2025版高三化学二轮专项复习 专题五 主观题突破　3..doc

1．绿色能源是未来能源发展的方向，积极发展氢能，是实现“碳达峰、碳中和”的重要举措，可以用以下方法制备氢气。

Ⅰ.甲烷和水蒸气催化制氢气。主要反应如下：

ⅰ.CH4(g)＋H2O(g)?CO(g)＋3H2(g)ΔH＝＋206.2kJ·mol－1

ⅱ.CO(g)＋H2O(g)?CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－41.2kJ·mol－1

恒定压强为P0MPa时，将n(CH4)∶n(H2O)＝1∶3的混合气体投入反应器中发生反应i和ⅱ，平衡时，各组分的物质的量分数与温度的关系如图所示。

(1)图中表示CO2的物质的量分数与温度的变化曲线是________(填字母)。

(2)600℃时，反应ⅱ的平衡常数的计算式为Kp＝________(Kp是以分压表示的平衡常数，分压＝总压×物质的量分数)。

答案(1)n(2)eq\f(25,12)

解析(1)随反应进行，二氧化碳和氢气的量增加，故甲烷和水蒸气的量减小，将n(CH4)∶n(H2O)＝1∶3的混合气体投入反应器中，故p为表示平衡时水蒸气的物质的量分数随温度的变化，随着温度升高反应i正向移动，反应ⅱ逆向移动，故CO随温度升高而增大，即m表示平衡时CO的物质的量分数随温度的变化，则n表示CO2的物质的量分数随温度的变化；(2)由题干图像信息可知，600℃平衡时，H2的物质的量分数为：50%，H2O(g)的物质的量分数为32%，CH4的物质的量分数为4%，设投入CH4为1mol、H2O为3mol，根据三段式分析：

则有eq\f(1－x,4＋2x)＝0.04，解得x＝0.78mol，eq\f(3x＋y,4＋2x)＝0.5，解得y＝0.45mol，CO物质的量分数为：eq\f(0.78－0.45,4＋2×0.78)×100%＝6%，CO2的物质的量分数为eq\f(0.45,4＋2×0.78)×100%＝8%，600℃时，反应ⅱ的平衡常数的计算式为Kp＝eq\f(p（CO2）·p（H2）,p（CO）·p（H2O）)＝eq\f(0.08P0MPa×0.50P0MPa,0.06P0MPa×0.32P0MPa)＝eq\f(25,12)。

2．CO2催化加氢可合成乙烯，反应为2CO2(g)＋6H2(g)?C2H4(g)＋4H2O(g)ΔH0，在恒压密闭容器中，起始充入2molCO2(g)和6molH2(g)发生反应，不同温度下达到平衡时各组分的体积分数随温度的变化如图所示。

(1)下列说法正确的是________(填字母)。

A．b点时：2v正(H2)＝3v逆(H2O)

B．a、b、c三点的平衡常数：KaKcKb

C．将H2O(g)液化分离可提高C2H4的产率

D．活性更高的催化剂可提高CO2的平衡转化率

(2)表示C2H4体积分数随温度变化的曲线是________(填“k”“l”“m”或“n”)。

(3)若d点表示240℃某时刻H2的体积分数，保持温度不变，则反应向________(填“正”或“逆”)反应方向进行。

(4)205℃，反应达b点所用时间为tmin，则此过程中用CO2表示的反应速率是________mol·min－1。若平衡时b点总压为p，则平衡常数Kp＝________(列出计算式，以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。

答案(1)AC(2)n(3)逆

(4)eq\f(4,3t)eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,9)p))×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4,9)p))\s\up12(4),\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,9)p))\s\up12(2)×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3)p))\s\up12(6))

解析(1)由化学方程式体现的关系可知，b点时达到平衡状态，正、逆反应速率相等，则有2v正(H2)＝3v逆(H2O)，A正确；反应为放热反应，随着温度升高，平衡逆向移动，平衡常数减小，故a、b、c三点的平衡常数：KbKaKc，B错误；将H2O(g)液化分离，平衡正向移动，可提高C2H4的产率，C正确；活性更高的催化剂可提高反应速率，但是不改变CO2的平衡转化率，D错误。(2)随着温度升高，平衡逆向移动，乙烯、水的体积分数减小，结合化学方程式中化学计量数可知，乙烯减小的程度小于水，故表示水体积分数随温度变化的曲线是m，表示C2H4体积分数随温度变化的曲线是n。(3)随着温度升高，平衡逆向移动，二氧化碳、氢气的体积分数增大，结合化学方程式中化学计量数可知，二氧化碳增大的程度小于氢气，则l为二氧化碳体积分数变化曲线，k为氢气体积分数变化曲线