2025屆高考化學二輪復習：化學反應原理綜合（含解析）

專題三十化學反應原理綜合

典例分析

【考查方式】

熱化學與能量變化

反應熱的計算：運用蓋斯定律，通過已知反應的熱效應來計算目標反應的反應熱。要求考生

能根據方程式的加減、系數變化等正確處理反應熱的數值，如給定多個熱化學方程式，讓考

生通過組合計算出特定反應的.

熱化學方程式的書寫與正誤判斷：根據反應的吸放熱情況、物質的狀態(tài)、反應條件等準確書

寫熱化學方程式，并判斷所給熱化學方程式的正誤，包括物質的聚集狀態(tài)標注是否正確、的

數值與化學計量數是否對應等.

能量圖像的分析：考查對反應過程中能量變化圖像的理解，如反應物和生成物的總能量相對

大小、活化能的含義、催化劑對反應熱和活化能的影響等，通過圖像分析反應的熱效應、反

應速率等信息.

化學反應速率與化學平衡

化學反應速率的計算與影響因素：根據給定的濃度變化、時間等數據計算化學反應速率，或

分析溫度、濃度、壓強、催化劑等因素對反應速率的影響，并能運用有效碰撞理論等進行解

釋。例如，判斷改變某一條件后反應速率的變化情況，或根據反應速率的變化推測可能改變

的條件.

化學平衡狀態(tài)的判斷：依據化學平衡狀態(tài)的特征，通過給定的反應體系中各物質的濃度、物

質的量、百分含量等數據，判斷反應是否達到平衡狀態(tài)，或根據反應現象判斷平衡狀態(tài)的建

立，如混合氣體的顏色、密度、壓強等是否不再變化.

化學平衡的移動與影響因素：分析溫度、濃度、壓強等因素變化時化學平衡的移動方向，以

及平衡移動后各物質的濃度、轉化率、百分含量等的變化情況。要求考生能夠運用勒夏特列

原理進行分析和判斷，并能通過圖像、數據等信息進行綜合考查，如給出不同條件下的平衡

轉化率曲線，讓考生分析條件變化對平衡的影響.

化學平衡常數的計算與應用：要求考生根據給定的反應方程式和平衡時各物質的濃度，計算

化學平衡常數，并能利用平衡常數判斷反應進行的程度、計算反應物的轉化率，或根據平衡

常數隨溫度的變化判斷反應的熱效應等。止匕外，還會涉及到平衡常數與反應速率常數之間的

關系等較深層次的考查1.

水溶液中的離子平衡

弱電解質的電離平衡：考查弱電解質的電離方程式書寫、電離平衡常數的計算與應用，以及

溫度、濃度等因素對電離平衡的影響，如比較不同濃度的弱酸溶液中氫離子濃度大小、判斷

加水稀釋時弱電解質電離程度的變化等。

水的電離與溶液的酸堿性：涉及水的離子積常數的應用、溶液酸堿性的判斷與pH計算，以

及酸堿中和滴定實驗及其誤差分析等，如根據溶液的pH計算水電離出的氫離子或氫氧根離

子濃度，或判斷中和滴定過程中溶液pH的變化情況。

鹽類的水解平衡：考察鹽類水解的實質、規(guī)律和應用，包括鹽類水解方程式的書寫、水解平

衡常數的計算，以及溫度、濃度、酸堿度等因素對水解平衡的影響，如比較不同鹽溶液的pH

大小、判斷在鹽溶液中加入酸或堿后水解平衡的移動方向等。

離子濃度大小比較：要求考生根據電解質溶液中的電離平衡、水解平衡等，比較溶液中各種

離子濃度的大小關系，如單一溶液中離子濃度大小比較、混合溶液中離子濃度大小比較等，

這需要考生綜合運用各種平衡知識和電荷守恒、物料守恒等原理進行分析判斷。

電化學基礎

原電池與電解池的工作原理：判斷給定裝置是原電池還是電解池，分析電極的名稱、電極反

應式的書寫，以及電子、離子的移動方向等，如根據氧化還原反應設計原電池或電解池裝

置，并寫出相應的電極反應式和總反應方程式

電化學腐蝕與防護：考查金屬的電化學腐蝕原理、防護方法，以及析氫腐蝕和吸氧腐蝕的區(qū)

別等，如解釋在不同環(huán)境下金屬腐蝕的主要類型和原因，或選擇合適的防護措施防止金屬腐

蝕。

電化學計算與應用：根據電極反應式和電子守恒原理進行有關物質的量、質量、氣體體積等

的計算，或通過電化學原理解決實際問題，如計算電解池中某一電極上產生的物質的量，或

根據電池的電動勢判斷反應的自發(fā)性等

綜合應用與實際問題解決

化工生產中的化學反應原理：以化工生產流程為背景，考查化學反應原理在實際生產中的應

用，如合成氨、硫酸工業(yè)、氯堿工業(yè)等，要求考生分析反應條件的選擇、原料的轉化率、產

物的產率等問題，以及如何運用化學平衡、化學反應速率等原理優(yōu)化生產工藝、降低成本、

提高經濟效益和環(huán)境效益

環(huán)境問題與化學反應原理：關注與環(huán)境相關的熱點問題，如酸雨的形成與防治、溫室氣體的

減排、水體污染的治理等，運用化學反應原理分析其中涉及的化學變化過程、反應的限度和

速率等，以及如何通過化學方法解決這些環(huán)境問題，體現化學學科在環(huán)境保護中的重要作

用。

能源問題與電化學：結合新能源的開發(fā)與利用，如燃料電池、太陽能電池等，考查電化學原

理在能源領域的應用，包括電極材料的選擇、電池性能的提高、能量轉化效率的計算等，以

及對傳統(tǒng)能源與新能源的比較和評價，引導考生關注能源問題和可持續(xù)發(fā)展。

【真題鏈接】

1.[2024年河北高考真題]氯氣是一種重要的基礎化工原料，廣泛應用于含氯化工產品的生

產。硫酰氯及1,4-二（氯甲基）苯等可通過氯化反應制備。

（1）硫酰氯常用作氯化劑和氯磺化劑，工業(yè)上制備原理如下：

1

SO2（g）+Cl2（g）.SO2Cl2（g）AH=-67.59kJ-mol

①若正反應的活化能為E正kJ-mo「，則逆反應的活化能后逆=kJmol1（用含

心的代數式表示）。

②恒容密閉容器中按不同進料比充入SC>2（g）和CU（g），測定4、4、4溫度下體系達平衡時

的Ap（如=。0-。，。0為體系初始壓強，M）=240kPa,2為體系平衡壓強），結果如圖1。

1L522533.54

n(SO2)：n(Cl2)

圖1

圖1中溫度由高到低的順序為,判斷依據為

M點CU的轉化率為,工溫度下用分壓表示的平衡常數/=kPa_1。

③圖2曲線中能準確表示工溫度下△，隨進料比變化的是（填序號）。

圖2

(2)1,4-二(氯甲基)苯(D)是有機合成中的重要中間體，可由對二甲苯(X)的氯化反

應合成。對二甲苯淺度氯化時反應過程為

以上各反應的速率方程均可表示為v=Ac(A)c(B),其中c(A)、c(B)分別為各反應中對應反應

物的濃度，上為速率常數(匕分別對應反應①?⑤)。

某溫度下，反應器中加入一定量的X,保持體系中氯氣濃度恒定(反應體系體積變化忽略不

計)，測定不同時刻相關物質的濃度。

已知該溫度下,匕：上2：匕：度：上5=10°：21：7:4:23。

①30min時，c(X)=6.80mol?ET1,H30-60minv(X)=0.042mol-L-1-min-1,反應進行到

60min時,c(X)=mol-IT1。

②60min時，c①)=0099mol1T,若0~60min產物T的含量可忽略不計，則此時

c(G)=___________mol-L1；60min后，隨T的含量增加，嚕_____________(填“增大”“減

c(G)

小”或“不變”)。

2.[2024年廣東高考真題]酸在多種反應中具有廣泛應用，其性能通常與酸的強度密切相關。

（1）酸催化下NaNC>2與NH4cl混合溶液的反應（反應a）,可用于石油開采中油路解堵。

①基態(tài)N原子價層電子的軌道表示式為—。

②反應a：NC>2（叫）+NH：（aq）-N2（g）+2H2。⑴

已知：

NaNO2(s)+NH4C1(S)一＞N2(g)+NaCl(s)+2H2O(l)

4H2溶解4H3溶解八用溶解

Na+(aq)+NO「(aq)Cl-(aq)+NH+(aq)Na+(aq)+Cl-(aq)

則反應a的AH=o

③某小組研究了3種酸對反應a的催化作用。在相同條件下，向反應體系中滴加等物質的量

的少量酸，測得體系的溫度T隨時間/的變化如圖。

A.催化劑酸性增強，可增大反應焰變

B.催化劑酸性增強，有利于提高反應速率

C.催化劑分子中含H越多，越有利于加速反應

D.反應速率并不始終隨著反應物濃度下降而誠小

（2）在非水溶劑中，將CO2轉化為化合物ii（一種重要的電子化學品）的催化機理示意圖如

圖，其中的催化劑有—和—o

0

iiQ乂。0

i

AcOH

CH3

CH

AcOH9

AcOH、

0

A

CH

KICH33

0KI

十一乂AcOH

KO^O、次十

AcOH,I_

CH；CH3

CO2

(3)在非水溶劑中研究弱酸的電離平衡具有重要科學價值。一定溫度下，某研究組通過分光

光度法測定了兩種一元弱酸HX(X為A或B)在某非水溶劑中的Ka。

a.選擇合適的指示劑其鉀鹽為Kin,Ka(HIn)=3.6xl(y2°；其鉀鹽為Kin。

b.向Kin溶液中加入HX,發(fā)生反應：In+HXX+HInoKin起始的物質的量為

%(KIn),加入HX的物質的量為"(HX),平衡時，測得c平(ln)/c平(HIn)隨〃(HX)/%(KIn)的

已知：該溶劑本身不電離，鉀鹽在該溶劑中完全電離。

①計算Ka(HA)。(寫出計算過程，結果保留兩位有效數字)

②在該溶劑中，4(HB)—((HA)；E(HB)—^a(HIn)o(填“〉或“=")

參考答案

1.答案：（1）①石正+67.59；②式＞《〉工；如與生成的SO2c"的壓強相等，該反應放

熱，升溫平衡逆向移動，生成的SO2cL的量減少，切減??；75%；0.03；③D

（2）①5.54；②0.033；增大

解析：（1）①2=正反應的活化能-逆反應的活化能。代入數據得：

1

—67.59kJ-molT=E正kJ-moL-石逆，則石逆=（E1+67.59）kJ-mol0②該反應為氣體分子數

減小的反應，由反應方程式可知，體系達平衡時，體系中減小的壓強等于生成的so2cL的壓

強，該反應為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，生成的so2cL的量減少，則如減小，

對照圖像可知（溫度下，M點處進料比〃?。2）：“（02）=2,則SO2的初始物質

22

的量分數x（SC）2）=§，初始分壓P（SC）2）=%?。2）?P總=耳X240kPa=160kPa；

同理，CU初始分壓MJ）=80kPa。

設達到平衡時SO2的壓強變化了xkPa,列三段式：

SO2(g)+Cl2(g)^SO2Cl2(g)

起始/kPa160800

轉化/kPaxx

平衡/kPa160-x80-x

由圖可知，M點處=Po=60kPa,將夕0=240kPa、=（160-x+80-x+x）kPa

解得x=60,則M點Cl2的轉化率為黑＞＜100%=75%。（溫度下平衡時各氣體分壓分別為

oO

MSO2）=100kPa,p（02）=20kPa,/?（SO2C12）=60kPa,代入平衡常數表達式：

MSO2）：72（C12）＜1.0時，隨著進料比〃增大，生成的so2cU的量增多，Ap增

大，按化學計量數之比投料時，產物的產率最高，當“?02）：”（。2）＞1.0時，隨著進料比

〃（SO2）：”（C12）增大，即減小，排除A、B；結合②中計算可知，當〃（SC）2）：”（C12）=0.5,

體系達到平衡時，體系中生成的SO2cL的分壓也應為60kPa,即%=60kPa,對照圖像可

知，表示工溫度下切隨進料比變化的是D。

(2)①30~60min內X的轉化濃度為0.042mol1,min-1x30min=1.26mol-L-1,因此60

min時c(X)=6.80molL-1-1.26mol-171=5.54mol-U。②0~60min產物T的含量可忽略不

計，說明在此階段D、G的消耗速率可忽略不計。D、G均由M生成，任意時刻兩者的生成

u(D)生左2c(M)-C(CL)k,213

速率之比)§09=管=?=7。D、G的初始濃度均為0,任意時刻生成的濃

v(G)生A：3C(M)-C(C12)&71

度之比等于其速率之比，因此6001由時。3)=-=0.033111011-1。60min后，D、G開始

v(D)?Lc(D)-c(ClJEc(D)4x312

生成T,兩者的消耗速率之比為<=六笠==結合兩者的生

v(G)耗^5C(G)-C(C12J45，(G)23X123

成速率知，D生成得快而消耗得慢，G生成得慢而消耗得快，因此哪會增大。

c(G)

2s2p

2.答案：(1)BT[?△”「△凡以&+公&；BD

(2)AcOH；KI

(3)“OxiO-%>.>

解析：(1)①N的原子序數為7,位于第二周期第VA族，基態(tài)N原子價層電子的軌道表示

2s2p

I.NaNO2(s)+NH4Cl(s)—N2(g)+NaCl(s)+2H2O(l),AH,；

+

II.NaNO2(s)=Na(aq)+NO2(aq),A/；HLNH4cl(s)-C](叫)+NH：(aq),△&；

IV.NaCl(s)—Na+(aq)+Cr(aq),A4；由蓋斯定律可知，目標方程式

NO2(aq)+NH；(aq)『N2(g)+2H2。⑴可由方程式I-H-III+IV得到，故反應

AH=AH1-AH2-AH3+AH4；③A.催化劑不能改變反應的熔變，A項錯誤；B.由圖示可知，

酸性：硫酸〉磷酸〉乙酸，催化劑酸性增強，反應速率提高，B項正確；C.一個硫酸分子中含

有2個H,一個磷酸分子中含有3個H,一個乙酸分子中含有4個H,但含H最少的硫酸催

化時，最有利于加速反應，C項錯誤；D.由圖示可知，反應開始一段時間，反應物濃度減

小，但反應速率加快，反應速率并不始終隨著反應物濃度下降而減小，D項正確；故選BD。

(2)催化劑參與化學反應，但反應前后質量和化學性質并未改變，由催化機理示意圖可知，

催化劑有AcOH和KI；

n(HX),八。平(IrT)

(3)由變化曲線圖可知，當啖黃=L0時，干=：=3.0,設初始Co(KIn)=Comol/L,則初

n0(Kln)九平(HIn)

始c(HX)=c0moVL,轉化的物質的量濃度為xmol/L,可列出三段式如下：

In+HX，X+HIn

起始濃度(mol/L)co00

轉化濃度(mol/L)XXXX

平衡濃度(mol/L)Co-xXX

由上出2=3.0,

即=3.0,解得x=0.251,則該反應的平衡常數為

〃平(HIn)X

+

N_c(X)c(HIn)_c(X)-c(HIn)-c(H)_K(HA)_O.25coxO.25co_((HA)

c(In)-c(HX)-c(In)c(HX)c(H+)--K(HIn)一0.75/x0.75co-3.6x10-2。

解得Ka(HA)=4.0xl02；

n(HB),八

②根據圖像可知，當嘖E=1。時，設此時轉化的物質的量濃度為則。江，可列出三段式

如下：

In+HX.?X+HIn

起始濃度(mol/L)co00

轉化濃度(mol/L)yyy)'

平衡濃度(mol/L)co-y^o-yyy

此時￡黑<1。，即g，則平衡常數K?=與黑〉&,則

<1.0,則y>0.5c0

孔平(HIn)yAT(HIn)

由于y〉0.5c°,則口能〉1,K<HB環(huán)(HI*

重難突破

1.銅及其化合物在生產及生活中應用廣泛。

(1)銅-鐵催化劑可用于電催化還原NO]為NH,,完成下列離子方程式:

銅-鐵催化劑

NO；+2HONHT+______+______

2通電3

(2)銅-鐵催化劑還可以催化NH3分解轉化為燃料氫氣，反應為

2NH3(g).N2(g)+3H2(g)AH>0o往容積為2L的密閉容器中加入4moiNH3分解制

H2O圖甲中曲線a、b分別表示在銅-鐵催化劑I的作用下，看℃時“(NH3)及時”(H?)

隨時間的變化；曲線c表示在銅-鐵催化劑n的作用下，4c時MN?)隨時間的變化。

①Zr2(填或“=”)。

②在銅-鐵催化劑I的作用下，刀℃時，0~5min內平均反應速率

11

v(N2)=mol-K-min0

③上述三種條件下，分解反應的平衡常數(、&、4的大小關系為。

(3)工業(yè)合成氨中，常用亞銅鹽的氨水溶液除去原料氣中的CO,反應的離子方程式為

++

[CU(NH3)9]+CO+NH3,-[CU(NH3)3CO]AH<0,該反應的

+

C{[CU(NH3)3CO]!

K=T——~力--------------。其他條件不變時，下列說法正確的有________(填

cFCU(NH3)2]xc(NH3)xp(CO)

序號)。

++

A.[Cu(NH3)2]與[Cu(NH3)3CO]的濃度相等時，反應達到平衡

B.平衡后增大[CMNHJT的濃度，[CU(NH3)21的轉化率增大

C.平衡后加水稀釋，［CU(NH3)21與［CulNfQCO］的濃度之比增大

+

D.可采用加熱含［Cu(NH3)3CO］的溶液的方法實現［Cu(NH3)2『的再生

(4)工業(yè)生產中采用水解中和法(加入NaOH)處理含銅廢水。常溫下，水溶液中含銅微粒

Cd+、［Cu(OH)］+>CU(OH)2、［CU(OH)3［和［CU(OH)4廣的分布系數(某含銅微粒占總含銅

微粒的物質的量分數)隨pH的變化曲線如圖乙所示。

就

悵

田

去

￡

泉

超

疆

和

pH

乙

①曲線2代表的含銅微粒為

②CU(OH)2+2OH-[Cu(OH)4r的平衡常數K=

③若CuSO4溶液起始濃度為amol.LT,加入NaOH固體調節(jié)溶液pH(忽略加入固體后引起

的溶液體積的變化)，求〃點混合溶液中Na+的濃度(寫出計算過程，結果用含。的式子表

示)。

2.苯乙烯是重要的有機化工原料，可用乙苯為原料制備苯乙烯。制備方法有直接脫氫法和氧

化脫氫法。在298K時反應的熱化學方程式及其平衡常數如下：

(i)直接脫氫：

110

C8H,0(g)—C8H8(g)+H2(g)+118.0kJ-moF,K?x=2.7xlO-Pa

(ii)氧化脫氫:

1,1

C8Hio(g)+-02(g)^=C8H8(g)+H20(g)=-123.8kJ-mor,=2,9X10275Pa^

ZKP2

回答下列問題：

(l)①反應H2(g)+go2(g)—H?O(g)的公”3=-1

kJ-mol，平衡常數KP3

(用Kpi、Kp2表示)。

②氧化脫氫的反應趨勢遠大于直接脫氫，其原因是。

③提高氧化脫氫反應平衡轉化率的措施有0

(2)已知AG=AH-TAS,忽略AH、AS隨溫度的變化。當AG<0時，反應能自發(fā)進行。在

100kPa下，直接脫氫反應的AG和J1隨溫度變化的理論計算結果如圖所示。

①直接脫氫反應在常溫下(選填“能”或“不能”)自發(fā)。

②Kpi隨溫度的變化曲線為(選填"a”或"b”)，判斷的理由是

③在某溫度、100kPa下，向密閉容器中通入1mol氣態(tài)乙苯發(fā)生直接脫氫反應，達到平衡

時，混合氣體中乙苯和氫氣的分壓相等，該反應的平衡常數長優(yōu)=kPa(保留小數點后

一位；分壓=總壓x物質的量分數)。

(3)乙苯脫氫制苯乙烯往往伴隨副反應，生成苯和甲苯等芳香煌副產物。一定溫度和壓強條

件下，為了提高反應速率和苯乙烯選擇性，應當________________________o

3.綠色能源是未來能源發(fā)展的方向，積極發(fā)展氫能，是實現“碳達峰、碳中和”的重要舉措，

可以用以下方法制備氫氣。

I.甲烷和水蒸氣催化制氫氣。主要反應如下：

-1

i.CH4(g)+H2O(g)<*!>CO(g)+3H2(g)AH=+206.2kJ-mol

1

ii.CO(g)+H2O(g)<^CO2(g)+H2(g)AH=^1.2kJmol

(1)反應CH4(g)+CC)2(g).2co(g)+2H2(g)的AH=kJ-mol10

(2)在容積不變的絕熱密閉容器中發(fā)生反應i,下列能說明反應達到平衡狀態(tài)的是

(填序號)。

A.氣體混合物的密度不再變化

B.CH4消耗速率和H2的生成速率相等

C.CO的濃度保持不變

D.氣體平均相對分子質量不再變化

E.體系的溫度不再發(fā)生變化

（3）恒定壓強為兄MPa時，將〃￡凡）：“（凡0）=1:3的混合氣體投入反應器中發(fā)生反應i和

ii,平衡時，各組分的物質的量分數與溫度的關系如圖甲所示。

治

會

期

名

燼

娶

￡

公

鼎

卻

將

?

講

①圖甲中表示CO2的物質的量分數與溫度的變化曲線是（填序號）。

②結合圖甲中數據，其他條件不變，若要H2的產量最大，最適宜的反應溫度是

（填序號）。

A.550-600℃B.650-700℃C,750-800℃

在其他條件不變的情況下，向體系中加入CaO可明顯提高平衡體系中H2的含量，原因是

③600。。時，反應ii的平衡常數的計算式為（/是以分壓表示的平衡常數，

分壓=總壓x物質的量分數）。

H.電解法制氫氣。某科研小組設計如圖乙所示電解池，利用CO?和H2O在堿性電解液中制備

水煤氣（Ji2、CO）,產物中H2和CO的物質的量之比為1：1。

（4）電極B是極，生成水煤氣的電極反應式為0

4.“低碳經濟”已成為全世界科學研究的重要課題，CO2資源化利用是解決資源和能源短缺、

減少碳排放的一種途徑。

方案一：以CC>2為原料合成乙烯

(1)以CC)2和H?催化合成乙烯:

6H2(g)+2CO2(g).CH2=CH2(g)+4H2O(g)AH<0。在一定壓強下，將ImolCO2和

3moi凡加入1L容積不變的密閉容器中，已知溫度對CO?的平衡轉化率、實際轉化率和催

化劑催化效率的影響如圖甲所示，結合圖像分析該反應實際反應溫度定于250℃的原因可能

是o

7o

6o

5o

4o

府3O

20

50100150200250300350400450

溫度/七

甲

方案二：以COz為原料合成甲醇

(2)以CO2合成甲醇涉及的反應如下：

反應I：CO2(g)+3H2(g)-CH3OH(g)+H2O(g)AH1

1

反應n：CO2(g)+H2(g).CO(g)+H2O(g)AZf2=+41.19kJmor

1

反應in：CO(g)+2H2(g).CH3OH(g)△&=-90.77kJ-mol-

kJmol1,反應HI能自發(fā)進行的條件是(填“高溫”或“低溫。

(3)催化劑活化：1%。3(無活性)還原反2。3r(有活性)，CC)2與HZ在活化后的催化劑

表面發(fā)生反應I,其反應歷程如圖乙所示。同時伴隨反應n：

CO2(g)+H2(g)；CO(g)+H2O(g)0

〃（生成CH30H所用的CO?）

已知：CH30H選擇性=xlOO%

”（轉化的CO?）

①對于以上CO2制甲醇的過程，以下描述正確的是（填序號）。

A.反應中經歷了In-C、In-0鍵的形成和斷裂

B.加壓可以提高C02的平衡轉化率

C.升高溫度可以提高甲醇在平衡時的選擇性

②CO2與H?混合氣體以不同的流速通過反應器，氣體流速與CO?轉化率、CH30H選擇性的

關系如圖丙所示。流速加快可減少產物中Hz。的積累，減少反應___________（用化學方程

式表示）的發(fā)生，從而減少催化劑的失活，提高甲醇選擇性。

卓

斑

、

世

姐

郁

<

（4）一定條件下，向容積為VL的恒容密閉容器中通入1molCOZ和3moiH?發(fā)生上述（2）

中的反應I、II、III,達到平衡時,容器中CH30H（g）為。mol,CO為Z?mol,此時H?。?

的濃度為mol.L-1,反應H圖的平衡常數為（用含a、V的代數式表

示）。

5.利用二氧化碳氫化法合成二甲醛，可實現二氧化碳再利用。其中涉及的反應有

1

I.CO2(g)+3H2(g)簿飛CH30H(g)+H2O(g)AH1=T8.1kJ?mol

-1

II.2CHQH(g)</CH30cH3(g)+H2O(g)AH2=-24.5kJ-mol

，1

III.CO2(g)+H2(g)<!>CO(g)+H2O(g)AH3=^1.2kJ-mol

A物質含有的碳原子數x〃(A)

已知：生成物A的選擇性5=xlOO%

”(CO?)轉化

回答下列問題:

(1)寫出CO2(g)與H?(g)轉化為CHQCH3(g)和H2(3(g)(反應W)的熱化學方程式:

(2)在恒溫(T>100℃)恒容條件下，將一定量的CO?、應通入密閉容器中(含催化劑)

發(fā)生上述反應。下列不能夠說明該反應體系已達到化學平衡狀態(tài)的是(填序

號)。

A.W(CH3OH):〃(CH30cH§)=2:1

B.反應I中曝(耳)=3■￡凡01<)

C.混合氣體的平均相對分子質量不變

D.混合氣體的密度不變

EVOz的轉化率不變

(3)在3.0MPa下，研究人員在恒壓密閉容器中充入4moi凡和1molCO?發(fā)生反應，平衡

時CO2的轉化率和生成物的選擇性隨溫度變化如圖甲。所示(不考慮其他因素影響)：

①在220℃條件下，平衡時〃(CH30cH3)=,計算反應

2cH30H(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)在220℃下的平衡常數為(結果保留三位有

效數字)。

(2)溫度高于280℃,CO?平衡轉化率隨溫度升高而上升的原因是。

(4)某二甲醛/雙氧水燃料電池的工作原理如圖乙所示。電池工作時，A電極附近溶液的

pH(填“減小”“增大”或“不變”)；B電極的電極反應式為o

負載

出。2、二甲酸、

離子交換膜

乙

6.甲烷不僅是一種燃料，還可以作化工原料用來生產氫氣、乙快、碳黑等物質?；卮鹣铝袉?/p>

題：

(1)一種甲烷催化氧化的反應歷程如圖甲所示，*表示微粒吸附在催化劑表面。下列敘述錯

誤的是(填序號)。

甲

A.*CH3-*CH2的過程中C被氧化，吸收能量

B.產物從催化劑表面脫附的速率慢會降低總反應速率

C.適當提高。2分壓會降低。2q)一＞2*。的反應速率

D.CH,與。2反應生成C。、凡涉及極性鍵、非極性鍵的斷裂和生成

(2)向一恒容密閉容器中加入ImolCH’和一定量的H2O,發(fā)生反應

n(CH)

CH(g)+HO(g),CO(g)+3H(g)C%的平衡轉化率按不同投料比xx=；4隨溫

4o2o

度的變化曲線如圖乙所示。

輾

講

S

X

3

77K

乙

①X]%（填“>”或“<”，下同）。

②反應速率：以正匕逆，理由是O

③點內乩c對應的平衡常數KQ降、K,三者之間的關系是

（3）一定條件下，甲烷和水蒸氣催化制氫主要有如下兩個反應：

1

I.CH4(g)+H2O(g)—CO(g)+3H2(g)AH=+206kJmol

1

II.CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)A"=T1kJ.moP

恒定壓強為lOOkPa時，將〃（014）:〃（凡0）=1:3的混合氣體投入反應器中，平衡時，各組分

的物質的量分數與溫度的關系如圖丙所示。

①反應CH4（g）+CC）2（g）—2CO（g）+2H2（g）在_____條件下能自發(fā)進行（填序號）。

A.高溫B.低溫C.任意溫度

②圖丙中表示H2、C。的物質的量分數與溫度的變化曲線分別是（填序號）。

③系統(tǒng)中q的含量在700℃左右出現峰值，試從化學平衡的角度解釋出現峰值的原因：

④已知投料比為〃￡凡）：72（凡0）=1:3的混合氣體，=100kPa0600℃時，CH4的平衡轉

化率為（保留2位有效數字），反應I的平衡常數的計算式為Kp=（5是以分

壓表示的平衡常數，分壓=總壓x物質的量分數）。

7.綜合利用二氧化碳可以緩解溫室效應。

（1）利用二氧化碳催化氫化獲得甲酸的部分反應歷程如圖甲，該反應歷程的決速步驟是

（填序號），由中間產物T2到產物的△"=-

相對能量/(kJ???)『)

TS2(16.87)

''④型S3)

③;‘

"⑤/

TS1(234)：,

T2(5.31)\

；

贏物(0.00)''」

產物「）

T1Q1.99)2.38

反應歷程

甲

（2）二氧化碳與氫氣反應過程涉及的主要反應如下:

1

①CC)2(g)+3H2(g)簿為CH3OH(g)+H2O(g)AW,=-49.5kJmol

②CC)2(g)+H2(g)脩9CO(g)+H2O(g)AH2=ML2kJ-mo「

向2L恒容密閉容器中通入2moicC>2（g）和2.24molH?（g）發(fā)生上述反應①和②，起始總壓強

為21.2MPa,實驗測得CO?的平衡轉化率和平衡時CH30H的選擇性（轉化的CO?中生成

CH30H的百分比）隨溫度變化如圖乙。表示CH30H選擇性的曲線是（填“X”或

“Y”），a、c兩點中CH30H的產率最高的是一點，240℃時反應①的壓強平衡常數

J=（MPa）-2,Y曲線如此變化的原因是^___________________-

IOOI—；---?-----

8Or*?----10C卓

什一個

.Y80

60姒

40

20

：\

40L_4一_i_1;?1一、1

200240280320

溫度/七

（3）二氧化碳與氫氣反應生成的水在溫度低于0C時可形成多種冰的晶體，其中兩種冰晶體

的晶胞如圖丙，冰晶體中微粒間的作用力有,A晶胞和B晶胞的體積比為

A晶胞B晶胞

p=0.9g,cm"p=0.92g?cm"

丙

（4）工業(yè)上采用以熔融碳酸鹽作為電解質的氫氧燃料電池可綜合利用二氧化碳，工作原理如

圖丁，則通入氫氣的電極反應式為

8.深入研究含碳、氮元素物質的轉化有著重要的實際意義。

I.合成尿素：如下圖所示是合成尿素反應的機理及能量變化（單位：kJ-mol1）-TS表示過

渡態(tài)，各物質均為氣態(tài)。

TS3

TSI

/------'、^NH+2HO/

/'-------t-----2--'

CO+2NH,+2HQ匚(36.8)

2__，2反應①

(0.00)

41

(1)若&=66.5kJ?moV,E2=241.0kJ-moF,則總反應

1

2NH3(g)+CO2(g)^CO(NH2)2(g)+H2O(g)AH=kJ-mol0

n.合成甲醇：

（2）利用CC>2和H?合成甲醇：在催化劑Cu/ZnO作用下可發(fā)生如下兩個平行反應。

反應I：CO2(g)+3H2(g).CH3OH(g)+H2O(g)NH、

反應：

nCO2(g)+H2(g),CO(g)+H2O(g)AH2

溫度對co2轉化率及CH3OH和co產率的影響如下圖所示。

3O20

%2515

、

艷%

71

殖

一200

上

冠

O5

U

—5

100

230240250260270280

溫度AC

①由圖判斷合成CH30H最適宜的溫度是

②由圖可知，溫度升高CH30H產率先升高后降低，降低的可能原因是。

③下列措施有利于提高CO2轉化為CH30H的平衡轉化率的有。

A.增大體系壓強

B.提高CO?和Hz的投料比

C.體積和投料比不變，提高反應物濃度

④反應I、II的InK（K代表化學平衡常數）隨，（溫度的倒數）的變化如下圖所示。據圖判

斷，升高溫度時，反應CO（g）+2H2（g）L-CH30H（g）的化學平衡常數將（填”增

大”“減小”或“不變”）。

⑤上述反應體系在一定條件下建立平衡后，若將反應體系的體積壓縮至原來的一半，重新達

到平衡時兩反應所需時間。&（填“或。

（3）利用CH,與。2在催化劑的作用下合成甲醇。

主反應：CH4(g)+1o2(g)^CHQH(g)

副反應：CH4(g)+2O2(g)—CO2(g)+2H2O(g)

在溫度為T℃、壓強為"kPa條件下，向容器中充入2moic應、hnol0?和6mol凡0值)，充

n(CH3OH)

分反應達平衡時CH4的轉化率為50%,產物的選擇性［如甲醇的選擇性

n(CH3OH)+n(CO2)

如下圖所示。

①求平衡時02的物質的量為O

②主反應的相對壓力平衡常數K；=。(用含p和/的計算式表示。K；表達式寫

法：在濃度平衡常數表達式中，用相對分壓代替濃度。氣體的相對分壓等于其分壓除以/)

9.1.煤化工是以煤為原料，經過化學加工使煤轉化為氣體、液體、固體燃料以及各種化工產

品的工業(yè)過程。

(1)將水蒸氣通過紅熱的炭即可產生水煤氣。反應為

C(s)+H2O(g).(。0+凡⑵AH=+13L3kTmo「能使化學反應速率加快的措施有

____________(填序號)。

①增加C的物質的量

②升高反應溫度

③隨時吸收CO、凡轉化為CH30H

④密閉定容容器中充入CO(g)

II.在2L密閉絕熱容器中，投入4mO1N2和6moi凡，在一定條件下生成NH3,測得不同溫度

下，平衡時NH3的物質的量數據如下表：

溫度/KT]T4

n（NH3）/mol3.63.22.82.0

(2)下列能說明該反應已達到平衡狀態(tài)的是—o

A.3V正(凡)=2噴(NH3)B.容器內氣體壓強不變

C.混合氣體的密度不變D.混合氣的溫度保持不變

⑶在丁3溫度下，達到平衡時N2的體積分數。(保留3位有效數字)

niTC時，在恒溫恒容的密閉條件下發(fā)生反應：N2(g)+3H2(g)-2NH3(g),反應過程中各

(

一

T—

o

s

、

胡

系

(5)在0~25min內N2的平均反應速率為。

W.C。?與NW反應可合成尿素：CO2(g)+2NH3(g).CO(NH2)2(s)+H2O(g);在工℃時，

將ImolCOz和2niolNH3置于1L密閉容器中，發(fā)生上述反應，在/時刻，測得容器中CO2轉

化率約為73%。保持其他初始實驗條件不變，分別在溫度為《℃、式。、《℃、豈。。時，重

復上述實驗，經過相同時間測得CO2轉化率并繪制變化曲線如圖所示。

(7)看℃時反應的平衡常數K=

(8)7；審。之間，CO2轉化率逐漸增大，其原因是

10.已知25℃時有關弱酸的電離平衡常數如下：

弱酸化學式HSCNCH3co0HHCNH2cO3

電離平衡常

1.3x10-1.8xW54.9xlC)T°Kal=4.3x10-7Kal=5.6x10”

數

(1)25℃時，將20mL0.1mol[TCH3coOH溶液和20mL0.1mol[THSCN溶液分別與

ZOmLO.lmol-L-1NaHCC^溶液混合，實驗測得產生的氣體體積(V)隨時間⑺的變化如圖所

反應初始階段兩種溶液產生CC)2氣體的速率存在明顯差異的原因是

(2)若保持溫度不變，在醋酸溶液中通入一定量氨氣，下列各量會變小的是(填

字母)。

a.c(CH3coeT)b.c(H+)

C.C(CH3COOH)d.醋酸電離平衡常數

(3)HCIOQH2soqHC1和HNO3都是強酸，其酸性在水溶液中差別不大。以下是某溫度下

這四種酸在冰醋酸中的電離常數(見下表)，下列說法不正確的是o

酸HC104H2SO4HC1HNO3

Ka1.6x105跖63x10-91.6x10-94.2x1010

A.溫度會影響這四種酸在冰醋酸中的電離常數

B.在冰醋酸中HCIO4是這四種酸中最強的酸

C.在冰醋酸中H2so4的電離方程式為H2so4——2H++S0j

D.這四種酸在冰醋酸中都沒有完全電離，但仍屬于強電解質

（4）亞磷酸是二元中強酸，25℃時亞磷酸（H3PO3）的電離常數為KLIXIO'

&=2.6x10-7。

①試從電離平衡移動的角度解釋K1為什么比K?大？o

②寫出亞磷酸的電離方程式（兩步）：o

③請設計一種方案，使之能通過直觀的實驗現象判斷醋酸的酸性強于H?S,該方案反應的化

學方程式為。

n.電解質的水溶液中存在電離平衡。

（1）醋酸是常見的弱酸。

①醋酸在水溶液中的電離方程式為O

②下列方法中，可以使醋酸稀溶液中CHsCOOH的電離程度增大的是（填字母序

號）。

a.滴加少量濃鹽酸b.微熱溶液

c.加水稀釋d.加入少量醋酸鈉晶體

（2）用0.1mol-L1NaOH溶液分別滴定體積均為20.00mL、濃度均為0.1mollT的鹽酸和醋

酸溶液，得到滴定過程中溶液pH隨加入NaOH溶液體積而變化的兩條滴定曲線。

體積/mL庇液7mL

①滴定醋酸的曲線是（填“I”或"n”）。

②滴定開始前，三種溶液中由水電離出的C（H+）最大的是

③乂和匕的關系：K匕（填或“<”）。

@M點對應的溶液中，各離子的物質的量濃度由大到小的順序是

（3）為了研究沉淀溶解平衡和沉淀轉化，某同學查閱資料并設計如下實驗。

資料：AgSCN是白色沉淀，相同溫度下，溶解度：AgSCN>AgIo

操作步驟現象

步驟1：向2mL0.005mol.LTAgN03溶液中加

出現白色沉淀

入2mL0.005mol-L1KSCN溶液，靜置

步驟2：取1mL上層清液于試管中，滴加1滴

溶液變紅色

2moi[TFe(NC)3)3溶液

步驟3：向步驟2的溶液中，繼續(xù)加入5滴

現象a,溶液紅色變淺

3moi[TAgNC>3溶液

步驟4：向步驟1余下的濁液中加入5滴

出現黃色沉淀

3moi.廠KI溶液

①寫出步驟2