專題15化學(xué)反應(yīng)原理綜合題（本卷共10小題，滿分100分，考試用時75分鐘）可能用到的相對原子質(zhì)量：H1Li7B11C12N14O16Na23Mg24Al27S32Cl35.5一、非選擇題：本題共10個小題，每小題10分，共100分。1．我國自主研發(fā)的DMTO技術(shù)是以煤或天然氣代替石油作原料生產(chǎn)乙烯和丙烯的新技術(shù)。DMTO工業(yè)化技術(shù)的成功研發(fā)，對開辟我國烯烴產(chǎn)業(yè)新途徑具有重要意義?；卮鹣铝袉栴}：(1)煤氣化包含一系列化學(xué)反應(yīng)，熱化學(xué)方程式如下：①

②

③

，則a=_______。(2)在一定溫度下，向某剛性容器中充入一定量、僅發(fā)生反應(yīng)：

。下列情況表明反應(yīng)已達到平衡狀態(tài)的是_______(填標(biāo)號)。A．混合氣體的密度保持不變 B．混合氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變C．混合氣體的總壓強保持不變 D．含碳粒子總濃度保持不變(3)向一密閉容器中充入，發(fā)生反應(yīng)：

。其他條件不變時，的平衡轉(zhuǎn)化率隨著溫度(T)、壓強(p)的變化如圖所示：①_______(填“>”或“<”)，時，N點的平衡常數(shù)K=_______。已知M點、N點時容器的體積分別為1L、0.5L。②欲提高的平衡轉(zhuǎn)化率，可采取的措施是_______(填一條，下同)，欲增大反應(yīng)速率，可采取的措施是_______。一定溫度下，向一恒容密閉容器中投入1.5molCO、發(fā)生反應(yīng)：

。測得反應(yīng)開始時容器內(nèi)壓強為，10min后反應(yīng)到達平衡，平衡時體系壓強降低了。_______，該溫度下的平衡常數(shù)_______(為分壓表示的平衡常數(shù)，分壓=總壓X物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))?！敬鸢浮?1)172(2)BC(3)

>

減小壓強、降低溫度

增大壓強、升高溫度(4)

1×104

1×10-102．當(dāng)前，實現(xiàn)碳中和已經(jīng)成為全球的廣泛共識，化學(xué)科學(xué)在此過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。(1)一種將二氧化碳催化合成甲醇的技術(shù)原理為。①一定條件下，將和充入某恒溫恒容密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，下列不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是___________(填字母序號)。A．的消耗速率與的消耗速率相等B．的體積分?jǐn)?shù)保持不變C．混合氣體的平均密度保持不變D．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變②研究溫度對甲醇產(chǎn)率的影響時發(fā)現(xiàn)，在210℃~290℃，保持原料氣中和的投料比不變，得到平衡時甲醇的產(chǎn)率與溫度的關(guān)系如圖所示，則該反應(yīng)的___________0(填“=”“>”或“<”)，原因是___________。③設(shè)平衡體系中甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為。若控制初始投料比，使反應(yīng)在不同條件下達到平衡。測得下的關(guān)系和下的關(guān)系如圖所示，則圖中表示下的關(guān)系的曲線是___________(填“a”或“b”)。當(dāng)時，的平衡轉(zhuǎn)化率___________(保留三位有效數(shù)字)，反應(yīng)條件可能為___________或___________。(2)也可以轉(zhuǎn)化為重要的工業(yè)原料乙烯。已知298K時，相關(guān)物質(zhì)的相對能量如圖所示，則與反應(yīng)生成、和氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式為___________。(3)輔助的電池電容量大，能有效利用，其工作原理如圖所示。其中，離子液體是優(yōu)良的溶劑，具有導(dǎo)電性；電池反應(yīng)產(chǎn)物重要的化工原料。此電池的正極區(qū)反應(yīng)式有：，___________，反應(yīng)過程中的作用是___________。3．“碳達峰·碳中和”是我國社會發(fā)展重大戰(zhàn)略之一，還原是實現(xiàn)“雙碳”經(jīng)濟的有效途徑之一，相關(guān)的主要反應(yīng)有：Ⅰ：Ⅱ：請回答：(1)有利于提高平衡轉(zhuǎn)化率的條件是___________。A．低溫低壓 B．低溫高壓 C．高溫低壓 D．高溫高壓(2)反應(yīng)的__________，_________(用表示)。(3)恒壓、時，和按物質(zhì)的量之比投料，反應(yīng)經(jīng)如下流程(主要產(chǎn)物已標(biāo)出)可實現(xiàn)高效轉(zhuǎn)化。①下列說法正確的是___________。A．可循環(huán)利用，不可循環(huán)利用B．過程ⅱ，吸收可促使氧化的平衡正移C．過程ⅱ產(chǎn)生的最終未被吸收，在過程ⅲ被排出D．相比于反應(yīng)Ⅰ，該流程的總反應(yīng)還原需吸收的能量更多②過程ⅱ平衡后通入，測得一段時間內(nèi)物質(zhì)的量上升，根據(jù)過程ⅲ，結(jié)合平衡移動原理，解釋物質(zhì)的量上升的原因___________。(4)還原能力可衡量轉(zhuǎn)化效率，(同一時段內(nèi)與的物質(zhì)的量變化量之比)。①常壓下和按物質(zhì)的量之比投料，某一時段內(nèi)和的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化如圖1，請在圖2中畫出間R的變化趨勢，并標(biāo)明時R值___________。②催化劑X可提高R值，另一時段內(nèi)轉(zhuǎn)化率、R值隨溫度變化如下表：溫度/℃480500520550轉(zhuǎn)化率/%7.911.520.234.8R2.62.42.11.8下列說法不正確的是___________A．R值提高是由于催化劑X選擇性地提高反應(yīng)Ⅱ的速率B．溫度越低，含氫產(chǎn)物中占比越高C．溫度升高，轉(zhuǎn)化率增加，轉(zhuǎn)化率降低，R值減小D．改變催化劑提高轉(zhuǎn)化率，R值不一定增大4．乙醇是重要的有機化工原料，可由乙烯氣相直接水合法或電解法制取?；卮鹣铝袉栴}：Ⅰ、乙烯氣相直接水合法制乙醇(1)已知：①2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)△H1=-23.9kJ·mol②2CH3OH(g)=C2H4(g)+2H2O(g)△H2=-29.1kJ·mol③C2H5OH(g)=CH3OCH3(g)△H3=＋50.6kJ·mol則乙烯氣相直接水合反應(yīng)C2H4(g)+H2O(g)=C2H5OH(g)的△H=___________。(2)已知等物質(zhì)的量的C2H4和H2O的混合氣體在一定的條件下反應(yīng)，乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關(guān)系如圖。①圖中壓強P1、P2、P3由小到大的順序為___________。②乙烯水合制乙醇反應(yīng)在圖中A點(P2=8.1MPa)的平衡常數(shù)Kp=___________(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。③若保持其他條件不變，將容器改為恒壓密閉容器，則C2H4的平衡轉(zhuǎn)化率將___________(填“增大”、“減小”或“不變”)。Ⅱ、電解法制乙醇(3)以鉛蓄電池為電源可將CO2轉(zhuǎn)化為乙醇，其原理如圖所示，電極材料均為惰性電極。該電解池陰極上的電極反應(yīng)式為___________；每生成0.2mol乙醇，理論上消耗鉛蓄電池中___________mol硫酸。5．我國提出2060年前實現(xiàn)碳中和，為有效降低大氣CO2中的含量，以CO2為原料制備甲烷、戊烷、甲醇等能源物質(zhì)具有較好的發(fā)展前景。CO2在固體催化劑表面加氫合成甲烷過程中發(fā)生如下反應(yīng)：Ⅰ．主反應(yīng)：CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)?H1＝－156.9kJ·mol－lⅡ．副反應(yīng)：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)?H2＝＋41.1kJ·mol－l(1)已知：Ⅲ．2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g)?H3＝－395.6kJ·mol－lⅣ．CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g)?H4＝__________。(2)CO2加氫合成甲烷時，通常控制溫度為500°C左右，其可能的原因為_______。A．反應(yīng)速率快 B．平衡轉(zhuǎn)化率高C．催化劑活性高 D．主反應(yīng)催化劑選擇性好(3)500°C時，向1L恒容密閉容器中充入4molCO2和12molH2，初始壓強為p，20min時主、副反應(yīng)都達到平衡狀態(tài)，測得c(H2O)＝5mol·L－1，體系壓強為3/4p，則0~20min內(nèi)v(CH4)＝________，平衡時CH4選擇性＝___________(CH4選擇性=×100%，計算保留三位有效數(shù)字)。(4)以CO2催化加氫合成的甲醇為原料，在催化劑作用下可以制取丙烯，反應(yīng)的化學(xué)方程式為3CH3OH(g)C3H6(g)＋3H2O(g)。該反應(yīng)的Arrhenius經(jīng)驗公式的實驗數(shù)據(jù)如圖中曲線a所示，已知Arhenius經(jīng)驗公式，(Ea為活化能，k為速率常數(shù)，R和C為常數(shù))。當(dāng)改變外界條件時，實驗數(shù)據(jù)如圖中的曲線b所示，則實驗可能改變的外界條件是

__________。6．是重要的化學(xué)試劑，在實驗室和實際生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。I.蒽醌法是工業(yè)上合成的主要方法，蒽醌法的反應(yīng)過程如下。(1)已知：

蒽醌法生產(chǎn)總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式

_______(2)反應(yīng)a的反應(yīng)類型為_______。(3)向反應(yīng)b后的溶液可以加入蒸餾水為萃取劑，分析蒸餾水能做萃取劑的原因_______。II.我國科學(xué)家設(shè)計如下圖所示的光電催化體系，該體系利用雙極膜既能將轉(zhuǎn)化為所釋放的化學(xué)能用于驅(qū)動陰極的高效生成，同時還可以實現(xiàn)煙氣脫。(4)陽極的電極反應(yīng)為_______。(5)理論上每生成，可以實現(xiàn)煙氣脫的物質(zhì)的量為_______mol。III.測定含量：(6)取所得水溶液amL，用酸性溶液滴定，消耗酸性溶液vmL。已知：的還原產(chǎn)物是。①酸性溶液與反應(yīng)的離子方程式為_______。②所得水溶液中的物質(zhì)的量濃度為_______。7．我國明確提出“碳達峰”與“碳中和”研究二氧化碳的回收對這一宏偉目標(biāo)的實現(xiàn)具有現(xiàn)實意義。(1)已知：

CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H2=+41.0kJ·mol-1

則反應(yīng)I：的_______。(2)若在一密閉容器中通入和，一定條件下發(fā)生反應(yīng)I，測得的平衡轉(zhuǎn)化率、溫度及壓強的關(guān)系如圖所示：①下列描述能說明該反應(yīng)處于化學(xué)平衡狀態(tài)的是_______(填標(biāo)號)。A．CO的體積分?jǐn)?shù)保持不變B．容器內(nèi)混合氣體的總質(zhì)量保持不變C．D．容器內(nèi)混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變②圖中、、、，壓強最小的是_______，判斷理由是_______③已知，、表各組分的(分壓份壓總壓物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。當(dāng)時，a點_______，此時平衡常數(shù)_______(列出計算式即可，用平衡分壓代替平衡濃度計算)。(3)EleyRideal的反應(yīng)機理認(rèn)為和重整的反應(yīng)歷程如圖所示。該重整反應(yīng)的決速步驟為_______(填“反應(yīng)①”或“反應(yīng)②”)。8．二氧化碳的綜合利用是實現(xiàn)碳達峰、碳中和的關(guān)鍵。I.利用和合成甲醇，涉及的主要反應(yīng)如下：已知：a.b.c.(1)計算_______。(2)一定條件下，向密閉容器中充入物質(zhì)的量之比為1：3的和發(fā)生上述反應(yīng)，使用不同催化劑經(jīng)相同反應(yīng)時間，的轉(zhuǎn)化率和甲醇的選擇性隨溫度的變化如圖所示：甲醇的選擇性①210-270℃間，在甲醇的選擇性上，催化效果較好的是_______。②210-270℃間，催化劑2條件下的轉(zhuǎn)化率隨溫度的升高而增大，可能原因為_______。II.工業(yè)上用和通過如下反應(yīng)合成尿素：。t℃時，向容積恒定為的密閉容器中充入和發(fā)生反應(yīng)。(3)下列能說明反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的是_______(填字母)。a.相同時間內(nèi)，鍵斷裂，同時有鍵形成b.容器內(nèi)氣體總壓強不再變化c.d.容器內(nèi)氣體的密度不再改變(4)的物質(zhì)的量隨時間的變化如下表所示：時間/min03070801001.6l.00.80.80.8的平衡轉(zhuǎn)化率為_______；t°C時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_______。III.中科院研究所利用和甲酸(HCOOH)的相互轉(zhuǎn)化設(shè)計并實現(xiàn)了一種可逆的水系金屬二氧化碳電池，結(jié)構(gòu)如圖所示：(5)放電時，正極上的電極反應(yīng)為_______；若電池工作時產(chǎn)生a庫侖的電量，則理論上消耗鋅的質(zhì)量為_______g。(已知：轉(zhuǎn)移1mol電子所產(chǎn)生的電量為96500庫侖)9．利用甲醇制備一些高附加值產(chǎn)品，是目前研究的熱點。(1)甲醇和水蒸氣經(jīng)催化重整可制得氫氣，反應(yīng)主要過程如下：反應(yīng)Ⅰ.

反應(yīng)Ⅱ.

反應(yīng)Ⅲ.

①_________。②工業(yè)上采用吸附增強制氫的方法，可以有效提高反應(yīng)Ⅰ氫氣的產(chǎn)率，如圖所示，請分析加入提高氫氣產(chǎn)率的原因：_________。(2)和充入一定體積的密閉容器中，在兩種溫度下發(fā)生反應(yīng)：，測得的物質(zhì)的量隨時間的變化如圖。①曲線Ⅰ、Ⅱ?qū)?yīng)的平衡常數(shù)大小關(guān)系為_________。(填“>”或“=”或“＜”)②一定溫度下，在容積為的兩個恒容密閉容器中，按如下方式加入反應(yīng)物，一段時間后達到平衡。容器甲乙反應(yīng)物投入量、、、、若甲中平衡后氣體的壓強為開始的0.8倍，則乙容器起始時反應(yīng)速率_________。(填“>”“＜”或“=”)。③一定溫度下，此反應(yīng)在恒壓容器中進行，能判斷該反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是_________。a.容器中壓強不變b.的體積分?jǐn)?shù)不變c.d.容器中密度不變e.2個斷裂的同時有3個斷裂(3)已知電離常數(shù)：，：，，則向溶液中通入少量時的離子方程式為_________。(4)利用人工光合作用，借助太陽能使和轉(zhuǎn)化為，如圖所示，在催化劑b表面發(fā)生的電極反應(yīng)為：_________。10．習(xí)近平主席在第75屆聯(lián)合國大會提出我國要實現(xiàn)2030年碳達峰、2060年碳中和的目標(biāo)。因此的捕獲、利用與封存成為科學(xué)家研究的重要課題。研究表明和在催化劑存在下可發(fā)生反應(yīng)制得合成氣：

?；卮鹣铝袉栴}：(1)已知、和的燃燒熱分別為、和。上述反應(yīng)的焓變_________。(2)將原料按充入密閉容器中，保持體系壓強為發(fā)生反應(yīng)，達到平衡時體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如圖1所示。①下，平衡時容器體積與初始容器體積之比為_________；該溫度