在二氧化碳加氢制甲烷的反应体系中，主要发生反应的热化学方程式为反应Ⅰ：CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g) △H=-164.7kJ/mol反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H=+41.2kJ/mol反应Ⅲ：2CO(g)+2H2(g)=CO2(g)+CH4(g) △H=-247.1kJ/mol向恒压、密闭容器中通入1molCO2和4molH2 ，平衡时CH4、CO、CO2的物质的量随温度的变化如图所示。下列说法错误的是

1. 已知：C(s)＋H₂O(g)

CO(g)＋H₂(g) △H₁ K₁

CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g) △H₂ K₂

CO₂(g)＋2H₂(g)=C(s)＋2H₂O(g) △H₃ K₃

在同一温度下，下列关系正确的是

A. △H₃=－(△H₁＋△H₂)K₁·K₂·K₃=1 B. △H₃=△H₁＋△H₂K₁＋K₂=K₃ C. △H₃=－(△H₁＋△H₂)K₁·K₂=K₃ D. △H₃=△H₁＋△H₂K₁·K₂·K₃=1

单选题容易

2. 已知下列3个热化学方程式（K为平衡常数）：

① $\text{[math]}$

② $\text{[math]}$

③ $\text{[math]}$

则ΔH₃和K₃的表达式分别为（）

A. $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ B. $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ C. $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ D. $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$

单选题容易

3. 丙烷经催化脱氢可制丙烯： $\text{[math]}$ 。600℃，将一定浓度的 $\text{[math]}$ 与固定浓度的 $\text{[math]}$ 通过含催化剂的恒容反应器，经相同时间，流出的 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 浓度随初始 $\text{[math]}$ 浓度的变化关系如图。

已知： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

② $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

③ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

下列说法不正确的是

A. $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ B. 通入 $\text{[math]}$ 目的是发生 $\text{[math]}$ 反应，促进丙烷脱氢 C. 其他条件不变，投料比[ $\text{[math]}$ ]越大， $\text{[math]}$ 转化率越大 D. 若体系只有 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 生成，则初始物质浓度 $\text{[math]}$ 与流出物质浓度 $\text{[math]}$ 之间一定存在： $\text{[math]}$

单选题容易

1. 根据如图分析，下列说法不正确的是

A. $\text{[math]}$ B. 1mol $\text{[math]}$ 能量高于1mol $\text{[math]}$ C. $\text{[math]}$ D. 常温下反应 $\text{[math]}$ 的化学平衡常数的数值很小

单选题普通

2. 某恒定温度下，在一个2L的密闭容器中充入A气体、B气体，其浓度分别为2 mol/L，1 mol/L，且发生如下反应：3A(g)+2B(g) ⇋4C(?)+2D(?)已知“?”代表C、D状态未确定；反应一段时间后达到平衡，测得生成1.6 mol C，且反应前后压强比为5：4，则下列说法中正确的是（）

①该反应的化学平衡常数表达式为：

②此时B的转化率为35%

③增大该体系压强，平衡向右移动，但化学平衡常数不变

④增加C的量，A、B转化率不变

A. ①② B. ②③ C. ③④ D. ①④

单选题普通

3. 在一定条件下，二氧化硫和氧气发生如下反应： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。下列有关说法正确的是

A. 该反应的化学平衡常数表达式为 $\text{[math]}$ B. 升高温度，该反应的速率和二氧化硫的转化率均增大 C. 及时分离出 $\text{[math]}$ 气体，该反应的平衡向正反应方向移动 D. 反应达到平衡时 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的物质的量之比 $\text{[math]}$

单选题普通

1.

异丁烯 $\text{[math]}$ 是一种重要的有机化工原料，主要用于生产高辛烷值汽油调和剂、橡胶、汽油添加剂和润滑油等。

Ⅰ．可由异丁烷 $\text{[math]}$ 直接裂解脱氢制备异丁烯，反应为： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

（1）异丁烷、异丁烯、氢气的燃烧热数值如下表所示，则 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

物质	燃烧热 $\text{[math]}$ /(kJ/mol)
$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
$\text{[math]}$	$\text{[math]}$

（2）异丁烷的转化率和异丁烯的选择性(选择性 $\text{[math]}$ )随温度的变化如图所示。当温度升高时，异丁烯的选择性变化的原因可能有(填标号)。

a．异丁烷在高温下裂解发生副反应

b．异丁烯在高温下发生聚合反应

c．催化剂的活性增大

d．平衡向逆反应方向移动

（3）研究人员对该合成方法进行改进，在一定条件下加入适量空气可以采用异丁烷氧化脱氢法来制备异丁烯，反应方程式为 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，与异丁烷直接脱氢制备异丁烯相比，该方法更加节约能源，在较低温度下即可自发进行，原因是。

Ⅱ．甲醇与异丁烯在一定条件下可以发生加成反应生成甲基叔丁基醚(用X表示)，反应方程式为 $\text{[math]}$ ，在一容积固定为VL的容器中充入甲醇和异丁烯，甲醇和异丁烯的初始物质的量均为 $\text{[math]}$ ，分别在 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 两个温度下发生该反应，异丁烯的转化率随时间的变化关系如图所示：

（4）该反应的 $\text{[math]}$ 0(填“>”“<”或“=”)， $\text{[math]}$ 三点中反应平衡常数最大的是(填字母)。

（5） $\text{[math]}$ 温度下，反应达到平衡后，将反应生成的X全部移走，在容器内重新达到平衡时X占容器中气体的体积分数(填“增大”“减小”或“不变”)。

（6） $\text{[math]}$ 温度下，该反应的平衡常数 $\text{[math]}$ (用含 $\text{[math]}$ 的式子表示)。

综合题困难

2.

二氧化碳的利用具有潜在的商业价值。回答下列问题。

Ⅰ．在负载型金属催化剂作用下，可实现低温下CO₂甲烷化，相关主要化学反应有：

① $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

② $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

（1）已知 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，则ΔH₂=。

（2）催化剂选择性是低温下实现CO₂甲烷化的关键因素。某课题组对不同Ni含量Ni－CeO₂介孔催化剂进行了表征测试，实验结果如下：

①图1：m点(填“是”或“不是”)该温度下CO₂的平衡转化率，理由是。

②由图1和图2可知，该反应的最佳催化剂为。

A. 100% Ni B. 50% Ni－CeO₂

C. 20% Ni－CeO₂ D. 10% Ni－CeO₂

③某温度下，容器体积为1.0L，控制CO₂和H₂初始投料量为分别5mol和20mol，CO₂的平衡转化率和甲烷的选择性分别为80%、90%，则该温度下反应①的平衡常数K=。(保留2位有效数字)[CH₄的选择性 $\text{[math]}$ ]

Ⅱ．CO₂与H₂可直接合成CH₃OCH₃： $\text{[math]}$

（3）若该反应的活化能E_a(正)小于E_a(逆)，则ΔH0(填“>”、“<”或“=”)，该反应在(填“高温”、“低温”或“任意温度”)下自发进行。

（4）某温度下，将1mol CO₂和2.8mol H₂通入1L恒容密闭容器中反应，测得CO₂平衡转化率为60%。实验测得： $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， k_正、k_逆为速率常数，只与温度有关。则该温度时，k_正与k_逆的比值为(保留2位有效数字)。

综合题困难

3.

我国力争在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的目标，因此CO₂的捕集、利用与封存成为科学家研究的重要课题。

I．以 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 为原料合成 $\text{[math]}$ 涉及的主要反应如下：

① $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ；

② $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

③ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

（1） $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

（2）反应①和②的 $\text{[math]}$ (K代表化学平衡常数)随 $\text{[math]}$ (温度的倒数)的变化如图所示。据图判断，反应②对应的直线为(填“a”或“b”)，反应③的 $\text{[math]}$ 随 $\text{[math]}$ 的增大，变化是(填“增大”或“减小”)。

（3）一定条件下，向体积为 $\text{[math]}$ 的恒容密闭容器中通入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 发生上述三个反应，达到平衡时，容器中 $\text{[math]}$ 为 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 为 $\text{[math]}$ ，此时 $\text{[math]}$ 的浓度为 $\text{[math]}$ (用含a、b、V的代数式表示，下同)，反应①的平衡常数为。

Ⅱ． $\text{[math]}$ 催化重整对温室气体的减排具有重要意义，催化重整反应为： $\text{[math]}$ 。反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表：

		积碳反应 $\text{[math]}$	消碳反应 $\text{[math]}$
$\text{[math]}$		75	172
活化能/ $\text{[math]}$	催化剂X	33	91
活化能/ $\text{[math]}$	催化剂Y	43	72

（4）由上表判断，催化剂XY(填“优于”或“劣于”)，理由是。

综合题普通

1. 回收利用 $\text{[math]}$ 解决空间站供氧问题，物质转化如图所示：

(1) 反应 $\text{[math]}$ 是回收利用 $\text{[math]}$ 的关键步骤。

已知： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

$\text{[math]}$ $\text{[math]}$

反应 $\text{[math]}$ 的热化学方程式为：。

(2) 将原料气按 $\text{[math]}$ 置于恒容密闭容器中发生反应 $\text{[math]}$ ，在相同时间内测得 $\text{[math]}$ 的物质的量分数与温度的变化曲线如图所示(虚线为平衡时的曲线)。

①理论上，能提高 $\text{[math]}$ 平衡转化率的措施有(写出两条)。

②空间站反应器内，通常采用反应器前段加热，后段冷却的分法来提高 $\text{[math]}$ 的转化效率，原因是。

(3) 用 $\text{[math]}$ 代替反应 $\text{[math]}$ ，可实现氢、氧元素循环利用，缺点是一段时间后催化剂的催化效果会明显下降，其原因是。

(4) 原料气 $\text{[math]}$ 还可通过反应 $\text{[math]}$ 获取。

① $\text{[math]}$ 时，向容积固定为 $\text{[math]}$ 的容器中充入 $\text{[math]}$ 水蒸气和 $\text{[math]}$ ，反应达平衡后，测得 $\text{[math]}$ 的浓度为 $\text{[math]}$ ，则该温度下反应的平衡常数 $\text{[math]}$ 为。

②保持温度仍为 $\text{[math]}$ ，改变水蒸气和 $\text{[math]}$ 的初始物质的量之比，充入容器进行反应，下列描述能够说明体系处于平衡状态的是(填序号)

a．混合气体的平均相对分子质量不随时间改变 b．混合气体的密度不随时间改变

c．单位时间内生成 $\text{[math]}$ 的同时消耗 $\text{[math]}$ d．混合气体的百分含量不随时间而改变

③实验发现，其它条件不变，上述反应达平衡后，向反应体系中投入一定量的 $\text{[math]}$ ，相同时间内可以增大 $\text{[math]}$ 的体积分数，实验结果如图所示。

结合化学方程式及外界条件对平衡及速率的影响说明投入纳米 $\text{[math]}$ 比微米 $\text{[math]}$ 时 $\text{[math]}$ 体积分数更高的原因是。

综合题困难

2. 丙烯是重要的有机化工原料，丙烷制丙烯是化工研究的热点。由丙烷 $\text{[math]}$ 在一定温度和催化剂条件下制丙烯 $\text{[math]}$ 的两种方法如下。

反应I（直接脱氢）： $\text{[math]}$ ；

反应Ⅱ（氧化脱氢）： $\text{[math]}$ 。

(1) 已知： $\text{[math]}$ ，则 $\text{[math]}$ 为 $\text{[math]}$ 。

(2) 一定温度下，向恒容密闭容器中充入 $\text{[math]}$ ，初始压强为 $\text{[math]}$ ，仅发生反应I（直接脱氢）。欲提高 $\text{[math]}$ 的平衡产率，同时加快反应速率，应采取的措施是（填标号）。

A.升高温度 B.增大压强 C.再充入 $\text{[math]}$ D.及时分离出 $\text{[math]}$ E.加催化剂

(3) 反应I（直接脱氢）在催化剂 $\text{[math]}$ 表面上有两种反应路径，整个反应的能量变化如图所示。

$\text{[math]}$ 表示路径1的活化能， $\text{[math]}$ 表示路径2的活化能，TS表示过渡态。

路径2中决速步骤的反应式为。

(4) 在压强（117.5kPa）恒定条件下，以 $\text{[math]}$ 作为稀释气，不同水烃比 $\text{[math]}$ [ $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、15]时，催化 $\text{[math]}$ 直接脱氢（反应I）制备 $\text{[math]}$ 反应的平衡转化率随温度的变化如图所示。[副反应： $\text{[math]}$ ]

① $\text{[math]}$ 点对应条件下，若 $\text{[math]}$ 的选择性[ $\text{[math]}$ 的选择性 $\text{[math]}$ ]为80%，则反应I的分压平衡常数 $\text{[math]}$ （ $\text{[math]}$ 是用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压 $\text{[math]}$ 物质的量分数）为 $\text{[math]}$ 。

②相同温度下，水烃比远大于 $\text{[math]}$ 时， $\text{[math]}$ 的消耗速率明显下降，可能的原因是：i. $\text{[math]}$ 的浓度过低；ii.。

(5) 一定条件下，恒压密闭容器中仅发生反应Ⅱ（氧化脱氢）。

①已知该反应过程中， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ，其中 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 为速率常数，与温度、活化能有关。升高温度， $\text{[math]}$ 的变化程度（填标号） $\text{[math]}$ 的变化程度。