专题15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）_05高考化学_新高考复习资料_2023年新高考资料_二轮复习

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：H 1 Li 7 B 11 C 12 N 14 O 16 Na 23 Mg 24 Al 27 S 32 Cl 35.5 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，对开辟我国烯烃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： ① ② ③ ，则a=_______。 (2)在一定温度下，向某刚性容器中充入一定量 、 仅发生反应： 。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 ，发生反应： 。其 他条件不变时， 的平衡转化率随着温度(T)、压强(p)的变化如图所示： ① _______(填“>”或“<”) ， 时，N点的平衡常数K=_______。已知M点、N点时容器的体积分 别为1L、0.5L。②欲提高 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_______。 (4) 一定温度下，向一恒容密闭容器中投入1.5molCO、 发生反应： 。测得反应开始时容器内压强为 ，10min后 反应到达平衡，平衡时体系压强降低了 。 _______ ，该温度下的平衡常数 _______ ( 为分压表示的平衡常数，分压=总压X物质的量分数)。 【答案】(1)172 (2)BC (3) > 减小压强、降低温度 增大压强、升高温度(4) 1×104 1×10-10 2．当前，实现碳中和已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 。 ①一定条件下，将 和 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． 的消耗速率与 的消耗速率相等 B． 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 和 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 。若控制初始投料比 ，使反应在不同条件下 达到平衡。测得 下 的关系和 下 的关系如图所示，则图中表示 下 的关系的曲线是___________(填“a”或“b”)。当 时， 的平 衡转化率 ___________(保留三位有效数字)，反应条件可能为___________或___________。 (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 与 反应生成 、 和气态水的热化学方程式为___________。(3) 辅助的 电池电容量大，能有效利用 ，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 重要的化工原料。此电池的正极区反应式有： ， ___________，反应过程中 的作用是___________。 3．“碳达峰·碳中和”是我国社会发展重大战略之一， 还原 是实现“双碳”经济的有效途径之 一，相关的主要反应有： Ⅰ： Ⅱ： 请回答： (1)有利于提高 平衡转化率的条件是___________。 A．低温低压 B．低温高压 C．高温低压 D．高温高压(2)反应 的 __________ ， _________(用 表 示)。 (3)恒压、 时， 和 按物质的量之比 投料，反应经如下流程(主要产物已标出)可实现 高效转化。 ①下列说法正确的是___________。 A． 可循环利用， 不可循环利用 B．过程ⅱ， 吸收 可促使 氧化 的平衡正移 C．过程ⅱ产生的 最终未被 吸收，在过程ⅲ被排出 D．相比于反应Ⅰ，该流程的总反应还原 需吸收的能量更多 ②过程ⅱ平衡后通入 ，测得一段时间内 物质的量上升，根据过程ⅲ，结合平衡移动原理，解释 物质的量上升的原因___________。 (4) 还原能力 可衡量 转化效率， (同一时段内 与 的物质的量 变化量之比)。 ①常压下 和 按物质的量之比 投料，某一时段内 和 的转化率随温度变化如图1，请在 图2中画出 间R的变化趋势，并标明 时R值___________。②催化剂X可提高R值，另一时段内 转化率、R值随温度变化如下表： 48 温度/℃ 500 520 550 0 转化率/% 7.9 11.5 20.2 34.8 R 2.6 2.4 2.1 1.8 下列说法不正确的是___________ 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 占比越高 C．温度升高， 转化率增加， 转化率降低，R值减小 D．改变催化剂提高 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： ①2CHOH(g)=CH OCH (g)+HO(g) △H=-23.9kJ·mol 3 3 3 2 1 ②2CH OH(g)=C H(g)+2HO(g) △H=-29.1kJ·mol 3 2 4 2 2 ③C HOH(g)=CH OCH (g) △H=＋50.6kJ·mol 2 5 3 3 3 则乙烯气相直接水合反应C H(g)+HO(g)=C HOH(g)的△H=___________。 2 4 2 2 5 (2)已知等物质的量的C H 和HO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 2 4 2 系如图。①图中压强P、P、P 由小到大的顺序为___________。 1 2 3 ②乙烯水合制乙醇反应在图中A点(P =8.1MPa)的平衡常数K=___________(用平衡分压代替平衡浓度计 2 p 算，分压=总压×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C H 的平衡转化率将___________(填“增大”、 2 4 “减小”或“不变”)。 Ⅱ、电解法制乙醇 (3)以铅蓄电池为电源可将CO 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 2 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。 5．我国提出 2060 年前实现碳中和，为有效降低大气 CO 中的含量，以 CO 为原料制备甲烷、戊烷、 2 2 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： 2 Ⅰ．主反应：CO(g)＋4H(g) CH(g)＋2HO(g) ∆H ＝－156.9 kJ·mol－l 2 2 4 2 1 Ⅱ．副反应：CO(g)＋H(g) CO(g)＋HO(g) ∆H ＝＋41.1 kJ·mol－l 2 2 2 2 (1)已知：Ⅲ．2H(g)＋O(g)＝2HO(g) ∆H ＝－395.6 kJ·mol－l 2 2 2 3 Ⅳ．CH(g)＋2O(g)＝CO(g)＋2HO(g) ∆H ＝__________。 4 2 2 2 4 (2)CO 加氢合成甲烷时，通常控制温度为 500 °C 左右，其可能的原因为_______。 2 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 °C 时，向 1 L 恒容密闭容器中充入 4 mol CO 和 12 mol H ，初始压强为 p，20 min 时主、副反 2 2 应都达到平衡状态，测得 c(HO)＝5 mol·L－1，体系压强为3/4 p， 则 0~ 20 min 内 v(CH)＝________，平衡 2 4 时 CH 选择性＝ ___________(CH 选择性= × 100%， 计算保留三位有效数字)。 4 4(4)以 CO 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 3CHOH(g) 2 3 C H(g)＋3HO(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 3 6 2 式 ，(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 __________。 6． 是重要的化学试剂，在实验室和实际生产中应用广泛。 I.蒽醌法是工业上合成 的主要方法，蒽醌法的反应过程如下。 (1)已知： 蒽醌法生产 总反应的热化学方程式 _______ (2)反应a的反应类型为_______。 (3)向反应b后的溶液可以加入蒸馏水为萃取剂，分析蒸馏水能做萃取剂的原因_______。 II.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 转化为 所释放的化学能 用于驱动阴极 的高效生成，同时还可以实现烟气脱 。(4)阳极的电极反应为_______。 (5)理论上每生成 ，可以实现烟气脱 的物质的量为_______mol。 III.测定 含量： (6)取所得 水溶液amL，用 酸性溶液滴定，消耗 酸性溶液vmL。已知： 的还原产物是 。 ① 酸性溶液与 反应的离子方程式为_______。 ②所得 水溶液中 的物质的量浓度为_______ 。 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。 (1)已知： CH 4 g    Cs2H 2 g H75.0kJmol1 CO(g) + H(g) CO(g) + HO(g) △H=+41.0kJ·mol-1 2 2 2 2 COgH 2 g    CsH 2 Og H131.0kJmol1 则反应I： CO 2 gCH 4 g    2COg2H 2 g 的H_______。 1molCO 1molCH CH (2)若在一密闭容器中通入 2和 4，一定条件下发生反应I，测得 4的平衡转化率、温度 及压强的关系如图所示：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 vH 2vCH  C． 2 4 D．容器内混合气体的平均相对分子质量保持不变 p p p p ②图中 1、 2、 3、 4，压强最小的是_______，判断理由是_______ v CO1.28102pCH pCO  kPas1 pCH  pCO  ③已知 正 4 2 ， 4 、 2 表各组分的(分压份压总压物 质的量分数)。当 p 4 360kPa 时，a点 v 正 CO 2  _______ kPas1 ，此时平衡常数 K p = _______(列出计算式即 可，用平衡分压代替平衡浓度计算)。 CO CH (3)EleyRideal的反应机理认为 2和 4重整的反应历程如图所示。 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。 CO H I.利用 2和 2合成甲醇，涉及的主要反应如下：CO (g)3H (g) CH OH(g)H O(g)ΔH 49.5kJmol1 已知：a. 2 2 3 2 1 CO(g)2H (g) CH OH(g)ΔH 90.4kJmol1 b. 2 3 2 CO (g)H (g) CO(g)H O(g)ΔH c. 2 2 2 3 ΔH = (1)计算 3 _______。 CO H (2)一定条件下，向密闭容器中充入物质的量之比为1：3的 2和 2发生上述反应，使用不同催化剂经相 CO 同反应时间， 2的转化率和甲醇的选择性随温度的变化如图所示： nCH OH  3 100% 甲醇的选择性 n(CO)nCH OH 3 ①210-270℃间，在甲醇的选择性上，催化效果较好的是_______。 CO ②210-270℃间，催化剂2条件下 2的转化率随温度的升高而增大，可能原因为_______。 II.工业上用 CO 2和 NH 3通过如下反应合成尿素   CONH 2  2  ： 2NH 3 (g)CO 2 (g) CONH 2  2 (s)H 2 O(g) 。t℃时，向容积恒定为 2L 的密闭容器中充入 2.0molNH 3和 1.6molCO 2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，6molNH键断裂，同时有2molHO键形成 b.容器内气体总压强不再变化2v NH v CO c. 正 3 逆 2 d.容器内气体的密度不再改变 CO (4) 2的物质的量随时间的变化如下表所示： 3 7 8 1 时间/min 0 0 0 0 00 1 l 0 0 0 nCO /mol 2 .6 .0 .8 .8 .8 CO 2的平衡转化率为_______；t°C时，该反应的平衡常数K=_______。 CO III.中科院研究所利用 2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1mol电子所产生的电量为96500库仑) CH OH 9．利用甲醇 3 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： CH OHgH Og  3H gCO g ΔH 反应Ⅰ. 3 2 2 2 1 H gCO g  H OgCOg ΔH =a kJmol1 反应Ⅱ. 2 2 2 2 CH OHg  2H gCOg ΔH =b kJmol1 反应Ⅲ. 3 2 3 ΔH = ① 1 _________kJmol1。②工业上采用CaO吸附增强制氢的方法，可以有效提高反应Ⅰ氢气的产率，如图所示，请分析加入CaO 提高氢气产率的原因：_________。 CO H (2) 2和 2充入一定体积的密闭容器中，在两种温度下发生反应： CO g3H g  CH OHgH Og CH OH 2 2 3 2 ，测得 3 的物质的量随时间的变化如图。 K K ①曲线Ⅰ、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为 I_________ II。(填“>”或“=”或“＜”) 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 反应物投入量 1mol CO 2、 3mol H 2 1mol CO 2、 1mol H 2、 1mol CH 3 OHg 、 1mol H 2 Og v v 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 正 _________ 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 H b. 2的体积分数不变cH =3cCH OH c. 2 3 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 HCN K =4.91010 H CO K =4.3107 K =5.61011 KCN (3)已知电离常数 ： a ， 2 3： a1 ， a2 ，则向 溶液中通入 CO 少量 2时的离子方程式为_________。 CO H O (4)利用人工光合作用，借助太阳能使 2和 2 转化为 HCOOH ，如图所示，在催化剂b表面发生的电 极反应为：_________。 CO 10．习近平主席在第75届联合国大会提出我国要实现2030年碳达峰、2060年碳中和的目标。因此 2的 CO g CH g 捕获、利用与封存成为科学家研究的重要课题。研究表明 2 和 4 在催化剂存在下可发生反应制得 合成气： CO 2 gCH 4 g    2COg2H 2 g H。回答下列问题： (1)已知 CH 4 g 、 COg 和 H 2 g 的燃烧热 H 分别为890.3kJmol1 、283.0kJmol1和 285.8kJmol1 H  kJmol1 。上述反应的焓变 _________ 。 nCH :nCO 1:1 CO (2)将原料按 4 2 充入密闭容器中，保持体系压强为100kPa发生反应，达到平衡时 2 体积分数与温度的关系如图1所示。T C、100kPa ① 1 下，平衡时容器体积与初始容器体积之比为_________；该温度下，此反应的平衡常数 K  kPa2 p _________ (用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压物质的量分数) CO ②若A、B、C三点表示不同温度和压强下已达平衡时 2的体积分数，_________点对应的平衡常数最 小，_________点对应的压强最大。 CO g CH g COg (3)在其他条件相问，不同催化剂(A、B)作用下，使原料 2 和 4 反应相同的时间， 的产 率随反应温度的变化如图2： E A E B E A ①在催化剂A、B作用下，它们正、逆反应活化能差值分别用 a 和 a 表示，则 a E B _________ a (填“>”、“<”或“=”)。 v v ②y点对应的 逆_________ (填“>”、“<”或“=”)z点对应的 正。③图中W点时反应_________ (填“是”或“否”)达到平衡状态。