2023届高考化学二轮复习化学反应原理综合作业含解析

这是一份2023届高考化学二轮复习化学反应原理综合作业含解析，共30页。试卷主要包含了甲醇和甲醛是重要的化工原料等内容，欢迎下载使用。
化学反应原理综合题
1．（2022·江西新余·二模）五氧化二碘是一种重要的工业试剂，常温下为白色针状结晶，可用于除去空气中的一氧化碳。回答下列问题：
(1)已知：2I2(s)+5O2(g)=2I2O5(s) △H1=-75.6 kJ/mol Ⅰ
I2O5(s)+5CO(g) 5CO2(g)+I2(s) △H2=-1377.2 kJ/mol Ⅱ
则表示CO燃烧热的热化学方程式为___________。
(2)结合反应Ⅰ和反应Ⅱ分析，在CO转化为CO2的反应中所起的作用是___________。
(3)10℃时，某恒容密闭容器中充有足量的I2O5，向该容器中充入CO发生反应Ⅱ，平衡时CO2与充入CO的物质的量关系如图1所示。若降低温度，θ值___________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)；压缩容器体积，θ值___________。

(4)20℃时向装有足量I2O5的2L恒容密闭容器中充入2mol CO，反应达到平衡后固体质量减小8 g。
①该温度下反应的平衡常数K=___________(可用分数表示)。
②图2是CO的平衡转化率随CO2的移出率[×100%]关系。则图中a=___________，b=___________。

③由M点变为N点耗时5min，则该段时间内的平均反应速率v(CO)=___________。
2．（2022·安徽淮北·二模）煤、石油等传统能源使用时污染严重，且日渐枯竭，科学家们寻找其他清洁能源作为替代品，其中甲烷的开发利用成为一个热点。以下是甲烷水蒸气重整的应用：
已知：①
②
(1)甲烷水蒸气重整原理CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g) △H3，则△H3=_______kJ/mol。
(2)向恒容容器中加入1 molCH4和2 molH2O，在恒定的温度，初始压强a MPa下进行反应，
①当分离出0.8molH2时，分离比η=_______。(分离比，实际分离量与CH4完全转化时得到的H2量的比例，体现H2分离的程度)。
②下图是甲烷平衡转化率与温度、H2分离比的关系，其中η1、η2、η3的由大到小的关系是_______。

③η3=0.25时，A点气体的总压p(总)_______a MPa(填“>”、“=”、“”“＜”或“=”)c(E)。

4．（2022·河北唐山·二模）甲醇和甲醛是重要的化工原料。利用气态甲醇在催化剂条件下脱氢制备甲醛的主要反应为：，反应机理图示如下：(其中虚线部分为副反应)


回答下列问题：
(1)主要反应的最大能垒为_______。
(2)副反应的热化学方程式为_______。
(3)已知

则的_______。
(4)在体积的刚性容器中，投入气态，在一定催化剂作用下，反应时间时，分别测得甲醇转化率和甲醛的选择性与温度的关系，如下图所示：(甲醛的选择性：转化的中生成的百分比)。


①时内生成甲醛的平均反应速率是_______。
②若时恰好平衡，容器的初始压强为，甲醇的转化率为，甲醛的选择性为，主要反应的压强平衡常数为_______。
③以后，甲醛的选择性下降的可能原因为_______。
(5)利用甲醇、氯气和氢气为原料在℃及一定催化剂条件下制取一氯甲烷，反应原理如下：。现将等物质的量的反应物分别投入到温度相同，容积是1L、2L的甲乙两个恒温、恒容的容器中，达到平衡(不考虑副反应发生)，下列说法正确的是_______(填字母代号)。
A．甲乙密度相同，的体积分数不同
B．甲乙正反应速率不同，放出的热量相同
C．甲乙压强不同，混合气体的平均相对分子质量相同
D．甲乙的转化率相同，混合气体的颜色相同
5．（2022·江西上饶·模拟预测）当今世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点，中国承诺2030年前，二氧化碳的排放不再增长，达到峰值之后逐步降低。2060年前实现“碳中和”，体现了中国对解决气候问题的大国担当。因此，降低空气中二氧化碳含量成为研究热点，其中研发二氧化碳的利用技术，将二氧化碳转化为能源是缓解环境和解决能源问题的方案之一。
I.二氧化碳在一定条件下转化为甲烷，其反应过程如下图所示。

已知：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)△H1=-205kJ·mol-1
反应II：CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)△H2=-246kJ·mol-1
(1)则反应I的热化学方程式为_______。
(2)一定条件下，向2L恒容密闭容器中加入1mo1CO2和5molH2，只发生上述反应I和反应II；10min后容器内总压强(P)不再变化，容器中CH4为0.6mol，CO2为0.2mol，H2O为1.4mol，10min内H2的平均反应速率v(H2)=_______反应II的平衡常数Kp=_______(用含字母P的代数式表示，已知Kp是用反应体系中气体物质的分压来表示的平衡常数，即将K表达式中平衡浓度用平衡分压代替，某气体分压=气体总压强×该气体的物质的量分数)
II.在催化剂作用下CO2加氢还可制得甲醇CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)∆H=50kJ/mol。
(3)能说明反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=50kJ/mol已达平衡状态的是_______(填字母)。
A．单位时间内生成1molCH3OH(g)的同时消耗了3molH2(g)
B．在恒温恒容的容器中，混合气体的密度保持不变
C．在绝热恒容的容器中，反应的平衡常数不再变化
D．在恒温恒压的容器中，气体的平均摩尔质量不再变化
III.CO2与H2催化重整制备CH3OCH3的过程中存在反应：
①2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)△H0。
(4)向密闭容器中以物质的量之比为1：3充入CO2与H2，实验测得CO2的平衡转化率随温度和压强的变化关系如图所示。P1、P2、P3由大到小的顺序为_______；T2°C时主要发生反应_______。(填“①”或“②”)，CO2平衡转化率随温度变化先降后升的原因为_______。

6．（2022·陕西·宝鸡市渭滨区教研室模拟预测）苯催化加氢制备环己烷是化工生产中的重要工艺，一定条件下，发生如下反应：
Ⅰ．主反应：(g)+3H2(g)⇌(g) ∆H1＜0
Ⅱ．副反应：(g) ⇌(g) ∆H2＞0
回答下列问题：
(1)已知：Ⅲ．
Ⅳ．2 (g)+15O2(g)⇌12CO2(g)+6H2O(l) ∆H4
Ⅴ．(g)+9O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l) ∆H5
则____ (用、和表示)。有利于提高平衡体系中环己烷体积分数的措施有____。
A．适当升温       B．适当降温       C．适当加压       D．适当减压
(2)反应Ⅰ在管式反应器中进行，实际投料往往在的基础上适当增大用量，其目的是____。
(3)氢原子和苯分子吸附在催化剂表面活性中心时，才能发生反应，机理如图。当中混有微量或等杂质时，会导致反应Ⅰ的产率降低，推测其可能原因为___________。

(4)催化剂载体中的酸性中心能催化苯及环己烷的裂解。已知酸性中心可结合弧电子对，下图中可作为酸性中心的原子的标号是___________(填“①”“②”或“③”)。

(5)恒压反应器中，按照投料，只发生Ⅰ反应，总压为，平衡时苯的转化率为α，则反应Ⅰ的___________(列出计算式即可，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
(6)利用膜电解技术(装置如图所示)，以Na2CrO4为主要原料制备Na2Cr2O7的总反应方程式为：4Na2CrO4+4H2O2Na2Cr2O7+4NaOH+2H2↑+O2↑。则Na2Cr2O7在___________(填“阴”或“阳”)极室制得，电解时通过膜的离子主要为___________。

7．（2022·甘肃·二模）绿色能源的开发利用是未来能源发展的重要方向，也是实现“碳中和”目标的重要举措。氢能是重要的绿色能源，利用甲烷来制取氢气的总反应可表示为：CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)，该反应可通过如下过程来实现：
反应I：CH4(g)+H2O(g)=3H2(g)+CO(g) △H1=+206.3kJ·mol-1
反应II：CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H2=-41.2kJ·mol-1
(1)总反应的△H=_______kJ·mol-1
(2)反应I在恒压条件下，不同进气比［n(CH4)：n(H2O)］和不同温度时测得相应的CH4平衡转化率见下表。
平衡点
a
b
c
d
n(CH4)：n(H2O)
0.5
0.5
1
1
CH4平衡转化率/%
50
69
50
80

①c点平衡混合物中H2的体积分数为_______，a、b两点对应的反应速率va______________vb(填“＜”“=”或“〉”)，判断的理由为_______。
②若d点的总压强为aMPa，则d点的分压平衡常数KP为_______(用平衡分压代替浓度计算，分压=总压×物质的量分数，计算结果精确到0.01)。
(3)反应II在工业上称为一氧化碳的催化变换反应，研究表明该反应用Fe3O4作催化剂，反应历程如下：
第一步：Fe3O4+4CO=3Fe+4CO2第二步：3Fe+4H2O=Fe3O4+4H2
已知第一步为慢反应，则第一步反应的活化能比第二步反应_______       (填“大”或“小”)。由于CO还原性较强，若将Fe3O4还原成Fe，并以Fe的形式大量存在于反应体系中，会使催化剂失去活性，但在实际生产中一般不会发生催化剂失去活性的情况，请结合一氧化碳的催化变换反应历程说明理由_______。
(4)研究表明，CO催化变换反应的速率方程为，该表达式中分别表示相应的物质的量分数，KP为分压平衡常数，k为反应的速率常数，温度升髙时k值增大。在气体组成和催化剂一定的情况下，反应速率随温度变化的曲线如下图所示。温度升髙时，CO催化变换反应的KP_______       (填“增大”或“减小”)。根据速率方程分析，T>Tm时r逐渐减小的原因是_______。

8．（2022·重庆·二模）工业生产中硫、氮、碳的氧化物排放都会导致严重环境问题，对这些物质需要进行综合利用。
(1)用CH4催化还原煤燃烧产生的氮氧化物，可以消除污染。已知：
CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H1=-867.0kJ•mol-1。
NO2(g)=N2O4(g)△H2=-28.5kJ•mol-1。
写出CH4催化还原N2O4(g)生成CO2、N2和H2O(g)的热化学方程式____。
(2)以CO2、H2为原料合成乙烯的方程式为：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)△H。在常压下，按n(CO2)：n(H2)=1：3(总物质的量为4amol)的投料比充入恒压密闭容器中发生反应。测得温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率影响情况如图1所示。

下列说法正确的是____。
A．△HKN
B．若改用其他催化剂，可能会加快反应速率，但同时会影响平衡转化率
C．若投料比改为n(CO2)：n(H2)=1：4，可以提高CO2的平衡转化率
D．在250℃时，若气体的平均相对分子质量不再改变，说明反应已经平衡
(3)250℃下，上述反应开始时容器体积为VL，在此温度下达到平衡时H2O(g)浓度为____mol/L。(用含a、V的代数式表示)
(4)某温度下，n(C2H4)随时间(t)的变化趋势曲线如图2所示。若其它条件不变时，容器的体积为原来一半，画出0～t1时刻n(C2H4)随时间(t)的变化趋势曲线____。

(5)据文献报道，CO2可以在碱性水溶液中电解生成甲烷，生成甲烷的电极反应式是____。
9．（2022·青海西宁·一模）绿色能源是未来能源发展的重要方向，氢能是重要的绿色能源，利用生物乙醇来制取氢气的部分反应过程如图所示。

(1)已知：反应①：CH3CH2OH(g)+3H2O(g)=2CO2(g)+6H2(g)   ΔH1=+173.5kJ·mol-1
反应②：CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)       ΔH2=-41.2kJ·mol-1
则反应Ⅰ的热化学方程式为____。
(2)反应Ⅱ在不同进气比[n(CO)∶n(H2O)]、不同温度下，测得相应的CO平衡转化率见表(各点对应的其他反应条件都相同)。
平衡点
a
b
c
d
n(CO)∶n(H2O)
0.5
0.5
1
1
CO平衡转化率/%
50
66.7
50
60

①a点平衡混合物中H2的体积分数为____，a、c两点对应的反应温度Ta____Tc(填“＜”“=”或“＞”)，d点对应的平衡常数K=____。
②有利于提高CO平衡转化率的是____(填标号)。
A．增大压强       B．降低温度       C．增大进气比[n(CO)∶n(H2O)]       D．分离出CO2
(3)反应Ⅱ在工业上称为一氧化碳的催化变换反应，若用[K]表示催化剂，则反应历程可用下式表示：
第一步：[K]+H2O(g)=[K]O+H2
第二步：[K]O+CO=[K]+CO2
第二步比第一步反应慢，则第二步反应的活化能比第一步反应____。
(4)研究表明，CO催化变换反应的速率方程为=k(-)式中，yCO、、、分别表示相应的物质的量分数，Kp为平衡常数，k为反应的速率常数，温度升高时k值增大。在气体组成和催化剂一定的情况下，反应速率随温度变化的曲线如图所示。温度升高时，CO催化变换反应的Kp___(填“增大”“减小”)。根据速率方程分析，T＞Tm时逐渐减小的原因是____。

10．（2022·贵州·模拟预测）含氮化合物既是重要的化工原料，也是常见的污染物。
(1)已知：I．CO(g)+O2(g) CO2(g) △H1=—283.0kJ·mol-1
II．N2(g)+O2(g) 2NO(g)                  △H2=+179.5kJ·mol-1
则2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g) △H=_______kJ·mol-1。
(2)某小组模拟不同条件下的合成氨反应，向容器中充入3molN2和9molH2，不同温度下平衡混合物中氨气的体积分数与总压强(p)的关系如图1所示。

①T1、T2、T3由大到小的顺序为_______。
②在T2、60MPa条件下，A点v正_______(填“>”、“