1、高考二轮复习化学反应原理综合题12021全国卷甲二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：(1)二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：CO2(g)3H2(g)=CH3OH(g)H2O(g)该反应一般认为通过如下步骤来实现：CO2(g)H2(g)=CO(g)H2O(g) H141 kJmol1CO(g)2H2(g)=CH3OH(g) H290 kJmol1总反应的H_ kJmol1；若反应为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是_(填标号)，判断的理由是_。n H2(2)合成总反应在起始物n CO23 时，在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的物质的量分数为 x(CH
2、3OH)，在 t250 下的 x(CH3OH)p、在 p5105 Pa 下的 x(CH3OH)t 如图所示。用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式 Kp_；图中对应等压过程的曲线是_，判断的理由是_；当 x(CH3OH)0.10 时，CO2 的平衡转化率_，反应条件可能为_或_。122021全国卷乙一氯化碘(ICl)是一种卤素互化物，具有强氧化性，可与金属直接反应，也可用作有机合成中的碘化剂。回答下列问题：(1)历史上海藻提碘中得到一种红棕色液体，由于性质相似，Liebig 误认为是 ICl，从而错过了一种新元素的发现。该元素是_。(2)氯铂酸钡(BaPtCl6)固体加热时部分分解为
3、BaCl2、Pt 和 Cl2，376.8 时平衡常数 Kp1.0104Pa2。在一硬质玻璃烧瓶中加入过量 BaPtCl6，抽真空后，通过一支管通入碘蒸气(然后将支管封闭)。在 376.8 ，碘蒸气初始压强为 20.0 kPa。376.8 平衡时，测得烧瓶中压强为 32.5 kPa ， 则 pICl _kPa ， 反 应 2ICl(g)=Cl2(g) I2(g) 的 平 衡 常 数 K _(列出计算式即可)。(3)McMorris 测定和计算了在 136180 范围内下列反应的平衡常数 Kp ：2NO(g)2ICl(g)2NOCl(g)I2(g) Kp12NOCl(g)2NO(g)Cl2(g)
4、Kp21 1得到 lg Kp1 和 lg Kp2 均为线性关系，如下图所示：T T由图可知，NOCl 分解为 NO 和 Cl2 反应的H_0(填“大于”或“小于”)。 反 应 2ICl(g)=Cl2(g) I2(g) 的 K _( 用 Kp1 、 Kp2 表 示 ) ； 该 反 应 的H_0(填“大于”或“小于”)，写出推理过程_。(4)Kistiakowsky 曾研究了 NOCl 光化学分解反应，在一定频率()光的照射下机理为：NOClhNOCl*NOClNOCl*2NOCl2其中 h表示一个光子能量，NOCl*表示 NOCl 的激发态。可知，分解 1 mol 的 NOCl 需要吸收_mol
5、 的光子。32020全国卷硫酸是一种重要的基本化工产品。接触法制硫酸生产中的关键工序是1钒催化剂SO2 的催化氧化： SO2(g) O2(g)SO3(g) H98 kJmol1。回答下列问题：2(1)钒催化剂参与反应的能量变化如图(a)所示，V2O5(s)与 SO2(g)反应生成 VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为_。2(2)当 SO2(g)、O2(g)和 N2(g)起始的物质的量分数分别为 7.5%、10.5%和 82%时，在0.5 MPa、2.5 MPa 和 5.0 MPa 压强下，SO2 平衡转化率随温度的变化如图(b)所示。反应在 5.0 MPa、550时的_ ，判断的依
6、据是_。影响的因素有_。(3)将组成(物质的量分数)为 2m% SO2(g)、m% O2(g)和 q% N2(g)的气体通入反应器，在温度 t、压强 p 条件下进行反应。平衡时，若 SO2 转化率为，则 SO3 压强为_ ，平衡常数 Kp_(以分压表示，分压总压物质的量分数)。(4)研究表明，SO2 催化氧化的反应速率方程为：vk 10.8(1n)式中：k 为反应速率常数，随温度 t 升高而增大；为 SO2 平衡转化率，为某时刻 SO2转化率，n 为常数。在0.90 时，将一系列温度下的 k、值代入上述速率方程，得到 vt曲线，如图(c)所示。曲线上 v 最大值所对应温度称为该下反应的最适宜温
7、度 tm。ttm后，v 逐渐下降。原因是_3_。42020全国卷天然气的主要成分为 CH4，一般还含有 C2H6 等烃类，是重要的燃料和化工原料。(1)乙烷在一定条件可发生如下反应：C2H6(g)=C2H4(g)H2(g) H1，相关物质的燃烧热数据如表所示：物质 C2H6(g) C2H4(g) H2(g)燃烧热H/(kJmol1) 1 560 1 411 286H1_ kJmol1。提高该反应平衡转化率的方法有_、_。容器中通入等物质的量的乙烷和氢气，在等压下(p)发生上述反应，乙烷的平衡转化率为。反应的平衡常数 Kp_(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压物质的量分数)。高温(2)高温下，
8、甲烷生成乙烷的反应如下：2CH4C2H6H2。反应在初期阶段的速率方程为：rk cCH4，其中 k 为反应速率常数。设反应开始时的反应速率为 r1 ，甲烷的转化率为时的反应速率为 r2，则 r2_r1。对于处于初期阶段的该反应，下列说法正确的是_。A增加甲烷浓度，r 增大B增加 H2 浓度，r 增大C乙烷的生成速率逐渐增大D降低反应温度，k 减小(3)CH4 和 CO2 都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化，其原理如图所示：阴极上的反应式为_。若生成的乙烯和乙烷的体积比为 21，则消耗的 CH4 和 CO2 体积比为_。52020全国卷二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利
9、用 CO2 的热点研究领域。回答下列问题：(1)CO2 催化加氢生成乙烯和水的反应中，产物的物质的量之比 n(C2H4)n(H2O)_。当反应达到平衡时，若增大压强，则 n(C2H4)_(填“变大”“变小”或“不变”)。(2)理论计算表明，原料初始组成 n(CO2)n(H2)13，在体系压强为 0.1 MPa，反应达到平衡时，四种组分的物质的量分数 x 随温度 T 的变化如图所示。4图中，表示 C2H4、CO2 变化的曲线分别是_、_。CO2 催化加氢合成 C2H4反应的H_0(填“大于”或“小于”)。(3) 根 据 图 中 点 A(440 K ， 0.39) ， 计 算 该 温 度 时 反
10、应 的 平 衡 常 数 Kp _(MPa)3(列出计算式。以分压表示，分压总压物质的量分数)。(4)二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应，生成 C3H6、C3H8、C4H8 等低碳烃。一 定 温 度 和 压 强 条 件 下 ， 为 了 提 高 反 应 速 率 和 乙 烯 选 择 性 ， 应 当_。62019全国卷水煤气变换CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：(1)Shibata 曾做过下列实验：使纯 H2 缓慢地通过处于 721 下的过量氧化钴 CoO(s)，氧化钴部分被还原为金属钴 Co(s)，平
11、衡后气体中 H2 的物质的量分数为 0.025 0。在同一温度下用 CO 还原 CoO(s)，平衡后气体中 CO 的物质的量分数为 0.019 2。根据上述实验结果判断，还原 CoO(s)为 Co(s)的倾向是 CO_H2(填“大于”或“小于”)。(2)721 时，在密闭容器中将等物质的量的 CO(g)和 H2O(g)混合，采用适当的催化剂进行反应，则平衡时体系中 H2 的物质的量分数为_(填标号)。A.0.25 B0.25C0.250.50 D0.50E0.50(3)我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注
12、。5可知水煤气变换的H_0(填“大于”“等于”或“小于”)。该历程中最大能垒(活化能)E 正_eV，写出该步骤的化学方程式_。(4)Shoichi 研究了 467 、489 时水煤气变换中 CO 和 H2 分压随时间变化关系(如下图所示)，催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的 pH2O 和 pCO 相等、pCO2和pH2相等。计算曲线 a 的反应在 3090 min 内的平均速率(a)_kPamin1。467 时pH2和 pCO 随时间变化关系的曲线分别是_、_。489 时pH2和 pCO 随时间变化关系的曲线分别是_、_。省市 卷12021广东卷我国力争于 2030 年前做到碳达峰，2060
13、年前实现碳中和。CH4 与 CO2重整是 CO2 利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应：a)CH4(g)CO2(g)2CO(g)2H2(g) H1b)CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g) H2c)CH4(g)C(s)2H2(g) H3d)2CO(g)CO2(g)C(s) H4e)CO(g)H2(g)H2O(g)C(s) H5(1)根据盖斯定律，反应 a 的H1_(写出一个代数式即可)。(2)上述反应体系在一定条件下建立平衡后，下列说法正确的有_。A增大 CO2 与 CH4 的浓度，反应 a、b、c 的正反应速率都增加B移去部分 C(s)，反应 c、d、e 的平衡均向右移动
14、C加入反应 a 的催化剂，可提高 CH4 的平衡转化率D降低反应温度，反应 ae 的正、逆反应速率都减小(3)一定条件下，CH4 分解形成碳的反应历程如图 1 所示。该历程分_步进行，其中，第_步的正反应活化能最大。6 (4)设Kpr 为相对压力平衡常数，其表达式写法：在浓度平衡常数表达式中，用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为 kPa)除以 p0(p0100 kPa)。反应 a、c、e 的ln Krp1随 (温度的倒数)的变化如图 2 所示。T反应 a、c、e 中，属于吸热反应的有_(填字母)。反应 c 的相对压力平衡常数表达式为Kpr _。在图 2 中 A 点对应温度下、原
15、料组成为 n(CO2)n(CH4)11、初始总压为 100 kPa的恒容密闭容器中进行反应，体系达到平衡时 H2 的分压为 40 kPa。计算 CH4 的平衡转化率，写出计算过程：_。(5)CO2 用途广泛，写出基于其物理性质的一种用途：_。22021湖南卷氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过下面两种方法由氨气得到氢气。方法.氨热分解法制氢气相关化学键的键能数据化学键 NN HH NH键能 E/(kJmol1) 946 436.0 390.8在一定温度下，利用催化剂将 NH3 分解为 N2 和 H2。回答下列问题：(1)反应 2NH3(g)N2(g)3H2(g)
16、H_kJmol1；(2)已知该反应的S198.9 Jmol 1K 1 ，在下列哪些温度下反应能自发进行？_(填标号)；A.25 B125 C.225 D325 7(3)某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下，将 0.1 mol NH3通入 3 L 的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为 200 kPa)，各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。若保持容器容积不变，t1 时反应达到平衡，用 H2 的浓度变化表示 0t1 时间内的反应速率 v(H 2)_ mol L1min1(用含 t1 的代数式表示)；t2 时将容器容积迅速缩小至原来的一半并保持不变，图中能正确表示压缩后 N
17、2 分压变化趋势的曲线是_(用图中 a、b、c、d 表示)，理由是_；在该温度下，反应的标准平衡常数 K_已知：分压总压该组分物质的量分数，对于反应 dD(g)eE(g)gG(g)hH(g) KpH、pD、pE 为各组分的平衡分压。 方法.氨电解法制氢气pG ppDpgpH pdpEph，其中 p100 kPa，pG、e利用电解原理，将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。(4)电解过程中 OH的移动方向为_(填“从左往右”或“从右往左”)；(5)阳极的电极反应式为_。32021河北卷，节选当今，世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点，因此，研发二氧化碳利用技术、降低空气中二氧化碳含量成为研究
18、热点。(1)大气中的二氧化碳主要来自于煤、石油及其他含碳化合物的燃烧。已知 25 时，相关物质的燃烧热数据如下表：物质 H2(g) C(石墨，s) C6H6(l)燃烧热H(kJmol1)285.8 393.5 3 267.58则 25 时 H2(g) 和 C( 石 墨 ， s) 生 成 C6H6(l) 的 热 化 学 方 程 式 为_。(2)雨水中含有来自大气的 CO2，溶于水中的 CO2 进一步和水反应，发生电离：CO2(g)CO2(aq)CO2 aq + H2O l H+ aq + HCO(aq)325 时，反应的平衡常数为 K。溶液中 CO2 的浓度与其在空气中的分压成正比(分压总压物质
19、的量分数)，比例系数为 y molL1kPa1，当大气压强为 p kPa，大气中 CO2(g)的物质的量分数为 x 时，溶液中 H浓度为_ molL1(写出表达式，考虑水的电离，忽略HCO的电离)。3(3)105 时，将足量的某碳酸氢盐(MHCO3)固体置于真空恒容容器中，存在如下平衡：2MHCO3(s) M2CO3(s)H2O(g)CO2(g)上述反应达平衡时体系的总压为 46 kPa。保持温度不变，开始时在体系中先通入一定量的 CO2(g)，再加入足量 MHCO3(s)，欲使平衡时体系中水蒸气的分压小于 5 kPa，CO2(g)的初始压强应大于_ kPa。(4)我国科学家研究 LiCO2
20、电池，取得了重大科研成果。回答下列问题：LiCO2 电池中，Li 为单质锂片，则该电池中的 CO2 在_(填“正”或“负”)极发生电化学反应。研究表明，该电池反应产物为碳酸锂和单质碳，且 CO2 电还原后与锂离子结合形成碳酸锂按以下 4 个步骤进行，写出步骤的离子方程式。.2CO2 + 2e = C2O242 .C2O24 = CO2CO2._.CO22Li=Li2CO33研究表明，在电解质水溶液中，CO2 气体可被电化学还原。.CO2 在 碱 性 介 质 中 电 还 原 为 正 丙 醇 (CH3CH2CH2OH) 的 电 极 反 应 方 程 式 为_。42020山东卷探究 CH3OH 合成反
21、应化学平衡的影响因素，有利于提高 CH3OH 的产率。以 CO2、H2 为原料合成 CH3OH 涉及的主要反应如下：.CO2 (g)3H2(g)CH3OH (g)H2O(g)H149.5 kJmol1.CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H290.4 kJmol1. CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g) H3回答下列问题：(1)H3_kJmol1。(2)一定条件下，向体积为 V L 的恒容密闭容器中通入 1 mol CO2 和 3 mol H2 发生上述反9应，达到平衡时，容器中 CH3OH(g)为 a mol，CO 为 b mol，此 时 H2O(g)的浓度为_molL1(用含 a
22、、b、V 的代数式表示，下同)，反应的平衡常数为_。(3)不同压强下，按照 n(CO2)n(H2)13 投料，实验测定 CO2 的平衡转化率和 CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如图所示。n CO2 初始n CO2 平衡已知：CO2 的平衡转化率 100%n CO2初始n CH3OH 平衡CH3OH 的平衡产率 100%n CO2初始其中纵坐标表示 CO2 平衡转化率的是图_(填“甲”或“乙”)；压强 p1、p2、p3 由大到小的顺序为_；图乙中 T1 温度时，三条曲线几乎交于一点的原因是_。(4)为同时提高 CO2 的平衡转化率和 CH3OH 的平衡产率，应选择的反应条件为_(填标号)。A
23、低温、高压 B高温、低压C低温、低压 D高温、高压52020江苏卷CO2/HCOOH 循环在氢能的贮存/释放、燃料电池等方面具有重要应用。(1)CO2 催化加氢。在密闭容器中，向含有催化剂的KHCO3溶液(CO2 与 KOH 溶液反应制得)中通入 H2 生成 HCOO，其离子方程式为_；其他条件不变，HCO转3化为 HCOO的转化率随温度的变化如图 1 所示。反应温度在 40 80 范围内，HCO催3化加氢的转化率迅速上升，其主要原因是_。(2)HCOOH 燃料电池。研究 HCOOH 燃料电池性能的装置如图 2 所示，两电极区间用允许 K、H通过的半透膜隔开。电池负极电极反应式为_；放电过程中
24、需补充的物质 A 为_(填化学式)。图 2 所示的 HCOOH 燃料电池放电的本质是通过 HCOOH 与 O2 的反应，将化学能转10化为电能，其反应的离子方程式为_。(3)HCOOH 催化释氢。在催化剂作用下，HCOOH 分解生成 CO2 和 H2 可能的反应机理如图 3 所示。HCOOD 催化释氢反应除生成 CO2 外，还生成_(填化学式)。研究发现：其他条件不变时，以 HCOOK 溶液代替 HCOOH 催化释氢的效果更佳，其具体优点是_。62020天津卷利用太阳能光解水，制备的 H2 用于还原 CO2 合成有机物，可实现资源的再利用。回答下列问题：.半导体光催化剂浸入水或电解质溶液中，光
25、照时可在其表面得到产物(1)图 1 为该催化剂在水中发生光催化反应的原理示意图。光解水能量转化形式为_。(2)若将该催化剂置于 Na2SO3 溶液中，产物之一为SO2，另一产物为_。若将该4催 化 剂 置 于 AgNO3 溶 液 中 ， 产 物 之 一 为 O2 ， 写 出 生 成 另 一 产 物 的 离 子 反 应 式 _。.用 H2 还原 CO2 可以在一定条件下合成 CH3OH(不考虑副反应)CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g) H0(3)某温度下，恒容密闭容器中，CO2 和 H2 的起始浓度分别为 a molL1 和 3a molL1，反应平衡时，CH3OH 的产率为
26、b，该温度下反应平衡常数的值为_。(4)恒压下，CO2 和 H2 的起始物质的量比为 13 时，该反应在无分子筛膜时甲醇的平衡11产率和有分子筛膜时甲醇的产率随温度的变化如图 2 所示，其中分子筛膜能选择性分离出H2O。甲醇平衡产率随温度升高而降低的原因为_。P 点甲醇产率高于 T 点的原因为_。根据图 2，在此条件下采用该分子筛膜时的最佳反应温度为_。.调节溶液 pH 可实现工业废气 CO2 的捕获和释放5 CO2的空间构型为_。已 知 25碳酸电离常数为 Ka1、Ka2，当溶液 pH12 时，3c(H2CO3):c(HCO)c(CO2)1_。3 372019北京卷氢能源是最具应用前景的能源
27、之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。(1)甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。反应器中初始反应的生成物为 H2 和 CO2，其物质的量之比为 41，甲烷和水蒸气反应的方程式是_。已知反应器中还存在如下反应：.CH4(g)H2O(g)=CO(g)3H2(g) H1.CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g) H2.CH4(g)=C(s)2H2(g) H3为积炭反应，利用H1 和H2 计算H3 时，还需要利用_反应的H。反应物投料比采用 n(H2O)n(CH4)41，大于初始反应的化学计量数之比，目的是_(选填字母序号)。a促进 CH4 转化b促进 CO 转化为 CO2c减少积炭生成用 C
28、aO 可以去除 CO2。H2 体积分数和 CaO 消耗率随时间变化关系如下图所示。从 t1 时开始，H2 体积分数显著降低，单位时间 CaO 消耗率_(填“升高”“降低”或“不变”)。此时 CaO 消耗率约为 35%，但已失效，结合化学方程式解释原因：_。(2)可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如图。通过控制开关连接 K1 或K2，可交替得到 H2 和 O2。12制 H2 时，连接_。产生 H2 的电极反应式是_。改变开关连接方式，可得 O2。 结 合 和 中 电 极 3 的 电 极 反 应 式 ， 说 明 电 极 3 的 作 用 ：_。考情分析 考向 考点反应热与热化学方程式的书
29、写考情 1 化学反应与能量变化 化学反应与键能电化学(以书写电极反应式为主)化学反应速率的计算考情 2 化学反应速率 化学反应速率的影响因素化学反应速率变化图像分析平衡状态判断及化学平衡影响因素分析考情 3 化学平衡化学平衡图像分析反应物转化率的计算化学平衡常数表达式及其计算考情 4 电解质溶液电离平衡、水解平衡、溶解平衡的理解Ka(Kb)及 Ksp 的理解与计算题型透解题型角度 1 气态物质反应中化学原理分析13练 1 CO2 的资源化利用能有效减少 CO2 排放，充分利用碳资源。(1)CaO 可在较高温度下捕集 CO2，在更高温度下将捕集的 CO2 释放利用。CaC2O4H2O热分解可制备
30、 CaO，CaC2O4H2O 加热升温过程中固体的质量变化如图 1。写出 400600 范围内分解反应的化学方程式：_。与 CaCO3 热分解制备的 CaO 相比，CaC2O4H2O 热分解制备的 CaO 具有更好的 CO2捕集性能，其原因是_。(2)电解法转化 CO2 可实现 CO2 资源化利用。电解 CO2 制 HCOOH 的原理示意图如图 2。14写出阴极 CO2 还原为 HCOO的电极反应式：_。 电 解 一 段 时 间 后 ， 阳 极 区 的 KHCO3 溶 液 浓 度 降 低 ， 其 原 因 是_。(3)CO2 催化加氢合成二甲醚是一种 CO2 转化方法，其过程中主要发生下列反应：
31、反应：CO2(g)H2(g)=CO(g)H2O(g)H41.2 kJmol1反应：2CO2(g)6H2(g)=CH3OCH3(g)3H2O(g) H122.5 kJmol1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 3。 2CH3OCH3的物质的量其中：CH3OCH3 的选择性 100% 反应的CO2的物质的量 温 度 高 于 300 ， CO2 平 衡 转 化 率 随 温 度 升 高 而 上 升 的 原 因 是_。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 有_
