2021届高考化学二轮备考专题训练：化学反应原理综合题-（原卷+解析卷）

化学反应原理综合题【原卷】

1.(2021•河北高三其他模拟)甲烷是一种重要的清洁能源，也是一种重要的化

工原料。我国西部和南海都有着丰富的甲烷资源。研究CH,的相关性质具有重要

的现实意义，根据所学知识回答下列相关问题：

⑴工业上可用甲烷裂解法制取乙块，反应为2cH/g)口C2H2(g)+3H2(g),

AH=akJ.mor'o已知有关化学键的键能如表所示，则a=。

化学键C-HC三CH-H

键能/(kJmol1)414837436

⑵CH4和8?在一定条件下可以合成CO和凡。

①已知：

反应I:CO2(g)+4H2(g)§®CH4(g)+2H2O(g)AH,

反应n：CO2(g)+H2(g)§gg]CO(g)+H2O(g)AH2

写出CH4(g)和CO2(g)在一定条件下反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式

②在刚性密闭容器中，加入等物质的量的CH4和CO2加入催化剂发生上述反应，

起始总压P°=4。kPa,测得I和工两种温度下CH,的转化率随反应时间⑺的变化如

图所示。

乐60

家50

W：40

流30

旨

-20

510

0tihh〃min

则该反应的AH_(填或y)0,若V正=%p(CHjp(C()2),工时

k正=L4xl（r2moi.匚公-皿-2,则A点时v正（A）=。计算T?时平衡常数

J二（J为以分压表示的平衡常数）。

⑶沼气的主要成分是CH4,还含有CO?,凡S等。

①JoDeVrieze等设计利用膜电解法脱除沼气中的CO?和也s,在酸性水溶液中，

H2s在阳极上转化为SO：而除去，其电极反应式为0

②在以石墨烯为载体的催化剂作用下，25℃时凡O2可将得到的纯净的CH4转化为

含氧有机物，其主要原理如图所示，则步骤N得到的有机物是,步骤

i□vi的总反应的化学方程式为o

77777■催化剂OH・C0(>

2.（2021•河北高三其他模拟）生物质气是以农作物的秸秆等为原料通过热化学

转化得到的，主要有耳、CO、CO2,还含少量的H2s及NH,等。请回答下列问题:

I.用FezCh干法脱除N%涉及的部分反应及平衡常数4的对数值与温度的关

系如下：

o13

①NH3（g）+wFe2O3（s）目丽-N2（g）+3Fe3O4（s）+-H2O（g）AHi,②

I3

NH3（g）+6Fe2O3（s）目丽-N2O（g）+4Fe3O4（s）+yH2O（g）AH2,③

153

NH3（g）+-FeO3（s）§ffi]NO（g）+5Fe3O4（s）+-HO（g）AH3,

42/2

2

①

⑴反应2股信)+叱售)目012此0(。的凶=_(用含4^、AH?、AH3的式子表示)。

(2)相同温度时，反应趋势最小的反应是一(填“①”“②”或“③”)。若一定条件下,

向体积为VL的恒容密闭容器中加入2molNH.和足量Fe0发生上述反应,,达到平

衡时，容器中M、20、出0分别为4mol、bmol、cmol,此时NO(g)的浓度为

moLL-(用含。、b、c、丫的代数式表示)，该温度下反应③的平衡常数为

II.用生物质合成甲醇，主要反应为CO(g)+2H2(g)§06CH3OH(g)A//=-90

11

kJ-mol,CO2(g)+3H2(g)0CH3OH(g)+H2O(g)AH=-53.7kJ-molo利用铜基

催化剂，在总压为3.6MPa和4.6MPa时，温度对甲醇时空产率［指在给定反应条

件下,单位时间内，单位体积(或质量)催化剂能获得的甲醇产量］的影响如图所示。

7

上

•

L

E

*・

英

也

切

£

£

酸

耳

(3)压强为3.6MPa时对应的曲线是(填“a”或"b”)，理由是

(4)甲醇时空产率先增大,继续升高温度后又开始降低,降低的原因可能是______

3

⑸其他条件不变，改变下列选项给出的条件一定能使反应CO2(g)+3H2(g)

目呢CH30H(g)+H2O(g)正向移动的是(填标号)。

A.反应容器体积不变，充入一定量氧气

B.升高温度

C.移走一部分甲醇

D.使用高效催化剂

3.(2021•河北高三其他模拟)碳、氮、氧的许多化合物在工农业生产，科技研

究和实际生活中有广泛的应用。研究这些化合物的有关性质具有重要的意义。回

答下列问题：

(1)已知:C2H8N2(l)+4O2(g)=N2(g)44H2O(g)+2CO2(g)AH,

N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)AH2

2NO2(g)@®N2O4(1)

则C2H⑴+⑴=32值)+4凡0值)+282仅)AH=(用含有八乩、AH2.

型的代数式表示)。若AH<0,则该反应(填“是”或“不是”)自发反应,

判断理由是o

(2)100℃时，在不同金属离子存在下，过氧化氢24h的分解率如表所示：

加入量分解率加入量分解率

离子离子

/(mg-L-1)/%/(mg-L-1)/%

无02Fe3+15

AF+102Cu2+86

4

Zn2+1010C产96

由上表数据可知，催化过氧化氢分解效果最佳的离子是__________O储运过氧

化氢时，可选用的容器材质为（填标号）。

A.不锈钢B.纯铝C.铜铝合金

D.锌合金

⑶已知H?。?的K『2.2xl0/2,常温下10moi.广电。2的溶液的PH=。（已

知怆夜=0.67）。研究表明，过氧化氢溶液中HO；的浓度越大，过氧化氢的分解速

率越快。常温下，不同浓度的过氧化氢分解率与PH的关系如图所示。对于一定

浓度的过氧化氢溶液，PH增大分解率增大的原因是;相同PH下，

过氧化氢浓度越大分解率越低的原因是

0.036

事18.0%

或

6O.004

方002

27.5%

~50.0%

（4）常温常压下电解法合成氨的原理如图所示。阴极生成氨的电极反应式为：

o理论上阳极氧化产物只有但电解时实际生成的的总量远远小

于由5理论计算所得到的的量，结合电极反应式解释原因：o

4.（2021•石家庄市第二十七中学高三一模）发展乙快精细化工是乙焕化工发展

5

的必不可少的途径。回答下列问题：

⑴天然气裂解是制乙焕的重要途径，涉及反应为：

主反应：2cH4(g)口C2H2(g)+3Hz(g)

副反应：2cH4(g)口C2H4(g)+2H2(g)

1700C时，在恒容密闭容器中，以CH,和H?为起始原料反应，达平衡状态，各气

体的平衡分压见表。

c2H2CH

气体CH424H2

平衡分压/Pa100100101000()

CH4的平衡转化率为；该温度下，主反应的平衡常数&=；可通

过加入(填标号)提高主反应CH,的平衡转化率。

A.CH4B.C2H2C.C2H4D.H2

⑵乙快和乙烯均可通过加成反应得到乙烷，对应的热化学方程式如下：

①C2H21)+2耳修)口C2H6(g)AH尸311kJ?mb

4

②C2H4(g)+H?(g)口C2H6(g)AH2=-137kJ?

则乙快加氢生成乙烯的能量变化趋势对应示意图为(填“心或“b”)图中对

应的AH=o

⑶一定条件下，研究表示反应：C2H2(g)4-H2(g)QC2H/g)生成乙烯的

6

36，85

v=0.585[p(C2H2)r[p(H2)]°oP(L)一定时，若RgHjvpKC2H2)则(填

（4）由6凡可以得到重要的化工原料C声“同时生成两种常见单质气体，电解催化

检验b口气体的方法是______;发生还原反应的为（填“Pd”或“Pt”）电极,

该电极的电极反应式o

5.（2021•河北衡水市•衡水中学高三二模）含氨废气的排放对人类健康和生态环

境有十分严重的影响，其利用和处理意义重大。2.氧基毗咤）是生产农

NCN

药、香料等的重要原料，氨氧化合成法制备原理为

21⑹+2叫⑻+3。2（g）一皿-2"X（9①凡0伍）AH<0。回答下列问

NNCN

题：

⑴在V-Ti-O-M。催化剂作用下，2.甲基口比咤（。）的氨氧化过程可能有如下两

条路径：

7

实验测得，反应按路径II进行，从反应活化能的角度分析，原因是O

⑵路径II中温度过高会导致2.竣基口比咤()脱竣生成毗咤("1)。为探

究催化剂丫-刀-。-乂。在不同温度下对反应的影响，在10L容器中加入2•甲基毗

咤、氨、氧气的物质的量分别为1。mol、60moi和40mo1,在340〜400C下用时lh分别

进行了多组实验，实验结果如表所示。已知：收率=转化率x选择性。

2.甲基口比陡转化率选择性

反应温度/℃收率/%

/%/%

34046.193.142.9

35066.296.6a

36080.794.976.6

37086.595.582.6

38091.193.585.2

39095.480.176.4

40097.758.156.8

①分析上表，催化剂V-Ti-O-Mo的最佳催化温度范围是,

②上表中2=(保留一位小数)，360C时，2-甲基毗咤转化率

8

80.7%（填“是”或"否"）为平衡转化率，理由是o

③400℃时，lh内，v（NHj=molL」h」（保留三位小数）。

⑶钉配合物可以作为一种新型氨氧化阳极催化剂，反应过程如下。

催化过程中共产生了种含钉中间产物。氨氧化的电极反应为

6.（2021•广东肇庆市•高三二模）合成氨反应实现工业化后，人类社会得到了快

速发展。回答下列问题：

⑴已知部分化学键的键能如下表：

化学键NmNH-HN-H

键能/(kJmol')946436391

工业上合成氨反应的热化学方程式为O

⑵不同催化剂下合成氨反应的历程如下图，吸附在催化剂表面的物种用“*”表示。

9

①下列说法正确的是（填选项序号）。

a.工业合成氨的耗能高，寻找优良的催化剂依然是当前的重要课题

b.常温常压下，合成氨反应速率慢的根本原因是N三N的键能太大

c.反应过程中增大压强能加快合成氨反应的速率

d.催化剂A的催化效率比B更好

②使用催化剂A时，根据反应历程，决定总反应速率的步骤是第步。

⑶向某容器中充入物质的量之比为1：3的N?和Hz,在不同条件下反应相同的时

间，得到NN的体积分数如下图所示。

①图中的曲线I与H（填“能”或“不能”）表示不同的压强条件下反应得出的

两条曲线。

②a点时正逆反应速率大小v正v逆（填或“="）。

③若容器体积恒为IL,4和Hz的总物质的量为4mol,则RK时该反应的平衡常

数K为13.mor2O

10

(4)工业合成氨有工艺能耗高、转换率低等缺点，电化学合成氨借助电能突破了合

成氨在热力学上的限制，能够在低温、常压下进行，从而引起研究者广泛关注，

一种固态体系电化学合成氨装置如图所示。

①M极连接电源(填“正极”或“负极

②N极发生的电极反应式为o

7.(2021•广东高三其他模拟)二氧化碳的利用具有潜在的商业价值。在负载型

金属催化剂作用下，可实现低温下COz甲烷化，相关主要化学反应有：

+

I：CO2(g)+H2(g)□CO(g)H2O(g)AH1=+41kJ/moI

II:CO2(g)+4H2(g)DCH4(g)+2H2O(g)AH2

⑴已知CO(g)+3H2(g)口CH4(g)+H2O(g)AH=-2()6kJ/mol

则AH广。

⑵催化剂的选择性是低温下实现CO2甲烷化的关键因素。某课题组对不同Ni含量

Ni-CeO?介孔催化剂进行了表征测试，实验结果如下：

11

①图1中,m点一（填“是”或者“不是”）该温度下CO2的平衡转化率，理由是一o

②由图1和图2可知，该反应的最佳催化剂为一o

③某温度下，容器体积为1.0L,控制出和CO2初始投料量为分别20moi和5mol,CO2

的平衡转化率和甲烷的选择性分别为80%、90%,则该温度下反应H的平衡常

数长=—（列出计算式）。

,用一cu砧比衣匹转化成甲烷所消耗的二氧化碳的量、

（提示：CH"的选择性二一二氧化碳的总转化量一）。

（3）82与此可直接合成二甲醛：2CO2（g）+6H2（g）DCH3CX：H3（g）+3H2O（g）AH

①已知该反应的活化能旦（正）小于Ea（逆），则AH-0（填“〉”或"V"或“=”）。

②将1moicO?和2.8molH2,通入1L的密闭容器中进行反应，实验测得C02的平衡转

化率随温度及压强变化如下图所示：

X轴上的数值：a点b点（填“>”或"v"或“=”）。

③［温度时，反应tmin后达到M点，此时CO?的平衡转化率为60%,实验测得

v正日^（COj胪（Hj,v『k逆c（CH30cH3评他0）小正、k逆为速率常数,只与温度有关,

则工温度时，k正与k逆的比值为一（保留3位有效数字）；若将温度升高，速率常

12

数增大的倍数：k逆k正(填少，或"V，，或“=，》

8.(2021•广东深圳市•高三一模)CO2作为未来的重要碳源，其选择性加氢合成

CH30H一直是研究热点。在CO2加氢合成CH30H的体系中，同时发生以下反

应：

反应i:CO2(g)+3H2(g)90aCH3OH(g)+H2O(g)AHi<0

反应ii：CO2(g)+H2(g)yffi]CO(g)+H2O(g)AH2>0

⑴原料CO2可通过捕获技术从空气或工业尾气中获取，下列物质能作为CO2捕

获剂的是_(填标号)。

A.Na2cCh溶液B.NaOH溶液C.CH3cH20HD.NH4cl溶液

(2)在特定温度下，由稳定态单质生成Imol化合物的焰变叫该物质在此温度下的

标准生成焰(AfH：)。下表为几种物质在298K的标准生成熔，则反应五的

△“2=—kJ^mol'1o

物质()

H2(g)CO2(g)cogH2O(g)

△田：(kJ-mol1)0-394-111-242

⑶在CO2加氢合成CH30H的体系中，下列说法错♦误・的是_(填标号)。

A.增大Hz浓度有利于提高C02的转化率

B.若气体的平均相对分子质量保持不变，说明反应体系已达平衡

C.体系达平衡后，若压缩体积，则反应i平衡正向移动，反应五平衡不移动

D.选用合适的催化剂可以提高CH30H在单位时间内的产量

(4)某温度下，向容积为1L的密闭容器中通入ImolCOXg)和5molH2(g),lOmin

后体系达到平衡，此时CO2的转化率为20%,CH30H的选择性为50%。

13

「j弘…3s转化为CHQH的〃(CO?)

已知：CH30H的选择性片消耗的〃(co)"'I。。％

①用CC>2表示。〜lOmin内平均反应速率v(CO2)=。

②反应i的平衡常数K=__(写出计算式即可)。

⑸维持压强和投料不变，将C02和H2按一定流速通过反应器，二氧化碳的转化

率”(CO2)和甲醇的选择性z(CH3OH)随温度变化的关系如图所示：

已知催化剂活性受温度影响变化不大。结合反应i和反应ii,分析235c后曲线

变化的原因。

①甲醇的选择性随温度升高而下降的原因是

②二氧化碳的转化率随温度升高也在下降的可能原因是一。

9.(2021•广东梅州市♦高三其他模拟)雾霾中有多种污染物，包含颗粒物(包括

PM2.5在内)、氮氧化物(NOx)、CO、SO2等。化学在解决雾霾污染中有着重要的

作用。

⑴有机物乙烯可以消除氮氧化物的污染。已知：①乙烯的燃烧热

b

(2)N2(g)+O2(g)=2NO(g)AH2=bk-mol则乙烯和NO反应的热化学方程式：

C2H4(g)+6NO(g)=2CO2(g)+3N2(g)+2H2O(l)AH=kJ・moH(用字母a、b表示)。

14

(2)已知SO2(g)+NO2(g)口SO3(g)+NO(g)A“=・42kJ・mori,在固定体积的密闭容

器中，使用某种催化剂，改变原料气配比辎进行多组实验(各次实验的温度可

能相同，也可能不同)，测定NO2的平衡转化率［a(NO2)］。部分实验结果如图所

①如果要将图中C点对应的平衡状态改变为B点对应的平衡状态，则应采取的

措施是_(填字母)。

A,升高温度B.降低温度C.用更好的催化剂D.移去SO3

②若A点对应实验中，SO2(g)的起始浓度为comol・L」，经过tmin达到平衡状态,

则该时段用NO?表示的平均化学速率为v(NOi)=_mol・L，・min，。

⑶炭黑是雾霾中的重要颗粒物，研究发现它可以活化氧分子，生成活化氧。活化

过程的能量变化模拟计算结果如图所示。每活化1个氧分子放出的能量为_eV,

水可以使氧分子活化反应的活化能降低_eV。

炭网和氧气I•虱原子。破原团活化辄

⑷焦炭催化还原SO2生成S2的反应为2c(s)+2SO2(g)口S2(g)+2CO2(g)o实验测

得一正二欠正・C2(SO2),u逆也逆・C(S2)・C2(CO2)他正、儿逆分别为正、逆反应的速率常数,

只与温度有关)。某温度下，在体积为2L的恒容密闭容器中充入1DW1SO2,并加

15

入足量焦炭，当反应到达平衡时，SO2的转化率为80%,贝(J：

①左正：A逆二O

②平衡时体系压强为pkPa,小为用分压表示的平衡常数(分压=总压X物质的量分

数)，则平衡常数%=_(用含P的式子表示)。

10.(2021•广东广州市•高三一模)埃基硫(COS)是一种粮食熏蒸剂，能防治某些

害虫和真菌的危害。以FeOOH作催化剂，分别以CO和CO?为碳源，与H2s

反应均能产生COS,反应如下：

反应I：CO(g)+H2S(g)§ffiCOS(g)+H2(g)

反应n：CO2(g)+H2S(g)§BaCOS(g)+H2O(g)

⑴以co为碳源制cos反应分两步进行，其反应过程能量变化如图所示。

①CO(g)+H2s(g)U03COS(g)+H2(g)AH=o

②决定COS生成速率的步骤是(填“第1步”或“第2步”)

⑵在密闭容器中按下表投料，分别发生反应I和反应n(Nz不参与反应)，反应时

间和压强相同时，测得COS的物质的量分数随温度变化关系如下图实线所示(虚

线表示平衡曲线)。

反应I反应n

16

起始投料coHSHS

2N2CO22N2

起始物质的量

11981198

分数/%

o

.06

.05

o.04

,03

.02

或o

.01

都

会

o

屯

江

三o

春

s

o

.

7O

0.00

800900100011001200

温度/匕

①已知相同条件下，反应I速率比反应n快。反应I的平衡曲线是

（填标号）。800〜1200C时，曲线d中COS物质的量分数不断增大,

原因是__________O

②下列说法正确的是（填标号）。

A,降低反应温度，CO和CO2的平衡转化率均增大

B.该实验中，900C时，反应I的COS生成速率大于分解速率

C.恒温恒容下反应n达到平衡后，增大N2的体积分数，平衡正向移动

D.选用合适的催化剂均能增大反应I和反应n的cos的平衡产率

③A点对应的平衡体系中，H2s的转化率为,该温度下反应的平衡

常数K=（写计算式）

⑶用COS处理过的粮食食用前需水洗，水洗时COS转化为两种气体，该反应

的化学方程式为o

17

u.(2021•河北高三二模)乙醇水蒸气重整制氢是一种来源广泛的制备氢气的方

法，主要反应为：

①C2H50H(g)+3H?O(g)□6H2(g)+2CO2(g)AH,

同时发生如下反应：

②C2H50H(g)口H2(g)+CO(g)+CH4(g)AH2=+49.6kJjnor'

③(20值)+凡0值)口CO2(g)+H2(g)△H3=41.4kJQno」

⑴根据图1信息，计算反应①的皿尸o

⑵已知在某催化剂作用下，乙醇的转化率、氢气的产率和体系中含碳物质百分含

量随温度的变化如图2所示。随着温度的升高，C0?的百分含量先增大后减小的

原因为；催化剂发挥作用的最佳温度是o

f

&6

r400

尿200

00

，

修80

w60

螂40

将20

船

z

(3)一定温度下，在2L恒容密闭容器中，充入OSmolGHQHIg)」.5moiHQ(g)发生反

18

应5min达到平衡，测得CH式g）的浓度为O.lmolLLCO（g）的浓度为0.05mol.lAC02（g）

的浓度为0.45mollJ,达到平衡时，反应①乙醇的转化率为,反应①的

K=（列出计算式，不要求计算）。

（4）A.Akande等研究了NiAhO,催化剂上乙醇水蒸气重整反应的性能，提出了粗略

的反应机理，如图3所示，其中CzHQH分解为该反应的决速步骤。

气相中的CzHQH吸附于催化剂衣面-----»吸附的C2H5OH分解为CHQ以及CH2

步骤1步骤11

反应产物从催化剂表面脱附卜-----1CHQ以及CH?分别与M熊隹生成匕和CQ

步骤IV步骤III

NiAbOj催化剂上乙醇水蒸气重整反应机理

图3

①在此反应历程中，所需活化能最大的步骤是。

②反应物在催化剂表面的吸附，对于此反应的进行起着至关重要的作用，可以提

高GHQH在催化剂表面的吸附速率的措施为（填标号）。

a.提高水蒸气的浓度b.增大乙醇蒸气的分压c.增大催化剂的比表面积d.降低产物

浓度

③乙醇水蒸气重整制氢反应，在其他条件一定的情况下，不同催化剂对氢气产率

的影响如图4所示，M点处氢气的产率（填“可能是”“一定是”或“一定不

是”）该反应的平衡产率，原因为O

19

100

氧80

气

产70

率

3g

6□Ni/MgO

△Co/MgO

50-▲Kh/MgO

■Pd/MgO

123456789101112131415

反应时间/h

图4

12.(2021•北京高三其他模拟)燃煤烟气中的SO2是主要的大气污染物之一、氢

气可用于还原二氧化硫，其主要反应为：2H2(g)+SO2(g)Df(g)+2HQ(g)。

⑴用氢气进行脱硫的优点是o

⑵如图表示CO/AI2O3催化下，相同时间内、不同温度下的SO2的转化率。由图

可知该反应为放热反应，解释图中温度小于350C时，转化率随温度升高而增大

的原因是o

100I

W8o

W

36o

SEO4o

S

2O

(3)以Co/AWh作催化剂时氢气脱硫的过程由两步反应组成，过程如图1所示。

20

Oo

9o

8o

7o

6o

5O

图1图2

①结合图1中的信息，写出第一步反应的化学方程式：_O

②已知在反应过程中，过量的%可发生副反应：凡(g)+，Sx(g)口H2S(g),图2中

X

的两条曲线分别代表SO2的转化率或Sx的选择性随H2/SO2体积比的变化(Sx的

选择性：SO2的还原产物中Sx所占的百分比)，可推断曲线_(填“L/或，L”)代表

Sx的选择性，理由是

(4)下表所示为压强对氢气脱硫反应的影响(已知：p(A)/P总=n(A)/n总)。

SO2的

实起始速率出起始速率

P(H2)SO2

P(SO2)/kPa平衡转

验/kPaxlO^molL^h1xlO^mol-L^h-1

化率％

113.326.71.903.7490.6

226.626.72.264.43X

313.352.34.067.94y

426.652.34.839.4196.2

下列关于表中数据的分析中，不正确的是_(填字母)

a要想增大反应速率，增大SO?压强比增大Hz压强更为有效

b.保持SO，%的比例不变，提高总压，SO2的平衡转化率增加

21

C.X与y的值都在90.6至96.2之间

13.(2021•河北唐山市•高三一模)科研工作者积极展开氨气和水煤气应用的研究,

这些物质对新能源发展有着积极意义。

I.在某密闭容器中投入一定量的氨气，发生反应2NH3(g)口N2(g)4-3H2(g)AH>0,

反应过程中NH,的浓度随时间变化情况如下图所示。

回答下列问题：

⑴曲线A中，反应在前2min内氢气的平均反应速率为。

⑵保持其它条件相同，若改变某一条件，使该反应发生如图曲线B的情况，该

条件可能是改变(填字母代号)。

A,浓度B.压强C.温度D.催化剂

(3)以铁为催化剂、400〜500。。、10〜30MPa的条件下氮气和氢气可以直接合成氨，

反应历程如下(*表示吸附态)：

+

①化学吸附：N2(g)->2N\H2(g)-2H,速率慢

②表面反应N*+H«口NH*,NH*+H*口口NH；,速率快

③脱附：NH；UNH.(g),速率快

下列关于合成氨的叙述错误的是(填字母代号)。

22

A.合成氨的总反应为N2+3H2]>30Mpa2NH3

B.不断将氨液化移去，利于反应正向进行

C.控制反应恰当高温，是为了保证化学反应速率和催化剂的活性

D.三步中步骤①活化能最小

(4)用氨气研发燃料电池，电池反应为：4NH3+3O2=2N2+6H2O,使用lmol/L的KOH

溶液做电解质溶液。

每消耗6.4gO2转移的电子数为(用NA表示阿伏加德罗常数的值)。请

写出通入a气体一极的电极反应式o

II.水煤气的变换反应为：CO(g)+H2O(g)DCO2(g)+H2(g)AH

⑸在标准压强和指定温度下，由元素最稳定的单质生成Imol化合物时的反应热

称为该化合物的标准摩尔生成熔。已知CO(g)、CO2(g).HzOCg)的标准摩尔生成焰

分别为-110.5kJmo『、-393.5kJmol\-241.8kJmor',则水煤气变换反应的婚变

△H=o

⑹水煤气变换反应的机理按以下步骤进行：

CO(g)+H2CXg)DHCCXDH(g)I

HCOOH(g)l]CO2(g)+H2(g)II

①平衡常数Kp可用气体物质的平衡分压代替平衡浓度，分压二总压x物质的量分

数。写出水煤气变换反应平衡常数Kp的表达式

②在一定温度，lOOkPa下，将等物质的量的CO和Hq(g)充入2L恒容密闭容器

23

中，达到平衡时测得HCOOH与CO?的压强之比为1:3,CO的转化率为40%,

则反应I的平衡常数Kp(kPa)1o

14.(2021•河北张家口市•高三一模)碳、硫氧化物的综合利用是目前研究的热点

之一。已知：

1

I.2SO2(g)+O2(g)y0a2s03(g)△Hi=-196.6kJ*mol

II.C(s)+2H2O(g)U03CO2(g)+2H2(g)△以2=+90.1kJ・mo1”

m.2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H3=・483.6kJ・mol』

回答下列问题：

(1)2SO2(g)+C(s)+2O2(g)Sffi2SO3(g)+CO2(g)AH=—。

⑵研究发现细小炭粒能将。2转化为活性氧而加快SO2的氧化速率，在干燥和潮

湿两种环境中的反应历程如图1所示。

一干燥环境

一潮湿环境

①活化氧的过程适宜在_(填“干燥”或“潮湿”)环境中进行，理由为一o

②反应I的速率方程为哼kp」(SO2)p(O2)(k为与温度有关的常数)。一定可以加快

反应I速率的措施有_(答出一点即可)。

(3)一定温度下，向起始容积为5L的恒压密闭容器中加入2moic(s)和

2molH2O(g),发生反应H。实验测得CO2的平衡物质的量为0.6mol。

24

①H2O(g)的平衡转化率为一。

②反应的平衡常数Kc=_(保留两位有效数字)。

③H?O(g)的平衡转化率与温度、压强的关系如图2所示。则x表示的物理量为」填

“温度”或“压强”byi_yz(填"才或，＜)。

15.(2021•广东汕头市•高三一模)氨气是基础有机合成工业和化肥工业的重要原

料。

⑴诺贝尔奖获得者埃特尔提出了合成氨反应吸附解离的机理,通过实验测得合成

氨势能如图所示：

在合成氨吸附解离的过程中，下列状态最稳定的是___________(填选项)。

13

A.-N2(g)+^H2(g)B.NH3(g)C.NH(ad)+2H(ad)D.N(ad)+3H(ad)

1

其中，NH3(ad)□NH3(g)AH=kJ-mol,若要使该平衡正向移动,

可采取的措施是(填选项)。

25

A,升高温度B.降低温度C.增大压强D.减小压强

⑵在上述实验条件下，向一密闭容器中通入1IU01N2和3molH2充分反应，达到

平衡时放出46kJ热量，计算该条件下Hz的转化率o

⑶在t℃、压强为3.6MPa条件下，向一恒压密闭容器中通入氢氮比［C（H2）：C（N2）］

为3的混合气体，体系中气体的含量与时间变化关系如图所示：

3

反应20min达到平衡，试求。〜20min内氨气的平均反应速率v（NH3）=

MPa・min」,若起始条件一样，在恒容容器中发生反应，则达到平衡

时Hz的含量符合上图中点（填"d”、“e”、叶成“g”）。

（4）在合成氨工艺中，未反应的气体（含不参与反应的惰性气体）可多次循环使用。

当氨氮比［C（H2）：C（N2）］为3时，平衡时氨气的含量关系式为：（0

2P

（NH3）=0.325^p-P（l-i）,（^：平衡常数；P：平衡体系压强；i：惰性气体体积

分数）。当温度为500℃,不含惰性气体时，平衡体系压强为2.4MPa,氨气的含

量为s,若此时增大压强，4将（填“变大”、“变小”或“不变”）。若

温度不变，体系中有20%的惰性气体，欲使平衡时氨气的含量仍为co,应将压

强调整至__________MPa。

16.（2021•河北高三零模）我国科学家最近发明了一种Zn-PbO?电池，电解质为

26

K2so4、H2so4和1<(^,由a和b两种离子交换膜隔开，形成A、B、C三个电解

质溶液区域，结构示意图如下：

回答下列问题：

⑴电池中，Zn为极，B区域的电解质为(填“KSOJ、或

“KOH

⑵电池反应的离子方程式为。

(3)阳离子交换膜为图中的膜(填"a”或"b”)。

(4)此电池中，消耗6.5gZn,理论上可产生的容量(电量)为毫安时(mAh)(1

mol电子的电量为1F,F=96500CJnor',结果保留整数)

(5)已知E为电池电动势(电池电动势即电池的理论电压，是两个电极电位之差，

E=E(+)-E(J,AG为电池反应的自由能变，则该电池与传统铅酸蓄电池相比较，

Ezn-Pttj2^Pb-PbO,；△^Zn-PbO,△Gpb_pbO2(填“>"或"V")o

(6)Zn是一种重要的金属材料，工业上一般先将ZnS氧化，再采用热还原或者电

解法制备。利用H?还原ZnS也可得到Zn,其反应式如下：ZnS(s)+H2(g)U

Zn(s)+H2S(g)o727℃时，上述反应的平衡常数Kp=2.24xl0「此温度下，在盛有ZnS

5

的刚性容器内通入压强为1.01x10Pa的H2,达平衡时H2s的分压为Pa(结果

27

保留两位小数)。

17.(2021•河北高三其他模拟)自氢气生物学效应发现以来，氢气对以脑血管疾

病为代表和以老年性痴呆为代表的中枢神经系统功能紊乱都具有明显的保护作

用。工业上一般利用天然气、水煤气、甲醇等制取出,已知用甲醇获得氢气的

冷凝液一I___

CO,CO,—PSA装置-产品：氨气

已知：PSA装置是利用变压吸附技术分离提取纯氢。

回答下列问题：

⑴转化器温度控制在280℃,在催化剂作用下，转化反应原理为：

CH3OH(g)DCO(g)+2H2(g)AH=+90.8kJJnol,,CO(g)+H2O(g)□CO2(g)+H2(g)

AH=-41.2kJJnor,;试写出用CHQH(g)制备凡值)的总反应的热化学方程式

(2)280℃时，甲醇还可发生如下副反应：2CH3OH(g)i]CH3OCH3(g)+H2O(g)

AH=-24.9kJJnofo在恒温恒压条件下，工业上促进主反应、抑制反应所采用的方

法是(写出两条即可)。

⑶转化器内的压强控制在1.5xl06pa,以下解释加压的理由不合理是c

a.有利于提高反应速率

b.有利于提高反应物的转化率

C.有利于后续利用变压吸附技术分离提取纯氢

28

（4）为研究1#、2#、3#催化剂与反应温度对反应过程中C。含量的影响，在甲醇含

量为50%,原料液进料量为60mLh」条件下，压强一定时，测得C。含量的变化曲

线如图所示。

L

lIO

L05

00

o.95

o.90

o.»5

o.80

o.75

o.70

od.65

o60

o55

5()

o.45

o.4(”)

o.

00.3(每)

请从1#、2#、3#催化剂中选择最合适的催化剂,该催化剂的最适宜

反应温度为o

⑸若CH30H最终分解率与C。最终转化率均为99%,试计算当氢气产量为

akmolLh」时，甲醇的投料量=kgLh」（列出计算式即可，不考虑副反应）。

⑹该工艺中可以循环使用的物质有o

18.（2021•河北高三其他模拟）研究碳、氮及其化合物的转化对改善环境有重大

意义。回答下列问题:

⑴某处碳循环如图所示，CaCO3转化为HCO：的离子方程式为

反应i反应n

⑵氧化还原法消除NOX的过程如下：NO->NO2c温）N2O

29

已知：①NO(g)+O3(g)=NO2(g)+O2(g)A//=-200.9kJ/mol

②2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)AH=-116.2kJ/mol

则反应I(只生成N(h)的热化学方程式为o

(3)C0与％在一定条件下可发生反应CO(g)+2H2(g)^CH30H(g)AH<0o向体积

为2L的恒容密闭容器中充入ImolCO和2molH2,CO的平衡转化率与温度的

关系如图所示。

0T|温度汽

①TiC时，反应经过5min达到平衡，则0〜5min内，平均反应速率

v(CH3OH)=______；平衡时，:，总的比值为______，若达平衡后再向容

ClCrl^lJri\

器中加入CO(g)和CH30H(g)各0.4moL达到新平衡时比的转化率将(填

“增大”“减小”或“不变”)。

②T/C下，反应达到平衡时总压强为lOMPa,则反应的平衡常数&=(用

平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压x物质的量分数；保留两位有效数字)。

③若在A点对反应容器降温的同时缩小容器体积至体系压强增大，则重新达到

的平衡状态可能是图中A~E点中的点。

19.(2021•全国高三专题练习)含氮、硫的化合物大多是重要的化工原料，广泛

用于工农业生产。回答下列问题：

⑴图1为快速启动的氨制氢工艺原理示意图。

30

NH

图1

已知下列数据:

化学键N-H0=0H-HN三NO-H

键能/(kJ-mol-1)390497436946462

写出快速启动的氨制氢的热化学方程式o

⑵硫化氢加热时可发生反应2H2s(g)=S2(g)+2H2(g)A〃。一定条件下，各物质的

物质的量分数与裂解温度的关系如图2所示。在某密闭容器中充入一定量H2S,

不同裂解温度下H2的产率与温度、时间的关系如图3所示。

物

质

的

ft

分

数

14001600

裂解温度/K

图2

①图2中A点时H2S的转化率为o

②图3中温度T由低到高的顺序是,判断的依据是o

③AH(填“>”或"V”)o

④若羽正二AIEC2(H2S),羽逆〃逆C2(H2)・C(S2),温度为「时，A逆=3.4左正。则该温度下

化学平衡常数的值为(保留小数点后两位数字)。

⑶五氧化二氮硝化时具有副产品少、产率高的特点。工业上以电解氧化四氧化二

31

氮的方法制备五氧化二氮的一个原理是用IrOz为惰性电极，插入无水硝酸中,

中间用隔膜隔开，向其中一侧加入四氧化二氮，电解总反应为

2HNO3=N2O5+H2OO生成五氧化二氮的一极应与外电源(填“正极”或“负

极”)相连，该电解池阴极的电极反应式为O

20.(2021•河北高三其他模拟)线基硫(O=C=S)广泛存在于以煤为原料制备的各

种化工原料气中，能引起催化剂中毒、化学产品质量下降和大气污染等。黑基硫

的氢解和水解反应是两种常用的脱硫方法，其反应式分别为：

①氢解反应：COS(g)+H2(g)<^H2s(g)+CO(g)型=+7kJ.mol」

,

②水解反应:COS(g)+H2O(g)<^H2S(g)+CO2(g)AH2=-35kJmor

请回答下列问题：

⑴根据上述信息，CO(g)+HQ(g)峰”H2(g)+CO2(g)AH3=。

⑵某温度时，在恒容密闭容器中用活性a-AlQ,作催化剂发生埃基硫(COS)的水解

反应，COS(g)的平衡转化率随不同投料比［n(HQ)/n(COS)］的转化关系如图1所

示。其他条件相同时，改变反应温度，测得反应时间为ts时COS的水解转化率

如图2所示。

n(H}O)/n(COS)

图1

①反应时间为，S时，该水解反应的最佳反应条件为投料比

32

[n(H2O)/n(COS)]=,温度为。

②当温度升高到一定值后，发现反应时间为ts时COS(g)的水解转化率降低，猜

测可能的原因是(写出两条即可)。

(3)埃基硫(COS)的氢解反应的正、逆反应的平衡常数(K)与温度(T)的关系如图3

所示，其中表示逆反应的平衡常数(K逆)变化曲线的是__________(填"A”或"B”)o

I℃时，向容积为10L的恒容密闭容器中充入2moicOS(g)和ImolH^g),发生COS

的氢解反应，则该温度下COS的平衡转化率为。

(4)C0S氢解反应产生的CO可合成二甲醛(CH30cH3),二甲醛燃料电池的工作原理

如图4所示。

①该电池的负极反应式为o

②若利用该燃料电池电解硫酸钠溶液，消耗4.6g二甲醛后，在电解池两极共收

集到13.44L(标准状况)气体，则该燃料电池装置的能量利用率为(结

果保留3位有效数字)。

化学反应原理综合题

1.(2021•河北高三其他模拟)甲烷是一种重要的清洁能源，也是一种重要的化

33

工原料。我国西部和南海都有着丰富的甲烷资源。研究CH4的相关性质具有重要

的现实意义，根据所学知识回答下列相关问题：

(1)工业上可用甲烷裂解法制取乙块，反应为2cHKg)口C2H2(g)+3H2(g),

AH=akJmol'o已知有关化学键的键能如表所示，则a=O

化学键C-HC=CH-H

键能/(kJmoL)414837436

(2)CH4和CO?在一定条件下可以合成C。和凡。

①已知：

反应I:CO2(g)+4H2(g)§@@)CH4(g)+2H2O(g)AH,

反应H:CO2(g)+H2(g)§@aCO(g)+H2O(g)AH2

写出CH4(g)和CO2(g)在一定条件下反应生成CO(g)和H2(g)的热化学方程式

②在刚性密闭容器中，加入等物质的量的CH,和CO,加入催化剂发生上述反应，

起始总压P°=4()kPa,测得工和工两种温度下CH,的转化率随反应时间(/)的变化如

图所示。

60

50B

40

30

20

10

00(2hI4t/min

则该反应的AH(填“>”或"V”)0,若v正=k”(CHj.p(C()2),工时

k正=1.4x10-2molds"kPa」,则A点时v正(A)二。计算写时平衡常数

(&为以分压表示的平衡常数)。

34

⑶沼气的主要成分是CH-还含有CO?,H2s等。

①JoDeVrieze等设计利用膜电解法脱除沼气中的CO?和&s,在酸性水溶液中,

H2s在阳极上转化为SO：-而除去，其电极反应式为o

②在以石墨烯为载体的催化剂作用下，25℃时匕。?可将得到的纯净的C