反應原理綜合題測試-高考化學二輪復習練習

2222題型2反應原理綜合題1．反應熱的計算。2．化學平衡狀態(tài)的標志及平衡移動方向的判斷。3．轉化率及平衡常數的相關計算。4．信息圖象題的綜合分析。測試時間45分鐘1.(2019?河南八市測評)乙二醛(0HC—CH0)是紡織工業(yè)常用的一種有機原料，其工業(yè)生產方法主要是乙二醇(H0CH2CH20H)氣相催化氧化法和乙醛液相硝酸氧化法，請回答下列相關問題。乙二醇氣相催化氧化法。乙二醇氣相催化氧化的反應為：I.HOCHCHOH(g)+O(g)^OHC—CHO(g)+2HO(g)AH已知II.OHC—CHO(g)+2HHOCHCHOH(g)AHIII.H2(g)+|o2(g)-"H2O(g)AH3則aH3=(用AH「AH2表示)，相同溫度下，若反應I、II、III平衡常數分別為K「兀、兀則K戸(用兀、兀表示)。當原料氣中氧氣和乙二醇的物質的量之比為1.35時，乙二醛和副產物CO2的產率與反應溫度的關系如下圖所示，反應溫度超過495°C應溫度的關系如下圖所示，反應溫度超過495°C時，CO2產率升高的主要原因可能是。15()4304504九490510530?乙二朋吋：5在恒容絕熱容器中發(fā)生反應HOCH2CH2OH(g)+O2(g)丁=OHC—CHO(g)+2H2O(g)(不考慮副反應)，一定能說明反應達到平衡狀態(tài)的是(填序號)。氧氣濃度保持不變氣體總物質的量保持不變平衡常數保持不變氧氣和乙二醇的物質的量之比保持不變乙醛液相硝酸氧化法。乙醛液相硝酸氧化法是在催化劑的作用下，用稀硝酸氧化乙醛制取乙二醛，該法與乙二醇氣相催化氧化法相比明顯的缺點是。（任寫一條）（3）乙二醛電解氧化制備乙醛酸（OHC—COOH）的生產裝置如下圖所示，通電后，陽極產生的Cl2與乙二醛溶液反應生成乙醛酸，請寫出該反應的化學方程式：2解析：⑴根據蓋斯定律，按照|x（I+n）處理得H2（g）+2o2（g）尸』Xo（g）,則AH3AH+AHK2=一舄一；同理，根據蓋斯定律，AH=2AH—AH，貝K=疋；②根據圖示可知，主反1321K2應HOCH2CH2OH（g）+O2（g）i、OHC—CHO（g）+2屯0@）為放熱反應，升高溫度平衡逆向移動；溫度超過495€時，乙二醇大量轉化為二氧化碳等副產物，同時乙二醛也可被氧化為C02，使乙二醛產率降低；③氧氣濃度保持不變，則反應體系中各種物質的濃度保持不變，說明反應達到平衡狀態(tài)，A項正確；該反應屬于氣體的物質的量發(fā)生變化的反應，當氣體總物質的量保持不變時，說明反應達到平衡狀態(tài)，B項正確；平衡常數只與溫度有關，溫度不變，平衡常數始終保持不變，在恒容絕熱容器中發(fā)生反應，說明反應中的能量不再變化，說明反應達到平衡狀態(tài)，C項正確；氧氣和乙二醇的物質的量之比保持不變，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，D項錯誤。（2）在催化劑作用下，用稀硝酸氧化乙醛制取乙二醛，硝酸被還原為NO,反應方程式催化劑為3CHCHO+4HNO——>3OHC—CHO+4NOI+5HO，因此存在比較明顯的缺點是生成的NO會32污染空氣，硝酸會腐蝕設備等。（3）乙二醛電解氧化制備乙醛酸（OHC—COOH）,通電后，陽極產生的Cl2與乙二醛溶液反應生成乙醛酸，氯氣被還原生成氯化氫，反應的化學方程式為2OHC—CHO+Cl+HO—2HC1+0HC—C00H。22AH＋AHK2答案：⑴①一巧一1K3②溫度過高乙二醇（或乙二醛）被大量氧化為CO2③ABC2（2）會產生NO等有毒氣體、產生的酸性廢水容易腐蝕設備（其他答案合理即可）（3）OHC—CHO+Cl+HO—2HC1+0HC—C00H

(2019?南昌一模)乙酸是生物油的主要成分之一，乙酸制氫具有重要意義。熱裂解反應：CH3C00H(g)一2C0(g)+2H2(g)AH=+2l3.7kj?mol-i脫酸基反應：CHCOOH(g)一CH(g)+CO(g)AH=—33.5kj?mol-i342請寫出CO與H甲烷化的熱化學方程式。2在密閉容器中，利用乙酸制氫，選擇的壓強為(填“較大”或“常壓”)其中溫度與氣體產率的關系如圖：舎#舎#?蠱嚴約650°C之前，脫酸基反應活化能低速率大，故氫氣產率低于甲烷；650°C之后氫氣產率高于甲烷，理由是隨著溫度升高后，熱裂解反應速率增大，同時。保持其他條件不變，在乙酸氣中摻雜一定量水，氫氣產率顯著提高而CO的產率下降,請用化學方程式表示：若利用合適的催化劑控制其他的副反應，溫度為TK時達到平衡，總壓強為pkPa，熱裂解反應消耗乙酸20%，脫酸基反應消耗乙酸60%，乙酸體積分數為(計算結果保留l位小數)；脫酸基反應的平衡常數K為kPa(K為以分壓表示的平衡常數，pP計算結果保留1位小數)。解析：(1)由蓋斯定律計算：①熱裂解反應CH3COOH(g)―-2CO(g)+2H2(g)AH=+213.7kj?mol-i，②脫酸基反應CHCOOH(g)一CH(g)+CO(g)AH=—33.5kj?mol-i，342②一①得:CO與H2甲烷化的熱化學方程式2CO(g)+2H2(g)—CH4(g)+CO2(g)AH=—247.2kj?mol-1。⑵在密閉容器中，利用乙酸制氫，CHgOOH(g)—2CO(g)+2H2(g)，反應為氣體體積增大的反應，選擇的壓強為常壓。①熱裂解反應CH3COOH(g)—2CO(g)+2H2(g)是吸熱反應，熱裂解反應正向移動，脫酸基反應CHCOOH(g)—CH(g)+CO(g)是放熱反應，而脫酸342基反應逆向移動。650C之后氫氣產率高于甲烷，理由是隨著溫度升高后，熱裂解反應速率加快，同時①熱裂解反應正向移動，而脫酸基反應逆向移動，故氫氣產率高于甲烷。②CO能與水蒸氣反應生成二氧化碳和氫氣，在乙酸氣中摻雜一定量水，氫氣產率顯著提高而CO的產率下降，CO(g)+H2O(g)===^(g)+CO2(g)。(3)熱裂解反應CHCOOH(g)一2CO(g)+2H(g)AH=+213.7kj?mol-10.20.40.40.20.40.4脫酸基反應CHCOOH(g)一CH(g)+CO(g)AH=—33.5kj?mol-i3420．60.60.60.2乙酸體積分數為(o.4+o.4+o.6+o.6+o.2)口00%=9.1%0.6p0.6pp(CH)?p(CO)42p(CH)?p(CO)42p(CHCOOH)8p。0.2p2.2答案：(1)2CO(g)+2H2(g)—CH4(g)+CO2(g)AH=—247.2kj?mol-i常壓①熱裂解反應正向移動，而脫酸基反應逆向移動，故氫氣產率高于甲烷②CO(g)＋H2O(g)===H2(g)＋CO2(g)9.1%1.8p以高純H2為燃料的質子交換膜燃料電池具有能量效率高、無污染等優(yōu)點，但燃料中若混有CO將顯著縮短電池壽命。以甲醇為原料制取高純h2是重要研究方向。甲醇水蒸氣重整制氫主要發(fā)生以下兩個反應：主反應：CH3OH(g)+H2O(g)===CC)(g)+3H2(g)AH=+49kj?mol-i副反應：H2(g)+CO2(g)===CO(g)+H2O(g)AH=+41kj?mol-i①甲醇蒸氣在催化劑作用下裂解可得到h2和CO,則該反應的熱化學方程式為,既能加快反應速率又能提高CH3OH平衡轉化率的一種措施是n(HO)分析適當增大水醇比n(CfoH)對甲醇水蒸氣重整制氫的好處是。3某溫度下，將n(H2O):n(CH3OH)=1:1的原料氣充入恒容密閉容器中，初始壓強為Pi，反應達平衡時總壓強為p,則平衡時甲醇的轉化率為(忽略副反應)。2工業(yè)上用CH與水蒸氣在一定條件下制取H,原理為：CH(g)+HO(g)?'CO(g)4242＋3H2(g)AH=+203kJ?mol-1①該反應逆反應速率表達式為：v》=k?c(CO)?C3(H),k為速率常數，在某溫度下測逆2得實驗數據如表：CO濃度/H濃度/2逆反應速率/(mol?L-1)(mol?L-1)(mol?L-1?min-1)0.05c14.8c2c119.2c20.15&1由上述數據可得該溫度下，該反應的逆反應速率常數k為L3?mol-3?min-i。②在體積為3L的密閉容器中通入物質的量均為3mol的CH和水蒸氣，在一定條件下4發(fā)生上述反應，測得平衡時屯的體積分數與溫度及壓強的關系如圖所示:則壓強pip2(填“大于”或“小于”)；N點v正M點v逆(填“大于”或“小于”)；求Q點對應溫度正逆下該反應的平衡常數K=。平衡后再向容器中加入1molCH和1molCO,平衡4移動(填“正反應方向”“逆反應方向”或“不”)。解析：⑴①已知：①CH3OH(g)+H2O(g)W蘭C02(g)+3屯(g)AH=+49kj?mol-i,?H2(g)+CO2(gh^CO(g)+H2O(g)AH=+41kj?mol-1，根據蓋斯定律，反應可由①+②整理可得，CH3OH(g^^^CO(g)+2H2(g)AH=AHi+AH2=+90kj?mol-i；該反應為吸熱反應，升高溫度既能增大化學反應速率同時可以促使反應正向進行，提高ch3oh平衡轉化率，而增大壓強能增大化學反應速率，但對正反應不利，所以既能增大反應速率又能提高ch3oh平衡轉化率的一種措施是升高溫度；②適當增大水醇比［n(H20)：n(CH30H)］，可視為增大屯0的量，能使ch3oh轉化率增大，生成更多的h2，抑制轉化為CO的反應的進行，所以適當增大水醇比［n(H20):n(CH30H)］對甲醇水蒸氣重整制氫的好處為：提高甲醇的利用率，有利于抑制CO的生成；③主反應為：CHOH(g)+HO(gA^CO(g)+3H(g)，n(H0):n(CH0H)=1:1的TOC\o"1-5"\h\z322223原料氣充入恒容密閉容器中，初始壓強為p,反應達到平衡時總壓強為p,12CH3OH(g)+H2O(g)^^CO2(g)+3H2(g)初始壓強0.5p10.5p1轉化壓強ppp3p平衡壓強0.5p-p0.5p-pp3p11p-p所以可得p=(0.5p-p)+(0.5p-p)+p+3p=p+2p，故p=221，則平衡時甲醇的21112

P2—P]轉化率為a=0_5PXlOO%=J5^XlOO%=(p2—l)XlOO%°(2)①根據v逆=k?c(CO)?C3(H),0.5p0.5pp逆2489619281由表中數據，C3=0T05k="kmo13?L—3'則C2=_kCr=0-2(mH，所以k=0.2X0.153=11.2X104山?mol-3?min-i)；②反應為氣體分子數增多的反應，隨著反應的進行，體系壓強增大，增大壓強不利于反應正向進行，所以壓強p大于p；M、N都處于平衡狀態(tài)，該點的正12反應速率等于逆反應速率。由于溫度：M〉N,壓強：M〉N,升高溫度或增大壓強都會使化學反應速率加快，因此N點v正〈M點v逆;正逆起始/molCH(g)+HO(g)—42—O(g)+3H2(g)3300轉化/mol—x—xx3x平衡/mol3—x3—xx3x所以可得-(3—x)+3x(3—x)+x+3x=60%,解得x=2,所以平衡時c(CH)4(3—2)mol11/、2mol?L-1,c(H)=2mol?L-2mol?L-1,C(H2O)=3mol?L-1，c(CO)=33L=32c(C0)?Cc(C0)?C3(H)則化學平衡吊數為=c(CH)?c(hO)423X3=—=48mol2/L2；3X3…、2/、門c(CO)?C3(H)molCH和1molCO，則c(CH)=mol?L-i,c(C0)=1mol?L-i,Qc=2?443c(CH)?c(HO)421X23211X2321〈K,所以化學平衡正向移動直至達到化學平衡。3X3答案：⑴①CH30H(g)^^C0(g)+2H2(g)AH=+90kj?mol-1升咼溫度②提咼甲醇的利用率、有利于抑制CO的生成或抑制副反應發(fā)生③岸-1)x100%1(2)1.2X104②大于小于48mol2/L2正反應方向(2019?韶關調研)甲醇是一種可再生能源，由CO制備甲醇的過程可能涉及的反應如2下：反應I：CO(g)+3H(g^^^CHOH(g)+HO(g)AH=—49.58kj?mol—1反應II：CO2(g)+H2(ghkCO(g)+H2O(g)AH2反應III：CO(g)+2H2(g)、’CH3OH(g)AH3=—90.77kj?mol—1回答下列問題：

反應II的AH=，若反應I、II、III平衡常數分別為K、K、K,則K21232=(用K、K表示)。13反應III自發(fā)進行條件是(填“較低溫度”“較高溫度”或“任何溫度”)。在一定條件下2L恒容密閉容器中充入3mol耳和1.5molCC),僅發(fā)生反應I,實驗測得不同反應溫度與體系中cc2的平衡轉化率的關系，如下表所示。溫度(C)500TCO?的平衡轉化率60%40%T500°C(填“〉”“〈”或“=”)。溫度為500C時，該反應10min時達到平衡。用屯表示該反應的反應速率v(H)=;該溫度下，反應I的平衡常數K=L2/mol2。由CO制備甲醇還需要氫氣。工業(yè)上用電解法制取NaFeO，同時獲得氫氣：Fe+2H02242通電+2OH-=====^eO2-+3Hf,工作原理如圖所示。電解一段時間后，c(OH-)降低的區(qū)域在42(填“陰極室”或“陽極室”);該室發(fā)生的電極反應式為：(填“陰極室”或“陽極室”);該室發(fā)生的電極反應式為：解析：(1)由題所給的反應依據蓋斯定律可得:II=I