化學(xué)反應(yīng)原理綜合題（測）-2023年高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)講練測（新高考專用）（解析版）

專題15化學(xué)反應(yīng)原理綜合題

（本卷共10小題，滿分100分，考試用時75分鐘）

可能用到的相對原子質(zhì)量：H1Li7B11C12N14O16Na23Mg24Al27S32Cl35.5

一、非選擇題：本題共10個小題，每小題10分，共100分。

1.我國自主研發(fā)的DMTO技術(shù)是以煤或天然氣代替石油作原料生產(chǎn)乙烯和丙烯的新技術(shù)。DMTO工業(yè)化

技術(shù)的成功研發(fā)，對開辟我國烯燃產(chǎn)業(yè)新途徑具有重要意義。回答下列問題：

（1）煤氣化包含一系列化學(xué)反應(yīng)，熱化學(xué)方程式如下：

①C（s）+HQ（g）CO（g）+H2（g）A”1=+131kJ-mo「

②CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）A//2=-41kJmor'

③C（s）+CC）2（g）=2CO（g）AW3=akJmor',則a=。

（2）在一定溫度下，向某剛性容器中充入一定量CO>H?僅發(fā)生反應(yīng)：

CO2（g）+3H2（g）.、CH30H（g）+HQ（g）AW,下列情況表明反應(yīng)已達到平衡狀態(tài)的是（填標(biāo)號）。

A.混合氣體的密度保持不變B.混合氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變

C.混合氣體的總壓強保持不變D.含碳粒子總濃度保持不變

（3）向一密閉容器中充入2moicHQH（g）,發(fā)生反應(yīng)：2CH,OH（g）C2H4（g）+2H2O（g）.。其他條

件不變時，CH30H的平衡轉(zhuǎn)化率隨著溫度（T）、壓強（p）的變化如圖所示：

①Pi（填或"<”）P2，1K時，N點的平衡常數(shù)K=。已知M點、N點時容器的體積分別

為為、0.5Lo

②欲提高CHQH的平衡轉(zhuǎn)化率，可采取的措施是（填一條，下同），欲增大反應(yīng)速率，可采取的措

施是o

（4）一定溫度下，向一恒容密閉容器中投入1.5molCO、3moiH?發(fā)生反應(yīng):

CO(g)+2H2(g).CHQH(g)△”=_9IkJ.mol?。測得反應(yīng)開始時容器內(nèi)壓強為3xl()spa,lOmin后反應(yīng)到

達平衡，平衡時體系壓強降低了lxl()5pa。v(H,)=Pa.min1,該溫度下的平衡常數(shù)勺=Pa2

(K為分壓表示的平衡常數(shù)，分壓=總壓X物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。

【答案】⑴172(2)BC(3)>』減小壓強、降低溫度增大壓強、升高溫度

36

(4)1X1041x10-1°

1

【解析】(1)①C(s)+Hq(g)CO(g)+H2(g)AH,=+131kJmor

②CO(g)+Hq(g).CO2(g)+H2(g)AH2=-41kJmor'根據(jù)蓋斯定律①-②得

l=1

C(s)+CO2(g)=2CO(g)AH,=okJ-mol+131kJ-mor+41kJ-mor'=+172kJ-mol',則a=172。

(2)A.反應(yīng)前后氣體總質(zhì)量不變、容器體積不變，密度是恒量，混合氣體的密度保持不變，反應(yīng)不一定

平衡，故不選A：B.反應(yīng)前后氣體總質(zhì)量不變，反應(yīng)后氣體物質(zhì)的量減少，混合氣體的平均摩爾質(zhì)量是變量，

混合氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變，反應(yīng)一定達到平衡狀態(tài)，故選B；C.反應(yīng)后氣體物質(zhì)的量減少，壓強是

變量，混合氣體的總壓強保持不變，反應(yīng)一定達到平衡狀態(tài)，故選C；D.根據(jù)碳元素守恒，含碳粒子總數(shù)不

變，含碳粒子總濃度保持不變，反應(yīng)不一定平衡，故不選D；選BC。

(3)①增大壓強，2cHQH(g).GHKg)+2Hq(g)平衡逆向移動，CHQH的平衡轉(zhuǎn)化率減小，所以

PI>P2;平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，EK時，N點的平衡常數(shù)與M點相同，根據(jù)M點數(shù)據(jù)

2CH,0H(g),C2H4(g)+2H20(g)

初始(mol/L)2000.25x0.52_1

轉(zhuǎn)化jmol/L)0.50.250.5'T?—=36"

平衡jmo【/L)1.50.250.5

②根據(jù)影響平衡移動的因素，減小壓強、降低溫度平衡正向移動，CH30H的轉(zhuǎn)化率增大；根據(jù)影響反應(yīng)速率的

因素，增大壓強、升高溫度，可增大反應(yīng)速率。(4)一定溫度下，向一恒容密閉容器中投入1.5molCO、3moi應(yīng)

發(fā)生反應(yīng)：CO(g)+2H2(g);=^CH3OH(g)AW=-91kJmorL同溫同體積，壓強比等于物質(zhì)的量比，反應(yīng)

開始時容器內(nèi)壓強為3xl()5pa，lOmin后反應(yīng)到達平衡，平衡時體系壓強降低了IxlO’Pa,

CO(g)+2H2(g).-CH,OH(g)

初始(MPa)IxlO52xl050

轉(zhuǎn)化(mol/L)x2xx

平衡(mol/L)lxlO5-x2X105-2XX

54541

3xl05-2x=2xl0,x=5xlOMPa；V(H2)=lxl0Pa-10min=lxl0Pamin,該溫度下的平衡常數(shù)

Kp=——空絲一-=1x10-'°p-2

5X104X(1X105)-°

2.當(dāng)前，實現(xiàn)碳中和已經(jīng)成為全球的廣泛共識，化學(xué)科學(xué)在此過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

⑴一種將二氧化碳催化合成甲醇的技術(shù)原理為CC)2(g)+3H2(g)*CH,OH(g)+H2O(g)AW。

①一定條件下，將ImolCO?和ImolH2充入某恒溫恒容密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，下列不能說明反應(yīng)達到

平衡狀態(tài)的是(填字母序號)。

A.CO2的消耗速率與CH30H的消耗速率相等

B.CHQH的體積分?jǐn)?shù)保持不變

C.混合氣體的平均密度保持不變

D.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變

②研究溫度對甲醇產(chǎn)率的影響時發(fā)現(xiàn)，在210℃~290℃,保持原料氣中CO2和H?的投料比不變，得到平衡

時甲醇的產(chǎn)率與溫度的關(guān)系如圖所示，則該反應(yīng)的AW0(填“=”">"或“<”)，原因是o

③設(shè)平衡體系中甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為MCHQH)。若控制初始投料比我4=3,使反應(yīng)在不同條件下

達到平衡。測得t=250℃下x(CHQH)~0的關(guān)系和p=5x1O'pa下x(CH,OH)~r的關(guān)系如圖所示，則圖中表示

p=5xlO'Pa下x(CHQH)~/的關(guān)系的曲線是(填“a”或"b”)。當(dāng)x(CHQH)=O/O時，C0?的平衡轉(zhuǎn)

化率a=(保留三位有效數(shù)字)，反應(yīng)條件可能為或。

p/10'Pa

123456789

SJ1

10

O.SO9

(O8

HO.

xoO.O7

)uO.O6

xO.SO5

O4

O.O3

O.S

O2

O1

200210220230240250260270280

(?CO?也可以轉(zhuǎn)化為重要的工業(yè)原料乙烯。已知298K時，相關(guān)物質(zhì)的相對能量如圖所示，則CO?與C2H$

反應(yīng)生成C2H4、CO和氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式為。

100

HJUg)

52

H?(g)

(I0

T

i一

3-100i

)CCKg)

后-200-

盥?242

-286

-300-H2O(I)

CC)2(g)

?400t?393

(3)。2輔助的A1~CO?電池電容量大，能有效利用CO”其工作原理如圖所示。其中，離子液體是優(yōu)良的溶

劑，具有導(dǎo)電性；電池反應(yīng)產(chǎn)物AL(C204b重要的化工原料。此電池的正極區(qū)反應(yīng)式有：6O2+6e=6O；,

,反應(yīng)過程中O?的作用是

禽

含AICI,的國子液體

【答案】⑴D<升高溫度，甲醇的產(chǎn)率降低，說明升高溫度，化學(xué)平衡逆向移動，逆反應(yīng)為吸熱

反應(yīng)，則該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)b33.3%2xlO5Pa,210r9xlO5Pa,280℃

(2)C2H“g)+C02(g)=C2H4(g)+CO(g)+H2O(g)AH=+177kJmoF1

2

(3)6CO2+6O2-3C2O4+6O2正極反應(yīng)的催化劑

【解析】(1)①A.C°2的消耗速率與CH30H的消耗速率相等，則正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達到平衡，A

不選；B.該反應(yīng)為體積減小的反應(yīng)，CHQH的體積分?jǐn)?shù)保持不變，反應(yīng)達到平衡，B不選；C.反應(yīng)前后均

為氣體，且在恒容密閉容器中發(fā)生，混合氣體的平均密度始終保持不變，則不能判斷反應(yīng)達到平衡，C選；D.該

反應(yīng)為體積減小的反應(yīng)，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變，反應(yīng)達到平衡，D不選：②根據(jù)圖示可知：

升高溫度，甲醇的產(chǎn)率降低，說明升高溫度，化學(xué)平衡逆向移動，逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則該反應(yīng)的正反應(yīng)為放

熱反應(yīng)，所以△H<0o③該反應(yīng)正向為放熱反應(yīng)，升高溫度時平衡逆向移動，體系中xCKOH)將減小，因此

圖中對應(yīng)等壓過程的曲線是b；設(shè)起始n(CO2)=lmol,n(H2)=3mol,則

<A(g)+3H2(g);二CH30H(g)+H20(g)

起始(mol)3100

轉(zhuǎn)化(mol)3xXXX

平衡(mol)3-3x1-xXX

當(dāng)平衡時x(CH30H)=0/0時，(3-3x)+(l-x)+x+x',解得x=§mol,平衡時CO2的轉(zhuǎn)化率。=

1,

-mol

---x100%?33.3%_x/rHCH、-()105

1儂)/；由圖可知，滿足平衡時I3UR-U.1U的條件有：2xioPa,210℃或9xl()5pa,280*0；

(2)結(jié)合圖像，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為C2H6(g)+CO2(g)=GH4(g)+CO(g)+H2O(g)AH

=[52+(-110)+(-242)-(-84)-(-393)]kJ-mol^+177kJ-mor1；(3)鋁電極失去電子,則電池的負(fù)極為AL電解質(zhì)為

氯化鋁離子液體，所以A1失電子應(yīng)轉(zhuǎn)化為AU+,鋁電極的電極反應(yīng)為：Al-3e=A13+(或2Al-6e=2A13+)。正極

2

發(fā)生分步反應(yīng)，對應(yīng)的電極反應(yīng)為：6O2+6e-=6O2\6CO2+6O2=3C2O4+6O2.氧氣在第一步被消耗，又在第二

步生成，所以氧氣為正極反應(yīng)的催化劑，將方程式加和得到總反應(yīng)為：2A1+6cO2=Ab(C2O4)3。

3.“碳達峰?碳中和'’是我國社會發(fā)展重大戰(zhàn)略之一，CH,還原CO?是實現(xiàn)“雙碳”經(jīng)濟的有效途徑之一，相

關(guān)的主要反應(yīng)有：

I：CH4(g)+CO2(g).-2CO(g)+2H2(g)AH1=+247Umo「,K|

II：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)AH2=+41kJmor',K2

請回答:

(1)有利于提高co,平衡轉(zhuǎn)化率的條件是o

A.低溫低壓B.低溫高壓C.高溫低壓D.高溫高壓

1

(2)反應(yīng)CH4(g)+3CO?(g),-4CO(g)+2H2O(g)的kJ,moP,K=(用K?K2表示)。

(3)恒壓、750c時，CH&和CO?按物質(zhì)的量之比1：3投料，反應(yīng)經(jīng)如下流程(主要產(chǎn)物已標(biāo)出)可實現(xiàn)CO?高

效轉(zhuǎn)化。

CO+He

①下列說法正確的是。

A.FeQ,可循環(huán)利用，CaO不可循環(huán)利用

B.過程ii,CaO吸收CO,可促使Fe、O4氧化CO的平衡正移

C.過程ii產(chǎn)生的H。最終未被CaO吸收，在過程iii被排出

D.相比于反應(yīng)I,該流程的總反應(yīng)還原ImolCO?需吸收的能量更多

②過程ii平衡后通入He,測得一段時間內(nèi)CO物質(zhì)的量上升，根據(jù)過程皿，結(jié)合平衡移動原理，解釋CO物

質(zhì)的量上升的原因___________。

(4)CH4還原能力(R)可衡量CO?轉(zhuǎn)化效率，R=An(CC>2)/An(CH4)(同一時段內(nèi)CO?與CH4的物質(zhì)的量變

化量之比)。

①常壓下CH4和CO,按物質(zhì)的量之比1:3投料，某一時段內(nèi)CH”和CO?的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化如圖1,請在

圖2中畫出400?1000℃間R的變化趨勢，并標(biāo)明HXXTC時R值.

I

100

%80

、60

踞

^40

舜20

0

0

2004006008001000

4006008001000

溫度/℃溫度/℃

圖I圖2

②催化劑X可提高R值，另一時段內(nèi)CH」轉(zhuǎn)化率、R值隨溫度變化如下表:

￡i

溫度/℃

80002050

轉(zhuǎn)化率/%

.91.50.24.8

R

.6.4.1.8

下列說法不或砸的是

A.R值提高是由于催化劑X選擇性地提高反應(yīng)II的速率

B.溫度越低，含氫產(chǎn)物中H?O占比越高

C.溫度升高，CH」轉(zhuǎn)化率增加，CO?轉(zhuǎn)化率降低，R值減小

D.改變催化劑提高CH。轉(zhuǎn)化率，R值不一定增大

C?）

【答案】（1）C（2）+329通入He,CaCC>3分解平衡正移，導(dǎo)致c（CO）增大,

促進還原平衡正移（）4006008001000

FeC°24溫度/℃C

【解析】（1）反應(yīng)?為氣體體積增大的吸熱反應(yīng)，反應(yīng)n為氣體體積不變的吸熱反應(yīng)，△H>O,升高溫度,

平衡右移，CH4平衡轉(zhuǎn)化率增大；降低壓強，平衡右移，CH,平衡轉(zhuǎn)化率增大，故有利了提高C02平衡轉(zhuǎn)化率

的條件是高溫低壓；答案選C；(2)已知：I：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)AH,=+247kJ

n：CO2(g)+H2(g).CO(g)+H2O(g)AH2=+41kJmor'.K,

根據(jù)蓋斯定律，ft1+11x2得反應(yīng)CH,(g)+3CO2(g).?4CO(g)+2HQ(g)；

故AH=AHI+2A氏=+329?7?0「，K=KIK22.

(3)①A.根據(jù)流程可知，F(xiàn)es?！晦D(zhuǎn)化為Fe,Fe又轉(zhuǎn)化為Fe304,FeQ,可循環(huán)利用；CaCO?受熱分解生

成CaO和co?,CaO乂與cCh反應(yīng)生成CaCCh，CaO也可循環(huán)利用，A錯誤；B.過程ii,CaO吸收CO?使C。?

濃度降低，促進Fes?！毖趸疌O的平衡正移，B正確；C.過程iiCaO吸收而產(chǎn)生的“2。最終未被CaO吸收，

在過程畝被排出，C正確；D.焰變只與起始物質(zhì)的量有關(guān)，與過程無關(guān)，故相比于反應(yīng)I,該流程的總反應(yīng)

eg)

還原ImolCO?需吸收的能量一樣多，口錯誤；答案選BC；②通入He，CaCOs分解平衡正移，導(dǎo)致c(CO)增大，

促進Fe還原C02平衡正移，故過程ii平衡后通入He,測得一段時間內(nèi)CO物質(zhì)的量上升；(4)①根據(jù)圖1可知

1000℃時，取轉(zhuǎn)化率為］00%,即。(出正舊。］,C02轉(zhuǎn)化率為60%,即△n(CO2)=3mo［x60%=1.8mol,故

3

2

R

1

1.8mol°

DA\/A小口\------------4006008001000

R=An(CC>2)/An(CH4)=血0148,故400?1000°。間R的變化趨勢如圖：溫度。②A.R值

提高是由廣催化劑X選擇件地提高反應(yīng)II的速辛.使單位時間內(nèi)反應(yīng)II-I'CO’的轉(zhuǎn)化率增大，An(C°J里大的

倍數(shù)比AMCHJ大，則R提高，A正確；B.根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，溫度越低，轉(zhuǎn)化率越小，而R越大，An(CO2)

增大的倍數(shù)比加(CH)大，含氫產(chǎn)物中H?。占比越高，B正確：C.溫度升高，CH,轉(zhuǎn)化率增加，CO2轉(zhuǎn)化率

也增大，且兩個反應(yīng)中的C°2轉(zhuǎn)化率均增大，增大倍數(shù)多，故R值增大，C不正確；D.改變催化劑使反應(yīng)有

選擇性按反應(yīng)I而提高CH,轉(zhuǎn)化率，若C°2轉(zhuǎn)化率減小，則R值不一定增大，選項D正確；答案選C。

4.乙醇是重要的有機化工原料，可由乙烯氣相直接水合法或電解法制取?；卮鹣铝袉栴}：

I、乙烯氣相直接水合法制乙醇

(1)已知：

①2cH30H(g)=CH30cH3(g)+H2O(g)△H?=-23.9kJ-moL

②2cH30H(g)=C2H4(g)+2H2O(g)AH2=-29.1kJ-mol

③C2H50H(g)=CH30cH3(g)△H3=+50.6kJ-mol-'

則乙烯氣相直接水合反應(yīng)C2H4(g)+H2O(g)=C2H50H值)的4H=。

(2)已知等物質(zhì)的量的C2H4和H20的混合氣體在一定的條件下反應(yīng)，乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關(guān)

系如圖。

①圖中壓強Pl、P2、P3由小到大的順序為o

②乙烯水合制乙醇反應(yīng)在圖中A點(P2=8.1MPa)的平衡常數(shù)Kp=(用平衡分壓代替平衡濃度計算,

分壓=總壓x物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

③若保持其他條件不變，將容器改為恒壓密閉容器，則C2H4的平衡轉(zhuǎn)化率將(填“增大”、“減

小“或“不變")。

II、電解法制乙醇

(3)以鉛蓄電池為電源可將C02轉(zhuǎn)化為乙醇，其原理如圖所示，電極材料均為惰性電極。該電解池陰極上的

電極反應(yīng)式為；每生成0.2mol乙醇，理論上消耗鉛蓄電池中mol硫酸。

鉛蓄電池

乙醇產(chǎn)力(02

質(zhì)子交換膜

0069a+

【答案】(1)-45.4kJ/mol(2)P《P2Vp3(^)增大⑶2CO2+12e+12H=C2H5OH+3H2O2.4

【解析】(1)2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)△W;=-23.9kJ/mol

②2cH30H(g)=C2H4(g)+2H?O(g)△，2=-29.1kJ/mol

③CH3cH20H(g尸CH3OCH3(g)△，3=+50.6kJ/mol

依據(jù)蓋斯定律，將反應(yīng)①-②-③，即得C2H4(g)+H2O(g)=C2H50H(g)的

△H=(-23.9+29.1-50.6)kJ/mol=-45.4kJ/mol。

(2)①在相同溫度下由于乙烯轉(zhuǎn)化率為P/P2Vp3,由C2H4(g)+H2°(g)=C2HQH(g)可知正反應(yīng)為氣體體

積減小的反應(yīng)，所以增大壓強，平衡正向移動，乙烯的轉(zhuǎn)化率提高，因此壓強關(guān)系是P|<P2Vp3；②設(shè)反應(yīng)開始

時C2H4、凡0的物質(zhì)的量均為］mol,A點，。2乩的平衡轉(zhuǎn)化率為20%,則。凡反應(yīng)了02nol,列出三段式：

C2H4(g)+H2O(g)C2H5OH(g)

起始(mol)110

轉(zhuǎn)化(mol)0.20.20.2

平衡(mol)0.80.80.2

0.8mol=4

平衡時，總物質(zhì)的量為0.8mol+08moi+0.2mol=1.8mol,5也的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為1.8mol9,凡°的物質(zhì)的量

0.8mol_40.2mol_1

分?jǐn)?shù)為百前-5,C2H50H的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為L8moi,平衡常數(shù)

p(C,H,OH)6P299s

K°=J12J)=9=——=---------=o069(MPa)

P

P(C2H4)P(H,O)4px4p16P216X8.1')

9292③正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，平衡

時，與恒容容器相比，恒壓密閉容器壓強更大，反應(yīng)正向進行程度更大，C2H4的平衡轉(zhuǎn)化率更高；(3)由圖可

知，與鉛蓄電池a相連的電極為電解池的陰極，CCh在陰極得電子轉(zhuǎn)化為乙醇，電極反應(yīng)式為

+

2CO2+12e+12H=C2H5OH+3H2O：由電極反應(yīng)式可知，每生成0.2mol乙醇，轉(zhuǎn)移2.4mol電子，鉛蓄電池的總

反應(yīng)方程式為Pb+PbCh+2H2so4=2PbSO4+2H2O,轉(zhuǎn)移2.4mol電子，理論上反應(yīng)消耗2.4mol硫酸。

5.我國提出2060年前實現(xiàn)碳中和，為有效降低大氣CCh中的含量，以CO2為原料制備甲烷、戊烷、甲

醇等能源物質(zhì)具有較好的發(fā)展前景。C02在固體催化劑表面加氫合成甲烷過程中發(fā)生如下反應(yīng)：

1

I.主反應(yīng)：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)AH,=-156.9kJ-mol

1

II.副反應(yīng)：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)AH2=+41.1kJ.moP

1

⑴已知：III.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)AH3=-395.6kJ-moP

IV.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)AH4=?

(2)CO2加氫合成甲烷時，通?？刂茰囟葹?00℃左右，其可能的原因為。

A.反應(yīng)速率快B.平衡轉(zhuǎn)化率高

C.催化劑活性高D.主反應(yīng)催化劑選擇性好

(3)500℃時，向1L恒容密閉容器中充入4moicCh和12molH2,初始壓強為p.20min時主、副反

應(yīng)都達到平衡狀態(tài)，測得c(H2O)=5molL>,體系壓強為3/4p,則0~20min內(nèi)v(CHQ=,平衡

CH平衡濃聲

時CFU選擇性=(CH4選擇性X100%,計算保留三位有效數(shù)字)。

(4)以CO2催化加氫合成的甲醇為原料，在催化劑作用下可以制取丙烯，反應(yīng)的化學(xué)方程式為3cH30H(g)

*C3H6(g)+3H2O(g)。該反應(yīng)的Arrhenius經(jīng)驗公式的實驗數(shù)據(jù)如圖中曲線a所示，已知Arhenius經(jīng)驗公

FA

式Rink=早+C,(Ea為活化能，k為速率常數(shù)，R和C為常數(shù))。當(dāng)改變外界條件時，實驗數(shù)據(jù)如圖中的曲

線b所示，則實驗可能改變的外界條件是。

bJ、

\(3.280)

(3.3,1.6)\

—xltP/tK,1)

【答案】⑴(2)ACD(3)O.lmolL'min166.7%

(5)使用更高效的催化劑或增大催化劑的比表面積

［解析】(1)根據(jù)蓋斯定律IHx2-I得到IV,則△H4=_395.6kJ-molTx2-(-156.9kJ-mo『)=_634.3kJ-mo「［

(2)CCh加氫合成甲烷時，也有副產(chǎn)物發(fā)生，主反應(yīng)是放熱反應(yīng)，副反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，通常控制溫度為500c

左右，此時催化劑的活性高，反應(yīng)速率快，由于有副反應(yīng)發(fā)生，因此應(yīng)是主反應(yīng)催化劑選擇性好，而溫度高，

對副反應(yīng)平衡正向移動，對主反應(yīng)平衡逆向移動；故答案為：ACD。(3)500℃時，向1L恒容密閉容器中充入

4moice)2和12molH%初始壓強為p,20min時主、副反應(yīng)都達到平衡狀態(tài)，測得?乩。)=5moi體系壓強

CO2(g)+4H2(g)噂?>CH4(g)+2H2O(g)

開始4mol12mol00

轉(zhuǎn)化

3xmol4xmolxmol2xmol

為-4p。,建立三段式平衡(4一Ml(12-4x)molxmol2xmol

CO2(g)+H2(g)晦為CO(g)+H2O(g)

開始(4-x)mol(12-4x)mol02xmol

轉(zhuǎn)化ymolymolymolymol

平衡(4-x-y)mol(12-4x-y)molymol(2x+y)moJ

，2x+y=5,根據(jù)物質(zhì)的量之比等于壓強之比得到

3

16-2x4P,3An2mol...,

V(CH)=-------=---------------=0.1molLmin「口

16P,解得x=2,y=1,則()~20min內(nèi)4V-AtlLx20min,平衡時選

—x100%?66.7%

擇性1+2：(4)當(dāng)改變外界條件時，實驗數(shù)據(jù)如圖中的曲線b所示，斜率降低，說明活化能降低,

則實驗可能改變的外界條件是使用更高效的催化劑或增大催化劑的比表面積；故答案為：使用更高效的催化劑

或增大催化劑的比表面積。

6.比02是重要的化學(xué)試劑，在實驗室和實際生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。

L意醒法是工業(yè)上合成HQ?的主要方法，意醒法的反應(yīng)過程如下。

循環(huán)再生

I

00H丫2cH3

2cH3通入Hz個"2cH3通人03萃取一*

1反應(yīng)a反應(yīng)b0

VgJH—"氏。2水溶液

(1)已知：2H2值)+02值)=2凡0(1)AW,=-572kJmor'

2H2O2(1)=2H2O(1)+O2(g)A//2=-196kJmor'

1

慈醍法生產(chǎn)H2o2總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式H2(g)+O2(g)=H2O2(1)AH,=kJ.mor

(2)反應(yīng)a的反應(yīng)類型為.

(3)向反應(yīng)b后的溶液可以加入蒸儲水為萃取劑，分析蒸儲水能做萃取劑的原因。

IL我國科學(xué)家設(shè)計如下圖所示的光電催化體系，該體系利用雙極膜既能將SO2轉(zhuǎn)化為SOj所釋放的化學(xué)能

用于驅(qū)動陰極H。?的高效生成，同時還可以實現(xiàn)煙氣脫SO.

(5)理論上每生成1.5molHQ2，可以實現(xiàn)煙氣脫SO2的物質(zhì)的量為moL

HL測定H2O2含量:

(6)取所得H2。?水溶液amL,用cmol-LKMiiOa酸性溶液滴定，消耗KMnO』酸性溶液vmL。已知：MnO4

的還原產(chǎn)物是Mn,+。

①KMnO4酸性溶液與H2O2反應(yīng)的離子方程式為。

1

②所得H2O2水溶液中H2O2的物質(zhì)的量濃度為mol-L-0

CH2cH3

【答案】(1)-188⑵還原反應(yīng)(3)°為有機物和水不互溶，且H2°2易溶于水

5cv

SOi+2+

(4)4OH+SO2-2e=+2H2O(5)1.5(6)2MnO4+5H2O2+6H=2Mn+5O2T+8H2O2a

【分析】II該裝置為電解池，左側(cè)電極為S°2轉(zhuǎn)化為的過程，S元素化合價升高，失電子，做陽極，

與直流電源正極相連，陽極的電極反應(yīng)式為40H-+SO2-2e-=S°j+2H2O;右側(cè)是陰極，與直流電源負(fù)極相連,

該極為氧氣得電子的還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化為過氧化氫的過程，陰極的電極反應(yīng)式為2H++O2+2e-=H2Ch。

【解析】⑴給熱化學(xué)方程式編號：①2H2(g)+O2(g)=2Hq(l)△Y=-572kJ-mo「，②

1

2H2O2(1)=2H2O(1)+O2(g)\H2=-196kJ-mol'

③H2(g)+O2(g)=HQ2(l)AH,

1AH3=-(AH,-AH,)=-188kJmor'

根據(jù)蓋斯定律可知，③=2(①-②)，則-2；

OyO

(2)由反應(yīng)a可知，0中酮瘦基被氫氣還原為羥基，該反應(yīng)為還原反應(yīng)；

(3)萃取劑選擇的原則是：萃取劑與原溶劑互不相溶；萃取劑與原溶液中任一組分都不發(fā)生反應(yīng)；被提取

OCO

物質(zhì)在萃取劑中的溶解度要大于它在原溶劑中的溶解度。。為有機物和水不互溶，且

OQO2cH3

凡°2易溶于水，而在。中溶解度較小，因此可用蒸儲水做萃取劑；(4)左側(cè)電極為S02

轉(zhuǎn)化為S°：的過程，S元素化合價升高，失電子，做陽極，電極反應(yīng)式為4OH+SO2-2e-=S°：+2H9；(5)

根據(jù)分析，該反應(yīng)總反應(yīng)為20口+$02+02=$°；+氏02，則每生成1$11[1。舊202,消耗i.5molSO2,即實現(xiàn)

煙氣脫S°2的物質(zhì)的量為1.5mol；(6)①KMnCU酸性溶液與H2O2反應(yīng)即KMnCU將H2O2氧化為。2，臼身

+2+

被還原為Mn”,故該反應(yīng)的離子方程式是2MnO」+5H2O2+6H=2Mn+5O2T+8H2O：②根據(jù)上述反應(yīng)

<<—cvxl0-3mol

——cvx1O_1—=2---------------

式可知,n(H2O2)=2n(MnO4-)=2mol,所得H2O2水溶液中H2O2的物質(zhì)的量濃度是卜axlO'L

5cv

=2ainol-L-1,

7.我國明確提出“碳達峰”與“碳中和”研究二氧化碳的回收對這一宏偉目標(biāo)的實現(xiàn)具有現(xiàn)實意義。

(1)已知:CH4(g),C(s)+2H2(g)AH=+75.0kJ-mor'

CO2(g)+H2(g)—CO(g)+H2O(g)△H2=+41.0kJmor'

CO(g)+H,(g)C(s)+H2O(g)AH=-131.0kJ-mor'

則反應(yīng)I：CO2(g)+CH4(g)2co(g)+2H?(g)的AH=

(2)若在一密閉容器中通入ImoICO?和ImolCH」，一定條件下發(fā)生反應(yīng)I,測得CH4的平衡轉(zhuǎn)化率、溫度及

壓強的關(guān)系如圖所示：

/

<

3

/

相

務(wù)

G

TI

UH

溫度y

①下列描述能說明該反應(yīng)處于化學(xué)平衡狀態(tài)的是(填標(biāo)號)。

A.CO的體積分?jǐn)?shù)保持不變

B.容器內(nèi)混合氣體的總質(zhì)量保持不變

C-V(H2)=2V(CH4)

D.容器內(nèi)混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變

②圖中Pi、P2、Pj、Pa,壓強最小的是,判斷理由是

③已知v正(CO)=1.28xl(f2p(CHjp(COj(kPa-sT),p(CH4)、P(CO。表各組分的(分壓份壓=總壓x物

質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。當(dāng)P4=360kPa時，a點v正(CO?)=kPa.s-1,此時平衡常數(shù)J=(列出計算式即可,

用平衡分壓代替平衡濃度計算)。

(3)EleyRideal的反應(yīng)機理認(rèn)為CO?和CH」重整的反應(yīng)歷程如圖所示。

【答案】(l)+247.0kJ-mo「(2)ADp(該反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng)，壓強減小有利于平衡正向移

1601

kPa2

2

動，CPU的轉(zhuǎn)化率增大2.5620(3)反應(yīng)①

［解析］(1)根據(jù)①CHMg)-C(s)+2H2(g)△H)=+75.0kJmo|-1

②82(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H2=+41.0kJmoll

③CO(g)+H2(g)-C(s)+H2O(g)△H3=-131.0kJmor',由蓋斯定律①+②-③得反應(yīng)I：CO2(g)+CH4(g)-

111

2CO(g)+2H2(g),所以△H=AHI+AH2-AH3=+75.0kJ-mor+41.0kJmol'-(-131.0kJmol-)=+247.0kJmor?

⑶對于反應(yīng)I：C°2(g)+CH」(g).2co(g)+2H?(g)：①兒CO的體積分?jǐn)?shù)保持不變，說明CO的

物質(zhì)的量濃度保持不變，說明反應(yīng)達到平衡，故A符合題意；B.根據(jù)質(zhì)量守恒，無論反應(yīng)是否達到平衡容器

內(nèi)混合氣體的總質(zhì)量都保持不變，不能作為平衡的判據(jù)，故B不符合題意；C.表達式v(H?)=2v(CHQ未說明

正逆反應(yīng)速率，不能作為平衡的判據(jù)，故C不符合題意；D.該反應(yīng)前后混合氣體的總質(zhì)量不變，總物質(zhì)的量

發(fā)生改變，當(dāng)容器內(nèi)混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變時，說明總物質(zhì)的量不變，說明反應(yīng)達到平衡，故

D符合題意；故答案為；AD。②圖中口、P2、P3、P4.壓強最小的是pi，理由是該反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng)，

壓強減小有利于平衡正向移動，CH&的轉(zhuǎn)化率增大，在保持穩(wěn)定較低且恒定的條件下，pi對應(yīng)的壓強甲烷的平

衡轉(zhuǎn)化率最高，所以門最小。

+C0k2C0+2H

CH422

起始(mol)1100

轉(zhuǎn)化(mol)0.80.81.61.6

③由三段式得平衡°-20.21.6L6,平衡時總物質(zhì)的量為

09o2

p(CII4)=360kPax—二20kPap(C02)=360kPax—=20kPa

n=(0.2+0.2+1.6+1.6)mol=3.6mol,3.6,3.6,

p(CO)=360kPaX—=160kPap(II2)=360kPax—=160kPa

3-6,3.6,v,I(CO)=1.28X!0-2X20X20(kPa-sl)=5.12kPa-sl,

224

1叱P(CO)P(H2)(160kPa)-x(160kPaV1602

P==

%(CO2)=5%(CO)=256kpasLP(CH4)P(Co")-2OkPax2OkPa—=喬卜”

(3)由圖知反應(yīng)①的活化能大于反應(yīng)②的活化能，說明反應(yīng)①的速率較小，所以反應(yīng)①是該重整反應(yīng)的決

速步驟。

8.二氧化碳的綜合利用是實現(xiàn)碳達峰、碳中和的關(guān)鍵。

I.利用COz和H?合成甲醇，涉及的主要反應(yīng)如下：

1

已知：a.CO2(g)+3H,(g)一CH3OH(g)+H2O(g)AH,=-49.5kJ-moP

b.CO(g)+2H2(g)-CH3OH(g)AW2=-90.4kJ-mor'

c.CO2(g)+H2(g).?CO(g)+H2O(g)AW3

⑴計算A&=o

(2)一定條件下，向密閉容器中充入物質(zhì)的量之比為1：3的CO?和H?發(fā)生上述反應(yīng)，使用不同催化劑經(jīng)相

同反應(yīng)時間，CO,的轉(zhuǎn)化率和甲醉的選擇性隨溫度的變化如圖所示：

如J

H0k

6<

50

40

si

甲醇的選擇性=〃(CO/2；(+CH”(,COH：)OH)xl00%

①210-270℃間，在甲醇的選擇性上，催化效果較好的是。

②210-270℃間，催化劑2條件下COa的轉(zhuǎn)化率隨溫度的升高而增大，可能原因為。

H.工業(yè)上用COa和NH’通過如下反應(yīng)合成尿素[CO(NHJ]：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(