专题15 原理综合（主观题）2023年高考：化学三模试题分项汇编（全国通用）（原卷版）

  专题15  原理综合（主观题）

1．（2023·全国·模拟预测）油气开采、石油化工、煤化工等行业产生的废气普遍含有硫化氢，需要回收处理并加以利用。回答下列问题：

(1)已知下列反应的热化学方程式：

①　

②　

则反应③的___________：下列叙述中能说明反应③达到平衡状态的是___________(填字母)。

A．断裂2molC—H的同时生成1molC=S    B．恒容条件下，体系压强不再变化

C．恒容条件下，气体的密度不再变化        D．

(2)对于上述反应①，在不同温度、压强为100kPa、进料的物质的量分数为0.1%~20%(其余为Ar)的条件下，的平衡转化率如图1所示。、和的大小关系为___________；的物质的量分数越大，的平衡转化率越小的原因是___________。

(3)上述反应①和③的随温度的变化如图2所示，已知(R为常数，T为温度，K为平衡常数)，则在1000K时，反应的自发趋势：①___________③(选填“>”“<”或“=”)。在1000K、100kPa条件下，的混合气发生反应，达到平衡时，接近于0，其原因是___________。

(4)在1000K、100kPa条件下，的混合气发生反应，上述反应③达到平衡时，的分压与的分压相同。则反应③的___________。

2．（2023·全国·模拟预测）乙烯的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的标志，乙烯作为现代有机合成的重要原料，研究其合成方法受到科学家的青睐。回答下列问题：

(1)乙烷裂解法

298 K时，乙烷的裂解反应历程如图1，可能发生反应的平衡常数的对数值(lg K)与温度的倒数()的关系如图2。

①图1反应的决速步骤是___________(填“反应a”或“反应b”)，写出乙烷裂解制乙烯的热化学方程式___________。

②工业上一般选择温度在1000 K左右，可能的原因是___________。

(2)催化加氢法

反应原理为  。向2 L的恒容密闭容器中加入1 mol 和3 mol ，在催化剂作用下发生反应，测得平衡时体系中各气体的物质的量随温度的变化关系如图3所示。

①图中曲线代表乙烯的物质的量随温度的变化关系的是___________(填字母)。

②下列说法正确的是___________(填标号)。

A．使用催化剂，可降低反应的活化能，加快反应速率，提高平衡产率

B．其他条件不变时，若扩大容器容积，则平衡逆向移动，减小，增大

C．若容器内混合气体的密度不再随时间改变时，说明反应已达到平衡状态

D．保持温度不变，再通入3 mol ，达到平衡时的转化率增大，平衡常数K保持不变

③时，化学平衡常数K=___________，的平衡转化率为___________%。

(3)柴油裂解法

实验测得柴油裂解得到乙烯和丙烯的收率与温度、柴油在裂解设备内的停留时间的关系如图4所示。工业上应选择的温度和停留时间分别为___________K和___________s。

3．（2023·湖南娄底·校联考三模）CO2资源化是实现“双碳”目标的重要途径。

方法1：化学还原CO2制备CH3CH2OH。

已知：①2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)     ΔH1=-484.0kJ·mol-1

②C2H5OH(g)完全燃烧的能量变化如图所示。

(1)根据上述数据，_______(填“能”或“不能”)计算C2H5OH(g)的燃烧热。

(2)2CO2(g)+6H2(g)⇌C2H5OH(g)+3H2O(g)   ΔH=_______kJ·mol-1

(3)在恒温恒容条件下，发生反应2CO2(g)+6H2(g)⇌C2H5OH(g)+3H2O(g)，下列情况表明反应达到平衡状态的是_______(填标号)。

A．混合气体密度保持不变 B．气体总压强保持不变

C．气体平均摩尔质量保持不变 D．产物浓度之比保持不变

(4)在容积相同、起始温度相同的甲、乙两个容器中都充入1molCO2(g)、3molH2(g)，发生反应2CO2(g)+6H2(g)⇌C2H5OH(g)+3H2O(g)，在不同条件下达到平衡，如下表所示：

则K甲_______(填“＞”、“＜”或“=”，下同)K乙；t甲_______t乙。

(5)在一定温度下，向容积为1L的恒容密闭容器中，充入1molCO2(g)、xmolH2(g)，发生反应2CO2(g)+6H2(g)⇌C2H5OH(g)+3H2O(g)，测得平衡体系中，C2H5OH(g)的体积分数φ与x的关系如图所示。

在m、n、p点中，CO2的转化率最大的是_______(填字母)点。在该温度下，平衡常数K为_______。

(6)用电解法可将CO2转化为多种原料，原理如图。若铜电极上只产生C2H4和CO气体，写出产生C2H4的电极反应式_______；电解后溶液pH_______(填“变大”、“变小”或“不变”)(忽略溶液体积的变化)。

4．（2023·天津·模拟预测）乙酸乙酯在工业上有着广泛的用途。科学家以乙烯、乙酸为原料，杂多酸作催化剂制备乙酸乙酯，反应原理为。回答下列问题：

(1)在热力学标态下由指定单质(大多是稳定单质)生成1 mol物质的反应焓变，称为该物质的标准摩尔生成焓()。。相关物质的标准摩尔生成焓数据如表所示。

以乙烯(g)、乙酸(g)为原料制备乙酸乙酯(1)的反应的热化学方程式为___________。

(2)一定条件下，在一个密闭容器中，通入各1 mol的乙烯和乙酸气体，发生上述反应。

①若保持温度和压强不变，下列描述能说明反应已达化学平衡的是___________(填字母)。

A．单位时间内，消耗乙烯和生成乙酸的物质的量相同

B．容器内混合气体的密度不再变化

C．不再变化

D．体系中乙烯和乙酸的转化率相等

②若想提高乙酸乙酯的产率，可以采取的措施有___________(写两种)。

③分别在压强、下，相同时间内测得乙酸乙酯的产率随温度的变化如图。

___________(填“>”或“<”)，理由是___________。A点后乙酸乙酯产率随温度升高反而下降的原因可能是___________。A点该反应的压强平衡常数___________(用含的代数式表示)。

(3)科学家设想通过电化学方法实现乙烯的转化，其原理如图所示(均为惰性电极)。图中b极为___________极，M极上的电极反应式为___________。

5．（2023·湖南郴州·统考三模）将煤炭转化为烯烃(乙烯、丙烯等)既可以减少CO2的排放，又可以制备重要的化工原料。该过程先转化为二甲醚CH3OCH3，再转化为烯烃。

(1)制备二甲醚的主要反应：

反应Ⅰ：

反应Ⅱ：

反应Ⅲ：

①“反应Ⅰ”能自发进行的条件是_______(填“高温”“低温”或“任意温度”)。

②某反应X的平衡常数表达式为，则反应X的热化学方程式为_______。

(2)二甲醚制备烯烃的主要反应：

反应Ⅳ：

反应Ⅴ：

①该反应过程常用的催化剂有两种，ZSM-5以及SAPO-34，它们都是多孔笼状结构，ZSM-5笼状孔径约为0.55nm，SAPO-34约为0.4nm。相同条件下，催化剂SAPO-34反应(如图1)获得的产物中，n(C2H4):n(C3H6)更大的原因是_______。

②一定温度下，在体积为1L的密闭容器中投入2mol CH3OCH3发生“反应Ⅳ”和“反应Ⅴ”，初始总压为po，反应到达平衡时总压为1.2po，且n(C2H4):n(C3H6)=1:1。则平衡时体系CH3OCH3转化率α(CH3OCH3)=_______。“反应Ⅴ”的平衡常数Kp=_______。

(3)用下图装置电解二氧化碳可制取甲醇，控制在一定温度左右，持续通入二氧化碳，电解过程中物质的量基本不变。a是电源的_______极，阴极电极反应式为_______。

6．（2023·广西柳州·统考三模）二氧化碳加氢合成甲醇是化学固碳的一种有效途径，不仅可以有效减少空气中的CO2排放.还可以制备出甲醇清洁能源。在CO2转化为甲醇过程中，伴随有副反应发生，因此常使用催化剂调节控制反应。科学研究者结合实验与计算机模拟，研究了CO2与H2分别在Zn/Cu、ZnO/Cu催化剂表面生成CH3OH和H2O的部分反应历程(如图1所示)，其中ts－n表示过渡态。

回答下列问题：

(1)①图1表示的反应中，若每生成1mol甲醇，反应物与生成物总能量差为58kJ，则反应的热化学方程式为_____，从反应原理分析，下列更利于该反应进行的条件是_____(填标号)。

a.高压、高温    b.高压低温      c.低压、高温    d.低压低温

②已知CO2和H2可发生副反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=+41kJ•mol-1部分相关化学键的键能数据如表：

由此计算E(C=O)=______kJ•mol-1。

(2)在图1给出的反应历程中，若选择Zn/Cu作为催化剂则正反应最大的活化能发生在______(用“ts－n”具体数字表示)。图示结果显示，选择ZnO/Cu作为催化剂更优于Zn/Cu，其主要原因是______。

(3)图2为使用Zn/Cu催化剂、分别在525K和550K条件下(其它条件相同)，CO2和H2按投料比1：9进行反应生成CH3OH的过程中，CO2的转化率随时间变化图示。

①温度略为升高(从525K→550K)，CO2的转化率明显增大的可能原因是______。

②工业生产中，对于气相的反应体系，还可用反应体系中各组分的分压来表示化学平衡常数(Kp)。如反应：aA(g)+bB(g)dD(g)+eE(g)达到平衡时，Kp=，组分分压p(A)=P总×。现保持550K、pkPa条件，CO2和H2按投料比(物质的量)1：9进行生成CH3OH反应，达到平衡时，CO2的转化率为α，则反应的化学平衡常数Kp=______(列出含α、p计算式)。

7．（2023·安徽蚌埠·统考三模）能源的合理开发和利用，低碳减排是人类正在努力解决的大问题。2023 年2月21日，中国气候变化特使谢振华获得首届诺贝尔可持续发展特别贡献奖，以表彰他在全球生态保护中做出的贡献

(1)在298K、100kPa时，已知：

C(s，石墨) +O2(g)=CO2(g) ΔH1= -393.5 kJ·mol-1

H2(g) +O2(g)=H2O(1) ΔH2= -285.8 kJ· mol-1

2C2H2(g) +5O2 (g)= 4CO2(g) +2H2O(1) ΔH3= -2599.0 kJ·mol-1

在298K时由C(s，石墨)和H2(g)反应生成1 mol C2H2(g) 的热化学方程式为___________________。

(2)在固相催化剂作用下CO2加氢合成甲烷过程中发生以下两个反应：

主反应：CO2(g) +4H2(g) CH4(g) +2H2O(g) ΔH1=-156.9kJ· mol-1

副反应：CO2(g) +H2(g) CO(g) + H2O(g) ΔH2= +41.1 kJ·mol -1

工业合成甲烷通常控制温度为500°C左右，其主要原因为_____________________________。

(3)向密闭容器中充入一定量的CH4(g)和NO(g) ，保持总压为100kPa发生反应：

CH4(g) +4NO(g) 2N2(g) +CO2(g) +2H2O(g) ΔH <0。

当=1时，NO的平衡转化率~；T2时NO平衡转化率~的关系如图

①能表示此反应已经达到平衡的是______________________。

A．气体总体积保持不变

B．混合气体的平均相对分子质量保持不变

C． 不再变化

②表示T2时NO平衡转化率~的关系是___________(填“I”或“II”)，T1_________________T2(填“>”或“<”)。

③在=1、T2时，CH4的平衡分压为____ 。已知：该反应的标准平衡常数 ，其中=100 kPa，p(CH4)、p(NO)、p(CO)2、 p(N2)和p( H2O)为各组分的平衡分压，则该温度下 =_________________。(分压=总压 ×物质的量分数。计算结果用分数表示)。

8．（2023·辽宁阜新·校联考模拟预测）氮氧化物对环境及人类活动影响日趋严重，如何消除大气污染物中的氮氧化物成为人们关注的主要问题之一、

I．利用的还原性可以消除氮氧化物的污染，其中除去的主要反应如下：

反应①：

已知：

(1)___________，已知反应①的，则常温下()，该反应___________(填“能”或“不能”)自发。

(2)温度为时，在恒容密闭容器中按照充入反应物，发生上述反应①。下列不能判断该反应达到平衡状态的是___________(填标号)。

A．保持不变

B．混合气体的密度保持不变

C．混合气体的平均摩尔质量保持不变

D．有键断裂的同时，有键生成

(3)某研究小组将、和一定量的充入密闭容器中，在催化剂表面发生反应，NO的转化率随温度变化的情况如图所示。

从图像可以看到，在有氧条件下，温度升高到之后，NO生成的转化率开始降低，可能的原因是___________。

Ⅱ．在一定条件下，用还原NO的反应为。为研究和NO的起始投料比对NO平衡转化率的影响，分别在不同温度下，向三个体积均为的刚性密闭容器中通入和发生反应，实验结果如图：

(4)①反应温度、、从低到高的关系为___________。

②温度下，充入、NO分别为、，容器内的起始压强为，反应进行到时达到平衡，内的平均反应速率为___________，该反应的平衡常数___________。

9．（2023·全国·模拟预测）甲烷催化裂解制备乙烯、乙炔时涉及以下反应：

反应I：2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g)△H1=+376.4kJ•mol-1

反应II：C2H2(g)+H2(g)C2H4(g)△H2=-174.4kJ•mol-1

反应III：CH4(g)C(s)+2H2(g)△H3=+74.8kJ•mol-1

反应IV：2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g)△H4

(1)△H4=_______。

(2)甲烷在固体催化剂表面发生反应I的过程如图所示。

①A、B、C中，能量状态最高的是______。

②某温度下，反应I的v正=k正•p2(CH4)、v逆=k逆•p(C2H2)•p3(H2)，(k为速率常数)，部分数据如表所示。

表中p2=______，该温度下k逆=______MPa-3•min-1；温度开高，速率常数增大的倍数：k正______k逆(填“＞”“＜”或“=”)。

(3)某温度下，向恒容密闭容器中充入一定量CH4(此时压强为p0)，仅发生反应IV。

①测得平衡时p(H2)：p(CH4)=2：1，CH4的平衡转化率为_______(保留2位有效数字)，反应IV的Kp=_______。

②若升高反应体系温度，在相同时间内测得甲烷的转化率与温度的关系如图所示。T0℃之后甲烷转化率减小的原因是_______。

(4)一定条件下，甲烷裂解体系中几种气体的平衡分压的对数与温度的关系如图所示。

①725℃时，反应I、III中，反应倾向较大的是______。

②工业上催化裂解甲烷常通入一定量的H2，原因是______。

10．（2023·辽宁·模拟预测）将和两种气体转化为合成气(和CO)，可以实现能量综合利用，对环境保护具有十分重要的意义。甲烷及二氧化碳重整涉及以下反应：

I． 平衡常数

Ⅱ． 平衡常数

Ⅲ． 平衡常数

(1)为标准摩尔生成焓，其定义为标准状态下，由稳定相态的单质生成1 mol该物质的焓变。对于稳定相态单质，其为零。根据下表数据，计算反应Ⅱ的反应热___________，该反应正反应活化能___________逆反应活化能(填“大于”、“小于”或“等于”)。

(2)平衡常数___________(用、表示)。

(3)一定温度下，维持压强，向一密闭容器中通入等物质的量的和发生反应。已知反应Ⅱ的速率方程可表示为，，其中、分别为正、逆反应的速率常数，则以物质的分压表示的反应Ⅱ的平衡常数___________(用、表示)，另lgk与的关系如图所示，①、②、③、④四条直线中，表示的是___________(填序号)，温度时，图中A、B、C、D点的纵坐标分别为、、、，达到平衡时，测得的转化率为60%，且体系中，则___________，以物质的分压表示的反应I的平衡常数___________。(用含的代数式表示，已知：lg5=0.7)

11．（2023·福建·校联考三模）二氧化碳加氢可转化为二甲醚()，既可以降低二氧化碳排放量，也可以得到性能优良的汽车燃料。回答下列问题：

(1)加氢合成甲醇以及甲醇脱水生成二甲醚的热化学方程式如下：

则的___________。

(2)向一容积为2L的恒容密闭容器中通入2 moL 和6 mol ，一定温度下发生反应。起始总压为p Pa，20 min时达到化学平衡状态，测得的物质的量分数为12.5%。

①平衡时总压为___________Pa。

②达到化学平衡状态时，下列有关叙述正确的是___________(填标号)。

A．

B．容器内气体压强不再发生改变

C．向容器内通入少量氦气，则平衡向正反应方向移动

D．向容器内再通入1 mol 和3 mol ，重新达到平衡后，的体积分数增大

③0～20 min内，用表示的平均反应速率___________，的平衡浓度___________。该温度下，反应的平衡常数___________(用含p的式子表达，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。

(3)工业上，以一定比例混合的与的混合气体以一定流速分别通过填充有催化剂I、催化剂II的反应器，发生反应。转化率与温度的关系如图所示。在催化剂II作用下，温度高于时，转化率下降的原因可能是___________。

12．（2023·河南·校联考三模）丙烯是合成有机物的基本原料之一，工业上可以通过石油裂化和裂解获得。

(1)用于合成异丙醇。

已知：①2CH3CH(OH)CH3(g)+9O2(g) 6CO2(g)+8H2O(g)　ΔH1=—akJ·mol-1

②2CH3CH=CH2(g)+9O2(g) 6CO2(g)+6H2O(g)　ΔH2=—bkJ·mol-1(a>b)

若CH3CH=CH2(g)+H2O(g) CH3CH(OH)CH3(g)　ΔH，该反应逆反应的活化能为ckJ·mol-1，则正反应的活化能为___________kJ·mol-1(用含a、b、c的代数式表示)。

(2)丙烷氧化脱氢制备丙烯的反应为C3H8(g)+O2(g) C3H6(g)+H2O(g)ΔH<0。一定条件下，恒压密闭容器中C3H8与O2起始物质的量比分别为2：1、1：1、1：2、1：3，平衡时C3H8的体积分数[φ(C3H8)]随温度、的变化关系如图所示。

①表示=1：2的曲线是___________(填“I”“II”“III”或“IV”)。

②T3___________T4(填“>”或“<”)，原因是___________。

③M点时，O2的转化率是___________(保留三位有效数字)。

(3)在HZSM-5催化下用甲醇可制取丙烯，反应为3CH3OH(g)C3H6(g)+3H2O(g)　ΔH，一定温度下，向2L恒容密闭容器中通入3molCH3OH(g)，平衡时，n(C3H6)=0.6mol，下列说法正确的是___________(填字母)。

A．HZSM-5能提高该反应的平衡转化率

B．达到平衡时，再向容器中通入1.5molCH3OH(g)，重新达到平衡时C3H6的浓度增大

C．达到平衡后，再通入物质的量均为0.6mol的CH3OH(g)、C3H6(g)、H2O(g)，此时平衡逆向移动

D．若起始时向2L绝热恒容密闭容器中通入3molCH3OH(g)，平衡时，n(H2O)=1.6mol，则ΔH<0

(4)工业上用“丙烯氨氧化法”制备丙烯腈(CH2=CHCN)包括如下反应：

I．C3H6(g)+NH3(g)+O2(g)CH2=CHCN(g)+3H2O(g)

II．C3H6(g)+O2(g)CH2=CHCHO(g)+H2O(g)(副反应)

向T°C、压强为28MPa的恒压密闭容器中通入1mol丙烯、1mol氨气和4.8mol氧气发生反应I、II，容器内H2O(g)、CH2=CHCN(g)、C3H6(g)的物质的量(n)随时间(t)的变化关系如图所示：

①图中表示CH2=CHCN(g)的曲线是___________(填“a”“b”或“c”)。

②平衡时，CH2=CHCHO(g)的分压p(CH2=CHCHO)=___________MPa。

③反应II的压强平衡常数Kp=___________(Kp为用分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。

13．（2023·广东惠州·统考三模）运用化学反应原理研究合成氨反应有重要意义，请完成下列探究。

(1)生成氢气：将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气。  ΔH=+131.3kJ⋅mol-1，ΔS=+133.7J⋅mol-1⋅K-1，该反应在低温下_______(“能”或“不能”)自发进行。

(2)已知在400℃时，的。相关化学键键能数据为

回答下列问题：①在400℃时，(g的K2=_______(填数值)，ΔH=_______。

②400℃时，在1L的反应容器中进行合成氨反应，一段时间后，测得N2、H2、NH3的物质的量分别为4mol、2mol、4mol，则此时反应_______(填“>”“<”“=”或“不能确定”)。

③若在恒温、恒压条件下向平衡体系中通入氩气，则合成氨反应的平衡_______(填“向左”“向右”或“不”)移动；使用催化剂_______(填“增大”“减小”或“不改变”)反应的ΔH。

(3)氮的固定一直是科学家研究的重要课题，合成氨则是人工固氮比较成熟的技术，其原理为，在不同温度、压强和相同催化剂条件下，初始时N2、H2分别为0.1mol、0.3mol时，平衡后混合物中氨的体积分数(φ)如图所示。

①其中，p1、p2和p3由大到小的顺序是_______

②若在250℃、p1为105Pa的条件下，反应达到平衡，此时B点N2的分压为_______Pa(分压=总压×物质的量分数，保留一位小数)。

14．（2023·福建漳州·统考三模）的回收及综合利用越来越受到国际社会的重视，将转化为高附加值化学品已成为有吸引力的解决方案。

Ⅰ．以、为原料合成

(1)和在某催化剂表面上合成的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。

该反应历程中活化能最小步骤的化学方程式为___________。

(2)已知相关化学键的键能数据如下：

结合表中数据及反应历程图，写出由和合成的热化学方程式___________。

(3)在一容积可变的密闭容器中，充入与，发生上述反应，实验测得在不同温度下的平衡转化率与总压强的关系如图所示：

①、、从高到低排序为___________。

②请计算在温度下，该反应的压强平衡常数___________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数，保留三位有效数字)。

Ⅱ．利用下列工艺脱除并利用水煤气中的温室气体

(4)上述脱除工艺中可循环利用的物质是___________；某温度下，当吸收塔中溶液时，溶液中___________(已知：该温度下的，)。

(5)用上述装置电解利用气体，制取燃料，铂电极上的电极反应式为___________。当玻碳电极上生成标准状况下时，通过质子交换膜的离子的物质的量为___________。

Ⅲ．以表面覆盖为催化剂，可以将和直接转化成乙酸

(6)在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示。250～400℃时，生成乙酸的速率先减小后增大，理由是___________。

15．（2023·吉林白山·统考三模）随着时代的进步，人类对能源的需求量与日俱增，我国全球首套焦炉气化学合成法生产无水乙醇的工业示范项目打通全流程实现，项目投产成功。

(1)3CO(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=_______(用含ΔH1、ΔH2、ΔH3的代数式表示)。

已知：i．2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH1

ii．CH3OCH3(g)+CO(g)CH3COOCH3(g) ΔH2

iii．CH3COOCH3(g)+2H2(g)CH3CH2OH(g)+CH3OH(g) ΔH3

在恒温恒容密闭容器中充入3molCO(g)和7molH2(g)仅发生反应3CO(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+CH3OH(g)+H2O(g)，下列叙述正确的是_______(填标号)。

A．混合气体总压强不随时间变化时，反应达到平衡状态

B．反应达到平衡时，CH3CH2OH体积分数可能为25%

C．反应达到平衡后，再充入少量CO，CO的平衡转化率增大

D．反应达到平衡后，再加入高效催化剂，乙醇产率保持不变

(2)醋酸酯加氢制乙醇是一个乙酰基产物制备乙醇的路线。

①醋酸酯加氢的催化效能如表所示：

上述实验中，催化效能最好的为实验_______(填序号)，与之对比，实验3中，醋酸酯平衡转化率较低的主要原因可能是________(从表中所给条件的角度分析)。

②醋酸甲酯加氢历程一般认为可分为如下步骤(*代表催化剂位点，已知：CH3CO*+H·→CH3CHO)：

a．CH3COOCH3→CH3CO·+CH3O·

b．CH3CO·+*→CH3CO*(慢)

c．CH3O·+*→CH3O*(快)

d．CH3CO*+3H·→CH3CH2OH

e．CH3O*+H·→CH3OH

……

其中，在b和c的步骤中，活化能较小的是_______(填标号，下同)，控制总反应速率的步骤是_______，分析上述步骤，副产物除CH3OH外，还可能有_______(写一种即可)。

(3)甲醇也是新能源的重要组成部分。

以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的反应如下：

iv．CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH4<0

v．CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH5>0

vi．CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH6<0

在不同压强下、按照n(CO2)∶n(H2)=1∶3进行投料，在器容中发生上述3个反应，平衡时，CO和CH3OH在含碳产物(即CH3OH和CO)中物质的量分数及CO2的转化率随温度的变化如图，压强p1、p2、p3由大到小的顺序为_______，曲线_______(填“m”或“n”)代表CH3OH在含碳产物中物质的量分数，在T1℃下，压强为p3时，反应v的浓度平衡常数Kc=_______(填含α的表达式)。

16．（2023·河南·统考三模）为加快实现“双碳”目标，有效应对全球气候变化、构建低碳社会，CO₂资源化利用受到越来越多的关注。

I.Sabatier反应可实现CO₂甲烷化：

反应1    CO₂(g)+4H₂(g) CH₄(g)+2H₂O(g)      ΔH=-165kJ⋅mol⁻¹

同时还发生的反应如下：

反应2   CO₂(g)+H₂(g) CO(g)+H₂O(g)       ΔH=+41kJ⋅mol⁻¹

(1)已知键能是指气态原子形成1mol化学键释放的能量，上述反应中相关的化学键键能数据如下：

则C(g)+O(g)=CO(g)     ΔH=___________kJ⋅mol⁻¹。

(2)向某恒压密闭容器中充入5molCO₂和20molH₂，在不同温度下达到平衡时各含碳元素物质的物质的量n(X)与温度T的关系如下图所示。

①当反应1和反应2均达到化学平衡状态时，维持温度不变，增大容器体积，则反应2的平衡移动方向___________(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)，反应2的平衡常数___________(填“增大”“减小”或“不变”)。

②曲线Y表示的是___________(填含碳元素物质的化学式)的物质的量与温度的关系，曲线Z所表示的物质在800K~1100K之间物质的量增大的原因是___________。

③800K时，反应2的压强平衡常数Kp=___________(计算结果保留两位有效数字，用分压代替浓度，分压=物质的量分数×总压)。

Ⅱ.一种从高炉气回收CO₂制储氢物质HCOOH的综合利用示意图如下：

(3)铂电极上生成HCOOH的电极反应式为___________；电解过程中还伴随着析氢反应，若生成HCOOH的电解效率为80%，当电路中转移1mole⁻时，阴极室溶液的质量增加___________g(CO₂溶解量不计)[B的电解效率=]。

17．（2023·辽宁沈阳·沈阳二中校考三模）甲醇是重要的化工原料，合成甲醇和利用甲醇的研究和探索，在国际上一直受到重视。工业上常利用CO2和H2为原料合成甲醇，再利用甲醇生产丙烯。回答下列问题：

(1)①常温下，H2和甲醇的燃烧热分别为285.8 kJ·mol-1和726.4 kJ·mol-1，1mol甲醇汽化需要吸收82.0kJ的热量，则CO2和H2在Cu/ZnO催化作用下合成气态甲醇的热化学方程式为：CO2(g)+ 3H2(g)CH3OH(g) +H2O(1) △H=___________kJ·mol-1；

②上述反应分两步进行：

第一步___________(写化学方程式)△H> 0

第二步Cu/Zn* + 2H2 + CO2 = Cu/ZnO* + CH3OH △H< 0

③第二步反应几乎不影响总反应达到平衡所用的时间，由此推知以下能正确表示Cu/ZnO催化CO2和H2合成甲醇反应过程的示意图为___________。

a． ． c． d．

(2)工业上用CO2和H2催化合成甲醇存在如下反应：

主反应CO2(g) +3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H<0

副反应CO2(g)+ H2(g) CO(g)+ H2O(g) △H>0

一定条件下，在装有催化剂的密闭容器中投入amolCO2和3amolH2，发生上述合成反应。

①在相同时间内，测得甲醇产率与温度的关系如图所示。图中490K之后，甲醇的产率随温度的升高而减小的原因可能是___________。

②某温度下，达平衡时容器中CH3OH的物质的量为c mol，CO的物质的量为d mol。则此条件下CO2的转化率为___________(列式表示，下同)；此条件下副反应的平衡常数为___________。

③关于主反应CO2(g) +3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H<0，已知该反应的 (、分别为正、逆向反应速率常数)。该反应的随温度变化的曲线如图所示，则___________表示随温度变化的曲线。

18．（2023·贵州·统考三模）二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于解决能源短缺问题，涉及的反应如下:

I．主反应CO2(g) + 3H2(g) = CH3OH(g) + H2O(g) ΔH1

Ⅱ．副反应CO2(g)+ H2(g) =CO(g)+ H2O(g) ΔH2= + 41 kJ/mol

回答下列问题:

(1)已知:

①H2(g)+O2(g) = H2O(g) ΔH = -242 kJ/mol

②CH3OH(g) +O2(g) = CO2(g) + 2H2O(g) ΔH = -677 kJ/mol

则ΔH1 =____kJ/mol， 该反应在_____(填“低温”或“高温”)易自发进行。

(2)关于二氧化碳催化加氢制甲醇的反应体系，下列说法正确的有 。

A．平衡时，3 v(H2)正= v(CO2)逆

B．平衡后，增大压强有利于提高CH3OH的产率

C．平衡后，移去部分H2O(g)， 反应I、Ⅱ的平衡常数均增大

D．选择理想的催化剂，可提高CH3OH在最终产物中的比率

(3)初始进料比n(CO2): n(H2)=1:3时，在不同温度下达到平衡，体系中CH3OH、CO的选择性和CO2的平衡转化率[ α(CO2)]与温度的关系如图所示:

 已知: CH3OH的选择性=

①用各物质的平衡分压p(B)表示反应I的平衡常数表达式Kp=____________________；

②该反应体系中的催化剂活性受温度影响变化不大。图中表示CH3OH选择性变化的曲线是_________ (填 “a”或“b”)，其原因是_____________。

③当T= 250°C时，H2的平衡转化率α(H2)=_________。

(4)我国科学家研究Li-CO2电池取得重大科研成果。该电池放电时，CO2在正极放电的反应机理如下:

(i) 2CO2+2e  →

(ii)→ + CO2

(iii) + →2 +C

电池的正极反应式为___________________。

19．（2023·上海·模拟预测）砷与氮为同主族元素，砷及其化合物可应用于农药、除草剂、杀虫剂等。完成下列填空：

(1)法庭医学常用马氏试砷法来证明是否砒霜(As2O3)中毒：把试样与锌和盐酸混合，若试样中含有砒霜，则会反应生成砷化氢、氯化锌与水，写出该反应的化学方程式_______。

(2)As2S3和SnCl2在盐酸中反应转化为As4S4(其中As为+2价)和SnCl4并放出H2S气体，该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为_______。

(3)一定条件下，雄黄(As4S4)与O2生成As2O3与物质a。若该反应中1molAs4S4参加反应时，转移28 mol电子。写出物质a的化学式_______。

(4)三元弱酸亚砷酸()溶液中各种微粒的物质的量分数与pH的关系如图所示。

向亚砷酸溶液中缓缓加入NaOH溶液至pH=11时，反应的离子方程式为_______。Na2HAsO3溶液中c(H2AsO)_______c(AsO) (填“>” “<”或“=”)。理由是_______。

(5)已知I2 + AsO+2OH-2I-+AsO＋H2O。为验证该反应具有可逆性，将等物质的量浓度的碘水与Na3AsO3溶液按体积比为V1：V2的比例混合(另加入适量的碱)。当V1_______V2 (填“>”或“<”) 时，只需加入_______ (填试剂名称)就可以确定该反应具有可逆性。上述反应显示：AsO能在碱性溶液中被I2氧化成AsO，而H3AsO4又能在酸性溶液中被I-还原成H3AsO3，这表明_______。

20．（2023·山东·济南一中校联考三模）近年，甲醇的制取与应用在全球引发了关于“甲醇经济”的广泛探讨。二氧化碳加氢制甲醇已经成为研究热点，在某催化加氢制的反应体系中，发生的主要反应如下：

Ⅰ.

Ⅱ.

回答下列问题：

(1)下列能说明反应Ⅰ一定达到平衡状态的是_______(填标号)。

A． B．平衡常数不再发生变化

C．混合气体的密度不再发生变化 D．混合气体中的百分含量保持不变

(2)在催化剂作用下，将平均相对分子质量为16的和的混合气体充入一恒容密闭容器中发生反应Ⅰ、Ⅱ，已知反应Ⅱ的反应速率，为速率常数，x为物质的量分数。

①当转化率达到60%时，反应达到平衡状态，这时和的平均相对分子质量为23，若反应Ⅱ的，平衡时反应速率_______；

②经验公式为，其中为活化能，T为热力学温度，k为速率常数，R和C为常数，则_______ (用含、、T、R的代数式表示)。

③由实验测得，随着温度的逐渐升高，反应Ⅰ为主反应，平衡逆向移动平衡时混合气体的平均相对分子质量几乎又变回16，原因是_______。

(3)其他条件相同时，反应温度对选择性的影响如图所示：

由图可知，温度相同时选择性的实验值略高于其平衡值，可能的原因是_______。

(4)利用甲醇分解制取烯烃，涉及反应如下。

a.

b.

c.

恒压条件下，平衡体系中各物质的量分数随温度变化如图所示：

已知时，，平衡体系总压强为P，则反应c的平衡常数_______。