅰ、Ⅱ表示乙烯，Ⅲ表示丙烯)。‎ 图1‎ 图2‎ ‎①为尽可能多地获得乙烯，控制的生产条件为　　　　　。‎ ‎②一定温度下某密闭容器中存在反应：2CH3OH(g)CH2CH2(g)+2H2O(g)　ΔH>0。在压强为p1 时，产物水的物质的量与时间的关系如图2所示，若t0‎ ‎ 时刻，测得甲醇的体积分数为10%，此时甲醇乙烯化的转化率为　　　　(保留三位有效数字)；若在t1 时刻将容器容积快速扩大到原来的2倍，请在图中绘制出此变化发生后至反应达到新平衡时水的物质的量与时间的关系图。‎ ‎(4) 第三代混合动力车目前一般使用镍氢电池，该电池中镍的化合物为正极，储氢金属(以M表示)为负极，碱液(主要为KOH)为电解质溶液。镍氢电池充放电原理示意如下图：‎ 其总反应式为H2+2NiOOH2Ni(OH)2 。根据所给信息判断，混合动力车上坡或加速时，甲电极周围溶液的pH　　　　(填“增大”、“减小”或“不变”)，乙电极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　。‎ ‎4. (2015·江西四校联考)氮的氢化物NH3、N2H4等在工农业生产、航空航天等领域有广泛应用。‎ ‎(1) 液氨作为一种潜在的清洁汽车燃料已越来越被研究人员重视。它在安全性、价格等方面较化石燃料和氢燃料有着较大的优势。氨的燃烧实验涉及下列两个相关的反应：‎ ‎①4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(l)　ΔH1‎ ‎②4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(l)　ΔH2‎ 则反应 4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(l)‎ ΔH=　　　　　　　　(请用含有ΔH1、ΔH2的式子表示)。‎ ‎(2) 合成氨实验中，在体积为3 L的恒容密闭容器中投入4 mol N2和9 mol H2，在一定条件下合成氨，平衡时仅改变温度测得的数据如下表所示。‎ 温度/K 平衡时NH3的物质的量/mol T1‎ ‎2.4‎ T2‎ ‎2.0‎ 已知：破坏1 mol N2(g)和3 mol H2(g)中的化学键消耗的总能量小于破坏2 mol NH3(g)中的化学键消耗的能量。‎ ‎①T1　　　　(填“>”、“<”或“=”)T2。‎ ‎②在T2 K时，经过10 min达到化学平衡状态，则010 min内H2的平均速率v(H2)=　　　　　　，平衡时N2的转化率α(N2)=　　　　。‎ ‎③下列图像分别代表焓变(ΔH)、混合气体平均相对分子质量()、N2体积分数φ(N2)和气体密度(ρ)与反应时间的关系，其中正确且能表明该可逆反应达到平衡状态的是　。‎ A　　　B C　　　D ‎(3) 某N2H4(肼或联氨)燃料电池(产生稳定、无污染的物质)原理如图1所示。‎ 图1‎ 图2‎ ‎①M区发生的电极反应式为　 。‎ ‎②用上述电池作电源，用图2装置电解饱和氯化钠溶液(电极均为惰性电极)，设饱和氯化钠溶液体积为500 mL，当溶液的pH变为13时(在常温下测定)，若该燃料电池的能量利用率为80%，则需消耗N2H4的质量为　　　　g(假设溶液电解前后体积不变)。‎ ‎5. (2015·衡水三月统考改编)环境问题已成为全球普遍的热门话题。‎ ‎(1) 利用甲烷催化还原氮氧化物。已知：‎ CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)　ΔH1=-867 kJ·mol-1‎ CH4(g)+4NO2(g)4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)　ΔH2=-574 kJ·mol-1‎ 则CH4将NO还原成N2的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。‎ ‎(2) C2H4也可用于烟气脱硝。为研究温度、催化剂中Cu2+负载量对其NO去除率的影响，控制其他条件一定，实验结果如图1所示。为达到最高的NO去除率，应选择的反应温度和Cu2+负载量分别是　　　　。‎ 图1‎ ‎(3) 用NH3 催化还原NOx也可以消除氮氧化物的污染。如图2，采用NH3作还原剂，烟气以一定的流速通过两种不同催化剂，测量逸出气体中氮氧化物含量，从而确定烟气脱氮率(注：脱氮率即氮氧化物转化率)，反应原理为NO(g)+NO2(g)+2NH3(g) 2N2(g)+3H2O(g)。‎ 图2‎ ‎①该反应的ΔS　　　　　0，ΔH　　　　0。(填“>”、“=”或“<”)?‎ ‎②对于气体反应，用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数(记作Kp)，则上述反应的Kp=　。‎ ‎③以下说法正确的是　　　　(填字母)。‎ A. 第②种催化剂比第①种催化剂脱氮率高 B. 相同条件下，改变压强对脱氮率没有影响 C. 催化剂①、②分别适合于250 ℃和450 ℃左右脱氮 ‎(4) 催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。‎ ‎①催化反硝化法中，用H2 将N 还原为，一段时间后，溶液的碱性明显增强。则反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。‎ ‎②电化学降解N 的原理如下图，电源正极为　　　　(填“A”或“B”)，阴极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。‎ ‎6. (2015·江西上饶联考)2013年以来，我国多地频现种种极端天气。二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫是导致极端天气的重要因素。‎ ‎(1) 用钌的配合物作催化剂，一定条件下可直接光催化分解CO2，发生反应：2CO2(g)2CO(g)+O2(g)　ΔH>0，该反应的ΔS　　　　(填“>”、“<”或“=”)0，在低温下，该反应　　　　(填“能”或“不能”)自发进行。‎ ‎(2) 活性炭可用于处理大气污染物NO。在1 L恒容密闭容器中加入0.100 mol NO和2.030 mol固体活性炭(无杂质)，生成气体E和气体F。当温度分别在T1 ℃和T2 ℃时，测得平衡时各物质的物质的量如下表。‎ ‎ ‎ 物质 活性炭 NO E F n/mol T/℃‎ T1‎ ‎2.000‎ ‎0.040‎ ‎0.030‎ ‎0.030‎ T2‎ ‎2.005‎ ‎0.050‎ ‎0.025‎ ‎0.025‎ ‎①请结合上表数据，写出NO与活性炭反应的化学方程式：　 。‎ ‎②上述反应在T1 ℃时的平衡常数为K1，在T2 ℃时的平衡常数为K2。‎ 计算K1=　　　　。根据上述信息判断，T1和T2的关系是　　　　(填字母)。‎ a. T1>T2　 b. T1”、“<”或“=”)0。‎ ‎(3) 某科研小组对碳酸锰热分解法制二氧化锰的条件(焙烧温度和气氛)进行了研究，获得如下三幅图。该制备反应合适的焙烧温度为　　　，合适的含水量气氛条件为　　　　。‎ 图1　在不同气氛中焙烧的反应效果 图2　反应温度与转化率的关系 图3　水分含量与转化率的关系 ‎(4) MnO2也可在MnSO4-H2SO4-H2O为体系的电解液中电解获得，其阳极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　，电解后溶液的pH将　　　　(填“增大”、“ 减小”或“不变”)。‎ ‎(5) 制备过程中会有副产物CO2产生，研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要意义。‎ ‎①将CO2合成甲烷是碳减排的措施之一。‎ 已知：CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)‎ ΔH=-41 kJ·mol-1 ‎ C(s)+2H2(g)CH4(g)‎ ΔH=-73 kJ·mol-1‎ ‎2CO(g)C(s)+CO2(g)‎ ΔH=-171 kJ·mol-1‎ 写出CO2与H2反应生成CH4和H2O的热化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。‎ ‎②以CO2为原料还可以合成多种物质。工业上尿素[CO(NH2)2]由CO2和NH3在一定条件下合成，其反应方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。当氨碳比=3时，达平衡时CO2的转化率为60%，则NH3的平衡转化率为　　　　。‎ ‎【检测与评估答案】‎ 微专题十三　化学反应原理综合题型研究 ‎1．Ⅰ. MnO2+H++e-MnOOH ‎2MnO2+Zn+2H+2MnOOH+Zn2+‎ Ⅱ. (1) -99　+41　(2) K=　a　反应①正反应为放热反应，平衡常数随温度升高而减小　(3) 减小　反应①正反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡体系中CO的量增大，反应③为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，又使平衡体系中CO的量增大，总结果，随温度升高，CO的转化率减小　p1>p2>p3　相同温度下，反应③前后气体分子数不变，压强改变不影响其平衡移动，反应①正反应为气体分子数减小的反应，增大压强，有利于平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，故增大压强有利于CO的转化率升高 ‎【解析】Ⅰ. 该电池的正极发生还原反应，MnO2被还原生成MnOOH；负极锌被氧化生成Zn2+，以此书写电池总反应式。‎ Ⅱ. (1) 反应热=反应物总键能-生成物总键能，故ΔH1=1 076 kJ·mo+2×436 kJ·mo-(3×413+343+465)kJ·mo=-99 kJ·mol-1；根据盖斯定律：反应②-反应①=反应③，故ΔH3=ΔH2-ΔH1=-58 kJ·mol-1-(-99 kJ·mol-1)=+41 kJ·mol-1。‎ ‎(2) 反应①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数表达式K=；反应①正反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，曲线a能正确反映平衡常数K随温度变化关系。‎ ‎(3) 由图可知，压强一定时，随温度的升高，CO的转化率减小，反应①正反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡体系中CO的量增大，反应③为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，又使平衡体系中CO的量增大，总结果，随温度升高，CO的转化率减小；相同温度下，反应③前后气体分子数不变，压强改变不影响其平衡移动，反应①正反应为气体分子数减小的反应，增大压强，有利于平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，故增大压强有利于CO的转化率升高，故压强：p1>p2>p3。‎ ‎ 2．(1) 　‎ ‎(2) +118.0　(3)①30% 　42.86%(42%~43%均可)0.32　②剩余的乙苯脱氢炭化　(4) >　‎ ‎(5) ①光能转化为电能，电能转化成化学能，电能转化成热能等(任写两种)‎ ‎②2CO2+12H++12e-C2H4+4H2O ‎【解析】(1) 生产苯乙烯的第一步是生成乙苯，即苯和乙烯发生加成反应：。‎ ‎(2) 根据题意有 ‎①C6H5C2H5(g)+O2(g)8CO2(g)+5H2O(l)　‎ ΔH1=-4 607.1 kJ·mol-1‎ ‎②C6H5—CHCH2(g)+10O2(g)8CO2(g)+4H2O(l)‎ ΔH2=-4 439.3 kJ·mol-1‎ ‎③H2(g)+O2(g)H2O(l)　‎ ΔH3=-285.8 kJ·mol-1‎ ‎①-②-③得ΔH=+118.0 kJ·mol-1‎ ‎(3) ①C6H5C2H5(g)C6H5—CHCH2(g)+ H2(g)，根据方程式知氢气的的物质的量分数与苯乙烯的物质的量分数相同，即30%。设转化的C6H5C2H5的物质的量为a mol，‎ ‎　　　　　C6H5C2H5(g)C6H5—CHCH2(g)+H2(g)‎ 起始/mol： 1　　　　　　　 0　　　　　　 0‎ 变化/mol： a　　　　　　　　 a　　　　　　　 a 平衡/mol： 1-a　　　　　 　　 a　　　　　 a ‎=30%，解得a=‎ 则平衡常数K==。‎ ‎②根据平衡移动原理知升温平衡正向移动，苯乙烯的产率增加，但当温度高于970 ℃，苯乙烯的产率不再增加，其原因可能是温度高，乙苯炭化。‎ ‎(4) 在相同温度下，若反应体系中加入稀释剂水蒸气并保持体系总压为101.3 kPa，则相当于增大体积，平衡正向移动，乙苯的平衡转化率增大。‎ ‎(5) ①在该工艺中，太阳能电池能将光能转变为电能，而电解池能将电能转变为化学能。②b电极与电源的负极相连为阴极，该极通入了CO2，故在该电极上CO2得电子，结合迁移过来的H+生成乙烯，电极反应式为2CO2+12H++12e-C2H4+4H2O。‎ ‎ 3．(1) C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　(2) ①<　c=a+b ‎②2.5　>　(3) ①530 ℃、0.1 MPa　②85.7%‎ ‎(4) 减小　NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-‎ ‎【解析】(1) 煤的气化是指碳与水蒸气反应生成CO和H2O的过程。‎ ‎(2) 反应①在700 ℃时的平衡常数比在500 ℃时的平衡常数小，说明温度升高，平衡逆向移动，逆反应吸热，故①的正反应是放热反应，a<0；用①+②即可得到③式，故c=a+b。‎ K3==×=K1×K2=2.5×1.0=2.5；若反应③是在容积为2 L的密闭容器中进行(500 ℃)的，测得某一时刻体系内H2、CO2、CH3OH、H2O的物质的量分别为6 mol、2 mol、10 mol、10 mol，此时的Qc==<2.5，故反应正向进行，甲醇的生成速率大于其消耗速率。‎ ‎(3) 由图1可知，530 ℃、0.1 MPa时乙烯的选择性最大。‎ ‎②t0时刻，设甲醇起始物质的量为x mol，‎ ‎　　　　　　　2CH3OH(g)CH2CH2(g)+2H2O(g)‎ 起始量/mol：　　 x　　 0　　 0‎ 变化量/mol：　　 3.6　　　 1.8　　 3.6‎ 平衡量/mol：　　 x-3.6　　 1.8　　　 3.6‎ 则有=10%，解得x=4.2，则甲醇的转化率为×100%=85.7%。‎ 因体积变大即压强减小，平衡向右移动，导致生成水的量增大，绘制图像时应注意条件改变后水的物质的量没有立即变化，重新达到平衡所需要的时间应比t0多。‎ ‎(4) 镍氢电池总反应式为H2+2NiOOH2Ni(OH)2 ，根据所给信息判断，混合动力车上坡或加速时该电池放电，甲电极的电极反应式为H2-2e-+2OH-2H2O，消耗OH-，pH减小；乙电极的电极反应式为NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-。‎ ‎ 4．(1) 　(2) ①<　②0.1 mol·L-1·min-1　25%　③BC　(3) ①N2H4-4e-N2↑+4H+　②0.5‎ ‎【解析】(1) 根据盖斯定律，将NO消去，将，即可得4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(l)　 ΔH=。‎ ‎(2) ①T2到T1变化时，氨气的物质的量增大，说明改变温度，平衡正向移动，而正反应是放热反应，所以是降低温度，则T1　< 　‎ ‎②　③C ‎(4) ①2N+5H2N2+2OH-+4H2O　②A　2N+12H++10e-N2↑+6H2O ‎【解析】给两个反应依次编号为①②，①×2-②即可得到目标反应，ΔH=2ΔH1-ΔH2=(-867 kJ·mol-1)×2-(-574 kJ·mol-1)=-1 160 kJ·mol-1。‎ ‎(2) 由图1可看出，在350 ℃左右时，图像中带有“▲”的NO的去除率最高。‎ ‎(3) ①根据化学方程式可知气体的体积增大，说明ΔS>0；脱氮率达到最高点之后继续升高温度，脱氮率降低，说明平衡逆向移动，则正反应为放热反应，ΔH<0。②根据化学方程式中物质的状态和化学计量数即可写出表达式。③催化剂只影响反应速率，不会改变转化率，A错误；改变压强，化学平衡移动，脱氮率发生变化，B错误；催化剂①在250 ℃时脱氮率最高，催化剂②在450 ℃时脱氮率最高，C正确。‎ ‎(4) 该反应氢的化合价升高，根据溶液碱性增强，考虑生成OH-，由此书写离子方程式。②在与B相连的电极上N得到电子生成N2，故B为负极，A为正极；氮元素化合价降低5，故2N+10e-N2↑，酸性介质，多余的O结合H+生成H2O，即可写出阴极反应式。‎ ‎ 6．(1) >　不能 ‎(2) ①C+2NON2+CO2　②　c　③ab ‎(3) ①SO2+I2+2H2OS+2I-+4H+　②降低生成物的浓度，使平衡向正反应方向移动 ‎(4) 负　CH3OH-6e-+H2OCO2↑+6H+‎ ‎【解析】(1) 根据化学反应可知，该反应的气体体积增大，所以ΔS>0；低温时，ΔΗ-TΔS>0，反应不能自发进行。‎ ‎(2) ①根据活性炭可用于处理大气污染物NO，说明两者反应生成氮气和CO2，反应的化学方程式为C+2NON2+CO2。②根据表格提供的信息，上述反应在T1 ℃时的平衡常数为K1==；根据上述信息，没有温度大小，没有反应的热效应，无法比较T1和T2的关系，选c。③a.增大c(NO)相当于增大压强，平衡不移动，不能增大NO的转化率；b.该反应是反应前后气体体积不变的化学反应，增大压强，平衡不移动，不能增大NO的转化率；c.如果该反应是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，能增大NO的转化率，如果该反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，NO的转化率减小；d.移去部分F，平衡右移，能增大NO的转化率。选a、b。‎ ‎(3) ①根据流程图可知，SO2通入碘水中生成硫酸和氢碘酸，则反应器中发生反应的离子方程式为SO2+I2+2H2OS+2I-+4H+。②根据化学反应2HI(g)I2(g)+H2(g)，分离出H2，降低生成物的浓度，使平衡向正反应方向移动，促进碘的生成。‎ ‎(4) 根据电子和H+移动方向可知a电极是负极，甲醇在负极失电子生成CO2 和水，则电极反应式为CH3OH-6e-+H2OCO2↑+6H+。‎ ‎ 7．(1) ①C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)　ΔH=+131.3 kJ·mol-1　②73%‎ ‎(2) ①0.017　升温　②b ‎ ‎(3) ‎ ‎(4) CO-2e-+C 2CO2　14‎ ‎【解析】(1) ①由题给数据可以写出如下四个热化学方程式：‎ C(s)+ O2(g)CO2(g)　ΔH=-393.5 kJ·mol-1‎ CO(g)+O2(g)CO2(g)　ΔH=-283 kJ·mol-1‎ H2(g)+ O2(g)H2O(l)　ΔH=-285.8 kJ·mol-1‎ H2O(l)H2O(g)　ΔH=+44 kJ·mol-1‎ 用第一个式子减去后面的三个式子即可得到：C(s)+ H2O(g)CO(g)+ H2(g) 　ΔH=+131.3 kJ·mol-1；当吸收的热量为191.7 kJ时，由热化学方程式不难求出反应消耗的水蒸气n(H2O)==1.46 mol，水蒸气的转化率为×100%=73%。‎ ‎(2) ①根据图像可知，第一个平衡时段n(H2O)=1.2 mol，n(CO)=0.2 mol，根据方程式计算知n(H2)=0.2 mol，K=≈0.017；观察图像知，2 min时改变条件后相同时间内H2O的消耗量和CO的生成量均增多，表明反应速率加快，故升高温度。②改变条件的一瞬间，只有H2O的浓度增大而CO的浓度保持不变，故改变的条件为增加水蒸气。‎ ‎(3) 压缩容器容积的一瞬间，H2O、CO的物质的量没有变化，但随着压强增大，平衡将逆向移动，H2O的物质的量增大而CO的物质的量减小，题目只要求能表示出变化的趋势，故不必考虑平衡时CO、H2O具体是多少摩尔。‎ ‎(4) 负极是CO失去电子生成CO2，不足的O由C提供，由此可写成负极的电极反应式；5.6 g CO为0.2 mol，转移的电子为0.4 mol，由2H++2e-H2↑知，消耗了0.4 mol H+，故溶液中n(OH-)=0.4 mol，c(OH-)=1 mol·L-1，pH=14。‎ ‎ 8．(1) 　K=·K2　(2) <　(3) 350 ℃　含水量30%‎ ‎(4) Mn2+-2e-+2H2OMnO2+4H+　减小 ‎(5) ①CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)‎ ΔH=-162 kJ·mol-1‎ ‎②2NH3 + CO2 CO(NH2)2+H2O　40%‎ ‎【解析】(1) 根据题意和题给反应方程式知，p(CO2)=，p(O2)=，代入碳酸锰分解反应的平衡常数表达式K==；K1=p(CO2)，K2=，K与K1、K2的关系为K=·K2。‎ ‎(2) 当ΔH-TΔS<0时反应自发进行，反应②为气体物质的量减少的反应，ΔS<0，且在低温下能自发进行，则其ΔH<0。‎ ‎(3) 根据图1知，在湿空气中反应速率快，碳酸锰的转化率高；根据图2知，反应在350 ℃时碳酸锰的转化率最高；根据图3知，水分含量为30%时碳酸锰的转化率最高。该制备反应合适的焙烧温度为350 ℃，合适的含水量气氛条件为含水量30%。‎ ‎(4) 电解法制备MnO2阳极发生氧化反应，MnSO4被氧化为MnO2，根据电荷守恒和溶液的酸碱性知，其阳极的电极反应式为Mn2+-2e-+2H2OMnO2+4H+，阴极发生还原反应，电极反应式为2H++2e-H2↑，电解总反应为Mn2++2H2OMnO2+ H2↑+2H+，电解后溶液的pH将减小。‎ ‎(5) ①将三个反应依次编号为①②③，②+③-①×2即可得到目标反应，CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)　‎ ΔH=(-73 kJ·mol-1 )+(-171 kJ·mol-1 )-(-41 kJ·mol-1)×2=-162 kJ·mol-1。‎ ‎②设NH3的物质的量为3 mol，CO2的物质的量为1 mol。‎ ‎　　　　　　2NH3 +CO2 CO(NH2)2+H2O 起始/mol： 3　 1　　　 0　　　 0‎ 转化/mol： 1.2　 0.6　 0.6　 0.6‎ 平衡/mol： 1.8　 0.4　 0.6　 0.6‎ 则氨的平衡转化率为×100%=40%。‎