甘肃高考化学三年（2021-2023）模拟题汇编-03化学反应的热效应
一、单选题
1．（2023·甘肃武威·校联考一模）设为阿伏加德罗常数的值。接触法制备硫酸的原理：(1)；(2)；(3)。下列说法正确的是
A．的硫酸溶液中含的数目为
B．反应(2)中和反应放出热量时生成分子的数目为
C．，则
D．反应(1)中生成转移的电子数为
2．（2021·甘肃金昌·统考模拟预测）科学家已经成功地利用二氧化碳催化氢化获得甲酸，利用化合物1催化氢化二氧化碳的反应过程如图甲所示，其中化合物2与水反应变成化合物3，化合物3与的反应历程如图乙所示，其中TS表示过渡态，Ⅰ表示中间体。下列说法错误的是
A．从平衡移动的角度看，降低温度可促进化合物2与水反应变成化合物3与
B．使用更高效的催化剂可以降低反应所需的活化能，最终提高二氧化碳的转化率
C．该历程中最大能垒(活化能)E(正)=18.86Kcal/mol
D．化合物1到化合物2的过程中存在碳氧键的断裂和碳氢键的形成
3．（2022·甘肃平凉·统考二模）北京冬奥会火炬以氢气为燃料，主火炬首次采用“微火”方式。下列说法错误的是
A．氢气燃烧时产生的火焰呈淡蓝色
B．氢气是清洁能源，燃烧产物对环境友好
C．利用太阳能分解水制备氢气是放热反应
D．主火炬采用“微火”方式体现了低碳理念
二、原理综合题
4．（2023·甘肃·统考三模）CO、CO2的回收与利用是科学家研究的热点课题，可利用CO、CO2制备甲烷、甲醇、二甲醚等。
(1)CO2加氢制备甲烷：CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g) ΔH=-164.7kJ mol-1。已知ΔH=ΔfH(生成物)- ΔfH(反应物)，298K时，几种气态物质的标准摩尔生成焓如表：
物质 CO2(g) H2O(g) CH4(g) H2(g)
ΔfH/(kJ mol-1) -393.5 -241.8 x 0
则x= 。
(2)H2和CO合成甲烷的反应为2CO(g)+2H2(g)CH4(g)+CO2(g)。T℃时，将等物质的量的CO和H2充入恒压(200kPa)的密闭容器中。已知v逆=K逆 p(CH4) p(CO2)，其中p为分压，该温度下K逆=5.0×10-4。反应达平衡时测得v正=kPa s-1，则该温度下反应的Kp= (用组分的分压计算的平衡常数)。
(3)二氧化碳催化加氢制甲醇：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH＜0，反应在起始物=3时，不同条件下达到平衡，体系中甲醇的物质的量分数为x(CH3OH)，在t=250℃下的x(CH3OH)～p、在p=5×105Pa下的x(CH3OH)～t如图。
①图中对应等温过程的曲线是 。
②当x(CH3OH)=0.10时，CO2的平衡转化率约为 。
③当x(CH3OH)=0.10时，反应条件可能为 或 。
(4)甲醇脱水制得二甲醚的反应为2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)，当T=500K时，反应平衡常数Kc≈9，在密闭容器中加入一定量CH3OH，反应到达平衡状态时，体系中CH3OCH3(g)的物质的量分数 (填字母)。
a.＜ b.= c.> d.无法确定
5．（2023·甘肃·统考一模）清洁能源的综合利用可有效降低碳排放，是实现“碳中和碳达峰”的重要途径。
(1)以环己烷为原料生产苯，同时可得到氢气。下图是该反应过程中几种物质间的能量关系。
反应： ΔH= kJ/mol。
(2)已知反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH＞0，利用该反应可减少CO2排放，并合成清洁能源。
①下列能说明反应达到平衡状态的是 (填字母)。
A．单位时间内生成1 molCH3OH(g)的同时消耗了3 molH2(g)
B．在绝热恒容的容器中，反应的平衡常数不再变化
C．容器内c(CO2):c(H2 ):c(CH3OH):c(H2O) =1:3:1:1
D．在恒温恒压的容器中，气体的平均摩尔质量不再变化
②一定条件下，在一密闭容器中充入1 molCO2和3 molH2发生反应，下图表示压强为1. 0MPa和4.0MPa下CO2的平衡转化率随温度的变化关系。
其中表示压强为4.0MPa下CO2的平衡转化率随温度的变化曲线为 (填“I”或“II”)；a点对应的平衡常数Kp= MPa-2(Kp为以平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数。分压=总压×物质的量分数，结果精确到0.01)。
③利用制备的甲醇可以催化制取丙烯，过程中发生如下反应：3CH3OH(g)C3H6(g) +3H2O(g)，为探究M、N两种催化剂的催化效能，进行相关实验，依据实验数据获得如图所示曲线。
已知Arrhenius经验公式为Rlnk= -+C(Ea为活化能，假设受温度影响忽略不计，k为速率常数，R和C为常数)。在M催化剂作用下，该反应的活化能Ea= kJ·mol-1，从图中信息获知催化效能较低的催化剂是 ( “M”或“N”)，判断理由是 。
6．（2023·甘肃兰州·统考一模）我国科学家在淀粉人工光合成方面取得重大突破性进展，该实验方法首先将CO2催化还原为CH3OH。已知CO2催化加氢的主要反应有：
反应I： CO2(g) +3H2(g)CH3OH(g) +H2O(g) ΔH1 = -49.6 kJ·mol-1
反应： II．CO2(g) +H2(g)CO(g) +H2O(g) ΔH2= + 41.2 kJ·mol-1
当原料组成为n(CO2)：n(H2)=1：3时，上述反应体系在一定条件下建立平衡后，含碳产物中CH3OH的物质的量分数(Y)及CO2的转化率(Q )与反应温度的关系曲线如图所示。
(1)反应CO(g) +2H2(g)CH3OH (g)的焓变ΔH = 。
(2)据如图判断x 5(选填 “大于”“小于”或“等于”)，理由是 。
(3)下列说法正确的有 。
A．升高温度，CO2转化速率减慢
B．恒温恒容条件下，体系密度不变表明反应达到平衡状态
C．5MPa、温度高于300°C后，含碳产物以CO为主
D．5MPa、300~ 400°C范围内， H2O的平衡产量随反应体系温度升高而增大
(4)在一定温度下，向体积固定的密闭容器中加入1 mol CO2 (g)和3molH2 (g)，起始压强为4MPa，发生反应I和II。平衡时，CO2(g) 的转化率为40%， CO (g)的物质的量为0.1 mol。反应I的分压平衡常数Kp= (气体分压 =总压 ×该组分的物质的量分数)。
(5)反应II的正反应速率方程为v正=k正·c(CO2)·c(H2)，逆反应速率方程为v逆=k逆·c (CO)·c(H2O)，其中k正、k逆分别为正、逆反应的速率常数，只受温度影响。lgk(速率常数的对数)与1/T (温度的倒数)的关系符合如图中的两条线，其中表示lg k逆的是 ，理由是 。
图中A、B、C、D点的纵坐标分别为a+2、a+1、a-1、a-2，则温度为T1时，反应II的化学平衡常数K= 。
7．（2022·甘肃兰州·统考一模）我国力争2060年前实现碳中和。CH4与CO2催化重整是实现碳中和的热点研究课题。该催化重整反应体系主要涉及以下反应：
反应I：主反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH1 Kp1
反应II：副反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2 Kp2
反应III：积碳反应2CO(g)CO2(g)+C(s) ΔH3 Kp3
反应IV：积碳反应CH4(g)C(s)+2H2(g) ΔH4 Kp4
(1)已知H2(g)、CO(g)的燃烧热ΔH分别为-285.8kJ·mol-1、-283.0lkJ·mol-1，H2O(l)= H2O(g) ΔH5=+44kJ·mol-1，则反应II的ΔH2= kJ·mol-1。
(2)设Kp为分压平衡常数(用分压代替浓度，气体分压=总压×该组分的物质的量分数)，反应III、IV的lgKp随(T表示温度)的变化如图所示。据图判断，反应I的ΔH1 0(选填“大于”、“小于”或“等于”)，说明判断的理由 。
(3)下列关于该重整反应体系的说法正确的是 。
A．在投料时适当增大的值，有利于减少积碳
B．在一定条件下建立平衡后，移去部分积碳，反应III和反应IV平衡均向右移
C．随着投料比的增大，达到平衡时CH4的转化率增大
D．降低反应温度，反应I、II、IV的正反应速率减小，逆反应速率增大；反应III的正反应速率增大，逆反应速率减小
(4)在一定条件下的密闭容器中，按照=1加入反应物，发生反应I(反应II、III、IV可忽略)。在不同条件下达到平衡，设体系中平衡状态下甲烷的物质的量分数为x(CH4)，在T=800℃下的x(CH4)随压强P的变化曲线、在P=100kPa下的x(CH4)随温度T的变化曲线如图所示。
①图中对应T=800℃下，x(CH4)随压强P的变化曲线是 ，判断的理由是 。
②若x(CH4)=0.1.则CO2的平衡转化率为 。
8．（2022·甘肃·统考一模）研究碳、氮硫等元素化合物的性质和转化对建设生态文明、美丽中国具有重要意义，对这些元素形成的有毒有害4气体进行处理成为科学研究的热点。请回答下列问题：
(1)可用NH3选择性脱除氮氧化物，已知：
①N2(g)+O2(g)=2NO(g) H1=+180kJ·mol-1
②5O2(g)+4NH3(g)=4NO(g)+6H2O(1) H2
③4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(1) △H3=-2070kJ·mol-1
则△H2= kJ mol-1
(2)某研究小组将3molNO、3molNH3和一定量的O2充入2L密闭容器中，在T℃、Ag2O催化剂表面发生反应③，反应9min测得容器中NO的转化率为54%，则此时段内NH3的平均反应速率v(NH3)为 mol·L-1·min-1。研究表明不同氨氮比[m=]条件下测得NO的残留率与温度关系如下图所示。指出氨氮比m1、m2、m3由大到小的顺序为 ；随着温度不断升高，NO的残留率趋近相同的原因可能是
(3)已知反应NO2(g)+SO2(g) NO(g)+SO3(g) H<0，实验测得不同温度T1℃、T2℃下的平衡态中lgp(NO2)和lgp(SO3)两个压强对数的关系如下图所示，实验初始时体系中的p(NO2)和p(SO2)相等、p(NO)和p(SO3)相等。则a、b两点体系压强pa：pb= 温度为T2时化学平衡常数Kp= 。。(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)；T1 T2(填“>”“<"或“=”)。
(4)研究人员开发了一种新型的硼、氮共掺杂的多孔石墨烯材料作为正极催化剂的锂-二氧化碳二次电池，实现了碳酸锂在电池中的高度可逆分解，减少CO2的排放，其装置示意图如下图所示，放电时，正极反应式为 。
9．（2022·甘肃平凉·统考二模）氢气最早于16世纪被人工制取出来，氢气是一种清洁能源。
(1)利用光伏电池电解水制H2是氢能的重要来源。
已知：H—H键、O=O键、H—O键的键能依次为436kJ·mol-1、495kJ·mol-1、463kJ·mol-1。则2H2O(g)=2H2(g)+O2(g) △H= kJ·mol-1。
(2)T1℃时，向5L恒容密闭容器中充入0.5molCH4，只发生反应2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g)，达到平衡时，测得c(C2H4)=2c(CH4)，CH4的转化率为 ；保持其他条件不变，温度改为T2℃，经25s后达到平衡，测得c(CH4)=2c(C2H4)，则0~25s内v(C2H4)= mol·L-1·s-1。
(3)CH4分解时几种气体的平衡分压(ρPa)的对数值lgp与温度的关系如图所示。
①T℃时，向一恒容密闭容器中通入一定量的CH4(g)、C2H2(g)和H2(g)，只发生反应2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g) △H，△H (填“>”或“<”)0，此时的平衡常数Kp= (用平衡分压代替浓度进行计算)Pa2。
②若只改变一个反应条件使Kp变大，则该条件是 (填标号)。
A．减小C2H2的浓度 B．升高温度 C．增大压强 D．加入合适的催化剂
(4)工业上，以KNH2和液氨为电解质，以石墨为电极，电解液氨制备H2。阳极的电极反应式为 ，一段时间后阴、阳两极收集到的气体质量之比为 。
10．（2022·甘肃张掖·统考二模）当今，世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点，因此碳的利用、捕集和减排成了研究的重点。
(1)目前国际空间站处理CO2的一个重要方法是将CO2还原，所涉及的反应方程式为：
反应I：CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g) ΔH1=-164.9kJ·mol-1
反应II：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2=+41.2kJ·mol-1
则CH4(g)和H2O(g)重整生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式为 。
(2)将CO2和H2按体积比1：4混合(n总=5mol)，匀速通入装有Ru/TiO2催化剂的反应容器中发生反应I和反应II。反应相同时间，CO2转化率、CH4和CO选择性(选择性：转化的CO2中生成CH4或CO的百分比)随温度变化曲线分别如图所示。
①a点的正反应速率和逆反应速率的大小关系为v正(a) v逆(a)(填“＞”“=”或“＜”)。
②Ru/TiO2催化剂在较低温度主要选择 (填“反应I”或“反应II”)。
③350℃～400℃温度区间，CO2转化率呈现减小的变化趋势，其原因是 。
④350℃时，反应达到平衡时容器体积为5L，求该温度下反应I的平衡常数K= L2·mol-2。
(3)常温下，用NaOH溶液作CO2捕捉剂不仅可以降低碳排放，而且可得到重要的化工产品Na2CO3。若某次捕捉后得到pH=10的溶液，则溶液中c(CO)：c(H2CO3)= 。(已知：常温下H2CO3：Ka1=4.5×10-7、Ka2=4.7×10-11)
(4)Na CO2电池可以实现对CO2的利用，该类电池放电的反应方程式为：4Na+3CO2=2Na2CO3+C。其工作原理如图所示，请写出正极的反应方程式 。
11．（2021·甘肃金昌·统考模拟预测）气候变化是人类面临的全球性问题，碳中和的含义是减少含碳温室气体的排放，采用合适的技术固碳，最终达到平衡。世界各国以全球协约的方式减排温室气体，中国承诺2030年前，二氧化碳的排放不再增长，达到峰值之后逐步降低。
(1)我国力争在2060年前实现“碳中和”，体现了中国对解决气候问题的大国担当。下列措施对实现“碳中和”不具有直接贡献的是
A．采取节能低碳生活方式 B．推行生活垃圾分类
C．植树造林增加绿色植被 D．燃煤锅炉改烧天然气
(2)二氧化碳加氢制备甲醇既可实现二氧化碳的资源化利用，又可有效缓解温室效应问题。
已知：(I)CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH1=+42.3kJ/mol
(II)CH3OH(g)=CO(g)+2H2(g) ΔH2
(Ⅲ)CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH3=-49.4 kJ/mol
①ΔH2= ；上述3个反应一定不能自发进行有 (填反应序号)。
②在260℃、5MPa恒容条件下发生反应(Ⅲ)，原料气体积组成为V(CO2)∶V(H2)∶V(N2)=1∶3∶1，平衡时CO2的转化率为50%，则H2的压强为 ，反应(Ⅲ)的平衡常数：Kp= (MPa)-2(计算结果精确至小数点后两位，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压x物质的量分数)。
(3)温室气体的利用是当前环境和能源领域的研究热点，Ni-CeO2催化CO2加H2形成CH4的反应历程如图1所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注)，含碳产物中CH4的物质的量百分数(Y)及CO2的转化率随温度的变化如图2所示。
①下列对CO2甲烷化反应体系的说法不合理的有 。
A．存在副反应CO2+ H2CO+ H2O
B．存在反应CO2+4H2CH4 + 2H2O
C．含碳副产物的产率均高于CH4
D．温度高于260℃后，升高温度，甲烷产率几乎不变
②CO2甲烷化的过程中，保持CO2与H2的体积比为1：5，反应气的总流量控制在36 mL·min-1，260 ℃时测得CO2转化率为40%，则H2反应速率为 mL·min-1。
12．（2021·甘肃·统考二模）CO2是目前大气中含量最高的一种温室气体，中国政府承诺，到2020年，单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~50%，CO2的综合利用是解决温室问题的有效途径。
已知l：CO2与CH4经催化重整制得合成气：CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g) H
(1)一定压强下，由最稳定单质生成1mol化合物的焓变为该物质的摩尔生成焓。已知CO2(g)、CH4(g)、CO(g)的摩尔生成焓分别为-395kJ·mol-1、-74.9kJ·mol-1、-110.4kJ·mol-1。则上述重整反应的△H= kJ·mol-1。
(2)CH4超干重整CO2技术可得到富含CO的气体，用于生产多种化工产品。目前科学家，研究CH4超干重整CO2的催化转化原理示意图如图：
该技术中的总化学反应方程式为： 。
(3)其他条件不变，在不同催化剂(I、II、III)作用下，反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)进行相同时间后，CH4的转化率随反应温度的变化如图所示。
a点所代表的状态 (填“是”或“不是”)平衡状态；b点CH4的转化率高于c点原因： 。
(4)在一刚性密闭容器中，CH4和CO2的分压分别为16kPa、14kPa，加入Ni/a—Al2O3催化剂并加热至1123K使其发生反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。
①研究表明CO的生成速率v(CO)=1.3×10-2·p(CH4)·p(CO2)mol·g-1·s-1，某时刻测得p(CO)=8kPa，则p(CO2)= kPa，v(CO)= mol·g-1·s-1
②达到平衡后测得体系压强是起始时的1.4倍，则该反应的平衡常数Kp= (kPa)2(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
(5)我国科研人员研制出的可充电“Na—CO2”电池，以钠箔和多壁碳纳米管(MWCNT)为电极材料，总反应为4Na+3CO22Na2CO3+C。放电时该电池吸入CO2，其工作原理如图所示：正极的电极反应式为 。
13．（2021·甘肃兰州·统考一模）燃煤废气中的氮氧化物(NOx)、CO2、SO2等气体常用下列方法处理，以实现节能减排、废物利用。
(1)处理烟气中的SO2常用液吸法。室温下，将烟气通入浓氨水中得到(NH4)2SO3溶液， 0.1 mol/L(NH4)2SO3溶液的pH 。 (填“>”、“＜”或“=”)7.将烟气通入(NH4)2SO3溶液可以继续吸收SO2，用离子方程式表示出能继续吸收二氧化硫的原因 。 (已知：25℃时，Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5；H2SO3：Ka1=1.5×10-2，Ka2=1.0×10-7)
(2)处理烟气中氮氧化物常用活性炭还原法，反应为：C(s)+2NO(g)→N2(g)+CO2(g)。在T℃、100 kPa时，研究表明反应速率v(NO)=3×10-3×p(NO)(kPa·min-1)，该条件下现将1.5molC和2.5molNO充人恒容密闭容器中充分反应，达到平衡时测得p(N2)=32kPa，则此时v(NO)= kPa·min-1，以p表示各气体的分压，该反应平衡常数Kp= 。
(3)CO2经催化加氢可以生成低碳燃料。科学家研究发现，在210℃~290℃，催化剂条件下CO2和H2可转化生成甲醇蒸气和水蒸气。
①230℃，向容器中充人0.5 mol CO2和1.5molH2，当H2转化率达80%时放热19.6kJ，写出该反应的热化学方程式 。
②一定条件下，往2L恒容密闭容器中充人1.0 mol CO2和3.0molH2，在不同催化剂作用下，CO2的转化率随温度的变化如右图所示，催化效果最佳的催化剂是 。(填催化剂“I”、“II”或“III”)。b点v(正) v(逆)(填“>”、“＜”或“=”)。此反应a点已达到平衡状态CO2的转化率比c点高的原因是 。。
参考答案：
1．B
【详解】A． 的硫酸溶液中含的物质的量为0.1mol、数目为，A错误；
B． 反应(2)中每消耗2mol、1mol，生成2mol时放出热量，则和反应放出热量时生成分子的数目为，B正确；
C．硫酸溶于水时放热，则三氧化硫与水反应生成稀硫酸比生成纯硫酸时放出热量更多，则和相比， b＞a，C错误；
D． 没有指明是标准状况，所以22.4L二氧化硫的物质的量难以计算，反应(1)中生成转移的电子数难以计算，D错误；
案选B。
2．B
【详解】A．由图乙可知，化合物2与水反应变成化合物3与的反应为放热反应，从平衡移动的角度看，降低温度可促进化合物2与水反应变成化合物3与，A正确；
B．更高效的催化剂可以降低反应所需的活化能，但不会改变二氧化碳的转化率，B错误；
C．由图乙可知，该历程中最大能垒(活化能)E(正)=16.87-(-1.99)=18.86Kcal/mol，C正确；
D．由图甲可知，化合物1到化合物2的过程中二氧化碳参与反应生成化合物2中碳氢键，故存在碳氧键的断裂和碳氢键的形成，D正确；
故选B。
3．C
【详解】A．氢气在氧气中燃烧时产生的火焰呈淡蓝色，故A正确；
B．氢气在氧气中燃烧生成水，所以氢气是清洁能源，燃烧产物对环境友好，故B正确；
C．利用太阳能分解水制备氢气的反应是吸收热量的吸热反应，故C错误；
D．主火炬采用“微火”方式，没有二氧化碳的生成，充分体现了低碳理念，故D正确；
故选C。
4．(1)-74.6
(2)
(3) a 33.3% 5×105Pa、210℃ 9×105Pa、250℃
(4)c
【详解】（1）由题干可知，（-241.8×2+x）kJ mol-1-（-393.5-0×4）kJ mol-1=-164.7kJ mol-1，故x=-74.6 kJ mol-1；
（2）反应达平衡时测得v正=kPa s-1=v逆，由化学方程式可知，生成甲烷、二氧化碳的分压相等，则，，由于等物质的量的CO和H2充入恒压(200kPa)的密闭容器中反应，则平衡时，故则该温度下反应的Kp=；
（3）①反应为放热的气体分子数减小的反应，相同条件下升高温度，平衡逆向移动，甲醇含量减小；相同条件下增大压强，平衡正向移动，甲醇含量增大；结合图示可知，图中对应等温过程的曲线是a。
②反应在起始物=3时，假设二氧化碳、氢气投料分别为1mol、3mol
当x(CH3OH)=0.10时，，，CO2的平衡转化率约为。
③结合①分析，由图可知，当x(CH3OH)=0.10时，反应条件可能为5×105Pa、210℃或9×105Pa、250℃；
（4）
T=500K时，反应平衡常数Kc≈9，则，体系中CH3OCH3(g)的物质的量分数为，故选c。
5．(1)+208.4
(2) BD I 0.47 31 M 由图可知，直线 M斜率小，Ea大，催化效能低(或N线计算的Ea=20.5 kJ / mol，活化能小，催化效能高)
【详解】（1）从图中可以看出，反应： ΔH=237.1kJ/mol -28.7kJ/mol =+208.4kJ/mol。答案为：+208.4；
（2）①A．单位时间内生成1 molCH3OH(g)的同时消耗3 molH2(g)，反应进行的方向相同，虽然变化量之比等于化学计量数之比，但反应不一定达平衡状态；
B．在绝热恒容的容器中，随着反应的进行，混合气的温度不断发生改变，平衡常数不断发生改变，当反应的平衡常数不再变化时，反应达平衡状态；
C．容器内c(CO2):c(H2 ):c(CH3OH):c(H2O) =1:3:1:1，即等于化学计量数之比，反应不一定达平衡状态；
D．在恒温恒压的容器中，由于反应前后气体分子数不等，平均摩尔质量在不断发生改变，当气体的平均摩尔质量不再变化时，反应达平衡状态；
故选BD。
②对于反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH＞0，增大压强，平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大，则表示压强为4.0MPa下CO2的平衡转化率随温度的变化曲线为I；
一定条件下，在一密闭容器中充入1 molCO2和3 molH2发生反应，曲线Ⅱ表示压强为1. 0MPa下CO2的平衡转化率随温度的变化关系，a点时CO2的平衡转化率为40%，则可建立如下三段式：
a点对应的平衡常数Kp==0.47MPa-2。
③在M催化剂作用下，从图中可采集数据，得出如下反应：3.0×10-3=-3.4×10-3Ea+C、9.2×10-3=-3.2×10-3Ea+C，从而求出该反应的活化能Ea=31kJ·mol-1。在N催化剂作用下，从图中可采集数据，得出如下反应：1.0×10-3=-3.6×10-3Ea+C、9.2×10-3=-3.2×10-3Ea+C，从而求出该反应的活化能Ea=20.5kJ·mol-1。从图中信息获知催化效能较低的催化剂是M，判断理由是：由图可知，直线 M斜率小，Ea大，催化效能低(或N线计算的Ea=20.5 kJ / mol，活化能小，催化效能高)。答案为：BD；I；0.47；31；M；由图可知，直线 M斜率小，Ea大，催化效能低(或N线计算的Ea=20.5 kJ / mol，活化能小，催化效能高)。
【点睛】分析催化剂的催化效能时，可比较催化剂的活化能。
6．(1)– 90.8 kJ·mol-1
(2) 小于 其他条件不变时，增大压强，平衡正移，CH3OH的物质的量分数增大
(3)CD
(4)0.025 (MPa) -2
(5) ③ 1/T增大，温度T降低，速率常数k正、k逆减小；反应II正向吸热，其他条件相同时，温度降低，平衡逆移，则k逆减小程度小于k正 0.1
【详解】（1）已知反应I： CO2(g) +3H2(g)CH3OH(g) +H2O(g) ΔH1 = -49.6 kJ·mol-1
反应： II．CO2(g) +H2(g)CO(g) +H2O(g) ΔH2= + 41.2 kJ·mol-1
根据盖斯定律，反应CO(g) +2H2(g)CH3OH (g)是通过反应I减去反应II得到的，则ΔH=ΔH1-ΔH2=-49.6 kJ·mol-1 -41.2 kJ·mol-1 = – 90.8 kJ·mol-1；
（2）当原料组成为n(CO2)：n(H2)=1：3时，根据反应I： CO2(g) +3H2(g)CH3OH(g) +H2O(g)，其他条件不变时，增大压强，平衡正移，CH3OH的物质的量分数增大，所以Y1曲线的压强大于Y2曲线，即x小于5。
（3）A．升高温度，反应速率加快，A错误；
B．恒温恒容条件下，体系密度=气体质量÷体积，根据质量守恒，质量不变，体积不变，则密度始终不变，所以密度不变不能表明反应达到平衡状态，B错误；
C.．根据图像，5MPa、温度高于300°C后，CH3OH的质量分数为0，且CO2转化率逐渐上升，根据C元素守恒，含碳产物以CO为主，C正确；
D．5MPa、300~ 400°C范围内，反应II：CO2(g) +H2(g)CO(g) +H2O(g) ΔH2= + 41.2 kJ·mol-1，升高温度，平衡往正向移动，所以H2O的平衡产量随反应体系温度升高而增大，D正确；
正确的是CD。
（4）向体积固定的密闭容器中加入1 mol CO2 (g)和3molH2 (g)，起始压强为4MPa，发生反应I和II。平衡时，CO2(g) 的转化率为40%， CO (g)的物质的量为0.1 mol，设第一个反应消耗的CO2为xmol，则：
CO2(g) 的转化率为40%，则剩余的CO2的物质的量为0.6mol，有1-x-0.1=0.6，解得x=0.3，恒温很容下，压强比=物质的量之比，所以P反应前：P反应后=4MPa：P反应后=n反应前：n反应后=4mol：（）mol，即P反应后=3.4MPa，所以
P（CO2）=，
P（H2）=，
P（CH3OH）=，
P（H2O）=，
反应I的平衡常数；
（5）第二步反应为二氧化碳和氢气生成一氧化碳和水，生成物能量较高，反应焓变大于零， ；温度降低，平衡逆向移动，v正、v逆均减小，、均减小，且<，则表示的是④，的是③；
平衡时=；图中A、B、C、D点的纵坐标分别为a+2、a+1、a-1、a-2，则温度为时，第二步反应的化学平衡常数。
7．(1)+41.2
(2) 大于 温度T升高，Kp3减小，Kp4增大，Kp1=，则Kp1增大，故反应I正反应吸热(或温度T升高，Kp3减小，Kp4增大，说明反应△H3<0，反应△H4>0，则△H1=△H4-△H3>0)
(3)AC
(4) b 反应I正反应方向气体分子数增大，其他条件不变时，增大压强，平衡逆移，x(CH4)增大
【详解】（1）由题意可得如下热化学方程式①H2(g)+ O2(g)= H2O(l) ΔH=—285.8kJ/mol，②CO(g)+ O2(g)= CO2(g) ΔH=—283.0kJ/mol，③H2O(l)= H2O(g) ΔH5=+44kJ/mol，由盖斯定律可知，①—②+③得到反应II，则反应热ΔH2=(—285.8kJ/mol)—(—283.0kJ/mol)+( +44kJ/mol)= +41.2kJ/mol，故答案为：+41.2；
（2）由盖斯定律可知，反应IV—反应III得到反应I，则ΔH1=ΔH4—ΔH,3，由图可知，温度升高，反应III分压平衡常数减小，该反应为放热反应，反应△H3<0，反应IV分压平衡常数增大，该反应为吸热反应，反应△H4>0，则△H1=△H4-△H3>0(或由盖斯定律可知，反应IV—反应III得到反应I，则反应I分压平衡常数为Kp1=，由图可知，温度升高，反应III分压平衡常数减小，反应IV分压平衡常数增大，Kp1增大，则该反应为吸热反应)，故答案为：温度T升高，Kp3减小，Kp4增大，Kp1=，则Kp1增大，故反应I正反应吸热(或温度T升高，Kp3减小，Kp4增大，说明反应△H3<0，反应△H4>0，则△H1=△H4-△H3>0)；
（3）A．在投料时适当增大相当于增大二氧化碳的浓度，反应I平衡向正反应方向移动，一氧化碳和氢气的浓度增大，反应III、IV的平衡向逆反应方向移动，碳的物质的量减小，所以在投料时适当增大的值，有利于减少积碳，故正确；
B．在一定条件下建立平衡后，移去浓度为定值的碳固体，化学反应速率不变，反应III和反应IV的平衡均不移动，故错误；
C．投料比增大相当于增大二氧化碳的浓度，反应I平衡向正反应方向移动，甲烷的转化率增大，故正确；
D．降低反应温度，反应I、II、III、IV的正、逆反应速率均减小，故错误；
故选AC；
（4）①反应I为气体体积增大的反应，温度一定时，增大压强，平衡向逆反应方向移动，甲烷的物质的量分数增大，则800℃下，甲烷的物质的量分数随压强的变化曲线是b，故答案为：b；反应I正反应方向气体分子数增大，其他条件不变时，增大压强，平衡逆移，x(CH4)增大；
②设起始甲烷和二氧化碳的物质的都为1mol，二氧化碳的转化率为a，由题意可建立如下三段式：
由甲烷的物质的量分数为0.1可得：=0.1，解得a=，故答案为：。
8．(1)-1170
(2) 0.06 m3>m2>m1 放热反应，温度升高，平衡逆向移动，NO残留率上升，达到拐点之后，随着温度升高，NO的残留率趋近相同说明温度对平衡的影响占主导地位，对NO残留率的影响大于氨氮比
(3) 1:10 <
(4)3CO2+4e-+4Li+=2Li2CO3+C
【分析】根据盖斯定律可通过已知热化学方程式求出待求热化学方程式的焓变；根据平衡移动原理分析影响化学平衡移动的因素，根据平衡常数随温度的变化规律分析反应平衡常数随温度的变化情况；
【详解】（1）由盖斯定律可知，②=5×①+③，故△H2=5×(+180kJ·mol-1)+( -2070kJ·mol-1)= -1170kJ·mol-1
（2）由化学方程式体现的量的关系可知，v(NH3)== mol·L-1·min-1。反应中增加氨气的量利于一氧化氮的转化，由图可知在T0温度前，同温下m1的NO的残留率最高，及NO转化率最低，则m1最小，故m1、m2、m3由大到小的顺序为m3>m2>m1；温度和氨氮比都对NO残留率有影响，反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，NO残留率上升，达到拐点之后，随着温度升高，NO的残留率趋近相同说明温度对平衡的影响占主导地位，对NO残留率的影响大于氨氮比；
（3）反应为气体分子数不变的反应，改变压强平衡不移动；实验初始时体系中的p(NO2)和p(SO2)相等、p(NO)和p(SO3)相等，则平衡体系中p(NO2)和p(SO2)相等、p(NO)和p(SO3)相等；a点lgp(SO3)=0、lgp(NO2)=1，即p(SO3)=1、lgp(NO2)=10，则pa=1+1+10+10=22；同理可求pb=220，则pa：pb=22:220=1:10；
由图中c点可知，温度为T2时，p(NO2)=p(SO2)=100，p(NO)=p(SO3)=1，则化学平衡常数Kp=；同理可知T1时，化学平衡常数Kp=；该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，平衡常数减小，故T1
9．(1)+485
(2) 80% 0.001
(3) > 105 B
(4) 6NH-6e-=N2↑+4NH3(l) 3:14
【解析】（1）
△H=反应物总键能-生成物总键能=(4463-2436-495)kJ/mol=+485kJ/mol。
（2）
设平衡时c(C2H4)为xmol/L，依据方程式可知，消耗c(CH4)为2xmol/L，平衡时c(H2)为2xmol/L，平衡时c(CH4)为(0.1-2x)mol/L，而达到平衡时，测得c(C2H4)=2c(CH4)，则有x=2(0.1-2x)，解得x=0.04，CH4的转化率为；保持其他条件不变，温度改为T2℃，经25s后达到平衡，测得c(CH4)=2c(C2H4)，则有0.1-2x=2x，解得x=0.025，v(C2H4)==0.001mol·L-1·s-1。
（3）
①题中图从右向左观察，随着温度升高，lgp(CH4)减小，则甲烷平衡分压减小，甲烷平衡转化率增大，说明温度升高，平衡正向移动，则正反应为吸热反应，焓变△H>0，此时的平衡常数==。
②平衡常数只与温度有关，温度不变平衡常数不变，该反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，平衡常数增大，因此若只改变一个反应条件使Kp变大，则该条件是升高温度，答案选B。
（4）
电解液氨的总反应为2NH33H2↑+N2↑，阳极氨气失电子得到氮气和氢离子，生成的氢离子又与NH结合生成氨气，因此阳极电极反应式为：6NH-6e-=N2↑+4NH3(l)；阳极收集到氮气、阴极收集到氢气，依据总反应可知，一段时间后阴、阳两极收集到的气体物质的量之比为3:1，则质量之比为6:28=3:14。
10．(1)CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH=+206.1kJ·mol-1
(2) ＞ 反应I 350℃～400℃温度区间，化学反应已达到平衡，且主要发生反应I，而反应I是放热反应，温度升高平衡向逆反应方向移动，CO2转化率减小 625
(3)2115(或2115：1)
(4)3CO2+4Na++4e-=C+2Na2CO3
【详解】（1）CH4与H2O反应的方程式为CH4＋H2OCO＋3H2，根据盖斯定律由：反应Ⅱ－反应Ⅰ，ΔH2－ΔH1=＋206.1kJ·mol－1，热化学反应方程式为CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) ΔH=+206.1kJ·mol-1；故答案为CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) ΔH=+206.1kJ·mol-1；
（2）①根据图象可知，400℃之前，CH4的选择性为100%，即400℃之前，发生反应Ⅰ，反应Ⅰ为放热反应，根据温度与CO2转化率的关系图可知，350℃时达到平衡，350℃之前CO2的转化率增大，说明反应达到平衡，即v正(a)＞v逆(a)；故答案为＞；
②根据题中图象可知，低温下，CH4的选择性为100%，即该催化剂在较低温度主要选择反应I；故答案为反应I；
③根据上述分析，350℃反应I达到平衡，350℃～400℃温度区间，化学反应已达到平衡，且主要发生反应I，而反应I是放热反应，温度升高平衡向逆反应方向移动，CO2转化率减小；故答案为350℃～400℃温度区间，化学反应已达到平衡，且主要发生反应I，而反应I是放热反应，温度升高平衡向逆反应方向移动，CO2转化率减小；
④350℃时发生反应I，CH4的选择性为100%，转化成CO2的物质的量为1mol×80%=0.8mol，同时消耗H2的物质的量为3.2mol，生成甲烷的物质的量为0.8mol，水蒸气的物质的量为1.6mol，反应I的平衡常数为=625；故答案为625；
（3）Ka1=，Ka2=，Ka1×Ka2=×，=2115；故答案为2115；
（4）根据原电池工作原理，正极上得到电子，电解质溶液为NaClO4－四甘醇二甲醚，因此正极反应式为3CO2+4Na++4e－=C+2Na2CO3；故答案为3CO2+4Na++4e－=C+2Na2CO3。
11．(1)D
(2) 91.7 kJ/mol (I) 1.5MPa 0.15
(3) CD 9.6
【详解】（1）A．采取节能低碳生活方式可减少化石燃料燃烧，利于实现“碳中和”，A不符合题意；
B．推行生活垃圾分类，利于资源回收再利于，利于实现“碳中和”，B不符合题意；
C．植树造林增加绿色植被，可增加植物光合作用，吸收二氧化碳，利于实现“碳中和”，C不符合题意；
D．燃煤锅炉改烧天然气，天然气燃烧仍会生成大量二氧化碳，不利于实现“碳中和”，D符合题意；
故选D。
（2）①根据盖斯定律可知，ΔH2=ΔH1-ΔH3=91.7 kJ/mol；上述3个反应中(I)反应为吸热、熵不变反应，ΔH-TΔS不会小于零，故一定不能自发进行。
②原料气体积组成为V(CO2)∶V(H2)∶V(N2)=1∶3∶1，则三者的物质的量比为1:3:1，设三者物质的量分别为1mol、3mol、1mol，总的物质的量为5mol；
则反应后总的物质的量为0.5+1.5+0.5+0.5+1=4mol，反应后总压强为，则氢气压强为1.5MPa；
同理二氧化碳、甲醇、水的压强分别为0.5MPa、0.5MPa、0.5MPa，则(MPa)-2≈0.15(MPa)-2；
（3）①A．由图1可知，存在副反应CO2+ H2CO+ H2O，A正确；
B．由图1可知，存在反应CO2+4H2CH4 + 2H2O，B正确；
C．由图2可知，含碳副产物的产率均低于CH4，C错误；
D．由图2可知，温度高于260℃后，升高温度，二氧化碳的转化率还会升高，故甲烷产率也发生改变，D错误；
故选CD。
②CO2与H2的体积比为1：5，反应气的总流量控制在36 mL·min-1，则1min内二氧化碳的体积为36 mL×=6mL，由图2可知，260 ℃时含碳产物中几乎全部是CH4，反应为CO2+4H2CH4 + 2H2O，测得CO2转化率为40%，CO2反应速率为 mL·min-1，则H2反应速率为9.6mL·min-1。
12． +249.1 CH4+3CO22H2O(g)+4CO 不是 b和c都未达平衡，b点温度高，反应速率快，相同时间内转化率高 10 1.56 259.2 3CO2+4Na++4e-=2Na2CO3+C
【详解】(1)根据摩尔生成焓的定义，推出①C(s)＋O2(g)=CO2(g) =－395kJ·mol－1，②C(s)＋2H2(g)=CH4(g) =－74.9kJ·mol－1，③C(s)＋O2(g)=CO(g) =－110.4kJ·mol－1，根据目标反应方程式，因此有③×2－②－①，得出=[(－110.4)×2－(－74.9)－(－395)]kJ·mol－1=＋249.1kJ·mol－1；故答案为＋249.1；
(2)根据催化转化原理，甲烷、CO2为反应物，H2O、CO为生成物，即反应方程式为CH4＋3CO24CO＋2H2O(g)，故答案为CH4＋3CO24CO＋2H2O(g)；
(3)其他条件不变时，使用催化剂，对化学平衡移动无影响，a点CH4的转化率比相同温度下Ⅰ的转化率小，推出a点所代表的状态不是平衡状态；b和c点都未达到平衡，根据图象，b点温度高，反应速率快，相同时间内转化率高；故答案为不是；b和c点都未达到平衡， b点温度高，反应速率快，相同时间内转化率高；
(4)①建立关系式为，得出p(CO2)=10kPa，将数值代入表达式，v(CO)=1.3×10－2×12×10=1.56 mol·g-1·s-1；故答案为10；1.56；
②建立关系式为，达到平衡后测得体系压强是起始时的1.4倍，即达到平衡后体系的压强为1.4×30kPa=42kPa，16－x＋14－x＋2x＋2x=42，解得x=6，该反应的平衡常数Kp==259.2，故答案为259.2；
(5)根据原电池工作原理，正极上得电子，化合价降低，根据总反应，正极电极反应式为3CO2＋4Na＋＋4e－=2Na2CO3＋C；故答案为3CO2＋4Na＋＋4e－=2Na2CO3＋C。
13． > SO＋SO2＋H2O=2HSO 0.108 64/81 CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH=-49 kJ/mol Ⅰ > 该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，CO2 的转化率减小
【详解】(1)根据题目所给数据可知Ka2(H2SO3)
(2)该反应前后气体系数之和相等，所以压强始终不变，根据反应方程式可知题目所给条件可知平衡时p(N2)=p(CO2)=32kPa，则平衡时p(NO)=100kPa-32kPa-32kPa=36kPa，则v(NO)= 3×10-3×36kPa=0.108；Kp==；
(3)①CO2与H2反应的化学方程式为CO2＋3H2=CH3OH＋H2O，当H2转化率达80%时放热19.6kJ，即1.5mol×80%=1.2mol氢气完全反应时放出19.6kJ热量，则3mol氢气完全反应放出kJ=49 kJ热量，热化学方程式为CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH=-49 kJ/mol；
②据图可知，温度较低时催化剂Ⅰ条件下CO2的转化率最大，即反应速率最快，催化效果最好；a点前随温度升高CO2转化率增大，a点后随温度升高转化率减小，说明a点前由于温度较低，反应速率较慢，在测定转化率时反应还未达到平衡，即b点时反应正向移动，正反应速率大于逆反应速率；该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，CO2的转化率减小，所以a点CO2的转化率比c点高。
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