大题突破练3　化学反应原理综合题2025年高考总复习优化设计二轮专题化学H课后习题含答案大题突破练.docx

2025年高考总复习优化设计二轮专题化学H课后习题含答案大题突破练大题突破练(三)化学反应原理综合题

学生用书P312

1.(2024·广东大亚湾区1月联合模拟)某课题组研究CO2加氢制甲醇。涉及的主要反应有:

反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-48.3kJ·mol-1

反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.2kJ·mol-1

反应Ⅲ:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)ΔH3=-154.8kJ·mol-1

反应Ⅳ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH4

回答下列有关问题:

(1)反应Ⅳ的ΔH4=。?

(2)下列有关说法正确的是。?

A.增压时,CO的物质的量分数一定增大

B.当甲醇的分压不再改变时,体系达到平衡

C.在恒容密闭容器中充入Ar,反应Ⅲ速率不变

D.升温时,反应Ⅱ逆反应速率加快的程度大于正反应速率

(3)研究发现,在3MPa条件下,当起始n(CO2)∶n(H2)=1∶3,平衡时CO2的转化率、含碳产物的选择性(转化的CO2中生成CH3OH、CH4或CO的百分比,如甲醇的选择性=生成CH

①随着温度升高,甲醇选择性降低而CO2的转化率却升高的原因可能是。

②在T温度下,若CH4的选择性为10%,计算此温度下反应Ⅱ的平衡常数K=。

(4)一种在铜基催化剂上CO2加氢制甲醇的机理如图所示,其中吸附在铜基催化剂表面上的物种用“*”标注。

①基态铜原子的价电子排布式为。?

②决速步的反应方程式为?。?

(5)写出甲醇在生产或生活中的一种应用。?

答案:(1)-89.5kJ·mol-1

(2)BC

(3)①生成甲醇的反应均为放热反应,升温时平衡逆向移动,甲醇选择性降低;反应Ⅱ是吸热反应,升温平衡正向移动,且反应Ⅱ占主导作用②0.198

(4)①3d104s1②CH3O*+OH*+2H*CH3OH*+H2O*

(5)作燃料(或溶剂或制甲醛等)

解析:(1)根据盖斯定律可知反应Ⅰ-反应Ⅱ=反应Ⅳ,ΔH4=ΔH1-ΔH2=-48.3kJ·mol-1-(+41.2kJ·mol-1)=-89.5kJ·mol-1。

(2)反应Ⅱ是等体积变化的反应,反应Ⅳ是气体体积减小的反应,增压时反应Ⅳ的平衡正向移动,CO的物质的量分数减小,A错误;反应达到平衡时,各物质的浓度、含量均不变,则甲醇的分压不再改变时其浓度不变,体系达到平衡状态,B正确;在恒容密闭容器中充入Ar时,反应物、生成物的浓度均不变,则反应速率不变化,C正确;反应Ⅱ是吸热反应,升高温度时平衡正向移动,即升温时反应Ⅱ逆反应速率加快的程度小于正反应速率,D错误。

(3)②设起始时n(CO2)=1mol、n(H2)=3mol,由图可知,T温度平衡时CO2的转化率为60%、CH3OH的选择性为60%,CH4的选择性为10%,则CO的选择性为1-60%-10%=30%,平衡体系中CO2的物质的量为0.4mol,n(CH3OH)=1mol×60%×60%=0.36mol,n(CH4)=0.06mol,n(CO)=0.18mol,根据H、O原子守恒可得:2n(H2)+2n(H2O)+0.36mol×4+0.06mol×4=6mol,n(H2O)+0.8mol+0.36mol+0.18mol=2mol,解得n(H2)=1.5mol,n(H2O)=0.66mol,此温度下反应Ⅱ的平衡常数K=c(CO)·

(4)①Cu的原子序数为29,基态铜原子核外电子排布式为[Ar]3d104s1,其价电子排布式为3d104s1。

②反应的能垒或活化能越高,反应速率越慢,该步反应的反应速率决定整个反应的反应速率,是决速步,由图可知,过渡态5的能垒最高,该步反应为CH3O*+OH*+2H*CH3OH*+H2O*。

(5)甲醇具有可燃性,是良好的有机溶剂,是重要的化工原料等,可用作燃料、溶剂、制备甲醛等。

2.(2024·湖南长郡中学二模)生物质(CnH2mOz,其中包含常见糖类、甘油等)的利用不会增加大气中的CO2含量,被视为符合“碳中和”理念的能源。利用CuO作为氧载体,可提供氧原子,促使生物质转化为具有重要应用价值的合成气(CO、H2)。其主要反应为CnH2mOz(s)+CuO(s)CuO(1+z-n)(s)+mH2(g)+nCO(g)。在t1℃时,向2L刚性容器中加入足量的CnH2mOz(s)和CuO(s),发生上述反应,达到平衡时,测得容器中H2、CO的物质的量浓度分别为mamol·L-1、namol·L-1。请回答下列问题:

(