2023届高考化学总复习大题突破练3化学反应原理综合题（广东、福建）.pdf

大 题 突 破 练 3 化 学 反 应 原 理 综 合 题 1.（2022广 东 佛 山 二 模）N 2 O是 温 室 气 体 之 一。直 接 催 化 分 解 是 目 前 消 除 N 2 O有 前 景 的 方 法 之 一。N 2 O直 接 催 化 分 解 时 发 生 反 应：2N2O（g）2 N 2（g）+O2（g）AHi=-163.0 kJ mor1 2N2O（g）2 N O（g）+N2（g）A H2 2 N O（g）+O2（g）2NO2（g）”3=114.1 kJmor1回 答 下 列 问 题：（1）已 知:N2（g）+O2（g）2 N O（g）“=+182.6 kJ-mol1,则 A“2=kJmolo（2）反 应 进 行 10 min时,N 2 O分 解 转 化 率 随 温 度 变 化 曲 线 如 图 所 示。a(513,B100806040200*3群 ONaRh/Al2O3bPd/Al2O,c Pt/Al2O3d一 无 催 化 剂 400 500 600 700 800 900 1 000温 度/K 反 应 所 需 活 化 能 最 低 的 曲 线 是 _（填 飞“*“气“或 气）；由 曲 线 d 可 知,N 2 O在 800 K 左 右 的 分 解 并 不 明 显，其 原 因 是；A 点 对 应 的 转 化 率（填“是”或“不 是）平 衡 转 化 率，理 由 是；在 513 K 下，将 1.0 mol N 2 O 充 入 容 积 为 2.0 L 的 恒 容 容 器 中,B 点 的 平 均 反 应 速 率 V（N2O）=_ mol-L rnin1;平 衡 时，测 得 N O 完 全 转 化 为 NO2,NO2、O 2的 物 质 的 量 分 别 为 0.20 m o l、0.25 mol,计 算 反 应 的 平 衡 常 数 为 O 在 一 定 条 件 下,N O 能 够 与 N 2 O脱 掉 N2后 形 成 的 表 面 氧 反 应，促 进 表 面 氧 的 转 移 形 成 02,进 而 促 进 N 2 O 分 解。N O 作 用 的 可 能 机 理 如 下（*表 示 催 化 剂 的 活 性 中 心）：Stepl:O*+NO NO；Step2:N0；1*NO2S tep3:_总 反 应:2O*P 2Step3的 反 应 方 程 式 为-2.（2022广 东 深 圳 第 二 次 调 研）C O、C O 2加 氢 有 利 于 缓 解 化 石 能 源 消 耗，实 现“碳 中 和”。该 体 系 主 要 涉 及 以 下 反 应：反 应 I:CO（g）+2H2（g）C H 3 O H（g）AHi0反 应 I I:2co(g)+4H2(g)=C 2H 50H(g)+H 2O(g)”20反 应 III:2cO2(g)+6H2(g)2 H 5 0 H(g)+3 H 2 O(g)A/30反 应 IV:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)AHK O反 应 V:2C H 30H(g)-T 2H 50H(g)+H 20(g)A ft回 答 下 列 问 题：上 述 反 应 中,%=(写 出 一 个 代 数 式 即 可)。(2)密 闭 容 器 中，上 述 反 应 体 系 在 一 定 条 件 下 建 立 平 衡 后，下 列 描 述 正 确 的 有(填 字 母)。A.加 入 催 化 剂,可 提 高 C 02的 平 衡 转 化 率 B.降 低 温 度，反 应 I I的 正 反 应 速 率 增 大，逆 反 应 速 率 减 小 c.增 大 c o 的 浓 度，反 应 n i、w 的 平 衡 均 向 左 移 动 D.恒 温 恒 容 充 入 氮 气，反 应 I、I I的 平 衡 不 移 动(3)恒 容 下,(CO)=(CO2)=1 m o l,并 按 照 不 同 氢 碳 比)。；，2)投 料，发 生 上 述 反 应。图 n(C C)2)十 九(C O)甲 表 示 不 同 氢 碳 比 时,CO+CO2 的 总 平 衡 转 化 率 随 温 度 变 化 的 关 系;图 乙 表 示 氢 碳 比 二 3时,平 衡 后 体 系 中 C2H5OH、CH3OH的 选 择 性 随 温 度 变 化 的 关 系。已 知:CEBOH 的 选 择 性=，c、xlOO%；C2H50H 的 选 择 性”消 耗(C02)+n消 耗(CO)=2n(C2H5OH)0%on消 耗(C 2)+几 消 耗(CO)100806040200%/*解 邂+狼 运 00+09150 250 350 450温 度/图 甲 0080605040201150 250 350 450温 度 r c0图 乙 图 甲 中 X(填“大 于”“小 于”或“等 于”)3淇 原 因 是 Q 点 对 应 的 体 系 中(C H 3 O H)=m o l;此 时,H2转 化 了 4 mol,则 反 应 2cH30H(g)T22H50H(g)+H20(g)的 平 衡 常 数 K尸(即 为 以 分 压 表 示 的 平 衡 常 数，分 压=总 压 x物 质 的 量 分 数，结 果 保 留 两 位 有 效 数 字)。(4)常 温 常 压 下，以 A g 为 催 化 剂，在 酸 性 水 溶 液 中 将 C O2电 催 化 还 原 为 C O 的 反 应 历 程 如 图 所 示：-0.50.00zLAWM建 玄 箕 反 应 历 程 据 图,C O 和 CO2相 比,(填 化 学 式)更 稳 定。吸 附 在 催 化 剂 表 面 上 的 物 种 用*标 注，图 中 第 一 步 反 应 为 CO2+e-+H+=_ COOH,则 第 二 步 反 应 为。3.(2022广 东 肇 庆 第 三 次 质 检)随 着 我 国 碳 达 峰、碳 中 和 目 标 的 确 定，含 碳 化 合 物 的 综 合 利 用 备 受 关 注。回 答 下 列 问 题：(1)已 知 某 反 应 体 系 中 主 要 涉 及 如 下 反 应：I.HCOOH(g)?CO2(g)+H2(g)“i=-66 kJ mol”;II.CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)AH2=+247 kJ mol-1。反 应 I和 反 应 II中，在 热 力 学 上 趋 势 更 大 的 是(填 I”或“II”)。反 应 I 的 一 种 溶 剂 化 催 化 反 应 历 程 如 图 所 示(其 中 T S 表 示 过 渡 态)。+士 江.历 程 中 生 成(填“TS 1”或“TS2”)的 反 应 步 骤 为 总 反 应 的 决 速 步，反 应 过 程 的 催 化 剂 为。反 应 n 的 催 化 剂 活 性 会 因 为 甲 烷 分 解 产 生 积 碳 而 降 低，同 时 二 氧 化 碳 可 与 碳 发 生 消 碳 反 应 而 降 低 积 碳 量，设 计 如 下 反 应：IILCH4(g)C(s)+2H2(g)AH3=+74.5 kJ mol1;IV.as)+CO2(g)2CO(g)AH4O反 应 IV的 为 o 其 他 条 件 相 同 时，催 化 剂 表 面 积 碳 量 与 温 度 的 关 系 如 图 所 示,小 之 后，温 度 升 高 积 碳 量 减 小 的 主 要 原 因 为。O T o温 度/C（2）甲 烷 部 分 催 化 氧 化 剂 制 备 乙 快 是 目 前 研 究 的 热 点 之 一，反 应 原 理 为 2cH4（g）C2H2（g）+3H2（g）AH=+754.8 kJ mol o 该 反 应 在（填“较 高”或“较 低”）温 度 下 能 自 发 进 行。一 定 温 度 下，将 1 molCH4充 入 10 L 的 固 定 容 积 容 器 中 发 生 上 述 反 应，实 验 测 得 反 应 前 容 器 内 压 强 为 外 kPa,容 器 内 各 气 体 分 压 与 时 间 的 关 系 如 图 所 示。0 6 8Z/m in68 min 时,H2 的 浓 度 为 _ mol L1,反 应 的 平 衡 常 数 K=;若 8 min时 改 变 的 条 件 是 缩 小 容 器 容 积 到 5L,其 中 C2H2分 压 与 时 间 的 关 系 可 用 图 中 曲 线（填“L1”“L2”“L3”或 L）表 示。4.（2022湖 南 衡 阳 二 模）CH4-CO2重 整 技 术 是 实 现“碳 中 和”的 一 种 理 想 的 CCh利 用 技 术，具 有 广 阔 的 市 场 前 景、经 济 效 应 和 社 会 意 义。该 过 程 中 涉 及 的 反 应 如 下：主 反 应:CH4（g）+CO2（g）=2 c o（g）+2H2（g）AWi副 反 应:CO2（g）+H2（g）=F O（g）+H2O（g）”2=+41.0 kJ-moF1回 答 下 列 问 题：已 知 CH4、CO 和 H2 的 燃 烧 热 分 别 为-890.3 kJ mol1,-283.0 kJ-mol1 和-285.8.mol,该 催 化 重 整 主 反 应 的”k kJ mol o有 利 于 提 高 CCh平 衡 转 化 率 的 条 件 是（填 字 母）。A.高 温 高 压 B.高 温 低 压 C.低 温 高 压 D.低 温 低 压 在 刚 性 密 闭 容 器 中，进 料 比 喀 分 别 等 于 1.0、1.5、2 Q 且 反 应 达 到 平 衡 状 态。0.2500.2000.1500.1000.0500.0006006507007508008509009501 000 1 050温 度/笛 6006507007508008509009501 000 1 050温 度 C图 乙 甲 烷 的 质 量 分 数 随 温 度 变 化 的 关 系 如 图 甲 所 示，曲 线 C对 应 的 n(CO2)_n(CH4)-，反 应 体 系 中，喘 随 温 度 变 化 的 关 系 如 图 乙 所 示，随 着 进 料 比 喘 的 增 加，喘 的 值 n(CO)n(CH4)n(CO)(填“增 大”“不 变”或“减 小”)，其 原 因 是 O 在 800,101 kPa时，按 投 料 比 喘 gl.O加 入 刚 性 密 闭 容 器 中，达 平 衡 时 甲 烷 的 转 化 n(Cri4)率 为 90%,二 氧 化 碳 的 转 化 率 为 95%,则 副 反 应 的 压 强 平 衡 常 数 5(计 算 结 果 保 留 3位 有 效 数 字)。我 国 科 学 家 设 计 了 一 种 电 解 装 置 如 图 丙 所 示,能 将 二 氧 化 碳 转 化 成 合 成 气 C O 和 H2,同 时 获 得 甘 油 醛。则 催 化 电 极 a为 极，催 化 电 极 b产 生 C O 的 电 极 反 应 式 为5.（2022湖 北 黄 冈 二 模）苯 是 一 种 重 要 的 工 业 原 料，可 利 用 环 己 烷 脱 氢 制 取。环 己 烷 脱 氢 制 苯 的 反 应 过 程 如 下:Hi=a kJ-mol-1H2=b kJ mor1(g)+2H2(g)(g)(g)+3H2(g)0 3“30（1）则 反 应 的 A“3为（用 含。、的 代 数 式 表 示），有 利 于 提 高 上 述 反 应 的 平 衡 转 化 率 的 条 件 是（填 字 母）。A.高 温 高 压 B.低 温 低 压 C.高 温 低 压 D.低 温 高 压（2）不 同 压 强 和 温 度 下 反 应 的 平 衡 转 化 率 如 图 甲 所 示。近*W/图，AI.在 相 同 压 强 下 升 高 温 度，未 达 到 新 平 衡 前,v（正）（填“大 于”“小 于”或“等 于）v（逆）。n.研 究 表 明，既 升 高 温 度 又 增 大 压 强,c6H12的 平 衡 转 化 率 也 升 高，理 由 可 能 是 O（3）T 向 2 L 的 密 闭 反 应 器 中 充 入 1 mol C6H12进 行 催 化 脱 氢，测 得 CeHio和 C6H6的 产 率 加 和 2（以 物 质 的 量 分 数 计）随 时 间 的 变 化 关 系 如 图 乙 所 示。在 8 min时，反 应 体 系 内 氢 气 的 物 质 的 量 为 mol（忽 略 其 他 副 反 应）。08 min内 C6H6的 平 均 化 学 反 应 速 率 为。反 应 的 化 学 平 衡 常 数 K=（只 代 入 数 据 即 可,不 需 要 计 算 结 果）。图 乙 6.（2022山 东 泰 安 三 模）清 洁 能 源 的 综 合 利 用 可 有 效 降 低 碳 排 放,是 实 现“碳 中 和、碳 达 峰”的 重 要 途 径。（1）以 环 己 烷 为 原 料 通 过 芳 构 化 反 应 生 产 苯，同 时 可 获 取 氢 气。图 甲 是 该 反 应 过 程 中 几 种 物 质 间 的 能 量 关 系。O(g)+2Hz(g)/28.7：。(g)+Hz(g)237.1/Q g)+%(g):111.6反 应 过 程 图 甲 芳 构 化 反 应：m*0 铲 小）2（2）H2和 CO2合 成 乙 醇 的 反 应 为 2co2（g）+6H2（g）-C 2H50H（g）+3H2O（g）。将 等 物 质 的 量 的 CO2和 H2充 入 一 刚 性 容 器 中，测 得 平 衡 时 C2H50H的 体 积 分 数 随 温 度 和 压 强 的 关 系 如 图 乙。o 温 度/-c(1 一 0 y/（10-3K）图 丙 压 强 p i（填 或 下 同）P2,a、b 两 点 的 平 衡 常 数 KaKb。已 知 Arrhenius经 验 公 式 为 Rink 争 C（Ea为 活 化 能,上 为 速 率 常 数,R 和 C 为 常 数）。为 探 究 m、n 两 种 催 化 剂 的 催 化 效 能，进 行 了 实 验 探 究，依 据 实 验 数 据 获 得 图 丙 曲 线。在 m 催 化 剂 作 用 下，该 反 应 的 活 化 能 E a=J mol o从 图 中 信 息 获 知 催 化 效 能 较 高 的 催 化 剂 是(填“m”或 n”),判 断 理 由 是(3)H2和 C O 合 成 甲 烷 反 应 为 2CO(g)+2H2(g)-C H4(g)+CO2(g)o T 将 等 物 质 的 量 CO和 H2充 入 恒 压(200 kPa)的 密 闭 容 器 中。已 知 逆 反 应 速 率 可 逆 尸 网 逆)p(CH4p(CO2),其 中 为 分 压，该 温 度 下 网 逆)=5.0 xl(y4kPaLsL反 应 达 平 衡 时 测 得 v(正)=kPa-sL CO的 平 衡 转 化 率 为，该 温 度 下 反 应 的 Kk(用 组 分 的 分 压 计 算 的 平 衡 常 数)。7.(2022河 北 石 家 庄 二 模)甲 醛(CH30cH3)被 称 为“21世 纪 的 清 洁 燃 料”。以 CO2、比 为 原 料 制 备 甲 醛 涉 及 的 主 要 反 应 如 下：I.2CO2(g)+6H2(g)CH30cH3(g)+3H2O(g)AHi0II.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)Hi回 答 下 列 问 题：将 C O 与 H2O混 合 气 体 置 于 绝 热 恒 容 密 闭 容 器 中 发 生 反 应 II，逆 反 应 速 率 随 时 间 变 化 的 趋 势 如 图 所 示(不 考 虑 催 化 剂 的 影 响)。0则(填，域“”)0;a、b、c三 点 对 应 反 应 体 系 温 度 北、八、，由 高 到 低 的 顺 序 为 o 在 恒 压 条 件 下，按 CO2与 H2的 物 质 的 量 之 比 为 1：3 投 料，测 得 CO2平 衡 转 化 率 和 平 衡 时 C O 的 选 择 性(转 化 的 C O2中 生 成 C O 的 物 质 的 量 分 数)随 温 度 的 变 化 曲 线 如 图 所 Z j oae/举 靴 烟 赛 爵 造 7k8060402520200 7240 280 320 360温 度 TC 曲 线 n 随 温 度 升 高 显 示 如 图 所 示 的 变 化 趋 势 的 原 因 是 T C 时 反 应 II的 平 衡 常 数 K=(保 留 两 位 有 效 数 字);合 成 甲 醛 的 适 宜 温 度 为 260 C 理 由 是 o 其 他 条 件 不 变，改 为 恒 容 条 件,C O 平 衡 选 择 性 比 恒 压 条 件 下 的 平 衡 选 择 性(填“高”“低”或“不 变8.(2022广 东 汕 头 二 模)C O 2是 一 种 温 室 气 体,C O 2的 产 生 会 影 响 人 类 生 存 的 环 境，将 CO2作 为 原 料 转 化 为 有 用 的 化 学 品，对 实 现 碳 中 和 及 生 态 环 境 保 护 有 着 重 要 意 义。I.工 业 上 以 C O2和 N H 3为 原 料 合 成 尿 素,在 合 成 塔 中 存 在 如 下 转 化：气 相 2NH3(g)CO2(g)HQ(g)-H-液 相 2烟 纥 9 式 1)J A 产-109.2 kJ-mol-1,rNHzCOONHXl)H2O(1)+NH2CONH2(1)A/J=+15.5 kJ,mol(1)液 相 中，合 成 尿 素 的 热 化 学 方 程 式 为 2NH3+C O 2(1)-H2O(1)+NH2coNH2 AH=_kJ mol1 o 在 恒 容 密 闭 容 器 中 发 生 反 应：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)2)V(逆 尸 公/(C O)上 述 反 应 中 C(ads)为 吸 附 性 活 性 炭，反 应 历 程 的 能 量 变 化 如 图 所 示:反 应 历 程 反 应 速 率 快 慢 比 较:反 应(填“”“”或“=”)反 应，请 依 据 有 效 碰 撞 理 论 微 观 探 析 其 原 因 O 一 定 温 度 下，反 应 CH4(g)+CO2(g)=2co(g)+2H2(g)的 平 衡 常 数 K=(用 kl、Ic2、女 3、k4 表 ZjS)o参 考 答 案 大 题 突 破 练 3 化 学 反 应 原 理 综 合 题 1.答 案(1)+19.6(2)a 不 加 催 化 剂,N 2 O 分 解 的 活 化 能 大 不 是 温 度 相 同 条 件 下,催 化 剂 不 影 响 N 2 O 的 平 衡 转 化 率，在 A 点 对 应 温 度 下,A 点 对 应 转 化 率 不 是 最 大 值 0.030 8.0(3)2NCh-2NO+Ch解 析 由 盖 斯 定 律,反 应+反 应=反 应，则“2=A a+”=(-163.0 kJ-mor)+(+182.6 kJ-mol-)=+19.6 kJ mol1 o(2)由 题 图 可 知，未 平 衡 时,反 应 进 行 相 同 时 间,a 对 应 N2O 的 转 化 率 最 大，则 a 对 应 的 反 应 速 率 最 大，反 应 所 需 活 化 能 最 低 的 曲 线 是 a。B 点 N,0 的 转 化 率 为 60%,则 Ac(N,O)=6()%x与 粤=0.30 mol心，3,0)=等 送=0.0302.0 L lOminmol-L min o平 衡 时，测 得 N O 完 全 转 化 为 NO2,则 平 衡 后 有 0.20 m o】N O?、N2O、0.25 mol O2、N2共 四 种 物 质，根 据 氧 原 子 守 恒.(N2O)=L0 mol-0.20 mol X2-0.25 mol x2=0.10 mol,根 据 氮 原 子 守 恒,(N2)=(1.0 mol X2-0.20 mol-0.10 molx2)x1=0.80 mol,即 平 衡 时 有 0.20 mol N O 2、0.10 mol(0.80)2.0.25N 2 O、0.25 mol Ch、0.80 mol N2,反 应 的 平 衡 常 数 o 1 O T=8(R)(3)Step3 的 反 应 方 程 式=总 反 应-2(Stepl+Step2),为 2NCh*2NO+C2。2.答 案“2-2A”I(或 A“3-2A”4)(2)CD(3)大 于 相 同 温 度 下，氢 碳 比 增 大，该 体 系 加 氢 反 应 的 平 衡 向 右 移 动,C O 和 C O 2 的 平 衡 转 化 率 均 增 大，故 x 3 0.8 0.75(4)CO?*C 0 0 H+H+4-e H2O+*CO解 析 根 据 盖 斯 定 律,U-I X 2 可 得 V,ni-2xIV也 可 得 V,所 以 A H5=A H2-2 A H I或“3-2AH4。(2)催 化 剂 可 以 加 快 反 应 速 率，但 不 能 改 变 平 衡 转 化 率,A 错 误;降 低 温 度，正 逆 反 应 速 率 均 减 小,B错 误;增 大 C O 的 浓 度，反 应 I、II平 衡 正 向 移 动,CH30H(g)、C2H5(DH(g)的 浓 度 增 大，反 应 in、IV的 平 衡 均 向 左 移 动,C 正 确;良 气 不 参 与 反 应，恒 温 恒 容 充 入 氨 气，反 应 I、II中 的 反 应 物 和 生 成 物 的 浓 度 均 不 改 变,平 衡 不 移 动,D 正 确。(3)相 同 温 度 下，氢 碳 比 增 大，即 氢 气 的 物 质 的 量 增 大,该 体 系 加 氢 反 应 的 平 衡 向 右 移 动,C O 和 C O2的 平 衡 转 化 率 均 增 大，故 x3o Q 点 CO+CCh的 总 平 衡 转 化 率 为 80%,乙 醇 和 甲 醇 的 选 择 性 均 为 50%,所 以 77(CH3OH)=(11mol+1 mol)x80%x50%=0.8 mol;(C2H5()H)=(1 mol+1 mol)x80%x50%x-=0.4 mol,设 生 成 H?O(g)的 物 质 的 量 为 x mol,H2转 化 了 4 mol,贝，根 据 H 元 素 守 恒 有 4x0.8 mol+6x0.4 mol+2x mol=4molx2,解 得 户 1.2,该 反 应 前 后 气 体 体 积 不 变，所 以 可 以 用 物 质 的 量 代 替 分 压 计 算 平 衡 常 数 则 平 衡 常 数 K产 噌 y=0.75。(4)据 题 图 可 知 CO?的 能 量 低 于 CO,所 以 C O2更 稳 定。据 题 图 可 知 第 二 步 反 应 中*COOH结 合 FT和，转 化 为 FLO和*CO,方 程 式 为*COOH+H+e-H2O+*COO3.答 案(1)I TS2 XFeH+172.5 kJ-mol-1消 碳 反 应 速 率 增 大 的 程 度 大 于 积 碳 反 应 速 率 增 大 的 程 度 较 高 0.06 0.001 2 L2解 析(1)反 应 放 热 有 利 于 反 应 的 进 行,反 应 放 出 的 热 量 越 多，在 热 力 学 上 的 趋 势 越 大，故 选 1;由 题 图 可 知 历 程 经 过 TS2步 骤 的 活 化 能 较 大，为 总 反 应 的 控 速 步 骤;由 图 示 可 知,总 反 应 过 程 中 XFeH 没 有 消 耗，故 催 化 剂 为 XFeH+;由 盖 斯 定 律 可 知，反 应 1，=反 应 H-反 应 UI,AM=(+247 kJ-mol1)-(+74.5 kJ-mol)=+172.5 kJ-mol;八 C之 后，温 度 升 高，对 消 碳 反 应 的 反 应 速 率 影 响 更 大，故 积 碳 量 减 小 的 主 要 原 因 为 消 碳 反 应 速 率 增 大 的 程 度 大 于 积 碳 反 应 速 率 增 大 的 程 度。(2)该 反 应 的 A”0、AS0,由 AG=AW-77S0有 利 于 反 应 自 发 进 行 推 知,该 反 应 在 较 高 温 度 下 能 自 发 进 行。起 始 充 入 C E 的 物 质 的 量 为 1 mol,压 强 为 pokPa;由 题 图 可 知,平 衡 时 CH、C2H2、H2的 压 强 分 另 I为().6pokPa、().2pokPa、O.6pokPa,平 衡 时 由 压 强 比 等 于 物 质 的 量 之 比 推 知 CH4、C2H2、H2的 物 质 的 量 之 比 为 6：2：6;设 反 应 的 CH4的 物 质 的 量 为 2rmol,则 剩 余 CH4、生 成 C2H2、生 成 出 的 物 质 的 量 分 别 为(l-2x)mol、xmok 3x mol,(l-2x)：尸 6：2,则 4 0.2,故 CH4、C2H2、H2的 物 质 的 量 分 别 为 0.6 mol、0.2 mol、0.6 mol M 2 的 浓 度 为 与 穿=0.06 mol!?,则 反 应 的 平 衡 常 数 逆 竺：长 辽 里=0.001 2。胎 容 器 的 容 积 缩 小 到 5 L 时,乙 快 分 压 瞬 间 增 大 到 原 来 的 2 倍,该 反 应 为 气 体 分 子 总 数 增 大 的 反 应，缩 小 容 器 容 积 平 衡 逆 向 移 动,故 曲 线 L?表 示 C2H2分 压 与 时 间 的 关 系。4.答 案+247.3 B 2.0 减 小 随 着 投 料 比 喘 的 增 加,(CO?)增 大,副 反 应 平 衡 正 向 移 动，导 致(CO)增 7 1(L1H4)多,(H 2)减 少，喘 减 小 n(LU)(3)1.06(4)阳 CO2+H2O+2e=CO+20H(或 2co2+2e-CCX+CO)解 析 根 据 题 中 所 给 条 件，可 以 列 出 C H4(g)+2O2(g)C O2(g)+2H2O(l)A 3=-890.3 kJ-mol-1,CO(g)4o2(g)C O2(g)A H4=-283.0 kJ-mol1,H2(g)+|o2(g)H2O(1)A H5=-285.8 kJ-mol1,据 盖 斯 定 律 可 得“产 AH3-2X(AH4+A“5)=-890.3 kJ-mol-2x(-283.0-285.8)kJ-mol=+247.3kJ;主 反 应:CH4(g)+CO2(g)12co(g)+2H2(g)化 学 方 程 式 反 应 物 系 数 之 和 小 于 生 成 物 系 数 之 和，并 且 该 反 应 为 吸 热 反 应，故 高 温 低 压 有 利 于 二 氧 化 碳 的 转 化。(2)甲 烷 的 质 量 分 数=才 7 黑/、=，痴 高、，由 a、b、c 三 条 线 的 起 始 投 入 甲 烷 的 质 量 44n(C02)+16n(CH4)n(CO2)分 数 可 知,甲 烷 的 质 量 分 数 越 大，华 兴 越 小，故 曲 线 c 对 应 的 华 瞿=2.0;可 对 比 同 一 温 度 下，三 条 线 的 横 坐 标 的 大 小,由 题 图 可 知 随 着 进 料 比 喘 斗 的 增 加，喘 的 值 减 H(Cn4)n(C(J)小，其 原 因 是 随 着 投 料 比 华 兴 的 增 加,“(CO2)增 大,副 反 应 平 衡 正 向 移 动，导 致”(CO)增 多,但 2)减 71gH4)少，喘 减 小。(3)设 开 始 时 n(CO2)=l mol,n(CH4)=l mol,列 出 三 段 式：CH,(g)+8 2(g)一=2CO(g)+2Hz(g)开 始/mol 1 1 0 0转 化/mol 1X90%1X90%2X90%2X90%平 衡/mol 0.1 0.1 1.8 1.8C H 4 转 化 率 为 90%,反 应 了().9 mol;对 于 副 反 应 来 说 开 始 二 氧 化 碳 是 0.1 mol,氢 气 是 1.8 mol,一 氧 化 碳 是 1.8 mol,二 氧 化 碳 的 转 化 率 为 95%,则 副 反 应 中 反 应 的 二 氧 化 碳 物 质 的 量=1 molx95%-lmolx90%=0.05 mol,列 出 三 段 式：CO2(g)+H/g)1 C O(g)+H2O(g)开 始/mol 0.1 1.8 1.8 0转 化/mol 0.05 0.05 0.05 0.05平 衡/mol 0.05 1.75 1.85 0.05反 应 平 衡 后,(CH4)=0.1 mol,n(C02)=0.05 mol,32)=1.75 mol,H(CO)=1.85 mol,w(H20)=0.05 mol,720.05 1.85总=3.8 mol,设 总 压 强 为 p,则 有 K k 畿 瑞=翰 嚣 句 06。(4)催 化 电 极 b 表 面 二 氧 化 碳 还 原 为 一 氧 化 碳 为 电 解 池 的 阴 极，故 催 化 电 极 a 为 电 解 池 的 阳 极;阴 极 产 生 C O 的 电 极 反 应 式 为 CO2+H2O+2e=C 0+2 0 H-或 2 C O2+2 e COl+C O。5.答 案(1)(+/?)kJ-mol-1 C(2)I.大 于 n.升 高 温 度 平 衡 正 向 移 动,C 6 H 12的 平 衡 转 化 率 增 大，增 大 压 强，平 衡 逆 向 移 动,c 6 H 12的 平 衡 转 化 率 减 小，温 度 升 高 对 平 衡 的 影 响 大 于 压 强 增 大 对 平 衡 的 影 响(3)2,34 0.047 5 mol-L1-m m1(吁 片;姐解 析(1)根 据 盖 斯 定 律，由 反 应+得 到 反 应,”3=A i+AH2=(a+6)kJ mol o 已 知 反 应 的”30,且 正 反 应 是 一 个 气 体 体 积 增 大 的 反 应，则 高 温 低 压，平 衡 正 向 移 动，有 利 于 提 高 上 述 反 应 的 平 衡 转 化 率。(2)I.反 应 的 AH)。,在 相 同 压 强 下 升 高 温 度,平 衡 正 向 移 动，则 未 达 到 新 平 衡 前,丫(正)大 于 v(逆)。II.反 应 的 外。,且 正 反 应 是 一 个 气 体 体 积 增 大 的 反 应，升 高 温 度 平 衡 正 向 移 动,C6H12的 平 衡 转 化 率 增 大，增 大 压 强，平 衡 逆 向 移 动,C6H12的 平 衡 转 化 率 减 小，研 究 表 明,既 升 高 温 度 又 增 大 压 强,C6H12的 平 衡 转 化 率 也 升 高，理 由 可 能 是 温 度 升 高 对 平 衡 的 影 响 大 于 压 强 增 大 对 平 衡 的 影 响。(3)在 8 min时,CG HIO的 产 率 为 0.06,C6H6的 产 率 为 0.76,设 环 己 烷 的 转 化 量 为 xmol,环 己 烯 的 转 化 量 为 y mol,根 据 三 段 式 分 析：环 己 烷 u-环 己 烯+HzEintt/mol 1 0 0X X X平 衡 量/mol 1 X X X环 己 烯 苯 4-2H2起 始 量/mol X 0 X转 化 量/moly y 2 y平 衡 量/mol x-y y则 有:y=().76a-y=0.06,则.0.82,则 反 应 体 系 内 氢 气 的 物 质 的 量 为 0.82 mol+2x0.76 mol=2.34mol,08 min 内 C6H6 的 平 均 化 学 反 应 速 率 为 V=T-=兽=0.047 5 mol-L-min o 平 衡 t VLt 2 Lx8min体 系 中，环 己 烷 的 物 质 的 量 浓 度 为(1)m o=0.09 m o l 苯 的 浓 度 为 号=0.38 mol L,H2的 浓 度 为 号=1.17 molL”,则 反 应 的 化 学 平 衡 常 数 弁 苯)=a 之。38。2 L c(环 己 烷)0 096.答 案(1)+208.4 9.6X10，n 由 题 图 可 知，直 线 n 斜 率 大，氏 小，催 化 效 率 高(3)40%生 10(kPa)-2解 析(1)由 题 图 可 得 热 化 学 方 程 式:C j(g)-7/(g)+2H2(g)A/|=+237.1 kJ mol1;Q(g)-O(g)+H2(g)A”2=-28.7kJ-mo。根 据 盖 斯 定 律，由 反 应+环 己 烷 转 化 为 苯 的 热 化 学 方 程 式 为 O(g)-O(g)+3H2(g)AH=(+237.1 kJ-mor)+(-28.7 kJ.mol)=+208.4 kJ-mol-该 反 应 为 气 体 体 积 减 小 的 反 应，温 度 一 定 时 增 大 压 强，平 衡 向 正 反 应 方 向 移 动,乙 醇 的 体 积 分 数 增 大，由 题 图 可 知，压 强 为 Pl时 乙 醇 的 体 积 分 数 小 于 P2时,则 P1 TcTTa(2)”),升 温 时 反 应 I平 衡 逆 向 移 动,CO2的 转 化 率 降 低,AH?。,升 温 反 应 H 平 衡 正 向 移 动,CO2的 平 衡 转 化 率 升 高，升 温 过 程 中 曲 线 n 先 减 小 后 增 大，则 温 度 低 时 反 应 I对 平 衡 影 响 大，温 度 高 时 反 应 U 对 平 衡 影 响 大 0.046此 温 度 下,C O 的 选 择 性 较 低 且 反 应 速 率 不 低，若 温 度 再 高 C O 的 选 择 性 增 大，不 利 于 合 成 甲 醛 高 解 析(l)v(逆)开 始 时 逐 渐 增 大，则 c(CO2)以 a)逐 渐 减 小，说 明 温 度 升 高 逆 反 应 放 热，则 正 反 应 为 吸 热 反 应，则 A”20；由 ab 温 度 为 影 响 反 应 速 率 的 主 要 因 素，由 bc 浓 度 为 影 响 反 应 速 率 的 主 要 因 素 M 逆)一 直 在 变，说 明 未 达 到 平 衡,反 应 一 直 向 逆 反 应 方 向 进 行，逆 反 应 是 放 热 的，故 TcTbTao(2)因 20,升 温 该 反 应 正 向 进 行,C O 的 选 择 性 增 大，故 m 表 示 C O 选 择 性,n 为 CCh平 衡 转 化 率，曲 线 n 随 温 度 升 高 显 示 如 题 图 所 示 变 化 的 原 因 是 AHO,升 温 反 应 I 平 衡 逆 向 移 动,CO2的 平 衡 转 化 率 降 低,A%,。,升 温 反 应 II平 衡 正 向 移 动,CO2的 平 衡 转 化 率 升 高，升 温 过 程 中 曲 线 n 先 减 小 后 增 大，则 温 度 低 时 反 应 I 对 平 衡 影 响 大，温 度 高 时 反 应 II对 平 衡 影 响 大。设 开 始 时 投 入/2(CO2)=x mol,/z(H2)=3x mol,平 衡 时 生 成 a mol CH3OCH3、h mol CO,即 2cCh(g)+6H2(g)=CH30cH3(g)+3H?O(g)转 化/mol 2a 6a a 3aCO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)转 化/mol b h b h则*=4 0%h(=25%,解 得 4=0.15x,b=0.lx,x 2a+b平 衡 时 3 2。)=0.55工 mol,zz(CO)=0.1x mol,(CC)2)=0.6x mol,/?(H2)=2x mol,K=H 方？=C(CO2)C(H2)0.1%0.55%0.6 x 2 x-0 4 6 T V在 260 C下,C O 的 选 择 性 较 低 且 反 应 速 率 不 低，若 温 度 再 高 C O 的 选 择 性 增 大，不 利 于 合 成 甲 Sio 其 他 条 件 不 变,改 为 恒 容 条 件，合 成 甲 醒 的 反 应 为 气 体 体 积 减 小 的 反 应，压 强 减 小,不 利 于 甲 酸 的 合 成，造 成 合 成 甲 髓 更 少，从 而 增 大 了 c o 平 衡 选 择 性，故 改 为 恒 容 条 件,c o 平 衡 选 择 性 比 恒 压 条 件 下 的 平 衡 选 择