专题15反应原理综合2024年高考化学二模后试题分项训练原卷版

专题15反应原理综合1.（2024·浙江宁波·4月二模）甲酸是一种有机化工原料，广泛用于农药、皮革、医药和橡胶等工业。请回答：（1）活性Fe3O4x催化反应，进而可制得甲酸。该反应的_______0(填“>”或“<”)，理由是_______。（2）某温度下，HCOOH电离平衡常数为，当HCOOH平衡浓度为xmol/L时，HCOOH已电离的弱电解质分子数的电离度_______(电离度，用含和x的代数式表示，可不化简)。（3）某研究小组发现HCOOH水溶液在密封石英管中的分解反应如下：Ⅰ．Ⅱ．研究发现，在反应Ⅰ、Ⅱ中，H+仅对反应Ⅰ有催化加速作用；反应Ⅰ速率远大于反应Ⅱ，近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。T℃下，在密封石英管内完全充满1.0mol/LHCOOH水溶液，分解产物均完全溶于水中。CO2、CO浓度与反应时间的变化关系如图所示。①下列说法正确的是_______。A．反应Ⅰ活化能小于反应ⅡB．反应C．混合体系达平衡后：D．若在起始溶液中加入盐酸，则CO达浓度峰值时，的值与未加盐酸时相同②保持其它条件不变，若反应起始时溶液中同时还含有0.10mol/L盐酸，请在上图中画出CO的浓度与反应时间的变化关系图_______。（4）一种由CO2电化学法合成甲酸盐的工作原理如图所示。电极b为_______极。电解一段时间后，若两侧电解液中K+的物质的量相差0.08mol，则阳极产生的气体在标准状况下的总体积为_______L(假设产生的气体全部逸出)。2.（2024·河北石家庄·4月二模）国内第一套自主研发的乙烷裂解制乙烯的大型生产装置建成，并已生产出合格的乙烯产品。已知反应①为该项目中乙烷制乙烯的反应原理。反应①：C2H6(g)⇌C2H4(g)+H2(g)△H1＞0反应②：CO2(g)+C2H6(g)⇌C2H4(g)+CO(g)+H2O(g)△H2＞0反应③：CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)△H3＜0回答下列问题：（1）反应①②以物质的量分数表示的平衡常数K与温度T的变化关系如图甲所示。据图判断，图中X和Y两条曲线中，表示反应①的是____。为研究反应体系的动力学行为，向盛有1molC2H6的VL容器中加入催化剂。控制温度为653K，体系的总压强p随反应时间t的变化如图乙所示。前50s用C2H4表示的平均反应速率为____mol•L1•s1。当t=50s时v正____v逆(填“>”“<”或“=”)。（2）工业生产中，通常采用恒压条件在乙烷裂解原料中加入惰性气体以提高乙烯的平衡产率，原因是____。若在一定温度，体系总压恒定为mMPa的条件下进行该反应，反应达平衡时，各组分的体积分数如表：C2H6C2H4H2惰性气体30%20%20%30%计算该温度下的平衡常数Kp=____(平衡分压=总压×体积分数)。（3）乙烷裂解时易发生副反应2C2H6(g)CH2=CH2(g)+2CH4(g)，已知在一定温度下，在恒容密闭容器中充入10molC2H6进行反应，达到平衡时CH4和C2H4的体积分数均为，则乙烷的总转化率为____。将裂解产物通过足量溴水后，再完全燃烧，将生成的气体通入6L2mol•L1KOH吸收液中，所得溶液中c(H2CO3)____c(CO)(“<”“>”或“=”)(已知H2CO3：Ka1=5×107，Ka2=5×1011，lg5=0.7)。改变KOH吸收液的体积，若所得溶液中c(H2CO3)=c(CO)，则溶液的pH=____。3.（2024·河南郑州·4月二模）利用工业废气实现双减最有希望开展大规模应用的是CO2加氢生成甲醇的反应。298K、100kPa条件下该反应焓变和熵变的数据如下，假设反应ΔH、ΔSICO(1)该反应在自发（填“低温”或“任意条件”或“高温”）(2)在使用催化剂时，该反应由两个基元反应组成，写出决速步骤基元反应方程式。给出温度553K、总压4MPa下，nH2:nCO2=3:1时，不同催化剂组成对φCH3CO选择性（%）催化剂1784060催化剂2881000催化剂3138919在实际生产过程中选择催化剂2、3组均可，请说明工业生产中应选择第2组催化剂最主要的原因，选择催化剂3的最主要的原因。(4)H2与CO2不同比例对CO2转化率和甲醇产率的影响如下图所示，在图中画出副产物CO(5)温度在700K时，CO2和H2反应生成甲醇的平衡常数为3.7×10−8mol−2⋅4.（2024·浙江绍兴·4月二模）I．电解法可处理氯化钙废同时，吸收CO2，装置如图所示。（1）阴极室发生的变化可视为两步，电极反应式：_______和。II．工业含硫烟气污染大气，研究烟气脱硫具有重要意义。方法一、H2还原脱硫：（2）300℃，发生反应：①②③请用一个等式来表示三个反应的之间的关系_______。（3）反应③，在恒温、恒容的密闭容器中，充入和，平衡常数，测得平衡时和的浓度均为，则平衡时的值为_______。方法二、O2氧化脱硫：（4）某同学探究活性炭吸附催化氧化，以N2作稀释剂，一定温度下，通入、和反应生成，其中不同温度下，在活性炭上的吸附情况如图，下列说法正确的是_______。A.温度越低，SO2的吸附量越高，SO2氧化反应速率越快B.已知：SO2的物理吸附过程能自发进行，可推断该过程是熵减、放热的过程，温度过高不利C.原料中水蒸气的含量越大，脱硫速率一定越快D.随着时间的推移，SO2吸附速率降低，可能是由于生成的占据了吸附位点没及时脱出导致（5）在SO2与O2反应过程中掺入少量CH4有利于提高SO2转化成SO3，其中一种解释是甲烷参与氧化反应过程中存在如图机理。原料以一定流速通过反应容器，出口处测SO3的含量，结合机理说明甲烷体积分数增大，SO3体积分数也增大的理由_______。5.（2024·四川·4月二模）氮氧化物进入同温层可对臭氧层造成破坏，对人类生活造成不利影响，目前工业上可采用多种方法对废气中的氮氧化物进行脱除，回答下列问题：（1）SCR法主要是针对柴油发动机产生的的处理工艺，原理是和在选择性催化剂表面转化为和，反应历程中的能量变化如下图所示：其中决定总反应速率的步骤是___________，SCR法会产生高分散度的烟尘，会使催化剂的活性下降，原因是___________。（2）甲烷脱硝：①已知甲烷的燃烧热为890.3kJ/mol，，，则甲烷脱硝反应的___________kJ/mol。②800K时，为提高NO的平衡转化率，理论上可以采取的措施有：___________。A．恒容时增加B．恒压时通入一定量的ArC．移去部分D．选择合适的催化剂③一定温度下，将按一定比例混合的反应气匀速通过恒容催化反应器，测得NO去除率同转化率随反应温度的变化关系如下图所示：当T>780K时，NO去除率随温度升高而降低的原因是___________；若反应气中，起始总压为66kPa，甲烷的平衡转化率为80%(若不考虑过程中存在的其他副反应)，计算该温度下反应的分压平衡常数___________(以分压表示，分压=总压×物质的量分数，保留两位有效数字)。（3）中国科学院研究人员报道了一种以铜锡合金为催化剂，在电催化条件下还原NO高效合成氨的方法，并通过DFT计算研究了反应可能得机理如下(*表示催化剂表面吸附位，如表示吸附于催化剂表面的NOH)：ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ上述反应机理中，第Ⅲ步的转化机理为___________；若电路中有4mol电子通过，其中生成的选择性为95%，则阴极生成的物质的量为___________mol。6.（2024·河北·4月三模）二氧化碳和甲烷是两种温室效应气体，将二者进行转化，可得到具有高附加值的化学品或清洁燃料。（1）和催化重整制取和主反应：①副反应：②③④主反应的___________，该反应在___________(填“较高温度”或“较低温度”)下可自发进行。（2）和反应可制取乙烯，反应的化学方程式为。一定温度下，向某恒容密闭容器中充入和，体系的初始压强为，若平衡时的转化率为，不考虑副反应的发生，的平衡分压为___________(用表示，下同)，该反应的压强平衡常数___________。（3）过光电化学转化可制得乙二醇，在某催化剂作用下该反应的机理如图所示。图中表示催化剂被光激发出电子之后产生的空穴。①下列说法错误的是___________(填标号)。A．该反应为自由基型反应B．生成的反应为C．该反应的副产物D．该机理中存在极性键和非极性键的断裂和形成②以乙二醇为燃料的燃料电池工作时，乙二醇在电池___________(填“负极”或“正极”)发生反应，若以溶液为电解液，则该电极的反应式为___________。（4）铜基催化剂电催化还原制乙醇的两种途径(分别以和作催化剂)的相对能量变化如图所示，标“”的为吸附在催化剂上的物质。分析可知，以___________作催化剂的催化效率更高。7.（2024·河北邢台·4月二模）工业废气中的二氧化碳加氢制甲醇是“碳中和”的一个重要研究方向，在催化剂作用下，主要发生以下反应：ⅰ．；ⅱ．；ⅲ．。（1）已知反应ⅲ正反应的活化能为，则其逆反应的活化能为___________(用含有的式子表示)。（2）①一定温度下，向恒容密闭容器中通入物质的量之比为1：3的与，发生以上3个反应，下列能说明反应达到平衡状态的是___________。A．B．平衡常数不再发生变化C．气体密度不再改变D．测得的浓度保持不变②若起始压强为，反应经后达到平衡，此时体系压强为，的分压：，则内反应的平均速率___________，的选择性为___________%，反应ⅰ的平衡常数___________(保留两位有效数字)。（3）在时，反应ⅰ在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇物质的量分数为，在℃下的、在下的。如图所示。图中对应恒温过程的曲线是___________。当的平衡转化率为时，反应条件可能为___________或___________。（4）为探究原料气中混入气体对反应的影响。测得平衡时的转化率、随原料气中的变化如图所示。请解释、呈现该变化的趋势的原因：___________。8.（2024·湖南长沙市雅礼中学·4月二模）氮氧化物对环境及人类活动影响日趋严重，如何消除大气污染物中的氮氧化物成为人们关注的主要问题之一。回答下列问题：Ⅰ.利用NH3的还原性可以消除氮氧化物的污染，其中除去NO的主要反应如下：反应①：4NH3(g)+6NO(g)⇌5N2(g)+6H2O(l)△H1已知：4NH3(g)+5O2(g)⇌4NO(g)+6H2O(I)△H2=902kJ·mol1N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H3=+182.4kJ·mol1(1)△H1=_______kJ·mol1，已知反应①的△S=0.5kJ·mol1·K1，则常温下(298K)，该反应____(填“能”或“不能”)自发。(2)温度为400K时，在恒容密闭容器中按照n(NH3)：n(NO)=1：3充入反应物，发生上述反应①。下列不能判断该反应达到平衡状态的是_______(填字母)。A.c(H2O)保持不变B.混合气体的密度保持不变C.混合气体的平均摩尔质量保持不变D.有3molN—H断裂的同时，有6molO—H生成(3)某研究小组将4molNH3、6molNO和一定量的O2充入2L密闭容器中，在催化剂表面发生反应，NO的转化率随温度变化的情况如图所示。从图像可以看到，在有氧条件下，温度升高到580K之后，NO生成N2的转化率开始降低，可能的原因是______________。Ⅱ.在一定条件下，用H2还原NO的反应为2H2(g)+2NO(g)=N2(g)+2H2O(g)△H<0为研究H2和NO的起始投料比对NO平衡转化率的影响，分别在不同温度下，向三个体积均为2L的刚性密闭容器中通入amolH2和3molNO发生反应，实验结果如图：(4)①反应温度T1、T2、T3从低到高的关系为_________。②T1温度下，充入H2、NO分别为3mol、3mol，容器内的起始压强为pkPa，反应进行到10min时达到平衡，0~10min内N2的平均反应速率为_____mol·L1·s1，该反应的平衡常数Kp=_______kPa1。9.（2024·山西运城·4月二模）加热分解可以制备活性。已知：热分解反应如下：①②③回答下列问题：（1）___________(用、、表示)。（2）在空气中热失重图像如图1所示(、、对应的物质为纯净物且、对应的是氧化物)，段固体分解产生的气体是___________(填电子式)；段的化学方程式为___________。（3）某温度下，在真空密闭容器中投入足量的，发生反应①，时，温度不变，将容器体积缩小为原来的四分之一后保持体积不变，再次达到平衡状态，如图2所示，A点可能移动到___________(填“B”“C”或“D”)点，判断依据是___________。（4）一定温度下，在恒容密闭容器中投入足量的粉末发生反应①，下列情况表明反应已达到平衡状态的是___________(填标号)。a．气体密度不随时间变化b．气体相对分子质量不随时间变化c．固体质量不随时间变化d．浓度不随时间变化（5）已知：①几种物质相对能量如下：物质相对能量8940959393.5则该反应___________。②在密闭容器中充入足量和，发生上述反应。测得平衡体系中体积分数与压强、温度关系如图所示，___________(填“>”“<”或“=”)。温度下，点平衡常数为___________(用表示)。提示：用分压计算的平衡常数为，分压总压物质的量分数。10.（2024·河南郑州4月二模）水煤气是一种优质燃料和重要的化工原料，其制备方法是将水蒸气与焦炭在高温下混合反应，然后投入固体进行处理。I．在温度下将高温水蒸气通入炽热的焦炭中，其中可能发生的一些反应如下：反应方程式焓变压强平衡常数①②(1)已知反应的焓变，近似认为反应焓变不随温度变化，则焦炭的燃烧热。(2)在温度下体系达到化学平衡，将这一时刻记为，然后将可压缩的恒温反应容器突然压缩至原来体积的一半。将压缩之后这一瞬间的时刻记为，重新达到平衡时的时刻记为，则______（填标号）。A．时，反应①的正反应速率比时增大 B．时，反应②的逆反应速率比时减小C．时，反应①的压强平衡常数比时增大 D．时，水蒸气的转化率比时减小(3)反应②的平衡常数很小，若近似忽略生成的反应，在一个体积固定的恒温容器内投入足量焦炭与一定量的水蒸气，在温度下达到平衡时水蒸气的转化率为，下图的三条曲线分别代表了达到平衡时不同的转化率对应的水蒸气分压、分压、体系的总压，则代表分压的曲线是（填标号）。欲使平衡转化率为，则初始充入水蒸气的压强应为（结果保留两位有效数字）。Ⅱ．投入固体可吸收反应产生的，生成。除了以外，钙还有多种氧化物。(4)在大约的高压条件下还可以进一步与反应得到由和构成的另一种钙的氧化物，预测的VSEPR模型名称是.(5)反应生成的在自然界中会被溶解有的雨水溶蚀，该过程的离子方程式为。已知，碳酸的（碳酸浓度以形式计算）、某雨水恰好能够溶解，此时该雨水中的浓度为，忽略固体溶解产生的体积变化，则此时该雨水的为。11.（2024·湖南大学附属中学4月二模）研究硫及其化合物的性质具有重要意义。Ⅰ．已知可以催化二氧化硫在水溶液中发生的歧化反应：，催化原理分为两步，第一步反应为吸热的慢反应：第二步反应为放热的快反应：____________+______（1）请补充第二步反应：____________+______（2）能正确表示催化歧化反应原理的能量变化示意图为______（填标号）。 A B C DⅡ．工业制硫酸，在接触室发生反应：，在1L的恒容密闭容器中充入2mol和1mol，在不同温度下测得与时间的关系如图A：（3）该反应正向的______0（填“＞”“＜”或“＝”）。（4）能证明反应已经达到平衡状态的是______（填序号）。①②单位时间内生成nmol的同时消耗nmol③反应速率④温度和体积一定时，容器内压强不再变化⑤温度和体积一定时，混合气体的密度不再变化（5）反应开始到10min时的平均反应速率______mol/（L·min）；时该反应的平衡常数______L/mol。（6）一定条件下在恒温恒容的密闭容器中按一定比例充入和，平衡时的体积分数随的变化如图B，则A、B、C三状态中，的转化率最小的是______点，当时，达到平衡状态的体积分数可能是D、E、F三点中的______点。12（2024·江苏4月二模）生物质铁炭纳米材料可以活化过一硫酸盐，降解废水中有机污染物．（1）生物质铁炭纳米材料活化过—硫酸钾降解有机污染物的反应历程如图1所示．图中和分别表示硫酸根自由基和羟基自由基．①（S的化合价为）在水中的电离过程为：、．写出的结构式：_______。②生物质铁炭纳米材料降解有机污染物的机理可描述为______。③若有机污染物为苯酚，写出酸性条件下与苯酚反应的化学方程式：______。（2）与直接使用纳米铁颗粒相比，使用生物质铁炭纳米材料降解的优点是：______。（3）铁炭纳米材料在不同对有机污染物去除率（溶液有机物浓度与初始有机物浓度的比值）的影响如图2所示，越小有机污染物去除率越高的原因是：______。（4）已知微粒的氧化性：。水中存在一定量和无存在时对铁炭纳米材料降解有机污染物的影响如图3所示．的存在对有机污染物的降解有影响，原因是：______。13.（2024·东北三省4月二模）丙烯是一种重要的化工原料，但丙烯的产量仅通过石油的催化裂解反应无法满足工业生产需求。工业上以WO3/SiO2为催化剂，利用丁烯和乙烯的催化歧化反应制丙烯：。请回答下列问题：（1）相关物质的燃烧热数据如下表所示：物质燃烧热141120492539催化歧化反应的___________；（2）利用丁烯和乙烯的催化歧化反应制备丙烯时，仅发生如下反应：反应ⅰ：反应ⅱ：一定条件下，经相同反应时间，丙烯的产率、丁烯的转化率随温度变化的关系如图所示：①丁烯的转化率随温度升高而增大可能的原因是___________，500~550℃丙烯产率下降的原因为___________。②某温度下，保持体系总压强为1.0MPa，按投料，达平衡状态时，C4H8、C2H4的转化率分别为96%、32%，则平衡时___________；反应ⅰ的压强平衡常数___________(保留三位有效数字)。（3）反应ⅱ中，WO3/SiO2催化机理如图，关于该过程中的说法错误的是___________(填字母)。A.有加成反应发生 B.能将2丁烯转化为1丁烯C.W元素的成键数目一直未发生变化 D.存在碳碳单键的断裂和形成（4）为了增强WO3/SiO2催化剂的活性和吸附能力，其他条件一定时，可向WO3/SiO2催化剂中添加催化剂助剂。下图为不同催化剂助剂的加入对丁烯的转化率、丙烯的选择性(产率转化率选择性)的影响，选择___________作催化剂助剂为优选方案(填化学式)。14.（2024·吉林4月二模）氨是重要的化工原料，也是潜在的储氢材料。回答下列问题：（1）氨的沸点为，易液化，工业上常用于做制冷剂，其易液化的主要原因是___________。（2）在液氨中制备的有机反应如下：①；②；③。上述反应中，、、之间等式关系为___________。（3）氨分解制备氢气，反应历程如图所示。①的键能为___________。②写出分解总反应的热化学方程式：___________。（4）化学上，把反应物消耗一半所用时间叫作“半衰期”。在恒容密闭容器中充入适量钨和，实验测得在钨表面氨气分解反应半衰期与温度()、初始压强()的关系如图所示。___________(填“>”“<”或“=”)。温度下，反应进行到tmin时容器内反应体系总压强为___________。（5）一定温度下，向恒容密闭容器中充入和，合成氨气。的平衡体积分数与投料比关系如图所示。①在、、点中，的平衡转化率最大的是___________(填字母)。②若点对应体系中，体积分数为，则该温度下，平衡常数为___________(只列计算式)。15.（2024·信息卷）等温室气体会让地球“发烧”，将进行综合利用是目前的研究热点。回答下列问题：（1）通过使用不同的新型催化剂，实现二氧化碳加氢合成转化为二甲醚已有广泛应用。反应I：；反应Ⅱ：。则。（2）催化加氢制取甲醇，反应如下：主反应：；副反应：。在一定条件下，向某恒容密闭容器中充入和发生反应。实验测得的平衡转化率和平衡时的选择性随温度变化如图所示：已知：的选择性。①图中表示平衡时的选择性的曲线为(填“”或“”)，温度高于时，曲线随温度升高而升高的原因是。②时，反应容器内达到平衡状态时，压强为，副反应的，初始充入的物质的量a=mol，主反应的平衡常数(用平衡分压代替平衡浓度，分压=总压×物质的量分数，计算结果用分数表示)。（3）利用与电解转化法从烟气中分离的原理如图(已知气体可选择性通过膜电极，溶液不能通过)。①a端为电源的极。②纯净的从(填“出口1”或“出口2”)排出，在极上发生反应的离子方程式为。16.（2024·云南·4月三模）环戊二烯是一种重要的有机合成原料，用其制备环戊烯涉及的反应如下：主反应：；副反应1：。副反应2：回答下列问题：（1）______（用含“”和“”的式子表示），该反应在______（填“高温”或“低温”）条件下能自发进行。（2）下列操作中，能提高环戊二烯平衡转化率的是______（填标号）。A．增加环戊二烯的用量B．恒温恒压下通入惰性气体C．移除环戊烯（3）保持其他条件不变，在相同时间内，环戊二烯转化率及环戊烯、环戊烷的选择性与温度的关系如下图所示：①综合分析，反应最佳温度的范围为______（填标号）。A．B．C．左右②随着温度的升高，环戊二烯转化率升高而环戊烯选择性降低，其原因是______。（4），向恒容密闭容器中加入环戊二烯和，反应达到平衡时，环戊二烯的转化率为，环戊烷物质的量为，则用气体物质的量分数表示的主反应的平衡常数______（用含的计算式表示）。（5）用环戊二烯制备的二茂铁可用作火箭燃料添加剂、汽油抗爆剂、橡胶熟化剂、紫外线吸收剂等。二茂铁的晶胞结构如图所示（未画出微粒），密度为，设阿伏加德罗常数的值为，则一个晶胞中含的数目为______。17.（2024·安徽·4月二模）氨是最基本的化工原料，常用于制液氮、氨水、硝酸、铵盐和胺类等。（1）工业合成氨是人类科学技术的一项重