高考二轮复习知识点：反应热和焓变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. 关于下列 $Δ H$ 的判断正确的是（）
${CO}_{3}^{2 -} (aq) + H^{+} (aq) = {HCO}_{3}^{-} (aq)$ $Δ H_{1}$

${CO}_{3}^{2-} (aq) + H_{2} O (l) \overset{}{\underset{}{⇌}} {HCO}_{3}^{-} (aq) + {OH}^{-} (aq)$ $Δ H_{2}$

${OH}^{-} (aq) + H^{+} (aq) = H_{2} O (l)$ $Δ H_{3}$

${OH}^{-} (aq) + {CH}_{3} COOH (aq) {=CH}_{3} {COO}^{-} (aq) + H_{2} O (l)$ $Δ H_{4}$

A、 $Δ H_{1} <0 Δ H_{2} <0$ B、 $Δ H_{1} <Δ H_{2}$ C、 $Δ H_{3} <0 Δ H_{4} >0$ D、 $Δ H_{3} >Δ H_{4}$

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2. 据文献报道，在铁双聚体催化作用下，制备化合物Y的一种反应机理如图所示。下列说法正确的是

A、该总反应原子利用率为100% B、物质X和Y分别为H₂O和CH₃OH C、铁双聚体可降低该反应的活化能和焓变 D、反应过程中有非极性键的断裂和生成

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3. 工业上利用 $C O_{2}$ 和 $H_{2}$ 制备 $H C O O H$ ，相关化学键的键能如下表所示：
键
$C = O$
$H - H$
$O - H$
$C - H$
$C - O$
键能/ $k J \cdot m o l^{- 1}$
745
436
462.8
413.4
351
已知：①温度为 ${T_{1}}^{°} C$ 时， $C O_{2} (g) + H_{2} (g) ⇌ H C O O H (g)$ $K = 2$ ；
②实验测得： $v_{正} = k_{正} c (C O_{2}) c (H_{2})$ ， $v_{逆} = k_{逆} c (H C O O H)$ 、 $k_{正} ， k_{逆}$ 为速率常数。
下列说法错误的是

A、反应 $C O_{2} (g) + H_{2} (g) ⇌ H C O O H (g)$ 的 $Δ H < 0$ B、T₁℃时，密闭容器充入浓度均为 $1 m o l \cdot L^{- 1}$ 的 $C O_{2} (g)$ 、 $H_{2} (g)$ ，反应至平衡，则 $H C O O H (g)$ 体积分数为 $\frac{1}{3}$ C、T₁℃时， $k_{逆} = 0.5 k_{正}$ D、若温度为T₂℃时， $k_{正} = 2.1 k_{逆}$ ，则T₂℃>T₁℃

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4. 利用γ－丁内酯(BL)制备1，4－丁二醇(BD)，反应过程中伴有生成四氢呋喃(THF)和1－丁醇(BuOH)的副反应，涉及反应如图：
已知：①反应I为快速反应，反应II、III为慢速反应；
②以5.0×10^-3molBL或BD为初始原料，在493K、3.0×10³kPa的高压H₂氛围下，分别在恒压容器中进行反应(因反应I在高压H₂氛围下进行，故H₂压强近似等于总压)，x(BL)和x(BD)随时间t变化关系如图所示[x(i)表示某物种i的物质的量与除H₂外其他各物种总物质的量之比]；达平衡时，以BL为原料，体系向环境放热akJ；以BD为原料，体系从环境吸热bkJ。
下列说法正确的是

A、γ－丁内酯分子中σ键与π键数目之比为6∶1 B、忽略副反应热效应，反应I焓变△H(493K，3.0×10³kPa)=-(a+b)kJ•mol^-1 C、t₁时刻x(H₂O)=0.08 D、改变H₂的压强不影响副产物四氢呋喃的产量

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5. CO₂电催化还原制备CH₃OH的反应历程如图所示(部分物质未画出)。
主反应： $C O_{2} (g) + 3 H_{2} (g) ⇌ C H_{3} O H (g) + H_{2} O (g)$ $Δ H_{1}$
副反应： $C O_{2} (g) + H_{2} (g) ⇌ C O (g) + H_{2} O (g)$ $Δ H_{2}$
下列说法正确的是

A、催化剂可同时降低主、副反应的活化能，从而降低 $Δ H_{1}$ 、 $Δ H_{2}$ B、* $O C H_{2}$ 与 $H^{+}$ 结合形成* $O C H_{3}$ C、反应过程中有极性键和非极性键的断裂与生成 D、反应 $^{*} C O + * O H + * H \to^{*} C O +^{*} H_{2} O$ 为决速步

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6. 已知硫的两种晶体形态的相图如图所示(相图：用于描述不同温度、压强下硫单质的转化及存在状态的平衡图像)，燃烧的热化学方程式为：
S(斜方，s) $+ O_{2} (g) = S O_{2} (g)$ $Δ H_{1}$ ；
S(单斜，s) $+ O_{2} (g) = S O_{2} (g)$ $Δ H_{2}$ 。
则下列有关说法中正确的是

A、温度高于119℃且压强小于 $0.4 P a$ ，单斜硫发生液化现象 B、斜方硫和单斜硫互为同分异构体 C、图中F→G过程为固态硫的气化，该过程只破坏了分子间作用力 D、由上述信息可判断： $Δ H_{1} > Δ H_{2}$

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7. 根据以下H₂和Cl₂反应生成HCl的能量循环图：
下列说法正确的是

A、∆H₄＞0 B、∆H₁＜0 C、∆H₁+∆H₂+∆H₃-∆H₄=0 D、∆H₃＞∆H₄

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8. 在298K和100kPa压力下，已知金刚石和石墨的熵、燃烧热和密度分别为：
物质
S/(J·K⁻¹·mol⁻¹)
∆H/(kJ·mol⁻¹)
ρ/(kg·m⁻³)
C(金刚石)
2.4
−395.40
3513
C(石墨)
5.7
−393.51
2260
此条件下，对于反应C(石墨)→C(金刚石)，下列说法正确的是

A、该反应的∆H＜0，∆S＜0 B、由公式∆G＝∆H−T∆S可知，该反应∆G＝985.29kJ·mol⁻¹ C、金刚石比石墨稳定 D、超高压条件下，石墨有可能变为金刚石

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9. 以 $C O_{2}$ 、 $H_{2}$ 为原料合成 $C H_{3} O H$ 涉及的主要反应如下：
① $C O_{2} (g) + 3 H_{2} (g) ⇌ C H_{3} O H (g) + H_{2} O (g)$     $Δ H_{1}$
② $C O_{2} (g) + H_{2} (g) ⇌ C O (g) + H_{2} O (g)$     $Δ H_{2}$
$C O_{2}$ 的平衡转化率( $X - C O_{2}$ )、 $C H_{3} O H$ 的选择性( $S - C H_{3} O H$ )随温度、压强变化如下：
已知： $S - C H_{3} O H = \frac{n (转化为 C H_{3} O H 的 C O_{2})}{n (转化的 C O_{2})} \times 100 %$
下列分析错误的是（   ）

A、 $p_{1} > p_{2}$ B、400℃左右，体系发生的反应主要是② C、由图可知， $Δ H_{1} < 0$ ， $Δ H_{2} > 0$ D、初始 $n (C O_{2}) = 1 m o l$ 、 $n (H_{2}) = 3 m o l$ ，平衡后 $X - C O_{2} = 30 %$ 、 $S - C H_{3} O H = 80 %$ ，若只发生①、②，则 $H_{2}$ 的平衡转化率为24%

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10. 利用间接转化法可将氮氧化物转化为化工产品以实现氮氧化物的充分利用。
已知① $2 N O (g) + 2 I C l (g) \overset{}{⇌} 2 N O C l (g) + I_{2} (g)$         $Δ H_{1}$
② $2 N O C l (g) \overset{}{⇌} 2 N O (g) + C l_{2} (g)$         $Δ H_{2}$
③ $I_{2} (g) + C l_{2} (g) \overset{}{⇌} 2 I C l (g)$         $Δ H_{3}$ 。
若某温度下，向VL密闭容器中加入2molNO和2molICl发生上述反应，达平衡时容器中NOCl(g)为amol， $C l_{2}$ 为bmol。下列说法错误的是（   ）

A、若升高温度NOCl的物质的量增大，则 $Δ H_{1} > 0$ 且 $Δ H_{2} < 0$ B、此时 $I_{2}$ 的浓度为 $\frac{a + 2 b}{2 V} m o l \cdot L^{- 1}$ C、若该密闭容器中气体颜色保持不变，说明各反应已达平衡状态 D、NO转化率为 $\frac{a}{2} \times 100 %$

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11. 如图是金属镁和卤素反应的能量变化图(反应物和产物均为298K时的稳定状态)，下列说法错误的是（）

A、 $M g B r_{2}$ 与 $C l_{2}$ 反应的 $Δ H < 0$ B、 $M g I_{2}$ 中 $M g^{2 +}$ 与 $I^{-}$ 间的作用力小于 $M g F_{2}$ 中 $M g^{2 +}$ 与 $F^{-}$ 间的作用力 C、化合物的热稳定性顺序为： $M g I_{2} > M g B r_{2} > M g C l_{2} > M g F_{2}$ D、 $M g F_{2} (s) + B r_{2} (l) = M g B r_{2} (s) + F_{2} (g) Δ H = + 600 k J \cdot m o l^{- 1}$

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12. $M n O_{2}$ 催化某反应的一种催化机理如图所示，其中 $* O H$ 是氢氧自由基， $* C H O$ 是醛基自由基，下列叙述错误的是（）

A、使用 $M n O_{2}$ 催化时，该反应的 $Δ H$ 不变 B、不是所有过程都发生氧化还原反应 C、总反应为 $H C H O + O_{2} \begin{array}{l} \underline{\underline{M n O_{2}}} \end{array} C O_{2} + H_{2} O$ D、 $O_{2}^{-}$ 为中间产物之一，与 $N a_{2} O_{2}$ 中所含阴离子相同

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13. 以NaCl为原料，可制取Na、Na₂O₂、NaOH和Na₂CO₃等。Na₂CO₃ ，可用侯氏制碱法制取，主要涉及如下反应：
N₂(g)+3H₂(g) $⇌_{}^{}$ 2NH₃(g) ΔH= −92.4 kJ∙mol⁻¹

NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃↓+NH₄Cl

2NaHCO₃ $\begin{matrix} \underline{\underline{Δ}} \end{matrix}$ Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O

下列有关比轮正确的是（）

A、键能(E)：6E(N−H) ＞E(N≡N)+3E(H−H) B、热稳定性：NaHCO₃＞Na₂CO₃ C、键角：NH₃＞NH $_{4}^{+}$ D、沸点：NH₃＞H₂O

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14. 在催化剂表面CO₂与H₂反应的部分历程如图所示，吸附在催化剂表面的物种用“.”标注，Ts表示过渡态。下列说法错误的是反应历程（）

A、物质吸附在催化剂表面时通常比其形成的过渡状态稳定 B、②→③是图中①至⑥的历程中的决速步骤 C、③→ ④的过程中断裂了非极性共价键 D、反应· CO₂+H₂(g)=·CO+H₂O(g)的ΔH< 0

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15. 已知反应CO(g) + 2H₂(g) ⇌ CH₃OH(g)的能量情况如图所示，曲线І和曲线Ⅱ分别表示不使用催化剂和使用催化剂的两种情况。下列判断正确的是（）

A、该反应的ΔH=-491kJ‧mol^-1 B、加入催化剂，加快反应速率，该反应的ΔH变小 C、无论是否使用催化剂，反应物的总能量都大于生成物的总能量 D、如果该反应生成液态CH₃OH，则ΔH增大

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16. 我国科学家研究了不同含金化合物催化乙烯加氢[C₂H₄(g)+H₂(g)=C₂H₆(g) △H=akJ·mol^-1]的反应历程如下图所示，下列说法正确的是（）

A、1molC₂H₄(g)与1molH₂(g)具有的能量之和小于1molC₂H₆(g)的能量 B、过渡态物质的稳定性：过渡态1>过渡态2 C、该反应的焓变：ΔH=-129.6kJ·mol^-1 D、相应的活化能：催化剂AuF<催化剂AuPF $_{3}^{+}$

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二、多选题

17. 在恒压、NO和O₂的起始浓度一定的条件下，催化反应相同时间，测得不同温度下NO转化为NO₂的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是（）

A、反应2NO(g)+O₂(g)=2NO₂(g)的ΔH>0 B、图中X点所示条件下，延长反应时间能提高NO转化率 C、图中Y点所示条件下，增加O₂的浓度不能提高NO转化率 D、380℃下，c_起始(O₂)=5.0×10⁻⁴ mol·L⁻¹ ， NO平衡转化率为50%，则平衡常数K>2000

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18. 随着节能环保问题的提出，人们开始关注逆水煤气反应 $(R W G S)$ 的研究。单一分子 $R W G S$ 在 $F e_{3} O_{4}$ 催化剂表面的反应历程如下图所示，主要有：氧化还原历程 $[T S 1 - T S 2 - T S 3 - T S 4 - C O (a) + H_{2} O (a)]$ 和中间物种分解历程 $[T S 1 - T S 6 - T S 7 - T S 5 - H C O O (a) + H (a)]$ 。[已知(a)表示物质吸附在催化剂表面的状态]。下列说法正确的是（）

A、该反应为吸热反应 B、 $R W G S$ 在 $F e_{3} O_{4}$ 催化剂表面反应的主要历程是中间物种分解历程 C、氧化还原历程控速步骤为： $C O (a) + H_{2} O (a) = C O (g) + H_{2} O (g)$ D、使用高效催化剂，加快化学反应速率，从而提高平衡转化率

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19. 根据下列图示所得出的结论错误的是（）

A、图甲表示2SO₂(g)+O₂(g) $\underset{}{⇌}$ 2SO₃(g) △H＜0，t₁时改变的条件是增大体系的压强 B、图乙NaCl溶液浓度过高铁腐蚀速率降低，说明NaCl浓度越大溶液中O₂的浓度越小 C、图丙说明石墨转化为金刚石的反应的△H＜0 D、图丁是一定条件下发生反应：4NH₃(g)+4NO(g)+O₂(g) $\underset{}{⇌}$ 4N₂(g)+6H₂O(g)此过程△H＜0

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20. C₂H₆在Ni的活化下可放出CH₄ ，其反应历程如下图所示：
下列关于活化历程的说法正确的是（）

A、该转化过程ΔH>0 B、在此反应过程中Ni的成键数目发生变化 C、该反应过程中，最大能垒(活化能)为204.32kJ·mol^-1 D、整个过程中，Ni是该反应的催化剂

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21. 下列热化学方程正确的是( $Δ H$ 的绝对值均符合题意)（）

A、 $C H_{4} (g) + 2 O_{2} (g) = C O_{2} (g) + 2 H_{2} O (g)$ $Δ H = - 890.3 k J \cdot m o l^{- 1}$ (燃烧热) B、 $O H^{-} (a q) + H^{+} (a q) = H_{2} O (l)$ $Δ H = - 57.3 k J \cdot m o l^{- 1}$ (中和热) C、 $2 H_{2} (g) + O_{2} (g) = 2 H_{2} O (g)$ $Δ H = - 483.6 k J \cdot m o l^{- 1}$ (反应热) D、 $2 N O_{2} = O_{2} + 2 N O$ $Δ H = + 116.2 k J \cdot m o l^{- 1}$ (反应热)

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22. 工业上可采用CH₃OH $\begin{array}{l} \underline{\underline{催化剂}} \\ Δ \end{array}$ CO+2H₂的方法来制取高纯度的CO和H₂。我国学者采用量子力学方法，通过计算机模拟，研究了在钯基催化剂表面上甲醇制氢的反应历程，其中吸附在钯催化剂表面上的物质用*标注。下图为计算机模拟的各步反应的能量变化示意图，下列说法正确的是（）

A、温度较低时不利于该反应自发进行 B、决速步骤的能垒(活化能)为53.6kJ/mol C、过渡态II的稳定性小于过渡态V D、由CH₃OH*(g)经过渡态I生成CH₃O*+H*的过程要释放能量，断裂极性共价键

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23. $C O_{2}$ 加氢制甲醇作为一种新兴的绿色化工技术，其中的一步反应为 $C O_{2} (g) + H_{2} (g) ⇌ C O (g) + H_{2} O (g)$ ，该反应中物质的相对能量及所含共价键的键能如下所示，下列说法正确的是（   ）
物质及共价键
键能/(kJ/mol)
$(C O_{2}) C = O$
799
$(H_{2}) H - H$
436
$[H_{2} O (g)] H - O$
463
$(C O) C \equiv O$
x
已知： $H_{2} O (g) ⇌ H_{2} O (l)$    $Δ H = - 44 k J / m o l$ A．图中所示反应的逆反应活化能为2034 $k J / m o l$

A、x为1067 B、 $C O_{2} (g) + H_{2} (g) ⇌ C O (g) + H_{2} O (l)$    $Δ H = - 3 k J / m o l$ C、反应物的总键能小于生成物的总键能

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24. 如图是 1mol CO(g)和 2mol H₂(g)发生反应 CO(g)+2H₂(g)→CH₃OH(g)过程中的能量变化曲线。曲线 a 表示不使用催化剂时反应的能量变化，曲线 b 表示使用催化剂时反应的能量变化。下列相关说法正确的是（）

A、使用催化剂后该反应从放热反应变成了吸热反应 B、使用和不使用催化剂相比反应的能量变化相同 C、1mol CO(g)和2mol H₂(g)中的化学键完全被破坏需要释放 419kJ能量 D、1mol CO(g)和2mol H₂(g)完全反应生成1mol CH₃OH(g)会释放出91kJ能量

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25. 已知：氧化锂(Li₂O)晶体形成过程中的能量变化如图所示，下列说法正确的是（）

A、∆H₁＜0，∆H₂＞0 B、-∆H₅+∆H₁+∆H₂+∆H₃+∆H₄+∆H₆=0 C、∆H₃＜0，∆H₄＜0 D、氧化锂的晶格能=∆H₆

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三、非选择题

26. 天然气的主要成分为CH₄ ，一般还含有C₂H₆等烃类，是重要的燃料和化工原料。

(1)、乙烷在一定条件可发生如下反应：C₂H₆(g)= C₂H₄(g)+H₂(g) ΔH ，相关物质的燃烧热数据如下表所示：

物质

C₂H₆(g)

C₂H₄(g)

H₂(g)

燃烧热ΔH/( kJ·mol⁻¹)

-1560

-1411

-286

①ΔH=kJ·mol⁻¹。

②提高该反应平衡转化率的方法有、。

③容器中通入等物质的量的乙烷和氢气，在等压下(p)发生上述反应，乙烷的平衡转化率为α。反应的平衡常数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)。

(2)、高温下，甲烷生成乙烷的反应如下：2CH₄ $\overset{高温}{\to}$ C₂H₆+H₂。反应在初期阶段的速率方程为：r=k× $c_{{CH}_{4}}$ ，其中k为反应速率常数。
①设反应开始时的反应速率为r₁ ，甲烷的转化率为α时的反应速率为r₂ ，则r₂= r₁。

②对于处于初期阶段的该反应，下列说法正确的是。

A．增加甲烷浓度，r增大 B．增加H₂浓度，r增大

C．乙烷的生成速率逐渐增大 D．降低反应温度，k减小

(3)、CH₄和CO₂都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化，其原理如下图所示：

①阴极上的反应式为。

②若生成的乙烯和乙烷的体积比为2∶1，则消耗的CH₄和CO₂体积比为。

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27. 甲醇水蒸气催化重整是当前制取清洁能源氢气的主要方法，其反应机理如下：
反应I： $C H_{3} O H (g) + H_{2} O (g) ⇌_{}^{} C O_{2} (g) + 3 H_{2} (g)$ $Δ H_{1}$
反应II： $C O_{2} (g) + H_{2} (g) ⇌_{}^{} C O (g) + H_{2} O (g)$ $Δ H_{2}$
请回答下列问题：

(1)、在催化剂作用下，反应I可通过如图1所示的反应历程实现催化重整，则 $Δ H_{1} =$ $k J / m o l$ 。

(2)、将一定量的甲醇气体和水蒸气混合反应，使用催化剂R，测得相同条件下，甲醇的转化率 $[(C H_{3} O H) %]$ 与CO的物质的量分数 $[(C O) %]$ 变化如图2所示。反应II为反应(填“吸热”或“放热”)，选择催化剂R的作用为。

(3)、将1mol甲醇气体和1.3mol水蒸气混合充入2L恒容密闭容器中，控制反应温度为300℃、起始压强为2.5MPa下进行反应。平衡时容器中 $n (C H_{3} O H) = n (C O) = 0.1 m o l$ ，甲醇的转化率为，则反应I的平衡常数 $K_{c} =$ $m o l^{2} / L^{2}$ (列出计算式即可)。

(4)、相同反应条件下，测得相同时间内甲醇水蒸气重整反应各组分的含量与反应温度关系曲线图如下，下列说法中正确的是。
a．升温对反应I的化学反应速率影响更大
b．该条件下催化剂活性温度高于270℃
c．催化剂的选择应考虑提高生成 $C O_{2}$ 的选择性
d.250℃时， $n (H_{2} O) ： n (C H_{3} O H)$ 不小于1.3

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28. 甲醇是一种理想的可再生清洁能源，近年来随着环保督查、碳双控等政策的实施，我国甲醇产能利用率不断提升。
I. $C O_{2}$ 和 $H_{2}$ 在一定条件下合成甲醇： $C O_{2} (g) + 3 H_{2} (g) ⇌_{}^{} C H_{3} O H (g) + H_{2} O (g)$ $Δ H$

(1)、根据如图相关物质的能量，计算 $Δ H =$ $k J \cdot m o l^{- 1}$ 。

(2)、向容积均为0.5L的恒容密闭容器中分别充入0.1mol $C O_{2}$ 和0.3mol $H_{2}$ ，在两种催化剂(I和II)、不同温度下发生上述反应，经过相同时间，测得 $C O_{2}$ 的转化率与温度的关系曲线如图所示(已知此实验条件下催化剂均未失活)。下列说法正确的是____。

A、催化效率较高的是催化剂II B、A点 $v_{正}$ 一定小于C点的 $v_{逆}$ C、C点的正反应速率： $v_{正 (I)} = v_{正 (I I)}$ D、 $T_{1} ∼ T_{3}$ 温度区， $C O_{2}$ 的转化率随温度升高均增大的原因是：反应未达平衡，随温度升高反应速率加快，相同时间内 $C O_{2}$ 转化率增大

(3)、将 $C O_{2}$ 和 $H_{2}$ 分别充入甲、乙两个恒容密闭容器中发生反应，相关数据如下表所示，测得不同温度下甲容器内 $C O_{2}$ 的平衡转化率曲线甲如图所示。

容积
$C O_{2} (g)$
$H_{2} (g)$
甲容器
VL
1mol
amol
乙容器
VL
2mol
2amol
①请在图中画出乙容器中 $C O_{2}$ 的平衡转化率曲线乙。
②当乙容器中 $C O_{2}$ 的平衡转化率与甲容器M点相同时，该反应的平衡常数之比 $K_{甲} ： K_{乙} =$ 。

(4)、II.已知反应 $C O (g) + H_{2} O (g) ⇌_{}^{} C O_{2} (g) + H_{2} (g)$ 是目前大规模制取氢气的方法之一。
实验发现，其他条件不变时向上述体系中投入一定量的CaO，反应相同时间测得 $H_{2}$ 的体积分数增大，其可能的原因是。

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29. CO₂与CH₄均是温室气体，CO₂与CH₄催化重整受到越来越多的关注，它是有效应对全球气候变化的重要方法。

(1)、CO₂与CH₄经催化重整可制得合成气CO和H₂ ，其反应原理为CO₂(g)+CH₄(g) $⇌$ 2CO(g)+2H₂(g)　ΔH=+120kJ·mol^-1
①该反应在一定温度下能自发进行的原因为。
②已知键能是指气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收的能量，上述反应中相关的化学键键能数据如下：
化学键
C-H
C≡O
H-H
键能/(kJ·mol^-1)
413
1075
436
则CO₂(g)=C(g)+2O(g)　ΔH=kJ·mol^-1。

(2)、催化重整涉及的反应如下：
i．CH₄(g)+CO₂(g) $⇌$ 2H₂(g)+2CO(g)
ii．H₂(g)+CO₂(g) $⇌$ H₂O(g)+CO(g)　ΔH=+41.2kJ·mol^-1
若在恒温、恒容密闭容器中进行反应i、ii，下列事实能说明上述反应达到平衡状态的是____ (填字母)。

A、相同时间内形成C-H键和H-H键的数目之比为2：1 B、体系内n(H₂)/n(CO)保持不变 C、体系内各物质的浓度保持不变 D、体系内混合气体的密度保持不变

(3)、在总压为24p₀的恒压密闭容器中，起始时通入n(CH₄)：n(CO₂)=1：1的混合气体，在一定温度下发生反应i、ii，测得CH₄、CO₂的平衡转化率分别为20%和40%。
①平衡时容器的体积是起始时的倍。
②该温度下反应i的压强平衡常数K_p= $p_{0}^{2}$ (K_p为用分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。
③维持其他因素不变，若向平衡体系中通入一定量的N₂(N₂不参与反应)，再次平衡后CH₄的转化率 (填“增大”“减小”“不变”或“无法判断”，下同)， $\frac{c^{3} (H_{2}) \cdot c (C O)}{c (C H_{4}) \cdot c (H_{2} O)}$ 。

(4)、光催化甲烷重整技术也是研究热点。以Rh/SrTiO₃为光催化剂，光照时，价带失去电子并产生空穴(h⁺ ，具有强氧化性)，CO₂在导带获得电子生成CO和O^2- ，价带上CH₄直接转化为CO和H₂ ，反应机理如图所示：
在Rh表面，每生成1molCO，则价带产生的空穴(h⁺)数为N_A；价带上的电极反应式可表示为。

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30. 化石燃料燃烧过程中形成NO和CO等污染物，利用CO脱除NO的研究获得了广泛关注。在催化剂作用下，CO与NO的反应为2CO(g)+2NO(g) $\overset{}{⇌}$ 2CO₂(g)+N₂(g) ΔH。回答下列问题：

(1)、已知： 2CO(g)+O₂(g) $\overset{}{⇌}$ 2CO₂(g) ΔH₁= - 520 kJ·mol^-1
N₂(g)+O₂(g) $\overset{}{⇌}$ 2NO(g) ΔH₂= +160 kJ·mol^-1
则ΔH=。

(2)、向某刚性容器中加入2 mol CO、2 mol NO和催化剂，测得平衡时CO₂的体积分数随温度和压强的关系如图1所示。
①下列叙述不能说明该反应已经达到平衡状态的是(填标号)。
A．CO₂和N₂的浓度比保持不变
B．压强不再变化
C．混合气体的密度不再变化
D．混合气体的摩尔质量不再变化
②压强p₁ p₂(填“>”或“<”，下同)， a、b两点的平衡常数K_aK_b_。
③b点CO的转化率为%(保留一位小数)，b点的K_p=(用含 p₂的表达式表示，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压 ×体积分数)。

(3)、金属锌作催化剂，在相同时间内，以相同投料比反应时，容器中CO₂的物质的量随温度变化的曲线如图2。当温度高于T℃时，n(CO₂)下降的原因可能是(答出一点即可，不考虑物质的稳定性)。

(4)、硫与催化剂锌所形成化合物晶体的晶胞如图3所示。在该晶胞中，Zn的配位数为原子坐标参数可表示晶胞内部各原子的相对位置。如图晶胞中，原子坐标参数a为(0，0， 0)； b为( $\frac{1}{2}$ ， 0， $\frac{1}{2}$ )；c为( $\frac{1}{2}$ ， $\frac{1}{2}$ ， 0)。则d的坐标参数为。已知该晶胞的密度为ρg·cm^-3 ，则其中两个最近S原子之间的距离为pm(列出计算式即可)。

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31. 全球大气CO₂浓度升高对人类生产、生活产生了影响，碳及其化合物的资源化利用成为研究热点。回答下列问题：

(1)、已知25℃时，大气中的CO₂溶于水存在以下过程
①CO₂(g) $\overset{}{⇌}$ CO₂(aq)
②CO₂(aq)+H₂O(1) $\overset{}{⇌}$ H⁺(ag)+HCO $_{3}^{-}$ (aq) K
过程①的ΔH0(填“＞”“＜”或“=”)。溶液中CO₂的浓度与其在大气中的分压(分压=总压×物质的量分数)成正比，比例系数为ymol·L^-1·kPa^-1。当大气压强为pkPa，大气中CO₂(g)的物质的量分数为x时，溶液中H⁺的浓度为mol·L^-1(忽略HCO $_{3}^{-}$ 和水的电离)。

(2)、焦炭与水蒸气可在高温下反应制H₂。
反应I：C(s)+H₂O(g) $\overset{}{⇌}$ CO(g)+H₂(g) ΔH₁=+131.3kJ·mol^-1 K₁
反应II：C(s)+2H₂O(g) $\overset{}{⇌}$ CO₂(g)+2H₂(g) ΔH₂=+90.3kJ·mol^-1 K₂
反应III：CO(g)+H₂O(g) $\overset{}{⇌}$ CO₂(g)+H₂₍g) ΔH₃=-41.0kJ·mol^-1 K₃
上述反应的化学平衡常数随温度变化的关系如图所示，表示K₁、K₂、K₃的曲线分别是c、、。
②研究表明，反应III的速率方程为v=k[x(CO)·x(H₂O)- $\frac{x (C O_{2}) \cdot x (H_{2})}{K_{p}}$ ]，x表示相应气体的物质的量分数，K_p为平衡常数(用平衡分压代替平衡浓度计算)，k为反应的速率常数，随温度升高而增大。在气体物质的量分数和催化剂一定的情况下，反应速率随温度的变化如图所示。根据速率方程分析T＞T_m时，v逐渐下降的原因是。

(3)、甲烷干法重整制H₂同时存在如下反应：
主反应：CH₄(g)+CO₂(g) $\overset{}{⇌}$ 2CO(g)+2H₂(g) ΔH₁
副反应：CO₂(g)+H₂(g) $\overset{}{⇌}$ CO(g)+H₂O(g) ΔH₂
温度为T℃，压强为p₀的恒压密闭容器中，通入2molCH₄和1molCO₂发生上述反应。平衡时H₂O(g)的分压为p₁ ，甲烷的转化率为40%。
①下列说法正确的是(填标号)
A．ΔH₁和ΔH₂不变，说明反应达到平衡状态
B．相同条件下，主反应的速率大于副反应，说明主反应的活化能小
C．选用合适的催化剂可以提高主反应的选择性，增大甲烷的平衡转化率
D．平衡后，若增大压强，主反应平衡逆向移动，副反应平衡不移动
②平衡时混合气体的总物质的量为mol，H₂(g)的分压是(用含p₀和p₁的计算式表示)。

(4)、甲醇燃料电池中，吸附在催化剂表面的甲醇分子逐步脱氢得到CO，四步可能脱氢产物及其相对能量如图，则最可行途径为a→(用b-j等代号表示)。

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32. 金属钛(Ti)及其合金是高强度、低密度结构材料，在航空航天、医疗器械等领域有着重要用途。目前生产钛的方法之一是将TiO₂转化为TiCl₄ ，再进一步还原得到钛。

(1)、TiO₂转化为TiCl₄有直接氯化法(反应a)和碳氯化法(反应b)。
a．TiO₂(s) +2Cl₂(g) $\overset{}{⇌}$ TiCl₄(g) +O₂(g) ΔH₁ =172 kJ·mol^-1
b．TiO₂(s) +2Cl₂(g)+2C (s) $\overset{}{⇌}$ TiCl₄(g)+2CO (g) ΔH₂
已知：C (s) +O₂(g) $\overset{}{⇌}$ CO₂(g) ΔH₃= -393.5 kJ·mol^-1 ， 2CO (g) +O₂(g) $\overset{}{⇌}$ 2CO₂(g) ΔH₄= - 566.0 kJ·mol^-1
①直接氯化反应在(填“高温”“低温”)有利于自发进行。
②ΔH₂=kJ·mol^-1
③碳氯化法中生成CO比生成CO₂更有利于TiO₂转化为TiCl₄ ，从熵变角度分析可能的原因是。
④已知常压下TCl₄的沸点为136℃，从碳氯化反应的混合体系中分离出TiCl₄的措施是。

(2)、在1. 0 ×10⁵Pa，将TiO₂、C、Cl₂以物质的量比1：2.2：2进行反应。体系中TiCl₄、CO、CO₂平衡组成比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。
①已知在200℃平衡时TiO₂几乎完全转化为TiCl₄ ，但实际生产中反应温度却远高于此温度，其原因是。
②图中a曲线代表的物质是，原因是。
③反应C (s)+CO₂(g) $\overset{}{⇌}$ 2CO (g)的平衡常数K_p(1200℃)= Pa。

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33. 汽车尾气含有CO₂、CO、H₂O、氮氧化合物(用N₂O表示)等气体，CO和N₂O为大气污染物。回答下列问题：

(1)、CO₂分子的VSEPR模型为。

(2)、用CO还原N₂O的能量变化如下图所示：
则反应 $C O (g) + N_{2} O (g) ⇌ C O_{2} (g) + N_{2} (g)$ 　△H=kJ/mol

(3)、在相同温度和压强下，1 mol N₂O和1 mol CO经过相同反应时间(均未达平衡)测得，反应物转化率使用催化剂1催化剂2(填“大于”、“等于”、“小于”)。

(4)、在体积均为1 L的密闭容器A(500℃，恒温)，B(起始500℃，绝热)两个容器中分别加入0.1 mol N₂O、0.4 mol CO和相同催化剂，实验测得A、B容器中N₂O的转化率随时间的变化关系如图所示。
①B容器中N₂O的转化率随时间的变化关系是上图中的曲线(填“a”或“b”)。
②在密闭容器A中，下列事实能判断反应达到平衡状态的是。
A．气体的密度不再变化 B．混合气体的平均相对分子质量不再变化
C．体系中CO的转化率不变 D． $\frac{c (C O)}{c (C O_{2})}$ 比值不再变化
③要缩短b曲线对应容器达到平衡的时间，但不改变N₂O的平衡转化率，在催化剂一定的情况下可采取的措施是。
④500℃该反应的化学平衡常数K=(用分数表示)。

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34. 运用化学反应原理研究合成氨反应有重要意义。请回答下列问题，

(1)、生成氢气：将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气。C(s)+H₂O(g)⇌H₂(g)+CO(g)    ΔH= +131.3 kJ·mol^-1 ， ΔS = +133.7 J·mol^-1·K^-1 ，该反应在低温下(“能”或“不能”)自发进行。

(2)、已知在T ℃时，反应N₂(g)+3H₂(g)⇌2NH₃(g)的平衡常数K = 0.5，相关化学键键能数据如表：
化学键
N≡N
H-H
N-H
键能/(kJ·mol^-1)
946
436
390.8
①T℃时， 2NH₃(g)⇌N₂(g)+3H₂(g)的ΔH =。
②T℃时，在1L密闭容器中进行合成氨反应，一段时间后，测得N₂、H₂、NH₃的物质的量分别为4 mol 、2 mol 、4 mol，则此时反应v_正(N₂)v_逆(N₂)(填“>”“<”“=”或“不能确定” )。

(3)、近期，我国科学家为了解决合成氨反应速率和平衡产率的矛盾，选择使用Fe-TiO_2-xH_y双催化剂，通过光辐射产生温差(如体系温度为495℃时，Fe的温度为547℃，而TiO_2-xH_y的温度为415℃)。结合图示解释该双催化剂的工作原理。

(4)、已知合成氨反应的速率方程为：v= kc^α(N₂)c^β( H₂)c^-1(NH₃) ，k为反应速率常数。在合成氨过程中，需要不断分离出氨，该操作的目的是。

(5)、以氨为原料生产尿素的方程式为2NH₃(g)+CO₂(g)⇌CO(NH₂)₂(1)+H₂O(g)。
①为进一步提高NH₃的平衡转化率，下列措施能达到目的的是(填字母)。
A．增大CO₂的浓度            B．增大压强
C．及时转移生成的尿素        D．使用更高效的催化剂
②尿素的合成分两步进行：
a.2NH₃(g)+CO₂(g)⇌NH₂COONH₄ (1) ΔH =-117 kJ/mol
b．NH₂COONH₄(1)⇌CO(NH₂)₂(1)+H₂O(g)   ΔH = +15 kJ/mol，
第一步反应速率快，可判断活化能较大的是 (填“第一步”或“第二步”)。
③某实验小组为了模拟工业合成尿素，在恒温恒容的真空密闭容器中充入一定量的CO₂和NH₃发生反应： 2NH₃(g)+CO₂(g)⇌CO(NH₂)₂(1)+H₂O(g)，反应过程中NH₃的体积分数如图所示。实验测得体系平衡时的压强为10MPa，计算该反应的平衡常数(MPa)^-2(已知：分压=总压 ×体积分数)。

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35. 氰化氢( $H C N$ )分子被认为是生命起源中重要的中间体之一，主要应用于电镀业、采矿业等，可制造各种树脂单体。迄今为止，它所产生的与生物相关联的化合物种类最多。

(1)、 $H C N$ 的合成
氰化氢可用甲烷氨氧化法合成，其热化学反应方程式为： $C H_{4} (g) + N H_{3} (g) \to_{1200 - 1400 ℃}^{隔绝空气} H C N (g) + 3 H_{2} (g) Δ H$
相关化学键的键能数据如下表：
化学键
$C - H$
$N - H$
$C \equiv N$
$H - H$
$E (k J / m o l)$
414
393
891
436.4
上述反应的 $Δ H$ 为；

(2)、 $H C N$ 的性质
已知 $25 ℃$ 时有关弱电解质的电离平衡常数如下表：
弱电解质化学式
$C H_{3} C O O H$
$H C N$
$H_{2} C O_{3}$
$H N O_{2}$
$N H_{3} \cdot H_{2} O$
电离平衡常数
$1.8 \times 1 0^{- 5}$
$4.9 \times 1 0^{- 10}$
$K_{1} = 4.3 \times 1 0^{- 7}$ $K_{2} = 5.6 \times 1 0^{- 11}$
$7.2 \times 1 0^{- 4}$
$1.8 \times 1 0^{- 5}$
① $H C N$ 具有酸性，能与氨水发生反应： $H C N + N H_{3} H_{2} O ⇌ N H_{4}^{+} + C N^{-} + H_{2} O$ ，此反应在常温下的平衡常数K约为； $N H_{4} C N$ 溶液呈性。
②已知可发生如下反应： $N a C N + H N O_{2} = H C N + N a N O_{2}$ ， $N a C N + H F = H C N + N a F$ ， $N a F + H N O_{2} = N a N O_{2} + H F$ ，则 $H F$ 的电离平衡常数的范围为：。
③在 $K C N$ 溶液中通入少量的二氧化碳，其离子反应方程式为：。
④浓度均为 $0.1 m o l / L$ 的 $N a C N$ 与 $H C N$ 的混合溶液中，以下推断正确的是。
A．混合溶液 $p H$ 约为9.3
B． $2 C (H^{+}) = C (C N^{-}) + C (H C N) + 2 C (O H^{-})$
C． $C (N a^{+}) > C (C N^{-}) > C (H C N) > C (H^{+}) > C (O H^{-})$

(3)、 $H C N$ 和 $C N^{-}$ 的处理
① $H C N$ 是一种无色、有毒、易溶于水的气体，易在空气中均匀弥散，并易产生爆炸。国家重点实验室对密闭空间内的 $H C N$ 气体进行了消毒研究，研究中采用 $N H_{3} 、 H_{2} O_{2}$ 气雾、 $N H_{3} - H_{2} O_{2}$ 气雾和水雾分别单独对 $H C N$ 进行消毒。由图可知为最佳消毒试剂。
②工业生产中含氰 $(C N^{-})$ 废水主要来源于选矿、有色金属冶炼等工业，对于含氰废水都应高度重视并妥善处理，国家关于废水中总氰浓度排放标准为 $\leq 0.5 m g / L$ 。某工厂实验室针对不同浓度焦亚硫酸钠 $(N a_{2} S_{2} O_{5})$ 处理含氰废水情况展开研究。反应如下：
$S_{2} O_{5}^{2 -} + 2 C N^{-} + 2 O_{2} + H_{2} O = 2 C N O^{-} + 2 H^{+} + 2 S O_{4}^{2 -}$
如图为氧化后 $C N^{-}$ 的浓度变化，如果你是工厂研究人员，你认为应选择多大浓度的 $N a_{2} S_{2} O_{5}$ 溶液最合理，请回答并说明理由。

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36. 镁基储氢材料MgH₂具有储氢量高、成本低廉等优点，发展前景广阔。
Ⅰ.MgH₂热分解放出H₂
MgH₂(s) $\overset{}{⇌}$ Mg(s)+H₂(g) ΔH=+75kJ/mol
该反应的能量变化如图。

(1)、E₁=。

(2)、提高H₂平衡产率的措施有(答2条)。

(3)、Ⅱ.MgH₂水解制备H₂
MgH₂与H₂O反应制备H₂的化学方程式是。

(4)、MgH₂与H₂O反应时，最初生成H₂的速率很快，但随后变得很缓慢，原因是。

(5)、MgCl₂、NiCl₂、CuCl₂等盐溶液能提升MgH₂的水解性能。1mol/L的几种盐溶液对MgH₂水解制备H₂的性能曲线如图。
已知：ⅰ.
物质
Mg(OH)₂
Ni(OH)₂
Cu(OH)₂
K_sp
5.6×10^-12
5.5×10^-16
2.2×10^-20
ⅱ.MgH₂在MCl₂(M代表Mg、Ni、Cu)溶液中水解的示意图如图。
①NiCl₂溶液制备H₂的性能优于MgCl₂溶液，原因是。
②MgH₂在MgCl₂溶液中制备H₂的性能不如在NiCl₂溶液中优异，但使用MgCl₂溶液利于发展“镁－氢”循环经济，原因是。
③CuCl₂溶液制备H₂的性能不如NiCl₂溶液，可能的原因是。

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键	$C = O$	$H - H$	$O - H$	$C - H$	$C - O$
键能/ $k J \cdot m o l^{- 1}$	745	436	462.8	413.4	351

物质	S/(J·K⁻¹·mol⁻¹)	∆H/(kJ·mol⁻¹)	ρ/(kg·m⁻³)
C(金刚石)	2.4	−395.40	3513
C(石墨)	5.7	−393.51	2260

物质及共价键	键能/(kJ/mol)
$(C O_{2}) C = O$	799
$(H_{2}) H - H$	436
$[H_{2} O (g)] H - O$	463
$(C O) C \equiv O$	x

物质	C₂H₆(g)	C₂H₄(g)	H₂(g)
燃烧热ΔH/( kJ·mol⁻¹)	-1560	-1411	-286

	容积	$C O_{2} (g)$	$H_{2} (g)$
甲容器	VL	1mol	amol
乙容器	VL	2mol	2amol

化学键	$C - H$	$N - H$	$C \equiv N$	$H - H$
$E (k J / m o l)$	414	393	891	436.4

弱电解质化学式	$C H_{3} C O O H$	$H C N$	$H_{2} C O_{3}$	$H N O_{2}$	$N H_{3} \cdot H_{2} O$
电离平衡常数	$1.8 \times 1 0^{- 5}$	$4.9 \times 1 0^{- 10}$	$K_{1} = 4.3 \times 1 0^{- 7}$ $K_{2} = 5.6 \times 1 0^{- 11}$	$7.2 \times 1 0^{- 4}$	$1.8 \times 1 0^{- 5}$

物质	Mg(OH)₂	Ni(OH)₂	Cu(OH)₂
K_sp	5.6×10^-12	5.5×10^-16	2.2×10^-20

化学键	C-H	C≡O	H-H
键能/(kJ·mol^-1)	413	1075	436

化学键	N≡N	H-H	N-H
键能/(kJ·mol^-1)	946	436	390.8