《2025年赢在微点化学》

4. (2022·北京卷)CO₂捕获和转化可减少CO₂排放并实现资源利用，原理如图1所示。反应①完成之后，以N₂为载气，将恒定组成的N₂、CH₄混合气，以恒定流速通入反应器，单位时间流出气体各组分的物质的量随反应时间的变化如图2所示。反应过程中始终未检测到CO₂，在催化剂上检测到有积碳。

下列说法不正确的是（ ）
A. 反应①为CaO+CO₂ = CaCO₃；反应②为CaCO₃+CH₄ $\frac{催化剂}{}$ CaO+2CO+2H₂
B. t₁～t₃，n(H₂)比n(CO)多，且生成H₂速率不变，可能有副反应CH₄ $\frac{催化剂}{}$ C+2H₂
C. t₂时刻，副反应生成H₂的速率大于反应②生成H₂速率
D. t₃之后，生成CO的速率为0，是因为反应②不再发生

答案： C 解析 由题图1所示信息可知，反应①为CaO + CO₂ = CaCO₃，结合氧化还原反应配平可得反应②为CaCO₃ + CH₄ 催化剂 CaO + 2CO + 2H₂，A项正确；由题图2信息可知，t₁～t₃，n(H₂)比n(CO)多，且生成H₂速率不变，且反应过程中始终未检测到CO₂，在催化剂上有积碳，故可能有副反应CH₄ 催化剂 C + 2H₂发生，反应②和副反应中CH₄和H₂的化学计量数之比均为1∶2，B项正确；由反应②方程式可知，H₂和CO的反应速率相等，而由t₂时刻信息可知，H₂的反应速率未变，仍然为2 mmol·min⁻¹，而CO变为1～2 mmol·min⁻¹，故能够说明副反应生成H₂的速率小于反应②生成H₂的速率，C项错误；由图2信息可知，t₃之后，CO的速率为0，CH₄的速率逐渐增大，最终恢复到1，说明生成CO的速率为0，是因为反应②不再发生，而后副反应逐渐停止，D项正确。

5. (2021·河北卷)室温下，某溶液初始时仅含有M和N且浓度相等，同时发生以下两个反应：①M+N = X+Y；②M+N = X+Z。反应①的速率可表示为v₁ = k₁·c²(M)，反应②的速率可表示为v₂ = k₂·c²(M)(k₁、k₂为速率常数)。反应体系中组分M、Z的浓度随时间的变化情况如图，下列说法错误的是（ ）

A. 0～30 min时间段内，Y的平均反应速率为6.67×10⁻³ mol·L⁻¹·min⁻¹
B. 反应开始后，体系中Y和Z的浓度之比保持不变
C. 如果反应能进行到底，反应结束时62.5％的M转化为Z
D. 反应①的活化能比反应②的活化能大

答案： A 解析 由题图中数据可知，30 min时，M、Z的浓度分别为0.300 mol·L⁻¹和0.125 mol·L⁻¹，则M的变化量为0.5 mol·L⁻¹ - 0.300 mol·L⁻¹ = 0.200 mol·L⁻¹，其中转化为Y的变化量为0.200 mol·L⁻¹ - 0.125 mol·L⁻¹ = 0.075 mol·L⁻¹。因此，0～30 min时间段内，Y的平均反应速率为(0.075 mol·L⁻¹)/(30 min) = 0.0025 mol·L⁻¹·min⁻¹，A项错误；由题中信息可知，反应①和反应②的速率之比为k₁/k₂，Y和Z分别为反应①和反应②的产物，且两者与M的化学计量数相同（化学计量数均为1），因此反应开始后，体系中Y和Z的浓度之比等于k₁/k₂，由于k₁、k₂为速率常数，故该比值保持不变，B项正确；结合A、B的分析可知，反应开始后，在相同的时间内体系中Y和Z的浓度之比等于k₁/k₂ = (0.075 mol·L⁻¹)/(0.125 mol·L⁻¹) = 3/5，因此，如果反应能进行到底，反应结束时有5/8的M转化为Z，即62.5%的M转化为Z，C项正确；由以上分析可知，在相同的时间内生成Z较多、生成Y较少，因此，反应①的化学反应速率较小，在同一体系中，活化能较小的化学反应速率较快，故反应①的活化能比反应②的活化能大，D项正确。

6. (2023·新课标卷)研究表明，合成氨反应在Fe催化剂上可能通过图2机理进行(*表示催化剂表面吸附位，N₂ *表示被吸附于催化剂表面的N₂)。判断上述反应机理中，速率控制步骤(即速率最慢步骤)为 （填步骤前的标号），理由是 。

(ⅰ)N₂(g)+*⇌N₂ *
(ⅱ)N₂ *+*⇌2N *
(ⅲ)H₂(g)+*⇌H₂ *
(ⅳ)H₂ *+*⇌2H *
(ⅴ)N *+H *⇌NH *+*
(…)(…）NH₃ *⇌NH₃(g)+*

答案： 答案 （ⅱ） 在化学反应中，最大的能垒为速率控制步骤，而断开化学键的步骤都属于能垒，由于N≡N键能比H - H键能大很多，因此，在上述反应机理中，速率控制步骤为（ⅱ） 解析 由题图1中信息可知，1/2 N₂（g） = N（g）的ΔH = +473 kJ·mol⁻¹，则N≡N键能为946 kJ·mol⁻¹；3/2 H₂(g) = 3H(g)的ΔH = +654 kJ·mol⁻¹，则H - H键能为436 kJ·mol⁻¹。在化学反应中，最大的能垒为速率控制步骤，而断开化学键的步骤都属于能垒，由于N≡N键能比H - H键能大很多，因此，在上述反应机理中，速率控制步骤为（ⅱ）。