化學反應原理綜合題【原卷】

1.(2021?河北高三其他模擬)甲烷是一種重要的清潔能源，也是一種重要的化

工原料。我國西部和南海都有著豐富的甲烷資源。研究CH,的相關性質具有重要

的現實意義，根據所學知識回答下列相關問題：

⑴工業上可用甲烷裂解法制取乙塊，反應為2cH/g)口C2H2(g)+3H2(g),

AH=akJ.mor'o已知有關化學鍵的鍵能如表所示，則a=。

化學鍵C-HC三CH-H

鍵能/(kJmol1)414837436

⑵CH4和8?在一定條件下可以合成CO和凡。

①已知：

反應I:CO2(g)+4H2(g)§?CH4(g)+2H2O(g)AH,

反應n：CO2(g)+H2(g)§gg]CO(g)+H2O(g)AH2

寫出CH4(g)和CO2(g)在一定條件下反應生成CO(g)和H2(g)的熱化學方程式

②在剛性密閉容器中，加入等物質的量的CH4和CO2加入催化劑發生上述反應，

起始總壓P°=4。kPa,測得I和工兩種溫度下CH,的轉化率隨反應時間⑺的變化如

圖所示。

樂60

家50

W：40

流30

旨

-20

510

0tihh〃min

則該反應的AH_(填或y)0,若V正=%p(CHjp(C()2),工時

k正=L4xl（r2moi.匚公-皿-2,則A點時v正（A）=。計算T?時平衡常數

J二（J為以分壓表示的平衡常數）。

⑶沼氣的主要成分是CH4,還含有CO?,凡S等。

①JoDeVrieze等設計利用膜電解法脫除沼氣中的CO?和也s,在酸性水溶液中，

H2s在陽極上轉化為SO：而除去，其電極反應式為0

②在以石墨烯為載體的催化劑作用下，25℃時凡O2可將得到的純凈的CH4轉化為

含氧有機物，其主要原理如圖所示，則步驟N得到的有機物是,步驟

i□vi的總反應的化學方程式為o

77777■催化劑OH?C0(>

2.（2021?河北高三其他模擬）生物質氣是以農作物的秸稈等為原料通過熱化學

轉化得到的，主要有耳、CO、CO2,還含少量的H2s及NH,等。請回答下列問題:

I.用FezCh干法脫除N%涉及的部分反應及平衡常數4的對數值與溫度的關

系如下：

o13

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

I3

NH3（g）+6Fe2O3（s）目麗-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反應2股信)+叱售)目012此0(。的兇=_(用含4^、AH?、AH3的式子表示)。

(2)相同溫度時，反應趨勢最小的反應是一(填“①”“②”或“③”)。若一定條件下,

向體積為VL的恒容密閉容器中加入2molNH.和足量Fe0發生上述反應,,達到平

衡時，容器中M、20、出0分別為4mol、bmol、cmol,此時NO(g)的濃度為

moLL-(用含。、b、c、丫的代數式表示)，該溫度下反應③的平衡常數為

II.用生物質合成甲醇，主要反應為CO(g)+2H2(g)§06CH3OH(g)A//=-90

11

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

催化劑，在總壓為3.6MPa和4.6MPa時，溫度對甲醇時空產率［指在給定反應條

件下,單位時間內，單位體積(或質量)催化劑能獲得的甲醇產量］的影響如圖所示。

7

上

?

L

E

*?

英

也

切

￡

￡

酸

耳

(3)壓強為3.6MPa時對應的曲線是(填“a”或"b”)，理由是

(4)甲醇時空產率先增大,繼續升高溫度后又開始降低,降低的原因可能是______

3

⑸其他條件不變，改變下列選項給出的條件一定能使反應CO2(g)+3H2(g)

目呢CH30H(g)+H2O(g)正向移動的是(填標號)。

A.反應容器體積不變，充入一定量氧氣

B.升高溫度

C.移走一部分甲醇

D.使用高效催化劑

3.(2021?河北高三其他模擬)碳、氮、氧的許多化合物在工農業生產，科技研

究和實際生活中有廣泛的應用。研究這些化合物的有關性質具有重要的意義。回

答下列問題：

(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)

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

型的代數式表示)。若AH<0,則該反應(填“是”或“不是”)自發反應,

判斷理由是o

(2)100℃時，在不同金屬離子存在下，過氧化氫24h的分解率如表所示：

加入量分解率加入量分解率

離子離子

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

無02Fe3+15

AF+102Cu2+86

4

Zn2+1010C產96

由上表數據可知，催化過氧化氫分解效果最佳的離子是__________O儲運過氧

化氫時，可選用的容器材質為（填標號）。

A.不銹鋼B.純鋁C.銅鋁合金

D.鋅合金

⑶已知H?。?的K『2.2xl0/2,常溫下10moi.廣電。2的溶液的PH=。（已

知愴夜=0.67）。研究表明，過氧化氫溶液中HO；的濃度越大，過氧化氫的分解速

率越快。常溫下，不同濃度的過氧化氫分解率與PH的關系如圖所示。對于一定

濃度的過氧化氫溶液，PH增大分解率增大的原因是;相同PH下，

過氧化氫濃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）常溫常壓下電解法合成氨的原理如圖所示。陰極生成氨的電極反應式為：

o理論上陽極氧化產物只有但電解時實際生成的的總量遠遠小

于由5理論計算所得到的的量，結合電極反應式解釋原因：o

4.（2021?石家莊市第二十七中學高三一模）發展乙快精細化工是乙煥化工發展

5

的必不可少的途徑。回答下列問題：

⑴天然氣裂解是制乙煥的重要途徑，涉及反應為：

主反應：2cH4(g)口C2H2(g)+3Hz(g)

副反應：2cH4(g)口C2H4(g)+2H2(g)

1700C時，在恒容密閉容器中，以CH,和H?為起始原料反應，達平衡狀態，各氣

體的平衡分壓見表。

c2H2CH

氣體CH424H2

平衡分壓/Pa100100101000()

CH4的平衡轉化率為；該溫度下，主反應的平衡常數&=；可通

過加入(填標號)提高主反應CH,的平衡轉化率。

A.CH4B.C2H2C.C2H4D.H2

⑵乙快和乙烯均可通過加成反應得到乙烷，對應的熱化學方程式如下：

①C2H21)+2耳修)口C2H6(g)AH尸311kJ?mb

4

②C2H4(g)+H?(g)口C2H6(g)AH2=-137kJ?

則乙快加氫生成乙烯的能量變化趨勢對應示意圖為(填“心或“b”)圖中對

應的AH=o

⑶一定條件下，研究表示反應：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)一定時，若RgHjvpKC2H2)則(填

（4）由6凡可以得到重要的化工原料C聲“同時生成兩種常見單質氣體，電解催化

檢驗b口氣體的方法是______;發生還原反應的為（填“Pd”或“Pt”）電極,

該電極的電極反應式o

5.（2021?河北衡水市?衡水中學高三二模）含氨廢氣的排放對人類健康和生態環

境有十分嚴重的影響，其利用和處理意義重大。2.氧基毗咤）是生產農

NCN

藥、香料等的重要原料，氨氧化合成法制備原理為

21⑹+2叫⑻+3。2（g）一皿-2"X（9①凡0伍）AH<0。回答下列問

NNCN

題：

⑴在V-Ti-O-M。催化劑作用下，2.甲基口比咤（。）的氨氧化過程可能有如下兩

條路徑：

7

實驗測得，反應按路徑II進行，從反應活化能的角度分析，原因是O

⑵路徑II中溫度過高會導致2.竣基口比咤()脫竣生成毗咤("1)。為探

究催化劑丫-刀-。-乂。在不同溫度下對反應的影響，在10L容器中加入2?甲基毗

咤、氨、氧氣的物質的量分別為1。mol、60moi和40mo1,在340?400C下用時lh分別

進行了多組實驗，實驗結果如表所示。已知：收率=轉化率x選擇性。

2.甲基口比陡轉化率選擇性

反應溫度/℃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，催化劑V-Ti-O-Mo的最佳催化溫度范圍是,

②上表中2=(保留一位小數)，360C時，2-甲基毗咤轉化率

8

80.7%（填“是”或"否"）為平衡轉化率，理由是o

③400℃時，lh內，v（NHj=molL」h」（保留三位小數）。

⑶釘配合物可以作為一種新型氨氧化陽極催化劑，反應過程如下。

催化過程中共產生了種含釘中間產物。氨氧化的電極反應為

6.（2021?廣東肇慶市?高三二模）合成氨反應實現工業化后，人類社會得到了快

速發展。回答下列問題：

⑴已知部分化學鍵的鍵能如下表：

化學鍵NmNH-HN-H

鍵能/(kJmol')946436391

工業上合成氨反應的熱化學方程式為O

⑵不同催化劑下合成氨反應的歷程如下圖，吸附在催化劑表面的物種用“*”表示。

9

①下列說法正確的是（填選項序號）。

a.工業合成氨的耗能高，尋找優良的催化劑依然是當前的重要課題

b.常溫常壓下，合成氨反應速率慢的根本原因是N三N的鍵能太大

c.反應過程中增大壓強能加快合成氨反應的速率

d.催化劑A的催化效率比B更好

②使用催化劑A時，根據反應歷程，決定總反應速率的步驟是第步。

⑶向某容器中充入物質的量之比為1：3的N?和Hz,在不同條件下反應相同的時

間，得到NN的體積分數如下圖所示。

①圖中的曲線I與H（填“能”或“不能”）表示不同的壓強條件下反應得出的

兩條曲線。

②a點時正逆反應速率大小v正v逆（填或“="）。

③若容器體積恒為IL,4和Hz的總物質的量為4mol,則RK時該反應的平衡常

數K為13.mor2O

10

(4)工業合成氨有工藝能耗高、轉換率低等缺點，電化學合成氨借助電能突破了合

成氨在熱力學上的限制，能夠在低溫、常壓下進行，從而引起研究者廣泛關注，

一種固態體系電化學合成氨裝置如圖所示。

①M極連接電源(填“正極”或“負極

②N極發生的電極反應式為o

7.(2021?廣東高三其他模擬)二氧化碳的利用具有潛在的商業價值。在負載型

金屬催化劑作用下，可實現低溫下COz甲烷化，相關主要化學反應有：

+

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

則AH廣。

⑵催化劑的選擇性是低溫下實現CO2甲烷化的關鍵因素。某課題組對不同Ni含量

Ni-CeO?介孔催化劑進行了表征測試，實驗結果如下：

11

①圖1中,m點一（填“是”或者“不是”）該溫度下CO2的平衡轉化率，理由是一o

②由圖1和圖2可知，該反應的最佳催化劑為一o

③某溫度下，容器體積為1.0L,控制出和CO2初始投料量為分別20moi和5mol,CO2

的平衡轉化率和甲烷的選擇性分別為80%、90%,則該溫度下反應H的平衡常

數長=—（列出計算式）。

,用一cu砧比衣匹轉化成甲烷所消耗的二氧化碳的量、

（提示：CH"的選擇性二一二氧化碳的總轉化量一）。

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

①已知該反應的活化能旦（正）小于Ea（逆），則AH-0（填“〉”或"V"或“=”）。

②將1moicO?和2.8molH2,通入1L的密閉容器中進行反應，實驗測得C02的平衡轉

化率隨溫度及壓強變化如下圖所示：

X軸上的數值：a點b點（填“>”或"v"或“=”）。

③［溫度時，反應tmin后達到M點，此時CO?的平衡轉化率為60%,實驗測得

v正日^（COj臚（Hj,v『k逆c（CH30cH3評他0）小正、k逆為速率常數,只與溫度有關,

則工溫度時，k正與k逆的比值為一（保留3位有效數字）；若將溫度升高，速率常

12

數增大的倍數：k逆k正(填少，或"V，，或“=，》

8.(2021?廣東深圳市?高三一模)CO2作為未來的重要碳源，其選擇性加氫合成

CH30H一直是研究熱點。在CO2加氫合成CH30H的體系中，同時發生以下反

應：

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

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

⑴原料CO2可通過捕獲技術從空氣或工業尾氣中獲取，下列物質能作為CO2捕

獲劑的是_(填標號)。

A.Na2cCh溶液B.NaOH溶液C.CH3cH20HD.NH4cl溶液

(2)在特定溫度下，由穩定態單質生成Imol化合物的焰變叫該物質在此溫度下的

標準生成焰(AfH：)。下表為幾種物質在298K的標準生成熔，則反應五的

△“2=—kJ^mol'1o

物質()

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

△田：(kJ-mol1)0-394-111-242

⑶在CO2加氫合成CH30H的體系中，下列說法錯?誤?的是_(填標號)。

A.增大Hz濃度有利于提高C02的轉化率

B.若氣體的平均相對分子質量保持不變，說明反應體系已達平衡

C.體系達平衡后，若壓縮體積，則反應i平衡正向移動，反應五平衡不移動

D.選用合適的催化劑可以提高CH30H在單位時間內的產量

(4)某溫度下，向容積為1L的密閉容器中通入ImolCOXg)和5molH2(g),lOmin

后體系達到平衡，此時CO2的轉化率為20%,CH30H的選擇性為50%。

13

「j弘…3s轉化為CHQH的〃(CO?)

已知：CH30H的選擇性片消耗的〃(co)"'I。。％

①用CC>2表示。?lOmin內平均反應速率v(CO2)=。

②反應i的平衡常數K=__(寫出計算式即可)。

⑸維持壓強和投料不變，將C02和H2按一定流速通過反應器，二氧化碳的轉化

率”(CO2)和甲醇的選擇性z(CH3OH)隨溫度變化的關系如圖所示：

已知催化劑活性受溫度影響變化不大。結合反應i和反應ii,分析235c后曲線

變化的原因。

①甲醇的選擇性隨溫度升高而下降的原因是

②二氧化碳的轉化率隨溫度升高也在下降的可能原因是一。

9.(2021?廣東梅州市?高三其他模擬)霧霾中有多種污染物，包含顆粒物(包括

PM2.5在內)、氮氧化物(NOx)、CO、SO2等。化學在解決霧霾污染中有著重要的

作用。

⑴有機物乙烯可以消除氮氧化物的污染。已知：①乙烯的燃燒熱

b

(2)N2(g)+O2(g)=2NO(g)AH2=bk-mol則乙烯和NO反應的熱化學方程式：

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,在固定體積的密閉容

器中，使用某種催化劑，改變原料氣配比輜進行多組實驗(各次實驗的溫度可

能相同，也可能不同)，測定NO2的平衡轉化率［a(NO2)］。部分實驗結果如圖所

①如果要將圖中C點對應的平衡狀態改變為B點對應的平衡狀態，則應采取的

措施是_(填字母)。

A,升高溫度B.降低溫度C.用更好的催化劑D.移去SO3

②若A點對應實驗中，SO2(g)的起始濃度為comol?L」，經過tmin達到平衡狀態,

則該時段用NO?表示的平均化學速率為v(NOi)=_mol?L，?min，。

⑶炭黑是霧霾中的重要顆粒物，研究發現它可以活化氧分子，生成活化氧。活化

過程的能量變化模擬計算結果如圖所示。每活化1個氧分子放出的能量為_eV,

水可以使氧分子活化反應的活化能降低_eV。

炭網和氧氣I?虱原子。破原團活化輒

⑷焦炭催化還原SO2生成S2的反應為2c(s)+2SO2(g)口S2(g)+2CO2(g)o實驗測

得一正二欠正?C2(SO2),u逆也逆?C(S2)?C2(CO2)他正、兒逆分別為正、逆反應的速率常數,

只與溫度有關)。某溫度下，在體積為2L的恒容密閉容器中充入1DW1SO2,并加

15

入足量焦炭，當反應到達平衡時，SO2的轉化率為80%,貝(J：

①左正：A逆二O

②平衡時體系壓強為pkPa,小為用分壓表示的平衡常數(分壓=總壓X物質的量分

數)，則平衡常數%=_(用含P的式子表示)。

10.(2021?廣東廣州市?高三一模)埃基硫(COS)是一種糧食熏蒸劑，能防治某些

害蟲和真菌的危害。以FeOOH作催化劑，分別以CO和CO?為碳源，與H2s

反應均能產生COS,反應如下：

反應I：CO(g)+H2S(g)§ffiCOS(g)+H2(g)

反應n：CO2(g)+H2S(g)§BaCOS(g)+H2O(g)

⑴以co為碳源制cos反應分兩步進行，其反應過程能量變化如圖所示。

①CO(g)+H2s(g)U03COS(g)+H2(g)AH=o

②決定COS生成速率的步驟是(填“第1步”或“第2步”)

⑵在密閉容器中按下表投料，分別發生反應I和反應n(Nz不參與反應)，反應時

間和壓強相同時，測得COS的物質的量分數隨溫度變化關系如下圖實線所示(虛

線表示平衡曲線)。

反應I反應n

16

起始投料coHSHS

2N2CO22N2

起始物質的量

11981198

分數/%

o

.06

.05

o.04

,03

.02

或o

.01

都

會

o

屯

江

三o

春

s

o

.

7O

0.00

800900100011001200

溫度/匕

①已知相同條件下，反應I速率比反應n快。反應I的平衡曲線是

（填標號）。800?1200C時，曲線d中COS物質的量分數不斷增大,

原因是__________O

②下列說法正確的是（填標號）。

A,降低反應溫度，CO和CO2的平衡轉化率均增大

B.該實驗中，900C時，反應I的COS生成速率大于分解速率

C.恒溫恒容下反應n達到平衡后，增大N2的體積分數，平衡正向移動

D.選用合適的催化劑均能增大反應I和反應n的cos的平衡產率

③A點對應的平衡體系中，H2s的轉化率為,該溫度下反應的平衡

常數K=（寫計算式）

⑶用COS處理過的糧食食用前需水洗，水洗時COS轉化為兩種氣體，該反應

的化學方程式為o

17

u.(2021?河北高三二模)乙醇水蒸氣重整制氫是一種來源廣泛的制備氫氣的方

法，主要反應為：

①C2H50H(g)+3H?O(g)□6H2(g)+2CO2(g)AH,

同時發生如下反應：

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根據圖1信息，計算反應①的皿尸o

⑵已知在某催化劑作用下，乙醇的轉化率、氫氣的產率和體系中含碳物質百分含

量隨溫度的變化如圖2所示。隨著溫度的升高，C0?的百分含量先增大后減小的

原因為；催化劑發揮作用的最佳溫度是o

f

&6

r400

尿200

00

，

修80

w60

螂40

將20

船

z

(3)一定溫度下，在2L恒容密閉容器中，充入OSmolGHQHIg)」.5moiHQ(g)發生反

18

應5min達到平衡，測得CH式g）的濃度為O.lmolLLCO（g）的濃度為0.05mol.lAC02（g）

的濃度為0.45mollJ,達到平衡時，反應①乙醇的轉化率為,反應①的

K=（列出計算式，不要求計算）。

（4）A.Akande等研究了NiAhO,催化劑上乙醇水蒸氣重整反應的性能，提出了粗略

的反應機理，如圖3所示，其中CzHQH分解為該反應的決速步驟。

氣相中的CzHQH吸附于催化劑衣面-----?吸附的C2H5OH分解為CHQ以及CH2

步驟1步驟11

反應產物從催化劑表面脫附卜-----1CHQ以及CH?分別與M熊隹生成匕和CQ

步驟IV步驟III

NiAbOj催化劑上乙醇水蒸氣重整反應機理

圖3

①在此反應歷程中，所需活化能最大的步驟是。

②反應物在催化劑表面的吸附，對于此反應的進行起著至關重要的作用，可以提

高GHQH在催化劑表面的吸附速率的措施為（填標號）。

a.提高水蒸氣的濃度b.增大乙醇蒸氣的分壓c.增大催化劑的比表面積d.降低產物

濃度

③乙醇水蒸氣重整制氫反應，在其他條件一定的情況下，不同催化劑對氫氣產率

的影響如圖4所示，M點處氫氣的產率（填“可能是”“一定是”或“一定不

是”）該反應的平衡產率，原因為O

19

100

氧80

氣

產70

率

3g

6□Ni/MgO

△Co/MgO

50-▲Kh/MgO

■Pd/MgO

123456789101112131415

反應時間/h

圖4

12.(2021?北京高三其他模擬)燃煤煙氣中的SO2是主要的大氣污染物之一、氫

氣可用于還原二氧化硫，其主要反應為：2H2(g)+SO2(g)Df(g)+2HQ(g)。

⑴用氫氣進行脫硫的優點是o

⑵如圖表示CO/AI2O3催化下，相同時間內、不同溫度下的SO2的轉化率。由圖

可知該反應為放熱反應，解釋圖中溫度小于350C時，轉化率隨溫度升高而增大

的原因是o

100I

W8o

W

36o

SEO4o

S

2O

(3)以Co/AWh作催化劑時氫氣脫硫的過程由兩步反應組成，過程如圖1所示。

20

Oo

9o

8o

7o

6o

5O

圖1圖2

①結合圖1中的信息，寫出第一步反應的化學方程式：_O

②已知在反應過程中，過量的%可發生副反應：凡(g)+，Sx(g)口H2S(g),圖2中

X

的兩條曲線分別代表SO2的轉化率或Sx的選擇性隨H2/SO2體積比的變化(Sx的

選擇性：SO2的還原產物中Sx所占的百分比)，可推斷曲線_(填“L/或，L”)代表

Sx的選擇性，理由是

(4)下表所示為壓強對氫氣脫硫反應的影響(已知：p(A)/P總=n(A)/n總)。

SO2的

實起始速率出起始速率

P(H2)SO2

P(SO2)/kPa平衡轉

驗/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

下列關于表中數據的分析中，不正確的是_(填字母)

a要想增大反應速率，增大SO?壓強比增大Hz壓強更為有效

b.保持SO，%的比例不變，提高總壓，SO2的平衡轉化率增加

21

C.X與y的值都在90.6至96.2之間

13.(2021?河北唐山市?高三一模)科研工作者積極展開氨氣和水煤氣應用的研究,

這些物質對新能源發展有著積極意義。

I.在某密閉容器中投入一定量的氨氣，發生反應2NH3(g)口N2(g)4-3H2(g)AH>0,

反應過程中NH,的濃度隨時間變化情況如下圖所示。

回答下列問題：

⑴曲線A中，反應在前2min內氫氣的平均反應速率為。

⑵保持其它條件相同，若改變某一條件，使該反應發生如圖曲線B的情況，該

條件可能是改變(填字母代號)。

A,濃度B.壓強C.溫度D.催化劑

(3)以鐵為催化劑、400?500。。、10?30MPa的條件下氮氣和氫氣可以直接合成氨，

反應歷程如下(*表示吸附態)：

+

①化學吸附：N2(g)->2N\H2(g)-2H,速率慢

②表面反應N*+H?口NH*,NH*+H*口口NH；,速率快

③脫附：NH；UNH.(g),速率快

下列關于合成氨的敘述錯誤的是(填字母代號)。

22

A.合成氨的總反應為N2+3H2]>30Mpa2NH3

B.不斷將氨液化移去，利于反應正向進行

C.控制反應恰當高溫，是為了保證化學反應速率和催化劑的活性

D.三步中步驟①活化能最小

(4)用氨氣研發燃料電池，電池反應為：4NH3+3O2=2N2+6H2O,使用lmol/L的KOH

溶液做電解質溶液。

每消耗6.4gO2轉移的電子數為(用NA表示阿伏加德羅常數的值)。請

寫出通入a氣體一極的電極反應式o

II.水煤氣的變換反應為：CO(g)+H2O(g)DCO2(g)+H2(g)AH

⑸在標準壓強和指定溫度下，由元素最穩定的單質生成Imol化合物時的反應熱

稱為該化合物的標準摩爾生成熔。已知CO(g)、CO2(g).HzOCg)的標準摩爾生成焰

分別為-110.5kJmo『、-393.5kJmol\-241.8kJmor',則水煤氣變換反應的婚變

△H=o

⑹水煤氣變換反應的機理按以下步驟進行：

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

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

①平衡常數Kp可用氣體物質的平衡分壓代替平衡濃度，分壓二總壓x物質的量分

數。寫出水煤氣變換反應平衡常數Kp的表達式

②在一定溫度，lOOkPa下，將等物質的量的CO和Hq(g)充入2L恒容密閉容器

23

中，達到平衡時測得HCOOH與CO?的壓強之比為1:3,CO的轉化率為40%,

則反應I的平衡常數Kp(kPa)1o

14.(2021?河北張家口市?高三一模)碳、硫氧化物的綜合利用是目前研究的熱點

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』

回答下列問題：

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

⑵研究發現細小炭粒能將。2轉化為活性氧而加快SO2的氧化速率，在干燥和潮

濕兩種環境中的反應歷程如圖1所示。

一干燥環境

一潮濕環境

①活化氧的過程適宜在_(填“干燥”或“潮濕”)環境中進行，理由為一o

②反應I的速率方程為哼kp」(SO2)p(O2)(k為與溫度有關的常數)。一定可以加快

反應I速率的措施有_(答出一點即可)。

(3)一定溫度下，向起始容積為5L的恒壓密閉容器中加入2moic(s)和

2molH2O(g),發生反應H。實驗測得CO2的平衡物質的量為0.6mol。

24

①H2O(g)的平衡轉化率為一。

②反應的平衡常數Kc=_(保留兩位有效數字)。

③H?O(g)的平衡轉化率與溫度、壓強的關系如圖2所示。則x表示的物理量為」填

“溫度”或“壓強”byi_yz(填"才或，＜)。

15.(2021?廣東汕頭市?高三一模)氨氣是基礎有機合成工業和化肥工業的重要原

料。

⑴諾貝爾獎獲得者埃特爾提出了合成氨反應吸附解離的機理,通過實驗測得合成

氨勢能如圖所示：

在合成氨吸附解離的過程中，下列狀態最穩定的是___________(填選項)。

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,若要使該平衡正向移動,

可采取的措施是(填選項)。

25

A,升高溫度B.降低溫度C.增大壓強D.減小壓強

⑵在上述實驗條件下，向一密閉容器中通入1IU01N2和3molH2充分反應，達到

平衡時放出46kJ熱量，計算該條件下Hz的轉化率o

⑶在t℃、壓強為3.6MPa條件下，向一恒壓密閉容器中通入氫氮比［C（H2）：C（N2）］

為3的混合氣體，體系中氣體的含量與時間變化關系如圖所示：

3

反應20min達到平衡，試求。?20min內氨氣的平均反應速率v（NH3）=

MPa?min」,若起始條件一樣，在恒容容器中發生反應，則達到平衡

時Hz的含量符合上圖中點（填"d”、“e”、葉成“g”）。

（4）在合成氨工藝中，未反應的氣體（含不參與反應的惰性氣體）可多次循環使用。

當氨氮比［C（H2）：C（N2）］為3時，平衡時氨氣的含量關系式為：（0

2P

（NH3）=0.325^p-P（l-i）,（^：平衡常數；P：平衡體系壓強；i：惰性氣體體積

分數）。當溫度為500℃,不含惰性氣體時，平衡體系壓強為2.4MPa,氨氣的含

量為s,若此時增大壓強，4將（填“變大”、“變小”或“不變”）。若

溫度不變，體系中有20%的惰性氣體，欲使平衡時氨氣的含量仍為co,應將壓

強調整至__________MPa。

16.（2021?河北高三零模）我國科學家最近發明了一種Zn-PbO?電池，電解質為

26

K2so4、H2so4和1<(^,由a和b兩種離子交換膜隔開，形成A、B、C三個電解

質溶液區域，結構示意圖如下：

回答下列問題：

⑴電池中，Zn為極，B區域的電解質為(填“KSOJ、或

“KOH

⑵電池反應的離子方程式為。

(3)陽離子交換膜為圖中的膜(填"a”或"b”)。

(4)此電池中，消耗6.5gZn,理論上可產生的容量(電量)為毫安時(mAh)(1

mol電子的電量為1F,F=96500CJnor',結果保留整數)

(5)已知E為電池電動勢(電池電動勢即電池的理論電壓，是兩個電極電位之差，

E=E(+)-E(J,AG為電池反應的自由能變，則該電池與傳統鉛酸蓄電池相比較，

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

(6)Zn是一種重要的金屬材料，工業上一般先將ZnS氧化，再采用熱還原或者電

解法制備。利用H?還原ZnS也可得到Zn,其反應式如下：ZnS(s)+H2(g)U

Zn(s)+H2S(g)o727℃時，上述反應的平衡常數Kp=2.24xl0「此溫度下，在盛有ZnS

5

的剛性容器內通入壓強為1.01x10Pa的H2,達平衡時H2s的分壓為Pa(結果

27

保留兩位小數)。

17.(2021?河北高三其他模擬)自氫氣生物學效應發現以來，氫氣對以腦血管疾

病為代表和以老年性癡呆為代表的中樞神經系統功能紊亂都具有明顯的保護作

用。工業上一般利用天然氣、水煤氣、甲醇等制取出,已知用甲醇獲得氫氣的

冷凝液一I___

CO,CO,—PSA裝置-產品：氨氣

已知：PSA裝置是利用變壓吸附技術分離提取純氫。

回答下列問題：

⑴轉化器溫度控制在280℃,在催化劑作用下，轉化反應原理為：

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

AH=-41.2kJJnor,;試寫出用CHQH(g)制備凡值)的總反應的熱化學方程式

(2)280℃時，甲醇還可發生如下副反應：2CH3OH(g)i]CH3OCH3(g)+H2O(g)

AH=-24.9kJJnofo在恒溫恒壓條件下，工業上促進主反應、抑制反應所采用的方

法是(寫出兩條即可)。

⑶轉化器內的壓強控制在1.5xl06pa,以下解釋加壓的理由不合理是c

a.有利于提高反應速率

b.有利于提高反應物的轉化率

C.有利于后續利用變壓吸附技術分離提取純氫

28

（4）為研究1#、2#、3#催化劑與反應溫度對反應過程中C。含量的影響，在甲醇含

量為50%,原料液進料量為60mLh」條件下，壓強一定時，測得C。含量的變化曲

線如圖所示。

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)

請從1#、2#、3#催化劑中選擇最合適的催化劑,該催化劑的最適宜

反應溫度為o

⑸若CH30H最終分解率與C。最終轉化率均為99%,試計算當氫氣產量為

akmolLh」時，甲醇的投料量=kgLh」（列出計算式即可，不考慮副反應）。

⑹該工藝中可以循環使用的物質有o

18.（2021?河北高三其他模擬）研究碳、氮及其化合物的轉化對改善環境有重大

意義。回答下列問題:

⑴某處碳循環如圖所示，CaCO3轉化為HCO：的離子方程式為

反應i反應n

⑵氧化還原法消除NOX的過程如下：NO->NO2c溫）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

則反應I(只生成N(h)的熱化學方程式為o

(3)C0與％在一定條件下可發生反應CO(g)+2H2(g)^CH30H(g)AH<0o向體積

為2L的恒容密閉容器中充入ImolCO和2molH2,CO的平衡轉化率與溫度的

關系如圖所示。

0T|溫度汽

①TiC時，反應經過5min達到平衡，則0?5min內，平均反應速率

v(CH3OH)=______；平衡時，:，總的比值為______，若達平衡后再向容

ClCrl^lJri\

器中加入CO(g)和CH30H(g)各0.4moL達到新平衡時比的轉化率將(填

“增大”“減小”或“不變”)。

②T/C下，反應達到平衡時總壓強為lOMPa,則反應的平衡常數&=(用

平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓x物質的量分數；保留兩位有效數字)。

③若在A點對反應容器降溫的同時縮小容器體積至體系壓強增大，則重新達到

的平衡狀態可能是圖中A~E點中的點。

19.(2021?全國高三專題練習)含氮、硫的化合物大多是重要的化工原料，廣泛

用于工農業生產。回答下列問題：

⑴圖1為快速啟動的氨制氫工藝原理示意圖。

30

NH

圖1

已知下列數據:

化學鍵N-H0=0H-HN三NO-H

鍵能/(kJ-mol-1)390497436946462

寫出快速啟動的氨制氫的熱化學方程式o

⑵硫化氫加熱時可發生反應2H2s(g)=S2(g)+2H2(g)A〃。一定條件下，各物質的

物質的量分數與裂解溫度的關系如圖2所示。在某密閉容器中充入一定量H2S,

不同裂解溫度下H2的產率與溫度、時間的關系如圖3所示。

物

質

的

ft

分

數

14001600

裂解溫度/K

圖2

①圖2中A點時H2S的轉化率為o

②圖3中溫度T由低到高的順序是,判斷的依據是o

③AH(填“>”或"V”)o

④若羽正二AIEC2(H2S),羽逆〃逆C2(H2)?C(S2),溫度為「時，A逆=3.4左正。則該溫度下

化學平衡常數的值為(保留小數點后兩位數字)。

⑶五氧化二氮硝化時具有副產品少、產率高的特點。工業上以電解氧化四氧化二

31

氮的方法制備五氧化二氮的一個原理是用IrOz為惰性電極，插入無水硝酸中,

中間用隔膜隔開，向其中一側加入四氧化二氮，電解總反應為

2HNO3=N2O5+H2OO生成五氧化二氮的一極應與外電源(填“正極”或“負

極”)相連，該電解池陰極的電極反應式為O

20.(2021?河北高三其他模擬)線基硫(O=C=S)廣泛存在于以煤為原料制備的各

種化工原料氣中，能引起催化劑中毒、化學產品質量下降和大氣污染等。黑基硫

的氫解和水解反應是兩種常用的脫硫方法，其反應式分別為：

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

,

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

請回答下列問題：

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

⑵某溫度時，在恒容密閉容器中用活性a-AlQ,作催化劑發生埃基硫(COS)的水解

反應，COS(g)的平衡轉化率隨不同投料比［n(HQ)/n(COS)］的轉化關系如圖1所

示。其他條件相同時，改變反應溫度，測得反應時間為ts時COS的水解轉化率

如圖2所示。

n(H}O)/n(COS)

圖1

①反應時間為，S時，該水解反應的最佳反應條件為投料比

32

[n(H2O)/n(COS)]=,溫度為。

②當溫度升高到一定值后，發現反應時間為ts時COS(g)的水解轉化率降低，猜

測可能的原因是(寫出兩條即可)。

(3)埃基硫(COS)的氫解反應的正、逆反應的平衡常數(K)與溫度(T)的關系如圖3

所示，其中表示逆反應的平衡常數(K逆)變化曲線的是__________(填"A”或"B”)o

I℃時，向容積為10L的恒容密閉容器中充入2moicOS(g)和ImolH^g),發生COS

的氫解反應，則該溫度下COS的平衡轉化率為。

(4)C0S氫解反應產生的CO可合成二甲醛(CH30cH3),二甲醛燃料電池的工作原理

如圖4所示。

①該電池的負極反應式為o

②若利用該燃料電池電解硫酸鈉溶液，消耗4.6g二甲醛后，在電解池兩極共收

集到13.44L(標準狀況)氣體，則該燃料電池裝置的能量利用率為(結

果保留3位有效數字)。

化學反應原理綜合題

1.(2021?河北高三其他模擬)甲烷是一種重要的清潔能源，也是一種重要的化

33

工原料。我國西部和南海都有著豐富的甲烷資源。研究CH4的相關性質具有重要

的現實意義，根據所學知識回答下列相關問題：

(1)工業上可用甲烷裂解法制取乙塊，反應為2cHKg)口C2H2(g)+3H2(g),

AH=akJmol'o已知有關化學鍵的鍵能如表所示，則a=O

化學鍵C-HC=CH-H

鍵能/(kJmoL)414837436

(2)CH4和CO?在一定條件下可以合成C。和凡。

①已知：

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

反應H:CO2(g)+H2(g)§@aCO(g)+H2O(g)AH2

寫出CH4(g)和CO2(g)在一定條件下反應生成CO(g)和H2(g)的熱化學方程式

②在剛性密閉容器中，加入等物質的量的CH,和CO,加入催化劑發生上述反應，

起始總壓P°=4()kPa,測得工和工兩種溫度下CH,的轉化率隨反應時間(/)的變化如

圖所示。

60

50B

40

30

20

10

00(2hI4t/min

則該反應的AH(填“>”或"V”)0,若v正=k”(CHj.p(C()2),工時

k正=1.4x10-2molds"kPa」,則A點時v正(A)二。計算寫時平衡常數

(&為以分壓表示的平衡常數)。

34

⑶沼氣的主要成分是CH-還含有CO?,H2s等。

①JoDeVrieze等設計利用膜電解法脫除沼氣中的CO?和&s,在酸性水溶液中,

H2s在陽極上轉化為SO：-而除去，其電極反應式為o

②在以石墨烯為載體的催化劑作用下，25℃時匕。?可將得到的純凈的C