热点情景汇编-专题十二原理应用中的新概念
专题十二 原理应用中的新概念
【新情景热点】
近日，中国科学技术大学曾杰教授研究团队开发出一种铜-碳化铁界面型催化剂，实现了常压条件下二氧化碳加氢高选择性制备长链烯烃。相关成果日前发表在国际学术期刊《自然·通讯》上。
长链烯烃(C4+=)在精细化工领域具有广泛的应用，主要用于合成洗涤剂、高辛烷值汽油、润滑油、农药、增塑剂等。
目前，合成长链烯烃的主要途径是基于乙烯的聚合反应，而乙烯主要来自石油资源，因此工业合成长链烯烃需要依赖于石油化工工业。相比之下，利用可再生能源电解水制氢，再与二氧化碳反应直接制备长链烯烃，可以产生巨大的环境效益。
过往研究表明，二氧化碳加氢制备长链烯烃要经历三个步骤：第一步是二氧化碳加氢到一氧化碳，第二步是一氧化碳加氢到甲基和亚甲基，第三步甲基和亚甲基在催化剂表面聚合得到长链化合物，包括烯烃。
“难点就在于第三步，甲基和亚甲基的聚合需要足够高的压力，在常压条件下无法产生足够多的甲基和亚甲基，从而难以聚合形成长链产物。”曾杰教授解释道。
根据勒夏特列原理，常压不利于长链烯烃的形成，目前二氧化碳加氢制备长链烯烃多在高压反应条件下进行。但由于电解水设备规模小、布局分散，为了直接对接电解水制氢，需要使二氧化碳加氢反应在常压下进行。
曾杰教授表示，找到一条不依赖于甲基和亚甲基聚合且能够在常压下进行碳链增长的反应路径，成为实现常压下二氧化碳制长链烯烃的关键。
为此，研究团队选择了一氧化碳中间体路径，该路径的挑战在于在常压下设计合适的费托合成(FTS)活性位点。研究发现，铜具备一氧化碳的非解离吸附能力，碳化铁能催化生成甲基和亚甲基。通过借鉴用于合成醇的改性费托催化剂的设计思路，研究人员在铁基催化剂的基础上引入铜位点，开发出了具有铜-碳化铁界面在常压下工作的铜-铁催化剂，该催化剂包含金属铜、四氧化三铁和碳化铁等多种物相。
在铜和碳化铁的界面处，铜位点吸附的一氧化碳插入到甲基和亚甲基的端基，然后加氢脱水形成新的甲基和亚甲基单元，如此循环往复使碳链增长，最后脱附形成长链烯烃。相较于传统铁基催化剂，特殊的碳链增长方式使得该催化剂对一氧化碳和甲烷的选择性更低，对长链烯烃的选择性更高。
这项研究结果揭示了二氧化碳加氢反应过程中的碳碳键偶联机制，也为开发二氧化碳的高值利用技术提供了一种新思路。
【新情景试题汇编】
(2022·浙江·绍兴市教育教学研究院一模)
1．丙烷脱氢氧化是丙烷脱氢制丙烯技术的进一步发展，反应过程中伴有生成甲烷、乙烷等物质副反应，涉及反应如下：
主反应
Ⅰ：
副反应
Ⅱ：
Ⅲ：
Ⅳ：
(1)判断反应Ⅱ自发进行可用来表述，若，反应能自发进行。反应Ⅱ在1000K时能自发进行的理由_______。(要列出计算过程)
(2)若仅考虑主反应Ⅰ，一定温度下，向恒压密闭容器中通入一定量丙烷，反应后测得的组分的平衡压强(即组分的物质的量分数×总压)为：、
①该温度下反应的平衡常数的数值为_______。(单位用MPa，保留3位有效数字)
②平衡时丙烷的转化率为_______。
(3)对于反应Ⅰ，某课题组研究设计一套丙烷连续催化脱氢装置如图。
①将1mol丙烷(温度为590℃)以恒定的流速依次逐个通过三个相同的装置，画出丙烯的产率随着时间的变化阶段二和阶段三的图像。(每个阶段反应均未达到平衡)_______
②为提高丙烯的产率，向a、b管中同时通入适量的，需要适量的理由是_______。
(4)下列说法正确的是_______。
A．对于主反应Ⅰ，其他条件不变，充入，该反应的平衡常数减小
B．若只考虑反应Ⅳ，恒温恒容下充入原料气体，若压强不变则该反应达到了平衡
C．副反应Ⅲ对应的是右图中反应(3)
D．主反应断裂C-H键，副反应Ⅱ、Ⅳ断裂C-C键，由图可知高温条件下断裂C-C键更容易，因此要选择合适的催化剂在合适的温度下低压合成比较有利主反应
(2022·湖北·模拟预测)
2．化石燃料燃烧过程中形成NO2和CO等污染物，利用CO脱除NO2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)2CO2(g)+N2(g) ΔH。
回答下列问题：
(1)已知：2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) ΔH1= -558 kJ·mol-1
N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH2=+180kJ·mol-1
则ΔH=_______
(2)向某刚性容器中加入2 mol CO、3 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下列叙述不能说明反应已经达到平衡状态的是_______(填标号)。
A.断裂2mol CO的同时生成4mol C=O
B.压强不再变化
C.混合气体的密度不再变化
D.CO2的体积分数不再变化
②压强p1_______p2(填“>””或“＜”，下同)，a、b两点的平衡常数Ka_______Kb。
(3)已知Arrhenius 经验公式为Rlnk=- +C(Ea为活化能，k为速率常数，R和C为常数)，为探究m、n两种催化剂的催化效能进行了实验探究，获得如图2曲线。从图中信息获知催化效能较高的催化剂是_______(填“m”或“n”)，其理由是_______
(4)图3为在某种催化剂下，相同投料比、反应相同时间后，容器中CO2的物质的量随温度变化的曲线。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)。
(2022·福建·模拟预测)
3．党的二十大报告提出推动绿色发展，促进人与自然和谐共生。回答下列问题：
I.研究脱除烟气中的是环境保护、促进社会可持续发展的重要课题。选择性催化还原技术是利用还原剂氨或尿素，把烟气中的还原成和。相关反应的热化学方程式如下：
(1)①_______。
②有氧条件下，在基催化剂表面，还原的反应机理如图1所示，该过程可描述为_______。
(2)近年来，低温等离子技术是在高压放电下，产生自由基，自由基将氧化为后，再用溶液吸收，达到消除的目的。实验室将模拟气(、、)以一定流速通入低温等离子体装置，实验装置如图2所示。
①等离子体技术在低温条件下可提高的转化率，原因是_______。
②其他条件相同，等离子体的电功率与的转化率关系如图3所示，当电功率大于时，转化率下降的原因可能是_______。
II.以为代表的温室气体排放已经成为一个十分严重的环境问题，因此，在化工生产中，脱除水煤气、天然气和合成气中的具有十分重要的意义。一种脱除和利用水煤气中的的方法如下图所示：
(3)某温度下，吸收塔中溶液吸收一定量的后，，则该溶液的_______(该温度下的)。
(4)利用电化学原理，将电催化还原为，阴极上除发生转化为的反应外，另一个电极反应式为_______。
III.
(5)在汽车排气管上安装催化转化器可以有效降低汽车尾气中的和，反应的化学方程式为。若在恒温恒容的密闭容器中进行该反应，起始加入的和的物质的量之比为3∶2，起始压强为p，达到平衡时总压强为起始压强的85%，则该反应的化学平衡常数_______(为以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。
(2022·浙江宁波·一模)
4．利用CO2合成甲醇、二甲醚技术是有效利用CO2资源，实现“碳中和”目标的重要途径。
(1)开发CO2直接催化加氢合成二甲醚技术是很好的一个研究方向。
主反应：2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H1=-122.54kJ mol-1
副反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2
①已知25℃和101kPa下，H2(g)、CO(g)的燃烧热△H分别为-285.8kJ mol-1、-283.0kJ mol-1，H2O(l)=H2O(g) △H=+44kJ mol-1，则△H2=____kJ/mol。
②其他条件相同时，反应温度对CO2平衡转化率影响如图所示。CO2平衡转化率随温度的升高先减小后增大的原因可能是____。
③在催化剂作用下，向恒温恒压(250℃、3.0MPa)的密闭容器中充入反应气，n(CO)：(CO2)：n(H2)=1：5：20，反应平衡时测得CO2的转化率为20%，二甲醚的选择性为80%(已知二甲醚的选择性=×100%)，则副反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的Kp=____(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
(2)利用CO2合成甲醇也是有效利用CO2资源的重要途径。将原料气(CO2)：n(H2)=1：3充入某一恒容密闭容器中，只发生CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H3<0，在不同催化剂作用下，反应tmin时CO2的转化率随温度的变化如图所示。
①下列说法正确的是____。
A.使用催化剂I时，d点已达到平衡
B.T3K的平衡常数大于T4K的平衡常数
C.若a点时，v(H2)正=3v(CH3OH)逆，则此条件下反应已达到最大限度
D.c点转化率比a点低的原因一定是催化剂活性降低
②若图中a点时反应已达平衡，现原料气按(CO2)：n(H2)=1：2.8充入同一恒容密闭容器中，在催化剂I的作用下发生反应。请在图中用实线画出了T3K～T5K之间CO2的平衡转化率变化曲线____。
(3)水煤气变换反应的机理被广泛研究，其中有一种为羧基机理，某催化剂催化CO*+H2O*CO2*+H2(g) (*表示吸附态、Ea表示活化能)步骤如下：
I.H2O*→OH*+H* Ea1=141.7kJ/mol
II._____ Ea2=39.5kJ/mol
III.COOH*→CO2*+H* Ea3=132.1kJ/mol
IV.______ Ea4=97.4kJ/mol
①请补充其中的一个反应式：II_____。
②反应CO*+H2O*CO2*+H2(g)的决速步骤是____(填序号)。
(2022·浙江温州·模拟预测)
5．C、CO、是常见还原剂。不同的反应，选择合理的还原剂以达到不同的工艺意图。工业上常见几种还原反应如下：
反应I：
反应II：
反应III：
反应IV：
反应V：
回答下列问题。
(1)从的角度，说明反应I自发进行的可能性：_______。
(2)①其他条件不变，分别测定CO还原FeO、还原FeO反应体系中，平衡时、CO体积分数与温度的关系如图所示。关于该类还原反应，有关说法不正确的是_______。
A.温度越高，FeO被CO还原的程度越大
B.温度越低，还原生成铁所需的的浓度越大
C.若还原FeO活化能相对较小，则混合气体系中的还原FeO速率由决定
D.宜在低温下进行
②结合反应I及图示信息，说明随温度升高，在平衡体系中，与CO还原FeO的能力发生变化的原因：_______。
③计算576℃反应III的平衡常数K=_______。
(3)根据反应IV，在如图中分别画出、的能量变化，并进行必要的标注_______。
(4)已知基元反应的速率方程可表示为：(k为速率常数，下同)。碰撞理论研究发现，大多数化学反应并不是经过简单的碰撞就能完成，往往需经过多个反应步骤才反应过程能实现。用还原合成HI的反应实际上经过两步基元反应完成的：
已知快反应近似平衡态。若在温度为T℃下，，。写出T℃下反应的速率方程：v=_______(用含、、、a、b的代数式表示)
(2023·广东·深圳市光明区高级中学模拟预测)
6．CO、CO2的回收和综合利用有利于实现“碳中和”。
(1)CO和H2可以合成简单有机物，已知CO、H2合成CH3OH、HCOOCH3的能量变化如图所示，计算2CH3OH(g)HCOOCH3(g)+2H2(g)△H=____。
已知键能数据如表。
化学键 H－H C－O C≡O H－O C－H
键能/(kJ mol-1) 436 326 A 464 414
则C≡O的键能为_____。
(2)已知：反应1：2CO(g)+4H2(g)=CH3CH2OH(g)+H2O(g) △H=-128.8kJ mol-1
反应2：2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) △H=-78.1kJ mol-1
假设某温度下，反应1的速率大于反应2的速率，则下列反应过程中的能量变化示意图正确的是_____(填字母)。
A． B．
C． D．
(3)CO2催化加氢制甲醇可分两步完成，反应历程如图所示。
已知CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H=-106kJ mol-1
则CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H=_____。
该反应进程中总反应速率由第_____(“1”或“2”)步决定。
(4)在催化剂作用下，CO2、H2同时发生如下反应：
反应1(主反应)：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(g) △H＜0
反应2(副反应)：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H＞0
其压强平衡常数(用平衡分压代替平衡浓度，分压总压物质的量分数)的对数lgKp与温度倒数呈线性关系，如图所示。其中表示主反应的变化曲线为____(填“L1”或“L2”)。
(2022·江西·赣州市赣县第三中学模拟预测)
7．碳化学是以分子中只含一个碳原子的化合物为原料生产化工产品的方法。合成气(CO和的混合气体)是一碳化学的重要原料，焦炭与水蒸气在刚性密闭容器中会发生如下两个反应：
Ⅰ：
Ⅱ：
下表是几种物质的标准生成热(由对应稳定单质生成1mol某种物质的焓变叫做该物质的标准生成热)。
物质
标准生成热 0.0 0.0
(1)反应Ⅰ的焓变_______
(2)若在绝热恒容容器中仅发生反应Ⅱ，则下列事实能说明反应达到平衡状态的是_______。
A．容器内气体的压强不变 B．容器内温度不变
C．容器内气体的密度不再改变 D．容器内气体的平均相对分子质量不变
(3)已知反应Ⅱ的正反应速率，逆反应速率，、分别为正、逆反应速率常数，(k表示或)与温度的关系如图所示，其中直线a、b分别表示、随温度的变化。升高温度，反应Ⅱ的平衡常数K_______(填“变大”或“变小”或“不变”)。
(4)在上图A点对应的温度下，向某刚性密闭容器中加入足量焦炭和一定量水蒸气，同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，已知起始时容器内压强为80kPa，10分钟后体系达到平衡状态，容器内压强变为100kPa。
①平衡时CO的分压_______kPa，平衡时水蒸气的转化率为_______%。
②进一步提高水蒸气平衡转化率的方法有_______、_______(写两种不同的方法)。
(2022·吉林·长春十一高模拟预测)
8．煤炭燃烧时产生大量SO2、NO对环境造成很大污染，将煤进行气化和液化是减少污染的有效手段。
(1)煤的液化是现代能源工业中重点推广的能源综合利用方案，最常见的液化方法为用煤生产CH3OH。已知制备甲醇的有关化学反应及平衡常数如下：
i：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1
ii：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=41.2kJ/mol
iii：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H3=-132.0kJ/mol
850℃时，三个反应的平衡常数分别为K1=160、K2=243、K3=160。
①△H1=____，该反应在____(填“高温”或“低温”)能自发进行。
②850℃时，在密闭容器中进行反应i，开始时只加入CO2、H2，反应10min后测得各组分的浓度如表。比较正、逆反应的速率的大小：v正____v逆(填“>”“<”或“=”)。
物质 H2 CO2 CH3OH H2O
浓度/mol/L 0.2 0.5 0.8 0.8
(2)在CO2利用的科研中，中科院天津工业生物所将H2与CO2反应合成甲醇，再由甲醇经若干酶促反应合成淀粉，首次在实验室实现二氧化碳到淀粉的从头合成。该研究成果在碳中和、碳排放、温室效应、粮食危机等方面有着重大意义。
回答下列问题：
保持温度T不变，在一刚性密闭容器中，充入一定量的CO2和H2，同时发生反应i和ii，起始及达平衡时，容器内各气体的物质的量如表所示。
CO2 H2 CH3OH CO H2O
起始量/mol 4.0 8.0 0 0 0
平衡量/mol n1 3.0
已知起始时总压强为1.5pkPa，平衡时体系总压强为pkPa，则表中n1=____，反应i的平衡常数Kp=____。(含p的式子表示)
(3)取物质的量浓度为amol L-1的甲醇，选择不同的工程酶组块作为催化剂反应10h，测得实验数据如表所示。
实验序号 温度/K 不同工程酶的组块 淀粉/(g L-1)
1 T1 agp－M1 0.21
2 T1 agp－M2 0.38
3 T2 agp－M2 1.82
4 T2 agp－M3 1.24
①根据表中数据选取最佳的反应条件____(填实验序号)。
②已知温度升高，反应生成的淀粉量先增加后急剧减少，其可能原因是____。
③实验4可用淀粉的质量浓度表示反应速率为____g L-1 h-1。
【高考真题再现】
(2022·湖北·高考真题)
9．自发热材料在生活中的应用日益广泛。某实验小组为探究“”体系的发热原理，在隔热装置中进行了下表中的五组实验，测得相应实验体系的温度升高值()随时间(t)的变化曲线，如图所示。
实验编号 反应物组成
a 粉末
b 粉
c 粉 饱和石灰水
d 粉 石灰乳
e 粉 粉末
回答下列问题：
(1)已知：
①
②
③
则的___________。
(2)温度为T时，，则饱和溶液中___________(用含x的代数式表示)。
(3)实验a中，后基本不变，原因是___________。
(4)实验b中，的变化说明粉与在该条件下___________(填“反应”或“不反应”)。实验c中，前的有变化，其原因是___________；后基本不变，其原因是___________微粒的量有限。
(5)下列说法不能解释实验d在内温度持续升高的是___________(填标号)。
A．反应②的发生促使反应①平衡右移
B．反应③的发生促使反应②平衡右移
C．气体的逸出促使反应③向右进行
D．温度升高导致反应速率加快
(6)归纳以上实验结果，根据实验e的特征，用文字简述其发热原理___________。
(2022·江苏·高考真题)
10．氢气是一种清洁能源，绿色环保制氢技术研究具有重要意义。
(1)“热电循环制氢”经过溶解、电解、热水解和热分解4个步骤，其过程如图所示。
①电解在质子交换膜电解池中进行。阳极区为酸性溶液，阴极区为盐酸，电解过程中转化为。电解时阳极发生的主要电极反应为_______(用电极反应式表示)。
②电解后，经热水解和热分解的物质可循环使用。在热水解和热分解过程中，发生化合价变化的元素有_______(填元素符号)。
(2)“热循环制氢和甲酸”的原理为：在密闭容器中，铁粉与吸收制得的溶液反应，生成、和；再经生物柴油副产品转化为Fe。
①实验中发现，在时，密闭容器中溶液与铁粉反应，反应初期有生成并放出，该反应的离子方程式为_______。
②随着反应进行，迅速转化为活性，活性是转化为的催化剂，其可能反应机理如图所示。根据元素电负性的变化规律。如图所示的反应步骤Ⅰ可描述为_______。
③在其他条件相同时，测得Fe的转化率、的产率随变化如题图所示。的产率随增加而增大的可能原因是_______。
(3)从物质转化与资源综合利用角度分析，“热循环制氢和甲酸”的优点是_______。
(2022·海南·高考真题)
11．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：
回答问题：
(1)已知：电解液态水制备，电解反应的。由此计算的燃烧热(焓)_______。
(2)已知：的平衡常数(K)与反应温度(t)之间的关系如图1所示。
①若反应为基元反应，且反应的与活化能(Ea)的关系为。补充完成该反应过程的能量变化示意图(图2)_______。
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和，反应平衡后测得容器中。则的转化率为_______，反应温度t约为_______℃。
(3)在相同条件下，与还会发生不利于氧循环的副反应：，在反应器中按通入反应物，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、浓度()如下表所示。
催化剂 t=350℃ t=400℃
催化剂Ⅰ 10.8 12722 345.2 42780
催化剂Ⅱ 9.2 10775 34 38932
在选择使用催化剂Ⅰ和350℃条件下反应，生成的平均反应速率为_______；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_______。
(2022·河北·高考真题)
12．氢能是极具发展潜力的清洁能源，以氢燃料为代表的燃料电池有良好的应用前景。
(1)时，燃烧生成)放热，蒸发吸热，表示燃烧热的热化学方程式为_______。
(2)工业上常用甲烷水蒸气重整制备氢气，体系中发生如下反应。
Ⅰ.
Ⅱ.
①下列操作中，能提高平衡转化率的是_______ (填标号)。
A.增加用量 B.恒温恒压下通入惰性气体
C.移除 D.加入催化剂
②恒温恒压条件下，1molCH4(g)和1molH2O(g)反应达平衡时，的转化率为，的物质的量为，则反应Ⅰ的平衡常数_______ (写出含有α、b的计算式；对于反应，，x为物质的量分数)。其他条件不变，起始量增加到，达平衡时，，平衡体系中的物质的量分数为_______(结果保留两位有效数字)。
(3)氢氧燃料电池中氢气在_______(填“正”或“负”)极发生反应。
(4)在允许自由迁移的固体电解质燃料电池中，放电的电极反应式为_______。
(5)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→_______(用等代号表示)。
(2022·广东·高考真题)
13．铬及其化合物在催化、金属防腐等方面具有重要应用。
(1)催化剂可由加热分解制备，反应同时生成无污染气体。
①完成化学方程式：______________。
②催化丙烷脱氢过程中，部分反应历程如图，过程的焓变为_______(列式表示)。
③可用于的催化氧化。设计从出发经过3步反应制备的路线_______(用“→”表示含氮物质间的转化)；其中一个有颜色变化的反应的化学方程式为_______。
(2)溶液中存在多个平衡。本题条件下仅需考虑如下平衡：
(ⅰ)
(ⅱ)
①下列有关溶液的说法正确的有_______。
A.加入少量硫酸，溶液的pH不变
B.加入少量水稀释，溶液中离子总数增加
C.加入少量溶液，反应(ⅰ)的平衡逆向移动
D.加入少量固体，平衡时与的比值保持不变
②25℃时，溶液中随pH的变化关系如图。当时，设、与的平衡浓度分别为x、y、，则x、y、z之间的关系式为_______；计算溶液中的平衡浓度_____(写出计算过程，结果保留两位有效数字)。
③在稀溶液中，一种物质对光的吸收程度(A)与其所吸收光的波长()有关；在一定波长范围内，最大A对应的波长()取决于物质的结构特征；浓度越高，A越大。混合溶液在某一波长的A是各组分吸收程度之和。为研究对反应(ⅰ)和(ⅱ)平衡的影响，配制浓度相同、不同的稀溶液，测得其A随的变化曲线如图，波长、和中，与的最接近的是_______；溶液从a变到b的过程中，的值_______(填“增大”“减小”或“不变”)。高考化学热点情景汇编-专题十二原理应用中的新概念
专题十二 原理应用中的新概念
【新情景热点】
近日，中国科学技术大学曾杰教授研究团队开发出一种铜-碳化铁界面型催化剂，实现了常压条件下二氧化碳加氢高选择性制备长链烯烃。相关成果日前发表在国际学术期刊《自然·通讯》上。
长链烯烃(C4+=)在精细化工领域具有广泛的应用，主要用于合成洗涤剂、高辛烷值汽油、润滑油、农药、增塑剂等。
目前，合成长链烯烃的主要途径是基于乙烯的聚合反应，而乙烯主要来自石油资源，因此工业合成长链烯烃需要依赖于石油化工工业。相比之下，利用可再生能源电解水制氢，再与二氧化碳反应直接制备长链烯烃，可以产生巨大的环境效益。
过往研究表明，二氧化碳加氢制备长链烯烃要经历三个步骤：第一步是二氧化碳加氢到一氧化碳，第二步是一氧化碳加氢到甲基和亚甲基，第三步甲基和亚甲基在催化剂表面聚合得到长链化合物，包括烯烃。
“难点就在于第三步，甲基和亚甲基的聚合需要足够高的压力，在常压条件下无法产生足够多的甲基和亚甲基，从而难以聚合形成长链产物。”曾杰教授解释道。
根据勒夏特列原理，常压不利于长链烯烃的形成，目前二氧化碳加氢制备长链烯烃多在高压反应条件下进行。但由于电解水设备规模小、布局分散，为了直接对接电解水制氢，需要使二氧化碳加氢反应在常压下进行。
曾杰教授表示，找到一条不依赖于甲基和亚甲基聚合且能够在常压下进行碳链增长的反应路径，成为实现常压下二氧化碳制长链烯烃的关键。
为此，研究团队选择了一氧化碳中间体路径，该路径的挑战在于在常压下设计合适的费托合成(FTS)活性位点。研究发现，铜具备一氧化碳的非解离吸附能力，碳化铁能催化生成甲基和亚甲基。通过借鉴用于合成醇的改性费托催化剂的设计思路，研究人员在铁基催化剂的基础上引入铜位点，开发出了具有铜-碳化铁界面在常压下工作的铜-铁催化剂，该催化剂包含金属铜、四氧化三铁和碳化铁等多种物相。
在铜和碳化铁的界面处，铜位点吸附的一氧化碳插入到甲基和亚甲基的端基，然后加氢脱水形成新的甲基和亚甲基单元，如此循环往复使碳链增长，最后脱附形成长链烯烃。相较于传统铁基催化剂，特殊的碳链增长方式使得该催化剂对一氧化碳和甲烷的选择性更低，对长链烯烃的选择性更高。
这项研究结果揭示了二氧化碳加氢反应过程中的碳碳键偶联机制，也为开发二氧化碳的高值利用技术提供了一种新思路。
【新情景试题汇编】
(2022·浙江·绍兴市教育教学研究院一模)
1．丙烷脱氢氧化是丙烷脱氢制丙烯技术的进一步发展，反应过程中伴有生成甲烷、乙烷等物质副反应，涉及反应如下：
主反应
Ⅰ：
副反应
Ⅱ：
Ⅲ：
Ⅳ：
(1)判断反应Ⅱ自发进行可用来表述，若，反应能自发进行。反应Ⅱ在1000K时能自发进行的理由_______。(要列出计算过程)
(2)若仅考虑主反应Ⅰ，一定温度下，向恒压密闭容器中通入一定量丙烷，反应后测得的组分的平衡压强(即组分的物质的量分数×总压)为：、
①该温度下反应的平衡常数的数值为_______。(单位用MPa，保留3位有效数字)
②平衡时丙烷的转化率为_______。
(3)对于反应Ⅰ，某课题组研究设计一套丙烷连续催化脱氢装置如图。
①将1mol丙烷(温度为590℃)以恒定的流速依次逐个通过三个相同的装置，画出丙烯的产率随着时间的变化阶段二和阶段三的图像。(每个阶段反应均未达到平衡)_______
②为提高丙烯的产率，向a、b管中同时通入适量的，需要适量的理由是_______。
(4)下列说法正确的是_______。
A．对于主反应Ⅰ，其他条件不变，充入，该反应的平衡常数减小
B．若只考虑反应Ⅳ，恒温恒容下充入原料气体，若压强不变则该反应达到了平衡
C．副反应Ⅲ对应的是右图中反应(3)
D．主反应断裂C-H键，副反应Ⅱ、Ⅳ断裂C-C键，由图可知高温条件下断裂C-C键更容易，因此要选择合适的催化剂在合适的温度下低压合成比较有利主反应
(2022·湖北·模拟预测)
2．化石燃料燃烧过程中形成NO2和CO等污染物，利用CO脱除NO2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)2CO2(g)+N2(g) ΔH。
回答下列问题：
(1)已知：2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) ΔH1= -558 kJ·mol-1
N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH2=+180kJ·mol-1
则ΔH=_______
(2)向某刚性容器中加入2 mol CO、3 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下列叙述不能说明反应已经达到平衡状态的是_______(填标号)。
A.断裂2mol CO的同时生成4mol C=O
B.压强不再变化
C.混合气体的密度不再变化
D.CO2的体积分数不再变化
②压强p1_______p2(填“>””或“＜”，下同)，a、b两点的平衡常数Ka_______Kb。
(3)已知Arrhenius 经验公式为Rlnk=- +C(Ea为活化能，k为速率常数，R和C为常数)，为探究m、n两种催化剂的催化效能进行了实验探究，获得如图2曲线。从图中信息获知催化效能较高的催化剂是_______(填“m”或“n”)，其理由是_______
(4)图3为在某种催化剂下，相同投料比、反应相同时间后，容器中CO2的物质的量随温度变化的曲线。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)。
(2022·福建·模拟预测)
3．党的二十大报告提出推动绿色发展，促进人与自然和谐共生。回答下列问题：
I.研究脱除烟气中的是环境保护、促进社会可持续发展的重要课题。选择性催化还原技术是利用还原剂氨或尿素，把烟气中的还原成和。相关反应的热化学方程式如下：
(1)①_______。
②有氧条件下，在基催化剂表面，还原的反应机理如图1所示，该过程可描述为_______。
(2)近年来，低温等离子技术是在高压放电下，产生自由基，自由基将氧化为后，再用溶液吸收，达到消除的目的。实验室将模拟气(、、)以一定流速通入低温等离子体装置，实验装置如图2所示。
①等离子体技术在低温条件下可提高的转化率，原因是_______。
②其他条件相同，等离子体的电功率与的转化率关系如图3所示，当电功率大于时，转化率下降的原因可能是_______。
II.以为代表的温室气体排放已经成为一个十分严重的环境问题，因此，在化工生产中，脱除水煤气、天然气和合成气中的具有十分重要的意义。一种脱除和利用水煤气中的的方法如下图所示：
(3)某温度下，吸收塔中溶液吸收一定量的后，，则该溶液的_______(该温度下的)。
(4)利用电化学原理，将电催化还原为，阴极上除发生转化为的反应外，另一个电极反应式为_______。
III.
(5)在汽车排气管上安装催化转化器可以有效降低汽车尾气中的和，反应的化学方程式为。若在恒温恒容的密闭容器中进行该反应，起始加入的和的物质的量之比为3∶2，起始压强为p，达到平衡时总压强为起始压强的85%，则该反应的化学平衡常数_______(为以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。
(2022·浙江宁波·一模)
4．利用CO2合成甲醇、二甲醚技术是有效利用CO2资源，实现“碳中和”目标的重要途径。
(1)开发CO2直接催化加氢合成二甲醚技术是很好的一个研究方向。
主反应：2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) △H1=-122.54kJ mol-1
副反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2
①已知25℃和101kPa下，H2(g)、CO(g)的燃烧热△H分别为-285.8kJ mol-1、-283.0kJ mol-1，H2O(l)=H2O(g) △H=+44kJ mol-1，则△H2=____kJ/mol。
②其他条件相同时，反应温度对CO2平衡转化率影响如图所示。CO2平衡转化率随温度的升高先减小后增大的原因可能是____。
③在催化剂作用下，向恒温恒压(250℃、3.0MPa)的密闭容器中充入反应气，n(CO)：(CO2)：n(H2)=1：5：20，反应平衡时测得CO2的转化率为20%，二甲醚的选择性为80%(已知二甲醚的选择性=×100%)，则副反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的Kp=____(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
(2)利用CO2合成甲醇也是有效利用CO2资源的重要途径。将原料气(CO2)：n(H2)=1：3充入某一恒容密闭容器中，只发生CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H3<0，在不同催化剂作用下，反应tmin时CO2的转化率随温度的变化如图所示。
①下列说法正确的是____。
A.使用催化剂I时，d点已达到平衡
B.T3K的平衡常数大于T4K的平衡常数
C.若a点时，v(H2)正=3v(CH3OH)逆，则此条件下反应已达到最大限度
D.c点转化率比a点低的原因一定是催化剂活性降低
②若图中a点时反应已达平衡，现原料气按(CO2)：n(H2)=1：2.8充入同一恒容密闭容器中，在催化剂I的作用下发生反应。请在图中用实线画出了T3K～T5K之间CO2的平衡转化率变化曲线____。
(3)水煤气变换反应的机理被广泛研究，其中有一种为羧基机理，某催化剂催化CO*+H2O*CO2*+H2(g) (*表示吸附态、Ea表示活化能)步骤如下：
I.H2O*→OH*+H* Ea1=141.7kJ/mol
II._____ Ea2=39.5kJ/mol
III.COOH*→CO2*+H* Ea3=132.1kJ/mol
IV.______ Ea4=97.4kJ/mol
①请补充其中的一个反应式：II_____。
②反应CO*+H2O*CO2*+H2(g)的决速步骤是____(填序号)。
(2022·浙江温州·模拟预测)
5．C、CO、是常见还原剂。不同的反应，选择合理的还原剂以达到不同的工艺意图。工业上常见几种还原反应如下：
反应I：
反应II：
反应III：
反应IV：
反应V：
回答下列问题。
(1)从的角度，说明反应I自发进行的可能性：_______。
(2)①其他条件不变，分别测定CO还原FeO、还原FeO反应体系中，平衡时、CO体积分数与温度的关系如图所示。关于该类还原反应，有关说法不正确的是_______。
A.温度越高，FeO被CO还原的程度越大
B.温度越低，还原生成铁所需的的浓度越大
C.若还原FeO活化能相对较小，则混合气体系中的还原FeO速率由决定
D.宜在低温下进行
②结合反应I及图示信息，说明随温度升高，在平衡体系中，与CO还原FeO的能力发生变化的原因：_______。
③计算576℃反应III的平衡常数K=_______。
(3)根据反应IV，在如图中分别画出、的能量变化，并进行必要的标注_______。
(4)已知基元反应的速率方程可表示为：(k为速率常数，下同)。碰撞理论研究发现，大多数化学反应并不是经过简单的碰撞就能完成，往往需经过多个反应步骤才反应过程能实现。用还原合成HI的反应实际上经过两步基元反应完成的：
已知快反应近似平衡态。若在温度为T℃下，，。写出T℃下反应的速率方程：v=_______(用含、、、a、b的代数式表示)
(2023·广东·深圳市光明区高级中学模拟预测)
6．CO、CO2的回收和综合利用有利于实现“碳中和”。
(1)CO和H2可以合成简单有机物，已知CO、H2合成CH3OH、HCOOCH3的能量变化如图所示，计算2CH3OH(g)HCOOCH3(g)+2H2(g)△H=____。
已知键能数据如表。
化学键 H－H C－O C≡O H－O C－H
键能/(kJ mol-1) 436 326 A 464 414
则C≡O的键能为_____。
(2)已知：反应1：2CO(g)+4H2(g)=CH3CH2OH(g)+H2O(g) △H=-128.8kJ mol-1
反应2：2CO(g)+4H2(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) △H=-78.1kJ mol-1
假设某温度下，反应1的速率大于反应2的速率，则下列反应过程中的能量变化示意图正确的是_____(填字母)。
A． B．
C． D．
(3)CO2催化加氢制甲醇可分两步完成，反应历程如图所示。
已知CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H=-106kJ mol-1
则CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H=_____。
该反应进程中总反应速率由第_____(“1”或“2”)步决定。
(4)在催化剂作用下，CO2、H2同时发生如下反应：
反应1(主反应)：CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(l)+H2O(g) △H＜0
反应2(副反应)：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △H＞0
其压强平衡常数(用平衡分压代替平衡浓度，分压总压物质的量分数)的对数lgKp与温度倒数呈线性关系，如图所示。其中表示主反应的变化曲线为____(填“L1”或“L2”)。
(2022·江西·赣州市赣县第三中学模拟预测)
7．碳化学是以分子中只含一个碳原子的化合物为原料生产化工产品的方法。合成气(CO和的混合气体)是一碳化学的重要原料，焦炭与水蒸气在刚性密闭容器中会发生如下两个反应：
Ⅰ：
Ⅱ：
下表是几种物质的标准生成热(由对应稳定单质生成1mol某种物质的焓变叫做该物质的标准生成热)。
物质
标准生成热 0.0 0.0
(1)反应Ⅰ的焓变_______
(2)若在绝热恒容容器中仅发生反应Ⅱ，则下列事实能说明反应达到平衡状态的是_______。
A．容器内气体的压强不变 B．容器内温度不变
C．容器内气体的密度不再改变 D．容器内气体的平均相对分子质量不变
(3)已知反应Ⅱ的正反应速率，逆反应速率，、分别为正、逆反应速率常数，(k表示或)与温度的关系如图所示，其中直线a、b分别表示、随温度的变化。升高温度，反应Ⅱ的平衡常数K_______(填“变大”或“变小”或“不变”)。
(4)在上图A点对应的温度下，向某刚性密闭容器中加入足量焦炭和一定量水蒸气，同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，已知起始时容器内压强为80kPa，10分钟后体系达到平衡状态，容器内压强变为100kPa。
①平衡时CO的分压_______kPa，平衡时水蒸气的转化率为_______%。
②进一步提高水蒸气平衡转化率的方法有_______、_______(写两种不同的方法)。
(2022·吉林·长春十一高模拟预测)
8．煤炭燃烧时产生大量SO2、NO对环境造成很大污染，将煤进行气化和液化是减少污染的有效手段。
(1)煤的液化是现代能源工业中重点推广的能源综合利用方案，最常见的液化方法为用煤生产CH3OH。已知制备甲醇的有关化学反应及平衡常数如下：
i：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H1
ii：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=41.2kJ/mol
iii：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H3=-132.0kJ/mol
850℃时，三个反应的平衡常数分别为K1=160、K2=243、K3=160。
①△H1=____，该反应在____(填“高温”或“低温”)能自发进行。
②850℃时，在密闭容器中进行反应i，开始时只加入CO2、H2，反应10min后测得各组分的浓度如表。比较正、逆反应的速率的大小：v正____v逆(填“>”“<”或“=”)。
物质 H2 CO2 CH3OH H2O
浓度/mol/L 0.2 0.5 0.8 0.8
(2)在CO2利用的科研中，中科院天津工业生物所将H2与CO2反应合成甲醇，再由甲醇经若干酶促反应合成淀粉，首次在实验室实现二氧化碳到淀粉的从头合成。该研究成果在碳中和、碳排放、温室效应、粮食危机等方面有着重大意义。
回答下列问题：
保持温度T不变，在一刚性密闭容器中，充入一定量的CO2和H2，同时发生反应i和ii，起始及达平衡时，容器内各气体的物质的量如表所示。
CO2 H2 CH3OH CO H2O
起始量/mol 4.0 8.0 0 0 0
平衡量/mol n1 3.0
已知起始时总压强为1.5pkPa，平衡时体系总压强为pkPa，则表中n1=____，反应i的平衡常数Kp=____。(含p的式子表示)
(3)取物质的量浓度为amol L-1的甲醇，选择不同的工程酶组块作为催化剂反应10h，测得实验数据如表所示。
实验序号 温度/K 不同工程酶的组块 淀粉/(g L-1)
1 T1 agp－M1 0.21
2 T1 agp－M2 0.38
3 T2 agp－M2 1.82
4 T2 agp－M3 1.24
①根据表中数据选取最佳的反应条件____(填实验序号)。
②已知温度升高，反应生成的淀粉量先增加后急剧减少，其可能原因是____。
③实验4可用淀粉的质量浓度表示反应速率为____g L-1 h-1。
【高考真题再现】
(2022·湖北·高考真题)
9．自发热材料在生活中的应用日益广泛。某实验小组为探究“”体系的发热原理，在隔热装置中进行了下表中的五组实验，测得相应实验体系的温度升高值()随时间(t)的变化曲线，如图所示。
实验编号 反应物组成
a 粉末
b 粉
c 粉 饱和石灰水
d 粉 石灰乳
e 粉 粉末
回答下列问题：
(1)已知：
①
②
③
则的___________。
(2)温度为T时，，则饱和溶液中___________(用含x的代数式表示)。
(3)实验a中，后基本不变，原因是___________。
(4)实验b中，的变化说明粉与在该条件下___________(填“反应”或“不反应”)。实验c中，前的有变化，其原因是___________；后基本不变，其原因是___________微粒的量有限。
(5)下列说法不能解释实验d在内温度持续升高的是___________(填标号)。
A．反应②的发生促使反应①平衡右移
B．反应③的发生促使反应②平衡右移
C．气体的逸出促使反应③向右进行
D．温度升高导致反应速率加快
(6)归纳以上实验结果，根据实验e的特征，用文字简述其发热原理___________。
(2022·江苏·高考真题)
10．氢气是一种清洁能源，绿色环保制氢技术研究具有重要意义。
(1)“热电循环制氢”经过溶解、电解、热水解和热分解4个步骤，其过程如图所示。
①电解在质子交换膜电解池中进行。阳极区为酸性溶液，阴极区为盐酸，电解过程中转化为。电解时阳极发生的主要电极反应为_______(用电极反应式表示)。
②电解后，经热水解和热分解的物质可循环使用。在热水解和热分解过程中，发生化合价变化的元素有_______(填元素符号)。
(2)“热循环制氢和甲酸”的原理为：在密闭容器中，铁粉与吸收制得的溶液反应，生成、和；再经生物柴油副产品转化为Fe。
①实验中发现，在时，密闭容器中溶液与铁粉反应，反应初期有生成并放出，该反应的离子方程式为_______。
②随着反应进行，迅速转化为活性，活性是转化为的催化剂，其可能反应机理如图所示。根据元素电负性的变化规律。如图所示的反应步骤Ⅰ可描述为_______。
③在其他条件相同时，测得Fe的转化率、的产率随变化如题图所示。的产率随增加而增大的可能原因是_______。
(3)从物质转化与资源综合利用角度分析，“热循环制氢和甲酸”的优点是_______。
(2022·海南·高考真题)
11．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：
回答问题：
(1)已知：电解液态水制备，电解反应的。由此计算的燃烧热(焓)_______。
(2)已知：的平衡常数(K)与反应温度(t)之间的关系如图1所示。
①若反应为基元反应，且反应的与活化能(Ea)的关系为。补充完成该反应过程的能量变化示意图(图2)_______。
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和，反应平衡后测得容器中。则的转化率为_______，反应温度t约为_______℃。
(3)在相同条件下，与还会发生不利于氧循环的副反应：，在反应器中按通入反应物，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、浓度()如下表所示。
催化剂 t=350℃ t=400℃
催化剂Ⅰ 10.8 12722 345.2 42780
催化剂Ⅱ 9.2 10775 34 38932
在选择使用催化剂Ⅰ和350℃条件下反应，生成的平均反应速率为_______；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_______。
(2022·河北·高考真题)
12．氢能是极具发展潜力的清洁能源，以氢燃料为代表的燃料电池有良好的应用前景。
(1)时，燃烧生成)放热，蒸发吸热，表示燃烧热的热化学方程式为_______。
(2)工业上常用甲烷水蒸气重整制备氢气，体系中发生如下反应。
Ⅰ.
Ⅱ.
①下列操作中，能提高平衡转化率的是_______ (填标号)。
A.增加用量 B.恒温恒压下通入惰性气体
C.移除 D.加入催化剂
②恒温恒压条件下，1molCH4(g)和1molH2O(g)反应达平衡时，的转化率为，的物质的量为，则反应Ⅰ的平衡常数_______ (写出含有α、b的计算式；对于反应，，x为物质的量分数)。其他条件不变，起始量增加到，达平衡时，，平衡体系中的物质的量分数为_______(结果保留两位有效数字)。
(3)氢氧燃料电池中氢气在_______(填“正”或“负”)极发生反应。
(4)在允许自由迁移的固体电解质燃料电池中，放电的电极反应式为_______。
(5)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→_______(用等代号表示)。
(2022·广东·高考真题)
13．铬及其化合物在催化、金属防腐等方面具有重要应用。
(1)催化剂可由加热分解制备，反应同时生成无污染气体。
①完成化学方程式：______________。
②催化丙烷脱氢过程中，部分反应历程如图，过程的焓变为_______(列式表示)。
③可用于的催化氧化。设计从出发经过3步反应制备的路线_______(用“→”表示含氮物质间的转化)；其中一个有颜色变化的反应的化学方程式为_______。
(2)溶液中存在多个平衡。本题条件下仅需考虑如下平衡：
(ⅰ)
(ⅱ)
①下列有关溶液的说法正确的有_______。
A.加入少量硫酸，溶液的pH不变
B.加入少量水稀释，溶液中离子总数增加
C.加入少量溶液，反应(ⅰ)的平衡逆向移动
D.加入少量固体，平衡时与的比值保持不变
②25℃时，溶液中随pH的变化关系如图。当时，设、与的平衡浓度分别为x、y、，则x、y、z之间的关系式为_______；计算溶液中的平衡浓度_____(写出计算过程，结果保留两位有效数字)。
③在稀溶液中，一种物质对光的吸收程度(A)与其所吸收光的波长()有关；在一定波长范围内，最大A对应的波长()取决于物质的结构特征；浓度越高，A越大。混合溶液在某一波长的A是各组分吸收程度之和。为研究对反应(ⅰ)和(ⅱ)平衡的影响，配制浓度相同、不同的稀溶液，测得其A随的变化曲线如图，波长、和中，与的最接近的是_______；溶液从a变到b的过程中，的值_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
参考答案：
1．(1)，，，所以反应在1000K时能自发
(2) 2.25 0.75
(3) 氧气能直接与氢气反应生成水，快速释放大量热，有利于加快反应速率，提高丙烯产率。但氧气过多易发生产物的深度氧化，副反应大幅增加，降低丙烯产率
(4)CD
【分析】根据已知，丙烷经过三个装置，丙烯产率逐渐增加，越衡状态，速率变化越小，丙烯产率变化越小；
【详解】（1）根据题意，反应Ⅱ中，，，，所以反应在1000K时能自发，故填，，，所以反应在1000K时能自发；
（2）①根据反应，已知平衡时，，则，，，故填；
②平衡时总压为，设通入a mol丙烷，平衡时转化x mol，则平衡时、、，即有，，解得，转化率为75%，故填75%；
（3）①根据已知，丙烷经过三个装置，丙烯产率逐渐增加，越衡状态，速率变化越小，丙烯产率变化越小，其三个阶段的产率变化图像为：
，故填；
②反应中有氢气生成，氧气能直接与氢气反应生成水，快速释放大量热，有利于加快反应速率，提高丙烯产率。但氧气过多易发生产物的深度氧化，副反应大幅增加，降低丙烯产率，故填氧气能直接与氢气反应生成水，快速释放大量热，有利于加快反应速率，提高丙烯产率。但氧气过多易发生产物的深度氧化，副反应大幅增加，降低丙烯产率；
（4）A．平衡常数与温度有关，其他条件不变，平衡常数不变，故A错误；
B．反应Ⅳ为分子数不变的反应，压强改变对平衡没有影响，故B错误；
C．副反应Ⅲ和Ⅳ都是放热反应，升高温度平衡常数减小，反应Ⅲ放出热量更多，温度对其影响更大，对应图中反应(3)，故C正确；
D．图中反应(2)对应反应Ⅰ，反应(1)对应反应Ⅱ，温度高对其影响大，因此要选择合适的催化剂在合适的温度下低压合成比较有利主反应，故D正确；
故选CD。
2．(1)-738 kJ·mol-1
(2) AC < >
(3) n 直线n斜率大(或直线n斜率绝对值小或直线n较m平缓)，Ea小，反应速率快，催化效率高
(4)随温度升高，催化剂活性降低，反应速率减慢，相同时间生成的CO2的物质的量减少(反应达平衡，温度升高，平衡逆向移动，CO2的物质的量减小)
【详解】（1）①2CO(g)+O2(g) 2CO2(g) ΔH1= -558 kJ·mol-1
②N2(g)+O2(g) 2NO(g) ΔH2=+180kJ·mol-1
根据盖斯定律①-②得2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g) ΔH= -558 kJ·mol-1-180kJ·mol-1=-738kJ·mol-1；
（2）①A．断裂2mol CO的同时生成4mol C=O，不能判断正逆反应速率是否相等，反应不一定平衡，故选A；
B．反应前后气体系数和不同，压强是变量，压强不再变化，反应一定达到平衡状态，故不选B；
C．反应前后气体总质量不变、容器体积不变，密度是恒量，混合气体的密度不再变化，反应不一定平衡，故选C；
D．随反应进行，CO2的体积分数增大，若CO2的体积分数不再变化，反应一定达到平衡状态，故不选D；
选AC。
②正反应气体系数和减小，增大压强平衡正向移动，CO2的体积分数增大，压强p1
（3）根据图示，直线n较m平缓，可知Ea小，反应速率快，所以催化效率高的是n；
（4）高于T℃时催化剂活性降低，反应速率减慢，相同时间生成的CO2的物质的量减少，所以当温度高于T℃时n(CO2)下降；温度高于T℃，反应达平衡，温度升高，平衡逆向移动，所以当温度高于T℃时n(CO2)下降。
3．(1) 在基催化剂表面，吸附在酸性配位点上形成，与吸附在配位点上形成，然后与结合生成，最后与反应生成，并从催化剂表面逸出
(2) 与反应生成是放热反应，低温有利于反应正向进行 功率增大时，会产生更多的自由基，更易被氧化为；功率增大，和在放电时会生成。相比而言，后者产生的更多
(3)9
(4)
(5)
【详解】（1）①=-1828.75kJ mol-1；
故答案为：；
②有氧条件下，在基催化剂表面，还原的反应机理：在基催化剂表面，吸附在酸性配位点上形成，与吸附在配位点上形成，然后与结合生成，最后与反应生成，并从催化剂表面逸出。
故答案为：（见解析）
（2）①与反应生成是放热反应，低温有利于反应正向进行，在低温条件下可提高的转化率；
故答案为：与反应生成是放热反应，低温有利于反应正向进行；
②功率增大时，会产生更多的自由基，更易被氧化为；功率增大，和在放电时会生成。相比而言，后者产生的更多；
故答案为：（见解析）
（3）某温度下，吸收塔中溶液吸收一定量的后，，由可知，，则该溶液的。
故答案为：9。
（4）利用电化学原理，将电催化还原为，阳极上发生氧化反应，通过质子交换膜迁移到阴极区参与反应生成乙烯，铂电极和电极均为阴极，阴极上除发生转化为的反应外，另一个电极反应式为。
故答案为：
（5）设起始时加入的为，则根据已知条件可知加入的为。设反应达到平衡时的物质的量为x，则可列出下列计算关系式：，因为在恒温恒容条件下，，所以，解得：。故平衡时，的物质的量分别为、、、，n(平衡)，p(平衡)，该反应的化学平衡常数。
故答案为：
4．(1) +41.2 温度低于280℃时，随着温度升高，副反应平衡向右移动的程度小于主反应平衡向左移动的程度，使CO2的平衡转化率减小。温度高于280℃时，随着温度升高，副反应平衡向右移动的程度大于主反应平衡向左移动的程度，使CO2的平衡转化率增大 0.024(或)
(2) BC
(3) CO*+OH*→COOH* I
【详解】（1）①设H2(g)、CO(g)的燃烧热分别为△H3和△H4，液态水转变为气态水反应热为△H5，根据盖斯定律有△H2=△H3+△H5-△H4=(-285.8 kJ mol-1)+( +44kJ mol-1)-( -283.0kJ mol-1)=+41.2 kJ mol-1。
②主反应为放热反应，副反应为吸热反应。升高温度主反应平衡向左移动，副反应平衡向右移动。温度低于280℃时，随着温度升高，副反应平衡向右移动的程度小于主反应平衡向左移动的程度，使CO2的平衡转化率减小。温度高于280℃时，随着温度升高，副反应平衡向右移动的程度大于主反应平衡向左移动的程度，使CO2的平衡转化率增大。
③设n(CO)、n(CO2)、n(H2)分别为1mol、5mol和20mol，
则达到平衡时，n(CO)=1.2mol，n(CO2)=4mol，n(H2)=17.4mol，n(CH3OCH3)=0.4mol，n(H2O)=1.4mol，平衡时混合气体总物质的量为24.4mol，副反应。
（2）①A．使用催化剂I时，CO2的转化率随温度升高先增大后减小。温度低于T4时，该反应未达平衡，温度升高，CO2的转化率随着化学反应速率增大而增大；温度高于T4时，可能是催化剂失活或活性降低，也可能是平衡逆向移动。因此d点未达到平衡，A错误；
B．升高温度，平衡逆向移动，平衡常数K减小，因此T3K的平衡常数大于T4K的平衡常数，B正确；
C．a点时，v(H2)正=3v(CH3OH)逆，则达到化学平衡状态，此时反应已达到最大限度，C正确；
D．温度高于T4时，可能是催化剂失活或活性降低，也可能是平衡逆向移动，D错误；
故选BC。
②原料气按(CO2)：n(H2)=1：2.8充入同一恒容密闭容器中达到平衡，相当于在平衡点a减少氢气的物质的量，平衡逆向移动，CO2的平衡转化率降低，因此在T4时，CO2的平衡转化率在a点下方。又因为温度升高，平衡逆向移动，CO2的平衡转化率逐渐降低，由此可画出T3K～T5K之间CO2的平衡转化率变化曲线如下。
（3）①步骤III中COOH*作反应物，说明步骤II中有COOH*生成，再结合步骤I和元素守恒知，步骤II中反应物有CO*和OH*，于是可得步骤II的反应式为CO*+OH*→COOH*。
②步骤I- IV中活化能Ea1> Ea3> Ea4> Ea2，则活化能最大的是步骤I，活化能越大，反应速率越慢，因此决速步骤是I。
5．(1)反应ΔH小于0，若ΔS大于0，则由可知，ΔG小于0 ，说明反应在任意条件下能自发进行，若ΔS小于0，ΔG在低温条件下小于0，此时则低温自发进行；
(2) AD 反应I是放热反应，温度升高，反应I逆向移动，逆向反应起主导作用，H2的还原能力大于CO，H2还原能力增强； 或者0.32
(3)
(4)
【详解】（1）反应I： ，反应是放热反应，ΔH小于0，若ΔS大于0，则由可知，ΔG小于0 ，说明反应在任意条件下能自发进行，若ΔS小于0，ΔG在低温条件下小于0，此时则低温自发进行；故答案是反应ΔH小于0，若ΔS大于0，则由可知，ΔG小于0 ，说明反应在任意条件下能自发进行，若ΔS小于0，ΔG在低温条件下小于0，此时则低温自发进行；
（2）①A．对于FeO与CO的反应：，气体体积系数不变的反应，根据图像分析，温度越高，CO的体积分数越大，说明不利于CO的反应，FeO被CO还原的程度越小，A项错误；
B．，从图像分析，温度越低，还原生成铁，平衡后，的体积分数越大，则开始需要的H2的浓度越大，B项正确；
C．反应活化能小，反应快，则混合气体系中的还原FeO中，若还原FeO活化能相对较小，反应较快，FeO被快速还原，反应起主导作用，则混合气体系中的还原FeO速率是由决定，C项正确；
D．，根据图像分析，温度越高，平衡时H2的体积分数越小，说明利于正反应方向进行，宜在高温下进行，D项错误；
综上，故答案选AD。
②H2和CO还原FeO的平衡体系中，存在以下反应：
反应I：
反应II：
反应III：
根据图像分析，温度升高，CO的体积分数变大，不利于CO还原FeO，H2的体积分数减小，利于H2还原FeO；根据反应I是放热反应，温度升高，反应I逆向移动，逆向反应起主导作用，所以根据氧化还原反应的特点，H2的还原能力大于CO，H2还原能力增强，故答案是反应I是放热反应，温度升高，反应I逆向移动，逆向反应起主导作用，H2的还原能力大于CO，H2还原能力增强；
③由图像可知，576℃时，反应III： ，H2的体积分时是76%，则水蒸气的体积分数是24%，恒温恒容下，物质的浓度与体积分数成正比。K=，故答案是或者0.32；
（3）反应IV： ，若C(s)和Mg(s)的起始能量一样，则CO(g)的能量高于MgO(s)，已知C(s)→CO(g)和Mg(s) →MgO(s)的过程是氧化的过程，是放热过程，则据反应IV，在如图中分别画出、的能量变化如下：
故答案如上图。
（4）反应的速率方程表示式是v=kc(I2)·c(H2)；由用还原合成HI的反应实际上经过两步基元反应完成的：
可知，k=，则反应的速率方程表示式是v=kc(I2)·c(H2)= ×ab，故答案是；
6．(1) +135.4 kJ mol-1 1054kJ mol-1
(2)A
(3) -65kJ mol-1 1
(4)L1
【详解】（1）根据图可写出①、
②，
②－①×2可得出。
根据反应，反应物总键能－生成物总键能，代入数据-106.0=A+2×436-3×414-326-464，解得，的键能为；
（2）反应1、反应2均为放热反应，并且反应1放热多，反应1的速率快则说明反应1的活化能小，因此选A；
（3）根据图象可写出反应①，结合反应②，①+②可得出总反应。活化能越大则反应速率越慢，总反应的速率由活化能大的步骤决定，反应由第1步决定；
（4）横坐标为温度的倒数，数值越大，温度越低，主反应为放热反应，降低温度时平衡常数增大，所以表示主反应的变化曲线。
7．(1)+131.3
(2)AB
(3)变小
(4) 8 40 增大容器体积 及时分离出或
【详解】（1）生成物标准生成热总和-反应物标准生成热总和=()-()=+131.3，故答案为：+131.3；
（2）A．该反应中气体体积不变，气体总物质的量为定值，且在绝热条件下，结合PV=nRT可知，混合气体的压强为变量，当容器内气体的压强不变，表明正逆反应速率相等，达到平衡状态，故A正确；
B．在绝热容器内，容器内温度为变量，当容器内温度不变，表明正逆反应速率相等，达到平衡状态，故B正确；
C．混合气体的质量是定值，容器容积不变，则混合气体的密度为定值，当容器内气体的密度不再改变时，不能说明反应达到平衡状态，故C错误；
D．混合气体的质量是定值，混合气体的物质的量不变，则平均相对分子质量不变为定值，当容器内气体的平均相对分子质量不变时，不能说明反应达到平衡状态，故D错误；
故选AB；
（3）(k表示或)与温度的关系如图所示，其中直线a、b分别表示、随温度的变化，由图可知，随着温度的升高减小，正逆反应速率均增大，但升高相同温度时，lg增加的更多，说明平衡逆向移动，K值变小，故答案为：变小；
（4）①已知起始时容器内压强为80kPa，10分钟后体系达到平衡状态，容器内压强变为100kPa，列化学平衡三段式，
则x-y+80-x-y+y+x+y=100，解得x=20kPa，A点对应的温度下平衡时，=，
=，A点=，则=，则(20-y)(80-20-y)=y(20+y)，解得y=12 kPa，平衡时CO的分压，平衡时水蒸气的转化率为100%=40%，故答案为：8；40；
②反应Ⅰ为气体体积增大的反应，增大容器体积，平衡正向移动，可以提高水蒸气平衡转化率，或者及时分离出或，也会促进平衡正向移动，提高水蒸气平衡转化率，故答案为：增大容器体积；及时分离出或。
8．(1) -90.8kJ/mo1 低温 =
(2) 2.0
(3) 3 随温度升高，催化剂活性增强反应速率加快，生成的淀粉量增加；续升高温度，催化剂失活，反应速率减慢，生成的淀粉量减少 0.124
【详解】（1）①由盖斯定律可知，ii+iii得到反应i，△H1=(41.2kJ/mol)+( -132.0kJ/mol)= -90.8kJ/mol，反应为放热的熵减反应，根据△H-T△S<0反应可自发进行，则该反应在低温能自发进行。
②由图表可知，Q== K1，反应达到平衡状态，则v正=v逆；
（2）已知，充入二氧化碳、氢气的总量为12mol，起始时总压强为1.5pkPa，平衡时体系总压强为pkPa，则根据阿伏伽德罗定律可知，反应后总的物质的量为，反应ii为气体分子数不变的反应，减少的物质的量为12mol-8mol=4mol为反应i进行导致的，根据反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)可知气体系数变化 n=2；
则反应反应平衡时甲醇为n1=2.0mol；
由图表可知，反应后水的物质的量为3.0mol，则：
则反应后二氧化碳、氢气、甲醇、水的物质的量分别为1.0mol、1.0mol、2.0mol、3.0mol；反应后总的物质的量为8mol，则二氧化碳、氢气、甲醇、水的分压分别为0.125pkPa、0.125pkPa、0.25pkPa、0.375pkPa，则Kp=；
（3）①根据表中数据选取最佳的反应条件：3，此时淀粉的产率最高；
②随温度升高，催化剂活性增强反应速率加快，生成的淀粉量增加；继续升高温度，催化剂失活，反应速率减慢，生成的淀粉量减少，故温度升高，反应生成的淀粉量先增加后急剧减少；
③实验4可用淀粉的质量浓度表示反应速率为1.24g L-1÷10h=0.124g L-1 h-1。
9．(1)-911.9
(2)mol L-1
(3)Ca(OH)2在水中的溶解度小，反应①达到了平衡状态
(4) 不反应 Al和溶液中的OH-发生了反应 OH-
(5)A
(6)实验e中，发生反应①、②和③，反应③中有气体生成，气体的逸出促使反应③向右进行，反应③的发生使得溶液中OH-的浓度减小，促使反应②平衡右移，反应②的发生促使反应①平衡右移，这三步反应都是放热反应，温度升高导致反应速率加快。
【详解】（1）根据盖斯定律可得，①+②+2③可得反应CaO(s)+2Al(s)+7H2O(l)=Ca2+(aq)+2[Al(OH)4]-(aq)+3H2(g)，则ΔH4=ΔH1+ΔH2+2ΔH3=(-65.17kJ mol-1)+(-16.73kJ mol-1)+2(-415.0kJ mol-1)=-911.9kJ mol-1。
（2）温度为T时，Ca(OH)2饱和溶液中，Ca(OH)2(s)Ca2+(aq)+2OH-(aq)， c(OH-)=2c(Ca2+) ，Ksp[Ca(OH)2]=c(Ca2+) c2(OH-)=x，则c(OH-)=mol L-1。
（3）实验a中，CaO和H2O反应①生成Ca(OH)2，4min后ΔT基本不变，是因为Ca(OH)2在水中的溶解度小，反应①达到了平衡状态。
（4）实验b中，ΔT几乎不变，说明Al粉与H2O在该条件下不反应；实验c中，前3min的ΔT有变化，是因为Al和溶液中的OH-发生了反应，3min后ΔT基本不变，是因为饱和石灰水中OH-的浓度较低，OH-的量有限。
（5）实验d中，发生反应②和③，反应③中有气体生成，气体的逸出促使反应③向右进行，反应③的发生使得溶液中OH-的浓度减小，促使反应②平衡右移，这两步反应都是放热反应，温度升高导致反应速率加快；综上所述，实验d在10min内温度持续升高与反应①无关，故选A。
（6）实验e中，发生反应①、②和③，反应③中有气体生成，气体的逸出促使反应③向右进行，反应③的发生使得溶液中OH-的浓度减小，促使反应②平衡右移，反应②的发生促使反应①平衡右移，这三步反应都是放热反应，温度升高导致反应速率加快。
10．(1) Cu、O
(2) 吸附在催化剂的Fe2+上的H与中碳原子作用，吸附在O2-的H与中的羟基氧作用生成的H2O和均吸附在上Fe2+ 随增加，催化剂的量增多，增大了接触面积， H2的产量增大， 的产率增大
(3)制得H2，CO2转化为甲酸，生物柴油副产品的利用
【详解】（1）①电解在质子交换膜电解池中进行，H+可自由通过，阳极区为酸性溶液，电解过程中转化为，电解时阳极发生的主要电极反应为：；
②电解后，经热水解得到的HCl和热分解得到的CuCl等物质可循环使用，从图中可知，热分解产物还有O2，从详解①中得知，进入热水解的物质有，故发生化合价变化的元素有Cu、O。
（2）①在时，密闭容器中溶液与铁粉反应，反应初期有生成并放出，离子方程式为：；
②H的电负性大于Fe，小于O，在活性表面，部分H吸附在催化剂的亚铁离子上，略带负电；另一部分H吸附在催化剂的氧离子上，略带正电；前者与中略带正电的碳结合，后者与中略带负电的羟基氧结合生成H2O，转化为；故答案为：吸附在催化剂的Fe2+上的H与中碳原子作用，吸附在O2-的H与中的羟基氧作用生成的H2O和均吸附在上Fe2+；
③在其他条件相同时，随增加，其与铁粉反应加快，从图中得知Fe的转化率也增大，即生成和H2的速率更快，量更大，则得到活性的速度更快，量也更多，生成的速率更快，产率也更大。故答案为：随增加，催化剂的量增多，增大了接触面积， H2的产量增大， 的产率增大；
（3）“热循环制氢和甲酸”系统将转化为和生成H2的速率快，原子利用率高，不产生污染物，Fe初期生成后迅速转化为活性，氧化为再经生物柴油副产品转化为Fe，得到循环利用，故该原理的优点是：制得H2，CO2转化为甲酸，生物柴油副产品的利用。
11．(1)-286
(2) 50%或0.5 660.2(或660.1或660.3,其他答案酌情给分)
(3) 5.4 相同催化剂，400℃的反应速率更快，相同温度，催化剂Ⅱ副产物浓度低，甲烷与甲醇比例高
【详解】（1）电解液态水制备，电解反应的，由此可以判断，2mol完全燃烧消耗，生成液态水的同时放出的热量为572kJ ，故1mol完全燃烧生成液态水放出的热量为286kJ，因此，的燃烧热(焓)-286。
（2）①由的平衡常数(K)与反应温度(t)之间的关系图可知，K随着温度升高而减小，故该反应为放热反应。若反应为基元反应，则反应为一步完成，由于反应的与活化能(Ea)的关系为，由图２信息可知＝ａ，则ａ，该反应为放热反应，生成物的总能量小于反应物的，因此该反应过程的能量变化示意图为： 。
②温度t下，向容积为10L的抽空的密闭容器中通入和，反应平衡后测得容器中，则的转化率为，根据C元素守恒可知，的平衡量为，和是按化学计量数之比投料的，则的平衡量为，的平衡量是的２倍，则，的平衡浓度分别为、、、，则该反应的平衡常数K＝，根据图１中的信息可知，反应温度t约为660.2℃。
（3）在选择使用催化剂Ⅰ和350℃条件下反应，由表中信息可知，的浓度由０增加到10.8，因此，生成的平均反应速率为；由表中信息可知，在选择使用催化剂Ⅰ和350℃条件下反应， 的浓度由０增加到10.8，，:＝12722:10.81178；在选择使用催化剂Ⅱ和350℃的反应条件下，的浓度由０增加到9.2，:＝10775:9.21171；在选择使用催化剂Ⅰ和400℃条件下反应， 的浓度由０增加到345.2，:＝42780:345.2124；在选择使用催化剂Ⅱ和400℃的反应条件下，的浓度由０增加到34，:＝38932:341145。因此，若某空间站的生命保障系统实际选择使用催化剂Ⅱ和400℃的反应条件的原因是：相同催化剂，400℃的反应速率更快，相同温度，催化剂Ⅱ副产物浓度低，甲烷与甲醇比例高。
12．(1)H2(g)+O2 (g)=H2O(1) H= -286 kJ mol-1
(2) BC 43%
(3)负
(4)CnH2n+2-(6n+2)e-+ (3n+1) O2-=n CO2+(n+1) H2O
(5)abehj
【详解】（1）298K时，1gH2燃烧生成H2O(g)放热121 kJ，则1molH2燃烧生成H2O(g)放热=242kJ，用热化学方程式表示为：H2(g)+O2(g)=H2O(g) H1= -242 kJ mol-1①，又因为1 mol H2O(1)蒸发吸热44kJ，则H2O(g)= H2O(l) H2= -44 kJ mol-1②，根据盖斯定律可知，表示H2燃烧热的反应热为 H=H1+H2= -286 kJ mol-1，故答案为：H2(g)+O2 (g)=H2O(1) H= -286 kJ mol-1；
（2）①A．增加CH4 (g)用量可以提高H2O(g)的转化率，但是CH4(g)平衡转化率减小，A不符合题意；
B．恒温恒压下通入惰性气体，相当于减小体系压强，反应混合物中各组分的浓度减小，反应Ⅰ的化学平衡正向移动，能提高CH4(g)平衡转化率，B符合题意；
C．移除CO(g)，减小了反应混合物中CO(g)的浓度，反应Ⅰ的化学平衡正向移动，能提高CH4(g)平衡转化率，C符合题意；
D．加入催化剂不能改变平衡状态，故不能提高CH4(g)平衡转化率，D不符合题意；
综上所述，上述操作中，能提高CH4(g)平衡转化率的是BC；
②恒温恒压条件下，1 mol CH4 (g)和1 mol H2O(g)反应达平衡时，CH4 (g)的转化率为α，CO2 (g)的物质的量为b mol，则转化的CH4 (g)为α mol，剩余的CH4 (g)为(1-α)mol，根据C元素守恒可知，CO(g)的物质的量为(α-b)mol，根据H和O守恒可知，H2O(g)的物质的量为(1-α-b)mol，H2(g)的物质的量为(3α+b)mol，则反应混合物的总物质的量为(2α+2)mol，平衡混合物中，CH4(g)、H2O(g)、 CO(g) 、H2(g)的物质的量分数分别为、、、，因此，反应I的平衡常数Kx=；其他条件不变，H2O(g)起始量增加到5mol，达平衡时，α=0.90，b =0.65，则平衡时，CH4 (g)为0.1mol，根据C元素守恒可知，CO(g)的物质的量为0.25mol，，根据H和O守恒可知，H2O(g)的物质的量为(5-0.90-0.65 )mol=3.45mol，H2(g)的物质的量为(3α+b )mol=3.35mol，平衡混合物的总物质的量为(2α+6 )mol=7.8mol，平衡体系中H2(g)的物质的量分数为；
（3）燃料电池中的燃料在负极发生氧化反应，因此，氢氧燃料电池中氢气在负极发生反应；
（4）在允许O2-自由迁移的固体电解质燃料电池中，CnH2n+2在负极发生氧化反应生成CO2和H2O，电极反应式为CnH2n+2-(6n+2)e-+ (3n+1) O2-=nCO2+(n+1) H2O；
（5）由图示可知，吸附在催化剂表面的甲醇分子逐步脱氢得到CO，且能垒越低，活化能越小，越容易进行，根据图示可知，其可行的途径为：abehj。
13．(1) N2↑ 4H2O (E1-E2)+ΔH+(E3-E4) 2NO+O2=2NO2
(2) BD 当溶液pH=9时，，因此可忽略溶液中
即=0.20
反应(ii)的平衡常数K2===3.3×10-7
联立两个方程可得=6.0×10-4mol/L λ3 增大
【详解】（1）①分解过程中，生成Cr2O3和无污染气体，根据元素守恒可知，其余生成物为N2、H2O，根据原子守恒可知反应方程式为，故答案为：N2↑；4H2O。
②设反应过程中第一步的产物为M，第二步的产物为N，则X→M ΔH1=(E1-E2)，M→N ΔH2=ΔH，N→Y ΔH3=(E3-E4)1，根据盖斯定律可知，X(g)→Y(g)的焓变为ΔH1+ΔH2+ΔH3=(E1-E2)+ΔH+(E3-E4)，故答案为：(E1-E2)+ΔH+(E3-E4)。
③NH3在Cr2O3作催化剂条件下，能与O2反应生成NO，NO与O2反应生成红棕色气体NO2，NO2与H2O反应生成HNO3和NO，若同时通入O2，可将氮元素全部氧化为HNO3，因此从NH3出发经过3步反应制备HNO3的路线为；其中NO反应生成NO2过程中，气体颜色发生变化，其反应方程式为2NO+O2=2NO2，故答案为：；2NO+O2=2NO2。
（2）①K2Cr2O7溶液中存在平衡：(i)、(ii)。
A．向溶液中加入少量硫酸，溶液中c(H+)增大，(ii)平衡逆向移动，根据勒夏特列原理可知，平衡移动只是减弱改变量，平衡后，溶液中c(H+)依然增大，因此溶液的pH将减小，故A错误；
B．加水稀释过程中，根据“越稀越水解”、“越稀越电离”可知，(i)和(ii)的平衡都正向移动，两个平衡正向都是离子数增大的反应，因此稀释后，溶液中离子总数将增大，故B正确；
C．加入少量NaOH溶液，(ii)正向移动，溶液中将减小，(i)将正向移动，故C错误；
D．平衡(i)的平衡常数K1=，平衡常数只与温度和反应本身有关，因此加入少量K2Cr2O7溶液，不变，故D正确；
综上所述，答案为：BD。
②0.10mol/L K2Cr2O7溶液中，Cr原子的总浓度为0.20mol/L，当溶液pH=9.00时，溶液中Cr原子总浓度为=0.20mol/L，、与的平衡浓度分别为x、y、z mol/L，因此=0.10；由图8可知，当溶液pH=9时，，因此可忽略溶液中，即=0.20，反应(ii)的平衡常数K2===3.3×10-7，联立两个方程可得=6.0×10-4mol/L。
③根据反应(i)、(ii)是离子浓度增大的平衡可知，溶液pH越大，溶液中越大，混合溶液在某一波长的A越大，溶液的pH越大，溶液中越大，因此与的λmax最接近的是λ3；反应(i)的平衡常数K1= ，反应(ii)的平衡常数K2=，= = ，因此= ，由上述分析逆推可知，b>a，即溶液pH从a变到b的过程中，溶液中c(H+)减小，所以的值将增大，故答案为：λ3；增大。
