（2）Kp=p(CO)p(H2O)75 1.0mol Kp=2
p(CO2)p(H2)4p（3）400℃下，氨氮比1.0 温度过低，反应速率太慢，温度过高，平衡常数太低 CD 【解析】
本题是一道化学反应原理的综合题，难度一般，主要考察学生对反应原理的综合掌握能力，按照要求来解答即可。
（1）将2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)设为式①，CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)设为式②，水的蒸发设为式③，则用①?2-②+③?2即可得到CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(l)，再根据盖斯定律
-285.5?4+890.0+44?2=-164kJ/mol算出反应热即可；在条件一定的情况下，气体的分压和物质的量成
正比，而物质的量与浓度也成正比，因此可用压强来代替浓度，因此Kp=p(CO)p(H2O)；
p(CO2)p(H2)（2）若只发生反应II，反应前后气体分子数不变，压强是不变的，因此只有反应I能改变压强；根据化学
p(反应前)n(反应前)5+7===1.2，计量数之比，每生成1mol甲醇，气体分子总数就要减少2mol，则
p(反应后)n(反应后)5+7-2n13pp，p(CH3OH)=，又因为体系10102p2p中一共消耗了3mol CO2，所以平衡时剩余的CO2的分压为p(CO2)=，同理p(H2)=，代入反应I
1010解得n1=1mol；此时体系中气体总物质的量为10mol，因此p(H2O)=的化学平衡表达式Kp=p(CH3OH)p(H2O)75K=解得p；
4p2p(CO2)p3(H2)（3）根据图示可以看出当氨氮比为1.0，且温度为400℃时脱硝效率最高，接近100%，故此时为最佳条件；正反应是放热的，因此若温度过高会导致平衡常数减小，反应不能完全进行，但若温度太低会导致反应速率过慢，因此400℃是一个最佳的反应条件；根据表中数据我们发现反应进行到20min时已经达到了平衡状态，一直持续到30min，代入平衡常数的表达式K1=c(N2)c(CO2)0.3?0.39==，在30min时改变了某22c(NO)0.416c(N2)c(CO2)0.36?0.369==，平衡常数没变说
c(NO)20.48216一条件，在40min时又达到了平衡状态，此时的K2=明温度没有改变，因此F项错误；再来分析其它选项，若通入一定量的CO2会导致平衡逆向移动，虽然NO和CO2的浓度都在上升，但是N2的浓度是在下降的，因此A是错误的；活性炭是固体，加入一定量的活
性炭不会影响平衡，E项错误；而催化剂不影响平衡，B项错误；因此答案为CD，适当缩小体积会让所有气体的浓度都增大，此时虽然平衡会移动导致某些气体减少，但是整体上来讲浓度还是增大的。
4．中科院大连化学物理研究所的一项最新成果实现了甲烷高效生产乙烯，甲烷在催化作用下脱氢，在气相中经自由基偶联反应生成乙烯，如图所示。
（1）现代石油化工采用Ag作催化剂，可实现乙烯与氧气制备X（分子式C2H4O，不含双键），该反应符合最理想的原子经济，则反应的化学方程式是______________（有机物请写结构简式）。 （2）已知相关物质的燃烧热如上表，写出甲烷制备乙烯的热化学方程式_____________。
（3）在400 ℃时，向初始体积1 L的恒压反应器中充入1 molCH4，发生上述反应，测得平衡混合气体中C2H4的体积分数为20.0%。则： ①在该温度下，其平衡常数K＝________。
②若向该容器通入高温水蒸气C2H4的产率将________（不参加反应，高于400℃），（选填“增大”“减小”“不变”“无法确定”），理由是_____________。
③若容器体积固定，不同压强下可得变化如下图，则压强的关系是__________。
④实际制备C2H4时，通常存在副反应：2CH4(g) →C2H6(g)＋H2(g)。反应器和CH4起始量不变，不同温度下C2H6和C2H4的体积分数与温度的关系曲线如图。
A．在200 ℃时，测出乙烷的量比乙烯多的主要原因可能是_____________。
B．400℃时，C2H4、C2H6的体积分数分别为20.0%、6.0%，则体系中CH4的体积分数是_________。 【答案】
（1）2CH2 = CH2 + O2（2）2CH4（g）
2
C2H4（g）+2H2（g）△H=+202.0 kJ/mol
（3）①0.20mol/L ②增大 该反应为气体体积增大的吸热反应，通入高温水蒸气相当于加热，同时通入水蒸气，容器的体积增大，相当于减小压强，平衡均右移，产率增大 ③p1＞p2 ④在200℃时，乙烷的生成速率比乙烯的快 28% 【解析】 【分析】
(1)X的分子式C2H4O，不含双键，判断出X的结构简式，反应符合最理想的原子经济，据此书写反应的化学方程式；
(2)根据表格中数据书写H2、CH4、C2H4燃烧热的热化学方程式，然后根据盖斯定律计算甲烷制备乙烯的反应热；
(3)①根据三段式结合平衡混合气体中C2H4的体积分数为20.0%计算；
②通入高温水蒸气，相当于加热和减小压强，根据(2)中的反应并结合平衡的影响因素分析解答； ③若容器体积固定，根据反应的特征结合压强对平衡的影响分析判断；
④A.根据图象结合反应速率解答；B.设最终气体的总物质的量为x，计算出平衡时C2H4、C2H6和氢气的物质的量，再计算甲烷的体积分数。 【详解】
(1)现代石油化工采用Ag作催化剂，可实现乙烯与氧气制备X(分子式C2H4O，不含双键)，X为
，该反应符合最理想的原子经济，则反应的化学方程式为2CH2 = CH2 + O2
2
，故答案为2CH2 = CH2 + O22；
(2)根据表格中数据有：①H2(g)+
1O2(g)═H2O(l)△H1=-285.8kJ/mol，2②CH4(g)+2O2(g)→CO2(g)+2H2O(l)△H2=-890.3kJ/mol，
③C2H4(g)+3O2(g)→2CO2(g)+2H2O(l)△H3=-1411.5kJ/mol，甲烷制备乙烯的化学方程式为：
2CH4(g)→C2H4(g)+2H2(g)，根据盖斯定律，将②×2-③-①×2得到，2CH4(g)→C2H4(g)+2H2(g) △H=2△H2-△H3-2△H1 =+202.5kJ/mol，故答案为2CH4(g)→C2H4(g)+2H2(g)△H=+202.5 kJ/mol； (3)①400℃时，向1L的恒容反应器中充入1mol CH4，发生上述反应，测得平衡混合气体中C2H4的体积分数为20.0%，
2CH4(g)?C2H4(g)+2H2(g) 起始(mol) 1 0 0 转化(mol) 2x x 2x 平衡(mol) 1-2x x 2x
x(1?0.25)mol×1L=1.25L，所以化学所以有＝20.0%，解得：x=0.25，平衡后气体的体积=
1?2x?x?2x1mol0.25mol0.25mol?22?()c?C2H4?c?H2?1.25L= 1.25L=0.20mol/L，故答案为0.20mol/L； 平衡常数为K=21mol?0.25mol?22c?CH4?()1.25L2②2CH4(g)→C2H4(g)+2H2(g)△H=+202.5 kJ/mol，反应为气体体积增大的吸热反应，通入高温水蒸气(不参加反应，高于400℃)相当于加热，平衡右移，产率增大；同时通入水蒸气，容器的体积增大，相当于减小压强，平衡右移，产率也增大，因此C2H4的产率将增大，故答案为增大；该反应为气体体积增大的吸热反应，通入高温水蒸气相当于加热，同时通入水蒸气，容器的体积增大，相当于减小压强，平衡均右移，产率增大；
③若容器体积固定，2CH4(g)→C2H4(g)+2H2(g)，反应为气体分子数增多的反应，温度相同时，压强增大不利于反应正向进行，CH4的平衡转化率降低，因此p1＞p2，故答案为p1＞p2；
④A.根据图象，200℃时，测出乙烷的量比乙烯多，是因为生成乙烷的反应速率较快，故答案为在200℃时，乙烷的生成速率比乙烯的快；
B.设最终气体的总物质的量为x，则C2H4为0.2x、C2H6为0.06x，根据2CH4(g)→C2H4(g)+2H2(g)和2CH4(g) →C2H6(g)＋H2(g)可知，生成的氢气为0.4x+0.06x=0.46x，则含有的甲烷为x-(0.2x+0.06x+0.46x)=0.28x，因此体系中CH4的体积分数=【点睛】
本题的易错点为(3)①的平衡常数的计算，要注意该容器的体积可变，需要根据物质的量之比等于气体的体积之比计算出平衡的体积。
0.28x×100%=28%，故答案为28%。 x
5．践行绿水青山就是金山银山的发展理念，就要做好大气污染和水污染防治。
（1）为落实“污水共治”，某工厂拟综合处理含NH4+废水和工业废气(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO，不考虑其他成分)，设计了如下流程：
①气体l中主要含有_________。
②已知X是空气，NaNO2溶液综合处理含NH4+通入过量X是否合理_____(填是或否)，理由是________；废水时，发生反应的离子方程式为____________；捕获剂所捕获的气体成份主要是_________。 （2）为了提高汽车尾气中NOx的去除率，有效降低柴油发动机在空气过量条件下的NOx排放，可以采用NSR(NOx储存还原)处理。其工作原理：NOx的储存和还原在不同时段交替进行，如图a所示。
①通过BaO和Ba(NO3)2的相互转化实现NOx的储存和还原。储存NOx的物质是________。
②用H2模拟尾气中还原性气体研究Ba(NO3)2的催化还原过程，该过程分两步进行，图b表示该过程相关物质浓度随时间的变化关系。第一步反应的化学方程式为_________________。
③有人根据上述模拟过程认为，使用了催化反应器虽然能将NOx转化为N2，但从环保角度汽车仍然需要限行。请简述限行的理由：__________________。 【答案】
（1）①N2、NO、CO ②否 会使部分NO最终转化为NaNO3，降低含NH4+废水的处理效果 NH4++NO2-=N2↑+2H2O CO
（2）①BaO ②8H2+Ba(NO3)2=BaO+2NH3+5H2O ③催化剂的使用增加了NH3的排放，对环境产生污染 【解析】
2020年高考化学之考前抓大题07 化学反应原理综合题(一)(解析版)
