高考二轮复习知识点：化学反应中能量的转化1

试卷更新日期：2023-07-30 类型：二轮复习

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一、选择题

1. 科技是第一生产力，我国科学家在诸多领域取得新突破，下列说法错误的是

A、利用CO₂合成了脂肪酸：实现了无机小分子向有机高分子的转变 B、发现了月壤中的“嫦娥石[(Ca₈Y)Fe(PO₄)₇]”：其成分属于无机盐 C、研制了高效率钙钛矿太阳能电池，其能量转化形式：太阳能→电能 D、革新了海水原位电解制氢工艺：其关键材料多孔聚四氟乙烯耐腐蚀

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2. 标准状态下，下列物质气态时的相对能量如下表：

物质（g）	O	H	$H O$	$H O O$	$H_{2}$	$O_{2}$	$H_{2} O_{2}$	$H_{2} O$
能量/ $k J \cdot m o l^{- 1}$	249	218	39	10	0	0	$- 136$	$- 242$

可根据 $H O (g) + H O (g) = H_{2} O_{2} (g)$ 计算出 $H_{2} O_{2}$ 中氧氧单键的键能为 $214 k J \cdot m o l^{- 1}$ 。下列说法不正确的是（）

A、

H_{2}

的键能为

436 k J \cdot m o l^{- 1}

B、

O_{2}

的键能大于

H_{2} O_{2}

中氧氧单键的键能的两倍 C、解离氧氧单键所需能量：

H O O < H_{2} O_{2}

D、

H_{2} O (g) + O (g) \begin{array}{l} \underline{\underline{}} \end{array} H_{2} O_{2} (g) Δ H = - 143 k J \cdot m o l^{- 1}

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3. 常温常压下，1mol CH₃OH与O₂发生反应时，生成CO或HCHO的能量变化如图(反应物O₂和生成物水略去)，下列说法正确的是

A、加入催化剂后，生成CO的热效应变大，生成HCHO的热效应变小 B、加入催化剂后，生成HCHO的速率变大，单位时间内生成HCHO量变多 C、1mol CH₃OH完全燃烧生成液态水和二氧化碳(g)放出393kJ的热量 D、生成HCHO的热化学方程式为2CH₃OH+O₂=2HCHO+2H₂O+316kJ

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4. 一定条件下，在密闭容器中，氮气与氢气合成氨气，能量变化曲线如图所示。下列说法正确的是

A、加入催化剂，E₁、E₂都变小 B、N₂(g)+3H₂(g) $⇌$ 2NH₃(g)+600kJ C、升温可以增大该反应的化学平衡常数 D、通入1molN₂和3molH₂充分反应，放热小于92kJ

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5. 甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应的部分机理与能量变化如下：
链引发： $C l_{2} (g) \to 2 C l \cdot (g)$ ， $Δ H_{1} = + 242.7 k J / m o l$

链增长：部分反应进程与势能变化关系如图(所有物质状态为气态)……

链终止： $C l \cdot (g) + C H_{3} \cdot (g) \to C H_{3} C l (g)$ ， $Δ H_{2} = - 371 k J / m o l$

下列说法错误的是

A、 $C l_{2}$ 的键能为 $242.7 k J / m o l$ B、链增长中反应速率较快的一步的热化学方程式为： $C H_{4} (g) + C l \cdot (g) \to C H_{3} (g) + H C l (g)$ $Δ H = + 7.5 k J / m o l$ C、链增长过程中可能产生 $\cdot C H_{2} C l$ ， $\cdot C H C l_{2}$ ， $\cdot C C l_{3}$ D、链终止反应的过程中，还可能会生成少量的乙烷

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6. 铁的某种络合物离子(用[L- Fe-H]⁺表示)催化甲酸分解的反应机理及相对能量变化如图所示。下列说法正确的是

A、反应过程中铁元素价态没有改变 B、反应的决速步骤为II转化为III的过程 C、由到过程中形成了离子键 D、由图可知该反应的总反应式为： HCOOH $\begin{array}{l} \underline{\underline{催化剂}} \end{array}$ CO₂+H₂

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7. 一定条件下，气态反应物和生成物的相对能量与反应进程如下图所示。下列说法错误的是

A、 $E_{1} - E_{4} = E_{2} - E_{5}$ B、 $C l (g)$ 为进程II的催化剂 C、相同条件下，进程I、II中 $O_{3}$ 的平衡转化率相同 D、两个进程中速率最快的一步反应的 $Δ H = (E_{3} - E_{2}) k J \cdot m o l^{- 1}$

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8. 反应过程Ⅰ、Ⅱ都能将反应物(M)转化为产物(N)。其能量与反应进程的关系如下：
下列有关说法正确的是（）

A、进程Ⅰ是吸热反应 B、X是催化剂 C、M·X比N·X稳定 D、反应热：Ⅰ>Ⅱ

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9. 一定条件下，在水溶液中1molClO $_{x}^{-}$ ；(x=0，1，2，3，4)的相对能量(kJ)大小如图所示。下列有关说法正确的是（）

A、上述离子中最稳定的是C B、B→A+D反应的热化学方程式为3ClO^-(aq)=2Cl^-(aq)+ClO $_{3}^{-}$ (aq)+116kJ C、上述离子中结合H⁺能力最强的是E D、一定温度下，Cl₂与NaOH溶液反应产物中有A、B、D，则三者的浓度之比可能为10∶1∶2

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10. N₂(g)与H₂(g)化合生成NH₃(g)的过程能量变化如下图所示，有关说法正确的是（）

A、使用催化剂会改变反应的热效应 B、反应的热化学方程式为：N₂(g)＋3H₂(g) $⇌$ 2NH₃(l)+2bkJ C、1molN(g)和3molH(g)生成1molNH₃(g)时，放出bkJ热量 D、1molN₂(g)和3molH₂(g)的能量之和小于2molNH₃(g)的能量

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11. 反应A(g)+B(g)→C(g)-Q₁(Q₁>0)分两步进行：①A(g)+B(g)→X(g)+Q₂(Q₂>0)；②X(g)→C(g)-Q₃(Q₃>0)。下列图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是

A、 B、 C、 D、

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12. 哈伯在实验室首次合成了氨，化学家格哈德·埃特尔在哈伯研究所证实了N₂与H₂在固体催化剂表面合成氨的反应过程。示意图如下：
下列说法正确的是

A、图①可看出N₂、H₂分子中均为单键 B、图③到图④的过程向外释放能量 C、升高温度一定提高一段时间内NH₃的产率 D、工业合成氨过程中为提高产率压强越大越好

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13. 某溴丁烷与乙醇反应的能量转化如图( “”表示过渡态)。下列说法错误的是

A、总反应为取代反应 B、该反应过程中C原子杂化方式有变化 C、加 $C_{2} H_{5} O N a$ 可以加快该反应的反应速率 D、该过程正逆反应的决速步骤不同

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14. 在生产、生活、科技中，氢能已获得越来越多的关注，是非常重要的能源。已知：
下列推断正确的是

A、H₂O(l)吸收能量后，分子中氢氧键断裂而生成H₂O(g) B、2H₂(g)＋O₂(g)=2H₂O(g) $Δ H$ =－484 kJ C、若2H₂(g)＋O₂(g)=2H₂O(g)＋Q₁；2H₂(g)＋O₂(l)=2H₂O(g)＋Q₂；则Q₁＞Q₂ D、将2 mol H₂O(g)分解成H₂(g)和O₂(g)，吸收4×463 kJ的热量

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15. 人造小太阳、歼- 20、火星探测、海斗一号无人潜水器等均展示了我国科技发展的成果。下列相关叙述正确的是

A、潜水器的材料之一为合成橡胶发泡体，其具有防震、保温、不透水、不透气等特点 B、歼一20发动机的航空燃油是纯净物 C、火星土壤中 ${}_{26}^{57}F e$ 的质量数为26 D、核聚变是化学能转化为热能的过程

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二、多选题

16. 科研人员通过控制光沉积的方法构建复合材料光催化剂，以Fe²⁺和Fe³⁺渗透Nafion膜在酸性介质下构建了一个还原和氧化分离的人工光合体系，其反应机理如图。下列说法正确的是

A、a的价电子排布式：3d⁵ B、体系中能量转化形式：电能→化学能 C、体系中总反应的活化能：E_a_正>E_a_逆 D、理论上每消耗18g水生成46gHCOOH

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17. 研究表明，用 $V_{2} O_{5}$ 作催化剂促进水分解时存在两种不同的路径，分解过程中的部分反应历程如图所示(物质中原子之间的距离单位为 $\dot{7}$ )。下列说法错误的是

A、水的分解反应为放热反应 B、反应历程中，钒原子的杂化方式发生改变 C、IM2中，距离为“2.174 $\dot{7}$ 和“2.390 $\dot{7}$ ”的原子之间作用力是氢键 D、适当升高温度，IM2→FS3的正反应速率增大的程度小于逆反应速率增大的程度

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18. 丙烯与 $H B r$ 加成过程及能量变化如下图，下列说法正确的是（）

A、Ⅰ和Ⅱ为中间产物，Ⅰ比Ⅱ稳定 B、两种加成方式的决速步分别是②和④ C、生成1-溴丙烷的速率大于生成2-溴丙烷的速率 D、升高相同温度，反应③速率的增大程度大于反应①

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19. 甲烷和二氧化碳催化合成乙酸，其中一步为甲烷在催化剂表面脱氢，其方式有两种：甲烷分子单独脱氢，甲烷分子与二氧化碳共吸附脱氢，反应历程如下(由乙酸分子构型可知以二氧化碳结合甲基和氢原子是最简单的合成过程)，下列说法正确的是（）

A、甲烷脱去首个氢原子的焓变，单独脱氢小于共吸附脱氢 B、甲烷脱去首个氢原子的能垒，共吸附脱氢比单独脱氢下降0.15eV C、单独脱氢的决速步为第一步 D、共吸附脱氢更有利于乙酸的合成

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20. $C e O_{2}$ 是一种很有前途的纳米酶，具有疾病诊断和治疗的潜力。一种带氧空位的 $C e O_{2}$ 纳米酶催化某反应的机理和相对能量(能量单位： $e V$ )的变化如图(a)、(b)所示。下列说法错误的是

A、该过程的总反应可表示为 $H_{2} O_{2} + 2 T M B - H^{+} \begin{array}{l} \underline{\underline{催化剂}} \end{array} 2 T M B^{+} + 2 H_{2} O$ B、过程iii和iv表示两个 $T M B - H^{+}$ 被还原 C、该催化循环过程中 $C e$ 的化合价未发生改变 D、该过程的总反应速率由过程ii决定

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21. 一种双功能结构催化剂能同时活化水和甲醇，用以解决氢气的高效存储和安全运输。下图是甲醇脱氢转化的反应历程( $T S$ 表示过渡态)
下列说法正确的是（）

A、 $C H_{3} O H$ 的脱氢反应是分步进行的 B、甲醇脱氢反应历程的最大能垒(活化能)是 $1.30 e V$ C、甲醇脱氢反应中断裂了极性键和非极性键 D、该催化剂的研发为醇类重整产氢的工业应用提供了新思路

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22. 我国科研人员研制出一种新型复合光催化剂，可以利用太阳光在该催化剂表面实现水的高效分解，主要过程如图所示。下列说法正确的是（）

A、上述过程中，反应物的总能量大于生成物的总能量 B、上述过程中，太阳能转化为化学能 C、过程I释放能量，过程II吸收能量 D、过程III发生了氧化还原反应

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23. 2021年我国科学家实现了二氧化碳到淀粉的人工合成。有关物质的转化过程示意如下，下列说法错误的是（）

A、反应①中分解 $H_{2} O$ 制备 $H_{2}$ 需从外界吸收能量 B、反应②中消耗44g $C O_{2}$ ，转移电子数为 $6 N_{A}$ C、1mol $C_{3}$ 分子含极性共价单键8 mol D、 $C_{6} \to$ 淀粉的过程中只涉及 $O - H$ 键的断裂和形成

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三、非选择题

24. 研究 ${CO}_{2}$ 氧化 $C_{2} H_{6}$ 制 $C_{2} H_{4}$ 对资源综合利用有重要意义。相关的主要化学反应有：
Ⅰ $C_{2} H_{6} (g) ⇌_{}^{} C_{2} H_{4} (g) + H_{2} (g)$ ${ΔH}_{1} =136kJ \cdot {mol}^{-1}$

Ⅱ $C_{2} H_{6} (g) + {CO}_{2} (g) ⇌_{}^{} C_{2} H_{4} (g) + H_{2} O (g) + CO (g)$ ${ΔH}_{2} =177kJ \cdot {mol}^{-1}$

Ⅲ $C_{2} H_{6} (g) + 2 {CO}_{2} (g) ⇌_{}^{} 4 CO (g) + 3 H_{2} (g)$ ${ΔH}_{3}$

Ⅳ ${CO}_{2} (g) + H_{2} (g) ⇌ CO (g) + H_{2} O (g)$ ${ΔH}_{4} =41kJ \cdot {mol}^{-1}$

已知： $298 K$ 时，相关物质的相对能量(如图1)。

可根据相关物质的相对能量计算反应或变化的 $Δ H$ ( $Δ H$ 随温度变化可忽略)。例如： $H_{2} O (g) = H_{2} O (1)$ $Δ H =-286kJ \cdot {mol}^{-1} - (-242kJ \cdot {mol}^{-1}) =-44kJ \cdot {mol}^{-1}$ 。

请回答：

(1)、①根据相关物质的相对能量计算 $Δ H_{3} =$ $kJ \cdot {mol}^{- 1}$ 。
②下列描述正确的是

A 升高温度反应Ⅰ的平衡常数增大

B 加压有利于反应Ⅰ、Ⅱ的平衡正向移动

C 反应Ⅲ有助于乙烷脱氢，有利于乙烯生成

D 恒温恒压下通水蒸气，反应Ⅳ的平衡逆向移动

③有研究表明，在催化剂存在下，反应Ⅱ分两步进行，过程如下： $（ C_{2} H_{6} (g) + {CO}_{2} (g) ）$ $\to （ C_{2} H_{4} (g) + H_{2} (g) + {CO}_{2} (g) ）$ $\to （ C_{2} H_{4} (g) + CO (g) + H_{2} O (g) ）$ ，且第二步速率较慢(反应活化能为 $210 kJ \cdot {mol}^{- 1}$ )。根据相关物质的相对能量，画出反应Ⅱ分两步进行的“能量-反应过程图”，起点从 $（ C_{2} H_{6} (g) + {CO}_{2} (g) ）$ 的能量 $- 477kJ \cdot {mol}^{- 1}$ ，开始(如图2)

。

(2)、① ${CO}_{2}$ 和 $C_{2} H_{6}$ 按物质的量1：1投料，在 $923 K$ 和保持总压恒定的条件下，研究催化剂X对“ ${CO}_{2}$ 氧化 $C_{2} H_{6}$ 制 $C_{2} H_{4}$ ”的影响，所得实验数据如下表：

催化剂

转化率 $C_{2} H_{6} / %$

转化率 ${CO}_{2} / %$

产率 $C_{2} H_{4} / %$

催化剂X

19.0

37.6

3.3

结合具体反应分析，在催化剂X作用下， ${CO}_{2}$ 氧化 $C_{2} H_{6}$ 的主要产物是，判断依据是。

②采用选择性膜技术(可选择性地让某气体通过而离开体系)可提高 $C_{2} H_{4}$ 的选择性(生成 $C_{2} H_{4}$ 的物质的量与消耗 $C_{2} H_{6}$ 的物质的量之比)。在 $773K$ ，乙烷平衡转化率为 $9 .1%$ ，保持温度和其他实验条件不变，采用选择性膜技术，乙烷转化率可提高到 $11.0 %$ 。结合具体反应说明乙烷转化率增大的原因是。

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25. 冷冻氨碳捕集技术，要先用氨吸收CO₂生成盐，然后在高温下使CO₂再生。
吸收CO₂的主要化学反应：
2NH₃(aq)＋CO₂(g)＋H₂O(l) $⇌$ (NH₄)₂CO₃(aq)＋99.3kJ
NH₃(aq)＋CO₂(g)＋H₂O(l) $⇌$ NH₄HCO₃(aq)＋26.4kJ
2NH₃(aq)＋CO₂(g) $⇌$ NH₂COONH₄(aq)＋135.9kJ

(1)、吸收CO₂时宜选用， (选填“低温”或“高温”)理由、。(列举两点)

(2)、再生的CO₂可直接用于合成乙醇。
2CO₂(g)＋6H₂(g) $\begin{array}{l} \underline{\underline{高温}} \\ 催化剂 \end{array}$ CH₃CH₂OH(g)+3H₂O(g)
该反应的化学平衡常数表达式K=。

(3)、在恒温恒容的密闭容器中反应，可以判断已达平衡状态的是。(选填编号)
a.2v(CO₂)_正=3v(H₂O)_逆
b．容器中总压强不变
c．容器中混合气体的密度不变
d．容器中CO₂的体积分数不变

(4)、干燥的NH₃和CO₂可生成较纯净的氨基甲酸铵(NH₂COONH₄)，氨基甲酸铵易水解，产物是碳酸氢铵和一种弱碱。取二份氨基甲酸铵溶液，测定15℃、25℃时水解反应速率，得到c(NH₂COO^﹣)随时间变化趋势如图所示。
写出氨基甲酸铵水解的离子方程式。

(5)、根据图中信息回答：25℃，0~10min内NH₂COO^﹣的平均水解速率v(NH₂COO^﹣)= 。判断NH₂COO^﹣的水解速率随温度升高而增大的理由是。

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26. 二氧化碳是地球上取之不尽用之不竭的碳源，捕集、利用二氧化碳始终是科学研究的热点，回答下列问题：

(1)、I.乙醇胺 $(H O C H_{2} C H_{2} N H_{2})$ 是重要的吸收剂，其吸收 $C O_{2}$ 的原理可能如下：
乙醇胺 $\overset{}{\to}$ $A (C_{3} H_{7} N O_{3})$ $\overset{}{\to}$ $B [{(C_{3} H_{6} N O_{3})}^{-}] + C [(C_{2} H_{8} N O) +]$
$C O_{2}$ 的电子式为。

(2)、已知A能够水解，且 $1 m o l A$ 能与 $2 m o l N a$ 发生反应。反应①的化学方程式为。

(3)、用一定浓度的乙醇胺溶液吸收模拟烟气中的 $C O_{2}$ ，将烟气流量分别定为 $2 L / m i n$ 、 $6 L / m i n$ 、 $8 L / m i n$ 进行吸收实验， $C O_{2}$ 脱除率随时间变化如图1所示，相同时间内 $C O_{2}$ 脱除率随气流增大而降低的原因是。

(4)、II. $C O_{2}$ 制取C的太阳能工艺如图2所示。
“重整系统”发生反应的化学反应方程式为。

(5)、III.探究利用 $C O_{2}$ 合成 $C H_{3} O H$ 的相关反应有：
① $C O_{2} (g) + H_{2} (g) ⇌ C O (g) + H_{2} O (g)$ $Δ H_{1}$
② $C O_{2} (g) + 3 H_{2} (g) ⇌ C H_{3} O H (g) + H_{2} O (g)$ ΔH₂
已知键能如表所示：
化学键
$C = O$
$C - O$
$H - H$
$C - H$
$C - C$
$H - O$
键能
745
351
436
414
347
460
则 $Δ H_{2}$ =。

(6)、一定条件下，向 $V L$ 体积的恒容密闭容器中通入 $1 m o l C O_{2}$ 和 $3 m o l H_{2}$ 发生上述反应，达到平衡时，容器中 $C H_{3} O H (g)$ 为 $a m o l$ ， $C O (g)$ 为 $b m o l$ ，反应①的平衡常数 $K =$ (用含a、b、V的代数式表示)。

(7)、IV.利用1-氨基吡啶硝酸盐在电化学条件下，可以实现直接从空气中捕获与再释放 $C O_{2}$ 。原理如图3所示。

通电时，阳极有机产物是(填结构简式)。

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27. 为了实现碳达峰和碳中和目标，二氧化碳的高效利用成为研究的热点。某研究小组采用双合金团簇催化甲烷干法重整法(DRM)取得了良好的效果。已知：CH₄、H₂、CO的燃烧热分别为-890.3 kJ/mol、-285.8kJ/mol，-283kJ/mol。

(1)、甲烷干法重整(DRM)反应为CH₄(g)+CO₂(g)⇌2CO(g)+2H₂(g) △H，则△H=。

(2)、通过大量的研究Pt₁₂Ni、Sn₁₂Ni、Cu₁₂Ni三种双金属合金团簇可用于催化DRM反应，在催化剂表面涉及多个基元反应，分别为过程1：甲烷逐步脱氢，过程2：CO₂的活化(包括直接活化和氢诱导活化)，过程3：C★和CH★的氧化，过程4：扩散吸附反应。其反应机理如图1所示。
则CO₂的氢诱导活化反应方程式为，过程3的最终产物为，过程4发生扩散吸附的微粒为。

(3)、三种催化剂催化甲烷脱氯过程的能量变化如图2所示：
①甲烷脱氢过程中最大活化能步骤为。(用反应方程式表示)
②Sn₁₂Ni、Pt₁₂Ni、Cu₁₂Ni三种催化剂催化甲烷脱氢过程的脱氢速率分别为v₁、v₂、v₃ ，则脱氢速率由大到小的顺序为。
③Sn₁₂Ni双金属团簇具有良好的抗积碳作用，有效抑制碳沉积对催化剂造成的不良影响，请结合图示解释原因：。

(4)、已知：甲烷干法重整(DRM)过程中发生副反应 $C O_{2} (g) + H_{2} (g) ⇌ C O (g) + H_{2} O (g)$ △H>0，T℃时，在恒压反应器中，通入2molCH₄和1molCO₂ ，总压强为p₀ ，平衡时甲烷的转化率为40%，H₂O的分压为p。
①关于上述平衡体系，下列说法正确的是(填标号)。

A．n(CH₄)：n(CO₂)=2：1

B．将H₂O(g)液化，可以提高主反应的速率

C．若反应在恒容条件下进行，甲烷转化率小于40%

D．若降低反应温度，主、副反应均逆向进行

②DRM反应的Kp=(列出计算式即可，分压=总压×物质的量分数)。

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28. 我国科学家开发铜催化剂实现由N，N-二甲基甲酰胺[(CH₃)₂NCHO，简称DMF]制备三甲胺[N(CH₃)₃]：(CH₃)₂NCHO(g)+2H₂(g) $⇌$ N(CH₃)₃(g)+H₂O(g)，ΔH=-144kJ·mol^-1。

(1)、在上述反应中，每生成2g气态水，放出kJ的热量。

(2)、在铜催化剂表面发生上述反应的历程如图所示(催化剂表面吸附物种用“*表示)。
①下列分步反应中，能垒最大的是(填标号)。
a．A→Bb．C→Dc．F→G
②A→B中，断裂共价键吸收的总能量催化剂吸附放出的总能量(填“大于”、“小于”或“等于”)。
③D→E的化学方程式为。

(3)、向体积相等的I、Ⅱ两个恒容密闭容器中分别充入1molDMF(g)和2molH₂(g)发生上述反应，其中一个容器中是绝热过程，另一个容器中是恒温过程。反应体系中压强随时间变化关系如图所示。
①容器I中为(填“绝热”或“恒温”)过程。判断的依据是。
②若该反应是在恒温恒容的密闭容器中发生，以下能说明该反应达到化学平衡状态的是。
A．混合气体的密度不再发生改变
B．反应容器中H₂的质量分数不变
C.2v_正(H₂)=v_逆(H₂O)
D．平均相对分子质量不变
E．该反应的焓变，即ΔH不变
③n点时反应的平衡常数K_p=中的(Kpa^-1)。(提示：用分压计算的平衡常数为K_p ，分压=总压×物质的量分数)

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29. 将二氧化碳转化为高附加值碳基燃料可有效减少碳排放。二氧化碳催化加氢制甲醇[CO₂(g)+3H₂(g) $\underset{}{⇌}$ CH₃OH(g)+H₂O(g)]引起了科学界和工业界的极大兴趣。回答下列问题：

(1)、相关的化学键键能数据如表所示。
化学键
H—H
C=O
H—O
C—H
C—O
E(kJ/mol)
436
745
465
413
351
写出二氧化碳催化加氢制甲醇的热化学方程式。

(2)、采用真空封管法制备磷化硼纳米颗粒，成功的实现了高选择性电催化还原CO₂制备甲醇，该反应历程如图所示。
①该过程容易产生副产物。
②上述合成甲醇的反应速率较慢，要使反应速率加快，需要降低某步骤的能量变化，写出该基元反应的化学方程式：。

(3)、Ⅱ.工业中，CO₂和H₂在催化剂作用下可发生两个平行反应，分别生成CH₃OH和CO。
反应a：CO₂(g)+3H₂(g) $\underset{}{⇌}$ CH₃OH(g)+H₂O(g) △H₁；
反应b：CO₂(g)+H₂(g) $\underset{}{⇌}$ CO(g)+H₂O(g) △H₂>0。
在传统的催化固定反应床(CFBR)中，CO₂转化率和甲醇选择性通常都比较低，科学团队发展了一种具有反应分离双功能的分子筛膜催化反应器(MR)用于CO₂催化加氢制备甲醇，极大地改善了该问题，原理如图所示。
保持压强为5MPa，向密闭容器中投入一定量CO₂和H₂ ，不同反应模式下CO₂的平衡转化率和甲醇选择性的相关实验数据如表所示。
实验组
反应模式
$\frac{n (H_{2})}{n (C O_{2})}$
压强/MPa
温度/℃
CO₂转化率
CH₃OH选择性
①
CFBR
3
5
250
25.6
61.3
②
CFBR
3
5
230
20.0
70.0
③
CMR
3
3
260
36.1
100
已知CH₃OH选择性：转化的CO₂中生成CH₃OH的百分比。
CFBR模式时，投料比 $\frac{n (H_{2})}{n (C O_{2})}$ =3一定温度下发生反应，下列说法能作为反应a达到平衡状态的判据是____(填选项字母)。

A、气体压强不再变化 B、CO的体积分数不再变化 C、气体平均相对分子质量不再变化 D、 $\frac{n (H_{2})}{n (C O_{2})}$ 不再变化 E、CO₂、H₂、CH₃OH、H₂O的物质的量之比为1：3：1：1

(4)、由表中数据可知CMR模式下，CO₂的转化率显著提高，结合具体反应分析可能的原因：。

(5)、压力平衡常数K_p是指用平衡分压代替平衡浓度进行计算的平衡常数，平衡分压=p_总×物质的量分数。根据表中数据计算温度为230℃时，反应a的K_p值为(无需计算，写表达式)。

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30. 随着我国碳达峰、碳中和目标的确定，二氧化碳资源化利用倍受关注。

(1)、I.以CO₂和NH₃为原料合成尿素2NH₃(g)+CO₂(g) $⇌$ CO(NH₂)₂(s)+H₂O(g) ∆H= -87 kJ/mol。
有利于提高CO₂平衡转化率的措施是_______(填序号)。

A、高温低压 B、低温高压 C、高温高压 D、低温低压

(2)、研究发现，合成尿素反应分两步完成，其能量变化如下图甲所示：
第一步： 2NH₃(g)+CO₂(g) $⇌$ NH₂COONH₄(s) ∆H₁

第二步：NH₂COONH₄(s) $⇌$ CO(NH₂)₂(s)+H2O(g) ∆H₂

①图中ΔE=kJ/mol。

②反应速率较快的是反应(填“第一步”或“第二步”)，理由是。

(3)、II.以CO₂和CH₄催化重整制备合成气： CO₂(g)+CH₄(g) 2CO(g)+ 2H₂(g)。
在密闭容器中通入物质的量均为0.2 mol的CH₄和CO₂ ，在一定条件下发生反应CH₄(g) +CO₂ (g) $⇌$ 2CO (g)+2H₂(g)，CH₄的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图乙所示。

①若反应在恒温、恒容密闭容器中进行，下列叙述能说明反应到达平衡状态的是(填序号)。

A容器中混合气体的密度保持不变 B．容器内混合气体的压强保持不变

C．反应速率： 2v_正(CO₂)=v_正 (H₂) D．同时断裂2molC- H键和1 molH-H键

②由图乙可知，压强p₁P₂ (填“>”“<”或“=”，下同)； Y点速率v_正 v_逆。

③已知气体分压=气体总压x气体的物质的量分数，用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数Kp，则X点对应温度下的Kp=(用含P₂的代数式表示)。

(4)、III. 电化学法还原二氧化碳制乙烯
在强酸性溶液中通入二氧化碳，用惰性电极进行电解可制得乙烯，其原理如图丙所示：

阴极电极反应式为，该装置中使用的是(填“阴”或“阳”)离子交换膜。

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31. 医用酒精在抗击“新型冠状病毒”战役中发挥着杀菌消毒的作用，其主要成分是乙醇。回答下列问题：
I．工业上主要采用乙烯直接水合法(CH₂ =CH₂+H₂O→CH₃CH₂OH)制乙醇。

(1)、在磷酸/硅藻土催化剂作用下，乙烯进行气相水合的反应机理大致如下：
i. CH₂ =CH₂+H₃O⁺ $\overset{}{⇌}$ $C H_{3} C H_{2}^{+}$ +H₂O
ii. $C H_{3} C H_{2}^{+}$ +H₂O $\overset{}{⇌}$ $C H_{3} C H_{2} O H_{2}^{+}$
iii. $C H_{3} C H_{2} O H_{2}^{+}$ +H₂O $\overset{}{⇌}$ CH₃CH₂OH+H₃O⁺
随着反应进程，该过程能量变化如图1所示。
下列有关说法正确的是 (填字母标号，下同)。
a．该反应过程中i~ iii步均释放能量
b．第i步反应的活化能最大，决定总反应速率
c． $C H_{3} C H_{2}^{+}$ 和 $C H_{3} C H_{2} O H_{2}^{+}$ 是反应的中间产物

(2)、已知：C₂H₄(g) +H₂O(g) $\overset{}{⇌}$ C₂H₅OH(g)的反应速率表达式为v_正=k_正c(C₂H₄)·c(H₂O)，v _逆=k_逆c( C₂H₅OH) ，其中k_正、k _逆为速率常数。若其他条件不变时，降低温度，则下列推断合理的是____。

A、k_正增大，k _逆减小 B、k_正减小，k _逆增大 C、k_正减小的倍数大于k _逆 D、k_正减小的倍数小于k _逆

(3)、II．工业用二氧化碳加氢可合成乙醇：2CO₂(g)+6H₂(g) $\overset{}{⇌}$ C₂H₅OH(g) +3H₂O(g)保持压强为5MPa，向密闭容器中投入一定量CO₂和H₂发生上述反应， CO₂的平衡转化率与温度、投料比m[ $\frac{n (H_{2})}{n (C O_{2})}$ ]的关系如图2所示。
投料比由大到小的顺序为。

(4)、若投料比m=1，一定温度下发生反应，下列说法不能作为反应是否达平衡依据的是 (填标号)。
a．容器内气体密度不再变化
b．容器内气体中均相对分子质量不再变化
c． CO₂的体积分数不再变化
d．容器内 $\frac{n (H_{2})}{n (C O_{2})}$ 不再变化
e．断裂3N_A个H-H键的同时生成l.5N_A个水分子

(5)、若m₃=3，则A点温度下，该反应的平衡常数K_p的数值为(MPa) ^-4(K_p是以分压表示的平衡常数) ；若其他条件不变，A点对应起始反应物置于某刚性密闭容器，则平衡时CO₂的转化率50%(填“＞”“=”或“＜”)。

(6)、用熔融碳酸盐为电解质将2C₂H₅OH(1) +6NO₂( g) $\overset{催化剂}{\to}$ 3N₂(g)+4CO₂(g) +6H₂O(1)反应设计为原电池，以达到利用NO₂废气的目的，正极电极反应式为，若电路中通过2 mol电子，理论上处理NO₂ L( 标准状况下)。

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32. 工业上，以煤炭为原料，通入一定比例的空气和水蒸气，经过系列反应可以得到满足不同需求的原料气。回答下列问题：

(1)、在C和 $O_{2}$ 的反应体系中：
反应1   ${C(s)+O}_{2} {(g)=CO}_{2} (g) {ΔH}_{1} {=-394kJ/mol}^{-1}$

反应2   ${2CO(g)+O}_{2} {(g)=2CO}_{2} (g) {ΔH}_{2} {=-566kJ/mol}^{-1}$

反应3   ${2C(s)+O}_{2} (g)=2CO(g) {ΔH}_{3}$

① ${ΔH}_{3} =$

②如图，若 $y=ΔH-TΔS$ ，反应1、2和3的y随温度的变化关系如图所示，对应于反应3的线是 (填a、b或c)。

③一定压强下，随着温度的升高，气体中 $CO$ 与 ${CO}_{2}$ 的物质的量之比

A．不变        B．增大        C．减小        D．无法判断

(2)、水煤气反应： ${C(s)+H}_{2} {O(g)=CO(g)+H}_{2} (g) {ΔH=131kJ/mol}^{-1}$ 。工业生产水煤气时，通常交替通入合适量的空气和水蒸气与煤炭反应，其理由是

(3)、一氧化碳变换反应： ${CO(g)+H}_{2} {O(g)=CO}_{2} {(g)+H}_{2} (g) {ΔH=-41kJ/mol}^{-1}$
①一定温度下，反应后测得各组分的平衡压强(即组分的物质的量分数×总压)： $p(CO)=0 .25MPa$ 、 $p (H_{2} O) =0 .25MPa$ 、 $p ({CO}_{2}) =0 .75MPa$ 、 $p (H_{2}) =0 .75MPa$ ，则反应的平衡常数K的数值为。

②维持与①相同的温度和总压，提高水蒸气的比例，使 $CO$ 的平衡转化率提高到90%，则原料气中水蒸气和 $CO$ 的物质的量之比为。

③以固体催化剂M催化变换反应，若水蒸气分子首先被催化剂的活性表面吸附而解离成氢气和 $MO$ ，能量-反应过程如图所示。

用两个化学方程式表示该催化反应历程(反应机理)：

步骤Ⅰ： ${M+H}_{2} {O=MO+H}_{2}$ ；步骤Ⅱ：。

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33. 水泥窑炉可产生大量NO_x ，是高污染排放的工业窑炉，如何处理水泥窑炉产生的尾气是科技工作者非常关心的问题。回答下列问题：

(1)、NO_x可能引发的环境问题是(填一种)。

(2)、“水泥窑协同焚烧污泥”既有助于减少水泥窑烟气中NO_x的排放，又能处理城市污泥。该方法是将污泥投加到水泥预分解炉内，利用污泥燃烧产生的还原性气体(NH₃、CO等)还原水泥窑烟气中的NO_x。
①CO还原NO的反应历程中相对能量变化如下图：

该历程中最大能垒(活化能)E_正=kJ·mol^-1 ，该步骤的化学方程式是；CO还原NO总反应的热化学方程式是。

②将一定量的污泥投加到水泥预分解炉内，控制燃烧温度为1200 ℃，测得燃烧过程中NO的浓度和O₂、CO₂的体积分数随时间变化如图所示。0~50 s内，以NO表示的反应速率v(NO)=mol·L⁻¹·s⁻¹；图中表示CO₂的体积分数随时间变化的曲线是(填“a”或“b”)。

(3)、在水泥窑炉高温主燃区喷氨也可还原NO，主要反应为：6NO(g)+4NH₃(g) $⇌$ 5N₂(g)+6H₂O(g) ΔH＜0。实验测得主燃区温度、过量空气系数(K_SR1)与NO还原效率的关系如图所示。

①“还原气氛”下，该反应的最佳条件是(填标号)。

A．T=1473，K_SR1=0.75 B．T=1573，K_SR1=1.2 C．T=1673，K_SR1=0.85

②“氧化气氛”下，当K_SR1=1.2时，NO的还原效率低于“基准”的原因是。

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34. 氨是最重要的氮肥，也是产量最大的化工产品之一。

(1)、Ⅰ.合成氨工艺是人工固氮的重要途径。
可用作合成氨的催化剂有很多，如Os，Fe，Pt，Mn，Co等金属及相应的合金或化合物。该反应在LaCoSi催化作用的化学吸附及初步表面反应历程如下：
注：方框内包含微粒种类及数目、微粒的相对总能量(括号里的数字单位：eV)，TS 表示过渡态，*表示吸附态。
①写出N₂参与化学吸附的反应方程式。
②以上历程须克服的最大能垒为eV。

(2)、在使用同一催化剂时，将2.0molN₂和6.0molH₂通入体积为2L的密闭容器中，分别在T₁和T₂温度下进行反应。曲线A表示T₁温度下n(H₂)的变化(a点恰好达到平衡)，曲线B表示T₂温度下n(NH₃)的变化。
①T₁温度下，该反应的化学平衡常数K=。
②T₂温度下反应进行到某时刻，测得容器内气体的压强为起始时的85%，则此时v_(正)v_(逆)(填“>”、“＜”或“=”)。
③能否由图中数据得出温度T₁和T₂的大小关系，并说明理由。

(3)、Ⅱ.液氨是一种应用广泛的非水溶剂，以氨为原料可以合成很多重要化合物。
Arrhenius提出：溶剂在液态下能自发发生电离，产生溶剂阳离子与溶剂阴离子的现象，称为自耦电离，如液态水的自耦电离方程式为：2H₂O $⇌$ H₃O^＋＋OH^-。在液氨中也存在类似的自耦电离，试写出液氨中NH₄Cl与NaNH₂反应的离子方程式。

(4)、如图是20℃时，NH₃-CO₂-H₂O 三元体系相图。纵坐标代表CO₂的体积分数，横坐标代表NH₃的体积分数，坐标原点代表液态纯水。20℃时，可根据需要，选择水溶液体系反应得到(NH₄)₂CO₃(aq)与NH₄HCO₃(aq)，也可选择无水体系反应得到NH₄COONH₂(s)。
①20℃时，利用NH₃(g)、CO₂(g)和H₂O(l)制备NH₄HCO₃(aq) 的最佳曲线是(填“A-H₂O”或B-H₂O”)。
②B点可得到的产品是(填化学式)。

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35. 碳酸二甲酯DMC()具有优良的溶解性能，其熔、沸点范围窄，表面张力大，粘度低，因此可以作为低毒溶剂用于涂料工业和医药行业。科学家提出了新的合成方案(吸附在催化剂表面上的物种用*标注)，反应机理如图所示。

下列说法正确的是

A、该合成反应 $Δ H > 0$ B、过程 $C H_{3} O \cdot^{*} + C {O_{2}}^{*} = C H_{3} O C O O \cdot^{*}$ 是该反应的决速步 C、过程中既有H-O键的断裂，又有H-O键的形成 D、 $H O \cdot$ 是反应的中间产物

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催化剂	转化率 $C_{2} H_{6} / %$	转化率 ${CO}_{2} / %$	产率 $C_{2} H_{4} / %$
催化剂X	19.0	37.6	3.3

化学键	$C = O$	$C - O$	$H - H$	$C - H$	$C - C$	$H - O$
键能	745	351	436	414	347	460

实验组	反应模式	$\frac{n (H_{2})}{n (C O_{2})}$	压强/MPa	温度/℃	CO₂转化率	CH₃OH选择性
①	CFBR	3	5	250	25.6	61.3
②	CFBR	3	5	230	20.0	70.0
③	CMR	3	3	260	36.1	100

化学键	H—H	C=O	H—O	C—H	C—O
E(kJ/mol)	436	745	465	413	351