1、化学反应原理综合【原卷】1(2021广东省普通高中学业水平选择考适应性测试)温室气体的利用是当前环境和能源领域的研究热点。I.CH4与CO2重整可以同时利用两种温室气体，其工艺过程中涉及如下反应：反应CH4(g) + CO2(g)2CO(g)+2H2 (g) H1反应CO2 (g)+ H2 (g)CO(g) + H2O(g) H2= +41.2 kJmol-1反应CH4 (g)+1/2O2(g)CO(g) + 2H2(g) H3 = -35.6 kJmol-1(1)已知：1/2O 2(g)+H2(g)= H2O(g) H = -241.8 kJmol-1，则H1 =_ kJmol-1。(2)一
2、定条件下，向体积为VL的密闭容器中通入CH4、CO2各1.0 mol及少量O2，测得不同温度下反应平衡时各产物产量如图所示。图中a和b分别代表产物_和_，当温度高于900 K， H2O的含量随温度升高而下降的主要原因是_。1100 K时，CH4与CO2的转化率分别为95%和90%，反应的平衡常数K=_ ( 写出计算式)。IINi-CeO2 催化CO2加H2形成CH4的反应历程如图1所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注)，含碳产物中CH4的物质的量百分数(Y)及CO2的转化率随温度的变化如图2所示。(3)下列对CO2甲烷化反应体系的说法合理的有_。A含碳副产物的产率均低于CH4B存在反应CO2+
3、4H2CH4 + 2H2OC存在副反应CO2+ H2CO+ H2ODCO2 转化为CH4的过程中发生了能量转化E.温度高于260后，升高温度，甲烷产率几乎不变(4) CO2甲烷化的过程中，保持CO2与H2的体积比为1：4，反应气的总流量控制在40 mLmin-1，320 时测得CO2转化率为80%，则CO2反应速率为_mLmin-1。2(2021山东青岛市高三一模)氮氧化合物的处理对建设生态文明，美丽中国具有重要意义，可采用多种方法消除。方法一：氯气还原法(1)氢气在富氧条件下催化还原 NOx，反应在低温时仍具有高活性和选择性。已知催化剂 Rh 表面H2催化还原 NO 的反应机理如下表。序号基
4、元反应活化能12.60.097.583.733.545.0120.937.777.8108.9其他条件一定时，决定 H2催化还原 NO 的反应速率的基元反应为_(填标号)，基元反应的H=_KJmol-1。(2)在低温区催化剂 Pt/Al-M-10-A对生成 N2O具有敏感性，发生反应H2(g)+2NO(g) N2O(g)+H2O(g)，实验测定反应速率方程为V(N2O)= k正p 2(NO )p (H2 )。在恒温恒容密闭容器中，H2和NO以物质的量比1：2 充入，容器压强为 P0，达平衡时，N2O 的体积分数为0.2。下列有关说法正确的是_。a.平衡时，气体平均相对分子质量不再变化 b.任意
5、时刻，2v正(NO)=v逆(H2O) c.若向容器内充入少量 O2，平衡不移动d.平衡后，向容器中按照 1：2 再充入H2和NO，平衡向右移动达平衡时，v(N2O)=_，Kp=_ (用含P0的代数式表示)。方法二： CO 还原法，原理为2CO(g)+2NO(g) 2CO2(g)+N2(g) H”“”、“=”或“”)平衡常数K2的表达式为K2=_。氯气在水中的溶解度(以物质的量浓度表示)为c，则c=_。(用平衡压强p和上述平衡常数表示，忽略HClO的电离)(4)工业上，常采用“加碳氯化”的方法以高钛渣(主要成分为TiO2)为原料生产TiCl4，相应的化学方程式为；I.TiO2(s)+2Cl2(g
6、)TiCl4(g)+O2(g) HI=181 molL-1，KI=-3.410-29II.2C(s)+O2(g)2CO(g) HII= - 221 molL-1，KII=1.21048结合数据说明氯化过程中加碳的理由_ 。(5)在一定温度下，以I2为催化剂，氯苯和Cl2在CS2中发生平行反应，分别生成邻二氯苯和对二氯苯，两产物浓度之比与反应时间无关。反应物起始浓度均为0.5 molL-1，反应30 min测得氯苯15%转化为邻二氯苯，25%转化为对二氯苯。保持其他条件不变，若要提高产物中邻二氯苯的比例，可采用的措施是_。A适当提高反应温度 B改变催化剂C适当降低反应温度 D改变反应物浓度7(2
7、021河北衡水市衡水中学高三二模)含氨废气的排放对人类健康和生态环境有十分严重的影响，其利用和处理意义重大。2-氰基吡啶()是生产农药、香料等的重要原料，氨氧化合成法制备原理为2(s)+2 NH3(g)+3O2(g) 2(s)+6 H2O(g) H0。回答下列问题：(1)在V-Ti-O-MO催化剂作用下，2-甲基吡啶()的氨氧化过程可能有如下两条路径：实验测得，反应按路径II进行，从反应活化能的角度分析，原因是_。(2)路径II中温度过高会导致2-羧基吡啶()脱羧生成吡啶()。为探究催化剂V-Ti-O-MO在不同温度下对反应的影响，在容器中加入2-甲基吡啶、氨、氧气的物质的量分别为和，在340
8、4000C下用时分别进行了多组实验，实验结果如表所示。已知：收率=转化率选择性。反应温度/2-甲基吡啶转化率/%选择性/%收率/%34046.193.142.935066.296.6a36080.794.976.637086.595.582.638091.193.585.239095.480.176.440097.758.156.8分析上表，催化剂V-Ti-O-MO的最佳催化温度范围是_。上表中a=_(保留一位小数)，3600C时，2-甲基吡啶转化率80.7%_(填“是”或“否”)为平衡转化率，理由是_。400时，1h内，v (NH3)_ molL-1h -1 (保留三位小数)。(3)钌配合物
9、可以作为一种新型氨氧化阳极催化剂，反应过程如下。催化过程中共产生了_种含钌中间产物。氨氧化的电极反应为_。8(2021广西高三调研)亚硝酸氯(ClNO)是有机合成中的重要试剂。亚硝酸氯可由NO与Cl2在通常条件下反应得到，化学方程式为2NO(g)+Cl2(g) 2ClNO(g)。(1)氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时会生成亚硝酸氯，涉及如下反应：4NO2(g)+2NaCl(s) 2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g) K1 2NO2(g)+NaCl(s) NaNO3(s)+ClNO(g) K2 2NO(g)+Cl2(g) 2ClNO(g) K3 则K1、K2、K3之间的关系为
10、K3=_。(2)T时，2NO(g)+Cl2(g) 2ClNO(g)的正反应速率表达式v正=kcn(ClNO)，测得速率和浓度的关系如下表：序号c(ClNO)/molL1v/molL1s10.33.610-80.61.4410-70.93.2410-7则n=_；k=_(注明单位)。(3)在2L的恒容密闭容器中充入4molNO(g)和2molCl2(g)，在不同温度下测得c(ClNO)与时间的关系如图。温度为T1时，能作为该反应达到平衡的标志的有_。(填选项标号)。A气体体积保持不变 B容器压强保持不变 C平衡常数K保持不变D气体颜色保持不变 E.v(ClNO)=v(NO) F.NO与ClNO的物
11、质的量比值保持不变反应开始到10min时，Cl2的平均反应速率v(Cl2)=_。温度为T2时，10min时反应已经达到平衡，该反应的平衡常数K=_。(4)一定条件下在恒温恒容的密闭容器中按一定比例充入NO(g)和Cl2(g)，平衡时ClNO(g)的体积分数随n(NO)/n(Cl2)的变化如图，则A、B、C三个状态中，NO的转化率最小的是_点，当n(NO)/n(Cl2)=3时，达到平衡状态时ClNO(g)的体积分数可能是D、E、F三点中的_点。(填“D”“E”或“F”)点。9【2020江苏卷】吸收工厂烟气中的SO2，能有效减少SO2对空气的污染。氨水、ZnO水悬浊液吸收烟气中SO2后经O2催化氧
12、化，可得到硫酸盐。已知：室温下，ZnSO3微溶于水，Zn(HSO3)2易溶于水；溶液中H2SO3、HSO3-、SO32-的物质的量分数随pH的分布如图-1所示。(1)氨水吸收SO2。向氨水中通入少量SO2，主要反应的离子方程式为_；当通入SO2至溶液pH=6时，溶液中浓度最大的阴离子是_(填化学式)。(2)ZnO水悬浊液吸收SO2。向ZnO水悬浊液中匀速缓慢通入SO2，在开始吸收的40mim内，SO2吸收率、溶液pH均经历了从几乎不变到迅速降低的变化(见图-2)。溶液pH几乎不变阶段，主要产物是_(填化学式)；SO2吸收率迅速降低阶段，主要反应的离子方程式为_。(3)O2催化氧化。其他条件相同
13、时，调节吸收SO2得到溶液的pH在4.56.5范围内，pH越低SO42-生成速率越大，其主要原因是_；随着氧化的进行，溶液的pH将_(填“增大”、“减小”或“不变”)。10【2020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，HCO3-转化为HCOO-的转化率随温度的变化如图-1所示。反应温度在4080范围内，HCO3-催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
14、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_。11【2020山东卷】探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH
15、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) H=-49.5 kJmol-1. CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H=-90.4 kJmol-1. CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) H3回答下列问题：(1) H3=_。(2)一定条件下，向体积为VL的恒容密闭容器中通入1 mol CO2和3 mol H2发生上述反应，达到平衡时，容器中CH3OH(g)为 mol，CO为b mol，此时H2O(g)的浓度为_molL-1(用含a、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
16、照n(CO2)：n(H2)=1：3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下图所示。已知：CO2的平衡转化率=CH3OH的平衡产率=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.低温、高压 B.高温、低压 C.低温、低压 D.高温、高压12【2020新课标卷】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
17、：C2H6(g)= C2H4(g)+H2(g) H，相关物质的燃烧热数据如下表所示：物质C2H6(g)C2H4(g)H2(g)燃烧热H/( kJmol1)-1560-1411-286H=_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)。(2)高温下，甲烷生成乙烷的反应如下：2CH4C2H6+H2。反应在初期阶段的速率方程为：r=k，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。
18、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，其原理如下图所示：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_。13【2020新课标卷】化学工业为疫情防控提供了强有力的物质支撑。氯的许多化合物既是重要化工原料，又是高效、广谱的灭菌消毒剂。回答下列问题：(1)氯气是制备系列含氯化合物的主要原料，可采用如图(a)所示的装置来制取。装置中的离子膜只允许_离子通过，氯气的逸出口是_(填标
19、号)。(2)次氯酸为一元弱酸，具有漂白和杀菌作用，其电离平衡体系中各成分的组成分数(X)=，X为HClO或ClO与pH的关系如图(b)所示。HClO的电离常数Ka值为_。(3)Cl2O为淡棕黄色气体，是次氯酸的酸酐，可由新制的HgO和Cl2反应来制备，该反应为歧化反应(氧化剂和还原剂为同一种物质的反应)。上述制备Cl2O的化学方程式为_。(4)ClO2常温下为黄色气体，易溶于水，其水溶液是一种广谱杀菌剂。一种有效成分为NaClO2、NaHSO4、NaHCO3的“二氧化氯泡腾片”，能快速溶于水，溢出大量气泡，得到ClO2溶液。上述过程中，生成ClO2的反应属于歧化反应，每生成1 mol ClO2
20、消耗NaClO2的量为_mol；产生“气泡”的化学方程式为_。(5)“84消毒液”的有效成分为NaClO，不可与酸性清洁剂混用的原因是_(用离子方程式表示)。工业上是将氯气通入到30%的NaOH溶液中来制备NaClO溶液，若NaClO溶液中NaOH的质量分数为1%，则生产1000 kg该溶液需消耗氯气的质量为_kg(保留整数)。化学反应原理综合1(2021广东省普通高中学业水平选择考适应性测试)温室气体的利用是当前环境和能源领域的研究热点。I.CH4与CO2重整可以同时利用两种温室气体，其工艺过程中涉及如下反应：反应CH4(g) + CO2(g)2CO(g)+2H2 (g) H1反应CO2 (
21、g)+ H2 (g)CO(g) + H2O(g) H2= +41.2 kJmol-1反应CH4 (g)+1/2O2(g)CO(g) + 2H2(g) H3 = -35.6 kJmol-1(1)已知：1/2O 2(g)+H2(g)= H2O(g) H = -241.8 kJmol-1，则H1 =_ kJmol-1。(2)一定条件下，向体积为VL的密闭容器中通入CH4、CO2各1.0 mol及少量O2，测得不同温度下反应平衡时各产物产量如图所示。图中a和b分别代表产物_和_，当温度高于900 K， H2O的含量随温度升高而下降的主要原因是_。1100 K时，CH4与CO2的转化率分别为95%和90
22、%，反应的平衡常数K=_ ( 写出计算式)。IINi-CeO2 催化CO2加H2形成CH4的反应历程如图1所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注)，含碳产物中CH4的物质的量百分数(Y)及CO2的转化率随温度的变化如图2所示。(3)下列对CO2甲烷化反应体系的说法合理的有_。A含碳副产物的产率均低于CH4B存在反应CO2+4H2CH4 + 2H2OC存在副反应CO2+ H2CO+ H2ODCO2 转化为CH4的过程中发生了能量转化E.温度高于260后，升高温度，甲烷产率几乎不变(4) CO2甲烷化的过程中，保持CO2与H2的体积比为1：4，反应气的总流量控制在40 mLmin-1，320 时测得
23、CO2转化率为80%，则CO2反应速率为_mLmin-1。【答案】(1)+247.4 kJmol-1 (2)H2 CO 反应O 2(g)+H2(g)= H2O(g)是放热反应，升高温度，平衡逆行移动，H2O的含量减小 (3) ABCDE (4)6.4 【解析】I. (1)记反应O 2(g)+H2(g)= H2O(g)为反应，由盖斯定律反应=+-，故H1=H2+H3-H =41.2-35.6+241.8= +247.4 kJmol-1(2) 由反应可知，反应产物有CO、H2和H2O，生成的H2会在反应中与CO2反应生成CO，CO的产量高于H2，故a曲线表示产物H2，b曲线表示CO；反应是吸热反应
24、，升高温度，有利于反应的正向进行，H2O的含量增大，但反应O 2(g)+H2(g)= H2O(g)为放热反应，升高温度，不利于反应的正向进行，H2O的含量减小，故答案为反应O 2(g)+H2(g)= H2O(g)是放热反应，升高温度，平衡逆行移动，H2O的含量减小；1100 K时，CH4与CO2的转化率分别为95%、 90%，则计算得平衡时c(CH4)= =mol/L，c(CO2)= =mol/L，由图可知，c(H2)=mol/L，c(CO)=mol/L，则反应的平衡常数K= =；II(3)由图可知，含碳产物中CH4的物质的量百分数Y70%，则含碳副产物的产率30%，故含碳副产物的产率均低于C
25、H4，A正确；由题意及图Ni-CeO2催化CO2加H2形成CH4，故存在反应CO2+4H2CH4 + 2H2O，B正确；由图可知，存在CO2和 H2反应生成CO+和H2O，C正确；化学反应伴随着物质变化和能量变化，D正确；由图2可知，当温度高于260时，CO2的转化率还在增大，但CH4的百分含量几乎不在变化，则继续升高温度甲烷产率几乎不变，E正确，故答案为ABCDE；(4) CO2甲烷化的过程中，CO2与H2的体积比为1：4，反应气的总流量为40 mLmin-1，则1min内初始时CO2的体积为40 mL=8 mL，320 时CO2转化率为80%，则CO2反应速率为v = mLmin-1=6.
26、4 mLmin-1。2(2021山东青岛市高三一模)氮氧化合物的处理对建设生态文明，美丽中国具有重要意义，可采用多种方法消除。方法一：氯气还原法(1)氢气在富氧条件下催化还原 NOx，反应在低温时仍具有高活性和选择性。已知催化剂 Rh 表面H2催化还原 NO 的反应机理如下表。序号基元反应活化能12.60.097.583.733.545.0120.937.777.8108.9其他条件一定时，决定 H2催化还原 NO 的反应速率的基元反应为_(填标号)，基元反应的H=_KJmol-1。(2)在低温区催化剂 Pt/Al-M-10-A对生成 N2O具有敏感性，发生反应H2(g)+2NO(g) N2O
27、(g)+H2O(g)，实验测定反应速率方程为V(N2O)= k正p 2(NO )p (H2 )。在恒温恒容密闭容器中，H2和NO以物质的量比1：2 充入，容器压强为 P0，达平衡时，N2O 的体积分数为0.2。下列有关说法正确的是_。a.平衡时，气体平均相对分子质量不再变化 b.任意时刻，2v正(NO)=v逆(H2O) c.若向容器内充入少量 O2，平衡不移动d.平衡后，向容器中按照 1：2 再充入H2和NO，平衡向右移动达平衡时，v(N2O)=_，Kp=_ (用含P0的代数式表示)。方法二： CO 还原法，原理为2CO(g)+2NO(g) 2CO2(g)+N2(g) H”“ B 增大 增大
28、(2)-49 0.4mol 4.510-3 【解析】(1)相同温度下，增大压强，平衡正向移动，CH3OH含量增加，故P1P2；由图甲知，温度升高，CH3OH含量减少，说明平衡逆向移动，故平衡常数K 减小，由于pK与K成反比，故温度升高，pK增大，符合要求的为B点；催化剂能同等程度降低正逆反应的活化能，故加入催化剂后，反应速率常数增大；降低温度，正逆反应速率均减小，由于平衡正向移动，故正逆，故k正减小幅度小于k逆减小幅度，故k正/k逆增大；(2)由化学键与能量变化关系，得H1=反应物总键能-生成物总键能=810 kJ/mol2+436 kJ/mol3-(413 kJ/mol3+343 kJ/mo
29、l+465 kJ/mol+465 kJ/mol2)=-49 kJ/mol；由反应知，生成0.2 mol CH3OCH3，则同时生成0.6 mol H2O，消耗CO2 0.4 mol，消耗H2 1.2 mol，由于平衡时H2O总共1 mol，故反应生成H2O 0.4 mol，由反应反应比例知，生成CH3OH 0.4 mol，消耗CO2 0.4 mol，消耗H2 1.2 mol，综上所述，平衡体系中含：CO2 (3-0.4-0.4)=2.2 mol，H2 (3-1.2-1.2)=0.6 mol，CH3OH 0.4 mol，H2O 1 mol，CH3OCH3 0.2 mol，总的气体物质的量=2.2
30、+0.6+0.4+1+0.2=4.4 mol，故反应的。4【2020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，光照时可在其表面得到产物(1)下图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SO42-，另一产物为_。若将该催化剂置于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可以在一定条下合成CH3OH(不考虑副反应)： CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) H10(3)某温度下，恒容密闭容器中，CO2和H2的起始浓度分别为 a molL-1和3 a molL-1，反应平衡时，CH3OH的产率为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1:3时，该反应在无分子筛膜时甲醇的平衡产率和有分子筛膜时甲醇的产率随温度的变化如图所示，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
