2025备考备战高考二轮复习 化学大题突破练　化学反应原理综合题(含解析).docx

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大题突破练(三)化学反应原理综合题

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。

2.(2024·甘肃二模)苯乙烯是生产塑料和合成橡胶的重要有机原料,可由乙苯催化脱氢获得。乙苯催化脱氢制苯乙烯的反应为:

+H2(g)

(1)已知:

化学键

C—H

C—C

CC

H—H

键能/(kJ·mol-1)

412

348

612

436

计算上述反应的ΔH=kJ·mol-1。

(2)为提高乙苯的平衡转化率,应选择的反应条件为(填字母)。

A.低温、高压 B.高温、低压

C.低温、低压 D.高温、高压

(3)工业上,通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气(原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为1∶9),控制反应温度600℃,并保持体系总压为常压的条件下进行反应。在不同反应温度下,乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数)示意图如下:

①掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率,解释说明该事实:。

②控制反应温度为600℃的理由是。

(4)100kPa恒压下,T1℃时将2mol乙苯蒸气通入容积可变的密闭容器中发生乙苯脱氢制苯乙烯反应。反应经过10min达到平衡,此时苯乙烯的体积分数为0.375,则乙苯的转化率为,0~10min内的平均反应速率v(H2)=kPa·min-1,该温度下的Kp=kPa。

3.(2024·湖北七市二模)为了实现“碳达峰”和“碳中和”的目标,将CO2转化成可利用的化学能源的“负碳”技术是世界各国关注的焦点。回答下列问题:

方法Ⅰ:CO2催化加氢制甲醇。

以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的反应如下:

反应ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-49.0kJ·mol-1

反应ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.0kJ·mol-1

反应ⅲ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH3

(1)计算反应ⅲ的ΔH3=kJ·mol-1。

(2)一定温度和催化剂条件下,在密闭恒容容器中按照投料n(CO2)∶n(H2)∶n(N2)=1∶3∶1发生反应(N2不参与反应),平衡时CO2的转化率、CH3OH和CO的选择性[如CH3OH的选择性=n生成(

①图中曲线a表示物质(填“CO2”“CH3OH”或“CO”)的变化。

②上述反应体系在一定条件下建立平衡后,下列说法正确的有(填字母)。

A.升高温度,反应ⅰ逆向移动,所以正反应速率减小

B.向容器中再通入少量N2,CO2的平衡转化率下降

C.移去部分H2O(g),反应ⅲ平衡一定不移动

D.选择合适的催化剂能提高CH3OH的选择性

③保持温度不变,在恒容反应器中,初始总压为5pkPa,只发生反应ⅰ和ⅱ,达到平衡时CO2的转化率为80%,CO的选择性为25%,则H2的转化率为,反应ⅱ的压强平衡常数Kp=(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。

方法Ⅱ:催化加氢制甲酸。

(3)科研工作者通过开发新型催化剂,利用太阳能电池将工业排放的CO2转化为HCOOH。

已知CO2(g)+H2(g)HCOOH(g)ΔH=-31.4kJ·mol-1。温度为T1℃达到平衡时,化学平衡常数K=1.8。实验测得:v正=k正c(CO2)·c(H2),v逆=k逆c(HCOOH),k正、k逆为速