化学反应原理综合题（测）-2023年高考化学二轮复习讲练测（新高考专用）（原卷版）

专题15化学反应原理综合题

（本卷共10小题，满分100分，考试用时75分钟）

可能用到的相对原子质量：H1Li7B11C12N14O16Na23Mg24Al27S32Cl35.5

一、非选择题：本题共10个小题，每小题10分，共100分。

1.我国自主研发的DMTO技术是以煤或天然气代替石油作原料生产乙烯和丙烯的新技术。DMTO工业化

技术的成功研发，对开辟我国烯燃产业新途径具有重要意义。回答下列问题：

（1）煤气化包含一系列化学反应，热化学方程式如下：

①C（s）+HQ（g）CO（g）+H2（g）A”1=+131kJ-mo「

②CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）A//2=-41kJmor'

③C（s）+CC）2（g）=2CO（g）AW3=akJmor',则a=。

（2）在一定温度下，向某刚性容器中充入一定量CO>H?仅发生反应：

CO2（g）+3H2（g）.、CH30H（g）+HQ（g）AW,下列情况表明反应已达到平衡状态的是（填标号）。

A.混合气体的密度保持不变B.混合气体的平均摩尔质量保持不变

C.混合气体的总压强保持不变D.含碳粒子总浓度保持不变

（3）向一密闭容器中充入2moicHQH（g）,发生反应：2CH,OH（g）C2H4（g）+2H2O（g）.。其他条

件不变时，CH30H的平衡转化率随着温度（T）、压强（p）的变化如图所示：

①Pi（填或"<”）P2，1K时，N点的平衡常数K=。已知M点、N点时容器的体积分别

为为、0.5Lo

②欲提高CHQH的平衡转化率，可采取的措施是（填一条，下同），欲增大反应速率，可采取的措

施是o

（4）一定温度下，向一恒容密闭容器中投入1.5molCO、3moiH?发生反应:

CO(g)+2H2(g).CHQH(g)△”=_9IkJ.mol।。测得反应开始时容器内压强为3xl()spa,lOmin后反应到

达平衡，平衡时体系压强降低了lxl()5pa。v(H,)=Pa.min-1,该温度下的平衡常数勺=Pa2

(K,为分压表示的平衡常数，分压=总压X物质的量分数).

【答案】⑴172(2)BC(3)>』减小压强、降低温度增大压强、升高温度

36

(4)1X1041x10'O

2.当前，实现碳中和己经成为全球的广泛共识，化学科学在此过程中发挥着至关重要的作用。

(1)一种将二氧化碳催化合成甲醇的技术原理为CO式g)+3H式g)CH,OH(g)+H2O(g)AWo

①一定条件下，将ImolCO?和Imol也充入某恒温恒容密闭容器中发生上述反应，下列不能说明反应达到

平衡状态的是(填字母序号)。

A.CO2的消耗速率与CH30H的消耗速率相等

B.CHQH的体积分数保持不变

C.混合气体的平均密度保持不变

D.混合气体的平均相对分子质量保持不变

②研究温度对甲醇产率的影响时发现，在210℃~290℃,保持原料气中CO?和H?的投料比不变，得到平衡

时甲醇的产率与温度的关系如图所示，则该反应的0(填“=或“<”)，原因是。

③设平衡体系中甲醇的物质的量分数为x(CHQH)。若控制初始投料比黑=3,使反应在不同条件下

达到平衡。测得t=250℃下双530m~。的关系和p=5xl()5pa下NCHjOH)-/的关系如图所示，则图中表示

p=5x1O'pa下x(CHQH)~f的关系的曲线是(填“a”或"b”)。当x(CH3OH)=0.10时，CO,的平衡转

化率a=(保留三位有效数字)，反应条件可能为或。

2(X)21()22023024()25026()27028()

(2)CC)2也可以转化为重要的工业原料乙烯。已知298K时，相关物质的相对能量如图所示，则CO?与Cz'

反应生成C2H,、CO和气态水的热化学方程式为。

100

H2H4(8)

52

H(g)

20

•

C2»6(g)

1W

CO(g)

200

H2O(g)

--242

-286

300比0(1)

CO,(g)

・393

(3)。2辅助的Al-CO?电池电容量大，能有效利用CO”其工作原理如图所示。其中，离子液体是优良的溶

剂，具有导电性；电池反应产物AL(C204b重要的化工原料。此电池的正极区反应式有：6O2+6e-=60；,

,反应过程中5的作用是

禽

含AK5的寓干液体

3.“碳达峰•碳中和''是我国社会发展重大战略之一，CH,还原CO?是实现“双碳，，经济的有效途径之一，相

关的主要反应有:

I：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)△H1=+247kJ-moL,K1

1

II：CO2(g)+H,(g)CO(g)+H,O(g)AH^^lkJmor,^

请回答：

(1)有利于提高CO?平衡转化率的条件是o

A.低温低压B.低温[同压C.r司温低压D.局温后j压

1

⑵反应CH4(g)+3CO式g)4CO(g)+2H2O(g)的AH=kJmoE,K=(用K],K2表示)。

(3)恒压、750c时，CH^IlCOz按物质的量之比1:3投料，反应经如下流程(主要产物已标出)可实现CO?高

效转化。

CO+He

①下列说法正确的是

A.Fe,O4可循环利用，CaO不可循环利用

B.过程ii,CaO吸收CO?可促使FeQ4氧化CO的平衡正移

C.过程ii产生的H?O最终未被CaO吸收，在过程也被排出

D.相比于反应I,该流程的总反应还原ImolCOz需吸收的能量更多

②过程ii平衡后通入He,测得一段时间内CO物质的量上升，根据过程iii,结合平衡移动原理，解释CO物

质的量上升的原因____________o

(4普也还原能力(R)可衡量CO?转化效率，R=An(CO2)/An(CHj(同一时段内CO?与CH,的物质的量变

化量之比)。

①常压下CH*0CC)2按物质的量之比1:3投料，某一时段内CH4和CO?的转化率随温度变化如图1,请在

图2中画出400~1000℃间R的变化趋势，并标明1000℃时R值。

图1图2

②催化剂X可提高R值，另一时段内CH」转化率、R值随温度变化如下表:

£i

温度/℃

80002050

转化率/%

.91.50.24.8

R

.6.4.1.8

下列说法不或砸的是

A.R值提高是由于催化剂X选择性地提高反应II的速率

B.温度越低，含氢产物中H?0占比越高

C.温度升高，CH」转化率增加，C02转化率降低，R值减小

D.改变催化剂提高CH”转化率，R值不一定增大

4.乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯气相直接水合法或电解法制取。回答下列问题：

I、乙烯气相直接水合法制乙醇

(1)已知：

①2cH30H(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)AHi=-23.9kJ・molt

②2cH30H(g)=C2H4(g)+2H2O(g)AH2=-29.1kJ-mol

③C2H50H(g)=CH3OCH3(g)△H3=+50.6kJ-mol1

则乙烯气相直接水合反应C2HMg)+H20(g)=C2H50H⑵的^H=。

(2)已知等物质的量的C2H4和H20的混合气体在一定的条件下反应，乙烯的平衡转化率与温度、压强的关

系如图。

30

①图中压强Pl、P2、P3由小到大的顺序为。

②乙烯水合制乙醇反应在图中A点(P2=8/MPa)的平衡常数Kp=(用平衡分压代替平衡浓度计算,

分压=总压x物质的量分数，结果保留两位有效数字)。

③若保持其他条件不变，将容器改为恒压密闭容器，则C2H4的平衡转化率将(填“增大”、“减

小”或“不变，，)。

II、电解法制乙醇

(3)以铅蓄电池为电源可将CO2转化为乙醇，其原理如图所示，电极材料均为惰性电极。该电解池阴极上的

电极反应式为；每生成0.2mol乙醇，理论上消耗铅蓄电池中mol硫酸。

铅蓄电池

乙醇虐著

质子交换膜

5.我国提出2060年前实现碳中和，为有效降低大气C02中的含量，以CCh为原料制备甲烷、戊烷、甲

醇等能源物质具有较好的发展前景。CO?在固体催化剂表面加氢合成甲烷过程中发生如下反应：

1

I.主反应：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)AH,=-156.9kJ-mol

1

II.副反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)AH2=+41.1kJ-moP

1

(1)已知：III.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)AH3=-395.6kJ-moP

IV.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)AH4=。

(2)CO2加氢合成甲烷时，通常控制温度为500℃左右，其可能的原因为。

A.反应速率快B.平衡转化率高

C.催化剂活性高D.主反应催化剂选择性好

(3)500℃时，向1L恒容密闭容器中充入4moicCh和12molH2,初始压强为p.20min时主、副反

应都达到平衡状态，测得c(H2O)=5mol-L>,体系压强为3/4p,则0~20min内v(CHQ=,平衡

CH平衡浓声

时CFU选择性=(CH4选择性100%,计算保留三位有效数字)。

(4)以CO2催化加氢合成的甲醇为原料，在催化剂作用下可以制取丙烯，反应的化学方程式为3cH30H(g)

*C3H6(g)+3H2O(g)。该反应的Arrhenius经验公式的实验数据如图中曲线a所示，已知Arhenius经验公

式Rink=早FA+C,(Ea为活化能，k为速率常数，R和C为常数)。当改变外界条件时，实验数据如图中的曲

线b所示，则实验可能改变的外界条件是。

-¥r

-

.

I

O

W

QC

6.是重要的化学试剂，在实验室和实际生产中应用广泛。

I.慈醍法是工业上合成HQ。的主要方法，意醛法的反应过程如下。

循环再生

⑴已知：2H2(g)+O2(g)=21^0(1)AW1=-572kJ-mo『

1

2H2O,(1)=2H2O(1)+O2(g)A//2=-196kJmor

1

恿醍法生产H2o2总反应的热化学方程式H2(g)+。2(g)=H2O2(1)AH,=kJ.mol

(2)反应a的反应类型为。

(3)向反应b后的溶液可以加入蒸储水为萃取剂，分析蒸储水能做萃取剂的原因o

H.我国科学家设计如下图所示的光电催化体系，该体系利用双极膜既能将SO?转化为SO；所释放的化学能

用于驱动阴极HQz的高效生成，同时还可以实现烟气脱SOj

直流电源

膜aOa

/

H2O|

(4)阳极的电极反应为o

(5)理论上每生成BmolHQz,可以实现烟气脱SO2的物质的量为mol。

HI.测定HQ?含量：

(6)取所得Hz。?水溶液amL,用cmol•L/lCMnO,酸性溶液滴定，消耗KMnO,酸性溶液vmL。已知：MnO4

的还原产物是Mn"。

①KMnO,酸性溶液与H2O2反应的离子方程式为。

②所得HQ?水溶液中HQ?的物质的量浓度为mol-L-'»

7.我国明确提出“碳达峰”与“碳中和”研究二氧化碳的回收对这一宏伟目标的实现具有现实意义。

⑴已知：CH4(g)；C(s)+2H2(g)AH=+75.0kJmor'

CCh(g)+H2(g)=CO(g)+H^OCg)△H2=+41.0kJ-mor'

CO(g)+H,(g)C(s)+H2O(g)AH=-131.0kJ-mor'

则反应I：CO2(g)+CH4(g).2co(g)+2H?(g)的AH=

(2)若在一密闭容器中通入ImolCO?和ImolCH-一定条件下发生反应I,测得CH」的平衡转化率、温度及

压强的关系如图所示:

・

・

骚

*？

£

4

g

x

。

①下列描述能说明该反应处于化学平衡状态的是(填标号)。

A.CO的体积分数保持不变

B.容器内混合气体的总质量保持不变

C.V(H,)=2V(CH4)

D.容器内混合气体的平均相对分子质量保持不变

②图中Pi、P2、P3、P&，压强最小的是，判断理由是

③已知v正(CO)=L28xlO-2p(CH)p(COj(kPa-sT),p(CH,)、p(8j表各组分的(分压份压=总压x物

质的量分数)。当P,=360kPa时，a点v正(CO?)：kPas)，此时平衡常数Kp=(列出计算式即可，

用平衡分压代替平衡浓度计算)。

(3)EleyRideal的反应机理认为C0?和C%重整的反应历程如图所示。

反应①反应②反应历程

该重整反应的决速步骤为(填“反应①"或"反应②")。

8.二氧化碳的综合利用是实现碳达峰、碳中和的关键。

I.利用CO?和H?合成甲醇，涉及的主要反应如下:

已知:a.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)4-H2O(g)AW,=-49.5kJmol'

b.CO(g)+2H2(g).CH3OH(g)A//2=-90.4kJ-moP'

c.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)AW,

(1)计算AH产

(2)一定条件下，向密闭容器中充入物质的量之比为1：3的CO?和H?发生上述反应，使用不同催化剂经相

同反应时间，CO2的转化率和甲醇的选择性随温度的变化如图所示:

14-A.CO-HRi90

12

丁厦/C

甲醇的选择性=------7__L___x100%

T好UJ.件吐n(CO)+n(CH,OH)

①210-270℃间，在甲醇的选择性上，催化效果较好的是o

②210-270℃间，催化剂2条件下CO?的转化率随温度的升高而增大，可能原因为。

H.工业上用COz和NH,通过如下反应合成尿素[CO(NHJJ:2NH,(g)+CO2(g).CO(NH2)2(s)+H,O(g)0

t°C时，向容积恒定为2L的密闭容器中充入2.0molNH3^[11.6molCO2发生反应。

(3)下列能说明反应达到化学平衡状态的是(填字母)。

a.相同时间内，6moiN—H键断裂，同时有2moiH-O键形成

b.容器内气体总压强不再变化

c.2vI(NH)3=vffl(CO)2

d.容器内气体的密度不再改变

(4)CO2的物质的量随时间的变化如下表所示：

3781

时间/min0

00000

11000

w(CO)2/me

.6.0.8.8.8

CO?的平衡转化率为；ZC时，该反应的平衡常数K=

in.中科院研究所利用CO,和甲酸(HCOOH)的相互转化设计并实现了一种可逆的水系金属二氧化碳电池，结

构如图所示:

(5)放电时，正极上的电极反应为；若电池工作时产生a库仑的电量，则理论上消耗锌的质量为

g«(已知：转移Imol电子所产生的电量为96500库仑)

9.利用甲醇(CHQH)制备一些高附加值产品，是目前研究的热点。

(1)甲醇和水蒸气经催化重整可制得氢气，反应主要过程如下:

反应I.CH30H(g)+HQ(g)3H2(g)+CO2(g)AH,

反应n.H2（g）+CC>2（g）H2O（g）+CO（g）AH2=akJmor'

反应III.CH30H（g）2H2（g）+CO（g）AH3=bkJmor'

①AH1=kJ-mor1o

②工业上采用CaO吸附增强制氢的方法，可以有效提高反应］氢气的产率，如图所示，请分析加入CaO提

高氢气产率的原因:

加入CaO的质

(2)CO/DH2充入一定体积的密闭容器中，在两种温度下发生反应:

CO,(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H3O(g),测得CHQH的物质的量随时间的变化如图。

n（CH；OH|''mol

①曲线I、II对应的平衡常数大小关系为K|K.0(填，，或"=，域"V，，)

②一定温度下，在容积为1L的两个恒容密闭容器中，按如下方式加入反应物，一段时间后达到平衡。

容器甲乙

ImolCOImolCO,ImolHImolCH,OH（g）

反应物投2、2

入量

3molH2ImolH2O（g）

若甲中平衡后气体的压强为开始的0.8倍，则乙容器起始时反应速率v正v逆。(填“〈”或“=”)。

③一定温度下，此反应在恒压容器中进行，能判断该反应达到化学平衡状态的依据是«

a.容器中压强不变

b.H,的体积分数不变

C.C(H2)=3C(CH3OH)

d.容器中密度不变

e.2个C=O断裂的同时有3个H-H断裂

7

(3)已知电离常数HCN：0=4.9x10-°,H2CO,:Kal=4.3x10,Ka2=5.6xl0",则向KCN溶液中通入

少量CO2时的离子方程式为。

(4)利用人工光合作用，借助太阳能使CO?和H?0转化为HCOOH,如图所示，在催化剂b表面发生的电极

反应为：。

一催

催

化

化

太阳光刖剂

b

a

换膜

质子交

?的

此CO

。因

目标

和的

碳中

060年

峰、2

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30年

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题：

下列问

。回答

A"

(g)

2H

(g)+

2CO

).

H(g

+C

,(g)

：CO

成气

2

4