文档内容
专题十二 化学反应原理 专题检测
（7 小题，共100分）
1．（2022·河南郑州·三模）（14分）“水煤气（CO和H ）”是化学工业常用的原料气，
2
在某工业上应用原理如下：
主反应：CO（g）+H O（g） CO （g）+H （g）ΔH＝﹣41.03kJ•mol﹣1
2 2 2
副反应：CO（g）+2H （g）⇌CH OH（g）ΔH＝﹣116kJ•mol﹣1
2 3
（1）写出CO
2
加氢制CH
3
OH⇌的热化学方程式 。
（2）在压强为81kPa的恒压体系中充入一定量含CO、H 、H O、N 的混合气体，充分反
2 2 2
应后，在T℃下，反应达到平衡后，测得混合气体各组分的物质的量分别为
0.6molCO、3molH 、1.6molH O、1molN 、1.6molCO 和0.3molCH OH。
2 2 2 2 3
①T℃时，副反应的标准平衡常数K ＝ （保留三位有效数字）（已知：分压＝总
p
压×该组分物质的量分数，对于反应dD（g）+eE（g） gG（g）+hH（g），KΘ＝
⇌
其中pΘ＝100kPa，p 、p 、p 、p 为各组分的平衡分压）。
G H D E
②平衡时CO的转化率为 。
③为同时提高CO的平衡转化率和CH OH的平衡产率，应选择的反应条件为
3
（填标号）。
A．低温、高压
B．高温、低压
C．低温、低压
D．高温、高压
（3）若其他条件一定，向原料气中加入N 稀释气体并保持总压强不变，测得CO的平衡
2
百分含量增大，原因是 。
（4）利用M催化CO 加氢制CH OH的反应历程如图，其中吸附在催化剂表面的物种用*
2 3
表示，Ea表示活化能，单位为eV。①CH O*转化为CH OH的化学方程式为 。
3 3
②下列说法正确的是 （填标号）。
A.第iii步反应速率最慢
B.第ii步有O﹣O键断裂
C.H 与2H*能量差为0.60eV
2
D.加入催化剂M能增大CH OH的平衡产率
3
2．（2022·河南新乡·三模）（14分）我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳
中和，CO 制CH OH是热点研究之一。中科院大连化物所研究团队直接利用CO 与
2 3 2
H 合成甲醇，主要涉及以下反应：
2
①CO （g）+H （g） CO（g）+H O（g）ΔH
2 2 2 1
②CO（g）+2H
2
（g）⇌CH
3
OH（g）ΔH
2
＝﹣90kJ⋅mol﹣1
③CO
2
（g）+3H
2
（g）⇌ CH
3
OH（g）+H
2
O（g）ΔH
3
＝﹣49kJ⋅mol﹣1
④2CO
2
（g）+6H
2
（g）⇌ CH
3
OCH
3
（g）+3H
2
O（g）ΔH
4
＝﹣121kJ⋅mol﹣1
（1）ΔH 1 ＝ 。 ⇌
（2）反应①、②的平衡常数随温度变化曲线如图Ⅰ所示，则表示②反应的1gK ﹣T关系
e
的曲线为 （填“l”或“m”）。
（3）恒压下，向容器中充入1molCO 、3molH ，CO 的平衡转化率随温度变化曲线如图Ⅰ
2 2 2
中n线所示。在500℃达到平衡时，体系中CH OH的物质的量为amol，H O的物质的
3 2
量为bmol，则此时H 的转化率为 。此时反应①的平衡常数值 1（填
2“大于”、“小于”或“等于。）
（4）有同学认为在400℃以后反应②在该体系中可以忽略，其依据是 。
（5）500℃以后CO 的平衡转化率随温度变化的可能原因是 。
2
（6）恒压下将CO 和H 按体积比1：3混合，在不同催化剂作用下发生反应。在相同时间
2 2
段内CH OH的选择性和产率随温度的变化如图Ⅱ所示。其中CH OH的选择性＝
3 3
×100%。
则合成甲醇的适宜条件是 （填标号）。
A.230℃
B.210℃
C.CZT催化剂
D.CZ（Zr﹣1）T催化剂
（7）BASF高压法制备CH COOH时的钴碘催化循环法如图Ⅲ所示，该循环的总反应为
3
。
3．（广东省珠海市2022届高三上学期摸底测试）（14分）中科院天津工业生物所利用光
伏发电，将电解水获得的H 与CO 反应合成甲醇，再由甲醇经若干酶促反应合成淀
2 2
粉，首次在实验室实现二氧化碳到淀粉的从头合成。回答下列问题：
（1）该研究成果的重大意义是 。（答出一点即可）
（2）已知：在一定温度和压强下，由最稳定单质生成1mol化合物的焓变称为该物质的摩
尔生成焓。某些化合物的摩尔生成焓如表所示。
化合物 CO （g） CH OH（g） H O（g）
2 3 2
摩尔生成焓/（kJ•mol﹣1） ﹣395 ﹣200 ﹣242
反应Ⅰ：CO （g）+3H （g） CH OH（g）+H O（g） ΔH
2 2 3 2 1
⇌反应Ⅱ：CO （g）+H （g） CO（g）+H O（g） ΔH
2 2 2 2
①反应Ⅰ的焓变ΔH ＝ ⇌ kJ•mol﹣1。
1
②保持温度T不变，在一刚性密闭容器中，充入一定量的CO 和H ，同时发生反应Ⅰ和
2 2
Ⅱ，起始及达平衡时，容器内各气体的物质的量如表所示。
CO H CH OH CO H O
2 2 3 2
起始量/mol 4.0 8.0 0 0 0
平衡量/mol n 3.0
1
已知起始时总压强为1.5pkPa，平衡时体系总压强为pkPa，则表中n ＝ ，反应Ⅰ的
1
平衡常数K ＝ 。（含p的式子表示）
p
（3）取物质的量浓度为amol•L﹣1的甲醇，选择不同的工程酶组块作为催化剂反应10h，
测得实验数据如表所示。
实验序号 温度/K 不同工程酶的组块 淀粉/（g•L﹣1）
1 T agp﹣M 0.21
1 1
2 T agp﹣M 0.38
1 2
3 T agp﹣M 1.82
2 2
4 T agp﹣M 1.24
2 3
①根据表中数据选取最佳的反应条件 。
②已知温度升高，反应生成的淀粉量先增加后急剧减少，其可能原因是 。
③实验4可用淀粉的质量浓度表示反应速率为 g•L﹣1•h﹣1。淀粉的产率为
。（用含a的式子表示）
4．（广东省汕头市2022届高三下学期第一次模拟）（14分）甲醇（CH OH）是一种可再
3
生能源，具有广阔的开发和应用前景，Pt/Al O 、Pd/C、Rh/SiO 都可以用作合成
2 3 2
CH OH的催化剂：3H （g）+CO （g） CH OH（g）+H O（g）ΔH。回答下列问
3 2 2 3 2
题： ⇌
（1）已知：iH （g）+CO （g） CO（g）+H O（g）ΔH ＝+41kJ•mol﹣1；
2 2 2 1
ii.2H （g）+CO（g） CH OH（⇌g）ΔH ＝﹣90kJ•mol﹣1
2 3 2
3H （g）+CO （g） ⇌CH OH（g）+H O（g）的ΔH＝ kJ•mol﹣1。
2 2 3 2
⇌（2）其他条件相同时，分别采用不同催化剂，发生反应3H （g）+CO （g） CH OH
2 2 3
（g）+H O（g）ΔH，tmin内CO 的转化率如图1所示。 ⇌
2 2
①最适合的催化剂是
②采用Pd/C作催化剂，温度为340～380C时，CO 转化率升高的原因是 。
2
（3）某科研小组用Pd/C作催化剂，初始反应物总物质的量为8mol，在温度为T、体积为
1L的恒容反应器中发生（2）中反应时，分别研究了m（H ）：n（CO ）为2：1和
2 2
3：1时CO 转化率的变化情况（图2）。
2
①表示n（H ）：n（CO ）＝3；1的变化曲线为 。
2 2
②P点V正 （填“＞”“＜“或“＝”）V逆 ，容器内初始时的压强与P点的压强
之比为 。
（4）将2molCO 和4molH 充入密闭容器中，发生反应CO （g）+3H （g）═CHgOH
2 2 2 2
（g）+H O（g）OH，CO 的平衡转化率与温度、压强的关系如图3所示。
2 2
①p 、p 、p 由大到小的顺序为 ；
1 2 3
②255℃时，该反应的平衡常数K ＝ （用各物质的平衡分压代替浓度，结果保留
p
一位小数）；
③X点时若向该密闭容器中再通入CO 及H O（g）均1mol，则平衡 （填字
2 2母）。
A.正向移动
B.逆向移动
C.不移动
5．（2022·河南开封·三模）（14分）乙烯是重要的化工原料，目前主要通过石油炼化制
备。随着化石燃料资源日益减少，科研工作者正在探索和研发制备乙烯（C H ）的新
2 4
方法。
Ⅰ.甲烷直接脱氢制备乙烯
（1）已知燃烧热：H 为285.8kJ/mol，CH 为890.3kJ/mol，C H 为1411.0kJ/mol。则由甲
2 4 2 4
烷直接脱氢制备乙烯的热化学方程式是 。k正 、k逆 均是与温度有关的常数，
当升高温度时，k正 增大的倍数 k逆 增大的倍数（填“＞”、“＝”或
“＜”，下同）；
（2）T ℃时，向初始压强100kPa的恒容密闭反应器中充入1molCH ，发生（1）中反应，
0 4
测得平衡混合气体中H 的体积分数为40.0%。则：
2
①在该温度下，其压强平衡常数K ＝ 。（分压＝总压×物质的量分数）
p
②若向该反应器中通入高温水蒸气（不参加反应，高于T ℃），则C H 的产率将增大，
0 2 4
其理由是 。
③实际制备C H 时，通常存在副反应2CH （g）═C H （g）+H （g）。若在T ℃时，H
2 4 4 2 6 2 0 2
的体积分数为45%，C H 20%，其余为C H 和CH ，则体系中CH 的体积分数是
2 4 2 6 4 4
。
Ⅱ．CO 催化加氢合成乙烯：2CO +6H ═C H +4H O
2 2 2 2 4 2
（3）理论计算表明，压强为0.1MPa，原料初始组成n（CO ）：n（H ）＝1：3，反应达
2 2
到平衡时四种组分的物质的量分数x随温度T的变化如图1所示。①图中表示H 、H O变化的曲线分别是 、 。
2 2
②该反应往往存在副反应，则一定温度和压强条件下，可同时提高反应速率和乙烯选择性
的措施是 。
③利用CO 还可获得其他资源。图2是电解法制HCOOH以实现CO 资源化利用。写出阴
2 2
极CO 还原为HCOO﹣的电极反应式： 。电解一段时间后，阳极区的KHCO
2 3
溶液浓度 （填“增大”“减小”“不变”）。
6．（2022·河北省唐县第一中学模拟预测）（15分）二甲醚又称甲醚（CH OCH ），简
3 3
称DME，是清洁、高效的新型燃料。
Ⅰ.由合成气（CO、H ）制备二甲醚的反应原理如下：
2
①CO（g）+2H
2
（g） CH
3
OH（g）ΔH
1
＝﹣90.0kJ⋅mol﹣1
②2CH
3
OH（g） CH
3
⇌OCH
3
（g）+H
2
O（g）ΔH
2
＝﹣20.0kJ⋅mol﹣1
③H
2
OH） H
2
O（⇌g）ΔH
3
＝+44.0kJ⋅mol﹣1
回答下列问题⇌：
（1）由合成气（CO、H ）制备1molCH OCH （g），且生成H O（1），其热化学方程式
2 3 3 2
为 。
（2）一定条件下在恒温恒容的密闭容器中，按不同投料比充入CO（g）和H （g）进行反
2
应①，平衡时CO（g）和H （g）的转化率如图所示，则a＝ （填数值）。
2
（3）在体积一定的密闭容器中发生反应②，如果该反应的平衡常数K 值变小，下列说法
2
正确的是 （填序号）。A.平衡向正反应方向移动
B.平衡移动的原因是升高了温度
C.达到新平衡后体系的压强不变
D.容器中CH OCH 的体积分数减小
3 3
Ⅱ.由合成气（CO 、H ）制备二甲醚的反应原理如下：
2 2
④2CO （g）+6H （g）═CH OCH （g）+3H O（g）ΔH ＜0
2 2 3 3 2 4
⑤CO （g）+H （g）═CO（g）+H O（g）ΔH ＞0
2 2 2 5
（4）若在体积为2L的密闭容器中，控制CO
2
流速为22.4m3⋅h﹣1（已换算为标准状况），
CO
2
的转化率为80.0%，则CO
2
的反应速率为 mol⋅L﹣1⋅min﹣1（保留三位有效
数字）。
（5）在恒压条件下，按CO 与H 的物质的量之比为1：3投料，测得CO 平衡转化率和平
2 2 2
衡时CO的选择性转化的CO 中生成CO的物质的量分数）随温度的变化如图所示：
2
①曲线n随温度升高显示如图所示变化的原因是 。
②T℃时反应⑤的平衡常数K＝ （保留两位有效数字）。
③合成甲醚的适宜温度为260℃，理由是 。
④其他条件不变，改为恒容条件，CO平衡选择性比恒压条件下的平衡选择性
（填“高”“低”或“不变”）。7．（2022·广东·执信中学模拟预测）（15分）我国正式公布实现碳达峰、碳中和的时
间和目标后，使含碳化合物的综合利用更受关注和重视。回答下列问题：
（1）一定条件下，Pd﹣Mg/SiO 催化剂可使CO 甲烷化从而变废为宝，其反应机理如图1
2 2
所示，该反应的化学方程式为 ，反应过程中碳元素的化合价为﹣2价的中间
体是 。
（2）二氧化碳与氢气重整体系中涉及的主要反应如下：
Ⅰ.CO （g）+4H （g） CH （g）+2H O（g）ΔH＝﹣165kJ•mol﹣1
2 2 4 2
Ⅱ.CO （g）+H （g） ⇌CO（g）+H O（g）ΔH＝+41kJ•mol﹣1
2 2 2
①二氧化碳与甲烷反应⇌生成一氧化碳和氢气的热化学方程式为 ；恒温恒容密闭容
器中进行该反应，下列事实能说明反应达到平衡状态的是 （填选项字母）。
A．CO 与CH 的有效碰撞几率不变
2 4
B．相同时间内形成C﹣H键和H﹣H键的数目相等
C．混合气体的密度不再改变
D．氢原子数不再改变
②一定温度下，向10L恒容密闭容器中充入1molCO 和1molH ，发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，
2 2
5min末达到平衡时测得CO 的转化率为50%，CH 与CO的分压之比为1：4，H O
2 4 2
（g）的分压为p 。则0～5min内，平均反应速率v（H ）＝ mol•L﹣1•min﹣1；
0 2
反应Ⅱ的平衡常数K ＝ （K 是用分压表示的平衡常数）。
p p
③向恒容密闭容器中以物质的量之比为1：4充入CO 和H ，发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，实验
2 2
测得平衡体系中各组分的体积分数与温度的关系如图2所示。其中表示H 的体积分数
2
与温度关系的曲线为 （填“L ”、“L ”或“L ”）；T ℃之后，H O（g）
1 2 3 1 2
平衡体积分数随温度的变化程度小于CH 平衡体积分数随温度的变化程度，原因为
4
；T ℃时CO的平衡分压 （填“＞”“＜”或“＝”）T ℃时CO的平衡分
1 2
压，理由为 。
