《2025年赢在微点化学》

4.(2023·江苏卷)金属硫化物$(M_{x}S_{y})$催化反应$CH_{4}(g)+2H_{2}S(g)\rightleftharpoons CS_{2}(g)+4H_{2}(g)$，既可以除去天然气中的$H_{2}S$，又可以获得$H_{2}$。下列说法正确的是( )

A.该反应的$\Delta S\lt0$
B.该反应的平衡常数$K = \frac{c(CH_{4})\cdot c^{2}(H_{2}S)}{c(CS_{2})\cdot c^{4}(H_{2})}$
C.题图所示的反应机理中，步骤Ⅰ可理解为$H_{2}S$中带部分负电荷的S原子与催化剂中的M原子之间发生作用
D.该反应中每消耗1 mol$H_{2}S$，转移电子的数目约为$2×6.02×10^{23}$

答案： C 解析 左侧反应物气体计量数之和为3，右侧生成物气体计量数之和为5，ΔS＞0，A项错误；由方程式知，K = $\frac{c(S_{2})\cdot c^{4}(H_{2})}{c(CH_{4})\cdot c^{2}(H_{2}S)}$，B项错误；由题图知，经过步骤Ⅰ后，H₂S中带部分负电荷的S原子与催化剂中的M原子之间形成了作用力，C项正确；由方程式知，消耗1mol H₂S同时生成2mol H₂，转移4mol e⁻，数目为4×6.02×10²³，D项错误。

5.(2023·江苏卷)二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为
$CO_{2}(g)+4H_{2}(g)\rightleftharpoons CH_{4}(g)+2H_{2}O(g)$ $\Delta H=-164.7kJ\cdot mol^{-1}$
$CO_{2}(g)+H_{2}(g)\rightleftharpoons CO(g)+H_{2}O(g)$ $\Delta H=+41.2kJ\cdot mol^{-1}$
在密闭容器中，$1.01×10^{5}Pa$、$n_{起始}(CO_{2}):n_{起始}(H_{2}) = 1:4$时，$CO_{2}$平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的$CO_{2}$实际转化率随温度的变化如图所示。$CH_{4}$的选择性可表示为$\frac{n_{生成}(CH_{4})}{n_{反应}(CO_{2})}×100\%$。下列说法正确的是( )

A.反应$2CO(g)+2H_{2}(g)\rightleftharpoons CO_{2}(g)+CH_{4}(g)$的焓变$\Delta H=-205.9kJ\cdot mol^{-1}$
B.$CH_{4}$的平衡选择性随着温度的升高而增加
C.用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度范围约为480～530℃
D.450℃时，提高$\frac{n_{起始}(H_{2})}{n_{起始}(CO_{2})}$的值或增大压强，均能使$CO_{2}$平衡转化率达到X点的值

答案： D 解析 ①CO₂（g） + 4H₂（g） = CH₄（g） + 2H₂O（g） ΔH₁ = -164.7kJ·mol⁻¹，②CO₂（g） + H₂（g） = CO（g） + H₂O（g） ΔH₂ = +41.2kJ·mol⁻¹，根据盖斯定律，目标化学方程式 = ① - 2×②，则ΔH = ΔH₁ - 2ΔH₂ = -164.7kJ·mol⁻¹ - 2×41.2kJ·mol⁻¹ = -247.1kJ·mol⁻¹，A项错误。CO₂与H₂反应生成CH₄的反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，CO₂与H₂反应生成CO的反应为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，因此随温度升高，CH₄的平衡选择性减小，B项错误。由题图可知，用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度范围为350～400℃，C项错误。X点的CO₂转化率大于该温度下的平衡转化率，提高$\frac{n_{起始}(H_{2})}{n_{起始}(CO_{2})}$的值，即增大n（H₂），会使反应①和反应②的平衡正向移动，CO₂的平衡转化率增大；反应①为气体分子数增大的反应，反应②为气体分子数不变的反应，增大压强可以使反应①的平衡正向移动，CO₂的平衡转化率增大，D项正确。

6.(2022·北京卷)某MOFs的多孔材料刚好可将$N_{2}O_{4}$“固定”，实现了$NO_{2}$与$N_{2}O_{4}$分离并制备$HNO_{3}$，如图所示：
已知：$2NO_{2}(g)\rightleftharpoons N_{2}O_{4}(g)$ $\Delta H\lt0$
下列说法不正确的是( )

A.气体温度升高后，不利于$N_{2}O_{4}$的固定
B.$N_{2}O_{4}$被固定后，平衡正移，有利于$NO_{2}$的去除
C.制备$HNO_{3}$的原理为$2N_{2}O_{4}+O_{2}+2H_{2}O = 4HNO_{3}$
D.每制备0.4 mol$HNO_{3}$，转移电子数约为$6.02×10^{22}$

答案： D 解析 二氧化氮转化为四氧化二氮的反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，四氧化二氮的浓度减小，所以气体温度升高后，不利于四氧化二氮的固定，A项正确；四氧化二氮被固定后，四氧化二氮的浓度减小，二氧化氮转化为四氧化二氮的平衡向正反应方向移动，二氧化氮的浓度减小，所以四氧化二氮被固定后，有利于二氧化氮的去除，B项正确；由题意可知，被固定后的四氧化二氮与氧气和水反应生成硝酸，反应的化学方程式为2N₂O₄ + O₂ + 2H₂O = 4HNO₃，C项正确；四氧化二氮转化为硝酸时，生成1mol硝酸反应转移1mol电子，则每制备0.4mol硝酸，转移电子数约为0.4mol×6.02×10²³ = 2.408×10²³，D项错误。

7.(2022·海南卷)某温度下，反应$CH_{2}=CH_{2}(g)+H_{2}O(g)\rightleftharpoons CH_{3}CH_{2}OH(g)$在密闭容器中达到平衡，下列说法正确的是( )
A.增大压强，$v_{正}\gt v_{逆}$，平衡常数增大
B.加入催化剂，平衡时$CH_{3}CH_{2}OH(g)$的浓度增大
C.恒容下，充入一定量的$H_{2}O(g)$，平衡向正反应方向移动
D.恒容下，充入一定量的$CH_{2}=CH_{2}(g)$，$CH_{2}=CH_{2}(g)$的平衡转化率增大

答案： C 解析 该反应是一个气体分子数减小的反应，增大压强，正反应速率增大的幅度大于逆反应的，故v₍正₎＞v₍逆₎，平衡向正反应方向移动，但是因为温度不变，故平衡常数不变，A项错误；催化剂不影响化学平衡状态，因此加入催化剂不影响平衡时CH₃CH₂OH（g）的浓度，B项错误；恒容下，充入一定量的H₂O（g），H₂O（g）的浓度增大，平衡向正反应方向移动，C项正确；恒容下，充入一定量的CH₂ = CH₂（g），平衡向正反应方向移动，但CH₂ = CH₂（g）的平衡转化率减小，D项错误。

8.(2023·江苏卷)合成尿素$[CO(NH_{2})_{2}]$是利用$CO_{2}$的途径之一。尿素合成主要通过下列反应实现。
反应Ⅰ：$2NH_{3}(g)+CO_{2}(g)\rightleftharpoons NH_{2}COONH_{4}(l)$
反应Ⅱ：$NH_{2}COONH_{4}(l)\rightleftharpoons CO(NH_{2})_{2}(l)+H_{2}O(l)$
(1)密闭体系中反应Ⅰ的平衡常数(K)与温度的关系如图所示，反应Ⅰ的$\Delta H$______(填“=0”“＞0”或“＜0”)。

(2)反应体系中除发生反应Ⅰ、反应Ⅱ外，还发生尿素水解、尿素缩合生成缩二脲$[(NH_{2}CO)_{2}NH]$和尿素转化为氰酸铵$(NH_{4}OCN)$等副反应。尿素生产中实际投入$NH_{3}$和$CO_{2}$的物质的量之比为$n(NH_{3}):n(CO_{2}) = 4:1$，其实际投料比值远大于理论值的原因是______。

答案： （1）＜0 （2）适当抑制副反应的发生，尿素中氮碳比小于副产物中缩二脲的氮碳比，氨气与二氧化碳的投料比越大，二氧化碳转化率越高
解析 （1）由题图可知升高温度，反应Ⅰ的lgK减小，说明温度升高平衡逆向移动，故正反应为放热反应，其ΔH＜0。