1、[2017·新課標I]近期發現，H2S是繼NO、CO之後的第三個生命體系氣體信號分子，它具有參與調節神經信號傳遞、舒張血管減輕高血壓的功能。回答下列問題：
通過計算，可知系統（Ⅰ）和系統（Ⅱ）制氫的熱化學方程式分別為______________、______________，製得等量H2所需能量較少的是_____________。
（3）H2S與CO2在高溫下發生反應：H2S(g)+CO2(g)COS(g) +H2O(g)。在610 K時，將0.10 mol CO2與0.40 mol H2S充入2.5 L的空鋼瓶中，反應平衡後水的物質的量分數為0.02。
①H2S的平衡轉化率=_______%，反應平衡常數K=________。
②在620 K重複試驗，平衡後水的物質的量分數為0.03，H2S的轉化率_____，該反應的H_____0。（填“>”“
③向反應器中再分別充入下列氣體，能使H2S轉化率增大的是________（填標號）
A．H2S B．CO2 C．COS D．N2
【答案】（1）D
（2）H2O(l)=H2(g)+1/2O2(g) ΔH=+286kJ/mol H2S(g)=H2(g)+S(s) ΔH=+20kJ/mol 系統（II）
（3）①2.5 2.8×10–3 ②> > ③B
【解析】（1）A．根據複分解反應的規律：強酸+弱酸鹽=強酸鹽+弱酸，可知酸性H2SO3>H2CO3>H2S，A錯誤；B．亞硫酸、氫硫酸都是二元弱酸，由於溶液中離子濃度越大，溶液的導電性就越強，所以等濃度的亞硫酸的導電性比氫硫酸的強，可以證明酸性：H2SO3> H2S，B錯誤；C．等濃度的二元弱酸，酸電離產生的c(H+)越大，溶液的酸性越強，則其pH就越小。所以亞硫酸溶液的pH比等濃度的氫硫酸的小，可以證明酸性：H2SO3>H2S，C錯誤；D．物質的還原性大小與微粒中元素的化合價及微粒結構有關，與其電離產生氫離子的濃度大小無關，因此不能證明二者的酸性強弱，D正確。答案選D。
（2）①H2SO4(aq)=SO2(g)+H2O(l)+O2(g) △H1=＋327 kJ/mol
②SO2(g)+I2(s)+2H2O(l)=2HI(aq)+ H2SO4(aq) △H2=－151 kJ/mol
③2HI(aq)= H2 (g)+ I2(s) △H3=＋110 kJ/mol
④H2S(g)+ H2SO4(aq)=S(s)+SO2(g)+2H2O(l) △H4=＋61 kJ/mol
①+②+③，整理可得系統（I）的熱化學方程式H2O(l)=H2(g)+O2(g) △H=+286 kJ/mol；
②+③+④，整理可得系統（II）的熱化學方程式H2S (g)=H2(g)+S(s) △H=+20 kJ/mol。
根據系統I、系統II的熱化學方程式可知：每反應產生1mol氫氣，後者吸收的熱量比前者少，所以製取等量的H2所需能量較少的是系統II。
（3）① H2S(g) + CO2(g)COS(g)+ H2O(g)
開始 0.40mol 0.10mol 0 0
反應 x x x x
平衡 (0.40–x)mol (0.10–x)mol x x
②根據題目提供的數據可知溫度由610K升高到620K時，化學反應達到平衡，水的物質的量分數由0.02變為0.03，所以H2S的轉化率增大。α2>α1；根據題意可知：升高溫度，化學平衡向正反應方向移動，根據平衡移動原理：升高溫度，化學平衡向吸熱反應方向移動，所以該反應的正反應為吸熱反應，故△H>0；③A．增大H2S的濃度，平衡正向移動，但加入量遠遠大於平衡移動轉化消耗量，所以H2S轉化率降低，A錯誤；B．增大CO2的濃度，平衡正向移動，使更多的H2S反應，所以H2S轉化率增大，B正確；C．COS是生成物，增大生成物的濃度，平衡逆向移動，H2S轉化率降低，C錯誤；D．N2是與反應體系無關的氣體，充入N2，不能使化學平衡發生移動，所以對H2S轉化率無影響，D錯誤。答案選B。
2．[2017·新課標Ⅲ]砷（As）是第四周期ⅤA族元素，可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物，有著廣泛的用途。回答下列問題：
（4）298 K時，將20 mL 3x mol·L−1 Na3AsO3、20 mL 3x mol·L−1I2和20 mL NaOH溶液混合，發生反應：(aq)+I2(aq)+2OH−(aq)(aq)+2I−(aq)+H2O(l)。溶液中c()與反應時間（t）的關係如圖所示。
①下列可判斷反應達到平衡的是__________（填標號）。
a．溶液的pH不再變化
b．v(I−)=2v()
c．c()/c()不再變化
d．c(I−)=y mol·L−1
②tm時，v正_____ v逆（填“大於”“小於”或“等於”）。
③tm時v逆_____ tn時v逆（填“大於”“小於”或“等於”），理由是_____________。
④若平衡時溶液的pH=14，則該反應的平衡常數K為___________。
【答案】（3）2△H1−3△H2−△H3
【解析】（3）根據蓋斯定律，熱化學反應As2O5(s) +3H2O(l)=2H3AsO4(s)可以由反應①×2－反應②×3－反應③轉化得到，則2△H1−3△H2−△H3。
【名師點睛】考查蓋斯定律的應用、化學平衡的計算及平衡狀態的判斷等，其中蓋斯定律的基本使用方法：①寫出目標方程式；②確定“過渡物質”(要消去的物質)；③用消元法逐一消去“過渡物質”。另外反應到達平衡狀態時，正逆反應速率相等，平衡時各物質的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發生變化。反應前後不改變的量不能作為判斷化學平衡狀態的依據，如本反應中隨反應的進行和I−的物質的量在變化，但二者濃度比始終是1∶2，不能作用為判斷平衡狀態的依據。
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1、[2018新課標Ⅰ卷]採用N2O5為硝化劑是一種新型的綠色硝化技術，在含能材料、醫藥等工業中得到廣泛應用。回答下列問題：
（2）F. Daniels等曾利用測壓法在剛性反應器中研究了25℃時N2O5（g）分解反應：
其中NO2二聚為N2O4的反應可以迅速達到平衡。體系的總壓強p隨時間t的變化如下表所示（t=∞時，N2O5（g）完全分解）：
t/min
0
40
80
160
260
1300
1700
∞
p/kPa
35.8
40.3
42.5
45.9
49.2
61.2
62.3
63.1
①已知：2N2O5（g）2N2O4（g）+O2（g） ΔH1=−4.4 kJ·mol−1
2NO2（g） N2O4（g） ΔH 2=−55.3 kJ·mol−1
則反應N2O5（g）=2NO2（g）+1/2O2（g）的ΔH =_______ kJ·mol−1。
②研究表明，N2O5（g）分解的反應速率v=2×10−3×（kPa·min−1）。t=62 min時，測得體系中 =2.9 kPa，則此時的=________ kPa，v=_______ kPa·min−1。
③若提高反應溫度至35℃，則N2O5（g）完全分解後體系壓強p∞（35℃）____63.1 kPa（填“大於”“等於”或“小於”），原因是________。
④25℃時N2O4（g）2NO2（g）反應的平衡常數Kp=_______kPa（Kp為以分壓表示的平衡常數，計算結果保留1位小數）。
（3）對於反應2N2O5（g）→4NO2（g）+O2（g），R.A.Ogg提出如下反應歷程：
第一步 N2O5NO3+NO2 快速平衡
第二步 NO2+NO3→NO+NO2+O2 慢反應
第三步 NO+NO3→2NO2 快反應
其中可近似認為第二步反應不影響第一步的平衡。下列表述正確的是__________（填標號）。
A．v（第一步的逆反應）>v（第二步反應）
B．反應的中間產物只有NO3
C．第二步中NO2與NO3的碰撞僅部分有效
D．第三步反應活化能較高
【答案】（2）53.1 30.0 6.0×10－2 大於 溫度提高，體積不變，總壓強提高；NO2二聚為放熱反應，溫度提高，平衡左移，體系物質的量增加，總壓強提高 13.4 （3）AC
【解析】（2）①根據蓋斯定律計算；
②根據方程式可知氧氣與消耗五氧化二氮的物質的量之比是1:2，又因為壓強之比是物質的量之比，所以消耗五氧化二氮減少的壓強是2.9kPa×2＝5.8kPa，則此時五氧化二氮的壓強是35.8kPa－5.8kPa＝30.0kPa，因此此時反應速率v＝2.0×10－3×30＝6.0×10－2（kPa·min－1）；
③由於溫度升高，容器容積不變，總壓強提高，且二氧化氮二聚為放熱反應，溫度提高，平衡左移，體系物質的量增加，總壓強提高，所以若提高反應溫度至35℃，則N2O5(g)完全分解後體系壓強p∞(35℃)大於63.1kPa。
（3）A、第一步反應快，所以第一步的逆反應速率大於第二步的逆反應速率，A正確；
B、根據第二步和第三步可知中間產物還有NO，B錯誤；
C、根據第二步反應生成物中有NO2可知NO2與NO3的碰撞僅部分有效，C正確；
D、第三步反應快，所以第三步反應的活化能較低，D錯誤。答案選AC。
點睛：本題主要是考查化學反應原理，側重於化學反應速率與化學平衡的有關分析與計算，題目難度較大。試題設計新穎，陌生感強，計算量較大，對學生的要求較高。壓強和平衡常數的計算是解答的難點，注意從阿伏加德羅定律的角度去理解壓強與氣體物質的量之間的關係，注意結合反應的方程式和表中數據的靈活應用。也可以直接把壓強看作是物質的量利用三段式計算。
2、[2018新課標Ⅱ卷]CH4-CO2催化重整不僅可以得到合成氣（CO和H2），還對溫室氣體的減排具有重要意義。回答下列問題：
（1）CH4-CO2催化重整反應為：CH4(g)+ CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。
已知：C(s)+2H2(g)= CH4 (g) ΔH=-75kJ·mol−1
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-394kJ·mol−1
C(s)+(g)=CO(g) ΔH=-111kJ·mol−1
該催化重整反應的ΔH=______ kJ·mol−1
某溫度下，在體積為2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化劑進行重整反應，達到平衡時CO2的轉化率是50%，其平衡常數為_______mol2·L−2。
（2）反應中催化劑活性會因積碳反應而降低，同時存在的消碳反應則使積碳量減少。相關數據如下表：
積碳反應
CH4(g)= C(s)+2H2(g)
消碳反應
CO2(g)+ C(s)= 2CO(g)
ΔH/(kJ·mol−1)
75
172
活化能/
(kJ·mol−1)
催化劑X
33
91
催化劑Y
43
72
①由上表判斷，催化劑X____Y（填“優於”或“劣於”），理由是_____________________________。在反應進料氣組成、壓強及反應時間相同的情況下，某催化劑表面的積碳量隨溫度的變化關係如圖所示。升高溫度時，下列關於積碳反應、消碳反應的平衡常數（K）和速率（v）的敘述正確的是________（填標號）。
【答案】（1）247 A 1/3
（2）劣於 相對於催化劑X，催化劑Y積碳反應的活化能大，積碳反應的速率小；而消碳反應活化能相對小，消碳反應速率大 AD pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)
【解析】分析：（1）根據蓋斯定律計算；根據反應特點結合溫度和壓強對平衡狀態的影響解答；根據轉化率利用三段式計算平衡常數；
（2）①根據活化能對反應的影響分析；根據反應熱結合溫度對平衡狀態的影響以及圖像曲線變化趨勢解答；
②根據反應速率方程式分析影響其因素結合圖像解答。
詳解：（1）已知：
①C(s)+2H2(g)=CH4(g) ΔH=-75kJ·mol−1
②C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-394kJ·mol−1
③C(s)+1/2O2(g)=CO(g) ΔH=-111 kJ·mol−1
根據蓋斯定律可知③×2－②－①即得到該催化重整反應CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)的ΔH=＋247 kJ·mol−1。正反應是體積增大的吸熱反應，所以有利於提高CH4平衡轉化率的條件是高溫低壓，答案選A；某溫度下，在體積為2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化劑進行重整反應，達到平衡時CO2的轉化率是50%，根據方程式可知
CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)
起始濃度（mol/L） 1 0.5 0 0
轉化濃度（mol/L） 0.25 0.25 0.5 0.5
平衡濃度（mol/L） 0.75 0.25 0.5 0.5
（2）①根據表中數據可知相對於催化劑X，催化劑Y積碳反應的活化能大，積碳反應的速率小；而消碳反應活化能相對小，消碳反應速率大，所以催化劑X劣於Y。A．正反應均是吸熱反應，升高溫度平衡向正反應方向進行，因此K積、K消均增加，A正確；B．升高溫度反應速率均增大，B錯誤；C．根據A中分析可知選項C錯誤；D．積碳量達到最大值以後再升高溫度積碳量降低，這說明v消增加的倍數比v積增加的倍數大，D正確。答案選AD。
②根據反應速率方程式可知在p(CH4)一定時，生成速率隨p(CO2)的升高而降低，所以根據圖像可知pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)從大到小的順序為pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)。
點睛：本題主要是考查影響化學平衡的因素，化學圖像的分析與判斷，化學計算等知識。圖像分析是解答的易錯點和難點，注意化學平衡圖像分析的答題技巧，看圖像時：①一看面：縱座標與橫座標的意義；②二看線：線的走向和變化趨勢；③三看點：起點，拐點，終點，然後根據圖象中呈現的關係、題給信息和所學知識相結合，做出符合題目要求的解答。
3、[2018新課標Ⅲ卷]三氯氫硅（SiHCl3）是製備硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列問題：
（1）SiHCl3在常溫常壓下為易揮發的無色透明液體，遇潮氣時發煙生成(HSiO)2O等，寫出該反應的化學方程式__________。
（2）SiHCl3在催化劑作用下發生反應：
2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)+SiCl4(g) ΔH1=48 kJ·mol−1
3SiH2Cl2(g)SiH4(g)+2SiHCl3(g) ΔH2=−30kJ·mol−1
則反應4SiHCl3(g)SiH4(g)+3SiCl4(g)的ΔH=__________ kJ·mol−1。
（3）對於反應2SiHCl3(g)==SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)，採用大孔弱鹼性陰離子交換樹脂催化劑，在323 K和343 K時SiHCl3的轉化率隨時間變化的結果如圖所示。
【答案】（1）2SiHCl3+3H2O(HSiO)2O+6HCl
（2）114
（3）①22 0.02 ②及時移去產物 改進催化劑 提高反應物壓強（濃度） ③大於 1.3
【解析】分析：本題考查的是化學反應原理的綜合應用，主要包括反應與能量以及化學反應速率、平衡的相關內容。只需要根據題目要求，利用平衡速率的方法進行計算即可。
詳解：（1）根據題目表述，三氯氫硅和水蒸氣反應得到(HSiO)2O，方程式為：2SiHCl3+3H2O=(HSiO)2O+6HCl。
（2）將第一個方程式擴大3倍，再與第二個方程式相加就可以得到第三個反應的焓變，所以焓變為48×3+(－30)=114kJ·mol-1。
（3）①由圖示，溫度越高反應越快，達到平衡用得時間就越少，所以曲線a代表343K的反應。從圖中讀出，平衡以後反應轉化率為22%。設初始加入的三氯氫硅的濃度為1mol/L，得到：
2SiHCl3 SiH2Cl2 + SiCl4
起始： 1 0 0
反應： 0.22 0.11 0.11 （轉化率為22%）
平衡： 0.78 0.11 0.11
所以平衡常數K=0.112÷0.782=0.02。
②溫度不變，提高三氯氫硅轉化率的方法可以是將產物從體系分離（兩邊物質的量相等，壓強不影響平衡）。縮短達到平衡的時間，就是加快反應速率，所以可以採取的措施是增大壓強（增大反應物濃度）、加入更高效的催化劑（改進催化劑）。
點睛：題目的最後一問的計算過程比較繁瑣，實際題目希望學生能理解化學反應的平衡常數應該等於正逆反應的速率常數的比值。要考慮到速率常數也是常數，應該與溫度相關，所以不能利用b點數據進行計算或判斷。
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1、[2019新課標Ⅰ]水煤氣變換[CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)]是重要的化工過程，主要用於合成氨、制氫以及合成氣加工等工業領域中。回答下列問題：
（4）Shoichi研究了467℃、489 ℃時水煤氣變換中CO和H2分壓隨時間變化關係（如下圖所示），催化劑為氧化鐵，實驗初始時體系中的和相等、和相等。
計算曲線a的反應在30~90 min內的平均速率(a)=___________kPa·min−1。467 ℃時和隨時間變化關係的曲線分別是___________、___________。489 ℃時和隨時間變化關係的曲線分別是___________、___________。
【答案】（4）0.0047 b c a d
【解析】
由此可知，a、b表示的是H2的分壓，c、d表示的是CO的分壓，該反應為放熱反應，故升高溫度，平衡逆向移動，CO分壓增加，H2分壓降低，故467 ℃時PH2和PCO隨時間變化關係的曲線分別是b、c；489 ℃時PH2和PCO隨時間變化關係的曲線分別是a、d。
【點睛】本題以水煤氣交換為背景，考察化學反應原理的基本應用，較為注重學生學科能力的培養，難點在於材料分析和信息提取，圖像比較新，提取信息能力較弱的學生，會比較吃力。第（3）問來源於我國化學工作者發表在頂級刊物Science中的文章“沉積在α-MoC上單層金原子對水煤氣的低溫催化反應”，試題以文章中的單原子催化能量變化的理論計算模型為情境，讓學生認識、分析催化吸附機理及反應過程中的能量變化。本題屬於連貫性綜合題目，本題的解題關鍵在於第（1）問的信息理解與應用，若本題的第（1）問判斷錯誤，會導致後續多數題目判斷錯誤；第（2）問可以採取特殊值法進行賦值並結合極限法計算，考生若只是考慮到完全轉化極限，則只能判斷出H2的物質的量分數小於0.5，這是由於對題乾的信息應用能力不熟練而導致；對於第（4）問中曲線對應物質的確定需根據第（1）（2）問得出的相關結論進行推斷，需先確定物質對應曲線，然後再根據勒夏特列原理判讀相關物質的變化
2、[2019新課標Ⅲ]近年來，隨著聚酯工業的快速發展，氯氣的需求量和氯化氫的產出量也隨之迅速增長。因此，將氯化氫轉化為氯氣的技術成為科學研究的熱點。回答下列問題：
（1）Deacon發明的直接氧化法為：4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)。下圖為剛性容器中，進料濃度比c(HCl) ∶c(O2)分別等於1∶1、4∶1、7∶1時HCl平衡轉化率隨溫度變化的關係：
可知反應平衡常數K（300℃）____________K（400℃）（填“大於”或“小於”）。設HCl初始濃度為c0，根據進料濃度比c(HCl)∶c(O2)=1∶1的數據計算K（400℃）=____________（列出計算式）。按化學計量比進料可以保持反應物高轉化率，同時降低產物分離的能耗。進料濃度比c(HCl)∶c(O2)過低、過高的不利影響分別是____________。
