高考二輪復(fù)習(xí)化學(xué)課件（新高考新教材）大題突破練（3）化學(xué)反應(yīng)原理綜合題

大題突破練(三)化學(xué)反應(yīng)原理綜合題1234561.(2023·遼寧沈陽(yáng)一模)氫氣作為一種清潔能源,一直是能源研究的熱點(diǎn),水煤氣變換反應(yīng)可用于大規(guī)模制H2,反應(yīng)原理如下:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

ΔH=-41.2kJ·mol-1。(1)根據(jù)下表中提供的數(shù)據(jù),計(jì)算x=

kJ·mol-1。

化學(xué)鍵C=OC≡O(shè)O—HH—H鍵能/(kJ·mol-1)803x463436(2)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其他條件不變,在體系中投入一定量CaO可以增大H2的體積分?jǐn)?shù),從化學(xué)平衡的角度解釋原因:

。1074.8CaO與生成物CO2反應(yīng),生成物濃度減小,平衡正向移動(dòng),氫氣的體積分?jǐn)?shù)增大123456(3)某溫度下,在一恒容密閉容器中充入CO和H2O[n(CO)∶n(H2O)=1∶1.5],加入催化劑使其發(fā)生上述反應(yīng)(忽略其他副反應(yīng)),測(cè)得該反應(yīng)中初始?jí)簭?qiáng)為p0,分壓如圖甲所示(t時(shí)刻前,H2O的分壓未給出),則A點(diǎn)坐標(biāo)為(t,

)、平衡常數(shù)Kp=

。

甲

0.5123456乙

30.0123456(5)儲(chǔ)氫合金能有效解決氫氣的貯存和運(yùn)輸問題。某儲(chǔ)氫合金的結(jié)構(gòu)屬六方晶系,晶體結(jié)構(gòu)及俯視圖分別如圖(a)、(b)所示。已知a、b兩點(diǎn)的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)分別為,則c點(diǎn)坐標(biāo)為

。X射線衍射測(cè)定兩晶面間距為dpm(見圖b),高為cpm,設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為NA,該晶體的摩爾質(zhì)量為Mg·mol-1,則密度為

g·cm-3。(列出表達(dá)式)

123456解析

(2)其他條件不變,在體系中投入一定量CaO,CaO與生成物CO2反應(yīng)生成CaCO3,生成物濃度減小,平衡正向移動(dòng),氫氣的體積分?jǐn)?shù)增大。123456123456+41.2123456(2)一定條件下,向容積為VL的密閉容器中通入CH4、CO2各1.0mol及少量O2,測(cè)得不同溫度下反應(yīng)平衡時(shí)各產(chǎn)物產(chǎn)量如圖所示。①圖中a和c分別代表產(chǎn)生

和

。由圖中信息判斷900K后產(chǎn)生H2O的主要反應(yīng)并說明理由

。

H2H2O

由圖知900K后隨溫度升高n(H2O)減小,說明升溫平衡移動(dòng)方向?yàn)槲鼰岱较?應(yīng)該是n(H2O)減小方向,逆反應(yīng)吸熱的反應(yīng)④(H2+O2

══H2O)為主要反應(yīng)②1100K平衡時(shí),CH4與CO2的轉(zhuǎn)化率分別為95%和90%,體系內(nèi)剩余nmolO2,反應(yīng)③的平衡常數(shù)K=

(寫出計(jì)算式)。

③密閉恒容條件下,反應(yīng)②達(dá)到平衡的標(biāo)志是

(填字母)。

A.每消耗1molCO2的同時(shí)消耗1molH2B.CO的分壓不再發(fā)生變化C.氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量不再發(fā)生變化D.氣體密度不再發(fā)生變化BE123456123456Ⅱ.將CH4與一種產(chǎn)生溫室效應(yīng)的氣體利用電解裝置進(jìn)行耦合轉(zhuǎn)化,原理示意如圖。(3)電池工作時(shí),O2-向電極

移動(dòng)。

(4)若消耗CH4和產(chǎn)生溫室效應(yīng)氣體的體積比為3∶2,則生成乙烷和乙烯的體積比為

。

B2∶1123456解析

(1)反應(yīng)

O2(g)+H2(g)══H2O(g)為反應(yīng)④,由蓋斯定律反應(yīng)②=①-③+④,故ΔH2=ΔH1-ΔH3+ΔH4=(247.4+35.6-241.8)

kJ·mol-1=+41.2

kJ·mol-1。(2)①由反應(yīng)①②③可知,反應(yīng)產(chǎn)物有CO、H2和H2O,生成的H2會(huì)在反應(yīng)②中與CO2反應(yīng)生成CO,CO的產(chǎn)量高于H2,故a曲線表示產(chǎn)物H2,b曲線表示CO,c曲線表示H2O;反應(yīng)②是吸熱反應(yīng),升高溫度,有利于反應(yīng)正向進(jìn)行,H2O的含量增大,但反應(yīng)④

O2(g)+H2(g)══H2O(g)為放熱反應(yīng),升高溫度,不利于反應(yīng)正向進(jìn)行,H2O的含量減小,由圖知900

K后H2O的含量減小,說明此時(shí)以H2O的含量減小的反應(yīng)為主,故900

K后,生成H2O的主要反應(yīng)為反應(yīng)④。123456123456(3)產(chǎn)生溫室效應(yīng)的氣體為CO2,且其在電極A上發(fā)生的反應(yīng)為CO2+2e-══CO+O2-,故電極A為電解池陰極,電極B為電解池陽(yáng)極。電池工作時(shí),O2-產(chǎn)生于電極A消耗于電極B,故O2-向電解池陽(yáng)極即電極B移動(dòng)。(4)若消耗CH4和產(chǎn)生CO2的體積比為3∶2,根據(jù)阿伏加德羅定律,同溫同壓下,氣體體積比等于物質(zhì)的量之比,可令CH4和CO2物質(zhì)的量分別為3

mol和2

mol,乙烷和乙烯物質(zhì)的量分別為x、y,再根據(jù)得失電子守恒,電極A:2

mol

CO2~4

mol

e-,電極B:3

mol

CH4+4

mol

e-―→yC2H4+xC2H6,可得方程組123456-49.0Cu/ZnO*+H2══Cu/Zn*+H2O

123456③第二步反應(yīng)幾乎不影響總反應(yīng)達(dá)到平衡所用的時(shí)間,由此推知以下能正確表示Cu/ZnO催化CO2和H2合成甲醇反應(yīng)過程的示意圖為

(填字母)。c123456(2)工業(yè)上用CO2和H2催化合成甲醇存在如下反應(yīng):主反應(yīng)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

ΔH<0副反應(yīng)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)

ΔH>0一定條件下,在裝有催化劑的密閉容器中投入a

molCO2和3amolH2,發(fā)生上述合成反應(yīng)。①在相同時(shí)間內(nèi),測(cè)得甲醇產(chǎn)率與溫度的關(guān)系如圖所示。圖中490K之后,甲醇的產(chǎn)率隨溫度的升高而減小的原因可能是

。

升高溫度,主反應(yīng)平衡逆向移動(dòng),甲醇產(chǎn)率降低;催化劑活性降低或副反應(yīng)更易進(jìn)行

123456②某溫度下,達(dá)平衡時(shí)容器中CH3OH的物質(zhì)的量為cmol,CO的物質(zhì)的量為dmol。則此條件下CO2的轉(zhuǎn)化率為

(列式表示,下同);此條件下副反應(yīng)的平衡常數(shù)為

。

③關(guān)于主反應(yīng)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

ΔH<0,已知該反應(yīng)的v(正)=k正·c(CO2)·c3(H2),v(逆)=k逆·c(CH3OH)·c(H2O)(k正、k逆分別為正、逆向反應(yīng)速率常數(shù))。該反應(yīng)的

隨溫度變化的曲線如圖所示,則

表示

隨溫度變化的曲線。

m123456③第一步反應(yīng)吸熱,第二步反應(yīng)放熱,可排除b、d選項(xiàng),又由于第二步反應(yīng)幾乎不影響總反應(yīng)達(dá)到平衡所用的時(shí)間,第二步速率快,反應(yīng)活化能低于第一步,則c正確。123456(2)①由圖像可知,490

K之前,溫度升高,反應(yīng)速率加快,甲醇產(chǎn)率增大,在490

K時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡,此時(shí)甲醇產(chǎn)率達(dá)最高值,繼續(xù)升高溫度,主反應(yīng)平衡逆向移動(dòng),另外隨溫度升高催化劑活性降低或副反應(yīng)更易進(jìn)行,使得甲醇產(chǎn)率降低;②根據(jù)題意可列三段式,注意主反應(yīng)各物質(zhì)的末態(tài)量作為副反應(yīng)對(duì)應(yīng)物質(zhì)的起始量,已知量為CO2、H2的起始物質(zhì)的量、CH3OH、CO的末態(tài)物質(zhì)的量:123456

CO2+3H2 CH3OH+H2On0

a

3a

0

0Δn

-c

-3c

+c

+cnt

a-c

3(a-c)

c

c

CO2

+

H2

CO

+

H2On0

a-c

3(a-c)

0

cΔn

-d

-d

+d

+dnt

a-c-d

3(a-c)-d

d

c+d1234561234564.(2023·湖北十堰二模)氮及其化合物一直為環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。(1)廢水中的NH3可通過硝化作用消除,已知:則NH3通過硝化作用轉(zhuǎn)化為

的熱化學(xué)方程式為

。

NH3(g)+2O2(g)══

(aq)+H+(aq)+H2O(l)

ΔH=-346.69kJ·mol-1123456C6H12O6+6H2O-24e-══6CO2↑+24H+67.2123456(3)汽車尾氣中的CO、NO等氣體可在催化劑表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)進(jìn)行消除,主要原理如下:2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)

ΔH<0,某小組模擬該反應(yīng),在1L恒容密閉容器內(nèi)將氣體總物質(zhì)的量為6mol的CO和NO以不同的物質(zhì)的量比

進(jìn)行反應(yīng)。①平衡時(shí)某反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率與物質(zhì)的量比及溫度的關(guān)系如圖,縱坐標(biāo)表示

的轉(zhuǎn)化率,T1和T2關(guān)系為T1

(填“>”“<”或“=”)T2,圖中A、B、C三點(diǎn)對(duì)應(yīng)反應(yīng)速率v(NO)正最大的是

點(diǎn)。

NO>B123456②若該反應(yīng)在絕熱、恒容的密閉體系中進(jìn)行,下列示意圖正確且能說明反應(yīng)在進(jìn)行到t1時(shí)刻達(dá)到平衡狀態(tài)的是

。

③已知:壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp含義為在平衡體系中用氣體物質(zhì)的分壓(pⅰ=p總×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))代替濃度,計(jì)算得到的平衡常數(shù)。若容器內(nèi)起始?jí)簭?qiáng)為p0,則C點(diǎn)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)

。

Ⅱ、Ⅲ

123456123456123456

2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)起始量/mol

4

2

0

0轉(zhuǎn)化量/mol

1.6

1.6

1.6

0.8平衡量/mol

2.4

0.4

1.6

0.81234565.(2023·湖北教研聯(lián)盟聯(lián)考)將CO2轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳酸酯CH3OCOOCH3(g)(DMC),可有效減少碳排放。CO2轉(zhuǎn)化為DMC的總反應(yīng)為3CO2(g)+6H2(g)CH3OCOOCH3(g)+3H2O(g)

K總,可通過Ⅰ、Ⅱ兩步反應(yīng)完成:Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

K1Ⅱ.CO2(g)+2CH3OH(g)CH3OCOOCH3(g)+H2O(g)

K2請(qǐng)回答下列問題:(1)有機(jī)碳酸酯CH3OCOOCH3中碳原子的雜化方式為

,1molCH3OH中含有的σ鍵數(shù)目為

NA。

sp2、sp35123456(2)反應(yīng)Ⅱ的反應(yīng)機(jī)理如圖1所示,其中催化劑參與催化循環(huán)和脫水循環(huán)。

圖1①該反應(yīng)的催化劑是

,該物質(zhì)還有另一個(gè)作用——提高DMC的平衡產(chǎn)率,結(jié)合反應(yīng)機(jī)理圖分析其中的原因:___________________

。催化劑的中間產(chǎn)物使產(chǎn)物水離開反應(yīng)體系,促使平衡正向移動(dòng),提高反應(yīng)Ⅱ中DMC的平衡產(chǎn)率123456②將物質(zhì)的量之比為1∶2的CO2和CH3OH的混合氣體以相同流速通過兩種不同的催化劑a、b,僅發(fā)生反應(yīng)Ⅱ。相同時(shí)間內(nèi)CO2的轉(zhuǎn)化率如圖2所示。圖2M點(diǎn)

(填“是”或“不是”)對(duì)應(yīng)溫度下的CO2的平衡轉(zhuǎn)化率,原因是

。

不是

催化劑不改變反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率,相同溫度下,催化劑b對(duì)應(yīng)的CO2的轉(zhuǎn)化率比M點(diǎn)高,說明M點(diǎn)未達(dá)到平衡123456(3)一定溫度范圍內(nèi)lgK-T的線性關(guān)系如圖3。①對(duì)于反應(yīng)Ⅱ,活化能E正

(填“>”或“<”)E逆。

②K總=K2時(shí),該溫度下K1=

。某溫度下,在5L恒容密閉容器中充入5molCO2和10molH2,發(fā)生反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ,反應(yīng)經(jīng)10min達(dá)到平衡,此時(shí)n(CH3OCOOCH3)=1mol,n(CH3OH)=1mol,則K2=

。

圖3<120123456解析

(1)有機(jī)碳酸酯CH3OCOOCH3中含有甲基和碳氧雙鍵,碳原子的雜化方式為sp2、sp3,CH3OH中只含有單鍵,則1

mol

CH3OH中含有5

mol

σ鍵,其數(shù)目為5NA。(2)①由圖可知,

在反應(yīng)過程中先消耗再生成參與第一步反應(yīng),是催化劑;該物質(zhì)還有另一個(gè)作用——提高DMC的平衡產(chǎn)率,原因是:催化劑的中間產(chǎn)物使產(chǎn)物水離開反應(yīng)體系,促使平衡正向移動(dòng),提高反應(yīng)Ⅱ中DMC的平衡產(chǎn)率;②催化劑不改變反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率,相同溫度下,催化劑b對(duì)應(yīng)CO2的轉(zhuǎn)化率比M點(diǎn)高,說明M點(diǎn)未達(dá)到平衡,M點(diǎn)不是對(duì)應(yīng)溫度下CO2的平衡轉(zhuǎn)化率。123456(3)①由圖3可知,升高溫度,K2減小,說明平衡逆向移動(dòng),則反應(yīng)Ⅱ是放熱反應(yīng),則活化能E正<E逆;②由蓋斯定律可知,Ⅰ×2+Ⅱ可得總反應(yīng)3CO2(g)+6H2(g)CH3OCOOCH3(g)+3H2O(g)

K總,則K總=K2,K總=K2時(shí),該溫度下K1=1,在5

L恒容密閉容器中充入5

mol

CO2和10

mol

H2,發(fā)生反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ,反應(yīng)經(jīng)10

min達(dá)到平衡,此時(shí)n(CH3OCOOCH3)=1

mol,n(CH3OH)=1

mol,根據(jù)已知條件列出“三段式”:

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)起始/(mol·L-1)

1

2

0

0轉(zhuǎn)化/(mol·L-1)

x

3x

x

x平衡/(mol·L-1)

1-x

2-3x

x

x123456

CO2(g)+2CH3OH(g)CH3OCOOCH3(g)+H2O(g)1234566.(2023·山西大同二模)隨著時(shí)代的進(jìn)步,人類對(duì)能源的需求量與日俱增,我國(guó)全球首套焦?fàn)t氣化學(xué)合成法生產(chǎn)無(wú)水乙醇的工業(yè)示范項(xiàng)目打通全流程,項(xiàng)目投產(chǎn)成功。(1)3CO(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+CH3OH(g)+H2O(g)

ΔH=

(用含ΔH1、ΔH2、ΔH3的代數(shù)式表示)。

已知:ⅰ.2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)

ΔH1ⅱ.CH3OCH3(g)+CO(g) CH3COOCH3(g)

ΔH2ⅲ.CH3COOCH3(g)+2H2(g) CH3CH2OH(g)+CH3OH(g)

ΔH3ΔH1+ΔH2+ΔH3

123456在恒溫恒容密閉容器中充入3molCO(g)和7molH2(g)僅發(fā)生反應(yīng)3CO(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+CH3OH(g)+H2O(g),下列敘述正確的是

(填字母)。

A.混合氣體總壓強(qiáng)不隨時(shí)間變化時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)B.反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),CH3CH2OH體積分?jǐn)?shù)可能為25%C.反應(yīng)達(dá)到平衡后,再充入少量CO,CO的平衡轉(zhuǎn)化率增大D.反應(yīng)達(dá)到平衡后,再加入高效催化劑,乙醇產(chǎn)率保持不變AD123456(2)醋酸酯加氫制乙醇是一個(gè)乙?；a(chǎn)物制備乙醇的路線。①醋酸酯加氫的催化效能如表所示:實(shí)驗(yàn)組催化劑原料反應(yīng)條件反應(yīng)性能轉(zhuǎn)化率/%選擇性/%1Cu/SiO2醋酸甲酯1902896.199.02Cu-Cr醋酸乙酯2502.8接近完全93.83Cu/ZnO醋酸乙酯18515699.04Cu/SiO2醋酸乙酯2804.094.696.6上述實(shí)驗(yàn)中,催化效能最好的為實(shí)驗(yàn)

(填序號(hào)),與之對(duì)比,實(shí)驗(yàn)3中,醋酸酯平衡轉(zhuǎn)化率較低的主要原因可能是

(從表中所給條件的角度分析)。1壓強(qiáng)太小,不利于平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)

123456②醋酸甲酯加氫歷程一般認(rèn)為可分為如下步驟(*代表催化劑位點(diǎn),已知:CH3CO*+H·―→CH3CHO):a.CH3COOCH3―→CH3CO·+CH3O·b.CH3CO·+*―→CH3CO*(慢)c.CH3O·+*―→CH3O*(快)d.CH3CO*+3H·―→CH3CH2OHe.CH3O*+H·―→CH3OH……其中,在b和c的步驟中,活化能較小的是

(填標(biāo)號(hào),下同),控制總反應(yīng)速率的步驟是

,分析上述步驟,副產(chǎn)物除CH3OH外,還可能有

(寫一種即可)。

cbCH3CHO123456(3)甲醇也是新能源的重要組成部分。以CO2、H2為原料合成CH3OH涉及的反應(yīng)如下:ⅳ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

ΔH4<0ⅴ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)

ΔH5>0ⅵ.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

ΔH6<0在不同壓強(qiáng)下、按照n(CO2)∶n(H2)=1∶3進(jìn)行投料,在容器中發(fā)生上述3個(gè)反應(yīng),平衡時(shí),CO和CH3OH在含碳產(chǎn)物(即CH3OH和CO)中物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)及CO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如圖,壓強(qiáng)p1、p2、p3由大到小的順序?yàn)?/p>

,曲線

(填“m”或“n”)代表CH3OH在含碳產(chǎn)物中物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),在T1

℃下,壓強(qiáng)為p3時(shí),反應(yīng)ⅴ的濃度平衡常數(shù)Kc=

(填含α的表達(dá)式)。

123456p1>p2>p3m123456解析

(1)由蓋斯定律可知,反應(yīng)ⅰ+ⅱ+?？傻梅磻?yīng)3CO(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+CH3OH(g)+H2O(g),則反應(yīng)的ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3;該反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng),反應(yīng)中氣體壓強(qiáng)減小,則混合氣體總壓強(qiáng)不隨時(shí)間變化時(shí),說明正逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),A正確;若CO完全反應(yīng),由方程式可知,反應(yīng)后氫氣、甲醇、乙醇、水蒸氣的物質(zhì)的量都為1

mol,甲醇的體積分?jǐn)?shù)可能為25%,