大题06 化学反应原理综合题（二）-【考前押大题】 高考化学（辽宁新高考专用）（原卷版）

大题06化学反应原理综合题（二）1．推进能源绿色转型，实现“碳达峰、碳中和”，事关经济社会发展全局。甲烷化以及甲烷二氧化碳重整是能源综合利用领域的研究热点。（1）在一定温度和压力条件下，将按一定比例混合的和通过装有催化剂的反应器可得到。298K时，相关物质的相对能量如下图，则该反应的热化学方程式为_________________________________。（2）催化剂的选择是甲烷化的核心，金属或均可作为催化剂。①催化剂原子的基态核外电子的空间运动状态有____________种。②催化加形成的反应历程如图所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注)，存在的副反应的化学方程式为_________________________________；③上述两种不同催化剂的条件下反应相同时间，测得转化率和生成选择性随温度变化影响如下图所示。高于320℃后，以为催化剂，转化率略有下降，而以为催化剂，转化率却仍在上升，其原因是；对比上述两种催化剂的催化性能，工业上应选择的催化剂和温度分别是______________________。（3）甲烷与二氧化碳重整是一个复杂的反应体系，主要反应有：反应Ⅰ：反应Ⅱ：反应III：在一定条件下，1L恒容密闭容器中充入和，测得和的平衡转化率分别为60%和20%，则该温度下反应Ⅰ的平衡常数______________________；若平衡时总压强为，则___________。(分压总压物质的量分数)2．环氧乙烷可用于口罩等医用品的消毒。工业上以乙烯为原料利用氧化法生产环氧乙烷，涉及如下反应：I.2CH2=CH2(g)+O2(g)2∆H1=-210kJ∙mol-1II.CH2=CH2(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l)∆H2=-1413.0kJ∙mol-1已知：环氧乙烷的选择性=。回答下列问题：（1）环氧乙烷的燃烧热(∆H)=__________________kJ·mol-1。（2）反应II在__________________(填“低温”或“高温”)下自发进行。（3）一定条件下，在一密闭容器中只发生反应I，达到平衡后，再压缩容器体积，环氧乙烷的产率将__________________(填“增大”或“减小”，下同)，乙烯的浓度将__________________。（4）在一定温度和压强下，为了增大反应速率和环氧乙烷的选择性，应__________________。（5）向一密闭容器中通入2molCH2=CH2(g)和1.5molO2(g)，乙烯的平衡转化率、环氧乙烷的选择性与温度或压强的关系如图所示。①图中X代表_______(填“温度”或“压强”)。②M、P两点正反应速率较大的是_______(填“M”或“P”)点，理由是_____________________________。③在x和L2的条件下，达到平衡时容器的体积为1L，反应II的平衡常数是_______(结果精确到0.001)L2·mol-2。3．二氧化碳的综合利用是环保领域研究的热点课题。Ⅰ.经过催化氢化合成低碳烯烃。合成乙烯的反应为（1）已知几种化学键键能如下表所示：物质能量则___________(用含字母的代数式表示)。（2）反应温度、投料比对平衡转化率的影响如图1。①___________3(填“>”“<”或“=”，下同)；、两点反应的平衡常数___________。②时，往刚性密闭容器中加入、，反应达到平衡，则反应开始和平衡时的总压强比为___________。（3）某新型催化剂对合成低碳烯烃在不同反应温度下的催化性能如图2。由图2可知，该反应最适宜的温度为___________，理由为___________。Ⅱ.经过电解转化为化工原料。（4）图3所示固体氧化物电解池利用具有优良催化活性的电极共电解。①阴极生成氢气的电极反应式为___________。②电解过程中还伴随着积碳反应。以下说法正确的是___________(填标号)。a.生成的碳覆盖在电极表面，影响电极的催化活性b.生成的碳使电解效率降低c.生成的碳会和电解产生的氧气反应4．氨气是一种重要的化工原料。I．已知298K、101kPa下，合成氨反应的能量变化如图1所示(ad表示被催化剂吸附，反应历程中粒子均为气态)。（1）该条件下，N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=______________________。（2）反应历程中决定合成氨反应速率的一步反应的热化学方程式为______________________。（3）改变下列某一条件，既能加快合成氨反应速率又能提高氮气的平衡转化率的是___________(填字母)。A．升高温度B．增大压强C．增加N2的量D．及时分离氨气Ⅱ．以氨气作还原剂，可除去烟气中的氮氧化物。其中除去NO的反应原理如下：4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g)ΔH=−1980kJ/mol（4）反应速率与浓度之间存在如下关系：v正=k正c4(NH3)·c6(NO)，v逆=k逆c5(N2)·c6(H2O)。k正、k逆为速率常数，只受温度影响。350℃时，在2L恒容密闭容器中，通入0.9molNH3(g)和1.2molNO(g)发生反应，保持温度不变，平衡时NO的转化率为50%，则此温度下___________；当温度升高时，k正增大m倍，k逆增大n倍，则m___________n(填“＞”、“＜”或“=”)。（5）初始投料量一定，平衡时NO的转化率与温度、压强的关系如图2所示，则P1、P2、P3由大到小的顺序为___________，原因是___________。（6）保持温度不变，在恒容密闭容器中按一定比充入NH3(g)和NO(g)发生反应，达到平衡时H2O(g)的体积分数φ(H2O)随的变化如图3所示，当时，达到平衡时φ(H2O)可能是A、B、C三点中的___________(填“A”、“B”或“C”)。5．“减少碳排放，实现碳中和”是当今世界的热门话题。某课题组利用CO2和H2在催化剂的作用下合成甲醇，主要发生如下三个反应：I.CO2(g)+3H2(g)→CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-49.5kJ·mol-1II.CO2(g)+H2(g)→CO(g)+H2O(g)ΔH2=+40.9kJ·mol-1III.……（1）请写出反应IIICO和H2合成CH3OH的热化学方程式____________________________。（2）下列措施中，能提高CO2转化率的是_________________。A．在原料气中加入适量H2O(g)B．从体系中不断分离出甲醇C．循环利用原料气D．使用高效催化剂（3）一定条件下，在某密闭容器中投人amolCO2和3amolH2，发生上述合成反应。达平衡容器中CH3OH的物质的量为cmol，CO的物质的量为dmol.则此条件下CO2的转化率为_________________(列式表示，下同)；甲醇的选择性(指转化为甲醇的CO2占发生反应的CO2的百分比)为_________________；此条件下反应II的平衡常数为_________________。（4）图1是反应温度对二氧化碳转化率以及甲醇选择性的影响。甲醇选择性随温度升高而降低的原因可能是____________________________。（5）图2是一定条件下原料气的进料速度对二氧化碳转化率、甲醇选择性以及出口甲醇浓度的影响。试分析工业上实际进料速度采用2.1mol·s-1，而不是1.8mol·s-1，可能的原因是____________________________。（6）甲醇燃料电池可用于测定阿伏加德罗常数。当甲醇燃料电池平稳工作10min后测得电池正极端消耗标准状况下氧气VL，电流稳定为XA，假设能量转化率80%，计算测得阿伏加德罗常数NA为_________________mol-1。(用X、V表示，已知一个电子电量为1.60×10-19C)6．研究和深度开发CO2的综合应用，实现碳循环是解决温室问题的有效途径，对构建生态文明社会具有重要意义。（1）CO2可实现以下转化：①②已知的正反应的活化能为ckJ·mol-1，则逆反应的活化能为___________kJ·mol-1.(用含a、b、c代数式表示)（2）利用工业废气中的CO2可以制取气态甲醇和水蒸气，一定条件下，往2L恒容密闭容器中充入lmolCO2和3molH2，在不同催化剂作用下发生反应Ⅰ、反应Ⅱ与反应Ⅲ，测得5min时CO2的转化率随温度变化如图所示：

①活化能最大的是反应___________(填“Ⅰ”：“Ⅱ”或“Ⅲ”)。②T4温度下，反应Ⅲ的在0~5min内平均反应速率v(H2)=___________。③同一物质b点对应的正反应速率v(正)___________(填“>”、“＜”或“=”)c点对应逆反应速率v(逆)。④若反应Ⅲ在c点的体系总压强为0.80MPa，则c点反应的Kp=___________(MPa)-2(Kp为以分压表示的平衡常数)。（3）载人飞船，以Pt为阳极，Pb(CO2的载体)为阴极，KHCO3溶液中电解液，总反应为：，CO在___________极产生，阳极的电极反应式为___________。7．合理利用废旧铅蓄电池可缓解铅资源短缺，同时减少污染。Ⅰ．一种从废旧铅蓄电池的铅膏中回收铅的生产流程如下图(部分产物已略去)。已知：①不同铅化合物的溶度积(25℃)：；②PbSiF6和均为能溶于水的强电解质。（1）过程i中，物质a表现___________(填“氧化”或“还原”)性。（2）过程ⅱ需要加入溶液，从化学平衡的角度解释其作用原理：___________。（3）过程ⅲ发生反应的离子方程式为___________。Ⅱ．工业上用PbSiF6、混合溶液作电解液，用电解法实现粗铅(主要杂质为Cu、Ag、Fe、Zn，杂质总质量分数约为4%)提纯，装置示意图如下。（4）下列说法正确的是___________(填字母序号)。a．阴极为粗铅，纯铅在阳极析出b．电解产生的阳极泥的主要成分为Cu和Agc．工作一段时间后，需要补充Pb2+以保持溶液中c(Pb2+)的稳定（5）铅的电解精炼需要调控好电解液中的。其他条件相同时，测得槽电压(槽电压越小，对应铅产率越高)随起始时溶液中的变化趋势如图。由图可推知，随增大，铅产率先增大后减小，减小的原因可能是___________。8．CH4-CO2重整反应[CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)△H=+247kJ/mol]在大力推进生态文明建设、“碳达峰”、“碳中和”的时代背景下，受到更为广泛的关注。I．该反应以两种温室气体为原料，可以生成合成气。如何减少反应过程中的催化剂积炭，是研究的热点之一、某条件下，发生主反应的同时，还发生了积炭反应：CO歧化：2CO(g)=CO2(g)+C(s)△H=-172kJ/molCH4裂解：CH4(g)=C(s)+2H2(g)△H=+75kJ/mol（1）对积炭反应进行计算，得到以下温度和压强对积炭反应中平衡炭量的影响图，其中表示温度和压强对CH4裂解反应中平衡炭量影响的是(选填序号)___________，理由是_____________________________。（2）实验表明，在重整反应中，低温、高压时会有显著积炭产生，由此可推断，对于该重整反应而言，其积炭主要由___________反应产生。综合以上分析，为抑制积炭产生，应选用高温、低压条件。II．该重整反应也可用于太阳能、核能、高温废热等的储存，储能研究是另一研究热点。（3）该反应可以储能的原因是___________。某条件下，除发生主反应外，主要副反应为CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)△H=+41kJ/mol。研究者研究反应物气体流量、CH4/CO2物质的量比对CH4转化率(XCH4)、储能效率的影响，部分数据如下所示。（资料）储能效率：热能转化为化学能的效率，用ηchem表示。ηchem=Qchem/Q。其中，Qchem是通过化学反应吸收的热量，Q是设备的加热