易錯化學(xué)反應(yīng)原理綜合題題組

1．（2024·四川遂寧·三模）苯甲醛()是生產(chǎn)氨芐青霉素、某些苯胺染料等產(chǎn)品的重要中間體。制

備苯甲醛的常用方法有氣相催化氧化法和電催化氧化法。

Ce/ZSM-5

I．氣相催化氧化法(以Ce／ZSM-5為催化劑)主要反應(yīng)：(g)+O2(g)

(g)+H2O(g)ΔH

(1)已知：

①(g)+8O2(g)=7CO2(g)+3H2O(g)ΔH=-3452.6kJ/mol

②(g)+9O2(g)=7CO2(g)+4H2O(g)ΔH=-3784.9kJ/mol

Ce/ZSM-5

-1

則反應(yīng)(g)+O2(g)(g)+H2O(g)ΔH=kJ·mol

(2)在一容積為2L的密閉容器中分別充入甲苯和氧氣各2mol，在同一時(shí)間(80min)、不同溫度下測得甲苯的

實(shí)際生成苯甲醛的物質(zhì)的量

轉(zhuǎn)化率、苯甲醛的選擇性和收率如圖所示，其中：苯甲醛的選擇性＝100%

實(shí)際消耗甲苯總的物質(zhì)的量

實(shí)際生成苯甲醛的物質(zhì)的量

苯甲醛的收率＝100%)

理論上生成苯甲醛的物質(zhì)的量的最大值

溫度控制在380℃，前80min內(nèi)生成苯甲醛的平均反應(yīng)速率為。

(3)其他條件相同、不同空速下測得苯甲醛的選擇性和收率如圖所示。

已知：①空縫指鼓入空氣的速度，單位為h-1；

②苯甲醛只有吸附在催化劑表面才能被進(jìn)一步氧化為苯甲酸。

據(jù)以上信息，分析空縫由1000h-1增大至2500h-1過程中苯甲醛選擇性增加的原因：。

(4)合成苯甲醛的最佳溫度和空速應(yīng)為___________(填序號)。

A．350℃、5000h-1B．350℃、2500h-1

C．410℃、5000h-1D．410℃、2500h-1

II．電催化氧化法

以硫酸酸化的MnSO4溶液作為電解媒質(zhì)間接氧化甲苯制備苯甲醛的工藝方案如圖所示：

(5)生成苯甲醛的離子方程式為；右池生成0.1molH2時(shí)，左池可產(chǎn)生mol。

2．（2024屆·福建龍巖·三模）丙烯腈()是合成橡膠及合成樹脂等工業(yè)中的重要原料，以

為原料合成丙烯腈的反應(yīng)過程如下：

反應(yīng)Ⅰ：

反應(yīng)Ⅱ：

科學(xué)家通過DFT計(jì)算得出反應(yīng)Ⅱ的歷程包含p、q兩步，其中p步反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

已知：部分化學(xué)鍵鍵能如下表所示：

化學(xué)鍵C-HO-HN-HC-CC-NC=CC-OC=OCN

鍵能(kJ·mol-1)413463389348305615351745891

(1)q步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為。

(2)在盛有催化劑TiO2、壓強(qiáng)為200kPa的恒壓密閉容器中按體積比2:15充入和NH3

發(fā)生反應(yīng)，通過實(shí)驗(yàn)測得平衡體系中含碳物質(zhì)(乙醇除外)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨溫度的變化如下圖所示。

①ΔH10(填“>”“<”)。

②含碳物質(zhì)檢測過程中，未檢測出，反應(yīng)活化能相對大小應(yīng)為pq(填“>”或“<”)。

③M點(diǎn)時(shí)，體系中H2Og的體積分?jǐn)?shù)(保留三位有效數(shù)字)。

④N點(diǎn)時(shí)，反應(yīng)Ⅱ的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp=kPa(保留三位有效數(shù)字)；150C~350C范圍內(nèi)，物質(zhì)

的量分?jǐn)?shù)表示的平衡常數(shù)Kx的相對大?。悍磻?yīng)Ⅰ反應(yīng)Ⅱ(填“>”“<”或“=”)。

⑤上述條件下丙烯腈的平衡產(chǎn)率不高，實(shí)際生產(chǎn)中會向反應(yīng)器中再充入一定量N2(不參與反應(yīng))，請解釋該

操作的目的并說明理由。

3．（2024屆廣東省揭陽二模）CO、NOx(主要指NO和NO2)是大氣主要污染物之一、有效去除大氣中的CO、

NOx是環(huán)境保護(hù)的重要課題。

已知：

1

反應(yīng)1：COgOgCOgΔH283.0kJmol1

2221

1

反應(yīng)2：N2gO2g2NOgΔH2180.0kJmol

反應(yīng)3：2COg2NOgN2g2CO2gΔH3

反應(yīng)4：2H2g2NOgN2g2H2OgΔH4

回答下列問題：

111

（1）計(jì)算ΔH3kJmol，已知反應(yīng)3的ΔS200JmolK，則該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的最高溫度為

(取整數(shù))K。

（2）已知反應(yīng)4在某催化劑作用下的反應(yīng)歷程如圖。

①ΔH4(填“”或“”)0.

②該反應(yīng)歷程的決速步驟為。

③可提高該反應(yīng)中NO平衡轉(zhuǎn)化率的措施有(填兩條)。

nH2

（3）向密閉容器中充入一定量的Hg和NOg，保持總壓為pkPa，發(fā)生反應(yīng)4.當(dāng)1時(shí)NO的

20nNO

nH2

平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度T以及TK下NO的平衡轉(zhuǎn)化率隨投料比的變化關(guān)系如圖：

3nNO

①能表示此反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是(填標(biāo)號)。

A．氣體的密度保持不變

B．NO的濃度不變

C．2v正NOv逆N2

nH2

②表示1時(shí)NO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度T的變化關(guān)系曲線是(填“＂或“II")，理由是。

nNO

③a、d兩點(diǎn)對應(yīng)的平衡常數(shù)大小比較為Ka(填“>”“<”或“=”)Kd。

1

④b點(diǎn)對應(yīng)條件下的壓強(qiáng)平衡常數(shù)KpkPa(Kp為用分壓表示的平衡常數(shù)，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，

列出計(jì)算式即可)。

4．（2024屆廣東省深圳二模）實(shí)驗(yàn)室模擬某含有機(jī)酸HR工業(yè)廢水的處理過程。

Ⅰ．利用HR先與金屬陽離子絡(luò)合再被紫外光催化降解的方法去除HR，其機(jī)理如下：

（1）Fe3和HR發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)生成有色物質(zhì)：

2

Fe3aqHRaqFeRaqHaqΔH0

①基態(tài)Fe3的價(jià)電子排布式為。

②下列有關(guān)上述絡(luò)合反應(yīng)的說法中，正確的有(填標(biāo)號)。

A．反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，溶液的顏色不再變化

B．增大Fe3濃度，逆反應(yīng)速率減小

2

C．pH過低不利于FeR的生成

D．升高溫度，該平衡正向移動

2

（2）紫外光催化FeR降解：

若有機(jī)酸為CH3COOH，則光催化降解反應(yīng)的離子方程式為：。

2紫外光

32

CH3COOFe___________Fe______________________Fe___________CO2

___________H

Ⅱ．利用有機(jī)溶劑從廢水中萃取HR的方法去除HR。該過程涉及以下反應(yīng)：

(i)HRaqRaqHaqΔH1

有機(jī)相

(ii)HRaqHRΔH2

有機(jī)相有機(jī)相

(iii)2HRHR2ΔH3

（）根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)有機(jī)相的。

32Raq2HaqHR2()ΔH4

（4）水相的pH以及體系溫度T對HR的平衡分配比D有影響。

cHR2cHR機(jī)相

有機(jī)相2有

已知：D。

cHR相cR相

水水

①常溫下，配制體積相同、pH不同、含R粒子總濃度相同的系列溶液，分別加入等量有機(jī)溶劑萃取。測算

并得到D隨pH變化的曲線如圖所示。分析D隨pH升高而降低的原因。

1000

②當(dāng)所配制的HR溶液pH1時(shí)，lgD隨的變化曲線如圖所示。

T

a．萃取宜在溫度下進(jìn)行(填“較高”或“較低”)。

，1

b．經(jīng)測定，在圖中M點(diǎn)對應(yīng)溫度下，反應(yīng)(ii)平衡常數(shù)K1cHRaq0.02molL，忽略水相中HR的電

機(jī)相1

離，則有機(jī)相中cHR有

molL；計(jì)算該溫度下，反應(yīng)(iii)的平衡常數(shù)K(寫

出計(jì)算過程)。

5．（2024屆廣東省梅州二模）科學(xué)、安全、有效和合理地使用化學(xué)品是每一位生產(chǎn)者和消費(fèi)者的要求和責(zé)

任。

（1）鉻及其化合物在催化、金屬防腐等方面具有重要應(yīng)用，Cr2O3催化丙烷脫氫過程中，部分反應(yīng)歷程如

圖1所示。則XgYg過程的焓變H。(列出計(jì)算式)

（2）我國科學(xué)家采用Cr2O3SG和H-SAPO-34復(fù)合催化劑極大提高短鏈烯烴選擇性。CO2和H2在催化劑

Cr2O3SG表面轉(zhuǎn)化為甲醇的各步驟所需要克服的能壘及甲醇在H-SAPO-34作用下產(chǎn)生乙烯、丙烯示意圖

如圖2所示。

①吸附態(tài)用*表示，CO2甲氧基H3CO*過程中，的生成是決速步驟。(填化學(xué)式)

②H-SAPO-34具有氧八元環(huán)構(gòu)成的籠狀結(jié)構(gòu)(直徑0.94nm)，籠口為小的八環(huán)孔(直徑0.38nm)。短鏈烯烴選

擇性提高的原因是。

223

（3）廢水中鉻(VI)主要以Cr2O7和CrO4形式存在，處理的方法之一是將鉻(Ⅵ)還原為Cr，再轉(zhuǎn)化為

2222

Cr(OH)3沉淀。常溫下，Cr2O7和CrO4在溶液中存在如下平衡：Cr2O7H2O2CrO42H,，該反應(yīng)

的平衡常數(shù)K11014。

22

①若廢水中Cr(Ⅵ)的總物質(zhì)的量濃度c[CrVI]總2cCr2O7cCrO40.201mol/L，要將廢水中

22

cCr2O7:cCrO4調(diào)節(jié)為100:1，則需調(diào)節(jié)溶液的pH。(忽略調(diào)節(jié)pH時(shí)溶液體積的變化)

22

②有關(guān)該平衡Cr2O7H2O2CrO42H說法正確的是(填序號)

22

A．反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，Cr2O7今和CrO4的濃度相同

B．加入少量水稀釋，溶液中離子總數(shù)增加

C．溶液的顏色不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡

222

D．加入少量K2Cr2O7固體，平衡時(shí)cCrO4與cCr2O7之比保持不變

（4）納米零價(jià)鐵可處理電鍍廢水中的甘氨酸鉻。

①甘氨酸鉻(結(jié)構(gòu)簡式如圖3所示)分子中與鉻配位的原子為。

②納米零價(jià)鐵對甘氨酸鉻的去除機(jī)理如圖4所示。對初始鉻濃度為20mg/L的甘氨酸鉻去除率進(jìn)行研究，總

鉻去除率隨時(shí)間的變化如圖5所示，AB段變化的原因是。

圖4圖5

6．（2024屆·遼寧朝陽·三模）氫能是一種重要的綠色能源，在實(shí)現(xiàn)“碳中和”與“碳達(dá)峰”目標(biāo)中起到重要作

用。

Ⅰ．甲醇-水催化重整可獲得氫氣。

θ

(1)表中數(shù)據(jù)是該反應(yīng)中相關(guān)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓ΔfHm數(shù)據(jù)(標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓是指在298.15K、100kPa

下由穩(wěn)定態(tài)單質(zhì)生成1mol化合物時(shí)的焓變)。

物質(zhì)H2gCO2gH2OgCH3OHg

θ-1

ΔfHm/kJ·mol0-393.5-241.8-200.7

1

則CH3OHg+H2OgCO2g+3H2gΔH=kJmol，該反應(yīng)在(填“高溫”“低溫”或“任意

溫度”)下能自發(fā)進(jìn)行。

Ⅱ．乙醇-水催化重整亦可獲得，主要反應(yīng)如下：

-1

反應(yīng)①：C2H5OHg+3H2O2CO2g+6H2gΔH1=+173.3kJmol

-1

反應(yīng)②：CO2g+H2gCOg+H2OgΔH2=+41.2kJmol

(2)向恒容密閉容器中充入1molC2H5OHg和3molH2Og發(fā)生上述反應(yīng)①和②，初始時(shí)體系壓強(qiáng)為

100kPa．平衡時(shí)COx的分布分?jǐn)?shù)δCOx、H2的產(chǎn)率隨溫度的變化曲線如圖所示。

nCO

δCO=100%

nCO2+nCO

①為提高氫氣的平衡產(chǎn)率，可采取的措施為(寫出2條)。

②200℃以后，解釋曲線a隨溫度變化趨勢的原因：。

③溫度為500℃時(shí)，反應(yīng)經(jīng)10min達(dá)到平衡，此時(shí)乙醇的轉(zhuǎn)化率為60%，則0~10min內(nèi)vCH3CH2OH=

1

kPamin，該溫度下，反應(yīng)②的Kp=(保留小數(shù)點(diǎn)后兩位)。

(3)乙醇燃料電池(電極材料a和b均為惰性電極)廣泛應(yīng)用于微型電源、能源汽車、家用電源、國防等領(lǐng)域，

工作原理如圖所示，寫出負(fù)極的電極反應(yīng)式：，當(dāng)轉(zhuǎn)移1.2mol電子時(shí)，正極消耗的氧氣的體積為

L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。

7．（2024屆·青海西寧·三模）為實(shí)現(xiàn)“碳中和”“碳達(dá)峰”，碳的循環(huán)利用是重要措施。利用氫氣和CO反應(yīng)

生成甲烷，涉及的反應(yīng)如下：

i．COg3H2gCH4gH2OgΔH1

ii．COgH2OgCO2gH2gΔH2

iii．CO2g4H2gCH4g2H2OgΔH3

回答下列問題：

1

(1)在25℃和101kPa下，1molH2Og轉(zhuǎn)變?yōu)?mol2Ol時(shí)放出44.0kJ熱量，CH4的燃燒熱為890.3kJmol，

111

CO的燃燒熱為283.0kJmol，H2的燃燒熱為285.8kJmol，則H1kJmol。

nH2

(2)一定溫度下，在恒容的密閉容器中進(jìn)行上述反應(yīng)，平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率及CH的選擇性隨變化的

4nCO

nCH4

情況如圖所示[已知CH4的選擇性100%]。

nCO2nCH4

nH2

①圖中表示CH選擇性變化的曲線是（填“甲”或“乙”），保持不變，曲線甲由B點(diǎn)達(dá)到A

4nCO

點(diǎn)需要的條件為。

②相同溫度下，向恒容容器內(nèi)加入3molH2和1molCO，初始壓強(qiáng)為10MPa，平衡時(shí)H2O的物質(zhì)的量為

mol，反應(yīng)ii的Kp（保留小數(shù)點(diǎn)后一位）。

(3)CO2催化加氫制甲醇也是碳循環(huán)的重要途徑。CO2在某催化劑表面與氫氣作用制備甲醇的反應(yīng)機(jī)理如圖

所示。催化循環(huán)中產(chǎn)生的中間體微粒共種，CO2催化加氫制甲醇總反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

8．（2024屆·陜西渭南·三模）CO2的轉(zhuǎn)化和利用是實(shí)現(xiàn)碳中和的有效途徑，其中CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH被認(rèn)

為是最可能利用的路徑，該路徑涉及反應(yīng)如下：

-1

反應(yīng)I：CO2(g)+3H2(g)????CH3OH(g)+H2O(g)△H1=-49.01kJ?mol

反應(yīng)II：CO2(g)+H2(g)????CO(g)+H2O(g)△H2＞0

請回答下列問題：

(1)若利用反應(yīng)I計(jì)算反應(yīng)II的反應(yīng)熱△H2，還需要知道一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的△H，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程

式。

(2)在催化劑條件下，反應(yīng)I的反應(yīng)機(jī)理和相對能量變化如圖1(吸附在催化劑表面上的粒子用*標(biāo)注，TS為

過渡態(tài))。

寫出該反應(yīng)機(jī)理中決速步的熱化學(xué)方程式：。

(3)在恒溫恒壓(260℃，1.8MPa)下，CO2和H2按體積比1：3分別在普通反應(yīng)器(A)和分子篩膜催化反應(yīng)器(B)

中反應(yīng)，測得相關(guān)數(shù)據(jù)如表。

反應(yīng)器CO2平衡轉(zhuǎn)化率甲醇的選擇性達(dá)到平衡時(shí)間/s

普通反應(yīng)器(A)25.0%80.0%10.0

分子篩膜催化反應(yīng)器(B)＞25.0%100.0%8.0

已知：

i.分子篩膜催化反應(yīng)器(B)具有催化反應(yīng)、分離出部分水蒸氣的雙重功能；

n(CH3OH)

ii.CH3OH的選擇性=×100%

n(CO2)消耗

①在普通反應(yīng)器(A)中，下列能作為反應(yīng)I和反應(yīng)II均達(dá)到平衡狀態(tài)的判斷判據(jù)是(填字母)。

A．氣體壓強(qiáng)不再變化

B．氣體的密度不再改變

C．v正(CO2)=3v逆(H2)

D．各物質(zhì)濃度比不再改變

②平衡狀態(tài)下，反應(yīng)器(A)中，甲醇的選擇性隨溫度升高而降低，可能的原因是；在反應(yīng)器(B)中，

CO2的平衡轉(zhuǎn)化率明顯高于反應(yīng)器(A)，可能的原因是。

-1

③若反應(yīng)器(A)中初始時(shí)n(CO2)=1mol，反應(yīng)I從開始到平衡態(tài)的平均反應(yīng)速率v(CH3OH)=mol?s；

反應(yīng)II的化學(xué)平衡常數(shù)Kp(II)=(列出化簡后的計(jì)算式即可)。

(4)近年來，有研究人員用CO2通過電催化生成CH3OH，實(shí)現(xiàn)CO2的回收利用，其工作原理如圖2所示，請

寫出Cu電極上的電極反應(yīng)：。

9．（2024·山東菏澤二模）CH4還原CO2是實(shí)現(xiàn)“雙堿”經(jīng)濟(jì)的有效途徑之一，涉及反應(yīng)如下：

Ⅰ：CH4gCO2g2COg2H2gΔH1

1

Ⅱ：CO2gH2gCOgH2OgH241kJmol

回答下列問題：

（1）物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)生成焓是指在標(biāo)態(tài)和某溫度下，由元素最穩(wěn)定的單質(zhì)生成1mol純凈物時(shí)的焓變。一些物

質(zhì)298K時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)生成焓（ΔHf）

1

CH4g3CO2g4COg2H2OgHkJmol

物質(zhì)CH4gCOgCO2gH2OlH2g

1

ΔHf/kJmol-74.8-110-393.5-2860

（2）有利于提高CO平衡產(chǎn)率的條件是______（填標(biāo)號）。

A．低溫低壓B．低溫高壓C．高溫低壓D．高溫高壓

22

（3）反應(yīng)Ⅰ的正、逆反應(yīng)速率方程為：v正k正cCH4cCO2、v逆k逆cCOcH2，k正、k逆符合

Ea

阿倫尼烏斯公式RlnkC（E為活化能：T為溫度：R、c為常數(shù)），實(shí)驗(yàn)測得k正的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖所

Ta

k正

1

示，則正反應(yīng)的活化能EakJmol，升高溫度Rln的值（填“增大”“減小”或“不變”）。

k逆

（4）一定溫度和壓強(qiáng)下，重整反應(yīng)中會因發(fā)生副反應(yīng)CH4gCs2H2g而產(chǎn)生積碳，從而導(dǎo)致催化

cH

劑活性降低。若向容器中通入過量水蒸氣可以清除積碳．反應(yīng)的化學(xué)方程式為，2的值

cCH4

（填“增大”“減小”或“不變”）。

nCO2

（5）在101kPa時(shí)，工業(yè)上按投料1加入剛性密閉容器中，只發(fā)生Ⅰ、Ⅱ兩個(gè)反應(yīng)，CH4和CO2的

nCH4

平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖所示．溫度高于1200K時(shí)，CO2和CH4的平衡轉(zhuǎn)化率趨于相等的原因可能

是；計(jì)算1000K時(shí)反應(yīng)Ⅱ的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp（計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字，用平衡分壓代

替平衡濃度，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）。

10．（2024·山東濟(jì)寧二模）乙酸水蒸氣重整制氫氣是一項(xiàng)極具前景的制氫工藝，該過程中發(fā)生下列反應(yīng)：

反應(yīng)ⅠCH3COOHg2H2Og2CO2g4H2gΔH1

反應(yīng)ⅡCO2gH2gCOgH2OgH20

回答下列問題：

11

（1）已知CH3COOHg和H2g的燃料熱分別為871kJmol、286kJmol，18g氣態(tài)水轉(zhuǎn)化為液態(tài)水

釋放出44kJ的能量，則H1=，反應(yīng)Ⅰ在條件下能自發(fā)進(jìn)行。

（2）已知：水碳比（S/C）是指轉(zhuǎn)化進(jìn)料中水蒸氣分子總數(shù)與碳原子總數(shù)的比值，水碳比（S/C）分別為2

和4時(shí)，反應(yīng)溫度對H2g平衡產(chǎn)率的影響如圖所示：

表示水碳比S/C4的曲線是（填“a”或“b”），水碳比S/C2時(shí)，H2g平衡產(chǎn)率隨溫度升高先增

大后逐漸減小，H2g平衡產(chǎn)率逐漸減小的原因可能是。

n生成CO

（3）已知：S表示選擇性，SCO100%；在nH2O:nCH3COOH2:1時(shí)，1MPa

n生成COn生成CO2

下，平衡時(shí)SCO和SCO2隨溫度的變化；350℃下，平衡時(shí)SCO和SCO2隨壓強(qiáng)的變化均如圖2所示。

平衡常數(shù)隨溫度變化如圖3所示。

①350℃下，CO2選擇性隨壓強(qiáng)變化的曲線是（填字母）。

②圖中B、C、D、M、N、P、Q7個(gè)點(diǎn)中與A點(diǎn)處于相同化學(xué)平衡狀態(tài)的點(diǎn)有個(gè)。

③在一定溫度和壓強(qiáng)下，向容積可變的密閉容器中通入2molH2O和1molCH3COOH，同時(shí)發(fā)生反應(yīng)Ⅰ和反

應(yīng)Ⅱ達(dá)到平衡點(diǎn)C，測得平衡時(shí)體系中氣體物質(zhì)的量增加40%，則反應(yīng)Ⅱ的Kc（保留2位有效數(shù)字）。

11．（2024·四川遂寧·三模）苯甲醛()是生產(chǎn)氨芐青霉素、某些苯胺染料等產(chǎn)品的重要中間體。

制備苯甲醛的常用方法有氣相催化氧化法和電催化氧化法。

Ce/ZSM-5

I．氣相催化氧化法(以Ce／ZSM-5為催化劑)主要反應(yīng)：(g)+O2(g)

(g)+H2O(g)ΔH

(1)已知：

①(g)+8O2(g)=7CO2(g)+3H2O(g)ΔH=-3452.6kJ/mol

②(g)+9O2(g)=7CO2(g)+4H2O(g)ΔH=-3784.9kJ/mol

Ce/ZSM-5

-1

則反應(yīng)(g)+O2(g)(g)+H2O(g)ΔH=kJ·mol

(2)在一容積為2L的密閉容器中分別充入甲苯和氧氣各2mol，在同一時(shí)間(80min)、不同溫度下測得甲苯的

實(shí)際生成苯甲醛的物質(zhì)的量

轉(zhuǎn)化率、苯甲醛的選擇性和收率如圖所示，其中：苯甲醛的選擇性＝100%

實(shí)際消耗甲苯總的物質(zhì)的量

實(shí)際生成苯甲醛的物質(zhì)的量

苯甲醛的收率＝100%)

理論上生成苯甲醛的物質(zhì)的量的最大值

溫度控制在380℃，前80min內(nèi)生成苯甲醛的平均反應(yīng)速率為。

(3)其他條件相同、不同空速下測得苯甲醛的選擇性和收率如圖所示。

已知：①空縫指鼓入空氣的速度，單位為h-1；

②苯甲醛只有吸附在催化劑表面才能被進(jìn)一步氧化為苯甲酸。

據(jù)以上信息，分析空縫由1000h-1增大至2500h-1過程中苯甲醛選擇性增加的原因：。

(4)合成苯甲醛的最佳溫度和空速應(yīng)為___________(填序號)。

A．350℃、5000h-1B．350℃、2500h-1

C．410℃、5000h-1D．410℃、2500h-1

II．電催化氧化法

以硫酸酸化的MnSO4溶液作為電解媒質(zhì)間接氧化甲苯制備苯甲醛的工藝方案如圖所示：

(5)生成苯甲醛的離子方程式為；右池生成0.1molH2時(shí)，左池可產(chǎn)生mol。

12．（2024屆·青海西寧·三模）為實(shí)現(xiàn)“碳中和”“碳達(dá)峰”，碳的循環(huán)利用是重要措施。利用氫氣和CO反應(yīng)

生成甲烷，涉及的反應(yīng)如下：

i．COg3H2gCH4gH2OgΔH1

ii．COgH2OgCO2gH2gΔH2

iii．CO2g4H2gCH4g2H2OgΔH3

回答下列問題：

1

(1)在25℃和101kPa下，1molH2Og轉(zhuǎn)變?yōu)?mol2Ol時(shí)放出44.0kJ熱量，CH4的燃燒熱為890.3kJmol，

111

CO的燃燒熱為283.0kJmol，H2的燃燒熱為285.8kJmol，則H1kJmol。

nH2

(2)一定溫度下，在恒容的密閉容器中進(jìn)行上述反應(yīng)，平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率及CH的選擇性隨變化的

4nCO

nCH4

情況如圖所示[已知CH4的選擇性100%]。

nCO2nCH4

nH2

①圖中表示CH選擇性變化的曲線是（填“甲”或“乙”），保持不變，曲線甲由B點(diǎn)達(dá)到A

4nCO

點(diǎn)需要的條件為。

②相同溫度下，向恒容容器內(nèi)加入3molH2和1molCO，初始壓強(qiáng)為10MPa，平衡時(shí)H2O的物質(zhì)的量為

mol，反應(yīng)ii的Kp（保留小數(shù)點(diǎn)后一位）。

(3)CO2催化加氫制甲醇也是碳循環(huán)的重要途徑。CO2在某催化劑表面與氫氣作用制備甲醇的反應(yīng)機(jī)理如圖

所示。催化循環(huán)中產(chǎn)生的中間體微粒共種，CO2催化加氫制甲醇總反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

13．（2024屆·陜西渭南·三模）CO2的轉(zhuǎn)化和利用是實(shí)現(xiàn)碳中和的有效途徑，其中CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH被認(rèn)

為是最可能利用的路徑，該路徑涉及反應(yīng)如下：

-1

反應(yīng)I：CO2(g)+3H2(g)????CH3OH(g)+H2O(g)△H1=-49.01kJ?mol

反應(yīng)II：CO2(g)+H2(g)????CO(g)+H2O(g)△H2＞0

請回答下列問題：

(1)若利用反應(yīng)I計(jì)算反應(yīng)II的反應(yīng)熱△H2，還需要知道一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的△H，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程

式。

(2)在催化劑條件下，反應(yīng)I的反應(yīng)機(jī)理和相對能量變化如圖1(吸附在催化劑表面上的粒子用*標(biāo)注，TS為

過渡態(tài))。

寫出該反應(yīng)機(jī)理中決速步的熱化學(xué)方程式：。

(3)在恒溫恒壓(260℃，1.8MPa)下，CO2和H2按體積比1：3分別在普通反應(yīng)器(A)和分子篩膜催化反應(yīng)器(B)

中反應(yīng)，測得相關(guān)數(shù)據(jù)如表。

反應(yīng)器CO2平衡轉(zhuǎn)化率甲醇的選擇性達(dá)到平衡時(shí)間/s

普通反應(yīng)器(A)25.0%80.0%10.0

分子篩膜催化反應(yīng)器(B)＞25.0%100.0%8.0

已知：

i.分子篩膜催化反應(yīng)器(B)具有催化反應(yīng)、分離出部分水蒸氣的雙重功能；

n(CH3OH)

ii.CH3OH的選擇性=×100%

n(CO2)消耗

①在普通反應(yīng)器(A)中，下列能作為反應(yīng)I和反應(yīng)II均達(dá)到平衡狀態(tài)的判斷判據(jù)是(填字母)。

A．氣體壓強(qiáng)不再變化

B．氣體的密度不再改變

C．v正(CO2)=3v逆(H2)

D．各物質(zhì)濃度比不再改變

②平衡狀態(tài)下，反應(yīng)器(A)中，甲醇的選擇性隨溫度升高而降低，可能的原因是；在反應(yīng)器(B)中，

CO2的平衡轉(zhuǎn)化率明顯高于反應(yīng)器(A)，可能的原因是。

-1

③若反應(yīng)器(A)中初始時(shí)n(CO2)=1mol，反應(yīng)I從開始到平衡態(tài)的平均反應(yīng)速率v(CH3OH)=mol?s；

反應(yīng)II的化學(xué)平衡常數(shù)Kp(II)=(列出化簡后的計(jì)算式即可)。

(4)近年來，有研究人員用CO2通過電催化生成CH3OH，實(shí)現(xiàn)CO2的回收利用，其工作原理如圖2所示，請

寫出Cu電極上的電極反應(yīng)：。

14．（2024屆·安徽合肥·三模）CO2催化加氫有利于實(shí)現(xiàn)碳的循環(huán)利用，在催化劑的作用下可發(fā)生如下反

應(yīng)：

①；

CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H10

②；

CO2(g)4H2(g)CH4(g)2H2O(g)H20

③。

CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H30

回答下列問題：

(1)已知相關(guān)化學(xué)鍵鍵能如表所示：

化學(xué)鍵COCOHHOHCH

鍵能(kJ/mol)abcde

1

根據(jù)表中鍵能數(shù)據(jù)計(jì)算出H1kJmol(用字母表示)。

(2)已知反應(yīng)③的速率方程為v正k正pCO2pH2、v逆k逆p(CO)pH2O，其中k正、k逆分別為正、逆

反應(yīng)的速率常數(shù)。

1

①如圖所示(lgk表示速率常數(shù)的對數(shù)，表示溫度的倒數(shù))a、b、c、d四條斜線中有兩條分別表示lgk正、

T

11

lgk逆隨的變化關(guān)系曲線，其中能表示lgk正隨變化關(guān)系的是斜線(填圖中字母)。

TT

②下列措施能使速率常數(shù)k減小的是(填選項(xiàng)字母)。

A．減小壓強(qiáng)B．減小溫度C．減小CO2的濃度D．更換成負(fù)催化劑

(3)在2L恒溫恒容有某催化劑的密閉容器中充入2molCO2和6molH2，發(fā)生上述三個(gè)反應(yīng)。該溫度下反應(yīng)均

達(dá)平衡時(shí)，測得CH3OH為1mol、CH4為0.4mol、CO為0.2mol，則CH3OH的選擇性為(CH3OH

CHOH的物質(zhì)的量

選擇性3100%；反應(yīng)②的平衡常數(shù)為列出計(jì)算式即可。

=轉(zhuǎn)化的的物質(zhì)的量)()

CO2

(4)若測得上述三個(gè)反應(yīng)在不同溫度下CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和甲醇的選擇性如圖所示：

通過圖示分析，更適合生產(chǎn)甲醇的溫度為(填選項(xiàng)字母)。

A．400℃B．600℃C．800℃D．1000℃

高于800℃時(shí)，CO2轉(zhuǎn)化率增大的主要原因是。

15．（2024屆·湖南邵陽·三模）丙烯是一種重要的化工原料，但丙烯的產(chǎn)是僅通過石油的催化裂解反應(yīng)無

法滿足工業(yè)生產(chǎn)需求。工業(yè)上，有如下方法制備丙烯：

Ⅰ．丙烷脫氫法制丙烯：

①丙烷無氧脫氫法：

C3H8(g)C3H6(g)H2(g),H1124kJ/mol

②丙烷氧化脫氫法：

2C3H8(g)O2(g)2C3H6(g)2H2O(g)H2236kJ/mol

(1)反應(yīng)②的正反應(yīng)活化能Ea正逆反應(yīng)活化能Ea逆（填“＞”或“＜”）。

(2)不同壓強(qiáng)下，向密閉容器中充入C3H8氣體發(fā)生反應(yīng)①，丙烷平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化關(guān)系如圖：在T1、p2

條件下，若向密閉容器中充入C3H8和Ar的混合氣體，則平衡時(shí)丙烷轉(zhuǎn)化率40%（填“＞”或“＝”或

“＜”）。

如圖為采用羰基催化劑催化氧化丙烷：的機(jī)

(3)2C3H8(g)O2(g)2C3H6(g)2H2O(g)H2236kJ/mol

理，下列說法正確的是______（填字母）。

A．該機(jī)理中，有鍵、鍵的斷裂與形成

1818

B．若有O2參與反應(yīng)，最終O存在于羰基催化劑和H2O中

C．若2molC3H8和1molO2充分反應(yīng)，則可制得2molC3H6

D．為了提高反應(yīng)的速率和反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率，溫度越高越好

(4)丙烯是一種燃料，以熔融碳酸鹽（用MCO3表示）為電解質(zhì)，丙烯——空氣燃料電池的負(fù)極的電極反應(yīng)

式。

Ⅱ．丁烯和乙烯的催化反應(yīng)制丙烯：

主反應(yīng)：

C4H8(g)C2H4(g)2C3H6(g)H10

副反應(yīng)：

2C4H8(g)C3H6(g)C5H10(g)H20

(5)乙烯的電子式為。

nC2H4

(6)某溫度下，保持體系總壓強(qiáng)為1.0MPa，按2投料，達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)，C4H8、C2H4的轉(zhuǎn)化率分

nC4H8

nC3H6

別為92%、30%，則平衡時(shí)；主反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp（保留一位小數(shù)）。

nC5H10

16．（2024·山東聊城二模）三氯甲硅烷SiHCl3是生產(chǎn)多晶硅的原料，工業(yè)合成SiHCl3體系中同時(shí)存在如

下反應(yīng)：

1

反應(yīng)I：Si(s)3HCl(g)SiHCl3(g)H2(g)H1141.8kJmol

反應(yīng)Ⅱ：Si(s)4HCl(g)SiCl4(g)2H2(g)H2

反應(yīng)Ⅲ：SiHCl3(g)HCl(g)SiCl4(g)H2(g)H3

部分化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如表所示：

化學(xué)鍵SiHHClSiClHH

1

鍵能/kJmol318431360436

回答下列問題：

1

（1）H3kJmol。

n(HCl)nSiHCl

3η

（2）壓強(qiáng)與進(jìn)料比gg都會影響SiHCl3的產(chǎn)率-ηη。圖甲為573K及不同壓強(qiáng)下

n(Si)n始(Si)

、

隨g的變化情況，由圖甲可知最合適的進(jìn)料比為；g2，上述反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)在(填p1p2或

nSiHCl3

p3)壓強(qiáng)下最大；g4時(shí)，η接近于零的原因是。

nSiCl4

（3）在一定條件下，向體積為VL的恒容密閉容器中加入一定量的Si和amolHCl，發(fā)生上述反應(yīng)，達(dá)到平

1

衡時(shí)，容器中SiHCl3為bmol,H2為cmol，此時(shí)HCl的濃度為molL(用含V、a、b、c的代數(shù)式表

示，下同)，反應(yīng)Ⅲ的平衡常數(shù)為。

（4）忽略副反應(yīng)，反應(yīng)I在不同催化劑作用下反應(yīng)相同時(shí)間、HCl的轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如圖乙，下列說

法正確的是_______(填序號)。

A．催化劑I效果最佳，對應(yīng)HCl的平衡轉(zhuǎn)化率最大

B．b點(diǎn)v正v逆，可以適當(dāng)延長反應(yīng)時(shí)間提高HCl的轉(zhuǎn)化率

C．c點(diǎn)HCl轉(zhuǎn)化率降低可能是因?yàn)闇囟冗^高，催化劑失去活性

D．平衡常數(shù)：K(a)K(b)

17．（2024屆·安徽合肥·三模）CO2催化加氫有利于實(shí)現(xiàn)碳的循環(huán)利用，在催化劑的作用下可發(fā)生如下反

應(yīng)：

①；

CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H10

②；

CO2(g)4H2(g)CH4(g)2H2O(g)H20

③。

CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H30

回答下列問題：

(1)已知相關(guān)化學(xué)鍵鍵能如表所示：

化學(xué)鍵COCOHHOHCH

鍵能(kJ/mol)abcde

1

根據(jù)表中鍵能數(shù)據(jù)計(jì)算出H1kJmol(用字母表示)。

(2)已知反應(yīng)③的速率方程為v正k正pCO2pH2、v逆k逆p(CO)pH2O，其中k正、k逆分別為正、逆

反應(yīng)的速率常數(shù)。

1

①如圖所示(lgk表示速率常數(shù)的對數(shù)，表示溫度的倒數(shù))a、b、c、d四條斜線中有兩條分別表示lgk正、

T

11

lgk逆隨的變化關(guān)系曲線，其中能表示lgk正隨變化關(guān)系的是斜線(填圖中字母)。

TT

②下列措施能使速率常數(shù)k減小的是(填選項(xiàng)字母)。

A．減小壓強(qiáng)B．減小溫度C．減小CO2的濃度D．更換成負(fù)催化劑

(3)在2L恒溫恒容有某催化劑的密閉容器中充入2molCO2和6molH2，發(fā)生上述三個(gè)反應(yīng)。該溫度下反應(yīng)均

達(dá)平衡時(shí)，測得CH3OH為1mol、CH4為0.4mol、CO為0.2mol，則CH3OH的選擇性為(CH3OH

CHOH的物質(zhì)的量

選擇性3100%；反應(yīng)②的平衡常數(shù)為列出計(jì)算式即可。

=轉(zhuǎn)化的的物質(zhì)的量)()

CO2

(4)若測得上述三個(gè)反應(yīng)在不同溫度下CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和甲醇的選擇性如圖所示：

通過圖示分析，更適合生產(chǎn)甲醇的溫度為(填選項(xiàng)字母)。

A．400℃B．600℃C．800℃D．1000℃

高于800℃時(shí)，CO2轉(zhuǎn)化率增大的主要原因是。

18．（2024屆·四川涼山·三模）2023年杭州亞運(yùn)會主火炬創(chuàng)新使用了“零碳”甲醇作為燃料，所謂“零碳”，

是指每合成1噸該甲醇可以消耗約1.375噸的二氧化碳，實(shí)現(xiàn)了二氧化碳的資源化利用、廢碳再生。回答下

列問題：

(1)CO2合成甲醇的工藝分兩類：

①直接法原理為：CO2g3H2gCH3OHgH2OgH48.9kJmol

利于該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的條件為(填“高溫”、“低溫”或“任意溫度”)。

②間接法合成原理如下：

Ⅰ.CO2gH2gCOgH2OgHl41.1kJmol

Ⅱ.COg2H2gCH3OHgΔH2

則H2。該法的決速步驟為反應(yīng)Ⅰ，則下列示意圖中能體現(xiàn)上述反應(yīng)反應(yīng)進(jìn)程與能量變化的

是。

A．B．

C．D．

③在某催化劑存在條件下，反應(yīng)Ⅱ的反應(yīng)歷程(圖中的數(shù)據(jù)表示的僅為微粒的數(shù)目以及各個(gè)階段微粒的相對

總能量，＊表示吸附在催化劑上)如圖所示：

則中間態(tài)V中吸附在催化劑表面的物質(zhì)可表示為。

(2)一定溫度下，利用直接法合成甲醇，將二氧化碳和氫氣按物質(zhì)的量之比1:3混合并在恒定壓強(qiáng)為44MPa

條件下進(jìn)行反應(yīng)，達(dá)平衡時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率為90％，則平衡時(shí)H2的分壓為，該反應(yīng)的分壓平衡

2

常數(shù)KpMPa。

(3)直接甲醇燃料電池是指直接使用甲醇為電極活性物質(zhì)的燃料電池，寫出該電池在酸性條件下的負(fù)極反應(yīng)

方程式。

(4)目前有多種用于工業(yè)捕集CO2的方法，其中一種為以K2CO3溶液吸收，若某工廠的K2CO3吸收液吸收一

2

定量CO2后測得溶液中cCO3:cHCO31:2，則該溶液的pH(已知該溫度下碳酸的

711

Ka14.610，Ka2510)。

19．（2024屆·廣東東莞·三模）氰化物是指含有氰基或氰根離子的一類化合物，廣泛應(yīng)用于工業(yè)與農(nóng)業(yè)中。

(1)工業(yè)上以甲烷和氨氣為原料在高溫和催化劑的作用下發(fā)生反應(yīng)Ⅲ制備HCN。

1

反應(yīng)Ⅰ：2CH4g+3O2g+2NH3g2HCNg+6H2OgΔH