專項訓練化學反應原理綜合題（解析版）

1.（2023?全國?統(tǒng)考高考真題）甲烷選擇性氧化制備甲醇是一種原子利用率高的方法。

回答下列問題：

(I)已知下列反應的熱化學方程式：

①3O2(g)=2O"g)QA/7,=285kJmor,

②2CH4(g)+O2(g)=2CH,OH(1)K2△也=-329kJ.mol"

反應③CH/g)+O3(g)=CHQH⑴+O?(g)的△%=kJmol-,平衡常數K3=

(用K、(表示〕。

（2）電噴霧電離等方法得到的M'（Fe+、Co\Ni+等）與6反應可得MO+。MCT與CH?反

應能高選擇性地生成甲醇。分別在300K和310K卜.（其他反應條件相同）進行反應

MO,+CH」=M++CHQH,結果如下圖所示.圖中300K的曲線是（填“a”或"b\

300K、60s時MO*的轉化率為（列出算式）。

。4+4斗

W+十%卜/十卜rHH年Qr

?

-J..l,ZtiJTJill>IT、Jrbl.JT

+RJRIHrIJIIl/flTa

(o

baln

a)

D

廣卜士十十行ab

?L“一中?卜T"；8-*->

0306090120150

時間/s

（3）MO+分別與CH,、CD,反應，體系的能量隨反應進程的變化如下圖所示（兩者歷程相

似,圖中以CH」示例）。

（i）步驟I和II中涉及氫原子成鍵變化的是_______（填"I”或“II”）。

（ii）直接參與化學鍵變化的元素被替換為更重的同位素時，反應速率會變慢，則MCT與

CD,反應的能量變化應為圖中曲線（填“c”或"d”）。

（iii）M（?與CHR反應，笊代甲醇的產量CHQODCHD20H（填或，1）。

若MO+與CH、反應，生成的笊代甲醉有.種。

【答案】（1）

⑵b

⑶I

2

【詳解】（1）根據蓋斯定律可知，反應③=今（反應②-①），所以對應△/=

-1-1

g（AH2-AHI）=i（-329kJ-mol-285kJ?mol"）=-3O7kJ-mol；根據平衡常數表達式

K-

與熱化學方程式之間的關系可知,對應化學平衡常數&=（管尸或故答案為:

c(MO')

（2）根據圖示信息可知,縱坐標表示-Ig（），即與M0+的微粒分布系數

c(MO')+c(M*)

成反比，與M+的微粒分布系數成正比。則同一時間內，b曲線生成M+的物質的量濃度

比a曲線的小，證明化學反應速率慢，又因同一條件下降低溫度化學反應速率減慢，所

以曲線b表示的是300K條件下的反應：

根據上述分析結合圖像可知,300K、60s時電扁爵而川,則

和第k。"利用數學關系式可求出3）=。。-2。+）,根據反應

MO++CH4=M++CHQH可知，生成的M+即為轉化的MO-,則MO+的轉化率為

1-1O*01111I

X100%或一『xlOO%；故答案為：b；-——xioo%或——X1OO%；

110°,110°'

（3）（i）步驟I涉及的是碳氫鍵的斷裂和氫氧鍵的形成，步驟II中涉及碳氧鍵形成，所

以符合題意的是步驟I：

（ii）直接參與化學鍵變化的元素被替換為更重的同位素時，反應速率會變慢，則此時正

反應活化能會增大，根據圖示可知，M0'與CD」反應的能量變化應為圖中曲線立

（iii）MO*與CHF?反應時，因直接參與化學鍵變化的元素被替換為更重的同位素時，

反應速率會變慢，則單位時間內產量會下降，但時間足夠長的話，不影響最終產量，則

笊代甲醇的產量：CH2DOD=CHD2OH：根據反應機理可知,若MO?與CHD］反應,牛

成的笊代甲醇可能為CHD?OD或CDQH共2種，故答案為：=；2。

2.（2023?全國?統(tǒng)考高考真題）氨是最重要的化學品之一，我國目前氨的生產能力位居

世界首位?；卮鹣铝袉栴}:

13

⑴根據圖I數據計算反應5N式g）+不H?（g）=NH式g）的.=kJ.mor1o

N(g)+3H(g)

⑴N2(g)+*^N2*

6

E(ii)N2*+*-2N*

GNH(g>2H(g)

(iii)H(g)+*^H*

i122

*N(g)+1)Ss

p(iv)%*+*—2H*

eNH2(g)+H(g)

贏(v)N*+H*-NH*+*

E

1

N2(g)+1H2(g)專

2

NH3(g)（…）NH3*—NH3（g）+*

圖1能量轉換關系圖2反應機理

⑵研究表明，合成氨反應在Fe催化劑上可能通過圖2機理進行（*表示催化劑表面吸附位,

N」表示被吸附于催化劑表面的N?）。判斷上述反應機理中，速率控制步驟（即速率最慢

步驟）為（填步驟前的標號），理由是。

⑶合成氨催化劑前驅體（主要成分為FeQ4）使用前經H2還原，生成a-Fe包裹的Fe,O4。

已知a-Fe屬于立方晶系，晶胞參數a=287pm,密度為7.8g-cmJ則a-Fe晶胞中含有Fe

的原子數為（列出計算式，阿伏加德羅常數的值為MO。

⑷在不同壓強下，以兩種不同組成進料，反應達平衡時氨的摩爾分數與溫度的計算結果

如下圖所示。其中一種進料組成為XH『0?75、XN/0.25,另一種為

x,b=0.675.XN,=0.225、xAr=0.1()o(物質i的摩爾分數：x；=-^-)

%

圖3圖4

①圖中壓強由小到大的順序為,判斷的依據是

②進料組成中含有惰性氣體Ar的圖是

③圖3中，當P2=20MPa、XNH、=0.20時，氮氣的轉化率a=.該溫度時，反應

13

-N2(g)+-H2(g)=NH式g)的平衡常數Kp=(MPa)」(化為最簡式)。

【答案】⑴-45

(2)(ii)在化學反應中，最大的能壘為速率控制步驟，而斷開化學鍵的步驟都

屬于能壘，由于N三N的鍵能比H-H鍵的大很:多，因此，在I：述反應機理中，速率控制

步驟為(ii)

7.8x2873小

㈠56x0。

(4)Pt<P2<Py合成氨的反應為氣體分子數減少的反應，壓強越大平衡時氨的

摩爾分數越大圖433.33%忌

【詳解】(1)在化學反應中，斷開化學鍵要消耗能量，形成化學鍵要釋放能量，反應的

焰變等于反應物的鍵能總和與生成物的鍵能總和的差，因此，由圖1數據可知，反應

3電值)+|見您戶N&(g)的△〃=(473+654-436-397-339)kJmol“=-45kJmo「。

(2)由圖1中信息可知，gN?(g)=N(g)的△〃=+473kJ-mo『，則N三N的鍵能為

3

946kJmor'；/$(8尸：由他)的小，二+654口1110『，則H-H鍵的鍵能為436kJmo「。在

化學反應中，最大的能壘為速率控制步驟，而斷開化學鍵的步驟都屬于能壘，由于N三N

的鍵能比H-H鍵的大很多，因此，在上述反應機理中，速率控制步驟為（ii）。

（3）已知a?Fe屬于立方晶系,晶胞參數a=287pm,密度為7.8g-cm\設其晶胞中含有

56rxIO30

Fe的原子數為x,則*Fe晶體密度夕=笠工彳g-cn*=7.8g-cm3,解之得

NA.2W

7.8X287。NA日nc曰出r+i人A/，一~z.,7.8x287、N；、

x=-------------產，即a-Fe晶胞中含有Fc的原子數為-------舒。

56x10"）56x10'°

（4）①合成氨的反應中，壓強越大越有利于氨的合成，因此，壓強越大平衡時氨的摩

爾分數越大。由圖中信息可知，在相同溫度下，反應達平衡時氨的摩爾分數片v^vq,

因此，圖中壓強由小到大的順序為＜＜鳥＜々，判斷的依據是：合成氨的反應為氣體分

子數減少的反應，壓強越大平衡時氨的摩爾分數越大，

②對比圖3和圖4中的信息可知，在相同溫度和相同壓強下，圖4中平衡時氨的摩爾分

數較小。在恒壓下充入情性氣體Ai,反應混合物中各組分的濃度減小，各組分的分工

也減小，化學平衡要朝氣體分子數增大的方向移動，因此，充入惰性氣體Ar不利于合

成氨，進料組成中含有惰性氣體Ar的圖是圖4。

③圖3中，進料組成為叼尸0.75、x&=0.25兩者物質的量之比為3:1。假設進料中氫氣

和氮氣的物質的量分別為3moi和ImoL達到平衡時氮氣的變化量為xmol,則有：

N2（g）+3H2（g）2NH式g）

始（mol）I30

變（mol）x3x2x

平（mol）l-x3-3x2x

當p?=20MPa、XNH、=0.20時，XNHI=-^-=0.20,解之得x則氮氣的轉化率

34-2x3

192

a=-?33.33%,平衡時N?、凡、NH3的物質的量分別為5mol、2mol-mol,其物

131,康）一75

質的量分數分別為彳、則該溫度下Kp=b「一=k^；（MPa）-2因此,

555』P、x（3p,）327x400

13

該溫度時，反應弓N2（g）+；H2（g）=NH、（g）的平衡常數

3.（2023?全國?統(tǒng)考高考真題）硫酸亞鐵在工農業(yè)生產中有許多用途，如可用作農藥防

治小麥黑穗病，制造磁性氧化鐵、鐵催化劑等?；卮鹣铝袉栴}:

（1）在電氣氛中，FeSO4-7H2O的脫水熱分解過程如圖所示:

(2)已知下列熱化學方程式：

1

FeSO4-7H2O(S)=FeSO4(s)+7H2O(g)A//(=akj-mol-

1

FeSO4xH2O(s)=FeSO4(s)+xH2O(g)AW2=bkJmor

FCSO4-yH2O(s)=FCS04(s)+yH2O(g)A/7,=ckJmo尸

則FeSO4-7H2O(s)+FeSO.,■yH2O(s)=2(FeSO4?xH2O)(s)的=kJ.moL。

⑶將FeSO4置入抽空的剛性容器中，升高溫度發(fā)生分解反應：

2FeSO4(s)Fe2O3(s)+SO2(g)+SO3(g)(I)。平衡時的關系如下圖所示。

660K時，該反應的平衡總壓/=kPa、平衡常數(⑴二(kPa)2。(⑴

隨反應溫度升高而(填“增大”"減小''或"不變

（4）提高溫度，上述容器中進一步發(fā)生反應2SO4g）U2s02（g）+0Kg）（I［）,平衡時

2二_______（用&、、Ac：表示）。在929K時，乙=84.6kPa、%,=35.7kPa,則4=

kPa,勺（II）=kPa（列出計算式）。

【答案】⑴4I

(2)(a+c-2b)

⑶32.25增大

(4)冬$46,2646吟.64

435.72

【詳解】(1)由圖中信息可知，當失重比為19.4%時,FeS0「7HQ轉化為FeSO「xHQ,

則上4=19.4%,解之得工=4；當失重比為38.8%時，FeSO「7H2。轉化為

278

FeSO4yH2O,則曳生更=38.8%,解之得y=l,

278

(2)①FeSO「7H2O(s)=FeSO4(s)+7HQ(g)△“尸akJmol"

1

②FcSC)4xHqGAFcSO4⑸+田⑥修)AH:=bkJmol

1

③FeSO4.yH2O(s)=FcSO4(s)+yH2O(g)△〃尸ckJ-moP

根據蓋斯定律可知，①+③-②x2可得

FCSO4-7H2O(S)+FCSO4yH2O(s)=2(FcSO4XH2O)(S),則=(a+c-2b)kJmoL。

(3)將FeSO,置入抽空的剛性容器中，升高溫度發(fā)生分解反應：

2FeSO4(s)Fe2O3(s)+SO2(g)+SO3(g)(I)。由平衡時《「T的關系圖可知,660K時,

&、=1.5kPa,則e°,=l.5kPa,因此，該反應的平衡總壓%二3kPa、平衡常數

2

^,(0=?-5kPax1,5kPa=2.25(kPa)o由圖中信息可知，乙。.隨著溫度升高而增大，因

此，Kp(I)隨反應溫度升高而增大。

(4)提高溫度，上述容器中進一步發(fā)生反應2so3(g)U2sO2(g)+O2(g)(H),在同溫

同壓下，不同氣體的物質的量之比等于其分壓之比，由于僅發(fā)生反應(I)時

則8。、+2%二k-2%,因此，平衡時％含L。在929K時，

%=84?6kPa、&,=35.7kPa,則&,+&『+%=%、&。產牛飛?！?%,聯立方程組

消去氣，可得3&,+5&代入相關數據可求出乙°】=46.26kPa,則

%=84.6kPa-35.7kPa-46.26kPa=2.64kPa,

“/“、(46.26kPa)2x2.64kPa46.26?x2.64…

%仆)=一西麗—"F^kPa。

4.(2023?遼寧?統(tǒng)考高考真題)硫酸工業(yè)在國民經濟中占有重要地位。

⑴我國古籍記載了硫酸的制備方法——“煉石膽(CuSQr5H2O)取精華法”。借助現代儀器

分析，該制備過程中CUSO4-5H2O分解的TG曲線(熱重)及DSC曲線(反映體系熱量變化

情況，數值已省略)如下圖所示。700c左右有兩個吸熱峰，則此時分解生成的氧化物有

(2)鉛室法使用了大容積鉛室制備硫酸(76%以下)，副產物為亞硝基硫酸，主要反應如下:

NO2+SO2+H2ONO+H2s04

2NO+O2=2NO2

(i)上述過程中NO2的作用為o

(ii)為了適應化工生產的需求，鉛室法最終被接觸法所代替，其主要原因是(答

出兩點即可)。

(3)接觸法制硫酸的關鍵反應為SO2的催化氧化：

SO2(g)+102(g)USO3(g)A//=-98.9kJmor'

(i)為尋求固定投料比下不同反應階段的最佳生產溫度，繪制相應轉化率(幻下反應速率

(數值已略去)與溫度的關系如下圖所示，下列說法正確的是_______。

i

s

溫度/℃

a.溫度越高，反應速率越大

b.a=0.88的曲線代表平衡轉化率

c.。越大，反應速率最大值對應溫度越低

d.可根據不同a下的最大速率，選擇最佳生產溫度

（ii）為提高鋼催化劑的綜合性能，我國科學家對其進行了改良。不同催化劑下，溫度和

轉化率關系如下圖所示,催化性能最佳的是______（填標號）。

300350400450500550

溫度FC

（iii）設02的平衡分壓為p,SO2的平衡轉化率為以，用含p和分的代數式表示上述催化

氧化反應的K尸（用平衡分壓代替平衡濃度計算）。

【答案】（1）CuOSO?

（2）催化劑反應中有污染空氣的NO和NO2放出影響空氣環(huán)境、NO,可以溶

解在硫酸中給產物硫酸帶來雜質、產率不高（答案合理即可）

(3)cdd

【詳解】（I）根據圖示的熱重曲線所示，在70（）℃左右會出現兩個吸熱峰，說明此時CuSCh

發(fā)生熱分解反應，從TG圖像可以看出，質量減少量為原CuSCM質量的一半，說明有固

體CuO剩余，還有其他氣體產出，此時氣體產物為SO?、SO3、02,可能出現的化學方

程式為3CUSOJ型些3CuO+2sO2T+SO3T+O2T，結合反應中產物的固體產物質量和氣體

產物質量可以確定，該反應的產物為CuO、SO2、SO3、O2,故答案為CuO、SO.u

（2）⑴根據所給的反應方程式，NCh在反應過程中線消耗再生成，說明NO2在反應中

起催化劑的作用；

（ii）近年來，鉛室法被接觸法代替因為在反應中有污染空氣的NO和NO?放出影響空氣

環(huán)境、同時作為催化劑的NO?可以溶解在硫酸中給產物硫酸帶來雜質影響產品質量、

產率不高（答案合理即可）。

（3）（i）a.根據不同轉化率卜的反應速率曲線可以看出，隨著溫度的升高反應速率先加

快后減慢，a錯誤；

b.從圖中所給出的速率曲線可以看出，相同溫度下，轉化率越低反應速率越快，但在

轉化率小于88%的時的反應速率圖像并沒有給出，無法判斷a=0.88的條件下是平衡轉

化率，b錯誤；

c.從圖像可以看出隨著轉化率的增大，最大反應速率不斷減小，最大反應速率出現的

溫度也逐漸降低，c正確；

d.從圖像可以看出隨著轉化率的增大，最大反應速率出現的溫度也逐漸降低，這時可

以根據不同轉化率選擇合適的反應溫度以減少能源的消耗，d正確；

故答案選cd：

(ii)為了提高催化劑的綜合性能，科學家對催化劑進行了改良，從圖中可以看出標號為d

的催化劑V-K-Cs-Ce對SO2的轉化率最好，產率最佳，故答案選d；

p(SO)

(iii)利用分壓代替濃度計算平衡常數，反應的平衡常數Kp=I-=

p(S0,)p2(0,)

〃(SOJ

P(總)

〃(總)〃(SC)3)

設S02初始量為mmol,則平衡時

螫(總)?7((),)“(SO?)”“。?)

〃(思)

%

n(SO2)=m-m-a^m(I-a)，n(SOi)=ma,K=1=1,故答案為

ceP2

m(l-ac)p(O2)(I-%)-

%

(1-4)

5.(2023?湖北?統(tǒng)考高考真題)納米碗CMNO是一種奇特的碗狀共桅體系。高溫條件下,

CoHiu可以由C\,H,u分子經過連續(xù)5步氫抽提和閉環(huán)脫氫反應生成。

C40H2c(g)」-C°Hmg)+H2(g)的反應機理和能量變化如下：

C40H20C40Hl9c40Hl9'C40Hl8

€過渡態(tài)3

。

三150.8

2?

)

*

髭

反應歷程

回答下列問題：

(1)已知C40Hx中的碳氫健和碳碳鍵的鍵能分別為431.0kJ.mo「和298.0kJ-mo「,H-H

鍵能為436.0kJmo「。估算gH2c(g)=C40Hl8(g)+H式g)的M=kJmoL0

(2)圖示歷程包含個基元反應，其中速率最慢的是第個。

(3)，同“納米碗中五元環(huán)和六元環(huán)結構的數目分別為、。

(4)1200K時，假定體系內只有反應C40Hl2(g)=C0HHi(g)+H?(g)發(fā)生，反應過程中為

強恒定為外(即C40Hl2的初始壓強)，平衡轉化率為a,該反應的平衡常數降為

(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓x物質的量分數)。

(5)C40H19(g)uC40H18(g)+H(g)及&0H?(g)U.乩會)+H.(g)反應的InK(K為平

衡常數)隨溫度倒數的關系如圖所示。已知本實驗條件下，InK=-黑+c(R為理想氣體常

R1

數，C為截距)。圖中兩條線幾乎平行，從結構的角度分析其原因是_______。

(6)下列措施既能提高反應物的平衡轉化率，乂能增大生成C40Hlo的反應速率的是

(填標號)。

a.升高溫度b.增大壓強c.加入催化劑

【答案】（1）128

⑵33

(3)610

⑷片白

（5）在反應過程中，斷裂和形成的化學鍵相同

(6)a

【詳解】（1）由C40H2c和C40Hl8的結構式和反應歷程可以看出，C40H2。中斷裂了2根碳

氫鍵,C40Hl&形成了1根碳碳鍵,所以C40H20（g）=C40Hl8（g）+H式g）的兇=

431x2—298—436kJnicF1=+128kJmor'>故答案為：128；

（2）由反應歷程可知，包含3個基元反應，分別為：CH+H.=^C4I,H..+H,?

己，HI9+H2^CW珥"H??,H19,+H2=C“乩8+H.+H?,其中第三個的活化能最大，

反應速率最慢，故答案為：3；3：

（3）由C’oH”的結構分析，可知其中含有1個五元環(huán)，10個六元環(huán)，每脫兩個氫形成

一個五元環(huán)，則C40HH，總共含有6個五元環(huán)，10個六元環(huán)，故答案為：6；10；

（4）1200K時,假定體系內只有反應GoHM3—C40Hl0（g）+H2（g）發(fā)生,反應過程中

壓強恒定為％（即C，凡的初始壓強），平衡轉化率為a,設起始量為Imol,則根據信息

列出三段式為：

C40Hl2(g)=C^II.Jg)+H2(g)

起始量(mol)100

變化量(mol)aaa

平衡量(mol)\-aaa

則PCO%2)*XF，PM。%)式xj-

?,P(H2)=P0X-^,該反應的平衡常數

1+a1+a1十Q

RX-^-XRX-5L

xz,°1+a°l+a_n^Hx_na-(I?

■?故答茶為：Po2；

P昭34。12”_a21-az

0l+a

（5）C40H19（g）=C40Hl8（g）+H?（g）及Cao%（g）=C40Hl0（g）+H.（g）反應的InK（K為

平衡常數）隨溫度倒數的關系如圖。圖中兩條線幾乎平行，說明斜率幾乎相等，根據

AIJ

MK=-2+c（R為埋想氣體常數，c為截距）可知，斜率相等，則說明焰變相等，因為在

反應過程中，斷裂和形成的化學鍵相同，故答案為：在反應過程中，斷裂和形成的化學

鍵相同；

(6)a.由反應歷程可知，該反應為吸熱反應，升溫，反應正向進行，提高了平衡轉化

率反應速率也加快，a符合題意；

b.由化學方程式可知，該反應為正向體積增大的反應，加壓，反應逆向進行，降低了

平衡轉化率，b不符合題意；

c.加入催化劑，平衡不移動，不能提高平衡轉化率，c不符合題意；

故答案為：a。

6.(2023?湖南?統(tǒng)考高考真題)聚苯乙烯是一類重要論而分子材料，可通過苯乙烯聚合

制得。

I.苯乙烯的制備

(1)已知下列反應的熱化學方程式：

71

1

①C6Hse2%(g)+5C)2(g)=8CO2(g)+5H2O(g)AH,=-4386.9kJ-mol"

-1

②C6H5cH=CH?(g)+l()O2(g)=8CO2(g)+4H?O(g)AH,=-4263.IkJ-mol

③H2(g)+^O2(g)=H2O(g)AH3=-24l.8kJ.moL

計算反應④C6HCH5(g)UC6HseH=CH/g)+H2(g)的A^=kJ.mor'；

⑵在某溫度、lOOkPa下，向反應器中充入Imol氣態(tài)乙苯發(fā)生反應④，其平衡轉化率為

50%,欲將平衡轉化率提高至75%,需要向反應器中充入mol水蒸氣作為稀釋

氣(計算時忽略副反應)；

⑶在913K、lOOkPa下，以水蒸氣作稀釋氣。Fe/)3作催化劑，乙苯除脫氫生成苯乙烯

外，還會發(fā)生如下兩個副反應：

⑤C6H5c2H5(g)=C6H5(g)+CH?=CH式g)

⑥C6H5c2H$(g)+H2(g)^C6H5CH3(g)+CH4(g)

以上反應體系中，芳香短產物苯乙烯、苯和甲苯的選擇性

S=轉化為器源算窿苯的量xioo%)隨乙苯轉化率的變化曲線如圖所示,其

已轉化的乙苯總量

中曲線b代表的產物是,理由是_______；

（4）關于本反應體系中催化劑1泡O3的描述錯誤的是

A.X射線衍射技術可測定F%03晶體結構

B.F%（）3可改變乙苯平衡轉化率

C.Fe2（）3降低了乙苯脫氫反應的活化能

D.改變Fez。,顆粒大小不影響反應速率

II.苯乙烯的聚合

苯乙烯聚合有多種方法.其中一種方法的關鍵步驟是某Cu（I）的配合物促進C6HseH,X

（引發(fā)劑，X表示鹵素）生成自由基C/kCH??,實現苯乙烯可控聚合。

⑸引發(fā)劑C6H5cH41、C6H5CH2Br.Q,H5cHJ中活性最高的是；

⑹室溫下，①CV在配體L的水溶液中形成［Cu（L）J,其反應平衡常數為K；②CuBr

在水中的溶度積常數為&p。由此可知，CuBr在配體L的水溶液中溶解反應的平衡常

數為（所有方程式中計量系數關系均為最簡整數比）。

【答案】（1）+118

（2）5

（3）苯反應④為主反應，反應⑤⑥為副反應，苯乙烯的選擇性最大；在恒溫恒

壓下，隨乙苯轉化率的酒大，反應⑤正向移動，反應⑥不移動，則曲線b代表產物苯

（4）BD

（5）C6HseH2c

（6）KK〃

【詳解】（1）根據蓋斯定律，將①-②■③可得C6H5c2H5（g）=C6H5cH=CH2（g）+H2（g）

AW4=-4386.9kJ/mol-(-4263.1kJ/mol)-(-241.8kJ/mol)=+11BkJ/mol；答案為:+118；

(2)設充入H?O(g)物質的量為xmol；在某溫度、10(汰Pa下，向反應器中充入Imol氣

態(tài)乙苯發(fā)生反應④。乙苯的平衡轉化率為50%,可列三段式

C6Hse2H5(g)=C6HseH=CH2(g)+H2(g)

〃(起始)(mol)100

，此時平衡時混合氣體總物質的量

〃(轉化)(mol)

〃(平衡)(mol)0.50.50.5

為1.5moL此時容器的體積為V；當乙苯的平衡轉化率為75%,可列三段式

C6H$C2H5(g)^C6H5CH-CH2(g)+H2(g)

〃(起始)(mol)100

，此時乙苯、苯乙烯、H?物質的

〃(轉化)(mol)?tJvZ?/*-*

〃(平衡)(mol)0.250.750.75

量之和為l.75moL混合氣的總物質的量為(1.75+x)moL在恒溫、恒壓時，體積之比等

于物質的晟之比，此時容器的體積為彳上V；兩次平衡溫度相同，則平衡常數相等,

(。?75)

,0.5\2i1.75+x

則味一=―晟一，解得x=5；答案為：5；

V1.75+xv

二5

(3)曲線a芳香煌產物的選擇性大于曲線b、c芳香燃產物的選擇性，反應④為主反應，

反應⑤⑥為副反應，則曲線a代表產物苯乙烯的選擇性；反應④⑤的正反應為氣體分子

數增大的反應，反應⑥的正反應是氣體分子數不變的反應；在913K、lOOkPa(即恒溫

恒壓)下以水蒸氣作稀釋氣，乙苯的轉化率增大，即減小壓強，反應④⑤都向正反應方

向移動，反應⑥平衡不移動，故曲線b代表的產物是苯；答案為：苯；反應④為主反應，

反應⑤⑥為副反應，苯乙烯的選擇性最大：在恒溫恒壓下，隨乙苯轉化率的增大，反應

⑤正向移動，反應⑥不移動，則曲線b代表產物采：

(4)A.測定晶體結構最常用的儀器是X射線衍射儀，即用X射線衍射技術可測定FeQ?

晶體結構，A項正確；

B.催化劑不能使平衡發(fā)生移動，不能改變乙苯的平衡轉化率，B項錯誤；

C.催化劑能降低反應的活化能，加快反應速率，故Fe?O3可降低乙苯脫氫反應的活化

能，C項正確；

D.催化劑顆粒大小會影響接觸面枳，會影響反應速率，D項錯誤；

答案選BD,

(5)電負性Cl>Br>L則極性C—Cl鍵>C—Br鍵,C—I鍵，則C6H5cH2cl更易生

成自由基，即活性最高的是CcHsCHzCl；答案為：C6HseH2CI；

（6）Cu+在配體L的水溶液中形成[CU（L）2]+,則Cu++2L=[Cu（L）2]+的平衡常數K=

喘弟；CuB,在水中的溶度積常數yg,MBC；。面在配體L的水溶液

c([Cu(L)r}c(Br)

中溶解反應為CuBr+2L^ICu（L）]++Br,該反應的平衡常數為2

2C2(L)

c{[CU(L)]1}c(Br)c(Cu4)

■~(2Lfc(Cu5—K,Kw答案為：KKp。

7.（2023?山東?統(tǒng)考高考真題）一定條件下，水氣變換反應CO+H2O=CO2+H2的中

間產物是HCOOH.為探究該反應過程，研究HCOOH水溶液在密封石英管中的分子反

應：

I.HCOOHUCO+HQ（快）

II.HCOOHQ82+%（慢）

研究發(fā)現，在反應I、n中，用僅對反應I有催加速作用；反應I速率遠大于反應n,

近似認為反應I建立平衡后始終處r平衡狀態(tài)。忽略水電離，其濃度視為常數?；卮鹣?/p>

列問題：

（|）一定條件下，反應I、n的燧變分別為△4、AH2,則該條件下水氣變換反應的焰變

AH=（用含△-、白也的代數式表示）。

⑵反應I正反應速率方程為：v=kc（H+）c（HCOOH）,k為反應速率常數。工溫度下，

HCOOH電離平衡常數為Ka，當HCOOH平衡濃度為xmolL時，T濃度為

molU'＞此時反應I應速率v=0!01七|/（用含長.、x和k的代數式表示）。

⑶T3溫度下，在密封石英管內完全充滿l.OmoLLTHCOOH水溶液，使HCOOH分解，

分解產物均完全溶于水。含碳物種濃度與反應時間的變化關系如圖所示（忽略碳元素為

其他存在形式）。[時刻測得CO、CO?的濃度分別為o.70mo1170.16moi?L，反應H達

平衡時，測得H2的濃度為ymol'L,體系達平衡后_____（用含y的代數式表

示，下同），反應II的平衡常數為o

相同條件下，若反應起始時溶液中同時還含有OlOmolU鹽酸，則圖示點a、b、c、d中,

CO的濃度峰值點可能是（填標號）。與不同鹽酸相比，co達濃度峰值時，co?濃

c（CO）

度____（填“增大減小”或“不變”），的反應_____（填"增大皿減小”或“不變”）。

C（HCCXJH）

【答案】(1)AH2-AH1

⑵7^7米、/^

(3)-^―a減小小變

56Jy'1-y

【詳解】（1）根據蓋斯定律，反應0-反應1=水氣變換反應，故水氣變換反應的燧變AH

=AH,—AH（；

（2）Ti溫度時，HCOOH建立電離平衡:

HCOOHQHCOO+H*

平衡濃度(mol?L」)xc(HCOO)c(H+)

c(HCOO)c(H+)

，c(HCOO-)=c(H'),故C<H')=7^。

c(HCOOH)

v=kc(H+)c(HCOOHi=kx必c°

（3）h時刻時，c（CO）達到最大值，說明此時反應I達平衡狀態(tài)。此時

HCOOH=CO+H,O

L時刻轉化濃度（mol?L）0.700.70

HCOOHuCO2+H2

L時刻轉化濃度（mol?U）0.160.160.16

c(CO)0.70.

故ti時刻c(HCOOH)=1.0-0.70-0.16=0.14molL-1,K(I)=_____—__—、

c(HCOOH)~0A4~0

h時刻一反應II達平衡過程,

HCOOHCO+H2O

h時刻到反應II平衡

轉化濃度(mol?L")

HCOOH=CO3+H;

l時刻到反應II平衡

bbb

轉化濃度(mol?U)

1

則c(H2)=b+0.16=y,b=(y-0.16)molL_,c(HCOOH)=0.14-a-b=0.3-a-y,c(CO)

40.7

c(8)_0.3-a-y__0.8-5y用c(C。)

=a+0,7,K(I)=5

c(HCOOH)~a+0.7'a=-6一°故函可)一

5一5)，cSE4)二=6y2

=fJ

~^~K(II)=c(HCOOH)-0.8-5y?Q7-l-y

6

加入().1moLL-i鹽酸后，H，對反應I起催化作用，加快反應I的反應速率，縮短到達平

衡所需時間，故CO濃度峰值提前，由于時間縮短，反應II消耗的HCOOH減小，體系

中HCOOH濃度增大，導致CO濃度大于ti時刻的峰值，故c(CO)最有可能在a處達到

峰值。此時Q"會小于不含鹽酸的濃度，遙c(C看O)J=K⑴，溫度不變，平衡常數

不變,則c品(C前O)的值不變。

8.(2023?浙江?統(tǒng)考高考真題)水煤氣變換反應是工業(yè)上的重要反應，可用于制氫。

1

水燥氣變換反應：CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)AA/=-4l.2kJmol

該反應分兩步完成：

3Fc2O3(s)+CO(g)2Fe3O4(s)+CO2(g)A//1=-47.2kJmol"

2Fe3O4(s)+H,O(g)=3Fe2O3(s)+H2(g)

請回答：

(1)A“2=kJmcr1。

⑵恒定總壓1.70、便2和水碳比5(&0)/11((：0)=12:5］投料，在不同條件下達到平衡時

CO?和H?的分壓(某成分分壓二總壓x該成分的物質的量分數)如下表:

p(CO2)/MPap(H2)/MPap(CH4)/MPa

條件10.400.400

條件20.420.360.02

①在條件1下，水煤氣變換反應的平衡常數K=0

②對比條件1,條件2中H?產率下降是因為發(fā)生了一個不涉及CO：的副反應，寫出該

反應方程式—O

（3）下列說法正確的是_____。

A.通入反應器的原料氣中應避免混入

B.恒定水碳比［n（Hq）/n（C。）］,增加體系總壓可提高H2的平衡產率

C.通入過量的水蒸氣可防止FgO」被進一步還原為Fe

D.通過充入惰性氣體媽加體系總壓，可提高反應速率

（4）水煤氣變換反應是放熱的可逆反應，需在多個催化劑反應層間進行降溫操作以“去除”

反應過程中的余熱（如圖I所示），保證反應在最適宜溫度附近進行。

%%

、、

英

*-

羊HN

家''平衡曲線

0C

0O

最適宜溫度曲線

）料氣

圖1團2RI3

①在催化劑活性溫度范圍內，圖2中b-c段對應降溫操作的過程，實現該過程的一種操

作方法是o

A.按原水碳比通入冷的原料氣B.噴入冷水（蒸氣）C.通過熱交換器換熱

②若采用噴入冷水（蒸氣）的方式降溫，在圖3中作出CO平衡轉化率隨溫度變化的曲線

（5）在催化劑活性溫度范圍內，水煤氣變換反應的歷程包含反應物分子在催化劑表面的吸

附（快速）、反應及產物分子脫附等過程。隨著溫度升高，該反應的反應速率先增大后減

小，其速率減小的原因是o

【答案】⑴6

（2）2C0+3H2EH4+H2O

(3)AC

求

、

料

年

案

0

。

催化

子在

物分

反應