《2025年5年高考3年模拟高中化学全一册人教B版》

6.(2024河北保定二模，10)高纯度SnO₂可用作玻璃擦光剂、搪瓷抛光剂、催化剂等。利用水解反应制备高纯度SnO₂的原理为SnO²⁺+(x + 1)H₂O⇌SnO₂·xH₂O+2H⁺。某温度下，测得体系中c(SnO²⁺)、c(H⁺)(H₂O电离产生的H⁺不考虑)与时间的关系如图所示。下列叙述正确的是 （ ）

A.正反应速率：a＞c
B.平衡后增大c(H⁺)，平衡常数K减小
C.b点时水解反应已停止
D.c₄=2(c₁ - c₂)

答案： 6 D a、c点时，反应未达平衡，反应的时间相同，则两点的正反应速率相等，A项错误。平衡常数只与温度有关，增大c(H⁺)，不影响平衡常数，B项错误。b点，正、逆反应速率相等，水解反应达到平衡，没有停止，C项错误。根据化学计量数之比等于浓度变化比可得c₄ = 2(c₁ - c₂)，D项正确。

7.(2024北京朝阳二模，14)甲烷还原二氧化碳是实现“双碳”目标的有效途径之一。常压、催化剂作用下，按照CO₂和CH₄的物质的量之比3∶1投料。有关反应如下：
Ⅰ:CH₄(g)+CO₂(g)⇌2CO(g)+2H₂(g) ΔH₁=+247 kJ·mol⁻¹
Ⅱ:CO₂(g)+H₂(g)⇌CO(g)+H₂O(g) ΔH₂=+41 kJ·mol⁻¹
某一时段内，CH₄和CO₂的转化率随温度变化如下图所示。
已知：CO₂的转化效率=$\frac{\Delta n(CO₂)}{\Delta n(CH₄)}$。

下列分析不正确的是 （ ）
A.根据反应Ⅰ、Ⅱ，低压高温有利于提高CO₂的平衡转化率
B.500 ℃时，CO₂的转化效率为1.5
C.由400 ℃升高到600 ℃，含氢产物中水的占比增大
D.由700 ℃升高到1 000 ℃，CO₂的转化效率逐渐增大

答案：
7 C A项，由题中热化学方程式得，反应Ⅰ、Ⅱ均为吸热反应，且反应Ⅰ为气体分子数增大的反应，则低压、高温均有利于反应Ⅰ向右进行，高温也有利于反应Ⅱ向右进行[反应前后气体分子数不变，压强对该反应平衡移动无影响]，从而提高CO₂的平衡转化率，正确；B项，由图像得500 ℃时CO₂和CH₄的转化率分别为20％、40％，则CO₂的转化效率=$\frac{3×20％}{1×40％}=1.5$，正确；C项，由A项分析得，升温时反应Ⅰ、Ⅱ均向右移动，但ΔH₁比ΔH₂更大，则反应Ⅰ向右移动的幅度更大，含氢产物中H₂的占比增大，H₂O的占比减小，错误；D项，由图像到1 000 ℃时，CO₂和CH₄的转化率变化量b＞a，则CO₂的转化效率$\frac{\Delta n(CO_{2})}{\Delta n(CH_{4})}=\frac{3×b}{1×a}$逐渐增大，正确。

8.(2024湖南长沙一中适应性演练三，16)2023年10月神舟十七号顺利发射升空，标志着我国航天事业的飞速发展。
Ⅰ.火箭推进剂的研究是航天工业中的重要课题，常见推进剂的燃料包括肼（N₂H₄）、液氢等，具有不同的推进效能。回答下列问题：
(1)火箭推进剂可用N₂H₄作燃料，N₂O₄作氧化剂，反应的热化学方程式可表示为2N₂H₄(l)+N₂O₄(g)===3N₂(g)+4H₂O(g) ΔH₁，相关物质的摩尔生成焓ΔfHm如下表所示。
|物质|N₂O₄(g)|N₂H₄(l)|H₂O(g)|
|--|--|--|--|
|摩尔生成焓ΔfHm/(kJ·mol⁻¹)|+10.8|+165.8|-242.0|
注：一定温度下，由最稳定单质生成1 mol纯物质的热效应称为该物质的摩尔生成焓，用ΔfHm表示。如N₂H₄(l)的摩尔生成焓：N₂(g)+2H₂(g)===N₂H₄(l) ΔfHm=+165.8 kJ·mol⁻¹。
①ΔH₁=________ kJ·mol⁻¹。
②结合化学反应原理，N₂H₄(l)作推进剂燃料可自发进行反应的原因是__________________。
(2)火箭推进器内氢气燃烧的简化反应历程如图甲所示，分析其反应机理：

该历程分________步进行，其中氢气燃烧决速步对应的化学方程式为__________________。
Ⅱ.利用“一碳化学”技术可有效实现工业制氢，为推进剂提供了丰富的氢燃料，该工业制氢方法主要涉及以下两个反应：
a.CH₄(g)+CO₂(g)⇌2CO(g)+2H₂(g) ΔH₁=+247 kJ·mol⁻¹
b.CO(g)+H₂O(g)⇌CO₂(g)+H₂(g) ΔH₂=-41 kJ·mol⁻¹
已知Kpθ为反应的标准压强平衡常数，其表示方法为在浓度平衡常数表达式中，用各组分气体平衡时的相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压（单位为kPa）除以标准压力pθ。反应a、b的lnKpθ随$\frac{1}{T}$×10³（T为温度）的变化如图乙所示。

(3)①能表示反应b的曲线为________，反应a的标准压强平衡常数表达式Kpθ=________ [p(X)表示气体X的分压，用含pθ、p(X)的式子表示]。
②维持在T₁ K温度下，往恒容密闭容器中通入含有等量CH₄、CO₂、H₂O的混合气体进行反应a、b，初始压强为120 kPa，达到平衡时体系压强为140 kPa。该温度下CH₄的平衡转化率为________，H₂的平衡分压为________ kPa。
(4)我国科学家提出了一种在500 ℃下电解甲烷制氢的方法，反应原理如图丙所示，请写出Ni电极上的电极反应式：__________________。

答案： 答案 （1）①-1 310.4 ②该反应正反应为放热的熵增反应，在任意温度下ΔG = ΔH - TΔS＜0，均可自发进行
（2）4 2H₂(g)+O₂(g) = 2H·(g)+O₂(g)+H₂(g)[或H₂(g) = 2H·(g)]
（3）①y $\frac{[\frac{p(CO)}{p^{\theta}}]^{2}·[\frac{p(H_{2})}{p^{\theta}}]^{2}}{[\frac{p(CO_{2})}{p^{\theta}}]·[\frac{p(CH_{4})}{p^{\theta}}]}$ ②25％ $\frac{240}{11}$
（4）CO₃²⁻ + 4e⁻ = C + 3O²⁻
解析 （1）①根据信息提示，反应的焓变等于生成物的摩尔生成焓减去反应物的摩尔生成焓，则有ΔH₁ = 4×(-242.0 kJ·mol⁻¹) - 2×165.8 kJ·mol⁻¹ - 10.8 kJ·mol⁻¹ = -1 310.4 kJ·mol⁻¹。②该反应ΔH＜0、ΔS＞0，已知ΔG = ΔH - TΔS，可推测反应在任意温度下ΔG均小于0，均可自发进行。（2）图中有4个过渡态对应4步反应，第一步反应活化能最大，是整个过程的决速步，其反应为2H₂(g)+O₂(g) = 2H·(g)+O₂(g)+H₂(g)或H₂(g) = 2H·(g)。（3）①反应a为吸热反应，反应b为放热反应，由题图可知，当温度降低即$\frac{1}{T}$增大时，曲线y对应的lnKₚ⁰增大，即降温时Kₚ⁰增大，其对应反应为放热反应，则曲线y表示反应b。②当T₁ K时，由题图乙可知反应b(曲线y)的lnKₚ⁰ = 0，即反应b的Kₚ⁰ = 1。起始CH₄、CO₂、H₂O的分压均为40 kPa，达到平衡时体系压强为140 kPa，则反应前后压强变化量为20 kPa，可假设先充入CH₄、CO₂发生反应a，平衡后充入H₂O发生反应b，反应b反应前后气体体积不变，则根据差量法，可列三段式：
CH₄(g)+CO₂(g)⇌2CO(g)+2H₂(g) Δp
起始压强/kPa 40 40 0 0
变化压强/kPa 10 10 20 20 20
平衡压强/kPa 30 30 20 20
则该温度下CH₄的平衡转化率为$\frac{10 kPa}{40 kPa}×100％ = 25％$；假设反应b中CO的分压变化为x kPa，则有：
CO(g)+H₂O(g)⇌CO₂(g)+H₂(g)
起始压强/kPa 20 40 30 20
变化压强/kPa x x x x
平衡压强/kPa 20 - x 40 - x 30 + x 20 + x
由反应b的Kₚ⁰ = 1可知，$\frac{(30 + x)(20 + x)}{(20 - x)(40 - x)} = 1$，解得x = $\frac{20}{11}$，则H₂的平衡分压为$\frac{240}{11}$ kPa。
（4）由反应原理示意图可知，Ni电极上C元素的化合价降低，发生还原反应，其电极反应式为CO₃²⁻ + 4e⁻ = C + 3O²⁻。