研究氮的氧化物(如：NO、、)和氮的氢化物都有广泛的用途，如：和可作为运载火箭的推进剂。

1. 研究氮的氧化物(如：NO、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ )和氮的氢化物都有广泛的用途，如： $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 可作为运载火箭的推进剂。

(1) 已知： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。现将2mol $\text{[math]}$ 放入1L恒容密闭容器中，平衡体系中 $\text{[math]}$ 的体积分数( $\text{[math]}$ )随温度的变化如图所示。

①d点v(正)v(逆)(填“>”“=”“＜”)。

②a、b、c三点中平衡常数 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 由小到大是。

③在 $\text{[math]}$ 时， $\text{[math]}$ 的平衡转化率为；若平衡时的总压为100kPa，则该反应平衡常数 $\text{[math]}$ (保留到小数点后1位)。

(2) NO氧化为 $\text{[math]}$ 的反应为： $\text{[math]}$ ，该反应分如下两步进行：

Ⅰ. $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (较快)

Ⅱ. $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (较慢)

在恒容的密闭容器中充入一定量的NO和 $\text{[math]}$ ，保持其它条件不变，控制反应温度分别为 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ， c(NO)随t(时间)的变化如图所示。

在反应时间相同时， $\text{[math]}$ 条件下转化的NO量(填“大于”“等于”“小于”) $\text{[math]}$ 条件下转化的NO量，其本质原因是(结合反应Ⅰ和Ⅱ的反应热进行分析)。

(3) 肼除了可作火箭的推进剂外，还可用于新型环保电池中，电池工作原理如图所示。

① $\text{[math]}$ 向移动(填“电极甲”或“电极乙”)。

②该电池的负极反应式为。

【考点】

化学电源新型电池; 化学平衡常数;

【答案】

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综合题困难

使用废炭再生的“绿色甲醇”作为燃料，实现了循环内的零排放。

I．将工业废气中的 $\text{[math]}$ 。加氢制甲醇是“碳中和”的一个重要研究方向。在催化剂作用下主要发生如下反应：

① $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

② $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

③ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

已知甲醇的选择性 $\text{[math]}$ 。

（1） $\text{[math]}$ kJ/mol，反应③的自发进行的条件是(填“低温”或“高温”)。

（2）恒温恒容条件下，原料气 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 与物质的量浓度之比1：3投料时，已知初始压强为4MPa， $\text{[math]}$ ，控制合适的条件(不考虑反应③)。

i．下列有关说法正确的是。

A．反应过程中 $\text{[math]}$

B．容器的压强不再变化时，两反应都达到平衡

C．加入反应①的催化剂，可提高平衡时甲醇的选择性

D．降低反应温度，反应①②的正、逆反应的速率都减小

ii．若平衡时甲醇的选择性为60%， $\text{[math]}$ 平衡转化率为50%，该条件下反应②的 $\text{[math]}$ (保留三位小数)。

II．恒压时，将3mol $\text{[math]}$ 和1mol $\text{[math]}$ 充入密闭溶器中进行上述反应。

（3）平衡时 $\text{[math]}$ 转化率 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 选择性 $\text{[math]}$ 、CO选择性 $\text{[math]}$ ，随温度T变化如图甲所示：

图中表示 $\text{[math]}$ 的是曲线。

（4）为了探究原料气中混入CO气体对反应的影响，测得平衡时 $\text{[math]}$ 、平衡时 $\text{[math]}$ 物质的量与初始 $\text{[math]}$ 物质的量之比γ随原料气中 $\text{[math]}$ 的变化如图乙所示。

图中随着 $\text{[math]}$ 的增大， $\text{[math]}$ 降低而γ升高的原因是。当 $\text{[math]}$ 时，若平衡时 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ，则 $\text{[math]}$ 。

III．新能源的利用对实现碳中和也有重要意义。第二代钠离子电池是以硬碳( $\text{[math]}$ )为基底材料的嵌钠硬碳( $\text{[math]}$ )和锰基高锰普鲁士白 $\text{[math]}$ 为电极的一种新型二次电池。在充放电过程中， $\text{[math]}$ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌。其工作原理如图所示。

（5）若用该钠离子电池给铅酸蓄电池充电，普鲁士白电极连接(填“Pb”或“ $\text{[math]}$ ”)。钠离子电池负极的电极反应式为。

综合题困难

2. 二氧化碳是潜在的碳资源，无论是天然的二氧化碳，还是各种炉气、尾气、副产气，进行分离回收和提纯，合理利用，意义重大。在“碳达峰”、“碳中和”的国家战略下，将CO₂和CO转化为高附加值化学品成为科学家研究的重要课题。

(1) 由CO₂制取CH₄的部分反应如下：

① $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ；

② $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ；

③ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

则反应 $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ kJ/mol。

(2) 若在体积为1.0L的恒容密闭容器中充入xmolCO₂和ymolH₂模拟工业合成甲醇的反应： $\text{[math]}$ 。

①关于图1，下列有关说法正确的是。

A．该反应为 $\text{[math]}$

B．若加倍投料，曲线A不可变为曲线B

C．当 $\text{[math]}$ ，该反应达到平衡状态

D．容器内压强和混合气体平均相对分子质量不变，均可以说明该反应达到平衡状态

②若x=2、y=3，测得在相同时间内，不同温度下H₂的转化率如图2所示， $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (“>”、<”或“=”)；填T₂时，起始压强为10MPa，则 $\text{[math]}$ MPa^-2(列式计算；保留两位小数； $\text{[math]}$ 为以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。

(3) 一定条件下，选择合适的催化剂只进行反应 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，控制CO₂和H₂初始投料比为1∶1，分别在不同温度T₁、T₂、T₃下反应，达到平衡后，CO₂的转化率分别为50%、60%、75%，已知反应速率 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数。 $\text{[math]}$ 最大的是温度(填“T₁”、“T₂”或“T₃”)。

(4) 利用电化学可以将CO₂有效转化为 $\text{[math]}$ ，装置如图所示。装置工作时，阴极除有 $\text{[math]}$ 生成外，还可能生成副产物降低电解效率。阴极生成的副产物可能是，标准状况下，当阳极生成O₂的体积为112mL时，测得阴极区内的 $\text{[math]}$ ，则电解效率。(忽略电解前后溶液体积的变化)已知： $\text{[math]}$ 。

综合题困难

3. 合成氨及氮氧化物的有效去除、资源的充分利用是当今社会的重要研究课题。

(1) 已知合成氨反应中每生成 $\text{[math]}$ ，放出 $\text{[math]}$ 热量，请写出合成氨的热化学方程式，已知合成氨反应 $\text{[math]}$ 的逆反应活化能为 $\text{[math]}$ ，则其正反应活化能为 $\text{[math]}$ (用含 $\text{[math]}$ 的代数式表示)。

(2) 已知：① $\text{[math]}$

② $\text{[math]}$

③ $\text{[math]}$

若向 $\text{[math]}$ 恒容密闭容器中加 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 发生上述反应，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 $\text{[math]}$ ，反应①的平衡常数 $\text{[math]}$ 为。