大题05 化学反应原理综合题（一）-【考前押大题】 高考化学（辽宁新高考专用）（原卷版）

试卷第=page11页，总=sectionpages33页大题05化学反应原理综合题（一）1．将CO2应用于生产清洁燃料甲醇，既能缓解温室效应的影响，又能为能源的制备开辟新的渠道，其合成反应为CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)。回答下列问题：（1）利用二氧化碳制得的甲醇还可以制取甲胺，其反应原理为CH3OH(g)+NH3(g)⇌CH3NH2(g)+H2O(g)∆H，已知该反应中相关化学键的键能数据如下：共价键C-OH-ON-HC-N键能/kJ•mol-1351463393293则该反应的∆H=_____________________kJ•mol-1。（2）汽油燃油车上安装三元催化转化器，可有效降低汽车尾气污染。已知：①CO(g)+NO2(g)⇌CO2(g)+NO(g)∆H1=-226kJ•rnol-1②N2(g)+2O2(g)⇌2NO2(g)∆H2=+68kJ•mol-1③N2(g)+O2(g)⇌2NO(g)∆H3=+183kJ•mol-1则：CO和NO两种尾气在催化剂作用下生成N2的热化学方程式是_____________________。（3）CH3OH可作为燃料使用，用CH3OH和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如下：电池总反应为2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O。则d电极是_______(填“正极”或“负极”)，c电极的电极反应式为____________________。若线路中转移2mol电子，则上述CH3OH燃料电池消耗的O2在标准状况下的体积为___________________L。2．（1）“哈伯法”合成氨的反应：N2(g)+3H2(g)NH3(g)∆H，相关键能数据如表：化学键NNH-HN-H键能(kJ/mol)946.0436.0390.8①ΔH=_______kJ·mol-1。②向密闭容器中按1：3体积比通人N2和H2，反应达平衡时NH3的体积分数为25.0%，则N2的平衡转化率α(N2)=_______。（2）“球磨法”是在温和的条件下(45℃和1bar，lbar≈100kPa)合成氨，氨的最终体积分数可高达82.5%。该法分为两个步骤(如图)：第一步，铁粉在球磨过程中被反复剧烈碰撞而活化，产生高密度的缺陷，氮分子被吸附在这些缺陷上([Fe(N*)])，有助于氮分子的解离。第二步，N*发生加氢反应得到NH(x=1~3)，剧烈碰撞中，NH从催化剂表面脱附得到产物氨。①“球磨法”与“哈伯法”相比较，下列说法中正确的是_______(选填标号)。A．催化剂(Fe)缺陷密度越高，N2的吸附率越高B．“哈伯法”采用高温主要用于解离氮氮三键，而“球磨法”不用解离氮氮三键C．“球磨法”中“剧烈碰撞”仅仅为了产生“活化缺陷”D．“球磨法”不采用高压，是因为低压产率已经较高，加压会增大成本②机械碰撞有助于催化剂缺陷的形成，而摩擦生热会使体系温度升高。图甲是N2吸附量、体系温度随球磨转速变化曲线，则应选择的最佳转速约_______转/min。若选择500转/min的转速，N2的吸附量降低的原因是___________________________________。③如图乙，平衡时NH3的体积分数随N2初始压强增大而_______(填“增大”、“减小”或“不变”)，说明N2与H2的投料比_______1：3(选填“≤”、“=”或“≥”)3．碳及其化合物在工农业生产和日常生活中有广泛的应用，对其研究具有重要意义。回答下列问题：（1）利用活性炭的_________________作用可去除水中的悬浮杂质。（2）炭黑可以活化氧分子得到活化氧(O*)，活化氧可以快速将SO2氧化为SO3，其活化过程中的能量变化如图所示：活化过程中有水时的活化能降低了__________eV。在酸雨的形成过程中，炭黑起：_________________作用。（3）已知：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)∆H，经测定不同温度下该反应的浓度平衡常数如下：①该反应的△H__________0(填“>”或“<")；250℃时，某时刻测得反应体系中c(CO)=0.4mol·L-1、c(H2)=0.4mol·L-1、c(CH3OH)=0.8mol·L-1，则此时v正_________v逆(填“>”、“=”或“<”)。.②某温度下，在2L刚性容器中，充入0.8molCO和1.6molH2，压强为p，tmin后达到平衡，测得压强为P。则v(H2)=___________mol·L-1·min-1，平衡时的Kp=___________。（4）科研人员设计了甲烷燃料电池电解饱和食盐水装置如图所示，电池的电解质是掺杂了Y2O3与ZrO2的固体，可在高温下传导O2-。①该电池工作时负极反应方程式为__________________。②用该电池电解100mL饱和食盐水，若在两极产生的气体体积分别为V1L、V2L(标准状况)，且V1>V2，则电解所得溶液的c(OH-)=__________________mol·L-1(忽略气体溶解和溶液体积变化)。4．随着科学技术的发展和环保要求的不断提高，CO2的捕集利用技术成为研究新的热点。完成下列问题：（1）CO2催化加氢合成CH3OCH3是一种CO2转化方法，其过程中主要发生下列反应：反应I：反应Ⅱ：①写出CO和H2合成CH3OCH3的热化学方程式_______________________________________。②分别在2L恒温密闭容器甲（恒温恒容）、乙（恒温恒压）中，加入CO2和H2各1mol的混合气体，假设只发生反应Ⅱ，则两容器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是___________（填“甲”或“乙”）。当反应5min时，测得甲容器中压强变为原来的一半，则用CO2表示的反应的速率=_________________。③在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图。其中：i)温度高于300℃，温度对CO2平衡转化率影响较大的是反应___________（填“I”或“Ⅱ”）。ii)220℃时，在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后，测得CH3OCH3的选择性为48%（图中A点）。不改变反应时间和温度，一定能提高CH3OCH3选择性的措施可以是__________________（任答一条）。（2）CO2可以被NaOH溶液捕获。若所得溶液pH=13，CO2主要转化为__________________（写离子符号）；若所得溶液c(HCO3-):c(CO32-)=1:5，溶液pH=__________。（室温下，H2CO3的）5．CO2是目前大气中含量最高的一种温室气体，中国政府承诺，到2020年，单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~50%，CO2的综合利用是解决温室问题的有效途径。已知l：CO2与CH4经催化重整制得合成气：CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g)∆H（1）一定压强下，由最稳定单质生成1mol化合物的焓变为该物质的摩尔生成焓。已知CO2(g)、CH4(g)、CO(g)的摩尔生成焓分别为-395kJ·mol-1、-74.9kJ·mol-1、-110.4kJ·mol-1。则上述重整反应的△H=_________kJ·mol-1。（2）CH4超干重整CO2技术可得到富含CO的气体，用于生产多种化工产品。目前科学家，研究CH4超干重整CO2的催化转化原理示意图如图：该技术中的总化学反应方程式为：_____________________________________________。（3）其他条件不变，在不同催化剂(I、II、III)作用下，反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)进行相同时间后，CH4的转化率随反应温度的变化如图所示。

a点所代表的状态__________(填“是”或“不是”)平衡状态；b点CH4的转化率高于c点原因：___________________________________________________。（4）在一刚性密闭容器中，CH4和CO2的分压分别为16kPa、14kPa，加入Ni/a—Al2O3催化剂并加热至1123K使其发生反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。①研究表明CO的生成速率v(CO)=1.3×10-2·p(CH4)·p(CO2)mol·g-1·s-1，某时刻测得p(CO)=8kPa，则p(CO2)=_________kPa，v(CO)=_________mol·g-1·s-1②达到平衡后测得体系压强是起始时的1.4倍，则该反应的平衡常数Kp=_________(kPa)2(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。（5）我国科研人员研制出的可充电“Na—CO2”电池，以钠箔和多壁碳纳米管(MWCNT)为电极材料，总反应为4Na+3CO22Na2CO3+C。放电时该电池吸入CO2，其工作原理如图所示：正极的电极反应式为_________________。6．甲醇是一种基本的有机化工原料，用途十分广泛。已知：CH3OH(g)⇌HCHO(g)+H2(g)ΔH=+84kJ·mol-12H2(g)+O2(g)⇌2H2O(g)ΔH=-484kJ·mol-1（1）①工业上常以甲醇为原料制取甲醛，请写出CH3OH(g)与O2(g)反应生成HCHO(g)和H2O(g)的热化学方程式：___________________________________。②若在恒温恒容的容器内进行反应CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)，下列表示该反应达到平衡状态的标志有_____________________(填字母序号)。A．容器中混合气体的密度不变化B．有2个H—H键断裂的同时有3个C—H键生成C．容器中混合气体的压强不变化D．CH3OH(g)百分含量保持不变（2）工业上以CO、CO2、H2为原料制备甲醇，其原理如下：主反应：①CO+2H2⇌CH3OH②CO2+3H2⇌CH3OH+H2O副反应：2CO⇌CO2+C2CO+2H2⇌CH4+CO2CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图1所示。该反应ΔH____________(填“＞”或“＜”)0，实际生产条件控制在250℃、1.3×104kPa左右，选择此压强的理由是____________。由图2知，当温度高于240℃时，CO转化率下降的原因为___________________。（3）电解水蒸气和CO2产生合成气(H2+CO)。较高温度下(700~1000℃)，在SOEC两侧电极上施加一定的直流电压，H2O和CO2在氢电极发生还原反应产生O2-，O2-穿过致密的固体氧化物电解质层到达氧电极，在氧电极发生氧化反应得到纯O2，由图3可知A为直流电源的____________(填“正极”或“负极”)，请写出以H2O为原料生成H2的电极反应式：__________________________。7．二氧化碳的高值化利用，不但可以实现二氧化碳的资源化利用，还可以缓解能源压力。以二氧化碳、氢气为原料合成乙烯涉及的主要反应如下：Ⅰ.Ⅱ.（1）反应_____________。（2）时，二氧化碳的平衡转化率、投料比与压强的关系如图甲所示，则、、由大到小的顺序为_____________。

（3）在一定条件下，二氧化碳的平衡转化率与产物的选择性随温度的变化如图乙所示。已知：某产物的选择性是指生成该产物所消耗反应物的量占消耗的反应物总量的比例。①当温度低于时的平衡转化率随温度升高而减小的原因是___________________________。②为同时提高合成乙烯的速率和乙烯的选择性，可以采取的措施是______(只答一条)。

（4）理论计算表明，体系压强为，原料初始组成，反应Ⅱ达到平衡时，、、、四种组分的体积分数x随温度T的变化如图所示。图中，表示乙烯和氢气的曲线分别是______和______。根据图中A点的坐标，计算该温度时的平衡常数______。(列出计算式。以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。8．燃煤烟气中的、可通入碱液或利用电解池装置进行吸收处理。Ⅰ.常温下，是一种有特殊臭味、稳定性较差的淡蓝色气体。氧化性强于，能更有效地氧化。（1）(活化能)则_______(活化能)（2）为分析氧化时温度对脱除率的影响，将与混合反应一段时间，再用碱液吸收氧化后的气体。其他条件相同时，脱除率随与混合反应时温度变化如图1所示。温度在时，随着温度升高，脱除率无明显变化；温度超过时，随着温度升高，脱除率下降。其可能原因是_____________________________________________________________________________。Ⅱ.一定条件下水溶液中可发生