②a.由于方程式中H2、CO的化学计量数不等，所以v正（H2）=v逆（CO）时反应未达到平衡状态，a错误；
b.该反应有固体参加反应，若气体的密度不再随时间变化，说明气体质量不变，由于容器的容积不变，所以可根据密度不变判断反应处于平衡状态，b正确；
c.该反应是反应前后气体体积不等的反应，若气体的压强不再随时间变化，反应处于平衡状态,c正确；
d单位时间内断裂H一H键与断裂H—O键的数目相等，反应逆向进行，为处于平衡状态，d错误；
故合理选项是bc；
③反应MoS2（s）+4H2（g）+2Na2CO3（s）
Mo（s）+2CO（g）+4H2O（g）+2Na2S（s）在2L容器内进行，向其中加入0.1molMoS2、0.2molNa2CO3、0.4molH2，反应开始时c（H2）=0.2mol/L；由于在1100℃时H2的转化率是50%，所以平衡时，c（H2）=0.1mol/L，根据物质反应的变化关系可知，平衡时n（CO）=0.05mol/L，c（H2O）=0.1mol/L，因此该温度下的反应平衡常数K=
（mol/L）2=2.5×10-3（mol/L）2。
【点睛】
本题考查了氧化还原反应、盖斯定律、电解原理的应用、化学反应速率和化学平衡的有关知识，涉及反应中电子转移、化学反应速率、化学平衡常数的计算、平衡状态的判断、热化学方程式的书写、电极反应式的书写、溶液酸碱性的变化等，较为全面的考查了化学反应基本原理，考查了学生应用知识解决问题的能力，难度适中。
2．甲醇（CH3OH）的合成与应用具有广阔的发展前景。
Ⅰ．合成甲醇的部分工艺流程如下：
（1）甲烷与水蒸气反应制备合成甲醇的原料气CO、CO2和H2。
CH4（g）＋H2O（g）＝CO（g）＋3H2（g）、∆H＝＋206.2kJ·mol－1，CO（g）+H2O（g）＝CO2（g）+H2（g）∆H＝˗41.0kJ·mol－1，甲烷与水蒸气反应生成CO2和H2的热化学方程式为________。
（2）在催化剂的作用下，200~300℃时，合成反应器内发生反应：
ⅰ.CO（g）＋2H2（g）
CH3OH（g）∆H＜0，ⅱ.CO2（g）＋3H2（g）
CH3OH（g）+H2O（g）∆H＜0。
①一段时间内，记录合成反应器出、入口样品的温度，数据如图所示。
曲线_________是合成反应器出口样品的温度。
②如果你是工程师，请对合成反应器中压强的控制提出建议并说明理由：
_______。
合成反应器中有少量的副反应，会生成二甲醚（CH3OCH3）、甲酸甲酯等。
已知沸点：
甲醇64.7℃；二甲醚-24.9℃；甲酸甲酯32.0℃。
③CO和H2生成二甲醚的化学方程式是_________。
④从合成反应器出来的产品经分离提纯可以得到甲醇，请简述该方法_______。
Ⅱ．下图为甲醇燃料电池的示意图。
（3）①负极的电极反应式是_______。
②质子交换膜材料的合成是燃料电池的核心技术。
我国科研人员研发的一种质子交换膜材料的结构片段如下，它由三种单体缩聚而成。
已知：
ROH+R’Cl→R—O—R’+HCl，单体的结构简式是：
、_____、___。
【答案】
（1）CH4（g）+2H2O（g）＝CO2（g）+4H2（g）∆H＝+165.2kJ·mol－1
（2）a适当加压。
加压能使该反应速率增大、原料转化率升高，也会增加设备和动力成本2CO＋4H2
CH3OCH3+H2O降温冷凝得到液态甲醇粗品再蒸馏提纯
（3）CH3OH－6e－＋H2O=CO2＋6H+
或
【解析】
【分析】
I、
（1）应用盖斯定律写出热化学方程式；
（2）①两个反应都是放热反应，合成反应器出口样品的温度更高一些；
②两个反应都是气体体积减小的反应，从平衡的角度来看，高压更合适，但是压强高，意味着设备要好，这就需要加大成本的投入，因此需要适当加压；
③题中告知反应物和生成物，写完整方程式即可；
④题中给出了几个物质的沸点，甲醇的沸点较高，且和其他物质的沸点相差较大，可以通过降温冷凝的方法得到甲醇；
II、（3）①燃料电池的构造中有质子交换膜，则说明反应中产生H+，故负极电极反应为：
CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+；
②结合题中给出的方程式分析即可。
【详解】
I、
（1）根据盖斯定律，将两个热化学方程式加起来得：
CH4（g）+2H2O（g）=CO2（g）+4H2（g）∆H=+165.2kJ·mol-1；
（2）①两个反应都是放热反应，合成反应器出口样品的温度更高一些，故选a；
②两个反应都是气体体积减小的反应，从平衡的角度来看，增大压力，能使该反应速率增大、原料转化率升高，但是压强高，意味着设备要好，这就需要加大成本的投入，因此需要适当加压；
③CO和H2生成二甲醚的化学方程式为：
2CO+4H2
CH3OCH3+H2O；
④题中给出了几个物质的沸点，甲醇的沸点较高，且和其他物质的沸点相差较大，可以通过降温冷凝的方法得到甲醇粗品，再经过蒸馏提纯；
II、（3）①燃料电池的构造中有质子交换膜，则说明反应中产生H+，故负极电极反应为：
CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+；
②结合题中给出的化学方程式，可以推出另外两种单体分别为：
、
或
。
3．研究发现，反应CCl4（g）＋H2（g）
CHCl3（g）＋HCl（g），可使CCl4（沸点77℃）转化为重要的化工原料CHCl3（沸点61.2℃），可减少其对臭氧层的破坏。
（已知：
该反应的副反应会生成CH2Cl2、CH3Cl和CH4等）
（1）CH4与Cl2反应时，每生成1molCCl4（g）或1molCHCl3（g）的焓变分别是△H1和△H2；H2在Cl2中燃烧，每生成1molHCl（g）产生的焓变为△H3，则：
CCl4（g）＋H2（g）
CHCl3（g）＋HCl（g）的△H=_____（用含有△H1、△H2和△H3的算式表示）
（2）在密闭容器中，CCl4＋H2
CHCl3＋HCl达到平衡状态后，测得如下数据（假设不考虑副反应）。
实验序号
温度/℃
初始CCl4浓度/（mol·L-1）
初始H2浓度/（mol·L-1）
CCl4的平衡转化率
1
110
0.8
1.2
α1
2
110
1
1
50%
3
100
1
1
α3
①实验1中，CCl4的转化率α1_____50%（填“大于”“小于”或“等于”）。
②实验2中，反应进行到10h时达到平衡，在这10h内，H2的平均反应速率为_____mol·L-1·min-1。
③110℃时，该反应的化学平衡常数的数值为________。
④实验3中，α3的值________。
A．等于50%B．大于50%C．小于50%D．依题所给信息无法判断
（3）120℃时，分别进行H2的初始浓度为2mol·L－1和4mol·L－1的实验（其他条件相同）。
测得CCl4的消耗百分率（x%，实线）和生成物中CHCl3的百分含量（y%，虚线）随时间（t）的变化关系如图。
①图中表示H2起始浓度为2mol·L-1CHCl3的百分含量的变化曲线是____（填字母）。
②依图可知，有利于提高CCl4的消耗百分率和产物中CHCl3的百分含量H2的起始浓度应该为________mol·L-1。
【答案】
（1）△H2-△H1+2△H3
（2）大于0.000831D（3）d4
【解析】
【分析】
（1）由题意知，CH4（g）+4Cl2（g）=CCl4（g）+4HCl（g）△H1①
CH4（g）+3Cl2（g）=CHCl3（g）+3HCl（g）△H2②
H2（g）+Cl2（g）=2HCl（g）2△H3③
将②-①+③，即可求出CCl4（g）＋H2（g）
CHCl3（g）＋HCl（g）的△H；
（2）①实验1中，当H2的初始浓度为0.8mol/L时，CCl4的转化率为50%，现增大H2的浓度为1.2mol，平衡正向移动，CCl4的转化率增大，从而得出CCl4的转化率α1与50%的关系；
②实验2中，
反应进行到10h时达到平衡，在这10h内，H2的平均反应速率为
；
③110℃时，该反应的化学平衡常数的数值为
；
④与实验2进行比较，可认为实验3是在实验2的基础上完成的，由于不知反应的焓变，所以无法确定降温平衡移动的方向；
（3）①由反应知，增大H2的初始浓度，CCl4的消耗百分率增大，CHCl3的百分含量增大，由此可确定图中表示H2起始浓度为2mol·L-1CHCl3的百分含量的变化曲线；
②依图可知，H2浓度越大，越有利于提高CCl4的消耗百分率和产物中CHCl3的百分含量，由此可得出H2的起始浓度。
【详解】
（1）由题意知，CH4（g）+4Cl2（g）=CCl4（g）+4HCl（g）△H1①
CH4（g）+3Cl2（g）=CHCl3（g）+3HCl（g）△H2②
H2（g）+Cl2（g）=2HCl（g）2△H3③
将②-①+③，即可求出CCl4（g）＋H2（g）
CHCl3（g）＋HCl（g）的△H=△H2-△H1+2△H3；
（2）①实验1中，当H2的初始浓度为0.8mol/L时，CCl4的转化率为50%，现增大H2的浓度为1.2mol，平衡正向移动，CCl4的转化率增大，从而得出CCl4的转化率α1大于50%；
②实验2中，
反应进行到10h时达到平衡，在这10h内，H2的平均反应速率为
=0.00083mol·L-1·min-1；
③110℃时，该反应的化学平衡常数的数值为
=1；
④与实验2进行比较，可认为实验3是在实验2的基础上完成的，由于不知反应的焓变，所以无法确定降温平衡移动的方向，答案为：
D；
（3）①由反应知，减小H2的初始浓度，CCl4的消耗百分率减小，CHCl3的百分含量减小，由此可确定图中表示H2起始浓度为2mol·L-1时CHCl3的百分含量的变化曲线为d；
②依图可知，H2浓度越大，越有利于提高CCl4的消耗百分率和产物中CHCl3的百分含量，由此可得出H2的起始浓度为4mol·L-1。
【点睛】
在化学平衡体系中，增大A物质的浓度，平衡正向移动，B物质的转化率增大，但A物质的转化率减小；对生成物来说，增大其中一种反应物的浓度，都能增大生成物的产率。
4．二甲醚（CH3OCH3）重整制取H2，具有无毒、无刺激性等优点。
回答下列问题：
（1）CH3OCH3和O2发生反应I：
CH3OCH3（g）+1/2O2（g）=2CO（g）+3H2（g）△H
已知：
CH3OCH3（g）
CO（g）+H2（g）+CH4（g）△H1
CH4（g）+3/2O2（g）=CO（g）+2H2O（g）△H2
H2（g）+1/2O2（g）=H2O（g）△H3
①则反应I的△H=____（用含△H1、△H2、△H3的代数式表示）。
②保持温度和压强不变，分别按不同进料比通入CH3OCH3和O2，发生反应I。
测得平衡时H2的体积百分含量与进料气中n（O2）/n（CH3OCH3）的关系如图所示。
当n（O2）/n（CH3OCH3）＞0.6时，H2的体积百分含量快速降低，其主要原因是____（填标号）。
A．过量的O2起稀释作用
B．过量的O2与H2发生副反应生成H2O
C．n（O2）/n（CH3OCH3）＞0.6平衡向逆反应方向移动
（2）T℃时，在恒容密闭容器中通入CH3OCH3，发生反应II：
CH3OCH3（g）
CO（g）+H2（g）+CH4（g），测得容器内初始压强为41.6kPa，反应过程中反应速率v（CH3OCH3）时间t与CH3OCH3分压P（CH3OCH3）的关系如图所示。
①t=400s时，CH3OCH3的转化率为____（保留2位有效数字）；反应速率满足v（CH3OCH3）=kPn（CH3OCH3）,k=_____s-1；400s时v（CH3OCH3）=_____kPa．s-1。
②达到平衡时，测得体系的总压强P总=121.6kPa，则该反应的平衡常数Kp=________________kPa2（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）。
③该温度下，要缩短达到平衡所需的时间，除改进催化剂外，还可采取的措施是____，其理由是____。
【答案】
（1）△H1+△H2-2△H3B
（2）16%4.4
10-41.65
10-24
104增大反应物的压强提高反应物的压强，化学反应速率加快
【解析】
【分析】
（1）①根据盖斯定律计算；
②由信息可知，过量的O2与H2发生副反应生成H2O，使H2的体积百分含量快速降低；
（2）①列出三段式，根据等温等容条件下，压强之比等于物质的量之比，求出转化率；
根据v（CH3OCH3）=kPn（CH3OCH3）和图象数据计算k；结合图象数据，根据速率公式计算速率；
②列出三段式，找出平衡时CH3OCH3（g）、CO（g）、H2（g）、CH4（g）分压，再代入平衡常数表达式计算；
③提高反应物的压强，能加快化学反应速率。
【详解】
（1）①已知：
i.CH3OCH3（g）
CO（g）+H2（g）+CH4（g）△H1
ii.CH4（g）+3/2O2（g）=CO（g）+2H2O（g）△H2
iiiH2（g）+1/2O2（g）=H2O（g）△H3
根据盖斯定律i+ii-iii×2得：
CH3OCH3（g）+1/2O2（g）=2CO（g）+3H2（g）△H=△H1+△H2-2△H3，
故答案为△H1+△H2-2△H3；
②反应I：
CH3OCH3（g）+1/2O2（g）
2CO（g）+3H2（g），由信息可知，过量的O2与H2发生副反应生成H2O，使H2的体积百分含量快速降低，A、C选项不能说明H2的体积百分含量快速降低，故选B；
故答案为B；
（2）①设起始时CH3OCH3的物质的量为n，则
CH3OCH3（g）
CO（g）+H2（g）+CH4（g），
起始量（mol）n000
转化量（mol）n
n
n
n
400s时（mol）n-n
n
n
n
总物质的量：
n+2n
根据等温等容条件下，压强之比等于物质的量之比，有
=
，解得
=0.16=16%；
由图象可知，当P（CH3OCH3）=10.0kPa时，v（CH3OCH3）=4.4×10-3kPa·s-1，
根据v（CH3OCH3）=kPn（CH3OCH3），n=1，则k=
s-1=4.4
10-4s-1；
由图象可知，400s时P（CH3OCH3）=35.0kPa，则v（CH3OCH3）=
=1.65×10-2kPa．s-1。
故答案为16%；4.4
10-4；1.65
10-2；
②达到平衡时，测得体系的总压强P总=121.6kPa，设平衡转化率为
1，则
CH3OCH3（g）
CO（g）+H2（g）+CH4（g），
起始量（mol）n000
转化量（mol）n
1n
1n
1n
1
平衡量（mol）n-n
1n
1n
1n
1总物质的量：
n+2n
1
根据等温等容条件下，压强之比等于物质的量之比，有
=
，解得
1=0.96，
则平衡时CH3OCH3（g）、CO（g）、H2（g）、CH4（g）分压分别为1.67kPa、39.98kPa、39.98kPa、39.98kPa，则该反应的平衡常数Kp=
4
104kPa2
③除使用催化剂外，提高反应物的压强，能加快化学反应速率；
故答案为4
104；增大反应物的压强；提高反应物的压强，化学反应速率加快。
5．Ⅰ．氮氧化物的存在会破坏地球环境，人们一直在积极探索改善大气质量的有效措施。
已知：
N2（g）+O2（g）
2NO（g）△H=+181.5kJ·mol－1
（1）氮氧化物是形成臭氧层空洞光化学烟雾、_______（列举一种）等大气污染现象的物质之一。
（2）某科研小组尝试利用固体表面催化工艺进行NO的分解。
若用
、
、
和
分别表示N2、NO、O2和固体催化剂，在固体催化剂表面分解NO的过程如图所示。
从吸附到解吸的过程中，能量状态最低的是_______（填字母序号）。
（3）温度为T1时，在容积为1L的恒容密闭容器中充入0.6molNO2，仅发生反应2NO2（g）
2NO（g）+O2（g）△H>0，达平衡时c（O2）=0.2mol·L－1，则该温度下反应的平衡常数为______。
实验测得：
v正=v（NO2）消耗=k正c2（NO2），v逆=v（NO2）消耗=2v（O2）消耗=k逆c2（NO）·c（O2），k正、k逆为速率常数，仅受温度影响。
当温度改变为T2时，若k正=k逆，则T1_____T2（填“>”或“<”）。
Ⅱ．氮氧化物（NOx）是电厂主要排放的污染物之一。
工业上采用氨脱硝处理后排放，原理如下：
①4NH3（g）+4NO（g）+O2（g）
4N2（g）+6H2O（g）△H1=－1632.4kJ·mol－1；
②4NH3（g）+6NO（g）
5N2（g）+6H2O（g）△H2=akJ·mol－1；
当反应温度过高时，NH3发生氧化反应：
③4NH3（g）+5O2（g）
4NO（g）+6H2O（g）△H3=－902.0kJ·mol－1。
（4）反应②中的a=______。
（5）反应②中，常用的催化剂有Cr2O3和Fe2O3，Cr2O3的催化效率更好一些。
下列表示两种催化剂在反应②催化过程中的能量变化示意图合理的是______（填选项字母）。
Ⅲ．利用电解法处理高温空气中稀薄的NO（O2浓度约为NO浓度的10倍），装置示意图如下
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