大题04 化学反应原理综合题（分类过关）-【突破大题】冲刺2024年高考化学大题突破+限时集训（新高

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第一，用什么资料，怎样使用资料；第二，在那些核心考点上有所突破，准备采取什么样的措施；第三，用时多长，怎样合理分配。
二、怎样查漏。
第一，教师根据一轮复习的基本情况做出预判；第二，通过检测的方式了解学情。
三、怎样补缺。
1、指导学生针对核心考点构建本专题的知识网络;
2、针对学生在检测或考试当中出现的问题，教师要做好系统性讲评;
3、教育学生在对待错题上一定要做到:错题重做，区别对待，就地正法。
4、抓好“四练”。练基本考点，练解题技巧，练解题速度，练答题规范。
大题04 化学反应原理综合题
类型一 热化学与电化学
1．（2024·吉林延边·一模）利用CO2催化加氢制二甲醚，可以实现CO2的再利用，涉及以下主要反应：
I．CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH1
Ⅱ．2CO2(g)+6H2(g)⇌CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH2
相关物质及能量变化的示意图如图1所示。
回答下列问题：
(1)反应Ⅱ的ΔH2= kJ⋅ml−1，该反应在 (填“高温”、“低温”或“任何温度”)下能自发进行。
(2)恒压条件下，CO2、H2起始量相等时，CO2的平衡转化率和CH3OCH3的选择性随温度变化如图2所示。已知：CH3OCH3的选择性=2nCH3OCH3生成nCO2消耗×100%
①300°C时，通入CO2、H2各2ml，平衡时CH3OCH3的选择性、CO2的平衡转化率都为30%，平衡时生成CH3OCH3的物质的量为 ml，此温度下反应I的平衡常数KP= (保留2位有效数字。用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
②300°C∼360°C区间，CO2平衡转化率随温度变化的曲线如图2所示，分析曲线变化的原因： 。
(3)如图所示是绿色电源“二甲醚(CH3OCH3)燃料电池”的工作原理示意图(a、b均为多孔性Pt电极)。负极是 (填写“a”或“b”)，该电极的电极反应式是 ，若有8ml氢离子通过质子交换膜，则b电极在标准状况下吸收 L氧气。
【答案】(1)-123.1 低温
(2)0.09 0.20 反应I为吸热反应，二氧化碳的平衡转化率随温度升高而增大，反应Ⅱ为放热反应，二氧化碳的平衡转化率随温度升高而减小，300℃~360℃区间，反应I的趋势大于反应Ⅱ
(3)a CH3OCH3−12e−+3H2O=2CO2+12H+ 44.8
【解析】（1）根据图示，2CO2(g)+6H2(g)⇌CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH2=(-99.2kJ⋅ml−1-23.9kJ⋅ml−1)=-123.1kJ⋅ml−1；该反应ΔH2
(4)B >A >C> D 272
【解析】（1）第Ⅰ步反应生成1mlH2，吸收QkJ热量，则消耗1mlCH4吸收的热量为2QkJ，第Ⅰ步热化学反应方程式为CH4(g)+NiFe2O4(s)=CO(g)+2H2(g)+2FeO(s)+NiO(s) △H=+2QkJ/ml；
（2）由图可知，第Ⅱ步的反应为H2O(g)+NiO(s)+2FeO(s)=NiFe2O4(s)+H2(g)，反应Ⅰ+反应Ⅱ得：CH4g+H2Og⇌COg+3H2g，则反应的Kp=KpⅠ×KpⅡ，由图可知，KpⅠ斜率更大，受温度影响更大，且随温度升高而变大，故Kp也随温度升高而变大，升高温度平衡正向移动，则反应为吸热反应，焓变大于零；
（3）压强为100kPa时，将nH2O:nCH4=3:1的混合气体投入温度为T℃的恒温恒容的密闭容器中，则水、甲烷初始压强分别为75kPa、25kPa；副反应为气体分子数不变的反应，不会改变压强，重整反应为气体分子数增加2的反应，达平衡时容器内的压强为140kPa，容器内增大的压强为消耗甲烷压强的2倍，则反应甲烷压强为140−1002=20kPa；可逆反应：
CH4g+H2Og⇌COg+3H2g起始(kPa)257500转化(kPa)20202060
CO2分压为10kPa，有：
COg+H2Og⇌CO2g+H2g转化(kPa)10101010
则H2O的平衡转化率为20+1075×100%＝40%；由三段式可知，此时重整反应的Kp=(60+10)3×(20-10)(25-20)×(75-20-10)≈15244，由图可知，1000℃时，KpⅠ=103，KpⅡ=10，Kp=KpⅠ×KpⅡ=103×10=104，重整反应为吸热反应，Kp值变大，则温度升高，故温度T大于1000；
（4）已知降低温度时，k正、k逆均减小，k正-k逆增大，k正的减小速率小于k逆，则正反应速率减小程度小于逆反应速率，反应正向进行，正反应为放热反应；增加CO的投料会降低CO的转化率，降低温度平衡正向移动会提高CO的转化率，所以温度：A＞C＞D；投料比相同，温度越高，CO的转化率越低，所以温度：B＞A；设D点n(CO)=1.5ml，则n(H2O)=1ml,达到平衡时CO的转化率为60%，消耗n(CO)=1.5ml×60%=0.9ml，
COg+H2Og⇌CO2g+H2g起始(ml)1.5100反应(ml)平衡(ml)
平衡时正逆反应速率相等，v正=k正p(CO)⋅p(H2O)=v逆=k逆p(CO2)⋅p(H2)，反应前后气体的物质的量之和不变，压强平衡常数等于其物质的量平衡常数=0.9×0.90.6×0.1=272=p(CO2)·p(H2)p(CO)·p(H2O)=k正k逆，当转化率为40%时，消耗n(CO)=1.5ml×40%=0.6ml，剩余n(CO)=1.5ml×(1-40%)=0.9ml，剩余n(H2O)=(1-0.6)ml=0.4ml，生成n(CO2)=0.6ml、生成n(H2)=0.6ml，浓度商=0.6×0.60.9×0.4=1，v正v逆=k正k逆×p(CO2)·p(H2)p(CO)·p(H2O)=k正k逆×1=272。
7．（2024·黑龙江哈尔滨·一模）利用1-甲基萘（1-MN）制备四氢萘类物质（MTLs，包括1-MTL和5-MTL）。
反应过程中伴有生成十氢萘（1-MD）的副反应，涉及反应如图：
回答下列问题：．
(1)1-甲基萘（1-MN）中的大Π键可表示为 ，提高R1反应选择性的关键因素是 。
(2)已知一定条件下反应R2、R3、R4的焓变分别为ΔH2、ΔH3、ΔH4，则反应R1的焓变为 （用含ΔH2、ΔH3、ΔH4的代数式表示）。
(3)四个平衡体系的平衡常数与温度的关系如图甲所示。
①a、b分别为反应R4和R2的平衡常数随温度变化的曲线，则表示反应R3的平衡常数随温度变化的曲线为 。
②已知反应R1的速率方程v正=k正⋅c1−MN⋅c2H2，v逆=k逆⋅c5−MTL（k正、k逆分别为正、逆反应速率常数，只与温度、催化剂有关）。温度T1下反应达到平衡时1.5k正=k逆，温度T2下反应达到平衡时k正=k逆。由此推知，T1 T2（填“>”“ AD
(4)a%-0.65×b%1-0.656.0×1032
【解析】（1）1-甲基萘（1-MN）中成环的C原子杂化方式为sp2，未杂化的p轨道上有1个电子，则10个C原子提供10个电子形成大Π键，表示为1010π，提高R1反应选择性的关键因素
是催化剂的活性。
（2）根据盖斯定律，反应R1可由R3+R4-R2得到，R4的焓变ΔH1=ΔH3+ΔH4−ΔH2。
（3）①由于生成十氢萘(1-MD)的总反应是相同的，则总反应的平衡常数在一定温度下为定值，则K1K2=K3K4，c、d分别为反应R1和R3的平衡常数随温度变化的曲线，由图像可知，相同温度下K1>K3，则K2T2；
③A．由图甲可知，升高温度，K逐渐减小，说明升高温度平衡逆向移动，则四个反应正反应均为放热反应，A正确；
B．R1和R3均为气体体积减小的放热反应，但是反应过程中伴有生成十氢萘(1-MD)的副反应R2和R4，该副反应也均为气体体积减小的放热反应，因此压强越大，温度越低，可能会导致副产物的增加，B错误；
C．由①分析知，a为反应R4的平衡常数随温度变化的曲线，400K时反应R4的反应平衡常数最大，但不代表其反应速率最快，C错误；
D．能量越低越稳定，反应过程中生成1-MD的总反应为放热反应，说明生成物的能量低于反应物，故反应体系中1-MD最稳定，D正确；
故选AD。
（4）R1、R2、R3、R4的反应分别为：1-MN(g)+2H2(g)⇌5-MTL(g)、1-MN(g)+2H2(g)⇌1-MTL(g)、5-MTL (g)+3H2(g)⇌1-MD(g)、1-MTL(g)+ 3H2(g)⇌1-MD(g)，1-MN平衡转化率y为65%时1-MN平衡转化率为0.65，平衡时1-MN为(1-0.65)ml，平衡时生成1-MTL和5-MTL共0.65ml；由图可知，1-MTL和5-MTL物质的量分数共a%，S1-MTL为b%，则平衡时，S5-MTL为(a%-0.65×b%)ml；H2压强近似等于总压6.0×103kPa，则反应R1的平衡常数Kp=a%-0.65×b%n总×p总1-0.65n总×p总6.0×103kPa2=a%-0.65×b%1-0.656.0×1032 kPa−2。
8．（2024·陕西商洛·二模）甲烷、乙醇是重要的燃料及化工原料，其制取和利用是科学家研究的重要课题。回答下列问题：
(1)甲烷的制备原理之一为CO2(g)+4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g) ΔH，有关反应的热化学方程式如下：
i．CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH1=+41.2kJ⋅ml−1；
ii．2CO(g)+2H2(g)⇌CO2(g)+CH4(g) ΔH2=−247.1kJ⋅ml−1。
①ΔH= kJ⋅ml−1。
②反应CO2(g)+4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g) ΔH自发进行的条件为 (填“低温”“高温”或“任意温度”)，从温度和压强角度考虑，为了提高甲烷的平衡产率，反应适宜在 条件下进行。
③反应i：CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.2kJ⋅ml−1的反应速率表达式为v正=k正⋅cCO2×cH2，v逆=k逆×cH2O×cCO(k正、k逆为速率常数，与温度、催化剂有关)，若平衡后升高温度，则k逆k正 (填“增大”“不变”或“减小”)。
(2)乙醇的制备原理之一为2CO2(g)+6H2(g)⇌C2H5OH(g)+3H2O(g)。一定条件下，在一密闭容器中充入4mlCO2和12mlH2发生该反应，图甲表示压强为p1MPa或p2MPa下CO2的平衡转化率与温度的关系。
①根据图甲可以判断p1 (填“>”“＜”或“=”)p2。
②b点对应的平衡常数Kp= MPa−4(列出含p2的算式即可，Kp为以平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。
③若在恒容绝热的容器中发生该反应，下列情况下反应一定达到平衡状态的是 (填字母)。
A．容器内的压强不再改变
B．容器内气体密度不再改变
C．容器内cCO2:cH2:cC2H5OH:cH2O=2:6:1:3
D．断开C=O键与形成H-H键的数目之比为2∶3
(3)一种高性能甲烷燃料电池的工作原理如图乙所示，以熔融碳酸盐(MCO3)为电解质。
①电势比较：电极A (填“>”“＜”或“=”)电极B。
②该燃料电池负极的电极反应式为 。
【答案】(1)-164.7 低温 低温、高压 减小
(2)> 143×112126×162×p2−4 AD
(3)＜ CH4+4CO32−−8e−=5CO2+2H2O
【解析】（1）①i．CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH1=+41.2kJ⋅ml−1；
ii．2CO(g)+2H2(g)⇌CO2(g)+CH4(g) ΔH2=−247.1kJ⋅ml−1。
i×2+ ii得反应CO2(g)+4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g) ΔH=+41.2kJ⋅ml−1×2-247.1kJ⋅ml−1=-164.7kJ⋅ml−1。
②CO2(g)+4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g)，正反应放，ΔH < 6427或2.37
(3)D B -6.63
(4)C6H5OH-28e-+11H2O微生物6CO2+28H+
【解析】（1）N2（g）+3H2（g）=2NH3（g），ΔH=-92.4 kJ⋅ml-1 ΔS=-200J⋅K-1⋅ml-1，常温下，ΔH−TΔS=−94.4kJ⋅ml-1−−0.2kJ⋅K-1⋅ml-1×298K=−34.8kJ⋅ml-11。
②正反应气体物质的量减小，压强减小，T2温度下，达到平衡时，氮气的物质的量为0.5ml、氢气的物质的量为1.5ml，氨气的物质的量为1ml，则平衡时氧气为起始压强的0.5+1.5+13+1×100%=75%，若某时刻容器内气体的压强为起始时的70%，平衡逆向进行，则此时v(正