氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，氢能产业链由制氢、储氢和用氢组成。Ⅰ．制氢：（1）甲醇水重整制氢的反应体系中，同时发生以下反应：反应1：CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g) ΔH1= + 90.6 kJ/mol反应2：CH3OH(g)＋H2O(g)CO2(g)＋3H2(g) ΔH2= + 49.4 kJ/mol反应3：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH3= kJ/mol（2）以CuOZnOAl2O3催化剂进行甲醇重整制氢时，保持温度和容器体积不变，改变水和甲醇的投料比，甲醇平衡转化率及CO选择性的影响如图1所示。CO选择性=×100%。①图1中表示甲醇平衡转化率的曲线是(填“M”或“N”)。②当水和甲醇投料比大于0.8时，曲线N下降的原因是。Ⅱ．储氢：发生反应H2＋ HCOHCOO-＋H2O （3）密闭容器中，向含有催化剂的0.1 mol/L NaHCO3溶液中通入H2 ，其他条件不变，HCOO-产率随温度变化如图2所示。当温度高于70 ℃，HCOO-产率下降的可能原因是。Ⅲ．用氢：工业上用H2和CO2可合成甲醇CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH =-53.7 kJ/mol（4）控制温度为T ℃，总压为P0 ，向密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2进行上述反应。CO2的转化率在两种不同催化剂作用下随时间的变化曲线如图3所示。①活化能：过程Ⅰ过程Ⅱ，n点v逆m点v正(填“>”、 “<” 或“=”)。②过程Ⅰ，t2时刻改变的反应条件可能是。A．使用更优良的催化剂 B．增大CO2的用量 C．将水蒸气液化移出体系 D．升高温度 ③该温度下，平衡常数Kp=(用含P0的代数式表示)。

(1)高炉炼铁是冶炼铁的主要方法，发生的主要反应有：

反应	△H(kJ/mol)	K
i. Fe₂O₃(s)+3C(s) $\text{[math]}$ 2Fe(s)+3CO(g)	+489	K₁
ii. Fe₂O₃(s)+3CO(g) $\text{[math]}$ 2Fe(s)+3CO₂(g)	X	K₂
iii. C(s)+CO₂(g) $\text{[math]}$ 2CO(g)	+172	K₃

试计算，X=，K₁、K₂与K₃之间的关系为K₁=。

(2)T₁℃时，向某恒温密闭容器中加入一定量的Fe₂O₃和C，发生反应i，反应达到平衡后，在t₁时刻，改变某条件，υ₍_逆₎随时间(t)的变化关系如图1所示，则t₁时刻改变的条件可能是(填写字母)。

a.保持温度不变，压缩容器 b.保持体积不变，升高温度

c.保持体积不变，加少量碳粉 d.保持体积不变，增大CO浓度

(3)在一定温度下，向某体积可变的恒压密闭容器(P KPa)加入1 molCO₂与足量的碳，发生反应ⅲ，平衡时体系中气体体积分数与温度的关系如图2所示。

①T℃时，若向平衡体系中再充入一定量按V(CO₂)：V(CO) =5：4的混合气体，平衡(填“ 正向”、“ 逆向”或“ 不” )移动。

②925℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数K_p为KPa。[气体分压(p_分)=气体总压(p) ×体积分数，用某物质的平衡分压代替物质的量浓度也可以表示化学平衡常数，记作K_p]

填空题容易

2. 工业烟气、汽车尾气中的氮氧化物(NO_x)，可由多种方法进行脱除。

(1)采用NH₃作为还原剂，可将NO_x还原成N₂和H₂O。在某催化剂的表面，NH₃和NO的反应历程势能变化如图所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注)。

该反应历程包括四步基元反应：

a.NH₃*+NO*→NH₃NO* b.NH₃NO*→NH₂NO*+H*

c.NH₂NO*+H*→HNNOH*+H* d.HNNOH*+H*→H₂O*+N₂*+H*

由上图可知该反应历程的总△H0(填“＞”、“＝”或“＜”)。整个反应历程中的控速步骤为第步(选填a、b、c或d)，其能垒(活化能)为Kcal·mol^-1^。

(2)利用放热反应C(s)+2NO(g) $\text{[math]}$ CO₂(g)+N₂(g)可在脱除汽车尾气中NO的同时消除积碳。现将等量的NO通入两个相同体积的刚性容器内(碳粉足量)，分别在500℃和600℃条件下发生上述反应，下图中a、b、c、d分别表示NO的分压p_NO或CO₂的分压p_CO2随时间的变化关系。(气体分压＝总压×组分物质的量分数)

①上中表示500℃条件下p_NO的是(选填a、b、c或d，下同)，表示600℃条件下p_CO2的是。

②根据图示，列出600℃时反应平衡常数K_p的计算式。(K_p等于生成物气体分压幂之积与反应物气体分压幂之积的比值)

(3)利用NaClO氧化吸收液可在脱除烟气中NO_x的同时脱除SO₂。研究发现在不同的初始pH条件下，吸收液对流动烟气的脱硫效率都接近100%，而NO的脱除率如下图所示。

①根据上图，下列有关说法正确的是(填标号)。

A.增大压强，NO的转化率增大

B.从化学平衡的角度，采用Ca(ClO)₂脱硫效果优于NaClO

C.起始pH＝2，脱硝效率随时间降低可能是因为ClO^－+Cl^－+2H^＋＝Cl₂↑+H₂O

D.为提高脱硫脱硝效果，应当增大NaClO浓度、提高烟气的流速

②吸收液脱硫效果优于脱硝效果的可能原因是(任写一条)。

填空题容易

3.

CO₂转化利用对化解全球环境生态危机助力全球“碳达峰、碳中和”目标的实现具有重要意义。化学工作者致力于将CO₂转化为各种化工原料。

Ⅰ．早在二十世纪初，工业上以CO₂和NH₃为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步：①CO₂和NH₃生成NH₂COONH₄；②NH₂COONH₄分解生成尿素。

（1）活化能：反应①反应②(填“>”、“<”或“=”)；

CO₂(l)+2NH₃(l)=CO(NH₂)₂(l)+H₂O(l)　△H=(用 $\text{[math]}$ 的式子表示)。

Ⅱ、

（2）700℃时，若向2L体积恒定的密闭容器中充入一定量N₂和CO₂发生反应：N₂(g)＋CO₂(g) $\text{[math]}$ C(s)＋2NO(g) △H＞0；其中N₂、NO物质的量随时间变化的曲线如图所示。请回答下列问题。

①0～10min内CO₂的平均反应速率v=。

②第10min时，外界改变的条件可能是(填字母)。

A．加催化剂　B．增大C的物质的量　C．减小CO₂的物质的量　D．升温　E．降温

Ⅲ、二氧化碳的捕集、利用是我国能源领域的一个重要战略方向。

（3）科学家提出由 $\text{[math]}$ 制取 $\text{[math]}$ 的太阳能工艺如图所示。

已知“重整系统”发生的反应中 $\text{[math]}$ ，则 $\text{[math]}$ 的化学式为。

（4）工业上用 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 反应合成二甲醚。已知： $\text{[math]}$ 　反应热为 $\text{[math]}$ ，化学平衡常数为K₁ ， $\text{[math]}$ 　反应热为 $\text{[math]}$ ，化学平衡常数为K₂ ，则 $\text{[math]}$ (用K₁、K₂表示)。

（5）在恒压条件下的密闭容器中通入物质的量为1mol的二氧化碳和2mol的氢气，在等压下(p)发生上述反应 $\text{[math]}$ ，若二氧化碳的平衡转化率为50%。则反应的平衡常数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)

综合题容易

1. 为加快实现“双碳”目标，有效应对全球气候变化、构建低碳社会， $\text{[math]}$ 资源化利用受到越来越多的关注。利用 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 制备合成气CO、 $\text{[math]}$ 的反应历程如下

第一步： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

第二步： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

说明：ads为吸附型催化剂。

(1) 制备合成气总反应的反应热 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

(2) 一定条件下ads对 $\text{[math]}$ 也有吸附作用。结合下图分析ads吸附 $\text{[math]}$ 的适宜条件是。

(3) 煤的气化是一种重要的制氢途径。在一定温度下，向体积固定的密闭容器中加入足量的 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，起始压强为0.2MPa时，发生下列反应生成水煤气：

反应I： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

反应II： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

反应达到平衡时， $\text{[math]}$ 的转化率为50%，CO的物质的量为0.1mol， $\text{[math]}$ 的物质的量为0.2mol。

①有利于反应I自发进行的条件是。

②下列说法正确的是。

A．平衡时向容器中充入惰性气体，反应I的平衡不移动

B．混合气体的密度保持不变时，不能说明反应体系已达到平衡

C．平衡时整个体系吸收31.2kJ能量

D．反应II的化学方程式前后物质的化学计量数之和相等，所以反应II的 $\text{[math]}$

③平衡时，气体的总物质的量为mol，反应I的平衡常数 $\text{[math]}$ MPa。

[ $\text{[math]}$ ：以气体物质的分压 $\text{[math]}$ 替代浓度计算得到的平衡常数， $\text{[math]}$ ， p表示平衡时总压， $\text{[math]}$ 表示平衡系统中B的物质的量分数]

综合题困难

2. 我国力争于2060年前实现碳中和。将 $\text{[math]}$ 转化为甲醇是实现碳中和的重要手段，涉及的主要反应以及反应在不同温度下的化学平衡常数如表所示：

化学反应	平衡常数	温度 $\text{[math]}$
化学反应	平衡常数	500	800
① $\text{[math]}$	$\text{[math]}$	2.5	0.15
② $\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
③ $\text{[math]}$	$\text{[math]}$	2.5	0.375

回答下列问题：

(1) 基态 $\text{[math]}$ 原子价层电子的轨道表示式为。

(2) 反应①的 $\text{[math]}$ 0(填“>”或“＜”)；表中 $\text{[math]}$ ；

(3) 反应③过程的能量变化如图所示(图中各物质均为气态)，下列说法正确的是_______(填选项字母)。

A. 反应③的热化学方程式为 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ B. 反应达到平衡后，升温，再次平衡时 $\text{[math]}$ 减小， $\text{[math]}$ 增大 C. 加入催化剂，主要降低反应 $\text{[math]}$ 的活化能 D. 增大压强，反应 $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ (正)减小， $\text{[math]}$ (逆)增大

(4) 研究反应③的催化剂选择时，其他条件不变，仅改变催化剂的种类，对反应器出口产品进行成分分析，结果如图所示。在图示催化剂中，反应③应选择的最佳催化剂及选择理由是。

(5) 在不同压强下，按照 $\text{[math]}$ 投料，实验测定 $\text{[math]}$ 的平衡转化率和 $\text{[math]}$ 的平衡产率随温度变化的关系如图甲、乙所示：

已知： $\text{[math]}$ 的平衡转化率 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 的平衡产率 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

其中纵坐标表示 $\text{[math]}$ 的平衡转化率的是图(填“甲”或“乙”)。

(6) 一定条件下( $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ )，向体积为 $\text{[math]}$ 的恒容密闭容器中通入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 发生上述反应，测得 $\text{[math]}$ 的平衡转化率和 $\text{[math]}$ 的平衡产率如(5)图甲、乙所示，反应③的平衡常数为(写出计算过程)。

综合题困难

3.

已知：某空间站的生命保障系统功能之一是实现氧循环，其中涉及反应：CO₂(g) + 4H₂(g) $\text{[math]}$ 2H₂O(g) + CH₄(g)，该反应的平衡常数(K)与反应温度(t)之间的关系如图1所示。回答问题：

（1）若反应为基元反应，且反应的 $\text{[math]}$ 与活化能(Ea)的关系为 $\text{[math]}$ 。在图2中补充完成该反应过程的能量变化示意图。

（2）某研究小组模拟该反应，温度t下，向容积为10L的抽空的密闭容器中通入0.1molCO₂和0.4molH₂ ，反应平衡后测得容器中n(CH₄)=0.05mol。则 $\text{[math]}$ 的转化率为。在上述平衡体系中各加入0.05mol的上述反应物、生成物，则加入后v正v逆(填“>”、“<”或“=”)。

在相同条件下， $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 还会发生不利于氧循环的副反应：CO₂(g) + 3H₂(g) $\text{[math]}$ H₂O(g) + CH₃OH(g)，在反应器中按 $\text{[math]}$ 通入反应物，在不同温度、不同催化剂条件下，反应进行到2min时，测得反应器中 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 浓度( $\text{[math]}$ )如下表所示。

催化剂	t=350℃		t=400℃
催化剂	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
催化剂Ⅰ	10.8	12722	345.2	42780
催化剂Ⅱ	9.2	10775	34	38932

（3）在选择使用催化剂Ⅰ和350℃条件下反应， $\text{[math]}$ 生成CH₃OH平均反应速率为 $\text{[math]}$ ；若某空间站的生命保障系统实际选择使用催化剂Ⅱ和400℃的反应条件，原因是。

综合题困难

1. 乙烷催化裂解制备乙烯和氢气的反应式为 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，工业上在裂解过程中可以实现边反应边分离出生成的氢气。在不同温度下， $\text{[math]}$ 在1.0L恒容密闭容器中发生该反应。 $\text{[math]}$ 的移出率 $\text{[math]}$ [ $\text{[math]}$ ]不同时，乙烷的平衡转化率与温度的关系如图所示。下列说法不正确的是

A. 由图可知： $\text{[math]}$ B. 加入催化剂增大了活化分子百分数，但该反应的 $\text{[math]}$ 不变 C. $\text{[math]}$ 则B点体系中乙烯的体积分数约为50% D. 若A点，平衡常数 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 的移出率为20%

单选题普通

2. 一定条件下，水气变换反应的中间产物是 $\text{[math]}$ 。某研究小组在密封石英管中充满 $\text{[math]}$ 水溶液，研究 $\text{[math]}$ 在某温度下的分解。反应如下：

I. $\text{[math]}$

II. $\text{[math]}$

研究发现，在反应I、Ⅱ中， $\text{[math]}$ 仅对反应I有催化加速作用。含碳粒子浓度与反应时间的变化关系如图所示(忽略碳元素的其他存在形式)。

下列说法错误的是

A. 从反应开始到 $\text{[math]}$ ，反应速率：I>Ⅱ B. 反应的平衡常数： $\text{[math]}$ C. $\text{[math]}$ 变小的原因是反应Ⅱ未达平衡导致反应I平衡逆向移动 D. 若在起始溶液中加入盐酸， $\text{[math]}$ 达浓度峰值时， $\text{[math]}$ 的值增大

单选题普通

3. 工业通过高温煅烧焦炭与SrSO₄（硫酸锶）混合物，并通入一定量的空气，采用反应一或反应二制备SrS(s)：

反应一： $\text{[math]}$

反应二： $\text{[math]}$

已知： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

随温度升高，反应产物种类、物质的量的变化如图所示：

下列说法正确的是

A. $\text{[math]}$ B. 800℃时，反应二的平衡常数K<1 C. 当温度高于415℃时，体系内的主反应变为 $\text{[math]}$ D. 通入空气的作用是利用CO和O₂反应放出的热量为制备过程供能

单选题普通

1. 氮化钒 $\text{[math]}$ 广泛用于钢铁产业、储能、工业催化等领域。工业上可采用碳热还原氮化法制备 $\text{[math]}$ 时热化学方程式及平衡常数如下：

Ⅰ. $\text{[math]}$

回答下列问题：

(1) 钒元素在元素周期表中属于区。

(2) 反应Ⅰ分两步进行：

Ⅱ． $\text{[math]}$

Ⅲ． $\text{[math]}$

①反应Ⅰ的 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ (用 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 表示)。

②升温有利于提高 $\text{[math]}$ 产率，从平衡移动角度解释。

(3) 通过热力学计算，不同压强下反应Ⅰ的 $\text{[math]}$ 随T变化如图所示，(填“高温低压”或“低温高压”)有利于该反应自发进行(已知 $\text{[math]}$ 时，反应可自发进行)。

(4) $\text{[math]}$ 参与反应可能的机理示意图如下。下列说法错误的是(填标号)。

A．反应过程中有非极性键断裂

B． $\text{[math]}$ 与V原子直接反应生成 $\text{[math]}$

C．该反应中活性位点是碳原子

(5) 反应过程中，含钒化合物的物质的量随时间变化如下图所示，前 $\text{[math]}$ 内化学反应速率 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 时的氮化率为%(答案均保留一位小数，已知氮化率 $\text{[math]}$ )。

综合题普通

2. 氨的催化氧化过程是当下研究的重要课题。

(1) $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 在一定压强和800℃条件下发生催化氧化反应时，可发生不同反应：

反应i： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

反应ii： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

①该条件下 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 反应生成NO的热化学方程式为。

②在恒温恒容密闭容器中，下列说法可以证明反应i已达到平衡状态的是(填序号)。

A． $\text{[math]}$

B．n个 $\text{[math]}$ 键断裂的同时，有n个 $\text{[math]}$ 键形成

C．混合气体的密度不变

D．容器内压强不变

③反应i与反应ii有关物质产率与温度的关系如图。下列说法正确的是。

A．氨催化氧化生成 $\text{[math]}$ 时，温度应控制在400℃左右

B．对反应升温可提高反应物转化率

C．提高物料比 $\text{[math]}$ 的值，主要目的的是提高反应速率

D.840℃后，NO产率下降的主要原因是以反应(ii)为主

(2) 在两个恒压密闭容器中分别充入 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，仅发生反应ii，测得 $\text{[math]}$ 的平衡转化率随温度的变化如图所示。

① $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (填“>”或“<”)，理由是。

②若容器的初始体积为2.0L，则在A点状态下平衡时容器中 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

③B点的平衡常数 $\text{[math]}$ 。(用分压表示，气体分压=气体总压 $\text{[math]}$ 气体的物质的量分数。写出代数式，无需计算具体结果)

④若温度为 $\text{[math]}$ ，压强为 $\text{[math]}$ ，容器的初始体积为2.0L时，分别充入 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、0.2molAr发生反应ii，此时 $\text{[math]}$ 的平衡转化率为图中的点(选填“E”、“B”或“F”)。

综合题普通

3. 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。